KR950001391Y1 - Cleaning apparatus of semiconductor device - Google Patents

Abstract

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Description

반도체장치의 세정장치Cleaning device of semiconductor device

제1도 및 제2도는 본 고안을 실시하는데 이용되는 세정장치의 주요부분을 나타낸 단면도.1 and 2 are cross-sectional views showing main parts of the cleaning apparatus used to implement the present invention.

제3도는 그 효과를 나타낸 도면.3 is a view showing the effect.

제4도는 종래의 세정장치의 주요부분의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an essential part of a conventional cleaning apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1,6 : 언로더 2 : 반도체기판1,6 unloader 2 semiconductor substrate

3,5 : 반송계 4 : 지지대3,5: conveying system 4: support

7 : 케이스 8 : 노즐7: case 8: nozzle

9 : 초음파진동실 10 : 유출로9: ultrasonic vibration chamber 10: outflow passage

11 : 전원 12 : 진동자11: power supply 12: vibrator

13, 17 : 유량제어계 14, 18 : 벌브13, 17: flow control system 14, 18: bulb

15, 16 : 도관 19 : 나사15, 16: conduit 19: screw

[산업상의 이용분야][Industrial use]

본 고안은 800KHz의 초음파진동을 순수(純水)로 인가하는 반도체장치의 초음파 순수세정[이후 메가소닉(megasonic) 순수세정이라 기재함]에 관한 것으로, 특히 알칼리 또는 산(酸)계열의 약액(藥液)을 첨가한 순수를 이용하는 반도체장치의 세정장치에 관한 것이다.The present invention relates to pure ultrasonic cleaning (hereinafter referred to as megasonic pure water cleaning) of a semiconductor device that applies ultrasonic vibration of 800 KHz as pure water, and particularly, an alkali or acid-based chemical liquid ( It relates to a cleaning apparatus for a semiconductor device using pure water to which i) is added.

[종래의 기술 및 그 문제점][Traditional Technology and Problems]

최근의 반도체소자는 D-RAM으로 대표되는 것과 같이 집적도가 향상되고 있기 때문에 배선간의 간격도 점차 좁아져 예컨대 0.5μm룰(Rule)정도의 것들이 이용되고 있는 바, 반도체소자의 제조수율에 이물질이 끼치는 영향의 정도가 커지고 있어서 제조단계에서의 이물질의 발생을 최대한 억제하도록 노력하고 있다. 이 때문에, 제조공정에서의 세정공정도 다양하게 개량되어지고 있다.In recent years, semiconductor devices have been improved in density, as represented by D-RAM, and the gaps between wirings are gradually narrowed. For example, 0.5 μm rules are used. Therefore, foreign matters affect the manufacturing yield of semiconductor devices. As the degree of influence is increasing, efforts are made to suppress the generation of foreign substances at the manufacturing stage as much as possible. For this reason, the washing | cleaning process in a manufacturing process is also improving variously.

그런데, 반도체기판의 세정에는 유순수(流純水)에 의한 방식에 부가하여 메가소닉 순수세정법도 이용되고있고, 그 세정장치로는 제4도에 도시된 바와 같은 회전이 자유로운 지지대(51)에 고정시킨 반도체기판(52)의매엽(枚葉)을 세정하는 소위 스피너타입(Spinner Type)도 사용되고 있다. 유순수를 방출하는 노즐(53)은 당연히 반도체기판(52)에 대향하여 설치되고, 유순수가 방출되는 반도체기판(52)의 한쪽면 부근에는 능동 또는수동소자가 형성되어 있으며, 세정시에 이 표면의 반대측 즉 이면도 제트(Jet)모양의 순수에 의해 세정하는 소위 백린스(Back Rinse)공정도 병용(倂用)한다.However, in addition to pure water, the megasonic pure cleaning method is also used to clean the semiconductor substrate, and the cleaning device is fixed to the support 51 freely rotating as shown in FIG. The so-called spinner type for cleaning the sheet of the semiconductor substrate 52 is also used. The nozzle 53 for discharging the pure water is naturally provided to face the semiconductor substrate 52, and an active or passive element is formed near one side of the semiconductor substrate 52 from which the pure water is discharged. The so-called Back Rinse process which wash | cleans by the jet-like pure water on the opposite side, ie, the back side, is also used together.

노즐 (53)내에 형성되는 순수를 모으는 진동실 (55)에는 탄탈 (Tantalum)로 된 진동자 (54)를 배치함과 더불어 연통(連通)한 유출로(56)를 설치하여 이 유출로(56)로부터 메가소닉 순수를 회전하는 지지대(51)에 고정되어있는 반도체기판(52)으로 방출한다. 이와 같은 세정장치의 가동에 앞서 반도체기판(52)은 언로더(57)에 수납되어 반송로(58)를 거쳐 지지대(51)에 세트(Set)된 후, 소정의 세정공정을 마치고 나서 재차 반송로(59)에의해 언로더(60)로 보내진다.In the vibrating chamber 55 collecting the pure water formed in the nozzle 53, a vibrator 54 made of tantalum is disposed, and an outflow passage 56 is provided in communication with the outflow passage 56. Megasonic pure water is discharged from the semiconductor substrate 52 fixed to the support 51 to rotate. Prior to the operation of the cleaning apparatus, the semiconductor substrate 52 is stored in the unloader 57 and set on the support 51 via the conveying path 58, and then conveyed again after the predetermined cleaning process is completed. It is sent to the unloader 60 by the furnace 59.

그런데, 반도체기판(52)을 고정하는 지지대(51)는 1000∼3000rpm범위의 회전수로 회전되고, 더욱이 진동실(55)에 유입된 순수에 대해 탄탈진동자(54)의 가동에 의해 800KHz∼2MHz범위에서 선정한 소정의 초음파진동을 가한다. 그리고, 얻어진 메가소닉 순수를 0.5∼2ℓ/min의 유속으로 50∼60초간 유출로(56)로부터 방출하여세정을 행한다.However, the support 51 for fixing the semiconductor substrate 52 is rotated at a rotational speed in the range of 1000 to 3000 rpm, and furthermore, 800 KHz to 2 MHz by the operation of the tantalum vibrator 54 with respect to the pure water introduced into the vibration chamber 55. A predetermined ultrasonic vibration selected from the range is applied. Then, the obtained megasonic pure water is discharged from the outflow passage 56 for 50 to 60 seconds at a flow rate of 0.5 to 2 l / min for washing.

그후, 메가소닉 순수의 방출을 종료하고 나서 지지대(51)를 3000∼5000rpm으로 회전시켜 스핀건조를 행함으로써, 세정공정을 종료한다.Thereafter, after discharging the megasonic pure water, the support 51 is rotated at 3000 to 5000 rpm to spin-dry to complete the washing process.

이와 같은 세정공정과 별도로, 약액에 의한 소위 딥(Dip)방식에 의한 표면처리를 반도체기판에 실시하여 먼지 등과 같은 이물질을 제거하는 수법도 알려져 있다.Apart from such a cleaning process, a method of removing foreign matters such as dust by performing a surface treatment by a so-called dip method with a chemical solution on a semiconductor substrate is also known.

이 경우, 약액으로서는 과산화수소, 친수성 표면활성제, 불산, 유산 등과 같은 산계열의 처리액 또는 강염기성 처리액인 콜린(Choline) 등이 있고, 또 이들의 혼합처리액도 이용되고 있다.In this case, the chemical liquids include acid-based treatment liquids such as hydrogen peroxide, hydrophilic surfactants, hydrofluoric acid and lactic acid, or choline, which is a strong basic treatment liquid, and a mixed treatment liquid thereof is also used.

스피너형의 메가소닉 순수세정장치에서는, 상기한 바와 같이 800KHz∼2MHz범위의 극히 진동파장이 짧은영역이 이용되고 있으므로, 첫째로 미립자(Particle)까지 효율적으로 재거가 가능하다. 예컨대, 전력 100W,회전수 50rpm, 유속 1ℓ/min, 시간 30초의 메가소닉 순수세정조건에 의한 CVD(Chemical Vapour Deposition)입자의 평균제거율 90%는, 유속 4ℓ/min, 시간 15분에서의 일반적인 유수수세(流水水洗)의 평균제거율 65%의 약 1.4배의 효율상승을 얻을 수 있다. 둘째로, 캐비테이션(Cavitation)의 발생이 없으므로, 반도체기판에 대한 대미지(Damage)가 없어지는 등의 기본적인 장점을 갖추고 있다.In the spinner-type megasonic pure water cleaning apparatus, as described above, an extremely short wavelength range in the range of 800 KHz to 2 MHz is used, and therefore, even particles can be efficiently removed. For example, an average removal rate of 90% of CVD (Chemical Vapor Deposition) particles under megasonic pure cleaning conditions of 100 W of power, 50 rpm, flow rate of 1 L / min and time of 30 seconds is typical flow rate at a flow rate of 4 L / min and time of 15 minutes. An increase in efficiency of about 1.4 times the average removal rate of 65% of water washing can be obtained. Second, since there is no cavitation (cavitation), it has a basic advantage, such as the damage to the semiconductor substrate (loss).

또한, 배치(Batch)방식에 비해 특별한 반송수단이 필요치 않을 뿐만 아니라 카세트 투 카세트(Cathet to Cathet)방식이 인라인(In Line)화될 수 있으므로, 단시간의 처리가 가능하게 되어 순수/반도체기판의 매엽당의 양이 적어지게 되는 등의 이점이 있다.In addition, a special conveying means is not required as compared to the batch method, and the cassette to cathet method can be inlined, so that a short time treatment can be performed. There is an advantage such that the amount is reduced.

그러나, Aℓ 또는 Aℓ합금제 배선, 산화규소나 P(Plazma)-SiN 등의 절연막을 레지스트를 이용하여 RIE(Reactive Ion Etching)처리, CDE[Chemical Dry Etching ; 마그네트론관을 이용한 플라즈마 발생위치로부터 분리된 장소로 이동한 래디컬(Radical)에 의해 에칭하는 방법]처리 후, 산소플라즈마법에 의해 레지스트를 박리할 때 발생한는 레지스트잔사(殘渣) 및 중금속 잔사는 메가소닉 순수세정으로는 제거할 수가 없다.However, an Al or Al alloy wiring, an insulating film such as silicon oxide, P (Plazma) -SiN, etc., is treated with a reactive ion etching (RIE) using a resist, and chemical dry etching (CDE); [Method of etching by radical moved to a place separated from the plasma generating position using a magnetron tube] After treatment, the resist residue and heavy metal residue generated when the resist is peeled off by the oxygen plasma method It cannot be removed by washing.

이 때문에, 이들 잔사의 제거에는 콜린 등의 알칼리성 처리액 또는 불산, 유산 등과 같은 산계열의 처리액에의한 후처리가 메가소닉 순수세정에 필요하게 된다.For this reason, in order to remove these residues, post-treatment with alkaline treatment liquids such as choline or acid-based treatment liquids such as hydrofluoric acid and lactic acid is necessary for megasonic pure cleaning.

그러나, 이 후처리는 딥(Dip)방식이기 때문에, 딥용액 표면에 표면장력에 의해 부유되는 입자가 피세정 반도체기판에 재부착되게 된다는 난점이 있다.However, since this post-treatment is a dip method, there is a difficulty in that particles suspended by surface tension on the surface of the dip solution are reattached to the semiconductor substrate to be cleaned.

[고안의 목적][Purpose of designation]

본 고안은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 특히 메가소닉 순수세정으로 제거할 수 없었던 중금속잔사와 산소플라즈마에 의한 레지스트박리후의 레지스트잔사제거를 동시에 실시할 수 있는 반도체장치의 세정장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above circumstances, and in particular, to provide a semiconductor device cleaning apparatus capable of simultaneously removing the residue residue after removal of the resist by heavy metal residue and oxygen plasma which could not be removed by megasonic pure cleaning. The purpose is to.

[고안의 구성][Composition of design]

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 반도체장치의 세정장치는, 지지대와, 이 지지대에 고정된 반도체기판, 약액과 초음파진동이 부여된 순수와의 혼합액을 생성하여 방출하는 유출로, 이 유출로에 연통하여 형성된 초음파진동실, 이 초음파진동실내에 배치된 진동자, 상기 유출로 및 상기 초음파진동실을 갖추고서 반도체기판과 마주 향한 노즐과 상기 초음파진동실에 접속하는 순수용 도관, 상기 노즐내의 상기 유출로에 접속하는약액공급용 도관 및, 상기 초음파진동실로부터 도출되는 순수에 첨가하는 약액의 양을 제어하는 기구를 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a cleaning apparatus for a semiconductor device according to the present invention includes a support, an outflow path for generating and discharging a mixed solution of a semiconductor substrate fixed to the support, a chemical liquid and pure water imparted with ultrasonic vibration, An ultrasonic vibration chamber formed in communication with the ultrasonic vibration chamber, a vibrator disposed in the ultrasonic vibration chamber, the outflow path and the ultrasonic vibration chamber, and a nozzle facing the semiconductor substrate and a conduit for pure water connected to the ultrasonic vibration chamber; And a mechanism for controlling the amount of the chemical liquid to be added to the pure water derived from the ultrasonic vibration chamber.

(작용)(Action)

본 고안은 Aℓ, Aℓ-Si, Aℓ-Si-Cu 등의 배선층이나 P-SiN 등을 RIE법에 의해 처리함으로써 발생하는 중금속잔사, 또는 CDE법에 의해 실리콘 반도체기판을 레지스트를 이용하여 식각하고 나서 산소플라즈마로이 레지스트를 박리함으로써 생기는 잔사를 약액을 혼합한 메가소닉 순수세정에 의해 제거할 수 있다는 사실을기초로 하여 완성된 것으로서, 부유상태로 한 중금속이나 레지스트잔사를 유출(流出)시키는 방식을 채택하고있다.The present invention uses a resist to etch a silicon semiconductor substrate by using a resist, or a heavy metal residue generated by treating a wiring layer such as Al, Al-Si, Al-Si-Cu, P-SiN, etc. by RIE method, or CDE method. It is based on the fact that the residue caused by stripping oxygen plasma resist can be removed by megasonic pure water mixed with chemical liquid, and adopts a method of distilling suspended heavy metal or resist residue. Doing.

그에 따라, 제3도에 도시된 바와 같이 반도체기판 표면은 극히 청정하게 되어 입자의 제거율이 순수에서 평균 90%가 95∼98%로 향상되고, 더욱이 Aℓ또는 Aℓ합금배선후의 레지스트잔사도 입자제거와 동시에 제거되는 것을 주사전자현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)의 관찰에 의해 확인하였다.As a result, as shown in FIG. 3, the surface of the semiconductor substrate is extremely clean, and the removal rate of particles is improved from 95% to 98% on average in pure water, and the resist residue after Al or Al alloy wiring is also removed and Simultaneous removal was confirmed by observation with a scanning electron microscope (SEM).

이와 같이, 잔사제거공정이 불필요하게 되어 설비유지경비를 대폭적으로 절감할 수 있게 된다.In this way, the residue removal process becomes unnecessary, and the cost of equipment maintenance can be greatly reduced.

이 방식을 달성하는 세정장치로서는, 회전이 자유로운 지지대에 피세정 반도체 기판을 배치하고, 이것에 대향하여 설치된 노즐에는 순수를 모으는 초음파진동실과 초음파진동판을 설치하며, 더욱이 초음파진동실에는유출로를 형성하고, 이 유출로로부터 방출되는 메가소닉 순수에 대해 약액을 혼합한 순수용액을 일체로 혼합시키는 약액혼합순수용 기구를 설치한 것이 있다.As a cleaning apparatus which achieves this method, a semiconductor substrate to be cleaned is disposed on a support that can be rotated freely, and an ultrasonic vibration chamber and an ultrasonic vibration plate for collecting pure water are provided in a nozzle provided opposite thereto, and an outflow path is formed in the ultrasonic vibration chamber. In some cases, there is provided a mechanism for mixing chemical liquid pure water in which the pure liquid mixed with the chemical liquid is integrally mixed with the megasonic pure water discharged from the outflow path.

노즐로서는 대약품성이 풍부한 재료가 선정되는데, 예컨대 콜린을 사용할 때에는 불소수지계 재료에 의해 달성한다.As a nozzle, a material rich in chemical resistance is selected, for example, when using choline, it is achieved by a fluororesin-based material.

적용되는 약품으로서는, 불산, 유산 등과 같은 산계열의 처리액과 염기성 처리액으로서 콜린을 적용할 수있다. 게다가, 상기 잔사를 용해시키는 것이 아니라 반도체기판으로부터 유리시키면 좋다. 따라서, 콜린농도는 용적농도(이후 Vol%로 기재함)로 1Vol%이하이면 충분하고, 경우에 따라서는 0.1vol%라도 지장은 없다.As the drug to be applied, choline can be applied as an acid-based treatment solution such as hydrofluoric acid, lactic acid, or the like, and as a basic treatment solution. In addition, the residue may be liberated from the semiconductor substrate rather than dissolved. Therefore, the choline concentration is preferably 1 vol% or less in volume concentration (hereinafter referred to as Vol%), and in some cases, even 0.1 vol% does not interfere.

(실시예)(Example)

제1도 및 제2도를 참조하여 본 고안에 따른 실시예를 상세히 설명한다.An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

언로더(1)에 수납된 피세정 반도체기판(2)은 예컨대 프로그 레그(Frog Leg)라고 불리우는 반송계(3)에 의해 회전가능한 지지대 (4)로 운송되어 고정되고, 후술되슨 메가소닉 순수세정공정을 종료하고 나서 재차 프로그레그로 이루어진 반송계(5)에 의해 반송되어 언로더(6)에 수납된다.The to-be-cleaned semiconductor substrate 2 contained in the unloader 1 is transported and fixed to the rotatable support 4 by, for example, a conveying system 3 called a frog leg, and is described later. After finishing the process, it is conveyed by the conveyance system 5 which consists of a program leg again, and is stored in the unloader 6.

도면에서는, 언로더(1,6)내의 반도체기판(2)과 지지대(4)상의 반도체기판의 칫수를 편의상 다르게 도시하였지만, 실제로는 당연히 동일한 것이다.In the drawings, the dimensions of the semiconductor substrate 2 in the unloaders 1 and 6 and the semiconductor substrate on the support 4 are shown differently for convenience, but in fact are the same.

그런데, 지지대(4)로의 피세정 반도체기판(2)의 운송은 도시되어 있지 않지만 기계적인 특수구조에 의해 이루어진다. 즉, 지지대(4)의 6개소에는 반분(半分)으로 분할되고 게다가 위에서 보아 거의 원형모양인 고리 (爪)가 배치되어 있고, 지지대(4)의 회전과 더불어 그중 3개소의 고리 반분이 회전하여 피세정 반도체기판(2)을 강력하게 고정하는 구조로 되어 있다.By the way, the transportation of the semiconductor substrate 2 to be cleaned to the support 4 is carried out by a mechanical special structure although not shown. That is, the six parts of the support 4 are divided into half parts, and the ring which is almost circular shape is arrange | positioned from the top, and with the rotation of the support 4, three half of the ring rotates, The semiconductor substrate 2 to be cleaned is strongly fixed.

제1도와 제2도에 있어서, 지지대(4)의 주위에는 케이스(7)를 배치하여 세정공청에 의해 유출되는 순수의 비산(飛散)을 방지함과 더불어 그것을 외부로 흐르게 하는 역할을 달성하고 있으며, 도시되어 있지 않지만 제트상태의 순수에 의해 피세정 반도체기판(2)의 이면에도 백린스처리를 실시한다.In FIG. 1 and FIG. 2, a case 7 is disposed around the support 4 to prevent the scattering of pure water flowing out by the cleaning vacancy and to flow it to the outside. Although not shown, the back surface of the semiconductor substrate 2 to be cleaned is subjected to a rinse treatment with pure water in a jet state.

노즐(8)은, 내(耐)알칼리성, 내산성의 불소수지계 재료로 구성되고, 메가소닉 순수를 모아둠과 더불어 소음파진동을 일으키는 초음파진동실(9)과, 여기에 연통하는 유출로(10)가 설치되어 있다.The nozzle 8 is composed of alkali-resistant and acid-resistant fluorine resin-based materials, and collects megasonic pure water and generates an ultrasonic wave chamber 9 which causes noise wave vibration, and an outflow path 10 communicating therewith. ) Is installed.

이 초음파진동실(9)에는 전원(11)에 전기적으로 접속시킨 탄탈진동자(12)를 배치하고, 또한 메가소닉용 순수는 순수용 유량제어계(13), 벌브(Bulb ; 14) 및 도관(15)을 경유하여 초음파진동실(9)에 공급된다. 초음파진동실(9)에서는 탄탈진동자(12)의 가동에 의해 800KHz∼2MH2 영역의 진동을 발생시켜서 메가소닉용 순수를 얻는다.In the ultrasonic vibration chamber 9, a tantalum vibrator 12 electrically connected to the power source 11 is arranged, and the pure water for megasonic flow is a pure water flow control system 13, a bulb 14 and a conduit 15. It is supplied to the ultrasonic vibration chamber 9 via). In the ultrasonic vibration chamber 9, vibrations in the 800 KHz to 2 MH 2 region are generated by the operation of the tantalum vibrator 12 to obtain pure water for megasonics.

이 외에 메가소닉 순수와 마찬가지로 약액유량제어계 (17)와 벌브 (18)를 매개로 약액공급용 도관(16)을 설치하는데, 이것은 나사(19) 등과 같은 기계저 수단(제2도 참조)에 의해 노즐(8)에 고정되고, 그 선단(先端)을 유출로(10)의 외측에 설치함으로써 양액(兩液)을 혼합한다. 그러나, 제1도와 같이 노즐(8)내에 직접 약액공급용 도관(16)을 형성하는 경우도 있다.In addition to the megasonic pure water, a chemical liquid supply conduit 16 is provided via the chemical liquid flow control system 17 and the bulb 18, which is provided by a mechanical means (see FIG. 2) such as a screw 19 or the like. It is fixed to the nozzle 8, and the nutrient solution is mixed by installing the front end in the outflow path 10 outside. However, in some cases, the chemical liquid supply conduit 16 is formed directly in the nozzle 8 as shown in FIG.

이들 어느쪽의 약액의 혼입도, 순수에 상기 영역의 초음파진동을 부여한 후에 실시함으로써, 탄탈진동자(12)가 알칼리성, 불산계, 과산화수소계 처리액에 의해 침식되는 것을 방지한다. 즉, 강알칼리나 불산계처리액에 의해 탄탈진동자(12)의 탄탈 및 함유불순물이 수십∼수백 PPM밖에 용출되지 않아 메가소닉용 순수로의 혼입및 반도체기판(2)으로의 오염을 방지할 수 있다.Incorporation of either of these chemical liquids is also carried out after imparting ultrasonic vibration of the region to pure water, thereby preventing the tantalum vibrator 12 from being eroded by alkaline, hydrofluoric and hydrogen peroxide treatment liquids. That is, tantalum and impurities contained in the tantalum vibrator 12 are eluted only from tens to hundreds of PPMs by strong alkali or hydrofluoric acid treatment solution, so that the incorporation into the pure water for megasonic and the semiconductor substrate 2 can be prevented. .

이와 같이 약액을 메가소닉용 순수에 혼입하는 구체적인 수단은, 제1도에 도시된 장치가 고정식 유출로에의한 것이고, 제2도의 장치에서는 약액공급용 도관(16)을 유출로(10)의 외측에 설치한 가동식 방식을 채용하고있는 점에 특징이 있다. 이 약액의 혼합비율에 관해서는, 각각에 설치된 유량제어계(13, 17)에 의해 조정하고,콜린을 이용하는 경우에는 상기한 바와 같이 1Vol%이하로 한다. 또한, 불산이나 유산 등의 산성 처리액을 이용하는 경우도 콜린과 동일한 농도로 한다.The specific means for incorporating the chemical liquid into the pure water for megasonics is that the apparatus shown in FIG. 1 is by a fixed outlet passage, and in the apparatus of FIG. 2, the chemical liquid supply conduit 16 is It is characterized by adopting a movable method installed on the outside. The mixing ratio of this chemical liquid is adjusted by the flow control systems 13 and 17 provided in each of them, and when choline is used, it is 1 Vol% or less as described above. In addition, when using acidic treatment liquids, such as hydrofluoric acid and a lactic acid, it is set as the same concentration as choline.

또, 순수를 가득 채운 초음파진동실(9)내의 탄탈진동자(12)의 상황에도 따르지만 세정용 메가소닉 순수의 유속은 약 2ℓ/min이 적당하고, 세정시간으로는 피세정대상물 예컨대 중금속이나 레지스트 등에 따라 다르지만 최대로 1분, 최소로 10초정도이다.Although the flow rate of the tantalum vibrator 12 in the ultrasonic vibrating chamber 9 filled with pure water is about 2 L / min, the flow rate of the cleaning megasonic pure water is suitable, and the cleaning time is a target object such as a heavy metal or a resist. It depends, but it is maximum 1 minute and minimum 10 seconds.

피세정용 반도체기판(2)의 표면 부근에는 능동 또는 수동소자가 형성되어 있는데, 이 각 소자는 그 각 소자에 전기적으로 접속된 Aℓ, Aℓ-Si 또는 Aℓ-Si-Cu 등으로 이루어진 배선층을 퇴적(Deposition)시킨 후, 포지티브형 포토레지스트를 이용하는 RIE법으로 패터닝 (Patterning)하는 방법에 의해 형성하고 있다.Active or passive elements are formed in the vicinity of the surface of the semiconductor substrate 2 to be cleaned, each of which deposits a wiring layer made of Al, Al-Si, or Al-Si-Cu electrically connected to the respective elements. It is formed by the method of patterning by RIE method using a positive type photoresist after deposition.

다음으로, 초음과진동실(9) 등이 설치된 노즐(8)의 운동기구에 관해서는 제1도 및 제2도에 도시되어 있지 않지만, 2가지의 방식을 채용할 수 있다. 즉, 약액이 혼입된 순수로 초음파세정을 실시할 때 회전지지대(4)에고정된 반도체기판(2)을 그 한쪽편의 반경방향으로 이동시킬 수 있는 기구(예컨대 피니언 기어를 도시되어 있지 않은 노즐(8)의 고정부에 설치한 것)를 노즐(8)에 설치하고 있다. 이 때문에, 지지대(4)를 회전시킴으로써 반도체기판(2)의 피세정 전면에 초음파 세정을 실시할 수 있도록 배려하여 특정방향으로의 운동밖에 할 수없는 노즐(8)의 동작을 커버하고 있다.Next, the motion mechanism of the nozzle 8 provided with the ultrasonic vibration chamber 9 and the like is not shown in Figs. 1 and 2, but two methods can be employed. That is, a mechanism capable of moving the semiconductor substrate 2 fixed to the rotation support 4 in the radial direction of one side thereof when performing ultrasonic cleaning with pure water mixed with chemical liquids (for example, a nozzle not shown with a pinion gear) 8) is attached to the nozzle (8). For this reason, the rotation of the support 4 is considered so that ultrasonic cleaning can be performed on the entire surface to be cleaned of the semiconductor substrate 2, thereby covering the operation of the nozzle 8 which can only move in a specific direction.

이에 대해, X-Y방향으로 구동가능한 기구에 노즐(8)을 설치하여 세정하는 방법도 있다. 이것에서는 한쪽방향 예컨대 X방향으로 반도체기판(2)을 옮기면서 다른쪽 방향 예컨대 Y방향으로 이동시킴으로써 약액이 혼합된 순수로 초음파세정을 행하는 방식을 채용할 수도 있다. 이 경우에는, 당연이 지지대(4)에 회전기구를 설치하지 않아도 좋다.On the other hand, there is also a method of cleaning by installing the nozzle 8 in a mechanism that can be driven in the X-Y direction. In this case, a method of performing ultrasonic cleaning with pure water mixed with chemical liquids by moving the semiconductor substrate 2 in one direction, for example, the X direction, and moving in the other direction, for example, the Y direction. In this case, of course, it is not necessary to provide the rotary mechanism to the support 4.

그런데, 가능한 한 제조공정에 맞도록 실리콘 반도체기판에 형성한 Aℓ또는 Aℓ합금제 배선층패턴을 포지티브형 포토레지스트를 이용하는 RIE법에 의해 형성한 후. Si잔사를 처리하고 산소 플라즈마법으로 포지티브형 포토레지스트층을 박리하여 Aℓ 또는 Aℓ합금제 배선층에 생긴 포토레지스트잔사의 세정효과를 조사해 보았다.By the way, after forming the A1 or A1 alloy wiring layer pattern formed on the silicon semiconductor substrate in accordance with the manufacturing process as much as possible by the RIE method using a positive photoresist. The cleaning effect of the photoresist residue formed on the Al or Al alloy wiring layer by treating the Si residue and peeling the positive photoresist layer by the oxygen plasma method was investigated.

또, 1MHz-100W-1ℓ/min의 조건으로 초음파진동을 순수에 부여함으로써 얻어진 메가소닉 순수에 0.5Vol%농도의 콜린을 혼합하여 처리액을 조정하였다. 더욱이, 실리콘 반도체기판(2)을 고정하는 지지대(4)를 50rpm으로 회전시키고, 상기 콜린함유처리액을 2ℓ/min의 유속으로 방춘하여 약 30초간 세정하였다. 그후, 50rpm으로 회전시킨 상태에서 다른 노즐로부터 방출되는 초음파진동을 부여하지 않은 순수에 의한 세정을 1분간 실시한 다음 5000rpm의 회전에 의한 스핀건조를 실시하였다.In addition, 0.5 Vol% concentration of choline was mixed with megasonic pure water obtained by applying ultrasonic vibration to pure water under the condition of 1 MHz-100 W-1 L / min to adjust the treatment liquid. Further, the support 4 holding the silicon semiconductor substrate 2 was rotated at 50 rpm, and the choline-containing treatment solution was bathed at a flow rate of 2 l / min and washed for about 30 seconds. Thereafter, washing with pure water without applying ultrasonic vibration emitted from another nozzle while rotating at 50 rpm was performed for 1 minute, followed by spin drying by rotating at 5000 rpm.

그 결과, 제3도에 도시된 바와 같이 3개의 처리수단 가운데 유수처리만의 경우가 가장 입자가 많고, 그 다음이 종래방법에 의한 메가소닉 순수세정이며, 가장 입자가 적은 방법이 본 고안으로서, 그 유용성은 명백하다. 도면중 입자가 가장 많은 것은 세정전의 반도체 웨이퍼를 나타내고 있다. 구체적으로는, 입자의 제거율로서 순수만의 경우가 평균 90%인데 반해 0.5Vol%의 약액첨가에 의한 본 고안의 방법과 장치에 따른 경우 95∼98%로 향상되었다. 더욱이, SEM에 의해 레지스트잔사의 제거상황을 관찰한 결과, 중금속입자와 동시에 제거되어있음을 확인할 수 있었다. 또한, 노즐의 형상은 실시예에 도시된 것 외에 순수에 초음파진동을 부여한 후 산성처리액 또는 알칼리성 처리액을 혼합할 수 있는 구조이면 좋은 것은 말할 필요도 없다. 제거하는 잔사로는Aℓ배선 형성후의 레지스트잔사와 중금속잔사를 나타냈지만, 다결정 반도체층(애컨대 폴리실리콘)패턴 형성후의 레지스트잔사, 산화규소 등의 절연막 가공후의 레지스트잔사, 더욱이 레지스트 이외의 폴리머계 (系) 혹은중금속 등 순수초음파세정만으로는 제거할 수 없는 잔사도 세정대상으로 될 수 있다.As a result, as shown in FIG. 3, among the three treatment means, only the oil-water treatment has the most particles, followed by the megasonic pure water washing by the conventional method, and the method with the fewest particles is the present invention. Its usefulness is obvious. The largest number of particles in the figure represent the semiconductor wafer before cleaning. Specifically, the pure water alone was 90% as the removal rate of the particles, while the method and apparatus of the present invention were improved to 95 to 98% by adding 0.5 Vol% of the chemical solution. Moreover, when the removal residue of the resist residue was observed by SEM, it was confirmed that it was removed simultaneously with the heavy metal particle. In addition, it is needless to say that the shape of the nozzle may be any structure that can mix the acid treatment liquid or the alkaline treatment liquid after imparting ultrasonic vibration to pure water in addition to those shown in the examples. Residues to be removed showed resist residues and heavy metal residues after Al wiring formation, but resist residues after polycrystalline semiconductor layer (e.g., polysilicon) pattern formation, resist residues after insulating film processing such as silicon oxide, and polymers other than resists ( Residues that cannot be removed by pure ultrasonic cleaning alone, such as metals or heavy metals, may also be subject to cleaning.

또, 처리액으로서는 알칼리계로서 콜린 이외의 가성소다와 P-SiO 에치백처리후의 잔사에 유효한 불산계,폴리실리콘 패터닝후의 포지티브 레지스트잔사에 유효한 유산계 등과 같이 세정제거의 대상으로 되는 잔사에대해 유효한 것이면 좋고, 농도나 세정조건도 잔사를 거의 완전히 제거할 수 있으면 상기 실시예의 조건에 구애받지 않는다.As the treatment liquid, alkali-based caustic soda other than choline and hydrofluoric acid, which are effective for residues after P-SiO etching, and lactic acid, which is effective for positive resist residues after polysilicon patterning, are effective for residues to be removed. The concentration and washing conditions are also good regardless of the conditions of the embodiment as long as the residue can be almost completely removed.

한편, 본 고안의 실용신안등록청구의 범위의 각 구성요소에 병기한 참조부호는 본 고안의 이해를 용이하게하기 위한 것으로서, 본 고안의 기술적 범위를 도면에 도시된 실시예에 한정할 의도로 병기한 것은 아니다.On the other hand, reference numerals written on each component of the scope of the utility model registration claim of the present invention to facilitate the understanding of the present invention, staging with the intention to limit the technical scope of the present invention to the embodiment shown in the drawings It is not one.

[고안의 효과][Effect of design]

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안의 세정장치에 의하면, Aℓ배선층 등에 피착된 중금속 및 레지스트잔사를제거할 수 있으므로, 종래 필요했던 레지스트잔사 제거공정을 생략할 수 있게 되어 공정단축에 의한 비용절감및 설비의 불필요에 따른 설비유지비용의 절감이 가능하게 된다.As described above, according to the cleaning apparatus of the present invention, since the heavy metal and the resist residue deposited on the Al wiring layer and the like can be removed, the step of removing the resist residue, which is required in the past, can be omitted, thereby reducing the cost and the equipment cost. It is possible to reduce the cost of equipment maintenance due to unnecessary.

Claims (1)

피세정 반도체기판(2)을 고정하는 회전이 자유로운 지지대(4)와, 알칼리 혹은 산계 또는 이들의 혼합액인약액과 초음파진동이 부여된 순수와의 혼합액을 생성하여 유출구로부터 방출하는 유출로(10), 이 유출로(10)에 연통하고, 상기 약액과 순수와의 혼합이 이루어진 부분보다도 유출구로부터 떨어진 위치에 형성되어 순수를 모으는 초음파진동실(9), 이 초음파진동실(9)내에 배치되어 800KHz이상 2MHz이하의 영역의 진동을 순수에 발생시키는 진동자(12), 상기 유출로(10) 및 상기 초음파진동실(9)을 갖추고서 상기 반도체기판(2)과 마주 향한 노즐(8), 상기 초음파진동실(9)에 접속하는 순수용 도관(15), 상기 노즐(8)내의 상기 유출로(10)의 상기약액과 순수와의 혼합이 이루어진 부분에 접속하는 약액공급용 도관(16), 상기 초음파진동실(9)로부터 도출되는 순수에 첨가하는 약액의 양을 제어하는 기구(17) 및, 상기 지지대(8)의 주위에 설치되어 세정공정에 의해유출되는 순수의 비산을 방지함과 더불어 부유한 상태의 중금속 또는 레지스트잔사를 유출시키는 배출구를 갖춘 케이스(7)를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 반도체장치의 세정장치.Outflow passage 10 which generates a mixed solution of a support 4 freely rotating to fix the semiconductor substrate 2 to be cleaned, an alkaline or acid-based or a liquid mixture thereof, and pure water imparted with ultrasonic vibrations, and discharged from the outlet. And an ultrasonic vibration chamber (9) which communicates with the outflow passage (10) and is formed at a position farther from the outlet than the portion where the chemical liquid and the pure water are mixed to collect the pure water, and disposed in the ultrasonic vibration chamber (9) and is 800 KHz. The oscillator 12, the outflow path 10, and the ultrasonic vibration chamber 9, which generate vibrations in a pure water region of 2 MHz or less in the pure water, the nozzle 8 facing the semiconductor substrate 2, and the ultrasonic waves. Pure water conduit 15 connected to the vibrating chamber 9, chemical liquid supply conduit 16 connected to the portion where the chemical liquid and pure water are mixed in the outflow path 10 in the nozzle 8, and the Pure water derived from the ultrasonic vibration chamber 9 A mechanism 17 for controlling the amount of chemical liquid to be added, and an outlet for installing the circumference of the support 8 to prevent scattering of pure water discharged by the cleaning process and to discharge the heavy metal or the resist residue in a floating state. A cleaning device for a semiconductor device, comprising a case (7) provided.