KR102399811B1 - Post metal film chemical mechanical polishing cleaning solution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속막 연마 후 세정액 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 유기 화합물 및 염 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 킬레이트제; 및 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 또는 이 둘을 포함하는 계면활성제;를 포함한다.The present invention relates to a cleaning liquid composition after polishing a metal film, and the cleaning liquid composition after polishing a metal film according to an embodiment of the present invention is a chelate comprising one or two or more selected from the group consisting of an organic compound and a salt compound. my; and a surfactant including a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or both.

Description

금속막 연마 후 세정액 조성물{POST METAL FILM CHEMICAL MECHANICAL POLISHING CLEANING SOLUTION}Cleaning solution composition after metal film polishing {POST METAL FILM CHEMICAL MECHANICAL POLISHING CLEANING SOLUTION}

본 발명은 금속막 연마 후 세정액 조성물에 관한 것으로서, 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 공정 이후, 세정 공정에 사용되는 금속막 연마 후 세정액 조성물 및 그것을 이용한 세정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning liquid composition after polishing a metal film, and to a cleaning liquid composition after polishing a metal film used in a cleaning process after a chemical mechanical polishing process of a wafer for semiconductor devices, and a cleaning method using the same.

마이크로전자 장치 웨이퍼는 집적 회로를 형성시키는데 사용된다. 그 마이크로전자 장치 웨이퍼는 규소와 같은 웨이퍼 포함하고, 그 웨이퍼 내로는 절연성, 전도성 또는 반전도성 특성을 갖는 상이한 물질들의 침착을 위한 영역들이 패턴화되어 있다. 정확한 패턴화를 얻기 위해서는, 웨이퍼 상에 층들을 형성시키는데 사용된 과량 물질이 제거되어야 한다. 또한, 기능성 및 신뢰성 회로를 제작하기 위해서, 후속 처리 이전에 평평하거나 평탄한 마이크로전자 웨이퍼 표면을 제조하는 것이 중요하다. 따라서, 마이크로전자 장치 웨이퍼의 특정 표면을 제거 및/또는 연마하는 것이 필요하다.Microelectronic device wafers are used to form integrated circuits. The microelectronic device wafer comprises a wafer, such as silicon, into which regions are patterned for deposition of different materials having insulating, conductive or semiconducting properties. In order to obtain accurate patterning, the excess material used to form the layers on the wafer must be removed. In addition, in order to fabricate functional and reliable circuits, it is important to prepare a flat or planar microelectronic wafer surface prior to subsequent processing. Accordingly, it is necessary to remove and/or polish certain surfaces of microelectronic device wafers.

화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; CMP)는 임의 물질이 마이크로전자 장치 웨이퍼의 표면으로부터 제거되고, 그 표면이 연마와 같은 물리적 공정을 산화 또는 킬레이트화와 같은 화학 공정과 협력하여 연마되는 공정이다. 가장 기본적인 형태에서, CMP는 슬러리, 예를 들어, 연마제 및 활성 화합물의 용액을, 마이크전자 장치 웨이퍼의 표면을 버핑하여 제거, 평탄화 및 연마 공정을 달성하는 연마 패드에 도포하는 것을 수반한다. 집적 회로의 제작에서, CMP 슬러리는 또한 고도로 평탄한 표면이 후속 리소그래피 또는 패턴화, 에칭 및 박막 처리를 위해 생성될 수 있도록 금속과 다른 물질의 복합 층을 포함하는 필름을 우선적으로 제거하는 것이 가능해야 한다.Chemical Mechanical Polishing (CMP) is a process in which any material is removed from the surface of a microelectronic device wafer, and the surface is polished in cooperation with a chemical process such as oxidation or chelation by a physical process such as polishing. In its most basic form, CMP involves applying a slurry, eg, a solution of an abrasive and an active compound, to a polishing pad that buffs the surface of a microelectronic device wafer to achieve a removal, planarization and polishing process. In the fabrication of integrated circuits, CMP slurries should also be capable of preferentially removing films containing complex layers of metals and other materials so that highly planar surfaces can be created for subsequent lithography or patterning, etching and thin film processing. .

한편, 반도체 장치의 제조과정에서 발생하는 파티클, 금속원자, 유기물 등의 오염을 제거하고 장치의 신뢰성을 향상시키기 위하여, 세정 과정을 수행할 수 있다. 그러나, 일반적으로 연마 후 세정을 위해서 사용하는 세정액 조성물은, 알칼리성 수용액 중에서 OH-가 풍부하게 존재하기 때문에, 연마입자와 웨이퍼 표면을 대전하여, 전기적인 척력을 통한 연마입자의 제거가 용이해지지만, 세정 후의 웨이퍼 면의 금속 오염물, 유기 잔사 등의 불순물이 효과적으로 제거되지 않는 문제가 있다. 또한, 세정액 조성물의 pH가 8 이상으로 되면, 염기성 화합물에 의한 에칭 작용에 의해 웨이퍼 표면에 거칠기가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 표면의 손상을 최소화하면서, 잔류입자, 유기 오염물 및 금속 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 세정공정 사용되는 조성물이 필요하다.On the other hand, in order to remove contamination of particles, metal atoms, organic matter, etc. generated in the manufacturing process of the semiconductor device and to improve the reliability of the device, a cleaning process may be performed. However, since the cleaning solution composition used for cleaning after polishing generally has an abundance of OH- in the alkaline aqueous solution, the abrasive particles and the wafer surface are charged, making it easy to remove the abrasive particles through electrical repulsion, There is a problem in that impurities such as metal contaminants and organic residues on the wafer surface after cleaning are not effectively removed. In addition, when the pH of the cleaning liquid composition is 8 or higher, roughness tends to occur on the wafer surface due to the etching action of the basic compound. Accordingly, there is a need for a composition used in a cleaning process that can effectively remove residual particles, organic contaminants, and metal contaminants while minimizing surface damage.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 이후 수행하는 세정 공정에서 결함, 잔류입자, 유기 오염물 및 금속 오염물을 제거할 수 있는 금속막 연마 후 세정액 조성물 및 그것을 이용한 세정 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to polish a metal film capable of removing defects, residual particles, organic contaminants and metal contaminants in a cleaning process performed after chemical mechanical polishing of a semiconductor device wafer To provide a post-cleaning solution composition and a cleaning method using the same.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 유기 화합물 및 염 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 킬레이트제; 및 비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 또는 이 둘을 포함하는 계면활성제;를 포함한다.The cleaning solution composition after polishing a metal film according to an embodiment of the present invention includes: a chelating agent comprising one or two or more selected from the group consisting of organic compounds and salt compounds; and a surfactant including a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or both.

일 실시형태에 따르면, 상기 유기 화합물은, 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the organic compound may include an organic acid including at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group.

일 실시형태에 따르면, 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산은, 시트르산(citric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 옥살산(Oxalic acid), 타르타르산(tartaric acid), 말산(malic acid), 글리콜산(glycolic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 락트산(lactic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the organic acid comprising at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group is citric acid, isocitric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid acid), glycolic acid, gluconic acid, and lactic acid may be included in at least one selected from the group consisting of.

일 실시형태에 따르면, 상기 유기 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the organic compound may be 0.5 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film.

일 실시형태에 따르면, 상기 염 화합물은, 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 칼륨 시트레이트(potassium citrate), 암모늄 시트레이트(ammonium citrate), 암모늄 하이드로겐 시트레이트(ammonium hydrogen citrate), 소듐 포스페이트(Sodium phosphate), 포타슘 포스페이트(potassium phosphate), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the salt compound is sodium citrate, potassium citrate, ammonium citrate, ammonium hydrogen citrate, sodium phosphate (Sodium) phosphate), potassium phosphate, ammonium phosphate, and derivatives thereof may include at least one selected from the group consisting of.

일 실시형태에 따르면, 상기 염 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 3 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다.According to an embodiment, the salt compound may be present in an amount of 3 wt% to 10 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film.

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는, 제미니형 계면활성제(Gemini surfactant), 에톡실화 아세틸렌계 디올(ethoxylated acetylenic diol), 폴리옥시알킬렌 에스테르, 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르 및 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 아릴 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the nonionic surfactant, Gemini surfactant, ethoxylated acetylenic diol, polyoxyalkylene ester, polyoxyalkylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl It may include at least one selected from the group consisting of ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl aryl ether.

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는, 탄소수 4 내지 20의 탄화수소 사슬을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the nonionic surfactant may include a hydrocarbon chain having 4 to 20 carbon atoms.

일 실시형태에 따르면, 상기 제미니형 계면활성제(Gemini surfactant)는, 주사슬 내에 다중결합 (예를 들어, 탄소-탄소 이중결합, 탄소-탄소 삼중결합)을 가지는 것일 수 있다.According to one embodiment, the Gemini surfactant may have multiple bonds (eg, carbon-carbon double bond, carbon-carbon triple bond) in the main chain.

일 실시형태에 따르면, 상기 제미니형 계면활성제는, 하기의 화학식 1, 하기의 화학식 2 또는 이 둘을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the gemini surfactant may include the following Chemical Formula 1, the following Chemical Formula 2, or both.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020072320404-pat00001
Figure 112020072320404-pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020072320404-pat00002
Figure 112020072320404-pat00002

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R6은, 각각, 수소, 할로겐, 선형(Linear) 또는 분지형(Branched) 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하이드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A (R' 및 R''는, 각각, 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기에서 선택되고, R' 및 R''는, 서로 상이하며, A는 음이온기이며, m 및 n은, 각각, 1 내지 100에서 선택됨)에서 선택될 수 있다.In Formulas 1 and 2, R 1 to R 6 are, respectively, hydrogen, halogen, linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy group (-OH), and 1 to 5 carbon atoms oxyalkylene group, -(R')m-(R'')n copolymer, -OA, and -R'-A (R' and R'' are each selected from an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms) and R' and R'' are different from each other, A is an anionic group, and m and n are, respectively, selected from 1 to 100).

일 실시형태에 따르면, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서 R1, R2, R3 및 R4는, 각각, 수소, 선형 또는 분지형 탄소수 1 내지 20의 알킬기에서 선택되고, R5 및 R6은, 각각, 하이드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A (R' 및 R''는, 각각, 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기에서 선택되고, R' 및 R''는, 서로 상이하며, A는, 술폰기, 황산기, 인산기 및 카르복실기에서 선택되고, m 및 n은, 각각, 1 내지 100에서 선택됨)에서 선택되는 것일 수 있다. According to an embodiment, in Formula 1 and Formula 2, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are each selected from hydrogen, a linear or branched C1-C20 alkyl group, R 5 and R 6 is, respectively, a hydroxy group (-OH), an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, -(R')m-(R'')n copolymer, -OA, and -R'-A (R' and R'' is each selected from an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, R' and R'' are different from each other, A is selected from a sulfone group, a sulfuric acid group, a phosphoric acid group, and a carboxyl group, m and n are , each selected from 1 to 100) may be selected.

일 실시형태에 따르면, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서 R5 및 R6은, 각각, 탄소수 2 내지 4의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A (R' 및 R''는 각각 탄소수 2 내지 4의 옥시알킬렌기에서 선택되고, A는 PO3 2-, SO3 -, COO- 및 CH3COO-에서 선택되고, m 및 n은, 각각, 1 내지 20에서 선택됨)에서 선택되는 것일 수 있다.According to an embodiment, in Formula 1 and Formula 2, R 5 and R 6 are, respectively, an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, -(R')m-(R'')n copolymer, -OA , and -R'-A (R' and R'' are each selected from an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, A is selected from PO 3 2- , SO 3 - , COO - and CH 3 COO - , m and n may each be selected from 1 to 20).

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 이하인 것일 수 있다.According to one embodiment, the nonionic surfactant may be 1 wt% or less of the cleaning solution composition after polishing the metal film.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 카르복실기, 술폰산기 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the anionic surfactant may include a carboxyl group, a sulfonic acid group, or both.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염, 폴리말레산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 아크릴산/스티렌 공중합체, 아크릴산/술폰산 공중합체, 아크릴산/말론산 공중합체, 아크릴산/아크릴레이트 공중합체, 아크릴아마이드/아크릴산 공중합체, 아크릴아마이드/술폰산 공중합체, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리톨루엔술폰산, 알킬벤젠술폰산, 알킬술폰산, 알칸술폰산, 알킬아릴술폰산, 알파-올레핀술폰산, 도데실벤젠술폰산, 옥틸벤젠술폰산, 데실벤젠술폰산, 도데칸술폰산, 테트라데실벤젠술폰산, 알킬벤젠술폰산, 알킬디페닐에테르디술폰산, 폴리스티렌설포네이트, 폴리소듐스티렌설포네이트, 도데실벤젠설포네이트 및 그들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the anionic surfactant is, polyacrylic acid, polyacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymaleic acid, polyacrylate, polymethacrylate, polymethylmethacrylate, poly Acrylamide, acrylic acid/styrene copolymer, acrylic acid/sulfonic acid copolymer, acrylic acid/malonic acid copolymer, acrylic acid/acrylate copolymer, acrylamide/acrylic acid copolymer, acrylamide/sulfonic acid copolymer, polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, Polytoluenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, alkylsulfonic acid, alkanesulfonic acid, alkylarylsulfonic acid, alpha-olefinsulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, dodecanesulfonic acid, tetradecylbenzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, alkyl It may include at least one selected from the group consisting of diphenyl ether disulfonic acid, polystyrene sulfonate, polysodium styrene sulfonate, dodecylbenzene sulfonate, and salts thereof.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다.According to one embodiment, the anionic surfactant may be 1 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film.

일 실시형태에 따르면, pH 조절제;를 더 포함하고, 상기 pH 조절제는, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 메틸에탄올아민, 에틸에탄올아민, N-아미노-N-프로판올, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 탄산수소암모늄, 탄산암모늄, 탄산수소칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 및 탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, it further comprises a; Amine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, potassium hydrogencarbonate, potassium carbonate , may be one comprising at least one selected from the group consisting of sodium hydrogen carbonate and sodium carbonate.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물의 pH는, 4 내지 8인 것일 수 있다.According to one embodiment, the pH of the cleaning solution composition after polishing the metal film may be 4 to 8.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물은 텅스텐막 연마후 텅스텐막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 타이타늄막 및 타이타늄질화막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 막을 포함하는 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면 상의 결함, 잔류물 및 오염물을 제거하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the cleaning solution composition after polishing the metal film includes at least one film selected from the group consisting of a tungsten film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a titanium film, and a titanium nitride film after polishing the tungsten film. It can be to remove defects, residues and contaminants from the phase.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물로 세정하였을 때, 실리콘 질화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상이고, 실리콘 산화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상인 것일 수 있다.According to an embodiment, when the metal film is polished with the cleaning solution composition, the defect reduction rate for the silicon nitride film may be 80% or more, and the defect reduction rate for the silicon oxide film may be 80% or more.

본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 방법은, 본 발명을 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물을 사용하여 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼를 세정하는 것이다.A cleaning method according to another embodiment of the present invention is to clean a semiconductor device wafer after chemical mechanical polishing of the semiconductor device wafer using the cleaning solution composition after polishing a metal film according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은 금속막의 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면을 세정하여 질화막 및 산화막의 결함(Defect)을 효과적으로 개선하고, 금속막, 예를 들어, 텅스텐 막의 부식을 방지할 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 연마 후 잔류하는 연마입자, 유기물, 불순물 등의 오염물질을 충분히 제거할 수 있다.The cleaning solution composition after polishing a metal film according to an aspect of the present invention cleans the wafer surface for a semiconductor device after chemical mechanical polishing of the metal film to effectively improve defects of the nitride film and the oxide film, and the metal film, for example, the tungsten film It can prevent corrosion. In addition, it is possible to sufficiently remove contaminants such as abrasive particles, organic matter, and impurities remaining after polishing the semiconductor wafer.

본 발명의 다른 측면에 따른 세정 방법에 의하여, 화학기계적 연마 후 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면특성을 변화시켜서 후속 세정공정에서 결함 제거가 용이하게 할 수 있다.According to the cleaning method according to another aspect of the present invention, it is possible to easily remove defects in a subsequent cleaning process by changing the surface properties of the wafer for semiconductor devices after chemical mechanical polishing.

도 1은 2 % NH4OH 및 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물로 처리한 기판의 갈바닉(galvanic) 부식을 측정한 그래프이다.
도 2는 2 % NH4OH 및 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물의 세정 과정에서 텅스텐(W), 타이타늄나이트라이드(TiN), 타이타늄(Ti)의 식각율을 나타낸 그래프이다.
도 3은 Fe, 세정액 단독 및 세정액 + Fe에 따른 UV-vis 스펙트럼을 나타내었다.
1 is a graph measuring galvanic corrosion of a substrate treated with 2% NH 4 OH and a cleaning solution composition after polishing a metal film of Example 8 of the present invention.
2 is a graph showing the etching rates of tungsten (W), titanium nitride (TiN), and titanium (Ti) in the cleaning process of the cleaning solution composition after polishing the metal film of Example 8 of 2% NH 4 OH and of the present invention.
3 shows UV-vis spectra according to Fe, the cleaning solution alone, and the cleaning solution + Fe.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all modifications, equivalents and substitutes for the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for the purpose of description only, and should not be construed as limiting. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or a combination thereof described in the specification exists, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components are given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. In describing the embodiment, if it is determined that a detailed description of a related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물에 대하여 실시예 및 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명이 이러한 실시예 및 도면에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the cleaning liquid composition after polishing the metal film of the present invention will be described in detail with reference to Examples and drawings. However, the present invention is not limited to these examples and drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 유기 화합물 및 염 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 포함하는 킬레이트제; 및 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 또는 이 둘을 포함하는 계면활성제;를 포함한다.The cleaning solution composition after polishing a metal film according to an embodiment of the present invention includes: a chelating agent comprising one or two or more selected from the group consisting of organic compounds and salt compounds; and a surfactant including a nonionic surfactant, an anionic surfactant, or both.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후의 dHF(Diluted HF) 세정 공정을 스킵(skip)하고 브러쉬(brush) 세정을 진행함으로써 부식이 일어나지 않고 표면에 남아있는 유기물 및 입자 제거가 용이하다. 또한, 질화막 및 산화막의 결함(defect)을 효과적으로 개선하고, 금속막, 예를 들어, 텅스텐 막의 부식을 방지하면서 표면의 유기물 및 오염물질 제거 가능하다.In the cleaning solution composition after metal film polishing according to an embodiment of the present invention, corrosion does not occur by skipping the dHF (Diluted HF) cleaning process after chemical mechanical polishing of a semiconductor device wafer and performing brush cleaning. It is easy to remove organic matter and particles remaining on the surface. In addition, it is possible to effectively improve the defects of the nitride film and the oxide film, and to prevent corrosion of a metal film, for example, a tungsten film, while removing organic substances and contaminants from the surface.

구체적인 공정으로, 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후 공정으로 dHF(Diluted HF) 1% 세정 공정을 스킵(skip)하고, 화학 세정 공정, DIW 세정 공정 및 건조 공정으로 이어질 수 있다.As a specific process, a Diluted HF (dHF) 1% cleaning process may be skipped as a process after chemical mechanical polishing of a wafer for semiconductor devices, followed by a chemical cleaning process, a DIW cleaning process, and a drying process.

일 실시형태에 따르면, 상기 킬레이트제는, 제거된 금속의 반도체 표면으로의 재침착을 방지하는 역할을 하여 반도체 디바이스용 웨이퍼 상에 잔류하는 연마 미립자, 금속 불순물 등의 제거 효과를 증가시킬 수 있다. According to one embodiment, the chelating agent serves to prevent redeposition of the removed metal to the semiconductor surface, thereby increasing the removal effect of the abrasive particles, metal impurities, etc. remaining on the wafer for semiconductor devices .

본 발명의 일 예로, 상기 킬레이트제는 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물에서 pH 완충제의 기능을 가지면서, 연마 공정 이후에 잔류하는 연마 입자, 유기물, 불순물 등의 세정 효과를 제공할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the chelating agent may provide a cleaning effect of abrasive particles, organic matter, impurities, etc. remaining after the polishing process while having a function of a pH buffer in the cleaning solution composition after polishing the metal film.

일 실시형태에 따르면, 상기 유기 화합물은, 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the organic compound may include an organic acid including at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group.

일 실시형태에 따르면, 상기 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산은, 시트르산(citric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 옥살산(Oxalic acid), 타르타르산(tartaric acid), 말산(malic acid), 글리콜산(glycolic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 락트산(lactic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the organic acid comprising at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group is citric acid, isocitric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid ( malic acid), glycolic acid (glycolic acid), gluconic acid (gluconic acid) and lactic acid (lactic acid) may include at least one selected from the group consisting of.

일 실시형태에 따르면, 상기 유기 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다. 상기 유기 화합물이 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 0.5 중량% 미만인 경우 금속 산화물에 대한 용해력이 낮아지는 경향이 있고, 5 중량%를 초과하는 경우 금속막 연마 후 세정액 조성물이 금속 배선 등의 금속부가 부식 또는 용해되는 경우가 있을 수 있다.According to one embodiment, the organic compound may be 0.5 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film. If the organic compound is less than 0.5% by weight of the cleaning solution composition after polishing the metal film, the solubility for metal oxides tends to be low, and when it exceeds 5% by weight, the cleaning liquid composition corrodes metal parts such as metal wiring after polishing the metal film Or it may be dissolved.

일 실시형태에 따르면, 상기 염 화합물은, 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 칼륨 시트레이트(potassium citrate), 암모늄 시트레이트(ammonium citrate), 암모늄 하이드로겐 시트레이트(ammonium hydrogen citrate), 소듐 포스페이트(Sodium phosphate), 포타슘 포스페이트(potassium phosphate), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다. 상기 유기염은 일염기성(Monobasic), 이염기성(Dibasic) 또는 삼염기성(Tribasic) 구조를 모두 포함하는 것일 수 있다. According to one embodiment, the salt compound is sodium citrate, potassium citrate, ammonium citrate, ammonium hydrogen citrate, sodium phosphate (Sodium) phosphate), potassium phosphate, ammonium phosphate, and derivatives thereof may include at least one selected from the group consisting of. The organic salt may include all of a monobasic, dibasic, or tribasic structure.

일 실시형태에 따르면, 상기 염 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 3 중량% 내지 10 중량%인 것일 수 있다. 상기 염 화합물이 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 3 중량% 미만인 경우 금속 산화물에 대한 용해력이 낮아지는 경향이 있고, 10 중량%를 초과하는 경우 금속막 연마 후 세정액 조성물이 금속 배선 등의 금속부가 부식 또는 용해되는 경우가 있을 수 있다.According to an embodiment, the salt compound may be present in an amount of 3 wt% to 10 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film. When the salt compound is less than 3% by weight of the cleaning solution composition after polishing the metal film, the solubility for metal oxide tends to decrease, and when it exceeds 10% by weight, the cleaning liquid composition corrodes metal parts such as metal wiring after polishing the metal film Or it may be dissolved.

본 발명의 일 예로, 상기 비이온 계면활성제는, 유기물 제거에 용이하며 소수성막에 대한 세정 및 결함을 개선시킨다. 비이온 계면활성제는 친수성이 커서 물에 잘 용해되는 성질을 갖기 때문에 사용 시 취급이 용이하다.As an example of the present invention, the nonionic surfactant is easy to remove organic matter and improves cleaning and defects on the hydrophobic film. Since nonionic surfactants are highly hydrophilic and have properties of being well soluble in water, handling is easy when using them.

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는, 제미니형 계면활성제(Gemini surfactant), 에톡실화 아세틸렌계 디올(ethoxylated acetylenic diol), 폴리옥시알킬렌 에스테르, 폴리옥시알킬렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르 및 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 아릴 에테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the nonionic surfactant, Gemini surfactant, ethoxylated acetylenic diol, polyoxyalkylene ester, polyoxyalkylene fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl It may include at least one selected from the group consisting of ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, and polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl aryl ether.

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는 탄소수 4 내지 20의 탄화수소 사슬을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the nonionic surfactant may include a hydrocarbon chain having 4 to 20 carbon atoms.

일 실시형태에 따르면, 상기 제미니형 계면활성제(Gemini surfactant)는, 주사슬 내에 다중결합 (예를 들어, 탄소-탄소 이중결합, 탄소-탄소 삼중결합)을 가지며, 저기포성에 의한 기포 개선뿐만 아니라, 신속한 표면 흡착능력과 표면 장력을 개선시켜 세정 효과를 향상시킬 수 있다.According to one embodiment, the Gemini surfactant has multiple bonds (eg, carbon-carbon double bond, carbon-carbon triple bond) in the main chain, and improves not only foaming by low foaming property, but also , it is possible to improve the cleaning effect by improving the rapid surface adsorption capacity and surface tension.

일 실시형태에 따르면,상기 제미니형 계면활성제는, 하기의 화학식 1, 하기의 화학식 2 또는 이 둘을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the gemini surfactant may include the following Chemical Formula 1, the following Chemical Formula 2, or both.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112020072320404-pat00003
Figure 112020072320404-pat00003

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112020072320404-pat00004
Figure 112020072320404-pat00004

상기 화학식 1 및 화학식 2에서 R1 내지 R6은, 각각, 수소, 할로겐, 선형(Linear) 또는 분지형(Branched) 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 하이드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A 에서 선택될 수 있다. In Formulas 1 and 2, R 1 to R 6 are, respectively, hydrogen, halogen, linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, hydroxy group (-OH), and 1 to 5 carbon atoms an oxyalkylene group, -(R')m-(R'')n copolymer, -OA, and -R'-A.

여기서, R' 및 R''는, 각각, 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기에서 선택되고, R' 및 R''는, 서로 상이하며, A는, 음이온기이며, m 및 n은, 각각, 1 내지 100에서 선택될 수 있다. Here, R' and R'' are each selected from an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, R' and R'' are different from each other, A is an anionic group, and m and n are each, It may be selected from 1 to 100.

일 실시형태에 따르면, 상기 제미니형 계면활성제는, 한 분자 내에 친수성기 (hydrophilic group 또는 친수성 모이어티)와 소수성기(hydrophobic group 또는 소수성 모이어티)를 동시에 포함할 수 있고, 바람직하게는 두개 이상의 친수성기 및 두개 이상의 소수성기를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제미니형 계면활성제는, 선형 계면활성화제 (동일한 탄소수에서 선형 형태)에 비하여 낮은 CMC (Critical micelle concentration)를 나타내므로, 낮은 농도에서도 표면에 신속하게 흡착하여 표면 장력을 낮출 수 있고, 소수성기 (hydrophobic group)가 가지형태로 존재하기 때문에 기포성이 낮으면서 낮은 표면장력을 유지할 뿐만 아니라, 구조적으로 빨리 표면에 흡착하기 때문에 정적표면장력 뿐만 아니라 동적표면장력도 낮출 수 있다.According to one embodiment, the gemini surfactant may include a hydrophilic group or a hydrophilic moiety and a hydrophobic group or a hydrophobic group in one molecule, preferably at least two hydrophilic groups and two It may include more than one hydrophobic group. That is, the gemini surfactant exhibits a lower CMC (critical micelle concentration) than a linear surfactant (a linear form at the same number of carbon atoms), so it can be rapidly adsorbed to the surface even at a low concentration to lower the surface tension, and the hydrophobic group Because the hydrophobic group exists in the branched form, it not only maintains low surface tension with low foaming properties, but also structurally adsorbs to the surface quickly, so that not only the static surface tension but also the dynamic surface tension can be lowered.

예를 들어, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서 R1, R2, R3 및 R4는, 각각, 수소, 선형 또는 분지형 탄소수 1 내지 20; 탄소수 1 내지 15; 또는 탄소수 1 내지 12의 알킬기에서 선택될 수 있다.For example, in Formula 1 and Formula 2, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are, respectively, hydrogen, linear or branched carbon number of 1 to 20; 1 to 15 carbon atoms; Or it may be selected from an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms.

예를 들어, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서 R5 및 R6은, 각각, 하이드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A 에서 선택될 수 있다. For example, in Formula 1 and Formula 2, R 5 and R 6 are, respectively, a hydroxyl group (-OH), an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, -(R')m-(R'') n copolymer, -OA, and -R'-A.

여기서, R' 및 R''는, 각각, 탄소수 1 내지 5의 옥시알킬렌기에서 선택되고, R' 및 R''는, 서로 상이한 것일 수 있다.Here, R' and R'' are each selected from an oxyalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and R' and R'' may be different from each other.

A는 음이온기이며, 예를 들어, 술폰기, 황산기, 인산기 및 카르복실기에서 선택될 수 있다.A is an anionic group, and may be selected from, for example, a sulfone group, a sulfuric acid group, a phosphoric acid group, and a carboxyl group.

m 및 n은, 각각, 1 내지 100; 1 내지 50; 또는 1 내지 20에서 선택되며 음의 값을 제외한 유리수이다. m and n are, respectively, 1 to 100; 1 to 50; or a rational number selected from 1 to 20 and excluding negative values.

바람직하게는 R5 및 R6은, 각각, 탄소수 2 내지 4의 옥시알킬렌기, -(R')m-(R'')n 공중합체, -O-A, 및 -R'-A 에서 선택되고, 여기서 R' 및 R''는 각각 탄소수 2 내지 4의 옥시알킬렌기에서 선택되고, A는 PO3 2-, SO3 -, COO- 및 CH3COO-에서 선택되고, m 및 n은, 각각, 1 내지 20에서 선택될 수 있다.Preferably, R 5 and R 6 are each selected from an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, -(R')m-(R'')n copolymer, -OA, and -R'-A, wherein R' and R'' are each selected from an oxyalkylene group having 2 to 4 carbon atoms, A is selected from PO 3 2- , SO 3 - , COO - and CH 3 COO - , m and n are each, It may be selected from 1 to 20.

일 실시형태에 따르면, 상기 비이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 이하, 바람직하게는 0.05 중량% 내지 0.6 중량%인 것일 수 있다. 상기 비이온 계면활성제가 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 초과인 경우 연마 미립자, 금속 불순물 등을 효과적으로 세정할 수 없고, 그 이상의 효과는 얻어지지 않으므로 경제적인 측면에서도 바람직하지 않다.According to one embodiment, the nonionic surfactant may be 1 wt% or less, preferably 0.05 wt% to 0.6 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film. When the nonionic surfactant is more than 1% by weight of the cleaning solution composition after polishing the metal film, it is not possible to effectively clean the polishing fine particles, metal impurities, and the like, and further effects are not obtained.

본 발명의 일 예로, 상기 음이온 계면활성제는, 잔류입자, 불순물 등의 제거에 용이하며, 실리콘 질화막, 실리콘 산화막과 같은 친수성막에 대한 세정 및 결함을 개선시킨다.As an example of the present invention, the anionic surfactant is easy to remove residual particles, impurities, etc., and improves the cleaning and defects of hydrophilic films such as silicon nitride film and silicon oxide film.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 카르복실기, 술폰산기 또는 이 둘을 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the anionic surfactant may include a carboxyl group, a sulfonic acid group, or both.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염, 폴리말레산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 아크릴산/스티렌 공중합체, 아크릴산/술폰산 공중합체, 아크릴산/말론산 공중합체, 아크릴산/아크릴레이트 공중합체, 아크릴아마이드/아크릴산 공중합체, 아크릴아마이드/술폰산 공중합체, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리톨루엔술폰산, 알킬벤젠술폰산, 알킬술폰산, 알칸술폰산, 알킬아릴술폰산, 알파-올레핀술폰산, 도데실벤젠술폰산, 옥틸벤젠술폰산, 데실벤젠술폰산, 도데칸술폰산, 테트라데실벤젠술폰산, 알킬디페닐에테르디술폰산, 폴리스티렌설포네이트, 폴리소듐스티렌설포네이트, 도데실벤젠설포네이트 및 그들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment, the anionic surfactant is, polyacrylic acid, polyacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid, polymethacrylic acid ammonium salt, polymaleic acid, polyacrylate, polymethacrylate, polymethylmethacrylate, poly Acrylamide, acrylic acid/styrene copolymer, acrylic acid/sulfonic acid copolymer, acrylic acid/malonic acid copolymer, acrylic acid/acrylate copolymer, acrylamide/acrylic acid copolymer, acrylamide/sulfonic acid copolymer, polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, Polytoluenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, alkylsulfonic acid, alkanesulfonic acid, alkylarylsulfonic acid, alpha-olefinsulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, dodecanesulfonic acid, tetradecylbenzenesulfonic acid, alkyldiphenyl ether di It may include at least one selected from the group consisting of sulfonic acid, polystyrenesulfonate, polysodium styrenesulfonate, dodecylbenzenesulfonate, and salts thereof.

일 실시형태에 따르면, 상기 음이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 내지 5 중량%인 것일 수 있다. 상기 음이온 계면활성제가 1 중량% 미만인 경우 금속막의 오염 제거 능력을 발휘할 수 없을 수 있고, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 5 중량% 초과인 경우 반도체막의 오염 제거 능력을 발휘할 수 없고, 그 이상의 효과는 얻어지지 않으므로 경제적인 측면에서도 바람직하지 않다.According to one embodiment, the anionic surfactant may be 1 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film. When the amount of the anionic surfactant is less than 1% by weight, the decontamination ability of the metal film may not be exhibited, and when the amount of the anionic surfactant exceeds 5% by weight of the cleaning solution composition after polishing the metal film, the decontamination ability of the semiconductor film cannot be exhibited, and further effects are Since it is not obtained, it is not preferable also from an economic point of view.

일 실시형태에 따르면, pH 조절제;를 더 포함하고, 상기 pH 조절제는, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 메틸에탄올아민, 에틸에탄올아민, N-아미노-N-프로판올, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 탄산수소암모늄, 탄산암모늄, 탄산수소칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 및 탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있다.According to an embodiment, it further comprises a; Amine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, potassium hydrogencarbonate, potassium carbonate , may be one comprising at least one selected from the group consisting of sodium hydrogen carbonate and sodium carbonate.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물의 pH는, 4 내지 8인 것일 수 있다. 상기 pH 범위 내에 포함되면, 화학기계적 연마(CMP)된 웨이퍼를 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물로 처리한 경우 후속 세정공정에서 우수한 세정 효과 및 낮은 결함을 제공할 수 있다. 또한, 반도체 웨이퍼의 연마 후 잔류하는 연마입자, 유기물, 불순물 등의 오염물질을 충분히 제거할 수 있다.According to one embodiment, the pH of the cleaning solution composition after polishing the metal film may be 4 to 8. When included in the pH range, when the chemical mechanical polishing (CMP) wafer is treated with the cleaning solution composition after polishing the metal film, it is possible to provide an excellent cleaning effect and low defects in a subsequent cleaning process. In addition, it is possible to sufficiently remove contaminants such as abrasive particles, organic matter, and impurities remaining after polishing the semiconductor wafer.

일 측에 있어서, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 용매를 포함하고, 상기 용매는, 물 및/또는 유기용매를 포함할 수 있다. 금속막 연마 후 세정액 조성물 중의 물은, 세정액 조성물 중의 다른 성분을 용해 또는 분산시키는 작용을 한다. 물은, 다른 성분의 작용을 저해하는 불순물을 가능한 한 함유하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 이온 교환수지를 사용하여 불순물 이온을 제거한 후에 필터를 통하여 이물을 제거한 이온 교환수, 또는 순수, 초순수, 탈이온수 또는 증류수가 바람직하다.In one aspect, the cleaning solution composition after polishing the metal film may include a solvent, and the solvent may include water and/or an organic solvent. After polishing the metal film, water in the cleaning liquid composition serves to dissolve or disperse other components in the cleaning liquid composition. It is preferable that water does not contain as much as possible the impurity which inhibits the action|action of another component. Specifically, ion-exchanged water from which foreign substances are removed through a filter after removing impurity ions using an ion-exchange resin, or pure water, ultrapure water, deionized water or distilled water is preferable.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물은 텅스텐막 연마후 텅스텐막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 타이타늄막 및 타이타늄질화막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 막을 포함하는 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면 상의 결함, 잔류물 및 오염물을 제거하는 것일 수 있다.According to an embodiment, the cleaning solution composition after polishing the metal film includes at least one film selected from the group consisting of a tungsten film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a titanium film, and a titanium nitride film after polishing the tungsten film. It can be to remove defects, residues and contaminants from the phase.

일 실시형태에 따르면, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물로 세정하였을 때, 실리콘 질화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상이고, 실리콘 산화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상인 것일 수 있다.According to an embodiment, when the metal film is polished with the cleaning solution composition, the defect reduction rate for the silicon nitride film may be 80% or more, and the defect reduction rate for the silicon oxide film may be 80% or more.

본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 방법은, 본 발명을 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물을 사용하여 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼를 세정하는 것이다.A cleaning method according to another embodiment of the present invention is to clean a semiconductor device wafer after chemical mechanical polishing of the semiconductor device wafer using the cleaning solution composition after polishing a metal film according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는, 상기 비이온 계면활성제와 상기 음이온 계면활성제를 동시에 포함함으로써, 금속막, 예를 들어, 텅스텐막 연마 후 본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물로 세정하면 표면 결함을 현저히 낮출 수 있다. 바람직하게는, 질화막 및 산화막 표면의 결함을 낮출 수 있다.In the present invention, by including the nonionic surfactant and the anionic surfactant at the same time, surface defects can be remarkably lowered when the metal film, for example, the tungsten film is polished and then cleaned with the cleaning solution composition after polishing the metal film of the present invention. Preferably, defects on the surfaces of the nitride film and the oxide film can be reduced.

일 측에 있어서, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물로 세정을 진행하였을 때, 실리콘질화막에 대한 결함은, 1 % 불산 세정 및 NH4OH 세정을 진행했을 때의 결함을 기준으로 질화막 결함 감소율이 80% 이상이고, 산화막에 대한 결함은, 1 % 불산 세정 및 NH4OH 세정을 진행했을 때의 결함을 기준으로 결함 감소율이 80% 이상일 수 있다.On one side, when cleaning with a cleaning solution composition after polishing the metal film, defects on the silicon nitride film are reduced by 80% based on defects when 1% hydrofluoric acid cleaning and NH 4 OH cleaning are performed. above, the defect reduction rate of the oxide film may be 80% or more based on the defects when 1% hydrofluoric acid cleaning and NH 4 OH cleaning are performed.

본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물은 반도체 디바이스용 웨이퍼에 직접 접촉시켜 세정하는 것일 수 있다.The cleaning solution composition after polishing the metal film of the present invention may be cleaned by directly contacting the wafer for semiconductor devices.

일 측에 있어서, 상기 잔류물은 CMP 연마 슬러리 유래 입자, CMP 연마 슬러리에 존재하는 화학물질, CMP 연마 슬러리의 반응 부산물, 탄소 농후 입자, 연마 패드 입자, 브러쉬 탈로딩 입자, 구성 입자의 장비 물질, 금속, 금속 산화물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것일 수 있다.In one aspect, the residue comprises particles from the CMP polishing slurry, chemicals present in the CMP polishing slurry, reaction byproducts of the CMP polishing slurry, carbon-enriched particles, polishing pad particles, brush unloading particles, equipment material of the constituent particles, It may include a material selected from the group consisting of metals, metal oxides, and combinations thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제를 포함함으로써 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼의 표면을 화학적으로 버핑하여 표면 특성을 변화시키며, 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제에 의해 웨이퍼 표면에 대한 젖음성을 향상시켜 후속 세정공정에서의 세정 및 결함 제거가 용이하도록 할 수 있다.The cleaning solution composition after metal film polishing according to an embodiment of the present invention changes the surface properties by chemically buffing the surface of the semiconductor device wafer after chemical mechanical polishing by including a nonionic surfactant and an anionic surfactant, By improving the wettability to the wafer surface by the surfactant and anionic surfactant, cleaning and defect removal in the subsequent cleaning process can be facilitated.

본 발명의 다른 측면에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물을 사용하여 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼를 세정하는 것인, 세정 방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, there is provided a cleaning method for cleaning the semiconductor device wafer after chemical mechanical polishing of the semiconductor device wafer using the cleaning solution composition after metal film polishing according to one aspect of the present invention.

본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물은, 통상의 웨이퍼의 세정 공정에서 사용되는 것과 동일한 장치 및 조건에서 사용할 수 있다. 본 발명의 표면 처리 방법에 의해 웨이퍼를 세정하는 경우, 금속막 연마 후 세정액 조성물의 사용 시의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 5 ℃ 내지 60 ℃인 것일 수 있다.The cleaning liquid composition after metal film polishing of the present invention can be used in the same apparatus and conditions as those used in a normal wafer cleaning process. When the wafer is cleaned by the surface treatment method of the present invention, the temperature at the time of using the cleaning liquid composition after polishing the metal film is not particularly limited, but may be 5°C to 60°C.

본 발명의 세정 방법에 의한 웨이퍼의 세정은, 연마된 웨이퍼의 표면특성을 변화시키기 위한 표면처리일 수도 있고, 연마된 웨이퍼를 세정하기 위한 세정공정에 포함될 수도 있다. 세정 시간은 일반적으로 수 초 내지 수 분 동안 진행하며, 1 초 내지 10 분 이내에서 진행할 수 있다.The cleaning of the wafer by the cleaning method of the present invention may be a surface treatment for changing the surface characteristics of the polished wafer, or may be included in a cleaning process for cleaning the polished wafer. The cleaning time is generally performed for several seconds to several minutes, and may be performed within 1 second to 10 minutes.

본 발명의 세정 이후에 후속 세정을 더 포함할 수 있다. 후속 세정은 일반적으로 진행하는 세정방법은 모두 적용할 수 있으며, 예를 들어, dHF 세정, 불산 세정, SC1 세정, 기타 상용화된 세정액을 이용한 세정 등을 단독 사용하거나 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 세정을 진행하는 경우, 종래에 통상적으로 사용하는 dHF 1 % 세정 공정을 스킵하거나 단순화시켜도 동등 이상의 효과를 나타낼 수 있다.Subsequent cleaning may be further included after the cleaning of the present invention. Subsequent cleaning can be applied to any general cleaning method. For example, dHF cleaning, hydrofluoric acid cleaning, SC1 cleaning, cleaning using other commercially available cleaning solutions, etc. may be used alone or in combination of two or more. In the case of proceeding with the cleaning of the present invention, even if the conventionally used dHF 1% cleaning process is skipped or simplified, an equivalent or more effect can be exhibited.

본 발명의 세정 방법에 의하여, 화학기계적 연마 후 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면특성을 변화시켜서 후속 세정공정에서 결함 제거가 용이하게 할 수 있다.According to the cleaning method of the present invention, it is possible to easily remove defects in a subsequent cleaning process by changing the surface properties of a wafer for semiconductor devices after chemical mechanical polishing.

이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following Examples and Comparative Examples. However, the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto.

[비교예 1][Comparative Example 1]

킬레이트제 중 유기 화합물로서 시트르산 1.5 중량%, 음이온 계면활성제로서 폴리스티렌 설포네이트(polystyrene sulfonate) 1.2 중량%, pH 조절제로서 모노에탄올아민을 첨가하여 pH가 7인 세정액 조성물을 제조하였다.Among the chelating agents, 1.5 wt% of citric acid as an organic compound, 1.2 wt% of polystyrene sulfonate as an anionic surfactant, and monoethanolamine as a pH adjuster were added to prepare a cleaning solution composition having a pH of 7.

[실시예 1][Example 1]

킬레이트제 중 유기 화합물로서 글루콘산 1.5 중량%, 염 화합물로서 암모늄 포스페이트 6 중량%, 음이온 계면활성제로서 폴리스티렌 설포네이트 1.2 중량%, pH 조절제로서 모노에탄올아민을 첨가하여 pH가 7인 조성물을 제조하였다.A composition having a pH of 7 was prepared by adding 1.5 wt% of gluconic acid as an organic compound in the chelating agent, 6 wt% of ammonium phosphate as a salt compound, 1.2 wt% of polystyrene sulfonate as an anionic surfactant, and monoethanolamine as a pH adjusting agent.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1에서, 킬레이트제 중 염 화합물로서 암모늄 시트레이트를 첨가하고, 계면활성제로서 음이온 폴리아크릴레이트를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 1, a cleaning solution composition after polishing the metal film was prepared in the same manner as in Example 1, except that ammonium citrate was added as a salt compound in the chelating agent and anionic polyacrylate was added as a surfactant.

[실시예 3][Example 3]

킬레이트제 중 유기 화합물로서 락트산 1.5 중량%, 염 화합물로서 암모늄 하이드로겐 시트레이트 6 중량%, 음이온 계면활성제로서 폴리메틸메타크릴레이트 1.2 중량%, pH 조절제로서 모노에탄올아민을 첨가하여 pH가 6인 조성물을 제조하였다.A composition having a pH of 6 by adding 1.5 wt% of lactic acid as an organic compound in the chelating agent, 6 wt% of ammonium hydrogen citrate as a salt compound, 1.2 wt% of polymethylmethacrylate as an anionic surfactant, and monoethanolamine as a pH adjuster was prepared.

[실시예 4][Example 4]

실시예 3에서, 비이온 계면활성제로서 에톡실화 아세틸렌계 디올(ethoxylated acetylenic diol) 0.2 중량%를 추가 첨가하고 pH를 7로 조정한 것을 제외하고, 실시예 3과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 3, 0.2 wt% of ethoxylated acetylenic diol as a nonionic surfactant was additionally added and the pH was adjusted to 7, except that the cleaning solution composition was prepared after polishing the metal film in the same manner as in Example 3 prepared.

[실시예 5][Example 5]

실시예 4에서, 킬레이트제 중 유기 화합물로서 말산을 첨가하고, 음이온 계면활성제로서 폴리메틸메타크릴레이트 대신 아크릴레이트 코폴리머를 첨가하고, pH를 6으로 조정한 것을 제외하고, 실시예 4와 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 4, as in Example 4, except that malic acid was added as an organic compound in the chelating agent, an acrylate copolymer was added instead of polymethylmethacrylate as an anionic surfactant, and the pH was adjusted to 6. After polishing the metal film, a cleaning solution composition was prepared.

[실시예 6][Example 6]

실시예 1에서, 킬레이트제 중 염 화합물로서 암모늄 포스페이트 대신 암모늄 하이드로겐 시트레이트를 첨가하고, 비이온 계면활성제로서 에톡실화 아세틸렌계 디올을 추가 첨가한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.Polishing the metal film in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, ammonium hydrogen citrate was added instead of ammonium phosphate as a salt compound in the chelating agent, and an ethoxylated acetylenic diol was further added as a nonionic surfactant. After that, a cleaning solution composition was prepared.

[실시예 7][Example 7]

킬레이트제 중 유기 화합물로서 시트르산 1.5 중량%, 염 화합물로서 암모늄 하이드로겐 시트레이트 6 중량%, 계면활성제로서 폴리아크릴레이트 1.2 중량 % 및 비이온 계면활성제로서 에톡실화 아세틸렌계 디올0.2 중량%, pH 조절제로서 모노에탄올아민을 첨가하여 pH가 6인 조성물을 제조하였다.In the chelating agent, 1.5 wt% of citric acid as an organic compound, 6 wt% of ammonium hydrogen citrate as a salt compound, 1.2 wt% of polyacrylate as a surfactant and 0.2 wt% of an ethoxylated acetylenic diol as a nonionic surfactant, as a pH adjuster Monoethanolamine was added to prepare a composition having a pH of 6.

[실시예 8][Example 8]

실시예 7에서, 유기 화합물로서 글루콘산을 첨가하고, pH를 7로 조정한 것을 제외하고, 실시예 7과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 7, a cleaning solution composition after polishing the metal film was prepared in the same manner as in Example 7, except that gluconic acid was added as an organic compound and the pH was adjusted to 7.

[실시예 9][Example 9]

실시예 7에서, 비이온 계면활성제로서 에톡실화 아세틸렌계 디올 대신 폴리옥시알킬렌 에스테르를 첨가하고, pH를 7로 조정한 것을 제외하고, 실시예 7과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 7, a cleaning solution composition after polishing the metal film was prepared in the same manner as in Example 7, except that polyoxyalkylene ester was added instead of ethoxylated acetylene-based diol as a nonionic surfactant and the pH was adjusted to 7. .

[실시예 10][Example 10]

실시예 8에서, 비이온 계면활성제로서 폴리옥시에틸렌 폴리프로필렌 알킬 에테르를 첨가한 것을 제외하고, 실시예 8과 동일하게 금속막 연마 후 세정액 조성물을 제조하였다.In Example 8, a cleaning solution composition after polishing the metal film was prepared in the same manner as in Example 8, except that polyoxyethylene polypropylene alkyl ether was added as a nonionic surfactant.

웨이퍼 결함(Defect) 측정Wafer Defect Measurement

연마입자가 130 nm의 직경을 가진 콜로이달 실리카 슬러리(pH 2)를 이용하여 질화막 웨이퍼, 산화막 웨이퍼 및 텅스텐막 웨이퍼를 1 psi 압력, 200 ml조건에서 20초 동안 각각 화학기계적 연마를 수행하였다. 연마된 질화막 웨이퍼, 산화막 웨이퍼 및 텅스텐막 웨이퍼를 실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 1 내지 비교예 4에 따른 금속막 연마 후 세정액 조성물을 이용하여 30 초, 20 초간 2회 브러쉬 세정을 통해 웨이퍼 표면 세정을 수행하였다.A nitride film wafer, an oxide film wafer, and a tungsten film wafer were subjected to chemical mechanical polishing for 20 seconds at 1 psi pressure and 200 ml conditions using colloidal silica slurry (pH 2) having abrasive particles having a diameter of 130 nm. After polishing the polished nitride film wafer, oxide film wafer, and tungsten film wafer with the metal film according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, the wafer was cleaned by brush cleaning twice for 30 seconds and 20 seconds using the cleaning solution composition. Surface cleaning was performed.

이후, 결함 측정 장비(KLA-Tencor社)를 이용하여 질화막 웨이퍼, 산화막 웨이퍼 및 텅스텐막 웨이퍼 각각에 대해 결함을 확인하였다.Thereafter, defects were confirmed for each of the nitride film wafer, the oxide film wafer, and the tungsten film wafer using defect measuring equipment (KLA-Tencor).

결함 제거율 계산: 결함 제거율 (%) = {1-(결함 개수/비교예 1 결함 개수)} * 100Defect removal rate calculation: Defect removal rate (%) = {1-(number of defects/number of defects in Comparative Example 1)} * 100

[결함 평가 기준][Defect Evaluation Criteria]

1% 불산을 이용하여 10초 동안 세정하고, 2 % NH4OH 용액을 이용하여 30초 동안 세정한 후, 질화막 웨이퍼, 산화막 웨이퍼 및 텅스텐막 웨이퍼 각각에 대해 측정된 결함을 기준으로 하였다. 질화막 웨이퍼의 결함(≥ 52 nm)은 11,244 개 수준, 산화막 웨이퍼의 결함 (≥ 63 nm)은 4,730 개 수준, 텅스텐막 웨이퍼의 결함(≥65 nm)은 72개 수준으로 나타났다.After cleaning with 1% hydrofluoric acid for 10 seconds and cleaning with 2% NH 4 OH solution for 30 seconds, the defects measured for each of the nitride film wafer, the oxide film wafer and the tungsten film wafer were referenced. There were 11,244 defects (≥ 52 nm) in nitride wafers, 4,730 defects (≥ 63 nm) in oxide wafers, and 72 defects (≥ 65 nm) in tungsten wafers.

본 발명의 실시예 1 내지 실시예 3의 금속막 연마 후 세정액 조성물, 비교예 1 내지 비교예 4의 세정액 조성물을 사용하여 세정 공정을 진행했을 때의 결함은, 기준 웨이퍼 결함 대비 결함 감소율(%)로 나타내었다.Defects when the cleaning process was performed using the cleaning solution composition after polishing the metal film of Examples 1 to 3 and the cleaning solution composition of Comparative Examples 1 to 4 of the present invention were, compared to the reference wafer defects, the defect reduction rate (%) indicated as

하기 표 1에 실시예 1 내지 실시예 3의 금속막 연마 후 세정액 조성물, 비교예 1 내지 비교예 4의 세정액 조성물의 구체적인 조성물을 정리하였다. 하기 표 2는 표 1에 약어로 기호화된 킬레이트제의 종류를 나타낸 것이다.Table 1 below summarizes specific compositions of the cleaning solution composition after polishing the metal film of Examples 1 to 3 and the cleaning solution composition of Comparative Examples 1 to 4. Table 2 below shows the types of chelating agents symbolized by abbreviations in Table 1.

pHpH 종류Kinds 결함 제거율 (%)Defect Removal Rate (%) 킬레이트제1
(유기
화합물)
Chelating agent 1
(abandonment
compound)
킬레이트제2
(염 화합물)
chelating agent 2
(salt compound)
계면
활성제
interface
activator
NitrideNitride OxideOxide WW
(≥52 nm)(≥52 nm) (≥63 nm)(≥63 nm) (≥65 nm)(≥65 nm) 기준standard 1% 불산세정 + 2% NH4OH 세정1% hydrofluoric acid cleaning + 2% NH4OH cleaning 11,244 11,244 0.0%0.0% 4,730 4,730 0.0%0.0% 72 72 0.0%0.0% 비교예
1
comparative example
One
77 A1A1 -- C1C1 115,055 115,055 -923.3%-923.3% 378 378 92.0%92.0% - - --
실시예
1
Example
One
77 A2A2 B1B1 C1C1 4,726 4,726 58.0%58.0% 227 227 95.2%95.2% 49 49 31.9%31.9%
실시예
2
Example
2
77 A2A2 B2B2 C2C2 3,106 3,106 72.4%72.4% 319 319 93.3%93.3% 23 23 68.1%68.1%
실시예
3
Example
3
66 A3A3 B3B3 C4C4 2,980 2,980 73.5%73.5% 412 412 91.3%91.3% 62 62 13.9%13.9%
실시예
4
Example
4
77 A3A3 B3B3 C4+C6C4+C6 1,657 1,657 85.3%85.3% 234 234 95.1%95.1% 71 71 1.4%1.4%
실시예
5
Example
5
66 A4A4 B3B3 C5+C6C5+C6 2,105 2,105 81.3%81.3% 356 356 92.5%92.5% 48 48 33.3%33.3%
실시예
6
Example
6
77 A2A2 B3B3 C1+C6C1+C6 2,254 2,254 80.0%80.0% 218 218 95.4%95.4% 28 28 61.1%61.1%
실시예
7
Example
7
66 A1A1 B3B3 C2+C6C2+C6 1,141 1,141 89.9%89.9% 633 633 86.6%86.6% 68 68 5.6%5.6%
실시예
8
Example
8
77 A2A2 B3B3 C2+C6C2+C6 1,0571,057 90.6%90.6% 420 420 91.1%91.1% 65 65 9.7%9.7%
실시예
9
Example
9
77 A1A1 B3B3 C2+C7C2+C7 1,352 1,352 88.0%88.0% 492 492 89.6%89.6% 62 62 13.9%13.9%
실시예
10
Example
10
77 A2A2 B3B3 C2+C8C2+C8 1,826 1,826 83.8%83.8% 350 350 92.6%92.6% 60 60 16.7%16.7%

NoNo 킬레이드제1 (유기 화합물)Chelating agent 1 (organic compound) A1A1 Citric acidCitric acid A2A2 Gluconic acidGluconic acid A3A3 Lactic acidlactic acid A4A4 Malic acidmalic acid NoNo 킬레이트제 2 (염 화합물)Chelating agent 2 (salt compound) B1B1 Ammonium phosphateAmmonium phosphate B2B2 Ammonium citrateAmmonium citrate B3B3 Ammonium hydrogen citrateAmmonium hydrogen citrate NoNo 계면활성제Surfactants C1C1 Polysthrene sulfonatePolysthrene sulfonate C2C2 PolyacrylatePolyacrylate C3C3 Polyacrylic acidPolyacrylic acid C4C4 PolymethylmethacrylatePolymethylmethacrylate C5C5 Acrylate copolymerAcrylate copolymer C6C6 ethoxylated acetylenic diolethoxylated acetylenic diol C7C7 Polyoxyalkylene esterPolyoxyalkylene ester C8C8 Polyoxyethylene polypropylene alkyl etherPolyoxyethylene polypropylene alkyl ether

표 1을 살펴보면, 킬레이트제로 유기 화합물과 염 화합물을 같이 사용하고, 음이온성 계면활성제를 포함하는 경우, 질화막 결함 수준이 개선되는 것을 알 수 있다. 특히, 계면활성제로 비이온성 계면활성제를 추가로 더 포함하는 경우 질화막 결함 수준이 더 개선되는 것으로 나타났다.Referring to Table 1, it can be seen that when an organic compound and a salt compound are used together as a chelating agent and an anionic surfactant is included, the level of defects in the nitride film is improved. In particular, it was found that the nitride film defect level was further improved when the nonionic surfactant was further included as the surfactant.

실시예 1 내지 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물은 질화막, 산화막 각각에서 결함 감소율이 우수한 것으로 나타났으며, 텅스텐막에 대해서도 기준과 동등 수준 이상인 것으로 나타났다.After polishing the metal film of Examples 1 to 8, the cleaning solution composition showed excellent defect reduction rates in each of the nitride film and the oxide film, and the tungsten film was found to be equal to or higher than the standard.

본 발명은, 텅스텐 연마 후 웨이퍼의 표면을 킬레이트제, 비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제를 포함하는 금속막 연마 후 세정액 조성물을 사용하여 세정함으로써 결함 제거가 용이한 것을 알 수 있다.In the present invention, it can be seen that defects can be easily removed by cleaning the surface of the wafer after tungsten polishing using a cleaning solution composition after polishing a metal film including a chelating agent, a nonionic surfactant and an anionic surfactant.

갈바닉 부식 평가Galvanic Corrosion Assessment

갈바닉 부식 평가 분석 장비는 VERSA STAT3을 사용하였다.VERSA STAT3 was used for galvanic corrosion evaluation analysis equipment.

분석 조건은 다음과 같다.The analysis conditions are as follows.

- Initial Potential (V): -1- Initial Potential (V): -1

- Final Potential (V): 2- Final Potential (V): 2

- Step Height (mV): 20- Step Height (mV): 20

- Step Time (s): 1- Step Time (s): 1

도 1은 2 % NH4OH 및 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물로 처리한 기판의 갈바닉(galvanic) 부식을 측정한 그래프이고, 하기 표 3은 2 % NH4OH 및 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물로 처리한 기판의 갈바닉(galvanic) 부식을 측정한 부식 전위(Ecorr) 및 전류 밀도(Icorr)를 나타낸다.1 is a graph measuring galvanic corrosion of a substrate treated with a cleaning solution composition after polishing a metal film of Example 8 of 2% NH 4 OH and of the present invention, and Table 3 below is 2% NH 4 OH and the present invention The corrosion potential (E corr ) and current density (I corr ) measured by galvanic corrosion of the substrate treated with the cleaning solution composition after polishing the metal film of Example 8 are shown.

막질clogging 2% NH4OH2% NH 4 OH 실시예8의 세정액Example 8 cleaning solution Icorr(nA)I corr (nA) Ecorr(mV)E corr (mV) Icorr(nA)I corr (nA) Ecorr(mV)E corr (mV) TiNTiN 20582058 -409.1-409.1 315.14315.14 -218.85-218.85 WW 853.452853.452 -516.86-516.86 719.12719.12 -288.34-288.34

타이타늄나이트라이드(TiN)와 텅스텐(W) 사이에는 갈바닉 부식이 발생하는데, 2 % NH4OH로 세정하는 경우에는 타이타늄나이트라이드(TiN)와 텅스텐(W) 사이의 포텐셜 차이가 107 mV로 높게 나타나지만, 본 발명의 세정액으로 세정한 경우에는 타이타늄나이트라이드(TiN)와 텅스텐(W) 사이의 포텐셜 차이가 69 mV로 낮아지는 것을 알 수 있다.Galvanic corrosion occurs between titanium nitride (TiN) and tungsten (W), and when cleaning with 2% NH 4 OH, the potential difference between titanium nitride (TiN) and tungsten (W) is as high as 107 mV. , it can be seen that when cleaning with the cleaning solution of the present invention, the potential difference between titanium nitride (TiN) and tungsten (W) is lowered to 69 mV.

따라서, 본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물은 갈바닉 부식을 방지하는 효과가 우수한 것을 알 수 있다. 전해질 용액에 두 금속이 접촉된 상태로 담겨 있을 때, 두 금속의 전위차가 작으면 전자의 이동이 억제되고 부식을 방지할 수 있다.Therefore, it can be seen that the cleaning solution composition after polishing the metal film of the present invention is excellent in the effect of preventing galvanic corrosion. When two metals are in contact with an electrolyte solution, if the potential difference between the two metals is small, electron movement is suppressed and corrosion can be prevented.

식각율 평가Etch rate evaluation

도 2는 2 % NH4OH 및 본 발명의 실시예 3의 금속막 연마 후 세정액 조성물의 세정 과정에서 텅스텐(W), 타이타늄나이트라이드(TiN), 타이타늄(Ti)의 식각율을 나타낸 그래프이다. 도 2를 참조하면, 2 % NH4OH을 이용하여 세정하였을 때 텅스텐(W)의 식각율이 0.62 Å/min인 것을 알 수 있고, 본 발명의 실시예 3의 금속막 연마 후 세정액 조성물을 이용하여 세정하였을 때 0.04 Å/min으로 매우 낮은 값이 확인되었다. 이는 텅스텐의 에칭 없이 세정이 이루어져 이후 단계에 발생 가능한 문제를 방지하는 효과가 있는 것으로 볼 수 있다.2 is a graph showing the etching rates of tungsten (W), titanium nitride (TiN), and titanium (Ti) in the cleaning process of the cleaning solution composition after polishing the metal film of Example 3 of 2% NH 4 OH and the present invention. Referring to FIG. 2 , it can be seen that the etching rate of tungsten (W) is 0.62 Å/min when cleaning with 2% NH 4 OH, and the cleaning solution composition is used after polishing the metal film of Example 3 of the present invention A very low value of 0.04 Å/min was confirmed when washing was performed. It can be seen that cleaning is performed without etching of tungsten, which is effective in preventing problems that may occur in subsequent steps.

킬레이팅 성능 평가Chelating Performance Evaluation

식각율 평가 분석 장비는 UV-Visible Spectrometer(UV2600) 장비를 사용하였다.A UV-Visible Spectrometer (UV2600) equipment was used as an etch rate evaluation analysis equipment.

분석 방법은 구체적으로, 질산제이철(ferric nitrate, Fe(NO3)2) 0.01 wt% 수용액 (Fe로 표시), 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물 (세정액 단독으로 표시) 및 본 발명의 실시예 8의 금속막 연마 후 세정액 조성물에 질산제이철(ferric nitrate, Fe(NO3)2) 0.01 wt% 수용액을 혼합한 혼합물 (세정액 + Fe로 표시)을 UV Spectrometer를 이용하여 결합하는 피크가 나타나는지 complex pick를 관찰하였다.The analysis method is specifically, ferric nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ) 0.01 wt% aqueous solution (expressed as Fe), the cleaning solution composition after polishing the metal film of Example 8 of the present invention (represented by the cleaning solution alone) and this After polishing the metal film of Example 8 of the present invention, a mixture of 0.01 wt% aqueous solution of ferric nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ) in the cleaning solution composition (represented as cleaning solution + Fe) is combined using a UV Spectrometer peak combined was observed for complex pick.

도 3은 Fe, 세정액 단독 및 세정액 + Fe에 따른 UV-vis 스펙트럼을 나타내었다. Fe단독 피크 포인트의 경우 300 nm 부근에서 발생하게 되는데 세정액과 혼합하여 UV-vis 스펙트럼을 분석하면 Fe 피크 포인트가 250 nm 부근으로 쉬프트 되면서 변화된 것을 확인할 수 있다. 이는 세정액과 혼합시 킬레이팅(Chelating)에 의해 흡광도(Absorbance)가 변화된 것이며 UV 피크의 변화가 없는 세정액의 경우 세정능력이 비교적 안좋은 결과를 보였다.3 shows UV-vis spectra according to Fe, the cleaning solution alone, and the cleaning solution + Fe. In the case of Fe-only peak point, it occurs around 300 nm, and when it is mixed with a washing solution and analyzed the UV-vis spectrum, it can be confirmed that the Fe peak point is shifted to around 250 nm and changed. This is because the absorbance was changed by chelating when mixed with the cleaning solution, and the cleaning solution without a change in the UV peak showed relatively poor cleaning ability.

도 3을 살펴보면, Fe 및 세정액 + Fe에서는 킬레이트 피크(Chelating peak)가 나타나지만, 세정액 단독에서는 250 nm 내지 300 nm 구간에서 킬레이트 피크가 나타나지 않는다. 이와 같이, 킬레이트 지표를 통하여 성능을 측정한 결과, 세정액 + Fe의 세정 후 표면의 금속 이온의 오염을 효과적으로 제거할 수 있는 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , a chelating peak appears in Fe and the washing solution + Fe, but the chelating peak does not appear in the range of 250 nm to 300 nm in the washing solution alone. As such, as a result of measuring the performance through the chelate index, it can be confirmed that contamination of metal ions on the surface can be effectively removed after cleaning of the cleaning solution + Fe.

상기와 같이 갈바닉 부식 평가, 식각율 평가 킬레이팅 성능 평가를 통하여 성능을 측정한 결과, 본 발명의 금속막 연마 후 세정액 조성물이 우수한 특성을 나타냄을 확인할 수 있었다.As a result of measuring performance through galvanic corrosion evaluation, etch rate evaluation, and chelating performance evaluation as described above, it was confirmed that the cleaning solution composition of the present invention exhibited excellent properties after polishing the metal film.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited drawings, those skilled in the art may apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in an order different from the described method, and/or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or are substituted or substituted by other components or equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (20)

유기 화합물 1종 및 염 화합물 1종을 포함하는 킬레이트제; 및
비이온 계면활성제 및 음이온 계면활성제를 포함하는 계면활성제;
를 포함하고,
상기 유기 화합물은, 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산을 포함하고,
상기 1개 이상의 카르복실기 및 1개 이상의 하이드록시기를 포함하는 유기산은, 시트르산(citric acid), 이소시트르산(isocitric acid), 옥살산(Oxalic acid), 타르타르산(tartaric acid), 말산(malic acid), 글리콜산(glycolic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 락트산(lactic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 염 화합물은, 소듐 시트레이트(Sodium citrate), 칼륨 시트레이트(potassium citrate), 암모늄 시트레이트(ammonium citrate), 암모늄 하이드로겐 시트레이트(ammonium hydrogen citrate), 소듐 포스페이트(Sodium phosphate), 포타슘 포스페이트(potassium phosphate), 암모늄 포스페이트(ammonium phosphate) 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
텅스텐막 연마후 텅스텐막, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 타이타늄막 및 타이타늄질화막으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나의 막을 포함하는 반도체 디바이스용 웨이퍼 표면 상의 결함, 잔류물 및 오염물을 제거하는 것이고,
상기 음이온 계면활성제는, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 및 아크릴레이트 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하고,
상기 비이온 계면활성제는, 에톡실화 아세틸렌계 디올(ethoxylated acetylenic diol), 폴리옥시알킬렌 에스테르 또는 이 둘을 포함하고,
pH가 6 내지 7인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
a chelating agent comprising one organic compound and one salt compound; and
surfactants including nonionic surfactants and anionic surfactants;
including,
The organic compound comprises an organic acid comprising at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group,
The organic acid comprising at least one carboxyl group and at least one hydroxyl group is citric acid, isocitric acid, oxalic acid, tartaric acid, malic acid, glycolic acid (glycolic acid), including at least one selected from the group consisting of gluconic acid (gluconic acid) and lactic acid (lactic acid),
The salt compound is sodium citrate, potassium citrate, ammonium citrate, ammonium hydrogen citrate, sodium phosphate, potassium phosphate ( potassium phosphate), ammonium phosphate, and at least one selected from the group consisting of derivatives thereof,
After polishing the tungsten film, to remove defects, residues and contaminants on the surface of a semiconductor device wafer comprising at least one film selected from the group consisting of a tungsten film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a titanium film, and a titanium nitride film,
The anionic surfactant includes at least one selected from the group consisting of polyacrylate, polymethyl methacrylate and acrylate copolymer,
The nonionic surfactant includes an ethoxylated acetylenic diol, a polyoxyalkylene ester, or both,
having a pH of 6 to 7,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 유기 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 0.5 중량% 내지 5 중량%인 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The organic compound is 0.5 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 염 화합물은, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 3 중량% 내지 10 중량%인 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The salt compound will be 3% to 10% by weight of the cleaning solution composition after polishing the metal film,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 비이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 이하인 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The nonionic surfactant is 1 wt% or less of the cleaning solution composition after polishing the metal film,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
제1항에 있어서,
상기 음이온 계면활성제는, 카르복실기, 술폰산기 또는 이 둘을 포함하는 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The anionic surfactant will include a carboxyl group, a sulfonic acid group, or both,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
제1항에 있어서,
상기 음이온 계면활성제는,
상기 음이온 계면활성제는, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 암모늄염, 폴리메타크릴산, 폴리메타크릴산 암모늄염, 폴리말레산, 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아마이드, 아크릴산/스티렌 공중합체, 아크릴산/술폰산 공중합체, 아크릴산/말론산 공중합체, 아크릴산/아크릴레이트 공중합체, 아크릴아마이드/아크릴산 공중합체, 아크릴아마이드/술폰산 공중합체, 폴리스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리톨루엔술폰산, 알킬벤젠술폰산, 알킬술폰산, 알칸술폰산, 알킬아릴술폰산, 알파-올레핀술폰산, 도데실벤젠술폰산, 옥틸벤젠술폰산, 데실벤젠술폰산, 도데칸술폰산, 테트라데실벤젠술폰산, 알킬벤젠술폰산, 알킬디페닐에테르디술폰산, 폴리스티렌설포네이트, 폴리소듐스티렌설포네이트, 도데실벤젠설포네이트 및 그들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The anionic surfactant is
The anionic surfactant is polyacrylic acid, polyacrylic acid ammonium salt, polymethacrylic acid, polyammonium methacrylic acid salt, polymaleic acid, polyacrylate, polymethacrylate, polymethylmethacrylate, polyacrylamide, acrylic acid / styrene Copolymer, acrylic acid/sulfonic acid copolymer, acrylic acid/malonic acid copolymer, acrylic acid/acrylate copolymer, acrylamide/acrylic acid copolymer, acrylamide/sulfonic acid copolymer, polystyrenesulfonic acid, polyvinylsulfonic acid, polytoluenesulfonic acid, alkylbenzene Sulfonic acid, alkylsulfonic acid, alkanesulfonic acid, alkylarylsulfonic acid, alpha-olefinsulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid, octylbenzenesulfonic acid, decylbenzenesulfonic acid, dodecanesulfonic acid, tetradecylbenzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, alkyldiphenyletherdisulfonic acid, Which comprises at least one selected from the group consisting of polystyrene sulfonate, polysodium styrene sulfonate, dodecylbenzene sulfonate, and salts thereof,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
제1항에 있어서,
상기 음이온 계면활성제는, 상기 금속막 연마 후 세정액 조성물 중 1 중량% 내지 5 중량%인 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
The anionic surfactant is 1 wt% to 5 wt% of the cleaning solution composition after polishing the metal film,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
제1항에 있어서,
pH 조절제;
를 더 포함하고,
상기 pH 조절제는,
모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 메틸에탄올아민, 에틸에탄올아민, N-아미노-N-프로판올, 메틸아민, 디메틸아민, 트리메틸아민, 에틸아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 에틸렌디아민, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄, 탄산수소암모늄, 탄산암모늄, 탄산수소칼륨, 탄산칼륨, 탄산수소나트륨 및 탄산나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
pH adjusters;
further comprising,
The pH adjusting agent,
Monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methylethanolamine, ethylethanolamine, N-amino-N-propanol, methylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, ethylenediamine, Ammonia, potassium hydroxide, sodium hydroxide, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, ammonium hydrogencarbonate, ammonium carbonate, potassium hydrogencarbonate, potassium carbonate, sodium hydrogencarbonate and containing at least one selected from the group consisting of sodium carbonate sign,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 금속막 연마 후 세정액 조성물로 세정하였을 때, 실리콘 질화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상이고, 실리콘 산화막에 대한 결함 감소율이 80% 이상인 것인,
금속막 연마 후 세정액 조성물.
According to claim 1,
When the metal film is polished and then cleaned with the cleaning solution composition, the defect reduction rate for the silicon nitride film is 80% or more, and the defect reduction rate for the silicon oxide film is 80% or more,
A cleaning solution composition after polishing the metal film.
제1항의 금속막 연마 후 세정액 조성물을 사용하여 반도체 디바이스용 웨이퍼의 화학기계적 연마 후의 반도체 디바이스용 웨이퍼를 세정하는 것인,
세정 방법.
The method for cleaning a semiconductor device wafer after chemical mechanical polishing of the semiconductor device wafer using the cleaning solution composition after polishing the metal film of claim 1,
cleaning method.
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