KR100620811B1 - 비저항 측정을 위한 실리콘 웨이퍼 표면 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 비저항을 측정하기 위해서 계면 활성제를 사용하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 웨이퍼 표면 처리 비용을 감소시키는데 있다. 이러한 목적을 위해서 본 발명은 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 있어서, (A) 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계; (B) 실리콘 웨이퍼의 표면에 계면활성제를 공급하는 제 1차 공급 단계; (C) 실리콘 웨이퍼와 계면활성제가 반응하는 제 1차 표면 반응 단계; (D) 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 1차 건조 단계; 및 (E) 실리콘 웨이퍼 표면에 잔존하는 계면활성제를 제거하는 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공한다.
표면 처리, 비저항, 계면활성제, 실리콘 웨이퍼, 세정, 포토플로 200
Description
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실리콘 웨이퍼의 비저항을 측정하기 위해서 계면 활성제를 사용하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 관한 것이다.
수은 탐침(Mercury Probe)을 이용하여 정전용량-전압 특성을 측정하여 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)의 비저항을 측정하기 위해서는 수은과 실리콘 웨이퍼 표면이 접촉하여야 한다. 이를 위한 종래의 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법을 살펴 보면 다음과 같다. 아래에서 수용액을 만들기 위한 물(H2O)은 초순수(Deionized Water)를 사용한다.
먼저, 실리콘 웨이퍼를 불산 수용액(HF-H2O)에 10초 동안 담근 후 꺼낸다. 실리콘 웨이퍼 표면의 불산 수용액을 제거하기 위해서 2분간 초순수로 세척하고 나서, 70~90℃의 과산화수소수(H2O2-H2O)에 10분 동안 담근다. 웨이퍼를 꺼내서 다시 초순수로 2분간 세척하고, 질소 분위기 하에서 건조시킨다.
또 다른 방법으로는, 수산화 암모늄과 과산화수소 혼합 수용액(NH4OH-H2O2-H2O)을 사용하는 방법이 있다. 자세히 설명하면 다음과 같다. 웨이퍼를 10초 동안 불산 수용액에 담근 후, 2분 동안 초순수로 세척한다. 웨이퍼를 다시 60℃의 수산화 암모늄과 과산화수소 혼합 수용액에 10분간 담가서 처리한 후, 2분 동안 초순수로 세척하고 질소 분위기에서 건조시킨다.
그런데, 이와 같은 종래 방법을 사용하는 경우에는 두 가지 이상의 화학 약품이 사용되고, 초순수 사용량, 소비 전력, 처리 시간 등이 과다하게 되어 웨이퍼 표면 처리 비용이 많은 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 표면 처리 비용을 감소시키는데 있다.
이러한 목적을 위해서 본 발명은 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 있어서, (A) 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계; (B) 실리콘 웨이퍼의 표면에 계면활성제를 공급하는 제 1차 공급 단계; (C) 실리콘 웨이퍼와 계면활성제가 반응하는 제 1차 표면 반응 단계; (D) 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 1차 건조 단계; 및 (E) 실리콘 웨이퍼 표면에 잔존하는 계면활성제를 제거하는 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에서는 실리콘 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼 기판 위에 에피 택셜층을 형성한 엔형 실리콘 에피 웨이퍼(N-Type Silicon Epi Wafer)의 표면 처리를 위해서 계면활성제, 예를 들면 코닥사(KODAK社)의 상품인 포토플로 200(PHOTO-FLO 200)을 사용한다. 포토플로 200의 성분은 60~70%의 물(H2O), 25~30%의 프로필렌 글리코올(Propylene Glycol), 5~10%의 파라-터셔리-옥틸페녹시 폴리에톡시에틸 알코올(p-tert-octylphenoxy polyethoxyethyl alcohol)이다.
포토플로 200 희석액, 예를 들어 초순수와 포토플로 200을 1000:1로 혼합한 희석액을 실리콘 웨이퍼 표면에 공급한다. 실리콘 웨이퍼를 포토플로 200 희석액이 담긴 욕조에 집어 넣거나, 회전 장치에서 실리콘 웨이퍼를 회전시키면서 포토플로 200 희석액을 분사하는 방법을 사용한다. 회전 장치에서 실리콘 웨이퍼에 포토플로 200 희석액을 도포하는 경우에는 250rpm의 회전 속도에서 1.5초 동안 포토플로 200 희석액을 분사한다.
약 5초 동안 포토플로 200과 실리콘 웨이퍼 표면이 반응하도록 한 후에 실리콘 웨이퍼를 건조시킨다. 질소 가스를 불어서 건조시키거나, 질소 분위기 하에서 회전 건조(Spin Dry) 방법을 사용한다. 회전 건조 방법을 사용하는 경우에는 4000rpm의 회전 속도에서 5초 동안 건조시킨다.
이와 같이, 포토플로 200 희석액을 사용하여 실리콘 웨이퍼에 대해 제 1차 표면 처리를 한 후의 측정값과 종래의 표면 처리 방법에 의한 측정값을 비교하면 다음과 같다.
| 표면 처리 방법 | 비저항(Ω·㎝) | 위상차(°) |
| 종래 방법 | 4.6 | 90.0 |
| 제 1차 표면 처리 | 3.7 | 78.8 |
동일한 비저항을 갖는 두 개의 실리콘 웨이퍼에 대해서 하나는 종래 방법에 의해서, 다른 하나는 포토플로 200 희석액을 사용하여 표면 처리를 하여 비저항 및 위상차를 측정한 결과 위의 표 1과 같은 측정값이 나왔다. 위상차는 교류 회로에서 전류와 전압 사이의 위상각(Phase Angle)의 차이로서, 정전용량-전압 특성에 의한 비저항 측정 장비인 수은 탐침 장비에서는 90° 또는 0°가 이상적인 값이다. 위상차는 측정 결과에 대한 간접적인 신뢰성 평가 방법으로 활용되며, 85°이상인 경우에는 측정값을 신뢰할 수 있다.
제 1차 표면 처리를 한 실리콘 웨이퍼는 공정 조건에 따라 신뢰할만한 측정값을 얻을 수 없게 될 수 있으므로, 실리콘 웨이퍼를 건조시킨 후에 포토플로 200을 이용한 두 번째 표면 처리를 실시한다. 각각 동일한 비저항을 갖는 세 쌍의 실리콘 웨이퍼에 대해 종래 방법에 의해 표면 처리한 실리콘 웨이퍼와 포토플로 200을 사용하여 제 1차 및 제 2차 표면 처리한 실리콘 웨이퍼의 측정값을 비교하면 다음과 같다.
| 표면 처리 방법 | 실리콘 웨이퍼 | 비저항(Ω·㎝) | 위상차(°) |
| 종래 방법 | 1-1 | 0.4 | 89.6 |
| 2-1 | 18.0 | 90.0 | |
| 3-1 | 36.0 | 88.7 | |
| 제 2차 표면 처리 | 1-2 | 0.396 | 89.45 |
| 2-2 | 18.0 | 89.45 | |
| 3-2 | 36.3 | 90.0 |
한 쌍의 실리콘 웨이퍼, 즉 실리콘 웨이퍼 1-1과 1-2, 2-1과 2-2, 3-1과 3-2는 동일한 비저항을 갖는 것으로 선택되었다. 제 1차 표면 처리를 거친 실리콘 웨이퍼 표면에 포토플로 200 희석액을 공급한다. 약 5초 동안 포토플로 200과 실리콘 웨이퍼 표면이 반응하도록 한 후에 실리콘 웨이퍼를 건조시켜서 제 2차 표면 처리 공정을 완료한다. 포토플로 200 희석액 공급 방법과 실리콘 웨이퍼 건조 방법은 제 1차 표면 처리 공정에서와 동일한 방법을 사용할 수 있다.
위의 표 2에 의하면 포토플로 200을 사용하여 표면 처리한 실리콘 웨이퍼에서 측정한 비저항은 신뢰할만한 값을 갖는다. 이러한 표면 처리 공정을 거친 실리콘 웨이퍼에 잔존하는 포토플로 200은 반도체 칩 패키지 조립 공정 전의 세정 공정에서 완전히 제거되므로 반도체 칩 패키지의 특성에 영향을 미치지 않는다. 포토플로 200을 이용한 표면 처리 공정을 2회 이상 실시하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
제 1차 표면 처리 공정에서 포토플로 200 희석액 대신에 이소프로필 알코올(Isopropyl Alcohol)을 사용하고, 제 2차 표면 처리 공정에서 포토플로 200 희석액을 사용하여도 신뢰성있는 비저항을 측정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 한 가지 화학 약품, 즉 포토플로 200 희석액만 을 사용하므로 제 1차 표면 처리 후에 초순수를 사용하여 실리콘 웨이퍼를 세척할 필요가 없어서 초순수의 사용량을 줄일 수 있다.
본 발명에 의하면 표면 처리를 위한 화학 약품 및 처리 시간을 줄일 수 있으므로 웨이퍼 표면 처리를 위한 비용을 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의하면 표면 처리 시간을 줄임으로써 생산성을 향상시킬 수 있고, 불량이 발생한 경우에 작업자가 충분한 작업 시간을 확보할 수 있어서 품질 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면 불산, 수산화 암모늄 등의 유해하고 위험한 화학 약품을 사용하지 않으므로 작업자의 안전을 도모할 수 있고, 환경 오염을 방지할 수 있다.
Claims (3)
- 비저항 측정을 위한 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 있어서,(A) 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계;(B) 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 계면활성제를 공급하는 제 1차 공급 단계;(C) 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 계면활성제가 반응하는 제 1차 표면 반응 단계;(D) 상기 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 1차 건조 단계; 및(E) 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 잔존하는 상기 계면활성제를 제거하는 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법은 상기 단계 (D)의 제 1차 건조 단계 이후에(D1) 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 상기 계면활성제를 공급하는 제 2차 공급 단계;(D2) 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 계면활성제가 반응하는 제 2차 표면 반응 단계; 및(D3) 상기 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 2차 건조 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법.
- 비저항 측정을 위한 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법에 있어서,(A) 실리콘 웨이퍼를 준비하는 단계;(B) 상기 실리콘 웨이퍼의 표면에 이소프로필 알코올을 공급하는 제 1차 공급 단계;(C) 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 이소프로필 알코올이 반응하는 제 1차 표면 반응 단계;(D) 상기 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 1차 건조 단계;(E) 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 계면활성제를 공급하는 제 2차 공급 단계;(F) 상기 실리콘 웨이퍼와 상기 계면활성제가 반응하는 제 2차 표면 반응 단계;(G) 상기 실리콘 웨이퍼를 건조시키는 제 2차 건조 단계; 및(H) 상기 실리콘 웨이퍼 표면에 잔존하는 상기 계면활성제를 제거하는 세정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법.
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| KR1019990044267A KR100620811B1 (ko) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | 비저항 측정을 위한 실리콘 웨이퍼 표면 처리 방법 |
Publications (2)
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