KR960000374B1 - 반도체 웨이퍼의 세정 방법 및 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 웨이퍼의 세정 방법 및 세정 장치
제1도는 세정 장치 내에서 세정액을 조제하는 본 발명의 제1실시예의 장치의 구성을 도시한 개념도.
제2도는 제1실시예의 장치의 변형예를 도시한 개념도.
제3도는 일군의 세정 장치 내에서 세정액을 조제하는 본 발명의 제2실시예의 장치의 구성을 도시한 개념도.
제4도는 종래예의 세정 장치의 구성을 도시한 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
7 : 반도체 웨이퍼 11,l1b : 압력 용기
12 : 매스 플로우 컨트롤러 13 : 가스 정제기
14,14b : 초순수 공급라인 15 : 믹서
16 : 세정조 10 :세정 장치
20A,20B : 일군의 세정 장치에 포함되는 세정 장치 및 가스 혼합 장치
본 발명은 반도체 웨이퍼의 세정 기술 또는 표면 개질(改質) 기술에 관한 것으로, 특히 금속 불순물, 미립자(particle) 저감을 효과적으로 행하는 것이다.
초 LSI의 불량 원인 중에는 금속 불순물이나 반도체 웨이퍼에 붙은 이물 미립자에 기인하는 패턴 결함이 대부분을 차지한다. 미립자는 스퍼터 공정이나 이온 주입 공정, 플라즈마 CVD 공정 등에서 부착되는 경우가 많은데, 반도체 웨이퍼의 세정은 각각의 공정에서 생기는 미립자의 질에 따라 복수종의 약액 처리와 초순수(demineralized water) 린스와의 조합 세정을 반복할 필요가 있다. 또 반도체 웨이퍼의 표면에서 자연산화막을 제거하거나, 표면 활성을 부여하기 위해 각종 개질 처리를 하는 경우가 있고, 그것을 위해서라도 약액 처리가 빈번히 행해진다.
제4도에는 종래 세정 장치의 예를 도시한다. 제4도에서 참조 번호(1)은 소정의 약액을 수용하는 약품용기, 참조 번호(2)는 약품 용기에서 약액을 이송하는 펌프, 참조 번호(3)은 필터, 참조 번호(4)는 이송된 약액과 순수 공급 라인(5)에서의 초순수와 계량(計量) 혼합하여 세정액을 조제하는 계량·혼합 탱크, 참조번호(6)은 반도체 웨이퍼(7)을 처리 세정하는 세정조, 참조 번호(8)은 린스용 초순수를 공급하는 라인이다.
상기 제 4도의 종래 세정 장치에 의한 종래의 세정 방법은 약액을 충전한 약품 용기(1)을 약액 공급 라인의 공급구에 설치하여, 계량·혼합 탱크(4)에 설치된 레벨 센서(도시하지 않음)의 소정 레벨에까지 펌프(2)에 의해 필터(3)을 경유해서 계량 혼합 탱크(4)로 이송하고, 마찬가지로 순수 공급 라인(5)로서 레벨 센서(도시하지 않음)의 소정 레벨까지 초순수를 이송해서, 그것들을 혼합하여 세정액을 조제한다. 1 이상의 계량 혼합 탱크 내에서 조제된 세정액은 차례로 세정조 내로 투입되어 반도체 웨이퍼(7)의 세정 처리를 한후 순수 공급 라인(8)로부터의 초순수에 의해 린스된다.
상기 종래의 세정 장치와 세정 방법에 있어서는, 다음과 같은 문제점이 있었다.
(i) 약액은 용기에 충전·운반하는 것으로, 용기에서 약액중으로 금속 불순물, 미립자가 용해되어 고순도의 약액이 얻어지지 않는다.
(ii) 약액은 약품이 희석된 수용액이므로, 세정에는 빈번한 약품 용기의 교환이 필요하고, 교환 빈도에 따라 외부 분위기에서의 불순물 오염이 발생한다. 또 작업의 안전 확보에도 다대한 주의를 요한다.
(iii) 액상 약액의 취급 또는 빈번한 약액 용기의 교환은, 약액 용기의 설치 장소를 세정 장치로부터 격리할 필요가 있어서 필연적으로 세정조까지의 배관이 길고 복잡해지고, 배관 통과 중에 약액의 누설이나 외부 오염 물질의 침입 기회가 증대하여 고순도 약액의 조제가 곤란해진다.
(iv) 약액 조성의 변경은 ( i )-(iii)에 열거한 이유로 간단치 않고, 또 약액의 계량은 레벨 센서로 하나배관 길이의 관계 등으로 조성의 정밀한 제어가 곤란하다.
본 발명의 목적은 상기 제 문제를 해결하여 초 고순도의 가스를 세정액의 약품 공급원으로하여 세정 장치군 내의 세정 장치 내 또는 직전에서 세정액을 조제하여 금속 불순물 또는 미립자의 부착을 저감하는 반도체 웨이퍼 세정 방법 및 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 반도체 웨이퍼 세정 방법은 세정조에 초순수를 공급하는 순수 공급 라인에서 세정 장치 내 또는 일군의 세정 장치 내에 설치한 믹서에 반도체 웨이퍼 표면의 세정 작용 또는 개질 작용이 있는 적어도 1종 이상의 가스상 물질의 유량을 제어해서 공급하고, 그 1종 이상의 가스상 물질을 초순수에 용해 또는 용존시킨 소망 농도의 약액으로 조제하여, 상기 가스상 물질의 종류 및 농도에 관계되는 1종 이상의 약액과 초순수를 임의의 순서로 연속적으로 세정조에 공급해서 반도체 웨이퍼를 처리 세정하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명의 세정 장치는 반도체 웨이퍼 표면의 세정 또는 개질을 행하는 세정조와, 상기 세정조에 초순수를 공급하는 순수 공급 라인과, 상기 순수 공급 라인의 세정 장치 내 또는 일군의 세정 장치 내의 부분에 설치한 믹서와, 믹서에 접속하여 가스상 물질을 공급하는 1 이상의 가스 공급 라인과, 상기 1 이상의 가스 공급 라인의 각각에 설치한 가스 유량 제어 수단을 구비하고, 상기 가스상 물질의 종류 및 농도에 관계되는 1종 이상의 약액과 초순수를 임의의 순서로 연속적으로 공급하여 반도체 웨이퍼를 세정 처리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 실시예에 따라 구체적으로 설명하면, 제1도는 세정액을 세정 장치 내에서 조제한 제1실시의 장치 구성을 도시한 것이고, 제2도는 제1실시예의 변형예를 도시한 것이고, 또 제3도는 세정액을 일군의 세정 장치 내에서 조제한 제2실시예의 장치 구성을 도시한다.
제1도에서 참조 번호(11)은 불화 수소(비등점 19.5℃)를 수용한 내압 용기, 참조 번호(12)는 매스 플로우 컨트롤러, 참조 번호(13)은 흡착실 필터 또는 가스 정제기이며, 참조 번호(11-13)은 세정 장치(10) 내에 수납되어 있다. 참조 번호 (14)는 초순수 공급 라인으로 불화 수소 가스의 압력 보다도 높지 않는 수압으로 이송되고, 초순수 공급 라인(14)에 있어서 세정 장치(10)내의 부분에는 믹서(15)가 설치된다. 믹서(15)내에는 불화 수소 가스를 투과하고 액상수를 투과하지 않는 불소 수지제의 투과막으로 구분되어 있어서, 실험적으로 결정된 압력으로 유지된 불화수소 가스는 상기 투과막을 통과한 초순수에 용해되어 소정 농도의 불화 수소산을 생성하여 믹서(15)의 세정조측의 라인(14a)로 유출한다. 불화 수소산의 농도는 초순수의 유량과 불화 수소 가스의 유량에 의해서만 결정되므로 농도 제어성은 매우 높고, 또 혼합 조작은 밀폐되어 자동적으로 행해지므로 미립자의 혼입 가능성도 극히 적어진다. 라인(14a)는 세정조(16)에 대해 도시한 바와 같이 직접 접속되어 있어서 불화 수소산은 세정조(16)내의, 예를 들면 SiO2막을 설치한 반도체 웨이퍼 (7)을 세정 처리한다. 원하는 세정이 종료한 때에 매스 플로우 컨트롤러(12)로 불화 수소 가스를 차단하면 라인(14a)에는 즉시 초순수가 교환 유출되어 반도체 웨이퍼(7)을 린스한다.
제2도는 믹서(15)에 의해 약액의 농도가 결정된 것을 다시 농도 조정하는데 적합한 구성으로 한 것이다. 즉, 참조 번호(14b)는 초순수 라인(14)와는 별도의 초순수 라인으로, 이 라인(14b)는 라인(14)의 세정조측 라인(14a)에 연결되어 믹서(15)의 가스 용해 조건을 변경하지 않고도 용액의 농도를 간단히 바꿀 수 있다.
제3도는 제2실시예에 있어서 일군의 세정 장치 내의 구성을 도시한다. 즉, 일군의 세정 장치는 3대의 세정 장치(20A)와, 1대의 가스 혼합 장치(20B)와, 가스 혼합 장치(20B)에 초순수를 공급하는 순수 공급 라인(24)와, 가스 혼합 장치(20B)와 3대의 세정 장치(20A)를 분기하여 접속하는 공급 라인(24A)로 구성된다. 세정 장치(20A)에는 세정조(16)과 그것에 관련된 것이 수납되고, 또 가스 혼합 장치(20B)에는 불화 수소를 수용한 내압 용기(11), 매스 플로우 컨트롤러(12), 흡착식 필터 또는 가스 정제기(13), 믹서(15)등이 수납되어 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 처리 세정은 제1실시예의 경우와 동일하고, 세정 장치(20A)와 가스 혼합 장치(20B)를 연결하는 공급 라인(24A)도 필요한 최소한으로 짧고, 미립자의 혼입도 제1도의 장치의 경우에 비해 손색이 없다.
제3도의 장치를 사용하여 세정조에 공급되는 약액을 조사한 바, 표1과 같이 약액 농도의 제어성이 향상됨과 동시에 약액 중의 불순물 농도가 종래 방법에 비해 격감했다.
[표 1]
또 상기 초 고순도 약액으로 세정조의 반도체 웨이퍼에 에칭 및 세정을 한 경우에 에칭 균일성 및 불순물 농도의 결과를 종래 방법과 대조하여 표2에 나타낸다.
[표 2]
상기 실시예에서는 투과막에 의한 혼합을 이용했으나, 물에 흡수가 용이한 가스에서는 노즐에서의 분사등기체 접촉 흡수의 수단을 이용할 수 있다.
또 상기 세정에 관한 실시예에서는 불화 수소 가스를 용해한 불화 수소산 중 1종류의 약액과, 초순수의 2가지 액을 처리 세정했으나, 제2, 제3의 압력 용기 (l1b)의 가스 공급 라인을 믹서에 대해 설치하고, HCL,Cl2, F2, NH3, SO2,O3, N2O4등을 공급해서 각각의 세정액을 차례로 또는 동시에 흘려서 세정 또는 개질이 가능하다.
또한, 본원 청구 범위의 각 구성 요건에 병기한 도면 참조 번호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위는 도면에 도시한 실시예에 한정하는 의도로 병기한 것은 아니다.
본 발명에 따르면 약품원으로서 고순도의 가스상 물질을 이용하고, 세정액을 세정조에 가까운 세정 장치내 또는 일군의 세정 장치 내의 믹서에서 제조하고, 특히 1종 이상의 약액과 초순수를 임의의 순서로 연속적으로 세정조에 공급할 수 있어서, 세정 후 혹은 개질 후의 반도체 웨이퍼 표면에서의 금속 불순물이나 미립자 농도를 격감시킬 수 있어서, 초 LSI의 제조에 적합한 세정 방법 및 세정 장치를 제공할 수 있다.

Claims (2)

  1. 세정조에 초순수를 공급하는 순수 공급 라인(14,14a,24 및 24a)에서 세정 장치 내 또는 일군의 세정장치 내의 부분에 설치한 믹서(15)에 반도체 웨이퍼(7) 표면의 세정 작용 또는 개질 작용이 있는 적어도 1종 이상의 가스상 물질의 유량을 제어해서 공급하고, 1종 이상의 가스상 물질을 초순수에 용해 또는 용존시킨 소망 농도의 약액으로 조제하고,상기 가스상 물질의 종류 및 농도에 관한 1종 이상의 약액과 초순수를 임의의 순서로 연속적으로 세정조(16)에 공급해서 반도체 웨이퍼를 세정 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정 방법.
  2. 반도체 웨이퍼(7) 표면의 청정 또는 개질을 행하는 세정조(16), 이 세정조에 초순수를 공급하는 순수공급 라인(14,14a, 24 및 24a), 이 순수 공급 라인의 세정 장치 내 또는 일군의 세정 장치 내의 부분에 설치되는 믹서(15), 이 믹서에 접속하여 가스상 물질을 공급하는 하나 이상의 가스 공급 라인 및 상기 하나 이상의 가스 공급 라인의 각각에 설치된 가스 유량 제어 수단(12)를 구비하고, 가스상 물질의 종류 및 농도에 관련된 1종 이상의 약액과 초순수를 임의의 순서로 연속적으로 세정조에 공급하여 반도체 웨이퍼를 세정처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 세정 장치.
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