KR20070080343A - Apparatus for fabricating semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device thereby - Google Patents

Apparatus for fabricating semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device thereby Download PDF

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KR20070080343A
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이승만
정무진
박병률
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삼성전자주식회사
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Abstract

Equipment for fabricating a semiconductor device is provided to control precipitation of copper ions by minimizing the density of copper ions in a cleaning solution. A semiconductor substrate is cleaned in a cleaning chamber(110) after a CMP process is performed. A cleaning solution is put into the cleaning chamber by a cleaning solution supply line(120). An organic acid is put into the cleaning chamber by an organic acid containing solution supply line(130). The organic acid containing solution can be at least one selected from a group composed of citric acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, dihydroxysuccinic acid, lactic acid, fumaric acid, adipic acid, glutaric acid, oxalic acid, benzoic acid, propionic acid, butyric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, valeric acid and salts thereof.

Description

반도체 소자 제조용 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법{Apparatus for fabricating semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device thereby}Apparatus for fabricating semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device thereby

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비를 개략적으로 도시한 것이다.1 schematically illustrates equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비 개략적으로 도시한 것이다.2 schematically illustrates equipment for manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

110: 세정 챔버 120: 세정액 공급 라인110: cleaning chamber 120: cleaning liquid supply line

125: 세정액 저장조 130, 130': 유기산 함유액 공급 라인125: washing liquid storage tank 130, 130 ': organic acid-containing liquid supply line

135: 유기산 함유액 저장조 140: 세정액 순환 라인135: organic acid containing liquid storage tank 140: washing liquid circulation line

145: 필터 150: 세정액 드레인 라인 145: filter 150: cleaning liquid drain line

V1,V2,V3,V4: 밸브V1, V2, V3, V4: Valve

본 발명은 반도체 소자 제조용 장비 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학적 기계적 연마 후 반도체 기판을 세정하는 반도체 소자 제조용 장비 및 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and more particularly, to a device for manufacturing a semiconductor device for cleaning a semiconductor substrate after chemical mechanical polishing and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

반도체 소자가 고집적화됨에 따라 신뢰성 있는 배선에 대한 요구가 증가되고 있다. 반도체 소자의 배선 재료로써 구리(Cu) 또는 구리합금은 알루미늄(Al)에 비해 상대적으로 높은 녹는점을 지니고 있어 일렉트로 마이그레이션(Electro-Migration; 이하 'EM' 이라 함) 및 스트레스 마이그레이션(Stress-Migration; SM) 특성이 우수하다. 뿐만 아니라, 낮은 비저항 특성을 지니고 있다. As semiconductor devices have been highly integrated, the demand for reliable wiring has increased. As a wiring material of a semiconductor device, copper (Cu) or copper alloy has a higher melting point than aluminum (Al), so electro-migration (hereinafter referred to as "EM") and stress migration (Stress-Migration); SM) Excellent in properties In addition, it has low resistivity.

일반적으로 이러한 구리 또는 구리 합금을 이용하여 반도체 소자의 배선을 형성하는 것은 소위 다마신 공정으로 알려져 있는 방법을 사용한다. 다마신 공정은 소정의 층간 절연막에 배선층을 형성할 트렌치를 형성하고, 형성된 트렌치를 구리 또는 구리 합금을 포함하는 구리층으로 매립하는 것을 포함한다.Generally, the wiring of a semiconductor device using such copper or a copper alloy uses a method known as a damascene process. The damascene process includes forming a trench to form a wiring layer in a predetermined interlayer insulating film, and filling the formed trench with a copper layer containing copper or a copper alloy.

이러한 다마신 공정으로 구리층을 형성하는 경우, 트렌치 매립 후에 구리층의 상면을 화학적 기계적 연마(Chemical mechanical polishing)과 같은 평탄화 공정을 수행한다. 또한, 평탄화 공정 이후에는 평탄화 공정 중 발생한 오염물을 제거하기 위하여 세정 공정이 수반된다.When the copper layer is formed by the damascene process, a planarization process such as chemical mechanical polishing is performed on the upper surface of the copper layer after the trench filling. In addition, after the planarization process, a cleaning process is involved to remove contaminants generated during the planarization process.

그런데, 이러한 세정 공정은 웨이퍼의 매수가 증가할수록 세정액 내의 구리 이온의 농도가 높아질 수 있고, 특히 N+ 도핑된 반도체 기판 상에 형성된 구리층의 경우에는 구리 이온의 환원에 의해 구리가 석출될 수 있다. 이러한 구리 성분은 누 설 전류의 원인이 될 수 있으므로, 결국 반도체 소자의 특성을 저하시킬 우려가 있다.However, in the cleaning process, as the number of wafers increases, the concentration of copper ions in the cleaning liquid may be increased. In particular, in the case of the copper layer formed on the N + doped semiconductor substrate, copper may be precipitated by reduction of copper ions. Since such a copper component may cause leakage current, there is a fear that the characteristics of the semiconductor device will eventually be reduced.

이를 해결하고자 유기산과 같이 구리 이온과 킬레이트 화합물을 형성할 수 있는 구리 착화제(Copper complexing agent)를 함유하는 세정액이 사용되고 있다. 그러나, 유기산은 세정액의 pH를 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 세정액에 함유된 다른 성분들과의 상호작용으로 인하여 세정액의 세정 능력과 안정성에 영향을 줄 수 있으므로, 세정액 내에 유기산의 함량을 높이는데는 한계가 있다.To solve this problem, a cleaning liquid containing a copper complexing agent (copper complexing agent) capable of forming a chelate compound with copper ions, such as an organic acid, has been used. However, the organic acid can not only change the pH of the cleaning liquid but also affect the cleaning ability and stability of the cleaning liquid due to interaction with other components contained in the cleaning liquid. There is a limit.

또한, 종래에는 구리 이온 농도가 높은 세정액을 드레인시키고 다시 새로운 세정액을 보충해 왔는데, 이로 인해 세정액의 사용량이 과도하게 증가하고 있어 비경제적이다.In addition, conventionally, a cleaning liquid having a high copper ion concentration has been drained and replenished with a new cleaning liquid, which is uneconomical because the amount of the cleaning liquid is excessively increased.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 세정액 내의 구리 이온의 농도를 최소화하여 구리 이온의 석출을 억제함으로써 반도체 소자의 특성을 향상시키면서도 세정액 사용량을 절감할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비를 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a device for manufacturing a semiconductor device that can reduce the amount of cleaning solution while improving the characteristics of the semiconductor device by minimizing the concentration of copper ions in the cleaning solution to suppress the precipitation of copper ions.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 반도체 소자 제조용 장비를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device using the semiconductor device manufacturing equipment.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 화학적 기계적 연마 후 반도체 기판의 세정을 수행하는 세정 챔버, 상기 세정 챔버 내에 세정액을 투입하는 세정액 공급 라인 및 상기 세정 챔버 내에 유기산 함유액을 투입하는 유기산 함유액 공급 라인을 포함한다.The semiconductor device manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem is a cleaning chamber for cleaning the semiconductor substrate after chemical mechanical polishing, a cleaning liquid supply line for introducing a cleaning liquid into the cleaning chamber and in the cleaning chamber An organic acid containing liquid supply line which injects an organic acid containing liquid is included.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 구리층이 형성된 반도체 기판을 화학적 기계적 연마하여 평탄화하고, 상기 평탄화된 반도체 기판을 세정하는 것을 포함하되, 상기 평탄화된 반도체 기판을 세정하는 것은 세정액과 유기산 함유액을 별도의 공급 라인을 통해 세정 챔버 내로 공급하는 것을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, which includes planarizing the semiconductor substrate on which a copper layer is formed by chemical mechanical polishing, and cleaning the planarized semiconductor substrate. Cleaning the semiconductor substrate thus prepared includes supplying the cleaning liquid and the organic acid-containing liquid into the cleaning chamber through separate supply lines.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 도면들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해 도면상의 두께나 비율은 다소 과장되도록 표현하였음을 밝혀둔다.Embodiments described herein will be described with reference to the drawings, which are ideal exemplary views of the present invention. Accordingly, shapes of the exemplary views may be modified by manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shape of the regions illustrated in the figures is intended to illustrate a particular form and not to limit the scope of the invention. In addition, in order to explain the invention more clearly, the thickness or proportion in the drawings is expressed to be somewhat exaggerated.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자 제조용 장비에 대하여 설명한다. Hereinafter, an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 세정 챔버(110), 세정액 공급 라인(120), 유기산 함유액 공급 라인(130)을 포함한다.Referring to FIG. 1, an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a cleaning chamber 110, a cleaning liquid supply line 120, and an organic acid-containing liquid supply line 130.

세정 챔버(110)는 CMP 공정을 거친 반도체 기판의 세정 공정이 수행되는 공간이다. 세정 챔버(110) 내에는 세정 대상이 되는 반도체 기판이 위치한다. 이러한 세정 챔버(110)는 예를 들어 메가소닉 방식 또는 로타고니 방식의 세정이 수행될 수 있다.The cleaning chamber 110 is a space where the cleaning process of the semiconductor substrate, which has undergone the CMP process, is performed. The semiconductor substrate to be cleaned is positioned in the cleaning chamber 110. The cleaning chamber 110 may be, for example, a megasonic or rotagony cleaning.

세정액 공급 라인(120)은 세정액 저장조(125)로부터 세정액을 세정 챔버(110) 내로 공급한다. 또한, 유기산 함유액 공급 라인(130)은 세정액 공급 라인(120)과는 별도로 형성될 수 있으며, 유기산 함유액 저장조(135)로부터 유기산 함유액을 세정 챔버(110) 내로 공급한다. The cleaning liquid supply line 120 supplies the cleaning liquid from the cleaning liquid reservoir 125 into the cleaning chamber 110. In addition, the organic acid-containing liquid supply line 130 may be formed separately from the cleaning liquid supply line 120, and supplies the organic acid-containing liquid into the cleaning chamber 110 from the organic acid-containing liquid storage tank 135.

이렇듯, 세정액 공급 라인(120)과 유기산 함유액 공급 라인(130)이 별도로 구비됨으로써, 세정액 성분과 유기산 성분의 혼합 시간을 최소화할 수 있다. 따라서, 이들간에 발생할 수 있는 화학적 또는 물리적인 반응이 억제될 수 있다.As such, since the cleaning solution supply line 120 and the organic acid-containing solution supply line 130 are separately provided, the mixing time of the cleaning solution component and the organic acid component may be minimized. Thus, chemical or physical reactions that may occur between them can be suppressed.

여기서 세정액은 통상적으로 구리층을 포함하는 반도체 기판의 CMP 공정 이후 사용될 수 있는 세정액이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 산성 또는 알칼리성일 수 있다. 이러한 세정액에는 구리층의 부식을 방지하기 위하여 벤조트리아졸, 산화방지제 등을 포함할 수 있고, 또한 소량의 구리 착화제를 포함할 수 있다.The cleaning liquid is not particularly limited as long as it can be used after the CMP process of the semiconductor substrate including the copper layer, and may be acidic or alkaline. Such a cleaning liquid may include benzotriazole, an antioxidant, or the like to prevent corrosion of the copper layer, and may also contain a small amount of copper complexing agent.

또한, 유기산 함유액에 포함되는 유기산은 카르복실기를 포함하되 구리 이온과 착화합물을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없는데, 예를 들어 시트르산(citric acid), 말산(malic acid), 말론산(malonic acid), 숙신산(succinic acid), 프탈산(phthalic acid), 타르타르산(tartaric acid), 디히드록시숙신산(dihydroxysuccinic acid), 젖산(lactic acid), 푸마르산(fumaric acid), 아디프산(adipic acid), 글루타르산(glutaric acid), 옥살산(oxalic acid), 벤조산(benzoic acid), 프로피온산(propionic acid), 부티르산(butyric acid), 에틸렌디아민테트라아세트산(ethylenediaminetetraacetic acid), 발레르산(valeric acid) 등이나 이들의 염을 각각 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다In addition, the organic acid included in the organic acid-containing liquid is not particularly limited as long as it contains a carboxyl group and can form a complex with copper ions. For example, citric acid, malic acid, and malonic acid. , Succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, dihydroxysuccinic acid, lactic acid, fumaric acid, adipic acid, glutaric acid Glutaric acid, oxalic acid, benzoic acid, propionic acid, butyric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, valeric acid, and salts thereof It may include each or a mixture thereof.

세정 챔버(110) 내에 공급된 세정액과 유기산 함유액을 포함하는 혼합 세정액은 세정액 순환 라인(140)을 통해 순환될 수 있다. 즉, 세정 챔버(110) 내에 있는 혼합 세정액은 일부 드레인되어 필터(145)에 의해 필터링한 다음 다시 세정 챔버(110) 내로 공급될 수 있다. 또한, 필요한 경우에는 세정액 드레인 라인(150)을 통해 세정 챔버(110) 내에 있는 세정액의 일부 혹은 전부를 드레인시킬 수 있다.The mixed cleaning liquid including the cleaning liquid and the organic acid-containing liquid supplied into the cleaning chamber 110 may be circulated through the cleaning liquid circulation line 140. That is, the mixed cleaning liquid in the cleaning chamber 110 may be partially drained, filtered by the filter 145, and then supplied into the cleaning chamber 110 again. If necessary, some or all of the cleaning liquid in the cleaning chamber 110 may be drained through the cleaning liquid drain line 150.

설명하지 않은 도면부호 V1 내지 V4는 밸브를 나타내며 그 개수나 위치 등은 변경가능함은 물론이다. 또한, 도면상에 표시하지는 않았으나 반도체 소자 제조용 장비는 초음파 발생 장치를 더 포함할 수 있다.Reference numerals V1 to V4, which are not described, indicate valves, and the number or position thereof can be changed. In addition, although not shown in the drawings, the semiconductor device manufacturing equipment may further include an ultrasonic wave generator.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비를 도시한 것이다. 2 illustrates an apparatus for manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 세정액 공급 라인(120)과 유기산 함유액 공급 라인(130')은 세정 챔버(110) 부근의 영역(A)에서 서로 합쳐져서 미리 혼합된 상태로 세정 챔버(110) 내로 투입될 수 있다. 그러나, 이러한 합쳐지는 영역(A)이 세정 챔버(110)에서 멀수록 세정액과 유기산 함유액의 혼합시간이 길어질 수 있으므로, 가능하면 세정 챔버와 가까운 부근에서 합쳐지는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the cleaning liquid supply line 120 and the organic acid-containing liquid supply line 130 ′ are combined with each other in the region A near the cleaning chamber 110 and into the cleaning chamber 110 in a premixed state. Can be committed. However, since the mixing time of the cleaning liquid and the organic acid-containing liquid may be longer as the region A to be combined is farther from the cleaning chamber 110, it is preferable that the area A be merged as close to the cleaning chamber as possible.

설명하지 않은 부분에 대한 것은 도 1을 참조하여 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.Parts not described are substantially the same as those described with reference to FIG. 1, and thus description thereof will be omitted.

이하, 도 3을 참조하여 전술한 반도체 소자 제조용 장비를 이용한 반도체 소자의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 순차적으로 설명하기 위한 순서도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device using the aforementioned device for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG. 3. 3 is a flowchart for sequentially describing a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 반도체 기판 상에 구리층을 형성한다(S10).Referring to FIG. 3, first, a copper layer is formed on a semiconductor substrate (S10).

이러한 구리층은 소정의 단위소자들이 형성된 반도체 기판 상부에 형성되며, 주로 다마신 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 구리층이라 함은 순수한 구리 금속을 이용한 경우뿐만 아니라 구리를 포함하는 합금일 수 있다.The copper layer is formed on the semiconductor substrate on which predetermined unit devices are formed, and may be mainly formed by a damascene process. In the present specification, the copper layer may be an alloy including copper as well as the case of using pure copper metal.

이러한 구리층은 반도체 기판 상의 소정의 층간 절연막 내에 트렌치를 형성하고, 이 트렌치의 내벽에 컨포멀하게 확산 방지막 및 구리 씨드층을 형성한 다음, 전기도금(electroplating)에 의해 형성할 수 있다.Such a copper layer can be formed by forming a trench in a predetermined interlayer insulating film on a semiconductor substrate, conformally forming a diffusion barrier film and a copper seed layer on the inner wall of the trench, and then forming by electroplating.

구리의 확산을 방지하는 확산 방지막으로는 예를 들어 Ta, TaN, TiN, TiW, W, WN, Ti-TiN, TiSiN, WSiN, TaSiN, SiN 등을 사용할 수 있다.As the diffusion preventing film for preventing the diffusion of copper, for example, Ta, TaN, TiN, TiW, W, WN, Ti-TiN, TiSiN, WSiN, TaSiN, SiN, or the like can be used.

이 때 형성된 구리층은 층간 절연막에 형성된 트렌치를 매립하며, 층간 절연막의 상면보다 높게 형성될 수 있다.The copper layer formed at this time may fill the trench formed in the interlayer insulating film, and may be formed higher than the top surface of the interlayer insulating film.

그런 다음, 형성된 구리층의 상면을 화학적 기계적 연마 방식(chemical mechanical polishing: CMP)으로 평탄화한다(S20).Then, the upper surface of the formed copper layer is planarized by chemical mechanical polishing (CMP) (S20).

이러한 CMP에 의해 구리층의 상면은 층간 절연막과 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다.By this CMP, the upper surface of the copper layer can be formed substantially the same as the interlayer insulating film.

이어서, 평탄화된 반도체 기판을 세정한다(S30).Next, the planarized semiconductor substrate is cleaned (S30).

이러한 세정 공정은 CMP 공정중 발생한 구리 산화물이나 기타 연마 오염물을 제거하기 위한 것으로서, 전술한 반도체 소자 제조용 장비를 이용할 수 있다.This cleaning process is to remove copper oxide or other abrasive contaminants generated during the CMP process, and the above-described semiconductor device manufacturing equipment may be used.

세정액은 세정액 공급 라인을 통해 세정 챔버 내로 공급되며, 산성 혹은 알칼리성 세정액을 사용할 수 있다.The cleaning liquid is supplied into the cleaning chamber through the cleaning liquid supply line, and an acidic or alkaline cleaning liquid can be used.

또한, 유기산 함유액은 세정액 공급 라인과는 별도의 공급 라인을 통해 세정 챔버에 공급될 수 있다. 이러한 유기산 함유액에 포함된 유기산 성분은 세정 챔버 내의 혼합 세정액에 존재할 수 있는 구리 이온과 킬레이트(chelate) 화합물을 형성할 수 있다. 따라서, 세정 챔버 내의 세정액에 존재할 수 있는 구리 이온의 농도를 감소시킬 수 있다. 여기서, 세정 챔버 내의 구리 이온의 농도는 약 7ppm 이하로 유지시켜 주는 것이 구리 이온의 환원을 억제하는데 공정상 유리하다.In addition, the organic acid-containing liquid may be supplied to the cleaning chamber through a supply line separate from the cleaning liquid supply line. The organic acid component contained in the organic acid-containing liquid may form a chelate compound with copper ions that may be present in the mixed cleaning liquid in the cleaning chamber. Therefore, the concentration of copper ions that may be present in the cleaning liquid in the cleaning chamber can be reduced. Here, keeping the concentration of copper ions in the cleaning chamber at about 7 ppm or less is advantageous in terms of process to suppress the reduction of copper ions.

여기서 유기산 함유액과 세정액은 별도의 공급 라인을 통해 세정 챔버 내로 투입될 수 있으나, 전술한 바와 같이 유기산 함유액 공급 라인이 세정액 공급라인의 후단부에 합쳐져서 세정 챔버에 공급되기 전에 미리 세정액과 유기산 함유액이 혼합되어질 수도 있음은 물론이다.In this case, the organic acid-containing liquid and the cleaning liquid may be introduced into the cleaning chamber through separate supply lines, but as described above, the organic acid-containing liquid supply line may be combined with the rear end of the cleaning liquid supply line and supplied with the cleaning liquid and the organic acid before being supplied to the cleaning chamber. Of course, the liquid may be mixed.

이로써 구리 이온의 환원으로 인한 구리 금속의 석출을 방지할 수 있으며, 이로 인한 불량발생을 최소화할 수 있다. 또한, 구리 이온의 축적을 방지하기 위한 세정 챔버 내의 세정액의 교체량을 감소시킬 수 있으므로 경제적이다.This can prevent precipitation of copper metal due to the reduction of copper ions, thereby minimizing the occurrence of defects. In addition, the replacement amount of the cleaning liquid in the cleaning chamber for preventing the accumulation of copper ions can be reduced, which is economical.

특히, 본 발명의 일 실시예에 있어서는 유기산 함유액을 세정액 자체에 과량으로 포함시키지 않고 별도로 투입한다. 따라서, 유기산 성분과 세정액이 장시간 혼합되어 있지 않을 수 있으므로, 유기산 성분과 세정액 성분 간에 발생할 수 있는 화학적 혹은 물리적인 반응이 최소한으로 억제될 수 있다. 이로써, 세정 공정시 세정액의 조성이 보다 안정적일 수 있으며 세정 성능이 향상될 수 있다. 또한, 구리 이온의 석출로 인한 소자간 단락 현상이 억제될 수 있어, 반도체 소자의 특성이 향상될 수 있다. In particular, in one embodiment of the present invention, the organic acid-containing liquid is added separately without being excessively contained in the washing liquid itself. Therefore, since the organic acid component and the cleaning liquid may not be mixed for a long time, the chemical or physical reaction that may occur between the organic acid component and the cleaning liquid component can be minimized. As a result, the composition of the cleaning liquid may be more stable in the cleaning process, and the cleaning performance may be improved. In addition, the short-circuit phenomenon between devices due to the precipitation of copper ions can be suppressed, so that the characteristics of the semiconductor device can be improved.

여기서, 유기산은 카르복실기를 포함하되 구리 이온과 착화합물을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없는데, 예를 들어 시트르산, 말산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 타르타르산, 디히드록시숙신산, 젖산, 푸마르산, 아디프산, 글루타르산, 옥살산, 벤조산, 프로피온산, 부티르산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 발레르산 등이나 이들의 염을 각각 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 또한, 유기산 함유액에서 유기산의 함유량은 유기산 함유액 총량을 기준으로 약 0.001 내지 1중량 % 정도일 수 있는데, 이러한 농도는 본 발명의 목적 범위 내에서 적절하게 조절할 수 있음은 물론이다.Here, the organic acid includes a carboxyl group, but there is no particular limitation as long as it can form a complex with copper ions, for example citric acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, dihydroxysuccinic acid, lactic acid, fumaric acid, adipic Acids, glutaric acid, oxalic acid, benzoic acid, propionic acid, butyric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, valeric acid, and the like, or salts thereof, respectively, or mixtures thereof. In addition, the content of the organic acid in the organic acid-containing liquid may be about 0.001 to 1% by weight based on the total amount of the organic acid-containing liquid, this concentration can be appropriately adjusted within the scope of the present invention.

이후, 본 발명의 속하는 기술분야에 잘 알려진 공정에 의하여 세정된 반도체 기판을 건조시킨 다음, 통상적인 후속 공정을 진행하여 반도체 소자를 제조할 수 있다.Thereafter, the semiconductor substrate cleaned by a process well known in the art to which the present invention pertains may be dried, and then a conventional subsequent process may be performed to manufacture the semiconductor device.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 장비와 이를 이용한 반도체 소자 제조 방법은 CMP 공정 이후 세정 공정시 구리 성분의 환원에 의한 석출을 최소화할 수 있으며, 구리이온의 누적에 의한 세정액의 교체량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 이에 의해 형성된 반도체 소자의 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the semiconductor device manufacturing apparatus and the semiconductor device manufacturing method using the same according to the present invention can minimize the precipitation due to the reduction of the copper component during the cleaning process after the CMP process, and the amount of replacement of the cleaning liquid due to the accumulation of copper ions. Can be reduced. Therefore, the characteristic of the semiconductor element formed by this can be improved further.

Claims (4)

화학적 기계적 연마 후 반도체 기판의 세정을 수행하는 세정 챔버;A cleaning chamber for performing cleaning of the semiconductor substrate after chemical mechanical polishing; 상기 세정 챔버 내에 세정액을 투입하는 세정액 공급 라인; 및A cleaning liquid supply line for introducing a cleaning liquid into the cleaning chamber; And 상기 세정 챔버 내에 유기산을 투입하는 유기산 함유액 공급 라인을 포함하는 반도체 소자 제조용 장비.And an organic acid-containing liquid supply line for introducing organic acid into the cleaning chamber. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유기산 함유액은 시트르산, 말산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 타르타르산, 디히드록시숙신산, 젖산, 푸마르산, 아디프산, 글루타르산, 옥살산, 벤조산, 프로피온산, 부티르산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 발레르산 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자 제조용 장비.The organic acid-containing solution is citric acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, dihydroxysuccinic acid, lactic acid, fumaric acid, adipic acid, glutaric acid, oxalic acid, benzoic acid, propionic acid, butyric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, valeric acid And at least one selected from the group consisting of salts thereof. 구리층이 형성된 반도체 기판을 화학적 기계적 연마하여 평탄화하고,Planarize the semiconductor substrate on which the copper layer is formed by chemical mechanical polishing, 상기 평탄화된 반도체 기판을 세정하는 것을 포함하되,Cleaning the planarized semiconductor substrate, 상기 평탄화된 반도체 기판을 세정하는 것은 세정액과 유기산 함유액을 별도의 공급 라인을 통해 세정 챔버 내로 공급하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.Cleaning the planarized semiconductor substrate includes supplying a cleaning liquid and an organic acid-containing liquid into a cleaning chamber through separate supply lines. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 유기산 함유액은 시트르산, 말산, 말론산, 숙신산, 프탈산, 타르타르산, 디히드록시숙신산, 젖산, 푸마르산, 아디프산, 글루타르산, 옥살산, 벤조산, 프로피온산, 부티르산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 발레르산 및 이들의 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.The organic acid-containing solution is citric acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, phthalic acid, tartaric acid, dihydroxysuccinic acid, lactic acid, fumaric acid, adipic acid, glutaric acid, oxalic acid, benzoic acid, propionic acid, butyric acid, ethylenediaminetetraacetic acid, valeric acid And at least one selected from the group consisting of salts thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101647586B1 (en) * 2015-02-24 2016-08-10 강원대학교산학협력단 Method for Cleaning Semiconductor Substrate Using Gas-Liquid Hybrid Atmospheric Pressure Plasma

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