KR20020029795A - 화학적, 기계적 연마 후 반도체 웨이퍼를 세정 및가공하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 CMP 동작 후, 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법을 제공한다. 1실시예에 있어서, 개선된 세정 화학제(ICC)가 웨이퍼의 표면에 적용된다. ICC는 웨이퍼 표면 상의 구리필름을 수용성 형태로 변형하도록 형성된다. 웨이퍼 표면이 문질러진다. 그 다음, 액체로 헹궈진다. 문지름 및 헹굼은 웨이퍼 및 브러쉬의 표면으로부터 수용성 구리의 제어된 양을 제거하기 위해서 배열되는데, 상기 적용과 문지름 및 헹굼은 브러쉬박스내에서 수행된다.
Description
반도체 디바이스의 조립에 있어서는, 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작 및 웨이퍼 세정을 수행할 필요가 있다. 전형적으로, 집적회로 디바이스는 다중 레벨 구조의 형태이다. 기판 레벨에는, 확산 영역을 갖는 트랜지스터 디바이스가 형성된다. 다음 레벨에는, 연결 금속화 라인이 패턴되고, 전기적으로 트랜지스터 디바이스에 연결되어, 바람직하게 기능하는 디바이스가 정의된다. 공지된 바와 같이, 패턴된 도전층은 산화실리콘과 같은 유전성재료에 의해 다른 도전층으로부터 절연된다. 보다 많은 금속화 레벨 및 연관된 유전층이 형성됨에 따라, 유전성재료를 평탄화 할 필요가 증대된다. 평탄화가 없으면, 표면 지형의 보다 큰 변화에 기인하여 다른 금속층의 조립이 실질적으로 보다 어렵게 된다. 다른 적용에 있어서는, 금속화 라인 패턴이 유전성재료 내에 형성된 후, 금속 CMP 동작이 수행되어 초과되는 금속이 제거된다. 이러한 소정의 CMP 동작 후 미립자 및 오염물질을 제거하기위해서, 평탄화된 웨이퍼는 세정될 필요가 있다.
도 1a는 웨이퍼의 상부 표면에 걸쳐서 퇴적된 구리층(104)을 갖는 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면이다. 산화층(100)이 반도체 기판(도시생략)에 걸쳐서 퇴적된다. 산화층(100)내에 패턴된 형태(feature)를 형성하는데 공지된 포토리소그래피 및 에칭 기술이 사용될 수 있다. 다음에, 웨이퍼의 상부 표면은 구리층(104)으로 코팅되고, 이에 의해 패턴된 형태가 구리로 채워져서 구리라인(102)을 형성한다.
도 1b는 상부 표면이 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작을 겪은 후, 도 1a의 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면이다. 상부 표면이 평탄화되고 산화층이 노출될 때까지 상부 표면이 연마된다. 불행히도, CMP 동작은 웨이퍼 표면 상에 결함을 남기기 쉽다. 예컨대, CMP 동작은 구리 금속화 형태나 산화실리콘층의 표면 상에 미세하게 스친 상처를 남길 수 있다. 이들 미세한 상처는, CMP 동작으로부터 산화실리콘층 상에 매립된 슬러리 및 미량의 구리재료가 포함되기 쉽게 한다. 도 1b는 어떻게 CMP 동작이 거친 산화구리층(110)을 구리라인(102)의 상부 표면에 걸쳐서 남기는 지를 설명한다. 산화구리층의 거칠기는, CMP 동작 후 웨이퍼의 표면 상에 남겨진 금속화 형태로부터의 구리에 주로 기인하는 것으로 믿어진다.
도 1c는 금속 경유로가 구리라인(102)과의 접촉을 형성한 후 도 1b의 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면이다. 제2산화층(101)이 웨이퍼의 연마된 상부 표면에 걸쳐서 퇴적된다. 도전성 경유로(122)를 형성하는데 공지된 포토리소그래피 및 에칭 기술이 사용될 수 있다. 도전성 경유로(122)와 구리라인(102) 사이에는 접착을 제공하는 질화탄탈(TaN)과 같은 장벽층(120)으로 채워진다.
불행히도, CMP 동작에 의해 야기되는 거친 산화구리층(110)은 진행하는 금을 야기할 수 있다. 예컨대, 손상된 웨이퍼 표면은 금속화 형태와의 불충분한 접합을 형성하는 경유로로 귀결될 수 있다. 다시 말하면, 거친 산화구리층(110)이 도전성 경유로(122)와 구리라인(102) 사이의 접촉영역에서 접착 문제를 야기한다. 접촉영역에서의 접착강도는 CMP 동작 후의 구리 잔존물이 장벽층(120)과 구리라인(102) 사이의 접합과 간섭하는 곳에서 감소된다. 따라서, 장벽층(120)은 구리라인(102)과 충분한 접합을 형성하지 못하게 된다.
전형적인 CMP 동작에 의해 야기되는 다른 조립 문제는, 거친 산화구리층(110)에 의해 야기되는 경유로(122)와 구리라인(102) 사이의 불완전한 전기 연결이다. 예컨대, 거친 구리층(110)은 구리라인(102)과 도전성 경유로(122) 사이의 연결 저항을 받아들이기 어려운 높은 수준으로 증가시킬 수 있다. 하나의 경유 연결에 대한 너무 높은 저항은 전체 반도체 디바이스가 동작될 수 없게 하거나 느린 디바이스로 되게 한다. 인식된 바와 같이, 다수의 디바이스가 경유로와 구리라인 사이의 불완전한 전기 연결에 기인하여 포기될 때, 조립 공정은 매우 비용이 들게 된다.
상기 관점에서, 웨이퍼 세정 및 구리라인과 도전성 경유로 사이의 보다 낳은 연결을 제공하는 연관된 조립 기술을 실행함으로서, 종래 기술의 문제점을 회피하는 세정 공정이 필요하게 된다.
본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼 세정에 관한 것으로, 특히 후처리의 화학적, 기계적 연마(CMP) 구리 세정에 관한 것이다.
도 1a는 웨이퍼의 상부 표면에 걸쳐서 퇴적된 구리층을 갖는 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면,
도 1b는 상부 표면이 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작을 겪은 후, 도 1a의 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면,
도 1c는 금속 경유로가 구리라인과의 접촉을 만들도록 형성한 후, 도 1b의 웨이퍼의 단면을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 화학적, 기계적 연마(CMP) 시스템 및 웨이퍼 세정시스템의 높은 수준의 개략적인 도면,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 1실시예에 따른 도 2의 웨이퍼 세정시스템의 상세한 측면도 및 평면도,
도 4a는 본 발명의 1실시예에 따른 브러쉬박스내의 웨이퍼 상에서의 세정동작을 수행하기 위한 방법의 플로우챠트,
도 4b는 본 발명의 1실시예에 따른 2개의 브러쉬박스를 사용해서 웨이퍼 상에서 세정동작을 수행하기 위한 방법의 플로우챠트,
도 5는 본 발명의 1실시형태에 따른 2개의 브러쉬박스를 사용해서 세정 및 에칭 동작을 수행하는 방법의 플로우챠트이다.
넓게 설명하면, 본 발명은 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작 후, 웨이퍼를 세정하고 가공하기 위한 방법을 제공함으로써 상기 요구를 충족시킨다. 본 발명은 공정과, 장치, 시스템 및, 디바이스 또는 방법을 포함하는 다양한 수단으로 실행될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예가, 이하 상세히 기재된다.
바람직한 실시예에 있어서는, CMP동작 후 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법이 제공된다. 개선된 세정 화학제(ICC)가 웨이퍼의 표면에 적용된다. 웨이퍼 표면상의 구리필름의 작은 부분이 수용성 형태로 변형하도록 ICC가 형성된다. 웨이퍼 표면은 문질러진다. 그 다음, 액체로 헹궈진다. 웨이퍼 및 브러쉬의 표면으로부터 수용성 구리를 제거하기 위해서 헹굼이 형성되는데, 적용과 문지름 및 헹굼이 브러쉬박스 또는 소정의 다른 브러쉬 세정장치내에서 수행될 수 있다.
다른 실시예에 있어서는, CMP 동작 후 웨이퍼로부터 표면재료를 제거하기 위한 방법이 제공된다. 웨이퍼는 산화 에칭 화학제 또는 HF로 문질러져서 작은 양의 산화실리콘을 에칭한다. 그 다음, 웨이퍼는 탈이온화(DI: deionized) 물로 문질러지므로 산화 에칭 화학제 및/또는 HF가 세정된다. 다음에, 웨이퍼는 DI 물로 문질러진 후 개선된 세정 화학제(ICC)로 문질러진다. 그 다음, 웨이퍼는 ICC로 문질러진 후 DI 물로 문질러진다.
또 다른 실시예에 있어서는, 기판 표면을 가공하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은, (a) 기판 표면 상의 구리 필름을 수용성 형태로 변형하고, (b) 브러쉬로 기판 표면을 문지르며, (c) 후-CMP 잔존물과 ICC 및 수용성 구리를 기판 및 브러쉬의 표면으로부터 제거하도록 형성되는 헹굼제인 액체로 기판을 헹구는 것을 포함한다.
바람직하게는, 본 발명은 CMP 동작 후 반도체 웨이퍼를 세정 및 가공하기 위한 방법을 제공한다. 이 방법은 CMP 동작으로부터 매립된 잔존 구리(Cu)재료를 세정하기 위한 동작을 포함한다. 발명의 배경기술에서 논의된 바와 같이, 잔존 구리는 금속화 형태와 도전성 경유로 사이의 강력한 접착을 감소시킬 수 있다. 본 발명의 방법은 웨이퍼 표면을 가공하기 위한 기술을 제공하므로, 도전성 경유로가 바닥의 구리라인과 보다 양호하고 강하게 접합될 수 있다. 또한, 이 보다 양호하고 강한 접합은 다른 층의 구리라인 사이의 보다 낮은 저항 링크를 제공한다.
본 발명의 다른 장점은, 구리라인의 표면 부식의 제거이다. ICC가 웨이퍼 표면을 세정함에 따라서, 바람직하지 않은 부식 구리도 제거된다. 또 다른 장점은 구리라인의 미래의 부식을 방지하는 것이다. 구리 형태에 걸쳐서 산화구리층을 제공함으로써, 이 방법은 미래의 부식으로부터 구리 형태를 보호한다. 산화구리(CuOx)가 순수한 구리(Cu)라인 보다 훨씬 덜 부식된다. 부가적으로, 세정기술, 특히 ICC의 사용이 정상적인 세정이나 가공 또는 에칭동안 브러쉬로부터 구리 및 다른 잔존물을 제거하므로, 브러쉬 수명이 연장될 수 있다. 궁극적으로, 본 명세서에 개시된 방법은, 버려져야할 손상된 다수의 웨이퍼를 실질적으로 감소시키므로, 전체 조립공정에 있어서의 과도한 비용을 실질적으로 감소시킨다.
본 발명의 다른 측면 및 장점은 본 발명의 실시예를 도시한 첨부된 도면과 연관된 이하의 상세한 설명으로부터 명백해진다.
개선된 세정 화학제(ICC)의 사용으로, 화학적, 기계적 연마(CMP) 후 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 본 발명의 방법이 개시된다. 이하의 설명에 있어서는, 본 발명의 전체적인 이해를 제공하기 위한 다수의 특정 사항이 설명된다.당업자에 있어서, 본 발명은 이들 특정 사항 몇몇 또는 모두 없이 실행될 수 있는 것으로 이해된다. 본 발명을 불필요하게 제한하지 않기 위해서, 공지된 처리동작은 상세하게 기재되지 않는다.
도 2는 본 발명의 1실시예에 따른 화학적, 기계적 연마(CMP) 시스템(202)과 웨이퍼 세정시스템(320)의 높은 수준의 개략적인 도면이다. 반도체 웨이퍼는 CMP 시스템(202)에서 CMP 동작을 겪은 후, 웨이퍼 세정시스템(320)에서 세정된다.
웨이퍼 세정시스템(320)은 제1브러쉬박스(204a)와 제2브러쉬박스(204b)를 포함한다. 웨이퍼는 제1브러쉬박스(204a)로 들어가는데, 여기서 브러쉬 문지름과 헹굼과 같은 세정동작이 웨이퍼 상에서 수행될 수 있다. 그 다음, 웨이퍼는 제2브러쉬박스(204b)로 진행하는데, 여기서 부가적인 세정동작이 웨이퍼 상에서 수행될 수 있다. 한편, 제1브러쉬박스(204a)에서의 세정동작 후, 웨이퍼는 회전과 헹굼 및 건조와 같은 후속하는 동작(208)으로 직접 진행할 수 있다. 세정동작 후, 웨이퍼는 다른 후-CMP 처리 동작으로 진행하는데, 이 동작에서 웨이퍼는 층의 퇴적과, 스퍼터링, 포토리소그래피 및, 연관된 에칭을 포함하는 부가적인 조립 동작을 겪게 된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 1실시예에 따른 도 2의 웨이퍼 세정시스템(320)의 보다 상세한 측면 및 평면을 각각 나타낸 도면이다. 전형적으로, 웨이퍼 세정시스템(320)은 웨이퍼가 CMP 동작을 겪은 후 시스템을 통한 세정을 위해 복수의 웨이퍼가 삽입될 수 있는 입력스테이션(300)을 포함한다. 웨이퍼가 입력스테이션(300)으로 삽입되면, 웨이퍼는 입력스테이션(300)으로부터 취해져서제1브러쉬박스(204a)와 제2브러쉬박스(204b)를 포함하는 브러쉬박스(204)로 움직인다. 브러쉬박스 내부에서, 다양한 세정 및 에칭 동작이 웨이퍼에 적용될 수 있다. 이들 세정 및 에칭 동작은 도 4 및 도 5를 참조로, 이하 보다 상세히 논의된다.
브러쉬가 브러쉬박스(204)내의 웨이퍼에 적용된 후, 웨이퍼는 회전과 헹굼 및 건조(SRD) 스테이션(304)으로 이동한다. 이 SRD 스테이션(304)에서, 탈이온화 물이 웨이퍼의 표면 상에 스프레이로 분사되는 한편, 웨이퍼는 대략 100rpm과 400rpm 사이의 속도로 회전되어, 회전 건조된다. 웨이퍼가 SRD 스테이션(304)을 통해 위치된 후, 언로드 핸들러(310)가 웨이퍼를 취하게 되고 웨이퍼를 배출스테이션(306)으로 이동시킨다. 세정시스템(320)은 시스템 전자장치(308)로 프로그램되고 제어된다.
도 4a는 본 발명의 1실시예에 따른 브러쉬박스내의 웨이퍼 상에서 수행되는 세정동작의 방법을 나타낸 플로우챠트이다. 방법은 동작(402)에서 시작되는데, 이 동작에서는 산화 에칭된 형태에 걸쳐서 퇴적된 구리층을 갖는 웨이퍼가 제공된다. 그 다음, 동작(404)에서, 웨이퍼는 CMP 동작에 종속되어 퇴적된 구리층의 상부층이 제거 및 평탄화된다.
상기된 바와 같이, CMP 동작은, 경유로가 금속화 형태와의 불완전한 접합을 잠재적으로 형성하는 방법으로 웨이퍼의 표면에 결함을 야기하기 쉽다. 도 4 및 도 5의 방법은, 이러한 조립시의 결함을 방지하기 위해서 웨이퍼 표면을 가공하기 위한 방법의 예이다.
도 4a의 논의를 계속하면, 참조부호 404의 CMP 동작 후, 동작(406)에서 웨이퍼가 세정시스템에 도입된다. 그 다음, 동작(408)에서, 개선된 화학제(ICC)가 웨이퍼의 표면에 적용되어 상부 구리층을 수용성 형태로 변형한다. ICC는 웨이퍼 표면으로부터 슬러리 입자와 같은 후-CMP 잔존물의 제거를 용이하게 하기 위해 사용될 수도 있다. 웨이퍼의 표면으로부터 제어된 양의 구리를 제거하기 위해서, 구리재료가 수용성 형태로 변형된다. 또한, ICC의 적용동안, ICC는 산화구리(CuOx)를 형성하도록 상부 구리층의 산화를 야기한다. 따라서, ICC는 산화제를 포함한다. 약한 킬레이트제 및 산화제와 조합되는 ICC 내의 강한 킬레이트제(chelating agent)는 웨이퍼의 표면으로부터 제거되는 제어된 양의 구리를 프로그램화할 수 있다. 1실시예에 있어서는, ICC에 의해 적용된 산화제의 양을 제어함으로써, 웨이퍼 표면 상에 남겨진 산화구리 양을 보다 정확하게 제어할 수 있다. 킬레이트제의 예는 에틸렌디아민데트라아세트산(EDTA)이다. DETA 대신, 예컨대 수산화물이 사용될 수 있다.
바람직하게는, ICC 용액은 NH4OH, EDTA, H2O2및, 탈이온화(DI) 물을 포함한다. NH4OH 성분의 바람직한 목적은 약한 킬레이트제로서 작용하는 것이다. EDTA 성분의 바람직한 목적은 강한 킬레이트제로서 작용하는 것이다. H2O2성분의 바람직한 목적은 산화제로서 작용하는 것이다. DI 물 성분이 용액의 균형을 맞춘다.
바람직하게는, ICC 내의 NH4OH의 성분은, 대략 0.035중량%와 대략 0.21중량% 사이이고, 보다 바람직하게는 대략 0.05중량%와 대략 1.0중량% 사이이며, 가장 바람직하게는 대략 0.01중량%이다. 바람직하게는, EDTA의 성분은 대략 0.005중량%와 대략 0.03중량% 사이이고, 보다 바람직하게는 대략 0.0075중량%와 대략 0.02중량% 사이이며, 가장 바람직하게는 대략 0.01중량%이다. H2O2성분은 DI 물 성분에 대한 비율로 용액내에 포함된다. DI 물에 대한 H2O2의 체적 비는, 바람직하게는 대략 1:30과 대략 1:200 사이이고, 보다 바람직하게는 대략 1:50과 대략 1:70 사이이며, 가장 바람직하게는 대략 1:120 사이이다.
따라서, 가장 바람직한 ICC 용액은 대략 0.07중량%의 NH4OH와 대략 0.01중량%의 EDTA 및 대략 1:120의 H2O2대 탈이온화(DI) 물의 체적 비를 포함한다. 이러한 용액 조성은 설정된 주기동안 브러쉬가 웨이퍼 표면과 접촉함에 따라 웨이퍼 표면으로부터 산화구리의 대략 100Å과 150Å 사이에서 제거된다. 즉, 용액은 구리층을 산화구리로 변형하고, 상부층을 수용성 형태로 바꾸며, 이 수용성 형태는 이하 기재되는 동작(410)에서 헹궈진다.
브러쉬가 웨이퍼 표면과 접촉하는 시간은, 바람직하게는 대략 20초와 대략 50초 사이이고, 보다 바람직하게는 대략 30초와 대략 40초 사이이며, 가장 바람직하게는 대략 35초 사이이다. 브러쉬 접촉시간이 대략 35초일 때, 대략 100Å의 산화구리가 웨이퍼의 표면으로부터 제거된다.
ICC를 적용한 후, 방법은 동작(410)으로 이동하는데, 이 동작에서 웨이퍼가 DI 물로 헹궈지므로, 웨이퍼 표면 및 세정시스템(예컨대, 브러쉬)으로부터 수용성 구리 및 산화구리가 제거된다. 이 방법은, 바람직하게는 웨이퍼의 상부 표면 상에대략 5Å과 대략 30Å 사이의 산화구리를 남기고, 가장 바람직하게는 대략 10Å의 산화구리를 남긴다. 구리 표면에 걸친 몇몇 산화구리는 바닥의 구리가 부식하는 것을 방지시키는 장점이 있다. 상부 표면이 헹궈진 후, 이 방법은 회전과 헹굼 및 건조(SRD) 동작을 겪은 다음 동작(412)으로 진행되는데 여기서 세정된 웨이퍼가 저장될 수 있다. 이러한 처리가 소정의 부가 웨이퍼에 대해서 반복될 수 있다. 본 실시예의 방법은 소정의 세정시스템으로 수행될 수 있는데, 세정시스템은 브러쉬박스 또는 다른 타입의 세정장치를 사용하거나 사용하지 않는다.
도 4b는 본 발명의 1실시예에 따른 2개의 브러쉬박스를 사용하여 웨이퍼 상에 세정동작을 수행하는 방법의 플로우챠트를 나타낸다. 제1브러쉬의 바람직한 목적은 산화실리콘층을 세정하고, 제어된 구리층의 양을 제거하는 것이다. 산화구리의 제거는 미량의 구리를 세정하기 보다는, 구리재료를 실제적으로 제거하는 것이다. 제2브러쉬박스의 바람직한 목적은 웨이퍼의 표면을 세정하는 한편 제2브러쉬박스내에서 브러쉬를 세정하는 것이다.
방법은, 산화 에칭된 형태에 걸쳐서 퇴적된 구리층을 갖는 웨이퍼가 제공되는 동작(502)에서 시작된다. 그 다음, 동작(504)에서, 웨이퍼는 CMP 동작에 종속되어, 퇴적된 구리층의 상부층을 제거 및 평탄화한다. 그 다음, 이 방법은 세정스테이션으로 이동해서, 상기 수반되는 처리 결함을 방지하기 위해, 웨이퍼의 표면을 가공하기 위해서, 후-CMP 동작을 수행한다.
따라서, 동작(506)에서 웨이퍼는 세정시스템의 제1브러쉬박스로 도입된다. 제1브러쉬박스에서, 방법은 동작(508)으로 이동하는데, 이 동작에서 구리재료를 수용성 형태로 제어가능하게 변형하기 위해서 제1브러쉬박스의 브러쉬를 사용하여 ICC가 웨이퍼에 적용된다. 웨이퍼의 표면으로부터 제어된 구리 양을 제거하기 위해서, 구리재료는 수용성 형태로 변형된다. 구리를 제거하기 위한 기술은 도 4a의 동작(408)을 참조로 상기되었다.
다음, 동작(510)에서, 바람직하게는 웨이퍼는 제1브러쉬박스로부터 제2브러쉬박스로 이행한다. 제2브러쉬박스에서, 방법은 동작(512)으로 이동하는데, 이 동작에서는 웨이퍼 표면 및 구리의 브러쉬를 세정하기 위해서 제2브러쉬박스의 브러쉬를 사용하여 웨이퍼의 표면에 제2 ICC를 적용한다. 제2 ICC가 제1브러쉬박스내의 ICC와 동일한 화학 성분을 포함할 수 있다. 그런데, 화학 조성에 관계 없이, 제2 ICC의 바람직한 목적은 웨이퍼 표면으로부터 세정될 수 있는 구리 및 다른 재료의 브러쉬를 세정하는 것이다. 바람직하게는, 제2 ICC는 대략 3초와 대략 10초 사이동안 적용된다.
그 다음, 방법은 동작(514)으로 진행하는데, 이 동작에서는 웨이퍼 표면 및 브러쉬로부터 제2 ICC를 제거하기 위해서 제2브러쉬박스의 브러쉬를 사용하여 탈이온화(DI) 물로 웨이퍼를 헹군다. 바람직하게는, 웨이퍼 표면은 대략 20초와 40초 사이 동안 헹궈진다.
제2브러쉬박스내의 동작 후, 방법은 동작(516)으로 이동하는데, 이 동작에서는 웨이퍼가 회전과 헹굼 및 건조(SRD)스테이션으로 이동한다. 그 다음, 동작(518)에서, 웨이퍼는 배출스테이션에 저장될 수 있다.
방법이 동작(602)에서 시작되는데, 이 동작에서는 산화 에칭된 형태에 걸쳐서 퇴적된 구리층을 갖는 웨이퍼가 제공된다. 그 다음, 동작(604)에서, 웨이퍼는 CMP 동작에 종속되어, 퇴적된 구리층의 상부층을 제거 및 평탄화한다. 그 다음, 방법은, 상기 논의된 수반하여 진행하는 결함을 방지하기 위해서 웨이퍼의 표면을 가공하기 위해, 후-CMP 동작을 실행하도록 세정스테이션으로 이동한다.
따라서, 동작(606)에 있어서, 웨이퍼는 세정시스템의 제1브러쉬박스로 도입된다. 다음에, 동작(608)에 있어서는, 산화 에칭 화학 세정제가 웨이퍼의 표면에 적용된다. 또한, 산화 에칭 화학 세정제는 산화 실리콘을 에칭할 수 있다. 산화 에칭 화학 세정제의 예로는, 불화수소(HF)와 불화수소산을 포함하는 구리 혼합 세정제(MCC)가 있다. MCC에 대한 부가적인 정보는, (1) "구리필름의 연마 후 반도체 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치"로 명명된 1997년 10월 21일 출원된 미국특허 출원번호 제08/955,393호와 (2) "구리필름의 연마 후 반도체 기판을 세정하기 위한 방법 및 장치"로 명명된 1998년 3월 9일 출원된 미국특허 출원번호 제09/037,586호를 참조로 할 수 있다. 이들 미국 출원은 참조로 본 명세서에 통합된다. 산화 에칭 화학 세정제의 다른 예는 완충된 산화 에칭제(BOE)이다. 웨이퍼 표면은 산화 에칭 화학 세정제로, 바람직하게는 대략 30초 동안 문질러진다.
그 다음, 방법은 동작(610)으로 이동하는데, 이 동작에서 DI 물이 웨이퍼에 적용되어 웨이퍼 표면으로부터 산화 에칭 화학 세정제를 실질적으로 제거한다. 웨이퍼 표면은 DI 물로, 바람직하게는 대략 20 동안 문질러진다.
그 다음, 방법은 동작(612)으로 진행하는데, 이 동작에서 웨이퍼는 제1브러쉬박스로부터 제2브러쉬박스로 이행한다. 그 다음, 동작(614)에서, ICC는 제2브러쉬박스의 브러쉬를 사용하여 웨이퍼에 적용되어, 구리재료를 수용성 형태로 제어가능하게 변형시킨다. 웨이퍼 표면으로부터 제어된 구리 양을 제거하기 위해서, 구리재료는 수용성 형태로 변형된다. 구리를 제거하는 기술은 도 4a의 동작(408)을 참조로 이미 설명되었다. 그 다음, 방법은 동작(616)으로 이동하는데, 이 동작에서 웨이퍼는 제2브러쉬박스의 브러쉬를 사용하여 DI 물로 헹궈지므로, 물과 브러쉬로부터 ICC가 제거된다. 물은, 바람직하게는 대략 20초와 대략 40초 사이, 가장 바람직하게는 대략 20초 동안 헹궈진다.
다음, 동작(618)에서, 웨이퍼는 제2브러쉬박스로부터 나와서 SRD 스테이션으로 이행한다. 그 다음, 방법은 동작(620)으로 진행하는데, 여기서 웨이퍼는 배출스테이션에 저장된다.
본 발명이 몇몇 바람직한 실시예에 대해서 기재함에도 불구하고, 당업자에 있어서는 본 발명의 상세한 설명 및 도면에 의해 다양한 변형, 부가, 치환 및, 등가가 가능하다. 예컨대, 특정 브러쉬박스를 참조했지만, 소정의 다른 문지름장치가 본 발명의 교훈적인 방법으로부터 보다 이익이 될 수 있다. 부가적으로, 세정 실시예는 소정의 웨이퍼 크기, 예컨대 200mm, 300mm 또는 다른 크기 및 형상에 적용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 정신을 벗어남이 없이, 이러한 변형과, 부가, 치환 및 등가물, 모두를 포함하는 것을 의도하는 것이다.
Claims (25)
- 웨이퍼 표면의 구리필름을 수용성 형태로 변형하기 위해 형성된 개선된 세정 화학제(ICC)를 웨이퍼의 표면에 적용하는 단계와,웨이퍼의 표면을 브러쉬로 문지르는 단계 및,적용과 문지름 및 헹굼이 수행되는 브러쉬박스 내에서 웨이퍼 및 브러쉬의 표면으로부터 수용성 구리를 제거하기 위해 형성되는 헹굼제인 액체로 웨이퍼를 헹구는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작 후 반도체 웨이퍼의 표면을 세정하기 위한 방법.
- 제1항에 있어서, ICC가 구리 킬레이트제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, ICC가,H2O2+NH4OH+EDTA+탈이온화(DI) 물 및,H2O2+NH4OH+수산+DI 물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, NH4OH 성분은 약한 구리 킬레이트제로 되게 형성되고, EDTA성분은 강한 구리 킬레이트제로 되게 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 산화구리의 대략 5Å과 대략 30Å 사이의 두께로 웨이퍼의 표면 상에 산화구리필름을 남기기 위해서 문지름 동작을 조정하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 대략 100Å/min과 대략 150Å/min 사이의 제거율로 구리필름을 제거하기 위해서 문지름 동작을 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 대략 0.035질량%와 대략 0.21질량% 사이의 용액 조성을 갖도록 NH4OH를 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 대략 0.005질량%와 대략 0.03질량% 사이의 용액 조성을 갖도록 EDTA를 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 대략 1:30과 대략 1:200 사이의 비율을 갖도록 H2O2대 DI 물을 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 대략 0.035질량%와 대략 0.21질량% 사이의 용액 조성을 갖도록 NH4OH를 형성하는 단계와,대략 0.005질량%와 대략 0.03질량% 사이의 용액 조성을 갖도록 EDTA를 형성하는 단계 및,대략 1:30과 대략 1:200 사이의 비율을 갖도록 H2O2대 DI 물을 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제3항에 있어서, 브러쉬 접촉시간이 대략 20초와 대략 50초 사이일 때, 대략 100Å과 대략 150Å 사이의 구리가 표면으로부터 제거되는 문지름 동작을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 웨이퍼를 제2브러쉬박스로 이행하는 단계와,제2브러쉬박스내의 브러쉬로부터 구리를 세정하기 위해서 제2브러쉬박스내의 브러쉬를 사용해서 제2 ICC로 웨이퍼의 표면을 문지르는 단계,제2 ICC의 제2브러쉬박스내의 브러쉬의 레벨을 맞추기 위해서 제2브러쉬박스내의 브러쉬를 사용해서 DI 물로 웨이퍼를 헹구는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 대략 3초와 대략 10초 사이의 시간동안 지속되도록 문지름을 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제12항에 있어서, 대략 20초와 대략 40초 사이의 시간동안 지속되도록 헹굼을 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 산화 에칭 화학제로 웨이퍼를 문지르는 단계와,산화 에칭 화학제로 문지른 후, 탈이온화(DI) 물로 웨이퍼를 문지르는 단계,DI 물로 문지른 후, 개선된 세정 화학제(ICC)로 웨이퍼를 문지르는 단계 및,ICC로 문지른 후 DI 물로 웨이퍼를 문지르는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적 연마(CMP) 동작 후 웨이퍼로부터 표면재료를 제거하기 위한 방법.
- 제15항에 있어서, 제1브러쉬박스내에서 실행되어지는 산화 에칭 화학제로 웨이퍼를 문지르고, 산화 에칭 화학제로 문지른 후 DI 물로 웨이퍼를 문지르도록 형성된 단계와,제2브러쉬박스 내에서 실행되어지는 ICC로 웨이퍼를 문지르고, ICC로 문지른 후, DI 물로 웨이퍼를 문지르도록 형성된 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 불화수소(HF)산을 포함하도록 산화 에칭 화학제를 형성하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 대략 30초의 시간동안 지속하도록 산화 에칭 화학제로 웨이퍼를 문지르는 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, 대략 20초의 시간동안 산화 에칭 화학제로 문지른 후, DI 물로 웨이퍼를 문지르도록 형성된 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제15항에 있어서, ICC가,H2O2+NH4OH+EDTA+탈이온화(DI) 물 및,H2O2+NH4OH+수산+DI 물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제18항에 있어서, 산화구리의 대략 20Å과 대략 40Å 사이의 산화물이 웨이퍼의 표면으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제20항에 있어서, 대략 35초의 시간동안 지속하기 위해서 ICC로 웨이퍼를 문지르도록 형성된 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제19항에 있어서, 대략 20초의 시간동안 지속하기 위해서 ICC로 문지른 후 DI 물로 웨이퍼를 문지르도록 구성된 단계를 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
- 기판 표면 상의 구리필름을 수용성 형태로 변형하는 단계와,브러쉬로 기판의 표면을 문지르는 단계 및,기판 및 브러쉬의 표면으로부터 수용성 구리를 제거하도록 형성되는 헹굼제인 액체로 기판을 헹구는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판의 표면을 가공하기 위한 방법.
- 제24항에 있어서, 변형이 구리 킬레이트제를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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