KR100275942B1 - 반도체의건식각공정에서발생하는폴리머제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼의 금속공정시 바이어(Via) 건식각되어 형성된 컨택홀의 공정면상에 생성되는 폴리머를 제거하기 위하여 불산(HF)가스를 사용하는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법에 관한 것으로 종래의 금속공정시의 바이어 건식각 후에 발생하는 폴리머를 제거할 때 금속이 식각되며 발생하는 폴리머의 제거가 어렵고 후처리 공정이 복잡하며 폴리머를 제거하는 NMD-3용액에 의하여 식각이 빠르게 진행되어 금속배선층이 측면식각되면서 배선이 단선되는 한편 노출된 부위에 공정 챔버내에 잔류하는 염소가스와 같은 부식성 가스에 의하여 부식이 발생하는 문제점이 있었던바 본 발명은 건식각 공정에서 불산과 질소가스를 혼합한 폴리머 제거가스를 웨이퍼가 적재된 공정챔버내로 주입하여 금속배선의 훼손없이 금속식각에 의하여 발생한 폴리머의 제거가 용이하고 후처리 공정이 단순하며 잔류하는 염소이온을 제거하므로써 부식을 방지하는 잇점이 있는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법이다.

Description

반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법{Method of riding polymer for fabricating semiconductor}
본 발명은 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 웨이퍼의 금속공정시 바이어(Via) 건식각되어 형성된 컨택홀의 공정면상에 생성되는 폴리머를 제거하기 위하여 불산(HF)가스를 사용하는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법에 관한 것이다.
종래 금속공정시 웨이퍼의 바이어 건식각은 도 1a에서 도시된 바와같이 웨이퍼(1)의 표면에 형성되고 상부경계층(5)과 알루미늄층(7) 및 하부경계층(9)이 순차적으로 적층되는 금속배선(3)과, 상기 금속배선(3)상에 형성되는 층간금속층(11)과, 상기 층간금속층(11)의 상측에 도포되어 식각부위만을 노출시키는 포토레지스트층(13)으로 구성된다.
이러한 금속배선에 대한 바이어 건식각과정은 도 1a에서처럼 금속배선(3)상에 식각하고자 하는 부위가 노출된 상태로 포토레지스트층(13)이 도포되어 식각공정이 진행되면, 도 1b와 같이 층간금속층(11)이 식각되면서 컨텍홀(15)의 공정면 내측에 CXOY성분의폴리머(17)가 형성된다.
한편, 식각시 생성되는 상기 폴리머는 통상의 폴리머 제거공정 및 아쉬(Ash)제거 공정을 거치고 다시 폴리머 제거공정을 재실시한 후 현상처리용액의 일종인 NMD-3용액에 의하여 도 1c에서 도시된 바와같이 최종적으로 폴리머(17)가 제거된 상태에서 금속배선(3)의 식각이 완료된다.
그러나, 종래의 금속공정시의 바이어 건식각 후에 발생하는 폴리머를 제거할 때 금속이 식각되며 발생하는 폴리머의 제거가 어렵고 후처리 공정이 복잡하며 폴리머를 제거하는 NMD-3용액에 의하여 식각이 빠르게 진행되어 금속배선층이 측면식각되면서 배선이 단선되는 문제점이 있다.
또한 상기 금속배선층이 측면식각되면서 노출된 부위에 공정 챔버내에 잔류하는 염소가스와 같은 부식성 가스에 의하여 부식이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 건식각 공정에서 불산과 질소(N2)가스를 혼합한 폴리머 제거가스를 웨이퍼가 적재된 공정챔버내로 주입하여 금속배선의 훼손없이 금속식각에 의하여 발생한 폴리머를 제거하는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법을 제공하는 데 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 목적을 달성하고자, 초순도의 질소가스와 불산이 상호 혼합되어 폴리머 제거가스를 형성하는 단계와, 상기 폴리머 제거가스가 웨이퍼의 건식각시 생성된 폴리머에 공급되어 폴리머 제거가스의 불산성분과 상호 화학반응하여 폴리머를 제거하는 단계와, 상기 폴리머 제거가스의 질소성분과 건식각시 발생한 염소이온이 상호 치환반응하여 염소이온을 제거하는 단계와, 상기 각 단계에서 발생한 불순물을 제거하는 아쉬공정 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 바이어 건식각과정을 도시한 공정도이고,
도 2는 본 발명의 건식각장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,
도 3은 본 발명의 바이어 건식각과정을 도시한 공정도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 웨이퍼, 3 : 금속배선,
5 : 상부경계층, 7 : 알루미늄층,
9 : 하부경계층, 11 : 층간금속층,
13 : 포토레지스트층, 15 : 컨텍홀,
17 : 폴리머, 101 : 질소가스부,
103 : MFC, 105 : 밸브,
107 : 불산, 109 : 불산탱크,
111 : 공정 챔버.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 건식각장치를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 바이어 건식각을 도시한 공정도이다.
초순도의 질소가스와 불산이 상호 혼합되어 폴리머 제거가스가 형성되고 이때 상기 불산은 질소가스와 상호 작용할 때 수분이 발생하는 것을 억제하기 위한 최적의 온도인 -70 ~ -40℃ 인 상태에서 혼합된다.
이렇게 형성된 폴리머 제거가스는 웨이퍼의 바이어 건식각작업시 금속이 식각되면서 컨텍홀의 양측벽에 발생하는 폴리머에 공급되어 다음 화학식과 같이 반응되어 폴리머가 제거된다.
즉, 금속배선의 식각에 의하여 발생한 폴리머는 CXOY성분을 이루며 이와 반응하는 불산에 의하여 CXOY+ HF → H2O ↑ + CF ↑로 화학반응하면서 컨텍홀의 양측에서 제거된다.
한편 상기 불산과 상호 혼합되어 공정 챔버내로 유입하는 질소가스는 공정 챔버내에 잔류하여 금속을 부식시키는 염소이온과 상호 치환반응하여 HCl을 이루어 염소성분을 제거한다.
이어서, 웨이퍼상에 형성된 폴리머와 공정 챔버상에 잔류하는 염소이온이 상기 폴리머 제거가스에 의하여 제거되면서 생성된 각종 불순물을 배출하는 아쉬공정이 진행된다.
이렇게 공정 챔버내에 불산과 질소가스가 상호 혼합된 상태로 공급되어 폴리머를 제거하는 장치는 도 2에서 도시된 바와같이 초순도의 질소가스가 적재된 질소가스부(101)가 일측단에 형성되고 상기 질소가스부(101)로부터 질소가스를 전달하는 MFC(103)가 순차적으로 연결된다. 상기 질소가스부(101)와 MFC(103)사이에는 밸브(105)가 형성되어 질소가스의 량이 조절된다.
이러한 MFC(103)에는 불산(107)이 담긴 불산탱크(109)가 연결되어 질소가스부(101)로부터 유입된 질소가스가 불산탱크(109)내의 불산(107)과 상호 혼합되어 폴리머 제거가스를 형성하여 공정 챔버(111)내로 공급된다.
따라서 상기 공정 챔버(111)내로 유입된 폴리머 제거가스에 의하여 상술한 바와같이 웨이퍼(1)에 형성된 폴리머(17) 및 공정 챔버(111)내의 염소이온이 제거된다.
이렇게 폴리머 제거가스에 의하여 도 3에서 도시된 바와같이 NMD-3용액과 같은 식각률이 불균일한 현상처리용액을 배제한 상태에서 폴리머가 제거되어 금속배선(3)의 훼손없이 식각이 완료된다.
상기에서 상술된 바와 같이, 본 발명은 건식각 공정에서 불산과 질소(N2)가스를 혼합한 폴리머 제거가스를 웨이퍼가 적재된 공정챔버내로 주입하여 금속배선의 훼손없이 금속식각에 의하여 발생한 폴리머의 제거가 용이하고 후처리 공정이 단순하며 잔류하는 염소이온을 제거하므로써 부식을 방지하는 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 초순도의 질소가스와 불산이 상호 혼합되어 폴리머 제거가스를 형성하는 단계와;
    상기 폴리머 제거가스가 웨이퍼의 건식각시 생성된 폴리머에 공급되어 폴리머 제거가스의 불산성분과 상호 화학반응하여 폴리머를 제거하는 단계와;
    상기 폴리머 제거가스의 질소성분과 건식각시 발생한 염소이온이 상호 치환반응하여 염소이온을 제거하는 단계와;
    상기 각 단계에서 발생한 불순물을 제거하는 아쉬공정 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법.
  2. 청구항 1 에 있어서,
    상기 불산은 질소가스와 상호 혼합시 수분이 발생하지 않는 최적의 온도인 -70 ~ -40℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 반도체의 건식각공정에서 발생하는 폴리머 제거방법.
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