RCA 세정

RCA 세정 또는 RCA 클린(RCA clean)은 반도체 제조에서 실리콘 웨이퍼의 고온 처리 단계(산화, 확산, CVD) 전에 수행해야 하는 표준 웨이퍼 클리닝 단계이다.

베르너 컨은 1965년 RCA에서 근무하면서 기본적인 절차를 개발했다.^[1][2][3] 다음 화학 공정을 순서대로 포함한다.

1. 유기 오염물 제거 (유기물 제거 + 입자 제거)
2. 얇은 산화물층 제거 (산화물 박리, 선택 사항)
3. 이온 오염 제거 (이온 제거)

표준 레시피

웨이퍼는 탈이온수에 담가 준비한다. 만약 심하게 오염된 경우 (육안으로 보이는 잔류물), 피라냐 용액으로 예비 세척이 필요할 수 있다. 웨이퍼는 각 단계 사이에 탈이온수로 철저히 헹군다.^[2]

이상적으로는, 아래 단계들은 웨이퍼를 석영유리 또는 용융 석영 용기에 준비된 용액에 담가 수행한다 (붕규산 유리 제품은 불순물이 침출되어 오염을 유발할 수 있으므로 사용하지 않아야 한다). 마찬가지로, 사용되는 화학물질은 웨이퍼를 재오염시킬 불순물을 피하기 위해 전자 등급 (또는 "CMOS 등급")이어야 한다.^[2]

첫 번째 단계 (SC-1): 유기물 제거 + 입자 제거

첫 번째 단계 (SC-1이라고 하며, SC는 표준 세척을 의미)는 다음 용액으로 수행된다 (비율은 다를 수 있다)^[2]

• 탈이온수 5부
• 암모니아수 1부 (NH₃의 무게비 29%)
• 수성 H₂O₂ (과산화 수소, 30%) 1부

75 또는 80 °C^[1]에서 일반적으로 10분 동안. 이 염기-과산화물 혼합물은 유기 잔류물을 제거한다. SC-1이 표면 및 입자의 제타 전위를 수정하고 서로 반발하게 하므로, 불용성 입자까지도 매우 효과적으로 제거된다.^[4] 이 처리는 실리콘 표면에 얇은 이산화 규소층 (약 1 nm)을 형성하며, 일정량의 금속 오염 (특히 철)이 발생하는데, 이는 다음 단계에서 제거될 것이다.

두 번째 단계 (선택 사항): 산화물 박리

선택 사항인 두 번째 단계 (베어 실리콘 웨이퍼의 경우)는 얇은 산화물 층과 일부 이온 오염 물질을 제거하기 위해 25 °C에서 수성 HF (플루오린화 수소산) 1:100 또는 1:50 용액에 약 15초 동안 짧게 담그는 것이다. 이 단계가 초고순도 물질과 초청정 용기 없이 수행되면, 베어 실리콘 표면이 매우 반응적이므로 재오염으로 이어질 수 있다. 어쨌든 다음 단계 (SC-2)에서 산화물 층이 용해되고 재성장된다.^[2]

세 번째 단계 (SC-2): 이온 제거

세 번째이자 마지막 단계 (SC-2라고 함)는 다음 용액으로 수행된다 (비율은 다를 수 있다)^[2]

• 탈이온수 6부
• 수성 HCl (염산, 무게비 37%) 1부
• 수성 H₂O₂ (과산화 수소, 30%) 1부

75 또는 80 °C에서 일반적으로 10분 동안. 이 처리는 SC-1 세척 단계에서 도입된 일부 금속 (이온) 오염 물질의 남아있는 흔적을 효과적으로 제거한다.^[1] 또한 웨이퍼 표면에 얇은 부동태 층을 남겨 표면을 이후 오염으로부터 보호한다 (노출된 베어 실리콘은 즉시 오염된다).^[2]

네 번째 단계: 헹굼 및 건조

RCA 세정이 고순도 화학 물질과 깨끗한 유리 제품으로 수행되면, 웨이퍼가 물에 잠겨 있는 동안에도 매우 깨끗한 웨이퍼 표면을 얻을 수 있다. 표면이 물 표면에 떠다니는 유기물과 입자에 의해 쉽게 재오염될 수 있으므로, 헹굼 및 건조 단계는 올바르게 수행되어야 한다 (예: 흐르는 물 사용). 웨이퍼를 효과적으로 헹구고 건조하는 데 다양한 절차가 사용될 수 있다.^[2]

추가 사항

현장 외 세척 공정의 첫 번째 단계는 트라이클로로에틸렌, 아세톤 및 메탄올에서 웨이퍼를 초음파로 탈지하는 것이다.^[5]

같이 보기

• 화학기계적 연마
• 피라냐 용액
• 플라즈마 식각
• 실리콘 온 인슐레이터
• 웨이퍼