KR20110020474A - 절연물질 제거용 조성물, 이를 이용한 기판 세정 및 재생방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 공정에서 증착되는 여러 산화막과 질화막에 대한 식각액으로 웨이퍼 측면 및 뒷면(Backside)에 존재하는 막질을 제거하거나 웨이퍼 디캡(Decap)용으로 사용할 수 있다. 100 중량% 기준으로 약 5 내지 13 중량%의 인산, 약 28 내지 38 중량%의 불화수소산, 1 내지 7 중량%의 첨가제 및 탈이온수를 포함하고 약 50 내지 70℃에서 제공되는 식각액을 이용하여 질화막 및 산화막을 제거할 수 있다.
반도체, 식각액, 재생, 세정, 웨이퍼
Description
본 발명은 반도체 공정에서 질화막 및 산화막 식각 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는 반도체 박막 증착 과정에서 웨이퍼 뒷면에 형성된 오염물 제거 및 웨이퍼 디캡(Decap) 공정에 사용되는 식각액에 관한 것이다.
한국등록특허 2005-0003163
반도체 공정은 다양한 막질을 증착하고 이를 식각하는 공정이 반복된다. 이러한 공정에서 증착된 막질의 두께 및 성능 등 기판의 상태를 검사하기 위한 공정이 필요하며 여분의 웨이퍼로 실제 공정을 진행하여 검사한다.
검사 공정을 거친 웨이퍼는 검사 완료 후, 검사를 위해 증착한 막질을 제거하여 재활용한다. 이 때 막질을 제거하는 디캡(Decap) 공정에 사용할 수 있는 식각액이 필요하다.
또한 증착 및 식각 공정을 반복하면서 웨이퍼 측면 및 뒷면에도 막질이 증착되는데 이는 파티클 불량을 야기할 수 있다. 이 때 주로 증착되는 막질은 질화막 및 산화막이며 식각액을 이용하여 제거함으로써 불량 발생율을 줄일 수 있다.
보통 막질을 식각하기 위한 식각액으로는 실리콘 질화막은 85%의 인산을, 산화막 및 티타늄 질화막은 불화수소산을 기반으로 한 혼합 식각액을 사용하고 있다.
그러나 디캡용으로 사용되는 식각액의 경우 실리콘 질화막, 티타늄 질화막 및 산화막 등 다양한 막질을 빠른 속도로 제거해야 한다.
85% 인산은 티타늄질화막과 산화막에 대한 식각 능력이 부족하며, 불화수소산을 기반으로 한 혼합 식각액은 실리콘질화막에 대한 식각 능력이 부족하여 이를 보완할 수 있는 조성물이 필요하다.
100 중량% 기준으로 약 5 내지 13 중량%의 인산, 약 28 내지 38 중량%의 불화수소산, 1 내지 7 중량%의 첨가제 및 탈이온수를 포함하는 조성물을 이용하여 웨이퍼를 세정하거나 재생한다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 측면 및 뒷면 세정, 웨이퍼 재사용을 위한 막질 제거에 사용하기 위함이다. 이를 위해서는 다양한 막질에 대한 식각 능력이 있어야 하며 특히 상대적으로 제거가 어려운 질화막에 대한 식각 속도가 빨라야 한다. 또한 웨이퍼 재사용을 위해 조성물이 기판에 손상을 주지 않도록 해야 한다.
실리콘질화막 및 티타늄질화막의 식각율은 1000Å/min 이상이어야 하며, 산화막의 식각율은 실리콘질화막 식각율과 동등 수준 이상이어야 한다. 이 때, 기존에 실리콘질화막 식각용으로 사용하던 인산은 160℃ 이상에서 사용하였으나, 70℃ 이하의 낮은 온도에서 식각이 가능하여야 한다. 또한 폴리 실리콘의 식각율은 약 10Å/min 이하로 거의 식각하지 않아야 한다.
인산, 불화수소산을 포함하는 식각액은 국내특허공보 2005-0003163에 개시되어 있다. 이 식각액은 침지 또는 분사하여 제공될 수 있으며 질화막에 대한 식각율은 매우 높으나 인산 사용량이 많아 점도가 상승하여 매엽식 공정 적용에 효과적이지 않다. 따라서 침지하거나 분무 또는 매엽의 방법 모두 적용 가능한 식각액 개발이 요구되고 있다. 또한 국내특허공보 2005-0003163 발명의 목적은 웨이퍼 경사면 및 뒷면에 존재하는 질화막을 제거하는 것임에 반해 본 발명은 실리콘 질화막, 티타늄 질화막 및 산화막을 동시에 제거 가능하여야 한다.
본 발명은 다양한 막질에 대한 식각 능력을 위해 인산, 불화수소산, 탈이온수, 첨가제 등을 포함하며 식각 속도를 빠르게 하기 위해 첨가제를 포함한다.
본 발명의 식각액에 포함된 인산은 실리콘 질화막을 식각하는 역할을 한다.
상기 인산을 약 5 중량% 미만으로 사용하면 실리콘 질화막 제거 능력이 부족하고 13 중량% 초과하여 사용하면 실리콘 질화막 식각율 상승에는 효과가 있으나 점도를 상승시키므로 바람직하지 않다. 따라서, 인산은 약 5 내지 약 13 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액에 포함된 불화수소산은 실리콘 질화막의 식각율을 높이고 산화막 및 티타늄 질화막을 식각하는 역할을 한다.
상기 불화수소산은 약 28 중량% 미만으로 사용할 경우 실리콘 질화막 식각을 가속화시키는 효과가 부족하고 약 38 중량%를 초과하여 사용하면 웨이퍼 기판에 손상을 줄 수 있다. 따라서 약 28 내지 약 38 중량%로 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 식각액에 포함되는 첨가제는 실리콘 질화막의 식각 속도를 향상시켜주는 역할을 한다. 인산 및 불화수소산은 점도 상승, 웨이퍼 기판 손상 등의 이유로 사용 가능한 함량이 제한되므로 첨가제를 적용하여 실리콘 질화막의 식각율을 높여 준다.
상기 첨가제는 암모늄 옥살레이트 모노하이드레이트, 디암모늄 옥살레이트 모노하이드레이트, 글리옥살산, 옥살산 모노하이드레이트, 포타슘 옥살레이트 모노하이드레이트 등의 옥살산염과 염화칼륨 등을 들 수 있다. 이들 그룹 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식각용 조성물은 반도체 공정에 사용되는 다양한 절연 막질을 제거하는데 사용된다. 특히 실리콘 질화막, 티타늄 질화막, 실리콘 산화막 등을 제거하는데 적합하다.
상기 조성물은 100 중량% 기준으로 약 5 내지 13 중량%의 인산, 약 28 내지 38 중량%의 불화수소산, 1 내지 7 중량%의 첨가제 및 탈이온수를 포함하며, 약 50 내지 70℃에서 질화막 및 산화막이 도포된 웨이퍼에 제공될 수 있다. 이 때, 식각액이 담긴 배스에 침지하거나 식각액을 웨이퍼 위에 분사하여 제공할 수 있다.
추가적으로 웨이퍼를 탈이온수로 린스하여 웨이퍼에 남아 있는 식각액 및 기타 잔류물을 제거하고 기판을 건조시켜 탈이온수를 제거한다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 하기 실시예에 의하여 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
조성물의 온도는 50℃로 유지하고, 약 1분 동안 제공하였다.
[표1] 실시예 wt%
| 인산 | 불화수소산 | 탈이온수 | 첨가제 | |
| 실시예1 | 8 | 35 | 56 | 암모늄 옥살레이트, 1 |
| 실시예2 | 8 | 35 | 56 | 옥살산, 1 |
| 실시예3 | 8 | 35 | 56 | 염화칼륨, 1 |
| 실시예4 | 8 | 35 | 57 | 암모늄 옥살레이트, 2 |
| 실시예5 | 5 | 35 | 57 | 염화칼륨, 3 |
| 실시예6 | 8 | 30 | 59 | 염화칼륨, 3 |
[표2] 비교예 wt%
| 인산 | 플루오린계열 | 탈이온수 | 기타 | |
| 비교예1 | 8 | 불화수소산, 35 | 57 | - |
| 비교예2 | 65 | 불화암모늄, 10 | 25 | - |
| 비교예3 | 50 | 불화수소산, 1 | 49 | - |
| 비교예4 | 55 | 불화암모늄, 5 | 25 | 황산, 15 |
| 비교예5 | 8 | 불화암모늄, 35 | 57 | - |
| 비교예6 | 10 | 불화수소산, 20 | 68 | 암모늄 옥살레이트, 2 |
| 비교예7 | 3 | 불화수소산, 35 | 57 | 염화칼륨, 5 |
[표3] 식각율(Å/min)
| 실리콘질화막 | 티타늄질화막 | 산화막 | 폴리실리콘 | |
| 실시예1 | 1082.9 | >2100 | >3000 | 4.6 |
| 실시예2 | 1007.4 | >2100 | >3000 | 4.4 |
| 실시예3 | 1044.2 | >2100 | >3000 | 4.4 |
| 실시예4 | 1125.8 | >2100 | >3000 | 5.1 |
| 실시예5 | 1193.1 | >2100 | >3000 | 4.8 |
| 실시예6 | 1094.6 | >2100 | >3000 | 4.1 |
| 비교예1 | 839 | >2100 | >3000 | 3.7 |
| 비교예2 | 183.3 | - | - | 4.2 |
| 비교예3 | 51.2 | - | - | 4.7 |
| 비교예4 | 72.9 | - | - | 4.3 |
| 비교예5 | 309.4 | - | - | 3.8 |
| 비교예6 | 786.1 | - | - | 4.2 |
| 비교예7 | 673.8 | - | - | 4.2 |
실시예
1~3
첨가제를 적용하여 실리콘질화막 식각율을 약 20% 이상 향상되었다.
실시예
4
첨가제 함량을 증가시켜 식각 속도를 증가시킬 수 있다.
실시예
5~6
인산 5 내지 13중량%, 불화수소산 28 내지 38중량% 범위 내에서 함량을 조정할 경우 인산, 불화수소산, 첨가제 등의 조성비를 조정하여 1000Å/min 이상의 실리콘질화막 식각율가 확보 가능하다.
비교예1
첨가제를 포함하지 않을 경우 실리콘질화막의 식각율이 감소한다.
비교예
2~6
불화수소산을 불화암모늄으로 대체하거나 불화수소산의 함량을 28중량% 미만으로 할 경우, 인산 및 첨가제 함량을 조정하여도 실리콘질화막 식각율이 개선되지 않는다.
비교예
7
인산 함량이 5중량% 미만일 경우, 첨가제 함량을 증가시켜도 개선 정도가 미미하다.
Claims (7)
- 총 100 중량%를 기준으로 5 내지 13 중량%의 인산, 28 내지 38 중량%의 불화수소산, 1 내지 7 중량% 첨가제 및 탈이온수를 포함하며 실리콘 질화막, 티타늄 질화막, 산화막 등을 식각할 수 있는 조성물.
- 제 1항에 있어서 첨가제는 옥살산 및 암모늄 옥살레이트 모노하이드레이트, 디암모늄 옥살레이트 모노하이드레이트, 글리옥살산, 포타슘 옥살레이트 모노하이드레이트 등의 옥살산염, 염화칼륨, 염화나트륨, 염화코발트 등의 염화화합물 그룹으로 부터 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 식각용 조성물.
- 제 1항에 있어 분당 1000Å 이상의 질화물 식각율을 갖고 폴리 실리콘에 손상을 주지 않는 조성물.
- 실리콘 질화막, 티타늄 질화막, 실리콘 산화막 등의 막질을 동시에 제거하는 방법.
- 제 4항에 있어서 배치 타입 설비 및 매엽식 설비를 이용하는 방법.
- 약 1~2cP의 점도를 갖는 조성물.
- 상기 조성물은 기판을 조성물에 침지하거나 분무 또는 매엽 등의 방법으로 50 내지 70℃에서 0.1 내지 10분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 제거 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090078097A KR20110020474A (ko) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | 절연물질 제거용 조성물, 이를 이용한 기판 세정 및 재생방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020090078097A KR20110020474A (ko) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | 절연물질 제거용 조성물, 이를 이용한 기판 세정 및 재생방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110020474A true KR20110020474A (ko) | 2011-03-03 |
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ID=43929704
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020090078097A KR20110020474A (ko) | 2009-08-24 | 2009-08-24 | 절연물질 제거용 조성물, 이를 이용한 기판 세정 및 재생방법 |
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|---|---|
| KR (1) | KR20110020474A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10870799B2 (en) | 2017-08-25 | 2020-12-22 | Versum Materials Us, Llc | Etching solution for selectively removing tantalum nitride over titanium nitride during manufacture of a semiconductor device |
-
2009
- 2009-08-24 KR KR1020090078097A patent/KR20110020474A/ko not_active Application Discontinuation
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| US10870799B2 (en) | 2017-08-25 | 2020-12-22 | Versum Materials Us, Llc | Etching solution for selectively removing tantalum nitride over titanium nitride during manufacture of a semiconductor device |
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