KR20070008703A - Compositions and methods for drying patterned wafers during manufacture of integration circuitry products - Google Patents
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Abstract
Description
배경background
본 발명은 집적회로 제품의 제조시 패턴화된 웨이퍼의 건조를 위한 조성물 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to compositions and methods for drying patterned wafers in the manufacture of integrated circuit products.
관련 발명의 배경Related Background
집적회로 (IC) 제품의 제조시, 물, 알코올 등의 잔여 액체들은 건조에 의하여 패턴화된 웨이퍼로부터 완벽하게 제거되어야 한다. 그러나, 그것은, 임계의 치수들이 약 100 나노미터(nm)보다 더 작을 경우에, 리소그래피 패턴 형태의 붕괴를 야기하지 않고, 높은 종횡비(aspect ratio) 트렌치(trenches) 및 비아(vias)를 갖는 패턴화된 웨이퍼로부터 잔류의 물을 제거하는데 어려움이 있다.In the manufacture of integrated circuit (IC) products, residual liquids such as water, alcohols and the like must be completely removed from the patterned wafer by drying. However, it does not cause collapse of the lithographic pattern shape when the critical dimensions are smaller than about 100 nanometers (nm), but patterned with high aspect ratio trenches and vias. There is a difficulty in removing residual water from the wafer.
예를 들어, 광-노출 리소그래피 레지스트의 현상에 있어서, 패턴화된 이미지는 종종 헥산(hexanes) 및 질소(nitrogen), 또는 이소프로판올(isopropanol) 및 질 소(nitrogen)로 건조된다. 이 기존의 건조 방법은 임계 치수 폭 < 100nm 및 1보다 더 큰 종횡비(aspect ratio)를 가지는 이미지에 대해서는 잘 처리되지 않는다. 이와 같은 특정 치수에서는, 이소프로판올 또는 헥산의 표면 장력은 서로 이미지를 끌어당겨 리소그래피 레지스트의 붕괴 및 패턴화된 이미지의 손실, 또는 중합체 레지스트의 침식을 유도한다.For example, in the development of photo-exposed lithography resists, the patterned image is often dried with hexanes and nitrogen, or isopropanol and nitrogen. This conventional drying method does not work well for images with critical dimension widths <100 nm and aspect ratios greater than one. In this particular dimension, the surface tension of isopropanol or hexane pulls the images together, leading to collapse of the lithographic resist and loss of the patterned image, or erosion of the polymer resist.
따라서, 당 업계에서는 패턴화된 웨이퍼들에서 패턴 형태의 붕괴 또는 다른 역효과을 야기하지 않고, 물, 알코올 등을 완벽하게 제거하는데 효과적인 패턴화된 웨이퍼의 건조에 대한 개선된 기술이 필요하다.Accordingly, there is a need in the art for an improved technique for drying patterned wafers that is effective to completely remove water, alcohol, and the like, without causing collapse or other adverse effects of the pattern on the patterned wafers.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명은 웨이퍼 아티클(article)에 패턴의 붕괴 또는 다른 역효과를 초래하지 않으면서, 웨이퍼로부터 물, 알코올 등을 제거하기 위한 패턴화된 웨이퍼들의 건조용 조성물 및 방법론에 관한 것이다. The present invention is directed to a composition and methodology for drying patterned wafers for removing water, alcohol, and the like from a wafer without causing a pattern collapse or other adverse effect on the wafer article.
일 관점에서, 본 발명은 패턴화된 웨이퍼로부터 물을 제거하기 위한 패턴화된 웨이퍼 건조용 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 초임계 유체, 및 물보다 초임계 유체에서 더 가용성이 있는 반응 생성물(들)을 형성하기 위하여 화학적으로 물과 반응하는 적어도 하나의 물-반응성 제제를 포함한다.In one aspect, the invention relates to a patterned wafer drying composition for removing water from a patterned wafer, wherein the composition is a supercritical fluid and a reaction product (s) that is more soluble in the supercritical fluid than in the water. At least one water-reactive agent that chemically reacts with water to form.
다른 관점에서, 본 발명은 패턴화된 웨이퍼로부터 물을 제거하기 위한 패턴화된 웨이퍼의 건조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 상기 패턴화된 웨이퍼를 초임계 유체 및 물보다 초임계 유체에서 더 가용성이 있는 반응 생성물(들)을 형성시 키기 위하여 화학적으로 물과 반응하는 적어도 하나의 물-반응성 제제를 포함하는 조성물과 접촉시키는 단계를 포함한다.In another aspect, the present invention relates to a method of drying a patterned wafer for removing water from the patterned wafer, wherein the method is more soluble in the supercritical fluid and in the supercritical fluid than in the water. Contacting with a composition comprising at least one water-reactive agent that chemically reacts with water to form a reactive product (s).
본 발명의 또 다른 관점은 패턴화된 웨이퍼로부터 물을 제거하기 위한 패턴화된 웨이퍼의 건조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 패턴화된 웨이퍼을 액상 CO2를 포함하는 제1 조성물과 접촉시키는 단계 및 그 후 패턴화된 기판을 SCCO2를 포함하는 제2 조성물과 접촉시켜서 패턴화된 기판의 패턴에 손상 없이 패턴화된 기판의 건조를 수행하는 단계를 포함한다.Another aspect of the invention relates to a method of drying a patterned wafer for removing water from the patterned wafer, the method comprising contacting the patterned wafer with a first composition comprising liquid CO 2 and And then contacting the patterned substrate with a second composition comprising SCCO 2 to perform drying of the patterned substrate without damaging the pattern of the patterned substrate.
본 발명의 또 다른 관점은 패턴화된 웨이퍼로부터 물을 제거하기 위한 패턴화된 웨이퍼의 건조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 (a) 약 1000psi 이상의 압력 및 약 32℃ 이하의 온도에서 패턴화된 웨이퍼를 알코올을 포함하는 제1 조성물과 접촉시키는 단계, (b) 패턴화된 웨이퍼를 알코올/CO2 용액을 포함하는 제2 조성물과 접촉시키는 단계, 및 (c) 패턴화된 기판을 SCCO2를 포함하는 제3 조성물과 접촉시켜 패턴화된 기판의 패턴에 손상 없이 패턴화된 기판의 건조를 수행하는 단계를 포함한다.Another aspect of the invention relates to a method of drying a patterned wafer for removing water from the patterned wafer, the method comprising (a) a patterned wafer at a pressure of about 1000 psi or higher and a temperature of about 32 ° C. or lower Contacting the first composition comprising an alcohol, (b) contacting the patterned wafer with a second composition comprising an alcohol / CO 2 solution, and (c) contacting the patterned substrate with SCCO 2. Contacting with the third composition to effect drying of the patterned substrate without damaging the pattern of the patterned substrate.
다른 관점들에서, 본 발명의 특징 및 구현들은 하기의 명세서 및 첨부된 청구항들로부터 보다 명백해 질 것이다.In other respects, features and implementations of the present invention will become more apparent from the following specification and the appended claims.
발명의 상세한 설명 및 그에 대한 바람직한 구현Detailed description of the invention and preferred implementation thereof
본 발명은, 초임계 유체의 사용에 부수적으로 일어나기 쉬운 문제점들을 피하는 다양한 접근법들에 있어서, 패턴화된 웨이퍼들의 건조를 위한 세정 매질로서의 초임계 유체 (SCF)의 사용에 근거를 두고 있다.The present invention is based on the use of a supercritical fluid (SCF) as a cleaning medium for drying patterned wafers in various approaches that avoid problems that are likely to occur incidentally to the use of a supercritical fluid.
초임계 유체는 고 확산율, 저 점도성, 영에 가까운 표면 장력, 및 우수한 침투성을 가지기 때문에, 패턴화된 웨이퍼들의 건조를 위한 잠재적으로 유용한 매질로 여겨져 우선적으로 고려될 수 있는 반면에, 초임계 CO2 (SCCO2)와 같은 초임계 유체는 무-극성이므로 패턴화된 웨이퍼들의 건조를 위해 유용하지 못하다. 예를 들어, 초임계 CO2에서 물의 용해도가 0.1중량%보다 작으면, 초임계 CO2가 패턴화된 웨이퍼에 있는 잔여의 물을 제거하는데 부적합하게 된다.Because supercritical fluids have high diffusion rates, low viscosities, near zero surface tension, and good permeability, they are considered as potentially useful media for the drying of patterned wafers, while supercritical CO 2 Supercritical fluids such as (SCCO2) are non-polar and therefore not useful for drying patterned wafers. For example, if the solubility of water in supercritical CO 2 is less than 0.1% by weight, the supercritical CO 2 will be unsuitable for removing residual water on the patterned wafer.
본 발명은 건조 매질로 초임계 유체의 사용에 부수적으로 일어나기 쉬운 문제점들을 극복하고자 한다.The present invention seeks to overcome the problems that are likely to occur incidentally to the use of supercritical fluids in a drying medium.
본 발명은, 실례가 되는 초임계 유체 종으로 구체적으로 CO2를 참조하여 하기에 기술하였지만, 본 발명의 활용이 그것에 제한되는 것을 의미하지 않고, 본 발명의 실시에서 초임계 유체들은 어느 적절한 타입일 수 있다는 것은 자명할 것이다.Although the present invention has been described below with reference to CO 2 as an illustrative supercritical fluid species, it does not mean that the application of the present invention is limited thereto, and in the practice of the present invention the supercritical fluids may be of any suitable type. It will be self-evident.
초임계 유체들은 물질의 액상 밀도가 기상 밀도와 동일한 조건 하에서 형성된다. 예를 들어, 표준 온도 및 압력에서 기체인, 이산화탄소(CO2)는, Tc≥31.1℃ 및 Pc≥ 72.8 atm 에 해당하는, 임계점 이상에서는 액체에서 SCF로 변화한다. 일단 형성되면, SCF의 밀도는 압력 및 온도를 변화시켜서, 다른 용매화성을 가지는, 액체와 같은 성질에서 기체와 같은 성질로 변화될 수 있다. 초임계 유체들은 액상 및 기상, 각각의 성질에 가까운 밀도/가용성 및 확산성을 가진다. 게다가, SCFs의 표면 장력은 무시된다.Supercritical fluids are formed under conditions where the liquid phase density of the material is equal to the gas phase density. For example, carbon dioxide (CO 2 ), a gas at standard temperature and pressure, changes from liquid to SCF above the critical point, corresponding to T c ≧ 31.1 ° C. and P c ≧ 72.8 atm. Once formed, the density of the SCF can change from liquid-like to gas-like, with different solvability, by varying the pressure and temperature. Supercritical fluids have liquid and gas phase, density / soluble and diffusivity close to their respective properties. In addition, the surface tension of SCFs is ignored.
관련된 특정한 적용에 따른 특정한 SCF의 선택과 함께, 어떤 적절한 SCF 종으로도 본 발명이 실행될 수 있지만, 그것의 용이하게 제조되는 특성, 독성의 결여 및 무시할 수 있는 환경적인 영향들로 인하여, 초임계 CO2가 본 발명의 광범위한 실시에서 바람직한 SCF이다. 본 발명의 실시에서 유용한 다른 바람직한 SCF 종은 산소(oxygen), 아르곤(argon), 크립톤(krypton), 제논(xenon), 및 암모니아(ammonia)를 포함한다. Although the present invention may be practiced with any suitable SCF species, with the selection of a particular SCF according to the particular application involved, supercritical CO due to its readily manufactured properties, lack of toxicity and negligible environmental effects. 2 is the preferred SCF in the broad practice of the present invention. Other preferred SCF species useful in the practice of the present invention include oxygen, argon, krypton, xenon, and ammonia.
일 구현예에 있어서, 초임계 유체들은 초임계 유체에서 물보다 더 가용성이 있는 반응 생성물 종을 형성하기 위하여 패턴화된 웨이퍼에서 화학적으로 물과 반응하는 적어도 하나의 물-반응성 제제들을 포함하는 건조 조성물들에서 패턴화된 웨이퍼들을 위한 건조 매질로 사용한다.In one embodiment, the supercritical fluids comprise a dry composition comprising at least one water-reactive agent that chemically reacts with water in a patterned wafer to form a reaction product species that is more soluble than water in the supercritical fluid. As a drying medium for patterned wafers.
실례 예로, 헥사플루오로아세톤(HFA)은 패턴화된 웨이퍼들의 건조에 대해 높은 효과가 있는 초임계 유체 조성물을 제공하기 위하여 SCCO2에서 물-반응성 제제로 유용하게 사용된다. 상기 조성물에 있어서, HFA는 다음과 같은 반응에 나타낸 것과 같이, 물과 즉각적으로 반응하고 용해성 및 휘발성 디올(diol)를 양적으로 형성한다.As an example, hexafluoroacetone (HFA) is usefully used as a water-reactive agent in SCCO2 to provide a supercritical fluid composition that has a high effect on the drying of patterned wafers. In the composition, HFA reacts immediately with water and forms soluble and volatile diols quantitatively, as shown in the following reaction.
H2O + CF3COCF3 → CH3C(OH)2CF3 H 2 O + CF 3 COCF 3 → CH 3 C (OH) 2 CF 3
CH3C(OH)2CF3, 즉, 생성물 디올은 SCCO2에서 높은 가용성이 있고, 초임계 유체에 의하여 쉽게 용해되어서, SCCO2 및 HFA를 포함하는 초임계 유체 조성물과 접촉된 패턴화된 웨이퍼 기판으로부터 물을 효과적으로 제거한다. CH 3 C (OH) 2 CF 3 , ie, the product diol, is highly soluble in SCCO 2 and readily dissolved by the supercritical fluid, resulting from contacting the patterned wafer substrate with the supercritical fluid composition comprising SCCO 2 and HFA. Effectively removes water
좀더 일반적으로, 초임계 유체-기반 웨이퍼 건조 조성물에서 물-반응성 제제는, 다른 할로겐화 알데히드(halogenated aldehydes) 및 케톤(ketones); 선택적으로 (hfac)H로 표시되는, 할로겐화 디케톤(halogenated diketones) 예를 들어, 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-2,4-펜탄디온(1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4 pentanedione); 할로겐화 에스테르(halogenated esters); 카르복실 무수물(carboxylic anhydrids) 예를 들어, (CH3CO)2O; 실록산(siloxanes); 및 할로겐화 실란(halogenated silanes); 및 쉽게 물과 반응하고 초임계 CO2 또는 다른 초임계 유체 종에 용해될 수 있는 유도체를 형성하는 어느 다른 화합물들 또는 물질들을 포함하는, 어느 적절한 형태일 수 있다. More generally, water-reactive preparations in supercritical fluid-based wafer drying compositions include other halogenated aldehydes and ketones; Halogenated diketones, optionally represented by (hfac) H, for example 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedione (1,1,1, 5,5,5-hexafluoro-2,4 pentanedione); Halogenated esters; Carboxylic anhydrids such as (CH 3 CO) 2 O; Siloxanes; And halogenated silanes; And any other compounds or materials that readily react with water and form derivatives that can be dissolved in supercritical CO 2 or other supercritical fluid species.
일반적으로, 물-반응성 제제는 패턴화된 웨이퍼 기판으로부터 물을 제거하는데 효과적인 어느 적절한 농도로 초임계 유체 조성물에서 제조될 수 있다. 다양한 구현들에 있어서, 물-반응성 제제의 농도는 사용된 특정 초임계 유체 종에 따라 결정되고, 초임계 유체 및 물-반응성 제제의 총 중량을 기준으로, 약 0.01 중량% ~ 약 10.0% 중량% 범위이며, 바람직하게는 동일한 총 중량을 기준으로, 약 0.1중량% ~ 7.5중량%이고, 더욱 바람직하게는 동일한 총 중량을 기준으로, 약 0.1중량% ~ 약 5.0중량%로 할 수 있다.In general, water-reactive formulations may be prepared in supercritical fluid compositions at any suitable concentration effective to remove water from the patterned wafer substrate. In various embodiments, the concentration of the water-reactive formulation is determined depending on the particular supercritical fluid species used and is about 0.01% to about 10.0% by weight, based on the total weight of the supercritical fluid and the water-reactive formulation. It is a range, preferably about 0.1% to 7.5% by weight based on the same total weight, more preferably from about 0.1% to about 5.0% by weight based on the same total weight.
초임계 유체 및 물-반응성 제제 이외의 초임계 유체 건조 조성물은, 건조 조성물의 주어진 적용에 필요로 하거나 또는 바람직하도록, 다른 성분들, 예를 들어, 패턴화된 기판으로부터 물 이외의 다른 성분들을 제거하기 위한 공-용매(들)와, 물-반응성 제제 이외의 활성제(active agent)(들), 계면활성제(들), 킬레이팅제(들), 등을 함유할 수 있다. Supercritical fluid drying compositions other than supercritical fluids and water-reactive preparations remove other components other than water from the patterned substrate, such as those needed or desirable for a given application of the drying composition. Co-solvent (s) and active agent (s), surfactant (s), chelating agent (s), etc., other than water-reactive agents.
상기 문맥에서 사용된, "활성제(active agent)"는, 상기 물질이 부족한 해당 조성물에 대하여 조성물의 세정 및/또는 제거 작용을 향상시키기 위하여, 세정 조성물에서 또는 패턴화된 기판 구조의 표면상에서, 화학반응 및/또는 가용성의 물리적 향상을 유도하는 물질이다.As used in this context, an "active agent" is used in a cleaning composition or on the surface of a patterned substrate structure to enhance the cleaning and / or removal action of the composition with respect to the composition lacking the material. It is a substance that induces a physical improvement of reaction and / or solubility.
실례가 되는 공-용매 종은, 비 제한적으로, 자일렌(xylene), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 및 고급 알코올(higher alcohols), N-메틸-(N-methyl-), N-옥틸-(N-octyl-), 또는 N-페닐-피롤리돈(N-phenyl-pyrrolidones)과 같은 N-알킬피롤리돈(N-alkylpyrrolidiones), 디메틸술폭사이드(dimethylsulfoxide), 술포레인(sulfolane), 카테콜(catechol), 에틸 젖산염(ethyl lactate), 아세톤(acetone), 메틸 에틸 케톤(methyl ethyl ketone), 부틸 카르비톨(butyl carbitol), 모노에탄올아민(monoethanolamin), 부티롤 락톤(butyrol lactone), 디글리콜 아민(diglycol amine), 알킬 암모늄 플루오라이드 Γ-부티로락톤 부틸렌 탄산염(alkyl ammonium fluoride Γ-butyrolactone butylene carbonate), 에틸렌 탄산염(ethylene carbonate), 프로필렌 탄산염(propylene carbonate) 등을 포함할 수 있다.Illustrative co-solvent species include, but are not limited to, xylene, methanol, ethanol, and higher alcohols, N-methyl-, N- N-alkylpyrrolidiones such as octyl- (N-octyl-), or N-phenyl-pyrrolidones, dimethylsulfoxide, sulfolane ), Catechol, ethyl lactate, acetone, methyl ethyl ketone, butyl carbitol, monoethanolamine, butyrol lactone ), Diglycol amine, alkyl ammonium fluoride Γ-butyrolactone butylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, and the like. Can be.
공-용매 종은 단일 성분 공-용매 또는 둘 또는 그 이상의 용매 성분들 일 수 있다. 공-용매는 초임계 유체에서 공-용매의 가용성과 일치하는, 어느 적절한 농도로 초임계 유체-기반 건조 조성물에 제공할 수 있다.The co-solvent species may be a single component co-solvent or two or more solvent components. The co-solvent can be provided to the supercritical fluid-based dry composition at any suitable concentration, consistent with the solubility of the co-solvent in the supercritical fluid.
활성제들의 예들은, 비 제한적으로, 산(acids), 염기(bases), 환원제(reducing agents), 및 산화제(oxidizing agents)를 포함한다. 환원제가 초임계 유체에 가용성화될 시에는, 상기 환원제는, 예를 들어, 열(thermal), 광(optical), 및/또는 음파(sonic)의 활성화를 포함하는 활성화 공정에 의한 활성화를 필요로 할 수 있다. Examples of active agents include, but are not limited to, acids, bases, reducing agents, and oxidizing agents. When the reducing agent is solubilized in the supercritical fluid, the reducing agent requires activation by an activation process that includes, for example, activation of thermal, optical, and / or sonic. can do.
본 발명의 건조 조성물들에 유용한 계면활성제도, 음이온, 중성 양이온, 및 쌍극성 이온 형태들을 포함하는, 어느 적절한 형태일 수 있다. 실례가 되는 계면활성제 종은, 비 제한적으로, 아세틸렌 알코올(acetylenic alcohols) 및 디올(diols), 및 긴 알킬 사슬 (long alkyl chain), 이차 및 삼차 아민(secondary and tertiary amines)을 포함한다.Surfactants useful in the dry compositions of the present invention may also be in any suitable form, including anionic, neutral cation, and dipolar ionic forms. Illustrative surfactant species include, but are not limited to, acetylenic alcohols and diols, and long alkyl chains, secondary and tertiary amines.
본 발명의 건조 조성물에 유용한 킬레이팅제는, 예를 들어, 이미노디아세트산(iminodiacetic acid) 및 라우릴 에틸렌디아민 트리아세트산(lauryl ethylenediamine triacetic acid)과 같은 폴리카르복실산(polycarboxylic acids), 2,4-펜탄디온(2,4-pentanedione); 1,1,1-트리플루오로-2,4-펜탄디온(1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedion); 및 1,1,1,5,5,5-헥사플루오로-2,4-펜타디온(1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedion)과 같은 β-디케톤(β-diketones), 치환된 디티오카르밴네이트(dithiocharbanates), 말론산 에스테르(malonic acid esters), 및 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycols)을 포함하는 어느 적절한 타입일 수 있다. Chelating agents useful in the dry compositions of the invention include, for example, polycarboxylic acids such as iminodiacetic acid and lauryl ethylenediamine triacetic acid, 2,4 -Pentanedione (2,4-pentanedione); 1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedione (1,1,1-trifluoro-2,4-pentanedion); And β-diketones such as 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentadione (1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-pentanedion) (β-diketones), substituted dithiocharbanates, malonic acid esters, and polyethylene glycols.
본 발명의 건조 조성물들에 유용한 산(acids)의 실례가 되는 종은, 비 제한적으로, 퍼플루오로카르복실산(perfluorocarboxylic acids), 및 알킬(alkyl) 또는 아릴 술폰산(aryl sulfonic acids)을 포함한다. 본 발명의 건조 조성물들에 유용한 염기(bases)의 실례가 되는 종은, 비 제한적으로, 알킬 아민(alkyl amines)과 같은 아민(amines)을 포함한다. 본 발명의 광범위한 실시에 유용한 산화제는, 비 제한적으로, 산소(oxygen), 오존(ozone) 및 이산화질소(nitrous oxide)를 포함한다. 본 발명의 건조 조성물들에서 유용하게 사용되는 환원제는, 비 제한적으로, 수소(hydrogen), 암모니아(ammonia), 자일렌(xylenes), 수화물(hydrides), 실란(silane), 알킬실란(alkylsilanes), 히드라진 수화물(hydrazine hydrate) 또는 알킬 히드라진(alkyl hydrazine)을 포함한다. Illustrative species of acids useful in the dry compositions of the present invention include, but are not limited to, perfluorocarboxylic acids, and alkyl or aryl sulfonic acids. . Illustrative species of bases useful in the dry compositions of the present invention include, but are not limited to, amines such as alkyl amines. Oxidizing agents useful in the broad practice of the present invention include, but are not limited to, oxygen, ozone and nitric oxide. Reducing agents usefully employed in the dry compositions of the present invention include, but are not limited to, hydrogen, ammonia, xylenes, hydrides, silanes, alkylsilanes, Hydrazine hydrate or alkyl hydrazine.
다양한 조성물들이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있고, 상기 조성물들은, 본 발명의 주어진 적용에 바람직하도록, 여기에 기술된 구체적으로 확인된 성분(들)을 선택적으로 포함하거나, 상기로 구성하거나 또는 필수적으로 구성할 수 있다.Various compositions may be used within the scope of the present invention, wherein the compositions optionally comprise, consist of, or consist essentially of the specifically identified component (s) described herein to be preferred for a given application of the present invention. It can be configured as.
패턴화된 기판과 건조 조성물의 접촉단계는, 다른(더 또는 덜) 접촉하는 시간이 패턴화된 기판으로부터 제거될 물의 성질 및 양, 그리고 건조를 위하여 사용된 공정 조건들에 따라 유용하게 제공될 수 있지만, 구체적인 구현에서 약 20초 ~ 약 60초로 예시될 수 있는, 적절한 시간 동안 수행된다. The step of contacting the patterned substrate with the dry composition may be usefully provided depending on the nature and amount of water that other (more or less) contact time is to be removed from the patterned substrate, and the process conditions used for drying. However, it is performed for a suitable time, which may be exemplified in about 20 seconds to about 60 seconds in a specific implementation.
패턴화된 기판의 건조 후에, 그 안에서 초임계 유체-기반 조성물이 패턴화된 기판과 접촉된 접촉용기는, 패턴화된 기판으로부터 초임계 유체 조성물을 분리 및 접촉용기로부터 재 기화된 초임계 유체를 배출하기 위하여 고속 감압시킬 수 있어서, 가용성의 물 반응 생성물(들)과 같은, 비-초임계 성분(들)이 재 기화된 초임계 유체에서 운반될 수 있고 마찬가지로 건조 장소로부터 제거될 수 있다. After drying of the patterned substrate, the contact vessel, in which the supercritical fluid-based composition is in contact with the patterned substrate, separates the supercritical fluid composition from the patterned substrate and reclaims the supercritical fluid regenerated from the contact vessel. The high pressure may be reduced to discharge so that non-supercritical component (s), such as soluble water reaction product (s), may be carried in the regasified supercritical fluid and may likewise be removed from the drying site.
상기 감압단계는, 패턴화된 기판으로부터 제거될 물질의 성질 및 공정의 특성에 따라 더 길거나 짧은 시간이 바람직할 수도 있지만, 적절한 시간 동안, 예를 들어, 10초 ~ 40초 동안 실시할 수 있다. 필요하다면, 패턴화된 기판 아티클로부터 물의 충분히 완벽한 제거를 달성하기 위해, 접촉 및 감압의 반복된 순환이 이용될 수 있다.The depressurization step may be longer or shorter, depending on the nature of the material to be removed from the patterned substrate and the nature of the process, but may be performed for a suitable time, for example, from 10 seconds to 40 seconds. If desired, repeated cycles of contact and depressurization may be used to achieve sufficiently complete removal of water from the patterned substrate article.
상기-기술된 조성물 및 방법은 패턴 붕괴의 발생 없이 포토리소그래프 이미지 패턴 공정 직후의 반도체 기판상의 작은 용적들로부터 잔여의 물을 세정하는데 유용하게 사용될 수 있다.The above-described compositions and methods can be usefully used to clean residual water from small volumes on a semiconductor substrate immediately after the photolithographic image pattern process without the occurrence of pattern collapse.
다른 관점에서, 본 발명은 패턴화된 형태들의 붕괴 없이 효율적인 건조를 얻기 위하여 두-단계 공정의 일부로 초임계 유체-기반 건조 조성물들을 사용하려한다. 상기 건조 공정에 있어서, 패턴화된 웨이퍼에 수반되는 손상 없이 패턴화된 기판의 건조를 성취하기 위하여, 제1 건조 단계는 액상 CO2와 패턴화된 기판을 접촉하는 단계에 의하여 수행되고, 패턴화된 기판과 SCCO2을 접촉하는 단계를 포함하는 제2 건조 단계가 다음으로 수행된다.In another aspect, the present invention seeks to use supercritical fluid-based drying compositions as part of a two-step process to obtain efficient drying without the collapse of the patterned forms. In the drying process, in order to achieve drying of the patterned substrate without damaging the patterned wafer, the first drying step is performed by contacting the liquid CO 2 with the patterned substrate, and patterning A second drying step is then performed comprising contacting the substrate with the SCCO 2.
상기 두-단계 건조 공정에 있어서, 제1 단계에서 액상 CO2는 SCCO2보다 더 높은 밀도를 가져서, 패턴화된 기판의 물 및/또는 알코올을 용매화 시키지만, 상기 접촉단계만으로는 패턴화된 기판의 건조를 완료하기에 불충분하므로, 기판상에서 물 및/또는 알코올의 효과적인 제거를 성취하기 위하여 패턴화된 기판을 헹구는 제2 단계가 사용된다. In the two-step drying process, the liquid CO 2 in the first step has a higher density than SCCO 2 to solvate the water and / or alcohol of the patterned substrate, but only the contacting step drys the patterned substrate. Insufficient to complete the process, a second step of rinsing the patterned substrate is used to achieve effective removal of water and / or alcohol on the substrate.
상기 설명된 두-단계 건조 공정의 이점들은 도 1에 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼들을 사용하여 증명하였다.The advantages of the two-step drying process described above were demonstrated using patterned wafers of the type shown in FIG. 1.
도 1은, 도 2 ~ 4와 관련하여, 대조 샘플로 이용된, 패턴 구조의 세부사항들을 나타낸 패턴화된 웨이퍼의 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.1 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a patterned wafer showing details of the pattern structure, used as a control sample, with respect to FIGS.
건조 테스트에 있어서, 테스트 웨이퍼들은 각각 몇 분 동안 물에 담근 후 순수한 알코올에 담그고, 그 후에 상기 웨이퍼는 건조하기 위해 세정 챔버 안에 배치시켰다. In the drying test, the test wafers were each dipped in water for several minutes and then in pure alcohol, after which the wafers were placed in a cleaning chamber for drying.
제1 테스트 웨이퍼는 공기-건조되었다. 도 2는, 웨이퍼의 상기 공기-건조 후, 도 1에서 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 물 및 알코올은 완전히 제거되지 않았고, 오염물의 잔여량은 패턴 구조의 붕괴를 야기시켰다.The first test wafer was air-dried. FIG. 2 is an SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1 after the air-drying of the wafer. As shown in FIG. 2, water and alcohol were not completely removed and residual amounts of contaminants resulted in the collapse of the pattern structure.
제2 테스트 웨이퍼는 액상 CO2로 건조하였다. 도 3은 액상 CO2로 웨이퍼의 상기 건조 후에, 도 1에서 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 물 및 알코올이 완벽하게 제거되지 않았고, 오염물의 잔여량이 높은 수위의 패턴 구조의 붕괴를 야기시켰다.The second test wafer was dried with liquid CO 2 . 3 is a SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1 after the drying of the wafer with liquid CO 2 . As shown in FIG. 3, water and alcohol were not completely removed, resulting in the collapse of the pattern structure at the high level of residual amount of contaminants.
제3 테스트 웨이퍼는 패턴화된 웨이퍼와 액상 CO2를 접촉하는 제1 단계 및 제1 접촉단계 후, 패턴화된 웨이퍼와 초임계 CO2를 접촉하는 제2 단계를 포함하는, 상기에 기술된 것과 같은 두-단계 공정으로 건조시켰다. 도 4는, 먼저 액상 CO2를 사용한 다음 초임계 CO2를 사용하는, 웨이퍼의 상기 건조 후에, 도 1에서 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다. 웨이퍼의 패턴화된 구조는 두-단계 건조 공정에 의해서도 변하지 않았고, 상기 패턴은 대조 웨이퍼와 일치된 상태로 유지되었다 (도 1 및 도 4를 비교하시오). The third test wafer includes the first step of contacting the patterned wafer with liquid CO 2 and after the first contacting step, a second step of contacting the patterned wafer with supercritical CO 2 , as described above. It was dried in the same two-step process. FIG. 4 is an SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1, after the drying of the wafer, first with liquid CO 2 and then with supercritical CO 2 . The patterned structure of the wafer was not changed by the two-step drying process, and the pattern remained consistent with the control wafer (compare FIGS. 1 and 4).
상기에 설명된 두- 단계 공정은 각각 제1 및 제2 단계들에서 어떤 적합한 공정 조건하 및 어떤 적절한 지속시간 동안 수행될 수 있다. 일 구현에 있어서, 제1 액상 CO2 접촉 단계는 약 20℃ ~ 약 30℃ 범위의 온도로 약 0.5분 ~ 약 20분 동안 수행할 수 있고, 제2 SCCO2 접촉단계는 약 32℃ ~ 약 75℃ 범위의 온도로 약 0.5분 ~ 약 20분 동안 수행할 수 있다.The two-step process described above can be carried out under certain suitable process conditions and for any suitable duration in the first and second steps, respectively. In one embodiment, the first liquid CO 2 contacting step may be performed for about 0.5 minutes to about 20 minutes at a temperature ranging from about 20 ° C. to about 30 ° C., and the second SCCO2 contacting step may be from about 32 ° C. to about 75 ° C. It can be performed for about 0.5 minutes to about 20 minutes at a temperature in the range.
다른 구현에 있어서, 본 발명은 패턴화된 형태의 붕괴 없이 효과적인 건조를 얻기 위하여 세 단계 공정의 일부로 초임계 유체-기반 건조 조성물들을 사용하려한다.In another embodiment, the present invention seeks to use supercritical fluid-based drying compositions as part of a three step process to achieve effective drying without the collapse of the patterned form.
상기 건조 공정에 있어서, 패턴화된 기판이 약 1000psi 이상 압력 및 CO2의 임계 온도, 즉, 32℃ 이하의 온도로, 적당한 시간 동안, 예를 들어 약 1분~ 약 15분 동안 알코올과 접촉하는 제1 건조 단계가 수행된다. 상기 알코올은 단일 성분 알코올이거나 또는 알코올 종의 혼합물일 수 있고, 상기 알코올은 패턴화된 기판과의 접촉에서 재순환되거나, 회분식(batch) 또는 반회분식(semibatch) 형식으로 접촉될 수 있다.In the drying process, the patterned substrate is contacted with alcohol at a pressure of at least about 1000 psi and a critical temperature of CO 2 , i.e., 32 ° C. or lower, for a suitable time, for example, from about 1 minute to about 15 minutes. The first drying step is performed. The alcohol may be a single component alcohol or a mixture of alcohol species, and the alcohol may be recycled in contact with the patterned substrate or contacted in a batch or semibatch form.
제2 단계는 알코올 접촉 단계 후에 수행되고, 제1 접촉 단계로부터 알코올을 제거하기 위하여 패턴화된 기판과 알코올/CO2 용액을 접촉하는 단계를 포함한다. 바람직한 제2 단계는, 접촉단계가 단일-패스(single-pass) 방식이거나, 공정의 회분식 또는 반회분식 모드로 수행될 수 있으나, 패턴화된 기판을 함유한 접촉 챔버를 통과하는 알코올/CO2 용액의 재순환으로 수행된다. 상기 제2 단계 접촉은 약 22℃ ~ 약 31℃ 범위의 온도로 약 0.5분 ~ 약 20분 동안 수행될 수 있다. 제1 단계에서와 같이, 알코올은 단일 성분 알코올이거나 또는 알코올 종의 혼합물일 수 있다.The second step is performed after the alcohol contacting step and includes contacting the alcohol / CO 2 solution with the patterned substrate to remove the alcohol from the first contacting step. The preferred second step is that the alcohol / CO 2 solution passes through the contact chamber containing the patterned substrate, although the contacting step may be a single-pass or a batch or semi-batch mode of the process. Is performed by recycling. The second step contact may be performed at a temperature in a range of about 22 ° C. to about 31 ° C. for about 0.5 minutes to about 20 minutes. As in the first step, the alcohol can be a single component alcohol or a mixture of alcohol species.
제1 및 제2 접촉단계들에서 이용되는 상기 알코올은 동일 하거나 또는 서로 다를 수 있다. 상기 알코올은 어떤 적절한 형태일 수 있다. 본 발명의 일 구현에 있어서, 상기 알코올은 C1~C4 알코올(즉, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 또는 부탄올(butanol)), 또는 상기 알코올 종의 둘 또는 그 이상의 혼합물을 포함한다.The alcohol used in the first and second contacting steps may be the same or different. The alcohol may be in any suitable form. In one embodiment of the invention, the alcohol is a C 1 ~ C 4 alcohol (ie methanol, ethanol, propanol, or butanol), or two or the alcohol species thereof It contains a mixture of the above.
제3 단계는 알코올/CO2 용액 접촉 단계 후에 수행되고, 패턴화된 기판을 SCCO2로 헹구는 단계를 포함한다. 상기 초임계 유체 헹굼 단계는 약 32℃ ~ 약 75℃ 범위의 온도와 약 80atm ~ 약 300atm 범위의 압력으로, 약 0.5분 ~ 약 30분 동안 수행될 수 있다. 제1 및 제2 또는 제 3 단계들 각각은 연속적인 건조 조성물들의 운반을 위해 필요하다면, 재순환을 위해 적절하게 밸브장치가 되고(valved), 관이 연결된(piped) 다기관의(manifolded) 동일한 공정 용기에서, 수행될 수 있다. The third step is performed after the alcohol / CO 2 solution contacting step and includes rinsing the patterned substrate with SCCO 2. The supercritical fluid rinsing step may be performed at a temperature in the range of about 32 ° C. to about 75 ° C. and a pressure in the range of about 80 atm to about 300 atm, for about 0.5 to about 30 minutes. Each of the first and second or third steps is suitably valved for recycling and the same process vessel of a manifolded pipe, if necessary for the delivery of the continuous dry compositions. Can be performed.
알코올/CO2 용액은 어떤 적절한 농도로 알코올과 함께 제조된다. 일 구현에 있어서, 알코올/CO2 용액에서 알코올의 농도는, 알코올/CO2 용액에서 알코올 및 CO2 성분들의 총 중량을 기준으로, 약 1중량% ~ 약 15중량% 이다. 또한 상기 알코올/CO2 용액은, 상기에서 예시적으로 기술된 (예를 들어, 공-용매, 활성제(들), 계면활성제(들) 및/또는 킬레이팅제(들)), 다른 성분들과 함께 바람직하게 제조될 수 있다. Alcohol / CO 2 solutions are prepared with alcohol at any suitable concentration. In one embodiment, the concentration of alcohol in the alcohol / CO 2 solution is, based on the total weight of the alcohol component in the alcohol and CO 2 / CO 2 solution, from about 1% to about 15% by weight. The alcohol / CO 2 solution may also be combined with other components as exemplarily described above (eg, co-solvent, active agent (s), surfactant (s) and / or chelating agent (s)). Together preferably.
본 발명이 다양한 특정한 관점들, 특징들 및 구현들을 참조하여 여기에 기술되었지만, 본 발명은 그 것에 의해 제한되지 않고, 기술 범위 내에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하듯이, 여기에 공개된 것을 근거로, 다른 변경, 수정 및 구현예로 확대되고 그것을 포함하는 것은 자명할 것이다.Although the present invention has been described herein with reference to various specific aspects, features, and implementations, the present invention is not limited thereto, and as will be apparent to one of ordinary skill in the art within the scope of the disclosure, On the basis of this, it will be apparent that other changes, modifications, and implementations are included.
따라서, 본 발명은 이후 청구된 것과 같이 본 발명의 의도 및 범위 안에서, 다른 변경, 수정 및 구현예를 포함하면서, 광범위하게 해석될 것이다.Accordingly, the invention will be construed broadly, including other changes, modifications, and embodiments within the spirit and scope of the invention as claimed hereinafter.
도 1은 도 2 ~ 도 4와 관련하여, 대조 샘플로 이용된, 패턴 구조의 세부사항을 나타낸 패턴화된 웨이퍼의 주사 전자 현미경 사진(SEM)이다. 1 is a scanning electron micrograph (SEM) of a patterned wafer showing details of the pattern structure, used as a control sample, in connection with FIGS. 2-4.
도 2는 웨이퍼의 공기-건조 후에, 도 1에 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다.FIG. 2 is an SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1 after air-drying the wafer.
도 3은 액상 CO2로 웨이퍼를 건조한 후에, 도 1에 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다.3 is a SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1 after drying the wafer with liquid CO 2 .
도 4는 먼저, 액상 CO2로 처리한 다음 초임계 CO2로 웨이퍼를 건조한 후에, 도 1에 나타낸 형태의 패턴화된 웨이퍼의 SEM 사진이다.FIG. 4 is a SEM photograph of the patterned wafer of the type shown in FIG. 1, first treated with liquid CO 2 and then dried with supercritical CO 2 .
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KR1020067024452A KR20070008703A (en) | 2006-11-22 | 2004-05-07 | Compositions and methods for drying patterned wafers during manufacture of integration circuitry products |
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2004
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