KR101518372B1 - 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 불화수소 암모늄은 1~30중량%, 염산 0.5~5중량% 과산화수소는 30~60중량%, 질산 1~10중량%, 및 불화수소산 1~2중량%을 포함하는 박리액을 화학용기에 채우는 단계; 필름 및 패턴 중 하나가 부착된 반도체 웨이퍼를 상기 박리액이 채워진 화학용기에 담궈서 상기 필름 및 패턴의 부착력을 약화시키는 단계; 및 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 박리액에 의해 약화된 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 물리적 충격을 가하여 박리시켜 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 오염물질 발생 및 제조 비용을 최소화할 수 있는, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정에서 사용되는 실리콘 웨이퍼는 모래 등의 실리콘 함유 물질에서 고순도의 다결정 실리콘을 추출하여 이것을 단결정 실리콘 성장, 절단 등의 복잡한 공정을 거쳐 제조하므로 제조 비용이 상당히 비싸며 반도체 제조공정 외의 다양한 산업에도 적용되고 있으므로 그 자체로도 상당히 상품적인 가치가 크다.
그러나 반도체 디바이스 제조를 위한 여러 단계의 공정, 즉 여러 가지 종류의 절연체, 반도체, 도체 물질의 박막을 형성하는 막형성 공정, 막이 형성된 웨이퍼의 박막을 선택적으로 제거하는 패턴 형성 공정, 웨이퍼의 선택된 지역의 저항성 및 전도도의 변화를 위한 도펀트를 주입하는 도핑 공정, 금속 배선 공정, 보호막 형성 공정 등의 웨이퍼 가공 공정을 행한 후 웨이퍼를 개개의 칩으로 나누고 겉을 싸고 패키지로 연결하는 어셈블리 공정으로 이어지는 여러 단계의 공정 중에서 웨이퍼의 파손, 공정의 변이 및 결함으로 대량의 폐실리콘 웨이퍼가 발생한다.
이러한 폐실리콘 웨이퍼를 재활용하는 방법으로서, 1) 샌드 블래스트(sand blast) 방식을 이용한 반도체 필름과 패턴을 제거하는 방법, 2)혼산(불산, 질산) 에칭 방법이 있었다.
그러나, 샌드 블래스트 방식의 경우, 웨이퍼 표면에 데미지가 발생하게 되어, 재활용 웨이퍼로 사용 불가능하게 되며, 에칭 방식의 경우, 재활용 웨이퍼로 가공하기 위하여 랩핑, 에칭, 폴리싱 공정을 처리하여야 한다.
이렇게 재활용 웨이퍼로 생산하기 위하여 다수의 공정이 필요하게 되고, 이러한 것은 제고 코스트를 높이는 이유가 되었다.
이에 따라 본 발명에 따르면, 재활용 웨이퍼 제조 공정을 단순화하면서도, 오염 물질 발생을 최소화할 수 있는 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치를 제공하기 위함이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 안출되는 본 발명의 일실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법은, 박리액을 화학용기에 채우는 단계; 필름 및 패턴 중 하나가 부착된 반도체 웨이퍼를 상기 박리액이 채워진 화학용기에 담그는 단계; 및 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 압력을 가하여 박리시켜 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 박리액은, 불화수소산, 염산, 불화 수소 암모늄, 질산, 과산화 수소 및 초순수를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 박리액은, p.H 3.5~6.5일 수 있다.
여기서, 상기 불화수소산은 상기 박리액에 대하여 5 중량% 미만 포함될 수 있다.
여기서, 상기 염산은, 상기 박리액에 대하여 0.5~5 중량% 포함될 수 있다.
여기서, 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 압력을 가하여 박리시켜 제거하는 단계는, 상기 박리액을 히터를 통해 40~70℃로 가열하는 단계; 및 가열된 박리액에 대하여 에어버블을 실행하여 상기 웨이퍼에 10~20psi의 압력을 가하여 상기 필름 및 패턴 중 하나를 박리시켜 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 압력을 가하여 박리시켜 제거하는 단계는, 상기 에어버블을 5~10분간 실행하여 상기 필름 및 패턴 중 하나를 박리시켜 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치는, 박리액이 채워진 화학용기; 상기 박리액을 가열하기 위하여 상기 화학용기내에 설치되는 히터; 및 상기 화학용기내의 박리액에 담궈지는 필름 및 패턴중 적어도 하나가 부착된 반도체 웨이퍼에 대하여 물리적 충격을 가하여 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나를 박리시키는 에어버블 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치는 상기 웨이퍼를 수직으로 세우기 위해 상기 화학용기 내에 설치되는 웨이퍼 지지대를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 히터는, 상기 박리액을 40~70℃로 가열할 수 있다.
여기서, 상기 에어버블 장치는, 상기 웨이퍼에 대하여 10~20psi의 압력을 가할 수 있다.
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 실리콘 웨이퍼상의 표면 데미지가 발생하지 않고, 표면상태가 깨끗하여 별도의 램핑공정이 불필요하게 되어서, 재활용 웨이퍼 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있게 된다.
또한, 웨이퍼의 포토레지스트등의 유기피막을 용해가 아닌 박리 제거를 하기 때문에, 세정 처리 시간이 단시간내에 완료되며, 세정액이 장시간 열화되지 않으며, 세정효과가 높고, 장치를 간소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치의 구성을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법에 의해 필름이 박리되는 상황의 이미지도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법에 의해 필름이 박리되는 상황의 이미지도.
이하, 본 발명의 일실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치(100)는, 박리액을 담는 화학용기(10), 다수의 웨이퍼(W)를 세우기 위한 웨이퍼 지지대(40), 박리액을 가열하는 히터(30) 및 웨이퍼(W)에 대하여 물리적 충격을 주어, 웨이퍼의 필름 및 패턴을 제거하는 에어 버블 장치(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
박리액은, 불화수소 암모늄, 염산, 불화수소산, 질산, 과산화수소 및 순수물을 포함하여 구성될 수 있다.
불화수소 암모늄은 1~30중량% 함유되며, pH, 5인 약산성이므로, 인체안정적인 측면을 고려하여 포함된 물질로서, 반도체 웨이퍼(W)상의 산화막을 에칭하는 기능을 수행한다.
염산은, 0.5~5중량% 함유되며, 5중량% 이상 함유되는 경우 웨이퍼 표면이 오염되기 때문에 5 중량%로 제한한다.
과산화수소, 불화 수소산 및 질산은 웨이퍼 표면에 자연 산화막(native oxide)를 제거하여 웨이퍼(W) 표면을 깨끗하게 세정하는 역할을 한다. 과산화 수소는 30~60중량%, 질산은 1~10중량%, 및 불화수소산은 1~2중량% 포함될 수 있다.
이상을 물질로 이루어지는 박리액은 p.H가 3.5~6.5, 비중이 1.15~1.25의 값을 가지게 된다.
화학용기(10) 내외에 설치되는 히터(30)는 박리액을 40~70℃로 가열하여 박리효과를 극대화하는 기능을 하게 된다. 만약 박리액의 온도가 40℃ 이하인 경우, 박리 속도가 늦어지게 되어서, 처리 시간이 30 분이상 될 수 있고, 이에 따라 산화 부식이 웨이퍼(W) 표면에 발생되어 오염될 수 있다. 또한, 70℃ 이상으로 가열하게 되면, 안전상에 문제가 발생할 수 있다.
또한 화학용기(10)의 저면에 설치되는 에어 버블 장치(20)는 상기 화학용기(10)내의 박리액에 담궈지는 필름 및 패턴중 적어도 하나가 부착된 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 물리적 충격을 가하여 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나를 박리시키는 기능을 한다. 즉, 에어 버블 장치(20)는 박리액에 의해 약화된 필름등에 대하여 물리적 충격을 주어서, 필름을 용해시키는 것이 아니라 박리시키는 기능을 하는 것이다. 이 때, 웨이퍼(W)에 가해지는 압력은 대략 10~20psi로 하는 것이 바람직하다. 에어 버블 장치(20)에 의해, 웨이퍼의 표면, 전면, 및 엣지에 동시에 압력이 가해지게 되며, 박리액의 반응속도가 높아지게 되어서, 필름이 박리되게 되는 것이다.
이 때, 처리 시간은 5~10 분으로 제한하여 실리콘 웨이퍼 표면이 검게 변화되는 것을 방지하도록 한다.
이상과 같은 구성을 가지는 본 발명의 일실시예인 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치에서의 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법을 도 2를 참조하여 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 우선 박리액을 화학용기(10)에 채운다. 그 다음, 필름 및 패턴 중 하나가 부착된 반도체 웨이퍼(W)를 상기 박리액이 채워진 화학용기(10)에 담근다. 이 때, 박리액은 미리 40~70℃로 가열 될 수 있다. 반도체 웨이퍼(W)는 웨이퍼 지지대(40)에 의하여 수직으로 세워져서 화학용기(10)내에 담가지게 된다. 이 때, 웨이퍼 지지대(40)는 도 1에 도시된 바와 같이 다수개의 웨이퍼(W)를 동시에 수용할 수 있도록 설계될 수 있다.
이렇게, 반도체 웨이퍼가 화학용기(10)내에 설치되면, 에어 버블 장치(20)를 작동시켜 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 압력을 가하여 박리시켜 제거하게된다. 한편 박리액은 에어 버블 장치(20)의 동작과 동시에 히터(30)에 의해 가열될 수 있다. 이와 같이 가열된 박리액에 대하여 에어버블이 실행되면 상기 웨이퍼(W)의 전면(엣지, 표면, 후면, 포함) 10~20psi의 압력을 가하게 여 상기 필름 및 패턴 중 하나를 박리시켜 제거하게 된다.
이상과 같은 방식에 의한 실제 예를 도 3을 통해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법에 의해 필름이 박리되는 상황의 이미지도이다. 도 3a는 , 대상이 되는 웨이퍼의 이미지도이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼의 상면에는 패턴 및 필름이 증착되어 있다. 도 3b는 웨이퍼를 웨이퍼 지지대(40)에 끼워 박리액이 담긴 화학용기(10)내에 설치하는 모습이다. 도 3c는, 에어버블을 동작시켜 박리를 개시하는 모습이고, 도 3d는 에어버블에 의해 웨이퍼상의 필름이나 패턴이 용해되지 않고 박리되는 모습의 이미지도이다. 도 3e는 박리가 완료된 웨이퍼의 이미지도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예인 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법에 의해 필름이 박리되는 상황의 이미지도이다. 도 3a는 , 대상이 되는 웨이퍼의 이미지도이다. 도시된 바와 같이 웨이퍼의 상면에는 패턴 및 필름이 증착되어 있다. 도 3b는 웨이퍼를 웨이퍼 지지대(40)에 끼워 박리액이 담긴 화학용기(10)내에 설치하는 모습이다. 도 3c는, 에어버블을 동작시켜 박리를 개시하는 모습이고, 도 3d는 에어버블에 의해 웨이퍼상의 필름이나 패턴이 용해되지 않고 박리되는 모습의 이미지도이다. 도 3e는 박리가 완료된 웨이퍼의 이미지도이다.
삭제
상술한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따르면, 실리콘 웨이퍼상의 표면 데미지가 발생하지 않고, 표면상태가 깨끗하여 별도의 램핑공정이 불필요하게되어서, 재활용 웨이퍼 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있게 된다.
또한, 웨이퍼의 포토레지스트등의 유기피막을 용해가 아닌 박리 제거를 하기 때문에, 세정 처리 시간이 단시간내에 완료되며, 세정액이 장시간 열화되지 않으며, 세정효과가 높고, 장치를 간소화할 수 있게 된다.
상기와 같이 설명된 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치는 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
W : 반도체 웨이퍼
10 : 화학용기
20 : 에어버블 장치
30 : 히터
40 : 웨이퍼 지지대
10 : 화학용기
20 : 에어버블 장치
30 : 히터
40 : 웨이퍼 지지대
Claims (11)
- 불화수소 암모늄은 1~30중량%, 염산 0.5~5중량% 과산화수소는 30~60중량%, 질산 1~10중량%, 및 불화수소산 1~2중량%을 포함하는 박리액을 화학용기에 채우는 단계;
필름 및 패턴 중 하나가 부착된 반도체 웨이퍼를 상기 박리액이 채워진 화학용기에 담궈서 상기 필름 및 패턴의 부착력을 약화시키는 단계; 및
상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 박리액에 의해 약화된 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 물리적 충격을 가하여 박리시켜 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 박리액은, p.H 3.5~6.5인, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법.
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- 제 1 항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 박리액에 의해 약화된 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 물리적 충격을 가하여 박리시켜 제거하는 단계는,
상기 박리액을 히터를 통해 40~70℃로 가열하는 단계; 및
가열된 박리액에 대하여 에어버블을 실행하여 상기 웨이퍼에 10~20psi의 압력을 가하여 상기 필름 및 패턴 중 하나를 박리시켜 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼에 대하여 에어버블을 실행하여, 상기 박리액에 의해 약화된 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나에 대하여 물리적 충격을 가하여 박리시켜 제거하는 단계는,
상기 에어버블을 5~10분간 실행하여 상기 필름 및 패턴 중 하나를 박리시켜 제거하는 단계를 포함하는, 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법.
- 불화수소 암모늄은 1~30중량%, 염산 0.5~5중량% 과산화수소는 30~60중량%, 질산 1~10중량%, 및 불화수소산 1~2중량%을 포함하는 박리액이 채워진 화학용기;
상기 박리액을 가열하기 위하여 상기 화학용기내에 설치되는 히터; 및
상기 화학용기내의 박리액에 담궈지는 필름 및 패턴중 적어도 하나가 부착된 반도체 웨이퍼에 대하여 물리적 충격을 가하여 상기 필름 및 패턴 중 적어도 하나를 박리시키는 에어버블 장치를 포함하는, 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 웨이퍼를 수직으로 세우기 위해 상기 화학용기 내에 설치되는 웨이퍼 지지대를 포함하는, 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 히터는, 상기 박리액을 40~70℃로 가열하는, 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 에어버블 장치는, 상기 웨이퍼에 대하여 10~20psi의 압력을 가하는, 반도체 웨이퍼 필름 제거 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140035395A KR101518372B1 (ko) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140035395A KR101518372B1 (ko) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101518372B1 true KR101518372B1 (ko) | 2015-05-12 |
Family
ID=53394086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020140035395A KR101518372B1 (ko) | 2014-03-26 | 2014-03-26 | 반도체 웨이퍼상의 필름 및 패턴을 제거하는 방법 및 그 장치 |
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| KR (1) | KR101518372B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060004152A (ko) * | 2004-07-08 | 2006-01-12 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자 제조설비의 에어공급장치와 이를 이용한에어공급방법 |
| KR100706822B1 (ko) * | 2005-10-17 | 2007-04-12 | 삼성전자주식회사 | 절연 물질 제거용 조성물, 이를 이용한 절연막의 제거 방법및 기판의 재생 방법 |
-
2014
- 2014-03-26 KR KR1020140035395A patent/KR101518372B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
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