KR101134909B1 - Dry etch method for silicon oxide - Google Patents

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Abstract

실리콘 산화막 건식 식각 공정에서 사용하는 HF 가스와 NH3 가스로부터 발생되는 파우더를 쉽게 제거할 수 있는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법에서는 기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 HF 가스와 NH3 가스를 포함하는 식각 가스를 사용하여 챔버 내에서 건식 식각한다. 상기 건식 식각 단계 이후 플라즈마 또는 활성화 이온종을 이용하여 상기 건식 식각 단계에서 발생된 파우더를 제거하는 단계를 수행한다.The present invention provides a method for easily removing powder generated from HF gas and NH 3 gas used in a silicon oxide dry etching process. In the silicon oxide film dry etching method according to the present invention, the silicon oxide film formed on the substrate is dry-etched in the chamber by using an etching gas including HF gas and NH 3 gas. After the dry etching step is performed to remove the powder generated in the dry etching step by using a plasma or activated ion species.

Description

실리콘 산화막의 건식 식각 방법{Dry etch method for silicon oxide}Dry etch method for silicon oxide

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제조를 위해 흔히 형성하는 실리콘 산화막을 건식 식각하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기술분야는 기판 위에 형성된 실리콘 산화막을 식각 가스에 의해 제거하는 것으로 넓게 정의될 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method of dry etching a silicon oxide film which is commonly formed for manufacturing a semiconductor device. The technical field of the present invention may be broadly defined as removing a silicon oxide film formed on a substrate by an etching gas.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정은 기판 상에 서로 성질을 달리하는 도전막, 반도체막 및 절연막 등의 박막을 그 적층의 순서 및 패턴의 형상을 조합하여 일정한 기능을 수행하는 전자회로를 실현하는 과정이라고 말할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자 제조 공정에서는 여러 가지 박막의 증착과 식각이 반복적으로 이루어진다. In general, the manufacturing process of a semiconductor device is a process of realizing an electronic circuit that performs a certain function by combining thin films, such as conductive films, semiconductor films, and insulating films, having different properties on a substrate, by combining the order of stacking and the shape of a pattern. I can speak. Accordingly, in the semiconductor device manufacturing process, deposition and etching of various thin films are repeatedly performed.

한편, 여러 가지 박막 중 특히 실리콘 산화막은 기판으로 흔히 이용되는 실리콘과 양립성(compatibility)이 우수하고 열 산화 등의 방법으로 형성하기가 쉬우며 취급이 용이하기 때문에 절연막으로 많이 이용되고 있다. 이러한 실리콘 산화막을 식각하기 위한 장비의 종류로는 건식 식각 장비와 습식 식각 장비가 있으며, 종래의 건식 식각 장비의 개략적인 구성도가 도 1에 도시되어 있다. On the other hand, among the various thin films, in particular, the silicon oxide film is widely used as an insulating film because of excellent compatibility with silicon commonly used as a substrate, easy to form by a method such as thermal oxidation, and easy handling. Types of equipment for etching the silicon oxide film include a dry etching equipment and a wet etching equipment, a schematic configuration diagram of a conventional dry etching equipment is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 경우, 외부로부터 공급된 HF 가스와 NH3 가스가 서로 혼합된 후 기판(10)으로 분사됨에 따라 실리콘 산화막이 식각된다.Referring to FIG. 1, in the related art, as the HF gas and the NH 3 gas supplied from the outside are mixed with each other and injected into the substrate 10, the silicon oxide film is etched.

하지만, 종래의 경우 HF 가스와 NH3 가스가 서로 혼합되면서 반응함에 따라 생성되는 NH4F 및 NH4FHF가 고체상의 파우더(powder) 형태로 발생하게 되고, 이로 인해 기판 상에 파티클(particle)이 형성되어 소자 불량 등의 원인이 되는 문제점이 있었다. 이에 따라 챔버의 세정 주기가 짧아져 공정 비용이 증가하게 된다. However, in the conventional case, NH 4 F and NH 4 FHF generated as the HF gas and the NH 3 gas are mixed and react with each other are generated in the form of a solid powder, which causes particles to form on the substrate. There was a problem that is formed, such as a cause of element failure. As a result, the cleaning cycle of the chamber is shortened, thereby increasing the process cost.

이러한 문제를 해결하고자, HF 가스와 NH3 가스의 농도를 낮춤으로써 NH4F 및 NH4FHF 파우더의 발생을 억제하는 방법이 시도된 바 있으나, 여전히 파우더가 발생할 뿐더러, HF 가스 및 NH3 가스의 공급량을 자유로이 조절할 수 없다는 문제점이 있다.In order to solve this problem, a method of suppressing the generation of NH 4 F and NH 4 FHF powders by lowering the concentration of HF gas and NH 3 gas has been attempted, but the powder still occurs, and the HF gas and NH 3 gas There is a problem in that the supply quantity cannot be freely adjusted.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 HF 가스와 NH3 가스로부터 발생되는 파우더를 쉽게 제거할 수 있는 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a silicon oxide dry etching method that can easily remove the powder generated from the HF gas and NH 3 gas.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법에서는 기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 HF 가스와 NH3 가스를 포함하는 식각 가스를 사용하여 챔버 내에서 건식 식각한다. 상기 건식 식각 단계 이후 플라즈마 또는 활성화 이온종을 이용하여 상기 건식 식각 단계에서 발생된 파우더를 제거하는 단계를 수행한다.In order to achieve the above object, in the silicon oxide film dry etching method according to the present invention, the silicon oxide film formed on the substrate is dry-etched in the chamber using an etching gas including HF gas and NH 3 gas. After the dry etching step is performed to remove the powder generated in the dry etching step by using a plasma or activated ion species.

상기 식각 가스에 이소프로필알콜(IPA) 및 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용하는 것이 바람직하며, 상기 건식 식각 단계의 상기 기판 온도는 20 ℃ 내지 70 ℃, 상기 챔버 내부 압력은 10 mTorr 내지 10 Torr인 것이 바람직하다. 상기 HF 가스 : NH3 가스 : IPA와 불활성 가스의 유량비는 1 : 0.5~2 : 0.5~2로 설정될 수 있다.It is preferable to further include isopropyl alcohol (IPA) and at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He in the etching gas, and the substrate temperature of the dry etching step is 20 ° C. to 70 ° C., The chamber internal pressure is preferably 10 mTorr to 10 Torr. The flow rate ratio of the HF gas: NH 3 gas: IPA and the inert gas may be set to 1: 0.5 to 2: 0.5 to 2.

상기 파우더를 제거하는 단계는, CO2, CO, H2 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 상기 챔버에 공급하여 상기 파우더와 반응시켜 휘발성 물질을 형성하는 단계, 및 상기 휘발성 물질을 배기시키는 단계를 포함할 수 있다.Removing the powder may include supplying at least one of CO 2 , CO, H 2, and water vapor to the chamber to react with the powder to form a volatile material, and exhausting the volatile material. Can be.

특히, 상기 건식 식각 단계 이후 상기 기판 온도를 80 ℃ 내지 200 ℃로 승온시켜 상기 기판으로부터 식각 부산물을 제거하는 후열처리 단계를 인시튜(in-situ)로 더 실시할 수 있는데, 이 때 이러한 후열처리 단계와 상기 파우더를 제거하는 단계는 동시에 실시하면 더욱 바람직하다. In particular, a post-heat treatment step of removing the etch by-products from the substrate by raising the substrate temperature to 80 ° C. to 200 ° C. after the dry etching step may be further performed in-situ. Step and removing the powder is more preferably carried out at the same time.

상기 건식 식각의 조건에 따라서는, 즉 파우더가 적게 생성되는 조건인 경우에는 이러한 후열처리 단계를 삭제하고 바로 상기 파우더를 제거하는 단계를 진행할 수 있다.Depending on the dry etching conditions, that is, when the powder is less produced, this post-heat treatment step may be deleted and the powder may be immediately removed.

상기 CO2, CO, H2는 플라즈마로 여긴된 것을 이용할 수 있다. The CO 2 , CO, H 2 may be used that is excited by plasma.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, HF 가스와 NH3 가스를 이용한 건식 식각 공정의 후열처리시 플라즈마 또는 활성화된 이온종을 이용하여 NH4F 및 NH4FHF 파우더를 제거할 수 있으므로 별도의 제거 단계가 추가로 필요하지 않다. According to the present invention having the above-described configuration, since the NH 4 F and NH 4 FHF powder can be removed by using plasma or activated ionic species during the post-heat treatment of the dry etching process using HF gas and NH 3 gas, a separate removal step Is not needed additionally.

챔버 내 부품 손상이 없이 HF 가스 및 NH3 가스로부터 발생되는 파우더를 쉽게 제거할 수 있어 기판 상에 파티클이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 파우더 발생에 따라 챔버 세정 주기가 짧아지는 문제를 개선할 수 있어 식각 효율성을 극대화하며 공정 비용을 절감할 수 있다. The powder generated from HF gas and NH 3 gas can be easily removed without damaging the components in the chamber, thereby preventing the formation of particles on the substrate and improving the problem of shortening the chamber cleaning cycle due to powder generation. This maximizes etching efficiency and reduces process costs.

또한, 종래에는 파우더의 발생을 억제하기 위하여 HF 가스와 NH3 가스의 농도를 낮추었으나, 본 발명의 경우에는 HF 가스와 NH3 가스의 농도에 상관없이 파우더가 발생하지 않으므로, 공정 조건에 따라 HF 가스와 NH3 가스의 농도를 자유롭게 조절할 수 있다.In addition, although the concentration of HF gas and NH 3 gas is lowered in order to suppress the generation of powder, in the case of the present invention, powder does not occur regardless of the concentration of HF gas and NH 3 gas. The concentration of gas and NH 3 gas can be freely adjusted.

도 1은 종래의 건식 식각 장비의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 실시하기 위한 건식 식각 장비의 일예를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법의 순서도, 그리고
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법의 순서도이다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional dry etching equipment,
2 is a configuration diagram showing an example of a dry etching equipment for performing the silicon oxide dry etching method of the present invention;
3 is a flow chart of a silicon oxide dry etching method according to an embodiment of the present invention, and
4 is a flowchart of a silicon oxide dry etching method according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에 관한 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 실시하기 위한 건식 식각 장비의 일예를 도시한 구성도이다. 2 is a configuration diagram showing an example of a dry etching equipment for performing a silicon oxide dry etching method according to the present invention.

건식 식각 장비(200)는 기판(w)이 로딩되는 챔버(170)를 갖고 있다. 챔버(170)의 내부공간 중 하측에는 기판(w)이 배치되는 서셉터(160)가 승강 가능하게 설치될 수 있다. 여기에는 소정 히터(미도시)가 구비되어 있어 기판(w) 및/또는 챔버(170) 내부의 온도를 조절할 수 있게 되어 있다. 챔버(170)의 내부공간 중 상측에는 기판(w)에 형성된 실리콘 산화막을 건식 식각 방법으로 식각할 수 있도록 식각 가스를 분사하는 샤워헤드(180)가 구비될 수 있다. The dry etching equipment 200 has a chamber 170 in which a substrate w is loaded. The susceptor 160 on which the substrate w is disposed may be provided at a lower side of the inner space of the chamber 170 so as to be liftable. It is provided with a predetermined heater (not shown) to adjust the temperature in the substrate (w) and / or the chamber 170. The upper portion of the inner space of the chamber 170 may be provided with a shower head 180 for spraying the etching gas to etch the silicon oxide film formed on the substrate (w) by a dry etching method.

한편, 챔버(170)에는 유량 제어된 식각 가스 및 기타 공정 가스를 챔버(170) 내로 도입하기 위한 가스 공급계(190)가 더 설치되어 있다. 건식 식각의 경우 HF 가스를 단독으로 사용하는 것이 아니라 HF 가스를 적어도 포함하는 혼합 가스를 식각 가스로 사용하게 되는데, 예를 들어 식각 가스로 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 사용하는 경우 식각 가스를 구성하는 각 성분 가스가 미리 혼합되지 않고 챔버(170) 내에 공급되어 혼합될 수 있도록, 가스 공급계(190)는 식각 가스를 구성하는 성분 가스별로 각각 독립적으로 구비시킴이 바람직하다. 즉, 세분하여 도시하지는 않았지만 가스 공급계(190)는 각 성분 가스의 공급원(190a, 가스 봄베 또는 액체를 담은 캐니스터 등)과 연결된 가스 공급로(190b), 여기에 구비된 유량 제어기(190c, MFC) 등을 각각 포함하면 바람직하다. 그러나, HF 가스와 NH3 가스를 혼합하여 공급하는 구성이라 하더라도 본 발명에 따른 건식 식각 방법에 따라 파우더를 제거하는 것이 가능하다. On the other hand, the chamber 170 is further provided with a gas supply system 190 for introducing a flow-controlled etching gas and other process gas into the chamber 170. In the case of dry etching, instead of using HF gas alone, a mixed gas including at least HF gas is used as an etching gas, for example, when using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as an etching gas. The gas supply system 190 may be provided independently for each component gas constituting the etching gas so that each component gas constituting the gas may be supplied and mixed in the chamber 170 without mixing in advance. That is, although not shown in detail, the gas supply system 190 includes a gas supply path 190b connected to a source of each component gas (190a, a gas cylinder, or a canister containing a liquid), and flow controllers 190c and MFC provided therein. And the like, respectively. However, even in a configuration in which HF gas and NH 3 gas are mixed and supplied, it is possible to remove the powder by the dry etching method according to the present invention.

샤워헤드(180)는 이러한 가스 공급계(190)로부터 공급받은 성분 가스를 챔버(170) 내로 분사하는 수단이며, 샤워헤드(180) 안에서도 혼합되지 않고 챔버(170) 내로 분사되어 비로소 혼합되는 포스트 믹스(post mix) 타입인 것이 샤워헤드(180)의 유지 관리상 좋다. 이를 위해 샤워헤드(180) 안에 적어도 두 개의 독립적인 유로가 형성된 듀얼 타입(dual type)을 채용하도록 한다. 물론 성분 가스를 챔버(170) 내로 분사하는 수단은 가스 노즐이나 가스 분사판과 같은 샤워헤드 이외의 다른 형태일 수도 있고, 또한 챔버(170)의 상방이 아닌 하방으로부터 각 가스를 도입하여 구성하는 방식일 수도 있다. The showerhead 180 is a means for injecting the component gas supplied from the gas supply system 190 into the chamber 170, and is not mixed in the showerhead 180, but is injected into the chamber 170 and mixed before being mixed. The post mix type is good for maintenance of the shower head 180. To this end, a dual type having at least two independent flow paths formed in the shower head 180 is adopted. Of course, the means for injecting the component gas into the chamber 170 may be in a form other than a showerhead such as a gas nozzle or a gas jet plate, and the manner in which each gas is introduced from the lower side rather than the upper side of the chamber 170. It may be.

건식 식각 장비(200)에는 도시한 바와 같은 리모트 플라즈마 발생기(195)도 구비될 수 있다. 리모트 플라즈마 발생기(195)는 챔버(170)로 공급되는 가스를 활성화 여기시키는 역할을 한다. 이에 따라 플라즈마 자체 또는 이것으로 인해 활성화된 이온종을 챔버(170) 내로 공급하여 파우더 제거에 이용할 수 있게 된다. The dry etching equipment 200 may also be provided with a remote plasma generator 195 as shown. The remote plasma generator 195 serves to activate and excite the gas supplied to the chamber 170. Accordingly, the plasma itself or the activated ionic species may be supplied into the chamber 170 to be used for powder removal.

도 2에 도시한 것은 한 번에 1매씩 처리하는 낱장식(single) 식각 장비이나 이것에 본 발명이 한정되지 않으며 다수매의 기판에 대해 한 번에 식각할 수 있는 배치(batch)식 식각 장비를 이용해 적용할 수도 있다. 또한, 기판(w)으로서는 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있다. 뿐만 아니라 실리콘 산화막 위에 포토레지스트 등으로 마스크를 형성한 후 이를 통해 일부분만 식각하는 패터닝 이외에 마스크 없이 전면적으로 실리콘 산화막을 제거하는 에치백(etch back)에도 본 발명 방법이 적용될 수 있다. 나아가 자연 산화막, 열 산화막, 증착 산화막, 케미컬 산화막, 도포 산화막 등, 실리콘 산화막의 종류에 구애됨이 없이 본 발명 방법이 적용될 수 있다. 2 is a single etching apparatus that processes one sheet at a time, but the present invention is not limited thereto, and a batch etching apparatus capable of etching a plurality of substrates at once is shown. It can also be used. The substrate w is not limited to a semiconductor substrate such as a silicon wafer, but can also be applied to an LCD substrate, a glass substrate, and the like. In addition, the method of the present invention may be applied to an etch back for removing a silicon oxide film on the entire surface without a mask in addition to patterning that forms a mask with a photoresist or the like on a silicon oxide film and then etches only a portion thereof. Furthermore, the method of the present invention can be applied without regard to the type of silicon oxide film, such as a natural oxide film, a thermal oxide film, a deposition oxide film, a chemical oxide film, and a coated oxide film.

(제1 실시예)(First embodiment)

이상과 같이 구성된 건식 식각 장비(200)를 이용하여 행할 수 있는 본 발명 실리콘 산화막 건식 식각 방법은 도 3의 순서도를 따를 수 있다. The silicon oxide dry etching method of the present invention which can be performed using the dry etching apparatus 200 configured as described above may follow the flowchart of FIG. 3.

먼저 기판(w)을 도 2에 도시한 것과 같은 건식 식각 장비(200)로 반입한다(단계 s1). 기판(w)은 서셉터(160) 상에 로딩된다. 기판(w) 자체, 혹은 공정을 위해 적절한 층과 그것을 식각하는 데에 사용할 식각 마스크까지 형성된 것일 수 있으며, 패터닝을 위한 실리콘 산화막의 건식 식각 혹은 세정 목적의 건식 식각 공정을 위해 투입된 것이다. First, the substrate w is loaded into the dry etching equipment 200 as shown in FIG. 2 (step s1). The substrate w is loaded on the susceptor 160. The substrate (w) itself, or a layer suitable for the process and an etching mask to be used to etch it may be formed, and may be input for the dry etching process for dry etching or cleaning of the silicon oxide film for patterning.

다음, 상기 건식 식각 장비(200) 안에 HF 가스와 NH3 가스를 포함하는 식각 가스를 공급하여 기판(w) 상에 형성된 실리콘 산화막을 건식 식각한다(단계 s2). 상기 식각 가스에 이소프로필알콜(IPA) 및 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용할 수 있으며, 상기 건식 식각 단계의 상기 기판(w) 온도는 20 ℃ 내지 70 ℃, 상기 챔버(170) 내부 압력은 10 mTorr 내지 10 Torr인 것이 바람직하다. 상기 HF 가스 : NH3 가스 : IPA와 불활성 가스의 유량비는 1 : 0.5~2 : 0.5~2로 설정될 수 있다.Next, an etching gas including an HF gas and an NH 3 gas is supplied into the dry etching equipment 200 to dry-etch the silicon oxide film formed on the substrate w (step s2). The etching gas may further include isopropyl alcohol (IPA) and at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He, and the substrate (w) temperature of the dry etching step may be 20 ° C. to 70 ° C. The pressure inside the chamber 170 is preferably 10 mTorr to 10 Torr. The flow rate ratio of the HF gas: NH 3 gas: IPA and the inert gas may be set to 1: 0.5 to 2: 0.5 to 2.

HF 가스와 NH3 가스를 독립적으로 공급하는 경우 NH4F 및 NH4FHF 성분의 파우더 발생은 HF 가스와 NH3 가스를 혼합하여 공급하는 경우보다 줄어든다. 그러나, 챔버(170) 안에서는 항상 HF 가스와 NH3 가스의 반응이 일어나므로 파우더가 발생하기 쉽다. 특히 파우더는 서셉터(160) 주변에 많이 형성되며 기판(w) 위에 형성될 경우 후속 공정에서 세정 등으로 제거되지 않으면 소자 불량을 일으킬 수 있다.In the case of supplying the HF gas and the NH 3 gas independently, powder generation of the NH 4 F and NH 4 FHF components is reduced than when the HF gas and the NH 3 gas are mixed and supplied. However, since the reaction of HF gas and NH 3 gas always occurs in the chamber 170, powder is likely to occur. In particular, the powder is formed around the susceptor 160, and if it is formed on the substrate (w) may cause device defects if not removed by cleaning or the like in a subsequent process.

본 발명에서는 상기 건식 식각 단계(s2) 이후 플라즈마 또는 활성화된 이온종을 이용하여 상기 건식 식각 단계(s2)에서 발생된 파우더를 제거한다(단계 s3). 100℃까지의 승온은 파우더의 NH4F 및 NH4FHF 성분을 휘발시킬 수 있다. 따라서, 본 발명자는 소량의 에너지라도 열에너지 대신에 주어지면 NH4F 및 NH4FHF가 반응하여 NH3 등의 기체로 분해될 수 있다는 것에 착안하였다. 예를 들어, 상기 챔버(170) 내에 Ar 플라즈마를 공급하는 것에 의해서도 파우더를 제거할 수 있다. 또는 플라즈마 여기된 CO2, CO, H2 등을 공급하는 것에 의해서도 파우더를 제거할 수 있다. 또는 수증기를 공급하는 것에 의해서도 파우더를 제거할 수 있다.In the present invention, after the dry etching step (s2) using a plasma or activated ionic species to remove the powder generated in the dry etching step (s2) (step s3). An elevated temperature up to 100 ° C. may volatilize the NH 4 F and NH 4 FHF components of the powder. Therefore, the present inventors have focused on the fact that even a small amount of energy can be decomposed into a gas such as NH 3 by reacting NH 4 F and NH 4 FHF when given in place of thermal energy. For example, powder may be removed by supplying Ar plasma to the chamber 170. Alternatively, the powder can be removed by supplying plasma excited CO 2 , CO, H 2 , and the like. Alternatively, the powder can be removed by supplying steam.

먼저 수증기를 이용하는 방법은 다음과 같다. 가스 공급계(190)를 통해 수증기를 챔버(170)에 공급한다. 수증기는 식각 가스인 HF 가스와 NH3 가스의 반응으로 형성된 NH4F 및 NH4FHF 성분의 파우더와 반응하여 휘발성 물질을 형성한다. 다음에 이러한 휘발성 물질을 배기시키는 단계를 실시한다. (참고 : NH4F + H2O -> HF + NH3 + H2O)First, the method of using steam is as follows. Water vapor is supplied to the chamber 170 through the gas supply system 190. Water vapor reacts with the powder of NH 4 F and NH 4 FHF components formed by the reaction of HF gas and NH 3 gas, which is an etching gas, to form a volatile substance. The step of evacuating these volatiles is then carried out. (Note: NH 4 F + H 2 O-> HF + NH 3 + H 2 O)

활성화된 수소 이온을 이용하는 방법은 다음과 같다. 활성화된 수소 이온은 상기 리모트 플라즈마 발생기(195)를 이용해 H2 또는 H2O 가스를 여기시켜 챔버(170) 내로 공급하는 것에 의해 제공될 수 있다. 활성화된 수소 이온은 NH4F 및 NH4FHF 성분의 파우더와 반응하여 휘발성 물질을 형성한다. 다음에 이러한 휘발성 물질을 배기시키는 단계를 실시한다. (참고 : 2NH4F + H2 -> 2HF + 2NH3 + H2)The method of using the activated hydrogen ion is as follows. Activated hydrogen ions may be provided by exciting the H 2 or H 2 O gas into the chamber 170 using the remote plasma generator 195. Activated hydrogen ions react with powders of the NH 4 F and NH 4 FHF components to form volatiles. The step of evacuating these volatiles is then carried out. (Note: 2NH 4 F + H 2- > 2HF + 2NH 3 + H 2 )

상기 리모트 플라즈마 발생기(195)를 이용해 CO2 또는 CO 가스를 여기시켜 챔버(170) 내로 공급하여도 유사한 효과를 볼 수 있다. 활성화된 탄소 이온과 산소 이온은 NH4F 및 NH4FHF 성분의 파우더와 반응하여 휘발성 물질을 형성한다. 다음에 이러한 휘발성 물질을 배기시키는 단계를 실시한다. (참고 : 2NH4F + 2CO2 -> 2COF2 + 2NH3 + O2 + H2)Similar effects may be obtained when the CO 2 or CO gas is excited and supplied into the chamber 170 using the remote plasma generator 195. Activated carbon ions and oxygen ions react with powders of the NH 4 F and NH 4 FHF components to form volatiles. The step of evacuating these volatiles is then carried out. (Note: 2NH 4 F + 2CO 2- > 2COF 2 + 2NH 3 + O 2 + H 2 )

한편, 파우더 제거 단계(s3)는 매 건식 식각 단계(s2) 이후에 실시하여 건식 식각 단계(s2)에서 조금이라도 발생된 파우더를 바로바로 제거하도록 하는 것이 파우더 관리 측면에서는 가장 바람직하지만, 어느 정도 수준의 파우더 발생은 기판 불량을 일으키지 않는 것으로 용인된다고 하면 건식 식각 단계(s2)를 연속적으로 여러 번 수행한 후 파우더 제거 단계(s3)를 수행하는 것이 공정 시간 관리상 유리할 것이다. On the other hand, the powder removal step (s3) is carried out after every dry etching step (s2) to immediately remove any powder generated even in the dry etching step (s2) is most preferable in terms of powder management, but to some extent If it is tolerated that the generation of the powder does not cause a substrate failure, it may be advantageous in the process time management to perform the powder removal step (s3) after performing the dry etching step (s2) several times in succession.

(제2 실시예)(2nd Example)

본 발명 실리콘 산화막 건식 식각 방법은 도 2에 도시한 장비를 이용하면서 도 4의 순서도를 따를 수도 있다. The silicon oxide dry etching method of the present invention may follow the flowchart of FIG. 4 while using the equipment shown in FIG. 2.

먼저 기판(w)을 도 2에 도시한 것과 같은 건식 식각 장비(200)로 반입한다(단계 s11). First, the substrate w is loaded into the dry etching equipment 200 as shown in FIG. 2 (step s11).

다음, 챔버(170)에 HF 가스와 NH3 가스 및 IPA의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하여 상기 기판(w) 상의 실리콘 산화막을 건식 식각한다(단계 s12). Next, the silicon oxide film on the substrate w is dry-etched using the mixed gas of HF gas, NH 3 gas, and IPA in the chamber 170 as an etching gas (step s12).

구체적으로 챔버(170) 내부 압력을 10 mTorr 내지 10 Torr, 서셉터(160) 온도를 20 ℃ 내지 70 ℃로 조정한 다음, 기판(w)을 로딩한다. 서셉터(160) 온도는 식각 가스의 식각 반응에 가장 적합한 온도 범위에서 선정한다. 서셉터(160) 온도가 기판(w) 온도가 된다. 이 때, 기판(w)은 소정 프리 히팅 단계를 거쳐 고온의 서셉터(160) 상에 안치되는 것일 수 있다. 그러나 이와 반대 순서로 기판(w)을 먼저 서셉터(160) 상에 안치한 후 서셉터(160) 온도를 조정하여 기판(w) 온도를 조정하는 방식을 택할 수도 있다. 이 때, 챔버(170) 벽은 식각 가스가 응축되지 않도록 50℃ 내지 100℃로 유지할 수 있다. 샤워헤드(180)도 50℃ 내지 150℃로 유지할 수 있다. Specifically, the pressure inside the chamber 170 is adjusted to 10 mTorr to 10 Torr and the susceptor 160 is adjusted to 20 ° C. to 70 ° C., and then the substrate w is loaded. The susceptor 160 temperature is selected in the temperature range most suitable for the etching reaction of the etching gas. The susceptor 160 temperature becomes the substrate w temperature. In this case, the substrate w may be deposited on the high temperature susceptor 160 through a predetermined preheating step. However, in the reverse order, the substrate w may be first placed on the susceptor 160 and then the temperature of the substrate w may be adjusted by adjusting the temperature of the susceptor 160. In this case, the wall of the chamber 170 may be maintained at 50 ° C. to 100 ° C. to prevent the etching gas from condensing. The shower head 180 may also be maintained at 50 ° C to 150 ° C.

그런 다음, HF 가스 공급계로부터 유량 제어된 HF 가스를 챔버(170) 내로 도입하는 동시에, NH3 가스 공급계로부터 유량 제어된 NH3 가스를 챔버(170) 내로 도입한다. 또한 IPA 공급계로부터 유량 제어된 IPA를 챔버(170) 내로 도입한다. 실온에서 IPA는 액상이므로 적당한 버블링 또는 기화기를 통해 기화시켜 도입시킨다. 그리고, 가스 공급로(190b)의 온도는 실온에서 액체인 공급원의 특성에 따라 가스 공급로(190b) 상에서 액화되지 않도록 50℃ 내지 150℃로 조절한다. Then, the flow-controlled HF gas from the HF gas supply system is introduced into the chamber 170, while the flow-controlled NH 3 gas is introduced into the chamber 170 from the NH 3 gas supply system. In addition, flow-controlled IPA from the IPA supply system is introduced into the chamber 170. At room temperature, IPA is liquid, so it is introduced by evaporation through a suitable bubbling or vaporizer. The temperature of the gas supply passage 190b is adjusted to 50 ° C. to 150 ° C. so as not to be liquefied on the gas supply passage 190b according to the characteristics of the supply source that is liquid at room temperature.

이와 같이, 챔버(170) 내로 따로따로 도입된 HF 가스와 NH3 가스 그리고 IPA는 샤워헤드(180)를 통해 챔버(170) 내에 분사되면서 혼합되고, 이 혼합 가스가 기판(w)에 형성되어 있는 실리콘 산화막 등 기타 불순물을 식각하고 제거하면서 식각이 이루어지게 된다. As such, HF gas, NH 3 gas, and IPA introduced separately into the chamber 170 are mixed while being injected into the chamber 170 through the shower head 180, and the mixed gas is formed on the substrate w. Etching is performed by etching and removing other impurities such as silicon oxide.

이 때에 상기 식각 가스에 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 캐리어 가스로 사용할 수 있으며, 불활성 가스는 단독으로 공급하여도 되지만 HF 가스 또는 NH3 가스 또는 IPA 가스와 혼합하여 공급하여도 된다. 상기 HF 가스, NH3 가스, IPA와 불활성 가스의 유량은 각각 10 내지 300 sccm에서 선택할 수 있으며 예컨대 모두 60 sccm을 공급하여 상기 HF 가스 : NH3 가스 : IPA와 불활성 가스의 유량비를 1 : 1 : 1로 설정할 수 있다. 그러나 적절한 유량비를 1 : 0.5~2 : 0.5~2에서 설정할 수 있다. 각 가스의 유량비 조절을 통해 식각 속도나 선택비 등의 변경이 가능하며 이 모두 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다. HF 가스와 NH3 가스 그리고 실리콘 산화막이 반응하면 물이 형성되고, IPA는 이 물을 빨리 증발시키기 때문에 전체적인 반응 속도를 향상시키게 되며 이는 식각 속도의 증가로 귀결된다. In this case, the etching gas may further include at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He, and may be used as a carrier gas, and the inert gas may be supplied alone, but with HF gas or NH 3 gas or IPA gas You may mix and supply. The flow rates of the HF gas, the NH 3 gas, the IPA, and the inert gas may be selected from 10 to 300 sccm, respectively, and, for example, 60 sccm may be supplied to set the flow rate ratio of the HF gas: NH 3 gas: IPA and the inert gas to 1: 1. Can be set to 1. However, an appropriate flow rate ratio can be set at 1: 0.5-2: 0.5-2. By adjusting the flow rate ratio of each gas, it is possible to change the etching rate, the selection ratio and the like, all of which will belong to the scope of the present invention. When HF gas, NH 3 gas and silicon oxide film react, water is formed, and IPA evaporates the water quickly, thus improving the overall reaction rate, which results in an increase in the etching rate.

이와 같이 하여, 기판(w) 상의 실리콘 산화막을 식각한 후 챔버(170) 내부에 기판(w)을 그대로 유지한 상태에서 기판(w) 온도를 80℃ 내지 200℃ 사이의 온도, 예컨대 100℃까지 승온시켜 상기 기판(w)에 붙어 있는 식각 부산물을 제거하는 후열처리 단계를 인시튜로 더 실시할 수도 있다(단계 s13). 이와 같이 하면 식각 공정과 그에 필요한 후공정을 하나의 챔버에서 수행하기 때문에 작업처리량이 좋아지며, 부산물이 제거된 상태에서 챔버(170)를 빠져 나가게 된다. 따라서, 부산물을 제거하지 않은 채 다른 후열처리 챔버로 옮기는 과정에서 트랜스퍼 모듈(transfer module)과 같은 다른 부분에 발생할 수 있는 오염이 방지되는 효과가 있다. In this manner, after etching the silicon oxide film on the substrate (w), while maintaining the substrate (w) in the chamber 170, the temperature of the substrate (w) to 80 ℃ to 200 ℃, for example to 100 ℃ The post-heat treatment step of removing the etching by-products attached to the substrate w by raising the temperature may be further performed in situ (step s13). In this case, since the etching process and the necessary post-process are performed in one chamber, the throughput is improved, and the chamber 170 is exited while the by-products are removed. Therefore, in the process of moving to another post-treatment chamber without removing the by-products, there is an effect of preventing contamination that may occur in other parts such as a transfer module.

특히 본 실시예에서는 후열처리와 동시에 상기 건식 식각 장비(200) 안에 활성화된 수소 이온 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 공급하여 상기 파우더를 제거하는 단계를 실시하도록 한다. 100℃까지의 승온은 파우더의 NH4F 및 NH4FHF 성분을 휘발시킬 수 있지만 본 발명에서와 같이 플라즈마 또는 활성화 이온종으로 처리하여 주는 것이 파우더 제거에 보다 확실하다. 기존에 HF 가스를 이용한 건식 식각 단계가 이와 같이 식각과 후열처리의 두 단계로 진행되는 경우 본 발명에서는 별도의 파우더 제거 단계를 운영할 필요없이, 후열처리시 수증기를 공급하거나 활성화된 수소 이온을 공급하는 간단한 추가 조작을 통해 파우더를 제거하는 탁월한 효과를 낼 수 있다. In particular, in the present embodiment, at least one of activated hydrogen ions and water vapor is supplied into the dry etching equipment 200 at the same time as the post-heat treatment to remove the powder. The elevated temperature up to 100 ° C. may volatilize the NH 4 F and NH 4 FHF components of the powder, but treatment with plasma or activated ionic species as in the present invention is more certain for powder removal. When the conventional dry etching step using HF gas proceeds in two steps, such as etching and post-heat treatment, the present invention does not need to operate a separate powder removal step, and supplies water vapor or activated hydrogen ions during post-heat treatment. Simple additions can be made with the added benefit of removing the powder.

구체적으로, 챔버(170) 내부에 기판(w)을 그대로 유지한 상태에서 기판(w) 온도를 80℃ 내지 200℃ 사이의 온도로 승온시키면서 챔버(170) 내에 CO2, CO, H2 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 공급하여 파우더와 반응시킨다. 반응으로 생성된 휘발성 물질은 배기시켜 제거한다(단계 s13). Specifically, while maintaining the substrate (w) in the chamber 170 as it is, while raising the temperature of the substrate (w) to a temperature between 80 ℃ to 200 ℃ CO 2 , CO, H 2 and water vapor in the chamber 170 At least one of them is supplied to react with the powder. The volatiles produced by the reaction are removed by exhaust (step s13).

본 발명에 따르면, 챔버 내 부품 손상이 없이 HF 가스 및 NH3 가스로부터 발생되는 파우더를 쉽게 제거할 수 있어 기판 상에 파티클이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 파우더 발생에 따라 챔버 세정 주기가 짧아지는 문제를 개선할 수 있어 식각 효율성을 극대화하며 공정 비용을 절감할 수 있다. According to the present invention, powder generated from HF gas and NH 3 gas can be easily removed without damaging components in the chamber, thereby preventing particles from being formed on the substrate, and shortening the chamber cleaning cycle according to powder generation. Problems can be improved, maximizing etching efficiency and reducing process costs.

이상, 본 발명을 몇몇 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 많은 변형이 가능함은 명백하다. 따라서, 이러한 변형 모두가 본 발명의 영역에 포함되는 것을 의도한다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to some preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. It is obvious. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of this invention.

w...기판 160...서셉터
170...챔버 180...샤워헤드
190...가스 공급계 195...리모트 플라즈마 발생기
200...건식 식각 장비w ... substrate 160 ... susceptor
170 ... chamber 180 ... shower head
190 Gas Supply System 195 Remote Plasma Generator
Dry etching equipment

Claims (7)

기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 챔버 내에서 건식 식각하는 방법에 있어서,
HF 가스와 NH3 가스를 포함하는 식각 가스를 사용하여 상기 실리콘 산화막을 건식 식각하는 단계; 및
상기 건식 식각 단계 이후 플라즈마 또는 활성화 이온종을 이용하여 상기 건식 식각 단계에서 발생된 파우더를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 파우더를 제거하는 단계는
CO2, CO 및 수증기 중 적어도 어느 하나를 상기 챔버에 공급하여 상기 파우더와 반응시켜 휘발성 물질을 형성하는 단계; 및
상기 휘발성 물질을 배기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법. In the method of dry etching the silicon oxide film formed on the substrate in the chamber,
Dry etching the silicon oxide film using an etching gas including HF gas and NH 3 gas; And
And removing the powder generated in the dry etching step by using plasma or activated ion species after the dry etching step,
Removing the powder is
Supplying at least one of CO 2 , CO, and water vapor to the chamber to react with the powder to form a volatile material; And
And exhausting the volatile material. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 식각 가스에 이소프로필알콜(IPA) 및 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The method of claim 1, wherein the etching gas further comprises isopropyl alcohol (IPA) and at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He. 제3항에 있어서, 상기 건식 식각 단계의 상기 기판 온도는 20 ℃ 내지 70 ℃로 하고, 상기 건식 식각 단계 이후 상기 기판 온도를 80 ℃ 내지 200 ℃로 승온시켜 상기 기판으로부터 식각 부산물을 제거하는 후열처리 단계를 인시튜(in-situ)로 더 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The post-heat treatment of claim 3, wherein the substrate temperature of the dry etching step is 20 ° C. to 70 ° C., and the substrate temperature is elevated to 80 ° C. to 200 ° C. after the dry etching step to remove etching by-products from the substrate. And further performing the step in-situ. 제4항에 있어서, 상기 후열처리 단계와 상기 파우더를 제거하는 단계는 동시에 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법. The method of claim 4, wherein the post-heat treatment step and the powder removal step are performed simultaneously. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 CO2 및 CO는 플라즈마로 여기되는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법. The method of claim 1, wherein the CO 2 and CO is Silicon oxide dry etching method, characterized in that excited by the plasma.
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