KR20190110679A - 기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 개시한다. 그의 방법은, 기판을 습식으로 세정하는 단계와, 상기 기판 상에 초임계 유체를 제공하여 상기 기판을 건식으로 건조하는 단계와, 상기 기판을 건식으로 세정하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 기판 상에 생성되는 결함 입자를 제거하는 단계를 포함한다.

Description

기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법{substrate cleaning method, substrate cleaning apparatus and manufacturing method of semiconductor device using the same}
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 기판을 습식으로 세정하는 기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 다수의 단위 공정들에 의해 제조될 수 있다. 단위 공정들은 박막 증착 공정, 리소그래피 공정, 식각 공정 및 세정 공정을 포함할 수 있다. 그 중 상기 세정 공정은 기판 상의 오염 입자들을 제거하는 공정일 수 있다. 상기 세정 공정은 습식 세정 공정 및 건식 세정 공정을 포함할 수 있다. 상기 습식 세정 공정은 약액을 이용하여 기판 상의 입자들을 제거하는 공정일 수 있다. 상기 건식 세정 공정은 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 세정하는 공정일 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 초임계 유체에 의해 생성되는 결함 입자를 제거할 수 있는 기판 세정 방법, 기판 세정 장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 기판 세정 방법을 개시한다. 그의 방법은, 기판을 습식으로 세정하는 단계; 상기 기판 상에 초임계 유체를 제공하여 상기 기판을 건식으로 건조하는 단계; 및 상기 기판을 건식으로 세정하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 기판 상에 생성되는 결함 입자를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 기판의 일부를 식각하여 트렌치들을 형성하는 단계; 상기 기판을 습식으로 세정하여 상기 트렌치들 내에 생성되는 제 1 입자를 제거하는 단계; 상기 기판 상에 초임계 유체를 제공하여 상기 기판을 건식으로 건조하는 단계; 및 상기 기판을 건식으로 세정하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 트렌치들 사이의 상기 기판의 상부 면 상에 생성되는 제 1 입자를 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 세정 장치는 캐리어 내에 기판을 로딩 또는 언로딩하는 인덱스 모듈; 상기 인덱스 모듈로부터 제공되는 상기 기판을 세정하는 세정 모듈; 상기 세정된 기판을 초임계 유체로 건조하는 건조 모듈; 및 상기 건조 모듈, 상기 세정 모듈 및 상기 인덱스 모듈과 인접하여 배치되고, 상기 기판을 상기 인덱스 모듈, 상기 세정 모듈 및 상기 건조 모듈 내에 이송하는 반송 모듈을 포함한다. 여기서, 상기 반송 모듈은: 상기 세정 모듈과 상기 인덱스 모듈 사이에 배치되고, 상기 기판을 상기 세정 모듈과 상기 건조 모듈로 이송하는 트랜스퍼 유닛; 및 상기 트랜스퍼 유닛과 상기 인덱스 모듈 사이에 배치되고, 상기 기판을 가열하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 기판 상에 생성되는 입자를 제거하는 상기 열처리 부를 구비한 버퍼 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 기판 세정 방법은 플라즈마의 에너지보다 낮은 에너지를 갖는 섬광을 이용하여 기판을 건식으로 세정하여 초임계 유체에 의해 기판 상에 생성된 결함 입자를 상기 기판의 손상 없이 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조 설비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 세정 장치의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 버퍼 유닛의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 세정 모듈의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 2의 건조 모듈의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 반도체 소자의 제조방법의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 7 내지 도 12는 도 6의 반도체 소자의 제조방법의 일 예를 보여주는 공정 단면도들이다.
도 13은 도 6의 기판 세정하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 14는 도 5의 초임계 유체에 의해 기판 상에 생성되는 제 2 입자를 보여주는 단면도이다.
도 15는 도 2의 버퍼 유닛의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 16은 도 2의 버퍼 유닛의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 반도체 소자의 제조 설비(10)를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조설비(10)는 소자 분리막(Shallow Trench Insulation: STI)를 형성하기 위한 단위 공정 장치들을 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 반도체 소자의 제조설비(10)는 포토리소그래피 장치(20), 식각 장치(30), 세정 장치(40), 박막 증착 장치(50) 및 연마 장치(60)를 포함할 수 있다. 상기 포토리소그래피 장치(20)는 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 상기 식각 장치(30)는 상기 포토리소그래피 장치(20) 및 상기 세정 장치(40) 사이에 배치될 수 있다. 상기 식각 장치(30)는 상기 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 기판의 일부를 식각하여 트렌치를 형성할 수 있다. 상기 세정 장치(40)는 상기 식각 장치(30)와 상기 박막 증착 장치(50) 사이에 배치될 수 있다. 상기 세정 장치(40)는 상기 기판을 세정할 수 있다. 상기 박막 증착 장치(50)는 상기 세정 장치(40)와 상기 연마 장치(60) 사이에 배치될 수 있다. 상기 박막 증착 장치(50)는 상기 세정된 기판 상에 박막(ex, 예비 소자 분리 막)을 형성할 수 있다. 상기 연마 장치(60)는 상기 박막을 연마하여 상기 트렌치 내에 소자 분리 막을 형성할 수 있다.
이하, 상기 세정 장치(40)에 대해 보다 자세하게 설명하고자 한다.
도 2는 도 1의 세정 장치(40)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 상기 세정 장치(40)는 습식 세정 장치일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 세정 장치(40)는 인덱스 모듈(110), 반송 모듈(120), 세정 모듈(130) 및 건조 모듈(140)을 포함할 수 있다.
인덱스 모듈(110)은 캐리어들(118)을 일시적으로 저장할 수 있다. 캐리어(118)는 기판(W)을 탑재할 수 있다. 일 예에 따르면, 인덱스 모듈(110)은 로드 포트(112), 이송 프레임(114) 및 인덱스 암(116)을 포함할 수 있다. 로드 포트(112)는 캐리어(118)를 수납할 수 있다. 캐리어(118)는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod: FOUP)를 포함할 수 있다. 이송 프레임(114)은 상기 로드 포트(112)와 상기 반송 모듈(120) 사이에 제 1 방향(D1)으로 배치될 수 있다. 상기 인덱스 암(116)은 상기 이송 프레임(114)을 따라 주행할 수 있다. 상기 인덱스 암(116)은 상기 캐리어(118) 내의 기판(W)을 취출(loading)하여 반송 모듈(120)로 전달할 수 있다. 이와 달리, 인덱스 암(116)은 세정된 기판(W)을 캐리어(118) 내에 장입(unload)할 수 있다.
상기 반송 모듈(120)은 상기 인덱스 모듈(110), 상기 세정 모듈(130) 및 상기 건조 모듈(140)에 인접하여 배치될 수 있다. 상기 반송 모듈(120)은 상기 기판(W)을 상기 인덱스 모듈(110)로부터 세정 모듈(130) 및 건조 모듈(140)로 이송할 수 있다. 이와 달리, 상기 기판(W)은 상기 반송 모듈(120)을 통해 상기 건조 모듈(140)로부터 상기 인덱스 모듈(110)로 제공될 수 있다. 일 예에 따르면, 반송 모듈(120)은 버퍼 유닛(121)과 트랜스퍼 유닛(126)을 포함할 수 있다. 상기 버퍼 유닛(121)은 상기 기판(W)을 상기 트랜스퍼 유닛(126)과 상기 이송 프레임(114) 사이에 전달할 수 있다.
도 3은 도 2의 버퍼 유닛(121)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 상기 버퍼 유닛(121)은 버퍼 챔버(122), 버퍼 암(123), 가스 공급 부(124), 열처리 부(125) 및 온도 센서(162)를 포함할 수 있다.
상기 버퍼 챔버(122)는 상기 이송 프레임(114)과 상기 트랜스퍼 유닛(126) 사이에 배치될 수 있다. 이와 달리, 상기 버퍼 챔버(122)는 상기 이송 프레임(114)과 상기 세정 모듈(130) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 상기 이송 프레임(114)과 상기 건조 모듈(140) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 상기 버퍼 챔버(122)는 세정 모듈(130)과 상기 트랜스퍼 유닛(126) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 상기 트랜스퍼 유닛(126)과 상기 건조 모듈(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 상기 기판(W)에 대하여 외부로부터 밀폐된 환경 및/또는 공간을 제공할 수 있다. 상기 버퍼 챔버(122)는 진공 펌프(미도시)에 연결될 수 있디. 상기 버퍼 챔버(122)는 상압(ex, 1기압 또는 760Torr) 보다 낮은 진공압(ex, 10Torr-200Torr)을 가질 수 있다.
상기 버퍼 암(123)은 상기 버퍼 챔버(122)의 바닥 내에 배치될 수 있다. 상기 버퍼 암(123)은 상기 인덱스 암(116)으로부터 상기 기판(W)을 수납할 수 있다. 이와 달리, 상기 기판(W)은 상기 트랜스퍼 유닛(126)으로부터 상기 버퍼 암(123) 상에 수납될 수 있다.
상기 가스 공급 부(124)는 상기 버퍼 챔버(122)에 연결될 수 있다. 상기 가스 공급 부(124)는 상기 버퍼 챔버(122) 내에 질소(N2) 가스를 제공할 수 있다.
상기 열처리 부(125)는 상기 버퍼 챔버(122) 내에 배치될 수 있다. 상기 열처리 부(125)는 상기 버퍼 암(123) 상에 배치될 수 있다. 상기 열처리 부(125)는 상기 버퍼 암(123) 상에 이동대기 중의 상기 기판(W)을 순간적 및/또는 일시적으로 가열할 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 부(125)는 상기 기판(W)을 약 1㎲ 내지 약 1sec 동안에 가열할 수 있다 일 예에 따르면, 상기 열처리 부(125)는 섬광 소스(152a) 및 제 1 파워 공급 부(154a)를 포함할 수 있다.
상기 섬광 소스(152a)는 상기 버퍼 챔버(122) 내의 상기 기판(W) 상에 제공될 수 있다. 상기 섬광 소스(152a)는 제논(Xe) 램프를 포함할 수 있다. 상기 섬광 소스(152a)는 섬광(164a)을 상기 기판(W)으로 제공할 수 있다. 상기 섬광(164a)은 상기 기판(W)의 손상없이 상기 기판(W)을 순간적으로 가열할 수 있다. 상기 섬광(164a)은 상기 기판(W)을 건식으로 세정 및/또는 건조할 수 있다. 예를 들어, 섬광(164a)은 자외선 광을 포함할 수 있다. 상기 기판(W)은 약 100℃ 내지 약 1200℃(ex, 300℃)로 가열될 수 있다.
상기 제 1 파워 공급 부(154a)는 상기 섬광 소스(152a)에 연결될 수 있다. 상기 제 1 파워 공급 부(154a)는 상기 섬광 소스(152a)에 펄스 파워를 공급할 수 있다.
상기 온도 센서(162)는 상기 기판(W)의 온도를 감지할 수 있다. 예를 들어, 상기 온도 센서(162)는 고온 온도계(Pyrometer)를 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 트랜스퍼 유닛(126)은 상기 세정 모듈(130)과 상기 건조 모듈(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 트랜스퍼 유닛(126)은 상기 기판(W)을 상기 버퍼 암(123), 상기 세정 모듈(130) 및 상기 건조 모듈(140)로 반송할 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 트랜스퍼 유닛(126)은 트랜스퍼 챔버(127), 레일(128) 및 트랜스퍼 암(129)을 포함할 수 있다.
상기 트랜스퍼 챔버(127)는 상기 세정 모듈(130)과 상기 건조 모듈(140) 사이에 배치될 수 있다. 상기 트랜스퍼 챔버(127)는 상기 버퍼 챔버(122)에 연결될 수 있다.
상기 레일(128)은 상기 트랜스퍼 챔버(127) 내에 배치될 수 있다. 상기 레일(128)은 제 2 방향(D2)으로 연장할 수 있다.
상기 트랜스퍼 암(129)은 상기 레일(128) 상에 배치될 수 있다. 상기 트랜스퍼 암(129) 상기 레일(128)을 따라 이동할 수 있다. 상기 트랜스퍼 암(129)은 상기 기판(W)을 상기 버퍼 암(123), 상기 세정 모듈(130)과 상기 건조 모듈(140)에 반송할 수 있다.
상기 세정 모듈(130)은 상기 트랜스퍼 챔버(127)의 일측에 배치될 수 있다. 상기 세정 모듈(130)은 DI 워터, 유기 용매 및 약액을 이용하여 상기 기판(W)을 습식으로 세정 및/또는 건조할 수 있다.
도 4는 도 2의 세정 모듈(130)의 일 예를 보여준다.
도 4를 참조하면, 세정 모듈(130)은 습식 세정 모듈일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 세정 모듈(130)은 제 1 척(310), 바울(320), 제 1 및 제 2 암들(332, 334), 제 1 및 제 2 노즐들(342, 344), DI 워터 공급 부(350), 유기 용매 공급 부(360) 및 약액 공급 부(370)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 척(310)은 상기 기판(W)을 수납할 수 있다. 상기 제 1 척(310)은 상기 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 척(310)은 상기 기판(W)을 약 10 rpm 내지 약 6000rpm으로 회전시킬 수 있다.
상기 바울(320)은 상기 기판(W)의 외곽을 둘러쌀 수 있다. 상기 바울(320)은 상기 기판(W) 상의 DI 워터(142), 약액(144), 또는 유기 용매(143)의 외부로 유출을 방지하고, 상기 기판(W)의 오염을 방지할 수 있다. 상기 바울(320)은 상기 DI 워터(142), 상기 약액(144) 및 상기 유기 용매(143)를 상기 제 1 척(310)의 아래로 배출시킬 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 암들(332, 334)은 제 1 및 제 2 노즐들(342, 344)을 상기 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 상기 제 1 노즐(342)은 제 1 암(332)의 팁에 연결될 수 있다. 상기 제 2 노즐(344)은 제 2 암(334)의 팁에 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 암들(332, 334)은 상기 제 1 및 제 2 노즐들(342, 344)을 상기 기판(W)의 중심 상으로 각각 이동시킬 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 노즐들(342, 344)은 상기 기판(W) 상에 DI 워터(142), 유기 용매(143) 및 약액(144)을 각각 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 노즐(342)은 상기 DI 워터(142) 또는 상기 유기 용매(143) 중 어느 하나를 상기 기판(W) 상에 선택적으로 제공할 수 있다. 상기 제 2 노즐(344)은 상기 약액(144)을 상기 기판(W) 상에 제공할 수 있다. DI 워터(142), 유기 용매(143) 및 약액(144)은 기판(W)의 중심 상에 제공될 수 있다. 상기 DI 워터(142), 상기 유기 용매(143) 및 상기 약액(144)은 기판(W)을 중심으로부터 가장자리로 세정할 수 있다.
상기 DI 워터 공급 부(350)는 DI 워터(142)를 제 1 노즐(342)에 제공할 수 있다. DI 워터(142)는 세정 용액(cleaning solution) 및/또는 세정 액(etchant)일 수 있다. 예를 들어, DI 워터 공급 부(350)는 정수기를 포함할 수 있다.
상기 유기 용매 공급 부(360)는 상기 제 1 노즐(342) 또는 상기 제 2 노즐(344)에 상기 유기 용매(143)를 제공할 수 있다. 상기 유기 용매(143)는 상기 기판(W)을 습식으로 건조할 수 있다. 상기 유기 용매(143)는 이소프로필 알코올을 포함할 수 있다.
약액 공급 부(370)는 약액(144)을 제 2 노즐(344)에 제공할 수 있다. 약액(144)은 세정액(etchant) 및/또는 세정 조성물(clean composition)일 수 있다. 예를 들어, 약액(144)은 SC1(Standard Cleaning 1) 또는 LAL(ex, NH4F+HF)을 포함할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 건조 모듈(140)은 상기 세정 모듈(130)과 마주하여 상기 트랜스퍼 챔버(127)의 타측에 배치될 수 있다. 상기 건조 모듈(140)은 상기 기판(W)을 건식으로 건조할 수 있다.
도 5는 도 2의 건조 모듈(140)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 상기 건조 모듈(140)는 초임계 건조 모듈일 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 건조 모듈(140)는 건조 챔버(410), 초임계 유체 공급 부(420) 및 배기 부(430)를 포함할 수 있다.
상기 건조 챔버(410)는 상압(ex, 1기압 또는 760Torr) 보다 높은 고압(ex, 10기압 내지 100기압)을 가질 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 건조 챔버(410)는 하부 하우징(412), 상부 하우징(414) 및 제 2 척(416)을 가질 수 있다. 상기 상부 하우징(414)은 상기 하부 하우징(412) 상에 결합(coupled)될 수 있다. 상기 제 2 척(416)은 상기 하부 하우징(412)과 상기 상부 하우징(414) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제 2 척(416)은 상기 상부 하우징(414)의 내측 상부면 상에 고정될 수 있다. 상기 하부 하우징(412)과 상기 상부 하우징(414)이 분리되면, 상기 기판(W)은 제 2 척(416) 상에 수납될 수 있다.
상기 초임계 유체 공급 부(420)는 상기 상부 하우징(414)의 중심으로 연결될 수 있다. 상기 초임계 유체 공급 부(420)는 상기 건조 챔버(410) 내에 초임계 유체(440)를 공급할 수 있다. 상기 초임계 유체(440)는 상기 기판(W) 상의 유기 용매(143) 용해시고 상기 기판(W)을 건식으로 건조할 수 있다. 상기 초임계 유체(440)가 상기 건조 챔버(410) 내에 제공될 경우, 상기 건조 챔버(410)는 상압보다 높은 고압을 가질 수 있다.
상기 배기 부(430)는 상기 건조 챔버(410) 내의 상기 초임계 유체(440)를 배기할 수 있다. 상기 기판(W)은 상기 초임계 유체(440)에 의해 상기 유기 용매(143)의 건조 자국 없이 건조될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 반도체 소자의 제조 설비(10)를 이용한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 반도체 소자의 제조방법의 일 예를 보여준다. 도 7 내지 도 11은 도 6의 반도체 소자의 제조방법의 일 예를 보여주는 공정 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 반도체 소자의 제조방법은 소자 분리막을 형성하는 방법일 수 있다. 일 예에 따르면, 반도체 소자의 제조방법은, 상기 기판(W) 상에 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(S10), 상기 기판(W)의 일부를 식각하는 단계(S20), 상기 기판(W)을 세정하는 단계(S30), 예비 소자 분리막을 증착하는 단계(S40), 상기 예비 소자 분리막을 연마하는 단계(S50)를 포함할 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 포토리소그래피 장치(20)는 상기 기판(W) 상에 포토레지스트 패턴(2)을 형성한다(S10). 상기 포토레지스트 패턴(2)은 도포 공정, 베이크 공정, 노광 공정 및 현상 공정을 통해 형성될 수 있다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 상기 식각 장치(30)는 상기 기판(W)을 식각하여 트렌치(4)를 형성한다(S20). 상기 트렌치(4)는 플라즈마(3)를 이용한 건식 식각 방법으로 형성될 수 있다. 상기 플라즈마(3)는 불활성 기체 또는 식각 가스의 이온 입자를 포함할 수 있다. 상기 기판(W)은 상기 플라즈마(3)와 충돌 및/또는 화학 반응에 의해 식각될 수 있다. 식각 공정 중 상기 트렌치(4) 바닥 또는 측벽에 제 1 입자(6)가 생성될 수 있다. 상기 제 1 입자(6)는 건식 식각 부산물일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 입자(6)는 폴리머를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 에싱 장치(미도시)는 상기 포토레지스트 패턴(2)을 제거한다. 상기 포토레지스트 패턴(2)은 솔벤트 또는 에틸 알코올의 유기 용매에 의해 제거될 수도 있다.
도 6 및 도 10을 참조하면, 상기 세정 장치(40)는 상기 기판(W)을 세정하여 상기 기판(W) 상의 제 1 입자(6)를 제거한다(S30). 예를 들어, 상기 제 1 입자(6)는 습식 세정 방법으로 제거될 수 있다.
도 13은 도 6의 기판(W)을 세정하는 단계(S30)의 일 예를 보여준다.
도 13을 참조하면, 상기 기판(W)을 세정하는 단계(S30)는 상기 기판(W)을 습식으로 세정하는 단계(S32), 상기 기판(W)을 린스하는 단계(S34), 상기 기판(W)을 습식으로 건조하는 단계(S36), 상기 기판(W)을 건식으로 건조 단계(S38) 및 상기 기판(W)을 건식으로 세정하는 단계(S39)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 세정 모듈(130)의 상기 제 2 노즐(344)은 상기 기판(W) 상에 약액(144)을 제공하여 상기 기판(W)을 습식으로 세정한다(S32). 상기 약액(144)은 상기 트렌치(4) 내의 상기 제 1 입자(6)를 제거할 수 있다. 상기 약액(144)은 상기 제 1 척(310)의 회전에 의해 상기 기판(W) 상에서 대부분 제거될 수 있다. 상기 약액(144)의 일부는 상기 기판(W)의 상부면과 상기 트렌치(4) 내에 잔존할 수 있다.
다음, 상기 세정 모듈(130)의 상기 제 1 노즐(342)은 상기 기판(W) 상에 DI 워터(142)를 제공하여 상기 기판(W)을 린스한다(S34). 상기 DI 워터(142)는 상기 기판(W) 상에 잔존하는 상기 약액(144)의 일부를 제거할 수 있다. 상기 DI 워터(142)는 상기 척(210)의 회전에 의해 상기 기판(W) 상에서 제거될 수 있다. 상기 DI 워터(142)는 상기 기판(W)의 상부면과 상기 트렌치(4) 내에 잔존할 수 있다.
그 다음, 상기 세정 모듈(130)의 상기 제 1 노즐(342) 또는 상기 제 2 노즐(344)은 상기 기판(W) 상에 유기 용매(143)를 제공하여 상기 기판(W)을 습식으로 건조한다(S36). 상기 유기 용매(143)는 상기 기판(W) 상의 상기 DI 워터(142)를 용해시킬 수 있다. 상기 유기 용매(143)는 상기 기판(W)의 상부면과 상기 트렌치(4) 내에 잔존할 수 있다.
이후, 트랜스퍼 암(129)은 상기 기판(W)을 상기 세정 모듈(130)에서 상기 건조 모듈(140)로 반송할 수 있다.
그리고, 상기 건조 모듈(140)은 상기 초임계 유체(440)를 상기 기판(W) 상에 제공하여 상기 기판(W)을 건식으로 건조한다(S48). 상기 기판(W)은 상기 초임계 유체(440)에 의해 건식으로 건조될 수 있다.
그 후, 상기 트랜스퍼 암(129)은 상기 건조된 기판(W)을 상기 버퍼 암(123) 상에 제공할 수 있다.
도 14는 도 5의 초임계 유체(440)에 의해 기판(W) 상에 생성되는 제 2 입자(8)를 보여준다.
도 14를 참조하면, 초임계 유체(440)는 트렌치들(4) 사이의 상기 기판(W)의 상부 면 상에 제 2 입자(8)를 생성할 수 있다. 상기 제 2 입자(8)는 상기 초임계 유체(440)에 의해 생성된 결함 입자일 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 입자(8)는 이산화탄소와 이소프로필 알코올이 응집된 알갱이(ex, CO2+2C3H8O)를 포함할 수 있다. 상기 제 2 입자(8)는 탄화 수소 입자를 포함할 수 있다.
도 11을 다시 참조하면, 상기 열처리 부(125)는 상기 기판(W)을 건식으로 세정하여 제 2 입자(8)를 제거한다(S49). 상기 섬광(164a)은 상기 기판(W)의 손상 없이 상기 기판(W)을 건식으로 세정할 수 있다. 상기 제 2 입자(8)는 상기 섬광(164a)에 의해 열 분해 및/또는 광 분해될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 입자(8)가 이산화탄소와 이소프로필 알코올이 응집된 알갱이(ex, CO2+2C3H8O)일 경우, 상기 섬광(164a)은 상기 제 2 입자(8)를 이산화 탄소 가스(CO2), 일산화탄소 가스(ex, 2CO) 및 메탄 가스(4CH4)로 열 분해 및/또는 광 분해시킬 수 있다. 이와 달리, 상기 제 2 입자(8)는 상기 섬광(164a)에 의해 승화될 수 있다. 상기 제 2 입자(8)가 고체 상태의 탄화 수소 입자일 경우, 상기 섬광(164a)은 상기 제 2 입자(8)를 탄화 수소 가스로 승화시킬 수 있다. 상기 섬광(164a)은 상기 플라즈마(3)의 에너지보다 낮은 에너지를 가질 수 있다. 상기 섬광(164a)은 포톤으로 상기 기판(W)과 상기 제 2 입자(8)를 약 1㎲ 내지 약 1sec 동안에 순간적으로 가열할 수 있다. 상기 N2가스는 상기 이산화 탄소 가스, 일산화 탄소 가스, 메탄 가스 또는 탄화 수소 가스와 희석되어 상기 버퍼 챔버(122) 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 상기 열처리 부(125)는 상기 제 2 입자(8)의 고착 및/또는 접착 전에 상기 기판(W)을 건식으로 세정할 수 있다. 만약, 상기 기판(W)이 건식으로 세정되지 않고 대기중에 노출될 경우, 상기 기판(W) 상에 산화막 또는 자연 산화막이 형성될 수 있다. 상기 산화막 또는 자연 산화막은 상기 제 2 입자(8)를 상기 기판(W) 상에 고착시킬 수 있다. 상기 기판(W)이 대기 중에 노출되기 전에 상기 열처리 부(125)는 상기 기판(W) 상의 제 2 입자(8)를 제거할 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 인덱스 암(116)은 상기 건식으로 세정된 상기 기판(W)을 상기 캐리어(118) 내에 실장한다. 상기 캐리어(118)는 상기 박막 증착 장치(50)에 제공될 수 있다.
도 11을 참조하면, 상기 박막 증착 장치(50)는 상기 기판(W) 상에 예비 소자 분리막(7)을 증착한다(S40). 상기 예비 소자 분리막(7)은 플라즈마 강화 화학기상증착(PECVD)방법으로 증착된 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 예비 소자 분리막(7)은 상기 트렌치(4) 내에 충진될 수 있다. 상기 기판(W)은 상기 캐리어(118) 내에 탑재되어 연마 장치(60)으로 이송될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 기판(W)과 상기 예비 소자 분리막(7) 사이에 보호막이 형성될 수 있다. 상기 보호막은 화학기상증착방법으로 형성된 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 보호막은 약 10nm 내지 100nm의 두께로 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 연마 장치(60)는 상기 기판(W)이 노출되도록 상기 예비 소자 분리막(7)을 연마하여 상기 소자 분리막(9)을 형성한다(S50). 상기 소자 분리막(9)은 트렌치(4) 내에 형성될 수 있다. 상기 소자 분리막(9)은 활성 영역(A)을 정의할 수 있다. 상기 활성 영역(A)은 반도체 소자들이 형성되는 영역으로서 상기 소자 분리막(9) 사이의 상기 기판(W)의 상부 면일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 반도체 소자의 제조 방법은 다른 소자(ex, 커패시터)의 제조방법에서 사용될 수 있다.
도 15는 도 2의 버퍼 유닛(121)의 일 예를 보여준다.
도 15를 참조하면, 상기 버퍼 유닛(121)의 상기 열처리 부(125)는 레이저 장치일 수 있다. 버퍼 챔버(122), 버퍼 암(123), 가스 공급 부(124) 및 온도 센서(162)는 도 3과 동일하게 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 열처리 부(125)는 레이저 소스(152b), 제 2 파워 공급 부(154b) 및 오브젝티브 렌즈(156b)를 포함할 수 있다.
상기 레이저 소스(152b)는 상기 버퍼 챔버(122) 내의 상기 기판(W) 상에 배치될 수 있다. 상기 레이저 소스(152b)는 레이저 광(164b)을 생성할 수 있다.
상기 제 2 파워 공급 부(154b)는 상기 레이저 소스(152b)에 연결될 수 있다. 상기 제 2 파워 공급 부(154b)는 상기 레이저 소스(152)에 파워를 공급할 수 있다.
상기 오브젝티브 렌즈(156b)는 상기 레이저 소스(125b)와 상기 버퍼 암(123) 사이에 배치될 수 있다. 상기 오브젝티브 렌즈(156b)는 상기 레이저 광(164b)을 상기 기판(W)에 방사할 수 있다. 상기 레이저 광(164b)은 상기 기판(W)의 손상 없이 상기 기판(W)을 건식으로 세정할 수 있다. 상기 레이저 광(164b)은 상기 플라즈마(3)의 에너지보다 낮은 에너지를 가질 수 있다. 상기 레이저 광(164b)은 포톤으로 상기 기판(W)과 상기 제 2 입자(8)를 가열할 수 있다. 상기 레이저 광(164b)이 상기 기판(W) 상에 제공되면, 상기 기판(W)은 가열될 수 있다. 상기 제 2 입자(8)은 열 분해 및/또는 기화에 의해 상기 기판(W) 상에서 제거될 수 있다.
도 16은 도 2의 버퍼 유닛(121)의 일 예를 보여준다.
도 16을 참조하면, 상기 버퍼 유닛(121)의 상기 열처리 부(125)는 적외선 가열 장치 또는 급속 열처리 장치일 수 있다. 버퍼 챔버(122), 버퍼 암(123), 가스 공급 부(124) 및 온도 센서(162)는 도 3과 동일하게 구성될 수 있다. 일 예에 따르면, 상기 열처리 부(125)는 백열 소스(152c), 제 3 파워 공급 부(154c), 및 필터(156c)를 포함할 수 있다.
상기 백열 소스(152c)는 상기 버퍼 챔버(122) 내의 상기 기판(W) 상에 배치될 수 있다. 상기 백열 소스(152c)는 적외선 광(164c) 또는 가시 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 백열 소스(152c)는 할로겐 램프 또는 백열 램프를 포함할 수 있다.
상기 제 3 파워 공급 부(154c)는 상기 백열 소스(152c)에 연결될 수 있다. 상기 제 3 파워 공급 부(154c)는 상기 백열 소스(152c)에 파워를 제공할 수 있다.
상기 필터(156c)는 상기 백열 소스(152c)과 상기 버퍼 암(123) 사이에 배치될 수 있다. 상기 필터(156c)는 적외선 광(164c) 또는 가시 광을 필터링하여 자외선을 제거할 수 있다.
상기 적외선 광(164c) 또는 가시 광은 상기 기판(W)의 손상 없이 상기 기판(W)을 건식으로 세정할 수 있다. 상기 적외선 광(164c) 또는 가시 광은 상기 플라즈마(3)의 에너지보다 낮은 에너지를 가질 수 있다. 상기 적외선 광(164c) 또는 가시 광이 상기 기판(W) 상에 제공되면, 상기 기판(W)은 건식으로 세정될 수 있다. 즉, 상기 기판(W)이 상기 적외선 광(164c) 또는 가시 광에 의해 가열되면, 상기 제 2 입자(8)는 열 분해 및/또는 기화에 의해 제거될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 기판을 습식으로 세정하는 단계;
    상기 기판 상에 초임계 유체를 제공하여 상기 기판을 건식으로 건조하는 단계; 및
    상기 기판을 건식으로 세정하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 기판 상에 생성되는 결함 입자를 제거하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 건식으로 세정하는 단계는 상기 기판 상에 섬광을 제공하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 결함 입자는 탄화 수소 입자를 포함하되,
    상기 기판을 건식으로 세정하는 단계는 상기 섬광으로 상기 탄화 수소 입자를 열 분해 및/또는 광 분해하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 섬광은 자외선 광을 포함하는 기판 세정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 건식으로 세정하는 단계는 상기 기판 상에 레이저 광을 제공하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 건식으로 세정하는 단계는 상기 기판 상에 적외선 광 또는 가시 광을 제공하는 포함하는 기판 세정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 린스하는 단계를 더 포함하는 기판 세정 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판을 습식으로 세정하는 단계는 상기 기판 상에 약액을 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 기판을 린스하는 단계는 상기 기판 상에 DI 워터를 제공하여 상기 약액을 제거하는 단계를 더 포함하는 기판 세정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판을 습식으로 건조하는 단계를 더 포함하되,
    상기 기판을 습식으로 건조하는 단계는 상기 기판 상에 유기 용매를 제공하여 상기 DI 워터를 제거하는 단계를 포함하는 기판 세정 방법.
  10. 기판의 일부를 식각하여 트렌치들을 형성하는 단계;
    상기 기판을 습식으로 세정하여 상기 트렌치들 내에 생성되는 제 1 입자를 제거하는 단계;
    상기 기판 상에 초임계 유체를 제공하여 상기 기판을 건식으로 건조하는 단계; 및
    상기 기판을 건식으로 세정하여 상기 초임계 유체에 의해 상기 트렌치들 사이의 상기 기판의 상부 면 상에 생성되는 제 2 입자를 제거하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
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