KR20020030742A - Methods for wet processing electronic components having copper containing surfaces - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리를 함유하는 표면을 갖는 전자부품의 습가공법을 제공한다. 본 발명의 방법에서, 구리 함유 전자부품은 산화제를 포함하는 구리 산화 용액과 접촉되고, 이어서 에칭 용액과 접촉된다. 본 발명의 방법은 구리 함유 부품을 세척하는데 특히 유용하다.The present invention provides a wet processing method for an electronic component having a surface containing copper. In the method of the present invention, the copper-containing electronic component is contacted with a copper oxidizing solution containing an oxidizing agent and then with an etching solution. The process of the invention is particularly useful for cleaning copper containing parts.
Description
관련된 출원의 상호-참고문헌Cross-References to Related Applications
본 발명은 1999년 5월 21일에 출원된 미국 가출원 제60/135,267호의 이익을 주장하며, 상기 출원의 명세서 전체를 참고문헌으로 한다.The present invention claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 135,267, filed May 21, 1999, which is incorporated by reference in its entirety.
발명의 분야Field of invention
본 발명은 구리를 함유한 표면을 갖는 전자부품의 습가공 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 이러한 구리함유 전자부품의 세척에 특히 유용하다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for wet processing electronic components having a surface containing copper. The method of the present invention is particularly useful for cleaning such copper-containing electronic components.
발명의 배경Background of the Invention
반도체 웨이퍼(wafer), 평면 패널(panel), 및 기타 전자부품 전구체(precursor)와 같은 전자부품의 습가공은 집적회로의 제조과정에서 광범위하게 사용된다. 바람직하게는, 습가공은 전자부품의 확산(diffusion), 이온 주입(ion implantation), 에픽텍셜 성장(epitaxial growth), 화학적 증기 침전(chemical vapor deposition), 및 반구상 실리콘 그레인 성장, 또는 이들의 혼합공정과 같은 가공단계를 준비하기 위해 행해진다. 습가공 중에 전자부품은 여러 가공액과 접촉하게된다. 가공액은 예를 들어, 에칭, 포토레지스트 제거, 전자부품의 세척 또는 헹굼을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 버크만 등 및 공유 특허권자의 유럽특허 EP 0 233 184; 미국특허 제4,577,650호; 제4,740,249호; 제4,738,272호; 제4,856,544호; 제4,633,893호; 제4,778,532호; 및 제4,917,123호, 반도체 웨이퍼 세척 기술 핸드북(Werner Kem 편집, Noyes Publication Parkridge 발행, 뉴저지 1993) 111-151쪽의 습화학공정-액상 세척 공정(Aqueous Cleaning Process)에 개시된 내용 전체를 참고문헌으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION Wet processing of electronic components such as semiconductor wafers, flat panels, and other electronic component precursors is widely used in the manufacture of integrated circuits. Preferably, the wet processing comprises diffusion of electronic components, ion implantation, epitaxial growth, chemical vapor deposition, and hemispherical silicon grain growth, or a mixture thereof. It is done to prepare a processing step such as a process. During wet machining, electronic components come in contact with various processing fluids. The processing liquid can be used, for example, for etching, photoresist removal, cleaning or rinsing of electronic components. See, eg, Berkman et al. And European Patent EP 0 233 184 of the shared patentee; US Patent No. 4,577,650; No. 4,740,249; 4,738,272; 4,856,544; 4,633,893; 4,633,893; 4,778,532; 4,778,532; And US Pat. No. 4,917,123, Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology (Werner Kem Edit, published by Noyes Publication Parkridge, New Jersey, 1993), 111-151, the entire disclosure of the Aqueous Cleaning Process.
습가공에 이용 가능한 시스템은 여러 종류이다. 전자부품은 예를 들어, 외계와 차단된 단일용기 시스템(예를 들면, CFM 테크날리지社의 Full-Flow™ 시스템), 외계에 개방된 단일용기 시스템, 또는 외계에 개방된 복수조를 갖는 복수 개방조 시스템(예를 들면, 습가공대(wet bench)) 내에서 가공될 수 있다.There are several types of systems available for wet machining. An electronic component may be, for example, a single vessel system isolated from the outside (eg, a Full-Flow ™ system from CFM Technology), a single vessel system open to the outside, or multiple openings with multiple sets open to the outside. It can be processed in a bath system (eg wet bench).
공정 후에, 전자부품은 일반적으로 건조된다. 반도체 기질(substrate)은 건조공정중 오염이 발생하지 않는다는 것이 보장된다면, 다양한 방법으로 건조될 수 있다. 건조법은 증발, 스핀-린서-건조기(spin-rinser-dryer) 내의 원심력, 웨이퍼의 화학 또는 스팀 건조를 포함하고, 예를 들어, 미국특허 제4,778,532호 및 제4,911,761호에 개시된 장치 및 방법을 포함한다.After the process, the electronic component is generally dried. The semiconductor substrate can be dried in a variety of ways as long as it is guaranteed that no contamination occurs during the drying process. Drying methods include evaporation, centrifugal force in a spin-rinser-dryer, chemical or steam drying of the wafer, and include, for example, the apparatus and methods disclosed in US Pat. Nos. 4,778,532 and 4,911,761. .
전자부품 세척에 사용되는 습가공법에 관하여, 대부분이 실리콘이고 알루미늄, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 티타늄 또는 질화 티타늄이나 규화 티타늄과 같은 티타늄 함유 화합물, 텅스텐 또는 규화 텅스텐과 같은 텅스텐 함유 화합물, 규화 코발트 또는 이들의 혼합물과 같은 소량의 기타 성분으로 제조된 전자부품의 적합한 세척공정을 찾기 위한 많은 노력이 있어 왔다. "세척"이란 입자, 왁스, 잔여 광택제(polish) 또는 그리스와 같은 유기물, 또는 전자부품의 표면에 부착된 산화층과 같은 기타 오염물 같은 오염물을 제거하는 공정을 의미한다.Regarding the wet processing method used to clean electronic parts, most of them are silicon, and aluminum, silicon oxide, silicon nitride, titanium-containing compounds such as titanium or titanium nitride, tungsten-containing compounds such as tungsten or tungsten silicide, cobalt silicide or these Many efforts have been made to find suitable cleaning processes for electronic components made from small amounts of other components, such as mixtures. "Washing" means a process for removing contaminants such as particles, wax, organics such as residual polish or grease, or other contaminants such as oxide layers attached to the surface of electronic components.
실리콘 함유 전자부품에 있어서, 전자부품에 금속을 적용하는 금속화 단계 전에, 전자부품을 "SC1 용액"에 접촉시키고 이어서 "SC2 용액"에 접촉시키는 것이 실리콘 함유 전자부품의 세척에 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 또한, 실리콘 함유 전자부품을 SC1 용액에 접촉시키기 전에 플루오르화 수소산 수용액에 접촉시켜 세척을 강화할 수 있다.In silicon-containing electronic components, it is known that contacting an electronic component with a "SC1 solution" followed by a "SC2 solution" before the metallization step of applying the metal to the electronic component is very effective for cleaning the silicon-containing electronic component. . In addition, the silicon-containing electronics may be contacted with an aqueous hydrofluoric acid solution to enhance cleaning prior to contacting the SC1 solution.
SC1 용액은 과산화수소 및 수산화암모늄 수용액으로 농도는 대개 H2O : H2O2: NH4OH의 부피비가 5 : 1 : 1에서 200 : 1 : 1인 범위이다. SC1 용액은 표면 산화/에칭 메커니즘을 통해 세척하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 과산화수소가 실리콘 함유 전자부품의 표면에 산화층을 만들고, 한편 수산화암모늄이 동시에 그 표면에서 생성된 산화물을 제거하거나 에칭한다. 결국, 비교적 얇은(예를 들어, 약 1 ㎜) 산화층이 표면에 동시적으로 생성되고 에칭되는 안정된 상태에 도달한다. 이러한 산화물의 생성 및 에칭에 의해 부착된 입자 및 기타 오염물이 유리된다. 일단 유리되고 나면, 입자 및 기타 오염물은 전자부품의 표면으로부터 씻겨나갈 수 있다.The SC1 solution is an aqueous solution of hydrogen peroxide and ammonium hydroxide, and the concentration is usually in the range of volume ratio of H 2 O: H 2 O 2 : NH 4 OH from 5: 1: 1 to 200: 1: 1. The SC1 solution is believed to be washed through the surface oxidation / etching mechanism. For example, hydrogen peroxide creates an oxide layer on the surface of a silicon-containing electronic component, while ammonium hydroxide simultaneously removes or etches oxides formed on that surface. Eventually, a stable state is reached in which a relatively thin (eg, about 1 mm) oxide layer is simultaneously formed and etched on the surface. Particles and other contaminants adhered by the generation and etching of such oxides are liberated. Once liberated, particles and other contaminants can be washed away from the surface of the electronic component.
SC1 용액과 접촉한 후 실리콘 함유 전자부품이 접촉하는 SC2 용액은 과산화수소, 염산, 및 물을 포함한다. SC2 용액의 농도는 대개 H2O : H2O2: HCl의 부피비가 5 : 1 : 1에서 1,000 : 0 : 1인 범위이다. SC2 용액은 전자부품이 SC1 용액과접촉하는 동안 발생하는 금속 침전(예를 들어, 철, 알루미늄, 및 구리 침전)을 제거하기 위해 사용된다. SC1 용액 내 화학물질의 순도가 향상되었기 때문에 금속 침전은 요즘 크게 문제되지 않고, 흔히 SC2 처리 단계는 생략된다.The SC2 solution, in contact with the SC1 solution and then in contact with the silicon-containing electronic component, includes hydrogen peroxide, hydrochloric acid, and water. The concentration of the SC2 solution is usually in the range of volume ratio of H 2 O: H 2 O 2 : HCl from 5: 1: 1 to 1,000: 0: 1. The SC2 solution is used to remove metal deposits (eg, iron, aluminum, and copper precipitates) that occur while the electronic component is in contact with the SC1 solution. Metal precipitation is not a major problem these days because the purity of the chemicals in the SC1 solution is improved, and the SC2 treatment step is often omitted.
전자부품의 표면이 알루미늄과 같은 금속을 함유하도록 처리되면, 습가공 수용액의 사용은 급격히 감소된다. 예를 들어, 알루미늄과 같은 많은 금속은 수용액과 접촉시 심하게 부식된다. 그 결과, 금속 함유 전자부품의 습가공은 대개 수용액 대신 용매를 사용하여 행해진다. 그러나, 용매의 사용은 용매의 재활용 또는 처리와 같은 환경 문제 및 가연성에 따른 위험과 같은 안전 위험성이 증가하므로 바람직하지 않다.If the surface of the electronic component is treated to contain a metal such as aluminum, the use of the wet processing aqueous solution is drastically reduced. For example, many metals, such as aluminum, are severely corroded when in contact with aqueous solutions. As a result, wet processing of metal-containing electronic components is usually performed using a solvent instead of an aqueous solution. However, the use of solvents is not preferred because of the increased safety risks such as flammability and environmental issues such as recycling or disposal of solvents.
최근, 전자부품 제조업자들은 전자부품에 알루미늄 대신 구리를 사용하기 시작했다. 알루미늄을 구리로 대체하려는 요구는 일차적으로 구리의 낮은 저항력에 기인한다. 구리는 또한 향상된 내부식성을 지닌다는 이점이 있다. 그러나, 구리를 포함하는 전자부품을 수용액으로 세척하는 것에 대해 많이 알려져 있지 않다.Recently, electronic component manufacturers have begun to use copper instead of aluminum for electronic components. The need to replace aluminum with copper is primarily due to the low resistivity of copper. Copper also has the advantage of having improved corrosion resistance. However, much is not known about washing electronic components containing copper with an aqueous solution.
말라디의 미국특허 제4,714,517호 등(이하 "말라디"라 함)은 반도체 장치의 TAB(tape automated bonding)에 사용되는 구리 부분 세척에 관한 연구를 개시하고 있다. 말라디 공정은 구리 부분을 부식조(caustic bath)에 담그는 공정과 구리 부분을 시트르산, 타르타르산 등과 같은 유기 약산에 접촉시키는 공정을 포함한다. 그러나, 말라디는 세척 중에 구리 에칭을 제어하는 방법을 제시하고 있지 않다.Maladi, US Pat. No. 4,714,517 et al. (Hereinafter referred to as "maladi") discloses a study of copper partial cleaning used for tape automated bonding (TAB) of semiconductor devices. Maladi processes include dipping the copper portion in a caustic bath and contacting the copper portion with organic weak acids such as citric acid, tartaric acid, and the like. However, maladi does not present a way to control copper etching during cleaning.
본 발명은 구리 함유 표면을 갖는 전자부품의 습가공에 대한 추가적 방법을 제공한다. 본 발명의 습가공법은 바람직하게는 실리콘 전자부품의 습가공에 일반적으로 사용되는 전통적인 용액을 사용한다. 본 발명의 방법은 전자부품에 놓인 구리의 에칭 양을 제어하는 동시에 구리 함유 전자부품의 표면으로부터 미립자 오염을 제거하는데 특히 유용하다.The present invention provides an additional method for the wet processing of electronic components having copper containing surfaces. The wet processing method of the present invention preferably uses a conventional solution generally used for wet processing of silicon electronic components. The method of the present invention is particularly useful for controlling the amount of etching of copper placed on an electronic component while simultaneously removing particulate contamination from the surface of the copper-containing electronic component.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 구리 함유 표면을 갖는 전자부품의 습가공법을 제공한다. 본 발명의 방법은 일차 접촉 시기로 전자부품의 표면을 구리 산화 용액에 접촉시키고; 이차 접촉 시기로 전자부품의 표면을 에칭 용액에 접촉시키는; 단계를 포함한다. 상기 에칭 용액은 pH 5 이하의 수용액으로 유지되고, 에칭제 및 5,000 ppb 이하의 용해되거나 분산된 산소를 포함한다. 전자부품의 표면을 구리 산화 용액 및 에칭 용액에 접촉시키면 전자부품의 표면으로부터 오염물이 제거된다. 상기한 두 단계 공정의 사용은 구리를 함유한 전자부품의 습가공 동안 금속의 제거 및/또는 부식 제어를 제공한다.The present invention provides a wet processing method for an electronic component having a copper-containing surface. The method of the present invention comprises contacting a surface of an electronic component with a copper oxidizing solution at a first contact point; Contacting the surface of the electronic component with the etching solution at the second contact timing; Steps. The etching solution is maintained in an aqueous solution of pH 5 or less, and includes an etchant and up to 5,000 ppb of dissolved or dispersed oxygen. Contacting the surface of the electronic component with the copper oxide solution and the etching solution removes contaminants from the surface of the electronic component. The use of the two step process described above provides for metal removal and / or corrosion control during the wet processing of copper containing electronic components.
바람직한 구체예에서, 본 발명은 하나 이상의 전자부품을 단일 용기에 넣고; 상기 용기를 산화제로 이루어진 구리 산화 용액으로 채우고; 상기 전자부품을 일차 접촉 시기로 상기 구리 산화 용액에 접촉시키고 상기 구리 산화 용액을 용기에서 제거하는 단계를 포함하는 구리 함유 표면을 갖는 전자부품의 습가공법을 제공한다. 상기 방법은 또한 이어서 상기 용기를 pH가 5 이하이고 5,000 ppb 이하의 용해되거나 분산된 산소를 포함하는 플루오르화 수소산 용액으로 채우고; 상기 전자부품을 이차 접촉 시기로 상기 플루오르화 수소산 용액에 접촉시키고 상기 플루오르화 수소산 용액을 용기에서 제거하는 단계를 포함하며, 전자부품의 표면을 상기 구리 산화 용액 및 플루오르화 수소산 용액에 접촉시키면 상기 전자부품의 표면으로부터 오염물이 제거된다.In a preferred embodiment, the present invention provides one or more electronic components in a single container; Filling the vessel with a copper oxidation solution of an oxidizing agent; A method of wet machining an electronic component having a copper-containing surface comprising the step of contacting the electronic component with the copper oxidizing solution at a primary contact time and removing the copper oxidizing solution from the vessel. The method also further comprises filling the vessel with a hydrofluoric acid solution having a pH of 5 or less and containing dissolved or dispersed oxygen of 5,000 ppb or less; Contacting the electronic component with the hydrofluoric acid solution at a second contact time and removing the hydrofluoric acid solution from the container, wherein contacting the surface of the electronic component with the copper oxidizing solution and the hydrofluoric acid solution causes Contaminants are removed from the surface of the part.
도면의 간단한 설명Brief description of the drawings
도 1은 비교실시예 1 내지 4 및 실시예 5의 공정에 따라 처리된 구리 함유 표면을 갖는 전자부품의 입자 제거 퍼센트를 나타내는 막대 그래프이다.1 is a bar graph showing the percent particle removal of an electronic component having a copper containing surface treated according to the processes of Comparative Examples 1-4 and 5.
발명의 상세한 설명Detailed description of the invention
본 발명은 구리를 함유하는 표면을 갖는 전자부품의 습가공 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 예를 들어, 전자부품의 표면에 부착된 산화층, 그리스, 광택제, 유기 화합물 또는 입자와 같은 오염물을 제거하기 위한 전자부품의 세척에 특히 유용하다.The present invention provides a method for wet processing an electronic component having a surface containing copper. The method of the invention is particularly useful for cleaning electronic components for removing contaminants such as, for example, oxide layers, greases, polishes, organic compounds or particles attached to the surface of the electronic components.
본 발명의 방법은 구리 함유 표면을 갖는 전자부품의 세척이 요구되는 어떠한 습가공 과정에도 유용하다. "습가공"이란 전자부품을 바람직한 방식으로 가공하기 위해 전자부품을 하나 이상의 액체(이하 "가공액"이라 함)에 접촉시키는 것을 의미한다. 예를 들면, 전자부품의 표면으로부터 포토레지스트를 제거하거나, 에칭 또는 세척하기 위해 전자부품을 처리하는 것이 요구될 수 있다. 이와 같은 처리 단계 사이에서 전자부품을 씻어내는 것이 요구될 수도 있다. 습가공은 또한 전자부품을 기체, 증기, 또는 증기나 기체와 혼합된 액체, 또는 이들의 혼합물과 같은 기타유체에 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다. 여기서 사용되는 "유체"라는 용어는 액체, 기체, 증기상의 액체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 이러한 습가공은 유전체(dielectric)의 화학 증기 침전, 플라스마 에칭, 또는 반응성 이온 에칭, 또는 이들의 조합과 같은 가공 단계를 위한 구리 포함 전자부품을 준비하기 위해 행해진다.The method of the present invention is useful in any wet process where cleaning of electronic components having copper containing surfaces is required. "Wet processing" means contacting an electronic component with one or more liquids (hereinafter referred to as "processing liquid") in order to process the electronic component in a preferred manner. For example, it may be required to process the electronic component to remove, etch or clean the photoresist from the surface of the electronic component. It may be required to wash electronic components between such processing steps. Wet processing may also include contacting the electronic component with a gas, vapor, or other fluid, such as a vapor or a liquid mixed with the gas, or a mixture thereof. The term "fluid" as used herein includes liquids, gases, vapor phase liquids, or mixtures thereof. In general, such wet machining is done to prepare copper-containing electronics for processing steps such as chemical vapor deposition of a dielectric, plasma etching, or reactive ion etching, or a combination thereof.
습가공 과정에서 사용되는 가공 유체는 여러 종류가 있다. 일반적으로, 습가공 과정에서 사용되는 가장 흔한 종류의 가공 유체는 화학처리 액체나 유체, 및 헹굼용 액체나 유체이다. 여기서 사용되는 "화학처리 액체" 또는 "화학처리 유체"는 어떤 방식으로든 전자부품의 표면과 반응하여 전자부품의 표면 조성을 바꾸는 모든 액체 또는 유체이다. 예를 들면, 화학처리 액체나 유체는 입자, 금속, 포토레지스트, 또는 유기 화합물과 같이 전자부품의 표면에 화학적으로 결합되거나 부착된 오염을 제거하는 활성을 갖거나, 전자부품의 표면을 에칭하는 활성을 갖거나, 또는 전자부품의 표면에 산화층을 생성하는 활성을 가질 수 있다. 본 발명에서 사용 가능한 화학처리 액체는 바람직한 표면 처리를 달성하기 위한 하나 이상의 화학적 반응제를 포함한다. 이러한 화학 반응제의 농도는 화학처리 유체의 중량에 대해 1,000 ppm 이상이 바람직하고, 10,000 ppm 이상이 보다 바람직하다. 화학처리 유체가 100 %의 하나 이상의 화학 반응제를 포함하는 것도 가능하다. 본 발명의 방법에 사용 가능한 화학처리 유체의 예는 이하 보다 상세히 서술한다.There are several types of processing fluids used in the wet process. In general, the most common types of processing fluids used in wet processing are chemical treatment fluids or fluids, and rinsing liquids or fluids. As used herein, "chemical treatment liquid" or "chemical treatment fluid" is any liquid or fluid that reacts with the surface of the electronic component in any way to alter the surface composition of the electronic component. For example, chemical treatment liquids or fluids have the activity of removing contaminants chemically bound or attached to the surface of the electronic component, such as particles, metals, photoresists, or organic compounds, or etching the surface of the electronic component. Or an activity of generating an oxide layer on the surface of the electronic component. Chemical treatment liquids usable in the present invention include one or more chemical reagents to achieve the desired surface treatment. The concentration of such chemical reagent is preferably at least 1,000 ppm, more preferably at least 10,000 ppm by weight of the chemical treatment fluid. It is also possible that the chemical treatment fluid comprises 100% of one or more chemical reagents. Examples of chemical treatment fluids that can be used in the process of the invention are described in more detail below.
여기서 사용되는 "헹굼용 액체" 또는 "헹굼용 유체"는 증류수(DI water) 또는 전자부품 및/또는 용기로부터 잔여 화학처리 유체, 반응 부산물, 및/또는 화학처리 단계에 의해 떨어져 나오거나 느슨해진 입자나 기타 오염물을 제거하는 기타 액체나 유체를 의미한다. 헹굼용 액체나 유체는 또한 전자부품이나 용기 위에 떨어져 나온 입자나 오염물이 재 침전되는 것을 방지하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에 사용 가능한 헹굼용 유체의 예는 이하 보다 상세히 서술한다.As used herein, "rinse liquid" or "rinse fluid" refers to particles that have come off or loosened from distilled water or electronic components and / or vessels by residual chemical fluid, reaction by-products, and / or chemical treatment steps. Or any other liquid or fluid that removes other contaminants. Rinsing liquids or fluids can also be used to prevent re-sedimentation of particles or contaminants that fall off electronic components or containers. Examples of rinsing fluids usable in the method of the invention are described in more detail below.
여기서 사용되는 "화학처리 단계" 또는 "습가공 단계"는 전자부품이 화학처리 유체 또는 가공액과 각각 접촉하는 것을 의미한다.As used herein, the "chemical treatment step" or "wet processing step" means that the electronic component is in contact with the chemical treatment fluid or the processing liquid, respectively.
"구리 함유 표면을 갖는 전자부품"은 바람직하게는 전자부품의 총 표면적에 대하여 적어도 약 0.1 퍼센트의 구리로 덮인 표면을 갖는 전자부품을 의미한다. 표면의 구리 두께는 적어도 약 0.1 마이크론이 바람직하고, 약 0.5에서 약 5 마이크론이 보다 바람직하다. 따라서, 전자부품은 부분적으로라도 구리로 덮여있다. 부분적으로 덮인 경우, 전자부품은 패턴 있는 양식으로 구리로 덮여 있을 수 있다. 구리를 포함하는 표면을 갖는 전자부품의 예는 전자부품의 제조에 사용되는 반도체 웨이퍼, 평면 패널, 및 기타 부품(즉, 집적회로); CD ROM 디스크; 하드 드라이브 메모리 디스크; 또는 멀티칩 모듈(multichip module)을 포함한다."Electronic component having a copper-containing surface" means an electronic component preferably having a surface covered with at least about 0.1 percent copper relative to the total surface area of the electronic component. The copper thickness of the surface is preferably at least about 0.1 microns, more preferably from about 0.5 to about 5 microns. Thus, the electronic component is partially covered with copper. If partially covered, the electronics may be covered with copper in a patterned fashion. Examples of electronic components having a surface comprising copper include semiconductor wafers, flat panels, and other components (ie, integrated circuits) used in the manufacture of electronic components; CD ROM disks; Hard drive memory disk; Or a multichip module.
본 발명의 습가공법에서, 구리 함유 표면을 갖는 전자부품은 구리 산화 용액에 접촉되고, 이어서 5,000 ppb 이하의 용해되거나 분산된 산소를 함유한 에칭 용액에 접촉된다. 이론적으로 한정하고자 의도하는 바는 아니지만, 상기 구리 산화 용액이 구리 함유 표면을 산화하여(예를 들어, Cu0+에서 Cu2+) 산화구리 또는 다른 산화구리와의 조합으로 구성된 얇은 층(예를 들어, 1.0 nm 이하)을 형성하는 것으로 여겨진다. 상기 에칭 용액은 이 산화구리층을 제어된 속도로 에칭하는 것으로 여겨진다.In the wet machining method of the present invention, an electronic component having a copper-containing surface is contacted with a copper oxidation solution, followed by an etching solution containing up to 5,000 ppb of dissolved or dispersed oxygen. While not intending to be bound by theory, the copper oxide solution oxidizes the copper containing surface (eg, Cu 0+ to Cu 2+ ) to form a thin layer composed of copper oxide or a combination with other copper oxides (eg For example, 1.0 nm or less). The etching solution is believed to etch this copper oxide layer at a controlled rate.
전자부품과 접촉하는 구리 산화 용액은 전자부품의 표면에 위치한 구리를 산화할 수 있는 모든 액체이다. 구리 산화 용액은 구리를 에칭시키는 약품을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 구리 산화 용액은 구리의 에칭을 방지하기 위해 바람직하게는 적어도 약 7 이상, 보다 바람직하게는 적어도 약 8 이상의 pH에서 유지된다. 구리 산화 용액을 상기한 pH로 유지하기 위해, 구리 산화 용액은 산(예를 들어, HCl, HF, 질산)을 pH 7 이하로 떨어뜨리는 양으로 포함하지 않는 것이 바람직하다.The copper oxidation solution in contact with the electronic component is any liquid capable of oxidizing copper located on the surface of the electronic component. The copper oxidation solution preferably does not contain a chemical to etch copper. The copper oxidation solution is preferably maintained at a pH of at least about 7 or more, more preferably at least about 8 or more to prevent etching of copper. In order to maintain the copper oxidation solution at the pH described above, the copper oxidation solution is preferably not included in an amount such that the acid (eg, HCl, HF, nitric acid) drops below pH 7.
적합한 구리 산화 용액은 예를 들어, 과산화수소, 오존, 시안화 철, 또는 이들의 혼합물과 같은 산화제를 함유하는 용액을 포함한다. 산화제는 과산화수소인 것이 바람직하다. 이러한 산화제는 예를 들어, 물, 염기성 수용액, 또는 플루오르화 탄화수소와 같은 비-산화 유기 용매, 또는 이들의 혼합물과 같은 상용액(compatible liquid)에 용해되거나 분산되는 것이 바람직하다. 산화제는 상기 산화제를 액체로 용해할 필요가 없는 액체인 것 또한 가능하다. 바람직하게는, 산화제는 물에 용해되거나 분산된다.Suitable copper oxidation solutions include, for example, solutions containing oxidants such as hydrogen peroxide, ozone, iron cyanide, or mixtures thereof. The oxidant is preferably hydrogen peroxide. Such oxidants are preferably dissolved or dispersed in compatible liquids such as, for example, non-oxidized organic solvents such as water, basic aqueous solutions, or fluorinated hydrocarbons, or mixtures thereof. It is also possible that the oxidant is a liquid which does not need to dissolve the oxidant into a liquid. Preferably, the oxidant is dissolved or dispersed in water.
구리 산화 용액 내 산화제의 농도는 선택된 산화제에 따라 다르다. 그러나, 일반적으로 구리 산화 용액은 상기 용액 총 부피에 대해 바람직하게는 약 0.1 부피 퍼센트 내지 100 부피 퍼센트, 보다 바람직하게는 약 10 부피 퍼센트에서 약 70 부피 퍼센트의 산화제를 포함한다. 과산화수소의 경우, 구리 산화 용액 내 과산화수소의 농도는 구리 산화 용액 총 부피에 대해 바람직하게는 약 0.1 부피 퍼센트에서 약 10 부피 퍼센트, 보다 바람직하게는 약 0.2 부피 퍼센트에서 약 1.0 부피 퍼센트이다. 오존의 경우, 구리 산화 용액 내 오존의 농도는 바람직하게는 약 10 ppm에서 약 50 ppm, 보다 바람직하게는 약 10 ppm에서 약 40 ppm이다.The concentration of the oxidant in the copper oxidizing solution depends on the oxidant selected. In general, however, the copper oxidation solution preferably comprises from about 0.1 volume percent to 100 volume percent, more preferably from about 10 volume percent to about 70 volume percent of the oxidant relative to the total volume of the solution. In the case of hydrogen peroxide, the concentration of hydrogen peroxide in the copper oxidation solution is preferably from about 0.1 volume percent to about 10 volume percent, more preferably from about 0.2 volume percent to about 1.0 volume percent relative to the total volume of copper oxidation solution. In the case of ozone, the concentration of ozone in the copper oxidation solution is preferably from about 10 ppm to about 50 ppm, more preferably from about 10 ppm to about 40 ppm.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 구리 산화 용액은 H2O : H2O2: NH4OH의 부피비가 바람직하게는 약 5 : 1 : 1에서 약 200 : 1 : 1, 보다 바람직하게는 약 50 : 1 : 1에서 약 150 : 1 : 1, 그리고 가장 바람직하게는 약 90 : 1 : 1에서 약 110 : 1 : 1인 SC1 용액이다.In a preferred embodiment of the invention, the copper oxidation solution has a volume ratio of H 2 O: H 2 O 2 : NH 4 OH, preferably from about 5: 1: 1 to about 200: 1: 1, more preferably about 50 SC1 solution from 1: 1 to about 150: 1: 1, and most preferably from about 90: 1: 1 to about 110: 1: 1.
구리 산화 용액은 습가공을 강화하기 위해 산화제 외에 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 구리 산화 용액은 계면활성제, 항부식제, 또는 세척용으로 사용되는 습가공액에 일반적으로 첨가되는 기타 전통적인 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 이러한 기타 첨가제는 구리 산화 용액 내에 바람직하게는 약 5.0 부피% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.01 부피%에서 약 1.0 부피%의 양으로 존재한다.The copper oxidation solution may further include other additives in addition to the oxidizing agent to enhance the wet processing. For example, the copper oxidation solution may also include surfactants, anticorrosive agents, or other traditional additives commonly added to wet processing solutions used for washing. Such other additives are preferably present in the copper oxidation solution in amounts of up to about 5.0 vol%, more preferably from about 0.01 vol% to about 1.0 vol%.
계면활성제가 구리 산화 용액 내에 포함되는 것이 바람직할 경우, 계면활성제는 구리 산화 용액 총 부피에 대해 바람직하게는 약 1 부피% 이하, 보다 바람직하게는 약 0.5 부피% 이하의 양으로 존재한다. 사용 가능한 계면활성제의 예는 예를 들어, 커크-오스머 콘사이스 화학기술 백과사전(Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons 발행, NY, 1985, 1142 내지 1144쪽) 및 맥커쳔의 세제와 유화제(McCutcheon's Detergents andEmulsifiers, 1981 북미판, MC 발행사, Glen Rock, N.J. 1981)에 개시된 음이온성, 비이온성, 양이온성 및 양성(amphoteric) 계면활성제를 포함하며, 상기 문헌 전체를 참고문헌으로 한다. 본 발명에 사용되는 바람직한 계면활성제는 알카라인 계면활성제 및 발테크社(Valtech Corporation, Pughtown, PA)의 VALTRON®SP2275 및 SP2220과 같은 VALTRON®계면활성제, 와코社(Wako Company)의 NCW601A를 포함한다.If the surfactant is preferably included in the copper oxidation solution, the surfactant is present in an amount of preferably about 1% by volume or less, more preferably about 0.5% by volume or less relative to the total volume of copper oxidation solution. Examples of surfactants that can be used are, for example, Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology, published by John Wiley & Sons, NY, 1985, pages 1142 to 1144 and detergents of McCarthy. And anionic, nonionic, cationic, and amphoteric surfactants disclosed in McCutcheon's Detergents and Emulsifiers, 1981 North American Edition, MC Publishing, Glen Rock, NJ 1981, the entirety of which is incorporated by reference. Preferred surfactants for use in the present invention include the alkaline NCW601A surfactant and to Tech社(Valtech Corporation, Pughtown, PA) VALTRON ® SP2275 and VALTRON ® surfactants, Wako社(Wako Company), such as the SP2220.
항부식제가 구리 산화 용액 내에 포함되는 것이 바람직할 경우, 항부식제는 구리 산화 용액 내에 상기 구리 산화 용액 총 중량에 대해 약 0.1 중량%에서 약 1.0 중량%의 양으로 존재한다. 사용 가능한 항부식제의 예는 벤조트리아졸과 같은 것을 포함한다.If the anticorrosive agent is preferably included in the copper oxidation solution, the anticorrosive agent is present in the copper oxidation solution in an amount of about 0.1% to about 1.0% by weight relative to the total weight of the copper oxidation solution. Examples of anticorrosive agents that can be used include such as benzotriazole.
전자부품은 웨이퍼에 걸쳐 균일한 산화구리층이 형성되고, 구리의 산화 및 산화구리의 용해로 인해 일부 입자의 제거가 일어나기에 충분한 접촉 시간동안 구리 산화 용액과 접촉되는 것이 바람직하다. 여기서 "접촉 시간"이란 전자부품이 가공액에 노출되는 시간을 의미한다. 예를 들면, 상기 접촉 시간은 용기를 가공액으로 채우거나 전자부품을 가공액에 담그는 동안 전자부품이 가공액에 노출되는 시간; 전자부품이 가공액에 잠겨있는 시간; 및 가공액 또는 전자부품이 용기로부터 제거되는 동안 전자부품이 가공액에 노출되는 시간을 포함한다.The electronic component is preferably in contact with the copper oxide solution for a sufficient contact time to form a uniform copper oxide layer over the wafer and to remove some particles due to oxidation of copper and dissolution of copper oxide. Here, "contact time" means the time for which the electronic component is exposed to the processing liquid. For example, the contact time may be a time when the electronic component is exposed to the processing liquid while the container is filled with the processing liquid or the electronic component is immersed in the processing liquid; Time the electronic component is immersed in the processing liquid; And the time for which the electronic component is exposed to the processing liquid while the processing liquid or the electronic component is removed from the container.
선택되는 실질적인 접촉 시간은 구리 산화 용액에 존재하는 산화제, 산화제의 농도 및 구리 산화 용액의 온도와 같은 인자에 의존한다. 그러나, 접촉 시간은 적어도 30초이고 10분 이하인 것이 바람직하다.The actual contact time chosen depends on factors such as the oxidant present in the copper oxidizing solution, the concentration of the oxidant and the temperature of the copper oxidizing solution. However, the contact time is preferably at least 30 seconds and 10 minutes or less.
접촉하는 동안 구리 산화 용액의 온도는 상기 구리 산화 용액 내에서 산화제의 분해가 방지되는 온도이다. 구리 산화 용액의 온도는 바람직하게는 60 ℃이하, 보다 바람직하게는 약 20 ℃에서 약 40 ℃이다.The temperature of the copper oxidizing solution during contact is the temperature at which decomposition of the oxidant is prevented in the copper oxidizing solution. The temperature of the copper oxidation solution is preferably 60 ° C. or less, more preferably from about 20 ° C. to about 40 ° C.
전자부품의 구리 산화 용액과의 접촉은 알려진 어떤 습가공 기법으로도 행해질 수 있고, 대부분 선택된 습가공 시스템에 의존한다. 예를 들면, 하나 이상의 전자부품이 구리 산화 용액이 담긴 조(bath)에 담가졌다가 건져질 수 있다. 대신에, 전자부품이 용기 내에 놓여있고, 구리 산화 용액을 용기에 부어 용기를 용액으로 채워 접촉하게 할 수도 있다. 접촉은 동적 조건(예를 들면, 전자부품이 담긴 용기에 용액을 연속적으로 가하는 조건), 정적 조건(예를 들면, 전자부품을 용액에 담그는 조건), 또는 양 조건의 혼합 조건(예를 들면, 일정 시간 동안 용기에 용액을 붓고, 그리고 나서 일정 시간 동안 용액에 전자부품을 담그는 조건) 하에서 행해질 수 있다. 전자부품을 접촉시키는 적절한 습가공 시스템은 이하 보다 상세히 서술한다.Contact with the copper oxidizing solution of the electronic component can be done by any known wet processing technique, and most depends on the selected wet processing system. For example, one or more electronic components may be immersed in a bath of copper oxidizing solution and then dried. Instead, the electronics may be placed in a container, and the copper oxide solution may be poured into the container to fill the container with the solution for contact. The contact may be a dynamic condition (e.g., a condition in which a solution is continuously added to a container containing an electronic component), a static condition (e.g., a condition in which an electronic component is immersed in a solution), or a mixed condition (e.g., Pouring the solution into the container for a period of time, and then immersing the electronic component in the solution for a period of time). Suitable wet processing systems for contacting electronic components are described in greater detail below.
전자부품을 구리 산화 용액에 접촉시킨 후에, 전자부품은 에칭 용액에 접촉된다. 에칭 용액은 산화된 구리를 에칭할 수 있는 에칭제를 포함한 모든 액체이다. 바람직하게는, 에칭 용액은 에칭 용액을 약 pH 5 이하로 유지시키는 하나 이상의 비산화산(non-oxidizing acid : 예를 들면, 구리를 산화시키지 않는 산)을 포함한다. 에칭 용액 내 존재하는 에칭제의 양은 에칭 용액의 pH를 바람직하게는 약 5 이하, 보다 바람직하게는 약 4 이하, 가장 바람직하게는 약 3 이하로 유지시키는 양이다. 본 발명에 사용 가능한 비산화산의 예는 염산; 황산; 플루오르화 수소산; 인산; 아세트산, 시트르산, 또는 타르타르산과 같은 유기산; 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 에칭제가 용해되거나 분산되어있는 액체로는 물이 바람직하나, 에틸렌글리콜, 프로필렌카보네이트, 또는 메탄올과 같은 유기용매, 또는 이들의 혼합물도 사용 가능하다.After contacting the electronic component with the copper oxidation solution, the electronic component is contacted with the etching solution. Etching solutions are all liquids, including etchant capable of etching oxidized copper. Preferably, the etch solution includes one or more non-oxidizing acids (eg, acids that do not oxidize copper) that maintain the etch solution at about pH 5 or below. The amount of etchant present in the etching solution is such that the pH of the etching solution is preferably maintained at about 5 or less, more preferably about 4 or less and most preferably about 3 or less. Examples of non-oxidizing acids usable in the present invention include hydrochloric acid; Sulfuric acid; Hydrofluoric acid; Phosphoric acid; Organic acids such as acetic acid, citric acid, or tartaric acid; Or mixtures thereof. As the liquid in which the etchant is dissolved or dispersed, water is preferable, but an organic solvent such as ethylene glycol, propylene carbonate, or methanol, or a mixture thereof may be used.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 에칭 용액은 플루오르화 수소산 용액이다. 플루오르화 수소산 용액은 플루오르화 수소산, 완충된(buffered) 플루오르화 수소산, 플루오르화 암모늄, 또는 용액 내에 플루오르화 수소산을 발생시키는 기타 물질, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 플루오르화 수소산은 플루오르화 수소산 용액 내에 H2O : HF의 부피비가 바람직하게는 약 5 : 1에서 약 1,000 : 1, 보다 바람직하게는 약 100 : 1에서 약 800 : 1, 가장 바람직하게는 약 200 : 1에서 약 600 : 1이 되는 양으로 존재한다.In a preferred embodiment of the invention, the etching solution is a hydrofluoric acid solution. The hydrofluoric acid solution may include hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, ammonium fluoride, or other materials that generate hydrofluoric acid in the solution, or mixtures thereof. Hydrofluoric acid has a volume ratio of H 2 O: HF in the hydrofluoric acid solution, preferably from about 5: 1 to about 1,000: 1, more preferably from about 100: 1 to about 800: 1, most preferably about 200 Present in an amount from 1 to about 600: 1.
본 발명에서, 에칭 용액은 느리고 제어된 에칭 속도(예를 들면, 바람직하게는 구리의 약 10 ㎚/분, 보다 바람직하게는 약 1 ㎚/분 이하)를 조장하는 조건에서 유지되는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다. 느리고 제어된 구리의 에칭 속도를 갖고, 그래서 전자부품의 세척에 필요한 최소량의 구리만 제거되는 것이 바람직하다. 구리 에칭 속도에 영향을 주는 인자는 에칭 용액 내의 에칭제의 농도, 에칭 용액의 pH, 에칭 용액 내의 용해되거나 분산된 산소 또는 기타 산화제의 양, 및 에칭 용액의 온도를 포함한다. 예를 들면, 구리의 에칭 속도는 에칭 용액 내의 에칭제, 용해되거나 분산된 산소, 및 기타 구리 산화제의 농도 감소, pH 증가, 및 용액의온도 감소에 의해 감소된다. 구리 에칭 속도에 영향을 주는 상기의 인자 중에서, 에칭 용액 내에 용해되거나 분산된 산소 또는 기타 구리 산화제의 양이 아마도 구리 에칭 속도에 가장 크게 영향을 준다. 이는 산소 또는 기타 구리 산화제가 구리와 반응하여 산화구리를 형성하고, 산화구리는 에칭 용액의 pH에서 쉽게 에칭되기 때문이다.In the present invention, it is preferred that the etching solution is maintained under conditions that promote a slow and controlled etching rate (eg, preferably about 10 nm / min of copper, more preferably about 1 nm / min or less). Found. It is desirable to have a slow and controlled etching rate of copper, so that only the minimum amount of copper needed to clean the electronics is removed. Factors affecting the copper etch rate include the concentration of the etchant in the etching solution, the pH of the etching solution, the amount of dissolved or dispersed oxygen or other oxidant in the etching solution, and the temperature of the etching solution. For example, the etch rate of copper is reduced by decreasing the concentration of etchant, dissolved or dispersed oxygen, and other copper oxidants in the etching solution, increasing the pH, and decreasing the temperature of the solution. Of the above factors affecting the copper etch rate, the amount of oxygen or other copper oxidant dissolved or dispersed in the etch solution most probably affects the copper etch rate. This is because oxygen or other copper oxidants react with copper to form copper oxide, which is easily etched at the pH of the etching solution.
에칭 용액 내에 용해되거나 분산된 산소는 에칭 용액 총 중량에 대해 바람직하게는 5,000 ppb 이하, 보다 바람직하게는 100 ppb 이하, 가장 바람직하게는 가능한 낮은 농도로 유지된다. 또한, 기타 구리 산화제(구리 산화 용액에 사용된 것과 같은 산화제 : 예를 들어, H2O2)는 바람직하게는 5,000 ppb 이하, 보다 바람직하게는 100 ppb 이하, 가장 바람직하게는 가능한 낮은 농도로 유지된다. 상기한 바와 같이, 용해되거나 분산된 산소 또는 기타 구리 산화제를 이렇게 낮은 수준으로 유지하면 구리의 에칭 속도는 감소되고, 결국 에칭이 제어된다.Oxygen dissolved or dispersed in the etching solution is preferably maintained at a concentration of preferably 5,000 ppb or less, more preferably 100 ppb or less and most preferably as low as possible relative to the total weight of the etching solution. In addition, other copper oxidants (oxidants such as those used in copper oxidizing solutions: for example H 2 O 2 ) are preferably maintained at 5,000 ppb or less, more preferably 100 ppb or less and most preferably at as low a concentration as possible. do. As noted above, keeping dissolved or dispersed oxygen or other copper oxidant at such low levels decreases the etch rate of copper and ultimately controls the etch.
상기한 바와 같이, 에칭 용액은 바람직하게는 5 이하의 pH, 보다 바람직하게는 4 이하의 pH, 가장 바람직하게는 3 이하의 pH로 유지된다. 상기한 범위 내로 pH를 유지하는 것을 돕기 위해, 에칭 용액 내에 에칭제 외에 완충제를 첨가할 수 있다. 완충제는 상기 범위의 pH를 유지하기에 충분한 양으로 첨가되는 것이 바람직하다. 완충제는 에칭 용액 내에 에칭 용액의 총중량에 대해 바람직하게는 약 0.01 중량%에서 약 5.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.05 중량%에서 약 0.5 중량%의 양으로 존재한다.As mentioned above, the etching solution is preferably maintained at a pH of 5 or less, more preferably a pH of 4 or less, and most preferably a pH of 3 or less. To help maintain the pH within the above ranges, a buffer may be added in addition to the etchant in the etching solution. The buffer is preferably added in an amount sufficient to maintain the pH in the above range. The buffer is present in the etching solution in an amount of preferably from about 0.01% to about 5.0%, more preferably from about 0.05% to about 0.5% by weight relative to the total weight of the etching solution.
본 발명의 바람직한 예에서, 에칭 용액은 플루오르화 수소산 및 염산을 포함한다. 염산은 pH를 낮추도록 돕고 표면의 제타 포텐셜(zeta potential)을 양(positive)으로 만들어 입자가 떨어지게 하므로 바람직하다. 염산은 에칭 용액 내에 플루오르화 수소산 1 부피부 당, H2O : HCl의 부피비가 바람직하게는 약 50 : 1에서 약 1,000 : 1, 보다 바람직하게는 약 500 : 1에서 약 500 : 10, 가장 바람직하게는 약 500 : 3에서 약 500 : 7로 존재한다.In a preferred embodiment of the invention, the etching solution comprises hydrofluoric acid and hydrochloric acid. Hydrochloric acid is desirable because it helps to lower the pH and positively elevate the zeta potential of the surface. The hydrochloric acid is preferably in a volume ratio of H 2 O: HCl per volume part of hydrofluoric acid in the etching solution, from about 50: 1 to about 1,000: 1, more preferably from about 500: 1 to about 500: 10. Preferably from about 500: 3 to about 500: 7.
에칭 용액은 습가공을 강화하기 위해 에칭제외에 추가로 기타 첨가제를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 용액은 또한 계면활성제, 항부식제, 또는 세척에 사용되는 습가공액에 일반적으로 첨가되는 기타 전통적 첨가제를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 이러한 기타 첨가제는 에칭 용액 내에 구리 산화 용액에 대해 전술한 바와 같은 양으로 존재한다.The etching solution may also include other additives in addition to the etchant to enhance wet processing. For example, the etching solution may also include surfactants, anticorrosive agents, or other traditional additives commonly added to wet processing solutions used for cleaning. Preferably, such other additives are present in the etching solution in an amount as described above for the copper oxide solution.
전자부품은 상기 전자부품이 구리 산화 용액과 접촉하는 동안 생성된 산화물을 제거하기에 충분한 접촉시간 동안 에칭 용액에 접촉되는 것이 바람직하다. 선택되는 실질적인 접촉 시간은 에칭 용액 내의 에칭제 및 용해되거나 분산된 산소의 농도, 에칭 용액의 pH와 온도 및 사용된 에칭제의 종류와 같은 인자에 의존한다. 그러나, 접촉 시간은 적어도 30초이고 2분 이하인 것이 바람직하다. 접촉하는 동안 에칭 용액의 온도는 에칭이 제어되고, 느린 에칭 속도(예를 들면, 약 10 ㎚/분 이하)에 도달되는 온도이다. 에칭 용액의 온도는 바람직하게는 50 ℃, 보다 바람직하게는 약 20 ℃에서 약 30 ℃이다.The electronic component is preferably in contact with the etching solution for a contact time sufficient to remove oxides generated while the electronic component is in contact with the copper oxidation solution. The actual contact time chosen depends on factors such as the concentration of etchant and dissolved or dispersed oxygen in the etching solution, the pH and temperature of the etching solution and the type of etchant used. However, the contact time is preferably at least 30 seconds and not more than 2 minutes. The temperature of the etching solution during contact is the temperature at which the etching is controlled and attains a slow etch rate (eg, about 10 nm / minute or less). The temperature of the etching solution is preferably 50 ° C, more preferably about 20 ° C to about 30 ° C.
전자부품의 에칭 용액과의 접촉은 전자부품의 구리 산화 용액과의 접촉에서 상기한 어떤 습가공 기법으로도 행해질 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 전자부품이 에칭 용액이 담긴 조(bath)에 담가졌다가 건져질 수 있다. 대신에, 전자부품이 용기 내에 놓여있고, 에칭 용액을 용기에 부어 용기를 용액으로 채워 접촉하게 할 수도 있다. 또한, 접촉은 동적 조건, 정적 조건, 또는 양 조건의 혼합 조건 하에서 행해질 수 있다.The contact with the etching solution of the electronic component may be performed by any of the above-described wet processing techniques in contact with the copper oxide solution of the electronic component. For example, one or more electronic components may be immersed in a bath containing etching solution and then dried. Alternatively, the electronic component may be placed in the container, and the etching solution may be poured into the container to fill the container with the solution for contact. Also, the contact can be done under dynamic conditions, static conditions, or mixed conditions of both conditions.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 용해되거나 분산된 산소의 농도를 최소화하기 위해, 전자부품의 에칭 용액과의 접촉은 상기 전자부품 및 에칭 용액이 공기와 같은 산소원로부터 고립된 환경에서 행해진다. 이러한 고립은 외부환경과 차단 가능한 시스템(이하 보다 상세히 서술됨) 또는 아르곤과 같은 비활성기체 또는 질소와 같은 안정한 기체로 덮인 시스템 내 습가공에 의해 행해질 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, in order to minimize the concentration of dissolved or dispersed oxygen, contact of the electronic component with the etching solution is performed in an environment in which the electronic component and the etching solution are isolated from an oxygen source such as air. This isolation can be done by wet processing in a system covered with an external environment and shieldable system (described in more detail below) or with a stable gas such as nitrogen or an inert gas such as argon.
또한, 구리는 에칭 용액으로 처리된 후 재 산화되기 쉬우므로, 전자부품이 에칭 용액과 접촉한 후 전자부품과 접촉한 모든 유체(예를 들면, 화학처리 또는 헹굼)는 용해되거나 분산된 산소 또는 기타 구리 산화제(예를 들면, 구리 산화 용액에 사용된 산화제)를 낮은 수준으로 포함하여야 한다. 이러한 유체는 상기 유체의 총중량에 대해 바람직하게는 약 500 ppb 이하, 보다 바람직하게는 50 ppb 이하, 가장 바람직하게는 가능한 낮은 수준의 용해되거나 분산된 산소를 포함한다. 이러한 유체는 바람직하게는 약 500 ppb 이하, 보다 바람직하게는 50 ppb 이하의 기타 구리 산화제를 포함하고, 가장 바람직하게는 포함하지 않는다. 이러한 유체 내에 낮은 수준의 용해되거나 분산된 산소 및 기타 구리 산화제를 포함함으로써 에칭 용액으로 처리한 후 전자부품 표면이 재 산화될 위험은 현저하게 감소된다.In addition, copper is susceptible to reoxidation after being treated with an etching solution, so that any fluid (eg, chemical treatment or rinsing) that contacts the electronic component after it has been in contact with the etching solution is dissolved or dispersed in oxygen or other. Copper oxidants (eg oxidants used in copper oxidizing solutions) should be included at low levels. Such fluids preferably contain about 500 ppb or less, more preferably 50 ppb or less, and most preferably, low levels of dissolved or dispersed oxygen relative to the total weight of the fluid. Such fluids preferably comprise other copper oxidants of about 500 ppb or less, more preferably 50 ppb or less, most preferably no. By including low levels of dissolved or dispersed oxygen and other copper oxidants in such fluids, the risk of reoxidizing the surface of the electronic component after treatment with the etching solution is significantly reduced.
전자부품을 구리 산화 용액 및 에칭 용액과 접촉시키는 것 외에, 바람직한 결과를 얻기 위해 전자부품을 수 개의 기타 화학 처리유체(예를 들면, 기체, 액체, 증기 또는 이들의 혼합)와 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 전자부품은 에칭에 사용되는 화학 처리 유체(이하 에칭 유체라 함), 산화층을 생성시키는 화학 처리 유체(이하 산화물 생성 유체라 함), 포토레지스트를 제거하는 화학 처리 유체(이하 포토레지스트 제거 유체라 함), 세척을 강화시키는 화학 처리 유체(이하 세척 유체라 함), 또는 이들의 혼합물과 접촉될 수 있다. 전자부품은 또한 습가공법 중 어떤 시점에서든 헹굼 유체로 헹궈질 수 있다. 화학 처리 유체 및 헹굼 유체는 액체인 것이 바람직하다.In addition to contacting the electronics with copper oxidizing and etching solutions, the electronics can be contacted with several other chemical treatment fluids (eg, gas, liquid, vapor or mixtures thereof) to achieve the desired results. For example, an electronic component may include a chemical processing fluid (hereinafter referred to as an etching fluid) used for etching, a chemical processing fluid (hereinafter referred to as an oxide generating fluid) to form an oxide layer, and a chemical processing fluid to remove a photoresist (hereinafter referred to as a photoresist). Contact fluid), chemical treatment fluid to enhance cleaning (hereinafter referred to as cleaning fluid), or mixtures thereof. Electronic components may also be rinsed with rinsing fluid at any point during the wet process. The chemical treatment fluid and the rinse fluid are preferably liquid.
여러 종류의 가공 유체가 습가공 중에 사용될 수 있음은 당업계의 기술자에게 자명하다. 습가공 중에 사용 가능한 기타 가공 유체의 예는 박막 가공(Thin Film Process, John L. Vosser 등 편집, Academic Press 발행, NY 1978, 401-496쪽) 중 베르너 컨(Werner Kern) 등의 "화학적 에칭" 내에 개시되어 있으며, 상기 내용 전체를 참고문헌으로 한다.It will be apparent to those skilled in the art that various types of processing fluids can be used during wet processing. Examples of other processing fluids that can be used during wet processing are “chemical etching” of Werner Kern, among thin film processes (edited by Thinner Film Process, edited by John L. Vosser et al., Published by Academic Press, NY 1978, pp. 401-496). The contents of the above are incorporated by reference in their entirety.
전자부품을 화학처리 유체에 접촉시키는 것 외에, 상기 전자부품은 또한 헹굼용 유체와 접촉될 수 있다. 상기한 바와 같이, 헹굼용 유체는 전자부품 및/또는 용기로부터 잔여 화학처리 유체, 반응 부산물, 및/또는 화학처리 단계에 의해 떨어져 나오거나 느슨해진 입자나 기타 오염물을 제거하기 위해 사용된다. 행굼용 유체는 떨어져 나온 입자나 오염물이 전자부품 또는 용기에 재부착되는 것을 방지하기위해 사용될 수도 있다.In addition to contacting the electronics with the chemical treatment fluid, the electronics may also be in contact with the rinsing fluid. As noted above, rinsing fluids are used to remove residual chemical treatment fluids, reaction by-products, and / or loose particles or other contaminants that have come out of the electronic components and / or vessels by chemical treatment steps. Rinse fluid may also be used to prevent particles or contaminants from reattaching to electronic components or containers.
상기한 효과를 달성하기에 효과적인 어떠한 행굼용 유체도 선택 가능하다. 헹굼용 유체를 선택하는 데 있어서, 헹궈질 전자부품의 표면성질, 화학처리 유체 내에 용해된 오염물의 성질, 및 헹궈질 화학처리 유체의 성질과 같은 인자가 고려되어져야 한다. 또한, 바람직한 헹굼용 유체는 유체와의 접촉 중에 생기는 물질과 상용적(즉, 상대적으로 비반응적)이어야 한다. 사용 가능한 헹굼용 유체는 예를 들어, 물, 유기 용매, 용기 용매 혼합물, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 유기 용매는 C1에서 C10인 알코올, 바람직하게는 C1에서 C6의 알코올과 같은 이하 개시될 건조액으로 사용되는 유기 화합물을 포함한다. 바람직한 헹굼용 유체는 액체이고, 낮은 수준의 산소(예를 들어, 바람직하게는 5,000 ppb 이하, 보다 바람직하게는 500 ppb 이하, 가장 바람직하게는 100 ppb 이하)를 포함한다. 가장 바람직한 구체예에서 헹굼용 유체는 탈이온수(deionized water)이다.Any rinse fluid that is effective to achieve the above effects can be selected. In selecting a rinse fluid, factors such as the surface properties of the electronic component to be rinsed, the nature of the contaminants dissolved in the chemical treatment fluid, and the nature of the chemical treatment fluid to be rinsed should be considered. In addition, the preferred rinsing fluid should be compatible (ie relatively non-reactive) with the materials that occur during contact with the fluid. Usable rinse fluids include, for example, water, organic solvents, vessel solvent mixtures, or mixtures thereof. Preferred organic solvents include organic compounds used as drying liquids to be described below, such as C 1 to C 10 alcohols, preferably C 1 to C 6 alcohols. Preferred rinse fluids are liquids and contain low levels of oxygen (eg, preferably up to 5,000 ppb, more preferably up to 500 ppb, most preferably up to 100 ppb). In the most preferred embodiment the rinsing fluid is deionized water.
헹굼용 유체는 또한 헹굼을 강화하기 위해 낮은 수준의 화학적 반응제를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 계면활성제, 및/또는 항부식제가 헹굼용 유체에 사용될 수 있다. 헹굼용 유체 내의 이런 첨가제의 농도는 매우 낮다. 예를 들어, 농도는 헹굼용 유체 총중량에 대해 바람직하게는 약 1,000 중량 ppm 이하, 보다 바람직하게는 100 중량 ppm 이하이다.The rinsing fluid may also optionally include low levels of chemical reagents to enhance rinsing. For example, surfactants and / or anticorrosive agents can be used in the rinsing fluid. The concentration of such additives in the rinsing fluid is very low. For example, the concentration is preferably about 1,000 ppm by weight or less, more preferably 100 ppm by weight or less relative to the total weight of the rinsing fluid.
당분야의 기술자에게 있어서 화학처리 유체의 선택 및 화학처리 유체와 헹굼용 유체의 순서가 희망 습가공 결과에 의존함은 자명하다. 예를 들어, 전자부품은하나 이상의 화학처리 단계 전에 또는 후에 헹굼용 유체와 접촉될 수 있다. 대신, 어떤 습가공법에 있어서는 두 화학처리 단계 사이에 전자부품이 헹굼용 유체와 접촉하지 않고(즉, 중간 헹굼 없이), 한 화학처리 단계에 바로 다음 화학처리 단계가 이어지도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 중간 헹굼 없는 연속 습공정은 예를 들어, 미국특허출원 제08/684,543호(1996년 7월 19일 출원)에 개시되어 있으며, 상기 출원 명세서 전체를 참고문헌으로 한다.It is apparent to those skilled in the art that the choice of chemical treatment fluid and the order of the chemical treatment fluid and the rinsing fluid depend on the desired wet processing results. For example, the electronic component may be contacted with a rinsing fluid before or after one or more chemical treatment steps. Instead, it may be desirable in some wet processes that the electronic component does not come into contact with the rinse fluid between the two chemical treatment steps (ie, without intermediate rinsing), and that the next chemical treatment step is followed by one chemical treatment step. . Such intermediate rinse-free continuous wet processes are disclosed, for example, in US patent application Ser. No. 08 / 684,543, filed Jul. 19, 1996, which is incorporated by reference in its entirety.
또한, 본 발명의 한 구체예에서처럼, 전자부품을 구리 산화 용액에 접촉시키기 전에 전자부품을 탈이온수와 같은 헹굼용 유체에 접촉시켜 전자부품의 표면을 젖게 하는 것이 바람직하다. 이러한 습가공 단계에 있어서, 헹굼용 유체는 바람직하게는 약 20 ℃에서 약 60 ℃, 보다 바람직하게는 약 20 ℃에서 약 40 ℃의 온도이다. 또한, 바람직하게는 구리 산화 용액에 대해 전술한 수준으로 이러한 헹굼용 유체에 계면활성제를 첨가하는 것도 바람직하다.In addition, as in one embodiment of the present invention, it is preferable to wet the surface of the electronic component by contacting the electronic component with a rinsing fluid such as deionized water before contacting the electronic component with the copper oxidation solution. In this wet processing step, the rinse fluid is preferably at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C, more preferably about 20 ° C to about 40 ° C. It is also desirable to add a surfactant to this rinse fluid, preferably at the level described above for the copper oxidizing solution.
본 발명의 다른 구체예에서, 전자부품을 구리 산화 용액에 접촉시킨 후, 전자부품을 에칭 용액에 접촉시키기 전에 전자부품을 헹굼용 유체에 접촉시킨다. 헹굼용 유체는 바람직하게는 약 20 ℃에서 약 60 ℃ 온도인 탈이온수이다. 헹굼용 유체는 또한 상기한 바와 같이 낮은 수준의 산소를 포함하는 것이 바람직하다. 전자부품은 잔여 화학물질, 반응 부산물, 및/또는 구리 산화 용액 처리에 의해 떨어져 나온 입자나 기타 오염물을 제거하기에 충분한 접촉시간 동안 헹굼용 유체와 접촉되는 것이 바람직하다. 그러나, 두 화학처리 단계 사이에 중간 헹굼 없이, 전자부품을 구리 산화 용액에 접촉시키고 바로 상기 전자부품을 에칭 용액에 접촉시키는 것도 또한 가능하다.In another embodiment of the present invention, after contacting the electronic component with the copper oxidation solution, the electronic component is contacted with a rinsing fluid before the electronic component is contacted with the etching solution. The rinse fluid is preferably deionized water, which is at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C. The rinsing fluid also preferably contains low levels of oxygen as described above. The electronic components are preferably in contact with the rinsing fluid for a sufficient contact time to remove residual chemicals, reaction by-products, and / or particles or other contaminants that have been removed by the copper oxidation solution treatment. However, it is also possible to contact an electronic component with a copper oxidizing solution and directly contact the electronic component with an etching solution, without an intermediate rinse between the two chemical treatment steps.
본 발명에 있어서, 전자부품을 에칭 용액에 접촉시킨 후, 상기 전자부품을 약 20 ℃에서 약 60 ℃ 온도인 탈이온수 헹굼 유체에 접촉시키는 것이 바람직하다. 이러한 헹굼 단계는 전자부품을 에칭 용액에 접촉시킨 후, 용기 또는 전자부품의 표면에 남은 잔여 화학물질, 반응 부산물, 및 떨어져 나온 입자나 기타 오염물을 제거하기 위해 행해지는 것이 바람직하다. 이 단계에 있어서, 헹굼용 유체는 구리의 재산화 위험을 최소화하기 위해 낮은 수준의 용해되거나 분산된 산소(상기한 바와 같이)를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, after contacting the electronic component with the etching solution, it is preferable to contact the electronic component with a deionized water rinse fluid at a temperature of about 20 ° C to about 60 ° C. This rinsing step is preferably performed after contacting the electronic component with the etching solution to remove residual chemicals, reaction by-products, and particles or other contaminants remaining on the surface of the container or electronic component. In this step, the rinse fluid preferably contains low levels of dissolved or dispersed oxygen (as described above) to minimize the risk of reoxidation of copper.
상기한 바와 같이, 본 발명에 사용되는 가공액에 계면활성제를 첨가하는 것이 바람직할 수도 있다. 가공액(구리 산화 용액, 에칭 용액 또는 헹굼액 포함)에 하나 이상의 계면활성제가 존재하는 것은 전자부품이 기체-액체 경계에 노출되는 경우에 특히 바람직하다. 예를 들어, 전자부품을 가공액에 담그고 꺼내는 동안 전자부품은 기체-액체 경계면에 노출될 수 있다. 전자부품은 또한 용기를 가공액으로 채우는 동안에 기체-액체 경계면에 노출될 수 있다. 여러 방법으로 입자의 부착 또는 흡착을 감소시키는데 있어서 계면활성제의 도움은 알려져 있다. 예를 들어, 계면활성제는 기체-액체 경계면에서 액체 내(즉, 액체면)에 모이고, 그로 인해 액체면에서 입자를 내보낸다. 액체면에 입자의 양이 최소화되면서 액체면에서 입자가 전자부품과 접촉할 가능성은 감소한다. 또한, 계면활성제는 더 이상의 입자 흡착을 방지하는 전자화학적 장벽을 제공한다. 예를 들어, 계면활성제는 액체면, 고체면 또는 기타면에 모여, 입자 및 전자부품을 포함하는 전체적 에너지를 낮추도록 돕는다. 전자부품 및 입자가 전면적으로 계면활성제에 둘러싸이기 때문에, 입자/계면활성제 및 반도체 기질/계면활성제의 전체적 전하(charge)는 대략적으로 계면활성제의 전하이다. 입자 및 반도체 기질이 계면활성제와 동일한 전하를 띄므로 반대 전하가 존재하는 것처럼 서로 끌리지 않고, 따라서 액체에 담겨있는 동안 추가적인 입자의 부착이 방지된다. 계면활성제의 선택은 습가공 단계에 의존한다. 예를 들면, 계면활성제의 pH는 화학처리 용액의 pH와 상용되어야 한다(즉, 구리 산화 용액과 함께 알카라인 계면활성제가 사용되는 것이 바람직하고, 에칭 용액과 함께 산성의 비산화 계면활성제가 사용되는 것이 바람직하다).As mentioned above, it may be desirable to add surfactant to the processing liquid used in the present invention. The presence of one or more surfactants in the processing liquid (including copper oxidizing solution, etching solution or rinsing liquid) is particularly preferred when the electronic component is exposed to the gas-liquid boundary. For example, the electronic component may be exposed to the gas-liquid interface while the electronic component is immersed in the processing liquid and taken out. Electronic components may also be exposed to the gas-liquid interface while the container is filled with the processing liquid. The use of surfactants in reducing the adhesion or adsorption of particles in a number of ways is known. For example, the surfactant collects in the liquid (ie, the liquid side) at the gas-liquid interface, thereby sending out particles at the liquid side. Minimizing the amount of particles on the liquid side reduces the likelihood that the particles will come into contact with electronic components on the liquid side. In addition, surfactants provide an electrochemical barrier that prevents further particle adsorption. For example, surfactants gather on the liquid, solid or other side to help lower the overall energy, including particles and electronic components. Since the electronic components and particles are entirely surrounded by the surfactant, the overall charge of the particles / surfactant and semiconductor substrate / surfactant is approximately the charge of the surfactant. Since the particles and the semiconductor substrate have the same charge as the surfactant, they are not attracted to each other as if the opposite charge is present, thus preventing the attachment of additional particles while contained in the liquid. The choice of surfactant depends on the wet processing step. For example, the pH of the surfactant should be compatible with the pH of the chemical treatment solution (i.e., alkaline surfactants are preferably used with the copper oxidation solution, and acidic non-oxidizing surfactants are used with the etching solution). desirable).
본 발명의 가장 바람직한 구체예에서, 전자부품은 약 25 ℃의 온도를 갖는 SC1, 구리 산화 용액과 약 3분 이하의 접촉 시간동안 접촉된다. SC1 용액은 물, 수산화 암모늄, 및 과산화수소를 각각 약 100 : 1 : 1의 부피비로 포함하고, 계면활성제를 구리 산화 용액 총부피에 대해 1 부피% 이하의 양으로 포함하는 것이 바람직하다. 전자부품은 그 후 약 25 ℃의 온도에서 약 5분간의 접촉 시간동안 탈이온수로 헹궈지는 것이 바람직하다. 헹궈진 후에, 전자부품은 약 25 ℃ 온도인 플루오르화 수소산 용액과 약 2분 이하의 접촉 시간동안 접촉되는 것이 바람직하다. 플루오르화 수소산 용액은 물, 플루오르화 수소산, 및 염산을 각각 약 500 : 1 : 5의 부피비로 포함하는 것이 바람직하다. 전자부품은 온도가 약 25 ℃인 탈이온수로 약 5분간 다시 헹궈지고, 그리고 나서 45 ℃의 온도에서 약 1분 동안 이소프로판올로 건조된다.In the most preferred embodiment of the invention, the electronic component is contacted with SC1, a copper oxide solution having a temperature of about 25 ° C. for a contact time of up to about 3 minutes. The SC1 solution preferably comprises water, ammonium hydroxide, and hydrogen peroxide in a volume ratio of about 100: 1: 1, and the surfactant in an amount of 1% by volume or less based on the total volume of copper oxidation solution. The electronic component is then preferably rinsed with deionized water for a contact time of about 5 minutes at a temperature of about 25 ° C. After being rinsed, the electronic component is preferably in contact with the hydrofluoric acid solution at a temperature of about 25 ° C. for a contact time of about 2 minutes or less. The hydrofluoric acid solution preferably comprises water, hydrofluoric acid, and hydrochloric acid in a volume ratio of about 500: 1: 1. The electronic components are rinsed again with deionized water at a temperature of about 25 ° C. for about 5 minutes and then dried with isopropanol at about 45 ° C. for about 1 minute.
본 발명의 또 다른 바람직한 구체예에서, 습가공은 구리 산화 용액이 물과과산화수소를 각각 약 100 : 1의 부피비로 포함하는 것을 제외하고는 상기한 가장 바람직한 구체예에 따라 행해진다. 구리 산화 용액은 또한 계면활성제를 상기한 수준으로 포함하고, 수산화 암모늄은 포함하지 않는 것이 바람직하다.In another preferred embodiment of the invention, the wet processing is carried out according to the most preferred embodiment described above, except that the copper oxidation solution comprises water and hydrogen peroxide in a volume ratio of about 100: 1 each. The copper oxidation solution also preferably contains a surfactant at the above-mentioned level and preferably no ammonium hydroxide.
본 발명의 방법에 따라 전자부품이 습가공될 수 있는 방법은 여러 종류가 있다. 예를 들어, 전자부품이 가공액과 접촉하는 동안 세척을 강화하기 위해, 습가공은 소닉 에너지(sonic energy : 메가소닉 에너지 범위와 같은, 예를 들어, 약 500 kH에서 약 1 MHz)를 사용하여 행해질 수 있다. 또한, 방법은 예를 들어, 미국특허 제5,383,484호; 미국출원 제08/684,543호(1996년 7월 19일 출원); 제09/209,101호(1998년 12월 10일 출원); 및 제09/253,157호(1999년 2월 19일 출원); 및 미국 가출원 제60/087,758호(1998년 6월 2일 출원); 및 제60/111,350호(1998년 12월 8일 출원)에 개시된 습가공 기술을 포함할 수 있고, 상기 출원 명세서 전체를 참고문헌으로 한다.According to the method of the present invention, there are several kinds of methods in which the electronic component may be wet processed. For example, in order to enhance cleaning while the electronics are in contact with the processing liquid, wet machining uses sonic energy, such as the megasonic energy range, for example from about 500 kH to about 1 MHz. Can be done. In addition, the method is described, for example, in US Pat. US Application 08 / 684,543, filed Jul. 19, 1996; 09 / 209,101, filed December 10, 1998; And 09 / 253,157 filed February 19, 1999; And US Provisional Application No. 60 / 087,758, filed June 2, 1998; And wet processing techniques disclosed in US Pat. No. 60 / 111,350, filed Dec. 8, 1998, which is incorporated by reference in its entirety.
본 발명의 방법은 예를 들어, 복수조 시스템(예를 들면, 습가공대(wet bench)) 및 단일용기 시스템(외계에 개방되거나 차단된)을 포함하는 습가공 장치 내에서 일반적으로 행해질 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼 세척 공정 편람(Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology, Werner Kern 편집, Noyes Publication Parkridge 발행, 뉴저지 1993) 내의 제1장: 반도체 웨이퍼 오염 및 세척 기술의 개요 및 전개(Werner Kern) 및 제3장: 수성 세척 공정(Don C. Burkman, Donald Deal, Donald C. Grant, 및 Charlie A. Peterson), 및 초청정 기술 편람(Ultraclean Technology Handbook, 제1권, Tadahiro Ohmi 편집, MarcelDekker 발행) 내의 습에칭 세척(Wet Etch Cleaning, Hiroyuki Horiki 및 Takao Nakazawa)이 있고, 상기 문헌 전체를 참고문헌으로 한다.The method of the present invention may be generally carried out in a wet processing apparatus, including, for example, a multi-tank system (eg wet bench) and a single vessel system (open or closed to the outside). For example, Chapter 1: Overview and Development of Semiconductor Wafer Contamination and Cleaning Technologies (Werner Kern) and Article in the Handbook of Semiconductor Wafer Cleaning Technology, edited by Werner Kern, published by Noyes Publication Parkridge, New Jersey, 1993. Chapter 3: Wetness in the aqueous cleaning process (Don C. Burkman, Donald Deal, Donald C. Grant, and Charlie A. Peterson), and the Ultraclean Technology Handbook, Volume 1, edited by Tadahiro Ohmi, published by MarcelDekker. Etchant cleaning (Het Etch Cleaning, Hiroyuki Horiki and Takao Nakazawa), which are incorporated by reference in their entirety.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 전자부품은 단일 용기 시스템 내에 수용된다. 단일 용기 시스템은 미국특허 제4,778,532호, 제4,917,123호, 제4,911,761호, 제4,795,497호, 제4,899,767호, 제4,984,597호, 제4,633,893호, 제4,917,123호, 제4,738,272호, 제4,577,650호, 제5,571,337호 및 제5,569,330호에 개시된 것과 같은 것을 사용하는 것이 바람직하고, 상기 출원 명세서 전체를 참고문헌으로 한다. 바람직하게는, 상업적으로 유용한 단일 용기 시스템은 CFM 테크날리지社의 Full-Flow™ 용기, 스테그(Steag)社의 Poseidon, 및 다이니폰 스크린(Dainippon Screen)社의 FL820L이다. 이러한 시스템은 산소 수준이 보다 쉽게 제어될 수 있기 때문에 바람직하다.In a preferred embodiment of the invention, the electronic component is housed in a single container system. Single vessel systems include U.S. Pat. Preference is given to using such as those disclosed in US Pat. No. 5,569,330, which is incorporated by reference in its entirety. Preferably, commercially available single vessel systems are CFM Technology's Full-Flow ™ vessels, Steeg's Poseidon, and Dainippon Screen's FL820L. Such a system is desirable because oxygen levels can be more easily controlled.
본 발명의 가장 바람직한 구체예에서, 전자부품이 산소에 노출되는 것을 감소시켜, 전자부품의 표면이 세척된 후에 재 산화되는 위험을 최소화하기 위해, 전자부품은 차단가능한 습가공 시스템 내에서 습가공된다. 상기 차단가능한 습가공 시스템은 또한 다른 가공 유체를 다양한 순서로 받을 수 있는 것이 바람직하다. 가공 유체를 용기에 운반하는 바람직한 방법은 한가지 유체를 다른 유체로 직접 치환(direct displacement)하는 것이다. CFM 테크날리지社의 Full-Flow™ 습가공 시스템은 직접 치환에 의한 유체 운반이 가능한 시스템의 예이다.In the most preferred embodiment of the present invention, the electronic component is wet-processed in a blockable wet processing system to reduce the exposure of the electronic component to oxygen, thereby minimizing the risk of reoxidation after the surface of the electronic component is cleaned. . The breakable wet processing system also preferably receives other processing fluids in various orders. A preferred method of conveying the processing fluid to the vessel is to direct displacement of one fluid with another fluid. CFM Technology's Full-Flow ™ Wet Processing System is an example of a system capable of fluid transfer by direct displacement.
단일의 차단 가능한 용기를 사용하는 본 발명의 바람직한 방법에서, 하나 이산의 전자부품은 가공 용기에 놓여 외부 환경과 차단된다. 전자부품을 구리 산화용액에 접촉시키기 전에, 전자부품은 선택적으로 헹굼용 유체 또는 전자부품의 전처리를 위한 기타 바람직한 가공 유체와 접촉될 수 있다. 이러한 접촉은 유체를 가공 용기에 부어 상기 가공 용기를 유체로 가득 채워 이루어질 수 있고, 이로써 공기로부터의 기체나 전 단계의 잔여 유체는 용기 내에 많이 남지 않는다. 유체는 일단 용기를 유체로 채우고도 용기로 계속 부어질 수도 있고, 또는 바람직한 시간동안 전자부품을 담그도록 유체의 흐름이 멈춰질 수도 있다. 이러한 전처리 단계 후에, 현재 용기 내에 담긴 유체는 용기로부터 제거되고, 전자부품을 구리 산화 용액과 접촉시키기 위해 구리 산화 용액이 용기로 부어진다. 구리 산화 용액과 접촉 후, 전자부품은 선택적으로 헹궈질 수 있고, 그리고 나서 플루오르화 수소산 함유 용액과 같은 에칭 용액에 접촉된다. 에칭 용액과 접촉 후, 전자부품은 선택적으로 헹궈지거나 기타 바람직한 방법으로 처리될 수 있다.In a preferred method of the invention using a single barrier container, one discrete electronic component is placed in a processing vessel and isolated from the external environment. Before contacting the electronic component with the copper oxide solution, the electronic component may optionally be contacted with a rinsing fluid or other desired processing fluid for pretreatment of the electronic component. This contact can be achieved by pouring the fluid into the processing vessel and filling the processing vessel with fluid, so that no gas from the air or residual fluid of the previous stage remains in the vessel. The fluid may continue to be poured into the container once the container is filled with the fluid, or the flow of fluid may be stopped to soak the electronic components for a desired time. After this pretreatment step, the fluid currently contained in the vessel is removed from the vessel and the copper oxide solution is poured into the vessel to bring the electronic components into contact with the copper oxide solution. After contact with the copper oxidizing solution, the electronics can be selectively rinsed and then contacted with an etching solution such as a hydrofluoric acid containing solution. After contact with the etching solution, the electronics can be optionally rinsed or otherwise treated.
차단 가능한 단일 용기 내에서 한 가공 유체를 다른 가공 유체로 제거하는 것은 여러 방법으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 가공 용기 내의 가공 유체가 완전히 제거(즉, 배수)될 수 있고, 그리고 나서 배수 도중 또는 후에 용기에 다음 가공 유체가 가해 질 수 있다. 또 다른 구체예에서, 용기 내의 가공 유체는 예를 들어, 미국특허 제4,778,532호에 개시된 것처럼 다음의 바람직한 가공 유체로 바로 교체될 수 있다.Removal of one processing fluid into another processing fluid in a single blockable vessel can be done in a number of ways. For example, the processing fluid in the processing vessel may be completely removed (ie drained) and then the next processing fluid may be added to the vessel during or after draining. In another embodiment, the processing fluid in the vessel can be replaced directly with the following preferred processing fluid, for example as disclosed in US Pat. No. 4,778,532.
화학 처리 또는 헹굼용 유체로 습가공한 후에, 전자부품은 건조되는 것이 바람직하다. "건조"는 바람직하게는 전자부품이 액적(liquid droplet)으로부터 실질적으로 벗어나게 되는 것을 의미한다. 건조하는 동안 액적을 제거함으로써, 액적이기화되었을 때 액적 내에 존재하는 불순물이 반도체 기질의 표면에 남지 않는다. 이러한 불순물은 반도체 기질의 표면에 바람직하지 않은 흔적(예를 들어, 물흔적) 또는 기타 잔여물을 남긴다. 그러나, 건조는 예를 들어, 건조 유체 스트림(stream)의 도움으로 또는 당분야의 기술자에게 알려진 기타의 방법으로 단순히 처리 또는 헹굼용 유체를 제거하는 것을 포함하는 것으로 생각될 수도 있다.After wet processing with a fluid for chemical treatment or rinsing, the electronic component is preferably dried. "Dry" preferably means that the electronic component is substantially out of the liquid droplets. By removing the droplets during drying, impurities present in the droplets when the droplets are vaporized do not remain on the surface of the semiconductor substrate. These impurities leave undesirable traces (eg water droplets) or other residue on the surface of the semiconductor substrate. However, drying may be considered to include simply removing the fluid for treatment or rinsing, for example, with the aid of a drying fluid stream or by other methods known to those skilled in the art.
어떤 건조 방법이나 시스템도 사용 가능하다. 바람직한 건조법은 예를 들어, 증발, 스핀-린서-건조기(spin-rinser-dryer) 내의 원심력, 화학 또는 스팀 건조, 또는 이들의 조합을 포함한다.Any drying method or system can be used. Preferred drying methods include, for example, evaporation, centrifugal force in a spin-rinser-dryer, chemical or steam drying, or a combination thereof.
바람직한 건조법은 전자부품이 건조되기 전에 접촉한 최후의 가공액을 직접 교체하는 건조 유체 스트림(이하 "직접 교체 건조" : "direct displace drying"라 함)을 사용한다. 직접 교체 건조를 위한 적당한 방법 및 시스템은 예를 들어, 미국특허 제4,778,532호, 제4,795,497호, 제4,911,761호, 제4,984,597호, 제5,571,337호, 및 제5,569,330호에 개시되어 있다. 사용 가능한 다른 직접 교체 건조기는 스테그(Steag) 다이니폰(Dainippon), 일드엎(YieldUp)과 같은 제조사로부터 공급된 마란고니형(Marangoni type) 건조기를 포함한다. 가장 바람직하게는, 미국특허 제4,911,761호의 시스템 및 방법이 전자부품의 건조를 위해 사용된다.The preferred drying method uses a drying fluid stream (hereinafter referred to as "direct displace drying") that directly replaces the last processing liquid that is contacted before the electronics are dried. Suitable methods and systems for direct replacement drying are described, for example, in US Pat. Nos. 4,778,532, 4,795,497, 4,911,761, 4,984,597, 5,571,337, and 5,569,330. Other direct replacement dryers available include Marangoni type dryers supplied by manufacturers such as Steg Dainippon, YieldUp. Most preferably, the systems and methods of US Pat. No. 4,911,761 are used for drying electronic components.
건조 유체 스트림은 부분적 또는 완전히 기화된 건조 용액으로부터 만들어지는 것이 바람직하다. 건조 유체 스트림은 예를 들어, 과열된 증기 및 액체의 혼합물, 포화된 증기 또는 증기 및 미량의 기체의 혼합물이 있다.The dry fluid stream is preferably made from a partially or fully vaporized dry solution. The dry fluid stream is, for example, a mixture of superheated steam and liquid, saturated steam or a mixture of steam and traces of gas.
건조 유체 스트림을 제조하기 위해 선택된 건조 용액은 용기 내에서 최후 가공 유체와 혼합 가능하고 전자부품의 표면과 비반응하는 것이 바람직하다. 건조 용액은 또한 건조를 촉진하기 위해 비교적 낮은 끓는점을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 건조 용액은 대기압 하에서 약 140 ℃ 이하의 끓는점을 갖는 유기 화합물로부터 선택되는 것이 바람직하다. 사용 가능한 건조 용액의 예는 스팀, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, 또는 tert-아밀 알코올과 같은 알코올, 아세톤, 아세토니트릴, 헥사플루오로아세톤, 니트로메탄, 아세트산, 프로피온산, 에틸렌 글리콜 모노-메틸 에테르, 다이플루오로에탄, 에틸 아세테이트, 이소프로필 아세테이트, 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로에탄, 1,2-다이클로로에탄, 트리클로로에탄, 퍼플루오로-2-부틸테트라하이드로퓨란, 퍼플루오로-1,4-디메틸사이클로헥산 또는 이들의 혼합물이다. 바람직하게는, 건조 용액은 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 1-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, tert-아밀 알코올, 펜탄올, 헥산올 또는 이들의 혼합물과 같은 C1에서 C6의 알코올이다.The dry solution selected for producing the dry fluid stream is preferably incompatible with the final processing fluid in the vessel and non-reacts with the surface of the electronic component. The drying solution also preferably has a relatively low boiling point to promote drying. For example, the dry solution is preferably selected from organic compounds having a boiling point of about 140 ° C. or less under atmospheric pressure. Examples of dry solutions that can be used include alcohols such as steam, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, or tert-amyl alcohol, acetone, acetonitrile, hexafluoroacetone, Nitromethane, acetic acid, propionic acid, ethylene glycol mono-methyl ether, difluoroethane, ethyl acetate, isopropyl acetate, 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane, 1,2- Dichloroethane, trichloroethane, perfluoro-2-butyltetrahydrofuran, perfluoro-1,4-dimethylcyclohexane or mixtures thereof. Preferably, the dry solution is for example C such as methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, n-butanol, sec-butanol, tert-butanol, tert-amyl alcohol, pentanol, hexanol or mixtures thereof 1 to C 6 alcohol.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 건조 용액은 건조 전에 즉시 가공 용기 내에 존재하는 가공액과 혼합되고, 가공액과 최소-비등의 아제오트로프(minimum-boiling azeotrope)를 생성하는 것이 선택된다. 물은 화학처리 또는 헹굼용 유체에 가장 편리하고 일반적으로 사용되는 용매이므로, 물과 최소-비등의 아제오트로프를 생성하는 건조 용액이 특히 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the drying solution is mixed with the processing liquid present in the processing vessel immediately prior to drying and it is selected to produce a minimum-boiling minimum-boiling azeotrope with the processing liquid. Since water is the most convenient and commonly used solvent for chemical treatment or rinsing fluids, a dry solution which produces a minimum of boiling azeotropes with water is particularly preferred.
바람직하게는, 전자부품의 재 산화 및 오염의 위험을 감소시키기 위해 습가공 및 건조는 단일 용기 내에서 전자부품을 용기로부터 제거하지 않고 행해진다. 습가공 및 건조를 단일 용기 내에서 수행하기 위해 적절한 습가공 시스템은 예를 들어, CFM 테크날리지社의 Full-Flow™ 습가공 시스템, 스테그社의 Poseidon, 및 다이니폰 스크린社의 FL820L을 포함한다.Preferably, the wet processing and drying is done in a single container without removing the electronic parts from the container in order to reduce the risk of reoxidation and contamination of the electronic parts. Suitable wet processing systems for performing wet and dry in a single container are, for example, CFM Technology's Full-Flow ™. Wet processing systems, Steig's Poseidon, and Dainippon Screen's FL820L.
건조 후에, 전자부품은 건조 용기로부터 제거되고 바람직한 방법으로 더 가공될 수 있다.After drying, the electronic component can be removed from the drying vessel and further processed in a preferred manner.
본 발명의 방법을 사용하여 얻은 전자부품은 바람직하게는 입자 오염이 실질적으로 없다. "실질적으로 없다"는 것은 반도체 기질이 바람직하게는 0.05 입자/㎠ 이하, 보다 바람직하게는 0.016 입자/㎠ 이하를 포함하는 것을 의미한다. 반도체 기질 위에 남은 입자의 입자크기는 KLA Tencor SP1 입자 스캐닝 장치로 측정한 직경이 바람직하게는 0.3 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.12 ㎛ 이하이다. 바람직하게는, 0.3 ㎛ 보다 큰 입자는 모두 본 발명의 방법을 사용하여 제거된다.Electronic components obtained using the method of the present invention are preferably substantially free of particle contamination. "Substantially free" means that the semiconductor substrate preferably comprises 0.05 particles / cm 2 or less, more preferably 0.016 particles / cm 2 or less. The particle size of the particles remaining on the semiconductor substrate is preferably 0.3 μm or less, more preferably 0.12 μm or less, as measured by the KLA Tencor SP1 particle scanning device. Preferably, all particles larger than 0.3 μm are removed using the method of the present invention.
본 발명의 방법은 비금속 입자를 전자부품의 표면으로부터 제거하는데 특히 유용하다. 비금속 입자의 예는 SiO2, Si3N4, 유기물, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.The method of the present invention is particularly useful for removing nonmetallic particles from the surface of electronic components. Examples of nonmetallic particles include SiO 2 , Si 3 N 4 , organics, or mixtures thereof.
실시예Example
본 발명의 방법은 구리 함유 표면을 갖는 반도체 웨이퍼를 습가공하기 위해 사용되었다. 모든 실시예의 구리 함유 웨이퍼는 규소 및 산화 규소로 제조되었고,400 ㎚의 구리층으로 완전히 덮여있다. 습가공 후, 선택된 웨이퍼는 KLA Tencor社의 Tencor SP1 입자 스캐닝 장치를 사용하여 입자 분석되었다.The method of the present invention has been used to wet process semiconductor wafers having copper containing surfaces. The copper containing wafers of all examples were made of silicon and silicon oxide and completely covered with a 400 nm copper layer. After wet processing, the selected wafers were particle analyzed using a Tencor SP1 particle scanning apparatus from KLA Tencor.
비교실시예 1-3Comparative Example 1-3
CFM 테크날리지社의 Full-Flow™ 8100 습가공 시스템을 구리 함유 웨이퍼로 가득 채웠다. 용기는 표 1의 비교실시예 1에 나타낸 화학처리 용액으로 12 갤런/분의 속도로 120초간의 총주입 시간동안 채워졌다. 화학처리 용액의 온도는 30 ℃이었다. 용기가 가득 찬 후, 웨이퍼는 추가 120초 동안 화학처리 용액에 담가졌다. 웨이퍼가 화학처리 용액과 접촉하는 동안, 상기 웨이퍼는 약 650 ㎑의 주파수에서 약 1분간 메가소닉(megasonic) 에너지에 노출됐다.CFM Technology's Full-Flow ™ 8100 wet processing system was filled with copper-containing wafers. The vessel was filled with the chemical treatment solution shown in Comparative Example 1 of Table 1 for a total injection time of 120 seconds at a rate of 12 gallons / minute. The temperature of the chemical treatment solution was 30 ° C. After the vessel was full, the wafer was immersed in the chemical treatment solution for an additional 120 seconds. While the wafer was in contact with the chemical treatment solution, the wafer was exposed to megasonic energy for about 1 minute at a frequency of about 650 Hz.
화학처리 용액은 그 후, 온도가 30 ℃이고 약 100 ppb 이하의 산소를 포함하는 탈이온수 헹굼액으로 직접 교체되었다. 탈이온수는 24 gpm의 유속으로 60초 동안 가공 용기에 투입되고, 그 후 12 gpm의 유속으로 60초 동안 순환되었다. 이러한 순환은 가공 용기를 빠져나온 탈이온수가 5 메가옴의 저항을 가질 때까지 반복되었다. 이 저항 값에 도달한 후, 탈이온수의 흐름은 추가적으로 몇 분간 가공 용기를 통해 순환하도록 계속되었다. 총 헹굼 시간은 3분 이상이고 웨이퍼는 헹구는 동안 메가소닉 에너지에 노출되었다.The chemical treatment solution was then replaced directly with deionized water rinse solution at a temperature of 30 ° C. and containing up to about 100 ppb of oxygen. Deionized water was introduced into the processing vessel for 60 seconds at a flow rate of 24 gpm and then circulated for 60 seconds at a flow rate of 12 gpm. This cycle was repeated until the deionized water exiting the processing vessel had a resistance of 5 megohms. After reaching this resistance value, the flow of deionized water continued to circulate through the processing vessel for an additional few minutes. The total rinse time was at least 3 minutes and the wafers were exposed to megasonic energy during rinsing.
헹군 후, 웨이퍼는 건조 유체 스트림인 이소프로판올 증기로 건조되었다. 이소프로판올 증기는 1.5 psig의 압력에서 9분 동안 가공 용기를 통해 가해졌다.After rinsing, the wafer was dried with isopropanol vapor, a drying fluid stream. Isopropanol vapor was applied through the processing vessel for 9 minutes at a pressure of 1.5 psig.
둘 이상의 웨이퍼 배치는 상기한 방법으로 총 세 번 가공되었다.Two or more wafer batches were processed three times in total by the method described above.
각 웨이퍼 배치로에서 세 개의 웨이퍼는 그 후 6 ㎜ 에지 익스클루션(edge exclusion)으로 18 마이크론에서 400 마이크론 크기의 범위에 있는 입자에 대해 입자 오염에 대해 분석되었다. 평균 결과는 표 2에 나타내었다.Three wafers in each wafer batch were then analyzed for particle contamination on particles ranging in size from 18 microns to 400 microns with 6 mm edge exclusion. The average results are shown in Table 2.
상기 가공은 표 1에 나타낸 비교 화학처리 용액 각각에 대해 반복되었다. 비교실시예 3에서, 용기가 화학처리 용액으로 18 gpm의 속도로 채워지고, 완전히 채워진 후 전자부품이 1분 동안 메가소닉 에너지 없이 담가져 있은 것을 제외하고는, 각 비교실시예에 있어서 과정은 상기와 동일하였다. 또한, 비교실시예 3의 전자부품은 헹굼액의 온도가 45 ℃이고 총 헹굼 시간이 약 2분인 것을 제외하고는 비교실시예 1에서 사용된 과정에 따라 헹궈졌다.The processing was repeated for each of the comparative chemistry solutions shown in Table 1. In Comparative Example 3, the procedure for each Comparative Example was followed except that the vessel was filled with the chemical treatment solution at a rate of 18 gpm and the electronics were soaked for 1 minute without megasonic energy after being completely filled. Was the same as In addition, the electronic component of Comparative Example 3 was rinsed according to the procedure used in Comparative Example 1 except that the temperature of the rinse liquid was 45 ° C. and the total rinsing time was about 2 minutes.
1계면활성제, VALTRON®SP2200, 발테크社(Valtech Corporation) 1 Surfactant, VALTRON ® SP2200, Valtech Corporation
2약 100 ppb 이하의 산소 포함 2 contains oxygen up to about 100 ppb
비교실시예 4 - 산화제를 포함하지 않은 NHComparative Example 4 NH without Oxidizer 44 OH 용액으로 처리한 후 HF 함유 용액으로 처리Treatment with OH solution followed by HF containing solution
비교실시예 1-3에서 사용된 Full Flow 용기를 구리 함유 웨이퍼로 가득 채웠다. 용기는 부피부로 100 : 2.2 : 0.6인 H2O : NH4OH : 계면활성제의 조성, 약 100 ppb 이하의 산소, 및 30 ℃의 온도를 갖는 제 1 화학처리 용액으로 채워졌다. 제 1 화학처리 용액은 12 gpm의 속도로 120초의 총주입 시간동안 용기 내로 가해졌다. 용기가 가득 찬 후, 웨이퍼는 추가 120초 동안 상기 제 1 화학처리 용액에 담가졌다. 웨이퍼가 제 1 화학처리 용액과 접촉하는 동안 웨이퍼는 또한 약 650 ㎑의 주파수에서 메가소닉 에너지에 노출되었다.The Full Flow vessel used in Comparative Examples 1-3 was filled with a wafer containing copper. The vessel was filled by volume with a first chemical treatment solution having a composition of H 2 O: NH 4 OH: surfactant of 100: 2.2: 0.6, oxygen of about 100 ppb or less, and a temperature of 30 ° C. The first chemical treatment solution was applied into the vessel for a total injection time of 120 seconds at a rate of 12 gpm. After the vessel was full, the wafer was immersed in the first chemical treatment solution for an additional 120 seconds. The wafer was also exposed to megasonic energy at a frequency of about 650 Hz while the wafer was in contact with the first chemical treatment solution.
제 1 화학처리 용액은 그리고 나서 비교실시예 1에서 사용된 과정에 따라 헹굼액인 탈이온수(약 100 ppb 이하의 산소를 갖는)로 직접 교체되었다. 헹굼액은 그리고 나서 부피부로 100 : 0.2 : 1인 H2O : HF : HCl의 조성, 약 100 ppb 이하의 산소, 및 30 ℃의 온도를 갖는 제 2 화학처리 용액으로 직접 교체되었다. 제 2 화학처리 용액은 18 gpm의 속도로 120초의 총주입 시간동안 용기 내로 가해졌다. 용기가 가득 찬 후, 웨이퍼는 추가 120초 동안(메가소닉 에너지 없이) 상기 제 2 화학처리 용액에 담가졌다.The first chemical treatment solution was then replaced directly with deionized water (having less than about 100 ppb oxygen), a rinse solution, according to the procedure used in Comparative Example 1. The rinse was then replaced directly with a second chemical treatment solution having a composition of H 2 O: HF: HCl with 100: 0.2: 1 by volume, oxygen up to about 100 ppb, and a temperature of 30 ° C. The second chemical treatment solution was applied into the vessel for a total injection time of 120 seconds at a rate of 18 gpm. After the vessel was full, the wafer was immersed in the second chemical treatment solution for an additional 120 seconds (without megasonic energy).
제 2 화학처리 용액은 그리고 나서 비교실시예 3에서 사용된 과정에 따라 약 100 ppb 이하의 산소를 갖는 헹굼액인 탈이온수로 직접 교체되었다. 헹군 후 웨이퍼는 비교실시예 1-3에서 사용된 과정에 따라 건조되었다.The second chemical treatment solution was then replaced directly with deionized water, a rinse solution having less than about 100 ppb oxygen, according to the procedure used in Comparative Example 3. After rinsing, the wafers were dried according to the procedure used in Comparative Examples 1-3.
둘 이상의 웨이퍼 배치는 상기한 방법으로 총 세 번 가공되었다.Two or more wafer batches were processed three times in total by the method described above.
각 웨이퍼 배치에서 세 개의 웨이퍼는 그 후 6 ㎜ 에지 익스클루션(edge exclusion)으로 18 마이크론에서 400 마이크론 크기의 범위에 있는 입자에 대해 입자 오염에 대해 분석되었다. 평균 결과는 표 2에 나타내었다.Three wafers in each wafer batch were then analyzed for particle contamination for particles ranging in size from 18 microns to 400 microns with 6 mm edge exclusion. The average results are shown in Table 2.
실시예 5 - 구리 산화 용액으로 처리한 후 HF 함유 용액으로 처리Example 5 Treatment with Copper Oxidation Solution followed by HF Containing Solution
제 1 화학처리 용액이 부피부로 각각 100 : 2.2 : 1.3 : 0.25의 H2O : H2O2: NH4OH : 계면활성제를 포함한 것을 제외하고는 비교실시예 4의 과정이 반복되었다.The procedure of Comparative Example 4 was repeated except that the first chemical treatment solution contained 100: 2.2: 1.3: 0.25 H 2 O: H 2 O 2 : NH 4 OH: surfactants by volume.
둘 이상의 웨이퍼 배치는 상기한 방법으로 총 세 번 가공되었다.Two or more wafer batches were processed three times in total by the method described above.
각 웨이퍼 배치에서 세 개의 웨이퍼는 그 후 6 ㎜ 에지 익스클루션(edge exclusion)으로 18 마이크론에서 400 마이크론 크기의 범위에 있는 입자에 대해 입자 오염에 대해 분석되었다. 평균 결과는 표 2에 나타내었다.Three wafers in each wafer batch were then analyzed for particle contamination for particles ranging in size from 18 microns to 400 microns with 6 mm edge exclusion. The average results are shown in Table 2.
1평균 광점 결함수(Average Light Point Defect Count) 1 Average Light Point Defect Count
표 2의 자료는 세 개의 웨이퍼에 대해 측정된 웨이퍼 당 평균입자수를 나타낸다. "전"란은 습가공 전의 웨이퍼 당 평균입자수를 나타내고, "후"란은 습가공 후의 평균입자수를 나타내고, 그리고 "델타"란은 습가공 "전"과 "후" 사이의 웨이퍼당 입자에 있어서 평균 변화를 나타낸다. 음의 "델타"는 습가공 동안 입자가 제거되었음을 의미한다. "제거%"란은 습가공 전에 웨이퍼 위에 존재한 입자수에 대해 제거된 입자의 평균%를 나타낸다.The data in Table 2 shows the average number of particles per wafer measured for three wafers. The "before" column represents the average number of particles per wafer before wet processing, the "after" column represents the average number of particles after wet processing, and the "delta" column represents particles per wafer between the "before" and "after" wet processing. The average change in is shown. A negative "delta" means that the particles were removed during the wet process. The "% removal" column represents the average percentage of particles removed relative to the number of particles present on the wafer prior to wet processing.
표 2의 자료는 본 발명의 방법이 구리 함유 전자부품의 습가공 동안 입자 오염을 감소시키는데 효과적임을 증명한다. 예를 들면, 실시예 5에서, 구리 함유 웨이퍼를 SC1 용액에 접촉시키고, 이어서 상기 웨이퍼를 플루오르화 수소산 및 염산을 포함하는 용액에 접촉시킴으로써 99.9%의 입자가 제거되었다. 이러한 결과는 비교실시예를 고려해 볼 때 놀랍고 예측불가능의 것이다. 예를 들어, 구리 함유 웨이퍼를 SC1 용액(비교실시예 1), 수산화 암모늄 용액(비교실시예 2), 플루오르화 수소산/염산 용액(비교실시예 3) 또는 수산화 암모늄 용액의 혼합액에 접촉시킨 후 플루오르화 수소산/염산 용액(비교실시예 4)에 접촉시킬 때, 입자 제거%는 86% 보다 높지 않다. 이러한 결과를 도 1에 도식적으로 나타내었다. 도 1은 비교실시예 1에서 4 및 실시예 5에 있어서 입자 제거%를 나타내는 막대그래프이다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 가공된 구리 함유 웨이퍼는 비교실시예 1에서 4 에 비해 예상외로 우수하게 나타났다.The data in Table 2 demonstrate that the method of the present invention is effective in reducing particle contamination during wet processing of copper containing electronic components. For example, in Example 5, 99.9% of the particles were removed by contacting the copper containing wafers with the SC1 solution, followed by contacting the wafers with a solution containing hydrofluoric acid and hydrochloric acid. These results are surprising and unpredictable when considering the comparative example. For example, a copper-containing wafer is contacted with a mixed solution of an SC1 solution (Comparative Example 1), an ammonium hydroxide solution (Comparative Example 2), a hydrofluoric acid / hydrochloric acid solution (Comparative Example 3), or an ammonium hydroxide solution and then fluorine. When contacted with a hydrofluoric acid / hydrochloric acid solution (Comparative Example 4), the% particle removal is not higher than 86%. These results are shown schematically in FIG. 1. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a bar graph showing the% particle removal in Comparative Examples 1 to 4 and 5; As can be seen in FIG. 1, the copper containing wafers processed according to the method of the present invention appeared unexpectedly superior to 4 in Comparative Example 1.
본 발명은 특정의 바람직한 구체예와 관련하여 기술되었으나, 이러한 디자인에 다양한 수정과 변화가 행해 질 수 있음은 이 분야의 기술자에게 자명하다. 상기 상세한 설명은 예시적 목적으로 제공된 것으로 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.While the present invention has been described in connection with certain preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to this design. The foregoing detailed description has been provided for illustrative purposes and is not intended to limit the scope of the invention.
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