반도체 공정1 : 세정 공정

 

이 글은 sk하이포 교육 이수 후 복습하기 위한 차원으로 작성한 글입니다.
배워가는 입장이기 때문에 오류가 있을 수 있습니다! 오류 지적 대환영

 

 

 

* Wet processes

- Batch (Immersion) type

RENA Technologies

https://youtu.be/BlERfES6UQ4?si=c6vd--VjxUM2N-xS

 

 

- Single Wafer (Spray) type

AP&S Single Wafer Movie

https://youtu.be/UljpfANZPlg?si=H4IpQY3Qf6YhwYNo

 

 

 

 

 

* Deionized (DI) Water 초순수

• 물 : 2H₂O ↔ H₃O+ + OH-
• DI water : H₃O+와 OH-를 제외한 모든 이온들로부터 순수한 물
• 일반 수돗물의 경우 최대 저항이 ~15kΩ*cm 인 반면, Ultra-Pure DI water는 이론상 18.3 MΩ*cm (0.03PPM) 일 수도
• pH 값은 중성수는 7임 (pH = -log [H+])

 

 

 

* Wet Cleaning

- 필요한 이유

• 다양한 유형의 잔류물 및 오염물
• 구조적 변형 및 전기적 성능 저하 유발
• 칩 성능 및 수율 저하

 

- Wet Cleaning?

: 각종 반도체 공정 전후에 화학물질과 DI water(초순수)를 이용하여 웨이퍼의 파티클 및 오염물질을 제거하고 산화막을 제거하는 일련의 공정

 

- 대표적인 오염물질

오염물질	원인
파티클	장비, 주변 가스, 초순수, 화학물질
금속	장비, 화학물질, 반응 이온 에칭, implantation ashing
유기물	증기, PR의 잔여물, 저장 용기, 화학물질
native oxide	주변 수증기, 초순수 린스

 

 

 

 

* Wet Cleaning : SPM (Piranha) Cleaning

SPM (Sulfuric acid and hydrogen Peroxide Mixture) cleaning (Piranha)

- 세정 공정 전 유기물 (ex. PR) 제거

- 화학적 산화물 및 신수성 표면 → 다른 화학물질의 습윤성 개선

• H₂SO₄:H₂O₂=1:1 - 4:1, ~120℃, ~600 sec  (비는 참고용, 절대적인 것 x)
• 초순수에서 Rinse (저항도 10 - 18 MΩ*cm, 6 - 7 번 반복)
• Spin dry

 

 

* Wet Cleaning : APM (SC1) Cleaning

APM (Ammonia and hydrogen Peroxide Mixture) cleaning (Standard Cleaning 1: SC1)

- 게이트 산화 및 금속 증착 전

- 잔류 유기 오염물질 및 특정 금속 제거

• NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:1:5, ~75℃, ~600 sec
• 초순수에서 Rinse (저항도 10 - 18  MΩ*cm, 6 - 7 번 반복)
• Spin dry

- APM (SC1) 화합물은 작은 'redox potential' → 금속 오염이 있어 HPM 세정이 필요하다

 

 

 

* Wet Cleaning : HPM (SC2) Cleaning

HPM (Hydrochloric acid and Peroxide Mixture) cleaning (Standard Cleaning : SC2)

- HCl/H₂O₂ 혼합물 사용 (전기음성도 높음), 금속 오염물질 제거

- 무기이온, 알칼리이온, 중금속 제거

• HCl:H₂O₂:H₂O=1:1:5, ~75℃, ~ 600 sec
• 초순수에서 Rinse (저항도 10 - 18 MΩ*cm, 6 - 7 번 반복)
• 희석된 HF (10:1 - 100:1), ~ 30 - 60 sec
• 초순수에서 Rinse
• Spin dry

 

 

* Wet Cleaning : Metal Cleaning

- 목적 : 금속막 증착 후 유기 오염물질 제거

- 금속 필름을 공격하는 산성 기반 세정은 금속 세정에 사용할 수 없음

 

 

 

* Wet Cleaning : Megasonic Cleaning

- 일반적으로 기존의 습식 세정 방식과 함께 사용됨

- acoustic cleaning의 일종 ( Acoustic cleaning : 표면에 쌓인 재료를 제거하기 입자를 흔드는 강력한 음파를 생성하여 bulk granular 또는 파티클같은 재료를 처리하는 방법)