KR20100056645A - 반도체 기판의 잔류물 제거 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판의 잔류물 제거 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판 표면에 미세 파티클 및 잔류물이 흡착 및 응고되기 전에 이를 제거하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 트랜치가 형성된 반도체 기판 및 마스크를 불산을 이용해서 마스크를 제거하는 불산을 이용한 마스크 제거 단계와, 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 반도체 기판 위에 남아있는 불산을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 1 린스 단계와, 불산을 이용한 마스크 제거 단계를 수행한 후, 발생된 미세 파티클 및 잔류물을 제거하기 위해 표준세정-1을 이용하여 세정을 하는 표준세정-1 단계와, 표준세정-1 단계에서 반도체 기판 위에 남아있는 표준세정-1의 혼합액을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 2 린스 단계와, 제 2린스 단계 수행 후, 반도체 기판 상에 남아있는 잔류물을 제거하기 위해 이소프로필 알콜을 이용하여 건조하는 이소프로필 알콜 건조 단계로 이루어진 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 개시한다.
불산, 표준세정-1, 린스, 이소프로필 알콜
Description
본 발명은 반도체 기판의 잔류물 제거 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 반도체 기판 상에 미세 파티클 및 잔류물을 제거할 수 있는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 과정에서 반도체 기판 상에 원하는 구조를 형성하기 위해 마스크를 많이 이용하고 있다. 예를 들어 반도체 기판 상에 트랜치 에칭(trench etching)을 수행하고자 할 때, 반도체 기판 위에 원하는 구조로 형성된 마스크를 증착한다. 이후, 원하는 구조로 에칭(etching)을 수행한 후, 마스크를 제거하는 공정을 수행한다.
이때, 마스크의 제거 시 반도체 기판 상에 미세 파티클(particle) 및 잔류물(residue)이 발생한다. 이렇게 발생한 미세 파티클 및 잔류물을 제거하기 위해 염기성 세정액을 사용하여, 표준세정-1(SC1 Cleaning: Standard Cleaning 1)로 반도체 기판을 세정한다. 종래의 표준세정-1은 엑스-시튜 노 메가소닉(Ex-situ no megasonic) 분위기에서 진행한다. 상기 엑스-시튜 노 메가소닉은 초음파가 없는 반 응 챔버에서 세정 시 첫 번째 챔버와 두 번째 챔버가 진공을 통해 연결이 안 되어 있어서 첫 번째 세정 후에 대기 중에 꺼내서 노출을 시킨 후에 다시 두 번째 챔버에 넣어 진행하는 방식이다. 즉, 상기 엑스-시튜 표준세정-1 방식은 불산(플루오르화수소:Hydrogen Fluoride, HF) 세정 장비에서 우선 불산 세정만을 진행한다. 이후 다시 표준세정-1 전용 장비로 이동하여 표준세정-1 단계를 진행한다.
다시 말해 상기 엑스-시튜 표준세정-1을 진행할 경우, 우선 불산 세정 장비에서 불산 세정, 린스(rinse), 마지막 린스(final rinse) 및 이소프로필 알콜 건조(IPA dryer:IsoPropyl Alcohol)를 거친다. 이후 다시 표준세정-1 전용 장비로 옮겨 표준세정-1, 린스(rinse), 마지막 린스(final rinse), 스핀 건조(spin dryer)를 거치게 된다. 이때, 불산 세정 시 불산 베쓰(bath)에서 생겨난 미세 파티클 및 잔류물은 건조 베쓰(dryer bath)의 건조 과정을 거치게 된다. 이로 인해 상기 미세 파티클 및 잔류물이 반도체 기판 상의 표면에 흡착 및 응고가 진행되게 되어, 후속 표준세정-1 진행 시, 제거율이 현저히 떨어지게 된다. 또한 상기와 같이 마스크 제거 및 표준세정-1을 각각의 반응 챔버에서 진행하기 때문에 공정이 길어지게 되는 단점이 발생하게 된다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 불산 세정 시 반도체 기판 상에 발생된 미세 파티클 및 잔류물이 반도체 기판 표면에로의 흡착 및 응고가 진행되기 전에 제거 할 수 있는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 발생한 미세 파티클 및 잔류물 제거하기 위해 불산 세정 후 표준세정-1을 거치는 공정 과정을 단순화 할 수 있는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 반도체 기판의 잔류물 제거 방법은 트랜치가 형성된 반도체 기판 및 마스크를 불산을 이용해서 상기 마스크를 제거하는 불산을 이용한 마스크 제거 단계와, 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 상기 반도체 기판 위에 남아있는 불산을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 1 린스 단계와, 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계를 수행한 후, 발생된 미세 파티클 및 잔류물을 제거하기 위해 표준세정-1을 이용하여 세정을 하는 표준세정-1 단계와, 상기 표준세정-1 단계에서 상기 반도체 기판 위에 남아있는 표준세정-1의 혼합액을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 2 린스 단계와, 상기 제 2린스 단계 수행 후, 상기 반도체 기판 상에 남아있는 잔류물을 제거하기 위해 이소프로필 알콜을 이용하여 건조하는 이소프로필 알콜 건조 단계를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 표준세정-1 단계는 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 이용한 세정 장비와 동일한 장비로 상기 표준세정-1 단계를 연속해서 수행하는 인-시튜 방식을 이용할 수 있다.
또한, 상기 표준세정-1 단계는 메가소닉과 함께 20℃~60℃의 조건으로 인가 하여 상기 표준세정-1 단계를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 기판의 잔류물 제거 방법은 불산을 이용해서 마스크를 제거한 후, 건조 공정을 수행하지 않고 바로 표준세정-1을 수행 함으로써, 반도체 기판 상에 남아있는 미세 파티클 및 잔류물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 반도체 기판의 잔류물 제거 방법은 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 이용한 세정 장비와 동일한 장비로 표준세정-1을 연속해서 수행하는 인-시튜 방식을 이용함으로써, 반도체 소자 제조 과정의 공정 과정을 단순화 할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일시시예에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법이 도시되어 있다.
도 1에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 기판의 잔류 물 제거 방법은 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1), 제 1 린스 단계(S2), 표준세정-1 단계(S3), 제 2 린스 단계(S4), 이소프로필 알콜 건조 단계(S5)를 포함 한다.
이러한, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 방법을 도 2a 내지 도 2d를 이용하여 좀 더 자세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)가 도시되어 있다.
상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)는 반도체 기판 및 마스크에 트랜치(trench)가 형성되어 있고 상기 마스크를 불산을 이용해서 제거하는 단계이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판(110)상에 슬릿(slit) 구조의 마스크(120)를 이용해 노출된 상기 반도체 기판(110)을 트랜치 에칭(trench etching)을 한다.
이후, 상기 반도체 기판(110) 위에 형성한 상기 마스크(120)를 제거한다. 상기 마스크(120) 제거는 불산(HF, 플루오를화수소)을 이용하여 제거한다.
상기 불산은 무수불화수소라고도 불리우며 상온에서는 기체이고, 상기 불산을 이용해서 반도체 기판 위에 형성한 산화막을 제거하기도 한다.
본 발명에서 이용한 상기 불산은 초 순수(DI water:DeIonize water, 탈 이온 수) 에 불산을 1(불산):2(초 순수)로 희석시킨 희석 불산을 이용하여 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)에서 이용할 수 있다. 그러나 본 발명에서 초 순수와 불산의 희석 비율을 한정하는 것은 아니다. 또한 상기 불산은 상기 반도체 기 판(110) 상에 형성한 상기 마스크(120)를 제거하는 과정에서 발생한 미세 파티클(particle) 및 잔여물도 함께 제거할 수 있는 이점도 가지고 있다. 이때, 미세 파티클 및 잔류물은 불산에 의해 상기 마스크(120)가 제거되는 과정에서 상기 마스크(120)에 포획된 상태로 상기 마스크(120)와 함께 동시 제거가 된다.
그런데 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)는 상기 반도체 기판(110)의 표면을 소수화(Hydrophobic)시킴으로써 상기 미세 파티클 및 잔류물의 부착을 용이하게 하는 문제가 있다.
다음 도 2b 및 도 2c를 참조하면, 상기와 같은 문제점이 발생한 상기 반도체 기판(110)의 단면도 및 트랜치 영역이 도시되어 있다.
먼저, 도 2b를 참조하면, 트랜치 에칭(trench etching)이 수행된 상기 반도체 기판(110)에 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물(130)이 남아있는 상기 반도체 기판(110)의 단면도가 도시되어 있다.
다음, 도 2c를 참조하면, 상기 반도체 기판(110)의 트랜치 영역에 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물(130)이 남아있는 상기 트랜치 영역이 도시되어 있다.
다음으로, 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)서 이용한 불산(HF, 플루오를화수소)이 상기 반도체 기판(110)에 잔존하여 과다 식각(over etching)되는 현상을 막기 위해 제 1 린스 단계(S2)를 수행한다.
본 발명에서는 상기 제 1 린스 단계(S2)를 QDR(Quick Drop Rinse)방법으로 진행 할 수 있다. 그러나 본 발명의 상기 제 1 린스 단계(S2)에서 이용한 린스 공정의 방법을 한정하는 것은 아니다.
상기 QDR(Quick Drop Rinse) 방법은 초 순수(DI water:DeIonize water, 탈 이온 수)를 사용한 샤우어(shower) 및 고 압력(high pressure)의 질소(N2) 가스 공급으로 거품(bubble)을 발생시켜 오버 플로우(overflow)를 진행한다. 상기와 같은 린스(rinse) 과정으로 상기 반도체 기판(110)을 린스한 후, 퀵 드레인(quick drain)한다. 이후, 상기 제 1 린스 단계(S2) 공정을 반복하여 실시함으로써, 상기 반도체 기판(110)의 린스 효과를 증대시킬 수 있다. 즉, 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)에서 제거되지 않은 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물을 초 순수를 이용해 린스(rinse)하는 시간을 늘려 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물을 제거하는 것이다. 그러나 상기 제 1 린스 단계(S2)를 이용해도 일반적으로 린스(rinse) 시간의 마진(margin)이 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물을 제거하기에는 부족하다.
다음. 도 2d를 참조하면, 표준세정-1 단계(S3)가 도시되어 있다. 상기 표준세정-1 단계(S3)에서는 상기 반도체 기판(110) 위에 남아있는 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물(130)을 제거하기 위해 수행하는 단계이다.
즉, 상기 표준세정-1 단계(S3)는 상기 제 1 린스 단계(S2)를 수행한 후에도 제거되지 않은 상기 미세 파티클(particle) 및 잔류물(130)을 제거하는 단계이다.
상기 표준세정-1은 RCA 세정 종류의 하나로 상기 RCA 세정은 가장 오래 사용되어온 세정 법이며 습식 화학 세정에 사용되는 가장 일반적인 방법이다. 상기 RCA 세정은 고 농도의 강산 및 강 염기의 화학 약품을 사용하는 것으로 구체적으로 상기 RCA 세정에 이용하는 용액은 고 순도의 초 순수(DI water:DeIonize water, 탈 이온 수)와 과산화수소(H2O2), 수산화암모늄(NH4OH) 및 염산(HCl) 등으로 이루어져 있다. 상기 RCA 세정은 보통 표준세정-1(SC-1;standard clean-1)과 표준세정-2 (SC-2 ; standard clean 2)의 두 종류로 나뉠 수 있다. 전자의 표준세정-1은 본 발명에서 이용하는 세정으로 암모니아수, 과산화수소 및 초 순수(DI water)의 혼합액을 사용하여 섭씨 75 ~ 90 도 정도의 온도에서 진행한다.
또한, 상기 과정은 과산화수소에 의한 반도체 기판 표면의 산화와 암모니아수에 의한 반도체 기판 표면의 미세 에칭을 동시 반복적으로 진행하여 상기 반도체 기판(110) 표면으로부터 상기 미세 파티클 및 잔류물(130)을 제거할 수 있다.
그리고 후자로 언급한 표준세정-2는 염산, 과산화수소 및 초 순수의 혼합액을 사용하여 섭씨 75 ~ 85도 정도의 온도에서 진행하는 세정공정으로서, 알칼리 이온(Al3+, Fe3+, Mg2+), Al(OH)3, Fe(OH)3, Mg(OH)2, Zn(OH)2 등의 수산화 물질, 그리고 상기 표준세정-1에서 제거되지 않은 잔존 오염물을 제거하는 세정공정이다.
상기 표준세정-1은 보통 파티클 제거에 유효하며, 상기 표준세정-2는 보통 금속이온의 제거에 효과적이다. 본 발명에서는 상기 RCA 세정 공정 중 전자인 표준세정-1을 이용한다.
이때, 상기 표준세정-1 단계(S3)에서는 메가소닉(megasonic)을 제공하는 동시에 온도가 섭씨 20℃~60℃ 조건으로 인가하여 상기 표준세정-1 단계(S3)를 수행한다. 상기 메가소닉은 1MHz 이상의 고주파 초음파로서, 상기 반도체 기판(110)의 표면에 물리적으로 흡착된 상기 미세 파티클 및 잔류물(130)을 제거하는 능력이 매우 우수하다. 또한 초음파와 달리 캐비테이션(cavitation:초음파가 용액 중으로 전파될 때 초음파의 큰 압력변화에 의해 미세 기포 군이 생성되고 소멸되는 현상으로 매우 큰 압력과 고온을 동반) 효과가 없어 상기 반도체 기판(110)에 물리적 영향이 작은 장점이 있다. 상기 온도 조건을 20℃~60℃ 조건으로 인가하는 이유는 먼저, 20℃ 미만으로 인가하는 경우에는 상기 표준세정-1 단계(S3)의 세정 속도가 지연되어 바람직하지 않기 때문이다. 또한 60℃를 초과하여 인가하게 되면 상기 표준세정-1 단계(S3)에서 세정 속도가 빨라져 상기 반도체 기판(110)의 표면을 손상시킬 우려가 있기 때문이다. 아울러, 상기 표준세정-1 단계(S3)에서 인가하는 메가소닉의 시간은 바람직하게 1분~5분 동안 수행한다. 상기 표준세정-1 단계(S3)를 수행함으로써, 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판(110)위에 상기 미세 파티클 및 잔류물(130)이 제거된 상기 반도체 기판(110)을 형성할 수 있다.
이후, 상기 제 1 린스 단계(S2)와 같은 목적으로 제 2 린스 단계(S4)를 수행 한다.
상기 제 2 린스 단계(S4)에서는 상기 표준세정-1 단계(S3)에서 이용한 암모니아수, 과산화수소 및 초 순수(DI water)의 혼합액이 상기 반도체 기판(110) 상에 남아있는 것을 제거하기 위해 수행한다. 상기 제 2 린스 단계(S4)에서도 상기 제 1 린스 단계(S2)와 마찬가지로 QDR(Quick Drop Rinse)방법으로 진행 할 수 있다.
그러나 본 발명의 상기 제 2 린스 단계(S4)에서 이용한 린스 공정의 방법을 한정하는 것은 아니다. 상기 제 2 린스 단계(S4)에서는 린스(rinse) 공정을 반복 수행하고 공정 시간을 늘려 상기 제 2 린스 단계(S4)의 효과를 증대시킨다.
다음, 이소프로필 알콜 건조 단계(S5)를 수행한다. 상기 이소프로필 알콜 건조 단계(S5)에서는, 이소로필 알콜(IsoPropyl Alcohol:IPA, C3H8O)의 증기를 이용하여 상기 반도체 기판(110)을 건조시키는 방식이다. 상기 이소프로필 알콜 건조 단계(S5)에서는 스핀 드라이 방식을 이용하여 상기 반도체 기판(110)에 남아 있는 화학 물질을 제거할 수 있다.
상기와 같이 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 수행함으로써, 상기 반도체 기판(110) 상에 형성되는 미세 파티클 및 잔류물을 제거할 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 수행한 전, 후의 웨이퍼(110)의 모습을 도시한 평면도이다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계(S1)를 수행 한 후의 상기 웨이퍼(110) 상에 미세 파티클 및 잔류물(130)이 발생된 평면도이다.
다음, 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 수행하여 상기 웨이퍼(110) 상의 상기 미세 파티클 및 잔류물(130)이 제거된 것을 나타낸 평면도이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 순차 도시한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 반도체 기판의 잔류물 제거 방법을 수행하기 전, 후의 웨이퍼를 도시한 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
110 : 반도체 기판 120 : 마스크
130 : 미세 파티클 및 잔류물
Claims (3)
- 트랜치가 형성된 반도체 기판 및 마스크를 불산을 이용해서 상기 마스크를 제거하는 불산을 이용한 마스크 제거 단계;상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 상기 반도체 기판 위에 남아있는 불산을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 1 린스 단계;상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계를 수행한 후, 발생된 미세 파티클 및 잔류물을 제거하기 위해 표준세정-1을 이용하여 세정을 하는 표준세정-1 단계;상기 표준세정-1 단계에서 상기 반도체 기판 위에 남아있는 표준세정-1의 혼합액을 제거하기 위해 린스를 수행하는 제 2 린스 단계; 및,상기 제 2린스 단계 수행 후, 상기 반도체 기판 상에 남아있는 잔류물을 제거하기 위해 이소프로필 알콜을 이용하여 건조하는 이소프로필 알콜 건조 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 표준세정-1 단계는상기 불산을 이용한 마스크 제거 단계에서 이용한 세정 장비와 동일한 장비로 상기 표준세정-1 단계를 연속해서 수행하는 인-시튜 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 표준세정-1 단계는메가소닉과 함께 20℃~60℃의 조건으로 인가하여 상기 표준세정-1 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 잔류물 제거 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101858448B1 (ko) | 2016-11-22 | 2018-06-28 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 실리콘 기판 표면의 잔류 할로겐 제거방법 및 이의 장치 |
-
2008
- 2008-11-20 KR KR1020080115542A patent/KR20100056645A/ko not_active Application Discontinuation
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