KR20090100622A - 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 제1 용기에 제1 화학용액을 담고, 제2 용기에 제2 화학용액을 담는 단계와, 제1 화학용액이 담긴 제1 용기에 반도체 기판이 완전히 잠기도록 담그는 단계와, 제1 용기에 담긴 반도체 기판을 제1 화학용액이 잔류된 상태로 리프트(lift) 시켜 상기 제2 용기로 이동시키는 단계와, 제2 용기로 이동된 반도체 기판을 제2 화학용액에 완전히 잠기도록 하여 반도체 기판 표면에 잔류되어 있는 제1 화학용액과 제2 화학용액이 반도체 기판 표면에서 반응하여 반도체 기판 표면의 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 기판 세정방법을 제시한다.
습식 세정, 세정액, SC1, SC2, SPM, HPM

Description

웨이퍼 세정방법{Method for cleaning of wafer}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판의 세정방법에 관한 것이다.
웨이퍼 위에 반도체소자를 제조하는 과정에서 세정공정은 필수적으로 수행된다. 반도체소자를 제조하기 위해서는 많은 단위공정이 이루어지는데, 이 과정에서 여러 오염물이 발생할 수 있다. 예를 들면, 패터닝 과정에서 포토레지스트 물질이잔류하거나 또는 식각 반응부산물들이 웨이퍼 상에 잔류하여 반도체 소자의 오염물로 작용하여 공정불량이 발생할 수 있다. 따라서 식각 공정, 리소그래피 공정, 증착 공정 및 이온주입공정의 반도체 단위공정이 이루어진 후에는 세정을 수행하여 기판 위의 오염물을 제거하는 것이 반드시 필요하다. 반도체소자의 세정 공정 중 웨이퍼의 습식 세정 공정으로 예를 들면, 웨이퍼 표면의 중금속 오염물을 제거하기 위하여 세정조(bath) 내에 습식 세정 용액들을 넣어 혼합한다. 예를 들면, 염산(HCl), 과산화수소(H2O2) 및 초순수(H2O)를 세정조 내에서 혼합하여 HPM(hydrofluoric peroxide mixture) 습식 세정용액을 만든다. 다음 HPM(hydrofluoric peroxide mixture) 습식 세정용액을 70℃ 내지 90℃의 온도로 유지시킨다. 이어서, 웨이퍼를 HPM(hydrofluoric peroxide mixture) 습식 세정용액이 담긴 세정조에 투입하여 웨이퍼 표면의 중금속 오염물을 제거한다. 세정조 내에서 혼합된 HPM 습식 세정용액의 경우, 염산(HCl), 과산화수소(H2O2) 및 초순수(H2O)를 혼합하는 과정에서 고열이 발생하여 습식 세정 온도가 안정화되는 시점까지 공정을 진행하지 못할 수 있다. 혼합된 HPM 습식 세정용액은 세정 작용이 오래 지속되지 못하고 성분이 변하거나 증발로 인하여 세정 능력이 현저하게 떨어지기 쉽다. 그리고 세정 공정을 마친 후에, 세정 용액의 후 처리시 염산(HCl), 과산화수소(H2O2) 성분이 고농도로 혼합되어 있어 재처리에 어려움이 있다.
본 발명은, 제1 용기에 제1 화학용액을 담고, 제2 용기에 제2 화학용액을 담는 단계; 상기 제1 화학용액이 담긴 제1 용기에 반도체 기판이 완전히 잠기도록 담그는 단계; 상기 제1 용기에 담긴 반도체 기판을 제1 화학용액이 잔류된 상태로 리프트(lift) 시켜 상기 제2 용기로 이동시키는 단계; 및 상기 제2 용기로 이동된 반도체 기판을 제2 화학용액에 완전히 잠기도록 하여 상기 반도체 기판 표면에 잔류되어 있는 상기 제1 화학용액과 제2 화학용액이 상기 반도체 기판 표면에서 반응하여 상기 반도체 기판 표면의 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 기판 세정방법이다.
상기 제1 화학 용액은 제2 화학 용액과 다른 화학적 성질을 갖을 수 있다.
상기 반도체 기판을 수직방향으로 세워서 제1 및 제2 화학 용액에 잠기도록 할 수 있다.
본 발명은, 스핀 척(chuck) 위에 반도체 기판을 로딩시키는 단계; 상기 반도체 기판이 로딩된 스핀 척을 회전시키는 단계; 상기 반도체 기판 표면에 제1 화학 용액을 분사하여 웨팅(wetting)시키는 단계; 상기 제1 화학 용액이 웨팅(wetting)된 상기 반도체 기판 표면에 제2 화학 용액을 분사하여 상기 반도체 기판 표면에서 제1 화학 용액과 제2 화학 용액이 혼합되고, 상기 혼합된 용액이 반도체 기판 표면과 반응하여 상기 반도체 기판 표면의 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 기판 세정방법이다.
상기 제1 화학 용액은 제2 화학 용액과 다른 화학적 성질을 갖을 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다양한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 기판의 세정방법에 관한 것이다.
(실시예 1)
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 반도체 기판의 세정방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 세정조(100) 및 제2 세정조(101)를 준비한다. 제1 세정조(100)에 제1 습식 세정액(110)을 넣고, 제2 세정조(101)에는 제2 습식 세정액(111)을 넣는다. 또는 세 가지 이상의 습식 세정액을 사용할 경우, 안정적인 세정액들을 미리 혼합하여 하나의 세정조에 준비하여 사용할 수 있다. 제1 습식 세정액(110)은 제2 습식세정액(111)보다 점도가 높은 세정액을 사용할 수 있다. SPM((sulfuric peroxide mixture)을 이용하여, 제1 세정액(110)으로 예를 들면, 황산(H2SO4) 용액을 사용할 수 있고, 제2 세정액으로 예를 들면, 과산화수소(H2O2) 용액을 사용할 수 있다. 가열된 제1 세정조(100) 내에 유기물로 오염된 반도체 기판(120)을 담근다.
도 2를 참조하면, 제1 세정조(100)에 담긴 반도체 기판(120)를 꺼내어 초순 수(H2O)로 세정하지 않고 과산화수소(H2O2) 용액 담긴 제2 세정조(101) 내에 반도체 기판(120)을 담근다. 제2 세정조(101) 내에 담긴 반도체 기판(120)의 표면(121)에서만 과산화수소수(H2O2) 용액에 의한 유기물 산화작용 및 황산(H2SO4) 용액에 의한 유기물 버닝(burning)이 일어나서 효과적으로 유기 오염물질을 제거할 수 있다. 황산 용액이 묻어있는 반도체 기판(120) 표면(121)에서만 화학적 반응이 일어나기 때문에 과산화수소(H2O2)가 담긴 제2 세정조(101) 전체에서 발열반응이 일어나지 않는다. 즉, 하나의 세정조에 여러 종류의 세정액을 혼합하는 경우, 세정액을 혼합하는 과정에서 고열이 발생하여 습식 세정 온도가 안정화되는 시점까지 공정을 진행하지 못할 수 있다. 본 발명에서는 세정액마다 세정조가 분리되어 있음으로 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
(실시예 2)
도 3 내지 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 세정방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 스핀 척(chuck)(200) 상에 유기물로 오염된 반도체 기판(210)을 장착한다. 척(200)의 스핀에 의해 반도체 기판(210)이 회전하고 있는 상태에서 제1 세정액(220)을 분사 노즐(nozzle)을 통해 반도체 기판(210) 표면에 분사하여, 반도체 기판(210) 표면에 제1 세정액(220)을 웨팅(wetting)(221) 시킨다. 제1 세정액(220)으로 예를 들면, 황산(H2SO4) 용액을 사용할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 세정액(도 3의 220)이 웨팅(도 3의 221)된 반도체 기 판(210) 상에 척(200)의 스핀에 의해 반도체 기판(210)이 회전하고 있는 상태에서 제2 세정액(230)을 분사 노즐(nozzle)을 통해 반도체 기판(210) 표면에 분사한다. 그러면, 제1 세정액(220) 위에 제2 세정액(230)이 웨팅(wetting)된다. 제2 세정액(230)으로 예를 들면, 과산화수소(H2O2) 용액을 사용할 수 있다. 이 경우, 제1 세정액(220) 및 제2 세정액(230)이 혼합(240)되면서 반도체 기판(210) 표면과 화학적 반응을 일으킨다. 즉, 반도체 기판(210)의 표면에서만 과산화수소수(H2O2) 용액에 의한 유기물 산화작용 및 황산(H2SO4) 용액에 의한 유기물 버닝(burning)이 일어나서 효과적으로 유기 오염물질이 제거될 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 기판의 세정방법은, 세정액들을 혼합하지 않으므로 세정액들을 혼합하는 시간 및 안정화 시간을 줄일 수 있다. 한 세정조에 한 종류의 세정액을 사용하기 때문에 성분변화로 인한 세정 효과의 변화를 방지할 수 있다. 또한 세정 액의 성분변화를 억제하기 위한 추가장치나, 세정액이 혼합되면서 발생할 수 있는 고열에 대비한 추가장치를 줄일 수 있다. 그리고 한 세정조에 한 종류의 세정액을 사용함으로써, 세정액의 사용 시간을 증가시킬 수 있다. 세정액을 폐기할 경우, 각각의 세정액이 고순도를 유지함으로써 회수 및 재활용 비용을 절감할 수 있다.
이상 본 발명은 습식 세정 공정에서 SPM(sulfuric peroxide mixture)을 이용하여 반도체 기판을 세정하는 공정에 적용한 것을 예를 들어 설명하였으나, HPM(hydrofluoric peroxide mixture), SC1 및 SC2을 포함하는 습식 세정 공정에도 본 발명을 유용하게 적용할 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 기판 세정 방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.

Claims (5)

  1. 제1 용기에 제1 화학용액을 담고, 제2 용기에 제2 화학용액을 담는 단계;
    상기 제1 화학용액이 담긴 제1 용기에 반도체 기판이 완전히 잠기도록 담그는 단계;
    상기 제1 용기에 담긴 반도체 기판을 제1 화학용액이 잔류된 상태로 리프트(lift) 시켜 상기 제2 용기로 이동시키는 단계; 및
    상기 제2 용기로 이동된 반도체 기판을 제2 화학용액에 완전히 잠기도록 하여 상기 반도체 기판 표면에 잔류되어 있는 상기 제1 화학용액과 제2 화학용액이 상기 반도체 기판 표면에서 반응하여 상기 반도체 기판 표면의 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 기판 세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 화학 용액은 제2 화학 용액과 다른 화학적 성질을 갖는 반도체 소자의 기판 세정방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기판을 수직방향으로 세워서 제1 및 제2 화학 용액에 잠기도록 하는 반도체 소자의 기판 세정방법.
  4. 스핀 척(chuck) 위에 반도체 기판을 로딩시키는 단계;
    상기 반도체 기판이 로딩된 스핀 척을 회전시키는 단계;
    상기 반도체 기판 표면에 제1 화학 용액을 분사하여 웨팅(wetting)시키는 단계;
    상기 제1 화학 용액이 웨팅(wetting)된 상기 반도체 기판 표면에 제2 화학 용액을 분사하여 상기 반도체 기판 표면에서 제1 화학 용액과 제2 화학 용액이 혼합되고, 상기 혼합된 용액이 반도체 기판 표면과 반응하여 상기 반도체 기판 표면의 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 기판 세정방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 화학 용액은 제2 화학 용액과 다른 화학적 성질을 갖는 반도체 소자의 기판 세정방법.
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