반도체 제조에 참여하려면 일부 유기 및 무기 물질이 필요합니다. 또한 항상 사람이 참여하는 클린룸에서 공정이 진행되기 때문에 반도체는웨이퍼각종 불순물로 인해 필연적으로 오염됩니다.
오염물질의 출처와 성질에 따라 크게 입자, 유기물, 금속이온, 산화물 등 4가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 입자:
입자는 주로 일부 폴리머, 포토레지스트 및 에칭 불순물입니다.
이러한 오염 물질은 일반적으로 웨이퍼 표면에 흡착되는 분자간 힘에 의존하여 장치 포토리소그래피 공정의 기하학적 형상과 전기적 매개변수의 형성에 영향을 미칩니다.
이러한 오염 물질은 주로 표면과의 접촉 면적을 점차적으로 줄여 제거됩니다.웨이퍼물리적 또는 화학적 방법을 통해.
2. 유기물 :
유기 불순물의 출처는 인간의 피부 기름, 박테리아, 기계유, 진공 그리스, 포토레지스트, 세척 용제 등과 같이 상대적으로 넓습니다.
이러한 오염물질은 일반적으로 웨이퍼 표면에 유기막을 형성하여 세정액이 웨이퍼 표면에 도달하는 것을 방해하여 웨이퍼 표면의 세정이 불완전하게 되는 경우가 많습니다.
이러한 오염물질의 제거는 주로 황산, 과산화수소 등 화학적 방법을 사용하여 세척 공정의 첫 번째 단계에서 수행되는 경우가 많습니다.
3. 금속 이온:
일반적인 금속 불순물에는 철, 구리, 알루미늄, 크롬, 주철, 티타늄, 나트륨, 칼륨, 리튬 등이 포함됩니다. 주요 원인은 가공 중 금속 상호 연결이 형성될 때 발생하는 각종 기구, 파이프, 화학 시약 및 금속 오염입니다.
이러한 유형의 불순물은 금속 이온 착체의 형성을 통해 화학적 방법으로 제거되는 경우가 많습니다.
4. 산화물:
반도체때웨이퍼산소와 물이 포함된 환경에 노출되면 표면에 자연 산화물 층이 형성됩니다. 이 산화막은 반도체 제조의 많은 공정을 방해하고 특정 금속 불순물도 포함합니다. 특정 조건에서는 전기적 결함이 발생합니다.
이 산화막 제거는 종종 묽은 불산에 담그면 완료됩니다.
일반 청소 순서
반도체 표면에 흡착된 불순물웨이퍼분자, 이온, 원자의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
그 중 분자 불순물과 웨이퍼 표면 사이의 흡착력이 약해 이런 불순물 입자는 상대적으로 제거가 용이하다. 이들은 대부분 소수성 특성을 지닌 유성 불순물로, 반도체 웨이퍼 표면을 오염시키는 이온성 및 원자성 불순물을 마스킹할 수 있으며, 이는 이 두 가지 유형의 불순물을 제거하는 데 도움이 되지 않습니다. 따라서 반도체 웨이퍼를 화학적으로 세정할 때에는 분자 불순물을 먼저 제거해야 한다.
따라서 반도체의 일반적인 절차는웨이퍼청소 과정은 다음과 같습니다.
탈분자화-탈이온화-탈분자화-탈이온수 헹굼.
또한, 웨이퍼 표면의 자연산화물층을 제거하기 위해서는 묽은 아미노산 침지단계를 추가해야 한다. 따라서 청소의 개념은 먼저 표면의 유기 오염 물질을 제거하는 것입니다. 그런 다음 산화물 층을 용해시킵니다. 마지막으로 입자와 금속 오염물을 제거하고 동시에 표면을 부동태화합니다.
일반적인 청소 방법
반도체 웨이퍼를 세척하는 데에는 화학적 방법이 자주 사용됩니다.
화학적 세정이란 각종 화학 시약과 유기용제를 사용하여 웨이퍼 표면의 불순물과 기름얼룩을 반응 또는 용해시켜 불순물을 탈착시킨 후 다량의 고순도 냉·온 탈이온수로 헹구어 얻는 공정을 말한다. 깨끗한 표면.
화학세정은 습식화학세정과 건식화학세정으로 나눌 수 있으며, 그 중 습식화학세정이 여전히 지배적이다.
습식 화학 세척
1. 습식 화학 세척:
습식 화학 세척에는 주로 용액 침지, 기계적 스크러빙, 초음파 세척, 메가소닉 세척, 회전 스프레이 등이 포함됩니다.
2. 용액 침지:
용액 침지(Solution immersion)는 웨이퍼를 화학 용액에 담가 표면 오염을 제거하는 방법이다. 습식 화학 세정에 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 웨이퍼 표면의 다양한 유형의 오염 물질을 제거하기 위해 다양한 솔루션을 사용할 수 있습니다.
일반적으로 이 방법으로는 웨이퍼 표면의 불순물을 완전히 제거할 수 없기 때문에 담그는 동안 가열, 초음파, 교반 등의 물리적인 조치를 취하는 경우가 많다.
3. 기계적 스크러빙:
기계적 스크러빙은 종종 웨이퍼 표면의 입자나 유기 잔류물을 제거하는 데 사용됩니다. 일반적으로 두 가지 방법으로 나눌 수 있습니다.수동 스크러빙 및 와이퍼로 스크러빙.
수동 스크러빙가장 간단한 스크러빙 방법입니다. 무수 에탄올이나 기타 유기용제에 담근 볼을 스테인레스 스틸 브러시로 잡고 웨이퍼 표면을 같은 방향으로 가볍게 문질러 왁스 필름, 먼지, 잔류 접착제 또는 기타 고체 입자를 제거합니다. 이 방법은 긁힘이나 심각한 오염을 일으키기 쉽습니다.
와이퍼는 기계적 회전을 사용하여 부드러운 양모 브러시 또는 혼합 브러시로 웨이퍼 표면을 문지릅니다. 이 방법을 사용하면 웨이퍼의 스크래치가 크게 줄어듭니다. 고압 와이퍼는 기계적 마찰력이 부족하여 웨이퍼에 흠집이 나지 않으며, 홈에 있는 오염물질을 제거할 수 있습니다.
4. 초음파 세척:
초음파 세척은 반도체 산업에서 널리 사용되는 세척 방법입니다. 장점은 청소 효과가 좋고 조작이 간단하며 복잡한 장치 및 용기도 청소할 수 있다는 것입니다.
이 세척 방법은 강한 초음파(일반적으로 사용되는 초음파 주파수는 20s40kHz)의 작용하에 있으며 액체 매질 내부에 희박하고 조밀한 부품이 생성됩니다. 희박한 부분은 거의 진공 공동 기포를 생성합니다. 캐비티 기포가 사라지면 그 근처에 강한 국지적 압력이 발생하여 분자의 화학 결합이 끊어져 웨이퍼 표면의 불순물이 용해됩니다. 초음파 세척은 불용성 또는 불용성 플럭스 잔류물을 제거하는 데 가장 효과적입니다.
5. 메가소닉 세척:
메가소닉 세척은 초음파 세척의 장점뿐만 아니라 단점도 극복합니다.
메가소닉 세정은 고에너지(850kHz) 주파수 진동 효과와 화학 세정제의 화학 반응을 결합해 웨이퍼를 세정하는 방식이다. 세정 시 메가소닉파(최대 순간 속도는 30cmVs에 달할 수 있음)에 의해 용액 분자가 가속되고, 고속의 유체파가 웨이퍼 표면에 지속적으로 충격을 가해 웨이퍼 표면에 부착된 오염 물질과 미세 입자가 제거됩니다. 웨이퍼를 강제로 제거하고 세정액에 투입합니다. 한편, 세정액에 산성 계면활성제를 첨가하면 계면활성제의 흡착을 통해 연마 표면의 입자 및 유기물을 제거하는 목적을 달성할 수 있습니다. 반면에 계면활성제와 산성 환경의 통합을 통해 연마 시트 표면의 금속 오염을 제거하는 목적을 달성할 수 있습니다. 이 방법은 기계적 닦기와 화학적 세척의 역할을 동시에 수행할 수 있습니다.
현재, 메가소닉 세척 방식은 연마 시트 세척에 효과적인 방법이 되었습니다.
6. 로터리 스프레이 방법:
로터리 스프레이 방식은 기계적 방법을 이용하여 웨이퍼를 고속으로 회전시키며, 회전 과정에서 액체(고순도 탈이온수 또는 기타 세정액)를 웨이퍼 표면에 지속적으로 분사하여 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 방식이다. 웨이퍼 표면.
웨이퍼 표면의 오염물질을 분사액에 용해(또는 이와 화학적으로 반응하여 용해)시키는 방식이며, 고속회전의 원심효과를 이용하여 불순물이 함유된 액체를 웨이퍼 표면에서 분리시키는 방식입니다. 시간에.
회전 스프레이 방식은 화학적 세척, 유체역학적 세척, 고압 스크러빙의 장점을 가지고 있습니다. 동시에 이 방법은 건조 공정과 결합될 수도 있습니다. 탈이온수 스프레이 청소 기간이 끝나면 물 스프레이가 중단되고 스프레이 가스가 사용됩니다. 동시에 회전 속도를 높여 원심력을 높여 웨이퍼 표면을 빠르게 탈수시킬 수 있습니다.
7.건식 화학 세척
드라이클리닝이란 용액을 사용하지 않는 세탁 기술을 말합니다.
현재 사용되는 드라이클리닝 기술에는 플라즈마 세정 기술, 기상 세정 기술, 빔 세정 기술 등이 있습니다.
드라이클리닝의 장점은 공정이 간단하고 환경오염이 없다는 점이지만 가격이 비싸고 당분간 사용범위가 크지 않다.
1. 플라즈마 세척 기술:
포토레지스트 제거 공정에는 플라즈마 세척이 자주 사용됩니다. 소량의 산소가 플라즈마 반응 시스템에 도입됩니다. 강한 전기장의 작용으로 산소는 플라즈마를 생성하며, 이는 포토레지스트를 휘발성 가스 상태로 빠르게 산화시켜 추출됩니다.
이 세척 기술은 쉬운 작동, 고효율, 깨끗한 표면, 긁힘 없음 등의 장점을 가지며, 검 제거 공정에서 제품 품질을 보장하는 데 도움이 됩니다. 또한, 산, 알칼리, 유기용제를 사용하지 않아 폐기물 처리 및 환경오염 등의 문제가 없습니다. 따라서 사람들의 평가가 점점 더 높아지고 있습니다. 그러나 탄소와 기타 비휘발성 금속 또는 금속 산화물 불순물은 제거할 수 없습니다.
2. 기상 세정 기술:
기상 세정이란 액상 공정에서 해당 물질과 동등한 기상을 사용하여 웨이퍼 표면의 오염 물질과 상호 작용하여 불순물을 제거하는 목적을 달성하는 세정 방법을 말합니다.
예를 들어, CMOS 공정에서 웨이퍼 세척은 가스상 HF와 수증기 사이의 상호 작용을 사용하여 산화물을 제거합니다. 일반적으로 물을 포함하는 HF 공정에는 입자 제거 공정이 수반되어야 하는 반면, 기상 HF 세척 기술을 사용하면 후속 입자 제거 공정이 필요하지 않습니다.
수성 HF 공정에 비해 가장 중요한 장점은 HF 화학물질 소비가 훨씬 적고 세척 효율이 높다는 것입니다.
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게시 시간: 2024년 8월 13일