KR20010066117A - 반도체 소자의 제조 방법 및 이를 이용한 반사형 마이크로액정 표시 장치용 기판의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
먼저, 웨이퍼의 상부에 알루미늄으로 이루어진 박막을 적층하고, 알루미늄 박막을 패터닝하기 위해 그 상부에 감광성 물질을 도포하고 노광 현상하여 감광막 패턴을 형성한다. 여기서, 형성된 감광막 패턴에 오류가 있거나 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 식각 공정을 마친 감광막 패턴을 제거하는 작업이 요구된다. 이때, 우선 신나(thinner)를 이용하여 감광막 패턴의 90% 정도를 스트립(strip)하여 제거한다. 다음, 감광성 물질을 습식 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨진 제1 용기에 웨이퍼를 담아 10% 정도 잔류하는 감광막 패턴의 찌꺼기를 제거한다. 이어, 웨이퍼에 묻어 있는 식각용 용액을 세정하기 위해 IPA(isopropylalcohol) 용액이 담겨져 있는 제2 용액에 웨이퍼를 담그고 난 다음, 건조기를 통하여 웨이퍼에 묻어 있는 IPA 용액을 건조시킨다. 이때, 초순수 대신 IPA를 사용함으로써 알루미늄 박막에서 배터리 구조가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 이어, 웨이퍼를 제2 용기로부터 꺼내어, 웨이퍼를 고속으로 회전시킬 수 있는 지지대의 상부에 옮긴 다음, 웨이퍼를 회전시킴과 동시에 웨이퍼의 상부에서 초순수 분사기를 이용하여 웨이퍼에 초순수를 분사하여 웨이퍼의 상부에 잔류하는 이물질을 완전히 제거하여 웨이퍼를 완전히 세정한다. 이렇게 스핀(spin) 방식으로 웨이퍼를 회전시키면서 초순수를 분사하는 경우에는 알루미늄 박막 내부에서 배터리 구조가 형성되는 것이 억제되어 알루미늄 박막이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법 및 이를 이용한 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저저항을 가지는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 박막을 포함하는 반도체 장치의 제조방법 및 이를 이용한 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 방법 중에는 화학 기상 증착 방법이나 스퍼터링 방법을 이용하여 웨이퍼의 상부에 막을 형성하는 박막 공정, 원하는 패턴을 형성하기 위해 우선 박막의 상부에 감광성 물질을 도포하고 노광 및 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 사진 공정, 감광막 패턴을 식각 마스크로 하부의 박막을 건식 식각 또는 습식 식각을 이용하여 식각하는 식각 공정 및 산화막 또는 불순물을 웨이퍼의 상부에 침투시키는 확산 공정 등이 있다.
이때, 감광막 패턴을 형성하는 사진 공정은 원하는 패턴이 정확하게 형성되지 않거나 다층 구조의 반도체 소자를 형성하기 위해서는 감광막 패턴을 제거하고 다시 형성하는 공정을 여러 번 반복적으로 실시하게 된다. 여기서, 원하는 감광막 패턴을 정확하게 다시 형성하기 위해 감광막을 제거하는 단계에 대하여 도 1a 내지 도 1c를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법 중 감광막 패턴을 형성 및 제거하는 공정을 단계별로 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1a에서 보는 같이, 박막(20)이 형성되어 있는 웨이퍼(10)의 상부에 감광막(30)을 도포하고 노광 현상하여 박막(20)의 상부에 감광막 패턴(30)을 형성한다.
이어, 도 1b에서 보는 바와 같이, 신나(thinner)를 이용하여 감광막 패턴(30)의 90% 정도를 스트립(strip)하여 제거한다. 이때, 박막(20)의 상부에는 감광막 패턴(30)의 찌꺼기(32)가 10% 정도 남게 된다.
다음, 도 1c에서 보는 바와 같이, 감광막 패턴(30)의 찌꺼기(32) 10%를 제거하기 위해 웨이퍼(10)는 감광성 물질을 습식 식각하기 위한 용액이 담겨진 제1 용기(40)에 담겨진 다음, 웨이퍼(10)는 용액을 세정하기 위해 초순수(deionized water)가 담겨져 있는 제2 용액(50)에 담겨지고, 웨이퍼(10)는 건조기(60)의해 건조됨으로써, 감광막 패턴(30)을 제거하는 공정을 마치게 된다.
한편, 일반적으로 반도체 장치 또는 표시 장치의 배선은 신호가 전달되는 수단으로 사용되므로 신호 지연을 억제하는 것이 요구되며, 신호 지연을 방지하는 방법으로는 저저항을 가지는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄 합금(Al alloy) 등과 같은 물질을 사용하는 것이 일반적이다.
그러나, 알루미늄 합금, 예를 들어 구리(Cu)를 포함하는 알루미늄 합금이 노출되어 초순수에 담겨지게 되면, 구리의 이동(migration)이 심하게 발생하여 구리 석출물이 형성된다. 그러면, 구리 석출물의 계면 근처에서는 구리 농도의 차이로 인하여 전위 차가 발생하여 구리 석출물은 음극, 알루미늄은 양극의 역할을 하는 배터리(battery) 구조가 형성된다. 이러한 배터리 구조로 인하여 알루미늄은 산화되어 알루미늄 박막이 부식되는 문제점이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 알루미늄을 포함하는 박막의 부식을 방지하는 것이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 제조 방법 중 감광막 패턴을 형성 및 제거하는 공정을 단계별로 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서 감광막 패턴을 형성 및 제거하는 공정에 대하여 구체적으로 도시한 도면이고,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.
이러한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는 알루미늄을 포함하는 박막이노출되어 있는 웨이퍼를 초순수를 이용하여 세정할 때, 웨이퍼를 회전시키면서 진행한다.
더욱 상세하게는, 웨이퍼 상부에 도전 물질을 적층하여 박막을 형성하고, 박막의 상부에 감광성 물질을 도포하고 노광 현상하여 감광막 패턴을 형성한다. 이어, 감광막 패턴의 일부를 제거하고, 웨이퍼를 감광성 물질의 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨 있는 제1 용기에 담아 감광막 패턴의 나머지 일부를 제거한다. 이어, 웨이퍼를 제1 용기로부터 꺼내어, 웨이퍼를 회전시키는 동시에 초순수를 분사하여 웨이퍼에 잔류하는 이물질을 제거하여 웨이퍼를 세정한다.
이때, 웨이퍼는 제2 용기에 담아 식각용 용액을 제거하는 것이 바람직하며, 식각용 용액은 IPA를 이용하여 제거할 수 있으며, IPA는 건조기를 이용하여 건조시킨다.
여기서, 박막은 알루미늄을 포함한다.
이러한 반도체 소자의 제조 방법은 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판을 제조하는 방법에서도 적용될 수 있다.
구체적으로는, 규소로 이루어진 웨이퍼의 상부에 게이트 전극과 반도체 패턴, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하고, 웨이퍼 위에 절연막을 증착하고 패터닝하여 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 형성한다. 이어, 배리어 금속층과 텅스텐층을 차례로 증착하고 절연막이 드러나도록 텅스텐층을 평탄화한다. 이어, 절연막 및 텅스텐층 상부에 질화 티타늄막을 증착하고 질화 티타늄막 위에 알루미늄을 포함하는 박막을 적층하고 사진 식각 공정으로 패터닝하여반사막을 형성한다.
이때, 사진 식각 공정은 감광막 패턴을 이용하며, 감광막 패턴을 제거하는 공정은 다음과 같다. 먼저, 감광막 패턴의 일부를 제거하고, 웨이퍼를 감광성 물질의 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨 있는 제1 용기에 담아 감광막 패턴의 나머지 일부를 제거한다. 이어, 웨이퍼를 제1 용기로부터 꺼낸 다음, 웨이퍼를 회전시키는 동시에 초순수를 분사하여 웨이퍼에 잔류하는 이물질을 제거하여 웨이퍼를 세정한다.
그러면, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법 및 이를 포함하는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서 감광막 패턴을 제거하는 공정에 대하여 구체적으로 도시한 도면이다. 여기서도 종래의 기술과 동일하게 감광막 패턴을 정확하게 다시 형성하기 위하여 감광막 패턴을 제거하는 단계를 예를 들어 설명하기로 한다.
도 2a에서 보는 같이, 웨이퍼(100)의 상부에 알루미늄으로 이루어진 박막(200)을 적층하고, 알루미늄 박막(200)을 패터닝하기 위해 그 상부에 감광성 물질을 도포하고 노광 현상하여 알루미늄 박막(200)의 상부에 감광막 패턴(300)을 형성한다.
이어, 도 2b에서 보는 바와 같이, 신나(thinner)를 이용하여 감광막패턴(300)의 90% 정도를 스트립(strip)하여 제거한다. 이때, 알루미늄 박막(200)의 상부에는 감광막 패턴(300)의 찌꺼기(320)가 10% 정도 남게 된다.
다음, 도 2c에서 보는 바와 같이, 감광성 물질을 습식 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨진 제1 용기(400)에 웨이퍼(100)를 담아 10% 정도 잔류하는 감광막 패턴의 찌꺼기(320)를 제거한다. 이어, 웨이퍼(100)에 묻어 있는 식각용 용액을 세정하기 위해 IPA(isopropylalcohol) 용액이 담겨져 있는 제2 용액(500)에 웨이퍼(100)를 담그고 난 다음, 건조기(600)를 통하여 웨이퍼(100)에 묻어 있는 IPA 용액을 건조시킨다. 이때, 종래의 기술과 다르게 초순수 대신 IPA를 사용함으로써 알루미늄 박막(200)에서 배터리 구조가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
이어, 도 2d에서 보는 바와 같이, 웨이퍼(100)를 제2 용기(500)로부터 꺼내어, 웨이퍼(100)를 고속으로 회전시킬 수 있는 지지대(700)의 상부에 옮긴 다음, 지지대(700)를 회전시키면서 웨이퍼(100)를 회전시킴과 동시에 웨이퍼(100)의 상부에서 초순수 분사기(800)를 이용하여 웨이퍼(100)에 초순수를 분사하여 웨이퍼(100)의 상부에 잔류하는 이물질을 완전히 제거하여 웨이퍼(100)를 완전히 세정한다. 이렇게 스핀(spin) 방식으로 웨이퍼(100)를 회전시키면서 초순수를 분사하는 경우에는 알루미늄 박막(200) 내부에서 배터리 구조가 형성되는 것을 억제되어 알루미늄 박막(200)이 부식되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 회전 속도는 1500rpm 이상인 것이 바람직하다.
앞에서 설명한 반도체 소자의 제조 방법은 알루미늄 박막(200)이 초순수에 노출되어 있는 경우 감광성 물질을 제거하기 위해 초순수를 사용하는 공정에서는웨이퍼를 회전시키는 방식으로 다양하게 사용될 수 있으며, 웨이퍼의 상부에 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판을 제조하는 방법에도 동일하게 적용할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.
먼저, 도 3a에서와 같이 게이트 전극(도시하지 않음)과 반도체 패턴(도시하지 않음), 소스 전극(도시하지 않음) 및 드레인 전극(11)을 포함하는 스위칭 소자인 박막 트랜지스터를 웨이퍼(도시하지 않음) 상부에 형성한다. 이어, 전면 위에 절연막(21)을 증착하고 패터닝하여 드레인 전극(11)을 드러내는 접촉 구멍(22)을 형성한다.
이어, 도 3b에서와 같이 얇은 배리어 금속층을 증착하고 그 위에 텅스텐층을 증착하고, 절연막(21)이 노출될 때까지 평탄화 공정을 실시하여 접촉 구멍(22) 내부에 배리어 금속층(31) 및 텅스텐층(41)을 남긴다.
이어, 도 3c에서와 같이 티타늄 표적이 장착되어 있는 증착실에 질소 기체를 넣고 반응성 스퍼터링법을 이용하여 질화 티타늄막(51)을 증착한다.
이어, 도 3d에서와 같이 알루미늄 표적이 장착되어 있는 증착실에서 스퍼터링법을 이용하여 알루미늄을 포함하는 박막을 적층하고 사진 식각 공정으로 패터닝하여 질화 티타늄막(51) 상부에 반사막(61)을 형성한다.
이때, 반사막(61)의 반사율을 90% 이상으로 만들어주기 위해서는 알루미늄 박막으로 이루어진 반사막(61)이 부식되는 것을 방지해야 한다. 따라서, 박막을패터닝하여 반사막(61)을 형성하는 사진 식각 공정에서 감광막 패턴이 원하는 조건으로 형성되지 않아 감광막 패턴을 제거하거나 반사막(61)을 완전히 형성한 다음 감광막 패턴을 제거하는 단계에서 도 2a 내지 도 2d를 통하여 설명한 방법으로 감광막 패턴을 제거하여 웨이퍼를 완전히 세정한다.
이와 같이 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법 및 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법에서는 감광막 패턴을 제거하는 공정에서 웨이퍼의 상부에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 웨이퍼를 회전시키는 동시에 초순수를 분사함으로써 노출되어 있는 알루미늄 박막이 부식되는 것을 방지할 수 있다.
Claims (10)
- 웨이퍼의 상부에 도전 물질을 적층하여 박막을 형성하는 단계,상기 박막의 상부에 감광성 물질을 도포하고 노광 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계,상기 감광막 패턴의 일부를 제거하는 단계,상기 웨이퍼를 상기 감광성 물질의 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨 있는 제1 용기에 담아 상기 감광막 패턴의 나머지 일부를 제거하는 단계,상기 웨이퍼를 상기 제1 용기로부터 꺼내는 단계,상기 웨이퍼를 회전시키는 동시에 초순수를 분사하여 상기 웨이퍼에 잔류하는 이물질을 제거하여 상기 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에서,상기 웨이퍼를 상기 제1 용기로부터 꺼내는 단계 이후,상기 웨이퍼는 제2 용기에 담아 상기 식각용 용액을 제거하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제2항에서,상기 식각용 용액은 IPA를 이용하여 제거하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제3항에서,건조기를 이용하여 상기 IPA를 건조시키는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제1항에서,상기 박막은 알루미늄을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 규소로 이루어진 웨이퍼의 상부에 게이트 전극과 반도체 패턴, 소스 및 드레인 전극을 포함하는 박막 트랜지스터를 형성하는 단계,상기 웨이퍼 위에 절연막을 증착하고 패터닝하여 상기 드레인 전극을 드러내는 접촉 구멍을 형성하는 단계,배리어 금속층을 증착하는 단계,상기 배리어 금속층 위에 텅스텐층을 증착하는 단계,상기 절연막이 드러나도록 상기 텅스텐층을 평탄화하는 단계,상기 절연막 및 상기 텅스텐층 상부에 질화 티타늄막을 증착하는 단계,상기 질화 티타늄막 위에 알루미늄을 포함하는 박막을 적층하고 사진 식각 공정으로 패터닝하여 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
- 제6항에서,상기 사진 식각 공정은 감광막 패턴을 이용하며,상기 감광막 패턴을 제거하는 공정은,상기 감광막 패턴의 일부를 제거하는 단계,상기 웨이퍼를 상기 감광성 물질의 식각하기 위한 식각용 용액이 담겨 있는 제1 용기에 담아 상기 감광막 패턴의 나머지 일부를 제거하는 단계,상기 웨이퍼를 상기 제1 용기로부터 꺼내는 단계,상기 웨이퍼를 회전시키는 동시에 초순수를 분사하여 상기 웨이퍼에 잔류하는 이물질을 제거하여 상기 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함하는 반사형 마이크로 액정 표시 장치용 기판의 제조 방법.
- 제7항에서,상기 웨이퍼를 상기 제1 용기로부터 꺼내는 단계 이후,상기 웨이퍼는 제2 용기에 담아 상기 식각용 용액을 제거하는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제8항에서,상기 식각용 용액은 IPA를 이용하여 제거하는 반도체 소자의 제조 방법.
- 제9항에서,건조기를 이용하여 상기 IPA를 건조시키는 단계를 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
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| KR100825965B1 (ko) * | 2006-09-22 | 2008-04-29 | 세메스 주식회사 | 기판 세정 방법 |
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