환경부하 절감의 실리콘웨이퍼 전해수 세척

해외과학 기술 동향

2004-09-03

신슈(信州)대학 교육학부의 사토(佐藤) 조교수의 연구그룹은 신코우(新光)전기공업 등과 공동으로, 환경부하가 적은 세척법으로서 전해수(電解水)를 이용한 실리콘웨이퍼의 초정밀 세척법을 제안했다.

전기전도성을 부여하기 때문에 소량으로 첨가한 염화나트륨의 희박용약을 전기분해하여 만든 전해수 안에서 H+(수소의 양이온)가 많은 산성의 전해산화수(電解酸化水)는 금속이온의 찌꺼기를 제거하는 데 적합하고, 한편 OH-(수산화 이온)가 많은 알카리성 전해환원수(電解還元水)는 미립자 등의 불순물을 제거하는 작용을 하기 때문에, 연마 후의 세척공정에 적합하다.

현재, 반도체용으로 사용되고 있는 실리콘웨이퍼는 다양한 화학약제를 대량으로 사용하여, 표면을 정밀 세척하기 때문에, 사용하는 약제에 의한 환경부하가 상당히 크다. 이에 비해, 염화나트륨의 희박용액을 전기분해하여 만든 전해수는, 만들어진 전해산화수와 전해환원수를 섞으면 원래의 염화나트륨인 희박용액으로 되돌아가기 때문에, 환경에 대한 부하가 상당히 적다.

격막(隔膜)을 2장 사용하는 3조(槽)식 전해수 제작장치의 양극 측에 생기는 전해산화수는, pH가 2.06으로 염화물 이온 농도가 367ppm, 나트륨 이온 농도가 12ppm이었다. 음극 측에서 생기는 전해환원수는 pH가 12.60으로, 염화물 이온 농도가 12ppm, 나트륨 이온 농가도가 356ppm이었다. 전해산화수는 웨이퍼 표면을 에칭하지 않는 것에 대해, 전해환원수는 에칭하여, 미립자 등을 제거한다는 사실이 밝혀졌다. 전해환원수는 실리콘웨이퍼 표면의 미립자 등을 마이너스로 대전시킨다. 전하가 마이너스로 되어 있는 웨이퍼 표면상에서 서로 전기적인 반발력이 생긴 결과, 실리콘웨이퍼 표면에서 미립자 등과 같은 불순물이 제거되는 것으로 추정된다.

전해환원수에 의한 세척에 의해 실리콘웨이퍼 표면의 미립자를 제거한 경우에, 60초 이내에 세척을 마치지 않으면 한번 격리된 미립자가 다시 부착한다는 사실도 밝혀졌다. 한번 제거되어 용액 중에서 떠다니고 있는 미립자는 활성수소에 의해 다시 부착하지 않도록 하는 메커니즘이 작용하고 있다. 그러나 세척시간이 길어지면 용존 수소 농도가 낮아져, 미립자가 다시 부착된다고 추정되고 있다. 사토(佐藤) 조교수에 따르면, 전해환원수가 의한 실리콘웨이퍼 표면의 미립자 제거능력은 종래의 약제보다 성능이 좋다. 이 때문에 전해환원수는 실리콘웨이퍼의 연마공정 후의 세척에 적합하다.

전해산화수와 전해환원수도 종래의 약품에 비해 이온 찌꺼기를 제거하는 능력이 우수하다. 

이온 제거성능은 종래의 약품에 비해 마이너스의 염소이온이 5배, 플러스의 토리움이온이 30배, 플러스의 칼슘이온이 5배, 마이너스의 NO3-이온이 2배, 플러스의 NH4+가 1.5배 뛰어나다. 전해산화수는 실리콘웨이퍼 표면을 에칭하지 않기 때문에, 웨이퍼의 이온 찌꺼기를 제거하는 최종 세척공정에 적합하며, 또한 전(前) 공정 후나 후(後)공정 후의 이온 찌꺼기 제거공정에도 적합하다.

키워드 : 실리콘웨이퍼

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://nikkeibp.jp/wcs/leaf/CID/onair/biztech/eco/329181