KR20050073030A - 반도체소자의 세정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 질화막 식각 후 세정공정을 개선시켜 제타 포텐셜(zeta potential)에 기인하여 이물이 재부착되는 것을 방지할 수 있는 반도체소자의 세정방법에 관해 개시한 것이다.

웨이퍼 상의 질화막을 세정하는 반도체소자의 세정방법에 있어서, 개시된 본 발명은 pH5이하의 케미컬을 사용하지 않고 SC1세정용액을 이용하여 상기 질화막을 세정처리한다.

Description

반도체소자의 세정방법{METHOD FOR CLEANING OF SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 질화막식각 후 세정공정을 개선시켜 제타 포텐셜(zeta potential)에 기인하여 이물이 재부착되는 것을 방지할 수 있는 반도체소자의 세정방법에 관한 것이다.

SC1 세정용액(NH4OH:H2O2:H2O=1:1:5)은 웨이퍼 표면의 질화막 등의 특정박막상의 파티클을 가장 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 SC1 세정용액에서 파티클 제거 메카니즘은 다음과 같다. 우선 산화력이 큰 과산화수소에 의해 용해 가능한 유기물성 오염물은 용해되어 제거되고 동시에 웨이퍼 표면과 파티클 표면을 산화시킨다. 이와 동시에 암모니아 용액의 OH-에 의해 웨이퍼 표면이 일부 식각되고 웨이퍼 상의 특정박막과 파티클 상호 반발력에 의해 표면에서 제거되고 재오염이 방지된다.

한편, SC2 세정용액(HCl:H2O2:H2O = 1:1:5)은 SC1 용액에 이어 천이성 금속 오염물을 제거하기 위해 사용하고 있다. SC1용액에서 오염된 금속 불순물은 Si보다 전기 음성도가 높아 Si으로부터 전자를 빼앗아 전기화학적으로 반응하여 표면에 오염된다. 이런 금속 불순물을 제거하기 위해 metal보다 전기 음성도가 큰 SC2용액이 사용되어야한다. 대부분의 금속 오염물들은 희석시킨 염산만으로도 제거가 가능하다. 하지만 전기 음성도가 큰 귀금속(noble metal)(Cu,Au)은 희석시킨 염산만으로 제거하기 어렵기 때문에 염산과 과산화수소가 혼합된 세정 용액으로 제거가 가능하다. 옆의 그림은 여러 재료의 전기 음성도를 보여주고 있다. Cu가 Si로부터 전자를 빼앗아 웨이퍼 표면위에 오염된다. 하지만 전기 음성도가 큰 과산화수소나 오존에 의해 전자를 빼앗기고 다시 Cu는 Cu2+이온으로 존재해 용액으로 녹아나오게 된다. 그와 동시에 Si 웨이퍼도 산화되어 Cu의 재오염을 방지하게된다.

일반적으로, 웨이퍼 상의 질화막 등 특정막을 세정하기 위해서는, 상술한 SC1 및 SC2세정용액을 모두 사용한다. 상기 SC1 및 SC2세정용액을 이용한 세정공정은 질화막을 식각한 후, 다량의 반응부산물 및 유기물, 기타 이물 제어는 물론 식각챔버로부터 식각도중에 오염된 금속오염 등을 제어하는데 효과적이다.

상기 SC1세정용액은 실리콘 식각을 통해 웨이퍼 가장자리나 뒷면 등의 많은 이물을 리프팅하는 방식으로 제거한다. 그러나, 이 과정에서 제거되지 않고 단지 부분적으로 리프팅만된 많은 이물들이 웨이퍼 가장자리나 뒷면에 다량 잔존하게 되고, 이들이 SC2세정용액을 사용하여 세정할 경우 웨이퍼 상의 질화막과 강한 제타 전기적 포텐셜로 인해 웨이퍼 상에 재부착하여, 후속 DIW(DeIinized Water)세정처리에도 불구하고 제거되지 않는다. 따라서, 제품의 수율이 저하되고 소자에 치명적 영향을 주는 문제점이 있다.

<표 1>

	SC1&SC2 세정공정 이전	1회 SC1&SC2 세정공정진행 후	2회 SC1&SC2 세정공정진행 후
이물 수	3개	23개	53개

표 1은 SC1&SC2 세정공정을 진행하기 이전, 1회의 SC1&SC2 세정공정 진행 한 후 그리고 2회 SC1&SC2 세정공정을 진행한 후에 각각의 이물갯수를 나타낸 것이다.

표 1에서도 알 수 있듯이, SC1&SC2 세정공정을 진행하기 이전보다 1회의 SC1&SC2 세정공정을 진행한 후에 이물 재부착 등에 의해 이물이 급증하며, 1회의 SC1&SC2 세정공정을 진행한 후보다 2회의 SC1&SC2 세정공정을 진행한 후가 더욱 더 이물이 증가됨을 알 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 것으로서, 제타 포텐셜 대 pH에 따른 제타포텐셜값을 나타낸 그래프이다.

이러한 문제점은, 도 1에 도시된 바와 같이, 이들 세정용액의 pH가 낮아질수록 질화막과 이물의 제타 포텐셜이 급증하게 된다. 즉, SC1 세정용액에서 리프팅된 이물들이 SC2세정용액의 낮은 pH에서 질화막과의 급증된 제타 포텐셜에 의해 강한 상호인력에 의해 웨이퍼에 재부착됨을 알 수 있다.

따라서, 상기 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 이물과 질화막 간 제타 포텐셜이 급증하여 다량의 이물이 재부착되는 현상을 방지할 수 있는 반도체소자의 세정방법을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하고자, 웨이퍼 상의 질화막을 세정하는 반도체소자의 세정방법에 있어서, 본 발명은 pH5이하의 케미컬을 사용하지 않고 SC1세정용액을 이용하여 상기 질화막을 세정처리하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 질화막은 상기 웨이퍼 상에 증착된 상태이거나 식각된 상태이다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참고로하여 본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법을 다른 여러 세정방법과 비교한 것을 보인 도면이다.

본 발명에 따른 반도체소자의 세정은, pH5이하의 케미컬을 사용하지 않고 SC1세정용액을 이용하여 웨이퍼 상의 질화막을 세정처리하는 방식을 이용한다. 이때, 상기 질화막은 상기 웨이퍼 상에 증착된 상태이거나 식각된 상태에 있다.

즉, 본 발명은 도 2를 통해, 1)SC1세정공정만을 진행한 웨이퍼에는 이물 증가가 없다. 2)SC1 세정공정을 진행하지 않고 SC2세정공정 만을 진행한 경우, 이물 증가는 없다. 3) SC1세정공정을 진행한 후 SC2세정공정을 진행 시 HCl이 없으면 이물증가가 미약하다. 4) SC1세정공정을 진행하고 나서 SC2세정공정을 진행한 웨이퍼에서만 극심한 이물증가가 발생됨을 알 수 있다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법을 차례로 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법은, 도 3및 도 4에 도시된 바와 같이, 우선 세정장비(1) 내로 세정공정이 진행될 웨이퍼 50장을 인입시킨다. 그 다음, 상기 웨이퍼를 80℃에서 SC2세정공정을 진행한다. 이때, 상기 SC2세정공정에서는 HCl을 이용하여 금속 오염(metal contamination)을 제거한다.

이어, 상기 SC2세정공정을 진행한 웨이퍼에 SC2케미컬을 제거하기 위해 DIW를 이용하여 1차 DIW세정공정을 진행한다. 이때, 상기 1차 DIW세정공정은 SC1에 의한 사전 이물 리프팅이 없는 상태로서, SC2세정공정으로 인해 부착될 이물이 없어 이물증가 현상이 발생되지 않는다.

그런다음, 상기 1차 DIW세정공정이 완료된 웨이퍼에 SC1세정공정을 진행한다. 이때, 상기 SC1세정공정에서 NH4OH에 의해 유기물, 반응부산물 및 각종 이물의 리프팅 현상이 발생된다.

이후, 상기 SC1세정공정이 완료된 웨이퍼에 DIW를 이용하여 2차 DIW세정공정을 진행한다. 이때, 2차 DIW세정공정은 상기 SC1세정공정에 의해 리프팅된 각종 이물들을 DIW 오버플로시켜 제거한다. 따라서, 상기 일련의 세정공정을 거친 후, 후속에서 SC2와 같은 낮은 pH 케미컬처리가 없으므로, 리프팅된 이물의 재부착이 발생되지 않아 이물 증가가 없다.

이상에서와 같이, 본 발명은 웨이퍼 상의 질화막을 세정하는 공정에서, pH5이하의 케미컬을 사용하지 않고 SC1세정용액을 이용하여 상기 질화막을 세정처리함으로써, 웨이퍼 상의 이물 증가현상을 막을 수 있다. 따라서, 상기 이물 형성에 따른 라인 쇼트(line short) 현상을 사전에 방지할 수 있다.

한편, 본 발명의 세정방벙은 상기 웨이퍼 상의 질화막 뿐만 아니라 STI(Shallow Trench Isolation)공정에도 적용가능하다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 것으로서, 제타 포텐셜 대 pH에 따른 제타포텐셜값을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법을 다른 여러 세정방법과 비교한 것을 보인 도면.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체소자의 세정방법을 차례로 설명하기 위한 도면.

Claims (2)

1. 웨이퍼 상의 질화막을 세정하는 반도체소자의 세정방법에 있어서,

   pH5이하의 케미컬을 사용하지 않고 SC1세정용액을 이용하여 상기 질화막을 세정처리하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 세정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 질화막은 상기 웨이퍼 상에 증착된 상태이거나 식각된 상태인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 세정방법.