KR19980038872A - 웨이퍼 세정 장치 및 그의 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공정의 진행중에 웨이퍼의 표면에 잔류하거나 생겨나는 파티클이나 자연산화막의 잔류를 방지하는 세정 장치에 관한 것으로, 웨이퍼가 장입되어 세정 공정이 진행되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 장치와, 웨이퍼 표면의 세정을 위한 화학 용액들을 적당한 조건으로 혼합하는 케미컬 믹스 배스와, 진공 챔버로 세정 용액을 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 세정 장치 및 그의 세정 방법

본 발명은 웨이퍼 세정 장치 및 그의 세정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 미세 패턴 내부에 존재하는 유기물 및 산화막을 제거하기 위한 웨이퍼 세정장치 및 그의 세정 방법에 관한 것이다.

통상, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 웨이퍼의 표면에 여러가지 물질의 부착 및 도포, 또는 분위기중에서 열처리 공정이 실시된 후에는 웨이퍼의 표면에 오염 물질이 잔존하게 된다. 따라서, 성능이 우수한 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 상기의 제조 공정마다 웨이퍼 표면에 잔존된 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 반드시 실시되어야 한다.

종래에는 웨이퍼 표면에 잔존하는 유기물, 미립자 및 산화막을 제거하기 위하여, 도 1 에 도시된 바와 같이, 공기중에 노출되어 있는 세정 용기(1)에 각각의 오염 물질을 제거하는데 가장 적절한 세정 용액을 투입시킨 상태에서, 세정 용액에 웨이퍼(2)를 침지시키는 방법이 실시되어져 왔다.

그러나, 상기와 같은 종래 기술은, 공기중에 노출된 세정 용기내의 세정 용액에 웨이퍼를 침지시키기 때문에 웨이퍼의 표면과 세정 용액 사이에 공기층이 발생되어 웨이퍼 상에 형성된 패턴 내부의 잔여물(residue) 및 미립자들을 제거하는데 한계가 있으며, 또한, 집적도가 높은 미세 패턴 내부에 세정 용액을 투입하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 웨이퍼를 밀폐된 챔버에 장입시키고, 웨이퍼가 장입된 챔버를 진공 상태로 만든 후, 진공 상태의 챔버를 세정 용액을 투입함으로써, 공기층의 발생을 방지하여 패턴 내부의 오염 물질을 완전하게 세정할 수 있으며, 또한 웨이퍼 표면이 공기와 접촉되지 않기 때문에 웨이퍼의 표면에 자연 산화막이 발생되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼 세정 장치 및 그의 세정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 도면

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 도면

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 장치도

* 도면의 주요 부분에 대한 보호의 설명

1l : 웨이퍼 12,20 : 진공 챔버

13,21 : 진공 장치 14 : 케미컬 믹스 배스

15 : 탈이온수 탱크 22a : H₂SO₄믹스 배스

22b : H₂SO₄아웃 배스 22c : H₂SO₄인 배스

23 : 제 1 밸브 24 : 제 2 밸브

25 : 제 3 밸브 26 : 펌프

27 : 제 4 밸브 28 : 제 1 순환펌프

29 : 제 1 필터 30 : 제 5 밸브

31 : 제 1 탈이온수 탱크 32 : 제 6 밸브

33 : 제 7 밸브 34a : HF 믹스 배스

34b: HF 아웃 배스 34c : HF 인 배스

35 : 제 8 밸브 36 : 제 9 밸브

37 : 제 2 순환펌프 38 : 제 2 필터

39 : H₂SO₄탱크 40 : 제 10 밸브

41 : H₂O₂탱크 42 : 제 11 밸브

43 : HF 탱크 44 : 제 12 밸브

45 : 제 2 탈이온수 탱크 46 : 제 13 밸브

상기와 같은 목적은, 웨이퍼가 장입되어, 세정 공정이 진행되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 장치와, 웨이퍼 표면의 세정을 위한 화학 용액들을 적당한 조건으로 혼합하는 케미컬 믹스 배스와, 진공 챔버로 세정 용액을 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 웨이퍼 세정 장치에 의하여 달성된다.

또한, 상기와 같은 목적은, 웨이퍼가 장입된 진공 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 단계, 웨이퍼 표면을 세정하기 위하여 진공 챔버에 적절한 세정 용액을 투입하는 단계 및 세정 용액에 의한 세정 공정이 완료된 진공 챔버에 탈이온수를 유입시켜 웨이퍼 표면을 씻어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법에 의하여 달성된다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼가 장입된 진공 챔버를 진공 상태로 만든 후, 화학약품에 의한 웨이퍼의 표면을 세정함으로써, 웨이퍼의 표면에 공기층이 발생되지 않기 때문에 미세한 패턴 내부까지도 화학 약품으로 세정할 수 있으며, 진공 상태에서 세정 공정이 실시되기 때문에 자연 산화막이 발생되지 않는다.

[실시예]

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 도면으로, 도시된 바와 같이, 웨이퍼(11)가 장입된 진공 챔버(12)를 진공 장치(13)를 이용하여 진공 상태로 만든다. 그런다음, 웨이퍼(11) 표면의 유기물 및 산화막을 제거하기 위하여 케미컬 믹스 배스(14)로부터 진공 상태의 진공 챔버(12)에 세정 용액을 투입시켜 웨이퍼(11)의 표면을 세정한다. 이때, 웨이퍼(11)는 공기와 접촉되지 않기 때문에 웨이퍼(11) 표면에 공기층이 발생되지 않고, 이로 인하여, 미세 패턴을 갖는 웨이퍼(11) 표면을 완전히 세정할 수 있으며, 또한, 세정이 완료된 웨이퍼(11)는 공기중에 노출되지 않기 때문에 그 표면에 자연 산화막이 발생되지 않는다. 그리고 나서, 세정용액으로 세정된 웨이퍼(11)의 표면을 씻어내기 위하여 탈이온수 탱크(15)로부터 진공 상태의 진공 챔버(12)에 탈이온수를 투입시켜 린스 공정을 실시한다.

도 3 은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치를 나타낸 것으로, 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하기 위한 세정 장치의 동작 순서는, 모든 밸브가 닫힌 상태에서 진공 챔버(20)에 웨이퍼를 장입한 후, 제 1 밸브(23)를 오픈시키고, 이어서, 진공 장치(21)를 이용하여 상기 웨이퍼가 장입된 진공 챔버(20)를 진공 상태로 만든다. 동시에, H₂SO₄탱크(39)의 제 10 밸브(40) 및 H₂O₂탱크(41)의 제 11 밸브(42)를 오픈시켜 케미컬(chemical) 믹스 배스, 여기서는 H₂SO₄믹스배스(22a)에서 H₂SO₄와 H₂O₂을 적절하게 혼합하여 세정 용액을 만든다.

그런 다음, 진공 챔버(20) 내부에 진공 상태가 이루어지면, 제 1 밸브(23)를 닫고, 이어서, 제 2 밸브(24)와 제 3 밸브(25)을 오픈한다. 이때, H₂SO₄믹스 배스(22a)의 세정 용액이 진공 챔버(20)로 빨려 들어간다. 이어서, 진공 챔버(20)내에 세정 용액이 차면, 펌프(26)를 작동시켜 진공 챔버(20)에 세정 용액을 계속해서 밀어 넣어줌으로써. 진공 챔버(20)내에 깨끗한 세정 용액이 투입되도록 하고, 진공챔버(20)에서 넘친 것은 제 4 밸브(27)을 오픈시켜 H₂SO₄아웃 배스(22b)로 유입되도록 한다.

다음으로, 제 2 순환펌프(28)를 작동시켜 H₂SO₄아웃 배스(22b)에 유입된 세정 용액을 제 1 필터(29)를 거쳐 H₂SO₄인 배스(22c)로 보낸다. 이때, 제 1 필터(29)는 웨이퍼 세정시, 그 표면에 있던 유기물등이 세정 용액에 의해 제거되므로, 유기물과 세정 용액의 혼합 용액중에서 세정 용액만이 인배스에 유입되도록 하는 역할을 한다.

그리고 나서, H₂SO₄에 의한 웨이퍼 세정 공정이 완료되면, 제 5 밸브(30)를 오픈시켜 진공 챔버(20) 내의 세정 용액을 배수한 후, 모든 밸브를 닫는다. 이어서, 제 6 밸브(31)를 오픈하여 제 1 탈이온수 탱크(32)에서 진공 챔버(20)에 탈이온수를 투입시켜 세정이 완료된 웨이퍼 표면을 씻어낸 후, 제 6 밸브(31)를 닫은 상태에서 제 7 밸브(32)를 오픈시켜 탈이온수를 배수한다.

한편, 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하기 위한 세정 장치의 동작 순서는 다음과 같다.

모든 밸브가 닫힌 상태에서, 웨이퍼가 장입된 진공 챔버(20)를 진공 상태로 만들기 위하여 제 1 밸브(23)를 오픈시기고, 이어서, 진공 장치(21)를 동작시켜 상기 웨이퍼가 장입된 진공 챔버(20)를 진공 상태로 만들고, 동시에, HF 탱크(43)의 제 12 밸브(44)와 제 2 탈이온수 탱크(45)의 제 13 밸브(46)는 오픈시켜 HF 믹스배스(34a)에서 HF와 탈이온수를 적절하게 혼합한다.

다음으로, 진공 챔버(20)에 진공 상태가 이루어지면, 제 1 밸브(23)를 닫고, 이어서, 제 2 밸브(24)와 제 8 밸브(35)을 오픈하여 진공 챔버(20)에 HF+ 탈이온수의 세정 용액을 넣어준다. 그런 다음, 진공 챔버(20)내에 세정 용액이 차면, 펌프(26)를 작동시켜 진공 챔버(20)내에 깨끗한 세정 용액이 투입되도록 한다. 한편, 진공 챔버(20)에서 넘친 세정 용액은 제 9 밸브(36)을 오픈시켜 HF 아웃 배스(34b)로 유입되도록 하고, 이어서, 제 3 순환펌프(36)를 작동시켜 HF 아웃 배스(34b)에 있는 세정 용액을 제 2 필터(37)를 거쳐 HF 인 배스(34c)로 보낸다.

마지막으로, HF에 의한 웨이퍼 세정 공정이 완료되면, 제 5 밸브(30)를 오픈시켜 진공 챔버(20) 내의 세정 용액을 배수한 후, 모든 밸브를 닫고, 이어서, 제 6밸브(31)를 오픈하여 진공 챔버(20)에 탈이온수를 투입시켜 세정이 완료된 웨이퍼 표면을 깨끗이 씻어낸 후, 제 6 밸브(31)를 닫은 상태에서 제 7 밸브(32)를 오픈시켜 탈이온수를 배수한다.

이처럼, 본 발명의 웨이퍼 장치는 진공 상태의 챔버에서 세정 공정을 진행하기 때문에 미세 패턴을 갖는 웨이퍼일지라도 그 표면에 잔류된 오염 물질들을 완전하게 제거할 수 있으며, 웨이퍼의 표면에 자연 산화막이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명이 웨이퍼 세정 장치 및 그의 세정 방법은 진공 상태에서 웨이퍼를 세정함으로써, 미세 패턴을 갖는 웨이퍼 표면을 완전하게 세정할 수 있으며, 또한, 세정이 완료된 웨이퍼가 대기중에 노출되지 않기 때문에 그 표면에 자연 산화막이 발생되지 않는다.

한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (6)

1. 웨이퍼가 장입되어, 세정 공정이 진행되는 진공 챔버와, 상기 진공 챔버 내부를 진공 상태로 만드는 진공 장치와, 웨이퍼 표면의 세저을 위한 화학 용액들을 적당한 조건으로 혼합하는 케미컬 믹스 배스와, 진공 챔버로 세정 용액을 공급하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 웨이퍼 세정 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공장치내로 탈이온수를 공급하기 위한 중수공급수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공장치내로 공급되어 배출되는 세정액을 상기 캐미컬 믹스 배스로 재공급하기 위한 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 세정액의 재공그부단을 배출되는 세정액을 담기위한 아웃배스와, 상기 아웃배스에 담긴 세정액을 케미컬 믹스 배스로 공급하기 위한 구동력을 제공하는 순환펌프와, 상기 순환펌프에 의하여 가속된 세정액을 필터링하는 필터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 세정용액의 공급수단은 케미킬 믹스 배스와 진공챔버 사이의 공급선로에 설치되어, 세정액이 공급을 개폐하는 복수의 밸브와, 상기 공급선로를 통하여 공급되는 세정액을 공급선로를 통하여 순환시키는 순환펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 장치.
6. 웨이퍼가 장입된 진공 챔버 내부를 진공 장치를 이용하여 진공 상태로 만드는 단계, 웨이퍼 표면을 세정하기 위하여 진공 챔버를 적절한 세정 용액을 투입하는 단계 및 세정 용액에 의한 세정 공정이 완료된 진공 챔버에 탈이온수를 유입시켜 웨이퍼 표면을 씻어내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.