KR20000077428A - 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위한 탈이온수의 온도제어된 탈기화 - Google Patents

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인피니언 테크놀로지스 노쓰 아메리카 코포레이션
포만 제프리 엘
인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
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Abstract

본 발명의 시스템은 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해, 질소와 같은 가스의 100% 포화 농도와 50-85℃ 정도의 고온 및 대기압과 같은 부대 압력을 가진 탈이온수를 준비하도록 제공된다. 15-30℃와 같은 저온에서 소정의 가스 농도를 가진 탈이온수의 가스 농도는 고온 및 부대 압력에서의 포화 농도에 해당하는 저온에서의 불포화 농도의 가스를 제공하기 위해 진공 펌프 및 압력 센서를 가진 탈기실에서 조절된다. 조절된 가스 농도수는 다음으로 예를 들면 메가소닉 진동하에서 클리닝 탱크의 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 포화된 가스 농도를 가진 고온 용기를 형성하도록 고온으로 히터와 온도 센서를 가진 가열관에서 가열된다. 제어기는 쳄버 압력과 관 온도를 제어하기 위해 펌프, 압력 센서, 히터 및 온도 센서에 접속된다.

Description

반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위한 탈이온수의 온도 제어된 탈기화 {TEMPERATURE CONTROLLED DEGASSIFICATION OF DEIONIZED WATER FOR MEGASONIC CLEANING OF SEMICONDUCTOR WAFERS}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위해 탈이온수의 온도 제어된 탈기화를 위한 방법 및 장치를 포함하는 시스템에 관한것으로, 특히, 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 높은 클리닝 온도와 선택적인 부대 클리닝 압력에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하는 시스템에 관한 것이다.
여기에서 "비반응" 클리닝 강화 가스는 반도체 웨이퍼 상에 또는 안에서 물에 존재하는 임의의 구성 요소와 재반응 없이(즉, 화학 반응을 일으키지 않음) 반도체 웨이퍼로부터 입자, 오염물의 클리닝을 강화하기 위해 탈이온수에서 용해될 수 있는 임의의 가스 물질을 의미한다. 또한, 여기서 사용되는 "반도체 웨이퍼"라는 용어는 오염물 미립자 제거 및 클리닝 화학 공정이 가해지는 집적 회로 또는 다른 관련 회로 구조를 제공하는데 사용되는 예를 들어 실리콘으로 된 어떠한 마이크로 전자 소자, 기판, 칩 등을 모두 의미한다.
발명의 배경
집적 회로 등을 형성하기 위해 마이크로 전자 반도체 소자 등을 예를 들어 실리콘으로 된 기판 또는 칩 상에 제조함에 있어서, 여러 가지 금속층들과 절연층들이 선택적 순서로 증착된다. 동일 영역에 더 많은 구성요소를 넣기 위해서 이용가능한 기판 영역에 소자 구성요소들을 최대로 집적하기 위해서는, 발전된 IC 소형화 기술이 사용된다. 예를 들어 서브미크론(1미크론 미만, 예를 들어 1000나노미터 또는 10000옹스트롬) 크기와 같은 오늘날의 초고밀도집적회로(VLSI)에서 구성요소들의 더 밀도 높은 패킹(packing)을 위해서는 피치 크기의 감소가 필요하다.
반도체 웨이퍼의 IC 제조에 사용되는 습식 화학 프로세스의 하나는 표면에서 오염물 미립자들을 제거하기 위한 웨이퍼 클리닝에 관한 것이다. 이는 웨이퍼를 고온의 탈이온화된 습식 클리닝 용기(water cleaning bath)에 담그고 예를 들어 질소(N2)와 같은 비활성 클리닝 강화 (기포 생성) 가스 및/또는 메가소닉(megasonic) 진동을 인가함에 의해 이루어 질 수 있다.
예를 들어 실리콘과 같은 웨이퍼의 전체 클리닝 공정에 있어서, 웨이퍼가 두 개의 클리닝제로 순차적으로 처리되는 소위 "RCA 클리닝" 프로세스가 이용된다. 제 1 단계에서는 유기 오염물 또는 미립자 오염물과 같은 것들을 제거하기 위해 탈이온화된 물에 예를 들어 과산화수소(H2O2)와 수산화암모늄(NH4OH)으로 된 알칼리 용액, 소위 SC1(표준 클리닝액 1)이 사용되며, 제 2 단계에서는 금속 불순물과 같은 것들을 제거하기 위해 탈이온화된 물에 예를 들어 과산화수소와 염화수소(HCl)로 된 산성 용액, 소위 SC2(표준 클리닝액 2)가 사용된다. 각 처리 단계는 예를 들어 약 75-85℃에서 약 10-20분간 이루어지며, 다음에 통상 고온의 탈이온화된 물을 이용하는 헹굼 단계가 이어진다.
특히 미립자들을 제거하기 위해, 약 5 : 1 : 1 부피비의 탈이온화된 H2O/H2O2/NH4OH로 된 종래의 SC1 혼합물이 웨이퍼를 클리닝하기 위해 약 65℃에서 약 10분간 사용되었다. 용액 내의 고농도 SC1 화학물질과 고온은, 웨이퍼 표면과 미립자들을 어느 정도 에칭하여 웨이퍼와 미립자의 부착력을 감소시키고 웨이퍼로부터 미립자들이 용액 속으로 이동되도록 하여서 대부분의 미립자들이 제거되도록 한다. SC1 용액의 높은 pH는 또한 웨이퍼와 미립자들 상에 음전하를 유도하여 상호 반발력을 제공함으로써 떨어져 나간 미립자들의 웨이퍼 표면에 재부착되는 것을 방지하는 경향이 있다. 그러나, 이와 같은 종래의 SC1 클리닝 용액은 고가이며 현재 사용가능한 소자들에 사용되는 여러 중요한 클리닝 단계들에 대해서는 너무 공격적이다.
최근 웨이퍼 클리닝 프로세스에 도입된 메가소닉 지원 기술(megasonics assisting techniques)은 훨씬 덜 공격적이고 따라서 예를 들어 실리콘과 같은 웨이퍼 표면에 덜 해로운 용액으로 미립자 제거를 더 효과적으로 하게 만들었다. 메가소닉 진동 보조 클리닝 용액은 보통 종래의 SC1 용액이 희석된 것이며, 목적에 따라 매우 광범위한 온도에서 사용되었다. 여기에 이용되는 통상의 희석 SC1 용액은 약 100 : 0.9 : 0.5 의 부피비의 탈이온화된 H2O/H2O2/NH4OH 혼합물이며, 여기서 98+% (100 / 101.4 = 98.6)이 탈이온화된 물이며 단지 약 1.4%만이 활성 화학물질이다. 거의 대부분의 용액이 물이기 때문에, 거기에 용해되는 가스량이 희석 SC1 혼합물의 전체 가스 농도를 지배한다.
메가소닉 지원 기술이 미립자 제거 작용을 향상시키는 정확한 메커니즘은 아직 정확히 알려져 있지 않다. 그러나, 하기하는 바와 같이, 클리닝 용액 내의 용해된 가스량이 효과적인 클리닝, 즉 입자 제거가 일어나는 데 중요하다는 것은 명백하다.
반도체 웨이퍼를 클리닝하는 방법에 대한 몇몇 예들이 이하의 종래기술에서 설명된다.
1995년 11월 7일 특허된 미국특허 5,464,480호(메츄(Matthews))는 오존(O3)이 확산된 대기압 이하 또는 냉각된 탈이온수를 갖는 탱크 내에서 반도체 웨이퍼로부터 포토레지스트와 같은 유기 물질을 제거하고, 다음 초 순수물로 상기 웨이퍼를 클리닝하는 것을 개시하고 있다. 오존이 상온 또는 고온에서 초 순수물에 거의 용해되지 않지만, 대기압 이하의 온도에서 유기 물질을 산화시켜서 난용성 가스를 형성할 정도로는 충분히 용해도를 갖는 것으로 알려져 있다. 메가소닉(megasonic) 트랜스듀서가 탱크 내에서 오존이 용해된 탈이온수를 교반시키는데 사용된다.
RCA 클리닝에서, 웨이퍼는 탈이온수로 클리닝되어, 암모니아(NH3)가 확산되어 SC1 용액을 형성하는 오존용해 탈이온수로 처리되고, 재 클리닝된다. 다음, 고온(70℃) 탈이온수가 탱크 온도를 상승시키는데 이용된다. 다음, 웨이퍼는 오존 가스와 염화수화물(즉, 염화수소 HCl) 가스이 확산되어 SC2 용액을 형성하는 탈이온수로 처리되며, 여기서 웨이퍼는 탈이온수로 최종 클리닝된다.
1998년 2월 3일에 특허된 미국 특허 5,714,203호(셀렌버거(Schellenberger) 등)는 웨이퍼 표면을 소수성으로 만드는 불화수소(HF)를 함유하는 수성 클리닝 용기(bath)에 실리콘 웨이퍼를 딥핑(dipping)하고, 용기 표면 또는 제거되고 건조된 웨이퍼를 산소/오존(O2/O3) 혼합 가스만의 기상 흐름에 놓이게 하거나 또는 공기, 즉 이산화탄소, 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 또는 라돈(Rn)과 같은 화학적으로 불활성인 반송 가스 내의 기상 흐름에 놓이게 하는 것을 개시한다. 용기 표면에 가해지는 경우에, 기상 흐름은 액체 표면장력을 감소시켜서 웨이퍼의 건조를 도우며, 건조된 웨이퍼에 가해지는 경우에, 기상 흐름은 웨이퍼 표면을 친수성으로 만든다. 웨이퍼 표면은 또한 클리닝 용기가 오존을 포함하는 경우에 친수성이 된다.
1996년 10월 29일 특허된 미국 특허 5,569,330호(실드(Schild) 등)는 웨이퍼 표면을 소수성으로 만드는 HF를 함유하는 액상 용기를 갖는 동일한 콘테이터에서 연속적으로 반도체 웨이퍼를 화학적으로 처리하고, 웨이퍼 표면을 친수성으로 만드는 오존을 함유하는 액상 용기로 마지막으로 웨이퍼를 건조시키며, 이 두개의 처리 단계에서 메가소닉 진동을 가하는 것에 대해 개시하고 있다. 웨이퍼는 상기 처리 단계들 사이에서 또한 중간 건조될 수 있다.
1996년 5월 28일에 특허된 미국 특허 5,520,744호(후지카와(Fujikawa) 등)는, 각각 (1) 과산화수소 및 암모니아, (2) HF, 및 (3) 과산화수소 및 HCl을 각각 함유하며 세개의 일정 온도로(예를들어 60℃) 가열된 탈이온수의 화학 용기를 갖는 밀봉 챔버에서 연속적으로 실리콘 웨이퍼를 처리하고, 각각의 화학 용기 처리 후에 탈이온수로 용기를 클리닝하는 것에 대해 개시하고 있다. 오염 입자의 부착을 감소시키면서, 웨이퍼 건조를 돕도록 감압 하에서 유효한 잔존하는 탈이온수의 표면 장력을 감소시키기 위해서 마지막 클리닝 용기가 비활성 가스와 유기 용매, 예를들어 질소 및 이소프로필 알콜의 증기가 웨이퍼에 가해진다.
1998년 9월 1일에 특허된 미국 특허 5,800,626호(코헨(Cohen) 등)(본원과 동일한 발명자를 가지며 인터네셔날 비지니스 마시네스 코포레이션으로 양도됨)는, 소정의 프로세스 온도에서 탈이온수와 가스를 함유하는 클리닝 용액을 갖는 마이크로 전자 소자의 기판을 클리닝하는 것을 돕는 메가소닉의 유효성을 제어하기 위한 방법을 개시하고 있다. 이것은 진공으로 탈이온수의 가스성분을 배출시키고, 다음, 소정의 프로세스 온도에서 가스로 포화된, 단지 부분적, 예를들어 60-98%의 클리닝 용액을 제공하도록 가스, 예를들어 질소를 다시 부가함에 의해 달성된다. 클리닝 용액은 각각 10:1:1 에서 1,000:2:1의 용적비의 탈이온화된 H2O/H2O2/NH4OH 희석제이거나 10:0:1에서 1,000:1:1의 용적비인 탈이온화된 H2O/H2O2/HCl의 희석제이다.
진공 탈기된 탈이온수의 제1 부분과 적어도 부분적으로 가스 포화된 탈이온수의 제2 부분은 소정의 공정 온도에서 사용된 단지 부분적으로 가스포화수를 제공하기에 효과적인 비율로 혼합될 수 있다.
미국특허 제 5,800,626호는 고온이나 저압은 용액에서 분해될 수 있는 가스량을 감소시킬 수 있으며, 그로인해 가스 포화수를 가열하면 분해된 가스의 일부가 기포를 통해 배출된다는 내용이 개시되어 있다. 한가지 위험한 것은 웨이퍼 클리닝 용액에는 너무 많은 가스가 있어서 온도 구동 포화당 뜨거운 탈이온수의 가스 기포의 형성을 초래하여, 실리콘 표면에 결함이 생긴다는 것이다. 또한, 탈이온수에서 산소의 존재는 산소 가스가 산소 웨이퍼 표면에 활성이 없다 할지라도 그것에 반응하는 것으로 고려되기 때문에 수소-종결 실리콘 표면의 에칭 및 거칠기를 초래할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 탈이온수는 탈기된 형태로 제공되며, 탈기수는 소정의 공정 온도에서 사용하기 위해 단지 부분적으로 가스 포화수를 제공하기 위하여 특정 용해도 및 온조 의존성의 특정 가스로 재가스화된다. 단지 부분적으로 가스포화수에 대한 제공이 낮은 메가소닉 파워, 저온 및 보다 낮은 화학 농도에서 기판 클리닝이 행해지는 동안, 부분적인 가스포화수의 이러한 준비는 단지 하나의 소정의 공정 온도에서 사용하기 위해 제한된다.
미국특허 제 5,800,626호의 개시 내용은 여기에 참조로 통합되었다.
예를 들면 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위해 사용된 이온수에서 비반응 클리닝 향상(기포 발생 및 휘저음)의 가스 농도는 클리닝전에 존재하는 최초 양과 비교하여 클리닝후에 남아있는 오염 입자의 양에 강한 영향을 미친다는 것이 명백하다.
이와 관련하여, 친수성 웨이퍼에 대하여, 에를 들면 기준 클리닝제 SC1 및 SC2를 이용하여, 메가소닉 진동의 일반적인 적용은 가스를 고농도의 클리닝 강화 즉 휘저음을 하기 위해 클리닝 용기가 요구된다. 한편, 친수성 웨이퍼에 대하여, 에를 들면 HF 처리를 이용하여, 클리닝 용기에서 높은가스 농도는 기포의 과도 형성으로 좋지않게 되고 클리닝후 웨이퍼상에 남아있는 많은 양의 오염입자를 초래하게 된다. 이것은 가스 기포가 소수성 표면에 응집되고 그것에 입자를 퇴적시키려는 경향이 있기 때문이다. 그러므로, 소수성 웨이퍼에 대하여, 희석된 HF 용액이 사용되어 가스 내용물이 그 포화 농도 아래에서 잘 용해되어진다.
희석 클리닝액이 명백하게 탈이온수이기 때문에, 특별한 주의는 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 습식 클리닝 도구를 사용한 탈이온수에서 용해된 가스의 양에 이익이 되어야 한다는 것이다.
클리닝 및 헹굼 단계와 같은 소정의 클리닝 동작에서 각 처리단게에 사용된 액조에 최적의 가스 농도를 허용하기 위하여, 이러한 목적을 위해 사용된 현재 습식 클리닝 도구는 어떤 경우에는 소위 접촉기와 같은 탈가스화기/가스화기의 형태로 가스 조절 부재가 장착되어 있다. 이 조절 부재는 가스 침투 부재에 의해 액체부(물 공간)과 가스부(가스 공간)로 분할된 밀봉된 챔버이며, 물은 물 공간에 공급된다.
조절 부재가 탈가스화기로서 사용될 경우, 가스는 이러한 농도를 감소시킴으로써 물에 용해된 가스의 농도를 조절하기 위하여, 선택적인 진공 압력에서 흡입 펌프로서 제공된 펌프에 의해 침투 부재를 통해 물 공간으로부터 그리고 가스 공간으로부터 제거된다. 한편, 조절 부재가 가스화기로서 사용될 경우, 펌프는 가스 공간에 가스를 공급하기위해 압력 펌프로서 사용되며, 이 후, 상기 농도를 증가시켜 물에 용해된 가스의 농도롤 조절하도록 선택적인 포지티브 압력에서 막구조를 통해 물에 사용된다.
탈기는 반도체 웨이퍼 클리닝을 위한 클리닝 탱크에 웨이퍼를 전달하기 이전에 탈기로부터 룸에 전달할 때 (가열)클리닝온도로 룸 온도(냉각) 탈이온화 웨이퍼를 가열하기 위하여 사용되는 가열기의 상단전의 툴상에 배치된다. 그러나, 룸온도(냉각) 및 미리 가열된(가열) 탈이온화된 웨이퍼 공급기가 이용가능하며, 냉각 및 고온가열 공급은 가열 클리닝온도로 웨이퍼를 제공하기 위하여 미리 결정된 비율로 혼합될 수 있다.
그러나, 기존의 습식 클리닝 툴은 가장 높은 온도에서 클리닝 용기의 탈이온화된 웨이퍼에서의 가스의 과포화(초과포화)가 발생할 수 있다는 것을 고려하지 않는다. 이는 클리닝 단계동안 진동 효율성을 상당히 감소시킨다.
본 발명은 가열된 탈이온화 웨이퍼에 가스의 과포화 또는 저포화의 비효율성을 막기 위하여 큰 진동 동작하에서 반도체를 클리닝하는 선택적으로 상승된 클리닝온도로 탈이온화 웨이퍼가 가열되기 전에 탈이온화 웨이퍼에 대한 가스농도를 선택적으로 조절하는 방법 및 장치를 포함하는 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따라 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위해 탈기 및 가열된 탈이온수를 준비하는 장치를 도시한다.
도 2는 25℃의 일정 온도에서 질소 가스 농도의 함수로서 탈이온수의 실리콘 잘소 입자 제거 효율을 도시한 그래프이다.
도 3은 다른 온도에서 탈이온수에 대해 일정한 1 대기압에서의 최적의 질소 가스 농도를 도시한 그래프이다.
전술한 단점은 큰 진동동작하에서 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 선택적으로 상승된 클리닝온도로 탈이온화된 웨이퍼를 가열하기전에 탈이온화 웨이퍼에 대한 가스농도를 선택적으로 조절하며 가열된 이온화된 웨이퍼에서의 가스의 과포화 또는 저포화의 비효율성을 방지하는 방법 및 장치를 포함하는 시스템을 제공하는 본 발명에 따라 제거된다. 특히, 탈이온화된 웨이퍼에서의 가스의 농도는 클리닝의 효율성을 증가시키기 위한 클리닝 처리온도의 함수로써 제어되어야 한다.
본 발명의 제 1특징에 따르면, 비반응성 클리닝의 100% 포화 농도를 포함하는 탈이온화 웨이퍼를 제공하여 반도체 웨이퍼, 예컨대 실리콘을 클리닝하기 위한 선택적으로 증가된 클리닝 온도 및 선택적인 클리닝압력으로 용해된 가스를 강화하는 방법이 제공된다.
본 방법은 클리닝 온도 및 클리닝압력으로 용해된 가스의 100% 포화농도에 상당하는 낮은 초기농도로 용해된 가스의 저포화 조절농도를 제공하기 위하여 소정의 낮은 초기온도 및 소정의 초기 농도를 가진 탈이온화 웨이퍼의 가스 농도를 강화하는 용해된 비반응성 클리닝을 조절하는 단계와; 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위한 클리닝온도 및 클리닝압력으로 용해된 가스의 100% 포화농도를 포함하는 탈이온화 웨이퍼의 가열용기를 형성하기에 충분한 탈이온화 웨이퍼를 가열함으로써 조절된 가스 농도 탈이온화 웨이퍼의 온도를 조절하는 단계를 포함한다.
전형적으로, 클리닝온도는 약 66°C(151°F)와 같은 약 50-85°C(122-185°F)이며, 낮은 초기온도는 약 25°C(77°F)와 같은 약 15-30°(59-86°F)이며, 클리닝온도는 대략 대기온도이다.
본 발명의 특징에 따르면, 본 방법은 희석된 클리닝용액을 제공하기 위하여 과산화수소 및 과사화 암모니아 등을 포함하는 알카리성 클리닝제와 같은 가열용기에 화학 클리닝제를 첨가하는 단계를 더 포함한다. 전형적으로, 희석 클리닝제는 10:1:1에서 1,000:2:1, 특히 100:0.9:0.5의 용적비와 같은 탈이온화된 H2O/H2O2/NH4OH의 알카라인 클리닝제를 포함한다.
다른 특징을 따르면, 상기 방법은 고온 용기에 웨이퍼를 담그며 상기 고온 용기에 메가소닉 진동을 적용하는 것과 같이 고온 용기와 웨이퍼를 접촉시켜 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 단계를 더 포함한다.
특히, 상기 방법은 상기 클리닝 온도와 상기 클리닝 압력에서 용해된 실질적으로 100% 포화농도의 상기 가스에 해당하는 상기 낮은 초기 온도에서 용해된 불포화 조절된 농도의 상기 가스를 제공하기 위해, 용해된 비반응 클리닝 강화 가스의 소정의 초기 농도와 소정의 낮은 초기 온도를 가진 탈이온수를 탈기하는 단계; 및 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 클리닝 압력과 상기 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 상기 가스를 포함하는 탈이온수의 고온 용기를 형성하기 위해, 최종의 조절된 가스 농도 탈이온수를 충분히 가열하는 단계를 포함한다.
비반응 클리닝 강화 가스는 전형적으로 질소(N2), 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 수소(H2), 메탄(CH4) 및 에탄(C2H6)과 같은 경탄화수소, 테라플루오메탄(카본 테트라플루오라이드, CF4)와 같은 경퍼플루화 탄화수소, 다이메틸 에테르(CH3OCH3)와 같은 경에테르, 경플루화 에테르 등을 포함한다.
그러나, 비반응 클리닝 강화 가스 및 탈이온수는 각각 실질적으로 산소가 없는 곳에서 사용되며 바람직하게는 본질적으로 산소가 없는 곳에서 사용된다.
본 발명의 두번째 관점에 따르면 장치는 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 부대 클리닝 압력과 선택적인 높은 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하도록 제공된다.
장치는 상기 쳄버로부터 액체를 수용하도록 배치된 액체 가열관 및 탈기실; 상기 쳄버에 액체를 공급하기 위한 액체 입구 수단; 상기 쳄버의 압력을 조절하기 위해 상기 가스 출구 수단을 통해 가스를 제거하기 위한 진공 공급 수단; 상기 쳄버의 압력을 센싱하기 위한 압력 센싱 수단; 상기 관을 가열하기 위한 가열 수단; 상기 관의 액체의 온도를 센싱하기 위한 온도 센싱 수단을 포함한다. 제어 수단은 선택적으로 조절된 용해된 가스 농도 및 선택적인 높은 온도와 부대 압력에서 탈이온수의 고온 용기에 해당하는 최종 가열된 액체를 공급하기 위해, 상기 진공 공급 수단, 상기 진공 공급 수단의 동작을 제어하기 위한 상기 압력 센싱 수단, 및 상기 쳄버의 압력을 선택적으로 조절하며 상기 관의 액체를 선택적으로 가열하기 위한 상기 가열 수단에 접속된다.
바람직한 특징에 따르면, 상기 장치는 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위해 상기 가열관으로부터 최종의 가열된 액체를 수용하도록 배치된 클리닝 탱크를 더 포함한다.
본 발명은 첨부된 도면 및 청구항과 함께 상세한 설명에서 보다 쉽게 이해된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 고온 용기(hot bath)를 형성하기 위해, 선택적인 높은(고온) 클리닝 온도와 선택적인 부대 클리닝 온도에서 용해된 비반응 클리닝 강화 가스의 100% 포화 농도를 포함하는 탈이온수를 준비하는 장치(10)가 도시되어 있다. 이 장치(10)는 탈기실(11;degassifier chamber), 가열관(12;heating vessel), 클리닝 탱크(13), 진공 펌프(16), 압력 센서(18), 히터(19), 온도 센서(20), 제어기(21), 펌프 제어 라인(22), 압력 제어 라인(23), 히터 제어 라인(24), 온도 제어 라인(23), 및 화학품 공급장치(26;chemicals feeder)를 포함한다. 탈기실(11)은 수입구(14;water inlet)와 가스 출구(15)를 가지며, 펌프(16)는 가스 배출구(17)를 가진다.
가열관(12)은 탈기실(11)로부터 소정의 낮은(저온) 온도에서 탈이온수를 수용하기 위해 통상적인 방법으로 배치되며, 클리닝 탱크(13)는 하나 이상의 반도체 웨이퍼(도시되지 않음)의 배치 동작 클리닝을 실시하는 것과 같이 가열관(12)으로부터 고온의 탈이온수를 수용하기 위해 통상적인 방식으로 배치된다.
탈기실(11)은 가스 삼투막(도시되지 않음)을 액상 칸막이(수공간) 및 가스 칸막이(가스 공간)로 분할한 통상적인 탈기/가스화 실(degassifier/gassfier chamber) 즉, 폐쇄된, 예를 들면 밀봉된 공간으로서 적절하게 제공된다. 탈기(degassifier)로서 사용된 경우, 제거실(11)은 탈이온수를 공급하기 위한 수입구(14)와 가스를 제거하기 위한 가스 출구(15)를 가진다. 가스는 막을 통해 물로부터 제거된 후, 물에서 용해된 가스의 농도를 조절하기 위해 상기 농도로 감소시킴으로써 선택적인 진공 압력에서 흡입 펌프로 사용된 진공 펌프(16)에 의해 가스 공간으로부터 제거된다.
수입구(14)는 물로 완전히 채워진 탈기실(11)의 수공간(water space)을 유지하기 위해 탈이온수(도시되지 않음)의 소스에 접속된다. 상기 물은 바람직하게 산소가 없으며, 예를 들면, 질소 가스(N2)와 같은 100%(16.6ppm)의 비반응 클리닝 강화(버블 생성 및 교반하는) 가스의 소정 초기 농도를 가지며, 약 15-30℃의 낮은 소정의 초기 온도, 특히 약 25℃의 대기 또는 실내 온도를 가진다.
탈이온수의 소스는 전형적으로 물에서 산소를 제거하기 위해 모든 가스를 제거하도록 먼저 탈기된 탈이온수이다. 실질적으로 산소가 없는 탈이온수는 약 15-30℃, 예를 들면 25℃와 같은 실내 온도에서 유지되고, 탈기실(11)로 흐르는데 충분한 압력 헤드 또는 펌프 압력하에서 질소와 같은 전체 불활성 가스로 덮힌 저장기에 저장된다. 상기 상태하에서의 저장은 예를 들면 상기 100%(16.6ppm) 포화 상태로 질소와 같은 불활성 가스를 가지고 탈이온수를 가스화하는 역할을 한다.
진공 펌프(16)는 가스 출구(15)에 접속되며, 압력 센서(18)는 질소 가스의 압력, 즉, 균형 상태에서의 부분 압력을 센싱 및 모니터링하기 위해 탈기화실(11)의 가스 공간과 통신하는 상태에 있다. 진공 펌프(16)는 선택적인 네거티브(진공) 압력에서 탈기화실(11)의 가스 공간을 유지하기 위해 압력 센서(18)와 관련하여 동작한다. 이는 탈기화실(11)의 수공간의 물로부터 질소 가스의 선택적인 양을 실의 막(chamber membrane)을 통해 상기 실의 가스 공간으로 배출하며, 탈기실(11)의 압력을 조절하기 위해 가스 배출구(17)로 배출되는 흡입력에 의해 제거되기에 충분하다.
이 방식으로, 탈이온수에서 용해된 소정의 초기 농도, 예를 들면 100%(16.6ppm)의 질소 가스는 소정의 낮은(저온) 초기 온도에서 용해된 조절된 포화 농도 이하(under-saturated adjusted concentration)인 예를 들면 60.2%(10ppm)의 질소 가스를 공급하도록 선택적으로 조절된다. 상기 소정의 낮은(저온) 온도는 대기 압력과 같은 높은(고온) 클리닝 압력 및 부대 클리닝 압력에서 용해된 상기 가스의 바람직하게 실질적으로 100%(10ppm)인 포화 농도와 일치한다.
가열관(12)은 예를 들면 간접적으로 전달된 외부의 오염을 피하거나 통상적인 방식으로 대기에서 유지되도록 폐쇄관으로서 배치되어 바람직하게 대기 압력(1 기압)과 같은 선택적인 압력에서 적절하게 제공된다. 가열관(12)에는 통상적인 가열 자켓 또는 투입 전열기(immersion heater)와 같은 히터(19)와 온도계와 같은 온도 센서(20)가 제공된다. 온도 센서(20)는 가열관(12)의 탈이온수의 온도를 센싱 및 모니터링하도록 배치된다.
히터(19)는 탈기실(11)로부터 수용된 약 15-30℃의 온도, 약 25℃에서 저온의 탈이온수와 같은 가열관(12)의 탈이온수를 대기압에서 약 50-85℃의 온도, 약 66℃의 선택적인 고온 클리닝 온도로 가열하기 위해 온도 센서(20)와 결합되어 배치된다. 이 방식으로, 선택적인 클리닝 온도(66℃)와 부대 클리닝 압력(대기압)에서 실질적으로 바람직하게 100%의 포화 농도를 가진 질소 가스를 포함하는 탈이온수의 고온 용기가 효과적으로 달성된다.
그러므로, 100%(16.6ppm)의 포화된 질소 가스 농도를 가진 25℃에서의 저온 탈이온수의 중앙 또는 국부 공급과 100%(10ppm)의 포화된 가스 농도를 가진 66℃에서의 고온 클리닝 용기를 형성하기 위한 물의 습식 클리닝 툴에서의 온도 조절 및 국부 가스 농도 조절을 가정하면, 10 gal/min의 유속에서의 저온수는 100%(16.6ppm)으로부터 60.2%(10ppm)의 가스 농도로 탈기된 후 25℃에서 66℃로 가열된다. 물론, 가스 농도 조절 및 온도 조절은 선택적인 물의 유속과는 독립적이다.
클리닝 탱크(13)는 통상적인 방식으로 대기압에서 유지되거나 직접 전달되는 외부의 오염을 피하기 위해 폐쇄된 탱크 또는 셀로서 바람직하게 배치되어 대기압(1 기압)과 같은 선택적인 클리닝 압력에서 절절하게 제공된다. 클리닝 탱크(13)는 클리닝 탱크(13), 다음으로 대기압과 같은 부대 클리닝 압력과 고온의 클리닝 온도50-85℃, 특히 66℃에서 고온 액상 용기 형태인 가열관(12)으로부터 클리닝 탱크(13)로 수신된 고온 탈이온수에 통상적인 방식으로 메가소닉 진동을 사용하기 위해 메가소닉 진동 발생기(도시되지 않음)와 같은 메가소닉 변환기가 제공된다.
제어기(21)는 펌프 제어 라인(22), 압력 제어 라인(23), 히터 제어 라인(24), 및 온도 제어 라인(25)을 통해 진공 펌프(16), 압력 센서(18), 히터(19) 및 온도 센서(20)에 각각 통상적인 방식으로 접속된다. 제어기(21)는 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝에 대한 고온 용기를 형성하는데 사용하는 클리닝 탱크(13)의 고온 탈이온수를 공급하기 위해 탈기실(11)의 가스 압력을 선택적으로 조절하며 가열관(12)의 탈이온수를 선택적으로 가열하는데 사용된다.
클리닝 탱크(13)의 고온 액상 용기는 공지된 방식으로 10:1:1에서 1,000:2:1, 특히 100:0.9:0.5의 체적비인 탈이온 H20/H2O2/NH4OH와 같은 선택적인 비율(SCI)로서 과산화수소 및 수산화암모늄과 같은 많이 희석된 알카라인 용제와 같은 예를 들면 체적과 같은 원하는 비율의 통상적인 화학 작용제 또는 탈이온수의 조성물(표준 클리닝 용제)의 수성 화학 처리 용기로서 사용될 수 있다.
이를 위해, 화학물 공급 장치(13)는 가열관(12)으로부터 고온 용기에 대한 전송을 기초로 하는 통상적인 방식으로 고온 액상 용기에 상기 화학 용제 또는 구성물을 추가하기 위해 클리닝 탱크(13)에 효과적으로 공급된다.
탈기실(11) 및 가열관(12)은 질소의 농도 또는 다른 적절한 가스를 조절하기 위해 탈이온수를 탈기하며, 웨이퍼 또는 웨이퍼들의 일련의 개별 린싱(rinsing) 및 클리닝 처리를 포함하는 하나 이상의 클리닝 탱크(13)의 반도체 웨이퍼 배치 클리닝 동작에 사용되는 원하는 고온을 이루기 위해 조절된 가스 농도 처온 이온화수를 가열하는 중앙 공급물 또는 국부 소스로부터 저온 탈이온수를 수용하여 처리하도록 배치될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 저온 탈이온수의 질소와 같은 클리닝 강화 가스의 부분 압력의 온도에 종속하는 조절이 탈기실(11)에서 실시된다. 이 결과는 특히 클리닝 탱크(13)의 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝과 관련하여 탈이온수의 린싱 동작 외에 화학적 클리닝 동작에서의 효과적인 사용을 위한 동일 조건에서 바람직하게 100%의 표화 가스 농도를 가진 가열실(12)의 고온 탈이온수를 준비하도록 한다.
예를 들어 66℃의 일정한 고온에서, 클리닝은 특히 액상/기상 시스템의 동일 가스 농도에서 최고값에 효과적으로 도달한다. 불균형 상태에서의 고온 가스 농도에서는 일반적으로 실제로 발생되는 것과 같이 클리닝 효율이 감소한다. 그러므로, 탈기 처리 시퀀스 → 온도 조절기 → 처리실, 즉, 클리닝 탱크를 사용하는 통상적인 탈이온수 준비 시스템에 의해 탈기의 탈기화 레벨이 온도 제어될 때만 최적의 메가소닉 효율이 가능하다.
이는 가스의 용해가 온도가 증가함에 따라 감소하기 때문이다. 그러므로, 상대적으로 저온인 탈이온수의 고온 탈기는 상대적으로 높은 온도로 가열된 원하는 탈이온수 클리닝 용기에 제공될 필요가 있다. 통상적인 탈이온수 준비 시스템은 클리닝 동작에 연이어 사용되는 고온 탈이온수의 높은 온도에 따라 저온 탈이온수의 탈기를 제어하지 않기 때문에, 메가소닉 진동 효율은 주어진 클리닝 온도에 대해서만 최적화된다.
도 2를 참조하면, y-축(세로 좌표)은 실리콘 입자의 제거 효율(%)이며 x-축(가로 좌표)은 압력(atm)을 가진 그래프가 되시되어 있다. 상기 그래프는 탈이온수에서 용해된 가스로서 질소를 사용하여 반도체 웨이퍼 클리닝 효율에 대한 가스 과포화 및 불포화 탈이온수의 효과를 도시한다.
상기 입자 제거 효율 테스트에서, 통상적인 실시에 따라, 실리콘 웨이퍼는 우선 테스트 입자, 이 경우, 실리콘 질화물 입자로 재현 가능하게 오염된다. 침전된 테스트 입자가 다음으로 측정된다. 입자의 제거 효율은 공지된 사용 입자의 초기량을 기초로 제거된 입자량의 항으로 계산된다.
웨이퍼 표면의 테스트 입자의 성질은 제작 처리 동안 웨이퍼 표면에 제공되는 실제 입자와 매우 다르다는 것을 고려해야 한다. 그러나, 상기 테스트는 주어진 클리닝 툴에 대한 클리닝 효율의 용인되는 측정으로서의 역할을 한다. 일반적으로, 제작 처리시 마주치는 웨이퍼 표면의 실제 입자는 웨이퍼 표면에 더욱 강하게 부착되고 테스트 입자보다 제거하기가 어렵다는 것을 가정할 수 있다.
도 2에 제거 효율 = f(p)의 질소 가스 농도의 함수 또는 다른 방식인 가스 농도와 등가물인 가스의 부분 압력의 함수로서 오염된 실리콘 질화물 입자의 입자 제거 효율이 도시되어 있다. 실험 조건은 가스 조절 성분(탈기 또는 가스화)으로서 통상적인 호이스트 셀라니즈(Hoechst Celanese) 접촉기를 사용하여 탈기 또는 가스화된 , 즉, 용해된 질소 가스 용량에 대해서 조절된 탈이온수에 대해서, 25℃의 일정 온도와 약 0.6-1.4 대기 사이의 가스 부분 압력을 포함한다. 이때, 메가소닉 습식 클리닝 동작은 1 대기압에서 60초 동안 SCI 용제(100:0.9:0.5; 탈이온수:과산화수소:수산화암모늄)를 가지고 습식 클리닝 처리를 이용하여 25℃에서 습식 클리닝 툴로서 CFM 8050 시스템(CFM Technologies Inc.)에서 실행된다.
도 2의 세로 점선은 일반적인 대기압(1 atm)을 나타내며, 세로 점선의 좌측의 가스 농도는 대기압 이하의 네거티브 압력에서 불포화를 나타내는 반면, 세로 점선의 우측은 대기압 이상의 포지티브 압력에서 과포화(최대 과포화)를 나타낸다.
도 2에 질소의 대기압(100% 포화 평형)에서, 최고 입자 제거 효율이 관찰되는 것을 알 수 있다. 낮거나 높은 가스 농도에서는 클리닝 효율이 상당히 감소한다.
탈이온수의 과포화 질소에서의 압자 제거 효율의 감소는 웨이퍼 표면에 도달하기 전에 메가소닉 에너지를 불리하게 흡수하는 가스(질소)의 과도한 버블의 형성에 의해 설명될 수 있다.
낮은 가스 농도에서의 입자 제거 효율의 감소는 낮은 평형 가스 농도에서 안정된 캐비테이션(cavitation)이 감소하는 사실로서 받아들여진다. 이는 당업자들에게 지금까지도 분명히 인식되지 않는다.
클리닝 효율에 대한 용해된 가스 농도의 효과를 가시화하기 위해, 제거 효율이 100%(즉, 70%) 이하가 되도록 조절되어야 하며, 따라서 용해된 가스 농도에 영향을 줄수있다. 이러한 이유로, 여기에서 실시된 실험은 대기 온도(즉, 25℃)에서 짧은 클리닝 시간(즉, 60초)동안 크게 희석된 SCI 용제(즉, 100:0.9:0.5; 탈이온수:과산화수소:수산화 암모늄)로 처리된다. 일반적으로, 클리닝 효율은 용제 화합물의 농도, 클리닝 시간 및 온도가 증가함에 따라 효과적으로 증가한다.
도 3을 참조하면, y-축은 질소(N2)의 ppm을 나타내고, x-축은 온도(℃)를 나타낸 그래프가 도시되어 있다. 상기 그래프는 1 대기압인 용해된 질소의 일정한 총 압력에서 약 15-75℃ 사이의 서로 다른 온도에서 탈이온수에 대한 최적의 질소 가스 농도 ppm을 도시한다. 그러므로, 최적의 평형 농도는 도 3에 예시된 질소와 같은 평형 가스 농도이다. 도 3의 세개의 좌측, 중앙 및 우측 세로 점선은 각각 25℃, 29℃ 및 66℃의 온도를 나타내며, 세개의 상부, 중앙 및 하부 가로 점선은 각각 18ppm, 16.6ppm 및 10ppm의 탈이온수에서 용해된 질소 농도를 나타낸다.
도 3의 포화 곡선은 100% 질소 가스 농도가 25℃(좌측 세로 점선)에서 약 18ppm(상부 가로 점선), 29℃(중앙 세로 점선)에서 약 16.6ppm(중앙 가로 점선) 및 66℃(우측 세로 점선)에서 약 10ppm(하부 가로 점선)에 해당하는 것을 나타낸다. 그러므로, 25℃에서 66℃에 이르는 탈이온수를 포함하는 18ppm 질소 또는 29℃에서 66℃에 이르는 탈이온수를 포함하는 16.6ppm 질소를 가열하는 것은 엄밀하게 가열된 탈이온수에서의 과포화 질소를 유도한다. 다른 한편, 25℃에서 66℃ 또는 29℃에서 66℃에 이르는 탈이온수를 포함하는 10ppm 질소를 가열하는 것은 가열된 탈이온수에서 바람직하게 100%의 질소 농도를 유도한다.
도 3의 포화 곡선에서 보여지는 바와 같이, 25℃에서 물을 포함하는 16.6ppm 질소는 평형 상태에서 약 90% 포화에 해당하며, 질소 불포화 상태를 나타낸다. 또한, 도 3의 곡선에서 알수 있는 것처럼, 16.6ppm 농도는 25℃에서 66℃로 탈이온수를 가열함에 따라 10ppm의 질소 가스(즉, 16.6-10=6.6; 6.6/10=66%)와 비교하여 평형 상태에서 60% 과포화 이상에 해당한다.
도 2를 다시 참조하면, 상기 60% 이상의 과포화에 의해 30%이상 만큼 질소 입자 제거 효율의 성능이 감소되는 것을 알 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 약 70%의 입자 제거 효율은 1.0 대기압에서 달성된다(이는 탈이온수의 100% 질소 포화에 해당한다). 한편, 약 40% 입자 제거 효율만이 0.8 대기압에서 달성되며(탈이온수의 불포화 질소 농도), 약 65%의 입자 제거 효율만이 1.2 대기압에서 달성된다(탈이온수의 과포화 질소 농도).
상술한 바와 같이, 탈이온수에서 용해된 질소 가스가 불포화 농도일 때(즉, 100% 표준 농도 이하), 바람직하게 안정된 캐비테이션은 감소하며, 탈이온수에서 용해된 질소 가스가 과포화 농도일 때(즉, 100% 표준 농도 이상), 반대로 메가소닉 에너지를 흡수하는 과도한 버블 형성이 발생하며, 이는 모두 적용된 메가소닉 진동의 효율을 감소시키기 위한 것이다.
그러므로, 도 2와 3에서 보여진 것처럼, 대기압(1 atm)과 포화 농도(100% 표준 농도)에서 질소 가스를 포함하는 66℃에서의 고온 탈이온수를 공급하기 위해, 사용된 탈이온수는 10ppm의 질소 가스를 포함하도록 조절되어야 하며, 이에 따라 66℃로 물의 온도를 조절하면서, 원하는 포화 질소 가스 농도가 얻을 수 있다.
따라서, 도 2의 곡선은 희석된 SC1 용제의 총 가스 농도가 실질적으로 선택적인 처리 온도에서 100% 포화값에 있을 때 메가소닉 지원 입자 제거(megasonics assisted particle removal)가 가장 효과적인 것을 입증한다.
다음으로, 도 3의 곡선은 1 대기압에서 즉, 입자 제거 클리닝 동작이 실행되는 통상적인 압력에서 질소 가스의 포화 농도는 용제의 온도에 대한 밀접한 함수이다. 그러므로, 희석된 사용 SC1 용제의 가스 농도는 적용된 메가소닉의 효율을 최대로 하기 위해 주어진 경우에 사용된 처리 온도에 따라 재조절되어야 한다.
또한, 시작 탈이온수를 준비하는 데 사용될 수 있는 서로 다른 처리에 의해, 용해된 가스의 총량은 탈이온수의 소스 역할을 하는 적절한 중앙 또는 국부 제조 사이트에서 매우 다양하게 변할 수 있다. 그러므로, 여기에서 고려된 추가 탈이온수 가스 농도 조절없이, 적용된 메가소닉 클리닝 동작은 본 발명에 따라 달성될 수 있는 효율을 달성할 수 없을 것이다.
이는 메가소닉 지원 기술이 입자 제거 동작을 향상시키는 정밀한 메카니즘이 완전히 이해되지 않으면, 클리닝 용제에서 용해된 가스량은 현재의 효과적인 클리닝, 즉, 입자 제거에 대해서 위험하다는 것은 분명하다.
클리닝 탱크(13)는 질소 또는 다른 적절한 가스를 포함하는 탈이온수를 사용하는 주어진 린싱 단계 및/또는 질소 또는 다른 적절한 가스에 추가적으로 하나 이상의 적당한 화학 클리닝 용제를 포함하는 탈이온수를 사용하는 화학 클리닝 단계에 의해 하나 이상의 반도체 웨이퍼의 처리에 사용하기 위해 임의의 통상적인 형태를 이용할 수 있다.
예를 들면, 실리콘의 클리닝 웨이퍼에서, 고려중인 희석 SC1 클리닝 단계가 필요에 따라 다른 화학 단계에 의해 처리되거나 이 단계를 따를 수 있다. 이는 예를 들면, 소수성 실리콘 표면을 산출하기 위해 상부 층 반도체 산화물을 제거하도록 희석 HF 용제; SC1 단계에서 침전된 금속성 오염물을 제거하도록 SC1 클리닝 단계 후에 탈이온수의 혼합물과 같은 SC2 용제; 및/또는 유기 오염물을 제거하기 위해 SC1 단계 이후에 과산화수소 또는 오존을 가진 유황산의 혼합물 또는 통상적으로 물에서 용해된 오존과 같은 산화 용제;와 같은 에쳔트(etchant)의 전형적인 클리닝 시퀀스 사용에 포함된다
상기 각각의 화학 처리 단계는 통상적으로 잔여 처리 화학물을 제거하기 위해 탈이온수를 사용하는 웨이퍼 린싱 단계 다음에 이루어 진다. 모든 화학 단계 및 린싱 단계가 완료된 후, 웨이퍼는 건조된다. 포스트 화학 처리 최종 린싱 단계가 높은 온도에서 실행될 수 있으며 강화된 화학적 확산/이동 효율에 대한 메가소닉 지원을 결합할 수 있다.
본 발명에 따라, 클리닝 온도로 가열되며 고온 클리닝 온도보다 낮은 초기 저온도를 가진 탈이온수의 일부가 사용된다. 한편, 상기 동시 출원된 본 발명에 따라, 탈이온수의 두개 부분이 사용되며, 그 제 1 부는 고온 클리닝 온도보다 낮은 저온의 초기 온도를 가지며, 제 2 부는 고온 클리닝 온도보다 높은 매우 고온의 초기 온도를 가진다. 이는 클리닝 온도에서 혼합물을 이루기 위해 비례적으로 제 1 부와 혼합된다.
상기 미국 특허 번호 제 5,800,626 호는 테이블 1에 포함되며 그 테스트 결과는 50% 또는 100% 포화로 추정된 질소 가스 포화 상태에서 45℃, 65℃, 22℃ 및 23℃의 온도와 40:2:1, 80:3:1 및 240:3:1의 용적률에서의 H20/H2O2/NH4OH의 SC-1 클리닝 용제를 가지고 실행된다. 그러나 상기 추정된 포화의 결과는 본 발명에 따른 탈이온수의 가스 농도 조절에 종속되는 선택적인 온도를 포함하지 않는 테스트를 기초로 한다.
따라서, 본 발명의 사상 및 영역 내에서 당업자는 다양한 변용을 할 수 있다.
본 발명의 선택적으로 상승된 클리닝온도로 탈이온화 웨이퍼가 가열되기 전에 탈이온화 웨이퍼에 대한 가스농도를 선택적으로 조절하는 방법 및 장치를 포함하는 시스템에 의해 가열된 탈이온화 웨이퍼에 가스의 과포화 또는 저포화의 비효율성을 막을 수 있다.

Claims (20)

  1. 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 부대 클리닝 압력과 선택적인 높은 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하는 방법에 있어서,
    상기 클리닝 온도와 상기 클리닝 압력에서 용해된 실질적으로 100% 포화농도의 상기 가스에 해당하는 상기 낮은 초기 온도에서 용해된 불포화 조절된 농도의 상기 가스를 제공하기 위해, 소정의 낮은 초기 온도와 소정의 초기 농도의 용해된 상기 가스를 가진 상기 용해된 비반응 클리닝 강화 가스 농도의 탈이온수를 조절하는 단계; 및
    반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 클리닝 압력과 상기 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 상기 가스를 포함하는 탈이온수의 고온 용기를 형성하기 위해, 상기 탈이온수를 충분히 가열하여 최종 조절된 가스 농도의 탈이온수의 온도를 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클리닝 온도는 약 50-85℃이며, 상기 낮은 초기 온도는 약 15-30℃이고, 상기 클리닝 압력은 대략적으로 대기압인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 용기에 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 약 10:1:1에서 1,000:2:1에 이르는 과산화수소 및 수산화암모늄에 대한 탈이온수의 용적률을 공급하기 위해, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 용기와 상기 웨이퍼를 접촉시켜 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 고온 용기에 상기 웨이퍼를 담그며 상기 고온 용기에 메가소닉 진동을 적용하여 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 부대 클리닝 압력과 약 50-85℃의 선택적인 높은 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하는 방법에 있어서,
    상기 클리닝 온도와 상기 클리닝 압력에서 용해된 실질적으로 100% 포화농도의 상기 가스에 해당하는 상기 낮은 초기 온도에서 용해된 불포화 조절된 농도의 상기 가스를 제공하기 위해, 약 15-30℃의 소정의 낮은 초기 온도와 소정의 초기 농도의 용해된 상기 가스를 가진 상기 용해된 비반응 클리닝 강화 가스 농도의 탈이온수를 조절하는 단계;
    반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 클리닝 압력과 상기 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 상기 가스를 포함하는 탈이온수의 고온 용기를 형성하기 위해, 상기 탈이온수를 충분히 가열하여 최종 조절된 가스 농도의 탈이온수의 온도를 조절하는 단계; 및
    상기 고온 용기에 상기 웨이퍼를 담그며 상기 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 용기에 메가소닉 진동을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 고온 용기에 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 약 10:1:1에서 1,000:2:1에 이르는 과산화수소 및 수산화암모늄에 대한 탈이온수의 용적률을 공급하기 위해, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 부대 클리닝 압력과 선택적인 높은 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하는 방법에 있어서,
    상기 클리닝 온도와 상기 클리닝 압력에서 용해된 실질적으로 100% 포화농도의 상기 가스에 해당하는 상기 낮은 초기 온도에서 용해된 불포화 조절된 농도의 상기 가스를 제공하기 위해, 용해된 비반응 클리닝 강화 가스의 소정의 초기 농도와 소정의 낮은 초기 온도를 가진 탈이온수를 탈기하는 단계; 및
    반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 상기 클리닝 압력과 상기 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 상기 가스를 포함하는 탈이온수의 고온 용기를 형성하기 위해, 최종의 조절된 가스 농도 탈이온수를 충분히 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 클리닝 온도는 약 50-85℃이며, 상기 낮은 초기 온도는 약 15-30℃이고, 상기 클리닝 압력은 대략적으로 대기압인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 고온 용기에 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 약 10:1:1에서 1,000:2:1에 이르는 과산화수소 및 수산화암모늄에 대한 탈이온수의 용적률을 공급하기 위해, 상기 고온 용기에 과산화수소 및 수산화암모늄을 포함하는 화학 클리닝 용제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 고온 용기와 상기 웨이퍼를 접촉시켜 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 고온 용기에 상기 웨이퍼를 담그며 상기 고온 용기에 메가소닉 진동을 적용하여 반도체 웨이퍼를 클리닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 반도체 웨이퍼를 클리닝하기 위해 선택적인 부대 클리닝 압력과 선택적인 높은 클리닝 온도에서 용해된 실질적으로 100% 포화 농도의 비반응 클리닝 강화 가스를 포함하는 탈이온수를 준비하는 장치에 있어서,
    상기 쳄버로부터 액체를 수용하도록 배치된 액체 가열관 및 탈기실;
    상기 쳄버에 액체를 공급하기 위한 액체 입구 수단;
    상기 쳄버의 압력을 조절하기 위해 상기 가스 출구 수단을 통해 가스를 제거하기 위한 진공 공급 수단;
    상기 쳄버의 압력을 센싱하기 위한 압력 센싱 수단;
    상기 관을 가열하기 위한 가열 수단;
    상기 관의 액체의 온도를 센싱하기 위한 온도 센싱 수단; 및
    선택적으로 조절된 용해된 가스 농도 및 선택적인 높은 온도와 부대 압력에서 탈이온수의 고온 용기에 해당하는 최종 가열된 액체를 공급하기 위해, 상기 진공 공급 수단, 상기 진공 공급 수단의 동작을 제어하기 위한 상기 압력 센싱 수단, 및 상기 쳄버의 압력을 선택적으로 조절하며 상기 관의 액체를 선택적으로 가열하기 위한 상기 가열 수단에 접속된 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 반도체 웨이퍼의 메가소닉 클리닝을 위해 상기 가열관으로부터 최종의 가열된 액체를 수용하도록 배치된 클리닝 탱크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
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