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表面处理组合物及使用其的表面处理方法

文献发布时间:2023-06-19 11:40:48


表面处理组合物及使用其的表面处理方法

技术领域

本发明涉及一种表面处理组合物及使用其的表面处理方法。

背景技术

微电子装置晶片用于形成集成电路。微电子装置晶片包括硅等晶片,晶片内具有图案化的区域,其用于沉积具有绝缘性、导电性或反导电性特性的不同材料。为了获得更准确的图案化,必须除去晶片上的用于形成层而使用的过量物质。此外,为了制造功能性及可靠性电路,在进行后续处理之前,制造平平的或平坦的微电子晶片表面尤为重要。因此,需要去除和/或抛光微电子装置晶片的特定表面。

化学机械性抛光(CMP,Chemical Mechanical Polishing)是指从微电子装置晶片的表面去除任意物质,通过协同操作如抛光等物理制程与氧化或者螯合化等化学制程对其表面进行抛光的制程。在最基本的形态上,CMP将浆料,例如抛光剂以及活性化合物的溶液,通过抛光麦克电子装置晶片表面,进行除去、平坦化或涂覆在用于完成抛光制程的抛光垫。在制造集成电路时,CMP浆料还要能够优先除去包括金属和其他物质的复合层的膜,以使高度平坦的表面为后续的回力图或图案化、蚀刻和薄膜处理生成。

此外,为了去除半导体设备制造过程中产生的粒子、金属原子、有机物等污染物质,并提高装置的可靠性,可以进行洗涤制程。但一般用于抛光后洗涤的洗涤液组合物,由于硷性溶液中存在丰富的OH

发明内容

要解决的技术问题

本发明的目的在于解决上述问题,为此提供一种表面处理组合物,其可以在用于半导体设备的晶片进行化学机械性抛光后执行的表面处理制程中,通过尽量减少表面损伤,并降低表面特性,如表面张力,从而有效地除去残留粒子、有机污染物及金属污染物,由此减少缺陷。

本发明的另一目的在于提供一种使用根据本发明的表面处理组合物的表面处理方法。

然而,本发明要解决的问题并非受限于上述言及的问题,未言及的其他问题将通过下面的记载由本领域普通技术人员所明确理解。

解决问题的技术方法

根据本发明的一实施例,涉及一种表面处理组合物,其包括:包括由化学式1表示的化合物、由化学式2表示的化合物或两者的双子表面活性剂;以及pH调节剂。

[化学式1]

[化学式2]

(在所述化学式1及所述化学式2中,R

根据本发明的一实施例,在所述化学式1及所述化学式2中,R

根据本发明的一实施例,在所述化学式1及所述化学式2中,R

根据本发明的一实施例,所述双子表面活性剂可以是所述表面处理组合物的0.001重量%至15重量%。

根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物还可以包括水溶性聚合物,并且,所述水溶性聚合物可以包括丙烯酸酯类单体、聚合物、共聚物及其盐中的至少任一种。

根据本发明的一实施例,所述水溶性聚合物可以包括单体或聚合物,其中,所述单体或聚合物包括从由丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸甲酯(Methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(Ethyl acrylate)、丙烯酸丙酯(Propyl acrylate)、丙烯酸异丙酯(Isopropylacrylate)、丙烯酸丁酯(Butyl acrylate)、丙烯酸异丁酯(Isobutyl acrylate)、丙烯酸戊酯(Pentyl acrylate)、丙烯酸异戊酯(Isopentyl acrylate)、丙烯酸己酯(Hexylacrylate)、丙烯酸异己酯(Isohexyl acrylate)、丙烯酸庚酯(Heptyl acrylate)、丙烯酸辛酯(Octyl acrylate)、丙烯酸异辛酯(Isooctyl acrylate)、丙烯酸壬酯(Nonylacrylate)、丙烯酸月桂酯(Lauryl acrylate)、丙烯酸羧乙酯(Carboxyethyl acrylate)、丙烯酸羧乙酯低聚物(Carboxyethyl acrylate oligomers)、(甲基丙烯酰氧基)马来酸乙酯((Methacryloyloxy)ethyl maleate)、(甲基丙烯酰氧基)琥珀酸乙酯((Methacryloyloxy)ethyl succinate)及丙烯酸铵(Ammonium acrylate)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一实施例,所述水溶性聚合物可以包括从由马来酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of maleic acid/acrylate)、富马酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer offumaric acid/acrylate)、衣康酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of itaconic acid/acrylate)、柠康酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of citraconic acid/acrylate)、丙烯酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of acrylic acid/acrylate)、甲基丙烯酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of methacrylic acid/acrylate)、巴豆酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer ofcrotonic acid/acrylate)及乙烯基乙酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of vinylaceticacid/acrylate)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一实施例,所述水溶性聚合物可以是所述表面处理组合物的0.1重量%至20重量%。

根据本发明的一实施例,所述pH调节剂可以包括有机酸、烷基胺或两者。

根据本发明的一实施例,所述有机酸可以包括从由具有一个羧基的线性饱和羧酸、饱和脂肪族二羧酸、不饱和脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸及具有三个以上的羧基的羧酸组成的群组中选择的至少任一种,

所述具有一个羧基的线性饱和羧酸可以包括从由甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、丁酸(butyric acid)、戊酸(valeric acid)、己酸(hexanoic acid)、庚烷酸(heptanoic acid)、辛酸(caprylic acid)、壬酸(nonanoicacid)、癸酸(decanoic acid)、十一酸(undecylenic acid)、月桂酸(lauric acid)、十三酸(tridecylic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、十五烷酸(pentadecanoic acid)及棕榈酸(palmitic acid)组成的群组中选择的至少任一种,

所述饱和脂肪族二羧酸可以包括从由草酸(oxalic acid)、丙二酸(malonicacid)、琥珀酸(succinic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipic acid)、庚二酸(pimelic acid)、辛二酸(suberic acid)、壬二酸(azelaic acid)及癸二酸(sebacicacid)组成的群组中选择的至少任一种,

所述不饱和脂肪族二羧酸可以包括从由马来酸(maleic acid)、富马酸(fumaricacid)、戊烯二酸(glutaconic acid)、创伤酸(traumatic acid)及粘康酸(muconic acid)组成的群组中的选择的至少任一种,

所述芳香族二羧酸可以包括从由邻苯二甲酸(phthalic acid)、间苯二甲酸(isophthalic acid)及对苯二甲酸(terephthalic acid)组成的群组中选择的至少任一种,

所述具有三个以上的羧基的羧酸可以包括从由柠檬酸(citric acid)、异柠檬酸(isocitric acid)、乌头酸(aconitic acid)、丙三酸(carballylic acid)、三元酸(tribasic acid)及苯六酸(mellitic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一实施例,所述烷基胺可以包括从由单乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基乙醇胺、二乙醇胺、二乙基乙醇胺、三乙醇胺、N-氨基-N-丙醇、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-氨乙基)乙醇胺、己二胺,二乙烯三胺、三乙烯四胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺及四乙基五胺组成的群组中选择的至少任一种。

根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物的pH可以是2至7。

根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物可以去除用于半导体设备的晶片表面的缺陷、残留物及污染物,其中,所述用于半导体设备的晶片包括从由氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅膜及硅膜组成的群组中选择的任一种膜。

根据本发明的一实施例,当使用所述表面处理组合物进行表面处理时,对氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅膜及硅膜中的至少任一种膜的缺陷减少率可以是50%以上。

根据本发明的一实施例,涉及一种表面处理方法,其使用权利要求1的表面处理组合物,对进行化学机械性抛光后的用于半导体设备的晶片进行表面处理。

根据本发明的一实施例,在对所述用于半导体设备的晶片进行表面处理后,可以执行从由氢氟酸洗涤、SC1洗涤(包括NH

发明的效果

本发明的用于表面处理的组合物可以迅速降低对半导体设备晶片进行化学机械抛光后的半导体设备晶片的表面特性,例如表面张力,使得在后续洗涤制程中易于洗涤及去除缺陷(Defect),并可以有效去除半导体晶片抛光后残留的抛光粒子、有机物、杂质等污染物。

附图说明

图1为显示根据本发明一实施例的浓度的静态表面张力(临界胶束浓度,Criticalmicell concentration)的曲线图。

图2为显示根据本发明一实施例的动态表面张力(临界胶束浓度,Criticalmicell concentration)的曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明。在对本发明进行说明的过程中,当判断对于相关公知功能或构成的具体说明会不必要地混淆实施例时,省略其详细说明。并且,本发明中使用的术语用于恰当地说明本发明的优选实施例,能够基于使用者、采用者的意图或本发明所属领域的惯例有所不同。因此,对本发明中术语进行定义时应基于说明书的整体内容。

在整体说明书中,当说明一个部分“包括”一种构成要素时,并非代表排除其他构成要素的情况,也能够包括其他构成要素。

下面,参照实施例对本发明的表面处理组合物及使用其的表面处理方法进行具体说明。然而,本发明并非受限于实施例。

本发明涉及一种表面处理组合物,根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物可以包括双子表面活性剂及pH调节剂。

根据本发明的一实施例,所述双子表面活性剂(Gemini surfactant)主链上具有多个键(如碳-碳双键、碳-碳三键),不仅可以通过低发泡性能改善气泡,还可以具有快速的表面吸附能力并改善表面张力,从而提高洗涤效果。

所述双子表面活性剂可以包括以下的化学式1、化学式2或两者。

[化学式1]

[化学式2]

在所述化学式1及化学式2中,R

在此,R’和R”分别从具有1至5个碳原子的氧化烯基中选择,R’和R”彼此不同,A为阴离子基团,m和n可以分别从1至100中选择。

所述双子表面活性剂可以在一个分子中同时包括亲水性基团(hydrophilicgroup或亲水性部分)和疏水性基团(hydrophobic group或疏水性部分),优选地,可以包括两个以上的亲水性基团和两个以上的疏水性基团。即,所述双子表面活性剂的临界胶束浓度(CMC,Critical micelle concentration)比线性表面活性剂(碳数相同的线性形式)低,因此即使在低浓度下也能迅速吸附到表面,从而降低表面张力,并且,由于疏水性基团(hydrophobic group)是以支链形式存在的,因此其不仅在保持低发泡性的同时保持较低的表面张力,而且在结构上能迅速吸附到表面,由此可以降低静态表面张力,还可以降低动态表面张力。

例如,在所述化学式1及所述化学式2中,R

例如,在所述化学式1及所述化学式2中,R

在此,R’和R”可以分别从具有1至5个碳原子的氧化烯基中选择,并且,R’和R”可以彼此不同。

A为阴离子基团,例如,可以从砜基、硫酸基、磷酸基及羧基中选择。

m和n分别从1至100、1至50或1至20中选择,并且是不包括负值的有理数。

优选地,R

所述双子表面活性剂可以是所述表面处理组合物的0.001重量%至15重量%。当其含量小于0.001重量%时,难以控制所需的表面张力;当超过15重量%时,难以充分去除抛光半导体晶片后残留的抛光粒子、有机物、杂质等污染物。

根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物还可以包括水溶性聚合物。所述表面处理组合物易于去除所述残留粒子及杂质等,并可以改善亲水性膜(如金属膜、氮化膜、氧化膜)的洗涤度及缺陷,并且,可以包括丙烯酸酯类单体、聚合物、共聚物及其盐中的至少任一种。

例如,所述水溶性聚合物可以包括单体或聚合物,其中,所述单体或聚合物包括从由丙烯酸酯(acrylate)、丙烯酸甲酯(Methyl acrylate)、丙烯酸乙酯(Ethyl acrylate)、丙烯酸丙酯(Propyl acrylate)、丙烯酸异丙酯(Isopropyl acrylate)、丙烯酸丁酯(Butylacrylate)、丙烯酸异丁酯(Isobutyl acrylate)、丙烯酸戊酯(Pentyl acrylate)、丙烯酸异戊酯(Isopentyl acrylate)、丙烯酸己酯(Hexyl acrylate)、丙烯酸异己酯(Isohexylacrylate)、丙烯酸庚酯(Heptyl acrylate)、丙烯酸辛酯(Octyl acrylate)、丙烯酸异辛酯(Isooctyl acrylate)、丙烯酸壬酯(Nonyl acrylate)、丙烯酸月桂酯(Lauryl acrylate)、丙烯酸羧乙酯(Carboxyethyl acrylate)、丙烯酸羧乙酯低聚物(Carboxyethyl acrylateoligomers)、(甲基丙烯酰氧基)马来酸乙酯((Methacryloyloxy)ethyl maleate)、(甲基丙烯酰氧基)琥珀酸乙酯((Methacryloyloxy)ethyl succinate)及丙烯酸铵(Ammoniumacrylate)组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述水溶性聚合物可以包括从由马来酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer ofmaleic acid/acrylate)、富马酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of fumaric acid/acrylate)、衣康酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of itaconic acid/acrylate)、柠康酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of citraconic acid/acrylate)、丙烯酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of acrylic acid/acrylate)、甲基丙烯酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer ofmethacrylic acid/acrylate)、巴豆酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of crotonic acid/acrylate)及乙烯基乙酸/丙烯酸酯共聚物(Copolymer of vinylacetic acid/acrylate)组成的群组中选择的至少任一种。

所述水溶性聚合物是所述表面处理组合物的0.1重量%至20重量%。当其含量小于0.1重量%时,可能无法表现出半导体膜的污染去除能力;即使超过20重量%,也无法获得更多的效果,且从经济角度来说成本更高。

所述pH调节剂可以包括有机酸、烷基胺或两者。

所述有机酸可以提供对抛光后残留的抛光粒子、有机物、污染物等的洗涤效果,并且所述有机酸可以包括从由具有一个羧基的线性饱和羧酸、饱和脂肪族二羧酸、不饱和脂肪族二羧酸、芳香族二羧酸及具有三个以上的羧基的羧酸组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述具有一个羧基的线性饱和羧酸可以包括从由甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、丁酸(butyric acid)、戊酸(valeric acid)、己酸(hexanoic acid)、庚烷酸(heptanoic acid)、辛酸(caprylic acid)、壬酸(nonanoicacid)、癸酸(decanoic acid)、十一酸(undecylenic acid)、月桂酸(lauric acid)、十三酸(tridecylic acid)、肉豆蔻酸(myristic acid)、十五烷酸(pentadecanoic acid)及棕榈酸(palmitic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述饱和脂肪族二羧酸可以包括从由草酸(oxalic acid)、丙二酸(malonicacid)、琥珀酸(succinic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipic acid)、庚二酸(pimelic acid)、辛二酸(suberic acid)、壬二酸(azelaic acid)及癸二酸(sebacicacid)组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述不饱和脂肪族二羧酸可以包括从由马来酸(maleic acid)、富马酸(fumaric acid)、戊烯二酸(glutaconic acid)、创伤酸(traumatic acid)及粘康酸(muconic acid)组成的群组中的选择的至少任一种。

例如,所述芳香族二羧酸可以包括从由邻苯二甲酸(phthalic acid)、间苯二甲酸(isophthalic acid)及对苯二甲酸(terephthalic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述具有三个以上的羧基的羧酸可以包括从由柠檬酸(citric acid)、异柠檬酸(isocitric acid)、乌头酸(aconitic acid)、丙三酸(carballylic acid)、三元酸(tribasic acid)及苯六酸(mellitic acid)组成的群组中选择的至少任一种。

例如,所述烷基胺可以包括从由单乙醇胺、甲基乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基乙醇胺、二乙醇胺、二乙基乙醇胺、三乙醇胺、N-氨基-N-丙醇、甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺、单乙醇胺、N-(β-氨乙基)乙醇胺、己二胺,二乙烯三胺、三乙烯四胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺及四乙基五胺组成的群组中选择的至少任一种。

所述表面处理组合物的pH可以是2至7。如果包括在所述pH范围,当使用所述表面处理组合物来处理化学机械抛光(CMP)后的晶片时,可以在后续洗涤制程中提供优异的洗涤效果和较低的缺陷。此外,还可以充分去除抛光半导体晶片后残留的抛光粒子、有机物、杂质等污染物。

根据本发明的一实施例,所述表面处理组合物包括溶剂,并且所述溶剂可以包括水和/或有机溶剂。表面处理组合物中的水起到溶解或分散表面处理组合物中其它成分的作用。水最好不要含有阻碍其他成分作用的杂质。具体地,优选使用离子交换树脂去除杂质离子后通过过滤器去除异物的离子交换水或纯水、超纯水、去离子水或蒸馏水。

所述表面处理组合物可以去除用于半导体设备的晶片表面的缺陷、残留物及污染物,其中,所述用于半导体设备的晶片包括从由氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅膜及硅膜组成的群组中选择的任一种膜。

所述残留物可以包括从由CMP抛光浆料产生的粒子、CMP抛光浆料中存在的化学物质、CMP抛光浆料的反应副产物、富碳粒子、抛光垫粒子、电刷除荷粒子、组成粒子的设备材料、金属、金属氧化物及其组合组成的群组中选择的的材料。

在使用所述表面处理组合物进行表面处理的情况下,当使用本发明的表面处理组合物时,可以对于氮化硅膜、氧化硅膜、多晶硅膜及硅膜中的至少任一种膜具有优异的缺陷改善效果,即,缺陷减少率可以是50%以上或80%以上。例如,可以对氮化硅膜的缺陷减少率为80%以上,对氧化硅膜的缺陷减少率为80%以上,对多晶硅膜的缺陷减少率为50%以上。缺陷减少率基于使用所述表面处理组合物进行表面处理并执行后续洗涤制程时的缺陷,例如,当进行氢氟酸洗涤和SC1洗涤时,氮化硅膜上的缺陷是基于在不进行表面处理的情况下仅进行氢氟酸洗涤和SC1洗涤时的缺陷;缺陷减少率是指对未经表面处理的缺陷进行表面处理时缺陷减少的程度。

本发明可以提供一种表面处理方法,其使根据本发明的表面处理组合物,对进行化学机械性抛光后的用于半导体设备的晶片进行表面处理。

即,使用表面处理组合物并与半导体设备晶片直接接触来进行表面处理,可以降低化学机械抛光后的半导体设备晶片的表面张力,从而改善晶片表面的润湿性,并可以在后续洗涤制程中容易地进行洗涤并去除缺陷。此外,通过所述表面处理方法,可以改变化学机械抛光后的半导体设备晶片的表面性质,由此在后续洗涤制程中容易地去除缺陷。

可以与使用于通常的晶片表面处理的相同的设备及条件中使用本发明的表面处理组合物。其可以用于CMP模块,而不是表面处理设备中的洗涤模块。当根据本发明的表面处理方法对晶片进行表面处理时,并非特别限定使用表面处理组合物时的温度,但其可以在5℃至60℃之间。

通过所述表面处理方法对晶片进行的表面处理可以是用于改变抛光后的晶片的表面特性的表面处理,也可以被包括在用于洗涤抛光后的晶片的洗涤制程中。表面处理时间通常持续几秒到几分钟,也可以在1秒到10分钟内进行。

在对所述半导体设备晶片进行表面处理之后,可以通过干洗和/或湿法洗涤来执行后续洗涤制程。例如,所述干洗可以是HF/H

例如,所述湿法洗涤使用从由使用氢氟酸洗涤、SC1洗涤及商用洗涤液进行洗涤组成的群组中选择的至少任一种,可以是SC1洗涤(SC-1(标准洗涤-1,NH

在执行本发明的表面处理的情况下,即使简化现有技术中常用的洗涤制程,也可以显示出同等以上的效果。例如,在表面处理后同时使用氢氟酸洗涤和SC1洗涤的情况下,即使单独进行SC1洗涤而不进行氢氟酸洗涤,也可以预期相同的效果。

下面,参照实施例对本发明进行更详细的说明。但下面的实施例仅作为本发明的示例,本发明的技术思想并非受限于此。

实施例1

将含有三键且在末端具有羟基的双子表面活性剂与丙烯酸/丙烯酸酯共聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例2

将含有三键且在末端具有环氧乙烷基的双子表面活性剂与聚丙烯酸酯进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例3

将含有三键且在末端具有EO-PO基的双子表面活性剂与富马酸/丙烯酸酯共聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例4

将含有三键且在末端具有OSO

实施例5

将含有三键且在末端同时具有环氧乙烷和砜基的双子表面活性剂与甲基丙烯酸/丙烯酸酯共聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例6

将含有双键且在末端具有羟基的双子表面活性剂与丙烯酸羧乙酯低聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例7

将含有双键且在末端具有环氧乙烷基的双子表面活性剂与甲基丙烯酸/丙烯酸酯水溶性聚合物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例8

将含有双键且在末端具有EO-PO基的双子表面活性剂与聚丙烯酸酯水溶性聚合物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

实施例9

将含有双键且在末端具有OSO

实施例10

将含有双键且在末端同时具有环氧乙烷和砜基的双子表面活性剂与丙烯酸/丙烯酸酯共聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

比较例1

将具有线性EO基团的非离子表面活性剂与聚丙烯酸酯进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

比较例2

将以EO/BO为亲水性的线性表面活性剂与聚丙烯酸酯进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

比较例3

将以EO/BO为亲水性的支链性表面活性剂与马来酸/丙烯酸酯进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至3,从而制备表面处理组合物。

比较例4

将以EO/BO为亲水性的线性表面活性剂与丙烯酸羧乙酯低聚物进行混合后,使用柠檬酸或单乙醇胺将pH调节至10,从而制备表面处理组合物。

[表面张力的测定]

对于实施例1的组合物的表面张力测定如下。

(1)根据浓度的表面张力

分析条件:

温度21℃,湿度20%,针身厚度1.8mm(Needle Thickness:1.8mm),溶剂相(Solvent Phase:DI-water)

在上述分析条件中,通过“悬滴法(Pendant drop method)(基于杨拉普拉斯公式,Young-Laplace equation)”,使用“DSA100”设备来测定根据浓度的表面张力。根据浓度的静态表面张力曲线图(Critical Micell Concentration曲线图)显示在图1。

(2)动态表面张力

分析条件:

温度23℃,湿度20%,毛细管材质(Capillary Material,聚丙烯),样本密度(Sample Density,约1.00g/cu·cm)及“Start at Bubble Age.10ms,Stop at BubbleAge.16,000ms,Value.1000及Immersion Depth.10mm”

在上述分析条件中,使用“最大泡点压力法(Maximum bubble pressure method)”及“BP2”设备来测定动态表面张力。动态表面张力曲线图(Critical MicellConcentration曲线图)显示在图2。

图1的根据浓度的表面张力中,可以确认表面活性剂在低浓度下被吸附到最大,并且表面张力降低。即,根据本发明的表面处理组合物即使在双子表面活性剂的低浓度下也能有效地降低表面张力。

从图2的动态表面张力测定结果可以看出,根据本发明的表面处理组合物通过使用双子表面活性剂在短时间内吸附到表面,从而迅速降低表面张力。即,根据本发明的表面处理组合物可以通过在短时间内提高润湿(wetting)性来有效地应用于洗涤。

[缺陷去除率的测定]

使用直径为100nm的浆料(pH2)在1psi压力和200ml下对晶片进行CMP抛光20秒。之后,将抛光后的晶片在抛光台(台板)上进行30秒的表面处理,其组合物如表1所示。然后,使用1%氢氟酸洗涤10秒并使用SC1溶液洗涤30秒。在此,使用氨和过氧化氢混合物(APM,ammonia and hydrogen peroxide mixture)(NH

在对晶片进行表面处理或洗涤后,使用缺陷测定设备(KLA-Tencor公司)进行测定,并确认缺陷。使用以下的方程式来计算缺陷去除率,其结果如表1所示。

缺陷去除率(%)={1-(使用本组合物进行表面处理后的缺陷数量/缺陷评估标准中的晶片缺陷数量)}×100

[缺陷评估标准]

未进行单独的表面处理,在使用1%氢氟酸洗涤10秒并使用SC1溶液洗涤30秒后,将分别对多晶硅晶片和氮化硅膜晶片所测定的缺陷作为标准。氮化硅膜晶片的缺陷(≥52nm)为1995个,氧化硅晶片的缺陷为(≥63nm)938个,多晶硅晶片的缺陷为(≥63nm)24个。

[表1]

在表1中,R

实施例1至5的表面活性剂为碳-碳三键,实施例6至10为碳-碳双键。

EO/PO是-(EO)

EO/BO是-(EO)

(m和n分别未1至100的整数。)

在表1中,与比较例相比,根据本发明的表面处理组合物分别对氮化硅膜、氧化硅膜和多晶硅膜具有优异的缺陷减少率,尤其,氮化硅膜和氧化硅膜中的缺陷减少率高达80%以上,可以看出,多晶硅膜中的缺陷减少率达50%以上。即,根据本发明的表面处理组合物通过应用双子表面活性剂来在短时间内吸附到表面上,从而降低表面张力,并且可以在短时间内提高润湿力来增加洗涤效果,由此可以在处理表面后的晶片的洗涤制程中去除缺陷。

综上,通过有限的实施例进行了说明,本领域普通技术人员能够基于所述记载进行多种更改与变形。例如,所说明的技术按照与说明的方法不同的顺序执行,和/或所说明的构成要素按照与说明的方法不同的形态进行结合或组合,或者由其他构成要素或者等同物置换或代替,也能得到适当的结果。由此,其他体现,其他实施例以及权利要求范围的等同物,均属于本发明的权利要求范围。

相关技术
  • 表面处理组合物及其制造方法、以及使用表面处理组合物的表面处理方法及半导体基板的制造方法
  • 金属表面处理用组合物、使用它的金属表面处理方法以及使用它们的金属表面处理皮膜
技术分类

06120113013269