[반도체 공정] Cleaning 클리닝

Cleaning이란?

공정을 방해하는 웨이퍼의 오염물이나 외무 물질등에 의해 생긴 방해요소들을 제거하여 공정의 퀄리티를 높이기 위해 웨이퍼를 깨끗하게 하는 것

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Cleaning으로 처리하는 요소들

1. Particles: 장비, 카스, DI water, 화학물질 등에서 생성되는 외부 입자들 -> 패턴을 생성하는데 방해, 칩 쇼트 or 오픈 발생
2. Metal: 장비, 화학물질, etching 등에서 발생 -> 절연성능저하, 누전 발생
3. Organic(CxHx): PR의 잔여물, 사람등에서 발생 -> Oxide의 절연 저하
4. Micro-Roughness: 화학물질 등에 의해 웨이퍼의 표면이 거칠게 됨 -> 웨이퍼 표면의 Carrier Mobility 특성 저하, Break down 특성 저하.
5. Native oxide: 주변습기, DI water 등에 의한 의도치 않은 산화 -> 퀄리티가 낮은 산화막이 생성됨

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LEVEL 1 Contamination Reduction: Clean Room

오염물질이 없는 깨끗한 공정 환경을 위한 Clean Room을 조성

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LEVEL 2 Contamination Reduction: Wafer Cleaning

Cleaning 용액 등으로 웨이퍼를 세척

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Cleaning 용액의 종류

1) Piranha (과산화 황산 혼합물)

     H2SO4 : H2O2 = 1~4 : 1

     불순물 자체를 녹이는 용액

2) SC-1 (과산화암모니아 혼합물)

     NH4OH : H2O2 : H2O = 1 : 1 : 5

     웨이퍼의 표면산화시킨뒤, SIO2를 Etching 하여 유기물, 알칼리금속, Particle 등을 떨어뜨림

     단점: 표면에 Micro-Roughness발생, 알칼리 금속이 다시 붙을 수 있음, Thin chemical oxide 형성

3) SC-2 (과산화염산 혼합물)

     HCl : H2O2 : H2O = 1 : 1 : 5

     메탈을 제거하는 Cleaning 용액

     단점: SC-1의 잔여물인 NH4와 Cl이 결합해 불순물이 생길 수 있음, 산화(부식)성이 높음,

     Thin chemical oxide 생성

4) DHF (희석된 HF)

     HF : H2O = 1 : 10 to 100

     Cleaning 후 Si가 산화된 SiO2를 제거함으로 웨이퍼의 표면을 소수성으로 바꿈

     (SiO2 -> 친수성, Si -> 소수성)

     SiO2 + 6HF -> H2SiF6 + 2H2O

왼쪽이 친수성, 오른쪽이 소수성

5) BOE

     HF : NH4F = 1 : 6

     SiO2를 제거

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클리닝 과정

1. Standard Cleaning

     Piranha -> Rinse(DI water로 세척) -> SC-1 -> Rinse -> SC-2 -> Rinse -> HF Cleaning -> Rinse

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2. Informal cleaning

     Piranha -> Rinse -> HF Cleaning -> Rinse

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