KR20200030019A - 단일 웨이퍼 클리너에서 soi 기판을 처리하기 위한 프로세스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단일 웨이퍼 클리너에서 SOI 기판(1)을 처리하는 프로세스에 관한 것으로, 상기 클리너는,
● 회전 운동을 수행할 수 있는, 기판(1)을 파지하기 위한 시스템;
● 기판(1)의 전면(1a) 위에 스프레이 형태로 제 1 용액을 공급하기 위한 제 1 노즐(10)을 포함하며,
이 프로세스는 액적의 단위 면적당 운동 에너지가 30 joules/m²이하라는 것에 특징이 있다.
● 회전 운동을 수행할 수 있는, 기판(1)을 파지하기 위한 시스템;
● 기판(1)의 전면(1a) 위에 스프레이 형태로 제 1 용액을 공급하기 위한 제 1 노즐(10)을 포함하며,
이 프로세스는 액적의 단위 면적당 운동 에너지가 30 joules/m²이하라는 것에 특징이 있다.
Description
본 발명은 마이크로 전자 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단일 웨이퍼 클리너를 사용하여 실리콘-온-인슐레이터(silicon-on-insulator; SOI) 기판들을 세정하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
단일 웨이퍼 클리너(Single wafer cleaner; SWC)들은 큰 직경(특히 300mm)의 웨이퍼들을 세정하는 고성능을 위해 마이크로 전자 공정에 일반적으로 사용된다. 특히, 이들은 케미컬 배스(chemical bath)들에서 일련의 침지를 통해 수행하는 배치 클리너(batch cleaner)들과 보통 관련된 웨이퍼들의 가장자리에서 특정 결함(defect)들을 제한할 수 있다. 하나의 동일한 배치(batch)에서 웨이퍼들 사이의 교차-오염 위험은 또한 단일 웨이퍼 클리너들에서 더 낮다. 마지막으로, 이러한 클리너들은 세정 시퀀스들의 선택에서 더 큰 유연성을 허용하며, 이는 필요에 따라 각각의 웨이퍼에 대해 적응될 수 있다.
단일 웨이퍼 클리너에서, 웨이퍼는 주변부 주위에 핑거들(fingers)로 고정되고 다양한 세정 또는 박형화(thinning)(화학 에칭) 시퀀스를 통해 회전에 의해 이동된다. 화학 용액들 및/또는 헹굼 용액들을 공급하기 위한 아암들이 웨이퍼 위로 이동하도록 구성되고; 공급된 용액이 웨이퍼의 전체 표면에 원심 효과에 의해 퍼지고 웨이퍼의 가장자리에 투입된다. 웨이퍼 주변의 공간에 배치된 복수의 테이퍼형 수집기들이 세정 또는 박형화 시퀀스들에서 연속적으로 공급되는 화학 용액들이 선택적으로 수집될 수 있게 한다. 수집기들은 웨이퍼에 대해 고도를 변경할 수 있으므로, 각각의 수집기는 웨이퍼의 가장자리에 투입될 때 특정 용액을 수집하도록 위치될 수 있으며, 이에 따라 호환되지 않는 화학 용액들의 혼합을 피할 수 있다.
단일 웨이퍼 클리너는 예를 들어 SOI 웨이퍼의 실리콘 표면 층, 특히 FDSOI(fully depleted SOI; SOI) 웨이퍼의 최종 세정 및/또는 박형화를 위해 사용될 수 있으며, 이는 매우 얇은 실리콘 층(일반적으로 수 나노미터 내지 수십 나노미터)을 갖는다.
본 출원인은 케미컬-배스 다중 웨이퍼 클리너에서의 유사한 세정(웨이퍼당 약 2개의 결함)과 비교하여 단일 웨이퍼 클리너에서 최종 세정을 수행한, 표면 실리콘 층의 두께가 약 10 nm 내지 12 nm 인 FDSOI 웨이퍼 상의 HF 결함 수가 500 % 증가하는 것을 관찰하였다. 이들 수치는 표면 층의 특성에 따라 변하기 쉽지만, HF 결함의 증가는 여전히 중요하며 단일 웨이퍼 클리너에서 SOI 기판을 세정 또는 에칭하는 프로세스를 개선할 필요가 있는 것으로 보인다.
HF 결함은 실리콘 표면 층의 표면 또는 벌크 결함에 대응하며, 상기 표면 층을 통한 SOI 기판의 하부 산화물 층으로의 접근로를 제공하게 된다. 불화 수소(hydrofluoric; HF) 산의 용액에 웨이퍼를 침지하면 이러한 결함들이 드러나며, 이것이, 표면 층을 관통하여 산화 층을 공격하여 결함을 뚜렷하게 만든다.
본 발명은 전술한 단점의 전부 또는 일부를 극복하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 단일 웨이퍼 클리너에서 SOI 웨이퍼들을 세정 및/또는 박형화를 위한 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단일 웨이퍼 클리너에서 세정한 이후 FDSOI 기판들에서 HF 결함을 감소시키기 위한 해결책을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 단일 웨이퍼 클리너에서 SOI 기판을 처리하는 프로세스에 관한 것으로서, 상기 클리너는,
회전 운동을 수행할 수 있는 기판을 파지하기 위한 시스템;
기판의 전면에 스프레이 형태로 제 1 용액을 공급하기 위한 제 1 노즐을 포함하며,
이 프로세스는 액적들의 단위 면적당 운동 에너지가 30 joules/m²이하라는 점에 특징이 있다.
본 발명의 다른 유리하고 비제한적인 특징에 따르면, 본 발명은 다음의 구성 단독으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합으로 구현될 수 있다:
● 상기 스프레이는 분당 0.1 리터 내지 분당 0.2 리터의 유량을 나타내는 제 1 액체 용액과, 분당 70 리터 이하, 바람직하게는 분당 60 리터 이하의 유량을 나타내는 질소 가스의 혼합물로 형성되고;
● 상기 단일 웨이퍼 클리너는 기판의 후면 위에 제 2 용액을 공급하기 위한 제 2 노즐을 포함하며, 제 2 용액은, 전면이 제 1 용액의 공급을 통해 또는 질소 쿠션의 형성을 통해 보호되는 경우에만 기판(1)의 후면 위에 공급되고;
● 상기 단일 웨이퍼 클리너는 기판의 전면 위에 저압 또는 중압 액체 제트(liquid jet) 형태로 제 3 용액을 공급하기 위한 제 3 노즐을 포함하며, 제 2 용액은, 기판(1)의 전면이 제 3 용액의 공급을 통해 또는 제 1 용액의 공급을 통해, 또는 질소 쿠션의 형성을 통해 보호되는 경우에만 기판의 후면 위에 공급되고;
● 상기 질소 쿠션은 기판의 상기 전면과 스크린 플레이트(screen plate) 사이에 형성되며, 스크린 플레이트는 전면으로부터 짧은 거리로 떨어져서 전면에 평행하게 위치되고, 또한 압력 하에서 질소를 방출할 수 있고;
● 기판의 후면에 대한 용액 공급은 기판의 전면에 대한 용액 공급과 동기화되며;
● 상기 단일 웨이퍼 클리너는 공급 후의 용액들을 수집하기 위해 기판의 주변 공간에 배치되는 복수의 테이퍼형 수집기들을 포함하며, 각각의 수집기의 위치는 기판을 파지하기 위한 시스템의 회전 운동의 속도가 분당 600 회전 이하일 경우에만 변경된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다:
- 도 1a의 (i) 및 도 1a의 (ii)는 단일 웨이퍼 클리너의 도면들을 나타낸다.
- 표 1은 단일 웨이퍼 클리너에서 기판에 적용되는 표준 처리를 나타낸다.
- 도 1b는 단일 웨이퍼 클리너에서 표준 처리에 따라 처리된 복수의 FDSOI 기판들의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다.
- 표 2, 3, 및 4는 각각 본 발명에 따른 프로세스의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에 따른 단일 웨이퍼 클리너에서 기판에 적용되는 처리를 나타낸다.
- 도 2, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에 따라 처리된 복수의 FDSOI 기판들의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다.
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- 표 1은 단일 웨이퍼 클리너에서 기판에 적용되는 표준 처리를 나타낸다.
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- 표 2, 3, 및 4는 각각 본 발명에 따른 프로세스의 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에 따른 단일 웨이퍼 클리너에서 기판에 적용되는 처리를 나타낸다.
- 도 2, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명에 따른 제 1, 제 2 및 제 3 실시예에 따라 처리된 복수의 FDSOI 기판들의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다.
본 발명은 단일 웨이퍼 클리너(single wafer cleaner; SWC)에서 SOI 기판을 처리하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
이러한 클리너는 처리될 기판(1)을 파지하기 위한 시스템(나타내지 않음)이 위치되는 처리 챔버를 포함한다. 통상적으로, 비제한적으로, 상기 시스템은 기판(1)을 그 주변에 기계적으로 유지하기 위한 적어도 3개의 핑거를 포함한다. 파지 시스템은 회전 움직임을 수행할 수 있으며, 이는 일련의 처리 과정에 걸쳐 기판(1)으로 전달된다.
단일 웨이퍼 클리너는 또한 기판(1)의 전면(1a) 위에 적어도 하나의 용액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐(10, 30)을 포함한다. 기판(1)의 전면(1a)은 활성면로 지칭되는 것이다. 특히 SOI 기판의 경우, 이 활성면은 실리콘 표면 층의 자유면(free face)이다. 노즐(10, 30)은 통상적으로 가동 아암(movable arm)에 의해 지지되며, 이것은 기판(1)의 중심을 향하여 실질적으로 위치될 수 있고/있거나 예를 들어 원호로 앞뒤로 이동함으로써 기판 위에서 이동할 수 있다. 노즐(10, 30)에 의해 공급된 용액은 원심 효과에 의해 기판(1)의 전체 표면에 걸쳐 퍼진다.
기판(1)의 전면(1a) 위에 다양한 유형의 액체 용액이 공급될 수 있다. 예를 들면, 다음과 같은 산성 또는 염기성 화학 용액들이 이용될 수 있다: 다양한 농도의 화합물 또는 헹굼 용액(초순수)을 갖는 불산(HF), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 오존(O3), SC2(Standard Clean 2)(HCl/H2O2/H2O), SC1(Standard Clean 1)(NH3/H2O2/H2O).
이들은 저압 또는 중압 액체 제트 형태(통상적으로 0.5 내지 2.5 l/분) 또는 스프레이 형태로 공급될 수 있다. 스프레이는 고압의 가스를 저압의 원하는 용액의 액체와 혼합함으로써 형성된다. 사용되는 가스는 통상적으로 질소이다.
기판(1)의 전면(1a) 위에 공급하기 위해, 단일 웨이퍼 클리너는 특히 제 1 용액이 스프레이 형태로 공급될 수 있게 하는 제 1 노즐(10)을 포함한다. 본 설명의 나머지 부분에서, 용어 "제 1 용액"은 스프레이 형태로 기판(1)의 전면(1a) 위에 공급되는 임의의 용액을 지칭할 것이다. 제 1 용액은 상기 언급된 다양한 액체 용액으로부터 선택될 수 있다.
스프레이-공급은 통상적으로 기판(1)의 표면으로부터 특정 오염물들을 효과적으로 제거하기 위해 사용된다. 실리콘으로 만들어진 기판을 세정하기 위해, 노출된 층이든 균일한 것을 특징으로 하는 층이든, 구조적이든 아니든 관계없이, 스프레이는 일반적으로 0.5 l/분 내지 250 l/분의 유량을 갖는 질소의 혼합물, 및 50 ml/분 내지 300 ml/분의 유량을 갖는 액체(예를 들어, SC1의 용액일수 있는 제 1 용액)의 혼합물로 형성된다.
단일 웨이퍼 클리너는 유리하게는 그 전면(1a)의 반대편에 있는, 기판(1)의 후면(1b) 위에 적어도 하나의 용액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐(20)을 포함한다. 이 노즐(20)은 후면(1b)에서 실질적으로 기판(1)의 중심을 향하는 상기 노즐을 위치시킬 수 있는 고정 아암에 의해 지지될 수 있다. 대안적으로, 아암은 움직일 수 있으며, 노즐(20)을 실질적으로 기판(1)의 중심을 향하도록 위치시키고 및/또는 예를 들어 원호로 앞뒤로 움직여 기판 아래에서 이동할 수 있다. 노즐(20)에 의해 공급되는 용액은 원심 효과에 의해 기판(1)의 후면(1b) 전체에 걸쳐 퍼진다.
다양한 타입의 액체 용액들이 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급될 수 있으며, 특히 전면(1a) 위에 공급하기 위해 상기 언급된 용액들이 사용될 수 있다. 통상적으로, 이들은 저압 또는 중압 액체 제트 형태(통상적으로 0.5 내지 2.5 l/분)로 공급될 수 있다.
기판(1)의 후면(1b) 위에 공급하기 위해, 단일 웨이퍼 클리너는 특히 제 2 용액이 공급될 수 있게 하는 제 2 노즐(20)을 포함한다. 본 설명의 나머지 부분에서, 용어 "제 2 용액"은 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급되는 임의의 용액을 지칭할 것이다.
바람직하게는, 단일 웨이퍼 클리너는 저압 또는 중압 액체 제트 형태의 용액이 기판(1)의 전면(1a) 위에 공급될 수 있게 하는 적어도 하나의 다른 노즐(30)("제 3 노즐"로 지칭됨)을 포함한다. 본 발명의 나머지 부분에서, 용어 "제 3 용액"은 저압 또는 중압 액체 제트 형태로 기판(1)의 전면(1a) 위에 공급되는 임의의 용액을 지칭할 것이다. 제 3 용액은 상기 언급된 다양한 액체 용액들로부터 선택될 수 있다.
단일 웨이퍼 클리너는 바람직하게는, 기판(1)을 처리하는데 사용되는 제 1, 제 2 및/또는 제 3 용액을 선택적으로 수집하도록 의도되며 기판(1)의 주변의 공간에 배치되는(도 1a의 (i)) 복수의 수집기들(40)을 포함한다. 각각의 수집기(40)는 테이퍼 형상(tapered in shape)이며, 기판(1)에 대해 고도가 변경될 수 있으며; 따라서 각각의 수집기(40)는 웨이퍼의 가장자리 위에 투입될 경우 특정 용액들을 수집하도록 위치될 수 있다(도 1a의 (ii)).
예를 들어, 세정 시퀀스는 다음과 같다:
● 오존(O3)
● 헹굼(DIW, for deionized water)
● SC1 또는 SC2
● SC1 스프레이(스프레이 형태로 공급)
● 헹굼(DIW)
● SC2
● 헹굼(DIW)
이들은 SOI 기판들로부터 유기, 미립자 및 금속 오염 물질들을 제거하는데 사용될 수있다. 표 1은 예를 들어 노출되거나 균일한 층(예를 들어 산화물)을 특징으로 하는 실리콘 기판들에 적용되는 종래 기술에 따른 이러한 시퀀스의 표준 파라미터들을 포함한다. 다양한 성분의 비율(SC1의 경우 NH3/H2O2/H2O 및 SC2의 경우 HCl/H2O2/H2O)이 제 1 노즐(10), 제 2 노즐(20) 및 제 3 노즐(30)을 통한 유량과 함께, 표 1의 괄호 안에 표시되어 있다.
[표 1]
단계(1, 2, 3, 5, 6 및 7)에서, 제 3 노즐(30)은 저압 또는 중압 액체 제트(분당 약 2 리터의 유량)의 형태로 기판(1)의 전면(1a) 위에 공급된다.
단계(4)에서, SC1 용액은 제 1 노즐(10)로부터 스프레이 형태로 공급되고; 스프레이는 유량이 분당 0.05 리터인 제 1 용액(이 예에서 SC1)의 혼합물 및 유량이 분당 100 리터인 질소 가스의 혼합물로부터 형성된다.
본 출원인은 이 표준 시퀀스를 단일 웨이퍼 클리너의 SOI 기판(1)에 적용하였다. 잘 알려진 바와 같이, SOI 기판은 캐리어 기판 상에 위치된 실리콘 표면 층 및 매립 실리콘 산화물 층을 포함한다. SOI 기판은 SmartCutTM 프로세스를 사용하여 제조될 수 있으며, 이는 도너 기판 내로 경수소 및/또는 헬륨 이온의 주입 및 예를 들어 이 도너 기판의 캐리어 기판에 대한 분자 접착에 의한 결합에 기초하며, 실리콘 산화물 층은 이들 두 기판 사이에 삽입된다. 그 다음, 분리 단계에 의해 얇은 표면 층이 도너 기판으로부터 분리될 수 있게 하며, 약화된 평면의 레벨이 이온의 주입 깊이에 의해 규정된다. 고온 열처리를 포함할 수 있는 마무리 단계들이 마지막으로 활성층에 필요한 표면 및 결정 품질을 제공한다. 이 프로세스는 특히 매우 얇은 실리콘 표면 층들을 제조하는데 적합하다. SOI 기판을 마무리하는 단계들은 또한 실리콘 표면 층을 세정 및/또는 박형화 시퀀스들을 포함한다.
특히, 그 두께가 각각 10 nm 및 30 nm인 실리콘 표면 층 및 매립 실리콘 산화물을 포함하는 FDSOI 기판들에 대하여 표준 시퀀스가 적용되었다.
이러한 세정 시퀀스는 실리콘 기판들과 마찬가지로 SOI 기판(1)의 전면(1a) 및 후면(1b)을 세정할 수 있게 하며; 또한 SC1 용액이 전면(1a) 위에 공급되어 표면 결함을 제거하거나 정확한 층 두께에 도달함에 따라 실리콘 표면 층이 수 나노 미터만큼 얇아질 수 있게 할 수 있다.
도 1b는 단일 웨이퍼 클리너에서 표준 시퀀스에 따라 처리한 후 및 HF 결함이 밝혀진 이후의, 약 30개의 FDSOI 기판의 전면(1a)의 적층된 맵들을 나타낸다. 각각의 웨이퍼 상의 평균 HF 결함들(적층된 맵 상에 도트로 표시)의 수는 화학-배스 다중-웨이퍼 클리너(chemical-bath multi-wafer cleaner)에서의 유사한 처리에 비해 처리후 약 5배 더 크다.
이 맵들은 예를 들어 암-시야 현미경(예를 들면, KLA-TENCOR Surfscan SP(등록 상표))에 기초한 결함(임계 값 0.1 마이크론)을 측정하기 위한 기구를 사용하여 얻어진다는 점에 유의해야 한다.
본 발명에 따른 처리 프로세스는 FDSOI 기판의 전면에 제 1 용액을 스프레이-공급하는 단계가, 스프레이의 액적들의 단위 면적당 운동 에너지가 30 joules/m² 이하가 되도록 수행된다는 점에서 특징이 있다. 단위 면적당이 운동 에너지는 액적이 웨이퍼(1)에 부딪힐 때 전달되는 에너지에 해당한다. 이 값은 다음 수학식을 기반으로 계산된다:
여기서 m은 액적의 질량, v는 액적의 속도, r은 액적의 반경이다.
스프레이에서 액적이 빠져나가는 속도를 특성화하기 위해 종래 기술에서 알려진 시스템 및 기술을 참조할 수 있다.
예를 들어, 스프레이 공급을 위해 분당 45 리터의 질소 유량으로 여기에 사용된 단일 웨이퍼 클리너에서, 액적의 운동에너지는 약 3.35E-9 J이다. 액적의 충격 면적은 3.14E-10 m²이다. 따라서 이것은 단위 면적당 약 10 J/m²의 에너지를 제공한다.
구체적으로, 본 출원인은 SOI 기판(1)의 전면(1a) 위에 이들 액적을 스프레이하는 것이 실리콘 표면 층을 기계적으로 손상시킬수 있고, 이 층의 두께가 감소함에 따라, 특히 50 nm 미만의 두께에 대해 점점 증가한다는 것을 관찰하였다. 이러한 손상은 실리콘 표면 층을 통해 미세 구멍 또는 결정 결함으로 나타나며, 이것이 HF 결함을 증가시키는 원인이 된다.
표 2는 본 발명에 따른 프로세스의 제 1 실시예의 주요 파라미터들을 제공한다.
[표 2]
단계(4)에서, 제 1 용액, SC1은 다음의 혼합물로 형성된 스프레이 형태로 공급된다:
● 상기 제 1 용액은 유량이 분당 0.1 리터 내지 0.2 리터, 바람직하게는 분당 0.15 내지 0.2 이고;
● 질소 가스는 유량이 분당 70 리터 이하, 바람직하게는 분당 60 리터 이하이다.
이 구성에서, SOI 기판(1)의 전면(1a)에 도달하는 액적들의 단위 면적당 운동 에너지는 30 joules/m²이하이며, 이것이 실리콘 표면 층에 대한 손상을 회피시키거나 실질적으로 감소시킨다.
여기에 사용된 예는 제 1, SC1-타입 용액을 스프레이 공급하는 것이지만, 용액의 특성은 중요하지 않으며 특히 위에서 언급한 다양한 타입의 용액 중에서 선택될 수 있다. 임의의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 프로세스는 SOI 기판(1)의 전면(1a)에 도달하는 스프레이의 액적의 단위 면적당 에너지가 30 joules/m²이하가 되도록 하는 것을 제공함으로써, 실리콘 표면 층에 대한 기계적 손상을 제한한다.
바람직하게는, 스프레이의 액적들의 단위 면적당 운동 에너지는 기판의 표면의 세정 효율을 높게 유지하기 위해 2 joules/m2 보다 높아지도록 선택될 것이다.
도 2는 단일 웨이퍼 클리너에서 제 1 실시예에 따른 프로세스의 적용 후 및 HF 결함이 밝혀진 이후의, 약 30 개의 FDSOI 기판의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다. 각각의 기판의 평균 HF 결함 수는 도 1b와 비교하여 약 30 내지 40% 감소했으며, 이것은 표준 시퀀스에 비해 크게 개선된 것이다.
바람직하게는, 프로세스 동안, 상기 기판(1)의 전면(1a)이 제 1 또는 제 3 용액의 공급을 통해 보호되는 경우에만 제 2 용액이 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급된다.
표 3은 본 발명에 따른 프로세스의 제 2 실시예의 주요 파라미터들을 제공한다.
[표 3]
이 제 2 실시예에서, 제 1 또는 제 3 용액의 공급이 (전면(1a) 위에서) 진행중이 아닌 경우, 제 2 용액은 (후면(1b) 위에서) 공급되지 않는다. 제 2 실시예는 제 1 실시예에서 언급된 단계(4)의 최적화된 파라미터들을 더 포함한다.
본 출원인은 후면(1b)으로부터 기판(1)의 가장 자리에 투입된 액체(제 2 용액)가 특히 수집기(40)의 테이퍼형 벽들(tapered walls)에 스플래쉬(splash)됨으로써 기판(1)의 전면(1a)으로 스플래쉬될 수 있음을 확인하였다. 실리콘 표면 층이 노출되는 경우, 이 스플래쉬 백(splashback)은 그것을 기계적으로 손상시킬 수 있다. 이러한 손상은 다시 실리콘 표면 층을 통한 미세 구멍들 또는 결정 결함들로 나타나며, HF 결함을 유발할 수 있다.
반대로, 실리콘 표면 층이 (제 1 용액 또는 제 3 용액의 공급이 진행되는 동안) 액체 층에 의해 덮이는 경우, 스플래쉬 백은 표면 층에 해로운 영향을 미치지 않는다.
이 제 2 실시예에 따르면, (제 1 노즐(10) 또는 제 3 노즐(30)로부터) 전면을 통한 공급과 (제 2 노즐(20)로부터) 후면을 통한 공급이 동시에 일어난다. 이것을 동기화된 공급이라고 한다. 이는 공급된 용액들을 표면들(1a, 1b) 각각으로 동시에 이송하는데 필요한 시간, 주로 용액들을 공급하기 위한 파이프들의 길이에 따라 필요한 시간을 고려하는 것을 포함한다. 이 동기화는 표면들(1a, 1b) 중 하나가 공급된 용액들 중 하나에 의해 보호되지 않은 상태로 유지되는 시간이 제한되거나 제거될 수 있게 하여, 보호되지 않은 표면이 손상될 위험을 제한한다. 전면에 대한 공급 및 후면에 대한 공급을 동기화함으로써, 기판(1)의 가장자리로부터 제 1 , 제 2 및/또는 제 3 용액의 출구 각도의 가변성이 또한 제한되며, 이에 따라 수집기들(40)의 테이퍼형 벽들로부터의 스플래쉬 백의 위험을 감소시킨다.
도 3은 단일 웨이퍼 클리너에서 제 2 실시예에 따른 프로세스의 적용 후 및 HF 결함이 밝혀진 이후의, 약 30개의 FDSOI 기판의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다. 각각의 웨이퍼 상의 평균 HF 결함의 수는 도 2(제 1 실시예)에 비해 약 20% 감소되며, 이는 프로세스의 제 1 실시예에 비해 실질적인 개선 및 표준 시퀀스에 비해 상당한 개선을 나타낸다.
전면(1a) 및 후면(1b)에 대한 공급을 동기화하는 것은 스프레이 형태의 전면(1a)에 대한 제 1 용액의 공급 최적화와 무관하게 구현될 수 있음에 유의해야 한다.
제 2 실시예의 일 변형에 따르면, 기판(1)의 전면(1a)이 보호되며, 제 2 용액은 질소 쿠션의 형성을 통해 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급된다. 바람직하게는, 질소 쿠션은 SOI 기판의 전면과 스크린 플레이트 사이에 형성되며, 상기 전면에 대하여 그로부터 통상적으로 약 1 mm 내지 2 mm의 짧은 거리로 평행하게 위치되고; 스크린 플레이트는 압력 하에서 질소 스트림을 방출할 수 있고, 이로 인해 기판 (1)의 가장자리들로부터의 돌출부들이 전면(1a)으로 복귀하는 것이 방지된다.
액체 층이 후면 위의 공급으로 인한 스플래쉬 백으로부터 실리콘 표면 층을 보호하는 것과 동일한 방식으로, 가스 층이 또한 이 유해한 효과가 제한되도록 한다.
바람직하게는, 본 프로세스 전반에 걸쳐, 단일 웨이퍼 클리너의 복수의 수집기들 중 각각의 수집기(40)의 위치는 기판(1)을 파지하기 위한 시스템의 회전 운동의 속도가 분당 600 회전 이하일 때 변경된다.
표 4는 본 발명에 따른 프로세스의 이 제 3 실시예의 주요 파라미터들을 제공한다.
[표 4]
이 제 3 실시예는 제 1 및 제 2 실시예에서 언급된 최적화를 포함하고, 수집기(40)의 위치가 변경될 때 기판(1)의 회전 속도를 제한하는 작용을 포함한다. 이러한 제한 작용에 의해 수집기(40)의 테이퍼형 벽들이 기판(1)의 전면(1a)으로 스플래쉬 백되는 것을 제한할 수 있다.
도 4는 단일 웨이퍼 클리너에서 제 3 실시예에 따른 프로세스의 적용 후 및 HF 결함들이 밝혀진 이후의, 약 30개의 FDSOI 기판들의 전면의 적층된 맵들을 나타낸다. 각각의 웨이퍼 상의 평균 HF 결함의 수는 도 3(제 2 실시예)에 비해 약 20% 감소되며, 이는 프로세스의 제 1 및 제 2 실시예및 표준 시퀀스에 비해 실질적인 개선을 나타낸다.
수집기(40)의 위치가 변경될 때 웨이퍼의 회전 속도를 제한하는 것은 전면(1a) 및 후면(1b) 위에서의 공급의 동기화, 및 스프레이 형태의 전면(1a) 위에서의 제 1 용액의 공급의 최적화와 독립적으로 구현될 수 있음에 유의해야 한다.
본 발명에 따른 프로세스는 두께가 50 nm 미만인 얇은(실리콘 및 산화물) 층들을 특징으로 하는 SOI 기판들, 특히 실리콘 표면 층이 두께가 20 nm 미만인 기판들을 처리하는데 특히 적합하다.
물론, 본 발명은 설명된 실시예들 및 예들로 제한되지 않으며, 청구항들에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변형 실시예들이 그 안에 도입될 수 있다.
Claims (7)
- 단일 웨이퍼 클리너에서 SOI 기판(1)을 처리하는 프로세스에 있어서,
상기 단일 웨이퍼 클리너는,
● 회전 운동을 수행할 수 있는, 상기 기판(1)을 파지하기 위한 시스템;
● 상기 기판(1)의 전면(front face)(1a) 위에 스프레이 형태로 제 1 용액을 공급하기 위한 제 1 노즐(10);
을 포함하며,
액적들의 단위 면적당 운동 에너지가 30 joules/m²이하인 것을 특징으로 하는, 프로세스. - 제 1 항에 있어서,
상기 스프레이는 분당 0.1 리터 내지 분당 0.2 리터, 바람직하게는 분당 0.15 리터 내지 분당 0.2 리터의 유량을 나타내는 제 1 액체 용액과, 분당 70 리터 이하, 바람직하게는 분당 60 리터 이하의 유량을 나타내는 질소 가스의 혼합물로 형성되는, 프로세스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 단일 웨이퍼 클리너는,
상기 기판(1)의 후면(back face)(1b) 위에 제 2 용액을 공급하기 위한 제 2 노즐(20)을 포함하며,
상기 제 2 용액은,
상기 전면(1a)이 상기 제 1 용액의 공급을 통해 또는 질소 쿠션의 형성을 통해 보호되는 경우에만 상기 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급되는, 프로세스. - 제 3 항에 있어서,
상기 단일 웨이퍼 클리너는,
상기 기판(1)의 전면(1a) 위에 저압(low-pressure) 또는 중압(medium-pressure) 액체 제트(liquid jet) 형태로 제 3 용액을 공급하기 위한 제 3 노즐(30)을 포함하며,
상기 제 2 용액은,
상기 기판(1)의 전면(1a)이 상기 제 3 용액의 공급을 통해 또는 상기 제 1 용액의 공급을 통해, 또는 질소 쿠션의 형성을 통해 보호되는 경우에만 상기 기판(1)의 후면(1b) 위에 공급되는, 프로세스. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 질소 쿠션은 상기 기판의 전면(1a)과 스크린 플레이트(screen plate) 사이에 형성되며, 상기 스크린 플레이트는 상기 전면(1a)으로부터 짧은 거리로 떨어져서 상기 전면(1a)에 평행하게 위치되고, 또한 압력 하에서 질소를 방출할 수 있는, 프로세스. - 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판(1)의 후면(1b) 위에 용액을 공급하는 것은 상기 기판(1)의 전면(1a) 위에 용액을 공급하는 것과 동기화되는, 프로세스. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단일 웨이퍼 클리너는,
공급 후의 용액들을 수집하기 위해 상기 기판(1)의 주변 공간에 배치되는 복수의 테이퍼형 수집기들(tapered collectors)(40)을 포함하며, 각각의 수집기(40)의 위치는 상기 기판을 파지하기 위한 상기 시스템의 회전 운동의 속도가 분당 600 회전 이하일 경우에만 변경되는, 프로세스.
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