Abstract
The purpose of this study was to investigate the behavior of ozone in DI water and the reaction with wafers during the semiconductor wet cleaning process. The solubility of ozone in DI water was not only dependent on the temperature but also directly proportional to the input concentration of ozone. The lower the initial ozone concentration and the temperature, the longer the half-life time of ozone. The reaction order of ozone in DI water was calculated to be around 1.5. The redox potential reached a saturation value in 5min and slightly increased as the input ozone concentrations increased. The completely hydrophilic surface was created in Imin when HF etched silicon wafer was cleaned in ozonized DI water containing higher ozone concentrations than 2ppm. Spectroscopic ellipsometry measurements showed that the chemical oxide formed by ozonized DI water was measured to be thicker than that by piranha solution. The wafers contaminated with a non-ionic surfactant were more effectively cleaned in ozonized DI water than in piranha and ozonized piranha solutions.
본 연구는 반도체 공정중 습식세정시 사용되는 초순수내에서의 오존의 거동과 오존이 주입된 초순수와 실리콘 웨이퍼와의 반응성에 대해 연구하였다. 초순수내 오존의 용해도는 주입되는 오존의 농도와 초순수의 온도가 낮을수록 증가하였고 주입되는 오존의 농도에 정비례하여 증가하였다. 초순수내 오존의 반감기는 초순수내 오존의 용해농도와 초순수의온도가 낮을수록 증가함을 나타내었고 반응차수는 약 1.5로 계산되었다. 초순수의산화환원전위(redox potential)값은 오존 주입시 5분 이내에 포화되어 일정한 값을 나타내었고 주입되는 오존의 농도가 증가함에 따라 약간 증가하였다. HF처리된 실리콘 웨이퍼는 오존이 2ppm 이상 용해된 초순수에서 세정하였을 때 1분 이내에 접촉각이 $10^{\circ}$미만의 친수성 표면을 형성하였고 piranha 세정액($H_2SO_4$과 $H_2O_2$의 혼합액)에 의해 형성된 자연산화막보다 오존이 주입된 초순수에 의해 형성된 산화막이 약간 더 두꺼움을 Spectroscopic Ellip-someter에 의해 관찰하였다. 오존의 농도가 1.5ppm에서 90초내에 계면활성제로 오염된 실리콘 웨이퍼를 piranha용액과 오존이 함유된 황산 그리고 오존이 함유된 초순수에서 세정시 오존이 함유된 초순수가 가장 탁월한 오염제거능력을 나타내었다.
