◎ 정의

반도체 소자의 미세화로 수율과 신뢰성의 향상을 위해 공정상에 발생되는 파티클과 금속입자와 같은 불순물을 제거하는 공정 및 기술(습식세정, 건식세정)에 사용되는 장치 및 부품으로, Single SPM(Sulfuric Peroxide Mixture) 세정장치 등을 포함

◎ 필요성

- 반도체 공정은 고집적화 및 고속 동작을 위하여 미세 패턴화 되어가고 있으며, 이와 함께 생산성 향상과 높은 수율을 위해 웨이퍼의 대구경화로 발전하고 있음

- 반도체 세정은 효율성을 높이고 세정 후 폐기물질을 최소화하는 방향으로 발전하고 있으며, 세정공정으로 인한 다른 추가 오염, 파손 등을 방지하면서 공정 자체가 단순화 작업이 될 수 있도록 하는 발전이 요구되고 있음

- 화학적 인자, 세정 매체의 혼합비율, 세정 시의 온도 및 세정 순서 등의 요소들을 바탕으로 세정 포트폴리오를 다양화하여 잔류물 종류, 세정매체, 세정장치와 세정방식의 매트릭스를 매칭시켜 세정 효율을 극대화 하는 기술이 요구됨

반도체 공정에서 산화→감광→노광→현상→식각→이온주입의 반복적인 공정을 통하여 반도체 칩이 제조되는데, 이때 공정 전후로 세정공정을 적용시켜 공정 시 발생한 이물질을 제거하여 제품의 수율을 향상시키도록 하는 장치

반도체 세정은 일반적으로 실리콘기판에 묻은 이물질을 제거하기 위하여 25매 또는 50매 의 실리콘기판을 약액 수조와 초순수 수조 이동하면서 제거하는 기술

세정 공정은 웨이퍼 세정을 제대로 하지 않으면 이물에 의한 제품의 성능과 신뢰성에 치명적인 악영향을 끼치게 됨. 그 결과 수율이 떨어져 다음 공정으로 진행시켜야 할 양품 개수가 적어지고, 제품 품질이 나빠져 고객 불만이 높아지는 등 경영상의 문제로 직결할 수 있음

회로 선폭이 마이크로미터에서 나노미터 단위로 작아짐에 따라 커패시터/Via hole/STI 등을 만들기 위한 참호가 좁고 깊어지게 됨. 이에 따라 참호 속 찌꺼기들을 파내기가 점점 어려워져 테크놀로지가 세밀화 될수록 세정의 중요성 커지고 있음

화학용액을 이용하는 습식세정, 용액 이외의 매체인 플라즈마를 이용하는 건식세정, 습식세정과 건식 세정의 중간 형태인 가스를 기상화 시켜 세정하는 기상 세정 등으로 크게 3가지로 나눌 수 있음

세정공정에서는 특히 잔류물이 어떤 성질을 갖고 있는지에 대해 우선적으로 확인해야하고, 웨이퍼 표면의 잔류물은 포토공정 후 남은 PR(감광액) 찌꺼기, 식각공정 시 제거되지 않은 산화막, 공중의 부유물이 내려앉은 파티클, 앞 공정에서 사용된 유기물과 금속성 잔류물 혹은 세정공정 시 2차적으로 반응하여 붙어 있는 화학물질 등 매우 다양하기 때문에 웨이퍼를 세정할 때는 한 가지 방식만을 적용할 수 없음

▪(습식세정) 반도체 세정공정에서 가장 빈번하게 사용되는 기본적인 방식, 습식세정 후에는 린스와 건조를 시켜야 하는 부담이 있고, 디자인 룰이 점점 작아지면서 습식세정으로의 한계에 의하여 건식세정이 점점 늘어나고 있음. 그러나 비용이 적게 들고 공정 방식이 간단하다는 장점이 있어 아직까지는 습식세정이 주류를 이루고 있음

▪(습식세정 방식의 다양화) 산화반응을 하는 과산화수소를 주축으로 다른 여러 세정 물질을 섞어, 식각을 추가로 진행한다거나, 다른 세정 항목을 더하여 결과적으로 전체적인 세정 효율을 높이는 방식으로 다양화하는 RCA 세정 방식 개발

▪(건식세정) 액체보다는 플라즈마를 사용하는 건식세정이 점점 부각됨. 건식은 습식에 비해 투자 비용이 많이 들고 장치 다루기가 복잡하며 세정 방식 또한 까다롭지만, 표면에 남아있는 PR, 산화막 등을 제거하는 데 탁월한 장점을 가지고 있음. 세정 방식은 과산화수소 계열의 습식에서 다변화하여 비과산화수소의 습식세정으로 발전하였고, 이를 더욱 다양화하여 초음파(습식+비습식 : 세정액 상태에서 초음파 공급)를 사용하거나 레이저, 드라이아이스, 자외선 혹은 최근에는 플라스마를 사용하는 강력한 건식세정 방식으로 진화를 거듭하고 있음