[세정 공정] 세정 공정의 종류

1. Wet Cleaning

DI Water 세정에 용이하고, 다양한 화학 용액을 사용 가능하며 Selectivity가 매우 우수. Dry Cleaning 대비 저렴하고, Particle 제거에 효과적

하지만, 세정의 건조가 느려 잔유물이 남을 수 있으며, 물질의 독성이 위험하고, 용액을 폐기하는 비용이 추가.

진공상태 유지가 어렵기 때문에 2차 오염 문제 발생 가능. 공정이 미세화 됨에 따라 Dry를 사용하는 추세. (아직은 Wet이 메인)

++ RCA (Radio Corporation of America) Cleaning: 표준 세정법

1) SC-1 (APM, Ammonium Peroxide Mixture) (NH4OH : H2O2 : H2O)

Lift Off를 통해 파티클을 이격 시킨 뒤 재흡착을 방지하기 위해서 같은 Zeta Potential을 줌

온도가 높으면 세정률이 올라가지만, 식각률이 증가할 수 있기 때문에 적당한 온도로 진행함.

 

+Lift Off              

1. 과산화수소를 통한 산화반응 후 암모니아에 의한 에칭

2. Megasonic 기법을 사용   

3. 산화막은 불산을 이용하기도 함

+Zeta Potential

어떤 물질이 수용액과 접촉하게 되면 반대 전위로 대전되는 것, Wafer는 항상 음의 값.

따라서, 입자가 양의 값을 가지게 되면

입자 주위의 Zeta Potential은 음의 값을 가지게 됨.

음의 값을 형성하기 위해서는 수용액의 PH가 염기성이면서, 계면활성제가 많이 첨가될수록 확률이 높아짐

Zeta Potential

+Megasonic: 초음파를 사용해 세정을 하는 방법. 진동에 의해 압력이 증가하면 Cavitation 기포가 압력으로 터지며 충격파를 발생시켜 세정 촉진

같은 온도의 세정 공정을 진행할 때 Megasonic을 추가하면 더욱 우수한 성능을 보이지만, 온도가 올라가면서 얻는 세정 효율보다는 작음

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2) SC-2 (HPM, Hydrochloric Peroxide Mixture) (HCl : H2O2 : H2O)

HCl의 부식력으로 사용이 제한적, 단단한 금속 제거에 효과적 (DHF보다 우수)

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3) SPM (Sulfuric Peroxide Mixture) (H2SO4 : H2O2 : H2O)

무엇이든 세정이 진행된다는 의미로 Piranha 세정이라고도 함. Contact Angle을 낮출 수 있음

불산을 이용한 Oxide 식각 전 사용하면 식각률을 매우 높일 수 있음

(65도에서 4도까지 감소시킬 수 있음, DHF도 줄일 수 있지만 같이 사용하면 더욱 많이 줄어듦)

고온으로 과산화수소가 빠르게 분해되어 Life Time이 12시간정도로 짧아 환경적으로 좋지 않음.

SPM

 

 

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4) DHF (Diluted HF) (HF : H2O)

다른 세정과 달리 HF를 이용한 세정 뒤에는 표면이 소수성으로 변하여  Particle이 잘 달라붙을 수 있음

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5) BOE (Buffered Oxide Etchant) (NH4F : H2O : 계면 활성제)

작고 깊은 Contact Hole에 탁월한 세정 능력, 자연산화막 등 Oxide 제거

 

 

 +각 단계마다 DI Water로 Rinse공정 진행 필요. 마지막에 IPA (세정 후 Wafer 건조, (CH3)2CHOH – 이소프로필 알코올 이용) 진행

++ O3 세정 (오존) : 주로 SPM 세정의 단점을 보완하는 방향임.

1) DI + O3 SPM 세정의 단점을 보완

DI Water에 오존을 첨가한 오존수는 과산화수소수 대신 사용하는 산화제로 더욱 강력하며 폐수량을 줄일 수 있어 환경 친화적이며 경제적

2) H2SO4 + O3 (SOM 세정) SPM 세정의 단점을 보완

SPM 세정액의 중간 생성물은 유기물과 반응성이 높고 물을 발생시켜 세정효과를 줄이고 수명을 단축시키는데,

SOM 세정을 이용하면 중간 생성물이 유기물과 반응해도 물을 생성하지 않아 수명을 획기적으로 늘릴 수 있음 (12시간 -> 최대 4일)

3) HF + O3

Si와 Oxide를 동시 에칭 가능, 금속 오염물질을 기존 세정법보다 효과적으로 제거, Single 타입 가능(용액 절감, 단순화, 상온공정)

Spin Wafer 가능: 오존수와 DHF를 Spin Spray 방식으로 번갈아 분사하며 사용하면서 유기물, 금속뿐 아니라 Particle도 제거 가능

 

2. Dry Cleaning  

 

투자비용이 많이 들고, 장비가 복잡하고, 방법도 복잡함. PR, 산화막 제거에 탁월함.