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Cleaning

Cleaning은 웨이퍼 표면 오염을 제거해 이후 공정 품질을 보장하는 단계입니다.
잔류 오염이 남으면 패턴 붕괴, 누설 전류 증가, 결함 확대로 이어집니다.

세정은 “이전 공정의 흔적을 완전히 지우는 일”입니다.
노광/식각/증착/이온주입 이후 표면에 남는 PR 잔사, 금속 이온, 파티클
다음 공정에서 결함 확률을 기하급수적으로 키우는 트리거가 됩니다.

세정은 단순히 “깨끗하게” 만드는 작업이 아니라, 오염원의 종류에 맞는 조합을 선택하는 과정입니다.

  • 유기물 잔사: PR 잔사, 유기물 오염
  • 금속 이온: 알칼리/전이금속 이온
  • 파티클: 공정 중 발생한 미세 입자
  • 표면 산화물: 네이티브 산화막/화학산화막

웨이퍼 표면 오염원이 어떻게 결합·부착되는지 보여주는 개념도

세정은 보통 습식/건식/증기 세정을 상황에 맞게 조합합니다.
하나의 방식만으로는 모든 오염원을 제거하기 어렵기 때문입니다.

세정 공정이 습식/건식/증기 세정으로 분류되는 구조

  • SC-1(NH₄OH/H₂O₂/H₂O): 파티클·유기물 제거에 강점
  • SC-2(HCl/H₂O₂/H₂O): 금속 이온 제거에 강점
  • DHF(희석 HF): 네이티브 산화막 제거(표면 수소 종단)

공정 목적(표면 상태, 후속 공정 민감도)에 따라 순서/농도/온도를 달리합니다.

  • O₂/Ar 플라즈마: 유기 잔사 제거
  • Ozone(오존)·Vapor Cleaning: 저손상/저수분 공정에 활용

습식에서 생기는 표면 장력 문제를 피하려는 경우 건식/증기가 유리합니다.

  1. Pre-clean: 표면 유기물/파티클 제거
  2. RCA 계열 세정: 금속·유기 복합 오염 제거
  3. DHF/BOE: 네이티브 산화막 제거 및 표면 종단
  4. DI Rinse & Dry: 재오염 방지, 워터마크 제거

세정 순서는 공정 목적(산화/확산/증착/노광)에 따라 달라집니다.

세정 공정은 다음 네 가지를 동시에 설계해야 합니다.

  • 화학적 요소 (화학 반응)
  • 온도
  • 세정 순서
  • 혼합 비율

세정 공정 설계를 좌우하는 4대 요소

잔류 오염이 남으면 미세 구조에서 패턴 붕괴가 발생합니다.
특히 고종횡비 구조에서는 모세관 현상으로 인해 구조가 무너지는 경우가 흔합니다.

세정 실패로 인한 패턴 붕괴 사례

실무에서 자주 보는 체크 포인트

섹션 제목: “실무에서 자주 보는 체크 포인트”
  • 표면 거칠기/산화막 상태: 후속 공정 결함과 직결
  • 재오염 방지: 세정 후 건조/보관 방식이 중요
  • 재료 호환성: 금속/유전막 손상 여부 확인
  • 메트릭: 파티클 카운트, 금속 잔류(ICP-MS), 표면 TOC