KR100211648B1 - 반도체 웨이퍼 재생방법 - Google Patents

Abstract

초기 산화막 및 질화막 형성공정에서 발생된 불량박막을 제거하여 웨이퍼를 재생하는 반도체 웨이퍼 재생방법에 관한 것이다.

본 발명은 웨이퍼 표면 위에 박막을 형성하는 공정에서 상기 박막에 불량이 발생하면 상기 박막을 제거하는 불량막막 제거공정, 웨이퍼 표면처리공정 및 웨이퍼 표면검사공정을 순차적으로 수행하여 이루어진다.

따라서, 불량박막이 형성된 웨이퍼를 재가공하여 불량을 최소화시킴으로서 수율의 극대화를 이루고, 리젝트(Reject) 시키던 웨이퍼를 재생하여 다시 정상적으로 사용함으로서 제조원가의 절감을 가져오는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼 재생방법

제1도는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 재생방법의 실시예를 나타내는 공정도이다.

제2도(a) 내지 제2(d)도는 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 웨이퍼의 단면구조를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 12 : 산화막

14 : 질화막 16,18,20 : 파티클

본 발명은 반도체 웨이퍼(Wafer) 재생방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초기 산화막(Initial Oxide) 및 질화막(Nitride) 형성공정에서 발생된 불량박막을 제거하여 웨이퍼를 재생하는 반도체 웨이퍼 재생방법에 관한 것이다.

통상, 반도체장치는 웨이퍼 가공공정을 거쳐서 실리콘을 웨이퍼로 가공한 후 웨이퍼 표면 위에 산화막(Oxide) 및 질화막 등의 박막을 형성시키고 나서 사진식각공정(Photolithography), 금속공정 등의 여러 공정들을 순차적으로 반복하여 제조된다.

상기 반도체 제조공정에서 산화막 및 질화막과 같은 박막은 절연 및 표면보호 등의 용도로 여러번 형성되며, 그 형성방법도 다양하다.

이 중 산화막의 형성방법도 여러 가지가 있지만, 웨이퍼 표면 위에 형성되는 초기 산화막은 900 1,200의 고온을 이용하는 열산화(Thermal Oxidation)로 형성시킨다. 그리고 질산화막도 다양한 형성방법이 있으나, 웨이퍼 전면 증착(Deposition)에는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition:CVD) 중에서도 가스(Gas)반응이 약 0.110 Torr의 진공상태에서 이루어지는 저압화학기상증착(Low Pressure CVD:LPCVD)을 이용하여 형성시킨다.

상기 산화막 및 질화막과 같은 박막의 형성공정에서 주의를 기울여야 하는 것으로서는 박막의 두께, 균열, 균일도, 스텝 커버리지(Step Coverage), 핀-홀(pin Hole) 등이 있으나, 가장 중요시 되는 것은 파티클(Particle) 등에 의한 오염의 방지이다.

웨이퍼는 직경 수 마이크론((Micron) 정도 크기의 파티클에도 영향을 받을 뿐만 아니라 경미한 오염이 소자의 신뢰도를 떨어뜨리는 결정적인 역할을 하기 때문에 모든 생산 라인(Line)에 실내의 청정도를 유지하기 위하여 외부 공기를 여과시킨 후 사용하도록 공조설비가 갖추어져 있다.

이와 같이 파티클 등의 오염으로 인한 불량이 발생되지 않도록 상당한 기술과 많은 노력을 기울이고 각 공정마다 엄격한 오염검사를 실시하고 있지만, 설비이상 또는 기타 공정상의 문제점으로 인해 웨이퍼가 파티클 등에 오염되어 불량 웨이퍼가 생산될 수 있다.

그런데 종래에는 웨이퍼 표면 위에 최초의 산화막 및 질화막과 같은 박막을 형성시키는 공정에서 박막에 불량이 발생한 웨이퍼에 대해서는 재생방법이 없었다. 그래서 불량이 경미한 웨이퍼는 그대로 후속공정을 진행시켜서 후속공정에서의 불량원인을 제공하여 수율의 저하를 가져왔고 불량이 심한 웨이퍼는 리젝트(Reject) 후 테스트(Test) 웨이퍼 및 더미(Dummy)로 사용되었다.

특히 웨이퍼 표면 위에 최초의 박막을 형성시키는 공정은 웨이퍼를 25장 또는 50장을 한 묶음으로 하여 공정이 실시되기 때문에 불량발생은 대량으로 이루어진다.

따라서, 종래에는 이러한 웨이퍼의 손실 및 불량으로 제조원가의 상승 및 수율이 저하되는 문제점들이 있었다.

본 발명의 목적은, 불량 웨이퍼를 재생하여 정상적인 공정에 다시 사용할 수 있도록 하는 반도체 웨이퍼 재생방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 웨이퍼 재생방법은, 웨이퍼 표면 위에 박막을 형성하는 공정에서 상기 박막에 불량이 발생하면 상기 박막을 제거하는 불량박막 제거공정, 웨이퍼 표면처리공정 및 웨이퍼 표면검사공정을 순차적으로 수행하여서 이루어진다.

이하 본 발명이 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 EK른 실시예를 나타내는 공정도이고, 제2(a)도 내지 (d)도는 실시예의 진행에 따른 웨이퍼의 단면도이다.

초기 산화막(12) 및 질화막(14)을 형성시킨 웨이퍼는 제2(a)도와 같이 기판(10) 위에 산화막(12)이 형성되어 있고 그 위에 질화막(14)이 형성되어 있는 적층구조를 갖는다.

여기에서 산화막(12) 또는 질화막(14)에 불량이 발생될 수 있으며, 질화막(14)에 불량이 발생한 웨이퍼를 재생시키는 방법을 제1 실시예를 재생시키는 방법을 제2 실시예로 한다.

먼저, 제1 실시예로서 산화막(12) 위에 질화막(14)의 증착공정에서 파티클(16)에 의하여 제2(a)도와 같이 질화막(14)이 오염되면, H₃PO₄를 식각액으로 사용하는 습식식각방법을 선택하여 질화막 제거공정 S2가 실시된다. 여기서 습식식각을 선택한 것은 건식식각을 하면 식각에 의하여 발생되는 파티클(16)이 노출되는 산화막(12)에 많이 흡착되기 때문이며, H₃PO₄를 식각액으로 사용하는 것은 H₃PO₄이 질화막(14) 만을 식각시킬뿐 산화막(12)에는 별다른 영향을 미치지 않기 때문이다.

상기의 방법으로 질화막 제거공정 S2가 완료되면 제2(b)도와 같이 산화막(12)이 노출된다. 여기서 질화막 제거공정 S2 수행 중에 완전하게 제거되지 못한 파티클(18)이 산화막(12) 표면에 흡착될 수 있고, 파티클(18)이 흡착된 산화막(12)은 제거되어야 한다. 그러므로 NH₄F와 HF의 혼합물인 버퍼 산화 식각액(Buffer Oxide Etchant)을 이용한 습식식각방법으로 산화막(12) 제거공정 S4가 수행되어 제2(c)도와 같이 파티클(18)이 흡착된 산화막을 제거한다. 그리고 버퍼 산화막 식각액에 혼합된 HF는 산화막 식각에 직접 관여하고, NH₄F은 식각 속도조절을 위한 완충용액 역할을 한다.

상기 산화막 제거공정 S4로 제2(d)eh와 같이 기판(10)의 표면이 노출되는데 이 기판(10)의 표면에도 산화막(12)이 식각됨에 따라 발생하는 미세한 파티클(20)이 기판(10) 표면에 흡착될 수 있다. 그러므로 NH₄OH, H₂O₂및 순수(DeIonized Water)로 구성된 표면처리제를 사용하는 웨이퍼 표면처리공정 S6가 실시된다. 여기에서 표면처리제는 NH₄OH, H₂O₂및 순수가 0.51.5:1.52.5:6.57.5의 비율로 조성될 수 있으며, 본 발명의 실시예들에서는 구성비가 NH₄OH:H₂O₂:순수=1:2:7인 표면처리제를 이용하여 웨이퍼 표면처리공정 S6이 실시된다.

그리고 상기 표면처리제는 파티클(20)을 포함한 기판(10) 표면을 식각시키는 것으로 아주 미세한 두께로 식각이 이루어진다.

웨이퍼 표면처리공정 S6가 끝나면 웨이퍼 표면검사공정 S8을 실시하여 표면처리된 기판(10) 표면에 흡착되어 있는 미세한 파티클(20)이 완전히 제거되었는지를 검사하고, 파티클(20)이 완전하게 제거되었으면 다시 산화막(12)과 질화막(14) 등 초기박막을 형성시키는 정상공정 S10을 후속하여 실시하고, 파티클(20)이 완전히 제거되지 않았을시에는 다시 웨이퍼 표면처리공정 S6 및 웨이퍼 표면검사공정 S8을 반복적으로 진행하여 기판(10) 표면의 파티클(20)을 완전하게 제거한 후 제2(d)eh의 상태로 웨이퍼를 재생시켜 다시 박막을 형성하는 정상공정 S10을 진행한다.

한편, 질화막(14) 증착 전 산화막(12)에 파티클로 인한 불량이 심하게 발생되면, 제1 실시예에서 질화막 제거공정 S2이 생략된 제2 실시예가 적용될 수 있다. 즉 제1도의 공정도에서 산화막 제거공정 S4, 웨이퍼 표면처리공정 S6 및 웨이퍼 표면검사공정 S8을 제1 실시예와 같이 순차적으로 실시하여 불량 웨이퍼를 재생하여 다시 박막을 형성하는 정상공정 S10을 실시한다.

따라서 본 발명에 의하면, 불량박막이 형성된 웨이퍼를 재가공하여 불량을 최소화시킴으로서 수율의 극대화를 이루고, 리젝트 시키던 웨이퍼를 재생하여 다시 정상적으로 사용함으로서 제조원가의 절감을 가져오는 효과가 있다.

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

Claims (2)

1. 웨이퍼 표면 위에 산화막 및 질화막을 형성하는 공정에서 불량이 발생하였을 때 상기 산화막 및 질화막을 제거하여 상기 웨이퍼를 재생시키기 위한 반도체 웨이퍼 재생방법에 있어서, NH₃PO₄를 사용하여 상기 질화막을 제거시키는 단계와 상기 질화막의 제거로 노출되는 산화막은 NH₄OH와 HF를 포함하는 버퍼 산화 식각액을 사용하여 제거시키는 단계 및 상기 산화막의 제거로 노출되는 웨이퍼표면은 NH₄OH, H₂O₂및 순수(Deionized Water)를 포함한 표면처리제로 처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 표면처리제는 NH₄OH, H₂O₂및 순수가0.51.5:1.52.5:6.57.5로 혼합되어 상기 웨이퍼 표면처리에 사용되도록 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체 웨이퍼 재생방법.