KR0170351B1 - 세정 용액과 그 제조 방법 및 그 세정 용액을 이용한 세정방법 - Google Patents
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Abstract
금속 오염 물질을 제거하기 위하여 이용되는 세정 용액과 그 세정 용액을 제조하는 방법 및 그 세정 용액을 이용하여 금속 물질로 오염된 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼를 세정하는 방법에 대하여 개시한다. 이는 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액은 하기 화학식 1로 표시되는 인산 킬레이트제를 포함하며, 그 세정 용액은 인산(H3PO4)을 산화 반응시켜 제조하고, 금속 오염 물질(Mn+)이 인산 킬레이트제에 의한 킬레이트 반응으로 결합되어 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼로부터 제거되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 손상을 주지 않고, 높은 세정력을 가지면서, 효과적으로 금속 오염 물질을 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조 공정에서 공정 진행 중인 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액과 세정 용액의 제조 방법 및 세정 용액을 이용한 세정 방법에 관한 것으로서, 특히 화학적으로 안정한, 인산으로부터 형성된 인산 킬레이트제(chelate agent)를 포함하는 금속 오염 물질의 세정 용액과 세정 용액의 제조 방법 및 세정 용액을 이용한 세정 방법에 관한 것이다.
현재, 반도체 제조 장비는 물론 제조 공정이 진행 중인 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 대해서도 금속 물질에 의한 오염이 빈발하고 있다. 이는 반도체 제조 공정의 신뢰도를 저하시키므로, 금속 오염 물질을 효과적으로 제거함으로써 반도체 제조 장비 및 웨이퍼의 청결을 유지하기 위하여 부단한 노력이 진행되어 왔다.
금속 오염의 문제는 반도체 제조 공정 중에도 특히, 화학 기계적 연마(CMP) 공정, 건식 식각(dry etch) 공정, 화학 기상 증착(CVD) 공정 및 이온 주입(ion implantation) 공정 등에서 빈발하고 있다. 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 예기치 않은 금속 물질에 의한 오염은 모스 트랜지스터의 평탄 밴드 전압(flat band voltage)을 변화시키거나, 전하 캐리어의 수명(life time)을 감소시키거나, 게이트 산화막을 열화시키거나, 웨이퍼 상에 형성된 다양한 형태의 절연막, 에컨대 산화막과 직접 반응함으로써 실리케이트(silicate)나 실리사이드(silicide)를 형성시켜 전기적인 소자 분리를 방해하는 등의 다양한 문제를 야기시켜, 결국 금속 물질로 오염된 반도체 제조 장비 및 웨이퍼를 이용하여 반도체 소자를 제조하게 되면 소자의 전기적 특성 열화 등으로 인해 그 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다.
종래의 반도체 제조 장비 및 웨이퍼에 대한 금속 오염 물질의 제거는 RCA-2 세정 공정으로 행하여져 왔으나, 상기 공정에서 사용되는 염산이 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 대하여 강한 부식성을 가지며, 염산을 포함하는 상기 세정 공정의 진행에 따라 염소 성분이 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼를 오염시킬 수 있으며, 이는 또다른 오염원으로 작용하여 세정의 목적이 효과적으로 실현되지 않는다.
따라서, 종래의 방법으로 진행되는 세정 공정 중 야기될 수 있는 여러 문제들이 발생하지 않는 새로운 세정 용액의 개발이 절실하였다.
최근에, 킬레이트제를 이용하여 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하는 방법이 연구되고 있으나, 이들 대부분은 반도체 제조 공정에서 실제로 이용되고 있지 못하고 있으며, 이용하고자 하는 화학 물질의 순도 또한 실용적인 활용 가능성을 감소시키고 있다.
한편, 현재 연구되고 있는 대부분의 킬레이트 화합물은 탄소 성분을 포함하고 있으므로, 탄소 성분을 함유한 킬레이트제를 실제로 이용하여 세정 공정을 진행하는 것이 가능하더라도 이후에 완벽한 헹굼(rinsing)이 이루어지지 않는 경우에는 탄소 성분이 또다른 오염원으로 되는 문제를 안고 있다.
따라서, 현재 반도체 제조 공정에서 사용되고 있는, 그에 대한 행굼 공정이 잘 알려져 있는 화합물을 이용하여 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 대한 세정 공정을 진행할 수 있다면, 전술한 문제가 원천적으로 방지될 수 있다.
이러한 배경에서, 반도체 제조 공정 중의 실리콘 나이트라이드층의 식각 공정에서 주로 사용되고 있는 화합물인 인산 용액에 대한 연구가 진행되어 왔다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 제조 공정 중에 비롯된, 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 손상을 주지 않으면서 이들을 효과적으로 제거하는 데 있으며, 전술한 기술적 과제를 달성할 수 있는 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거할 수 있는 세정 용액을 제공함에 본 발명의 일 목적이 있으며, 상기 세정 용액을 제조하는 방법을 제공함에 본 발명의 다른 목적이 있으며, 상기 세정 용액을 이용한 세정 방법을 제공함에 본 발명의 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 목적에 의하여 제공되는 세정 용액은, 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액에 있어서, 하기 화학식 1로 표시되는 인산 킬레이트제를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적에 의하여 제공되는 세정 용액의 제조 방법은, 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 상기 화학식 1로 표시된 인산 킬레이트제를 포함하는 세정 용액의 제조 방법에 있어서, 상기 인산 킬레이트제는 인산(H3PO4)을 산화제(Oxidizer)를 이용하여 산화 생성시키는 하기 화학식 2로 표시되는 과정으로 준비되는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명의 제2 목적은 다음에 의하여 바람직하게 달성될 수 있다. 즉, 상기 화학식 2의 산화제(Oxidizer)는 오존(O3) 또는 과산화수소(H2O2)일 수 있으며, 상기 화학식 2를 구체적으로 표현하면, 산화제로 오존을 이용하는 경우에는 하기 화학식 3으로 표현할 수 있으며, 산화제로 과산화수소를 이용하는 경우에는 하기 화학식 4로 표현할 수 있다.
한편, 상기 인산은 0.001 내지 25 중량 퍼센트(wt%)인 농도를 갖도록 수용액(aqueous)에 용해시키는 것이 바람직하다. 한편, 상기 화학식 2로, 보다 구체적으로는 상기 화학식 3 또는 상기 화학식 4로 표시된 인산의 산화 반응은 인 시-튜(in si-tu)로 진행되는 것이 바람직하며, 이때 상기 산화 반응은 18 내지 80℃의 온도 범위에서 진행되는 것이 바람직하다.
본 발명의 전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 상기 본 발명의 또 다른 목적에 의하여 제공되는 세정 방법은, 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질(Mn+)을 제거하기 위한 상기 화학식 1로 표시된 인산 킬레이트제를 포함한 세정 용액을 이용하여 세정하는 방법에 있어서, 상기 화학식 1로 표시된 인산 킬레이트제가 금속 오염 물질(Mn+)과 결합하는, 하기 화학식 5로 표시되는 킬레이트 반응으로 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질(Mn+)을 제거하여 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명의 제3 목적은 다음에 의하여 바람직하게 달성될 수 있다. 즉, 상기 금속 오염 물질(Mn+)을 세정하는 공정은 18 내지 80℃의 온도 범위에서 진행하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 상기 세정 용액으로 이용하기 위한 출발 물질로 인산을 사용하는 바, 이는 반도체 제조 공정 중, 특히 실리콘 나이트라이드층의 식각을 위한 식각제로 이용되고 있는 화합물로서, 후속하여 린싱(rinsing)하는 문제가 이미 연구되어 있음으로써 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼에 손상을 주지 않으면서도, 또다른 오염원을 제공할 염려가 없는, 매우 효과적인 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액으로서 이용될 수 있다.
본 발명에서 제공되는 세정 용액은 상기 화학식 1로 표시된 인산 킬레이트제가 포함되어 있다. 상기 인산 킬레이트제가 금속 오염 물질(Mn+)을 포착하는 킬레이트 반응을 일으킴으로써 금속 오염 물질(Mn+)을 목적하는 대상물인 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼로부터 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에서 제공되는 세정 용액은 고순도를 갖는 인산이 반도체 제조 공정에서 널리 사용되고 있는 바, 세정 용액으로 이용하기 위한 순도를 유지하기 위한 별도의 노력이 필요하지 않는 점과, 그 세정 능력이 특히 향상된다는 점과, 일반적인 킬레이트제와 달리 화합물 내에 탄소 원자가 포함되어 있지 않아 그 탄소 성분에 의한 결함이 발생되는 것을 차단할 수 있는 점 등의 장점을 갖고 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 보다 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.
본 발명에 따르면, 반도체 제조 공정에서 이미 다른 용도로 사용되고 있는 인산으로부터 세정 용액을 제조하여 세정 공정을 진행함으로써 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질(Mn+)을 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
Claims (8)
- 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한 세정 용액에 있어서,상기 세정 용액은 하기 화학식 1로 표시되는 인산 킬레이트제를 포함한 용액인 것을 특징으로 하는 세정 용액.
- 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질을 제거하기 위한, 하기 화학식 1로 표시되는 인산 킬레이트제를 포함하는 세정 용액을 제조하는 방법에 있어서,상기 인산 킬레이트제는 인산(H3PO4)을 산화제(Oxidizer)를 이용하여 산화시키는, 하기 화학식 2로 표시되는 산화 반응에 의하여 준비되는 것을 특징으로 하는 세정 용액의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,상기 인산은 0.001 내지 25 중량 퍼센트(wt%)인 농도를 갖도록 수용액(aqueous)에 용해시킨 것을 특징으로 하는 세정 용액의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,상기 산화제(Oxidizer)는 오존(O3) 또는 과산화수소(H2O2)인 것을 특징으로 하는 세정 용액의 제조 방법.
- 제2 항에 있어서,상기 화학식 2로 표시되는 산화 반응은 인 시-튜(in si-tu)로 진행되는 것을 특징으로 하는 세정 용액의 제조 방법.
- 제2 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 화학식 2로 표시되는 산화 반응은 18 내지 80℃의 온도 범위에서 진행되는 것을 특징으로 하는 세정 용액의 제조 방법.
- 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질(Mn+)을 제거하기 위한 하기 화학식 1로 표시되는 인산 킬레이트제를 포함하는 세정 용액을 이용하여 세정하는 방법에 있어서,상기 세정 용액의 인산 킬레이트제가 금속 오염 물질(Mn+)과 결합하는, 하기 화학식 5로 표시되는 킬레이트 반응으로 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼 상의 금속 오염 물질(Mn+)을 제거하여 반도체 제조 장비 또는 웨이퍼를 세정하는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
- 제7 항에 있어서,상기 세정 방법의 공정은 18 내지 80℃의 온도 범위에서 진행되는 것을 특징으로 하는 세정 방법.
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