반도체 8대 기술 - CLEAN 공정 SC2

1. 습식세정

  반도체 8대 기술중에서 CLEAN 공정이 있습니다. 세정 진행하는 공정으로 Residue, 불순물, Particle 등을 제거 하는 중요한 역할을 담당합니다. 반도체 내에서 습식 세정은 1970년대 개발된 RCA 세정 방법을 사용하고 있으며 화학액 조성액에 큰 변화는 없습니다. 

 

여기서 RCA 는 해당 세정방법을 개발한 미국 RCA 회사를 말하는 것입니다.  RCA에서 개발한 과산화수소를 근간으로 수산화 암모늄(NH4OH), 염산(HCL)을 이용하여 유기 및 무기물을 제거하는 것을 말합니다. 통상적으로 SC1, SC2 방법이 이에 해당 됩니다.

 

SC1 :  NH4OH : H2O2 : H2O = 1:1:5, 70~80℃ (Organic clean, oxide strip / dust, grease, gel)

 

SC2 : HCL:H2O2:H2O = 1:1:6, 70~80℃ (Ionic clean)

1-2.SC2(Standard Cleana-2, HPM)

   SC2 세정은  HCL : H2O2 : H2O 를 1:1:5 조성비로 혼합하여 사용합니다. HPM이란 Hydrochloric  hydrogen Peroxide water Mixture solution의 약자입니다. SC1에 의해 발생된 금속 오염물을 제거하며 75~85℃ 에서 공정이 주로 제거 됩니다. 큰 Particle을 제거할 수 있고 세정 후 Wafer 표면에 산화막이 형성 되어 (친수성 표면이 되는 것 ) Particle이 다시 부착되기 어렵기 때문에 세정력이 좋습니다. 

 

대부분의 금속성 오염물들은 희석시킨 염산만 사용해도 제거력이 좋습니다. 전기 음성도가 큰 귀금속 (Noble Metal : Cu, Al) 등은 희석된 염산만으로 제거가 힘들기 때문에 염산과 과산화 수소가 혼합된 세정 용액을 바탕으로 제거를 진행합니다. 

 

다만 단점도 존재하는데 높은 온도 공정으로 높은 부식성을 가진 화학물질의 사용으로 인한 설비 관리가 어려운 점이 있습니다. 또한 NH4CL성 Particle이 생길 수도 있습니다.

 

반응 메커니즘을 보면 아래와 같습니다.

Na + HCl → NaCl + H+(Ion Exchange)

M + H2O2  → MO + H2O, MO + 2HCl → MCl2 + H2O (Complex)