KR20040051698A - 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구리 씨엠피(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 공정에서의 포스트 세정 방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 방법은, 구리 씨엠피(CMP)가 수행된 웨이퍼 표면을 케미컬을 먹음은 제1 및 제2PVA 브러쉬를 이용해서 차례로 스크러빙(scrubbing)하는 단계와, 상기 2회에 걸쳐 스크러빙된 웨이퍼 표면에 케미컬을 뿌리면서 건조시키는 단계로 구성되며, 상기 웨이퍼를 건조시키는 단계는 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 웨이퍼 표면에 분사시키면서 스핀 건조시키는 것을 특징으로 한다. 여기서, PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬은 DIW와의 희석비가 10∼95wt%인 메탄올(Methanol), DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 에탄올(Ethanol), DIW와의 희석비가 5∼90wt%인 이소프로판올(Isopropanol), DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 아세톤(Aceton), 페놀(Phenol) 또는 NDF(? : N D F ) 중의 어느 하나이다. 본 발명에 따르면, 건조 스테이션에서 기존의 순수(DIW) 대신에 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 이용함으로써 웨이퍼 표면에 묻은 PVA 브러쉬 조각 및 유기물을 완전히 제거할 수 있으며, 따라서, 공정 안정화 및 수율 향상을 얻을 수 있다.

Description

구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법{Post cleaning method in Cu CMP process}
본 발명은 반도체 제조 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구리(Cu) 씨엠피(CMP:Chemical Mechanical Polishing) 공정에서의 포스트 세정(post cleaning) 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, CMP 공정은 슬러리(slurry)에 의한 화학 반응과 연마 패드(polishing pad)에 의한 기계적 가공이 동시에 이루어지는 평탄화 공정으로서,표면 평탄화를 위해 기존에 이용되어져 왔던 리플로우(reflow) 또는 에치-백(etch-back) 공정 등과 비교해서 글로벌 평탄화를 얻을 수 있고, 아울러, 저온에서 수행될 수 있다는 잇점을 갖는다.
또한, 상기 CMP 공정은 평탄화 공정으로 제안된 것이지만, 최근에 들어서는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에서의 트렌치 매립 산화막의 식각, 자기정렬콘택(self-aligned contact) 공정에서의 콘택 플러그 형성을 위한 폴리실리콘막의 식각 및 금속배선 공정에서의 금속막의 식각 공정에도 이용되고 있으며, 그 적용 분야가 점차 확대되고 있는 추세이다.
한편, 상기한 CMP 공정은 전술한 바와 같이 연마 대상물의 소정 두께를 슬러리에 의한 화학반응과 연마패드에 의한 기계적 가공을 통해서 제거하는 것이므로, 웨이퍼 CMP 후의 웨이퍼 표면에는 연마 부산물 및 슬러리 등의 이물질(particle)이 잔류하게 된다.
따라서, CMP를 통해 소망하는 결과물을 얻은 후에는 반듯이 웨이퍼 표면에 대한 세정(cleaning)을 수행해야만 한다. 실제로, CMP 이후의 웨이퍼 표면에 잔류된 이물질이 제조 수율에 미치는 영향은 매우 크다.
상기 웨이퍼 CMP 후의 세정(이하, 포스트 세정(post cleaning)이라 칭함)으로서, 종래에는 NH4OH 또는 DHF(Diluted HF)와 같은 케미컬(chemical)을 먹음은 PVA 브러쉬(brush)로 웨이퍼 표면을 스크러빙(scrubbing)하여 이물질을 제거한 후에 웨이퍼 표면에 순수(DIW)를 뿌리면서 스핀 건조(spin dry)시키는 방법을 이용하고 있다.
그러나, 전술한 포스트 세정은 산화막 및 텅스텐막에 대한 CMP 공정에서 적용되는 방법으로 상기 산화막 및 텅스텐막 CMP 후의 적용시에는 특별한 문제가 없지만, 구리막 CMP 후의 적용시에는 PVA 브러쉬와 구리막간의 마찰 및 두 물질간의 접착력으로 인해 PVA 브러쉬 조각 및 유기물이 구리막 표면에 묻어 떨어지지 않고 잔류되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, PVA 브러쉬 조각 및 유기물의 이물질이 잔류되는 것을 방지할 수 있는 구리 CMP 공정에서의 포스트 세정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구리 씨엠피(CMP) 공정에서의 포스트 세정 방법을 설명하기 위한 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 웨이퍼 2 : PVA 브러쉬
3 : 스핀 건조기 4 : 유기용제
10 : 제1브러쉬 스테이션 20 : 제2브러쉬 스테이션
30 : 건조 스테이션
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 구리 씨엠피(CMP)가 수행된 웨이퍼 표면을 케미컬을 먹음은 제1 및 제2PVA 브러쉬를 이용해서 차례로 스크러빙(scrubbing)하는 단계와, 상기 2회에 걸쳐 스크러빙된 웨이퍼 표면에 케미컬을 뿌리면서 건조시키는 단계로 구성되며, 상기 웨이퍼를 건조시키는 단계는 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 웨이퍼 표면에 분사시키면서 스핀 건조시키는 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법을 제공한다.
여기서, 상기 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬은 DIW와의 희석비가 10∼95wt%인 메탄올(Methanol), DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 에탄올(Ethanol), DIW와의 희석비가 5∼90wt%인 이소프로판올(Isopropanol), DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 아세톤(Aceton), 페놀(Phenol) 또는 NDF(? : N D F ) 중의 어느 하나이다.
또한, 상기 웨이퍼 표면에의 케미컬 분사는 10∼60초 동안 수행하며, 분사시키는 케미컬의 양은 100∼1000㎖로 한다.
게다가, 상기 웨이퍼의 스핀 속도는 100∼3000rpm 정도로 한다.
본 발명에 따르면, 건조 스테이션에서 기존의 순수(DIW) 대신에 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 이용함으로써 웨이퍼 표면에 묻은 PVA 브러쉬 조각 및 유기물을 완전히 제거할 수 있으며, 따라서, 공정안정화 및 수율 향상을 얻을 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 구리 CMP 공정에서의 포스트 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 포스트 세정 방법은, 도시된 바와 같이 각각 케미컬을 먹음은 PVA 브러쉬(2)를 구비한 제1브러쉬 스테이션(10)과 제2브러쉬 스테이션(20) 및 건조 스테이션(30)으로 구성된 세정 장비를 이용하여 수행되며, 이와 같은 세정 장비를 이용한 본 발명의 포스트 세정 방법은 다음과 같다.
먼저, 구리 CMP가 이루어진 웨이퍼(1)가 제1브러쉬 스테이션(10) 내에 장입되면, 예컨데, NH4OH와 같은 케미컬을 먹음은 PVA 브러쉬(2)가 웨이퍼(1)의 표면을 스크러빙하게 되고, 이를 통해, 웨이퍼(1)의 표면에 잔류된 연마부산물 및 슬러리 등의 이물질이 제거된다.
그런다음, 제1브러쉬 스테이션(10)을 거친 웨이퍼(1)는 상기 연마부산물 및슬러리의 이물질의 완전한 제거가 이루어지도록 제2브러쉬 스테이션(20) 내에 장입되어, 예컨데, NH4OH 또는 DHF 중의 적어도 어느 하나 이상의 케미컬을 먹음은 PVA 브러쉬(2)에 의해 재차 스크러빙된다.
다음으로, 2회에 걸쳐 스크러빙이 수행된 웨이퍼(10)는 건조 스테이션(30) 내의 스핀 건조기(3) 상에 안착되고, 이 상태에서 PVA를 용해시킬 수 있는 유기용제(4), 예컨데 DIW와의 희석비가 10∼95wt%인 메탄올, DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 에탄올, DIW와의 희석비가 5∼90wt%인 이소프로판올, DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 아세톤, 페놀 또는 NDF 중의 어느 하나가 분사되면서 스핀 건조된다.
여기서, 상기 유기용제(4)의 분사는 10∼60초 동안, 바람직하게 15∼30초 동안 수행되며, 그리고, 100∼1000㎖ 정도 양으로 유기용제(4)가 분사된다. 또한, 상기 웨이퍼(1)의 스핀 속도는 100∼3000rpm 정도로 한다.
이와 같이 하면, PVA 브러쉬를 이용한 스크러빙시에 웨이퍼 표면에 묻은 PVA 브러쉬 조각이나 유기물의 이물질은 상기 유기용제에 의해 녹여지며, 이에 따라, 스핀 건조에 의해 손쉽게 제거된다. 실제 본 발명의 포스트 세정 방법을 수행한 결과, 이물질 수준이 기존의 600∼800개 수준에서 100∼300 수준으로 현격하게 감소된 결과를 실험적으로 얻을 수 있었다.
결국, 본 발명의 포스트 세정 방법은 DIW를 이용한 기존의 스핀 건조 대신에 PVA를 용해시킬 수 있는 유기용제를 이용한 스핀 건조를 행함으로써, 연마부산물 및 슬러리의 이물질은 물론 PVA 브러쉬 조각이나 유기물의 이물질 등도 대부분 제거할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 구리 CMP 후의 포스트 세정에 있어서 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 사용하여 스핀 건조를 행함으로써 PVA 브러쉬 스크러빙시에 발생된 PVA 브러쉬 조각이나 유기물 등을 안정적으로 제거할 수 있으며, 따라서, 공정 안정화를 얻을 수 있음은 물론 수율을 향상시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 구리 씨엠피(CMP)가 수행된 웨이퍼 표면을 케미컬을 먹음은 제1 및 제2PVA 브러쉬를 이용해서 차례로 스크러빙(scrubbing)하는 단계와,
    상기 2회에 걸쳐 스크러빙된 웨이퍼 표면에 케미컬을 뿌리면서 건조시키는 단계로 구성되며,
    상기 웨이퍼를 건조시키는 단계는 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬을 웨이퍼 표면에 분사시키면서 스핀 건조시키는 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 PVA를 용해시킬 수 있는 케미컬은 DIW와의 희석비가 10∼95wt%인 메탄올(Methanol), DIW와의 희석비가 15∼95wt%인 에탄올(Ethanol), DIW와의 희석비가 5∼90wt%인 이소프로판올(Isopropanol), DIW와의 희석비가 15∼ 95wt%인 아세톤(Aceton), 페놀(Phenol) 및 NDF로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면에의 케미컬 분사는 10∼60초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼 표면에 분사시키는 케미컬의 양은 100∼1000㎖로 하는 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 스핀 속도는 100∼3000rpm으로 하는 것을 특징으로 하는 구리 씨엠피 공정에서의 포스트 세정 방법.
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