KR100562320B1 - 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을식각하는 방법 - Google Patents
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Abstract
금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을 식각하는 방법을 제시한다. 본 발명의 일 관점에 따르면, 하부층 상에 금속층 및 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층, 포토레지스트 패턴이 형성된 반도체 기판을 금속 식각 장비의 식각 챔버에 장착하고, 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 반사 방지층 부분을 불화 탄소 계열의 가스, 예컨대, CHF3, 염소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 반응 가스를 공급하되 아르곤 가스의 양이 반응 가스 전체 양에 대해 60% 이하인 반응 가스를 공급하여 식각한다. 금속층을 인 시튜(in-situ)로 순차적으로 식각한다.
금속 식각, 반사 방지층, 부산물, 폴리머
Description
도 1 및 도2는 본 발명의 실시예에 따른 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을 식각하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열(silicon oxide family)의 반사 방지층(ARC: Anti-Reflective Coating)을 식각하는 방법에 관한 것이다.
금속 배선의 선폭이 줄어들면서, 원하는 만큼의 작은 선폭(CD: Critical Dimension)을 얻기 위해서, 금속층 스택(metal stack) 상에 실리콘 산화물 계열의 층, 예컨대, 실리콘 질화 산화층(SiON layer)을 ARC로서 도입하고, DUV(Deep Ultra Violet) 포토레지스트(photoresist)를 이용하여 패턴을 형성하는 경우가 일반화되고 있다.
이와 같은 구조에서 효율적으로 식각을 수행하기 위해서, 금속 식각 장비(metal etcher)에서 SiON ARC와 금속층 스택을 인 시튜(in-situ)로 식각하는 방법이 많이 사용되고 있다. 티타늄/질화 티타늄/알루미늄(Ti/TiN/Al)과 같은 금속 스택의 성분과 SiON ARC 같은 산화물 성분을 단일 공정 단계로 식각하려면, 그 물질 성분에 적합한 식각 레시피(etch recipe)를 적용하여야 한다.
그런데, 각각의 식각 레시피 단계에 어떠한 반응 가스를 이용하여 식각 하느냐에 따라, 금속 식각 장비의 챔버 내에 발생되는 부산물(by-product)의 성질도 달라지게 되고, 이에 따라, 식각 챔버의 컨디션(condition)도 달라지게 된다. 특히, ARC 식각 단계의 공정 가스 배합에 따라, 식각 챔버의 컨디션에 영향을 받아 다량의 파티클 결함(particle defect)이 유발되기도 한다.
예를 들어, SiON ARC 식각을 위한 반응 가스에는 아르곤 가스(Ar)가 포함되어 배합되게 되는 데, 이러한 아르곤 가스의 배합 비가 전체 반응 가스의 대략 60% 보다 많게 한 반응 가스를 식각에 사용하고 있다. 이러한 경우, 금속 식각 장비의 식각 챔버 내에 부산물 발생이 검출되고 있다. 특히, 식각 챔버의 벽(chamber wall)에 반응 가스의 공급을 위해 도입되는 가스 노즐(gas nozzle)에 식각 부산물에 의한 폴리머(polymer)가 검출되고 있다. 이러한 폴리머가 계속해서 가스 노즐 주위에 끼이게 되면, 추후에 웨이퍼 상에 떨어져 파티클 결함을 유발하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속 식각 과정에서 반사 방지층을 식각하기 위한 반응 가스의 배합비를 조절하여 식각 챔버 내에 부산물의 발생을 방 지할 수 있는 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을 식각하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 하부층 상에 금속층 및 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층, 포토레지스트 패턴이 형성된 반도체 기판을 금속 식각 장비의 식각 챔버에 장착하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 반사 방지층 부분을 불화 탄소 계열의 가스, 염소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 반응 가스를 공급하되 상기 아르곤 가스의 양이 상기 반응 가스 전체 양에 대해 60% 이하인 상기 반응 가스를 공급하여 식각하는 단계, 및 상기 금속층을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 금속층 식각 시 반사 방지층을 식각하는 방법을 제시한다.
상기 반사 방지층을 식각하는 단계는 상기 금속층을 식각하는 단계가 수행되는 상기 식각 챔버에서 수행될 수 있다.
상기 아르곤 가스는 상기 반응 가스 전체 양에 대해 40% 이하로 포함될 수 있다.
상기 불화 탄소 계열의 가스는 삼불화 수소화 탄소 가스(CHF3)일 수 있다.
상기 삼불화 수소화 탄소 가스는 10 내지 20sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급되고, 상기 염소 가스는 20 내지 90sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급되고, 상기 아르곤 가스는 0 내지 15sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급 될 수 있다.
상기 반사 방지층은 실리콘 질화 산화막(SiON)으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 식각 과정에서 반사 방지층을 식각하기 위한 반응 가스의 배합비를 조절하여 식각 챔버 내에 부산물의 발생을 방지할 수 있는 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을 식각하는 방법을 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안되며, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을 식각하는 방법을 설명하기 위해서 금속층 식각 과정을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반사 방지층을 식각하는 방법은, 금속층(200)을 패터닝하는 식각 과정 중에 반응 가스의 레시피를 변경하여 식각된다. 반도체 기판 상에 도입된 하부층(100) 상에 형성된 금속층(200), 예컨대, 티타늄/질화 티타늄/알루미늄(Ti/TiN/Al)층과 같은 금속층(200)은 금속 식각 장비의 식각 챔버에서 식각되게 된다.
이때, 금속층(200)의 패터닝을 위해서 식각 마스크로서 포토레지스트 패턴(400)이 도입되고, 포토레지스트 패턴(400)을 노광할 때 반사 방지를 위해서, 포토레지스트 패턴(400)의 하부에는 반사 방지층(300)이 도 1에 제시된 바와 같이 도입된다. 이러한 반사 방지층(300)은 실리콘 산화물 계열의 절연 물질, 예컨대, 실리콘 질화 산화막(SiON layer)으로 형성될 수 있다.
이러한 금속층(200)을 포토레지스트 패턴(400)을 식각 마스크로 사용하여 도 2에 제시된 바와 같이 패터닝하는 식각을 수행할 때, 우선적으로 금속층(200) 상에 존재하는 반사 방지층(300)의 노출된 부분을 먼저 식각해야 한다. 이러한 반사 방지층(300) 부분의 식각은 반응 가스를 이에 적합하게 도입하여 수행된다.
예를 들어, 불화 탄소 계열의 가스, 예컨대, 삼불화 수소화 탄소 가스(CHF3)와 염소 가스(Cl2)를 포함하는 반응 가스를 상기한 반사 방지층(300)의 식각에 사용하고, 이때, 상기 반응 가스에는 아르곤 가스가 전체 반응 가스에 대해 많아야 60% 이하의 양으로, 바람직하게는 대략 40% 이하의 양으로 포함되어 공급된다.
구체적인 예를 들면, CHF3 가스를 대략 10 내지 20sccm의 흐름량으로 식각 챔버에 공급하며, Cl2 가스를 대략 20 내지 90sccm의 흐름량으로 식각 챔버에 공급하며, 또한, Ar 가스를 대략 0 내지 15sccm의 흐름량으로 식각 챔버에 공급한다.
이러한 반응 가스의 플라즈마(plasma)화를 위해서 소스 파워(source power)는 대략 600 내지 1600W 정도 인가하고, 웨이퍼 후면에 인가되는 바이어스 파워(bias power)는 대략 50 내지 100W 정도 인가한다. 또한, 식각 챔버의 압력은 대략 8 내지 10mTorr 정도의 낮은 압력으로 유지한다. 또한, 백 헬륨 압력(back He pressure)은 대략 10 내지 12 Torr 정도로 인가한다.
이와 같은 배합의 반응 가스를 공급하며, 반사 방지층(300)의 노출된 부분을 식각하면, 부산물에 의한 폴리머가 형성되지 않는 효과를 구현할 수 있다. 특히, 식각 챔버의 벽에 반응 가스의 공급을 위해 도입되는 가스 노즐에 폴리머가 생성되는 것이 효과적으로 구현된다. 따라서, 식각 챔버에서 파티클 결함이 웨이퍼 상에 유발되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 식각 챔버의 평균 세정 주기(mean time between cleaning)를 더욱 늘려 기존에 비해 2 내지 5배까지 늘릴 수 있다. 이에 따라, 생산성이 향상된다. 식각 챔버는 일정한 수량의 웨이퍼를 진행하게 되면, 챔버 내의 폴리머 증착이 증가되어 파티클이 유발될 수 있으므로, 주기적으로 챔버를 습식 세정(wet cleaning)하고 있다.
이와 같이 반사 방지층(300)의 노출된 부분을 식각한 후, 인 시튜로 노출되는 금속층(200) 부분을 식각하여 금속층 패턴(250)을 형성하게 된다. 이때, 반응 가스의 레시피는 금속층(200)의 식각에 적절하게 변경될 수 있다. 이후에, 포토레지스트 패턴(400)을 제거하고 세정하면, 반사 방지층(300)의 잔류 부분이 남는다. 이러한 잔류 반사 방지층(300)은 후속 공정에서 습식 식각 등으로 제거될 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 금속층 식각 시 인 시튜로 수행되는 반사 방지층 의 식각 시에 부산물의 발생에 의한 폴리머 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
Claims (6)
- 하부층 상에 금속층 및 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층, 포토레지스트 패턴이 형성된 반도체 기판을 금속 식각 장비의 식각 챔버에 장착하는 단계;상기 포토레지스트 패턴에 의해 노출되는 상기 반사 방지층 부분을 불화 탄소 계열의 가스, 염소 가스 및 아르곤 가스를 포함하는 반응 가스를 공급하되 상기 아르곤 가스의 양이 상기 반응 가스 전체 양에 대해 60% 이하인 상기 반응 가스를 공급하여 식각하는 단계; 및상기 금속층을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하며,상기 불화 탄소 계열의 가스는 삼불화 수소화 탄소 가스(CHF3)이며,상기 삼불화 수소화 탄소 가스는 10 내지 20sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급되고,상기 염소 가스는 20 내지 90sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급되고,상기 아르곤 가스는 0 내지 15sccm의 흐름량으로 상기 식각 챔버에 공급되며,상기 반사 방지층은 실리콘 질화 산화막(SiON)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속층 식각 시 반사 방지층을 식각하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 반사 방지층을 식각하는 단계는 상기 금속층을 식각하는 단계가 수행되는 상기 식각 챔버에서 수행되는 것을 특징으로 하는 금속층 식각 시 반사 방지층을 식각하는 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 아르곤 가스는 상기 반응 가스 전체 양에 대해 40% 이하로 포함되는 것을 특징으로 하는 금속층 식각 시 반사 방지층을 식각하는 방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030101867A KR100562320B1 (ko) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을식각하는 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030101867A KR100562320B1 (ko) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을식각하는 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20050069620A KR20050069620A (ko) | 2005-07-05 |
| KR100562320B1 true KR100562320B1 (ko) | 2006-03-22 |
Family
ID=37259995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020030101867A KR100562320B1 (ko) | 2003-12-31 | 2003-12-31 | 금속층 식각 시 실리콘 산화물 계열의 반사 방지층을식각하는 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100562320B1 (ko) |
-
2003
- 2003-12-31 KR KR1020030101867A patent/KR100562320B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20050069620A (ko) | 2005-07-05 |
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