KR20040049548A - 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 웨이퍼 표면에 형성된 이물질을 제거시 웨이퍼가 손상되거나 2차 오염물질이 유발되는 현상을 방지하기 위하여,

드라이 아이스와 공기를 혼합하여 기계적인 풍압으로 분사하여 웨이퍼 표면에 형성된 이물질을 상기 웨이퍼로부터 분리시켜 제거함으로써 생산성을 향상시키고 2차 오염물질의 유발을 방지하여 별도의 유지 관리가 필요 없도록 하는 기술이다.

Description

웨이퍼 세정방법{A method for cleaning a wafer}

본 발명은 웨이퍼의 세정방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정 중간에 기존 화학 물질을 이용한 세정 공정 대신 드라이 아이스 ( CO2 )를 이용하여 세정공정을 실시하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 세정 공정은 반도체소자의 제조 공정시 유발되는 결함이나 오염물질 등과 같은 이물질을 제거하여 후속 공정을 용이하게 실시할 수 있도록 하는것이다.

상기한 세정 공정이 실시되지 않는 경우 후속 공정을 진행하기가 어렵고, 후속공정을 진행할 수 있다고 해도 예정된 형태로 진행 할 수 없어 소자의 특성 및 신뢰성이 저하된다.

현재, 반도체 소자의 세정 공정은 모두 화합물을 이용하여 실시하고 있다.

상기 세정 공정에 사용되는 화학약품은 H2SO4+H2O2 의 조합된 화합물, NH4OH+H2O2 의 조합된 화합물, NH4OH+H2O2+H2O 의 조합된 화합물 또는 HCl+H2O2+DI 의 조합된 화합물 등이 사용된다.

그러나, 상기한 화합물을 이용한 세정공정은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 화학 세정 공정시 많은 시간과 인력을 필요로 하여 생산성을 저하시키고, 그에 따른 웨이퍼의 손상이 우려된다.

둘째, 강한 화공약품을 사용하여 독성휘발 가스 발생하거나 제2차 오염물이 발생하여 작업자의 안전을 위협한다.

셋째, 세정공정에 사용된 화합물의 폐수가 유발되고 그에 따른 관리 유지비가 소모되어 생산성이 저하된다.

상기한 내용으로 인하여 종래기술에 따른 웨이퍼 세정 공정은 소자의 생산성 및 특성을 저하시키고 환경을 해치는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 사람에 안전하고, 세정 공정후 별도의 관리 유지가 불필요한 드라이 아이스를 이용하는 웨이퍼의세정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 웨이퍼 세정공정을 도시한 사진.

도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정 공정을 도시한 개략도.

도 3 은 상기 도 2 의 공정후 웨이퍼 상의 이물질이 제거되는 현상을 도시한 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

11 : 웨이퍼13 : 이물질

15 : 분사기17 : 드라이 아이스

19 : 분리 ( lift-off ) 된 이물질

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 콘택 형성방법은,

웨이퍼 표면에 형성된 이물질을 드라이 아이스를 이용하여 세정하되,

공기와 혼합하여 상기 웨이퍼의 표면에 분사함으로써 초저온으로 급속냉동시키며 기계적인 풍압을 가하여 상기 웨이퍼 표면으로부터 이물질을 분리시키는 것과,

상기 공기는 N2, Ar, N2+Ar 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지 불활성가스가 혼합된 것과,

상기 공기와 드라이 아이스는 1∼300 : 1 로 혼합하여 사용하는 것과,

상기 기계적인 풍압은 20 psi(1.4㎏/㎠) ∼ 200 psi(14㎏/㎠) 범위인 것과,

상기 초저온은 -70 ∼ -80 ℃ 인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은, 공기와 드라이 아이스가 혼합하여 기계적인 풍압으로 웨이퍼 표면에 분사함으로써 상기 이물질을 초저온으로 동결시켜 주변과의 온도 편차에 의한 균열을 유발시키며 상기 균열을 통하여 이물질 하부로 드라이 아이스를 침투시킨다. 이때, 상기 드라이 아이스는 상기 웨이퍼의 충돌과 동시에 부피가 800 이상 팽창하여 상기 이물질이 리프트-오프 되고 상기 기계적 풍압으로 상기 웨이퍼 표면에서 제거함으로써 상기 웨이퍼 표면을 세정하는 것이다. 상기 드라이 아이스도 대기 중으로 승화되어 별도의 유지 관리를 필요로 하지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼의 세정방법을 도시한 사진과 단면도이다.

도 1 은 본 발명에 따라 작업대에 놓인 웨이퍼에 드라이 아이스(CO2)를 분사하는 것을 도시한 사진이다.

도 2 는 상기 도 1 의 상태를 도시한 개략도이다.

도 2 를 참조하면, 이물질(13)이 구비되는 웨이퍼(11)에 분사기(15)를 이용하여 공기와 혼합된 드라이 아이스(17)를 분사한다. 이때, 상기 드라이 아이스(17)는 액체 CO2 를 저온 가압하여 0.1 ∼ 3 ㎜ 크기로 형성한다. 상기 공기는 N2, Ar, N2+Ar 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지 불활성가스가 혼합된 것이다.

여기서, 상기 드라이 아이스(17) 분사공정은 상기 분사기(15)를 이용하여 실시하되, 상기 공기와 드라이 아이스를 1∼300 : 1 로 혼합하여 상기 웨이퍼(11)의 앞면 및 뒷면에 20 psi(1.4㎏/㎠) ∼ 200 psi(14㎏/㎠) 범위로 기계적인 풍압을 가함으로써 1 ∼ 20 bar 의 속도로 고속 분사하는 것이다.

도 3 은 상기 도 2 의 공정으로 분사된 드라이 아이스(17)로 인하여 이물질(13)이 상기 웨이퍼(11)로부터 분리된다.

이때, 웨이퍼(11)로부터 분리된 이물질(19)은 드라이 아이스의 냉열성질에 의하여 표면이 -70 ∼ -80 ℃ 의 열 쇼크를 받아 승화되는 팽창력, 드라이 아이스의 입자에 의한 샌드 블라스팅 효과 및 가압 등으로 인하여 세정 대상물인웨이퍼(11)로부터 분리된 것이다.

보다 상세하게 설명하면, 세정 대상물인 이물질(13)의 표면을 급속 동결시키므로 웨이퍼(11)와 주변의 온도 편차로 인해 상기 이물질(13)이 급속하게 수축하며 많은 균열이 생긴다. 이때, 상기 드라이 아이스(17)가 상기 균열을 통하여 이물질(13)의 하부로 침투함으로써 수 백 배의 부피로 팽창하므로 이물질(13)을 리프트-오프 ( lift-off ) 시킨다.

상기 드라이 아이스(17)는 입자경도가 2 mΩ 내외이므로 샌드 ( sand ), 그릿 ( grit ), 글래스 비드 ( glass bead ) 처럼 세정 대상물인 웨이퍼(11)의 표면을 마모시키지 않으며 손상을 주지 않는다.

참고로, 상기 드라이 아이스는 분자량 44.01, 밀도 1.96g/L, 비중 1.529, 기화열 -78.5℃, 융해열 -56.2℃ 및 경도 2 mΩ ( 광물2등급인 석고와 같은 경도 ) 인 특성을 가지며, 불연성으로 조연성이 없고, 대기중에 0.03% 함유되어 있고, 무색, 무치, 무취를 갖는 가스 상 ( gas phase ) 의 물질이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법은, 드라이 아이스를 이용하여 상기 웨이퍼 표면의 이물질을 제거함으로써 상기 웨이퍼의 손상없이 이물질을 완전히 제거하고 세정 공정에 의한 2차 오염 유발이 없어 별도의 관리 유지비를 필요로 하지 않고 상기 웨이퍼의 품질을 향상시키고 그에 따른 소자의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 웨이퍼 표면에 형성된 이물질을 드라이 아이스를 이용하여 세정하되,

   공기와 혼합하여 상기 웨이퍼의 표면에 분사함으로써 초저온으로 급속냉동시키며 기계적인 풍압을 가하여 상기 웨이퍼 표면으로부터 이물질을 분리시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기는 N2, Ar, N2+Ar 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택된 임의의 한가지 불활성가스가 혼합된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기와 드라이 아이스는 1∼300 : 1 로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기계적인 풍압은 20 psi(1.4㎏/㎠) ∼ 200 psi(14㎏/㎠) 범위인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 초저온은 -70 ∼ -80 ℃ 인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 세정 방법.