KR20150054471A - Composition for post cmp cleaning - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 화학적 기계적 연마 후(post CMP) 세정용 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체 제조 공정에 있어서, 금속 배선 및 금속 막질을 포함하는 반도체 기판의 세정공정, 특히 화학적 기계적 연마 후 금속 배선이 노출된 반도체 기판의 세정에 사용되는 세정용 조성물에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cleaning composition for chemical mechanical polishing (post CMP), and more particularly, to a cleaning process for cleaning a semiconductor substrate including a metal wiring and a metal film, And a cleaning composition used for cleaning the exposed semiconductor substrate.
반도체 장치의 미세화 및 다층배선구조화가 진행됨에 따라, 반도체 제조 공정의 각 단계에서는 기판 표면을 보다 정밀하게 평탄화시킬 수 있는 방법이 요구된다. 특히, 실리콘 웨이퍼의 활성 영역에 대한 연결을 위해 실리콘 기판 상에 침착된 다중 층의 금속, 예를 들어 구리 등을 사용하는 경우, 다마신 공정(Damascene process)에 의해 구리를 층간 유전체에 에칭된 라인 내에 침착시킨 후, 남는 구리를 제거하고 표면을 평탄화하는 단계를 거친다. As semiconductor devices are miniaturized and multi-layered wiring structures are being developed, there is a need for a method that can planarize the substrate surface more precisely at each step of the semiconductor manufacturing process. In particular, when a multilayered metal such as copper deposited on a silicon substrate for connection to the active region of a silicon wafer is used, the copper is etched by a damascene process on a line etched into the interlayer dielectric Followed by removing the remaining copper and planarizing the surface.
이러한 평탄화 과정은 일반적으로 연마 입자와 화학 약품이 혼합된 슬러리를 공급하면서, 실리콘 웨이퍼를 연마포에 압착하고, 회전시킴으로써 절연막이나 금속 재료를 연마, 평탄화하는 화학적 기계적 연마 공정(Chemical mechanical polishing, 이하 CMP)이 사용된다. 이러한 화학적 제거와 기계적 제거가 혼합된 연마 방법에 의해 효과적으로 실리콘 웨이퍼의 표면을 평탄화할 수 있다. This planarization process is generally performed by a chemical mechanical polishing (CMP) process in which a silicon wafer is pressed onto a polishing cloth and rotated to polish and planarize an insulating film or a metal material while supplying a slurry containing a mixture of abrasive particles and a chemical, ) Is used. The surface of the silicon wafer can be effectively planarized by the polishing method in which the chemical removal and the mechanical removal are mixed.
그러나 CMP 공정에서 사용되는 연마 입자나 화학약품 등은 웨이퍼 표면을 오염시켜, 패턴 결함이나 밀착성 불량, 전기적 특성 불량을 일으킬 수 있기 때문에, 이를 완전히 제거할 필요가 있다. 이들 오염물을 제거하기 위한 CMP 후 세정에서는, 일반적으로, 세정액의 화학 작용과 스폰지 브러쉬 등에 의한 물리적 작용을 병용한 브러쉬 세정이 수행된다. However, abrasive grains and chemicals used in the CMP process contaminate the surface of the wafer, which may lead to pattern defects, poor adhesion, and poor electrical characteristics. In the post-CMP cleaning for removing these contaminants, brush cleaning is generally performed by combining the chemical action of the cleaning liquid and the physical action by a sponge brush or the like.
그러나, 세정액에 의해 오히려 웨이퍼 표면에 목적하지 않은 물질이 침착되어, 제조되는 반도체 품질이 저하될 수 있으며, 또한, 세정액이 노출된 구리 배선과 접촉하여, Ta, TaN과 같은 금속 막질과 구리 배선의 경계면을 따라 쐐기 모양 부식을 일으켜 디바이스의 신뢰성을 저하시키는, 이른바 사이드 슬릿 현상 등이 발생할 수 있다. However, the undesired substance may be deposited on the surface of the wafer rather by the cleaning liquid, and the semiconductor quality to be produced may deteriorate. Further, the cleaning liquid may contact with the exposed copper wiring, and the metal film such as Ta, TaN, So-called side-slit phenomenon, which causes wedge-like corrosion along the interface to deteriorate the reliability of the device, may occur.
따라서, 웨이퍼 표면으로부터 효과적으로 오염 물질을 제거할 수 있으면서도, 세정 시, 금속의 부식을 막을 수 있는 세정용 조성물에 대한 연구가 여전히 필요한 실정이다.
Therefore, there is still a need for a cleaning composition capable of effectively removing contaminants from the wafer surface while preventing corrosion of the metal during cleaning.
본 발명은 웨이퍼 표면으로부터 효과적으로 오염 물질을 제거할 수 있으면서도, 특히, 구리 등의 금속 성분을 포함하는 웨이퍼에 대한 화학적 기계적 연마 후 세정 시, 금속 성분의 부식을 막을 수 있는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물을 제공하고자 한다.
The present invention relates to a composition for cleaning after chemical mechanical polishing capable of effectively preventing contaminants from being removed from the surface of a wafer, and particularly capable of preventing corrosion of a metal component during cleaning after chemical mechanical polishing on a wafer including a metal component such as copper .
본 발명은 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 아스코르브 산, 구연산, 및 탈 이온수를 포함하고; 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 아민류 화합물을 포함하지 않는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물을 제공한다.
The present invention includes tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, citric acid, and deionized water; There is provided a composition for cleaning after chemical mechanical polishing that does not contain an amine compound in addition to the tetraalkylammonium hydroxide.
본 발명의 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 반도체 작업편 표면에 부착된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있으면서도, 금속 배선에 손상을 주지 않으며, 세정 후, 표면에 잔류하지 않아 반도체 작업편을 오염시키지 않기 때문에, 우수한 반도체를 제조할 수 있다.
The composition for cleaning after chemical mechanical polishing of the present invention can effectively remove impurities attached to the surface of the semiconductor workpiece and does not damage the metal wiring and does not remain on the surface after cleaning and does not contaminate the semiconductor workpiece , An excellent semiconductor can be manufactured.
본 발명의 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 아스코르브 산, 구연산, 및 탈 이온수를 포함하고, 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 아민류 화합물을 포함하지 않는다.
The composition for cleaning after chemical mechanical polishing of the present invention contains tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, citric acid, and deionized water, and does not contain an amine compound other than the tetraalkylammonium hydroxide.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprising," "comprising," or "having ", and the like are intended to specify the presence of stated features, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, components, or combinations thereof.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 명세서 전체에서 상기 반도체 작업편이란, 제조 공정을 완료하지 않은 마이크로 전자 장치, 통상적으로는 표면에 형성된 활성 영역을 포함하는 실리콘 웨이퍼를 의미한다.
Throughout this specification, the semiconductor workpiece means a silicon wafer comprising a microelectronic device, typically an active area formed on the surface, that has not completed the manufacturing process.
본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 아스코르브 산, 구연산, 및 탈 이온수를 포함하고, 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 아민류 화합물을 포함하지 않는다.The composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention comprises tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, citric acid, and deionized water, and does not contain an amine compound other than the tetraalkylammonium hydroxide.
이하 본 발명의 상기 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물에 포함될 수 있는 각 성분들에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, each component that can be included in the composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to the present invention will be described in detail.
먼저, 본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 테트라알킬암모늄 하이드록사이드를 포함한다. 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는, CMP 공정에 사용되는 연마 슬러리 조성물, 상기 연마 슬러리 조성물과 연마 표면 간의 반응으로 생성될 수 있는 반응 생성물 등의 오염물들을 반도체 작업편 표면으로부터 효과적으로 제거하는 역할을 한다. First, the cleaning composition for chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention comprises tetraalkylammonium hydroxide. The tetraalkylammonium hydroxide serves to effectively remove contaminants such as polishing slurry compositions used in the CMP process, reaction products that can be generated by the reaction between the polishing slurry composition and the polishing surface from the surface of the semiconductor workpiece.
상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적으로 사용되는 테트라알킬암모늄 하이드록사이드를 특별한 제한 없이 사용할 수 있고, 예를 들어, 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드의 알킬기가 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 10인 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기인 테트라알킬암모늄 하이드록사이드를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드 또는 테트라에틸암모늄 하이드록사이드를 사용할 수 있다. The tetraalkylammonium hydroxide may be a tetraalkylammonium hydroxide generally used in the technical field of the present invention without any particular limitation. For example, the tetraalkylammonium hydroxide may have an alkyl group Tetraalkylammonium hydroxide which is a linear or branched alkyl group having 1 to 10 carbon atoms can be used, and tetramethylammonium hydroxide or tetraethylammonium hydroxide can be preferably used.
이러한 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물 전체 중량에 대하여 약 0.05 내지 약 2 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 1.5 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1 중량%로 포함될 수 있다. 약 0.05 중량% 미만으로 포함되는 경우, 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물로서의 세정 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있으며, 약 2 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 금속 성분의 부식이 심각하게 진행될 수 있고, 이로 인해 금속성 입자가 웨이퍼 표면에 잔존하게 될 수 있기 때문에, 추후 공정 진행 시, 금속성 입자로 인한 문제점이 나타날 수 있다. Such tetraalkylammonium hydroxide may be included in an amount of from about 0.05 to about 2% by weight, preferably from about 0.05 to about 1.5% by weight, based on the total weight of the cleaning composition after chemical mechanical polishing, more preferably, About 0.1% to about 1% by weight. If it is contained in an amount less than about 0.05% by weight, the cleaning effect as a cleaning composition after chemical mechanical polishing may not be sufficiently exhibited. If the polishing composition contains more than about 2% by weight, corrosion of the metal component may proceed seriously, Metallic particles may remain on the surface of the wafer, resulting in problems due to metallic particles in the course of the subsequent processing.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 아스코르브 산(ascorbic acid)을 포함한다. 반도체 작업편 표면 상에 형성되어있는 금속 배선, 예를 들어 구리 배선 등은 세정용 조성물에 의해 쉽게 손상을 입을 수 있다. 상기 아스코르브 산은, 이러한 금속 배선 등에 대해 부식 방지제의 역할을 할 수 있다. Meanwhile, the composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention includes ascorbic acid. Metal wirings formed on the surface of the semiconductor workpiece, for example, copper wirings and the like can be easily damaged by the cleaning composition. The ascorbic acid may serve as a corrosion inhibitor for the metal wiring and the like.
이러한 아스코르브 산은 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물 전체 중량에 대하여 약 0.1 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3 중량%로 포함될 수 있다. 약 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 부식 방지제로서의 효과가 충분히 나타나지 않아, 반도체 작업편 표면 상에 형성된 금속 배선, 특히 구리 배선이 손상을 입을 수 있고, 약 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 과량의 아스코르브 산이 웨이퍼 표면의 오염 물질 제거를 방해하여 오염 물질이 잔존하게 되는 문제점이 나타날 수 있다. Such ascorbic acid may be included in an amount of about 0.1 to about 5 wt%, preferably about 1 to about 5 wt%, and more preferably about 1 to about 3 wt%, based on the total weight of the cleaning composition after chemical mechanical polishing % ≪ / RTI > by weight. If it is contained at less than about 0.1% by weight, the effect as a corrosion inhibitor is not sufficiently exhibited, and if the metal wiring formed on the surface of the semiconductor workpiece, in particular the copper wiring, is damaged and contains more than about 5% Excessive ascorbic acid may interfere with the removal of contaminants on the surface of the wafer, and contaminants may remain.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 구연산(citric acid)을 포함한다. 상기 구연산은, 킬레이트로서, 반도체 작업편 상에 남아있는 오염물 중 금속 입자를 효과적으로 제거할 수 있고, 또한 금속 배선 등에 대한 부식 방지제로서의 역할을 할 수 있다. Meanwhile, the composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention includes citric acid. The citric acid, as a chelate, can effectively remove metal particles from the contaminants remaining on the semiconductor workpiece, and can serve as a corrosion inhibitor for metal wiring and the like.
이러한 구연산은 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물 전체 중량에 대하여 약 0.1 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있고, 바람직하게는 약 1 내지 약 5 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 약 1 내지 약 3 중량%로 포함될 수 있다. 약 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 킬레이트 및 부식 방지제로서의 효과가 충분히 나타나지 않을 수 있으며, 약 5 중량%를 초과하여 포함되는 경우, 과량의 구연산이 웨이퍼 표면의 오염 물질 제거를 방해하며, 제거되지 않은 유기물과 반응하여 웨이퍼 표면을 더욱 오염시키게 되는 문제점이 나타날 수 있다. Such citric acid may be included in an amount of about 0.1 to about 5 wt%, preferably about 1 to about 5 wt%, and more preferably about 1 to about 3 wt%, based on the total weight of the cleaning composition after chemical mechanical polishing % ≪ / RTI > by weight. If less than about 0.1% by weight, the effect as a chelate and corrosion inhibitor may not be fully exhibited, and if it is present in excess of about 5% by weight, excess citric acid may interfere with removal of contaminants from the wafer surface, It may cause a problem that the surface of the wafer is further contaminated by reacting with an organic matter.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 탈 이온수를 포함한다. 탈 이온수는, 상술한 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 아스코르브 산, 구연산을 균일하게 포함하는 용매로서의 역할을 할 수 있으며, 또한 반도체 작업편 상에 남아있는 오염물, 특히 수용성 오염물을 효과적으로 제거하는 세정액으로의 역할을 할 수 있다. On the other hand, the composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention includes deionized water. The deionized water can serve as a solvent that uniformly contains tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, and citric acid as described above, and can also serve as a cleaning liquid that effectively removes contaminants remaining on the semiconductor workpiece, Can play a role.
이러한 탈 이온수는 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드, 아스코르브 산, 및 구연산을 제외한 나머지 잔량으로 포함되며, 예를 들어, 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물 전체 중량에 대하여 약 90 내지 약 99 중량%로 포함될 수 있다. Such deionized water is included in the remainder of the balance except for the tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, and citric acid, and may be included, for example, from about 90% to about 99% by weight, based on the total weight of the cleaning composition after chemical mechanical polishing have.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물은 상술한 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 아민류 화합물을 포함하지 않는다. Meanwhile, the composition for cleaning after chemical mechanical polishing according to one aspect of the present invention does not contain an amine compound in addition to the tetraalkylammonium hydroxide described above.
일반적으로 기존의 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물에는 에틸렌디아민, 아미노프로판올, 모노에탄올아민, 메틸에탄올아민, 아미노에틸에탄올아민, 아미노비스프로필아민, 메틸아미노에탄올, 트리에틸아미노에탄올, 아미노에톡시에탄올, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 탄소수 2 내지 5의 알칸올 아민, 1-(2-하이드록시에틸)피페라진, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 1-(2-하이드록시에틸)메틸피페라진, N-(3-아미노프로필)몰포린, 2-메틸피페라진, 1-메틸피페라진, 1-아미노-4-메틸피페라진, 1-벤질 피페라진, 1-페닐 피페라진, 및 이들의 혼합물 등을 포함하는 아민류 화합물이 세정액으로 포함하지만, 본 발명에서는 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 상기와 같은 아민류 화합물은 포함하지 않는다.In general, the conventional composition for cleaning after chemical mechanical polishing includes at least one of ethylenediamine, aminopropanol, monoethanolamine, methylethanolamine, aminoethylethanolamine, aminobispropylamine, methylaminoethanol, triethylaminoethanol, Diethanolamine, triethanolamine, alkanolamine having 2 to 5 carbon atoms, 1- (2-hydroxyethyl) piperazine, 1- (2-aminoethyl) piperazine, 1- Methylpiperazine, 1-amino-4-methylpiperazine, 1-benzylpiperazine, 1-phenylpiperazine, and their derivatives, such as N- (3-aminopropyl) Mixtures and the like are included in the cleaning liquid, but in the present invention, such amine compounds are not included in addition to tetraalkylammonium hydroxide.
웨이퍼 표면으로부터 오염 물질을 제거할 때, 웨이퍼 상의 구리 배선 등 금속 성분의 부식이 큰 문제가 될 수 있는데, 이러한 금속 성분의 부식은 세정용 조성물 내에 포함되는 아민류 화합물로 인해 발생하는 경우가 많다. 아민류 화합물이 세정용 조성물에 포함되어, 세정용 조성물이 염기성을 띄게 될 가능성이 높아지며, 웨이퍼 상의 금속 성분, 특히 구리(Cu)는 염기성 세정액에 많은 영향을 받는다. 따라서, 본 발명의 세정용 조성물은 세정 과정에서 금속 성분, 특히 구리의 부식을 방지하기 위해, 상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 다른 아민류 화합물을 포함하지 않는다. Corrosion of metal components such as copper wirings on the wafer can be a major problem when removing contaminants from the wafer surface, and such corrosion of metal components is often caused by the amine compounds contained in the cleaning composition. An amine compound is included in the cleaning composition, so that the possibility of the basic composition of the cleaning composition becoming high, and the metal component on the wafer, particularly, copper (Cu) is greatly affected by the basic cleaning solution. Therefore, the cleaning composition of the present invention does not contain any amine compound other than tetraalkylammonium hydroxide in order to prevent corrosion of metal components, particularly copper, during the cleaning process.
상기와 같이 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외의 다른 아민류 화합물을 포함하지 않음으로 해서 웨이퍼 표면으로부터 오염 물질을 보다 효과적으로 제거하고, 구리 등의 금속 성분 부식을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. As described above, since the amine compound other than tetraalkylammonium hydroxide is not included, contaminants can be more effectively removed from the surface of the wafer, and corrosion of metal components such as copper can be prevented.
또한, 일반적으로, 화학적 기계적 연마에 슬러리로 사용되는 조성물은 원래 중성을 띄고 있으나, 여기에 과산화수소, 증류수 등의 첨가물이 포함 되어 최종적으로 화학적 기계적 연마를 진행할 때 사용되는 슬러리는 산성을 띄게 된다. 화학적 기계적 연마 시 발생되는 오염 물질은 슬러리가 산성을 띔으로 인해 발생되는 경우가 많으며, 따라서 이러한 오염 물질들을 효과적으로 제거하기 위해서는 염기성의 세정액보다 산성의 세정액을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. In general, a composition used as a slurry for chemical mechanical polishing is inherently neutral, but includes additives such as hydrogen peroxide and distilled water, and the slurry used in the final chemical mechanical polishing is acidic. Pollutants generated during chemical mechanical polishing are often caused by acidity of the slurry, and therefore it may be desirable to use an acidic cleaning liquid rather than a basic cleaning liquid to effectively remove these contaminants.
본 발명의 세정용 조성물은 이런 오염 물질을 효과적으로 제거하기 위해 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 다른 아민류 화합물을 포함하지 않기 때문에, 산성을 띄게 되며, 예를 들어, 본 발명의 세정용 조성물의 pH 값이 약 1 내지 약 5 범위에 있는 것이 바람직할 수 있으며, 약 1 내지 약 2.5 범위에 있는 것이 더욱 바람직할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
The cleaning composition of the present invention is acidic because it does not contain amine compounds other than tetraalkylammonium hydroxide in order to effectively remove such contaminants. For example, when the pH value of the cleaning composition of the present invention is But it is preferably in the range of about 1 to about 5, more preferably in the range of about 1 to about 2.5, but is not limited thereto.
상술한 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물을 이용하여 화학적 기계적 연마 후 세정을 하는 방법은 상기 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물 및 화학적 기계적 연마 공정을 거친 반도체 작업편을 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. The method of cleaning after chemical mechanical polishing using the cleaning composition for chemical mechanical polishing as described above may include a step of contacting the cleaning composition after the chemical mechanical polishing and the semiconductor work piece subjected to the chemical mechanical polishing process.
이에 사용되는 세정용 조성물은 상술한 바와 같으며, 이러한 세정용 조성물을 사용하는 것 외에는, 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 세정 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기판을 세정액에 직접 침지하는 배치식 세정법, 기판을 스핀 회전시키면서 노즐을 통해 세정액을 기판 표면에 분사하는 매엽식 세정법 등을 사용할 수 있으며, 이에 더하여, 폴리비닐알콜계 스폰지 브러쉬 등을 이용한 브러쉬 세정법이나, 고주파를 사용하는 울트라소닉 내지 메가소닉 세정법 등을 병용할 수 있다. The cleaning composition used herein is as described above. In addition to the use of such a cleaning composition, a cleaning method generally used in the technical field of the present invention can be used. For example, it is possible to use a batch type cleaning method in which the substrate is directly immersed in a cleaning liquid, a single sheet cleaning method in which a cleaning liquid is sprayed onto the substrate surface through a nozzle while spinning the substrate, and the like. In addition, a polyvinyl alcohol sponge brush, An ultrasonic cleaning method using ultrasonic waves or a megasonic cleaning method using high frequency waves can be used in combination.
본 발명의 세정용 조성물을 이용한 세정의 대상이 될 수 있는 상기 화학적 기계적 연마 공정을 거친 반도체 작업편은 금속 라인, 장벽 물질 및 유전체를 포함할 수 있다.The semiconductor workpiece subjected to the chemical mechanical polishing process which can be subjected to cleaning using the cleaning composition of the present invention may include a metal line, a barrier material, and a dielectric material.
상기 금속 라인은 본 발명이 속한 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 금속, 예를 들면 구리, 은, 금, 백금 등을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 구리를 포함할 수 있다. The metal line may include metals commonly used in the technical field of the present invention, for example, copper, silver, gold, platinum and the like, preferably copper.
또한, 상기 장벽 물질은, 본 발명이 속한 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 장벽 물질(배리어 메탈)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 장벽 물질은 탄탈럼(Ta), 탄탈럼 나이트라이드(TaN), 티타늄(Ti), 티타늄 나이트라이드(TiN), 텅스텐(W), 텅스텐 나이트라이드(WN) 및 이들의 혼합물을 포함하여 이루어질 수 있다.
In addition, the barrier material may include a barrier material (barrier metal) commonly used in the technical field of the present invention. For example, the barrier material can be selected from the group consisting of tantalum (Ta), tantalum nitride (TaN), titanium (Ti), titanium nitride (TiN), tungsten (W), tungsten nitride .
이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.
Best Mode for Carrying Out the Invention Hereinafter, the function and effect of the present invention will be described in more detail through specific examples of the present invention. It is to be understood, however, that these embodiments are merely illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention.
<< 실시예Example >>
화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물의 제조Preparation of cleaning composition after chemical mechanical polishing
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 7>≪ Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 >
테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 아스코르브 산(ASA), 구연산, TMAH 외에 다른 아민류 화합물로 모노에탄올 아민(MEA), 및 탈 이온수를 하기 표 1에 기재된 조성으로 혼합하여, 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물을 제조하였다. (단위: 중량%)Monoethanolamine (MEA) and deionized water were mixed with other amine compounds other than tetramethylammonium hydroxide (TMAH), ascorbic acid (ASA), citric acid and TMAH in the compositions shown in Table 1, Lt; / RTI > (Unit: wt%)
<< 실험예Experimental Example >>
세정력 평가 실험Washing power evaluation experiment
Si 웨이퍼 위에 5.5KA Thermal Oxide, 250A Ta, 1KA Cu seed를 증착한 뒤 15KA Cu를 전기 도금(Electro-Plating, EP)하여 금속 성분이 표면에 노출된 웨이퍼를 준비하였다. CMP 장비에 제작한 웨이퍼를 넣고 Planar solution, 과산화수소, 및 증류수를 포함하는 연마용 슬러리로 화학적 기계적 연마를 진행하였다. 5.5KA thermal oxide, 250A Ta, and 1KA Cu seed were deposited on the Si wafer, and 15KA Cu was electroplated (EP) to prepare a wafer whose metal surface was exposed on the surface. The wafers made in the CMP equipment were placed and subjected to chemical mechanical polishing with a polishing slurry containing Planar solution, hydrogen peroxide, and distilled water.
화학적 기계적 연마 후 On track 장비에 화학적 기계적 연마한 웨이퍼를 넣고, 상기 실시예 및 비교예에서 제조한 세정액 조성물로 1분 정도 분사한 후, 탈 이온수로 세척하고, 질소로 건조하였다. 건조 후, Negevtech 사의 검사 장치를 이용하여, 잔사 및 오염물 제거 여부를 측정하였다. After the chemical mechanical polishing, the wafers which were chemically and mechanically polished were put in the On track equipment and sprayed for about 1 minute with the cleaning composition prepared in the above Examples and Comparative Examples, washed with deionized water and dried with nitrogen. After drying, the removal of residues and contaminants was measured using a Negevtech tester.
측정 결과, 1um 이상 잔사 및 오염물이 10,000 이상 측정되는 경우 X, 1um 이상 잔사 및 오염물이 5,000 내지 10,000으로 측정되는 경우 △, 1um 이상 잔사 및 오염물이 1,000 내지 5,000으로 측정되는 경우 O로 평가하였다.
X is measured when more than 10,000 of residues and contaminants are measured in excess of 1um; Δ is measured when residues and contaminants of 1um or more are measured in 5,000 to 10,000; and 0 when residues and contaminants of 1um or more are measured in 1,000 to 5,000.
부식 방지 평가 실험Corrosion prevention evaluation experiment
상기 세정력 평가 실험과 동일하게 화학적 기계적 연마 후 세정을 실시하였다. 실시 후, 모든 하부 막질에 대하여, 부식이 발생하지 않았으면 O, 부식이 발생하였으면 X로 평가하였다.
After the chemical mechanical polishing, the cleaning was carried out in the same manner as the washing power evaluation experiment. After the test, all the underlying films were evaluated as O if no corrosion occurred, and X if corrosion occurred.
상기 실험 결과를 하기 표 2에 정리하였다.
The experimental results are summarized in Table 2 below.
상기 결과를 보면, 실시예 1 내지 3의 경우, 세정력에서 비교예 1 내지 7의 경우보다 우수한 결과를 나타냈다. 즉, TMAH, 아스코르브 산, 및 구연산을 모두 포함한 경우가, 하나라도 포함하지 않은 경우에 비해 세정력이 우수한 것으로 나타났다. From the results, the results of Examples 1 to 3 are superior to those of Comparative Examples 1 to 7 in cleaning power. That is, it was found that the case of containing both TMAH, ascorbic acid, and citric acid was superior to the case of not containing any one.
또한, TMAH, 아스코르브 산, 구연산에 TMAH 외의 다른 아민류 화합물로 MEA를 포함한 경우와 포함되지 않은 경우를 비교해 보았을 때, 세정력에서는 큰 차이를 보이지 않았으며, 다만, MEA가 과량 포함된 비교예 9의 경우에는 세정력이 다소 떨어지는 결과를 확인할 수 있었다.Comparing the case of containing TMAH, ascorbic acid and citric acid with those of TMAH and the case of not including MEA, no significant difference was observed in the washing power, but in case of Comparative Example 9 in which the MEA was excessively contained , The cleaning performance was somewhat deteriorated.
부식력 평가 측면에서, 실시예의 경우, 금속 막질에서 거의 부식이 일어나지 않아, 우수한 부식 방지 효과를 보였다. 특히 부식 방지제로 사용될 수 있는 아스코르브 산 및 구연산을 모두 포함하지 않은 비교예 5의 경우는 하부 막질에 심각한 부식이 발생하였다. TMAH 외에 다른 아민류 화합물이 포함된 비교예 8 내지 10의 경우 역시, 금속 성분의 부식이 발생됨을 확인할 수 있었으며, 아민류 화합물로 TMAH만을 포함하는 경우와 비교했을 때, 세정력보다는 부식력에 문제가 보임을 확인할 수 있었다.
From the viewpoint of evaluation of the corrosion power, in the case of the examples, almost no corrosion occurred in the metal film quality, and the excellent corrosion prevention effect was shown. In the case of Comparative Example 5, which does not include both ascorbic acid and citric acid which can be used as corrosion inhibitors in particular, severe corrosion occurred in the lower film. In the case of Comparative Examples 8 to 10 containing other amine compounds besides TMAH, it was also confirmed that the corrosion of the metal component occurred. Compared with the case of containing only TMAH as the amine compound, I could confirm.
Claims (6)
상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드 외에 아민류 화합물을 포함하지 않는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
Tetraalkylammonium hydroxide, ascorbic acid, citric acid, and deionized water;
Wherein the cleaning solution contains no amine compound other than the tetraalkylammonium hydroxide, followed by chemical mechanical polishing.
상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는 상기 조성물 전체 중량에 대하여 0.05 내지 2 중량%로 포함되는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the tetraalkylammonium hydroxide is contained in an amount of 0.05 to 2% by weight based on the total weight of the composition.
상기 아스코르브 산은 상기 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the ascorbic acid is contained in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition.
상기 구연산은 상기 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 5 중량%로 포함되는 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the citric acid is contained in an amount of 0.1 to 5% by weight based on the total weight of the composition.
상기 테트라알킬암모늄 하이드록사이드는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드인 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the tetraalkylammonium hydroxide is tetramethylammonium hydroxide.
pH가 1 내지 5인 화학적 기계적 연마 후 세정용 조성물.
The method according to claim 1,
A composition for cleaning after chemical mechanical polishing having a pH of 1 to 5.
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