반도체 8대 기술 - CLEAN 공정 SPM, DHF, BOE

1-3.Piranha (SPM)

   반도체 공정에서 유기 오염물 및 감광제 잔유물(PR Residue)를 제거하기 위해 사용되는 데 포토레지스트와 같은 Heavy 유기 오염물을 효과적으로 제거할 수 있어 다른 세정을 진행하기 전에 가장 먼저 진행 합니다.  SPM이란 Sulfuric acid hydrogen Peroxide Mixture solution의 약자입니다. 이를 피라냐(Piranha) 라고 부르기도 합니다. H2SO4, H2O2 수용액의 혼합물과 유기물과의 탈수소 반응 및 산화 반응에 의해 세정되고 100~130℃ 정도의 고온에서 처리 됩니다.

SPM의 장점으로는 큰 Particle을 제거할 수 있고 세정 후에 Wafer 표면에 산화막을 형성하여 친수성기를 유지함으로써    Particle들이 재부착하기 어려운 상태를 만드는 것입니다. 반면 SO4 Residue 및 Metalic Contamination을 일으킬 수 있는 단점도 있습니다. 

1-4.Dilute HF(HF ,DHF)

   DHF 세정은 가장 마지막 단계에서 진행하는 CLEAN 공정으로 여러 세정 공정 중에서 생성된 CHEMICAL OXIDE나  OXIDE내에 포함된 Metalic 오염물들을 효과적으로 제거할 수 있습니다. DI water에 HF 수용액을 희석해서 대략 50:1에서 200:1 과 같이 조절해서 사용할 수 있는데 Oxide film, Metalic impurity를 제거할 수 있습니다. 자연산화막 제거를 할 수 있어 Gate Oxidation과 같은 Oxidation step에서 사용합니다.

 

  세정 후 H-termanation으로 표면 재산화에 안정적입니다. 또한 산화막내 금속 미립자를 제거할 수 있습니다. 반면에 세정 후에 웨이퍼 표면이 소수성(H+)으로 바뀌므로 Particle 제거에 어려울 수 있고, HF는 BOE보다 Etch Rate가 균일하지 않고 pr의 lifting을 발생 시킬 수 있습니다. 마지막으로 Cu, Au 같은 noble metal 제거가 어렵습니다. 이 부분은 과산화 수소를 첨가해 주어야 합니다.

 

1-5.BOE (Buffered Oxide Etchant)

   유전체 박막 식각용으로 사용되며 높은 친수성과 Low Selectivity로 인해 주로 Contact Cleaning에 사용 됩니다. 또한 Oxide film, polymer제거에 사용됩니다. 장점으로는 surfactant로 인해 친수성을 띄고 particle 발생을 어제합니다. 그리고 BOE는 NH4F의 Buffer 작용에 의하 HF보다 Etch rate이 더 균일한 장점이 있습니다.

 

 HF용액에 일정 비율로 NH4F를 혼합시켜 사용하는 세정액입니다. NH4+가 있어서 파티클 제거에도 도움이 되고 불산에 비해 식각율도 높습니다. 

출처 : STUDYING-ZEI.TISTORY