Wafer Cleaning(RCA cleaning, post CMP cleaning)

오늘은 wafer의 cleaing에 대해 다뤄보겠습니다.

wafer를 만드는 과정에서, 그리고 공정과정에서도 많은 오염물이 묻습니다.

사람, 공기, 장치로부터...

특히 사람으로부터 sodium(Na)이 가장 많이 떨어져 wafer위로 떨어집니다.

오염물이 묻으면 심한 경우 malfunction이 될 수도 있기 때문에 오염물을 없애는 cleaning과정이 필수입니다.

 

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RCA cleaning

wet cleaning 방법 중 하나입니다.

RCA는 회사이름입니다.

RCA cleaning은 크게 세 과정으로 나뉩니다.

 

1. Organic Clean 

유기물을 제거하는 과정

 

2. Oxide strip

공정하기 전에 생긴 SiO2를 없애는 과정입니다.

(실리콘 wafer가 Si이기 때문에 공기 중의 산소 O2와 만나면서 생긴 SiO2입니다.)

 

3. Ionic cleaning

금속계열의 원자를 없애는 과정입니다.

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출처 : Min-Hang Weng

이러한 Composition과 temperature을 이용해서 cleaning 합니다.

당연히 시간을 오래 할수록 cleaning 비율은 올라갑니다.

또한, organic을 제거할 때 NH4OH를 사용하는데, 이 농도가 높을수록 cleaning rate는 올라갑니다.

 

DHF는 Diluted HF를 나타냅니다.

HF자체는 너무 세기 때문에 희석해서 씁니다.

이 용액은 Cu(copper), Au(gold)를 제외한 금속계열을 제거합니다.

주로 SiO2를 제거할 때 쓰입니다.

 

 

+다른 방식으로는 

Piranha가 있습니다.

이 방식은 거의 모든 금속계열을 etching 시킬 수 있습니다.

그래서 Si wafer를 새것처럼 재생할 때 사용하기도 합니다.

 

Phosphoric acid, Nitric acid and HF, TMAH 등의 방법도 있습니다.

 

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Post CMP process cleaning

편평하게 만들기 위한 CMP과정을 거치면

slurry에 의한, 다른 요인들로 인한 particle들이 묻습니다.

특히 Cu처럼 금속에 많이 묻습니다.

 

interconnect과정에서 Cu를 대부분 사용하고, 

이때 CMP과정은 필수인데,

그럼 Post CMP(CMP과정 후에 하는) cleaning이 필수겠네요!

 

보통 Post CMP process cleaning에는 세 가지가 있습니다.

a) brush-particle mechanical interaction

brush를 사용해서 wafer 표면의 particles를 제거하는 과정입니다.

b) megasonic cleaning 

초음파를 사용해서 particles를 과정입니다.

c) chemical additive(surfactant)

입자와 반응해서 떨어져 나가게 하는 방식입니다.