KR20040103073A - 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법 - Google Patents
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Abstract
개시된 본 발명은 수소가스(H2)를 함유하고 있는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing)공정이 수행되도록 하기 위한 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법에 관한 것으로서, 본 발명은 수소가스(H2)를 함유하고 있는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing)공정이 수행되도록 하여, 실리콘 산화막의 생성을 최소화하여 실리콘의 손실을 최소화하고 파핑현상이 전혀 발생하지 않도록 하며, 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트의 잔여물마저 완전히 제거할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 애싱 공정의 효율을 높일 수 있는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소가스(H2)를 함유하고 있는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing)공정이 수행되도록 하기 위한 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중 하나인 포토 리소그래피(Photo Lithography)공정은 반도체 기판에 포토레지스트층을 형성하기 위하여 포토레지스트를 스핀(spin) 코팅하는 단계, 포토레지스트 층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계, 포토레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 현상(Develope)하는 단계, 포토레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(Eching) 혹은 불순물 주입하는 단계와 에칭 및 불순물 주입 단계에서 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하는 애싱 단계로 이루어 진다.
상기 반도체 제조공정 중 애싱 단계를 수행한 후에는 웨이퍼에 형성된 소자간의 연결을 위한 배선, 칩 외부와의 연결을 위해 본드 패드(Bone Pad)용 등으로 사용되는 금속막을 형성하기 위한 금속 배선층 형성 공정이 이어진다.
그중에서 애싱공정은 에칭공정 또는 이온주입공정 후 임무가 끝난 포토레지스트를 제거하는 공정으로 일종의 식각 공정이다. 포토레지스트 물질은 포토레지스트 밑에 있는 기판에 패턴을 에칭하기 위해 또는 기판의 노출 영역 안으로 이온을 선택적으로 주입하기 위한 마스크로 사용되는 물질이다.
그리고, 상기 애싱공정에서는 플라즈마를 이용하는데 반응가스로는 주로 산소(O2)를 이용하고 있다. 그러므로 상기 포토레지스트 제거 공정은 결과적으로 포토레지스트를 산소와 반응시키는 것이므로 산화과정이라 할 수 있으며 산화는 일종의 태워버리는 것이므로 'Ashing' 공정이라고 불리우며, 상기와 같이 애싱 공정을 수행하는 장비를 애셔(Asher)라 한다.
최근에는 반도체 제조기술에 있어서 디바이스의 집적도 및 고속도가 요구됨에 따라서 웨이퍼의 공정이 더욱 세밀해지고 있으나, 이러한 상황에서는 웨이퍼의 주 구성 성분인 실리콘이 여러 공정상에서 조금씩 손실되고 있는 문제점이 발생한다. 특히, 애싱을 하는 과정에서 사용되는 플라즈마 발생을 위해 산소가스를 사용하는 경우 웨이퍼의 일부 표면이 상기 공정가스인 산소와 반응을 해서 산화막이 생기게 된다. 상기와 같이 실리콘 표면에 산화막 층이 생기게 되면 결과적으로 향후 쉘로우 졍션(shallow juntion)을 필요로 하는 소자 제조 및 전극으로 사용하는 도핑된 다결정 실리콘(doped poly-si)의 손실이 많이 생기는 문제점이 있다.
또한, 종래와 같은 포토레지스트 애싱공정에서는 웨이퍼에 고 도즈 이온주입(High Dose Implantation)한 후에 파핑 현상이 발생하게 되므로, 상기 파핑현상을 감소시키기 위해 공정온도를 저온으로 하거나 고 도즈 이온주입(High Dose Implantation) 공정이후에 핀업(Pin-up)공정이 수행되도록 하나, 파핑문제를 완전히 해결할 수 없다는 문제점이 있다.
또한 고집적화된 실리콘에서는 파장이 436㎚대인 G-line 빛이나 파장이 365㎚대인 I-line 빛은 빛의 파장이 길어 기판상에서 정의할 수 있는 선폭이 너무 큰 문제점이 있으므로 보다 정밀한 작업을 수행하기 위하여는 파장이 248㎚, 193㎚ 대인 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV(Deep Ultra Violet) 빛과 X 선의 사용이 더 유리한 점이 있다. 또한 기존의 I-line포토레지스트는 그 분자의 크기가 크고 점성이 큰 문제점이 있기 때문에 고집적화된 실리콘에서는 I-line 포토레지스트 대신에 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV(Deep Ultra Violet) 포토레지스트를 사용하고 있다.
그러나 상기의 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트는 기존의 산소를 이용하는 애싱공정으로는 잔여물이 제거되지 않는 문제점이 있다.
이에 따라 본 발명의 목적은 수소가스(H2)를 함유하고 있는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 포토레지스트를 제거하는 애싱(ashing)공정이 수행되도록 하기 위한 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 실리콘 산화막의 생성을 최소화하여 실리콘의 손실을 최소화하고 파핑현상이 전혀 발생하지 않도록 하며, 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트의 잔여물마저 완전히 제거할 수 있도록 하기 위한 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 애싱 공정의 효율을 높일 수 있는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법을 제공함에 있다.
도1은 종래의 방법에 의하여 공정을 수행한 후 촬영한 투과전자현미경 사진이다.
도2는 본원발명의 실시예에 의하여 공정을 수행한 후 투과전자현미경으로 촬영한 사진이다.
따라서 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 반도체 구조체로부터 포토레지스트 물질을 제거하는 애싱 공정에 수소(H2)가스를 사용하는 플라즈마의 이용을 제안한다. 본 발명은 모든 포토레지스트 애싱공정에 적용이 가능하며, 특히 하이 도우즈 이온 주입(High Dose Ion Implantation) 실리콘 기판에서 그 효용성이 크다.
본 발명에 따른 애싱 방법에서는 반도체 기판에 포토레지스트층을 형성하기 위하여 포토레지스트를 스핀(spin) 코팅하는 단계와; 포토레지스트 층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와; 포토레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 현상(Develope)하는 단계와; 상기 포토레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(Eching) 혹은 불순물 주입하는 단계와; 상기 에칭 및 불순물 주입 단계에서 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하는 애싱 단계를 포함하는 반도체 제조공정에 있어서, 상기 애싱단계는, 수소(H2)를 함유하는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 고온에서도 파핑이 발생되지 않아 파티클 발생이 억제된 상태에서 포토레지스트 패턴이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거 방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
특히, 상기와 같이 수소를 함유하는 혼합가스를 플라즈마로 발생시키는 경우 산화막 생성을 최소화시킬 수 있기 때문에 실리콘 손실을 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 반도체 기판은, 고 도즈 이온 주입(High Dose ion Implantation) 방식에 따라 제작된 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 상기 포토레지스트는, 고자외선(Deep Ultra Violet) 포토레지스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 상기 수소(H2)와 혼합되는 가스는, 질소(N2), 헬륨(He) 중 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 본 발명에서 상기 수소(H2) 가스의 량이 전체 가스량에 대하여 2부피% 내지 100부피% 인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 상기 애싱공정의 온도가, 100℃에서 200℃ 사이인 것을 특징으로 하는포토레지스트 제거방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는 반도체 기판에 포토레지스트층을 형성하기 위하여 포토레지스트를 스핀(spin) 코팅하는 단계와; 포토레지스트 층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와; 포토레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 현상(Develope)하는 단계와; 상기 포토레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(Eching) 혹은 불순물 주입하는 단계와; 상기 에칭 및 불순물 주입 단계에서 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하는 애싱 단계를 포함하는 반도체 제조공정에 있어서, 상기 애싱단계는, 수소(H2)를 함유하는 혼합가스 또는 암모니아(NH3)를 플라즈마로 발생시켜 고온에서도 파핑이 발생되지 않아 파티클 발생이 억제된 상태에서 포토레지스트 패턴이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거 방법으로서, 상술한 과제를 해결한다.
이하 에서는 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 통하여 상세히 설명한다. 아래의 표1은 전체 실험의 예로서 요약표이다.
| No. | O2(sccm) | N2(sccm) | H2N2(sccm) | 공정온도(℃) | 공정시간(초) | 산화막두께(Å) | TEM사진 |
| A 공정 | 7000 | 800 | - | 250 | 75 | 17 | 도1a,b |
| B 공정 | - | - | 8000 | 250 | 285 | 0 | 도2a,b |
상기 [표1]을 간단히 설명하지면 A 공정은 종래에 사용하던 애싱 방법 중 O2가스 7000sccm 와 N2가스 800sccm 를 250℃ 공정온도에서 75초의 시간 동안 공정을 수행한 것으로, 첨부도면 도1에 나타난 바와 같이 공정 수행 후 투과전자현미경으로 산화막의 두께를 측정한 결과 두께가 17Å으로 측정된다.
다음으로 B 공정은 본 발명의 실시예 중에서 8000sccm H2N2가스만으로 250℃에서 285초 동안 공정을 수행한 것으로, 도2에 나타난 바와 같이 공정 수행 후 투과전자현미경으로 측정한 결과 산화막의 두께는 거의 측정할 수 없을 정도이다.
또한 상기 표1의 조건으로 진행한 공정에 대하여 공정 챔버(process chamber)의 보임창으로 확인해 본 결과, 종래 기술 공정인 A 공정은 파핑현상이 발견되고 본 발명의 실시예인 수소가스를 사용한 B 공정에서는 파핑현상이 전혀 나타나지 않는다.
| No | Pressure(Torr) | O2(sccm) | N2(sccm) | H2N2(sccm) | 공정온도(℃) | 공정시간(초) |
| C 공정 | 2 | 17000 | 1900 | - | 250 | 150 |
| D 공정 | 2 | 8000 | - | 8000 | 150 | 150 |
상기 [표2]는 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트를 사용한 웨이퍼에서 애싱 공정을 수행한 후 잔여물을 조사한 것이다.
C 공정은 일반적으로 기존의 포토레지스트를 제거하는 공정으로서 압력은 2 Torr, O2는 17000 sccm, N2는 1900 sccm, 공정온도는 250℃, 공정시간은 150 초 동안으로 하여 공정을 수행한 것이다.
D 공정은 본 발명의 일 실시예로서 압력은 2 Torr, O2는 8000 sccm, H2N2는8000 sccm, 공정온도는 150℃, 공정시간은 150초 동안으로 하여 공정을 수행한 것이다.
상기 공정을 수행한 후 그 결과를 검토하여 보면, C 공정의 결과에서는 많은 잔여물이 남아 있는 반면, D 공정을 수행한 경우에는 잔여물이 완전히 제거된다.
수소가스를 기본으로 하는 공정에서, 수소를 기본으로 하면서 위 실험에서 사용한 질소(N2)는 물론이고 헬륨(He)을 사용한 혼합물도 상기 [표2]와 같은 결과를 보였으며 암모니아(NH3) 같은 수소 화합물로 공정을 수행한 경우에도 잔여물을 완전히 제거할 수 있다.
상기 공정을 수행하면서 반응(공정)온도를 100 내지 200℃로 한 경우에서도 잔여물이 모두 제거되는 효과를 달성할 수 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 포토레지스트를 애싱하는 공정에서 본 발명이 제시하는 공정을 사용하여 진행한 경우 실시예의 결과에서 알 수 있듯이 산화막이 전혀 형성되지 않기 때문에, 향후 쉘로우 졍션을 필요로 하는 소자 제조 및 전극으로 사용하는 도핑된 다결정 실리콘(doped poly-Si)의 제작시 실리콘 손실을 막을 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 고 도즈 이온 주입(High Dose Ion Implantation)후에 포토레지스트를 제거하기 위해 수행하는 애싱 공정에서 본 발명의 방법을 사용하는 경우 200℃이상의 공정온도에서도 파핑(popping) 현상이 전혀 발생하지 않아파티클(particle)발생을 억제할 수 있으므로 반도체 제조 생산수율을 향상시킬 수 있다는 효과를 달성할 수 있다.
또한 본 발명은 고집적화된 실리콘에서 필수적으로 사용하는 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트의 잔여물을 제거하는 공정에서 본 발명인 수소를 기본으로 하는 화합물이나 혼합물을 저온에서 사용했을 때 하이 도우즈 이온이 주입된 DUV 포토레지스트의 잔여물이 완전히 제거할 수 있도록 하는 효과를 달성할 수 있다.
Claims (7)
- 반도체 기판에 포토레지스트층을 형성하기 위하여 포토레지스트를 스핀(spin) 코팅하는 단계와; 포토레지스트 층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와; 포토레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 현상(Develope)하는 단계와; 상기 포토레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(Eching) 혹은 불순물 주입하는 단계와; 상기 에칭 및 불순물 주입 단계에서 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하는 애싱 단계를 포함하는 반도체 제조공정에 있어서,상기 애싱단계는,수소(H2)를 함유하는 혼합가스를 플라즈마로 발생시켜 고온에서도 파핑이 발생되지 않아 파티클 발생이 억제된 상태에서 포토레지스트 패턴이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 기판은,고 도즈 이온 주입(High Dose ion Implantation) 방식에 따라 제작된 기판인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트는,고자외선(Deep Ultra Violet) 포토레지스트를 포함하는 것을 특징으로 하는반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수소(H2)와 혼합되는 가스는,질소(N2), 헬륨(He) 중 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서,상기 수소(H2) 가스의 량이 전체 가스량에 대하여 2부피% 내지 100부피% 인것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한항에 있어서, 상기 애싱공정의 온도가,100℃에서 200℃ 사이인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거방법.
- 반도체 기판에 포토레지스트층을 형성하기 위하여 포토레지스트를 스핀(spin) 코팅하는 단계와; 포토레지스트 층을 선택적으로 노광(exposure)하는 단계와; 포토레지스트 패턴을 발생시키기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 현상(Develope)하는 단계와; 상기 포토레지스트에 의하여 가려지지 않은 반도체 기판의 영역을 에칭(Eching) 혹은 불순물 주입하는 단계와; 상기 에칭 및 불순물 주입 단계에서 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하는 애싱 단계를 포함하는반도체 제조공정에 있어서,상기 애싱단계는,수소(H2)를 함유하는 혼합가스 또는 암모니아(NH3)를 플라즈마로 발생시켜 고온에서도 파핑이 발생되지 않아 파티클 발생이 억제된 상태에서 포토레지스트 패턴이 제거되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정에서의 포토레지스트 제거 방법.
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