KR20000030975A - 반도체 소자의 세정 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속하는 기술 분야

본 발명은 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

종래에는 노광 및 식각 공정 후 발생하는 잔류 유기물의 세정 공정시 용약 상태의 물질을 사용하였는데, 이 경우 용액 사용 정도에 따른 오염 문제가 발생하고, 세정 후 세정 용액을 이온 제거수(deionized water) 등의 다른 용액으로 제거해야 하기 때문에 공정 과정이 복잡해지는 문제점이 있다.

3. 발명의 해결 방법의 요지

반도체 소자의 패턴 형성 공정이 완료된 웨이퍼에 저온의 질소 가스를 분사시켜 웨이퍼를 급냉시킨 후, 이 분사된 가스를 이용한 플라즈마를 발생시켜 저전력으로 고주파 스퍼터링하므로써, 노광 및 식각 공정 후의 잔류 유기물을 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

반도체 소자의 세정 방법

본 발명은 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조 공정중 발생하는 잔류 유기물을 제거함에 있어서, 저온의 질소 가스를 분사하여 웨이퍼를 순간적으로 급생시킨 후 고주파를 플라즈마를 이용한 물리적인 스퍼터링 방법으로 잔류 유기물을 제거하므로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다.

소자가 고집적화되고 저전력화되면서, 세정 공정의 중요성은 점점 증가하고 있다. 이에 따라 공정 진행의 어려움이 발생하고 이에 따른 비용이 증가하게 된다.

종래에는 반도체 소자의 패턴 형성을 위한 노광 및 식각 공정이 완료된 후 발생하는 잔류 유기물을 제거하기 위하여, 주로 용액 상태의 세정 물질을 사용하였다. 이와 같은 방법은 세정이 효과적으로 처리되기는 하지만, 용액의 사용 정도에 따라 오염 문제가 발생할 가능성이 있다. 또한, 세정 공정 후 세정 용약을 다시 이온 제거수(deionized water) 등의 다른 용액으로 제거해야 하기 때문에 공정 과정이 복잡해지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성 공정이 완료된 웨이퍼에 저온의 질소 가스를 분사시켜 웨이퍼를 급냉시킨 후, 이 분사된 가스를 이용한 플라즈마를 발생시켜 저전력으로 고주파 스퍼터링하므로써, 잔류 유기물을 효과적으로 제거하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 세정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 방법은 반도체 소자의 패턴을 형성 하기 위한 노광 및 식각 공정 후 잔류하는 유기물을 제거하기 위한 세정 공정에 있어서, 챔버 내의 가스 분사 노즐을 이용하여 서스셉터 상에 장착된 웨이퍼에 저온의 질소 가스를 분사하여 상기 웨이퍼를 냉각시키는 단계와, 상기 분사된 질소 가스를 이용한 플라즈마를 발생시켜 스퍼터링 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.

도 1(a) 내지 1(c)는 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 적용되는 챔버를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

11 : 반도체 기판 12 : 절연막

13 : 패턴 14 : 포토레지스트

A : 잔류물

21 : 챔버 22 : 서스셉터

23 : 웨이퍼 24 : 액체 질소관

25 : 가스 분사 노즐

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1(a) 내지 1(c)는 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 챔버를 설명하기 위한 도면이다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 절연막(12)이 형성된 반도체 기판(11) 상에 패턴 형성을 위한 포토레지스트(14)를 도포한 후 노광 및 식각 공정을 실시하여 패턴(13)을 형성한다.

도 1(b)에 도시된 바와 같이, 패턴 형성에 사용된 포토레지스트(14)를 제거하기 위한 플라즈마 에이싱(plasma ashing) 공정을 실시한다. 그런데, 포토레지스트(14)는 식각 과정 및 플라즈마 에이싱 과정에서 특성이 변하여 용액이나 반응 가스 등 화학적인 방법으로 완전히 제거되지 않아 잔류물(A)로 남아 있게 된다. 이 잔류물(A)을 제거하기 위하여 먼저, 저온의 질소 가스를 웨이퍼 상에 분사시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 세정 공정을 실시하기 위한 침버(21)를 나타낸 것으로, 도시된 바와 같이, 분사 노즐(25) 가까지까지 액체 질소관(24)으로부터 액체 질소를 끌어 올려, 분사되기 직전에 기화시켜 기화된 가스가 서스셉터(suscepter; 22) 상에 장착된 웨이퍼(23)에 분사되도록 한다. 이때, 질소 가스는 -100℃ 이하의 낮은 온도를 유지하도록 한다.

일반적으로, 유기물질은 온도에 민감하게 반응하여, 저온으로 냉각시키게 되면 반응성 및 점성이 저하되는 특성이 있다. 따라서, 저온의 질소 가스에 의해 냉각된 유기 잔류물(A)은 점성이 크게 저하된 상태가 된다.

도 1(c)에 도시된 바와 같이, 저온 질소 가스에 의해 급냉된 웨이퍼에 대하여, 질소가스를 이용한 플라즈마를 발생시켜 150W 이하의 고주파(RF) 저전력 스퍼터링(sputtering)을 실시한다. 이때, 급냉된 웨이퍼 표면의 온도 상승을 방지하기 위하여, 저온 질소 가스가 분사되기 시작한 후 일정 시간 후에 터보 펌프(turbo pump)를 고속 동작시켜 순간적으로 챔버(21) 내의 압력을 하강시킨다. 또한, 저온 질소 가스를 이용한 플라즈마의 발생을 용이하게 하기 위하여 수 mTorr의 압력을 유지시키면서 아르곤(Ar) 가스를 주입한다. 포토레지스트(14) 제거를 위한 플라즈마 에이싱 후 남아 있는 잔류물(A)은 도 1(b)에서 설명한 바와 같이, 점성이 저하되어 있는 상태이므로, 저전력의 질소 가스에 의한 이온 충돌에도 쉽게 부서지고 깨어져 떨어져 나오게 된다. 이를 위해, 가스 분사 노즐(25)은 웨이퍼(23) 가까이에 위치하도록 하여야 하며, 분사 노즐(25)과 웨이퍼(23) 간에 교류 회로가 형성되어 고주파 전력이 인가되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 저온 질소 가스를 이용한 건식 세정 방법으로 반도체 소자의 패턴 형성 후 잔류하는 유기물질을 제거하므로써, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (5)

1. 반도체 소자의 패턴을 형성 하기 위한 노광 및 식각 공정 후 잔류하는 유기물을 제거하기 위한 세정 공정에 있어서,

   챔버 내의 가스 분사 노즐을 이용하여 서스셉터 상에 장착된 웨이퍼에 저온의 질소 가스를 분사하여 상기 웨이퍼를 냉각시키는 단계와,

   상기 분사된 질소 가스를 이용한 플라즈마를 발생시켜 스퍼터링 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 질소 가스는 영하 100℃ 이하의 온도를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스퍼터링 처리는 150W 이하의 저전력에서 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
4. 제 1 항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉각된 웨이퍼의 온도 상승을 방지하기 위해 스퍼터링시에 터보 펌프를 고속 동작시켜 상기 챔버 내의 압력을 순간적으로 저하시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 스퍼터링시 수 mTorr 의 압력이 유지되도록 아르곤 가스를 주입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정 방법.