원래는 증착(Deposition)에 대해 쓰려고 했는데 세정공정에 대한 글을 먼저 쓰기로 했습니다. 포토 공정(Photolithography) – 식각 공정(Etching) – 세정 공정(Cleaning)은 ‘포에클’이라고 묶어서 부르는데요, 관련 부서는 진짜 빡세다고 합니다. 제가 연구실에서 포토 장비인 얼라이너 담당자 역할을 했었는데요, 쉽지 않긴 했습니다 ㅠㅠ
세정은 웨이퍼 표면의 파티클이나 유기 오염물, 또는 금속 불순물을 제거하는 과정입니다. 이를 통해 칩 불량을 줄이기 때문에 굉장히 중요한 공정이라고 할 수 있습니다.
Cleaning 종류
습식 세정 (wet cleaning)
대부분의 습식 세정은 1970년대에 소개된 RCA 세정을 기본으로 하고 있습니다. 이는 과산화수소 용액을 기본으로 하고 있는데요, SC-1 방법과 SC-2 방법이 있습니다.
염기성 용액을 사용하는 SC-1 세정은 APM(Ammonia Peroxide Mixture)라고도 하고 산화와 식각 반응으로 세정을 하기 때문에 유기물이나 파티클을 제거하는데 용이합니다.
산성 용액을 사용하는 SC-2 세정은 HPM(Hydrochloric Acid and Peroxide Mixture)라고도 하고 금속 불순물을 제거하는데 용이합니다.
이외에도 황산을 사용하는 Piranha 세정, HF를 사용하는 DHF 세정, 오존 세정 등이 있습니다.
건식 세정 (dry cleaning)
건식 세정은 용액을 사용하지 않아 폐기물 배출이 적고, 표면장력으로 인해 미세패턴에서 할 수 없는 습식 세정의 단점을 보완할 수 있습니다. 그리고 진공 분위기에서 진행되기 때문에 마찬가지로 진공 분위기에서 진행되는 증착이나 식각 장비에 연결하여 세정공정을 진행할 수 있습니다. 이럴 경우, 웨이퍼 오염을 방지할 수 있다는 장점이 있습니다.
다만 중금속은 가스와의 화학반응으로 제거하기 어렵고, 공정 재현성이 낮으며 공정 속도가 느리다는 단점이 있습니다.
현재 개발되고 있는 건식 세정 방법은 HF vapor 세정(산화막 제거), UV/O3 세정(유기막 제거), UV/Cl2 세정(금속 불순물 제거), H2/O2 플라즈마 세정(미세 유기물 제거) 등이 있습니다.
| 습식 세정 (wet cleaning) | 건식 세정 (dry cleaning) | |
|---|---|---|
| 장점 | – 공정 후 물에 의한 세척 용이 – 사용 액체에 가연성이 없음 – 다양한 화학 용액 사용 가능 – 유기물 / 비유기물 제거에 모두 좋음 – 선택적 제거 능력이 비교적 우수 – Low cost | – 적은 화학 용액 및 DI water 사용량 – 적은 폐액 배출, 용이한 폐액 처리 – Full scale cluster tool process 가능 – High aspect ratio 구조에 유리 – Particle 제어 용이 – Wet clean 공정보다 안전한 Process |
| 단점 | – 유기화합물보다 건조가 느려 잔류물 남음 – 일부 유기물 제거 효과가 유기 Solvent 보다 낮음 – 대부분의 화학 용액이 유독 물질 – 높은 폐기 비용 – 진공 시스템에서 사용하기 어려움 | – 고가의 장비 사용 – 중금속이나 전이금속의 제어가 힘듦 – 일반적으로 Single-wafer process – 고온 공정 사용 시, 금속 불순물의 확산 가능성 있음 |
참고: SK hynix 뉴스룸
