用于处理半导体基板的组合物以及半导体基板的处理方法

技术领域

本发明涉及一种用于处理半导体基板的组合物，具体地涉及一种用于处理涂有聚硅氮烷(polysilazane)的晶圆边缘部分的组合物。

背景技术

以往为了在半导体制造工序中形成二氧化硅膜，采用物理气相沉积法(PhysicalVapor Deposition，PVD，溅镀法(Sputtering))、化学气相沉积法(Chemical VaporDeposition，CVD)或溶胶-凝胶法(SOL-GEL)，或者采用形成聚硅氧烷(Polysiloxane)膜或聚硅氮烷膜后，再转化成二氧化硅膜的方法等。其中，形成聚硅氧烷膜或聚硅氮烷膜后，再转化成二氧化硅质膜的方法，可通过低温烧结(low temperature sintering)形成优质的二氧化硅膜质。二氧化硅膜用于液晶显示装置等的半导体元件的绝缘膜、平坦化膜、钝化膜等。

形成二氧化硅膜的方法通常包括将聚硅氮烷溶液旋涂在基板上的步骤、通过加热去除溶剂的步骤、通过烧结将聚硅氮烷转化成二氧化硅膜的步骤。在将聚硅氮烷溶液旋涂在基板上的步骤中，在基板周边的边缘形成珠粒(bead)，同时溶液扩散并涂布在基板的背面。此时，为了防止边缘珠在基板周缘形成不均匀的涂膜厚度，通常会进行边缘珠去除(edge bead removal，EBR)或边缘清洗(edge rinse)处理，为了去除附着在基板背面的聚硅氮烷而实施背面冲洗(back rinse)处理。

如上所述，在基板上涂布聚硅氮烷膜的工序中，有时需要从基板或涂布装置等剥离或去除不需要的聚硅氮烷的工序。已知作为此时使用的组合物为，例如，丙二醇单甲醚乙酸酯(Propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)等的共溶剂(co-solvent)混合物。

但是，根据这样的组合物，很难充分剥离或去除聚硅氮烷，因此去除聚硅氮烷的边界面容易产生膜厚的隆起(hump height)。这种膜厚隆起会在膜的烧结过程中引起裂纹或剥落，从而在产品中可能会出现缺陷。此外，由于在工序中产生的废液的凝胶化，有可能导致涂布装置的堵塞，因此在工序过程中需要经常进行装置内部堵塞的防止作业。此外，当废液罐内产生的硅烷、氢气、氨气等气体超过自燃极限时，稳定性就会受到影响。

因此，需要一种用于处理半导体基板的组合物，该组合物在需要去除的聚硅氮烷中具有优异的溶解性，并改善了去除聚硅氮烷的边界面的直线度(Straightness)。

发明内容

发明要解决的问题

本发明旨在提供一种用于有效处理涂有聚硅氮烷的半导体基板的组合物。

用于解决问题的手段

为了解决上述课题，本发明提供一种用于处理半导体基板的组合物，相对于组合物的总重量，包含98至99.8重量％的三甲苯(trimethylbenzene)、以及氟类表面活性剂。

根据一实施例，上述氟类表面活性剂的分子可以是线型(linear)或支链型(branched)。

例如，氟类表面活性剂可以包含由选自化学式1至4中的一种以上表示的化合物。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式1至4中，

A为O、NR、环氧乙烷(Ethylene oxide)、(C

Y为1至10的整数，

N为1至4的整数，

L为H、C、(C

具体地，例如，上述氟类表面活性剂为由选自化学式5至8中的一种以上表示的化合物。

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

根据一实施例，相对于组合物的总重量，本发明可以包含0.001至0.3重量％的氟类表面活性剂。

根据本发明另一实施例，提供一种用上述组合物处理半导体基板的方法。

根据本发明的其他实施例的具体细节包括在以下详细描述中。

发明的效果

根据本发明的用于处理半导体基板的组合物可保持均一的品质，并均匀地处理晶圆的边界面。此外，通过提高去除聚硅氮烷的边界面的直线度，能够显著降低产品的不良率，并稳定地提高生产收率。

附图说明

图1为示出EBR边界面状态的确认结果的照片。

具体实施方式

本发明可进行各种变形，并可具有各种实施例，在下文中，将在附图中对具体实施例进行示例和详细描述。但是，这并不旨在将本发明限制于特定的实施例，并且应该理解为包括在本发明的精神和技术范围内的所有修改、等同物和替代物都包括在内。在描述本发明时,如果确定相关已知技术的详细描述可能使本发明的主旨模糊不清，则将省略其详细描述。

除非在本说明书中另有说明，表述“至”将被用作包括相应数值的表述。具体地，例如，“1至2”的表述意味着不仅包括1和2，还意味着包括1和2之间的所有数值。

涂有聚硅氮烷的晶圆(wafer)通常用于半导体基板。在聚硅氮烷涂层工序中，在晶圆的边缘部(edge)形成珠粒(bead)，为了提高产品效率而去除聚硅氮烷珠粒。现有技术中，存在边缘珠去除(edge bead removal,EBR)后边界面出现膜厚隆起现象的问题。

本发明旨在通过提供一种包含单一溶剂或极少量添加剂的用于处理半导体基板的组合物来提高去除聚硅氮烷的边界面的直线度。

在下文中，将更详细地描述根据本发明实现例的用于处理半导体基板的组合物。

本发明以高含量包含高纯度的三甲苯。例如，相对于本发明组合物的总重量，其可以包含98至99.8重量％，例如99重量％以上、99.1重量％以上、99.2重量％以上，或者例如99.8重量％以下、99.5重量％以下的三甲苯。

当使用纯度低的溶剂混合物时，杂质的种类和含量往往会增加，因此很难保持均一的品质。相反，本发明因以高含量包含高纯度的三甲苯，从而可以均匀地保持组合物的品质。此外，可防止在硅氧烷膜(siloxane)或硅氮烷(silazane)膜的去除过程中或之后的边缘珠去除性能问题。

此外，本发明还包含少量的氟类表面活性剂。氟类表面活性剂用于抑制组合物在聚硅氮烷溶解初期阶段向聚硅氮烷层渗透。之后，在溶解反应进行的边界部，会有一部分氟类表面活性剂排列在聚硅氮烷的边界部。

由此，防止了用于处理半导体基板的组合物向聚硅氮烷涂层内部渗透，从而减少了膜厚隆起现象，并改善了边界面的直线度。

氟类表面活性剂可以包含具有线型或支链型结构的分子。在组合物与聚硅氮烷的反应中，支链型氟类表面活性剂起到捕获(capture)水分的作用。可通过控制聚硅氮烷与水分的反应性，防止聚硅氮烷的凝聚现象，从而提高工序效率。

例如，氟类表面活性剂可以包含化学式1至4中的一个以上的化合物。

[化学式1]

[化学式2]

[化学式3]

[化学式4]

在化学式1至4中，

A为O、NR、环氧乙烷、(C

Y为1至10的整数，

N为1至4的整数，

L为H、C、(C

具体地，例如，氟类表面活性剂为化学式5至8中的一个以上的化合物。

[化学式5]

[化学式6]

[化学式7]

[化学式8]

根据一实现例，相对于组合物的总重量，可以包含0.001至0.3重量％的氟类表面活性剂，例如0.001重量％以上、0.005重量％以上、0.01重量％以上，或者例如0.3重量％以下、0.2重量％以下、0.1重量％以下、0.05重量％以下、0.03重量％以下的氟类表面活性剂。

根据本发明另一实现例，提供一种处理如上所述的半导体基板的方法。

根据本发明，可防止将聚硅氮烷涂层的边缘珠从晶圆上去除时的膜厚隆起现象，并提高聚硅氮烷边界面的直线度。

下面，将详细描述本发明的实施例，以便本领域的普通技术人员能够容易地实施。然而，本发明可以以各种不同的形式实现，并且不限于这里描述的实施例。

实施例和比较例

根据表1的组成，制备了用于处理半导体基板的组合物。组合物包含水，以使得其量为100重量％。

表1

实验例1：边缘珠去除(edge bead removal，EBR)

在涂有聚硅氮烷的半导体晶圆的基板上，用各组合物分别进行EBR后，确认去除了聚硅氮烷后的边界面的状态。图1的左侧为根据比较例1的观察照片，右侧为根据实施例3的边界面的观察照片。

实验例2：安全性分析

为了确认组合物的安全性，用哈希(HACH)浊度计分析了与聚硅氮烷混合后经时的样品。

实验例3：产生气泡与否

在EBR工序中观察组合物中是否产生气泡，产生气泡时记为“O”，未产生则记为“X”。

将根据实验例的结果示于以下表2。

表2

如表2所示，在比较例中，确认了EBR边界部的宽度宽且聚硅氮烷的凝聚高，进而安全性降低，因此不适合作为半导体基板处理用组合物。

另一方面，在所有实施例中，确认了EBR边界面的状态良好，且稳定性优异。尤其，在添加有氟类表面活性剂的实施例1至8中，确认了与仅使用单一溶剂的比较例1和2相比，其稳定性和EBR边界面优异。

如上所述，根据本发明的用于处理半导体基板的组合物应用于EBR工序时，可使气泡的产生控制到最小，并保持组合物的稳定性。此外，确认了可均匀地处理EBR边界面，从而大大提高直线度。

以上对本发明的具体部分进行了详细描述，对本发明所属领域的普通技术人员来说，显然上述具体技术仅仅是优选实施例，并不能限制本发明的范围。本发明所属领域的普通技术人员将能够基于上述内容在本发明的范围内进行各种应用及变形。因此，本发明的实质范围将由所附权利要求及其等同物来定义。