KR20090038066A - 반도체 소자의 식각부산물 제거방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 별도의 추가 공정 없이 식각부산물(etch by product)을 제거할 수 있는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법에 관한 것으로, 이를 위한 본 발명의 반도체 소자의 식각부산물 제거방법은 기판상에 티타늄함유막을 포함하는 식각대상층을 형성하는 단계; 상기 식각대상층을 불소(F)를 포함하는 가스를 사용하여 식각하는 단계 및 상기 식각시 발생된 식각부산물을 제거하기 위하여 염소(Cl)를 포함하는 가스를 사용하여 후처리(post treatment)하는 단계를 포함하고 있으며, 이를 통하여 별도의 추가적인 공정 없이 식각부산물을 제거할 수 있는 효과가 있다.
식각부산물, 티타늄, 불소, 염소
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 별도의 추가 공정 없이 식각부산물(etch by product)을 제거할 수 있는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조할 때에는 패턴에 대응하는 마스크를 제작한 다음, 식각대상층상에 감광막을 도포하고, 마스크를 이용한 사진식각공정으로 도포된 감광막을 패터닝한다. 이어서, 패터닝된 감광막을 이용하여 식각대상층을 식각하여 패터닝한 후, 감광막 패턴을 제거하여 패터닝된 층을 형성하고, 전술한 과정을 반복하게 된다.
예를 들어, 최근에 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자의 스토리지노드를 형성하는 과정에서 스토리지노드의 쓰러짐(leaning) 및 스토리지노드 간의 브릿지(bridge)를 방지하기 위하여 이웃한 스토리지노드 사이를 지지막으로 묶어주는 공정을 실시하고 있다. 이때, 산화막, 질화막 및 티타늄질화막이 적층된 즉, 서로 다른 물질들이 적층된 식각대상층을 식각하는 과정에서 식각대상층과 식각가스가 서로 반응하여 TiFx(x는 양의 정수)와 같은 경도(hardness)가 큰 비휘발성(nonvolatile) 식각부산물이 발생한다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 스토리지노드 형성 공정시 발생된 식각부산물을 나타낸 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope, SEM) 평면 이미지이다.
도 1을 참조하면, 복수의 스토리지노드(11)가 형성되어 있고, 이웃하는 스토리지노드(11) 사이를 연결하는 지지막(12)이 형성되어 있다. 여기서, 스토리지노드(11)의 외측벽에 식각부산물(13)이 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이, 반도체 소자를 제조하기 위한 식각공정시 발생되는 식각부산물은 후속 공정시 파티클소스(particle source)로 작용하여 반도체 소자 및 생산장비를 오염시킨다. 이를 해결하기 위하여 식각부산물을 제거하기 위해서는 별도의 식각공정 또는 세정공정을 필요로 하기 때문에 반도체 소자의 생산성 저하 및 생산비용을 증가시키는 문제점이 있다.
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 식각공정시 발생하는 식각부산물을 별도의 추가 공정 없이 제거할 수 있는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명의 반도체 소자의 식각부산물 제거방법은 기판상에 티타늄함유막을 포함하는 식각대상층을 형성하는 단계; 상기 식각대상층을 불소(F)를 포함하는 가스를 사용하여 식각하는 단계 및 상기 식각시 발생된 식각부산물을 제거하기 위하여 염소(Cl)를 포함하는 가스를 사용하여 후처리(post treatment)하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 불소를 포함하는 가스로 CF4 또는 CHF3을 사용할 수 있다.
상기 식각대상층을 불소를 포함하는 가스를 사용하여 식각하는 단계와 상기 후처리하는 단계는 인시튜(in suit)로 진행할 수 있으며, 상기 후처리하는 단계는, 플라즈마 처리(plasma treatment)를 사용하여 상기 염소를 포함하는 가스 예컨대, Cl2, BCl3 및 CCl4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합된 혼합가스를 사용하여 실시할 수 있다.
또한, 상기 후처리하는 단계는 염소를 포함하는 가스 이외에 불소를 포함하 는 가스, 산소가스 및 아르곤가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 혼합된 혼합가스를 더 포함할 수 있다.
상기 식각대상층을 불소를 포함하는 가스를 이용하여 식각하는 단계는, 불소를 포함하는 가스 이외에 산소가스 및 아르곤가스를 더 포함할 수 있다.
상기 티타늄함유막은 티타늄막, 티타늄질화막 및 티타늄실리사이드막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 포함할 수 있다.
상기 식각대상층은 산화막, 질화막, 실리콘막, 금속막 및 탄소함유막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 염소를 포함하는 가스를 이용하여 후처리공정을 실시함으로써, 식각부산물을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이를 통하여 식각부산물이 파티클소스로 작용하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 식각대상층을 식각하는 공정과 후처리공정을 인시튜로 실시함으로써, 추가 공정 없이 식각부산물을 제거할 수 있는 효과가 있다. 이를 통하여 식각부산물을 제거하기 위하여 공정스탭이 증가하는 것을 방지할 수 있고, 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 반도체 소자의 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다.
후술할 본 발명의 실시예에서는 반도체 소자를 제조하기 위한 식각공정시 발생하는 식각부산물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 티타늄함유막을 포함하는 식각대상층을 식각하는 과정에서 발생하는 TiFx(x는 양의 정수)와 같은 경도가 큰 비휘발성 식각부산물을 제거하는 방법에 관한 것이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 식각부산물 제거방법을 도시한 공정단면도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 기판(21)상에 티타늄함유막(22A)을 포함하는 식각대상층(22)을 형성한다. 이때, 식각대상층은 티타늄함유막(22A), 산화막(22B) 및 질화막(22C)이 적층된 구조로 형성할 수 있다.
여기서, 티타늄함유막(22A)을 티타늄막, 티타늄질화막 및 티타늄실리사이드막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 포함할 수 있고, 산화막(22B)으로는 실리콘산화막(SiO2), BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass), PSG(Phosphorus Silicate Glass), TEOS(Tetra Ethyle Ortho Silicate), USG(Un-doped Silicate Glass), SOG(Spin On Glass), 고밀도플라즈마산화막(High Density Plasma, HDP) 및 SOD(Spin On Dielectric)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 포함할 수 있으며, 질화막(22C)으로는 실리콘질화막(Si3N4)를 포함할 수 있다.
이외에도, 식각대상층(22)은 니켈(Ni) 또는 구리(Cu)와 같은 금속막, 실리콘막 및 비정질탄소막(Amorphous Carbon Layer, ACL)과 같은 탄소함유막을 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 식각대상층(22) 상에 감광막패턴(23)을 형성한 후, 감광막패턴(23)을 식각장벽(etch barrier)으로 불소를 포함하는 가스를 이용하여 식각대상층(22)을 식각한다. 이때, 불소를 포함하는 가스로 CxFy(x,y는 양의 정수) 또는 CxHyFz(x,y,z는 양의 정수)와 같은 불화탄소계열 가스 예컨대, CF4 또는 CHF3을 사용할 수 있으며, 식각대상층(22) 식각시 식각특성을 향상시키기 위하여 불소를 포함하는 가스 이외에 산소가스 및 아르곤가스를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 식각대상층(22)을 식각하기 위하여 CF4/CHF3/O2/Ar 혼합가스를 각각 30sccm ~ 100sccm/10sccm ~ 50sccm/2sccm ~ 50sccm/200sccm ~ 1000sccm 범위의 유량을 사용하여 식각공정을 실시할 수 있다.
여기서, 불소를 포함하는 가스를 이용하여 식각대상층(22)을 식각하는 과정에서 식각대상층(22)을 구성하는 물질과 식각가스가 상호 반응하여 식각부산물(24)이 발생한다. 보다 구체적으로, 식각가스인 불소를 포함하는 가스의 불소성분과 식각대상층(22)의 티타늄함유막(22A)의 티타늄성분이 서로 반응하여 TiFx(x는 양의 정 수)와 같은 경도가 큰 비휘발성 식각부산물(24)이 발생한다. 이와 같이, 경도가 큰 비휘발성 식각부산물(24)은 후속 세정공정을 통하여 쉽게 제거되지 않으며, 후속 공정간 파티클소스로 작용하여 반도체 소자의 특성을 열화시킨다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 식각대상층(22) 식각시 발생된 식각부산물(24)을 제거하기 위하여 염소(Cl)를 포함하는 가스를 이용하여 후처리(post treatment)공정을 실시한다. 이때, 후처리공정은 플라즈마 처리(piasma treatment)방법을 사용하여 실시할 수 있다.
여기서, 염소를 포함하는 가스로는 Cl2, BCl3 및 CCl4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합된 혼합가스를 사용할 수 있으며, 식각부산물(24)을 보다 효과적으로 제거하기 위하여 염소를 포함하는 가스 이외에 불소를 포함하는 가스, 산소가스 및 아르곤가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 혼합된 혼합가스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 식각부산물(24) 제거방법을 보다 구체적으로 설명하면 식각대상층(22)을 식각하기 위한 식각가스 즉, 불소를 포함하는 가스를 퍼지한 후, 반응챔버에 염소를 포함하는 가스와 아르곤가스가 혼합된 혼합가스를 주입한다. 이때, 염소성분으로 인하여 TiFx(x는 양의 정수)와 같이 Ti-F 결합을 갖는 식각부산물(24)을 경도가 약한 Ti-Cl 결합을 갖는 TiClx(x는 양의 정수)로 변환시킬 수 있으며, 아르곤 이온의 스퍼터링으로 인하여 식각부산물(24)에 물리적인 충격을 인가하여 식각부산물(24)을 제거할 수 있다. 여기서, TiClx(x는 양의 정수)와 같이 경도가 약한 식각부산물(24)은 후속 감광막패턴(23)을 제거하기 위한 애싱(ashing)공정 또는 세정공정을 통하여 쉽게 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 후처리공정은 식각대상층(22)을 식각하는 공정과 인시튜로 진행할 수도 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 반응챔버에 식각대상층(22)을 식각하기 위하여 불소를 포함하는 가스를 주입함과 동시에 식각과정에서 발생되는 식각부산물(24)을 제거하기 위하여 염소를 포함하는 가스를 주입한다. 이때, 염소성분으로 인하여 식각대상층(22)의 티타늄성분과 불소성분이 서로 반응하여 Ti-F 결합이 형성되는 것을 억제하고, 티타늄성분과 염소성분이 서로 반응하여 Ti-Cl 결합이 형성되어 TiClx(x는 양의 정수)와 같은 경도가 약한 식각부산물(24)이 형성되도록 유도할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 염소를 포함하는 가스를 이용하여 후처리공정을 실시함으로써, 식각부산물(24)을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이를 통하여 식각부산물(24)이 파티클소스로 작용하여 반도체 소자 및 생산장비를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 식각대상층(22)을 식각하는 공정과 후처리공정을 인시튜로 실시함으로써, 추가 공정 없이 식각부산물을 제거할 수 있다. 이를 통하여 식각부산물(24)을 제거하기 위하여 공정스탭이 증가하는 것을 방지할 수 있고, 반도체 소자의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 반도체 소자의 생산비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위내의 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 반도체 소자의 스토리지노드 형성 공정시 발생된 식각부산물을 나타낸 전자주사현미경(SEM) 평면 이미지.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 식각부산물 제거방법을 도시한 공정단면도.
*도면 주요 부분에 대한 부호 설명*
21 : 기판 22 : 식각대상층
22A : 티타늄함유막 23 : 감광막 패턴
24 : 식각부산물
Claims (9)
- 기판상에 티타늄함유막을 포함하는 식각대상층을 형성하는 단계;상기 식각대상층을 불소(F)를 포함하는 가스를 사용하여 식각하는 단계; 및상기 식각시 발생된 식각부산물을 제거하기 위하여 염소(Cl)를 포함하는 가스를 사용하여 후처리(post treatment)하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 불소를 포함하는 가스를 이용하여 식각하는 단계와 상기 후처리하는 단계는 인시튜(in suit)로 진행하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 후처리하는 단계는,플라즈마 처리(plasma treatment)를 사용하여 실시하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 염소를 포함하는 가스는 Cl2, BCl3 및 CCl4로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들을 혼합된 혼합가스를 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 후처리하는 단계는,불소를 포함하는 가스, 산소가스 및 아르곤가스로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 혼합된 혼합가스를 더 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항 또는 제5항에 있어서,상기 불소를 포함하는 가스는 CF4 또는 CHF3을 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층을 불소를 포함하는 가스를 이용하여 식각하는 단계는,산소가스 및 아르곤가스를 더 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 티타늄함유막은 티타늄막, 티타늄질화막 및 티타늄실리사이드막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
- 제1항에 있어서,상기 식각대상층은 산화막, 질화막, 실리콘막, 금속막 및 탄소함유막으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들이 적층된 적층막을 더 포함하는 반도체 소자의 식각부산물 제거방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070103346A KR20090038066A (ko) | 2007-10-15 | 2007-10-15 | 반도체 소자의 식각부산물 제거방법 |
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| KR20090038066A true KR20090038066A (ko) | 2009-04-20 |
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ID=40762369
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| KR (1) | KR20090038066A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10128120B2 (en) | 2015-10-30 | 2018-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of treating a layer |
| WO2023167464A1 (ko) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 주식회사 테스 | 붕소 화합물을 이용한 기판 처리 방법 |
-
2007
- 2007-10-15 KR KR1020070103346A patent/KR20090038066A/ko not_active Application Discontinuation
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| US10128120B2 (en) | 2015-10-30 | 2018-11-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of treating a layer |
| WO2023167464A1 (ko) * | 2022-03-04 | 2023-09-07 | 주식회사 테스 | 붕소 화합물을 이용한 기판 처리 방법 |
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