KR20000040115A - Method for determining distribution of ozone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 오존(O3) 분포도 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 제조 공정시 베스 또는 챔버내에 어느 정도의 오존이 분포하는지 용이하게 파악할 수 있는 오존(O3) 분포도 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ozone (O 3) distribution relates to a measuring method, more specifically, ozone (O 3) distribution measuring method which can easily understand that the degree of ozone distribution within the bath or the chamber during a semiconductor manufacturing process .
일반적으로, 반도체 제조 공정에서, 산화막 또는 그 밖의 막을 증착하는 공정뒤에 증착된 막의 특성을 개선하기 위하여, 소정의 세정 공정을 실시한다.Generally, in the semiconductor manufacturing process, a predetermined cleaning process is performed in order to improve the properties of the deposited film after the process of depositing an oxide film or other films.
이때, 세정액 또는 세정 개스로는 반응성이 우수한 오존을 포함하는 세정액 또는 세정 개스가 많이 이용된다.At this time, as a washing | cleaning liquid or a washing gas, the washing | cleaning liquid or washing gas containing ozone excellent in reactivity is used a lot.
이 오존을 포함하는 세정액 예를들어 불산(HF)과 오존과의 혼합액은 폴리실리콘 또는 단결정 실리콘 표면에서 일반적인 세정액으로 잘 제거되지 않는 구리 이온을 용이하게 제거할 수 있으며, STI(shallow trench isolation) 막을 형성할 때, 희생층 및 데미지가 발생된 층을 동시에 제거할 수 있는 잇점을 갖는다.This ozone-containing cleaning solution, for example, a mixture of hydrofluoric acid (HF) and ozone, can easily remove copper ions that are difficult to remove with a common cleaning solution from the surface of polysilicon or single crystal silicon, and can form a shallow trench isolation (STI) film. When formed, it has the advantage of being able to simultaneously remove the sacrificial layer and the layer on which the damage has occurred.
그 밖에도 오존을 포함하는 물질은 유기물을 제거하는 공정(황산과 오존 혼합액), 포토레지스트막을 제거하는 공정, 오존 BPSG막을 형성하는 공정등, 반도체 소자를 제조하는 데 있어 요긴에 사용된다.In addition, ozone-containing materials are used for manufacturing semiconductor devices, such as a process of removing organic matter (sulfuric acid and ozone mixed solution), a process of removing a photoresist film, and a process of forming an ozone BPSG film.
그러나, 상기한 오존 가스는 모든 공정에서 활발한 반응성을 가지고 있기 때문에, 반응 챔버 또는 베스내에 어느 정도의 오존 가스가 분포되어 있는지 공정자가 확인하기 불가능하다.However, since the ozone gas has active reactivity in all the processes, it is impossible for the operator to confirm how much ozone gas is distributed in the reaction chamber or the bath.
이로 인하여, 오존을 이용한 세정 공정시, 오존의 양을 정확히 콘트롤 할 수 없어, 공정을 진행하는데 어려움이 발생한다.For this reason, in the cleaning process using ozone, it is not possible to accurately control the amount of ozone, it is difficult to proceed with the process.
따라서, 본 발명의 목적은 챔버 또는 베스내의 오존의 분포량을 정확히 파악하여, 공정을 용이하게 할 수 있는 오존 분포량 측정 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for measuring ozone distribution, which can accurately grasp the distribution of ozone in a chamber or bath and facilitate the process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각시 오존 분포량을 측정 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a method for measuring the amount of ozone distribution during wet etching according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 오존 분포량 측정 방법을 통하여 구하여진 오존 분포량 및 식각량을 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the ozone distribution and the etching amount obtained through the ozone distribution measurement method of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건식 식각시 오존 분포량을 측정 방법을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a method for measuring the amount of ozone distribution during dry etching according to another embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
10 - 배스 11a,11b,35a,35b - 노즐10-Bath 11a, 11b, 35a, 35b-nozzle
13 - 콘트롤부 15,37 - 불산 공급부13-control unit 15,37-foshan supply unit
16,30 - 오존 발생기 20,40 - 시편16,30-ozone generator 20,40-specimen
100 - 습식 식각 장비 32 - 오존 버블러100-Wet Etching Equipment 32-Ozone Bubbler
39 - 배기 라인39-exhaust line
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 오존을 요하는 공정시, 오존 주입량에 따른 배스 또는 챔버내의 오존 분포량을 측정하는 방법으로, 다결정 실리콘막이 형성된 시편을 준비하는 단계와, 상기 다결정 실리콘막의 두께를 소정 포인트 만큼 측정하는 단계와, 상기 배스 또는 챔버내에 불산 용액(또는 가스), 오존 및 순수(또는 베이퍼)를 주입하는 단계와, 상기 시편을 상기 배스 또는 챔버내에 침지 또는 디스펜스시켜서 다결정 실리콘막을 일부 식각하는 단계와, 상기 시편을 세정 및 건조시키는 단계와, 상기 잔존하는 다결정 실리콘막의 두께를 소정 포인트 만큼 측정하는 단계, 및 상기 식각전 측정한 두께 데이터와 식각후 측정한 두께 데이터를 감산한 상태에서 1시그마 계산식으로 오존 분포도를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, according to an embodiment of the present invention, in a process requiring ozone, by preparing a specimen in which a polycrystalline silicon film is formed by measuring the amount of ozone distribution in the bath or chamber according to the amount of ozone injection Measuring the thickness of the polycrystalline silicon film by a predetermined point, injecting a hydrofluoric acid solution (or gas), ozone and pure water (or vapor) into the bath or chamber, and placing the specimen in the bath or chamber. Partially etching the polycrystalline silicon film by immersing or dispensing in it, washing and drying the specimen, measuring a thickness of the remaining polycrystalline silicon film by a predetermined point, and thickness data measured before etching and after etching Computing ozone distribution by one sigma equation with subtracted measured thickness data Characterized in that it comprises a.
상기 배스내의 불산용액과 순수 및 오존의 혼합 용액의 온도는 5 내지 20 ℃ 정도를 유지하도록 한다.The temperature of the mixed solution of hydrofluoric acid solution and pure water and ozone in the bath is to maintain about 5 to 20 ℃.
본 발명에 의하면, 다결정 실리콘막이 형성된 시편을 불산 용액(또는 개스)과 오존 및 순수(또는 베이퍼)의 혼합액에 침지시킨다음, 침지 전의 두께와 침지 후의 두께를 비교 분석하여 오존주입양에 따른 챔버내 오존 분포량을 간접적으로 측정할 수 있다.According to the present invention, a specimen in which a polycrystalline silicon film is formed is immersed in a mixed solution of hydrofluoric acid solution (or gas) and ozone and pure water (or vapor), and then the thickness before immersion and the thickness after immersion are compared and analyzed in the chamber according to the ozone injection volume. Ozone distribution can be measured indirectly.
이에따라, 챔버내의 오존 분포량을 공정자가 용이하게 파악할 수 있어, 공정 진행이 용이하다.As a result, the amount of ozone distribution in the chamber can be easily grasped by the operator, so that the process can be easily performed.
(실시예)(Example)
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
첨부한 도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각시 오존 분포량을 측정 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 오존 분포량 측정 방법을 통하여 구하여진 오존 분포량 및 식각량을 나타낸 그래프이다. 또한, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건식 식각시 오존 분포량을 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method for measuring the ozone distribution amount during wet etching according to an embodiment of the present invention, Figure 2 shows the ozone distribution amount and the etching amount obtained through the ozone distribution amount measurement method of the present invention. It is a graph. 3 is a view for explaining a method for measuring the ozone distribution amount during dry etching according to another embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 1을 참조하여 설명하면, 배스(bath:10)를 구비하는 습식 식각 장비(100)가 준비된다. 이 습식 식각 장비(100)에는 식각 용액(또는 가스)을 분사하는 노즐(11a,11b)이 배스(10)내로 인입되어 있으며, 배스 외측에는 식각액의 분사량을 조절하고, 식각후 잔재물을 배출시키도록 제어하는 콘트롤부(13)가 구비된다.First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, a wet etching apparatus 100 having a bath (bath: 10) is prepared. In the wet etching apparatus 100, nozzles 11a and 11b for spraying an etching solution (or gas) are introduced into the bath 10. The outside of the bath controls the injection amount of the etching solution to discharge the residue after etching. A control unit 13 for controlling is provided.
이러한 습식 식각 장비(100)의 배스(10)내에 일정한 비율로 혼합된 불산과 순수의 혼합액을 불산 공급부(15)과 연결된 제 1 노즐(11a)을 통하여 주입시킨다음, 배스(10)내를 순환하도록 한다. 이어, 제 2 노즐(11b)을 통하여 오존을 공급한다. 이때, 오존 가스는 오존 발생량이 많은 코로나 방전식-오존 발생기(16)를 통하여 발생된다음, 배스(10)내로 공급된다.The mixed solution of hydrofluoric acid and pure water mixed in the bath 10 of the wet etching apparatus 100 at a constant ratio is injected through the first nozzle 11a connected to the hydrofluoric acid supply unit 15, and then circulated in the bath 10. Do it. Subsequently, ozone is supplied through the second nozzle 11b. At this time, the ozone gas is generated through the corona discharge type ozone generator 16 having a large amount of ozone generation, and then supplied into the bath 10.
이때, 배스(10)에 공급된 불산과 순수 혼합 용액의 온도는 오존 가스가 최대한 늦게 분해되도록 5 내지 20℃ 정도를 유지하도록 하여, 오존 가스의 반응성을 낮추기 위함이다.At this time, the temperature of the hydrofluoric acid and the pure mixed solution supplied to the bath 10 is to maintain about 5 to 20 ℃ so that ozone gas is decomposed as late as possible, to lower the reactivity of the ozone gas.
상기한 조건을 유지하여, 30분 정도 경과하면, 배스 내부에서 혼합 용액과 오존 가스가 혼합이 이루어진다. 오존 가스의 농도가 250g/㎥에서 30분 정도 순환시키면서 혼합할 경우, 불순과 순수 혼합 용액에서 용존 오존량은 80ppm 정도를 유지하게 된다.When the above conditions are maintained and about 30 minutes have elapsed, the mixed solution and ozone gas are mixed inside the bath. When the ozone gas concentration is mixed while circulating at 250 g / m 3 for about 30 minutes, the dissolved ozone amount is maintained at about 80 ppm in the mixed impurities and pure water.
이어, 실리콘 베어 웨이퍼에 열산화막(도시되지 않음)과 폴리실리콘막(도시되지 않음)이 증착된 시편(20)을 준비한다. 이때, 웨이퍼상의 열산화막은 약 1000Å 정도로 증착되고, 폴리실리콘막은 1000 내지 2000Å 두께로 증착된다. 그런다음, 엘립소미터를 이용하여, 다결정 실리콘의 두께를 소정 포인트만큼, 예를들어 49 포인트 정도 측정한다.Next, a specimen 20 in which a thermal oxide film (not shown) and a polysilicon film (not shown) are deposited on the silicon bare wafer is prepared. At this time, the thermal oxide film on the wafer is deposited to about 1000 GPa, and the polysilicon film is deposited to a thickness of 1000 to 2000 GPa. Then, using an ellipsometer, the thickness of the polycrystalline silicon is measured by a predetermined point, for example, about 49 points.
그런다음, 상기 베스에 시편(20)을 100초 정도 디핑한다음, 디핑이 끝나면 순수 베스(도시되지 않음)로 이동하여, 잔류하는 불산, 순수 및 오존 혼합액을 제거하고, 이소프로필알콜(IPA)로 건조시킨다.Then, the sample 20 is dipped into the bath for about 100 seconds, and when the dipping is finished, move to a pure bath (not shown) to remove residual hydrofluoric acid, pure water, and ozone mixture, and isopropyl alcohol (IPA). To dry.
이때, 디핑시 상기 시편(20)은 불산과 순수 및 오존의 혼합액내에서 다음과 같은 메카니즘으로 반응을 한다.At this time, when dipping, the specimen 20 reacts in the following mechanism in a mixed solution of hydrofluoric acid, pure water and ozone.
즉, 시편(20)의 다결정 실리콘막 표면은 상기 오존에 의하여 표면 산화가 일어난다(Si + O3→ SiO2). 이어, 불산에 의하여 산화된 다결정 실리콘 표면이 제거된다(SiO2+ 4HF → SiF4+ 2H2O).That is, surface oxidation of the polycrystalline silicon film surface of the specimen 20 is caused by the ozone (Si + O 3 → SiO 2 ). Subsequently, the polycrystalline silicon surface oxidized by hydrofluoric acid is removed (SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O).
그후에, 건조를 마친 시편(20) 표면의 두께 즉, 다결정 실리콘막의 두께를 엘립소미터를 이용하여, 상기 디핑전과 마찬가지로 시편 표면을 49 포인트 측정한다. 이때, 두께를 측정하는 것은 웨이퍼 표면의 식각 분포도를 계산하기 위한 것으로서, 계산 방법은 디핑전에 측정한 데이터와 디핑후의 데이터를 49 포인트별로 감산한 상태에서 시그마 계산식, 예를들어 1시그마 계산식에 의하여 오존 분포도를 계산한다.Thereafter, the thickness of the surface of the dried specimen 20, that is, the thickness of the polycrystalline silicon film, was measured for 49 points using the ellipsometer as before the dipping. In this case, the thickness is measured to calculate the etch distribution of the wafer surface, and the calculation method is ozone based on a sigma formula, for example, a 1 sigma formula, after subtracting the data measured before dipping and the data after dipping by 49 points. Calculate the distribution.
여기서, 상기와 같은 방식으로 습식 식각시 각각의 식각 조건에 따른 다결정 실리콘막의 식각량 및 오존 분포도를 나타낸 그래프가 도 2에 도시되어 있다.Here, a graph showing the etching amount and the ozone distribution of the polycrystalline silicon film according to the respective etching conditions in the wet etching in the above manner is shown in FIG. 2.
도 2에서와 같이, 오존이 다량 주입되면, 시편(20) 표면에 오존의 분포도가 낮게 나타나는 반면, 다결정 실리콘막이 식각되는 양은 많다. 한편, 오존이 소량 주입되면, 오존 분포도는 높게 나타나고, 다결정 실리콘막이 식각되는 양은 적다.As shown in FIG. 2, when ozone is injected in a large amount, the distribution of ozone is low on the surface of the specimen 20, while the amount of the polycrystalline silicon film is etched is large. On the other hand, when a small amount of ozone is injected, the ozone distribution is high, and the amount of etching of the polycrystalline silicon film is small.
이와같이, 다결정 실리콘막이 식각되는 양에 의하여, 오존의 용존 분포도를 간접적으로 측정한다.In this way, the dissolved distribution of ozone is indirectly measured by the amount by which the polycrystalline silicon film is etched.
도 3는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면으로, 가스에 의하여 식각이 진행될 식각 챔버(200)가 준비되며, 챔버(200) 상단에 불산 가스와 순수 및 오존과 베이퍼(vapor)를 일정하게 챔버(200)내로 분사되도록 하는 폴리테트라플르오르에틸렌(polytetrafluoroethylene)으로 된 멤브레인(201)이 설치된다.3 is a view for explaining another embodiment of the present invention, the etching chamber 200 to be etched by the gas is prepared, the hydrofluoric acid gas and pure water and ozone and vapor (vapor) constant on the chamber 200 A membrane 201 made of polytetrafluoroethylene is installed, which is to be injected into the chamber 200.
챔버(200) 상부측에는 오존 및 불산 가스을 공급하기 위한 제 1 노즐(35a)이 구비되어 있으며, 제 1 노즐(35a)과 나란하게 순수 베이퍼를 주입하기 위한 제 2 노즐(35b)이 구비되어 있다.The upper side of the chamber 200 is provided with a first nozzle 35a for supplying ozone and hydrofluoric acid gas, and a second nozzle 35b for injecting pure vapor in parallel with the first nozzle 35a.
이때, 제 1 노즐(35a)는 오존 발생기(30)와 연결된 오존 버블러(32) 및 불산 가스 공급기(37)과 연결되어 있다. 이때, 오존 버블러(32)는 오존과 순수 베이퍼를 혼합시키는 역할을 한다.At this time, the first nozzle 35a is connected to the ozone bubbler 32 connected to the ozone generator 30 and the hydrofluoric acid gas supply 37. At this time, the ozone bubbler 32 serves to mix ozone and pure vapor.
챔버(200)외측에는 공정 잔재물을 챔버 밖으로 빼내주기 위한 배기 라인(39)이 구비되어 있다.Outside the chamber 200, an exhaust line 39 is provided for drawing the process residue out of the chamber.
이러한 챔버내에 상기 실시예에서와 같이 49 포인트 만큼 두께가 측정된 시편(40)을 장입한다.In this chamber, a specimen 40 having a thickness of 49 points is charged as in the above embodiment.
그런다음, 불산 가스와 오존 및 순수 베이퍼의 혼합가스를 챔버내로 디스펜스한다. 이때, 디스펜스 시간은 약 100초 정도로 한다. 이때, 불산 가스는 500 sccm 이하로 주입하고, 오존 가스는 1 내지 10 리터 정도 분사한다.Then, a mixed gas of hydrofluoric acid gas and ozone and pure vapor is dispensed into the chamber. At this time, the dispense time is about 100 seconds. At this time, the hydrofluoric acid gas is injected at 500 sccm or less, and ozone gas is injected at about 1 to 10 liters.
그러면, 상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 시편(40) 표면의 다결정 실리콘막은 오존 가스에 의하여 산화되어지고, 산화된 부분이 불산에 의하여 식각되어 진다.Then, as described in the above embodiment, the polycrystalline silicon film on the surface of the specimen 40 is oxidized by ozone gas, and the oxidized portion is etched by hydrofluoric acid.
10초 정도 시간이 경과한후, 시편(40)을 반출한다음, 세정 및 건조 공정을 실시하고, 다시 엘립소미터로 시편의 표면을 49 포인트 측정한다. 그런다음, 상기 실시예와 동일하게, 디핑전에 측정한 데이터와 디핑후 측정한 데이터를 49 포인트별로 감산한 상태에서 1 시그마 계산식을 이용하여 오존의 분포도를 산출한다.After about 10 seconds have elapsed, the specimen 40 is taken out, washed and dried, and the surface of the specimen is measured 49 points with an ellipsometer. Then, in the same manner as in the above embodiment, the distribution of ozone is calculated using a one-sigma equation in the state of subtracting the data measured before dipping and the data measured after dipping by 49 points.
본 발명은 상기한 실시예에 국한되는 것만은 아니다. 예를들어, 본 발명은 오존 가스를 사용한 식각 공정에만 적용하였지만, 이에 국한되지 않고, 오존 가스를 이용하여 산화막을 증착하는 공정에서도 동일하게 적용될 수 있다.The present invention is not limited to the above embodiment. For example, the present invention is applied only to an etching process using ozone gas, but is not limited thereto, and may be similarly applied to a process of depositing an oxide film using ozone gas.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다결정 실리콘막이 형성된 시편을 불산 용액(또는 개스)과 오존 및 순수(또는 베이퍼)의 혼합액에 침지시킨다음, 침지 전의 두께와 침지 후의 두께를 비교 분석하여 오존주입양에 따른 챔버내 오존의 용존 분포량을 간접적으로 측정할 수 있다.As described in detail above, according to the present invention, after immersing the specimen in which the polycrystalline silicon film is formed in a mixture of hydrofluoric acid solution (or gas) and ozone and pure water (or vapor), the thickness before immersion and the thickness after immersion Thus, the dissolved distribution of ozone in the chamber according to the ozone injection amount can be indirectly measured.
이에따라, 챔버내의 오존의 용존 분포량을 공정자가 용이하게 파악할 수 있어, 공정 진행이 용이하다.As a result, the dissolved distribution of ozone in the chamber can be easily grasped by the operator, so that the process can be easily performed.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980055667A KR20000040115A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Method for determining distribution of ozone |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1019980055667A KR20000040115A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Method for determining distribution of ozone |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20000040115A true KR20000040115A (en) | 2000-07-05 |
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ID=19563345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980055667A KR20000040115A (en) | 1998-12-17 | 1998-12-17 | Method for determining distribution of ozone |
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| Country | Link |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100398303B1 (en) * | 2000-06-26 | 2003-09-19 | 미쯔비시 마테리알 폴리실리콘 가부시끼가이샤 | Evalution method for polycrystalline silicon |
| CN112151369A (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-29 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Semiconductor structure and forming method thereof |
-
1998
- 1998-12-17 KR KR1019980055667A patent/KR20000040115A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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