KR100875156B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
반도체 소자의 제조 방법Info
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Abstract
본 발명은 다수의 공정을 수행하여 다수의 산화막을 EBR(edge bead removal) 영역과 베벨(bevel) 영역에 형성한 반도체 기판을 후면이 위로 향한 상태로 세정 척에 장착하는 단계; 상기 세정 척이 회전함에 따라 상기 세정 척 위에 구비된 세정액 노즐을 통해 세정액을 상기 반도체 기판의 후면으로 분출하는 단계; 상기 세정액이 상기 반도체 기판의 후면을 따라 상기 EBR 영역 내지 베벨 영역에 침투하도록, 상기 세정 척의 상측면에 구비된 분사부를 통해 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 내지 베벨 영역까지 분사시키는 단계; 및 상기 세정 척과 세정액 노즐의 동작을 정지시키고 상기 반도체 기판을 탈착하여 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
EBR(edge bead removal) 영역, 베벨(bevel) 영역, 산화막
Description
도 1a는 종래에 반도체 기판의 에지 부분에서 발생하는 에지 프로파일의 문제점을 나타내는 예시도.
도 1b는 종래에 반도체 기판의 에지 부분에서 발생하는 원형 결함을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 에지 영역의 산화막을 제거하기 위한 세정 공정을 설명하기 위한 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 세정 척 몸체 11 : 유입부
12 : 분사부 20: 반도체 기판
30 : 세정액 노즐 40: 핀
100 : 세정 척
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 에지 부분에서 떨어진 산화막 파티클에 의해 발생하는 결함을 개선하기 위한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 반도체 기판의 에지 부분 중 EBR(edge bead removal) 공정이 이루어지는 EBR 영역과 경사진 부분인 베벨(Bevel) 영역은 패턴이 형성되지 않는 영역이므로, 제조 공정이 진행됨에 따라 이종 막질들이 증착되어 누적되므로 취약한 적층(Stack) 구조를 가지게 된다.
이러한 적층 구조는 도 1a에 도시된 바와 같이 액티브 영역에 형성되는 산화막의 막질, 게이트를 구비하기 위한 산화막의 막질 및 다수의 층간 절연막을 형성하는 과정에서 증착되는 산화막 등의 다수의 산화막이 EBR 영역과 베벨 영역에도 형성되어, 막질 사이의 계면 접착력을 저하시키는 문제를 유발시키게 되어 열처리(Thermal Process) 진행 중에 EBR 영역과 베벨 영역에서 적층 구조의 이종 막질 각각의 열팽창 계수의 차이로 인해 층분리(delamination) 현상이 발생하고, 어닐링 공정 등의 열처리가 수행됨에 따라 스트레스가 가중되어 실리콘 산화막 등이 들고 일어나는 현상인 들뜸 현상(peeling)이 발생할 수 있다.
결국엔, 도 1b에 도시된 바와 같이 이종 막질이 원형 형태로 분리되어 반도체 기판의 다이 영역 내에 침투하여 결함(Defect) 형태로 존재하게 되어 반도체 소자에 치명적인 손상을 발생시킬 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 반도체 기판의 에지 영역에서 발생할 수 있는 층분리(delamination) 현상과 들뜸 현상(peeling)에 의한 산화막 파티클로 인한 결함 발생을 개선하기 위한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하 는 데 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수의 공정을 수행하여 다수의 산화막을 EBR(edge bead removal) 영역과 베벨(bevel) 영역에 형성한 반도체 기판을 후면이 위로 향한 상태로 세정 척에 장착하는 단계; 상기 세정 척이 회전함에 따라 상기 세정 척 위에 구비된 세정액 노즐을 통해 세정액을 상기 반도체 기판의 후면으로 분출하는 단계; 상기 세정액이 상기 반도체 기판의 후면을 따라 상기 EBR 영역 내지 베벨 영역에 침투하도록, 상기 세정 척의 상측면에 구비된 분사부를 통해 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 내지 베벨 영역까지 분사시키는 단계; 및 상기 세정 척과 세정액 노즐의 동작을 정지시키고 상기 반도체 기판을 탈착하여 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 상기 반도체 기판을 세정 척에 장착하는 단계는 상기 세정 척의 상측면에 구비된 다수의 핀을 이용하여 상기 반도체 기판을 지지하면서 장착하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 세정액은 HF를 TMH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)에 40 ~ 50%로 혼합한 세정액인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 내지 베벨 영역까지 분사시키는 단계에서 상기 분사부는 상기 반도체 기판의 면에 대해 10°~ 20°의 각도 범위에서 설정되어 상기 질소 가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 내지 베벨 영역까지 분사시키는 단계에서 상기 분사부에서 분사되는 질소 가스의 분사압은 상기 세정 척의 회전수에 따라 설정되어, 상기 세정 척의 회전수가 1000rpm인 경우 상기 질소 가스의 분사압은 200 ~ 400lpm(liter per minute)로 분사되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 에지 영역의 산화막을 제거하기 위한 세정 공정을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 다수의 공정을 수행하여 반도체 기판(20) 상에 액티브 영역에 산화막을 형성하는 과정에서 증착된 산화막(도시하지 않음)과, 게이트를 구비하는 과정에서 형성된 산화막(도시하지 않음)과, 다수의 층간 절연막을 형성하는 과정에서 증착되는 산화막 및 질화막 등의 다수의 막질(도시하지 않음)을 구비한 상태에서, 이와 같은 다수의 막을 구비한 반도체 기판(20)에 대해 열처리 공정을 수행하기 전에, 도 2에 도시된 바와 같이 세정 척(100)에 장착하여 에지 영역의 산화막을 제거하기 위한 세정 공정을 수행한다.
세정 척(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 척 몸체(10), 척 몸체(10) 내부에 질소 가스를 유입하는 유입부(11), 유입부(11)로부터 유입된 질소 가스를 소정의 각도로 반도체 기판(20)의 에지 부분으로 분사하기 위한 분사부(12), 척 몸체(10) 상측에 반도체 기판(20)을 장착하여 지지하기 위한 다수의 핀(40) 및 척 몸체(10) 상측에 장착된 반도체 기판(20)에 대응하여 세정액을 반도체 기판(20)의 후면으로 분사하는 세정액 노즐(30)을 포함하여 구성된다.
분사부(12)는 반도체 기판(20)의 에지 부분, 즉 EBR 영역과 베벨 영역으로 질소 가스를 분사하는 폭이 좁아지는 개구부로서, 세정 척(100)의 상부면에서 원형 형태로 구비되어 유입부(11)로부터 유입된 질소 가스가 좁아지는 폭의 개구를 통해 분사된다.
세정액 노즐(30)은 외부에 연결되어 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역에 적층된 다수의 산화막을 제거하기 위한 세정액, 예를 들어 HF를 TMH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)에 40 ~ 50%, 바람직하게는 49%로 혼합한 세정액을 반도체 기판(20)의 후면으로 분출하는 노즐부분이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 이와 같은 구성의 세정 척(100) 상측에 반도체 기판(20)의 후면이 세정액 노즐(30)에 마주보는 상태로, 즉 반도체 기판(20)의 후면이 위로 오게 하도록 다수의 핀(40)에 의해 지지하면서 장착하고, 세정 척(100)의 척 몸체(10) 자체가 소정의 회전수로 회전하며, 척 몸체(10)가 회전함에 따라 세정액 노즐(30)을 통해 세정액을 반도체 기판(20)의 후면으로 분출한다.
이때, 분출된 세정액이 반도체 기판(20)의 후면을 따라 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역으로 흐르게 되어 EBR 영역과 베벨 영역의 산화막을 제거하며, 이러한 세정액이 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역을 거쳐 다이 영역으로 침투하는 것을 방지하기 위해 동시에 분사부(12)를 통해 질소 가스를 반도체 기 판(20)의 EBR 영역 또는 베벨 영역으로 분사할 수 있다.
여기서, 분사부(12)를 통해 분사되는 질소 가스는 척 몸체(10)의 회전수에 따라 척 몸체(10)의 회전수가 높아짐에 따라 질소 가스의 분사량이 낮아지도록 조절되어, 예를 들어 척 몸체(10)의 회전수가 1000rpm인 경우 질소 가스는 분사부(12)에서 200 ~ 400lpm(liter per minute)으로 분사될 수 있고, 반도체 기판(20)의 면에 대해 반도체 기판(20)의 EBR 영역 또는 베벨 영역으로 10°~ 20°의 각도 범위에서 설정되어 분사될 수 있다.
이와 같이, 분사부(12)를 이용하여 반도체 기판(20)의 다이 영역으로 세정액이 침투하는 것을 방지하면서 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역에 적층된 산화막을 제거하므로, 이후 수행되는 공정과정에서 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역에서 각종 산화막 막질들의 상이한 열팽창 계수로 인한 층간 분리현상으로 산화막 파티클이 발생하는 것을 방지한다.
따라서, 반도체 기판(20)의 EBR 영역과 베벨 영역에서 산화막 파티클이 발생하지 않게 되므로, 종래에 산화막 파티클이 다이 영역 내부로 침투하여 결함(Defect)을 유발하는 것을 방지하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명은 반도체 기판의 EBR 영역과 베벨 영역에 적층된 산화막을 제거하므로, 이후 수행되는 열처리 공정과정에서 EBR 영역과 베벨 영역의 각종 산화막 막질들의 상이한 열팽창 계수로 인한 층간 분리현상으로 발생하는 산화막 파티클을 억제하여, 종래에 산화막 파티클이 다이 영역 내부로 침투하여 결함(Defect)을 유발하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.
Claims (6)
- 다수의 공정을 수행하여 다수의 산화막을 EBR(edge bead removal) 영역과 베벨(bevel) 영역에 형성한 반도체 기판을 후면이 위로 향한 상태로 세정 척에 장착하는 단계;상기 세정 척이 회전함에 따라 상기 세정 척 위에 구비된 세정액 노즐을 통해 세정액을 상기 반도체 기판의 후면으로 분출하는 단계;상기 세정액이 상기 반도체 기판의 후면을 따라 상기 베벨 영역과 EBR 영역을 거쳐 상기 반도체 기판의 다이 영역으로 침투하는 것을 방지하기 위하여 상기 세정 척의 상측면에 구비된 분사부를 통해 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 또는 베벨 영역으로 분사시키는 단계; 및상기 세정 척과 세정액 노즐의 동작을 정지시키고 상기 반도체 기판을 탈착하여 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체 기판을 세정 척에 장착하는 단계는상기 세정 척의 상측면에 구비된 다수의 핀을 이용하여 상기 반도체 기판을 지지하면서 장착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 세정액은 HF를 TMH(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)에 40 ~ 50%로 혼합한 세정액인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 또는 베벨 영역으로 분사시키는 단계에서상기 분사부는 상기 반도체 기판의 면에 대해 10°~ 20°의 각도 범위에서 설정되어 상기 질소 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 질소 가스를 상기 반도체 기판의 EBR 영역 또는 베벨 영역으로 분사시키는 단계에서상기 분사부에서 분사되는 질소 가스의 분사압은 상기 세정 척의 회전수에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 세정 척의 회전수가 1000rpm인 경우 상기 질소 가스의 분사압은 200 ~ 400lpm(liter per minute)로 분사되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
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