KR20190129876A - 반도체 웨이퍼의 세정방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 세정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 반도체 웨이퍼를, 불산을 충전한 불산조 내에 삽입하여, 상기 불산에 침지하고, 상기 불산조로부터 인출한 후, 상기 반도체 웨이퍼를, 오존수를 충전한 오존수조 내에 삽입하여, 상기 오존수에 침지하여 세정하는 반도체 웨이퍼의 세정방법으로서, 상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 적어도, 상기 반도체 웨이퍼의 하단이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼가 완전히 오존수에 침지될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정방법이다. 이에 따라, 반도체 웨이퍼를 불산에 침지하여 세정한 후, 오존수에 침지하여 세정하는 방법에 있어서, 파티클 등의 이물의 잔류나 제거한 이물의 재부착을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼의 세정방법이 제공된다.

Description

반도체 웨이퍼의 세정방법
본 발명은, 반도체 웨이퍼의 세정방법에 관한 것이다.
현재, 반도체 웨이퍼의 배치식 세정에 있어서, 불산(HF)과 오존수를 이용한 침지식 세정방법이 일반적으로 되어 있다. 이 방법에서는, HF세정으로 웨이퍼 상의 산화막을 제거함과 동시에 파티클 등의 이물을 제거하고, 그 후의 오존수세정으로 웨이퍼의 산화를 행함으로써, 자연산화막의 생성과, 남아 있는 파티클 등의 이물의 제거를 행하고 있다.
이때, 종래부터, 반도체 웨이퍼를 세정액이 충전된 세정조 내에 침지(삽입)하는 속도(침지속도)에 비해, 세정조로부터 인상하는(인출하는) 속도(인상속도)가 중요시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
종래, 반도체 웨이퍼 상에 부착하는 파티클 등의 이물을 저감시키기 위해, 불산조로부터의 인상속도를 저속으로 하는 것이 행해지고 있다.
일본특허공개 H9-283483호 공보
반도체 웨이퍼를 불산세정하여 자연산화막을 박리하면, 베어면(소수면)이 나와 있는 상태가 된다. 이 베어면이 나와 있는 상태인 웨이퍼를 오존수조에서 세정(산화)시키는 공정에 있어서, 종래에는, 오존수조에의 침지(삽입)속도는 고정되어 있으며, 변경되는 일은 없고, 일반적으로 10000mm/min 정도로 저속이었다.
그러나, 오존수조에서의 세정공정에 있어서는, 산화막의 형성시에 파티클 등의 이물의 제거도 동시에 행해지는데, 침지속도가 느린 경우, 오존수와 반도체 웨이퍼의 상대속도가 느리기 때문에, 파티클의 탈리가 일어나기 어려워, 파티클 등의 이물이 잔류하는 문제가 있는 것을 알게 되었다.
나아가, 일반적으로, 오존수의 약액의 흐름이 아래에서 위로 흐르는 방향이므로, 세정조의 액면 부근에 파티클 등의 탈리한 이물이 체류하기 쉽다. 그러므로, 침지속도가 느리면, 탈리한 파티클이 웨이퍼 상의 완전히 산화가 진행되지 않은 개소에 재부착되는 문제가 있는 것도 알게 되었다.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼를 불산에 침지하여 세정한 후, 오존수에 침지하여 세정하는 방법에 있어서, 파티클 등의 이물의 잔류나 제거한 이물의 재부착을 방지할 수 있는 반도체 웨이퍼의 세정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 반도체 웨이퍼를, 불산을 충전한 불산조 내에 삽입하여, 상기 불산에 침지하고, 상기 불산조로부터 인출한 후, 상기 반도체 웨이퍼를, 오존수를 충전한 오존수조 내에 삽입하여, 상기 오존수에 침지하여 세정하는 반도체 웨이퍼의 세정방법으로서, 상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 적어도, 상기 반도체 웨이퍼의 하단(下端)이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼가 완전히 오존수에 침지될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정방법을 제공한다.
이러한 반도체 웨이퍼의 세정방법이면, 파티클 등의 이물의 잔류나 제거한 이물의 재부착을 방지할 수 있다. 또한, 반송속도의 고속화로도 이어지므로, 스루풋이 향상된다.
또한 이 경우, 상기 불산조로부터의 상기 반도체 웨이퍼의 인출을, 인출속도 1000mm/min 이하로 하여 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 불산조로부터의 인출속도를 저속화시킴으로써, 한층 더, 파티클 등의 이물을 저감시킬 수 있다.
또한 이 경우, 상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 상기 반도체 웨이퍼의 하단이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼의 상단(上端)이 상기 오존수의 액면으로부터 50mm 이상의 위치가 될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것이 바람직하다.
이와 같이 오존수조 내에 반도체 웨이퍼를 삽입함으로써, 오존수조의 액면 부근에 체류해 있는 파티클 등의 이물의 부착을, 확실하게 방지할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상기 반도체 웨이퍼로서, 실리콘 웨이퍼를 세정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 세정방법은, 실리콘 웨이퍼를 세정하는 경우에 특히 유효하다.
본 발명의 반도체 웨이퍼의 세정방법이면, 반도체 웨이퍼를 불산에 침지하여 자연산화막을 제거한 후, 오존수에 침지하여 자연산화막을 형성하는 세정방법에 있어서, 파티클 등의 이물의 잔류나 제거한 이물의 재부착을 방지할 수 있다. 나아가, 반송속도의 고속화로도 이어지므로, 스루풋이 향상된다.
도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 세정방법의 일 예를 나타낸 세정플로우도이다.
도 2는 반도체 웨이퍼를 오존수조 내에 삽입하는 공정을 나타내는 개략도이다.
도 3은 실시예 1~6, 비교예 1~4에 있어서의, 오존수조 내에의 실리콘 웨이퍼의 삽입속도와, 파티클 측정결과의 관계를 나타내는 그래프이다.
상기 서술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 불산조에 침지하여 자연산화막을 제거 후, 오존수조에 침지함으로써 산화하고, 자연산화막을 형성하는 방법에 있어서, 종래의 세정방법에서는, 파티클 등의 이물이 잔류하는 문제나 제거한 이물이 재부착되는 문제가 있었다.
그리고, 본 발명자들은 상기의 문제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 오존수조 내에의 반도체 웨이퍼의 삽입을, 소정의 삽입속도 이상으로 함으로써, 파티클 등의 이물의 잔류나 제거한 이물의 재부착을 방지할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 도달하였다.
즉, 본 발명은, 반도체 웨이퍼를, 불산을 충전한 불산조 내에 삽입하여, 상기 불산에 침지하고, 상기 불산조로부터 인출한 후, 상기 반도체 웨이퍼를, 오존수를 충전한 오존수조 내에 삽입하여, 상기 오존수에 침지하여 세정하는 반도체 웨이퍼의 세정방법으로서, 상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 적어도, 상기 반도체 웨이퍼의 하단이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼가 완전히 오존수에 침지될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정방법을 제공한다.
한편, 본 발명에 있어서 「삽입속도」란, 반도체 웨이퍼와 세정조의 상대속도를 말하며, 구체적으로는, (i)반도체 웨이퍼를 인하하여, 소정의 위치의 세정조에 삽입하는 경우의, 반도체 웨이퍼의 인하속도, (ii)세정조를 상승시켜 소정의 위치의 반도체 웨이퍼를 세정조에 삽입하는 경우의 세정조의 상승속도, (iii)반도체 웨이퍼의 인하 및 세정조의 상승이 함께 행해지고, 반도체 웨이퍼의 인하속도와 세정조의 상승속도를 더한 속도 등도 모두 포함한다. 이하, 「인출속도」도 마찬가지로, 반도체 웨이퍼와 세정조의 상대속도를 말한다.
이하, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 세정방법을 상세하게 설명한다. 도 1에, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 세정방법의 일 예를 나타낸 세정플로우도를 나타낸다.
본 발명에 있어서, 세정대상인 반도체 웨이퍼는, 특별히 한정되지 않으나, 실리콘 웨이퍼를 이용할 수 있다.
반도체 웨이퍼에 대해, 불산세정의 전에, 예를 들어 암모니아·과수세정(SC1세정)이나 순수에 의한 린스를 행할 수 있다(도 1(A), (B)).
이어서, 반도체 웨이퍼를, 불산을 충전한 불산조 내에 삽입하여, 불산에 침지하여 불산세정을 행한다(도 1(C)). 이 불산세정에서는, 반도체 웨이퍼에 형성되어 있던 자연산화막이 제거된다. 불산의 농도나 온도는 한정되지 않으나, 농도는 0.3~3.0%, 온도는 10~30℃가 바람직하다.
불산조로부터의 반도체 웨이퍼의 인출은, 인출속도 1000mm/min 이하로 하여 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 불산조로부터의 반도체 웨이퍼의 인출을 비교적 저속으로 행함으로써, 한층 더, 파티클 등의 이물을 저감시킬 수 있다. 한편, 인출속도의 하한은 특별히 한정되지 않고, 0mm/min를 초과하는 속도로 할 수 있다.
이어서, 반도체 웨이퍼를, 오존수를 충전한 오존수조 내에 삽입하여, 오존수에 침지하여 세정한다(도 1(D)).
도 2는, 반도체 웨이퍼를 오존수조 내에 삽입하는 공정을 나타내는 개략도이다. 본 발명은, 반도체 웨이퍼(1)를, 오존수(2)가 충전된 오존수조(3) 내에 삽입하는데 있어서, 적어도, 반도체 웨이퍼(1)의 하단이 오존수(2)에 접촉하고 나서(도 2(A)), 반도체 웨이퍼(1)가 완전히 오존수(2)에 침지될 때까지(도 2(B)), 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 한다. 또한, 삽입속도의 상한은 특별히 한정되지 않으나, 통상, 50000mm/min가 장치한계이다.
불산조에서의 세정으로 자연산화막이 제거된 반도체 웨이퍼(1)는, 표면이 베어면(소수면)으로 되어 있기 때문에, 매우 파티클 등의 이물이 부착되기 쉽고, 또한, 반도체 웨이퍼(1)에 부착되어 있는 이물의 양도 많다.
불산조에서의 세정 후의 오존수조에서의 세정(재산화처리)에 있어서, 종래와 같이 저속(10000mm/min 정도)으로 오존수조 내에 침지하면, 산화막 형성시에 파티클 등의 이물의 제거도 동시에 행해지는데, 오존수와 반도체 웨이퍼의 상대속도가 느리기 때문에, 파티클의 탈리가 일어나기 어려워, 파티클 등의 이물이 잔류한다.
또한, 오존수의 세정액의 흐름이 아래에서 위로 흐르는 방향이므로, 오존수조의 액면 부근에 파티클 등의 탈리한 이물이 체류하기 쉽다. 그러므로, 침지속도가 느리면 탈리한 파티클이 웨이퍼 상의 완전히 산화가 진행되지 않은 개소에 재부착된다.
한편으로, 본 발명과 같이, 반도체 웨이퍼(1)의 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 고속으로 하면, 반도체 웨이퍼(1)로부터의 파티클의 탈리가 효율좋게 이루어지고, 반도체 웨이퍼(1)를 오존수조(3) 내에 재빨리 가라앉힐 수 있으므로, 액면(조계면) 부근에서의 파티클의 재부착이 감소되어, 고품질의 웨이퍼가 얻어지게 된다. 또한, 반송속도의 고속화로도 이어지므로, 스루풋이 향상된다.
또한, 본 발명에서는, 반도체 웨이퍼(1)의 하단이 오존수(2)에 접촉하고 나서(도 2(A)), 반도체 웨이퍼(1)의 상단이 오존수(2)의 액면으로부터 50mm 이상의 위치가 될 때까지(도 2(C)), 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여, 반도체 웨이퍼(1)의 오존수조(3)에의 삽입을 행하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 오존수조(3)의 액면 부근에 체류해 있는 파티클 등의 이물의 부착을, 확실하게 방지할 수 있으므로 바람직하다. 또한 이때, 도 2(C)에 있어서의 반도체 웨이퍼(1)의 상단의 위치는, 오존수(2)의 액면으로부터 200mm 이하로 할 수 있다.
상기와 같이 오존수조(3) 내에 삽입된 반도체 웨이퍼(1)는, 웨이퍼 유지부(4)에 유지된 상태로 오존수(2)에 침지된다(도 2(D)). 오존수의 농도는, 바람직하게는 1ppm 이상이고, 오존수의 온도는, 바람직하게는 10~30℃이고, 바람직한 세정시간은 60~300초이다.
그 후, 반도체 웨이퍼(1)를 오존수조(3)로부터 인출한다. 이때의 인출속도에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 1000mm/min 이하로 할 수 있다. 오존수에 의한 세정 후에는, 적당히, 건조 등의 처리(도 1(E))를 행해도 된다.
한편, 오존수조 이외의 모든 조에 있어서, 반도체 웨이퍼의 삽입속도는, 고속화함으로써 악영향을 미치는 경우는 없어, 파티클 등의 재부착의 억제나 스루풋의 개선이 기대된다. 따라서, 모든 조의 삽입속도를 고속으로, 예를 들어, 20000mm/min 이상으로 하는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1~6, 비교예 1~4)
직경 300mm의 실리콘 웨이퍼를 이용하여, 암모니아·과수세정→순수린스→불산세정→오존수세정의 순으로 딥식 세정을 행하고, 그 후 건조를 행하였다. 이때, 오존수조 내에의 실리콘 웨이퍼의 삽입속도를, 실리콘 웨이퍼의 하단이 오존수에 접촉하고 나서, 실리콘 웨이퍼의 상단이 오존수의 액면으로부터 50mm의 위치가 될 때까지, 표 1에 나타내는 속도로 하여 행하였다. 오존수조 이외의 조 내에의 삽입속도는, 15000mm/min로 하고, 모든 조로부터의 인출속도는, 1000mm/min로 하였다.
건조 후, KLA-Tencor사제 SP5로, 직경 16nm 이상의 파티클에 대하여, 파티클 측정을 행하였다. 표 1에 측정된 파티클수를 나타낸다. 도 3에, 오존수조 내에의 실리콘 웨이퍼의 삽입속도와, 파티클 측정결과의 관계를 나타낸다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1, 도 3에 나타나는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상의 파티클수는, 오존수조에의 침지속도를 상승시켜 감과 함께 감소해 가고, 삽입속도가 20000mm/min(실시예 1) 이상이면, 웨이퍼 상의 파티클수는 수속(收束)되어 가 거의 일정해지는 것을 알 수 있었다. 즉, 실시예 1~6에서는, 웨이퍼 상의 파티클수가 개선되어, 웨이퍼의 품질이 향상되었다.
한편으로, 비교예 1~비교예 4에서는, 파티클이 많이 관찰되었다.
한편, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는, 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (4)

  1. 반도체 웨이퍼를, 불산을 충전한 불산조 내에 삽입하여, 상기 불산에 침지하고, 상기 불산조로부터 인출한 후, 상기 반도체 웨이퍼를, 오존수를 충전한 오존수조 내에 삽입하여, 상기 오존수에 침지하여 세정하는 반도체 웨이퍼의 세정방법으로서,
    상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 적어도, 상기 반도체 웨이퍼의 하단이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼가 완전히 오존수에 침지될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 웨이퍼의 세정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 불산조로부터의 상기 반도체 웨이퍼의 인출을, 인출속도 1000mm/min 이하로 하여 행하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 웨이퍼의 세정방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오존수조 내에의 상기 반도체 웨이퍼의 삽입을, 상기 반도체 웨이퍼의 하단이 상기 오존수에 접촉하고 나서, 상기 반도체 웨이퍼의 상단이 상기 오존수의 액면으로부터 50mm 이상의 위치가 될 때까지, 삽입속도를 20000mm/min 이상으로 하여 행하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 웨이퍼의 세정방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼로서, 실리콘 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는,
    반도체 웨이퍼의 세정방법.
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