KR980012019A - 웨이퍼 세정장치 및 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 세정장치는 CMP장치와 세정설비가 일체화되어 있다. 따라서 CMP후 웨이퍼의 세정공정이 한 설비내에서 연속적으로 이루어지게 함으로써 건조되어 웨이퍼에 부착된 오염물의 제거하는데 있어서의 어려움을 제거할 수 있고 세정 이후의 공정에서 웨이퍼의 2차 오염을 방지할 수 있다. 이러한 연속시스템에서 기계적인 스크러빙 방식대신 인산과 HBrF₄의 혼합 화학세정액을 사용하는 화학적 세정방식을 사용하므로 웨이퍼상에 형성된 금속패턴의 손상없이 금속오염물이나 CMP이후의 잔존 슬러리등을 깨끗이 제거할 수 있는등 세정효율을 극대화할 수 있다.

Description

웨이퍼 세정장치 및 세정방법

본 발명은 웨이퍼 세정장치 및 이 장치를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 특히 CMP장치가 포함된 일체형 웨이퍼 세정장치를 이용한 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.

반도체장치의 고 집적화에 따라 웨이퍼상에 형성되는 반도체 소자들의 밀도가 높아지고 있다. 이에 따라 구조물이 형성된 웨이퍼 상에 박막을 형성한 후 그 표면을 평탄화하는 것이 중요한데 여러방법중 화학 약품을 조물이 형성된 웨이퍼 상에 박막을 형성한 후 그 표면을 평탄화하는 것이 중요한데 여러방법중 화학 약품을 이용한 기계적 폴리싱(Chemical Mechanical Polishing:이하, CMP라 한다)방법이 우수한 평탄도로 인해 주목을 받고 있다.

모든 반도체장치의 제조공정이 그렇듯이 평탄화공정이 끝난 웨이퍼는 세정공정을 거친후 다른 공정에 들어갈 수 있다. 세정공정에서는 CMP공정에서 사용된 슬러리등과 CMP과정에서 발생되는 입자들이 묻어 있는 웨이퍼를 세정하는데, 종래 기술에서는 브러쉬등을 이용하여 웨이퍼를 기계적으로 스크러빙(scrubbing)하는 기계적인 방법을 사용한다. 이와 같은 스크러빙 방법에서는 통상 브러쉬와 화학약품을 포함하는 세정액을 결합시켜 사용하여 웨이퍼상에 묻어 있는 CMP후의 슬러리(slurry)물(특히, 금속층 CMP시의 알루미나 슬러리)과 미세한 물리적 입자 등을 제거한다.

통상 매엽식으로 진행되는 종래 기술에 의한 세정방법에서는 브러쉬등과 같은 세정설비 자체의 청결상태를 유지하기가 곤란한 점이 있다. 즉, 이전 웨이퍼세정단계에서 웨이퍼로부터 제거된 오염물질로 브러쉬나 세정설비 자체가 오염되어 있을 수 있다. 뿐만 아니라 브러쉬 내부로 화학약품을 주입하는 방법에서는 다양한 화학약품을 사용하므로 화학약품의 점도 및 브러쉬의 소모나 재질등을 고려할 때 한계가 있다.

따라서 본 발명에 의한 목적은 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세정공정이 완료될 때 까지 웨이퍼의 건조를 방지하여 세정효율을 높일 수 있는 CMP장치와 세정장치가 일체화된 웨이퍼 세정장치를 제공함에 있다.

상기 본 발명의 다른 목적은 상기 본 발명에 의한 세정장치를 이용한 웨이퍼 세정방법을 제공함에 있다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 세정장치를 나타낸 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40 : CMP장치부 52 : 캐리어 디핑 조(dipping bath)

48 : 습식세정조

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치는 CMP장치 및 웨이퍼 캐리어를 담궈주는 항시 순수가 채워져 있는 상단에는 다수의 순수 분사노즐이 설치된 캐리어 디핑 조(carrier dipping bath)와 습식 세정조(wet bath)와 베이큠 그라운드(Vaccume ground)를 구비하고 있는 습식세정설비를 일체화한 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 웨이퍼 세정방법은 CMP장치 및 웨이퍼 캐리어를 담궈두는 항시 순수가 채워져 있는 상단에는 다수의 순수 분사노즐이 설치된 캐리어 디핑 조(carrier dipping bath)와 습식 세정조(wet bath)와 베이큠 그라운드(Vaccume ground)를 구비하고 있는 습식세정설비가 일체화된 웨이퍼 세정설비를 사용하여 웨이퍼의 평탄화와 세정을 연속적으로 진행하는 것을 특징으로 한다.

상기 습식세정조에서는 인산과 4 불화 브롬화 수소(HBrF₄)를 혼합한 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정한다.

상기 웨이퍼 캐리어는 상기 베이큠 그라운드로부터 웨이퍼를 반송받을 때만 상기 캐리어 디핑 조의 순수의 수면윌 노출시키고 상기 웨이퍼가 장착되는 동안에 상기 분사노즐을 사용하여 상기 웨이퍼와 웨이퍼 캐리어를 씻어내어 상기 습식세정조에서 사용하는 화학세정액의 소모를 줄일 수 있다.

본 발명은 CMP장치를 습식세정설비와 일체화시키고 이를 이용하여 웨이퍼 세정공정을 진행하므로 CMP후의 웨이퍼 반송이 세정공정내내 비 건조 상태로 연속적으로 이루어지게 할 수 있다. 따라서 반송도중에 입자들의 흡착이나 건조에 따른 오염물의 제거의 곤란성 및 후 공정에서의 웨이퍼의 2차 오염을 최소화 할 수 있다. 또한, 인산과 4 불화 브롬화 수소의 혼합액을 사용하는 디핑방식을 이용함으로써 웨이퍼상에 형성된 금속패턴의 손상없이 금속오염물질 및 잔존 슬러리를 제거할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 웨이퍼 세정장치 및 이 장치를 이용한 웨이퍼 세정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 세정장치를 나타낸 사시도인데, 이를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 웨이퍼 세정장치는 크게 CMP장치부(40)와 습식세정설비부(42)가 결합되어 일체화되어 있는데, 상기 CMP부(40)와 습식세정설비부(42)사이에는 베이큠 그라운드(Vaccume ground:44)가 있다. 구체적으로는 상기 CMP장치부(40)부와 상기 베이큠 그라운드(44)은 직접 결합되어 CMP공정을 마친 웨이퍼가 대기 중에 노출되지 않고 반송되게 되어 있다. 상기 습식세정설비부(42)는 상기 베이큠 그라운드(44)로부터 반송받은 웨이퍼가 웨이퍼 캐리어(46)에 다 채워질 때 까지 대기시키면서 1차적으로 상기 웨이퍼에 묻어 있는 금속오염물 및 슬러리들을 순수(DI water)를 사용하여 제거함으로써 습식 세정조(48)에서의 화학 세정액의 소모를 줄일 수 있게 하는 캐리어 디핑 조(carrier dipping bath:50)와 상기 캐리어 디핑 조(50)에서 오는 웨이퍼가 채워진 웨이퍼 캐리어(46)를 받아서 상기 웨이퍼를 인산과 4 불화 브롬화 수소(HBrF₄)를 혼합한 화학 세정액을 사용하여 세정하는 습식 세정조(wet bath:48)로 구성되어 있다. 추가적으로는 상기 베이큠 그라운드(44)와 캐리어 디핑 조(50)사이에서 상기 베이큠 그라운드(44)로부터 웨이퍼를 꺼내어 상기 웨이퍼 캐리어(46)에 웨이퍼를 반송하는 로보트 팔(52)이 설치되어 있다. 그리고 상기 캐리어 디핑 조(46)로부터 웨이퍼캐리어를 상기 습식 세정조(48)로 반송되는데 사용되는 로보트 팔(54)이 있다. 상기 습식세정조(48)의 옆에는 순수 및 세정액으로 공급과 배출을 담당하는 설비(58)가 있다.

이와 같은 구성을 갖는 일체형 웨이퍼 세정설비를 이용하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 설명한다. 이를 위해 다시 도 1을 참조한다.

상기 CMP장치부(40)에서 평탄화공정이 끝난 웨이퍼는 상기 베이큠 그라운드(44)로 대기중에 노출됨이 없이 반송된다. 다음에는 상기 로보트 팔(52)를 사용하여 상기 베이큠 그라운드(44)로부터 상기 웨이퍼를 상기 캐리어 디핑 조(50)로 반송하는데, 상기 캐리어 디핑 조(50)에는 상기 웨이퍼를 장착해 두는 곳은 웨이퍼 캐리어(46)이다. 상기 웨이퍼 캐리어는 웨이퍼가 반송되지 않을 때는 순수(DI water)로 채워진 상기 캐리어 디핑 조(50)내에 잠겨있게 하여 오염입자가 흡착되는 것을 방지한다. 그리고 상기 웨이퍼가 반송될 때에 만 수면위로 끌어올려서 반송된 상기 웨이퍼를 장착시키고는 다시 순수속에 담궈둔다. 상기 캐리어 디핑 조(50) 상단에는 순수를 분사할 수 있는 다수의 분사노즐(56)이 설치되어 있는데, 이를 이용하여 상기 웨이퍼 캐리어(46)에 웨이퍼가 장착되는 동안 상기 웨이퍼와 웨이퍼 캐리어(46)를 씻긴다. 이렇게 함으로써 다음공정인 습식세정조에서의 세정단계에서 세정액의 오염을 조금이나마 덜어줄 수 있으므로 세정액의 좀 더 오래 사용할 수 있으므로 결국 세정액의 소모를 줄일 수 있다.

상기 웨이퍼 캐리어(46)의 빈 자리에 웨이퍼가 모두 채워지면, 로보트 팔(54)을 사용하여 상기 웨이퍼 캐리어(46)를 상기 습식세정조(48)로 옮겨서 인산과 4 불화브롬화 수소(HBrF₄)가 혼합된 세정액을 사용하여 상기 웨이퍼 캐리어(46)에 장착된 웨이퍼들을 세정한다.

이상, 본 발명에 의한 세정장치는 CMP장치와 세정설비가 일체화되어 있다. 따라서 CMP후 웨이퍼의 세정공정이 한 설비내에서 연속적으로 이루어지게 함으로써 웨이퍼가 건조되어 웨이퍼에 부착된 오염물의 제거하는데 있어서의 어려움을 제거할 수 있고 세정 이후의 공정에서 웨이퍼의 2차 오염을 방지할 수 있다. 이러한 연속시스템에서 기계적인 스크러빙 방식대신 인산과 HBrF₄의 혼합 화학세정액을 사용하는 화학적 세정방식을 사용하므로 웨이퍼상에 형성된 금속패턴의 손상없이 금속오염물이나 CMP이후의 잔존 슬러리등을 깨끗이 제거할 수 있는등 세정효율을 극대화할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (4)

1. CMP장치 및 웨이퍼 캐리어를 담궈두는 항시 순수가 채워져 있는 상단에는 다수의 순수 분사노즐이 설치된 캐리어 디핑 조(carrier dipping bath)와 습식 세정조(wet bath)와 베이큠 그라운드(Vaccume ground)를 구비하고 있는 습식세정설비를 일체화한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정장치.
2. CMP장치 및 웨이퍼 캐리어를 담궈두는 항시 순수가 채워져 있는 상단에는 다수의 순수 분사노즐이 설치된 캐리어 디핑 조(carrier dipping bath)와 습식 세정조(wet bath)와 베이큠 그라운드(Vaccume ground)를 구비하고 있는 습식세정장비가 일체화된 웨이퍼 세정설비를 사용하여 웨이퍼의 평탄화와 세정을 연속적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 습식세정조에서는 인산과 4 불화 브롬화 수소(HBrF₄)를 혼합한 세정액을 이용하여 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼 캐리어는 상기 베이큠 그라운드로부터 웨이퍼를 반송받을 때만 상기 캐리어 디핑 조의 순수의 수면위로 노출시키고 상기 웨이퍼가 장착되는 동안에 상기 분사노즐을 사용하여 상기 웨이퍼와 웨이퍼 캐리어를 씻어내어 상기 습식세정조에서 사용하는 화학세정액의 소모룰 줄이는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정방법.

   ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.