KR20030002100A - Method of removing polymer created after etching using phase change of gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for removing polymer after etching is provided to easily remove a polymer layer having a low chemical reactivity by using a phase transition of a gas. CONSTITUTION: After etching a silicon wafer, the silicon wafer is fixed in a high pressure container capable of injecting a gas. The high pressure container is vacuumized by using a vacuum pump. After injecting gas into the high pressure container, the gas is adsorbed on a porous polymer layer of a silicon wafer by using a phase transition of the injected gas. The adsorbed gas molecules are desorbed by downing the pressure, thereby physically removing polymers.

Description

기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법{Method of removing polymer created after etching using phase change of gas}Method of removing polymer created after etching using phase change of gas}

본 발명은 반도체 제조공정중 식각후 폴리머를 제거하는 세정공정에 관한 것으로, 반응성이 낮은 기체가 기체-액체간 상전이를 일으킬 때 폴리머에 흡착-탈착하는 성질을 이용하여 식각후의 폴리머를 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning process for removing a polymer after etching in a semiconductor manufacturing process, by using a property of adsorption-desorption on the polymer when a gas having low reactivity causes a gas-liquid phase transition. It is about.

종래의 식각후 폴리머 제거를 위한 세정방법으로는 폴리머에 대한 선택적 제거능력이 있는 세정용액을 사용하는 방법, 플라즈마를 이용하는 건식 세정방법등 다양한 방법이 적용되고 있다.As a conventional method for cleaning a polymer after etching, various methods such as a method using a cleaning solution capable of selectively removing polymers and a dry cleaning method using plasma have been applied.

이러한 기존의 세정방법들은 기본적으로 폴리머를 제거하기 위해 반응물질(산소, 오존 또는 세정액등)을 주입하고 에너지(플라즈마, 액체의 흐름)를 인가하여 폴리머와 반응물질들이 반응하여 제거되도록 하고 있다. 그러나 식각물질이 반응성이 낮은 고융점 금속 산화물(refractory metal oxid)등과 같은 물질을 함유하거나 서로 상이한 반응성을 갖는 물질들이 섞여 있는 경우(예컨대, 유기 고분자와 금속 산화막 또는 할라이드 계통)에는 기존의 폴리머 제거방법을 여러 단계 조합하여 적용할 수도 있으나, 그래도 제거가 되지 않거나 한 번의 세정공정으로 제거하기 어려운 경우가 많다.These conventional cleaning methods basically inject a reactant (oxygen, ozone or cleaning solution) to remove the polymer and apply energy (plasma, liquid flow) to allow the polymer and reactants to react and be removed. However, when the etching material contains a material such as low-reactivity high-refractory metal oxid or a mixture of materials having different reactivity (for example, an organic polymer and a metal oxide film or halide system), the conventional polymer removal method It can be applied in combination of several steps, but it is still difficult to remove or difficult to remove in a single cleaning process.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 반응성이 낮은 기체가 기체-액체간 상전이를 일으킬 때 폴리머에 흡착-탈착하는 성질을 이용하여 식각후의 폴리머를 제거하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for removing a polymer after etching by using a property of adsorption-desorption to a polymer when a gas having low reactivity causes a gas-liquid phase transition.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 식각공정을 거친 실리콘 웨이퍼를 기체를 주입할 수 있는 고압 용기에 넣어 고정시키는 단계와; 상기 고압 용기내의 공기를 진공펌프를 이용하여 수십 mTorr 이하로 낮추는 단계; 상기 고압 용기내에 기체를 주입한 후, 기체가 상전이 압력에 도달하도록 하여 상기 실리콘 웨이퍼상의 다공성 폴리머층에 기체가 흡착되도록 하는 단계; 및 압력을 낮추어 상기 흡착되었던 기체 분자들을 탈착되도록 하여 폴리머를 물리적으로 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the step of fixing the silicon wafer subjected to the etching process in a high-pressure container capable of injecting gas; Lowering the air in the high pressure vessel to several tens of mTorr or less by using a vacuum pump; Injecting the gas into the high pressure vessel, allowing the gas to reach phase transition pressure to adsorb the gas to the porous polymer layer on the silicon wafer; And lowering the pressure to desorb the adsorbed gas molecules to physically remove the polymer.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.

본 발명의 기술적 원리는 식각후 발생하는 폴리머가 그 화학적 조성에 상관없이 다공정 구조를 하고 있어서 수십Å 이상의 큰 보이드(void)들이 많으며 계면의 결합상태가 약하다는 점과 기체가 압력이 높아짐에 따라 액체로 상전이할 때 표면에 다공정 구조를 하고 있는 폴리머층에 흡착한다는 점을 이용한 것이다. 다시 압력이 상전이 압력 이하로 낮아지면 흡착했던 기체 분자들은 기화하면서 물리적으로 폴리머층을 제거하게 된다.The technical principle of the present invention is that since the polymer generated after etching has a multi-process structure regardless of its chemical composition, there are many large voids of several tens of micrometers or more, and the bonding state of the interface is weak, When the phase transition to the liquid is used to adsorb to the polymer layer having a multi-step structure on the surface. When the pressure is lowered below the phase change pressure, the gas molecules adsorbed will vaporize and physically remove the polymer layer.

본 발명에 의한 폴리머 제거공정은 다음과 같다.The polymer removal process according to the present invention is as follows.

1) 식각공정을 거친 실리콘 웨이퍼를 기체를 주입할 수 있는 고압 용기에 넣고 고정시킨다.1) The etched silicon wafer is placed in a high-pressure container into which gas can be injected and fixed.

2) 상기 고압 용기내의 공기를 진공펌프를 이용하여 수십 mTorr 이하로 낮춘다.2) The air in the high pressure vessel is lowered to several tens of mTorr or less by using a vacuum pump.

3) 기체를 고압 용기내에 주입한 후, 상전이 압력에 도달하도록 압력을 높인다. 또는 일정량의 기체를 주입한 후, 용기내의 밀폐된 공간의 부피를 줄여서 압력을 높일 수도 있다. 이때, 용기내 부피를 감소시키기 위해 유압프레스를 사용할 수 있다. 또한, 상전이 압력을 낮추기 위해 용기내의 온도를 저온으로 하는 것도 가능하다. 상기 기체는 밸브를 통해 용기내로 주입할 수 있다.3) After injecting the gas into the high pressure vessel, increase the pressure to reach the phase change pressure. Alternatively, after injecting a certain amount of gas, the pressure may be increased by reducing the volume of the enclosed space in the container. At this time, a hydraulic press may be used to reduce the volume in the container. It is also possible to lower the temperature in the vessel to lower the phase transition pressure. The gas may be injected into the vessel through a valve.

상기와 같이 기체가 상전이 압력에 도달하면 기체는 상기 실리콘 웨이퍼상의 다공성 폴리머층 및 계면에 흡착하게 된다. 상기 용기내에 주입하는 기체로는 반응성이 낮고 분자량이 큰 기체를 이용한다. 이러한 기체로는 Ar, Kr, Xe등을 사용할 수 있으며, 일부 이원자 또는 다원자 분자들로 CO, CO2등을 사용할 수도 있다.As described above, when the gas reaches the phase transition pressure, the gas is adsorbed to the porous polymer layer and the interface on the silicon wafer. As the gas to be injected into the vessel, a gas having a low reactivity and having a high molecular weight is used. Ar, Kr, Xe, etc. may be used as such a gas, and CO, CO2, etc. may be used as some diatomic or polyatomic molecules.

상기 고압기체를 주입하는 방법으로 밀폐된 용기내에 다량의 기체를 흡착하고 있는 흡착물질을 넣고 이 흡착물질의 온도를 높여서 기체를 탈착시켜 압력을 높이는 방법을 사용하는 것도 가능하다. 기체의 흡착 및 탈착을 이용하여 압력을 높이기 위해 사용하는 흡착체로서는 다공성 제올라이트 계열의 물질을 이용할 수 있다. 이 경우, 흡착체가 들어 있는 용기과 제거할 폴리머층이 형성된 웨이퍼가 들어 있는 용기의 중간에 차단밸브를 사용하여 기체의 주입을 조절할 수 있다.As a method of injecting the high-pressure gas, it is also possible to use a method of putting an adsorbent adsorbing a large amount of gas into a sealed container and increasing the temperature of the adsorbent to desorb the gas to increase the pressure. Porous zeolite-based materials can be used as the adsorbent used to increase the pressure by adsorption and desorption of gas. In this case, the injection of gas can be controlled by using a shut-off valve in the middle of the vessel containing the adsorbent and the wafer having the polymer layer to be removed.

4) 다시 압력을 낮추면 흡착되었던 기체 분자들이 탈착하면서 폴리머층이 물리적으로 제거된다.4) When the pressure is lowered, the polymer layer is physically removed as the gas molecules desorbed.

5) 용기내의 기체를 진공펌프를 사용하여 배기시킨다.5) The gas in the container is evacuated using a vacuum pump.

상기의 과정을 거쳐 폴리머를 제거하게 되는데, 상기한 과정을 반복하여 행함으로써 제거력을 더욱 높일 수도 있다.The polymer is removed through the above process, and the removal force may be further increased by repeating the above process.

기존의 세정공정에서의 폴리머의 제거원리가 화학적 반응에 의한 것이라면 본 발명의 방법은 물리적인 흡착 및 탈착 과정에 의해서 폴리머를 제거하는 방법이므로 폴리머의 화학적 반응성이 중요하지 않다. 따라서 기존의 방법으로 제거하기 어려운 화학적 반응성이 낮은 폴리머층도 제거할 수 있다.If the removal principle of the polymer in the conventional cleaning process is a chemical reaction, the method of the present invention is a method of removing the polymer by physical adsorption and desorption processes, so the chemical reactivity of the polymer is not important. Therefore, the polymer layer with low chemical reactivity which is difficult to remove by the conventional method can be removed.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

본 발명은 물리적인 흡착 및 탈착 과정에 의해서 폴리머를 제거하는 방법으로서, 기존의 방법으로 제거하기 어려운 화학적 반응성이 낮은 폴리머층도 제거할 수 있다.The present invention is a method of removing a polymer by a physical adsorption and desorption process, it is possible to remove a polymer layer of low chemical reactivity that is difficult to remove by conventional methods.

Claims (13)

식각공정을 거친 실리콘 웨이퍼를 기체를 주입할 수 있는 고압 용기에 넣어 고정시키는 단계;Fixing the etched silicon wafer in a high pressure vessel through which gas can be injected; 상기 고압 용기내의 공기를 진공펌프를 이용하여 수십 mTorr 이하로 낮추는 단계;Lowering the air in the high pressure vessel to several tens of mTorr or less by using a vacuum pump; 상기 고압 용기내에 기체를 주입한 후, 기체가 상전이 압력에 도달하도록 하여 상기 실리콘 웨이퍼상의 다공성 폴리머층에 기체가 흡착되도록 하는 단계; 및Injecting the gas into the high pressure vessel, allowing the gas to reach phase transition pressure to adsorb the gas to the porous polymer layer on the silicon wafer; And 압력을 낮추어 상기 흡착되었던 기체 분자들을 탈착되도록 하여 폴리머를 물리적으로 제거하는 단계Lowering the pressure to desorb the adsorbed gas molecules to physically remove the polymer 를 포함하여 이루어지는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Method of removing the polymer after etching using a phase transition of the gas comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체의 상전이 압력에 도달하도록 하기 위해 기체의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Removing the polymer after etching using a phase transition of the gas, characterized in that to increase the pressure of the gas so that the phase transition of the gas to reach the pressure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체의 상전이 압력에 도달하도록 하기 위해 일정량의 기체를 주입한후, 용기내의 밀폐된 공간의 부피를 줄이는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.After the injection of a certain amount of gas to reach the phase transition pressure of the gas, the method of removing polymer after etching using a phase transition of the gas, characterized in that to reduce the volume of the closed space in the container. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 용기내 부피를 감소시키기 위해 유압프레스를 사용하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Post-etch polymer removal method using a phase change of the gas, characterized in that to use a hydraulic press to reduce the volume in the vessel. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체의 상전이 압력이 높을 경우 용기내의 온도를 저온으로 하여 상전이 압력을 낮게 하여 상전이 압력에 용이하게 도달하도록 하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.When the phase transition pressure of the gas is high, the temperature in the container to a low temperature to lower the phase transition pressure to easily reach the phase transition pressure, the polymer removal method using the phase transition of the gas, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체를 밸브를 통해 용기내로 주입하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.The method of removing the polymer after etching using a phase transition of the gas, characterized in that the gas is injected into the container through a valve. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기체로서 반응성이 낮고 분자량이 큰 기체를 사용하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.A method of removing polymer after etching using a phase transition of a gas, characterized in that a gas having low reactivity and having a high molecular weight is used as the gas. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 기체로서 Ar, Kr, Xe 또는 CO, CO2등을 사용하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Ar, Kr, Xe or CO, CO2 or the like as the gas, characterized in that for removing the polymer after etching using a phase transition of the gas. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고압기체를 주입하는 방법으로서 밀폐된 용기내에 다량의 기체를 흡착하고 있는 흡착물질을 넣고, 이 흡착물질의 온도를 높여서 기체를 탈착시켜 압력을 높이는 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.As a method of injecting the high-pressure gas, the gas phase transition is characterized by putting an adsorbent that adsorbs a large amount of gas into a sealed container, increasing the temperature of the adsorbent, and desorbing the gas to increase the pressure. Polymer removal method after etching. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 기체의 흡착 및 탈착을 이용하여 압력을 높이기 위해 사용하는 흡착체로서 다공성 제올라이트 계열의 물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Method for removing polymer after etching using a phase transition of the gas, characterized in that a porous zeolite-based material is used as the adsorbent used to increase the pressure by using the adsorption and desorption of the gas. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 흡착물질이 들어 있는 용기과 상기 제거할 폴리머층이 형성된 웨이퍼가 들어 있는 용기의 중간에 차단밸브를 사용하여 웨이퍼가 들어 있는 용기로의 기체의 주입을 조절하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Etching using phase transition of gas to control the injection of gas into the container containing the wafer using a shutoff valve in the middle of the container containing the adsorbent material and the wafer containing the polymer layer to be removed Post-polymer removal. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리머를 제거하는 단계후에 용기내의 기체를 진공펌프를 이용하여 제거하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.And removing the polymer in the container after the removing of the polymer by using a vacuum pump. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리머의 제거력을 높이기 위해 상기의 과정을 반복하여 행하는 것을 특징으로 하는 기체의 상전이를 이용한 식각후 폴리머 제거방법.Method of removing the polymer after etching using a phase transition of the gas, characterized in that to repeat the above process to increase the removal force of the polymer.
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