KR20020093948A - 반도체 웨이퍼 처리 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼 처리 장치 및 방법 Download PDF

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KR20020093948A
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만프레드 쉔클
로베르트 페쉐
존 오시노보
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매트슨 웨트 프로덕츠 게엠베하
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Abstract

본 발명의 목적은 기판, 특히 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 방법에서 화학 제품의 소비를 감소시키기 위한 것으로, 처리 용기내에서 각각의 수용기로부터의 여러가지 처리 용액이 기판을 처리하도록 연속적으로 안내된다. 이러한 목적을 위하여, 본 발명은 처리 유체가 처리 이후에 집수 용기로 공급되고, 처리 용액의 적어도 일부가 집수 용기로부터 회수되며 각각의 수용기로 되돌아가고, 집수 용기는 처리 용액이 회수된 후에 다른 처리 용액이 수용되기 전에 린스된다. 본 발명은 또한 기판, 특히 반도체 웨이퍼를 처리 용기에서 처리하기 위한 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 여러가지 상이한 수용기로부터 여러가지 처리 용액을 처리 용기로 안내하기 위한 제 1밸브 유니트를 포함하고, 처리 우헤 처리 용액을 집수하기 위한 집수 용기와, 집수 용기로부터 처리 용액의 적어도 일부를 제거시키며 각각의 수용기로 되돌리기 위한 제 2밸브 유니트와, 그리고 집수 용기를 린스하기 위한 린스 유니트를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼 처리 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR TREATING SEMICONDUCTOR WAFERS}
반도체 산업에 있어서, 반도체 웨이퍼의 제조 공정동안에 반도체 웨이퍼에 여러번의 화학적 습식 처리 단계가 가해진다는 것은 공지되었다. 반도체 웨이퍼의 화학적 습식 처리를 위한 한가지 공지된 시스템에 따라, 웨이퍼는 상이한 처리 화학 제품이 각각 수용된 여러가지 처리 탱크내에서 처리된다. 처리 탱크내에 수용된 화학 제품은 예비 유니트(preparation unit)내에서 준비되며 다수의 기판 또는 기판의 꾸러미에 사용된다. 공교롭게도, 이러한 시스템은 상대적으로 큰데, 이는 별도의 처리 탱크가 각각의 화학 제품을 위해 제공되기 때문이며, 이는 장치의 가격을 비싸게 한다. 더불어, 처리 시퀀스의 탄력적 적용이 어려운데, 이는 탱크의 배치에 기인한다.
그러므로, 최근 소위 개별적 탱크 시스템 또는 단일 탱크 툴(Single-Tank-Tools; STT)이 여러가지 처리 용액의 처리 탱크로서 개발되어 웨이퍼의 처리를 위해 각각의 수용기로부터 연속적으로 안내된다. 이러한 시스템의 장점은 단지 하나의 탱크가 제공된다는 것이며, 이는 상기 시스템의 매매 가격을 상당히 감소시킨다는 것이다. 또한, 유니트의 베이스 또는 지지 표면이 상당히 감소되며, 이는 특히 유니트가 클린룸(clean room)내에 놓여지는 경우 작동비용을 저감시킨다. 수용기로 알려진 화학 제품 탱크내에서 화학 제품은 미리 혼합되어 처리 탱크로 안내되기 전에 저장된다. 이와는 달리, 각각의 수용기 내측에 있는 필요한 처리 화학 제품이 함께 혼합되며, 연속하여 유니트의 처리 탱크로 안내될 수도 있다.
개별적인 탱크 시스템중 한가지로서는, 예컨대 본 출원인의 DE-A-44 13 077호의 청구범위 제18항에 공지되었다. 이러한 개별적인 탱크 시스템으로서, 처리 화학 제품은 하나의 처리 주기 동안에 각각 이용되어 폐기되는데, 이는 화학 제품의 소비를 크게 하며 가격을 상승시킨다. 현재까지, 화학 제품의 재활용은 매체의 장기 보존으로 인한 위험, 예컨대 결정화 효과(crystallization effects)에 기인하여 실행되지 않았다.
본 발명은 반도체 웨이퍼를 처리하기 위하여 각각의 수용기로부터 여러가지 처리 용액이 연속적으로 안내되는 처리 탱크내에서 반도체 웨이퍼를 처리하는 장치와 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 처리 유니트 장치의 개략도,
도 2는 처리 용액 변환 메카니즘을 갖는 처리 탱크의 개략 구성도,
도 3은 신속 배출 밸브를 갖는 처리 탱크의 개략 구성도.
본 기술분야의 전술한 설명으로부터, 본 발명의 목적은 개별적 탱크 시스템의 화학 제품 소비를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따라, 상기 목적은 반도체 웨이퍼의 처리를 위한 각각의 수용기로부터 여러가지 처리 용액이 연속적으로 안내되는 처리 탱크내에서 반도체 웨이퍼를 처리하고, 처리후 상기 처리 용액이 집수 용기로 전달되는 반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 방법에 있어서, 처리 용액의 적어도 일부가 집수 용기로부터 각각의 수용기로 전달되고, 그리고 처리 용액의 전달 이후에, 그리고 다른 처리 용액이 수용되기 이전에 집수 용기를 린스하는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다. 처리 이후에 처리 용액은 우선 집수 용기로 전달되기 때문에, 처리 탱크내의 처리가 연속되는 동안에 처리 탱크는 통상적인 방법으로 연속하여 신속하게 비워질 수 있고, 처리 용액은 집수 용기로부터 다시 각각의 수용기로 전달되어 준비되며 재활용되도록 한다. 여러가지 처리 용액을 수용하는 사이에 집수 용기를 린스하는 것은 처리 용액간의 발생가능한 매체의 동반배출이 없게 하는 것을 보장한다.
바람직한 실시예에 따라, 처리 용액내에서 각각 처리된 이후에 반도체 웨이퍼는 린스 용액으로 린스되며 이어서 린스 용액은 집수 용기로 전달됨으로써 간단하고 경제적인 방식으로 세척된다.
처리 용액은 바람직하게는 각각의 수용기내에서 준비되어 처리 용액의 균일한 질을 유지하도록 한다. 본 발명의 특별히 간단한 실시예에 따라, 처리 용액, 특히 불화수소산(hydrofluoric acid)을 함유한 처리 용액은 사용된 처리 용액과 사용되지 않은 처리 용액의 혼합을 위하여 공급 유니트로부터 규정된 용량의 처리 용액이 채워진다. 이러한 방법은 처리 용액의 대부분이 처리동안에 사용되거나 처리 탱크 및 수용기 사이에서 전달되는 동안에 손실되는 경우에 특별히 적합하다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 처리 용액의 제조동안에, 수용기내에서 하나 이상의 처리 용액의 용량이 결정되고, 처리 용액의 하나 이상의 용액 성분의 실제 농도가 결정되고, 처리 탱크내에서 용액 성분의 원하는 농도를 달성하기 위하여 용액 성분의 필요한 양이 계산되고, 계산된 용액 성분의 양이 처리 탱크로 안내된다.전술한 방법은 처리 용액내의 특정 용액 성분의 농도가 많은 처리 주기에 걸쳐 동일하게 유지시키는 것을 보장한다. 용량의 결정을 위하여, 수용기내의 처리 용액은 바람직하게는 공급 유니트로부터 알려진 용액 성분 또는 처리 용액으로 규정된 용량으로 채워진다. 수용기내의 용액 용량의 측정은 상대적으로 복잡하고 부정확하다. 반대로, 규정된 용량을 채우는 것은 매우 간단하고 나아가 용액 성분의 필요한 양을 계산하는 동안에 균일한 용량이 되게 한다.
용액 성분의 농도는 바람직하게는 여러번 측정되고, 측정치의 평균값이 계산에 사용된다.
필요한 용액 성분의 양은 바람직하게는 다음의 식으로부터 계산된다:
여기에서,
Vfk= ㎖ 단위의 필요한 용액 성분의 용량
Ksoll= 용액 성분의 원하는 농도(중량 % 단위)
Kist= 용액 성분의 실제 농도(중량 % 단위)
Vbf= ℓ단위의 처리 용액의 용량
Dbf= g/㎖ 단위의 처리 용액의 밀도
Dfk= g/㎖ 단위의 용액 성분의 밀도
Kfk= 용액 성분의 농도(중량 % 단위).
개선된 질을 위하여, 용액 성분의 계산된 양이 처리 용액으로 안내된 후에 용액 성분의 실제 농도가 다시 측정되고, 만일 실제 농도가 원하는 농도와 차이가 있는 경우에는 새로운 계산과 안내가 수행된다.
본 발명의 실시예에 따라, 처리 용액은 다른 용액, 특히 린스 용액의 안내에 의하여 처리 탱크로부터 집수 용기로 전달된다. 이러한 방법은 반도체 웨이퍼를 용액으로 연속적으로 도포되도록 하며 다른 처리 용액 사이의 주위 공기에 노출시키지 않는 장점을 갖는다. 또한, 이러한 방법으로서 반도체 웨이퍼의 균일한 처리의 장점을 야기하게 되는데, 이는 기판의 모든 지점이 본질적으로 동일한 시간 주기동안에 처리 용액 내측에 유지되기 때문이다. 처리 용액과 다른 용액의 부분적인 혼합에 기인하여, 전체적인 처리 용액이 회복되지 못하고, 이로써 매체의 손실이 발생한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 처리 용액은 신속 배출 밸브를 통해 처리 탱크로부터 배출되며 집수 용기로 전달된다. 이러한 방법으로서, 본질적으로 전체 처리 용액이 회복되지만, 처리 용액이 배출된 후에 반도체 웨이퍼는 주위 공기에 최초로 노출된다.
처리 용액은 바람직하게는 처리 용액 성분의 양호하고 균일한 혼합을 달성하기 위하여 수용기내에서 순환된다. 여기에서, 반도체 웨이퍼의 처리에 악영향을 미칠 수 있으며 처리 용액내에 함유된 입자를 여과시키기 위하여 바람직하게는 처리 용액이 여과된다. 반도체 웨이퍼의 각각 균일한 처리를 위하여, 수용기내의 처리 용액은 바람직하게는 규정된 온도가 되는데, 이는 온도가 처리의 성공에 상당히 영향을 미치기 때문이다. 본 발명에 따라, 하나 이상의 처리 용액은 NH4OH, H2O2, HCl 또는 이러한 성분중 두가지 이상의 조합물과, 불화수소산(hydrofluoric acid; HF) 및/또는 유황/과산화물 혼합물(sulfur/peroxide mixture; SPM)을 함유한다.
본 발명의 목적은 처리 탱크내의 반도체 웨이퍼의 처리를 위한 장치에 의해 달성되는데, 이는 여러가지 상이한 수용기로부터 여러가지 처리 용액을 처리 탱크로 안내하기 위한 제 1밸브 유니트와, 처리후 처리 용액을 집수하기 위한 하나 이상의 집수 용기를 갖춘 장치에 있어서, 적어도 일부의 처리 용액을 집수 용기로부터 각각의 수용기로 안내하기 위한 제 2밸브 유니트와, 집수 용기의 린스를 위하여 제공되는 린스 유니트를 특징으로 하는 장치로서 달성된다. 장치는 상기 방법과 관련하여 이미 전술한 장점을 갖는다.
처리 탱크는 바람직하게는 신속 배출 밸브와, 처리 탱크 아래의 집수 용기 또는 처리 탱크의 오버플로우 칼러로서 구성된 집수 용기를 갖는다. 만일 오버플로우 칼러가 상대적으로 작은 용량을 갖는다면, 조절가능한 연결 라인이 바람직하게는 오버플로우 칼러 및 처리 탱크 아래에 놓인 집수 용기 사이에 제공되어 처리 탱크로부터 유출되는 적절한 집수 용량의 처리 용액을 제공하도록 한다. 린스 유니트는 바람직하게는 집수 용기내에 하나 이상의 용액 노즐을 가져 여러가지 처리 용액을 수용하는 사이에 집수 용기를 세척하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 유니트(1)의 장치를 개략적으로 도시하고 있다. 처리 유니트(1)에는 반도체 웨이퍼(5)를 위하여 처리 탱크(3)가 제공된다. 처리 탱크(3)는 유입 라인(7)을 가지며, 이는 밸브 메카니즘을 통해 화학 제품을 위한 다양한 수용기(10)의 다수의 유출 라인(8)과 연통한다. 도 1에서, 단지 하나의 유출 라인(8)과 하나의 수용기(10)만을 도시하였지만, 다수의 유입 라인 및 수용기가 제공될 수 있다.
도 2를 참조하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 처리 탱크(3)에는 유출구(14)를 갖는 오버플로우 칼러(12)가 제공된다. 유출구(14)내의 밸브 유니트는 오버플로우 칼러를 배출 라인(16) 또는 다수의 리턴 라인(18)과 연결시키는 위치에 있고, 이들 각각은 수용기(10)중 하나와 연통하고 있다. 각각의 리턴 라인(18)에는 펌프(20)가 제공되어, 원하는 경우에 처리 용액을 오버플로우 칼러(12)로부터 수용기(10)중 하나에 펌핑시키도록 한다.
이와는 달리, 또는 오버플로우 칼러(12)에 추가하여, 처리 탱크(3)에는, 도 3에 도시된 바와 같이 처리 탱크 아래에 놓이는 집수 용기(22)가 제공된다. 처리 용액을 처리 탱크(3)로부터 배출시키기 위하여, 신속 배출 밸브(24)가 제공된다.집수 용기에는 상세히 도시되지 않은 배출 라인이 제공되며, 이는 집수 용기(22)를 배출 라인(26) 또는 다수의 리턴 라인(28)에 연결시키는 밸브 유니트를 갖는다. 각각의 리턴 라인(28)은 펌프(20)를 통해 수용기(10)중 하나와 연결되어 처리 용액을 집수 용기(22)로부터 각 수용기(10)로 전달할 수 있도록 한다. 집수 용기내에는 유입 노즐(29)이 제공되며, 이후 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 이를 통해 린스 용액이 집수 용기로 안내된다.
각각의 수용기(10)에는 혼합 용기(30)와, 펌프(32)와, 필터 유니트(34)와, 온도 설정 장치(36)와, 그리고 농도 측정 장치(38)가 제공된다. 또한, 수용기(10)에는, 상세히 도시되지 않은 용량 결정 유니트와 제어 유니트가 제공된다. 용량 결정 유니트에는 혼합 용기(30)내에 충진 레벨 센서가 제공된다. 펌프(32)와, 필터 유니트(34)와, 온도 설정 장치(36)와, 농도 측정 장치(38)와, 그리고 이러한 유니트간의 각 연결 라인의 용량은 공지되었다. 이와 관련하여, 혼합 용기(30)의 용량은 바람직하게는 수용기(10)의 다른 유니트의 용량보다 상당히 크다. 혼합 용기(30)의 용액 레벨을 측정함으로써, 수용기(10)내의 처리 용액의 전체적인 용량을 결정할 수 있다.
혼합 용기(30)의 용액 레벨 차이를 측정할 수 있는 충진 레벨 센서 대신에, 공급 라인(40)을 통해 센서에 의해 감지되며 지시된 선결된 용액 레벨로 혼합 용기(30)를 채울 수 있다. 공급 라인(40)에 의하여, 미리 혼합된 처리 용액 또는 개별적인 용액 성분이 안내될 수 있다.
펌프(32)는 처리 용액의 균일한 혼합을 얻도록 수용기(10)의 다양한 요소를통해 처리 용액을 순환시킨다. 필터 유니트(34)는 원치않는 미립자를 처리 용액으로부터 여과시킨다. 온도 설정 장치는 미리 선택된 작동 온도로 처리 용액의 온도를 설정한다. 작동 온도는 각각의 처리 용액에 대한 제어 장치에 의해 정해진다.
농도 측정 장치(38)는 처리 용액의 하나 이상의 성분의 실제 농도를 측정하고, 측정된 실제 농도를 제어 장치로 전달한다. 제어 장치는 소정의 위치에서, 이후 상세히 설명되는 바와 같이, 처리 용액의 선결된 농도를 이루도록 필요한 용액 성분의 용량을 계산한다.
장치(1)의 작동은 이후 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
웨이퍼(5), 또는 웨이퍼(5) 덩어리는 공지된 취급 장치를 통해 처리 탱크로 우선 안내되는데, 이는 탈이온수(deionized water;DIW)로 채워진다. 연속하여, 탈이온수는 신속 배출 밸브(24)를 통해 집수 용기(22)로 배출되고, 이어서 배출 라인(26)으로 배출된다. 배출 직전에, 물은 소위 신속 배출 위치로 상승되고, 탈이온수가 완전히 배출된 이후에 초기 위치로 다시 이동된다. 탈이온수의 완전한 배출은 적절한 센서에 의해 결정된다. 이와는 달리, 선결된 시간 주기가 탈이온수의 배출동안에 제공될 수 있다.
처리 탱크는 이어서, 예컨대 수용기(10)중 하나로부터 완충된 불화수소산(buffered hydrofluoric acid; BHF)과 같은 제 1처리 용액으로 채워진다. 완충된 불화수소산이 처리 탱크(3)에 채워지기 전에, 완충된 불화수소산은 수용기(10)내에서 미리 혼합되어 순환되고, 그리고 소정의 온도가 된다. 완충된 불화수소산 용액이 튀지 않게 충진되는 것을 보장하기 위하여, 충진 초기에는 낮은유동율이 선택되며, 이어서 증가시킨다. 처리 탱크가 소정의 레벨로 채워져서 웨이퍼가 완전하게 처리 용액으로 도포된다. 처리 용액의 안내가 종결되고, 처리 탱크내의 적절한 순환 유니트를 통해 순환된다. 이와는 달리, 처리 용액이 탱크내에서 정적으로, 즉 순환없이, 또는 오버플로우 칼러(12)로 과도유동될 수 있는 처리 용액의 다른 안내에 의해 유지될 수 있다. 처리 용액은 오버플로우 칼러(12)로부터 선택적으로 전달되어 배출 라인(16) 또는 리턴 라인(18)으로 전달된다.
규정된 처리 시간의 만료 이후, 완충된 불화수소산 용액은 신속 배출 밸브(24)를 통해 집수 용기(22)로 배출된다. 신속 배출 밸브(24)는 닫혀지고, 그리고 처리 탱크는 예를 들어 탈이온수와 같은 린스 용액으로 오버플로우 칼러(12)로 넘칠때까지 신속하게 채워진다. 탈이온수가 오버플로우 칼러(12)로부터 배출 라인(16)으로 전달된다. 집수 용기(22)내에 집수되어 있는 완충된 불화수소산 용액은 적절한 리턴 라인(28)중 하나와 펌프(20)를 통해 완충된 불화수소에 대해 수용기(10)로 회수된다. 이후에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 완충된 불화수소 용액은 처리되거나 또는 수용기(10)내에 대기된다.
웨이퍼(5)의 다른 처리를 위하여, 탈이온수가 신속 배출 밸브(24)를 통해 집수 용기(22)로 회수되고, 이어서 배출부(26)로 회수된다. 여기에서, 탈이온수는 집수 용기(22)를 적어도 일부분 린스한다. 신속 배출 밸브(24)는 닫혀지고, 그리고 새로운 처리 용액, 예컨대 H2O2, NH4OH, 그리고 물의 혼합물인 SC1과, 또는 H2O2, HCl, 물의 혼합물인 SC2와 같은 용액이 수용기(10)중 하나로부터 처리 탱크(30)로전달된다. 규정된 용량에 도달하였을 때, 용액의 안내가 중지되며 처리 용액은 처리 탱크내에서 순환된다. 규정된 처리 시간의 만료 이후에, SC1 또는 SC2 용액은 완충된 불화수소 용액과 같은 방식으로 처리 탱크(3)로부터 배출되고, 그리고 적절한 수용기(10)로 다시 전달된다. 전술한 방식에서, 웨이퍼에는 각각의 수용기로 각각 회수되는 처리 단계 이후에 다양한 처리 용액이 가해질 수 있다. 각 처리 단계 사이에, 웨이퍼는 예컨대 탈이온수와 같은 린스 용액으로 린스되고, 이는 연속하여 집수 용기(22)를 린스하는데 사용된다.
신속 배출 밸브(24)를 통해 처리 탱크(3)로부터 각 용액을 배출하는 대신, 다음 용액을 안내함으로써 현재의 용액을 옮길 수가 있다. 전술한 연속과정동안에, 이는 처리 탱크내에서 초기에 발견되는 탈이온수가 처리 탱크로부터 완충된 불화수소 용액의 안내에 의해 오버플로우 칼러(12)로 옮겨진다는 것을 의미한다. 이로써, 완충된 불화수소 용액은 규정된 안내 기간동안 규정된 유동율로 안내된다. 여기에서, 완충된 불화수소 용액의 안내는 가능한 균형되며 신속하게 선택된다. 웨이퍼는 전체 시간동안 용액 환경내에 남겨지고, 그리고 이동이 용액의 배출과 보충보다 더욱 신속하게 효과적이고, 그 결과 유니트의 처리량이 높아진다. 오버플로우 칼러(12)로부터, 이동하는 탈이온수는 배출 라인(16)으로 전달된다. 안내 기간의 만료 이후에, 완충된 불화수소 용액은 규정된 처리 시간동안 처리 탱크(3)내에서 순환된다. 처리 시간이 만료된 이후, 완충된 불화수소 용액은 처리 탱크(3)로부터 탈이온수의 안내에 의하여 오버플로우 칼러(12)로 옮겨진다. 오버플로우 칼러(12)로부터, 이동된 불화수소 용액은 적절한 리턴 라인(18)을 통해 불화수소의수용기(10)로 다시 전달된다. 완충된 불화수소 용액의 이동중에 탈이온수의 혼합이 일어나기 때문에, 처리 탱크(3)로부터 옮겨진 불화수소 용액의 단지 제 1부분만이 수용기(10)로 다시 전달된다. 규정된 이동 기간 이후에, 오버플로우 칼러(12)의 유출구(14)는 배출 라인(16)으로 개방되어 나머지 완충된 불화수소 용액과 불화수소 용액 및 탈이온수의 혼합물을 외부로 전달한다.
전술한 방법은 이후의 처리 용액, 예컨대 SC1 및 SC2와 같은 용액에 대하여 반복된다.
전술한 바와 같이, 옮겨진 처리 용액, 예컨대 완충된 불화수소 용액과 같은 용액을 오버플로우 칼러(12)로부터 수용기(10)로 직접 전달하는 대신, 초기에 용액을 집수 용기(22)로 전달시킬 수 있으며, 이는 용액을 오버플로우 칼러로부터 보다 신속하게 배출시킬 수 있게 한다. 규정된 이동 시간의 만료 이후에, 또는 집수 용기 내측에서 규정된 충진 높이가 달성된 이후에, 집수 용기의 연결은 닫혀지며 오버플로우 칼러(12)내의 나머지 용액은 배출 라인(16)으로 전달된다. 물론, 이는 신속 배출 밸브를 통해 다소간의 용액을 처리 탱크로부터 전달할 수 있으며, 다른 용액을 이동에 의해 외부로 전달하도록 한다.
각각의 수용기(10)내의 처리 용액의 준비는 이후에 상세히 설명한다.
완충된 불화수소 수용기에서, 완충된 불화수소 용액의 용량이 결정된다. 이를 위하여, 고정식 충진 레벨 센서가 혼합 용기(30)내에 제공된다. 만일 충진 레벨 센서가 활성화되지 않는다면, 즉 용액 레벨이 충진 레벨 센서 이하이면, 미리 혼합되어 있는 완충된 불화수소 용액은 공급 라인(40)을 통해 충진 레벨 센서에 도달할 때까지 안내된다. 불화수소 용액은 이어서 수용기(10)내에서 순환되고, 그리고 처리 온도에 도달한다. 필요한 경우, 불화수소 용액은 연속하여 처리 탱크로 복귀될 수 있다. 이러한 방법으로서, 수용기(10)내의 농도 측정 장치가 필요치 않게 된다.
다른 준비 방법에 따라서, 이는 바람직하게는 SC1 및 SC2에 사용되고, 수용기내의 용액의 용량이 초기에 다시 결정된다. 이를 위하여, 고정된 충진 레벨 센서가 수용기(10)의 혼합 용기(30)내에 다시 제공된다. 용액 레벨이 고정된 충진 레벨 센서 이상이면, 용액은 적절한 배출구를 통해 수용기로부터 배출된다. 다른 한편으로는, 만일 용액 레벨이 충진 센서 이하이면, 미리 혼합된 처리 용액 또는 규정된 용액 성분중 하나, 예컨대 물과 같은 것이 충진 레벨 센서에 도달될 때까지 공급 라인(40)을 통해 혼합 용기(30)로 안내된다. 용액은 이어서 수용기(10)내에서 순환되며 이로써 여과되며 온도가 설정된다. 농도 측정 장치(38)에서, 용액 성분의 농도가 결정되며 수용기(10)에 대한 제어 유니트로 이송된다.
결정된 값으로부터, 제어 유니트는 필요한 개별적인 용액 성분을 계산하여 용액내에서 원하는 성분의 농도를 달성하도록 한다. 여기에서, 제어 유니트는 다음의 식을 이용한다:
여기에서,
Vfk= ㎖ 단위의 필요한 용액 성분의 용량
Ksoll= 용액 성분의 원하는 농도(중량 % 단위)
Kist= 용액 성분의 실제 농도(중량 % 단위)
Vbf= ℓ단위의 처리 용액의 용량
Dbf= g/㎖ 단위의 처리 용액의 밀도
Dfk= g/㎖ 단위의 용액 성분의 밀도
Kfk= 용액 성분의 농도(중량 % 단위).
개별적인 용액 성분의 적절한 용량은 현재 공급 라인(40)을 통해 혼합 용기로 안내된다. 규정된 순환 시간 이후에, 순환 시간내에 용액 성분의 양호한 혼합이 달성되고, 새로운 농도의 측정이 연속하여 착수된다. 원하는 농도로부터 실제 농도의 편차는 선결된 한계 이상이며, 새로운 계산과 안내는 각각의 용액 성분에 대하여 수행된다.
본 발명은 바람직한 실시예를 보조로 하여 상세히 설명되었지만, 이는 구체적인 실시예를 제한하지 않는다. 그리하여, 예컨대 본 발명은 전술한 처리 용액에제한되지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼의 처리는 완충된 불화수소 처리 이전에 유황/과산화물(sulfur/peroxide)에서 효과적일 수 있다. 완충된 불화수소 대신, 희석된 불화수소산(diluted hydrofluoric acid;DHF)이 사용될 수 있다. 다른 공통 처리 용액, 예컨대 H2SO4가 완충된 불화수소 처리와 SC1 처리 사이에 사용될 수 있다. 처리 탱크내에서 처리가 종료된 이후, 예컨대 마란고니 처리(Marangoniprocess)에 따라 웨이퍼가 처리될 수 있다. 기판의 처리, 특히 린스에 의한 처리는 고주파 음향파의 안내와 웨이퍼를 상하로 이동시킴으로써 강화될 수 있다.

Claims (26)

  1. 반도체 웨이퍼의 처리를 위해 각각의 수용기로부터 여러가지 처리 용액이 연속적으로 안내되는 처리 탱크내에서 상기 반도체 웨이퍼를 처리하고, 처리후 상기 처리 용액이 집수 용기로 전달되는 반도체 웨이퍼 처리 방법으로서,
    상기 처리 용액의 적어도 일부가 상기 집수 용기로부터 각각의 상기 수용기로 전달되는 단계, 그리고
    상기 처리 용액의 전달 이후에, 그리고 추가되는 처리 용액이 수용되기 이전에 상기 집수 용기를 린스하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 처리 용액내에서 각각의 처리 이후에, 기판은 탈이온수같은 린스 용액으로 린스되고, 상기 반도체 웨이퍼의 린스 이후에, 상기 린스 용액은 상기 집수 용기로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 처리 용액은 각각의 상기 수용기내에 준비되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 처리 용액 특히, 불화수소산을 포함한 상기 처리 용액이 공급 유니트로부터 규정된 용량의 처리 용액으로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 수용기내에서 하나 이상의 처리 용액의 용량을 결정하는 단계,
    상기 처리 용액의 하나 이상의 용액 성분의 실제 농도를 결정하는 단계,
    상기 처리 용액내에서 원하는 성분의 농도를 달성하기 위하여 상기 용액 성분의 필요한 양을 계산하는 단계,
    상기 계산된 용액 성분의 양을 상기 처리 용액으로 안내하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 용량을 결정하기 위하여, 상기 수용기내의 처리 용액은 공급 유니트로부터 규정된 용량의 알려진 용액 성분 또는 처리 용액으로 채워지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 용액 성분의 농도는 여러번 측정되며 측정치의 평균값이 계산에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 필요한 용액 성분의 양은,
    의 식으로부터 계산되는 것을 특징으로하고,
    여기에서,
    Vfk= ㎖ 단위의 필요한 용액 성분의 용량
    Ksoll= 용액 성분의 원하는 농도(중량 % 단위)
    Kist= 용액 성분의 실제 농도(중량 % 단위)
    Vbf= ℓ단위의 처리 용액의 용량
    Dbf= g/㎖ 단위의 처리 용액의 밀도
    Dfk= g/㎖ 단위의 용액 성분의 밀도
    Kfk= 용액 성분의 농도(중량 % 단위)인 방법.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액 성분의 실제 농도는 상기 계산된 양의 용액 성분이 상기 처리 용액으로 안내된 이후에 다시 측정되고, 만일 실제 농도가 원하는 농도와 차이가 있는 경우에는 상기 용액 성분에 대한 새로운 계산과 안내가 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서, 린스 용액과 같은 다른 용액을 안내함으로써, 상기 처리 용액은 상기 처리 탱크로부터 이동되며 집수 용기로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용액은 신속 배출 밸브를 통해 상기 처리 탱크로부터 배출되며 집수 용기로 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용액은 상기 수용기내에서 순환되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 용액은 상기 수용기내에서 여과되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용기내의 상기 처리 용액은 규정된 온도가 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 처리 용액은 NH4OH, H2O2, HCl 또는 이들 두 성분 이상의 조합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 처리 용액은 불화수소산(HF)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 처리 용액은 황산/과산화물(sulfuric acid/peroxide) 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 처리 탱크(3)내에서 반도체 웨이퍼(5)를 처리하는 장치(1)로서,
    여러가지 상이한 처리 용액을 여러가지 수용기(10)로부터 상기 처리 탱크(3)로 안내하기 위한 제 1밸브 유니트와, 처리 이후에 상기 처리 용액을 집수하기 위한 하나 이상의 집수 용기(12, 22)를 갖춘 장치에 있어서,
    상기 처리 용액의 적어도 일부를 상기 집수 용기(12, 22)로부터 각각의 상기 수용기(10)로 전달하기 위한 제 2밸브 유니트와, 그리고
    상기 집수 용기를 린스하기 위한 린스 유니트(29)를 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 처리 탱크(3)에는 신속 배출 밸브(24)가 제공되고, 그리고 집수 용기(22)가 상기 처리 탱크(3) 아래에 놓여지는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 집수 용기(12)는 상기 처리 탱크(3)의 오버플로우 칼러로서 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 19 항 및 제 20 항에 있어서, 상기 오버플로우 칼러(12)와 상기 처리 탱크(3)의 아래의 상기 집수 용기(22) 사이의 조절가능한 연결 라인을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 18 항 내지 제 21 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 린스 유니트(29)는 상기 집수 용기(22)내에 하나 이상의 용액 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 18 항 내지 제 22 항중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 수용기(10)내의 처리 용액의 용량을 결정하기 위한 제어 유니트와,
    상기 처리 용액의 하나 이상의 용액 성분의 농도를 결정하기 위한 하나 이상의 유니트(38)와, 그리고
    상기 용량과 농도를 기초로 상기 용액 성분의 규정된 양을 안내하기 위한 제어 유니트를 특징으로 하는 장치.
  24. 제 18 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 수용기(10)내에서 처리 용액을 순환시키기 위한 펌프(32)를 특징으로 하는 장치.
  25. 제 18 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기수용기(10)내의 필터 유니트(34)를 특징으로 하는 장치.
  26. 제 18 항 내지 제 25 항중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 상기 수용기(10)내의 온도 조절 유니트(36)를 특징으로 하는 장치.
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