KR20030056205A - 웨이퍼 건조 방법 - Google Patents

Abstract

이 발명은 웨이퍼 건조 방법에 관한 것으로, 웨이퍼의 습식 세정 공정후 초순수의 온도를 변화시켜 마란고니 효과를 극대화시킴으로써, 웨이퍼의 미세 컨택홀에 수막이 형성되지 않도록 상부로 상승하는 다수의 웨이퍼 상부에서는 IPA/N2 가스가 분사되고, 상기 웨이퍼의 하부에서는 대략 25~40℃ 정도의 초순수가 공급되어 표면장력을 낮춤으로써, 상기 웨이퍼에 수막이 형성되지 않는 동시에 건조되도록 함을 특징으로 함.

Description

웨이퍼 건조 방법{drying method of wafer}

본 발명은 웨이퍼 건조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면 웨이퍼의 습식 세정 공정후 초순수의 온도를 변화시켜 마란고니 효과를 극대화시킴으로써, 웨이퍼의 컨택홀에 수막이 형성되지 않도록 한 웨이퍼 건조 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정중 워드 라인(word line) 및 비트 라인(bit line)을 형성하기 위해 폴리실리콘(poly silicon)과 폴리실리콘 및 메탈(metal)과 메탈 등을 연결하기 위해 미세 컨택홀(contact hole)을 형성한다.

한편, 반도체 선폭이 점차 미세화됨에 따라, 상기 컨택홀의 크기가 작아지고 또한 깊이는 깊어져 컨택홀 바닥면의 세정이 어려워져 두 도선 사이의 접촉 저항이 높아지고 있다. 따라서 상기 접촉 저항을 낮추기 위해 상기 컨택홀 계면에 있는 폴리머(polymer)나 자연 산화막을 완전히 제거하고, 세정시 건조 불량이 발생하지 않도록 하는 것이 중요한 이슈(issue)로 떠오르고 있다.

이를 위해, 일반적으로 습식 식각 방식으로 상기 컨택홀을 식각한 후, BHF 또는 황산을 이용하여 건식 식각시 생성된 폴리머 및 컨택홀 계면에 있는 자연 산화막을 제거하고 초순수를 이용하여 세정한다.

그러나, 이러한 컨택홀 세정시 건조 방식에 따라 상기 컨택홀 계면에 수막(水膜)이 형성되어 접촉 저항을 더욱 증가시키는 경우가 있다.

이러한 수막 형성을 억제하기 위해 현재는 마란고니 건조 방식으로 많은 개선이 이루어졌으나 부분적으로 수막이 완전히 제거되지 않는 경우도 있다.

도1a는 통상적인 웨이퍼(2')의 건조 상태를 도시한 설명도이고, 도1b는 마란고니 효과에 의해 웨이퍼(2')가 건조되는 상태를 도시한 설명도이다

도1a에 도시된 바와 같이 챔버(3')의 상부에서는 IPA(IsoPropyl Alcohol)와 N2 혼합 기체가 분사되고, 초순수(1') 내에 담겨져 있던 웨이퍼(2')가 일정 속도로 상승하면, 도1b에 도시된 바와 같이 마란고니 효과가 작용하여 웨이퍼(2')가 건조된다.

그러나, 반도체 회로 선폭이 초미세화되고 감광과 식각에 의해 표면적이 커짐에 따라 상기 IPA/N2를 상당히 많이 공급하여도(40LPM), 부분적으로 마란고니 효과가 부족하여 웨이퍼(2')에 수막이 잔존하는 경우가 많다.

특히 다량의 웨이퍼(2')를 모두 로딩(loading)하여 세정시 뒤쪽 웨이퍼(2')에서 심하게 발생한다. 이의 해결을 위해 무한정 많은 양의 IPA/N2를 공급할 수는 없는 것이고, 도1b에서와 같이 마란고니 힘이 A<B로 형성되더라도, 그 힘이 충분하지 않아 미세 컨택홀 내에 수막이 형성된다.

즉, 패턴이 없는 웨이퍼(2')는 현재의 마란고니 방식으로도 충분히 건조가 되나, 소수성화된 패턴이 있는 웨이퍼(2')는 초순수(1')에 용해된 IPA의 농도가 낮아 웨이퍼(2')의 표면 장력이 높아서 A<<B 상태를 이루지 못하여 미세 컨택홀에 수막이 남는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 습식 세정 공정후 초순수의 온도를 변화시켜 마란고니 효과를 극대화시킴으로써, 웨이퍼의 컨택홀에 수막이 형성되지 않도록 한 웨이퍼 건조 방법을 제공하는데 있다.

도1a는 통상적인 웨이퍼 건조 상태를 도시한 설명도이고, 도1b는 마란고니(Marangoni) 효과에 의해 웨이퍼가 건조되는 상태를 도시한 설명도이다.

도2a는 본 발명에 의한 웨이퍼 건조 방법을 도시한 설명도이고, 도1b는 마란고니 효과 증대에 의해 웨이퍼가 건조되는 상태를 도시한 설명도이다.

- 도면중 주요 부호에 대한 설명 -

1; 초순수(de-ionized water)2; 웨이퍼(wafer)

3; 챔버(chamber)4; 순간 초순수 가열부

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 웨이퍼 건조 방법은 상부로 상승하는 다수의 웨이퍼 상부에서 IPA/N2 가스가 분사되고, 상기 웨이퍼의 하부에서는 대략 25~40℃ 정도의 초순수가 공급되어 표면장력을 낮춤으로써, 상기 웨이퍼에 수막이 형성되지 않도록 하며 건조되도록 함을 특징으로 한다.

상기와 같이 하여 본 발명에 의한 웨이퍼 건조 방법은 웨이퍼의 건조시 초순수의 온도를 높여 초순수의 표면 장력을 낮춤으로써, 웨이퍼의 미세 컨택홀 등에 수막이 잔존하지 않도록 하는 장점이 있다.

더불어 이러한 장점은 반도체의 집적도가 높아질수록 현저하게 나타난다.

또한, 웨이퍼의 건조시 초순수의 온도를 높임으로써, 웨이퍼의 건조 시간이 단축되는 장점도 있다.

(실시예)

이하 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2a는 본 발명에 의한 웨이퍼(2)의 건조 방법을 도시한 설명도이고, 도1b는 마란고니 효과 증대에 의해 웨이퍼(2)가 건조되는 상태를 도시한 설명도이다.

도시된 바와 같이 상부로 상승하는 다수의 웨이퍼(2) 상부에서는 IPA/N2 가스가 분사되고, 상기 웨이퍼(2)의 하부에서는 대략 25~40℃ 정도의 초순수(1)가 공급되어 웨이퍼(2)를 건조한다. 상기와 같이 초순수(1)의 온도를 높이면 표면장력이 낮아지며, 상기 표면장력은 웨이퍼(2)에서 초순수(1)쪽으로 향함으로써 이물질 제거는 물론 수막 형성을 최대한 억제하게 된다.

한편, 아래 표1에 도시한 바와 상기 초순수(1)의 표면장력은 온도가 상승할수록 감소한다.

초순수(1) 온도(℃)	0	5	10	15	20	25	30	40
표면장력(dyne/cm)	7506	74.9	74.2	73.5	72.8	72.0	71.2	69.8

본 발명은 이러한 온도에 따른 초순수(1)의 표면 장력을 이용하여 마란고니 효과를 증대시키는 것으로서, 마란고니 건조시 초순수(1)의 온도를 올려 초순수(1)의 표면 장력을 낮추고 이에 따라 표면 장력이 웨이퍼(2)에서 초순수(1)쪽으로 향하도록 한 것이다.

즉, 상기와 같이 초순수(1)의 온도를 올리게 되면, 도2b에 도시된 바와 같이 표면 장력에 의한 초순수(1)의 곡선이 현재의 A보다 건조 효과가 뛰어난 B처럼 만들어 지며, 이에 따라 웨이퍼(2)의 미세 컨택홀의 세정 및 건조가 보다 원할하게 수행된다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 먼저 마란고니 건조 시작전 순간 초순수(1) 가열부(4)를 이용하여 웨이퍼(2)가 수납되어 있는 챔버(3)의 하부에 대략 25~40℃의 초순수(1)를 공급한다.

이어서, 상기 챔버(3)의 상부에서 IPA/N2 가스를 분사하며, 상기 웨이퍼(2)를 상부로 이동시킨다.

그러면, 대략 25~40℃의 초순수(1)의 영향으로 웨이퍼(2)도 대략 25~40℃의 열을 받아 이 웨이퍼(2)에 접촉되는 초순수(1)의 표면장력은 상기 표1에서처럼 낮아지고 마란고니 곡선도 도2b에서처럼 휘어져 건조 효과가 높아진다.

상기 마란고니 곡선을 보다 휘어지게 하거나 건조효과를 더욱 높이기 위해서는 초순수(1)의 온도를 더 높이면 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형된 실시예도 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 의한 웨이퍼 건조 방법은 웨이퍼의 건조시 초순수의 온도를 높여 초순수의 표면 장력을 낮춤으로써, 웨이퍼의 미세 컨택홀 등에 수막이 잔존하지 않도록 하는 효과가 있다.

더불어 이러한 효과는 반도체의 집적도가 높아질수록 현저하게 나타난다.

또한, 웨이퍼의 건조시 초순수의 온도를 높임으로써, 웨이퍼의 건조 시간이 단축되는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 상부로 상승하는 다수의 웨이퍼 상부에서는 IPA/N2 가스가 분사되고, 상기 웨이퍼의 하부에서는 대략 25~40℃ 정도의 초순수가 공급되어 표면장력을 낮춤으로써, 상기 웨이퍼에 수막이 형성되지 않도록 함과 동시에 건조되도록 함을 특징으로 하는 웨이퍼 건조 방법.