KR20040070807A - 반도체 기판의 세정 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판의 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 개시된 반도체 기판 세정 장치는 베스 내부에 설치된 승강 리프트와, 승강 리프트의 상단에 연결되어 반도체 기판을 흡착하는 척과, 세정 및 건조 공정 중에 승강 리프트를 구동하여 베스 내에서 반도체 기판을 승강시키는 구동 수단과, 승강되는 반도체 기판을 향하여 초순수를 분사하는 초순수 분사 노즐과, 초순수가 분사되는 상태에서 반도체 기판을 향하여 소닉 웨이브를 분사하여 반도체 기판의 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들을 제거하는 메가소닉 분사 노즐과, 승강되는 반도체 기판을 향하여 IPA를 분사하여 반도체 기판 상면의 잔류 파티클과 초순수가 제거하는 IPA 분사 노즐과, 승강되는 반도체 기판을 향하여 건조용 가스를 분사하여 건조시키는 가스 분사 노즐을 포함하며, 메가소닉과 IPA를 사용하여 반도체 기판을 세정 및 건조시킴으로써 종래 기술과는 달리 반도체 기판을 회전시키지 않음으로써 주위 환경에 영향을 주지 않고, 반도체 기판에 묻은 파티클들을 IPA의 휘발성을 이용하여 막을 형성한 후 제거함으로서 세정 효과가 향상되어 반도체 소자의 수율이 향상되는 이점이 있다.

Description

반도체 기판의 세정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CLEANING SUBSTRATE OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 기판의 세정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메가소닉(Magasonic)과 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol; 이하 "IPA"라 함)을 사용하여 반도체 기판을 세정 및 건조하도록 한 반도체 기판의 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.

주지와 같이, 최근 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 패턴의 크기 및 패턴들사이의 간격이 매우 작아지고 있다. 이러한 미세 패턴을 구비하는 반도체 소자를 제조하는 공정에 있어서, 반도체 기판, 즉 웨이퍼의 표면에 흡착된 오염입자를 제거하는 세정공정은 매우 중요하다고 할 수 있다. 이는, 웨이퍼의 표면에 오염입자가 존재할 경우 후속 공정시 패턴불량이 유발될 수 있으며, 오염입자가 도전막으로 이루어진 미세 패턴들 사이에 존재할 경우에는 반도체 소자의 오동작이 유발될 수 있기 때문이다. 따라서, 웨이퍼 표면에 존재하는 오염입자는 고집적 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 개선시키기 위하여 세정공정을 통하여 반드시 제거되어야 한다.

이와 같은 세정공정을 위한 종래 기술에 따른 세정 장치는 여러 가지 방식이 적용되어 있으며, 이러한 세정 장치들 중의 하나로서 화학처리제를 이용한 브러쉬 공정과 메가소닉(Magasonic)을 이용한 건조 공정을 포함하는 세정 장치(예, 상표명 IPEC 7700)가 있다.

상기 브러쉬 공정 및 건조 공정을 포함하는 세정 장치를 이용한 세정 과정을 보다 상세히 설명하면, 먼저 웨이퍼 기판에 화학처리제를 분사한 상태에서 브러쉬로 기판 표면의 유기물(파티클 등)을 제거하며, 이후 스핀 린스 건조 공정을 통해 반도체 기판을 건조시켜 세정 공정을 완료한다.

여기서, 스핀 린스 건조 공정은 웨이퍼 기판을 세척한 후에 강한 회전을 통하여 웨이퍼 기판의 표면 물기를 제거하는 공정으로서, 이를 위한 세정 장치는 세정 챔버의 내부에 반도체 기판을 흡착하는 척(Chuck)이 설치되고, 척을 회전시킬 수 있도록 구동 수단이 구비되며, 세정 챔버의 일측에 초순수(D.I water)를 분사할 수 있도록 노즐이 설치되고, 세정 챔버의 다른 일측에 고주파수의 소닉 웨이브를분사할 수 있도록 메가소닉 암이 설치된다.

스핀 린스 건조 공정은 구동 수단에 의하여 회전되는 척의 원심력을 이용하여 반도체 기판 상의 물기를 밖으로 밀어내는 방식으로 진행되는데, 이때 초순수가 먼저 반도체 기판 상에 분사된 상태에서 소닉 웨이브가 분사되고, 최종적으로 다시 초순수가 분사된다. 소닉 웨이브에 의하여 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들이 동시에 제거되며, 초순수는 반도체 기판을 최종적으로 세정하는 최종 린스 기능을 발휘한다. 물론 최종적으로 분사된 초순수는 척의 강한 회전에 따라 깨끗이 제거된다.

그러나, 상기한 바와 같이 스핀 건조 공정을 포함하는 종래 기술에 따른 세정공정은 척의 강한 회전에 의하여 반도체 기판의 주변에 파티클이 날리는 현상과 초순수가 튀기는 현상 등이 수반되어 반도체 소자의 수율을 저하시키는 요인을 제공하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 메가소닉과 IPA를 사용하여 반도체 기판을 세정 및 건조시켜 반도체 기판을 회전시키지 않음으로써 주위 환경에 영향을 주지 않도록 한 반도체 기판의 세정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 메가소닉과 IPA를 사용하는 반도체 기판 세정 장치를 이용하여 효율적으로 반도체 기판을 세정 및 건조하는 세정 방법을 제공함으로써 반도체 소자의 수율을 향상시키는 데 있다.

이와 같은 목적들을 실현하기 위한 본 발명의 한 견지로서 반도체 기판의 세정 장치는, 베스 내부에 설치된 승강 리프트와, 상기 승강 리프트의 상단에 연결되어 상기 반도체 기판을 흡착하는 척과, 상기 세정 및 건조 공정 중에 상기 승강 리프트를 구동하여 상기 베스 내에서 상기 반도체 기판을 승강시키는 구동 수단과, 상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 초순수를 분사하는 초순수 분사 노즐과, 상기 초순수가 분사되는 상태에서 상기 반도체 기판을 향하여 소닉 웨이브를 분사하여 상기 반도체 기판의 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들을 제거하는 메가소닉 분사 노즐과, 상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 IPA를 분사하여 상기 반도체 기판 상면의 잔류 파티클과 상기 초순수가 제거하는 IPA 분사 노즐과, 상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 건조용 가스를 분사하여 건조시키는 가스 분사 노즐을 포함한다.

본 발명의 다른 견지로서 반도체 기판의 세정 방법은, 상기 반도체 기판을 향하여 초순수를 분사하는 상태에서 상기 반도체 기판을 향하여 소닉 웨이브를 분사하여 상기 반도체 기판의 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들을 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판을 향하여 IPA를 분사하여 상기 반도체 기판 상면의 잔류 파티클과 상기 초순수가 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판을 향하여 건조용 가스를 분사하여 상기 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 반도체 기판 세정 장치의 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

W : 반도체 기판 110 : 베스

120 : 구동 수단 130 : 승강 리프트

140 : 척 150 : 각도 조절 모터

160, 165 : 질소 분사 노즐 170, 175 : IPA 분사 노즐

180 : 메가소닉 분사 노즐 190 : 초순수 분사 노즐

본 발명의 실시예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 실시예를 통해본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 반도체 기판 세정 장치의 구성도로서, 화학처리제를 이용한 브러쉬 공정과 메가소닉(Magasonic)을 이용한 건조 공정을 포함하는 세정 장치에 있어서, 메가소닉을 이용한 건조 공정의 수행을 위한 세정 장치, 즉 건조 장치로 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 반도체 기판 세정 장치는, 베스(110) 내부의 대략 중앙 영역에 구동 수단(120)에 의하여 작동하는 승강 리프트(130)가 설치되고, 승강 리프트(130)의 상단에 반도체 기판(W)을 흡착하는 척(140)이 연결 각도가 조절 가능하게 연결되며, 승강 리프트(130)와 척(140)의 연결 부위에 구동 수단(120)에 의하여 작동하여 상기 연결 각도를 조절하는 각도 조절 모터(150)가 설치되고, 상기 중앙영역을 향하여 질소(N2)를 분사하는 한 쌍의 질소 분사 노즐(160, 165)이 베스(110)의 측벽 상부에 설치되며, 상기 중앙 영역을 향하여 IPA를 분사하는 한 쌍의 IPA 분사 노즐(170, 175)이 베스(110) 측벽의 질소 분사 노즐(160, 165) 하부에 설치되고, 상기 중앙 영역을 향하여 소닉 웨이브를 분사하는 메가소닉 분사 노즐(180)이 베스(110) 측벽의 IPA 분사 노즐(170, 175) 하부에 설치되며, 상기 중앙 영역을 향상하여 초순수를 분사하는 초순수 분사 노즐(190)이 베스(110) 측벽의 메가소닉 분사 노즐(180) 하부에 설치된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 기판의 세정 장치에 의한 반도체 기판의 세정 과정을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 별도의 세정 장치를 이용하여 반도체 기판에 화학처리제를 분사한 상태에서 브러쉬로 기판 표면의 유기물(파티클 등)을 제거하며, 건조 공정의 진행을 위하여 반도체 기판을 본 발명의 세정 장치로 이송한다.

이때, 이송 장치는 반도체 기판(W)을 베스(110) 내부에 위치하는 척(140)의 상부에 안착시키며, 척(140)은 반도체 기판(W)의 뒷면을 흡착하여 취부한다.

구동 수단(120)에 의하여 승강 리프트(130)가 하강 구동되어 척(140)을 베스(110)의 하부로 하강시키며, 이때 구동 수단(120)에 의하여 각도 조절 모터(150)가 구동되어 반도체 기판(W)이 메가소닉 분사 노즐(180)과 초순수 분사 노즐(190)을 향하도록 각도가 조절된다.

초순수 분사 노즐(190)은 베스(110)의 중앙 영역에 배치된 반도체 기판(W)을 향하여 초순수를 분사하며, 반도체 기판(W)에 초순수가 분사되는 상태에서 메가소닉 분사 노즐(180)은 소닉 웨이브를 반도체 기판(W)을 향하여 분사한다. 이때 소닉 웨이브에 의하여 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들이 동시에 제거된다.

다음으로, 구동 수단(120)에 의하여 승강 리프트(130)가 상승 구동되어 척(140)을 베스(110)의 상부쪽으로 상승시키며, 이때 구동 수단(120)에 의하여 각도 조절 모터(150)가 구동되어 반도체 기판(W)이 베스(110)의 바닥면과 수평을 이루도록 각도가 조절된다.

이때, IPA 분사 노즐(170, 175)은 베스(110)의 중앙 영역에 배치된 반도체 기판(W)을 향하여 IPA를 분사하며, 분사된 IPA에 의하여 반도체 기판(W) 상면의 잔류 파티클과 초순수가 제거된다. 여기서 IPA의 분사는 소정 주기를 두고 분사 및 정지를 반복하며, 이로서 반도체 기판(W)에 묻은 파티클을 타격하여 막을 형성하여제거시킨다.

최종적으로, 구동 수단(120)에 의하여 승강 리프트(130)가 상승 구동되어 척(140)을 베스(110)의 최상부로 상승시키며, 이때 질소 분사 노즐(160, 165)은 반도체 기판(W)을 건조시키기 위하여 베스(110)의 중앙 영역을 향하여 건조용 가스로서 질소를 분사하여 반도체 기판(W)을 건조시킨다.

상기에서는 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명은 메가소닉과 IPA를 사용하여 반도체 기판을 세정 및 건조시킴으로써 종래 기술과는 달리 반도체 기판을 회전시키지 않음으로써 주위 환경에 영향을 주지 않는다.

또한, 반도체 기판에 묻은 파티클들을 IPA의 휘발성을 이용하여 막을 형성한 후 제거함으로서 세정 효과가 향상되어 반도체 소자의 수율이 향상되는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 반도체 기판의 세정 및 건조 공정을 위한 세정 장치에 있어서,

   베스 내부에 설치된 승강 리프트와,

   상기 승강 리프트의 상단에 연결되어 상기 반도체 기판을 흡착하는 척과,

   상기 세정 및 건조 공정 중에 상기 승강 리프트를 구동하여 상기 베스 내에서 상기 반도체 기판을 승강시키는 구동 수단과,

   상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 초순수를 분사하는 초순수 분사 노즐과,

   상기 초순수가 분사되는 상태에서 상기 반도체 기판을 향하여 소닉 웨이브를 분사하여 상기 반도체 기판의 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들을 제거하는 메가소닉 분사 노즐과,

   상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 IPA를 분사하여 상기 반도체 기판 상면의 잔류 파티클과 상기 초순수가 제거하는 IPA 분사 노즐과,

   상기 승강되는 반도체 기판을 향하여 건조용 가스를 분사하여 건조시키는 가스 분사 노즐을 포함하는 반도체 기판의 세정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 승강 리프트와 상기 척은 각도 조절 모터에 의하여 연결 각도가 조절 가능하게 연결되며, 상기 반도체 기판의 승강시 상기 구동 수단은 상기 각도 조절모터를 구동하여 상기 연결 각도를 조절하는 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스 분사 노즐은 상기 건조용 가스로서 질소를 분사하는 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 가스 분사 노즐은 상기 베스의 측벽 상부에 설치되며, 상기 IPA 분사 노즐은 상기 베스 측벽의 상기 가스 분사 노즐 하부에 설치되고, 상기 메가소닉 분사 노즐은 상기 베스 측벽의 상기 가스 분사 노즐 하부에 설치되며, 상기 초순수 분사 노즐은 상기 베스 측벽의 상기 메가소닉 분사 노즐 하부에 설치된 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가스 분사 노즐과 IPA 분사 노즐은 각각 한 쌍이 설치되고, 상기 메가소닉 분사 노즐과 초순수 분사 노즐은 각각 하나씩 설치된 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 IPA 분사 노즐은 소정 주기를 두고 분사 및 정지를 반복하여 상기 반도체 기판에 묻은 파티클을 타격하여 막을 형성하여 제거하는 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 장치.
7. 반도체 기판을 세정 및 건조 공정을 통하여 세정하는 방법에 있어서,

   상기 반도체 기판을 향하여 초순수를 분사하는 상태에서 상기 반도체 기판을 향하여 소닉 웨이브를 분사하여 상기 반도체 기판의 필름 속에 흡수된 오염물들과 파티클들을 제거하는 단계와,

   상기 반도체 기판을 향하여 IPA를 분사하여 상기 반도체 기판 상면의 잔류 파티클과 상기 초순수가 제거하는 단계와,

   상기 반도체 기판을 향하여 건조용 가스를 분사하여 상기 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 반도체 기판의 세정 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 IPA의 분사는 소정 주기를 두고 분사 및 정지를 반복하여 상기 반도체 기판에 묻은 파티클을 타격하여 막을 형성하여 제거하는 것을 특징으로 한 반도체 기판의 세정 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 건조용 가스로 질소를 분사하여 상기 반도체 기판을 건조시키는 것을특징으로 한 반도체 기판의 세정 방법.