KR101525152B1 - 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실란 화합물 또는 인 화합물을 포함하는 커패시터 코팅물질을 포함하는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물에 관한 것으로, 커패시터의 물에 대한 접촉각을 조정하여 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물에 관한 것이다.

Description

커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물{Coating Composition For CAPACITOR Anti-leaning}
본 발명은 반도체 커패시터에 사용될 수 있는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물에 관한 것이다.
오늘날 메모리 소자를 장착한 개인 휴대 장비와 개인용 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급으로 크기는 작으면서 대용량의 저장 능력과 고속으로 동작할 수 있는 반도체가 필수적이다. 이와 같은 요구에 부응하기 위하여 크기가 작고 제조 원가는 낮으면서 집적도나 신뢰도 및 데이터를 액세스(access)하는 전기적 특성은 향상된 고집적의 미세 반도체 소자를 제조하기 위한 공정 설비나 공정 기술의 개발이 절실히 요구된다.
그 중 반도체 소자의 구성 성분에 하나인 커패시터(capacitor)는 하부 전극용 저장전극 (storage node)과 플레이트 노드(plate node)용 상부전극 사이에 유전체막(dielectric)이 형성된 구조를 가진다. 반도체 소자의 고집적화를 위해서는 충분한 커패시터 정전용량을 확보할 수 있는 고용량의 커패시터를 제조해야 한다.
커패시터의 정전용량은 전극 표면적과 유전체막의 유전율에 비례하고, 전극들 간의 간격이나, 유전체막의 두께에 반비례한다, 따라서 충분한 커패시터 정전용량을 확보하기 위하여 유전율이 큰 유전체막을 사용하면서, 유전체막의 두께를 줄이고, 커패시터 저장전극의 표면적을 확대시키는 동시에 전극들 간의 거리를 축소하기 위한 다양한 방법이 개발되고 있다.
예컨대 커패시터 저장전극의 표면적을 확대하기 위하여 3차원 구조를 가지는 컨케이브형(concave type) 또는 실린더형(cylinder type) 커패시터가 개발되었으며, 최근에는 내부 면적만 노드 면적으로 사용하는 컨케이브형 커패시터보다 내부 면적은 물론 외부 면적까지 노드 면적으로 사용하는 실린더형 커패시터가 실제 양산 공정에 사용되고 있다.
상기 3차원 실린더형 커패시터의 제조 과정을 살펴보면 캐퍼시터 패턴 생성 후 커패시터 산화막을 건식 식각하여 트렌치를 형성하고 트렌치 내부에 저장 전극(11)을 형성한 후 HF 또는 NH4F 등을 포함하는 습식 케미컬(wet chemical)을 이용한 습식-딥 아웃(wet-dip out) 공정을 수행하여 커패시터 산화막을 모두 제거하게 된다.
이 과정에서 과거에는 커패시터의 아스펙트비(aspect ratio, 패턴의 가로 세로비)가 낮았을 때는 상기의 습식 방법으로 아무 문제가 없었으나 아스펙트비가 높아지면서 단순히 증류수로만 최종 세적할 경우 커패시터가 쓰러지는 현상이 발생하였다.
기판에 형성된 패턴의 쓰러짐을 유발하는 힘은 패턴 형성 공정 및 세정에 사용되는 물질이 패턴에 대해 가지는 표면 장력과 접촉각의 코사인(cos)값에 대해 비례하여 증가하므로 표면장력이 작을수록 힘은 작아지게 되는 원리를 적용하여 대안을 찾고자 하였으며 다음과 같은 방법들이 실제 적용되고 있다.
이와 같은 패턴의 무너짐 현상을 해결하기 위해 반도체 제조자들은 이소프로판올(isopropanol) 등의 알코올이나 계면활성제를 사용해서 패턴에 가해지는 표면장력을 낮추는 방법과 퍼캐시터에 브릿지(bridge)과 같은 지지대를 연결하거나 패턴을 다발로 묶어 패턴 자체의 지지력을 높이는 방법으로 해결을 하였다.
최근 반도체 제조 공정이 더 미세화됨에 따라 기존 공정대비 커패시터의 가로비는 작아지고 세로비는 커지게 되어 패턴의 아스펙트비가 50% 이상 급격히 증가하게 되어 상기에 소개한 방법으로 해결이 불가능하거나 지지대롤 세우는 비용이 급격히 증가하여 제조 비용 절감하면서도 이를 해결하기 위한 방법이 필요하게 되었다.
상기에서도 간단히 전술했지만, 커패시터 패턴이 무너지는 힘에 영향을 미치는 인자로는 세척액의 표면 장력(Γ), 저장전극의 높이(H)에 따른 종횡비, 저장전극 간 간격(D), 저장전극 너비(W) 및 저장전극과 세척액과의 접촉각(contact angle)(θ)을 들 수 있다.
커패시터 제조 공정에 있어 습식 공정의 마지막은 웨이퍼(wafer)를 스핀 드라이(spin dry)를 하게 되는데 상기의 이론은 낮은 표면장력의 세정제 사용하여 스핀 드라이시 세정액이 빠져나갈 때의 힘을 약하게 하는 것이 중요한 요소였지만 현재 개발되고 있는 커패시터는 에스펙트비가 너무 높아 어느 정도의 표면장력을 낮춰서 효과를 보는 것은 불가능하게 되었다. 액체 헬륨을 제외하고는 표면장력을 0 J/m2에 가깝게 낮추는 것은 불가능하며, 계면활성제를 포함하여 상용 가능한 물질들 중 낮은 표면장력 값은 15 J/m2 정도이며 이 값 또는 그 이상의 표면장력 값을 가지는 것을 최종 세정액으로 사용하는 것으로는 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 없다는 것은 수많은 실험을 통해 확인하였다.
즉, 표면장력을 제어해서 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있는 효과는 더 이상 기대할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 물과의 접촉각이 90°에 가깝게 되도록 하여 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 제공하고자 한다.
본 발며은 또한 물과의 접촉각이 90°에 가깝게 되도록 하여 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터를 제공하고자 한다.
이에 본 발명은 바람직한 제1 구현예로서, 인 화합물 또는 인 화합물과 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물이 함유된 커패시터 코팅물질을 포함하고, 상기 인 화합물은 모노-엔-디데실포스페이트(mono-n-didecyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 11-포스포노데카노익산(11-Phosphonoundecanoic acid), 헥사데실포스포노익산(Hexadecylphosphonic acid), 옥틸포스포노익산(Octylphosphonic acid), 테트라데실포스포노익산(Tetradecylphophonic acid), 탄소수가 8 ~ 18개인 포스페이트모노에스테르(phosphate monoester), 포스페이트 다이에스테르(phosphate diester) 및 라우릴포스페이트 중 선택되는 1종 이상이고, 상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터에서 물에 대한 접촉각이 105 ~ 120°인 것을 특징으로 하는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112012103291968-pat00001
여기서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 친수성기로서 탄소수가 1 내지 4인 알콕사이드기(alkoxide group) 또는 소수성기로서 탄소수가 2 내지 18인 아로마틱기(aromatic group), 아릴기(aryl group) 및 알킬기(alkyl group)이고,
R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수가 1 내지 4인 알콕사이드기이고,
R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수의 개수가 2 내지 18인 아로마틱(aromatic)을 포함하는 알킬기(alkyl group)이다.
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상기 구현예에 의한 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물은 상기 커패시터 코팅물질 1 내지 50중량%; 및 유기용매 50 내지 99중량%를 포함하는 것일 수 있다.
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상기 구현예에 의한 유기용매는 글리콜(glycol), 탄소수 4 내지 20개인 알킬렌 글리콜 에테르(glycol ether), 탄소수 4 내지 20개인 알킬렌 글리콜 알킬 에테르, 탄소수 1개 내지 10개인 알코올 및 탄소수 6 내지 10개의 탄화수소 용매 중 선택되는 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명은 또한 바람직한 제2 구현예로서, 상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터를 제공한다.
상기 구현예에 의한 커패시터는 물에 대한 접촉각이 80~140°인 것일 수 있다.
본 발명에 따른 커패시터 코팅용 조성물은 싱글(single) 습식 방식으로 기판상의 커패시터를 균일하게 코팅하므로써 반도체 기판을 최종 물로 세정 후 스핀 건조시 커패시터의 쓰러짐을 방지함으로써 반도체 제조 공정의 단계를 감소시켜, 생산량을 증가시킬 뿐만 아니라 반도체 제조 공정 비용과 노력을 절감할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 인 화합물 또는 인 화합물과 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물이 함유된 커패시터 코팅물질을 포함하고, 상기 인 화합물은 모노-엔-디데실포스페이트(mono-n-didecyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 11-포스포노데카노익산(11-Phosphonoundecanoic acid), 헥사데실포스포노익산(Hexadecylphosphonic acid), 옥틸포스포노익산(Octylphosphonic acid), 테트라데실포스포노익산(Tetradecylphophonic acid), 탄소수가 8 ~ 18개인 포스페이트모노에스테르(phosphate monoester), 포스페이트 다이에스테르(phosphate diester) 및 라우릴포스페이트 중 선택되는 1종 이상이고, 상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터에서 물에 대한 접촉각이 105 ~ 120°인 것을 특징으로 하는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물에 관한 것이다.
[화학식 1]
Figure 112012103291968-pat00004
여기서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 친수성기로서 탄소수가 1 내지 4인 알콕사이드기(alkoxide group) 또는 소수성기로서 탄소수가 2 내지 18인 아로마틱(aromatic)을 포함하는 알킬기(alkyl group)이고,
R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수가 1 내지 4인 알콕사이드기이고,
R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수가 2 내지 18인 아로마틱(aromatic)을 포함하는 알킬기(alkyl group)이다.
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본 발명은 커패시터에 가해지는 힘들의 요소, 더 구체적으로는 커패시터의 패턴에 가해지는 힘들의 요소 중 접촉각이 90°가 되면 코사인(cos)값이 0이 되어 패턴에 가해지는 힘도 0이 되므로 쓰러짐을 방지할 수 있다는 이론으로 기반으로, 패턴면을 코팅 처리하여 공정의 마지막에 사용되는 물과의 접촉시 패턴에서의 접촉각이 90°에 가깝게 되도록 하여 패턴이 쓰러지지 않도록 하는 커패시터의 패턴 처리 물질에 관한 것이며, 구체적으로는 커패시터를 코팅하기 위한 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물에 관한 것이다.
커패시터가 상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅될 경우, 커패시터, 예를 들어, 실린더형 커패시터를 제조하기 위한 세정 공정시에 물로 마지막 세정 처리 전에 커패시터를 균일하게 코팅하여 세정액으로 사용하는 물이 빠져나갈 때 힘을 최소화하여 패턴의 무너짐 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물은 커패시터에 적용시 물에 대한 접촉각이 90°에 가깝고, 300mm 웨이퍼의 미세한 커패시터 패턴 사이로 잘 퍼져나가고 균일하게 표면 처리가 될 수 있고, 물이나 알코올 등의 용매와 혼용성도 있어야 하지만, 커패시터와 결합력도 유지되어야 하며, 스핀 방식으로 사용 가능하며, 건조 후 자외선이나 플라즈마(plasma) 등의 건식 방법으로 완전 제거가 가능한 특성을 가진다.
상기의 조건들을 고려하여 본 발명에서 커패시터 처리액은 커패시터에 잘 부착되어 코팅 또는 표면 처리가 가능한 것으로 물과의 접촉각이 90°에 가깝게 할 수 있는 커패시터 코팅 물질을 포함할 수 있고, 또한, 상기 커패시터 코팅물질을 녹이거나 희석할 수 있는 용매를 포함할 수 있다.
일반적으로, 커패시터는 질화티탄(TiN)으로 친수성 무기물이어서 이를 소수성면으로 바꾸어 주어야 물과의 접촉각이 커지게 되므로, 본 발명에 따른 커패시터 코팅물질로는 분자 구조적으로 한쪽은 수산기(hydroxyl group)등의 친수성기을 가져 친수성의 무기물면과 잘 부착이 되어야 하고 한쪽은 알킬(alkyl) 또는 불화 탄소기 등의 소수성기를 가져 물에 대한 접촉각이 커지도록 한 것으로 커플링제(coupling agent), 계면활성제 등이 사용 가능하다.
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실란화합물의 예는 옥타데실트리메톡시실란(OTMS: Octadecyltrimethoxysilane), 옥타데실트리에톡시실란(OTES: Octadecyltriethoxysilane), 펜틸트리에톡시실란(PES: Pentyltriethoxysilane), 트리에톡시페닐실란(TPS: Triethoxyphenylsilane), 3-아미노프로필트리메톡시실란(3-APTMS: 3-Aminopropyltrimethoxysilane), 3-아미노프로밀디에톡시메틸실란(3-APDEMS: 3-Aminopropyldiethoxymethylsilane), 비닐트리메톡시실란(VTMS: Vinyltrimethoxysilane), 트리메톡시페닐아미노프로필실란(TEPAPS: Trimethoxy[-(phenylamino)propyl]silane), 3-트리메톡시실릴프로필아크릴레이트(3TMSPA: 3-(Trimethoxysilyl)propyl Acrylate), 트리메톡시프로필실란(TMProS: Trimethoxy(propyl)silane), 트리에틸실라놀(TES: Triethylsilanol), 3-머캅토프로필트리메톡시실란(3-MCTMS:(3-Mercaptopropyl)trimethoxysilane), 3-클로로프로필디메톡시메틸실란(3-CPDMMS:3-Chloropropyldimethoxymethylsilane), 3-2-아미노에틸아미노(32AEAPDMMS: 3-(2-Aminoethylamino)), 프로필디메톡시실란(Propyldimethoxymethylsilane), 트리에톡시비닐실란(TEVS:Triethoxyvinylsilane), 3-(트리에톡시실릴)프로필아이소시아네이트(3-TESPI:3-(Triethoxysilyl)propyl isocyanate), 트리에톡시실란(TEHS: Triethoxysilane), 트리에톡시메틸실란(TEHMS: Triethoxymethylsilane), 트리에톡시에틸실란(TEHES: Triethoxyethylsilane), 트리메톡시파라토실실란(TMPTS: Trimethoxy(p-tolyl)silane), 트리에톡시에틸실란(TEES:Triethoxy ethylsilane), 트리에톡시메틸실란(TEMS:Triethoxy methylsilane), 트리에톡시페닐실란(TEPS:Triethoxy phenylsilane), 엔-옥틸트리메톡시실란(nOTMS: n-octyltrimethoxysilane), 엔-옥틸트리에톡시실란(nOTES: n-octyltriethoxysilane), 트리에톡시-1에이치,1에이치,2에이치,2에이치-트리데카플루오로-엔-옥틸실란(TTFOS: triethoxy-1H,1H,2H,2H-tridecafluoro-n-octylsilane), 3-(2-아미노에틸아미노)프로필트리메톡시실란(APTMS: 3-(2-Aminoethylamino)propyltrimethoxysilane), 트리메톡시페닐실란(TMPS: trimethoxyphenylsilane), (3-머캅토프로필)트리에톡시실란(MTES: (3-mercaptopropyl)triethoxysilane), 3-클로로프로필트리에톡시실란(CPTES: 3-chloropropyltriethoxysilane), 디클로로디헥실실란(DCHS : Dichlorodihexylsilane), 디클로로메틸옥타데실실란(DCMOS : Dichloro(methyl)octadecylsilane), 디클로로도데실메틸실란(DCDDMS : Dichlorododecylmethylsilane), 3-글리시딜옥시프로필(디메톡시)메틸실란(3-GOPDMMS : 3-Glycidyloxypropyl(dimethoxy)-methylsilane) 3-글리시딜옥시프로필트리메톡시실란(3-GOPTMS : 3-Glycidyloxypropyl-trimethoxysilane), 비닐트리스(2-메톡시에톡시)실란(VT2MES : Vinyltris(2-methoxyethoxy)silane) 3-(2-아미노에틸아미노) 프로필디메톡시메틸실란(32AAPDMMA: 3-(2-Aminoethylamino)propyldimethoxymethylsilan) 2,2,4,4,6,6-헥사메틸시클로트리스실라잔(2,2,4,4,6,6 ? Hexamethylcyclotrisilazane), 1에이치,1에이치,2에이치,2에치이-퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(1H,1H,2H,2H ? Perfluorooctyltriethoxysilane)등과 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이다.
인화합물의 예는 모노-엔-디데실포스페이트(mono-n-didecyl phosphate),트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 11-포스포노데카노익산(11-Phosphonoundecanoic acid), 헥사데실포스포노익산(Hexadecylphosphonic acid), 옥틸포스포노익산(Octylphosphonic acid), 테트라데실포스포노익산(Tetradecylphophonic acid)와 탄소수가 8~18개인 포스페이트모노에스테르(phosphate monoester), 포스페이트 다이에스테르(phosphate diester)등과 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나인 것이다.
본 발명에 따른 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물은 상기 커패시터 코팅물질 1 내지 50중량%; 및 유기용매 50 내지 99중량%를 포함하는 것일 수 있다.
커패시터 코팅물질의 함량이 1 중량% 미만이면 커패시터 패턴의 코팅이 덜되어 패턴이 쓰러지는 문제점이 있고 50 중량% 초과이면 세정 후에도 코팅 물질들이 커패시터 패턴 사이에 남거나 실린더 내부를 막아 커패시터의 역할을 하지 못하게 하는 문제점이 있다.
커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 질화티타늄 재질의 커패시터에 코팅했을 때 이론적으로는 물에 대한 접촉각이 90°가 되어야 가해지는 힘이 없어지게 되지만 이는 코팅이 완료되고 건조된 상태의 질화티타늄 평판에서는 맞는 이론으로 추정될 뿐 실제 세정 공정에서는 연속으로 각기 다른 세정액이 공급되는 상황에서는 평판에서 접촉각이 80 ~ 140°정도를 보이는 커패시터 코팅물질들이 커패시터 쓰러짐을 방지할 수 있는 것이 실험적으로 확인되었다.
이는 커패시터 코팅물질이 커패시터 패턴에 코팅되는 정도 및 처리 시간, 처리 후 세정액인 물과의 혼용 등으로 인하여 평판과 패턴이 있는 질화티타늄 기판사이의 접촉각 차이로 추정하고 있다.
그러므로, 키패시터용 코팅 조성물로 질화티타늄 재질의 커패시터 평면 처리시 질화티타늄(TiN) 표면에서 물의 접촉각이 80~140°정도면 만족한다고 할 수 있다.
접촉각이 80°보다 작거나 140°가 넘게 되면 cosθ값이 커져 패턴에 가해지는 힘도 커지므로 커패시터의 패턴이 무너지게 되는 것으로 생각된다.
상기 커패시터 코팅물질은 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물 100중량%를 기준으로 하여 1 내지 50중량%의 함량으로 포함하는 것이다. 상기 커패시터 코팅물질 코팅 물질의 함량이 1중량% 미만인 경우 커패시터 면을 모두 코팅하지 못하거나 코팅에 소요되는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 대량으로 사용하는 단점이 있으며 50 중량%를 초과하는 경우 커패시터 면에 잔류물이 다량 존재하여 패턴의 쓰러점을 유발하거나 나중에 건식 방법으로 제거가 곤란해진다.
상기 용매는 조성물에 함량에 따라 용매를 포함할 수 있으며, 일부 용매는 코팅에 관여하여 커패시터와 물에 대한 접촉각에 영향을 미친다. 용매의 함량은 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물 100중량%를 기준으로 하여 50 내지 99중량%일 수 있으며, 50중량% 미만이면 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물의 사용감이 좋지 못하고, 99중량% 초과이면 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 대량으로 사용하게 되는 문제점이 있다.
상기에 언급했듯이 사용 가능한 용매는 유기용매로서, 글리콜(glycol), 탄소수 4 내지 20개인 알킬렌 글리콜 에테르(glycol ether)와 알킬렌 글리콜 알킬 에테르, 탄소수 1개 내지 10개인 알코올, 탄소수 6 내지 10개의 탄화수소 용매가 될 수 있다.
사용 가능한 용매의 예로는 트리(프로필렌글리콜)메틸에테르, 트리(프로필렌글리콜)모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노아이소부틸에테르, 디에틸렌글리콜디부틸에테르, 에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜아세테이트, 에틸린글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜부틸에테르, 트리프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜, 페트롤륨에테르, 민랄스프리츠, 에틸-3-에톡시프로피오네이트, 에틸-2-하이드록시프로파노에이드, 3-메톡시부틸아세테이트, 에틸락테이트, 시클로헥사논, 감마-부티로락톤, 메틸셀로솔브아세테이트, 부틸셀로솔브, 사이클로펜타논, 사이클로헥사논, 2-에톡시에탄올아세테이트, 아이소프로필알콜, 데칸, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 벤질알콜, 메시틸렌, 글리콜 등을 들 수 있다.
전술한 바와 같은 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 커패시터에 코팅함으로써, 물에 대한 접촉각이 80~140°인 커패시터를 제조하여 커패시터의 쓰러짐을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 않는다.
실시 예 1
2000mL 플라스크에 옥타데실트리메톡시실란 100ml, 이소프로필알코올 900ml 투입하고, 5시간 동안 기계교반을 실시한 후 각각 0.1㎛, 0.05㎛, 0.02㎛ 여과직경을 가진 여과기를 이용하여 3단으로 여과하여 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 제조하였다.
상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 이용하여 TiN 기판을 코팅 처리 후 물에 대한 접촉각을 측정하였다.
다음과 같은 처리 공정을 진행하여 커패시터 패턴이 있는 웨이퍼를 스핀 방식으로 처리하여 쓰러짐 여부를 확인하였다.
커패시터 세정 공정은 산화막과 저장전극이 형성된 반도체 기판을 불산 등의 식각액으로 1차 처리하여 커패시터 산화막을 제거한 다음, 물과 알코올로 식각액을 제거한 다음 상기 제조된 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅하고 마지막으로 물로 세정 후 스핀 방식으로 건조시켜 처리된 기판을 얻고, 이를 SEM(Hitachi S-4200 series)로 측정한 결과, 저장 전극의 붕괴 없이 커패시터 산화막이 모두 제거된 커패시터를 형성할 수 있었다.
커패시터의 크기가 가로 폭이 80nm, 세로 폭이 1300nm인 것이 나열되어 있는 기판을 대상물로 하였다.
실시 예 2
2000mL 플라스크에 비닐트리메톡시실란 100ml, 트리(프로필렌글리콜)메틸에테르 900ml 투입하고, 5시간 동안 기계교반을 실시한 후 각각 0.1㎛, 0.05㎛, 0.02㎛ 여과직경을 가진 여과기를 이용하여 3단으로 여과하여 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 얻고, TiN 기판을 코팅 처리 후 물에 대한 접촉각을 측정하였으며 실시예 1과 같은 방법과 동일하게 커패시터 패턴이 있는 웨이퍼를 처리하여 확인하였다.
실시예 3
2000mL 플라스크에 100ml, 헥사데실포스포노익산 100ml, 물 100ml, 다이에틸렌글리콜모노부틸에테르 800ml 투입하고, 5시간 동안 기계교반을 실시한 후 각각 0.1㎛, 0.05㎛, 0.02㎛ 여과직경을 가진 여과기를 이용하여 3단으로 여과하여 코팅 조성물을 얻고 TiN 기판을 코팅 처리 후 물에 대한 접촉각을 측정하였으며, 실시예 1과 같은 방법과 동일하게 커패시터 패턴이 있는 웨이퍼를 처리하여 확인였다.
실시예 4
2000mL 플라스크에 100ml, 라우릴 포스페이트 100ml, 물 100ml, 데칸 800ml 투입하고, 5시간 동안 기계교반을 실시한 후 각각 0.1㎛, 0.05㎛, 0.02㎛ 여과직경을 가진 여과기를 이용하여 3단으로 여과하여 코팅 조성물을 얻고 TiN 기판을 코팅 처리 후 물에 대한 접촉각을 측정하였으며, 실시예 1과 같은 방법과 동일하게 커패시터 패턴이 있는 웨이퍼를 처리하여 확인였다.
실시예 5
2000mL 플라스크에 100ml, 옥타데실트리메톡시실란 10ml, 헥사데실포스포노익산 150ml 물 100ml, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르 840ml 투입하고, 5시간 동안 기계교반을 실시한 후 각각 0.1㎛, 0.05㎛, 0.02㎛ 여과직경을 가진 여과기를 이용하여 3단으로 여과하여 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물을 얻고 TiN 기판을 코팅 처리 후 물에 대한 접촉각을 측정하였으며, 실시예 1과 같은 방법과 동일하게 커패시터 패턴이 있는 웨이퍼를 처리하여 확인였다.
비교예
커패시터 세정 공정은 산화막과 저장전극이 형성된 반도체 기판을 불산 등의 식각액으로 1차 처리하여 커패시터 산화막을 제거한 다음, 물로 세정 후 스핀 방식으로 건조시켜 처리된 기판을 얻고, 이를 SEM(Hitachi S-4200 series)로 측정한 결과, 커패시터 산화막은 제거가 되었으나 커패시터가 쓰러져 있음을 확인하였다.
실시예 1 ~5 및 비교예의 결과를 아래 표에 나타내었다.
접촉각(θ) 패턴 쓰러짐 여부(쓰러짐 X, 안 쓰러짐 O)
실시예1 81 ○
실시예2 101 ○
실시예3 108 ○
실시예4 122 ○
실시예5 105 ○
비교예 20 X

Claims (6)

  1. 인 화합물 또는 인 화합물과 하기 화학식 1로 표시되는 실란 화합물이 함유된 커패시터 코팅물질 1 내지 50중량%; 및 유기 용매 50 내지 99중량%를 포함하고,

    [화학식 1]
    Figure 112015004221111-pat00007

    여기서, R1, R2, R3 및 R4는 각각 친수성기로서 탄소수 1 내지 4인 알콕사이드기(alkoxide group) 또는 소수성기로서 탄소수 2 내지 18인 아로마틱(aromatic)을 포함하는 알킬기(alkyl group)이고,
    R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수 1 내지 4인 알콕사이드기이고,
    R1, R2, R3 및 R4 중 적어도 하나는 탄소수가 2 내지 18인 아로마틱(aromatic)을 포함하는 알킬기(alkyl group)이며,
    상기 인 화합물은 모노-엔-디데실포스페이트(mono-n-didecyl phosphate), 트리부틸포스페이트(Tributyl phosphate), 11-포스포노데카노익산(11-Phosphonoundecanoic acid), 헥사데실포스포노익산(Hexadecylphosphonic acid), 옥틸포스포노익산(Octylphosphonic acid), 테트라데실포스포노익산(Tetradecylphophonic acid), 탄소수가 8 ~ 18개인 포스페이트모노에스테르(phosphate monoester), 포스페이트 다이에스테르(phosphate diester) 및 라우릴포스페이트 중 선택되는 1종 이상이고,
    상기 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터에서 물에 대한 접촉각이 105 ~ 120°인 것을 특징으로 하는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유기용매는 글리콜(glycol), 탄소수 4 내지 20인 알킬렌 글리콜 에테르(glycol ether), 탄소수 4 내지 20인 알킬렌 글리콜 알킬 에테르, 탄소수 1개 내지 10인 알코올 및 탄소수 6 내지 10의 탄화수소 용매 중 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물.
  5. 제1항 및 제4항 중 어느 한 항의 커패시터 쓰러짐 방지용 코팅 조성물로 코팅된 커패시터.
  6. 삭제
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