KR20030075629A - 반도체 소자의 세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 세정방법에 관한 것으로, 웨이퍼에 DI 워터를 공급하여 연마하는 단계; 상기 웨이퍼를 인시튜 클리너에서 황산과 과수의 혼합 케미컬을 이용하여 스프레이 린스하는 단계; 상기 웨이퍼를 플루오르화수소와 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계; 상기 웨이퍼를 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계; 및 상기 웨이퍼를 DI 워터를 이용하여 스핀 린스 드라이하는 단계를 포함하며, 소자의 집적화에 따라 요구되고 있는 웨이퍼상의 박막의 안정성 및 신회성 특성을 개선 향상시키기 위해 화학적 기계적 연막 공정 이후의 세정방법을 변경함으로써 결함 발생을 방지하고 이로 인하여 반도체 소자의 수율이 향상되는 효과가 있는 것이다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 세정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학적 기계적 연마공정 이후에 발생되는 결함을 제거하기 위하여 케미컬을 이용한 반도체 소자의 세정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조방법에 있어서 비트 라인 노드(Bit Line Node)와 스토리지 노드(Storage Node)를 절연하는 공정으로 사용되는 랜딩 플러그 폴리(Landing Plug Poly) 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정은 크게 2부분으로 나뉜다. 무수한 패턴이 형성된 웨이퍼(Wafer)의 상부 표면을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)로써 평탄화 시키는 연마(Polishing) 공정과, 연마(Polishing) 공정중에 발생한 결함(Defect)을 제거하는 세정(Cleaning) 공정이 그것이다.
특히, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 세정방법은 DI 워터를 이용한 린싱(Rinsing) 단계와, 수산화암모늄(NH4OH: Ammonium Hydroxide)을 이용한 브러싱(Brushing) 단계와, 플루오르화수소(HF: Hydrogen Fluoride)를 이용한 브러싱(Brushing) 단계와, DI 워터를 이용한 스핀 린스 드라이(Spin Rinse Dry) 단계순으로 진행된다.
그러나, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 세정방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.
종래 기술에 있어서는, 플루오르화수소(HF)를 이용한 브러싱(Brushing) 단계 이후에는 웨이퍼(Wafer) 막 특성이 소수성(Hydrophobic)으로 변화된다. 따라서, DI 워터를 이용한 스핀 린스 드라이(Spin Rinse Dry) 공정중에 물방울 튐 현상으로 인한 워터 마크(Water Mark)로 인하여 후속 패턴 형성을 위한 식각 공정시 잔류물 등을 남기게 된다.
또한, 과도한 세정방법에 의한 단차, 잔류하는 결함을 제거하기 위한 세정시 플루오르화수소의 과잉투입으로 인한 쓰루-풋(Through-put) 저하, 연마(Polishing)후 노출되는 여러 성분의 막에 따른 상이한 식각률로 인한 심한 단차 등으로 반도체 소자의 수율 및 신뢰성이 떨어진다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 종래 기술상의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 연마(Polishing) 공정후 인시튜 클리너(In-situ Cleaner)에서 황산 및 과수의 혼합 케리컬 처리, 플루오르화수소 및 DI 워터의 혼합 케미컬 처리, 및 SC-1 처리로써 결함(Defect) 제거 및 단차 발생 억제로 인하여 후속 공정을 용이하게 할 수 있는 반도체 소자의 세정방법을 제공함에 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법을 도시한 공정별 평면도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10: 웨이퍼15; 스프레이
20,21: 로울러25,26: 지지축
30,31: 브러쉬40: 핑거부
50: 공급 노즐
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법은, 웨이퍼에 DI 워터를 공급하여 연마하는 단계; 상기 웨이퍼를 인시튜 클리너에서 황산과 과수의 혼합 케미컬을 이용하여 스프레이 린스하는 단계; 상기 웨이퍼를 플루오르화수소와 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계; 상기 웨이퍼를 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계; 및 상기 웨이퍼를 DI 워터를 이용하여 스핀 린스 드라이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법을 도시한 공정별 평면도이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 DI 워터 버프 연마(DI Water Buff Polishing) 공정 직후에 인시튜 클리너(In-situCleaner)에서 소수성(Hydrophobic) 상태인 웨이퍼(10:Wafer) 표면에 황산(H2SO4)과 과수(H2O2)를 혼합한 케미컬(Chemical)을 이용하여 스프레이(15)로 스프레이 린스(Spray Rinse) 공정을 진행한다. 이때, 상기 황산(H2SO4)과 과수(H2O2)의 혼합 비율은 4:1 내지 100:1 정도로 하고, 상기 황산(H2SO4)과 과수(H2O2)의 혼합 케미컬(Chemical)의 온도는 약 50 내지 100℃ 정도로 유지하는 것이 린스 효과를 극대화하는데 바람직하다.
상기와 같은 스프레이 린스(Spray Rinse) 공정에 의하면 이전의 연마 공정에 있어서 각종의 소모품(Consumable), 예를 들어, 슬러리(Slurry)나 패드(Pad) 등에 의하여 발생한 폴리머(Polymer) 등이 상기 웨이퍼(10)로부터 제거된다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)를 로울러(20:Roller)로 고정한 상태에서 지지축(25)에 고정된 브러쉬(30:Brush)를 회전시켜 플루오르화수소(HF) 용액을 사용하여 상기 웨이퍼(10) 표면을 브러싱한다. 이때, 상기 플루오르화수소(HF)는 DI 워터와 혼합하여 사용하는데 상기 플루오르화수소(HF)와 DI 워터의 혼합 비율은 1:100 내지 1:50, 즉 0.1 내지 0.5 중량 %의 플루오르화수소(HF) 용액을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 로울러(20)는 브러쉬(Brush) 하는 동안 상기 웨이퍼(10)의 회전 및 지지 역할을 담당하며, 상기 브러쉬(30) 내부에는 케미컬 라인(Chemical Line)이 있어 케미컬(Chemical)이 배출되면서 브러쉬 스크러빙(Brush Scrubbing)하는 역할을 담당한다.
상기와 같은 플루오르화수소(HF) 처리를 하게 되면 상기 웨이퍼(10) 표면상의 금속성 불순물(Metallic Impurity)이 제거된다.
그다음, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)를 로울러(21:Roller)로 고정한 상태에서 지지축(26)에 고정된 브러쉬(31:Brush)를 회전시켜 SC-1 세정(미 RCA사의 standard cleaning-1) , 즉 수산화암모늄(NH4OH)과 과수(H2O2) 및 DI 워터의 혼합 케미컬(Chemical)을 사용하여 상기 웨이퍼(10) 표면을 브러싱한다. 이때, 상기 수산화암모늄(NH4OH)과 과수(H2O2) 및 DI 워터의 혼합 비율은 1:2:20 내지 1:5:30으로 한다.
상기와 같은 SC-1 세정 공정을 이용한 표면 처리에 의하면 상기 웨이퍼(10)로부터 탄소(Carbon)와 그 함유물과 금속성 입자들이 제거됨과 동시에 소수성 (Hydrophobic)이었던 상기 웨이퍼(10) 표면이 중성화되어 친수성(Hydrophillic)으로 변화된다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)를 핑거부(40:Finger)에 고정하여 회전시키면서 상기 웨이퍼(10)의 표면에 공급 노즐(50)을 통하여 DI 워터를 공급하여 스핀 린스 드라이(Spin Rinse Dry) 공정을 진행한다. 이때, 상기 웨이퍼(10) 표면은 이전 단계에서 소수성(Hydrophobic) 상태에서 친수성(Hydrophillic) 상태로 이미 변화되었으므로 물방울 튐 현상이 없어 워터 마크(Water Mark)가 발생되지 않는다.
상기 핑거부(40;Finger)는 플랫 존(Flat Zone)을 제외한 상기 웨이퍼(10)의4곳을 지지하면서 회전시키는 역할을 담당한다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 상기한 바와 같은 인시튜 클리너(In-situ Cleaner)에서의 일련의 공정 단계 직후에 습식조(Wet Bath)에서 세정의 효과를 극대화하기 위하여 피라나(Phiranha) - 플루오르화수소(HF) - SC-1 처리를 진행할 수 있다. 이때, 상기 피라나(Phiranha) 처리와 SC-1 처리는 약 500 내지 1,000 MHz 정도의 메가소닉 파워(Megasonic Power)를 인가하면서 세정하며, 플루오르화수소(HF) 처리는 약 5 내지 10초 동안 세정 공정을 진행한다.
본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자의 세정방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 소자의 집적화에 따라 요구되고 있는 웨이퍼상의 박막의 안정성 및 신회성 특성을 개선 향상시키기 위해 화학적 기계적 연막 공정 이후의 세정방법을 변경함으로써 결함 발생을 방지하고 이로 인하여 반도체 소자의 수율이 향상되는 효과가 있음은 물론 상기 특성들을 만족시키는 효과가 있다.
Claims (9)
- 웨이퍼에 DI 워터를 공급하여 연마하는 단계;상기 웨이퍼를 인시튜 클리너에서 황산과 과수의 혼합 케미컬을 이용하여 스프레이 린스하는 단계;상기 웨이퍼를 플루오르화수소와 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계;상기 웨이퍼를 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬을 이용하여 브러싱하는 단계; 및상기 웨이퍼를 DI 워터를 이용하여 스핀 린스 드라이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 황산과 과수의 혼합 케미컬은 황산과 과수의 혼합 비율이 4:1 내지 100:1인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 황산과 과수의 혼합 케미컬의 온도는 50 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 플루오르화수소와 DI 워터의 혼합 케미컬은 플루오르화수소와 DI 워터의 혼합 비율이 1:100 내지 1:50인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬은 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 비율이 1:2:20 내지 1:5:30인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 스핀 린스 드라이하는 단계 직후에 습식조에서 상기 웨이퍼를 피라나 - 플루오르화수소 - 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬 처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제6항에 있어서,상기 피라나 처리 단계와, 상기 수산화암모늄과 과수 및 DI 워터의 혼합 케미컬 처리 단계는 메가소닉 파워를 인가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제7항에 있어서,상기 메가소닉 파워는 500 내지 1.000 MHz인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
- 제6항에 있어서,상기 플루오르화수소 처리 단계는 5 내지 10초 동안 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 세정방법.
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