KR19980050941A - 웨이퍼 세정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

반도체 소자 제조 장치 및 제조방법

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

종래의 웨이퍼 세정시 혼합 용액을 사용하여 세정을 실시 하는데, 공정의 복잡화가 수반되며 세정 효과 역시 우수하지 못하고, 용액 내의 금속 이온들이 실리콘 표면에 흡착되거나, 산화물 형태로 잔류하여 웨이퍼를 오염시키는 요인중 하나가 된다. 또한, 금속 이온에 의한 웨이퍼의 오염 방지를 위하여 순수를 사용하거나, 용액 순환시 얇은 막을 사용하기도 하는데 금속 오염 방지에 한계가 있다. 즉, 순수를 만드는데 한계도 있거니와 경제적으로 많은 돈이 들고 얇은 막을 사용하는 경우, 특정 금속 이온들에 대해선 효과가 미약한 문제점이 있었음.

3. 발명의 해결방법의 요지

본 발명은 웨이퍼 세정시 불가피하게 존재하는 금속 이온들을 전기 분해하는 방식으로 즉, 전압 인가 방법으로 소자가 형성되는 웨이퍼로부터 격리 시키는 웨이퍼세정 장치 및 방법을 제공하고자 함.

4. 발명의 중요한 용도

웨이퍼 세정시, 특히 게이트 산학막 형성전 세정에 이용됨.

Description

웨이퍼 세정 장치 및 방법

본 발명은 웨이퍼의 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 게이트 산화막 증착 전에 실시되는 웨이퍼 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 장치 제조에 있어 세정은 대단히 중요한 공정으로서, 특히 게이트 산화막 증착전 세정은 반도체 장치의 특성에 직접적인 영향을 준다. 일반적으로, 반도체 장치의 게이트 산화막 증착전에 웨이퍼 상의 파티클(Particles) 제거를 위하여 NH₄OH, H₂O₂및 H₂O의 혼합 용액을 사용하여 세정을 실시하는데, 공정의 복잡화가 수반되며 세정 효과 역시 우수하지 못하다. 더구나, 이때 용액 내의 금속 이온들이 실리콘 표면에 흡착되거나, 산화물 형태로 잔류하여 웨이퍼를 오염시키는 요인중 하나가 된다. 또한, 금속 이온에 의한 웨이퍼의 오염 방지를 위하여 순수를 사용하거나, 용액 순환시 얇은 막(filter)을 사용하기도 하는데 금속 오염 방지에 한계가 있다. 즉, 순수를 만드는데 한계도 있거니와, 경제적으로 많은 돈이 들고 얇은 막을 사용하는 경우, 특정 금속 이온들에 대해선 효과를 보기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 전압 인가 방법에 위해 웨이퍼 세정시 금속 이온들을 웨이퍼로부터 격리시킴으로써 금속이온에 의한 웨이퍼 오염을 방지하는 웨이퍼 세정 장치 및 법을 제공허는데 그 목적이 있다.

도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 개략적 단면도,

도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정 장치의 개략적 평면도,

도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정증 전압 인가전 웨이퍼 주위의 금속 이온 분포 개념도.

도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정중 전기 인가후 웨이퍼 주위 의 금속 이온 분포 개념도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 실명

11:외조 12,22:내조

13:세정 용액 14:폄프

15:필터 16,21:웨이퍼

17:캐리어 18:직류 전원

19a: 음 전극 19b : 양 전극

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외조, 펌프, 필터, 내조를 포함하여 구성된 통상의 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 상기 내조 내에 캐리어 투입위치에 연결된 양 전극, 상기 캐리어 투입 위치 주위의 내조 측벽 부위에 형성된 음 전극, 및 상기 양 전극 및 음 전극에 연결되는 직류 전압 인가 수단을 더 구비한다. 또한, 본 발명은 웨이퍼 세정시 웨이퍼 캐리어에 양 전압을, 그 주위에 음전압을 인가하여 세정 용액 내의 금속 이온이 웨이퍼로부터 멀어지도록 하느 것을 특징으로 한다.

이하, 도 1a 및 도 1b 그리고, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상술한다.

우선, 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 조(bath)의 개략적 단면도이고, 도 1b는 그 평면도를 개략적으로 나타낸 것이다.

웨이퍼 세정을 위한 조는 통상적으로 외조(11)와 내조(12)로 구성된다. 우선, 외조(11)의 내부에 있는 세정 용액(13)을 펌프(14)를 거쳐 필터(15)에 의해 여과하여 내조(12)로 투입하고, 순환을 정상적으로 수행한다. 이때, 세정 용액(13)은 NH₄OH, H₂O₂및 H₂O의 혼합 용액 또는 HC1, H₂O₂및 H₂O의 혼합 용액을 사용한다.

다음으로, 여러 개의 웨이퍼(16)가 고정된 캐리어(carrier)(17)를 내조(12)내로 투입한다. 이때, 직류 전원 스위치를 온(on) 시킨다. 여기서, 캐리어(17)에는 양(+) 전압이 인가되며, 캐리어(17) 주위의 내조(12) 측벽 부위에 직류 전원(18)에 연결된 음(-) 전극(19a)이 위치한다. 이후, 세정 용액에 의해 웨이퍼(16)가 식각되면서 파티클을 제거한다. 이때, 화학적 산화막이 생기고 또 식각되기도 하는데, 종래에는 웨이퍼(16) 주위에 있는 금속 이온의 산화물 형성 엔탈피(enthalpy)가 크면 산화물 형태로 산화막에 웨이퍼(16) 상에 남게 된다. 그러나, 본 발명의 일실시예에서는 양 전하인 대부분의 금속 이온들(Fe+,Cu+, P+등)이 캐리어(17) 주위의 음 전극(19a)에 이끌리게 되어 산화물 내로 포함될 금속 이온의 수가 줄어 결국엔 산화물 형테로 남게되는 금속 이온의 수가 줄어들게 된다.

세정이 끝난후 웨이퍼가 린스(rinse) 조로 옮겨지면 직류 전원(18)을 오프(off)하고, 음·전극(19a)을 세정한다.

도 2a는 전압 인가전, 도 2b는 전압 인가후 웨이퍼 주위의 금속 이온 분포 개념도를 각각 나타낸 것으로, 21은 웨이퍼, 22는 내조를 각각 나타낸 것이다.

상기와 같은 실시예에서 살펴 본 바와 같이 본 발명에서 이용되는 전기 분해장치는 기존의 조를 조금 변형하거나, 순환 경로에 첨가할 수 있어 어렵지 않게 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 세정시 기판에 흡착되어 게이트 산화막 형성시 기판과의 계면 또는 기판 내로 열공정시 침투하여 실리콘 기판의 금속 이온들을 줄

임으로써 소자의 소수 전달자(minor carrier) 수명(life time)을 증가시키는 효과가 있으며, 또한 소자 동작시 리프레쉬 시간을(refresh time) 증가시키고, 접합 누설 전류를 감소 시킴으로써 반도체 장치 제조 수율의 향상을 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 외조, 폄프, 필터, 내조를 포함하여 구성된 통상의 웨이퍼 세정 장치에 있어서,

   상기 내조 내에 캐리어 투입 위치에 연결된 양 전극,

   상기 캐리어 투입 위치 주위의 내조 측벽 부위에 형성된 음 전극, 및

   상기 양 전극 및 음 전극에 연결되는 전류 전압 인가 수단을 더 구비하는 웨이퍼 세정 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 직류 전압 인가 수단은 직류 전압원 및 스위치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 웨이퍼 세정 장치.
3. 웨이퍼 세정시 웨이퍼 캐리어에 양 전압을, 그 주위에 음 전압을 인가하여 세정 용액 내의 금속 이온이 웨이퍼로부터 멀어지도록 하는 것을 특징으로하는 웨이퍼 세정 방뱁.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 웨이퍼 세정은 게이트 산화막 성장 전의 웨이퍼 세정인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 세정 용액은 NH₄OH, H₂O₂및 H₂O의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 세정 용액은 HCl, H₂O₂및 H₂O의 혼합 용액인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.