KR20090006551A - Surface treatment method for wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼의 표면처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 연마 전 웨이퍼 표면에 수용성 고분자 화합물을 이용한 보호막을 형성하여, 웨이퍼 표면의 산화막으로 인하여 불균일하게 연마되는 것을 방지하여 웨이퍼의 평탄도를 개선할 수 있으며, 일정한 연마속도 유지할 수 있는 웨이퍼의 표면처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a wafer, and more particularly, to form a protective film using a water-soluble polymer compound on the surface of a wafer before polishing the wafer, thereby preventing uneven polishing due to an oxide film on the surface of the wafer, thereby improving flatness of the wafer. The present invention relates to a method for treating a wafer surface which can be improved and can maintain a constant polishing rate.
반도체 웨이퍼, 특히 일반적으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 실리콘 잉곳(ingot)을 절단하여 웨이퍼를 얻는 슬라이싱(Slicing)공정, 웨이퍼를 평면화하는 랩핑(Lapping) 공정, 가공에 의한 잔류 응력을 제거하는 에칭(Etching) 공정, 웨이퍼 에지(edge)를 경면화하는 에지 연마(polishing) 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 연마(Polishing)공정과, 연마된 웨이퍼를 세척하고 표면에 부착된 이물을 제거하는 세정(Cleaning) 공정을 통해 제조된다.Semiconductor wafers, especially commonly used silicon wafers, have a slicing process in which a silicon ingot is cut to obtain a wafer, a lapping process to planarize the wafer, and etching to remove residual stresses caused by processing. Process, edge polishing process to mirror the wafer edge, polishing process to mirror the wafer surface, and cleaning process to clean the polished wafer and remove foreign substances attached to the surface It is manufactured through.
에지 연마와 경면화하는 연마 공정 사이에는 에지 연마후 세정 공정(EPC; edge polishing cleaning)이 수행되는데, 종래의 방법에 의한 웨이퍼 공정흐름도는 도 1과 같다. 그러나, 이러한 종래의 공정은 SC1 세정에 의하여 산화막이 형성되 기 때문에 이후 연마가 진행시 초기 산화막이 완전히 제거 되기 전까지는 불균일한 연마로 인하여 마찰력의 변화가 상당히 심해진다. 마찰력 변화가 심한 구간에서는 웨이퍼의 불균일한 연마가 이루어지고 연마 속도가 저하되는 현상이 발생한다. 즉, 산화막의 존재로 인하여 연마 초기 마찰력의 변화가 심하고, 이 구간에서는 거의 연마가 이루어지지 않는 불균일한 연마로 인하여 연마속도가 약 20% 정도 저하되는 현상이 발생한다. 이러한 모습을 도 2에 도시하였다.An edge polishing cleaning (EPC) is performed between the edge polishing and the mirror-polishing polishing process. The wafer flow chart according to the conventional method is shown in FIG. 1. However, in this conventional process, since the oxide film is formed by SC1 cleaning, the frictional force changes considerably due to uneven polishing until the initial oxide film is completely removed during the polishing. In the region of high frictional force variation, the wafer is unevenly polished and the polishing rate is lowered. That is, the change in the initial frictional force is severe due to the presence of the oxide film, the polishing rate is reduced by about 20% due to nonuniform polishing hardly performed in this section. This state is shown in FIG.
이러한 연마의 폐해가 많이 발생하여, 이를 개선하기 위하여한 공정을 도3에 도시하였다. 이 방법은 통상적으로 산화막의 영향을 배제하고 연마하기 위하여 희석 불산(HF)을 이용하여 산화막을 제거한 뒤 특정 시간 뒤(대기 공정)에 연마를 하게 된다. 그러나, 이와 같은 방법은 연마를 하기 위한 대기 공정에서 시간에 따라 산화막이 재형성되기 때문에 바람직한 방법은 아니다.Many disadvantages of such polishing occur, and a process for improving it is shown in FIG. This method usually removes the oxide film using dilute hydrofluoric acid (HF) to remove the influence of the oxide film and then polishes it after a specific time (waiting process). However, such a method is not preferable because the oxide film is reformed over time in the standby process for polishing.
즉, 웨이퍼의 대기는 크린룸 분위기에서 혹은 순수에 보관하여 대기하는데, 크린룸 분위기에서는 공기 중의 산소와 웨이퍼가 결합하여 일정 시간이 지난 후에는 산화막이 재성장하고, 순수에 보관하는 경우 물속의 용존 산소에 의해 표면이 산화되는 문제가 발생하여 산화막으로 인하여 연마 시 부하로 인한 웨이퍼 평탄도가 악화되는 문제점이 발생한다. 이러한 문제 외에도 초기 연마 부하로 인하여 특히 양면 연마시에는 연마 캐리어가 연마 패드를 긁어내는 현상으로 인하여 패드 또한 불균일한 마모가 촉진되고 이로 인한 웨이퍼 평탄도가 극도로 악화된다.In other words, the atmosphere of the wafer is stored in a clean room atmosphere or in pure water, where the oxygen film re-grows after a certain time due to the combination of oxygen in the air and the wafer. The problem occurs that the surface is oxidized, which causes the wafer flatness due to the load to deteriorate due to the oxide film. In addition to these problems, due to the initial polishing load, especially during double-side polishing, the polishing carrier scrapes off the polishing pad, which also promotes non-uniform wear of the pad, resulting in extremely poor wafer flatness.
희석 불산(HF) 세정액에 의해 웨이퍼 표면 산화막을 제거한 뒤 대기시간 없이 연마를 할 경우에는 산화막의 영향이 배제되므로 균일한 연마 속도와 안정된 마 찰력 변화가 나타난다. 하지만 일정 시간이 지난 뒤에는 웨이퍼 표면에 산화막의 재 형성으로 인하여 연마 마찰력이 심하게 변동이 되고 이로 인하여 연마 속도 변화 등 부작용이 발생한다. 도 4는 도 3의 절차에 따라 연마를 실시한 웨이퍼의 마찰력 변화이다. 이때 대기 시간은 2시간이다. 도 1과 같이 웨이퍼 표면 전체에 균일한 산화막이 형성되어 있을 경우 보다는 산화막에 의한 마찰력 변화 시간이 길지는 않지만, 표면 산화막의 형성으로 인해 이를 제거하는 시간이 필요하고 이에 따른 연마속도 및 웨이퍼 평탄도의 불균일 현상이 발생한다. 도 4와 같은 연마 불균일 시간은 대기 시간 / 크린룸 분위기에 따라 다소 변화가 발생한다.When the wafer surface oxide film is removed by dilute hydrofluoric acid (HF) cleaning solution and polished without waiting time, the influence of the oxide film is excluded, resulting in a uniform polishing rate and stable friction change. However, after a certain time, the polishing friction is severely changed due to the re-formation of the oxide film on the wafer surface, which causes side effects such as a change in polishing rate. 4 is a frictional force change of the wafer polished according to the procedure of FIG. The waiting time is 2 hours. As shown in FIG. 1, the time for changing the frictional force by the oxide film is not longer than when a uniform oxide film is formed on the entire surface of the wafer, but the time required to remove it due to the formation of the surface oxide film is required. Uneven phenomenon occurs. Polishing non-uniformity time as shown in Figure 4 occurs somewhat changes depending on the waiting time / clean room atmosphere.
또 다른 개선된 방법은 도 5에 도시하였다. 이 방법은 특별히 희석 불산 세정액에 의해 표면의 산화막을 제거하지 않고, 콜로이달 실리카(Colloidal silica)를 연마입자로 한 본 연마를 진행하기 직전 증류 실리카(fumed silica)를 연마입자로 포함하는 산화막 제거용 슬러리를 이용하여 산화막을 제거하는 공정을 추가하여, 자연 산화막을 제거한 후 실시하여 산화막의 영향을 배제하였다. 경우에 따라서는 세리아(ceria) 혹은 지르코니아(zirconia)를 연마입자로 사용하여 진행하기도 한다.Another improved method is shown in FIG. 5. This method is for removing oxide film containing fumed silica as abrasive grains immediately before proceeding the main polishing using colloidal silica as abrasive grains without removing the oxide film on the surface by dilute hydrofluoric acid cleaning solution. The process of removing an oxide film using a slurry was added, and it performed after removing a natural oxide film, and excluded the influence of an oxide film. In some cases, ceria or zirconia may be used as abrasive particles.
그러나, 이와 같은 방법을 이용하는 경우 산화막에 의한 영향은 배제할 수 있으나, 이종(異種) 슬러리 사용으로 인한 슬러리 안정성(입도 크기, 분포, 제타전위 등)에 변화가 발생할 수 있고, 상대적으로 거친 연마입자(fumed silica, ceria, zirconia)를 사용하기 때문에 웨이퍼 표면에 스크래치 등이 발생할 수 있으므로, 바람직한 해결 방안은 아니라고 할 수 있다.However, when using such a method, the effect of the oxide film can be excluded, but a change in slurry stability (particle size, distribution, zeta potential, etc.) due to the use of heterogeneous slurries may occur, and relatively abrasive abrasive particles Since fumed silica, ceria, and zirconia may be used, scratches may occur on the surface of the wafer, which is not a preferable solution.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적에 따르면, 웨이퍼 표면에 산화막이 제거된 후, 대기 시간 동안에 산화막이 재형성되지 않을 뿐만 아니라, 건조 상태에서 장시간 대기하여도 웨이퍼 표면이 산화되지 않는 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.According to an object of the present invention for solving the above-described problems, after the oxide film is removed on the wafer surface, not only the oxide film is not reformed during the waiting time, but also the wafer surface is not oxidized even after waiting for a long time in a dry state It is to provide a surface treatment method of.
또한, 연마시 장치에 관한 부하를 줄이며, 연마 속도를 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄도를 향상시켜 균일한 연마가 가능한 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a method for treating a wafer surface by reducing the load on the apparatus during polishing, maintaining a constant polishing rate, and improving flatness to enable uniform polishing.
또한, 초기 연마 부하로 인하여, 특히 양면 연마시에 캐리어가 연마 패드를 긁어내는 현상으로 인한 패드의 불균일 마모 현상을 방지할 수 있는 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a wafer surface treatment method capable of preventing uneven wear of the pad due to the scratching of the polishing pad by the carrier, especially during double-side polishing.
또한, 연마시에 산화막으로 인한 연마 저항을 줄일 수 있어서, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 웨이퍼의 표면 처리 방법을 제공하는데 있다.In addition, it is possible to reduce the polishing resistance due to the oxide film during polishing, and to provide a method for treating a surface of a wafer that can improve polishing efficiency.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 웨이퍼의 표면처리방법은 실리콘 웨이퍼의 표면에 SC1 세정을 수행한 후, 상기 표면에 희석 불산(HF)을 이용하여 세정하여 표면 산화막을 제거하게 되며, 그 후에는 상기 표면에 보호 용액을 이용하여 보호층을 형성하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하게 된다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the surface treatment method of the wafer of the present invention, after performing SC1 cleaning on the surface of the silicon wafer, using dilute hydrofluoric acid (HF) on the surface The surface oxide film is removed by washing, and after that, a protective layer is formed on the surface using a protective solution to polish the surface of the wafer.
상기 보호 용액은 수용성 고분자 화합물인 것이 바람직하며, 상기 수용성 고분자 화합물은 이온계이거나 또는 비이온계일 수 있다. 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 단계는 그 전에 웨이퍼를 대기하는 단계가 더 포함되어도 좋으며, 상기 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼로 한정되는 것은 아니다.Preferably, the protective solution is a water-soluble high molecular compound, and the water-soluble high molecular compound may be ionic or nonionic. Grinding the surface of the wafer may further include waiting for the wafer beforehand, and the wafer is not limited to a silicon wafer.
또한, 본 발명은 산화막의 억제가 필요한 공정에 넓게 적용될 수 있는데, 특히 웨이퍼의 표면 처리를 수행하는 표면처리방법에 있어서, 희석 불산(HF)을 이용하여 세정하여 산화막을 제거한 후에, 보호 용액을 이용하여 웨이퍼의 산화막의 생성을 억제한다.In addition, the present invention can be widely applied to a process that requires the suppression of the oxide film. In particular, in the surface treatment method for performing a surface treatment of the wafer, after removing the oxide film by washing with dilute hydrofluoric acid (HF), a protective solution is used. This suppresses the formation of an oxide film on the wafer.
웨이퍼 표면에 산화막이 제거된 후, 대기 시간 동안에 산화막이 재형성되지 않을 뿐만 아니라, 건조 상태에서 장시간 대기하여도 웨이퍼 표면이 산화되지 않는 효과가 있다. 또한, 연마시 장치에 관한 부하를 줄이며, 연마 속도를 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄도를 향상시켜 균일한 연마가 가능한 효과가 있다.After the oxide film is removed from the wafer surface, not only the oxide film is not reformed during the waiting time, but also the wafer surface is not oxidized even after waiting for a long time in a dry state. In addition, it is possible to reduce the load on the apparatus at the time of polishing, to maintain a constant polishing rate, and to improve flatness, thereby enabling uniform polishing.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼 표면에 산화막이 제거된 후, 대기 시간 동안에 산화막이 재형성되지 않을 뿐만 아니라, 건조 상태에서 장시간 대기하여도 웨이퍼 표면이 산화되지 않는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, after the oxide film is removed from the wafer surface, not only the oxide film is not reformed during the waiting time but also the wafer surface is not oxidized even after waiting for a long time in a dry state.
또한, 연마시 장치에 관한 부하를 줄이며, 연마 속도를 일정하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄도를 향상시켜 균일한 연마가 가능한 효과가 있다.In addition, it is possible to reduce the load on the apparatus at the time of polishing, to maintain a constant polishing rate, and to improve flatness, thereby enabling uniform polishing.
또한, 초기 연마 부하로 인하여, 특히 양면 연마시에 캐리어가 연마 패드를 긁어내는 현상으로 인한 패드의 불균일 마모 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, due to the initial polishing load, there is an effect that can prevent the non-uniform wear of the pad due to the phenomenon that the carrier scratches the polishing pad, especially during double-side polishing.
또한, 연마시에 산화막으로 인한 연마 저항을 줄일 수 있어서, 연마 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the polishing resistance due to the oxide film at the time of polishing can be reduced, thereby improving the polishing efficiency.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명이 적용 가능한 화학적 기계적 연마장치(chemical mechanical polishing, 이하, CMP 연마장치)에 대해 상세하게 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a chemical mechanical polishing apparatus (CMP polishing apparatus) to which the present invention is applicable will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9, but is not limited thereto.
도 6을 참조하면, 상기 연마장치(50)는 연마패드(54)와 연마테이블(53) 및 연마헤드(51)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the
상기 연마패드(54)는 웨이퍼(1)의 표면과 접촉되어 상기 웨이퍼(1) 표면의 요철부 또는 가공 손상층을 제거하는 기계적 연마 요소이다. 또한, 연마 효율을 높이기 위해 상기 연마패드(54)의 표면에는 상기 웨이퍼(1)의 표면 연마를 위한 슬러리가 제공되어 상기 웨이퍼(1)의 표면에 고르게 접촉 가능하도록 다양한 형상의 홈(groove)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 연마패드(54)는 목적에 따라 다른 연마패드(54)를 사용할 수 있다.The
한편, 상기 연마패드(54)와 상기 웨이퍼(1) 사이에는 상기 웨이퍼(1)의 표면을 연마할 수 있는 연마제(polishing agent)인 슬러리(slurry, 현탁액)가 제공된다. 여기서, 상기 연마제는 상기 웨이퍼(1)의 표면과 화학적으로 반응하여 상기 웨이퍼(1) 표면의 요철 부분을 평탄화시키는 화학적 연마 요소이다. 또한, 상기 슬러리 내에는 상기 웨이퍼(1) 표면을 기계적으로 평탄화시키기 위한 연질 입자가 포함된다. 상기 슬러리는 상기 연마패드(54)의 홈 사이로 유동하여 상기 웨이퍼(1)의 표면에 접촉된다. 따라서, 상기 웨이퍼(1)를 상기 연마패드(54)의 표면에 가압 접촉시킨 상태에서 상기 슬러리를 공급한 후, 상기 웨이퍼(1)와 상기 연마패드(54)를 회전시키면, 상기 연마패드(54)와 상기 슬러리 내의 입자에 의해 상기 웨이퍼(1) 표면의 요철 부분이 제거되어 상기 웨이퍼(1) 표면이 기계적으로 평탄화 되고, 상기 슬러리 내의 화학 성분에 의해 화학적으로 평탄화된다.On the other hand, a slurry is provided between the
상기 연마테이블(53)은 상기 연마패드(54)의 하부에서 상기 연마패드(54)를 지지한다. 상기 연마테이블(53)은 상기 연마패드(54)를 상기 웨이퍼(1)에 대해 소정의 방향과 속도록 회전시키는 제2 구동부(63)가 구비된다.The polishing table 53 supports the
상기 연마헤드(51)는 상기 웨이퍼(1)를 고정시키고, 상기 웨이퍼(1)를 연마하기 위해 상기 웨이퍼(1)를 상기 연마패드(54)에 대해 가압 및 회전시킨다. 특히, 상기 연마헤드(51)는 상기 웨이퍼(1)의 표면이 상기 연마패드(54)의 연마면에 대해 평행을 이루도록 상기 웨이퍼(1)를 고정시킨다.The polishing
여기서, 상기 웨이퍼(1)를 고정시키는 방법으로는, 왁스를 매개로 고정시키는 방법과, 진공 흡착에 의한 고정방법, 표면장력에 의한 고정방법 등이 있다. 예 를 들어, 상기 연마헤드(51)는 진공 흡착 방식에 의해 상기 웨이퍼(1)를 고정시킬 수 있다. 여기서, 상기 연마헤드(51)는 상기 웨이퍼(1)로 진공을 제공하는 진공제공부(미도시)가 구비될 수 있다.Here, the method of fixing the
상기 연마헤드(51)는 상기 연마헤드(51)를 상기 연마패드(54)에 대해 회전시키는 제1 구동부(61)를 포함한다. 또한, 상기 제1 구동부(61)는 상기 웨이퍼(1)가 고정된 상기 연마헤드(51)를 상기 연마패드(54)에 대해 승하강시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 구동부(61)는 상기 웨이퍼(1)가 상기 연마패드(54)에 가압된 상태에서 상기 연마헤드(51)를 상기 연마패드(54)에 대해 직선 운동시킬 수 있다.The polishing
한편, 상기 웨이퍼(1)는 상기 연마헤드(51)에 직접 고정되지 않고, 블록(52)에 결합된 후 상기 블록(52)이 상기 연마헤드(51)에 고정될 수 있다. 즉, 상기 웨이퍼(1)가 결합된 상기 블록(52)이 상기 연마헤드(51)에 고정되어 상기 연마헤드(51)와 일체로 승하강 또는 회전하게 된다.On the other hand, the
또한, 상기 블록(52)은 상기 연마패드(54)에 대응되도록 제작된 평탄하고 변형이 없는 형태를 가지며, 세라믹 재질의 원반 형태를 가질 수 있다. 즉, 상기 블록(52)은 상기 웨이퍼(1)의 연마된 면의 평탄도에 악영향을 미치지 않도록 평면을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 블록(52)은 상기 연마제에 의해 화학적으로 반응하지 않는 재질로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 웨이퍼(1)를 상기 연마패드(54)에 소정 이상의 압력이 인가된 상태에서 지지할 수 있도록 소정 크기의 강도를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 블록(52)은 세라믹 재질로 형성될 수 있다. 또는, 상기 블록(52)은 실리콘 카바이드(silicon carbide, SiC) 또 는 알루미나(aluminum oxide, Al2O3) 재질로 형성되는 것도 가능할 것이다.In addition, the
한편, 상기 연마장치(50)는 상기 블록(52)에 상기 웨이퍼(1)가 한장씩 고정되어 연마 공정이 수행되는 매엽식일 수 있다. 그러나, 상기 연마장치(50)는 상기 블록(52)에 복수의 웨이퍼(1)가 고정되어 동시에 상기 복수의 웨이퍼(1)에 대해 연마 공정이 수행되는 배치식(batch)일 수 있다. 또는 편면식이나 양면식일 수도 있으며, 이러한 연마장치의 타입 또는 종류는 본 발명을 적용하는 것에 제한하지 않는다. 그 외에 산화막 억제가 필요한 공정에 적용될 수 있으며, 보다 자세한 본 발명의 공정을 도 7에 제시한다.On the other hand, the polishing
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼의 표면처리방법을 나타낸 순서도이다. 이에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 에지(edge) 연마를 수행(S1)한 후, 또는 다단계 경면 연마(Double side polishing)에서 1차 연마(stocking polishing)에서 최종 연마(final polishing) 공정의 사이에는 파티클을 제거하기 위하여 SC1 세정을 수행한다(S2).7 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a wafer according to the present invention. As shown here, the particles are subjected to edge polishing (S1) of the wafer, or between the final polishing process and the final polishing process from the stock polishing to the multi-stage double side polishing. In order to remove the SC1 cleaning is performed (S2).
다음, 산화막으로 인한 불균일한 연마를 방지하기 위하여, 희석 불산(HF)을 이용하여 세정함으로써 웨이퍼의 표면 산화막을 제거한다(S3). 이후, 산소와 실리콘과의 반응으로 웨이퍼 표면이 산화되는 것을 방지하기 위해 보호 용액, 바람직하게는 수용성 고분자 화합물 용액을 이용하여 상기 웨이퍼 표면에 보호막을 형성한(S4). 이와 같은 수용성 고분자 화합물은 상품명 Drynon C 를 사용할 수 있다. 수용성 고분자 화합물은 입자 계면에 물리 흡착되어 흡착 보호층을 형성하는 것으로 알려져 있다. 이 과정은 이온성 계면 활성제의 흡착과 같다. 분자가 짧고 강직한 이온성 계면 활성제는 입자 표면에 수직으로 흡착되는 것에 반하여, 분자량이 큰 수용성 고분자 화합물은 Loop and tail 형태로 흡착되어 입체 효과를 지니는 보호층을 형성한다.Next, in order to prevent nonuniform polishing due to the oxide film, the surface oxide film of the wafer is removed by cleaning with dilute hydrofluoric acid (HF) (S3). Subsequently, in order to prevent the wafer surface from being oxidized by the reaction of oxygen and silicon, a protective film is formed on the surface of the wafer using a protective solution, preferably a water-soluble polymer compound solution (S4). Such water-soluble high molecular compound can use the brand name Drynon C. The water-soluble high molecular compound is known to be physically adsorbed at the particle interface to form an adsorptive protective layer. This process is like the adsorption of ionic surfactants. Shorter and more rigid ionic surfactants are adsorbed perpendicular to the particle surface, while water-soluble high molecular weight compounds are adsorbed in the form of loops and tails to form a protective layer having a steric effect.
본 발명에서는 수용성 고분자 화합물만을 언급하였으나, 양이온계, 음이온계, 비이온계 고분자 화합물 등 웨이퍼 표면을 산화시키지 않는 범위 내에서 다양한 수용성 고분자 화합물을 응용하는 것이 가능하다.In the present invention, only the water-soluble polymer compound is mentioned, but it is possible to apply various water-soluble polymer compounds within the range of not oxidizing the wafer surface, such as cationic, anionic, and nonionic polymer compounds.
다음, 웨이퍼를 대기하게 되는데(S5), 수용성 고분자 화합물이 산화 방지막 역할을 하므로, 대기 시간에 큰 영향을 받지 않는다. 그 구체적인 증거는 도 9에서 자세히 후술하기로 한다.Next, the wafer is waiting (S5), since the water-soluble polymer compound acts as an anti-oxidation film, it is not significantly affected by the waiting time. Specific evidence thereof will be described later in detail with reference to FIG. 9.
다음, 웨이퍼를 연마(S6)하게 되며, 산화막으로 인한 영향이 배제됨으로써, 균일한 연마가 가능하다. 또한, 균일한 웨이퍼의 연마 속도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄도가 개선되는 효과가 있다.Next, the wafer is polished (S6), the influence due to the oxide film is excluded, it is possible to uniformly polish. In addition, it is possible not only to maintain a uniform polishing rate of the wafer, but also to improve flatness.
이러한 연마 속도나 평탄도의 개선 효과는 도 8 및 도 9에 의하여 확인할 수 있다. 도 8은 산화막의 존재 유무에 따른 분당 연마량을 나타낸 것으로서, 산화막이 존재하는 경우에는 0.43 ~ 0.48 ㎛/min 정도의 연마량을 나타내는데 비하여, 산화막이 존재하지 않는 경우에는 0.49 ~ 0.53 ㎛/min 정도의 연마량을 나타내고 있다. 즉, 산화막이 존재하지 않는 경우가 연마량이 더욱 높아서, 연마 효율이 우수하며, 이에 따라 평탄도가 향상될 뿐만 아니라, 산화막으로 인한 연마 저항이 감소하게 되므로 연마 속도를 일정하게 유지하는데 유리하게 된다.Such an effect of improving the polishing rate or flatness can be confirmed by FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows the polishing amount per minute depending on the presence or absence of an oxide film. When the oxide film is present, the polishing amount is about 0.43 to 0.48 μm / min, whereas when the oxide film is not present, it is about 0.49 to 0.53 μm / min. The polishing amount of is shown. That is, when the oxide film does not exist, the polishing amount is higher, so that the polishing efficiency is excellent, thereby improving the flatness and reducing the polishing resistance due to the oxide film, which is advantageous in maintaining the polishing rate constant.
도 9A, 9B, 9C는 각각 2시간, 3시간, 26시간 후에 연마한 웨이퍼의 마찰력의 변화를 나타낸 것이다. 이를 도 4(또는 도 2)와 비교하면, 명확한 차이가 나는 것을 알 수 있다. 즉, 도 4에서는 시간에 따라 마찰력의 변화가 크게 증가하는데 비하여, 도 9A, 9B, 9C에서는 시간의 변화에 따라 마찰력이 일정 범위 내에서 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 도 4에서는 산화막이 생성하는 시점에서 연마 마찰력이 증가되는 것이며, 이는 연마 속도를 일정하게 유지하거나 평탄도를 향상시키는데 방해가 되는데 비하여, 본 발명에 따른 도 9A, 9B, 9C에서는 산화막의 생성이 저지되므로, 일정한 연마 마찰력을 나타내게 되는 것이다. 이에 따라 연마 효율, 평탄도 및 연마 속도의 일정성이 향상되게 된다. 특히, 초기 연마 부하로 인하여, 특히 양면 연마시에 캐리어가 연마 패드를 긁어내는 현상으로 인한 패드의 불균일 마모 현상을 방지할 수 있다.9A, 9B, and 9C show changes in frictional force of the wafer polished after 2 hours, 3 hours, and 26 hours, respectively. Comparing this with FIG. 4 (or FIG. 2), it can be seen that there is a clear difference. That is, in FIG. 4, the friction force changes significantly with time, whereas in FIGS. 9A, 9B, and 9C, the friction force is maintained within a predetermined range with time. In FIG. 4, this means that the polishing friction is increased at the time when the oxide film is formed, which hinders maintaining the polishing rate or improving the flatness, whereas in FIG. 9A, 9B, and 9C according to the present invention, the formation of the oxide film is increased. Since it is impeded, it will show a constant abrasive friction force. As a result, the constant of polishing efficiency, flatness and polishing rate is improved. In particular, due to the initial polishing load, it is possible to prevent the non-uniform wear of the pad due to the phenomenon that the carrier scrapes off the polishing pad, especially during double side polishing.
도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼의 공정을 도시한 흐름도이다.1 is a flow chart illustrating a process of a wafer according to the prior art.
도 2는 도 1의 방법에 따른 시간에 대한 웨이퍼의 연마 저항력을 도시한 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the polishing resistance of a wafer over time according to the method of FIG. 1.
도 3은 다른 종래 기술에 따른 웨이퍼의 공정을 도시한 흐름도이다.3 is a flow chart illustrating a process of a wafer according to another prior art.
도 4는 도 3의 방법에 따른 시간에 대한 웨이퍼의 연마 저항력을 도시한 그래프이다.4 is a graph showing the polishing resistance of a wafer with respect to time according to the method of FIG.
도 5는 또 다른 종래 기술에 따른 웨이퍼의 공정을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of a wafer according to another prior art.
도 6은 연마장치의 일예를 도시한 개략도이다.6 is a schematic view showing an example of a polishing apparatus.
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼의 표면처리방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a surface treatment method of a wafer according to the present invention.
도 8은 산화막의 존재 유무에 따른 분당 연마량을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the amount of polishing per minute depending on the presence or absence of an oxide film.
도 9A, 9B, 9C는 각각 2시간, 3시간, 26시간 후에 연마한 웨이퍼의 마찰력의 변화를 나타낸 것이다.9A, 9B, and 9C show changes in frictional force of the wafer polished after 2 hours, 3 hours, and 26 hours, respectively.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
S1: 에지 연마 S2: SC1 세정S1: edge polishing S2: SC1 cleaning
S3: HF 함유 세정액S3: HF-containing cleaning liquid
S4: 수용성 고분자 화합물 용액 이용S4: using a water-soluble high molecular compound solution
S5: 대기 S6: 연마S5: Atmosphere S6: Polishing
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