KR101645036B1 - 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아크릴산계 공중합체, 말레익산계 공중합체 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 포함하는 고분자 화합물; 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물에 관한 것이다.
다이싱, 웨이퍼, 세정, 폴리머

Description

웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물{Cleaning solution composition for dicing a wafer}
본 발명은 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조공정 중 웨이퍼의 다이싱 공정은 반도체 적층공정이 완료된 이후에, 각각의 나열된 디바이스를 스트리트라고 불리는 경계면을 절삭하여 분리하는 공정으로서, 다이싱 공정이 끝나면 칩 제조공정에 의해 반도체 제품이 완성된다. 이러한 웨이퍼 다이싱 공정은 반도체의 집적화에 따라 스트리트의 간격이 좁아지고 적층물들의 기계적 물성도 취약해지기 때문에 이를 반영하는 방향으로 변화하고 있다. 이러한 절삭공정에서 블레이드에 의해서 웨이퍼가 절단될 때 많은 실리콘 파티클들이 웨이퍼 상부에 흡착하여 오염원인이 되거나 패드에 흡착하여 디바이스의 수율을 떨어뜨린다. 그래서 이를 해결하기 위하여 종래의 기술로는 다이싱공정에서 블레이드로 웨이퍼를 절삭할 때 물을 뿌려주면서 절삭하는 방법이 있으나 이는 실리콘 파티클에 대한 세정성능이 미흡하다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 많은 기술들이 제안되었다. 이 중에서 일본특개 평11-214333호 공보와 일본특개 2003-209089호 공보 등에는 다이싱 공정 시에 물을 뿌려주면서 울트라소닉을 가해주거나 버블을 생성하게 하여 실리콘 파티클들이 웨이퍼 상부에 흡착하는 것을 방지하는 기술들이 공지되어 있다. 그러나 이들 또한 세정성이 미흡하다. 또한 일본특개 평3-227556호 공보에는, 산, 암모늄염 등을 이용하여 실리콘 파티클의 흡착을 막는 방법이 기술되어 있다. 그러나 이러한 방법에 의하더라도 웨이퍼 표면에 흡착되는 실리콘파티클을 효과적으로 제거하여 세정할 수 있으나 패드의 부식문제를 일으킬 수 있다. 상기 패드는 일반적으로 알루미늄, 구리, 금, 은 등의 소재로 되어 있는데, 특히 알루미늄이 범용적으로 많이 사용된다. 하지만 이러한 알루미늄은 각종 유기물질에 의해서나 또는 특정 pH 조건에서 부식 문제가 심화될 수 있다.
본 발명의 목적은 거품 발생이 감소한 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 패드에 대한 부식방지 능력이 우수한 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정에서 실리콘 파티클이 웨이퍼 상부에 흡착하는 것을 방지하여 우수한 세정성능을 구현하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 아크릴산계 공중합체, 말레익산계 공중합체 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 포함하는 고분자 화합물; 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 제공한다.
본 발명은 상기 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 사용하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다.
본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물은 거품 발생이 감소하고, 패드에 대한 부식방지 능력이 우수하다. 본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물은 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정에서 실리콘 파티클이 웨이퍼 상부에 흡착하는 것을 방지하여 우수한 세정성능을 구현한다.
이하 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물에 포함되는 아크릴산계 공중합체, 말레익산계 공중합체 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 포함하는 고분자 화합물은 수용성이고, 실리콘 파티클에 대해 강한 킬레이트 작용을 하며, 분산성이 우수하여 적은 투입량으로도 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 고분자 화합물은 고분자 전해물에 의해 현탁물질이나 부식성 물질이 반도체 웨이퍼의 상부패드 등에 잔류하지 못하게 하고, 이로 인해 상부패드의 부식이 억제된다.
상기 고분자 화합물은 조성물 총 중량에 대하여, 0.001 내지 0.1 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 최소의 함량으로 실리콘 파티클에 대해 강한 킬레이트 작용을 하며, 우수한 분산성을 구현할 수 있다. 또한, 우수한 분산성으로 인해 반도체 웨이퍼 제조공정에서 사용되는 설비의 표면을 항상 청정하게 유지시킬 수 있다.
상기 고분자 화합물의 중량평균분자량은 1,000 내지 100,000인 것이 바람직하고, 1,000 내지 30,000인 것이 보다 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 실리콘 파티클 입자에 상기 고분자 화합물이 흡착하여 상기 실리콘 파티클 입자의 표면전하를 변화시킨다. 이러한 표면전하의 변화로 세정제 조성물의 분산성이 우수해져 반도체 웨이퍼 다이싱 공정에서 실리콘 파티클을 용매 상에 분산시켜 실리콘 웨이퍼 상부에 흡착하는 것을 방지할 수 있다.
상기 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위와 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하는 것이 바람직하다.
<화학식 1>
Figure 112009066460320-pat00001
<화학식 2>
Figure 112009066460320-pat00002
상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
R1은 H 또는 CH3이고,
R2은 H 또는 COOR7이고 R7는 H 또는 1가 양이온이고,
R3은 H 또는 CH3이고,
R4는 H 또는 COOR8이고 R8는 H 또는 1가 양이온이고,
R5는 C1 내지 C8의 알킬기 또는 페닐기이고
R6는 C1 내지 C8의 알킬렌기이고,
X 및 Y는 각각 독립적으로 H 또는 1가 양이온이다.
상기 화학식 1로 표시되는 구조단위는 고분자 화합물 총 중량에 대하여, 10 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하고, 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위는 고분자 화합물 총 중량에 대하여, 10 내지 90 중량%로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물에 포함되는 용매는 조성물 총 중량이 100중량%가 되도록 잔량 포함되는 것이 바람직하다. 상기 용매는 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것이 바람직하다.
상기 유기용매는 세정성 향상에 효과가 있는 유기용매라면 특별히 한정하지 않으나, 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 부틸알코올, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다.
상기 유기용매 중에서 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 와 프로필렌글리콜 모노메틸에테르가 물에 대한 혼용성이 우수하기 때문에, 용매가 물과 유기용매의 혼합물일 경우 주로 사용되며, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르가 보다 바람직하게 사용된다. 상기 프로필렌글리콜 모노메틸에테르는 물과 어떠한 혼 합비로도 서로 용해가 되지만 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트는 물 100 중량부 에 대하여 16 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 초과하여 포함되면, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르가 물에 용해되지 않는다.
본 발명의 웨이퍼 다이싱용 보호막 조성물은 성능을 향상시키기 위하여 당업계에 공지되어 있는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 웨이퍼 다이싱용 보호막 조성물을 사용하여 제조되는 반도체 소자를 제공한다. 상기 반도체 소자는 이미지 센서용 반도체 소자 및 멤스(MEMS) 공정에서 제조되는 반도체 소자인 것이 바람직하다. 상기 이미지 센서용 반도체 소자 및 멤스 공정에서 제조되는 반도체 소자는 블레이드 등을 사용하여 웨이퍼를 다이싱하는 경우에도 본 발명에 의한 웨이퍼 다이싱용 세정제에 의하여 완벽하게 세정되고 부식방지 특성도 우수하므로 디펙(defect)이 없는 상태로 제조된다.
본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물은 거품 발생이 감소하고, 패드에 대한 부식방지 능력이 우수하다. 본 발명의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물은 반도체 웨이퍼의 다이싱 공정에서 실리콘 파티클이 웨이퍼 상부에 흡착하는 것을 방지하여 우수한 세정성능을 구현한다.
이하에서, 본 발명을 실시예를 이용하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되지 않고 다양하게 수정 및 변경될 수 있다.
실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 3: 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물의 제조
표 1에 기재된 화학식 1로 표시되는 구조단위와 화학식 2로 구조되는 구조단위를 표 1에 기재된 중량부로 합성하여 고분자 화합물을 제조하였다. 상기 고분자 화합물과 용매를 표 1에 기재된 함량으로 혼합하여 웨이퍼 세정제 조성물을 제조하였다.
고분자 화합물 용매
화학식 1로 표시되는 구조단위
(중량부)		 화학식 2로 표시되는 구조단위
(중량부)		 총합
(중량부)		 DIW
(중량부)		 PGME
(중량부)		 총합
(중량부)
실시예1 2 8 10 50,000 - 50,000
실시예2 5 5 10 50,000 - 50,000
실시예3 8 2 10 49,500 500 50,000
비교예1 10 - 10 50,000 - 50,000
비교예2 - 10 10 50,000 - 50,000
비교예3 - - - 50,000 - 50,000
화학식 1로 표시되는 구조단위: R1은 H이고, R2은 CH3이고, X는 1가 양이온이다.
화학식 2로 표시되는 구조단위: R3은 H이고, R4는 CH3이고, R5는 -CH2CH3이고, R6는 -CH2CH2- 이고, Y는 1가 양이온이다.
DIW: 탈이온수(Di-ionized Water)
PGME: 프로필렌글리콜모노메틸에테르(Propylene Glycol Mono-methyl Ether)
시험예: 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물의 특성 평가
<실리콘 파티클의 분산 테스트>
200cc 폴리에틸렌테레프탈레이트 투명 병에 실리콘 파티클(평균입자 500㎚) 0.1g과 실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 3의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 각각 100cc를 첨가하여 상온에서 1시간 동안 500rpm 속도로 교반한 이후 방치하여 실리콘 파티클이 침강하는 모습을 관찰하였다. 측정 단위는 실리콘 파티클이 침전이 시작되는 시간으로 표시된다. 시험 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
◎: 1시간 초과 ○: 1시간 이내 침전
△: 10분 이내 침전 ×: 1분 이내 침전
<실리콘 파티클의 흡착 테스트>
4 인치(inch) 산화 실리콘 기판을 120℃ 에서 1분간 베이킹 한 이후에 실리콘 파티클(평균입자 325mesh)를 실리콘 기판 상부에 뿌려준다. 이후에 실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 3의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물로 세정하였다. 그리고 표면분석으로 파티클의 개수를 측정하여 파티클의 흡착 정도를 측정하였다. 시험 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
◎: 500개 이하 ○: 1,000개 이하
△: 5,000개 이하 ×: 5,000개 초과
<부식도 테스트>
99.5% 순도의 알루미늄 시편을 이용하여 부식전위 테스트를 실시하였다. 부식전위 테스트에 실시예1 내지 3 및 비교예1 내지 3의 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물을 첨가한 후 99.5% 순도의 알루미늄 시편을 설치하여 부식전위를 테스트하였다. 시험 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
분산 성능 흡착 성능 부식 전위(㎂/㎠)
실시예1 ◎ ◎ 14.6
실시예2 ◎ ◎ 13.7
실시예3 ◎ ◎ 15.2
비교예1 ○ △ 67.3
비교예2 △ ○ 59.2
비교예3 × × 182.6

Claims (8)

  1. 아크릴산계 공중합체, 말레익산계 공중합체 및 이들의 염으로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 포함하는 고분자 화합물; 및
    용매를 포함하는 것을 특징으로 하며;
    상기 고분자 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위와, 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하고,
    고분자 화합물 총 중량을 기준으로 화학식 1로 표시되는 구조단위는 10 내지 90중량%로 포함되며, 화학식 2로 표시되는 구조단위는 10 내지 90중량%로 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물:
    <화학식 1>
    Figure 112016022266537-pat00005
    <화학식 2>
    Figure 112016022266537-pat00006
    상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
    R1은 H 또는 CH3이고,
    R2은 H 또는 COOR7이고 R7는 H 또는 1가 양이온이고,
    R3은 H 또는 CH3이고,
    R4는 H 또는 COOR8이고 R8는 H 또는 1가 양이온이고,
    R5는 C1 내지 C8의 알킬기 또는 페닐기이고
    R6는 C1 내지 C8의 알킬렌기이고,
    X 및 Y는 각각 독립적으로 H 또는 1가 양이온이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    조성물 총 중량에 대하여,
    상기 고분자 화합물 0.001 내지 0.1 중량%; 및
    상기 용매 잔량을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 화합물의 중량평균분자량은 1,000 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 용매는 물, 유기용매 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 유기용매로 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 부틸알코올, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 다이싱용 세정제 조성물.
  7. 삭제
  8. 삭제
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