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제안 방법
- 본 연구에서는 다양한 공용매의 포토레지스트 제거 특성을 조사하고, 초음파의 적용과 함께 공정온도, 압력, 및 시간의 변화에 따른 HDIPR의 제거 효율을 비교, 분석하였다.
- 반도체용 실리콘 웨이퍼 상부에 &F 타입의 화학증폭형 poly(hydroxy styrene) 포토레지스트를 600 nm 두께로 스핀 코팅하여 포토레지스트 층의 패턴을 형성시킨 다음, As 이온을 50 KeV의 가속도와 1015 atoms/cm2 dose로 이온주입 공정을 모사 수행함으로써 표면에 약 WO nm의 경화된 탄화층을가지도록 제작하였다 (Table 1).
- 반도체용 실리콘 웨이퍼 상부에 &F 타입의 화학증폭형 poly(hydroxy styrene) 포토레지스트를 600 nm 두께로 스핀 코팅하여 포토레지스트 층의 패턴을 형성시킨 다음, As 이온을 50 KeV의 가속도와 1015 atoms/cm2 dose로 이온주입 공정을 모사 수행함으로써 표면에 약 WO nm의 경화된 탄화층을가지도록 제작하였다 (Table 1).
- Figure 1에 나타낸 것처럼 이온주입 공정에 의해서 600 nm 의 포토레지스트 층에 웨이퍼 표면으로부터 약 100 nm 두께의 탄화층이 형성 된 포토레지스트를 scanning electron micn»copy (SEM, Hitachi S-2400)을- 통해 웨이퍼 측면 사진으로 관측하였다.
- Figure 1에 나타낸 것처럼 이온주입 공정에 의해서 600 nm의 포토레지스트 층에 웨이퍼 표면으로부터 약 100 nm 두께의 탄화층이 형성 된 포토레지스트를 scanning electron microscopy(SEM, Hitachi S-2400)을- 통해 웨이퍼 측면 사진으로 관측하였다.
- Figure 2에 HDIPR을 제거하기 위한, 초음파 장치가 부착된 초임계이산화탄소 스트리핑 시스템의 도면을 나타내었다. 셀 용기는 고압에서 실험을 수행할 수 있도록 제작되었으며, 항온 수조를 이용하여 스트리핑 온도를 조절할 수 있도록 제작하였다. 고압 셀 내부로 주입되는 이산화탄소는 ISCO PUMP 260D를 사용하여 원하는 압력(一 51.
- Figure 2에 HDIPR을 제거하기 위한, 초음파 장치가 부착된 초임계이산화탄소 스트리핑 시스템의 도면을 나타내었다. 셀 용기는 고압에서 실험을 수행할 수 있도록 제작되었으며, 항온 수조를 이용하여 스트리핑 온도를 조절할 수 있도록 제작하였다. 고압 셀 내부로 주입되는 이산화탄소는 ISCO PUMP 260D를 사용하여 원하는 압력(一 51.
- 7 MPa)으로 주입할 수 있다. 초음파 장치(듀라소닉, 주파수: 28 kHz, 출력: 500 W)는 고압 셀에 장착될 수 있도록 설계되었다. 초음파에너지는 로드를 통해 고압 셀 내부에 전달된다.
- 따라서 초음파에너지가 시료 전면에 미침으로써 실질적으로 유효한 세정면적이 확대되고, 단위시간당초음파 양이 많아져 스트리핑 효과를 더욱 높일 수 있게 된다. 실험방법은, 스트리핑 장치의 온도를 공정조건으로 유지시킨 다음, 웨이퍼를 1 x 1 cm 크기로 제작하여 고압 셀 내부에 고정시킨다. 일정량의 공용매를 마이크로 피펫을 사용하여 고압 셀에 주입한 다음, 이산화탄소 실린더로부터 고압펌프를 이용하여 초임계이산화탄소를 원하는 압력으로 공급한다.
- 셀로부터 시편을 분리하여 HDIPR의 제거된 정도를 x 10 배율의 확대경을 이용하여 육안으로 판정하였다. 그 다음 단계로 SEM을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔존하는 미세 포토레지스트 잔사를 확인하였다.
- 셀로부터 시편을 분리하여 HDIPR의 제거된 정도를 x 10 배율의 확대경을 이용하여 육안으로 판정하였다. 그 다음 단계로 SEM을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔존하는 미세 포토레지스트 잔사를 확인하였다. 표면에 잔류하는 원소는 energy dispersive X-ray spectrometer (EDS, KEVEX Ltd, SIGMA)를 사용하여 성분 분석을 하였다.
- 셀로부터 시편을 분리하여 HDIPR의 제거된 정도를 x 10 배율의 확대경을 이용하여 육안으로 판정하였다. 그 다음 단계로 SEM을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔존하는 미세 포토레지스트 잔사를 확인하였다. 표면에 잔류하는 원소는 energy dispersive X-ray spectrometer (EDS, KEVEX Ltd, SIGMA)를 사용하여 성분 분석을 하였다.
- 그 다음 단계로 SEM을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔존하는 미세 포토레지스트 잔사를 확인하였다. 표면에 잔류하는 원소는 energy dispersive X-ray spectrometer (EDS, KEVEX Ltd, SIGMA)를 사용하여 성분 분석을 하였다.
- 그 다음 단계로 SEM을 이용하여 웨이퍼 표면에 잔존하는 미세 포토레지스트 잔사를 확인하였다. 표면에 잔류하는 원소는 energy dispersive X-ray spectrometer (EDS, KEVEX Ltd, SIGMA)를 사용하여 성분 분석을 하였다.
- 웨이퍼를 셀 내부에 고정 시키고 셀의 온도는 313 쪼로 유지하였다. 공용매를 10w/w%함량으로 셀에 투입하고 고압펌프를 사용하여 27.6 MPa 압력의 이산화탄소를 셀 내부로 주입한 다음, 교반기를 이용하여 이산화탄소와 공용매를 균일하게 혼합하면서 5분 동안 스트리핑 공정을 진행하였다. 한편 눈으로 셀 내부를 확인할 수 있는 투명창이 달린 고압 셀로 테스트한 결과에 의하면 본 실험에 사용된 공용매의 농도, 온도와 압력 범위에서는 공용매와 이산화탄소가 균일한 단일 상을 이루었다.
- 웨이퍼를 셀 내부에 고정 시키고 셀의 온도는 313 쪼로 유지하였다. 공용매를 10w/w%함량으로 셀에 투입하고 고압펌프를 사용하여 27.6 MPa 압력의 이산화탄소를 셀 내부로 주입한 다음, 교반기를 이용하여 이산화탄소와 공용매를 균일하게 혼합하면서 5분 동안 스트리핑 공정을 진행하였다. 한편 눈으로 셀 내부를 확인할 수 있는 투명창이 달린 고압 셀로 테스트한 결과에 의하면 본 실험에 사용된 공용매의 농도, 온도와 압력 범위에서는 공용매와 이산화탄소가 균일한 단일 상을 이루었다.
- 공용매에 따른 스트리핑 반응에서 제거효과가 뛰어난 acetone을 이용하여 공용매 농도, 압력, 온도, 시간에 따른 공정조건을 변화시켜 HDIPR의 스트리핑 성능을 비교하였다.
- 먼저 압력에 따른 제거효과를 알아보기 위해 온도를 313호로 고정시키고, 10 w/w%의 공용매 농도로 17 〜 27.6 MPa 로 압력을 변화시켜 5분간 스트리핑 공정을 진행하였다. 그리고 온도에 따른 제거효과를 알아보기 위해 압력을 27.
- 먼저 압력에 따른 제거효과를 알아보기 위해 온도를 313호로 고정시키고, 10 w/w%의 공용매 농도로 17 〜 27.6 MPa 로 압력을 변화시켜 5분간 스트리핑 공정을 진행하였다. 그리고 온도에 따른 제거효과를 알아보기 위해 압력을 27.
- 6 MPa 로 압력을 변화시켜 5분간 스트리핑 공정을 진행하였다. 그리고 온도에 따른 제거효과를 알아보기 위해 압력을 27.6 MPa 로 고정시키고, 10 w/w%의 농도로 308 ~ 343 호로 온도를 변화시켜 5분간 실험을 진행하였다. 실험 결과 온도와 압력이 증가할수록 HDIPR의 제거효과도 높아지는 것을 알 수 있었다.
- 압력과 온도가 높을수록 제거효과가 향상되긴 했지만, 제거 효율은 약 50% 정도의 효과만 나타났다. 따라서 제거효과를 높이기 위해 농도와 시간에 따른 제거공정을 진행하였다. 스트리핑 공정 조건을 27.
- 압력과 온도가 높을수록 제거효과가 향상되긴 했지만, 제거 효율은 약 50% 정도의 효과만 나타났다. 따라서 제거효과를 높이기 위해 농도와 시간에 따른 제거공정을 진행하였다. 스트리핑 공정 조건을 27.
- 따라서 제거효과를 높이기 위해 농도와 시간에 따른 제거공정을 진행하였다. 스트리핑 공정 조건을 27.6 MPa, 343 호로 고정시키고, 농도를 1~ 15 w/w%로 변화시켜 실험을 진행하였다. 실험결과 10 w/w%에서 최적의 제거효과가 나타났고, 그보다 높은 농도에서는 특별한 차이를 볼 수 없었다.
- 따라서 제거효과를 높이기 위해 농도와 시간에 따른 제거공정을 진행하였다. 스트리핑 공정 조건을 27.6 MPa, 343 호로 고정시키고, 농도를 1~ 15 w/w%로 변화시켜 실험을 진행하였다. 실험결과 10 w/w%에서 최적의 제거효과가 나타났고, 그보다 높은 농도에서는 특별한 차이를 볼 수 없었다.
- 이것은 공용매를 이용한 화학적 효과만으로는 탄화된 HDIPR 을 완전히 용해시켜 제거할 수 없기 때문이다. 이를 해결하기 위해 초임계이산화탄소용 포토레지스트 제거 시스템에 초음파 장치를 부착하여 용매의 화학적 효과와 초음파에서 생성되는 캐비테이션에 의한 물리적 효과를 병행하여 실험을 진행하였다. 이전의 연구에서 단순한 교반에 비하여 초음파를 시편에 가하면 포토레지스트 제거에 매우 효과적인 것을 보고한 바 있다[10].
- 이것은 공용매를 이용한 화학적 효과만으로는 탄화된 HDIPR 을 완전히 용해시켜 제거할 수 없기 때문이다. 이를 해결하기 위해 초임계이산화탄소용 포토레지스트 제거 시스템에 초음파 장치를 부착하여 용매의 화학적 효과와 초음파에서 생성되는 캐비테이션에 의한 물리적 효과를 병행하여 실험을 진행하였다. 이전의 연구에서 단순한 교반에 비하여 초음파를 시편에 가하면 포토레지스트 제거에 매우 효과적인 것을 보고한 바 있다[10].
- 공용매 테스트에서 제거효과가 뛰어났던 acetone 공용매를사용하였으며, 먼저 압력에 따른 제거효과를 위한 공정으로 313 K, 10 w/w%의 농도로 압력을 17 ~ 27.6 MPa로 변화시켜 2분간 실험을 진행하였다. 예상대로 압력이 높을수록 제거 효과도 높아졌다.
- 공용매 테스트에서 제거효과가 뛰어났던 acetone 공용매를사용하였으며, 먼저 압력에 따른 제거효과를 위한 공정으로 313 K, 10 w/w%의 농도로 압력을 17 ~ 27.6 MPa로 변화시켜 2분간 실험을 진행하였다. 예상대로 압력이 높을수록 제거 효과도 높아졌다.
- 6 MPa, 343 K, 10 w/w%조건에서 2분 간 공정을 진행했을 때 약 80 % 제거효과가 나타났다. HDIPR 을 완전히 제거시키기 위해 반응시간을 변화시켜 실험을 진행해 보았다. 2분에서 3분 동안 실험을 진행한 결과, 3분에서 HDIPR이 완전히 제거된 것을 확인할 수 있었다 (Table 7).
- 불연, 무독성 용제인 초임계이산화탄소를 이용하여 HDIPR 을 제거하기 위해 공용매 및 스트리핑 공정 조건으로서 온도, 압력, 공용매 농도, 시간 등을 변화시켜 제거효율을 조사하였다. Aacetone이 THF, dimethyl sulfoxide와 함께 HDIPR의 제거에 우수한 공용매로 나타났다.
- 불연, 무독성 용제인 초임계이산화탄소를 이용하여 HDIPR 을 제거하기 위해 공용매 및 스트리핑 공정 조건으로서 온도, 압력, 공용매 농도, 시간 등을 변화시켜 제거효율을 조사하였다. Aacetone이 THF, dimethyl sulfoxide와 함께 HDIPR의 제거에 우수한 공용매로 나타났다.
대상 데이터
- 이산화탄소는 99.99 % (대영상사, 부산) 순도의 것을 정제 없이사용하였으며, 공용매로 methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA), benzyl alcohol 을 포함하는 알코올류, triisopropanol amine, N-tert-butyldiethanolamine, triethylamine, N,N-dimethyloctylamine 을 포함하는 아민류, tetrahydrofuran (THF), chloroform, acetone, N-methylpyrrolidone (NMP), acetyl acetone, dimethyl acetamide, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate 등의 극성 용매를 사용하였다. 이들 약품은 모두 시약급으로 별도의 정제 없이 사용하였다.
- 이산화탄소는 99.99 % (대영상사, 부산) 순도의 것을 정제 없이사용하였으며, 공용매로 methanol, ethanol, isopropyl alcohol (IPA), benzyl alcohol 을 포함하는 알코올류, triisopropanol amine, N-tert-butyldiethanolamine, triethylamine, N,N-dimethyloctylamine 을 포함하는 아민류, tetrahydrofuran (THF), chloroform, acetone, N-methylpyrrolidone (NMP), acetyl acetone, dimethyl acetamide, dimethyl sulfoxide, propylene carbonate 등의 극성 용매를 사용하였다. 이들 약품은 모두 시약급으로 별도의 정제 없이 사용하였다.
- 여러 가지 공용매에 따른 HDIPR의 제거효과에 관한 실험을 진행하였다- 공용매로 methanol, ethanol, IPA, benzyl alcohol을 포함하는 알코올류, triisopropanol amine, N-tertbutyldiethanolamine, triethylamine, N,N-dimethyloctylamine 을 포함하는 아민류, THF, chloroform, NMP, acetyl acetone, dimethylacetamide, dimethylsurfoxide, propylene carbonate 를 포함하는 극성 용매를 사용하였다. 웨이퍼를 셀 내부에 고정 시키고 셀의 온도는 313 쪼로 유지하였다.
- 여러 가지 공용매에 따른 HDIPR의 제거효과에 관한 실험을 진행하였다- 공용매로 methanol, ethanol, IPA, benzyl alcohol을 포함하는 알코올류, triisopropanol amine, N-tertbutyldiethanolamine, triethylamine, N,N-dimethyloctylamine 을 포함하는 아민류, THF, chloroform, NMP, acetyl acetone, dimethylacetamide, dimethylsurfoxide, propylene carbonate 를 포함하는 극성 용매를 사용하였다. 웨이퍼를 셀 내부에 고정 시키고 셀의 온도는 313 쪼로 유지하였다.
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