KR20070035618A - 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 이 방법은 웨이퍼의 표면에 화학 용액을 가하는 세정 브러시로 웨이퍼의 표면을 스크럽함으로써 시작된다. 일례에 있어서, 세정 브러시는 화학물질을 가하기 위해 브러시를 통한 (TTB) 기술을 실행한다. 일반적으로, 스크럽은 상부 세정 브러시와 하부 세정 브러시를 갖춘 브러시 박스에서 실행된다. 그 후, 상부 세정 브러시는 웨이퍼의 표면과의 접촉으로부터 떨어진다. 상부 브러시의 화학농도는 스크럽 오퍼레이션동안의 브러시의 화학농도와 거의 같은 농도로 유지된다. 다음으로, 물 (바람직하게는, 탈이온수 (de-ionized water)) 의 흐름이 웨이퍼의 표면에 전달된다. 물의 송출은, 다음의 세정 오퍼레이션으로 진행하기 전에 웨이퍼의 표면으로부터 모든 화학 용액을 거의 제거하도록 구성되는 것이 바람직하다.
세정, 스크럽, 세정 브러시, 웨이퍼, 브러시 박스
Description
도 1a는 웨이퍼 세정시스템의 하이레벨 개략도를 도시한다.
도 1b는 브러시 박스에서 실행되는 웨이퍼 세정공정의 상세도를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정시스템의 측면도를 도시한다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2a의 세정시스템의 평면도를 도시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 브러시 박스 내부의 웨이퍼 세정 장치의 평면도를 도시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3a-1의 세정 장치의 측면도를 도시한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐시스템을 통해 웨이퍼 표면에 물을 가하는 공정의 평면도를 도시한다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3b-1의 공정의 측면도를 도시한다.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤러에 의해 회전되는 웨이퍼 표면에 노즐시스템을 통해 물을 가하는 공정의 평면도를 도시한다.
도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4c의 공정의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 전면에 고정하여 위치한 노즐의 확대도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정공정에 대한 플로우차트를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 웨이퍼 세정공정에 대한 플로우차트를 도시한다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 입력부 102 : 브러시 박스
104 : SRD부 106 : 출력부
108 : 시스템 전자장치 110 : 언로드 핸들러
120 : 세정시스템 200 : 웨이퍼
202 : 롤러 204: 세정 브러시
220a : 상부 노즐 220b : 하부 노즐
220 : 노즐 308 : 노즐 개구
본 발명은 반도체 웨이퍼 세정에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 세정액을 효율적으로 가하여 웨이퍼 세정 처리율을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.
반도체칩 제작공정에 있어서, 제작 오퍼레이션을 실행하는 경우, 표면에 불필요한 잔여물이 남은 웨이퍼를 세정할 필요성이 있다는 것이 알려져 있다. 이러한 제작 오퍼레이션의 예시는 플라즈마 에칭 (예컨대, 텅스텐 에칭 백 (WEB)) 과 화학 기계적 폴리싱 (CMP) 을 포함한다. 그 후의 제작 오퍼레이션동안 웨이퍼의 표면에 남아 있으면, 불필요한 잔여물과 파티클은, 그 중에서도 특히 웨이퍼 표면상에 스크래치 (scratch) 등의 결함과, 금속화 특성간에서 부적당한 상호작용을 일으킬 수 있다. 경우에 따라서는, 이러한 결함은 웨이퍼상의 장치가 동작할 수 없게 한다. 그러므로, 동작할 수 없는 장치를 갖춘 웨이퍼를 폐기하는데 대한 과도한 비용을 피하기 위해서는, 웨이퍼의 표면상에 불필요한 잔여물을 남긴 제작 오퍼레이션 후에 충분히 효율적으로 웨이퍼를 세정할 필요가 있다.
도 1a는 웨이퍼 세정시스템 (50) 의 하이레벨 개략도를 나타낸다. 전형적으로, 세정시스템은 이 시스템을 통해 세정하기 위해 카세트 (14) 내의 복수의 웨이퍼가 삽입되는 로드부 (load station; 10) 를 포함하고 있다. 웨이퍼가 로드부 (10) 로 삽입되면, 웨이퍼 (12) 는 카세트 (14) 로부터 취출되어 브러시 박스 1 (16a) 로 이동되는데, 이 경우 웨이퍼 (12) 는 선택된 화학물질 및 물 (예컨대, 탈이온수 (de-ionized (DI) water)) 로 스크럽 (scrub) 된다. 그 후, 웨이퍼 (12) 는 브러시 박스 2 (16b) 로 이동된다. 웨이퍼가 브러시 박스 (16) 에서 스크럽된 후에, 탈이온수가 웨이퍼의 표면에 스프레이되고, 건조시키기 위해 스핀 (spin) 되는 스핀, 린스 및 건조 (20; 이하, "SRD" 이라 함) 부로 웨이퍼는 이동한다. SRD 부에서의 린스 (rinse) 오퍼레이션동안, 웨이퍼는 분당 약 100회 이상 회전한다. 웨이퍼가 SRD 부 (20) 에 배치된 후에, 웨이퍼는 언로드부 (unload station; 22) 로 이동된다.
도 1b는 브러시 박스 1 (16a) 에서 실행되는 세정공정의 간략화된 도면을 나타낸다. 브러시 박스 1 (16a) 에서, 웨이퍼 (12) 는 상부 브러시 (30a) 와 하부 브러시 (30 b) 사이에 삽입된다. 웨이퍼 (12) 는, 회전 브러시 (30a, 30b) 가 웨이퍼의 전체 상면과 하면을 충분히 세정하는 것을 가능하게 하도록 회전될 수 있다. 어떤 상황에 있어서, 웨이퍼의 하면으로부터의 오염물질이 상면 (12a) 으로도 이주하기 때문에, 웨이퍼의 하면은 세정될 필요가 있다. 웨이퍼의 상면 (12a) 과 하면 모두 브러시 (30 ) 로 스크럽될지라도, 상면 (12a) 은 집적회로장치가 제작되는 곳이기 때문에, 상부 브러시 (30a) 로 스크럽되는 상면 (12a) 은 세정하도록 타겟된 주요 면이다.
전형적인 CMP 오퍼레이션 후에, 웨이퍼는 세정시스템 (50) 내에 배치된다. 브러시 박스 1 (16a) 에 있어서, 상부 브러시 (30a) 와 하부 브러시 (30b) 는 소스 (32) 로부터 받아들이는 세정 화학물질로 집중되는 것이 바람직하다. 스크럽이 화학물질로 실행되면, 일반적으로 물로 세정된 웨이퍼 표면 (12a) 을 갖는 것이 바람직하다. 물 세정이 실행되어, 스크럽중에 사용되는 거의 모든 화학물질이 웨이퍼 표면 (12a) 으로부터 제거된다. 종래기술에 있어서, 표준 공정은 브러시를 통하여 (through the brush (TTB)) 물을 전달하는 것이다.
그러나, 화학물질 스크럽이 이제 막 완료되었기 때문에, 브러시는 세정 화학물질로 크게 적셔질 것이다. 그 결과, 웨이퍼의 표면을 물로 적당히 세정하기 위해, 브러시로부터의 화학물질 및 웨이퍼 표면으로부터의 화학물질을 제거하려는 노력에 의해 브러시는 전형적으로 다량의 물로 씻겨진다. 공교롭게도, 브러시가 다량의 물로 씻겨질지라도, 세정 화학물질은 보다 낮은 농도로 브러시 그들 자체와 웨이퍼 표면상에 남는다. 따라서, 세정 오퍼레이션 자체에서 사용된 몇몇 화학물질은 웨이퍼가 다음의 브러시 박스로 이동될 때 웨이퍼상에 남아 있을 수 있기 때문에, 이러한 세정공정은 현저하게 무효화된다.
몇몇 경우에 있어서는, 남아 있는 화학물질은 다음의 브러시 박스에 가해지는 세정 화학물질과의 불필요한 반응을 야기시키는 불리한 효과를 나타낼 수 있고, 다른 경우에 있어서는 몇몇 세정 화학물질은 웨이퍼가 SRD 부 (20) 로 이동될 때 웨이퍼 표면상에 남아 있을 수 있다. 또한 불필요한 반응은 미립자를 발생시키거나 도입하는 하강부분을 가질 수도 있다. 게다가, 불화수소 (이하 'HF' 이라 함) 산이 세정시스템 (50) 에서 사용되면, 웨이퍼가 SRD 부 (20) 로 도입되기 전에 거의 모든 HF가 제거되는 것은 매우 중요하다. 몇몇 HF가 웨이퍼 표면상에 남아 있는 곳에 있어서, HF는 SRD 부 (20) 의 내부 기계부품에서 부식시키는 해로운 효과를 나타낸다.
스크럽이 브러시 박스 1 (16a) 에서 주어진 웨이퍼에 대해 완료하여, 웨이퍼가 다음의 스테이션으로 이동된다고 가정하면, 다른 웨이퍼는 로드부 (10) 로부터 브러시 박스 1 (16a) 로 도입될 것이다. 새로운 웨이퍼가 세정 화학물질로 세정되기 전에, 브러시 (30) 가 적절한 화학농도에 이르게 되는 동안 시간은 지나야만 한다. 앞 웨이퍼의 세정동안 화학물질을 제거하여 탈이온수 세정을 실행하 도록 브러시가 물로 씻겨지기 때문에, 화학물질의 이러한 공급은 필요하다. 얼마간의 시간이 지난 후에, 화학 세정이 브러시로 행해질 수 있도록 브러시는 다시 한번 웨이퍼에 가해질 준비가 될 것이다.
상술한 세정기술은 심하게 비효율적인 것이 명백하다. 이러한 세정공정은 원하는 화학농도까지 화학물질로 브러시를 로드하고, 물 세정을 행하여 브러시로부터의 화학물질을 씻어 내리기 위해 보다 많은 시간을 요하고, 그 후 다시 화학물질로 브러시를 재로드 (reload) 하는 하강부분을 갖는다. 불필요한 화학반응이 일어날 수 있고, 미립자 발생이 촉진될 수 있는 이 공정은 비효율적일뿐만 아니라 불안전할 수 있고, 이에 따라 세정시스템 (50) 의 기계적인 구성요소는 퇴보의 위험한 상태에 있을 수 있다.
상술한 것을 고려하여, 세정액 인가기술을 향상시키고, 웨이퍼 세정 처리율을 증가시킴으로써 종래기술의 문제점을 피하는 세정공정이 필요하다.
대체로 말하면, 본 발명은 반도체 웨이퍼를 세정하는 향상된 방법을 제공함으로써 이들 필요성을 만족시킨다. 이 방법은 웨이퍼 세정공정동안 브러시에서의 화학농도를 거의 일정한 레벨로 유지하기 위한 기술을 실행한다. 본 발명은 공정, 장치, 시스템, 디바이스 또는 방법을 포함한 수많은 방식으로 실시될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 수개의 실시예는 이하에 설명된다.
제1 실시예에 있어서, 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법이 설명된다. 웨이퍼의 표면은 일반적으로 웨이퍼의 표면에 화학 용액을 가하는 세정 브러시로 스크럽된다. 이 실시예에 있어서, 세정 브러시는 화학물질을 가하기 위해 TTB기술을 실행한다. 스크럽은 일반적으로 상부 세정 브러시와 하부 세정 브러시를 갖춘 브러시 박스에서 행해진다. 그 후, 상부 세정 브러시는 웨이퍼의 상면과의 접촉으로부터 떨어진다. 상부 브러시에 의한 화학물질의 흐름은 중지되는 것이 바람직하고, 상부 브러시의 화학농도는 스크럽 오퍼레이션동안에 브러시의 화학농도와 거의 같은 농도로 유지되는 것이 바람직하다. 다음으로, 물 (바람직하게는, 탈이온수) 의 흐름은 웨이퍼의 표면에 전달된다. 물의 송출은, 다음의 세정 오퍼레시션으로 진행하기 전에 웨이퍼의 표면으로부터 모든 화학 용액을 거의 제거하도록 구성되는 것이 바람직하다.
제 2실시예에 있어서, 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 시스템이 설명된다. 이 시스템은, 웨이퍼의 상면과 하면 각각을 스크럽하기 위한 상부 브러시와 하부 브러시를 갖춘 브러시 박스를 포함한다. 이들 브러시는 스크럽 오퍼레이션을 위한 화학 세정 용액에 필요한 수단을 제공하도록 구성된다. 웨이퍼가 하부 브러시의 전면에 위치하여 롤러에 대해 회전함에 따라, 상부 브러시는 상면으로부터 들어 올려지도록 구성된다. 또한, 이 시스템은 웨이퍼의 상면의 전면에 물 (바람직하게는, 탈이온수) 의 흐름을 가하기 위한 적어도 하나의 상부 노즐을 포함한다. 상부 노즐에 의해 가해지는 물의 흐름은 거의 모든 화학 세정 용액을 제거하도록 구성되어 있다. 또한, 이 시스템은 반도체 웨이퍼의 하면에 물의 흐름을 가하기 위한 적어도 하나의 하부 노즐을 포함할 수 있다.
제3 실시예에 있어서, 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 장치를 설명한다. 이 장치는 웨이퍼의 상면과 하면 각각을 스크럽하기 위한 상부 브러시와 하부 브러시를 갖춘 브러시 박스를 포함한다. 이들 브러시는 스크럽 오퍼레이션을 위한 화학 세정 용액에 필요한 수단을 제공하도록 구성된다. 웨이퍼는 상부 브러시와 하부 브러시에 접촉하지 않고 한 조의 롤러에 의해 유지되고 회전하도록 구성된다. 또한, 이 장치는 반도체 웨이퍼의 상면의 전면에 물의 흐름을 가하기 위한 적어도 하나의 상부 노즐을 포함한다. 상부 노즐에 의해 가해지는 물의 흐름은 거의 모든 화학 세정 용액을 제거하도록 구성된다. 또한, 이 장치는 반도체 웨이퍼의 하면에 물의 흐름을 가하기 위한 적어도 하나의 하부 노즐을 포함할 수 있다.
유리하게, 세정 브러시에서의 농도를 거의 일정한 레벨로 유지하는 방법을 실행함으로써, 웨이퍼 세정공정의 효율은 실질상 향상된다. 본 발명의 세정공정은 물 세정으로 브러시로부터의 화학물질을 씻어 내는데 필요한 시간을 없앤다. 또한, 화학물직은 다음의 웨이퍼를 준비하기 위해 브러시로 재로드될 필요가 없고, 이에 따라 고가의 화학물질의 낭비를 실질상 줄이게 된다. 효율외에 또, 이 방법은 불필요한 화학반응을 실질상 제거하고, 미립자 형성을 억제하기 때문에 안전성을 향상시킨다. 그 결과, 세정시스템의 기계적 구성요소는 실질상 보다 낮은 퇴보 리스크에 놓이게 된다.
본 발명의 다른 국면과 이점은 본 발명의 예시적인 원리를 위해 도시한 첨부도면과 관련된 아래의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
(실시예)
반도체 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법 및 시스템을 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수많은 특정의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 설명된다. 그러나, 본 발명은 몇몇 또는 모든 이들 특정의 상세한 설명없이 실행될 수 있다는 것은 당기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에 있어서, 잘 알려진 공정 오퍼레이션은 본 발명을 쓸데없이 애매하게 하지 않도록 상세하게 설명되어 있지 않다.
도 2a 및 도 2b는 세정시스템 (120) 의 측면도와 평면도를 각각 나타낸다. 이 세정시스템 (120) 은, 전형적으로 복수의 웨이퍼가 이 시스템을 매개로 세정하기 위해 삽입되는 입력부 (100) 를 포함한다. 웨이퍼가 입력부 (100) 로 삽입되면, 웨이퍼는 입력부 (100) 로부터 취출되어 브러시 박스 1 (102a) 로 이동되는데, 이 경우 웨이퍼는 브러시 박스 2 (102b) 로 이동되기 전에 선택된 화학물질과 물 (예를 들어, 탈이온수) 로 스크럽된다.
웨이퍼가 브러시 박스 (102) 에서 스크럽된 후에, 웨이퍼는 SRD 부 (104) 로 이동되는데, 이 경우 탈이온수는 웨이퍼의 표면에 스프레이되고 건조시키기 위해 스핀된다. 웨이퍼가 SRD 부 (104) 에 배치된 후에, 언로드 핸들러 (unload handler; 110) 는 웨이퍼를 취출하여 그것을 출력부 (106) 로 이동시킨다. 세정시스템 (120) 은 시스템 전자장치 (108) 로부터 프로그램되고 제어되도록 구성된다.
도 3a 및 도 3b는 브러시 박스 (102) 중 하나의 내부의 세정 장치의 상세한 도면을 나타낸다. 로드 핸들러는 입력부 (100) 로부터 웨이퍼 (200) 를 취출하여 브러시 박스 (102a) 내부에 웨이퍼를 둔다. 도 3a-2에 나타낸 바와 같이, 상부 세정 브러시 (204a) 와 하부 세정 브러시 (204b) 는 상부 웨이퍼 표면 (210a) 과 하부 웨이퍼 표면 (210b) 각각에 위치한다. 전형적으로, 세정 브러시 (204) 는 세정 브러시 (204) 의 표면을 따라 고르게 띄워진 줄을 지어 분포된 복수의 작은 표면 마운드 (mound; 206) 를 갖춘다. 또한, 이들 브러시 (204) 는 폴리비닐 알코올 (PVA) 브러시로 칭해지고, 매우 부드러우며 작은 구멍이 많다. 그러므로, 이들 브러시 (204) 는 약한 표면을 손상시키지 않고 웨이퍼를 스크럽할 수 있다. 이들 브러시 (204) 는 잘 스며들기 때문에, 웨이퍼 표면 (210) 에 인가될 유체용 콘딧 (conduit) 으로서 기능할 수 있다.
세정공정동안, 웨이퍼 (200) 는 세정 브러시 (204) 와 한 조의 롤러 (202) 사이에서 회전된다. 웨이퍼는 분당 약 20회 이하 회전하는 것이 바람직하다. 이것은 종래의 SRD 부에서 이용하면 약 1/5 회전속도인 것은 물론이다. 도 3a-1에 2 개의 롤러 (202) 를 도시할지라도, 바람직하게는 웨이퍼가 세정 브러시 (204) 사이에서 적당히 균형을 이루는 한 추가적이거나 보다 적은 롤러 (202) 가 사용될 수 있다는 것은 당기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 평가되야 한다. 도 3b에 나타낸 바와 같이, 전형적인 세정공정에 있어서, 웨이퍼가 세정 브러시 (204) 사이에서 회전함에 따라, 세정 브러시 (204) 는 그들의 반경축에 대해 회전하고, 웨이퍼 표면 (210) 을 스크럽한다. 표면 마운드 (206) 는 웨이퍼 표면 (210) 의 향상된 스크럽 달성을 돕는다.
일반적으로, 화학세정액은 세정 브러시 (204) 가 웨이퍼 표면 (210) 을 스크럽함에 따라 브러시를 통하여 (TTB) 웨이퍼 표면 (210) 에 가해진다. TTB에 대립하는 것으로서 외부 드립 어플리케이터 (drip applicator; 도시하지 않음) 등의 다른 수단에 의해 양자택일로 가해지는 것은 당기술분야에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 평가되야 한다.
화학세정액이 TTB 인가기술에 의해 웨이퍼 표면 (210) 에 가해지는 곳은, 일반적으로 웨이퍼 표면 (210) 으로부터 화학물질을 제거하기 위해 물 (바람직하게는, 탈이온수) 로 웨이퍼 표면 (210) 을 세정하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 표면 (210) 에 남겨 두면, 화학물질은 이어서 일어나는 세정 오퍼레이션과 다음의 세정 오퍼레이션에서 불필요한 반응을 일으킨다.
상술한 바와 같이, TTB 기술을 이용하여 웨이퍼 표면 (210) 에 물을 가하는 것은 매우 비효율적이다. 원하는 화학농도의 화학물질로 브러시를 로딩하고, 물세정을 실행하여 브러시로부터 화학물질을 씻어낸 후에 화학물질로 다시 브러시를 재로딩는데 시간이 낭비된다. 게다가, 이 공정은 비효율적일뿐만 아니라 불안전할 수 있다. 불필요한 화학반응이 일어날 수 있고, 미립자 발생이 촉진될 수 있으며, 세정시스템의 기계적인 구성요소 (특히, SRD 부의 구성요소) 는 증가된 퇴보의 위험한 상태에 있을 수 있다. 다음의 논의는 브러시 (204) 를 물로 씻어 낼 상술한 필요성을 실질상 제거하고, 이로써, 브러시 (204) 에서 화학적 농도를 변경하기 위한 기술을 설명한다.
도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐시스템을 통해 웨이퍼 표면에 물을 가하는 공정을 나타낸다. 도 3b 에 묘사된 바와 같이, 상부 세정 브러시 (204a) 는 상부 웨이퍼 표면 (210a) 으로부터 들어 올려질 수 있다. 상술한 바와같이, 웨이퍼 (200) 는 하부 세정 브러시 (204b) 와 한 조의 롤러 (202) 에 의해 유지될 수 있다. 도 4b 에 2 개의 롤러를 도시할지라도, 바람직하게는 웨이퍼가 하부 세정 브러시 (204b) 에 적당히 유지되는 한 추가적이거나 보다 적은 롤러 (202) 가 사용될 수 있음은 물론이다. 이 실시예에 있어서, 액체소스 (222) 는 노즐 (220) 에 이르는 콘딧을 통해 액체를 공급하는데 이용된다. 웨이퍼 (200) 가 회전하여 하부 세정 브러시 (204b) 와 2 개의 롤러 (202) 에서 균형을 이룸에 따라, 이들 노즐 (220) 은 웨이퍼 표면 (210) 의 전면에 물을 고르게 또 빨리 분배하도록 구성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 2 개의 상부 노즐 (220a) 은 상면 (210a) 에 물을 가하는데 사용되고, 2 개의 하부 노즐 (220b) 은 하면 (210b) 에 물을 가하는데 사용된다. 도 4b 에 나타낸 바와 같이, 이러한 실시예는 총 4 개의 노즐 (220) 을 포함한다. 대체 실시예 (도시하지 않음) 에 있어서, 2 개의 노즐은 상면에 물을 가하는데 사용되고, 1 개의 노즐은 하면에 물을 가하는데 사용된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 노즐 (220) 이 적어도 웨이퍼 (200) 의 상면 (210a) 의 전면에 고르게 물을 분배하도록 위치되는 한 추가적이거나 보다 적은 노즐 (220) 이 사용될 수 있다.
노즐 (220) 중 어떤 하나로부터의 물의 흐름속도는 약 150ml/분∼약 750ml/분 사이가 바람직하고, 약 300ml/분∼약 600ml/분 사이가 더욱 바람직하며, 약 500ml/분이 가장 바람직하다. 노즐 (220) 중 어떤 하나의 수압은 약 20psi∼약 50psi 사이가 바람직하고, 약 25psi∼약 45psi 사이가 더욱 바람직하며, 약 35psi가 가장 바람직하다. 웨이퍼 표면 (210) 을 린스하는 시간은 약 5초∼약 60초 사이가 선택되는 것이 바람직하고, 약 10초∼약 45초 사이가 선택되는 것이 더욱 바람직하며, 약 15초가 선택되는 것이 가장 바람직하다.
HF산이 세정하는데 사용되는 경우에, 웨이퍼 표면 (210) 에 남아 있는 유체의 pH는 물로 린스한 후에 적어도 약 4 이상 되는 것이 일반적으로 바람직하다 (pH값 4 는 약 2.3ppm의 HF농도에 해당한다) . 물은 약 7pH 를 갖는다는 점에 주의한다. 대체 실시예에 있어서, 기초 세정이 실행되는 곳은, 웨이퍼 표면 (210) 에 남아 있는 유체의 pH가 약 7pH 를 갖는 물로 린스한 후에 고작 약 8.5 또는 보다 적게 되는 것이 일반적으로 바람직하다.
산 세정이 실행되는 전형적인 경우에 있어서, 세정할 pH 레벨은 전형적으로 약 2로 설정된다 (pH값 2는 약 3500ppm의 HF농도에 해당한다) . 그러므로, 산 화학물질의 pH레벨 이상 이르게 하려는 희망은 약 4보다 작은 pH레벨을 갖는 산이 다음의 세정 오퍼레이션에서 불필요한 반응을 일으킬 수 있거나 세정부 설비가 퇴보되게 할 수 있다는 사실에 주로 기인하는 것이다. 그러므로, 노즐 (220) 에 따른 빠른 린스는 대부분의 세정 화학물질의 빠른 제거를 가능하게 하고, 또 어떤 남아 있는 표면 화학물질의 pH를 효율적으로 증가시키는데 조력한다. 또한, pH 레벨에 이르게 하는 것은 SRD 부에 부가적인 안전성을 더하고, SRD 부의 오퍼레이터에 쉽게 접근할 수 있다. HF를 다루는 오퍼레이터에 대해서는, HF에 대해 허 용되는 노출 한도 (PEL) 는 약 3ppm이다.
도 4c 및 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 4 개의 롤러 (202) 에 의해 회전되는 웨이퍼 표면에 노즐 (220) 로 물을 가하는 공정을 나타낸다. 도 4d에 나타낸 바와 같이, 상부 세정 브러시 (204-a) 는 상부 웨이퍼 표면 (210a) 으로부터 들어 올려진다. 마찬가지로, 하부 세정 브러시 (204b) 는 하부 에이퍼 표면 (210b) 으로부터 떨어진다. 웨이퍼 (200) 는 한 조의 롤러 (202) 에 의해 유지된다. 도 4c에 4 개의 롤러를 도시할지라도, 바람직하게는 웨이퍼가 롤러 (202) 사이에서 적당히 유지되는 한 추가적이거나 보다 적은 롤러 (202) 가 사용될 수 있음은 물론이다. 이 실시예에 있어서, 액체소스 (222) 는 노즐 (220) 에 이르는 콘딧을 통해 액체를 공급하는데 이용된다. 웨이퍼가 회전하여 4 개의 롤러 (202) 에서 유지됨에 따라, 이들 노즐은 웨이퍼 표면 (210) 의 전면에 물을 고르게 또 빨리 분배하도록 구성된다.
바람직한 실시예에 있어서, 2 개의 상부 노즐 (220a) 은 상면 (210a) 에 물을 가하는데 사용되고, 2 개의 하부 노즐 (220b) 은 하면 (210b) 에 물을 가하는데 사용된다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 이러한 실시예는 총 4 개의 노즐 (220) 을 포함한다. 대체 실시예 (도시하지 않음) 에 있어서, 2 개의 노즐은 상면에 물을 가하는데 사용되고, 1 개의 노즐은 하면에 물을 가하는데 사용된다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 노즐 (220) 이 적어도 웨이퍼 (200) 의 상면 (210a) 의 전면에 고르게 물을 분배하도록 위치되는 한 추가적이거나 보다 적은 노즐 (220) 이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 (200) 의 전면에 고정하여 위치한 노즐 (220) 중 하나의 확대도를 나타낸다. 도 4에 상부 노즐 (220a) 중 하나를 나타낼지라도, 다음의 설명에서는 하부 노즐 (220b) 중 어떤 하나에도 적용할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 웨이퍼 (200) 에 관계 있는 노즐 (220) 의 위치는 3개의 파라미터에 의해 규정될 수 있다. 첫번째, 웨이퍼 표면 (210) 의 면과 노즐 (220) 의 반경축이 각 θ를 형성하도록, 노즐 (220) 은 웨이퍼 표면 (210) 을 따라 위치할 수 있다. 두번째, 노즐 개구 (308) 의 외측이 웨이퍼 가장자리 (310) 로부터 소정의 가장자리 거리 (302) 안쪽으로 있도록 노즐은 위치할 수 있다. 세번째, 노즐 개구 (308) 의 외측 (306) 이 웨이퍼 표면 (210) 위쪽으로 소정의 끌어올린 거리 (304) 에 있도록 노즐 (220) 은 위치할 수 있다.
각 θ는 약 10도∼약 35도가 바람직하고, 약 15도∼약 25도가 더욱 바람직하며, 약 20도가 가장 바람직하다. 가장자리 거리 (302) 는 약 3㎜∼약 20㎜ 가 바람직하고, 약 5㎜ 가 가장 바람직하다. 끌어올린 거리 (304) 는 약 5㎜가 바람직하다. 끌어올린 거리 (304) 는 약 2㎜∼약 15㎜ 사이에서 변화할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 세정공정 (400) 에 대한 플로우차트를 나타낸다. 공정 (400) 은 오퍼레이션 (402) 에서 시작하는데, 이 경우 반도체 웨이퍼 (200) 는 브러시 박스 (102) 에 로드된다. 그 후, 이 공정 (400) 은 오퍼레이션 (404) 로 진행하는데, 이 경우 화학 세정은 브러시 박스 (102) 에서 웨이퍼 표면 (210) 에 대해 실행된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상술한 바와 같이, 이 화학 세정은 2 개의 브러시 (204) 로 실행되는 것이 바람직하다. 다음으로, 공정 (400) 은 오퍼레이션 (406) 으로 진행할 것인데, 이 경우 브러시 (바람직하게는, 상부 브러시 (204a)) 는 웨이퍼 표면 (210) 과의 접촉으로부터 떨어진다. 도 4a 및 도 4b를 참조하여 상술한 바와 같이, 웨이퍼 (200) 가 회전함에 따라, 웨이퍼 (200) 는 하부 세정 브러시 (204b) 와 한 조의 롤러 (202) 사이에서 유지되는 것이 바람직하다. 오퍼레이션 (406) 후에, 공정 (400) 은 오퍼레이션 (408) 로 진행하는데, 이 경우 세정액의 흐름은 노즐시스템을 통해 웨이퍼 표면 (210) 으로 전달된다. 이 세정액은, 화학 세정후에, 불필요한 화학물질과 미립자를 웨이퍼 표면 (210) 으로부터 린스오프 (rinse-off) 하도록 구성된 탈이온수인 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 화학 세정후에 이 세정액의 인가는, 시간이 걸리고 덜 완전한 TTB 공정을 이용하여 웨이퍼 (200) 를 세정해야 할 필요성을 피한다.
오퍼레이션 (408) 후에, 공정 (400) 은 오퍼레이션 (410) 으로 진행하는데, 이 경우 웨이퍼 (200) 는 SRD 부 (104) 로 이동된다. 오퍼레이션 (410) 으로 진행하는 대신에, 공정 (400) 은 웨이퍼 (200) 를 제 2 브러시 박스 (102b) 로 양자택일적으로 운송하고, 오퍼레이션 (404, 406 및 408) 의 어떤 조합도 제 2 브러시 박스 (102b) 에서 실행될 수 있다. 오퍼레이션 (410) 후나 또는 제 2 브러시 박스 (102b) 다음에, 공정 (400) 은 오퍼레이션 (412) 으로 진행할 것인데, 이 경우 상술한 세정 오퍼레이션 다음에 일어나는 제작 오퍼레이션은 웨이퍼 (200) 에 대해 실행된다.
그 후, 공정 (400) 은 결정 오퍼레이션 414로 진행하는데, 이 경우 다음 웨이퍼의 세정여부를 결정한다. 만일 세정할 다음 웨이퍼가 없으면, 공정 (400) 은 종료된다. 한편, 만일 다음 웨이퍼가 세정되길 바란다면, 공정 (400) 은 다른 반도체 웨이퍼가 브러시 박스 (102) 에 로드되는 오퍼레이션 (402) 으로 되돌아 갈 것이다. 상술한 사이클은 결정 오퍼레이션 (414) 에서 다음 웨이퍼가 없을 때까지 계속되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 웨이퍼 세정공정 (500) 에 대한 플로우차트를 나타낸다. 공정 (500) 은 오퍼레이션 (502) 에서 시작하는데, 이 경우 반도체 웨이퍼 (200) 는 브러시 박스에 로드된다. 그 후, 이 공정 (500) 은 오퍼레이션 (504) 으로 진행하는데, 이 경우 화학 세정은 브러시 박스 (102) 에서 웨이퍼 표면 (210) 에 대해 실행된다. 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상술한 바와 같이, 이 화학 세정은 2 개의 브러시 (204) 로 실행되는 것이 바람직하다. 다음으로, 공정 (500) 은 오퍼레이션 (506) 으로 진행하는데, 이 경우 브러시 (204) 는 웨이퍼 표면 (210) 과의 접촉으로부터 떨어진다. 도 4c 및 도 4d를 참조하여 상술한 바와 같이, 웨이퍼 (200) 가 회전함에 따라, 웨이퍼 (200) 는 한 조의 롤러 (202) 사이에서 유지되는 것이 바람직하다. 오퍼레이션 (506) 후에, 공정 (500) 은 오퍼레이션 (508) 로 진행하는데, 이 경우 세정액의 흐름은 노즐시스템을 통해 웨이퍼 표면 (210) 으로 전달된다. 이 세정액 전달의 이익은 위에서 논의되었다.
다음으로, 공정 (500) 은 오퍼레이션 (510) 으로 진행하는데, 이 경우 웨이 퍼 (200) 는 SRD 부 (104) 로 운송된다. 혹은, 오퍼레이션 (510) 으로 진행하는 대신에, 공정 (500) 은 제 2 브러시 박스로 진행하는데, 이 경우 오퍼레이션 (504, 506 및 508) 의 어떤 조합이 실행될 수 있다. 오퍼레이션 (510) 후나 또는 제 2 브러시 박스 다음에, 공정 (500) 은 오퍼레이션 (512) 으로 진행하는데, 이 경우 상술한 세정 오퍼레이션 다음에 일어나는 제작 오퍼레이션은 웨이퍼 (200) 에 대해 실행된다.
그 후, 공정 (500) 은 결정 오퍼레이션 514로 진행하는데, 이 경우 다음 웨이퍼의 세정여부를 결정한다. 만일 세정할 다음 웨이퍼가 없으면, 공정 (500) 은 종료된다. 한편, 만일 다음 웨이퍼가 세정되길 바란다면, 공정 (500) 은 다른 반도체 웨이퍼가 브러시 박스에 로드되는 오퍼레이션 (502) 으로 되돌아 간다. 상술한 사이클은 결정 오퍼레이션 (514) 에서 다음 웨이퍼가 없을 때까지 계속되는 것이 바람직하다.
브러시를 통한 (TTB) 기술을 실행하는 웨이퍼 세정시스템에 대해 특정의 기준이 만들어져 왔다. 그러나, 본 발명의 세정방법은 화학적 드립 어플리케이터를 실행하는 시스템 등과 같은 다른 타입의 세정시스템에 적용될 수 있다. 그러므로, 이들 웨이퍼 세정방법을 실행함으로써, 전체 세정시스템은 보다 질이 좋은 세정된 웨이퍼를 생성할 것이다.
또한, 본 발명은 여러 가지의 특정한 실시예와 관련하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형하여 실 시할 수 있음은 물론이다.
Claims (15)
- 웨이퍼의 표면을 세정하는 방법으로서,상기 웨이퍼의 표면에 화학 용액을 가하는 세정 브러시로 상기 웨이퍼의 표면을 스크럽하는 단계;상기 세정 브러시를 상기 웨이퍼의 표면과의 접촉으로부터 분리하는 단계; 및상기 웨이퍼의 표면으로부터 상기 화학 용액을 거의 제거하도록, 상기 웨이퍼의 표면에 물의 흐름을 전달하는 단계를 포함하고,상기 웨이퍼의 표면에 물의 흐름을 전달하는 단계는,상기 웨이퍼의 표면에 상기 물의 흐름을 전달하기 위해 상기 웨이퍼의 표면 상에 제 1 송출 소스 (delivery source) 와 제 2 송출 소스를 설치하는 단계, 및상기 웨이퍼의 표면 상의 유체의 pH 가 약 4 이상 또는 8.5 이하가 될 때까지 상기 웨이퍼의 표면에 물의 흐름의 전달하는 단계를 지속하는 단계를 더 포함하며,상기 스크럽하는 단계 동안 및 상기 웨이퍼의 표면으로 물의 흐름을 전달하는 단계 동안, 상기 세정 브러시의 상기 화학 용액이 거의 일정한 화학농도로 유지되는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 화학 용액을 가하는 상기 세정 브러시는, 브러시를 통한 (TTB) 화학 물질 전달 기술을 실행하는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스크럽하는 단계는 상기 세정 브러시와 제 2 세정 브러시를 가지는 브러시 박스에서 실행되는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 2 세정 브러시는 상기 웨이퍼의 하면을 스크럽하도록 실행되는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 세정 브러시를 상기 웨이퍼의 표면과의 접촉으로부터 분리하는 단계에 의해, 화학 세정 오퍼레이션이 종료되는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 송출 소스의 각각을 통해 약 150ml/분 ∼ 약 750ml/분의 물이 흐르는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 송출 소스 및 상기 제 2 송출 소스에 대해 약 20psi ∼ 약 50psi 사이의 범위의 압력을 설정하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 웨이퍼의 표면에 물의 흐름을 전달하는 단계를 위해 약 5초 ∼ 약 60초의 시간을 설정하는 단계를 더 포함하는, 웨이퍼 표면 세정 방법.
- 반도체 웨이퍼를 세정하기 위한 시스템으로서,브러시 박스를 포함하며, 상기 브러시 박스는,상기 반도체 웨이퍼의 상면을 스크러빙하고, 상기 반도체 웨이퍼의 상면과 직교하여 이동하도록 구성되는, 상부 브러시;상기 반도체 웨이퍼의 하면을 스크러빙하고, 상기 반도체 웨이퍼의 직경에 걸쳐 연장되는, 하부 브러시;상기 반도체 웨이퍼가 상기 하부 브러시 상에 위치되도록 균형을 잡을 수 있는, 하나 이상의 롤러;상기 반도체 웨이퍼의 상면을 린스하는 물의 흐름을 가하고, 린스하는 동안 상기 상부 브러시가 상기 반도체 웨이퍼의 상기 상면으로부터 분리되는, 하나 이상의 상부 노즐; 및상기 하부 브러시가 동작 상태일 때, 상기 하나 이상의 상부 노즐을 통해 유체를 스프레이하는 제어 수단을 포함하고,상기 반도체 웨이퍼의 상기 상면과 상기 하면을 스크럽하는데 이용되는 상기 상부 브러시와 상기 하부 브러시는 화학 세정 용액에 필요한 수단을 제공하고, 상기 하나 이상의 상부 노즐에 의해 가해지는 상기 물의 흐름이 상기 웨이퍼의 표면 상의 유체의 pH 가 약 4 이상 또는 8.5 이하가 될 때까지 상기 화학 세정 용액을 거의 제거하도록 구성되는, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 반도체 웨이퍼의 상기 하면에 상기 물의 흐름을 가하기 위한 하나 이상의 하부 노즐을 더 포함하는, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 하나 이상의 상부 노즐이 상기 반도체 웨이퍼의 상기 상면에 대해 각을 이루어 배치되고, 상기 상면으로부터 끌어올린 거리로 이격되는, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 11 항에 있어서,상기 각이 약 10 도 ∼ 약 35 도인, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 11 항에 있어서,상기 끌어올린 거리가 약 2㎜ ∼ 약 15㎜ 인, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 11 항에 있어서,상기 하나 이상의 상부 노즐의 말단은, 약 3㎜ 내지 약 20㎜의 거리로 상기 반도체 웨이퍼의 상면 가장자리 위에 위치되는, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
- 제 9 항에 있어서,상기 웨이퍼가 분당 약 20회 이하로 회전하도록 구성되어 있는, 반도체 웨이퍼 세정 시스템.
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