[세정 공정] 세정 공정의 용어, 주요 오염원

Cleaning – 세정 공정

 

Cleaning 공정 공간의 청결도 – Class(평방미터당(피트 세제곱) Particle 개수)를 1~10사이로 유지 필요.

Wafer Cleaning 후 Oven에서 열을 가해 Wafer 표면에 H2O 제거(Dehydration Baking=Singe, 400도씨 이상)

Wafer 위 불순물, 유기물 오염, 표면의 피막 등의 오염을 물리/화학적인 방법으로 제거하는 공정

전체 30~40% 비중으로 중요하며 이물에 의한 Fail에 연관된 중요한 공정

궁극적인 목적은 수율 향상이며 제품의 성능, 신뢰도에 큰 영향을 미침, 반도체 패턴을 명확하게 해줌

소자가 미세화 됨에 따라 작은 Defect도 Critical 해졌기 때문에 Cleaning이 중요해짐

         1. 용어

DI Water (Deionized Water)

이온 교환 수지, 역삼투압(Reverse Osmosis), Ultra Filtration 등의 처리과정을 통해 Water 속 Ion, Particle, 박테리아, 용존 가스 등을 제거한 물. 이온 및 수질 항목이 ppb 또는 ppt 단위 Level로 생성한 초순도의 물

QDR (Quadra Quick Rinse) Wafer 표면에 묻은 화공약품이나 먼지 등을 빠르게 씻어내는 방법.

 

         2. 반도체 공정 상에서 주요 오염원

① Organic Contamination - 유기물

윤활유, 냉각수, 부유입자, 유기 잔유물로 대부분의 유기용매를 증발시킨 후에 표면에서 발견.

Cleaning 공정과 Rinse를 방해. 타겟 박막과 하부막의 Adhesion을 저하. 열에 의해 유해한 분해물 형성.

② Particle

액체 용액이나, 흡착 Gas, 대기 중 등 대부분 공정에서 발생함

Wafer 공정의 진행을 방해함. Hard 성 Fail에 대부분이기에, 다발할 시 Wafer 공정 Hold.

Pinhole, Micro Void 또는 Interface 내에 Defect을 유발. 제품 자체 Function의 불량을 유발.

라인 간에 Particle이 존재할 경우 전기적인 Short가 발생하면서 원하지 않는 Current흐를 수 있음

Contact Hole 내부에 절연성 Particle이 존재할 경우 회로가 Open 될 수 있음.

박막 증착을 방해, 노광 공정시 Particle이 광을 흡수 또는 산란시키면서 원하는 회로 Pattern을 얻을 수 없음.

RIE 공정에서 Particle이 식각을 저하시키면서 Etch Uniformity를 저하시킬 수 있음

③ Native Oxide - 자연 산화막

공기중에 산소, DI Water 또는 액체 Chemical 등에서 O2가 공급되어 Si Wafer 표면에 산화막으로 존재 (~1nm 수준)

Thin Film의 Epitaxial Growth를 방해. 산화막 내에 무기물을 Trapping. Etching시 원하지 않는 Stopping Layer가 되기도 함.

④ Chemical Oxide

Wet Cleaning 공정 중 용액으로부터 발생하며 Native Oxide 보다 Uniform하게 박막이 형성됨. 역시 Epitaxial Growth를 방해함.

⑤ Metallic Impurity - 무기물

극소량이어도 소자에 전기적인 악영향을 주고, 쉽게 발견하기 어려워 가장 Critical한 오염원

FAB 공정 장비 혹은 금속 Tweezer, PR 잔유물 등이 열처리 동안 Si 기판 내로 확산되면서, Si Band gap의 trap을 형성.

MOSFET의 Main Current 인자인 Minority Carrier의 Life Time 감소.

이는 전기적 특성의 저하를 유발, 누설전류 증가, 항복전압의 감소 => 제품 수율과 신뢰성을 감소.

⑥ Micro roughness 표면 거칠기, 오염물은 아니지만 Cleaning으로 제거 필요. 저항이 증가함.