KR100213221B1 - 웨이퍼 세정액 및 이를 이용한 웨이퍼 세정방법 - Google Patents
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Abstract
웨이퍼 세정액 및 이를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에서는 웨이퍼를 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과, 잔량의 순수를 포함하는 세정액을 사용하여 세정한다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼상에 잔류하는 폴리머를 단순한 공정에 의하여 효과적으로 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 웨이퍼 세정액 및 이를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 금속 배선층 형성을 위한 식각 공정 후에 웨이퍼 표면에 남아 있는 반응 부산물을 제거하는 데 사용되는 웨이퍼 세정액 및 이를 이용한 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라, 이를 충족시키기 위한 연구가 다각도에서 진행되어 왔으며, 특히 다층 배선의 필요성이 점차 증대되었다. 다층 배선을 형성함에 있어서, 통상적으로, 다층의 배선층은 각각 비아 콘택홀(via contact hole)에 의하여 서로 연결되어 있으며, 이와 같은 콘택홀을 형성하기 위하여 건식 식각 공정을 행한다. 그런데, 이와 같은 식각 공정시에 사용되는 반응 가스들은 반응 챔버 내의 플라즈마 내에서 웨이퍼를 구성하는 기판 또는 포토레지스트 물질 등과 상호 반응을 일으키게 되고, 그 결과로서 바람직하지 않은 부산물들(이하, 폴리머라 함)을 형성하기도 한다. 이와 같은 폴리머가 웨이퍼상에, 특히 비아 콘택홀에 의해 형성되는 비아 콘택 내에 잔존하는 경우에는 형성하고자 하는 반도체 소자의 수율이 저하될 뿐 만 아니라 소자의 신뢰성 및 소자의 성능에 있어서 악영향을 유발한다. 따라서, 이와 같은 폴리머를 제거하기 위한 여러 가지 웨이퍼 세정 방법이 제시되어 왔다.
도 1은 웨이퍼상에 잔존하는 폴리머를 제거하기 위한 종래의 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 1을 참조하면, 종래에는 배선에 필요한 비아 콘택홀 형성을 위한 식각 공정을 거친 웨이퍼에 대하여 유기 스트립퍼(stripper)를 사용하여 세정을 행하고(단계 10), 그 후 IPA(Isopropyl alcohol)와 같은 유기 용매를 사용하여 1차 린스(rinse)를 행한 후(단계 20), 순수(deionized water)를 사용하여 2차 린스를 행하였다(단계 30).
상기한 종래의 방법에서는 유기 스트립퍼를 사용하는 세정 단계가 약 60 ∼ 80℃ 의 고온하에서 행하여지고, 후속의 세정 공정으로서 순수를 사용한 린스 단계 전에 유기 용매를 사용한 린스 단계를 거쳐야 하므로, 공정이 복잡하며, IPA 또는 유기 스트립퍼 사용에 따른 환경 오염이 야기되는 문제가 있다.
또한, 유기 스트립퍼로서 히드록실아민(hydroxylamine)기를 함유하는 화학 물질을 사용하는 경우에는 그 물질 자체의 독성이 높고, 그 화학 물질 자체에 함유되어 있는 다량의 금속 오염물에 의하여 웨이퍼가 오염될 염려가 있다.
따라서, 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 유기 스트립퍼를 대체할 수 있는 물질을 사용하여 웨이퍼를 세정할 수 있는 방법을 연구할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 웨이퍼상에 잔류하는 폴리머를 단순한 공정에 의하여 효과적으로 제거할 수 있고, 웨이퍼의 금속에 의한 오염을 방지할 수 있는 웨이퍼 세정액을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 세정액을 사용하여 웨이퍼를 효과적으로 세정할 수 있는 웨이퍼 세정 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 웨이퍼상에 잔존하는 폴리머를 제거하기 위한 종래의 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과, 잔량의 순수(deionized water)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액을 제공한다.
바람직하게는, 상기 유기 용제는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)이다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정액은 0.1 ∼ 1000ppm의 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 계면활성제는 이온계 또는 비이온계의 탄화수소(hydrocarbon)계 계면활성제 및 플루오로카본(fluorocarbon)계 계면활성제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정액은 100ppb ∼ 10,000ppm의 킬레이트화제를 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 킬레이트화제는 카르본산(carboxylic acid) 및 포스폰산(phosphonic acid)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나이다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기한 웨이퍼 세정액을 사용하는 웨이퍼 세정 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 반도체 소자를 제조하기 위하여 배선 형성을 위한 식각 공정을 거친 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과, 잔량의 순수를 포함하는 세정액을 사용하여 세정하는 제1 단계와, 상기 세정된 웨이퍼를 순수를 사용하여 린스(rinse)하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 단계는 20 ∼ 80℃의 온도하에서 행한다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼상에 잔류하는 폴리머를 단순한 공정에 의하여 효과적으로 제거할 수 있고, 웨이퍼의 금속에 의한 오염을 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라 웨이퍼를 세정하는 데 사용되는 웨이퍼 세정액은 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid; HBF4)과, 잔량의 순수(deionized water)를 포함한다.
상기 플루오로붕산은 폴리머 제거 능력을 가진다. 또한, 상기 유기 용제로서는 에틸렌 글리콜을 사용하는 것이 바람직하며, 에틸렌 글리콜은 그 분자 내에 포함된 -OH기가 금속과 결합함으로써 금속 표면을 보호하게 된다. 따라서, 플루오로붕산에 의한 금속 오염 정도를 감소시킬 수 있을 뿐 만 아니라 금속 공정에 의해 유발되거나 세정액 자체에 존재할 수 있는 금속 오염물을 제거하는 데에도 효과가 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정액은 습윤성(wetting ability) 및 금속 제거 능력을 향상시키기 위하여 0.1 ∼ 1000ppm의 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 계면활성제로서 이온계 또는 비이온계의 탄화수소(hydrocarbon)계 계면활성제 및 플루오로카본(fluorocarbon)계 계면활성제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용한다.
또한, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정액은 세정 전 및 세정 후에 웨이퍼상에 잔존할 수 있는 금속 오염물을 효과적으로 제거하기 위하여 100ppb ∼ 10,000ppm의 킬레이트화제를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 킬레이트화제로서 카르본산(carboxylic acid) 및 포스폰산(phosphonic acid)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용한다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 정의한 바와 같은 웨이퍼 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 반도체 소자를 제조하기 위하여 배선 형성을 위한 식각 공정을 거친 웨이퍼를 세정하기 위하여 먼저 상기 웨이퍼를 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과, 잔량의 순수를 포함하는 세정액을 사용하여 세정한다(단계 50). 이 때, 세정 온도는 20 ∼ 80℃의 온도로 하는 것이 바람직하다.
그 후, 상기 세정된 웨이퍼를 순수를 사용하여 린스(rinse)한다(단계 60).
상기한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정함으로써, 반도체 소자의 배성 형성을 위한 식각 공정 후에 웨이퍼상에 잔류하는 폴리머를 단순한 공정에 의하여 효과적으로 제거할 수 있고, 웨이퍼의 금속에 의한 오염을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
Claims (16)
- 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와,상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과,잔량의 순수(deionized water)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제1항에 있어서, 상기 유기 용제는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제1항에 있어서, 0.1 ∼ 1000ppm의 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제3항에 있어서, 상기 계면활성제는 이온계 또는 비이온계의 탄화수소(hydrocarbon)계 계면활성제 및 플루오로카본(fluorocarbon)계 계면활성제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제1항에 있어서, 100ppb ∼ 10,000ppm의 킬레이트화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제5항에 있어서, 상기 킬레이트화제는 카르본산(carboxylic acid) 및 포스폰산(phosphonic acid)으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정액.
- 제1항에 따른 웨이퍼 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제3항에 따른 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제5항에 따른 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 반도체 소자를 제조하기 위하여 배선 형성을 위한 식각 공정을 거친 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서,상기 웨이퍼를 총 부피를 기준으로 0.001 ∼ 99%의 유기 용제와, 상기 유기 용제 부피를 기준으로 10-3∼ 10%의 플루오로붕산(fluoroboric acid)과, 잔량의 순수를 포함하는 세정액을 사용하여 세정하는 제1 단계와,상기 세정된 웨이퍼를 순수를 사용하여 린스(rinse)하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 제1 단계는 20 ∼ 80℃의 온도하에서 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 유기 용제는 에틸렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 세정액은 0.1 ∼ 1000ppm의 계면활성제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 계면활성제는 이온계 또는 비이온계의 탄화수소계 계면활성제 및 플루오로카본계 계면활성제로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제10항에 있어서, 상기 세정액은 100ppb ∼ 10,000ppm의 킬레이트화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 킬레이트화제는 카르본산 및 포스폰산으로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
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