KR101001307B1 - 기판 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
기판의 세정시 사전에 기판을 이에치에프 처리하고 예열하여 포토레지스트를 최적으로 박리할 수 있는 기판 세정방법이 제공된다. 그 세정방법은 기판 디에치에프(Dilute Hydrofluoric Acid;DHF) 처리하고, 디에치에프 처리된 기판을 예열하며, 예열된 기판을 에스피엠(Sulfuric Peroxide Mixture:SPM) 처리하고, 에스피엠처리된 기판을 에이피엠(Ammonium Peroxide Mixture:APM)처리하며, 에이피엠처리된 기판을 린스 및 건조하는 단계를 포함한다.
기판세정, DHF, SPM, APM, 예열
Description
본 발명은 기판 세정 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 기판의 세정시 사전에 기판을 린스 및 예열하여 포토레지스트를 최적으로 박리할 수 있는 기판 세정방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판에는 증착, 리소그래피, 식각, 화학적/기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들이 반복적으로 수행된다. 상기 단위 공정들 중에서 세정 공정은 각각의 단위 공정을 수행하는 동안, 반도체 기판의 표면에 부착되는 이물질이나 불필요한 막을 제거하는 공정이다.
이와 같은 세정공정은 일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 에스피엠(Sulfuric Peroxide Mixture:SPM)공정과, 에이피엠(Ammonium Peroxide Mixture:APM)공정을 행한 후 린스와 건조공정을 포함한다. 이와 같은 세정방법에 따르면, 에스피엠공정에서는 기판상의 유기오염 물질을 제거하고, 에이피엠공정에서는 파티클을 제거하게 되며, 린스 및 건조공정으로 세정을 완료하게된다.
이러한, 일반적인 세정방법은 플라즈마 도핑공정 후 레지스트를 제거하는 공정으로서 기존의 진공 에싱공정이 불가하고, 에스피엠공정에서는 고온이 요구되므로 위험이 상존하므로 폐쇄시스템 및 공정에 의해 행해져야 하므로 연속적인 공정이 불가하며, 비 연속식 배치(batch)타입으로 산포불량이 초래되어 처리량을 감소시키는 문제점이 있다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 에스피엠 공정전에 기판을 디에치에프공정으로 처리하고 예열시켜 연속적이고 개방적으로 기판을 처리하여 산포를 개선시키고 처리량을 증가시킬 수 있는 세정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 상대적으로 저온에서 안정적으로 에스피엠공정을 행할 수 있는 세정방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정방법은 기판 디에치에프(Dilute Hydrofluoric Acid;DHF) 처리하는 단계; 디에치에프 처리된 기판을 예열하는 단계; 예열된 기판을 에스피엠(Sulfuric Peroxide Mixture:SPM) 처리하는 단계; 에스피엠처리된 기판을 에이피엠(Ammonium Peroxide Mixture:APM) 처리하는 단계; 및 에이피엠처리된 기판을 린스 및 건조하는 단계를 포함한다.
기판을 디에치에프 처리하는 단계는 탈이온수(deionized H2O)와 불소를 10:1로 희석한 디에치에프액을 사용하여 30초간 처리하여 산화물 및 불순물을 제거한다.
예열단계는 상기 기판을 300 ~ 450℃에서 30초간 예열하여 레지스트를 변성시킨다.
에스피엠처리단계는 황산과 과산화수소를 1:1 내지 1:4로 혼합한 에스피엠액을 120℃에서 30초간 실행하여 레지스트를 제거한다.
상기 에이피엠(APM) 처리단계는 수산화암모늄과 과산화수소와 물을 약 1:1:5 내지 0.05:1:5의 비율로 혼합한 에이피엠용액 사용하여 15초간 처리하여 파티클을 제거한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 기판 세정방법에 의하면, 에스피엠 공정전에 기판을 디에치에프공정으로 처리하고 예열시켜 연속적이고 개방적으로 기판을 처리할 수 있어 산포를 개선시키고 처리량을 증가시킬 수 있으며, 상대적으로 저온분위기에서 에스피엠공정을 행할 수 있어 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발 명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 세정방법을 설명한다.
도 2는 본 발명에 다른 기판 세정방법을 보여주는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 먼저 본 발명에 따른 기판 세정방법은 기판을 디에치에프 처리하는 단계(S10)를 포함한다. 이와 같은 기판의 디에치에프처리단계(S10)는, 플라즈마 도핑처리(PLAD)를 거친 기판의 표면에는 산화물을 다수 포함하고 있으므로 그 산화물을 제거해햐 하는 바, 이와 같은 산화물의 제거에 사용되는 이에치에프는 탈이온수(deionized H2O)를 이용하여 희석한 디에치에프(불산)를 사용한다. 여기서, 탈이온수와 불소의 희석비율은 10:1로 설정되는 것이 바람직한 바, 탈이온수가 10 미만인 경우에는 과도한 불소 성분으로 인해 기판에 손상을 줄 수 있으며, 10 이상인 경우에는 화학적 산화막 또는 자연 산화막과 같은 산화물의 제거효율이 저하될 수 있다. 또한 디에치에프 처리공정은 약 30초간 행해질 수 있으며 산화물 및 물순물을 제거한 후 린스처리할 수 있다.
이후, 디에치에프 처리된 기판의 레지스트를 예열한다(S20). 이와 같은 기판의 레지스트에 대한 예열단계(S20)에서의 예열온도는 300 ~ 450℃로 설정되는 것이 바람직하다. 예열온도가 300℃ 미만이면 레지스트에 대한 휘발 및 제거가 용이하도록 충분히 변성되지 않을 수 있으며, 450℃ 이상이면 레지스트의 충분한 변성은 보장되지만 웨이퍼의 안전성 및 작업의 안전성에 영향을 줄 수 있다. 가장 바람직한 예열온도는 약 400℃이다. 또한, 예열단계(S20)에서의 바람직한 예열온도 및 시간은 400℃에서 30초간 실행되는 것이다.
다음으로, 예열처리된 기판을 에스피엠(SPM)공정으로 처리한다(S30). 이와 같은 에스피엠(SPM) 처리단계(S30)에서는 웨이퍼상의 레지스트 및 유기오염물질을 제거할 수 있으며, 바람직한 공정분위기로서 처리온도는 약 120℃로 설정되는 바, 이는 전술한 예열단계(S20)에서의 예열로 인해 레지스트가 변성되므로 상대적으로 낮고 안정적인 공정온도로 설정될 수 있는 것이다. 물론, 에스피엠 공정에서는 황산과 과산화수소를 1:1 내지 1:4로 혼합한 세정액을 사용할 수 있다.
이후에는, 에스피엠 처리된 기판을 메이피엠(APM)공정으로 처리한다(S40). 즉, 에스피엠 처리된 기판의 표면에 잔존하는 에이피엠단계공정에서는 파티클을 제거하게 되며, 린스 및 건조공정으로 세정을 완료하게된다. 물론, 이와 같은 에이피엠공정에서는 수산화암모늄과 과산화수소와 물을 약 1:1:5 내지 0.05:1:5의 비율로 혼합한 세정액을 사용할 수 있다.
최종적으로, 에스피엠공정에 의해 파티클 및 유기오염물질이 제거된 기판을 린스한 후 건조하여 기판의 세정을 완료한다(S50). 기판의 린스는 탈이온수를 이용할 수 있으며, 가판의 건조는 건조기를 이용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 기판 세정방법과 종래의 기판 세정방법을 실험예를 통해 비교하기로 한다.
비교예1(종래기술)
기판을 120℃의 온도에서 600초간 에스피엠처리한 후 300초간 에이피엠 처리하였으나, 포토레지스트가 잔존하였음(총 공정시간 900초).
비교예2(종래기술)
기판을 200℃의 온도에서 600초간 에스피엠처리한 후 300초간 에이피엠 처리하였으며, 포토레지스트가 박리되었음(총 공정시간 900초).
실험예1
기판을 400℃에서 30초간 예열하고 120℃의 온도에서 60초간 에스피엠처리한 후 15초간 에이피엠 처리하였으나, 포토레지스트가 잔존하였음(총 공정시간 105초).
실험예2
기판을 탈이온수와 불소의 희석비율 10:1의 디에체에프로 30초간 처리하고, 120℃의 온도에서 60초간 에스피엠처리한 후 15초간 에이피엠 처리하였으나, 포토레지스트가 잔존하였음(총 공정시간 105초).
실험예3(본 발명에 따른 바람직한 실시예)
기판을 탈이온수와 불소의 희석비율 10:1의 디에체에프로 30초간 처리하고, 400℃에서 30초간 예열하며, 120℃의 온도에서 60초간 에스피엠처리한 후 15초간 에이피엠 처리하였으며, 포토레지스트가 완전 박리됨(총 공정시간 105초).
* 위 비교예 및 실험예에서 린스던계 및 건조단계의 시간은 동일 하므로 계산하지 않았음.
위로부터 알 수 있듯이, 비교예1에서 에스피엠공정의 온도가 상대적으로 낮은 경우에는 포토레지스트가 잔존하며, 그 포토레지스트를 박리하기 위해서는 고온환경에서 에스피엠공정을 실행해야 하는 것으로 나타났다. 그러나, 비교예1 및 비교예2에서는 전체적인 기판의 처리시간이 900초 이상으로 처리량 또는 처리율이 상당히 저하되는 것으로 나타났다.
또한, 실험예1에서와 같이 기판을 디에치에프 처리하지 않고 예열한 후 에스피엠 처리 및 에이피엠처리한 경우에는 처리시간을 단축시킬 수 있었으나 포토레지스트의 완전한 박리는 이룰 수 없었으며, 실험예2에서와 같이 기판을 디에치에프 처리한 후 예열처리하지 않고 에스피엠 처리 및 에이피엠처리한 경우에는 처리시간을 단축시킬 수 있었으나 포토레지스트의 완전한 박리는 이룰 수 없었다.
그러나, 본 발명에 따라 실행된 실험예3의 경우에는 기판을 디에체에프 처리하고, 예열한 후, 에스피엠처리 및 에이피엠처리가 행해진 경우에는 처리시간을 단축할 수 있음은 물론 포토레지스트를 완전히 박리할 수 있는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 세정방법에 의하면, 기판의 레지스트를 디에치에프 공정과 에열공정을 통해 변형시켜 상대적으로 낮은 온도 및 짧은 처리기간의 에스피엠공정에서 제거할 수 있는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 종래기술에 따른 기판 세정방법을 보여주는 순서도.
도 2는 본 발명에 떠른 기판 세정방법을 보여주는 순서도.
Claims (5)
- 기판을 세정하는 방법에 있어서,상기 기판을 디에치에프(Dilute Hydrofluoric Acid;DHF) 처리하는 단계;상기 디에치에프 처리된 기판을 예열하는 단계;상기 예열된 기판을 에스피엠(Sulfuric Peroxide Mixture;SPM) 처리하는 단계;상기 에스피엠처리된 기판을 에이피엠(Ammonium Peroxide Mixture;APM)처리하는 단계; 및상기 에이피엠처리된 기판을 린스 및 건조하는 단계를 포함하는 기판 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 기판을 디에치에프 처리하는 단계는 탈이온수(deionized H2O)와 불소를 10:1로 희석한 디에치에프액을 사용하여 30초간 처리하여 산화물 및 불순물을 제거하는 기판 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 예열단계는 상기 기판을 300 ~ 450℃에서 30초간 예열하여 레지스트를 변성시키는 기판 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 에스피엠처리단계는 황산과 과산화수소를 1:1 내지 1:4로 혼합한 에스피엠액을 120℃에서 30초간 실행하여 레지스트를 제거하는 기판 세정방법.
- 제1항에 있어서,상기 에이피엠(APM) 처리단계는 수산화암모늄과 과산화수소와 물을 약 1:1:5 내지 0.05:1:5의 비율로 혼합한 에이피엠용액 사용하여 15초간 처리하여 파티클을 제거하는 기판 세정방법.
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