KR19990075487A - 옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막을 제거하는 방법에 관한 것으로, 반도체기판 상에 물질막 및 반사방지막을 차례로 형성하는 단계와, 반사방지막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 반사방지막 및 물질막을 식각함으로써, 물질막 패턴 및 반사방지막 패턴을 형성하는 단계와, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 반사방지막 패턴을 인산용액으로 제거하는 단계와, 반사방지막 패턴이 제거된 결과물의 표면을 세정하는 단계를 포함한다.

Description

옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막 제거방법

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막을 제거하는 방법에 관한 것이다.

반도체소자의 집적도가 증가함에따라 표면단차는 점점 증가한다. 표면단차가 심한 기판 상에 형성된 물질막을 패터닝하기 위한 노광공정을 실시하면, 포토 마스크를 통과한 빛이 물질막의 표면, 특히 도전체막 표면에서 난반사되어 원하는 프로파일을 갖는 포토레지스트막 패턴을 형성하기가 어렵다. 이에 따라, 최근에 패터닝하고자 하는 물질막 상에 빛의 반사율이 낮은 반사방지막을 형성한 다음에 노광공정을 실시하는 방법이 널리 사용되고 있다. 상기 반사방지막으로는 플라즈마 공정에 의해 형성되는 옥시나이트라이드막이 널리 사용된다. 그러나, 이러한 반사방지막은 후속공정에서 제거되어야 할 필요성이 있다. 예를 들면, 모스 트랜지스터를 제조하는 데에 샐리사이드(salicide; self-aligned silicide) 공정을 적용하는 경우에, 우수한 패턴 프로파일을 갖는 게이트 전극을 형성하기 위하여 사용되는 반사방지막은 게이트 전극용 도전체막 패턴을 형성한 다음에 제거되어야 한다. 이는, 게이트 전극용 도전체막 패턴 상에 반사방지막이 잔존하면, 후속의 샐리사이드 공정을 실시할 때 게이트 전극용 도전체막 패턴 상에 금속 실리사이드막이 형성되지 않기 때문이다.

종래기술에 따른 반사방지막 제거방법을 간단히 설명하면, 패터닝하고자 하는 폴리실리콘막 상에 반사방지막, 즉 옥시나이트라이드막을 형성하고, 상기 옥시나이트라이드막 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 옥시나이트라이드막 및 폴리실리콘막을 연속적으로 식각하여 폴리실리콘막 패턴을 형성한다. 이때, 상기 폴리실리콘막 패턴 상에 옥시나이트라이드막 패턴이 잔존한다. 상기 포토레지스트 패턴을 제거하여 옥시나이트라이드막 패턴을 노출시키고, 상기 옥시나이트라이드막 패턴이 노출된 결과물을 수산화 암모니움(NH₄OH), 과산화수소(H₂O₂), 및 탈이온수가 혼합된 세정용액(이하, "수산화 암모니움 세정액"이라 한다) 및 불산용액에 차례로 담구어 세정한다. 이때, 수산화 암모니움 세정액에 대한 옥시나이트라이드막의 식각률은 약 8Å/분이고, 불산용액에 대한 옥시나이트라이드막의 식각률은 약 1.3Å/초이다. 또한, 상기 수산화 암모니움 세정액은 폴리실리콘막을 식각하는 성질이 있다. 이에 따라, 수산화 암모니움 세정액으로 옥시나이트라이드막을 제거하기 위하여 과도한 식각공정을 실시하는 것이 불가능하다. 다시 말해서, 수산화 암모니움 세정액으로 옥시나이트라이드막을 완전히 제거하기 위하여 일정 시간보다 오랫동안 세정공정을 실시하면, 폴리실리콘막에 손상이 가해진다. 결과적으로, 폴리실리콘막에 손상이 가해지는 현상을 방지하기 위해서는 폴리실리콘막 상에 옥시나이트라이드막의 일부가 잔존할 정도로 수산화암모니움 세정공정을 실시하여야 한다. 이와 같이 옥시나이트라이드막의 잔여물이 존재하는 기판을 불산용액에 담구면, 옥시나이트라이드막의 잔여물이 제거되는 동안 기판 표면에 잔존하는 옥시나이트라이드막과 불산용액이 반응하여 구형 디펙트가 생성된다. 상기 구형 디펙트는 후속공정을 실시할 때 패턴불량을 유발시킴은 물론, 이온주입 공정시 마스크 역할을 한다. 마지막으로, 상기 세정된 결과물의 표면에 잔존하는 불산용액을 이소프로필알코올(IPA)을 사용하는 드라이(dry) 공정으로 제거한다.

상술한 바와 같이 종래의 반사방지막 제거방법에 따르면, 기판 표면에 구형 디펙트가 생성되어 후속공정시 패턴불량을 유발시킴은 물론 균일한 불순물 농도를 갖는 도전체막을 형성하기가 어렵다.

본 발명의 목적은 기판 표면에 구형 디펙트가 생성되는 현상을 억제시킬 수 있는 옥시나이트라이드막 제거방법을 제공하는 데 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 반사방지막 제거방법을 적용하여 모스 트랜지스터를 제조하는 공정을 설명하기 위한 단면도들이다

도 6은 본 발명에 따른 반사방지막 제거방법을 설명하기 위한 공정 순서도이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체기판 상에 물질막 및 반사방지막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 반사방지막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 상기 반사방지막 및 상기 물질막을 식각함으로써, 물질막 패턴 및 반사방지막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계와, 상기 반사방지막 패턴을 인산용액으로 제거하는 단계와, 상기 반사방지막 패턴이 제거된 결과물의 표면을 세정하는 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 여기서, 소개되는 본 발명의 실시예는 샐리사이드 공정을 채택하는 모스 트랜지스터 제조기술을 예로 하여 설명되어지나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 반사방지막을 사용하는 모든 반도체 제조기술에 적용하는 것이 가능하다.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(1), 예컨대 실리콘 기판의 소정영역에 활성영역을 한정하는 소자분리막(3)을 형성한다. 상기 소자분리막(3)들 사이의 활성영역 표면에 게이트 산화막(5)을 형성하고, 상기 게이트 산화막이 형성된 결과물 전면에 물질막(7), 예컨대 도우핑된 폴리실리콘막을 형성한다. 상기 물질막(7) 상에 반사방지막(9), 바람직하게는 200Å 내지 300Å 정도의 두께를 갖는 플라즈마 옥시나이트라이드막을 형성한다. 상기 플라즈마 옥시나이트라이드막은 난반사를 최대한 억제시킬 수 있는 두께, 즉 260Å 정도의 두께로 형성하는 것이 가장 바람직하다. 상기 반사방지막(9) 상에 포토레지스트막을 형성하고, 이를 사진공정으로 패터닝하여 활성영역 상부의 소정영역에 포토레지스트 패턴(11)을 형성한다. 이때, 상기 반사방지막(9)에 의해 난반사가 억제되므로 원하는 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴(11)을 형성할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(11)을 식각 마스크로하여 반사방지막(9) 및 물질막(7)을 연속적으로 식각함으로써, 활성영역의 소정영역 상부에 차례로 적층된 물질막 패턴(7a) 및 반사방지막 패턴(9a)을 형성한다. 이때, 상기 게이트 산화막(5)이 약 70Å 이하의 얇은 두께로 형성된 경우에는 게이트 산화막 또한 식각되어 상기 물질막 패턴(7a) 양 옆의 활성영역이 노출될 수도 있다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(11)을 산소 플라즈마 공정을 사용하여 애슁(ashing)시킴으로써 제거한다(51). 이때, 포토레지스트 패턴(11)이 완전히 제거되지 않고 그 일부가 잔존할 수 있다. 따라서, 산소 플라즈마 공정으로 처리된 결과물을 황산용액에 담구어 포토레지스트 패턴(11)의 잔여물을 완전히 제거한다(53). 다음에, 상기 포토레지스트 패턴(11)의 잔여물이 제거된 결과물을 인산(H₃PO₄)용액에 약 5분 동안 담구어 반사방지막 패턴(9a)인 플라즈마 옥시나이트라이드막 패턴을 완전히 제거한다(55). 인산용액에 대한 옥시나이트라이드막의 식각률, 폴리실리콘막의 식각률, 및 열산화막의 식각률은 각각 약 200Å/분, 1Å/분, 및 1Å/분이다. 따라서, 약 200Å 내지 300Å의 옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막 패턴(9a)이 존재하는 기판을 인산용액에 5분 정도 담굴지라도 물질막 패턴(7a), 즉 폴리실리콘막 패턴은 거의 식각되지 않는다. 결과적으로, 반사방지막 패턴(9a)을 제거하기 위한 화학용액으로 인산용액을 사용함으로써, 폴리실리콘막으로 형성된 물질막 패턴(7a)에 손상이 가해지는 현상을 방지하면서 반사방지막 패턴(9a)을 완전히 제거할 수 있다. 다음에, 상기 반사방지막 패턴(9a)이 완전히 제거된 결과물의 표면을 수산화 암모니움 세정액 및 불산용액을 사용하여 세정하고, 이소프로필알코올을 사용하는 드라이 공정으로 표면에 잔존하는 불산용액을 제거한다(57). 이때, 반사방지막 패턴(9a)은 완전히 제거된 상태이므로 불산용액과 반사방지막 패턴이 서로 반응할 수 있는 기회가 없으므로 종래기술에서 설명된 구형 디펙트가 생성되는 현상을 방지할 수 있다. 여기서, 상기 수산화암모니움 세정액은 나트륨 및 구리 등과 같은 금속 이온을 제거하는 데 매우 효과적이다.

도 4를 참조하면, 상기 표면세정이 완료된 결과물에 엘디디(lightly doped drain) 이온주입 공정을 실시하여 물질막 패턴(7a)의 양 옆의 활성영역에 엘디디 영역(13)을 형성한다. 이어서, 상기 엘디디 영역(13)이 형성된 결과물 전면에 절연체막, 예컨대 단차도포성이 우수한 CVD 산화막을 형성하고, 상기 절연체막을 이방성 식각하여 물질막 패턴(7a) 측벽에 스페이서(15)를 형성한다. 이때, 상기 엘디디 영역(13) 상에 게이트 산화막(5)이 잔존하는 경우에는 추가로 과도식각하여 엘디디 영역(13)을 노출시킨다. 상기 스페이서(15)가 형성된 결과물 표면에 스페이서(15), 물질막 패턴(7a) 및 소자분리막(3)을 이온주입 마스크로하여 엘디디 영역(13)과 동일한 도전형의 불순물을 이온주입함으로써 엘디디 영역(13)보다 더 높은 농도를 갖는 고농도 불순물 영역(17)을 형성한다. 이와 같이 고농도 불순물 영역(17)을 형성하면, 스페이서(15) 하부에 엘디디 영역(13)이 존재한다. 상기 엘디디 영역(13) 및 고농도 불순물 영역(17)은 모스 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 구성한다.

도 5를 참조하면, 통상의 샐리사이드 공정을 사용하여 소오스/드레인 영역 및 물질막 패턴(7a) 표면에 선택적으로 금속 실리사이드막(19)을 형성한다. 상기 금속 실리사이드막(19)은 코발트 실리사이드막, 타이타늄 실리사이드막 또는 탄탈륨 실리사이드막으로 형성할 수 있다. 여기서, 상기 물질막 패턴(7a) 및 그 위의 금속 실리사이드막(19)은 모스 트랜지스터의 게이트 전극을 구성한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 옥시나이트라이드막으로 형성된 반사방지막 패턴을 인산용액을 사용하여 완전히 제거함으로써, 폴리실리콘막으로 형성된 물질막 패턴이 식각되는 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 후속 세정공정시 구형 디펙트가 생성되는 현상을 억제시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 반도체기판 상에 물질막 및 반사방지막을 차례로 형성하는 단계;

   상기 반사방지막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로하여 상기 반사방지막 및 상기 물질막을 식각함으로써, 물질막 패턴 및 반사방지막 패턴을 형성하는 단계;

   상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;

   상기 반사방지막 패턴을 인산용액으로 제거하는 단계; 및

   상기 반사방지막 패턴이 제거된 결과물의 표면을 세정하는 단계를 포함하는 반사방지막 제거방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 물질막은 폴리실리콘막인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사방지막은 플라즈마 공정으로 형성된 옥시나이트라이드막인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계는

   상기 포토레지스트 패턴을 산소 플라즈마 공정으로 애슁시키는 단계; 및

   상기 포토레지스트 패턴이 애슁된 결과물을 황산용액에 담구어 포토레지스트 패턴의 잔여물을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사방지막 패턴이 제거된 결과물의 표면을 세정하는 단계는

   상기 반사방지막 패턴이 제거된 결과물을 수산화 암모니움 세정액으로 세정하는 단계;

   상기 수산화 암모니움 세정액으로 세정된 결과물을 불산용액으로 세정하는 단계; 및

   상기 불산용액에 의해 세정된 결과물의 표면에 잔존하는 불산용액을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 수산화 암모니움 세정액은 수산화 암모니움(NH₄OH), 과산화수소(H₂O₂) 및 탈이온수가 각각 소정의 부피비로 혼합된 용액인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 소정의 부피비는 1:4:20인 것을 특징으로 하는 반사방지막 제거방법.