cluster tool system로의 통합, 물(water)과 화학제의 높은 사용으로 인한 환경문제, sub-micron의 파티클 제거를 위하여 화학 약품의 사용을 줄이고 그를 대체할 수 있는 공정기술로 건식세정이 연구되고 있다.
건식 세정의 과정은 gas 상태의 화학약품을 사용하며 일반적으로 wafer 세정에 적합한 화학반응을 일으킬 수 있는 여기(excitation) 에너지에 의존한다. 이 에너지는 열(heat), 플라즈마, 복사(radiation) 로부터 얻어질 수 있다. 또한, 건식세정은 물리적 상호작용에 있어 운동량(momentum) 전이로서 수행된다.
Cl기반의 화학제나 Ar sputtering, H2-prebake같은 건식 세정은 30여년 동안 이용되어 왔다
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Fig 1. 오염물에 따른 건식세정 방법
① 스퍼터를 시킨다
② 오염 물질들을 휘발성 물질로 변화시킨다.
③ 오염물질이 놓여 있는 아래층의 물질이 함께 제거된다.(lift-off)
Plasma 세정 시에는 공정가스와 plasma 여기 방식에 따라 기판 표면이 개선되며, 스퍼터링을 이용한 건식 세정 방법은 오염 물질 외에 웨이퍼나 그 위에 덮혀있는 박막 자체도 함께 떨어져 나가는 것과, 일차적으로 이탈된 오염 물질이 다시 표면에 퇴적될 수 있는 단점이 있다.
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Fig 2. 물리 건식세정 방법
Fig 3. 화학 건식세정 방법
Fig 3. 은화학적 반응을 이용하는 건식 세정법으로써 보다 좋은 선택성과 오염 물질의 재 퇴적을 감소시킬 수 있으며 선택성을 향상시키기 위해서 사용되는 화학 반응 기체가 오염 물질과 반응하여 휘발성 화합물들을 생성하도록 적절히 선택하여야 한다. 그리고 화학 반응 기체들이 빛이나 글로우 방전에 의하여 오염 물질과 반응을 일으키게 한다.
- 하부 오염원과 함께 제거되어 세정 작용이 일어나는 방법
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Fig 4. 전형적 Lift-Off 방식
Fig 5. 낮아진 압력과 증가된 온도에 의한 Lift-off방식
기타 건식 세정 방식으로는 Cryogenic Cleaning, Laser Cleaning등이 있다.
결론
습식 세정은 집적회로 제조 공정에 일반적으로 사용되어온 방법이지만, 웨이퍼 세정과 기타 집적회로 제조 공정들의 조합(process integration)에서 나타나는 공정 상호간의 비호환성, 세정되어야 하는 웨이퍼 표면 모형들의 종횡비(aspect ratio)의 증가, 화학 용액 속의 불순물 제거의 어려움, 고순도 화학 물질과 DI-water의 고가격, 사용된 폐기물의 처리 등 많은 문제점들로 인하여 건식 웨이퍼 세정 기술이 빠르게 개발되어 왔다.
이 외에 증기 세정법도 있는데, 이 방법은 플라즈마나 이온 충돌, 전자, 광자들에 의하여 촉진되는 표면 화학 반응이나 물리적인 방법으로 세정이 이루어지는 건식 세정과는 달리, 세정액을 증발시켜 발생된 증기를 기판 표면에 접촉시켜 오염 물질들을 분리해내는 세정을 말한다. 증기 세정법은 습식 세정에 비하여 건식 세정의 일반적인 장점들을 많이 가지고 있어, 세정액 자체의 잔류에 의한 오염 방지, 정확한 제어, 폐기물 처리용이, 컴퓨터 제어에 의한 안정성, 증기의 종류나 온도, 압력 변화의 다양성 및 in-situ 공정의 실현 등에서 유리하며, 최근 많이 채택되고 있는 기술이다.
참조
NECST @ KNU 반도체공정교육및지원센터
IHS Technology (http://www.displaybank.com/)
신기술융합형 성장동력사업(http://blog.naver.com/mest_crh/150118453465)
나노종합 기술원(http://blog.naver.com/nnfcblog/60199284214)