KR20030024873A - 초임계 이산화탄소를 이용하는 반도체로부터의포토레지스트 및 포토레지스트 잔사의 제거법 - Google Patents
초임계 이산화탄소를 이용하는 반도체로부터의포토레지스트 및 포토레지스트 잔사의 제거법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 기판으로부터 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 제거하는 방법에 관한 것이다. 반도체 기판의 표면에 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 갖는 반도체 기판을 가압 챔버 내부에 위치시킨다. 이어서, 가압 챔버를 가압시킨다. 가압 챔버 내로 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 도입시킨다. 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을, 포토레지스트 및 포토레지스트 잔사가 반도체 기판으로부터 제거될 때까지 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사와의 접촉을 유지시킨다. 이어서, 가압 챔버를 플러싱(flushing)시키고 벤팅(venting)시킨다. 본 발명의 또다른 양태에 있어서, 초임계 CO2는 유기 또는 무기 약품 또는 유기 및 무기 약품의 조합물을 운반하고, 가열 및 가압시킨다. 상기 유기 또는 무기 약품 또는 유기 및 무기 약품의 조합물은 레지스트, 레지스트 잔사 및 웨이퍼 표면 위의 유기 오염물과 상호작용하여 이들 물질 및 잔류하는 오염물질을 챔버 밖으로 운반한다.
Description
반도체 소자를 제조하고자 하는 경우 포토레지스트 약품을 도포하고 이를 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 제거할 것을 요구하고 있다. 통상 "스트리핑(stripping)"으로 알려진 포토레지스트 약품의 제거는 플라즈마 애싱(ashing), 에칭(etching) 또는 기타 반도체 제조단계 직전에 수행될 수 있다. 상기 단계들은 포토레지스트 약품을 열화시키거나 탄화시킬 수 있으며 현재의 스트리핑법으로는 제거가 곤란한 포토레지스트 잔사를 남게 한다. 현재의 스트리핑법은 스트리핑제(stripper)로서 알려진 시판중인 약품 혼합물의 욕속에 웨이퍼를 침지시킬 것을 요구한다. 상기 욕은 가열 및 초음파 증대(ultrasonic augmentation)를 이용할 수 있다. 전형적으로, 욕은 20 내지 30분의 침지시간동안 웨이퍼 표면으로부터 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사의 완벽한 제거를 달성할 수 있다.
포토레지스트 및 포토레지스트 잔사를 보다 효과적으로 제거하는 방법이 요구된다.
포토레지스트 및 포토레지스트 잔사를 보다 효율적으로 제거하는 방법이 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 반도체 기판으로부터 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 제거하는 방법에 관한 것이다. 반도체 기판의 표면에 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 갖는 반도체 기판을 가압 챔버 내부에 위치시킨다. 이어서, 가압 챔버를 가압시킨다. 가압 챔버 내로 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 도입시킨다. 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을, 포토레지스트 및 포토레지스트 잔사가 반도체 기판으로부터 제거될 때까지 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사와의 접촉을 유지시킨다. 이어서, 가압 챔버를 플러싱(flushing)시키고 벤팅(venting)시킨다.
본 발명의 또다른 양태에 있어서, 초임계 CO2는 유기 또는 무기 약품 또는 유기 및 무기 약품의 조합물을 가압 챔버에 운반하고, 상기 가압 챔버를 가열 및 가압시킨다. 상기 유기 또는 무기 약품 또는 유기 및 무기 약품의 조합물은 레지스트, 레지스트 잔사 및 웨이퍼 표면 위의 유기 오염물과 상호작용하여 이들 물질 및 잔류하는 오염물질을 챔버 밖으로 운반한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼로부터의 포토레지스트 및 포토레지스트 잔사의 제거기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 초임계 이산화탄소를 이용하여 반도체 웨이퍼로부터 포토레지스트 및 포토레지스트 잔사를 제거하는 기술에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법의 공정단계를 도시한 공정도이다.
도 2는 수개의 물질층들을 지지하는 예비가압 반도체 웨이퍼의 부분 횡단면도이다.
도 3은 본 발명에 따르는 레지스트 제거 시스템을 단순화하여 챔버, 파이프 및 밸브를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따르는 레지스트 제거 시스템의 공정단계들의 공정순서를 단순화하여 나타낸 공정도이다.
도 5는 본 발명에 따르는 레지스트 제거단계 후의 도 2에 도시된 웨이퍼의 부분 횡단면도이다.
도 6은 웨이퍼로부터의 포토레지스트의 제거를 실시한 몇몇 시험예의 결과를 표로서 나타낸 것이다.
본 발명의 바람직한 양태는 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사의 스트리핑 공정에 조력하는 초임계 이산화탄소의 높은 용해능 및 세정특성을 이용한다. 종래 기술에 비해 스트리핑 공정을 수행하기 위해 소분획의 스트리핑제 약품만이요구된다. 본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 초임계 이산화탄소는 스트리핑제 약품을 피세정 웨이퍼 위로 운반한 다음 이를 재사용하기 위해 이산화탄소 압축기로 재순환시킨다. 스트리핑제 약품은 전형적으로 시판되는 스트리핑제 제품에서 발견되는 화합물로 구성된다. 초임계 이산화탄소에 의해 제공되는 고도의 용해능 및 용매화능은 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사의 제거능을 증강시킨다. 초임계 이산화탄소에 의해 제공되는 높은 용매화능은 당해 기술분야에 익히 공지되어 있으며 이러한 용매화능은 예를 들어 금속 부품의 세정과 같은 다수의 다른 용도로 이용되고 있다.
압력 증가에 따라 초임계 이산화탄소의 용해능은 증가한다. 초임계 이산화탄소는 이의 확산도 및 점도가 기상(氣相)과 유사하고 그의 밀도가 액상(液相)과 거의 동등하므로 소량의 스트리핑제 약품을 현재의 반도체 장치의 서브-마이크론 표면 특징부 위로 효과적으로 운반한다. 초임계 이산화탄소는 또한 웨이퍼의 표면으로부터 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사 및 잔류 스트리핑제 약품을 운반하여 제거한다. 따라서, 소량의 스트리핑제 약품을 사용하여 스트피핑 공정을 수행할 수 있으며 또한 잔류 약품 및 잔사를 운반하여 제거시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태가 도 1에 도시되어 있다. 제 1 공정단계(220)에서는 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 갖는 웨이퍼를 가압 챔버 안에 위치시킨다. 제 2 공정단계(222)에서는 가압 챔버를 밀봉시키고 이산화탄소로 가압시킨다. 가압 챔버의 내부압력이 증가함에 따라 이산화탄소는 액체로 된 다음 초임계 온도 및 초임계 압력에 도달하게 된다. 전형적인 공정조건은 20 내지 70℃의 온도및 1,050 내지 6,000psig의 범위이다.
바람직한 공정조건에 이르게 되면 초임계 이산화탄소 스트림 내로 소량의 스트리핑제 약품을 도입시키고 이에 따라 상기 스트리핑제 약품이 제 3 공정단계(224)의 가압 챔버 내로 첨가된다. 도입되는 스트리핑제 약품 대 초임계 이산화탄소의 용적비는 바람직하게는 0.1 내지 15.0v/v%이다. 스트리핑제 약품은 바람직하게는 N-메틸 피롤리돈, 모노에탄올 아민, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민, 하이드록실 아민, 카테콜 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 모노에탄올 아민, 하이드록실 아민 및 카테콜은 최소한의 유용성만을 갖는다.
제 4 공정단계(226)에서는 초임계 이산화탄소를 재순환시키고 가압 챔버 내부에서 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 혼합하면서 처리공정을 연속적으로 수행한다. 제 4 공정단계(226)은 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사가 웨이퍼로부터 제거될 때까지, 바람직하게는 3 내지 15분동안 계속 진행한다. 이어서, 제 5 단계(228)에서는 가압 챔버를 순수한 초임계 이산화탄소 또는 액체 이산화탄소로 플러싱하여 잔류하는 약품의 흔적량을 제거한다. 최종적으로 제 6 공정단계(230)에서는 가압 챔버를 그의 분위기에 벤팅시키고 웨이퍼를 꺼낸다. 임의적인 최종 공정단계로서 웨이퍼를 탈이온수 또는 초순수 수(超純粹水)로 세정하는 공정단계를 수행한다.
소량의 스트리핑제 약품과 함께 초임계 이산화탄소를 사용하는 경우 반도체 장치의 표면으로부터의 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사의 제거능이 크게 향상된다. 웨이퍼로부터의 포토레지스트 또는 포토레지스트 잔사를 효과적으로 제거시키기 위해서 요구되는 스트리핑제의 양은 초임계 이산화탄소를 사용함으로써 종래 기술의 습식 화학적 스트리핑법에 비해 크게 감소시킬 수 있다. 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 사용하는 경우에는 발생되는 유해 약품 폐기물의 양 또한 종래 기술의 화학적 스트리핑법의 경우에 비해 크게 줄어든다. 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품은 종래 기술의 습식 화학적 스트리핑법에서 요구되던 다량의 약품 및 고가의 습식 욕에 대한 필요성을 제거한다. 또한, 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품은 웨이퍼로부터의 유기 오염물의 흔적량을 제거시킨다.
본 발명의 또다른 제 1 양태에 있어서, 소량의 유기 용매가 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품에 첨가된다. 유기 용매는 바람직하게는 알콜, 에테르 및 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 유기 용매는 웨이퍼로부터 유기 오염물의 흔적량을 제거시키는 것을 개선시킨다.
도 2는 다양한 층을 지지하는 예비처리된 반도체 웨이퍼의 부분 횡단면도이다. 도 2를 참조로 하는 경우, 반도체 웨이퍼(10)는 전형적으로 하나 이상의 교대로 배치된 불활성화 층 또는 기타 층(16)에 의해 보호될 수 있는 하나 이상의 금속층(14)를 지지하는 실리콘 또는 세라믹 기판(12)을 포함한다. 층(14) 및 (16)은 전형적으로는 레지스트 층(20)으로 커버링되고 포토리쏘그래피 공정에 적용되어 특징부(22)를 생성하는 것으로 상승적으로 변하는 표면(18)을 형성한다(도 2에서 구성요소들이 비례적으로 도시되지는 않았음). 바이어스(vias), 라인 너비 또는 피치와 같은 통상적인 특징부(22)는 0.25㎛ 정도로 작고 깊이(24) 대 너비(26)의 양태비가 5:1 초과 또는 10:1 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면 레지스트 층(2)은 선행 리쏘그래피공정 또는 기타 회로제작공정의 잔존물일 수 있으며, 에칭, 플라즈마 애싱 또는 반도체 제조단계에 의해 후속적으로 처리될 수 있다. 따라서, 레지스트는 상기 단계후에 남게 되는 측벽 중합체 잔사 또는 탄소질 잔사를 포함할 수 있다. 또한, 레지스트 층(20)이, 웨이퍼(10)의 배면상에서 마킹(marking), 에칭 또는 그라인딩과 같은 처리조작 도중 층(14) 및 (16)을 보호하기 위해 새롭게 도포되거나 이온 이식 도중 블랭켓 보호의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 당해 분야의 숙련가들은 웨이퍼(10)가 레지스트 물질, 레지스트 잔사 또는 후속 공적으로부터의 오염물로부터 부분적으로 또는 완전히 커버링될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 레지스트 물질은 전형적으로 포토리쏘그래피 공정에 사용되는 포지티브 또는 네가티브 포토레지스트이다. 포토레지스트 물질로는 노볼락(M-크레졸 포름알데하이드) 또는 내식성 중합체 피복물 예를 들어 폴리 이소프렌, 폴리-(메틸 이소프로페닐) 또는 내식성 중합체 피복물 예를 들어 폴리 이소프렌, 폴리-(메틸 이소프로페닐 케톤)(PMIPK), 또는 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 들 수 있지만, 이로써 제한되지는 않는다. 레지스트 물질은 포토레지스트일 필요는 없으며 감광제를 갖거나 갖지 않는 임의 형태의 레지스트 물질을 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 레지스트 제거시스템(30)을 단순화하여 개략적으로 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에 따르는 레지스트 제거 공정(32)를 단순화하여 나타낸 공정도이다. 도 3 및 도 4를 참조로 하여 기술하면, 제거 공정(32)는 바람직하게는열교환기(34)를 활성화시켜 냉각 트랩(36)을 통한 냉각제 유동 온도를 강하시킴으로써 개시된다. 이어서, 시스템 예열단계(38)는 웨이퍼 챔버(42) 및 용매 챔버(44) 및 (46)을 포함하는 가압 용기(40)을 웨이퍼(10)의 도달 전에 45 내지 65℃의 바람직한 조작온도까지 만든다. 당해 기술분야의 숙련가들은 택일적으로 가압 용기(40)를 처리를 용이하게 하는 바람직한 처리온도에서 유지시키거나, 웨이퍼(10)이 가압 용기(40)으로 도입된 후 상기 온도를 주위온도로 점차적으로 상승시켜, 웨이퍼(10) 또는 반도체 장치 및 웨이퍼(10)에 설치된 특징부(22) 상의 응력을 감소시킬 수 있음을 알 것이다. 바람직하게는 전기식 저항 가열기가 용기(40) 및 챔버(44) 및 (46)의 벽에 탑재되어 가열단계(38)을 수행하지만, 당해 기술분야의 숙련가들은 기타 통상적으로 유용한 가열기술이 사용될 수도 있음을 알 것이다. 당해 기술분야의 숙련가들은, 또한 펌프(92)와 용기(40) 사이의 라인(43); 각각의 챔버(44) 및 (46) 사이의 라인(45) 및 (47); 및 라인(43)과 같은 연결 라인의 전부 또는 일부를 전기 저항 테이프로 랩핑(wrapping)시켜 시스템(30)의 부품의 온도를 용기(40) 및 챔버(44) 및 (46)의 온도 근처에서 유지시킬 수 있다는 것도 알 수 있을 것이다.
웨이퍼 고착단계(48)는 수동 또는 자동화 종래 웨이퍼 취급기술을 이용하여 하나 이상의 웨이퍼(10)를 가압 용기(40) 내의 웨이퍼 챔버(42)에 배치한다. 웨이퍼(들)은 수평 또는 수직으로 배향되어 클립, 또는 정전 또는 진공 척(chuck)에 의해 또는 당해 분야의 숙련가들에게 공지된 기타 방법에 의해 지지된다. 가압 용기(40)은 하나 이상의 웨이퍼 에어록(airlock)를 포함하며, 고정부 및 수력학적으로 융기되거나 함몰된 부분을 갖는 가스킷-매트된(gasket-mated) 2개의 부분을 포함하는 용기로 구성되거나, 다른 기작에 의해 밀봉될 수 있다.
유체 CO2, 바람직하게는 기상 CO2로 용매 챔버(44) 및 (46) 및 가압 용기(40)을 퍼징(purging)시키는 퍼징 단계(50)은 모든 밸브(60), (61), (62), (64), (66), (67), (68), (70), (72), (74), (76), (78), (80), (82), (84), (86), (87) 및 (88)를 사용하여 밀폐된 위치에서 시작한다. CO2탱크 밸브(60)을 개방시켜 유체 CO2, 바람직하게는 액체 CO2를, CO2탱크(90)으로부터 압력조절밸브(61)로 유동시키고, 이로써 압력이 주변 대기압을 상회하는 750psig(pounds per square inch gauge)를 초과하게 한다. 벤트 밸브(62) 및 펌프 밸브(64)를 바람직하게는 순차적으로 개방시켜 CO2를 벤트(94)를 통해 펌프(92)로 급송시킨다. 밸브(66)은 압축공기원(96)으로부터의 공기를 압축시켜 50 내지 90psig, 바람직하게는 60 내지 80psig의 압력이 될 수 있도록 설정된 압력조절밸브(67)에 도달하게 한다. 바람직하게는 5초 이상동안 CO2를 순환 펌프(92)에 의해 벤트(94) 밖으로 유동시킨 다음, 바람직하게는 밸브(68), (70), (72) 및 (74)를 순차적으로 개방시켜 용매 챔버(44)를 퍼징하고; 밸브 (76), (78), (80) 및 (82)을 순차적으로 개방시켜 용매 챔버(46)을 퍼징하고; 밸브(84), (86), (88) 및 (87)을 순차적으로 개방시켜 가압 용기(40)을 벤트(98), 냉각트랩(36) 또는 배기장치(100)을 통해 퍼징한다.
가압 용기 퍼징단계(110)을 수행하기 위해서는, 우선적으로 밸브(88), (84),(78), (82), (74) 및 (70)를 순차적으로 폐쇄한다. 이어서, 시스템 압력을 압력조절밸브(61)로 펌핑속도를 조절하고 후압조절기(112)를 조정함으로써 바람직하게는 1,000 내지 2,000psig, 바람직하게는 1,000 내지 1,5000psig로 조정한다. 후압조절기(112)는 가압 용기(40)과 배기장치(100) 사이에 위치되며 라인(113)을 주변 대기압으로 압력 해제시킨다. CO2시스템 유동은 또한 바람직하게는 0.5 내지 20LPM(liters per minute), 보다 바람직하게는 3 내지 6LPM으로 설정된다.
밸브(70), (74), (78) 및 (80)을 폐쇄한 후, 용매를 각각의 밸브(72) 및 (80)을 통해 용매 챔버(44) 및 (46)에 도입시켜 용매 챔버 충전단계(114)를 수행할 수 있다. 후속적으로 밸브(72) 및 (80)을 폐쇄시킨 다음 밸브(74) 및 (82)를 개방시켜 용매 루프(116) 및 (118)을 진행하여 시스템 동시 가압을 성취할 수 있다. 당해 기술분야의 숙련가들은 단계(50) 후 및 단계(122) 이전의 임의의 시점에서 적절한 순서의 밸브 조절을 통해 단계(114)가 수행될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
시스템 가압단계(120)은 후압조절밸브(112)를 조정함으로써 시스템내의 CO2압력을 2,000 내지 6,000psig, 보다 바람직하게는 2,500 내지 4,500psig, 가장 바람직하게는 3,000 내지 3,500psig로 상승시키는 것을 포함한다. 본 발명의 레지스트 제거공정에 대한 기타 일반적으로 바람직한 조건은 10 내지 80℃의 온도 및 750 내지 6,000psig의 압력, 바람직하게는 40 내지 70℃의 온도 및 1,050 내지 4,500psig의 압력이다. 바람직한 조건에 이르는 경우 밸브(70)은 개방되고 밸브(68)은 용매 도입단계(122)에서 폐쇄되어 CO2스트림을 용매 루프(116) 및 용매챔버(44)를 통해 유동시켜 소량의 하나 이상의 약품을 초임계 CO2스트림 및 가압 용기(40) 내로 도입시킨다. CO2유동속도를 0.5LPM으로 감소시켜, 예를 들어 가압 용기(40) 내에서의 약품 처리시간을 증가시킬 수 있다.
제 2 양태에 있어서, 바람직한 유형의 약품은 N-메틸 피롤리돈(NMP), 디글리콜 아민, 하이드록실 아민, 3급-아민, 카테콜, 암모늄 플루오라이드, 암모늄 비플루오라이드, 메틸아세토아세트아미드, 오존, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트, 아세틸아세톤, 이가 에스테르, 에틸 락테이트, CHF3, BF3, 기타 불소 함유 약품, 또는 이들 약품의 임의의 혼합물을 포함한다. 임의적으로는 상기 약품 또는 약품들의 혼합물 중 하나 이상이 동일하거나 상이한 용매 챔버(들) (44) 및 (46)로부터 전술한 시스템(30) 내로 도입될 수 있다. 유기 용매와 같은 다른 약품이 독립적으로 사용되거나 상기 약품들 중 하나 이상에 첨가되어 웨이퍼 표면으로부터 유기 오염물을 제거시킬 수 있다. 유기 용매는 예를 들어 아세톤, 이아세톤 알콜, 디메틸 설폭사이드(DMSO), 에틸렌 글리콜, 메탄올, 에탄올, 프로판올 또는 이소프로판올(IPA) 등의 알콜, 에테르 및/또는 글리콜을 포함할 수 있다. 통상적으로는 다량의 약품 또는 약품들의 혼합물이 사용되지만, 일반적으로는 15%vc/vv[여기서, vc는 약품의 액체 용적이고 vv는 가압 용기(40)의 용적이다] 미만의 양으로 사용된다. 바람직하게는 각각의 레지스트 제거단계(130)를 위해 수 ㎖ 미만의 약품이 사용되지만 보다 많은 양이 사용될 수도 있다.
레지스트 제거단계(130)은 초임계 CO2로 하여금 용매를 가압 용기(49)로 운반하여 레지스트, 잔사 또는 웨이퍼(10) 상의 기타 오염물과 접촉하게 한다. 초임계 CO2는 레지스트 층(20)이 제거될 때까지 재순환 루프(133)를 통해 재순환될 수 있다. 냉각 트랩(36)은 라인(113)에서 압력 해제된 CO2가스로부터 약품을 제거시키고 루프(133)상의 열교환기(34)는 CO2가 펌프(92)에 도달하기 전에 액체로 냉각시킨다. 레지스트 제거단계(130)은 바람직하게는 10초 내지 15분, 보다 바람직하게는 30초 내지 10분, 가장 바람직하게는 30초 내지 3분 이내에 완료된다. 밸브(70) 및 (74)를 폐쇄시키고 밸브(68)를 개방시켜, 용매 챔버 폐쇄 단계(132)를 위해 용매 챔버(44)을 우회시킨다.
제 3 양태에 있어서, 용매 도입, 레지스트 제거 및 용매 챔버 폐쇄 단계(122), (130) 및 (132)로 구성된 제 2 세트를 용매 챔버(46)과 연결된 상태에서 수행한다. 밸브(78)을 개방시키고 밸브(76)을 폐쇄시켜 CO2스트림을 루프(118) 및 챔버(46)을 통해 유동시켜 제 2의 약품 또는 약품들의 그룹을 CO2스트림 및 가압 용기(40)에 도입시킨다. 제 2 레지스트 제거단계(130)은 제 1 제거단계(130)에서 사용된 동일하거나 상이한 약품을 사용할 수 있으며 동일하거나 상이한 시간동안 수행될 수 있다. 이어서, 밸브(82) 및 (78)을 폐쇄시키고 밸브(76)을 개방시켜 용매 챔버(46)을 우회시킨다. 제 4의 선택적인 양태에서, 밸브(136)을 폐쇄시키고 밸브(87)을 개방시키고 단계(122), (130) 및 (132)로 구성된 각 세트를 용매의 재순환없이 10초 내지 1분 이내에 수행할 수 있다. 각각 30초 미만의 두 제거단계(130)로 두께 2.5㎛의 레지스트 층(20)이 직경 6", 8" 및 300mm의 웨이퍼(10)의 표면으로부터 제거될 수 있다. 따라서, 각각의 웨이퍼(10) 또는 웨이퍼(10) 그룹은 1분 이내에 처리될 수 있다.
이어서, 가압 용기(40)을 5 내지 30초동안 초임계 CO2및/또는 액체 CO2로 플러싱하여 잔류하는 약품의 모든 흔적량을 제거한다. 최종적으로 가압 용기(40)을 밸브(66) 및 (60)을 폐쇄하고 밸브(62), (74), (82), (84) 및 (87)을 개방시킴으로써 감압시켜, 시스템 분위기를 벤팅시킨다.
당해 기술분의 숙련가들은 시스템(30)이 바람직하게는 도 3의 유동 라인에 표시된 유동 방향을 보장하는 일방향성 체크 밸브(142), (144), (146), (148), (150) 및 (151)을 포함함을 알 수 있을 것이다. 당해 기술분야의 숙련가들은 또한 시스템(30)이 바람직하게는, 펌프(92) 또는 후압조절값이 필요에 따라 수조작으로 또는 컴퓨터에 의해 조정될 수 있도록 모니터링될 수 있는 압력계(152), (154), (156), (158), (160), (162) 및 (164)를 포함함을 알 수 있을 것이다.
도 5는 레지스트 층(20)을 갖지 않는 단계(134) 후의 웨이퍼(140)을 나타낸 부분 횡단면도이다. 편의상 도 2의 특징부에 상응하는 도 5의 특징부는 동일한 참조번호를 사용하여 표시하였다. 도 5를 참조로 하여 기술하면 바람직하게는 웨이퍼(들)(140)를 제거시키고 탈이온수(DI) 또는 초순수 수로 세정하여 세척공정을 마무리한다.
도 6은 웨이퍼(10)으로부터 포토레지스트를 제거하기 위해 수행된 몇몇 시험예를 표로서 나타낸 것이다. 이러한 시험에 적용된 웨이퍼(10)의 전자현미경 사진은 스트리핑되어 생성된 웨이퍼(140)의 표면에서 포토레지스트 또는 그의 잔사가 실질적으로 존재하지 않는 것으로 나타났다.
당해 기술분야의 숙련가들은 본 발명의 방법이 레지스트의 제거공정 이전에 탄화 또는 애싱 처리에 대한 필요성을 없애고 종래 레지스트 제거공정에 요구되는 것에 비해 처리비용, 장치 및 처리시간을 현저히 감소/저하시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다.
당해 기술분야의 숙련가들은 또한 본 발명의 방법이 유해 약품을 사용하는 "피라하(piranha)" 욕과 같은 종래의 후-스트리핑 세척단계에 대한 필요성을 없앨 정도로 종래의 레지스트 제거공정을 능가함을 알 수 있을 것이다. 더욱이, 본 발명의 방법에 의해 사용되는 비교적 소량의 약품은 종래의 기술 및 약품 욕에 비해 지대한 비용절약효과를 제공한다. 최종적으로, 본 발명의 방법은 웨이퍼의 처리량을 증진시킨다.
당해 기술분야의 숙련가들은 첨부된 청구의 범위의 정신 및 범주를 벗어남이 없이 기술된 본 발명의 바람직한 양태에 다양한 다른 변형을 가할 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.
Claims (43)
- 반도체 기판의 표면으로부터 포토레지스트, 포토레지스트 잔사 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 제거하는 방법에 있어서,(a) 상기 반도체 기판의 표면에 상기 물질을 갖는 반도체 기판을 가압 챔버에 위치시키는 단계;(b) 상기 가압 챔버를 가압시키는 단계;(c) 상기 가압 챔버에 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품(stripper chemical)을 도입시키는 단계;(d) 상기 물질이 반도체 기판으로부터 제거될 때까지 상기 감압 챔버에서 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 혼합하는 단계; 및(e) 가압 챔버를 플러싱(flushing)하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,스트리핑제 약품이 N-메틸 피롤리돈, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,스트리핑제 약품 대 초임계 이산화탄소의 용적비가 0.1 내지 15.0v/v%의 범위인 방법.
- 제 1 항에 있어서,가압 챔버 내부의 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품에 유기 용매를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 4 항에 있어서,유기 용매가 알콜, 에테르 및 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 1 항에 있어서,포토레지스트 잔사가 플라즈마 애싱(ashing)공정으로 형성되는 것인 방법.
- 제 1 항에 있어서,포토레지스트 잔사가 플라즈마 에칭공정으로 형성되는 것인 방법.
- 반도체 기판의 표면으로부터 포토레지스트, 포토레지스트 잔사 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 제거하는 방법에 있어서,(a) 상기 판도체 기판의 표면에 상기 물질을 갖는 반도체 기판에 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 도입시키는 단계;(b) 상기 물질이 제거될 때까지 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품과 반도체 기판과의 접촉을 유지시키는 단계; 및(c) 상기 반도체 기판과의 접촉으로부터 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품을 제거시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 8 항에 있어서,스트리핑제 약품이 N-메틸 피롤리돈, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 8 항에 있어서,스트리핑제 약품 대 초임계 이산화탄소의 용적비가 0.1 내지 15.0v/v%의 범위인 방법.
- 제 8 항에 있어서,가압 챔버 내부의 초임계 이산화탄소 및 스트리핑제 약품에 유기 용매를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 11 항에 있어서,유기 용매가 알콜, 에테르 및 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 8 항에 있어서,포토레지스트 잔사가 플라즈마 애싱공정으로 형성되는 것인 방법.
- 제 8 항에 있어서,포토레지스트 잔사가 플라즈마 에칭공정으로 형성되는 것인 방법.
- 레지스트, 레지스트 잔사 및 이들의 조합물로부터 선택된 표면지지물질을 갖는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 있어서,(a) 상기 표면지지물질을, n-메틸, 피롤리돈, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민, 하이드록실 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선텍된 제 1 용매와 혼합된 초임계 CO2에 노출시키는 단계; 및(b) 상기 표면지지물질의 실질적으로 전량이 웨이퍼의 표면으로부터 제거될 때까지 초임계 CO2및 제 1 용매와 상기 표면지지물질과의 접촉을 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,(a) 공정 챔버를 가열하는 단계;(b) 표면지지물질을 갖는 웨이퍼를, 상기 표면지지물질을 초임계 CO2에 노출시키기 전에 상기 공정 챔버에 위치시키는 단계;(c) 상기 공정 챔버를, 상기 표면지지물질을 초임계 CO2및 제 1 용매에 노출시키기전에 CO2로 가압하는 단계;(d) 상기 표면지지물질을 초임계 CO2및 제 1 용매에 노출시킨 후 초임계 CO2로 공정 챔버를 플러싱하여 공정 챔버로부터 상기 표면지지물질 및 제 1 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,공정 챔버가 약 1,050 내지 6,000psig의 압력으로 가압되는 방법.
- 제 17 항에 있어서,공정 챔버가 약 2,500 내지 4,500psig의 압력으로 가압되는 방법.
- 제 17 항에 있어서,공정 챔버가 약 20 내지 80℃의 온도로 가열되는 방법.
- 제 19 항에 있어서,공정 챔버가 약 46 내지 70℃의 온도로 가열되는 방법.
- 제 16 항에 있어서,공정 챔버가 약 46℃ 초과 및 약 80℃ 미만의 온도로 가열되는 방법.
- 제 15 항에 있어서,제 1 용매 대 초임계 CO2와 제 1 용매와의 혼합물과의 비가 15용적% 미만인 방법.
- 제 15 항에 있어서,초임계 CO2와 제 1 용매와의 혼합물에 제 2 용매를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,제 1 및 제 2 용매 대 초임계 CO2와 제 1 및 제 2 용매와의 혼합물의 비가 15용적% 미만인 방법.
- 제 15 항에 있어서,웨이퍼 표면으로부터 유기 오염물을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 25 항에 있어서,초임계 CO2와 제 1 용매와의 혼합물에 유기 용매를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 26 항에 있어서,유기 용매가 알콜, 에테르 및 글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
- 제 15 항에 있어서,초임계 CO2및 제 1 용매와 표면지지물질과의 접촉 유지 시간이 10초 내지 15분인 방법.
- 제 28 항에 있어서,접촉 유지 시간이 약 5분 미만인 방법.
- 제 29 항에 있어서,접촉 유지 시간이 약 1분 미만인 방법.
- 제 16 항에 있어서,공정 챔버를 CO2로 가압한 후 및 초임계 CO2및 제 1 용매를 가압 챔버로 도입시키기 전에 액체 CO2를 가압 챔버에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,공정 챔버를 가열하기 전에 웨이퍼가 공정 챔버에 위치되는 방법.
- 제 15 항에 있어서,웨이퍼 표면이 0.5㎛ 미만의 특징부 크기(feature size)를 포함하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,웨이퍼 표면이 5:1 초과의 깊이 대 두께의 양태비를 갖는 바이어스(vias)를 하나 이상 포함하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,표면지지물질의 두께가 1.5㎛ 초과인 방법.
- 제 15 항에 있어서,표면지지물질이 포토레지스트를 포함하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,표면지지물질이 포토레지스트 잔사를 포함하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,초임계 CO2와 제 1 용매와의 혼합물에 3 내지 6의 카본 디온을 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
- 제 38 항에 있어서,제 1 용매가 n-메틸 피롤리돈을 포함하는 방법.
- 레지스트, 레지스트 잔사 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표면지지물질을 갖는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 있어서,(a) 상기 표면지지물질을, 1,050psig 이상 및 6,000psig 이하의 압력에서 제 1 용매와 혼합된 초임계 CO2에 노출시키는 단계로서, 상기 제 1 용매가 n-메틸 피롤리돈, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민, 하이드록실 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 단계; 및(b) 상기 표면지지물질의 실질적으로 전량이 웨이퍼 표면으로부터 제거될 때까지 초임계 CO2및 제 1 용매와 표면지지물질과의 접촉을 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
- 레지스트, 레지스트 잔사 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표면지지물질을 갖는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 있어서,(a) 상기 표면지지물질을, 46℃ 이상 및 80℃ 이하의 압력에서 제 1 용매와 혼합된 초임계 CO2에 노출시키는 단계로서, 상기 제 1 용매가 n-메틸 피롤리돈, 디-이소프로필 아민, 트리-이소프로필 아민, 디글리콜 아민, 하이드록실 아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것인 단계; 및(b) 상기 표면지지물질의 실질적으로 전량이 웨이퍼 표면으로부터 제거될 때까지 초임계 CO2및 제 1 용매와 표면지지물질과의 접촉을 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
- 레지스트, 레지스트 잔사 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 표면지지물질을 갖는 반도체 웨이퍼를 처리하는 방법에 있어서,(a) 상기 표면지지물질을, n-메틸 피롤리돈과 혼합된 초임계 CO2에 노출시키는 단계; 및(b) 상기 표면지지물질의 실질적으로 전량이 웨이퍼 표면으로부터 제거될 때까지 초임계 CO2및 n-메틸 피롤리돈과 표면지지물질과의 접촉을 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
- 제 42 항에 있어서,n-메틸 피롤리돈 대 초임계 CO2와 n-메틸 피롤리돈의 혼합물과의 비가 0.1 내지 15용적%인 방법.
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