반도체 세정공정에서 사용되는 화학약품의 소모량을 줄이기 위하여 소량의 전해질 혹은 초순수만을 전기분해 시켜 생성되는 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 습식세정을 하였다. 전리수는 다양한 범위의 pH 및 산화환원전위(oxidation-reduction potential, ORP)를 형성할 수 있으며, 전리수의 양극수는 pH 및 산화환원전위를 각각 4.7 및 +1000mV의 산화성 수용액을, 전리수의 음극수는 pH 및 산화환원전위가 각각 6.3 및 -550mV를 40분 이상 유지하고 있었다. 실리콘 웨이퍼 세정 전과 후의 금속 불순물 측정은 ICP-MS(Inductively coupled plasma spectroscopy)를 사용하였다. 전리수 가운데 양극수는 구리 불순물 제거에, 음극수는 철 불순물 제거에 효과적임을 확인하였다.
반도체 세정공정에서 사용되는 화학약품의 소모량을 줄이기 위하여 소량의 전해질 혹은 초순수만을 전기분해 시켜 생성되는 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 습식세정을 하였다. 전리수는 다양한 범위의 pH 및 산화환원전위(oxidation-reduction potential, ORP)를 형성할 수 있으며, 전리수의 양극수는 pH 및 산화환원전위를 각각 4.7 및 +1000mV의 산화성 수용액을, 전리수의 음극수는 pH 및 산화환원전위가 각각 6.3 및 -550mV를 40분 이상 유지하고 있었다. 실리콘 웨이퍼 세정 전과 후의 금속 불순물 측정은 ICP-MS(Inductively coupled plasma spectroscopy)를 사용하였다. 전리수 가운데 양극수는 구리 불순물 제거에, 음극수는 철 불순물 제거에 효과적임을 확인하였다.
In this study, to reduce the consumption of chemicals in cleaning processes, Si-wafers contaiminated with metallic impurities were cleaned with electrolyzed water(EW), which was generated by the electrolysis of a diluted electrolyte solution or ultra pure water(UPW). Electrolyzed water could be cont...
In this study, to reduce the consumption of chemicals in cleaning processes, Si-wafers contaiminated with metallic impurities were cleaned with electrolyzed water(EW), which was generated by the electrolysis of a diluted electrolyte solution or ultra pure water(UPW). Electrolyzed water could be controlled for obtaining wide ranges of pH and ORP(oxidation-reduction potential). The pH and oxidation-reduction potential of anode water and cathode water were measured to be 4.7 and +1000mV, and 6.3 and -550mV, respectively. To analyze the amount of metallic impurities on Si-wafer surfaces, ICP-MS was introduced. Anode water was effective for Cu removal, while cathode water was more effective for Fe removal.
In this study, to reduce the consumption of chemicals in cleaning processes, Si-wafers contaiminated with metallic impurities were cleaned with electrolyzed water(EW), which was generated by the electrolysis of a diluted electrolyte solution or ultra pure water(UPW). Electrolyzed water could be controlled for obtaining wide ranges of pH and ORP(oxidation-reduction potential). The pH and oxidation-reduction potential of anode water and cathode water were measured to be 4.7 and +1000mV, and 6.3 and -550mV, respectively. To analyze the amount of metallic impurities on Si-wafer surfaces, ICP-MS was introduced. Anode water was effective for Cu removal, while cathode water was more effective for Fe removal.
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제안 방법
HC1 을 전해질로 사용한 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 세정하였다.
HCI을 전해질로 사용한 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 세정하였다. 그림 4의 (a) 및 (b)는 각각 구리 및 철 금속불순물의 세정 전·후의 실리콘 웨이퍼 표면의 금속불순물 제거율을 보여주고 있다.
마지막 세 번째 실험은 음극수만을 이용한 세정을 5분, rinse를 5회 반복하였으며, 건조 또한 laminar flow가 흐르는 후드 내에서 자연 건조시켰다. RCA 세정은 65°C에서, 전리수 세정은 상온에서, 그리고 모든 세정 공정은 25 l wet bench에서 행하였다. 세정 전·후의 금속 불순물은 Perkin elmer사의 ICP-MS를 사용하여 측정하였다.
RCA 세정은 65℃에서, 전리수 세정은 상온에서, 그리고 모든 세정 공정은 25 ℓ wet bench에서 행하였다.
APM(ammonium/peroxide mix, NH4OH/H2O2/H2O=1:2: 20) 공정을 5분간 행한후 rinse를 5회 반복하였으며, 다음으로 HPM(hydrochloric/peroxide mix, HCI/H2O2/H2O= 1:1:6) 공정을 5분간 행한 후 rinse를 5회 반복한 후 laminar flow가 흐르는 후드에서 자연 건조시켰다. 두 번째 실험으로는 전리수를 이용하여 양극수만을 이용한 세정을 5분, rinse를 5회 반복하였다. 마지막 세 번째 실험은 음극수만을 이용한 세정을 5분, rinse를 5회 반복하였으며, 건조 또한 laminar flow가 흐르는 후드 내에서 자연 건조시켰다.
두 번째 실험으로는 전리수를 이용하여 양극수만을 이용한 세정을 5분, rinse를 5회 반복하였다. 마지막 세 번째 실험은 음극수만을 이용한 세정을 5분, rinse를 5회 반복하였으며, 건조 또한 laminar flow가 흐르는 후드 내에서 자연 건조시켰다. RCA 세정은 65°C에서, 전리수 세정은 상온에서, 그리고 모든 세정 공정은 25 l wet bench에서 행하였다.
5 l 첨가하였다. 마찬가지로 전리수의 양극수 및 음극수에 대해 pH, ORP 및 lifetime을 측정하였다. 전기분해는 9.
이렇게 준비된 웨이퍼를 이용하여 다음이 세 가지 실험을 행하였다. 먼저 RCA 세정을 하였다. APM(ammonium/peroxide mix, NH4OH/H2O2/H2O=1:2: 20) 공정을 5분간 행한후 rinse를 5회 반복하였으며, 다음으로 HPM(hydrochloric/peroxide mix, HCI/H2O2/H2O= 1:1:6) 공정을 5분간 행한 후 rinse를 5회 반복한 후 laminar flow가 흐르는 후드에서 자연 건조시켰다.
초크랄스키 법으로 성장시킨 200mm, 비저항 5~20 Q-cm이며, boron(B)이 첨가된 p-형, (100) 결정방향 특성을 지닌 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 먼저 실리콘 웨이퍼를 HF(2%)/H2O2(5%)용액에 5분간 전처리 한 후 반도체 소자에 건전치 못한 영향을 주는 불순물로 알려진 전이금속(Fe 및 Cu) 불순물들을 인위적으로 오염시킨 NH4OH(l%)/H2O2(0.5%)용액에 10분간 침적하여 실리콘 웨이퍼 표면에 금속 불순물을 오염시켰다. 이렇게 준비된 웨이퍼를 이용하여 다음이 세 가지 실험을 행하였다.
본 연구에서는 극미량의 전해질 혹은 초순수만을 전기분해 시켜 형성된 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 세정하였다. 3조식으로 구성된 전리수 생성장치는 다양한 전해조건에 의해 광범위한 pH 및 산화환원전위 값을 형성하여 산화성의 양극수와 환원성의 음극수 등을 각각 제조하게 된다.
본 연구에서는 극미량의 전해질 혹은 초순수만을 전기분해 시켜 형성된 전리수를 이용하여 금속 불순물들이 오염된 실리콘 웨이퍼를 세정하였다. 3조식으로 구성된 전리수 생성장치는 다양한 전해조건에 의해 광범위한 pH 및 산화환원전위 값을 형성하여 산화성의 양극수와 환원성의 음극수 등을 각각 제조하게 된다.
생성된 전리수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 세정하였다. 초크랄스키 법으로 성장시킨 200mm, 비저항 5~20 Q-cm이며, boron(B)이 첨가된 p-형, (100) 결정방향 특성을 지닌 실리콘 웨이퍼를 사용하였다.
RCA 세정은 65°C에서, 전리수 세정은 상온에서, 그리고 모든 세정 공정은 25 l wet bench에서 행하였다. 세정 전·후의 금속 불순물은 Perkin elmer사의 ICP-MS를 사용하여 측정하였다.
각각의 챔버에는 초순수가 공급되며, 중간 챔버에 미량의 전해질을 첨가시킨다. 우선 전해질 없이 초순수만을 전기분해 시켜 생성된 전리수의 pH, ORP 및 lifetime등을 측정하였다. 소량의 전해질을 중간 챔버에 첨가하였다.
초순수만을 전기분해 시켰을 경우 양극과 음극의 반응을 고찰하여 보았다. 약 전해질인 물은 H+와 OH-로 해리가 되면서 '+'전극으로는 OH-기가, '-'전극 방향으로는 H+기가 이동하게 되면서 이러한 이온들은 membrane을 통과하여 각각 양극챔버와 음극챔버로 이동하게 된다.
환경친화적인 세정방법으로 전리수를 사용하여 웨이퍼 표면의 금속 불순물들을 제거 실험을 하였다. 전리수의 양극수 및 음극수의 산화환원전위 및 pH는 각각 초순수만을 사용하였을 경우 +450mV, 6.
대상 데이터
생성된 전리수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 세정하였다. 초크랄스키 법으로 성장시킨 200mm, 비저항 5~20 Q-cm이며, boron(B)이 첨가된 p-형, (100) 결정방향 특성을 지닌 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 먼저 실리콘 웨이퍼를 HF(2%)/H2O2(5%)용액에 5분간 전처리 한 후 반도체 소자에 건전치 못한 영향을 주는 불순물로 알려진 전이금속(Fe 및 Cu) 불순물들을 인위적으로 오염시킨 NH4OH(l%)/H2O2(0.
초크랄스키 법으로 성장시킨 200mm, 비저항 5~20 Ω-cm이며, boron(B)이 첨가된 p-형, (100) 결정방향 특성을 지닌 실리콘 웨이퍼를 사용하였다.
이론/모형
특히 CIO-는 구리제거에 탁월한 효과가 있다고 보고되어 지고 있다(10). 이러한 제거 기구를 그림 5에서와 같이 Cu와 Fe의 전기 화학적인 푸베도표(11)를 이용하여 고려하여 보았다. 푸베도표는 전기화학 반응으로부터 유도된 열역 학적 인 안정상이 존재영 역을 나타내는 도표로써 각 경 계선은 Nernst 식으로부터 유도된 여러 상 사이의 전기화학적 평형을 의미한다.
성능/효과
그림 4의 (a) 및 (b)는 각각 구리 및 철 금속불순물의 세정 전·후의 실리콘 웨이퍼 표면의 금속불순물 제거율을 보여주고 있다. RCA 세정과 전리수 세정을 비교하여 보았을 경우 rca 세정 효과가 우수하다고 하였으나, 전리수의 양극수에 의한 세정 또한 RCA 수준의 세정력을 나타내었다. Cu의 경우 전리수의 양극수 세정과 음극수 세정을 비교하였을 경우, 양극수에 의한 세정효과가 우수함을 알 수 있으나, Fe의 경우 양극수가 아닌 음극수에 의한 세정으로 더욱 우수한 세정효과를 나타내었다.
반면에 Fe 불순물의 제거에 대해 고찰하여 보면, Fe이 이온상태로 존재하는 전리수의 양극수가 아닌 음극수임을 알 수 있다. 따라서 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 Fe 불순물이 음극수에 의해 보다 더 우수한 세정효과를 보임을 알 수 있었다. 푸베도표는 평형에 도달하였을 때 존재하는 반응과 반응생성물을 보여 주지만, 반응속도에 대해서는 아무런 예즉을 할 수 없는 단점이 있다.
이 경우 음극수는 초순수만을 전기분해시킨 전리수의 음극수와 거의 동일한 pH 및 산화환원전위를 나타내고 있었다. 반면에 양극수의 경우 pH 4.7에 ORP는 +1000mV를 나타내는 산화성 수용액의 성질을 나타내고 있음을 확인하였다.
전해질 없이 초순수만을 전기분해시켜 생성된 전리수의 물성을 그림 3(a)에 나타내었다. 전리수의 양극수 및 음극수의 pH는 모두 6.2〜6.3정도로 중성으로 측정되었으며, 산화환원전위는 각각 +450mV, -550 mV를 40분 이상 유지하고 있었다. HCl을 전해질로 첨가한 전리수의 성질은 그림 3(b)에 나타내었다.
후속연구
푸베도표는 평형에 도달하였을 때 존재하는 반응과 반응생성물을 보여 주지만, 반응속도에 대해서는 아무런 예즉을 할 수 없는 단점이 있다. 따라서 음극수에 의한 Fe 제거 효과는 기대할 수 있으나 세정시간을 얼마나 설정하여야 하는 것은 보다 더 연구가 필요하다 하겠다.
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