KR19990016917A - 세정 용액 및 이를 이용한 반도체 소자의 세정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사진 공정 및/또는 에칭 공정후에 발생할 수 있는 식각 잔류물 및 폴리머들을 제거할 수 있는 반도체 소자용 세정 용액 및 이를 이용하는 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다. 본 발명의 세정 용액은 약알칼리성 또는 중성을 띄며, 환경 친화적이고, 가격이 저렴하다. 따라서, 금속층에 대한 부식력은 약한 반면 세정력은 뛰어나며, 후속의 탈이온수 처리에 의해서도 금속층의 입자간에 피팅 현상이 발생하지 않는다. 또한, 기존의 유기 스트리퍼 사용 직후 일반적으로 실시되어야 하던 IPA 세정 단계를 생략할 수 있기 때문에 공정 단순화의 효과도 얻을 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 세정에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사진 공정 및 에칭 공정 후의 잔류물을 제거하는데 사용될 수 있는 세정 용액 및 이를 이용함으로써 세정 효과가 개선된 반도체 소자의 세정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조시, 금속 배선 또는 각종 콘택홀 등은 사진 공정 및 식각 공정에 의해 형성된다. 통상, 배선 또는 콘택홀 형성은 포토 레지스트에 마스크 패턴을 전사하는 노광 공정과 플라즈마 기체를 이용하여 패턴을 따라 막을 에칭하는 식각 공정 및 포토레지스트를 제거하는 에싱(ashing) 공정으로 대별된다.
도 1a 내지 도 1d는 사진 식각 공정에 의한 비아 콘택홀 형성 공정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 기판(10), 금속 배선층(20) 및 절연층(20)이 순차적으로 적층된 반도체 소자의 표면에 포토 레지스트(40)를 형성(도 1a)한 다음, 콘택홀이 형성될 부위에 광을 조사하여 그 상부의 레지스트를 식각해낸다 (도 1b). 이어서, 콘택홀 형성 부위를 습식 식각액으로 등방성 식각(도 1c)한 다음, 플라즈마 식각 등에 의해 이방성 식각하여 콘택홀 (50)을 형성한다 (도 1d).
다음으로, 콘택홀 형성후 남아있는 포토 레지스트를 제거하여야 하는데, 통상의 레지스트 제거법으로는 O2등의 가스를 이용하여 레지스트를 애싱한 다음, 잔류물들은 유기 스트리퍼를 사용하여 제거하는 방법이 사용되고 있다.
또한, 포토 레지스트의 애싱 공정 후에 도 2에 도시된 바와 같이 콘택홀의 측벽 및 바닥면에 다량의 폴리머(60)가 발생한다는 것이다. 이들 폴리머는 탄소, 불소, 실리콘등 각종 금속물질 및 산소 등을 주성분으로 하는데, 이는 후속 공정인 알루미늄 플로우 공정을 진행하는데 장애가 되기도 하고 전기적인 특성을 저하시키기도 하기 때문에 반드시 제거되어야 한다. 이러한 폴리머를 제거하는 방법으로서 유기 스트리퍼가 사용되기도 한다.
이러한 유기 스트리퍼로는 하이드록실아민 또는 디에탄올아민과 같은 아민계 화합물, 테트라메틸알킬하이드록사이드 (TMAH), 디메틸설폭사이드, 카테콜 등과 같은 유기물이 주로 사용되는데, 이러한 유기 스트리퍼를 사용하는데는 몇가지 문제점이 수반된다.
먼저, 이들 유기 스트리퍼는 매우 고가이고 환경에 유해할 뿐 아니라, 끊는 점이 낮기 때문에 고온의 공정에서는 바람직하지 않으며 별도의 공정 설비를 필요로 한다. 또한, 대부분의 유기 스트리퍼는 알칼리이며, 그 용매로서 유기 용제가 사용되기도 한다. 일반적으로 알루미늄과 같은 금속을 배선층으로 사용할 경우에는 일정량의 구리를 함유하고 있는데, 알칼리 용액에 적용되어질 금속 웨이퍼를 탈이온수로 직접 세정하게 되면 알루미늄 중의 구리 함유량에 따라 부식 (Galvanic corrosion)이 발생하기도 한다. 따라서, 탈이온수 세정단계 이전에 이소프로필알콜로 처리하는 단계를 더 실시하여야 한다. 그러나, 이 경우에도 금속층의 부식 및 피팅 현상을 완전히 방지할 수는 없다는 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사진 공정 또는 에칭 공정후의 잔류물 및 폴리머들을 효과적으로 제거하기 위한 세정 용액을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 세정 용액을 이용하는 세정 방법을 제공하는 것이다.
도 1a 내지 도 1d는 사진 공정에 의한 콘택홀 형성 공정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 사진 공정에 의해 형성된 콘택홀의 측벽 및 바닥면에 폴리머가 형성된 상태를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10... 기판 20... 금속층
30... 절연층 40... 포토레지스트
50... 콘택홀 60... 폴리머
본 발명의 기술적 과제는, 조성물 총량에 대하여 0.05-20중량%의 수산화암모늄, 1-25중량%의 시트르산, 0.05-20중량% 과산화수소 및 0.01-5중량%의 킬레이트제 및 나머지량의 탈이온수를 포함하는 세정 용액에 의하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 조성물 총량에 대하여 0.05-20중량%의 수산화암모늄, 1-25중량%의 시트르산, 0.05-20중량% 과산화수소 및 0.01-5중량%의 킬레이트제 및 나머지량의 탈이온수를 포함하는 세정 용액에 실리콘 웨이퍼를 침지시키는 단계; 및 상기 단계에서 얻어진 실리콘 웨이퍼를 탈이온수로 세정하는 단계를 포함하는 세정 방법에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 본 발명의 첫번째 기술적 과제에 있어서, 상기 세정 용액의 pH는 바람직하게는 5-9, 더욱 바람직하게는 6.5-7.5 범위 내에서 조절된다.
또한, 상기 킬레이트제로서는 본 발명의 분야에서 사용될 수 있는 것이면 어느 것이나 사용될 수 있으나, 바람직하기로는 카테콜 (catechol), 아미노트리메틸렌 포스폰산, 하이드록시에탄 디포스폰산, 살리실산, 글리신, 디메틸글리옥심, 옥신, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 니트릴트리아세트산 (NTA) 등을 들 수 있다.
본 발명에 따른 세정 용액에 있어서, 상기 수산화암모늄 (NH4OH)은 OH-에 의해 사진 공정 또는 에칭 공정후의 식각 잔류물 또는 폴리머들을 환원시켜 분해하며 애싱 과정에서 형성될 수 있는 알루미늄 배선층 상의 산화막을 제거해준다. 그러나, 수산화암모늄은 알루미늄과 같은 금속 배선층이나 티타늄과 같은 배리어 금속층에 대하여 상당히 강한 부식성을 나타내기 때문에 세정 용액의 pH를 적절하게 제어하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 첨가되는 것이 환경 친화적인 약산성의 시트르산 (COH(CH2)2(COOH)3)이다.
상기 시트르산은 세정 용액의 pH를 제어해줄 뿐 아니라 하기 화학식들에서 알 수 있는 바와 같이, 폴리머 중의 금속 물질과 킬레이트 반응을 일으켜 제거함으로써 이들이 재흡착하는 것을 방지한다.
따라서, 적당한 양의 시트르산을 첨가함으로써 금속층을 부식등으로부터 보호할 뿐 아니라 폴리머 중의 금속이온 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있다.
이러한 시트르산의 킬레이트 효과를 높이기 위하여 전술한 바와 같은 킬레이트제를 더 첨가할 수도 있다.
본 발명에 따른 세정 용액은 바람직하게는 5-9, 더욱 바람직하게는 6.5-7.5 범위의 pH를 유지함으로써 세정 직후 탈이온수로 처리하더라도 금속층 표면이 부식되거나 금속 입자 사이가 피팅되는 현상이 일어나지 않는다.
본 발명의 두번째 기술적 과제에 있어서, 본 발명의 세정 방법은 바람직하게는 건식 식각 공정후, 또는 건식 식각 공정 및 애싱 공정후에 발생할 수 있는 폴리머 및/또는 식각 잔류물을 제거하는데 사용되거나; 사진 공정에 의한 금속층 형성후 상기 금속층 상에 잔류할 수 있는 폴리머 및/또는 식각 잔류물을 제거하는데 사용되거나; 또는 사진 공정에 의한 콘택홀 형성후 상기 콘택홀의 측벽 또는 바닥면에 잔류할 수 있는 폴리머를 제거하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 세정 용액은 기존의 유기 스트리퍼에 비해 환경친화적이며 가격도 저렴하다. 또한, 유기 스트리퍼가 강알칼리성인데 비해 본 발명의 세정 용액은 약알칼리성 또는 중성이기 때문에 금속층에 대한 부식력은 약한 반면 세정력은 뛰어나며, 후속의 탈이온수 처리에 의해서도 금속층의 입자간에 피팅 현상이 발생하지 않는다. 또한, 기존의 유기 스트리퍼 사용 직후 일반적으로 실시되어야 하던 IPA 세정 단계를 생략할 수 있기 때문에 공정 단순화의 효과도 얻을 수 있다.
Claims (8)
- 조성물 총량에 대하여 0.05-20중량%의 수산화암모늄, 1-25중량%의 시트르산, 0.05-20중량% 과산화수소 및 0.01-5중량%의 킬레이트제 및 나머지량의 탈이온수를 포함하는 세정 용액.
- 제1항에 있어서, 상기 킬레이트제가 카테콜, 아미노트리메틸렌 포스폰산, 하이드록시에탄 디포스폰산, 살리실산, 글리신, 디메틸글리옥심, 옥신, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA) 및 니트릴트리아세트산 (NTA)으로 구성된 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 세정 용액.
- 제1항에 있어서, pH가 5-9인 것을 특징으로 하는 세정 용액.
- 제3항에 있어서, pH가 6.5-7.5인 것을 특징으로 하는 세정 용액.
- 제1항 내지 4항 기재의 세정 용액에 실리콘 웨이퍼를 침지시키는 단계; 및상기 단계에서 얻어진 실리콘 웨이퍼를 탈이온수로 세정하는 단계를 포함하는 세정 방법.
- 건식 식각 공정후, 또는 건식 식각 공정 및 산소 애싱 공정후에 발생할 수 있는 폴리머 및/또는 식각 잔류물을 제거하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 4항 기재의 세정 용액.
- 사진 공정에 의한 금속층 형성후 상기 금속층 상에 잔류할 수 있는 폴리머 및/또는 식각 잔류물을 제거하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 4항 기재의 세정 용액.
- 사진 공정에 의한 콘택홀 형성후 상기 콘택홀의 측벽 또는 바닥면에 잔류할 수 있는 폴리머 및/또는 식각 잔류물을 제거하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 4항 기재의 세정 용액.
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1997
- 1997-08-20 KR KR1019970039647A patent/KR100510440B1/ko not_active IP Right Cessation
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