단일습식 세정공정에 의한 웨이퍼 패턴의 표면정전기 손상방지에 관한 연구

Abstract

반도체 소자의 패턴 Critical Dimension(CD)가 마이크로(㎛)에서 나노(㎚) 단위로 기술 전환이 이루어지면서 이전에는 없었던 많은 문제에 봉착하고 있다. 그 문제들 중에서 Electrostatic Discharge(ESD)도 포함되어 있으며, 웨이퍼 패턴상에서 생성되는 정전기 방전현상은 여러모로 반도체 제조공정에 나쁜 영향을 미치고 방전현상이 웨이퍼 패턴에서 발생하면 소자를 파괴하는데 충분할 만큼의 에너지를 지니고 있기 때문에 반도체의 제조 수율까지 떨어트리기도 한다. 그래서 이 논문에서는 많은 ESD 현상 중에서, 특히 웨이퍼 패턴에서 발생되는 Charge Device Model(CDM)에 의한 ESD현상의 원인을 연구했다. 반도체제조 Clean process에서 사용되는 Spin chuck의 고속회전에(0 ~ 1600 rpm) 따라 웨이퍼 주변의 입자분포도와 입자속도가 어떻게 변화하는지를 유체 시뮬레이션을 통해서 확인하였다. 또한,Chuck rpm(revolution per minute)과 프로세스 시간에 따라 변동하는 정전기량을 실험했고, 물질의 저항특성에 따른 방전시간의 변화를 다른 논문을 참고하여 실험에 적용하였다. 그리하여 웨이퍼의 회전속도 변화에 따라 패턴에 생성되는 정전기량이 300 mm 웨이퍼의 범위마다 다르게 나타나는 것을 알 수 있었고, 정전기량과 ESD 방전시간 특성을 이용해 웨이퍼 패턴에서 CDM에 의한 ESD가 발생되지 않는 방법을 찾아내었다. 이 실험결과를 바탕으로, 실제 웨이퍼 제조생산 Clean Process에 적용하여 실험하였으며 Clean process에서 패턴에 발생되는 ESD 현상에 의해 웨이퍼 소자가 손상을 입거나 파괴되어 제조 수율이 저하되는 문제를 방지할 좋은 결과를 얻을 수 있었다.; As the pattern Critical Dimension(CD) of a semiconductor device is changed from a micrometer(㎛) to a nanometer(㎚)unit, many problems have been encountered. Among these problems, electrostatic discharge (ESD) is also included. Unwanted electrostatic discharge phenomenon on the wafer pattern has a bad effect on the semiconductor manufacturing process in many ways. If discharge phenomenon occurs on the wafer pattern, energy sufficient to destroy the device . In addition, the semiconductor manufacturing yield may be reduced due to this. Therefore, in this paper, we investigated the cause of ESD phenomenon caused by charge device model Charge Device Model(CDM) in various ESD phenomena, especially in wafer pattern. Fluid simulation verified how the particle distribution around the wafer and the particle velocity change according to the spin speed (0 ~ 1500rpm) of spin chuck used in semiconductor manufacturing clean process. In addition, electrostatic discharge was measured experimentally according to chuck rpm (revolution per minute) and process time, and the discharge time according to the resistance characteristic of the material was applied with reference to other articles. Thus it was found that in accordance with the rotational speed change of Wafer amount of static electricity generated on Pattern appear differently depending on the 300mm Wafer position, with the discharge time characteristic according to the resistance and found a method that is not the ESD occurs in the Wafer Pattern. Based on these experimental results, we have applied it to the actual wafer manufacturing production clean process, and we have obtained good results on the problem that the wafer yield is lowered due to the wafer element being destroyed by the ESD phenomenon generated in the pattern during the clean process.