KR19990036525A - 반도체 기판의 처리시스템 및 처리방법 - Google Patents

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KR19990036525A
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코지 반
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

반도체 기판의 웨트세정 및 에칭프로세스에 있어서, 기판표면이 거칠어지는 것을 방지하여 수율을 향상시키는 처리시스템을 얻는다.
오존발생수단(11)과, 이 오존을 반도체 기판 처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 이젝터(10)와, 오존이 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 약액 또는 순수한 물중의 오존의 농도를 제어하는 자외선조사수단(9)과, 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물에 의해 반도체 기판을 처리하는 처리조(5)를 구비한다.

Description

반도체 기판의 처리시스템 및 처리방법
본 발명은, 반도체 기판의 세정 또는 에칭처리를 하는 반도체 기판의 처리시스템에 관한 것이다. 더 자세히 말하면, 반도체 기판을 세정 또는 에칭처리하는 라인에 있어서의 반도체 기판의 세정/에칭장치 및 세정/에칭방법에 관한 것이다.
반도체제조 프로세스에 있어서, 반도체 기판 또는 반도체 웨이퍼의 웨트세정 및 에칭공정은 대단히 중요한 프로세스이다.
디바이스가 미세화되어, 보다 고성능의 세정이나 에칭이 요구되기 때문에, 반도체 제조프로세스에서의 웨트세정 및 에칭공정에서는, 각각의 목적에 맞추어 다종다양한 약액이 사용되게 되었다. 반도체프로세스에서의 웨트세정 및 웨트에칭 공정에서는, 암모니아수, 염산, 과산화수소수, 불화 수소산, 황산, 인산, 초산등, 많은 종류의 약액이 사용되고 있다.
예를들면, 파티클제거를 위해서는, APM세정(암모니아 + 과산화수소수 + 물의 혼합액에 의한 세정)이 사용되는 일이 많고, 금속불순물 제거목적으로는 SPM세정(황산 + 과산화수소수의 혼합액에 의한 세정), HPM 세정(염산 + 과산화수소수 + 물의 혼합액에 의한 세정)이 일반적으로 채용되고 있다.
또, 실리콘 산화막의 웨트에칭에는 불화 수소산과 물의 혼합액이나, 버퍼드 불화 수소산(불화암모늄 + 불화 수소산 + 물의 혼합액)에 의해서 행해지는 일이 많고, 실리콘질화막의 웨트에칭으로서는 고온의 인산이 일반적으로 사용하고 있다.
이처럼 세정 및 웨트에칭 공정에서는 많은 종류의 약액이 불가결한 재료로 되어 있다.
다음에, 최근 유기불순물제거의 목적으로 오존수에 의한 세정이 개발되고 있다. 도 9는, 종래의 오존수에 의한 세정시스템의 개략구성을 나타낸 도면이다. 세정장치(1)에서 원하는 오존농도를 설정하면, 그 신호가 신호경로4를 통하여 오존가스발생수단(2)에 전달된다. 농도설정신호를 받아들인 오존가스발생수단(2)은, 오존가스를 설정량 발생시키기 위해서 방전전압을 조정한다. 발생한 오존가스는 오존용해수단(3)으로 용해막을 통해서 순수한 물중에 용해되어 오존수가 되어 세정장치(1)에 공급된다.
이 경우, 세정장치(1)에서 설정한 오존농도는 오존가스 발생수단(2)의 방전전압에 의해서 조정되지만, 방전전압이 안정될 때까지 시간이 걸리고, 또한 오존용해수단(3)과 오존가스발생수단의 사이가 떨어져 있기 때문에 설정량의 오존가스가 오존용해수단(3)에 도입될 때까지의 시간이 걸리기 때문에, 세정장치(1)에 원하는 오존농도의 오존수가 공급될 때까지에는 몇분간의 안정시간이 필요하게 되어 있다.
또한, 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 오존을 포함시키도록 한 종래예로서는, 특개소 60-239028호 공보, 미국특허 제 5,567,244호 공보등이 있지만, 오존농도를 자유롭고 빠르게 제어하기가 곤란하다는 등의 문제가 있었다.
본 발명은, 반도체 기판의 웨트세정 및 에칭프로세스에 있어서, 기판표면이 거칠어지는 것을 방지하여 수율을 향상시키는 반도체 기판의 처리시스템 및 처리방법을 제공하고자 하는 것이다. 또한, 그 수단으로서 오존 또는 오존을 포함하는 활성산소류를 사용하여, 오존 또는 오존을 포함하는 활성산소류의 농도를 자유롭게 변화시키고, 또한, 스루풋을 향상시킬 수 있는 처리시스템 및 처리방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 실시예 1에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 실시예 2에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 3은 본 실시예 3에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 4는 본 실시예 3에 의한 기판처리시스템에 있어서, 불화 수소산 및 오존수의 농도를 경시적으로 변화시켜 처리한 경우의 농도변화의 도면.
도 5는 본 실시예 4에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 6은 본 실시예 4에 의한 기판처리시스템에 있어서, 불화 수소산 및 오존수의 농도를 경시적으로 변화시켜 처리한 경우의 농도변화의 도면.
도 7은 본 실시예 5에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면.
도 8은 본 실시예 1∼5에서 사용되는 이젝터의 구조를 나타낸 도면.
도 9는 종래의 오존첨가기능을 갖는 세정시스템의 개략구성을 나타낸 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
5 : 처리조 6 : 수세조
7 : 건조조 8 : 신호경로
9 : 자외선조사수단(오존농도 제어수단)
10 : 오존용해용 이젝터 10a : 외측파이프
10b : 내측파이프 11 : 오존가스발생수단
12 : 원배스형의 처리조 13 : 산소발생수단
14 : 산소용해용 이젝터 15 : 낱장/스핀타입의 처리조
16 : 불화 수소산 처리조 17 : 수세조
18 : 건조조 19 : 처리장치(세정장치)
20 : 분사관 21 : 스테이지
22 : 반도체 기판 23 : 밸브
본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 오존을 발생시키는 오존발생수단과, 이 오존을 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 오존용해수단과, 상기 오존이 용해된 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사(照射)하여 상기 약액 또는 순수한 물중의 오존의 농도를 제어하는 농도제어수단과, 상기 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물이 공급되어 내부에 수납된 반도체 기판을 처리하는 기판처리조를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 오존용해수단으로서 이젝터를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 이젝터의 용해막으로서 폴리올레핀을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 오존의 농도제어수단이 자외선의 조사량을 제어하여 오존농도를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 산소를 발생시키는 산소발생수단과, 이 산소를 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 산소용해수단과, 상기 산소가 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 활성산소류를 발생시키고, 또한 그 농도를 제어하는 농도제어수단과, 상기 활성산소류의 농도가 제어된 약액 또는 순수한 물이 공급되어 내부에 수납된 반도체 기판을 처리하는 기판처리조를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 산소용해수단으로서 이젝터를 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 이젝터의 용해막으로서 폴리올레핀을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 활성산소류의 농도제어수단이 자외선의 조사량을 제어하여 오존농도를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다. 또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 기판처리조로서 배치(batch) 처리형의 처리조를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 기판처리조로서 스핀식의 낱장처리형의 처리조를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 약액중 어느 하나로서 인산을 공급하는 인산공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 약액중 어느 하나로서 불화 수소산을 공급하는 불화 수소산 공급수단을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템은, 상기 불화 수소산 공급수단이, 공급하는 불화 수소산의 농도변화를 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
다음에, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 오존을 발생시키는 스텝과 상기 오존을 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 스텝과, 상기 오존이 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 상기 약액 또는 순수한 물중의 오존의 농도를 제어하는 스텝과, 상기 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물을 사용하여 반도체 기판을 처리하는 스텝등을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 오존의 농도제어를 자외선의 조사량을 제어하여 행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 산소를 발생시키는 스텝과, 상기 산소를 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 스텝과, 상기 산소가 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 활성산소류를 발생시키고, 또한 그 농도를 제어하는 스텝과, 상기 활성산소류의 농도가 제어된 약액 또는 순수한 물을 사용하여 반도체 기판을 처리하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 활성산소류의 농도제어를 자외선의 조사량을 제어하여 행하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 약액중 어느 하나로서 인산을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 약액중 어느 하나로서 불화 수소산을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 불화 수소산의 농도변화를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 불화 수소산의 농도의 증감과 상기 오존농도 또는 활성산소류의 농도의 증감을 역방향으로 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리방법은, 상기 불화 수소산의 농도의 증감과 상기 오존농도 또는 활성산소류의 농도의 증감을 역방향으로, 또한 반복하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 것이다.
(실시예)
이하에 본 실시예에 관해서 도면을 참조하여 설명한다. 또, 도면중에 동일한 부호는 각각 동일하거나 또는 그에 해당하는 부분을 나타낸다.
(실시예 1)
도 1은, 본 실시예 1에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 있어서, 5는 반도체 기판을 세정 또는 에칭처리하기 위한 처리조, 6은 반도체 기판의 수세조, 7은 반도체 기판의 건조조, 8은 처리조(5)와 수세조(6)와 건조조(7)를 포함하는 반도체 기판의 처리장치(또는 세정장치라고 해도 된다)이다.
또한, 8a는 오존농도설정의 신호경로, 9는 오존수에 자외선을 조사하는 자외선조사수단이며, 오존농도를 제어하는 오존농도 제어수단이기도 하다. 9a는 오존수의 공급관, 9b는 인산등의 약액의 공급관, 10은 순수한 물에 오존을 용해시키기 위한 이젝터, 11은 오존가스 발생수단이다. 또한, 22는 처리조(5)에 수납된 실리콘등의 반도체 기판이다. 또한, 23은 각각 순수한 물 또는 인산등의 공급량을 제어하는 밸브를 나타낸다.
이 기판처리시스템에 있어서는, 기판처리장치(8)중의 처리조(5)에서, 바람직한 예로서는 인산공급라인(9b)에서의 고온의 인산약액에 오존수 공급라인으로부터의 오존용존수(溶存水)를 소정량 혼합하여 반도체 기판(22)을 처리하고, 수세조(6)에서 약액처리한 뒤의 수세를 행하며, 건조조(7)에서 수세후의 반도체 기판의 건조를 행한다. 이와 같이 이 기판처리시스템은 딥식이고 배치(batch)처리형이다.
또한, 이 기판처리시스템은 오존가스를 오존가스 발생수단11에서 발생시켜, 폴리올레핀재의 용해막을 갖는 오존용해용 이젝터(10)에 도입하여, 이젝터(10)에서 순수한 물중에 오존가스를 용해시킨 뒤, 자외선조사수단(9)으로 자외선조사를 행해서 오존수중의 오존을 분해하여, 처리조(5)에 소정농도의 오존수를 공급하는 기능을 구비하고 있다.
이와 같이, 고온의 인산으로 실리콘기판을 처리함으로써, 종래에는 기판표면이 거칠어졌으나, 본 실시예와 같이 오존수를 고온인산중에 공급함으로써, 실리콘기판의 표면에 실리콘 산화막을 형성시켜, 고온의 인산에 직접 실리콘기판의 표면이 닿는 것을 방지하여, 실리콘기판 표면이 거칠어지는 것을 막을 수 있다.
다음에, 그 오존수의 공급방법에 관해서 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 종래에는 도 9에 나타낸 세정장치(1)에 있어서, 원하는 오존농도를 설정한 경우, 오존가스발생수단(2)에 농도설정신호가 전해져서, 오존가스 발생수단(2)의 방전전압을 변화시키는 것으로 가스발생량을 콘트롤하여, 공급오존수의 농도를 제어하고 있었다.
이에 비하여 본 실시예 1에서는, 기판처리장치4에서의 소망오존농도 설정신호는 신호경로(8a)를 통해서 자외선조사수단(9)에 전달되고, 자외선조사량에 의해서 오존농도가 제어된다. 요컨대, 오존가스 발생수단11으로부터는 항상 일정량(최대량)의 오존가스를 이젝터(10)에 도입하여 순수한 물중에 용해시키고, 오존수로서 자외선 조사수단(9)에 도입하여 자외선조사를 행함으로써 오존수중의 오존을 분해하여, 오존농도를 설정농도까지 저하시켜서 기판처리장치(8)에 공급한다. 따라서, 오존가스발생량을 방전전압으로 제어할 필요가 없고, 전압이 안정될 때까지 요하던 시간은 필요없어져서, 오존가스발생수단(11)과 오존용해를 위한 이젝터(10)와의 거리도 문제가 되지 않게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예 1에 의하면, 열인산등의 약액을 사용한 에칭처리에 의해 실리콘기판 표면이 거칠어지거나 손상되는 것을 방지하여, 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 자외선조사에 의해서 오존농도를 단시간에 제어할 수 있어 스루풋을 향상시킬 수 있다.
(실시예 2)
도 2는, 본 실시예 2에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 있어서, 12는 원배스(one-bath)형 기판처리장치로서의 반도체 기판의 처리조, 13은 산소가스발생수단, 14는 산소가스를 순수한 물에 용해하기 위한 이젝터이다. 또한, 9는 자외선조사수단(오존을 포함하는 활성산소류의 농도제어수단), 9a는 오존을 포함하는 활성산소류의 용해물의 공급라인, 9c는 약액의 공급라인, 23은 각각 약액 또는 순수한 물의 공급량을 제어하는 밸브이다.
이 기판처리시스템은 기판처리장치가 하나의 처리조(12)로 구성되고, 이 하나의 처리조로 약액세정, 에칭처리(암모니아, 불화 수소산, 염산, 과산화수소수의 단독약액 또는 혼합약액처리)와, 수세및 건조처리를 행할 수 있는 원배스형의 배치(batch)식이다.
또한, 이 기판처리시스템은, 산소가스발생수단13으로 발생시킨 산소를 이젝터14로 순수한 물중에 용해시켜 산소용존수(酸素溶存水)를 생성하고, 자외선조사수단(9)에 도입하여 자외선조사를 행함으로써 오존등의 활성산소류를 생성시키며, 처리조(12)에 공급되는 순수한 물 또는 약액에 그 활성산소류를 공급하는 기능을 구비하고 있다. 일반적으로 종래에는, 원배스형의 기판처리장치(기판세정장치)에서 세정 및 에칭처리를 행하는 경우, 동일조에서 약액과 순수한 물을 오버플로우 치환하기 때문에, 그 치환시간이 다조식 장치에 비해서 훨씬 길어진다. 또한, 처리온도를 상승시킬 필요가 있을 경우에는, 약액과 따뜻한 순수한 물을 오버플로우등의 밀어내기로 치환시키고 있었기 때문에, 온수를 공급함에 의해 미리 온도를 조절할 필요가 있었다. 따라서, 피세정물인 실리콘기판의 표면이 장시간 온수에 닿기 때문에 기판표면이 거칠어지게 된다. 물론 약액도 순수한 물과의 치환시간이 필요하기 때문에, 다조직장치에 비하면 장시간 기판표면이 약액에 닿기 때문에 기판표면이 거칠어지게 되는 것은 말할 필요도 없다.
이 기판처리시스템에서는, 산소발생수단13으로 발생시킨 산소를 이젝터14에 도입하여 순수한 물에 용해시켜서, 산소용존순수를 자외선 조사수단(9)으로 도입하여 자외선을 조사함으로써 오존을 포함하는 활성산소류를 생성시켜, 처리조(12)의 순수한 물/약액공급구의 가까이에 도입하는 것이기 때문에, 그 활성산소류에 의해서 실리콘 기판표면에 실리콘 산화막이 형성되어, 온수나 약액에 기판표면이 직접 닿게 되는 일이 없고, 나아가서는 표면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오존등의 활성산소류의 농도는 자외선 조사수단(9)에 있어서의 자외선조사량에 의해서 제어되기 때문에, 단시간에 제어된 소정농도를 얻을 수 있어 스루풋이 향상된다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예2에 의하면, 원배스형의 처리장치로 실리콘등의 반도체 기판표면이 장시간 온수에 닿거나, 또는 약액에 닿더라도 기판표면이 거칠어지는 일이 없고, 수율을 향상시킬 수 있다.
(실시예 3)
도 3은, 본 실시예3에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도3에 있어서, 15는 반도체 기판을 1매씩 따로 처리하는 스핀타입의 기판처리장치(기판세정장치라고 해도 된다), 20은 약액 또는 순수한 물을 분사하는 분사관, 21은 반도체 기판(22)을 홀드하는 스테이지이다. 또, 9는 자외선조사수단(오존농도제어수단), 10은 오존용해용의 이젝터, 11는 오존가스 발생수단이며, 이들은 도 1에 나타낸 것과 같은 것이다.
이 기판처리시스템은, 적절한 예로써, 불화 수소산과 오존수를 사용하여 실리콘기판을 세정·에칭하기 위한 낱장 /스핀타입의 기판처리장치(15)를 가지고 있다. 이 기판처리장치(15)에서는, 스테이지(21)가 회전함으로써 피세정 반도체 기판(22)을 회전시켜, 분사관(20)으로부터 세정약액이나 순수한 물을 스프레이함으로써 세정하는 기능을 가진다.
또한, 이 기판처리시스템은, 오존발생수단(11)으로 발생한 오존가스를 이젝터(10)에 도입하여 순수한 물중에 용해시킨 뒤, 오존수로서 처리장치(15)에 공급한다. 약액공급라인(9b)에서는 불화 수소산이 공급된다. 필요에 따라서, 불화 수소산에 오존용존수가 혼합된다. 또, 오존농도조정은 이젝터(10)의 후에 설치되는 자외선 조사수단(9)에 의한 자외선조사로 용존오존을 분해함으로써 행하고 있다.
다음에, 본 실시예의 기판처리시스템을 사용한 기판처리방법 또는 기판세정방법의 일례에 관해서 설명한다.
도 4는, 이 기판처리시스템에서 불화 수소산 및 오존수의 농도를 경시적으로 변화시켜 처리한 경우의 농도변화의 그래프를 나타낸다. 이 기판처리 시스템으로서는 공급되는 오존농도를 오존발생수단(11)에 있어서의 자외선조사에 의해서 콘트롤하고 있기 때문에, 종래와 달리 오존농도를 자유롭게 변화시킬 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 세정을 행할 때 우선, 맨 처음 고농도의 오존수를 공급하고 서서히 오존농도를 저하시켜 공급한다. 한편, 불화 수소산농도는 처음에 저농도인 것을 공급하고 서서히 농도를 상승시켜 공급한다. 이에 의해, 처음에는 오존수에 의한 유기물제거를 행하여 실리콘 산화막을 생성시키고, 서서히 농도가 상승하는 불화 수소산에 의해서 그 실리콘 산화막을 제거할 수 있으므로, 유기불순물, 무기불순물의 제거가 동일세정으로 가능하게 된다. 또한, 오존이 첨가되어 있기 때문에 기판표면의 전위가 변화되어 금속불순물(예컨대 동(銅) 등)이 부착되기 어렵게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예3에 의하면, 유기불순물과 무기불순물이 동일세정으로 제거될 수 있게 될 뿐만 아니라, 종래, 문제로 되어 있던 불화 수소산세정뒤의 금속불순물의 부착이, 오존첨가에 의해 방지할 수 있기 때문에, 단시간에 고성능의 세정을 행할 수 있다. 이에 따라, 스루풋 및 수율을 향상시킬 수 있다.
(실시예 4)
도 5는, 본 실시예4에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 있어서, 16은 불화수소에 의한 실리콘 반도체 기판등의 처리조, 17은 반도체 기판의 수세조, 18는 반도체 기판의 건조조, 19는 처리조(16)와 수세조(17)와 건조조(18)를 포함하는 반도체 기판의 처리장치(또는 세정장치라고 해도 된다)이다. 또, 9는 자외선 조사수단(오존농도 제어수단), 9a는 오존수의 공급라인, 9b는 불화 수소산등의 약액공급라인, 10은 오존용해용의 이젝터, 11은 오존가스 발생수단이며, 이들은 도 3에 나타낸 것과 같은 것이다.
이 기판처리시스템에서는, 약액공급라인(9b)에서의 불화 수소산에 오존수공급라인(9a)에서의 오존용존수를 필요량 혼합하여, 처리조(16)에서 약액처리해서 수세조(17)에서 약액처리뒤의 수세를 행하고, 건조조(18)에서 세정뒤의 건조를 행한다. 이처럼 이 기판처리시스템의 기판처리장치는, 배치(batch)식이고 또한 딥(dip)식의 처리장치로 있다.
또한, 이 기판처리시스템은, 오존가스발생수단(11)으로 발생시킨 오존가스를 이젝터(10)에 도입하여 순수한 물중에 용해시킨 후, 오존수로서 약액(불화 수소산)처리조(16)에 공급하는 기능을 가진다. 또한, 오존가스를 용해시키는 이젝터(10)와 약액처리조(16)와의 사이에 자외선 조사수단(9)을 구비하여 오존농도제어를 행하고 있다.
다음에, 본 실시예의 기판처리시스템을 사용한 기판처리방법 또는 기판세정방법의 일례에 관해서 설명한다.
도 6은, 이 기판처리시스템에 있어서, 불화 수소산 및 오존수의 농도를 경시적(經時的)으로 변화시켜 처리한 경우의 농도변화의 그래프를 나타낸다. 이 기판처리시스템에서는, 공급되는 오존농도를 오존발생수단(11)에 있어서의 자외선조사에 의해서 콘트롤하고 있기 때문에 오존농도를 자유롭게 변화시킬 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 오존농도와 불화 수소산농도와의 변화가 역방향이고, 또한 반복하여 증감하도록 제어함으로써, 최종적인 기판표면상태를 완전한 소수성(疎水性)으로부터 완전한 친수성까지 폭넓게 제어할 수 있다. 예컨대, 시간 T1로 표시되어 있는 점에서 기판을 약액중에서 꺼냄으로써 완전히 소수성이 된 기판표면이 얻어지고, 시간 T2로 나타내는 점에서 기판을 약액중에서 꺼냄으로써, 오존에 의해 생성되는 실리콘 산화막에 덮힌 친수성표면을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예4에 의하면, 세정뒤의 최종의 기판표면상태를 제어할 수가 있게 되고, 적응프로세스가 광범위에 걸쳐 행해진다. 또한, 오존수에 의한 표면산화와 불화 수소산에 의한 산화막에칭이 교대로 반복하여 행해짐으로써, 오염이나 손상이 없는 청정한 기판표면을 얻을 수 있게 된다.
(실시예 5)
도 7은, 본 실시예 5에 의한 반도체 기판의 처리시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 7에 있어서, 9는 자외선조사수단(오존농도제어수단), 10은 오존용해용의 이젝터, 11은 오존가스 발생수단이며, 이들은 도 1에서 설명한 것과 같은 것이다. 또한, 12는 원배스형의 반도체 기판의 처리장치(세정장치)로서의 처리조이며, 이것은 도 2로 설명한 것과 같은 것이다.
이 기판처리시스템에 있어서, 처리조(12)는 도 2와 마찬가지로 하나의 조에서 약액세정·에칭처리 및, 수세·건조처리를 행할 수 있는 원배스형이다. 에칭처리의 약액에서는, 도시된 바와 같이, 암모니아수, 불화 수소산, 염산, 과산화수소수등이 단독약액으로서, 또는 혼합약액으로서 밸브23의 제어에 의해 공급된다. 또한, 이들 약액은 필요에 따라서 순수한 물과 혼합된다.
또한, 이 기판처리시스템은 오존가스를 오존가스발생수단(11)으로 발생시켜, 발생한 오존을 약액공급계 라인내에 설치한 이젝터(10)에 도입함으로써 약액에 용해시키고, 자외선 조사수단(9)으로 자외선조사를 행하여 약액중의 오존을 분해하며, 세정장치에 소정농도의 오존용존약액을 공급하는 기능을 구비하고 있다. 또한, 도시되어 있지 않으나, 순수한 물공급계 라인내에 별도의 이젝터를 설치하여 발생한 오존을 순수한 물중에 용해시키고, 자외선 조사수단(9)으로 자외선조사를 행하여 순수한 물중의 오존을 분해하여, 세정장치에 소정농도의 오존용존순수를 공급할 수도 있다.
도 8은, 본 실시예1∼5에서 사용할 수 있는 이젝터(10)의 일례를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 이젝터(10)는 외측파이프(10a) 내에 오존가스(또는 산소)를 유통시키고, 그 안에 배치된 복수의 지름의 내측파이프(10b)에 순수한 물 또는 약액을 유통시킨다. 지름의 내측파이프(10b)는, 바람직하게는 폴리올레핀의 용해막으로 형성되어 있고, 오존가스(또는 산소)가 용해막의 파이프(10b)를 투과하여 순수한 물 또는 약액중에 용해시켜진다.
또한, 본 실시예1∼5에서 이용되는 자외선 조사수단(9)으로서는, 예컨대 특개평1-228590호 공보에 개시된 것과 같은 것을 개선하여 사용할 수 있다. 이러한 것에, 자외선발생량 또는 조사량의 제어수단을 부가한다.
다음에, 그 오존용존약액 또는 오존용존수의 공급방법에 관해서 설명한다.
본 실시예 5에서는, 기판처리장치(12)(기판세정장치)에서의 희망오존농도 설정신호는 신호경로(8a)를 통하여 자외선 조사수단(9)(오존농도제어수단)에 전달되고, 자외선조사량에 의해서 오존농도가 제어된다. 요컨대, 오존가스 발생수단(11)으로부터는 항상 일정량(최대량)의 오존가스를 이젝터(10)에 도입하여 약액중에 용해시키고, 오존용존약액으로서 자외선조사수단(9)에 도입하여 자외선조사를 행하는 것으로, 오존용존약액중의 오존을 분해하여 오존농도를 설정농도까지 저하시켜 기판처리장치(12)에 공급한다. 따라서, 오존가스발생량을 방전전압으로 제어할 필요가 없고, 전압안정시까지 요하던 시간은 필요가 없어져서, 오존가스발생수단과 오존용해를 위한 이젝터와의 거리도 문제가 되지 않게 된다.
일반적으로, 종래의 원배스 타입의 세정장치로 세정·에칭처리를 행하는 경우, 동일조에서 약액과 순수한 물을 오버플로우 치환하기 때문에, 그 치환시간이 다조식장치와 비교하여 훨씬 길어진다. 또한, 처리온도를 상승시킬 필요가 있는 경우에는, 약액과 온순수를 오버플로우등의 밀어내기로 치환시키고 있기 때문에, 온수를 공급함으로써 미리 온도조절을 할 필요가 있다. 따라서, 피세정물인 실리콘기판의 표면이 장시간온수에 닿아 기판표면이 거칠어지게 된다. 물론, 약액도 순수한 물과의 치환시간이 필요하기 때문에, 다조식장치와 비교하면 장시간 기판표면이 약액에 닿게 되어, 기판표면이 거칠어지게 되는 것은 더 말할 나위도 없다.
이것에 대하여, 이 기판처리시스템에서는, 오존발생수단(11)으로 발생시킨 오존을 이젝터(10)에 도입하여, 처리시에 사용하는 약액에 직접 용해시키거나, 또는 수세용의 순수한 물에 용해시키기도 하고, 생성한 오존용존약액 또는 순수한 물을 자외선조사수단(9)에 도입하여 자외선을 조사함으로써 용존오존농도를 조정하여 처리조(12)에 도입하는 것이기 때문에, 그 오존의 효과에 의해서 실리콘 기판표면에 실리콘 산화막이 형성되어 기판표면이 거칠어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오존농도는 자외선조사량에 의해서 제어되기 때문에, 단시간에 제어된 소정농도를 얻을 수 있어 스루풋이 향상한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예5에 의하면 원버스타입의 세정장치로 실리콘등의 반도체 기판표면이 장시간 약액에 닿거나 또는 온수에 닿더라도, 기판표면이 거칠어지는 일이 없고 수율을 향상시킬 수 있다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 오존을 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시켜, 이 오존이 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 약액 또는 순수한 물중의 오존의 농도를 제어하고, 이 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물에 의해서 실리콘등의 반도체 기판을 처리·세정하도록 하였기 때문에, 오존의 작용에 의해 기판표면이 약액 또는 온수에 닿음으로써 기판표면이 거칠어지는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 산소를 반도체 기판처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시켜, 이 산소가 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 활성산소류를 발생시키고, 또한 그 활성산소류의 농도를 제어하여 이 활성산소류의 농도가 제어된 약액 또는 순수한 물에 의해서 실리콘등의 반도체 기판을 처리·세정하도록 하였기 때문에, 활성산소류의 작용에 의해 기판표면이 약액 또는 온수에 닿음으로써 기판표면이 거칠어지는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 약액 또는 순수한 물중의 오존 또는 활성산소류의 농도제어수단으로서 자외선의 조사량을 제어하여 오존 또는 활성산소류의 농도를 제어하도록 하였기 때문에, 오존 또는 활성산소류의 농도를 자유롭고 빠르게 제어할 수 있어 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 특히 약액에 인산을 사용하는 경우에, 인산, 특히 고온의 열인산이 반도체 기판에 닿음으로써, 기판표면이 거칠어지거나 손상되는 것을 막을 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 특히 약액에 불화 수소산을 사용하여 이 불화 수소산의 농도변화와 오존의 농도변화를 유연하게 제어하도록 하였기 때문에, 유기불순물과 무기불순물을 동일세정으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 기판의 처리시스템 또는 처리방법에 의하면, 오존 또는 활성산소류의 농도와 불화 수소산농도가 역방향이고, 또한 반복하여 증감하도록 제어하기 때문에, 기판표면의 손상을 제거할 수 있다. 또한, 세정후의 기판의 표면상태를 자유롭게 제어할 수 있다.

Claims (3)

  1. 오존을 발생시키는 오존발생수단과, 이 오존을 반도체 기판 처리용 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 오존용해수단과, 상기 오존이 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 상기 약액 또는 순수한 물 중의 오존의 농도를 제어하는 농도제어수단과, 상기 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물이 공급되어 내부에 수납된 반도체 기판을 처리하는 기판처리조를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리시스템.
  2. 오존을 발생시키는 스텝과, 상기 오존을 반도체 기판 처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 스텝과, 상기 오존이 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 상기 약액 또는 순수한 물 중의 오존농도를 제어하는 스텝과, 상기 오존농도가 제어된 약액 또는 순수한 물을 사용하여 반도체 기판을 처리하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리방법.
  3. 산소를 발생시키는 스텝과, 상기 산소를 반도체 기판 처리용의 약액 또는 순수한 물에 용해시키는 스텝과, 상기 산소가 용해한 약액 또는 순수한 물에 자외선을 조사하여 활성산소류를 발생시키고, 또한 그 농도를 제어하는 스텝과, 상기 활성산소류의 농도가 제어된 약액 또는 순수한 물을 사용하여 반도체 기판을 처리하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 처리방법.
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