KR20080081068A - 전자장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

기판(2)을 처리실(1)의 내측에 배치하여 기판(2)의 표면(3)에 세정 공정 순서를 실행하는 전자장치, 특히 반도체 장치(이에 한정되지 않음)의 제조방법은, 기판(2)의 표면(3)에 습윤 세정 처리를 하는 단계와, 기판(2)의 표면(3)을 습윤 상태로 유지하는 동안 처리실(1)을 불활성 가스로 정화시키는 단계와, 기판(2)의 표면(3)을 건조시키는 단계를 포함한다.

Description

전자장치의 제조방법{METHOD OF CLEANING ELECTRONIC DEVICE}

본 발명은 전자장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 기판을 처리실의 내부에 배치하고 기판의 표면에 세정 공정 순서를 거치는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이지만, 이것에 한정되지는 않는다.

반도체 장치와 같은 전자 장치의 제조 도중에, 기판의 표면은 잠재적인 오염원에 노출된다. 안정된 제조 공정을 실행하기 위해서는 기판의 표면이 청결한 상태로 유지되어야할 필요가 있다. 따라서, 기선(baseline)의 오염 정도를 낮게 하기 위해서 보통 세정 공정 순서가 사용되고 있다. '양호한' 세정 공정 순서의 중요한 기준은 오염물질의 제거 이외에, 입자 등의 오염물질의 추가를 최소로 감소시키는 것이다.

반도체 산업에서 흔히 사용되고 있는 세정 공정은 염산, 암모니아 플로우르화수소산 및/또는 황산의 희석제를 기초로 한 습윤 세정 처리를 이용하는 것인데, 이러한 습윤 세정 처리는 순차적인 세정 단계(이하, 다단계 습윤 세정 처리라 칭 함)에서 수행된다. 그러한 화학물질의 증기가 반응하여 염화 암모늄, 플루오르화 암모늄, 황산 암모늄 등의 고형물(입자)을 형성하는 것은 공지되어 있다. 빈번하게 사용되고 있는 다른 세정 공정의 순서는 소위 RCA 세정 처리를 이용하는 것인데, 이것은 4개의 세정 단계를 포함하는 다단계 습윤 세정 처리로서, 그러한 4개의 세정 단계는, 1) 황산과 과산화수소의 혼합물을 이용한 유기 오염물질의 제거 단계와, 2) 물과 플루오르화수소산의 혼합물에 의한 산화막의 제거 단계와, 3) 물, 과산화수소 및 수산화암모늄의 혼합물을 이용한 입자의 제거 및 소수성 실리콘 표면의 재산화 단계와, 4) 물, 과산화수소 및 염산의 혼합물에 의한 금속의 제거 단계이다.

상술한 경우에, 하나의 동일한 세정 단계에서 사용된 화학물질의 증기들 사이의 반응으로부터 그리고 다른 세정 단계에서 사용된 화학물질의 증기들 사이의 반응으로부터 고형물(입자)이 생성될 것이다.

상술한 입자의 생성은 특히 분무 공구(spray tool) 등의 세정 공구에서 문제가 되는데, 그러한 세정 단계(들)는 건조 단계와 동일한 처리실내에서 수행된다. 기판의 건조 중에, 고형물(입자)이 건조 표면에 고착된다. 이것에 의해, 표면의 입자 수가 증가한다. 현재의 세정 공정 순서에서, 표면 입자의 수에 대한 이러한 고형물의 불리한 영향은, 기판을 건조시키기 전에 기판을 헹구고 및/또는 기판을 다른 처리실로 이동시키는 것에 의해 상쇄된다.

서두에 언급한 유형의 방법은 국제특허 출원 공개 제 WO 99/52654 호에 개시되어 있다. 기판이 습윤 세정 처리를 거친 후에, 기판은, 예컨대 탈이온수를 분무 함으로써 린스에 노출되고, 이어서 질소 가스로 정화하면서 스핀 건조와 같은 임의의 하나 이상의 공지된 건조 기술을 거침으로써 건조된다. 질소 정화의 개시와 기판의 표면이 건조되는 순간 사이의 시간은 너무 짧아서 처리실로부터 고형물의 상당한 제거를 달성할 수 없다.

본 발명의 주 목적은 세정 공정 순서의 성능이 향상된 서두에 언급한 유형의 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 방법의 세정 공정의 순서는, 기판에 습윤 세정 처리를 하는 단계와, 기판의 표면을 습윤 상태로 유지하면서 처리실을 불활성 가스로 정화하는 단계와, 기판의 표면을 건조시키는 단계를 포함한다.

기판의 표면을 건조시키기 전에, 기판의 표면을 습윤 상태로 유지하면서 처리실이 불활성 가스로 정화되는 경우, 표면 입자의 수의 상당한 감소가 달성된다. 처리실을 정화하는 동안 기판의 표면이 습윤 상태로 유지되므로, 그 안에 존재하는 고형물(입자)이 기판의 표면에 고착될 가능성이 감소한다. 그러므로, 전술한 정화 단계를 실행하는 것에 의해 표면의 입자 수를 감소시킬 수 있다. 정화하는데 필요한 시간은, 특히 처리실의 크기, 사용된 불활성 가스의 흐름, 및 처리실내의 최초의 소망하는 입자의 오염 정도에 좌우된다. 당업자에게는, 기판의 표면을 습윤 상태로 유지하면서 처리실의 정화 시간이 길수록 처리실내의 입자의 최종 농도 레벨이 낮아지리라는 것이 명확할 것이다.

과도하게 가해지는 액체의 양을 감소시키기 위해서, 기판의 표면상에 액체를 분무하여 습윤 상태로 유지하는 것이 바람직하다. 분무는 표면을 습윤하게 하기 위한 효과적인 방법이다.

분무 효율을 더욱 증가시키기 위해서, 기판의 표면상에 액체를 분무하는 동안 기판을 회전시키는 것이 바람직하다. 이러한 회전은 기판의 표면 전면에 걸친 액체의 고른 분배를 촉진시킨다.

본 발명에 따른 방법의 추가의 바람직한 실시예는 다른 종속 청구항에 기재되어 있다.

본 발명의 이들 및 다른 측면은 이하 설명하고 도면에 도시한 실시예로부터 명확해질 것이고 그러한 실시예를 참조하여 설명할 것이다.

기판(2)의 표면(3)에 세정 공정을 실행하는 장치가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치는 기판(2)을 수용하기 위한 처리실(1)을 포함하고 있다. 본 실시예에서, 처리실(1)은 기판(2)을 카세트(4)에 겹겹이 쌓는 것에 의해 다수의 기판(2)을 동시에 처리할 수 있도록 설계되어 있다. 변형예로, 이 장치는 한 번에 하나의 기판(2)을 처리하도록 설계된 처리실(1)을 포함할 수도 있다.

먼저, 기판(2)의 표면(3)에 습윤 세정 처리, 예컨대 앞서 언급한 RCA 습윤 세정 처리를 하는데, 이러한 RCA 습윤 세정 처리는, 1) 황산 및 과산화수소의 혼합물을 이용한 유기 오염물의 제거 단계와, 2) 물과 플루오르화수소산의 혼합물로 산화막을 제거하는 단계와, 3) 물, 과산화수소 및 수산화암모늄의 혼합물을 이용한 입자의 제거 및 소수성 실리콘 표면의 재산화 단계와, 4) 물, 과산화수소 및 염산 의 혼합물에 의한 금속의 제거 단계를 포함한다. 이러한 습윤 세정 처리는 도 1에 도시된 장치에서 통상의 방법으로 수행된다.

이러한 습윤 세정 처리 후에, 기판(2)의 표면(3)을 습윤 상태로 유지하면서 처리실(1)은 불활성 가스로 정화된다. 기판(2)의 표면(3)을 습윤 상태로 유지하기 위해서, 공급관(5)을 거쳐 처리실(1)에 액체가 공급되며, 이 액체는 그 다음 기판(2)의 표면(3)상에 공급된다. 이 목적을 위해서, 공급관(5)은 스프레이 포스트(spray post)(6)까지 연장되고, 이 스프레이 포스트(6)로부터 액체가 일련의 노즐(7)로부터 기판(2)의 표면(3)상에 횡방향으로 분무된다. 스프레이 포스트(6)는 처리실(1)의 중앙에서 하방으로 연장되어 카세트(4)내의 전체의 기판(2)에 액체를 분무할 수 있도록 한다. 과잉 공급된 액체는 처리실(1)의 바닥에 설치된 드레인(8)을 통해 처리실(1)에서 배출된다. 처리실(1)을 정화시키기 위해서, 불활성 가스가 추가의 공급관(9)을 거쳐 처리실(1)에 공급되며, 이 불활성 가스는 스프레이 포스트(6)에 제공된 추가의 일련의 노즐(10)을 거쳐 처리실(1)에 유입된다. 기판(2)의 표면(3)의 습윤에 대한 분무 효율을 증가시키기 위해서, 기판의 표면상에 액체를 분무하는 동안 기판이 회전하는 것이 바람직하다. 기판(2)을 수용하는 카세트(4)는 모터(12)와 함께 사용할 수 있는 턴테이블(11)에 의해 회전할 수 있다. 탈이온수가 액체로서 공급되고 질소 가스가 불활성 가스로서 공급되는 것이 바람직하다. 탈이온수 및 질소 가스는 그러한 장치에 통상적으로 공급되는 유체이다. 그러나, 그 대신에 다른 액체 및 불활성 가스가 사용될 수도 있음은 명백할 것이다.

처리실을 정화하는 동안 기판의 표면이 습윤 상태로 유지되므로, 기판의 표면에 고착되어 그 내부에 존재하는 고형물(입자)은 감소된다. 그러므로, 전술한 정화 단계를 실행하는 것에 의해 표면 입자의 수를 감소시킬 수 있다. 정화시키는데 필요한 시간은 특히 처리실의 크기, 사용된 불활성 가스의 흐름, 및 처리실내의 최초의 소망하는 입자의 농도에 의존한다. 당업자는, 기판의 표면을 습윤한 상태로 유지하면서 처리실이 정화되는 시간이 길수록 처리실내의 입자의 최종 농도 레벨이 낮아지리라는 것을 명확히 이해할 것이다.

기판(2)의 표면(3)을 건조시키기 전에, 기판은 하나 이상의 헹굼 단계를 거칠 수도 있다. 그 다음, 기판(2)의 표면이 건조된다. 이것은, 처리실을 질소 가스 등의 추가의 불활성 가스로 정화하는 동안 기판을 회전시키는 것과 같은 임의의 하나 이상의 공지된 건조 기술을 사용하여 수행할 수 있다. 처리실(1) 내측의 고형물(입자)의 농도가 전술한 정화 단계에 의해 효율적으로 감소되므로, 일단 기판의 표면이 건조되면 기판(2)의 표면(3)상의 입자의 고착 가능성이 감소된다.

본 발명은, 예컨대 감광성 유기 오염물질을 포함하는 유기 물질의 제거, 금속, 금속의 염, 및 입자의 제거, 산화물의 제어 및 제어된 화학적 산화물의 재생에 적용되는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명은 다단계 습윤 세정 처리와 관련하여 적용하는 것이 바람직하지만, 플루오르화수소산 용액에 의한 산화 실리콘의 습윤 에칭과 같은 단 하나의 세정 단계를 포함하는 습윤 세정 처리인 단일 단계의 습윤 세정 처리에도 물론 적용 가능하다.

본 발명은 활성장치로도 칭하는 반도체 장치의 제조에 사용되는 것이 바람직할 수 있지만, 예컨대 박막 커패시터 및 저항기와 같은 비활성장치에도 적용 가능하다. 반도체 장치의 제조에 통상적으로 적용되는 반도체 본체를 포함하는 기판 이외에, 본 발명은 예컨대 유리 본체 또는 절연체상 실리콘(silicon on insulator: SOI) 본체를 포함하는 기판에도 적용될 수 있다. 유리 본체는, 예컨대 박막 트랜지스터 및 액정 표시장치(LCD) 구동용 활성 어레이의 제조에 사용될 수 있는 반면, 절연체상 실리콘(SOI) 본체는 예컨대 전기통신용의 고주파 장치 및 고압 장치용으로 사용할 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 범위내에서 많은 변형예가 가능하다는 것을 당업자라면 명확히 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 처리실

2 : 기판

3 : 기판의 표면

Claims (9)

1. 기판을 처리실의 내부에 배치하고 기판의 표면에 세정 공정 순서를 거치는 전자 장치, 특히 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,

   상기 기판의 표면에 습윤 세정 처리를 하는 단계와,

   상기 기판의 표면을 습윤 상태로 유지하면서 처리실을 불활성 가스로 정화시키는 단계와,

   상기 기판의 표면을 건조시키는 단계를 포함하며,

   상기 습윤 세정 처리는, 유기 오염물을 제거하는 단계와, 산화막을 제거하는 단계와, 입자를 제거하고 기판의 표면을 재산화하는 단계와, 금속을 제거하는 단계중 적어도 2개의 단계로 이루어진 일련의 세정 단계를 실행함으로써 수행되는

   전자장치의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판의 표면은 액체를 상기 기판의 표면상에 분무하는 것에 의해 습윤 상태로 유지되는

   전자장치의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 액체로서 탈이온수가 사용되는

   전자장치의 제조방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 액체를 기판의 표면상에 분무하는 동안 기판이 회전하는

   전자장치의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 불활성 가스로서 질소 가스가 사용되는

   전자장치의 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판의 표면은 기판을 회전시킴으로써 건조되는

   전자장치의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 기판을 회전시켜 기판의 표면을 건조시키면서 상기 처리실이 추가의 불활성 가스에 의해 정화되는

   전자장치의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 추가의 불활성 가스로서 질소 가스가 사용되는

   전자장치의 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 세정 공정 순서는 분무 공구에서 수행되는

   전자장치의 제조방법.

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