KR20090080401A - 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명은, (S11) 열처리 노의 내부를 화학용액을 이용하여 세정하는 단계; (S12) 상기 세정된 열처리 노의 내표면에 비정질 산화막을 형성하기 위해 산화 열처리하는 단계; 및 (S13) 상기 열처리 노의 내부에 식각용 기체 및 안정화용 기체를 동시에 주입하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 웨이퍼 열처리를 위해 사용되는 실리콘 및 그 화합물로 이루어진 열처리 노의 세정시 추가적인 오염을 최소화할 수 있으며, 기존의 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
석영, 오염, 열처리, 화학세정, 인시투, 식각, 확산
Description
본 발명은 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 열처리를 위해 사용되는 실리콘 및 그 화합물로 이루어진 열처리 노의 화학세정 후, 열처리 노의 내표면에 비정질 산화막을 형성시킨 후, 인시투(in-intu) 식각 작용이 가능한 식각용 기체와 열처리 노의 내부 압력 및 오염원 내부확산을 원활하게 하기 위한 안정화용 기체를 동시에 주입하면서 세정을 진행하는 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법에 관한 것이다.
웨이퍼의 열처리를 위해 사용되는 열처리 노는, 실리콘 및 그 화합물(석영)을 이용하여 제조된다. 이때 재료로 사용되는 석영에는 일부 불순물이 함유되어 있으며, 이러한 불순물은 고온 환경에서 웨이퍼를 오염시키는 오염원으로 작용할 수 있다. 따라서, 열처리 노를 제조한 이후 웨이퍼 가공 공정을 본격적으로 진행하기 전에 열처리 노에 대해 충분한 세정 작업을 진행할 필요성이 있다.
열처리 노에 대한 사전 세정 작업은 화학용액을 이용한 세정을 진행한 이후, 열처리 노의 내부를 고온 열처리함으로써 그 내부면에 비정질 산화막을 형성시킨 후, 열처리 노의 제조에 이용된 석영 내에 존재하는 오염원들을 외부로 확산시켜 제거하는 방법을 이용하고 있다. 고온 열처리 공정을 반복적으로 수행함으로써 열처리 노의 내표면 영역에 존재하는 오염원의 외부 유출을 최소화시키고 있다.
한편, 종래의 방법을 통해서도 그 오염원의 제거가 충분하지 않을 경우에는 화학용액을 이용한 세정부터 전술한 과정을 다시 진행하여야 하는데, 이 경우에는 공정의 반복과정에서 발생되는 교차오염(cross contamination) 및 석영 재질의 열처리 노의 내표면에 대한 과도한 식각에 의해 열처리 노의 사용 수명이 단축되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 세정 후 건조 과정에서 잔류하는 일부 습기와 파티클(particle) 등에 의한 추가적 오염의 문제도 상존하고 있다.
또한, 화학용액 세정 후 진행하는 고온 산화 열처리의 경우에는 산소 자체의 불순물, 특히 그 내부에 포함된 수소나 수분 등을 제거하기 위한 정제기(purifier)를 거친 산소기체를 사용하여야 하지만, 초기 산소기체의 사용시 열처리 장비와 정제기를 연결하는 관 및 구성 부품의 연결 접촉 부분에서 추가적인 오염원이 포함될 수 있다. 따라서, 고온 산화 열처리를 진행하더라도 열처리 노의 표면 내부에 포함된 오염원이 외부로 충분하게 확산되지 못할 가능성이 존재한다.
특히, 현재까지 알려진 세정 방법에 따르더라도, 열처리 노의 제조에 이용된 실리콘 및 이들의 화합물을 동시에 세정하기 어려워 여러 단계의 공정 진행을 경유하여야 하므로, 공정의 효율성이 저하되는 문제점도 지적되고 있다.
따라서, 웨이퍼 열처리용 노를 준비한 후, 실제 웨이퍼에 대한 열처리 공정을 진행하기 전에 효과적인 내부 세정이 이루어져야 하며, 전술한 바와 같은 여러 문제점이 발생하지 않는 새로운 열처리 노에 대한 세정 방법에 관한 연구가 관련업 계에서 진행되어 왔으며, 이러한 기술적 배경하에서 본 발명이 안출되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 웨이퍼에 대한 열처리 가공에 사용되는 열처리 노의 내부에 대한 사전 세정을 효과적으로 진행하되, 이러한 세정 공정으로 인해 발생될 수 있는 교차오염, 추가오염 등의 문제가 발생되지 않도록 하면서 효과적으로 열처리 노의 내부에 대한 세정을 가능케 하며, 보다 효율적으로 열처리 노의 오염 안정성을 확보하는 데에 있으며, 이러한 기술적 과제를 해결할 수 있는 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
전술한 바와 같이 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해 제공되는 웨이퍼 열처리를 위해 사용되는 실리콘 및 그 화합물로 이루어진 열처리 노를 세정하는 방법은, (S11) 열처리 노의 내부를 화학용액을 이용하여 세정하는 단계; (S12) 상기 세정된 열처리 노의 내표면에 비정질 산화막을 형성하기 위해 산화 열처리하는 단계; 및 (S13) 상기 열처리 노의 내부에 식각용 기체 및 안정화용 기체를 동시에 주입하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 한다.
상기 (S13)단계에서 열처리 노에 주입되는 식각용 기체는, 암모니아 또는 기체상태의 염산이면 바람직하다. 상기 (S13)단계에서 열처리 노에 주입되는 안정화용 기체는, 아르곤, 질소 및 수소 중 선택된 하나의 기체이거나 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합기체가 이용되면 바람직하다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 열처리를 위해 사용되는 실리콘 및 그 화합물로 이루어진 열처리 노의 세정시 추가적인 오염을 최소화할 수 있으며, 기존의 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 열처리 노에 대한 세정 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
화학세정단계(S11)
열처리 노의 내부를 화학용액을 이용하여 세정한다. 먼저, 불화수소와 초순수가 1:5 내지 1:100으로 혼합된 희석된 불산액을 이용하여, 1분 내지 2시간 동안 석영관 표면의 오염원을 제거한다. 이후, 희석된 질산, 과산화수소 및 초순수가 부피비로 1:1:5 내지 1: 1:100 정도로 혼합된 혼합액을 이용하여 10분 내지 1시간 동안 석영관 표면을 산화시킨다. 계속하여, 불화수소와 초순수가 부피비로 1:10 내지 1:100으로 혼합된 희석된 불산액을 이용하여 석영관 표면의 산화막을 제거한다. 상 기 진행 과정 중에 초순수를 이용하여 석영관 표면에 남아있는 화학용액 및 화학용액과 반응하고 남은 부산물 등을 충분히 제거한다. 이후, 석영관 표면에 잔존하는 수분을 제거하기 위한 건조과정을 진행한다.
산화열처리단계(S12)
상기 세정된 열처리 노의 내표면에 비정질 산화막을 형성하기 위해 산화 열처리한다. 먼저, 아르곤, 질소, 수소의 단일기체 또는 이들의 혼합기체의 분위기 하에서 통상의 공정 온도인 600 내지 800℃까지 승온시킨다. 이후, 석영관 내부 표면에 산화막을 성장시키기 위하여 가스 분위기를 산소 또는 수증기로 바꾼 후, 1,100℃에 이르도록 승온시킨다. 상기와 같은 산화 열처리가 진행된 후, 안정화용 기체 분위기로 바꾼 후, 공정 대기 온도까지 서서히 냉각시킨다.
기체주입단계(S13)
상기 열처리 노의 내부에 식각용 기체 및 안정화용 기체를 동시에 주입한다.
상기 얼처리 노에 주입되는 식각용 기체는, 암모니아 또는 기체상태의 염산이 이용되면 바람직하며, 본 발명에 따르는 실시예에서는 암모니아를 이용하였다. 상기 열처리 노에 식각용 기체와 동시에 주입되는 안정화용 기체, 아르곤, 질소, 및 수소 중 선택된 하나의 기체 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합기체이면 바람직하며, 본 발명에 따르는 실시예에서는 아르곤 기체를 이용하였다. 상기 주입되는 식각용 기체는 열처리 노의 내부 표면을 이루는 실리콘 및 실리콘 화합물을 동시에 식각할 수 있는 장점이 있다. 상기 주입되는 안정화용 기체는 열처리 노의 내부 압력을 조절하기 위해 주입됨은 물론, 열처리 노의 표면 내부에 포함된 오염원이 식 각용 가스에 의해 식각된 후, 열처리 노의 내부 깊은 쪽으로 확산되기 전 열처리 노의 외부로 쉽게 빠져나오도록 함으로써 웨이퍼에 대한 열처리 공정시 오염원이 되지 못하도록 작용한다.
도 2는, 종래의 방법에 따른 열처리 노에 대한 세정 방법의 경우와 본 발명에 따르는 열처리 노에 대한 세정 방법의 경우의 세정 효과를 비교하기 위한 사진들이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 경우에 화학적 세정 및 산화막 형성 고정만을 진행하는 종래의 방법에 비하여, 본 발명에 따라 추가적으로 더 진행하는 식각공정에 의해, 동일한 조건의 오염 수준 및 관리 수준에서도 적정한 정도의 오염원 제거에 이르기까지의 안정화에 소요되는 시간에 더 짧으므로, 열처리 노에 대한 사전 세정 작업의 효율성이 향상됨을 알 수 있다.
또한, 화학적 세정(S11) 및 산화막 형성(S12) 방법을 적용할 때 석영관 표면에 잔존할 수 있는 먼지 및 잔존염에 의한 교차 오염의 발생을 효과적으로 제거/억제하여, 반복 세정에 의한 교차오염의 가능성을 최소화함을 확인할 수 있다. 이는 화학적 세정(S11) 직후 산화막 형성(S12) 방법을 반복하는 경우와 산화막 형성(S12)와 인시츄 식각 공정(S13)을 반복하는 경우를 비교해 보면, 산화막 형성(S12) 공정을 3회 반복시 관찰되는 오염이 인시츄 식각 공정(S13)을 반복할 경우 발생하지 않으며, 오염 정도 또한 더 낮음으로 확인할 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 당업자에게 본 발명을 상세히 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 보다 구체적으로 이해시키기 위한 자료로서 제시되는 것에 불과하므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항만으로 한정되어 해석되지 않아야 함은 자명하다.
도 1은 본 발명에 따르는 웨이퍼 열처리 노에 대한 세정 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 2는, 종래의 방법에 따른 열처리 노에 대한 세정 방법의 경우와 본 발명에 따르는 열처리 노에 대한 세정 방법의 경우의 세정 효과를 비교하기 위한 사진들이다.
Claims (3)
- 웨이퍼 열처리를 위해 사용되는 실리콘 및 그 화합물로 이루어진 열처리 노를 세정하는 방법에 있어서,(S11) 열처리 노의 내부를 화학용액을 이용하여 세정하는 단계;(S12) 상기 세정된 열처리 노의 내표면에 비정질 산화막을 형성하기 위해 산화 열처리하는 단계; 및(S13) 상기 열처리 노의 내부에 식각용 기체 및 안정화용 기체를 동시에 주입하는 단계;를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법.
- 제1항에 있어서,상기 (S13)단계에서 열처리 노에 주입되는 식각용 기체는, 암모니아 또는 기체상태의 염산인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법.
- 제1항에 있어서,상기 (S13)단계에서 열처리 노에 주입되는 안정화용 기체는, 아르곤, 질소, 및 수소 중 선택된 하나의 기체 또는 이들 중 선택된 둘 이상의 혼합기체인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법.
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| KR1020080006316A KR20090080401A (ko) | 2008-01-21 | 2008-01-21 | 웨이퍼 열처리 노의 세정 방법 |
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| KR20090080401A true KR20090080401A (ko) | 2009-07-24 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101516587B1 (ko) * | 2014-01-27 | 2015-05-04 | 주식회사 엘지실트론 | 웨이퍼용 열처리 노 세정 방법 |
| CN114635021A (zh) * | 2022-03-11 | 2022-06-17 | 中国航发北京航空材料研究院 | 一种净化高温合金叶片真空热处理炉的方法 |
-
2008
- 2008-01-21 KR KR1020080006316A patent/KR20090080401A/ko not_active Application Discontinuation
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