초록
ULSI급 소자의 집적도가 높아짐에 따라 공정의 신뢰도 및 수율 향상을 위한 세정 방법에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 그중 가장 관심을 집중시키는 분야는 구리나 철과 같은 금속불순물의 제거에 관한 것이다. 본 연구에서는 금속 불순물 중 실제 공정에서 잘 오염되는 것으로 알려진 구리와 철 불순물을 인위적으로 오염시킨 후 $\textrm{H}_2\textrm{O}_2$와 HF의 혼합용액과 UV/$\textrm{O}_3$과 HF처리의 조합을 이용한 세정 방법을 이용하여 금속불순물을 제거하였다. 세정후 제정효과는 TXRF를 이용하여 측정하였고 Si 기판의 표면 거칠기를 AFM을 이용하여 측정하였다. 또한 금속 불순물의 흡착형태와 흡착기구 등을 SEM을 이용해 관찰하였고 AES를 이용하여 화학적 성분 분석을 실시하였다. 실험 결과 인위적 오염 후 구리의 오염도는 $\textrm{10}^{14}$ atoms/$\textrm{cm}^2$이었으며 각각의 세정을 통하여 $\textrm{10}^{10}$ atoms/$\textrm{cm}^2$으로 감소되었으며 반복된 세정으로 더욱 우수한 세정효과와 표면 거칠기의 개선 효과를 얻을 수 있었다. 구리는 박막의 형태가 아닌 구형의 입자 형태로 화학적 흡착에 의해 오염되는 것으로 관찰되었다. 철의 경우는 오염도가 $\textrm{10}^{13}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ 이며 세정효과는 구리의 경우와 유사한 결과를 보여주었다. 철 불순물은 물리적 흡착에 의해 Si 표면에 오염되는 것으로 보이며 역시 구형의 입자형태로 표면에 흡착하는 것으로 관찰되었다.
As the size of the integrated circuit is scaled down the importance of Si cleaning has been emphasized. One of the major concerns is abut the removal of metallic impurities such as Cu and Fe on Si surface. In this study, we intentionally contaminated Cu and Fe on the Si wafers and cleaned the wafer by cleaning splits of the chemical mixture of $\textrm{H}_2\textrm{O}_2$ and HF and the combination of HF treatment with UV/$\textrm{O}_3$ treatment. The contamination level was monitored by TXRF. Surface microroughness of the Si wafers was measured by AFM. The Si wafer surface was examined by SEM. AES analysis was carried out to analyze the chemical composition of Cu impurities. The amount of Cu impurities after intentional contamination was abut the level of $\textrm{10}^{14}$ atoms/$\textrm{cm}^2$. The amount of Cu was decreased down to the level of $\textrm{10}^{10}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ by cleaning splits. The repeated treatment exhibited better Cu removal efficiency. The surface roughness caused by contamination and removal of Cu was improved by repeated treatment of the cleaning splits. Cu were adsorbed on Si surface not in a thin film type but in a particle type and its diameter was abut 100-400${\AA}$ and its height was 30-100${\AA}$. Cu was contaminated on Si surface by chemical adsorption. In the case of Fe the contamination level was $\textrm{10}^{13}$ atoms/$\textrm{cm}^2$ and showed similar results of above Cu cleaning. Fe was contaminated on Si surface by physical adsorption and as a particle type.
