KR980011904A

KR980011904A - Cleaning device of semiconductor substrate

Info

Publication number: KR980011904A
Application number: KR1019960031064A
Authority: KR
Inventors: 정승필; 송재인; 박흥수
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 세정 장치에 관하여 기재하고 있다. 이는, 탈이온수가 저장되어 있는 밀폐된 상태의 탱크와, 기체 상태의 묽은 불산 용액을 상기 탱크로 공급시키기 위한 공급 수단과, 상기 탈이온수를 상기 탱크로부터 배수시키기 위한 배수 수단으로 이루어져 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 하나의 탱크내에서 불산 용액에 의한 화학적 작용과 탈이온수에 의한 세정 작용을 동시에 수행함으로서 공정을 단순화시킬 수 있고 또한 탈이온수에 용해된 불산 용액에 의해서 화학적 반응을 균일하게 수행할 수 있다.The present invention describes a cleaning apparatus for a semiconductor device. This comprises a sealed tank in which deionized water is stored, a supply means for supplying a gaseous diluted hydrofluoric acid solution to the tank, and a drain means for draining the deionized water from the tank. Therefore, according to the present invention, the chemical action by the hydrofluoric acid solution and the cleaning action by the deionized water are simultaneously performed in one tank, so that the process can be simplified and the chemical reaction can be uniformly carried out by the hydrofluoric acid solution dissolved in deionized water Can be performed.

Description

Cleaning device of semiconductor substrate

본 발명은 반도체 기판을 세정시키기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 반도체 기판을 세정시킨 후 탈이온수에 의하여 반도체 시판이 재산화되는 것을 방지시키기 위한 반도체 기판의세정 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for cleaning a semiconductor substrate, and more particularly, to a cleaning apparatus for a semiconductor substrate for preventing the semiconductor substrate from being reoxidized by deionized water after cleaning the semiconductor substrate.

일반적으로, 반도체 장치의 집적도가 증가되는 추세하에서 디자인 룰(D/R)이 점차적으로 감소된다. 특히 반도체 장치가 서브마이크론 영역으로 고집적화됨에 따라서 반도체 기판상에 형성되는 게이트 산화물의 두께 역시 약 10㎚(100Å) 이하로 유지된다. 상기된 바와 같이 게이트 산화물의 두께가 얇아짐에 따라서 게이트 산화물의 질적 향상이 중요시되고 있으며 이와 더불어 게이트 산화물 형성전에 수행하는 세정 공정도 중요시되고 있는 상태이다.Generally, the design rule (D / R) is gradually reduced under the tendency that the degree of integration of the semiconductor device is increased. Particularly, as the semiconductor device is highly integrated in the sub-micron region, the thickness of the gate oxide formed on the semiconductor substrate is also kept at about 10 nm (100 ANGSTROM) or less. As described above, as the thickness of the gate oxide becomes thinner, the quality improvement of the gate oxide is important, and the cleaning process performed prior to the formation of the gate oxide is also important.

지금까지도, 대부분의 반도체 장치의 제조 공정에서 게이트 산화물 형성전에 수행되는 세정 공정은 묽은 불산 용액을 사용하고 있다. 즉, 이러한 세정 공정은 기지의 불산 용액의 에칭 작용에 의하여 실리콘 산화물이 제거된다. 이러한 세정 공정의 메카니즘에 따르면, 불산 용액에 의한 에칭 작용후 서브실리콘의 표면상에 H종결된 탱클린 본드(H terminated tangling bond)와 F 종결된 탱클링 본드 (F terminated tangling bond)가 존재하게 된다. 이때, 종결된 탱클링 본드는 탈이온수내에서 OH 에 의해 쉽게 화학적 반응을 하게된다. 따라서 세정 처리된 반도체 기판은 용이하게 재산화되므로 게이트 산화물이 질적으로 저하되어서 반도체 장치의 성능 및 신뢰도를 저하시키게 된다.Even so far, the cleaning process, which is performed prior to gate oxide formation in most semiconductor device manufacturing processes, uses a dilute hydrofluoric acid solution. That is, in this cleaning process, the silicon oxide is removed by the etching action of the known hydrofluoric acid solution. According to the mechanism of this cleaning process, an H terminated tangling bond and an F terminated tangling bond are present on the surface of the sub-silicon after an etching operation with a hydrofluoric acid solution . At this time, the terminated tangling bond is easily chemically reacted by OH in deionized water. Therefore, the cleaned semiconductor substrate is easily reoxidized, so that the gate oxide is deteriorated to lower the performance and reliability of the semiconductor device.

따라서, 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 본 발명의 기술적 과제는 반도체 기판을 묽은 불산 용액으로 에칭시킨 후 탈이온수로 세정시킬 때 반도체 기판이 재산화되는 것을 방지시킬 수 있는 반도체 기판의 세정 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a semiconductor substrate cleaning method and a semiconductor substrate cleaning method capable of preventing the semiconductor substrate from being reoxidized when the semiconductor substrate is etched with a dilute hydrofluoric acid solution, Device.

제1도는 본 발명에 따른 반도체 기판의 세정 장치를 개략적으로 도시한 단면도FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cleaning apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention;

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

110 : 탱크 120 : 불산 용액 공급 수단110: Tank 120: Fluoric acid solution supply means

130 : 펌프 수단 140 : 배수 수단130: pump means 140: drainage means

상기된 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 탈이온수가 저장되어 있는 밀폐된 상태의 탱크와, 기체 상태의 묽은 불산 용액을 상기 탱크로 공급시키기 위한 공급 수단과, 상기 탱크의 내부를 소정의 압력 상태로 유지시키기 위한 펌프 수단과, 상기 탈이온수를 상기 탱크로부터 배수시키기 위한 배수 수단으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 세정 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for supplying deionized water, comprising: a tank in a sealed state in which deionized water is stored; a supply means for supplying a gaseous dilute hydrofluoric acid solution to the tank; And a drainage means for draining the deionized water from the tank. The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the drainage means is a drainage means for draining the deionized water from the tank.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명에 따른 일실시예에 따른 반도체 기판의 세정 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cleaning apparatus for a semiconductor substrate according to an embodiment of the present invention.

즉, 본 발명에 따른 반도체 기판의 세정 장치는 탈이온수(DIW)가 저장되어 있는 밀폐된 상태의 탱크(110)와, 기체 상태의 묽은 불산 용액을 상기 탱크(110)로 공급시키기 위한 공급 수단(120)과, 상기 탱크(110)의 내부를 소정의 압력상태로 유지시키기 위한 펌프 수단(130)과, 상기 탈이온수(DIW)를 상기 탱크(110)로부터 배수시키기 위한 배수 수단(140)으로 이루어져 있다.That is, the cleaning apparatus of the semiconductor substrate according to the present invention includes a tank 110 in a sealed state in which deionized water (DIW) is stored, and a supply means for supplying a dilute hydrofluoric acid solution in a gaseous state to the tank 110 A pump 130 for maintaining the inside of the tank 110 at a predetermined pressure state and a drain means 140 for draining the DIW from the tank 110, have.

따라서, 밀폐된 상태로 유지된 탱크(110)의 내부에 소정의 수위를 유지시킬 수 있도록 도시되어 있지 않은 탈이온수 공급 장치로부터 유량 조절기를 경유하는 공급 라인을 따라서 탈이온수(DIW)가 소정의 수위로 유지되어 있는 상태에서 세정시키고자 하는 반도체 기판(10)을 기지의 이송 수단에 의하여 상기 탈이온수(DIW)에 침적시킨다.Accordingly, the deionized water (DIW) is supplied from the deionized water supply device (not shown) so as to maintain a predetermined water level inside the tank 110 kept in a hermetically sealed state, The semiconductor substrate 10 to be cleaned is immersed in the deionized water DIW by a known transferring means.

한편, 상기된 바와 같이 상기 탱크(110)내에 저장되어 있는 탈이온수(DIW)에 세정시키고자 하는 반도체 기판(10)이 침적된 상태에서 상기 불산 용액의 공급 장치(120)로부터 유량 조절기를 경유하는 공급 라인을 따라서 불산 용액을 상기 밀폐된 탱크(110)의 내부로 공급시킨다. 이때, 상기 탱크(110)에 공급되는 불산 용액을 기체 상태로 유지시킴으로서 상기 기체 상태의 불산 용액은 상기 탱크(110)내에서 상기 탈이온수(DIW)에 용해된 상태로 유지된다. 또한 상기 기체 상태의 불산 용액은 불활성 기체 예를 들면 질소 가스와 함께 상기 탱크(110)에 공급되는 것이 바람직하다.Meanwhile, when the semiconductor substrate 10 to be cleaned is immersed in the deionized water (DIW) stored in the tank 110 as described above, the hydrofluoric acid solution is supplied from the hydrofluoric acid solution supply device 120 via the flow controller And supplies the hydrofluoric acid solution into the sealed tank 110 along the supply line. At this time, by maintaining the hydrofluoric acid solution supplied to the tank 110 in a gaseous state, the gaseous hydrofluoric acid solution is kept dissolved in the deionized water DIW in the tank 110. The gaseous hydrofluoric acid solution is preferably supplied to the tank 110 together with an inert gas such as nitrogen gas.

즉, 상기 탈이온수(DIW)에 용해되어 있는 불산 용액의 에칭 작용에 의하여 상기 반도체 기판(10)의 표면에 부착되어 있는 불순물들을 용해시킨다. 이때 용해된 불순물들은 상기 탈이온수(DIW)에 의하여 상기 반도체 시판(10)의 표면으로부터 분리된다.That is, the impurities adhering to the surface of the semiconductor substrate 10 are dissolved by the etching action of the hydrofluoric acid solution dissolved in the DIW. At this time, the dissolved impurities are separated from the surface of the semiconductor market plate 10 by the DIW.

한편, 상기 탱크(110)의 내부는 상기 펌프 수단(130) 예를 들면 진공 펌프의 펌핑 작동에 의하여 저압상태로 유지된다. 따라서, 저압 상태로 유지되어 있는 상기 탱크(110)의 내부에서 불산 용액의 에칭 작용과 탈이온수(DIW)는 세정 작용에 의하여 반도체 기판(10)의 표면을 세정시키는 동안 상기 탈이온수(DIW) 용액에 잔존하는 OH의 농도는 최적화되며 그 결과 세정 처리된 상기 반도체 시판(10)의 표면이 재산화되는 것을 방지시킨다.Meanwhile, the inside of the tank 110 is maintained at a low pressure state by the pumping operation of the pump means 130, for example, a vacuum pump. Therefore, the etching action of the hydrofluoric acid solution and the deionized water (DIW) in the inside of the tank 110 maintained in the low pressure state are performed while the surface of the semiconductor substrate 10 is cleaned by the cleaning action, The concentration of OH remaining in the semiconductor substrate 10 is optimized, and as a result, the surface of the cleaned semiconductor substrate 10 is prevented from being reoxidized.

여기에서, 상기된 바와 같이 불산 용액의 에칭 작용에 의한 반도체 기판(10)에 대한 화학적 반응 및 탈이온수(DIW)의 세정 작용에 의한 반도체 기판(10)의 표면에 대한 세정에 의하여 상기 탈이온수(DIW)에 불순물이 허용치 이상으로 잔존하는 경우에 상기 배수 수단(140)의 작동에 의하여 상기 탱크(110)로부터 탈이온수(DIW)를 외부로 배수시킨다. 이 후에 새로운 세정 공정을 수행하기 위하여 탈이온수 공급 수단으로부터 상기 탱크(110) 내부로 탈이온수를 공급하여 상기 탱크(110)의 내부에 탈이온수(DIW)를 소정의 수위를 유지시키고 질소 가스와 함께 기체 상태의 불산 용액을 공급한다.As described above, by washing the surface of the semiconductor substrate 10 by the chemical reaction of the semiconductor substrate 10 by the etching action of the hydrofluoric acid solution and the cleaning action of the DIW (DIW), the deionized water The DIW is discharged from the tank 110 to the outside by the operation of the drain means 140 when impurities remain in the DIW. Thereafter, deionized water is supplied from the deionized water supply means to the inside of the tank 110 to maintain a predetermined level of deionized water (DIW) inside the tank 110 to perform a new cleaning process, The gaseous hydrofluoric acid solution is supplied.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자는 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 및 사상을 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the appended claims. Can be added.

따라서, 본 발명에 따르면, 기체상태의 불산 용액을 에천트로 사용함으로서 화학제의 사용에 따른 비용을 절감시키고 또한 기체 상태의 불산 용액을 탈이온수에 용해시킴으로서 반도체 기판에 대한 불산 용액의 에칭 작용을 균일하게 유지시킨다. 또한 하나의 탱크내에서 불산 용액에 의한 화학적 반응과 탈이온수에 의한 세정 작용을 동시에 수행함으로서 공정을 단순화시킬 수 있고 반응 환경 관리가 용이하다. 한편, 반도체 기판을 재산화시킴이 없이 세정시킴으로서 추후 산화 공정에 의하여 질적으로 향상된 게이트 산화물을 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, by using a gaseous hydrofluoric acid solution as an etchant, the cost due to the use of the chemical agent can be reduced, and the gaseous hydrofluoric acid solution is dissolved in deionized water, . In addition, the chemical reaction by the hydrofluoric acid solution and the cleaning by the deionized water are simultaneously performed in one tank, so that the process can be simplified and the reaction environment can be easily managed. On the other hand, by cleaning the semiconductor substrate without reoxidizing it, it is possible to obtain a gate oxide which is improved in quality by a subsequent oxidation process.

Claims

A tank for storing deionized water; a supply means for supplying a gaseous hydrofluoric acid solution to the tank; pump means for maintaining the inside of the tank at a predetermined pressure state; And drainage means for draining the semiconductor wafer from the tank.

The cleaning apparatus according to claim 1, wherein the pump means is provided with a vacuum pump.

The cleaning apparatus according to claim 2, wherein the tank is maintained at a low pressure.

※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.