KR19980041782A - 반도체재료의 세척장치 - Google Patents

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Abstract

반도체재료의 세척장치는 세척용 용액을 사용하여 반도체재료를 세척하는 수단과, 건조용 용액의 충전수단 및 세척용 용액의 배출수단으로 구성된다.
세척수단은 체임버내에서 화학용액 및/또는 순수를 분사하여, 및/또는 화학용액 및/또는 순수 내에 반도체재료를 침지시켜 반도체재료를 세척한다. 충전수단은 건조용 화학용액 또는 증기를 반도체재료가 침지된 처리용 화학용액 또는 증기를 반도체재료가 침지된 처리용 화학용액 또는 순수를 접촉시키며, 그리고 배출수단은 처리용 화학용액 또는 순수에 의해 인터페이스된 처리용 화학용액 또는 순수를 배출한다.

Description

반도체재료의 세척장치
본 발명은 반도체재료의 세척효율은 향상시킴과 동시에, 워터마크(water mark)의 발생을 방지하는 반도채제료의 세척방법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 반도체재료의 세척방법 및 세척장치에 관한 것이며, 특히 반도체재료의 세척을 위해 반도체웨어퍼 처리라인에 채택 또는 설치되는 반도체재료의 세척방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 반도체제조 프로세스에서의 반도체재료의 세척공정은, 대단히 중요한 위치를 갖게 되었다. 최근에, 세척장치의 설치면적(풋 프린트, foot print)을 축소하기 위하여, 복수의 화학세척처리를 1개 탱크내에서 행하는 1탱크식의 세척장치가 사용되고 있다.
습식 반도체재료 세척장치는, 피세척물을 화학용액에 침지시켜서 행하는 침지식장치(디프식, dip)와, 피세척물에 화학용액을 분사하는 분사식 장치로 대별된다. 먼저, 종래의 1탱크식 디프식 세척장치를 도 7을 참조하여 설명한다. 이 종래의 세척장치는, 체임버(1) 내에 피세척재료(2)를 가이드(3)를 사용하여 고정하고, 체임버(1)의 하부에 세척용액 및 순수를 공급하고 체임버(1)의 상부에서 배수함으로서 피세척재(2)를 세척한다. 온도 유량을 제어하여 공급하며, 화학용액은 공급유닛(4b)에서 배관(4a)으로 공급됨으로, 화학용액은 체임버(1)내로 순수와 동시에 공급된다.
이와 같은 세척장치에서는, 피세척재료(2)를 화학용액에 침지시키기 위하여는, 체인버(1)내의 순수를 화학용액과 치환할 필요가 있으며, 또 화학용액 침지후의 수세시에는 체임버(1)내의 화학용액을 순수와 치환할 필요하가 있으며, 완전히 치환하는데 시간이 걸린다. 특히, 화학용액 침지후의 수세에서는 세척수의 비저항이 완전히 회복되기까지는 상당한 시간을 요하며, 처리효율(스루풋)을 열화시킨다.
다음, 종래의 1탱크식의 분사식 세척장치를 도 8을 참조하여 설명한다. 이 종래의 세척장치는, 체임버(1)내에서 피세척제(2)를 가이드(3)를 사용하여 고정, 회전시켜 노즐(4)에서 세척액(5)을 분사하여 세척처리를 행한다. 이 장치로 세척 처리하는 경우, 화학용액 처리시와, 수세시와의 치환이 용이하며, 상기의 디프식 세척장치와 비교하면 처리효율(스루풋)이 좋은 것이 특징이다. 그러나, 최후 세척후, 피세척재를 회전시켜 스핀(spin)건조를 시킬 때에는 재료표면에 워트마크가 발생하면은, 디바이스 특성에 악영향을 끼치고, 장치생산기구의 생산고를 저하시킨다. 그러므로, 피세척재상의 워터마크의 형성은 분사형 세척장치의 문제점이 되고 있다. 따라서, 1탱크식으로 복수의 화학용액을 사용한 세척을 행할 경우, 스루풋이 좋고, 그리고 워터마크를 발생치않는 1탱크식 세척장치는 없었다.
이상 설명한 종래의 반도채제료의 세척장치에서는, 처리에 시간이 걸려 처리효율이 나쁘든가, 세척후의 건조시에 워터마크가 발생하는 등의 문제가 있었다. 본 발명은 이와같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것이며, 세척의 처리효율을 향상시킴과 동시에, 워터마크의 발생을 방지하는 반도체재료의 세척방법 및 세척장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 1개 발명에 의하면, 반도체 재료의 세척장치는 화학용액 또는 순수의 사용으로 반도체재료를 세척하는 수단과, 건조용액을 충전하는 수단과, 세척용액을 배출하는 수단으로 구성되어 있다. 세척수단은 체임버 내에서 처리용 화학용액 또는 순수를 분사하여, 그리고 또는 화학용액 또는 순수에 피세척재를 침지시켜 피세척재를 세척하며, 충전수단은 반도체재료를 침지시킨 처리용화학용액 또는 순수와 건조 화학용액 또는 증기와 접촉시키며, 그리고 배출수단은 처리용 화학용액 또는 순수에 인터페이스된 처리용 화학용액 또는 순수를 배출한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치의 처리용 화학용액 및/또는 순수는 분사되며 반도체재료를 세척하며, 그리고 다른 처리용화학용액은 체임버내에 공급되어 반도체재료를 침지시킨다.
본 발명의 다른 방법에 있어서, 반도체재료 세척장치의 처리화학용액 또는 순수는 체임버의 하부에서 주입배출된다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 처리용 화학용액을 체임버에 주입하여 반도체재료의 하단부가 침지되었을 때, 상기 반도체재료를 상하반전시키고, 그리고 처리용 화학용액을 계속 체임버에 주입한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 건조용 화학용액을 체임버의 상부에서 공급하며, 건조용 화학용액은 처리용 화학용액 또는 순수와 접촉 또는 용해할 때 하부 용액상과 상층가스상을 분리하는 경계층을 형성한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 건조용 화학증기가 체임버의 상부에서 주입됨으로 건조용 화학증기는 처리용 화학용액 또는 순수의 표면층에 용해 또는 응축되어 처리용 화학용액 또는 순수에 차단용 경계층을 형성한다. 바람직하게는, 차단용 경계층은 처리용액 또는 순수의 표면파의 파고보다 크며, 바람직하게는 그의 두께는 2mm 이상이다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는 건조용 화학용액을 체임버의 하부에서 주입하고 반도체재료가 건조용액과 침지된 처리용 용액 또는 순수를 치환한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는 처리용 화학용액으로서, 암모니아와 과산화수소와 물과의 혼합액, 염산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 유산과 과산화수소와 물과의 혼합액, 불화수소산과 물과의 혼합액, 불화수소산과 과산화수소아 물과의 혼합액(버퍼 불화수소산), 오존과 물과의 혼합액, 또는 전해 이온수 중의 어느 것을 사용한다.
본 발명이 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 처리용 화학용액으로서, 불화수소산과 물과의 혼합액, 불화수소산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 또는 불화수소산과 불화암모니움과 물과의혼합액(버퍼 불화수소산) 중의 어느 것을 사용하여 산화막 제거를 행한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 건조용 화학용액으로서 이소프로필 알코올 또는 프로리너트(fluorinert)를 사용한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 체임버에 처리용 화학용액 또는 순수를 분사하는 1개 또는 복수의 노즐을 구비한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는 노즐에서의 분사방향을 변동시키면서 처리용 화학용액 또는 순수를 분사한다.
본 발명의 반도체재료 를 체임버내에 고정하고 회전시키면서 처리용화학용액 또는 순수를 분사한다. 본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 체임버내에서 노즐에서 다른 처리용 화학용액 또는 순수를 반도체재료 에 분사한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 체임버에 공급하는 처리용 화학용액 또는 순수를 소정의 온도로 가열하는 또는 농도로 조정하는 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 반도체재료 세척장치는, 또한 체임버내부의 온도를 조정하는 온도조정수단을 구비한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 또 반도체재료 세척장치는, 체임버내에서 배출된 처리용 화학용액을 회수하여 체임버에 환류시키는 수단을 구비한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 또 반도체재료 세척장치는, 체임버에 메가소닉(megasonic) 발진수단을 구비한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 또 반도체재료 세척장치는, 메가소닉 발진수단으로 체임버의 1부분에 구비하고, 반도체재료를 회전시킴으로서, 반도체재료전체에 메가소닉 효과를 부여한다.
본 발명의 다른 발명에 있어서, 또 반도체재료 세척방법은, 상기의 각각의 세척장치에서 설명된 어느 방법에 의해 반도체재료를 세척하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 다른 방법에 있어서, 반도체재료 세척방법은 상기한 세척장치의 어느 1개를 사용하여 반도체재료를 세척하는 것을 특징으로 한다.
도 1(a), 1(b) 및 1(c)는 본 발명의 실시의 형태 1에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 2(a), 2(b), 2(c) 및 2(d)는 본 발명의 실시의 형태 2에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 3은 본 발명의 실시의 형태 3에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 4(a), 4(b) 및 4(c)는 본 발명의 실시의 형태 4에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 5는 본 발명의 실시의 형태 5에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 6(a) 및 6(b)는 본 발명의 실시의 형태 6에 있어서, 반도체재료의 세척장치를 설명하는 모식도
도 7은 종래의 1탱크식 디프(dip) 방식의 반도체재료의 세척장치의 모식도
도 8은 종래의 1탱크식 스프레이(spray) 방식의 반도체재료의 세척장치의 모식도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1:체임버2:반도체재료
3:가이드부재4:노즐
5, 9:세척용액 또는 순수6:불소수 소산액
7:이소프로필알고올증기(IPA증기)8:경계면층
10:액상이소프로필알코올11:경계면층
13:배출라인14:배출액회수탱크
15:배출액회수유닛16:정제유닛
17:화학용액탱크18:화학용액공급유닛
19:회수유닛20:불소제거수단
21:증류정제장치22:IPA공급유닛
24:조정탱크25:화학용액제조유닛
26, 30:온도조절기28:화학용액공급라인
29:순수공급라인31:순수
32:메가소닉발진기
다음에 본 발명의 실시의 형태를 도면에 의해 설명한다. 도면에서 동일부호는 동일 또는 상응부분을 나타낸다.
실시의 형태 1
도 1(a), 1(b) 및 1(c)는 본 발명의 실시의 형태 1에 의한 반도체 재료 세척장치 및 방법을 설명하는 모식도이다. 도 1(a)는 체임버(1)내에서, 피세척재료인 반도체재료로서의 반도체웨이퍼(2)를 가이드(3)에 의해 수직으로 고정하고 회전시키면서 노즐(4)에서 세척액 또는 순수(5)를 분사하여 세척을 행하는 카세트레스식 방식의 반도체재료 세척장치이다. 먼저, 가이드(3)을 회전시킴으로써 웨이퍼(2)를 회전하면서, 유산, 과산화수소수와 물을 혼합한 제1의 처리용 화학용액(제1의 세척용액)을 노즐(4)에서 분사하여 유기물 등의 제거를 하고, 계속하여, 순수를 분사하여 수세를 한다. 다음에, 암모니아, 과산화수소와 물을 혼합한 제2의 세척용액을 분사하여 수세를 행한다. 또, 염산, 과산화수소와 물을 혼합세척액을 분사하여 금속오염을 제거한 후, 순수를 분사하여 수세를 한다. 그후, 도 1(b)에서와 같이, 최종세척으로, 처리용 화학용액으로서의 불화수소산수용액(6)을 체임버(1)의 하부에서 주입하여, 체임버(1)내에 충전시켜, 자연산화막을 제거한다. 수세는 순수(4)를 체임버(1)의 하부에서 주입하여 불화수소산 용액을 치환함으로 행하며, 체임버(1)이 순수(9)로 충전된 후, 건조공정을 개시한다.
도 1(c)와 같이, 건조용 화학증기로서의 이소프로필 알코올증기(IPA증기)(7)는 순수(9)가 충전되어 있는 체임버(1)내에 체임버(1)의 상부에 공급된 IPA증기(7)는 순수(9)와 접촉되며, IPA증기(7)는 순수(9)에 용해되거나 응축되어 IPA순수 경계층(8)을 형성한다. 이 경계층(8)은 순수(9)와 가스상, 이 경우에는 IPA증기와를 차단한다. 결과로서, 순수(9)를 기체(외기, 분위기, 대기)에서 차단한다. 다음 IPA증기를 체임버(1)의 상부에서 공급하면서, 경계층(8)을 유지할 수 있는 속도로 하방에 순수(9)를 배수한다. 순수(9)가 완전히 체임버(1)내에서 배수된 후, 체임버(1) 상부에서 질소(N2)를 공급하여 IPA증기의 체임버(1)를 청결시킨다. 이것에 의해, 기체(외기, 분위기, 대기)와 액체(순수)와를 완전히 분리하여 건조할 수가 있어, 워터마크의 발생이 없는 청결한 웨이퍼 표면이 얻어진다. 여기서, 피세척재료로서의 반도체재료는, 반도체웨이퍼, 마스크, 기타를 포함한다. 반도체재료는 도1(a)~1(c)의 카세트레스 방식이나 도 8의 카세트 방식으로 유지될 수 있다. 액체상 IPA는 IPA 대신 건조용 화학용액으로서 사용될 수 있다. 또, 처리용(세척용) 화학용액으로서는, 암모니아와 과산화수소수와 물과의 혼합액, 염산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 유산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 불화수소산과 물과의 혼합액, 불화수소산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 불화수소산과 불화암모니움과 물과의 혼합액(버퍼불산), 오존과 물과의 혼합액, 또는 전해 이온수 등 중에서 어느 1개 또는 복수가 사용된다.
또, 세척후의 산화막 제거 등을 위한 처리용 화학용액으로서는, 불화수소산과 물과의 혼합액, 불화수소산과 과산화수소수와 물과의 혼합액, 또는 불화수소산과 불화암모니움과 물과의 혼합액(버퍼불산) 등의 어느 것이 사용된다.
건조용 화학용액은 액체상 또는 가스상 이소프로필 알코올, 프로리너트(C8, F18, C4F9, C4F7O) 등이 있다. 또, 화학용액 또는 순수를 분사하는 노즐은, 1개 또는 복수의 노즐을 1개소 또는 복수개소에 구비한다. 또, 세척효과를 위해서는, 반도체재료를 고정하고, 노즐을 왕복운동, 회전운동을 시키면서 다른방향에서 화학용액을 분사하는 것이 바람직하다. 또, 세척효과를 위해, 반도체재료를 수직, 또는 수직에 가까운 각도로 유지하며, 반도체재료를 회전시키면서 화학용액을 분사한다.
일반적으로, 반도체재료에 부착한 여러종류의 부착물을 제거하기 위해, 노즐에서 다른 처리용 용액 또는 순수를 순차로 분사한다.
이상에서 분명한 것 같이, 이 세척장치 또는 방법에 의하여, 반도체재료를 프로세스중에, 효율좋게 또 워터마크를 부착시키지 않고 세척할 수 있다.
실시의 형태 2
도 2(a)~2(d)는 본 발명의 실시의 형태 2에 의한 반도체재료의 세척방법과 장치를 설명하는 모식도이다. 이 세척장치는, 도 2(a)와 같이, 체임버(1) 내에서, 피세척재료로서의 반도체웨이퍼(2)를 가이드(3)를 이용하여 수직으로 고정하고 회전시키면서, 체임버(1)내에 복수개소에 설치된 노즐(4)에 의해 처리용 용액(시체액) 또는 순수(5)를 분사함으로써 세척을 하는 세척장치이다. 가이드(3)를 회전시킴으로서 웨이퍼(2)를 회전시키면서, 먼저 제1의 처리용 용액(제1의 세척액)으로서의 유산과 과산화수소수와 물을 혼합한 세척액을 노즐(4)에서 분사하여 유기물 등의 제거를 하며, 계속하여 순수를 분사하여 수세를 행한다. 다음에, 암모니아와 과산화수소와 물을 혼합한 제2의 세척액을 분사하고, 입자제거를 한 후에, 순수를 분사하여 수세를 한다. 또한, 염산과 과산화수소수와 물을 혼합한 제3의 세척액을 분사하고, 금속오염제거를 한 후, 순수를 분사하여 수세를 한다. 노즐(4)이 복수개소에 설치되어 있음으로, 세척시간이 단축되어, 처리효율(스루풋)을 높이는 것이 가능하다. 이상과 같이, 분사세척처리가 종료된 후, 도 2(b)와 같이, 최종세척으로서, 불화수소산수용액(6)(제2의 처리용용액)을 체임버(1)의 하부에서 소정의 유속 x L/분으로 주입한다. 체임버(1)의 반량까지 주입되면, 도 2(c)와 같이 피세척반도체웨이퍼(2)를 가이드(3)를 회전시킴으로서 180° 회전(상하를 반전)시켜, 계속 동일 속도 x L/분으로 체임버(1) 하부에서 불화수소산수용액(6)를 주입하여 충전한다.
침지시간 완료 후, 체임버(1)의 하부에서 주입시와 동일 속도 x L/분으로 체임버(1)내의 불화수소산수용액(6)을 배출하면서, 건조용 화학용액으로서의 액체상태의 이소프로필 알코올(IPA)(10)을 체임버(1)의 상부에서 공급한다. 불화수소산수용액(6)의 액면과 접촉한 액체 IPA(10)가 일부 불화수소산수용액(6)측에 용해하여, 불화수소산수용액과 IPA의 경계층(11)이 형성된다. 이 경계층(11)의 두께가 2mm 이상 형성된 시점에서 액체 IPA(10)의 공급을 정지하고, 소정의 유속 x L/분으로 체임버(1)내의 불화수소산수용액(6)을 체임버(1) 하부에서 배출한다.
불화수소산수용액(6)을 배출하면서 계속하여 체임버(1) 상부에서, 불화수소산수용액과 IPA의 경계면(11)의 두께를 변화않시키는 유량으로 질소(N2)를 공급한다. 체임버(1) 내의 액체가 전량 배출된 후, 질소(N2)로 충분히 체임버(1) 내를 정화한다. 이것에 의해, 처리용화학용액인 불화수소산수용액(6)을 건조용의 용액 IPA의 경계면(11)을 차단하고, 처리용화학용액을 그의 상층의 가스상, 이 경우에는 질소와 분리한다. 경과로소, 처리용용액(6)을 기체(외기, 분위기, 대기)와 완전히 분리하여 건조할 수 있어, 워터 마크의 발생이 없는 세척된 웨이퍼 표면이 얻어진다.
이 실시의 형태에 있어서, 처리용화학용액과 건조용화학용액을 차단하는 경계층을 2mm보다 두껍게 형성하였다. 이 두께는, 기체(외기, 분위기, 대기)과 물 또는 세척용액측과의 차단하는 분리, 차단층을 액면의 교란 등으로 발생하는 파고보다 두껍게 하여 분리차단이 깨지는 것을 방지하게 된다.
또, 이 실시의 형태에서는, 반도체재료를 회전시킴으로서, 반도체웨이퍼(2)의 표면의 용액에의 침지시간을 균일화되며, 따라서 표면의 자연산화막을 균일하게 에칭처리할 수 있다.
최종 세척 후, 처리용 용액 또는 순수에 반도체 재료가 침지되어 있는 상태에서, 건조용 용액을 체임버에 주입할 때, 건조용 용액이 체임버내의 용액보다 비중이 작을 때에는 체임버 상부에서 체임버내에 주입함으로서, 체임버내의 세척액 또는 순수와 직접 치환한다. 한편, 건조용용액이 체임버내의 용액보다 비중이 클 때에는, 체임버 하부에 체임버내에 주입함으로서, 체임버내 액체와 직접치환한다. 또, 건조용 화학용액으로서는, 이소프로필알코올, 프로리너트(C8F18, C4F9, C4F7O) 등을 사용한다.
실시의 형태 3
도 3은 본 발명의 실시의 형태에 의한 반도체재료의 세척방법 및 세척장치를 설명하기 위한 모식도이다. 이 세척장치는, 실시의 형태 1, 2에 기술된 기능을 가진 세척 시스템에서 세척후의 용액이 배출되는 것을 회수, 정제하여, 재이용하는 기능을 가진 것이다.
먼저, 세척시스템(12)에서 처리용 화학용액의 분사개시후, 피세척재료에 의해 오염된 용액이 배출라인(13)에서 배액회수탱크(14)를 구비한 배액회수유닛(15)에 배출된다. 배액 회수유닛에는, 사용하고 있는 용액개개에 배액회수 탱크(14)를 구비하고 있음으로, 배출되는 세척용액의 종류마다 배액회수 탱크(14)에 저장된다. 회수된 각각의 배액은 정제장치(16)에서 정제되고, 정제잔류물은 정제장치 밖으로 배액된다. 정제된 용액은, 용액공급탱크(17)를 구비한 용액공급유닛(18)에 송액되며, 각각 용액별로 용액탱크(17)에 저장된다. 또, 용액공급탱크(17)에는, 새용액을 공급할 수 있도록 되어 있어, 용액의 회수, 정제량이 작고, 용액공급탱크(17)가 일정량에 미달한 경우에 보충할 수가 있게 되어 있다.
이상 기술한 것 같이, 이 실시의 형태의 세척장치는, 실시의 형태 1, 2에서 설명한 기능을 갖는 세척 시스템(12)에 있어서, 세척 후의 용액이 배출라인(13)에서 세척시스템(12) 밖으로 배출되며 그때, 배액을 회수, 정제하여, 다시 용액공급탱크(17)에 구비된 용액 공급유닛(18)에 귀환시켜 재이용하는 기능을 갖는 세척장치시스템이다.
이와 같이 구성된 세척장치에 의해, 세척시에 사용한 처리용 화학용액을 재사용할 수가 있어, 가격인하를 실현시킬 수 있다. 또, 배액량이 감소됨으로, 환경보호의 관점에서 이점이 있다.
실시의 형태
도 4(a), 4(b) 및 4(c)는 본 발명의 실시의 형태 4에 의한 반도체재료의 세척방법 및 세척장치를 설명하기 위한 모식도이다. 이 세척장치는, 실시의 형태 1, 2에서 기술한 기능을 가진 세척시스템(12)에 있어서, 사용된 건조용 화학용액을 회수하여 재이용하는 것이다. 도 4(a)와 같이, 체임버(1) 내에서 피세척 재료로서의 반도체웨이퍼(2)를 가이드(3)를 이용하여 수직으로 고정하여 회전시키면서, 노즐(4)에서 처리용 용액(세척액) 또는 순수(5)를 분사함으로서 세척을 한다. 그후, 도 4(b)와 같이, 최종세척으로서 처리용 화학용액으로서의 불화수소산수용액(6)을 체임버(1) 하부에서 소정의 유속 x L/분으로 주입하고, 충전한다. 침지시간 종료 후, 건조용 용액증기로서의 IPA증기(7)를 체임버(1) 상부에서 공급한다.
도 4(c)와 같이, 불화수소산수용액(6)의 액면과 접촉한 IPA증기(7)가 불화수소산수용액측에 용해 또는 응축하여, 불화수소산수용액과 IPA의 경계면(11)이 형성된다. 이 경계면(11)의 두께가 2mm 형성된 시점에서, 체임버(1) 하부에 주입시와 동일 속도 x L/분으로 체임버내의 불화수소산수용액(6)을 배출하면서, 불화수소산수용액과 IPA경계층(11)의 두께를 변화않시키는 유량으로 IPA증기(7)를 공급한다.
이상과 같이, IPA증기에 의한 처리용 화학용액의 직접 치환건조가 이루어지는 동안에, 세척시스템(12) 밖으로 불화수소산용액과 IPA의 혼합물이 배출된다. 이 배출액을, 먼저 불화수소산수용액과 IPA의 혼합액의 회수유닛(19)에 회수하고, 불소(F)제거시스템(20)에 송액한다. 불소 제거시스템(20)은, 예컨데 불소(F)를 선택적으로 흡착하는 이온 교환수지로 구성되어 있어, 불소(F)를 포함한 액체가 이 시스템을 통과할 때 용액에 포함된 불소(F)를 제거할 수가 있다. 불소(F)를 제거한 용액은, 증류정제시스템(21)에 송액되어, IPA만이 증류정제되어 IPA공급유닛(22)에 회수된다. IPA공급유닛(22)에는 새용액을 공급하게 되어 있어, 용액의 회수, 정제량이 작고, IPA공급유닛(22)이 일정량에 미달일 경우에는 보충하도록 되어 있다.
이상과 같이, 본 실시의 형태의 세척장치는, 실시의 형태 1, 2와 유사한 실시의 형태 4의 세척시스템(12)에 있어서, 직접 치환건조를 행할 때에 세척계(12) 밖으로 배출되는 건조용 용액(IPA증기)에서 불소(F)를 선택적으로 제거하며, 직접 치환건조에 사용한 용액을 재사용하는 기능을 갖는다.
이와 같이, 처리용 용액의 직접 치환건조에 사용한 건조용 용액 IPA를 재이용하는 것이 가능하게 되며, 가격인하가 실현된다. 또, 배액량이 감소됨으로서, 환경보호의 관점에서도 유익하다.
실시의 형태 5
도 5는 본 발명의 실시의 형태 5에 의한 반도체재료의 세척방법 및 세척장치를 설명하는 모식도이다. 이 세척장치는, 체임버에 공급하는 화학용액을 소망의 온도, 농도에 조절하는 수단을 구비한 것이다. 또, 이 세척장치는 체임버에 그의 내부의 온도조절을 할 수 있는 수단을 구비한 것이다.
도 5에서와 같이, 화학용액공급유닛(23)은 세척화학용액으로서의 각각 처리용 화학용액을 포함하고 있는 화학용액 공급탱크(22)를 구비하고 있다. 화학용액 조제유닛(25)는 세척용 화학용액의 농도 및 온도를 조정할 수 있는 조정탱크(24)를 가지고 있으며, 화학용액 조제유닛(25)은 소망의 온도와 농도로 각각 화학용액의 온도와 농도를 조정할 수 있다.
조제된 세척용 화학용액은 체임버(1)에 공급되어, 세척에 이용된다. 또한, 세척시의 온도를 보다 정밀하게 제어하기 위해 체임버(1) 자체에 히터, 냉각수, 전자냉열장치 등의 온도조절기(26)를 구비하고, 온도조절기능을 갖게한다. 이것에 의해, 세척용액의 온도를 대단히 정밀하게 제어할 수가 있어, 세척효율을 높이고, 에칭율을 정밀하게 제어하는 것이 가능하다. 이와 같이 이 세척장치는, 체임버(1)에의 용액공급라인에 미리, 사용하는 용액을 소망의 온도, 농도로 조정하는 수단을 구비하고 있다. 또, 이 세척장치는 체임버(1)에 그의 내부의 온도조절을 할 수 있는 수단을 구비하며 세척효과 및 에칭균일성을 향상시킬 수 있다.
실시의 형태 6
도 6은 본 발명의 실시의 형태 6에 의한 반도체재료의 세척방법 및 세척장치를 설명하기 위한 모식도이다.
반도체재료세척장치는, 화학용액 공급라인(28) 및 순수공급라인(29)에 있어서, 체임버(1)에 인접한 곳에 온도제어기(30)를 각각 구비하고 있으며, 체임버(1)는 메가소닉 발진기(32)를 구비하고 있다.
도 6(a)에서와 같이, 체임버(1) 내에서, 반도체재료로서의 반도체웨이퍼(2)를 가이드(3)를 사용하여 수직으로 고정하고 회전하면서, 노즐(14)에 의해 처리용 화학용액(세척용액) 또는 순수(5)를 분사함으로서 세척을 한다.
도 6(b)에서와 같이, 화학용액공급시스템(27)은 세척용액의 온도 및 농도를 제어하고 화학용액 공급라인(28)을 통하여 세척용액을 체임버(1) 내에 공급한다. 소망온도의 순수는 온순수와 냉순수를 혼합하여 조제되며, 순수는 순수공급라인(29)을 통하여 체임버(1) 내에 공급된다. 화학용액 및 순수의 각 온도는 그들의 각각 공급라인(28 및 29)을 통하여 흐를 때 변화된다. 그러므로, 온도조절기(30)는 체임버(1)에 들어오기 직전에 화학용액 공급라인(28) 및 순수공급라인(29)에 배치하여, 보다 정밀한 용액 및 순수의 온도 제어를 한다. 이것에 의해 높은 세척효과를 얻는다. 반도체웨이퍼(2)를 세척된 후, 체임버(1) 내에 순수(31)를 충전한다. 반도체웨이퍼(2)를 부착한 입자를 제거하기 위해 체임버(1)에 구비된 메가소닉발진기(32)를 발진시킨다. 메가소닉 발진기의 효과영역은 체임버(1)벽 면적의 절반이며, 메가소닉 세척중, 가이드(3)를 회전함으로서 반도체웨이퍼(2)를 회전시킨다. 그러므로, 메가소닉 발진기의 효과영역이 체임버(1)벽면적의 절반일지라도, 메가소닉 효과는 반도체웨이퍼(2)상에 균일하게 미치게 된다.
이상과 같이 이 실시의 형태 6에 의한 세척장치는 화학용액 공급시스템(27)에서 용액이 공급되는 라인 및 순수가 공급되는 라인에 있어서, 체임버(1)에 들어오기 직전에 온도제어기를 구비함으로서, 세척처리시에, 용액 및 순수의 온도를 정밀하게 제어하여 세척효과를 올릴 수 있다. 또, 이 세척장치는, 체임버(1)에 메가소닉(32)를 구비하여, 메가소닉 세척을 행함으로서, 높은 세척효과를 얻을 수 있다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 의하면, 반도체재료의 분사에 의한 세척과 침지에 의한 처리와를 조합하였음으로, 처리속도가 빠르고 효율이 좋은 세척을 실현할 수 있다. 또, 건조전의 처리용액 또는 순수의 배출시에 건조용 화학용액 또는 그의 증기에 의해 처리용액 또는 순수를 주위의 기체에서 차단되도록 하였음으로, 반도체재료에 워터마크를 부착시키지 않고 세척할 수 있는 효과가 있다. 또, 본 발명에서는, 반도체재료의 처리용화학용액을 체임버 하부에 주입함에 있어서, 반도체재료의 하반부가 침지되었을 때, 반도체재료를 상하 반전시켜, 또한 용액의 주입을 계속하도록 하였음으로, 피세척재료에 대해서 에칭 등의 처리를 균일하게 행할 수 있다. 또, 본 발명은 체임버내에 공급되는 처리용 화학 용액 또는 순수의 온도 또는 농도를 조정할 수 있음으로, 세척효율을 높일 수 있다.
본 발명에 의한 반도체재료세척장치는, 체임버 1에서 배출된 용액을 회수하여 체임버에 환류시키도록 하였음으로, 용액을 재사용할 수 있으며, 가격저하가 실현된다. 또 배출용액이 감소되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 세척에 효율이 좋은 메가소닉발진을 사용함으로, 비용증가없이 효과적으로 세척효과를 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 체임버내에서 반도체재료를 처리용화학용액 및/또는 순수에 의해 분사하여, 그리고/또는 체임버내에서 상기 처리용화학용액 및/또는 순수에 상기 반도체재료를 침지하여 반도체재료를 세척하는 세척수단과,
    반도체재료를 침지한 상기 처리용 화학용액 또는 순수와 접촉하여 건조용 화학용액 또는 증기를 충전하는 충전수단과,
    상기 처리용화학용액 또는 순수에 의해 인터페이스된 처리용 화학용액 또는 순수를 배출하는 배출수단과로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체재료 세척장치.
  2. 상기 건조용 화학용액은 상기 체임버에서 공급되어 상기 처리용화학용액 또는 순수에 접촉 또는 용해할 때 상기 건조용 화학용액은 상부 가스상과 하부 액체상을 차단하는 경계층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체재료 세척장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건조용 화학증기는 상기 체임버에서 공급됨으로 건조용 화학증기는 상기 처리용화학용액 또는 순수의 표면층에 용해 또는 응축되어 처리용 화학용액 또는 순수에 차단층을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체재료 세척장치.
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