KR20150096126A - 반도체 소자 세정용 조성물 - Google Patents
반도체 소자 세정용 조성물 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150096126A KR20150096126A KR1020140017171A KR20140017171A KR20150096126A KR 20150096126 A KR20150096126 A KR 20150096126A KR 1020140017171 A KR1020140017171 A KR 1020140017171A KR 20140017171 A KR20140017171 A KR 20140017171A KR 20150096126 A KR20150096126 A KR 20150096126A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- acid
- composition
- weight
- fluoride
- hydroxide
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims abstract description 17
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 16
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 16
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 150000005846 sugar alcohols Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 16
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC VDZOOKBUILJEDG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IJGSGCGKAAXRSC-UHFFFAOYSA-M tris(2-hydroxyethyl)-methylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].OCC[N+](C)(CCO)CCO IJGSGCGKAAXRSC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N meso ribitol Natural products OCC(O)C(O)C(O)CO HEBKCHPVOIAQTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229940073455 tetraethylammonium hydroxide Drugs 0.000 claims description 7
- LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M tetraethylazanium;hydroxide Chemical compound [OH-].CC[N+](CC)(CC)CC LRGJRHZIDJQFCL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 7
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 6
- FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N Butyric acid Chemical compound CCCC(O)=O FERIUCNNQQJTOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N Glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Malonic acid Chemical compound OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical group S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 claims description 5
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 claims description 5
- 235000010356 sorbitol Nutrition 0.000 claims description 5
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N Xylitol Natural products OCCC(O)C(O)C(O)CCO TVXBFESIOXBWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N quinbolone Chemical compound O([C@H]1CC[C@H]2[C@H]3[C@@H]([C@]4(C=CC(=O)C=C4CC3)C)CC[C@@]21C)C1=CCCC1 IUVKMZGDUIUOCP-BTNSXGMBSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000811 xylitol Substances 0.000 claims description 4
- 235000010447 xylitol Nutrition 0.000 claims description 4
- HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N xylitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-SCDXWVJYSA-N 0.000 claims description 4
- 229960002675 xylitol Drugs 0.000 claims description 4
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 claims description 3
- RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpiperidin-4-one Chemical compound CS(=O)(=O)N1CCC(=O)CC1 RTBFRGCFXZNCOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 3
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 claims description 3
- HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N D-arabinitol Chemical compound OC[C@@H](O)C(O)[C@H](O)CO HEBKCHPVOIAQTA-QWWZWVQMSA-N 0.000 claims description 3
- UNXHWFMMPAWVPI-QWWZWVQMSA-N D-threitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H](O)CO UNXHWFMMPAWVPI-QWWZWVQMSA-N 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N Dextrotartaric acid Chemical compound OC(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O FEWJPZIEWOKRBE-JCYAYHJZSA-N 0.000 claims description 3
- UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N Erythritol Natural products OCC(O)C(O)CO UNXHWFMMPAWVPI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 claims description 3
- FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N Tartaric acid Natural products [H+].[H+].[O-]C(=O)C(O)C(O)C([O-])=O FEWJPZIEWOKRBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N anhydrous glutaric acid Natural products OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 3
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940093915 gynecological organic acid Drugs 0.000 claims description 3
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 claims description 3
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000011975 tartaric acid Substances 0.000 claims description 3
- 235000002906 tartaric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 2
- LFETXMWECUPHJA-UHFFFAOYSA-N methanamine;hydrate Chemical compound O.NC LFETXMWECUPHJA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZFACJPAPCXRZMQ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O.OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O ZFACJPAPCXRZMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 15
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 13
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 13
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 7
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- -1 amine compound Chemical class 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
- C11D7/02—Inorganic compounds
- C11D7/04—Water-soluble compounds
- C11D7/06—Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D7/00—Compositions of detergents based essentially on non-surface-active compounds
- C11D7/22—Organic compounds
- C11D7/26—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
- C11D2111/00—Cleaning compositions characterised by the objects to be cleaned; Cleaning compositions characterised by non-standard cleaning or washing processes
- C11D2111/10—Objects to be cleaned
- C11D2111/14—Hard surfaces
- C11D2111/22—Electronic devices, e.g. PCBs or semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 소자 세정용 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 소자 세정용 조성물은, 다양한 종류의 불순물에 대하여 우수한 세정력을 나타낼 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자 세정용 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적화가 진행됨에 따라, 반도체 소자의 제조 공정에서 발생하는 금속 이온, 유기 오염물질, 표면 찌꺼기 등 각종 불순물의 제거는 소자의 성능과 수율을 좌우하는 중요한 요소로 취급되고 있다.
종래에는 금속 배선의 패터닝을 위한 식각 공정 후에 부생성물 등의 불순물을 제거하기 위하여 히드록실아민 또는 아민 화합물을 주요 성분으로 포함하는 세정 조성물이 사용되어왔다. 그러나, 히드록실아민 또는 아민 화합물은 구리 또는 알루미늄 등의 금속 배선에 대한 부식을 유발하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 불화 수소와 같은 불소 이온 제공 화합물을 포함하는 반도체 소자 세정용 조성물이 제안되었다. 그러나, 지금까지 제안된 반도체 소자 세정용 조성물은 특정 배선 재료에 대한 잔사 문제를 해결해주지 못하는 단점이 있다.
이에 본 발명은 다양한 종류의 불순물에 대하여 우수한 세정력을 나타낼 수 있는 반도체 소자 세정용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따르면, 4급 암모늄 하이드록사이드, 유기산, 당 알코올, 플로라이드, 및 물을 포함하는 반도체 소자 세정용 조성물이 제공된다.
바람직하게, 상기 반도체 소자 세정용 조성물은 4급 암모늄 하이드록사이드 0.1 내지 10 중량%, 유기산 0.1 내지 10 중량%, 당 알코올, 0.1 내지 10 중량%, 플로라이드 0.01 내지 10 중량%, 및 물 60 내지 99.5 중량%를 포함할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따르면, 상기 4급 암모늄 하이드록사이드는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAH), 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH), 트리스(2-하이드록시메틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THMMAH), 및 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THEMAH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 유기산은 글리콜릭산 (glycolic acid), 구연산 (citric acid), 주석산 (tartaric acid), 말릭산 (malic acid), 말로닉산 (malonic acid), 포름산 (formic acid), 유산 (lactic acid), 아세트산 (acetic acid), 옥살산 (oxalic acid), 아스코빅산 (ascorbic acid), 글루타릭산 (glutaric acid), 프로피오닉산 (propionic acid), 낙산 (butyric acid), 안식향산 (benzoic acid), 및 프탈릭산 (phthalic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 당 알코올은 메탄올(methanol), 글리콜(glycol), 트레이톨(threitol), 아라비톨(arabitol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 및 솔비톨(sorbitoll)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 플로라이드는 불화 암모늄, 불화 수소 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자 세정용 조성물은, 다양한 종류의 불순물에 대하여 우수한 세정력을 나타낼 수 있다. 특히, 상기 조성물은 플라즈마 에칭 또는 애싱 후 웨이퍼의 표면, 금속 배선의 측벽 또는 비아 콘택홀의 내벽 등에 존재하는 잔사를 보다 완벽하게 제거할 수 있으면서도, 금속 배선 또는 층간 절연막 상에 형성된 비아 콘택홀을 부식 또는 손상시키지 않는다. 나아가, 상기 조성물은 질화티타늄과 같은 특정 금속 재료로 이루어진 층을 선택적으로 에칭할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 구현 예에 따른 반도체 소자 세정용 조성물에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
그에 앞서, 본 명세서 전체에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
그리고, 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
또한, 명세서에서 사용되는 '포함'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
한편, 본 출원의 발명자들은 반도체 소자 세정용 조성물에 대한 연구를 거듭하는 과정에서, 4급 암모늄 하이드록사이드, 유기산, 당 알코올, 및 플로라이드를 포함하는 수용액이 다양한 종류의 불순물에 대하여 우수한 세정력을 나타낼 수 있음을 확인하였다. 특히, 상기 조성물은 플라즈마 에칭 또는 애싱 후 웨이퍼의 표면, 금속 배선의 측벽 또는 비아 콘택홀의 내벽 등에 존재하는 잔사를 보다 완벽하게 제거할 수 있으면서도, 금속 배선 또는 층간 절연막 상에 형성된 비아 콘택홀을 부식 또는 손상시키지 않을 뿐 아니라, 질화티타늄과 같은 특정 금속 재료로 이루어진 층을 선택적으로 에칭할 수 있음이 확인되었다.
이러한 본 발명의 일 구현 예에 따르면,
4급 암모늄 하이드록사이드,
유기산,
당 알코올,
플로라이드, 및
물
을 포함하는 반도체 소자 세정용 조성물이 제공된다.
즉, 본 발명에 따른 반도체 소자 세정용 조성물은 4급 암모늄 하이드록사이드, 유기산, 당 알코올, 및 플로라이드를 포함하는 수용액으로서, 보다 향상된 불순물 세정 효과와 특정 금속 재료에 대한 에칭 성능을 나타낼 수 있다. 이하, 상기 조성물에 포함될 수 있는 각 성분에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 일 구현 예에 따르면, 상기 반도체 소자 세정용 조성물에는 알킬리 화합물로써 4급 암모늄 하이드록사이드가 포함된다.
상기 4급 암모늄 하이드록사이드는 4급 암모늄 염(quaternary ammonium salt)의 일종으로서, 반도체 소자에 대한 우수한 잔사 제거 성능을 나타낼 수 있도록 한다. 일 구현 예에 따르면, 이러한 4급 암모늄 하이드록사이드는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAH), 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH), 트리스(2-하이드록시메틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THMMAH), 및 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THEMAH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며; 바람직하게는 상기 TMAH, TEAH, TBAH 등이 잔사 제거 성능의 확보 측면에서 유리할 수 있다.
그리고, 이러한 4급 암모늄 하이드록사이드는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.5 내지 10 중량%, 또는 0.5 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 잔사 제거 성능이 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 4급 암모늄 하이드록사이드는 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 4급 암모늄 하이드록사이드가 조성물에 과량으로 포함될 경우 반도체 소자의 세정 과정에서 금속 배선의 부식이 유발될 수 있다. 따라서, 상기 4급 암모늄 하이드록사이드는 조성물 전체 중량에 대하여 10 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 일 구현 예에 따르면, 상기 반도체 소자 세정용 조성물에는 킬레이트제로써 유기산이 포함된다.
일 구현 예에 따르면, 상기 유기산은 글리콜릭산 (glycolic acid), 구연산 (citric acid), 주석산 (tartaric acid), 말릭산 (malic acid), 말로닉산 (malonic acid), 포름산 (formic acid), 유산 (lactic acid), 아세트산 (acetic acid), 옥살산 (oxalic acid), 아스코빅산 (ascorbic acid), 글루타릭산 (glutaric acid), 프로피오닉산 (propionic acid), 낙산 (butyric acid), 안식향산 (benzoic acid), 및 프탈릭산 (phthalic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며; 그 중 구연산, 프로피오닉산, 아세트산 등이 보다 적합하게 사용될 수 있다.
그리고, 이러한 유기산은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%, 또는 1 내지 5 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 잔사 제거 성능이 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 유기산은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 유기산이 조성물에 과량으로 포함될 경우 반도체 소자의 세정 과정에서 금속 배선과 층간 절연막의 부식이 유발될 수 있다. 따라서, 상기 유기산은 조성물 전체 중량에 대하여 10 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 일 구현 예에 따르면, 상기 반도체 소자 세정용 조성물에는 부식 방지제로써 당 알코올이 포함된다.
일 구현 예에 따르면, 상기 당 알코올은 메탄올(methanol), 글리콜(glycol), 트레이톨(threitol), 아라비톨(arabitol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 및 솔비톨(sorbitoll)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있으며; 그 중 솔비톨, 자일리톨 등이 보다 적합하게 사용될 수 있다.
그리고, 이러한 당 알코올은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 10 중량%, 또는 0.1 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 3 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 부식 방지 성능이 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 당 알코올은 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 당 알코올이 조성물에 과량으로 포함될 경우 반도체 소자의 세정 과정에서 금속 배선의 측벽 또는 비아 콘택홀 내벽 등에 존재하는 잔사의 제거력이 상대적으로 저하될 수 있다. 따라서, 상기 당 알코올은 조성물 전체 중량에 대하여 10 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 일 구현 예에 따르면, 상기 반도체 소자 세정용 조성물에는 불소 이온 제공 화합물로써 플로라이드가 포함된다.
상기 플로라이드는 구리 또는 알루미늄 등의 금속 배선에 대한 부식을 방지하면서도 보다 향상된 세정 성능이 발현될 수 있도록 하기 위한 성분이다. 일 구현 예에 따르면, 이러한 플로라이드는 불화 암모늄, 불화 수소 또는 이들의 혼합물일 수 있으며; 그 중 불화 암모늄이 보다 적합하게 사용될 수 있다.
그리고, 이러한 플로라이드는 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 내지 10 중량%, 또는 0.05 내지 5 중량%, 또는 0.1 내지 3.5 중량%, 또는 0.1 내지 1 중량%로 포함될 수 있다. 즉, 본 발명에서 요구되는 잔사 제거 성능이 충분히 발현될 수 있도록 하기 위하여, 상기 플로라이드는 조성물 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상으로 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 플로라이드가 조성물에 과량으로 포함될 경우 반도체 소자의 세정 과정에서 금속 배선의 부식이 유발될 수 있다. 따라서, 상기 플로라이드는 조성물 전체 중량에 대하여 10 중량% 이하로 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 일 구현 예에 따른 반도체 소자 세정용 조성물은 전술한 성분들을 포함하는 수용액으로서, 조성물의 전체 중량이 100 중량%가 되도록 하는 물을 포함한다. 여기서, 상기 물은 탈이온수와 같은 초순수일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 반도체 소자 세정용 조성물은, 각종 반도체 소자와 접촉시키는 방법으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 세정용 조성물을 세정조에 충진하고 여기에 반도체 소자를 침지시키는 딥 방식; 노즐을 통해 세정용 조성물을 흘리면서 반도체 소자를 고속 회전시키는 스핀 방식; 세정용 조성물을 반도체 소자에 분무하고 세척하는 스프레이 방식 등으로 사용될 수 있다.
이러한 세정 공정은 통상적으로 상온 내지 70 ℃의 온도 조건 하에서 수행되는 것이 바람직하다. 그리고, 세정 시간은 세정 방식에 따라 달라질 수 있으나, 상기 세정 공정은 통상적으로 10 초 내지 5 분 동안 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들을 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
실시예
및
비교예
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 각 성분(중량%)을 혼합하여 실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 4의 반도체 소자 세정용 조성물을 준비하였다.
| (중량%) | TMAH | 구연산 | 솔비톨 | 불화암모늄 | 초순수 |
| 실시예 1 | 0.5 | 5.0 | 3 | 0.5 | 91.00 |
| 실시예 2 | 2.00 | 2.5 | 3 | 0.5 | 92.00 |
| 실시예 3 | 3.75 | 2.5 | 3 | 0.5 | 90.25 |
| 실시예 4 | 3.75 | 1.0 | 3 | 0.5 | 91.75 |
| 실시예 5 | 5.00 | 0.1 | 3 | 0.5 | 91.40 |
| 실시예 6 | 3.75 | 2.5 | 1 | 0.5 | 92.25 |
| 실시예 7 | 3.75 | 1.0 | 0.1 | 0.5 | 94.65 |
| 실시예 8 | 3.75 | 2.5 | 3 | 0.1 | 90.65 |
| 비교예 1 | - | 2.5 | 3 | 0.5 | 94.00 |
| 비교예 2 | 3.75 | - | 3 | 0.5 | 92.75 |
| 비교예 3 | 3.75 | 2.5 | - | 0.5 | 93.25 |
| 비교예 4 | 3.75 | 2.5 | 3 | - | 90.75 |
시험예
1: 잔류물 제거 성능 평가
플라즈마 에칭 및 애싱이 완료된 구리(Cu)/저유전체(Low-K)/질화티타늄(TiN)을 포함하는 웨이퍼를 시편으로 준비하였다. 그리고, 매엽식 장비에 상기 실시예 및 비교예에 따른 조성물을 넣고 상기 시편에 약 1 분 동안 분사한 후, 상기 시편을 초순수로 세정하고 질소 분위기 하에서 건조하였다. 그리고 주사 전자 현미경(SEM)을 이용하여 상기 시편에 대한 잔사 및 오염물 제거 여부를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 상기 시편의 라인 패턴 측벽과 표면에 레지스트 잔류물이 대부분 제거되지 않은 경우 [×], 상기 잔류물이 80% 이상 제거되었으나 미량 남아있는 경우 [△], 상기 잔류물이 완전히 제거된 경우 [○]로 평가하였다.
시험예
2: 구리 부식 여부 평가
구리(Cu) 막질 웨이퍼를 시편으로 준비하였다. 그리고, 매엽식 장비에 상기 실시예 및 비교예에 따른 조성물을 넣고 상기 시편에 약 1 분 동안 분사한 후, 상기 시편을 초순수로 세정하고 질소 분위기 하에서 건조하였다. 그리고, 4 point probe를 이용하여 상기 시편에 대한 부식 여부를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 상기 시편에 부식이 발생한 경우 [○], 부식이 발생하지 않은 경우 [×]로 평가하였다.
시험예
3:
질화티타늄
에칭 성능 평가
질화티타늄(TiN) 막질 웨이퍼를 시편으로 준비하였다. 그리고, 매엽식 장비에 상기 실시예 및 비교예에 따른 조성물을 넣고 상기 시편에 약 1 분 동안 분사한 후, 상기 시편을 초순수로 세정하고 질소 분위기 하에서 건조하였다. 그리고, 4 point probe를 이용하여 상기 시편에 대한 질화티타늄 에칭 여부를 확인하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 상기 시편에서 질화티타늄이 대부분 제거되지 않은 경우 [×], 질화티타늄이 80% 이상 제거되었으나 미량 남아있는 경우 [△], 질화티타늄이 완전히 제거된 경우 [○]로 평가하였다.
| 잔류물 제거 성능 | 구리 부식 여부 | 질화티타늄 에칭 성능 |
|
| 실시예 1 | ○ | × | ○ |
| 실시예 2 | ○ | × | ○ |
| 실시예 3 | ○ | × | ○ |
| 실시예 4 | ○ | × | ○ |
| 실시예 5 | ○ | × | ○ |
| 실시예 6 | ○ | × | ○ |
| 실시예 7 | ○ | × | ○ |
| 실시예 8 | ○ | × | ○ |
| 비교예 1 | × | × | × |
| 비교예 2 | × | × | △ |
| 비교예 3 | ○ | ○ | ○ |
| 비교예 4 | × | × | × |
상기 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 8에 따른 반도체 소자 세정용 조성물은 잔류물 제거 성능이 우수하면서도 구리 막질에 대한 부식을 유발하지 않으며, 질화티타늄에 대한 에칭 성능이 우수한 것으로 확인되었다.
그에 비하여, 비교예 1, 2 및 4에 따른 조성물은 대부분 잔류물 제거 성능과 질화티타늄 에칭 성능이 좋지 않았다. 그리고, 비교예 3에 따른 조성물은 구리 막질에 대하여 심각한 부식을 유발하는 것으로 확인되었다.
Claims (6)
- 4급 암모늄 하이드록사이드,
유기산,
당 알코올,
플로라이드, 및
물
을 포함하는 반도체 소자 세정용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
4급 암모늄 하이드록사이드 0.1 내지 10 중량%,
유기산 0.1 내지 10 중량%,
당 알코올 0.1 내지 10 중량%,
플로라이드 0.01 내지 10 중량%, 및
물 60 내지 99.5 중량%
를 포함하는 반도체 소자 세정용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 4급 암모늄 하이드록사이드는 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH), 테트라에틸암모늄 하이드록사이드(TEAH), 테트라부틸암모늄 하이드록사이드(TBAH), 트리스(2-하이드록시메틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THMMAH), 및 트리스(2-하이드록시에틸)메틸암모늄 하이드록사이드(THEMAH)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 반도체 소자 세정용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 유기산은 글리콜릭산 (glycolic acid), 구연산 (citric acid), 주석산 (tartaric acid), 말릭산 (malic acid), 말로닉산 (malonic acid), 포름산 (formic acid), 유산 (lactic acid), 아세트산 (acetic acid), 옥살산 (oxalic acid), 아스코빅산 (ascorbic acid), 글루타릭산 (glutaric acid), 프로피오닉산 (propionic acid), 낙산 (butyric acid), 안식향산 (benzoic acid), 및 프탈릭산 (phthalic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 반도체 소자 세정용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 당 알코올은 메탄올(methanol), 글리콜(glycol), 트레이톨(threitol), 아라비톨(arabitol), 자일리톨(xylitol), 만니톨(mannitol), 및 솔비톨(sorbitoll)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물인, 반도체 소자 세정용 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플로라이드는 불화 암모늄, 불화 수소 또는 이들의 혼합물인, 반도체 소자 세정용 조성물.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140017171A KR20150096126A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 반도체 소자 세정용 조성물 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140017171A KR20150096126A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 반도체 소자 세정용 조성물 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150096126A true KR20150096126A (ko) | 2015-08-24 |
Family
ID=54058701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140017171A KR20150096126A (ko) | 2014-02-14 | 2014-02-14 | 반도체 소자 세정용 조성물 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150096126A (ko) |
-
2014
- 2014-02-14 KR KR1020140017171A patent/KR20150096126A/ko not_active Application Discontinuation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3040409B1 (en) | Stripping compositions having high wn/w etching selectivity | |
| US6361712B1 (en) | Composition for selective etching of oxides over metals | |
| JP4959095B2 (ja) | 半導体デバイスの有機及びプラズマエッチング残さの洗浄用組成物 | |
| US7919445B2 (en) | Aqueous solution for removing post-etch residue | |
| US6306807B1 (en) | Boric acid containing compositions for stripping residues from semiconductor substrates | |
| KR100700998B1 (ko) | 기판으로부터 잔사를 제거하기 위한 조성물 및 그의 사용방법 | |
| JP4434950B2 (ja) | 剥離液 | |
| TWI416282B (zh) | 用以移除殘餘光阻及聚合物的組合物及使用該組合物的殘餘物移除製程 | |
| US7192910B2 (en) | Cleaning solutions and etchants and methods for using same | |
| US20060199749A1 (en) | Method to remove resist, etch residue, and copper oxide from substrates having copper and low-k dielectric material | |
| CN115044375A (zh) | 蚀刻组合物 | |
| KR20020031159A (ko) | 반도체 장치용의 유기 및 플라즈마 식각된 잔사의 세척을위한 락탐 조성물 | |
| KR100946636B1 (ko) | 포토레지스트 잔사제거액 조성물 | |
| KR20020001863A (ko) | 반도체 장치용의 유기 및 플라즈마 에칭된 잔사의 세척조성물 | |
| JP5801594B2 (ja) | 洗浄組成物、これを用いた洗浄方法及び半導体素子の製造方法 | |
| US20120021961A1 (en) | Composition for post chemical-mechanical polishing cleaning | |
| US20120172272A1 (en) | Cleaning composition for semiconductor device and method of cleaning semiconductor device using the same | |
| JP4758187B2 (ja) | フォトレジスト残渣及びポリマー残渣除去液 | |
| US6864193B2 (en) | Aqueous cleaning composition containing copper-specific corrosion inhibitor | |
| KR20150096126A (ko) | 반도체 소자 세정용 조성물 | |
| WO2008138881A1 (en) | Method for removing etching residues from semiconductor components | |
| CN111315859A (zh) | 基于氟化物的清洁组合物 | |
| KR20090073848A (ko) | 반도체 소자용 세정액 조성물 및 이를 이용한 반도체소자의 세정 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |