KR20090066938A - 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 - Google Patents
건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20090066938A KR20090066938A KR1020070134683A KR20070134683A KR20090066938A KR 20090066938 A KR20090066938 A KR 20090066938A KR 1020070134683 A KR1020070134683 A KR 1020070134683A KR 20070134683 A KR20070134683 A KR 20070134683A KR 20090066938 A KR20090066938 A KR 20090066938A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dry
- dry etching
- substrate
- etching apparatus
- supercritical
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 title claims description 32
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000010926 purge Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 23
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 11
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02101—Cleaning only involving supercritical fluids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명에 따른 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법은, 식각공정이 수행될 기판이 장착된 건식 식각 장치에 식각소스를 공급하여 식각공정을 수행하고, 건식 식각 장치에 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 공급한다. 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 초임계 혼합 유체로 형성 한 후, 건식 식각 장치 내부를 퍼지시켜 식각공정이 수행된 기판 표면 상에 유발된 이물질과 함께 초임계 혼합 유체를 외부로 배출시키는 단계를 포함한다.
이산화탄소, 초임계 유체, 건식식각, 세정 공정
Description
본 발명은 반도체소자의 형성방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하는 과정에서 잔류물, 유기 오염물, 파티클(paticle) 등의 이물질이 기판 표면에서 유발될 수 있다. 이러한 이물질들은 반도체소자 제조 과정에서 결함(defect)을 유발하게 되므로, 생산 수율에 큰 영향을 미치는 요인으로 작용하고 있다. 이에 따라, 반도체 소자 제조 과정에서 유발된 이물질 등을 제거하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수반된다.
한편, 포토마스크 상에 형성된 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크의 제조 공정은 매우 중요하게 인식되고 있다. 최근 반도체소자가 고집적화됨에 따라, 포토마스크의 오염 기준치는 더욱 엄격해지고 있으며, 포토마스크 상에 유발된 이물질 등을 제거하기 위한 세정 공정은 더욱 복잡해지고 있다.
포토마스크의 세정 공정은 화학용액(chemical)을 이용한 습식 세정을 수행하 고 있다. 특히, 유기 오염물을 제거하기 위해 황산이나 암모니아가 포함된 화학용액을 이용하고 있다.
그런데, 포토마스크 표면에 유발된 큰 사이즈(big size)의 파티클(paticle)은, 고착성으로 발전하게 되어 세정공정을 수행하더라도 제거하기가 어려워지고 있다. 이러한 고착성 파티클은 후속 식각공정에서 식각을 방해하여 패턴 브릿지(bridge)와 같은 결함을 유발시키게 된다. 또한, 황산이나 암모니아가 포함된 화학용액은 재활용되지 않고 방출되므로, 이들을 정화하기 위해 많은 비용을 소모하고 있으며, 포토마스크 표면에 워터마크(water mark)가 발생되고 있다.
본 발명에 따른 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법은, 식각공정이 수행될 기판이 장착된 건식 식각 장치에 식각소스를 공급하여 식각공정을 수행하는 단계; 상기 건식 식각 장치에 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 공급하는 단계; 상기 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 초임계 혼합 유체로 형성하는 단계; 및 상기 건식 식각 장치 내부를 퍼지시켜 상기 식각공정이 수행된 기판 표면 상에 유발된 이물질과 함께 초임계 혼합 유체를 외부로 배출시키는 단계를 포함한다.
상기 식각공정이 수행될 기판은 마스크기판 또는 웨이퍼기판으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 초임계 혼합 유체를 형성하는 단계는, 상기 혼합 가스의 임계점에 도달될 때까지 건식 식각 장치 내부를 승온 및 승압시켜 형성하는 것이 바람직하다.
상기 외부로 배출된 초임계 혼합 유체와 이물질은 건식 식각 장치 외부에서 분리되어 분리된 혼합 유체가 다시 건식 식각 장치 내부로 공급되는 것이 바람직하다.
(실시예)
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법은, 먼저 식각공정이 수행될 기판(111)을 건식 식각 장치의 건식 챔버 내부에 장착한다.
건식 식각 장치는, 건식 식각이 이루어지는 건식 챔버(100)와, 건식 챔버(100) 내부에 배치되어 기판이 장착되는 척(chuck)(110), 건식 챔버(100) 내부로 반응 가스를 공급하는 제1 공급 노즐(120) 및 제2 공급 노즐(121)과, 건식 챔버(100) 내에서 반응이 이루어진 후, 외부로 배출되는 배기관(130)을 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 배기관(130)과 연결되어 반응 가스와 이물질을 분리시키는 분리기(separator)(140)를 더 포함할 수 있다.
이때, 식각 공정이 수행될 기판(100)은 광차단막의 식각이 수행될 투명기판 또는, 위상반전막의 식각이 수행될 투명기판으로 이루어질 수 있다. 또는 웨이퍼와 같은 반도체기판으로 이루어질 수 있다.
이어서, 건식 챔버(100) 내부에 제1 공급 노즐(120)을 통해 식각소스를 공급하여 건식 챔버(100) 내부에서 건식 식각을 수행한다. 이때, 식각소스는 척(110) 상에 장착되는 기판(111)에 따라 다르게 공급될 수 있다.
건식 식각이 수행되기 이전에, 식각 챔버를 펌프 다운(pump down)시킨 후, 수소 가스를 식각 챔버 내부로 공급시켜 안정화(stabilization)시킨 다음, 수소 가스에 의해 기판을 얇게 프리 식각한 후, 메인 식각 소스를 공급하여 건식 식각을 수행할 수 있다.
이때, 건식 식각이 이루어지면서, 기판 표면에 식각 잔류물, 파티클(paticle) 등의 이물질을 유발될 수 있다. 이러한 이물질들은 후속 웨이퍼 상에 결함(defect)을 유발하게 되므로, 생산 수율에 큰 영향을 미치는 요인으로 작용하고 있다. 특히, 건식 식각 과정에서 발생되는 큰 사이즈(big size)의 파티 클(paticle)의 경우, 고착성으로 발전하게 되어 세정공정을 수행하더라도 제거하기가 어려워지고 있다. 이러한 고착성 파티클은 후속 식각 공정에서 식각을 방해하여 패턴 브릿지(bridge)와 같은 결함이 유발되고 있다.
이어서, 건식 식각을 수행하면서 유발된 반응 부산물 및 잔존하는 반응 가스를 외부로 배출시키기 위한 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 제2 공급 노즐(121)을 통해 건식 챔버(100)에 공급한다.
이어서, 건식 챔버(100) 내부의 온도 및, 압력을 증가시켜 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 초임계 혼합 유체로 형성한다. 예컨대, 건식 챔버(100) 내부에 공급된 혼합 가스를 기상과 액상의 기준이 없어지는 임계점에 도달될 때까지 건식 챔버(100) 내부의 온도를 승온시킨 후, 고압 펌프에 의해 건식 챔버(100) 내부의 압력을 승압시켜 초임계 혼합 유체를 형성할 수 있다.
이때, 초임계 혼합 유체가 형성됨에 따라, 건식 챔버(110) 내부의 높은 밀도로 인해 기판(111) 상에 유발된 파티클 등의 이물질이 건식 챔버(110) 내부에서 부유하게 된다.
초임계 유체 상태에서는 유체의 밀도, 점도, 용해도, 열용량 또는 유전상수 등과 같은 유체의 물성이 급격하게 변하게 된다. 이러한 초임계 상태는 임계 온도와 임계 압력 이상에서의 상태인 바, 여기서 임계 온도라 함은 압력을 높여도 기체가 액체로 액화되지 않는 온도를 말하고, 임계 압력이라 함은 온도를 높여도 액체가 기체로 기화되지 않는 압력을 말한다.
특히, 도 2에 도시된 바와 같이, 이산화탄소(150)는 31.374℃의 임계 온도 와, 73.8 bar의 임계 압력에서 초임계 유체 상태(supercritical fluid)로 변하게 된다. 초임계 유체는 고체(A) 상태, 액체(B) 상태와 기체(B) 상태를 구별할 수 없으며, 액체와 유사한 특성을 가져 용해력이 크고 밀도가 크며, 또한 기체와 유사한 특성도 가져 점도가 낮고, 확산속도가 크며, 표면장력이 낮은 특성을 지니게 된다.
이어서, 초임계 혼합 유체를 퍼지(perge)시켜 건식 챔버(100) 내에 부유하고 있는 이물질과 함께 건식 챔버(110)의 배기관(130)으로 배출시킨다. 그러면, 건식 챔버 내부에 잔존하는 반응가스 및 반응부산물과 함께 기판 상에 유발된 이물질 등이 제거된다. 특히, 초임계 유체 상태의 높은 밀도로 인해 큰 사이즈의 고착성 파티클 등이 기판에서 떨어져 나가 초임계 혼합 유체와 함께 외부로 배출되어 세정 효과를 증대시킬 수 있다.
한편, 이물질과 함께 배출된 초임계 혼합 유체는, 온도와 압력이 떨어져 액체와 기체의 중간성질을 가지던 유체가 기체상태가 되면서 용해력(solvent power)를 잃게 된다. 이때, 이물질들은 자연적으로 상분리가 일어나면서 용해력을 잃은 이산화탄소 및 질소가스로부터 침적되어, 분리기(140)에 모여진다. 모여진 이물질 들은 분리기의 제1 배출구(142)에 의해 외부로 배출되어 진다.
또한, 분리기에서 이물질이 없어진 이산화 탄소 및 질소의 혼합 가스는 분리기의 제2 배출구(141)를 통해 빠져나와 다시 건식 챔버(100)의 제2 공급 노즐(121)을 통해 건식 챔버(100) 내부로 공급될 수 있다. 공급된 이산화 탄소 및 질소의 혼합 가스는 다시 가압 및 가열을 통해 초임계 유체 상태가 되고, 지속적으로 퍼지 공정에 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 건식 식각 장치를 이용하여 식각공정을 수행하는 과정에서 퍼지가스를 공급할 때, 이산화탄소와 질소의 혼합가스를 공급한 후, 온도 및 압력을 임계 온도 및 임계 압력으로 상승시켜 초임계 혼합 유체를 형성한 후, 퍼지 공정을 수행한다.
이에 따라, 건식 식각 과정에서 반응 부산물 및 잔존하는 반응 가스와 함께 초임계 혼합 유체의 높은 밀도로 인하여 기판 상에 유발된 이물질이 함께 퍼지되어 기판을 세정 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 기판 표면에 고착성 파티클 등의 이물질 및 워터 마크와 같은 결함을 방지하고, 환경 문제를 발생시키지 않을 수 있다. 또한, 식각이 이루어진 후, 바로 파티클 등의 이물질 제거가 가능하므로 공정 대기 시간을 단축할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.
Claims (4)
- 식각공정이 수행될 기판이 장착된 건식 식각 장치에 식각소스를 공급하여 식각공정을 수행하는 단계;상기 건식 식각 장치에 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 공급하는 단계;상기 이산화탄소 및 질소가 포함된 혼합가스를 초임계 혼합 유체로 형성하는 단계; 및상기 건식 식각 장치 내부를 퍼지시켜 상기 식각공정이 수행된 기판 표면 상에 유발된 이물질과 함께 초임계 혼합 유체를 외부로 배출시키는 단계를 포함하는 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각공정이 수행될 기판은 마스크기판 또는 웨이퍼기판으로 이루어지는 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 초임계 혼합 유체를 형성하는 단계는, 상기 혼합 가스의 임계점에 도달될 때까지 건식 식각 장치 내부를 승온 및 승압시켜 형성하는 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 외부로 배출된 초임계 혼합 유체와 이물질은 건식 식각 장치 외부에서 분리되어 분리된 혼합 유체가 다시 건식 식각 장치 내부로 공급되는 건식 식각 장치를 이용한 포토마스크의 세정 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070134683A KR20090066938A (ko) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070134683A KR20090066938A (ko) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090066938A true KR20090066938A (ko) | 2009-06-24 |
Family
ID=40994876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070134683A KR20090066938A (ko) | 2007-12-20 | 2007-12-20 | 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090066938A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170137239A (ko) * | 2016-06-02 | 2017-12-13 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
-
2007
- 2007-12-20 KR KR1020070134683A patent/KR20090066938A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170137239A (ko) * | 2016-06-02 | 2017-12-13 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI471920B (zh) | 半導體基板用超臨界乾燥方法 | |
| TWI528434B (zh) | 半導體基板之超臨界乾燥方法及超臨界乾燥裝置 | |
| JP5422497B2 (ja) | 基板乾燥方法 | |
| US20110289793A1 (en) | Supercritical drying method | |
| US7846266B1 (en) | Environment friendly methods and systems for template cleaning and reclaiming in imprint lithography technology | |
| US6735978B1 (en) | Treatment of supercritical fluid utilized in semiconductor manufacturing applications | |
| TWI505351B (zh) | 基板處理方法及基板處理裝置 | |
| JP2004249189A (ja) | 洗浄方法 | |
| TWI512846B (zh) | Water-based protective film formation liquid | |
| JP2002543976A (ja) | 超希薄洗浄液を使用して、ミクロ電子基材を洗浄する方法 | |
| JP2002110611A (ja) | 半導体ウェハの洗浄方法及び装置 | |
| JP4905253B2 (ja) | レジスト除去方法及びその装置 | |
| JP5287558B2 (ja) | 基板処理方法 | |
| US20050241673A1 (en) | Resist removing apparatus and method of removing resist | |
| US20050279381A1 (en) | Method for cleaning microstructure | |
| KR20030087543A (ko) | 기판처리장치 및 기판처리방법 | |
| JP2003206497A (ja) | 洗浄及び乾燥方法 | |
| JP2010074140A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
| TWI291200B (en) | Method for cleaning an article | |
| JP2009164214A (ja) | 微細構造体の処理方法、微細構造体の処理システムおよび電子デバイスの製造方法 | |
| JP2008021673A (ja) | 洗浄方法及び洗浄装置 | |
| KR20090066938A (ko) | 건식 식각 장치를 이용한 반도체소자의 제조 방법 | |
| US7044662B2 (en) | Developing photoresist with supercritical fluid and developer | |
| US11090696B2 (en) | Apparatus and method of removing photoresist layer | |
| JP5098969B2 (ja) | エッチング方法及びその装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |