KR20090039491A - 실리콘 웨이퍼 에칭액 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무기알칼리, 다가알코올 및 물을 포함하는 실리콘 웨이퍼 에칭액을 제공한다. 상기 실리콘 웨이퍼 에칭액은 실리콘 웨이퍼를 제조하면서 발생된 결정 결함을 신속하게 제거하고 표면 거칠기를 개선시킴으로써 평탄도 향상 효과를 제공한다.
실리콘 웨이퍼, 에칭액, 결정 결함, 표면거칠기, 무기알칼리, 다가알코올
Description
본 발명은 실리콘 웨이퍼 에칭액에 관한 것으로서, 특히 슬라이싱 및 래핑된 실리콘 웨이퍼의 빠른 에칭 속도 및 향상된 평탄도를 얻을 수 있는 실리콘 웨이퍼 에칭액에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스가 고집적화됨에 따라 높은 평탄도를 충족시키기 위해, 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘을 얇게 절단하는 슬라이싱, 절단된 웨이퍼의 두께와 평탄도를 유지시키는 래핑, 불순물이나 결함 등의 제거를 위한 에칭, 표면의 손상이나 평탄도를 향상시키기 위한 폴리싱 등의 공정을 거쳐 제조된다.
특히 슬라이싱, 래핑 등의 공정은 실리콘 웨이퍼에 결정 결함을 유발하여 웨이퍼의 기계적 강도 및 전기적 특성을 저하시키기 때문에 그러한 결정 결함은 완벽하게 제거되어야 한다.
이러한 기계적 충격층을 제거하기 위해서, 종래에는 래핑 후의 에칭 공정에서 질산, 불산 등의 산성 혼합 에칭액을 사용하였으나 평탄도면에서 불리한 문제 점이 있었다. 수산화칼륨 또는 수산화나트륨 등의 알칼리성 에칭액을 사용하는 경우에는 산성 혼합 에칭액에 비해 향상된 평탄도를 확보할 수는 있으나, 웨이퍼 표면을 화학 반응에 의해 에칭하여 평탄도를 조절할 때 발생되는 기포가(도 1: 래핑된 실리콘 웨이퍼를 기존의 알칼리성 실리콘 에칭액으로 처리할 때의 기포 발생 사진) 에칭을 방해하기 때문에 표면 거칠기가 증가하여 후 공정인 폴리싱에서의 부담이 커지게 되는 문제점이 있었다. (도 2 참조)
상기와 같은 알칼리 에칭액에서 평탄도를 향상시키기 위한 방법으로 실리카 분말을 알칼리 수용액 내에 균일하게 분산시키는 실리콘 웨이퍼 에칭액이 대한민국 특허등록 10-0661329에 개시되어 있다. 이 문헌에는, 실리카 분말의 첨가는 화학 액체 내의 금속 불순물 등에 영향을 주고 알칼리 에칭의 특정된 선택성을 제약하기 때문에, 폴리싱 이전에 표면 조도 및 웨이퍼의 텍스처 크기를 조절하는 것이 가능하며, 에칭 후 높은 평탄도가 유지되며, 표면 조도는 감소된다는 내용이 언급되어 있다.
이 외에도, 이소프로필알코올, 산화제, 계면활성제 등이 알칼리 에칭액에 첨가제로 사용되었다.
상기에서 가장 널리 사용되는 이소프로필알코올의 경우에 평탄도는 개선 되지만, 에칭속도가 느려지는 단점이 있다.
본 발명은 실리콘 웨이퍼를 제조하면서 발생된 결정 결함을 신속하게 제거하고 표면 거칠기를 개선시킴으로써 평탄도 향상 효과를 가지며, 이후의 폴리싱 공정의 부담을 최소화하는 실리콘 웨이퍼 에칭액을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 무기알칼리, 다가알코올 및 물을 포함하는 실리콘 웨이퍼 에칭액을 제공한다.
상기의 에칭액은, 에칭액 총 중량에 대하여, 상기 무기알칼리 20~55 중량%, 상기 다가알코올 0.01~20 중량% 및 상기 물을 25.0~79.99 중량%로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼 에칭액은 실리콘 웨이퍼를 제조하면서 발생된 결정 결함을 신속하게 제거하고 표면 거칠기를 개선시킴으로써 평탄도 향상 효과를 제공한다. 따라서, 이후의 폴리싱 공정에서의 부담이 최소화 된다.
본 발명은 무기알칼리, 다가알코올 및 물을 포함하는 실리콘 웨이퍼 에칭 액에 관한 것이다.
본 발명의 에칭액에서 사용되는 무기알칼리 성분으로는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨 등을 들 수 있으며, 이들은 1종 단독 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 에칭액에서는 수산화칼륨 또는 수산화나트륨이 바람직하게 사용된다.
상기 무기알칼리 성분의 최적의 함량은 에칭액 총 중량에 대하여, 20~55 중량%이다. 무기알칼리 성분이 20 중량% 미만으로 포함되면 에칭속도 및 표면거칠기면에서 유리하지 않고, 55 중량%를 초과하면 어는 점이 상승하여 효율적이지 못하다.
본 발명의 에칭액에서 사용되는 다가알코올로는 글리콜류 및 당알코올류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하다. 상기에서 당알코올이란, 히드록시기가 2개 이상인 다가알코올을 의미한다.
상기에서 글리콜류의 예로는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 부틸렌글리콜 등을 들 수 있으며; 당알코올류의 예로는 트레이톨(threitol), 에리트리톨(erythritol), 아도니톨(adonitol), 아라비톨(arabitol), 크실리톨(xylitol), 탈리톨(talitol), 소르비톨, 만니톨(mannitol), 이디톨(iditol), 둘시톨(dulcitol) 등을 들 수 있다.
상기 다가알코올의 최적의 함량은 에칭액 총 중량에 대하여, 0.01~20 중 량%이다. 다가알코올이 0.01 중량% 미만으로 포함되면 종래의 알칼리 에칭액과 비교하여 성능 개선이 이루어지기 어려우며, 20 중량%를 초과하면 무기알칼리 성분의 용해가 어려워진다.
본 발명의 에칭액에서 사용되는 물로는 이온교환수지를 통해 여과한 순수(탈이온수)를 사용하는 것이 바람직하며, 비저항이 18메가오옴(Ω) 이상인 초순수를 사용하면 더욱 바람직하다.
상기 물의 최적의 함량은 에칭액 총 중량에 대하여, 25.00~79.99중량%이다. 물이 25.00 중량% 미만으로 포함되면 무기 알칼리 성분의 용해가 어려워지는 문제가 있을 수 있으며, 79.99 중량%를 초과하는 경우에는 성능 개선이 이루어지기 어려운 점이 있다.
본 발명의 에칭액은, 종래의 알칼리 에칭액과 다가알코올이 포함된다는 점에서 차이가 있다. 히드록시기가 1개인 이소프로필알코올이 포함되는 경우, 낮은 끓는점, 낮은 에칭 속도 등의 단점을 갖는 반면, 히드록시기가 2개 이상인 다가알코올이 포함되는 경우, 높은 끓는점으로 인해 고온에서도 안정적으로 사용할 수 있으며, 표면 거칠기가 균일한 장점이 있다.
본 발명의 에칭액은 종래의 알칼리 에칭액과는 달리, 에칭 시 발생되는 기포의 에칭액 내 분포가 현저히 낮아서 기포가 웨이퍼의 에칭을 방해하지 않기 때문에 실리콘 웨이퍼 내 표면 거칠기가 감소한다(도 4 참조). 따라서 폴리싱에서의 부 담이 적어지게 되고, 특히 공정 시간을 1/2로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이하의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예
1.
먼저, 200 mm 실리콘 웨이퍼를 준비하고 래핑 공정을 거친 실리콘 웨이퍼를 에칭하였다.
상기에서 에칭액으로는 에칭액 총 중량을 기준으로 30 중량% 수산화칼륨, 0.1 중량% 프로필렌글리콜, 잔량 물로 구성된 것을 사용하였다. 이 에칭 공정에서, 실리콘 웨이퍼는 10분 동안 에칭액에 담궈지고 그 내부에서 에칭되었다. 이 에칭 공정에서 에칭 제거 깊이는 웨이퍼의 한 측면에서는 10 ㎛ 이고, 웨이퍼의 양 측면에 대해서는 20 ㎛가 된다.
실시예
2.
30 중량%의 수산화칼륨, 5 중량%의 프로필렌글리콜 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
3.
45 중량%의 수산화칼륨, 0.1 중량%의 프로필렌글리콜 및 잔량의 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
4.
45 중량%의 수산화칼륨, 5 중량%의 프로필렌글리콜 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
5.
30 중량%의 수산화칼륨, 0.1 중량%의 솔비톨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
6.
30 중량%의 수산화칼륨, 5 중량%의 솔비톨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
7.
45 중량%의 수산화칼륨, 0.1 중량%의 솔비톨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
실시예
8.
45 중량%의 수산화칼륨, 5 중량%의 솔비톨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
비교예
1.
30 중량%의 수산화칼륨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
비교예
2.
45 중량%의 수산화칼륨 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
비교예
3.
5 중량% 수산화칼륨, 5 중량%의 프로필렌글리콜 및 잔량 물을 혼합하여 에칭액을 제조하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에칭 공정을 실시하였다.
| 무기알칼리(KOH,중량%) | 다가알코올 (중량%) | 물 (중량%) | 에칭깊이 (㎛) | 표면 거칠기(㎛) | |
| 실시예 1 | 30 | 프로필렌글리콜0.1 | 잔량 | 20.1 | 0.2 |
| 실시예 2 | 30 | 프로필렌글리콜 5 | 잔량 | 20.2 | 0.2 |
| 실시예 3 | 45 | 프로필렌글리콜 0.1 | 잔량 | 20.4 | 0.2 |
| 실시예 4 | 45 | 프로필렌글리콜 5 | 잔량 | 20.4 | 0.2 |
| 실시예 5 | 30 | 솔비톨 0.1 | 잔량 | 20.1 | 0.2 |
| 실시예 6 | 30 | 솔비톨5 | 잔량 | 20.3 | 0.2 |
| 실시예 7 | 45 | 솔비톨 0.1 | 잔량 | 20.2 | 0.2 |
| 실시예 8 | 45 | 솔비톨 5 | 잔량 | 20.4 | 0.2 |
| 비교예 1 | 30 | - | 잔량 | 20 | 0.6 |
| 비교예 2 | 45 | - | 잔량 | 20 | 0.4 |
| 비교예 3 | 5 | 프로필렌글리콜 5 | 잔량 | 15 | 1.0 |
도 1은 래핑된 실리콘 웨이퍼를 종래의 알칼리성 에칭액으로 처리할 때의 기포 발생 사진이다.
도 2는 래핑된 실리콘 웨이퍼를 종래의 알칼리성 에칭액으로 처리한 후 촬영한 실리콘 웨이퍼의 표면 사진이다.
도 3은 래핑된 실리콘 웨이퍼를 본 발명의 에칭액으로 처리할 때의 기포 발생 사진이다.
도 4는 래핑된 실리콘 웨이퍼를 본 발명의 에칭액으로 처리한 후 촬영한 실리콘 웨이퍼의 표면 사진이다.
Claims (7)
- 무기알칼리, 다가알코올 및 물을 포함하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 1에 있어서, 에칭액 총 중량에 대하여, 상기 무기알칼리를 20~55 중량%, 상기 다가알코올을 0.01~20 중량% 및 상기 물을 25.00~79.99 중량%로 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 무기알칼리가 수산화칼륨, 수산화나트륨, 인산나트륨, 규산나트륨, 탄산나트륨, 및 탄산수소나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 단독 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 3에 있어서, 상기 무기알칼리가 수산화칼륨 및 수산화나트륨 중 선택되는 1종 단독 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 다가알코올은 글리콜류 및 당알코올류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 5에 있어서, 상기 글리콜류는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 헥실렌글리콜, 및 부틸렌글리콜로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
- 청구항 5에 있어서, 상기 당알코올류는 트레이톨(threitol), 에리트리톨(erythritol), 아도니톨(adonitol), 아라비톨(arabitol), 크실리톨(xylitol), 탈리톨(talitol), 소르비톨, 만니톨(mannitol), 이디톨(iditol), 및 둘시톨(dulcitol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼 에칭액.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070105165A KR20090039491A (ko) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 실리콘 웨이퍼 에칭액 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070105165A KR20090039491A (ko) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 실리콘 웨이퍼 에칭액 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090039491A true KR20090039491A (ko) | 2009-04-22 |
Family
ID=40763365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070105165A KR20090039491A (ko) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 실리콘 웨이퍼 에칭액 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090039491A (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104934339A (zh) * | 2014-03-20 | 2015-09-23 | 晶科能源有限公司 | 一种晶体硅片位错检测方法 |
| KR20160071535A (ko) | 2014-12-11 | 2016-06-22 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 고밀도 CuGa 타겟의 제조 방법 |
| CN118359995A (zh) * | 2024-06-19 | 2024-07-19 | 嘉兴市小辰光伏科技有限公司 | 一种鱼鳞形塔基的单晶硅碱抛光添加剂及其使用方法 |
-
2007
- 2007-10-18 KR KR1020070105165A patent/KR20090039491A/ko not_active Application Discontinuation
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