• 한국진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.113-116
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• 2008

반도체 소자 집적도의 비약적인 발전으로 인하여 반도체 공정은 더욱 다층화 되어가고 있다. 이러한 다층화 공정에서는 필수적으로 여러 단계의 패턴을 형성하기 위하여 Photoresist(PR)를 이용한 식각 공정을 사용하게 된다. 이러한 식각 공정에서 다단계 식각 공정으로 인한 공정시간 증가와 식각 후 남은 잔여 PR residue는 초고집적화된 현 반도체 산업에서는 소자에 치명적인 문제를 발생시킨다. 따라서 본 연구에서는 기존 PR strip 용액을 플라즈마에 의하여 액체 상태로 활성화하여 기존의 건식세정법과 습식세정법을 동시에 사용하여 PR을 효과적으로 제거하기 위한 방법을 연구하였다. 플라즈마에 의하여 약액을 활성화하기 위하여 먼저 플라즈마 약액활성화를 위한 장치를 simulation하여 실험 장치에서 균일한 gas흐름을 확인하였다. 이후 플라즈마의 세기를 0V에서 100V까지 증가시켜 약액을 활성화한 후 PR을 strip하여 각 플라즈마 세기에서의 식각률을 조사하였으며 80V에서 가장 빠른 식각률을 나타났다. 또한 0V와 80V의 Dilution에 대한 영향을 확인하였으며 약액을 Dilution 후에도 식각률은 더욱 향상됨을 확인할 수 있었다. 이러한 세정 시간의 단축은 여러 단계의 식각 공정 시간을 단축하여 반도체 공정에서 소자 생산을 위한 시간을 단축하게 된다. 또한 각 세정공정마다 증가한 세정 공정으로 인하여 세정액의 사용이 많아져 세정액 폐수로 인한 환경문제가 심각해지고 있다. 세정 약액 활성화 방법을 사용함으로써 세정액의 절감효과가 나타난다.

• 한국재료학회지
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• 제5권4호
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• pp.397-404
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• 1995

반도체 세정공정에서 염기성 세정액(SCI, Standard cleaning 1, $NH_{4}$OH + $H_{2}$O_{2}$ + $H_{2}$O)은 공정상 발생되는 여러 오염물 중 파티클의 제거를 위해 널리 사용되고 있는데, SCI 조성중 $NH_{4}$OH양에 따라 세정 중 실리콘의 식각속도를 증가시킨다. 이 연구에서는 SCI 세정이 CZ(Czochralski)와 에피 실리콘 기판 표면에 미치는 영향을 단순세정과 연속적인 산화-HF 식각-SCI 세정공정을 통해 관찰되었다. CZ와 에피 기판을 8$0^{\circ}C$의 1 : 2 : 10과 1 : 1 : 5 SCI 용액에서 60분까지 단순 세정을 했을 때 laser particle scanner와 KLA사의 웨이퍼 검색장치로 측정된 결함의 수는 세정시간에 따라 변화를 보이지 않았다. 그러나 CZ와 에피 기판을 10분간 SCI 세정후 90$0^{\circ}C$에서 산화 HF식각공정을 4번까지 반복하였을 때 에피 기판 표면의 결함수는 감소하는 반면에 CZ기판에서는 직선적으로 증가하였다. 반복적인 산화-HF 식각-XCI 세정공정을 통해 생성된 CZ기판 표면의 결함은 크기가 0.7$\mu$m 이하의 pit과 같은 형상을 보여주었다. 이들 결함은 열처리 중 CZ 기판내와 표면에 산화 석출물들이 형성, 반복적인 HF 식각-SCI 세정공정을 통해 다른 부위에 비해 식각이 빨리 일어나 표면에 생성되는 것으로 여기어 진다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.747-750
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• 2007

본 연구는 부식을 방지하기 위해서는 metal line식각 후 염소 잔유물 과 plasma charge up을 식각 조건, PR strip조건 및 후속 세정 조건을 최적화함으로써 제거해야 한다고 제안 하였다. Metal line에 다량 분포하는 charge up은 후속 세정의 적정 PH와 만났을 때, 하부 tungsten plug의 부식을 유발 하게 된다. Metal line식각 및 PR strip후 세정에 있어 약액의 종류는 부식에 결정적인 영향을 미친다. Galvanic corrosion을 최소화하기 위한 적정 PH, metal attack을 최소화 할 수 있는 chemistry선택, 높은 식각 부산물 제거 효율의 약액, 최적의 $H_2O$처리 조건 등이 metal부식방지에 있어 결정적인 요소임을 확인하였다.

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제7권4호
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• pp.294-299
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• 1994

CHF$_{3}$/CH$_{4}$Ar 플라즈마에 의해 형성된 산화막 식각 잔류물의 화학구조와 이 잔류물의 제거를 위한 세정방법을 x-ray photoelectron spectroscopy를 이용하여 조사하였다. 잔류무르이 구조는 CF$_{x}$-polymer와 Si-C, Si-O 결합으로 이루어진 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 이었다. CF$_{4}$O$_{2}$ 플라즈마에 의한 silicon light etch는 산화막 식각 잔류물인 SiO$_{y}$ C$_{z}$ 층과 손상된 실리콘 표면을 제거하엿으며 NH$_{4}$OH-H$_{2}$O$_{2}$과 HF용액으로 완전히 제거되는 CF$_{x}$-polymer/SiO$_{x}$층을 남겼다. 100.angs.정도의 silicon light etch는 minority carrier life time과 thermal wave signal값을 초기 웨이퍼 수준까지 회복시켰으며 접합누설 전류도 거의 습식 식각 공정수준까지 감소시켰다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권4호
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• pp.548-554
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• 2016

Damascene 구조를 갖는 반도체소자의 구리금속배선 식각공정에서 배선재료에 의해서 발생되는 구리 식각잔류물을 제거하기 위해 oxalic acid (OA), lactic acid (LA) 및 citric acid (CA)의 카르복시산 함유된 반수계 혼합세정액을 제조하고 특성을 분석하였다. 카르복시산은 pH에 따라 카르복실기와 구리이온들과의 다양한 복합체를 형성하며 세정특성의 변화를 준다. 카르복시산들이 함유된 각각의 세정액의 세정특성평가결과 10 wt% CA를 함유한 반수계 세정액의 식각잔류물 세정특성은 pH 2에서 7까지의 영역에서 가장 낮은 구리 식각률을 보였으며 pH 2에서 4까지 구리에 대한 구리산화물의 가장 높은 식각 선택도를 나타내었으나 pH 5에서 7 범위에서는 10 wt% LA가 함유된 세정액이 더 높은 선택도를 보였다. 따라서 표면세정효과는 pH에 따라 변화하며 적절한 카르복시산을 사용함이 요구된다. CA가 함유된 세정액의 경우에 CA 농도와 구리에 대한 구리산화물의 식각 선택도의 증가특성을 보이며 CA가 5 wt%이상 함유된 경우에는 세정 후 구리배선의 표면이 88 %이상의 금속구리로 분석되어 구리산화물로 구성된 식각 잔류물의 제거에 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제6권4호
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• pp.379-387
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• 1996

본 연구에서는 GaAs 소자제작 및 epi-layer 성장 공정에 있어 이용되어지는 HCI, H3PO4, 탈이온수(de-ionized water:DIW)를 통한 습식제정후 공기중 노출에 따른 오염을 최소화하여 표면상태 변화를 진성적(intrinsic)으로 관찰하고자 모든 세정처리를 아르곤 가스(argon gas)로 분위기가 유지되는 glove box에서 수행하였으며, 표면조성 및 결합상태 변화에 대한 관찰은 X-선 광전자 분광기(X-ray photoelectron spectroscopy)를 통해 이루어졌다. 고진공하에서 GaAs를 벽개하여 관찰함으로써 Ga이 대기중 산소이온과 우선적으로 결합함을 알 수 있었고, 이런 GaAs 표면의 반응성에 대한 고찰을 바탕으로 습식세정에 따른 화학반응 기구가 제시 되어졌다. HCI 및 H3PO4/DIW/HCI처리후 CI-이온의 Ga 이온과의 반응에 의한 Ga-CI결합의 형성과 As 산화물의 높은 용해도에 따른 As 산화물의 완전한 제거 및 식각전 초기(bare)GaAsvyaus에 존재하는 원소(elemental)As 상태의 식각후 잔류가 관찰되어졌다. 또 HCI, H3PO4/DIW/HCI 처리하고 DIW로 세척후 표면상태 변화를 관찰한 결과, DIW처리에 의해 elemental As 상태가 증가함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권5호
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• pp.557-564
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• 2015

기존의 초임계 이산화탄소를 이용하여 식각 및 건조하는 공정은 고압 건조기 외부에서 용매를 이용하여 웨이퍼를 식각한 후 고압 건조기로 이동시켜 초임계 이산화탄소를 이용하여 세정 및 건조 하는 2단계 공정으로 구성되어 있다. 이 공정을 이용하여 본 연구에서 실험을 수행한 결과 점착 없이 식각, 세정 및 건조가 가능함은 확인되었지만, 반복 실험 결과 재현성이 떨어지는 것을 확인하였다. 이것은 외부에서 식각한 후 건조기로 이동할 때 식각용 용매가 기화하여 구조물이 점착되는 문제가 발생하기 때문이었다. 본 연구에서는 이 문제를 개선하기 위하여 웨이퍼를 이동시키지 않고, 고압 건조기 내에서 초임계 이산화탄소를 이용하여 미세전자기계시스템 웨이퍼의 식각, 세정 및 건조공정을 연속적으로 수행하고자 하였다. 또한, 연속공정 수행 시 식각 공정에서 사용하는 이산화탄소의 상태(기체, 액체, 초임계상태)에 따른 영향을 알아보고자 하였다. 기체 이산화탄소를 이용하여 식각하는 경우(3 MPa, $25^{\circ}C$)에는 점착 없는 식각, 세정 및 건조를 할 수 있었고 반복 실험을 통하여 공정의 최적화 및 재현성을 확인하였다. 또한 기존의 2단계로 이루어진 공정에 비해 세정용 용매의 양을 절감 할 수 있었다. 액체 이산화탄소를 이용하여 식각하는 경우(3 MPa, $5^{\circ}C$) 액체 이산화탄소와 식각용 공 용매(아세톤)간의 층 분리가 일어나 완전한 식각이 이루어지지 않았다. 초임계 이산화탄소를 이용하여 식각 하는 경우(7.5 MPa, $40^{\circ}C$) 점착 없는 식각, 세정 및 건조를 할 수 있었고 기존 2단계 공정에 비해 세정용 용매의 절감 뿐 아니라 기체 이산화탄소를 이용한 연속공정에 비하여 공정시간도 단축시킬 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1998년도 제14회 학술발표회 논문개요집
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• pp.179-179
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• 1998

실리콘 집적회로 제조시 sub-micron 의 contact 형성 공정은 질연막 형성 후 이의 식각 및 세정, c contact 실리사이드, 획산방지막, 배선 금속층의 형성 과정올 거치게 된다. 본 연구팀에서는 C.F야f2 헬리 콘 플라즈마훌 이용한 고선택비 contact 산화막 식각공정시 형성된 잔류막충과 오염 손상올 관찰하고 산소 플라즈마 처리와 후속 열처리에 따른 이들의 제거 정도를 관찰하여 이에 대한 결과를 발표하였다. 본 연구메서는 식각 및 후처리에 따라 잔류하는 잔류막과 손상층이 후속 공정인 contact 실리사이드 형 섬에 미치는 영향올 관찰하였다. C C.F바f2 웰리콘 풀라즈마률 이용한 식각시 공정 변수로는 수소가스 첨가, bias voltage 와 과식각 시간 의 효과를 관찰하였으며 다른 조건은 일정하게 하였다 .. Contact 실리사이드로는 Ti, Co-싫리사이드를 선 택하였으며 Piranha cleaning, 산소 플라즈마 처리, 산소 풀라즈마+600 'C annealing으로 각각 후처리된 시 편을 후처리하지 않은 시펀돌과 함께 실리사이드 형성용‘시펀으로 이용하였다 각각 일정 조건에서 동 일 두께의 실리사이드훌 형성시킨 후 4-point probe룰 이용하여 면저황올 측정하였다 후처리하지 않은 시편의 경무 실리사이드 형성은 아주 시펀의 일부분에서만 형성되었으며 후속 세정 및 얼처리훌 황에 따라 실리사이드의 면저항은 감소하여 식각 과정을 거치지 않은 깨끗한 실리콘 웨이퍼위에 실리사이드 를 형성시킨 값(control 값)에 접근하였다. 실리사이드의 면저항값은 식각시 노훌된 실리콘 표면 위에 형 성된 손상충보다는 잔류막에 큰 영향을 받았으며 수소 가스가 첨가된 식각 가스로 식각한 시편으로 형 성한 실리사이드의 면저항값이 손상이 상대적으로 적은 것으로 관찰된 수소훌 첨가하지 않은 식각 가 스로 식각한 시펀 위에 형성된 실리사이드의 면저황에 비해 낮은 값을 나타내었다. 실리사이드의 전기적 륙성에 미치는 손상층의 영향올 좀더 면밀히 관찰하고자 bare 실리콘 wafer 에 잔류막이 거의 없이 손상층을 유발시키는 식각 조건들 (100% HBr, 100%H2, 100%Ar, Cl싸fz)에 대하여 실 리콘 식각을 수행한 후 Co-실리사이드률 형성하여 이의 면저황을 측정한 걸과 100% Ar 가스로 식각된 시편을 이용하여 형성한 실리사이드의 면저항은 control 에 기까운 면저항값올 지니고 따라서 손상층이 실리사이드 형섬메 미치는 영향은 크지 않음을 알 수 있었다. 이상의 연구 결과훌 통해 손상층이 실리사이드의 형성이나 전기적 톡섬에 미치는 영황은 잔류막층 에 의한 영향보다 적다는 것을 알 수 았으며 잔류막층의 두께보다는 성분이나 걸합상태, 특히 식각 및 후처리 후 잔류하는 탄소 싱분과 C-Si 결함에 큰 영향올 받는 것올 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.132-133
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• 2007

반도체 소자의 제조 공정 기술이 발전하고 초고집적화가 됨에 따라 소자 선폭도 급속하게 감소하였다. 이로 인하여 기존의 식각 공정에서 식각 후 남은 잔여 Photoresist residue는 소자 생산에 큰 영향이 없었으나 현재 이러한 잔여물은 초고집적 소자에 치명적인 문제를 발생시킬 수 있다. 본 실험에서는 세정액 분자에 플라즈마 충격을 가하여 세정액을 활성화함으로써 기존의 세정액과의 세정능력을 비교 분석하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.2525-2531
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• 2012

반도체에 사용되는 금속 배선으로써 Al-Cu 합금은 낮은 저항과 제조 공정의 용이성으로 인해 CMOS제조 공정에 있어 수년간 사용되어 왔다. 그러나 금속은 근본적으로 부식에 취약하기 때문에 금속 배선 제조 공정에 있어 부식은 오랜 숙제로 남아 있다. 부식은 칩의 신뢰성 문제를 유발하기 때문에 이를 제어할 보다 효과적인 방법이 요구 되고 있다. 부식을 유발하는 다양한 항목 중에 금속 배선 식각 후 PR 스트립과 후속 세정 조건은 조절 가능한 파라미터이며, 또한 부식을 방지할 수 있는 마진을 향상할 수 있는 요소이다. 본 연구는 부식을 방지하기 위해 PR 스트립 공정 조건 및 후속 세정 조건을 최적화함으로써 금속 배선 식각 후 염소 잔유물과 플라즈마 charge up을 제거해야 함을 제안 하였다.