KR19990081192A - Cleaning Method of Semiconductor Device Using Ozone Water - Google Patents
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Abstract
오존수를 이용한 반도체 장치의 세정방법이 개시되어 있다. 오존수를 이용하는 세가지 세정방법이 개시되어 있는데, 첫 번째는 오존수만을 이용한 세정방법이고, 두 번째는 오존수와 불산(HF)을 이용한 방법으로서 먼저 오존수로 세정한 다음 불산으로 세정하는 방법이며, 세 번째는 오존과 불산을 함께 사용하여 세정하는 방법이다.A method of cleaning a semiconductor device using ozone water is disclosed. Three cleaning methods using ozone water are disclosed. The first method is to use only ozone water, and the second method is to use ozone water and hydrofluoric acid (HF). It is a method of cleaning using ozone and hydrofluoric acid together.
이러한 방법을 이용하면, 오존수을 이용하여 콘택홀내의 유기오염과 금속오염을 제거하고 불산을 이용하여 자연산화막을 제거함으로써 콘택홀 세정효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 세정공정에서 절연막이 거의 손상되지 않음으로써 콘택홀 프로화일의 왜곡없이 세정을 완료할 수 있다. 이에 따라, 콘택홀을 채우는 후속 금속배선 형성공정에서 금속 배선이 단절되는 것을 방지할 수도 있다.Using this method, it is possible to maximize the contact hole cleaning efficiency by removing organic and metal contamination in the contact hole using ozone water and removing the natural oxide film using hydrofluoric acid. The cleaning can be completed without distortion of the contact hole profile. Accordingly, the metal wires may be prevented from being disconnected in the subsequent metal wire forming process of filling the contact holes.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 자세하게는 오존수를 이용한 반도체 장치의 세정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for cleaning a semiconductor device using ozone water.
반도체 장치의 제조공정중 콘택홀 형성후 실시되는 세정공정으로 SC-1 또는 불산(HF)를 이용한 세정공정이 널리 사용되고 있다.A cleaning process using SC-1 or hydrofluoric acid (HF) is widely used as a cleaning process performed after contact hole formation in a semiconductor device manufacturing process.
SC-1을 이용한 콘택홀 세정방법은 콘택홀 내의 파티클을 제거하는데 뛰어난 효과를 보이고 있다. 또한, 세정 온도를 조절함으로써 폴리머나 다른 종류의 오염을 제거하는데도 효과를 보이고 있다.The contact hole cleaning method using SC-1 shows an excellent effect in removing particles in the contact hole. It is also effective in removing polymers and other kinds of contamination by adjusting the cleaning temperature.
불산을 이용한 콘택홀 세정방법은 콘택홀 바닥에 존재하는 자연 산화막(native oxide)를 제거하는데 뛰어난 효과를 보이고 있다.The contact hole cleaning method using hydrofluoric acid has an excellent effect on removing the native oxide existing at the bottom of the contact hole.
그러나, SC-1이나 불산은 종류가 다른 여러 절연막, 예컨대 산화막에 대해 각각 다른 식각율을 나타낸다. 따라서, 콘택홀 세정공정시 기 형성된 여러 절연막에 대해 서로 다른 양상으로 식각이 이루어져서 콘택홀의 프로화일이 왜곡되어 후속 공정에서 금속배선의 단절됨으로써 반도체 장치의 성능이 크게 떨어질 수 있다.However, SC-1 and hydrofluoric acid show different etching rates for various kinds of insulating films, for example, oxide films. Therefore, the etching of the various insulating layers formed during the contact hole cleaning process may be performed in a different manner, so that the profile of the contact hole is distorted, and the metal wiring is disconnected in the subsequent process, thereby greatly degrading the performance of the semiconductor device.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 세정 대상외에 다른 부분의 손상을 최소화함으로써 세정공정에 의해 반도체 장치의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 세정방법을 제공함에 있다.Accordingly, the technical problem to be solved by the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and by minimizing damage to other parts other than the cleaning object, the semiconductor device can be prevented from being degraded by the cleaning process. To provide a cleaning method of.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치의 세정방법을 단계별로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing step by step a cleaning method of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Major Parts of Drawings *
40, 42:제1 및 제2 단계.40, 42: First and second stages.
42a, 42b, 42c:첫번째 내지 세번째 세정방법42a, 42b, 42c: first to third cleaning methods
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 반도체 장치의 세정방법은 다음과 같이 실시된다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to achieve the said technical subject, the cleaning method of the semiconductor device by this invention is implemented as follows.
즉, 콘택홀을 형성 후 실시되는 반도체 장치의 세정공정에 있어서,That is, in the cleaning process of the semiconductor device performed after forming the contact hole,
상기 콘택홀을 세정하기 위해 오존수(O3water)를 사용하는 것을 특징으로 한다.To clean the contact hole is characterized in that using ozone water (O 3 water).
본 발명의 실시예에는 상기 콘택홀 세정을 위해 상기 오존수외에 불산이 함께 사용되는 경우를 개시한다.An embodiment of the present invention discloses a case in which hydrofluoric acid is used together with the ozone water for cleaning the contact hole.
예컨대, 상기 오존수를 사용하여 상기 콘택홀을 세정한 다음 불산을 이용하여 상기 콘택홀을 세정하는 경우를 개시하고, 불산을 이용하여 상기 콘택홀 세정을 실시하면서 그 안에 오존을 발생시켜 콘택홀 세정을 실시하는 경우를 개시한다.For example, the case of cleaning the contact hole using the ozone water and then cleaning the contact hole using hydrofluoric acid is started, and the contact hole cleaning is performed by generating ozone therein while performing the contact hole cleaning using hydrofluoric acid. The case of implementation is started.
상기 오존수를 이용한 세정방법에서 상기 오존수내의 오존 농도를 모니터하여 오존수를 스파이킹(spiking)한다. 상기 오존수내의 오존 농도는 0.1ppm∼50ppm정도의 범위가 되도록 한다. 또한, 상기 오존수는 5℃∼상온정도의 것을 사용한다.In the cleaning method using the ozone water, the ozone concentration in the ozone water is monitored to spike the ozone water. The ozone concentration in the ozone water is in the range of about 0.1 ppm to about 50 ppm. In addition, the said ozone water uses the thing of about 5 degreeC-normal temperature.
이와 같이, 오존수를 사용하여 콘택홀을 세정함으로써 상기 콘택홀의 프로화일이 왜곡됨이 없이 콘택홀을 세정할 수 있다. 따라서 후속 상기 콘택홀을 채우는 금속배선 형성공정에서 상기 금속배선이 단절되는 것을 방지할 수 있다.As such, by cleaning the contact hole with ozone water, the contact hole can be cleaned without distorting the profile of the contact hole. Therefore, it is possible to prevent the metal wiring from being disconnected in the subsequent metal wiring forming process of filling the contact hole.
이하, 본 발명의 실시예에 의한 오존수를 이용한 반도체 장치의 세정 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of cleaning a semiconductor device using ozone water according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.However, embodiments of the present invention can be modified in many different forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
반도체 장치의 제조공정에 있어서, 반도체 기판의 가공공정, 예컨대 상기 반도체 기판 상에 어떤 물질막이 형성되는 공정이나 형성된 물질막이 식각되는 공정등 이 진행된 후, 상기 반도체 기판의 세정공정이 진행된다. 본 발명은 이러한 세정공정에 관한 것이다. 특히, 상기 반도체 기판에 형성된 물질막을 식각하는 공정에 속하는 콘택홀 형성 후에 실시되는 세정공정에 대한 것이다.In the manufacturing process of a semiconductor device, after a process of processing a semiconductor substrate, for example, a process of forming a material film on the semiconductor substrate, or a process of etching the formed material film, is performed, a cleaning process of the semiconductor substrate is performed. The present invention relates to such a cleaning process. In particular, the present invention relates to a cleaning process performed after contact hole formation, which belongs to a process of etching a material film formed on the semiconductor substrate.
여기서 개시하는 세정공정은 상기 콘택홀 형성후의 세정공정에만 국한되지 않는다. 상기 콘택홀이 형성된 결과물을 세정대상으로 하는 것은 본 발명에 의한 세정방법을 보다 구체적으로 기술하기 위함이다. 따라서, 여기서 개시하는 세정공정은 반도체 장치의 제조과정에서 있을 수 있는 여러 세정공정에도 적용될 수 있음을 밝힌다.The cleaning process disclosed herein is not limited to the cleaning process after forming the contact hole. The purpose of cleaning the resultant formed contact hole is to describe the cleaning method according to the present invention in more detail. Accordingly, the cleaning process disclosed herein can be applied to various cleaning processes that may exist in the manufacturing process of the semiconductor device.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 오존수를 이용한 반도체 장치의 세정방법을단계별로 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating, in steps, a method of cleaning a semiconductor device using ozone water according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 제1 단계(40)는 콘택홀을 형성하는 단계이다.Referring to FIG. 1, the first step 40 is forming a contact hole.
구체적으로, 반도체 장치에 있어서, 콘택홀은 전기적으로 절연되어 있는 물질층을 연결시켜주는 통로이다. 이러한 콘택홀은 반도체 기판 상에 절연막을 형성한 다음, 사진식각공정을 통해서 상기 절연막의 소정영역에 상기 반도체 기판의 소정영역이 노출되는 콘택홀을 형성한다.Specifically, in the semiconductor device, the contact hole is a passage connecting the electrically insulated material layer. The contact hole is formed on the semiconductor substrate, and then a contact hole in which the predetermined region of the semiconductor substrate is exposed is formed in a predetermined region of the insulating layer through a photolithography process.
반도체 장치의 제조공정중 콘택홀 형성공정은 콘택홀은 여러 단계에서 형성된다. 그리고 콘택홀을 형성하는 목적도 각 단계 별로 다르다. 때로는 비트라인 콘택을 위해서 형성되고 때로는 스토리지 노드 콘택을 위해서 형성되기도 한다. 비록, 반도체 장치의 제조공정에서 여러번 콘택홀이 형성되고, 형성되는 단계와 그 목적도 다르지만, 각 단계의 콘택홀 형성공정은 상기한 바와 크게 다르지 않게 진행된다. 다만, 달라지는 것은 콘택홀이 형성되는 물질막의 종류 뿐이다. 즉, 콘택홀이 형성되는 절연막은 콘택홀이 어느 단계에서 형성되고 어떤 목적으로 형성되느냐에 따라 달라질 수 있다.In the process of forming a contact hole during the manufacturing process of a semiconductor device, the contact hole is formed at various stages. The purpose of forming the contact hole is also different for each step. Sometimes it is formed for bitline contacts and sometimes for storage node contacts. Although the contact hole is formed several times in the manufacturing process of the semiconductor device, and the purpose of forming the contact hole is different, the contact hole forming process of each step is not significantly different from that described above. However, the only thing that changes is the kind of material film in which a contact hole is formed. That is, the insulating film in which the contact hole is formed may vary depending on at what stage the contact hole is formed and for what purpose.
제2 단계(42)는 상기 형성된 콘택홀을 세정하는 단계이다.The second step 42 is a step of cleaning the formed contact hole.
본 발명은 상기 콘택홀을 세정하기 위해 다음 세가지 방법(42a, 42b, 42c)을 제공한다.The present invention provides the following three methods (42a, 42b, 42c) for cleaning the contact holes.
첫 번째 방법(42a)은 오존수만을 이용하여 세정하는 방법이다.The first method 42a is a method of cleaning using only ozone water.
구체적으로, 세정조에 오존수 발생장치을 이용하여 오존수를 채운다. 상기 오존수가 채워진 세정조에 상기 콘택홀이 형성된 결과물을 수분에서 수십분간 담궈둔다. 이때, 오존수에 포함된 오존의 농도를 0.1ppm∼50ppm 정도까지 변화시키면서 초적 농도범위에서 진행한다. 이러한 세정동안에 상기 세정조내의 오존 농도를 모니터링하면서 오존수를 스파이킹(spiking)해 준다. 또한, 상기 세정공정에 사용하는 오존수는 5℃∼상온범위에 속하는 적합한 온도의 오존수를 사용한다.Specifically, ozone water is filled into the washing tank by using an ozone water generator. The resultant in which the contact hole is formed is immersed in the washing tank filled with ozone water for several tens of minutes. At this time, while changing the concentration of ozone contained in ozone water to about 0.1ppm to 50ppm proceeds in the initial concentration range. During this cleaning, the ozone water is spiked while monitoring the ozone concentration in the cleaning tank. In addition, ozone water used for the said washing | cleaning process uses ozone water of the suitable temperature which belongs to 5 degreeC-normal temperature range.
두 번째 및 세 번째 방법(42b, 42c)은 오존수와 불산을 이용하는 세정방법이다.The second and third methods 42b and 42c are cleaning methods using ozone water and hydrofluoric acid.
구체적으로, 두 번째 방법(42b)은 먼저 오존수를 이용하여 상기 콘택홀을 세정한다. 이어서, 상기 오존수 세정을 실시한 후 형성된 케미컬 옥사이드(chemical oxide)를 제거하기 위해, 상기 오존수 세정이 끝난 결과물을 불산을 이용하여 다시 세정한다. 상기 두 번째 방법(42b)중 오존수를 이용한 세정단계는 상기 첫 번째 세정방법(42a)을 준용하여 실시한다. 따라서, 오존수의 농도 및 온도는 상기 첫 번째 세정방법(42a)과 동일하게 설정한다.Specifically, the second method 42b first cleans the contact hole with ozone water. Subsequently, in order to remove the chemical oxide formed after the ozone water washing, the resultant of the ozone water washing is washed again with hydrofluoric acid. The washing step using ozone water in the second method 42b is carried out by applying the first cleaning method 42a mutatis mutandis. Therefore, the concentration and temperature of ozone water are set in the same manner as in the first washing method 42a.
세 번째 방법(42c)은 세정조에 불산을 채워 상기 콘택홀을 세정하면서 동시에 상기 불산 세정조에 오존을 발생시키는 방법이다. 오존은 상기 불산 세정조에 오존 발생장치를 장착시켜 발생시킨다. 이때, 상기 오존의 농도는 상기 첫 번째 또는 두 번째 방법에 따른다.The third method 42c is a method of filling the cleaning tank with hydrofluoric acid to clean the contact hole and simultaneously generate ozone in the hydrofluoric acid cleaning tank. Ozone is generated by attaching an ozone generator to the hydrofluoric acid washing tank. At this time, the concentration of ozone is according to the first or second method.
상기 세가지 방법에 따라 상기 콘택홀을 세정함으로써 콘택홀의 프로화일이 왜곡됨이 없이 상기 콘택홀내의 금속오염이나 유기 오염과 자연 산화막을 동시에 제거할 수 있어 세정효율을 극대화 할 수 있다.By cleaning the contact hole according to the above three methods, it is possible to simultaneously remove metal contamination or organic contamination and natural oxide film in the contact hole without distorting the profile of the contact hole, thereby maximizing cleaning efficiency.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
상술한 바와 같이, 오존수를 이용한 반도체 장치의 세정방법이 개시되어 있다. 오존수를 이용하는 세가지 세정방법이 개시되어 있는데, 첫 번째는 오존수만을 이용한 세정방법이고, 두 번째는 오존수와 불산(HF)을 이용한 방법으로서 먼저 오존수로 세정한 다음 불산으로 세정하는 방법이며, 세 번째는 오존과 불산을 함께 사용하여 세정하는 방법이다.As described above, a method of cleaning a semiconductor device using ozone water is disclosed. Three cleaning methods using ozone water are disclosed. The first method is to use only ozone water, and the second method is to use ozone water and hydrofluoric acid (HF). It is a method of cleaning using ozone and hydrofluoric acid together.
이러한 방법을 이용하면, 오존수을 이용하여 콘택홀내의 유기오염과 금속오염을 제거하고 불산을 이용하여 자연산화막을 제거함으로써 콘택홀 세정효율을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 세정공정에서 절연막이 거의 손상되지 않음으로써 콘택홀 프로화일의 왜곡없이 세정을 완료할 수 있다. 이에 따라, 콘택홀을 채우는 후속 금속배선 형성공정에서 금속 배선이 단절되는 것을 방지할 수도 있다.Using this method, it is possible to maximize the contact hole cleaning efficiency by removing organic and metal contamination in the contact hole using ozone water and removing the natural oxide film using hydrofluoric acid. The cleaning can be completed without distortion of the contact hole profile. Accordingly, the metal wires may be prevented from being disconnected in the subsequent metal wire forming process of filling the contact holes.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100425475B1 (en) * | 2001-09-19 | 2004-03-30 | 삼성전자주식회사 | Method for cleaning damage layers and polymer residue from semiconductor device |
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| KR100904456B1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-24 | 세메스 주식회사 | Apparatus and method for supplying ozonated water mixture, and substrate treating facility using the same |
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1998
- 1998-04-27 KR KR1019980014989A patent/KR19990081192A/en not_active Application Discontinuation
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