KR20070046567A - 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법 - Google Patents

Abstract

금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법이 개시된다. 개시된 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법은, (a) 세정액을 이용하여 웨이퍼 표면의 금속 오염물을 제거하는 단계와; (b) 상기 웨이퍼 표면 위에 적어도 2곳 이상에 국부적으로 금속 오염용액을 일정 량을 떨어뜨리는 단계와; (c) 상기 금속 오염용액 위에 오염반응용액을 추가로 떨어뜨려 첨가하는 단계와; (d) 상기 단계 (c) 단계 후, 일정 오염 시간 경과 한 다음 상기 금속 오염용액을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼의 일정 영역만을 균일하고 빠르게 오염시킬 수 있고, 웨이퍼의 위치별 금속 특성 연구도 가능하며, 시험에 사용되는 샘플의 수량 또한 줄일 수가 있는 이점이 있다.

웨이퍼, 금속 오염용액, 오염반응용액

Description

금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법{METHOD OF CONTAMINATING A PART OF SILICON WAFER USING METALLIC IMPURITY}

도 1은 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도.

도 2는 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법의 구체적인 일 실시예를 순차적으로 나타내 보인 도면.

도 3 내지 도 5는 본 발명을 적용하여 오염 샘플을 제작한 후 오염 농도를 분석한 결과를 각각 나타내 보인 그래프.

도 6은 PL을 이용하여 금속 오염 영역을 확인한 것을 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11. 웨이퍼

21. 피펫

본 발명은 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속 오염용액을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 일정 영역 만을 균일하고 빠르게 오염시키기 위한 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼(silicon wafer)의 불순물 중에서 금속 오염은 반도체 수율(yield)에 상당히 치명적인 오염원이라고 할 수 있다. 따라서 금속 오염을 제거하고 평가하는 기술 및 실리콘 웨이퍼의 게터링 능력(getterng ability)을 평가하는 것은 상당히 중요하다.

이런 금속 오염을 제거하고 평가하는 기술 개발을 위해서는 실리콘 웨이퍼에 강제적으로 금속 오염을 시키는 시뮬레이션 샘플(simulation sample)을 제작하는 것이 필요하다.

현재에는 스핀 코팅(spin coating) 및 디핑(dipping) 방법을 이용하여 실리콘 웨이퍼 전면을 균일하게 오염시키는 방법이 주로 이용되고 있다.

상기한 스핀 코팅 방법은, 특정 원소, 특정 농도의 용액을 웨이퍼 표면에 스핀 코팅기(spin coater)로 코팅시켜 웨이퍼 표면에 금속 오염을 물리적으로 흡착시키는 방법이다.

이 방법은 재현성이 좋고, 가능 오염 농도 범위가 넓으며, 오염의 숙련도가 많이 요구되지 않는 장점이 있다.

그러나, 상기한 스핀 코팅 방법은 반드시 실리콘 웨이퍼가 친수성이어야 하므로, 그 표면에 산화물(oxide)이 있는 상태만 가능하고, 또한 실리콘 웨이퍼 내의 일정 부위를 선택적으로 오염시킬 수가 없으며, 스핀 코팅기의 척(chuck)이 아주 깨끗하지 못하면 2차 오염이 발생할 수 있는 단점이 있다.

그리고 상기한 디핑 방법은, 오염 용액이 담겨 있는 배스(Bath)에 웨이퍼를 넣어서 오염시키는 방법인데, 이는 배치 프로세스(batch process)가 가능한 장점이 있다.

그러나, 상기한 디핑 방법은 재현성이 좋지 못하고, 오염을 시키는 숙련도가 상당히 많이 요구되며, 배스(bath) 자체의 오염 수준을 제어하지 못하면 원하는 오염 수준으로 만들기 어려울 뿐만 아니라 스핀 코팅 방법과 마찬가지로 특정 영역을 선택적으로 오염시킬 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 실리콘 웨이퍼의 특정 영역에 선택적으로 금속 오염용액(불순물)을 오염시킬 수 있고, 오염 시의 작업 숙련도가 많이 요구되지 않으며 2차 오염 없이 빠르게 오염 웨이퍼를 제작할 수 있도록 한 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법은, (a) 세정액을 이용하여 웨이퍼 표면의 금속 오염물을 제거하는 단계와; (b) 상기 웨이퍼 표면 위에 적어도 2곳 이상에 국부적으로 금속 오염용액을 일정 량을 떨어뜨리는 단계와; (c) 상기 금속 오염용액 위에 오염반응용액을 추가로 떨어뜨려 첨가하는 단계와; (d) 상기 단계 (c) 단계 후, 일정 오염 시간 경과 한 다음 상기 금속 오염용액을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에는 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법을 순차적으로 나타내 보인 개략적인 순서도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법은, 우선, 세정액을 이용하여 웨이퍼(또는 실리콘 기판) 표면의 금속 오염 물질을 제거한다.(단계 110)

이어서, 상기 웨이퍼 표면 위에 적어도 2곳 이상에 국부적으로 농도별로 준비한 소정의 금속 오염용액을 일정 량을 떨어뜨린다.(단계 120)

그리고 상기 금속 오염용액 위에 오염반응용액을 위에 추가로 떨어뜨려 첨가하게 한다.(단계 130)

상기 단계 130 단계 후, 일정 오염 시간을 경과 한 다음, 상기 금속 오염용액을 제거함으로써 오염을 완료한다.(단계 140,150,160)

이와 같은 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법의 구체적인 실시예를 설명하면 다음과 같다.

실시예

우선, 도 2a에 도시된 바와 같이, 세정액으로 5％HF(불산)를 약 2ml 정도 떨어뜨려 자연 산화물(native oxide)을 분해한 후, 웨이퍼(11) 표면을 스캔(scan)하여 금속 오염물질을 제거한다.

이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 초순수와 소정의 금속을 혼합하여 제조된 금속 오염용액을 농도별로 준비하여 적어도 2곳 이상으로 웨이퍼(11) 표면에 약 5ml 떨어뜨린다.

이때, 상기 금속 오염용액은 피펫(pipette)(21)을 이용하여 떨어뜨리고, 상기 초순수와 혼합되는 금속은 Fe, Cu, 또는 Ni 중 어느 하나로 이루어진다. 그러나, 상기한 금속은 여기에 기재된 대표적인 금속으로 한정되지 않고, 기타 다른 금속이 이용될 수 있다.

그리고 도 2c에 도시된 바와 같이, 오염반응용액으로 30％NH₄OH(수산화암모늄) 약 50㎕를 상기 금속 오염용액 위에 추가로 떨어뜨려 첨가한다.

그런 후, 일정 오염 시간을 경과시킨다. 즉, 도 2c의 상태에서 일정 시간을 방치한다. 이때, 상기 오염 시간은 30초(sec)∼5분(min) 내로 실시하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 오염 시간이 너무 짧으면, 즉 30초 이하로 하는 경우에는 웨이퍼(11)상에 오염이 되지 않고, 오염 시간이 너무 긴 경우에는 웨이퍼(11)로부터 오염 용액의 회수가 불가능하므로 상기한 시간 내에 하는 것이 좋다.

또한 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 피펫(21)을 이용하여 웨이퍼(11) 표면상의 오염 용액을 제거함으로써 도 2e에 도시된 바와 같이 오염 용액을 완전히 제거함으로써 오염을 완료한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법에서 이용되는 금속 오염용액 또는 세정액 등의 용액의 부피는, 웨이퍼(11)상에서 오염 면적을 컨트롤하기 위해 적당한 양 예컨대, 50㎕∼10㎖ 내로 실 시하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법은, 실리콘 웨이퍼(11)의 표면을 강제적으로 금속 오염을 시키는 방법으로, 즉 웨이퍼(11) 표면의 일정 영역을 특정 금속 원소를 사용하여 특정 수준으로 오염시킬 수 있는 방법이다.

다시 말해서 전술한 도 2a 내지 도 2e는 웨이퍼(11)에 금속 불순물을 강제적으로 오염시키는 방법을 순차적으로 나타내 보인 것이다.

그리고 도 3 내지 도 5는 상기한 금속 Cu, Fe 및 Ni을 실제 오염 샘플(sample) 제작 후 오염 농도를 분석한 결과로, 웨이퍼의 부위별로 오염 샘플을 제작한 후 VPD(Vapor Phase Deposition)와 ICP-MS(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer) 방법으로 금속 오염을 분석한 결과를 나타내 보인 그래프이다.

이들 그래프에서 보이는 바와 같이, 오염 샘플을 제작했을 때 오염 농도별로 직선성을 가짐을 알 수 있다. 즉, 실질적으로 전술한 방법으로 오염이 되었음을 알 수 있다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이, PL(photoluminescence) 맵(Map)을 통하여 오염 영역을 확인한 결과 도 1a 내지 도 1d에서 제시한 것처럼 일정 영역에 오염되어 있음을 확인할 수 있다. 도 6에서 웨이퍼(11') 상에서 진하게 표시된 오염 영역(12a)은 오염의 고농도임을 나타내 보인 것이고, 연하게 표시된 오염 영역(12b)은 저농도임을 각각 나타내 보인 것이다.

따라서 상기한 금속 오염방법은 웨이퍼 표면의 세정 능력 평가나, 열처리 기 법과 병행하여 웨이퍼의 게터링(Gettering) 특성을 파악하는데 사용될 수 있으며, 금속 오염을 평가하는 초정밀 평가 기술 개발의 시뮬레이션 샘플을 제작하는데 사용된다.

본 발명에 따르면, 기존의 방법에서는 불가능한 웨이퍼의 특정 영역에 선택적으로 금속 불순물을 오염시킬 수 있는 방법으로, 본 발명을 이용함으로써 웨이퍼의 특정 영역을 선택적으로 오염시킬 수 있을 뿐만 아니라 오염 시의 작업 숙련도 또한 많이 요구되지 않으며 2차 오염 없이 빠르게 오염 웨이퍼를 제작할 수가 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.

종래의 오염 방법이 실리콘 웨이퍼 전체에 오염을 시키는데 반해, 본 발명은 웨이퍼의 일정 영역만을 균일하고 빠르게 오염시킬 수 있다.

또한 1장의 웨이퍼를 가지고 여러 부위를 다른 오염 농도로 오염시킬 수도 있으므로, 웨이퍼의 위치별 금속 특성 연구도 가능할 뿐만 아니라 다양한 원소 및 다양한 농도를 1장의 웨이퍼에 오염시키는 것이 가능하므로 오염 시뮬레이션 샘플을 제작할 경우에는 시험에 사용되는 샘플의 수량 또한 줄일 수가 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정 한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. (a) 세정액을 이용하여 웨이퍼 표면의 금속 오염물을 제거하는 단계와;

   (b) 상기 웨이퍼 표면 위에 적어도 2곳 이상에 국부적으로 금속 오염용액을 일정 량을 떨어뜨리는 단계와;

   (c) 상기 금속 오염용액 위에 오염반응용액을 추가로 떨어뜨려 첨가하는 단계와;

   (d) 상기 단계 (c) 단계 후, 일정 오염 시간 경과 한 다음 상기 금속 오염용액을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a)에서의 세정액은,

   5％HF를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a)에서의 상기 금속 오염물 제거 방법은,

   상기 세정액을 일정량 떨어뜨려 자연 산화물을 분해한 후, 상기 웨이퍼 표면을 스캔하여 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼 의 국부 오염방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)에서 상기 금속 오염용액은,

   초순수와 소정의 금속을 혼합하여 제조된 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 금속은,

   Fe, Cu, 또는 Ni 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (c)에서 상기 오염반응용액은,

   30％NH₄OH를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 오염 시간은,

   30초∼5분 내로 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리 콘 웨이퍼의 국부 오염방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 상에 떨어뜨리는 용액의 부피는,

   50㎕∼10㎖ 내로 실시하는 것을 특징으로 하는 금속 오염용액을 이용한 실리콘 웨이퍼의 국부 오염방법.

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