KR100391225B1 - Apparatus and Method for Treatment a Surface of Semiconductor Substrate - Google Patents
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Abstract
레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔 및 이소프로필 알코올(IPA)을 이용한 반도체 기판의 표면처리 장치 및 방법이 제시된다.An apparatus and method for surface treatment of a semiconductor substrate using a laser beam radiated from a laser beam irradiation device and isopropyl alcohol (IPA) are provided.
반도체 기판의 표면처리 장치는 순수가 채워지는 세정챔버, 반도체 기판을 상하로 이송하기 위해 세정챔버 저부에 설치된 기판 이송수단, 기판 이송수단 상에 설치된 기판 홀더, 세정챔버 상측에 설치된 가스 분사구 및 레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔이 반도체 기판 상에 조사될 수 있도록 세정챔버의 적어도 일측면에 설치된 레이저 빔 조사구를 포함한다. 반도체 기판의 표면처리를 위하여 반도체 기판 표면에 이소프로필 알코올 박막이 형성되도록 하고, 이소프로필 알코올 박막이 증발하기 전에 반도체 기판 표면에 레이저 빔을 조사한다. 반도체 기판이 순수로부터 완전히 노출되면 레이저 빔의 조사를 중단하고 질소가스를 계속 유입시켜 파티클의 재부착을 방지하면서 반도체 기판이 완전히 건조되도록 한다.The surface treatment apparatus of the semiconductor substrate includes a cleaning chamber filled with pure water, a substrate transfer means installed at the bottom of the cleaning chamber to transfer the semiconductor substrate up and down, a substrate holder installed on the substrate transfer means, a gas injection hole provided above the cleaning chamber, and a laser beam. It includes a laser beam irradiation port provided on at least one side of the cleaning chamber so that the laser beam radiated from the irradiation apparatus can be irradiated on the semiconductor substrate. The isopropyl alcohol thin film is formed on the surface of the semiconductor substrate for surface treatment of the semiconductor substrate, and the laser beam is irradiated on the surface of the semiconductor substrate before the isopropyl alcohol thin film evaporates. When the semiconductor substrate is completely exposed from pure water, the irradiation of the laser beam is stopped and nitrogen gas is continuously introduced so that the semiconductor substrate is completely dried while preventing particle reattachment.
본 발명에 의하면 반도체 기판의 세정 및 건조를 일원화할 수 있고 반도체 기판의 양면을 레이저로 동시에 세정 및 건조할 수 있어 공정효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, cleaning and drying of the semiconductor substrate can be unified, and both surfaces of the semiconductor substrate can be cleaned and dried at the same time with a laser, thereby improving process efficiency.
Description
본 발명은 기판의 표면처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판의 세정 및 건조를 동시에 진행할 수 있는 반도체 기판의 표면처리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface treatment method for a substrate, and more particularly, to a surface treatment method for a semiconductor substrate capable of simultaneously cleaning and drying the semiconductor substrate.
반도체 기판 상에 소자를 형성하기 위해서는 여러 단계의 공정을 거쳐야 한다. 이러한 각 공정 단계에서 공정이 수행되는 반도체 기판 표면에는 불필요한 박막과 각종 오염물이 발생하게 되므로, 소자 형성 전후에 일정시간 반도체 기판을 세정하고 건조하는 공정을 진행하여야 한다.In order to form a device on a semiconductor substrate, several steps must be performed. Since unnecessary thin films and various contaminants are generated on the surface of the semiconductor substrate where the process is performed in each of these process steps, the process of cleaning and drying the semiconductor substrate for a predetermined time before and after forming the device should be performed.
더욱이 반도체 소자의 제조기술은 점차 고집적화 및 미세화되고 있으며, 따라서 공정 중에 기판에 부착된 초미세한 이물질이라도 소자의 오동작을 초래하고 수율을 저하시키는 등 소자의 신뢰성 및 단가에 지대한 영향을 미치게 되므로, 세정 기술의 중요성이 새로이 인식되었고 세정 성능을 향상시킬 것이 요구되고 있다.In addition, the manufacturing technology of semiconductor devices is gradually becoming more integrated and miniaturized. Therefore, even the ultra-fine foreign matter attached to the substrate during the process has a great influence on the reliability and the unit cost of the device, such as causing malfunction of the device and lowering the yield. The importance of is newly recognized and is required to improve the cleaning performance.
일반적으로 반도체 기판의 세정은 각종 화학물질을 이용한 습식 방식으로 진행되고 있다. 그런데 소자가 미세화됨에 따라 습식 세정만으로는 기판 상에 부착된 오염물을 완전히 제거할 수 없으며, 세정 후 물 반점(water mark)이 발생하는 문제점이 있다.In general, the cleaning of the semiconductor substrate is proceeding in a wet manner using various chemicals. However, as the device becomes finer, wet cleaning alone does not completely remove contaminants attached to the substrate, and there is a problem in that water marks occur after cleaning.
습식 세정 방식의 문제점을 해결하기 위하여 현재에는 레이저를 이용한 세정 방법이 활발히 연구되고 있다. 레이저를 이용한 세정 기술에서는 기판 표면에 부착되어 있는 미세 파티클을 제거하기 위하여 레이저 빔을 조사하게 되는데, 그 세정 효과를 더욱 높이기 위하여 레이저 빔을 조사하기 전 반도체 기판 상에 액상 박막을 형성하여야 하는데, 액상 박막을 형성하는 방법으로는 기판 표면에 액체를 흘려 보내는 방법이나 가열된 증기를 뿌려주어 일정한 두께의 박막을 형성하는 방법 등이 이용되고 있다.In order to solve the problem of the wet cleaning method, a cleaning method using a laser has been actively studied. In the cleaning technique using a laser, a laser beam is irradiated to remove fine particles attached to the surface of the substrate. In order to further enhance the cleaning effect, a liquid thin film must be formed on a semiconductor substrate before irradiating the laser beam. As a method of forming a thin film, a method of flowing a liquid to the substrate surface, a method of spraying heated steam to form a thin film having a constant thickness, and the like are used.
그러나 기판 표면에 액체를 흘려보내는 경우에는 반도체 기판 표면에 형성되는 액상 박막의 두께를 균일하게 제어하기 어렵고 많은 양의 액체가 사용되는 단점이 있다. 또한, 가열된 증기를 뿌려주는 경우에는 레이저 빔 조사 직전에 가열된 증기를 뿌려 기판 상에 일정한 박막이 형성되게 하고 레이저 빔 조사 후 모든 액체가 증발되어지게 제어되어야 하므로, 액체의 가열 장치 및 정확한 제어가 필요하게 되어 시스템이 복잡하게 되고 레이저 빔 조사 후에도 액층이 잔존할 우려가 있어 소자의 신뢰성을 저하시킨다.However, when the liquid flows to the substrate surface, it is difficult to uniformly control the thickness of the liquid thin film formed on the semiconductor substrate surface and a large amount of liquid is used. In addition, in the case of spraying the heated steam, the heating steam and the precise control of the liquid should be controlled so that a certain thin film is formed on the substrate by spraying the heated steam immediately before the laser beam irradiation and all liquids are evaporated after the laser beam irradiation. Is required, the system is complicated, and there is a risk that the liquid layer remains after the laser beam irradiation, thereby reducing the reliability of the device.
뿐만 아니라 소자의 미세화에 따라 반도체 기판 뒷면의 파티클도 제거해야 하는데, 현재의 건식 세정기술로는 한번의 세정공정으로 기판의 한쪽 면만이 세정 가능하기 때문에 양면세정을 위해서는 두 번의 세정 과정을 거쳐야 하므로 공정 효율이 저하되는 단점이 있다.In addition, as the device becomes smaller, particles on the back side of the semiconductor substrate must be removed. In the current dry cleaning technology, only one side of the substrate can be cleaned by one cleaning process, so two cleaning processes are required for two-sided cleaning. There is a disadvantage that the efficiency is lowered.
한편, 세정공정에는 기판을 건조시키는 공정이 반드시 후속되어야 한다. 기판의 건조 방법으로는 고속회전 방식, 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 이용하는 방식 등이 이용되고 있다. 고속회전 방식은 기판을 회전시키면서 기판 상부로 순수(D.I. Water)를 떨어뜨리면서 기판을 건조시키는 방법으로서, 기판 회전시 캐리어 및 기판에서 떨어져 나간 순수가 기판에 역흡착되고, 기판을 로딩 및 언로딩하는 과정에서 기판이 손상되는 등의 단점이 있다. 따라서, 최근 웨이퍼가 대구경화 되어가면서 고속회전 건조방식 대신 IPA 증기를 이용한 건조방식이 많이 이용되고 있다.On the other hand, the cleaning step must be followed by a step of drying the substrate. As a method for drying the substrate, a high speed rotation method, a method using isopropyl alcohol (IPA) vapor, or the like is used. The high-speed rotation method is a method of drying a substrate while dropping DI water onto the substrate while rotating the substrate. The pure water that has been separated from the carrier and the substrate during the rotation of the substrate is adsorbed to the substrate, and the substrate is loaded and unloaded. There are disadvantages such as damage to the substrate in the process. Therefore, in recent years, as wafers have been large-sized, a drying method using IPA steam has been widely used instead of a high speed rotation drying method.
그런데 반도체 소자의 신뢰성 향상 및 수율 향상을 위해서 세정 및 건조 공정은 반드시 필요한 공정이지만 세정과 건조 공정이 이분화되어 있음에 따라 공정시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, 세정을 마친 기판을 세정챔버로부터 건조챔버로 이송할 때 기판에 오염물이 재부착될 수 있어 세정 효과가 저하되게 된다.By the way, the cleaning and drying process is a necessary process in order to improve the reliability and yield of the semiconductor device, but there is a disadvantage that the process and the time is required as the cleaning and drying process is divided into two parts. In addition, when the cleaned substrate is transferred from the cleaning chamber to the drying chamber, contaminants may be reattached to the substrate, thereby reducing the cleaning effect.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 기판의 세정 및 건조 공정을 일원화함으로써 기판의 표면처리에 소요되는 시간을 단축시키는 데 그 기술적 과제가 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and there is a technical problem in shortening the time required for surface treatment of a substrate by unifying the cleaning and drying processes of the semiconductor substrate.
본 발명의 다른 기술적 과제는 기판의 양면을 동시에 세정함으로써 세정 공정을 단순화시키고 기판 배면의 파티클에 의한 영향을 최소화하는 데 있다.Another technical problem of the present invention is to simplify the cleaning process and minimize the influence of particles on the back side of the substrate by simultaneously cleaning both sides of the substrate.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치 및 표면처리를 위한 준비 상태를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a surface treatment apparatus and a preparation state for the surface treatment of a semiconductor substrate according to the present invention.
도 2a 및 2b는 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치에 의한 표면처리 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are views for explaining a surface treatment progress process by the surface treatment apparatus of the semiconductor substrate according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치에 의해 표면처리를 완료한 상태를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a state in which the surface treatment is completed by the surface treatment apparatus of the semiconductor substrate according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 세정챔버 12 : 기판 이송 수단10 cleaning chamber 12 substrate transfer means
14 : 반도체 기판 16 : 기판 홀더14 semiconductor substrate 16 substrate holder
18 : 순수 20 : 가스 분사구18: pure water 20: gas nozzle
22 : 빔 조사구(Quartz Window) 24 : 레이저 빔 조사 장치22: beam irradiation port (Quartz Window) 24: laser beam irradiation device
26 : 액체 배출구 28 : IPA 박막26: liquid outlet 28: IPA thin film
30 : 레이저 광원 32 : 제1 미러30 laser light source 32 first mirror
34 : 제2 미러34: second mirror
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔을 이용하여 반도체 기판의 파티클을 제어하기 위한 표면처리 장치로서, 반도체 기판이 로딩되며, 순수가 채워지는 세정챔버, 상기 반도체 기판을 상하로 이동시키기 위해 상기 세정챔버 저부에 설치된 기판 이송 수단, 상기 반도체 기판을 고정하기 위해 상기 기판 이송 수단 상에 설치된 기판 홀더, 상기 세정챔버 일측에 설치되어 세정 가스 및 건조 가스를 분사시키기 위한 가스 분사구 및 상기 레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔이 상기 세정챔버 내로 조사될 수 있도록 상기 세정챔버의 적어도 일측면에 설치된 레이저 빔 조사구를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surface treatment apparatus for controlling particles of a semiconductor substrate using a laser beam emitted from a laser beam irradiation apparatus, the cleaning chamber being loaded with a semiconductor substrate and filled with pure water. A substrate transfer means installed at the bottom of the cleaning chamber to move the semiconductor substrate up and down, a substrate holder installed on the substrate transfer means to fix the semiconductor substrate, and installed at one side of the cleaning chamber to inject cleaning gas and dry gas And a laser beam irradiator provided on at least one side of the cleaning chamber so that a gas injection hole for the laser beam and the laser beam radiated from the laser beam irradiation device are irradiated into the cleaning chamber.
여기에서, 기판 홀더는 진공 척 또는 에지 그리퍼로 구성하고, 레이저 빔 조사구는 세정챔버의 대향하는 양측면에 각각 설치되며, 세정챔버 저부에 상기 순수를 배출하기 위한 액체 배출구를 더 포함할 수 있다.Here, the substrate holder is composed of a vacuum chuck or an edge gripper, the laser beam irradiator is provided on opposite sides of the cleaning chamber, respectively, and may further include a liquid discharge port for discharging the pure water to the bottom of the cleaning chamber.
또한, 상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔을 이용하여 반도체 기판의 파티클을 제어하기 위한 반도체 기판의 표면처리 방법으로서, 순수가 채워진 세정챔버 내로 반도체 기판을 로딩하고, 상기 세정챔버 저부에 설치된 기판 이송 장치 상에 설치된 기판 홀더에 의해 상기 반도체 기판을 고정시키는 단계, 상기 세정챔버 내로 세정가스를 주입하여 상기 순수 표면에 세정가스에 의한 액상 박막이 형성되도록 하는 단계, 상기 레이저 빔 조사 장치로부터 방사되는 레이저 빔을 조사하고, 상기 세정챔버 내로 건조가스를 분사하는 단계, 상기 반도체 기판을 상기 순수로부터 노출시켜 상기 노출된 반도체 기판 표면으로 상기 세정가스에 의한 액상 박막이 연장되도록 하는 단계, 상기 순수로부터 상기 반도체 기판이 완전히 노출되면 상기 레이저 빔의 조사를 중단하는 단계, 상기 건조가스의 공급을 중단하는 단계 및 상기 반도체 기판을 상기 세정챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention for achieving the above technical problem is a surface treatment method of a semiconductor substrate for controlling the particles of the semiconductor substrate using a laser beam radiated from the laser beam irradiation apparatus, the semiconductor substrate into a cleaning chamber filled with pure water Loading and fixing the semiconductor substrate by a substrate holder installed on a substrate transfer device installed at the bottom of the cleaning chamber, injecting cleaning gas into the cleaning chamber to form a liquid thin film by the cleaning gas on the pure surface. Step, irradiating a laser beam radiated from the laser beam irradiation apparatus, and spraying a dry gas into the cleaning chamber, the semiconductor substrate is exposed from the pure water to the exposed semiconductor substrate surface liquid phase thin film by the cleaning gas Allowing it to extend, phase from the pure When the semiconductor substrate is completely exposed and a step and a step of unloading the semiconductor substrate from the cleaning chamber to the step of stopping the irradiation of the laser beam, stopping the supply of the drying gas.
여기에서, 반도체 기판은 진공 척 또는 에지 그리퍼에 의해 수평 또는 수직으로 고정하고, 반도체 기판을 상기 순수로부터 노출시키는 방법은 상기 기판 이송 장치의 이동에 의하거나 상기 세정챔버로부터 상기 순수를 배출시킴으로써 이루어진다. 그리고, 반도체 기판 표면에 형성된 세정가스의 액상 박막이 증발하기 전에 반도체 기판에 레이저 빔이 조사될 수 있도록 반도체 기판의 노출 속도를 조절하여야 하고, 레이저 빔이 세정챔버의 양측면에서 각각 조사되도록 하면 반도체 기판의 양면을 동시에 세정할 수 있다. 또한, 세정가스로는 이소프로필 알콜 증기를 이용하며, 건조가스로는 질소 가스를 이용하는 것이 바람직하다.Here, the semiconductor substrate is fixed horizontally or vertically by a vacuum chuck or edge gripper, and the method of exposing the semiconductor substrate from the pure water is by moving the substrate transfer device or by discharging the pure water from the cleaning chamber. Then, the exposure rate of the semiconductor substrate should be controlled so that the laser beam is irradiated onto the semiconductor substrate before the liquid thin film of the cleaning gas formed on the surface of the semiconductor substrate evaporates. When the laser beams are irradiated from both sides of the cleaning chamber, the semiconductor substrate Both sides of can be cleaned simultaneously. In addition, it is preferable to use isopropyl alcohol vapor as the cleaning gas and nitrogen gas as the dry gas.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치의 개략도로서, 표면처리를 위한 준비 상태를 나타낸다.1 is a schematic view of a surface treatment apparatus for a semiconductor substrate according to the present invention, showing a state of preparation for surface treatment.
저부에 기판 이송 수단(12)이 설치된 세정챔버(10)에서, 반도체 기판(14)은 로봇 시스템에 의해 카세트로부터 세정챔버(10) 내로 운반된 후, 기판 이송 수단(12) 상의 기판 홀더(16)에 의해 세정챔버(10) 저부에 대해 수직으로 고정되며, 기판 이송 수단(12)에 의해 상하로 이동 가능하다.In the cleaning chamber 10 provided with the substrate transfer means 12 at the bottom, the semiconductor substrate 14 is transported from the cassette into the cleaning chamber 10 by the robotic system, and then the substrate holder 16 on the substrate transfer means 12. It is fixed vertically with respect to the bottom of the cleaning chamber 10 by the (), it is movable up and down by the substrate transfer means (12).
세정챔버(10) 내에는 반도체 기판(14)이 잠겨질 만큼 충분한 양의 순수(D. I. water; 18)가 채워져 있으며, 세정챔버(10) 상측에는 세정 및 건조에 필요한 가스가 유입될 수 있는 가스 분사구(20)가 설치되어 있다.A sufficient amount of DI water 18 is filled in the cleaning chamber 10 so that the semiconductor substrate 14 is submerged, and a gas injection hole into which the gas necessary for cleaning and drying may flow into the cleaning chamber 10. 20 is provided.
또한, 세정챔버(10)의 적어도 한 측면에는 반도체 기판(14)을 세정하기 위한 레이저 빔이 조사되는 빔 조사구(22)를 설치하여, 레이저 빔 조사 장치(24)로부터방사되는 레이저 빔이 세정챔버(10) 내로 조사될 수 있도록 한다. 레이저 빔 조사장치(24)는 레이저 광원(30)으로부터 방사되는 레이저 빔을 다수의 광학 미러(32, 34) 및 렌즈(도시하지 않음)를 통해 반사시켜 출사하는 장치이다.In addition, at least one side surface of the cleaning chamber 10 is provided with a beam irradiation port 22 to which a laser beam for cleaning the semiconductor substrate 14 is irradiated, so that the laser beam radiated from the laser beam irradiation device 24 is cleaned. To be irradiated into the chamber 10. The laser beam irradiation device 24 is a device that reflects a laser beam emitted from the laser light source 30 through a plurality of optical mirrors 32 and 34 and lenses (not shown) and emits the light.
한편, 순수(18)를 세정챔버(10)로부터 배출시켜 반도체 기판(14)이 노출되도록 하기 위하여 세정챔버(10) 저부에는 액체 배출구(26)가 설치된다.On the other hand, the liquid discharge port 26 is provided at the bottom of the cleaning chamber 10 to discharge the pure water 18 from the cleaning chamber 10 to expose the semiconductor substrate 14.
반도체 기판(14)을 세정하기 위한 준비단계로서, 순수(18)가 채워진 세정챔버(10)를 열고 처리하고자 하는 반도체 기판(14)을 운반하여 기판 이송수단(12) 상의 기판 홀더(16)에 고정한다.As a preparatory step for cleaning the semiconductor substrate 14, the cleaning chamber 10 filled with pure water 18 is opened and the semiconductor substrate 14 to be processed is transported to the substrate holder 16 on the substrate transfer means 12. Fix it.
세정챔버(10) 내에 반도체 기판(14)을 로딩할 때에는 로봇 시스템을 이용하는데, 반도체 기판(14)을 세정챔버(10) 저부에 대해 수직으로 설치하고자 하는 경우에는 로봇 시스템에 회전 기능을 추가한다. 즉, 다수의 반도체 기판이 수평 상태로 수납되어 있는 카세트에서 처리하고자 하는 반도체 기판을 수평 상태 그대로 잡아서 빼낸 후 90°로 회전시켜 반도체 기판(14)을 수직으로 세운 다음, 세워진 반도체 기판(14)을 기판 홀더(16)에 장착하게 되면, 반도체 기판이 수직으로 설치된 상태에서 레이저 빔을 조사할 수 있다. 이 경우 기판 홀더(16)는 진공 척을 이용하여 구성한다.When loading the semiconductor substrate 14 into the cleaning chamber 10, a robot system is used. If the semiconductor substrate 14 is to be installed perpendicularly to the bottom of the cleaning chamber 10, a rotation function is added to the robot system. . That is, the semiconductor substrate to be processed is removed from the cassette in which the plurality of semiconductor substrates are stored in a horizontal state, and the semiconductor substrate 14 is vertically rotated by 90 °, and then the standing semiconductor substrate 14 is placed vertically. When mounted on the substrate holder 16, the laser beam can be irradiated while the semiconductor substrate is installed vertically. In this case, the substrate holder 16 is constructed using a vacuum chuck.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전술한 것과 같이 로봇 시스템에 회전 기능을 추가하여 반도체 기판(14)을 수직으로 세우고, 에지 그리퍼(edge gripper)로 구성한 기판 홀더(16)에 의해 반도체 기판의 에지 부분만을 잡아서 고정한 상태에서, 레이저 빔이 세정챔버(10)의 양측 빔 조사구(22)로부터 각각 조사되도록 하면 반도체 기판(14)의 양면을 동시에 세정할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the edge portion of the semiconductor substrate is formed by the substrate holder 16, which is vertically erected in the vertical direction by adding a rotation function to the robot system and constituted by an edge gripper as described above. In the state where only the fixed state is held, the laser beams are irradiated from both beam irradiation holes 22 of the cleaning chamber 10 so that both surfaces of the semiconductor substrate 14 can be cleaned simultaneously.
도 2a 및 2b는 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치에 의한 표면처리 진행 과정을 설명하기 위한 도면이다.2A and 2B are views for explaining a surface treatment progress process by the surface treatment apparatus of the semiconductor substrate according to the present invention.
순수(18)가 채워진 세정챔버(10) 내로 로딩한 반도체 기판(14)을 기판 홀더(16)로 고정한 상태에서, 가스 분사구(20)를 통해 이소프로필 알코올(IPA) 증기를 분사하여 순수(18)의 표면에 IPA 박막(28)이 형성되도록 한다. 이후, 빔 조사구(20)를 통해 레이저 빔이 조사되도록 하는 한편, 가스 분사구(20)를 통해 질소 가스를 분사하면서 반도체 기판(14)이 그 상측부터 점차 순수(18) 밖으로 노출되도록 한다. 여기에서, 레이저 빔은 반도체 기판(14)에 형성된 소자의 특성에 따라 레이저 빔의 에너지 및 각도를 조절하여 방사하여야 한다.In the state where the semiconductor substrate 14 loaded into the cleaning chamber 10 filled with pure water 18 is fixed with the substrate holder 16, isopropyl alcohol (IPA) vapor is injected through the gas injection port 20 to obtain pure water 18 The IPA thin film 28 is formed on the surface of the substrate. Subsequently, the laser beam is irradiated through the beam irradiation port 20, while the nitrogen substrate is sprayed through the gas injection port 20 so that the semiconductor substrate 14 is gradually exposed out of the pure water 18 from the upper side thereof. Here, the laser beam should be emitted by adjusting the energy and angle of the laser beam according to the characteristics of the device formed on the semiconductor substrate 14.
반도체 기판(14)을 노출시키는 방법은 기판 이송수단(12)을 상측으로 이동시키는 방법과 세정챔버(10) 내의 순수(18)를 액체 배출구(26)를 통해 배출시키는 방법이 있다. 도 2a에 도시한 것과 같이 기판 이송수단(12)을 상측으로 이동시킴으로써 반도체 기판(14)을 노출시키는 경우에는 레이저 빔이 조사되는 위치가 고정된 상태에서 반도체 기판(14)의 이동에 의해 스캐닝이 이루어진다.The method of exposing the semiconductor substrate 14 includes a method of moving the substrate transfer means 12 upward and a method of discharging the pure water 18 in the cleaning chamber 10 through the liquid discharge port 26. When the semiconductor substrate 14 is exposed by moving the substrate transfer means 12 upward as shown in FIG. 2A, scanning is performed by the movement of the semiconductor substrate 14 in a state where the laser beam irradiation position is fixed. Is done.
반면, 도 2b에 도시한 것과 같이 순수(18)의 배출에 의해 반도체 기판(14)을 노출시키는 경우에는 기판 이송장치(12)를 고정시킨 상태에서 레이저 빔 조사장치(24)의 제2 미러(34)를 하측으로 이동시켜 레이저 빔이 조사되는 위치를 조정함으로써 순수(18)가 배출됨에 따라 노출되는 반도체 기판(14) 표면을 스캐닝한다.On the other hand, when the semiconductor substrate 14 is exposed by the discharge of the pure water 18 as shown in FIG. 2B, the second mirror of the laser beam irradiator 24 is fixed while the substrate transfer device 12 is fixed. 34 is moved downward to adjust the position where the laser beam is irradiated, thereby scanning the surface of the semiconductor substrate 14 exposed as the pure water 18 is discharged.
한편, 가스 분사구(20)를 통해 유입된 IPA 증기는 순수(18) 표면에서 액상의 IPA 박막(28)으로 존재하고, 반도체 기판(14)이 노출되기 시작하면서 반도체 기판(14)의 노출면을 따라 연장된다. 순수(18) 표면에 형성된 IPA 박막(28)은 반도체 기판(14)이 노출됨에 따라 균일한 두께로 반도체 기판(14) 표면에 코팅되기 때문에 레이저 빔을 조사할 때 반도체 기판(14) 전면에 걸쳐 균일한 스캐닝 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 소량의 IPA를 사용하여 IPA 박막을 형성함으로써 습식세정의 단점인 과도한 화학약품 사용으로 인한 환경오염을 최소화할 수 있다.Meanwhile, the IPA vapor introduced through the gas injection port 20 exists as a liquid IPA thin film 28 on the surface of the pure water 18, and the semiconductor substrate 14 begins to be exposed, thereby exposing the exposed surface of the semiconductor substrate 14. Extends accordingly. Since the IPA thin film 28 formed on the surface of the pure water 18 is coated on the surface of the semiconductor substrate 14 with a uniform thickness as the semiconductor substrate 14 is exposed, the IPA thin film 28 is spread over the entire surface of the semiconductor substrate 14 when the laser beam is irradiated. Uniform scanning effect can be obtained. As such, by forming an IPA thin film using a small amount of IPA, environmental pollution due to excessive chemical use, which is a disadvantage of wet cleaning, can be minimized.
노출된 반도체 기판(14)의 파티클은 순수와 IPA의 표면장력 차이에 의해 순수 위에 형성된 IPA 박막(28)쪽으로 이끌려가게 되고, 또한 레이저 빔 조사 장치(24)로부터 빔 주사구(22)를 통해 반도체 기판(14) 표면에 주사되는 레이저 빔에 의해 반도체 기판(14) 표면의 파티클이 제거되게 된다. 이것은 표면장력을 이용해 기판 상의 수분 및 오염입자를 제거하는 마란고니(Marangoni)원리를 이용한 것으로, 이에 의해 기판 상의 파티클뿐만 아니라 습식 세정시 발생하는 물반점을 효과적으로 제거할 수 있다.Particles of the exposed semiconductor substrate 14 are attracted toward the IPA thin film 28 formed on the pure water by the difference in the surface tension of the pure water and the IPA, and also through the beam injection hole 22 from the laser beam irradiation device 24. Particles on the surface of the semiconductor substrate 14 are removed by the laser beam scanned on the surface of the substrate 14. It uses the Marangoni principle to remove moisture and contaminants on the substrate using surface tension, thereby effectively removing water spots generated during wet cleaning as well as particles on the substrate.
이때, IPA 증기의 증발 속도에 따라 반도체 기판(14)의 노출 속도를 조절하여 반도체 기판(14) 표면의 IPA 박막(28)이 증발하기 전, 즉 IPA 박막(28)에 파티클이 흡착된 상태에서 레이저 빔을 조사하게 되면 IPA 박막이 레이저 빔의 에너지에 의해서 순간적으로 끓으면서 폭발적으로 증발함에 의해 기판 표면의 파티클을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.At this time, the exposure speed of the semiconductor substrate 14 is adjusted according to the evaporation rate of the IPA vapor, so that the particles are adsorbed onto the IPA thin film 28 before the IPA thin film 28 on the surface of the semiconductor substrate 14 evaporates. When the laser beam is irradiated, the IPA thin film can be more effectively removed from particles on the substrate surface by instantaneous boiling and explosive evaporation by the energy of the laser beam.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 레이저 광원으로는 엑시머 레이저를 사용하는데, 엑시머 레이저 빔은 제거하고자 하는 조직의 분자 결합을 직접 파괴시켜 조직을 제거하기 때문에 처리 대상물에 가해지는 손상(damage)을 최소화하는 데에 효과적이고, 라인 빔 형태이기 때문에 스캔 효율 측면에서도 이점이 있다.In a preferred embodiment of the present invention, an excimer laser is used as the laser light source. The excimer laser beam directly destroys the molecular bonds of the tissue to be removed to remove the tissue, thereby minimizing damage to the object to be treated. It is effective in this regard, and in the form of a line beam, there is an advantage in terms of scan efficiency.
도 3은 본 발명에 의한 반도체 기판의 표면처리 장치에 의해 표면처리를 완료한 상태를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a state in which the surface treatment is completed by the surface treatment apparatus of the semiconductor substrate according to the present invention.
반도체 기판(14)이 모두 노출되어 기판 표면 전체에 대해 세정 처리가 완료되면 가스 분사구(20)로부터 질소 가스만 유입되도록 한다. 질소 가스만 유입시킴에 의해 반도체 기판의 건조효과를 향상시키고 제거된 파티클이 기판에 재부착되는 것을 방지할 수 있다. 세정 및 건조 공정이 완료되면 반도체 기판(14)을 세정챔버(10)로부터 언로딩한다.When all of the semiconductor substrate 14 is exposed and the cleaning process is completed for the entire surface of the substrate, only nitrogen gas flows from the gas injection port 20. By introducing only nitrogen gas, it is possible to improve the drying effect of the semiconductor substrate and to prevent the particles from being reattached to the substrate. When the cleaning and drying process is completed, the semiconductor substrate 14 is unloaded from the cleaning chamber 10.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative in all respects and not as restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
상술한 본 발명은 반도체 기판의 세정 및 건조가 동시에 진행되므로 소자 제고 공정 단계와 공정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 레이저를 이용한 세정 기술을 도입함에 의해 초미세화되고 있는 소자의 미세한 파티클까지도 제어할 수 있으며, 반도체 기판의 양면을 동시에 세정할 수 있어 공정 효율을 향상시킬 수 있다.In the present invention described above, since the cleaning and drying of the semiconductor substrate are performed at the same time, it is possible to shorten the device manufacturing process step and the processing time. In addition, by introducing a cleaning technique using a laser, even fine particles of an ultrafine element can be controlled, and both surfaces of the semiconductor substrate can be simultaneously cleaned, thereby improving process efficiency.
뿐만 아니라, 기판 표면에 박막의 IPA층이 형성되므로 세정 공정에서 사용되는 IPA와 고가의 화학재료 사용량을 감소시킬 수 있고, 레이저 빔 조사에 의한 반도체 기판의 온도 상승 효과에 의해 공정 완료 후 기판 표면에 IPA가 잔류하는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the IPA layer of the thin film is formed on the surface of the substrate, the amount of IPA and expensive chemical materials used in the cleaning process can be reduced, and the temperature of the semiconductor substrate by the laser beam irradiation increases the temperature on the substrate surface after completion of the process. IPA can be prevented from remaining.
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