KR0176128B1 - 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분 오염물질 추출률(Extraction rate or Recovery rate)이 향상된 스캐닝용액(Scanning solution)을 사용하는 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법에 관한 것이다.

본 발명은, 반도체 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분의 오염원을 추출 및 분석하기 위하여 스캐닝(Scanning)용액으로 플루오르화수소(HF)와 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 용액을 사용함을 특징으로 한다.

따라서, 웨이퍼 상의 정확한 오염정도를 확인하여 오염측정의 신뢰성 및 웨이퍼의 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법

제1도는 본 발명의 실시예에 이용되는 스캐닝용액으로 30ppb 농도로 웨이퍼에 오염된 구리를 추출한 결과를 다른 스캐닝용액의 경우와 대비하여 나타내는 도표이다.

제2도는 본 발명의 실시예에 이용되는 스캐닝용액으로 30ppb 농도로 웨이퍼에 오염된 구리를 추출한 결과를 다른 스캐닝용액의 경우와 대비하여 나타내는 도표이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분 오염물질 추출률(Extraction rate or Recovery rate)이 향상된 스캐닝용액(Scanning solution)을 사용하는 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자로 제작되는 웨이퍼는 공정과정에 여러 가지의 산과 용매에 담겨진다. 그래서 공정에 이용되는 산과 용매는 웨이퍼 상에서 오염원으로 작용하지 않도록 여과하고 있다. 그리고 웨이퍼가 산과 용매에 반응하지 않도록 산과 용매의 화학적 순소를 높여서 사용하고 있다.

그러나 공정 후, 웨이퍼 상에서 나트륨(Na), 구리(Cu), 납(Pb) 등의 금속물질이 발견되고 있으므로 이들에 대한 분석이 이루어지고 있다.

웨이퍼 상의 금속물질 분석방법은 일반적으로 두가지 방법이 사용되고 있다.

첫번째로, VPD-AAS(Vapor Phase Decomposition-Atomic Absorption Spectroscope) 분석방법이 있다. 이는 중금속에 의해서 오염된 웨이퍼 상에 먼저 스캐닝용액(Scanning solution)를 떨어뜨린다. 화학제인 스캐닝용액은 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 중금속물질을 녹여서 추출한다. 이렇게 추출된 중금속물질을 스펙트럼 분석하는 AAS 분석방법을 통해서 확인하는 것이다.

두번째로, VPD-TRXRF(Vapor Phase Decomposition-Total Reflection X-Ray Fluorescence) 분석방법이 있다. 이는 중금속에 의해서 오염된 웨이퍼 상에 먼저 스캐닝용액을 떨어뜨린다. 이때 웨이퍼 상의 스캐닝용액은 웨이퍼 상의 중금속을 녹여 추출한다. 그래서 중금속이 포함된 스캐닝용액을 건조한 후, 이를 반사도를 분석하는 TRXRF 분석방법에 의해서 확인하는 것이다.

그런데 현재 스캐닝용액으로 1% 플루오르화수소(HF)를 사용하고 있는데 이는 웨이퍼 상의 다른 금속성분의 추출률은 높으나 구리(Cu)성분의 추출률이 떨어졌다.

따라서 종래의 플루오르화수소를 이용하여서는 웨이퍼 상에 구리성분에 대한 정확한 추출이 어려워서 추출 및 분석결과에 대한 신뢰성이 없고, 그러므로 실질적으로 웨이퍼 상에 잔존하는 구리성분이 제조공정에서 불량원으로 작용하여 웨이퍼의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 공정과정에 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분에 대한 추출 효율이 좋은 스캐닝용액을 사용하여 금속오염분석을 정확히 할 수 있는 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법은, 반도체 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분의 오염원을 추출 및 분석하기 위하여 스캐닝(Scanning)용액으로 플루오르화수소(HF)와 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 용액을 사용함을 특징으로 한다.

상기 스캐닝용액은 플루오르화수소 0.5∼1.5% 및 과산화수소 2.5∼3.5%의 비율로 이루어짐이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 이용되는 스캐닝용액으로 30ppb(parts per billion) 농도로 웨이퍼에 오염된 구리를 추출한 결과를 다른 스캐닝용액의 경우와 대비하여 나타내는 도표이고, 제2도는 300ppb 농도로 웨이퍼에 오염된 구리를 추출한 결과를 다른 스캐닝용액의 경우와 대비하여 나타내는 도표이다.

먼저 웨이퍼 상에 표준화학물질(Standard chemical) 즉 SC-1(NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:4:20)을 떨어뜨려 친수성을 가지도록 전처리한다.

이어서 표준용액을 희석제로 사용하여 30ppb와 300ppb 농도의 구리(Cu)용액을 만들고, 이를 스핀방식으로 웨이퍼 상에 10¹⁰, 10¹¹atom/cm²정도로 강제 오염시킨다.

이를 위해서는 먼저 스핀 코터 플레이트(Spin coater plate) 상에 웨이퍼를 위치시킨 후, 30ppb 또는 300ppb 농도의 구리용액을 웨이퍼 상에 떨어뜨린다. 그리고 5분 동안의 시간지연을 가진 후, 웨이퍼를 2000rpm(Revolution per minute)의 속도로 20초간 회전하는 스핀 드라이 타임(Spin dry time)을 가진다.

상기와 같은 공정을 반복 수행하여 30ppb 또는 300ppb 농도의 구리용액에 강제오염된 웨이퍼를 제작한다.

그리고 상술한 바와 같이 웨이퍼를 강제오염시킨 구리의 추출을 위한 본 발명의 실시예에는 스캐닝용액이 1% 플루오르화수소(HF)와 3%의 과산화수소(H₂O₂)의 혼합용액이 사용되고, 스캐닝용액의 비교예로서 1% 플루오르화수소(HF), 8% 질산(HNO₃)과 0.5%의 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액, 2%의 질산(HNO₃)과 0.54% 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액이 사용된다.

먼저, 30ppb 농도의 구리용액에 오염된 웨이퍼 상에 비교예와 실시예로 사용된 스캐닝용액을 사용하여 TRXRF 및 AAS 분석방법을 실시한다. AAS 분석은 각 스캐닝용액당 2장의 웨이퍼에 대해서 실시한다.

제1도를 참조하면, 비교예로서 사용된 1% 플루오르화수소(HF)를 스캐닝용액로 사용한 경우에는 구리성분의 추출률이 71.64% 그리고 64.58%로 나타났다.

그리고 다른 비교예로서 사용된 2%의 질산(HNO₃)과 0.54% 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액의 경우는 추출률이 67.59% 그리고 75.91%로 나타났다.

그리고 또다른 비교예로서 사용된 8% 질산(HNO₃)과 0.5%의 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액의 경우에는 구리성분의 추출률이 77.34% 그리고 78.49%가 나타났다.

그런데, 실시예로서 사용된 1% 플루오르화수소(HF)와 3%의 과산화수소(H₂O₂)의 경우에는 89.96%와 90.25%가 나타나서 가장 높은 추출률을 나타냈다.

제2도를 참조하면, 300ppb 농도로 웨이퍼 상의 구리성분의 물질이 증가되어 오염된 웨이퍼 상에 비교예와 실시예로 사용된 스캐닝용액을 사용하여 TRXRF 및 AAS 분석방법을 실시한다. AAS 분석은 각 스캐닝용액당 2장의 웨이퍼에 대해서 실시한다.

비교예로서 사용된 1% 플루오르화수소(HF)를 스캐닝용액으로 사용한 경우에는 구리성분의 추출률이 -3.365 그리고 15.55%로 나타났다.

그리고 다른 비교예로서 사용된 2%의 질산(HNO₃)과 0.54% 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액의 경우는 추출률이 7.38% 그리고 42.8%로 나타났다.

그리고 또다른 비교예로서 사용된 8% 질산(HNO₃)과 0.5%의 플루오르화수소(HF)가 혼합된 용액의 경우에는 구리성분의 추출률이 45.69% 그리고 60.22%가 나타났다.

그런데, 실시예로서 사용된 1% 플루오르화수소(HF)와 3%의 과산화수소(H₂O2)의 경우에는 89.04%와 92.08%가 나타나서 가장 높은 추출률을 나타냈다.

따라서 현재 스캐닝용액으로 사용중인 1% 플루오르화수소는 추출률이 70% 이하이나 본 발명에 따른 실시예에 의하여 1% 플루오르화수소(HF)와 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 용액을 스캐닝용액으로 사용할 경우 추출률이 90% 정도로 나타났다.

그러므로 AAS 분석 및 TRXRF 분석시 사용되는 스캐닝용액으로 1% 플루오르화수소(HF)와 3%의 과산화수소(H₂O₂)를 혼합하여 사용하여 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분물질 추출률을 향상시킬 수 있어서 웨이퍼 상의 정확한 오염정도를 확인하여 오염측정의 신뢰성 및 웨이퍼의 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연하다.

Claims (2)

1. 반도체 웨이퍼 상에 흡착되어 있는 구리성분의 오염원을 추출 및 분석하기 위하여 스캐닝(Scanning)용액으로 플루오르화수소(HF)와 과산화수소(H₂O₂)가 혼합된 용액을 사용함을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스캐닝용액은 플루오르화수소 0.5∼1.5% 및 과산화수소 2.5∼3.5%의 비율로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 오염물질 분석방법.