KR100363178B1 - 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법 - Google Patents

반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 H2O 플라즈마가 아닌 순수 H2O 플로우 공정을 통해 잔류 Cl을 제거함으로써, 금속 배선의 부식 방지와 자체 저항 및 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있도록 한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, H2O 플라즈마와 O2/N2플라즈마를 이용하거나 또는 H2O 플라즈마와 플로린계(CF4) 플라즈마를 이용하여 금속 배선의 후처리를 수행하는 종래의 방법과는 달리, H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하여 Cl을 제거한 후, O2/N2가스를 사용하여 레지스트 및 폴리머를 제거하거나, O2/CFH3/Ar 가스를 사용하여 레지스트 및 폴리머를 제거하거나 혹은 O2/N2/Ar 가스를 이용해 레지스트 및 폴리머를 제거한 후 금속 배선의 표면에 수십Å의 알루미늄 합금 산화막을 형성함으로써, 반도체 소자의 금속 배선에 대한 완벽한 부식 방지를 실현할 수 있어 반도체 소자의 신뢰성 및 수율을 증진시킬 수 있는 것이다.

Description

반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법{METHOD FOR POST TREATING A METAL LINE OF SEMICONDUCTOR}
본 발명은 반도체 소자의 금속 배선을 후처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정을 통해 패터닝한 알루미늄 합금 계열의 금속 배선을 후처리하는데 적합한 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 소자를 제조하는데 있어서는 다양한 형태의 금속 배선(예를 들면, 알루미늄 합금 금속 배선)을 형성하기 위한 식각 공정(또는 패터닝 공정)을 필요로 하는데, 알루미늄 합금을 임의의 패턴으로 식각하여 금속 배선을 형성하는 전형적인 식각 공정으로는 플라즈마(예를 들면, 염소계(Cl2, BCl3) 플라즈마)를 이용하는 건식 식각 공정이 있다.
이와 같이 플라즈마 건식 식각 공정으로 금속 배선을 형성하는 경우, 패터닝된 금속 배선이 부식되는 것을 방지하기 위해서는 금속 배선의 표면에 잔류하는 부식(corrosion) 요인과 폴리머(poltmer)를 제거해야만 한다.
상기한 바와 같이, 플라즈마 건식 식각 공정 후에 금속 배선의 표면에 잔류하는 부식 요인과 폴리머를 제거하는 종래의 후처리 방법으로는 H2O 플라즈마와 O2/N2플라즈마를 이용하는 방법과 H2O 플라즈마와 플로린계(CF4) 플라즈마를 이용하는 방법이 있다.
상기한 종래 방법 중 전자의 방법은 웨이퍼 상에 형성된 알루미늄 합금을 염소계(Cl2, BCl3) 플라즈마를 이용한 건식 식각으로 패터닝하여 금속 배선을 형성한 후, 인-시튜(in situ)로 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하기 위하여, 일 예로서 도 6에 도시된 바와 같이, H2O 플라즈마를 사용하여 의도적으로 HCl을 형성한 후에 펌핑으로 배기하고, 이어서, 일 예로서 도 7에 도시된 바와 같이, O2/N2플라즈마를 이용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트를 제거한다. 도 6 및 도 7에 있어서, 참조번호 602 및 702는 기판을, 604 및 704는 층간 절연막을, 606 및 706은 금속 배선을 각각 나타낸다.
상술한 바와 같은 전자의 방법에 대한 구체적인 공정 스텝의 조건은, 예를들면 다음과 같다.
스텝 1 : 압력 2000 mT/ RF 파워 800 W/ 500 H2O/ 250℃/ 30sec
스텝 2 : 압력 2000 mT/ RF 파워 1000 W/ 2000 O2/ 200 N2/ 250℃/ 80sec
스텝 3 : 압력 0 mT/ 250℃/ 10sec
즉, 스텝 1은 H2O 플라즈마를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 공정이고, 스텝 2는 O2/N2플라즈마를 이용하여 잔류하는 레지스트를 제거하는 스텝이며, 스텝 3은 잔류 가스를 펌핑으로 배기시키기 위한 스텝이다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 금속 배선 후처리 방법은, H2O 플라즈마를 이용하기 때문에 O, H 라디칼이 발생하는데, 이러한 라디칼이 잔류하는 Cl과 반응하여 HCl을 형성하기 때문에 부식을 방지하고 레지스트를 제거할 수 있지만, 부식 방지 과정에서 레지스트 표면에 존재하는 폴리머와 반응함으로써 오히려 레지스트 표면이 산화되어 경화되는 현상이 야기되고, 이러한 레지스트의 경화는 후속하는 O2플라즈마 공정에서 레지스트가 완전히 제거되지 않는 문제점을 야기시켜, 완벽한 부식 방지를 실현할 수 없게 함으로써 반도체 소자의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인으로 작용하고 있다.
다음에, 상기한 종래 방법 중 후자의 방법은 웨이퍼 상에 형성된 알루미늄 합금을 염소계(Cl2, BCl3) 플라즈마를 이용한 건식 식각으로 패터닝하여 금속 배선을 형성한 후, 인-시튜(in situ)로 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하기 위하여, 일 예로서 도 6에 도시된 바와 같이, H2O 플라즈마를 사용하여 의도적으로 HCl을 형성한 후에 펌핑으로 배기하고, 이어서, 일 예로서 도 8에 도시된 바와 같이, O2/CF4플라즈마를 이용하여 레지스트를 제거하고, 잔류할 수 있는 Cl을 F로 치환하여 금속 배선의 부식을 방지한다. 도 8에 있어서, 참조번호 802는 기판을, 804는 층간 절연막을, 806은 금속 배선을 각각 나타낸다.
상술한 바와 같은 후자의 방법에 대한 구체적인 공정 스텝의 조건은, 예를 들면 다음과 같다.
스텝 1 : 압력 2000 mT/ RF 파워 800 W/ 500 H2O/ 250℃/ 30sec
스텝 2 : 압력 2000 mT/ RF 파워 1000 W/ 300 CF4/ 250℃/ 80sec
스텝 3 : 압력 0 mT/ 250℃/ 10sec
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 금속 배선 후처리 방법은, 앞에서 이미 설명한 바와 같은 동일한 이유로 인해, 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트가 완전히 제거되지 않는 문제점이 있으며, 또한 잔류 Cl을 F로 치환하다 보면 알루미늄 합금이 AlF3로 변환됨으로써 반도체 소자의 신뢰성을 현저하게 떨어뜨리는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, H2O 플라즈마가 아닌 순수 H2O 플로우 공정을 통해 레지스트의 잔류를 제거함으로써, 금속 배선의 부식 방지와 자체 저항 및 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 O2및 N2플라즈마를 이용하여 알루미늄 합금 산화막을 형성함으로써, 금속 배선의 부식 방지와 자체 저항 및 콘택 저항의 증가를 억제할 수 있는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 형태에 따른 본 발명은, 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서, 공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정; O2/N2플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트를 제거하는 제 2 과정; 및 펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 3 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 형태에 따른 본 발명은, 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서, 공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정; O2/CHF3플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하고, 상기 제 1 과정에서 제거되지 않고 잔류하는 Cl을 F로 치환하는 제 2 과정;O2/Ar 플라즈마 공정을 수행하여 상기 제 2 과정에서 제거되지 않고 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하고, F에 의해 생성된 AlF3을 제거하는 제 3 과정; 및 펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 4 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 형태에 따른 본 발명은, 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서, 공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정; O2/N2/Ar 플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하는 제 2 과정; O2/N2플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 알루미늄 합금 산화막을 형성하는 제 3 과정; 및 펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 4 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O 플로우 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/N2플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/CHF3플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/Ar 플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 5는 본 발명에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/N2/Ar 플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 6은 종래 방법에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 H2O 플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 7은 종래 방법에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/N2플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도,
도 8은 종래 방법에 따른 금속 배선의 후처리를 위해 금속 배선이 형성된 웨이퍼에 O2/CF4플라즈마 공정을 수행하는 과정을 설명하기 위해 도시한 공정 예시도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802 : 기판
104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804 : 층간 절연막
106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806 : 금속 배선
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, H2O 플라즈마와 O2/N2플라즈마를 이용하거나 또는 H2O 플라즈마와 플로린계(CF4) 플라즈마를 이용하여 금속 배선의 후처리를 수행하는 전술한 종래 방법과는 달리, H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하고, CHF3가스를 이용하여 금속 배선의 부식 방지와 동시에 Cl을 F로 치환하여 제거하며, Ar 가스로 AlF3을 제거하고, O2및 N2플라즈마를 이용하여 알루미늄 합금 산화막을 형성한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
[실시 예1]
본 실시 예에 따른 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법은, 기본적으로 H20 플라즈마를 이용하는 전술한 종래 방법과는 달리, H2O 플라즈마를 이용하지 않고 순수 H2O를 이용한다는 점에 기술적인 특징을 갖는다. 즉, RF 파워를 인가하지 않고 순수 H2O를 웨이퍼 상에 흘려준다.
이때, 순수 H2O를 웨이퍼 상에 흘려 줄 때, 공정 챔버 내부가 고온의 진공 상태이기 때문에 순수 H2O는 액체 상태가 아닌 기체 상태로 분사된다. 따라서, 금속 배선의 부식을 방지할 수 있다.
즉, 본 실시 예에 따른 후처리 방법은, 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 금속 배선이 형성되면, RF 파워를 인가하지 않고, 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같이, 순수 H2O를 웨이퍼 상에 흘려줌으로서 Cl을 제거하고, 이어서, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, O2및 N2플라즈마를 이용하여 금속 배선 상에 잔류하는 레지스트를 제거한다. 도 1 및 도 2에 있어서, 참조번호 102 및 202는 기판을, 104 및 204는 층간 절연막을, 106 및 206은 금속 배선을 각각 나타낸다.
이때, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은 동일하게 해 주는 것이 바람직한데, 이것은 압력 변화에 따라 공정 온도가 변화되어 발생할 수 있는 공정 요소를 최소화하기 위해서이다.
또한, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은 각 공정에서 사용되는 각 가스에 대한 부분 압력(partial pressure)의 합보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기한 각 공정을 통해 Cl과 레지스트가 제거되면 펌핑 공정을 수행하여 공정 챔버 내에 잔류하는 가스를 배기 시킴으로써 금속 배선의 후처리 공정을 종료한다.
상술한 바와 같이 본 실시 예에 따라 금속 배선을 후처리하는 방법에 대한 구체적인 공정 스텝의 조건은, 예를 들면 다음과 같다.
스텝 1 : 압력 2500 mT/ RF 파워 0 W/ 750 H2O/ 250℃/ 20sec
스텝 2 : 압력 2500 mT/ RF 파워 1000 W/ 2500 O2/ 250 N2/ 250℃/ 80sec
스텝 3 : 압력 0 mT/ 250℃/ 10sec
즉, 스텝 1은 순수 H2O를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 공정이고, 스텝 2는 O2/N2플라즈마를 이용하여 잔류하는 레지스트를 제거하는 스텝이며, 스텝 3은 잔류 가스를 펌핑으로 배기시키기 위한 스텝이다.
따라서, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는Cl을 제거하기 때문에 레지스트 표면에 존재하는 폴리머와의 반응에 의해 레지스트 표면이 산화 및 경화되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
그 결과, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 후속하는 플라즈마 공정에서 경화된 레지스트가 완전히 제거되지 않는 문제를 확실하게 차단할 수 있어 완벽한 부식 방지를 실현할 수 있기 때문에 반도체 소자의 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
[실시 예2]
본 실시 예에 따른 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법은, 기본적으로 H20 플라즈마를 이용하는 전술한 종래 방법과는 달리, H2O 플라즈마를 이용하지 않고 순수 H2O를 이용하며, 플라즈마 가스로서 O2가스, CHF3가스 및 Ar 가스를 이용한다는 점에 기술적인 특징을 갖는다. 즉, RF 파워를 인가하지 않고 순수 H2O를 웨이퍼 상에 흘려준다.
즉, 본 실시 예에서는 RF 파워를 인가하지 않고, 일 예로서 도 1에 도시된바와 같이, 순수 H2O를 웨이퍼 상에 흘려줌으로서 Cl을 제거하고, 이어서, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, O2및 CHF3플라즈마를 이용함으로써 O2가스로 레지스트 및 폴리머를 제거하며, 전 공정에서 제거되지 않고 잔류하는 Cl을 H와 반응시켜 Cl을 F로 치환하거나 잔류 Cl을 제거한다. 도 3에 있어서, 참조번호 302는 기판을, 304는 층간 절연막을, 306은 금속 배선을 각각 나타낸다.
이어서, 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, O2및 Ar 플라즈마를 이용하여 제거되지 않고 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거함과 동시에 전 공정에서 CHF3가스의 F에 의해 생성된 AlF3가스를 제거한다. 도 4에 있어서, 참조번호 402는 기판을, 404는 층간 절연막을, 406은 금속 배선을 각각 나타낸다.
이때, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은, 전술한 실시 예1에서와 마찬가지로, 동일하게 해 주는 것이 바람직한데, 이것은 압력 변화에 따라 공정 온도가 변화되어 발생할 수 있는 공정 요소를 최소화하기 위해서이다.
또한, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은 각 공정에서 사용되는 각 가스에 대한 부분 압력(partial pressure)의 합보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기한 각 공정을 통해 Cl과 레지스트가 제거되면 펌핑 공정을 수행하여 공정 챔버 내에 잔류하는 가스를 배기 시킴으로써 금속 배선의 후처리 공정을 종료한다.
상술한 바와 같이 본 실시 예에 따라 금속 배선을 후처리하는 방법에 대한 구체적인 공정 스텝의 조건은, 예를 들면 다음과 같다.
스텝 1 : 압력 2500 mT/ RF 파워 0 W/ 750 H2O/ 250℃/ 20sec
스텝 2 : 압력 2500 mT/ RF 파워 1000 W/ 2000 O2/ 350 CHF3/ 250℃/ 50sec
스텝 3 : 압력 2500 mT/ RF 파워 1000 W/ 2000 O2/ 350 Ar/ 250℃/ 30sec
스텝 4 : 압력 0 mT/ 250℃/ 10sec
즉, 스텝 1은 순수 H2O를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 스텝이고, 스텝 2는 O2와 CHF3플라즈마를 이용하여 O2가스로 레지스트 및 폴리머를 제거하고, CHF3가스로 Cl을 F로 치환하거나 Cl을 제거하는 스텝이며, 스텝 3은 O2및 Ar 플라즈마를 이용하여 스텝 2에서 제거되지 않은 레지스트와 폴리머를 제거하고, CHF3가스의 F에 의해 생성된 AlF3을 제거하는 스텝이고, 스텝 4는 잔류 가스를 펌핑으로 배기시키기 위한 스텝이다.
따라서, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는Cl을 제거하기 때문에 레지스트 표면에 존재하는 폴리머와의 반응에 의해 레지스트 표면이 산화 및 경화되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
그 결과, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 후속하는 플라즈마 공정에서 경화된 레지스트가 완전히 제거되지 않는 문제를 확실하게 차단할 수 있어 완벽한 부식 방지를 실현할 수 있기 때문에 반도체 소자의 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
더욱이, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 CHF3가스를 이용하여 Cl을 F로 치환하거나 Cl을 제거하고, Ar가스로 AlF3을 제거하기 때문에 금속 배선의 부식 방지는 물론 자체 저항 및 콘택 저항의 증가를 확실하게 억제할 수 있어 반도체 소자의 신뢰성을 더욱 증진시킬 수 있다.
[실시 예3]
본 실시 예에 따른 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법은, 기본적으로 H20 플라즈마를 이용하는 전술한 종래 방법과는 달리, H2O 플라즈마를 이용하지 않고 순수 H2O를 이용하고, 플라즈마 가스로서 O2가스, N2가스 및 Ar 가스를 이용하며, O2가스에 희석 가스인 N2 가스를 추가하여 금속 배선의 표면에 수십Å(예를 들면, 30Å)의 알루미늄 합금 산화막을 형성한다는 점에 기술적인 특징을 갖는다.
즉, 본 실시 예에서는 금속 배선의 부식 방지를 위해 웨이퍼 상에 순수 H2O를 흘려줌으로써 Cl을 제거하고, 일 예로서 도 5에 도시된 바와 같이, O2/N2/Ar 가스를 이용하여 잔류하는 레지스트를 완전히 제거한다. 도 5에 있어서, 참조번호 502는 기판을, 504는 층간 절연막을, 506은 금속 배선을 각각 나타낸다.
이어서, 웨이퍼가 공정 챔버 밖으로 노출될 때 공기 중의 H2O와 반응하여 부식되는 현상을 방지할 수 있도록 O2가스에 희석 가스인 N2가스를 추가하여 플라즈마 공정을 수행함으로써 금속 배선의 표면에 수십Å의 알루미늄 합금 산화막을 형성한다.
이때, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은, 전술한 실시 예1 및 2에서와 마찬가지로, 동일하게 해 주는 것이 바람직한데, 이것은 압력 변화에 따라 공정 온도가 변화되어 발생할 수 있는 공정 요소를 최소화하기 위해서이다.
또한, Cl과 레지스트를 제거하는 각 공정에서의 압력은 각 공정에서 사용되는 각 가스에 대한 부분 압력(partial pressure)의 합보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기한 각 공정을 통해 Cl과 레지스트가 제거되고 알루미늄 합금 산화막이 형성되면 펌핑 공정을 수행하여 공정 챔버 내에 잔류하는 가스를 배기 시킴으로써 금속 배선의 후처리 공정을 종료한다.
상술한 바와 같이 본 실시 예에 따라 금속 배선을 후처리하는 방법에 대한 구체적인 공정 스텝의 조건은, 예를 들면 다음과 같다.
스텝 1 : 압력 2500 mT/ RF 파워 0 W/ 750 H2O/ 250℃/ 20sec
스텝 2 : 압력 2500 mT/ RF 파워 1000 W/ 2000 O2/ 200 N2/ 350 Ar/ 250℃/ 60sec
스텝 3 : 압력 2500 mT/ RF 파워 1000 W/ 2000 O2/ 200 N2/ 250℃/ 20sec
스텝 4 : 압력 0 mT/ 250℃/ 10sec
즉, 스텝 1은 순수 H2O를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 스텝이고, 스텝 2는 O2, N2및 Ar 플라즈마를 이용하여 레지스트 및 폴리머를 제거하는 스텝이며, 스텝 3은 O2및 N2플라즈마를 이용하여 금속 배선의 표면에 수십Å의 알루미늄 합금 산화막을 형성하는 스텝이고, 스텝 4는 잔류 가스를 펌핑으로 배기시키기 위한 스텝이다.
따라서, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하여 금속 배선의 표면에 잔류하는Cl을 제거하기 때문에 레지스트 표면에 존재하는 폴리머와의 반응에 의해 레지스트 표면이 산화 및 경화되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
그 결과, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 후속하는 플라즈마 공정에서 경화된 레지스트가 완전히 제거되지 않는 문제를 확실하게 차단할 수 있어 완벽한 부식 방지를 실현할 수 있기 때문에 반도체 소자의 신뢰성을 증진시킬 수 있다.
더욱이, 본 실시 예에 따른 금속 배선 후처리 방법은 금속 배선의 표면에 수십Å의 알루미늄 합금 산화막을 형성해 주기 때문에 웨이퍼가 공정 챔버의 외부로 노출되더라도 공기 중의 H2O와 반응하지 않기 때문에 공기 중 노출에 기인하는 금속 배선의 부식을 확실하게 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, H2O 플라즈마와 O2/N2플라즈마를 이용하거나 또는 H2O 플라즈마와 플로린계(CF4) 플라즈마를 이용하여 금속 배선의 후처리를 수행하는 전술한 종래 방법과는 달리, H2O 플라즈마 대신에 순수 H2O 플로우를 사용하여 Cl을 제거한 후, O2/N2가스를 사용하여 레지스트 및 폴리머를 제거하거나, O2/CHF3/Ar 가스를 사용하여 레지스트 및 폴리머를 제거하고나 혹은 O2/N2/Ar 가스를 이용해 레지스트 및 폴리머를 제거한 후 금속 배선의 표면에 수십Å의 알루미늄 합금 산화막을 형성함으로써, 반도체 소자의 금속 배선에 대한 완벽한 부식 방지를 실현할 수 있어 반도체 소자의 신뢰성 및 수율을 증진시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서,
    공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정;
    O2/N2플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트를 제거하는 제 2 과정; 및
    펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 3 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 Cl 및 레지스트의 제거는, 동일한 압력 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 동일 조건의 압력은, 사용되는 각 가스의 부분 압력의 합보다 적어도 높게 설정된 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  4. 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서,
    공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정;
    O2/CHF3플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하고, 상기 제 1 과정에서 제거되지 않고 잔류하는 Cl을 F로 치환하는 제 2 과정;
    O2/Ar 플라즈마 공정을 수행하여 상기 제 2 과정에서 제거되지 않고 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하고, F에 의해 생성된 AlF3을 제거하는 제 3 과정; 및
    펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 4 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 Cl, 레지스트, 폴리머 및 AlF3의 제거는, 동일한 압력 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 동일 조건의 압력은, 사용되는 각 가스의 부분 압력의 합보다 적어도 높게 설정된 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  7. 플라즈마 건식 식각 공정을 통해 웨이퍼 상에 형성한 금속 배선을 후처리하는 방법에 있어서,
    공정 챔버의 RF 파워를 오프시킨 상태에서 금속 배선이 형성된 웨이퍼 상에 H2O를 흘려주어 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 Cl을 제거하는 제 1 과정;
    O2/N2/Ar 플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거하는 제 2 과정;
    O2/N2플라즈마 공정을 수행하여 상기 금속 배선의 표면에 알루미늄 합금 산화막을 형성하는 제 3 과정; 및
    펌핑 공정을 수행하여 상기 공정 챔버 내의 잔류 가스를 배기시키는 제 4 과정으로 이루어진 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 Cl, 레지스트 및 폴리머의 제거와 상기 알루미늄 합금 산화막의 형성은, 동일한 압력 조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 동일 조건의 압력은, 사용되는 각 가스의 부분 압력의 합보다 적어도 높게 설정된 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법.
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