통합 회로 (IC)의 생산에는 세심한 프로세스가 포함되지만 실리콘 웨이퍼는 종종 깨끗한 방 환경 내에서 다양한 오염 물질의 존재에 직면합니다.입자, 유기 잔류 물, 금속 및 산화물과 같은 이러한 오염 물질은 웨이퍼의 구조적 품질을 방해 할 수 있으며, 이는 기술과 재료 과학의 교차점에 서 있습니다.
폴리머, 포토 라이트 및 에칭 잔류 물과 같은 물질에서 비롯된 입자는 주로 반 데르 발스 힘을 통해 웨이퍼 표면에 부착되어 후속 처리 단계에 도전합니다.이 문제를 해결하려면 초음파 청소 또는 용매 세척과 같은 화학 기술과 같은 물리적 개입이 포함되어 입자를 분리하면서 웨이퍼 무결성을 보존합니다.이러한 유형의 오염을 효과적으로 줄이려면 재료 상호 작용의 미묘한 이해와 접착력을 줄이고 제거 경로를 부드럽게하는 맞춤형 솔루션이 필요합니다.또한 생산 시설에 정교한 여과 시스템 및 공기 흐름 전략을 통합하면 입자 증착을 실질적으로 줄일 수 있습니다.
피부 오일, 주변 공기 및 기계 윤활제의 지속적인 유기 잔류 물은 세척제 효율을 방해하는 장벽을 형성합니다.이들 잔기는 필수 처리 층을 방해함으로써 순도와 기능을 손상시킨다.따라서 초기 세척 단계는 이러한 유기 층의 추출에 중점을 두어 후속 청소 단계를위한 단계를 준비합니다.용매 청소 및 저압 UV 처리와 같은 기술은 중추적이며 재조정을 피하기 위해 엄격하게 제어 된 환경을 유지해야 할 필요성을 강조합니다.
금속 상호 연결은 반도체 프로세스에 포함되지만 오염 문제도 제기합니다.알루미늄 및 구리와 같은 금속은 포토 리소그래피 및 화학 증기 증착 (CVD) 동안 발생하여 웨이퍼 순도의 유지를 복잡하게 만들 수 있습니다.이러한 위험을 완화하려면 증착 장벽 또는 고급 에칭 기술을 배치하여 오염 물질이 임계 값 수준 이하로 유지되도록 지속적인 감독을 강조합니다.다른 중요한 구조를 손상시키지 않고도 금속 불순물을 적절하게 분리하고 제거하는 듀얼 모드 청소 공정을 구현하는 것도 기본입니다.
산화물 층은 일반적으로 산소가 풍부한 조건에서 실리콘 원자의 산화로부터 발생하여 천연 또는 화학적 산화물을 초래한다.이러한 산화물을 제거하는 것과 문성 산화물의 구조적 무결성을 보존하는 것 사이에 섬세한 균형이 있어야합니다.선택적 에칭 방법 및 완충 된 산화물 에칭트는이 균형을 관리하는 데 중요합니다.이러한 기술의 혁신은 재료 특성과 반응 역학에 대한 심도있는 이해로 인해 계속 발전하고 있습니다.이러한 섬세한 평형은 관련된 현미경 상호 작용의 심오한 이해에 의해 제조 동안 정밀한 진보를 촉진합니다.
이 세척 접근법은 액체 화학 용매 및 탈 이온수 (DI) 물을 사용하여 웨이퍼 표면에 존재하는 산화, 에칭 및 용해 오염 물질과 같은 세정 작업을 수행합니다.여기에는 유기물 및 금속 이온이 포함됩니다.일반적으로 적용되는 기술에는 RCA 세정, 희석 화학적 세정, IMEC 세정 및 단일 웨이퍼 청소가 포함됩니다.
처음에, 실리콘 웨이퍼 청소에 대한 접근은 체계적인 절차가 부족했다.1965 년 RCA (Radio Corporation of America)가 개발 한 RCA 청소 방법은 부품 제조 중에 실리콘 웨이퍼 청소를위한 포괄적 인 공정을 확립했습니다.이 기술은 많은 현대 청소 과정의 기본 요소입니다.
용매, 산, 계면 활성제 및 물을 활용하여 RCA 청소는 웨이퍼의 특성을 보존하면서 표면 오염 물질을 효율적으로 제거하는 것을 목표로합니다.UPW (Ultrapure Water)로 포괄적 인 헹굼은 각 화학적 응용을 따릅니다.다음은 자주 활용되는 여러 세척 솔루션입니다.
-65-80 ° C에서 APM (NH4OH/H2O2/H2O) :이 용액은 일부 유기 및 금속 오염물을 제거하는 것과 함께 수산화 암모늄, 과산화수소 및 DI 물, 효과적으로 산화 및 에칭 표면 입자로 구성됩니다.실리콘 표면이 산화되고 에칭되지만 표면 거칠기가 증가합니다.
-HPM (65–80 ° C에서 HCL/H2O2/H2O) : SC-2로 알려진이 세척 용액은 알칼리 금속 이온과 수산화물의 알루미늄 및 마그네슘과 같은 금속을 용해시킵니다.HCl 중의 클로라이드 이온은 잔류 금속 이온과 반응하여 수용성 복합체를 형성한다.
-SPM (100 ℃에서 H2SO4/H2O2/H2O) : SC-3이라고 불리는이 용액은 유기 오염 물질을 효율적으로 제거합니다.황산 탈수 및 탄산화 유기 물질을 탄산화시켜 과산화수소 수소가 기체 부산물로 산화됩니다.
-HF 또는 DHF (HF : H2O = 1 : 2 : 10에서 20-25 ° C) : 도달하기 어려운 영역에서 산화물 제거에 사용되는이 용액은 실리콘 산화물을 에칭하면서 표면 금속을 감소시킵니다.SC1 및 SC2 세정에 이어 실리콘 웨이퍼에서 네이티브 산화 층을 제거하여 소수성 실리콘 표면을 형성합니다.
- 초소 수 : 청소 후, 오존 화 된 물은 잔류 화학 물질을 희석하고 헹굼 웨이퍼를 희석시키는 역할을합니다.
메가 닉 에너지를 RCA 청소에 통합하면 화학 및 DI 물 사용이 줄어들고 웨이퍼 에칭 시간을 단축하며 결과적으로 청소 용액의 수명이 연장됩니다.
SC1 및 SC2 혼합물에 대한 희석 접근법은 RCA 세정과 결합 될 때 화학 물질 및 DI 물을 보존합니다.SC2 용액에서 H2O2를 완전히 생략 할 수 있습니다.1 : 1 : 50 비율로 희석 된 APM SC2 믹스는 웨이퍼 표면 미립자 및 탄화수소를 효과적으로 제거합니다.
금속 제거의 경우, 심하게 희석 된 혼합물 (HPM 1 : 1 : 60 및 HCL 1 : 100)은 전통적인 SC2 유체만큼 효과적입니다.낮은 HCl 농도를 유지하면 입자 침전을 방지하는 이점이 있으며 2 내지 2.5의 용액 pH는 실리콘 웨이퍼의 표면 전하에 영향을 미칩니다.이 pH 위에서, 실리콘 및 용액 입자 둘 다의 하전 된 표면은 정전기 장벽을 형성하여 입자 침착을 억제한다.이 pH 아래에서, 차폐 부족으로 인해 웨이퍼에 입자가 증착된다.
희석 된 RCA 세정으로 화학 소비에서 86%이상의 상당한 감소가 발생합니다.희석 된 SC1, SC2 및 HF 용액으로 메가 닉 교반을 포함하는 최적화 된 세정 단계, 솔루션 수명을 향상시키고 화학적 사용을 80-90%줄입니다.실험에 따르면 뜨거운 UPW 사용량은 증가 된 소비를 75-80%줄일 수 있으며, 다양한 희석 화학 물질은 유량과 시간 요구 사항이 낮아서 많은 양의 플러싱 워터를 보존 할 수 있습니다.
이 방법은 습식 청소에서 화학 물질 및 DI 물 사용을 줄이는 데 중점을 두어 초기 단계에서 유기 오염 물질을 효과적으로 해결하는 것을 목표로합니다.종종 황산 조합이 사용됩니다.그러나, 오존화 된 DI 물은 환경 적 이점과 어려운 청소 단계를 줄이는 대안이다.온도 및 농도 조정은 효율적인 유기 제거를 용이하게합니다.
두 번째상은 산화물 층, 입자 및 금속 산화물을 표적으로한다.전기 화학적 증착 공정은 HF 용액의 금속 이온과 관심이있다.HF/HCL 용액은 일반적으로 산화물 코팅을 효율적으로 제거하면서 금속 침착을 억제합니다.염화물 이온을 전략적으로 추가하면 금속 도금을 방지하고 용액 내구성을 향상시킬 수 있습니다.
마지막 단계에서, 목표는 실리콘 표면에 친수성을 부여하여 건조 지점이나 워터 마크를 최소화하는 것입니다.낮은 pH에서 희석 된 HCL/O3 용액은 금속 재조각없이 표면 친수성을 만듭니다. 린스 동안 HNO3을 사용하면 CA 오염이 감소합니다.
비교 분석에 따르면 IMEC 방법은 화학적 사용이 감소하여 경제적으로 합리적으로 금속 오염을 효과적으로 줄입니다.
대규모 기준 웨이퍼의 경우, 확립 된 절차는 종종 부족합니다.실온에서 DI-O3/DHF 솔루션을 사용하는 단일 웨이퍼 청소는 표적화 된 접근 방식을 제공합니다.산화 실리콘을 에칭하고 HF로 입자 및 금속을 제거하고 DI-O3로 산화 실리콘을 형성함으로써, 만족스러운 결과는 SANS 교차 오염을 달성 할 수있다.DI 물 또는 오존 화 된 물로 헹구고 이소 프로필 에탄올 (IPA) 및 질소로 건조하여 얼룩을 피하십시오.강화 된 RCA 청소는 과정에서 DI 물 및 HF 재활용을 통해 단일 웨이퍼 기술에 비해 효과를 보여줍니다. 화학 지출 및 웨이퍼 비용을 추가로 최적화합니다.
증기 상 화학 수단을 통한 드라이 클리닝은 웨이퍼 표면 불순물을 다룹니다.일반적으로 열 산화 및 혈장 세정이 사용됩니다.절차는 핫 또는 혈장 반응성 가스를 반응 챔버에 도입하여 이후에 대피하는 휘발성 반응 생성물의 형성을 초래한다.산화 용광로는 CI 격리 어닐링을 가능하게하고 AR 스퍼터링은 증착 전에 수행됩니다.혈장 세정은 무기 가스를 혈장 활성 입자로 전환시키는 것을 포함하며, 이는 표면 분자와 상호 작용하여 가스 상 잔기를 형성한다.
드라이 클리닝의 이점에는 국소 처리 및 남은 폐기물 액체가 포함되지 않습니다.그것의 에칭 이방성은 미세한 패턴을 생성하는 데 도움이됩니다.그러나 표면 금속과의 비 선택적 반응과 완전한 금속 휘발에 필요한 특정 조건으로 인해 드라이 클리닝만으로는 습식 세정을 완전히 대체하지는 않습니다.연구에 따르면 실제로 습식 세정으로 보완 된 가스상 기술을 사용하여 금속 화 된 오염 물질의 주목할만한 감소가 나타납니다.
2023년12월28일
2024년4월22일
2024년7월29일
2024년1월25일
2023년12월28일
2023년12월28일
2023년12월26일
2024년4월16일
2024년4월29일
2023년12월28일