KR100642463B1 - 폴리머 제거 방법 - Google Patents

Abstract

건식 식각 후 금속 배선 또는 금속 패턴의 표면에 잔류하는 폴리머를 제거하는 폴리머 제거 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 제거 방법은, 반도체 웨이퍼를 스피너에 안착하는 단계; 상기 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 DSP를 제1 설정 시간동안 분사하는 1차 케미컬 분사 단계; 1차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 1차 세정하는 1차 세정 단계; 1차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 상기 DSP를 제2 설정 시간동안 분사하는 2차 케미컬 분사 단계; 2차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 2차 세정하는 2차 세정 단계; 및 2차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 단계;를 포함하며, 상기 제1 설정 시간을 제2 설정 시간보다 2배 이상 길게 설정한다.

폴리머, 금속, 세정, DSP, 케미컬, 다단 처리

Description

폴리머 제거 방법{METHOD FOR REMOVING POLYMERS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 제거 방법을 나타내는 공정 블록도이고,

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 폴리머 제거 방법에 따라 폴리머를 제거한 후의 웨이퍼 표면 상태를 분석한 사진이다.

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 건식 식각 후 금속 배선의 표면에 잔류하는 폴리머를 제거하는 폴리머 제거 방법에 관한 것이다.

반도체 소자에서는 알루미늄/구리 등을 금속 배선으로 이용하고 있으며, 상기한 금속 배선을 형성하기 위해 건식 식각을 사용하고 있다.

그런데, 건식 식각 후에는 금속 배선의 측벽 또는 위에 반응 부산물로서 폴리머가 잔류한다. 따라서, 통상의 반도체 소자 제조 공정에서는 솔벤트(solvent)와 같은 케미컬(chemical)을 이용하여 폴리머를 제거한다.

이때, 상기 솔벤트로는 플로린(F) 기본의 C30T01 또는 C30T02를 주로 사용하 는데, 이러한 솔벤트는 금속막 식각 후 발생하는 레지듀(residue)성 폴리머 제거에는 탁월한 성능이 있지만, 상기 솔벤트가 고가이므로 가격면에서 경쟁력이 낮다.

따라서, 근래에는 각 산류의 산화 반응으로 인해 폴리머를 효율적으로 제거할 수 있으며, 또한 플로린 기본의 솔벤트에 비해 가격 경쟁력에 있어서도 우수한 장점이 있는 DSP(Diluted Sulfate Peroxide)의 사용이 점차 확대되고 있는데, 상기 DSP는 황산과 과수 및 불산을 적정 비율, 예컨대 12중량%의 황산과 5.41중량%의 과수 및 0.01ppm의 불산의 비율로 혼합한 케미컬이다.

상기한 DSP를 사용하여 폴리머를 제거하는 경우, 상기 성분 중 황산과 과수 혼합액은 금속을 식각하는 성질이 있으므로, 금속막 손상 없이 폴리머만 제거할 수 있도록 공정 조건을 설정하는 것이 매우 중요하다.

그런데, 종래에는 싱글 스핀(single spin) 방식으로 DSP를 사용하여 폴리머를 제거할 때, 통상적으로는 반도체 웨이퍼를 일정한 회전수(RPM)로 회전시키면서 DSP를 분사하고, 이후 초순수를 사용하여 세정을 진행하고 있으며, 이러한 폴리머 제거 공정을 소자 특성과 무관하게 실시하고 있다.

따라서, 소자 특성상 금속막 식각 후 폴리머를 많이 발생시키는 소자에 있어서는 상기한 종래의 방법에 따라 공정을 진행하는 경우 폴리머를 완전히 제거할 수 없다. 그리고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 케미컬 분사 시간을 증가시키는 경우에는 상기 폴리머는 완전히 제거할 수 있지만, 금속 배선에 손상을 줄 위험이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, DSP를 사용하여 싱글 스핀 방식으로 폴리머를 제거하는 공정에 있어서, 금속 배선의 손상 없이 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있는 폴리머 제거 방법을 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 케미컬 분사와 초순수 세정을 번갈아가면서 반복적으로 실시한 후, 최종적으로 건조 단계를 실시하여 금속 배선 또는 금속 패턴상의 폴리머들을 제거하는 폴리머 제거 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 본 발명의 폴리머 제거 방법은,

반도체 웨이퍼를 스피너에 안착하는 단계;

상기 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 케미컬을 제1 설정 시간동안 분사하는 1차 케미컬 분사 단계;

1차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 1차 세정하는 1차 세정 단계;

1차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 상기 케미컬을 제2 설정 시간동안 분사하는 2차 케미컬 분사 단계;

2차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 2차 세정하는 2차 세정 단계; 및

2차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 단계;

를 포함한다.

여기에서, 상기 케미컬로는 황산과 과수 및 불산이 일정 비율로 혼합된 DSP를 사용한다.

이때, 상기 제1 설정 시간을 제2 설정 시간보다 2배 이상 길게 설정하는 것 이 바람직하다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 설정 시간을 합한 총 시간에 대해, 상기 제1 설정 시간은 상기 총 시간의 2/3 이상으로 설정하고, 제2 설정 시간은 상기 총 시간의 1/3 미만으로 설정하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 1차 및 2차 세정 단계에서는 초순수를 사용하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 폴리머 제거 방법은 DSP를 이용하여 싱글 스핀 방식으로 폴리머를 제거할 때 상기 DSP를 다단 분사하는 것을 특징으로 한다. 상기한 DSP는 위에서 언급한 바와 같이 황산과 과수 및 불산이 일정 비율, 예컨대 12중량%의 황산과 5.41중량%의 과수 및 0.01ppm의 불산의 비율로 혼합된 케미컬이다.

그런데, 상기한 DSP는 위에서 언급한 바와 같이 황산과 과수의 혼합액으로 인해 금속막의 손상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명인은 금속막의 손상 없이 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있는 적절한 공정 조건을 찾기 위한 실험을 실시하였으며, 결과적으로 상기 DSP를 다단 분사하는 경우 상기한 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다.

여기에서, '다단 분사'는 DSP 분사 단계와 세정 단계를 하나의 공정으로 간주하였을 때, 상기 공정을 2회 이상 반복하는 분사 방식을 말한다.

다시 말하면, 상기한 '다단 분사'는 케미컬 분사와 초순수 세정을 번갈아가면서 반복적으로 실시하는 것을 말하는데, 이를 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 폴리머 제거 방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼를 스피너에 안착하는 단계와, 반도체 웨이퍼를 설정 속도로 회전시키면서 케미컬을 제1 설정 시간동안 분사하는 1차 케미컬 분사 단계와, 1차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 1차 세정하는 1차 세정 단계와, 1차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 설정 속도로 회전시키면서 상기 케미컬을 제2 설정 시간동안 분사하는 2차 케미컬 분사 단계와, 2차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 2차 세정하는 2차 세정 단계, 및 2차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 단계를 포함한다.

여기에서, 상기 케미컬로는 황산과 과수 및 불산이 일정 비율로 혼합된 DSP를 사용한다.

본 발명인은 상기한 제1 설정 시간과 제2 설정 시간을 합한 총 시간에 대해 상기 제1 설정 시간을 제2 설정 시간에 비해 작게 설정한 경우와, 제1 설정 시간을 제2 설정 시간에 비해 크게 설정한 경우에 대해 실험을 실시하였다.

도 2는 전자의 방법에 따라 제1 및 제2 설정 시간을 설정하여 폴리머를 제거한 후의 웨이퍼 표면 상태를 분석한 사진으로, 제1 및 제2 설정 시간을 30초 및 60초로 각각 설정하였으며, 상기 1차 세정 및 2차 세정에서는 초순수를 세정액으로 사용하였다.

그리고, 도 3은 후자의 방법에 따라 제1 및 제2 설정 시간을 설정하여 폴리머를 제거한 후의 웨이퍼 표면 상태를 분석한 사진으로, 제1 및 제2 설정 시간을 60초 및 30초로 각각 설정하였으며, 1차 및 2차 세정에서는 도 2의 경우와 마찬가지로 초순수를 세정액으로 사용하였다.

그런데, 상기한 전자 및 후자의 방법에 의하면, 케미컬 총 분사 시간(90초)이 동일하더라도 제1 및 제2 설정 시간 중 어느 시간을 더 길게 설정하였는가에 따라 폴리머 제거 성능에 차이가 발생한 것을 알 수 있다. 즉, 제1 설정 시간을 제2 설정 시간에 비해 짧게 설정한 도 2의 경우에는 많은 양의 폴리머가 잔류하는 반면, 제1 설정 시간을 제2 설정 시간에 비해 길게 설정한 도 3의 경우에는 폴리머가 완전히 제거된 것을 알 수 있는데, 그 이유는 1차 케미컬 분사 단계에서 폴리머를 완전히 제거하지 않으면, 산화 과정 중에 멈춘 폴리머들을 2차 케미컬 분사 단계에서 제거하기 힘들기 때문이다.

본 발명인의 실험에 의하면, 상기 제1 설정 시간을 제2 설정 시간보다 2배 이상 길게 설정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 제1 및 제2 설정 시간을 합한 총 시간에 대해, 상기 제1 설정 시간은 상기 총 시간의 2/3 이상으로 설정하고, 제2 설정 시간은 상기 총 시간의 1/3 미만으로 설정하는 것이 바람직하다.

이상에서는 폴리머 제거를 위해 케미컬을 2단 분사하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 상기 케미컬을 3단 이상의 다단으로 분사하는 경우도 본 발명의 범주에 속한다.

이와 같이, 본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

상술한 본 발명에 따르면, DSP를 케미컬로 사용하여 폴리머를 제거함으로써 원가 절감이 가능하다. 또한, 금속 배선 또는 금속 패턴의 손상 없이 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있으므로, 폴리머로 인한 불량률 감소 및 수율 향상이 가능한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 반도체 웨이퍼를 스피너(spinner)에 안착하는 단계;

   상기 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 케미컬을 제1 설정 시간동안 분사하는 1차 케미컬 분사 단계;

   상기 1차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 1차 세정하는 1차 세정 단계;

   상기 1차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 회전시키면서 상기 케미컬을 제2 설정 시간동안 분사하는 2차 케미컬 분사 단계;

   상기 2차 케미컬 분사가 완료된 반도체 웨이퍼를 2차 세정하는 2차 세정 단계; 및

   상기 2차 세정이 완료된 반도체 웨이퍼를 건조하는 건조 단계

   를 포함하며,

   상기 제1 설정 시간은 상기 제2 설정 시간보다 2배 이상 길게 설정하는 폴리머 제거 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 케미컬로는 황산과 과수 및 불산이 일정 비율로 혼합된 DSP를 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 제거 방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 1차 및 2차 세정 단계에서는 초순수를 세정액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 폴리머 제거 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 설정 시간을 합한 총 시간에 대해, 상기 제1 설정 시간은 상기 총 시간의 2/3 이상으로 설정하고, 제2 설정 시간은 상기 총 시간의 1/3 미만으로 설정하는 것을 특징으로 하는 폴리머 제거 방법.

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