KR20040025162A

KR20040025162A - 금속 식각 공정시 헬륨 에러 방지 방법

Info

Publication number: KR20040025162A
Application number: KR1020020057003A
Authority: KR
Inventors: 김백원
Original assignee: 아남반도체 주식회사
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2004-03-24

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조과정 중 금속 식각 공정 시 발생하는 헬륨 에러를 방지시키는 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 금속 스퍼터링 공정을 통해 파티클 등과 같은 이물질이 발생된 웨이퍼 뒷면을 DI 워터로 세정하거나, 브러쉬를 사용해 스크러빙하여 웨이퍼 뒷면에 잔존하는 이물질을 제거함으로써, 헬륨 에러의 발생을 방지시켜 반도체 소자의 특성 저하를 방지시키며, 이로 인해 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

Description

금속 식각 공정시 헬륨 에러 방지 방법{METHOD FOR PREVENTING HELUME ERROR IN THE METAL-ETCH PROCESS}

본 발명은 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조과정 중 금속 식각 공정 시 발생하는 헬륨(He) 에러를 방지시키는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 반도체 소자 제조 공정에서는 반도체 소자의 제조가 완성될 때까지 여러 가지의 공정을 수행하게 되며, 대부분의 공정에서는 각각의 공정을 진행함에 있어서 웨이퍼(Wafer)를 고정시키고, 공정 중 발생하는 열을 식혀주기 위해 헬륨 가스를 사용하게 되는데 웨이퍼의 뒷면(Backside)에 파티클(Particle)이나 이물질이 붙어있을 경우 헬륨 에러가 발생하게 된다.

특히, 금속 식각 공정의 경우 금속 스퍼터링 및 패터닝을 수행하는 동안 웨이퍼 뒷면에 붙어 있는 이물질 및 파티클에 의해 빈번히 발생하게 되는데, 종래에는 상기 이물질 및 파티클을 제거하는 공정이 없어 헬륨 에러가 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.

도 1은 종래 금속 라인(Metal Line)을 형성하는 공정 수순도를 도시한 것으로, 상기 도 1에서 보여지는 바와 같이 종래 금속 라인 공정은 금속 스퍼터링(Metal sputtering) 공정(100), 금속 패터닝(Metal patterning) 공정(102), 금속 식각(Metal etch) 공정(104), 클리닝(Cleaning) 공정(104) 등으로 이루어진다.

상기 종래 반도체 제조 과정 중 웨이퍼에 옥사이드(Oxide)를 증착하거나 원하는 패턴을 형성하기 위한 식각 공정에서는 파티클 오염(Particle Contamination) 및 웨이퍼에 가해지는 스트레스를 방지하기 위해 기계적인 고정(Mechanical Chucking) 대신 정전기적 고정(Electrostatic Chucking)을 사용하고 있으며, 증착 및 식각 공정 시 발생하는 열을 식혀주기 위해서 열전도도가 좋은 헬륨 가스를 사용한다.

그러나 도 2에서 보여지는 바와 같이 상기 정전기적 고정(204)은 다수의 공정을 거치는 반도체 제조 특성 상 웨이퍼 뒷면에 파티클이나 이물질이 붙어 있을 경우에는 웨이퍼 고정이 제대로 되지 않으며, 이때 특히 헬륨 가스가 과도하게 흐르게 되어 공정 진행이 멈취지는 경우가 종종 발생한다. 즉, 결점 발생에 민감한 금속 식각 등과 같은 공정에서는 이러한 헬륨 에러에 의한 공정 중단으로 인해 파티클 및 블록 식각 등의 결점이 발생하여 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 최근의 반도체 제조 공정에서는 원하는 제품을 만들기 위해 디자인별로 여러 가지 회로 패턴들이 사용되고, 제품이 점점 고집적화됨에 따라 여러 가지 회로의 원활한 전기적 연결을 위한 금속 라인의 선폭 및 공간이 점점 작아져서 금속 라인 형성을 위한 금속 식각 공정의 마진(Margin)이 점점 줄어들고 있다. 이에 따라 상기한 헬륨 에러 등과 같은 장비상의 에러 발생으로 식각 진행이 갑자기 중지되는 경우 식각이 진행되는 동안 생긴 파티클 및 폴리머(Polymer)가 웨이퍼 위에 그대로 떨어져서 파티클, 블록 식각(Block etch) 등의 결점을 발생시키게 되는데, 이러한 파티클 및 블록 식각의 결점들은 금속 라인 브리지와 금속 라인 쇼트 등의 문제를 야기시켜 제품의 생산성을 저하시킨다.

그러나 현재 대부분의 반도체 제조 라인에서는 금속 스퍼터링 및 금속 패터닝을 거쳐 금속 식각이 진행되어 오는 동안 웨이퍼 뒷면에 붙어있는 파티클을 제거하는 별도의 공정이 없어 금속 식각 공정시 헬륨 에러가 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 소자 제조과정 중 금속 식각 공정 시 발생하는 헬륨 에러를 방지시키는 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 금속 식각 공정시 헬륨 에러를 방지하기 위한 방법에 있어서, (a)웨이퍼 표면상 금속 라인 형성 영역에 금속 스퍼터링을 수행하는 단계와; (b)상기 금속 스퍼터링 수행 후, 웨이퍼 뒷면에 잔존하는 이물질을 제거하는 단계와; (c)상기 스퍼터링 증착된 금속 층을 패터닝한 후, 식각하여 금속 라인을 형성하는 단계와; (d)헬륨 가스를 이용하여 상기 금속 라인 형성된 웨이퍼 표면의 열을 식히는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 금속 라인 형성 공정 수순을 나타낸 흐름도,

도 2는 종래 헬륨 에러로 인한 반도체 소자의 결점 발생 예시도,

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 금속 식각 공정시 헬륨 에러 방지 공정 수순도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시 예에 따른 금속 라인 형성 공정에서 발생하는 헬륨 에러 발생 방지 공정 수순도를 도시한 것이다. 이하 상기 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 본 발명의 헬륨 에러 방지 공정을 상세히 설명한다.

먼저 도 3a에서와 같이 금속 스퍼터링, 금속 패터닝 및 금속 식각 공정을 통해 웨이퍼(202) 뒷면에 파티클 등과 같은 헬륨 에러의 원인이 되는 이물질(200)이 잔존하게 되는데, 종래에는 전술한 바와 같이 상기 금속 스퍼터링 및 금속 패터링을 거쳐 금속 식각 공정까지 진행되어 오는 과정에서 웨이퍼(202) 뒷면에 헬륨 에러의 원인이 되는 파티클 등과 같은 이물질(200)을 제거하는 공정이 없었다.

이에 따라 본 발명에서는 도 3b에서 보여지는 바와 같이 금속 스퍼터링 공정 후, DI(Deionized) 워터가 분사되는 노즐(Nozzle)(206)에 웨이퍼 뒷면을 위치시켜, 상기 금속 스퍼터링 공정을 통해서 파티클 등과 같은 이물질(200)이 붙어 있는 웨이퍼(202) 뒷면을 DI 워터로 세정한다. 그리고 도 3c에서와 같이 이물질 제거를 위한 브러쉬(Brush)를 이용하여 상기 DI 워터에 의해 세정된 웨이퍼 뒷면을 다시 한번 스크러빙(Scrubbing)함으로써 웨이퍼 뒷면에 잔존하는 파티클 등과 같은이물질(200)을 완전히 제거하게 된다.

이에 따라 도 3d에서와 같이 DI 워터 세정 및 스크러빙을 통해 이물질이 완전 제거된 웨이퍼(202)를 얻을 수 있게 되며, 이는 상기 이물질로 인한 헬륨 에러의 발생을 방지시킴으로써, 헬륨 에러에 의한 반도체 소자의 특성 저하 및 생산성 저하를 방지시킬 수 있게 된다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 금속 스퍼터링 공정을 통해 파티클 등과 같은 이물질이 발생된 웨이퍼 뒷면을 DI 워터로 세정하거나, 브러쉬를 사용해 스크러빙하여 웨이퍼 뒷면에 잔존하는 이물질을 제거함으로써, 헬륨 에러의 발생을 방지시켜 반도체 소자의 특성 저하를 방지시키며, 이로 인해 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims

금속 식각 공정시 헬륨 에러를 방지하기 위한 방법에 있어서,

(a)웨이퍼 표면상 금속 라인 형성 영역에 금속 스퍼터링을 수행하는 단계와;

(b)상기 금속 스퍼터링 수행 후, 웨이퍼 뒷면에 잔존하는 이물질을 제거하는 단계와;

(c)상기 스퍼터링 증착된 금속 층을 패터닝한 후, 식각하여 금속 라인을 형성하는 단계와;

(d)헬륨 가스를 이용하여 상기 금속 라인 형성된 웨이퍼 표면의 열을 식히는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헬륨 에러 방지 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b)단계는, 상기 금속 스퍼터링 공정 후, 웨이퍼 뒷면을 DI 워터로 세정하여 이물질을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 헬륨 에러 방지 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b)단계는, 상기 금속 스퍼터링 공정 후, 웨이퍼 뒷면을 부러쉬로 스크러빙하여 이물질을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 헬륨 에러 방지 방법.
제1항에 있어서,

상기 (b)단계는, 상기 금속 스퍼터링 공정 후, 상기 웨이퍼 뒷면을 DI 워터로 세정하고, 연속해서 부러쉬로 스크러빙하여 이물질을 제거하는 단계인 것을 특징으로 하는 헬륨 에러 방지 방법.