KR19980017984A - Cleaning solution for semiconductor device and cleaning method using same - Google Patents
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Abstract
반도체장치의 금속배선 공정에서 사용되는 세정액 그를 이용한 세정방법에 관하여 개시되어 있다. 이를 위하여 본 발명은, 반도체장치의 세정공정에 사용되는 세정액에 있어서, 상기 세정액은 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 세정액 및 이를 이용한 금속배선 형성공정 및 화학기계적 연마 공정에 후속되는 세정공정의 세정방법을 제공한다. 따라서, 상술한 본 발명에 따르면, IPA 린스 공정을 생략할 수 있기 때문에 공정이 단순해 지고, 유기 스트리퍼를 쓰지 않기 때문에 환경문제를 방지하며, 반도체 기판에 금속 이온의 오염이 방지되며, 금속배선 공정 및 화학기계적 연마 공정의 부산물을 효과적으로 제거할 수 있다.A cleaning method using the cleaning liquid used in the metallization step of a semiconductor device is disclosed. To this end, the present invention, in the cleaning liquid used in the semiconductor device cleaning process, the cleaning liquid is concentrated in deionized water (DI water) 35 to 50% boron tetrafluoride (HBF 4 ) compared to the amount of deionized water 10 A cleaning liquid of a semiconductor device characterized in that the solution is mixed at a concentration of -3 to 20% by weight, and a method for cleaning a metal wiring forming step and a chemical mechanical polishing step using the same. Therefore, according to the present invention described above, the process can be simplified because the IPA rinse process can be omitted, and the environmental problem is prevented because the organic stripper is not used, the contamination of metal ions on the semiconductor substrate is prevented, and the metal wiring process And by-products of the chemical mechanical polishing process can be effectively removed.
Description
본 발명은 반도체장치에 사용되는 세정액 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것으로서, 특히 반도체장치의 금속배선 공정에서 사용되는 세정액 및 이를 이용한 세정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cleaning liquid used in a semiconductor device and a cleaning method using the same, and more particularly, to a cleaning liquid used in a metal wiring process of a semiconductor device and a cleaning method using the same.
반도체장치의 제조에 있어서 세정공정은, 공정의 거의 모든 단계에서 발생 가능한 미립자(Particle)를 포함하는 모든 오염을 제거하는 공정으로서, 최근 반도체 소자가 점차 고집적화되고, 배선 간격이 미세화되는 경향에 따라 그 중요성이 날로 강조되고 있다.In the manufacture of semiconductor devices, the cleaning process is a process for removing all contamination including particles that can be generated at almost all stages of the process. As a result, semiconductor devices have become increasingly integrated and wiring intervals have become smaller. Importance is stressed day by day.
특히, 금속배선 형성공정에 있어서 패턴의 간격이 점차 미세화되는 경향에 따라, 고집적화를 달성하기 위하여 다층배선을 이용한 금속배선 형성이 요구되고 있다. 이러한 다층으로 구성된 금속배선을 형성할 때, 층간의 금속배선을 서로 연결하기 위하여 비아홀(Via hole)의 형성이 필요하다. 일반적으로, 비아홀은 건식 식각을 통하여 형성하는데, 이때 사용되는 가스가 플라즈마장(plasma field) 내에서 반도체 기판이나, 포토레지스트와 상호 반응을 일으키면서 원하지 않은 부생성물(by-product, 이를 Polymer, side polymer, veil, fence라고 칭하기도 함)이 비아홀 주변에서 다량으로 생성되게 된다.In particular, in the metal wiring formation process, as the pattern spacing gradually becomes finer, metal wiring formation using multilayer wiring is required to achieve high integration. When forming a metal wiring composed of such a multilayer, it is necessary to form a via hole in order to connect the metal wiring between the layers. In general, via holes are formed through dry etching, in which a gas used in the plasma field interacts with a semiconductor substrate or photoresist, causing unwanted by-products (polymer, side). Polymers, veils, and so-called fences) are generated in large quantities around the via holes.
이러한 부생성물(by-product)은 웨이퍼의 표면을 오염시켜서 후속 공정에서의 미세 패턴을 형성하는데 있어 장애가 되고 있으며, 반도체 제조 공정의 전체적인 수율을 저하시키며, 나아가서는 반도체 소자의 신뢰성을 저하하는 요인으로까지 작용하기도 한다. 따라서, 금속배선 공정에 있어서 상술한 부생성물을 적절한 방법으로 제거해야 한다.These by-products are contaminating the surface of the wafer and become a barrier to the formation of fine patterns in subsequent processes, and lower the overall yield of the semiconductor manufacturing process and further reduce the reliability of the semiconductor device. It also works until. Therefore, in the metallization process, the above-mentioned by-products must be removed by an appropriate method.
종래에 있어서는, 금속배선 형성공정후에 발생한 부생성물을 제거하기 위한 세정공정에서 사용하는 세정액으로서는 5∼50%의 하이드록실아민(Hydroxylamine)과 같은 유기 스트리퍼를 베이스(base)로 구성한 새정액이 사용되었다. 이에 대한 내용이 미국 특허번호 제5334332호(subject: Cleaning compositions for removing etching residue and method of using.)에 개시되어 있다.In the related art, as a cleaning liquid used in the cleaning process for removing the by-products generated after the metallization forming process, a new tablet liquid having an organic stripper such as 5 to 50% hydroxylamine as a base is used. . This is disclosed in US Pat. No. 5534332 (Subject: Cleaning compositions for removing etching residue and method of using.).
하지만, 5∼50%의 하이드록실아민(Hydroxylamine)과 같은 유기 스트리퍼를 사용한 세정액 및 이를 이용한 세정방법의 문제점은, 첫째로, 유기 스트리퍼를 이용하여 세정공정을 끝내고, 탈이온수(DI water)를 통한 세정공정 전에, IPA(Iso-Propyl Alcohol) 린스공정을 추가해야 하기 때문에 공정이 복잡하고 길어지는 문제점이 있고, 둘째로, 하이드록실아민(Hydroxylamine)과 같은 유기 스트리퍼는 독성이 높기 때문에 환경오염이 대두되는 문제점이 있고, 셋째로 하이드록실아민(Hydroxylamine) 유기 스트리퍼가 포함하고 있는 다량의 금속오염물로 인하여 금속배선의 표면에 오염을 유발하는 문제점이 발생하고 있는 실정이다.However, the problem of the cleaning solution using the organic stripper, such as 5 to 50% of hydroxylamine (Hydroxylamine) and the cleaning method using the same, firstly, after the cleaning process by using the organic stripper, and through the DI water Before the cleaning process, an IPA (Iso-Propyl Alcohol) rinse process must be added, which leads to a complicated and long process. Second, since organic strippers such as hydroxylamine are highly toxic, environmental pollution occurs. Third, due to the large amount of metal contaminants contained in the hydroxylamine organic stripper, there is a problem that causes contamination on the surface of the metal wiring.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 금속배선 형성공정에서 발생하는 부생성물의 제거 능력이 뛰어나고, 상술한 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 반도체장치의 세정액을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a cleaning liquid for a semiconductor device that is excellent in the ability to remove by-products generated in a metal wiring forming step and can solve the problems of the prior art described above.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기의 세정액을 이용한 반도체장치의 세정방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for cleaning a semiconductor device using the cleaning solution.
도 1은 본 발명에 따른 금속배선 공정시의 세정방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라서 도시한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating the cleaning method in the metallization process according to the present invention according to the order of the process.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 금속층에 대한 화학 기계적 연마 공정이 끝난 후의 세정방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 순서도이다.FIG. 2 is a flowchart illustrating the cleaning method after the chemical mechanical polishing process for the metal layer is finished according to another embodiment of the present invention.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체장치의 세정공정에 사용되는 세정액에 있어서, 상기 세정액은 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 반도체장치의 세정액을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention, in the cleaning liquid used in the cleaning process of the semiconductor device, the cleaning liquid desorbs boron tetrafluoride (HBF 4 ) concentrated in deionized water (DI water) to 35 to 50% A cleaning liquid for a semiconductor device, which is a solution mixed at a concentration of 10 -3 to 20% by weight compared to the amount of ionized water.
상기 세정액은 탈이온수(DI water)에 사불화 붕산(HBF4)을 혼합한 용액에 카보닐계(carbonyl(C=O))의 킬레이트제(Chelating agent)를 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 카보닐계(carbonyl)의 킬레이트제(Chelating agent)의 첨가 농도는 상기 사불화 붕산(HBF4)의 농도와 비교하여 10-6∼ 1 중량%의 농도인 것이 바람직하다.The cleaning solution is preferably a carbonyl (C = O) chelating agent (carbonyl-based chelating agent) is added to a solution of boron tetrafluoride (HBF 4 ) in DI water. The concentration of the chelating agent of carbonyl is preferably in the range of 10 −6 to 1% by weight compared to the concentration of boron tetrafluoride (HBF 4 ).
상기 킬레이트제(Chelating agent)는 EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetic acid), NTA(Nitrilo TriAcetic Acid), ACAC(ACetylACetone), 포름산암모늄(Ammonium formate, HCOO-NH4 +), 중탄산암모늄(Ammonium bicarbonate, NH4HCO3), 과황산암모늄(Ammonium persulfate, (NH4)2S2O8), 설파민산암모늄(Ammonium surfamate, NH2SO3NH2), 설파민산(Surfamic Acid, NH2SO3H), 질산암모늄(Ammonium nitrate, NH4NO3), 질산(Nitric Acid, HNO3) 및 구연산암모늄(Ammonium citrate)으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것이 바람직하다.The chelating agent (Ethylene Diamine Tetra Acetic acid), NTA (Nitrilo TriAcetic Acid), ACAC (ACetyl ACetone), Ammonium formate (Ammonium formate, HCOO - NH 4 + ), Ammonium bicarbonate, NH 4 HCO 3 ), ammonium persulfate (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), ammonium surfamate (NH 2 SO 3 NH 2 ), sulfamic acid (NH 2 SO 3 H), Ammonium nitrate (Ammonium nitrate, NH 4 NO 3 ), nitric acid (Nitric Acid, HNO 3 ) and ammonium citrate (Ammonium citrate) is preferably one selected from the group consisting of.
상기 세정액은 탈이온수(DI water)에 사불화 붕산(HBF4)을 혼합한 용액에 탄화수소계 또는 불화탄소계의 계면 활성제(surfactant)가 100PPB∼500PPM의 혼합농도로 더 첨가되어 있는 것이 바람직하다.The washing solution is preferably a hydrocarbon or carbon fluoride surfactant is further added at a mixed concentration of 100PPB to 500PPM in a solution of boron tetrafluoride (HBF 4 ) mixed with deionized water (DI water).
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 금속층이 형성된 반도체 기판에 포토레지스트를 도포하는 단계와, 상기 포토레지스트에 정렬 및 노광을 진행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴에 현상(development) 공정을 진행하여 다중화 되지 않은 포토레지스트를 제거하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하부의 금속층을 식각하여 금속 패턴을 형성하는 단계와, 상기 금속 패턴의 상부에 있는 포토레지스트를 에싱(Ashing) 공정을 통하여 제거하는 단계와, 상기 금속배선이 형성된 반도체 기판을 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액이 있는 제1 액조에서 세정하는 단계 및, 상기 세정된 반도체 기판을 탈이온수가 담긴 제2 액조에서 반도체 기판에 잔류하는 세정액을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 세정방법을 제공한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of coating a photoresist on a semiconductor substrate on which a metal layer is formed, forming a photoresist pattern by performing alignment and exposure on the photoresist, and forming the photoresist pattern. Performing a development process to remove the unmultiplexed photoresist; forming a metal pattern by etching the lower metal layer using the photoresist pattern as a mask; and forming a photoresist on the upper portion of the metal pattern. Removing boron tetrafluoride (HBF 4 ), which is concentrated to 35 to 50% in DI water, to the amount of deionized water. -3 to 20 de-ionized water and the step, the cleaning of the semiconductor substrate is washed in a first liquid tank with a mixed solution in a concentration in% by weight It provides a cleaning method of a semiconductor device characterized in that comprises the step of removing the cleaning liquid remaining on the semiconductor substrate in a long second liquid tank.
상기 금속층은, 알루미늄(AL), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄나이트라이드(TiN) 및, 금속 실리사이드(metal silicide)로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하여 사용하는 것이 적합하다.The metal layer is suitable for use including at least one selected from the group consisting of aluminum (AL), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and metal silicide.
상기 사불화 붕산(HBF4)용액과 탈이온수(DI water)가 혼합된 용액에 킬레이트제(Chelating agent)를 첨가하는 것이 바람직하다.It is preferable to add a chelating agent to the solution of the boron tetrafluoride (HBF 4 ) solution and DI water.
상기 사불화 붕산(HBF4)용액과 탈이온수(DI water)가 혼합된 용액은 0∼50℃의 온도 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.The solution of the boron tetrafluoride (HBF 4 ) solution and deionized water (DI water) is preferably used in a temperature range of 0 to 50 ° C.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 금속층이 형성되어 있는 반도체 기판에 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 이용하여 금속층의 표면을 연마하는 단계와, 상기 연마가 완료된 반도체 기판을 반도체 기판을 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액이 있는 제1 액조에서 세정하는 단계 및, 상기 세정된 반도체 기판을 탈이온수가 담긴 제2 액조에서 반도체 기판에 잔류하는 세정액을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 세정방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a method of polishing a surface of a metal layer by using a chemical mechanical polishing (CMP) process on a semiconductor substrate on which a metal layer is formed, and removing the semiconductor substrate from the polished semiconductor substrate. Washing in a first liquid bath containing a solution of boron tetrafluoride (HBF 4 ) concentrated in DI water at a concentration of 10 -3 to 20% by weight compared to the amount of deionized water And removing the cleaning liquid remaining on the semiconductor substrate in the second liquid bath containing the deionized water in the cleaned semiconductor substrate.
상기 사불화 붕산(HBF4)용액과 탈이온수(DI water)가 혼합된 용액에 킬레이트제(Chelating agent)를 첨가하는 것이 바람직하다.It is preferable to add a chelating agent to the solution of the boron tetrafluoride (HBF 4 ) solution and DI water.
상기 금속층은, 알루미늄(AL), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 티타늄나이트라이드(TiN) 및, 금속 실리사이드(metal silicide)로 이루어진 군중에서 선택된 적어도 하나 이상을 포함하여 사용하는 것이 적합하다.The metal layer is suitable for use including at least one selected from the group consisting of aluminum (AL), tungsten (W), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), and metal silicide.
상기 사불화 붕산(HBF4)용액과 탈이온수(DI water)가 혼합된 용액은 0∼50℃의 온도 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.The solution of the boron tetrafluoride (HBF 4 ) solution and deionized water (DI water) is preferably used in a temperature range of 0 to 50 ° C.
따라서, 본 발명에 의하면, 금속배선 형성공정에서 발생하는 부생성물의 제거 능력이 뛰어나고 종래 기술에 있어서의 문제점들을 해결할 수 있는 반도체장치의 금속배선 공정에 사용되는 세정액 및 이를 이용한 세정방법을 구현할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to implement a cleaning liquid used in the metal wiring process of a semiconductor device and a cleaning method using the same, which are excellent in the ability to remove the by-products generated in the metal wiring forming process and solve the problems in the prior art. .
여기서 킬레이트제(Chelating agent)란, 금속 이온과 결합하여 화합물을 생성할 능력을 가진 다관능성(多官能性) 화합물 또는 관능기(官能基)로서, 특정한 금속 이온에 대하여 선택적 흡착성을 갖는 물질을 말한다.Here, a chelating agent is a multifunctional compound or a functional group having the ability to combine with a metal ion to produce a compound, and refers to a substance having selective adsorption to a specific metal ion.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
실시예 1Example 1
먼저, 실시예 1에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 세정액에 대하여 설명하기로 한다.First, in Example 1, a cleaning liquid according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
화학식 1 내지 화학식 4는 본 발명에 바람직한 실시예에 사용되는 킬레이트제(Chelating agent)로 사용되는 화합물인, EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetic acid), NTA(Nitrilo Tri Acetic acid), ACAC(ACetyl ACetone) 및 구연산암모늄(Ammonium citrate)의 화학구조식 및 금속과 정합(整合)을 이루고 있는 위치를 도시한 도면이다.Formula 1 to Formula 4 is a compound used as a chelating agent (Ethylene Diamine Tetra Acetic acid), NTA (Nitrilo Tri Acetic acid), ACAC (ACetyl ACetone) and the like used as a chelating agent (Chelating agent) used in a preferred embodiment of the present invention and A diagram showing the chemical structure of ammonium citrate and the position of the metal citrate.
여기서, 금속과 정합(整合)을 이루고 있는 위치는 점선으로 도시된 부분이다.Here, the position where the metal is matched is the part shown by the dotted line.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 금속배선 형성공정 세정공정에서 사용되는 세정액은, 탈이온수를 베이스(base)로 사용한 용액에, 수용성(aqueous) 사불화 붕산(HBF4,35∼50% 농축)을 탈이온수(DI water) 양의 10-3∼20 중량% 첨가하고, 킬레이트제(Chelating agent)로 EDTA(Ethylene Diamine Tetra Acetic acid), NTA(Nitrilo TriAcetic Acid), ACAC(ACetyl ACetone), 포름산암모늄(Ammonium formate, HCOO-NH4 +), 중탄산암모늄(Ammonium bicarbonate, NH4HCO3), 과황산암모늄(Ammonium persulfate,(NH4)2S2O8), 설파민산암모늄(Ammonium surfamate, NH2SO3NH2), 설파민산(Surfamic Acid, NH2SO3H), 질산암모늄(Ammonium nitrate, NH4NO3), 질산(Nitric Acid, HNO3) 및 구연산암모늄(Ammonium citrate)중에서 선택된 하나를 상기 수용성(aqueous) 사불화 붕산(HBF4,35∼50% 농축)의 농도의 10-6∼ 1 중량%으로 첨가하는 것을 구성 요소로 하고 있다. 이러한 화합물의 혼합 방식은 담그기(Dipping) 방식으로 처리한다.Metallic wire formation process according to a preferred embodiment of the present invention, the cleaning solution used in the cleaning step, aqueous boron tetrafluoride (HBF 4, 35-50% concentration) in a solution using deionized water as a base (base) 10 -3 to 20% by weight of DI water is added and ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), nitrilo triacetic acid (NTA), acetyl acetone (ACAC), and ammonium formate Ammonium formate, HCOO - NH 4 + ), Ammonium bicarbonate (NH 4 HCO 3 ), Ammonium persulfate (NH 4 ) 2 S 2 O 8 ), Ammonium surfamate, NH 2 SO 3 NH 2 ), sulfamic acid (Surfamic Acid, NH 2 SO 3 H), ammonium nitrate (Ammonium nitrate, NH 4 NO 3 ), nitric acid (Nitric Acid, HNO 3 ) and ammonium citrate (Ammonium citrate) The component is added at 10 -6 to 1 wt% of the concentration of aqueous tetrafluoroborate (concentrated HBF 4, 35-50%). All. Mixing of these compounds is carried out by dipping.
여기서, 상기 킬레이트제(Chelating agent)가 본 발명에 따른 세정액 내에서 하는 역할은, 불화물(fluoride) 계열의 화합물로부터 야기될 수 있는 금속배선 표면의 부식(corrosion)을 방지하는 작용과, 세정하고자 하는 반도체 기판 내의 금속이 아닌 층(layer)으로 금속 이온이 침투하여 오염시키는 것을 방지하는 역할을 한다.Here, the role of the chelating agent in the cleaning liquid according to the present invention, the action to prevent the corrosion (corrosion) of the surface of the metal wiring that may be caused from the fluoride-based compound, It serves to prevent metal ions from penetrating and contaminating into layers other than metals in the semiconductor substrate.
또한, 본 발명에 실시예에 의한 반도체장치의 세정액인, 탈이온수(DI water)에 사불화 붕산(HBF4)을 혼합한 용액에 탄화수소 또는 불화탄소계의 계면 활성제(surfactant)를 100PPB∼500PPM의 혼합농도로 더 첨가하면, 세정액의 가용성(Wettability)를 더욱 증가시켜 효과적이다.In addition, a hydrocarbon or carbon fluoride-based surfactant is added in a solution containing 100 parts of PPB to 500 PPM in a solution obtained by mixing boron tetrafluoride (HBF 4 ) with deionized water (DI water). Further addition to the mixing concentration is effective by further increasing the wettability of the cleaning liquid.
본 발명에 의한 세정액이 사용되는 구체적인 적용례는, 반도체장치의 금속배선 공정에서 건식 식각을 통한 금속배선을 형성하고 금속배선의 상부에 있는 포토레지스트 패턴을 에싱(Ashing) 공정을 통하여 제거하고, 식각을 통한 금속배선 패턴을 형성하고, 후속되는 세정공정에서 세정액으로 이용된다.In a specific application example in which the cleaning solution according to the present invention is used, metal wiring is formed through dry etching in a metal wiring process of a semiconductor device, and a photoresist pattern on the upper portion of the metal wiring is removed through an ashing process to remove the etching. The metal wiring pattern is formed and used as a cleaning liquid in a subsequent cleaning process.
실시예 2Example 2
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속배선 공정의 세정방법을 설명하기 위하여 공정의 순서에 따라 도시한 순서도 이다.1 is a flowchart illustrating the cleaning method of the metallization process according to the preferred embodiment of the present invention according to the order of the process.
도 1의 순서도를 설명하면, 금속층이 형성된 반도체 기판에 포토레지스트를 도포(10)하고, 이어서, 상기 포토레지스트에 마스크를 정렬하여 UV광을 조사(12)한다. 이때, 상기 UV광에 의하여 다중화되지 않은 포토레지스트를 현상(development, 14) 공정을 통하여 제거한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하부의 금속층에 식각을 진행하여 금속배선을 형성(16)한다. 연속해서 상기 금속배선의 상부에 남아있는 포토레지스트 패턴을 에싱공정을 통하여 제거(18)하고, 상기 에싱이 끝난 반도체 기판을, 본 발명에 의한 유기용제를 사용하지 않은 세정액인 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액이 있는 제1 액조에서 세정(20)한다. 상기 세정된 반도체 기판을 탈이온수가 담긴 제2 액조에서 반도체 기판에 잔류하는 세정액을 제거(22)함으로써 금속 배선 형성공정에서의 세정을 완료한다.Referring to the flowchart of FIG. 1, a photoresist is applied to a semiconductor substrate on which a metal layer is formed (10), and then a mask is aligned with the photoresist to irradiate UV light (12). At this time, the photoresist not multiplexed by the UV light is removed through a development process (14). Subsequently, the metal layer is formed by etching the lower metal layer using the photoresist pattern as a mask (16). The photoresist pattern remaining on the upper part of the metal wiring is continuously removed (18) through an ashing process, and the dehydrated semiconductor substrate is deionized water (DI water), which is a cleaning solution using no organic solvent according to the present invention. (20) in a first bath containing a solution in which boron tetrafluoride (HBF 4 ) concentrated at 35-50% in a concentration of 10 -3 to 20% by weight compared to the amount of deionized water. The cleaning in the metal wiring forming step is completed by removing 22 the cleaning liquid remaining on the semiconductor substrate in the second liquid bath containing deionized water.
상기의 제1 세정액조에 특정한 금속 이온에 대하여 선택적 흡착성을 갖는 킬레이트제를 더 첨가하여 사용함으로써 세정효과를 높일 수 있다.The cleaning effect can be enhanced by further adding and using a chelating agent having selective adsorption to specific metal ions to the first cleaning solution tank.
여기서, 본 발명에 실시예에 의한 반도체장치의 세정액인, 탈이온수(DI water)에 사불화 붕산(HBF4)을 혼합한 용액에 탄화수소 또는 불화탄소계의 계면 활성제(surfactant)를 100PPB∼500PPM의 혼합농도로 더 첨가하면, 세정액의 가용성(Wettability)를 더욱 증가시켜 효과적이다.In the present invention, a hydrocarbon or carbon fluoride-based surfactant is added to 100 PPB to 500 PPM in a solution in which boron tetrafluoride (HBF 4 ) is mixed with deionized water (DI water). Further addition to the mixing concentration is effective by further increasing the wettability of the cleaning liquid.
상술한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 세정방법의 후속 공정으로 제3 액조에 탈이온수를 넣어서 반도체 기판에 잔류할 수 있는 세정액을 다시 반복해서 세정하는 단계와, 건조(dry) 공정을 진행하여 반도체 기판에 남아 있는 탈이온수를 제거하는 단계를 실시할 수 있다.Subsequent steps of the cleaning method according to the preferred embodiment of the present invention include the steps of repeatedly washing the cleaning liquid which may remain on the semiconductor substrate by adding deionized water to the third liquid tank, followed by a drying process. The deionized water remaining on the substrate may be removed.
상술한 본 발명에 따른 반도체 공정의 세정방법은 Al, Ti, TiN, W 및 금속 실리사이드 등의 금속막이 형성된 반도체 기판에 사용할 경우, 그 농도를 조절함으로써 식각량을 수십Å 이내로 조절할 수 있으며 폴리머를 효과적으로 제거할 수 있으므로 안정된 식각율과, 보다 향상된 반도체 기판 표면의 균일성(Uniformity)을 얻을 수 있다.In the cleaning method of the semiconductor process according to the present invention described above, when used in a semiconductor substrate formed with a metal film such as Al, Ti, TiN, W and metal silicide, the etching amount can be controlled within several tens of micrometers by adjusting the concentration thereof, and the polymer can be effectively controlled. Since it can be removed, a stable etching rate and improved uniformity of the surface of the semiconductor substrate can be obtained.
또한 0∼50℃의 범위에서 세정을 실시할 때, 세정 효과를 극대화시킬 수 있다.Moreover, when wash | cleaning in the range of 0-50 degreeC, a washing | cleaning effect can be maximized.
실시예3Example 3
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예를 설명하기 위한 순서도로서, 금속층에 대한 화학 기계적 연마 공정이 끝난후의 세정방법을 공정의 순서에 따라서 작성한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating another preferred embodiment of the present invention, in which a cleaning method after the chemical mechanical polishing process for the metal layer is completed according to the order of the process.
본 발명에 의한 세정액을 사용한 세정방법은, 금속배선 공정에 후속되는 세정공정에서도 효과를 나타낼 뿐만 아니라, 최근에 주목받기 시작한 금속층에 대한 화학 기계적 연마 공정에 후속되는 세정공정에서도 연마공정중에서 발생하는 웨이퍼 상부의 잔류물(residue)을 제거하는 효과를 가지고 있다.The cleaning method using the cleaning liquid according to the present invention is effective not only in the cleaning process following the metal wiring process but also in the cleaning process following the chemical mechanical polishing process for the metal layer, which has recently attracted attention. It has the effect of removing the residue on top.
도 2를 상세히 설명하면, 단차를 갖는 금속층이 형성되어 있는 반도체 기판에 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 이용하여 금속층의 표면을 연마(30)하여 평탄화를 달성한다. 이어서, 상기 연마 공정에서 발생하는 연마 잔류물을 제거하기 위하여, 상기 연마가 완성된 반도체 기판을 본 발명에 따른 유기 용제를 사용하지 않은 세정액인, 탈이온수(DI water)에 35∼50%로 농축된 사불화 붕산(HBF4)을 탈이온수의 양과 비교하여 10-3∼20 중량%의 농도로 혼합한 용액이 있는 제1 액조에서 연마 잔류물을 세정(32)한다. 연속해서, 상기 세정된 반도체 기판을 탈이온수가 담긴 제2 액조에서 반도체 기판에 잔류하는 세정액을 제거(34)함으로써, 화학기계적 연마 공정에 후속되는 세정공정을 완료한다.2, the surface of the metal layer is polished 30 using a chemical mechanical polishing (CMP) process on a semiconductor substrate having a metal layer having a step, thereby achieving planarization. Subsequently, in order to remove the polishing residue generated in the polishing step, the polishing completed semiconductor substrate is concentrated to 35 to 50% in DI water, which is a cleaning solution using no organic solvent according to the present invention. The polishing residue is washed (32) in a first liquid bath with a solution in which boron tetrafluoride (HBF 4 ) is mixed at a concentration of 10 -3 to 20% by weight compared to the amount of deionized water. Subsequently, by removing 34 the cleaning liquid remaining on the semiconductor substrate in the second liquid bath containing deionized water, the cleaning process following the chemical mechanical polishing process is completed.
상기의 제1 세정액조에 특정한 금속 이온에 대하여 선택적 흡착성을 갖는 킬레이트제를 첨가하여 사용함으로써, 세정효과를 더욱 높일 수 있다.The cleaning effect can be further enhanced by adding and using a chelating agent having selective adsorption to specific metal ions to the first cleaning liquid tank.
여기서, 본 발명에 실시예에 의한 반도체장치의 세정액인, 탈이온수(DI water)에 사불화 붕산(HBF4)을 혼합한 용액에 탄화수소 또는 불화탄소계의 계면 활성제(surfactant)를 100PPB∼500PPM의 혼합농도로 더 첨가하면, 세정액의 가용성(Wettability)를 더욱 증가시켜 효과적이다.In the present invention, a hydrocarbon or carbon fluoride-based surfactant is added to 100 PPB to 500 PPM in a solution in which boron tetrafluoride (HBF 4 ) is mixed with deionized water (DI water). Further addition to the mixing concentration is effective by further increasing the wettability of the cleaning liquid.
상술한 본 발명에 따른 화학 기계적 연마 공정의 세정방법은 Al, Ti, TiN, W 및 금속 실리사이드 등의 금속막에 대한 화학기계적 연마공정에 후속되는 세정방법으로 적합하며 사용하는 온도의 범위를 0∼50℃의 범위에서 조정하여 효과를 극대화 시킬수 있다.The cleaning method of the chemical mechanical polishing process according to the present invention described above is suitable as a cleaning method following the chemical mechanical polishing process for metal films such as Al, Ti, TiN, W, and metal silicides, and the temperature range of 0 to 0 is used. The effect can be maximized by adjusting it in the range of 50 ℃.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.
따라서, 상술한 본 발명에 따르면, IPA(Isopropyl alcohol) 린스 공정을 생략하여 공정을 단순화함과 동시에 유기 스트리퍼를 쓰지 않기 때문에 환경문제를 방지하며, 반도체 기판에 금속 이온의 오염을 방지하면서, 금속배선 공정의 부산물을 효과적으로 제거할 수 있는 반도체장치의 세정액 및 이를 이용한 세정방법을 구현함으로써, 반도체 소자의 제조 공정에서 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention described above, since the IPA (Isopropyl alcohol) rinse step is omitted, the process is simplified and the organic stripper is not used, thereby preventing environmental problems and preventing metal ion contamination on the semiconductor substrate. By implementing a cleaning liquid and a cleaning method using the same that can effectively remove the by-products of the process, it is possible to improve the yield and reliability in the manufacturing process of the semiconductor device.
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| KR1019960055439A KR100207522B1 (en) | 1996-08-19 | 1996-11-19 | Cleaning solution of semiconductor device and cleaning method thereby |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100382549B1 (en) * | 2000-12-21 | 2003-05-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | method for manufacturing semiconductor device |
| KR100888200B1 (en) * | 2002-12-30 | 2009-03-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabrication of conduction pattern of semiconductor device |
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1996
- 1996-11-19 KR KR1019960055439A patent/KR100207522B1/en not_active IP Right Cessation
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| KR100382549B1 (en) * | 2000-12-21 | 2003-05-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | method for manufacturing semiconductor device |
| KR100888200B1 (en) * | 2002-12-30 | 2009-03-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabrication of conduction pattern of semiconductor device |
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