KR100875586B1 - Semiconductor substrates drying method using surfactants in supercritical carbon dioxide after wet etching - Google Patents

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임권택
이민영
정재목
도경민
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부경대학교 산학협력단
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Abstract

The semiconductor substrate drying method is provided to reduce the dry time by providing the surfactant containing much water in the residue elimination process. The method for removing the acid substance remaining on substrate after the wet etching process includes as follows. The first stage is for performing a rinsing process after the wet etching process. A second step is for manufacturing the rinse liquid by injecting the liquid carbon dioxide into the reactive cell - 1(4) by the pressure supply method(3). The third step is for flowing the rinse liquid of the reactive cell -1 to the reactive cell -2 and completely removing the water of the substrate having within the reactive cell -2. A four step is for increasing the temperature of the high pressure drying container and removing residues in the supercritical carbon dioxide state.

Description

습식 에칭 후 초임계이산화탄소 내에서의 계면활성제를 이용한 반도체 기판 건조 방법{SEMICONDUCTOR SUBSTRATES DRYING METHOD USING SURFACTANTS IN SUPERCRITICAL CARBON DIOXIDE AFTER WET ETCHING} Method for Drying Semiconductor Substrate Using Surfactant in Supercritical Carbon Dioxide After Wet Etching {SEMICONDUCTOR SUBSTRATES DRYING METHOD USING SURFACTANTS IN SUPERCRITICAL CARBON DIOXIDE AFTER WET ETCHING}

본 발명은 불산 수용액을 이용한 습식 에칭 후 기판에 잔존하는 산성 물을 제거하는 방법에 있어서, 초임계 이산화탄소 내에서 내산성이고 낮은 분자량인 부분 불소화된 블록 공중합체 계면활성제를 이용하여 효과적으로 물을 제거하는 기술에 관한 것이다. The present invention provides a method for removing acidic water remaining on a substrate after wet etching using an aqueous hydrofluoric acid solution, the method of effectively removing water using a acid-resistant, low molecular weight partially fluorinated block copolymer surfactant in supercritical carbon dioxide. It is about.

최근, 금속 산화막 반도체 고밀도 직접회로(MOSLSI)의 대규모화에 따라, 칩의 대형화와 고밀도집적회로(LSI) 제조 패턴의 미세화가 촉진되고 있고, 현재 100nm 이하의 선 폭을 갖는 패턴이 형성되고 있는 실정이다. 그리고 상기의 선 폭이 좁아진다는 것은 결과적으로 종횡비(높이/폭)가 큰 패턴을 형성한다는 것을 의미한다. In recent years, as the size of metal oxide semiconductor high density integrated circuits (MOSLSIs) increases, the size of chips and the miniaturization of LSI manufacturing patterns have been promoted, and patterns having a line width of 100 nm or less are currently being formed. to be. And narrowing the line width means that a pattern with a large aspect ratio (height / width) is formed as a result.

그러나 전형적인 수계(aqueous)처리 공정은 수용성 용액이 기계적 강도, 수분 흡수, 열적 팽창 계수 및 다른 기판에의 부착을 포함하는 다공성의 low-k 유전 물질(low-k dielectric materials)과 같은 중요한 성질에 강하게 영향을 미치는 중요한 결점이 있다.However, typical aqueous processing processes strongly resist important properties such as porous, low-k dielectric materials, where aqueous solutions include mechanical strength, water absorption, thermal expansion coefficient, and adhesion to other substrates. There is an important drawback that affects.

대한민국 특허 2005-0008844에서는 불산 수용액으로 에칭한 후 잔여물을 제거하기 위하여 황산 산화제 및 탈이온수를 포함하고 불화암모늄, 부식 방지제, 계면활성제 및 킬레이트제 등을 적절히 희석한 세정제에 침적하여 사용하는 배치식 방법이나 기판 또는 반도체 구조물을 회전하여 표면에 세정 조성물을 공급하는 매엽식 방법을 제시하였지만 특히, 종횡비가 큰 패턴에서의 수계 세정은 세정액이 피 세정물들을 완전히 적시지 못함은 물론 웨이퍼 전체를 습식 세정하면서 역으로 오염이 재 부착하거나 물의 높은 모세관압 때문에 초미세 패턴을 붕괴하는 단점이 있다. 또한 다량의 약액이나 순수를 소비하고 동시에 다량의 폐액 및 배기가스를 방출하기 때문에 제조 비용 절감이나 환경보전의 관점에서도 좋지 못하다. Korean Patent 2005-0008844 is a batch type which is used by immersing in a detergent containing appropriately diluted ammonium fluoride, corrosion inhibitor, surfactant, chelating agent, etc. to remove residue after etching with hydrofluoric acid solution. A single-leaf method of rotating the substrate or semiconductor structure and supplying the cleaning composition to the surface has been proposed, but in particular, the water-based cleaning in a high aspect ratio pattern not only wets the cleaning materials but also wet cleaning the entire wafer. Conversely, there is a disadvantage in that contamination reattaches or collapses the ultrafine pattern due to the high capillary pressure of water. In addition, it consumes a large amount of chemical or pure water, and at the same time emits a large amount of waste liquid and exhaust gas, which is not good in terms of manufacturing cost reduction or environmental conservation.

모세관 힘에 의한 문제는 표면장력이 작은 린스 액을 사용하여 처리하면 해결 가능하고, 이와 같은 패턴붕괴의 문제를 해결하기 위해 표면 장력이 0인 린스 액이 요구되며, 표면장력이 0에 가까운 이산화탄소가 최근 전자산업의 적합한 세정용매로서 각광을 받고 있다. The problem caused by capillary force can be solved by using a rinse liquid with a small surface tension. To solve this problem of pattern collapse, a rinse liquid with zero surface tension is required, and carbon dioxide close to zero Recently, it has been spotlighted as a suitable cleaning solvent in the electronics industry.

이것은 이산화탄소의 청정성과 높은 확산으로, 마이크론 이하의 깊이로 용매의 침투가 가능하고 건조 시 모세관 힘이 없으므로 패턴붕괴 현상이 일어나지 않는다. 이러한 장점은 실리콘 기판 위에 입체적인 미세구조와 회로, 센서와 액추에이터 등을 집적화시키는 미소전자기계시스템 기술에서도 핵심적으로 이용된다. This is the cleanliness and high diffusion of carbon dioxide, so that the solvent can penetrate to a depth of less than a micron and there is no capillary force during drying, so no pattern collapse occurs. This advantage is also key to microelectromechanical systems technology that integrates three-dimensional microstructures, circuits, sensors, and actuators on silicon substrates.

그러나 초임계이산화탄소를 수계 공정 후 건조 공정에 사용하고자 하면 잔류하는 물과 이산화탄소 유체의 혼합을 위하여 적절한 계면활성제가 요구된다. 특히, 습식 에칭 공정 후 잔류하는 물을 이산화탄소 유체로서 효과적으로 제거하기 위해서 계면활성제는 잔류하는 물속에 존재하는 강산인 불산에 대한 내성을 가져야 처리 과정에서 화학 구조가 변화되지 않고 성능을 유지할 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 초임계 이산화탄소 내에서의 용해력 및 우수한 수화 능력을 가져야 상기 물을 완벽하게 제거할 수 있게 된다. 기존의 일반적인 염 형태의 계면활성제는 강산 분위기에서 분해되거나 양성자화(protonation)되어 계면활성제의 성질을 상실하는 단점이 있다. However, if the supercritical carbon dioxide is to be used in the drying process after the aqueous process, an appropriate surfactant is required for mixing the residual water and carbon dioxide fluid. In particular, in order to effectively remove the residual water as a carbon dioxide fluid after the wet etching process, the surfactant must be resistant to hydrofluoric acid, which is a strong acid present in the remaining water, so that the chemical structure is not changed during the treatment and the performance can be maintained. In addition, the surfactant must have a dissolving power in the supercritical carbon dioxide and excellent hydration ability to completely remove the water. Conventional salts of the conventional salt form has the disadvantage of losing the properties of the surfactant by decomposition or protonation (protonation) in a strong acid atmosphere.

반도체 제조 산업과 미소전자기계시스템 기술은 다양한 극미세 구조의 제조 과정으로 이루어지는데, 이들 과정에서 많은 양의 유독성 화학약품과 고가의 초순수가 사용된다. 환경적인 필요성뿐만 아니라, 기존 기술로서는 초미세 구조의 제어가 어렵기 때문에 초임계이산화탄소 용매기술이 활발하게 연구되고 있다. The semiconductor manufacturing industry and microelectromechanical system technology consist of a variety of ultra-fine fabrication processes that use large amounts of toxic chemicals and expensive ultrapure water. In addition to environmental necessity, supercritical carbon dioxide solvent technology is being actively researched because it is difficult to control the ultrafine structure with the existing technology.

이산화탄소는 무독성이고 난연성이며 가격이 싸고 환경친화적이다. 이산화탄소는 여러 화학 공정의 부산물로 얻어지거나 대기로부터 채집될 수 있다. 그리고 사용된 이산화탄소는 99% 이상 재순환된다. 따라서, 이산화탄소 용매를 이용한 초미세 가공 공정 기술은 독성 화학물질의 사용을 최소화하고, 고가의 초순수의 소비를 없애고, 공정 단계의 감축 효과가 있다. Carbon dioxide is nontoxic, flame retardant, inexpensive and environmentally friendly. Carbon dioxide can be obtained as a by-product of many chemical processes or collected from the atmosphere. And the carbon dioxide used is recycled over 99%. Therefore, the ultrafine processing process technology using a carbon dioxide solvent minimizes the use of toxic chemicals, eliminates the consumption of expensive ultrapure water, and reduces the process steps.

또한, 이산화탄소는 비교적 낮은 임계온도와 임계압력(31.1℃, 1070psi)을 가지고 있어 쉽게 초임계 상태에 도달할 수 있는 장점이 있으며, 초임계 상태가 되면 낮은 점도와 0에 가까운 표면장력이 있어 기체와 같은 확산성과 침투력 및 용매의 세기를 보여주는 액체와 같은 밀도 때문에 미세패턴을 가진 복잡한 구조의 세정 및 건조에 효과적이다.In addition, carbon dioxide has a relatively low critical temperature and critical pressure (31.1 ℃, 1070 psi) has the advantage that it can easily reach the supercritical state, when the supercritical state has a low viscosity and close to zero surface tension It is effective for cleaning and drying complex structures with fine patterns because of the same density as the liquid, which shows the same diffusivity, penetration and solvent strength.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내산성이고 이산화탄소에 용해성이 좋으며 물의 수화 능력이 우수한 계면활성제의 선택 및 이를 초임계이산화탄소와 함께 사용하여 짧은 시간, 소량의 계면활성제로 산성 물을 깨끗하게 제거하는 것을 목적으로 한다.In order to achieve the above object, the selection of a surfactant that is acid-resistant, good solubility in carbon dioxide and excellent in the water hydration ability and using it with supercritical carbon dioxide to remove acidic water with a short time, a small amount of surfactant cleanly It is done.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내산성이고 이산화탄소에 용해성이 좋으며 물의 수화 능력이 우수한 계면활성제를 제공한다. In order to achieve the above object, it provides a surfactant that is acid-resistant, good solubility in carbon dioxide and excellent in the water hydration ability.

구체적으로, 본 발명의 계면활성제에서 친 이산화탄소 성분은 부분 불소화된 고분자에 의해 제공되고, 소 이산화탄소 성분은 폴리에틸렌 글리콜에 의해 제공되는 낮은 분자량의 블록 공중합체로서, 폴리에틸렌 글리콜 성분은 수화 능력과 내산성을 동시에 가진다. 이것은 또한 중합체 조성을 자유 자재로 변화할 수 있기 때문에 계면활성제 성능 조절이 가능하다. Specifically, the surfactant carbon dioxide component in the surfactant of the present invention is provided by a partially fluorinated polymer, and the small carbon dioxide component is a low molecular weight block copolymer provided by polyethylene glycol, wherein the polyethylene glycol component has a hydration ability and acid resistance at the same time. Have It also allows for surfactant performance control because the polymer composition can be changed freely.

더구나 이산화탄소에 대한 용해도는 친이산화탄소의 함량이 높아질수록 높아지지만, 이산화탄소에 친화력을 가지는 낮은 분자량의 폴리에틸렌 글리콜을 사용하면 같은 용해도를 가지면서 친이산화탄소 성분인 부분불소화 블록의 크기도 줄일 수 있어 전체적으로 낮은 분자량의 계면활성제를 구현할 수 있다. Moreover, the solubility in carbon dioxide increases as the content of carbon dioxide increases, but using a low molecular weight polyethylene glycol having an affinity for carbon dioxide can reduce the size of the partial fluorinated block, which is a carbon dioxide component, with the same solubility. The surfactant can be implemented.

본 발명의 바람직한 구체 예로서, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 계면활성제를 제공한다.As a preferred embodiment of the present invention, the present invention provides a surfactant represented by the formula (1).

화학식 1Formula 1

Figure 112007066293029-pat00001
Figure 112007066293029-pat00001

상기 식에서, m은 10 내지 455이고, n은 2 내지 100이며, R은 CH2CF2CF2CF3 (dihydro fluorobutyl methacrylate, FBMA), CH2CF2CF2CF2CF3 (dihydro fluoropentyl methacrylate, FPMA), CH2CH2(CF2)5CF3 (tetrahydro fluorooctyl methacrylate, 1H2H-FOMA), CH2(CF2)6CF3 (dihydro fluorooctyl methacrylate, 1H-FOMA), CH2CH2(CF2)3~12CF3(zonyl TM)이다. Wherein m is from 10 to 455, n is from 2 to 100, and R is CH 2 CF 2 CF 2 CF 3 (dihydro fluorobutyl methacrylate, FBMA), CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 (dihydro fluoropentyl methacrylate, FPMA), CH 2 CH 2 (CF 2 ) 5 CF 3 (tetrahydro fluorooctyl methacrylate, 1H2H-FOMA) , CH 2 (CF 2 ) 6 CF 3 (dihydro fluorooctyl methacrylate, 1H-FOMA) , CH 2 CH 2 (CF 2 ) 3-12 CF 3 (zonyl TM).

상술한 발명은 poly(ethylene oxide) 거대개시제와 부분 불소화된 단량체를 반응시켜 친이산화탄소성이면서 오염물질 세정 능력을 보유한 계면활성제의 구조를 제공한다.The above-described invention provides a structure of a surfactant that reacts with a poly (ethylene oxide) macroinitiator and a partially fluorinated monomer to be a carbon dioxide and retaining pollutant cleaning ability.

상기 계면활성제는 내산성이고 낮은 분자량으로 설계 및 제조되어 적은 양으로도 많은 양의 물을 수화하여 기판에 잔존하는 물을 간단하게 제거할 수 있다.The surfactant is acid resistant and designed and manufactured with a low molecular weight to hydrate a large amount of water even in a small amount to simply remove the water remaining on the substrate.

기판으로부터 물을 제거하기 위하여 무독성, 불연성, 불활성이고, 값이 저렴하며 환경에 무해한 이산화탄소를 유기용매 대체로 사용하는 것이 제시되면서 이산화탄소 유체 내에서 기판으로부터 오염물질을 효과적으로 제거하기 위해서 계면활성제가 요구되며, 본 연구의 계면활성제는 내산성, 건조 효과 및 경제적인 면 모두에서 아주 탁월한 성능을 나타낸다.Surfactants are required to effectively remove contaminants from substrates in carbon dioxide fluids, suggesting the use of non-toxic, non-flammable, inert, inexpensive and environmentally harmless carbon dioxide to remove water from the substrate, The surfactants in this study show very good performance in terms of acid resistance, drying effect and economics.

예를 들어, 기존의 계면활성제는 비교적 큰 분자량으로 미세한 틈의 오염물질을 제거하기에 어려움이 있지만 본 연구의 계면활성제는 낮은 분자량으로 설계되어 미세 부분으로의 침투가 가능하고, 건조 후 잔여물도 남기지 않는 장점이 있다. For example, conventional surfactants have a relatively large molecular weight and are difficult to remove contaminants in fine cracks, but the surfactants of the present study are designed to have a low molecular weight so that they can penetrate into the fine parts and leave no residue after drying. There is no advantage.

그리고 물과 친화력이 없어 사용하기에 어려운 기존의 계면활성제와는 다르게 본 연구의 계면활성제는 이산화탄소에 잘 용해되고 물을 흡수하는 성질이 좋은 특성을 나타낸다. Unlike conventional surfactants, which are difficult to use due to their lack of affinity with water, the surfactants in this study exhibit good properties of being well soluble in carbon dioxide and absorbing water.

본 발명은 기판으로부터 물을 분리하기 위해서 이산화탄소 유체 내에서 계면활성제를 이용하며, 상술한 기판은 웨이퍼, 알루미늄-알루미늄 산화막 기판, 갈륨 비소 기판, 세라믹 기판, 구리 기판 등의 어떤 형태일 수 있다. The present invention utilizes a surfactant in a carbon dioxide fluid to separate water from the substrate, and the substrate described above may be in any form, such as a wafer, an aluminum-aluminum oxide substrate, a gallium arsenide substrate, a ceramic substrate, a copper substrate, or the like.

이 양태의 바람직한 구체 예에서, 기체, 액체 또는 초임계상태일 수 있으며, 바람직하게는 액체 및 초임계상태가 효과적이다. In a preferred embodiment of this aspect, it may be gaseous, liquid or supercritical, preferably liquid and supercritical.

또한 이산화탄소 유체는 단독으로 사용될 수도 있고, 물이나 알코올, 산 염기 등의 첨가제와 함께 사용될 수도 있다. In addition, the carbon dioxide fluid may be used alone, or may be used together with additives such as water, alcohol, and acid base.

이산화탄소 유체는 0.1 ~ 10 중량 퍼센트의 첨가제와 함께 이용될 수 있으며, 이 방식은 이산화탄소 단독으로 사용될 때 보다 건조효과를 향상시킬 수 있다. Carbon dioxide fluids can be used with 0.1 to 10 percent by weight of additives, which can improve the drying effect when used alone.

본 발명은 이산화탄소 유체 내에서 보다 효과적인 건조를 위한 계면활성제를 개발하는 것으로, 이 물질들은 이산화탄소 유체 내에서 계면활성작용을 하여 상술한 이산화탄소 유체에 상대적으로 낮은 용해도를 가지는 물질들을 잘 분산될 수 있도록 한다. The present invention is to develop a surfactant for more effective drying in the carbon dioxide fluid, these materials can be a surface active agent in the carbon dioxide fluid to disperse the materials having a relatively low solubility in the carbon dioxide fluid described above. .

일반적으로, 계면활성제는 오염물질과 이산화탄소 상의 경계에 존재하면서 두 성분 사이의 내부 장력을 낮게 하여 그 결과로 오염물질이 이산화탄소로 잘 반출되게 하는 작용을 하며, 계면활성제는 대게 이산화탄소 내에 0.001 ~ 30 중량 퍼센트로 사용된다.In general, the surfactant is present at the boundary between the contaminant and the carbon dioxide phase, thereby lowering the internal tension between the two components, and as a result, the contaminant is well exported to the carbon dioxide, and the surfactant is usually 0.001 to 30% by weight in the carbon dioxide. Used as a percentage.

본 발명의 습식 에칭 후 물을 제거하는 공정에 있어서, 도 1에는 본 발명에 따른 습식 에칭 후 물의 제거 방법을 설명하기 위한 건조 장치의 개념도를 도시한다.
도1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 기판 건조 장치는 이산화탄소 공급수단(1)과 상기 이산화탄소 공급수단으로부터 이산화탄소 유 출입을 조절하는 밸브(2), 상기 이산화탄소 공급수단으로부터 공급된 이산화탄소의 압력을 조절하는 압력 공급수단(3), 상기 압력 공급수단으로부터 조절된 이산화탄소에 계면활성제를 마그네틱 바(7)를 이용하여 혼합하는 반응 셀-1(4), 상기 반응 셀-1(4)에서 제조된 린스액이 이동하는 이산화탄소 공급선(5), 상기 반응 셀-1(4)에서 제조된 린스액을 이용하여 기판의 물을 제거하는 반응 셀-2(8) 및 상기 반응 셀-2(8)의 온도를 조절할 수 있는 온도제어수단(9)으로 이루어진다.
본 발명은, 습식 에칭 공정 후 린스(물에 처리)한 후 물이 상기 기판에 부착되어 있는 동안 반응 셀-2(8)에 넣고, 계면활성제는 반응 셀-1(4)에 넣는다. 이산화탄소 공급수단(1)에서 공급된 이산화탄소를 압력공급수단(3)으로 압력은 1000 ~ 3000psi로 세팅하고, 온도는 25 ~ 28℃로 세팅하여 반응 셀-1(4)로 주입한 후 마그네틱 교반기(6)를 이용하여 마그네틱 바(7)로 교반시켜 린스액을 제조한다. 이때, 가장 바람직한 조건은 28℃, 3000psi이다. 상기 린스액을 반응 셀-2(8)로 주입하여 기판에 부착되어 있는 물을 제거한다. 그 후 온도를 높여 초임계이산화탄소 상태로서 분당 5ml의 속도로 이산화탄소를 흘려주면서 이산화탄소에 포화되어 있는 물을 제거 시킨다. 상기 초임계이산화탄소 온도는 31℃ ~ 100℃이고, 압력은 1070psi ~ 7250psi 범위가 적당하며, 가장 바람직한 조건은 40℃, 3000psi이다.
In the step of removing water after wet etching of the present invention, FIG. 1 shows a conceptual diagram of a drying apparatus for explaining a method of removing water after wet etching according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the semiconductor substrate drying apparatus according to the present invention includes a carbon dioxide supply means 1 and a valve 2 for controlling carbon dioxide flow in and out from the carbon dioxide supply means, and a pressure of carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply means. The pressure supply means (3) to control, the reaction cell-1 (4), the reaction cell-1 (4) prepared by mixing the surfactant to the carbon dioxide adjusted from the pressure supply means by using a magnetic bar (7) The carbon dioxide supply line 5 to which the rinse liquid is moved, the reaction cell-2 (8) and the reaction cell-2 (8) which remove water from the substrate using the rinse liquid prepared in the reaction cell-1 (4). It consists of a temperature control means 9 that can adjust the temperature.
In the present invention, after rinsing (treating with water) after the wet etching process, the reaction cell is placed in the reaction cell-2 (8) while the water is attached to the substrate, and the surfactant is placed in the reaction cell-1 (4). The carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply means 1 is injected into the pressure supply means 3 at a pressure of 1000 to 3000 psi and a temperature of 25 to 28 ° C. and then injected into the reaction cell-1 (4), followed by a magnetic stirrer ( 6) using a magnetic bar (7) to prepare a rinse liquid. At this time, the most preferable conditions are 28 ℃, 3000psi. The rinse liquid is injected into the reaction cell-2 (8) to remove water adhering to the substrate. The temperature is then raised to remove supernatant carbon dioxide while flowing carbon dioxide at a rate of 5 ml per minute as a supercritical carbon dioxide. The supercritical carbon dioxide temperature is 31 ℃ ~ 100 ℃, the pressure is suitable 1070psi ~ 7250psi range, the most preferred conditions are 40 ℃, 3000psi.

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이와 같이 본 발명은 습식 에칭 후 잔존하는 물을 친환경적인 초임계이산화탄소 유체 내에서 내산성인 계면활성제를 이용하여 깨끗하게 제거할 수 있다. 상기 계면활성제는 저 분자량으로 설계 및 제조되어 적은 양으로도 이산화탄소에 잘 용해되고 물의 수화 능력도 우수하여 경제적이며, 잔여물 제거 과정에서 많은 양의 물을 함유할 수 있으므로 건조 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제거된 물을 반도체 기판으로부터 쉽게 분리시키는데 그 효과가 있다.As such, the present invention can cleanly remove residual water after wet etching by using an acid resistant surfactant in an eco-friendly supercritical carbon dioxide fluid. The surfactant is designed and manufactured at a low molecular weight, so that it is well dissolved in carbon dioxide even in a small amount and is excellent in water hydration ability, and it may contain a large amount of water in the process of removing residues, which may shorten the drying time. In addition, there is an effect to easily separate the removed water from the semiconductor substrate.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시 예 1Example 1

습식 에칭 후 PEOPEO after wet etching 2K2K -- bb -PZonylTM-PZonylTM 8K8K 계면활성제를 이용한 물의 제거Removal of Water Using Surfactants

고압 실린지 펌프로 연결된 2개의 스테인리스 스틸 반응기는 4ml의 계면활성제와 이산화탄소를 혼합하는 용기와 3ml의 기판을 건조하는 용기로 구성된다. Two stainless steel reactors, connected by a high-pressure syringe pump, consisted of a vessel mixing 4 ml of surfactant and carbon dioxide and a vessel drying 3 ml of substrate.

기판 건조 용기는 고압 용기로서 투명한 사파이어 유리가 부착되어 외부에서 관찰 되도록 하였고, 계면활성제와 이산화탄소 혼합 용기에는 테플론으로 코팅된 마그네틱 바를 넣어 혼합이 잘 될 수 있도록 하였다. The substrate drying vessel was a high pressure vessel, and transparent sapphire glass was attached to the outside, and the Teflon-coated magnetic bar was mixed in the surfactant and carbon dioxide mixing vessel so that the mixing was possible.

이산화탄소 온도와 압력을 각각 28℃와 3000psi로 맞추고, PEO2K-b-PZonylTM8K 계면활성제는 이산화탄소에 대한 용해도보다 과량을 첨가하였다. The carbon dioxide temperature and pressure were set at 28 ° C. and 3000 psi, respectively, and the PEO 2K - b- PZonylTM 8K surfactant added an excess of solubility in carbon dioxide.

습식 에칭된 반도체 웨이퍼 시편은 건조되기 전에 1x1cm 감광제 조각을 건조 용기에 넣고 담그는 식으로 세정 반응을 진행하였다. 그 후 이산화탄소와 계면활성제 린스용액을 3000psi 압력에서 분당 5ml 속도로 물이 없어질 때까지 처리했으며, 용기 내부에 관찰되던 물이 10분 후 사라지는 것을 확인할 수 있었다. The wet etched semiconductor wafer specimen was subjected to a cleaning reaction by immersing a 1 × 1 cm sensitizer piece into a drying vessel before drying. After that, the carbon dioxide and surfactant rinse solution were treated at 3000 psi pressure at 5 ml / min until water disappeared, and the water observed inside the vessel disappeared after 10 minutes.

2 내지 3분 정도 더 유지한 후 이산화탄소와 계면활성제 린스액 공급을 중단하고, 이산화탄소 용액을 주입하여 내부 용액을 방출하고 순수한 이산화탄소 용액으로 대체시킨 다음 온도를 40℃로 올려 초 임계이산화탄소로 처리하였다. 마지막으로 용기 출구밸브를 열어 분당 5ml의 속도로 건조하고, SEM으로 관찰하였다. After 2 to 3 more minutes, the supply of carbon dioxide and surfactant rinse solution was stopped, the carbon dioxide solution was injected to release the internal solution, replaced with a pure carbon dioxide solution, and the temperature was raised to 40 ° C. and treated with supercritical carbon dioxide. Finally, the vessel outlet valve was opened, dried at a rate of 5 ml per minute, and observed by SEM.

그 결과 팽창과 무너짐 없는 깨끗한 패턴을 얻을 수 있었다.As a result, a clean pattern without expansion and collapse was obtained.

비교예Comparative example 1 One

습식 에칭 후 After wet etching 초임계이산화탄소Supercritical Carbon Dioxide 만을 이용한 물의 제거 Water removal

상술한 방법으로 계면활성제 없이 초임계이산화탄소만을 이용하여 실험한 결과 같은 시간에서는 물의 건조가 이루어 지지 않는 결과를 얻었으며, 시간을 단축하기 위하여 계면활성제의 수화 능력이 중요함을 알 수 있었다. As a result of the experiment using only supercritical carbon dioxide without a surfactant in the above-described method, the result was that water was not dried at the same time, and it was found that the hydration ability of the surfactant was important to shorten the time.

비교예Comparative example 2 2

습식 에칭 후 F-F- after wet etching AOTAOT 계면활성제를 이용한 물의 제거 Removal of Water Using Surfactants

상술한 방법으로 F-AOT 계면활성제를 이용하여 실험한 결과 계면활성제의 분해되고, 분해된 계면활성제가 기판 위에 부착되어 오히려 잔여물이 더 많이 존재하는 결과를 얻었으며, 상기 공정에서 계면활성제의 내산성이 중요함을 알 수 있었다.Experiments using the F-AOT surfactant in the above-described method resulted in the decomposition of the surfactant and the decomposition of the surfactant on the substrate, resulting in the presence of more residues. This was important.

도 1은 본 발명에 따른 습식 에칭 후 물을 제거하는 방법을 설명하기 위한 건조 장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a drying apparatus for explaining a method for removing water after wet etching according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1: 이산화탄소 공급수단, 2: 밸브, 3: 압력 공급수단, 4: 반응 셀-1, 5: 이산화탄소 공급선, 6: 마그네틱 교반기, 7: 마그네틱 바, 8: 반응 셀-2, 9: 온도제어수단1: CO2 supply means, 2: Valve, 3: Pressure supply means, 4: Reaction cell-1, 5: CO2 supply line, 6: Magnetic stirrer, 7: Magnetic bar, 8: Reaction cell-2, 9: Temperature control means

Claims (9)

삭제delete 습식 에칭 공정 후 기판 위에 잔존하는 산성 물을 제거하는 방법으로 After the wet etching process, the acidic water remaining on the substrate is removed. (a) 습식 에칭 공정 후 린스(물에 처리)하는 첫번째 단계;(a) a first step of rinsing (treating in water) after the wet etching process; (b) 상기 첫번째 단계 후 물이 상기 기판에 부착되어 있는 동안 반응 셀-2(8)에 넣고 이산화탄소 공급수단(1)에서 공급되고 압력공급수단(3)으로 조절된 액체 이산화탄소를 반응 셀-1(4)에 주입하여 린스액을 제조하는 단계;(b) after the first step, while the water is attached to the substrate, the liquid carbon dioxide supplied into the reaction cell-2 (8) and supplied from the carbon dioxide supply means 1 and controlled by the pressure supply means 3 is reacted with the reaction cell-1. Injecting (4) to prepare a rinse liquid; (c) 상기 두번째 단계 후 반응 셀-1(4)의 린스액을 반응 셀-2(8)로 흘려주어 반응 셀-2(8) 내에 있는 기판의 물을 완전히 제거하는 세번째 단계; 및 (c) a third step of completely removing the water in the substrate in the reaction cell-2 (8) by flowing the rinse solution of the reaction cell-1 (4) to the reaction cell-2 (8) after the second step; And (d) 상기 세번째 단계 후 고압 건조 용기 내부의 온도를 높여 초임계이산화탄소 상태로 처리하여 잔유물을 제거시키는 네번째 단계를 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법에 있어서,(d) a substrate drying method comprising at least a fourth step of increasing the temperature inside the high-pressure drying vessel after the third step to remove the residue by treating in a supercritical carbon dioxide state; 계면활성제는 내산성이고 이산화탄소에 용해성이 우수하며 물을 수화하는 능력이 우수한 하기 화학식 1로 표시되는 계면활성제인 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.Surfactant is a substrate drying method characterized in that the acid resistance, excellent solubility in carbon dioxide and excellent ability to hydrate the water represented by the formula (1). 화학식 1Formula 1
Figure 112008075045238-pat00002
Figure 112008075045238-pat00002
상기 식에서, m은 10 내지 455이고, n은 2 내지 100이며, R은 CH2CF2CF2CF3 (dihydro fluorobutyl methacrylate, FBMA), CH2CF2CF2CF2CF3 (dihydro fluoropentyl methacrylate, FPMA), CH2CH2(CF2)5CF3 (tetrahydro fluorooctyl methacrylate, 1H2H-FOMA), CH2(CF2)6CF3 (dihydro fluorooctyl methacrylate, 1H-FOMA), CH2CH2(CF2)3~12CF3(zonyl TM)이다. Wherein m is 10 to 455, n is 2 to 100, R is CH 2 CF 2 CF 2 CF 3 (dihydro fluorobutyl methacrylate, FBMA), CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 (dihydro fluoropentyl methacrylate, FPMA), CH 2 CH 2 (CF 2 ) 5 CF 3 (tetrahydro fluorooctyl methacrylate, 1H2H-FOMA) , CH 2 (CF 2 ) 6 CF 3 (dihydro fluorooctyl methacrylate, 1H-FOMA) , CH 2 CH 2 (CF 2 ) 3-12 CF 3 (zonyl TM).
제2항에 있어서, 계면활성제는 분자량이 1,500 ~ 70,000 범위의 낮은 분자량으로 설계 및 제조되어 이산화탄소 내에 0.001 중량 퍼센트 정도의 소량으로도 잔여물 제거가 가능한 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The method of claim 2, wherein the surfactant is designed and manufactured at a low molecular weight in the range of 1,500 to 70,000 to remove residues in a small amount of about 0.001 weight percent in carbon dioxide. 제2항의 액체 이산화탄소와 계면활성제 혼합액을 이용하여 물을 완전히 제거한 후 온도를 높여 초임계이산화탄소 상태로 처리하여 잔유물을 제거시키는 공정에 있어서, 액체 이산화탄소 조건은 온도가 25 ~ 28℃이고, 압력이 1070 ~ 3000psi이며, 초임계이산화탄소 조건은 온도가 31 ~ 100℃이고, 압력이 1070 ~ 7250psi인 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The process of removing the residue by completely removing water by using the liquid carbon dioxide and the surfactant mixture of claim 2 and then raising the temperature in a supercritical carbon dioxide state, the liquid carbon dioxide conditions are 25 ~ 28 ℃ temperature, pressure 1070 ~ 3000 psi, supercritical carbon dioxide conditions are 31 to 100 ℃ temperature, the substrate drying method, characterized in that the pressure is 1070 ~ 7250 psi. 제2항에 있어서, 계면활성제는 반응 셀-1(4) 내에서 압력공급수단(3)으로 적절한 압력으로 세팅된 이산화탄소에 포화시켜 반응 셀-2(8)로 계속 흘려주는 방식으로, 물을 제거하고 건조하는 동안 반응 셀-2(8)로 계면활성제를 일정량 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The method according to claim 2, wherein the surfactant is saturated with carbon dioxide set to an appropriate pressure by the pressure supply means (3) in the reaction cell-1 (4) to continue flowing water into the reaction cell-2 (8). A method of drying a substrate, characterized in that a constant amount of surfactant is supplied to reaction cell-2 (8) during removal and drying. 제2항에 있어서, 기판은 웨이퍼, 알루미늄-알루미늄 산화막 기판, 갈륨 비소 기판, 세라믹 기판, 구리 기판 등을 포함하는 세정 방법에 이용되는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The method of claim 2, wherein the substrate is used in a cleaning method including a wafer, an aluminum-aluminum oxide substrate, a gallium arsenide substrate, a ceramic substrate, a copper substrate, and the like. 제2항에 있어서 이산화탄소는 단독으로 사용될 수도 있고, 물이나 알코올, 산, 염기 등의 첨가제와 함께 이산화탄소 유체로 사용되는 세정 방법에 이용되는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The method of claim 2, wherein the carbon dioxide may be used alone or in a cleaning method used as a carbon dioxide fluid with additives such as water, alcohols, acids, and bases. 제7항에 있어서, 이산화탄소 유체는 첨가제와의 혼합액을 포함하여 사용하는 경우, 0.1 ~ 10 중량 퍼센트의 첨가제와 함께 이용될 수 있는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.8. The method of claim 7, wherein the carbon dioxide fluid can be used with 0.1 to 10 percent by weight of the additive when used in combination with an additive. 제2항에서, 계면활성제는 이산화탄소 내에 0.001 ~ 30 중량 퍼센트로 사용되는 것을 특징으로 하는 기판 건조 방법.The method of claim 2, wherein the surfactant is used in 0.001 to 30% by weight in carbon dioxide.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1187306A (en) 1997-09-12 1999-03-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Supercritical drying equipment

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1187306A (en) 1997-09-12 1999-03-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Supercritical drying equipment

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9027576B2 (en) 2013-03-12 2015-05-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Substrate treatment systems using supercritical fluid

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