KR20180054898A - 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치 및 방법을 제공한다. 장치는 오존 발생기(11), 용제병(12), 기체 혼합 장치(13), 밀폐 캐비티(14), 기체 수송 시스템 및 기체 배출 시스템을 포함하고, 오존 발생기(11) 및 용제병(12)의 기체혼합장치(13)와 각각 대응되는 밀폐 캐비티는 마이크로처리 캐비티를 사용하며, 마이크로처리 캐비티는 서로 매칭되는 상부 챔버부 및 하부 챔버부를 포함한다. 오존을 함유하는 기액 혼합 유체 또는 오존을 함유하는 용액과 오존기체를 형성한 후 바로 하나의 밀폐 캐비티로 보내고, 기상 중의 오존의 분압을 향상시킴으로써, 오존이 발생하여 사용될 때까지의 시간을 단축시켜 용액 중의 오존 농도를 확보함으로써 오존을 함유하는 유체가 밀폐 캐비티 중에 방치된 웨이퍼 표면에 대한 처리 효과를 향상시키고; 마이크로처리 캐비티 설계를 통하여 사용되는 기체와 액체의 소모를 줄이고 배출을 감소시킨다.

Description

오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD FOR PROCESSING SEMICONDUCTOR WAFER SURFACE UTILIZING FLUID CONTAINING OZONE}
본 발명은 반도체 재료의 제작 공정에 관한 것으로, 구체적으로 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서, 아주 깨끗한 반도체 웨이퍼 표면을 제조하기 위하여, 일반적으로 여러 가지 화학액 또는 기체를 이용하여 여러 가지 공정으로 수요에 따라 세척 처리를 진행한다. 현재, 대부분의 세척 공정은 여전히 전통적인 RCA세척 배합 방법(SC1 및 SC2 세척액으로 약칭함)과 황산 및 과산화수 소수로 혼합되어 형성되는 세척용액(SPM로 약칭함)을 위주로 한다. 황산 및 과산화수 소수의 혼합 세척용액은 웨이퍼 표면의 유기물 오염물을 제거하고 웨이퍼 표면의 포토 레지스트를 제거하고 웨이퍼 표면에서 하나의 얇은 산화층을 형성하기 위한 것이다. 암모니아수와 과산화수소가 혼합되어 형성된 1호 세척액(SC1)은 웨이퍼 표면의 과립을 제거하고 일부 유기물 및 일부 금속을 제거하기 위한 것이며, 염산 및 과산화수소가 혼합되어 형성된 2호 세척액(SC2)은 웨이퍼 표면의 금속 이온을 제거하기 위한 것이다. RCA세척 배합 방법에는 산화반응을 위한 과산화수소가 모두 함유되고, SPM세척 공정은는 대량의 농황산을 소모하며, 후속 과정에서 다시 대량의 초순수를 사용하여 헹구어야 하기 때문에 친환경적이지 못할 뿐만 아니라 조작인원의 안전 및 건강에 대하여 잠재적인 위협이 존재한다. 따라서, 안전하고 경제적이며 친환경적이고 이와 동시에 세척 효과가 SPM와 비슷하거나 이보다 더 우수한 대체적인 세척 공정 및 배합 방법을 찾을 필요성이 있다.
알다시피 오존 기체는 아주 강한 산화성을 구비하고 있는데 예를 들어 유기물 및 규소 등 많은 물질과 산화환원 화학적 반응이 발생할 수 있고, 산화환원반응 후의 오존은 산소기체로 환원되어 인체 및 환경에 무해하다. 따라서, 오존기체 또는 오존기체와 물이 혼합되어 형성된 오존 수용액은 안전하고 경제적이며 친환경적인 세척 공정 및 배합 방법이다. 그동안 오존 수용액은 줄곧 유기물 오염물 및 포토 레지스트를 제거하기 위한 것으로 연구되어 왔지만, 아직도 광범위하게 응용되지 못하고 있는데, 여기에서 주요 원인은 화학반응 시에 오존의 농도에 대한 확보 및 제어가 쉽지 않아 공정 요구를 만족시킬 수 없기 때문이다.
정상적인 상태에서 오존 기체가 물속에서의 용해농도는 헨리의 법칙을 따르는데 액상 중의 오존 농도 및 기상 오존 분압은 비례를 이룬다. 고농도의 오존 수용액을 제조하기 위하여, 반드시 기상 중의 오존의 분압을 높혀야 한다. 기존의 침지 및 분사 기술을 기반으로 하는 세척기기에 의하면, 모두 사전에 오존과 물을 혼합시켜 상대적으로 높은 농도의 오존 수용액을 형성한 후 조제된 상대적으로 높은 농도의 오존 용액을 침지조로 수송하거나 웨이퍼 표면에 분사시킴으로써 표면 처리를 진행한다. 처리 시에 모두 상대적으로 개방된 환경에 처해있으므로, 오존 수용액이 침지조로 진입하거나 웨이퍼 표면에 분사될 때, 기액 계면의 기상 중 오존의 농도는 고농도 수준을 유지하기 어렵기 때문에 기상 중의 오존 분압이 비교적 낮아 수중의 오존은 액체 및 기체의 계면으로부터 새어나와 기상으로 진입된다. 오존 수용액 중의 오존 농도는 이로 인해 신속하고 끊임없이 감소하여 처리 효과에 영향을 미친다.
본 발명은 상기 문제에 있어서, 오존을 함유하는 유체가 반도체 웨이퍼 표면에 대한 처리효과를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 사용되는 기체와 액체의 소모를 줄이고 배출을 감소시키는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 장치에 있어서 기술 방안은 다음과 같은데 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치에 있어서, 오존 발생기, 용제병, 기액 혼합 장치 및 밀폐 캐비티를 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템을 더 포함하며; 상기 오존 발생기와 상기 용제병은 각각 상기 기액 혼합 장치의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 혼합 장치의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결된다.
더 나아가, 상기 기액 혼합 장치와 상기 밀폐 캐비티 사이에 하나의 기액 분리 장치가 설치되고; 상기 기액 혼합 장치의 출구는 상기 기액 분리 장치의 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 분리 장치의 적어도 하나의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결된다.
더 나아가, 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치 사이에 하나의 스위치 밸브가 설치되고, 상기 스위치 밸브의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치와 연결되고, 상기 기액 분리 장치의 적어도 하나의 출구는 상기 기액 혼합 장치의 적어도 하나의 입구와 연결된다.
더 나아가, 다른 하나의 기액 혼합 장치, 다른 하나의 오존 발생 장치, 다른 하나의 용제병 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하며; 상기 다른 하나의 오존 발생기 및 상기 다른 하나의 용제병은 각각 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치의 대응되는 입구와 서로 연결되고; 여기에서 하나의 상기 스위치 밸브의 4개 출구는 각각 상기 2개의 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 다른 하나의 상기 스위치 밸브와 서로 연결되고; 상기 다른 하나의 스위치 밸브의 3개 출구 중의 다른 2개 출구는 각각 상기 2개의 기액 분리 장치와 서로 연결된다.
더 나아가, 다른 하나의 기액 분리 장치 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 여기에서 하나의 상기 스위치 밸브의 4개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 2개 기액 분리 장치와 서로 연결되고; 상기 다른 하나의 스위치 밸브의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치 및 상기 2개 기액 분리 장치와 서로 연결된다.
더 나아가, 다른 하나의 오존 발생기를 더 포함하며, 상기 다른 하나의 오존 발생기의 적어도 하나의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결된다.
더 나아가, 상기 밀폐 캐비티는 마이크로처리 캐비티 구조를 채용하고, 상기 마이크로처리 캐비티는 서로 매칭되는 상부 챔버부와 하부 챔버부를 포함하고, 상기 상부 챔버부 및/또는 상기 하부 챔버부에는 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로 진입하도록 하는 적어도 하나의 입구와 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로부터 배출되도록 하는 적어도 하나의 출구가 포함된다.
본 발명의 방법에 있어서, 기술방안은 다음과 같은데, 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법에 있어서, 상기 장치는 오존 발생기, 용제병, 기액 혼합 장치 및 밀폐 캐비티를 포함하고, 상기 방법은 우선 상기 오존 발생기에서 발생되는 오존기체 및 상기 용제병 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻는 단계; 그런 다음 상기 혼합 유체를 즉시 상기 밀폐 캐비티로 보내는 단계를 포함한다.
더 나아가, 상기 기액 혼합 장치와 상기 밀폐 캐비티 사이에 하나의 기액 분리 장치가 설치되고, 상기 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치로 보내고, 기액 분리를 거친 다음 다시 오존 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보낸다.
더 나아가, 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치 사이에 하나의 스위치 밸브가 설치되고, 상기 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체는 상기 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 기액 분리 장치로 진입하며, 기액 분리를 거친 다음 다시 상기 기액 혼합 장치로 진입하여 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 얻어, 원하는 농도까지 도달한 후 상기 스위치 밸브의 전환에 의하여 다른 통로를 거쳐 상기 밀폐 캐비티로 진입하고, 하나의 통로는 상기 밀폐 캐비티로 직접 진입하고, 다른 하나의 통로는 상기 기액 분리 장치로 진입한 후 기액 분리를 거친 다음 다시 오존 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보낸다.
더 나아가, 다른 하나의 기액 혼합 장치, 다른 하나의 오존 발생 장치, 다른 하나의 용제병 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 여러 번의 기액 혼합을 거쳐 얻은 더욱 높은 농도의 혼합 유체는 상기 하나의 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 밀폐 캐비티로 진입하는 동시에 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 발생하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고; 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체가 모두 소모된 후, 상기 하나의 스위치 밸브를 전환시킴으로써 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치에서 이미 생성된 더욱 높은 농도의 혼합 유체가 상기 밀폐 캐비티로 진입하도록 하고, 동시에 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 재차 발생한다.
더 나아가, 다른 하나의 기액 분리 장치 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 상기 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 더욱 높은 농도의 오존 용액은 상기 하나의 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 밀폐 캐비티로 진입하는 동시에 상기 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 발생하고, 상기 다른 하나의 기액 분리 장치 내에서 농도가 더욱 높은 오존 용액을 얻고; 상기 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 오존용액이 모두 소모된 후 상기 하나의 스위치 밸브를 전환시킴으로써 상기 다른 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 더욱 높은 농도의 오존용액이 상기 밀폐 캐비티로 진입하도록 하고, 동시에 상기 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 재차 발생하고, 상기 하나의 기액 분리 장치 내에서 더욱 높은 농도의 오존용액을 얻는다.
더 나아가, 다른 하나의 오존 발생기를 더 포함하고, 오존을 함유하는 혼합 유체 또는 오존을 함유하는 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에 다른 하나의 오존 발생기에서 발생되는 오존 기체를 상기 밀폐 캐비티로 수송한다.
본 발명의 장치에 의해 발생하는 오존을 이용하여 반도체 웨이퍼 표면에서 둔화층을 형성하는 방법에 있어서, 다음과 같은 3가지 기술방안을 포함한다.
하나의 기술방안에 있어서,
방금 제조된 반도체 기판에 대하여 둔화처리를 하는데 사용하는 반도체 기판 표면 둔화층의 형성 방법에 있어서,
(1) 방금 제조된 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계;
(2) 상기 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계;
(3) 상기 마이크로처리 캐비티 내로 오존 기체를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계;
(4) 상기 마이크로처리 캐비티를 열어 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
다른 하나의 기술방안에 있어서,
자연 산화층을 구비한 반도체 기판에 대하여 둔화처리를 하는데 사용하는 반도체 기판 표면 둔화층의 형성 방법에 있어서,
(1) 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계:
(2) 상기 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계:
(3) 상기 마이크로처리 캐비티 내로 HF를 함유하는 기체 또는 액체를 진입시키는 단계:
(4) 상기 마이크로처리 캐비티 내로 초순수를 진입시키는 단계:
(5) 상기 마이크로처리 캐비티를 건조시키는 단계:
(6) 상기 마이크로처리 캐비티 내로 오존 기체를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계;
(7) 상기 마이크로처리 캐비티를 열고, 상기 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
또 다른 하나의 기술방안에 있어서,
자연 산화층을 구비한 반도체 기판에 대하여 둔화처리를 하는데 사용하는 반도체 기판 표면 둔화층의 형성 방법에 있어서,
(1) 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계;
(2) 상기 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계;
(3) 상기 마이크로처리 캐비티 내로 HF를 함유하는 기체 또는 액체를 진입시키는 단계;
(4) 상기 마이크로처리 캐비티 내로, 기류 혼합 장치를 이용하여 오존과 물을 혼합시켜 제조된 오존수를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계;
(5) 상기 마이크로처리 캐비티를 건조시키는 단계;
(6) 상기 마이크로처리 캐비티를 열고, 상기 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
본 발명은 다음과 같은 기술적 효과를 구비한다.
본 발명은 오존을 함유하는 기액 혼합 유체 또는 오존을 함유하는 용액과 오존기체를 형성한 후 바로 하나의 밀폐 캐비티로 보내고, 기상 중의 오존의 분압을 향상시킴으로써, 오존이 발생하여 사용될 때까지의 시간을 단축시켜 용액 중의 오존 농도를 확보함으로써 오존을 함유하는 유체가 밀폐 캐비티 중에 방치된 웨이퍼 표면에 대한 처리 효과를 향상시킨다.
도 1은 본 발명의 장치에 있어서 제1 실시예의 구조 설명도;
도 2는 본 발명의 장치에 있어서 제2 실시예의 구조 설명도;
도 3은 본 발명의 장치에 있어서 제3 실시예의 구조 설명도;
도 4는 본 발명의 장치에 있어서 제4 실시예의 구조 설명도;
도 5는 본 발명의 장치에 있어서 제5 실시예의 구조 설명도;
도 6은 본 발명의 장치에 있어서 제6 실시예의 구조 설명도;
도 7은 본 발명의 장치에 있어서 제7 실시예의 구조 설명도;
도 8은 본 발명의 장치에 있어서 제8 실시예의 구조 설명도;
도 9는 본 발명의 장치에 있어서 제9 실시예의 구조 설명도;
도 10은 본 발명의 장치에 있어서 제10 실시예의 구조 설명도;
도 11은 본 발명의 장치에 있어서 하나의 구체적인 실시예의 구조 설명도;
도 12는 반도체 기판 둔화층의 저항률 및 막두께를 시험하는 위치 설명도.
본 발명의 상기 목적, 특징 및 장점이 더욱 현저하고 이해가 용이하도록, 이하 구체적인 실시방식과 결합하여 본 발명에 대하여 더 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명이 제공하는 오존을 함유하는 용액을 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치에 있어서, 반도체 웨이퍼 표면의 공정 처리를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 유사한 고체의 표면 화학적 처리에 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 장치에 있어서 제1 실시예의 구조 설명도로서, 오존 발생기(11), 용제병(12), 기체 혼합 장치(13), 밀폐 캐비티(14)를 포함하고, 기체 수송 시스템 및 기체 배출 시스템(미도시)을 더 포함하며; 상기 오존 발생기(11) 및 상기 용제병(12)은 각각 상기 기체 혼합 장치(13)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 기체 혼합 장치(13)의 출구는 상기 밀폐 캐비티(14)의 적어도 하나의 입구와 서로 연결된다. 상기 장치를 운용하여 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 우선 상기 오존 발생기(11)에서 발생하는 오존 기체 및 상기 용제병(12) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(13) 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써 오존 기체와 오존을 함유하는 용제의 혼합 유체를 얻고; 그런 다음 상기 혼합 유체를 즉시 상기 밀폐 캐비티(14)로 보내고, 상기 밀폐 캐비티(14) 내에서는 웨이퍼 표면과 산화 환원의 화학적 반응이 발생한다. 상기 기액 혼합 유체 기상 중에 잔류된 오존 및 오존과 용제가 혼합될 때 발생하는 화학물질이든, 상기 기액 혼합 유체 액상 중에 잔류된 오존 및 오존과 용제가 혼합될 때 발생하는 화학물질이든 모두 웨이퍼 표면과 화학반응이 발생할 수 있고; 화학반응은 상기 밀폐 캐비티(14)의 밀봉 환경에 처함에 따라, 상기 혼합 유체 중의 기상 오존은 상기 밀봉 환경에 잔류하여 상기 밀폐 캐비티(14) 내의 오존 함량을 향상시키고, 기상 중의 오존의 분압을 상대적으로 향상시키고, 용제 중에 용해된 오존이 액면으로 새어나와 기상으로 진입하는 것을 억제하고, 용액 중의 오존 농도를 확보함으로써 공정의 요구를 상대적으로 더욱 잘 만족시킬 수 있고; 오존은 산소기체로 분해되기 쉽고, 반감기가 비교적 짧아 일반적으로 20 내지 120분이므로, 오존이 발생하면서부터 사용되기까지의 시간을 최대한 단축시켜야 한다. 오존 발생기에서 처리하고자 하는 웨이퍼를 포함하는 밀폐 캐비티까지의 전송거리를 단축시킴으로써 기상 및 액상 중의 오존의 농도를 확보하고, 오존을 함유하는 유체가 웨이퍼에 대한 처리 효과를 향상시킨다. 더 나아가, 상기 혼합 유체를 상기 밀폐 캐비티로 유입시키는 동시에, 다른 하나의 오존 발생기를 추가함으로써 발생하는 오존이 밀폐 캐비티 내로 직접 수송되도록 하여 밀폐 캐비티 내의 오존의 기상 분압을 향상시키고, 기액 혼합 장치로부터 수송되어 밀폐 캐비티 내로 진입하는 용액 중의 오존이 액체로부터 새어나오는 것을 감소시킨다. 본 발명의 장치에 있어서 제2 실시예의 구조 설명도인 도 2를 참조하면, 도 2에는 오존 발생기(21), 오존 발생기(22), 용제병(23), 기액 혼합 장치(24), 밀폐 캐비티(25)를 포함한다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼의 처리방법은 본 발명의 제1 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다.
본 발명의 하나의 중점, 장점 또는 유리한 점은 다음과 같은데, 밀폐 캐비티 내에 진입된 오존용액, 오존 기체 또는 오존 기액 혼합 유체는 모두 즉시 발생하고, 관로를 통하여 실시간으로 밀폐 캐비티 내로 보내지는데, 이것은 오존이 분해되어 산소기체로 되는 것을 억제할 수 있다.
공정의 수요에 따라 오존 용액을 사용하여 반도체 웨이퍼에 대하여 표면처리를 하고자 할 때, 기액 분리 장치에 의하여 기액 분리를 실현할 수 있고, 다시 오존을 함유하는 용액을 밀폐 캐비티 내로 수송한다. 도 3을 참조하는데 이는 본 발명의 장치에 있어서 제3 실시예의 구조 설명도이다. 상기 장치는 오존 발생기(31), 용제병(32), 기액 혼합 장치(33), 밀폐 캐비티(34), 기액 분리 장치(35)를 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템(미도시)을 더 포함하고; 상기 오존 발생기(31) 및 상기 용제병(32)은 각각 상기 기액 혼합 장치(33)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 혼합 장치(33)의 출구는 상기 기액 분리 장치(35)의 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 분리 장치(35)의 적어도 하나의 출구는 상기 밀폐 캐비티(34)의 적어도 하나의 입구와 서로 연결된다. 상기 장치를 운용하여 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 우선 상기 오존 발생기(31)에서 발생되는 오존 기체 및 상기 용제병(32) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(33) 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써, 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻고; 그런 다음 상기 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(25)로 보내고, 기액 분리를 거친 후 오존용액을 상기 밀폐 캐비티(34)로 보내고, 상기 밀폐 캐비티(34) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행한다. 오존용액으로부터 방출되는 오존 기체가 상기 밀폐 캐비티(34) 내에 체류함에 따라, 기상의 오존은 밀폐 캐비티(34) 내에서의 함량이 오존 기체가 외부의 대기 중에서의 함량보다 높게 되고, 즉 기상 중의 오존의 분압을 향상시키고 용제 중에 용해된 오존이 액체로부터 쉽게 새어나오지 못하기 때문에 오존용액 중의 오존의 농도를 확보함으로써 공정의 요구를 만족시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 오존용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에, 다른 하나의 오존발생기를 추가함으로써 발생하는 오존이 밀폐 캐비티 내로 직접 수송되어, 밀폐 캐비티 내의 오존의 기상 분압을 향상시키고, 기액 혼합 장치로부터 수송되어 밀폐 캐비티 내로 진입하는 용액 중의 오존이 액체로부터 새어나오는 것을 감소시킨다. 본 발명의 장치에 있어서 제4 실시예의 구조 설명도인 도 4를 참조하면, 도 4에는 오존 발생기(41), 오존 발생기(42), 용제병(43), 기액 혼합 장치(44), 밀폐 캐비티(45), 기액 분리 장치(46)를 포함한다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼를 처리하는데 사용하는 방법은 본 발명의 제3 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다.
더 나아가, 스위치 밸브에 의하여 회로를 전환시킴으로써 여러 번 기액 혼합을 실현하여 농도가 더욱 높은 오존이 함유된 혼합 유체를 형성하고, 다시 상기 혼합 유체 또는 상기 혼합 유체가 기액 분리를 거친 후 얻은 더욱 높은 농도의 오존용액을 밀폐 캐비티로 보내 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행한다. 도 5를 참조하는데, 이는 본 발명의 장치에 있어서 제5 실시예의 구조 설명도이다. 상기 장치는 오존 발생기(51), 용제병(52), 기액 혼합 장치(53), 밀폐 캐비티(54), 기액 분리 장치(55), 스위치 밸브(56)을 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템(미도시)을 더 포함하고; 상기 오존 발생기(51) 및 상기 용제병(52)은 각각 상기 기액 혼합 장치(53)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 스위치 밸브(56)의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치(53), 상기 밀폐 캐비티(54) 및 상기 기액 분리 장치(55)와 연결되고, 상기 기액 분리 장치(55)의 적어도 하나의 출구는 상기 기액 혼합 장치(53)의 적어도 하나의 입구와 연결된다. 상기 장치를 운용하여 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 우선 상기 오존 발생기(51)에서 발생하는 오존기체 및 상기 용제병(52) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(53) 내에 각각 수송하여 혼합시켜 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻고; 그런 다음 상기 스위치 밸브(56)를 전환시켜 상기 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(55)로 진입시키며, 기액 분리를 거친 후 재차 상기 기액 혼합 장치(53)로 진입하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고, 원하는 농도까지 도달한 후 상기 스위치 밸브(56)를 전환시킴으로써 다른 통로를 거쳐 상기 밀폐 캐비티(54)로 진입하고, 하나의 통로는 기액 혼합 유체를 직접 상기 밀폐 캐비티(54)로 보내고, 상기 밀폐 캐비티(54) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고, 다른 하나의 통로는 우선 기액 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(55)로 진입시키고, 기액 분리를 거친 후 다시 오존용액을 상기 밀폐 캐비티(54)로 보내고, 상기 밀폐 캐비티(54) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행한다.
마찬가지로, 상기 혼합 유체 또는 오존용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에, 다른 하나의 오존 발생기를 추가함으로써 발생하는 오존이 밀폐 캐비티 내로 직접 수송되도록 하여, 밀폐 캐비티 내의 오존의 기상 분압을 향상시키고 기액 혼합 장치로부터 수송되어 밀폐 캐비티 내로 진입하는 용액 중의 오존이 액체로부터 새어나오는 것을 감소시킨다. 본 발명의 장치에 있어서 제6 실시예의 구조 설명도인 도 6을 참조하면, 도 6에는 오존 발생기(61), 오존 발생기(62), 용제병(63), 기액 혼합 장치(64), 밀폐 캐비티(65), 기액 분리 장치(66), 스위치 밸브(67)를 포함한다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼의 처리방법은 본 발명의 제5 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다.
더 나아가, 오존을 함유하는 혼합 유체를 제조하는 다른 하나의 장치를 추가함으로써 교체적 방식으로 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고, 제조된 혼합 유체를 연속적으로 밀폐 캐비티로 보내 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행할 수 있다. 도 7을 참조하는데 이는 본 발명의 장치에 있어서 제7 실시예의 구조 설명도이다. 상기 장치는 오존 발생기(711), 용제병(721), 기액 혼합 장치(731), 밀폐 캐비티(74), 기액 분리 장치(751), 스위치 밸브(76), 스위치 밸브(77), 오존 발생기(712), 용제병(722), 기액 혼합 장치(732), 기액 분리 장치(752)을 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템(미도시)을 더 포함하고; 상기 오존 발생기(711) 및 상기 용제병(721)은 각각 상기 기액 혼합 장치(731)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 오존 발생기(712) 및 상기 용제병(722)은 각각 상기 기액 혼합 장치(732)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 스위치 밸브(76)의 4개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치(731), 상기 밀폐 캐비티(74), 상기 기액 혼합 장치(732) 및 상기 스위치 밸브(77)와 서로 연결되고, 상기 스위치 밸브(77)의 3개 출구는 각각 상기 스위치 밸브(76), 상기 기액 분리 장치(751) 및 상기 기액 분리 장치(752)와 서로 연결된다. 상기 장치를 운용하여 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 우선 상기 오존 발생기(711)에서 발생하는 오존기체 및 상기 용제병(721) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(731) 내에 각각 수송하여 혼합시키고, 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻고; 그런 다음 상기 스위치 밸브(76) 및 상기 스위치 밸브(77)를 전환시켜 상기 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(751)로 진입시키며 기액 분리를 거친 후 재차 상기 기액 혼합 장치(731)로 진입하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고, 원하는 농도까지 도달한 후 상기 스위치 밸브(76)를 전환시킴으로써 상기 밀폐 캐비티(74)로 진입하고, 상기 밀폐 캐비티(74) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고; 이와 동시에, 상기 오존 발생기(712)에서 발생하는 오존기체 및 상기 용제병(722) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(732) 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻고, 그런 다음 상기 스위치 밸브(76) 및 상기 스위치 밸브(77)를 전환시켜 상기 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(752)로 진입시키고, 기액 분리를 거친 후 재차 상기 기액 혼합 장치(732)로 진입하고, 동일하게 여러 번의 반복적인 혼합을 통하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고; 상기 기액 혼합 장치(731)에서 얻은 혼합 유체를 모두 사용한 후, 상기 스위치 밸브(76)를 전환시킴으로써 상기 기액 혼합 장치(732)에서 얻은 혼합 유체를 상기 밀폐 캐비티(74)로 진입시켜 상기 밀폐 캐비티(74) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고, 동시에 상기 기액 혼합 장치(731)에서 다시 혼합 유체를 얻고, 상기 혼합 유체는 상기 기액 혼합 장치(731) 및 상기 기액 분리 장치(751) 사이에서 순환을 거쳐 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 얻는다. 반복적인 기액 혼합을 거친 후 발생하는 혼합 유체 중의 기상 오존은 상기 밀폐 캐비티(74) 내에 체류하여, 상기 밀폐 캐비티(74) 내에서 기상 오존의 함량은 외부 대기에서 오존 기체의 함량보다 높고, 기상 중의 오존의 분압을 향상시키고, 용제 중에 용해된 오존이 액체로부터 쉽게 새어나오지 못하므로, 오존용액 중의 오존의 농도를 확보함으로써 공정의 요구를 만족시킬 수 있다. 언급할 필요가 있는 것이라면, 상기 공정은 오존을 함유하는 혼합 유체를 제조하는 두 개의 장치를 설치하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 제조함으로써, 오존을 함유하는 혼합 유체가 하나의 기액 혼합 장치와 하나의 기액 분리 장치 사이에서 순환에 의하여 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 생성하도록 하는 동시에, 다른 하나의 기액 분리 장치 중의 이미 생성된 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 상기 밀폐 캐비티 내로 보내 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고, 더욱 높은 농도의 오존을 함유하는 혼합 유체를 연속적으로 반도체 웨이퍼 표면처리에 사용함으로써 공정 시간을 절감하고 공정 요구를 만족시킨다.
마찬가지로, 상기 혼합 유체를 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에, 다른 하나의 오존 발생기를 추가함으로써, 발생하는 오존이 밀폐 캐비티 내로 직접 수송되도록 하여, 밀폐 캐비티 내의 오존의 기상 분압을 향상시키고, 기액 혼합 장치로부터 수송되어 밀폐 캐비티 내로 진입하는 용액 중의 오존이 액체로부터 새어나오는 것을 감소시킨다. 본 발명의 장치에 있어서 제8 실시예의 구조 설명도인 도 8을 참조하면, 도 8에는 오존 발생기(81), 오존 발생기(821), 용제병(831), 기액 혼합 장치(841), 밀폐 캐비티(85), 기액 분리 장치(861), 스위치 밸브(87), 스위치 밸브(88), 오존 발생기(822), 용제병(832), 기액 혼합 장치(842), 기액 분리 장치(862)를 포함한다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼의 처리방법은 본 발명의 제7 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다.
더 나아가, 다른 하나의 기액 분리 장치를 추가함으로써 교체적 방식에 의해 농도가 더욱 높은 오존 용액을 제조하여, 이미 제조된 오존용액을 연속적으로 밀폐 캐비티 내로 보내 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행한다. 도 9를 참조하는데, 이는 본 발명의 장치에 있어서 제9 실시예의 구조 설명도이다. 상기 장치는 오존 발생기(91), 용제병(92), 기액 혼합 장치(93), 밀폐 캐비티(94), 기액 분리 장치(95), 스위치 밸브(96), 기액 분리 장치(97), 스위치 밸브(98)를 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템(미도시)을 더 포함하고; 상기 오존 발생기(91) 및 상기 용제병(92)은 각각 상기 기액 혼합 장치(93)의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 스위치 밸브(96)의 4개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치(93), 상기 밀폐 캐비티(94), 상기 기액 분리 장치(95) 및 상기 기액 분리 장치(97)와 서로 연결되고, 상기 스위치 밸브(98)의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치(93), 상기 기액 분리 장치(95) 및 상기 기액 분리 장치(97)와 서로 연결된다. 상기 장치를 운용하여 반도체 웨이퍼를 처리할 때, 우선 상기 오존 발생기(91)에서 발생하는 오존기체 및 상기 용제병(92) 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치(93) 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻고; 그런 다음 상기 스위치 밸브(96)를 전환시켜 상기 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치(95)로 진입시키고, 기액 분리를 거친 후 상기 스위치 밸브(98)를 전환시킴으로써 재차 상기 기액 혼합 장치(93)로 진입하고, 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고, 원하는 농도까지 도달한 후 상기 스위치 밸브(96)를 전환시킴으로써 기액 분리 후의 더욱 높은 농도의 오존용액을 상기 밀폐 캐비티(94)로 보내고, 상기 밀폐 캐비티(94) 내에 방치된 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고; 이와 동시에, 오존기체와 용제를 상기 기액 혼합 장치(93) 내에서 계속하여 혼합시켜 얻은 혼합 유체를 상기 스위치 밸브(96)의 전환을 통하여 상기 기액 분리 장치(97)로 보내고, 기액 분리를 거친 후 상기 스위치 밸브(98)를 전환시킴으로써 재차 상기 기액 혼합 장치(93) 내로 진입하고, 여러 번의 순환에 의하여 농도가 더욱 높은 오존용액을 얻고; 상기 기액 분리 장치(95)에서 얻은 오존용액을 모두 사용한 후, 상기 스위치 밸브(97)를 전환시킴으로써 상기 기액 분리 장치(97)에서 얻은 오존용액을 상기 밀폐 캐비티(95)로 진입시키고, 동시에, 상기 기액 혼합 장치(93)에서 다시 혼합 유체를 얻고, 상기 혼합 유체는 상기 기액 혼합 장치(93) 및 상기 기액 분리 장치(95) 사이에서 순환을 거쳐 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 얻고 기액 분리를 거친 후 더욱 높은 농도의 오존용액을 얻는다. 상기 여러 번의 기액 혼합을 거친 후 얻는 오존용액으로부터 방출되는 오존기체는 상기 밀폐 캐비티(94) 내에 체류하여, 기상 오존이 상기 밀폐 캐비티(94) 내에서의 함량이 오존기체가 외부의 대기 중에서의 함량보다 높고, 즉 기상 중의 오존의 분압을 향상시키고, 용제 중에 용해된 오존이 액체로부터 쉽게 새어나오지 못하므로, 오존용액 중의 오존의 농도를 확보함으로써 공정의 요구를 만족시킬 수 있다. 언급할 필요가 있는 것이라면, 상기 공정에 의하면 2개의 기액 혼합 장치를 설치하여 더욱 높은 농도의 오존용액을 제조함으로써, 오존을 함유하는 혼합 유체가 하나의 기액 혼합 장치와 하나의 기액 분리 장치 사이에서 순환을 통하여 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 생성하도록 하는 동시에, 다른 하나의 기액 분리 장치 중의 이미 생성된 농도가 더욱 높은 오존용액을 상기 밀폐 캐비티 내로 보내어 웨이퍼에 대하여 표면처리를 진행하고, 더욱 높은 농도의 오존용액을 연속적으로 반도체 웨이퍼 표면처리에 사용함으로써 공정 시간을 절감하고 공정 요구를 만족시킨다.
마찬가지로, 상기 오존용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에, 다른 하나의 오존발생기를 추가함으로써 발생하는 오존이 밀폐 캐비티 내로 직접 수송되도록 하여, 밀폐 캐비티 내의 오존의 기상 분압을 향상시키고, 기액 혼합 장치로부터 수송되어 밀폐 캐비티 내로 진입하는 용액 중의 오존이 액체로부터 새어나오는 것을 감소시킨다. 본 발명의 장치에 있어서 제10 실시예의 구조 설명도인 도 10을 참조하면, 도 10에는 오존 발생기(101), 오존 발생기(102), 용제병(103), 기액 혼합 장치(104), 밀폐 캐비티(105), 기액 분리 장치(106), 스위치 밸브(107), 기액 분리 장치(108), 스위치 밸브(109)를 포함한다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼의 처리방법은 본 발명의 제9 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다.
더 나아가, 상기 밀폐 캐비티는 마이크로처리 캐비티 설계를 채용하고, 상기 마이크로처리 캐비티는 서로 매칭되는 상부 챔버부와 하부 챔버부를 포함하고, 상기 상부 챔버부 및/또는 상기 하부 챔버부는 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로 진입하도록 하는 적어도 하나의 입구와 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로부터 배출되도록 하는 적어도 하나의 출구를 포함한다. 도 11을 참조하는데 이는 본 발명의 장치에 있어서 하나의 구체적인 실시예의 구조 설명도로서, 도 11에는 오존 발생기(111), 오존 발생기(112), 용제병(113), 기액 혼합 장치(114), 마이크로처리 캐비티(115)를 포함한다. 상기 장치 중의 마이크로처리 캐비티(115)는 서로 매칭되는 상부 챔버부(1154) 및 하부 챔버부(1152)을 포함하며, 상부 챔버부(1154)에 배기 시스템(1155)이 설치되고，하부 챔버부(1152)에 배기액 시스템(1151)이 설치되며, 웨이퍼(1153)는 상부 챔버부(1154) 및 하부 챔버부(1152)로 구성되는 밀폐 캐비티에 설치된다. 상기 장치의 기타 구성 및 웨이퍼의 처리방법은 본 발명의 제2 실시예와 유사하기 때문에 여기에서는 중복 설명을 생략한다. 상기 상부 챔버부 및 상기 하부 챔버부는 하나의 온 위치 및 하나의 오프 위치 사이에서 상대적으로 이동할 수 있고, 상기 상부 챔버부 및 상기 하부 챔버부가 오프 위치에 있을 때, 상기 상부 챔버부 및 상기 하부 챔버부는 마이크로 캐비티로 밀폐 형성되고, 상기 웨이퍼는 상기 마이크로 캐비티 내에 설치할 수 있다. 상기 상부 챔버부의 마이크로 캐비티를 향하는 하면은 상기 웨이퍼와 간격을 형성하고, 상기 하부 챔버부의 마이크로 캐비티를 향하는 상면은 상기 웨이퍼와 간격을 형성하며, 상기 간격의 높이는 일반적으로 0.01mm 내지 10mm이다. 이로써, 상기 마이크로처리 캐비티 내의 공간이 아주 작아 상기 마이크로처리 캐비티 내로 진입하는 오존 혼합 유체는 기액 중의 오존 농도를 확보할 수 있다. 상기 마이크로처리 캐비티 내로 진입하는 오존 혼합 유체는 상기 웨이퍼 표면을 따라 밖으로 유동하고, 상기 웨이퍼 표면에서 흐른다. 오존 혼합 유체 중에서 기상 중의 오존 및 기타 화학적 물질의 성분 및 액상 중의 오존 및 기타 화학적 성분은 모두 웨이퍼 표면과 반응할 기회가 있다.
공정 요구에 따라, 본 발명에서 용제병의 용제는 유기용액 또는 무기용액을 사용할 수 있고, 예를 들어 초순수, 불화수소산 용액, 초산, 아세톤 등이다.
본 발명에서 기액 혼합 장치는 임의의 이미 알고 있는 장치를 사용할 수 있고, 예를 들어 이젝터 또는 기액혼합펌프이다.
본 발명에서의 기액 분리 장치에는 오존용액을 저장하는 용기를 포함한다.
본 발명에서 발생하는 오존 또는 오존을 함유하는 용액은 여러 가지 종래의 웨이퍼 세척 용액으로 대체할 수 있다.
예를 들어, 종래의 SPM용액(3호액)에서 그 구성성분은 H2SO4, H2O2, H2O를 포함하고, 그 작용은 1) 유기오염을 제거, 2) 일부 금속 오염을 제거하는 것이고; 문제점이 존재하는데 유기물 오염이 특히 심할 때 SPM세척을 거친 후, 실리콘 표면에 황화물이 잔류하게 되는데, 이러한 황화물은 물로 세척하기 어렵다. 본 발명에 있어서, 용제병 내의 용액은 H2O2의 수용액으로, 기액 혼합 장치를 이용하여 오존 및 H2O2을 함유하는 혼합 유체를 얻고, 해당 혼합 유체로 3호액을 대체할 수 있다. 오존의 산화성으로 유기물을 제거하여 황산물질이 존재하지 않으므로, 웨이퍼 표면에서 용해하기 어려운 황산물질이 잔류되는 것을 방지한다. 더 나아가, 용제병에는 단지 물만 있어, 기액 혼합 장치를 이용하여 오존을 함유하는 혼합 유체를 얻고 이로서 3호액을 대체하며, 오존의 산화성을 이용하여 유기물을 제거한다.
또 예를 들면, 종래의 APM용액(SC1, 1호액)에서 그 구성성분은 NH4OH, H2O2, H2O를 포함하고, 그 작용은 1) 과립을 제거하고, 2) 일부 유기물을 제거하며, 3) 일부 금속을 제거하는 것이고; 존재하는 문제는 1) 실리콘 표면의 거칠기를 증가시키고, 2) Fe, Zn, Ni 등 금속은 이온 또는 비이온성의 금속 수산화물의 형식으로 실리콘 표면에 부착된다는 것이다. 본 발명에 있어서, 용제병 내의 용액은 NH4OH의 수용액으로서, 기액 혼합 장치를 이용하여 오존 및 NH4OH를 함유하는 혼합 유체를 얻고, 해당 혼합 유체로 1호액을 대체할 수 있고; 오존의 산화성으로 과립, 유기오염 및 금속오염을 더욱 충분하게 제거할 수 있어, 실리콘 표면의 거칠기를 감소시키고 NH4OH의 농도를 조정함으로써 Fe, Zn, Ni 등 금속의 수산화물의 생성을 감소시킨다.
또 예를 들면, 종래의 HPM용액(SC2, 2호액)에서 그 구성성분은 HCl, H2O2, H2O를 포함하고, 그 작용은 금속오염을 제거한는 것이고; 존재하는 문제는 Al금속을 효과적으로 제거할 수 없다는 것이다. 본 발명에 있어서, 용제병 내의 용액은 HCl의 수용액으로서, 기액 혼합 장치를 이용하여 오존 및 HCl를 함유하는 혼합 유체를 얻고, 해당 혼합 유체로 2호액을 대체할 수 있으며, 오존의 산화성으로 금속오염을 더욱 충분하게 제거할 수 있다.
결론적으로, 본 발명에 있어서 발생하는 오존 또는 오존을 함유하는 용액은 3호액, 1호액 및 2호액을 대체할 수 있고, 세척액 배합 방법 중의 H2O2, NH4OH, HCl의 사용량을 감소시킬 수 있으며, 세척 효과를 향상시키고 경제적 및 친환경적이다.
아래에서는, 본 발명에서 발생하는 오존이 반도체 기판 표면의 둔화층을 형성하는 방법에서의 응용에 대하여 예를 들어 설명하도록 한다.
방금 제조된 반도체 기판에 대하여 둔화처리를 하기 위한 방법에 있어서,
(1) 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계;
(2) 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계;
(3) 마이크로처리 캐비티 내로 오존기체를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계;
(4) 마이크로처리 캐비티를 열어 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
해당 둔화 전에 HF처리를 하지 않고, 둔화 후에 건조할 필요가 없어 둔화 처리 과정 및 시간을 대폭 간소화시킨다.
아래 표 1은 상기 방법을 사용하는 구체적인 실시예로서, 방금 제조된 반도체 기판에 대하여 10분 동안 둔화처리한다.
도 12에 도시되는 위치와 번호에 따라 반도체 기판 둔화층의 전기 저항률 및 막 두께를 테스트한다.
표 1은 상기 실시예의 전기 저항률 테스트 및 막 두께 테스트 데이터(9곳)이다.
테스트 위치 전기 저항률 Ω·㎝ 막 두께 Å
1 15.037 12.41
2 14.881 9.46
3 14.887 9.50
4 15.109 9.59
5 15.180 9.59
6 14.884 10.16
7 14.702 10.21
8 14.914 10.39
9 14.777 10.42
표 1로 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판 표면 둔화층의 전기 저항률은 분포가 균일하고, 상기 반도체 기판의 품질이 양호하고; 가장 중간의 공기 진입구의 막 두께 수치가 비교적 큰 것 외에, 기타는 모두 9 내지 10Å 사이에 있다.
이미 생성된 자연 산화층이 구비되는 반도체 기판의 둔화처리에 있어서, 다음과 같은 2가지 방법을 포함하는데,
첫 번째 방법에 있어서,
(1) 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계:
(2) 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계:
(3) 마이크로처리 캐비티 내로 HF를 함유하는 기체 또는 액체를 진입시키는 단계:
(4) 마이크로처리 캐비티 내로 초순수를 진입시키는 단계:
(5) 마이크로처리 캐비티를 건조시키는 단계:
(6) 마이크로처리 캐비티 내로 오존기체를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계:
(7) 마이크로처리 캐비티를 열고, 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
아래 표 2는 상기 방법을 사용하는 하나의 구체적인 실시예로서, 이미 생성된 자연 산화층이 구비되는 반도체 기판에 대하여 사전에 HF액체로 1분 동안 처리하고, 오존기체를 2분 동안 진입시켜 둔화처리한다.
도 12에 도시되는 위치와 번호에 따라 반도체 기판 둔화층의 전기 저항률 및 막 두께를 테스트한다.
표 2는 상기 실시예의 전기 저항률 테스트 및 막 두께 테스트 데이터(9곳)이다.
테스트 위치 전기 저항률 Ω·㎝ 막 두께 Å
1 14.202 13.8
2 14.04 13.37
3 14.312 13.46
4 14.14 13.6
5 14.316 13.3
6 14.014 13.37
7 14.205 13.58
8 14.112 13.37
9 14.16 13.3
표 2로 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판 표면 둔화층의 전기 저항률은 분포가 균일하고, 막 두께가 균일하며, 상기 반도체 기판의 품질이 양호하다.
두 번째 방법에 있어서,
(1) 반도체 기판을 마이크로처리 캐비티에 넣는 단계;
(2) 마이크로처리 캐비티를 밀폐하는 단계;
(3) 마이크로처리 캐비티 내로 HF를 함유하는 기체 또는 액체를 진입시키는 단계;
(4) 마이크로처리 캐비티 내로, 리젝터, 기액혼합펌프 등의 기류 혼합 장치를 이용하여 오존과 물을 혼합시켜 제조된 오존수를 2 내지 10분 동안 진입시키는 단계;
(5) 마이크로처리 캐비티를 건조시키는 단계;
(6) 마이크로처리 캐비티를 열고, 반도체 기판을 꺼내는 단계를 포함한다.
아래 표 3은 상기 방법을 사용하는 하나의 구체적인 실시예로서, 이미 생성된 자연 산화층이 구비되는 반도체 기판에 대하여 사전에 HF액체로 1분 동안 처리하고, 오존 수용액을 2분 동안 진입시켜 둔화처리한다.
도 12에 도시된 위치와 번호에 따라 반도체 기판 둔화층의 전기 저항률 및 막 두께를 테스트한다.
표 3은 상기 실시예의 저항률 테스트 및 막 두께 테스트 데이터(9곳)이다.
테스트 위치 전기 저항률 Ω·㎝ 막 두께 Å
1 14.340 13.86
2 14.199 13.85
3 14.576 13.65
4 14.291 13.78
5 14.546 13.80
6 14.282 13.86
7 14.376 13.71
8 14.188 13.74
9 14.410 13.88
표 3으로 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판 표면 둔화층의 전기 저항률은 분포가 균일하고, 막 두께가 균일하며, 상기 반도체 기판의 품질이 양호하다.
상기에서는 본 발명에 대하여 충분히 구체적이고 일정한 특수성을 구비한 설명을 진행하였다. 본 기술분야의 당업자는 실시예 중의 설명은 단지 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 진행되는 모든 변화는 모두 본 발명의 보호범위에 포함되어야 함을 이해해야 한다. 본 발명이 보호하고자 하는 범위는 상기 청구항에 따라 한정하는 것일 뿐, 실시예 중의 상기 설명에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (14)

  1. 오존 발생기, 용제병, 기액 혼합 장치 및 밀폐 캐비티를 포함하고, 기액 수송 시스템 및 기액 배출 시스템을 더 포함하며; 상기 오존 발생기와 상기 용제병은 각각 상기 기액 혼합 장치의 대응되는 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 혼합 장치의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기액 혼합 장치와 상기 밀폐 캐비티 사이에 하나의 기액 분리 장치가 설치되고; 상기 기액 혼합 장치의 출구는 상기 기액 분리 장치의 입구와 서로 연결되고, 상기 기액 분리 장치의 적어도 하나의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치 사이에 하나의 스위치 밸브가 설치되고, 상기 스위치 밸브의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치와 연결되고, 상기 기액 분리 장치의 적어도 하나의 출구는 상기 기액 혼합 장치의 적어도 하나의 입구와 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    다른 하나의 기액 혼합 장치, 다른 하나의 오존 발생 장치, 다른 하나의 용제병 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 상기 다른 하나의 오존 발생기 및 상기 다른 하나의 용제병은 각각 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치의 대응되는 입구와 서로 연결되고; 여기에서 하나의 상기 스위치 밸브의 4개 출구는 각각 상기 2개의 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 다른 하나의 상기 스위치 밸브와 서로 연결되고; 상기 다른 하나의 스위치 밸브의 3개 출구 중의 다른 2개 출구는 각각 상기 2개의 기액 분리 장치와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    다른 하나의 기액 분리 장치 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 여기에서 하나의 상기 스위치 밸브의 4개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 2개 기액 분리 장치와 서로 연결되고; 상기 다른 하나의 스위치 밸브의 3개 출구는 각각 상기 기액 혼합 장치 및 상기 2개 기액 분리 장치와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    다른 하나의 오존 발생기를 더 포함하며, 상기 다른 하나의 오존 발생기의 적어도 하나의 출구는 상기 밀폐 캐비티의 적어도 하나의 입구와 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 밀폐 캐비티는 마이크로처리 캐비티 구조를 채용하고, 상기 마이크로처리 캐비티는 서로 매칭되는 상부 챔버부와 하부 챔버부를 포함하고, 상기 상부 챔버부 및/또는 상기 하부 챔버부에는 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로 진입하도록 하는 적어도 하나의 입구와 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로부터 배출되도록 하는 적어도 하나의 출구가 포함되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 밀폐 캐비티는 마이크로처리 캐비티 구조를 채용하고, 상기 마이크로처리 캐비티는 서로 매칭되는 상부 챔버부와 하부 챔버부를 포함하고, 상기 상부 챔버부 및/또는 상기 하부 챔버부에는 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로 진입하도록 하는 적어도 하나의 입구와 처리 유체가 상기 마이크로처리 캐비티로부터 배출되도록 하는 적어도 하나의 출구가 포함되는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치.
  9. 상기 장치는 오존 발생기, 용제병, 기액 혼합 장치 및 밀폐 캐비티를 포함하고, 상기 방법은 우선 상기 오존 발생기에서 발생되는 오존기체 및 상기 용제병 내의 용제를 상기 기액 혼합 장치 내에 각각 수송하여 혼합시킴으로써 오존 기체와 오존 용액의 혼합 유체를 얻는 단계; 그런 다음 상기 혼합 유체를 즉시 상기 밀폐 캐비티로 보내는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 기액 혼합 장치와 상기 밀폐 캐비티 사이에 하나의 기액 분리 장치가 설치되고, 상기 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체를 상기 기액 분리 장치로 보내고, 기액 분리를 거친 다음 다시 오존 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기액 혼합 장치, 상기 밀폐 캐비티 및 상기 기액 분리 장치 사이에 하나의 스위치 밸브가 설치되고, 상기 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체는 상기 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 기액 분리 장치로 진입하며, 기액 분리를 거친 다음 다시 상기 기액 혼합 장치로 진입하여 더욱 높은 농도의 혼합 유체를 얻어, 원하는 농도까지 도달한 후 상기 스위치 밸브의 전환에 의하여 다른 통로를 거쳐 상기 밀폐 캐비티로 진입하고, 하나의 통로는 상기 밀폐 캐비티로 직접 진입하고, 다른 하나의 통로는 상기 기액 분리 장치로 진입한 후, 기액 분리를 거친 다음 다시 오존 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    다른 하나의 기액 혼합 장치, 다른 하나의 오존 발생 장치, 다른 하나의 용제병 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 여러 번의 기액 혼합을 거쳐 얻은 더욱 높은 농도의 혼합 유체는 상기 하나의 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 밀폐 캐비티로 진입하는 동시에 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 발생하여 농도가 더욱 높은 혼합 유체를 얻고; 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 얻은 혼합 유체가 모두 소모된 후, 상기 하나의 스위치 밸브를 전환시킴으로써 상기 다른 하나의 기액 혼합 장치에서 이미 생성된 더욱 높은 농도의 혼합 유체가 상기 밀폐 캐비티로 진입하도록 하고, 동시에 상기 하나의 기액 혼합 장치에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 재차 발생하는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    다른 하나의 기액 분리 장치 및 다른 하나의 스위치 밸브를 더 포함하고; 상기 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 더욱 높은 농도의 오존 용액은 상기 하나의 스위치 밸브의 전환에 의하여 상기 밀폐 캐비티로 진입하는 동시에 상기 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 발생하고, 상기 다른 하나의 기액 분리 장치 내에서 농도가 더욱 높은 오존 용액을 얻고; 상기 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 오존용액이 모두 소모된 후, 상기 하나의 스위치 밸브를 전환시킴으로써 상기 다른 하나의 기액 분리 장치에서 얻은 더욱 높은 농도의 오존용액이 상기 밀폐 캐비티로 진입하도록 하며, 동시에 상기 기액 혼합 장치 내에서 혼합 유체의 여러 번의 기액 혼합이 재차 발생하고, 상기 하나의 기액 분리 장치 내에서 더욱 높은 농도의 오존용액을 얻는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    다른 하나의 오존 발생기를 더 포함하고, 오존을 함유하는 혼합 유체 또는 오존을 함유하는 용액을 상기 밀폐 캐비티로 보내는 동시에 다른 하나의 오존 발생기에서 발생되는 오존 기체를 상기 밀폐 캐비티로 수송하는 것을 특징으로 하는 오존을 함유하는 유체를 이용한 반도체 웨이퍼 표면 처리 장치의 사용 방법.
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