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반도체 소자의 제조 장치 및 그 방법(APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING INSEMICONDUCTOR DEVICE)

좌절하지말자 2018. 2. 7. 20:32

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51) 。Int. Cl.
H01L 21/304 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2006-0074768
2006년07월03일
(21) 출원번호 10-2004-0113886
(22) 출원일자 2004년12월28일
(71) 출원인 동부일렉트로닉스 주식회사
서울 강남구 대치동 891-10
(72) 발명자 장승순
경기 부천시 원미구 중동 미리내마을 903-503
(74) 대리인 장성구
김원준
심사청구 : 없음
(54) 반도체 소자의 제조 장치 및 그 방법
요약
본 발명은 클리닝 공정에서 세정 장비의 약액조내 약액의 pH를 실시간으로 설정치와 비교 분석하여 설정치에 맞추기 위해
OH-와 H 를 선택적으로 보충 공급하여 약액의 pH를 설정치에 맞추면서 웨이퍼를 클리닝하기 위한 것으로, 웨이퍼 세정
용 약액이 담겨 있는 약액조와, 약액을 임시 보관하면서 흘려보내는 외조와, 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석
하는 분석부와, 약액의 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단하여 약액의 pH가 산
성으로 변할 경우, OH-가 공급되도록 제어하는 마이컴과, 마이컴에 의해 동작된 후, 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해
OH-를 보충 공급하는 OH- 공급부와, 약액의 압력 흐름을 펌핑하는 펌프와, 펌핑된 약액을 히팅하는 히터와, 히팅된 약액
을 필터링시켜 액액조로 공급하는 필터를 포함한다. 따라서, 웨이퍼 상의 파티클 제거 능력이 향상되며, 이로 인한 반도체
제품이 향상되므로 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
대표도
도 2
색인어
약액조, pH, 파티클
명세서
도면의 간단한 설명
도 1 종래 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정장치를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정장치를 도시한 도면이며,
공개특허 10-2006-0074768
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도 3은 본 발명에 따른 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정방법에 대하여 도시한 상세 흐름도이다.
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 설명하면, 클리닝 공정에 있어서, 세정 장비
의 약액조내 약액의 수소이온 농도 조절 지수(이하, pH라 함)를 실시간으로 분석하여 설정치에 맞도록 일정하게 유지시킬
수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 반도체 소자의 제조 과정 중에서 빠질 수 없는 공정 중 하나가 바로 세정 공정이다. 즉, 세정 공정을 위한
생산라인에는 모든 웨이퍼들에 대하여 반드시 이 세정 공정을 거쳐야만 후속 공정으로 진행될 수 있다. 만약, 세정 공정을
거치지 않을 경우, 후속 공정에서 상당한 수율 저하를 초래하게 된다.
이에, 반도체 소자의 제조 과정에서 세정 공정을 반드시 진행하여야 하는데, 이 세정 공정 중에서 반도체 소자의 성능을 결
정짓는 가장 중요한 공정은 열 산화 공정 전의 세정 공정이다. 그 중에서도 가장 중요한 공정이 바로 게이트 형성 전 세정
공정인 것이다.
한편, 반도체 소자의 세정 공정에서, 도 1은 종래 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정장치를 도시한 도면이다.
즉, 도 1을 참조하면, 약액조(10)내에는 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 약액이 담겨 있으며, 이 약액은 오버 플로우되어 내조
(20) 및 외조(25)로 넘쳐 흘러간다. 다시 말하여, 약액조(10)의 측면에 장착된 내조(20)로 흘러 들어온 약액은 순환 배관
(30)을 통해 흐른다. 이때, 순환 배관(30)을 통해 흐르는 약액의 흐름 압력이 낮기 때문에, 펌프(40)를 이용하여 잘 흘러갈
수 있도록 펌핑을 수행한다.
이때, 히터(Heater)(50)는 펌프(40)의 펌핑 동작에 의해 흐르는 약액이 계속적으로 흐르기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기
위한 온도에서 점차적으로 낮아지기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도로 높일 수 있도록 히팅 동작을 수행한다.
히터(50)에 의해 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도로 히팅된 약액은 밸브(60)의 필터(70) 방향으로의 온 제어에 따라 히팅
된 약액이 필터(70)로 흐른다. 그러면, 필터(70)는 밸브(60)를 통해 흘러 들어오는 약액을 필터링하여 약액조(10)에 공급
하는 순환 과정을 거친다.
상술한 과정에 의해 약액은 계속적으로 순환되며, 순환되는 약액을 이용하여 웨이퍼(S1)를 클리닝할 수 있는 것이다. 여기
서, 클리닝되는 웨이퍼(S1)는 지지면(S2)에 의해 지지된다.
또한, 반도체 제조에서 수율을 결정짓는 가장 큰 요소 중 하나는 웨이퍼(S1)에 존재하는 파티클의 개수로써, 이 수율은 파
티클의 개수와 반비례 관계에 있다. 즉, 웨이퍼(S1) 상에 많은 파티클이 존재하게 되면 그 웨이퍼(S1)의 수율은 낮아지게
되므로, 웨이퍼(S1) 내에 존재하는 파티클의 제거는 웨이퍼(S1)를 이용한 제품의 생산에 있어서 그 지속성이 상승되고 있
다.
다시 말하여, 웨이퍼(S1) 상에 존재하는 파티클을 제거함에 있어서, 약액의 pH는 매우 중요하다. 즉 이 약액의 pH에 따라
웨이퍼(S1)내에 존재하는 파티클의 제거 능력에 있어 차이를 나타낸다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정장치에는 약액내의 pH를 관리하지 않아 약
액의 pH 헌팅이 발생됨에 따라 웨이퍼(S1)상 파티클의 제거 능력이 떨어지게 되는 문제점을 갖는다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 클리닝 공정에서 세정 장비의 약액조내 약액의
pH를 실시간으로 설정치와 비교 분석하여 설정치에 맞추기 위해 OH-와 H 를 선택적으로 보충 공급하여 약액의 pH를 설
정치에 맞추면서 웨이퍼를 클리닝할 수 있는 반도체 소자의 제조 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
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이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 웨이퍼 세정용 약액이 담겨 있는 약액
조와, 약액을 임시 보관하면서 흘려보내는 외조와, 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하는 분석부와, 약액의 pH
가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단하여 약액의 pH가 산성으로 변할 경우, OH-가
공급되도록 제어하는 마이컴과, 마이컴에 의해 동작된 후, 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 OH-를 보충 공급하는 OH-
공급부와, 약액의 압력 흐름을 펌핑하는 펌프와, 펌핑된 약액을 히팅하는 히터와, 히팅된 약액을 필터링시켜 액액조로 공
급하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 웨이퍼 세정용 약액을 오버 플
로우시켜 흘려보내는 제1과정과, 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하여 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약
액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단하는 제2과정과, 약액의 pH가 산성으로 변할 경우, 약액의 pH를 설정치에 맞추기
위해 OH-를 보충 공급하는 제3과정과, 약액의 압력 흐름을 펌핑하여 제공하는 제4과정과, 펌핑된 약액을 히팅 및 필터링
시켜 순환시키는 제5과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
발명의 구성 및 작용
이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세
히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이
다.
본 발명의 핵심 기술요지는, 약액조(100)내에는 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 약액이 담겨 있으며, 필터(950)에 의해 필터
링된 약액이 공급될 경우, 이 약액을 오버 플로우시켜 외조(200)로 흘려 보낸다. 외조(200)는 약액조(100)의 측면에 장착
되어 약액조(100)에서 흘러나오는 약액을 임시 보관하면서 순환 배관(650)을 통해 약액을 펌프(700)로 흘려보낸다. 이때,
분석부(300)는 내조(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하고, 분석된 결과를 마이컴(400)에
제공한다.
마이컴(400)은 약액의 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단한다. 상기 판단결과,
약액의 pH가 산성으로 변할 경우, OH- 공급부(500)를 제어한다. 반면에, 상기 판단결과, 약액의 pH가 염기성으로 변할
경우, H 공급부(600)를 제어한다.
OH- 공급부(500)는 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해
OH-를 보충 공급한다. 그리고, H 공급부(600)는 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조(200)에 임시 보관된 약액
의 pH를 설정치에 맞추기 위해 H 를 보충 공급한다.
펌프(700)는 내조(200)에서 흘러오는 약액의 흐름 압력이 낮기 때문에 그 압력을 높여 잘 흘러갈 수 있도록 펌핑을 수행하
여 히터(800)에 흘려보낸다. 히터(800)는 펌프(700)의 펌핑 동작에 의해 흐르는 약액이 계속적으로 흐르기 때문에 웨이퍼
(S1)를 세정하기 위한 온도에서 점차적으로 낮아지기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도로 히팅 동작을 수행하여
밸브(950)에 흘려보낸다. 밸브(900)는 히터(800)에 의해 히팅된 약액을 필터(950) 방향으로 흘려보낸다. 그러면, 필터
(950)는 밸브(900)를 통해 흘러오는 약액을 필터링하여 약액조(100)에 순환하는 과정으로 공급하는 것으로, 이러한 기술
적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정장치를 도시한 도면이다.
즉, 도 2를 참조하면, 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 약액이 담겨 있으며, 필터(950)에 의해 필터링된 약액이 공급될 경우,
이 약액을 오버 플로우시켜 외조(200) 및 내조(250)로 흘려 보내는 약액조(100)와, 약액조(100)의 측면에 장착되어 약액
조(100)에서 흘러나오는 약액을 임시 보관하면서 순환 배관(650)을 통해 펌프(700)로 흘려보내는 내조(200)와, 내조
(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석한 후, 분석된 결과를 마이컴(400)에 제공하는 분석부
(300)와, 분석부(300)로부터 분석된 결과를 제공받은 후, 약액의 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으
로 변하는지를 판단하여 약액의 pH가 산성으로 변할 경우, OH- 공급부(500)를 제어하며, 약액의 pH가 염기성으로 변할
경우, H 공급부(600)를 제어하는 마이컴(400)과, 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조(200)에 임시 보관된 약액
의 pH를 설정치에 맞추기 위해 OH-를 보충 공급하는 OH- 공급부(500)와, 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조
(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 H 를 보충 공급하는 H 공급부(600)와, 내조(200)에서 흘러오
는 약액의 흐름 압력이 낮기 때문에 그 압력을 높여 잘 흘러갈 수 있도록 펌핑을 수행하여 히터(800)에 흘려보내는 펌프
(700)와, 펌프(700)의 펌핑 동작에 의해 흐르는 약액이 계속적으로 흐르기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도에서
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점차적으로 낮아지기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도로 히팅 동작을 수행하여 밸브(950)에 흘려보내는 히터
(800)와, 히터(800)에 의해 히팅된 약액을 필터(950) 방향으로 흘려보내는 밸브(900)와, 밸브(900)를 통해 흘러오는 약액
을 필터링하여 약액조(100)에 공급하는 필터(950)를 포함한다. 여기서, 약액조(100)내에서 클리닝되는 웨이퍼(S1)는 지
지면(S2)에 의해 지지되어 있다.
도 3의 흐름도를 참조하면서, 상술한 구성을 바탕으로, 본 발명에 따른 반도체 소자의 웨이퍼를 클리닝하기 위한 세정방법
에 대하여 도시한 상세 흐름도이다.
먼저, 약액조(100)내에는 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 약액이 담겨 있으며, 필터(950)에 의해 필터링된 약액이 공급될 경
우, 이 약액을 오버 플로우시켜 외조(200)로 흘려 보낸다(단계 301). 여기서, 웨이퍼(S1)는 지지면(S2)에 의해 지지되어
있다.
외조(200)는 약액조(100)의 측면에 장착되어 약액조(100)에서 흘러나오는 약액을 임시 보관하면서 순환 배관(650)을 통
해 약액을 펌프(700)로 흘려보낸다(단계 302).
이때, 분석부(300)는 내조(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하고, 분석된 결과를 마이컴
(400)에 제공한다(단계 303).
마이컴(400)은 약액의 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단한다(단계 304).
상기 판단(304)결과, 약액의 pH가 산성으로 변할 경우, OH- 공급부(500)를 제어한다(단계 305). 반면에, 상기 판단(304)
결과, 약액의 pH가 염기성으로 변할 경우, H 공급부(600)를 제어한다(단계 306).
OH- 공급부(500)는 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조(200)에 임시 보관된 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해
OH-를 보충 공급한다(단계 307). 그리고, H 공급부(600)는 마이컴(400)의 제어에 의해 동작된 후, 내조(200)에 임시
보관된 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 H 를 보충 공급한다(단계 308).
펌프(700)는 내조(200)에서 흘러오는 약액의 흐름 압력이 낮기 때문에 그 압력을 높여 잘 흘러갈 수 있도록 펌핑을 수행하
여 히터(800)에 흘려보낸다(단계 309).
히터(800)는 펌프(700)의 펌핑 동작에 의해 흐르는 약액이 계속적으로 흐르기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도에
서 점차적으로 낮아지기 때문에 웨이퍼(S1)를 세정하기 위한 온도로 히팅 동작을 수행하여 밸브(950)에 흘려보낸다(단계
310).
밸브(900)는 히터(800)에 의해 히팅된 약액을 필터(950) 방향으로 흘려보낸다(단계 311). 그러면, 필터(950)는 밸브
(900)를 통해 흘러오는 약액을 필터링하여 약액조(100)에 순환하는 과정으로 공급한다(단계 312).
따라서, 클리닝 공정에서 세정 장비의 약액조(100)내 약액의 pH를 실시간으로 설정치와 비교 분석하여 설정치에 맞추기
위해 OH-와 H 를 선택적으로 보충 공급하여 약액의 pH를 설정치에 맞추면서 웨이퍼를 클리닝함으로써, 웨이퍼(S1) 상
의 파티클 제거 능력이 향상되며, 이로 인한 반도체 제품이 향상되므로 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의
의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계
에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한
다.
발명의 효과
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 클리닝 공정에서 세정 장비의 약액조내 약액의 pH를 실시간으로 설정치와 비교 분
석하여 설정치에 맞추기 위해 OH-와 H 를 선택적으로 보충 공급하여 약액의 pH를 설정치에 맞추면서 웨이퍼를 클리닝
함으로써, 웨이퍼 상의 파티클 제거 능력이 향상되며, 이로 인한 반도체 제품이 향상되므로 반도체 소자의 수율을 향상시
킬 수 있는 효과가 있다.
(57) 청구의 범위
공개특허 10-2006-0074768
- 4 -
청구항 1.
웨이퍼 세정용 약액이 담겨 있는 약액조와,
상기 약액을 임시 보관하면서 흘려보내는 외조와,
상기 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하는 분석부와,
상기 약액의 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는지를 판단하여 상기 약액의 pH가 산성으로
변할 경우, OH-가 공급되도록 제어하는 마이컴과,
상기 마이컴에 의해 동작된 후, 상기 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 OH-를 보충 공급하는 OH- 공급부와,
상기 약액의 압력 흐름을 펌핑하는 펌프와,
상기 펌핑된 약액을 히팅하는 히터와,
상기 히팅된 약액을 필터링시켜 상기 액액조로 공급하는 필터
를 포함하는 반도체 소자의 제조 장치.
청구항 2.
제 1 항에 있어서,
상기 마이컴은, 상기 약액의 pH가 염기성으로 변할 경우, H 가 공급되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의
제조 장치.
청구항 3.
제 2 항에 있어서,
상기 H 의 공급은, 상기 마이컴에 의해 동작된 H 공급부에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
청구항 4.
웨이퍼 세정용 약액을 오버 플로우시켜 흘려보내는 제1과정과,
상기 약액의 pH를 설정치와 실시간으로 비교 분석하여 pH가 산성으로 변하는지, 아니면, 약액의 pH가 염기성으로 변하는
지를 판단하는 제2과정과,
상기 약액의 pH가 산성으로 변할 경우, 상기 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 OH-를 보충 공급하는 제3과정과,
상기 약액의 압력 흐름을 펌핑하여 제공하는 제4과정과,
상기 펌핑된 약액을 히팅 및 필터링시켜 순환시키는 제5과정
을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
공개특허 10-2006-0074768
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청구항 5.
제 4 항에 있어서,
상기 제2과정에서의 판단결과, 약액의 pH가 염기성으로 변할 경우, 상기 약액의 pH를 설정치에 맞추기 위해 H 를 보충
공급하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
도면
도면1
공개특허 10-2006-0074768
- 6 -
도면2
공개특허 10-2006-0074768
- 7 -
도면3
공개특허 10-2006-0074768
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