실리콘 웨이퍼 세정기술 매뉴얼(재료과학과 공정기술)

솔라 실리콘 웨이퍼 표면 플라즈마 세정 공정

실리콘 웨이퍼 표면의 잔류 입자를 플라즈마 세정하는 방법으로, 먼저 가스 플러싱 공정을 수행한 후 다음 단계를 수행합니다. 가스 플라즈마 Qihui. 실리콘 웨이퍼 표면의 파티클을 제거하는 플라즈마 세정 방식은 제어가 쉽고, 세정이 철저하며, 반응물 잔류물이 없고, 공정 가스가 무독성이고, 비용이 저렴하며, 노동력이 적게 들고, 작업 효율이 높다.

플라즈마 실리콘 웨이퍼 세척 조건 매개변수:

1. 실리콘 웨이퍼 표면의 잔류 입자에 대한 플라즈마 세척 방법은 다음 단계를 포함합니다. 먼저 가스 플러싱 프로세스를 수행합니다. 그런 다음 가스 플라즈마 Body Qihui를 수행합니다. 사용되는 가스는 O2, Ar 및 N2 중에서 선택됩니다. 가스 플러싱 프로세스의 프로세스 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다. 챔버 압력 10-40 mTorr, 프로세스 가스 흐름 100- 500sccm, 시간 1-5초, 시작 Hui 프로세스의 프로세스 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다: 챔버 압력 1040밀리토르, 프로세스 가스 흐름 100-500sccm, 상부 전극 전력 250-400W, 시간 1-10초.

2. 사용하는 가스가 O2인 것을 특징으로 하는 1에 기재된 플라즈마 세정방법.

3. 가스 플러싱 공정의 공정 매개변수는 다음과 같이 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 방법: 챔버 압력 15밀리토르, 공정 가스 유량 300sccm, 시간 3초의 점화 공정 공정 매개변수가 설정되고; 다음과 같이: 챔버 압력은 15mTorr, 프로세스 가스 흐름은 300sccm, 상부 전극 전력은 300W, 시간은 Ss입니다.

4. 가스 플러싱 프로세스의 프로세스 매개변수는 챔버 압력 10-20 mTorr, 프로세스 가스 흐름 100-300sccm, 점화 프로세스 시간 1-5s로 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 방법; 프로세스 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다: 챔버 압력 10-20 millitorr, 프로세스 가스 흐름 100-300 sccm, 상부 전극 전력 250-400W, 시간 1-5s.

5. 가스 플러싱 프로세스의 프로세스 매개변수는 다음과 같이 설정되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 세정 방법: 챔버 압력 15밀리토르, 프로세스 가스 흐름 300sccm, 시간 3s 점화 프로세스의 프로세스 매개변수가 설정되고; as: 챔버 압력은 15mTorr, 프로세스 가스 흐름은 300sccm, 상부 전극 전력은 300W, 시간은 Ss입니다.

지침

플라즈마 세척은 에칭 분야와 관련됩니다. 실리콘 웨이퍼 표면의 잔류 입자를 제거하는 에칭 공정 후 제거 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.

배경 기술

에칭 프로세스 중에 입자는 다양한 소스에서 발생합니다. Cl2, HBr, CF4 등과 같은 에칭 가스는 부식성이 있으며 에칭 후 실리콘에 형성됩니다. . 웨이퍼 표면에 일정한 수의 입자가 생성됩니다. 반응 챔버의 석영 커버도 플라즈마 충격으로 인해 석영 입자를 생성합니다. 반응 챔버의 라이너는 더 긴 에칭 프로세스 동안 금속 입자를 생성합니다. 에칭 후 실리콘 웨이퍼 표면에 남아 있는 입자는 전도성 연결을 방해하고 장치 손상을 일으킬 수 있습니다. 따라서 에칭 공정 중 파티클 제어가 중요합니다.

현재 실리콘 웨이퍼 표면의 파티클을 제거하기 위해 일반적으로 사용되는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 표준 세정(RCA) 세정 기술이고, 다른 하나는 실리콘 웨이퍼 세정기를 이용한 메가소닉 세정입니다. RCA 세척 기술에 사용되는 대부분의 세척 장치는 다중 탱크 침지 세척 ​​시스템입니다. 세척 공정은 다음과 같습니다: 1호 액체(SC-1)(NH40H+H2O2)—, 희석 HF(DHF)(HF+H20)—, 2호 액체(SC-2)(HCl+ H202). 그 중 SC. 1 주로 입자 오염(입자)을 제거하며, 일부 금속 불순물도 제거할 수 있습니다. 파티클 제거의 원리는 다음과 같습니다. H2O2의 산화로 인해 실리콘 웨이퍼 표면에 산화막(약 6nm, 친수성)이 형성됩니다. 이 산화막은 부식 직후 산소에 의해 부식됩니다. 그리고 부식이 반복되면서 칩 표면의 입자도 부식층과 함께 세정액 속으로 떨어지게 됩니다. 자연산화막의 두께는 약 0.6nm 정도이며 NH40H, H2O2의 농도, 세정액의 온도와는 관계가 없습니다.

SC-2는 H2O2와 HCL로 구성된 산성 용액으로 산화되지 않은 금속과 반응하여 염을 형성할 수 있으며, 이는 탈이온수로 세척하여 제거됩니다. CL-과의 상호작용도 탈이온수로 헹구면 제거됩니다. RCA 세척 기술에는 다음과 같은 단점이 있습니다. 수동 작업이 필요하고 작업량이 많고 작업 환경이 위험하며 공정이 복잡하고 세척 시간이 길며 세척 용제에 장기간 담그면 생산 효율성이 낮습니다. 실리콘 웨이퍼를 쉽게 부식시키거나 물 자국을 남기고 장치 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 에이전트 및 초순수 소비량이 많고 생산 비용이 높지만 금속 불순물 제거 효과가 있습니다. Fe는 좋지 않습니다.

실리콘 웨이퍼 세정기를 이용한 메가소닉 세정은 세정 공정 중 실리콘 웨이퍼가 연속적으로 회전하면서 실리콘 웨이퍼 표면에 세정액이 분사되는 방식으로 실리콘 웨이퍼를 정전척에 흡착시키는 방식이다. 다양한 회전 속도와 분사 시간을 설정하여 여러 청소 단계를 연속적으로 완료할 수 있습니다. 일반적인 공정은 메가소닉_암모니아+과산화수소(가열 가능)_세척_염산+과산화수소-물 세척_메가소닉 및 회전 건조입니다.

메가소닉 세척에 실리콘 웨이퍼 세척기를 사용할 때의 단점은 단일 웨이퍼만 세척할 수 있고 단일 웨이퍼 세척 시간이 길어서 세척제 소비가 낮다는 것입니다. 초순수는 크기가 크고 생산 비용이 높습니다.

실리콘 웨이퍼 표면 입자의 플라즈마 세척 원리:

플라즈마 세척 방법의 원리는 "플라즈마 상태"에 있는 물질의 "활성화 효과"에 의존하여 물체 표면의 입자를 제거하는 목적 일반적으로 다음과 같은 과정이 포함됩니다: a. 기체 상태의 물질이 고체 표면에 흡착됩니다. e. 반응 잔류물은 표면에서 분리됩니다.

플라즈마 세척 방법은 먼저 가스 퍼지 프로세스와 점화 단계를 포함합니다. > 사용되는 공정 가스는 O2, Ar, N2 중 어느 하나를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 플라즈마 세정 방법은 프로튬이다. 본체 세척 프로세스의 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다. 챔버 압력 10-40mTorr, 프로세스 가스 흐름 100-500sccm, 시간 1-5초, 프라이밍 프로세스의 프로세스 매개변수는 다음과 같이 설정됩니다. 챔버 압력 10-40mTorr, 프로세스 가스 유량 100-500sccm, 상부 전극 전력 250-400W, 시간 1-10s

바람직하게는 가스 플러싱 프로세스의 프로세스 매개변수는 챔버 압력 10-20 mTorr, 프로세스 가스 흐름으로 설정됩니다. 속도 100-300sccm, 시간 1-5초; 점화 프로세스의 프로세스 매개변수는 챔버 압력 10-20 mTorr, 프로세스 가스 흐름 100-300sccm, 상부 전극 전력 250-400W, 시간 1.Ss로 설정됩니다. >

더 바람직하게는, 가스 플러싱 프로세스의 프로세스 매개변수는 챔버 압력 15mTorr, 프로세스 가스 유량 300sccm, 시간 3초로 설정됩니다. 프라이밍 프로세스의 프로세스 매개변수는 챔버 압력 15mTorr로 설정됩니다. , 프로세스 가스 유량 300sccm, 상부 전극 전력은 300W, 시간은 Ss입니다.

실리콘 웨이퍼의 플라즈마 세정 후 효과:

실리콘 웨이퍼 제거를 위한 플라즈마 세정 방법 본 발명에 따른 표면 입자는 제어가 용이하고 세척이 철저하며, 반응물이 남지 않으며, 필요한 공정 가스는 무독성이며, 비용이 저렴하고, 노동량이 적고, 작업 효율이 높다.

설명 도면 중

그림 1 CD- 플라즈마 세척 전후의 SEM(Critical Dimension Measurement Instrument) 사진

그중 CD: Criticaldimension

그림 2 FE-SEM(Field Emission Microscope) 플라즈마 세정 전후 사진

그 중 FE: Field Emission

그림 3 플라즈마 세정 전후의 입자(입자) 사진.

BT(Break through Natural Oxide Layer Removal 단계), ME(Main Etch 단계), OE(Over Etch 단계)의 에칭 공정을 마친 후 바로 ICP 플라즈마 에칭기로 진행합니다. 가스 플라즈마 플러싱 및 점화 공정은 (PM2)에서 수행됩니다. 먼저 02의 세정 공정을 수행하여 이전 단계의 잔류 가스를 제거합니다. 챔버 압력은 15밀리토르로 설정되고, 02 유량은 300sccm, 환기됩니다. 시간은 3초이고, 02를 포함하는 점화 프로세스를 수행합니다. 챔버 압력은 15mTorr로 설정되고, 02 유량은 300sccm, 상부 RF 전력은 300W로 설정됩니다. 시작 시간은 Ss입니다.

이 공정을 이용하면 에칭 공정 후 실리콘 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.

BT, ME, OE 식각 공정 완료 후 즉시 ICP 플라즈마 식각기(PM2)에서 다음과 같은 가스 플라즈마 플러싱 및 점화 공정을 수행한다. 먼저 Ar 세정 공정을 수행하고, 잔여물을 제거한다. 이전 단계의 가스, 챔버 압력은 10 mTorr로 설정되고 Ar 유량은 100 sccm, 환기 시간은 Ss입니다. 그런 다음 Ar을 포함하는 점화 프로세스가 수행됩니다. 챔버 압력은 10 mTorr로 설정됩니다. Ar 유량은 100sccm, 상위 RF 전력은 400W로 설정되고 점화 시간은 10s입니다.

이 공정을 이용하면 에칭 공정 후 실리콘 웨이퍼 표면에 남아 있는 파티클을 효과적으로 제거할 수 있다.

BT, ME, OE의 에칭 공정이 완료되면 즉시 ICP 플라즈마 에칭 장비(PM2)에서 다음과 같은 가스 플라즈마 플러싱 및 점화 공정을 수행합니다. 먼저 N2 세정 공정을 수행하고, 잔류물을 제거합니다. 이전 단계의 가스, 챔버 압력은 40 mTorr로 설정되고 N2 유량은 500 sccm, 환기 시간은 Ss입니다. 그런 다음 N2를 포함하는 프라이밍 프로세스가 수행됩니다. 챔버 압력은 40 mTorr로 설정됩니다. N2 유량은 500sccm, 상위 RF 전력은 250W로 설정되고 점화 시간은 10초입니다.

이 공정을 이용하면 에칭 공정 후 실리콘 웨이퍼 표면에 남아있는 입자를 효과적으로 제거할 수 있다.

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