KR100711917B1 - Driving method of a plasma reductor for improving the plasma uniformity - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자에 사용되는 플라즈마 반응기의 구동 방법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 금속 패턴을 형성하는 식각 공정 후, 패턴 마스크로 사용된 레지스트를 제거하는 후처리 공정시 발생하는 점화 불량을 개선할 수 있도록 하는 플라즈마 반응기를 구동하는 구동 조건에 관한 것이다. The present invention relates to a method of driving a plasma reactor used in a semiconductor device, and more particularly, to an ignition defect generated during a post-treatment process of removing a resist used as a pattern mask after an etching process of forming a metal pattern of a semiconductor device. It relates to a driving condition for driving the plasma reactor to improve the.

본 발명에 따른 플라즈마 반응기의 구동 방법은 진공상태를 유지하는 챔버에 웨이퍼를 실장한 후, RF 에너지원에서 인가된 전류에 따라 RF 자기장을 발생시켜 형성한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 플라즈마 반응기를 이용하여 반도체 소자의 구조물을 형성할 수 있도록 식각 공정을 수행한 후, 챔버 내의 압력은 20~50 mTorr 내이고, RF에너지원으로부터 상부 전극 및 하부 전극에 가해지는 RF 파워는 0~50 W 내로 하고, 챔버 내부로 유입되는 식각 가스는 120sccm CF4 , 14sccm C5F8 , 10sccm O2, 550sccm Ar 범위의 양을 주입하며, 챔버 내의 온도는 상부는 60℃, 벽면이 50℃, 하부는 20℃인 조건에서 안정화 공정을 실행하는 것을 특징으로 한다. In the method of driving a plasma reactor according to the present invention, after mounting a wafer in a chamber maintaining a vacuum state, the plasma reactor is used to etch a wafer using a plasma formed by generating an RF magnetic field according to a current applied from an RF energy source. In this case, after performing an etching process to form the structure of the semiconductor device using the plasma reactor, the pressure in the chamber is within 20 ~ 50 mTorr, RF power applied to the upper electrode and the lower electrode from the RF energy source is Within 0 ~ 50 W, the etching gas flowing into the chamber is injected in the range of 120sccm CF 4 , 14sccm C 5 F 8 , 10sccm O 2 , 550sccm Ar. ℃, the lower portion is characterized in that the stabilization process is carried out under the conditions of 20 ℃.

플라즈마 식각, 레지스트, 점화 불량, 안정화 Plasma Etch, Resist, Bad Ignition, Stabilization

Description

플라즈마 반응기의 구동 방법{Driving method of a plasma reductor for improving the plasma uniformity}Driving method of a plasma reductor for improving the plasma uniformity

도 1은 본 발명에 따른 구동 방법에 의해 구동되는 플라즈마 반응기를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma reactor driven by a driving method according to the present invention,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 반도체 소자의 식각 공정과 안정화 공정 및 후처리 공정을 개략적으로 나타낸 단면도이다. 2A to 2C are cross-sectional views schematically illustrating an etching process, a stabilization process, and a post-treatment process of a semiconductor device according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10 : 플라즈마 반응기 114: 하부 전극10: plasma reactor 114: lower electrode

112 : 정전척 130 : 웨이퍼112: electrostatic chuck 130: wafer

116 : 가스 실린더 122 : 진공펌프116 gas cylinder 122 vacuum pump

본 발명은 플라즈마 반응기의 구동 방법에 관한 것으로서, 금속 패턴 형성시 패턴 마스크로 사용된 레지스트를 제거하는 후처리 공정을 위한 플라즈마 형성시 점화 불량을 방지할 수 있도록, 후처리 공정 전에 안정화 공정을 실시하여 플라즈마가 균일하게 형성될 수 있도록 하는 구동 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of driving a plasma reactor, and to stabilize the plasma before the post-treatment process to prevent ignition defects during the plasma formation for the post-treatment process for removing the resist used as a pattern mask when forming a metal pattern The present invention relates to a driving method for allowing plasma to be formed uniformly.

일반적으로 반도체는 확산설비나 증착 설비, 이온주입설비 및 식각설비 등과 같은 다양한 공정설비를 통과하면서 제조된다.In general, semiconductors are manufactured while passing through various process equipment such as diffusion equipment, deposition equipment, ion implantation equipment, and etching equipment.

특히, 특정한 소스 가스를 이용하여 웨이퍼를 패터닝하는 식각을 통상 건식식각이라고 하며 이는 주로 플라즈마를 이용하여 이루어진다. In particular, an etching for patterning a wafer using a particular source gas is commonly referred to as dry etching, which is mainly performed using plasma.

즉, 다양한 형태의 금속 배선(예를 들면, 알루미늄 합금 금속 배선)을 형성할 수 있도록 플라즈마를 이용하여 알루미늄 합금을 임의의 패턴으로 식각한다. That is, the aluminum alloy is etched in an arbitrary pattern by using plasma to form various types of metal wirings (for example, aluminum alloy metal wirings).

이러한 식각공정은 플라즈마 반응기 내에서 이루어지며, 이는 반응 챔버의 내부에 공급한 특정한 소스 가스에 RF 파워를 인가하여 이때 발생하는 플라즈마에 의해서 웨이퍼에 증착된 금속층을 필요로 하는 형상으로 패터닝을 하게 되는 것이다.This etching process is performed in a plasma reactor, in which RF power is applied to a specific source gas supplied into the reaction chamber to pattern the metal layer deposited on the wafer by the plasma generated at this time. .

그러나 식각 공정을 거치면서, 반응 챔버 내부와 웨이퍼 상에는 도전성을 띄는 금속이나 반도체 입자로 이루어진 물질과 폴리머 등이 잔류 되게 되고, 이들은 금속 배선의 표면에 잔류하는 부식(corrosion)의 원인이 되므로 이들을 제거하기 위해, 챔버 내의 공기를 펌핑으로 배기시킨다. However, during the etching process, conductive metals and semiconductor particles, polymers, and the like remain in the reaction chamber and on the wafer, and these may cause corrosion remaining on the surface of the metal wiring. The air in the chamber is evacuated by pumping.

이 후, O2 또는 O2/Ar 플라즈마를 재형성하여 금속층 상부에 마스크로 형성된 레지스트를 제거하는 후처리공정을 실행하는데, 잔류 부유물이 존재하는 가스를 펌핑으로 배기시켰기 때문에 챔버 내의 압력이 낮아져 있고, 플라즈마를 형성할 기체의 입자수는 압력이 낮아지면 감소하기 때문에 플라즈마 밀도가 불균일하게 되어 플라즈마 생성을 위한 점화가 제대로 이루어지지 않는다.Afterwards, a post-treatment process is performed to reconstruct the O 2 or O 2 / Ar plasma to remove the resist formed as a mask on the metal layer, and the pressure in the chamber is lowered because the gas containing residual suspended matter is pumped out. In addition, since the number of particles of the gas to form the plasma decreases when the pressure is lowered, the plasma density becomes uneven and ignition for plasma generation is not performed properly.

반응기 내에서 점화 불량이 발생하는 경우 이를 해소하기 위해 후속 처리 공정이 복잡하게 이루어져야 하므로 반도체 생산 수율이 저하된다. If the ignition failure occurs in the reactor, the subsequent processing process has to be complicated to solve this, the semiconductor production yield is lowered.

또한, 이러한 점화 불량을 해소하기 위해, 낮은 밀도에서도 플라즈마를 점화기 이루어질 수 있도록 더 높은 주파수의 RF 파워를 인가하여 플라즈마를 형성시키기도 하나, 이러한 경우 RF 반사파 파워(Reflected power)에 의하여 RF 파워가 불균일해져서 플라즈마 반응기의 챔버내 임피던스를 변화시키기 때문에 플라즈마를 발생시키고 유지하기 위해 필요로 하는 전압이 증가하여 공정의 신뢰성을 확보할 수 없게 된다. In addition, in order to eliminate such ignition defects, the plasma may be formed by applying a higher frequency RF power so that the plasma can be ignited at a low density, but in this case, the RF power is uneven due to the RF reflected power. Since the impedance in the chamber of the plasma reactor is changed, the voltage required to generate and maintain the plasma increases, so that the reliability of the process cannot be secured.

본 발명은 금속 배선을 위한 건식 식각 공정 후, 실행되는 후처리 공정을 실행하기에 앞서, 소정 조건에 따라 안정화 공정을 실행하여 플라즈마 균일도를 향상시켜 점화 불량을 감소시키는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to reduce the ignition failure by improving the plasma uniformity by performing a stabilization process according to a predetermined condition after the dry etching process for the metal wiring and before performing the post-treatment process.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기의 구동 방법은 진공상태를 유지하는 챔버에 웨이퍼를 실장한 후, RF 에너지원에서 인가된 전류에 따라 RF 자기장을 발생시켜 형성한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 반응기에 있어서, 상기 플라즈마 반응기를 이용하여 반도체 소자의 구조물을 형성할 수 있도록 식각 공정을 수행한 후, 챔버 내의 압력은 20~50 mTorr 내이고, RF에너지원으로부터 상부 전극 및 하부 전극에 가해지는 RF 파워는 0~50 W 내로 하고, 챔버 내부로 유입되는 식각 가스는 120sccm CF4 , 14sccm C5F8 , 10sccm O2, 550sccm Ar 범위의 양을 주입하며, 챔버 내의 온도는 상부는 60℃, 벽면이 50℃, 하부는 20℃인 조건에서 안정화 공정을 실행하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a method of driving a plasma reactor according to the present invention uses a plasma formed by mounting a wafer in a chamber maintaining a vacuum state and generating an RF magnetic field according to the current applied from an RF energy source. In the plasma reactor for etching the wafer, after performing the etching process to form the structure of the semiconductor device using the plasma reactor, the pressure in the chamber is within 20 ~ 50 mTorr, the upper electrode and RF power applied to the lower electrode is within 0 ~ 50 W, the etching gas flowing into the chamber is injected in the range of 120sccm CF 4 , 14sccm C 5 F 8 , 10sccm O 2 , 550sccm Ar, the temperature in the chamber The upper part is characterized in that the stabilization process is carried out under the conditions of 60 ℃, the wall surface is 50 ℃, 20 ℃.

더 나아가, 본 발명에 따른 플라즈마 반응기의 구동 방법은 안정화 단계 후, 챔버 내의 압력은 15 mTorr 내이고, RF에너지원으로부터 상부 전극에 가해지는 RF 파워는 1500~2000 W 내로 하고, RF에너지원으로부터 하부 전극에 가해지는 RF 파워는 150~300 W 범위로 하며, 챔버 내부로 유입되는 식각 가스는 20~30sccm 용량의 O2 를 주입하고, 챔버 내의 온도는 상부는 60℃, 벽면이 50℃, 하부는 20℃인 조건에서 실행하는 후처리 공정을 더 포함한다. Furthermore, in the method of driving the plasma reactor according to the present invention, after the stabilization step, the pressure in the chamber is within 15 mTorr, the RF power applied to the upper electrode from the RF energy source is within 1500 to 2000 W, and the lower part from the RF energy source. RF power applied to the electrode is in the range of 150 ~ 300 W, the etching gas flowing into the chamber is injected with O 2 of 20 ~ 30sccm capacity, the temperature inside the chamber is 60 ℃ at the top, 50 ℃ wall, the bottom It further includes a post-treatment step carried out at 20 ° C.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

반도체 소자의 건식 식각 공정에 사용되는 본 발명에 따른 플라즈마 반응기(10)는 도 1에서 도시된 바와 같이, 반응공간을 형성하는 챔버(110)와, 챔버 내에 설치되고 웨이퍼(130)가 안착 되는 정전척(112)과, 상기 정전척을 고정하는 하부 전극(114)을 갖는다. Plasma reactor 10 according to the present invention used in the dry etching process of the semiconductor device, as shown in Figure 1, the chamber 110 forming a reaction space, the electrostatic installed in the chamber and the wafer 130 is seated It has a chuck 112 and a lower electrode 114 for fixing the electrostatic chuck.

그리고 플라즈마 반응기(10)는 상기 챔버(110) 내부로 소스 가스가 유입될 수 있도록 설치된 가스 실린더(116)와, 상기 챔버에 설치되는 RF 에너지원(118)과, 상기 RF 에너지원(118)에서 인가된 전류에 따라 RF 자기장을 발생시킬 수 있도록 설치된 RF 상부 전극(120)을 갖는다. In addition, the plasma reactor 10 includes a gas cylinder 116 installed to allow the source gas to flow into the chamber 110, an RF energy source 118 installed in the chamber, and the RF energy source 118. It has an RF upper electrode 120 installed to generate an RF magnetic field according to the applied current.

또한, 상기 챔버(110)에는 잔류 부유물을 외부로 배기시킬 수 있도록 펌프(122)가 연결된다. In addition, a pump 122 is connected to the chamber 110 to exhaust residual suspended matter to the outside.

이러한 플라즈마 반응기(10)를 이용한 반도체 소자의 건식 식각 방법에 있어서, 반도체 소자들이 균일하고 일정한 전기적 특성들을 가질 수 있도록, 균일한 두께, 치수 및 횡단면 형상을 형성하는 것이 중요하다. In the dry etching method of a semiconductor device using the plasma reactor 10, it is important to form a uniform thickness, dimensions and cross-sectional shape so that the semiconductor devices have uniform and constant electrical properties.

이를 위하여, 플라즈마 식각 공정에서는 균일하게 플라즈마가 형성되어야 하고, 이를 위해서는 가스가 챔버내로 유입되는 방식과 웨이퍼를 가로지르는 온도 변화율과 같은 인자들이 주요하게 작용한다.For this purpose, in the plasma etching process, the plasma must be uniformly formed. For this purpose, factors such as a method of introducing gas into the chamber and a rate of change of temperature across the wafer mainly play a role.

본 발명에 따른 플라즈마 반응기 내에서 웨이퍼를 식각한 후, 후처리 공정을 실행하는 과정은 하기와 같다. After etching the wafer in the plasma reactor according to the present invention, the process of performing the post-treatment process is as follows.

금속층이 형성된 웨이퍼(130)를 플라즈마 반응기(10)의 정전척(112) 상에 실장한다. The wafer 130 on which the metal layer is formed is mounted on the electrostatic chuck 112 of the plasma reactor 10.

이때, 웨이퍼(130) 상에는 도 2a에서 도시된 것과 같이, 기판(1302)상에 배선으로 될 Al 등의 금속을 증착하여 금속층(1304)이 형성되고, 그 금속층(1304) 위에 원하는 금속패턴을 형성하기 위한 포토레지스트 패턴(1306)이 형성되어 있다. In this case, as shown in FIG. 2A, a metal layer 1304 is formed by depositing a metal such as Al to be a wiring on the substrate 1302 on the wafer 130, and a desired metal pattern is formed on the metal layer 1304. A photoresist pattern 1306 for forming is formed.

포토레지스트 패턴(1306)을 기반으로 금속층(1304)을 식각하여 금속패턴을 형성할 수 있도록, 플라즈마(Plasma) 반응기(10)를 구동시키면, 소스 가스는 가스실린더(116)로부터 가스공급관을 통해 챔버(110) 내부로 유입되어 분사된다.When the plasma reactor 10 is driven to etch the metal layer 1304 based on the photoresist pattern 1306 to form a metal pattern, the source gas is discharged from the gas cylinder 116 through the gas supply pipe. 110 is injected into the injection.

그리고 상기 분사된 가스는 RF 에너지원(118)으로부터 상부 전극(120)과 하부 전극(114)으로 공급되는 RF 파워에 의하여 플라즈마 활성종으로 여기 된다. The injected gas is excited to the plasma active species by the RF power supplied from the RF energy source 118 to the upper electrode 120 and the lower electrode 114.

즉, 방전이 일어나, 플라즈마 챔버(110)내로 유입되는 가스는 여기 되어, 이온과 전자로 분리되는데 이런 상태를 플라즈마(plasma)라 부르며, 웨이퍼(130)의 식각률을 증가시키기 위해 웨이퍼의 표면 위로 입사하는 플라즈마 입자 수를 증가시키기 위해 고밀도 플라즈마가 발생하여야 한다. That is, a discharge occurs, and the gas flowing into the plasma chamber 110 is excited and separated into ions and electrons. This state is called plasma and is incident on the surface of the wafer to increase the etching rate of the wafer 130. High density plasma must be generated to increase the number of plasma particles.

이와 같이 생성된 플라즈마 활성종은 웨이퍼(130)에 형성된 특정 막질을 필요로 하는 형상으로 식각에 의해 패터닝하게 되며 도 2b와 같은 금속 패턴이 형성된다. The plasma active species generated as described above is patterned by etching in a shape requiring a specific film quality formed on the wafer 130, and a metal pattern as shown in FIG. 2B is formed.

상기 플라즈마 식각 공정에 있어서, 챔버내로 유입되어 가스는 식각 가스(Cl2,CF4)와, 패턴의 측벽 보호를 위해 폴리머 가스(CHF3, BCl3)로 나누어지며, 폴리머 가스는 알루미늄과 같이 반응 속도가 빠른 금속층의 식각 속도를 조정하기 위해 사용된다. 이때, 상기 플라즈마 식각을 실시하는 시간은 15초이다. In the plasma etching process, the gas flowing into the chamber is divided into the etching gas (Cl 2 , CF 4 ) and the polymer gas (CHF 3 , BCl 3 ) to protect the sidewalls of the pattern, the polymer gas reacts like aluminum It is used to adjust the etching rate of the fast metal layer. In this case, the plasma etching time is 15 seconds.

한편, 식각 공정에서 사용한 Cl2 기체 및 BCl3 기체는 포토 레지스트 패턴의 주변에 Cl 잔기로 남게 되고 이는 알루미늄 금속층(140)을 부식시킬 수 있으므로, 공정이 완료된 후에는 잔류물이 남지 않도록 진공펌프(122)를 이용하여 챔버(110) 내부의 기체를 외부로 배출한다. Meanwhile, Cl 2 gas and BCl 3 gas used in the etching process may remain as Cl residues around the photoresist pattern, which may corrode the aluminum metal layer 140, and thus, after the process is completed, a vacuum pump ( 122, the gas inside the chamber 110 is discharged to the outside.

이 후, 챔버(110)내의 플라즈마 밀도를 높일 수 있도록, 소스 가스의 양을 증가시키고 압력을 높인다. Thereafter, the amount of source gas is increased and the pressure is increased to increase the plasma density in the chamber 110.

즉, 후처리 공정 시 저밀도 플라즈마에 의해 발생할 수 있는 플라즈마 점화 불량을 방지할 수 있도록 후처리 공정 전에 하기의 조건에서 안정화 공정을 실시한 다. That is, the stabilization process is performed under the following conditions before the post-treatment process to prevent the plasma ignition failure that may occur due to the low density plasma during the post-treatment process.

본 발명에 따른 안정화 공정은 도 2b에서 도시된 바와 같이, 플라즈마 반응기(10)의 상부 전극(120)으로 1~50W의 RF 파워를 인가하고, 하부 전극(114)에 0~50W의 RF 파워를 인가한 상태에서, 식각 챔버(110) 내에 120sccm의 CF4, 14sccm C5F8 , 10sccm O2, 550sccm Ar로 구성된 식각 가스를 대략 15초 정도 흘리면서 안정화한다.In the stabilization process according to the present invention, as shown in FIG. 2B, RF power of 1 to 50 W is applied to the upper electrode 120 of the plasma reactor 10, and RF power of 0 to 50 W is applied to the lower electrode 114. In the applied state, the etching gas composed of 120 sccm of CF 4 , 14 sccm C 5 F 8 , 10 sccm O 2 , and 550 sccm Ar is stabilized while flowing for about 15 seconds in the etching chamber 110.

이때, 챔버(110) 내의 압력은 20~50 mTorr 내에서 유지하고, RF 에너지원(118)에 가해지는 상부 전극(120) 및 하부 전극(114)에 인가되는 전압을 0~50Watt 내의 범위로 유지한 후, 챔버(110) 내의 온도는 상부가 60℃, 벽면이 50℃, 하부가 20℃를 유지할 수 있도록 한다.At this time, the pressure in the chamber 110 is maintained within 20-50 mTorr, and the voltage applied to the upper electrode 120 and the lower electrode 114 applied to the RF energy source 118 is maintained within the range of 0-50 Watt. Then, the temperature in the chamber 110 to maintain the upper 60 ° C, the wall 50 ° C, the lower 20 ° C.

상기와 같은 상태로 안정화 공정에서, CF4 기체와 Ar 기체가 유입됨에 따라, 잔류하는 Cl과 Al에 의한 금속 패턴의 부식이 방지된다.In the stabilization process as described above, as CF 4 gas and Ar gas are introduced, corrosion of the metal pattern by Cl and Al remaining is prevented.

금속 배선의 후처리 공정 전에 실시되는 안정화 방법에 대한 구체적인 공정 조건은, 예를 들면 다음과 같다.Specific process conditions with respect to the stabilization method performed before the post-processing process of a metal wiring are as follows, for example.

안정화 공정: 압력 20~50 mT/ RF 파워 0~50 W/ 120sccm CF4, 14sccm C5F8, 10sccm O2, 550sccm Ar/ 60℃, 50℃, 20℃Stabilization process: Pressure 20-50 mT / RF Power 0-50 W / 120 sccm CF 4 , 14 sccm C 5 F 8 , 10 sccm O 2 , 550 sccm Ar / 60 ° C, 50 ° C, 20 ° C

즉, RF 파워를 인가하지 않거나 낮은 전압의 RF 파워를 인가한 상태에서, 압력을 높인 후, 잔류물을 제거할 수 있도록 120sccm CF4, 14sccm C5F8, 10sccm O2, 550sccm Ar 가스를 주입한다. That is, while applying no RF power or applying a low voltage RF power, after increasing the pressure, 120sccm CF 4 , 14sccm C 5 F 8 , 10sccm O 2 , 550sccm Ar gas are injected to remove the residue. do.

상기와 같은 안정화 공정을 진행한 후, 포토 레지스트 패턴(1306)을 제거하기 위한 후처리 공정을 실행한다. After the stabilization process as described above, a post-treatment process for removing the photoresist pattern 1306 is performed.

도 2c에서 도시된 것과 같이, 상부 전극(120)으로 1500~2000W RF 파워를 인가하고, 하부 전극(114)에 150~300 W의 RF 파워를 인가하여 전압을 증가시킨 상태에서 챔버 내부로 20~30sccm 용량의 O2 를 주입하여, 포토 레지스트 패턴(1306)만을 선택적으로 식각한다. As shown in FIG. 2C, the RF is applied to the upper electrode 120 at 1500 to 2000 W, and the RF is applied at 150 to 300 W to the lower electrode 114. 30 sccm of O 2 is injected to selectively etch only the photoresist pattern 1306.

이때, 상기 챔버(110) 내의 압력은 15 mTorr 내이고, 챔버 내의 온도는 상부온도가 60℃, 벽면온도가 50℃, 하부온도가 20℃이다.At this time, the pressure in the chamber 110 is within 15 mTorr, the temperature in the chamber is the upper temperature is 60 ℃, the wall temperature is 50 ℃, the lower temperature is 20 ℃.

후처리 공정: 압력 15 mT/ 상부전극 RF 파워 1500~2000W, 하부전극 RF 파워 150~300W/ 20~30sccm O/ 60℃, 50℃, 20℃Post-treatment process: pressure 15 mT / upper electrode RF power 1500 ~ 2000W, lower electrode RF power 150 ~ 300W / 20 ~ 30sccm O / 60 ℃, 50 ℃, 20 ℃

이와 같이 압력과 가스 양을 증가시킴에 따라 플라즈마 밀도가 증가한 상태에서 플라즈마 발생을 위한 점화를 하게 되면 균일한 플라즈마가 형성된다. As the pressure and the gas amount are increased as described above, when the plasma is ignited in the state where the plasma density is increased, a uniform plasma is formed.

본 발명에 따른 안정화 공정 후, RF 파워를 인가하지 않고 순수 O2 또는 Ar and O2 가스를 웨이퍼(130) 상에 흘려줌에 따라, 플라즈마 형성에 필요한 RF 파워는 상부 전극(120)과 하부전극(114)에 전달되면서 챔버 상부와 챔버 하부 사이에서 웨이퍼(130) 식각에 필요한 플라즈마를 형성하게 되는 것이다.After the stabilization process according to the present invention, as pure O 2 or Ar and O 2 gas is flowed onto the wafer 130 without applying RF power, the RF power required for plasma formation is determined by the upper electrode 120 and the lower electrode. As it is delivered to the 114 to form a plasma required for etching the wafer 130 between the upper chamber and the lower chamber.

즉, 안정화 단계를 거쳐 플라즈마를 형성할 수 있는 후처리 공정을 실시하기 때문에 후처리 공정 중에 발생하는 플라즈마가 균일하게 형성된다.That is, since a post-treatment process for forming a plasma is performed through a stabilization step, plasma generated during the post-treatment process is uniformly formed.

또한, RF 출력의 반사파가 존재하지 않으므로 RF 파워가 균일하게 분포됨에 따라, 챔버 내부에 균일한 RF 전기장이 형성되고, 이에 의해 균일한 플라즈마 활성종이 형성되어 균일한 반도체 소자의 제작이 가능해진다. In addition, since there is no reflected wave of the RF output, as the RF power is uniformly distributed, a uniform RF electric field is formed inside the chamber, whereby a uniform plasma active species is formed, thereby making it possible to manufacture a uniform semiconductor device.

RF 전기장의 세기는 상부 전극의 중앙에서 높게 나타나고, 가장자리로 갈수록 낮게 나타나는데, 이는 상술한 정재파의 영향 때문이다. 한편, 전기장의 세기는 연속적으로 변화한다. The intensity of the RF electric field appears high at the center of the upper electrode and lowers toward the edge because of the influence of the standing waves described above. On the other hand, the intensity of the electric field changes continuously.

이때, 순수 O2 또는 Ar and O2 가스를 웨이퍼 상에 흘려 줄 때, 공정 챔버 내부가 고온의 진공 상태이기 때문에 순수 H2O는 액체 상태가 아닌 기체 상태로 분사된다. 따라서, 금속 배선의 부식을 방지할 수 있다.At this time, when flowing pure O 2 or Ar and O 2 gas on the wafer, since the inside of the process chamber is a high-temperature vacuum state, the pure H 2 O is injected in a gas state rather than a liquid state. Therefore, corrosion of the metal wiring can be prevented.

즉, 본 실시 예에 따른 후처리 방법은, RF 파워를 인가한 상태에서 순수 H2O를 웨이퍼(130) 상에 흘려줌으로서 Cl을 제거하고, 이어서, O2 또는 Ar and O2 가스를 이용하여 형성된 플라즈마를 이용하여 금속 배선 상에 잔류하는 레지스트를 제거한다. That is, in the post-treatment method according to the present embodiment, Cl is removed by flowing pure H 2 O on the wafer 130 while applying RF power, and then using O 2 or Ar and O 2 gas. To remove the resist remaining on the metal wiring.

O2 또는 Ar and O2 플라즈마를 이용하면 제거되지 않고 잔류하는 레지스트 및 폴리머를 제거함과 동시에 전 공정에서 CHF3 가스의 F에 의해 생성된 AlF3 가스등도 제거할 수 있다. O 2 or Ar and O is not removed when using the second plasma while removing the remaining resist and polymers which CHF 3 in the front- The AlF 3 gas generated by the F of the gas can also be removed.

이때, 안정화 단계의 압력은 후처리 공정의 압력보다 높게 설정하는 것이 바람직하다. At this time, the pressure of the stabilization step is preferably set higher than the pressure of the post-treatment process.

이상, 본 발명의 실시 예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백하다.As mentioned above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but the present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. .

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

본 발명은 플라즈마 식각 시, 식각 공정 후 잔류가스를 펌핑하고 후처리 공정을 위하여 플라즈마를 발생시킬 때, 챔버내의 압력과 가스량을 증가시키는 안정화 공정을 미리 실시하여 플라즈마 밀도를 균일하게 하여 후처리 공정 시 점화 불량이 발생하지 않도록 함으로써, 반도체 공정을 안정화시킬 뿐만 아니라, 웨이퍼 생산 수율이 향상시킬 수 있다. In the present invention, during the plasma etching, when the residual gas is pumped after the etching process and the plasma is generated for the post-treatment process, a stabilization process for increasing the pressure and the amount of gas in the chamber is performed in advance so that the plasma density is uniform to the post-treatment process. By preventing the ignition failure from occurring, not only can the semiconductor process be stabilized, but the wafer production yield can be improved.

또한, 본 발명은 식각 공정 후 생성된 잔류 부산물이, 다른 배기 가스와 함께 챔버로부터 폴리머가 제거되도록 폴리머를 식각하는 플라즈마 내에 산소를 유입하여 이를 제거함에 따라, 챔버 내부의 빈번한 세정으로 인한 비용과 시간 소모를 감소시킬 수 있다.In addition, the present invention is a cost and time due to the frequent cleaning of the interior of the chamber as the residual by-products generated after the etching process, by introducing oxygen into the plasma to etch the polymer to remove the polymer from the chamber along with other exhaust gases Can reduce consumption.

Claims (4)

진공상태를 유지하는 챔버에 웨이퍼를 실장한 후, RF 에너지원에서 인가된 전류에 따라 RF 자기장을 발생시켜 형성한 플라즈마를 이용하여 웨이퍼를 식각하는 플라즈마 반응기에 있어서, A plasma reactor for etching a wafer using a plasma formed by mounting a wafer in a chamber maintaining a vacuum state and generating an RF magnetic field in accordance with a current applied from an RF energy source. 상기 플라즈마 반응기를 이용하여 반도체 소자의 구조물을 형성할 수 있도록 식각 공정을 수행한 후, After performing an etching process to form the structure of the semiconductor device using the plasma reactor, 챔버 내의 압력은 20~50 mTorr 내이고, The pressure in the chamber is within 20-50 mTorr, RF에너지원으로부터 상부 전극 및 하부 전극에 가해지는 RF 파워는 0~50 W 내로 하고, RF power applied to the upper electrode and the lower electrode from the RF energy source is within 0 ~ 50 W, 챔버 내부로 유입되는 식각 가스는 120sccm CF4 , 14sccm C5F8 , 10sccm O2, 550sccm Ar 범위의 양을 주입하며 The etching gas flowing into the chamber injects 120 sccm CF 4 , 14 sccm C 5 F 8 , 10 sccm O 2 , 550 sccm Ar 챔버 내의 온도는 상부는 60℃, 벽면이 50℃, 하부는 20℃인 조건에서 안정화 공정을 실행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기의 구동 방법.The temperature of the chamber is a method of driving a plasma reactor, characterized in that the stabilization process is carried out under the conditions of the upper 60 ℃, the wall surface 50 ℃, the lower 20 ℃. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 안정화 단계 후,After the stabilization step, 챔버 내의 압력은 15 mTorr 내이고, The pressure in the chamber is within 15 mTorr, RF에너지원으로부터 상부 전극에 가해지는 RF 파워는 1500~2000 W 내로 하 고, RF power applied to the upper electrode from the RF energy source is within 1500 ~ 2000 W, RF에너지원으로부터 하부 전극에 가해지는 RF 파워는 150~300 W 범위로 하며,RF power applied to the lower electrode from the RF energy source is in the range of 150 ~ 300 W, 챔버 내부로 유입되는 식각 가스는 20~30sccm 용량의 O2 를 주입하고 The etching gas flowing into the chamber injects 20 ~ 30sccm of O 2 챔버 내의 온도는 상부는 60℃, 벽면이 50℃, 하부는 20℃인 조건에서 실행하는 후처리 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기의 구동 방법.The temperature in the chamber further comprises a post-treatment step which is carried out under the condition that the upper portion is 60 ℃, the wall surface is 50 ℃, the lower portion is 20 ℃. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 후처리 공정의 챔버 압력과 안정화 공정의 챔버 압력은 1.5:1 내지 3.5:1의 비율인 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기의 구동 방법.The chamber pressure of the post-treatment process and the chamber pressure of the stabilization process is a ratio of 1.5: 1 to 3.5: 1. 제 2항에 있어서, The method of claim 2, 상기 후처리 공정의 O2 식각가스 양과 안정화 공정의 O2 식각가스 양은 2:1 내지 3:1의 비율인 것을 특징으로 하는 플라즈마 반응기의 구동 방법.O 2 in the post-treatment process Etch gas volume and stabilization O 2 The etching gas amount is a ratio of 2: 1 to 3: 1 driving method of the plasma reactor.
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