KR100234401B1 - 웨이퍼 세정방법 - Google Patents

Abstract

TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide) 용액과, 비이온성 계면 활성제를 포함하는 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 의하면, 특히 금속막의 CMP 공정을 진행한 후 사용하는 경우에 그 공정의 최적화를 이룰 수 있다.

Description

웨이퍼 세정 방법{Wafer cleaning method}

본 발명은 웨이퍼 세정 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조를 위한 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정 후에 반도체 기판 표면에 적용될 수 있는 웨이퍼 세정 방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 패턴의 폭 및 패턴들 사이의 간격이 점차 작아지고 있다. 이러한 미세 패턴을 구비하는 고집적 반도체 소자에 있어서, 반도체 기판, 즉 웨이퍼의 표면에 생성된 오염 물질 또는 오염 입자들을 제거하는 세정 공정은 매우 중요하다. 이는 웨이퍼의 표면에 오염 물질 또는 오염 입자가 존재할 경우에 후속 공정시 패턴 불량 또는 브릿지 등을 유발시켜서 반도체 소자의 수율을 저하시키기 때문이다.

종래에는, 고집적 반도체 소자의 제조시에 반도체 기판상의 파티클을 제거하기 위한 세정액으로서 수산화암모늄(NH₄OH) 수용액, 과산화수소(H₂O₂) 수용액 및 탈이온수(deionized water)가 각각 1:4:20의 부피비로 혼합된 수산화암모늄 세정액을 널리 사용하였다. 그러나, 이러한 세정액은 CMP 공정 등과 같이 통상의 공정보다 복잡한 제조 공정을 요하는 소자에는 적용하기가 어렵다.

따라서, 최근에는 이를 변형하거나 새로 개발한 세정액을 사용하는 경우가 많다. 그 중 한 가지 예를 들면, 중합체 제거용 세정액으로서 TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide) 수용액, 과산화수소 수용액 및 탈이온수가 각각 소정의 부피비로 혼합된 세정액을 사용하는 경우이다. 그러나, 반도체 기판상에 금속층을 형성하는 공정에 적용하는 경우에는 상기 세정액이 금속층, 특히 텅스텐(W) 막질을 식각하기 때문에, 상기 세정액을 사용하는 것이 어렵다. 이것은 상기한 수산화암모늄 세정액의 경우도 마찬가지이다.

최근에는, 반도체 소자의 제조 공정에 있어서 텅스텐에 대한 CMP 공정과 Al 에 대한 CMP 공정이 흔히 사용되고 있는 추세이고, 이와 같은 공정이 초기에서부터 사용되므로, 지금까지 사용되어 온 세정액으로는 세정 공정의 한계에 부딪히게 된다. 더구나, CMP 공정은 파티클이 다량으로 발생되므로 통상의 세정 공정 외에 상기와 같은 파티클을 제거하기 위한 공정을 별도로 추가하지 않으면 CMP 공정 후 잔류하는 파티클에 의한 소자의 손상에 의하여 금속 배선간 브릿지 등과 같은 결함을 유발하여 반도체 소자의 제조에 있어서 치명적인 결함을 유발한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 소자의 제조시에 파티클 및 금속층으로부터 발생되는 이온 불순물을 확실하게 제거할 수 있는 웨이퍼 세정 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 소자를 제조하기 위하여 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 거친 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서, 상기 웨이퍼를 TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide) 용액과, 비이온성 계면 활성제를 포함하는 웨이퍼 세정액을 사용하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 세정 단계는 상기 세정액의 온도가 상온 내지 60℃인 상태로 행한다.

또한 바람직하게는, 상기 TMAH 용액은 2 ∼ 20 중량%의 TMAH와 잔량의 순수로 이루어진다.

또한 바람직하게는 상기 비이온성 계면 활성제는 불소계 유기 용매이고, 더욱 바람직하게는, 플루오르화 알킬 알콕실레이트(fluorinated alkyl alkoxylate)이다.

또한 바람직하게는, 상기 비이온성 계면 활성제는 총량을 기준으로 1 ∼ 1000ppm의 양으로 포함된다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라 웨이퍼를 세정하는 데 사용되는 세정액은 TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide) 용액과 비이온성 계면 활성제를 포함한다.

상기 TMAH 용액은 2 ∼ 20 중량%의 TMAH와 잔량의 순수로 이루어진다. 또한, 상기 비이온성 계면 활성제로는 불소계 유기 용매, 예를 들면 플루오르화 알킬 알콕실레이트(fluorinated alkyl alkoxylate)를 사용한다.

상기 비이온성 계면 활성제는 1 ∼ 1000ppm의 양으로 포함될 수 있다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 정의한 바와 같은 웨이퍼 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 방법을 설명한다.

반도체 소자를 제조하기 위하여 CMP 공정을 거친 웨이퍼를 세정하는 데 있어서, 본 발명에서는 CMP 공정을 거친 웨이퍼를 TMAH 용액과, 비이온성 계면 활성제를 포함하는 웨이퍼 세정액을 사용하여 세정한다. 이 때, 상기 세정액의 온도는 상온 내지 60℃인 상태에서 행한다.

본 예에서는 상기 웨이퍼 세정액에 포함되는 TMAH 용액은 TMAH:순수의 부피비를 1:1∼50으로 하여 제조하였고, 상기 비이온성 계면 활성제는 총량을 기준으로 1 ∼ 1000ppm의 양으로 사용하였다.

상기한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 세정액을 사용하여 웨이퍼를 세정하는 경우에는 금속의 식각을 유발하지 않으면서 파티클 제거 효과가 뛰어나다. 또한, 종래의 세정액에 비하여 웨이퍼 세정 후에 웨이퍼상에 잔존하는 중금속 이온의 양을 훨씬 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 세정 방법은 종래의 세정 방법에 대한 대체 방법으로서도 효과가 있지만, CMP 공정이 진행된 후의 반도체 기판 표면에 적용할 때 보다 큰 효과가 있으며, 특히 금속막의 CMP 공정을 진행한 후에 사용하는 경우에 그 공정의 최적화를 이룰 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 (6)

1. 반도체 소자를 제조하기 위하여 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 거친 웨이퍼를 세정하는 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼를 TMAH 용액과, 비이온성 계면 활성제를 포함하는 웨이퍼 세정액을 사용하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 세정 단계는 상기 세정액의 온도가 상온 내지 60℃인 상태로 행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 TMAH 용액은 2 ∼ 20 중량%의 TMAH와 잔량의 순수로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 비이온성 계면 활성제는 불소계 유기 용매인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 비이온성 계면 활성제는 플루오르화 알킬 알콕실레이트인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 비이온성 계면 활성제는 총량을 기준으로 1 ∼ 1000ppm의 양으로 포함된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 세정 방법.