KR100606037B1 - 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 반도체 제조 공정 중 전기적 연결을 위한 금속 배선을 형성하는 금속 에칭 공정 중 원하는 디자인에 의한 금속 배선 형성을 위해 포토레지스트를 사용하여 선택적 에칭을 하고, 이렇게 금속 배선을 형성한 후에 불필요한 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 스트립 공정에 있어서, 이 공정에서 제거되지 못하고 남은 포토레지스트 및 잔류물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법은 금속 에칭 공정 진행 후 H₂O와 O₂ 가스를 사용하여 어닐링하거나 금속 에칭 후에 금속 보이드 방지용으로 N₂ 가스로 어닐링하는 경우 O₂ 가스를 첨가하여 어닐링함으로 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명의 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법은 포토레지스트가 제거되지 못하고 후속 공정으로 플로우되는 것을 방지하여 패드 낫-오픈, 포토레지스트가 남은 상태에서 후속 공정이 진행되어 소자의 신뢰성에 영향을 주는 등의 문제 발생을 방지하는 효과가 있다.

Photoresist, Residue, strip, 제거, annealing

Description

금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법{Method for removing photoresist residue after metal etch process}

도1은 종래 기술의 포토레지스트이 경화되어 제거되지 못하고 남은 도.

도2는 종래 기술의 메탈 에칭 공정 흐름도.

도3은 본 발명에 의한 메탈 에칭 공정 흐름도.

도4는 본 발명에 의한 실시예.

본 발명의 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 반도체 제조 공정 중 전기적 연결을 위한 금속 배선(metal line)을 형성하는 금속 에칭(metal etch)공정 중 원하는 디자인에 의한 금속 배선 형성을 위해 포토레지스트(photoresist)를 사용하여 선택적 에칭을 하고, 이렇게 금속 배선을 형성한 후에 불필요한 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 스트립(strip)공정에 있어서, 이 공정에서 제거되지 못하고 남은 포토레지스트 및 잔류물을 제거하는 방법에 관한 것이다.

포토레지스트 조성물의 구성 성분은 크게 고분자 화합물(수지)과 유기물로 구분될 수 있다. 그 중에서, 유기물은 대부분 유기 용제에 잘 용해되므로 문제되지 않으나, 고분자 화합물의 경우에는 그 용해도가 유기 용제에 따라 크게 변한다. 따라서, 일반적으로 재작업 공정에 적용되는 유기 용제로는 고분자 화합물을 잘 녹일 수 있는 유기 용제를 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼합하여 사용한다. 일반적으로 고분자 화합물을 잘 녹일 수 있는 유기 용제로서 테트라히드로퓨란(THF), n-메틸 피롤리디논(NMP), 디메틸 술폭사이드(DMSO) 등이 널리 알려져 있다. 그러나, THF는 휘발성이 크고, NMP 및 DMSO는 독성이 강하여 재작업을 위한 스트립퍼로는 사용하기 어렵다. 또한, 통상의 유기 용제를 포토레지스트의 스트립퍼로 사용하는 경우에, 린스액으로서 이소프로필 알콜과 같은 유기 용제를 사용하여야 할 필요가 있으므로 린스 공정이 번거로워지고, 안정성에 있어서도 문제가 있다. 포토레지스트 스트립퍼로 사용된 화학 약제 또는 용제 중에는 경화된 포토레지스트에 적용할 때 용해 속도가 너무 느리거나 불완전하게 용해되는 것이 있으며, 스트립 후 기판상에 남아 있는 잔류 오염물이 후속 공정에서까지 완전하게 제거되지 않고 남아 있어 소자의 전기적 신뢰성에 악영향을 미치는 것들도 있다.

또한, 포토레지스트를 제거하기 위한 다른 방법으로는 금속 배선을 형성한 후 H₂O와 O₂ 가스를 챔버(chamber)안에 넣고 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시켜 남아 있는 포토레지스트를 제거하는 방법이 있다. 하지만, 금속 배선을 형성하는 과정에서 발생하는 폴리머(polymer)가 포토레지스트의 제거를 방해하여 포토레지스트가 완전히 제거되지 못하는 문제가 있으며, 또한 대부분의 포토레지스트 스트립 공정이 고온(200℃~300℃)에서 진행되기 때문에 스트립 공정 중 압력 에러 등의 문제가 발생하였을 경우에는 포토레지스트가 딱딱하게 경화(hardening)되어 스트립 공정 진행 시간을 늘려 더 진행하여도 포토레지스트가 제거되지 못하고 남는 문제가 있었다. 결국 이러한 경우에 기존에는 포토레지스트 언스트립(unstrip)이 확인되었을 경우 솔벤트 클리닝(solvent cleaning)후 포토레지스트 스트립을 다시 진행하여야만 제거가 되었다. 하지만 포토레지스트 언스트립 및 잔류물 문제가 사전에 확인되지 못하고 특히 톱 메탈 레이어(top metal layer)에서 후속 공정으로 진행되어 패드 오픈(pad open)시 패드 오픈을 억제하여 반도체 후 패키징 공정 시에 문제를 야기시켜 소자의 신뢰성에도 상당한 영향을 주는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 에칭과 스트립 그리고 솔벤트 클리닝 공정 후에 어닐링(annealing) 공정을 진행하여 포토레지스트 스트립 공정 후에 남아있는 잔류물이 제거되도록 하는 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다

본 발명의 상기 목적은 금속 에칭 공정 진행 후 O₂ 가스를 사용하여 어닐링하거나 금속 에칭 후에 금속 보이드(void) 방지용으로 N₂ 가스로 어닐링하는 경우 O₂가스를 첨가하여 어닐링함으로써, 포토레지스트를 완전히 제거하여 후속 공정으로 플로우(flow)되는 것을 방지하여 패드 낫-오픈(pad not-open) 등의 문제 발생이 방지되도록 하는 방법을 제공함으로써 이루어진 메탈 에칭공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 의해 달성된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 메탈 에칭 공정 진행 후, 포토레지스트 스트립 진행 중에 포토레지스트이 완전히 제거되지 못하고 남아서 패드 오픈(pad open)시 패드 낫-오픈 등의 문제를 일으키고, 반도체 후 패키징 공정 진행 시 문제를 야기시킴으로써 소자의 신뢰성에 문제를 일으키던 종래 방식에 대한 개선 방법에 관한 것으로, 종래에는 포토레지스트 언스트립 및 잔류물이 발견되었을 경우에 솔벤트 클리닝 후에 포토레지스트 스트립을 재진행하고, 다음 공정으로 플로우되기 전에 발견되지 못하였을 경우에 후속 공정으로 플로우되어 소자의 신뢰성에 문제를 발생시켰고, 이것을 방지하기 위하여 본 발명에서는 메탈 에칭과 스트립 그리고 솔벤트 클리링 후에 어닐링을 진행하여 제거되지 못하고 남아있는 포토레지스트를 제거한다.

먼저, 도1은 금속 에칭 후 포토레지스트가 경화되어 제거되지 못하고 남아 있는 것을 나타낸 것이다.

다음, 도2는 메탈 에칭 공정의 종래 기술의 흐름도를 나타낸 것으로, 메탈 패턴을 하는 단계; 금속 배선을 형성하는 메탈 에칭 단계; 유기 용제로 포토레지스트를 제거하거나 플라즈마를 발생하여 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 스트립 단계; 및 솔벤트 클리닝 단계를 진행하고 있음을 보여주고 있다.

다음, 도3은 본 발명의 메탈 에칭 흐름도를 나타낸 것으로, 메탈 패턴을 하는 단계; 금속 배선을 형성하는 메탈 에칭 단계; 유기 용제로 포토레지스트를 제거하거나 플라즈마를 발생하여 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 스트립 단계; 솔벤트 클리닝 단계; 및 잔류하는 포토레지스트를 제거하기 위한 어닐링 단계를 진행함을 나타내고 있다.

메탈 어닐링 공정은 반도체 제조 공정에서 금속 배선 구조가 Al 위에 Ti를 가진 경우, 메탈 보이드를 방지하기 위해 N₂ 가스에 의한 어닐링 공정을 추가하는 경우도 있다. 하지만, 본 발명에서는 포토레지스트 언스트립 및 잔류물을 제거하기 위한 목적으로 O₂ 가스(10~300sccm)를 공급하여 고온(350~500℃)에서 15~40분 정도 어닐링함으로써 탄소 계열인 포토레지스트 잔류물을 산화시켜 포토레지스트 잔류물을 제거한다. 뿐만 아니라 상기의 메탈 보이드를 방지하고, Al과 Ti간 TiAl₃을 형성시키기 위한 목적으로 메탈 어닐링을 사용하는 경우에도 추가 공정 없이 상기 방법처럼 O₂ 가스(10~300sccm)를 공급함으로써 포토레지스트 언스트립 및 잔류물이 남는 문제를 해결할 수 있다. 또한 상기의 가스를 공급할 때 일정한 압력으로 웨이퍼를 향해 불어 주면, 포토레지스트 잔류물을 물리적으로도 제거할 수 있다.

다음, 도4는 본 발명의 실시 예로서, O₂ 가스(10~300sccm)를 공급하여 고온(350~500℃)에서 15~40분 정도 어닐링함으로써 탄소 계열인 포토레지스트 잔류물을 산화시켜 제거한 경우를 나타낸 것이다.

따라서, 본 발명의 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법은 고온에서 O₂ 가스 분위기에서 어닐링함으로써 탄소 계열인 포토레지스트 잔류물을 산화시켜 제거하거나, 메탈 에칭 후에 메탈 보이드 방지용으로 N₂ 가스로 어닐링하는 경우 O₂ 가스를 첨가함으로써 포토레지스트이 제거되지 못하고 후속 공정으로 플로우되는 것을 방지하여 패드 낫-오픈, 포토레지스트이 남은 상태에서 후속 공정으로 플로우 되어 소자의 신뢰성에 영향을 주는 등의 문제 발생을 방지하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법에 있어서,

   포토레지스트에 패턴을 형성하여 메탈 패턴 형성을 준비하는 단계;

   상기 포토 레지스트 패턴에 따라 금속 배선을 형성하는 메탈 에칭 단계;

   유기 용제로 포토레지스트를 제거하거나 플라즈마를 발생하여 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 스트립 단계;

   솔벤트 클리닝 단계; 및

   상기 솔벤트 클리닝 후 O₂ 가스를 공급하면서 열처리하는 어닐링 공정 단계를 포함하는 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 어닐링 공정 온도는 350 내지 500℃, O₂ 가스는 10 내지 300sccm, 공정 시간은 15 내지 40분임을 특징으로 하는 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 어닐링 공정에서 일정한 압력으로 가스를 불어주어 잔류 포토레지스트의 물리적인 제거가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 금속 식각공정 후 포토레지스트 잔류물 제거 방법.

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