KR100587604B1 - 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 장치의 제조에서의 세정 방법이 개시된다. 희석된 불산을 사용한 제1세정을 실시하여 연마가 이루어진 박막의 표면에 잔류하는 시트릭계열의 오염 물질을 제거한 후, 오존수를 사용한 제2세정을 실시하여 연마가 이루어진 박막의 표면에 잔류하는 유기물 계열의 오염 물질을 제거한다. 특히, 시트릭을 첨가제로 포함하는 슬러리를 사용한 화학기계적 연마가 이루어진 박막을 대상으로 상기 제1세정 및 제2세정을 실시할 경우 보다 효율적이다. 때문에, 상기 오염 물질들로 인하여 발생하는 불량을 충분히 줄일 수 있다.

Description

반도체 장치의 제조에서의 세정 방법{method for cleaning a processed object in a semiconductor fabricating}

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

본 발명은 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학기계적 연마가 이루어진 구리막의 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하기 위한 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법에 관한 것이다.

최근, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.

따라서, 반도체 장치의 금속 배선으로 사용되는 금속막에 대한 요구도 엄격해지고 있다. 이에 따라, 최근의 반도체 장치에서는 금속막으로서 비저항이 상대적 으로 낮고, 일렉트로 마이그레이션(electromigration) 특성이 양호한 구리막을 적용하고 있다.

그리고, 구리막을 적용한 금속 배선은 구리막의 식각이 용이하지 않기 때문에 주로 다마신(damascene) 기법을 적용하여 형성하고 있다. 즉, 개구부를 갖는 절연막 패턴을 형성하고, 개구부 내에 구리막을 충분하게 매립시킨 후, 구리막을 연마시킴으로서 형성하는 것이다. 아울러, 구리막의 연마에서는 레지듀 및 부식 발생의 방지를 위하여 시트릭 용액을 사용하고, 이와 더불어 BTA를 소량으로 사용한다.

그러나, 상기 시트릭 용액에 함유된 시트릭이 연마가 이루어진 구리막과 절연막 패턴의 표면과 반응하여 시트릭 계열의 오염 물질로 잔류하게 된다. 그리고, 상기 시트릭 계열의 오염 물질이 잔류한 상태에서 이를 제거하기 위한 세정을 실시할 경우 구리막과 절연막 패턴의 표면 거칠기(roughness)를 악화시키는 상황이 빈번하게 발생한다. 아울러, 상기 BTA의 사용으로 인하여 유기물 계열의 오염 물질이 연마가 이루어진 구리막과 절연막 패턴의 표면에 잔류하게 된다.

이와 같이, 종래의 방법을 통한 화학기계적 연마에서는 연마가 이루어진 박막의 표면에 오염 물질이 잔류하는 상황이 빈번하게 발생한다. 그리고, 상기 오염 물질이 반도체 장치의 전기적 신뢰도에 영향을 끼치는 문제점이 지적된다.

본 발명의 목적은 연마가 이루어진 박막의 표면에 잔류하는 시트릭 계열의 오염 물질 및 유기물 계열의 오염 물질을 용이하게 제거하기 위한 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법은 기판 상의 개구를 갖도록 형성된 절연막 상에 금속 배선막을 증착하고 상기 개구 내에만 잔류하도록 시트릭을 첨가제로 포함하는 슬러리를 사용하여 화학기계적연마하는 단계; 상기 절연막을 희석된 불산을 사용한 제1세정을 실시하여 연마가 이루어진 상기 절연막 표면에 잔류하는 시트릭(citric) 계열의 오염 물질을 제거하는 단계; 및 상기 절연막을 오존수를 사용한 제2세정을 실시하여 연마가 이루어진 상기 절연막 표면에 잔류하는 유기물 계열의 오염 물질을 제거하는 단계를 포함한다.

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특히, 본 발명의 세정 방법은 시트릭을 첨가제로 포함하는 슬러리를 사용한 화학기계적 연마가 이루어진 박막에 적용할 경우 보다 효율적이다.

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여기서, 상기 희석된 불산이 0.1 중량% 미만의 농도를 가질 경우에는 시트릭 계열의 오염 물질의 제거가 용이하게 이루어지지 않기 때문에 바람직하지 않고, 상기 희식된 불산이 0.2 중량%를 초과하는 농도를 가질 경우에는 연마가 이루어진 박막의 표면에 영향을 끼치기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, 상기 희석된 불산은 0.1 내지 0.2 중량%의 농도를 갖는 것이 바람직하다. 아울러, 상기 오존수의 순도가 99.99% 미만일 경우에는 유기물 계열의 오염 물질의 제거가 원할하게 이루어지 지 않는다. 때문에, 상기 오존수는 적어도 99.99%의 순도를 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연마가 이루어지는 박막의 경우에는 다마신 구조를 갖는 금속 배선을 형성하기 위한 박막이다. 따라서, 상기 박막은 구리막 및 절연막 패턴인 것이 바람직하다. 즉, 다마신 구조를 갖는 금속 배선의 형성이 절연막 패턴의 개구부 내에 구리막을 충분하게 매립시킨 후, 상기 절연막 패턴이 노출될 때까지 구리막을 연마시킴으로서 획득할 수 있기 때문이다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 박막 특히, 다마신 구조를 갖는 금속 배선의 형성을 위한 구리막의 연마로 인하여 그 표면 상에 잔류하는 시트릭 계열의 오염 물질 및 유기물 계열의 오염 물질을 용이하게 제거할 수 있다. 때문에, 상기 오염 물질들로 인하여 발생하는 불량을 충분히 줄일 수 있다.

(실시예)

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 1a를 참조하면, 기판(10) 상에 절연막을 형성한다. 상기 절연막은 주로 다마신 기법으로 형성하는 구리막의 금속 배선의 형성을 위한 희생막으로서, 산화막인 것이 바람직하다. 이어서, 상기 절연막을 사진 식각 공정에 의한 패터닝을 실시하여 개구부(13)를 갖는 절연막 패턴(12)으로 형성한다. 이때, 상기 개구부(13) 는 콘택홀 또는 비아홀 등에 해당한다.

도 1b를 참조하면, 절연막 패턴(12)의 표면, 개구부(13)의 측벽 및 저면에 장벽 금속막(14)을 연속적으로 형성한다. 장벽 금속막(14)의 예로서는 질화 탄탈륨막 또는 티티늄막 등을 들 수 있다. 이어서, 개구부(13)에 충분하게 매립되도록 개구부(13)를 갖는 결과물 상에 구리막(16)을 형성한다. 이때, 장벽 금속막(14)은 스퍼터링을 통하여 형성하는 것이 바람직하고, 구리막(16)은 전기 도금법을 통하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 1c 및 도 1d를 참조하면, 구리막(16)의 연마를 실시한다. 구리막(16)의 연마는 화학기계적 연마로서, 시트릭을 첨가제로 포함하는 슬러리를 사용한다. 이에 따라, 상기 연마를 통하여 구리막(16)을 제거함으로서 장벽 금속막(14)의 표면이 노출된다. 그러므로, 화학기계적 연마를 통하여 상기 노출된 장벽 금속막(14)의 제거 및 장벽 금속막(14)의 제거를 통하여 노출되는 절연막 패턴(12)의 표면을 오버 연마한다. 이에 따라, 기판(10) 상에는 개구부(13) 내에만 장벽 금속막 패턴(14a) 및 구리막 패턴(16a)이 형성되는 다마신 구조를 갖는 금속 배선을 얻을 수 있다.

그러나, 상기 연마를 실시한 결과 상기 연마가 이루어진 구리막 패턴(16a)의 표면과 절연막 패턴(14a)의 표면 상에는 시트릭 계열의 오염 물질(18a) 및 유기물 계열의 오염 물질(18b)이 잔류한다.

이에 따라, 희석된 불산을 사용한 제1세정을 실시하여 연마가 이루어진 구리막 패턴(16a)의 표면과 절연막 패턴(14a)의 표면에 잔류하는 시트릭 계열의 오염 물질(18a)을 제거한다. 이때, 상기 희석된 불산은 약 0.15 중량%의 농도를 갖도록 조정된다. 이와 같이, 상기 희석된 불산을 사용하여 세정을 실시함으로서 용이한 시트릭 계열의 오염 물질(18a)의 제거가 이루어진다. 뿐만 아니라, 절연막 패턴(14a)의 표면을 다소 식각시킴으로서 절연막 패턴(14a)의 표면이 거칠기를 보정하는 역할까지 기대할 수 있다.

그리고, 오존수를 사용한 제2세정을 실시하여 연마가 이루어진 구리막 패턴(16a)의 표면과 절연막 패턴(14a)의 표면에 잔류하는 유기물 계열의 오염 물질(18b)을 제거한다. 이때, 상기 오존수는 약 99.99%의 순도를 갖도록 조정된다. 이와 같이, 상기 오존수를 사용하여 세정을 실시함으로서 수산화 반응에 의해 유기물 계열의 오염 물질(18b)의 제거가 용이하게 이루어진다.

따라서, 상기 시트릭 계열의 오염 물질(18a) 및 유기물 계열의 오염 물질(18b)의 제거가 거의 이루어진 구리막 패턴(16a)을 포함하는 다마신 구조의 금속 배선을 얻을 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 연마가 이루어진 박막의 표면에 잔류하는 시트릭 계열의 오염 물질 및 유기물 계열의 오염 물질을 용이하게 제거할 수 있다. 때문에, 상기 오염 물질들로 인하여 발생하는 불량을 충분히 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 장치의 전기적 신뢰도를 충분하게 확보할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 기판 상의 개구를 갖도록 형성된 절연막 상에 금속 배선막을 증착하고 상기 개구 내에만 잔류하도록 시트릭을 첨가제로 포함하는 슬러리를 사용하여 화학기계적연마하는 단계;

   상기 절연막을 희석된 불산을 사용한 제1세정을 실시하여 연마가 이루어진 상기 절연막 표면에 잔류하는 시트릭(citric) 계열의 오염 물질을 제거하는 단계; 및

   상기 절연막을 오존수를 사용한 제2세정을 실시하여 연마가 이루어진 상기 절연막 표면에 잔류하는 유기물 계열의 오염 물질을 제거하는 단계를 포함하는 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 희석된 불산은 0.1 내지 0.2 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 오존수는 적어도 99.99%의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조에서의 세정 방법.
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