KR100622809B1 - 반도체 소자의 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 소자의 금속막을 식각한 후 실시하는 세정 공정에서의 금속막의 부식을 방지하기 위한 세정 방법에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 소자의 세정 방법은 금속막을 포함한 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판을 이소프로필 알콜로 세정하는 이소프로필 알콜 세정 단계; 상기 기판을 탈이온수로 린스하는 단계; 상기 기판을 최종 린스하는 단계; 상기 최종 린스 후 120초 이내의 대기 시간 후 이소프로필 알콜 증기로 건조하는 단계로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 반도체 소자의 세정 방법은 최종 린스 후, 기판이 대기하고 있는 대기시간을 조절하여 기판에 남아있는 탈이온수가 금속과 반응할 시간을 최소화시켜 금속막의 부식을 방지함으로써, 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

금속막 부식, 세정, 이소프로필 알콜(IPA), 탈이온수(DIW)

Description

반도체 소자의 세정 방법{Method of cleaning semiconductor device}

도 1은 종래의 세정장치를 나타내는 구성도이다.

도 2는 종래의 세정장치의 세정시 발생하는 금속막의 부식 사진을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명에 의한 세정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 4는 종래 기술과 본 발명에 의한 세정한 후의 불량 발생을 나타내는 단면도이다.

본 발명은 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 소자의 금속막을 식각한 후 실시하는 세정 공정에서의 금속막의 부식을 방지하기 위한 세정 방법에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 발전에 따라 반도체 소자 제조 기술도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 소자는 집적도, 미세화, 동작속도 등 을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다.

이와 같은 고집적화는 설계 기술의 선폭 감소에 따른 이차원적 감소뿐만이 아니라 게이트 절연막이나 층간절연막과 같은 절연막, 알루미늄, 구리를 포함한 배선재료 및 커패시터 등의 소자를 구성하는 여러 박막의 신재료 개발과 극미세 박막의 구현으로 달성되어 왔다.

반도체 소자 집적화의 대표적인 예라 할 수 있는 게이트 절연막은 수 nm 두께에 이르렀고 이에 따른 터널링 전류의 증가로 인해 새로운 고유전 게이트 절연막으로의 전환을 시도하고 있다.

이렇게 반도체 소자가 초고집적화되면서 제조 공정수는 증가되며, 각 공정 후에는 많은 잔류물 또는 오염물이 표면에 남게 되어 이것들을 제거하는 세정 공정 의 중요성은 더욱 부각되고 있는 추세다. 반도체 소자 제조 공정 중 발생하는 오염물은 소자의 구조적 형상의 왜곡과 전기적 특성을 저하시킴으로써 그 소자의 신뢰성 및 수율 등에 큰 영향을 미치기 때문에 반드시 제거되어야 한다.

특히 금속막의 식각 후 실시하는 세정의 경우, 세정액 또는 기타 여러 물질에 의해 금속막의 부식 및 식각의 위험성이 높기 때문에, 금속막의 부식을 최소로 하면서 포토레지스트 및 식각부산물 등의 오염원을 효과적으로 제거할 수 있는 세정 방법이 필요하다.

도 1은 종래의 세정장치를 나타내는 구성도이다. 도 1을 참조하면, 먼저 스트리퍼(Stripper) 세정조에서 상기 금속막의 식각 후 잔류한 포토레지스트 및 유기 오염물 등을 일차적으로 제거한다. 이때 기판에 남아있는 세정액 등을 이소프로필 알콜(IPA: Isopropyl Alcohol)로 제거하는 이소프로필 알콜 세정 단계를 거친 후 탈이온수(DIW: Deionized Water)에 의한 세정과 최종 린스 단계를 거치면서 기판에 남아있는 미세한 오염물까지 모두 제거하고 건조 단계에서 기판을 건조하게 된다.

그런데 상기와 같은 세정 공정을 거친 뒤 금속막의 부식 또는 부식에 의한 반응성 소스를 형성하는 경우가 흔히 발생한다. 또한, 상기 반응성 소스는 세정 후에는 관찰되지 않더라도 후속 공정에서 불량의 원인으로 작용한다. 예를 들어, 후속 공정인 실리콘산화질화막(SiON) 증착 과정에서 브리지(Bridge)를 형성할 수 있는 크기까지 성장을 하여 전체 수율을 감소시키는 원인이 되고 있다.

도 2는 종래의 세정장치의 세정시 발생하는 금속막의 부식 사진을 나타내는 도면으로, 도 2를 살펴보면, 종래의 세정 방식으로 반도체 기판을 세정했을 때 금속막의 부식을 확인할 수 있다. 상기와 같은 금속막의 부식 현상은 탈이온수에 의한 세정 후 건조 과정에서 상기 탈이온수가 제거되지 않고 금속막과 반응하기 때문에 발생한 것이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 최종 린스 후 기판의 대기시간을 조절할 수 있도록 하여 금속막의 부식을 방지할 수 있는 반도체 소자의 세정방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 금속막을 포함한 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판을 이소프로필 알콜로 세정하는 이소프로필 알콜 세정 단계; 상기 기판을 탈이온수로 린스하는 단계; 상기 기판을 최종 린스하는 단계; 상기 최종 린스 후 120초 이내의 대기 시간 후 이소프로필 알콜 증기로 건조하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 소자의 세정 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 세정 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 세정 장치는 로더부(도시하지 않음), 스트리퍼 세정조(100), 이소프로필 알콜 세정조(110, 120), 탈이온수 린스 세정조(130) , 최종 린스 세정조(140), 이소프로필 알콜 건조 세정조(150) 및 언로더부(도시하지 않음)로 이루어지는 일련의 세정조와 로더/언로더부로 이루어져 있으며, 상기 제 1 이소프로필 알콜 세정조(110, 120)는 두 개의 이소프로필 알콜 세정조로 구성한다.

상기 세정 장치에 의해 반도체 기판을 세정하기 전에 금속막이 형성된 반도체 기판의 상기 금속막 상부에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 식각하고자 하는 부분을 노출시킨 후 금속막의 식각 공정을 진행한다. 상기 금속막 식각 후 상기 포토레지스트를 애싱(Ashing)하여 제거한 후 세정 장치로 이송한다.

상기 세정장치에 이송된 반도체 기판은 로더부를 거쳐 스트리퍼 세정조(100)로 옮겨져 상기 포토레지스트 애싱 공정시 제거되지 않고 남은 포토레지스트 및 잔 류 오염물 등을 스트리퍼 세정조(100)에서 일차적으로 제거한다.

다음, 이소프로필 알콜 세정 단계를 통해 기판에 남아 있는 세정액 등을 제거한다. 상기 이소프로필 알콜 세정 단계는 제 1 세정조(110)에서 상기 기판을 이소프로필 알콜로 세정하는 단계와 제 2 세정조(120)에서 상기 기판을 이소프로필 알콜로 세정하는 단계로 이루어지는 2단계의 이소프로필 알콜 세정을 거친다.

다음, 상기 이소프로필 알콜 세정 단계를 거친 기판을 탈이온수로 린스(130)하고 최종 린스(140)함으로써 기판에 남아있는 미세한 세정액 및 오염물까지 모두 제거한다.

다음, 상기 최종 린스(140) 후 120초 이내의 대기 시간 후 이소프로필 알콜로 건조(150)하고, 언로더부를 통해 후속 공정을 위해 이송한다.

상기 이소프로필 알콜 건조(150)는 기판이 대기하고 있는 이소프로필 알콜 대기시간을 120초로 하고, 이소프로필 알콜 건조 시간을 300초로 하며, 상기 건조를 완료한 후 대기중에서 90초로 건조시킨다.

표 1에 기판의 대기시간에 따른 결과를 나타내었다.

#05 기판은 대기시간을 720초로 증가하여 약 400개의 부식이 발생하였고, #11과 #12 기판도 각각 180초와 270초로 감소하였으나 각각 40개, 26개의 부식이 발생하였다. 그러나 기판의 대기시간을 120초로 감소한 #7과 #10 기판은 각각 2개, 0개의 결과를 도출하였다.

따라서, 기판이 대기하고 있는 시간을 대폭 줄이거나 생략하여 탈이온수가 기판의 금속과 반응하여 금속막의 부식을 유발할 수 있는 시간을 최소화하는 것이다.

도 4는 종래 기술과 본 발명에 의한 세정한 후의 불량 발생을 나타내는 단면도로, 도 4(가)는 종래 기술에 의해 불량 발생을 나타낸 것이고, 도 4(나)는 본 발명에 의해 불량 발생을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 의해 세정함으로써 불량이 크게 감소하였음을 확인할 수 있으며, 무엇보다 파티클(Particle) 등의 불량원은 약간 존재하지만 상기 도 2와 같은 금속막의 부식 현상은 관찰할 수 없었다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 반도체 소자의 세정 방법은 최종 린스 후, 기판이 대기하고 있는 대기시간을 조절하여 기판에 남아있는 탈이온수가 금속과 반응할 시간을 최소화시켜 금속막의 부식을 방지함으로써, 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 반도체 소자의 세정 방법에 있어서,

   금속막을 포함한 소정의 구조물이 형성된 반도체 기판을 이소프로필 알콜로 세정하는 이소프로필 알콜 세정 단계;

   상기 기판을 탈이온수로 린스하는 단계;

   상기 기판을 최종 린스하는 단계;

   상기 최종 린스 후 상기 기판을 120초 이내의 대기시간 동안 대기하는 단계;

   상기 기판을 300초 이내에 이소프로필 알콜 증기로 건조하는 단계; 및

   상기 기판을 90초 이내에 대기에서 건조하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.

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