ESCA를 이용한 웨이퍼의 세정도 측정

초록

전자분광법의 기본 원리는 금세기 초에 알려졌지만 화학문제에 널리 응용한 것은 1960년대 후반에 와서 이 기술이 개발된 비교적 최근에 일이다. 그 동안 전자분광법 분야의 연구가 지연되게 된 중요한 요인은 약 10분의 몇 eV에서 수천 eV까지의 에너지변화를 하는 전자의 고분리능 스펙트럼을 측정하는 데 필요한 공학적 기술의 부족에 있었다. 전자분광법은 수소와 헬륨을 제외한 주기율표에 있는 모든 원소를 확인하는 좋은 방법이며, 이 방법은 원소의 산화상태의 결정과 화학종의 결합 형태, 분자의 전자구조에 관한 것을 알 수 있다.[1] 실리콘은 일반적으로 모래, 암석, 광물등의 형태로 존재하며, 이들은 지각의 ⅓정도를 구성하고 있어 지구상에서 매우 풍부하게 존재하며, 반도체산업에 매우 안정적으로 공급될 수 있는 재료뿐 아니라 독성이 전혀 없어 환경적으로 매우 우수한 재료이다. 실리콘으로 만들어진 실리콘웨이퍼는 넓은 에너지 1.2eV을 가지고 있기 때문에 비교적 고온 200℃ 정도에서도 소자가 동작할 수 있는 장점이 있다.[2] 현재 반도체 제조공정은 세정공정을 반복 진행해 전공정의 30-40%정도를 웨이퍼 세정에 할애하고 있다.[3] 웨이퍼 표면에 존재하는 오염물질은 대체로 유기오염물, 금속오염물, 자연산화막, 화학적 산화막 및 입자 분류를 할 수 있으며, 이중에서도 특히 금속오염물은 반도체 소자의 성능을 크게 저해하는데도 기존의 습식세정법으로는 제거가 매우 어렵다. 웨이퍼 표면 오염물의 분류를 보면 주로 분자형 잔류물이 가장 큰 합성왁스, 수지, 오일, 지문에 의한 잔류 용매 등 주 오염원이 될 수 있다. 이와 같이 오염된 유기오염물은 소수성 표면 성질을 가지고 있어 세정액의 젖음성을 방해하여 세정효과를 크게 감소시키고, 표면에 금속불순물이나 자연산화막을 잔류시킬 수 있다.[4-5] 본 연구의 목적은 반도체 웨이퍼를 이용하여 X-광전자분광법(ESCA)를 이용하여 오염물질 변화와 코팅에 따른 웨이퍼의 형태, 습식세정법의 제거효율의 변화를 확인하는 것이다.