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KR20010031136A - 반도체 기판으로부터 잔류물을 스트리핑하는 조성물을함유하는 붕산 암모늄 - Google Patents

반도체 기판으로부터 잔류물을 스트리핑하는 조성물을함유하는 붕산 암모늄 Download PDF

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KR20010031136A
KR20010031136A KR1020007004029A KR20007004029A KR20010031136A KR 20010031136 A KR20010031136 A KR 20010031136A KR 1020007004029 A KR1020007004029 A KR 1020007004029A KR 20007004029 A KR20007004029 A KR 20007004029A KR 20010031136 A KR20010031136 A KR 20010031136A
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KR
South Korea
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wafer
group
ammonium
range
formulation
Prior art date
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KR1020007004029A
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English (en)
Inventor
윌리암 에이. 요트자크
조지 구안
Original Assignee
바누치 유진 지.
어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바누치 유진 지., 어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드 filed Critical 바누치 유진 지.
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Abstract

본 발명은 할로겐계 플라스마 금속 에칭에 이은 산소 플라스마 에싱으로부터 생기는 웨이퍼 잔류물을 스트리핑하는 제형을 포함한다. 제형은 15내지 60중량%의 유기 아민 또는 아민의 혼합물, 20내지 60중량%의 물, 9내지 20중량%의 사붕산 암모늄 또는 오붕산 암모늄 및 0내지 15중량%의 임의의 극성 유기 용매를 함유한다.

Description

반도체 기판으로부터 잔류물을 스트리핑하는 조성물을 함유하는 붕산 암모늄 {AMMONIUM BORATE CONTAINING COMPOSITIONS FOR STRIPPING RESIDUES FROM SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}
선행 기술은 감광성 내식막(photoresist) 에싱 단계후에 잔류물을 제거하고 웨이퍼를 청소하기 위한 다양한 화학 제형의 이용을 교시한다. 통상적으로는, 이 선행 기술분야의 화학 제형은 원하지 않는 무기 잔류물의 제거를 돕기 위하여 강산 또는 강염기와 같은 강한 시약을 포함한다. 그러나, 이러한 강한 시약은 웨이퍼상에 남아있는 금속 또는 절연층의 원하지 않는 제거를 추가로 일으킬 수 있어서 많은 경우 바람직하지 않다. 따라서, 레지스트 에싱 단계후에 잔류물을 효과적으로 제거하되 의도와는 달리 웨이퍼상에 남아 있어야 하는 섬세한 구조물을 공격하여 잠재적으로는 파괴시키지 않는 화학 제형이 필요하다.
본 발명은, 통상적으로는, 반도체 웨이퍼 제조에 사용되는 화학 제형에 관한 것이며, 구체적으로는, 레지스트 플라스마 에싱(ashing) 단계후에 웨이퍼로부터 잔류물을 제거하는데 이용되는 붕산 암모늄 화합물을 포함하는 화학 제형에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명은 할로겐계 플라스마 금속 에칭에 이은 산소 플라스마 에싱으로부터 발생하는 웨이퍼 잔류물을 스트리핑하는 제형을 포함한다. 제형은 다음의 통상적인 성분(중량%)을 함유한다.
유기 아민 또는 아민의 혼합물 15-60%
물 20-60%
사붕산 암모늄 또는 오붕산 암모늄 9-20%
임의의 극성 유기 용매 0-15%
바람직한 아민은 다음과 같다.
모노에탄올아민(MEA)
펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA)
트리에탄올아민(TEA)
바람직한 제형은
하나 이상의 바람직한 아민 35-57%
사붕산 암모늄 10-20%
물 28-49%
N-메틸피롤리돈 0-15%을 함유한다.
바람직한 제형의 예는 다음과 같다.
TEA 35.2%
사붕산 암모늄 11.4%
물 39%
N-메틸피롤리돈 14.3%
MEA 35%
사붕산 암모늄 20%
물 45%
본 발명은 플라스마 에싱 단계후에 무기 잔류물을 효과적으로 제거하는데 유리하다.
본 발명은 플라스마 에싱후에 금속 할라이드 및 금속 산화물 잔류물을 효과적으로 제거하는데 또한 유리하다.
본 발명은 강산 또는 강염기를 함유하지 않고 플라스마 에싱후에 반도체 웨이퍼로부터 무기 잔류물을 효과적으로 제거하는데 더욱 유리하다.
본 기술분야의 숙련가는 하기 바람직한 양태의 상세한 설명을 참조하면 본 발명의 이러한 특성 및 기타 다른 특성과 장점을 이해하게 될 것이다.
바람직한 양태의 상세한 설명
반도체 웨이퍼의 제조에서의 통상적인 단계는 금속화된 층 또는 이 위에 형성된 패턴화된 레지스트 층을 가지는 절연층의 형성을 포함한다. 그리고 나서, 이러한 웨이퍼를 플라스마(예, 할로겐계 플라스마)에 노출시켜서 노출된 금속 또는 절연체를 제거한다. 따라서, 웨이퍼로부터 남이있는 레지스터를 제거하여(통상적으로는, 산소계 플라스마를 사용하여) 플라스마 에싱 단계를 수행한다.
통상적으로는, 이러한 연속적인 단계로 잔류물이 생기게 되어 추가의 제조 단계전에 웨이퍼로부터 제거되어야 한다. 플라스마 에싱 단계후의 잔류물은 주로 금속 할라이드 및 금속 산화물과 같은 무기 화합물로 이루어져 있다.
현재, 무기 화합물 잔류물을 제거하기 위한 다양한 화학 제형이 사용되고 있다. 이 제형은, 통상적으로는, 레지스트 플라스마 에싱 기술이 소개되기 전에 사용되었던 과거의 반도체 제조 습식 화학 레지스터 제거 공정으로부터의 잔존물이다. 그래서, 선행 제형은 통상적으로는 잔류물을 제거하기 위하여 강산 또는 강염기를 함유한다. 본 발명은 무기 화합물 잔류물의 제거를 위한 화학 제형을 포함하며, 이 제형은 선행 기술분야 제형의 강산 또는 강염기를 함유하지 않는다.
본 발명은 고밀도 플라스마 금속 에칭에 이은 플라스마 에싱으로부터 생기는 웨이퍼 잔류물을 스트리핑하는 새로운 제형을 포함한다. 제형의 주성분은 아민, 붕산 암모늄 및 물 또는 또 다른 용매이다.
바람직한 제형은 하기 통상적인 성분(중량%)을 이용한다.
유기 아민 또는 아민의 혼합물 15-60%
물 20-60%
사붕산 암모늄 또는 오붕산 암모늄 9-20%
임의의 극성 유기 용매 0-15%
바람직한 아민은 다음과 같다.
모노에탄올아민(MEA)
펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA)
트리에탄올아민(TEA)
효과적인 다른 아민은 다음과 같다.
N-메틸디에탄올아민
디글리콜아민
디에틸에탄올아민
하이드록시에틸모르폴린
바람직한 제형은
하나 이상의 바람직한 아민 35-57%
사붕산 암모늄 10-20%
물 28-49%
N-메틸피롤리돈 0-15%을 함유한다.
아민과 함께 금속 킬레이트제로서의 붕산염의 이용은 본 발명의 독특한 특징이다. 이 제형은 우수한 스트리핑 성능을 제공하여 아민 및 다른 킬레이트제를 함유하는 전통적인 제형보다 상당히 낮은 부식성을 제공한다. 붕산염/아민 조합물은 공지되지 않아서 상업적인 스트리퍼에서 이용된 적이 없다.
바람직한 제형의 예는 다음과 같다.
TEA 35.2%
사붕산 암모늄 11.4%
물 39%
N-메틸피롤리돈 14.3%
MEA 35%
사붕산 암모늄 20%
물 45%
본 발명자들은 밀접하게 관련된 다른 성분들이 바람직한 제형에서 이용된 것과 대등한 성능을 보일 것으로 예측하였다.
이것은
A. 다른 유기 아민이 적합하다고 예측되었고,
B. 다른 극성 유기 용매가 적합하다고 예측되었고,
C. 또한, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매와 같은 임의의 성분들의 함유가 본 기술분야에서 실시되는 첨가물에 대한 분명한 첨가물을 구성한다고 예측되었다.
본 발명의 제형은 염소 또는 불소 함유 플라스마로 에칭된 후에 산소 플라스마 에싱되는 웨이퍼상에서 특히 유용하다. 이러한 유형의 공정에 의해 생성된 잔류물은 통상적으로는 알루미늄 산화물 및 티타늄 산화물과 같은 무기 금속을 함유하며, 이 무기 금속으로 한정되는 것은 아니다. 이러한 잔류물은 종종 효과적인 장치 성능에 요구되는 금속 및 티타늄 질화물의 특징을 손상시킴 없이 완전히 용해시키기가 곤란하다.
본 발명의 제형을 사용하여 바이어스를 함유하는 2가지 유형의 상업적으로 생산된 웨이퍼를 평가하였다. 각각의 경우에, 플라스마 에칭 및 에싱후에 웨이퍼를 50내지 60℃에서 30분 동안 제형 욕내에 침지시킨 다음, 탈이온수로 세척하고 질소 기류로 건조시킴으로써 잔류물을 웨이퍼로부터 제거하였다. 발명자들은 자동화된 분무 기구에서 웨이퍼위에 분무후 물 세정에 의해서도 제형을 적용시킬 수 있을 것으로 예측하였다.
실시예 1
웨이퍼는 직경이 1.6 micron이며, 3층의 바이어스는 티타늄 질화물 상부층(40nm 두께), 실리콘 산화물의 제2층(1.3 microns 두께), 및 알루미늄/구리 합금의 바닥층으로 구성된다. 기판은 실리콘 산화물이다.
시험된 제형의 예는 다음과 같다.
TEA 35.2%
사붕산 암모늄 11.4%
물 39%
N-메틸피롤리돈 14.3%
MEA 35%
사붕산 암모늄 20%
물 45%
실시예 2
웨이퍼는 직경이 1 micron이며, 3층의 바이어스는 실리콘 산화물 상부층(7000 angstroms 두께), 티타늄 질화물의 제2층(1200 angstroms 두께), 및 알루미늄의 바닥층으로 구성된다. 기판은 실리콘 산화물이다.
시험된 제형의 예는 다음과 같다.
TEA 35.2%
사붕산 암모늄 11.4%
물 39%
N-메틸피롤리돈 14.3%
MEA 35%
사붕산 암모늄 20%
물 45%
본 발명의 제형을 상대적인 스트리핑 효율성 및 부식성에 대하여 평가하였다. 바람직한 제형은 최고점을 기록하였으며 스트리핑 효율성과 낮은 부식성을 기초로 하는 전체적인 성능에서 대략적으로는 동등하였다.
본 발명은 특히 바람직한 양태를 참조로 하여 예시하고 기재하였기 때문에, 본 발명의 숙련가는 본 발명을 이해한 후에 본 발명의 다른 추가의 변형 및 변경을 이해하게 될 것이다. 따라서, 하기 청구항은 본 발명의 사상 및 범위내에 있는 이러한 모든 변형 및 변경을 포함한다.

Claims (26)

  1. 반도체 제조에 있어서 플라스마 에싱후에 사용하기 위한 하기 중량%의 범위로 하기 성분을 포함하는 반도체 웨이퍼 청소 제형.
    하나 이상의 유기 아민 15-60%
    물 20-60%
    붕산 암모늄 화합물 9-20%
  2. 제 1항에 있어서, 붕산 암모늄 화합물이 사붕산 암모늄 및 오붕산 암모늄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 청소 제형.
  3. 제 1항에 있어서, 0-15중량%의 범위로 극성 유기 용매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 청소 제형.
  4. 제 2항에 있어서, 0-15중량%의 범위로 극성 유기 용매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 청소 제형.
  5. 제 1항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 청소 제형.
  6. 제 2항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 청소 제형.
  7. 제 3항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 청소 제형.
  8. 제 2항에 있어서, 유기 아민이
    N-메틸디에탄올아민,
    디글리콜아민,
    디에틸에탄올아민 및
    하이드록시에틸모르폴린으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 청소 제형.
  9. 제 1항에 있어서, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 함유함을 특징으로 하는 청소 제형.
  10. 반도체 제조에 있어서 플라스마 에싱후에 사용하기 위한 하기 중량%의 범위로 하기 성분을 포함하는 반도체 웨이퍼 청소 제형.
    TEA 35.2%
    사붕산 암모늄 11.4%
    물 39%
    N-메틸피롤리돈 14.3%
  11. 제 10항에 있어서, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 기로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함함을 특징으로 하는 청소 제형.
  12. 반도체 제조에 있어서 플라스마 에싱후에 사용하기 위한 하기 중량%의 범위로 하기 성분을 포함하는 반도체 웨이퍼 청소 제형.
    MEA 35%
    사붕산 암모늄 20%
    물 45%
  13. 제 12항에 있어서, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 기로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함함을 특징으로 하는 청소 제형.
  14. 웨이퍼의 표면으로부터 금속화된 층을 플라스마 에칭하는 단계,
    금속 에칭 단계 후에 웨이퍼 표면으로부터 레지스트를 플라스마 에싱하는 단계 및
    하기 중량%의 범위로 하기 성분을 포함하는 화학 제형을 사용하여 웨이퍼를 청소하는 단계를 포함하여 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법.
    하나 이상의 유기 아민 15-60%
    물 20-60%
    붕산 암모늄 화합물 9-20%
  15. 제 14항에 있어서, 붕산 암모늄 화합물이 사붕산 암모늄 및 오붕산 암모늄으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 0-15중량%의 범위로 극성 유기 용매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 15항에 있어서, 0-15%의 중량% 범위로 극성 유기 용매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 14항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 15항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 16항에 있어서, 유기 아민이
    모노에탄올아민(MEA),
    펜타메틸디에틸렌트리아민(PMDETA) 및
    트리에탄올아민(TEA)으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 16항에 있어서, 유기 아민이
    N-메틸디에탄올아민,
    디글리콜아민,
    디에틸에탄올아민 및
    하이드록시에틸모르폴린으로 구성된 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
  22. 제 14항에 있어서, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  23. 웨이퍼의 표면으로부터 금속화된 층을 플라스마 에칭하는 단계,
    금속 에칭 단계 후에 웨이퍼 표면으로부터 레지스트를 플라스마 에싱하는 단계 및
    하기 중량%의 범위로 하기 성분을 함유하는 화학 제형을 사용하여 웨이퍼를 청소하는 단계를 포함하여 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법.
    TEA 35.2%
    사붕산 암모늄 11.4%
    물 39%
    N-메틸피롤리돈 14.3%
  24. 제 23항에 있어서, 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 기로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  25. 웨이퍼의 표면으로부터 금속화된 층을 플라스마 에칭하는 단계,
    금속 에칭 단계 후에 웨이퍼 표면으로부터 레지스트를 플라스마 에싱하는 단계 및
    하기 중량%의 범위로 하기 성분을 함유하는 화학 제형을 사용하여 웨이퍼를 청소하는 단계를 포함하여 반도체 웨이퍼를 제조하는 방법.
    MEA 35%
    붕산 암모늄 20%
    물 45%
  26. 제 25항에 있어서, 제형 19가 계면 활성제, 안정제, 부식 억제제, 완충제 및 보조 용매로 구성된 기로부터 선택된 하나 이상의 성분을 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
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