KR20030001932A - 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치 및 방법 - Google Patents

반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에서는 일련의 세정 및 건조 프로세스 사이에 별도의 "이물질 흡착방해가스 제공 프로세스"를 추가로 진행하고, 이를 통해, "반도체 웨이퍼의 표면에 일련의 제타전위가 형성되고, 이 영향으로 인해, 해당 반도체 웨이퍼의 표면에 불필요한 이물질들이 흡착되는 현상"을 미리 차단한다. 이 경우, 이물질들을 원인으로 하는 물반점은 그 형성이 일정 수준 이하로 억제된다.
이러한 본 발명이 달성되는 경우, 물반점의 형성이 최소화되기 때문에, 생산라인에서는 예컨대, 건조 프로세스 이후에 이루어지는 다양한 후속공정들을 별도의 문제점 없이, 원활하게 진행시킬 수 있게 되며, 결국, 반도체 디바이스의 불량률을 최소화시킬 수 있게 됨으로써, 최종 완성되는 반도체 디바이스의 품질이 일정 수준 이상으로 향상되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다.

Description

반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치 및 방법{Wet etching/cleaning apparatus and method for fabricating a semiconductor device}
본 발명은 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 일련의 세정 프로세스 및 건조 프로세스 사이에 별도의 "이물질 흡착방해가스 제공 프로세스"를 추가로 진행함으로써, 반도체 웨이퍼의 표면에 일련의 제타전위(ZETA potential)가 형성되고, 이 영향으로 인해, 해당 반도체 웨이퍼의 표면에 불필요한 이물질들이 흡착되는 현상을 미리 차단시킬 수 있는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이러한 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치를 이용한 반도체 디바이스의 습식 식각/세정 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 공정기술이 급격한 발전을 이루면서, 반도체 디바이스의 집적도 또한 점차 높아지는 추세에 있다.
이와 같이, 반도체 디바이스의 집적도가 높아지면서, 실리콘 웨이퍼에 여러 종류의 반도체 박막을 다층으로 적층하는 기술 또한 급격한 발전을 이루고 있으며, 이에 맞물려, 반도체 박막을 미세하게 식각·가공하는 기술 또한 빠른 발전을 거듭하고 있다.
예컨대, 미국특허공보 제 6090720 호 "실리콘 반도체 웨이퍼의 습식식각 방법(Wet etching method for silicon semiconductor wafer)", 미국특허공보 제 6096233 호 "박막의 습식식각 방법(Method for wet etching of thin film)", 미국특허공보 제 6162739 호 "반도체 웨이퍼의 습식식각 프로세스(Process for wet etching of semiconductor wafers)" 등에는 종래의 반도체 디바이스 식각기술, 예컨대, 반도체 디바이스의 습식식각 기술이 좀더 상세하게 제시되어 있다.
통상, 상술한 습식식각 프로세스, 예컨대, 희석 HF(Diluted HF), 완충 HF(Buffered HF) 등의 케미컬을 사용하는 습식식각 프로세스가 완료되어, 임의의 식각대상 박막, 예컨대, 절연막이 제거되고, 그에 따라, 예컨대, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정실 실리콘 등으로 이루어진 반도체 웨이퍼가 노출되면, 생산라인에서는 예컨대, 미국특허공보 제 5645737 호 "실리콘/실리카 경계면이 노출된 표면의 습식세정(Wet clean for a surface having an exposed silicon/silicainterface)", 한국특허공개공보 제 1998-40060 호 "반도체장치의 습식 세정 스핀 건조기" 등에 제시된 바와 같은 일련의 세정 프로세스, 건조 프로세스를 순차적으로 진행하게 된다.
그러나, 상술한 습식식각 프로세스에 사용되는 희석 HF, 완충 HF 등은 강한 소수성 유도물질(Hydrophobic derivation material)로 알려져 있기 때문에, 별도의 추가 조치 없이, 이 희석 HF, 완충 HF 등의 케미컬이 습식 식각 프로세스에 곧바로, 채용되는 경우, 반도체 웨이퍼의 표면은 해당 케미컬의 영향으로 인해, 강한 소수성을 지닐 수밖에 없게 되며, 결국, 일정 크기 이상의 제타전위를 형성할 수밖에 없게 된다. 이러한 문제점은 추후에, 세정 프로세스가 진행된다 하더라도, 크게 개선되지 않는다.
이와 같이 형성된 제타전위는 기판의 품질에 여러 가지 악영향을 미치는 바, 예컨대, 이 제타전위는 건조 프로세스가 진행될 때, 일련의 인력을 작용하여, 반도체 웨이퍼의 주변에 상존하는 이물질들, 예컨대, 가스, 찌꺼기, 먼지 등을 끌어 모으는 불필요한 작용을 진행함으로써, 해당 이물질들이 반도체 웨이퍼의 표면에 흡착되는 문제점을 초래한다.
이와 같은 과정을 통해 반도체 웨이퍼의 표면에 이물질들이 흡착되면, 예컨대, 앞의 세정 프로세스에 의해 생성된 순수 미스트(DI water mist)는 자연스럽게 해당 이물질의 주변에 원형으로 모일 수밖에 없게 되며, 결국, "물반점(Water mark)"이라 명명되는 예측하지 못한 불량 펙터를 형성할 수밖에 없게 된다.
이러한 물반점들은 시간이 경과할수록, 반도체 웨이퍼 주변에 상존 하는 산소와 손쉽게 결합하여, 그 영역을 점차 확장시키게 되며, 결국, 반도체 웨이퍼가 일련의 후속공정, 예컨대, "이온주입 공정", 건식식각 공정" 등을 원활하게 진행 받지 못하도록 방해하는 주요 방해물질로 자리잡게 된다.
만약, 생산라인에서, 이 물반점들에 대하여 별도의 조치를 취하지 않는 경우, 해당 생산라인에서는 "목적한 임의의 후속공정"을 원활하게 진행시킬 수 없는 심각한 피해를 입게 되며, 결국, 최종 완성되는 반도체 디바이스의 품질이 대폭 저하되는 문제점을 어쩔 수 없이 감수할 수밖에 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 일련의 세정 및 건조 프로세스 사이에 별도의 "이물질 흡착방해가스 제공 프로세스"를 추가로 진행하고, 이를 통해, "반도체 웨이퍼의 표면에 일련의 제타전위가 형성되고, 이 영향으로 인해, 해당 반도체 웨이퍼의 표면에 불필요한 이물질들이 흡착되는 현상"을 미리 차단함으로써, 이 이물질들을 원인으로 하는 물반점의 형성을 일정 수준 이하로 억제시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 물반점의 형성을 최소화함으로써, 예컨대, 건조 프로세스 이후에 이루어지는 후속공정의 원활한 진행을 유도하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 후속공정의 원활한 진행을 통해, 반도체 디바이스의 불량률을 최소화하고, 이를 통해, 최종 완성되는 반도체 디바이스의 품질을 일정 수준 이상으로 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 이물질 흡착방해가스 공급 툴의 가스 출력구들을 도시한 예시도.
도 4는 도 2의 A부분을 확대한 단면도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 식각/세정용액 공급 툴, 식각/세정 스피너(Etching/Cleaning spinner), 이물질 흡착방해가스 공급 툴의 조합으로 이루어지는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치를 개시한다.
이때, 식각/세정용액 공급 툴은 일정 사이즈의 공정베쓰(Processing bath) 내부에 상하좌우로 이동 가능하도록 탑재된 상태에서, 임의의 반도체 웨이퍼로 외부에서 유입된 소정의 식각용액 또는 세정용액을 필요에 따라, 선택적으로 공급하는 역할을 수행한다.
또한, 식각/세정 스피너는 앞의 반도체 웨이퍼를 지지한 상태로, 상술한 식각/세정용액 공급 툴의 저부에 배치되며, 식각/세정용액 공급 툴로부터 일련의 식각용액 또는 세정용액이 선택적으로 공급되는 경우, 반도체 웨이퍼를 지지한 상태로, 회전하여, 반도체 웨이퍼의 식각 또는 세정을 선택적으로 유도하는 역할을 수행한다.
이와 더불어, 이물질 흡착방해가스 공급 툴은 앞서 언급한 식각/세정 스피너의 상부에 상하좌우로 이동 가능하도록 배치되면서, 상술한 반도체 웨이퍼의 전면을 커버하며, 반도체 웨이퍼로 외부에서 유입된 소정의 이물질 흡착방해가스를 필요에 따라, 선택적으로 공급하는 역할을 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치 및 이를 이용한 습식 식각/세정 방법을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치(100)는 크게, 식각/세정용액 공급 툴(30), 식각/세정 스피너(20), 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10) 등의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 앞의 식각/세정용액 공급 툴(30), 식각/세정 스피너(20), 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10) 등은 모두 공정베쓰(101) 내부에 일괄적으로 탑재된다.
이때, 앞의 식각/세정용액 공급 툴(30)은 예컨대, 식각/세정용액 유입관(31), 식각/세정용액 공급관(34), 식각/세정용액 공급출구(32,33) 등의 조합으로 이루어진다.
여기서, 식각/세정용액 유입관(31)은 예컨대, 희석 HF, 완충 HF 등과 같은 식각용액(C)과, 순수와 같은 세정용액(W)을 외부로부터 유입 받아, 이를 툴 내부로 전달하는 역할을 수행하며, 식각/세정용액 공급관(34)은 식각/세정용액 유입관(31)을 경유한 식각/세정용액(C,W)을 식각/세정용액 공급출구(32,33)로 전달하는 역할을 수행하고, 식각/세정용액 공급출구(32,33)는 식각/세정용액 공급관(34)을 경유한 식각/세정용액(C,W)을 공정베쓰(101) 내부에 배치된 공정대상 반도체 웨이퍼(1)로 직접 공급하는 역할을 수행한다.
이때, 식각/세정용액 공급 툴(30)은 일련의 구동장치(도시 안됨)에 연결된 구조를 이루며, 이 상태에서, 외부 콘트롤러(도시 안됨)로부터 일련의 구동명령이 전달되는 경우, 공정베쓰(101)의 상하좌우로 신속하게 이동할 수 있게 된다.
여기서, 본격적인 "반도체 웨이퍼 식각공정 진행시점"이 도래하는 경우, 식각/세정용액 공급 툴(30)은 앞의 구동장치를 통해 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 진입함과 아울러, 식각/세정용액 유입관(31), 식각/세정용액 공급관(34), 식각용액 공급출구(32) 등을 활용하여, 소정의 식각용액(C)을 반도체 웨이퍼(1)에 선택적으로 공급함으로써, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)에 형성된 식각대상 박막이 보다 손쉽게 제거될 수 있도록 한다.
또한, 본격적인 "반도체 웨이퍼 세정공정 진행시점"이 도래하는 경우, 식각/세정용액 공급 툴(30)은 앞의 구동장치를 통해 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 진입함과 아울러, 식각/세정용액 유입관(31), 식각/세정용액 공급관(34), 세정용액 공급출구(33) 등을 활용하여, 소정의 세정용액(W)을 반도체 웨이퍼(1)에 선택적으로 공급함으로써, 예컨대, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)에 잔류하는 식각용액(C)이 보다 손쉽게 제거될 수 있도록 한다.
한편, 도면에 도시된 바와 같이, 상술한 공정대상 반도체 웨이퍼(1)는 식각/세정 스피너(20)의 헤드(23)에 안착된 구조를 이룬다. 이 상태에서, 본격적인 "반도체 웨이퍼 식각공정", "반도체 웨이퍼 세정공정" 등이 선택적으로 진행되고, 이에 따라, 앞서 언급한 식각/세정용액 공급 툴(30)로부터 일련의 식각용액(C) 또는 세정용액(W)이 선택적으로 공급되는 경우, 식각/세정 스피너(20)는 반도체 웨이퍼(1)를 지지한 상태로, 고속 회전하는 동작을 수행함으로써, 반도체 웨이퍼(1)의 식각 또는 세정이 선택적으로 유도될 수 있도록 한다. 이 경우, 모터(21)는 외부 콘트롤러의 제어에 따라, 식각/세정 스피너(20)의 스핀 파이프(22)를 신속히 구동시킴으로써, 식각/세정 스피너(20)가 자신에게 부여된 일련의 스핀동작을 안정적으로 수행할 수 있도록 한다.
이때, 상술한 식각/세정 스피너(20)의 상부에는 본 발명의 요지를 이루는 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)이 배치된다. 이 경우, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)은 반도체 웨이퍼(1)의 전면을 커버한 상태로, 외부에서 유입된 소정의 이물질 흡착방해가스(G), 예컨대, 질소가스, 아르곤가스, 핼륨가스 등과 같은 불활성 가스(Inert gas)를 외부의 제어에 따라, 앞의 반도체 웨이퍼(1)로 선택·공급하는 역할을 수행한다.
여기서, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)은 상술한 식각/세정용액 공급 툴(30)과 유사하게, 일련의 구동장치에 연결된 구조를 이루며, 이 상태에서, 외부 콘트롤러로부터 일련의 구동명령이 전달되는 경우, 식각/세정 스피너(20)의 상하좌우로 신속하게 이동할 수 있게 된다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)은 유입관(11)이 장착된 루프(Roof:14), 이 루프(14)의 밑면에 장착된 바텀(Bottom:13), 이 바텀(13)을 선택적으로 개방하는 가스 출력구들(12)의 조합으로 이루어진다. 이 경우, 앞의 바텀(13)은 예컨대, 루프(14)의 내측으로 둥글게 라운드된 외곽라인을 형성하며, 가스 출력구들(12)은 이 바텀(13)의 중앙으로부터 외곽 방향으로 길게 펼쳐져 배열된 구조를 이룬다.
여기서, 유입관(11)은 상술한 질소가스, 아르곤가스, 핼륨가스 등과 같은 이물질 흡착방해가스(G)를 유입 받아, 이를 루프(14)의 내부로 공급하는 역할을 수행하며, 루프(14) 및 바텀(13)은 서로의 결합에 의해 유입관(11)을 경유한 이물질 흡착방해가스(G)의 유입공간을 일정 크기로 정의하는 역할을 수행하고, 가스출력구(12)들은 이 유입공간을 채운 이물질 흡착방해가스의 외부 출력 상태를 가이드 하는 역할을 수행한다.
이 상태에서, 본격적인 "이물질 흡착방해가스 출력공정 진행시점"이 도래하는 경우, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)은 앞의 구동장치를 통해 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 진입함과 아울러, 유입관(11), 가스 출력구(12) 등을 활용하여, 이물질 흡착방해가스(G)를 반도체 웨이퍼(1)에 선택적으로 공급함으로써, 반도체 웨이퍼(1)의 표면이 보다 손쉽게 이물질 흡착방해가스(G) 고유의 분위기(Surrounding)로 전환될 수 있도록 한다.
이하, 상술한 구성을 갖는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치를 이용한 본 발명 고유의 반도체 디바이스 습식 식각/세정 방법을 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에서는 일련의 습식 식각/세정 과정을 진행 받기 위한 공정대상 반도체 웨이퍼(1)를 식각/세정 스피너(20)의 헤드(23)위에 안착시킨다.
이어서, 외부 콘트롤러를 통해, 구동장치로 일련의 구동명령을 전달함으로써, 식각/세정용액 공급 툴(30)을 반도체 웨이퍼(1)의 상부, 예컨대, 반도체 웨이퍼(1)의 중앙부로 진입시킨다. 물론, 식각/세정용액 공급 툴(30)이 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 진입하기 이전 시점에서, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)은 반도체 웨이퍼(1)의 상부로부터 정해진 다른 위치로 신속하게 옮겨진다.
계속해서, 본 발명에서는 식각/세정용액 유입관(31)으로 예컨대, 희석 HF, 완충 HF 등과 같은 식각용액(C)을 공급함으로써, 이 식각용액(C)이 식각/세정용액 공급관(34), 식각용액 공급출구(32) 등을 경유, 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 신속히출력될 수 있도록 하고, 이 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 일정량의 식각용액(C)이 드롭될 수 있도록 한다.
앞의 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 희석 HF, 완충 HF 등과 같은 식각용액(C)이 드롭되면, 본 발명에서는 그 즉시, 외부 콘트롤러를 통해 모터(21)로 일련의 구동명령을 전달함으로써, 이 모터(21)와 연결된 식각/세정 스피너(20)의 스핀 파이프(22)가 신속하게 회전할 수 있도록 하고, 이를 통해, 식각/세정 스피너(20)의 헤드(23)에 얹혀진 반도체 웨이퍼(1)가 기 부여된 일련의 스핀 프로세스를 보다 손쉽게 진행 받을 수 있도록 한다.
이와 같은 스핀 프로세스가 일정 시간, 예컨대, 1초~10초 정도 진행되면, 반도체 웨이퍼(1)에 드롭되어 있던 일정량의 식각용액(C)은 식각/세정 스피너(20)의 원심력에 의해 반도체 웨이퍼(1)의 외곽으로 빠르게 퍼지게 되고, 결국, 반도체 웨이퍼(1)에 형성되어 있던 식각대상 박막은 식각용액(C)의 작용에 의해, 반도체 웨이퍼(1)로부터 손쉽게 제거된다.
한편, 상술한 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)로부터 임의의 식각대상 박막이 제거되면, 본 발명에서는 그 즉시, 식각/세정용액 유입관(31)으로 예컨대, 순수와 같은 세정용액(W)을 공급함으로써, 이 세정용액(W)이 식각/세정용액 공급관(34), 세정용액 공급출구(33) 등을 경유, 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 신속히 출력될 수 있도록 하고, 이 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 일정량의 세정용액(W)이 드롭될 수 있도록 한다.
위 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)의 상부에 순수와 같은 세정용액(W)이 드롭되면, 본 발명에서는 그 즉시, 외부 콘트롤러를 통해 모터(21)로 일련의 구동명령을 전달함으로써, 이 모터(21)와 연결된 식각/세정 스피너(20)의 스핀 파이프(22)가 신속하게 회전할 수 있도록 하고, 이를 통해, 식각/세정 스피너(20)의 헤드(23)에 얹혀진 반도체 웨이퍼(1)가 기 부여된 일련의 스핀 프로세스를 보다 손쉽게 진행 받을 수 있도록 한다.
이와 같은 스핀 프로세스가 일정 시간, 예컨대, 18초~22초 정도 진행되면, 반도체 웨이퍼(1)에 드롭되어 있던 일정량의 세정용액(W)은 식각/세정 스피너(20)의 원심력에 의해 반도체 웨이퍼(1)의 외곽으로 빠르게 퍼지게 되고, 결국, 반도체 웨이퍼(1)에 잔류하고 있던 식각용액(C)은 세정용액(W)의 작용에 의해, 반도체 웨이퍼(1)로부터 손쉽게 제거된다.
다른 한편, 상술한 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)로부터 식각용액(W)이 제거되면, 본 발명에서는 그 즉시, 외부 콘트롤러를 통해, 구동장치로 일련의 구동명령을 전달함으로써, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)을 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 진입시킨다. 물론, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)이 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 진입하기 이전 시점에서, 식각/세정용액 공급 툴(30)은 반도체 웨이퍼(1)의 상부로부터 정해진 다른 위치로 신속하게 옮겨진다.
계속해서, 본 발명에서는 유입관(11)으로 예컨대, 질소가스, 아르곤가스, 핼륨가스 등과 같은 이물질 흡착방해가스(G)를 공급함으로써, 이 이물질 흡착방해가스(G)가 루프(14) 내부의 유입공간, 가스 출력구(12) 등을 경유, 반도체 웨이퍼(1)의 상부로 신속히 출력될 수 있도록 한다.
이와 같은 이물질 흡착방해가스 공급과정을 진행함과 동시에, 본 발명에서는 외부 콘트롤러를 통해 모터(21)로 일련의 구동명령을 전달함으로써, 이 모터(21)와 연결된 식각/세정 스피너(20)의 스핀 파이프(22)가 신속하게 회전할 수 있도록 하고, 이를 통해, 식각/세정 스피너(20)의 헤드(23)에 얹혀진 반도체 웨이퍼(1)가 기 부여된 일련의 스핀 프로세스를 보다 손쉽게 진행 받을 수 있도록 한다.
앞서 언급한 바와 같은 일련의 "이물질 흡착방해가스 공급 프로세스", "스핀 프로세스"가 일정 시간, 예컨대, 25초~35초 정도 동시에 진행되면, 반도체 웨이퍼(1)의 표면은 이물질 흡착방해가스(G)의 작용에 의해, 해당 이물질 흡착방해가스 고유의 분위기(Surrounding)로 신속히 전환된다.
이때, 이물질 흡착방해가스(G)로 예컨대, 질소가스가 선택되는 경우, 반도체 웨이퍼(1)의 표면은 질소 분위기로 전환되며, 이물질 흡착방해가스로, 아르곤가스, 핼륨 가스 등이 선택되는 경우, 반도체 웨이퍼의 표면은 아르곤 분위기, 핼륨 분위기 등으로 전환된다.
한편, 상술한 과정을 통해, 반도체 웨이퍼(1)의 표면이 이물질 흡착방해가스(G) 고유의 분위기로 전환되면, 본 발명에서는 그 즉시, 반도체 웨이퍼(1)를 습식 식각/세정 스피너(20)로부터 언로딩시킨 후, 해당 반도체 웨이퍼(1)를 예컨대, 드라잉 스피너, 드라잉 챔버 등에 로딩시킴으로써, 해당 반도체 웨이퍼(1)가 일련의 건조 프로세스를 신속하게 진행 받을 수 있도록 한다.
이때, 앞서 언급한 바와 같이, 본 발명에서는 종래와 달리, 본격적인 건조 프로세스가 진행되기 이전 시점에서, 일련의 "이물질 흡착방해가스 공급과정"을 미리 진행시켜, 반도체 웨이퍼(1)의 표면이 "해당 이물질 흡착방해가스(G)가 보유한 고유의 분위기", 예컨대, "질소 분위기, 아르곤 분위기, 핼륨 분위기" 등으로 전환될 수 있도록 유도하였기 때문에, 본 발명이 달성되는 경우, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)는 이물질 흡착방해가스(G)의 작용으로 인해, 비록, 자신의 표면이 제타전위 상태에 놓여있다 하더라도, 이와 무관하게, 불필요한 이물질들이 흡착되는 현상을 미리 차단 받을 수 있게 되며, 결국, 해당 이물질을 원인으로 하는 물반점의 형성을 원천적으로 차단 받을 수 있게 된다.
이러한 과정을 통해, 물반점의 형성이 미리 차단되는 경우, 생산라인에서는 건조 프로세스 이후에 진행되는 일련의 후속공정, 예컨대, "이온주입 공정", 건식식각 공정" 등을 별다른 문제점 없이, 원활하게 진행시킬 수 있게 되며, 결국, 반도체 디바이스의 불량률을 최소화시킬 수 있게 됨으로써, 최종 완성되는 반도체 디바이스의 품질이 일정 수준 이상으로 대폭 향상되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다.
이때, 상술한 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)을 구성하는 바텀(13)을 반도체 웨이퍼(1)의 전면을 모두 커버할 수 있을 정도의 사이즈로 구현함과 아울러, 그 왹곽라인을 내측으로 둥글게 라운드된 구조로 형성함으로써, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)가 앞의 "이물질 흡착방해가스 공급 공정"이 진행될 때, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)로부터 출력되는 이물질 흡착방해가스(G)를 별도의 취약지점 없이 자신의 전면에 걸쳐 고르게 공급받을 수 있는 일련의 기반환경을 손쉽게 제공받을 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에서는 이물질 흡착방해가스 공급 툴(10)의 가스 출력구들(12)을 "바텀(13)의 중앙을 중심으로 외곽방향으로 펼쳐질수록 사이즈가 변화"하는 구조로 형성한다.
예컨대, 본 발명에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 출력구들(12)을 "바텀(13)의 중앙을 중심으로 외곽방향으로 펼져질수록 그 사이즈가 점차 증가되는 구조"로 형성한다. 이 경우, 바텀(13)의 외곽에 형성된 가스 출력구(12b)는 바텀의 중앙에 형성된 가스 출력구(12a) 보다 더 큰 사이즈를 유지한다.
이 경우, 유입관(11)에 인접한 가스 출력구(12a)나, 유입관(11)으로부터 일정 거리 떨어진 가스 출력구(12b) 등은 별다른 차이 없이, 모두 비슷한 량의 이물질 흡착방해가스(G)를 출력시킬 수 있게 되며, 이에 따라, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)는 이물질 흡착방해가스(G)가 자신의 중앙 부분에 집중 공급되는 문제점을 손쉽게 보상받을 수 있게 되고, 결국, 별도의 누락 영역 없이, 자신의 전면에 걸쳐, 고른 분위기 전환을 이룰 수 있게 된다.
이와 더불어, 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 일부 가스 출력구들(12), 예컨대, 바텀(13)의 외곽에 위치한 가스 출력구들(12b)의 선단에 꺾쇠(Cramp:13a)를 더 형성한다. 이 경우, 꺾쇠(13a)는 이물질 흡착방해가스(G)의 출력방향을 바텀(13)의 중앙방향, 즉, 공정대상 반도체 웨이퍼(1)의 중앙방향으로 가이드 하는 작용을 수행하게 된다.
이러한 기반환경이 갖추어지는 경우, 이물질 흡착방해가스 공급 툴(50)로부터 출력되는 이물질 흡착방해가스(G)는 그 분사방향을 공정대상 반도체 웨이퍼(1)의 유효영역으로 집중시킬 수 있게 되며, 결국, 생산라인에서는 이물질 흡착방해가스가 반도체 웨이퍼(1)의 바깥으로 분산되어, 불필요하게 낭비되는 문제점을 손쉽게 해결할 수 있게 된다.
이후, 앞서 언급한 건조 프로세스가 모두 완료되면, 본 발명에서는 공정대상 반도체 웨이퍼를 예컨대, 이온주입 장치, 건식식각 장치 등으로 이송시켜, 기 패턴화된 일련의 후속공정을 순차적으로 진행시킴으로써, 우수한 성능의 반도체 디바이스를 제조·완료한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 일련의 세정 및 건조 프로세스 사이에 별도의 "이물질 흡착방해가스 제공 프로세스"를 추가로 진행하고, 이를 통해, "반도체 웨이퍼의 표면에 일련의 제타전위가 형성되고, 이 영향으로 인해, 해당 반도체 웨이퍼의 표면에 불필요한 이물질들이 흡착되는 현상"을 미리 차단한다. 이 경우, 이물질들을 원인으로 하는 물반점은 그 형성이 일정 수준 이하로 억제된다.
이러한 본 발명이 달성되는 경우, 물반점의 형성이 최소화되기 때문에, 생산라인에서는 예컨대, 건조 프로세스 이후에 이루어지는 다양한 후속공정들을 별도의 문제점 없이, 원활하게 진행시킬 수 있게 되며, 결국, 반도체 디바이스의 불량률을 최소화시킬 수 있게 됨으로써, 최종 완성되는 반도체 디바이스의 품질이 일정 수준 이상으로 향상되는 효과를 손쉽게 획득할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 일정 사이즈의 공정베쓰(Processing bath) 내부에 상하좌우로 이동 가능하도록 탑재되며, 임의의 반도체 웨이퍼로 외부에서 유입된 소정의 식각용액 또는 세정용액을 필요에 따라, 선택적으로 공급하는 식각/세정용액 공급 툴과;
    상기 반도체 웨이퍼를 지지한 상태로, 상기 식각/세정용액 공급 툴의 저부에 배치되며, 상기 식각/세정용액 공급 툴로부터 일련의 식각용액 또는 세정용액이 선택적으로 공급되는 경우, 상기 반도체 웨이퍼를 지지한 상태로, 회전하여, 상기 반도체 웨이퍼의 식각 또는 세정을 선택적으로 유도하는 식각/세정 스피너(Etching/Cleaning spinner)와;
    상기 식각/세정 스피너의 상부에 상하좌우로 이동 가능하도록 배치되며, 상기 반도체 웨이퍼의 전면을 커버하고, 상기 반도체 웨이퍼로 외부에서 유입된 소정의 이물질 흡착방해가스를 필요에 따라, 선택적으로 공급하는 이물질 흡착방해가스 공급 툴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 이물질 흡착방해가스 공급 툴은 상기 이물질 흡착방해가스의 유입을 위한 유입관을 장착한 상태로, 상기 이물질 흡착방해가스의 유입공간을 정의하는 루프(Roof)와;
    둥글게 라운드된 외곽라인을 형성하며, 상기 루프의 밑면에 일체로 장착되는바텀(Bottom)과;
    상기 바텀의 중앙으로부터 외곽 방향으로 펼쳐져 배열되며, 상기 바텀을 선택적으로 개방하고, 상기 이물질 흡착방해가스의 외부 출력 상태를 가이드 하는 다수개의 가스 출력구들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 이물질 흡착방해가스는 불활성가스(Inert gas)인 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 출력구들은 상기 바텀의 중앙을 중심으로 외곽방향으로 펼쳐질수록 사이즈가 변화하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 가스 출력구들의 일부에는 상기 이물질 흡착방해가스의 출력방향을 상기 바텀의 중앙방향으로 가이드하기 위한 꺾쇠(Cramp)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스 제조용 습식 식각/세정 장치.
  6. 임의의 반도체 웨이퍼의 상부에 일련의 식각용액을 드롭(Drop)한 후, 상기 반도체 웨이퍼를 회전시켜, 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 소정의 식각대상 박막을제거하는 단계와;
    상기 식각대상 박막이 제거된 반도체 웨이퍼의 상부에 일련의 세정용액을 드롭한 후, 상기 반도체 웨이퍼를 회전시켜, 상기 반도체 웨이퍼에 잔류하는 상기 식각용액을 제거하는 단계와;
    상기 식각용액이 제거된 반도체 웨이퍼의 상부에 일련의 이물질 흡착방해가스를 공급함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼를 회전시켜, 상기 반도체 웨이퍼의 표면을 상기 이물질 흡착방해가스 고유의 분위기(Surrounding)로 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 습식 식각/세정 방법.
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