KR20060071826A - Solution for the selective removal of metal from aluminum substrates - Google Patents
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Abstract
본 발명은 알루미늄 함유 기판 같은 기판으로부터 Ta 또는 TaN 같은 금속을 선택적으로 제거하기 위한 용액에 관한 것이다. 이 용액은 HF 또는 완충된 HF 같은 산, 플루오르화암모늄(NH4F) 같은 플루오르 이온 포함 성분, 에틸렌 글라이콜 및 물을 포함한다. 이 용액을 사용하여 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하는 방법도 개시되어 있다.
The present invention relates to a solution for selectively removing a metal such as Ta or TaN from a substrate such as an aluminum containing substrate. This solution comprises an acid such as HF or buffered HF, a fluorine ion containing component such as ammonium fluoride (NH 4 F), ethylene glycol and water. Also disclosed is a method of selectively removing metal from a substrate using this solution.
Description
첨부된 도면은 본 명세서에 포함되어 있으며, 본 명세서의 일부를 구성한다.The accompanying drawings are included in and constitute a part of this specification.
도 1은, 일부는 보호층을 갖고 다른 일부는 선택적으로 제거되어야 하는 금속 코팅을 갖는 알루미늄 기판의 예시적인 실시태양의 개략적인 도식이다.
1 is a schematic diagram of an exemplary embodiment of an aluminum substrate having a protective layer and some having a metal coating that must be selectively removed.
본 발명은 알루미늄 함유 기판 같은 기판으로부터 Ta 또는 TaN 같은 금속을 선택적으로 제거하기 위한 용액에 관한 것이다. 또한, 아래에 놓인 기판의 노출된 금속에 실질적인 손상을 입히지 않으면서 금속 코팅을 선택적으로 제거하는 방법도 개시되어 있다.The present invention relates to a solution for selectively removing a metal such as Ta or TaN from a substrate such as an aluminum containing substrate. Also disclosed is a method of selectively removing a metal coating without substantially damaging the exposed metal of the underlying substrate.
반도체 장치의 제조에는 전형적으로 전도성 금속 층 위에 균일한 포토레지스트 코팅을 비롯한 여러 층을 형성시킴이 포함된다. 확산 차단 층으로서 기판 위에 형성된 전도성 금속 층의 비제한적인 예는 알루미늄, 티탄, 텅스텐, 탄탈 및 구리, 및 이들의 옥사이드, 보라이드, 나이트라이드, 카바이드 및 합금의 층을 포함한다. 이들 전도성 금속 필름은 통상 금속 층의 금속이 기판 위에 위치된 아래의 유전 층 내로 확산되지 않도록 하기 위한 확산 차단벽으로서 형성된다. 예를 들어, 차단 층은 전형적으로 규소 함유 유전 층(예: SiO2 또는 Si3N4)과 Al 또는 Cu 금속 층 사이에 형성된다. Fabrication of semiconductor devices typically involves the formation of several layers, including a uniform photoresist coating, on the conductive metal layer. Non-limiting examples of conductive metal layers formed on the substrate as diffusion barrier layers include layers of aluminum, titanium, tungsten, tantalum and copper, and oxides, borides, nitrides, carbides, and alloys thereof. These conductive metal films are usually formed as diffusion barriers to prevent the metal of the metal layer from diffusing into the underlying dielectric layer located above the substrate. For example, a barrier layer is typically formed between a silicon containing dielectric layer (eg SiO 2 or Si 3 N 4 ) and an Al or Cu metal layer.
최근에는, 탄탈(Ta) 및 질화탄탈(TaN)이 적어도 부분적으로는 200℃의 고온에서 효과적인 확산 차단벽이기 때문에, 반도체 공정에 사용하기 위한 전통적인 Ti-계 확산 차단벽에 대한 탁월한 대체재인 것으로 밝혀졌다. 장치 제조시 Ta의 사용이 증가함에 따라, 기판으로부터 Ta 또는 TaN 층을 제거하기 위한 방법 또는 스트립핑(stripping) 용액이 필요해졌다.Recently, tantalum (Ta) and tantalum nitride (TaN) have been found to be an excellent alternative to traditional Ti-based diffusion barriers for use in semiconductor processes because they are effective diffusion barriers at least partially at high temperatures of 200 ° C. lost. As the use of Ta in the manufacture of devices increases, a method or stripping solution for removing the Ta or TaN layer from the substrate is needed.
예를 들어, 미소회로를 수득하기 위한 널리 공지되어 있는 단계(선택적인 광-에칭 포함)를 수행한 후에, 유기 스트립핑 용액에 의해 미소회로의 특정 구역으로부터 Ta 또는 TaN 층 같은 금속을 전형적으로 제거하였다.For example, after performing well-known steps (including optional photo-etching) to obtain microcircuits, metals such as Ta or TaN layers are typically removed from certain areas of the microcircuits by organic stripping solutions. It was.
알루미늄 기판으로부터 탄탈 금속을 화학적으로 제거하는 것은 수행하기가 극히 어려운 방법이다. 이는 적어도, 탄탈이 대부분의 화학약품 공격에 대해 매우 저항성이고 Ta 함유 층의 용해를 돕기 위해 플루오르 이온을 줄 수 있는 약제를 필요로 하기 때문이다. 최근에는, 산화제를 사용하는, 탄탈 함유 층이 위에 있는 전자 구성요소의 습식 가공 방법이 시도되었다. 예를 들어, 미국 특허원 제 2002/0119245 A1 호에는, 전자 구성요소의 습식 가공을 위한, 산화제(예: 과산화수 소 또는 오존) 및 플루오르 이온 생성제(예: HF 또는 완충된 HF)를 포함하는 탄탈 산화 용액이 기재되어 있다.Chemical removal of tantalum metal from aluminum substrates is an extremely difficult method to perform. This is at least because tantalum is very resistant to most chemical attack and requires a medicament capable of giving fluorine ions to help dissolve the Ta containing layer. Recently, a method of wet processing of electronic components with a tantalum containing layer over it, using an oxidant, has been attempted. For example, U.S. Patent Application No. 2002/0119245 A1 includes oxidizing agents (such as hydrogen peroxide or ozone) and fluorine ion generating agents (such as HF or buffered HF) for wet processing of electronic components. Tantalum oxidation solution is described.
당해 분야의 숙련자는 플루오르화수소산(HF) 용액 같은 플루오르 이온 생성제가 알루미늄 같은 노출된 금속을 용이하게 공격함을 알고 있다. 따라서, 기판은 전형적으로 공정동안 심각하게 부식되고, 수선될 수 없을 정도로 손상될 수 있다.One skilled in the art knows that fluorine ion generating agents, such as hydrofluoric acid (HF) solutions, readily attack exposed metals such as aluminum. Thus, the substrate is typically severely corroded during the process and can be damaged beyond repair.
이러한 이유 때문에, 이 방법에 대한 대체 방법, 예컨대 종종 "화학적 기계적 연마"(CMP)로 불리는 기계적 마모가 이용되었으나, 상기 방법은 탄탈을 제거하지만 또한 특히 전체 기판이 Ta 또는 TaN으로 덮이지 않은 경우에 기판을 손상시킨다.For this reason, alternative methods to this method, such as mechanical wear, often referred to as "chemical mechanical polishing" (CMP), have been used, but the method removes tantalum but also especially when the entire substrate is not covered with Ta or TaN. Damage the substrate.
Ta 및 TaN을 제거하는 다른 방법은 스퍼터 에칭을 포함한다. 전체 기판이 Ta 또는 TaN으로 덮인 경우에 가장 유용한 CMP와는 달리, 스퍼터 에칭은 일반적으로 매우 특이적인 구역을 이방성 방식으로 제거할 수 있기 때문에 패턴화된 에칭에 유용하다. 스퍼터링에 의해 제거된 물질이 노출된 표면상에 재침착될 수 있는 가능성을 비롯한, 스퍼터링에 수반되는 고유한 결점 때문에, 이 기법은 사용이 제한된다.
Another method of removing Ta and TaN includes sputter etching. Unlike CMP, which is most useful when the entire substrate is covered with Ta or TaN, sputter etching is generally useful for patterned etching because it can remove highly specific regions in an anisotropic manner. Because of the inherent shortcomings associated with sputtering, including the possibility that material removed by sputtering can be redeposited on an exposed surface, this technique is limited in use.
전술한 바를 고려할 때, 관련 기술에 수반되는 하나 이상의 결점의 적어도 일부를 극복하도록 기판으로부터 금속을 제거할 필요가 있다. 예를 들어, 본 개시내용의 몇몇 요지는 기판에 최소한으로만 손상을 주거나 기판에 손상을 주지 않으 면서 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하는 화학적 방법에 관한 것일 수 있다.
In view of the foregoing, it is necessary to remove metal from the substrate to overcome at least some of the one or more drawbacks associated with the related art. For example, some aspects of the present disclosure may relate to a chemical method for selectively removing metal from a substrate with minimal or no damage to the substrate.
한 예시적인 요지는 알루미늄 함유 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하기 위한 용액에 관한 것일 수 있다. 이 용액은 하나 이상의 산(예: HF 또는 완충된 HF), 플루오르 이온을 포함하는 하나 이상의 성분(예: NH4F), 에틸렌 글라이콜 및 물을 포함할 수 있다. 이들 성분의 조합은 최종 용액에서 알루미늄 함유 기판으로부터 금속(예: Ta)을 제거하기에 충분한 양으로 발견된다.One exemplary subject matter may relate to a solution for selectively removing metal from an aluminum containing substrate. This solution may comprise one or more acids (eg HF or buffered HF), one or more components comprising fluorine ions (eg NH 4 F), ethylene glycol and water. Combinations of these components are found in amounts sufficient to remove metal (eg Ta) from the aluminum containing substrate in the final solution.
기판으로부터 금속을 제거하는 방법도 개시되어 있다. 한 예시적인 방법은 알루미늄을 포함하고 적어도 부분적으로 금속으로 덮인 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하는 방법일 수 있다. 예를 들어, 이 방법은 용액의 중량을 기준으로 하여 1 내지 20%의 HF, 완충된 HF 또는 이들의 혼합물, 1 내지 40%의 NH4F, 40 내지 95%의 에틸렌 글라이콜 및 나머지량의 물을 포함하는 용액과 기판을 접촉시킴을 포함할 수 있다. 한 실시태양에서, 용액은 기판으로부터의 금속의 제거를 돕는 계면활성제를 추가로 포함한다.Also disclosed is a method of removing metal from a substrate. One exemplary method may be a method of selectively removing metal from a substrate comprising aluminum and at least partially covered with a metal. For example, this method is based on the weight of the solution of 1 to 20% HF, buffered HF or mixtures thereof, 1 to 40% NH 4 F, 40 to 95% ethylene glycol and the balance And contacting the substrate with a solution containing water. In one embodiment, the solution further includes a surfactant to aid in the removal of metal from the substrate.
개시된 방법에서는, 아래에 놓인 알루미늄 기판과 실질적으로 반응하지 않으면서 기판으로부터 금속을 제거하기에 충분한 시간동안 기판과 용액을 접촉시킬 수 있다. 이 예는 또한 노출된 알루미늄 기판의 적어도 일부 위에 에톡시화알루미늄 층을 형성함을 포함할 수 있다. In the disclosed method, the substrate and the solution can be contacted for a time sufficient to remove metal from the substrate without substantially reacting with the underlying aluminum substrate. This example may also include forming an aluminum ethoxylated layer on at least a portion of the exposed aluminum substrate.
상기 논의된 주제는 차치하고, 본 개시내용은 이후 설명되는 것과 같은 다른 예시적인 특징을 다수 포함한다. 전술한 기재내용 및 뒤의 기재내용은 모두 예시적일 뿐인 것으로 이해되어야 한다.Apart from the subject matter discussed above, the present disclosure includes many other exemplary features, such as those described below. It is to be understood that both the foregoing description and the following description are exemplary only.
본원에 사용되는 "선택적으로 제거되는"(또는 그로부터 파생된 용어)은 아래에 놓인 기판과 실질적으로 반응하지 않거나 기판을 부식시키지 않으면서 기판으로부터 금속을 제거 또는 스트립핑함을 의미한다. 특정 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 개시된 용액에 수반되는 매우 선택적인 제거 특성은 금속으로 덮이지 않은 기판, 즉 노출된 기판의 적어도 일부 위에 에톡사이드 층을 형성하기에 충분한 양으로 존재하는 에틸렌 글라이콜에 기인하는 것으로 생각된다.As used herein, "optionally removed" (or a term derived therefrom) means removing or stripping metal from a substrate without substantially reacting with or corroding the underlying substrate. While not wishing to be bound by any theory, the highly selective removal properties associated with the disclosed solutions are in the presence of an ethylene glye present in an amount sufficient to form an ethoxide layer on at least a portion of the substrate that is not covered with metal, i.e., the exposed substrate. It is thought to be due to the call.
특정 실시태양에서는, 에틸렌 글라이콜을 다른 성분과 함께 사용할 수 있거나 또는 에틸렌 글라이콜 대신 다른 성분을 사용할 수 있다. 이러한 성분의 비한정적인 예는 프로필렌 글라이콜, 뷰테인다이올, 글라이세롤, 또는 C2 내지 C6 쇄로부터의 임의의 직쇄 또는 분지쇄 -다이올 또는 -트라이올을 포함한다.In certain embodiments, ethylene glycol may be used with other components or other components may be used instead of ethylene glycol. Non-limiting examples of such components include propylene glycol, butanediol, glycerol, or any straight or branched chain -diol or -triol from the C 2 to C 6 chain.
도 1은 본원에 기재된 선택적인 제거 방법의 기본적인 메카니즘의 예를 도시한다. 이 실시태양에서는 알루미늄-함유 기판의 노출된 표면 위에 유기 금속 층이 형성되고, 이 층이 스트립핑 공정동안 HF 공격으로부터 기판을 보호한다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 기판의 노출된 부분과 반응함으로써, 에틸렌 글라이콜은 기판의 노출된 부분 위에 보호 층(예: 에톡시화알루미늄)을 형성한다. 이 보호 층은 기판이 후속 산 처리에 의해 공격받지 않도록 실질적으로 보호한다. 예를 들 어, 기판이 알루미늄을 포함하는 경우에는, 에틸렌 글라이콜이 금속으로 덮이지 않은 기판의 적어도 일부 위에 에톡시화알루미늄 층을 형성하기에 충분한 양으로 존재한다. 한 실시태양에서, 에톡사이드 층을 형성하기에 충분한 에틸렌 글라이콜의 양은 용액의 중량을 기준으로 하여 50 내지 60%일 수 있다.1 illustrates an example of the basic mechanism of the selective removal method described herein. In this embodiment, an organometallic layer is formed over the exposed surface of the aluminum-containing substrate, which layer protects the substrate from HF attack during the stripping process. As shown in FIG. 1, by reacting with the exposed portion of the substrate, ethylene glycol forms a protective layer (eg, aluminum ethoxylate) over the exposed portion of the substrate. This protective layer substantially protects the substrate from attack by subsequent acid treatment. For example, if the substrate comprises aluminum, ethylene glycol is present in an amount sufficient to form an aluminum ethoxylated layer on at least a portion of the substrate that is not covered with metal. In one embodiment, the amount of ethylene glycol sufficient to form the ethoxide layer may be 50 to 60% based on the weight of the solution.
금속 코팅이 보호성 에톡사이드 층을 함유하지 않기 때문에, 이 금속 코팅은 HF 같은 산으로부터의 공격에 감수성일 수 있다. 몇몇 예에서, 본원에 기재된 방법은, 기판과 실질적으로 접촉하지 않고/않거나 아래에 놓인 기판을 에칭시키지 않으면서, 구리, 텅스텐, 티탄, 탄탈, 및 이들의 옥사이드, 보라이드, 나이트라이드, 카바이드, 합금 및 혼합물 같은 하나 이상의 금속 코팅(예컨대, 바람직하지 못한 금속 코팅)을 선택적으로 제거할 수 있다. Since the metal coating does not contain a protective ethoxide layer, this metal coating may be susceptible to attack from acids such as HF. In some instances, the methods described herein can be used to modify copper, tungsten, titanium, tantalum, and oxides, borides, nitrides, carbides, and the like, without substantially contacting the substrate and / or etching the underlying substrate. One or more metal coatings (eg, undesirable metal coatings) such as alloys and mixtures may be selectively removed.
본원에 사용되는 "실질적으로 접촉하지 않고/않거나...에칭시키지 않으면서"는 기판을 육안으로 조사하거나 기판의 중량 손실을 측정함으로써 결정될 때 아래에 놓인 기판에 대한 검출가능한 공격이 없음을 의미한다. As used herein, “without substantially contacting and / or not etching” means no detectable attack on the underlying substrate as determined by visual inspection of the substrate or by measuring the weight loss of the substrate. .
한 실시태양에서, 용액의 산 성분은 HF 또는 완충된 HF 같이 플루오르 이온을 포함한다. 다른 실시태양에서, 산은 염산, 황산, 질산, 인산 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 산 같은 임의의 널리 공지된 산을 포함할 수 있다. 이들 산중 임의의 하나 또는 이들 산의 임의의 조합은 용액의 중량을 기준으로 하여 1 내지 20%, 예컨대 10 내지 15%의 양으로 존재할 수 있다.In one embodiment, the acid component of the solution includes fluorine ions, such as HF or buffered HF. In other embodiments, the acid may include any well known acid, such as an acid selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, and mixtures thereof. Any one of these acids or any combination of these acids may be present in an amount of 1 to 20%, such as 10 to 15%, based on the weight of the solution.
다른 실시태양에서, 용액은 플루오르 이온을 포함하는 하나 이상의 성분을 포함한다. 이러한 성분의 비제한적인 예는 플루오르화암모늄(NH4F), 플루오르화나트륨, 플루오르화칼륨, 중플루오르화암모늄, 중플루오르화나트륨, 암모늄 플루오로보레이트 및 플루오르화바륨을 포함한다. 이들 성분중 임의의 하나 또는 임의의 조합은 용액의 중량을 기준으로 1 내지 40%, 예컨대 5 내지 20%, 심지어는 5 내지 15%의 양으로 존재할 수 있다.In other embodiments, the solution includes one or more components comprising fluorine ions. Non-limiting examples of such components include ammonium fluoride (NH 4 F), sodium fluoride, potassium fluoride, ammonium bifluoride, sodium bifluoride, ammonium fluoroborate and barium fluoride. Any one or any combination of these components may be present in an amount of 1 to 40%, such as 5 to 20%, even 5 to 15% by weight of the solution.
본원에 기재된 용액은 스트립핑 용액에 통상적으로 사용되는 첨가제를 임의적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 이 용액은 계면활성제, 부식 방지제, pH 조절제 등으로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 한 실시태양에서, 이들 임의적인 성분은 용액의 중량을 기준으로 5% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 개시된 용액에 임의적으로 혼입될 수 있는 계면활성제의 비한정적인 예는 쇄 길이 C2 내지 C12의 직쇄 및 분지된 1급, 2급 및 3급 아민, 아마이드, 플루오로카본 및 알킬에톡실레이트(음이온성, 비이온성, 양이온성 및 양쪽성 계면활성제 포함), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이들 계면활성제의 예는 2002년 8월 29일자로 공개된 미국 특허원 제 2002/0119245 A1 호 및 2003년 6월 19일자로 공개된 미국 특허원 제 2003/0114014 A1 호에서 찾아볼 수 있다(이들은 본원에 참고로 인용되어 있음). 한 실시태양에서, 계면활성제는 옥틸아민(C8)이다. 사용될 수 있는 다른 계면활성제는 3M(등록상표)으로부터의 FC 계열 같은 플루오로카본 계면활성제, 아마이드 및 알킬 에톡실레이트를 포함한다.The solution described herein may optionally include additives commonly used in stripping solutions. For example, this solution may include one or more additives selected from surfactants, corrosion inhibitors, pH adjusters, and the like. In one embodiment, these optional components may be present in amounts up to 5% by weight of the solution. Non-limiting examples of surfactants that may optionally be incorporated into the disclosed solutions include straight and branched primary, secondary and tertiary amines, amides, fluorocarbons and alkylethoxylates of chain lengths C 2 to C 12 ( Anionic, nonionic, cationic and amphoteric surfactants), and mixtures thereof. Examples of these surfactants can be found in US Patent Application No. 2002/0119245 A1 published August 29, 2002 and US Patent Application No. 2003/0114014 A1 published June 19, 2003 (these are Incorporated herein by reference). In one embodiment, the surfactant is octylamine (C 8 ). Other surfactants that may be used include fluorocarbon surfactants, amides and alkyl ethoxylates, such as the FC family from 3M®.
부식 방지제의 예는 벤조트라이아졸 및 파이로카테콜을 포함한다. Examples of corrosion inhibitors include benzotriazole and pyrocatechol.
용액의 pH를 7 미만, 예컨대 6 미만, 심지어 5 미만 및 4 미만으로 유지시키는데 사용될 수 있는 pH 조절제의 비한정적인 예는 염산, 황산, 아세트산 및 인산, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 산 같은 임의의 적합한 산을 포함한다.Non-limiting examples of pH adjusters that can be used to maintain the pH of a solution below 7, such as below 6, even below 5 and below 4 are any such as acids selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, acetic acid and phosphoric acid, and mixtures thereof. Suitable acids.
한 실시태양에는, 용액의 중량을 기준으로 하여 HF 1 내지 20%, NH4F 1 내지 40%, 에틸렌 글라이콜 40 내지 95% 및 임의적으로는 계면활성제와 나머지량의 물을 포함하는, 알루미늄-함유 기판으로부터 Ta 또는 TaN을 선택적으로 제거하기 위한 용액이 개시되어 있다. In one embodiment, aluminum, comprising 1 to 20% HF, 1 to 40% NH 4 F, 40 to 95% ethylene glycol and optionally a surfactant and the remainder of water, based on the weight of the solution A solution for selectively removing Ta or TaN from a containing substrate is disclosed.
또한, 본원에 개시된 것은, 앞서 기재된 임의의 용액을 사용하여 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하는 방법이다. 예를 들어, 본 방법은 앞서 기재된 용액(예를 들어, 하나 이상의 산, 플루오르 이온을 포함하는 하나 이상의 성분, 에틸렌 글라이콜 및 물을 포함하는 용액)과 기판을 접촉시킴을 포함하되, 기판을 실질적으로 부식시키지 않으면서 기판으로부터 금속을 제거하기에 충분한 시간동안 기판과 용액을 접촉시킨다. Also disclosed herein is a method for selectively removing metal from a substrate using any solution described above. For example, the method includes contacting the substrate with a solution described above (eg, one or more components comprising fluorine ions, one or more components comprising fluorine ions, ethylene glycol and water). The substrate is brought into contact with the solution for a time sufficient to remove metal from the substrate without substantially corroding.
예를 들어, 알루미늄을 포함하고 금속으로 적어도 부분적으로 덮인 기판으로부터 금속을 선택적으로 제거하는 방법이 개시된다. 이 예에서, 이 방법은 용액의 중량을 기준으로 하여 HF 1 내지 20%(예컨대, 10 내지 15%), NH4F 1 내지 40%(예를 들어, 10 내지 15%), 에틸렌 글라이콜 40 내지 95%(예컨대 50 내지 60%) 및 나머지량의 물을 포함하는 용액과 기판을 접촉시킴을 포함할 수 있다. For example, a method of selectively removing metal from a substrate comprising aluminum and at least partially covered with metal is disclosed. In this example, this method is based on the weight of the solution, HF 1-20% (eg 10-15%), NH 4 F 1-40% (eg 10-15%), ethylene glycol Contacting the substrate with a solution comprising 40-95% (such as 50-60%) and the remaining amount of water.
몇몇 예시적인 방법에 따라, 기판과 실질적으로 반응하지 않으면서 기판으로 부터 금속을 제거하기에 충분한 시간동안 용액과 기판을 접촉시킬 수 있는데, 이 경우에는 노출된 기판의 적어도 일부 위에 에톡시화알루미늄 층이 형성된다.According to some exemplary methods, the substrate may be contacted with the solution for a time sufficient to remove metal from the substrate without substantially reacting with the substrate, in which case an aluminum ethoxylated layer is formed over at least a portion of the exposed substrate. Is formed.
기판으로부터 금속을 제거하기에 충분한 접촉 시간은 제거되어야 하는 금속 층의 두께, 존재하는 성분(예: 산, 플루오르화 이온을 포함하는 성분, 에틸렌 글라이콜 및 물)의 농도 및 양을 비롯한 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 접촉 시간에 영향을 끼칠 수 있는 다른 인자는 용액의 pH, 및 용액이 기판과 접촉하는 온도를 포함한다. 일반적으로, 에칭 속도는 pH가 증가됨에 따라 감소될 수 있다. 그러므로, 접촉 시간은 용액의 pH가 증가함에 따라 증가할 수 있다.Sufficient contact time to remove metal from the substrate is dependent upon various factors including the thickness of the metal layer to be removed, the concentration and amount of components present (eg, acids, components containing fluoride ions, ethylene glycol and water). It may vary. Other factors that can affect the contact time include the pH of the solution and the temperature at which the solution contacts the substrate. In general, the etch rate may decrease as the pH is increased. Therefore, the contact time may increase as the pH of the solution increases.
에칭 속도는 또한 용액 온도의 함수일 수도 있는데, 에칭 속도는 일반적으로 온도가 높아짐에 따라 증가한다. 본원에 기재된 방법은 120℉ 이하로 가열된 용액을 사용하여 수행될 수 있으며, 이 때 허용될 수 있는 최고 온도는 소정 시스템의 선택성에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, Al 함유 기판으로부터 Ta/TaN을 제거하는 한 실시태양에서는, 용액을 85 내지 95℃로 가열한다. 다른 실시태양에서는, 실온 내지 85℃로 용액을 가열한다.Etch rates may also be a function of solution temperature, which typically increases with increasing temperature. The method described herein can be performed using a solution heated to 120 ° F. or less, with the highest allowable temperature depending on the selectivity of the given system. For example, in one embodiment where Ta / TaN is removed from an Al containing substrate, the solution is heated to 85-95 ° C. In another embodiment, the solution is heated to room temperature to 85 ° C.
임의의 널리 공지되어 있는 습식 가공 절차를 이용하여 전술한 방법을 수행할 수 있다. 예를 들어, 회분식 절차를 이용하여, 예컨대 금속을 제거하기에 충분한 시간동안 용액을 함유하는 욕에 기판을 침지시킴으로써, 금속으로 코팅된 기판을 상기 용액과 접촉시킬 수 있다.Any of the well known wet processing procedures can be used to carry out the method described above. For example, a substrate coated with a metal may be contacted with the solution by using a batch procedure, such as by immersing the substrate in a bath containing the solution for a time sufficient to remove the metal.
다르게는, 연속식 절차를 사용하여 기판을 접촉시킬 수 있다. 이 실시태양에서는, 용액을 함유하는 용기를 통해 금속을 제거하는 속도로 하나 이상의 기판을 통과시킬 수 있다. Alternatively, the substrate can be contacted using a continuous procedure. In this embodiment, one or more substrates may be passed through the vessel containing the solution at a rate of removing metal.
이러한 유형의 방법중 하나 또는 둘 다는 단일 단계 방법 또는 다단계 방법으로 이루어질 수 있다. 또한, 연속식과 회분식이 혼합된 방법을 이용할 수도 있다.One or both of these types of methods may consist of a single step method or a multi step method. Moreover, the method of mixing a continuous type and a batch type can also be used.
이용되는 정확한 방법과 관계없이, 메카니즘은 통상적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 가공 용액은 코팅이 제거되자마자, 즉 기판이 노출되자마자 기판 표면과 반응하기에 충분한 양의 착화제를 함유할 수 있다. 이 유기-금속 착체는 스트립핑 매질에서 불용성일 수 있으며, 이는 기판을 공격으로부터 보호할 수 있으나 추가 가공 동안 후속 제거될 수 있다. 예를 들어, 에톡시화알루미늄 착체는 수용성일 수 있고, 산에 의한 코팅의 제거 후 세정에 의해 제거될 수 있다.Regardless of the exact method used, the mechanism can typically be the same. For example, the processing solution may contain a sufficient amount of complexing agent to react with the substrate surface as soon as the coating is removed, ie as soon as the substrate is exposed. This organo-metal complex may be insoluble in the stripping medium, which may protect the substrate from attack but may be subsequently removed during further processing. For example, the aluminum ethoxylated complex can be water soluble and can be removed by washing after removal of the coating by acid.
한 실시태양에서, 본 방법은 금속이 완전히 제거될 때까지 기판을 일정 시간동안 습식 화학약품 욕에 침지시키거나 기판에 화학약품을 분무함을 포함한다. 이러한 방법은 완전히 제거될 때까지 스트립핑-조사-스트립핑-조사 사이클로 이루어지는 한 다단계일 수 있다. 반도체 산업에서는 연속 시스템이 일반적으로 드물기는 하지만, 특정 성분 세트에 대해 스트립핑 시간을 설정해둔다면 본원에 기재된 바와 같이 작동될 수 있다.In one embodiment, the method includes immersing the substrate in a wet chemical bath or spraying chemical on the substrate for a period of time until the metal is completely removed. This method can be one stage consisting of a stripping-irradiation-striping-irradiation cycle until completely removed. Continuous systems are generally rare in the semiconductor industry, but can be operated as described herein if a stripping time is set for a particular set of components.
작동예 외에, 또는 달리 지시된 경우 외에, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용되는 성분의 양, 반응 조건 등을 표현하는 숫자에는 모두 용어 "약"이 붙음을 알아야 한다. 따라서, 달리 지시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 하기 특허청구범위에 기재된 수치 변수는 수득하고자 하는 목적 특성에 따라 달라질 수 있는 근사치 이다. 적어도 또한 특허청구범위의 영역에 등가물의 원리 적용을 제한하고자 함 없이, 각 수치 변수는 유의한 숫자 및 통상적인 어림에 비추어 간주되어야 한다.In addition to the examples of operation, or unless otherwise indicated, it should be noted that the numbers expressing the amounts of components, reaction conditions, and the like used in the specification and claims are all appended with the term "about." Accordingly, unless indicated to the contrary, the numerical variables set forth in the foregoing specification and claims are approximations that may vary depending on the desired properties to be obtained. Without wishing to at least limit the application of the principles of equivalents to the scope of the claims, each numerical variable should be considered in light of the significant figures and conventional approximations.
당해 분야의 숙련자는 본원에 기재된 주제에 대해 다양한 변형 및 변화를 시도할 수 있음을 잘 알 것이다. 따라서, 본 발명은 명세서에 기재된 논의로 한정되지 않음을 알아야 한다. 오히려, 본 발명은 변형 및 변화를 포괄하고자 한다.
Those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made to the subject matter described herein. Thus, it should be understood that the invention is not limited to the discussion described in the specification. Rather, the invention is intended to cover modifications and variations.
본 발명에 따라, 기판을 실질적으로 손상시키지 않으면서 기판으로부터 금속 코팅을 선택적으로 제거할 수 있다.
According to the present invention, the metal coating can be selectively removed from the substrate without substantially damaging the substrate.
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