KR20080106845A - 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 세정 장치 - Google Patents

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나오토 나카무라
타케시 타니구치
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

기판 표면의 패턴이 파괴되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 워터마크의 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 세정 장치를 제공한다.
기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 상기 기판에 대하여 세정액을 공급하여 상기 기판 표면을 세정하는 공정(스텝 S16)과, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하는 공정(스텝 S18)과, 상기 린스 후의 상기 기판을 건조시키는 공정(스텝 S22)을 가지며, 상기 기판 표면을 린스하는 공정에서는 상기 린스액에 HF를 첨가한다.
Figure P1020080051742
순수, 세정 장치, 린스액

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 기판 세정 장치{MANUFACTURING METHOD OF A SEMICONDUCTOR DEVICE AND SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 세정 장치에 관한 것이다.
기판 세정 장치의 하나로서, 스핀(spin)식 매엽(枚葉) 기판 세정 장치가 알려져 있다. 이러한 종류의 기판 세정 장치에 있어서는, 회전하는 기판 표면에 예를 들면 희불산(DHF)을 공급하여 기판의 표면을 세정하고, 이어서, 회전하는 기판 표면에 순수(純水)인 린스(rinse)액을 공급하여 기판 표면에 잔류하는 DHF를 세류(洗流)하고, 그 후, 린스액의 공급을 정지시킨 상태에서 기판을 고속 회전시켜 기판 표면의 린스액을 제거하여, 기판을 건조시킨다(예를 들면 특허 문헌 1).
<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 제2002-164316호 공보
상기와 같이, 기판을 고속 회전시켜 기판 표면의 린스액을 제거하여, 기판을 건조시키는 방법을 스핀 건조라고 한다. 스핀 건조는, 구체적으로는, 회전에 의한 원심력으로 수분을 제거하고, 남은 소량의 수분을 질소 분위기 속에서 건조시킨다. 또한, 다른 건조 방법으로서는, 린스액의 공급부로부터 중심 측으로 IPA(isopropyl alcohol)의 증기를 공급하여, 린스액을 IPA 치환하는 로타고니(Rotagoni) 건조라는 방법도 알려져 있다.
본 발명자들은 상기한 스핀 건조하에 있어서는, 기판 표면의 패턴이 파괴되는 경우가 있음을 발견했다. 이는, 물의 표면 장력이 크기 때문에 일어나는 것이라고 생각된다. 또한, 기판 표면에 워터마크(watermark)가 발생하는 경우가 있음을 발견했다. 한편, 로타고니 건조는 기판의 회전, IPA 증기의 공급 등의 조건 설정이 어려워, 양산 수단으로서는 사용되지 않고 있다.
본 발명은, 기판 표면의 패턴이 파괴되는 것을 방지할 수 있고, 또한, 워터마크의 발생을 방지할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 기판 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 한 형태에 의하면, 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 세정 공정은, 상기 기판에 대하여 세정액을 공급하여 상기 기판 표면을 세정하는 공정과, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하는 공정과, 상기 린스 후의 상기 기판을 건조시키는 공정을 포함하며, 상기 기판 표면을 린스하는 공정에서는, 상기 린스액에 HF(hydrofluoric)를 첨가하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판을 지지하는 지지구와, 상기 지지구를 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 대하여 세정액, 순수를 포함하는 린스액, HF를 공급하는 공급계와, 상기 기판을 지지한 상기 지지구를 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판에 대하여 상기 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하고, 상기 기판에 대하여 상기 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하고, 그 후, 상기 기판을 건조시킴과 동시에, 상기 린스시에 상기 린스액에 HF를 첨가하도록, 상기 회전 기구 및 상기 공급계를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기판 세정 장치가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판 표면의 패턴이 파괴되는 것을 방지할 수 있으며, 또한, 워터마크의 발생을 방지할 수 있어, 반도체 장치의 수율(yield)을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 토대로 설명한다.
도 1 및 도 2에 있어서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(10)가 나타나 있다. 기판 세정 장치(10)는, 세정 장치 본체(12)를 가지며, 이 기판 세정 장치 본체(12)에 둘러싸인 세정실(14)이 구성되어 있다. 이 세정실(14)에는, 반도체 웨이퍼(wafer) 등의 기판(16)을 수평으로 지지하는 지지구(18)가 배치되어 있다. 이 지지구(18)는, 모터 등으로 이루어지는 회전 기구(20)에 회전축(21)을 개재하여 접속되고, 이 회전 기구(20)에 의해 수평으로 지지된 상태의 기판(16)을 회전시키도록 되어 있다.
지지구(18)의 주위는 커버(22)에 의해 둘러싸여 있다. 이 커버(22)는 후술하는 바와 같이, 지지구(18)에 의해 기판(16)이 회전할 때에 기판(16)으로부터 튀어나오는 약액(藥液)을 막아내도록 되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 세정 장치 본체(12)의 측면에는, 기판 반입 반출구(24)가 형성되어 있다. 이 기판 반입 반출구(24)에는 게이트 밸브(26)가 설치되어 있고, 이 게이트 밸브(26)에 의해 기판 반입 반출구(24)가 개폐된다. 또한, 이 기판 반입 반출구(24)를 개재하여 기판(16)을 지지구(18)로 이재(移載)하기 위한 기판 이재기(27)가 설치되어 있다.
상술한 세정실(14)에는, 제1 노즐(28)과 제2 노즐(30)이 삽입되어 있다. 제1 노즐(28)과 제2 노즐(30)은, 각각의 선단(先端)이 지지구(18)에 지지된 기판(16)의 중심 부근 앞쪽까지 연장되도록 수평으로 배치되어 있다. 제1 노즐(28)은 예를 들면 DHF로 이루어지는 세정액을 공급하는 세정액 공급부(32)에, 세정액 공급을 제어하는 제어 밸브(32a)를 개재하여 접속되어 있고, 이 제1 노즐(28)로부터는 세정액이 기판(16)의 중심에 공급된다. 제2 노즐(30)은, 순수로 이루어지는 린스액을 공급하는 린스액 공급부(34) 및 치환 액체를 공급하는 치환 액체 공급부(36)에, 린스액 및 치환 액체의 공급을 제어하는 제어 밸브(38)를 개재하여 접속되어 있고, 이 제2 노즐(30)로부터는 린스액 또는 치환 액체가 기판(16) 중심에 공급된다. 따라서, 주로, 제1 노즐(28), 세정액 공급부(32) 및 제어 밸브(32a)에 의해 세정액 공급계가 구성되고, 주로, 제2 노즐(30), 린스액 공급부(34) 및 제어 밸브(38)에 의해 린스액 공급계가 구성되며, 주로, 제2 노즐(30), 치환 액체 공급부(36) 및 제어 밸브(38)에 의해 치환 액체 공급계가 구성되고, 세정액 공급계, 린스액 공급계 및 치환 액체 공급계에 의해 공급계가 구성된다.
치환 액체는, 린스액, 즉 순수보다 표면 장력이 작고, 린스액과 혼합 가능한 것으로서, 예를 들면 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 이소프로필 알코올(IPA), n－프로필 알코올(n-propyl alcohol), 에틸렌 글리콜(ethylene glycol), 2－메틸-2－프로파놀(2-methyl-2-propanol) 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물, 또는, 이들을 순수로 희석한 것이다. 한편, 치환 액체는 린스액으로서도 기능을 하기 때문에, 순수로 이루어지는 린스액을 제1 린스액, 치환 액체를 제2 린스액, 양자를 총칭해서 단순히 린스액이라고 부르는 경우도 있다.
급수부(40)는, 상술한 커버(22)의 내측 상부 주위에 개구되어 있고, 타단(他端)은 순수로 이루어지는 물을 공급하는 순수 공급부(42)에 접속되어 있어, 커버(22)의 내면에 물을 공급할 수 있도록 되어 있다. 한편, 급수부(40)에는 순수의 공급을 제어하는 제어 밸브(42a)가 설치되어 있다. 순수 공급부(42)는, 린스액 공급부(34)와 공용하도록 해도 무방하다.
커버(22)의 하면에는, 커버(22)에 공급된 물을 배출하기 위한 배수관(44)이 접속되어 있고, 이 배수관(44)은, 기판 세정 장치 본체(12)의 외부로 연장되고, 이 배수관(44)을 개재하여 커버(22) 내의 물이 배출된다.
또한, 기판 세정 장치 본체(12)의 상부에는, 건조용 가스 공급관(46)이 접속되어 있다. 이 건조용 가스 공급관(46)의 타단에는, 건조용 가스 공급부(48)가 접속되어 있다. 건조용 가스 공급관(46)에는, 건조용 가스의 공급을 제어하는 제어 밸브(48a)가 설치되어 있다. 건조용 가스로서는 예를 들면 질소(N2)가 사용된다. 또한, 기판 세정 장치 본체(12)의 하부에는 건조용 가스를 배출하기 위한 배기관(50)이 접속되어 있다.
컨트롤러(52)는 컴퓨터로 구성되고, 회전 기구(20)에 의한 지지구(18)의 회전, 게이트 밸브(26)에 의한 기판 반입 반출구(24)의 개폐, 기판 이재기(27)에 의한 기판(16)의 반입 및 반출, 제어 밸브(32a)에 의해 제어되는 제1 노즐(28)에 의한 DHF의 공급, 제어 밸브(38)에 의해 제어되는 제2 노즐(30)에 의한 린스액 또는 치환 액체의 공급, 제어 밸브(42a)에 의해 제어되는 급수부(40)로부터의 순수 공급, 제어 밸브(48a)에 의해 제어되는 건조용 가스 공급관(46)으로부터의 질소(N2)의 공급 등을 제어한다.
다음에, 상기 구성에 따른 기판 세정 장치(10)를 사용하여 반도체 장치(device)의 제조 공정의 일공정으로서 기판을 세정하는 방법에 대해 설명한다.
도 3은 컨트롤러(52)에 의한 제어 플로우(flow)를 나타내는 플로우 차트(flow chart)이다.
먼저, 스텝 S10에 있어서, 게이트 밸브(26)에 의해 기판 반입 반출구(24)를 열고, 패턴이 형성된 기판(16)을 기판 이재기(27)에 의해 세정실(14) 내로 반입한다.
다음의 스텝 S12에 있어서는, 기판 이재기(27)를 제어하여 기판(16)을 지지구(18)에 지지(set)하고, 게이트 밸브(26)에 의해 기판 반입 반출구(24)를 닫는다.
다음의 스텝 S14에 있어서는, 회전 기구(20)에 의해 회전축(21)을 개재하여 지지구(18)를 회전시킴으로써 기판(16)의 회전을 개시한다.
다음의 스텝 S16에 있어서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기판(16)의 회전을 유지하면서, 제1 노즐(28)로부터 DHF를 기판(16)의 중심을 향하여 공급하고, 기판(16)의 표면을 세정한다.
다음의 스텝 S18에 있어서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(16)의 회전을 유지하면서, 제1 노즐(28)로부터 DHF의 공급을 정지하고, 제어 밸브(38)의 린스액 공급측을 열고, 치환 액체측을 닫아, 제2 노즐(30)로부터 린스액으로서의 순수(제1 린스액)를 기판(16)의 중심을 향하여 공급하여, 기판 표면에 잔류하는 DHF를 씻어 내린다.
다음의 스텝 S20에 있어서는, 기판(16)의 회전을 유지하면서, 제어 밸브(38)의 린스액 공급측을 서서히 닫고, 치환 액체측을 서서히 열어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제2 노즐(30)로부터 치환 액체로서의 에탄올 등(제2 린스액)을 기판(16)의 중심을 향하여 공급하고, 기판 상의 순수를 에탄올 등으로 치환한다. 이 경우, 치환 액체가 물과 혼합 가능한 때에는, 반드시 100% 치환할 필요는 없으며, 린스액의 일부가 치환 액체로 치환되도록 하는 것도 가능하다.
또한, 이 스텝 S20에 있어서는, 급수부(40)로부터 커버(22)의 내면에 물을 공급한다. 이에 의해 커버(22)의 내면에 튄 에탄올 등에 의한 연소가 일어날 위험성을 저감할 수 있다. 커버(22)의 내면에 공급된 물은, 배수관(44)을 개재하여 외부로 배출된다.
다음의 스텝 S22에 있어서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 기판(16)의 회전을 유지하면서, 제2 노즐(30)로부터의 린스액 및 치환 액체의 공급을 정지하고, 기판 상의 에탄올 등을 회전에 의한 원심력으로 제거한다. 이 스텝 S22에 있어서는, 세정실(14)에는, 건조용 가스 공급부(48)로부터 건조용 가스 공급관(46)을 개재하여 건조용 가스로서의 N2를 공급하여 세정실(14)을 N2 분위기로 하고, 이 N2 분위기 속에서 기판(16)을 건조시킨다.
한편, 급수부(40)로부터 커버(22) 내면에 대한 물의 공급은, 스텝 S20의 치환 공정에서만 수행해도 되지만, 안전성을 높이기 위해 이 스텝 S22의 건조 공정에 있어서도 계속해서 수행하여도 무방하다. 즉, 적어도 기판(16)으로부터 에탄올 등이 커버(22)에 튀는 동안에는 커버(22) 내면에 물을 공급하도록 해도 된다.
다음의 스텝 S24에 있어서는, 회전 기구(20)에 의한 지지구(18)의 회전을 정지함으로써 기판(16)의 회전을 정지한다. 또한, 세정실(14) 내의 N2를 배기한다.
다음의 스텝 S26에서, 게이트 밸브(26)에 의해 기판 반입 반출구(24)를 열고, 기판 이재기(27)에 의해 기판(16)을 세정실(14) 내로부터 반출한다. 그 후, 다른 장치, 예를 들면 에피택셜 성장(epitaxial growth) 장치 등으로 반송하여, 성막 등의 처리를 한다.
본 발명에 의하면, 기판을 건조시키는데, 린스액을, 알코올 등 린스액보다 표면 장력이 작은 액체로 치환한 후에 건조를 하도록 하고 있다. 물의 표면 장력 72.75mN/m(20℃)에 비해, 예를 들면 에탄올의 표면 장력은 22.55mN/m(20℃)으로서 작기 때문에, 예를 들면 100% 치환한 경우에는, 기판 표면의 패턴에 걸리는 힘이 약 1/3으로 작아지므로, 표면 장력에 의한 패턴의 파괴를 막을 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 린스액을 알코올 등으로 치환할 때, 알코올 등의 작용에 의하여 기판 표면의 유기물을 제거하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면, 알코올 등 가연성의 약액에서 기판 표면의 물을 치환할 때에, 회전하는 기판으로부터 튀어나오는 약액을 막아내는 커버에 물을 공급하기 때문에, 연소가 발생할 위험성을 저감할 수 있다.
도 8에 있어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 세정 장치(10)가 나타나 있다. 이 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태와 비교하면, 제2 노즐(30)에 제어 밸브(38)를 개재하여 불화수소(HF) 공급부(54)가 접속되어 있는 점, 즉, 공급계로서, 불화수소 공급계가 더 설치되어 있는 점이 다르다. 그리고, 상술한 스텝 S20에 있어서, 순수를 에탄올 등으로 치환하는 최종 린스액에 이 HF를 첨가하도록 제어한다. 첨가하는 HF는, 극히 희박하며, 바람직하게는, 최종 린스액 속의 HF 농도가 1~1000 ppm이 되도록 한다.
이와 같이, 극히 희박한 HF를 최종 린스액에 첨가하는 이유는, 기판을 건조시킬 때에 기판의 패턴을 파괴하지 않고, 워터마크의 발생을 방지하기 위함이다. 워터마크는 물이 증발할 때, 그 물방울 속에 포함되는 용존(溶存) 실리카 등의 불순물이 표면에 잔류하여 생기는 무늬이다. HF를 최종 린스액에 첨가하면, 이 워터마크의 원인이 되는 용존 실리카 등의 불순물을 증기압이 높은 물질로 변화시킬 수 있고, 이 증기압이 높아진 것이 기화함으로써, 워터마크를 발생시키지 않고 기판을 건조시킬 수 있다.
그런데, 순수 속의 용존 실리카의 농도는, 0.1~10 ppt 정도 이하임이 확인되고 있으며, 현재의 기술에서는 순수 속에는 어떻게 해도 이 정도의 실리카가 잔존한다. IPA 등의 알코올은 순수로 희석해서 사용하는 경우가 많고, 이 경우, 순수로 희석한 IPA, 즉 IPA 용액 속에도 이 정도의 실리카가 용존하게 된다. 즉, 순수로 희석한 IPA 등의 알코올을 치환 용액으로 사용하는 경우, 최종 린스액에는 실리카가 용존하게 된다.
이 용존 실리카의 농도를 고려하면, 용존 실리카를 안정화(증기압이 높은 물질로 변화)시켜서 제거하기 위해서는, IPA 용액에 첨가하는 HF의 농도를 적어도 1~1000 ppm으로 할 필요가 있다. HF 농도를 1 ppm보다 작게 하면, HF와 실리카와의 접촉 확률이 내려가서 용존 실리카를 충분히 제거할 수 없게 된다. 또한, HF 농도를 1000 ppm보다 크게 하면, 막의 에칭 레이트가 발생하여 기판 표면 상에 형성되어 있는 막이 에칭된다. 즉, HF 농도를 그 범위 내의 값으로 하면, 기판 표면 상에 형성되어 있는 막을 에칭함이 없이, 용존 실리카를 충분히 제거할 수 있다.
또한 배수 처리를 고려하면, HF 농도는 1~10 ppm으로 하는 것이 바람직하다. HF 농도를 이 범위 내의 값으로 하면, 기판 표면 상에 형성되어 있는 막을 에칭함이 없이, 용존 실리카를 충분히 제거할 수 있고, 또한, 배수 처리가 불필요해진다.
한편, 본 실시 형태에 있어서는, 공급계 중 린스액 공급계(제1 린스액 공급계), 치환 액체 공급계(제2 린스액 공급계), HF 공급계는 도 9와 같이 구성해도 된다. 즉, 도 9에서는, 제2 노즐(30)은 린스액 공급부(34)에 제어 밸브(38)를 개재하 여 접속되어 있다. 제2 노즐(30)은 그 상류측에서 분기하고 있으며, 분기한 라인은 조합 장치(60)에 접속되어 있다. 조합 장치(60)와 치환 액체 공급부(36)는 배관(62)을 개재하여 접속되어 있고, 배관(62)에는 유량 조정기(64)와, 밸브(66)가 설치되어 있다. 또한, 조합 장치(60)와 HF 공급부(54)는 배관(61)을 개재하여 접속되어 있고, 배관(61)에는 유량 조정기(63)와, 밸브(65)가 설치되어 있다. 조합 장치(60)에 있어서는, 유량 조정기(64), 유량 조정기(63)에서 각각 유량 제어된 치환 액체, HF를 조합함으로써, 치환 액체 속의 HF 농도가 조정된다. 공급계를 이와 같이 구성하면, 치환 액체 속의 HF 농도의 제어성을 용이하게 확보할 수 있어, 극히 희박한 HF 농도의 조정을 용이하게 할 수 있다.
한편, 상기 제2 실시 형태에 있어서는, HF를 첨가하도록 하고 있는데, 이에 한정되지 아니하고, 워터마크의 원인이 되는 불순물을 증기압이 높은 물질로 변화시킬 수 있는 것이면 되고, HF 대신에 예를 들면 염화수소(HCl), 암모니아수(NH4OH) 등을 사용할 수 있다.
또한, 상기 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 스텝 S16에 있어서의 DHF에 의한 세정 후에, 스텝 S18에 있어서, 제1 린스액으로서의 순수를 기판(16)에 대하여 공급하고, 스텝 S20에 있어서, 제2 린스액으로서의 에탄올 등을 기판(16)에 대하여 공급하는 예에 대해 설명했는데, 순수에 의해 린스를 수행하는 스텝 S18을 생략하는 것도 가능하다. 즉, DHF에 의한 세정 후, 순수에 의한 린스를 수행하지 않고 에탄올 등의 약액으로 린스하는 것도 가능하다. 이를, 도 10을 사용하여 설명 한다. 여기에서는, 약액으로서 순수로 희석한 IPA(이하, 희석 IPA)를 사용하는 경우에 대해 설명한다.
도 10(a)는 상기 제1 실시 형태의 세정 플로우에 대응하는 세정 플로우를 나타내고 있으며, 도 10(b)는 도 10(a)의 세정 플로우에 있어서의 순수 린스를 수행하는 스텝 S18을 생략한 세정 플로우를 나타내고 있다. 또한, 도 10(c)는 상기 제2 실시 형태의 세정 플로우에 대응하는 세정 플로우를 나타내고 있으며, 도 10(d)는 도 10(c)의 세정 플로우에 있어서의 순수 린스를 수행하는 스텝 S18을 생략한 세정 플로우를 나타내고 있다. 즉, 도 10(a)는 DHF에 의한 세정→순수에 의한 린스→희석 IPA에 의한 린스→건조를 수행하는 예를 나타내고 있고, 도 10(b)는 DHF에 의한 세정→희석 IPA에 의한 린스→건조를 수행하는 예를 나타내고 있으며, 도 10(c)는 DHF에 의한 세정→순수에 의한 린스→HF를 첨가한 희석 IPA에 의한 린스→건조를 수행하는 예를 나타내고 있고, 도 10(d)는 DHF에 의한 세정→HF를 첨가한 희석 IPA에 의한 린스→건조를 수행하는 예를 나타내고 있다. 도 10(b), 도 10(d)와 같이, 순수에 의한 린스를 생략하는 경우라도, 상기 제1 실시 형태에 있어서의 세정, 상기 제2 실시 형태에 있어서의 세정과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
<실시예>
도 10(a), 도 10(b), 도 10(c), 도 10(d) 각각의 세정 플로우에 의해, 패턴이 형성된 기판에 대해 세정을 수행했다. 도 10(a), 도 10(b)의 세정 플로우는 제1 실시 형태의 기판 세정 장치를 사용하여 수행하고, 도 10(c), 도 10(d)의 세정 플로우는 제2 실시 형태의 기판 세정 장치를 사용해서 수행했다. 또한, 도 10(a), 도 10(b)에서의 희석 IPA 린스는, IPA 농도 20%로 해서 수행하고, 도 10(c), 도 10(d)에서의 HF 첨가 희석 IPA 린스는, IPA 농도 20%, HF 농도 500 ppm으로 해서 수행했다.
그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 도 10(a), 도 10(b)의 세정 플로우에 의해 세정한 경우, 기판 상에 형성된 패턴에 파괴는 발생하지 않았다. 또한, 도 10(c), 도 10(d)의 세정 플로우에 의해 세정한 경우, 기판 상에 형성된 패턴에 파괴는 발생하지 않고, 또한, 워터마크도 발생하지 않았다.
본 발명의 한 형태에 의하면, 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 상기 기판에 대하여 세정액을 공급하여 상기 기판 표면을 세정하는 공정과, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하는 공정과, 상기 린스 후의 상기 기판을 건조시키는 공정을 가지며, 상기 기판 표면을 린스하는 공정에서는, 상기 린스액에 HF를 첨가하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 린스액 속의 HF 농도는 1~1000 ppm이다.
바람직하게는, 상기 린스액 속의 HF 농도는 1~10 ppm이다.
바람직하게는, 상기 세정액은 HF를 포함하고, 상기 린스액 속의 HF 농도는 상기 세정액 속의 HF 농도보다 낮다.
바람직하게는, 상기 린스액은 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물 을 포함한다.
바람직하게는, 상기 기판 주위에는, 상기 기판이 회전할 때에 상기 기판으로부터 튀어나오는 상기 세정액 또는 상기 린스액을 막아내기 위한 커버가 설치되어 있고, 적어도 상기 린스액이 기판으로부터 튀어나오는 동안에는, 상기 커버의 상기 린스액이 튀는 부분에 순수를 공급한다.
바람직하게는, 상기 기판 표면을 린스하는 공정은, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여, 순수를 포함하고, 또한, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제2 린스액을 공급하고, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액으로 치환하는 공정을 가지며, HF는 상기 제2 린스액에 첨가한다.
바람직하게는, 상기 기판 표면을 린스하는 공정은, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하는 공정과, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 상기 제1 린스액보다 표면 장력이 작은 제2 린스액을 공급하고, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액에 치환하는 공정을 가지며, HF는 상기 제2 린스액에 첨가한다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 기판을 지지하는 지지구와, 상기 지지구를 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 대하여 세정액, 순수를 포함하는 린스액, HF를 공급하는 공급계와, 상기 기판을 지지한 상기 지지구를 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판에 대하여 상기 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정 하고, 상기 기판에 대하여 상기 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하고, 그 후, 상기 기판을 건조시킴과 동시에, 상기 린스시에 상기 린스액에 HF를 첨가하도록, 상기 회전 기구 및 상기 공급계를 제어하는 컨트롤러를 갖는 기판 세정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 상기 린스액 속의 HF의 농도가 1~1000 ppm이 되도록 상기 공급계를 제어한다.
바람직하게는, 상기 컨트롤러는 상기 린스시에, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하며, 그 후, 상기 기판에 대하여, 순수를 포함하고, 또한, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제2 린스액을 공급하고, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액으로 치환함과 동시에, 상기 제2 린스액에 HF를 첨가하도록 상기 공급계를 제어한다.
바람직하게는, 상기 린스액은, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하고, 또한, 상기 기판을 회전시킬 때에, 상기 기판으로부터 튀어나오는 상기 세정액 또는 상기 린스액을 막아내는 커버와, 상기 커버에 순수를 공급하는 급수부를 가지며, 상기 컨트롤러는 적어도 상기 린스액이 기판으로부터 튀어나오는 동안에는, 상기 커버의 상기 린스액이 튀는 부분에 순수를 공급하도록 상기 급수부를 제어한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하 는 세정 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 기판에 대하여 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하는 공정과, 기판에 대하여 린스액을 공급하여 기판 표면 상의 상기 세정액을 씻어 내리는 공정과, 기판에 대하여 상기 린스액보다 표면 장력이 작은 액체를 공급하여, 기판 표면 상의 린스액의 적어도 일부를 상기 액체로 치환하는 공정과, 상기 린스액을 상기 액체로 치환한 후에 상기 기판을 건조시키는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 액체는, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물이다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 지지하는 지지구와, 상기 지지구를 회전시키는 회전 기구와, 상기 기판에 대하여 세정액, 린스액 및 상기 린스액보다 표면 장력이 작은 액체를 공급하는 공급 수단과, 상기 기판을 지지한 상기 지지구를 회전시키면서, 상기 기판에 대하여 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하고, 상기 기판에 대하여 린스액을 공급하여 기판 표면 상의 상기 세정액을 씻어 내리며, 상기 기판에 대하여 상기 액체를 공급하여, 기판 표면상의 린스액의 적어도 일부를 상기 액체로 치환하고, 그 후, 상기 기판을 건조시키도록, 상기 회전 기구 및 상기 공급 수단을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 기판 세정 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 지지구에 의해 기판이 회전할 때에 상기 기판으로부터 튀어나오는 약액을 막아내는 커버와, 적어도 상기 커버의 약액이 튀어나오는 부분에 물을 공급하는 급수부를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 적어도 상기 린스액을 상기 액체로 치환할 때에, 상기 커버에 물을 공급하도록 상기 급수부를 제어한다.
바람직하게는, 상기 지지구에 의해 기판이 회전할 때에 상기 기판으로부터 튀어나오는 약액을 방지하는 커버와, 적어도 상기 커버의 약액이 튀어나오는 부분에 물을 공급하는 급수부를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 적어도 상기 린스액을 상기 액체로 치환할 때 및 기판을 건조시킬 때에, 상기 커버에 물을 공급하도록 상기 급수부를 제어한다.
바람직하게는, 상기 지지구에 의해 기판이 회전할 때에 상기 기판으로부터 튀어나오는 약액을 막아내는 커버와, 적어도 상기 커버의 약액이 튀어나오는 부분에 물을 공급하는 급수부를 포함하고, 상기 컨트롤러는 적어도 상기 액체가 기판으로부터 튀어나오는 동안에는, 상기 커버에 물을 공급하도록 상기 급수부를 제어한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 갖는 기판 세정 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 기판에 대하여 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하는 공정과, 기판에 대하여 린스액을 공급하여 기판 표면 상의 상기 세정액을 씻어 내리는 공정과, 기판에 대하여 상기 린스액보다 표면 장력이 작은 액체를 공급하여, 기판 표면 상의 린스액의 적어도 일부를 상기 액체로 치환하는 공정과, 상기 린스액을 상기 액체로 치환한 후에 상기 기판을 건조시키는 공정을 포함하는 기판 세정 방법이 제공된다.
바람직하게는, 기판에 대하여 상기 린스액보다 표면 장력이 작은 액체를 공급하고, 기판 표면 상의 린스액의 적어도 일부를 상기 액체로 치환하는 공정에서 는, 극히 희박한 HF를 첨가하여 최종 린스액으로 한다.
바람직하게는, 상기 최종 린스액 속의 HF 농도는 1000 ppm 이하이다.
바람직하게는, 상기 최종 린스액 속의 HF 농도는 100 ppm 이하이다.
바람직하게는, 상기 최종 린스액 속의 HF 농도는 10 ppm 이하이다.
바람직하게는, 상기 최종 린스액 속의 HF 농도는 1 ppm 이하이다.
바람직하게는, HF 대신에 HCl를 첨가한다.
바람직하게는, HF 대신에 NH4OH를 첨가한다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 세정 공정은 기판에 대하여 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하는 공정과, 기판에 대하여 HF, HCl 또는 NH4OH를 첨가한 린스액을 공급하여 기판 표면 상의 상기 세정액을 씻어 내리는 공정과, 상기 기판을 건조시키는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 세정 장치를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 세정 장치 및 기판 이재기를 나타내는 측면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러에 의한 제어 플로우를 나타내는 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 DHF 세정 공정의 기판 세정 장치의 상태를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 린스 공정의 기판 세정 장치의 상태를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 치환 공정의 기판 세정 장치의 상태를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 건조 공정의 기판 세정 장치의 상태를 나타내는 평면도 및 측면도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 세정 장치를 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 기판 세정 장치의 일부를 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태와 제2 실시 형태에 있어서의 세정 플로우를 나타내는 플로우 차트.
도 11은 본 발명의 제1 실시 형태와 제2 실시 형태의 세정 플로우에 있어서 의 실험 결과를 나타내는 도면.
<도면 주요 부호의 설명>
10 : 기판 세정 장치 12 : 기판 세정 장치 본체
14 : 세정실 16 : 기판
18 : 지지구 20 : 회전 기구
22 : 커버 27 : 기판 이재기
28 : 제1 노즐 30 : 제2 노즐
40 : 급수부 52 : 컨트롤러

Claims (12)

  1. 기판을 회전시키면서 기판 표면을 세정하는 세정 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    상기 세정 공정은,
    상기 기판에 대하여 세정액을 공급하여 상기 기판 표면을 세정하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 순수(純水)를 포함하는 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하는 공정과,
    상기 린스 후의 상기 기판을 건조시키는 공정을 포함하고,
    상기 기판 표면을 린스하는 공정에서는, 상기 린스액에 HF를 첨가하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 린스액 속의 HF의 농도는 1~1000 ppm인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 린스액 속의 HF의 농도는 1~10 ppm인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 세정액은 HF를 포함하고, 상기 린스액 속의 HF의 농도는 상기 세정액 속의 HF의 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 린스액은 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기판 주위에는, 상기 기판이 회전할 때에 상기 기판으로부터 튀어나오는 상기 세정액 또는 상기 린스액을 막아내는 커버가 설치되어 있고, 적어도 상기 린스액이 기판으로부터 튀어나오는 동안에는, 상기 커버의 상기 린스액이 튀어나오는 부분에 순수를 공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판 표면을 린스하는 공정은,
    상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여, 순수를 포함하고, 또한, 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제2 린스액을 공급하여, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액으로 치환하는 공정을 포함하며,
    HF는 상기 제2 린스액에 첨가하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판 표면을 린스하는 공정은,
    상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하는 공정과,
    상기 기판에 대하여 순수를 포함하고 상기 제1 린스액보다 표면 장력이 작은 제2 린스액을 공급하여, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액으로 치환하는 공정을 포함하며,
    HF는 상기 제2 린스액에 첨가하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 기판을 지지하는 지지구와,
    상기 지지구를 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판에 대하여 세정액, 순수를 포함하는 린스액, HF를 공급하는 공급계와,
    상기 기판을 지지한 상기 지지구를 회전시킴으로써 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판에 대하여 상기 세정액을 공급하여 기판 표면을 세정하고, 상기 기판에 대하여 상기 린스액을 공급하여 상기 세정 후의 상기 기판 표면을 린스하며, 그 후, 상기 기판을 건조시킴과 동시에, 상기 린스시에 상기 린스액에 HF를 첨가하도록, 상기 회전 기구 및 상기 공급계를 제어하는 컨트롤러
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 린스액 중의 HF의 농도가 1～1000 ppm가 되도록 상기 공급계를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 린스시에, 상기 기판에 대하여 순수를 포함하는 제1 린스액을 공급하고, 그 후 상기 기판에 대하여, 순수를 포함하고, 또한 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제2 린스액을 공급하여, 상기 기판 표면 상의 상기 제1 린스액을 상기 제2 린스액으로 치환함과 동시에, 상기 제2 린스액에 HF를 첨가하도록 상기 공급계를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 린스액은 메탄올, 에탄올, 이소프로필 알코올, n－프로필 알코올, 에틸렌 글리콜, 2－메틸-2－프로파놀 중 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 포함하고,
    상기 기판을 회전시킬 때에, 상기 기판으로부터 튀어나오는 상기 세정액 또는 상기 린스액을 막아내는 커버와,
    상기 커버에 순수를 공급하는 급수부를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는, 적어도 상기 린스액이 기판으로부터 튀어나오는 동안에는, 상기 커버의 상기 린스액이 튀어나오는 부분에 순수를 공급하도록 상기 급수부를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 세정 장치.
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