KR20010033078A - 샌드블라스팅 처리제, 그것으로 처리한 웨이퍼 및 그처리방법 - Google Patents
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Abstract
금속이온에 의한 웨이퍼의 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있는, 샌드블라스팅 연마재 및 웨이퍼의 샌드블라스팅 방법을 제공한다.
실리콘 웨이퍼를 킬레이트제를 함유하는 샌드블라스팅 연마재를 사용하여 샌드블라스팅한다. 킬레이트제는 가령, 하기 화합물 (1) 내지 (4) 및 그것의 염들로 구성되는 군으로부터 선택된다:
(1) 니트릴로트리아세트산 (NTA)
(2) 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA)
(3) 디에틸렌디아민-N,N,N",N"-펜타아세트산 (DTPA)
(4) 시클로헥산디아민테트라아세트산 (CyDTA)
Description
반도체 디바이스 제조공정에서 웨이퍼의 외부소자형성영역의 소자형성 표면위의 오염물질에 의해 기인된 결정결함의 발생을 억제하는 수단으로, 주로 중금속을 함유하는 오염불순물이 소자형성단계에서 웨이퍼의 외부소자형성영역에 생성된 변형지점으로 수거되는 것에 의한 게터링 기술을 사용하여 왔다.
샌드블라스팅법은 게터링하기 위한 가장 쉬운 수단으로 사용되었다. 이 방법은 미립자의 형태인 샌드블라스팅 연마재와 같은 것이 웨이퍼에서 기계적으로 유도된 변형을 만들기 위하여 웨이퍼의 소자 형성 표면으로부터 반대편인 이면에 주로 취입된다. 샌드블라스팅 방법으로서, 두가지 방법이 채택되는데: 하나는 천연석영분말, 합성석영분말 등의 분말이 그위에 어떠한 개질없이 분말상태로 웨이퍼에 취입되고(건식), 다른 하나는 그러한 분말이 순수를 포함하는 혼합물로서 슬러리의 형태로 웨이퍼로 취입된다(습식). 연마재로서, 필요한 OSF(산화 유도 적층 결함)밀도가 합성석영분말로 얻어질 수 없고, 게다가 합성석영분말이 매우 고가라는 점에서, 천연석영분말이 합성석영분말보다 유리하게 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상기된대로, 천연석영분말이 코스트 등의 점에서 유리한 반면, Fe 이온, Ni 이온, Cu 이온, Zn 이온, Al 이온 등과 같은 금속이온이 단지 미량이기는 하나, 거기에 포함되어 있다. 슬러리가 Cu 이온과 같은 금속이온을 함유하는 천연석영분말에 순수를 첨가하여 제조될 때, Cu 이온은 낮은 이온화 경향을 가지고, 웨이퍼 표면에 성막하기가 쉬워진다. 나아가, Cu는 대표적인 반도체 재료 Si에 높은 확산계수를 나타내고, 그러므로 쉽게 Si 웨이퍼의 내부에 도입되어, 금속 오염의 관점에서 Si 웨이퍼에 대해 매우 바람직하지 않게 기여한다.
금속 오염이 생겼을 때, 여러가지 종류의 금속 결함이 웨이퍼의 벌크내 상기된 금속 불순물로 제조되는 디바이스 제조과정에서 웨이퍼의 열처리를 도입한다. 결정결함은 또한 표면 및 그 근방에서 발생되며, 그러므로 누출 전류가 웨이퍼로부터 얻어진 디바이스 칩에서 증가되고, 그것에 의하여 디바이스 특성의 악화될 뿐만 아니라 디바이스 수율이 감소된다.
본 발명은 샌드블라스팅 연마재, 그것을 사용하는 웨이퍼의 샌드블라스팅 방법 및 그 샌드블라스팅 방법에 의해 처리된 웨이퍼에 관한 것이다.
도 1은 샌드블라스팅, 이어서 열처리후에 실리콘 웨이퍼에 있는 Cu 농도의 분석 결과를 도시하는 히스토그램이다.
본 발명은 이러한 문제점의 관점에서 만들어지고, 따라서 본 발명의 목적은 금속이온에 의한 웨이퍼의 오염이 발생되는 것을 막는 샌드블라스팅 연마재 및 그것을 사용한 웨이퍼에 대한 샌드블라스팅 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 샌드블라스팅 연마재는 킬레이트제를 함유한다.
바람직하게는 킬레이트제는 하기 화합물 (1) 내지 (4) 및 그것의 염들로 구성되는 군으로부터 선택된다:
(1) 니트릴로트리아세트산 (NTA)
(2) 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA)
(3) 디에틸렌디아민-N,N,N",N"-펜타아세트산 (DTPA)
(4) 시클로헥산디아민테트라아세트산 (CyDTA)
상기된 킬레이트제의 몰농도는 바람직하게는 4.28×10-4mol/ℓ이상이거나 더욱더 바람직하게는 2.57×10-3mol/ℓ이다.
나아가, 본 발명의 샌드블라스팅 연마재는 바람직하게는 주성분으로 천연 석영분말을 포함하고, 또한 더 바람직하게는 천연 석영분말을 순수에 첨가하여 제조된 슬러리를 포함한다.
본 발명의 웨이퍼는 상기 샌드블라스팅 연마재로 처리된 하나이다.
본 발명의 웨이퍼에 대한 샌드블라스팅 방법은 상기 샌드블라스팅 연마재로 웨이퍼를 샌드블라스팅하는 것이다.
발명의 바람직한 구체예
본 발명의 샌드블라스팅 연마재는 킬레이트제를 함유한다. 킬레이트제는 금속이온과 착물을 형성하기 때문에, 킬레이트제를 함유하는 샌드블라스팅 연마재가 행해질 때 금속이온이 웨이퍼에 성막되어, 그것의 벌크로 확산되는 것을 방지해준다.
금속이온과 안정한 착체의 형성을 통하여, 금속이온에 대한 높은 오염 방지 효과를 가진 킬레이트제는 하기 화합물 (1) 내지 (4) 및 그것의 염들로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다:
(1) 하기 화학식 1로 표시되는 니트릴로트리아세트산 (NTA):
(2) 하기 화학식 2로 표시되는 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA):
(3) 하기 화학식 3으로 표시되는 디에틸렌디아민-N,N,N",N"-펜타아세트산 (DTPA):
(4) 하기 화학식 4로 표시되는 시클로헥산디아민테트라아세트산 (CyDTA)
상기 킬레이트제의 첨가량은, 4.28 × 10-4mol/ℓ이상의 몰농도가 바람직하고, 2.57 × 10-3mol/ℓ이상이 더 바람직하다. 만약 킬레이트제의 몰농도가 4.28 × 10-4mol/ℓ이하이면, 금속 불순물에 의한 오염에 대한 방지효과는 충분할 수 없으므로, 몰농도는 슬러리에 최소한 Cu 이온의 잔존이 없음을 확실하게 하기 위하여 하한보다 같거나 그 이상이 바람직하다. 슬러리에 Fe 이온을 포함하는 거의 대부분의 금속이온의 잔존이 없음을 확실하게 하기 위하여 킬레이트제의 몰농도는 2.57 × 10-3mol/ℓ이상이 바람직하다.
본 발명의 샌드블라스팅 연마재는 주로 천연석영분말을 함유하고, 상기 킬레이트제가 거기에 첨가된다. 전형적으로 천연석영분말을 순수에 첨가하여 슬러리를 형성하고, 슬러리에 상기 킬레이트 첨가제를 더 첨가하여 제조한 샌드블라스팅 연마재를 들 수 있다. 천연석영분말은 주로 SiO2를 포함하나, 나머지로 극소량의 Al2O3, Fe2O3, Na2O 등을 포함한다. 천연석영분말의 그레인 크기는 1 내지 8 ㎛정도의 범위에 있다. 슬러리를 천연석영분말을 사용하여 제조할 경우, 가령, 10리터 슬러리의 부피를 형성하기 위하여 1.0㎏의 천연석영분말에 순수를 첨가한다. 웨이퍼를 상기 샌드블라스팅 연마재로 샌드블라스팅하는 방법에서, 가령, 실리콘 웨이퍼를 이면을 상방으로 하여 벨트 컨베이어에 놓고, 상기 샌드블라스팅 연마재(슬러리)를 하방으로 분사하는 노즐(복수의 노즐이 될 수 있다)을 상기 벨트 컨베이어에 설치하고, 실리콘 웨이퍼를 약 1.0m/분의 컨베이어 이동 속도로 설정하여 이동하고, 노즐 위치를 컨베이어의 이동 방향에 대하여 수직방향이고, 수평방향으로 웨이퍼의 직경 이상의 진폭으로 70 주기/분의 빈도에서 왕복운동시키고, 슬러리를 0.6∼0.9㎏/㎠의 범위에 있는 분사압력에서 실리콘 웨이퍼의 이면에 분사한다.
실시예
(샌드블라스팅 연마재의 제조)
순수를 10 리터의 슬러리중 1.0㎏ 천연 석영분말의 함량을 가진 슬러리를 제조하기 위하여 표 2에 나타낸 입경분포로 표 1에 나타낸 화학 조성의 천연 석영분말에 첨가하였다. 킬레이트제로서 에틸렌디아민테트라아세트산(이하 EDTA로 약칭한다)을 다른 EDTA 농도를 가진 슬러리를 얻기 위하여 각각 0.01g, 10g, 50g, 60g 및 120g의 양으로 다섯 부피의 각 80리터의 슬러리에 첨가하였다. 다른 EDTA 농도를 가진 슬러리 및 EDTA를 가지지 않은 슬러리중의 잔존 금속이온을 조사하였고, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3에 나타낸대로, EDTA의 첨가량이 10g(4.28 × 10-4mol/리터의 몰농도에서)인 경우는, Fe 이온이 잔존하는 반면에, Cu 이온을 포함하는 어떠한 다른 이온은 잔존으로 확인되지 않았다. 나아가, EDTA의 첨가량이 60g(2.57 × 10-3mol/리터의 몰농도에서)인 경우는, Fe까지도 포함하는 다른 금속이온의 어떤 것도 확인되지 않았다.
(실시예)
EDTA를 EDTA 함유 슬러리(5.14 × 10-3mol/리터의 몰농도에서)를 제조하기 위하여 120g의 양을 샌드블라스팅 연마재의 제조에서 얻은 80리터의 슬러리(EDTA 첨가전)에 첨가하였다. 이렇게 얻은 EDTA 함유 슬러리를 직경 200㎜의 p-형 실리콘 웨이퍼(샘플 웨이퍼수 4)의 샌드블라스팅 이면에 사용하였고, 샌드블라스팅된 웨이퍼를 20 분간 650℃에서 가열처리를 행하였다.
(비교실시예)
샌드블라스팅 연마재의 제조에서 얻은 EDTA의 첨가없는 슬러리를 실시예와 같은 조건으로 웨이퍼(웨이퍼의 샘플수 4)를 제조하기 위해 같은 조건에서 사용하였다.
Cu 농도를 실시예의 네개 샘플 웨이퍼의 표면을 측정하였고, 추가로 비교실시예의 네개 샘플 웨이퍼의 표면에서 측정하였고, 그 결과를 표 1에 표시하였다. EDTA를 함유하지 않은 슬러리를 사용한 샌드블라스팅의 경우, Cu 오염이 네개 웨이퍼 샘플 모두에서 확인되었으나, EDTA를 함유한 슬러리를 사용한 샌드블라스팅의 경우는 검출 한계보다 같거나 또는 이하로 측정되었다: 실질적으로 Cu의 오염은 발견되지 않았다. 나아가, 게터링 능력에 영향을 미치는 OSF 밀도는 충분히 높았고, 산화막의 파괴전압과 같은 전기특성은 안정한 수준이었다.
본 발명에 따라서, 상기한대로 샌드블라스팅에서 웨이퍼의 금속이온 오염이 발생하는 것을 막을 수 있다.
Claims (8)
- 킬레이트제를 함유하는 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.
- 제 1 항에 있어서, 킬레이트제가 하기 화합물 (1) 내지 (4) 및 그것의 염들로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.((1) 니트릴로트리아세트산 (NTA)(2) 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA)(3) 디에틸렌디아민-N,N,N",N"-펜타아세트산 (DTPA)(4) 시클로헥산디아민테트라아세트산 (CyDTA))
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 킬레이트제의 몰농도가 4.28 × 10-4mol/ℓ이상인 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 킬레이트제의 몰농도가 2.57 × 10-3mol/ℓ이상인 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서, 주성분으로 천연석영분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서, 천연수정분말을 순수에 첨가하여 제조되는 슬러리인 것을 특징으로 하는 샌드블라스팅 연마재.
- 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한항에 따르는 샌드블라스팅 연마재로 처리되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼.
- 웨이퍼가 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한항에 따르는 샌드블라스팅 연마재로 샌드블라스팅하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 샌드블라스팅 방법.
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