KR20100058355A - Method for post treatment of metal wiring of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for post treatment of metal wiring of a semiconductor device is provided to prevent erosion of a metal wiring by removing chlorine and polymer which remain on front part of metal wiring and on front and back of a wafer. CONSTITUTION: A wafer(200) is placed on a chuck(400) installed within a chamber. The plasma is irradiated on a front of a metal pattern and the chlorine component existing on the front of the metal pattern is removed. A photoresist(210) is removed by irradiating the plasma on the front of the metal pattern. The wafer is pushed upward by pushing a pin installed in the chuck toward the top.

Description

반도체 소자용 금속배선의 후처리방법{ Method for post treatment of metal wiring of semiconductor device}Method for post treatment of metal wiring of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자용 금속배선의 후처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 식각공정을 통해 알루미늄 합금 계열의 금속 배선을 패터닝한 후 금속 배선의 전면부와 웨이퍼의 후면에 잔존하는 염소(Cl)성분과 폴리머 성분을 효과적으로 휘발시켜 제거할 수 있도록 함으로서 금속 배선의 부식을 억제할 수 있도록 한 반도체 소자용 금속배선의 후처리방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a post-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device, and more particularly, after patterning an aluminum alloy-based metal wiring through an etching process, chlorine (Cl) remaining on the front portion of the metal wiring and the back of the wafer. The present invention relates to a post-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device, by which the component and the polymer component can be effectively volatilized and removed to suppress corrosion of the metal wiring.

고집적 반도체 소자를 제조하기 위하여 요구되는 디자인 룰(degine rule)이 협소(tight)해짐에 따라, 양산시 높은 처리량(throughput)을 얻기 위하여, 웨이퍼상에서 포토리소그래피 공정 및 건식 식각 공정을 실시하여 금속 패턴을 형성하게 된다. 이때 금속 패턴을 형성하기 위하여 일반적으로 사용되는 금속은 알루미늄이나, 알루미늄 계열의 합금이며, 금속 패턴이 형성된 이후에는 후처리 공정을 통하여 금속 패턴상에 잔류하는 성분들을 제거하게 된다. As the design rules required for manufacturing highly integrated semiconductor devices become tight, photolithography and dry etching processes are performed on wafers to form high throughput in order to achieve high throughput during mass production. Done. In this case, a metal generally used to form a metal pattern is aluminum or an alloy of an aluminum series, and after the metal pattern is formed, components remaining on the metal pattern are removed through a post-treatment process.

첨부된 도면을 참조하여 금속 배선을 형성한 후 후처리하는 과정에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Referring to the accompanying drawings, a process of post-processing after forming a metal wiring will be described in more detail.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 나타낸 단면도이다. 1A to 1C are cross-sectional views showing a post-processing method of a metal wiring for a semiconductor device according to the prior art.

먼저 금속 배선을 형성하는 과정에 대하여 설명하면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 챔버내에 설치된 척(chuck, 400)상에 실리콘 웨이퍼 기판(100)을 올려놓고, 상기 실리콘 기판(100)상에 산화막(102), 배리어막(Barrier, 104), 알루미늄막(106), 반사방지막(ARC:Antireflective coating, 108)을 순차적으로 형성한 후 상기 실리콘 기판(100)의 상부에 포토레지스트를 코팅하고 패터닝한 다음 상기 패터닝된 포토레지스트(110)를 마스크로 하여 상기 알루미늄막(106)을 염소를 포함하는 플라즈마로 건식 식각하게 되면 금속배선을 얻을 수 있다. First, a process of forming a metal wiring will be described. As shown in FIG. 1A, a silicon wafer substrate 100 is placed on a chuck 400 installed in a chamber, and an oxide film is formed on the silicon substrate 100. (102), a barrier film (104), an aluminum film (106), and an antireflective coating (ARC) 108 are sequentially formed, followed by coating and patterning a photoresist on the silicon substrate 100. Next, when the aluminum film 106 is dry etched by a plasma containing chlorine using the patterned photoresist 110 as a mask, metal wiring may be obtained.

이때, 금속 배선상에 잔류하는 염소가 상기 알루미늄막(106) 및 포토레지스트(110)와 반응하여 염소가 함유된 폴리머(Polymer, 112)를 형성하여 알루미늄막(106)의 표면에 부착되게 된다. 이러한 폴리머(112)가 공기 중에 노출되면 공기 중의 수분(H2O)과 상기 염소 성분이 반응하여 염화수소(HCl)가 형성되고, 이 염화수소는 알루미늄막(106)을 부식시켜 반도체 소자의 전기적 특성을 열화시키거나 심할 경우 단선 등의 불량을 유발하는 원인이 되고 있으며, 잔존하는 폴리머(112) 또한 후속 공정에서 불량의 원인이 되어 반도체 소자의 수율을 저하시킨다. At this time, the chlorine remaining on the metal wiring reacts with the aluminum film 106 and the photoresist 110 to form a polymer 112 containing chlorine and adhere to the surface of the aluminum film 106. When the polymer 112 is exposed to air, water (H 2 O) in the air reacts with the chlorine component to form hydrogen chloride (HCl), which corrodes the aluminum film 106 to improve electrical characteristics of the semiconductor device. If deteriorated or severe, it causes a defect such as disconnection, and the remaining polymer 112 also causes a defect in a subsequent process to lower the yield of the semiconductor device.

이러한 부식 원인인 염소 및 폴리머(112)를 제거하기 위하여, 일반적으로 다 양한 후처리 공정을 실시하고 있다. 본 발명과 관련된 종래의 후처리 공정은 H2O 플라즈마 처리 및 O2/N2 플라즈마 처리이다. 즉, 금속 식각 후 금속 패턴 위에 남아 있는 염소나 폴리머(112) 등의 성분들을 제거하기 위하여 도 1b 및 도 1c에서와 같이 H2O 플라즈마 처리 및 O2/N2 플라즈마 처리를 수행하고 있다. H2O 플라즈마 처리를 실시하게 되면, 금속 배선에 잔존하는 염소 성분이 염화수소로 변형되어 제거되며, O2/N2 플라즈마처리를 실시하게 되면 폴리머(112) 성분을 제거할 수 있게 된다. 이들 플라즈마 처리가 완료되면 대기 중으로 웨이퍼를 빼내게 된다. In order to remove the chlorine and the polymer 112, which is the cause of corrosion, various post-treatment processes are generally performed. Conventional post-treatment processes associated with the present invention are H 2 O plasma treatment and O 2 / N 2 plasma treatment. That is, in order to remove components such as chlorine or polymer 112 remaining on the metal pattern after metal etching, H 2 O plasma treatment and O 2 / N 2 plasma treatment are performed as shown in FIGS. 1B and 1C. When the H 2 O plasma treatment is performed, the chlorine component remaining in the metal wiring is transformed and removed by hydrogen chloride, and when the O 2 / N 2 plasma treatment is performed, the polymer 112 component can be removed. When these plasma processes are completed, the wafer is taken out into the atmosphere.

그러나 상기와 같은 플라즈마 처리공정을 실시하여도 여전히 금속 배선에는 염소(Cl)성분이 잔존하고 있으며, 이 상태로 웨이퍼가 대기 중에 노출될 경우 금속 배선의 부식이 발생하게 된다. 특히 웨이퍼의 후면과 측면은 금속 식각 챔버의 척(400) 상에 잔존하는 염소(Cl)성분에 노출됨에도 불구하고 별도의 처리공정 없이 웨이퍼를 대기상으로 빼내기 때문에 이에 의한 금속 배선의 부식 발생이 문제시 되고 있다.However, even after the plasma treatment process as described above, chlorine (Cl) component still remains in the metal wiring, and corrosion of the metal wiring occurs when the wafer is exposed to the air in this state. In particular, even though the back and side surfaces of the wafer are exposed to the chlorine (Cl) component remaining on the chuck 400 of the metal etching chamber, the wafer is pulled out into the atmosphere without a separate process, thereby causing corrosion of the metal wiring. It is becoming.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 금속 식각공정을 통해 패터닝한 알루미늄 합금 계열의 금속 배선의 전면부 뿐만 아니라 웨이퍼의 후면에 잔존하는 염소(Cl)성분을 효과적으로 휘발시켜 금속 배선의 부식을 억제할 수 있도록 한 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention is to solve the above-described problems, the metal wiring by effectively volatilizing the chlorine (Cl) component remaining on the back of the wafer as well as the front of the aluminum alloy-based metal wiring patterned through a metal etching process. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a post-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device capable of suppressing corrosion of metal.

또한 본 발명은 웨이퍼 후면에 잔존하는 염소 성분에 의해 생성되는 폴리머를 효과적으로 제거하여 금속 배선의 부식을 억제할 수 있도록 한 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a post-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device that can effectively remove a polymer produced by a chlorine component remaining on a back surface of a wafer to suppress corrosion of the metal wiring.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

챔버내에 설치된 척상에 웨이퍼를 올려놓고, 상기 웨이퍼 상에 포토리소그래피와 건식 식각에 의하여 금속 패턴을 형성하는 패터닝 공정과; 상기 금속 패턴에 남아 있는 염소나 폴리머 등의 성분들을 제거하는 후처리 공정;을 포함하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법에 있어서, A patterning process of placing a wafer on a chuck installed in the chamber and forming a metal pattern on the wafer by photolithography and dry etching; In the after-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device comprising a;

상기 후처리 공정이: 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 조사하여 상기 금속 패턴 전면부에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제1단계; 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 조사하여 포토레지스트를 제거하는 제2단계; 상기 척 내부에 장착된 핀을 상부로 밀어 올려 상기 웨이퍼를 상측으로 상승시키는 제3단계; 상기 척 내부에 장착된 가스분사노즐을 통하여 웨이퍼 후면으로 플라즈마를 조사하여 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계;를 포함함을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법을 제공한다. The post-treatment process may include: a first step of removing chlorine present in the front surface of the metal pattern by irradiating a plasma on the front surface of the metal pattern; A second step of removing photoresist by irradiating plasma on the front surface of the metal pattern; A third step of raising the wafer upward by pushing a pin mounted inside the chuck upwardly; And a fourth step of removing chlorine present on the back surface of the wafer by irradiating a plasma to the back surface of the wafer through a gas injection nozzle mounted inside the chuck. to provide.

상기 제1단계 및 제4단계에서 염소 성분 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 H2O 플라즈마인 것을 특징으로 한다. The plasma irradiated to remove the chlorine component in the first step and the fourth step is characterized in that the H 2 O plasma.

또한 본 발명은 상기 제2단계에서 포토레지스트 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 O2/N2 플라즈마인 것을 특징으로 한다. In addition, the present invention is characterized in that the plasma irradiated for removing the photoresist in the second step is O 2 / N 2 plasma.

또한 본 발명은 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계 이후 상기 척 내부에 장착된 가스분사노즐을 통하여 웨이퍼 후면에 플라즈마를 조사하여 폴리머를 제거하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention may further include a fifth step of removing the polymer by irradiating the plasma to the back surface of the wafer through a gas injection nozzle mounted inside the chuck after the fourth step of removing the chlorine component existing on the back surface of the wafer. It is done.

상기한 본 발명에 따른 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법은 금속 식각공정을 통해 패터닝한 알루미늄 합금 계열의 금속배선의 전면부와 웨이퍼의 후면 각각을 플라즈마 처리를 실시할 수 있어 금속배선의 전면부와 웨이퍼의 전후면에 잔존하는 염소(Cl)과 폴리머를 휘발시켜 제거할 수 있으므로 금속배선의 부식을 효과적으로 억제할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법은 웨이퍼 사이즈가 큰 경우에 보다 유용하게 적용될 수 있다. In the post-processing method of the metal wiring for semiconductor device according to the present invention, the front portion of the aluminum alloy-based metal wiring patterned through the metal etching process and the back surface of the wafer may be subjected to plasma treatment, and thus the front portion of the metal wiring. Since chlorine (Cl) and polymer remaining on the front and rear surfaces of the wafer can be removed by volatilization, corrosion of the metal wiring can be effectively suppressed. In particular, the post-processing method of the metal wiring for semiconductor device according to the present invention can be more usefully applied when the wafer size is large.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자용 금속배선의 후처리방법의 순서를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 2A to 2F are cross-sectional views schematically illustrating a procedure of a post-processing method of a metal wiring for a semiconductor device according to the present invention.

먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 챔버내에 설치된 척(400)상에 실리콘 웨이퍼 기판(200)을 올려놓고, 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200)상에 산화막(202), 배리어막(Barrier, 204), 금속막(206), 반사방지막(ARC:Antireflective coating, 208)을 순차적으로 형성한 다음 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200)의 상부에 포토레지스트를 코팅하고 패터닝한 후 상기 패터닝된 포토레지스트(210)를 마스크로 하여 상기 금속막(206)을 염소를 포함하는 플라즈마, 예를 들어 Cl2, BCl3 플라즈마를 이용하여 건식 식각하여 금속배선을 형성하게 된다. First, as shown in FIG. 2A, a silicon wafer substrate 200 is placed on a chuck 400 installed in a chamber, and an oxide film 202, a barrier film 204, is placed on the silicon wafer substrate 200. After forming the metal film 206 and the antireflective coating (ARC) 208 sequentially, a photoresist is coated and patterned on the silicon wafer substrate 200, and then the patterned photoresist 210 is masked. As a result, the metal film 206 is dry-etched using a plasma containing chlorine, for example, Cl 2 or BCl 3 plasma to form metal wiring.

여기서, 상기 금속막(206)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 단층막 또는 다층막이 바람직하나 그에 제한이 있는 것은 아니며, 아울러 본 발명은 염소를 포함하는 플라즈마를 이용하여 건식 식각하는 모든 금속에 적용 가능하다. 이하에서는 금속막으로 알루미늄을 적용한 경우에 대하여 상세하게 설명하기로 하나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Here, the metal film 206 is preferably a single layer film or a multilayer film made of aluminum or an aluminum alloy, but is not limited thereto. In addition, the present invention may be applied to all metals that are dry-etched using a plasma containing chlorine. . Hereinafter, a case in which aluminum is applied as the metal film will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

알루미늄은 융점이 약 660℃ 정도로 낮기 때문에 전자의 이동에 의해 알루미 늄이 잘 이동되므로 전기적 이동(ElectroMigration, 이하 EM)에 취약하다. 이러한 EM을 방지하기 위해 알루미늄의 하부에 Ti, TiN, W, TiW와 같은 배리어막(204)을 형성하기도 한다. 상기 금속막(206)의 상부에는 반사방지막(208)을 형성하는데 상기 금속막(206)이 알루미늄일 경우에는 EM 및 SM(Stress Migration)을 방지하여 배선의 신뢰성을 높이는 효과도 존재한다. 상기 배리어막(204)과 반사방지막(208)은 일례를 들어 나타낸 것으로 반드시 존재해야 하는 것은 아니다.Since aluminum has a low melting point of about 660 ° C., aluminum is well transported by electron movement, and thus is vulnerable to electromigration (EM). In order to prevent the EM, a barrier layer 204 such as Ti, TiN, W, and TiW may be formed under the aluminum. An anti-reflection film 208 is formed on the metal film 206. When the metal film 206 is made of aluminum, there is also an effect of preventing EM and stress migration (SM) to increase wiring reliability. The barrier film 204 and the anti-reflection film 208 are shown as an example and are not necessarily present.

상기 금속막(206)의 식각시 염소가 알루미늄 및 포토레지스트와 반응하여 염소가 함유된 폴리머(212)가 형성되어 상기 금속막(206)의 표면에 부착되며 염소 또는 염소화합물 역시 상기 금속막(206)의 표면에 부착될 수 있다. 따라서 잔류하는 염소성분과 폴리머(212)제거를 위한 후처리 공정이 수행된다. When the metal film 206 is etched, chlorine reacts with aluminum and a photoresist to form a polymer 212 containing chlorine and adhere to the surface of the metal film 206. The chlorine or chlorine compound is also formed on the metal film 206. It can be attached to the surface of). Therefore, a post-treatment process for removing residual chlorine and polymer 212 is performed.

본 발명에 따른 후처리 공정은 먼저 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 이용하여 상기 금속 패턴 전면부에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제1단계를 거치는 것이다. The post-treatment process according to the present invention first passes through a first step of removing chlorine present in the front surface of the metal pattern by using plasma on the front surface of the metal pattern, as shown in FIG. 2B.

이때 상기 염소 성분 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 H2O 플라즈마일 수 있으며, 필요에 따라서는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 다른 공지의 것이 적용될 수도 있다. In this case, the plasma irradiated to remove the chlorine component may be H 2 O plasma, and if necessary, other known ones generally used in the art may be applied.

H2O 플라즈마를 이용하여 금속 패턴 전면부에 조사하게 되면 상기 폴리머(212)와 금속막(206) 표면에 존재하는 염소 성분은 염화수소로 변형되어 제거된다. 이와 같이 염소 성분을 제거하면 상기 금속막(206)이 공기 중에 노출되었을 때 염화수소의 형성에 의하여 상기 금속막(206)이 부식되는 현상을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 금속막(206) 표면에 얇은 산화막을 형성하여 금속막을 보호하는 효과도 있다.When irradiated to the front surface of the metal pattern using H 2 O plasma, the chlorine component present on the surface of the polymer 212 and the metal film 206 is transformed into hydrogen chloride and removed. In this way, removing the chlorine component not only prevents the corrosion of the metal film 206 due to the formation of hydrogen chloride when the metal film 206 is exposed to air, but also a thin oxide film on the surface of the metal film 206. There is also an effect of forming a metal film to protect the metal film.

이때 상기 H2O 플라즈마 처리는 1.4 내지 2.5Torr의 압력, 500 내지 1000W의 전력(Power), 300 내지 700sccm의 H2O 유량, 25 내지 60초의 시간 및 200 내지 300℃의 온도로 설정된 조건에서 처리하는 것이 좋다. In this case, the H 2 O plasma treatment is performed under conditions set at a pressure of 1.4 to 2.5 Torr, a power of 500 to 1000 W, a H 2 O flow rate of 300 to 700 sccm, a time of 25 to 60 seconds, and a temperature of 200 to 300 ° C. Good to do.

제1단계의 수행이 완료되면 다음은 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 조사하여 포토레지스트(210)를 제거하는 제2단계를 거치게 된다. When the first step is completed, as shown in FIG. 2C, a second step of removing the photoresist 210 by irradiating the front surface of the metal pattern with plasma is performed.

이때 포토레지스트 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 당해분야에서 공지된 것을 적용할 수 있으나, 바람직하게는 O2/N2 플라즈마를 적용하는 것이 좋다. At this time, the plasma irradiated for removing the photoresist may be a known one in the art, but preferably, an O 2 / N 2 plasma may be applied.

상기 O2/N2 플라즈마 처리는 1.4Torr 내지 2.5 Torr의 압력, 1000W 내지 1500W의 전력, 500sccm 내지 100sccm의 O2 유량, 100sccm 내지 300sccm의 N2유량, 30 내지 60초의 시간 및 및 200 내지 300℃의 온도로 설정된 조건에서 처리하는 것이 좋다. The O 2 / N 2 plasma treatment is a pressure of 1.4 Torr to 2.5 Torr, power of 1000W to 1500W, O 2 flow rate of 500sccm to 100sccm, N 2 flow rate of 100sccm to 300sccm, time of 30 to 60 seconds and and 200 to 300 ℃ It is recommended to treat under the conditions set at the temperature of.

상기와 같이 금속 패턴 전면부에 H2O 및 O2/N2 플라즈마 처리가 완료되면 금속 배선 전면부에 잔존하는 대부분의 염소(Cl)성분과 폴리머(212) 성분이 효과적으로 제거되게 된다. 그러나, 일부의 염소성분과 폴리머 성분이 잔류될 수 있다. 또 한 웨이퍼의 후면과 측면은 금속 식각 챔버의 척(400) 상에 잔존하는 염소(Cl)성분에 그대로 노출되어 있다. 그에 따라 웨이퍼 후면에 잔존하는 염소성분과 폴리머성분 및 금속 배선 전면부에 잔존하는 염소성분과 폴리머 성분을 제거해 줄 필요가 있다. As described above, when the H 2 O and O 2 / N 2 plasma treatments are completed on the front surface of the metal pattern, most of the chlorine (Cl) component and the polymer 212 remaining on the front surface of the metal wiring are effectively removed. However, some chlorine and polymer components may remain. In addition, the back and side surfaces of the wafer are exposed to the chlorine (Cl) component remaining on the chuck 400 of the metal etching chamber. Accordingly, it is necessary to remove the chlorine component and polymer component remaining on the back surface of the wafer and the chlorine component and polymer component remaining on the front surface of the metal wiring.

이를 위하여 본 발명에서는 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 척(400) 내부에 장착된 핀(401)을 상부로 밀어 올려 상기 웨이퍼를 상측으로 상승시키는 제3단계를 거치게 된다. To this end, in the present invention, as shown in FIG. 2D, the pin 401 mounted in the chuck 400 is pushed upward, thereby undergoing a third step of raising the wafer upward.

척(400) 내부에는 척(400)의 상부로 상하 수직이동하는 핀(401)이 구비되어 있으며, 상기 핀(401)이 상부로 이동하게 되면 척(400) 상에 놓여진 실리콘 웨이퍼 기판(200)은 핀(401)의 이동 거리만큼 상부로 올라가게 된다. 여기서 핀(401)의 상하 수직이동은 다양한 공지기술을 통해 용이하게 구현할 수 있다. 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 외부 조작에 의해 유입되는 공기의 압력을 조절하고, 공기의 압력에 의해 실린더가 상하로 수직이동하게 하면, 이에 따라 척(400) 내부에 형성된 핀(401)이 상하로 이동되게 할 수 있다. In the chuck 400, a pin 401 is provided to vertically move upward and downward of the chuck 400. When the pin 401 moves upward, the silicon wafer substrate 200 placed on the chuck 400 is disposed. Is raised upward by the moving distance of the pin 401. The vertical movement of the pin 401 can be easily implemented through various known techniques. For example, as shown in the drawing, if the pressure of the air introduced by external manipulation is adjusted, and the cylinder is vertically moved up and down by the pressure of the air, accordingly, the pin 401 formed in the chuck 400 is It can be moved up and down.

제3단계를 통해 실리콘 웨이퍼 기판(200)이 상측으로 상승되면, 이후 상기 척(400) 내부에 장착된 가스분사노즐(402)을 통하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200)의 후면으로 플라즈마를 조사하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200)의 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계를 거치게 된다. When the silicon wafer substrate 200 is raised upward through the third step, the plasma is irradiated to the rear surface of the silicon wafer substrate 200 through the gas injection nozzle 402 mounted in the chuck 400 to thereby The fourth step of removing the chlorine component present on the back surface of the silicon wafer substrate 200 is performed.

상기 염소 성분 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 앞서 설명한 바와 같이 H2O 플라즈마일 수 있으며, 필요에 따라서는 당해분야에서 일반적으로 사용되는 다른 공지의 것이 적용될 수도 있음은 자명한 사실이다. The plasma irradiated for the removal of the chlorine component may be H 2 O plasma as described above, it is obvious that other known ones commonly used in the art may be applied if necessary.

이때, 척(400) 내부에 장착되는 가스분사노즐(402)은 도 2e에 도시된 바와 같이 전술한 핀(401)과 마찬가지로 상하 수직이동이 가능하게 구비된다. 이 역시 공지 기술을 통해 용이하게 구현할 수 있는 것으로서, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 유압식 실린더에 의해 상하 수직이동되게 할 수 있다. In this case, the gas injection nozzle 402 mounted inside the chuck 400 may be vertically moved vertically as in the fin 401 described above as illustrated in FIG. 2E. This can also be easily implemented through a known technique, for example, can be vertically moved by the hydraulic cylinder as shown in the figure.

상기 가스분사노즐(402)을 통해 실리콘 웨이퍼 기판(200) 후면으로 H2O 플라즈마를 조사하게 되면 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200)의 후면에 잔존하는 염소(Cl) 성분과 폴리머에 포함된 염소(Cl)성분이 염화수소로 변형되어 제거된다. 이때, H2O 플라즈마가 웨이퍼의 앞쪽 즉 금속 배선 전면으로 직접조사되지는 않지만 접촉을 통해 금속 배선에 잔존하는 염소(Cl) 성분 및 폴리머에 함유되 염소성분과 반응하여 염화수소로 변형되어 제거될 수 있으므로 보다 효과적으로 부식을 억제할 수 있게 된다. When the H 2 O plasma is irradiated to the back surface of the silicon wafer substrate 200 through the gas injection nozzle 402, the chlorine (Cl) component remaining on the back surface of the silicon wafer substrate 200 and the chlorine (Cl) contained in the polymer ) Is transformed into hydrogen chloride and removed. At this time, the H 2 O plasma is not directly irradiated to the front of the wafer, that is, the front of the metal wiring, but is contained in the chlorine (Cl) component and polymer remaining in the metal wiring through contact, and reacted with the chlorine component to be transformed into hydrogen chloride to be removed. Therefore, corrosion can be suppressed more effectively.

H2O 플라즈마의 처리 조건은 1.4 내지 2.5Torr의 압력, 500 내지 1000W의 전력(Power), 300 내지 700sccm의 H2O 유량, 25 내지 60초의 시간 및 200 내지 300℃의 온도로 설정하는 것이 좋다. The treatment conditions of the H 2 O plasma are preferably set to a pressure of 1.4 to 2.5 Torr, a power of 500 to 1000 W, a H 2 O flow rate of 300 to 700 sccm, a time of 25 to 60 seconds, and a temperature of 200 to 300 ° C. .

본 발명에 따르면, 상기한 H2O 플라즈마를 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼 기판(200) 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계 이후 상기 척(400) 내부에 장착된 가스분사노즐(402)을 통하여 웨이퍼 후면에 O2/N2 플라즈마를 조사하여 폴리머(212)를 제거하는 제5단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. According to the present invention, after the fourth step of removing the chlorine component on the back surface of the silicon wafer substrate 200 using the H 2 O plasma, the gas injection nozzle 402 mounted in the chuck 400 is removed. Preferably, the method further includes a fifth step of removing the polymer 212 by irradiating O 2 / N 2 plasma on the back surface of the wafer.

이때, 상기 가스분사노즐(402)은 도 2f에 도시된 바와 같이 전술한 H2O 플라즈마 처리시 사용했던 것을 활용할 수 있다. 필요에 따라서는 별도로 척(400) 내부에 O2/N2용 가스분사노즐을 형성하여 사용할 수 있으며, 별도 형성시 가스분사노즐의 상하 수직이동은 전술한 바와 같이 다양한 공지기술을 통해 용이하게 구현할 수 있다. In this case, the gas injection nozzle 402 may use the one used in the aforementioned H 2 O plasma treatment as shown in FIG. 2F. If necessary, the gas injection nozzle for O 2 / N 2 may be separately formed in the chuck 400, and vertical movement of the gas injection nozzle may be easily implemented through various known techniques as described above. Can be.

상기 제5단계를 거치면 웨이퍼의 후면에 잔존하는 폴리머(212)를 효과적으로 제거할 수 있게 된다. 이때, O2/N2 플라즈마가 웨이퍼의 앞쪽 즉 금속 배선 전면으로 직접 조사되지는 않지만 접촉을 통해 금속 배선에 잔존하는 폴리머(212)의 제거를 도모할 수 있으므로 보다 효과적으로 금속 배선의 부식을 억제할 수 있게 된다.Through the fifth step, the polymer 212 remaining on the rear surface of the wafer can be effectively removed. At this time, the O 2 / N 2 plasma is not directly irradiated to the front of the wafer, that is, the entire surface of the metal wiring, but the contact of the polymer 212 remaining in the metal wiring can be eliminated, so that corrosion of the metal wiring can be more effectively suppressed. It becomes possible.

상기 O2/N2 플라즈마 처리는 1.4Torr 내지 2.5 Torr의 압력, 1000W 내지 1500W의 전력, 500sccm 내지 100sccm의 O2 유량, 100sccm 내지 300sccm의 N2유량, 30 내지 60초의 시간 및 및 200 내지 300℃의 온도로 설정된 조건에서 처리하는 것이 좋다. The O 2 / N 2 plasma treatment is a pressure of 1.4 Torr to 2.5 Torr, power of 1000W to 1500W, O 2 flow rate of 500sccm to 100sccm, N 2 flow rate of 100sccm to 300sccm, time of 30 to 60 seconds and and 200 to 300 ℃ It is recommended to treat under the conditions set at the temperature of.

상기에서 본 발명은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 도시한 첨부된 도면에 의하여 설명되었지만, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 실시예 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다 른 변형예들이 실시가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면 자명한 것이다. Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings showing a preferred embodiment of the present invention, this is to aid the understanding of the present invention is not limited to this, the technical idea of the present invention in addition to the above embodiments It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the present invention are possible.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 의한 반도체 소자용 금속 배선의 후처리 방법을 나타낸 단면도이다. 1A to 1C are cross-sectional views showing a post-processing method of a metal wiring for a semiconductor device according to the prior art.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 반도체 소자용 금속배선의 후처리방법의 순서를 개략적으로 나타낸 단면도이다.2A to 2F are cross-sectional views schematically illustrating a procedure of a post-processing method of a metal wiring for a semiconductor device according to the present invention.

Claims (6)

챔버내에 설치된 척상에 웨이퍼를 올려놓고, 상기 웨이퍼 상에 포토리소그래피와 건식 식각에 의하여 금속 패턴을 형성하는 패터닝 공정과; 상기 금속 패턴에 남아 있는 염소나 폴리머 등의 성분들을 제거하는 후처리 공정;을 포함하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법에 있어서,A patterning process of placing a wafer on a chuck installed in the chamber and forming a metal pattern on the wafer by photolithography and dry etching; In the post-treatment method of a metal wiring for a semiconductor device comprising a; post-treatment step of removing components such as chlorine or polymer remaining in the metal pattern, 상기 후처리 공정이: 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 조사하여 상기 금속 패턴 전면부에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제1단계; 상기 금속 패턴 전면부에 플라즈마를 조사하여 포토레지스트를 제거하는 제2단계; 상기 척 내부에 장착된 핀을 상부로 밀어 올려 상기 웨이퍼를 상측으로 상승시키는 제3단계; 상기 척 내부에 장착된 가스분사노즐을 통하여 웨이퍼 후면으로 플라즈마를 조사하여 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계;를 포함함을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법. The post-treatment process may include: a first step of removing chlorine present in the front surface of the metal pattern by irradiating a plasma on the front surface of the metal pattern; A second step of removing photoresist by irradiating plasma on the front surface of the metal pattern; A third step of raising the wafer upward by pushing a pin mounted inside the chuck upwardly; And a fourth step of removing chlorine present on the back surface of the wafer by irradiating a plasma to the back surface of the wafer through a gas injection nozzle mounted in the chuck. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제1단계 및 제4단계에서 염소 성분 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 H2O 플라즈마인 것을 특징으로 하는 금속배선의 후처리방법. Plasma irradiated to remove the chlorine component in the first step and the fourth step is a H 2 O plasma post-processing method of the metal. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 제2단계에서 포토레지스트 제거를 위하여 조사하는 플라즈마는 O2/N2 플라즈마인 것을 특징으로 하는 금속배선 후처리방법. Plasma irradiated to remove the photoresist in the second step is O 2 / N 2 plasma, characterized in that the post-processing metal wiring. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 웨이퍼 후면으로 플라즈마를 조사하는 제4단계는 1.4 내지 2.5Torr의 압력, 500 내지 1000W의 전력(Power), 300 내지 700sccm의 H2O 유량, 25 내지 60초의 시간 및 200 내지 300℃의 온도로 설정된 조건에 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법. The fourth step of irradiating the plasma to the back surface of the wafer at a pressure of 1.4 to 2.5 Torr, a power of 500 to 1000 W, a H 2 O flow rate of 300 to 700 sccm, a time of 25 to 60 seconds and a temperature of 200 to 300 ° C. A post-processing method for a metal wiring for a semiconductor element, characterized in that it is carried out under set conditions. 청구항 1에 있어서, The method according to claim 1, 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 염소 성분을 제거하는 제4단계 이후 상기 척 내부에 장착된 가스분사노즐을 통하여 웨이퍼 후면에 플라즈마를 조사하여 폴리머를 제거하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법. And a fifth step of removing the polymer by irradiating the plasma to the back surface of the wafer through a gas injection nozzle mounted in the chuck after the fourth step of removing the chlorine component existing on the back surface of the wafer. Post-processing method for metal wiring 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 웨이퍼 후면에 O2/N2 플라즈마를 조사하여 폴리머를 제거하는 제5단계는 1.4Torr 내지 2.5 Torr의 압력, 1000W 내지 1500W의 전력, 500sccm 내지 100sccm의 O2 유량, 100sccm 내지 300sccm의 N2유량, 30 내지 60초의 시간 및 200 내지 300℃의 온도로 설정된 조건에서 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자용 금속 배선의 후처리방법.The fifth step of removing the polymer by irradiating the O 2 / N 2 plasma on the back of the wafer is a pressure of 1.4 Torr to 2.5 Torr, power of 1000W to 1500W, O 2 flow rate of 500sccm to 100sccm, N 2 flow rate of 100sccm to 300sccm Treatment under conditions set at a time of 30 to 60 seconds and a temperature of 200 to 300 ° C A post-treatment method for a metal wiring for a semiconductor device, characterized by the above-mentioned.
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