KR20030095589A - Method For Manufacturing Semiconductors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법을 개시한다. 이에 의하면, 웨이퍼 상에 잔존하는 파티클과 같은 불순물을 제거하기 위한 세정액으로서 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합된 혼합액을 사용한다. 또한, 세정액을 25~80℃의 낮은 온도로 유지시킨다.The present invention discloses a method for manufacturing a semiconductor device. According to this, tetramethylammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and pure water (H 2 O) are 0.1 to 1.0: 1.0 to 5.0 as a cleaning liquid for removing impurities such as particles remaining on the wafer. Use a mixture of 10 to 50% by weight. In addition, the cleaning liquid is maintained at a low temperature of 25 ~ 80 ℃.
따라서, 본 발명은 웨이퍼를 세정액으로 세정할 때 액티브영역의 자연 산화막의 식각을 최소화시키고 나아가 그 아래의 실리콘 표면에서의 결함 발생을 방지시킬 수가 있다. 또한, 그 결과, 게이트 산화막 특성(GOI)과 같은 반도체 소자의 특성 악화를 방지할 수가 있다.Therefore, the present invention can minimize the etching of the native oxide film in the active region when cleaning the wafer with the cleaning liquid and further prevent the occurrence of defects on the silicon surface below it. As a result, it is possible to prevent deterioration of characteristics of the semiconductor element such as gate oxide film characteristic (GOI).
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케미컬 세정액에 의한 웨이퍼 액티브 영역의 자연 산화막 식각 손상을 방지하면서도 파티클(Particle)을 제거시키도록 한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor device to remove particles while preventing etching damage to the native oxide film of the wafer active region by the chemical cleaning liquid.
통상, 반도체 제조공정은 크게 확산(Diffusion) 공정, 식각(Etching) 공정, 산화(Oxidation) 공정, 사진공정, 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition: CVD) 공정 등으로 구분된다. 이들 각각의 공정은 여러 개의 단위 공정들의 조합으로 이루어진다. 그런데, 반도체 소자를 형성하기 위한 기판, 예를 들어 단결정 실리콘 재질의 웨이퍼에 대해 질화막 증착 공정이나 층간 절연막의 평탄화를 위한 화학 기계 연마 공정(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 진행하는 경우, 웨이퍼의 표면에 미세한 파티클(Particle)과 같은 불순물이 다발하기 쉽다. 이는 그 다음의 후속 공정을 진행할 때 오염원으로 작용하므로 후속 공정을 진행하기 전에 상기 오염된 웨이퍼를 세정시켜주는 세정공정이 필수적으로 요구된다.In general, semiconductor manufacturing processes are roughly divided into a diffusion process, an etching process, an oxidation process, a photo process, a chemical vapor deposition (CVD) process, and the like. Each of these processes consists of a combination of several unit processes. However, when a nitride film deposition process or a chemical mechanical polishing process for planarization of an interlayer insulating film is performed on a substrate for forming a semiconductor device, for example, a wafer made of a single crystal silicon material, the surface of the wafer is fine. Impurities such as particles are likely to bundle. This acts as a contaminant in the subsequent subsequent process, so a cleaning process is required to clean the contaminated wafer before proceeding.
이러한 세정공정은 크게 오버플로우(Over flow) 방식, 침수(Dip), 분사 방식, 회전 방식으로 구분된다. 세정공정에 사용되는 세정액으로는 통상 "SC-1" 이라고 불리는 케미컬 세정액이 대표적이다. 상기 케미컬 세정액은 수산화 암모늄(NH4OH)과 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 일정 비율로 혼합된 것으로, 실리콘과 파티클의 계면에서 생성되는 제타 포텐셜(Zeta Potential)을 이용함으로써 이들 두 물질간의 반발력으로 실리콘 표면으로부터 파티클을 제거시키는 탁월한 세정 효과를 갖고 있다. 특히, 상기 케미컬 세정액을 70~80℃의 온도와 수 MHz의 고주파조건에서 사용하는 경우, 세정 효과의 극대화가 가능하다. 이는 70~80℃의 고온에서 웨이퍼의 산화막 및 유기 물질이 식각되고 고주파에 의해 제거됨으로써 세정 효과가 더욱 커질 수 있기 때문이다.This cleaning process is largely divided into an overflow method, a dip, a spray method, and a rotation method. As the washing liquid used in the washing step, a chemical washing liquid commonly referred to as "SC-1" is representative. The chemical cleaning solution is a mixture of ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) in a predetermined ratio, using a zeta potential generated at the interface between silicon and particles This results in an excellent cleaning effect that removes particles from the silicon surface by the repulsive force between these two materials. In particular, when using the chemical cleaning liquid at a temperature of 70 ~ 80 ℃ and high frequency conditions of several MHz, it is possible to maximize the cleaning effect. This is because the oxide film and the organic material of the wafer are etched and removed by high frequency at a high temperature of 70 to 80 ° C., thereby increasing the cleaning effect.
이와 같은 원리와 목적으로 수산화 암모늄 대신에 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide: TMH)가 사용될 수 있는데, 이는 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드가 수산화 암모늄의 농도보다 낮은 저 농도에서 동일한 세정 효과를 발휘하기 때문이다.Tetra Methyl Ammonium Hydroxide (TMH) may be used instead of ammonium hydroxide for this principle and purpose, which has the same cleaning effect at low concentrations where tetra methyl ammonium hydroxide is lower than the concentration of ammonium hydroxide. It is because.
일반적으로, 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드를 포함한 세정액을 이용한 침수(Dip) 방식의 세정 장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 내측 세정조(10)가 외측 세정조(20)의 내부에 설치된 구조로 이루어진다. 또한, 내측 세정조(10)에 세정액 공급라인(30)을 거쳐 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(Deionized Water)(H2O)를 일정 비율로 혼합한 케미컬 세정액(40)이 공급된다. 내측 세정조(10)를 넘쳐흐르는 순수(H2O)나 케미컬 세정액(40)이 외측 세정조(20)의 배수구(21)를 거쳐 배수된다. 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 각각의 공급라인(31),(32),(33)을 거쳐 공급라인(30)의 혼합부(35)에 유입, 혼합된 후 세정액 공급라인(30)을 거쳐 내측 세정조(10)에 케미컬 세정액(40)으로서 공급된다. 또한, 개폐용 밸브(V1),(V2),(V3)가 각각의 공급라인(31),(32),(33)에 설치된다. 그리고, 내측 세정조(10)의 하단부에 수 MHz의 고주파로 발진시키기 위한 고주파 발진기(60)가설치된다.In general, the immersion (Dip) type cleaning apparatus 100 using a cleaning liquid containing tetra methyl ammonium hydroxide, as shown in Figure 1, the inner cleaning tank 10 is the inside of the outer cleaning tank (20) It consists of an installed structure. In addition, tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and deionized water (H 2 O) are mixed at a predetermined ratio in the inner washing tank 10 via the washing liquid supply line 30. One chemical cleaning liquid 40 is supplied. Pure water (H 2 O) and the chemical cleaning liquid 40 flowing over the inner cleaning tank 10 are drained through the drain port 21 of the outer cleaning tank 20. Tetra methyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) through the feed line 31, 32, 33 of the mixing section of the feed line 30 It flows into the 35 and is mixed, and is supplied as the chemical cleaning liquid 40 to the inner cleaning tank 10 via the cleaning liquid supply line 30. In addition, opening / closing valves V1, V2, and V3 are provided in the supply lines 31, 32, and 33, respectively. And a high frequency oscillator 60 for oscillating with a high frequency of several MHz is provided in the lower end of the inner side washing tank 10. As shown in FIG.
이와 같이 구성된 세정장치(100)의 경우, 먼저, 세정조(10)에 순수(H2O)가 채워진 상태에서 공급라인(31),(32),(33)의 밸브(V1),(V2),(V3)를 개방시키면, 일정 비율의 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 각각의 공급라인(31),(32),(33)을 거쳐 혼합부(35)로 유입된 후 혼합됨으로써 케미컬 세정액(40)으로 만들어진다. 케미컬 세정액(40)이 세정액 공급라인(30)을 거쳐 세정조(10)에 공급, 유입됨으로써 세정조(10)를 충분히 채우고 나면, 세정액 공급라인(31),(32),(33)의 밸브(V1),(V2),(V3)를 폐쇄시킴으로써 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)의 공급이 차단된다.In the cleaning apparatus 100 configured as described above, first, the valves V1 and V2 of the supply lines 31, 32, and 33 are supplied with pure water (H 2 O) in the washing tank 10. When (V3) is opened, a proportion of tetra methyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) are supplied to the respective supply lines 31, 32, and ( After the 33 is introduced into the mixing section 35, the mixture is made into the chemical cleaning liquid 40. After the chemical cleaning liquid 40 is supplied to and flows into the cleaning tank 10 via the cleaning liquid supply line 30, the valves of the cleaning liquid supply lines 31, 32, and 33 are sufficiently filled. By closing (V1), (V2) and (V3), the supply of tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) is cut off.
이러한 상태에서 이송장치(도시 안됨)가 세정할 1장 이상의 웨이퍼들(1)을 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어(50)를 수직 하향시켜 웨이퍼들(1)을 세정조(10)의 케미컬 세정액(40)에 완전히 침수시키고 나서 고주파 발진기(60)를 일정 시간 동안 작동시킨다. 따라서, 웨이퍼들(1)이 케미컬 세정액에 의해 세정된다.In this state, the transfer apparatus (not shown) vertically lowers the wafer carrier 50 for supporting the one or more wafers 1 to be cleaned, thereby removing the wafers 1 from the chemical cleaning liquid 40 of the cleaning bath 10. After fully immersed in the high frequency oscillator 60 is operated for a certain time. Thus, the wafers 1 are cleaned by the chemical cleaning liquid.
이어, 웨이퍼들(1)의 케미컬 세정액 세정이 완료되고 나면, 밸브(V1),(V2)를 폐쇄시킴으로써 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2)의 공급을 차단시키고 이와 아울러, 밸브(V3)를 개방시킴으로써 순수(H2O)를 세정조(10)로 공급시킨다. 따라서, 웨이퍼들(1)이 순수(H2O)에 의해 세정된다. 이후, 상기 이송 장치에 의해 웨이퍼들(1)을 담은 웨이퍼 캐리어(50)를 수직 상승시켜 세정조(10)의 순수로부터 상측으로 빠져나오게 한다. 이어, 통상의 건조공정에 의해 웨이퍼들(1)을 건조시키면 웨이퍼의 세정공정이 완료된다.Then, after the chemical cleaning liquid cleaning of the wafers 1 is completed, the supply of tetramethylammonium hydroxide (TMH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is cut off by closing the valves (V1) and (V2). In addition, pure water (H 2 O) is supplied to the washing tank 10 by opening the valve V3. Thus, the wafers 1 are cleaned by pure water (H 2 O). Thereafter, the wafer carrier 50 containing the wafers 1 is vertically lifted up by the transfer apparatus to be discharged upward from the pure water of the cleaning tank 10. Subsequently, when the wafers 1 are dried by a general drying process, the cleaning process of the wafer is completed.
그런데, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판인 웨이퍼(1)의 액티브 영역(2) 상에 존재하는 자연 산화막(Native Oxide)(3)이 두께(T1)로 형성되고 그 위에 파티클(5)이 다량으로 잔존한다. 물론, 액티브 영역(2) 이외의 필드 영역(도시 안됨) 상에도 파티클이 존재함은 자명한 사실이다. 이러한 경우, 웨이퍼(1)의 파티클(5)이 케미컬 세정액(40)에 의해 제거될 수 있다.However, in the related art, as shown in FIG. 2, a native oxide 3 existing on the active region 2 of the wafer 1, which is a silicon substrate, is formed to have a thickness T1 and thereon, 5) Remains in large quantities. Of course, it is obvious that particles exist on field regions (not shown) other than the active region 2. In this case, the particles 5 of the wafer 1 can be removed by the chemical cleaning liquid 40.
그러나, 순수(H2O)가 공급라인(33)을 거쳐 혼합부(35)로 유입될 때 70~80℃의 고온 상태를 유지하므로 케미컬 세정액(40)이 70~80℃의 고온 상태로 유지된다. 이로써, 케미컬 세정액(40)의 산화막 식각률이 높기 때문에 도 3에 도시된 바와 같이, 케미컬 세정액(40)이 웨이퍼(1)를 세정하는 동안에 자연 산화막(3)을 3~5Å의 두께만큼 식각시킴으로써 자연 산화막(3)의 두께(T1)를 두께(T2)로 얇게 만들어버린다. 심한 경우, 액티브 영역(2)의 일부분에서 자연 산화막(3)이 완전히 식각되고 웨이퍼(1)의 실리콘 표면(7)이 노출되기 쉽다.However, when the pure water (H 2 O) is introduced into the mixing section 35 through the supply line 33 to maintain a high temperature of 70 ~ 80 ℃ chemical cleaning solution 40 is maintained at a high temperature of 70 ~ 80 ℃ do. As a result, since the etching rate of the oxide film of the chemical cleaning liquid 40 is high, as shown in FIG. 3, the natural oxide film 3 is etched by a thickness of 3 to 5 kPa while the chemical cleaning liquid 40 cleans the wafer 1. The thickness T1 of the oxide film 3 is made thinner to the thickness T2. In severe cases, the native oxide film 3 is completely etched in a portion of the active region 2 and the silicon surface 7 of the wafer 1 is likely to be exposed.
그 결과, 실리콘 에천트(Etchant)로서 작용하는 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드와 고주파가 웨이퍼(1)의 노출된 실리콘 표면(7)에 손상을 입히고 나아가결함(Defect)의 발생을 일으킨다. 더욱이, 고온의 세정액(40)에 대해 수 MHz의 고주파를 일정 시간동안 이용하므로 고주파가 웨이퍼(1)의 노출된 실리콘 표면(7)에 손상을 입힌다. 따라서, 반도체 소자의 특성, 예를 들어 게이트 산화막 특성(Gate Oxide Integrity: GOI)이 악화될 가능성이 높아진다.As a result, tetramethyl ammonium hydroxide and high frequency acting as silicon etchant damage the exposed silicon surface 7 of the wafer 1 and further cause defects. Moreover, the high frequency of several MHz is used for a predetermined time for the high temperature cleaning liquid 40, so that the high frequency damages the exposed silicon surface 7 of the wafer 1. Therefore, there is a high possibility that the characteristics of the semiconductor device, for example, the gate oxide film (GOI), deteriorate.
또한, 웨이퍼(1)의 액티브 영역(2)에 자연 산화막(3)이 잔존하더라도 해당 주 공정들의 진행 전, 후에 세정공정이 반복 진행되면, 자연 산화막(3)의 식각 손실이 증가하고 자연 산화막(3)의 잔존 두께가 더욱 얇아진다.In addition, even if the natural oxide film 3 remains in the active region 2 of the wafer 1, if the cleaning process is repeatedly performed before and after the main processes, the etching loss of the natural oxide film 3 increases and the natural oxide film ( The remaining thickness of 3) becomes thinner.
이러한 상태의 웨이퍼가 1000℃ 이상의 고온 공정으로 처리되는 경우, 자연 산화막의 얇아진 부분 아래의 실리콘 표면에서 여러 가지 결함이 발생할 가능성이 높아지고 반도체 소자의 특성이 악화될 가능성이 높아진다. 심한 경우, 반도체 소자의 오동작이나 동작 불능의 상태가 발생하기도 한다.When the wafer in such a state is processed in a high temperature process of 1000 ° C. or more, the possibility of various defects occurring on the silicon surface under the thinned portion of the natural oxide film is increased, and the possibility of deterioration of the characteristics of the semiconductor device is increased. In severe cases, a malfunction or inoperable state of the semiconductor element may occur.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 상의 파티클을 케미컬 세정액에 의해 제거시키면서도 케미컬 세정액으로 인한 웨이퍼의 액티브 영역의 실리콘 표면 손상을 방지하도록 한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which the particles on the wafer are removed by the chemical cleaning liquid while preventing damage to the silicon surface of the active region of the wafer due to the chemical cleaning liquid.
본 발명의 다른 목적은 세정 공정에서 자연 산화막의 식각 손실을 저감시킴으로써 후속 고온 공정에서의 결함 발생율을 저감시키도록 한 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which reduces the incidence of defects in a subsequent high temperature process by reducing the etching loss of the natural oxide film in the cleaning process.
도 1은 종래 기술에 의한 침수(Dip) 방식의 세정 방법에 적용된 세정 장치를 나타낸 개략 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing a washing apparatus applied to a washing method of a dip method according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 의한 세정 방법에 적용될 웨이퍼 액티브 영역 상의 자연 산화막 및 파티클(Particle)을 나타낸 예시 단면도.2 is an exemplary cross-sectional view showing a native oxide film and particles on a wafer active region to be applied to a cleaning method according to the prior art.
도 3은 종래 기술에 의한 세정 방법에 적용된 웨이퍼 액티브 영역 상의 자연 산화막의 식각 손상 및 실리콘 표면 노출을 나타낸 예시 단면도.3 is an exemplary cross-sectional view showing etching damage and silicon surface exposure of a native oxide film on a wafer active region applied to a cleaning method according to the prior art.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 적용된 세정 장치를 나타낸 개략 구성도.4 is a schematic configuration diagram showing a cleaning device applied to a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.5 is a process flowchart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 6은 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 적용된 웨이퍼 액티브 영역 상의 자연 산화막의 식각 손상 방지를 나타낸 예시 단면도.6 is an exemplary cross-sectional view showing etch damage prevention of a native oxide film on a wafer active region applied to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은The semiconductor device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is
테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합된 케미컬 세정액을 이용하여 소정의 반도체 공정을 처리한 실리콘 재질의 웨이퍼를 세정하는 단계; 및Predetermined semiconductor using a chemical cleaning solution in which tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) are mixed at a weight% of 0.1 to 1.0: 1.0 to 5.0: 10 to 50 Cleaning the wafer made of silicon; And
상기 웨이퍼를 상기 순수(H2O)로 세정한 후 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And washing the wafer with pure water (H 2 O) and drying the wafer.
바람직하게는, 상기 케미컬 세정액을 25~80℃의 온도로 유지시킬 수가 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 케미컬 세정액을 25~70℃의 온도로 유지시킬 수도 있다.Preferably, the chemical cleaning liquid can be maintained at a temperature of 25 ~ 80 ℃. More preferably, the chemical cleaning liquid can also be maintained at a temperature of 25 ~ 70 ℃.
바람직하게는, 상기 웨이퍼를 상기 케미컬 세정액으로 세정하면서 고주파 발진기를 함께 이용할 수 있다.Preferably, a high frequency oscillator may be used together while the wafer is cleaned with the chemical cleaning liquid.
바람직하게는, 상기 웨이퍼를 침수(Dip) 방식 또는 회전 방식의 세정 장치에서 세정시킬 수가 있다.Preferably, the wafer can be cleaned in a dipping or rotating cleaning apparatus.
이하, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure and the same action as the conventional part.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법에 적용된 세정 장치를 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.4 is a configuration diagram showing a cleaning apparatus applied to the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 5 is a process flowchart showing the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
도 4를 참조하면, 침수 방식의 세정 장치(200)에서는 내측 세정조(10)의 케미컬 세정액(70)이 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합된다. 순수(H2O)가 케미컬 세정액(70)의 온도를 25~70℃로 만들어주기 위해 25~70℃의 온도로 유입되는 것을 제외하면, 도 1의 구조와 동일하게 구성된다. 설명의 편의상 설명의 중복을 피하기 위해 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 4, in the submerged cleaning apparatus 200, the chemical cleaning liquid 70 of the inner cleaning tank 10 may include tetramethylammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and pure water (H 2). O) is mixed at a weight% of 0.1-1.0: 1.0-5.0: 10-50. Pure water (H 2 O) is configured in the same manner as in Figure 1, except that the temperature of the chemical cleaning solution 70 is introduced at a temperature of 25 ~ 70 ℃ to make the temperature of 25 ~ 70 ℃. For convenience of description, detailed description thereof will be omitted in order to avoid duplication of description.
이와 같이 구성되는 침수 방식의 세정 장치(200)를 이용한 웨이퍼 세정 과정을 도 5를 참조하여 설명하면, 먼저, 세정조(10)에 순수(H2O)가 채워진 상태에서 각각의 공급라인(31),(32),(33)을 거쳐 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)를 일정 비율, 예를 들어 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합부(35)로 유입시킬 수 있도록 하기 위해 공급라인(31),(32),(33)의 밸브(V1),(V2),(V3)를 개방시킨다. 이에 따라, 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 각각의 공급라인(31),(32),(33)을 거쳐 혼합부(35)로 유입, 혼합됨으로써 케미컬 세정액(70)으로 만들어진다. 따라서, 케미컬 세정액(70)이 세정액 공급라인(30)을 거쳐 세정조(10)에 공급, 유입됨으로써 세정조(10)의 순수(H2O)를 교체시킨다.The wafer cleaning process using the submerged cleaning apparatus 200 configured as described above will be described with reference to FIG. 5. First, each supply line 31 is filled with pure water (H 2 O) in the cleaning tank 10. ), (32) and (33) to mix the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) in a certain ratio, for example, 0.1 to 1.0: 1.0 to 5.0: 10 to 50% by weight The valves V1, V2, and V3 of the supply lines 31, 32, and 33 are opened in order to be able to flow into the 35. Accordingly, tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) are mixed through the respective supply lines (31), (32) and (33). It is made into the chemical cleaning liquid 70 by inflow and mixing. Therefore, the chemical cleaning liquid 70 is supplied to and flows into the cleaning tank 10 via the cleaning liquid supply line 30 to replace pure water (H 2 O) of the cleaning tank 10.
여기서, 케미컬 세정액(70)은 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합된 혼합액이다. 또한, 순수(H2O)가 25~80℃, 바람직하게는 25~70℃의 온도로 유입되는데, 이는 케미컬 세정액(70)을 25~80℃의 온도로 맞춤으로써 케미컬 세정액(70)에 의한 파티클 제거 효과를 종래와 마찬가지로 얻으면서도 종래에 비하여 산화막의 식각 손실을 훨씬 저감시켜주기 위함이다.Here, the chemical cleaning solution 70 is a mixture of tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) in a weight% of 0.1 ~ 1.0: 1.0 ~ 5.0: 10 ~ 50 Mixed liquid. In addition, pure water (H 2 O) is introduced at a temperature of 25 ~ 80 ℃, preferably 25 ~ 70 ℃, which is caused by the chemical cleaning liquid 70 by adjusting the chemical cleaning liquid 70 at a temperature of 25 ~ 80 ℃ In order to reduce the etching loss of the oxide film as compared to the conventional while obtaining the particle removal effect as in the prior art.
케미컬 세정액(70)이 세정조(10)에 충분히 채워지고 나면, 세정액 공급라인(31),(32),(33)의 밸브(V1),(V2),(V3)를 폐쇄시킴으로써 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)의 공급이 차단된다.After the chemical cleaning liquid 70 is sufficiently filled in the cleaning tank 10, the tetramethyl ammonium is closed by closing the valves V1, V2, and V3 of the cleaning liquid supply lines 31, 32, and 33. The supply of hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) is cut off.
이러한 상태에서 이송장치(도시 안됨)가 세정할 1장 이상의 웨이퍼들(1)을 지지하기 위한 웨이퍼 캐리어(50)를 수직 하향시켜 웨이퍼들(1)을 세정조(10)의 케미컬 세정액(70)에 완전히 침수시키고 나서 고주파 발진기(60)를 일정 시간동안 작동시킨다. 따라서, 웨이퍼들(1)이 케미컬 세정액(70)에 의해 세정된다.In this state, the transfer apparatus (not shown) vertically lowers the wafer carrier 50 for supporting the one or more wafers 1 to be cleaned, thereby removing the wafers 1 from the chemical cleaning liquid 70 of the cleaning tank 10. After fully immersed in the high frequency oscillator 60 is operated for a certain time. Thus, the wafers 1 are cleaned by the chemical cleaning liquid 70.
이때, 케미컬 세정액(70)의 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합되고, 케미컬 세정액(70)이 25~80℃, 바람직하게는 25~70℃의 낮은 온도로 유지되므로 케미컬 세정액(70)의 자연 산화막(3) 식각률이 종래의 케미컬 세정액(40)에 비하여 상당히 낮다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)의 액티브 영역(2)과 필드 영역(도시 안됨) 상의 파티클(5)이 제거되는 동안에 액티브 영역(2) 상의 자연 산화막(3)이 거의 식각되지 않고 그 아래의 실리콘 표면(7)이 전혀 노출되지 않는다.At this time, tetramethyl ammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and pure water (H 2 O) of the chemical cleaning solution 70 is mixed at a weight% of 0.1-1.0: 1.0-5.0: 10-50 Since the chemical cleaning liquid 70 is maintained at a low temperature of 25 to 80 ° C, preferably 25 to 70 ° C, the etching rate of the natural oxide film 3 of the chemical cleaning liquid 70 is considerably lower than that of the conventional chemical cleaning liquid 40. Therefore, as shown in FIG. 6, the native oxide film 3 on the active region 2 is almost etched while the particles 5 on the active region 2 and the field region (not shown) of the wafer 1 are removed. And the silicon surface 7 below it is not exposed at all.
따라서, 본 발명은 세정 단계에서 액티브 영역(2)의 실리콘 표면을 케미컬세정액(70)에 의한 손상으로부터 방지하여 실리콘 표면에서의 결함 발생을 방지할 수가 있고 또한, 케미컬 세정액(70)의 온도가 낮으므로 고주파 발진기(60)의 고주파 발진에 의한 손상도 방지할 수가 있다. 그 결과, 종래에 비하여 케미컬 세정액에 의한 반도체 소자의 특성, 예를 들어 게이트 산화막 특성(GOI)의 악화 가능성이 낮아진다.Therefore, the present invention can prevent the silicon surface of the active region 2 from being damaged by the chemical cleaning liquid 70 in the cleaning step, thereby preventing the occurrence of defects on the silicon surface, and the temperature of the chemical cleaning liquid 70 is low. Therefore, the damage by the high frequency oscillation of the high frequency oscillator 60 can also be prevented. As a result, the possibility of deterioration of the characteristics of the semiconductor element, for example, the gate oxide film characteristic GOI, by the chemical cleaning liquid is lowered as compared with the prior art.
더욱이, 해당 주 공정들의 진행 전, 후에 세정공정이 반복 진행됨에 따라 자연 산화막(3)의 식각 손실이 증가하더라도 자연 산화막(3)의 식각 손실이 그다지 크지 않기 때문에 자연 산화막(3)이 여전히 상당한 두께로 잔존할 수 있다. 따라서, 이러한 상태의 웨이퍼가 1000℃ 이상의 고온 공정으로 처리되는 경우, 종래에 비하여 자연 산화막 아래의 실리콘 표면에서 결함이 발생할 가능성이 낮아지고, 반도체 소자의 특성이 악화될 가능성이 낮아진다.Furthermore, even if the etching loss of the native oxide film 3 increases as the cleaning process is repeated before and after the main processes, the etching loss of the native oxide film 3 is not so large. May remain. Therefore, when the wafer in such a state is processed in a high temperature process of 1000 ° C. or higher, the possibility of defects occurring on the silicon surface under the natural oxide film is lower than in the prior art, and the possibility of deterioration of the characteristics of the semiconductor element is lowered.
이어, 웨이퍼들(1)의 케미컬 세정액 세정이 완료되고 나면, 밸브(V1),(V2)를 폐쇄시킴으로써 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2)의 공급을 차단시키고 이와 아울러, 밸브(V3)를 개방시킴으로써 순수(H2O)를 세정조(10)로 공급시켜 세정조(10)의 케미컬 세정액(70)을 순수(도시 안됨)로 교체시킨다. 따라서, 웨이퍼들(1)이 순수에 의해 세정된다.Then, after the chemical cleaning liquid cleaning of the wafers 1 is completed, the supply of tetramethylammonium hydroxide (TMH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is cut off by closing the valves (V1) and (V2). In addition, by opening the valve V3, pure water (H 2 O) is supplied to the washing tank 10 to replace the chemical cleaning liquid 70 of the washing tank 10 with pure water (not shown). Thus, the wafers 1 are cleaned by pure water.
웨이퍼들(1)의 순수 세정이 완료되면, 상기 이송 장치에 의해 웨이퍼들(1)을 담은 웨이퍼 캐리어(50)를 수직 상승시켜 세정조(10)의 순수(도시 안됨)로부터 상측으로 빠져나오게 한다. 이어, 통상의 건조공정에 의해 웨이퍼들(1)을 건조시키면웨이퍼의 세정공정이 완료됨으로써 본 발명의 세정공정이 완료된다.When the pure water cleaning of the wafers 1 is completed, the conveying device vertically raises the wafer carrier 50 containing the wafers 1 so as to escape upward from the pure water (not shown) of the cleaning tank 10. . Then, when the wafers 1 are dried by a general drying process, the cleaning process of the wafer is completed, thereby completing the cleaning process of the present invention.
한편, 본 발명의 케미컬 세정액을 이용한 침수 방식의 세정 장치를 기준으로 하여 웨이퍼의 세정을 설명하였으나, 회전 방식의 세정 장치에도 동일하게 적용할 수 있음은 자명한 사실이다. 설명의 편의상 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, although the cleaning of the wafer has been described based on the submerged cleaning apparatus using the chemical cleaning liquid of the present invention, it is obvious that the same applies to the rotating cleaning apparatus. For convenience of description, a detailed description thereof will be omitted.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제조 방법은 웨이퍼 상에 잔존하는 파티클과 같은 불순물을 제거하기 위한 케미컬 세정액으로서 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMH)와 과산화수소(H2O2) 및 순수(H2O)가 0.1~1.0: 1.0~5.0:10~50의 중량%로 혼합된 혼합액을 사용한다. 또한, 케미컬 세정액을 25~80℃의 낮은 온도로 유지시킨다.As described above, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a chemical cleaning solution for removing impurities such as particles remaining on a wafer, and tetramethylammonium hydroxide (TMH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and Pure water (H 2 O) is used in a mixture of 0.1 to 1.0: 1.0 to 5.0: 10 to 50% by weight. In addition, the chemical cleaning solution is maintained at a low temperature of 25 ~ 80 ℃.
따라서, 본 발명은 웨이퍼를 케미컬 세정액으로 세정할 때 액티브영역의 자연 산화막의 식각을 최소화시키고 나아가 그 아래의 실리콘 표면에서의 결함 발생을 방지시킬 수가 있다. 또한, 그 결과, 게이트 산화막 특성(GOI)과 같은 반도체 소자의 특성 악화를 방지할 수가 있다.Accordingly, the present invention can minimize the etching of the native oxide film in the active region when the wafer is cleaned with the chemical cleaning liquid and further prevent the occurrence of defects on the silicon surface below it. As a result, it is possible to prevent deterioration of characteristics of the semiconductor element such as gate oxide film characteristic (GOI).
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.On the other hand, the present invention is not limited to the contents described in the drawings and detailed description, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. .
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| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20041020 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20040329 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |