KR19980079529A - 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법 및 습식 처리 장치 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법 및 습식 처리 장치 Download PDF

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Abstract

습식 처리된 반도체 웨이퍼로의 입자를 방지한다.
반도체 웨이퍼를 약액 처리하고, 순수한 물로 물세척을 행하지 않고, 그 후에 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법에 있어서, 약액 처리와 건조의 사이에서 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제를 포함하는 약액에 의해 처리한다. 반도체 입자 제거제로서는 입자의 제타 전위를 조정하여 입자 부착 방지를 도모하는 반도체 입자 부착 방지제를 이용한다. 또한, 반도체 콜로이드의 응집을 도모하는 입자의 형성을 방지하는 반도체 콜로이드 응집제를 이용한다.

Description

반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법 및 습식 처리 장치
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법 및 습식 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정의 습식 처리 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼에 워터마크가 발생하지 않는 건조 방법이 필수로 되고 있다. 종래의 건조 기술에는, 웨이퍼를 회전시켜 뿌리치는 건조를 행하는 「스핀 건조」나 IPA 증기 분위기중에서 웨이퍼를 이동시켜 건조를 행하는 「IPA 증기 건조」가 있었다. 이들 방법에서는, 최종 물세척에서 건조까지의 반송시에 워터마크가 발생한다는 문제가 있다. 그래서, 이 대신 웨이퍼를 수중에서 IPA 증기 분위기 속으로 이동시키는 것으로 건조를 행하는 「마랑고니(Marangoni) 건조」나 물의 표면에 IPA층을 형성하여 물을 IPA로 직접 치환하는 「IPA 직접 치환 건조」 방법이 주목되고 있다.
또한, 습식 처리에 있어서는, 처리 장치의 대형화가 문제로 되고 있다. 약물조와 물세척조를 복수 구비한 장치에 있어서는 장치의 전유(專有) 면적은 크게 될 수 없다. 그 대책으로서는, 하나의 처리조에 순수한 물이나 복수의 약물을 주입하는 것이 가능한 원배쓰(one-bath)형 장치가 유효하다.
이들 두 문제를 동시에 해결하고자 하는 장치가, 원배쓰형 마랑고니 건조 또는 IPA 직접 치환 건조를 행하는 장치이다. 대표적인 장치 개략을 도 14에 도시한다. 도 14에 있어서, 처리조(처리 챔버 ; 1)에 잠긴 웨이퍼(2)에, 처리조(1) 하부의 약물 공급구(3)에서 약물을 유통시켜 에칭 처리를 행한다. 그 후, 공급구(3)에서 순수한 물을 유통시켜 세정을 행한다. 약물 및 순수한 물은 처리조(1)에서 넘쳐 배출구(4)로부터 배출된다. 웨이퍼(2)의 건조시에는, IPA 증기가 공급구(5)에서, 처리조(1)의 상부 공간(1a)으로 도입되어 웨이퍼(2)가 끌어 올려진다. 이 장치는, 건조시에 웨이퍼(2)를 상승시키는 형태이다.
도 15는 종래의 다른 습식 처리 장치의 개략을 도시하는 도면이다. 이 장치에서는, 처리조(1)의 측면 상부의 약물 공급구(3)에서 약물을 유통시켜 에칭 처리를 행한다. 그 후, 공급구(3)에서 순수한 물을 유통시켜 세정을 행한다. 약물 및 순수한 물은 처리조(1) 하부의 배출구(4)에서 배출된다. 웨이퍼(2)의 건조시에는, 처리조(1) 내의 순수한 물의 레벨 저하와 동시에, IPA 증기가 공급구(5)에서 처리조(1) 상부 공간으로 도입되고, 웨이퍼(2)가 IPA 분위기 속으로 이동된다. 이 장치는, 건조시에 수면이 하강하는 형태이다.
이들 장치에서 실리콘 산화막(SiO2)을 불소산(HF) 처리를 행하는 에칭을 행하였을 경우, 실리콘 기판의 표면에 다수의 실리콘 입자가 부착하는 것을 알았다.
예를 들어, PVC조에 Si 웨이퍼와 실리콘 산화막을 동시에 침지하고, HF로 산화막을 200Å 에칭한 뒤 물세척을 행하고, 마랑고니 건조시켰을 경우 Si 웨이퍼상에는 수천개의 입자가 부착한다.
이 입자의 생성 메카니즘은 이하와 같다고 생각된다.
실리콘 산화막을 불소산으로 에칭했을 경우,
SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O
화학식 1의 반응이 오른쪽으로 진행한다. HF가 존재할 경우는, 반응은 오른쪽으로 진행하지만, 물세척의 시퀀스로 이동하면 화학식 1의 반응은 왼쪽으로 진행한다. 이 역반응에 의해 SiO2가 발생한다. 이 SiO2는 Si(OH)4의 콜로이드로서 처리조 안이나 처리조 벽면, 웨이퍼 표면에 존재한다.
「마랑고니 건조」나 「IPA 직접 치환 건조」에서는, 건조 시퀀스에 있어서 처리조의 표면 근방에는 IPA가 용해하고, 처리조 내에 잔유하고 있는 콜로이드상의 Si(OH)4와 반응해 입자로 되는 것을 알았다. 이 입자에 의해, 원배쓰형의 마랑고니 건조 장치 또는 IPA 직접 치환 건조 장치는 용도를 한정시켜 버리고 있다.
이상과 같이, 종래의 원배쓰형 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치에서는, 건조 후의 반도체 웨이퍼에 반도체 입자가 부착하고, 그 후의 반도체 처리 공정에서 문제가 생겼다. 이 부착하는 입자를 없앨 수 있으면, 그 방법은 반도체 웨이퍼 공정의 세정 공정 모두에 적용할 수 있는 큰 이득이 얻어진다.
본 발명의 목적은 종래와 같은 과제를 해결하고, 하나의 처리조에서의 반도체 웨이퍼의 습식 처리에서, 특히 그 세정 공정에서 건조 후의 반도체 웨이퍼에 반도체 입자가 부착하지 않고, 혹은 부착을 대폭으로 감소할 수 있는 습식 처리 방법 및 습식 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 하나의 처리조에서 반도체 웨이퍼의 약물 처리를 행한 후에 사기 반도체 웨이퍼의 세정을 행하지 않고, 그 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 방법에 있어서, 종래 약물 처리와 건조 사이에 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액에 의해 처리하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 제거제로서, 입자의 제타 전위를 조정하여 입자의 부착 방지를 도모하는 반도체 입자 부착 방지제를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 부착 방지제로서 알콜, 전계 이온수 또는 계면 활성제중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 부착 방지제로서 이소프로필알콜을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 부착 방지제로서 OH-이온수를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 부착 방지제로서 아니온계 또는 카치온계 계면 활성제를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 입자 제거제로서 반도체 콜로이드의 응집을 도모하는 반도체 콜로이드 응집제를 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 반도체 콜로이드 응집제로서 유산 알루미늄 또는 폴리염화 알루미늄을 이용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 상기 물세척 공정의 적어도 일부에서 상기 반도체 입자 제거제를 물세척용 순수한 물에 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 처리조에 물세척용 순수한 물을 유통시킨 후, 상기 반도체 웨이퍼의 처리조에서 체류(滯留)시킨 순수한 물에 상기 반도체 입자 제거제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 처리조에 물세척용 순수한 물을 유통시키는 물세척 공정의 적어도 일부에서, 상기 유통하는 순수한 물에 상기 반도체 입자 제거제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 처리조에 물세척용 순수한 물을 유통시킨 후에, 또한 그 후에 유통하는 순수한 물에 상기 반도체 입자 제거제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 처리조에 상기 반도체 입자 제거제를 첨가한 물세척용 순수한 물을 유통시킨 후에, 또한 순수한 물만을 유통시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 처리조에 물세척용 순수한 물을 유통시키는 물세척 공정의 전체에 걸쳐 상기 유통하는 순수한 물에 상기 반도체 입자 제거제를 첨가하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 하나의 처리조에서 반도체 웨이퍼의 약물 처리를 행한 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하지 않고, 그 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 방법에 있어서, 상기 약물 처리와 건조 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제로 처리하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 상기 약물 처리에 이어 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제로 처리하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법은, 반도체 웨이퍼의 상기 물세척에 이어 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제로 처리하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치는, 반도체 웨이퍼의 습식 처리를 행하는 습식 처리조와, 이 습식 처리조에서 상기 반도체 웨이퍼의 약물 처리 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하는 수단, 상기 반도체 웨이퍼의 물세척 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 수단, 상기 약물 처리와 건조 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액으로 처리하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치는, 상기 습식 처리조의 상부에서 상기 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액을 제공하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치는, 반도체 웨이퍼의 습식 처리를 행하는 습식 처리조와, 이 습식 처리조에서 상기 반도체 웨이퍼의 약물 처리 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하는 수단, 상기 반도체 웨이퍼의 물세척 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접으로 이동하여 건조를 행하는 수단, 상기 약물 처리와 건조 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 입자 제거제로 침지(浸瀆)시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치는, 상기 습식 처리조로부터 배출된 상기 반도체 입자 제거제를 회수하여 재이용하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 다른 예의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 도시하는 도면.
도 4는 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiO2), 폴리스틸렌라텍스의 각 입자에 대해서 용액중의 IPA 농도와 제타(ZETA ; zero-energy thermonucleus apparatus) 전위의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiO2), 폴리스틸렌라텍스의 각 입자에 대해서 용액의 ph와 제타 전위의 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제5 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제6 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제7 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제8 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제9 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리의 공정을 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 제10 실시 형태에서의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 12는 본 발명의 제10 실시 형태에서의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치 의 다른 개략 구성을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 제11 실시 형태에서의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 14는 종래의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 15는 종래의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 다른 개략 구성을 도시하는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리조(처리 챔버)
1a : 처리조(1)의 상부 공간
2 : 반도체 웨이퍼
3 : 약물 및 순수한 물의 공급 배관
4 : 배출관
5 : IPA 증기의 공급 배관
6 : 입자 제거제 또는 입자 제거제를 포함하는 용액의 도입구
7 : 입자 제거제의 회수·정제 수단
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태의 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 있어서, 참조 번호 1은 처리조(처리 챔버), 참조 번호 1a는 처리조(1)의 상부 공간, 참조 번호 2는 처리되는 웨이퍼, 참조 번호 3은 처리조(1)에 약물과 순수한 물을 공급하는 배관, 참조 번호 4는 처리조(1)에서 처리 후의 약물과 순수한 물을 배출하는 배수관, 참조 번호 5는 처리조(1)의 상부 공간(1a)에 설치되고, 웨이퍼(2)의 건조에 필요한 IPA 증기를 공급하기 위한 배관이다. 참조 번호 6은 처리조(1)의 저부(底部)에서 입자 제거제 또는 입자 제거제를 포함하는 용액을 도입하기 위한 도입구이다.
이 습식 처리 장치는, 처리조(1)의 저부의 공급구(3)로부터 약물 및 순수한 물이 공급되고, 처리 후의 약물 등은 처리조(1)의 상부로부터 유출시키는 형태이다. 또한, 웨이퍼(2)를, 처리 후에 처리조(1)중의 순수한 물 등에서 끌어 올리는 형태이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태의 습식 처리 장치의 다른 예의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이 장치는, 처리조(1) 상부의 공급구(3)로부터 약물 및 순수한 물이 공급되고, 처리 후의 약물 등은 처리조(1) 저부의 배출구(4)로부터 유출시키는 형태이다. 입자 제거용 첨가제 또는 입자 제거제를 포함하는 용액은, 처리조(1) 상부의 도입구(6)로부터 도입한다. 또한, 웨이퍼(2)의 처리 후에는 순수한 물 등의 수면을 낮춰 웨이퍼(2)를 추출한다.
본 제1 실시 형태에 있어서, 통상 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물은, 불순물 금속 농도는 1ppm 이하, 포함되는 0.2㎛ 이상의 미립자는 100개/cc 이하로 한다. 또한, 물세척을 행하는 순수한 물은 18MΩ 이상, 포함되는 0.05㎛ 이상의 미립자는 5개/cc 이하인 것을 공급한다.
도 3은 본 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타낸다. 구체적인 습식 처리로서, 도 3에 도시하는 시퀀스와 같이, 먼저 0.25wt%의 불산(HF)에서 300sec 에칭 처리를 행한 뒤, 물세척을 221/min으로 15min 행한다. 순수한 물의 공급을 멈춘 후, 순수한 물이 남아 있는 용량 약 20리터의 처리조(1)에, 입자 제거제로서 300cc의 이소프로필알콜(IPA, 이하 적당 IPA로 약기함)을 첨가하고, 5min 방치했다. 그 후, IPA 분위기중에 웨이퍼를 5nm/sec로 끌어올렸을 경우 웨이퍼에 부착하는 0.17㎛ 이하의 입자는 50개 이하였다.
도 4는, 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiO2), 폴리스틸렌라택스의 각종 입자에 대해서, 약물중의 IPA 농도와 제타(ZATA) 전위와의 관계를 도시하는 도면이다. 도 4에 나타나는 바와 같이, IPA 농도가 올라가면 각 입자의 제타 전위의 절대값이 감소하고 있다. 제타 전위로는, 액중에서의 고체 표면의 전위이고, 이 제타 전위가 절대값으로 감소하고 있다는 것은 부착력이 작게 되는 것을 나타내고 있다.
상기의 처리에 있어서, 입자는 처리조(1) 내에는 발생하고 있지만, 강제 첨가한 IPA에 의해 도 4에 도시하는 바와 같이 제타 전위의 절대값이 감소하기 때문에 입자가 부착하기 어렵게 된다. 이로써 웨이퍼에 부착하는 입자의 수를 대폭으로 감소시킬 수 있다.
이와 같이 일반적으로, 하나의 처리조에서 약물 처리와 그에 이은 물세척을 행한 후, 매우 순수한 물중에 침지된 반도체 웨이퍼 표면에 존재하는 물을 알콜을 포함하는 증기로 직접 치환하여 건조를 행하는 프로세스 혹은 장치에 있어서, 약물 처리와 건조 사이에서 처리조에 알콜 또는 알콜을 포함한 약물을 첨가하는 시퀀스로 함으로써, 건조 후의 웨이퍼로의 입자의 부착을 현저하게 감소시킬 수 있다. 첨가할 알콜로서는, 예를 들어 IPA가 특히 유효하다.
또한, 알콜을 첨가하는 공정은, 본 실시 형태에서는 물세척 후에 모여있던 순수한 물 가운데에 더하는 예를 나타내고 있지만, 후에 설명하는 바와 같이 다른 첨가 방법에서도 된다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 있어서, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지의 특성의 것이다.
실리콘 산화막의 에칭 처리의 공정은, 제1 실시 형태에서 도 3을 참조하여 설명한 것과 마찬가지이다. 다만, 본 제2 실시 형태에서는, 반도체 입자 제거용 첨가제로서 전해 이온수를 첨가한다. 구체적인 처리예로서, 전계 이온수로서 전기 분해로 생성한 OH-이온수를 첨가하고, IPA 분위기중에서 웨이퍼를 끌어 올렸을 경우 웨이퍼에 부착할 0.17㎛ 이상의 입자는 50개 이하였다.
도 5는, 실리콘(Si), 실리콘 산화막(SiO2), 폴리스틸렌라택스의 각종 반도체 입자에 대해서, 약물의 pH(페하)와 제타 전위의 관계를 나타내는 도면이다. 어느 정도의 pH도가 있으면, 이들 입자와 Si 기판의 제타 전위의 극성이 동일하게 되고, 게다가 그 값이 가깝게 한다.
상기의 처리에 있어서, 입자는 처리조(1) 내에는 발생하고 있지만, 강제 첨가한 전해 이온수는 알칼리성이고, 또한 도 5에 도시한 바와 같이 전해 이온수에 의해 제타 전위의 극성이 동일하게 되기 때문에, 입자가 부착하기 어렵게 된다. 이로써 웨이퍼에 부착할 입자의 수를 대폭으로 감소시킬 수 있다.
이와 같이 일반적으로, 하나의 처리조에서 약물 처리와 그에 이은 물세척을 행한 후, 매우 순수한 물중에 침지된 반도체 웨이퍼 표면에 존재하는 물을 알콜을 포함하는 증기로 직접 치환하여 건조를 행하는 공정 혹은 장치에 있어서, 약물 처리와 건조 사이에서 처리조에 전해 이온수를 첨가하는 시퀀스로 함으로써, 건조 후의 웨이퍼의 입자의 부착을 현저하게 감소시킬 수 있다. 첨가할 전해 이온수로서는, 예를 들어 OH-이온수가 특히 유효하다.
또한, 전해 이온수를 첨가하는 공정은, 이 실시 형태에서는 물세척 후에 모였던 순수한 물중에 더하는 예를 나타내고 있지만, 후에 설명하는 바와 같이 다른 첨가 방법으로도 된다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불산 약물, 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
실린콘 산화막의 에칭 처리의 공정은, 제1 실시 형태에서 도 3을 참조하여 설명한 것과 마찬가지이다. 다만, 본 제3 실시 형태에서는 반도체 입자 제거제로서 계면 활성제를 첨가한다.
구체적인 처리예로서, 물세척용 순수한 물의 공급을 멈춘 후, 아니온계의 계면 활성제를 1ppm으로 되도록 첨가하고, 5min 방치했다. 그 후, IPA 분위기중에서 웨이퍼를 끌어올렸을 경우, 웨이퍼에 부착하는 0.17㎛ 이상의 입자는 50개 이하였다.
상기의 처리에 있어서, 입자는 처리조(1) 내에는 발생하고 있지만, 강제 첨가한 계면 활성제에 의해 입자의 제타 전위 극성이 역으로 되고, Si 기판과 전위의 극성이 동일하게 되어 입자가 부착하기 어렵게 된다.
이와 같이 일반적으로, 하나의 처리조에서 약물 처리와 그에 이은 물세척을 행한 후 매우 순수한 물중에 침지된 반도체 웨이퍼 표면에 존재하는 물을 알콜을 포함하는 증기로 직접 치환하여 건조를 행하는 공정 혹은 장치에 있어서, 약물 처리와 건조 사이에서 처리조에 계면 활성제 또는 계면 활성제를 포함한 용액을 첨가하는 시퀀스로 함으로써, 건조 후의 웨이퍼로의 입자 부착을 현저하게 감소시킬 수 있다. 첨가하는 계면 활성제로서는, 예를 들어 아니온계 또는 카티온계 계면 활성제가 특히 유효하다.
또한, 계면 활성제를 첨가하는 공정은, 본 실시 형태에서는, 물세척 후에 모인 순수한 물중에 더하는 예를 나타내고 있지만, 후에 설명하는 바와 같이 다른 첨가 방법으로도 된다.
(제4 실시 형태)
본 발명의 제4 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
실리콘 산화막의 에칭 처리의 공정은, 제1 실시 형태에서 도 3을 참조하여 설명한 것과 마찬가지이다. 다만, 본 제4 실시 형태에서는, 입자 제거용의 첨가제로서 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 응집제를 첨가한다. 유산 알루미늄 또는 전해 알루미늄, 폴리 염화 알루니늄 등의 응집제는 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 효과가 있어 입자의 발생원을 없앨 수 있다.
상술의 처리에 있어서, 입자는 처리조(1) 내에는 발생하고 있지만, 강제 첨가한 유산 알루니늄 또는 전해 알루미늄, 폴리염화 알루미늄 등의 응집제는, 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 효과가 있어 입자 발생원을 없앨 수 있다.
이와 같이 일반적으로, 하나의 처리조에서 약물 처리와 그에 이은 물세척을 행한 후, 매우 순수한 물중에 침지된 반도체 웨이퍼 표면에 존재하는 물을 알콜을 포함하는 증기로 직접 치환하여 건조를 행하는 공정 혹은 장치에 있어서, 약물 처리와 건조 사이에서 처리조에 응집제 또는 응집제를 포함한 용액을 첨가하는 시퀀스로 함으로써, 건조 후의 웨이퍼로의 입자 부착을 현저하게 감소시킬 수 있다. 첨가하는 응집제로서는, 예를 들어 유산 알루미늄 또는 전해 알루미늄, 폴리염화 알루미늄이 특히 유효하다.
또한, 응집제를 첨가하는 공정은, 본 실시 형태에서는 물세척 후에 모인 순수한 물중에 더하는 예를 나타내고 있지만, 후에 설명하는 바와 같이 다른 첨가 방법으로도 된다.
(제5 실시 형태)
본 발명의 제5 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 것을 이용한다. 또한, 입자 제거제로서는 상기 제1∼제4 실시 형태에서 설명한 것중 어느 하나를 이용한다.
도 6은 본 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 도시하는 도면이다.
구체적인 처리예에 대해서 서술하면, 도 6에 도시하는 시퀀스와 같이, 먼저 0.25wt% HF로 300sec 에칭 처리를 행한 뒤 순수한 물을 221/min으로 15min 행한다. 물세척 뒤, 또 반도체 입자 제거제를 첨가한 순수한 물을 공급하여 물세척을 행한다.
첨가하는 반도체 입자 제거제는, 제1∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나를 이용한다.
입자 제거제로서는, 알콜류, 전해 이온수, 계면 활성제를 이용하면, 반도체 콜로이드의 제타 전위를 변화시키고, 흡착 콜로이드의 탈리를 촉진해 입자의 발생원을 없앤다. 입자 제거제를 첨가한 순수한 물을 공급하여 물세척을 행함으로써, 입자원인 콜로이드상의 Si(OH)4를 물세척시에 완전히 배출할 수 있다.
또한, 첨가제로서 유산 알루미늄 또는 전해 알루미늄, 폴리염화 알루미늄 등의 응집제를 이용하면, 이들은 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 효과가 있어 입자의 발생원을 없앨 수 있다. 입자 응집제를 첨가한 순수한 물을 공급하여 무세척을 행함으로써, 입자원인 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시켜 물세척시에 완전히 배출할 수 있다. 이상과 같이 본 실시 형태에서는, 웨이퍼의 약물 처리를 한 후, 물세척을 행하고, 그 후 또한 입자 제거제를 첨가한 순수한 물로 물세척을 행한다. 이로써, 입자원을 세정수와 함께 배출하여 웨이퍼의 입자 부착을 방지할 수 있다.
(제6 실시 형태)
본 발명의 제6 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물, 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 것을 이용한다.
도 7은 본 제6 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 나타내는 도면이다.
구체적인 처리예에 대해서 서술하면, 도 7에 도시하는 시퀀스와 같이, 0.25wt% HF에서 300sec 에칭 처리를 행한 뒤, 반도체 입자 제거제를 첨가하면서 순수한 물을 공급하여 221/min으로 15min 물세척을 행한다. 그 후, IPA 분위기중에서 웨이퍼를 끌어 올린다.
첨가하는 반도체 입자 제거제는, 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나도 이용할 수 있다.
입자 제거제로서는, 알콜류, 전해 이온수, 계면 활성제를 이용하면, 콜로이드의 제타 전위를 변화시키고, 흡착 콜로이드의 탈리를 촉진하여 입자의 방생원을 없앤다. 입자원인 콜로이드상의 Si(OH)4를 물세척시에 완전히 배출한다.
알콜을 첨가할 경우는, 알콜의 농도는 ppm 오더에서 100wt%까지의 어느 농도에서도 상관없다. 물세척시에 상시 이어서 첨가할 수 있다.
전해 이온을 사용할 경우는, 전해 이온수만을 이용해 물세척을 행하는 방법도 있다.
또한, 계면 활성제로도 항시 계면 활성제를 더하면서 물세척을 할 수 있다.
이들 물세척 방법에서는, 입자의 부착 억제 효과와 함께, 흡착 콜로이드의 탈리의 촉진과 흐르는 물에 의한 콜로이드의 계외 배출 촉진 효과를 얻을 수 있다.
또한, 첨가제로서, 유산 알루미늄 또는 전해 알루미늄, 폴리염화 알루미늄 등의 응집제는, 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 효과가 있고, 입자의 발생원을 없앨 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 웨이퍼의 약물 처리 후, 처음부터 입자 제거제를 첨가한 순수한 물로 물세척을 행한다. 이로써, 입자원을 세척수와 함께 배출하여 웨이퍼로의 입자 부착을 방지할 수 있다.
(제7 실시 형태)
본 발명의 제7 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
도 8은 본 제7 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 도시하는 도면이다.
구체적인 처리예에 대해서 서술하면, 도 8에 도시하는 시퀀스와 같이, 0.25wt% HF에서 300sec 에칭 처리를 행한 뒤, 입자 제거용 첨가제를 첨가하면서 순수한 물을 공급하여 221/min으로 15min 물세척을 행한다. 또한, 그 후 물세척만을 행한다.
첨가하는 첨가제는 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나를 이용할 수 있다. 그 작용, 효과는 제6 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 반복하지 않는다.
본 실시 형태는, 특히 응집제나 계면 활성제를 첨가할 경우에 입자 제거제가 웨이퍼 표면에 잔유하는 것이 유념될 경우에도, 입자 제거제를 포함한 순수한물로 물세척을 행한 후, 순수한 물만으로 물세척을 행하는 시퀀스를 행함으로써 제거제의 웨이퍼의 잔유를 방지할 수 있다.
(제8 실시 형태)
본 발명의 제8 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
도 9는 본 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리의 공정을 도시하는 도면이다.
구체적인 처리예에 대해서 서술하면, 도 9에 도시하는 시퀀스와 같이 0.25wt% HF로 300sec 에칭 처리를 행한 뒤, 입자 제거제에 의해 HF 수용액을 치환한다. 그 후, 순수한 물로 물세척을 행한 뒤, IPA 분위기중에서 웨이퍼를 끌어 올린다. 또, 이 경우, 입자 제거제에 의한 치환은, 입자 제거제를 흘려 처리할 경우와 남은 입자 제거제 속으로 반도체 웨이퍼를 침지할 경우를 포함한다.
치환에 이용하는 입자 제거제는, 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나를 이용할 수 있다.
입자 제거제로서, 일콜류, 전해 이온수, 계면 활성제를 이용하면, 콜로이드의 제타 전위를 변화시키고, 흡착 콜로이드의 탈리를 촉진해 입자의 발생원을 없앤다. 입자원인 콜로이드상의 Si(OH)4를 물세척시에 완전히 배출한다.
이들 물세척 방법에서는 입자의 부착 억제 효과와 함께 흡착 콜로이드의 탈리 촉진과, 그 후의 흐르는 물에 의한 콜로이드의 계외 배출 촉진 효과를 얻을 수 있다.
또한, 입자 제거제로서 유산 알루미늄 또는 전해 알루미늄, 폴리염화 알루미늄 등의 응집제를 이용하면, 콜로이드상의 Si(OH)4를 응집시키는 효과가 있어 입자의 발생원을 없앨 수 있다. 입자원인 콜로이드상의 Si(OH)4를 그 후의 물세척시에 완전히 배출할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 웨이퍼의 약물 처리 후, 약물을 알콜 또는 전해 이온수 등의 입자 제거제로서 치환한다. 그 후에, 순수한 물로 물세척하고, 또한 그 후에 웨이퍼를 알콜 증기 분위기중에서 추출한다. 이로써, 웨이퍼로의 입자의 부착을 방지할 수 있다.
(제9 실시 형태)
본 발명의 제9 실시 형태에서는, 습식 처리 장치로서는, 도 1 또는 도 2에 도시한 것을 이용한다. 또한, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물, 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
도 10은 본 실시 형태에서의 실리콘 산화막의 에칭 처리 공정을 도시하는 도면이다. 구체적인 처리예에 대해서 서술하면, 도 10에 도시하는 시퀀스와 같이 0.25wt% HF로 300sec 에칭 처리를 행한 뒤 물세척한다. 그 후에, 순수한 물을 입자 제거제에 의해 치환한다. 그 후, IPA 분위기중에서 웨이퍼를 끌어 올린다.
치환에 이용하는 입자 제거제는, 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나를 이용할 수 있다. 그 작용, 효과는 제8 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지이기 때문에 반복하지 않는다.
이상과 같이, 본 실시 형태에서는 알콜 또는 전해 이온수 등의 입자 제거제로 처리조 내의 순수한 물을 치환하고, 그 후 건조를 행한다. 또, 이 경우, 입자 제거제에 의한 치환은, 입자 제거제를 흘려 처리할 경우와 모인 입자 제거제 속으로 반도체 웨이퍼를 침지할 경우를 포함한다.
이상과 같은 처리에 의해 웨이퍼로의 입자 부착을 방지할 수 있다.
(제10 실시 형태)
도 11은 본 발명의 제10 실시 형태의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 11에 있어서, 참조 번호 6a는 처리조(1)의 천정부(天井部)에 설치된 분무기로서, 입자 제거제를 윗쪽에서 액상으로 분무한다. 이 처리 장치에 있어서는, 도 1의 장치에서의 약물 등의 공급구가 빠져 있고, 분무기(6a)가 이 대신의 것이다. 그 외의 구조는 도 1과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.
도 12는 본 발명의 제10 실시 형태의 습식 처리 장치의 다른 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 2의 장치의 약물 등의 공급구(6) 대신에 처리조(1)의 천정부에 약물 등의 분무기(6a)가 붙여져 있다. 그 외의 구조는, 도 2와 마찬가지이기 때문에 설명은 생략한다.
본 제10 실시 형태에 있어서, 실리콘 산화막의 에칭에 사용하는 불소산 약물 및 물세척을 행하는 순수한 물은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 특성을 갖는 것이다.
또한, 본 실시 형태에서 사용하는 반도체 입자의 제거제는, 제1 실시 형태∼제4 실시 형태에서 설명한 알콜, 전해 이온수, 계면 활성제, 응집제중 어느 하나를 이용할 수 있다.
반도체 입자 제거제의 첨가 방법으로서는, 처리조(1)의 윗쪽에서 물세척용 순수한 물로 액상으로 분무한다. 반도체 입자는 IPA 분위기에서 처리조(1) 내의 물에 용해한 IPA와, 처리조(1) 내의 콜로이드상의 Si(OH)4가 반응하여 물의 표면 근방에서 많이 발생한다. 따라서, 입자 제거제를 물의 표면 근방에 중점적으로 첨가하면 효율 좋게 입자를 제거할 수 있고, 제거제의 사용량 저감도 된다.
실리콘 산화막의 에칭 처리 공정은, 제1 실시 형태∼제7 실시 형태에서는, 입자 제거제를 제거제 도입구(6)에서 순수한 물에 첨가하고, 혹은 순수한 물과 치환하고 있는 것에 대해 본 실시 형태에서는 상기와 같이 처리조(1)의 윗쪽에서 액상으로 분무하고 있다. 이 점을 빼면, 웨이퍼 처리 공정은 제1 실시 형태∼제7 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 반복하지 않는다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는 입자 제거제를 물과 IPA 증기와의 경계면에 집중하여 공급하도록 했기 때문에, 효율 좋게 입자 제거를 할 수 있다.
(제11 실시 형태)
도 13은, 본 발명의 제11 실시 형태의 습식 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 13에 있어서, 참조 번호 7은 알콜 등의 입자 제거제의 회수·정제 수단, 참조 번호 8은 알콜 등의 회수·정제한 입자 제거제를 일시적으로 보관하는 탱크, 참조 번호 9는 신규의 입자 제거제의 투입구이다.
처리조(1)에서의 웨이퍼 처리는, 제1 실시 형태 내지 제10 실시 형태에서 설명한 것과 마찬가지이다. 본 실시 형태에서는 처리조(1)의 배출구(4)에서 배출되는 배출액중에서, 회수·정제 수단(7)에 의해 입자 제거제를 회수·정제하여 탱크(8)에 고인다. 고인 입자 제거제는, 투입구(9)에서 투입되는 신규의 입자 제거제와 함께, 다시 제거제의 도입구(6)에서 처리조(1)로 도입되어 다시 사용된다. 이로써, 알콜 등의 입자 제거제를 유효하게 사용할 수 있다.
웨이퍼의 처리 공정은, 입자 제거제의 종류, 그 작용, 효과에 대해서는 제1 실시 형태∼제10 실시 형태와 마찬가지이기 때문에 그 설명은 생략한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼를 약물 처리하고, 순수한 물로 물세척을 행하지 않고, 그 후에 알콜을 포함하는 증기 분위기중에서 직접 이동해 건조를 행하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법에 있어서, 약물 처리와 건조 사이에서 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액에 의해 처리하도록 한 것으로, 반도체 웨이퍼로의 입자 부착을 방지하고, 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼의 약물 처리와 건조 사이에서 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제에 침지 처리하도록 했기 때문에, 반도체 웨이퍼로의 입자 부착을 방지하고, 감소시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 상기와 같은 습식 처리 방법에 의해 반도체 웨이퍼를 처리하는 습식 처리 장치가 얻어져 반도체 웨이퍼로의 입자 부착을 방지하고, 감소시킬 수 있다.

Claims (3)

  1. 하나의 처리조에서 반도체 웨이퍼의 약물 처리를 행한 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하지 않고, 그 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 방법에 있어서, 상기 약물 처리와 건조 사이에 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제, 또는 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액으로 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법.
  2. 반도체 웨이퍼의 습식 처리를 행하는 습식 처리조와, 상기 습식 처리조에서 상기 반도체 웨이퍼의 약물 처리 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하는 수단, 상기 반도체 웨이퍼의 물세척 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 수단 및 상기 약물 처리와 건조 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제를 포함하는 용액으로 처리하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 장치.
  3. 반도체 웨이퍼의 습식 처리를 행하는 습식 처리조와, 상기 습식 처리조에서 상기 반도체 웨이퍼의 약물 처리 후에 상기 반도체 웨이퍼의 물세척을 행하는 수단, 상기 반도체 웨이퍼의 물세척 후에 상기 반도체 웨이퍼를 알콜을 포함하는 증기 분위기 속으로 직접 이동하여 건조를 행하는 수단 및 상기 약물 처리와 건조 사이에서 상기 반도체 웨이퍼를 반도체 입자 제거제에 침지(浸漬)시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 습식 처리 방법.
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