KR100445057B1

KR100445057B1 - 반도체 제조공정중 후공정에서의 웨이퍼 세정방법

Info

Publication number: KR100445057B1
Application number: KR10-2001-0088677A
Authority: KR
Inventors: 윤효섭; 최근민
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2004-08-21
Also published as: KR20030058262A

Abstract

본 발명은 BEOL공정에서 메가소닉(megasonic) 에너지를 인가하지 않으면서 입자 제거 효율을 증대시킬 수 있는 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다. 본 발명은 웨이퍼 표면의 입자를 제거하기 위한 세정방법에 있어서, 메가소닉 에너지를 인가하지 않고, 희석된 NH₄OH:H₂O₂:순수=1:1:100 (부피비)의 조성을 갖는 세정용액을 사용하여 65℃에서 약 10분간 상기 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정중 후공정에서의 웨이퍼 세정방법을 제공한다. 본 발명에 의하면 이러한 높은 애스펙트비를 갖는 웨이퍼 세정시 메가소닉 에너지를 인가하지 않으면서도 입자 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 제조공정중 후공정에서의 웨이퍼 세정방법{Method of cleaning semiconductor wafer in back end of line}

본 발명은 반도체 제조공정중 후공정(BEOL;Back End of Line)에서의 웨이퍼 세정방법에 관한 것으로, 특히 BEOL공정에서 메가소닉(megasonic) 에너지를 인가하지 않으면서 입자 제거 효율을 증대시킬 수 있는 웨이퍼 세정방법에 관한 것이다.

반도체 공정에서 입자 제거를 위하여 APM(또는 SC-1)이라고 하는 NH₄OH, H₂O₂및 순수(DI water)를 1:1:5 또는 1:4:20의 비율로 혼합하여 상온 또는 50℃ 이하에서 사용하고 있다. 반도체 소자의 집적화에 따른 최소 선폭의 감소로 제거해야 할 입자 크기 또한 0.16㎛ 이하로 감소되고 있으며, 이러한 크기의 입자를 제거하기 위해서는 메가소닉(megasonic) 에너지를 인가하여 입자 제거 효율을 증대시켜 왔다.

오늘날 반도체 소자의 집적도는 512M, 1G DRAM급의 초고집적화가 이루어지고 있다. 이와 같이 초고집적화된 반도체 소자에서도 전공정(FEOL;Front End of Line)에서는 입자 제거를 위해 APM(Ammonia Peroxide Mixture)을 세정용액과 함께 메가소닉 에너지를 인가하여 사용하고 있다.

반면, 도1a에 나타낸 바와 같이 애스펙트비(Aspect ratio)(b/a)가 증가된 패턴(12)을 가진 웨이퍼(11) 상태에서 후공정(BEOL;Back End of Line) 진행시 입자 제거를 위해 메가소닉 에너지를 인가할 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 높은 소닉에너지(≥450W)에 의해 패턴(12)이 손상되어 메가소닉 에너지를 인가할 수 없으며, 입자 제거를 위해서는 단지 APM 세정용액만을 사용하고 있다. 그러나 이 경우, 입자 제거 효율은 소닉에너지를 인가할 경우와 비교하여 현저히 낮다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 APM 세정용액의 화학약품의 농도를 낮추고 이로 인해 입자 제거 능력이 감소되는 것을 보완해주기 위하여 공정 진행온도를 높임으로써 메가소닉 에너지를 인가하지 않으면서도 높은 애스펙트비의 패턴을 가진 웨이퍼 세정시 입자 제거 효율을 증대시킬수 있는 반도체 제조공정중 BEOL공정에서의 최적화된 웨이퍼 세정방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1a 내지 도 1b는 종래의 메가소닉 에너지를 이용한 세정시 발생하는 문제점을 도시한 도면.

도 2는 기존의 APM세정과 본 발명에 의한 수정된 SC-1 세정에 있어서의 입자 제거 효율을 비교하여 나타낸 도면.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의해서 BEOL공정에서의 최적화된 웨이퍼 세정방법은 웨이퍼 표면의 입자를 제거하기 위한 세정방법에 있어서, 메가소닉 에너지를 인가하지 않고, 희석된 NH₄OH:H₂O₂:순수=1:1:100 (부피비)의 조성을 갖는 세정용액을 사용하여 65℃에서 약 10분간 상기 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정중 후공정에서의 웨이퍼 세정방법을 제공한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

실리콘웨이퍼 표면에 존재하는 입자 제거를 위해서는 다음의 두 조건을 만족시켜야 한다. 먼저, 입자 표면과 웨이퍼 표면은 세정 용액내에서 모두 동일한 극성의 제타 포텐셜(Zeta potential)을 가져야 하며, 실리콘웨이퍼 표면으로부터 입자를 리프트오프(lift-off)시키기 위해 실리콘웨이퍼 표면을 식각해야 한다.

전자의 조건을 만족시키는 세정용액은 NH₄OH, H₂O₂및 순수(DI water)의 혼합용액인 APM수용액으로서, 이 용액내에서는 모든 입자와 실리콘웨이퍼 표면 사이의 제타 포텐셜이 동일한 극성 특성을 가지므로 지금까지 입자 제거 공정에 사용되고있다.

후자의 조건은 APM 세정용액의 NH₄OH 성분에 의해 표면 식각반응이 일어난다. 본 발명은 기존의 APM특성을 그대로 사용하되, 기존의 혼합 조성이 아니라, 혼합 조성물을 현격히 희석시킴으로써 필요 이상의 화학약품의 소모를 최소화하고, 고온공정(65℃)으로 세정공정을 진행함으로써 웨이퍼 표면을 활성화시켜 메가소닉 에너지를 가하지 않고도 메가소닉 에너지를 인가한 경우와 대등한 수준으로 입자 제거 효율을 향상시킨다.

본 발명에서는 화학약품을 희석시켜 사용한 APM 세정용액을 수정된 SC-1(MSC-1)이라 하였다. 이 수정된 SC-1 세정은 반도체 제조공정의 전공정에 적용이 가능하다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 웨이퍼 표면의 입자 제거를 위한 세정공정시 사용되는 상기 수정된 SC-1은 NH₄OH:H₂O₂:순수=1:1:100 (부피비)의 조성을 가진다. 이러한 세정용액을 이용하여 65℃에서 약 10분간 웨이퍼를 세정하여 웨이퍼 표면의 입자를 제거한다. 이때, 상술한 바와 같이 메가소닉 에너지를 인가하지 않는다.

도2는 본 발명에 의한 수정된 SC-1 세정용액으로 베어(bare) 웨이퍼를 세정한 결과를 나타낸 것으로, 기존의 APM(또는 SC-1) 세정용액에 메가소닉 에너지를 인가한 경우와 입자 제거 효율이 유사함을 알 수 있다. 본 발명의 실험은 베어 웨이퍼에서 행하였으나, 이러한 결과로부터 패턴이 형성된 웨이퍼에도 적용이 가능할것으로 판단된다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

GOI 특성 열화, 패턴 브릿징, 금속간 배선의 단락 등의 원인이 되는 입자를 제거하는 공정은 반도체 공정에서 가장 어려운 세정공정 중의 하나이다. 고집적화에 따른 높은 애스펙트비를 갖는 웨이퍼에 메가소닉 에너지를 적용하는 것은 어려운데, 본 발명에 의하면 이러한 높은 애스펙트비를 갖는 웨이퍼 세정시 메가소닉 에너지를 인가하지 않으면서도 입자 제거 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

삭제
삭제
웨이퍼 표면의 입자를 제거하기 위한 세정방법에 있어서,

메가소닉 에너지를 인가하지 않고, 희석된 NH₄OH:H₂O₂:순수=1:1:100 (부피비)의 조성을 갖는 세정용액을 사용하여 65℃에서 약 10분간 상기 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정중 후공정에서의 웨이퍼 세정방법.