KR20050024432A - 희생 항반사 물질의 웨트 스트리핑 제거를 위한 조성물 및방법 - Google Patents

희생 항반사 물질의 웨트 스트리핑 제거를 위한 조성물 및방법 Download PDF

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KR20050024432A
KR20050024432A KR10-2004-7021521A KR20047021521A KR20050024432A KR 20050024432 A KR20050024432 A KR 20050024432A KR 20047021521 A KR20047021521 A KR 20047021521A KR 20050024432 A KR20050024432 A KR 20050024432A
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바움토마스에이치.
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민섹데이비드
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 그 위에 희생 항반사 실리케이트 물질이 집적되어 있는 표면 또는 아티클의 희생 항반사 실리케이트 물질의 제거와 같은 실리케이트 물질의 웨트 스트리핑 제거를 위한 조성물과 방법에 관한 것이다. 특히 희생 항반사 물질이 영구적인 실리케이트 물질과 함께 존재하는 곳은 웨트 스트리핑 조성물에 의해 영향을 받지 않을 것을 요구한다.

Description

희생 항반사 물질의 웨트 스트리핑 제거를 위한 조성물 및 방법{COMPOSITION AND PROCESS FOR WET STRIPPING REMOVAL OF SACRIFICIAL ANTI-REFLECTIVE METERIAL}
본 발명은 그 위에 희생 항반사 실리케이트 물질이 집적되어 있는 표면 또는 아티클의 희생 항반사 실리케이트 물질의 제거와 같은 실리케이트 물질의 웨트 스트리핑 제거에 유용한 조성물과 방법에 관한 것이다. 특히 희생 항반사 물질이 영구적인(permanent) 실리케이트 물질과 함께 존재하는 곳은 웨트 스트리핑 조성물에 의해 영향을 받지 않을 것을 요구한다.
집적회로의 제작(fabrication)에 있어서, 실리케이트 물질은 희생 층(sacrificial layer)에 사용되고, 디바이스(device)를 완성하기 전에 희생 층은 제거된다. 미국 특허 제6,365,529호(Intel로 양도된), "광 흡수 물질을 이용한 듀얼 다마신 인터커넥트(Dual Damascene Interconnects)의 형성 방법"은 포토리소그래피 형성 과정 동안 반사율의 변동을 최소화 하는 희생 항반사 코팅(sacrificial anti-reflective coating)으로, 염색된 SOG(spin-on glass) 물질을 사용하여 듀얼 다마신 구조를 만들기 위한 방법을 서술한다. 궁극적으로 보통 구조에 존재하는 인터-레벨 유전체(inter-level dielectrics), 금속 및 장벽층(barrier layer)을 포함하는 다른 물질들에 비해 희생 층에 대해서 높은 선택성을 나타내는 습식의 에칭액(etchant)을 이용한 웨트 스트리핑에 의한 희생 물질을 선택적으로 제거하는 것은 필수적이다.
실리콘 산화물(silicon oxide materials)을 에칭하기 위해 플루오르화수소(HF) 용액이 사용된다는 것은 잘 알려져 있다. 그러나 HF 용액은 신속히, 또한 무작위적으로 실리콘 산화물, 특히 ILD로 사용되는 특히 실리케이트 물질을 에칭시키므로 디바이스에 다른 실리케이트-함유 물질의 손해 또는 손실을 야기시킬 수 있다. 그러한 ILD 물질들은 그 예로, 다공성 및 무공성 물질 모두를 포함한 이산화 규소, FSG(fluorinated silicate glass), 그리고 OSG(organosilicate glass)를 포함한다.
실리콘 산화물에 대한 플루오르화 용액의 에칭 속도 및 선택성을 정교하게 조절하기 위해, HF 산 용액은 아민 또는 암모니아 혹은 알킬아민과 같은 다른 염기들과 함께 완충될 수 있다. 왜냐하면, 완충을 시키게 되면 활성 HF의 농도가 감소되기 때문이다.
또한, 실리케이트 유리에 대한 플루오르화 용액의 에칭속도 및/또는 선택성은 용액에 특이적인 킬레이트 화합물을 첨가함으로써 조절할 수 있다. 킬레이트 화합물은 플루오르화 실리케이트 반응과 상호작용하며, 따라서 에칭 속도를 가속시킬수도, 저해시킬수도 있다.
킬레이트 화합물은 킬레이트 화합물-특이적 및 기질-특이적인 특이적 상호작용으로 다른 기질과 상호작용한다. 이러한 특이성은 다른 기질에 대한 용액의 에칭속도 선택성의 조절을 가능하게 한다.
그러므로 기술 분야에서에서 높은 에칭 속도 선택성 즉, 희생(sacrificial) 실리케이트 물질에 있어서의 높은 에칭 속도 그리고, 영구적인(permanent) 실리케이트 ILD 물질에 있어서의 낮은 에칭 속도를 지닌, 습식 세정제를 제공하는 것은 희생적인(sacrificial) 또한 영구적인(permanent) 실리케이트 모두가 본래의 물질에 존재하는 곳의 응용에서 실질적인 진보라고 할 수 있다.
또한, 낮은 독성과 낮은 가연성을 특징으로 하는 반수계 용매 시스템과 같은 안전하고, 불연성인 용매 시스템을 이용하는 타입의 습식의 세정제(cleaner)를 제공하는 것은 바람직하다.
이러한 목적은 본 발명의 조성물 및 방법에 의해 달성되며, 이하 상세히 기술하였다.
본 발명에 관하여, 이하에 더 자세히 기술된대로, 본 발명의 배경을 형성하는 현재의 기술은 다음의 미국 특허를 포함한다.
미국 특허 제5,698,503호 및 제5,571,447호(Ashland)는 pH 4 내지 7의 완충된 산성 시스템에 글리콜 용매, 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride), 디메틸술폭시드(dimethylsulfoxide), 및 물을 포함하는 세정 조성물에 대해 개시한다.
미국 특허 제5,630,904호, 제5,962,385호 및 제6,265,309호 (Mitsubishi Gas)는 반도체 기판(substrate)용 잔류(residue) 세정 조성물에 대해 개시하며, 여기서 세정 조성물은 플루오르화물, 용매 및 버퍼 시스템을 포함한다.
미국 특허 제5,905,063호 및 제5,792,274호 (Tokyo Ohka Kogyo)는 반도체 기판(substrate)용 잔류 세정 조성물에 대해 개시하며, 여기서 세정 조성물은 금속 비함유 염기와 함께 플루오르화 수소산(HF acid) 염과 용매 및 pH 5 내지 pH 8의 버퍼 시스템을 함유한다.
미국 특허 제6,235,693호 및 제6,248,704호 (EKC Technology)는 반도체 기판으로부터 잔류물을 세정하기 위한 플루오르화물, 물, 및 용매를 함유하는 pH 6 내지 pH 10의 세정 조성물에 대해서 개시한다.
미국 특허 제6,365,765호 및 제6,268,457호 (Honeywell)는 유기성 염료와 반응하는 알콕시실란(alkoxysilanes)의 반응에 의해 염색된 SOG (spin-on glass) 폴리머를 만드는 방법에 대해서 개시한다. 여기서 SOG는 SARC(sacrificial anti-reflective coating)으로서 이용된다.
미국 특허 제6,365,529호(Intel)는 SARC 물질로서 염색된 SOG 물질을 이용하여, 듀얼 다마신 구조를 만드는 방법에 대해서 개시한다.
미국 특허 제6,306,807호(ATMI)는 붕산, 아민, 물, 및 선택적으로 글리콜 용매 또는 킬레이트 화합물을 함유하는 반도체 기판으로부터 포스트-플라즈마(post-plasma) 에칭 잔류물의 세정을 위한 조성물에 대해서 개시한다.
미국 특허 제6,224,785호(ATMI)는 반도체 기판으로부터 포스트-플라즈마 애쉬(ash) 잔류물 세정에 유용한 암모늄플루오르화물, 아민, 물, 및 킬레이트제를 함유하는 조성물에 대하여 개시한다.
미국 특허 제 6,383,410호(ATMI)는 플루오르화 염, 킬레이트제, 및 글리콜 용매를 함유한 조성물을 이용하는 실리콘 산화물의 선택적 에칭용 조성물에 대하여 개시한다.
미국 특허 제 4,343,677호(Kinsbron et al.)는 물/에틸렌 글리콜의 약 10:1 몰 비율에서 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride)/플루오르화 수소산을 이용하는 이산화 규소 에칭용 조성물에 대하여 개시한다.
그러나, 상기한 특허의 어느것도 습식 세정제(wet cleaner) 또는 염색된 실리케이트 유리 물질을 포함하는 SARC의 선택적인 제거를 위한 웨트 스트리핑 방법에 대해 개시 또는 암시한 것은 없다. 따라서, 본 발명은 당업계에서 실질적인 진보를 이룬 것이라 할 수 있으며, 이는 이하 더욱 자세하게 기술한다.
발명의 요약
본 발명은 일반적으로 물질, 기판, 희생 항반사 실리케이트 물질을 포함하거나, 그 위에 희생 항반사 실리케이트 물질이 집적되어 있는 표면 또는 아티클의 희생 항반사 실리케이트 물질의 제거와 같은 규산 물질(siliceous materials)의 웨트 스트리핑 제거에 유용한 조성물과 방법에 관한 것이다. 특히 희생 항반사 물질이 영구적인(permanent) 실리케이트 물질과 함께 존재하는 곳은 웨트 스트리핑 조성물에 의해 영향을 받지 않을 것을 요구한다.
본 발명의 일 측면은 다음의 성분을 포함하는 웨트 스트리핑 조성물에 대한 것이다:
질소를 포함한 플루오르화수소;
탈이온수;
유기용매;
또한 선택적으로: 킬레이트 화합물 및/또는 아민 / 카르복실산 버퍼.
여기서, 질소를 포함하는 플루오르화수소는 적당한 타입이며, 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride) 및 다른 아민 플루오르화수소 염과 같은 혼합물을 포함한다.
본 발명의 다른 측면은 다음의 성분을 포함하는 웨트 스트리핑 조성물에 대한 것이다:
0.1-40.0 중량%의 암모늄플루오르화물(NH4F) 또는 다른 아민 플루오르화수소 염;
20-75 중량%의 탈이온수;
25-79 중량%의 유기용매;
0-10 중량%의 킬레이트 화합물; 및
0-20 중량%의 아민/카르복실산 버퍼
여기서, 중량 퍼센트는 조성물의 총 중량에 기초하며, 총 중량 퍼센트는 100 중량%를 초과하지 않는다.
또 다른 측면으로, 본 발명은 포뮬레이션(formulation) A 내지 K로 구성된 그룹으로 부터 선택된 웨트 스트리핑 조성물에 관한 것이다:
포뮬레이션 A
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
98.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 B
1.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
97.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 C
0.5%의 IDA
4.0%의 NH4F
95.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 D
1.5%의 IDA
4.0%의 NH4F
94.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 E
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 디에틸렌 글리콜
포뮬레이션 F
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르
포뮬레이션 G
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르
포뮬레이션 H
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르
포뮬레이션 I
0.5%의 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride)
2.25%의 메틸디에탄올아민
2.75%의 말론산
25%의 물
69.5%의 디에틸렌글리콜
포뮬레이션 J
10%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
25%의 물
65%의 디에틸렌 글리콜
포뮬레이션 K
40%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
25%의 물
35%의 디에틸렌글리콜
여기서, 상기 조성물의 성분 퍼센트는 중량에 의하며, 조성물의 총 중량에 기초한다.
본 발명의 또 다른 측면은, SARC 및 ILD 물질사이에서, 조성물 에칭속도 선택성에 부여된 반수계 용매, 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride) 및 아미노산을 포함하는 웨트 스트리핑 조성물에 대한 것이다.
또 다른 측면은, 희생 실리케이트 물질을 포함하는 로커스(locus)로부터 에칭적으로 제거하는 방법에 있어서, 상기 희생 실리케이트 물질을 다음 성분을 포함하는 에칭액 조성물에 상기 로커스로부터 희생 실리케이트를 적어도 부분적으로 에칭 제거하는 충분한 시간동안 노출시키는 것을 특징으로하는 방법에 관한 것이다.
질소를 함유하는 플루오르화수소;
탈이온수;
유기용매;
그리고 선택적으로:
킬레이트 화합물 및/또는 아민/카르복실산 버퍼.
본 발명의 다른 관점, 특징 및 구현예는 하기 상세한 설명 및 청구범위로부터 보다 명백해질 것이다.
발명의 상세한 설명 및 바람직한 구현예
일 구현 예에서, 본 발명은 하기 성분를 포함한 웨트 스트리핑 조성물을 제공한다:
0.1-40.0 중량%의 암모늄플루오르화물(NH4F) 또는 다른 아민 플루오르화수소 염
20-75 중량%의 탈이온수
25-79 중량%의 유기용매
0-10 중량%의 킬레이트 화합물
0-20 중량%의 아민/카르복실산 버퍼
여기서, 중량 퍼센트는 조성물의 총 중량에 기초하며, 총 중량 퍼센트는 100 중량%를 넘지 않는다.
상기 특정된 스트리핑 조성물은 선택적으로 활성의 또는 불활성의 성분를 포함한 추가의 성분 예를들어, 안정제(stabilizers), 안료분산제(Dispersants), 항산화제(anti-oxidants), 충전제(fillers), 침투제(penetration agents), 보조제(adjuvants), 첨가제(additives), 충전제(fillers), 첨가제(excipients)등을 포함할 수 있다.
바람직한 측면으로는, 스트리핑 조성물은 상기 중량 퍼센트로 열거된 특정 성분로 이루어지며, 여기서 특정 성분는 각각의 명시된 중량% 내 농도 범위에서 조성물 내에 존재한다.
가장 바람직하게는, 스트리핑 조성물은 각각 특정된 중량% 범위 내의 농도로 상기 중량 퍼센트로 열거된 특정 성분만을 함유하며, 여기서 성분의 총 중량 퍼센트는 100 중량%에 이른다.
본 발명의 스트리핑 조성물에 있어서의 유기용매는 적절한 유기용매의 종류를 포함할 수 있다. 바람직한 측면으로는, 본 발명의 스트리핑 조성물에서의 유기용매는 하나 또는 그 이상의 (i) 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 등과 같은 글리콜, (ii) 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 등과 같은 폴리글리콜, (iii) 글리콜 에테르, 또는 (iv) 폴리글리콜 에테르, 또는 본 발명의 스트리핑 조성물에 존재하는 선택적으로 융화가능한 혼합물을 포함하는 유기용매, (i) 내지 (iv) 클래스 중에서 선택된 두가지 또는 그 이상의 용매 성분의 블렌드 또는 용액으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스트리핑 조성물에서의 킬레이트 화합물은 적정 타입 중 하나일 수 있다. 바람직한 면에서, 킬레이트 화합물이 하기한 화학식의 이미노디아세트산(IDA)과 같은 α- 아미노산을 포함 한다.
IDA (Iminodiacetic acid)
다른 효과적인 킬레이팅 종류는 대체적으로 혹은 다양한 조합으로, SARC와 ILD 물질 간의 에칭 속도 선택성 조절 기능을 가진 킬레이트 화합물과 함께 스트리핑 조성물을 제공하도록 사용될 수 있다.
본 발명의 스트리핑 조성물에서의 아민/카르복실산 버퍼는 예를들면 모노-, 디-, 및/또는 트리-카르복실산을 지닌 알킬-, 디알킬-, 및/또는 트리알킬-아민을 포함하는 적정 타입 중 하나일 수 있다. 실리케이트 에칭 속도는 매우 pH에 의존적이기 때문에 이 버퍼는 에칭 조성물의 pH를 적정으로 안정화 시키는 기능을 담당한다. 버퍼는 또한 스트리핑 조성물을 이용하여, 또한 SARC와 ILD 물질 간 에칭 속도 선택성을 조절하는 기능을 담당할 수 있다.
본 발명의 스트리핑 조성물은 각각의 성분의 간단한 첨가와 균질 상태가 되도록 혼합함으로써 쉽게 만들어진다.
스트리핑 응용에 있어서, 스트리핑 조성물은 적정 방법, 예를들어, 스트리핑 되어질 물질 표면에 스트리핑 조성물을 분사(spraying) 시키거나, 스트리핑 되어질 물질을 포함하는 물질 또는 아티클을 담금(dipping)시키거나(스트리핑 대량의 조성물에), 스트리핑 되어질 물질 또는 아티클을 다른 물질, 예를들어, 스트리핑 조성물로 포화된 패드, 섬유의 흡수제 도포기 요소(fibrous sorbent applicator element)과 접촉(contacting)시키거나, 또는 스트리핑 되어질 물질과 스트리핑 조성물의 스트리핑 접촉을 야기시키는 다른 적정 방법, 방식 또는 기술에 의해 이용된다.
반도체 제조 운용 응용에 있어서, 본 발명의 스트리핑 조성물은 희생 실리케이트 물질이 그 위에 집적되어있는 기판 및 반도체 디바이스 구조로 부터 희생 실리케이트 물질의 에칭 제거에 유용하게 사용된다. 예를들어, 희생 실리케이트은 반도체 디바이스 구조에 포토리쏘그래피를 형성하는 동안의 반사율 변동을 최소화 하기 위한 항 반사 코팅에 사용되어진다.
본 발명의 조성물은 반도체 기판 위에 존재하는 다른 금속에 대해 희생 실리케이트에 대한 선택성과 ILD 구조, 금속화(metallization), 장벽층(barrier layer), 등과 같은 스트리핑 조성물에 노출됨으로 인해, 매우 효율적인 방법으로 희생 실리케이트의 에칭 제거를 가능하게 한다.
바람직한 스트리핑 작용을 위해서는, 앞서 첨가되었던 스트리핑 조성물은 기판 또는 아티클로부터 린스(rinse), 세척(wash), 또는 다른 제거 스텝을 통해 쉽게 제거되어야 한다.
본 발명의 특징 및 이점은 하기의 제한되지 않는 실시예에 의해 더욱 상세하게 제시되며, 여기서 모든 부분(part)과 퍼센트는 달리 언급하지 않는 이상 중량에 의한다.
실시예 1
포뮬레이션 A, B, C, 및 D를 하기한 바와 같이 준비한다. 여기서 IDA는 이미노디아세트산이고, NH4F는 암모늄플루오르화물(무수)이다.
포뮬레이션 A
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
98.5% 프로필렌 글리콜: 물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 B
1.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
97.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 C
0.5%의 IDA
4.0%의 NH4F
95.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 D
1.5%의 IDA
4.0%의 NH4F
94.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
포뮬레이션 A 내지 D의 에칭속도는 실리콘 웨이퍼(wafer)에 코팅되어 있는 박막(thin films)에 의해 측정되었다.
BPSG(Borophosphate Silicate Glass) 및 PECVD(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition)된 TEOS(Tetraethoxysilicate)에 대한 부식 속도(Å/분)는 하기 표 1에 나타내었다.
표 1
포뮬레이션 A 내지 D의 BPSG 및 TEOS 막 위에서의 에칭 속도 (Å/분)
스트리핑 조성물에 노출된 물질 포뮬레이션 A의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 B의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 C의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 D의에칭속도(Å/분)
BPSG 229 430 276 467
TEOS 161 372 230 541
각각의 포뮬레이션 A 내지 D의 에칭 속도는 하기 물질에 의해 결정되어진다:
시중에서 구입가능한 염색된 규소 산화물 희생 물질인 SARC;
상업적으로 사용가능한 CVD 다공성 OSG 유전체 물질인 ILD;
노벨러스 시스템즈(Novellus Systems)로부터 상업적으로 구입 가능한 CORALTM 유전체, OSG low-k 유전물질(dielectric material); 및
PECVD TEOS, TEOS(tetr aethyl ortho silicate) 전구체를 이용하여 플라즈마 화학 증착(PECVD)에 의한 이산화 규소 코팅.
상기 열거된 물질들의 에칭 속도는 Å/분으로 측정되었으며, 아래 표 2에 나타내었다.
표 2
포뮬레이션 A 내지 D의 SARC, ILD, CORAL 및 PECVD TEOS 물질 위에서의 에칭 속도 (Å/분)
스트리핑 조성물에노출된 물질 포뮬레이션 A의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 B의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 C의에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 D의에칭속도(Å/분)
SARC 335 620 539 1876
ILD 8 26 39 181
CORAL 2.5 6.5 9.4 66
PECVD TEOS 161 372 230 541
실시예 2
포뮬레이션 E, F, G 및 H를 하기한 바와 같이 준비한다.
포뮬레이션 E
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 디에틸렌 글리콜
포뮬레이션 F
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르
포뮬레이션 G
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르
포뮬레이션 H
0.5%의 IDA
1.0%의 NH4F
25%의 물
73.5%의 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르
각각의 포뮬레이션 E 내지 H의 에칭 속도는 다음의 물질에 의해 결정되어진다:
실시예 1의 SARC;
실시예 1의 ILD;
실시예 1의 CORAL; 및
low-k 유전 물질인 FSG(fluorinated silicate glass).
상기 열거된 물질들의 에칭 속도는 Å/분으로 측정되었으며, 아래 표 3에 나타내었다.
표 3
포뮬레이션 E 내지 H의 SARC, ILD, CORAL 및 FSH 물질 위에서의 에칭속도 (Å/분)
스트리핑 조성물에 노출된 물질 포뮬레이션 E의 에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 F의 에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 G의 에칭속도(Å/분) 포뮬레이션 H의 에칭속도(Å/분)
SARC 167 464 342 369
ILD 2.0 5.4 5.0 3.2
CORAL 0.2 8.0 8.3 8.2
FSG 114 282 173 179
실시예 3
하기한 바와 같이 포뮬레이션 I (pH=6.0)를 준비한다.
포뮬레이션 I
0.5%의 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride)
2.25%의 메틸디에탄올아민
2.75%의 말론산
25%의 물
69.5의 디에틸렌글리콜
포뮬레이션 I의 에칭 속도는 하기 물질에 의해 결정되어진다:
실시예 1의 CORAL;
유전상수 k=2.4 및 k=2.7를 각각 가진 AuroraTM 2.4 및 AuroraTM 2.7, ILD 물질은 일반적으로 ASM 인터내셔널(ASM International)로부터 최근 상업적으로 구입가능하다;
LKD-5109, 회전 코팅의(spin-on), 다공성의, low-k OSG 유전 물질(dielectric material)은 JSR로부터 상업적으로 구입가능하다;
OrionTM 유전체, CVD 다공성의 low-k OSG 유전 물질은 Trikon으로부터 상업적으로 구입가능하다;
DUO 248TM 및 DUO 193TM, 회전코팅의 SARC 물질 (유기적인 광-흡수 발색단과 결합한 실록산 구조를 지님), 호니웰 일렉스로닉 머터리얼사(Honeywell Electronic Materials)에서 상업적으로 구입이 가능하고, 각각 248nm 및 193nm 포토리소그래피(photolithography)에 상업적으로 사용된다.
상기 열거된 물질들 상에서 측정되어진 포뮬레이션 I의 에칭 속도는 Å/분으로 측정되었으며, 아래 표 4에 나타내었다.
표 4
포뮬레이션 I의 DUO 193, DUO 248, Aurora 2.4, Aurora 2.7, CORAL, LKD-5109 및 Orion 물질 위에서의 에칭속도(Å/분)
스트리핑 조성물에 노출된 물질 에칭속도(Å/분)
DUO 193 180
DUO 248 423
Aurora 2.4 3
Aurora 2.7 0
CORAL 0
LKD-5109 58
Orion 8
실시예 4
하기한 바와 같이 포뮬레이션 J (pH=7.1)를 준비한다.
포뮬레이션 J
10%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
25%의 물
65%의 디에틸렌 글리콜
각각의 포뮬레이션 F의 에칭 속도는 하기 물질들에 의해 결정되어진다:
실시예 3의 DUO 248TM;
실시예 3의 FSG;
실시예 1의 PECVD TEOS; 및
실시예 1의 CORAL.
상기 열거된 물질들 상에서 측정되어진 포뮬레이션 J의 에칭 속도는 Å/분으로 측정되었으며, 아래 표 5에 나타내었다.
표 5
DUO 248, FSG, PECVD TEOS 및 CORAL 물질 위에서 포뮬레이션 J의 에칭 속도(Å/분).
스트리핑 조성물에 노출된 물질 에칭속도(Å/분)
DUO 248 262
FSG 7.5
PECVD TEOS 12
CORAL 0
실시예 5
하기한 바와 같이 포뮬레이션 K (pH=8.0)를 준비한다.
포뮬레이션 K
40%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
25%의 물
35%의 디에틸렌글리콜
각각의 에칭 속도는 포뮬레이션 K의 다음 물질들에 의해 결정된다:
실시예 3의 DUO 248TM;
실시예 3의 FSG;
실시예 1의 PECVD TEOS; 및
실시예1의 CORAL.
상기 열거된 물질들 상에서 측정되어진 포뮬레이션 K의 에칭 속도는 Å/분으로 측정되었으며, 아래 표 4에 나타내었다.
표 6
DUO 248, FSG, PECVD TEOS 및 CORAL 물질 위에서 포뮬레이션 K의 에칭 속도(Å/분).
스트리핑 형성에 노출된 물질 에칭속도(Å/분)
DUO 248 330
FSG 2.3
PECVD TEOS 4.5
CORAL 1.4
상기한 실시예들은 발명의 스트리핑 조성물이 높은 에칭 속도 선택성, 희생 실리케이트 물질들에 나타난 높은 에칭 속도와 영구적인(permanent) 실리케이트 ILD 물질에 나타난 낮은 에칭 속도를 지님을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 스트리핑 조성물은 희생(sacrificial) 및 영구적인(permanent) 실리케이트 물질이 본래의 물질에 모두 존재하는 곳에 매우 유용하게 응용되어질 수 있다.
본 발명의 스트리핑 조성물은 적정 용매 시스템 예를들어, 낮은 독성 및 낮은 연소성을 지닌 반수계 용매 시스템과 함께 손쉽게 만들어질 수 있다.
그러므로, 본 발명의 스트리핑 조성물은 희생 실리케이트 물질 제거 기술 예를 들어, 집적 회로 디바이스의 제작에 있어서, 실리케이트 물질에 영구적으로 존재하는 희생 실리케이트에 대한 응용에 있어서 실질적인 진보를 이룩하였다고 할 수 있다.
예시적 구현예와 특징들을 언급하여 본 발명을 다양하게 기술하였으나, 상기에 기술된 구현예와 특징들로 본 발명이 제한되는 것은 아니며, 당업계의 통상의 지식을 가진 자들이 본 발명의 변동, 변형 및 또 다른 구현예를 제시할 수 있는 것은 자명하다. 따라서 본 발명은 이후 기재하는 청구항들을 만족시키는 범위에서 넓게 해석되어야 한다.

Claims (53)

  1. 다음의 성분을 포함하는 웨트 스트리핑(wet stripping) 조성물:
    질소를 함유하는 플루오르화 수소;
    탈이온수;
    유기용매;
    및 선택적으로;
    킬레이트 화합물 및/또는 아민/카르복실산 버퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 질소를 함유하는 플루오르화 수소는 암모늄 플로라이드(NH4F)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 질소를 함유하는 플루오르화 수소는 아민 플루오르화 수소 염을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 질소를 함유하는 플루오르화 수소는 조성물의 총 중량을 기준으로 조성물 내에 약 0.1 내지 약 40.0 중량% 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 탈이온수는 조성물의 총 중량을 기준으로 조성물 내에 약 20 내지 약 75 중량% 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유기용매는 (i) 글리콜, (ii) 폴리글리콜, (iii) 글리콜 에테르, (iv) 폴리글리콜 에테르, 및 융화가능한(compatible) 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 용매, (i) 내지 (iv) 클래스 중에서 선택된 두가지 또는 그 이상의 용매 성분의 블렌드 또는 용액으로 구성된 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 하나 또는 그 이상의 글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 글리콜은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 및 네오펜틸 글리콜로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  9. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 하나 또는 그 이상의 폴리글리콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 폴리글리콜은 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜로 구성된 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  11. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 하나 또는 그 이상의 글리콜 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  12. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 하나 또는 그 이상의 폴리 글리콜 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  13. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 융화가능한 혼합물, (i) 내지 (iv) 클래스로부터 선택된 두가지 또는 그 이상의 용매 성분의 블렌드 또는 용액으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  14. 제5항에 있어서, 상기 유기용매는 조성물의 총 중량을 기준으로 약 25내지 79 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  15. 제1항에 있어서, 킬레이트 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 킬레이트 화합물은 SARC 및 ILD 물질에 웨트 스트리핑 조성물을 노출시켰을 때, SARC와 ILD 물질 간 에칭 속도를 조절하는데 효과적인 형태와 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  17. 제14항에 있어서, 상기 킬레이트 화합물은 α- 아미노산을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  18. 제14항에 있어서, 상기 킬레이트 화합물은 IDA(iminodiacetic acid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  19. 제14항에 있어서, 상기 킬레이트 화합물은 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 중량%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  20. 제1항에 있어서, 아민/카르복실산 버퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  21. 제19항에 있어서, 상기 버퍼는 웨트 스트리핑 조성물 실리케이트의 에칭에 효과적인 pH 범위 내에서 스트리핑 조성물의 pH를 안정화 시키기 위한 형태와 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  22. 제19항에 있어서, 상기 버퍼는 SARC 및 ILD 물질에 웨트 스트리핑 조성물을 노출시켰을 때, SARC와 ILD 물질 간 에칭 속도를 조절하는데 효과적인 형태와 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  23. 제19항에 있어서, 상기 버퍼는 알킬-, 디알킬-, 및 트리알킬-아민으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 아민을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑(wet stripping) 조성물.
  24. 제19항에 있어서, 상기 버퍼는 모노-, 디- 및 트리-카르복실산으로 구성된 군으로부터 선택되어진 하나 또는 그 이상의 카르복실산을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  25. 제19항에 있어서, 상기 버퍼는 조성물의 총 중량을 기준으로 조성물 내에 약 20 중량%까지의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  26. 다음의 성분을 포함하는 웨트 스트리핑 조성물:
    0.1-40.0 중량%의 암모늄플루오르화물(NH4F) 또는 다른 아민 플루오르화 수소 염;
    20-75 중량%의 탈이온수 (DIW);
    25-79 중량%의 유기용매;
    0-10 중량%의 킬레이트 화합물; 및
    0-20 중량%의 아민/카르복실산 버퍼
    여기서, 중량 퍼센트는 조성물의 총 중량에 기초하며, 총 중량 퍼센트는 100 중량%를 넘지 않는다.
  27. 제25항에 있어서, 상기 총 중량 퍼센트는 100 중량%인 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  28. 포뮬레이션(Formulation) A 내지 K로 구성된 군으로부터 선택된 웨트 스트리핑 조성물:
    포뮬레이션 A
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    98.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 B
    1.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    97.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 C
    0.5%의 IDA
    4.0%의 NH4F
    95.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 D
    1.5%의 IDA
    4.0%의 NH4F
    94.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 E
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 디에틸렌 글리콜
    포뮬레이션 F
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 G
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 H
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 I
    0.5%의 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride)
    2.25%의 메틸디에탄올아민
    2.75%의 말론산
    25%의 물
    69.5%의 디에틸렌글리콜
    포뮬레이션 J
    10%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
    25%의 물
    65%의 디에틸렌 글리콜
    포뮬레이션 K
    40%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
    25%의 물
    35%의 디에틸렌글리콜
    여기서, 상기 포뮬레이션 성분 퍼센트는 중량에 의하며, 포뮬레이션의 총 중량에 기초한다.
  29. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 A를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  30. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 B를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  31. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 C를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  32. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 D를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  33. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 E를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  34. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 F를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  35. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 G를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  36. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 H를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  37. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 I를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  38. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 J를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  39. 제27항에 있어서, 포뮬레이션 K를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  40. 반수계(semi-aqueous) 용매, 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride) 및 아미노산을 포함하고, SARC와 ILD 물질 간 상기 조성물의 에칭 속도 선택성을 부여하는 웨트 스트리핑 조성물.
  41. 제39항에 있어서, 상기 아미노산은 이미노아세트산을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  42. 제39항에 있어서, 아민 및 카르복실산을 함유하는 아민/카르복실산 버퍼를 실리케이트 물질에 대해 상기 조성물의 에칭이 유효한 범위 내의 조성물 pH를 서로 안정화 시킬 수 있는 상대적인 비율로, 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  43. 제41항에 있어서, 상기 실리케이트 물질은 염색된 실리케이트 유리 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  44. 제41항에 있어서, 상기 아민 및 카르복실산의 상대적 비율은 SARC와 ILD 물질 간 상기 조성물의 에칭속도 선택성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 웨트 스트리핑 조성물.
  45. 희생 실리케이트 물질을 포함하는 로커스(locus)로부터 에칭적으로 제거하는 방법에 있어서, 상기 희생 실리케이트 물질을 다음 성분을 포함하는 에칭액 조성물에 상기 로커스로부터 희생 실리케이트를 적어도 부분적으로 에칭 제거하는 충분한 시간동안 노출시키는 것을 특징으로하는 방법:
    질소를 함유하는 플루오르화수소;
    탈이온수;
    유기용매;
    그리고 선택적으로:
    킬레이트 화합물 및/또는 아민/카르복실산 버퍼.
  46. 제44항에 있어서, 상기 에칭액 조성물은 다음 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법:
    0.1-40.0 중량%의 암모늄플루오르화물(NH4F) 또는 다른 아민 플루오르화수소 염;
    20-75 중량% 탈이온수;
    25-79 중량% 유기용매;
    0-10 중량% 킬레이트 화합물; 및
    0-20 중량% 아민/카르복실산 버퍼
    여기서, 중량 퍼센트는 조성물의 중량에 기초하며, 총 중량은 100 중량%를 넘지 않는다.
  47. 제45항에 있어서, 상기 총 중량 퍼센트가 100 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제44항에 있어서, 상기 에칭액 조성물이 포뮬레이션 A 내지 K로 구성된 군으로부터 전택되는 것을 특징으로 하는 방법:
    포뮬레이션 A
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    98.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 B
    1.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    97.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 C
    0.5%의 IDA
    4.0%의 NH4F
    95.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 D
    1.5%의 IDA
    4.0%의 NH4F
    94.5% 프로필렌글리콜:물(3:1)의 혼합물
    포뮬레이션 E
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 디에틸렌 글리콜
    포뮬레이션 F
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 프로필렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 G
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 H
    0.5%의 IDA
    1.0%의 NH4F
    25%의 물
    73.5%의 트리에틸렌 글리콜 메틸 에테르
    포뮬레이션 I
    0.5%의 암모늄플루오르화물(ammonium fluoride)
    2.25%의 메틸디에탄올아민
    2.75%의 말론산
    25%의 물
    69.5%의 디에틸렌글리콜
    포뮬레이션 J
    10%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
    25%의 물
    65%의 디에틸렌 글리콜
    포뮬레이션 K
    40%의 N,N-디메틸디글리콜아민 플루오르화수소 염
    25%의 물
    35%의 디에틸렌글리콜
    여기서, 상기 포뮬레이션 성분 퍼센트는 중량에 의하며, 포뮬레이션의 총 중량에 기초한다.
  49. 제44항에 있어서, 상기 로커스(locus)는 반도체 디바이스 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제48항에 있어서, 상기 반도체 디바이스(device) 구조는 ILD 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제49항에 있어서, 상기 희생 실리케이트 물질은 희생 항반사 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제50항에 있어서, 상기 희생 항반사 코팅은 염색된 실리케이트 유리 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제51항에 있어서, 상기 염색된 실리케이트 유리 물질은 반도체 디바이스 구조 상에서 포토리소그래피 형성과정 중 반사율의 변동을 최소화하기 위해 반도체 디바이스 구조에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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KR101477455B1 (ko) * 2005-06-07 2014-12-29 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 금속 및 유전체 상용성 희생 반사 방지 코팅 세정 및 제거 조성물

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KR101477455B1 (ko) * 2005-06-07 2014-12-29 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 금속 및 유전체 상용성 희생 반사 방지 코팅 세정 및 제거 조성물
KR101294906B1 (ko) * 2006-11-16 2013-08-08 동우 화인켐 주식회사 반도체 소자 제조공정의 선택적 식각액

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