초임계이산화탄소내에서 공용매 및 초음파를 이용한 고이온 주입된 포토레지스트의 제거

Abstract

불연, 무독성 용제인 초임계 이산화탄소를 이용하여 고이온 주입된 포토레지스트를 제거하기 위해 공용매, 첨가제 및 반응조건으로는 온도, 압력, 농도, 반응시간 등을 변화시켜 제거 효율을 조사하였다. 공용매와 첨가제의 성분에 따라 제거 효과가 다르게 나타났으며, 공용매는 Acetone, 첨가제로 Formic acid를 혼합한 용액이 고이온 주입된 포토레지스트의 제거에 우수한 결과를 나타냈다. 공용매의 농도와 첨가제의 농도가 증가할수록 포토레지스트의 제거 효율은 상승하였고, 교반 공정을 함께 진행함에 따라 혼합 용액이 이산화탄소에 효과적으로 용해되어 제거 효과가 뛰어났다. 또한 초임계 이산화탄소의 압력과 반응 온도가 증가할수록 포토레지스트의 제거효율이 상승 하였으며, 위와 같은 화학적 요소 외에도 용액의 와류와 같은 물리적인 요소 역시 포토레지스트 제거에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 이산화탄소 70 ℃, 4000 psi에서 Acetone / Formic acid (15 / 2)의 혼합액으로 2 분 처리 할 경우 고이온 주입된 포토레지스트는 완벽하게 제거 되었다. 또한 초임계 이산화탄소용 포토레지스트 제거 시스템에 초음파 장치를 부착함으로써, 초임계 이산화탄소와 공용매만으로는 제거되지 않는 보다 더 고이온 주입된 포토레지스트를 제거할 수 있었다. 이것은 용매의 물리적 효과와 초음파에서 발생하는 캐비테이션의 물리적 효과가 동시에 발생함으로써, 공용매 및 첨가제가 이산화탄소에 용해되는 시간을 단축시키고 상기 혼합물의 오염물질에 대한 용해성을 크게 증가시켜 웨이퍼 표면에 잔여물을 남기지 않고 고이온 주입된 포토레지스트를 완전히 제거 할 수 있었다. Dimethylsulfoxide 용매를 이용하여 70℃, 4000psi, 10w/v% 조건에서 3분간 초음파 공정을 거쳐 보다 더 고이온 주입된 포토레지스트를 완전히 제거 할 수 있었다. 본 연구는 기존의 습식공정에서 다량으로 사용되었던 유기용매를 획기적으로 줄 일 수 있어 환경친화적 공정이며, 쓰고 남은 폐유기 용매의 처리비용을 효과적으로 절감할 수 있어 차세대 반도체 산업에 핵심기술로 기대된다.

A novel technology for removing high-dose ion-implanted photoresist (HDI PR) from semiconductor wafer using supercritical carbon dioxide (scCO₂) and co-solvent formulation was described. A combination of ultrasonic agitation with scCO₂/co-solvent stripping was found to be an effective method for photoresist removal. Ultrasonic agitation was an efficient technique for achieving higher stripping rates. The effect of temperature, pressure, reaction time and the type of organic co-solvents on the stripping rate of HDI PR was investigated. The microstructure of sample wafers after stripping was characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometer.