KR20220159509A - 웨이퍼 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
웨이퍼 제조 방법은 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 식각 공정을 갖는 것으로써, 상기 식각 공정은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 상기 습식 식각 공정은 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
Description
본 발명은 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 식각 공정을 갖는 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 웨이퍼의 제조에서는 단결정 잉곳으로부터 웨이퍼 구조를 갖도록 잘라내는 슬라이싱(slicing) 공정, 슬라이싱된 웨이퍼의 에지를 그라인딩(grinding)하는 에지 그라인딩 공정, 웨이퍼의 표면 평탄도를 개선하기 위한 래핑(lapping) 공정, 래핑된 웨이퍼에 가해진 데미지를 제거하도록 식각하는 식각 공정, 식각이 이루어진 웨이퍼의 양면을 그라인딩하는 그라인딩 공정, 그라인딩된 웨이퍼를 슬라이트(slight) 식각하는 슬라이트 식각 공정, 슬라이트 식각된 웨이퍼의 에지를 폴리싱하는 에지 폴리싱(polishing) 공정, 에지 폴리싱된 웨이퍼의 양면을 폴리싱하는 폴리싱 공정 등을 순차적으로 수행할 수 있다.
특히, 웨이퍼의 제조 중에서 래핑된 웨이퍼를 식각하는 식각 공정에서는 불화수소(HF), 질산(HNO3), 아세트산(CH3COOH) 등으로 이루어지는 혼산을 식각액으로 사용하거나 또는 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaHO) 등으로 이루어지는 알칼리를 식각액으로 사용할 수 있다.
그러나 혼산을 식각액으로 사용하는 식각 공정의 경우 표면 거칠기가 개선되는 이득은 얻을 수 있으나 양호한 평탄도를 유지하지 못하는 결과를 초래할 수 있고, 알칼리를 식각액으로 사용하는 식각 공정의 경우 양호한 평탄도는 유지할 수 있으나 원하는 표면 거칠기를 얻을 수 없는 결과를 초래할 수 있다.
본 발명의 일 과제는 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지할 수 있는 식각 공정을 갖는 웨이퍼 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 과제는 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 식각 공정을 갖는 웨이퍼 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 식각 공정을 갖는 것으로써, 상기 식각 공정은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 상기 습식 식각 공정은 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 식각액은 불소계 계면활성제를 더 포함할 수 있고, 그리고 상기 불화불염은 불화수소암모늄일 수 있고, 상기 질산염은 질산암모늄, 질산나트륨 또는 이들의 혼합액일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 습식 식각 공정은 상기 식각액을 상기 식각 배스의 하부로부터 상기 식각 배스의 상부로 오버플로우될 수 있게 공급함에 의해 이루어질 수 있되, 상기 웨이퍼가 카세트에 적재되어 있을 경우에는 상기 카세트(cassette)를 상,하,좌,우로 흔들어서 상기 식각액이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 하고, 상기 웨이퍼가 바렐에 적재되어 있을 경우에는 상기 바렐(barrel)을 회전시켜 상기 식각액이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 하고, 상기 식각액은 15 내지 50℃의 온도를 갖도록 공급할 수 있고, 분당 5 내지 25㎛의 식각 속도(etching rate)를 갖도록 수행할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 식각 공정을 수행하기 이전에 래핑된 웨이퍼를 세정하는 1차 세정 공정 및 상기 식각 공정을 수행한 이후에 식각된 웨이퍼를 세정하는 2차 세정 공정을 더 수행하되, 상기 1차 세정 공정은 7 내지 40㎛의 입도 크기를 갖는 실리카, 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 및 아민 화합물을 포함하는 슬러리 세정제를 상기 래핑된 웨이퍼를 향하여 분사함에 의해 이루어질 수 있고, 상기 2차 세정 공정은 상기 식각 배스 일측에 배치되는 탈이온수가 수용되는 세정 배스에 딥핑시키는 QDR(quick dump rinse) 세정을 수행함과 아울러 탈이온수를 분사시킴에 의해 이루어질 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱하는 단계와, 상기 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑하는 단계와, 상기 래핑된 웨이퍼를 식각하는 단계, 및 상기 식각된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계를 포함하되, 상기 식각은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 상기 습식 식각 공정은 상기 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱하는 단계와, 상기 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑하는 단계와, 상기 래핑된 웨이퍼를 식각하는 단계와, 상기 식각된 웨이퍼를 그라인딩하는 단계와, 상기 그라인딩된 웨이퍼를 슬라이트 식각하는 단계, 및 상기 슬라이트 식각된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계를 포함하되, 상기 래핑된 웨이퍼에 대한 식각은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 상기 습식 식각 공정은 상기 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 식각 공정을 수행한 결과, 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
이에, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 보다 개선된 표면 거칠기 및 양호한 평탄도를 유지하는 웨이퍼를 수득할 수 있고, 그 결과 개선된 표면 거칠기 및 양호한 평탄도를 유지하는 웨이퍼로부터 제조되는 반도체 소자 등과 같은 집적회로 소자의 제품 신뢰도가 향상되는 효과를 기대할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 식각 공정을 통하여 보다 개선된 표면 거칠기 및 양호한 평탄도를 유지하는 웨이퍼를 수득할 수 있기 때문에 표면 거칠기 또는/및 평탄도의 개선을 위한 후속 공정에서의 공정 부담을 감소시킬 수 있는 효과까지도 기대할 수 있을 것이다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예를 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 첨부한 도면들을 참조하여 예시적인 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 래핑 공정(S11 단계)과 폴리싱 공정(S15 단계) 사이에 식각 공정(S13 단계)을 수행할 수 있는 것으로써, 슬라이싱된 웨이퍼의 평탄도를 개선할 수 있게 연마하는 래핑 공정, 래핑된 웨이퍼의 데미지를 제거할 수 있게 식각하는 식각 공정 및 식각된 웨이퍼를 경면화시킬 수 있게 폴리싱하는 폴리싱 공정을 순차적으로 수행하도록 이루어질 수 있다.
그리고 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용할 수 있다.
언급한 식각액에 있어서, 질산염은 식각이 이루어질 때 웨이퍼의 주성분인 Si를 SiO2로 산화시키는 역할을 할 수 있고, 불화불염은 산화된 SiO2를 용해시키는 역할을 할 수 있고, 황산은 SiO2로의 산화를 촉진시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 언급한 식각액에는 식각이 이루어질 때 웨이퍼의 표면에서의 반응 확산을 위한 계면활성제, 특히 산성 용액에서 안정적으로 작용할 수 있는 불소계 계면 활성제가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정에 사용되는 식각액은 불화불염, 질산염, 황산, 계면활성제 및 탈이온수를 포함할 수 있는데, 전체 식각액 중에서 불화물염 및 질산염 각각은 약 1 내지 20 중량%를 차지하도록 포함될 수 있고, 황산은 약 20 내지 80 중량%를 차지하도록 포함될 수 있고, 계면활성제는 약 0.01 내지 1.0 중량%를 차지하도록 포함될 수 있고, 탈이온수는 잔량을 차지하도록 포함될 수 있다.
그리고 불화불염의 예로서는 불화수소암모늄 등을 들 수 있고, 질산염의 예로서는 질산암모늄, 질산나트륨, 이들의 혼합액 등을 들 수 있다.
이에, 언급한 식각액의 예로서는 불화수소암모늄, 질산암모늄, 황산, 계면활성제 및 탈이온수를 포함하는 것, 불화수소암모늄, 질산나트륨, 황산, 계면활성제 및 탈이온수를 포함하는 것, 불화수소암모늄, 질산암모늄, 질산나트륨, 황산, 계면활성제 및 탈이온수를 포함하는 것 등을 들 수 있다.
언급한 식각액의 경우 불화불염 및 질산염을 황산 수용액에 녹여서 수득할 수 있는 것으로써, 식각이 이루어질 때 흄(fume)이 거의 발생하지 않는 이점, 휘발성이 거의 없는 물질로 이루어지기 때문에 식각액에 대한 안정성을 확보할 수 있는 이점, 구성 성분이 차지하는 양의 조절을 통하여 식각 속도를 용이하게 조절할 수 있는 이점 등을 기대할 수 있을 것이다.
나아가, 언급한 식각액에는 식각이 이루어질 때 질소산화물의 발생 억제를 위한 첨가제 등이 더 포함될 수도 있고, 웨이퍼의 종류에 따라 식각 특성의 제어를 위한 인산이 더 포함될 수도 있을 것이다.
그리고 언급한 식각액은 본 발명의 예시적인 실시예들에서와 같이 웨이퍼를 제조하기 위한 식각 공정에 사용할 수 있을 뿐만 아니라 실리콘 등과 같은 대상물을 식각하기 위한 식각 공정에도 사용할 수 있기에 반도체 소자 등과 같은 집적회로 소자의 제조에도 충분하게 사용할 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정으로써, 식각액을 수용할 수 있는 식각 장치(100)를 사용함에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정은 레핑된 웨이퍼를 식각 배스(23)에 수용되는 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있는 것으로써, 특히 식각액을 식각 배스(23)의 하부로부터 식각 배스(23)의 상부로 오버플로우될 수 있게 공급함에 의해 이루어질 수 있다.
이에, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정이 이루어지는 식각 장치(100)는 식각액을 수용함과 아울러 웨이퍼가 딥핑되는 식각 배스(23), 식각 배스(23)로 식각액을 공급하는 공급 배스(25), 공급 배스(25)로부터 식각 배스(23)로 식각액을 플로우시키는 펌프(27) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정은 다수매의 웨이퍼를 대상으로 한 번에 이루어질 수 있는 것으로써, 이에 카세트(cassette), 바렐(barrel) 등과 같은 적재 부재(33)에 다수매의 웨이퍼가 적재되어 있는 상태로 식각액에 딥핑될 수 있는데, 웨이퍼가 카세트에 적재되어 있을 경우에는 카세트를 상,하,좌,우로 흔들어서 식각액이 웨이퍼 전면(whole face)에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 하고, 웨이퍼가 바렐에 적재되어 있을 경우에는 약 1 내지 10 rpm으로 바렐을 회전시켜 식각액이 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 한다.
그리고 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정에서는 약 15 내지 50℃를 갖는 식각액을 사용할 수 있는 것으로써, 이에 언급한 식각 장치(100)에는 공급 배스(25)에 수용되는 식각액의 온도를 조정하기 위한 칠러 등과 같은 냉각 부재(29) 및 히터 등과 같은 가열 부재(31)가 더 구비될 수 있다.
특히, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 식각 공정에서의 식각 속도는 식각액의 온도, 구성 성분의 농도 등에 따라 달리할 수 있으나, 대략적으로 분당 약 5 내지 25㎛의 식각 속도(etching rate)를 갖도록 수행할 수 있는데, 예를 들면 양면 식각을 기준으로 식각액의 온도가 약 30℃를 갖도록 조정된 상태에서는 분당 약 10㎛의 식각 속도를 갖도록 수행할 수 있고, 식각액의 온도가 약 37℃를 갖도록 조정된 상태에서는 분당 약 16㎛의 식각 속도를 갖도록 수행할 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 혼산으로 이루어지는 식각액 또는 알칼리로 이루어지는 식각액이 아닌 불화불염, 질산염, 황산 등으로 이루어지는 식각액을 사용하는 식각 공정을 수행하기 때문에 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지하면서도 이전 공정인 래핑에 의해 웨이퍼에 가해진 데미지를 보다 용이하게 제거할 수 있다.
그리고 다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서는 식각 공정을 수행하기 이전에 1차 세정 공정(S17 단계)을 더 수행할 수 있고, 식각 공정을 수행한 이후에 2차 세정 공정(S19 단계)을 더 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서는 식각 공정을 수행하기 이전에 래핑된 웨이퍼를 세정하는 1차 세정 공정을 더 수행할 수 있고, 식각 공정을 수행한 이후에 식각된 웨이퍼를 세정하는 2차 세정 공정을 더 수행할 수 있다.
1차 세정 공정은 7 내지 40㎛의 입도 크기를 갖는 실리카, 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 및 아민 화합물을 포함하는 슬러리 세정제를 래핑된 웨이퍼를 향하여 분사함에 의해 이루어질 수 있는 것으로써, 전체 슬러리 세정제 중에서 실리카는 약 2 내지 20 중량%를 차지하도록 포함될 수 있고, 에틸렌다이아민테트라아세트산은 약 0.1 내지 3.0 중량%를 차지하도록 포함될 수 있고, 아민 화합물은약 0.05 내지 3.0 중량%를 차지하도록 포함할 수 있고, 그리고 탈이온수가 잔량을 차지하도록 포함될 수 있다.
언급한 슬리리 세정제에 있어서, 실리카는 래핑된 웨이퍼를 세정하는 역할을 할 수 있고, 에틸렌다이아민테트라아세트산은 세정이 이루어지는 래핑된 웨이퍼에 오염물이 다시 부착되는 것을 방지하는 역할을 할 수 있고, 아민 화합물은 세정력을 보다 증대시키는 역할을 할 수 있다.
1차 세정 공정에서의 슬러리 세정제의 분사는 분사 노즐를 사용함에 의해 이루어질 수 있는데, 약 50 내지 100mm의 간격을 갖도록 래핑된 웨이퍼와 분사 노즐이 서로 마주하게 배치시킨 상태에서 약 20 내지 100 Kgf/cm2의 압력으로 슬러리 세정제를 분사시킴에 의해 이루어질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서와 같이 식각 공정을 수행하기 이전에 1차 세정 공정을 수행하는 것은 식각 공정의 수행시 웨이퍼의 표면에 잔류하는 오염물에 의해 식각액이 오염되는 것을 방지하여 웨이퍼의 표면에 식각액의 반응을 양호하게 도모하기 위함이다.
2차 세정 공정은 탈이온수를 사용함에 의해 이루어질 수 있는 것으로써, 탈이온수가 수용되는 세정 배스(35)에 딥핑시킴과 아울러 탈이온수를 분사시킴에 의해 이루어질 수 있다.
언급한 세정 배스(35)는 식각 배스(23) 일측에 배치될 수 있고, 이에 2차 세정 공정은 식각 공정의 수행을 위하여 식각 배스(23)에 일정 시간동안 딥핑시킨 웨이퍼를 인양하여 곧바로 세정 배스(35)에 딥핑시키는 QDR(quick dump rinse) 세정을 수행함에 의해 이루어질 수 있고, 그리고 마무리로 탈이온수를 분사시킴에 의해 이루어질 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 래핑된 웨이퍼를 1차 세정시킨 후 식각을 수행한 다음 식각된 웨이퍼를 2차 세정시킴에 의해 이루어질 수 있는 것으로써, 언급한 바와 같이 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지하면서도 이전 공정인 래핑에 의해 웨이퍼에 가해진 데미지를 보다 용이하게 제거할 수 있다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정을 수행한 결과와 종래의 웨이퍼 제조 방법에서의 식각 공정을 수행한 결과를 비교하여 보았다.
먼저, 기준면으로부터 가장 두꺼운 곳과 가장 얇은 곳의 두께 차이(total thickness variation : TTV)인 평탄도가 약 0.60㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.35㎛/2.33㎛인 200mm 크기를 갖는 래핑된 웨이퍼를 대상으로 수산화칼륨(KOH)으로 이루어지는 알칼리를 식각액으로 사용하여 약 25㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(비교예 1)을 수행하였고, 불화수소(HF), 질산(HNO3) 및 아세트산(CH3COOH)으로 이루어지는 혼산을 식각액으로 사용하야 약 30㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(비교예 2)을 수행하였고, 그리고 본 발명에서의 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수로 이루어지는 혼합물을 식각액으로 사용하여 약 30㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(실시예 1)을 수행하였다.
그 결과, 비교예 1에서는 평탄도가 약 0.75㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.35㎛/1.78㎛인 것을 확인할 수 있었고, 비교예 2에서는 평탄도가 약 1.0㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.11㎛/0.64㎛인 것을 확인할 수 있었고, 실시예 1에서는 평탄도가 약 0.62㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.10㎛/0.46㎛인 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 비교예 1의 경우에는 평탄도는 거의 그대로 유지하는 반면에 표면 거칠기가 개선되지 않음을 확인할 수 있었고, 비교예 2의 경우에는 표면 거칠기는 개선되지만 평탄도가 더 나빠지는 것을 확인할 수 있었고, 반면에 실시예 1의 경우에는 표면 거칠기가 개선됨과 아울러 양호한 평탄도를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
그리고 평탄도가 약 0.70㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.32㎛/1.85㎛인 300mm 크기를 갖는 래핑된 웨이퍼를 대상으로 수산화칼륨(KOH)으로 이루어지는 알칼리를 식각액으로 사용하여 약 25㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(비교예 3)을 수행하였고, 본 발명에서의 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수로 이루어지는 혼합물을 식각액으로 사용하여 약 20㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(실시예 2)과 아울러 약 40㎛의 식각 두께를 갖도록 식각 공정(실시예 3)을 수행하였다.
그 결과, 비교예 3에서는 평탄도가 약 1.65㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.32㎛/1.80㎛인 것을 확인할 수 있었고, 실시예 2에서는 평탄도가 약 0.65㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.10㎛/0.57㎛인 것을 확인할 수 있었고, 실시예 3에서는 평탄도가 약 0.65㎛이고, 표면 거칠기 Ra/Rz가 약 0.05㎛/0.27㎛인 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 비교예 3의 경우에는 평탄도도 나빠지면서 표면 거칠기 또한 전혀 개선되지 않음을 확인할 수 있었고, 반면에 실시예 2,3의 경우에는 표면 거칠기가 개선됨과 아울러 양호한 평탄도를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지하면서도 이전 공정인 래핑에 의해 웨이퍼에 가해진 데미지를 보다 용이하게 제거할 수 있을 것이다.
그리고 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 식각 공정을 수행함에 의해서도 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지할 수 있기 때문에 후속되는 그라인딩, 슬라이트 에칭, 폴리싱 등과 같은 웨이퍼의 표면을 처리하는 공정에 대한 부담을 경감시킬 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱(S31 단계)하고, 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑(S33 단계)하고, 래핑된 웨이퍼를 식각(S35 단계)한 후 식각된 웨이퍼를 폴리싱(S37 단계)함에 의해 이루어질 수 있다.
특히, 언급한 식각은 도 1 및 도 2에서와 같이 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 나아가 습식 식각 공정은 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
실제로, 약 809㎛의 두께를 가짐과 아울러 300mm의 크기를 갖는 래핑된 웨이퍼를 대상으로 본 발명에서의 식각액을 사용하여 약 24㎛의 두께가 식각되도록 식각 공정을 수행함과 아울러 약 10㎛의 두께가 폴리싱되도록 폴리싱 공정을 수행하였고, 전체적으로는 약 34㎛의 두께가 감소되도록 웨이퍼 제조 공정을 수행하였다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱(S41 단계)하고, 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑(S43 단계)하고, 래핑된 웨이퍼를 식각(S45 단계)하고, 식각된 웨이퍼를 그라인딩(S47 단계)하고, 그라인딩된 웨이퍼를 슬라이트 식각(S49 단계)한 후, 슬라이트 식각된 웨이퍼를 폴리싱(S51 단계)함에 의해 이루어질 수 있다.
특히, 언급한 식각은 도 1 및 도 2에서와 같이 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정일 수 있고, 나아가 습식 식각 공정은 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어질 수 있다.
실제로, 약 817㎛의 두께를 가짐과 아울러 300mm의 크기를 갖는 래핑된 웨이퍼를 대상으로 본 발명에서의 식각액을 사용하여 약 24㎛의 두께가 식각되도록 식각 공정을 수행하고, 약 5㎛의 두께가 그라인딩되도록 그라인딩 공정을 수행하고, 약 3㎛의 두께가 슬라이트 식각되도록 슬라이트 식각 공정을 수행함과 아울러 약 10㎛의 두께가 폴리싱되도록 폴리싱 공정을 수행하였고, 전체적으로는 약 42㎛의 두께가 감소되도록 웨이퍼 제조 공정을 수행하였다.
이와 달리, 약 832㎛의 두께를 가짐과 아울러 300mm의 크기를 갖는 래핑된 웨이퍼를 대상으로 종래의 불화수소(HF), 질산(HNO3) 및 아세트산(CH3COOH)의 혼산으로 이루어지는 식각액을 사용하여 약 24㎛의 두께가 식각되도록 식각 공정을 수행함과 아울러 약 20㎛의 두께가 그라인딩되도록 그라인딩 공정을 수행하고, 약 3㎛의 두께가 슬라이트 식각되도록 슬라이트 식각 공정을 수행함과 아울러 약 10㎛의 두께가 폴리싱되도록 폴리싱 공정을 수행하였고, 전체적으로는 약 52㎛의 두께가 감소되도록 웨이퍼 제조 공정을 수행하였다.
도 3 및 도 4 각각에서의 웨이퍼 제조 방법을 통하여 전체적으로 감소되는 두께 및 종래의 웨이퍼 제조 방법을 통하여 전체적으로 감소되는 두께를 비교한 결과, 도 3에서의 웨이퍼 제조 방법을 적용할 경우에는 종래 대비 약 45%의 두께 감소량을 나타냄을 확인할 수 있었고, 도 4에서의 웨이퍼 제조 방법을 적용할 경우에는 종래 대비 약 25%의 두께 감소량을 나타냄을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법에서는 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 식각 공정을 수행함으로써 표면 거칠기를 개선시킴과 아울러 양호한 평탄도를 유지할 수 있기 때문에 후속되는 그라인딩, 슬라이트 에칭, 폴리싱 등과 같은 웨이퍼의 표면을 처리하는 공정에 대한 부담을 경감시킬 수 있음을 알 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 웨이퍼 제조 방법은 디램, 낸드, 시스템 반도체, 이미지 센서 등과 같은 집적회로 소자의 제조에 보다 적극적으로 적용할 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
23 : 식각 배스 25 : 공급 배스
27 : 펌프 29 : 냉각 부재
31 : 가열 부재 33 : 적재 부재
35 : 세정 배스 100 : 식각 장치
27 : 펌프 29 : 냉각 부재
31 : 가열 부재 33 : 적재 부재
35 : 세정 배스 100 : 식각 장치
Claims (10)
- 래핑 공정과 폴리싱 공정 사이에 식각 공정을 갖는 웨이퍼 제조 방법에 있어서,
상기 식각 공정은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정이되, 상기 습식 식각 공정은 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 불화불염은 불화수소암모늄일 수 있고, 상기 질산염은 질산암모늄, 질산나트륨 또는 이들의 혼합액일 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 식각액은 불소계 계면활성제 및 인산을 더 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 습식 식각 공정은 상기 식각액을 상기 식각 배스의 하부로부터 상기 식각 배스의 상부로 오버플로우될 수 있게 공급함에 의해 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 웨이퍼가 카세트에 적재되어 있을 경우에는 상기 카세트(cassette)를 상,하,좌,우로 흔들어서 상기 식각액이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 하고, 상기 웨이퍼가 바렐에 적재되어 있을 경우에는 상기 바렐(barrel)을 회전시켜 상기 식각액이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일하게 식각 반응할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제4 항에 있어서,
상기 식각액은 15 내지 50℃의 온도를 갖도록 공급할 수 있고, 분당 5 내지 25㎛의 식각 속도(etching rate)를 갖도록 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제1 항에 있어서,
상기 식각 공정을 수행하기 이전에 래핑된 웨이퍼를 세정하는 1차 세정 공정 및 상기 식각 공정을 수행한 이후에 식각된 웨이퍼를 세정하는 2차 세정 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 제7 항에 있어서,
상기 1차 세정 공정은 7 내지 40㎛의 입도 크기를 갖는 실리카, 에틸렌다이아민테트라아세트산(EDTA) 및 아민 화합물을 포함하는 슬러리 세정제를 상기 래핑된 웨이퍼를 향하여 분사함에 의해 이루어질 수 있고,
상기 2차 세정 공정은 상기 식각 배스 일측에 배치되는 탈이온수가 수용되는 세정 배스에 딥핑시키는 QDR(quick dump rinse) 세정을 수행함과 아울러 탈이온수를 분사시킴에 의해 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱하는 단계;
상기 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑하는 단계;
상기 래핑된 웨이퍼를 식각하는 단계; 및
상기 식각된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계를 포함하되,
상기 식각은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정이되, 상기 습식 식각 공정은 상기 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법. - 단결정 잉곳을 웨이퍼 단위로 슬라이싱하는 단계;
상기 슬라이싱된 웨이퍼를 래핑하는 단계;
상기 래핑된 웨이퍼를 식각하는 단계;
상기 식각된 웨이퍼를 그라인딩하는 단계;
상기 그라인딩된 웨이퍼를 슬라이트 식각하는 단계; 및
상기 슬라이트 식각된 웨이퍼를 폴리싱하는 단계를 포함하되,
상기 래핑된 웨이퍼에 대한 식각은 불화불염, 질산염, 황산 및 탈이온수를 포함하는 식각액을 사용하는 습식 식각 공정이되, 상기 습식 식각 공정은 상기 래핑된 웨이퍼를 식각 배스에 수용되는 상기 식각액에 딥핑시킴에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 제조 방법.
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- 2021-05-25 KR KR1020210066660A patent/KR102533868B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Publication date |
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| KR102533868B1 (ko) | 2023-05-26 |
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