KR102084164B1 - 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정 - Google Patents

반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR102084164B1
KR102084164B1 KR1020180026276A KR20180026276A KR102084164B1 KR 102084164 B1 KR102084164 B1 KR 102084164B1 KR 1020180026276 A KR1020180026276 A KR 1020180026276A KR 20180026276 A KR20180026276 A KR 20180026276A KR 102084164 B1 KR102084164 B1 KR 102084164B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substituted
unsubstituted
group
composition
formula
Prior art date
Application number
KR1020180026276A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190105770A (ko
Inventor
김병수
진규안
오준록
Original Assignee
에스케이씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이씨 주식회사 filed Critical 에스케이씨 주식회사
Priority to KR1020180026276A priority Critical patent/KR102084164B1/ko
Priority to CN201910161444.6A priority patent/CN110229720B/zh
Priority to JP2019039331A priority patent/JP6839726B2/ja
Priority to TW108107298A priority patent/TWI746935B/zh
Priority to US16/293,476 priority patent/US10968390B2/en
Publication of KR20190105770A publication Critical patent/KR20190105770A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102084164B1 publication Critical patent/KR102084164B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/02—Inorganic compounds
    • C11D7/04—Water-soluble compounds
    • C11D7/08—Acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C09K13/04—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid
    • C09K13/06—Etching, surface-brightening or pickling compositions containing an inorganic acid with organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D11/00—Special methods for preparing compositions containing mixtures of detergents ; Methods for using cleaning compositions
    • C11D11/0005—Special cleaning or washing methods
    • C11D11/0011—Special cleaning or washing methods characterised by the objects to be cleaned
    • C11D11/0023—"Hard" surfaces
    • C11D11/0047—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/02—Inorganic compounds ; Elemental compounds
    • C11D3/04—Water-soluble compounds
    • C11D3/042—Acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16—Organic compounds
    • C11D3/162—Organic compounds containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/16—Organic compounds
    • C11D3/20—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D3/00—Other compounding ingredients of detergent compositions covered in group C11D1/00
    • C11D3/43—Solvents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/02—Inorganic compounds
    • C11D7/04—Water-soluble compounds
    • C11D7/10—Salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/26—Organic compounds containing oxygen
    • C11D7/265—Carboxylic acids or salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/22—Organic compounds
    • C11D7/34—Organic compounds containing sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
    • C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
    • C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
    • C11D7/50—Solvents
    • C11D7/5004—Organic solvents
    • C11D7/5022—Organic solvents containing oxygen
    • 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
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02052—Wet cleaning only
    • 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
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02054—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process combining dry and wet cleaning steps
    • 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
    • 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic System
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/18—Compounds having one or more C—Si linkages as well as one or more C—O—Si linkages
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04—Polysiloxanes
    • C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
    • C08G77/18—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups to alkoxy or aryloxy groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L83/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K13/00—Etching, surface-brightening or pickling compositions
    • C11D2111/22—

Abstract

무기산 또는 유기산을 포함하는 제1 성분; 및 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 제2 성분을 포함하는 반도체 공정용 조성물과 이를 이용하여 유기물 또는 무기물을 선택적으로 세정하는 단계; 또는 제거하는 단계;를 포함하는 반도체 공정을 제공한다.

Description

반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정 {COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR PROCESS AND SEMICONDUCTOR PROCESS}
반도체 공정에 적용되는 조성물과 이를 이용한 반도체 공정에 관한 것이다.
반도체는 실리콘(Si) 또는 갈륨비소(GaAs) 등을 기본 재료로 하여 만들어진 웨이퍼 상에 다양한 공정으로 패턴을 형성하여 제조된다. 이러한 반도체가 제조되는 공정은 다단계로 이루어지며, 그 과정에서 다양한 유기물 또는 무기물이 사용된다. 구체적으로, 반도체 공정은 웨이퍼 제조 공정, 산화 공정, 노광 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 증착 공정, 연마 공정, 세정 공정 등의 단계들을 포함한다.
구체적으로, 웨이퍼 제조 공정은 규석이나 규산염 형태로 존재하는 실리콘을 다결정 실리콘으로 가공한 후, 물리적 정제 방법을 사용하여 단결정 실리콘으로 가공한다. 이러한 단결정 실리콘을 성장시켜 원기둥 형태의 잉곳(ingot)을 제조하고, 이를 얇게 잘라 표면을 연마해주면 원판 형태의 웨이퍼가 제조된다.
산화 공정은 웨이퍼를 산화시켜 표면에 실리콘 산화막을 형성하는 공정이다. 웨이퍼 표면에 형성된 산화막은 확산 공정에서 보호막의 역할을 수행하고, 표면의 보호와 안정화 역할을 수행하며, 표면의 전기적 절연성을 확보시키는 등의 역할을 수행한다.
노광 공정은 회로의 이미지를 가진 마스크(mask)를 이용하여 웨이퍼 표면에 회로 패턴을 형성하는 공정이다. 웨이퍼 표면에 포토레지스트(Photoresist)를 얇게 도포하여 감광막을 형성하고, 노광 장비를 사용해 빛을 쐬어주어 웨이퍼 상에 회로를 형성한다. 감광막은 식각 공정, 이온 주입 공정 등에서 보호막의 역할을 수행할 수도 있다. 이러한 노광 공정은 빛을 이용하는 것 이외에, 전자빔을 이용하거나 X 광선을 이용하여 수행될 수도 있다.
식각 공정은 노광 공정에서 감광막 패턴을 형성한 웨이퍼 표면을 선택적으로 제거하는 공정이다. 식각 공정은 습식(wet) 공정과 건식(dry) 공정으로 구분되며, 습식(wet) 공정은 식각액을 이용해 식각하는 공정이고, 건식(dry) 공정은 플라즈마, 스퍼터, 이온빔 등을 이용하여 식각하는 공정이다.
이온 주입 공정은 웨이퍼에 도펀트(dopant) 이온을 주입하여 반도체 상태로 만드는 공정이다. 웨이퍼는 순수한 상태에서 전기가 흐르지 않으나, 이온 주입 공정을 통해 이온이 주입되면 전기가 흐르는 성질을 갖게 된다.
증착 공정은 웨이퍼에 전기적 특성을 띄는 물질을 증착하는 공정이다. 증착 방법으로는 화학적 기상 증착(Chemical Vapor Deposition, CVD) 또는 물리적 기상 증착(Physical Vapor Deposition, PVD) 등의 방법이 사용될 수 있다.
연마 공정은 거친 웨이퍼 표면을 연마하여 경면 평탄화 영역을 형성하는 공정이다. 연마 공정은 화학적 및/또는 기계적 방법을 이용하여 수행되며, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 지칭되기도 한다. CMP 공정 중에는 화학적인 작용과 물리적인 작용이 동시에 적용되어 웨이퍼 표면이 연마된다.
세정 공정은 웨이퍼의 불순물을 제거하는 일체의 공정을 지칭한다. 세정 공정을 통해 웨이퍼 표면에서 불필요한 유기물 또는 무기물이 제거되며, 이로써 후속 공정을 용이하게 수행할 수 있다.
이와 같은 다양한 반도체 공정들을 필요에 따라 적절한 순서로 설계하여 다양한 기능을 가진 양질의 반도체를 제조할 수 있다. 또한, 이러한 반도체 공정 중에 각종 조성물이 사용되며, 이러한 조성물에 따라 공정 효율, 최종 물성 등이 달라지기 때문에, 각 목적에 적합한 조성물을 설계하는 것이 중요한 과제 중 하나이다.
본 발명의 일 구현예는 반도체 공정에 적용되어 우수한 표면 물성을 나타내는 웨이퍼를 제공하기 위한 반도체 공정용 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 수행되는 반도체 공정을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 무기산 또는 유기산을 포함하는 제1 성분; 및 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 제2 성분을 포함하고,
[화학식 1]
Figure 112018022503623-pat00001
상기 화학식 1에서, A는 C1-C30 지방족 모이어티(moiety), C6-C30 방향족 모이어티, 보론(B) 모이어티, 아민 모이어티 중에서 선택되고, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐기 중에서 선택되며,
R1 내지 R3 중 적어도 하나는 C1-C30 알콕시기이고,
n은 2 내지 6의 정수인, 반도체 공정용 조성물을 제공한다.
상기 반도체 공정용 조성물은 특정 성분을 적절히 배합한 조성물로서 제조 목적에 부합하는 반도체 공정에 적용되어 우수한 기능을 수행할 수 있고, 이를 통해 제조된 반도체는 향상된 품질을 나타낼 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 '모이어티(moiety)'는 해당 화학 구조 또는 해당 원소를 적어도 일부 포함하는 전체 구조를 지칭한다.
또한, 본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
또한, 본 명세서에서 "치환된"이라는 것은 특별한 기재가 없는 한, 중수소, 할로겐기(-F, -Cl, -Br, -I), 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 히드라진기, 히드라존기, 에스테르기, 케톤기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 알킬기, 치환 또는 비치환된 알케닐기, 치환 또는 비치환된 알키닐기, 치환 또는 비치환된 알콕시기, 치환 또는 비치환된 지환족 유기기, 치환 또는 비치환된 헤테로고리기, 치환 또는 비치환된 아릴기 및 치환 또는 비치환된 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 치환기로 치환된 것을 의미하고, 상기 열거된 치환기들은 서로 연결되어 고리를 형성할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성 요소들은 상기 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로 구별하는 목적으로만 사용된다.
일 구현예에서, 무기산 또는 유기산을 포함하는 제1 성분; 및 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 제2 성분을 포함하는 반도체 공정용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112018022503623-pat00002
이때, 화학식 1에서, A는 C1-C30 지방족 모이어티(moiety), C6-C30 방향족 모이어티, 보론(B) 모이어티, 아민 모이어티 중에서 선택된다.
또한, R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐기 중에서 선택된다.
또한, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 C1-C30 알콕시기이고, n은 2 내지 6의 정수이다.
상기 반도체 공정용 조성물은 상기 제1 성분 및 상기 제2 성분을 포함함으로써 특정 재질의 성분에 대한 식각, 제거, 또는 세정 기능을 확보할 수 있고, 그 결과, 이를 적절한 반도체 공정에 적용하여 향상된 품질의 반도체를 제조할 수 있다.
상기 화학식 1의 A는 발라스트(ballast) 구조의 코어이다. 상기 '발라스트(ballast)' 구조란, 2 이상의 작용기가 치환될 수 있는 화학적 구조를 의미한다.
상기 화학식 1에 있어서, 상기 A가 지방족 모이어티(moiety)인 경우, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기 중에서 선택될 수 있다.
즉, 상기 화학식 1에서 n이 2 내지 6의 정수이므로, 상기 A가 지방족 모이어티인 경우, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 C1-C30 알칸(alkane), C3-C30 시클로알칸(cycloalkane), C2-C30 헤테로시클로알칸(hetero cycloalkane), C2-C30 알켄(alkene), C3-C30 시클로알켄(cycloalkane), C2-C30 헤테로시클로알켄(hetero cycloalkane), C2-C30 알킨(alkyne) 중에서 선택된 하나의 화합물에 있어서, 적어도 2 내지 6개의 수소가 하기 화학식 2의 작용기로 치환된 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112018022503623-pat00003
상기 화학식 2에서, *는 A와의 결합 위치를 나타내며, 상기 R1 내지 R3 는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 시클로알킬기, 상기 시클로알케닐기, 상기 헤테로시클로알킬기 및 상기 헤테로시클로알케닐기의 경우에는 접합 고리(fused ring) 형태, 스파이로 고리(spiro ring) 형태, 다리 걸침 고리 (bridged ring) 형태 등의 다환 고리(polycyclic ring) 형태를 모두 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
상기 화학식 1에 있어서, A가 방향족 모이어티(moiety)인 경우, 상기 A는 치환 또는 비치환된 C6-C30 방향족 고리기; 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 방향족 고리기 중에서 선택될 수 있다.
즉, 상기 화학식 1에서 n이 2 내지 6의 정수이므로, 상기 A가 방향족 모이어티인 경우, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 C6-C30 방향족 화합물 또는 C4-C30 헤테로 방향족 화합물에 있어서, 적어도 2 내지 6개의 수소가 상기 화학식 2의 작용기로 치환된 화합물일 수 있다.
또한, 상기 방향족 고리기 및 상기 헤테로 방향족 고리기의 경우에는 접합 고리(fused ring) 형태 등의 (polycyclic ring) 형태를 모두 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
상기 화학식 1에 있어서, 상기 A가 보론(B) 모이어티인 경우 상기 n은 2 내지 3의 정수일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 보론에 상기 화학식 2의 작용기가 2개 또는 3개 결합된 화합물일 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 A가 아민 모이어티이고, 상기 n은 2 내지 3의 정수일 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 아민 화합물의 말단에 상기 화학식 2의 작용기가 2개 또는 3개 결합된 화합물일 수 있다.
일 구현예에서, 상기 화학식 1의 A는 하기 식 1-1 내지 1-5로 표시되는 화학 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 화합물은 하기 식 1-1 내지 1-5로 표시되는 화학 구조에서 *로 표시되는 위치 중 적어도 2 이상의 위치에 상기 화학식 2의 작용기가 결합된 구조일 수 있다.
Figure 112018022503623-pat00004
상기 식 1-5에서 R5 및 R6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐렌기 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 식 1-5에서 R4는 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기 중에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 식 1-5에서 x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수, 예를 들어, 1 내지 10의 정수, 예를 들어, 1 내지 5의 정수일 수 있다.
이때, 상기 A의 *로 표시되는 위치 중에서 상기 화학식 2의 작용기와 결합하지 않은 위치에는 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기; 및 아민기 중에서 선택된 하나가 위치할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 화학식 1에 있어서, A는 상기 화학식 2의 작용기와 결합함에 있어서 -O- 결합을 매개로 하지 않는다. 즉, 상기 화학식 1에서, A는 Si가 연결되는 부분에 -O- 구조를 갖지 않는다. 이로써, 상기 화학식 1의 실리콘 화합물은 조성물 내에서 벌크(bulk)한 구조를 유지할 수 있고, 그 결과, 상기 반도체 공정용 조성물은 우수한 반응성을 나타낼 수 있다.
일 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 상기 식 1-3의 구조이고, R1 내지 R3는 각각 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되며, n이 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-2의 구조이고, R1 내지 R3는 각각 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되며, n이 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-1의 구조이고, R1 내지 R3는 각각 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되며, n은 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-1의 구조이고, R1 내지 R3는 각각 할로겐기 중에서 선택되며, n은 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-1의 구조이고, R1 및 R2가 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고, R3가 C1-C10 알킬기이고, n은 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-5의 구조이고, n이 2이며, R1 내지 R3는 각각 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고, R4는 수소이고, R5 및 R6는 각각 C1-C5 알킬렌기 중에서 선택되는 화합물일 수 있다.
또 다른 구현예에서, 상기 실리콘 화합물은 상기 화학식 1에서 A가 식 1-4의 구조이고, R1 및 R2가 C1-C5 알콕시기 중에서 선택되고, n은 2 또는 3인 화합물일 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은 상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 서로 반응하여 생성된 반응 생성물을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 반도체 공정용 조성물을 반도체 공정에 적용함에 있어서, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분을 각각 순차적으로 적용할 수도 있고, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분을 우선적으로 혼합한 후에 적용할 수도 있다.
상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 각각 순차적으로 반도체 공정에 적용된 경우에는, 두 성분의 반응 생성물이 반도체 공정 중에 형성되어 상기 반도체 공정용 조성물 내에 포함되게 된다. 한편, 상기 제1 성분과 상기 제2 성분이 우선적으로 혼합된 후에 반도체 공정에 적용된 경우에는, 두 성분의 반응 생성물이 반도체 공정 적용 전에 이미 상기 반도체 공정용 조성물 내에 형성된 상태일 수도 있고, 상기 반도체 공정용 조성물을 반도체 공정에 적용한 후에 특정 온도 조건에서 반응 생성물이 형성될 수도 있다.
한편, 상기 반도체 공정용 조성물이 반도체 공정에 적용되는 경우, 상기 반도체 공정의 구체적인 공정 조건에 따라, 상기 제1 성분끼리 반응하거나, 상기 제2 성분끼리 반응하는 것이 가능할 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 공정용 조성물은 상기 제1 성분끼리 반응한 반응 생성물; 또는 상기 제2 성분끼리 반응한 반응 생성물을 더 포함할 수도 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은 용도에 따라 용매를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 용매는 물 또는 극성 유기 용매를 포함할 수 있다. 이때, 상기 반도체 공정용 조성물은 비극성 유기 용매를 사용하는 경우에 비하여, 세정 또는 제거 효과가 높은 이점을 갖는다.
일 구현예에서, 상기 극성 유기 용매는 알코올(alcohol), 글리콜(glycol), 락톤(lactone), 락탐(lactam), 설폭사이드(sulfoxide), 설폰(sulfone), 아미드(amide), 우레아(urea),이미다졸리디논(imidazolidinone), 니트릴(nitrile), 피롤리돈(pyrrolidone) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물 중의 상기 용매의 함량은, 용매를 제외한 성분들의 전체 함량과 용매의 함량의 합이 총 100중량%가 되는 범위에서 결정될 수 있다.
상기 제1 성분은 상기 반도체 공정용 조성물에 있어서 산화 작용을 수행하는 산 성분으로서, 무기산, 유기산 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 반도체 공정용 조성물 중의 상기 제1 성분은 약 50중량% 내지 약 99중량%, 예를 들어, 약 50중량% 내지 약 90중량%, 예를 들어, 약 70중량% 내지 약 90중량%, 예를 들어, 약 75중량% 내지 약 90중량%, 예를 들어, 약 75중량% 내지 약 85중량%일 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 공정용 조성물은 식각 및 제거 용도로 사용되기에 적합할 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 반도체 공정용 조성물 중의 상기 제1 성분은 약 0.5중량% 내지 약 30중량%, 예를 들어, 약 0.5 중량% 내지 약 10중량%, 예를 들어, 약 0.5중량% 내지 약 5중량%일 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 공정용 조성물은 세정 용도로 사용되기에 적합할 수 있다.
구체적으로, 상기 무기산은 황산, 질산, 인산, 규산, 붕산, 염산, 불산 과염소산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유기산은 아세트산, 포름산, 글루콘산, 젖산, 옥살산, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 제1 성분은 황산, 인산, 불산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 제1 성분이 황산을 포함하는 경우 유기물의 제거 기능이 향상될 수 있고, 불산을 포함하는 경우 세정 기능이 향상될 수 있으며, 인산을 포함하는 경우 금속 질화막 제거 기능이 향상될 수 있다.
상기 제2 성분은 상기 반도체 공정 중에 특정 성분에 대한 보호막을 형성하거나, 특정 성분의 식각 또는 제거를 돕는 역할을 한다.
상기 반도체 공정용 조성물 중의 상기 제2 성분은 약 0.001중량% 초과, 약 2 중량% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 0.01중량% 내지 약 1중량%일 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은, 용도 및 목적에 따라, 각종 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 첨가제는 계면활성제, 부식방지제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
보다 구체적으로, 상기 반도체 공정용 조성물은 첨가제로서 과산화수소, 과황산염, 고리형 아민 화합물, 불화암모늄 화합물, 전이금속염, 칼륨 화합물, 우레아 플루오라이드 등을 포함할 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은 전술한 바에 따른 조성에 따라 반도체 공정에 적용하기 적합한 물성을 갖는다. 구체적으로, 상기 반도체 공정용 조성물은 금속막 또는 금속 산화물막에 대한 활성이 특정 조건을 만족할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 반도체 공정용 조성물은 금속산화막에 대한 금속질화막의 식각 선택비가 100 이상일 수 있고, 예를 들어, 100 내지 700일 수 있고, 예를 들어, 200 내지 700일 수 있고, 예를 들어, 300 내지 700일 수 있다. 이에 따라, 상기 반도체 공정용 조성물은 반도체 공정 중에 이러한 선택적 활성이 필요한 곳에 다양하게 활용될 수 있다.
또한, 상기 반도체 공정용 조성물은 금속막에 대한 금속질화막의 식각 선택비가 200 이상일 수 있고, 예를 들어, 200 내지 700일 수 있고, 예를 들어, 300 내지 700일 수 있다.
상기 '식각 선택비'는 후술하는 바와 같이, 약 150℃ 내지 약 200℃의 온도 조건에서 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 금속막, 금속산화막, 금속질화막 각각에 대해 식각 공정을 수행하였을 때 식각 속도의 상호 비를 의미한다.
다른 구현예에서, 상기 반도체 공정용 조성물을 이용한 반도체 공정을 제공한다.
구체적으로, 상기 반도체 공정은 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 선택적으로 세정하는 세정 공정; 또는 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 선택적으로 제거하는 제거 공정;을 포함한다.
상기 반도체 공정은 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하는 세정 공정; 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하는 제거 공정; 또는 이들 모두를 포함할 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은 상기 세정 공정 또는 상기 제거 공정에서 특정 유기물 또는 특정 무기물을 선택적으로 세정하거나 제거하는 용도로 사용될 수 있다. 상기 반도체 공정용 조성물은 특정 유기물 또는 특정 무기물에 대해 특징적인 반응성을 나타내기 때문에 이를 이용하여 선택적인 세정/제거가 가능할 수 있다.
구체적으로, 상기 세정 공정 또는 상기 제거 공정은 각각 금속; 상기 금속을 함유하는 유기물; 또는 상기 금속의 산화물을 제외한 성분을 선택적으로 세정하거나 제거하는 공정일 수 있다.
이때, 상기 금속은 게르마늄(Ge), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물은 상기 금속으로 이루어진 막질, 상기 금속을 함유하는 유기물로 이루어진 막질 또는 상기 금속의 산화물로 이루어진 막질에 대하여 보호막을 형성하므로 이를 제외한 주변의 다른 성분들을 제거하거나 세정할 수 있다.
예를 들어, 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 선택적으로 제거되는 무기물은 금속 질화막 또는 금속 질화막의 변성물질을 포함할 수 있다. 또한, 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 선택적으로 제거되는 유기물은 아크릴 수지, 우레탄 수지 등을 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 상기 반도체 공정은 반도체의 제조 공정일 수 있다. 상기 반도체 제조 공정은, 일반적으로, 산화 공정, 노광 공정, 식각 공정, 이온 주입 공정, 증착 공정, 연마 공정, 세정 공정, 애싱(ashing) 공정 등을 포함한다.
이때, 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 상기 유기물 또는 무기물을 선택적으로 세정하는 단계는, 이온 주입 공정, 식각 공정, 애싱 공정 중 선택된 적어도 하나의 공정 중에 수행될 수 있다.
즉, 반도체를 제조하는 과정에서 이온 주입 공정, 식각 공정 및 애싱 공정 각각의 전, 후 및/또는 중에 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 세정하는 공정을 수행할 수 있다.
상기 이온 주입 공정은 웨이퍼에 도펀트(dopant) 이온을 주입하여 반도체 상태로 만드는 공정이고, 상기 식각 공정은 노광 공정에서 감광막 패턴을 형성한 웨이퍼 표면을 선택적으로 제거하는 공정이며, 상기 애싱 공정은 포토레지스트를 제거할 때, 변성된 레지스트 물질을 탄화시킨 후 제거하는 공정이다.
각 공정에 있어서, 불필요한 성분을 세정하되 상기 금속, 금속을 포함하는 유기물 또는 금속의 산화물 등으로 이루어진 부분은 손상시키지 않을 필요가 있는 경우 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 세정 공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 상기 유기물 또는 무기물을 선택적으로 제거하는 단계는, 노광 공정, 증착 공정 또는 식각 공정 중 선택된 적어도 하나의 공정 중에 수행될 수 있다.
즉, 반도체를 제조하는 과정에서 노광 공정, 증착 공정 및 식각 공정 각각의 전, 후 및/또는 중에 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 제거하는 공정을 수행할 수 있다.
상기 노광 공정은 회로의 이미지를 가진 마스크(mask)를 이용하여 웨이퍼 표면에 회로 패턴을 형성하는 공정이고, 상기 증착 공정은 웨이퍼 상에 전기적 특성을 띄는 물질을 증착하는 공정이다.
각 공정에 있어서, 불필요한 성분을 제거하되 상기 금속, 금속을 포함하는 유기물 또는 금속의 산화물 등으로 이루어진 부분은 손상시키지 않을 필요가 있는 경우 상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 제거 공정을 수행할 수 있다.
상기 반도체 공정용 조성물을 이용하여 상기 유기물 또는 무기물을 선택적으로 세정하거나, 제거하는 단계는 각각 약 20℃ 내지 약 300℃, 예를 들어, 약 20℃ 내지 약 70℃, 예를 들어, 약 150℃ 내지 약 180℃의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 공정 온도는 상기 반도체 공정용 조성물의 제1 성분 및 제2 성분의 비점 등에 의해 적절히 설정될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
마그네틱 바(magnetic bar)가 설치되어 있는 각각의 실험용 비커에 상기 제1 성분, 제2 성분, 용매 및 첨가제를 하기 표 1에 기재한 바와 같은 조성으로 첨가한 후, 상온에서 4시간 동안 500rpm의 속도로 교반하여 반도체 공정용 조성물을 제조하였다.
제1 성분 제2 성분 첨가제 용매
종류 함량 종류 함량 종류 함량 종류 함량
실시예 1 A-1 0.5 B-1 0.01 - - D-1 Balance
실시예 2 A-1 0.5 B-1 0.5 - - D-1 Balance
실시예 3 A-1 0.5 B-2 0.02 - - D-1 Balance
실시예 4 A-1 0.5 B-2 0.1 - - D-1 Balance
실시예 5 A-1 0.5 B-2 0.1 C-1 2.5 D-1 Balance
실시예 6 A-2 1 B-3 0.05 - - D-1 Balance
실시예 7 A-2 1 B-4 0.05 - - D-1 Balance
실시예 8 A-2 5 B-5 0.05 - - D-1 Balance
실시예 9 A-2 5 B-6 0.05 - - D-1 Balance
실시예 10 A-2 5 B-7 0.05 - - D-1 Balance
실시예 11 A-2 5 B-8 0.05 - - D-1 Balance
실시예 12 A-3 5 B-6 0.01 - - D-1 Balance
실시예 13 A-3 10 B-7 0.01 - - D-2 Balance
실시예 14 A-3 30 B-8 0.01 - - D-3 Balance
실시예 15 A-4 5 B-3 0.01 - - D-1 Balance
실시예 16 A-4 10 B-4 0.01 - - D-1 Balance
실시예 17 A-4 10 B-5 0.01 C-1 1 D-1 Balance
실시예 18 A-5 85 B-1 0.01 - - D-1 Balance
실시예 19 A-5 85 B-1 0.1 - - D-1 Balance
실시예 20 A-5 85 B-2 0.1 - - D-1 Balance
실시예 21 A-5 85 B-6 0.1 - - D-1 Balance
실시예 22 A-5 85 B-6 1 - - D-1 Balance
실시예 23 A-5 85 B-7 0.1 - - D-1 Balance
실시예 24 A-5 85 B-8 0.1 - - D-1 Balance
비교예 1 A-1 0.5 - - - - D-1 Balance
비교예 2 A-1 0.5 B-1 0.001 - - D-1 Balance
비교예 3 A-1 0.5 B-2 2 - - D-1 Balance
비교예 4 A-2 1 - - - - D-1 Balance
비교예 5 A-2 5 - - - - D-1 Balance
비교예 6 A-5 85 - - - - D-1 Balance
비교예 7 A-5 85 B-1 0.001 - - D-1 Balance
비교예 8 A-5 85 B-2 2 - - D-1 Balance
< 제1 성분 >
A-1: 불산
A-2: 황산
A-3: 초산
A-4: 옥살산
A-5: 인산
< 제2 성분 >
각각의 제2 성분의 경우, 하기 화학식 1에서 A, R1, R2, R3 및 n이 각각 하기 표 2와 같다.
<첨가제>
C-1: 불화암모늄
<용매>
D-1: 물
D-2: 디메틸설폭사이드
D-3: NMP
A R1 R2 R3 n [화학식 1]
Figure 112018022503623-pat00005
B-1 Benzene Ethoxy Ethoxy Ethoxy 2
B-2 Boron Ethoxy Ethoxy Ethoxy 3
B-3 Ethylene Ethoxy Ethoxy Methyl 2
B-4 Ethylene Ethoxy Ethoxy Ethoxy 2
B-5 Ethylene chloride chloride chloride 2
B-6 Bispropylamine Ethoxy Ethoxy Ethoxy 2
B-7 Biphenyl Ethoxy Ethoxy Ethoxy 2
B-8 Biphenyl Ethoxy Ethoxy Ethoxy 3
<평가>
실험예 1: 세정성 평가
상기 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 각각의 반도체 공정용 조성물을 이용하여 세정성을 평가하였다.
구체적으로, 실리콘 웨이퍼 상에 게르마늄(Ge) 1000Å 두께의 막과 하프늄산화물(HfO2) 500Å 두께의 막을 형성하였다. 이어서, 포토레지스트를 균일하게 코팅한 후 150℃에서 10분 동안 유지하여 박막을 형성하였다. 이어서, 대기 분위기 하에서 초고압 수은 램프(우시오덴끼社, USH-250D)를 이용하여, 상기 박막 위에 365nm 파장의 200mJ/㎠ 광을 조사하였으며, 별도의 광학 필터는 사용하지 않았다.
상기에서 자외선이 조사된 박막을 테트라메틸암모늄하이드록사이드(TMAH) 수용액 현상 용액에 80초 동안 담가 현상하였다. 이어서, 증류수를 사용하여 세척한 다음, 질소 가스를 가해 건조시키고, 150℃의 가열 오븐에서 10분 동안 가열하여 패턴을 형성하였다. 이어서, 이온 주입 공정, 식각 공정 및 애싱 공정을 차례로 처리하여 시편을 준비하였다.
상기 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 5 각각의 반도체 공정용 조성물을 60℃ 온도로 일정하게 유지시킨 후, 준비한 시편을 2분 동안 침적하였다. 이어서, 시편을 꺼내 물로 1분 동안 세정하고. 질소 가스를 이용하여 완전히 건조시킨 후, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 세정 효과를 확인하였다.
이때 평가 기준은 하기와 같고, 그 결과는 하기 표 3에 기재한 바와 같다.
<평가 기준>
◎: 99% 이상 제거됨
○: 90 내지 99% 미만 제거됨
△: 80 내지 90% 미만 제거됨
×: 80% 미만으로 제거됨
실험예 2: 부식성 평가
상기 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 5 각각의 반도체 공정용 조성물을 이용하여 부식성을 평가하였다.
상기 실시예 1 내지 17 및 비교예 1 내지 5 각각의 반도체 공정용 조성물을 60℃ 온도로 일정하게 유지시킨 후, 상기 실험예 1과 같이 준비한 시편을 10분 동안 침적하였다. 이어서, 시편을 꺼내 물로 1분 동안 세정하고. 질소 가스를 이용하여 완전히 건조시킨 후, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 부식 효과를 확인하였다. 각 막질에 대하여 막 두께 변화 정도를 시간으로 나누어 식각 속도를 산출하였으며, 그 결과는 하기 표 3과 같다.
세정성 부식성 (Å/min)
Ge HfO2
실시예 1 ◎ 2.5 2.7
실시예 2 ◎ - -
실시예 3 ◎ 1.9 0.8
실시예 4 ◎ 1.5 0.5
실시예 5 ◎ 2.0 0.8
실시예 6 ◎ 2.1 -
실시예 7 ◎ 1.7 -
실시예 8 ◎ 1.6 -
실시예 9 ◎ 1.7 -
실시예 10 ◎ 1.0 -
실시예 11 ○ 1.4 -
실시예 12 ○ - -
실시예 13 ○ - -
실시예 14 ○ 0.4 0.2
실시예 15 ○ 0.3 0.2
실시예 16 ○ 0.2 0.1
실시예 17 ◎ 0.5 0.2
비교예 1 ◎ 100 초과 100 초과
비교예 2 ◎ 100 초과 100 초과
비교예 3 × - -
비교예 4 ◎ 34 1.2
비교예 5 ◎ 67 1.6
실험예 3: 식각성 평가
상기 실시예 18 내지 24 및 비교예 6 내지 8 각각의 반도체 공정용 조성물을 이용하여 질화막 식각성을 평가하였다.
실리콘 웨이퍼 상에 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 2000Å 두께의 실리콘 질화막(Si3N4)을 형성한 샘플; 실리콘 웨이퍼 상에 화학기상증착(CVD) 방법을 이용하여 200Å 두께의 실리콘 산화막(SiOx)을 형성한 샘플; 및 1500Å 두께의 실리콘 단결정 샘플을 준비하였다.
이어서, 500rpm 속도로 교반되는 석영 재질의 교반조에서, 160℃로 유지되고 있는 상기 실시예 18-24 및 비교예 6-8 각각의 반도체 공정용 조성물에 각 샘플을 침지하여 10분 동안 식각 공정을 진행하였고, 식각이 완료된 이후에 초순수로 세정한 후 건조 장치를 이용하여 건조시켰다.
이후, 주사전자현미경(SEM)과 타원계측장비(Ellipsometer)를 이용하여 식각 이후의 각 샘플의 두께를 측정하였고, 이를 이용해 식각 공정 전후의 박막 두께 변화에 대한 식각 속도를 측정하였다. 그 결과는 하기 표 4에 기재된 바와 같다.
실리콘 질화막, 실리콘 산화막 및 실리콘 단결정 샘플 각각에 대한 식각 속도의 비를 산출하여 식각 선택비를 확인하였고, 그 결과는 하기 표 4에 기재된 바와 같다.
부식성 (Å/min) 식각 선택비
SiOx Si3N4 Si Si3N4 / Si Si3N4 / SiOx
실시예 18 0.5 63 0.1 630 126
실시예 19 0.1 67 0.3 223 670
실시예 20 0.2 61 0.2 305 305
실시예 21 0.2 65 0.1 650 325
실시예 22 0.3 65 0.1 650 217
실시예 23 0.2 62 0.2 310 310
실시예 24 0.2 64 0.3 213 320
비교예 6 4.3 66 2.7 24 15
비교예 7 3.7 65 2.5 26 18
비교예 8 0.1 36 0.2 180 360
전술한 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 24의 반도체 공정용 조성물은, 상기 비교예 1 내지 8의 반도체 공정용 조성물에 비하여 금속이나 금속산화막에 대한 보호 측면에서 유리한 효과를 구현함을 알 수 있다. 또한, 금속질화막의 제거 및 식각에 있어서 우수한 효과를 구현함을 알 수 있다.

Claims (17)

  1. 유기산을 포함하는 제1 성분; 및
    하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 화합물을 포함하는 제2 성분을 포함하고,
    상기 유기산은 아세트산, 옥살산, 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112020008896928-pat00006

    상기 화학식 1에서,
    A는 C1-C30 지방족 모이어티(moiety), C6-C30 방향족 모이어티, 보론(B) 모이어티, 아민 모이어티 중에서 선택되고,
    R1 내지 R3는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1-C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 C6-C30 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 아민기, 할로겐기 중에서 선택되며,
    R1 내지 R3 중 적어도 하나는 C1-C30 알콕시기 또는 할로겐기이고,
    n은 2 내지 6의 정수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분과 상기 제2 성분의 반응 생성물을 더 포함하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지방족 모이어티(moiety)는 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기 중에서 선택되는 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 모이어티(moiety)는 치환 또는 비치환된 C6-C30 방향족 고리기; 치환 또는 비치환된 C4-C30 헤테로 방향족 고리기 중에서 선택되는 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1에서 A는 하기 식 1-1 내지 식1-5 중에서 선택된 하나인 조성물:
    Figure 112019081422540-pat00007

    상기 식 1-5에서, R5 및 R6는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐렌기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐렌기 중에서 선택되고,
    R4는 수소; 치환 또는 비치환된 C1-C30 알킬기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알킬기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알케닐기; 치환 또는 비치환된 C3-C30 시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 헤테로시클로알케닐기; 치환 또는 비치환된 C2-C30 알키닐기 중에서 선택되고,
    x 및 y는 각각 독립적으로 1 내지 20의 정수이다.
  6. 제1항에 있어서,
    물 또는 극성 유기 용매를 포함하는 용매를 더 포함하는 조성물.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 극성 유기 용매는 알코올, 글리콜, 락톤, 락탐, 설폭사이드, 설폰, 아미드(amide), 우레아(urea),이미다졸리디논(imidazolidinone), 니트릴(nitrile) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 조성물.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 성분을 0.001중량% 초과, 2중량% 미만으로 포함하는 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분을 50중량% 내지 99중량% 포함하는 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 성분을 0.5중량% 내지 30중량% 포함하는 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    금속막에 대한 금속질화막의 식각 선택비가 200 이상이고,
    금속산화막에 대한 금속질화막의 식각 선택비가 100 이상인 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속막 및 상기 금속 산화막의 금속은 각각 게르마늄(Ge), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 조성물.
  15. 제1항 내지 제7항 및 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 선택적으로 세정하는 세정 공정; 상기 조성물을 이용하여 유기물 또는 무기물을 선택적으로 제거하는 제거 공정; 또는 이들 모두를 포함하는 반도체 공정.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 세정 공정 또는 상기 제거 공정은 각각 20℃ 내지 300℃의 온도에서 수행되는
    반도체 공정.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 세정 공정 또는 상기 제거 공정은 각각,
    금속; 상기 금속을 함유하는 유기물; 또는 상기 금속의 산화물을 제외한 성분을 선택적으로 세정하거나 제거하는 공정이고,
    상기 금속은 게르마늄(Ge), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는
    반도체 공정.
KR1020180026276A 2018-03-06 2018-03-06 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정 KR102084164B1 (ko)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180026276A KR102084164B1 (ko) 2018-03-06 2018-03-06 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정
CN201910161444.6A CN110229720B (zh) 2018-03-06 2019-03-04 半导体工艺用组合物及半导体工艺
JP2019039331A JP6839726B2 (ja) 2018-03-06 2019-03-05 半導体プロセス用組成物および半導体プロセス
TW108107298A TWI746935B (zh) 2018-03-06 2019-03-05 用於半導體製程之組成物及半導體製程
US16/293,476 US10968390B2 (en) 2018-03-06 2019-03-05 Composition for semiconductor process and semiconductor process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180026276A KR102084164B1 (ko) 2018-03-06 2018-03-06 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190105770A KR20190105770A (ko) 2019-09-18
KR102084164B1 true KR102084164B1 (ko) 2020-05-27

Family

ID=67842353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180026276A KR102084164B1 (ko) 2018-03-06 2018-03-06 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10968390B2 (ko)
JP (1) JP6839726B2 (ko)
KR (1) KR102084164B1 (ko)
CN (1) CN110229720B (ko)
TW (1) TWI746935B (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102457243B1 (ko) * 2017-12-21 2022-10-21 주식회사 이엔에프테크놀로지 실리콘 질화막 식각 조성물
KR102577164B1 (ko) 2020-12-29 2023-09-08 에스케이엔펄스 주식회사 반도체 공정용 연마 조성물 및 연마 조성물을 적용한 기판의 연마방법
JP2024501054A (ja) * 2020-12-29 2024-01-10 インテグリス・インコーポレーテッド 金属酸化物ハードマスクの選択的除去

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539375B1 (ko) * 2014-07-17 2015-07-27 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0883792A (ja) 1994-09-09 1996-03-26 Nippon Motorola Ltd エッチング剤及びエッチング方法
JP3410369B2 (ja) * 1998-04-28 2003-05-26 花王株式会社 剥離剤組成物
JP3467411B2 (ja) * 1998-08-07 2003-11-17 松下電器産業株式会社 エッチング液，その製造方法及びエッチング方法
JP2012099550A (ja) 2010-10-29 2012-05-24 Sanyo Chem Ind Ltd 窒化ケイ素用エッチング液
IN2015DN00369A (ko) * 2012-07-17 2015-06-12 Mitsui Chemicals Inc
KR20150083867A (ko) * 2012-10-31 2015-07-20 에스비에이 머티어리얼스 인코포레이티드 비금속성 촉매를 함유하는 저-ｋ 유전 졸의 조성물
JP2014099480A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Fujifilm Corp 半導体基板のエッチング方法及び半導体素子の製造方法
JP2014103179A (ja) * 2012-11-16 2014-06-05 Fujifilm Corp 半導体基板のエッチング液、これを用いたエッチング方法及び半導体素子の製造方法
EP3048152A4 (en) * 2013-09-20 2016-10-19 Fujimi Inc POLISHING COMPOSITION
JP2015118125A (ja) * 2013-11-18 2015-06-25 富士フイルム株式会社 変性レジストの剥離液、これを用いた変性レジストの剥離方法および半導体基板製品の製造方法
JP6580397B2 (ja) * 2014-07-17 2019-09-25 ソウルブレイン シーオー．， エルティーディー． エッチング用組成物及びこれを用いた半導体素子の製造方法
US9868902B2 (en) * 2014-07-17 2018-01-16 Soulbrain Co., Ltd. Composition for etching
JP6250514B2 (ja) * 2014-10-03 2017-12-20 信越化学工業株式会社 塗布型ｂｐｓｇ膜形成用組成物、基板、及びパターン形成方法
JP6250513B2 (ja) * 2014-10-03 2017-12-20 信越化学工業株式会社 塗布型ケイ素含有膜形成用組成物、基板、及びパターン形成方法
US9580623B2 (en) * 2015-03-20 2017-02-28 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Patterning process using a boron phosphorus silicon glass film
CN107530739B (zh) * 2015-03-26 2021-04-27 生命技术公司 用于处理半导体传感器阵列装置的方法
US9976037B2 (en) * 2015-04-01 2018-05-22 Versum Materials Us, Llc Composition for treating surface of substrate, method and device
KR20170047921A (ko) * 2015-10-26 2017-05-08 동우 화인켐 주식회사 액정표시장치용 어레이 기판의 제조방법
KR20170130665A (ko) * 2016-05-18 2017-11-29 오씨아이 주식회사 실리콘 기판의 전처리제 및 이를 이용한 실리콘 기판의 식각 방법
JP6591058B2 (ja) * 2016-05-19 2019-10-16 三井化学株式会社 金属含有膜形成用組成物、金属含有膜形成用組成物の製造方法、半導体装置、及び半導体装置の製造方法
CN117568038A (zh) * 2016-12-26 2024-02-20 秀博瑞殷株式公社 蚀刻用组合物和使用该蚀刻用组合物制造半导体器件的方法
EP3602606A4 (en) * 2017-03-24 2020-02-05 FUJIFILM Electronic Materials U.S.A, Inc. SURFACE TREATMENT METHODS AND COMPOSITIONS THEREFOR
US11060019B2 (en) * 2017-10-12 2021-07-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Compositions, quantum dot polymer composite, and layered structures and electronic devices including the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101539375B1 (ko) * 2014-07-17 2015-07-27 솔브레인 주식회사 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20190276740A1 (en) 2019-09-12
JP6839726B2 (ja) 2021-03-10
CN110229720B (zh) 2022-05-27
JP2019169705A (ja) 2019-10-03
TW201938623A (zh) 2019-10-01
KR20190105770A (ko) 2019-09-18
CN110229720A (zh) 2019-09-13
TWI746935B (zh) 2021-11-21
US10968390B2 (en) 2021-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113817471B (zh) 用于蚀刻含氮化硅衬底的组合物及方法
KR101097275B1 (ko) 실리콘질화막에 대한 고선택비 식각용 조성물
KR102084164B1 (ko) 반도체 공정용 조성물 및 반도체 공정
KR101983202B1 (ko) 구리, 텅스텐, 및 다공성의 유전 상수 κ가 낮은 유전체들에 대한 양립성이 향상된 반수성 중합체 제거 조성물
KR20110004341A (ko) 에칭 후 포토레지스트, 에칭 중합체 및 잔류물을 제거하기 위한 아세탈 또는 케탈 함유 스트립퍼
TWI703170B (zh) 用於半導體製程之組成物及半導體製程
JP7437455B2 (ja) リソグラフィ用組成物及びそれの使用法
EP3973565B1 (en) Composition and process for selectively etching a hard mask and/or an etch-stop layer in the presence of layers of low-k materials, copper, cobalt and/or tungsten
JP2023171856A (ja) 半導体素子製造時に窒化ケイ素を選択的に除去するためのエッチング組成物及びエッチング方法
WO2020185762A1 (en) Etching solution and method for selectively removing silicon nitride during manufacture of a semiconductor device
KR20190030299A (ko) 실리콘 질화막에 대한 선택적 에칭을 위한 식각 조성물 및 이를 이용한 식각 방법
KR102488503B1 (ko) 질화막 식각용 조성물 및 이를 이용한 반도체 패턴 형성 방법
KR20220058948A (ko) 에칭 조성물
TW202346541A (zh) 用於多晶矽挖掘的配製鹼性化學物質
KR20230056740A (ko) 세정 조성물
CN117925337A (zh) 用于半导体器件的衬底的清洗剂组合物及使用其来清洗半导体器件的衬底的方法
EP3776635A1 (en) Cleavable additives for use in a method of making a semiconductor substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant