KR19980047233A - 극히 깨끗한 물로 린스하지 않고 직접 화학 용기에서 웨이퍼를 건조시키는 방법 - Google Patents
극히 깨끗한 물로 린스하지 않고 직접 화학 용기에서 웨이퍼를 건조시키는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 실시 형태는 반도체 기판을 크리닝하는 방법에 관한 것인데, 이 방법은 반도체 기판에서 입자 제거 처리 단계를 실시하는 단계(단계 102), 대략 2-6의 pH를 가진 용액으로 반도체 기판을 동시에 크리닝 및 린즈하는 단계(단계 104 및 106), 및 반도체 기판을 건조시키는 단계(단계 108)를 포함한다. 건조 단계는 마란고니(Marangoni) 방법, 스핀 건조 방법, 혹은 증기 건조 방법에 의해 행해질 수 있다. 바람직하게는 반도체 기판의 건조 단계는 상기 린스 단계 직후에 불활성 가스 및 유기 증기로 이루어진 분위기에서 반도체 기판을 처리하므로써 행해진다. 여기서 유기 증기는 이소프로필 알콜로 이루어지는 것이 바람직하며 불활성 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 혹은 그 결합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 이 용액은 HCl, HNO3, H3PO4, H2SO4, HF, HBr, HI 혹은 초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산을 포함한다.
Description
본 발명은 반도체 장치 제작 및 처리에 관한 것이며, 보다 구체적으로 반도체 웨이퍼의 표면 제조 및 크리닝에 관한 것이다.
예를 들면, 집적 회로 및 액정 디스플레이의 제조시에, 기판의 오염 문제가 발생되므로 가능한 한 상당히 감소되지 않으면 안된다. 이러한 오염원의 일례로서 많은 부스러기가 발생하고 유기 물질이나 금속 등도 잔류하게 된다. 일반적으로 반도체 장치의 제조시에는 습식 처리 방식이 사용된다. 습식 크리닝 공정은 일련의 입자 제거 및 금속 제거 단계를 거치는데, 이들 공정 중에 린스 단계가 행해지고 건조 단계로서 종료된다. 건조 방법은 일반적으로 웨이퍼의 상의 용액이 탈수되도록 웨이퍼를 회전시키거나 혹은 웨이퍼의 표면에 응축되거나 배수하는 핫 이소프로필 알콜 증기의 운(a cloud of hot isopropyl alcohol vapor)에 웨이퍼를 쏘이므로써 행해진다.
이러한 습식 크리닝 공정의 형태에서는 특히 심각한 결함에 나타나는데, 특히 금속 제거 공정(일반적으로 강산성 혼합물로 이루어짐)시에 입자들이 웨이퍼의 표면에 붙는다던가 혹은 입자 제거 공정(일반적으로 염기성/산화성 혼합물로 이루어짐)시에 금속이 웨이퍼의 표면에 붙거나 한다. 그래서, 입자 제거 공정을 수반하는 금속 제거 공정의 결과로 금속이 잔류하고 역 공정의 결과로 소수의 입자들이 존재하게 되어 최종적인 린스에서 금속에 의해 오염될 수 있다.
건조 후에 웨이퍼에 금속의 잔류량을 낮게 하기 위해 Marangoni drying이라고 일컬어지는 건조 방법이 도입되었다. A.F.M. Leenaars, J.A.M. Huethorst, 및 J.J. van Oekel, Marangoni Drying: A New Extremely Clean Drying Process, American Chemical Society, Langmuir, 6(11), August 27, 1990, 1701-1703 참조. 이 건조 방법은 일반적으로 아주 깨끗한 물(Ultra pure water; UPW)로 웨이퍼를 린스한 후에 웨이퍼를 건조시키는 방법을 포함한다. 건조 단계는 웨이퍼가 천천히 린스 용액으로부터 꺼내질 때 유기성 증가의 흔적(trace)과 결합된 질소 가스의 혼합물질로 직시 웨이퍼를 처리하는 단계를 포함한다. 유기성 증기는 잔류물로 용해되고 기판의 습식막에 표정 장력 성분을 도입한다. 이것에 의해 수막(water film)이 빠르게 기판면으로부터 배수된다.
이러한 점에 비추어, Marangoni dryer는 웨이퍼가 드라이어 내의 탱크 속으로 침적되고 뚜껑이 하강되도록 승강 가능한 뚜껑을 가진 린스 탱크로 구성된다. 웨이퍼는 아암에 의해 용액(통상적으로 물)으로부터 들어 올려진 후에 소정의 시간 기간 동안 린스된다. 탱크 위의 분위기는 이소프로필 알콜(IPA) 증기로 부분적으로 포화된 N2로 이루어진다. 이것은 N2내지 IPA를 버블링하므로써 달성되므로 결국 분위기가 물과 웨이퍼 간에 미세한 접촉각을 발생하여[표면이 친수성(hydrophilic)이 있다고 해도] 웨이퍼가 물로부터 들어 올려져 건조될 수 있게 한다. European patent specification, Publication number 0 385 536 B1, by A.F.M. Leenaars 및 J.J. Van Oekel 참조. 액체 린스제로서 아주 깨끗한 물을 사용하는 표준의 Marangoni 방법을 사용하면, 구입 가능한 가장 순수한 형태의 물(아주 깨끗한 물)이라 해도 여전히 소량의 금속이 그 속에 잔류하므로 결국 중성 pH(대략 7)의 물과 반도체 기판의 임의의 접촉으로 인해 물로부터 반도체 표면에 금속이 퇴적될 수 있으므로 건조 후에 기판에 금속이 남아 있을 수 있다. 그러므로, 본 발명의 목적은 웨이퍼면에 남아 있는 잔류 금속의 양을 더욱 감소시키는 방법을 도입하는 것이다.
게다가, 본 발명의 목적은 웨이퍼면을 린스하는데 요구되는 시간 및 장비 그리고 화학 용액의 양을 줄이는 데에 있다.
본 발명의 실시 형태는 반도체 기판을 린스하는 방법에 관한 것으로, 이에 따른 방법은, 반도체 기판에서 입자 제거 처리 단계를 실시하는 단계, 대략 2-6의 pH를 가진 용액에 반도체 기판을 동시에 크리닝 및 린스하는 단계, 및 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함한다. 상기 건조 단계는 Marangoni 방법, 스핀 건조 방법, 혹은 증기 건조 방법으로 행해질 수 있다. 바람직하게는 반도체 기판을 건조시키는 단계는 린스 단계 직후에 불활성 가스 및 유기 증기로 이루어진 분위기로 반도체 기판을 처리하는 단계를 포함하는데, 여기서 유기성 증기는 이소프로필 알콜로 이루어지고 불활성 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 혹은 이들의 임의의 결합 상태로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 사용된 농도의 산은 용이하게 린스할 수 있는 것이 바람직하다. 가스 성분으로부터 직접 얻어지는 이들 산들은 산의 잔류 성분 휘발성이므로 양호하게 작용한다. 이 용액은 HCl, HNO3, HF, HBr, HI 혹은 초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산을 포함한다. H3PO4및 H2SO4등의 다른 흔히 구입 가능한 산들이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는 반도체 기판을 린스하는 방법에 관한 것인데, 이 방법은 반도체 기판에서 입자 제거 처리 단계를 실시하는 단계, 착화제/킬레이트 화제로 이루어진 용액에 반도체 기판을 동시에 크리닝 및 린스하는 단계, 및 반도체 기판을 건조하는 단계를 포함한다. 상기 건조 단계는 Marangoni 방법, 스핀 건조 방법, 혹은 증기 건조 방법에 의해 행해질 수 있다. 반도체 기판을 건조하는 단계는 린스 단계 직후에 불활성 가스 및 유기 증기로 이루어진 분위기로 반도체 기판을 처리하는 단계에 의해 행해지는데, 유기 증기는 이소프로필 알콜로 이루어지며 불활성 가스는 질소, 아르콘, 헬륨, 혹은 이들의 임의의 결합 형태로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 착화제/킬레이트화제는 EDTA, 엑셀릭 산(oxalic acid), H2CO3, 혹은 인산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 실시 형태는 반도체 기판을 린스하는 방법에 관한 것이며, 이 방법은 반도체 기판을 크리닝 처리하는 단계, 대략 2 내지 6의 pH를 가진 용액에 반도체 기판을 린스하는 단계를 포함한다. pH는 용액에 산(HNO3, HCl 혹은 H2CO3를 포함하는 산, 혹은 물과 혼합된 가스원으로부터 얻어지는 다른 산의 그룹으로부터)을 첨가하므로써 달성된다. 사용된 농도의 산은 용이하게 린스할 수 있어야 한다. 가스 형태에서 직접 얻어지는 이들 산들은 산들의 잔류 성분이 휘발성이 있으므로 양호하게 작용한다. 이 용액은 HCl, HNO3, HF, HBr, HI 혹은 초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산을 포함한다. H3PO4및 H2SO4등의 다른 산도 사용될 수 있다. 이 방법은 크리닝 후에 금속의 오염 정도가 낮은 반도체 기판을 생산한다. 반도체 기판 상에 많은 금속이 퇴적되는 것은 금속이 용해되고 반도체 기판이 침적되는 물의 pH에 달려 있다.
본 발명의 다른 실시 형태는 반도체 기판을 크리닝하는 방법에 관한 것인데, 이 방법은 탱크 속에 포함된 크리닝 용액에 반도체 기판을 침적하여 소망의 크리닝 작업을 실행하는 단계, 상기 용액을 재순환시키면서 대략 2 내지 6의 pH르 가진 제 2 용액에 반도체 기판을 린스하는 단계, 및 상기 용액을 탱크 위로 유출시키면서 제 2 용액에 반도체 기판을 린스하는 단계를 포함한다. 특정한 실시 형태에서는 다른 처리 단계용으로서 2개의 탱크가 사용될 수 있다. 사용된 농도의 산은 용이하게 린스할 수 있어야 한다. 가스 성분으로부터 직접 얻어지는 이들 산들은 산들의 잔류 성분이 휘발성이 있으므로 양호하게 작용하게 된다. 이 용액은 HCl, HNO3, HF, HBr, HI 혹은 초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산을 포함한다. H3PO4및 H2SO4등의 다른 흔히 구입 가능한 산도 사용될 수 있다.
도 1a는 반도체 웨이퍼를 크리닝, 린스 및 건조시키는 표준 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 1b는 본 발명의 일 실시 형태의 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 2a는 반도체 웨이퍼를 크리닝, 린스 및 건조시키는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 2b는 본 발명의 실시 형태의 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 3은 본 발명에 사용된 마란고니형 건조 장치(Marangoni-type drying apparatus)의 단면도.
도 4a는 오버플로우(overflow) 린스 방법을 사용하는 장치의 도면.
도 4b는 재순환(recirculating) 및 오버플로우 린스 방법을 사용하는 장치의 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
300 : Marangoni형 건조 장치
312 : 카세트
314 : 웨이퍼
316 : 용액
318 : 오버플로우
319 : 탱크
400 : 오버플로우 린스 장치
402 : 스위치
403 : 개구
404 : 재순환 펌프
406 : 입자 필터
408 : 밸브
크리닝 및 린스 공정 동안 용액으로부터 고체 표면에 입자가 퇴적되는 것은 용액의 pH 및 이온 강도에 의해 상당히 영향을 받는다. 금속 제거는 용액의 pH와 혹시 용액 속에 남아 있을 수 있는 금속을 착화 혹은 킬레이트화 할 수 있는 임의의 다른 반응성 종(species)에 의해서도 상당히 영향을 받는다. 일반적인 크리닝 공정에서는 교차 오염(cross contamination)을 최소화하고 바람직하지 못한 사이드 반응(side reaction)을 제거하기 위해 각 단계 간에 UPM 린스를 통해서 입자 제거단계와 금속 제거 단계가 교대로 실시된다. 모든 이들 욕조(bath)는 일반적인 웨이퍼 제작 영역에서 상당한 바닥 영역(floor space)을 차지하는 습식 벤치(wet bench)에 수용되어 있다.
도 1a는 표준의 크리닝, 린스 및 건조 공정을 나타내고 있다. 도 1a의 방법은 SC1 입자 제거 단계(단계 10)에 이어서, 차례로 린스 단계(단계 12), SC2 금속 제거 단계(단계 14), 린스 단계(단계 16) 및 건조 단계(단계 18)로 이루어지는 공정을 포함한다. 이들 단계들 각각은 개별 탱크에서 행해지는데, 린스 단계는 웨이퍼 상에 남아 있는 오염 물질의 양을 줄이기 위해서 아주 깨끗한 물을 사용한다.
도 1b를 참조하여 설명하면, 도 1b는 본 발명의 일 실시 형태로서 처리 순서를 발명적으로 변경하므로써 입자 퇴적과 금속 퇴적 간의 트레이딩-오프(trading-off)의 필요성을 경감하는 방법이다. 이러한 본 발명의 실시 형태는 2개의 개별 처리 탱크(탱크 110 및 112)에서 행해질 수 있으며 혹은 3개의 처리 탱크(탱크 110, 114 및 116)에서 행해질 수 있다. 본 발명의 장점은 단계(104,106,108) 모두가 하나의 처리 탱크에서 수행될 수 있다는 점이다. 그러나, SC1 처리(단계 102) 용액이 상당한 농도를 갖고 있으면 린스 처리 공정을 완성하는데 상당한 시간이 걸리므로 린스 단계(104)는 다른 탱크에서 수행되어야 한다.
이러한 본 발명의 실시 형태에서는 웨이퍼를 입자 제거 용액으로부터 직접꺼낸 후(단계 102), 바람직하게는 Marangoni dryer 내에서 UPW로 린스하고(단계 104), 설정된 시간 동안 소정량의 산을 린스 용액에 주입한다(단계 106). 산이라고 하는 것은 실리콘, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 혹은 임의의 다른 웨이퍼 구조물 혹은 물질의 에칭을 방해하지 않고 유기 증기와 가역 반응하지 않는 임의의 산일 수 있다. pH가 Si 및 SiO2표면의 제로 챠지(Zero charge)점 및 그 이상으로 유지되면(대략 2), 입자 퇴적이 방지될 수 있고, pH가 산성 범위에 있는 후부터는 금속 퇴적도 격감될 수 있다. 이어서, 웨이퍼가 산정 용액으로부터 꺼내어져 건조된다(단계 108). 단계(108)에서는 Marangoni 방법이 사용되지만 스핀 건조 기술이나 증기건조 기술 등을 사용해서 행할 수도 있다. A.F.M. Leenaars 및 J.J. Van Oekel에 의한 유럽 특허 공보 0 385 563 B1 참조.
단계 106에서는 염화수소산을 린스 용액 속에 주입하는 것이 좋지만, 산이 웨이퍼를 손상시키지 않고, 웨이퍼 상에 소망스럽지 못한 잔류물을 남기지 않고 유기 증기와 가역 반응하지 않으며, 혹은 건조 공정에 관여를 하지 않는 한은 임의의 산이 수용 가능한 결과를 달성할 수도 있다. 산(양호하게는 HCl, HCO3, H3PO4, H2SO4, HF, 혹은 초산)은 웨이퍼 표면 상에 존재하는 주요 물질(preference) 및 물질에 따라 선택된다. 착화제 혹은 킬레이트화제가 린스 용액(산성 혹은 중성)에 사용될 수 있는데, 그 이유는 이들이 금속을 포획(capture)하고 입자 첨가물에 약간의 충격을 주기 때문이다. 착화제 혹은 킬레이트화제는 에틸렌디아민에테트라에세틱산(EDTA), 엑슬산, H2CO3, 혹은 인산 중 어느 하나가 바람직하다. 이 실시예는 금속 및 입자를 트래딩 오프하는 문제를 해소시켜 주며, 또한 마지막에 아주 깨끗한 물로 린스해야 하는 필요성을 제거해 준다.
다음의 2개의 표들을 도 1에 도시한 본 발명의 이점을 나타내고 있다. 2개의 표에 제시된 데이타는 Fe의 10억분의 1 중량부(ppb), Zn의 2ppb, 및 Ca의 20ppb로 정해 놓은 SC1 크리닝 공정(0.25:1:5 비의 NH4OH:H2O2:H2O)에서 먼저 테스트 웨이퍼를 처리한 후에 측정된 것이다. 이것은 이들 금속의 레벨들이 본 발명의 장점을 보다 잘 나타내도록 정상적인 상태보다 높여서 행해졌다. Co 데이타는 Co의 흔적이 SC1 크리닝 공정 후에 검출되었기 때문에 포함되어 있는 것이다. 다음의 표는 SC1 크리닝 공정 후에 제1 그룹의 웨이퍼 상에서 발견된 금속 레벨(1010원자/㎠의 표현으로), SC1 크리닝 공정 후에 크리닝 린스 용액의 pH가 3일 때 본 발명을 사용하는 크리닝/린스 단계를 수반하는 웨이퍼의 제2 그룹의 금속 레벨, SC1 크리닝 공정 후에 크리닝 린스 용액의 pH가 2일 때 본 발명을 사용하는 크리닝/린스 단계를 수반하는 제3의 웨이퍼의 그룹의 금속 레벨, 및 SC1 크리닝 공정 후에 크리닝린스 용액의 pH가 1인 경우의 본 발명을 사용하는 크리닝/린스 단계를 수반하는 제 4 그룹의 웨이퍼에서 발견된 금속 레벨을 제시하고 있다. 특히, 웨이퍼는 Marangoni의 린스 탱크 속에 침적되었고 5분 동안 pH가 1, 2, 혹은 3의 용액으로 처리된 후 건조되었다. 이들 금속 레벨은 다음과 같다.
[표 1]
크리닝 및 린스 후에 웨이퍼에 남아 있는 입자들에 대하여 유사한 측정이 행해졌다. 이들 측정은 비교적 청결하고(0.15 미크론 이하의 50 입자/물 이하, 및 0.4 미크론 이하의 10 입자/물 이하), Marangoni 건조기의 pH 값이 다른 용액에서 10분 동안 처리된 웨이퍼에서 행해졌다. 사전/사후 데이타 값이 다음 표에 도시되어 있는데, 3개의 행들의 데이타는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타내고 있다.
[표 2]
본 발명의 다른 실시 형태는 크리닝된 웨이퍼를 금속성 불순물에 의한 오염으로부터 방지하기 위해 약산성의 린스액을 사용하는 것을 포함하고 있다. 린스액은 약 4 내지 6의 pH 값을 갖도록 HNO3로 정해진 UPW 혹은 DIW로 이루어지는 것이 좋다. 표 3에 제시된 제2 행의 데이타는 반도체 웨이퍼 상의 오염 레벨이 본 발명의 상기 실시 형태의 린스 단계 후에 개선되었음을 나타낸다.
[표 3]
표 3은 반도체 웨이퍼가 크리닝, 린스 및 스핀 건조기 내에서 건조된 실험의 결과값을 나타낸다. 금속성 오염 물질은 중성 pH의 DI 물의 린스 용액에서 린스되는 동안 웨이퍼 위에 퇴적될 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서는 린스 동안 pH를 낮게 하기 위해 린스 용액에 산이 부가되므로, 이에 의해 웨이퍼 표면을 오염시키는 이들 금속의 활동을 억제할 수 있다.
표 3의 데이타는 테스트 웨이퍼를 SC1 및 SC2 린스 공정으로 처리하고 Ca의 2ppm(5.0×10-8몰/리터) 및 K 및 Fe의 등몰 농도로 정해진 DI 물의 용액에서 린스한 후에 측정되었다. 제2 행의 데이타(본 발명을 반영)는 초산으로 산성화된 린스 용액의 영향을 나타내며 제1 행의 데이타는 pH 값이 높은 상태에서 린스 후의 반도체 웨이퍼 상에 남아 있는 오염을 반영하고 있다.
특히, 표 3의 오염 레벨의 데이타는 테스트 웨이퍼를 다음의 처리 단계를 통해 처리한 후에 측정되었다. 먼저 p형(100)의 Si 웨이퍼를 도입하여 초기 린스 공정을 사용하는 FSI Mercury에서 크리닝했다. SC1 용액은 0.25:1:5 비율의 NH3:H2O2:H2O로 준비되었고, SC2는 1:1:5 비율의 HC1:H2O2:H2O로 준비되었다. 이어서, 이 용액의 용기를 50℃로 가열하여 린스 용액을 순환 및 필터했다. 이어서 이들 크리닝 용액에서 웨이퍼를 10분 동안 처리했다. 이어서, 크리닝 탱크로부터 웨이퍼를 꺼내어 수초 동안 과도한 린스용 화확 용액을 흘려 보냈다. 이어서, 크리닝 탱크로부터 웨이퍼를 꺼내어 수초 동안 과도한 린스용 화학 용액을 흘려 보냈다. 이어서, 각 금속 종(Ca, Fe 및 K)의 5.0×10-8몰/리터 및 초산을 포함하는 DI 물의 월유수 혼합물(overflowing mixture) 속에서 웨이퍼를 린스했다. 초산 농도는 실험을 달리할 때마다 1×10-4몰/리터 내지 2×10-6몰/리터로 변화되었다. 이어서, 웨이퍼는 임의의 추가적인 린스없이 스핀 건조했다. 웨이퍼를 증기상 분해 방식(VPD)으로 처리했다. 오염 물질은 HF:H2O2:H2O(0.9:1.8:60㎖)의 비말(droplet)를 이동시키는 비말 표면 에칭(DSE) 동안 GeMeTec 패드 스캔으로 모아졌다. 비말은 웨이퍼의 중심에서 나선형으로 에지로 이동된 후 다시 중심으로 되돌아왔다. 그 후에, 용액의 반점(spot)이 가열 램프에 의해 증발되었다. 건조된 반점의 위치는 Censor particle counter-mapper로 결정되었다. 이어서, 이 반점은 Atomica TXRF 8010에 의해 측정되었다.
표 3은 3개의 행의 데이타를 포함하고 있는데, 즉 pH가 높은(대략 6) 금속의 표면 농도, 본 발명의 처리 후의 금속의 표면 농도(즉, 낮은 pH 값, 대략 4에서 린스), 및 낮은 pH 상태에서의 린스로 인한 표면 농도의 상대적 감소율을 나타내고 있다. 표 3을 통해서 본 발명의 실시 형태에 따라서 초산을 린스액에 첨가하는 것이 Ca의 표면 농도의 감소에 유리하다는 것을 알 수 있다. 다른 금속의 K 및 Fe도 소규모로 감소될 수 있지만 이들은 또한 초기에 소규모로 제공되기로 한다. 모든 이들 금속의 최종 표면 농도는 비슷하게 낮게 된다. 본 발명의 실시 형태는 린스 용액을 재순환시키면서 용액을 위로 오버 플로잉시키면서 제2 용액에 반도체 기판을 린스시키면서 실시되었다. 특정한 실시 형태에서는 다른 공정 단계용으로 2개의 탱크가 사용될 수 있다. 사용된 농도의 산은 용이하게 린스하여야 한다. 가스 상태에서 직업 얻을 수 있는 이들 산들은 산들의 잔류 성분의 휘발성이 있으므로 양호하게 작용하게 된다. 이 용액은 HCl, HNO3, HF, HBr, HI 으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산 혹은 초산을 포함한다. H3PO4및 H2SO4등의 다른 흔히 구입 가능한 산들도 사용될 수 있다.
도 2a는 습식 처리 공정을 나타내고 있다. 이 처리 공정에서는 습식 처리 단계(바람직하게는 SC1 입자 제거 단계를 포함하는 하나의 공정)(단계 202) 이후에 HF 단계(204)가 행해진다. HF 단계(204)는 원래의 산소 영역 등의 임의의 소망스럽지 못한 산소 영역 및 몇몇의 입자를 제거하기 위해 실행될 수 있다. HF 단계(204) 이후로 린스 단계(206) 및 건조 단계(208)가 행해진다. 이들 개별 단계들 각각은 개별적인 탱크에서 행해진다.
도 2b는 본 발명의 발명적 특징을 이용하는 습식 처리 공정을 나타낸다. 도 2a의 처리 공정에서와 같이 습식 처리 공정(바람직하게는 SC1 입자 제거 단계를 포함) 및 HF 단계가 초기에 행해진다. 그러나, 도 2a의 처리 공정과 달리 본 발명의 이 실시 형태의 처리 공정은 약 산성 용액 혹은 킬레이트화제가 나중에 주입되는 UPW로의 린스 단계를 포함한다. 이 단계 후에 반도체 웨이퍼에는 상당히 입자 및 금속 잔류물이 줄어든다. 따라서, 임의의 형태의 건조 단계는 건조 단계(212)에서 행해질 수 있다.
특정한 실시 형태에서는 Marangoni형 방법이 선호된다. 단계(210) 및 (212)는 하나의 탱크(탱크 214)에서 바람직하게 행해진다.
도 3, 4a 및 4b를 전체적으로 참조하여 설명하면, 동일한 도면 참조 번호를 가진 구조물은 동일한 구조물임을 나타내기 위함이다. 따라서, 도 3과 관련하여 기술되는 구조물은 다른 2개의 도면과 관련해서는 설명되지 않을 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 채용된 장치(300)를 나타낸다. 기본적으로 이 장치(300)는 본 발명의 방법에 따른 처리를 용이하게 하기 위해서 변형된 Marangoni형 건조 장치이다. 웨이퍼(314) 및 카세트(312)는 화학 용액(바람직하게는 약산성 용액 혹은 킬레이트화제와 혼합된 UPW)(316)이 웨이퍼(314) 주위로 흘러서 탱크(319)로 빠져나가(오버플로우 318) 배기구(306) 밖으로 배출되도록 탱크(319)내에 침적된다. 이동 가능한 커버(304)는 탱크를 커버하며 가스(바람직하게는 N2및 IPA)가 개구(302)를 통해 장치 속으로 주입된다. 웨이퍼(314)를 용액(316) 속에서 크리닝한 후에는 아암(310)에 의하여 용액(316)으로부터 천천히 웨이퍼를 들어 올려 용액으로부터 건조시킨다.
도 4a는 오버플로우 린스 장치(400)를 나타낸다. 용액(316)은 입력부(308)를 통해서 도입되며 용액(316)이 오버플로우(318)한 후에 배기부(306)를 경유하여 폐기된다. 도 4b의 장치(401)에서, 용액(316)은 입력부(308) 내지 밸브(408)를 통하여 도입된다. 오버플로우(318)는 개구(403) 및 스위치(402)[용액을 배기구(306) 혹은 재순환 경로로 보냄]를 통해 배기구(306)를 경유해서 폐기되거나 재순환된다. 용액이 재순환되는 경우에는 재순환 펌프(404), 바람직하게는 오염 물질을 필터하는 입자 필터(406)를 통과한다. 입자 필터(406)는 선택 사양이다. 재순환 동안 밸브(408)는 닫힌다.
본 발명은 린스 사이클 내에서 사용되는 용액으로 약산성으로 하거나 금속을 포획하는 약간의 킬레이트화제 혹은 착화제를 혼합하여 변경하므로써 Marangoni 건조기의 정상적인 기능성을 변경하는 것을 포함하지만 이것에 제한되지는 않는다. 본 발명은 금속 제거 단계 및 린스 단계를 하나의 처리 챔버 내에서 행해질 수 있게 한 것이며 이와 동시에 처리 시간을 단축시킨 것이다. 최종의 린스 단계를 제거하면 배치(batch)만으로 10분을 절약할 수 있다.
이제까지 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하였지만, 이는 본 발명의 대상 범위를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안된다. 본 발명의 많은 실시 형태가 명세서에 기재된 방법론에 비추어 본 기술 분야에 숙련된 자에게 가능함은 자명하다. 본 발명의 영역은 첨부된 청구 범위에 의해서만 제한된다.
Claims (33)
- 반도체 기판을 크리닝하는 방법에 있어서,상기 반도체 기판에서 입자 제거 처리 단계를 실시하는 단계,대략 2-6의 pH를 가진 용액에 반도체 기판을 동시에 크리닝 및 린스하는 단계, 및상기 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 건조 단계는 마란고니 방법(Marangoni method), 스핀 건조 방법(spin drying), 혹은 증기 건조 방법(Vapor drying)에 의해서 행해질 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판을 건조시키는 단계는 상기 린스 단계 직후에 불활성 가스 및 유기 증기(orgaic vapor)로 이루어진 분위기에서 상기 반도체 기판을 처리하므로써 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 유기 증기는 이소프로필 알콜(isopropyl alcohol)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 및 이들의 임의의 결합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 용액은 물 속의 가스성 화학 물질을 용해하므로써 얻어지는 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 용액은 HCl, HNO3, H3PO4, H2SO4, HF, HBr, HI,H2CO3초산으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 반도체 기판을 크리닝하는 방법에 있어서,상기 반도체 기판에 입자 제거 처리 단계를 실시하는 단계,착화제 및 킬레이트화제(complexing/chelating agent)로 이루어진 용액에서 상기 반도체 기판을 동시에 크리닝 및 린스하는 단계, 및상기 반도체 기판을 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 건조 단계는 마란고니 방법, 스핀 건조 방법, 혹은 증기 건조 방법에 의해서 행해질 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 반도체 기판을 건조시키는 단계는 상기 린스 단계직후에 불활성 가스 및 유기 증기로 이루어진 분위기에서 상기 반도체 기판을 처리하므로써 행해지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 유기 증기는 이소프로필 알콜로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 불활성 가스는 질소, 아르곤, 헬륨, 및 이들의 임의의 결합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 착화제/킬레이트화제는 EDTA, 엑슬산(oxalic acid), H2CO3및 포스포닉산(phosphonic acid)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법에 있어서,반도체 기판을 크리닝 하는 단계,대략 2-6 pH를 가진 용액에서 반도체 기판을 크리닝하는 상기 단계 후에 상기 반도체 기판 상의 금속성 오염 물질의 퇴적을 줄이기 위해 상기 반도체 기판을 린스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 용액은 약 3 내지 5의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 용액은 약 4의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 용액은 물 속의 가스성 화학 물질을 용해하므로서 형성된 산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 디바이스를 제조하는 방법.
- 제14항에 있어서, 상기 용액은 물과, HNO3, HCl, H2CO3, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 화학 물질의 농도는 10-2내지 10-6몰/리터 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 화학 물질의 농도는 약 10-4몰/리터인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 위에 전기 디바이스를 제조하는 방법.
- 반도체 기판을 크리닝하는 방법에 있어서,제1 용액을 포함하는 탱크 속에 반도체 기판을 침적하는 단계,대략 2-6의 pH를 가진 재순환되는 제2 용액에 상기 반도체 기판을 린스하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 상기 탱크 내에서 재순환되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 린스 단계는 제2 탱크 속에서 실시되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제22항에 있어서, 상기 제2 용액은 상기 탱크를 오버플로우(overflow)하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제23항에 있어서, 상기 제2 용액은 상기 제2 탱크를 오버플로우하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 상기 탱크를 오버플로우하는 상기 제2 용액이 상기 탱크 속에서 재도입되도록 재순환되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 오버플로우한 제2 용액은 상기 탱크를 오버플로우한 후에 폐기되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 약 3-5 사이의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 약 4의 pH를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 물 속의 가스성 화학 물질을 용해하므로써 형성되는 산으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제21항에 있어서, 상기 제2 용액은 물과, HNO3, HCl, H2CO3, 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 화학 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 화학 물질의 농도는 10-2내지 10-6몰/리터 사이인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
- 제27항에 있어서, 상기 화학 물질의 농도는 약 10-4몰/리터인 것을 특징으로 하는 반도체 기판 크리닝 방법.
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