KR100450846B1 - 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 소자의 제조 공정시, 건식 에칭 공정에서 비롯되는 부산물을 효과적으로 제거하여 건식 에칭 상태가 양호하게 이루어지도록 하기 위해, 가공 챔버 내에 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 폴리머를 제거하도록 하는 단계를 포함한 반도체 소자의 제조방법에 있어서, 상기 세척 가스의 공급에 의한 1차 세척 이후, 추가 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 알루미늄 부산물 계열의 폴리머를 제거하도록 한다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 제조 공정 중, 에칭 처리된 반도체 웨이퍼에 대하여 실시하는 드라이 세척 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 실리콘으로 형성된 웨이퍼에 대해 포토리소그래피, 화학적 증착(CVD), 물리적 증착(PVD) 및 플라즈마 에칭 등 일련의 반도체 공정을 실시함으로써 형성하게 된다.
상기한 반도체 제조 공정시, 공정이 실시되는 가공 챔버 내에는 다량의 폴리머가 발생되고 있는데, 특히 메탈 배선을 형성하기 위한 건식 에칭시에는 폴리머성 가스의 사용에 따라 해당 가공 챔버 내에 카본계의 폴리머 입자가 다량 발생하게 된다.
상기한 폴리머 입자들은 가공될 반도체 웨이퍼에 유해한 요소로 작용하게 되므로 이에 대부분은 진공 펌프에 의해 상기 가공 챔버의 외부로 배출되지만, 소정량의 폴리머 입자들은 가공 챔버 내에 잔존하여 이 가공 챔버 내에서 부유하거나 또는 가공 챔버 내벽에 증착된다.
이처럼 폴리머 입자들이 지속적으로 가공 챔버 내에 증착되어 그 양이 많아지게 되면, 아무래도 상기 웨이퍼 상에 안착되어 해당 반도체 소자의 품질을 떨어뜨릴 확률이 높게 되므로, 이에 종래의 반도체 제조 공정에는 상기 폴리머 입자를 제거하기 위하여, 이른바 드라이 세척(dry clean) 공정이 포함되고 있다.
상기 드라이 세척 공정은, 가공 챔버 내에 산소(O2) 가스를 공급하여 가공 챔버 내벽에 증착된 폴리머 입자들을 제거하게 되는 공정을 말한다.
한편, 상기한 건식 에칭시에는 금속 배선을 이루는 알루미늄(Al)의 에칭에 따라 알루미늄 클로라이드(AlClx)와 같은 부산물이 발생되고 있는데, 이 알루미늄 부산물 또한 상기한 폴리머 입자들과 함께 가공 챔버 내에 잔존하여 이의 내벽에 증착되고 있다.
그런데, 이 알루미늄 부산물은, 상기한 드라이 세척 공정시, 상기 폴리머 입자들과는 달리 상기한 드라이 세척으로 인해서는 수월하게 제거되지 않아 가공 챔버 내에 그대로 잔존하는 경향이 있는데, 이처럼 알루미늄 부산물이 계속해서 가공 챔버 내에 있게 되면, 건식 에칭시 사용되는 에칭 가스(etchant)와 상기 알루미늄 부산물이 반응하게 되는 바, 이에 상기 가공 챔버 내의 에칭 분위기는 상기한 에칭가스와 부산물의 반응으로 인해 실제 웨이퍼에 도달하는 에칭 가스의 양이 영향을 받아 저하되고, 이로 인해 결국 웨이퍼에 대한 에칭률이 낮아져 메탈 쇼트 등의 공정상의 문제가 야기된다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 소자의 제조 공정시, 건식 에칭 공정에서 비롯되는 부산물을 효과적으로 제거할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조 방법을 제공함에 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
이에 본 발명은 상기 목적을 실현하기 위하여,
가공 챔버 내에 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 폴리머를 제거하도록 하는 단계를 포함한 반도체 소자의 제조방법에 있어서,
상기 세척 가스의 공급에 의한 1차 세척 이후, 추가 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 알루미늄 부산물 계열의 폴리머를 제거하도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 있어, 상기 추가 세척 가스는 Cl2, BCl2, Ar, CHF3, N2중 어느 하나로 선택되어 상기 가공 챔버 내에 제공되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는Cl2로 제공되는 것이 좋다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정 중, 메탈 배선을 형성하기 위한 건식(플라즈마) 에칭 단계 이후, 상기 건식 에칭 공정으로부터 비롯된 폴리머를 제거하기 위한 공정을 주로 하게 되므로, 편의상 상기 폴리머 제거 공정을 주로 하여 설명하도록 한다.
도시된 바와 같이, 가공 챔버(1) 내로 메탈 디포지션(metal deposition) 공정을 거친 웨이퍼(3)가 히터(5) 상에 제공되면, 이 웨이퍼(3)에 대해 플라즈마(7)에 의한 에칭 공정이 실시되는 바, 이 때, 상기 가공 챔버(1) 내에는 상기한 에칭 공정으로 인해 다수의 폴리머들(9,11)이 증착된다.
여기서 상기 폴리머들(9,11)은, 크게 탄소계의 폴리머(9)와 알루미늄 부산물로 기인된 폴리머(11)로 구분되는 바, 이러한 폴리머들(9,11)은 공지된 바와 같이, 상기 웨이퍼(3)가 최종 반도체 소자로 구성됨에 있어 유해한 요소로 작용하게 되므로, 상기 에칭 공정 이후, 상기 가공 챔버(1)에서는 상기 폴리머들(9,11)을 제거하기 위한 세척 공정이 이루어지게 된다.
본 발명이 있어 상기 폴리머 세척 공정은 다단계로 이루어지게 되는데, 먼저 제1 단계로서 통상과 같이 산소(O2) 가스를 이용한 제1 드라이 세척 공정이 이루어진다. 여기서 이 드라이 세척 공정은, 상기 가공 챔버(1)와 연결된 산소 가스 공급장치(도시하지 않음)로부터 적정량의 산소 가스가 상기 가공 챔버(1) 내로 제공되면, 이 산소 가스와 상기한 폴리머(9,11) 중, 특히 탄소계 폴리머(9)가 화학적인 반응을 일으키게 되는 바, 이에 상기 탄소계 폴리머(9)는 이의 화학적인 반응으로 인해 상기 가공 챔버(1) 내로부터 제거되어진다 (도 2 참조).
그런데, 상기한 폴리머에 있어, 알루미늄 부산물계 폴리머(11)는, 상기한 제1 드라이 세척 공정으로부터 용이하게 제거되지 않으므로, 이에 상기한 제1 드라이 세척 공정에 연속해서, 제2 드라이 세척 단계로서, 상기 가공 챔버(1) 내로 추가 드라이 세척 가스가 제공되어진다.
상기 추가 드라이 세척 가스는, 상기한 건식 에칭시 사용된 메인 에천트와 같은 가스가 사용되는 것이 바람직한 바, 본 발명에서 있어서는, Cl2, BCl2, Ar, CHF3, N2중 어느 하나로 선택되어 제공된다.
본 실시예에서는, 상기한 추가 드라이 세척 가스들 중, Cl2를 상기 알루미늄 부산물계 폴리머(11)를 제거하기 위한 가스로서 선택하여 상기 가공 챔버(1) 내에 제공한다. 이 때, 이 Cl2역시 상기한 제1 드라이 세척 단계에서와 마찬가지로, 상기 가공 챔버(1)와 연결된 별도의 가스 공급장치(도시하지 않음)로부터 제공되어지며, 실질적으로 본 발명의 발명자는 상기 Cl2가스를 100∼200 sccm (standard cubic centimeter per minute)로 제공하여, 상기 알루미늄 부산물계 폴리머(11)를 제거하도록 하였다.
더욱이, 본 실시예에서는 상기한 추가 드라이 세척 가스의 제공으로 인한 상기 폴리머(11)의 제거 공정시, 압력 10∼20 mTorr, 소스 파워(Source Power) 600∼1,000W, 바이어스 파워(Bias Power) 1∼10W, 시간 3∼13초로 공정 조건을 유지하였다.
이에 상기와 같은 추가 세척 가스를 이용하여 상기 알루미늄 부산물계 폴리머(11)를 제거하도록 한 후, 상기 웨이퍼(3)에 대한 에칭률을 측정한 결과, 본 발명의 발명자는 아래의 표 1과 같은 데이터를 얻을 수 있다.
| No | 본 발명(Å/min) | 종래(Å/min) |
| 1 | 5712 | 5400 |
| 2 | 5892 | 5151 |
| 3 | 5829 | 4999 |
위 표 1에서 보듯이, 본 발명을 통해 반도체 소자를 이루기 위한 웨이퍼가 추가 드라이 세척을 받게 되면, 가공 챔버에 내에 잔존하는 알루미늄 부산물계 폴리머가 효과적으로 제거되어 상기 가공 챔버(1) 내의 건식 에칭을 위한 분위기가 양호하게 유지됨으로써, 상기 웨이퍼(3)에 대한 에칭률이 종래에 비해 향상됨을 알 수 있다. 즉, 알루미늄 부산물로 인해 발생하는 에칭률 저하 현상을 방지하는 것을 알 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이와 같이 본 발명에 의한 제조 방법에 따라 반도체 소자를 제조하게 되면, 반도체 소자의 제조 공정시, 건식 에칭을 행하는 가공 챔버 내의 분위기가 항시 폴리머가 잔존하지 않는 청결한 상태로 유지될 수 있게 되므로, 이에 본 발명은 양호한 건식 에칭으로 높은 수율을 유지하면서 반도체 소자를 제조할 수 있도록 하는 효과를 낳게 된다.
Claims (4)
- 건식 식각 공정 챔버 내에 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 폴리머를 제거하는 단계를 포함한 반도체 소자의 제조방법에 있어서,상기 세척 가스의 공급에 의한 1차 세척 이후, 추가 세척 가스를 공급하여 상기 가공 챔버 내에 잔존하는 알루미늄 부산물 계열의 폴리머를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 추가 세척 가스가, Cl2, BCl2, Ar, CHF3, N2중 어느 하나로 선택되어 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 삭제
- 제 2 항에 있어서,상기 추가 세척 가스가 상기 가공 챔버 내에 100∼200 sccm 으로 제공됨을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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