KR100480468B1 - Method for removing photo resist for semiconductor fabrication - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마스크로 사용된 포토레지스트 물질을 제거할 때 폼핑(Popp) 현상의 방지는 물론 공정 간소화를 통한 생산성 향상을 실현할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 리프트 핀을 다운시킨 상태에서 포토레지스트 물질의 공정을 수행하고, 폼핑 현상의 해소를 위해 황산을 이용하는 습식 크리닝 공정을 통해 포토레지스트 물질을 완전히 제거하는 종래 방식과는 달리, 리프트 핀을 다운/업/다운시켜가면서 저압/고압/저압의 공정 조건하에서 포토레지스트 물질을 제거함으로써, 폼핑 현상의 억제는 물론 포토레지스트 물질의 제거 공정을 대폭적으로 간소화할 수 있기 때문에 반도체 소자의 제품 신뢰도 및 생산성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 것이다.The present invention is to prevent the foaming (Popp) when removing the photoresist material used as a mask as well as to improve the productivity through the process simplification. Unlike the conventional method of carrying out the processing of the resist material and completely removing the photoresist material through a wet cleaning process using sulfuric acid to eliminate the foaming phenomenon, the low / high / low pressure of the lift pin is down / up / down. By removing the photoresist material under the process conditions of, the process of removing the photoresist material as well as the suppression of the foaming phenomenon can be greatly simplified, thereby effectively improving the product reliability and productivity of the semiconductor device.
Description
본 발명은 반도체를 제조하는데 사용되는 포토레지스트(PR)를 제거하는 기법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고농도 도우즈(Dose) 등의 불순물이 주입된 포토레지스트를 제고하는데 적합한 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for removing photoresist (PR) used to manufacture a semiconductor, and more particularly, to a method suitable for preparing a photoresist implanted with impurities such as high concentration doses.
일반적으로, 포토리쏘그라피 기술은 패터닝이나 이온 주입 공정 등에 사용되는 다양한 형태의 마스크 패턴들을 형성하는데 널리 이용되고 있는데, 포토리쏘그라피 기술에서는 먼저 웨이퍼 상에 포토레지스트 물질을 코팅하고, 노광 및 현상 등의 공정을 통해 포토레지스트 물질의 일부를 선택적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하며, 이와 같이 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하는 식각 공정 또는 이온 주입 공정 등을 수행한다.In general, photolithography technology is widely used to form various types of mask patterns used in patterning or ion implantation processes. In photolithography technology, a photoresist material is first coated on a wafer, and the exposure and development are performed. A portion of the photoresist material is selectively removed through the process to form a photoresist pattern, and an etching process or an ion implantation process using the photoresist pattern thus formed as a mask is performed.
이후에, 후속하는 공정의 진행을 위해 잔류하는 포토레지스트 물질(즉, 포토레지스트 패턴)은 PR 스트립 공정 등을 통해 제거되는데, 이러한 잔류 포토레지스트 물질에는 하부와 상부 금속층간을 연결하는 비아홀의 형성을 위한 비아 식각시에 유기되는 금속 함유 폴리머 물질이 함유되거나 혹은 이온 주입 공정 등에 의해 고농도의 도우즈들이 주입되어 있다.Thereafter, the remaining photoresist material (i.e., photoresist pattern) is removed through a PR strip process or the like for further processing, and the remaining photoresist material is formed through the formation of via holes connecting the lower and upper metal layers. For example, a metal-containing polymer material, which is organic at the time of via etching, may be contained or a high concentration of doses may be injected by an ion implantation process or the like.
따라서, 종래에는 배치(Batch) 타입의 쳄버 장비를 이용하여 대략 80℃ 이하의 온도 조건에서 포토레지스트 물질의 제거 공정(스트립 공정)을 수행하는데, 이와 같이 비교적 낮은 온도 조건에서 포토레지스트 물질의 제거 공정을 수행하는 이유는 폼핑(Popping) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위해서이다.Therefore, in the related art, a process of removing a photoresist material (strip process) is performed at a temperature condition of about 80 ° C. or less using a batch-type chamber equipment. The reason for performing the above is to prevent the popping phenomenon from occurring.
그러나, 배치 타입의 쳄버 장비를 이용하는 종래 방법은 저온 공정으로 인해 에싱 레이트(Ashing rate)가 느려 장시간 동안 수행해야만 하기 때문에 생산성이 떨어진다는 문제가 있으며, 또한 플라즈마에 기인하는 웨이퍼의 손상이 야기되는 문제점을 갖는다.However, the conventional method using the batch type chamber equipment has a problem that the productivity is low because the ashing rate is slow due to the low temperature process and must be performed for a long time, and also the problem of wafer damage caused by plasma is caused. Has
한편, 상기한 바와 같은 배치 타입의 공정 쳄버를 사용하는 종래 방법에서의 문제점을 해결하기 하나의 방법으로서 매엽식 장비를 사용하는 방법이 있는데, 매엽식 장비를 이용하는 종래 방법에서는 장비내의 리프트 핀(Lift pin)을 다운시킨 상태에서 소정의 공정 조건으로 웨이퍼 상의 포토레지스트 물질을 제거하는데, 이러한 종래 방법은 리프트 핀을 다운시킨 상태(웨이퍼와 히터 블록이 근접한 상태)로 제거 공정을 진행하기 때문에 폼핑 현상이 어느 정도 발생할 수밖에 없으나, 이를 해소하기 위해 에싱 처리 후에 습식 크리닝에서 황산을 이용하여 포토레지스트 물질을 완전히 제거하는 방식을 취하고 있다.On the other hand, to solve the problems in the conventional method using the batch-type process chamber as described above, there is a method using a single-sheet equipment, in the conventional method using a single-sheet equipment, lift pins (Lift) in the equipment The photoresist material on the wafer is removed under predetermined process conditions while the pin is down. In this conventional method, the foaming phenomenon is performed because the removal process is performed with the lift pin down (the wafer and the heater block are in close proximity). In order to solve this problem to some extent, in order to solve this problem, sulfuric acid is used in wet cleaning after the ashing treatment to completely remove the photoresist material.
이러한 매엽식 장비를 이용하는 종래 방법은 어느 정도의 도우즈(Dose) 량에서는 폼핑 현상이 그다지 심하지 않아 크게 문제되지는 않으나, E15 이상에서는 폼핑 현상이 심하게 나타나 쳄버 오염, 파티클, PR 찌꺼기 등의 문제가 야기되기 때문에 습식 클리닝의 주기가 매우 짧아지게 되는 문제점을 갖는다.The conventional method using such sheet type equipment is not a big problem because the foaming phenomenon is not so severe at a certain amount of dose, but the foaming phenomenon is severely above E15, which causes problems such as chamber contamination, particles, and PR dregs. This causes a problem that the cycle of wet cleaning becomes very short.
더욱이, 매엽식 장비를 이용하는 종래 방법은 황산을 이용한 습식 클리닝 공정을 별도로 더 진행해야만 하기 때문에 반도체 제조 공정이 복잡하게 되는 문제점을 갖는다.Moreover, the conventional method using sheetfed equipment has a problem that the semiconductor manufacturing process is complicated because the wet cleaning process using sulfuric acid must be further performed separately.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스크로 사용된 포토레지스트 물질을 제거할 때 폼핑(Popp) 현상의 방지는 물론 공정 간소화를 통한 생산성 향상을 실현할 수 있는 반도체 제조용 포토레지스트 제거 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and when removing the photoresist material used as a mask, removing photoresist for semiconductor manufacturing, which can realize productivity improvement through process simplification as well as prevention of popping phenomenon. The purpose is to provide a method.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 구동 수단에 의해 상하 운동하는 리프트 핀과 히터 블록이 내장된 공정 쳄버를 이용하여 웨이퍼 상에 잔류하는 포토레지스트 물질을 제거하는 방법에 있어서, 상기 리프트 핀을 다운시키고, 상대적인 저압의 공정 조건에서 상기 웨이퍼 상의 포토레지스트 물질을 소정 온도로 가열시키는 제 1 과정; 상기 리프트 핀을 업시키고, 상대적인 고압의 공정 조건에서 상기 포토레지스트 물질의 노출 부분에 형성된 도우즈 주입층을 제거하는 제 2 과정; 상기 리프트 핀을 다운시키고, 상기 고압의 공정 조건에서 상기 웨이퍼 상에 있는 포토레지스트 물질의 일부를 제거하는 제 3 과정; 및 상기 리프트 핀의 다운 상태를 유지하고, 상기 저압의 공정 조건에서 상기 웨이퍼 상에 잔류하는 나머지 포토레지스트 물질들을 제거하는 제 4 과정으로 이루어진 반도체 제조용 포토레지스트 제거 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for removing photoresist material remaining on a wafer by using a process chamber in which a lift pin and a heater block are vertically moved by a driving means. And heating the photoresist material on the wafer to a predetermined temperature at relatively low pressure processing conditions; A second process of raising the lift pin and removing a dose injection layer formed in the exposed portion of the photoresist material at a relatively high pressure process condition; A third process of bringing down the lift pins and removing a portion of the photoresist material on the wafer at the high pressure process conditions; And a fourth process of maintaining the down state of the lift pin and removing the remaining photoresist materials remaining on the wafer under the low pressure process conditions.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 반도체 제조용 포토레지스트를 제거하는 각 과정을 도시한 공정 순서도이다.1A to 1D are process flowcharts illustrating each process of removing a photoresist for semiconductor manufacturing according to a preferred embodiment of the present invention.
먼저, 웨이퍼(102) 상에 임의의 패턴으로 형성한 포토레지스트 패턴을 마스크로 이용하는 이온 주입 공정, 식각 공정 등을 수행하게 되면, 일 예로서 도 1a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 물질(104)의 노출된 상단 부분에 도우즈 주입층(106)이 형성된다.First, when an ion implantation process, an etching process, or the like using a photoresist pattern formed in an arbitrary pattern on a wafer 102 as a mask is performed, as shown in FIG. 1A, for example, the photoresist material 104 may be used. A dose injection layer 106 is formed in the exposed top portion of.
이와 같은 상태에서 후속하는 공정을 수행하기 위해 포토레지스트 물질을 제거하는 스트립 공정을 수행하게 되는데, 일 예로서 도 2a에 도시된 바와 같이, 공정 쳄버(202)의 도시 생략된 제어 수단에 의해 제어되는 구동 수단(204)의 구동력에 따라 상하 방향으로 운동하는 리프트 핀(206)을 다운시킨 후 압력 0.5 - 1.5 Torr, 히터 블록(208)의 온도 220 - 270℃ 조건에서 대략 5 - 7초간 진행함으로써 포토레지스트 물질을 80 - 120℃의 온도로 가열시킨다. 도 2a에 있어서, 미설명부호 210은 웨이퍼를 나타낸다.In this state, a strip process of removing the photoresist material is performed to perform a subsequent process. As an example, as shown in FIG. 2A, controlled by control means, not shown, of the process chamber 202. After the lift pin 206 moving up and down in accordance with the driving force of the driving means 204 is down, the pressure is 0.5 to 1.5 Torr and the temperature of the heater block 208 is 220 to 270 ° C for about 5 to 7 seconds. The resist material is heated to a temperature of 80-120 ° C. In FIG. 2A, reference numeral 210 denotes a wafer.
여기에서, 포토레지스트 물질을 80 - 120℃의 온도로 가열시키는 것은 포토레지스트 물질이 가열되지 않으면 에싱레이트가 늦어져 생산성이 떨어지는 문제가 야기되고, 온도가 너무 높으면 폼핑 현상이 발생하는 문제가 야기되기 때문이다.Here, heating the photoresist material to a temperature of 80-120 ° C. causes the ashing rate to slow down if the photoresist material is not heated, and a problem of foaming phenomenon if the temperature is too high. Because.
다음에, 일 예로서 도 2b에 도시된 바와 같이, 구동 수단(204)을 구동하여 리프트 핀(206)을 업시킨 후 고압(2 - 3Torr), RF 파워 800 - 950Watt의 공정 조건에서 대략 5 - 15초 동안 공정을 진행함으로써, 일 예로서 도 1b에 도시된 바와 같이, 도우즈 주입층(106)을 제거한다.Next, as an example, as shown in FIG. 2B, the driving means 204 is driven to lift the lift pin 206, and then approximately 5-at process conditions of high pressure (2-3 Torr) and RF power 800-950 Watts. By running the process for 15 seconds, the dose injection layer 106 is removed as an example, as shown in FIG. 1B.
여기에서, 고압(2 - 3Torr)의 공정 조건에 포토레지스트 물질 제거 공정을 수행하는 것은 에싱레이트가 빠를 경우 폼핑이 빠른 시간 내에 발생하기 때문에 느린 에싱레이트 조건으로 만들어주기 위해서이다. 이때, 공정 쳄버(202)의 윈도우를 통해 폼핑이 발생하는 순간을 관찰하여 공정시간을 정하는 것으로, 폼핑이 발생하는 순간을 기준으로 대략 2초 정도를 뺀 값을 공정시간으로 설정하면 된다.Here, the photoresist material removal process is performed at a high pressure (2-3 Torr) process condition in order to make the slow ashing condition because foaming occurs in a fast time when the ashing rate is fast. At this time, the process time is determined by observing the moment when foaming occurs through the window of the process chamber 202, and a value obtained by subtracting about 2 seconds from the moment when foaming occurs is set as the process time.
이어서, 구동 수단(204)을 구동하여 리프트 핀(206)을 다운시킨 후 고압(2 - 3Torr), RF 파워 800 - 950Watt, 히터 블록(208) 온도 220 - 270℃의 공정 조건에서 대략 20 - 25초 동안 공정을 진행함으로써, 일 예로서 도 1c에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(102) 상에 있는 포토레지스트 물질(104)의 일부를 제거한다.The drive pin 206 is then driven to drive down the lift pins 206 and then approximately 20-25 at process conditions of high pressure (2-3 Torr), RF power 800-950 Watt, and heater block 208 temperature 220-270 ° C. By going through the process for a second, a portion of the photoresist material 104 on the wafer 102 is removed as an example, as shown in FIG. 1C.
마지막으로, 리프트 핀(206)의 다운 상태를 그대로 유지하고, 압력 0.5 - 1.5Torr, RF 파워 800 - 950Watt, 히터 블록(208) 온도 220 - 270℃의 공정 조건에서 포토레지스트 물질 제거 공정을 진행하여, 일 예로서 도 1d에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(102) 상에 잔류하는 포토레지스트 물질(104)의 나머지를 완전히 제거함으로써, 포토레지스트 물질의 스트리핑 공정(제거 공정)을 완료한다. 여기에서, 압력을 0.5 - 1.5Torr로 낮게 하여 공정을 진행하는 것은 포토레지스트 폼핑이 더 이상 발생하지 않는 단계이므로 에싱레이트를 빠르게 하기 위해서이다.Finally, while maintaining the down state of the lift pin 206, the process of removing the photoresist material under the process conditions of pressure 0.5-1.5 Torr, RF power 800-950 Watt, heater block 208 temperature 220-270 ℃ For example, as shown in FIG. 1D, the stripping process (removal process) of the photoresist material is completed by completely removing the remainder of the photoresist material 104 remaining on the wafer 102. In this case, the process is carried out at a low pressure of 0.5-1.5 Torr in order to speed up the ashing rate because photoresist foaming no longer occurs.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 리프트 핀을 다운시킨 상태에서 포토레지스트 물질의 공정을 수행하고, 폼핑 현상의 해소를 위해 황산을 이용하는 습식 크리닝 공정을 통해 포토레지스트 물질을 완전히 제거하는 전술한 종래 방식과는 달리, 리프트 핀을 다운/업/다운시켜가면서 저압/고압/저압의 공정 조건하에서 포토레지스트 물질을 제거함으로써, 폼핑 현상의 억제는 물론 포토레지스트 물질의 제거 공정을 대폭적으로 간소화할 수 있기 때문에 반도체 소자의 제품 신뢰도 및 생산성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, the above-described conventional method of completely removing the photoresist material by performing a process of the photoresist material in a state where the lift pin is down and a wet cleaning process using sulfuric acid to eliminate the foaming phenomenon. Unlike the method, by removing the photoresist material under low / high / low pressure process conditions while down / up / down the lift pin, the process of removing the photoresist material as well as suppressing the foaming phenomenon can be greatly simplified. Therefore, product reliability and productivity of the semiconductor device can be effectively improved.
도 1a 내지 1d는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 반도체 제조용 포토레지스트를 제거하는 각 과정을 도시한 공정 순서도,1A to 1D are process flowcharts illustrating each process of removing a photoresist for semiconductor manufacturing according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2a는 리프트 핀을 업시킨 상태의 공정 쳄버 단면도,2A is a cross-sectional view of the process chamber with the lift pins up;
도 2b는 리프트 핀을 다운시킨 상태의 공정 쳄버 단면도.2B is a process chamber cross-sectional view with the lift pin down;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
102 : 웨이퍼 104 : 포토레지스트 물질102 wafer 104 photoresist material
106 : 도우즈 주입층106: dose injection layer
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20080103 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |