KR100224498B1 - 실리콘 웨이퍼 세정 방법 - Google Patents

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Abstract

폴리싱 마운트에 고정하여 앵글 폴리싱한 실리콘 웨이퍼를 75 내지 100℃의 초순수를 분사하여 디마운트하는 공정과 상기 디마운트한 실리콘 웨이퍼를 초순수 및/또는 알코올로 세정하는 공정을 포함하는 실리콘 웨이퍼 세정 방법을 제공하여 반도체 산업에서 앵글 폴리싱 및 기타 가공시 사용하는 미세한 크기의 슬러리 입자 또는 화학 용액의 잔류물들을 효과적으로 제거하여 실리콘 웨이퍼의 결함 분석 및 전기적 특성 분석을 용이하게 한다.

Description

실리콘 웨이퍼 세정방법
[산업상 이용분야]
본 발명은 실리콘 웨이퍼(wafer) 세정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정 중 실리콘 웨이퍼의 내부 결함 및 전기적인 특성 등의 관찰 및 분석을 위해서 앵글 폴리싱(angle polishing)을 행한 후 에칭(etching) 공정의 전단계로서 실시하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 관한 것이다.
[종래 기술]
반도체 산업은 규소로부터 고순도의 다결정 실리콘을 추출하는 것으로부터 시작되며 다결정 실리콘으로부터 단결정 실리콘을 성장시켜서 절단한 것을 실리콘 웨이퍼라고 한다. 이 실리콘 웨이퍼의 내부 결함과 전기적인 특성은 반도체 소자 제조에서 공정 및 디자인에 매우 큰 영향을 주며 제조된 소자 웨이퍼의 특성을 좌우한다. 그러므로 웨이퍼의 내부 결함 및 전기적인 특성을 검사하여 반도체 소자 제조에 적당한 웨이퍼를 선별해야 하며, 또한 반도체 소자 제조의 각 공정 중에 발생하는 불량 웨이퍼를 선별하기 위하여 내부 결함 및 전기적인 특성을 검사해야 한다.
따라서 웨이퍼를 임의의 각도로 폴리싱하는 앵글 폴리싱을 행하여 검사를 용이하도록 하는 면을 만든 후 세정하고 선택적인 에칭으로 결함을 노출시키는 에칭 공정을 실시하여 현미경으로 결함을 관찰하거나 탐침(probe) 접촉을 사용하여 전기적인 특성을 관찰한다. 이 공정을 자세히 살펴보면 우선 앵글 폴리싱후 송진(electron wax)을 이용하여 폴리싱 마운트(polishing mount)에 고정시켰던 웨이퍼를 디마운트(demount)하기 위해 마운트를 핫 플레이트(hot plate)에 올려놓고 약 200℃ 정도로 가열하여 송진을 녹임으로서 디마운트한다. 이 경우 웨이퍼 표면의 송진이 완전히 제거되지 않으며 단순히 디마운트만 하는 것이다. 그 다음 디마운트된 웨이퍼를 초순수(deionized water)로 및 공업용 알코올로서 세척한다. 그러나 단순히 초순수 및 알코올로서만 세정하는 상기 방법을 이용할 경우 앵글 폴리싱 및 기타 가공시 사용하는 미세한 크기의 슬러리 입자 또는 화학 용액의 잔류물들이 대부분 웨이퍼에 그대로 고착되거나 제거되지 않으므로 다음과 같은 문제점들이 관찰된다.
첫째, 앵글 폴리싱후 결함 검사를 위해서는 필연적으로 라이트 에칭제(wright etchant) 또는 세코 에칭제(secco etchant)등과 같은 화학 용액으로 에칭을 실시하여야만 하는데 웨이퍼에 남아 있는 미세한 잔류물들이 에칭시 원치 않는 새로운 결함을 발생시키거나 고착함으로써 현미경으로 결함 관찰시 원래 관찰하고자 하는 결함 분석이 용이하지 않다.
둘째, 반도체 소자 또는 실리콘 웨이퍼의 전기적 비저항 측정을 위해 실리콘 웨이퍼에 탐침을 접촉시켜 측정하는 경우 웨이퍼의 표면에 이물질이 많이 잔류하게 되면 전류의 흐름을 방해하고 비정상적인 전압 특성을 나타내는 경우가 빈번히 발생한다. 이러한 경우 반도체 소자 및 실리콘 웨이퍼가 갖고 있는 원래의 비저항 특성 분석이 불가능하여 각종 특성 분석 및 연구에 많은 지장을 초래하게 된다.
상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 앵글 폴리싱후 에칭 공정전에 행하는 세정으로서 미세한 크기의 슬러리 입자 및 화학 용액의 잔류물들을 효과적으로 제거하여 반도체 소자 및 실리콘 웨이퍼의 결함 검사 및 비저항 측정을 포함한 각종 특성 분석 및 연구를 용이하게 하는 실리콘 웨이퍼 세정 방법을 제공하기 위함이다.
제1도는 종래의 세정 방법을 실시한 후 에칭한 실리콘 웨이퍼의 현미경 사진.
제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 방법을 실시한 후 에칭한 실리콘 웨이퍼의 현미경 사진.
제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 방법을 실시한 후 에칭한 실리콘 웨이퍼의 현미경 사진.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리싱 마운트에 고정하여 앵글 폴리싱한 실리콘 웨이퍼를 80 내지 100℃의 초순수를 분사하여 디마운트하는 공정과 상기 디마운트한 실리콘 웨이퍼를 초순수 및/또는 알코올로 세정하는 공정을 포함하는 실리콘 웨이퍼 세정 방법을 제공한다.
상기 디마운트하는 공정과 상기 초순수 및/또는 알코올로 세정하는 공정 사이에 상기 실리콘 웨이퍼를 암모니아 : 과산화수소 : 초순수의 중량비가 1 : 1 : 4 내지 1 : 1 : 5인 용액에 침지하는 공정을 더욱 포함하는 것이 바람직하다. 상기 암모니아 : 과산화수소 : 초순수의 중량비가 1 : 1 : 4 내지 1 : 1 : 5인 용액의 온도는 75 내지 85℃인 것이 바람직하다.
상기 디마운트하는 공정에서 80 내지 100℃로 가열한 초순수를 분사함으로써 송진을 반도체 재료로부터 완전히 제거시킬 수 있으며, 상기 암모니아, 과산화수소, 초순수의 혼합 용액 중에서 침지하는 공정은 3 내지 7분간 실시하는 것이 바람직하다.
[실시예]
다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 비람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
시료로서 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 송진을 사용하여 실리콘 웨이퍼를 폴리싱 마운트에 고정한 후 앵글 폴리싱을 행하였다. 실리콘 웨이퍼를 디마운트하기 위해 80℃로 가열된 초순수를 실리콘 웨이퍼가 부착된 마운트 위에 분사하였다. 실리콘 웨이퍼를 준비된 초순수 배스(bath)에 담그어 잔류 이물질을 세정하였다. 암모니아 : 과산화수소 : 초순수를 1 : 1 : 5의 중량비로 혼합한 용액을 수정 배스(quartz bath)에 적정량 채운 다음 수정 히터(quartz heater)를 이용하여 80℃로 가열하였다. 상기 가열한 용액에 실리콘 웨이퍼를 5분간 침지한 후 초순수로 세정하였다. 라이트 에칭제에 실리콘 웨이퍼를 담그어 에칭을 실시하였다. 에칭 후 다시 초순수에 담그어 실리콘 웨이퍼에 잔류하는 에칭제 용액을 세척하였다. 질소 분무기(N2Gun)로 실리콘 웨이퍼를 건조시킨후 현미경으로 관찰한 것을 제2도에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서 현미경으로 관찰하는 대신 탐침 접촉 측정 장비를 사용하여 비저항을 측정하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
[실시예 3]
시료로서 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 송진을 사용하여 실리콘 웨이퍼를 폴리싱 마운트에 고정한 후 앵글 폴리싱을 행하였다. 실리콘 웨이퍼를 디마운트하기 위해 80℃로 가열된 초순수를 실리콘 웨이퍼가 부착된 마운트 위에 분사하였다. 실리콘 웨이퍼를 준비된 초순수 배스(bath)에 담그어 잔류 이물질을 세정한 후 알코올로 세정하였다. 이어서 라이트 에칭제에 실리콘 웨이퍼를 담그어 에칭을 실시하였다. 에칭 후 다시 초순수에 담그어 실리콘 웨이퍼에 잔류하는 에칭제 용액을 세척하였다. 질소 분무기(N2Gun)로 실리콘 웨이퍼를 건조시킨후 현미경으로 관찰한 것을 제3도에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 3에서 현미경으로 관찰하는 대신 탐침 접촉 측정 장비를 사용하여 비저항을 측정하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하였다.
[비교예 1]
시료로서 실리콘 웨이퍼를 준비하였다. 송진을 사용하여 실리콘 웨이퍼를 폴리싱 마운트에 고정한 후 앵글 폴리싱을 행하였다. 실리콘 웨이퍼를 디마운트하기 위해 마운트를 핫 플레이트에 올려놓고 200℃에서 가열하여 송진을 녹였다. 실리콘 웨이퍼를 준비된 초순수 배스(bath)에 담그어 잔류 이물질을 세정한 후 알코올로 세정하였다. 이어서 라이트 에칭제에 실리콘 웨이퍼를 담그어 에칭을 실시하였다. 에칭 후 다시 초순수에 담그어 실리콘 웨이퍼에 잔류하는 에칭제 용액을 세척하였다. 질소 분무기로 실리콘 웨이퍼를 건조시킨후 현미경으로 관찰한 것을 제1도에 나태내었다.
[비교예 2]
상기 비교예 1에서 현미경으로 관찰하는 대신 탐침 접촉 측정 장비를 사용하여 비저항을 측정하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.
상기한 실시예 1과 비교예 1의 현미경 관찰 사진을 제1도와 제2도에 나타내었다. 제1도는 비교예 1의 실시 결과로서 사진에 보이는 바와 같이 시료 표면에 존재하는 이물질이 완전히 제거되지 않아 시료 내부의 결함 검사가 용이하지 않음을 알 수 있다. 반면에 제2도는 실시예 1의 결과로서 비교예에 비해 매우 깨끗하고 완전하게 이물질을 제거시켜서 시료 내부의 결함을 정확히 구분할 수 있음을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 반도체 산업에서 앵글 폴리싱 및 기타 가공시 사용하는 미세한 크기의 슬러리 입자 또는 화학 용액의 잔류물들을 효과적으로 제거하여 실리콘 웨이퍼의 결함 분석 및 전기적 특성 분석을 더욱 용이하게 하는 실리콘 웨이퍼 세정 방법을 제공함으로써 반도체 재료의 정확한 품질 분석 및 평가를 가능하게 하고 한층 향상된 반도체 소재 개발 및 연구를 수행할 수 있다.

Claims (3)

  1. 폴리싱 마운트에 고정하여 앵글 폴리싱한 실리콘 웨이퍼를 80 내지 100℃의 초순수를 분사하여 디마운트하는 공정과, 상기 디마운트한 실리콘 웨이퍼를 초순수 및/또는 알코올로 세정하는 공정을 포함하는 실리콘 웨이퍼 세정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디마운트하는 공정과 상기 초순수 및/또는 알코올로 세정하는 공정 사이에 상기 실리콘 웨이퍼를 암모니아 : 과산화수소 : 초순수의 중량비가 1 : 1 : 4 내지 1 : 1 : 5인 용액에 침지하는 공정을 더욱 포함하는 실리콘 웨이퍼 세정방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 암모니아 : 과산화수소 : 초순수의 중량비가 1 : 1 : 4 내지 1 : 1 : 5인 용액의 온도는 75 내지 85℃인 실리콘 웨이퍼 세정 방법.
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