반도체 제조에는 일부 유기 및 무기 물질이 필요합니다. 또한, 이 공정은 항상 사람이 참여하는 클린룸에서 진행되므로 반도체웨이퍼다양한 불순물에 의해 오염될 수밖에 없습니다.
오염 물질의 출처와 특성에 따라 크게 입자, 유기물, 금속 이온, 산화물의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
1. 입자:
입자는 주로 일부 폴리머, 포토레지스트, 에칭 불순물입니다.
이러한 오염 물질은 일반적으로 웨이퍼 표면에 흡착되기 위해 분자 간 힘에 의존하여 기하학적 모양의 형성과 장치 광석판 인쇄 공정의 전기적 매개변수에 영향을 미칩니다.
이러한 오염물질은 주로 표면과의 접촉 면적을 점차 줄여서 제거됩니다.웨이퍼물리적 또는 화학적 방법을 통해서.
2. 유기물:
유기불순물의 발생원은 비교적 넓은데, 예를 들어 인간 피부 기름, 박테리아, 기계 오일, 진공 그리스, 포토레지스트, 세척 용제 등이 있습니다.
이러한 오염물질은 일반적으로 웨이퍼 표면에 유기막을 형성하여 세정액이 웨이퍼 표면에 도달하는 것을 방해하여 웨이퍼 표면의 세정이 불완전하게 됩니다.
이러한 오염물질을 제거하는 작업은 세척 과정의 첫 번째 단계에서 주로 황산이나 과산화수소와 같은 화학적 방법을 사용하여 수행됩니다.
3. 금속 이온:
일반적인 금속 불순물에는 철, 구리, 알루미늄, 크롬, 주철, 티타늄, 나트륨, 칼륨, 리튬 등이 있습니다. 주요 원인은 다양한 도구, 파이프, 화학 시약, 가공 중 금속 상호 연결이 형성될 때 발생하는 금속 오염입니다.
이러한 유형의 불순물은 종종 금속 이온 복합체를 형성하여 화학적 방법을 통해 제거됩니다.
4. 산화물:
반도체웨이퍼산소와 수분이 포함된 환경에 노출되면 표면에 자연 산화막이 형성됩니다. 이 산화막은 반도체 제조 공정의 여러 공정을 방해하고 특정 금속 불순물을 함유합니다. 특정 조건에서는 전기적 결함이 발생합니다.
이 산화막을 제거하는 작업은 종종 희석된 불산에 담가서 완료됩니다.
일반 청소 순서
반도체 표면에 흡착된 불순물웨이퍼분자형, 이온형, 원자형의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
그중 분자 불순물과 웨이퍼 표면 사이의 흡착력이 약하여 이러한 불순물 입자는 비교적 쉽게 제거됩니다. 이러한 불순물은 대부분 소수성을 가진 유성 불순물로, 반도체 웨이퍼 표면을 오염시키는 이온성 및 원자성 불순물을 가릴 수 있어 제거에 어려움을 겪습니다. 따라서 반도체 웨이퍼를 화학적으로 세정할 때는 분자성 불순물을 먼저 제거해야 합니다.
따라서 반도체의 일반적인 공정은웨이퍼청소 과정은 다음과 같습니다.
분자 제거-탈이온화-탈분자화-탈이온수 세척.
또한, 웨이퍼 표면의 자연 산화막을 제거하기 위해 희석 아미노산 침지 단계가 필요합니다. 따라서 세정의 기본 원리는 먼저 표면의 유기 오염물을 제거하고, 그 다음 산화막을 용해하고, 마지막으로 입자와 금속 오염물을 제거하며, 동시에 표면을 부동태화하는 것입니다.
일반적인 청소 방법
반도체 웨이퍼를 세척하는 데는 종종 화학적 방법이 사용됩니다.
화학적 세정은 다양한 화학 시약과 유기 용매를 사용하여 웨이퍼 표면의 불순물과 오일 얼룩을 반응시키거나 용해시켜 불순물을 탈착한 후, 고순도의 고온 및 저온 탈이온수를 대량으로 사용하여 헹궈 깨끗한 표면을 얻는 공정을 말합니다.
화학 세척은 습식 화학 세척과 건식 화학 세척으로 나눌 수 있으며, 그 중에서도 습식 화학 세척이 여전히 가장 많이 사용되고 있습니다.
습식 화학 세척
1. 습식 화학 세척:
습식 화학 세척에는 주로 용액 침지, 기계적 스크러빙, 초음파 세척, 메가소닉 세척, 회전 분무 등이 포함됩니다.
2. 용액 침지:
용액 침지법은 웨이퍼를 화학 용액에 담가 표면 오염을 제거하는 방법입니다. 습식 화학 세정에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다. 웨이퍼 표면의 다양한 오염 물질을 제거하기 위해 다양한 용액을 사용할 수 있습니다.
일반적으로 이 방법으로는 웨이퍼 표면의 불순물을 완전히 제거할 수 없으므로, 침지하는 동안 가열, 초음파, 교반 등의 물리적 조치를 사용하는 경우가 많습니다.
3. 기계적 스크러빙:
기계적 스크러빙은 웨이퍼 표면의 입자나 유기 잔류물을 제거하는 데 자주 사용됩니다. 일반적으로 두 가지 방법으로 나눌 수 있습니다.수동 스크러빙 및 와이퍼로 스크러빙.
수동 스크러빙가장 간단한 스크러빙 방법입니다. 스테인리스 스틸 브러시에 무수 에탄올이나 기타 유기 용매에 적신 볼을 넣고 같은 방향으로 웨이퍼 표면을 부드럽게 문질러 왁스막, 먼지, 잔여 접착제 또는 기타 고체 입자를 제거합니다. 이 방법은 긁힘과 심각한 오염을 유발하기 쉽습니다.
와이퍼는 부드러운 양모 브러시나 혼합 브러시로 웨이퍼 표면을 문지르는 기계적인 회전 방식을 사용합니다. 이 방법은 웨이퍼의 스크래치를 크게 줄여줍니다. 고압 와이퍼는 기계적 마찰이 없기 때문에 웨이퍼에 스크래치를 남기지 않고 홈의 오염 물질을 제거할 수 있습니다.
4. 초음파 세척:
초음파 세척은 반도체 산업에서 널리 사용되는 세척 방법입니다. 초음파 세척의 장점은 세척 효과가 우수하고 조작이 간단하며, 복잡한 장치와 용기도 세척할 수 있다는 것입니다.
이 세척 방법은 강력한 초음파(일반적으로 사용되는 초음파 주파수는 20~40kHz)를 이용하여 액체 매질 내부에 희박하고 조밀한 부분이 생성됩니다. 희박한 부분은 거의 진공 상태의 캐비티 기포를 생성합니다. 캐비티 기포가 사라지면 그 근처에 강한 국부 압력이 발생하여 분자의 화학 결합을 끊어 웨이퍼 표면의 불순물을 용해합니다. 초음파 세척은 불용성 또는 불용성 플럭스 잔류물을 제거하는 데 가장 효과적입니다.
5. 메가소닉 세척:
메가소닉 세척은 초음파 세척의 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 초음파 세척의 단점도 극복합니다.
메가소닉 세정은 고에너지(850kHz) 주파수 진동 효과와 화학 세정제의 화학 반응을 결합하여 웨이퍼를 세정하는 방법입니다.세정 과정에서 용액 분자는 메가소닉파(최대 순간 속도는 30cmVs에 도달할 수 있음)에 의해 가속되고 고속 유체파가 웨이퍼 표면에 지속적으로 충격을 가하여 웨이퍼 표면에 부착된 오염 물질과 미세 입자를 강제로 제거하여 세정 용액으로 유입시킵니다.세정 용액에 산성 계면활성제를 첨가하면 한편으로는 계면활성제의 흡착을 통해 연마 표면의 입자와 유기물을 제거하는 목적을 달성할 수 있습니다.다른 한편으로는 계면활성제와 산성 환경을 통합하여 연마 시트 표면의 금속 오염을 제거하는 목적을 달성할 수 있습니다.이 방법은 기계적 와이핑과 화학적 세정의 역할을 동시에 수행할 수 있습니다.
현재, 메가소닉 세척 방법은 연마 시트를 세척하는 효과적인 방법으로 자리 잡았습니다.
6. 회전 분무 방식:
회전 분무 방식은 기계적 방법을 이용하여 웨이퍼를 고속으로 회전시키고, 회전 과정 중에 웨이퍼 표면에 액체(고순도 탈이온수 또는 기타 세정액)를 연속적으로 분무하여 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 방식입니다.
이 방법은 웨이퍼 표면의 오염물질을 분사된 액체에 용해시키거나(또는 화학적으로 반응시켜 용해시키거나) 고속 회전의 원심효과를 이용하여 불순물이 포함된 액체를 시간이 지나면서 웨이퍼 표면에서 분리시키는 방식입니다.
회전식 분무 방식은 화학적 세정, 유체 역학적 세정, 그리고 고압 세정의 장점을 가지고 있습니다. 또한, 건조 공정과 병행할 수도 있습니다. 탈이온수 분무 세정 후, 물 분사를 중단하고 분무 가스를 사용합니다. 동시에 회전 속도를 높여 원심력을 증가시켜 웨이퍼 표면을 빠르게 건조시킬 수 있습니다.
7.건식 화학 세척
드라이클리닝은 용액을 사용하지 않는 세탁 기술을 말합니다.
현재 사용되는 건식세정 기술로는 플라즈마세정 기술, 기체상세정 기술, 빔세정 기술 등이 있다.
드라이클리닝의 장점은 공정이 간단하고 환경오염이 없다는 점이지만, 비용이 많이 들고 당장 사용범위가 크지 않다는 단점이 있습니다.
1. 플라즈마 세정 기술:
플라즈마 세정은 포토레지스트 제거 공정에서 자주 사용됩니다. 소량의 산소가 플라즈마 반응 시스템에 주입됩니다. 강한 전기장의 작용으로 산소는 플라즈마를 생성하고, 이는 포토레지스트를 휘발성 기체 상태로 빠르게 산화시켜 제거합니다.
이 세척 기술은 조작이 간편하고 효율이 높으며, 표면이 깨끗하고 긁힘이 발생하지 않는다는 장점이 있습니다. 또한, 산, 알칼리 및 유기 용제를 사용하지 않아 폐기물 처리 및 환경 오염과 같은 문제가 발생하지 않아 점점 더 많은 사람들의 관심을 받고 있습니다. 하지만 탄소 및 기타 비휘발성 금속이나 금속 산화물 불순물은 제거할 수 없습니다.
2. 기체상 세정 기술:
기체상 세정은 액체 공정에서 해당 물질의 기체상 당량을 사용하여 웨이퍼 표면의 오염 물질과 상호 작용하여 불순물을 제거하는 목적을 달성하는 세정 방법을 말합니다.
예를 들어, CMOS 공정에서 웨이퍼 세정은 기체 상태의 HF와 수증기의 상호작용을 이용하여 산화물을 제거합니다. 일반적으로 물을 포함하는 HF 공정은 파티클 제거 공정을 수반해야 하지만, 기체 상태의 HF 세정 기술을 사용하면 후속 파티클 제거 공정이 필요하지 않습니다.
수계 HF 공정과 비교했을 때 가장 중요한 장점은 HF 화학물질 소비량이 훨씬 적고 세척 효율이 더 높다는 것입니다.
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게시 시간: 2024년 8월 13일