KR0153508B1 - 반도체장치의 제조방법 - Google Patents

반도체장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체장치의 제조에 있어서 포토리소그라피공정후에 남아 있는 패턴내에 남아 있는 유기물질을 제거하는 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서, 반도체기판(10)상에 식각대상막(12)을 형성하는 공정과; 상기 식각대상막(12)상에 포토리소그라피로 소정패턴의 감광막(14)을 형성하는 공정과; 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 감광막(14)의 형성후에 상기 식각대상막(12)의 표면을 식각하여 상기 감광막(14)의 패턴사이에 남아 있는 유기물질을 제거하는 공정과; 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막(12)을 식각하는 공정과; 상기 감광막(14)을 제거하는 공정을 포함한다. 상기 방법에 의하면, 소정패턴의 형성을 위한 포토리소그라피공정후에 남아 있는 유기물찌꺼기를 완전히 제거할 수 있기 때문에, 식각대상막의 식각공정중 식각대상물질의 잔유물의 발생을 방지할 수 있고, 그 결과로서 상기 잔유물의 특성에 따라 소자특성에 미치게 되는 악영향을 방지할 수 있다.

Description

반도체장치의 제조방법(Method of fabricating a semiconductor device)
제1a도 내지 제1c도는 종래의 반도체장치의 제조방법을 보여주는 순차적인 공정도.
제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법을 보여주는 순차적인 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체기판 12 : 식각대상막
14 : 감광막 16 : 유기물찌꺼기
18 : 식각대상물질의 잔유물
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 반도체장치의 제조에 있어서 포토리소그라피공정후에 패턴내에 남아 있는 유기물질을 제거하는 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
반도체장치의 제조공정에서 반도체패턴을 형성하기 위하여 사용되는 건식 식각기술에 있어서, 식각용 마스크로 이용되는 감광막(photo resist)과의 식각선택비는 통상 2:1 내지 3:1의 범위내로 설정된다. 그러나, 현재 사용되는 식각기술중 몇몇의 식각기술에 있어서는 10:1의 매우 높은 식각선택비를 갖는 조건하에서 식각이 실행된다. 이러한 높은 식각선택비의 조건으로 식각을 행하는 것은 감광막의 패턴의 불량과 임계면적(critical dimension) 손실의 문제점을 해결하기 위한 것이다.
그러나, 이러한 마스크용 감광막과의 고식각선택비를 사용하는 건식 식각기술에 있어서는, 포토 리소그라피공정후 식각 대상막인 하부막의 골짜기 부분에 유기물성분의 찌꺼기가 남게 되면, 이 유기물성분의 찌꺼기는, 패턴화된 감광막의 아래에 형성된 반도체의 하부막을 건식식각하는 중에, 마스크로 작용하기 때문에, 감광막패턴사에 있는 상기 하부막이 완전히 제거되지 않고 미세한 반도체잔유물이 남게 된다.
상기 패턴들 사이에 남아 있는 미세한 반도체잔유물은, 결국 반도체장치의 제조가 완성되면, 상기 반도체잔유물의 물질특성에 따라 상기 반도체장치의 소자특성에 나쁜 영향을 미치게 된다.
제1a도 내지 제1c도는 종래의 반도체장치의 제조방법을 보여주는 순차적인 공정도이다. 도면에 있어서, 참조번호 14는 패턴화된 감광막으로서 반도체기판(10)상에 있는 식각대상막(12)위에 형성되어 있다. 그러나, 이 도면들은 상술한 바와같이, 포토리소그라피공정후에, 식각대상막의 잔유물이 남아 있는 문제점을 설명하기 위한 예에 불과한 것이다. 즉, 상기 식각대상막(12)이 바로 반도체기판일 수도 있다.
제1a도를 참고하면, 반도체기판(10)상에, 반도체물질로 이루어진 식각대상막(12)이 형성되어 있고, 그리고 상기 식각대상막(12)의 상부에는 포토리소그라피공정의 수행후에는 감광막물질의 찌꺼기등을 포함하는 유기물찌꺼기(16)가 상기 식각대상막(12)상에 남게 된다.
이어, 제1b도에 도시된 바와같이, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막(12)을 제거한다. 또한, 상기 유기물찌꺼기(16)도 마스크로 작용하여서, 상기 반도체기판(10)상에는 제1b도에 도시된 바와같이 식각대상물질의 잔유물(18)이 남게 된다. 마지막으로, 상기 감광막(14)을 제거하게 되면, 제1c도에 도시된 바와같이 소정 패턴을 갖는 식각층이 형성된다.
상술한 종래의 방법에 있어서는, 포토리소그라피공정후에 남아 있는 유기물찌꺼기에 기인하여 식각대상막의 식각공정중 발생되는 식각대상물질의 잔유물은 그 물질의 특성에 따라 소자특성에 상당한 악영향을 미치게 되는 문제가 야기된다. 예로서, 식각대상막이 절연체이고 그리고 식각된 영역이 반도체의 활성영역인 경우에는 절연체로 이루어진 잔유물이 반도체소자의 래치업 또는 기타 회로적 쇼트를 일으키게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서 플라즈마식각공정을 이용하여 포토리소그라피공정후에 남아 있는 유기물질을 완전히 제거할 수 있는 반도체장치의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판상에 식각대상막을 형성하는 공정과; 상기 식각대상막상에 포토리소그라피로 소정패턴의 감광막을 형성하는 공정과; 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 감광막의 형성후에 상기 식각대상막의 표면을 식각하여 상기 감광막의 패턴사이에 남아 있는 유기물질을 제거하는 공정과; 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 소정패턴의 감광막을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막을 식각하는 공정과; 상기 감광막을 제거하는 공정을 포함한다.
이 제조방법에 있어서, 상기 식각대상막은 반도체물질이고, 그리고 상기 식각대상막의 표면을 식각하는 공정은 그 표면으로부터 약 100 내지 1500Å의 깊이까지 제거한다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 산소와 불소를 함유한다. 바람직하게는, 상기 제1가스혼합물은 O2와 CHF3의 혼합가스이다
이 제조방법에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 산소와 염소를 함유한다. 바람직하게는, 상기 제1가스혼합물은 O2와 Cl2의 혼합가스이다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 브롬을 함유한다. 바람직하게는, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 HBr의 혼합가스이다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 불소를 함유한다. 바람직하게는, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 SF6의 혼합가스이다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 헬륨을 함유한다. 바람직하게는, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 He의 혼합가스이다.
이 제조방법에 있어서, 상기 유기물질은 상기 감광막의 물질을 포함한다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각과 상기 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각은 상이한 식각장치를 사용하여 별도로 실행한다.
이 제조방법에 있어서, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각은 50sccm의 산소와 20sccm의 CHF3로 이루어진 제1가스혼합물과, 40mT의 압력및 500Watt의 조건하에서 실행된다.
본 발명의 다른 특징에 의한 반도체장치의 제조방법은, 반도체기판상에 식각대상막을 형성하는 공정과; 상기 식각대상막에 포토리소그라피로 소정패턴의 감광막을 형성하는 공정과; 제1가스혼합물과 제2가스혼합물을 식각용 가스로 사용하는 동일한 식각장치내에서 실행되는 플라즈마식각에 의해서, 상기 소정패턴의 감광막을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막의 표면식각과 상기 식각대상막의 식각을 동시에 실행하는 공정과; 상기 감광막을 제거하는 공정을 포함한다.
이 제조방법에 있어서, 상기 동시에 실행하는 상기 플라즈마식각은 450mT의 압력, 300Watt의 전력, 0.8cm의 전극갭 및, 100sccm의 Cl2와 50sccm의 O2의 혼합가스를 사용하는 조건하에서 실행된다.
상술한 방법에 의하면, 본 발명은 포토리소그라피공정후에 남아 있는 유기물찌꺼기를 완전히 제거할 수 있기 때문에, 식각대상막의 식각공정중 식각대상물질의 잔유물의 발생을 방지할 수 있고, 상기 잔유물의 특성에 따라 소자특성에 미치게 되는 악영향을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 제2a도 내지 제2d도에 의거하여 상세히 설명한다.
제2a도 내지 제2d도는 본 발명에 따른 반도체장치의 제조방법을 보여주는 순차적인 공정도이다. 제1a도 내지 제1c도의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 제2a도 내지 제2d도의 구성요소는 동일한 참조번호가 병기되고, 그리고 중복되는 설명은 생략한다.
제2a도를 참고하면, 반도체기판(10)상에, 반도체물질로 이루어진 식각대상막(12)이 형성되어 있고, 그리고 상기 식각대상막(12)의 상부에는 포토리소그라피공정에 의해 소정패턴의 감광막(14)이 형성된다. 이때, 상기 포토리소그라피공정의 수행후에는 감광막물질의 찌꺼기등을 포함하는 유기물찌꺼기(16)가 상기 식각대상막(12)의 골짜기 부분에 남게 된다.
이어, 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각프로세스를 실행하여서, 상기 식각대상막(12)의 표면으로부터 약 100 내지 1500Å의 깊이까지 제거하면, 제2b도에 도시된 바와같이, 상기 골짜기 부분에 있는 유기물찌꺼기(16)도 완전히 제거된다. 상기 플라즈마식각프로세스는 50sccm의 산소(O2)와 20sccm의 CHF3, 제1가스혼합물과, 40mT의 압력및 500Watt의 조건하에서 실행된다. 상기 플라즈마식각프로세스에서 사용되는 제1가스혼합물은 산소와 염소를 함유하는 혼합가스를 사용하여 식각할 수 있고, 바람직하게는 O2와 Cl2의 혼합가스가 사용될 수 있다.
계속해서, 제2b도에 도시된 바와같이, 상기 제1가스혼합물과 다른 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각프로세스에 의거하여, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막(12)을 제거하면, 제2c도와 같은 구조가 형성된다. 상기 제2가스혼합물은 염소와 브롬을 함유하는 혼합가스로서, 바람직하게는 Cl2와 HBr의 혼합가스가 사용된다. 또한, 상기 제2가스혼합물로서, 염소와 불소가 함유된 혼합가스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 Cl2와 SF6의 혼합가스가 사용된다. 또는 상기 제2혼합가스로서 염소와 헬륨이 함유된 혼합가스가 사용될 수 있고, 바람직하게는 Cl2와 He의 혼합가스가 사용된다.
마지막으로, 제2d도에 도시된 바와같이, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 제거하면, 소망하는 식각대상막의 양호한 패턴이 형성될 뿐만아니라 상기 유기물찌꺼기(!6)가 완전히 제거되기 때문에, 상기 식각공정후에도 상기 식각대상물질의 잔유물이 형성되지 않는다.
따라서, 이 실시예에 따른 제조방법에 의하면, 식각공정후에 남아 있는 식각대상물질에 기인한 소자특성의 열화를 방지할 수 있다.
또한 이 실시예에서 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각과 상기 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각은 다른 식각장치내에서 별도로 실행될 수 있고 또는 동일한 식각장치내에서 별도로 실행될 수 있다.
이 실시예에서, 상기 패턴화된 감광막(14)이 반도체기판(10)상에 있는 식각대상막(12)위에 형성되어 있는 것을 설명하고 있으나, 상기 식각 대상막(12)이 바로 반도체기판일 수도 있다.
즉, 반도체기판(10)상에 직접 소정 패턴의 감광막(14)을 형성하여, 상기 반도체기판(10)을 식각할 수 있다. 이후의 공정은 제1실시예의 공정과 동일할 뿐만아니라 그 효과도 동일하게 나타난다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각과 상기 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각을 동일한 식각장치내에서 동시에 실행될 수 있다.
이 경우, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각과 상기 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각을 동일한 식각장치내에서 동시에 수행하는 프로세스는 450mT의 압력, 300Watt의 전력, 0.8cm의 전극갭및, 100sccm의 Cl2와 50sccm의 O2의 혼합가스를 사용하는 조건하에서 실행된다.
이상에서 설명한 본 발명의 반도체장치의 제조방법에 의하면, 소정패턴의 형성을 위한 포토리소그라피공정후에 남아 있는 유기물찌꺼기를 완전히 제거할 수 있기 때문에, 식각대상막의 식각공정중 식각대상물질의 잔유물의 발생을 방지할 수 있고, 그 결과로서 상기 잔유물의 특성에 따라 소자특성에 미치게 되는 악영향을 방지할 수 있다.

Claims (18)

  1. 반도체기판(10)상에 식각대상막(12)을 형성하는 공정과; 상기 식각대상막(12)상에 포토리소그라피로 소정패턴의 감광막(14)을 형성하는 공정과; 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 감광막(14)의 형성후에 상기 식각대상막(12)의 표면을 식각하여 상기 감광막(14)의 패턴사이에 남아 있는 유기물질을 제거하는 공정과; 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각에 의해서, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막(12)을 식각하는 공정과; 상기 감광막(14)을 제거하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 식각대상막(12)은 반도체물질인 반도체장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 식각대상막(12)의 표면을 식각하는 공정은 그 표면으로부터 약 100 내지 1500Å의 깊이까지 제거하는 반도체장치의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 산소와 불소를 함유하는 반도체장치의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 산소와 염소를 함유하는 반도체장치의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 O2와 CHF3의 혼합가스인 반도체장치의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1가스혼합물은 O2와 Cl2의 혼합가스인 반도체장치의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 브롬을 함유하는 반도체장치의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 불소를 함유하는 반도체장치의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 염소와 헬륨을 함유하는 반도체장치의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 HBr의 혼합가스인 반도체장치의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 SG6의 혼합가스인 반도체장치의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 제2가스혼합물은 Cl2와 He의 혼합가스인 반도체장치의 제조방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 유기물질은 상기 감광막의 물질을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각과 상기 제2가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각은 상이한 식각장치를 사용하여 별도로 실행하는 반도체장치의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제1가스혼합물을 사용하는 플라즈마식각은 50sccm의 산소와 20sccm의 CHF3로 이루어진 제1가스혼합물과, 40mT의 압력및 500Watt의 조건하에서 실행되는 반도체장치의 제조방법.
  17. 반도체기판(10)상에 식각대상막(12)을 형성하는 공정과; 상기 식각대상막(12)상에 포토리소그라피로 소정패턴의 감광막(14)을 형성하는 공정과; 제1가스혼합물과 제2가스혼합물을 식각용 가스로 사용하는 동일한 식각장치내에서 실행되는 플라즈마식각에 의해서, 상기 소정패턴의 감광막(14)을 마스크로 사용하여 상기 식각대상막(12)의 표면식각과 상기 식각대상막(12)의 식각을 동시에 실행하는 공정과; 상기 감광막(14)을 제거하는 공정을 포함하는 반도체장치의 제조방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 동시에 실행하는 상기 플라즈마식각은 450mT의 압력, 300Watt의 전력, 0.8cm의 전극갭및, 100sccm의 Cl2와 50sccm의 O2의 혼합가스를 사용하는 조건하에서 실행되는 반도체장치의 제조방법.
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KR100425856B1 (ko) * 1998-03-26 2004-06-18 엘지.필립스 엘시디 주식회사 피식각막식각방법

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