KR100642925B1

KR100642925B1 - Method for removing photoresist residue

Info

Publication number: KR100642925B1
Application number: KR1020040106125A
Authority: KR
Inventors: 강철구
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-11-08
Also published as: KR20060067371A

Abstract

포토레지스트 잔류물 제거 방법을 제시한다. 본 발명에 따르면, 반도체 기판 상에 패턴을 형성하고, 패턴 형성 시 발생되는 포토레지스트 잔류물에 산소 가스를 흘려주며 가열하여 잔류물을 애슁(ashing) 제거한다. A method of removing photoresist residues is provided. According to the present invention, a pattern is formed on a semiconductor substrate, and ashing is removed by flowing oxygen gas to the photoresist residue generated when the pattern is formed.

포토레지스트 패턴, 잔류물, 식각 결함, 에피택셜 성장 결함, 애슁Photoresist patterns, residues, etching defects, epitaxial growth defects, ashing

Description

Method for removing photoresist residue

도 1a 및 도 1b는 종래의 패턴(pattern) 형성 후 발생된 결함(defect)의 분포를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 결함 분포 맵(defect distribution map)들이다. 1A and 1B are defect distribution maps schematically illustrated to explain a distribution of defects generated after a conventional pattern is formed.

도 2a 및 도 2b는 전형적인 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)에 의해 열리는 부분에 생성된 잔류물(residue)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 2A and 2B are schematic views for explaining a residue generated in a portion opened by a typical photoresist pattern.

도 3a 및 도 3b는 전형적인 포토레지스트 잔류물에 의해 식각 후 발생된 결함들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining defects generated after etching by typical photoresist residues.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 포토레지스트 잔류물 제거 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다. 4 is a process flowchart schematically illustrating a method of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 따른 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 패턴 후 측정된 결함 분포 맵들이다. 5A and 5B are defect distribution maps measured after a pattern schematically illustrated to explain the effect of the method of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패턴 형성 후 포토레지스트(photoresist) 성분의 잔류물(residue)을 하부 막질로부터 제거하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor device fabrication, and more particularly, to a method of removing residues of photoresist components from underlying film quality after pattern formation.

반도체 소자 제조 과정은 여러 번의 포토레지스트 패턴 형성 및 이를 이용한 식각 과정들을 수반하여 수행되고 있다. 그리고, 이러한 포토레지스트 패턴 형성 과정 또는/및 포토레지스트 패턴을 이용한 다른 물질막 패턴 형성 후에는 다양한 세정(cleaning) 과정이 수행되고 있다. 예를 들어, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용한 식각 과정을 수행한 후 비금속 애슁(non-metal ashing), 피라냐 세정(piranha cleaning), SC-1 메가소닉(megasonic) 세정 등과 같은 다양한 세정 과정들을 순차적으로 또는/및 선택적으로 수행하여 식각 또는 패턴 형성 결과물에 잔류물 또는 결함들을 제거하고 있다. The semiconductor device manufacturing process is performed by forming a plurality of photoresist patterns and etching processes using the same. After the photoresist pattern formation process and / or the formation of another material film pattern using the photoresist pattern, various cleaning processes are performed. For example, after performing an etching process using a photoresist pattern as an etching mask, various cleaning processes such as non-metal ashing, piranha cleaning, and SC-1 megasonic cleaning are sequentially performed. Or / and optionally, to remove residues or defects in the result of the etching or pattern formation.

그런데, 일부 패턴 형성을 위한 식각 과정 후에, 예컨대, 질화물 패턴을 형성하는 과정을 수행한 후에 단순히 포토레지스트를 제거하기 위한 목적으로 피라냐 세정만을 선택하여 세정 과정을 수행하는 경우도 있다. 이러한 경우에 이러한 패턴 형성 과정이 수행된 결과물 상에 다시 다른 공정을 수행하기 위해서 포토레지스트 패턴과 같은 패턴을 형성할 때, 원하지 않는 포토레지스트 잔류물들이 빈번하게 원하지 않는 위치에 발생될 수 있다. However, after the etching process for forming some patterns, for example, after performing the process of forming the nitride pattern, the cleaning process may be performed by selecting only piranha cleaning for the purpose of simply removing the photoresist. In this case, when forming a pattern such as a photoresist pattern in order to perform another process again on the result of this pattern forming process, unwanted photoresist residues may frequently be generated at an unwanted position.

이러한 포토레지스트 성분의 잔류물이 발생하면, 후속되는 식각 공정에서 상기 잔류물이 위치하는 부분이 식각되지 않거나 또는 후속되는 에피택셜 성장(epitaxial growth) 과정에서 에피택셜 성장이 이루어지지 않는 불량이 발생될 수 있다. 이러한 경우 포토레지스트 패턴을 위한 노광 및 현상 공정 이후에 순수(DI water)를 이용하여 린스(rinse)하는 시간을 늘려 이러한 잔류물을 제거하고자 할 수 있으나, 일반적으로 DI 린스(rinse) 시간의 마진(margin)이 이러한 잔류물을 제거하기에 부족하다. When the residue of the photoresist component is generated, defects in which the portion in which the residue is located are not etched in the subsequent etching process or in which the epitaxial growth is not performed in the subsequent epitaxial growth process may occur. Can be. In this case, after the exposure and development processes for the photoresist pattern, it may be desired to remove these residues by increasing the time of rinsing with pure water, but in general, the margin of DI rinse time ( margins are insufficient to remove these residues.

도 1a 및 도 1b는 종래의 패턴(pattern) 형성 후 발생된 결함(defect)의 분포를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 결함 분포 맵(defect distribution map)들이다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래의 포토레지스트 패턴 형성 후 결함 발생 분포를 보면, 매우 많은 칩(chip) 영역들에 걸쳐 결함들이 다수 발생하며, 이러한 결함들의 발생 분포 형태는 웨이퍼의 중심에서 방사상으로 분포함을 알 수 있다. 1A and 1B are defect distribution maps schematically illustrated to explain a distribution of defects generated after a conventional pattern is formed. Referring to FIGS. 1A and 1B, in the conventional defect generation distribution after photoresist pattern formation, a large number of defects are generated over a large number of chip regions, and the distribution form of these defects is radial in the center of the wafer. It can be seen that the distribution.

도 2a 및 도 2b는 전형적인 포토레지스트 패턴(photoresist pattern)에 의해 열리는 부분에 생성된 잔류물(residue)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 포토레지스트 성분의 잔류물은 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴이 열리는 부분에 존재하게 된다. 2A and 2B are schematic views for explaining a residue generated in a portion opened by a typical photoresist pattern. 2A and 2B, the residue of the photoresist component is present at the opening of the photoresist pattern as shown.

도 3a 및 도 3b는 전형적인 포토레지스트 잔류물에 의해 식각 후 발생된 결함들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도 2a 및 도 2b에 제시된 바와 같은 잔류물은 후속되는 식각 과정 등에서 도 3a 및 도 3b에 제시된 바와 같이 식각을 막는 결함, 소위 블록된 식각 결함(blocked etch defect)을 유발하게 된다. 그리고, 후속하는 에피택셜 공정에서 결정 결함(crystal defect)을 유발하게 된다. 3A and 3B are schematic diagrams for explaining defects generated after etching by typical photoresist residues. Referring to FIGS. 3A and 3B, residues as shown in FIGS. 2A and 2B are defects that prevent etching, such as block etch defects, as shown in FIGS. 3A and 3B in subsequent etching processes and the like. Will cause. Then, a crystal defect is caused in a subsequent epitaxial process.

따라서, 이러한 포토레지스트 잔류물은 효과적으로 제거되어야만 한다. 그런 데, 웨이퍼 로트(lot)별 또는/및 웨이퍼(wafer)별로 이러한 결함 발생에 연관된 변수들이 달라지므로, 단순한 세정 과정의 추가나 DI 린스 시간의 증가만으로는 포토레지스트 잔류물을 효과적으로 제거할 수 없다. Therefore, such photoresist residues must be effectively removed. However, since the parameters associated with this defect occurrence vary from wafer lot to wafer and / or from wafer to wafer, the addition of a simple cleaning process or an increase in DI rinse time alone does not effectively remove photoresist residue.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토레지스트 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 제시하는 데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to propose a method that can effectively remove the photoresist residue.

상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 실시예는,One embodiment of the present invention for the above technical problem,

반도체 기판 상에 패턴을 형성하는 단계; 및Forming a pattern on the semiconductor substrate; And

상기 패턴 형성 시 발생되는 포토레지스트 잔류물에 산소 가스를 흘려주며 가열하여 상기 잔류물을 애슁(ashing) 제거하는 단계;Ashing and removing the residue by heating while flowing oxygen gas to the photoresist residue generated during the pattern formation;

를 포함하는 포토레지스트 잔류물 제거 방법을 제시한다. It provides a photoresist residue removal method comprising a.

상기 패턴을 형성하는 단계는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Forming the pattern may include forming a photoresist pattern.

상기 잔류물을 제거하는 단계는 110∼130℃, 바람직하게는 120℃의 온도에서 상기 포토레지스트 패턴이 애슁되지 않을 시간 범위 내에서 수행될 수 있다. Removing the residue may be performed within a time range in which the photoresist pattern is not ashed at a temperature of 110 to 130 ° C, preferably 120 ° C.

본 발명에 따르면, 패턴 형성 후 포토레지스트 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있다. According to the present invention, photoresist residues can be effectively removed after pattern formation.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 포토레지스트 잔류물 제거 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 의한 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 따른 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 패턴 후 측정된 결함 분포 맵들이다.4 is a process flowchart schematically illustrating a method of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention. 5A and 5B are defect distribution maps measured after a pattern schematically illustrated to explain the effect of the method of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 포토레지스트 잔류물 제거 방법은, 먼저 선행 공정(110)을 수행한 결과물을 세정(120)하는 과정을 선행 과정으로 수행할 수 있다. 이때, 세정(120) 과정은 포토레지스트의 제거를 목적으로 하는 파라냐 세정으로 수행될 수 있다. 이러한 선행 공정(110) 및 세정(120) 과정의 결과물은 열악한 표면 상태를 유발할 수 있다. 이러한 열악한 표면 상태에 의해서 후속되는 다른 패턴 형성 과정에서 포토레지스트 잔류물이 발생될 수 있다. Referring to FIG. 4, in the method of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention, a process of cleaning 120 a result of performing the preceding process 110 may be performed as a prior process. In this case, the cleaning 120 process may be performed by Paragna cleaning for the purpose of removing the photoresist. The result of this preceding process 110 and cleaning 120 process can lead to poor surface conditions. This poor surface condition can result in photoresist residues in other subsequent pattern formation processes.

이와 같이 선행 공정이 수행된 결과물의 반도체 기판 상에 패턴을 형성한다(130). 이때, 패턴은 포토레지스트 패턴일 수 있다. 이러한 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해서 노광 및 현상한 후, 포토레지스트 패턴이 형성된 결과물을 DI로 린스(140)할 수 있다. 이러한 DI 린스는 포토레지스트 패턴을 형성하기 전 후에 수행될 수도 있다. 그럼에도 불구하고, 포토레지스트 패턴이 여는 부분에 원하지 않는 포토레지스트 성분의 잔류물이 발생될 수 있다. 이러한 PR 잔류물을 실질적인 애슁 개념을 이용하여 제거한다(150). As described above, a pattern is formed on the semiconductor substrate of the result of the previous process (130). In this case, the pattern may be a photoresist pattern. After exposure and development to form such a photoresist pattern, the resultant on which the photoresist pattern is formed may be rinsed 140 with DI. This DI rinse may be performed before and after forming the photoresist pattern. Nevertheless, residues of undesired photoresist components may occur in the openings of the photoresist pattern. This PR residue is removed 150 using a practical ashing concept.

구체적으로, 산소 가스(O₂)를 흘려주며 110∼130℃, 바람직하게는 120℃의 온도로 가열하면, 산소 가스와 PR 성분의 탄소(C)가 반응하여, 일산화탄소(CO)나 이산화탄소(CO₂) 등으로 기화하여 제거되게 된다. PR 잔류물의 경우 포토레지스트 패턴 전체가 남는 것이 아니라 일반적으로 매우 얇은 막질 형태로 남게 되므로, 이러한 애슁 진행 시간이나 가스 조합의 조절에 의해서 실질적으로 포토레지스트 패턴에 영향을 배제하거나 또는 최소화하면서 잔류물만 효과적으로 제거할 수 있다. Specifically, when oxygen gas (O ₂ ) is flowed and heated to a temperature of 110 to 130 ° C., preferably 120 ° C., oxygen gas and carbon of the PR component react to form carbon monoxide (CO) or carbon dioxide (CO). ₂ ) to be removed by vaporization. In the case of PR residues, the entire photoresist pattern is not left, but is generally left in a very thin film form. Thus, by controlling the ashing time or gas combination, only the residues are effectively removed or minimized. Can be removed.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예를 따라 포토레지스트 잔류물을 제거하는 과정을 수행한 후, 결함 발생 분포를 보면, 도 1a 및 도 1b에 제시된 경우에 비해 매우 많은 칩 영역들에서 결함 발생이 해소됨을 알 수 있다. 특히, 방사상으로 발생되던 잔류물 결함들이 효과적으로 제거됨을 알 수 있다. 이러한 결과는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 잔류물 제거 방법이 매우 유효함을 실질적으로 보여준다. Referring to FIGS. 5A and 5B, after performing a process of removing photoresist residues according to an embodiment of the present invention, in view of a defect generation distribution, there are much more chip regions than those shown in FIGS. 1A and 1B. It can be seen that the occurrence of defects is eliminated. In particular, it can be seen that residue defects that occurred radially are effectively removed. These results show that the photoresist residue removal method according to the embodiment of the present invention is very effective.

상술한 본 발명에 따르면, 포토레지스트 잔류물을 효과적으로 제거하여, 잔류물의 존재에 의해서 식각되지 않은 불량 및 후속되는 에피택셜 성장에서 에피택셜 성장 불량이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. According to the present invention described above, the photoresist residues can be effectively removed to effectively prevent the occurrence of epitaxial growth defects in defects that are not etched and subsequent epitaxial growth due to the presence of the residues.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명은 여러 형태로 변형될 수 있다. Although the present invention has been described through specific embodiments, the present invention may be modified in various forms by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

Claims

Forming a pattern on the semiconductor substrate; And

And ashing and removing the residue by heating oxygen gas to the photoresist residue generated when the pattern is formed,

Removing the residue is performed within a time range in which the photoresist pattern is not ashed at a temperature of 110 to 130 ° C.

The method of claim 1,

Forming the pattern comprises forming a photoresist pattern.

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