KR100835419B1 - 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법 - Google Patents

세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼(particle wafer) 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은, 표면상에 다량의 파티클을 인위적으로 부착하는 파티클 웨이퍼를 제조하는 방법으로, 희생용으로 사용될 희생용 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 제1단계(S100)와, 상기 희생용 웨이퍼를 식각액이 수용된 식각용 베쓰내에 일정시간 침지시켜 상기 희생용 웨이퍼상의 상기 산화막을 식각하여 식각액내에 옥사이드 파티클이 다량 생성되어 분포되도록 하는 제2단계(S200)와, 상기 식각용 베쓰내에 파티클 웨이퍼로 제조될 기준용 웨이퍼를 침지하였다가 꺼내어 상기 기준용 웨이퍼상에 다량의 옥사이드 파티클이 흡착되도록 하는 제3단계(S300)와, 상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 린스액으로 린스하는 제4단계(S400)와, 상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 린스액을 제거하기 위해 건조하는 제5단계(S500)를 포함하게 된다.
따라서, 세정장비의 세정능력을 측정하는데 사용되는 파티클 웨이퍼를 원활히 제조할 수 있게 되므로, 해당 파티클 웨이퍼를 이용하여 보다 정확하면서 신뢰성 높게 세정능력을 점검할 수 있게 되는 효과가 있다.
파티클, 웨이퍼, 세정, 식각, QDR

Description

세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING PARTICLE WAFER TO MEASURE CLEANING EFFECT}
도 1은 본 발명에 따른 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼(particle wafer) 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다량의 파티클(오염입자)을 균일하게 부착하도록 원활히 제조할 수 있는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 미세한 크기 및 소수의 파티클(particle ; 오염입자)에 의해서도 동작 불량이 발생되게 되므로, 그 제조과정에서는 반복적으로 세정(cleaning)을 실시하여 반도체 웨이퍼상에 부착된 파티클을 제거하게 된다.
이러한 세정은 주로 습식세정(wet cleaning) 방법을 이용하여 실시되게 되며, 습식세정은 케미컬(chemical) 용액에 의한 화학적 반응을 이용하여 부착된 파티클을 제거하게 되고, 이때 또한 메가소닉(megasonic) 등을 부가하여 물리적 반응에 의해서도 보다 효과적으로 파티클이 제거되도록 하게 된다.
이러한 세정공정은 해당하는 세정장치를 이용하여 실시되게 되며, 주기적으로 해당 세정장치의 세정능력 즉, 세정효과를 평가 및 확인하기 위해, 파티클이 부착된 기준 웨이퍼(standard wafer)의 일종인 파티클 웨이퍼를 이용하여 해당 세정장치에서 동일하게 세정한 다음 해당 파티클 웨이퍼상의 잔류하는 파티클을 계측하는 것에 의해 제거율 등을 측정하게 된다.
종래에 있어, 파티클 웨이퍼로는 단순히 베어 웨이퍼(bare wafer)를 이용하였는데, 즉 매우 적은 수의 파티클이 자연적으로 부착된 베어 웨이퍼를 이용하였었다.
그러나, 베어 웨이퍼는 그 표면상에 부착된 파티클의 수량이 너무 적고 또한 그 분포도 불균일하게 되어 있어, 세정능력을 정확하면서 신뢰성 높게 평가할 수 없다는 문제점이 있었다.
즉, 베어 웨이퍼상에 존재하는 파티클의 수는 통상 50개 전후로서, 세정능력을 원활히 측정하는데 필요될 것으로 고찰되는 500개 이상 보다 너무 적은 개수였다.
따라서, 보다 다량의 파티클을 균일하게 부착한 파티클 웨이퍼를 인위적으로 제조할 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 인공 파티클을 다량 생성하여 표면상에 균일하게 부착시킴으로써 파티클 웨이퍼를 원활히 제조할 수 있게 되는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법은, 표면상에 다량의 파티클을 인위적으로 부착하는 파티클 웨이퍼를 제조하는 방법으로, 희생용으로 사용될 희생용 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 제1단계와, 상기 희생용 웨이퍼를 식각액이 수용된 식각용 베쓰내에 일정시간 침지시켜 상기 희생용 웨이퍼상의 상기 산화막을 식각하여 식각액내에 옥사이드 파티클이 다량 생성되어 분포되도록 하는 제2단계와, 상기 식각용 베쓰내에 파티클 웨이퍼로 제조될 기준용 웨이퍼를 침지하였다가 꺼내어 상기 기준용 웨이퍼상에 다량의 옥사이드 파티클이 흡착되도록 하는 제3단계와, 상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 린스액으로 린스하는 제4단계와, 상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 린스액을 제거하기 위해 건조하는 제5단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 인공 파티클을 다량 생성하여 표면상에 균일하게 부착시킴으로써 파티클 웨이퍼를 원활히 제조할 수 있는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법이 제공되게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법을 보여주는 순서도이다.
본 발명에 따른 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법은, 희생용으로 사용될 희생용 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 제1단계(S100)와, 희생용 웨이퍼를 식각액이 수용된 식각용 베쓰(bath)내에 일정시간 침지시켜 희생용 웨이퍼상의 산화막을 식각하여 식각액내에 옥사이드 파티클이 다량 생성되어 분포되도록 하는 제2단계(S200)와, 다량의 옥사이드 파티클이 분포하는 식각용 베쓰내에 파티클 웨이퍼로 제조될 기준용 웨이퍼를 침지하였다가 꺼내어 해당 기준용 웨이퍼상에 다량의 옥사이드 파티클이 흡착되도록 하는 제3단계(S300)와, 이 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 린스액을 이용하여 린스하는 제4단계(S400)와, 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 린스액을 제거하기 위해 건조하는 제5단계(S500)를 포함하게 된다.
먼저, 희생용 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 제1단계(S100)는, 실리콘 웨이퍼에 대해 익히 주지된 습식산화(wet oxidation) 공정을 실시하여 해당 실리콘 웨이퍼상에 3,000~7,000Å 두께 정도로 산화막을 형성시키는 것으로, 여기서 해당 두께 범위로 형성하는 이유는 이후 식각액을 이용한 식각에 따라 생성되는 옥사이드 파티클의 수량이 적절하도록 하기 위함이다.
이때, 바람직하게 산화막으로는 실리콘 산화막을 형성할 수 있다.
다음으로, 희생용 웨이퍼상의 산화막을 식각하여 다량의 옥사이드 파티클을 생성하는 제2단계(S200)는, 식각액이 수용되어 있는 식각용 베쓰내에 해당 희생용 웨이퍼를 일정시간 침지시키는 것에 의해 실시될 수 있다.
그리고, 기준용 웨이퍼상에 다량의 옥사이드 파티클을 흡착시키는 제3단계(S300)는, 전술한 제2단계(S200)에 따라 다량의 옥사이드 파티클이 분포하는 식각용 베쓰내에 기준용 웨이퍼를 침지하였다가 꺼내는 작업을 통해 실시될 수 있다.
바람직하게, 상기한 제2단계(S200)와 제3단계(S300)는 동시에 실시될 수도 있으며, 이 경우에는 희생용 웨이퍼와 기준용 웨이퍼를 함께 식각용 베쓰내에 일정시간 침지시키는 것에 의해 희생용 웨이퍼에 대한 식각과 동시에 해당 식각에 따라 생성되는 옥사이드 파티클이 기준용 웨이퍼상에 흡착되도록 할 수 있다.
이 경우, 다수매 웨이퍼를 일렬되게 세워서 수납할 수 있는 잘 알려진 카세트(cassette)를 이용할 수 있으며, 즉 카세트에 희생용 웨이퍼와 기준용 웨이퍼가 반복되도록 수납한 상태에서 해당 카세트를 식각용 베쓰내에 일정시간 침지시킬 수 있다.
이때, 카세트상의 홀수 슬롯(slot)에는 희생용 웨이퍼를, 그리고 짝수 슬롯에는 기준용 웨이퍼를 수납하되, 홀수 슬롯의 희생용 웨이퍼와 짝수 슬롯의 기준용 웨이퍼가 서로 그들 앞면이 대향되도록 페이스 투 페이스(face-to-face)로 수납하여 홀수 슬롯상의 희생용 웨이퍼의 전면에서 생성된 옥사이드 파티클이 대향되는 짝수 슬롯상의 기준용 웨이퍼의 전면에 바로 흡착되도록 할 수 있다.
그리고, 이때 식각액으로는 바람직하게 불산(HF)을 이용할 수 있으며, 그와 같이 불산을 이용하는 이유는 희생용 웨이퍼상의 산화막을 강산성으로 원활히 식각할 수 있으면서 또한 침지되는 기준용 웨이퍼의 표면을 친수성(hydrophilic)이 아 닌 소수성(hydrophobic)으로 만들어 생성된 옥사이드 파티클이 원활히 흡착될 수 있도록 하기 위함이며, 해당 불산의 산화막에 대한 분당 제거두께는 1,500Å 정도로 수분내에 산화막을 식각할 수 있다.
다음으로, 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 린스하는 제4단계(S400)는, 바람직하게 퀵덤프린스(Quick Dump Rinse : QDR)를 이용하여 실시할 수 있고, 즉 린스용 베쓰내에 기준용 웨이퍼를 위치시키고 해당 린스용 베쓰내에 DIW(De-Ionized Water : 초순수)와 같은 린스액을 충진한 다음 해당 린스액을 하부측의 배출구를 통해 순간적으로 신속히 배출시키는 것에 의해 실시될 수 있다.
여기서, 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 여러 린스방식중에서 특별히 퀵덤프린스를 이용하는 이유는, 잔류 식각액은 원활히 제거하면서도 표면상에 부착되어 있는 옥사이드 파티클은 최대한 탈락되어 손실되는 것을 막을 수 있도록 린스액이 하향 배출되는 방식이기 때문이며, 예컨대 퀵덤프린스와 함께 반도체 제조공정에서 자주 이용되는 오버플로우(overflow) 린스를 만약 이용한다면 상향되는 린스액의 흐름으로 인해 표면상에 부착되어 있는 옥사이드 파티클이 부유되어 손실될 수 있기 때문에 바람직하지 않게 된다.
다음으로, 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 린스액을 제거하기 위해 건조하는 제5단계(S500)는, 기존에 잘 알려진 IPA(IsoPropyl Alcohol) 증기 건조나 스핀(spin) 건조를 통해 실시할 수 있다.
이로써, 인위적으로 약 500~3,000개 정도의 다량의 미세한 옥사이드 파티클이 균일하게 부착된 파티클 웨이퍼를 원활히 제조할 수 있게 되며, 이후 해당 파티 클 웨이퍼를 이용하여 세정능력을 보다 정확하면서 신뢰성 높게 측정할 수 있게 된다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
본 발명에 따르면, 세정장비의 세정능력을 측정하는데 사용되는 파티클 웨이퍼를 원활히 제조할 수 있게 되므로, 해당 파티클 웨이퍼를 이용하여 보다 정확하면서 신뢰성 높게 세정능력을 점검할 수 있게 되는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (10)

  1. 표면상에 다량의 파티클을 인위적으로 부착하는 파티클 웨이퍼를 제조하는 방법으로,
    희생용으로 사용될 희생용 웨이퍼상에 산화막을 형성하는 제1단계(S100)와,
    상기 희생용 웨이퍼를 식각액이 수용된 식각용 베쓰내에 일정시간 침지시켜 상기 희생용 웨이퍼상의 상기 산화막을 식각하여 식각액내에 옥사이드 파티클이 다량 생성되어 분포되도록 하는 제2단계(S200)와,
    상기 식각용 베쓰내에 파티클 웨이퍼로 제조될 기준용 웨이퍼를 침지하였다가 꺼내어 상기 기준용 웨이퍼상에 다량의 옥사이드 파티클이 흡착되도록 하는 제3단계(S300)와,
    상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 식각액을 제거하기 위해 린스액으로 린스하는 제4단계(S400)와,
    상기 기준용 웨이퍼상에 잔존하는 린스액을 제거하기 위해 건조하는 제5단계(S500)를 포함하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계(S100)는,
    습식산화(wet oxidation)를 통해 상기 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1단계(S100)는,
    상기 산화막을 3,000~7,000Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1단계(S100)는,
    상기 산화막으로 실리콘 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계(S200)와 상기 제3단계(S300)는,
    상기 희생용 웨이퍼와 상기 기준용 웨이퍼를 함께 상기 식각용 베쓰내에 침지시키는 것에 의해 동시에 실시되는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 희생용 웨이퍼와 상기 기준용 웨이퍼가 서로 반복되도록 수납된 카세트를 상기 식각용 베쓰내에 침지시키는 것에 의해 동시에 실시되는 것을 특징으로 하 는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 카세트에 상기 희생용 웨이퍼와 상기 기준용 웨이퍼가 서로 대향되도록 페이스 투 페이스(face-to-face)로 수납하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  8. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 식각액은 불산(HF)을 이용하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4단계(S400)는,
    상기 린스액을 하부측의 배출구를 통해 순간적으로 배출하는 퀵덤프린스(Quick Dump Rinse : QDR)를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 린스액은,
    DIW(De-Ionized Water : 초순수)를 이용하는 것을 특징으로 하는 세정능력 측정용 파티클 웨이퍼 제조방법.
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