KR102391070B1 - 균일한 광택도를 위한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물 - Google Patents

균일한 광택도를 위한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균일한 광택도를 위한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물에 관한 것으로, 상기 전해연마 하는 방법은 인산, 질산 및 구연산을 포함하는 전해액 조성물에 반도체 기재를 넣고 공기 버블을 발생시키거나 전해액을 순환시켜 전해연마를 수행함으로써 반도체 기재의 전체 균일한 광택도를 나타낼 수 있고, 반도체 기재의 홀 내부까지 균일한 광택도를 나타낼 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 기재 표면에 대해 파티클 소스를 효과적으로 제거할 수 있어 파티클 발생을 제거하거나 최소화하여 기존에 비해 표면거칠기가 감소하고, 광택도를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전해액 조성물 및 세정액의 조성을 조절함으로써 반도체 기재 표면의 파티클 소스를 제거하더라도 반도체 기재에 형성된 홀의 크기 증가율을 최소화할 수 있고 스머트 현상을 방지할 수 있다.

Description

균일한 광택도를 위한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물{MEHTOD OF ELECTROLYTIC POLISHING FOR UNIFORM GLOSS AND ELECTROLYTE COMPOSITION}
본 발명은 균일한 광택도를 위한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물에 관한 것으로서, 구체적으로는 인산, 질산 및 구연산으로 구성된 전해액 조성물에 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재를 넣고 전해연마하여 홀 내부까지 균일하게 광택도를 형성하도록 한 반도체 기재의 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물에 관한 것이다.
반도체 등의 전자 소자를 제조하기 위한 공정 챔버에서 공정 가스를 공정 챔버 내부의 처리 공간으로 공급하도록 구성된 샤워헤드를 포함한다. 일반적으로, 반도체 공정에서 사용되는 샤워헤드를 세정하기 위한 방법으로 화학적 및 물리적 연마 등의 방법 등이 이용되고 있다.
화학적 연마의 경우 산성의 혼합 화학제를 이용하여 세정함으로써 파티클 발생을 줄이는 방법에 대해 연구가 진행되었다. 그러나, 산성의 혼합 화학제를 이용하여 샤워헤드를 세정하는 방법은 샤워헤드의 일부가 식각될 수 있고, 산성으로 인해 산화층이 형성되며, 불균일한 식각 등으로 표면의 형상이 균일하지 않을 수 있다. 이에, 표면거칠기 증가로 인해 광택도가 감소하여 공정 중에 사용되는 가스 흐름에 영향을 미치는 문제가 있다.
이에, 업계에서는 샤워헤드 홀의 내부 파티클 발생을 줄이고 표면거칠기를 줄일 수 있으며, 이를 통해 샤워헤드의 광택도를 향상시킬 수 있는 기술개발을 요구하는 실정에 있다.
이러한 업계에서의 요구에 부응함과 더불어 종래의 화학연마법을 개선하기 위해 본원출원인은 다양한 연구 및 개발을 수행하고 있으며, 화학연마를 위한 조성물의 조성비를 제어하여 샤워헤드 홀의 파티클 소스를 효과적으로 제거하는 방법에 대한 기술을 개발 및 출원한 바 있으며, 본원출원인 제안한 기술들을 통해 샤워헤드 홀의 내부 파티클 발생을 감소시킬 수 있음을 제시하였다.
이에, 본원출원인은 기존에 출원한 화학적 연마 기술들에 비해 더욱 향상되고 우수한 세정 효과를 제공할 수 있는 기술을 이하에 제안하려고 하며, 특히 반도체 기재의 파티클 소스를 효과적으로 제거하여 낮은 표면거칠기를 나타내고 광택도가 우수하면서도 기재 본연의 무게의 감소는 최소화할 수 있는 전해연마 하는 방법을 제안하려고 한다.
대한민국 공개특허 제10-2020-0067583호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 인산, 질산 및 구연산을 포함하는 전해액 조성물을 이용하여 반도체 기재를 전해연마 하여 광택도는 향상시키면서 과도한 연마를 방지할 수 있는 전해연마 하는 방법 및 전해액 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 인산(H3PO4), 질산(HNO3) 및 구연산을 포함하는 전해액 조성물을 이용하여 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재를 연마하는 단계; 및
연마하는 단계를 거친 반도체 기재를 질산(HNO3) 및 탈이온수(Deionized water)을 포함하는 세정액에 담지하여 세정하는 단계를 포함하는 전해연마 하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재의 전해연마를 수행하기 위한 조성물로서,
인산(H3PO4) 80 내지 95중량%, 질산(HNO3) 1 내지 5중량% 및 구연산 5 내지 15중량%의 비율로 포함하는 전해액 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 인산, 질산 및 구연산을 포함하는 전해액 조성물에 반도체 기재를 넣고 공기 버블을 발생시키거나 전해액을 순환시켜 전해연마를 수행함으로써 반도체 기재의 전체 균일한 광택도를 나타낼 수 있고, 특히, 다수의 홀 구조를 갖는 샤워헤드 등과 같은 반도체 기재에 있어서 홀 내부까지 균일한 광택도를 나타낼 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 기재 표면에 대해 파티클 소스를 효과적으로 제거할 수 있어 파티클 발생을 제거하거나 최소화하여 기존에 비해 표면거칠기가 감소하고, 광택도를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전해액 조성물 및 세정액의 조성을 조절함으로써 반도체 기재 표면의 파티클 소스를 제거하더라도 반도체 기재에 형성된 홀의 크기 증가율을 최소화할 수 있고 스머트 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전해연마 하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 개략적 공정도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전해연마 하는 방법에 있어 연마 단계를 설명하기 위해 나타낸 개념도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전해연마 하는 방법에 의해 전해연마 된 반도체 기재에 대한 물성 특성 및 평가를 실시한 데이터이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 기재의 전해연마 하는 방법은 인산, 질산 및 구연산으로 이루어진 전해액 조성물을 사용하여 반도체 기재를 전해연마 하여 반도체 기재의 표면 및 홀 내부에 균일한 광택도를 형성하기 위한 것으로서, 버블 발생 장치 및 전해액 순환 장치를 활용한 전해연마 작업을 수행할 수 있도록 한 것이다.
이하, 본 발명에서는 인산, 질산 및 구연산으로 이루어진 전해액 조성물을 사용함과 더불어 버블 발생 장비 및 전해액 순환 장치를 이용하는 전해연마 방식을 위주로 설명하면서 기존 전해연마 방식에 비해 기재의 표면 및 홀 내부이 표면거칠기를 감소시켜 균일한 광택도를 나타내고 반도체 기재가 갖는 홀 크기의 증가율 및 무게 증가율을 최소화할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 기재의 전해연마 하는 방법은 도 1에 나타낸 바와 같이, 연마 단계(S100)와 세정 단계(S200)로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명은 인산(H3PO4) 80 내지 95중량%, 질산(HNO3) 1 내지 5중량% 및 구연산 5 내지 15중량%의 비율로 포함하는 전해액 조성물을 이용하여 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재를 연마하는 단계; 및
연마하는 단계를 거친 반도체 기재를 질산(HNO3)을 40 내지 60중량%로 포함하는 세정액에 담지하여 세정하는 단계를 포함하고,
상기 반도체 기재를 연마하는 단계는 직류 또는 펄스 전압 및 전류를 인가하고, 기재에 6 내지 18V 전압 및 180 내지 400A 전류를 2분 내지 5분 동안 인가하는 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법을 제공한다.
상기 연마하는 단계(S100)는 전해액 조성물을 이용하여 내부에 복수개의 홀이 구비된 반도체 기재를 연마시키는 단계이다.
여기에서, 상기 연마하는 단계(S100)는 전해연마 장비를 사용하여 전해연마 하는 방법을 위주로 설명하기로 한다.
상기 전해연마 장비(100)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 전해연마조(110), 지그(120), 반도체 기재(130), 음극(140), 양극(150), 제1 지지부(160) 및 제2 지지부(170)를 포함한다. 추가적으로, 유체구동수단(미도시)를 구비한다.
상기 전해연마조(110)는 내부에 전해액 조성물, 지그, 반도체 기재 등을 구비하는 컨테이너 역할을 한다.
상기 전해연마조(110)는 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리염화비닐(PVC) 및 폴리프로필렌(PP) 중에서 선택된 어느 하나 이상으로 구성된 것을 구비한다.
상기 지그(120)는 내부에 반도체 기재를 담는 컨테이너이고, 전해연마 시에 음극(140)을 연결하여 캐소드(cathode)의 기능을 하고, 상기 지그는 백금, 구리, 알루미늄 및 스테인리스(SUS) 중 어느 하나 이상으로 이루어진다.
상기 반도체 기재(130)는 연마하려는 기재이고, 전해연마 시에 양극(150)을 연결하여 애노드(anode)의 기능을 하여 전압 및 전류를 인가하면 반도체 기재의 금속이 전해액에 용해됨으로써 전해연마가 수행된다.
상기 반도체 기재(130)는 구리, 알루미늄 및 스테인리스(SUS) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것이다.
상기 제1 및 제2 지지부(160,170)는 지그 및/또는 반도체 기재를 지지할 수 있도록 형성된 것이다.
즉, 상기 연마하는 단계(S100)에서는 도 2에서 보여주는 바와 같이, 전해연마 장비(100)를 이용하여 인산, 질산 및 구연산을 포함하는 전해액 조성물이 담긴 전해연마조(110) 내부에 구비된 지그(120); 및 지그 내부에 구비된 반도체 기재(130)를 각각 음극(140) 및 양극(150)에 연결하여 전압 및 전류를 인가함에 의해 반도체 기재의 표면으로부터 금속을 용융시켜 전해연마 되게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 반도체 기재를 연마하는 단계는 전해액 조성물이 담긴 전해연마조 내부에 지그(jig)를 구비하고, 상기 지그 내부에 반도체 기재를 위치시킨 후 상기 지그에 음극을 반도체 기재에 양극을 연결하여 전압 및 전류를 인가시켜 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 반도체 기재를 연마하는 단계는 직류 또는 펄스 전압 및 전류를 인가하고, 기재에 6 내지 18V 또는 10 내지 15V 전압 및 200 내지 300A 또는 220 내지 250A 전류를 60℃ 내지 80℃ 또는 60℃ 내지 70℃의 온도에서 2분 내지 5분 또는 2분 내지 4분 동안 인가하여 수행한다. 상기와 같은 조건에서 전압 및 전류를 인가하여 전해연마를 수행하는 경우 반도체 기재의 표면에 파티클 소스를 효과적으로 제거하면서 과도한 연마를 방지하여 스머트 현상이 발생하는 것을 막을 수 있다. 이때, 인가되는 전류밀도는 0.1 내지 5 A/cm2 또는 0.1 내지 4 A/cm2일 수 있다.
또한, 반도체 기재를 연마하는 단계는 상기 유체구동수단을 이용하여 전해액 조성물에 버블을 주입하거나 전해액을 순환시켜 수행한다. 구체적으로, 상기 유체구동수단은 전해연마조의 하부에 구비되고, 하부로부터 버블을 주입하여 발생시키거나 지그 또는 반도체 기재를 향하는 일방향 흐름으로 전해액을 강제 순환하도록 할 수 있다. 상기 버블은 2.0 내지 6.0kgf의 압력으로 공기를 주입하여 발생시킬 수 있다. 이와 같은 조건을 형성하는 경우 반도체 기재에 형성된 홀 내부까지 전해액 조성물이 잘 스며들어 홀 내부에 파티클 형성이 감소함에 따라 균일한 광택도를 나타낼 수 있다.
상기 전해액 조성물은 인산(H3PO4) 80 내지 95중량% 또는 85 내지 90중량%, 질산(HNO3) 1 내지 5중량%, 2 내지 5중량% 또는 2.5 내지 4중량% 및 구연산 5 내지 15중량% 또는 8 내지 13중량%의 비율로 포함한다. 상기와 같은 전해액 조성물을 사용하여 반도체 기재를 전해연마 하는 경우 반도체 기재 표면에 적연 형성 및 스머트 현상을 방지할 수 있다.
상기 세정하는 단계(S200)는 질산 및 탈이온수를 포함하는 세정액을 이용하여 연마하는 단계를 거친 반도체 기재에 불순물을 제거하는 단계이다.
상기 세정하는 단계(S200)에서는 질산(HNO3) 40 내지 60중량% 또는 45 내지 55중량% 및 탈이온수(Deionized water) 40 내지 60중량% 또는 45 내지 55중량%으로 이루어진 세정액을 사용할 수 있다.
또한, 상기 세정하는 단계(S200)에서는 상기 서술한 세정액에 반도체 기재를 15 분 내지 60분 또는 15분 내지 30분 동안 담지하여 수행할 수 있다. 상기와 같이 세정하는 경우 연마하는 단계를 거친 후 남아있는 불순물 및/또는 스머트 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.
이때, 상기 세정하는 단계(S200)에서는 세정액에 버블을 주입하거나 세정액을 순환시켜 수행한다. 이와 같은 조건을 형성하는 경우 반도체 기재에 형성된 홀 내부까지 세정액이 잘 스며들어 홀 내부에 형성된 불순물 및 스머트를 효율적으로 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 전해연마 하는 방법에 의해 전해연마 된 반도체 기재는 하기와 같은 물성을 나타낼 수 있다.
상기 세정하는 단계를 거친 반도체 기재 표면의 중심선 평균 표면거칠기(Ra)는 전해연마 처리 전에 대해서 30% 내지 45% 또는 35% 내지 40% 정도 감소할 수 있다. 또한, 상기 반도체 기재 표면의 십점 평균 표면거칠기(Rz)는 전해연마 처리 전에 대해서 50% 내지 65% 또는 52% 내지 60% 정도 감소할 수 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 거친 반도체 기재는 파티클 형성을 최소화하여 표면거칠기가 감소하는 것을 알 수 있다.
이에, 상기 세정하는 단계를 거친 반도체 기재 표면의 광택도는 300 내지 600Gu 또는 400 내지 500Gu을 나타내고, 전해연마 처리 전에 대해서 300% 내지 400% 증가된 광택도를 나타낼 수 있다.
한편, 이하에서는 상술한 단계의 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법에 있어, 이러한 방법에 의해 연마시킨 반도체 기재에 대한 물성 특성 및 평가를 위한 테스트를 실시하였으며, 그 결과는 도 3 내지 도 9에 나타내었다.
상기 반도체 기재는 샤워헤드를 사용하여 실험을 수행하였다.
본 발명에 있어 전해액 조성물에 따른 전해연마 정도를 확인하기 위해서, 각각 인산 95중량% 및 에탄올 5중량%, 인산 97중량% 및 질산 3중량%, 인산 98중량% 및 질산 2중량%, 인산 99중량% 및 질산 1중량%의 조성을 갖는 총 4개의 전해액 조성물을 사용하였다.
또한, 도 2에 나타낸 전해연마를 위한 장치로서, 상기 전해액 조성물이 담긴 PVP 및 PP로 이루어진 전해연마조 내부에 스테인리스(SUS)로 이루어진 그물 형태의 지그(jig)를 위치시키고, 상기 지그 내부에 스테인리스(SUS)로 이루어진 샤워헤드(S/H)를 위치시킨 후, SUS 지그에 음극을 샤워헤드에 양극을 연결하여 70℃의 온도에서 12V 전압, 240A 전류, 80% 듀티비(Duty)를 210초 동안 인가하여 전해연마를 수행하였다.
더불어, 질산 3중량%을 포함하는 조성물은 전해연마조에 버블을 약간 주입하면서 전해연마 하는 실험을 추가하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
에탄올 5% 질산 3% 질산 3%
(w/bubble)		 질산 2% 질산 1%
적연 SMUT 적연 SMUT 적연 SMUT 적연 SMUT 적연 SMUT
無 大 大 無 小 無 無 小 無 中
상기 표 1은 각 전해액 조성물에 따른 반도체 기재의 전해연마 정도에 대한 특징을 비교한 테이터이다. 도 3을 살펴보면 각각 에탄올 5중량%, 질산 2중량% 및 질산 1중량%을 포함하는 경우는 적연은 형성하지 않으나, 너무 과한 연마로 인해 스머트(SMUT)가 과다하게 형성되었다. 반면, 질산 3중량%을 포함하는 경우는 적연은 형성하나 스머트는 형성하지 않는 것을 확인하였고, 전해연마조에 버블을 약간 주입하는 경우는 적연이 덜 형성되는 것을 확인하였다.즉, 에탄올 대신 질산을 3중량%로 포함하는 전해액 조성물의 경우 반도체 기재를 전해연마 시에 적연은 형성되나 스머트 형성되지 않고, 더불어 버블을 약간 주입하는 경우 적연이 덜 형성되어 우수한 광택도를 나타낼 수 있음을 알 수 있다.
이에, 본 발명에 있어 테스트를 위한 실시예의 전해액 조성물은 인산 87중량%, 질산(70%) 3중량%, 구연산 10중량%, 글리세린 0.1중량% 및 글리신 0.1%을 혼합한 조성물을 사용하였다.
비교군으로서, 비교예 1은 인산 96중량%, 질산(70%) 3중량%, 구연산 1중량%, 글리세린 0.1중량% 및 글리신 0.1%을 혼합한 전해액 조성물을 사용하였고, 비교예 2는 인산 94중량%, 질산(70%) 3중량%, 구연산 3중량%, 글리세린 0.1중량% 및 글리신 0.1%을 혼합한 전해액 조성물을 사용하였으며, 비교예 3은 인산 96중량%, 질산(70%) 3중량%, 구연산 1중량%, 글리세린 0.1중량% 및 글리신 0.1%을 혼합한 전해액 조성물을 사용하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
질산 3%+
구연산 1%		 질산 3%+
구연산 3%		 질산 3%+
구연산 5%		 질산 3%+
구연산 10%
적연 SMUT 적연 SMUT 적연 SMUT 적연 SMUT
中 小 中 無 中 無 無 小
하기에 나타낸 실험은 전해연마 하는 단계에서 전해연마조 하단부에 버블을 주입하는 것을 기본 조건으로 수행하였다.비교군으로서 비교예 1 내지 비교예 3과 본 발명의 실시예에 따른 전해액 조성물의 반도체 기재에 대한 전해연마 정도를 비교한 데이터로서, 본 발명에서의 전해액 조성물은 적연은 형성하지 않으면서 스머트가 적게 형성하고 있고, 비교예 1 내지 비교예 3의 비교군은 구연산의 비율이 감소할수록 적연이 형성되고 구연산 1중량%의 경우는 적연 및 스머트를 동시에 형성된 것을 확인하였다.
즉, 본 발명이 비교군에 비해 구연산 비율이 증가함에 따라 전해연마 후 적연은 형성하지 않으면서 스머트도 최소화할 수 있음을 시각적으로 확인할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전해액 조성물(인산 87중량%, 질산 3중량%, 구연산 10중량%)로 샤워헤드에 전압 및 전류를 인가하여 전해연마 단계를 거친 후 일부 형성된 스머트를 제거하기 위한 최적의 세정시간을 확인하기 위한 실험데이터로서, 세정액은 질산 50중량% 및 탈이온수 50중량%로 혼합된 것을 사용하고 세정은 버블을 주입하면서 각각 5분, 10분, 15분, 25분 동안 수행하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
질산 3%+
구연산 10%		 질산50% 5분 질산50% 10분 질산50% 15분 질산50% 25분
적연 SMUT SMUT SMUT SMUT SMUT
無 小 잔존 제거 제거 제거
상기 표 3을 살펴보면, 전해연마 단계를 거친 샤워헤드를 15분 이상 세정하였을 때 스머트가 제거된 것을 확인할 수 있다.즉, 본 발명에서는 전해연마 단계를 거친 샤워헤드를 질산 50중량% 및 탈이온수 50중량%로 혼합된 세정액에 15분 이상 세정하여 우수한 광택도를 나타낼 수 있음을 보여주고 있다.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 거친 샤워헤드의 전해연마 전/후의 물성을 평가한 데이터이다.
도 3은 전해연마 전/후의 샤워헤드의 이미지 및 상부의 샤워헤드 제품의 홀 사이즈의 변화를 색상으로 나타낸 색상 이미지이다. 구체적으로, 전해연마 후 질산 50중량% 및 탈이온수 50중량%의 세정액으로 버블을 주입하면서 30분 동안 세정을 거친 샤워헤드의 전해연마 전/후의 이미지를 촬영하였고, 하단의 색상 이미지는 전해연마 처리에 따른 전/후의 홀 사이즈 변화를 색의 변화로 표현한 것으로 파란색에서 붉은색으로 변화할수록 홀 사이즈가 증가함을 나타낸 것이다. 이때, 전해연마 후는 연마하는 단계 및 세정하는 단계를 거친 상태를 말한다. 도 3을 살펴보면, 전해연마 단계 및 세정 단계를 거친 샤워헤드는 광택도가 전해연마 전의 샤워헤드보다 홀 사이즈의 크기가 증가하나 증가율이 크지는 않고, 샤워헤드 전체적으로 균일한 광택도를 나타냄을 보여주고 있다.
또한, 하기 표 4는 샤워헤드의 전해연마 전/후의 무게 및 광택도를 측정한 데이터로서, 전해연마 후 무게는 약 0.27% 감소하였고, 광택도는 약 374% 증가한 것을 알 수 있다.
Before After 편차 증감율
무게 (g) 4823.4 4810.3 -13.1 약 0.27% 감소
광택도 (Gu) 117 437 +320 약 374% 증가
즉, 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법은 반도체 기재의 무게 감소는 최소화하고 광택도는 현저하게 향상시킴을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 거친 샤워헤드의 전해연마 전/후의 샤워헤드에 형성된 홀의 크기를 측정한 데이터로서, 구체적인 수치는 하기 표 5에 나타내었다. 도 4 및 표 5를 살펴보면 샤워헤드에 형성된 홀의 평균 크기가 약 2.5% 증가한 것을 보여주고 있다. 이는 전해연마를 거쳐 샤워헤드의 표면에 오염물질원을 제거하면서 홀의 크기가 약간 증가한 것임을 알 수 있다.
최소 최대 평균
전 0.4594 0.5419 0.4988
후 0.4622 0.5925 0.5113
편차 0.0028 0.0506 0.0126
증가율 약 0.6% 증가 약 8.5% 증가 약 2.5% 증가
도 5은 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 거친 샤워헤드의 4개의 지점(4-point)의 평균 표면거칠기를 나타낸 데이터로서, 구체적은 수치는 하기 표 3에 나타내었다. 도 5 및 표 6을 살펴보면, 전해연마 하는 방법을 거친 샤워헤드의 중심선 평균 표면거칠기는 0.299로 전해연마 거치기 전보다 약 37.64%로 감소하였고, 십점 평균 표면거칠기는 17.415로 전해연마 거치기 전보다 약 54.198%로 감소하는 것을 확인할 수 있다.즉, 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 통해 반도체 기재(샤워헤드)의 평균 표면거칠기가 감소하여 광택도가 향상됨을 알 수 있다.
Ra Rz
전 후 전 후
4개 지점 평균 0.4795 0.299 3.80225 1.7415
감소율 (%) 37.643379 54.19817
도 6은 본 발명에 따른 전해연마 하는 방법을 거친 샤워헤드에 대한 LPC(Liquid Particle Counter) 측정 결과를 나타낸 그래프이다. 도 6에서, 좌측 세로축은 LPC(Liquid Particle Counter) 측정 결과에 해당하는 것이다. LPC 측정은 DIW(deionized water)가 수용된 용기에 시편을 디핑(dipping)하고 초음파(ultrasonic)를 적용한 후에, 상기 DIW를 샘플 보틀(sample bottle)에 담아서 LPC(Liquid Particle Counter) 분석을 수행하였다.도 6을 살펴보면, 전해연마 방법을 거치긴 전의 파티클(≥ 0.1mm) 발생 개수는 1,200,000,000개/cm2 (Concentration in Particles/cm2)임에 반하여, 전해연마 방법을 거친 후의 파티클(≥ 0.1mm) 발생 개수는 750,000,000개/cm2로 감소합을 알 수 있다. 이를 통해, 전해연마 방법을 거치기 전의 샤워헤드와 비교하여 전해연마 방법을 거친 후의 샤워헤드는 파티클 발생이 약 65% 개선됨을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고 이러한 실시예에 극히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 청구범위 내에서 이 기술분야의 당해업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 단계의 치환 등이 이루어질 수 있다 할 것이며, 이는 본 발명의 기술적 범위에 속한다 할 것이다.
S100: 연마 단계
S200: 세정 단계

Claims (11)

  1. 반도체 공정에 사용되는 반도체 기재 측 균일한 광택도를 위해 전해연마 하는 방법에 있어서,
    인산(H3PO4), 질산(HNO3) 및 구연산으로 이루어진 전해액 조성물을 이용하여 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재를 연마하는 단계; 및
    연마하는 단계를 거친 반도체 기재를 질산(HNO3) 및 탈이온수(Deionized water)로 이루어진 세정액에 담지하여 세정하는 단계; 를 포함하며,
    상기 반도체 기재를 연마하는 단계는,
    전해액 조성물이 담긴 전해연마조 내부에 위치한 지그(jig)에 음극을 연결하고, 상기 지그 내부에 위치한 반도체 기재에 양극을 연결하여 전압 및 전류를 인가하되, 반도체 기재에 6 내지 18V 전압 및 180 내지 400A 전류를 2분 내지 5분 동안 인가하며,
    상기 전해액 조성물은 인산(H3PO4) 80 내지 95중량%, 질산(HNO3) 1 내지 5중량% 및 구연산 5 내지 15중량%의 비율로 이루어지고;
    상기 세정하는 단계는,
    질산(HNO3) 40 내지 60중량% 및 탈이온수(Deionized water) 40 내지 60중량%으로 이루어진 세정액을 이용하는 전해연마 하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기재는 반도체 공정에 사용되는 샤워헤드이고,
    구리, 알루미늄 및 스테인리스(SUS) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기재를 연마하는 단계는,
    전해액 조성물에 2.0 내지 6.0kgf/cm2의 압력으로 공기를 주입하여 발생시킨 버블(bubble)을 주입하는 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 지그는 백금, 구리, 알루미늄 및 스테인리스(SUS) 중 어느 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반도체 기재를 연마하는 단계는 60℃ 내지 80℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 세정하는 단계를 거친 반도체 기재 표면의 중심선 표면거칠기(Ra)는 전해연마 처리 전에 대해서 30% 내지 45% 감소한 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 세정하는 단계를 거친 반도체 기재 표면의 광택도는 300 내지 600Gu인 것을 특징으로 하는 전해연마 하는 방법.
  11. 반도체 공정에 사용되는 내부에 복수 개의 홀이 구비된 반도체 기재의 전해연마를 수행하기 위한 전해액 조성물에 있어서,
    인산(H3PO4) 80 내지 95중량%, 질산(HNO3) 1 내지 5중량% 및 구연산 5 내지 15중량%의 비율로 이루어진 전해액 조성물.
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