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KR20100065875A - Dry etch method for silicon oxide - Google Patents

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KR20100065875A
KR20100065875A KR1020080124455A KR20080124455A KR20100065875A KR 20100065875 A KR20100065875 A KR 20100065875A KR 1020080124455 A KR1020080124455 A KR 1020080124455A KR 20080124455 A KR20080124455 A KR 20080124455A KR 20100065875 A KR20100065875 A KR 20100065875A
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Abstract

실리콘 산화막의 건식 식각 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 건식 식각 방법은 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스 또는 HF 가스와 NH3 가스 및 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하는 것으로, 본 발명에 따르면 기판 위에 형성된 실리콘 산화막을 매우 빠른 식각 속도를 가지고 식각하는 것이 가능해지며, 열산화막과 열산화막 이외의 다른 산화막을 포함하는 복합 산화막에 대하여 각 산화막의 식각 선택비 차이없이 식각하는 것이 가능해진다. Provided is a dry etching method of a silicon oxide film. Dry etching process according to the invention by using a mixed gas of HF gas and NH 3 mixed gas or HF gas and the NH 3 gas and isopropyl alcohol in the gas (IPA) as an etching gas, a silicon layer formed over the substrate according to the present invention It is possible to etch the oxide film with a very fast etching rate, and it is possible to etch the oxide film without the difference in the etching selectivity of each oxide film with respect to the composite oxide film including the thermal oxide film and other oxide films other than the thermal oxide film.

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.

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. 종래에는 HF 희석액이나 BOE(buffered oxide etchant)를 사용한 습식 식각으로 실리콘 산화막을 식각하였으나 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소함에 따라 보다 미세한 패턴을 형 성하기 위해 건식 식각하는 방법이 제안되고 있다. Among various thin films, in particular, the silicon oxide film is widely used as an insulating film because it has excellent compatibility with silicon commonly used as a substrate, is easy to form by a method such as thermal oxidation, and is easy to handle. Conventionally, the silicon oxide film is etched by wet etching using HF diluent or BOE (buffered oxide etchant), but as the design rule of the semiconductor device decreases, a dry etching method for forming a finer pattern has been proposed. .

종래의 실리콘 산화막 건식 식각 방법은 HF 가스만 이용하는 경우가 많은데 이 방법은 습식 식각에 비하여 식각 속도가 느려 공정 시간이 오래 걸리며 작업처리량(throughput)이 감소되고, 열산화막에 대한 다른 산화막의 식각 선택비가 높아 단일 종류의 산화막에만 적용가능하다는 문제가 있어 개선이 필요하다. Conventional silicon oxide dry etching method often uses only HF gas, which is slower in etching than wet etching, which requires longer processing time, reduces throughput, and increases the etching selectivity of other oxides over thermal oxide. There is a problem that it is only applicable to a single type of oxide film, and needs improvement.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 실리콘 산화막을 상당히 높은 식각 속도로 효율적으로 식각하는 것이 가능하며 다수의 산화막을 포함하는 복합 산화막에 적용 가능한 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a problem to be solved by the present invention is that the silicon oxide film can be efficiently etched at a substantially high etching rate and is applicable to a composite oxide film including a plurality of oxide films. It is to provide a dry etching method.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 건식 식각 방법에서는 HF 가스와 NH3 가스 혹은 HF 가스와 NH3 가스 및 이소프로필알콜(IPA)의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하여 실리콘 산화막을 챔버 내에서 식각하는 것을 특징으로 한다. 건식 식각시의 상기 기판 온도는 60℃ 내지 85℃ 범위에서 정한다. 나아가, 건식 식각 후 상기 기판 온도를 승온시켜 상기 기판으로부터 식각 부산물을 제거하는 후열처리(post heat) 단계를 인시튜(in-situ)로 더 실시한다. 60℃ 미만의 온도에서는 식각 장치의 작업처리량이 감소되며 85℃ 초과의 온도에서는 식각 선택비 에 있어서 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 포함하는 복합 산화막에 적용하기 어렵다. In order to solve the above problems, in the dry etching method according to the present invention, a silicon oxide film chamber is formed by using HF gas and NH 3 gas or a mixed gas of HF gas and NH 3 gas and isopropyl alcohol (IPA) as an etching gas. It is characterized by etching within. The substrate temperature during dry etching is determined in the range of 60 ° C to 85 ° C. Further, after the dry etching, a post heat step of removing the etching by-products from the substrate by raising the substrate temperature is further performed in-situ. At temperatures below 60 ° C., the throughput of the etch apparatus is reduced and at temperatures above 85 ° C. it is difficult to apply to composite oxide films containing oxide films other than thermal oxides and thermal oxides in etching selectivity.

이 때, N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용할 수도 있다. 건식 식각시 상기 챔버 내부 압력이 낮을수록 공정 시간이 길어지며 부식의 문제가 있다. 따라서, 건식 식각시 상기 챔버 내부의 압력은 이 점을 고려하여 10 mTorr 내지 100 Torr의 범위로 할 수 있다. In this case, at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He may be further included and used. In dry etching, the lower the pressure inside the chamber, the longer the process time and the corrosion problem. Therefore, the pressure in the chamber during dry etching may be in the range of 10 mTorr to 100 Torr in consideration of this point.

상기 HF 가스 : NH3 가스 : IPA와 불활성 가스의 유량비는 x : y : z로 설정할 수 있고, x=1~5, y=1~5, z=1~5의 조합이 될 수 있다. 상기 후열처리는 100℃ 내지 150℃ 범위에서 실시함이 바람직한데, 100℃ 미만일 경우 식각 부산물의 제거가 용이하지 않고 150℃ 초과일 경우에는 열적 손상(damage)의 문제가 있을 수 있다. The flow rate ratio of the HF gas: NH 3 gas: IPA and the inert gas may be set to x: y: z, and may be a combination of x = 1 to 5, y = 1 to 5, and z = 1 to 5. The post-heat treatment is preferably performed in the range of 100 ° C to 150 ° C. If it is less than 100 ° C, the removal of the etch by-products is not easy, and if it is more than 150 ° C, there may be a problem of thermal damage.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 실리콘 산화막은 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 포함하는 복합 산화막이고, 상기 열산화막에 대한 상기 열산화막 이외의 산화막의 식각 선택비가 1 이하가 되도록 상기 실리콘 산화막을 식각하는 동안 상기 기판 상에 식각 부산물을 생성한다. In a preferred embodiment, the silicon oxide film is a composite oxide film including an oxide film other than the thermal oxide film and the thermal oxide film, the silicon oxide film is etched so that the etching selectivity of the oxide film other than the thermal oxide film with respect to the thermal oxide film is 1 or less. While producing etch byproducts on the substrate.

본 발명에 따르면, HF 가스와 NH3 가스 (및 IPA)의 혼합 가스를 식각 가스로 사용함에 따라 기판 위에 형성된 실리콘 산화막을 매우 빠른 식각 속도를 가지고 식각하는 것이 가능해진다. According to the present invention, by using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas (and IPA) as an etching gas, the silicon oxide film formed on the substrate can be etched with a very fast etching rate.

이에 따라 공정 시간이 단축되어 챔버 내 부품 손상이 적어지며 식각 효율성 을 극대화하며 식각 비용을 절감할 수 있으며, 식각 장치의 작업처리량이 향상된다. 나아가, 높은 작업처리량으로 인해 기존의 습식 식각을 대체할 수 있게 된다. This reduces process time, reduces component damage in the chamber, maximizes etch efficiency, reduces etching costs, and improves throughput of the etch apparatus. Furthermore, the high throughput enables the replacement of conventional wet etching.

또한, 건식 식각에 의하므로 가스 종류와 유량과 식각 시간을 조절함으로써 식각 속도 등의 공정조건 설정이 습식 식각에 비해 용이할 뿐만 아니라, 유량 및 공정시간, 혼합비의 조절로 식각 속도를 조절할 수 있고, 정확하게 제어된 양만큼 식각하는 것이 가능해진다. In addition, by dry etching, it is easier to set the process conditions such as the etching rate by adjusting the gas type, flow rate, and etching time, and the etching rate can be controlled by adjusting the flow rate, process time, and mixing ratio. It is possible to etch by a precisely controlled amount.

뿐만 아니라, 열산화막에 대한 다른 산화막의 식각 선택비를 1 이하로 만들 수 있는 특징이 있기 때문에 다수의 산화막을 포함하는 복합 산화막에 적용이 가능하게 된다. In addition, since the etching selectivity of the other oxide film with respect to the thermal oxide film can be made to be 1 or less, it is possible to apply to a composite oxide film including a plurality of oxide films.

이하, 첨부 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.

(실시예)(Example)

도 1은 본 발명에 관한 실리콘 산화막 건식 식각 방법을 실시하기 위한 식각 장치의 일예를 도시한 구성도이다. 1 is a configuration diagram showing an example of an etching apparatus for performing a silicon oxide dry etching method according to the present invention.

이 식각 장치(100)는 기판(w)이 로딩되는 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10) 의 내부공간 중 하측에는 기판(w)이 배치되는 서셉터(20)가 승강 가능하게 설치될 수 있다. 여기에는 소정 히터(미도시)가 구비되어 있어 기판(w) 및/또는 챔버(10) 내부의 온도를 조절할 수 있게 되어 있다. 챔버(10)의 내부공간 중 상측에는 기판(w)에 형성된 실리콘 산화막을 식각할 수 있도록 식각 가스를 분사하는 샤워헤드(30)가 구비될 수 있다. This etching apparatus 100 has a chamber 10 in which a substrate w is loaded. The susceptor 20 on which the substrate w is disposed may be installed at a lower side of the inner space of the chamber 10 so as to be liftable. It is provided with a predetermined heater (not shown) to adjust the temperature inside the substrate w and / or the chamber 10. A showerhead 30 may be provided at an upper side of the inner space of the chamber 10 to inject an etching gas to etch the silicon oxide film formed on the substrate w.

한편, 챔버(10)에는 유량 제어된 식각 가스를 챔버(10) 내로 도입하기 위한 가스 공급계(40)가 더 설치되어 있다. 본 발명에서는 HF 가스를 단독으로 사용하는 것이 아니라 HF 가스를 NH3 가스를 적어도 포함하는 혼합 가스를 식각 가스로 사용하게 되는데, 식각 가스를 구성하는 각 성분 가스가 미리 혼합되지 않고 챔버(10) 내에 공급되어 혼합될 수 있도록, 가스 공급계(40)는 식각 가스를 구성하는 성분 가스별로 각각 독립적으로 구비시킨다. 즉, 세분하여 도시하지는 않았지만 가스 공급계(40)는 각 성분 가스의 공급원(40a, 가스 봄베 또는 액체를 담은 캐니스터 등)과 연결된 가스 공급로(40b), 여기에 구비된 유량 제어기(40c, MFC) 등을 각각 포함하게 된다. On the other hand, the chamber 10 is further provided with a gas supply system 40 for introducing a flow-controlled etching gas into the chamber 10. In the present invention, the HF gas is not used alone, but a mixed gas including at least NH 3 gas is used as the etching gas, and each component gas constituting the etching gas is not mixed beforehand in the chamber 10. The gas supply system 40 is independently provided for each component gas constituting the etching gas so as to be supplied and mixed. That is, although not shown in detail, the gas supply system 40 includes a gas supply path 40b connected to a supply source of each component gas (such as a gas cylinder or a canister containing a liquid), and a flow controller 40c and an MFC provided therein. ), And the like.

샤워헤드(30)는 이러한 가스 공급계(40)로부터 공급받은 성분 가스를 챔버(10) 내로 분사하는 수단이며, 샤워헤드(30) 안에서 혼합되어 챔버(10) 내로 분사되는 프리 믹스(pre mix) 타입인 것이 샤워헤드(30)의 유지 관리상 좋을 수 있다. 이를 위해 샤워헤드(30) 안에 적어도 한 개의 분사판이 있고 균일성(uniformity)을 위해 듀얼 타입(dual type)을 채용할 수도 있다. 물론 성분 가 스를 챔버(10) 내로 분사하는 수단은 가스 노즐이나 가스 분사판과 같은 샤워헤드 이외의 다른 형태일 수도 있고, 또한 챔버(10)의 상방이 아닌 하방 또는 측방으로부터 각 가스를 도입하여 구성하는 방식일 수도 있다. The showerhead 30 is a means for injecting the component gas supplied from the gas supply system 40 into the chamber 10, and is mixed in the showerhead 30 and premixed into the chamber 10. The type may be good for maintenance of the showerhead 30. To this end, there is at least one jet plate in the shower head 30 and a dual type may be employed for uniformity. Of course, the means for injecting the component gas into the chamber 10 may be in a form other than a showerhead such as a gas nozzle or a gas jet plate, and each gas may be introduced from below or side rather than above the chamber 10. It may be a configuration method.

또한, 도 1에 도시한 것은 한 번에 1매씩 처리하는 낱장식(single) 식각 장치이나 이것에 본 발명이 한정되지 않으며 다수매의 기판에 대해 한 번에 식각할 수 있는 배치(batch)식 식각 장치를 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, 열산화막, 증착 산화막, 케미컬 산화막, 도포 산화막 등, 실리콘 산화막의 종류에 구애됨이 없이 본 발명 방법이 적용될 수 있으며 열산화막과 열산화막 이외의 산화막, 즉 다른 종류의 산화막이 적층된 형태의 복합 산화막에 적용시 탁월한 효과를 발휘할 수 있다. 1 is a single etching apparatus that processes one sheet at a time, but the present invention is not limited thereto, and a batch etching method capable of etching a plurality of substrates at once is possible. It can also be applied using a device. 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 natural oxide film, thermal oxide film, deposited oxide film, chemical oxide film, coated oxide film, and the like. When applied to the composite oxide film of the type can be excellent effect.

다음에, 이상과 같이 구성된 식각 장치를 이용하여 행할 수 있는 본 발명 방법에 대해 설명한다. Next, the method of the present invention that can be performed using the etching apparatus configured as described above will be described.

도 2는 본 발명에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a silicon oxide dry etching method according to the present invention.

실리콘 산화막이 형성된 기판(w)을 상기 식각 장치(100)의 챔버(10) 내에 로딩하고(단계 s11), 여기에 HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하여 실리콘 산화막을 건식 식각한다(단계 s12). 식각 가스에 IPA 가스를 더 포함시켜 사용할 수도 있다. The substrate w on which the silicon oxide film is formed is loaded into the chamber 10 of the etching apparatus 100 (step s11), and the silicon oxide film is dry-etched using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas as an etching gas. (Step s12). The etching gas may further include an IPA gas.

구체적으로 챔버(10) 내부 압력을 10 mTorr 내지 100 Torr, 서셉터(20) 온도를 60℃ 내지 85℃로 조정한 다음, 기판(w)을 로딩한다. 서셉터(20) 온도는 식각 가스의 식각 반응에 가장 적합한 온도 범위에서 선정한다. 서셉터(20) 온도가 기판(w) 온도가 된다. 이 때, 기판(w)은 소정 프리 히팅 단계를 거쳐 고온의 서셉터(20) 상에 안치되는 것일 수 있다. 그러나 이와 반대 순서로 기판(w)을 먼저 서셉터(20) 상에 안치한 후 서셉터(20) 온도를 조정하여 기판(w) 온도를 조정하는 방식을 택할 수도 있다. 이 때, 챔버(10) 벽은 식각 가스에 의한 부식방지를 목적으로 80℃ 내지 100℃로 유지할 수 있다. Specifically, the pressure inside the chamber 10 is adjusted to 10 mTorr to 100 Torr and the susceptor 20 temperature is set to 60 ° C. to 85 ° C., and then the substrate w is loaded. The susceptor 20 temperature is selected in the temperature range most suitable for the etching reaction of the etching gas. The susceptor 20 temperature becomes the substrate w temperature. In this case, the substrate w may be deposited on the high temperature susceptor 20 through a predetermined preheating step. However, in the reverse order, the substrate w may be first placed on the susceptor 20, and then the temperature of the substrate w may be adjusted by adjusting the temperature of the susceptor 20. At this time, the chamber 10 wall may be maintained at 80 ℃ to 100 ℃ for the purpose of preventing corrosion by the etching gas.

그런 다음, HF 가스 공급계로부터 유량 제어된 HF 가스를 챔버(10) 내로 도입하는 동시에, NH3 가스 공급계로부터 유량 제어된 NH3 가스를 챔버(10) 내로 도입한다. 또한 식각 가스에 IPA 가스를 추가로 사용하는 경우에는 IPA 공급계로부터 유량 제어된 IPA를 챔버(10) 내로 도입한다. 실온에서 IPA는 액상이므로 적당한 버블링 또는 기화기를 통해 기화시켜 도입시킨다. 가스 공급로(40b)의 온도는 실온에서 액체인 공급원의 특성에 따라 가스 공급로(40b) 상에서 액화되지 않도록 100℃ 내지 150℃로 조절한다. Then, the flow-controlled HF gas from the HF gas supply system is introduced into the chamber 10, while the flow-controlled NH 3 gas from the NH 3 gas supply system is introduced into the chamber 10. In addition, when the IPA gas is additionally used for the etching gas, the flow-controlled IPA is introduced into the chamber 10 from the IPA supply system. At room temperature, IPA is liquid, so it is introduced by evaporation through a suitable bubbling or vaporizer. The temperature of the gas supply path 40b is adjusted to 100 to 150 degreeC so that it may not liquefy on the gas supply path 40b according to the characteristic of the source which is liquid at room temperature.

이와 같이, 챔버(10) 내로 따로따로 도입된 HF 가스와 NH3 가스 (및 IPA)는 샤워헤드(30)를 통해 챔버(10) 내에 분사되면서 비로소 혼합되어 이 혼합 가스가 기판(w)에 형성되어 있는 실리콘 산화막을 식각하여 제거하게 된다. 식각 가스가 응축되지 않도록 샤워헤드(30)의 온도는 90℃ 내지 150℃로 유지할 수 있다. As such, the HF gas and NH 3 gas (and IPA) introduced into the chamber 10 are mixed while being injected into the chamber 10 through the shower head 30 to form the mixed gas on the substrate w. The silicon oxide film is etched and removed. The temperature of the showerhead 30 may be maintained at 90 ° C. to 150 ° C. to prevent the etching gas from condensing.

이 때 상기 식각 가스에 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용할 수도 있다. 불활성 가스는 식각에 직접적으로 참여하여 유효한 작용을 하는 것은 아니지만 식각 가스를 구성하고 있는 각 성분 가스가 기판(w)까지 전달될 수 있도록 캐리어 가스(carrier gas) 역할을 하게 된다. 이 때에 불활성 가스는 식각 가스의 성분 가스와 다른 경로를 통해 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 1~5 : 1~5 : 1~5에서 설정할 수 있다. 각 가스의 유량비 조절을 통해 식각 속도나 선택비 등의 변경이 가능하며 이 모두 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다. In this case, the etching gas may further include at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He. The inert gas does not directly act as an effective part of the etching, but serves as a carrier gas so that each component gas constituting the etching gas can be delivered to the substrate w. At this time, the inert gas may be supplied alone through a different path from the component gas of the etching gas, or may be supplied by mixing with HF gas or NH 3 gas or IPA gas. 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 from 1 to 5: 1 to 5: 1 to 5. 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.

건식 식각시의 기판(w) 온도를 60℃ 내지 85℃로 하는 것은 기판(w) 위에 형성되는 실리콘 산화막이 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 포함하는 복합 산화막인 경우, 각 산화막의 식각 선택비 차이가 거의 없도록 하는 조건이면서, HF 가스와 NH3 가스 (및 IPA)의 혼합 가스를 사용하는 경우의 식각 부산물인 (NH4)2SiF6를 기판(w) 상에 생성하기 위해서이다. 식각 과정 중에 식각 부산물이 챔버(10) 내로 확산되어 버리면 공급해주는 식각 가스의 조성 등 챔버(10) 내 분위기에 영향을 미치게 되며, 특히 본 발명에서는 이 식각 부산물이 일정 시간동안 기판(w)에 쌓여 식각 반응을 억제하는 효과를 이용해 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 거의 동일하게 식각하고자 하기 때문에 이러한 온도 범위를 구성한다. 건식 식각시의 기판(w) 온도가 60℃ 미만이면 식각 시간이 오래 걸려 식각장치의 작업처리량이 감소되며 85℃ 초과의 온도에서는 식각 선택비에 있어서 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 포함하는 복합 산화막에 적용하기 어렵다. 또한, 60℃ 미만의 온도에서는 백색 파우더가 되는 현상이 발생하여 식각 특성 및 파티클에 영향을 미치게 된다.The temperature of the substrate w during dry etching is set to 60 ° C. to 85 ° C., when the silicon oxide film formed on the substrate w is a composite oxide film containing an oxide film other than the thermal oxide film and the thermal oxide film. This is to produce (NH 4 ) 2 SiF 6 on the substrate w, which is an etching by-product when using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas (and IPA) while having almost no difference. If the etching by-products are diffused into the chamber 10 during the etching process, the composition affects the atmosphere in the chamber 10, such as the composition of the etching gas to be supplied. In particular, in the present invention, the etching by-products are accumulated on the substrate w for a predetermined time. The temperature range is configured because the thermal oxide film and the oxide film other than the thermal oxide film are etched almost identically by using the effect of suppressing the etching reaction. If the substrate (w) temperature during dry etching is less than 60 ° C, the etching time is long, and the throughput of the etching apparatus is reduced, and at a temperature above 85 ° C, the composite including an oxide film other than the thermal oxide film and the thermal oxide film in the etching selectivity It is difficult to apply to oxide film. In addition, at a temperature of less than 60 ℃ occurs that becomes a white powder affects the etching characteristics and particles.

HF 가스 단독으로는 실리콘 산화막 제거가 효율적이지 않지만 본 발명에 따라 여기에 NH3 가스를 혼합시킴으로써 실리콘 산화막을 효율적으로 제거할 수 있으며, IPA 가스를 더 혼합하는 경우에는 반응 시간을 좀 더 단축할 수 있으므로 작업 처리량을 향상시킬 수 있다. HF 가스와 NH3 가스 그리고 실리콘 산화막이 반응하면 물이 형성되는데 IPA를 추가로 이용하는 경우에는 이 물을 빨리 증발시키기 때문에 전체적인 반응 속도를 향상시키게 되며 이는 식각 속도의 증가로 귀결되고, 추가적으로 식각 균일성을 향상시킨다. 실험 결과, 식각 속도가 분당 300Å에 이른다. 그러나 후술하는 실험예에서 보는 바와 같이 건식 식각시의 기판(w) 온도가 60℃ 이상인 경우에는 IPA의 사용이 반드시 필수적인 것은 아니다. Although HF gas alone is not efficient in removing the silicon oxide film, the silicon oxide film can be efficiently removed by mixing NH 3 gas therein according to the present invention, and the reaction time can be shortened more when IPA gas is further mixed. This can improve throughput. When HF gas, NH 3 gas and silicon oxide film react, water is formed. In case of using IPA additionally, this water evaporates quickly, which improves the overall reaction rate, resulting in an increase in the etching rate, and further etching uniformity. To improve. As a result of the experiment, the etching speed is 300 kW per minute. However, as shown in the experimental example described below, the use of IPA is not necessarily necessary when the substrate (w) temperature during dry etching is 60 ° C or higher.

이와 같이 하여, 실리콘 산화막을 식각한 후에는 챔버(10) 내부에 기판(w)을 그대로 유지한 상태에서 기판(w) 온도를 100℃ 내지 150℃ 사이의 온도로 승온시켜 상기 기판(w)에 붙어 있는 식각 부산물을 제거하는 후열처리 단계를 인시튜(in-situ)로 더 실시한다(단계 s13). In this manner, after the silicon oxide film is etched, the temperature of the substrate w is raised to a temperature between 100 ° C. and 150 ° C. while maintaining the substrate w in the chamber 10. The post-heat treatment step of removing the etch byproducts is further performed in-situ (step s13).

이와 같이 하면 식각 공정과 그에 필요한 후공정을 하나의 챔버에서 수행하기 때문에 작업처리량이 좋아지며, 부산물이 제거된 상태에서 챔버(10)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 case, since the etching process and the necessary post process are performed in one chamber, the throughput is improved, and the chamber 10 is exited in the state where 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.

후열처리는 100℃ 내지 150℃ 범위에서 실시함이 바람직한데, 100℃ 미만일 경우 식각 부산물의 제거가 용이하지 않고 150℃ 초과일 경우에는 열적 손상(damage)의 문제가 있을 수 있기 때문이다.The post-heat treatment is preferably performed in the range of 100 ° C. to 150 ° C., since the removal of the etch by-products is not easy when the temperature is less than 100 ° C., and when the temperature exceeds 150 ° C., there may be a problem of thermal damage.

(실험예 1)Experimental Example 1

본 발명을 적용하여 실리콘 산화막의 종류에 따른 식각 속도를 실험하였다.By applying the present invention, the etching rate according to the type of silicon oxide film was tested.

먼저 열산화막이 형성된 기판과 PETEOS 산화막(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate)이 형성된 기판을 준비하였다. 열산화막의 두께는 1000Å, 균일도는 1%이었고 PETEOS 산화막의 두께는 2000Å, 균일도는 2%이었다.First, a substrate on which a thermal oxide film was formed and a PETEOS oxide film (Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate) were prepared. The thickness of the thermal oxide film was 1000 mW and the uniformity was 1%. The thickness of the PETEOS oxide film was 2000 mW and the uniformity was 2%.

챔버(10) 내부 압력은 1 Torr, 서셉터(20)의 온도는 60℃인 경우와 85℃인 경우로 나누어 진행하였고, 챔버(10) 벽의 온도는 90℃, 가스 공급로(40c)와 샤워헤드(30)의 온도는 100℃ 조건을 이용하였다. 그리고, 샤워헤드(30)와 기판 사이 의 간격은 50mm로 유지하였다. 식각 가스는 HF 가스와 NH3 가스만을 사용하였으며 HF 가스와 NH3 가스의 유량은 각각 모두 20 sccm을 공급하였다(즉, HF 가스 : NH3 가스의 유량비는 1 : 1). 후열처리 단계는 기판 온도 130℃에서 60초간 실시하였으며 후열처리까지 실시한 기판을 꺼내어 25개 지점에 대해 식각 시간에 따른 식각된 양을 측정하였다. The pressure inside the chamber 10 was divided into 1 Torr and the temperature of the susceptor 20 at 60 ° C. and at 85 ° C., and the temperature at the wall of the chamber 10 was 90 ° C., the gas supply passage 40c and the like. The temperature of the showerhead 30 used 100 degreeC conditions. And, the spacing between the showerhead 30 and the substrate was maintained at 50mm. Etching gas are HF gas and NH 3 gas were used only the flow rate of HF gas and NH 3 gas was supplied to all 20 sccm, respectively (that is, HF gas: NH 3 gas flow rate ratio of 1: 1). The post heat treatment step was performed for 60 seconds at a substrate temperature of 130 ° C., and the etched amount was measured for 25 points by removing the substrate subjected to post heat treatment.

한편, 본 발명과의 비교를 위해 나머지 조건은 동일하게 하고 건식 식각시의 서셉터(20) 온도를 90℃로 높인 경우(비교예)도 실험하였다. Meanwhile, for comparison with the present invention, the remaining conditions were the same, and the case where the susceptor 20 temperature was increased to 90 ° C. during dry etching (comparative example) was also tested.

도 3은 이렇게 본 발명(HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 사용하는 60℃ 공정)을 적용하여 식각 속도를 정리한 결과 그래프이다. Figure 3 is a graph of the results of the etching rate by applying the present invention (60 ℃ process using a mixed gas of HF gas and NH 3 gas).

그래프에서 x축은 식각 시간, y축은 식각된 양을 표시한다. 본 발명에 따르면 30초 식각 후에는 열산화막(-◆-)이 81Å이 식각되었고 PETEOS 산화막(-■-)이 77Å이 식각되었다. 60초 식각 후의 식각량으로부터 식각 속도를 계산한 결과, 열산화막(-◆-)의 경우 분당 152.3Å의 식각 속도, PETEOS 산화막(-■-)의 경우 분당 134.4Å의 식각 속도를 얻을 수 있었다. In the graph, the x-axis shows the etching time and the y-axis shows the amount etched. According to the present invention, after the etching for 30 seconds, the thermal oxide layer (-◆-) was etched in 81Å and the PETEOS oxide layer (-■-) was etched in 77Å. As a result of calculating the etching rate from the etching amount after 60 seconds, the etching rate of 152.3 kPa / min for the thermal oxide film (-◆-) and 134.4 kPa / min for the PETEOS oxide film (-■-) was obtained.

도 4는 비교예(HF 가스와 NH3 가스 그리고 IPA의 혼합 가스를 사용하는 90℃ 공정)를 적용한 경우의 식각 속도를 정리한 결과 그래프이다. 4 is a graph showing the results of the etching rate when a comparative example (90 ° C. process using a mixed gas of HF gas, NH 3 gas and IPA) is applied.

그래프에서 x축은 식각 시간, y축은 식각된 양을 표시하며, 열산화막(-◆-)의 경우 분당 35.1Å의 식각 속도, PETEOS 산화막(-■-)의 경우 분당 88.7Å의 식각 속도를 얻을 수 있었다. In the graph, the x-axis shows the etching time, the y-axis shows the amount of etching, and in the case of thermal oxide (-◆-), an etching rate of 35.1Å / min can be obtained, and in the case of PETEOS oxide (-■-), an etching rate of 88.7Å / min can be obtained. there was.

따라서, 60℃ 공정을 적용한 본 발명의 경우 식각 속도가 월등히 향상된다는 것을 확인할 수 있고, 산화막 종류에 따른 식각 선택비 차이가 크지 않다는 것을 알 수 있으며, 특히 열산화막에 대한 PETEOS 산화막의 선택비가 1 이하가 된다는 것을 알 수 있다. Therefore, in the case of the present invention to which the 60 ° C. process is applied, it can be seen that the etching rate is significantly improved, and it can be seen that the difference in etching selectivity according to the type of oxide film is not large. In particular, the selectivity of the PETEOS oxide film to the thermal oxide film is 1 or less. It can be seen that

또한 본 발명에 따라 85℃ 공정을 적용한 경우에는 도 5에 도시한 바와 같이 열산화막과 PETEOS 산화막을 모두 등속도 또는 그에 가까운 속도로 식각할 수 있는 경우도 가능하였다. 도 5의 그래프에서 x축은 실리콘 산화막의 종류, y축은 식각 속도를 표시하며, 열산화막의 경우 식각 속도가 분당 71.1Å, PETEOS 산화막의 경우 식각 속도가 분당 70.9Å라는 결과를 얻었다. 이와 같이 온도 조절을 통해 열산화막과 PETEOS 산화막을 모두 등속도 또는 그에 가까운 속도로 식각할 수 있게 되므로 열산화막과 PETEOS 산화막을 포함하는 복합 산화막을 식각하는 경우에 각 산화막에 대하 선택비 차이없이 균일한 식각을 실시할 수 있게 된다. In addition, when the 85 ° C. process is applied according to the present invention, as shown in FIG. 5, both the thermal oxide film and the PETEOS oxide film may be etched at the same speed or at a speed close thereto. In the graph of FIG. 5, the x-axis indicates the type of silicon oxide layer and the y-axis indicates the etching rate. The etching rate of the thermal oxide layer was 71.1 kV / min, and the PETEOS oxide layer of 70.9 kV / min. As such, since the thermal oxide film and the PETEOS oxide film can be etched at the same speed or near the same rate through the temperature control, when the composite oxide film including the thermal oxide film and the PETEOS oxide film is etched, there is no difference in selectivity for each oxide film. Etching can be performed.

일반적으로 PETEOS 산화막은 열산화막에 비해 무른 산화막인데 이러한 차이 때문에 동일한 식각 조건을 적용하더라도 보통은 열산화막이 PETEOS 산화막보다 덜 식각된다. 그런데 반도체 공정 중에는 다음 도 6에서와 같이 PETEOS 산화막과 열산화막과 PETEOS 산화막의 샌드위치 구조를 이용하는 경우가 더러 있을 수 있다. 이러한 복합 산화막에 대해 포토레지스트를 패터닝한 후 이를 통해 콘택홀을 식각할 때에, 열산화막과 PETEOS 산화막의 식각 선택비 차이가 크다면, 도 6의 (a)에서 보는 바와 같이중간에열산화막이덜식각됨에따라그밑의 PETEOS 산화막의 오픈 여부가 불확실하여 이른바 콘택홀의 낫오픈(not open) 문제를 일으킬 수 있다. 그러나 본 발명에서와 같이 열산화막과 PETEOS 산화막의 식각 선택비 차이를 작게 한다면 도 6의 (b)에서 보는 바와 같이이러한문제가없고콘택홀을확실히뚫을수있다. 따라서, 본 발명은 서로 다른 종류의 산화막을 포함하는 복합 산화막에 대하여 탁월한 식각 효과를 발휘할 수 있는 것이다. In general, PETEOS oxides are softer oxides than thermal oxides. Due to these differences, PETEOS oxides are usually less etched than PETEOS oxides even when the same etching conditions are applied. However, in the semiconductor process, as shown in FIG. 6, there may be cases where a sandwich structure of a PETEOS oxide film, a thermal oxide film, and a PETEOS oxide film is used. When the photoresist is patterned on the composite oxide film and then the contact hole is etched through it, if the difference in etching selectivity between the thermal oxide film and the PETEOS oxide film is large, as shown in FIG. As it is etched, it is unclear whether the PETEOS oxide underneath is opened, which may cause a so-called open problem. However, if the etching selectivity difference between the thermal oxide film and the PETEOS oxide film is reduced as in the present invention, as shown in FIG. 6 (b), there is no such problem and the contact hole can be drilled. Therefore, the present invention can exert an excellent etching effect on the composite oxide film containing different types of oxide film.

(실험예 2) Experimental Example 2

공정 온도 변화에 따른 식각 특성을 비교해 보았다. The etching characteristics of the process temperature were compared.

도 7은 본 발명과 다른 조건은 동일하고 공정 온도가 30℃인 경우인 비교예를 선택하여 산화막 종류에 따른 식각 시간별 식각량의 경향을 나타낸 그래프이고, 도 8은 60℃ 공정을 진행하는 본 발명에 있어서 산화막 종류에 따른 식각 시간별 식각량의 경향을 나타낸 그래프이다. 7 is a graph showing a trend of etching time according to etching time according to the type of oxide film by selecting a comparative example in which the conditions different from those of the present invention are the same and the process temperature is 30 ° C., and FIG. Shows a trend of etching amount according to etching time according to the type of oxide film.

도 7에서 보는 바와 같이, 30℃ 공정에서는 열산화막(-◆-) 기준으로 다른 산화막인 SOD(Spin On Dielectric) 산화막(-■-)의 선택비가 1 이하가 되려면 60초 이상의 공정 시간이 필요하다. 그리고 공정시간 변화에 따라 선택비의 특성이 바뀌기 때문에 안정적인 선택비를 얻으려면 HF와 NH3의 공급량을 늘릴 수 밖에 없고, 이에 따라 장치 작업처리량이 떨어지는 문제가 있게 된다.As shown in FIG. 7, a process time of 60 seconds or more is required for the selectivity of the SOD (-■-) oxide, which is another oxide film based on the thermal oxide film (− ◆ −), to be 1 or less in the 30 ° C. process. . In addition, since the characteristics of the selectivity change as the process time changes, in order to obtain a stable selectivity, the supply of HF and NH 3 must be increased, thereby causing a problem that the device throughput falls.

이에 반하여 도 8을 참조하면, 60℃ 공정에서는 열산화막(-◆-) 기준으로 다른 산화막인 PETEOS 산화막(-■-)의 선택비가 1 이하가 되려면 20초 정도의 공정시간이 필요하다. 그리고, 공정시간을 늘려도 선택비의 변화가 없기 때문에 안정적으로 사용할 수 있게 된다. 더불어 공정 시간이 단축됨에 따라 장치 작업처리량이 향상되게 된다. On the contrary, referring to FIG. 8, a process time of about 20 seconds is required for the selection ratio of another oxide film PETEOS oxide film (− ■ −) to 1 or less based on a thermal oxide film (− ◆ −). In addition, even if the process time is increased, the selection ratio does not change, and thus it can be used stably. In addition, as the processing time is shortened, the device throughput is improved.

도 9는 본 발명과 다른 조건은 동일하고 공정 온도가 30℃인 경우인 비교예에 따라 동일 챔버 내에서 식각과 후열처리를 진행한 후의 서셉터 사진이다. 동일 챔버 내에서 식각과 후열처리를 진행함에 따라 기판 위에 존재하던 식각 부산물이 분해되면서 HF, NH3, H2O 등이 발생하여 온도가 30℃로 낮은 서셉터 부분에 NH4F, NH4F(HF) 화합물이 흡착되어 백색 파우더가 되는 현상이 발생한 것이다. 이 화합물은 식각 특성 및 파티클에 영향을 미치게 된다. 이에 따라 화합물이 발생하지 않게 하려면 후열처리 공정에서 서셉터의 온도를 상승시킨다든지 혹은 식각과 후열처리의 격리 등의 구속 조건을 동반하게 됨에 따라 장치가 구조적으로 복잡해지고, 처리시간이 길어져서 생산성이 떨어지고, 장치 가격이 상승한다.9 is a susceptor photograph after etching and post-heat treatment are performed in the same chamber according to a comparative example in which the conditions different from the present invention are the same and the process temperature is 30 ° C. As the etch by-products that existed on the substrate as the progress of etching and then heat-treated in the same chamber decomposition HF, NH 3, H 2 O, such as a lower susceptor section that is generated by the temperature to 30 ℃ NH 4 F, NH 4 F The phenomenon that (HF) compound is adsorbed and becomes white powder occurs. This compound will affect the etching properties and particles. Accordingly, in order to prevent the compound from occurring, the apparatus becomes structurally complicated by increasing the temperature of the susceptor in the post-heating process, or accompanied by the constraints such as the isolation of the etching and the post-heating process, and the processing time is long, resulting in increased productivity. Fall, and device prices rise.

도 10은 60℃ 공정을 진행하는 본 발명에 따라 동일 챔버 내에서 식각과 후열처리를 진행한 후의 서셉터 사진이다. 서셉터에 백색 파우더가 발생하지 않은 것을 확인할 수 있는데, 이는 서셉터의 온도가 상대적으로 높기 때문에 부산물 분해로 인한 화합물의 흡착이 없어서 안정적인 식각 공정을 수행할 수 있음을 알게 해준다. 또한, 화합물 흡착이 없으므로 후열처리 방식에 대한 제한이 없다.10 is a susceptor photograph after the etching and post-heat treatment in the same chamber in accordance with the present invention proceeding to 60 ℃ process. It can be seen that the white powder does not occur in the susceptor, which indicates that the susceptor has a relatively high temperature, so that there is no adsorption of the compound due to the decomposition of by-products, thereby performing a stable etching process. In addition, since there is no compound adsorption, there is no restriction on the post-heat treatment method.

한편, HF(무수불화수소)가 대부분의 금속을 부식시키고 온도가 낮을수록 부식 가능성이 높기 때문에, 30℃ 공정에서는 부식으로 인한 금속의 기계적 성질 저하 및 금속 오염(metal contamination) 등의 우려가 있다. 그러나 60℃ 공정은 상대적으로 서셉터의 온도가 높기 때문에 부식에 있어서 안전하다. On the other hand, since HF (hydrofluoric anhydride) corrodes most metals, and the lower the temperature, the higher the possibility of corrosion, the 30 ° C process may cause a reduction in mechanical properties of metals due to corrosion and metal contamination. However, the 60 ° C process is safe from corrosion because of the relatively high temperature of the susceptor.

도 11은 본 발명과 다른 조건은 동일하고 공정 온도가 30℃인 경우인 비교예에 따라 실리콘 산화막을 식각한 경우인데, HF와 NH3 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 여기에 N2를 캐리어 가스로 사용한 경우와 HF와 NH3 가스 및 IPA의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 여기에 N2를 캐리어 가스로 사용한 경우의 식각 속도를 비교한 것이다. 11 is a case where the silicon oxide film is etched according to a comparative example in which the conditions different from those of the present invention are the same and the process temperature is 30 ° C., wherein a mixed gas of HF and NH 3 gas is used as an etching gas, and N 2 is used here. when using the HF and NH 3 gas, and mixed gas of the IPA it was used as the carrier gas as an etching gas, and a comparison of etch rates in the case of using N 2 as a carrier gas here.

IPA를 첨가하지 않은 경우에는 열산화막의 식각 속도가 분당 93Å이고 IPA를 첨가한 경우에는 분당 123Å으로서, IPA 첨가를 통하여 식각 속도 증가 및 균일성 향상의 효과는 있지만, 제어상의 문제 등으로 인하여 재현성(repeatability)이 좋지 않을 가능성이 있다.When IPA was not added, the thermal oxidation etch rate was 93Å / min, and when IPA was added, etch rate was 123Å / min. IPA was added to increase the etching rate and improve the uniformity. The repeatability may not be good.

도 12는 60℃ 공정을 진행하는 본 발명에 따라 실리콘 산화막을 식각한 경우인데, HF와 NH3 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 여기에 N2를 캐리어 가스로 사용하면서 IPA 가스의 첨가량을 증가시켜 가며 식각 속도를 측정한 결과이다. Inde 12 is a case of etching the silicon oxide film according to the present invention to proceed with the 60 ℃ process, a mixed gas of HF and NH 3 gas as an etching gas and the amount of the IPA gas, using the N 2 herein as a carrier gas It is the result of measuring the etching speed by increasing.

기판의 공정 진행 온도가 상대적으로 높아 IPA 첨가에 따른 식각 속도 증가 및 균일성 향상의 효과가 30℃ 비교예에 비해서는 없어서, IPA를 반드시 사용하지 않아도 되기 때문에 재현성이 좋고 장치 단가도 낮출 수 있다.Since the process progress temperature of the substrate is relatively high, the effect of increasing the etching rate and the uniformity according to the IPA addition is not as compared with that of the 30 ° C comparative example, and since the IPA is not necessarily used, the reproducibility is good and the unit cost can be lowered.

한편, 본 발명에서와 같이 공정 온도를 60℃로 하는 경우에는 30℃로 하는 경우에 비해서 후열처리를 위해 기판 온도를 상승시키는 데 상대적으로 짧은 시간이 걸리므로 장치 작업처리량이 더욱 증대되는 효과도 있다. On the other hand, when the process temperature is 60 ° C as in the present invention, it takes a relatively short time to increase the substrate temperature for the post-heat treatment compared to the case of 30 ° C has the effect of further increasing the device throughput. .

(실험예 3)Experimental Example 3

도 13은 식각 온도에 따른 식각 속도 변화 경향을 열산화막과 PETEOS 산화막에 대하여 나타낸 그래프이다. FIG. 13 is a graph illustrating a change in etching rate according to etching temperatures of a thermal oxide film and a PETEOS oxide film.

본 발명에 따라 건식 식각시의 기판 온도는 60℃ 내지 85℃인 경우에는 두 산화막에 대한 식각 선택비 차이가 거의 없이 식각할 수 있음에 반하여, 기판 온도가 90℃인 경우에는 두 산화막에 대한 식각 선택비 차이가 크게 나타나, 85℃를 초과하는 공정 온도에서는 반응 메커니즘이 바뀐다는 것을 알 수 있다.According to the present invention, in the case of dry etching, the substrate temperature may be etched at 60 ° C. to 85 ° C. with little difference in etching selectivity between the two oxide films. The difference in selectivity is large, indicating that the reaction mechanism changes at process temperatures above 85 ° C.

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.

도 1은 본 발명에 따른 건식 식각 방법을 수행할 수 있는 식각 장치의 도면이다.1 is a view of an etching apparatus capable of performing a dry etching method according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 실리콘 산화막 건식 식각 방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a silicon oxide dry etching method according to the present invention.

도 3과 도 5는 본 발명을 적용하여 식각 속도를 정리한 결과 그래프이다. 3 and 5 is a graph showing the results of the etching rate by applying the present invention.

도 4는 비교예를 적용한 경우의 식각 속도를 정리한 결과 그래프이다. 4 is a graph showing the results of the etching rates when the comparative example is applied.

도 6은 반도체 공정 중에 사용되는 복합 산화막의 콘택홀 형성 과정 중 식각 선택비 차이에 따른 결과를 보여주는 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a result of an etching selectivity difference during contact hole formation of a composite oxide layer used in a semiconductor process.

도 7은 비교예를 선택하여 산화막 종류에 따른 식각 시간별 식각량의 경향을 나타낸 그래프이고, 도 8은 본 발명에 있어서 산화막 종류에 따른 식각 시간별 식각량의 경향을 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing a trend of etching time by etching time according to the type of oxide film by selecting a comparative example, and FIG. 8 is a graph illustrating a trend of etching time by etching time according to the type of oxide film in the present invention.

도 9는 비교예에 따라 동일 챔버 내에서 식각과 후열처리를 진행한 후의 서셉터 사진이고, 도 10은 본 발명에 따라 동일 챔버 내에서 식각과 후열처리를 진행한 후의 서셉터 사진이다. 9 is a photo susceptor after the etching and post-heat treatment in the same chamber according to the comparative example, Figure 10 is a photo susceptor after the etching and post-heat treatment in the same chamber according to the present invention.

도 11은 비교예에 따라 실리콘 산화막을 식각한 경우인데 IPA의 첨가 효과를 본 것이고, 도 12는 본 발명에 따라 실리콘 산화막을 식각한 경우인데, HF와 NH3 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하고 여기에 N2를 캐리어 가스로 사용하면서 IPA 가스의 첨가량을 증가시켜 가며 식각 속도를 측정한 결과이다. 11 is inde case of etching the silicon oxide film according to inde would present the effect of addition of IPA, 12 is the present invention when etching the silicon oxide film according to a comparative example, a mixed gas of HF and NH 3 gas as an etch gas In addition, the etching rate is measured while increasing the amount of IPA gas added while using N 2 as a carrier gas.

도 13은 식각 온도에 따른 식각 속도 변화 경향을 열산화막과 PETEOS 산화막 에 대하여 나타낸 그래프이다. FIG. 13 is a graph illustrating etching rate change trends of the thermal oxide film and the PETEOS oxide film according to the etching temperature.

Claims (7)

기판 상에 형성된 실리콘 산화막을 챔버 내에서 건식 식각하는 방법에 있어서,In the method of dry etching the silicon oxide film formed on the substrate in the chamber, HF 가스와 NH3 가스의 혼합 가스를 식각 가스로 사용하며,A mixed gas of HF gas and NH 3 gas is used as an etching gas, 건식 식각시의 상기 기판 온도는 60℃ 내지 85℃이고,The substrate temperature during dry etching is 60 ℃ to 85 ℃, 건식 식각 후 상기 기판 온도를 승온시켜 상기 기판으로부터 식각 부산물을 제거하는 후열처리 단계를 인시튜(in-situ)로 더 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.And a post-heat treatment step of removing the etch by-products from the substrate by increasing the substrate temperature after dry etching, by in-situ. 제1항에 있어서, 상기 식각 가스에 이소프로필알콜(IPA) 가스를 더 포함시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The method of claim 1, wherein isopropyl alcohol (IPA) gas is further included in the etching gas to be used. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 식각 가스에 N2, Ar 및 He 중 선택되는 적어도 하나의 불활성 가스를 더 포함시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.3. The method of claim 1, wherein the etching gas further comprises at least one inert gas selected from N 2 , Ar, and He. 4. 제3항에 있어서, 건식 식각시의 상기 챔버 내부 압력은 10 mTorr 내지 150 Torr인 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The method of claim 3, wherein the internal pressure of the chamber during dry etching is 10 mTorr to 150 Torr. 제3항에 있어서, 상기 HF 가스 : NH3 가스 : IPA와 불활성 가스의 유량비는 1~5 : 1~5 : 1~5로 설정되는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The method of claim 3, wherein the flow rate ratio of the HF gas: NH 3 gas: IPA and the inert gas is set to 1 to 5: 1 to 5: 1 to 5. 제1항에 있어서, 상기 후열처리는 100℃ 내지 150℃ 범위에서 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.The method of claim 1, wherein the post-heat treatment is performed in the range of 100 ℃ to 150 ℃ silicon oxide film dry etching method. 제5항에 있어서, 상기 실리콘 산화막은 열산화막과 열산화막 이외의 산화막을 포함하는 복합 산화막이고, The method of claim 5, wherein the silicon oxide film is a composite oxide film including an oxide film other than the thermal oxide film and thermal oxide film, 상기 열산화막에 대한 상기 열산화막 이외의 산화막의 식각 선택비가 1 이하가 되도록 상기 실리콘 산화막을 식각하는 동안 상기 기판 상에 식각 부산물을 생성하는 것을 특징으로 하는 실리콘 산화막 건식 식각 방법.And etching by-products are formed on the substrate while the silicon oxide film is etched so that an etching selectivity of oxides other than the thermal oxide film with respect to the thermal oxide film is 1 or less.
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