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문제 정의
- Boom swing 이 없는 매엽식 방법으로 식각공정을 진행하였을 때의 식각량과 식각량의 분포를 알아보았다. 또한 상온의 약액뿐만 아니라 고온의 약액을 사용하였을 때의 식각량과식각량의 분포도 알아보았다. 고온에서의 결과는 기존의 batch 식과 boom swing 을 하는매엽식에서 평가한 결과가 없기 때문에 비교하지 못하였다.
- 본 연구는 매엽식 방법에서 boom swing 이 없는 간단한 구조로 식각이 가능한지 고찰해 본 것이다. Boom swing 이 없는 매엽식 방법으로 식각공정을 진행하였을 때의 식각량과 식각량의 분포를 알아보았다.
- 본 연구에서는 batch식과 매엽식을 접목시켜 boom swing이 없는 방법으로 식각 공정을 평가하였다. 식각공정을 진행하는데 있어서, boom swing을 없애기 위하여 웨이퍼 위에 판이 있는 구조로 매엽식 장치를 제작하여 식각평가를 하였다.
제안 방법
- 그림5. 53°C 약액을 중앙에서 분사하였을 때의 SiG막의 식각결과와 Simulation결과 비교.
- 그림6. 57°C 약액을 다공에서 분사하였을 때의 SiG막의 식각결과와 Simulation결과 비교.
- 식각공정을 진행하는데 있어서, boom swing을 없애기 위하여 웨이퍼 위에 판이 있는 구조로 매엽식 장치를 제작하여 식각평가를 하였다. Boom Swing이 없는 매엽식 구조에서 상온 의약 액을 웨이퍼 중앙에서 분사하여 식각평가를 하였으며, 또한 고온의 약액을 사용하였을 때의 결과를 알아보기 위하여 평가를 하였다. 고온의 약액을 사용하였을 때에는 식각이 불 균일하게 되는 문제가 나타났다.
- Boom swing 이 없는 매엽식 방법으로 식각공정을 진행하였을 때의 식각량과 식각량의 분포를 알아보았다. 또한 상온의 약액뿐만 아니라 고온의 약액을 사용하였을 때의 식각량과식각량의 분포도 알아보았다.
- 매엽식 장치를 이용하여 웨이퍼위에 판이 있는 구조로 장치를 제작하여 평가하였다. 그림 2.
- 먼저 상온에서 DHF를 60초 동안 0.6L/min의 약액을 중앙에서 분사했을 때, 식각량의 분포에 대하여 평가를 하였다. 그림4.
- 고온에서의 결과는 기존의 batch 식과 boom swing 을 하는매엽식에서 평가한 결과가 없기 때문에 비교하지 못하였다. 본 연구에서 Si02 막을 식각 할 때 약액의 온도가 중요한 요인으로 작용하는 것을 관찰하였으며, 고온의 약액으로 식각량의 분포를 균일하게 하기 위하여 다공으로 약액을 분사하는 방법을 사용하였다. Si02 막의 식각량의 분포는 simulation 결과에서 약액의 온도분포와 유사한 결과를 나타내었다.
- 식각공정을 진행하는데 있어서, boom swing을 없애기 위하여 웨이퍼 위에 판이 있는 구조로 매엽식 장치를 제작하여 식각평가를 하였다. Boom Swing이 없는 매엽식 구조에서 상온 의약 액을 웨이퍼 중앙에서 분사하여 식각평가를 하였으며, 또한 고온의 약액을 사용하였을 때의 결과를 알아보기 위하여 평가를 하였다.
- 6L/min 의 유량이 상부판과 웨이퍼 사이에 약액이체워지며 테두리 방향으로 퍼지는데 적합하였다. 약액의 온도는 상온과 고온일 때 식각 평가를 하였으며 , 식각 전과 후의 막두께 측정은 K-MAC ST-6000 으로 하였다.
- 은 60笆의 약액을 웨이퍼에 분사하였을 경우의 웨이퍼의 온도를 FLUENT를 이용하여 가상적으로 계산해 본 결과이다. 웨이퍼 상판의 재질은 PVC의 열전도율로 계산하였으며. 웨이퍼는 Si 열전도율을 감안하여 계산해 보았다.
- 고온의 약액을 사용하였을 때에는 식각이 불 균일하게 되는 문제가 나타났다. 이때 발생되는 문제에 대하여 이론적으로 고찰하여 보았으며, 이론적으로 계산된 결과를 바탕으로 고온의 약액을 분사하는 방법을 개선하였다. 그림1.
대상 데이터
- 평가에 사용된 웨이퍼는 Si 위에 SiG 막을 10000A 증착한 것을 사용하였고., SiCfe 막의 식각에사용한 약액은 DIW 와 HF 49%를 100:1 로 혼합한 DHF(Dilute HF)를 사용하였디!.
이론/모형
- 특히 본 연구에서는 난류모델을 적용하였다. 난류모델 중 2 equation 방정식인 K-E 방정식 (3.3-1), (3.3-2)을 채택하였다.
- 또 온도 장 계산을 위해 에너지 방정식(3.4)을 적용하였다.
- 본 연구에서는 유한체적법(Finite Volume Method)을 적용하여, 총 5개의 방정식을 사용하였다. 유체의 유동장 파악을 위해 연속방정식(3.
- 사용하였다. 유체의 유동장 파악을 위해 연속방정식(3.1)과 각 방향운동량 방정식(3.2)을 적용 하였다. The Mass Conservation Equation
- 특히 본 연구에서는 난류모델을 적용하였다. 난류모델 중 2 equation 방정식인 K-E 방정식 (3.
성능/효과
- 3% 이었다. 53°C DHF를 중앙에서 분사하여 식각한 결과와 비교하여 볼 때 평균 식각량은 약 10A 적었지만 균일도는 18%에서 4% 로 14%가 향상 되었다. 그림5.
- (d)는 57°C DHF로다공 상판에서 식각한 결과이다. 가장 많이 식각된 부분은 약79.6A이고 가장 적게 식각된 부분은 73A이며 평균 식각량은 분당 76A이고 균일도는 약 4.3% 이었다. 53°C DHF를 중앙에서 분사하여 식각한 결과와 비교하여 볼 때 평균 식각량은 약 10A 적었지만 균일도는 18%에서 4% 로 14%가 향상 되었다.
- Si02 막의 식각량의 분포는 simulation 결과에서 약액의 온도분포와 유사한 결과를 나타내었다. 기존의 batch 식의 장비에서 평가한 결과와 boom swing 을 하는 매엽식과 비교하면 미흡한 결과이지만, 약액분사 구멍을 최적화한 장비를 제작하여 식각공정을 진행할 경우에 앞의 실험결과보다 우수한 결과를 얻을 것으로 생각된다. 평가결과 이 방법을 이용하면 습식식각을 하는데 있어서 여러가지 장점이 있을 것으로 생각된다.
- 셋째, 한번에 양면을 식각할 수 있다. 넷째, 기판의 이면만 식각할 경우에 웨이퍼 아래의 판과 웨이퍼 사이에 약액이 채워지면서 식각하기때문에 적은 양의 약액을 효과적으로 사용할 수 있다. 마지막으로 향후 건조문제를 해결하는데 있어서도 많은 응용이 가능할 것으로 생각된다.
- 첫째, Boom swing 이 없어도 되므로 구조가 간단해진다. 둘째, 웨이퍼의 오염을 발생시킬 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 셋째, 한번에 양면을 식각할 수 있다.
- 상온에서 평가한 결과와는 다르게 웨이퍼 가운데 부분의 식각량이 테두리보다 약 31A 많았다. 식각이 가장 많이 된 부분의 값은 약 99A이고 가장 적게 된 부분의 값은 약 68A이며 평균 식각량은 분당 약 86A 이었고 균일도는 약 18% 이었다.
- 둘째, 웨이퍼의 오염을 발생시킬 수 있는 요인을 줄일 수 있다. 셋째, 한번에 양면을 식각할 수 있다. 넷째, 기판의 이면만 식각할 경우에 웨이퍼 아래의 판과 웨이퍼 사이에 약액이 채워지면서 식각하기때문에 적은 양의 약액을 효과적으로 사용할 수 있다.
- 테두리부분의 식각량이 많은 것은 린스공정에서 DIW가 가운데에서 공급되기 때문에 테두리 부분의 식각시간이 길어진 이유인 것으로 생각된다. 식각이 가장 많이 된 부분의 값은 분당 약45A이고 가장 적게 된 부분의 값은 분당 약 28A이며 평균 식각량은 분당 약 35A이고 식각량의 균일도는 약 21% 이었다. 그림4.
- 많았다. 식각이 가장 많이 된 부분의 값은 약 99A이고 가장 적게 된 부분의 값은 약 68A이며 평균 식각량은 분당 약 86A 이었고 균일도는 약 18% 이었다. 약액의 온도를 53°C로 승온시킨 결과 평균 식각량은 245% 증가하였지만, 웨이퍼 중앙부분이 볼록한 모양의 분포를 나타내었다.
- 식각이 가장 많이 된 부분의 값은 약 99A이고 가장 적게 된 부분의 값은 약 68A이며 평균 식각량은 분당 약 86A 이었고 균일도는 약 18% 이었다. 약액의 온도를 53°C로 승온시킨 결과 평균 식각량은 245% 증가하였지만, 웨이퍼 중앙부분이 볼록한 모양의 분포를 나타내었다. 그림 4.
- 는 중앙에서 53°C 약액을 분사하였을 때의 Simulation 결과와 실제 식각결과를 비교한 것이다. 온도와 식각량의 관계를 계산하여 보면, 웨이퍼 중앙의 식각량이 22°C일 때, 28A이고 53°C일 때, 99A이므로 31 °C 온도가 상승함에 따라서 71A 식각량이 증가되었다. 온도와 식각량의 관계가 선형적이라고 가정하면, 1°C 올라감에 따라서 2.
- (c)의 다공상판으로 식각한 결과이다. 평균 식각량은 약 28A으로 중앙에서 분사한 값보다는 약7A 적게 식각 되었지만, 식각 균일도는 약 15%로 중앙에서 분사한 21% 보다는 약 6% 균일도가 향상되었다. 그림4.
후속연구
- 넷째, 기판의 이면만 식각할 경우에 웨이퍼 아래의 판과 웨이퍼 사이에 약액이 채워지면서 식각하기때문에 적은 양의 약액을 효과적으로 사용할 수 있다. 마지막으로 향후 건조문제를 해결하는데 있어서도 많은 응용이 가능할 것으로 생각된다.
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