KR20040036288A - Apparatus for cleaning wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼 세정 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 오존수와 불산을 포함하는 케미컬을 이용하는 웨이퍼 세정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer cleaning apparatus, and more particularly to a wafer cleaning apparatus using a chemical containing ozone water and hydrofluoric acid.
반도체 집적 회로의 집적도가 높아져 감에 따라, 여러 종류의 반도체 박막이 다층으로 적층된 구조의 미세 패턴을 가공해야 할 필요성이 점차 증가되고 있다. 이에 따라, 반도체 소자 제조시 발생되는 공정 불량을 줄이기 위하여 각 단위 공정이 완료될 때마다 여러 차례에 걸친 기판 세정 공정(예컨대, 산화 공정, 확산 공정, 포토리소그라피 공정, 식각 공정 전, 후에 웨이퍼 표면의 오염물을 제거하는 공정)을 진행하는 것이 필수적이다.As the degree of integration of semiconductor integrated circuits increases, the necessity of processing a fine pattern of a structure in which several kinds of semiconductor thin films are stacked in multiple layers is increasing. Accordingly, in order to reduce process defects generated during semiconductor device fabrication, a plurality of substrate cleaning processes (eg, an oxidation process, a diffusion process, a photolithography process, and an etching process) may be performed every time each unit process is completed. It is essential to proceed with the process of removing contaminants.
종래에는 표준 세정액1(SC1:standard cleaning 1, 과산화수소, 수산화암모늄 및 탈이온수의 혼합액), HF, SPM(Sulfuric peroxide mixture) 등의 세정액들이 주로 사용되었지만, 점점 사용이 불가능해지고 있다. 이는 기존 세정액등이 반도체 회로의 직접도가 높아짐에 따라 막질에 대한 선택비와 세정력등이 저하되기 때문이다. 이에 따라, 금속막의 침식을 최소화하면서 기존 세정액들이 가지고 있는 세정력을 구현할 수 있는 새로운 세정액의 개발이 요구되고 있다.Conventionally, cleaning liquids such as standard cleaning liquid 1 (SC1: mixed liquid of hydrogen peroxide, ammonium hydroxide and deionized water), HF, and sulfuric peroxide mixture (SPM) have been mainly used, but it has become increasingly impossible to use. This is because the selectivity for the film quality and the cleaning power are lowered as the directivity of the semiconductor circuit increases. Accordingly, there is a demand for the development of a new cleaning solution that can realize the cleaning power of the existing cleaning solutions while minimizing the erosion of the metal film.
이러한 요구를 만족시키기 위한 세정액으로서, 최근에는 오존수를 포함하는 세정액, 예를 들어, 오존수와 불산의 혼합 용액을 이용하여 세정하는 방식이 주로 이용되고 있다.As a washing liquid for satisfying such a demand, a method of washing with a washing liquid containing ozone water, for example, a mixed solution of ozone water and hydrofluoric acid has been mainly used.
그러나, 오존수와 불산의 혼합 용액을 이용하는 방식은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the method using a mixed solution of ozone water and hydrofluoric acid has the following problems.
일단, 오존수와 불산의 하나의 용액으로 혼합되어 지면, 두 케미컬의 교호 작용으로 인하여 각 케미컬의 농도를 제어 및 측정하기 어렵다. 즉, 개별적인 오존수 및 불산 용액의 농도는 측정이 가능하나, 오존수와 불산이 혼합되어 있는 용액에서 오존수의 농도 및 불산의 농도를 개별적으로 측정할 수 있는 장치가 마련되어 있지 않아, 오존수의 초기 농도 및 불산의 초기 농도에 의하여 혼합액에서의 농도를 예측할 수밖에 없었다.Once mixed into one solution of ozone water and hydrofluoric acid, it is difficult to control and measure the concentration of each chemical due to the interaction of the two chemicals. That is, the concentrations of the ozone water and the hydrofluoric acid solution can be measured, but there is no device for separately measuring the concentration of the ozone water and the hydrofluoric acid in the mixed solution of the ozone water and the hydrofluoric acid. The concentration in the mixed solution was inevitably predicted by the initial concentration of.
더욱이, 종래의 오존수와 불산의 혼합 용액은 일정 농도를 가진 오존수와 일정 농도를 가진 불산이 혼합되므로, 해당 공정에 따라 각 케미컬이 농도를 자유자재로 조절 할 수 없는 문제점 역시 상존하고 있다.In addition, since the conventional mixed solution of ozone water and hydrofluoric acid is mixed with ozone water having a certain concentration and hydrofluoric acid having a certain concentration, there is also a problem that each chemical cannot freely adjust the concentration according to the corresponding process.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 오존수와 불산의 혼합 용액에서 농도 조절이 용이한 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a wafer cleaning apparatus with which the concentration can be easily adjusted in a mixed solution of ozone water and hydrofluoric acid.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 각각의 공정별로 최적의 농도 비율을 갖는 세정액을 공급할 수 있는 웨이퍼 세정 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a wafer cleaning apparatus capable of supplying a cleaning liquid having an optimum concentration ratio for each process.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a wafer cleaning apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 세정 장치에 따른 오존수 및 불산의 농도 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a change in the concentration of ozone water and hydrofluoric acid according to the wafer cleaning apparatus of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
100 : 웨이퍼 세정 장치 110 : 오존수 유닛100 wafer cleaning apparatus 110 ozone water unit
120 : 불산 유닛 130 : 농도 조절부120: hydrofluoric acid unit 130: concentration adjusting unit
140 : 공정 챔버140: process chamber
상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상의 케미컬이 혼합된 세정액을 이용하여 웨이퍼 표면을 세정하는 웨이퍼 세정 장치로서, 제 1 케미컬을 수용하는 제 1 케미컬 유닛, 제 2 케미컬을 수용하는 제 2 케미컬 유닛, 상기 제 1 및 제 2 케미컬 유닛으로부터 제 1 및 제 2 케미컬을 공급받아 혼합 세정액을 생성하고, 상기 혼합 세정액으로 웨이퍼 표면을 세정하는 공정 챔버를 포함하며, 상기 제 1 케미컬 유닛과 공정 챔버 사이 및 제 2 케미컬 유닛과 공정 챔버 사이에 각각 위치되는 농도 조절부를 포함한다.In order to achieve the above technical problem of the present invention, the present invention provides a wafer cleaning apparatus for cleaning a wafer surface by using a cleaning liquid in which at least one chemical is mixed, comprising: a first chemical unit and a second chemical accommodating a first chemical; And a process chamber configured to receive a second chemical unit, the first and second chemicals supplied from the first and second chemical units, to generate a mixed cleaning liquid, and to clean a wafer surface with the mixed cleaning liquid. And a concentration controller positioned respectively between the chemical unit and the process chamber and between the second chemical unit and the process chamber.
상기 농도 조절부는 유량 조절 밸브이고, 상기 유량 조절 밸브는 케미컬들의 공급량을 제어하여 세정액의 농도를 조절한다.The concentration control unit is a flow control valve, the flow control valve to control the supply amount of the chemical to adjust the concentration of the cleaning liquid.
상기 제 1 케미컬은 오존수이고, 상기 제 2 케미컬은 불산일 수 있다.The first chemical may be ozonated water, and the second chemical may be hydrofluoric acid.
본 발명의 목적과 더불어 그의 다른 목적 및 신규한 특징은, 본 명세서의 기재 및 첨부 도면에 의하여 명료해질 것이다.Other objects and novel features as well as the objects of the present invention will become apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.
(실시예)(Example)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of a wafer cleaning apparatus according to the present invention.
도 1을 참조하여, 본 발명의 웨이퍼 세정 장치(100)는 오존수 유닛(110), 불산 유닛(120) 및 농도 조절부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the wafer cleaning apparatus 100 of the present invention includes an ozone water unit 110, a hydrofluoric acid unit 120, and a concentration controller 130.
오존수 유닛(110)은 일정 농도를 가진 오존수를 포함하고 있다. 즉, 오존수 유닛(110)은 오존 공급부(도시되지 않음) 및 탈이온수 공급부(127)와 연결되어 오존 및 탈이온수를 공급받으며, 그 내에 소정 농도를 갖는 오존수가 생성된다. 또한, 오존수 유닛(110)에는 오존 농도계(115)가 연결되어, 오존수의 초기 농도를 측정한다.The ozone water unit 110 includes ozone water having a certain concentration. That is, the ozone water unit 110 is connected to an ozone supply unit (not shown) and the deionized water supply unit 127 to receive ozone and deionized water, and ozone water having a predetermined concentration is generated therein. In addition, an ozone concentration meter 115 is connected to the ozone water unit 110 to measure an initial concentration of ozone water.
불산 유닛(120)은 불산 공급부(125) 및 탈이온수 공급부(127)와 연결되어, 불산 및 탈이온수를 공급받으며, 그 내에 소정 농도를 갖는 불산이 생성된다.The hydrofluoric acid unit 120 is connected to the hydrofluoric acid supply unit 125 and the deionized water supply unit 127 to receive hydrofluoric acid and deionized water, and hydrofluoric acid having a predetermined concentration is generated therein.
오존수 유닛(110)과 불산 유닛(120) 및 탈이온수 공급부(127)는 농도조절부(130)와 각각 연결된다. 이때, 농도 조절부(130)는 오존수 조절 밸브(130a), 불산 조절 밸브(130b) 및 탈이온수 조절 밸브(130c)를 포함한다. 오존수 조절 밸브(130)는 오존수 유닛(110)과 공정 챔버(140) 사이에 위치되며, 오존수의 공급량을 제어한다. 불산 조절 밸브(130b)는 불산 유닛(120)과 공정 챔버(140) 사이에 위치되며, 불산의 공급량을 제어한다. 탈이온수 조절 밸브(130c)는 탈이온수 공급부(127)와 공정 챔버(140) 사이에 위치되며, 탈이온수의 공급량을 제어한다. 즉, 농도 조절부(130)에서 오존수의 공급량, 불산의 공급량 및 탈이온수의 공급량을 조절하여, 공정 챔버(140)내에 공급되는 오존수 및 불산의 농도를 제어한다. 이때, 공정 챔버(140)는 오존수, 불산 및 탈이온수가 공급되어 세정액을 생성하고, 이렇게 생성된 세정액을 이용하여 웨이퍼 세정을 진행한다.The ozone water unit 110, the hydrofluoric acid unit 120, and the deionized water supply unit 127 are connected to the concentration controller 130, respectively. At this time, the concentration control unit 130 includes an ozone water control valve 130a, a hydrofluoric acid control valve 130b and a deionized water control valve 130c. The ozone water control valve 130 is positioned between the ozone water unit 110 and the process chamber 140 and controls the supply amount of ozone water. The hydrofluoric acid control valve 130b is positioned between the hydrofluoric acid unit 120 and the process chamber 140 and controls the amount of hydrofluoric acid supplied. The deionized water control valve 130c is positioned between the deionized water supply unit 127 and the process chamber 140 and controls the supply amount of deionized water. That is, the concentration controller 130 controls the supply amount of ozone water, the supply amount of hydrofluoric acid, and the supply amount of deionized water to control the concentration of ozone water and hydrofluoric acid supplied into the process chamber 140. At this time, the process chamber 140 is supplied with ozone water, hydrofluoric acid, and deionized water to generate a cleaning liquid, and the wafer is cleaned using the generated cleaning liquid.
오존수 유닛(110)과 농도 조절부(130), 즉 오존수 조절 밸브(130a) 사이에는 오존의 초기 농도 유지부(150)가 위치한다. 이러한 초기 농도 유지부(150)는 오존수가 시간이 경과함에 따라 그 농도가 변화하는 것을 일정치로 유지시키기 위한 것으로, 공급 조절 밸브(152) 및 버퍼 탱크(154)를 더 포함한다.An initial concentration maintaining unit 150 of ozone is positioned between the ozone water unit 110 and the concentration control unit 130, that is, the ozone water control valve 130a. The initial concentration maintaining unit 150 is to maintain a constant value of the concentration of ozone water changes over time, and further includes a supply control valve 152 and a buffer tank 154.
이와같은 본 발명의 웨이퍼 세정 장치는 오존 유닛(110)과 공정 챔버(140) 사이, 불산 유닛(120)과 공정 챔버(140) 사이 및 탈이온수 공급부(127)와 공정 챔버(140) 사이에 각각의 용액의 공급량을 제어하는 밸브(130a,130b,130c)로 구성된 농도 조절부(130)를 설치한다.Such a wafer cleaning apparatus of the present invention may be disposed between the ozone unit 110 and the process chamber 140, between the hydrofluoric acid unit 120 and the process chamber 140, and between the deionized water supply unit 127 and the process chamber 140, respectively. The concentration control unit 130 is formed of a valve 130a, 130b, 130c for controlling the supply amount of the solution.
이에따라, 오존수 및 불산의 혼합시, 밸브(130a,130b,130c)들에 의하여 오존수, 불산 및 탈이온수의 공급량을 조절되므로써，오존수 및 불산의 혼합 용액내에서 오존수 및 불산의 각각의 농도를 용이하게 알 수 있다. 이때, 밸브(130a,130b,130c)들은 순차적으로 개폐되어, 상기 오존수, 불산 및 탈이온수를 순차적으로 공급할 수 있다.Accordingly, when the ozone water and the hydrofluoric acid are mixed, the supply amounts of the ozone water, the hydrofluoric acid and the deionized water are controlled by the valves 130a, 130b, and 130c, so that the respective concentrations of the ozone water and the hydrofluoric acid in the mixed solution of the ozone water and the hydrofluoric acid can be easily adjusted. Able to know. In this case, the valves 130a, 130b, and 130c may be sequentially opened and closed to sequentially supply the ozone water, hydrofluoric acid, and deionized water.
아울러, 오존수, 불산 및 탈이온수의 공급량을 용이하게 조절할 수 있으므로, 혼합 세정액의 농도 조절이 용이하다.In addition, since the supply amount of ozone water, hydrofluoric acid and deionized water can be easily adjusted, it is easy to adjust the concentration of the mixed washing liquid.
도 2는 본 발명의 웨이퍼 세정 장치에 따른 오존수 및 불산의 농도 변화를 나타낸 그래프로서, 상기 그래프에 의하면 오존수 조절 밸브(130a), 불산 조절 밸브(130b), 탈이온수 조절 밸브(130c)를 선택적으로 조작하여, 오존수 및 불산의 농도를 용이하게 조작할 수 있음을 알 수 있다.2 is a graph showing changes in the concentration of ozone water and hydrofluoric acid according to the wafer cleaning apparatus of the present invention. According to the graph, the ozone water control valve 130a, the hydrofluoric acid control valve 130b, and the deionized water control valve 130c are selectively selected. By operating, it can be seen that the concentrations of ozone water and hydrofluoric acid can be easily operated.
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 공정 챔버내에서 오존수 및 불산을 혼합하기 전에, 농도 조절부를 설치하여, 오존수, 불산 및 탈이온수의 공급량을 조절한다.As described in detail above, according to the present invention, before mixing ozone water and hydrofluoric acid in the process chamber, a concentration adjusting unit is provided to adjust the supply amount of ozone water, hydrofluoric acid and deionized water.
이에따라, 혼합 용액내의 오존수 및 불산의 농도를 그것들의 공급량을 통하여 용이하게 예측할 수 있으며, 혼합 용액내에 각 성분의 비율을 용이하게 조절할 수 있다.Accordingly, the concentrations of ozone water and hydrofluoric acid in the mixed solution can be easily estimated through their supply amounts, and the ratio of each component in the mixed solution can be easily adjusted.
이에따라, 케미컬내의 성분들의 농도를 측정하기 위한 별도의 장비가 요구되지 않는다.Accordingly, no additional equipment is required to measure the concentration of the components in the chemical.
또한, 본 실시예에서는 오존수와 불산으로 구성된 세정액을 예를 들어 설명하였지만, 이에 국한되지 않고 적어도 2가지 이상의 케미컬이 혼합된 세정액에는모두 동일하게 적용될 수 있다.In addition, in the present embodiment, the cleaning liquid composed of ozone water and hydrofluoric acid has been described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the same may be applied to the cleaning liquid in which at least two or more chemicals are mixed.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .
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