KR100214251B1 - 배선층 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 Al 배선층 형성방법은, 에칭마스크로서 레지스트 막을 이용하여 반도체 기판 상에 형성된 Al함유 전도층을 프레온 가스를 포함한 에칭가스를 이용하여 건조 에칭시키는 단계 이후, F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 가열된 반도체 기판의 표면을 애싱하는 제1애싱단계; H 함유가스, F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 가열 반도체 기판의 표면을 2차 애싱하는 2차 애싱 단계; 및 상기 2차 애싱단계 이후 아민계 용제에서 상기 반도체 기판을 추가로 세정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 상기 제2애싱 단계 후 F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 가열된 반도체 기판의 표면을 3차 애싱하는 3차 애싱단계를 포함하며, 이러한 단계로서, 건조 에칭후, 포스트 처리에서 고속 애싱 및 부산물의 신뢰성 있는 제거가 가능하다.

Description

배선층 형성방법

제1a도는 제1실시예에 따른 제1애싱 단계 후의 기판의 단면도.

제1b도는 제1실시예에 따른 제2애싱 단계 바로 후의 기판의 단면도.

제1c도는 제1실시예에 따른 아민을 포함하는 용제에 의해 기판이 세정된 직후의 기판의 단면도.

제2a도는 제1실시예에 따른 Al막의 건조에칭 처리 바로 전의 기판의 단면도.

제2b도는 제1실시예에 따른 Al막에 대한 건조에칭처리 바로후의 기판의 단면도.

제3도는 본 발명의 실시예들에 사용된 애싱 시스템을 가지는 건조 에칭 시스템의 구조를 도시하는 개략도.

제4a도는 제2실시예에 따른 A1막에 대한 건조에칭 처리 바로전의 기판의 단면도.

제4b도는 제2실시예에 따른 A1막에 대한 건조에칭처리 바로후의 기판에 대한 단면도.

제5도는 제1실시예의 애싱 처리의 각단계에서의 가스, 유량 및 처리시간을 나타낸 도면.

제6도는 제2실시예의 애싱 처리의 각 단계에서의 가스, 유량 및 처리시간을 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : Si기판 12 : 절연막

13 : A1막 14 : 반사방지막

15 : 레지스트패턴 16 : 부산물

17 : 레지스트잔유물

본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 사용된 배선층(wiring layer) 형성 방법에 관한 것으로, 특히 금속첨가제또는 반도체로서 Al 또는 Al 합금으로 기본적으로 이루어진 막을 건조에칭한 후에 애싱(ashing)단계를 포함하는 포스트처리(post-process)에 관한 것이다.

상기 Al 및 Al 합금 막은 이하 총체적으로 Al막이라 한다.

Al막은 각종의 반도체 집적 회로에 사용된 배선 재료중 하나로서 그 Al막은 예를 들면, 순수 Al 막, AlC_U합금막, AlSi 합금막 및 Al -Si-C_U합금막을 포함한다. Al 배선 패턴을 형성함에 있어서, 반도체 기판상에 형성된 절연막상에 Al 막이 첫째로 용착된다. 상기 Al 막상에는 소정의 패턴을 가지는 레지스트막(resist film)이 형성된 다음, 그 Al 막이 에칭마스크(stching mask)로서 레지스트 패턴을 이용하여 에칭되며, 최종으로, 남은 레지스트 패턴이 애싱으로서 제거된다.

Al 막을 애칭하는데에는 BCl₃및 Cl₂등의 Cl를 포함하는 에칭 가스를 이용하여 건조 에칭이 일반적으로 사용된다. Al의 건조에칭동안, 몇가지 부산물이 발생되어, 에칭된 Al 배선층의 측벽과 레지스트 패턴의 표면상에 용착된다. 이러한 부산물은 에칭가스의 조성물인 Cl을 포함한다. 따라서, 에칭된 Al 배선층이 Cl에 의해 부식되며, 기판상에 H₂O가 남으면, Al 배선층이 쉽게 부식되게 된다.

Al 배선층의 부식을 방지하기 위하여, 건조에칭후의 포스트 처리에 여러 연구가 행해지고 있다.

Al의 건조 에칭후의 공지의 애싱 처리는, (1) 플루오로카본(CF₄) 가스 및 산소(O₂) 가스의 혼합가스의 플라즈마를 이용하는 애싱처리, (즉, 일본특허공개 공보 제58-87276호) 및 (2) CH₃OH, C₂H₃OH, CH₃COCH₃, H₂및 CH₄가스, H 함유가스와 산소(O₂)가스 등의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용한 애싱처리(즉, 일본 특허공개공보 제3-83337호)가 있다.

그러나, 전자의 처리를 이용하면, Cl를 함유하며, Al막에칭시 기판표면 및 배선측벽에 부착된 부산물을 충분히 제거하기 어렵다. 기판표면과 배선측벽에 남아 있는 부산물이 배선층의 부식을 일으킨다. 후자의 처리를 이용하면, 실질적인 애싱율을 얻기 위해서는 250℃ 이상으로 기판을 가열할 필요가 있으며, 이러한 가열로 인해 발생되는 반응생성물에 의해 레지스트 표면상의 부산물이 변질 또는 경화되어 레지스트 막을 충분히 제거할 수 없다.

비교적 저온에서 레지스트 층을 제거할 수 있는 것으로 지금까지 제안된 애싱처리에는, F함유가스, H함유가스, O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용한 애싱처리 (본 명세서에서 참고로 하고 있는 USP 5,451,293 호에 대응하는 일본공개특허공보 제5-267157호), F함유가스 및 O₂함유가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하는 애싱 처리에 이어서, H 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하는 애싱처리(일본 공개특허공보 제5-109673)가 있다.

본 발명의 목적은 Al막, 상기 Al막 아래의 절연막, 상기 Al막상에 형성된 반사방지막에 대해 손상을 거의 주지 않으므로써 부산물 및 레지스트층을 신뢰할 수 있는 건조에칭후의 포스트 처리를 포함하는 Al배선층을 형성하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제1양태에 따르면, 반도체 기판상부의 Al 함유 전도층에 레지스트 막을 형성한 후, 이 레지스트 막을 에칭마스크로 이용하여, 프레온 가스를 포함한 에칭 가스에 의해 상기 전도층을 건조 에칭하는 건조 에칭 단계와 ; F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판의 표면을 애싱하는 제1애싱단계와; H 함유가스, F 함유가스, O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 2차 애싱하는 제2애싱단계; 및 상기 제2애싱 단계 종료 후, 아민계(amine) 용제에서 상기 반도체 기판을 세정하여, 상기 프레온 가스에 기인하는 측면 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al배선층 형성방법이 제공된다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 반도체 기판상부에 Al 함유 전도층과, 노출광의 반사를 감소시키는 기능을 가지는 Si로 된 반사방지막과, 레지스트 막을 차례로 형성한 후, 이 레지스트 막을 에칭마스크로 이용하여 프레온 가스를 포함한 에칭 가스에 의해 상기 전도층을 건조 에칭하는 건조 에칭 단계와; F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판의 표면을 애싱하는 제1애싱 단계와; H 함유가스, F 함유가스, O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 2차 애싱하는 제2애싱단계; F 함유가스 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 3차 애싱하는 제3애싱단계; 및, 아민계 용제에서 상기 반도체 기판을 추가로 세정하여, 상기 프레온 가스에 기인하는 측면 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법이 제공된다.

이러한 배선층 형성 방법을 이용하므로, Al 배선 패턴의 측벽 또는 다른 영역상에 용착된 부산물이 열에 의해 변질, 경화되어도, 상이한 형태의 가스를 이용하여 2이상의 플라즈마 애싱단계를 실행하여 레지스트층 및 부산물이 용제세정에 의해 완전히 제거될 수 있다.

반사방지막으로서 Al배선층상에 형성된 TiN 또는 TioN막이 에칭되지 않은 채로 남게 된 경우에도, 두 단계를 이용하는 제1플라즈마 애싱방법이 효과적이다. Si막이 반사방지막으로 사용되어도, 상기 후술한 3단계를 이용하는 플라즈마 애싱방법으로써 부산물이 신뢰성 있게 제거될 수 있다.

Al막 상에 레지스트 패턴을 형성하기 위해서, 상기 Al막의 표면상에 레지스트 막이 일차로 코팅된다. 다음 레지스트 막이 선택적으로 노출된 후 레지스트 패턴을 얻도록 현상된다. 레지스트 막 아래의 Al막에서 노출광이 반사되므로, 그 반사광이 레지스트 패턴을 변형시킨다. Al막의 표면이 불규칙한 경우, Al막의 표면으로부터 반사노출광이 상기 불규칙영역에서 분산, 집속되어서, 상기 레지스트 패턴이 변형되기 쉽다.

레지스트 패턴의 상기 변형을 방지하기 위하여, Al막 상에 반사방지막이 형성되며, 레지스트 막이 상기 반사방지막 상에 코팅된다. 상기 반사방지막에서 노출광이 감쇄되므로, Al막의 표면에 닿는 노출광의 강도가 낮아진다. 따라서, Al막의 표면에 도달한 광의 강도가 저하된다. 반사방지막과 Al막에서 반사된 광이 이상(異相 : out of phase)으로 중첩되는 경우, 반사광의 강도가 더욱 감쇄된다. 따라서, 레지스트 패턴의 변형이 억제될 수 있다.

Al막이 패턴화 된 후, Al 배선층상에 반사방지막을 남겨두는 것이 때로 효과적이다. Al막에 대한 건조에칭처리 및 이어지는 애싱처리의 조건은 Al막 위에 형성된 반사방지막의 특성에 따른다.

반사방지막을 가진 Al막에 대한 건조에칭처리 및 포스트 처리를 기술한다.

[제1실시예]

반사방지막으로서 TiN막 또는 TioN막을 사용하는 경우에, Al막에 대한 건조에칭처리 및 포스트처리를 기술한다.

제2a도는 에칭전의 기판의 단면도로서, 예를 들면, 실화실리콘으로 이루어진 절연막(12)이 Si 기판(11)상에 형성된다. 상기 절연막(12)상에는 스퍼터링(sputtering) 또는 다른 용착 방법을 이용하여 약 수백 ㎚의 두께로 Al막(13)이 형성된다. Ti 막 및 Ti/TiN 막 등의 장벽 금속막이 Al막(13) 아래에 형성될 수 있다.

TiN 또는 TioN의 반사 방지막(14)이 Al막(13)상에 형성되며, 소정의 배선패턴을 가지는 레지스트 층(15)이 반사방지막(14)상에 형성되며, 상기 레지스트패턴(15)은 에칭처리 시 지속될 수 있는 충분한 막 두께를 가진다. 반사방지막(14)이 형성되므로, 상기 레지스트패턴(15)의 형상은 거의 변형되지 않으며, 단지 그 하부 부분 상에 소형 스커트가 형성된다.

제3도는 Al 막 에칭을 위한 에칭시스템이 구조를 도시하는데, 도시처럼, 상기 에칭시스템은 애싱시스템이며, 에칭 챔버(31)가 제3도의 좌측에 애싱챔버(33)가 우측에 도시된다. 진공으로 될 수 있는 수송 챔버(32)가 상기 챔버(31, 33)사이에 설치된다.

에칭 챔버(31)의 내측은 배기구(34)를 통해 진공 배기되며, 소정의 저압으로 유지된다. BCl₃및 Cl₂등의 Cl를 포함하는 에칭가스가 가스 공급구(35)를 통해 에칭 챔버(31)에 공급된다. 좁은 간격(0.3∼0.7 미크론미터)을 가지는 배선패턴이 본 발명에 이용되며, 이 패턴은 배선의 측면이 거칠게 되는 것을 방지하기 위해서 두꺼운 측면 보호막을 필요로 한다. 이 실시예에서, F-32(프레온 32)가 상기 측면보호 후막의 형성을 촉진키 위해서 BCl₃및 Cl₂의 혼합물에 첨가된다. 애칭 챔버(31)의 압력은 플라즈마가 발생, 지속되게 하도록 제어된다.

마이크로파 및 자계를 이용하여 베이스기판(39) 상에 놓여진 기판(40)의 위에서 고밀도 전자사이클로트론 공명(ECR) 플라즈마가 발생된다. 상기 마이크로파는 외부마이크로파 발생기(36)로서 발생되며, 도파관(37)에 의해 에칭 챔버(31) 주위에 놓여진 코일(38)에 의해 발생되며, 상기 플라즈마에서 여과된 에칭가스가 Al막과 그 위에 형성된 반사방지막을 에칭한다. 제2b도는 상기 Al막 및 반사방지막이 상기 에칭시스템에 의해 에칭된 직후의 기판의 단면도이다. 에칭마스크로서 레지스트패턴(15)을 이용하므로, TiN 또는 TioN으로 이루어진 반사방지막(14) 및 Al 막(13)이 에칭된다. 에칭처리동안 발생된 부산물(측면보호막)(16)이 에칭된 Al막(13) 및 반사방지막(14)의 측벽 및 레지스트 패턴(15)의 상부면과 측벽상에 형성된다. 상기 부산물(16)은 에치가스, 에칭된 물질 및 레지스트 물질의 혼합물을 가진다. 예를 들면, 부산물(16)은 AlClx, CuClx, Al, C, Cl, F, H 및 다른 요소를 포함한다. 에칭가스의 이온이 레지스트 표면층에 주입된다.

반사방지막 및 Al막이 에칭된 후, 기판(40)은 대기중으로의 노출 없이 운반 챔버(32)를 통해 에칭 챔버(31)로부터 애싱 챔버(33)로 이송된다.

상기 애싱 챔버(33)의 내측은 배기구(41)를 통해서 진공 배기되며, 소정의 저압으로 유지된다. 기판(40)은 기판베이스(45)에 제공되는 히터(46)로서 180°내지 250℃로 가열된다. 가스 공급구(42)를 통해 애싱 챔버(33)로 반응가스가 공급된다.

제3도의 도시처럼, 외부 마이크로파발생기(43)에 의해 발생된 마이크로파가 도파관(44)을 거쳐서 애싱 챔버(33)로 공급되어 반응가스의 플라즈마를 발생한다.

애싱처리는 다음의 두 단계로 실행되는데, 제5도는 애싱처리의 각 단계에서의 가스, 유량, 및 처리시간을 나타낸다.

제1단계에서, 에칭 처리동안 발생된 기판사의 레지스트 막 반응가스로서, O₂가스 및 F 함유가스를 이용하여 애싱되며, 또한, O₂가스 및 F 함유가스를 이용하여 애싱 단계를 거쳐서 대량의 부산물이 제거된다.

예를 들면, F 함유가스로서 CHF₃가 사용된다. 애싱속도의 면내균일도는 O₂가스대 CHF₃가스의 유량비를 15 내지 30으로 설정하므로 개선될 수 있다. 보다 양호하게는 제5도에 나타낸 바와 같이, O₂가스대 CHF₃의 유량비를 400sc㎝의 O₂가스의 유량 및 20sc㎝의 유량을 갖는 20으로 설정된다. 애싱 처리 시간은 15 내지 15초이다.

상기 애싱처리는 에칭처리 시 발생된 레지스트 층 및 부산물을 용해하여 기판에서 그것들을 제거할 수 있는 처리로서 정의된다.

상기 애싱처리는 플라즈마 원조 환경에서 행해지며, 산소를 포함하는 플라즈마 원조 애싱처리의 반응 매커니즘은 다음과 같이 고려된다.

CxHy + {2x + (y/2)} O (래디컬)→xCO₂↑ + (y/2)H₂O

즉, 상기 플라즈마에서 발생된 산소 래디컬은 상기 레지스트 상기 레지스트 물질에 포함된 유기물질과 반응하여, 상기 레지스트 물질은 산화, 용해된다.

기판이 가열되면, 상기 레지스트 층이 일반적으로 고속에서 애싱될 수 있지만, 부산물(16)이 변질, 경화되므로 애싱으로 제거되기 어렵다. 상기 실시예에서는, 큰 애싱능력을 가지는 F함유 가스가 반응가스로서 사용되므로, 상기 변질, 경화된 부산물(16)이 비교적 용이하게 애싱으로 제거될수 있다.

제1a도는 제1단계의 애싱처리가 실행된 직후의 기판의 단면도로서, Al 배선층의 측벽, 반사방지막 및 레지스트패턴의 표면상에 용착된 부산물(16)의 일부가 레지스트 패턴(15)과 함께 애싱되어 제거된다.

제1a도에 도시한 파선은 레지스트패턴(15)의 단면 및 제1단계의 애싱처리가 행해지기 전의 두터운 부산물(16)의 단면을 도시한다. 제1애싱단계의 완료시, 상기 두터운 부산물이 얇아지며, 그 얇아진 부산물이 후속 애싱 단계를 통해 용이하게 제거될 수 있다.

제2단계의 애싱처리가 제1단계이후 연속해서 실행되며, 이 2단계에서는 반응가스로서 제1단계의 O₂가스 및 F 함유가스 이외에 H 함유가스를 이용한다. 제1단계와 유사하게, 기판온도는 180℃에서 250℃로 설정된다.

상기 H 함유가스는 상기 Al 배선층의 측벽상에 용착된 부산물의 Cl 혼합물과 반응하여 HCl을 발생시킨다. 상기 제1단계에서 제거되지 않은 Cl 혼합물이 효과적으로 제거될 수 있다. 예를 들면, H 함유가스로서 CH₃OH가 사용되며, F 함유가스로서, 제1단계와 유사하게 CHF₃가 사용될 수 있다.

CH₃OH의 유량이 60sc㎝ 이하로 설정되면, 부산물의 Cl 혼합물의 제거효과가 만족스럽게 얻어질 수 없다. 반대로, CH₃OH의 유량이 100sc㎝ 이상으로 설정되면, 다른 가스에 비해 F 함유가스의 분압이 낮아져서, 애싱이 충분히 진전되지 않는다. 따라서, 400sc㎝의 유량을 가지는 O₂를 포함한 CH₃OH의 유량을 60 내지 100sc㎝으로 설정하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, O₂가스대 CH₃OH 가스의 유량을 약 7 대 4로 설정한다.

CHF₃는 강한 애싱 력을 가져서, 그 유량이 높아도 애싱이 향상된다.

Al 배선층의 표면은 부산물이 거의 완전히 에칭되고, Al 배선층의 측벽이 노출된 후, 에칭에 의해 손상될 수 있다. CHF₃가 전혀 사용되지 않는다면, 변화, 경화된 부산물이 충분히 애싱될 수 없다. 따라서, 400sc㎝의 유량을 가지는 O₂를 포함해서 제1단계에서의 CHF₃의 유량이하 즉, 5 내지 15sc㎝으로 CHF₃유량을 설정하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, O₂가스 대 CHF₃가스의 유량비는 약 80 대 26으로 설정된다.

3가지 유형의 가스 즉, O₂, CHF₃및 CH₃OH가 사용되면, 그 유량을 제5도에서처럼 각기 400sc㎝, 10sc㎝ 및 80sc㎝으로 설정된다.

소량의 잔유물을 가지는 레지스트 막이 완전히 제거되기까지 제2애싱단계가 지속된다. 따라서, 처리시간은 레지스트 막의 두께에 따르며, 이 실시예에서는 50 내지 120초로 설정된다.

반사방지막(14), Al막(13), 및 절연막(12)의 표면이 플라즈마로 손상되는 것을 방지하기 위해서 부산물 및 레지스트 막이 완전히 제거되지만 그 잔유물이 소량 남아 있는 때에 애싱은 종료되지 않는다.

제1b도는 제2의 애싱단계가 완료된 직후의 Al 배선층의 단면도를 도시한다. Al배선층의 측벽상에 용착된 부산물(16) 및 반사방지막 상의 레지스트 막이 거의 애싱되어 제거되며, 단지, 박막의 부산물(16) 및 레지스트 잔유물(17)이 남는다. 상기 부산물은 레지스트 막보다 애싱되기 어려우므로, 반사방지막(14)의 측벽에 걸쳐 돌출 부산물(16)이 남는다.

나머지 부산물(16)의 Cl혼합물을 제2애싱단계의 종료시 거의 제거된다.

제1 및 2단계의 애싱처리가 완료된 후, 기판이 애싱 챔버로부터 취출되어 약 3∼10분간 40∼85℃의 온도에서 아민계 용제에 담겨져서 세정된다. 기판상의 박막의 부산물(16) 및 레지스트 잔유물(17)이 제거되며, 아민계 용제가 측면상에 아직 남아있는 부산물을 제거할 수 있으며, 레지스트 물질, 발생피트, 거친측벽, Al 배선층의 측면 에칭이 없어질 수 있다.

아민계 용제으로서, 30중량 %의 모노옥탄올아민 및 70중량 %의 디메틸 술폰산의 혼합 용제가 사용될 수 있다.

제1c도는 기판이 아민계 용제에서 세정된 후의 기판의 단면도이다. 거의 모든 부산물(16) 및 레지스트 잔유물(17)이 제거된다.

레지스트패턴하의 TiN 또는 TioN의 반사방지막이 거의 에칭되지 않고 남는다. 제1실시예의 방법이 상기 반사방지막이 Al배선패턴 상에 남겨지도록 의도된 경우에 효과적이다.

[제2실시예]

반사방지막으로서 Si막을 사용함에 있어, Al막의 건조에칭후의 포스트처리를 기술한다.

제4a도는 Al막이 에칭되기 직전의 기판의 단면도로서, 제1실시예와 유사하며, Al막(13)이 Si기판(11)상에 형성된 절연막(12)상에 용착된다. 반사방지막으로서, 무정형 또는 폴리크리스탈라인 Si의 Si막이 Al막(13)상에 형성된다.

소정의 패턴을 가지는 레지스트 막(15)이 반사방지막(51)상에 형성된다. Si막의 반사방지효과 즉, 레지스트 막의 노출동안, Al표면에서 반사된 광 강도의 저감효과가 제1실시예에 사용된 TiN 또는 TioN 막보다 다소 약하다. 따라서, 포지티브레지스트 층이 사용되면, 노치(52)가 제4a도의 파선으로 경계된 부분에서 도시한 바와 같이 반사노출광의 영향으로 레지스트 패턴(15)의 하부부분에 형성된다.

제4b도는 제1실시예와 유사한 조건에서 Al막(13) 및 Si막(51)이 건조 애칭된 직후의 기판의 단면도로서, 제1실시예와 유사하게, 건조에칭동안 발생된 부산물(53)이 상기 에칭된 Al막(13) 및 Si막(51)의 측벽 및 레지스트패턴(15)의 표면상에 용착된다. 이러한 부산물(53)이 레지스트패턴(15)의 하부부분에서 노치(52)에서 두텁게 용착된다.

애싱처리를 기술한다. 상기 애싱처리는 다음의 3단계에서 양호하게 행해진다. 제6도는 애싱처리의 각 단계에서의 가스, 유량 및 처리시간을 나타낸다.

제1 및 제2단계의 애싱 처리가 제1실시예와 동일한 조건에서 실행된다. 제1애싱단계에서, 기판상의 레지스트층 및 에칭처리 시 발생된 부산물이 반응가스로서 O₂가스 및 F 함유가스를 이용하여 애싱된다. 그후 제2애싱단계에서, O₂가스 및 F 함유가스가 부산물의 Cl혼합물을 효과적으로 제거하도록 반응가스로서 사용된다.

기판온도 조건 및 가스유량 조건은 제1실시예와 유사한 조건으로 될 수 있다.

제2애싱 단계의 종료시에, 레지스트층이 거의 애싱되어 제거된다. 그러나, 반사방지막으로서 Si막을 사용하는 경우에, 레지스트 패턴의 하부부분내의 노치(52)에 용착된 부산물이 종종 제거되지 않은 채로 남는다. 아민계 용제에 의한 세정이 제2애싱단계후 실행되면 몇몇의 경우에서 노치에 남아있는 부산물이 완전히 제거되지 않는다.

반사방지막으로서, Si막을 이용하는 이 실시예에 있어서, 제3애싱단계를 추가로 실행하는 것이 바람직하다. 레지스트 층이 거의 애싱되어 제거되므로, 제3단계에서 애싱되야 할 주요대상은 노치 아래에 잔유하는 분해, 경화된 부산물이다. 따라서, 이 분해, 경화된 상기 부산물을 애싱할 수 있는 F 함유가스의 유량을 증가시키므로, 제3애싱단계를 실행하는 것이 바람직하다.

제3애싱 단계의 조건은 제1애싱 단계의 조건과 동일하게 설정된다. 이 애싱단계는 기판온도가 180℃ 내지 250℃로 설정되며, O₂가스 및 CHF₃가스가 반응가스로서 사용되며, O₂/CHF₃의 유량이 15 내지 30으로 설정된다. 예를 들면, 제6도에 도시한 바와 같이, O₂가스의 유량은 400sc㎝ 그리고 CHF₃가스의 유량은 20sc㎝으로 설정되어, O₂/CHF₃의 유량이 20으로 설정된다.

제3애싱 단계이전에 대부분의 레지스트 층이 이미 애싱되어, 잔유물만 제외하고 제거되며, 반사방지막 Si막이 부분적으로 노출된다. Si막이 TiN 또는 TioN 막보다 애싱에 탄성적이지만, 이 Si막은 제3애싱단계의 조건에서 다소 에칭된다. 따라서, 5초 또는 그 이하로 가능한 한 짧게 애싱처리시간을 설정하는 것이 바람직하다. 제3 애싱단계의 완료 후, 기판이 애싱 챔버에서 취출되어 제1실시예와 유사하게 약 40∼85℃에서 아민계 용제에서 세정된다. 이로써 기판상의 거의 모든 부산물 및 레지스트 층이 제거되고, 단지 반사방지 Si막의 표면만이 다소 에칭된다.

제1 실시예에서와 같이, TiN 또는 TioN 막이 반사방지막으로서 사용되면, 상기 레지스트 패턴 아래에 노치가 거의 생성되지 않는다. 상기 레지스트 층 및 부산물을 제거하는 데에는 2단계의 애싱처리로 충분하며, 반사방지 Si막에서와 같이, 제3애싱 단계는 불필요하다. 제3애싱 단계가 제2실시예와 동일한 조건에서 행해지는 경우, TiN 또는 TioN 막이 상당히 에칭된다. 따라서 상기 TiN 또는 TioN 막이 애싱 후 남겨지도록 의도되는 경우, 제1실시예의 단지 그 애싱단계만을 실행하는 것이 바람직하다.

상기 제1 및 제2실시예에서, CHF₃가스가 F 함유가스로서 사용된다.

다양한 다른 가스가 사용될 수 있다, F 함유가스는 O₂가스와 반응시키므로, 비휘발성 가스를 발생치 않도록 한다. 예를 들면, CH₄, C2F₆, NF₃및 SF₆등의 가스가 사용된다.

상기 실시예들에서, CH₃OH 가스가 H 함유가스로서 사용된다. H 함유가스는 Cl 혼합물과 반응시켜 비휘발성 HCl을 발생시키므로, 부산물의 Cl 혼합물을 제거할 수 있도록 하게 한다. 예를 들면, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂및 CH₄등의 가스가 사용된다.

제1 및 2 실시예에 사용된 CHF₃가스가 F 및 H 모두를 함유하고, F 및 H에 의해 알려진 효과를 갖지만, Cl 혼합물을 효과적으로 제거하도록 상기 실시예에서와 같이 CHF₃가스에 H 함유가스를 추가하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서, 기판이 가열되는 동안 2 내지 3 애싱단계가 실행된다.

상기 부산물이 기판가열로서 분해, 경화되어도, 그렇게 생긴 부산물은 F 함유가스가 반응가스로서 사용되므로, 에칭 및 제거될 수 있다.

기판온도가 상승함에 따라, 레지스트 에칭 속도 및 처리속도가 향상될 수 있다.

제2애싱 단계에서, H 함유가스가 반응가스로서 사용되므로, 부산물내의 Cl 혼합물이 효과적으로 제거될 수 있다.

애싱시 기판이 가열되므로, H₂O 가 기판표면상에 있기 어렵다. 또한, F 함유가스가 사용되므로, 이 가스가 경우에 따라 H₂O와 반응하여 H₂O 가스가 효과적으로 제거될 수 있다. 따라서, 애싱처리 후에 Al 배선층이 부식되는 것을 방지할 수 있다.

제2실시예에서, Si막이 반사방지막으로 사용되어도, Si 화합물 SiN 등의 다른 막이 3애싱 단계를 효과적으로 실행하도록 반사방지막으로 사용될 수 있다.

본 발명은 양호한 실시예와 관련하여 기술되었는 바, 상기 실시예로만 제한되지 않으며, 예를 들면, 애싱시스템은 마이크로파 플라즈마 애셔(asher)로만 제한되지 않으며, 다이오드 병렬 플레이트 플라즈마 애셔 등의 다른 타입의 애싱 시스템이 사용될 수 있으며, 에칭 처리 시 배선용 측면 보호막을 형성하도록 혼합물 BCl₃및 Cl₂에 F-32가 가해진다. 그러나, F-32 대신 CHF₃가 사용될 수 있다. BCl₃및 Cl₂를 포함치 않는 다른 에칭가스혼합물에 있어서, F-32 및 CHF₃를 이용치 않고 두터운 측면보호막이 형성될 수 있어서, 그러한 첨가가스는 제거된다. 당업자라면 본 발명을 그 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈치 않고 여러 가지로 변형 실시할 수 있다.

Claims (17)

1. 반도체 기판상부의 Al 함유 전도층에 레지스트 막을 형성한 후, 이 레지스트 막을 에칭마스크로 이용하여, 프레온 가스를 포함한 에칭 가스에 의해 상기 전도층을 건조 에칭하는 건조 에칭 단계와; F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판의 표면을 애싱하는 제1애싱단계와; H 함유가스, F 함유가스, O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 2차 애싱하는 제2애싱단계; 및 상기 제2애싱 단계 종료 후, 아민계 용제에서 상기 반도체 기판을 세정하여, 상기 프레온 가스에 기인하는 측면 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al배선층 형성방법.
2. 제1항에 있어서, 각 애싱단계에서, 상기 반도체 기판의 온도는 180℃ 내지 250℃에 설정되는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
3. 제1항에 있어서, 노출광의 반사를 감소시키는 기능을 가지는 반사방지막이 상기 Al함유 전도층의 표면상에 형성되며, 상기 레지스트막이 상기 반사방지막상에 형성되는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및 그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
5. 제2항에 있어서, 노출광의 반사를 감소시키는 기능을 가지는 반사방지막이 상기 Al함유 전도층의 표면상에 형성되며, 상기 레지스트막이 상기 반사방지막 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
6. 제2항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및 그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH_3,H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
8. 제3항에 있어서, 상기 반사방지막은 TiN, TioN으로 이루어진 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
9. 제4항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH 인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및 그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
11. 제8항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
12. 반도체 기판상부에 Al 함유 전도층과, 노출광의 반사를 감소시키는 기능을 가지는 Si로 된 반사방지막과, 레지스트 막을 차례로 형성한 후, 이 레지스트 막을 에칭마스크로 이용하여 프레온 가스를 포함한 에칭 가스에 의해 상기 전도층을 건조 에칭하는 건조 에칭 단계와; F 함유가스 및 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판의 표면을 애싱하는 제1애싱 단계; H 함유가스, F 함유가스, O₂갓의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 2차 애싱하는 제2애싱단계; F 함유가스 O₂가스의 혼합가스로 된 플라즈마를 이용하여 상기 반도체 기판을 애싱하는 제3애싱단계; 및, 아민계 용제에서 상기 반도체 기판을 추가로 세정하여, 상기 프레온 가스에 기인하는 측면 보호막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성 방법.
13. 제12항에 있어서, 각 애싱단계에서, 상기 반도체 기판의 온도는 180℃ 내지 250℃에 설정되는 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
14. 제12항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CH₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및 그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃, CF₄, C₂F₆, NF₃, SF₆및 그들의 혼합 가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH, C₂H₅OH, CH₃COCH₃, H₂, CH₄및 그들의 혼합가스로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 타입의 가스인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.
17. 제13항에 있어서, 상기 F 함유가스는 CHF₃이며, 상기 H 함유가스는 CH₃OH인 것을 특징으로 하는 Al 배선층 형성방법.