Activation of Stripper Solution by Plasma and Hardness/Modulus of Elasticity Change of the Surface

Plasma를 이용한 세정액의 활성화와 시료 표면의 탄성계수 및 강도 변화에 대한 연구

In the modem semiconductor industry, the progress that consumes the most capital and labor is cleansing process. Cleansing process is to remove impurities that can affect the operation of the device and deteriorate its function. Especially, Photoresist (PR) progress that etches the device always requires cleansing at the end of the progress. Also, HDI-PR (High-Dose Ion-implanted Photoresist) created from PR progress is difficult to remove. Thus, in modem IC cleansing, many steps of cleansing are used, including dry and wet cleansing. In this paper, we suggested to combine existing dry-cleansing and wet-cleansing, each represented by plasma cleansing and stripper solution, as Plasma Liquid-Vapor Activation (PLVA). This PLVA method enhances the effect of existing cleansing solution, and decreases the amount of solution and time required to strip. We stripped HDI-PR by activated solution and measured surface hardness and Young's modulus by Nano-indenter. Nano-indenter is the equipment that determines the hardness and the modulus of elasticity by indenting nano-sized tip with specific shape into the surface and measuring weight and z-axis displacement. We measured the change of surface hardness and Young's modulus before and after the cleansing. As a result, we found out that the surface hardness of the sample sharply decreased after the cleansing by plasma-activated PR stripper solution. It can be considered that if physical surface-cleansing process is inserted after this, more effective elimination of HDI-PR is possible.

현대의 반도체 산업에서 공정 중 가장 큰 비중을 차지하며, 가장 많은 자본과 인력을 소비하는 것이 바로 세정 공정이다. 세정공정은 소자의 작동에 영향을 미치고 기능을 저하시킬 수 있는 이물질 입자들을 제거하는 것이다. 특히 소자를 식각하기 위한 Photoresist(PR) 과정이 끝날 때마다 항상 세정 과정이 포함되어야 했다. 또한, Photoresist(PR) 공정 중 생성된 HDI-PR(high dose implanted photoresist)은 세정 과정에서 제거가 힘들기 때문에 현대의 고밀도 집적회로 세정 공정에서는 건식 세정과 습식 세정을 혼용하여 여러 단계의 세정 공정을 거치게 된다. 이 논문에서는 기존 플라즈마 방식으로 대표되는 건식 세정과 약액으로 대표되는 습식 세정을 동시에 사용하는 방식을 사용하여 약액활성화 방법(Plasma Liquid-Vapor Activation; PLVA)을 제안하여 실험을 실시하였고 HDI-PR을 활성화된 용액에 담근 후 Nano-Indenter를 이용하여 표면강도와 탄성계수를 측정했다. Nano-indenter는 특정한 기하학적 형태를 가지는 Tip을 표면에 압입한 후 압입하중과 압입깊이를 측정함으로서 시료의 표면강도와 탄성계수를 측정하였다. 그 결과 plasma로 활성화된 PR stripper 용액으로 strip한 후의 시료의 표면 강도가 크게 줄어든 것을 확인하였다. 이는 이후 물리적 표면 세정 공정을 후 공정으로 사용한다면 보다 효율적인 HDI-PR을 제거할 수 있을 것으로 사료된다.