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[제23회] 공부하고 수익 걱정 세정 합시다!1. 세정이 수율에 미치는 영향은?
– 세정은 수율을 높이는 역할
– 수율은 기업 이익률의 영향↑
– 미세공정으로 세정역할 중요도↑
2. 세정 방식의 진화
– 싱글 타입, 배취타입
– 에어로졸
– 초임계 유체
– IPA
– QDR
– 친수성 / 소수성 / 초소수성
3. 세정 분야에서 주목 되는 국내 기업 분석!
#제우스
#코미코
4. QnA 시간!
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웨이퍼 세정공정 | 반도체 8대 공정 | 삼성반도체
삼성반도체 공식 웹사이트 기술 블로그에서 삼성 반도체 제조 공정 중 반도체 품질을 올리는 세정 공정에 대해 상세히 알아보세요.
Source: semiconductor.samsung.com
Date Published: 5/1/2022
View: 4937
반도체 품질을 올리는 잔류물 청소반, 세정공정이란?
세정공정이란 화학물질처리, 가스, 물리적 방법을 통해 웨이퍼 표면에 있는 불순물을 제거하는 공정입니다. 매우 미세한 공정을 다루는 반도체 공정의 …
Source: www.samsungsemiconstory.com
Date Published: 7/4/2022
View: 6327
반도체 공정에서의 세정기술의 소개
재 반도체 소자 제조 공정은 약. 단계의 제조 공정을 가지고 있으며 이들 중 적. 400. 어도. 이상의 공정이 웨이퍼의 오염을 막기 위한 세정공정과 표면 처리 공정으. 20%.
Source: www.cheric.org
Date Published: 1/25/2021
View: 5133
반도체 공정 – 세정(Cleaning) 공정
세정공정은 약 400~500개의 반도체의 매인 공정 중 15%를 차지하는 중요한 공정이다. Fab공정을 진행하면, 물리적/화학적 잔류물이 남게 되는데, …
Source: slaks1005.tistory.com
Date Published: 8/7/2021
View: 4575
반도체 세정공정 개요 및 특수가스 관련 기업들 – 네이버 블로그
현재 반도체 세정작업에는 습식세정이 가장 많이 사용되고 있음. 비용이 적게들고 공정방식이 간단하기 때문. . 습식세정으로 세정공정을 수행하면 린스 …
Source: m.blog.naver.com
Date Published: 11/23/2021
View: 9896
[반도체 공정] 세정공정(Cleaning)-1 – Zei는 공부중
세정공정(Cleaning). : Wafer 표면 오염을 방지, 또는 제거함으로써 후속 공정 진행을 용이하게 하고. , 반도체 소자의 전기적, 물리적 특성을 향상.
Source: studying-zei.tistory.com
Date Published: 9/20/2022
View: 859
KR20110133280A – 반도체 기판의 세정 장치 및 이를 이용한 …
반도체 기판의 세정 장치는 반도체 기판이 안착된 상태로 회전하는 웨이퍼 척, 세정 공정시 반도체 기판의 상면으로 세정액을 분사하는 분사 노즐, 반도체 기판으로부터 …
Source: patents.google.com
Date Published: 1/4/2022
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- Author: IT의 신 이형수
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- Date Published: 2021. 7. 28.
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반도체 8대 공정
과거에는 한번에 많은 웨이퍼를 처리할 수 있기 때문에 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하는 침지 방식(Batch Type, 집단식)의 비중이 높았습니다. 하지만 최근 미세 공정의 고도화, 사용 물질의 변화에 따라 웨이퍼를 1매씩 처리하는 스프레이 방식(Single Wafer Type, 매엽식)의 비중이 높아지고 있습니다. 웨이퍼 표면의 불순물의 종류가 다양한 만큼 웨이퍼 세정에도 다양한 방식이 교차로 적용됩니다. 반도체의 수율, 그리고 제품의 품질과 연결되는 세정공정! 제조 공정이 미세화 될수록 중요해지는 세정공정의 발전을 기대해주세요.
*source : 반도체이야기. http://samsungsemiconstory.com
반도체 품질을 올리는 잔류물 청소반, 세정공정이란? – 삼성반도체이야기
웨이퍼 한 장이 반도체로 탄생하기 위해서는 짧게는 한 달, 길게는 두 달의 시간 동안 확산공정, 포토공정, 식각공정, 증착공정, 이온주입공정 등을 수백 여 단계의 공정을 거치게 됩니다.
이때 확산공정, 식각공정, 연마공정 등 각 공정과 공정 사이에 반복적으로 진행되는 중요한 공정이 있습니다. 바로 세정공정(Cleaning) 입니다. 사람이 나쁜 균에 오염되지 않게 자주 몸을 씻듯이 미세공정을 다루는 반도체도 완벽한 반도체를 만들기 위해 세정하는 과정을 반복적으로 거치는데요. 반도체 수율을 높이기 위한 중요한 세정 공정에 대해 알아보겠습니다.
반도체의 품질을 지키기 위한 필수과정, 세정공정(Cleaning)
세정공정이란 화학물질처리, 가스, 물리적 방법을 통해 웨이퍼 표면에 있는 불순물을 제거하는 공정입니다. 매우 미세한 공정을 다루는 반도체 공정의 경우 웨이퍼 표면에 입자(Particle), 금속(Metal), 유기물, 자연 산화막 등 미량의 불순물도 패턴 결함, 전기적 특성 저하 등 반도체 제품의 수율과 신뢰성에 부정적 영향을 줄 수 있습니다. 그렇기 때문에 웨이퍼를 깨끗하게 청소하는 세정공정은 반도체 공정에서 매우 중요한 단계입니다.
세정공정은 보통 막을 형성하는 확산공정 전, 회로 패턴 형성을 위해 불필요한 부분을 깎아내는 식각공정 후 등 각 웨이퍼 공정 전후에 가교 역할을 하며 반복적으로 진행되기에 진행 횟수가 다른 공정 대비 2배 정도 많습니다.
다양한 세정 방식
세정공정은 크게 침지(Dip) 방식과 스프레이(Spray) 방식으로 구분할 수 있습니다. 침지 방식은 세정공정에서 널리 쓰인 방식으로 화학물질(Chemical) 또는 초순수 증류수(Deionized water)에 웨이퍼를 담가 진행하는 방법이며, 스프레이 방식은 회전하는 웨이퍼에 액체나 기체 형태의 화학물질을 분사시켜 불순물을 제거하는 방식입니다.
과거에는 한번에 많은 웨이퍼를 처리할 수 있기 때문에 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하는 침지 방식(Batch Type, 집단식)의 비중이 높았습니다. 하지만 최근 미세 공정의 고도화, 사용 물질의 변화에 따라 웨이퍼를 1매씩 처리하는 스프레이 방식(Single Wafer Type, 매엽식)의 비중이 높아지고 있습니다. 웨이퍼 표면의 불순물의 종류가 다양한 만큼 웨이퍼 세정에도 다양한 방식이 교차로 적용됩니다.
반도체의 수율, 그리고 제품의 품질과 연결되는 세정공정! 제조 공정이 미세화 될수록 중요해지는 세정공정의 발전을 기대해주세요.
반도체 공정 – 세정(Cleaning) 공정
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Cleaning
#시작하며
해당 포스팅에서는, 다음 공정단계로 넘어가기 전에, 공정 단계 사이사이에서 진행되는 Cleaning 공정에 대해 공부해볼 것이다. 앞서 공부했던 공정 단계를 설명하는 과정에서 자주 등장하기도 하였으며, 계속해서 진행해주어야 하는 공정이기 때문에 그 과정과 구성이 중요하다.
출처. 한국기술교육대학교
세정공정은 약 400~500개의 반도체의 매인 공정 중 15%를 차지하는 중요한 공정이다. Fab공정을 진행하면, 물리적/화학적 잔류물이 남게 되는데, 해당 잔류물을 제거하는 공정이 바로 세정(Cleaning)이다. 세정이 제대로 이루어지지 않으면, 제품의 성능과 신뢰성에 치명적인 악영향을 끼치고, 수율이 떨어져 다음 공정으로 진행되는 양품의 개수가 줄어들기 때문에, 품질 저하를 일으켜 고객 불만이 높아지는 경영상의 문제로 직결된다. 계속해서 나노공정이 발전함에 따라, 참호는 보다 깊고 좁아지기 때문에, 기술이 세밀화될수록 세정의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
#세정(Cleaning) 공정
세정(Cleaning)은 크게 3가지로 구분 지을 수 있다. 화학용액을 이용하는 습식세정, 용액 이외의 매체를 이용하는 건식세정, 습식세정과 건식 세정의 중간 형태인 증기를 이용하는 증기 세정이 있다. 세정공정에는 특히 잔류물이 어떤 성질을 갖고 있는지에 대해 우선적으로 확인이 필요하다.
* 웨이퍼 표면의 잔류물
– 포토공정 후 남은 PR(감광액) 찌꺼기
– 식각공정 시 제거되지 않은 산화막
– 공중의 부유물이 내려앉은 Particle
– 앞 공정에서 사용된 유기물과 금속의 잔류물
– 세정공정 시 2차적으로 반응하여 붙어있는 화학물질 등
이렇게 웨이퍼의 표면에 다양한 잔류물이 남아있기 때문에, 웨이퍼 세정 시, 한 가지의 방식만 사용하지 않고, 위의 세 가지 세정을 진행하는 것이다. 사전에 습식과 건식을 복합적인 매트릭스로 맞추어 설정하고, 이를 검토하여 해당 잔류물이 웨이퍼 표면에서 완벽히 제거된다고 판단될 경우에 세정을 진행한다.
Wet Cleaning
습식세정은 반도체 세정공정에서 가장 빈번하게 사용되는 기본적인 방식이다. 비용이 적게들고 공정 방식이 간단하다는 장점으로 아직까지는 습식세정이 주류를 이루고 있지만, 세정 이후 린스(Rins)와 건조(Dry)를 시켜야 하는 단점이 있고, 습식세정으로는 제거가 완벽하게 되지 않는 경우가 많아지면서 건식 세정을 함께 사용하는 방식이 늘어나고 있다. 건식 세정을 진행하더라도 주로 습식으로 마무리 세정을 하기 때문이다. 습식세정은 주로 과산화수소(H2O2) 계열의 세정으로 발전했지만 이후 오존(O3) 등 다른 요소를 적용하는 습식세정도 등장했다. 오존 세정은, 습식세정의 과산화수소 계열 액체 세정량을 과감히 줄일 수 있는 장점이 있다.
출처. SK hynix NewsRoom
습식세정의 기본토대는 1970년대 Kern과 Puotinen에 의해 발표된 RCA 기관 세정공정이라 할 수 있다. 암모니아인 염기성을 주로 사용하는 SC1과 염산인 산성용액을 사용하는 SC2방법 등 과산화수소를 주축으로 다른 여러 세정 물질을 섞어, 식각을 추가로 진행하거나 세정 효율을 높이는 방식으로 다양화되었다.
미세화 패턴에 따라 세정방식의 변화도 일어났다. 회로 선폭 100nm 이후로 Aspect Ratio(높이/밑변) 값이 상승하여 세정용액이 트렌치 혹은 Via hole의 밑바닥까지 내려가지 못하는 결함이 발생되어, 더 이상 높은 Aspect Ratio에서는 습식세정이 불가능하여 새로운 세정방식의 필요성이 대두되었다. 이에 대안으로, 구조물과 외형 변화, 식각 영역에 상관없이 모두 세정이 가능한 건식 세정이 제시되었다. 건식 세정은 여러 가지 방식으로 분화가 가능하여 미세화에 따라 발전을 계속해서 거듭하고 있다.
Dry Cleaning
습식세정은 여러가지 장점을 가지고 있지만, 구조의 미세화가 심화되고 세정액이 과다 사용되는 문제점이 있어, 액체보다는 기체를 사용하는 건식 세정이 계속해서 부각되어왔다. 건식은 습식에 비해 투자비용이 많이 들고 장비가 다루기 복잡하며, 방식 또한 까다롭지만, 표면에 잔류하는 PR, 산화막 등을 제거하는데 탁월하다. 더욱 다양화하여 초음파(습식 + 비 습식: 세정액 상태에서 초음파 공급)를 사용하거나 레이저, 드라이아이스, 자외선 혹은 최근에는 플라즈마를 사용하는 강력한 건식 세정으로 진화하고 있다.
#오염의 종류
그렇다면 앞서 웨이퍼에 잔류하며 세정의 필요성을 야기하는 공정과정에서 발생하는 오염물질은 어떤 것들이 있을까?
반도체 공정에서 오염의 종류로는 Machine / Gas / DI Water / Man에 의해 오염이 발생하는 Paticle이 있고, 이는 치명적인 결함인 Pattern Defect를 야기한다. 또한 Machine / Chemical / Ion 주입공정 / Dry Etch으로 발생하는 Metal의 오염은, MOSFET 불량을 일으키며, Man / Cleaning / Ion 주입공정 / DI Water로서 Chemical 오염이 발생하고, 그에 따른 결과로 앞서 공부했던 CVD과정에서 두께 불량을 일으킬 수 있다.
#마치며
오늘은 공정과정 중에 발생할 수있는 오염이나 잔류물들에 대한 결함을 방지하는 Cleaning 공정에 대해 공부하였다. 웨이퍼 표면에 잔류물에 대한 세정공정이 제대로 이루어지지 않으면, 치명적인 불량으로 이어지기 때문에 세정(Cleaning)의 중요성은 미세화가 진행될수록 중요해지고, 어려워지고 있다. 세정의 중요성과 기술이 발전함에 따라, 오염의 종류, 제품 상태를 검토하여 각 제품에 알맞은 세정 방법과 절차를 마련해야 한다.
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반도체 세정공정 개요 및 특수가스 관련 기업들
현재 반도체 세정작업에는 습식세정이 가장 많이 사용되고 있음. 비용이 적게들고 공정방식이 간단하기 때문.
습식세정으로 세정공정을 수행하면 린스와 건조작업이 필요해서 최근에는 건식세정 방식의 적용도 늘어나고 있음. 그러나 건식세정을 하더라도 주로 습식세정으로 마무리 세정을 한 번 더 하기 때문에 앞으로도 습식세정 방식이 완전히 없어질 수 는 없을 것임.
습식공정, 즉 반도체용 고순도 과산화수소를 생산하는 기업은 대표적으로 한솔케미칼과 OCI가 있는데, 한솔케미칼이 점유율 70% 이상을 과점하고 있는 상황임.
[반도체 공정] 세정공정(Cleaning)-1
1. 세정공정(Cleaning)
: Wafer 표면 오염을 방지, 또는 제거함으로써 후속 공정 진행을 용이하게 하고
, 반도체 소자의 전기적, 물리적 특성을 향상
소자 제조 공정 중 약 20%를 차지-Pre/Post cleaning
소자의 고집적화에 따른 공정 수 증가로 중요도 증가
출처-이원규, 반도체 소자의 특성에 영향을 주는 오염물, 강원대학교
주요인자: Chemical element & Composition Ratio, 세정 순서, 온도
UCT(Ultraclean Clean Technology)
– Ultraclean Wafer Surface
– Ultraclean Processing Environment
– Perfect Parameter Controlled Process
1) 오염 종류
Particle 대기 중에 떠있는 먼지,
장비나 사람에게 발생하는 먼지 입자
작은입자는 웨이퍼 기판간의 강한 정전기력으로 제거 어려움 Gate Ox 특성 저하, Poly Si & Metal bridging Induced Low Yield Organic 대기 중에서 오염되는 Carbon, PR 잔류물, 작업자 등에서 오염되는 유기물 Oxidation Rate 변화, Oxide 특성 저하 Metallic Impurities Chemical이나 Material, 장비 등에서 발생하는 금속 오염물 Break down, Junction leakage, Life time 등 전기적 특성 저하 Native Oxide 공정 중 자연적으로 발생하는 산화막 Epi Layer 품질 저하, Gate ox 품질 저하, Silicide 생성 불량, Contact 저항 불량
식각마스크 Micro Roughness Cleaning시 Wafer 표면의 미세 거칠기 발생 Break down 특성 저하
2) 세정법
일반적으로 세정의 효과를 높이기 위해 2개 이상의 세정방법을 순차적으로 사용
– 세정 조건
: 자체 오염x
하부구조 손상x
오염원의 효과적 제거
안전, 친환경
저렴
– Bath type->Single type으로 변하는 추세
습식 세정법 건식 세정법 화학용액을 이용한 세정법
Plasma 나 UV, 또는 Cl 등의 Gas를 이용한 세정법
High A/R에 적합 단점 : 세정 후 Rinse 와 Dry 공정 필요
Water Mark
모세관 현상 및 표면장력에 의해 미세 패턴 손상
장점: 작은 UPW (Ultra Pure Water) , Chemical 사용
No Surface Damage
Water mark Free
낮은 공정 온도
Rinsing: DI rinsing (immersion), Spray rinsing
, Quick Dump rinseing(수조안 웨이퍼에 스프레이, DI가 수조 채우면 빠르게 배수)
OF (Overflow)(Bath에 계속 DI 공급, 넘친 DI밖으로 배출), Megasonic rinsing
Drying: Spin drying- 원심력에 의한 미세 패턴 손상, 파티클 재 부착 문제
Capillary drying- Capillary action and surface tension to remove water, particle free surface
Marangoni drying- Drying 과정에서 웨이퍼를 천천이 끌어올려 웨이퍼 표면이 N2 및 IPA 증기에 노출
Surface tension effects로 인해 wafer 표면 물기 제거, 매우 건조된 소수성 Si surface 가능
3) 워터마크
: wet cleaning 과정에서 Drying 후 Si wafer 표면에 형성된 얇은 실리콘 산화물 막
Issue- Contact resistance 증가, Adhesion, Local variations in oxide thickness, Mask of etching 문제
출처-https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-662-03535-1_38
– 형성과정
: DHF 처리 후 표면의 hydrophobicity와 반응성 높음
Rinsing, Drying 과정에서 공기 중의 산소가 water droplet에 용해
-> 웨이퍼 표면의 실리콘이 산소와 반응해 oxide를 형성
-> Oxide는 Silicic acid가 되어 water droplet에 용해
-> 용액이 건조되며 용액 내부 실리콘 산화물이 웨이퍼 표면상에 석출
-제거법
: 1. 공기 중 노출 막음- HF step과 같은 챔버 내에서 rinsing과 drying을 진행
2. 산소가 없는 환경 (N2 or vacuum) 내 rinsing 된 wafer의 이동과 drying 진행
3. IPA 마란고니 건조방식- 마란고니 효과: 하나의 액 영역에 2개의 다른 표면장력 영역이 존재할 경우
표면 장력이 작은 영역으로부터 큰 영역으로 액이 흐르는 것
– 1. UPW보다 상대적으로 표면장력이 작은 IPA(Iso Propyl Alcohol) atmosphere에서
, UPW에 잠겨 있는 웨이퍼를 천천히 들어 올림 or UPW를 천천히 배출시켜
웨이퍼를 IPA atmosphere로 노출-> 웨이퍼에 남아 있는 UPW 제거
– 2. Rinsing 과정에서 IPA droplet or vapor를 분사해 Wafer 표면상의 UPW에 IPA를 용해
-> IPA는 순수보다 표면장력이 작고 젖음성이 좋아 UPW와 완전히 치환
-> 치환된 IPA는 원심력에 의해 제거 -> 잔류된 용액에 의한 워터마크가 x
4. Hot SC1, HF etching with slight oxidation
KR20110133280A – 반도체 기판의 세정 장치 및 이를 이용한 반도체 기판의 세정 방법 – Google Patents
H — ELECTRICITY
H01 — BASIC ELECTRIC ELEMENTS
H01L — SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
H01L21/00 — Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
H01L21/67 — Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
H01L21/67005 — Apparatus not specifically provided for elsewhere
H01L21/67011 — Apparatus for manufacture or treatment
H01L21/67017 — Apparatus for fluid treatment
H01L21/67028 — Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
H01L21/6704 — Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
키워드에 대한 정보 반도체 세정
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