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반도체 세정 공정에서 사용되는 초고순도
안녕하세요!
반도체 세정 공정에 대해 질문 드려요
반도체 세정 공정에서 사용되는 초고순도 불산 및 과산화수소의 세정 메커니즘은 무엇인가요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
반도체 세정에서 초고순도 불산인 HF는 실리콘 표면의 자연산화막인 SiO2를 선택적으로 녹여 제거하는 역할을 하게 됩니다.
HF는 산화막과 반응해 불소계 용해성 화합물을 만들어내기 때문에 산화막과 그 위에 붙은 오염물 제거에 효과적인 용액입니다. 세정 이후 실리콘 표면은 수소로 종결된 상태가 되어 일시적으로는 다시 산화되는 속도도 낮아질 수 있습니다.
과산화수소는 강한 산화제로 유기 오염물을 산화 분해하고, 일부 금속 오염물을 산화시켜 용액 속에서 제거하기 쉬운 형태로 만드는데, 실제 공정에서 보면 과산화수소수를 암모니아수나 염산과 함께 사용해 입자와 금속 오염을 제거하고, 필요하다면 마지막에 불산으로 산화막을 제거하는 방식이 많이 활용되고 있습니다.
불산은 주로 산화막 제거, 과산화수소수는 산화와 오염물 분해를 담당한다고 보면 되고, 초고순도 약품을 쓰는 이유는 세정 과정에서 새로운 금속이나 이온 오염이 생기는 것을 막기 위함입니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
반도체 세정 공정에서 과산화수소는 강력한 산화제로 작용하여 웨이퍼 표면의 유기물과 금속 이물질을 산화시키고 실리콘 표면에 얇은 약질의 산화막을 형성하여 불순물을 그 내부에 가둡니다. 뒤이어 사용하는 초고순도 불산은 이 생성된 산화막과 실리콘 표면을 화학적으로 선택 식각하여 가둬진 금속 및 입자성 불순물을 산화막과 함께 떨어뜨려 제거합니다. 즉 과산화수소가 표면을 산화시키고 불산이 이를 녹여내는 산화-식각의 반복적 메커니즘을 통해 실리콘 기판 자체의 손상은 최소화하면서 불순물만 깨끗하게 세정합니다. 또한 불산 처리 후 실리콘 표면은 수소 봉지상태가 되어 공기 중 재산화와 이물질 재착착을 방지하는 효과도 얻게 됩니다. 결과적으로 이 두 화학물질의 시너지 작용은 나노급 미세 공정에서 수율 향상을 결정짓는 핵심 표면 처리 메커니즘입니다
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
불산은 실리콘 산화막을 녹이는 역할을 해요. SiO₂ + 6HF → H₂SiF₆ + 2H₂O 반응으로 산화막이 물에 녹는 착화합물이 되어 빠져나가고, 산화막에 붙어 있던 금속과 입자도 함께 떨어져 나가요. 순수한 실리콘은 거의 녹이지 않아 산화막만 골라 벗겨낼 수 있고, 처리 후 표면은 수소 원자로 덮여 물을 튕겨내요. 보통 물에 100~1,000배 희석해서 써요.
과산화수소는 강한 산화제예요. 암모니아수와 섞은 SC-1에서는 실리콘 표면을 얇게 산화시키고 암모니아가 이 막을 녹이며 입자를 떼어내요. 염산과 섞은 SC-2에서는 금속을 산화시켜 이온으로 만들고, 염화 이온이 이를 감싸 용액에 녹여내요. 황산과 섞은 피라냐 용액은 감광제 같은 유기물을 태우듯 분해해요.
이 약품들은 맨 실리콘에 직접 닿아서 순도가 조금만 떨어져도 문제가 생겨요. 불산 속 구리 같은 금속 이온은 실리콘보다 전자를 잘 받아 세정 중에 오히려 표면에 석출되고, 소자 누설 전류를 일으켜요. 그래서 금속 불순물을 ppt, 곧 1조분의 1 수준까지 관리한 등급을 써요 :)
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
반도체 공정에 사용되는 초고순도 불산과 과산화수소의 세정 메커니즘은 과산화수소는 표면을 씻는 것이고 불산은 이를 다시 깍아내는 단계로 진행됩니다.
불산의 경우는 웨이퍼 표면에 자연적으로 생긴 산화막인 SiO2 와 그 내부에 뭉친 금속 불순물을 화학적으로 식각하거나 녹여냅니다.
과산화수소는 강력한 산화력을 바탕으로 웨이퍼 표면의 유기 오염물과 금속 불순물을 산화시켜 제거하며 용액 내 금속 이온이 실리콘 기판으로 재흡착 되는 것을 방지합니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)