KR20070034799A - Single Sheet Strip Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판에서 불필요한 포토레지스트(photoresist;PR)를 제거하는 매엽식 기판 스트립 방법에 관한 것이다. 본 발명의 매엽식 기판 스트립 방법은 황산을 기판에 분사하는 단계, 탈이온수를 기판에 분사하는 단계, 오존수를 기판에 분사하는 단계, 탈이온수를 분사하는 단계 및 기판을 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같은 매엽식 기판 스트립 방법은 고농도의 황산과 강력한 산화제인 오존수를 사용하여 기판 표면의 포토레지스트를 신속하게 제거함으로써, 폐액 발생량을 현저하게 감소시킬 수 있고, 단위 시간당 처리량을 증대시킬 수 있다. The present invention relates to a sheet type substrate strip method for removing unnecessary photoresist (PR) from a substrate. The sheet type substrate strip method of the present invention may include spraying sulfuric acid on a substrate, spraying deionized water on the substrate, spraying ozone water on the substrate, spraying deionized water, and drying the substrate. have. The sheet-fed stripping method as described above can rapidly remove the photoresist on the surface of the substrate using a high concentration of sulfuric acid and ozone water, which is a strong oxidizing agent, thereby significantly reducing the amount of waste liquid generated and increasing throughput per unit time. .
스트립, 포토레지스트, 황산, 오존수 Strip, photoresist, sulfuric acid, ozone water
Description
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다.1 is a flow chart showing a single wafer stripping method according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다.Figure 2 is a flow chart showing a single sheet strip method according to a second embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법의 변형예를 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a modification of the sheet type substrate strip method according to the second embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다.Figure 4 is a flow chart showing a single sheet strip method according to a third embodiment of the present invention.
본 발명은 반도체 기판 처리 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판에서 불필요한 포토레지스트(photoresist;PR)를 제거하는 매엽식 기판 스트립 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for processing a semiconductor substrate, and more particularly, to a sheet type substrate strip method for removing unnecessary photoresist (PR) from a substrate.
일반적으로, 반도체 사진공정에서 기판은 스핀코팅(Spin Coating), 소프트 베이크(Soft Bake), 정렬과 노출, 현상, 세척 및 건조, 하드 베이크(Hard Bake), 식각 그리고 포토레지스트 제거와 같은 공정을 순차적으로 거치게 된다. 결국 사진공정은 포토레지스트를 마스킹 막질로 이용하여 노광, 현상 및 식각을 수행하고, 기판 상의 포토레지스트는 마스킹 막질로써의 용도가 완료된 후에는 불필요하기 때문에 제거된다. 포토레지스트의 제거는 보통 스트립 공정을 통하여 이루어진다.In general, in semiconductor photography, substrates are subjected to sequential processes such as spin coating, soft bake, alignment and exposure, development, cleaning and drying, hard bake, etching and photoresist removal. It goes through. As a result, the photolithography process is performed using the photoresist as a masking film to perform exposure, development and etching, and the photoresist on the substrate is removed because it is unnecessary after the use as the masking film is completed. Removal of the photoresist is usually done through a stripping process.
여기서, 일반적인 스트립 공정은 황산과 과산화수소를 일정비율로 혼합한 스트립 용액(H2SO4:H2O2 = 4:1, 90-130℃)을 액조에 채운 후에, 기판을 캐리어 단위로 액조 속의 스트립 용액에 담그는 배치식 방식이 주로 사용되었다. 이러한 배치식 장비는 한 번의 처리에서 다량의 기판을 처리할 수 있으며 그 처리 또한 간단하다는 장점이 있다 . Here, the general stripping process is a batch type in which a strip solution (H 2 SO 4: H 2 O 2 = 4: 1, 90-130 ° C.) mixed with sulfuric acid and hydrogen peroxide at a constant ratio is filled in a liquid tank, and then the substrate is submerged in a strip solution in the liquid tank in a carrier unit. The method was mainly used. Such batch equipment has the advantage of being able to process a large amount of substrates in a single process and the processing is simple.
그러나, 기존의 스트립 공정은 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다. However, the existing strip process has the following problems.
우선, 황산과 과산화수소가 반응하여 생성되는 중간생성물(H2SO5)은 반응성이 크고 물을 생성하기 때문에 용액의 농도를 희석시켜 수명을 단축시키는 단점이 있다. 그리고, 스트립 용액내의 과산화수소는 매우 불안정하여 계속 공급해주어야 하는 단점이 있다. 결과적으로 스트립 용액의 사용량이 증가함에 따라 폐수량이 증가하고 그에 따른 폐수 처리 비용 증가로 환경적인 문제점을 야기시키고 있다. 또한, 기존의 스트립 공정은 황산과 과산화수소를 혼합하는 혼합 탱크와, 혼합된 스트립 용액을 고온(90-150℃)으로 유지시켜야 하는 가열 장치 등이 필수적으로 요구된다. 그렇기 때문에, 기존의 스트립 용액을 사용하는 스트립 장치는 반도체 청정 실 내부에 큰 점유율(footprint)을 차지하고 있으며, 공정 간 클러스터링(clustering)의 요구를 만족시키기 어렵다는 단점을 갖고 있다. First, the intermediate product (H2SO5) produced by the reaction of sulfuric acid and hydrogen peroxide has a high reactivity and generates water, and thus has a disadvantage of shortening the lifetime by diluting the concentration of the solution. In addition, hydrogen peroxide in the strip solution is very unstable and has a disadvantage in that it must be continuously supplied. As a result, as the amount of the strip solution is increased, the amount of waste water increases and thus the waste water treatment cost increases, causing environmental problems. In addition, the existing strip process requires a mixing tank for mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide, and a heating device for maintaining the mixed strip solution at a high temperature (90-150 ° C.). Therefore, the strip device using the existing strip solution occupies a large footprint inside the semiconductor clean room, and has a disadvantage in that it is difficult to satisfy the requirement of clustering between processes.
그리고, 최근의 반도체 기판상에 형성되는 패턴이 미세화되고, 패턴의 종횡비(aspect ratio)가 커짐에 따라 엄격하고 신뢰성 있는 스트립 방법 및 공정들이 필요하다. As the pattern formed on a semiconductor substrate in recent years becomes finer and the aspect ratio of the pattern becomes larger, strict and reliable strip methods and processes are required.
본 발명의 목적은 폐액 발생량을 현저하게 감소시킬 수 있는 매엽식 기판 스트립 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 목적은 단위 시간당 처리량을 증대시킬 수 있는 매엽식 기판 스트립 방법을 제공함에 있다. 본 발명의 목적은 포토레지스트 제거와 함께 세정 공정을 연속적으로 처리할 수 있는 매엽식 기판 스트립 방법을 제공함에 있다. It is an object of the present invention to provide a sheet type substrate strip method which can significantly reduce the amount of waste liquid generated. It is an object of the present invention to provide a sheet type substrate strip method which can increase the throughput per unit time. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sheet type substrate strip method capable of continuously processing a cleaning process with photoresist removal.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 매엽식 기판 스트립 방법은 황산을 기판에 분사하는 단계, 탈이온수를 기판에 분사하는 단계, 오존수를 기판에 분사하는 단계, 탈이온수를 분사하는 단계 및 기판을 건조하는 단계를 포함할 수 있다.The sheet type substrate strip method of the present invention for achieving the above object is a step of spraying sulfuric acid on the substrate, spraying deionized water to the substrate, spraying ozone water to the substrate, spraying deionized water and the substrate It may comprise the step of drying.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 매엽식 기판 스트립 방법은 오존수를 기판에 분사한 이후에 제1표준세정액(SC-1) 탈이온수에 불산이 희석된 불산희석액(DHF)을 기판에 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sheet type substrate strip method includes spraying a hydrofluoric acid diluent (DHF) in which hydrofluoric acid is diluted in deionized water of the first standard cleaning solution (SC-1) after spraying ozone water onto the substrate. It may further include.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 황산은 90-99중량%의 농도를 갖을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sulfuric acid may have a concentration of 90-99% by weight.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 오존수에는 불산 또는 수산화암모늄이 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ozone water may include hydrofluoric acid or ammonium hydroxide.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4. In addition, in the drawings, the same reference numerals are denoted together for components that perform the same function.
본 발명의 기본적인 의도는 싱글 타입의 스핀 처리 장치에서 포토레지스트 스트립 공정을 진행하기 위한 것으로, 이를 달성하기 위하여 본 발명은 고농도(원액)의 황산과 오존수를 이용하여 기판 표면의 포토레지스트를 제거하는데 그 특징이 있다. The basic intention of the present invention is to perform a photoresist strip process in a single type spin processing apparatus. To achieve this, the present invention removes the photoresist on the surface of a substrate by using sulfuric acid and ozone water in a high concentration (stock solution). There is a characteristic.
( 기판 스트립 방법 1) (Substrate strip method 1)
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다. 1 is a flow chart showing a single wafer stripping method according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법은 황산으로 기판의 포토레지스트의 탈수반응을 진행시키는 단계(S10), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S20), 오존수로 기판의 포토레지스트를 산화시키는 단계(S30), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S40) 그리고 기판을 건조시키는 단계(S50)를 포함하며, 이러한 일련의 단계는 기판이 일정 속도로 회전되는 상태에서 진행된다. Referring to Figure 1, the sheet-fed substrate strip method according to the first embodiment of the present invention comprises the step of proceeding the dehydration reaction of the photoresist of the substrate with sulfuric acid (S10), rinsing the substrate with deionized water (S20), Oxidizing the photoresist of the substrate with ozone water (S30), rinsing the substrate with deionized water (S40), and drying the substrate (S50), the series of steps in which the substrate is rotated at a constant speed. Proceeds from the state.
우선, S10은 챔버 일측에 구비된 노즐을 통해 회전되는 기판 표면으로 황산을 분사하는 단계로, 기판표면의 포토레지스트는 황산에 의해 탈수반응이 진행된다. 여기서 황산은 기판 표면으로 5-10초간 분사되며, 90-99중량%의 고농도 황산을 사용하기 때문에 짧은 시간동안 공급하더라도 충분한 탈수반응을 얻어낼 수 있는 것이다. 이처럼, 본 발명의 스트립 방법은 원액에 가까운 황산을 직접 기판 표면에 사용함으로써 황산에 대한 포토레지스트의 반응이 현저하게 빠르게 진행될 수 있는 우수한 특성을 갖는다. S20은 회전되는 기판 표면으로 탈이온수를 분사하여 기판표면을 린스하는 단계로, 포토레지스트에서 성장성 물질을 유발하는 주원인 잔류 황산을 제거하기 위함이다. S30은 챔버 일측에 구비된 또 다른 노즐을 통해 회전되는 기판 표면으로 오존수를 분사하는 단계로, 기판표면의 포토레지스트는 오존수에 의해 산화반응이 진행된다. 여기서, 오존수는 오존(O3)과 탈이온수(UPW:Ultrapure Water)를 포함하는 산화용액으로, 오존수는 과산화수소보다 더 강력한 산화제이고, 용액 내에서 분해되어 인체에 유해한 반응 생성물을 형성하지 않기 때문에 폐수의 양을 절감할 수 있어 환경 친화적이고 경제적인 장점을 갖는다. S40은 회전되는 기판 표면으로 탈이온수를 분사하여 기판표면을 린스하는 단계이다. S50은 예컨대, 3000rpm 이상의 회전력을 이용해서 스핀 건조(spin dry)시키는 단계이다. 스핀 건조는 기판을 회전시켜 기판 표면에 잔류하는 탈이온수 등의 세정액을 회전력을 이용하여 기판표면으로부터 제거하는 것이다. First, S10 is a step of spraying sulfuric acid to the surface of the substrate rotated through a nozzle provided on one side of the chamber, the photoresist on the surface of the substrate is dehydrated by sulfuric acid. Sulfuric acid is sprayed on the surface of the substrate for 5-10 seconds, and since 90-99% by weight of high sulfuric acid is used, sufficient dehydration can be obtained even if supplied for a short time. As such, the strip method of the present invention has excellent characteristics that the reaction of photoresist with sulfuric acid can proceed remarkably fast by using sulfuric acid close to the stock solution directly on the substrate surface. S20 is a step of rinsing the surface of the substrate by spraying deionized water on the surface of the substrate to be rotated, to remove residual sulfuric acid, which is the main source of the growth material in the photoresist. S30 is a step of injecting ozone water to the surface of the substrate is rotated through another nozzle provided on one side of the chamber, the photoresist on the surface of the substrate is oxidized by the ozone water. Here, ozone water is an oxidizing solution containing ozone (O3) and deionized water (UPW: Ultrapure Water). Ozone water is a more powerful oxidant than hydrogen peroxide, and because it does not decompose in the solution to form harmful reaction products, The amount can be reduced, which is an environmentally friendly and economic advantage. S40 is a step of rinsing the surface of the substrate by spraying deionized water onto the surface of the rotating substrate. S50 is a step of spin drying using, for example, a rotational force of 3000 rpm or more. Spin-drying rotates a board | substrate and removes the washing liquid, such as deionized water, which remains on the board | substrate surface from a board | substrate surface using rotational force.
상기와 같은 매엽식 기판 스트립 방법은 고농도의 황산과 강력한 산화제인 오존수를 사용하여 기판 표면의 포토레지스트를 신속하게 제거함으로써, 폐액 발생량을 현저하게 감소시킬 수 있고, 단위 시간당 처리량을 증대시킬 수 있다. Such a sheet type substrate strip method can rapidly remove the photoresist on the surface of the substrate using a high concentration of sulfuric acid and ozone water, which is a powerful oxidant, thereby significantly reducing the amount of waste liquid generated and increasing throughput per unit time.
(기판 스트립 방법 2)(Substrate strip method 2)
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다 . 2 is a flowchart illustrating a single wafer strip method according to a second embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법은 제1실시예의 매엽식 기판 스트립 방법에 기판 세정을 위한 공정이 혼합된 것으로서, 스텝 S30과 스텝 S40 사이에 제1세정액으로 기판을 세정하는 단계(S32)가 포함되는 것을 그 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 제2실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법은 황산으로 기판의 포토레지스트의 탈수반응을 진행시키는 단계(S10), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S20), 오존수로 기판의 포토레지스트를 산화시키는 단계(S30), 제1세정액으로 기판을 세정하는 단계(S32), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S40) 그리고 기판을 건조시키는 단계(S50)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the sheet type substrate strip method according to the second embodiment of the present invention is a process of cleaning a substrate in the sheet type substrate strip method of the first embodiment, and includes a first step between step S30 and step S40. It is characterized in that it comprises a step (S32) for cleaning the substrate with a cleaning liquid. That is, the sheet-fed substrate strip method according to the second embodiment of the present invention includes the step of proceeding the dehydration reaction of the photoresist of the substrate with sulfuric acid (S10), the step of rinsing the substrate with deionized water (S20), of the substrate with ozone water Oxidizing the photoresist (S30), cleaning the substrate with the first cleaning solution (S32), rinsing the substrate with deionized water (S40), and drying the substrate (S50).
S32는 제1세정액으로 기판에 존재하는 파티클, 금속 오염물질, 자연 산화막 등을 제거하기 위한 단계이다. 예컨대, 제1세정액은 표준 세정액-1(SC-1:Standard Clean-1, 이하 'SC-1'이라 함)용액 또는 DHF(Dilute Hydrofluori Acid. 이하 DHF라 함)용액일 수 있다. SC-1 용액은 암모니아(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 그리고 탈이온수를 포함하는 세정액이다. 예컨대, 보통의 SC-1 용액은 암모니아, 과산화수소, 탈이온수가 대략 1:1:5의 비율로 혼합되어 있고, 75~90도 정도의 온도에서 파티클 과 유기 오염물질의 제거를 위해 사용된다. DHF 용액은 불산(HF)이 탈이온수에 1:10-1:100의 비율로 희석되어 있는 것으로 금속 오염물질 및 자연 산화막 제거에 사용된다. S32 is a step for removing particles, metal contaminants, and natural oxide films present in the substrate as the first cleaning liquid. For example, the first cleaning solution may be a standard cleaning solution-1 (SC-1: Standard Clean-1, hereinafter referred to as 'SC-1') solution or DHF (Dilute Hydrofluori Acid. The SC-1 solution is a cleaning solution containing ammonia (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2), and deionized water. For example, a typical SC-1 solution is mixed with ammonia, hydrogen peroxide, and deionized water at a ratio of approximately 1: 1: 5 and used to remove particles and organic contaminants at temperatures between 75 and 90 degrees. The DHF solution is hydrofluoric acid (HF) diluted in deionized water at a ratio of 1: 10-1: 100 and used to remove metal contaminants and natural oxides.
한편, 도 3에 도시된 기판 스트립 방법에서는 기판의 세정 단계가 DHF 용액을 사용하는 제1세정단계(S32a)와 SC-1 용액을 사용하는 제2세정단계(S32b)로 이루어질 수 있다. Meanwhile, in the substrate strip method of FIG. 3, the cleaning of the substrate may include a first cleaning step S32a using a DHF solution and a second cleaning step S32b using a SC-1 solution.
(기판 스트립 방법 3)(Substrate strip method 3)
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법을 도시한 순서도이다 . Figure 4 is a flow chart showing a single wafer stripping method according to a third embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법은 기판의 포토레지스트를 산화시키는 단계(S30)에서 불산(또는 수산화암모늄)이 포함된 오존수를 사용한다는데 그 특징이 있다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 매엽식 기판 스트립 방법은 황산으로 기판의 포토레지스트의 탈수반응을 진행시키는 단계(S10), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S20), 불산(또는 수산화암모늄)이 포함된 오존수로 기판의 포토레지스트를 산화시키는 단계(S30), 탈이온수로 기판을 린스하는 단계(S40),그리고 기판을 건조시키는 단계(S50)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the sheet type substrate strip method according to the third exemplary embodiment of the present invention uses ozone water containing hydrofluoric acid (or ammonium hydroxide) in step S30 of oxidizing a photoresist of a substrate. . That is, the sheet type substrate strip method according to another embodiment of the present invention includes the step of proceeding dehydration of the photoresist of the substrate with sulfuric acid (S10), the step of rinsing the substrate with deionized water (S20), hydrofluoric acid (or ammonium hydroxide) Oxidizing the photoresist of the substrate with ozone water (S30), rinsing the substrate with deionized water (S40), and drying the substrate (S50).
여기서, S30은 불산(또는 수산화암모늄)이 포함된 오존수를 사용함으로써, 기판 표면의 포토레지스트를 산화시켜 제거하는 능력은 오존수만을 사용하였을 때와 비슷한 특성을 보이면서도, 기판에 존재하는 금속 오염물질 및 자연 산화막 등도 제거되는 우수한 특성을 보인다. 따라서, 세정단계가 별도로 진행되었을 때 보 다 전체적인 공정 시간을 단축할 수 있다. Here, S30 uses ozone water containing hydrofluoric acid (or ammonium hydroxide), so that the ability to oxidize and remove the photoresist on the surface of the substrate is similar to that when only ozone water is used, but the metal contaminants present in the substrate and Natural oxide films and the like are also removed. Therefore, the overall process time can be shortened than when the cleaning step is performed separately.
한편, 본 발명은 상기의 방법으로 이루어진 기판 스트립 방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.On the other hand, the present invention can be variously modified in the substrate strip method made of the above method and can take various forms. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the above description, but rather includes all modifications, equivalents and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.
상술한 바와 같이, 본 발명은 짧은 공정 시간과 낮은 온도의 스트립 용액 공급으로 매엽식의 기판 스트립 공정에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명은 DHF 용액과 SC-1 용액등을 응용하여 스트립 공정과 세정 공정을 동시에 진행할 수 있다.As described above, the present invention can be very usefully used for single sheet strip processing with short process time and low temperature strip solution supply. The present invention can be carried out at the same time the strip process and the cleaning process by applying the DHF solution and SC-1 solution.
본 발명은 스트립 용액의 사용량을 줄임으로써 환경 친화적이며 경제적인 스트립 공정이 가능하다. The present invention enables an environmentally friendly and economical strip process by reducing the amount of strip solution used.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011064684A3 (en) * | 2009-11-30 | 2011-10-20 | Lam Research Ag | Method and apparatus for surface treatment using a mixture of acid and oxidizing gas |
-
2005
- 2005-09-26 KR KR1020050089357A patent/KR20070034799A/en not_active Application Discontinuation
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |