KR930001287B1 - 웨이퍼 세척 처리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1a도는 종래의 웨이퍼의 표면 세척 처리를 도시하는 흐름도.
제1b도는 제1a도에 대응하는 처리된 웨이포의 단면도.
제2도는 본 발명에 관계하는 웨이퍼의 세척 처리를 행하기 위한 장치의 개략도.
제3도는 표면 처리를 위한 챔버에 설치되는 셔터 기구의 사시도.
제4도는 웨이퍼 반송 수단의 평면도.
제5도는 웨이퍼 반송 수단의 측면도.
제6a도는 본 발명에 관계하는 웨이퍼의 표면 세척 처리 방법을 도시하는 흐름도.
제6b도는 제6a도에 대응하는 웨이퍼 표면의 상태를 도시하는 웨이퍼의 단면도.
제7a도는 한개의 실험에 있어서의 조건을 도시하는 표.
제7b도는 제7a도에 도시되는 조건하에서 행해진 테스트의 결과를 도시하는 표.
제8도는 본 발명의 다른 실시예에 관계하는 웨이퍼의 표면의 세척 처리 장치의 일부의 개략도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W : 반도체 기판(웨이퍼) 1 : 제 1 처리조
2 : 제 2 처리조 3 : 스핀척
4 : 4a,4b : 노즐 5 : 기판 반송 수단
본 발명은 반도체 기판 등의 박판형 기판(이하 웨이퍼라 칭한다)의 세척 처리 방법에 관하는 것이며 특히 박막 제작 공정에 있어서의 전처리로서의 웨이퍼 세척 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
웨이퍼 표면에 박막을 형성할 때, 그 막 두께와 막 두께의 균일성 뿐 아니고 그 강도를 확보하는 것도 중요하다. 박막은 그것이 형성되는 웨이퍼 표면에 미립자등의 이물이 있으면 충분한 강도를 얻을 수 있다.
일반으로 웨이퍼의 가공 공정에서 생기는 오염을 다음 공정으로 들이지 않게 하기 위해서 주요 미세가공의 전처리로서 웨이퍼 표면을 세척 처리하는 공정이 설치되어 있다. 그것으로 예컨대 웨이퍼의 표면에 박막을 형성하는 경우, 웨이퍼 표면의 미립자, 유기물, 무기물 등의 유해 오염 물질은 미리 제거된다.
이 종류의 세척 처리 방법의 필요성은 아사마끼다쓰오에 의해 그의 저서 [박막 작성의 기초(제 2편)](1988. 6.15 제 5판 발행, 일간공업신문사 p.106)에서 강조되어 있다.
(1)더스트-이것은 대부분의 경우, 박막에 핀홀이 형성되는 원인이 된다
(2)유지류(유기물)-이것은 박막과 웨이퍼와의 부착력을 약화한다.
(3)무기물, 자연산화막-이것들은 웨이퍼 표면에서의 막의 박리의 원인이 된다.
더스트의 제거에는 브러싱, 고압 제트 세척 또는 초음파 세척이 쓰인다. 유기물의 제거에는 산 또는 알칼리에 의한 세척이 쓰인다. 무기물 또는 자연산화막의 제거에는 무기물 또는 자연산화막의 제거에는 희불소산에 의한 세척이 쓰인다.
제1a도, 제1b도를 참조해서 종래의 웨이퍼 표면을 세척하는 순서가 도시되어 있다. 전단 세척 처리 공정 SO에 있어선 웨이퍼 표면의 유지류가 유기용매를 써서 제거된다. 웨이퍼 표면에는 자연산화막이 남겨진다.
스텝S1에 있어선, 웨이퍼 표면의 자연산화막이 불소를 함유하는 처리액으로 처리되어서 제거된다. 스텝S2에 있어서 웨이퍼는 순수 H에 의해서 린스된다. 스텝 S1에서 쓰인 불소를 함유하는 처리액이나 웨이퍼 표면의 미립자는 이 스텝 S2에서 제거 된다. 스텝 S3에 있어선 웨이퍼 표면의 순서는 웨이퍼를 회전함으로써 털어내어진다.
종래의 세척 처리에 있어선 린스 공정 S2로 불소를 함유하는 처리액이 제거된 후의 웨이퍼의 표면에는 실리콘이 노출되어 있다. 노출된 실리콘은 활성화되고 있다. 스텝 S1에 있어선 불산 처리로 불화실리콘(SiF4)가 생성된다. 불화실리콘(SiF4)와 물이 반응해서 콜로이드상의 산화실리콘(SiO2)를 생성하며 그것이 활성화된 실리콘에 부착되기 쉽다. 산화실리콘의 미립자가 웨이퍼의 표면에 잔류하면, 얼룩 형상의 더러움이나 헤이즈(Haze)라고 말하는 더러움이 형성되는 수가 있다. 이같은 사태는 피하는 것이 바람직하다.
해결되어야 할 제 2의 문제점은 아래와 같다.
노출된 실리콘 웨이퍼의 표면은 소수성이므로 린스 공정 S2에 있어서 순수의 표면 장력에 의해서 액적(13)이 발생한다. 액적(13)의 기액 상계면에는 콜로이드상 미립자가 모이기 쉽다. 스핀 드라이 공정 S3의 액 분니시엔 액적(13)은 웨이퍼 표면상을 굴러서 이동한다. 이때, 액적(13)에 포함되는 콜로이드상 미립자는 웨이퍼 표면에 부착되며 웨이퍼 표면을 재오염한다. 이것이 해결해야 할 제 2의 문제이다.
해결해야 할 제3의 문제는 아래와 같다. 웨이퍼를 장시간 산소 함유 분위기중에 방치하면, 그 표면에 자연산화막이 생성한다. 성막 처리전에 이같은 자연산화막이 생성되면 그 위에 형성된 박막의 웨이퍼 표면에서의 박리가 생긴다. 이것도 해결되어야 할 문제이다.
해결되어야 할 다른 문제점이 또한 존재한다. 무기질 등의 불순물을 잔류시킨 상태에서 웨이퍼 표면에 자연산화막이 생성했을 경우에는 그 불순물을 제거하는 것은 영이하지 않다. 이같은 사태는 박막의 강도를 포함한 품질을 유지하기 위해 피해져야 할 필요가 있다.
불소 처리후의 웨이퍼 표면에 콜로이드상의 미립자나 금속 미립자 등의 무기물이 부착하는 것을 방지하는 수단으로서 일본국 특허공개 소 63-48830호(발명의 명칭[반도체 표면 처리 방법])에 개시된 방법이 기술되어 있다.
그 방법에 의하면 웨이퍼 표면은 우선 희불산에 의해 처리되며, 그 후에 트리알킬암모늄하이드로옥사이드 수용액과 과산화수소와의 혼합액에 의한 처리가 행해진다. 일본국 특허공개 소 63-48830호에 의하면 이 방법으로 웨이퍼 표면의 Fe나 Al등의 금속 불순물이 효율있게 제거되며 또한 웨이퍼 표면에 잔존하는 미립자의 수도 감소될 수 있다는 것이다.
그러나 이 방법은 새로운 문제점을 갖는다. 과산화수소는 산화제이다. 그것이 실리콘을 용이하게 산화한다는 것은 알려져왔다. 따라서 실리콘 웨이퍼상에 과산화수소에 의해서 다시 실리콘 산화막이 형성된다.
이것은 전술과 같이 형성되어야할 박막의 박리 요인이 된다. 박막의 강도를 충분히 확보하기 위해선 상술의 방법은 바람직하지 않다고 생각된다.
그러므로 본 발명의 하나의 목적은 웨이퍼 표면에서 불순물을 높은 제거율로 제거하기 위한 웨이퍼의 개선된 세척 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 또 하나의 목적은 세척후의 린스시에 웨이퍼 표면에 콜로이드상 미립자가 흡착되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼의 개선된 세척 처리 방법 및 장치를 제공하는 것다.
본 발명의 추가의 목적은 세척후의 웨이퍼 표면에 있어서 콜로이드상 미립자를 흡착한 액적이 형성되는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼의 개선된 세척 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 세척후의 웨이퍼의 표면을 친수성으로 간직하고 그것에 의해서 자연산화막이 형성을 방지할 수 있는 웨이퍼의 개선된 세척 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 웨이퍼의 세척 처리 방법은, (a) 불화수소를 포함하는 표면 처리제로 웨이퍼 표면을 처리하는 스텝과, (b)코린, 코린 유도체 및 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드로 되는 그룹에서 선정된 하나를 포함하는 미리정해진 세척제로 웨이퍼 표면을 세척하는 스텝과 (c)웨이퍼 표면을 순수로 린스하는 스텝을 포함하며, 그것에 의해서 스텝(b)후의 웨이퍼 표면은 친수성이 된다.
웨이퍼 표면은 스텝(a)에 있어서 라이트 에치되며 그 표면의 무기물이 제거된다. 웨이퍼 표면이 스텝(b)에 있어서 세척되어서 잔류하는 불소이온(F-) 기타의 불순물은 코린, 코린 유도체는 테트라알킬암모늄하이드로 옥사이드의 양이온과 결합해서 제거된다. 라이트예치된 웨이퍼의 표면은 노출된다. 그러나. 웨이퍼 표면은 코린, 코린 유도체 또는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드 수산기(OH-)에 의해 덮혀져서 친수화된다. 그 때문에 웨이퍼 표면에는 용이하게 산화막이 생기지 않는다. 또한 , 스텝(c)에 있어서 웨이퍼 표면에는 그 친수성 때문에 액적이 생기지 않는다. 액적이 웨이퍼 표면을 구르는 일은 없으며, 액적의 기액 상계면에 많이 모이는 콜로이드상 미립자가 웨이퍼 표면에 부착하는 일은 없다.
즉, 웨이퍼 표면이 콜로이드상 미립자로 오염되는 것을 방지할 수 있고 게다가 세척후위 웨이퍼의 표면에 자연산화막이 생기는 것을 방지할 수 있는 웨이퍼의 세척 처리 방법을 제공할 수 있다.
불화수소를 기상으로 함으로서 액상의 불화수소에 포함되는 불순물은 거의 완전하게 제거된다. 따라서, 불화수소 분위기중에 웨이퍼를 두고 웨이퍼 표면을 처리할 때, 웨이퍼 표면에 부착하는불순물 입자는 그렇지 않은 경우에 비교해서 대폭으로 감소한다는 효과가 있다.
코린, 코린 유도체 또는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드가 함유하는 불순물은 매우 적으며, 이것을 표면 처리에 사용함으로서 웨이퍼 표면에 부착하는 불순물을 매우 적게 간직할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 다른 국면에 의하면 웨이퍼의 세척처리를 위한 장치는 웨이퍼 표면을 불화수소를 포함하는 미리 정해진 표면 처리제로 처리하는 표면 처리 장치와 표면 처리된 웨이퍼 표면을 코린, 코린 유도체 및 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드로 되는 그룹에서 선정된 하나를 포함하는 미리 정해진 세척제로 세척하는 세척 장치와, 그것에 의해서 웨이퍼 표면은 친수성으로 되며, 세척된 웨이퍼 표면을 순수로 린스하는 린스장치를 포함한다.
웨이퍼 표면은 표면 처리 장치에 있어서 표면 처리액으로 라이트에치되며 그것으로 웨이퍼 표면의 불순물이 제거된다. 웨이퍼 표면의 불소 이온(F-)나 다른 잔존 불순물은 세척 장치에 있어서 세척제의 코린, 코린 유도체 또는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드의 양이온과 결합해서 제거되며, 린스 장치로 세척제와 더불어 제거된다. 웨이퍼 표면은 코린, 코린 유도체 또는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드의 수산기 ( OH-)에 의해서 친수화되고 있으며 그곳에 용이하게 자연산화막이 생기는 일이 없다. 따라서, 웨이퍼 표면의 불순물을 고율로 제거할 수 있음과 더불어 자연산화막이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 상술의 세척 장치는 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버와 챔버내에 놓여지며 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지수단과 공간내에 기상에 있는 세척제를 공급하는 기상 세척제 공급 장치를 포함한다.
세척제가 기상으로 되어짐에 의해, 세척제에 가령 불순물이 포함되어 있다고 해도 그것은 거의 완전히 제거되며, 웨이터 표면에 잔존하는 불순물을 가일층 감소시켜서 세척을 행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 관계하는 웨이퍼의 세척 처리 장치가 아래 도면을 참조해서 설명된다. 제2도를 참조해서 이 세척 처리 장치는 전단 세척 처리 공정 S0과 후속의 포토에지스트 코팅공정 S4와 사이에 배치되어 있다.
장치는 웨이퍼 W의 처리의 통로를 따라서 차례로 배치된 제1처리조와 제2처리조(2)를 포함한다. 각 처리조(1),(2)는 그 내부에 웨이퍼 W를 배치하고 수평회전하는 스핀척(3a),(3b)와, 소요의 처리제를 토출하는 노즐(4)(4a)(4b)를 각각 포함한다. 각 처리조(1), (2)의 전후에는 아암 수평 회전식인 웨이퍼 반송수단(5a)(5b)(5c)가 배치되며, 그것들은 웨이퍼 W를 각 처리조(1),(2)내의 스핀척(3a)(3b)으로 향해서 반입 반출한다.
제1처리조(1)내에서 제1도에 도시되는 불수소를 함유하는 표면 처리제에 의한 처리 공정 S1에 상당하는 불화수소를 함유하는 표면 처리제에 의한 처리가 행해진다 (제6a도 S1). 제2처리조(2)내에서 코린에 의한 세척 처리 공정 S1a~스핀 드라이 공정 S3에 상당하는 처리가 행해진다.
제2도를 참조해서 각 처리조(1),(2)에는 웨이퍼 반입구(6a)및 웨이퍼 반출구 (6b)가 놓여 있고 각각에는 셔터 기구가 설치되어 있다. 제3도를 참조해서 예컨대 셔터 기구는 처리조의 측벽(1a)의 웨이퍼 반출구(6b)의 양측에 고정된 한쌍의 모터(13)와 모터(13)의 회전축의 선단에 설치된 피니언(15)와 웨이퍼 반출구(6b)를 덮듯이 슬라이드 가능하게 설치된 셔터(12)와 셔터(12)의 양측에 피니언(15)와 맞물리게 두어진 래크(14)를 포함한다. 양쪽의 모터(13)가 미리 정해진 한 방향으로 회전함으로서 셔터(12)는 상승해서 웨이퍼 반출구(6b)를 개방한다. 양쪽의 모터(13)가 반대 방향으로 회전함으로서 웨이퍼 반출구(6b)는 폐쇄된다.
웨이퍼 반송 수단(5)는 제4도, 제5도를 참조하면, 프레임(16)상에 회전축 (1 7)을 중심으로 회전 가능하게 실치된 제1아암(18)과 제1아암(18)의 자유단에 회전축(19)를 중심으로 회전 가능하게 설치된 제2아암(20)과 제2아암(20)을 제1아암 (18)의 동작과 연동시키기 위한 아암 구동 기구 (21)을 포함한다. 아암 구동기구 (21)은 프레임(16)에 고정되는 제1의 풀리(22)와 회전축(19)의 하단에 고정되며, 회전축 (19)와 더불어 회전하는 제2의 풀리(23)와 제1의 풀리(22)와 제2의 풀리(23)을 결합하기 위한 전동 벨트(24)를 포함한다. 제2의 풀리(23)의 직경은 제1의 풀리(22)의 그것보다 작게 선정된다.
동작에 있어서 회전축(17)이 도시되지 않는 모터 등에 의해 한 방향으로 회전함에 따라서 제1아암(18)이 반시계 방향으로 회전한다. 제1의 풀리(22)는 회전하지 않으므로 제2풀리(23)은 전동 벨트(24)에 의해서 아암(18)의 반대 방향으로 회전한다. 폴리(23)의 지름을 풀리(22)의 지름보다 작게 하고 있으므로 제2아암(20)은 제1아암 (18)의 선단의 회전각보다 큰 회전각으로 시계 방향 회전한다. 제2아암(20)의 선단에 예컨대 흡착구를 설치해두면 그것으로 웨이퍼 W를 유지할 수 있다.
처리조(1)(2)는 그 하부에 설치된 배액용 드레인(7), 처리조(1),(2)내의 분위기를 외부로 배기하기 위한 배기관(8)을 포함하며 배기관은 도시되지 않는 강제 배기 수단에 접속된다. 이것들은 선행의 처리조내의 분위기가 후속 처리조내에 들어가는 것을 방지한다.
다시 제2도를 참조해서 본 장치는 처리조(1)는 아래쪽에 설치되며, 불화수소를 포함하는 표면 처리액을 지정하기 위한 탱크(T1)와 처리조(1)의 내부에 설치되며, 탱크(T1)에 접속된 노즐(4)과, 탱크(T1)에서 노즐(4)에 표면 처리액을 공급하기 위한 펌프(P1)와, 처리조(2)의 아래쪽에 설치되며 코린액(11)을 저장하기 위한 탱크(Ta)와 처리조(2)의 아래쪽에 설치되며 순수를 저장하기 위한 탱크(Tb)와, 처리조(2)내에 각각 설치되며, 펌프(Pa,pb)를 거쳐서 탱크(Ta,Tb)에 각각 접속된 노즐(4a,4b)를 포함한다.
동작에 있어서 우선 웨이퍼 수단(5a)가 웨이퍼 W를 처리조(1)내에 반입하고 스핀척(3a)에 의해서 유지된다. 노즐(4)은 스핀척(3)에 의해 유지되고 회전되는 웨이퍼 W상에 표면 처리액(10)을 토출 공급하기 위한 것이다. 제6a도를 참조하면, 제1처리조 (1) 내에서 불화수소함유제 처리 공정 S1에 상당하는 공정이 행해진다. 즉, 제1처리조(1) 내에선 웨이퍼 W 표면에 형성된 자연산화막(SiO2)를 불화수소함유액 (10)으로 제거하는 처리가 행해진다. 참고로, 이 웨트 처리용으로서 50%의 불화수소와 물과의 1 : 9의 비의 혼합액, 즉 5%의 불화수소함유액이 쓰인다. 처리가 종료되면 웨이퍼 반송 수단 (5b)은 웨이퍼 W 를 제1처리조(1)에서 반출하고 제2처리조(2)에 반입한다.
제2처리조(2)내에 반입된 웨이퍼 W는 스핀척(3b)에 의해 유지된다. 제2처리조 (2)내의 2개의 노즐(4a)(4b)는 각각 코린 처리액(11) 및 순수를 따로따로 토출한다. 제2처리조(2)내에선 제6a도중의 코린 세척 처리 S1a순수에 의한 린스 처리 S2및 스핀 드라이 처리 S3가 연속적이고 자동적으로 행해진다.
코린 세척 처리 공정 S1a에선 순수중에 코린 또는 코린 유도체 또는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드를 포함하는 세척액(11)이 웨이퍼 W의 표면에 공급되며, 그것을 매우 얇게 에칭한다. 웨이퍼 W의 표면의 불소 이온(F-)이나 무기물이 코린의 양이온과 결합해서(제6b도 S11을 참조) 콜로이드상 입자를 형성한다. 그것과 더불어 웨이퍼 W표면이 코린의 수산기(OH-)로 덮히며, 이것들이 물의 분자(H2O)와 결합새서 웨이퍼 표면을 친수성으로 한다(제6b도 S12).
린스 공정 S2에 있어선 노즐(4b)가 탱크(Tb)에서 공급된 순수를 웨이퍼 W의 표면에 토출한다. 웨이퍼 W의 표면에는 제6b도의 스텝 S21을 참조하면, 순수층(H)가 형성된다. 이 스텝에 있어서 코린 세척 처리공정 S1a에서 생성된 콜로이드상 입자가 순수층(H)의 기액 상계면에 끌어당겨진다. 기액 상계면의 근처에선 콜로이드상 입자의 농도가 높아진다.
콜로이드상 입자를 웨이퍼 W의 표면에서 제거하기 위해서 웨이퍼 표면의 순수에 의한 세척과 스핀척(3b)에 의한 웨이퍼 W의 회전이 수회 반복된다. 기액 상계면에 집적되고 있는 콜로이드상 입자는 세척액과 더불어 원심력으로 튕겨진다(제6b도 S22).
종래의 세척 방법과 본 실시예가 특히 상이한 점의 하나는 전술과 같이 웨이퍼 W의 표면시 친수성으로 되고 있다는 것이다. 웨이퍼 W 표면에 제1b도에 도시되는 액적(13)이 형성되는 일은 없다. 순수층(H)에 있어서 순수의 점성과 순수와 웨이퍼 W표면 사이의 마찰력으로 순수의 이동 속도는 기액 상계면에 있어서 크며 웨이퍼 W표면의 근처에 있어서 작다. 기액 상계면 부근에 특히 모이고 있는 콜로이들상 입자는 신속하게 이동하는 표층의 물과 더불어 원심력에 의해서 튕겨지며, 웨이퍼 W표면에 부착하는 일이 없다. 이것으로 웨이퍼 표면의 불필요한 미립자는 완전히 제거된다.
스핀 드라이 공정 S3에선 순수의 공급이 중단된다. 스핀척(3b)이 고속 회전해서 웨이퍼 W에 부착하고 있는 순수 세척액이 튕겨진다. 웨이퍼 W는 건조된다(제6b도 S31,S32).
출원인은 상술의 세척 처리 장치를 써서 행한 테스트의 데이타를 제7b도에 도시한다. 테스트 조건은 제7a도에 도시되는 대로이며 이하와 같다. 불화수소함유제 처리 공정 S1,린스 공정 S2및 스핀 드라이 공정 S3은 동일 조건에서 행해졌다. 세척 처리 공정 S1a의 내용만이 여러가지로 변화되어졌다. 스핀 드라이 공정S3은 동일 조건에서 행해졌다. 세척 처리 공정S1a의내용만이 여러가지로 변화되어졌다. 스핀 드라이 곧정 s3을 마친 직경 6˝의 웨이퍼 표면에 잔류하는 0.28μm 이상의 미립자 개수가 미립자 카운터로 계산되었다.
제7b도의 제 1행째에 도시되어 있듯이 스텝 S1a에서 코린을 써서 세척 처리를 행함으로서 웨이퍼 W 표면에 잔류하는 미립자의 개수는 매우 적어졌다. 즉, 본 발명에 의하면 웨이퍼 W 표면을 매우 높은 효과로 세척할 수 있다.
상술의 실시예에 있어서 표면 처리와 코린 또는 순수에 흰하 세척 처리와는 상이한 챔버에서 행해진다. 불소를 포함하는 표면 처리중에 물과의 반응으로 불필요한 콜로이드 입자가 생성되지 않는다. 따라서 세척처리중에 불소를 포함하는 마스트가 웨이퍼 표면에 재부착하는 일도 없다.
코린은 아래의 화학적 구조를 갖는다.
그 순도는 높으며 불필요한 중금속이나 불순물등의 함유량은 매우 적다. 코린은 그 수산기(OH-)에 의해서 웨이퍼(실리콘 S1)을 매우 얇게 예칭해서 불필요한 무기물을 제거한다. 그 위에, 웨이퍼 W 표면은 수산기(OH-)로 덮혀서 친수성으로 된다.
코린과 마친가지의 성질을 갖는 것으로서 아래의 화학구조식을 가지는 테트라메칠 암모늄 하이드로옥사이드와 테트라 에칠 암모늄하이드로옥사이드가 소망되고 있다.
즉, 일반적으로는 테트라ㆍ알킬ㆍ암모늄ㆍ하이드로옥사이드이며, 그 구조식은 하기로 나태내어진다.
또한, 하기 화학식을 가지는 코린 유도체도 쓰인다.
이것들은 어느것이나 상기 코린과 동등한 성질을 구비한다.
즉, (1) 제6b도 스텝 S11을 참조하면, 웨이퍼 표면에 잔류하는 불소 이온(F-)이나 기타의 불순물은 코린등의 양이온[]+와 결합해서 용이하게 제거된다.
(2)제6b도 스텝 S12를 참조하면, 노출된 웨이퍼 표면의 실리콘에 코린의 수산기 (OH-)가 결합되며, 이어서 그 수산기(OH-)에 수분자(H2O)가 결합한다. 그 결과 웨이퍼 표면에 수분자층이 형성된다. 이것에 의해 웨이퍼 표면은 안정된 친수성을 나타내며, 용이하게 그곳에 산화막이 형성되는 일은 없다.
(3)제6b도 스텝 S21을 참조하면, 순순에 의한 린스 공정에 있어서는 순수의 기액 상계면에 콜로이드 입자가 흡착되지만 웨이퍼 W표면이 친수성이기 때문에 액정은 형성되지 않는다.
(4)제6b도 스텝 S22을 참조하면, 린스 공정 S2에 있어서 웨이퍼를 회전시킴에 의해서 웨이퍼 표면상의 순수가 원심력으로 튕겨진다. 이때, 순수의 점성으로 기액 상계면에 가까울수록 세척액의 이동속도는 빠르다.
(5)따라서, 제6b도 스텝 S31을 참조하면 스핀ㆍ드라이 공정에선 콜로이드 입자가 흡착돤 순수의 표층 부분이 먼저 튕겨진다. 제6b도 스텝S32을 참조하면 스핀 드라이 공정이 종료한 단계에선 웨이퍼 W 표면에서 거의 완전하게 불순물이 제거된다.
상술의 실시예에 있어선, 웨이퍼 W 표면에 불화수소를 포함하는 표면 처리제의 액이 공급되며, 소위 웨트 처리가 행해지고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 불화수소(HF)를 포함하는 기상 표면 처리제를 쓴 소위 베이퍼 처리를 채용할 수 도 있다.
표면 처리제를 중기로 함으로서 그 처리제의 액증에 포함되는 미립자를 배제할 수 있다.
따라서, 베이퍼 처리에 의하면 그만큼 불순물의 배제율이 향상된다. 이 점은 코린 세척 처리에서도 마찬가지다.
제8도는 불화수소를 포함하는 표면 처리액의 증기를 써서 웨이퍼 W의 표면을 처리하는 장치의 개략도이다. 코린의 증기를 써서 웨이퍼의 표면을 세척하는 장치도 제8도에 도시되는 것과 완전 동일한 요소의 조합에 의해서 실현할 수 있다.
제8도를 참조하면, 이 장치는 불화수소(HF)를 포함하는 불산(100)의 증기를 발생시키는 불화수소 증기 발생 장치(101)와 불화수소 증기 발생 장치(101)에서 불화수소의 증기의 공급을 받어서 웨이퍼 W의 표면을 처리하기 위한 처리 장치(102)를 포함한다.
불화수소 증기 발생장치(101)는 질소 가스의 공급구(103)와 불화수소의 배기구(104)를 가지며, 질소에 의한 가압하에서 불산을 공비조성 농도(온도 111.4℃)에서 37.73%)로 증발시키기 위한 불산 탱크(105)와 불산 탱크(105)에 결합하여 설치되며, 불산의 온도를 미리 정하는 일정한 온도로 유지하기 위한 액양 조절장치(107)와 탱크(105)중의 압력을 검출하기 위한 압력계(108)을 포함한다.
질소 가스 공급구(103)에는 파이프(109)가 접속되고 있으며, 파이프(109)에는 공급되는 질소 가스의 온도를 일정하게 유지하기 위한 히터(110)가 설정된다. 불화수소 증기의 배기구(104)에는 파이프(111)이 접속되어 있으며 파이프(111)에는배출 되는 불화수소의 증기의 온도를 유지해서 그 응축을 방지하기 위한 히터(12)가 설치된다.
처리 장치(102)는 그중에서 웨이퍼 W의 표면 처리가 행해지는 챔버(113)와, 챔버(113)중에 설치되며, 웨이퍼 W를 유지하기 위한 스핀척(114)과 챔버(113)의 아래에 설치되며, 스핀척(114)을 회전시키기 위한 모터(115)를 포함한다. 챔버(113)에는 파이프(111)에 접속되며 불화수소의 증기를 챔버(113)내에 도입하기 위한 불화수소 증기 공급구(116)과 챔버(113)중의 공기를 배기하기 위한 배기구(117)이 설치되어 있다.
동작에 있어서 웨이퍼 W는 미리 스핀척(114)에 의해서 유지된다. 챔버(113)의 내부는 외부와 격리된다. 모터(115)는 스핀척(114)를 회전시키며 웨이퍼 W 표면에 있어서의 처리의 편재를 없앤다. 질소가스 공급구(103)에서 탱크(105)로 질소가스가 공급된다. 온도 조절 장치(106)은 불산을 가열하여 불화수소의 증기를 발생시킨다. 이때, 탱크(105)내의 불산은 소정의 온도와 압력하에서 공비 조성 농도가 되게 선정되어 있다.
공비 조성 농도는 불화수소와 물과의 혼합액인 불산에서의 그것들의 비와 불산에서 증발하는 불화수소와 물과의 혼합 증기중에 있어서의 그것들의 비가 일치할 때의 불산의 농도를 말한다. 불산을 공비 조성 농도로 유지함으로서 탱크(105)에 잔존하는 불산의 농도는 늘 일정하게 유지된다. 탱크(105)중의 불산의 양은 불화수소의 증발과 더불어 감소하지만 히터(110), 온도 조절 장치(106), 압력계(108)에 의해서 탱크 (105)내의 압력, 온도를 조절해서 불산을 공비 조성 농도로 유지하는 한, 액양 조정 장치(107)는 탱크(105)에 일정한 공비 조성 농도의 불산을 보급하면 된다. 따라서, 불산 증기 발생 장치(101)으로 생성되는 불산의 증기와 수증기와의 혼합비는 용이하게 일정하게 유지할 수 있다.
질소를 탱크(105)에 공급함으로서 탱크(105)에서 발생하는 불화수소의 증기의 양은 적어진다. 그러나, 이 경우에도 불산의 조성비는 공비 조성 농도로 유지된다. 또한, 질소 가스의 압력을 비교적 높게 함으로서 비교적 낮은 농도의 불산의 증기를 안정하게 공급할 수있다. 그것으로 다량의 유독한 불화수소의 증기를 사용하는 경우와 비교해서 사고가 일어났을 때의 안전성을 향상시킬 수 있다.
발생한 불화수소의 증기는 배출구(104)에서 파이프(111)로 들어가며 불화수소 공급구(116)을 거쳐서 챔버(113)내에 인도된다. 히터(112)는 파이프(111)의 온도를 일정으로 유지하여 불화수소의 증기의 응축을 방지한다.
웨이퍼 W는 챔버(113)내의 불화수소 분위기내에서 회전된다. 그것으로 웨이퍼 W의 표면은 불화수소로 처리된다. 챔버(113)에서의 배기는 배기구(117)을 거쳐서 도시되지 않는 강제 배기 수단에 의해 배기된다.
제8도에 도시되는 것같은 베이퍼 처리를 행함으로서 불산중의 이물 등은 거의 100% 제거된다. 따라서, 처리후의 웨이퍼 W표면에 잔존하는 이물도 그만큼 적어지며 보다 바람직하다.
예컨대, 제7a도에 도시되는 테스트 조건중, 불화수소 함유제 처리 공정 S1만을 상기 베이퍼 처리로 변경한 실험이 행해졌다. 베이퍼 처리에서 웨이퍼 W를 약10rpm의 회전 속도로 회전시켜서 60초간 처리했을 경우엔 코린 세척액 의한 처리후의 미립자의 개수는 10개 이하로 되었다. 이것은 베이퍼 처리에 의해서 미립자의 제지율이 더욱 향상하는 것을 의미하고 있다.
전술과 같이 코린 등에 의한 세척 처리에 있어서도 제8도와 마찬가지의 장치를 쓸 수 있다. 그것에 의해 웨이퍼 W 표면에 잔존하는 이물을 또한 감소시킬 수 있다.
상기 실시예의 장치에 있어선 제2처리조(2)내에서 코린 세척액으로 처리 공정 S1a~스핀 드라이 공정 S3까지의 처리가 행해졌다. 그러나, 본 발명은 이것에 한하는 것은 아니며, 코린 세척 처리 S1a만을 행하는 제2처리조에 계속해서 린스 공정 S2~ 스핀 드라이 공정 S3을 행하는 제3처리조 등이 차례로 배치되어도 된다.
상기 실시예 장치에 있어서 아암 회전식인 웨이퍼 반송 수단(5a), (5b), (5c)가 쓰였다. 그러나 본 발명은 이것엔 한정되지 않는다. 예컨대, 벨트를 쓴 웨이퍼 반송 수단에 의해서 웨이퍼를 반송해도 된다.
Claims (23)
- 웨이퍼 세척 처리 방법에 있어서, (가) 불화수소를 포함하는 미리 정해진 표면 처리제로 상기 웨이퍼 표면을 처리하는 스텝과, (나) 적어도 코린, 코린 유도체 및 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드로 구성되는 그룹에서 선정된 한개를 포함하는 미리 정해진 세척제로 상기 웨이퍼 표면을 세척하는 스텝과, (다) 상기 웨이퍼 표면을 순수로 린스하는 스텝을 포함하며, 그것에 의해서 상기 스텝(나)후의 상기 웨이퍼 표면은 친수성으로 되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, (라) 상기 웨이퍼 표면을 건조시키는 스텝도 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스템(나)에 있어서의 상기 세척제는 액상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스텝(나)은, (마) 상기 세척제를 기상으로 하는 스텝과, (바) 상기 기상이 된 세척제를 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버내에 인도하는 스텝과, (사) 상기 웨이퍼를 상기 챔버내에서 상기 세척제의 분위기중에 미리 정해진 시간에 유지시키는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 스텝(가)는, 액상의 상기 표면 처리제를 상기 웨이퍼 표면에 공급하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드는 테트라메칠암모늄하이드로옥사이드인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드는 테트라에칠암모늄하이드로옥사이드인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 스텝(라)은 상기 웨이퍼를 미리 정해진 중심선의 주위를 회전시키는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 방법.
- 웨이퍼 표면을 세척 처리하기 위한 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 표면을 불화수소를 포함하는 미리 정해진 표면 처리제로 처리하는 표면 처리 수단과, 상기 표면 처리가 된 웨이퍼 표면을 적어도 코린, 코린 유도체 및 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드로 구성되는 그룹에서 선정된 한개를 포함하는 미리 정해진 세척제로 세척하는 세척 처리 수단과, 그것에 의해서 상기 웨이퍼 표면은 친수성으로 되며, 상기 세척된 웨이퍼 표면을 린스액에 의해서 린스하는 린스 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 세척 처리 수단은, 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며, 상기 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 수단과, 상기 유지된 웨이퍼 표면에 액상인 상기 미리 정해진 세척제를 공급하기 위한 세척 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 세척제 공급 수단은, 상기 액상인 세척제를 저장하기 위한 탱크와, 상기 탱크에 접속되어서 상기 세척제를 상기 웨이퍼 표면에 안내하는 노즐과, 상기 탱크에 저장된 상기 액상의 세척제를 상기 노즐까지 부세하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제11항에 있어서, 상기 표면 세척 수단은, 상기 웨이퍼 유지 수단을 회전시키므로서 상기 웨이퍼를 미리 정해진 중심선의 주위에 회전시키기 위한 웨이퍼 회전 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 세척 처리 수단은, 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며 상기 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 유지 수단과, 상기 공간내에 기상에 있는 상기 세척제를 공급하는 기상 세척제 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 기상 세척제 공급 수단은, 액상에 있는 상기 세척제를 저장하는 탱크와, 상기 탱크와 결합해서 설치되며, 상기 세척제를 가열함으로서 상기 탱크내에 상기 기상의 세척제를 생성하기 위한 가열 수단과, 상기 탱크내에 생성된 기상의 상기 세척제를 상기 챔버에 인도하기 위한 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 표면 처리 수단은, 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며 상기 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 유지 수단과, 상기 유지된 웨이퍼 표면에 액상인 상기 미리 정해진 표면 처리제를 공급하기 위한 표면 처리제 공급 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제15항에 있어서, 상기 표면 처리제 공급 수단은, 상기 액상의 표면 처리제를 저장하기 위한 탱크와, 상기 탱크에 접속되어서 상기 표면 처리제를 상기 웨이퍼 표면에 안내하는 노즐과, 상기 탱크에 저장된 상기 액상인 표면 처리제를 상기 노즐까지 부세하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 표면 처리 수단은, 미리 정해진 공간을 규정하는 챔버와, 상기 챔버내에 설치되며 상기 웨이퍼를 유지하기 위한 웨이퍼 유지 수단과, 상기 챔버내에 기상에 있는 상기 표면 처리제를 공급하기 위한 기상 표면 처리제 공급 수단을 포함하는것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 세척제는 코린인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 세척제는 테트라알킬암모늄하이드로옥사이드인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 린스된 웨이퍼 표면을 건조시키기 위한 웨이퍼 건조 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제20항에 있어서, 상기 웨이퍼 건조 수단은, 상기 웨이퍼를 유지해서 회전시키기 위한 스핀척을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제9항에 있어서, 상기 표면 처리 수단은 상기 웨이퍼 표면이 처리되는 제1의 공간을 규정하는 제1의 챔버를 포함하며, 상기 세척 처리 수단은 상기 웨이퍼 표면이 세척되는 상기 제1의 공간과 다른 제2의 공간을 규정하는 제2의 챔버를 포함하며, 상기 웨이퍼 세척 처리하기 위한 장치는, 상기 제1챔버에서 웨이퍼를 상기 제2챔버내로 반송하기 위한 반송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
- 제22항에 있어서, 상기 제1의 챔버와 제2의 챔버와의 각각에는 상기 웨이퍼가 그곳을 지나서 반송되는 적어도 한개의 개구부가 형성되고 있으며, 상기 웨이퍼 세척 처리를 하기 위한 장치는, 상기 웨이퍼의 표면 처리와 상기 웨이퍼의 세척 처리가 행해지고 있을 때엔 상기 개구부를 밀폐하고, 상기 웨이퍼의 반송시에는 개구부를 개방하여 상기 웨이퍼 통로를 형성하기 위한 셔터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세척 처리 장치.
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