마이크로 나노 공정 | 습식 세정 처리 소개
IC 공정은 공정을 완료하기 위해 수많은 유기 및 무기 시약이 필요합니다. 또한 제조 공정은 항상 클린룸에서 사람의 개입으로 진행되기 때문에 실리콘 웨이퍼의 다양한 환경 오염이 발생할 수밖에 없습니다. 오염이 발생하는 환경에 따라 오염 물질은 크게 입자, 유기물, 금속 오염 물질 및 산화물로 분류할 수 있습니다. 웨이퍼 세정은 반도체 소자 제조에서 가장 중요하고 빈번한 단계이며, 그 효율성은 소자의 수율, 성능 및 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 습식 세정은 다양한 화학 시약을 사용하고 불순물과 오일 및 그리스 화학 반응 또는 용해를 청소할 물체 표면에 흡착하거나 초음파, 가열, 진공 및 기타 물리적 조치를 동반하여 부착 할 물체 표면의 불순물을 제거 (탈착)한 다음 다량의 고순도 탈 이온수로 헹구어 깨끗한 표면 공정을 얻는 것을 말합니다. 실리콘 웨이퍼 세척 목적과 요구 사항에 따라 적절한 시약과 세척액을 선택하는 것이 습식 화학 세척의 첫 번째 단계입니다.
- 일반적인 시약의 특성 및 효과
| 카테고리 | 일반적으로 사용되는 시약 | 성격 또는 역할 |
|---|---|---|
| 무기산 및 염기 | 염산, 황산, 질산, 불산, 아쿠아 레지아, 암모니아, 수산화칼륨, 수산화나트륨 등이 있습니다. | 화학 반응에 의한 광중합체 또는 불순물 제거 |
| 산화제 | 질산, 농축 황산, 중크롬산 칼륨, 과산화수소 등이 있습니다. | 산화 |
| 복합제 | 염산, 불산, 염화 암모늄, 암모니아 등 | 복합화, 금속 불순물 제거 촉진 |
| 유기 용제 | 무수 에탄올, 아세톤, 이소프로판올 | 유사 용해성 원리, 유기 불순물 또는 포토젤 제거 |
| 합성 세제 | 주성분은 계면활성제입니다. | 표면 활성 유화 |
- 실리콘 웨이퍼의 무기 세정
| 솔루션 | 온도 | 목적 |
|---|---|---|
| 황산: 과산화수소(3:1) | 120°C - 140°C | 유기물 제거 |
| 암모니아: 과산화수소: 물(1:1:5) | 75°C | 입자 제거 |
| 염산: 과산화수소: 물(1:1:7) | 75°C | 금속 불순물 제거 |
| BHF 또는 BOE | 실내 온도 | 실리콘 웨이퍼에서 천연 산화물 층 제거 |
- 실리콘 웨이퍼의 유기 세정.
| 솔루션 | 온도 | 용해 속성 |
|---|---|---|
| 아세톤 | 실내 온도 | 최강 |
| 이소프로필 알코올 | 실내 온도 | 더 강해짐 |
| 무수 에탄올 | 실내 온도 | 약한 |
- RCA청소
RCA 세척 방법은 용매, 산, 계면활성제 및 물을 사용하여 웨이퍼 표면 오염 물질, 유기물 및 금속 이온 오염을 분사, 퍼지, 산화, 에칭 및 용해함으로써 표면 특성을 파괴하지 않고 웨이퍼를 세척합니다. 화학 물질을 사용한 후에는 매번 초순수에서 철저한 세척이 필요합니다. 일반적으로 사용되는 세척 용액과 그 기능은 다음과 같습니다.
(1) 수산화암모늄(암모니아)/과산화수소(과산화수소)/DI수(탈이온수) 혼합물(APM; 65~80℃에서 NH4OH/H2O2/ H2O): APM은 종종 SC1 세정액이라고 불리며, 공식은 다음과 같습니다: NH4OH:H2O2:H2O= 1:1:5 ~ 1:2:7, 산화 및 마이크로 에칭을 통해 표면 입자를 약화 및 제거하며, 경미한 유기 오염 물질 및 일부 금속화 오염 물질도 제거할 수 있습니다. 그러나 실리콘 산화와 에칭이 동시에 발생하면 표면 거칠기가 증가합니다.
추가 메가소닉 에너지를 사용한 APM 세정은 화학 물질과 DI 물의 소비를 줄이고, 세정 용액에서 웨이퍼의 에칭 시간을 단축하며, 습식 세정이 집적 회로의 특성에 미치는 이방성 효과를 완화하고, 세정 용액의 수명을 늘립니다.
(2) 염산(염산)/과산화수소(과산화수소)/DI수(탈이온수) 혼합물(HPM; 65~80℃에서 HCI/ H2O2/ H2O). ～또한 염산의 염화물 이온이 잔류 금속 이온과 반응하여 수용액에 쉽게 용해되는 복합체를 형성하여 실리콘 바닥층의 금속 오염 물질을 제거할 수 있습니다.
(3) 황산(황산)/과산화수소(과산화수소) 혼합물(SPM; 100~130°C에서 H2SO4/ H2O2). SPM은 종종 SC3 세척액이라고도 하며, 황산과 과산화수소의 부피 비율은 3:1이며 일반적으로 세척액에서 유기 오염 물질을 제거하는 데 사용됩니다. 황산은 유기 물질을 탈수 및 탄화시키고, 과산화수소는 탄화 생성물을 일산화탄소 또는 이산화탄소 가스로 산화시킵니다.
(4) 불산(불화수소산) 또는 희석된 불산(20~25°C에서 HF 또는 DHF) 에칭. 공식은 HF:H2O = 1:20 또는 1:50이며, 주로 특수 영역의 산화물 제거, 이산화규소 및 실리콘 산화물 에칭 및 표면 금속 환원에 사용됩니다. 묽은 수용성 불산 용액은 SC1 및 SC2 용액 세척 후 웨이퍼 표면에서 과산화수소의 산화에 의해 생성된 네이티브 산화물 층과 화학 산화물 층을 제거하는 데 사용됩니다. 산화물 층을 제거하는 동안 실리콘 수소 결합으로 실리콘 웨이퍼 표면에 소수성 표면도 형성됩니다.
(5) 초순수(UPW)는 종종 DI 물이라고도 하며, 오존수를 사용하여 잔류 화학 물질을 희석하고 화학 세척 후 웨이퍼를 헹굽니다.
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