KR100680408B1 - 반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 - Google Patents
반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100680408B1 KR100680408B1 KR1020000007505A KR20000007505A KR100680408B1 KR 100680408 B1 KR100680408 B1 KR 100680408B1 KR 1020000007505 A KR1020000007505 A KR 1020000007505A KR 20000007505 A KR20000007505 A KR 20000007505A KR 100680408 B1 KR100680408 B1 KR 100680408B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- solution
- cmp
- metal film
- cleaning
- particles
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02057—Cleaning during device manufacture
- H01L21/02068—Cleaning during device manufacture during, before or after processing of conductive layers, e.g. polysilicon or amorphous silicon layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
본 발명은 금속 계면의 파티클을 효과적으로 제어하여 후세정 효율을 높이며 결점을 최소화하도록 한 반도체 소자의 CMP후 세정방법에 관한 것으로서, 반도체 기판상에 금속막을 증착하고 CMP 공정으로 평탄화한 후 세정방법에 있어서, 상기 평탄화된 금속막의 표면에 발생한 파티클을 SC-1 용액으로 제거하는 제 1 단계와, 상기 제 1 단계후에 HF 용액을 이용하여 상기 금속막의 표면을 에치하는 제 2 단계와, 상기 제 2 단계후에 상기 금속막에 잔류한 파티클 및 금속오염 물질을 SC-1 용액으로 제거하는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
CMP, 세정
Description
도 1은 본 발명과 종래의 CMP후 금속 오염 특성을 나타낸 그래프
본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 관한 것으로, 특히 파티클(particle)을 효과적으로 제어하는데 적당한 반도체 소자의 CMP(Chemical Mechanical Polishing)후 세정방법에 관한 것이다.
반도체소자의 집적도가 증가할수록 다층 배선의 필요성은 더욱 증가하고 있고, 이러한 다층배선을 형성함에 있어서 하부층의 배선과 상부층의 배선을 절연시키기 위한 층간 절연층을 증착한 후 이 층간 절연층을 평탄화(Planarization)하기 위한 공정이 진행된다.
평탄화 방법으로는 붕소와 인이 도우프된 BPSG(Borophosphosilicate Glass) 리플로우(reflow) 방법, SOG(Spin On Glass) 에치백(etch-back) 방법, 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP)방법 등이 있다.
BPSG 리플로우 방법은 반도체 기판 표면에 BPSG막을 적층한 후 열처리하여 평탄화하는 방법이며, SOG 에치백 방법은 회로 패턴층이 형성된 절연층위에 SOG막을 추가로 도포한 후 에치백하여 평탄도를 개선하는 방법이다.
또한, CMP 방법은 단차를 가진 반도체 기판을 연마패드 위에 밀착시킨 후 연마제를 이용하여 반도체 기판을 연마함으로써 평탄화하는 방법으로써 낮은 온도에서 전체적인 평탄화를 실시할 수 있다는 장점을 가지고 있어 최근의 256메가 및 1기가 메모리 소자의 평탄화 방법으로 주목받고 있다.
CMP 공정에서의 연마 대상으로는 산화막(SiO2), 폴리실리콘막, 금속막 등 여러 종류가 있고, 연마제로는 화학적 식각 성분인 염기성 또는 산성 용액과 에칭 성분인 알루미나 또는 실리카를 혼합한 물질을 사용한다.
기본적으로 산화막 계열과 금속막 계열은 같은 시퀀스(sequence) 및 같은 장비로 CMP 공정이 진행되는데, 그 사용되는 슬러리(slurry)는 각각 다르다.
산화막 CMP 공정에서의 연마제로는 KOH와 같은 알칼리성 용액에 콜로이달 실리카(colloidal silica) 등을 분산시킨 슬러리를 사용하고, 금속 CMP 공정에서의 연마제로는 KIO3, AlO3 등의 슬러리를 사용한다.
보통 CMP 공정을 실시한 후 CMP 공정시 발생한 파티클(particle) 및 슬러리로 인한 잔유물(Residue)을 DDS(Double Sided brush Scrubber)로 제거하는데, 이때 산화막에 대해서는 DDS로 파티클과 잔유물을 제거할 수 있는데 비해 금속막은 충분히 제거되지 않아 반도체 기판상에 잔존하는 슬러리 및 금속오염물, 파티클 등을 제거할 수 있는 후세정(post cleaning)이 필요하게 되었다.
삭제
일반적으로, CMP 후 세정액으로는 탈 이온수(DI Water), SC-1(NH4OH : H2O2 : H2O의 조성물) 및 HF 용액 등이 주로 이용되고 있다.
삭제
삭제
그러나 종래의 반도체 소자의 CMP후 세정방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, SC-1 용액은 어느 정도 파티클을 감소시키는데 효과적이지만 표면에 흡착된 파티클은 전위차를 이용해 완전히 제거할 수 없고, CMP 공정에서 필연적으로 유기되는 금속 오염등의 문제를 해결할 수 없다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 금속 계면의 파티클을 효과적으로 제어하여 후세정 효율을 높이며 결점을 최소화하도록 한 반도체 소자의 CMP후 세정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자의 CMP후 세정방법은 반도체 기판 상부에 금속막을 증착하고 CMP 공정으로 평탄화한 후 세정방법에 있어서, 상기 평탄화된 금속막의 표면에 발생한 파티클을 SC-1 용액으로 제거하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계후에 HF 용액을 이용하여 상기 금속막의 표면을 에치하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계후에 상기 금속막에 잔류한 파티클 및 금속오염 물질을 SC-1 용액으로 제거하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 소자의 CMP후 세정방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 반도체 기판 상부에 금속막을 증착하고, CMP 공정으로 평탄화한 후 세정시에 SC-1 용액 + HF 용액 + SC-1 용액을 효과적으로 사용하여 파티클 및 금속오염을 제거한다.
먼저, 금속막의 CMP후 파티클의 흡착과 탈리에 깊은 관련이 있는 제타 포텐셜(zeta potenial)의 pH에 따른 변화를 살펴보면 다음과 같다.
우선 알칼리 용액에서는 금속막, 폴리 실리콘막, 산화막, 질화막 그리고 세정장비의 브러시(brush) 재질로 사용되는 PVA 브러쉬는 모두 음전위를 갖는다. 반면, 산성 용액에서는 PVA 브러쉬는 음전위로 전이되지만, 금속막, 폴리 실리콘막, 산화막 및 질화막은 양전위로 전이된다.
용액중에 있어서의 파티클 웨이퍼의 상호 작용에서 전기 이중층의 상호작용은 파티클과 웨이퍼의 제타 포텐셜의 관계에 관해 서로 같은 부호이면 척력이, 서로 다른 부호이면 인력이 작용한다.
따라서, 각 세정액에서의 파티클 웨이퍼의 제타 포텐셜 관계는 웨이퍼 표면에서의 파티클의 부착, 탈리에 중대한 요인으로 작용하게 되며 이에 대한 이해는 매우 중요하다.
본 발명에서는 우선 알칼리 용액인 SC-1 용액을 사용하여 금속막의 표면을 친수성으로 변화시키며 파티클과의 반발력을 이용하여 디펙트(Defect)를 제거한다.
이어, HF 용액을 이용하여 금속막의 표면을 에치하여 큰 파티클(large particle)을 제거하며 금속오염을 제거한다.
하지만, 전술한 바와 같이 HF 용액하에서는 금속막 계면과 슬러리 입자간의 인력이 작용하여 파티클의 탈리가 어렵게 된다. 또한 표면을 소수성으로 변화시켜 표면에 파티클의 흡착을 가져옴으로 HF 용액의 적용시간을 최적화하여야 한다.
이어, 다시 SC-1 용액을 사용하여 표면을 친수성으로 변화시키며 반발력에 의해 잔류하는 파티클을 제거한다.
이하, 표 1은 종래의 SC-1 용액만을 사용한 경우와 본 발명의 SC-1 + HF + SC-1 용액을 이용한 CMP후 세정한 결과를 나타낸다.
| 화학 시퀀스 | 토 탈 | 코딩 | 슬러리 잔류물 | 스크래치 | 마스크 에러 | 디펙트 |
| SC-1 | 2583 | 269 | 18 | 3 | 230 | 18 |
| SC-1+HF+SC-1 | 78 | 48 | 3 | 0 | 41 | 4 |
상기 표 1에서와 같이 본 발명에 의한 폴리 실리콘의 CMP후 세정방법의 SC-1과 SC-1 사이에 HF 세정을 적용할 경우 파티클과 스크레치가 종래보다 크게 감소함 을 볼 수 있다.
도 1은 본 발명과 종래의 CMP후 세정공정을 진행후의 금속오염 특성을 나타낸 그래프이다.
도 1에서와 같이, SC-1 + HF + SC-1의 복합 화학 스퀀스를 사용할 경우 가장 금속 오염이 적은 우수한 특성을 나타내고 있다.
즉, 일반적인 SC-1 세정만으로는 얻기 힘든 CMP후 세정 특성을 HF를 적용한 복합 세정 스퀀스를 적용하여 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 소자의 CMP후 세정방법은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, SC-1 + HF + SC-1의 복합 세정 스퀀스를 사용함으로써 SC-1 용액만으로는 얻기 힘든 큰 파티클, 금속오염을 효과적으로 제거할 수 있다.
Claims (2)
- 반도체 기판 상부에 금속막을 증착하는 단계;상기 금속막을 평탄화하기 위하여 CMP 공정을 실시하는 단계;상기 CMP 공정에 의해 상기 평탄화된 금속막의 표면에 발생한 파티클을 제거하기 위하여 SC-1 용액으로 제1 세정 공정을 실시하는 단계;상기 제 1 세정 공정에서 제거되지 않고 상기 금속막의 표면에 흡착되어 있는 파티클을 제거하기 위하여 상기 금속막의 표면이 식각되도록 HF 용액으로 제2 세정 공정을 실시하는 단계; 및상기 제 2 세정 공정 후에 상기 금속막에 잔류한 파티클 및 금속오염 물질을 제거하기 위하여 SC-1 용액으로 제3 세정 공정을 실시하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 CMP후 세정방법.
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000007505A KR100680408B1 (ko) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000007505A KR100680408B1 (ko) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010081604A KR20010081604A (ko) | 2001-08-29 |
| KR100680408B1 true KR100680408B1 (ko) | 2007-02-08 |
Family
ID=19647258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000007505A KR100680408B1 (ko) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | 반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100680408B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980056102A (ko) * | 1996-12-28 | 1998-09-25 | 김광호 | 웨이퍼 세정 방법 |
| KR19980054521A (ko) * | 1996-12-27 | 1998-09-25 | 김영환 | 반도체소자의 세정 방법 |
-
2000
- 2000-02-17 KR KR1020000007505A patent/KR100680408B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19980054521A (ko) * | 1996-12-27 | 1998-09-25 | 김영환 | 반도체소자의 세정 방법 |
| KR19980056102A (ko) * | 1996-12-28 | 1998-09-25 | 김광호 | 웨이퍼 세정 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010081604A (ko) | 2001-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6787473B2 (en) | Post-planarization clean-up | |
| KR100233349B1 (ko) | 금속 패턴 형성 방법 | |
| US5922136A (en) | Post-CMP cleaner apparatus and method | |
| CA2399282A1 (en) | Method for low temperature bonding and bonded structure | |
| US20010052351A1 (en) | Method for cleaning semiconductor wafer having copper structure formed thereon | |
| US20060094242A1 (en) | Chemical mechanical polishing method, and washing/rinsing method associated therewith | |
| US20030224958A1 (en) | Solutions for cleaning polished aluminum-containing layers | |
| KR100680408B1 (ko) | 반도체 소자의 화학 기계적 연마(ｃｍｐ)후 세정방법 | |
| US20030129846A1 (en) | Method for achieving a uniform material removal rate in a CMP process | |
| KR20030032305A (ko) | 화학적 기계적 연마 장치의 연마 플래튼 및 그를 이용한평탄화방법 | |
| KR100254567B1 (ko) | 반도체 장치의 콘택 플러그 형성 및 절연막 평탄화 방법 | |
| KR19980075804A (ko) | 반도체 장치의 평탄화 방법 | |
| KR19980083713A (ko) | 반도체 장치의 평탄화 방법 | |
| KR100190054B1 (ko) | 반도체 소자의 cmp후 세정방법 | |
| KR0175021B1 (ko) | 건식 식각제정에 의한 화학 기계적 연마의 오염 제거방법 | |
| KR20020048647A (ko) | 반도체소자의 세정 방법 | |
| KR0124635B1 (ko) | 반도체 소자의 평탄화방법 | |
| KR19990009543A (ko) | 반도체소자의 층간절연막 평탄화 방법 | |
| KR20040007876A (ko) | 반도체 소자 제조공정에서의 세정액 및 이를 이용한세정방법 | |
| KR100268800B1 (ko) | 접합형 soi기판의 제조방법 | |
| KR100807024B1 (ko) | 반도체 세정 방법 | |
| KR20020048646A (ko) | 반도체소자의 세정 방법 | |
| KR0165358B1 (ko) | 반도체소자의 층간절연층 평탄화방법 | |
| JPH08264534A (ja) | 配線形成方法 | |
| KR19980038011A (ko) | 웨이퍼 세정액 및 이를 이용한 웨이퍼 세정 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| AMND | Amendment | ||
| B701 | Decision to grant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110126 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |