KR100596857B1

KR100596857B1 - Method of manufacturing bit-line by using CO2 snow jet cleaning process

Info

Publication number: KR100596857B1
Application number: KR1020040001951A
Authority: KR
Inventors: 황상순
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2006-07-04
Also published as: KR20050073847A

Abstract

본원 발명은 비트 라인 볼록이를 감소시키는 세정 방법을 사용한 반도체 소자의 비트라인 형성 방법에 관한 것으로서, 비트라인 볼록이의 원인인 반도체 기판상에 있는 잔존하는 입자를 CO₂ Snow Jet 세척 기법을 적용하여 제거함으로써, 후속되는 ILD Dep 공정에서 발생할 수 있는 비트라인이 단락되거나 또는 얇아지는 것과 같은 비트라인 볼록이 문제를 해결할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method for forming a bit line of a semiconductor device using a cleaning method to reduce bit line convexity, and by applying a CO ₂ Snow Jet cleaning technique to the remaining particles on the semiconductor substrate, By eliminating, the bitline convex, such as shorting or thinning of the bitline, which may occur in a subsequent ILD Dep process, is characterized by being able to solve the problem.

Description

Method of manufacturing bit-line by using CO2 snow jet cleaning process {C2 CO2 snow jet cleaning process}

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 비트라인 볼록이의 문제점을 도시한 도면.1A-1D illustrate the problem of bit line convex in the prior art.

도 2a 및 도 2b는 본원 발명에 따른 CO₂ Snow Jet Cleaning 방법의 원리를 도시한 도면.2A and 2B illustrate the principle of a CO ₂ Snow Jet Cleaning method according to the present invention.

본원 발명은 비트라인 볼록이를 감소시키는 세정 방법을 사용한 반도체 소자의 비트라인 형성 방법에 관한 것으로서, 비트라인 볼록이의 원인인 반도체 기판상에 잔존하는 입자를 CO₂ Snow Jet 세척 기법을 적용하여 제거함으로써, 후속되는 ILD Dep (Interlayer Dielectric Deposition)공정에서 발생할 수 있는 비트라인이 단락되거나 또는 얇아지는 것과 같은 비트라인 볼록이 문제를 해결할 수 있는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a bit line of a semiconductor device using a cleaning method that reduces bit line convexity, and removes the particles remaining on the semiconductor substrate causing the bit line convex by applying a CO ₂ Snow Jet cleaning technique. Therefore, the present invention relates to a technique in which bit line convex, such as shorting or thinning of bit lines, which may occur in a subsequent ILD Dep (Interlayer Dielectric Deposition) process, can solve the problem.

비트라인에서 발생하는 주요한 결함(defect)은 비트라인이 도중에 단락되거나 또는 비트라인이 원하는 두께보다 훨씬 얇아지는 등의 현상인데, 이러한 결함은 비트라인 볼록이에 기인한다.The major defects that occur in a bitline are such that the bitline is shorted along the way, or the bitline is much thinner than the desired thickness, which is due to bitline convexity.

도 1a를 참조하면, ILD Dep 공정 전의 반도체 기판을 도시하고 있는데, 비트라인이 형성될 반도체 기판의 가운데에 상부로 볼록 튀어 나온 부분이 발견된다. 이렇게 볼록 튀어 나온 부분을 비트라인 볼록이라 한다.Referring to FIG. 1A, there is shown a semiconductor substrate before an ILD Dep process, in which a convex protruding portion is found in the middle of a semiconductor substrate on which a bit line is to be formed. This convex projection is called bit line convex.

이러한 비트라인 볼록이는 ILD BPSG Flow 후에는 도 1b과 같이 더 커지게 되고, 그 후 비트라인 BM Dep(Barrier Metal Depostion) 공정을 거치면 도 1c와 같이 된다.The bit line convex becomes larger as shown in FIG. 1B after the ILD BPSG flow, and then, as shown in FIG. 1C after the bit line BM Dep (Barrier Metal Depostion) process.

그리고, 실제로 비트 라인에 대한 에칭 공정을 거치고 나면, 도 1d와 같이 비트라인의 일부가 단선이 되든지 아니면, 비트라인의 두께가 일부 얇아진 상태가 되는 문제를 발생시키게 된다.After the etching process is performed on the bit line, as shown in FIG. 1D, a part of the bit line may be disconnected or the thickness of the bit line may be partially thinned.

비트라인 볼록이가 발생하는 원인은, ILD Dep 공정 전에 기판위에 존재하던 불필요한 입자들이 ILD Dep 공정을 통해서 원형의 토폴로지(topology) 융기로 성장하기 때문이다.The reason for the bit line convexity is that unnecessary particles existing on the substrate before the ILD Dep process grow into circular topology bumps through the ILD Dep process.

이러한 비트라인 볼록이를 제거하는 종래의 방법으로는, 첫째 Megasonic Vibration 방법, 둘째 DI Water Scrubbing 방법, 셋째 Wet chemical cleaning 방법이 있는데, 첫째와 둘째 방법은 웨이퍼 표면에 붙어 있는 입자에 물리적 힘을 가하여 제거하게 되는데, 100nm 정도의 입자들은 웨이퍼 표면과의 흡착력이 강하기 때문에 위 방법들로는 효과적으로 제거되지 않는다.Conventional methods of removing such bitline convex include first megasonic vibration method, second DI water scrubbing method, and third wet chemical cleaning method. Particles of about 100 nm are not effectively removed by the above methods because they have a strong adsorption force on the wafer surface.

또한 셋째 방법은, 웨이퍼 표면에 흡착된 입자를 화학적으로 녹이거나, 또는 웨이퍼 표면과 입자사이의 흡착력을 상쇄시키도록 해리하는 방법인데, 이는 화학 물질이 직접 웨이퍼 표면에 접촉하기 때문에 추가적인 오염이 발생할 가능성이 있고, 또한 Implant Dose가 out diffusion되어 이전 공정의 implant 효과가 약화될 수 있는 문제점이 있다.The third method is to chemically dissolve the particles adsorbed on the wafer surface or dissociate them to offset the adsorption force between the wafer surface and the particles, which may cause additional contamination because the chemicals directly contact the wafer surface. In addition, there is a problem that the implant dose is out-diffused to weaken the implant effect of the previous process.

이러한 종래 기술의 문제점들에 착안하여, 본원 발명은 CO₂ Snow Jet Cleaning 방법을 사용함으로써, 100nm 크기의 입자를 웨이퍼 표면에서 용이하게 제거함과 동시에 웨이퍼 표면에 아무런 손상을 가하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다.In view of these problems of the prior art, the present invention aims to easily remove particles of 100 nm size from the surface of the wafer while not damaging the surface of the wafer by using a CO ₂ Snow Jet Cleaning method.

상술한 목적을 달성하기 위한 본원 발명은, 반도체 소자의 비트 라인을 형성하는 방법에 있어서, ILD Dep 공정 전에, CO₂ 기체를 0.5 마이크론 필터를 통해 정제하는 단계와, 정제된 CO₂ 기체를 제트 형태로 분사하여 단열 팽창 방식으로 CO₂ 드라이아이스 입자를 생성하되, CO₂ 드라이아이스 입자는 5000psi 이내의 내부 압력을 갖는 실린터 장치 내에서 형성되는 단계와, 형성된 CO₂ 드라이아이스 입자를 웨이퍼 표면에 분사하는 단계를 포함하되, 웨이퍼 표면에 흡착된 100㎚ 크기의 불필요한 입자를 충돌시켜 제거하는 세정 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.Invention herein to achieve the above object, there is provided a method of forming a bit line of a semiconductor device, ILD Dep step before, the steps and, the purified CO ₂ gas purifying the CO ₂ gas through a 0.5 micron filter jet type CO ₂ dry ice particles are produced by adiabatic expansion by spraying with a CO ₂ dry ice particle, which is formed in a cylinder apparatus having an internal pressure within 5000 psi, and sprays the formed CO ₂ dry ice particles onto the wafer surface. Including a step, characterized in that for performing a cleaning process to remove by removing the unwanted particles of the size of 100nm adsorbed on the wafer surface.

본원 발명에 따른, CO₂Snow Jet Cleaning 방식의 작동 원리를 설명하면, 우선 CO₂ 가스를 준비하고, 이를 필터를 사용하여 높은 순도로 정제시켜 정제된 CO₂를 준비한다. 여기서, 본원 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, CO₂를 정제하기 위하여 사용되는 필터는 0.5 마이크론(micoron) 이하인 것이 바람직하다.Referring to the principle of operation of the CO ₂ Snow Jet Cleaning method according to the present invention, first, prepare a CO ₂ gas, it is purified to high purity using a filter to prepare purified CO ₂ . Here, according to a preferred embodiment of the present invention, the filter used to purify CO ₂ is preferably 0.5 micron (micoron) or less.

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정제된 CO₂를 제트 형태로 분사하면, 기체가 단열 팽창을 겪음에 다라서 냉각되고 상온에서 작은 크기의 드라이아이스 제트(dryice jet)가 생성된다. 또한, CO₂ 드라이아이스 제트를 형성하기 위한 실린더 장치의 내부 압력은 5000 psi 이내가 적합하다.Spraying the purified CO ₂ in the form of a jet cools the gas as it undergoes adiabatic expansion and produces a small size dryice jet at room temperature. In addition, the internal pressure of the cylinder apparatus for forming the CO ₂ dry ice jet is suitably within 5000 psi.

이렇게 형성된 드라이아이스 제트를 웨이퍼 표면에 분사함으로써, 웨이퍼 표면에 흡착된 입자들이 드라이아이스 제트 입자와 물리적인 충동을 하게 되고, 드라이아이스 제트 입자의 운동량이 웨이퍼 표면에 흡착된 입자에 전이되어, 운동량 전이 원리에 의해서 웨이퍼 표면에 흡착된 입자들이 웨이퍼 표면을 이탈하게 된다. By spraying the dry ice jet thus formed on the wafer surface, the particles adsorbed on the wafer surface have a physical impulse with the dry ice jet particles, and the momentum of the dry ice jet particles is transferred to the particles adsorbed on the wafer surface, thereby transferring the momentum transfer. By principle, the particles adsorbed on the wafer surface leave the wafer surface.

도 2a는 웨이퍼 표면에 흡착된 입자를 향해, 드라이아이스 제트 입자들이 분사되는 상황을 도시하고 있다. 이렇게 분사된 드라이아이스 제트 입자가 웨이퍼 표면에 흡착된 입자와 충돌하여, 운동량을 전이시키게 되면 웨이퍼 표면의 입자가 도 2b와 같이 제거된다.FIG. 2A illustrates a situation in which dry ice jet particles are sprayed toward particles adsorbed on a wafer surface. When the sprayed dry ice jet particles collide with the particles adsorbed on the wafer surface to transfer the momentum, the particles on the wafer surface are removed as shown in FIG. 2B.

이와 같이, 드라이아이스 입자와 웨이퍼 표면에 흡착된 입자 간에 직접 충돌이 이루어지기 때문에, 입자가 웨이퍼 표면에서 떨어져 나갈 확률이 높다. 또한, 입자들간의 물리적 충돌이 있을 때, 두 입자간의 질량이 비슷할 수록 운동량 전이가 용이하게 일어나기 때문에, 본원 발명의 바람직한 실시예에 따르면, CO₂기체의 단열 팽창에 따른 드라이아이스 입자를 생성할 때 압력 또는 노즐의 크기 등과 같은 요소를 조정하여, 드라이아이스 입자의 질량을 웨이퍼 표면에서 제거하고자 하는 입자의 질량과 어느 정도 비슷하게 하여, 입자들간의 충돌을 일으키는 것이 효과적이다.As such, since direct collisions occur between the dry ice particles and the particles adsorbed on the wafer surface, the probability of the particles falling off from the wafer surface is high. Further, when there is a physical conflict between the particles, the more similar the mass between two particles due to take place is facilitated momentum transfer, in accordance with a preferred embodiment of the present invention, when generating the dry ice particles according to the adiabatic expansion of the CO ₂ gas By adjusting factors such as pressure or nozzle size, it is effective to cause the mass of dry ice particles to be somewhat similar to the mass of the particles to be removed from the wafer surface, causing collisions between the particles.

또한, 웨이퍼 표면에 입사된 드라이아이스 입자중에서 웨이퍼 표면에 잔존하게 되는 것들도 있게 되는데, 이들은 승화되기 때문에, 최종적으로 웨이퍼 표면을 오염시키지 않으며 특별한 흔적을 남기지도 않는다. In addition, some dry ice particles incident on the wafer surface remain on the wafer surface, and since they sublime, they do not finally contaminate the wafer surface and leave no special marks.

상술한 본원 발명에 따르면, 기존의 세정 공정으로는 제거하기 힘들었던 100nm 이하의 입자를 제거할 수 있기 때문에, 비트라인 볼록이 숫자를 감소시켜 소자의 동작 특성 향상과 수율 증대를 기대할 수 있으며, 특히 웨이퍼 표면에 특별한 오염 또는 흔적을 남기지 않아 나아가 공정의 안정화를 기대할 수 있다.According to the present invention described above, since the particles of 100 nm or less, which were difficult to remove by the conventional cleaning process, can be removed, the bit line convex can be reduced in number, thereby improving the operating characteristics of the device and increasing the yield. No special contamination or traces are left on the surface, further stabilizing the process.

Claims

In the method of forming a bit line of a semiconductor device,

Before ILD Dep Process,

Purifying the CO ₂ gas through a 0.5 micron filter;

Spraying the purified CO ₂ gas in a jet form to produce CO ₂ dry ice particles by adiabatic expansion, wherein the CO ₂ dry ice particles are formed in a cylinder device having an internal pressure within 5000 psi; And

Spraying the formed CO ₂ dry ice particles onto a wafer surface

Including but not limited to:

And performing a cleaning process of colliding and removing unnecessary particles having a size of 100 nm adsorbed on the wafer surface.

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