KR102311328B1 - Silicon nitride film etching method and manufacturing method of semiconductor device using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 질화막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고온에서 안정적인 식각 속도를 유지하기 위하여 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 이용한 실리콘 질화막 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon nitride film etching method and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, to a silicon nitride film etching method using an etching composition containing a fluorine-containing compound in order to maintain a stable etching rate at a high temperature.

Description

실리콘 질화막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법{Silicon nitride film etching method and manufacturing method of semiconductor device using the same}BACKGROUND ART Silicon nitride film etching method and manufacturing method of semiconductor device using the same

본 발명은 실리콘 질화막 식각 방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 고온에서 안정적인 식각 속도를 유지하기 위하여 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 이용한 실리콘 질화막 식각 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon nitride film etching method and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, to a silicon nitride film etching method using an etching composition containing a fluorine-containing compound in order to maintain a stable etching rate at a high temperature.

반도체 제조 공정에 있어서, 실리콘 산화막(SiO2) 등의 산화막 및 실리콘 질화막(SiNx) 등의 질화막은 대표적인 절연막으로 각각 단독으로, 또는 1층 이상의 막들이 교대로 적층되어 사용된다. 상기 실리콘 질화막은 실리콘 산화막, 폴리 실리콘막, 실리콘 웨이퍼 표면 등과 접촉하는 구조로CVD(Chemical vapor deposition) 공정을 통해서 증착되며, 이는 건식 식각 및 습식 식각을 통해서 제거되는데, 인산(phosphoric acid)을 이용한 습식 식각이 널리 이용되고 있다. In a semiconductor manufacturing process, an oxide film such as a silicon oxide film (SiO 2 ) and a nitride film such as a silicon nitride film (SiN x ) are used as representative insulating films, either singly or by alternately stacking one or more layers. The silicon nitride film is deposited through a chemical vapor deposition (CVD) process in a structure in contact with a silicon oxide film, a polysilicon film, and the surface of a silicon wafer, etc., which is removed through dry etching and wet etching. Etching is widely used.

상기 실리콘 질화막을 제거하기 위한 습식 식각 공정에서는 일반적으로 인산과 탈이온수(deionized water)의 혼합물이 사용되고 있다. 상기 탈이온수는 식각율 감소 및 산화막에 대한 식각 선택성의 변화를 방지하기 위하여 첨가되는 것이나, 공급되는 탈이온수의 양의 미세한 변화에도 질화막 식각 제거 공정에 불량이 발생하는 문제가 있다. 또한, 인산은 강산으로서 부식성을 가지고 있어 취급에 어려움이 있다.In a wet etching process for removing the silicon nitride layer, a mixture of phosphoric acid and deionized water is generally used. The deionized water is added to prevent a decrease in an etch rate and a change in etch selectivity for the oxide film, but there is a problem in that a defect occurs in the etching removal process of the nitride film even with a slight change in the amount of deionized water supplied. In addition, phosphoric acid is a strong acid and has a corrosive property, so it is difficult to handle.

본 발명은 고온에서 수행되는 식각 공정에서 식각 속도가 안정적으로 유지되고 식각 공정 동안 실리콘 질화막/산화막의 선택비가 저하되지 않는 실리콘 질화막 식각 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a silicon nitride film etching method in which an etching rate is stably maintained in an etching process performed at a high temperature and the selectivity of a silicon nitride film/oxide film is not reduced during the etching process.

본 발명은 상기 식각 방법에 이용되는 식각 조성물을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an etching composition used in the etching method.

본 발명은 상기 식각 방법을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device using the etching method.

본 발명은 a) 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 준비하는 단계;The present invention comprises the steps of: a) preparing an etching composition comprising a fluorine-containing compound represented by the following formula (1);

[화학식 1][Formula 1]

CF3(CF2)nCH2-R1 CF 3 (CF 2 ) n CH 2 -R 1

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

n은 1 내지 10 의 정수이고,n is an integer from 1 to 10,

R1은 -OH 또는 -NH2이며, R 1 is —OH or —NH 2 ,

b) 상기 식각 조성물을 가열하는 단계; 및b) heating the etching composition; and

c) 가열된 식각 조성물에 질산은(AgNO3)을 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 질화막 식각방법을 제공한다:c) providing a silicon nitride layer etching method comprising the step of adding silver nitrate (AgNO 3 ) to the heated etching composition:

본 발명은 상기 식각 방법에 이용되는 식각 조성물을 제공한다.The present invention provides an etching composition used in the etching method.

본 발명은 상기 식각 방법을 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device using the etching method.

본 발명은 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 제조하고, 이를 가열한 뒤, 가열된 식각 조성물에 질산은을 첨가하는 실리콘 질화막 식각 방법을 제공함으로써, 고온에서도 불소 이온이 방출되어 식각 성능을 유지할 수 있게 한다. The present invention provides a silicon nitride film etching method in which an etching composition including a fluorine-containing compound is prepared, heated, and silver nitrate is added to the heated etching composition, whereby fluorine ions are released even at high temperatures to maintain etching performance do.

또한 본 발명은 상기 실리콘 질화막 식각 방법을 제공함으로써, 고온에서 수행되는 식각 공정에서도 식각 속도가 안정적으로 유지되고 질화막/산화막 선택비가 높고, 질화막의 빠른 식각과 산화막의 식각 억제 효율이 뛰어난 실리콘 질화막 식각 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides the silicon nitride film etching method, so that the etching rate is maintained stably even in the etching process performed at a high temperature, the nitride film/oxide film selectivity is high, and the silicon nitride film etching method is excellent in the rapid etching of the nitride film and the etching suppression efficiency of the oxide film provides

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 이하에서 기술하는 구현예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 하기 구현예에 제한되어 본 발명이 해석되지 않으며, 서로 다른 다양한 형태로 구현 가능하다.The embodiments described below are only for helping the understanding of the present invention, and the present invention is not construed as being limited to the following embodiments, and may be implemented in various different forms.

종래에는 인산(H3PO4)에 불산(HF) 또는 질산(HNO3) 등을 포함하는 식각 조성물을 이용하여 질화막을 제거하는 기술이 공지되었으나, 오히려 산화막의 식각 속도 증가로 질화막과 산화막의 식각 선택비를 저해시키는 문제가 나타나게 된다.Conventionally, a technique for removing a nitride layer using an etching composition containing phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and hydrofluoric acid (HF) or nitric acid (HNO 3 ), etc. has been known, but rather the etching of the nitride layer and the oxide layer due to an increase in the etching rate of the oxide layer Problems that impede the selection ratio appear.

또한 불화암모늄(NH4F), 중불화암모늄(NH4HF2) 등의 불소 이온이 포함된 식각 조성물을 사용하는 경우, 상기 불소 이온은 고온에서 안정성이 떨어지는 문제점이 있다. 인산 식각 조성물은 150 내지 170의 고온 공정에서 사용되는데, 물의 분자들이 수소결합을 통하여 불산의 증발을 막아 주기는 하나, 약 120를 넘어가는 순간 암모니아와 불산으로 분해되어 증발이 일어난다. 따라서, 온도가 올라갈 수록, 불소 이온의 농도가 낮아져, 식각 조성물의 조성이 계속 변화하게 되어 식각 속도가 저하되고 동시에 실리콘 질화막/산화막 선택비도 현저히 줄어드는 문제점이 있다.In addition, when an etching composition containing fluorine ions such as ammonium fluoride (NH 4 F) or ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ) is used, the fluorine ions have poor stability at high temperatures. The phosphoric acid etching composition is used in a high-temperature process of 150 to 170. Although water molecules prevent the evaporation of hydrofluoric acid through hydrogen bonding, it is decomposed into ammonia and hydrofluoric acid as soon as it exceeds about 120 and evaporation occurs. Accordingly, as the temperature increases, the concentration of fluorine ions decreases, and the composition of the etching composition continues to change, thereby decreasing the etching rate and at the same time significantly reducing the silicon nitride/oxide layer selectivity.

이를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 실리콘 질화막 식각 방법을 제공한다.In order to solve this problem, the present invention provides a silicon nitride film etching method comprising the following steps.

a) 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 준비하는 단계;a) preparing an etching composition including a fluorine-containing compound represented by the following Chemical Formula 1;

[화학식 1][Formula 1]

CF3(CF2)nCH2-R1 CF 3 (CF 2 ) n CH 2 -R 1

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10 의 정수이고, R1은 -OH 또는 -NH2이며, In Formula 1, n is an integer of 1 to 10, R 1 is -OH or -NH 2

b) 상기 식각 조성물을 가열하는 단계; 및b) heating the etching composition; and

c) 가열된 식각 조성물에 질산은(AgNO3)을 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 질화막 식각방법.c) A silicon nitride film etching method comprising the step of adding silver nitrate (AgNO 3 ) to the heated etching composition.

상기 화학식 1 로 표시되는 불소 함유 화합물은 끓는점이 높으며 고온에서 쉽게 열분해 되지 않는 안정한 화합물이다. 또한, 상기 불소 함유 화합물은 종래 불화암모늄(NH4F), 중불화암모늄(NH4HF2) 등과 달리 고온에서도 불소 성분을 방출하지 않아 낮은 해리 상수를 가진다. 따라서, 식각 조성물을 식각하기 위한 온도로 가열하고 질산은을 첨가하기 전까지, 상기 식각 조성물 내의 불소 성분은 존재하지 않는다. 그러나, 상기 식각 조성물을 가열하여 원하는 온도에 도달하였을 시점에서 질산은을 첨가하게 되면, 화학식 1은 질산은과 서로 반응을 하여 불소 성분을 방출하기 시작한다. The fluorine-containing compound represented by Formula 1 has a high boiling point and is a stable compound that is not easily thermally decomposed at high temperatures. In addition, the fluorine-containing compound has a low dissociation constant because the conventional ammonium fluoride (NH 4 F), ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), and the like do not release the fluorine component even at a high temperature. Therefore, until the etching composition is heated to a temperature for etching and silver nitrate is added, the fluorine component in the etching composition is not present. However, when silver nitrate is added when the etching composition is heated to reach a desired temperature, Chemical Formula 1 reacts with silver nitrate to start emitting a fluorine component.

즉, 본 발명은 식각 조성물이 가열되는 동안에는 조성물 내에 불소 성분이 존재하지 않으므로, 가열되는 동안 식각에 필요한 불소 성분이 소실될 염려가 없다. 또한, 식각 조성물이 원하는 온도에 도달하였을 때, 불소 함유 화합물과 반응하는 질산은 첨가한 순간부터 불소 성분이 해리되기 시작하기 때문에, 원하는 시점에서 불소 성분의 농도를 최대화 할 수 있다. That is, in the present invention, since the fluorine component does not exist in the composition while the etching composition is heated, there is no concern that the fluorine component necessary for etching is lost while the etching composition is heated. In addition, when the etching composition reaches a desired temperature, the fluorine component starts to dissociate from the moment the nitric acid reacts with the fluorine-containing compound is added, so that the concentration of the fluorine component can be maximized at a desired time point.

본 발명은 가열된 식각 조성물 내의 불소 성분 농도를 최대화함으로써, 우수한 식각능 및 질화막/산화막에 대한 높은 선택비를 가지게 한다. The present invention maximizes the concentration of the fluorine component in the heated etching composition, thereby having excellent etching ability and high selectivity for nitride/oxide layers.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물은 n이 1 내지 5 의 정수이고, R1은 -OH 또는 -NH2일 수 있고, 바람직하게는 R1은 -OH 일 수 있다. R1은 극성기를 가짐으로써, 식각 조성물에 쉽게 용해될 수 있다. In one embodiment of the present invention, in the fluorine-containing compound represented by Formula 1, n is an integer of 1 to 5, R 1 may be —OH or —NH 2 , and preferably R 1 may be —OH. have. R 1 may be easily dissolved in the etching composition by having a polar group.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물은 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판-1-아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올이다.In one embodiment of the present invention, the fluorine-containing compound represented by Formula 1 is 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol, 2,2,3,3,3-pentafluoropropane -1-amine and combinations thereof, preferably 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 a) 단계의 식각 조성물은 상기 식각 조성물 전체에 대하여 상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 100 내지 3000ppm 농도로, 바람직하게는 300 내지 700ppm 의 농도로 포함하는 인산 용액일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the etching composition of step a) contains phosphoric acid containing the fluorine-containing compound represented by Formula 1 at a concentration of 100 to 3000 ppm, preferably at a concentration of 300 to 700 ppm with respect to the entire etching composition. It may be a solution.

상기 불소 함유 화합물의 함량이 100ppm 미만인 경우, 실리콘 질화막 식각 속도가 향상되지 않거나, 고온에서 식각 공정의 안정성이 유지되지 않아 이물질 발생의 우려가 있다.When the content of the fluorine-containing compound is less than 100 ppm, the etching rate of the silicon nitride layer is not improved or the stability of the etching process is not maintained at a high temperature, so that there is a risk of generating foreign substances.

또한, 상기 불소 함유 화합물의 함량이 3000ppm을 초과하여 투입되는 경우, 오히려 산화막의 식각 속도 증가로 질화막과 산화막의 식각 선택비를 저해시키는 문제가 나타나게 된다.In addition, when the content of the fluorine-containing compound exceeds 3000 ppm, there is a problem of inhibiting the etching selectivity between the nitride layer and the oxide layer due to an increase in the etching rate of the oxide layer.

이때, 인산 용액은 다음과 같이 제조할 수 있다.At this time, the phosphoric acid solution can be prepared as follows.

상기 불소 함유 화합물을 인산에 첨가한다. 이 경우 상기 불소 함유 화합물 분자 내 몇 개의 불소 원자가 포함되어 있는지에 따라 상기 불소 성분의 농도가 결정된다. 예를 들어 상기 불소 함유 화합물의 분자 내 불소 원자가 5개가 포함되어 있는 경우, 상기 불소 성분의 농도는 상기 화합물의 농도의 5배에 해당한다고 표현할 수 있다.The fluorine-containing compound is added to phosphoric acid. In this case, the concentration of the fluorine component is determined according to how many fluorine atoms are included in the molecule of the fluorine-containing compound. For example, when 5 fluorine atoms are included in the molecule of the fluorine-containing compound, the concentration of the fluorine component may be expressed as 5 times the concentration of the compound.

상기 식각 조성물을 상온에서 10분 내지 3시간동안 혼합하며, 바람직하게는 30분 내지 1시간동안 혼합한다. 그 뒤 인산을 120내지 200로 가열하며, 바람직하게는 145 내지 185로 가열한다.The etching composition is mixed at room temperature for 10 minutes to 3 hours, preferably for 30 minutes to 1 hour. Then, the phosphoric acid is heated to 120 to 200, preferably to 145 to 185.

상기 식각 조성물이 원하는 온도로 가열되었을 때 질산은을 첨가하는데, 첨가되는 질산은의 농도는 1 내지 100ppb까지 가능하나, 바람직하게는 5 내지 15ppb이다.When the etching composition is heated to a desired temperature, silver nitrate is added, and the concentration of the added silver nitrate may be from 1 to 100 ppb, but is preferably from 5 to 15 ppb.

상기 식각 조성물은, 상기 인산을 80 내지 90 중량%, 바람직하게는 85 내지 90 중량%로 포함할 수 있다. The etching composition may include 80 to 90 wt% of the phosphoric acid, preferably 85 to 90 wt%.

상기 인산을 80 중량% 미만으로 포함하는 경우, 이물질이 발생하거나 실리콘 질화막 식각 속도가 저하되어 질화막이 용이하게 제거되지 않을 우려가 있다.When the phosphoric acid is included in an amount of less than 80 wt %, there is a fear that foreign substances may be generated or the etching rate of the silicon nitride film may be lowered, so that the nitride film may not be easily removed.

또한, 상기 인산을 90 중량%를 초과하여 포함하는 경우, 인산의 농도가 지나치게 높아져 식각 효과가 더디게 된다. In addition, when the phosphoric acid is included in an amount exceeding 90% by weight, the concentration of phosphoric acid is excessively high, thereby slowing the etching effect.

따라서, 본 발명에 따른 중량% 범위로 인산 및 불소 함유 화합물을 포함하는 경우 식각 조성물은 반도체 공정시 적정 수준의 안정성을 유지하면서도 높은 실리콘 산화막/질화막 선택비 및 향상된 실리콘 질화막 식각 속도를 구현할 수 있어 안정적인 식각 공정을 가능하게 한다.Therefore, when the compound containing phosphoric acid and fluorine is included in the weight % range according to the present invention, the etching composition can implement a high silicon oxide/nitride film selectivity and an improved silicon nitride film etching rate while maintaining an appropriate level of stability during semiconductor processing. It enables the etching process.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 a) 단계의 식각 조성물은 식각 속도 향상을 위한 기타 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the etching composition of step a) may further include other additives for improving the etching rate.

상기 기타 첨가제는 식각 성능을 향상시키기 위하여 당업계에서 통상적으로 사용되는 임의의 첨가제를 말하는데, 계면활성제, 금속 이온 봉쇄제, 부식 방지제 등이 있다.The other additives refer to any additives commonly used in the art to improve etching performance, such as surfactants, metal ion sequestrants, and corrosion inhibitors.

특히, 식각 속도 향상을 위한 기타 첨가제가 포함되는 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 85 중량% 이상 포함되는 것이 고선택비 구현 측면에서 바람직하다.In particular, when other additives for improving the etching rate are included, it is preferable to include 85 wt% or more of the fluorine-containing compound represented by Chemical Formula 1 in view of implementing a high selectivity.

본 발명의 일 구현예에서, 실리콘 질화막 식각방법은 상기 b) 단계에서 식각 조성물이 145 내지 185℃로 가열되었을 때, 상기 c) 단계에서 질산은(AgNO3)을 첨가 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, in the silicon nitride film etching method, when the etching composition is heated to 145 to 185° C. in step b), silver nitrate (AgNO 3 ) may be added in step c).

본 발명의 일 구현예에서, 질산은의 농도는 1 내지 100ppb까지 가능하나 바람직하게는 5 내지 15ppb 이다.In one embodiment of the present invention, the concentration of silver nitrate may be from 1 to 100 ppb, but is preferably from 5 to 15 ppb.

상기 질산은(AgNO3)의 함량이 1ppb 미만인 경우, 고온에서 불소 이온의 공급이 원활하지 않아 실리콘 질화막 식각 속도가 향상되지 않거나, 이물질 발생의 우려가 있다.When the content of the silver nitrate (AgNO 3 ) is less than 1 ppb, the fluorine ion is not smoothly supplied at a high temperature, so that the etching rate of the silicon nitride film is not improved or there is a risk of generating foreign substances.

본 발명은 고온의 식각 공정에서 불소 이온의 농도를 긴 시간 유지하기 때문에, 공정 시간이 진행됨에 따라 식각 조성물의 조성이 변하지 않는다. 따라서, 상기 범위로 인산 및 불소 함유 화합물을 포함하는 경우 식각 조성물은 반도체 공정시 적정 수준의 고온 안정성을 유지하면서도 높은 실리콘 산화막/질화막 선택비 및 향상된 실리콘 질화막 식각 속도를 구현할 수 있어 안정적인 식각 공정을 가능하게 한다.In the present invention, since the concentration of fluorine ions is maintained for a long time in a high-temperature etching process, the composition of the etching composition does not change as the process time progresses. Therefore, when phosphoric acid and fluorine-containing compounds are included in the above range, the etching composition can implement a high silicon oxide/nitride film selectivity and an improved silicon nitride film etching rate while maintaining an appropriate level of high-temperature stability during semiconductor processing, thereby enabling a stable etching process. make it

본 발명은 상기 실리콘 질화막 식각 방법에 첨가되는 식각 조성물로서, 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물일 수 있다:The present invention is an etching composition added to the silicon nitride film etching method, and may be an etching composition including a fluorine-containing compound represented by the following Chemical Formula 1:

[화학식 1][Formula 1]

CF3(CF2)nCH2-R1 CF 3 (CF 2 ) n CH 2 -R 1

상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10 의 정수이고, R1은 -OH 또는 -NH2이다.In Formula 1, n is an integer of 1 to 10, and R 1 is -OH or -NH 2 .

본 발명은 상기 실리콘 질화막 식각 방법을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법일 수 있다.The present invention may be a method of manufacturing a semiconductor device including the silicon nitride etching method.

본 발명의 일 구현예에서, 상기 a) 단계의 식각 조성물은 파티클 응집 방지를 위한 실리콘 함유 첨가제가 추가로 포함될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the etching composition of step a) may further include a silicon-containing additive for preventing particle aggregation.

반도체 소자 공정 중 웨이퍼 표면 위의 대표적인 오염물로 파티클을 들 수 있는데, 파티클 응집 방지를 위한 실리콘 함유 첨가제를 이용하면 실리콘-히드록시 그룹을 실리콘-옥시즌-실리콘 형태가 아닌 실리콘-옥시즌-카본의 형태로 변하게 하여 파티클 생성을 방지할 수 있다. Particles are a typical contaminant on the wafer surface during the semiconductor device process. When a silicon-containing additive is used to prevent particle aggregation, the silicon-hydroxy group is converted into the form of silicon-oxygen-carbon instead of silicon-oxygen-silicon. It can be changed to prevent particle generation.

본 발명의 다른 구현예로 실리카(SiO2) 입자의 보관 방법 및 실리카 입자 보관 조성물인 실리카 용액을 제공할 수 있다. In another embodiment of the present invention, a method for storing silica (SiO 2 ) particles and a silica solution, which is a composition for storing silica particles, may be provided.

상기 보관 방법은 실리카 입자의 응집 및 산화반응을 억제하기 위한 것으로, SOL-GEL로 만들어진 실리카 용액의 pH를 2 내지 6으로 하여 불소 함유 화합물 포함함으로써, 실리카 입자를 불소로 개질하여 파티클이 응집 및/또는 침전되는 것을 방지한다. The storage method is to suppress aggregation and oxidation reaction of silica particles, and by including a fluorine-containing compound at a pH of 2 to 6 of a silica solution made of SOL-GEL, the silica particles are modified with fluorine to cause agglomeration and / or to prevent precipitation.

종래에는 실리카(SiO2) 입자의 보관시 소량의 메탄올을 함유시켜, 균일한 입자의 형성 및 응집을 방지하고자 하였으나, 입자 표면에 분포하는 Si-OH로 인해 입자 간의 반응이 여전히 진행되어 더욱 큰 파티클을 형성한다는 문제점이 있었다.Conventionally, a small amount of methanol is contained in the storage of silica (SiO 2 ) particles to prevent the formation and aggregation of uniform particles. There was a problem in forming

이에, SOL-GEL로 만들어진 실리카 용액의 pH를 2-6으로 조절하고 불소 함유 화합물을 포함함으로써, 실리카 입자 표면을 Si-F로 개질시켜 Si-O-Si 결합의 생성을 방지함으로써 입자의 응집(aggregation)을 방지할 수 있다.Therefore, by adjusting the pH of the silica solution made of SOL-GEL to 2-6 and including a fluorine-containing compound, the silica particle surface is modified with Si-F to prevent the formation of Si-O-Si bonds, thereby preventing particle aggregation ( aggregation) can be prevented.

이 경우 실리카 용액의 pH는 2 내지 6, 바람직하게는 4 내지 5이다. In this case, the pH of the silica solution is 2 to 6, preferably 4 to 5.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 실리카 용액에 포함되는 불소 화합물은 HF, NH3F 등이 가능하다. According to an embodiment of the present invention, the fluorine compound included in the silica solution may be HF, NH 3 F, or the like.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실험예에 한정되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the experimental examples described herein.

실험예Experimental example

실시예Example 1 / One / 비교예comparative example 1 내지 3: 1 to 3: 식각etching 조성물의 제조 Preparation of the composition

하기 [표1]에 기재된 바와 같이, 인산에 불소 함유 화합물을 첨가하여 실시예 1, 비교예 1 내지 3의 식각 조성물을 제조하였다. As shown in [Table 1] below, the etching compositions of Examples 1 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared by adding a fluorine-containing compound to phosphoric acid.

상기 실시예 1, 비교예 1 내지 3에서 제조된 식각 조성물을 가열하고, 실시예 1에서는 가열된 식각 조성물에 질산은(AgNO3)을 첨가하였다. 이 때, 각 단계별 조건을 하기 [표1]에 기재하였다. The etching compositions prepared in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were heated, and in Example 1, silver nitrate (AgNO 3 ) was added to the heated etching composition. At this time, the conditions for each step are described in [Table 1] below.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 a)단계의 불소 함유 화합물fluorine-containing compound of step a) 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올 (500ppm)2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol (500 ppm) 불화암모늄
(500ppm)
Ammonium fluoride
(500ppm)
2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올 (500ppm)2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol (500 ppm) 불화암모늄
(500ppm)
Ammonium fluoride
(500ppm)
b)단계b) step 165 ℃로 식각 조성물 가열Heat the etch composition to 165 °C 165 ℃로 식각 조성물 가열Heat the etch composition to 165 °C 165 ℃로 식각 조성물 가열Heat the etch composition to 165 °C 165 ℃로 식각 조성물 가열Heat the etch composition to 165 °C c)단계c) step 질산은 10ppb 첨가Add 10ppb silver nitrate 질산은 10ppb 첨가Add 10ppb silver nitrate -- --

[물성 측정][Measurement of physical properties]

상기 [표1]에 따라 제조한 실시예 1, 비교예 1 내지 3의 식각 조성물에 있어서, 질산은을 첨가한 시점을 기준으로 온도별 시간(1, 2, 3 시간)에 따른 불소 이온의 농도를 측정하였다. 그 결과값은 하기 [표2]와 같다. In the etching compositions of Examples 1 and Comparative Examples 1 to 3 prepared according to [Table 1], the concentration of fluoride ions according to the time (1, 2, 3 hours) for each temperature based on the time when silver nitrate was added was measured. measured. The results are shown in [Table 2] below.

구분division 불소 이온의 양 (ppm)Amount of fluoride ions (ppm) 140140 160160 180180 1시간1 hours 2시간2 hours 3시간3 hours 1시간1 hours 2시간2 hours 3시간3 hours 1시간1 hours 2시간2 hours 3시간3 hours 실시예 1Example 1 480480 438.4438.4 396.6396.6 459.4459.4 398.6398.6 345.8345.8 421.4421.4 366.2366.2 307.4307.4 비교예 1Comparative Example 1 420420 378378 311311 387387 326326 248248 364364 309309 249249 비교예 2Comparative Example 2 00 00 00 00 00 00 00 00 00 비교예 3Comparative Example 3 418418 369369 315315 390390 318318 250250 367367 310310 231231

상기 [표2]에 나타난 바와 같이, 실시예 1 의 식각 방법에 의한 식각 조성물은 고온에서 불소 이온이 높은 농도로 존재하고 있음을 알 수 있다.As shown in [Table 2], it can be seen that in the etching composition according to the etching method of Example 1, a high concentration of fluorine ions is present at a high temperature.

이에 반해 비교예 2의 식각 방법에 의한 식각 조성물은 고온에서 불소 이온을 방출하지 않는 것을 알 수 있고, 비교예 1 및 3의 식각 방법에 의한 식각 조성물은 고온에서 불소 이온의 농도가 유지되지 않는 것을 알 수 있다.On the other hand, it can be seen that the etching composition by the etching method of Comparative Example 2 does not emit fluoride ions at high temperature, and the etching composition by the etching method of Comparative Examples 1 and 3 does not maintain the concentration of fluoride ions at high temperature. Able to know.

[실리카(SiO2) 보관 용액의 안정성 측정][Measurement of stability of silica (SiO 2 ) storage solution]

실시예Example 2 / 2 / 비교예comparative example 4 내지 6: 실리카 입자의 응집 여부 측정 4 to 6: Determination of whether silica particles are agglomerated

12% SOL-GEL로 만들어진 800nm의 실리카(SiO2) 입자를 이용하여 [표3]과 같이 실시예 2 및 비교예 4 내지 6을 제조하였다.Examples 2 and Comparative Examples 4 to 6 were prepared as shown in [Table 3] using 800 nm silica (SiO 2 ) particles made of 12% SOL-GEL.

조건condition HFHF pHpH 비교예 4Comparative Example 4 1L의 밀폐된 계1L of sealed system 500ppm500ppm 77 비교예 5Comparative Example 5 1L의 열린 계1L of open system 500ppm500ppm 77 비교예 6Comparative Example 6 1L의 열린 계1L of open system 0ppm0ppm 4.34.3 실시예 2Example 2 1L의 열린 계1L of open system 500ppm500ppm 4.34.3

하기 [표4]에 비교예 4내지 6 및 실시예2의 시간에 따른 실리카(SiO2) 응집 입자들의 크기를 측정하였다. The size of silica (SiO 2 ) aggregated particles according to time of Comparative Examples 4 to 6 and Example 2 was measured in Table 4 below.

1시간1 hours 24시간24 hours 120시간120 hours 비교예 4Comparative Example 4 796 nm, 801 nm796 nm, 801 nm 798 nm, 803 nm798 nm, 803 nm 799 nm, 801 nm799 nm, 801 nm 비교예 5Comparative Example 5 795 nm, 803 nm795 nm, 803 nm 825 nm, 851 nm825 nm, 851 nm 825 nm, 1,100 nm, 1,500 nm 825 nm, 1,100 nm, 1,500 nm 비교예 6Comparative Example 6 812 nm, 831 nm812 nm, 831 nm 1,100 nm, 1,500 nm1,100 nm, 1,500 nm 1,700 nm, 2,100 nm1,700 nm, 2,100 nm 실시예 2Example 2 779 nm, 810 nm779 nm, 810 nm 791 nm, 815 nm791 nm, 815 nm 795 nm, 811 nm795 nm, 811 nm

실시예 2에서는 낮은 pH에서 실리콘과 불소의 반응을 통해 가수분해 반응을 억제하여, 실리카(SiO2) 입자가 응집되지 않는 것을 확인할 수 있었다.In Example 2, the hydrolysis reaction was inhibited through the reaction of silicon and fluorine at low pH, and it was confirmed that silica (SiO 2 ) particles did not agglomerate.

이에 반해, 비교예 5 및 6에서는 시간의 흐름에 따라 가수분해반응이 진행되어 실리카(SiO2)입자의 크기가 일정하게 유지되지 않는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in Comparative Examples 5 and 6, the hydrolysis reaction proceeded with the passage of time, and it was confirmed that the size of the silica (SiO 2 ) particles was not kept constant.

Claims (9)

a) 하기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 포함하는 식각 조성물을 준비하는 단계;
[화학식 1]
CF3(CF2)nCH2-R1
상기 화학식 1에서, n은 1 내지 10 의 정수이고, R1은 -OH 또는 -NH2이며,
b) 상기 식각 조성물을 가열하는 단계; 및
c) 가열된 식각 조성물에 질산은(AgNO3)을 첨가하는 단계를 포함하는, 실리콘 질화막 식각방법.
a) preparing an etching composition including a fluorine-containing compound represented by the following Chemical Formula 1;
[Formula 1]
CF 3 (CF 2 ) n CH 2 -R 1
In Formula 1, n is an integer of 1 to 10, R 1 is -OH or -NH 2
b) heating the etching composition; and
c) A silicon nitride film etching method comprising the step of adding silver nitrate (AgNO 3 ) to the heated etching composition.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물은 n이 1 내지 5의 정수이고, R1은 -OH인 것을 특징으로 하는, 실리콘 질화막 식각방법.
The method of claim 1,
In the fluorine-containing compound represented by Formula 1, n is an integer of 1 to 5, and R 1 is -OH.
제 1항에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물은 2,2,3,3,3-펜타플루오로-1-프로판올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판-1-아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 질화막 식각방법.
The method of claim 1,
The fluorine-containing compound represented by Formula 1 is 2,2,3,3,3-pentafluoro-1-propanol, 2,2,3,3,3-pentafluoropropan-1-amine, and combinations thereof A silicon nitride film etching method, characterized in that selected from the group consisting of.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 a) 단계의 식각 조성물은 상기 식각 조성물 전체에 대하여
상기 화학식 1로 표시되는 불소 함유 화합물을 100 내지 3000ppm의 농도로 포함하는 인산 용액인 것을 특징으로 하는 실리콘 질화막 식각방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The etching composition of step a) is based on the entire etching composition.
A silicon nitride film etching method, characterized in that it is a phosphoric acid solution containing the fluorine-containing compound represented by Formula 1 at a concentration of 100 to 3000 ppm.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 a) 단계의 식각 조성물에 식각 속도 향상을 위한 첨가제가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 질화막 식각방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
An additive for improving an etching rate is further included in the etching composition of step a), the silicon nitride film etching method.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 b) 단계에서 식각 조성물이 145 내지 185℃로 가열되었을 때,
상기 c) 단계에서 질산은(AgNO3)을 첨가하는 것을 특징으로 하는, 실리콘 질화막 식각방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
When the etching composition in step b) is heated to 145 to 185 °C,
In step c), silver nitrate (AgNO 3 ) is added, a silicon nitride film etching method.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 질산은(AgNO3)은 1 내지 100ppb의 농도로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 실리콘 질화막 식각방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The silver nitrate (AgNO 3 ) is characterized in that added at a concentration of 1 to 100 ppb, silicon nitride etching method.
삭제delete 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 실리콘 질화막 식각방법을 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법.
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