KR0171735B1 - 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속식각 공정 후 순수를 사용하여 세정하는 공정에서 순수에 소량의 암모니아 가스를 용해시켜 순수를 약알카리성으로 변하게 하여 이 용액이 기판 위에 잔존하는 염소이온과 중화반응을 일으키면서 세정을 염소이온을 완벽하게 제거하고, 또한 순수에 암모니아 가스를 용해시켜 주므로서 순수의 비저항값을 저하시켜 국부전지 효과에 의해 금속배선층이 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법

본 발명은 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법에 관한 것으로, 특히 64M DRAM 이상의 반도체 소자의 제조 공정중 금속배선층 형성을 위한 금속식각 공정 후 금속의 부식을 방지하기 위한 세정공정에 관한 것이다.

반도체 제조공정에서 금속배선층으로 사용되는 물질은 주로 Al-Si 합금막이 사용되었으나 점차 금속막 특성의 개선이 요구됨에 따라서 현재는 일렉트로-마이그레이션(ELECTRO-MIGRATION) 특성이 우수한 Al-Si-Cu 합금막이 널리 사용되어지고 있다.

일반적으로 금속배선층의 부식은 금속식각 공정 후 기판위에 금속막 식각시 사용하는 염소이온이 잔존하게 되어, 이것이 수분과 결합하여 염산으로 변화되어 금속을 부식시키게 된다.

따라서, 종래의 일례에 따른 금속 부식 방법은 금속식각 공정 후 감광막을 제거하고 순수만을 사용해서 기판을 세정하여 기판위에 잔존하는 염소이온을 제거하는 방법이다.

그러나, 상기 종래의 방법과 같이 순수만을 사용한 세정공정에서는 기판위의 염소이온을 완벽하게 제거하기 어려워 대기중에 장시간 보관할 경우 부식이 발생하고 또한 국부전지(ELECTRO-GALVANIC CELL) 효과가 나타나 금속배선층이 떨어져 나가는 문제점이 있었다.

그리고, 종래의 다른 금속 부식 방법은 금속식각 공정시 염소가스를 주성분으로 하는 식각가스를 사용해서 금속막을 식각하고 동일 장비에서 플루오린계 가스를 사용해서 기판 및 금속막 위에 잔존하는 염소이온을 차환해주고, 감광막 제거 후 순수를 사용해서 기판을 세정하는 방법이다.

그러나, 상기 종래의 방법 역시 플루오린계 가스를 사용해서 염소이온을 완벽하게 제거하기는 어려우며 또한 순수를 사용하는 경우 국부전지 효과에 의해 금속배선층이 떨어져 나가는 문제점이 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 금속식각 공정 후 순수를 사용하여 세정하는 공정에서 순수에 소량의 암모니아 가스를 용해시켜 순수를 약알카리성으로 변하게 하여 이 용액이 기판 위에 잔존하는 염소이온과 중화반응을 일으키면서 세정을 염소이온을 완벽하게 제거하고, 또한 순수에 암모니아 가스를 용해시켜 줌으로서 순수의 비저항값을 저하시켜 국부전지 효과에 의해 금속배선층이 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법에 있어서, 감광막 패턴을 이용하여 반도체 소자의 금속배선을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계; 및 잔류되어 있는 식각가스를 제거하기 위하여 순수에 암모니아 가스를 용해시킨 약알카리성 용액을 이용하여 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 건식식각 장비내에서 감광막 제거공정과 순수 세정공정이 일관공정으로 처리되는 경우는 식각챔버내에서 염소가스를 주성분으로 하는 식각가스를 사용하여 금속막을 식각하고 감광막 제거장치내에서 산소 플라즈마를 이용하여 감광막을 제거한 후 세정장치에서 암모니아 가스를 용해시킨 순수용액을 웨이퍼 위에 공급하여 세정한다. 이때 암모니아 가스 공급관과 순수 공급관을 병렬로 연결시켜 순수에 암모니아 가스를 용해시킨다.

그리고, 금속식각 공정과 세정공정을 별도로 진행하는 경우는 금속식각 공정 후 감광막을 제거한 웨이퍼를 세정장치의 린스조(RINSE BATH) 또는 QDR(QUICK DUMP RINSE)에서 세정할 때 순수에 암모니아 가스를 용해시켜 세정한다.

순수에 암모니아 가스를 용해시키면 순수용액은 약한 알카리성질을 갖게 된다. 이와 같은 용액으로 금속식각이 끝난 웨이퍼를 세정하게 되면 금속식각 후 기판 위에 잔존하던 염소이온은 알카리성 순수 용액과의 중화반응으로 완벽하게 제거된다.

이때 세정공정에서 암모니아 가스의 첨가는 공정실험을 통해 결정된다. 예를 들어 건식식각 장비내에서 일관공정으로 처리하는 경우에는 금속식각 공정 → 감광막 제거공정 → 상온에서 암모니아 가스 포함한 순수로 세정(40∼60sec) → 암모니아 가스 포함하지 않은 순수로 세정(70sec) → 건조의 공정단계를 거치는데, 이때 암모니아의 첨가량은 순수의 비저항이 4KΩ-Cm 이하가 되도록 조절한다.

그리고, 별도의 세정장치에서 처리하는 경우에는 건식식각 장비에서 금속막 식각공정을 수행한 후, 감광막 제거장비에서 감광막 제거공정을 수행한다. 이어서, 암모니아 가스 포함 순수의 린스조 또는 QDR에서 약 3∼15분간 세정하고, 암모니아 가스 포함하지 않은 순수의 린스조 또는 QDR에서 약 3∼15분간 세정한 후 상기 금속막 패턴을 가지는 웨이퍼를 건조시킨다. 마찬가지로 암모니아의 첨가량은 순수의 비저항이 4KΩ-Cm 이하가 되도록 조절한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 세정방법은 기판 위에 잔존하던 염소이온을 완벽하게 제거하게 되어 금속배선층의 부식을 방지할 수 있으며 또한 순수의 비저항값을 저하시켜 국부전지 효과에 의한 금속막이 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있다. 따라서, 공정 후 장시간 공기중에 노출되는 경우에도 금속배선층의 부식을 방지할 수 있고 또한 국부전지 효과에 의한 금속배선층의 일부가 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있어 종래 기술보다 공정의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법에 있어서, 감광막 패턴을 이용하여 반도체 소자의 금속배선을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계; 및 잔류되어 있는 식각가스를 제거하기 위하여 순수에 암모니아 가스를 용해시킨 약알카리성 용액을 이용하여 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 약알카리성 용액을 이용하여 웨이퍼를 세정한 후 암모니아 가스 포함하지 않은 순수로 세정하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속배선을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계, 및 웨이퍼 세정 단계는 동일한 건식식각 장비에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 세정 단계는 습식식각 장비의 세정조에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 웨이퍼 세정 단계는 순수 공급라인에 암모니아 가스 공급라인을 병렬로 연결시켜 순수에 암모니아 가스를 첨가하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
6. 제1항에 있어서, 암모니아 가스의 첨가량은 순수의 비저항값을 1KΩ-CM 이하로 조절할 수 있는 양인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 약알카리성 순수 용액을 이용한 웨이퍼 세정시간은 40∼60sec인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.
8. 제4항에 있어서, 상기 약알카리성 순수 용액을 이용한 웨이퍼 세정시간은 3∼15분인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 금속배선 부식 방지 방법.