KR20040011246A - 반도체 소자 제조 방법 - Google Patents

Abstract

반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 그 목적은 SOG막의 불충분한 채워짐 없이, 즉 SOG막의 형성 시 SOG막이 다양한 패턴의 금속배선 사이를 완전히 충진하도록 하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에서는 웨이퍼 상의 한 출발점으로부터 시작하여 소정영역까지 노광한 후, 웨이퍼를 회전시키고, 회전된 웨이퍼에서 노광한 소정영역을 제외한 나머지 영역을 노광하여 금속배선을 형성함으로써, 금속배선 패턴을 SOG 코팅액이 채워지기 용이한 방향으로 위치시키기 때문에, SOG막을 금속배선 사이에 완전히 충진시키기가 훨씬 용이해지는 효과가 있다.

Description

반도체 소자 제조 방법 {Fabrication method of semiconductor device}

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토리소그래피 공정으로 금속배선을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화되면서 금속과 금속 사이의 갭(gap)이 더욱 줄어들게 되어 층간절연막 형성시 금속간 갭 내에 보이드(void)를 형성하지 않으면서 충진시켜 평탄화시키는 작업이 중요하게 대두되고 있다.

이러한 목적으로 사용되는 절연막으로서 종종 BPSG막을 사용하여 왔으나, 이보다 더 개선되어 보이드 없이 갭을 충진시키며 거의 완벽한 절연 평탄면을 갖는 공정으로서 에스오지(SOG : spin on glass, 이하 SOG라 칭한다)가 등장하게 되었다.

SOG는 재료 자체가 갖는 점성을 이용하여 웨이퍼 표면에 액상으로 코팅시키는데, 이 때 상온이상에서 액상의 유동성을 갖기 때문에 하부막이 단차를 갖고 있다하더라도 용이하게 평탄화된 막으로 형성할 수 있다.

일반적으로 반도체 소자의 금속배선 형성을 위해 포토리소그래피 공정을 수행할 때에는 샷(shot)을 정해진 경로대로 이동시키면서 노광 작업을 하여 각각의 칩에 금속배선을 형성한다.

도 1은 금속배선 형성을 위한 포토리소그래피 공정에서의 샷에 의해 웨이퍼를 구분한 것을 도시한 웨이퍼의 평면도로서, 도 1의 바둑판 모양에서 각각의 격자는 샷(1)을 나타내며, 여기에는 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 금속배선(2)이 도시되어 있는데, 도시의 편의상 한 샷에 한 금속배선만을 나타내었다. 도 2는 도 1에 도시된 각각의 샷에 노광 작업순서를 숫자1부터 오름차순으로 표시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같은 웨이퍼 상에 SOG막을 형성할 때에는, 웨이퍼를 저속으로 회전시키면서 웨이퍼의 중앙부(3)에 코팅액을 일정량 떨어뜨린 후, 웨이퍼를 고속으로 회전시키며, 그러면, 회전에 따른 원심력과 구심력이 같아지는 힘의 원리에 기인하여 코팅액이 웨이퍼의 중앙부에서 가장자리로 이동하면서 전면에 고루 퍼져, 궁극적으로 금속배선 사이를 모두 채우고 웨이퍼의 전면에서 평탄화가 실현된다.

그러나, 금속배선의 디자인에 따라서는 코팅액이 채워지지 못하는 경우가 종종 발생하는데, 도 1에 도시된 금속배선의 경우에는 도 2의 노광 작업 순서번호에서 106, 118, 136, 144, 166, 170, 196번 샷에 위치한 칩들이나 그 근방의 칩들에서 SOG막이 불충분하게 채워질 가능성이 매우 높다. 즉, 도 1의 경우에는 코팅액이 금속배선의 "ㄱ"자 모양에서 꺾인 부분인 뾰족한 모서리 부분을 넘고 이외의 영역에 퍼져야 하는데, 이 모서리 부분에서 코팅액이 채워지지 않을 가능성이 높은 것으로 예측가능하다. 그러나 이는 모든 금속배선의 경우를 설명하는 것이 아니며, 금속배선의 디자인에 따라서는 SOG막이 채워지지 못하는 다양한 경우가 존재한다.

이와 같이 SOG막이 금속배선의 사이를 완전히 충진하지 못하는 경우, 이로 인해 금속 배선의 단락이 유발되는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 SOG막의 불충분한 채워짐 없이, 즉 SOG막의 형성 시 SOG막이 다양한 패턴의 금속배선 사이를 완전히 충진하도록 하는 데 있다.

도 1은 종래 방법에 의해 금속배선을 형성한 것을 도시한 웨이퍼의 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 샷에 노광 작업 순서를 숫자 1부터 오름차순으로 표시한 것이다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따라 금속배선을 형성한 것을 도시한 웨이퍼의 평면도이다.

도 4a 및 4b는 각각 도 3a 및 3b에 도시된 샷에 노광 작업 순서를 숫자 1부터 오름차순으로 표시한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 웨이퍼 상의 한 출발점으로부터 시작하여 소정영역까지 노광한 후, 웨이퍼를 회전시키고, 회전된 웨이퍼에서 노광한 소정영역을 제외한 나머지 영역을 노광하여 금속배선을 형성하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 웨이퍼는, 웨이퍼의 중앙부를 관통하고 웨이퍼에 수직인 축을 중심으로 하여, 시계 방향 또는 반시계 방향으로, 90도, 180도, 및 270도 중의 어느 한 각도로 회전시키는 것이 바람직하다.

또한, 출발점으로부터 시작하여 소정영역까지 노광한 후, 웨이퍼를 회전시키고, 회전된 웨이퍼에서 노광한 소정영역을 제외한 나머지 영역을 노광하는 것을, 웨이퍼의 전체 영역을 노광하여 금속배선을 형성할 때까지 반복하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중 포토리소그래피 공정에서는 웨이퍼 상의 임의의 한 출발점으로부터 시작하여 정해진 경로대로 샷(shot)을 이동시키면서 마스크를 이용하여 노광하는 작업을 하며, 한 샷은 보통 여러 개의 칩을 포함하는 크기이므로 예를 들어 한 샷에 25개의 칩이 포함된다면 한번의 노광 작업으로 25개의 칩에서 원하는 패턴이 형성된다. 따라서 금속배선을 형성할 때에도 샷을 정해진 경로로 이동시키면서 노광 작업을 하여 각각의 칩에 금속배선을 형성한다.

본 발명에서는 웨이퍼 상의 한 출발점으로부터 시작하여 소정영역까지 노광한 후에, 웨이퍼를 회전시키고, 그 다음 회전된 웨이퍼에서 노광한 소정영역을 제외한 나머지 영역에 대해 계속 노광하여 결과적으로 웨이퍼의 전체 면에 금속배선을 형성한다.

또는, 상기한 바와 같이 소정영역까지 노광한 후에 웨이퍼를 회전하고 나머지 영역에 대해 계속 노광하는 것을, 웨이퍼의 전체 면을 노광할 때까지 두 번 이상 반복할 수도 있다.

웨이퍼를 회전시킬 때에는, 웨이퍼의 중앙부를 관통하면서 웨이퍼 면에 수직인 축을 중심으로 하여, 시계 방향 및 반시계 방향 중의 어느 한 방향으로, 90도, 180도, 및 270도 중의 어느 한 각도로 회전시키면 된다.

도 3a 및 3b는 본 발명에 따라 금속배선을 형성한 것을 도시한 웨이퍼의 평면도로서, 이들 도면에서 각각의 격자는 샷(11)을 나타내며, 한 샷(11)에는 도시의 편의상 한 금속배선(12)만을 나타내었다. 도 3a에는 웨이퍼의 중앙부(13)를 관통하면서 웨이퍼 면에 수직인 축을 중심으로 하여 웨이퍼를 180도 회전시키면서 노광하여 금속배선을 형성한 것이 도시되어 있고, 도 3b에는 웨이퍼를 반시계 방향으로 90도 회전시키면서 노광하여 금속배선을 형성한 것이 도시되어 있다.

도 4a 및 4b는 각각 도 3a 및 3b에 도시된 샷에 노광 작업 순서를 숫자 1부터 오름차순으로 표시한 것이다.

이와 같이 금속배선 형성을 위한 노광 작업 중에 웨이퍼를 회전하면, SOG 코팅액이 채워지기 어려웠던 금속배선 패턴 부분을 회전으로 인해 채우기 용이한 방향으로 위치시킬 수 있으며, 웨이퍼의 회전 방향, 회전 각도 및 회전 횟수는 배선 패턴의 디자인에 따라 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 금속배선 형성을 위한 노광 작업시 웨이퍼를 회전하여 금속배선 패턴을 SOG 코팅액이 채워지기 용이한 방향으로 위치시키기때문에, SOG막을 금속배선 사이에 완전히 충진시키기가 훨씬 용이해지는 효과가 있다.

따라서, SOG막이 금속배선의 사이를 완전히 충진하지 못함으로 인해 유발되는 금속배선간 단락 가능성을 최소화화는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 금속배선 형성을 위한 포토리소그래피 공정에서 웨이퍼 상의 한 출발점으로부터 시작하여 정해진 경로대로 샷을 이동시키면서 노광하여 웨이퍼의 전면(全面)에 금속배선을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 출발점으로부터 소정영역까지 노광하는 제1단계;

   상기 제1단계 후 웨이퍼를 회전시키는 제2단계;

   상기 회전된 웨이퍼에서 상기 노광한 소정영역을 제외한 나머지 영역을 노광하는 제3단계

   를 포함하여 금속배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2단계에서 웨이퍼를 회전시킬 때에는, 상기 웨이퍼의 중앙부를 관통하고 상기 웨이퍼에 수직인 축을 중심으로 하여, 시계 방향 및 반시계 방향 중의 어느 한 방향으로, 90도, 180도, 및 270도 중의 어느 한 각도로 회전시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1단계 내지 제3단계를, 상기 웨이퍼의 전체 영역을 노광할 때까지 반복하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 방법.