This study shows the effects of deionized (DI) rinse and oxide HF wet etch processes on silicon substrate during a photolithography process. We found a fail at the wafer center after DI rinse step, called Si pits, during the fabrication of a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) device. We tried to find out the mechanism of the Si pits by using the silicon wafer on CMOS fabrication and analyzing the effects of the friction charge induced by the DI rinsing. The key parameters of this experiment were revolution per minute (rpm) and time. An incubation time of above 10 sec was observed for the formation of Si pits and the rinsing time was more effective than rpm on the formation of the Si pits. The formation mechanism of the Si pits and optimized rinsing process parameters were investigated by measuring the charging level using a plasma density monitor. The DI rinse could affect the oxide substrate by a friction charging phenomenon on the photolithography process. Si pits were found to be formed on the micro structural defective site on the Si substrate under acceleration by developed and accumulated charges during DI rinsing. The optimum process conditions of DI rinse time and rpm could be established through a systematic study of various rinsing conditions.

HF 세정후 자연 산화막의 존재가 급속 열처리 장비를 이용, 아르곤 분위기에서 열처리할 때 티타늄 실리사이드 형성을 관찰하였다. 고분해능 단면 투과 전자 현미경 관찰 결과 기판 온도가 상온일 때 자연산화막(native oxide)이 존재함을 확인하였으며 기판 온도가 400˚C일 때는 실리콘 기판과 티타늄 박막의 계면 부위에서 자연산화막, 티타늄 및 실리콘이 혼합된 비정질층이 존재함을 확인하였다. 티타늄을 증착하는 동안 기판 온도를 400˚C로 유지했을 때는 C54~TiSi2상이 형성되는데 요구되는 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing : RTA)온도가 기판 온도를 상오느로 유지 했을 때보다 100˚C정도 감소함을 확인하였다. 이 같은 결과는 산소불순물을 함유한 비정질 층이 핵생성 자리를 제공하여 이 상의 형성이 촉진된다는 사실을 말한다. 기판온도 400˚C에서 형성된 티타늄 실리사이드막의 경우 비저항 μΩcm임을 확인하였다.

반도체 소자가 점점 고집적회되고 고성능화되면서 Si 기판 세정 방법은 그 중요성이 더욱 더 커지고 있다. 특히 ULSI급 소자에서는 세정 방법이 소자 생산수율 및 신뢰성에 큰 영향을 끼치고 있다. 본 연구에서는 HF-last 세정에 UV/O3과 SC-1 세정을 삽입하여 그 영향을 관찰하였다. 세정 방법은 HF-last 세정을 기본으로 split 1(piranha+HF), split 2(piranha+UV/O3+HF), split 3(piraha+SC-1+HF), split 4(piranha+(UV/O3+HF) x3회 반복)의 4가지 세정 방법으로 나누어 실험하였다. 세정을 마친 Si 기판은 Total X-Ray Fluorescence Spectroscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정류량을 측정하고, Atomic Force Microscopy(AFM)을 사용하여 표면거칠기를 측정하였다. 또한 세정후 250Å의 gate 산화막을 성장시켜 전기적 특성을 측정하였다. UV/O3을 삽입한 split 2와 split 4세정방법이 물리적, 전기적 특성에서 우수한 특성을 나타냈고, SC-1을 삽입한 split 3세정 방법이 표준세정인 split 1세정 방법보다 우수하지 못한 결과를 나타냈다.