[논문]FOUP 사용 시간에 따른 Outgassing 및 AMC 오염 연구

[국내논문] FOUP 사용 시간에 따른 Outgassing 및 AMC 오염 연구
A Study on Outgassing & AMCs contamination by FOUP running time 원문보기

구재한 (삼성전자공과대학교 반도체공학과) , 이은선 (삼성전자 공정개발팀 NRD 운영그룹) , 김화영 (삼성전자 공정개발팀 NRD 운영그룹) , 배순철 (삼성전자 공정개발팀 NRD 운영그룹) , 송건영 (삼성전자 공정개발팀 NRD 운영그룹)

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본 연구를 위하여, 반도체 공정을 Step 별로 추적하여 particle 유/무 및 종류에 대해 평가하였다. 각 Step 은 Metalic gas 를 사용하는 Gate poly 공정을 기준하여, 이전 공정을 NON-Metal FOUP, 이후 공정을 Metal FOUP 으로 세분화하여, 특성에 따라 평가 결과를 비교할 수 있게 하였다.

FOUP 오염도를 평가하고자, Gate poly 공정 전, 후로 하여 Ammonia, Total Acids 농도 평가를 실시하였다.
Foup outgassing 을 평가하고자 시간 경과에 의한 AMCs(NH3, Acid) 농도 변화를 평가하였다.
본 연구를 위하여, 반도체 공정을 Step 별로 추적하여 particle 유/무 및 종류에 대해 평가하였다. 각 Step 은 Metalic gas 를 사용하는 Gate poly 공정을 기준하여, 이전 공정을 NON-Metal FOUP, 이후 공정을 Metal FOUP 으로 세분화하여, 특성에 따라 평가 결과를 비교할 수 있게 하였다. 이를 Fig.
또한, AMCs 오염 농도를 평가한 FOUP 을 내부의 Surface particle 측정을 하였다. Surface particle 측정 크기는 0.
본 실험에서는 Process step 에 따른 오염 농도 비교와 특정 step 진행 후 FOUP outgassing 에 의한 오염 농도 변화, 확산 시간을 연구 하였다.

Non-metal FOUP 에서 낮은 농도 수치를 나타내는 이유는 gas/chemical 의 사용량이 많지 않아 초기값과 유사한 값을 갖게 된다. 농도 변화 시간에 대한 기울기에 관련된 이론적 수치는 Fick`s 2 법칙을 통하여 확인하였다.

FOUP Change 및 cleaning 을 통하여 기 퍼센트의 수율이 향상되었다. 현 수준에서는 Next step 의 오염을 방지하기 위하여 FOUP Change 의 해결책을 사용하고 있으나, Device 집적도 향상으로 인한 공정 step 증가는 불가항력 사항이다.
Non-metal FOUP 에서의 AMCs 농도 변화가 없이 일정하게 유지되었고, Metal FOUP 에서는 약 120hr 까지 NH3 농도가 증가하는 것을 확인하였다. Metal FOUP 에서 증가 현상은 SION Depo, Wet etch, Cleaning 과정에서 wafer 에 흡착된 NH3 outgassing 에 의하여 FOUP 내부에 확산, 침투 된 것으로 판단된다.
여러 논문들을 통하여 알 수 있듯이 FOUP 內 AMCs 오염으로 인하여 Device attack 을 준다는 것이 확인되었다. 인위적으로 FOUP 內 AMCs concatamination 을 발생시켜 실험한 것이 아니라, 실제 process FOUP 에서도 타 논문에서 발표된 것과 같이 오염이 발생됨을 확인하였다.
여러 논문들을 통하여 알 수 있듯이 FOUP 內 AMCs 오염으로 인하여 Device attack 을 준다는 것이 확인되었다. 인위적으로 FOUP 內 AMCs concatamination 을 발생시켜 실험한 것이 아니라, 실제 process FOUP 에서도 타 논문에서 발표된 것과 같이 오염이 발생됨을 확인하였다.

T 단축에 악 영향으로 작용한다. TAT 단축을 위해서 FOUP Change 를 하지 않고, 오염 요소들을 제거하는 방안이 향후 연구 과제이다.

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