KR100685260B1 - Heat treatment method for silicon wafer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 급속열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 1 is a view illustrating a conventional rapid heat treatment method.
도 2는 종래 방법에 따라 급속열처리를 실시한 경우 웨이퍼 표면에 발생하는 헤이즈 패턴을 보여주는 도면이다. 2 is a view showing a haze pattern generated on the wafer surface when rapid thermal treatment is performed according to a conventional method.
도 3a 및 도 3b는 헤이즈가 발생하지 않은 영역과 헤이즈가 발생한 영역의 표면을 보여주는 사진들이다.3A and 3B are photographs showing surfaces of areas where no haze occurs and areas where haze has occurred.
도 4는 헤이즈가 발생한 영역과 헤이즈가 발생하지 않은 영역의 경계면을 보여주는 투과전자현미경(Tansmission Electron Microscope; TEM) 사진이다. FIG. 4 is a transmission electron microscope (TEM) photograph showing an interface between a region in which haze is generated and a region in which no haze is generated. FIG.
도 5는 헤이즈가 발생하지 않은 영역의 표면 단면을 보여주는 투과전자현미경(TEM) 사진이다.5 is a transmission electron microscope (TEM) image showing the surface cross section of a region in which no haze occurs.
도 6은 헤이즈가 발생한 웨이퍼를 파티클 카운터(Particle Counter)로 관찰한 사진이다. 6 is a photograph of a wafer having a haze observed with a particle counter.
도 7은 헤이즈가 발생한 웨이퍼를 표면으로부터 10㎛까지 연마(Polishing)하여 파티클 카운터로 관찰한 사진이다. FIG. 7 is a photograph observed by a particle counter after polishing a wafer having a haze from the surface to 10 μm.
도 8은 일반적인 확산로를 이용한 결함 검출법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a defect detection method using a general diffusion path.
도 9는 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 9 is a diagram illustrating a defect detection method using multiple heat treatments.
도 10a는 도 8에 도시된 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대한 수명 맵(Life Time Map)을 보여주는 사진이다. FIG. 10A is a photograph showing a life time map for a wafer using a defect detection method using the diffusion path illustrated in FIG. 8.
도 10b는 도 8에 도시된 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대하여 MO6 장비를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 5㎛의 깊이까지 결함을 관측한 사진이다. FIG. 10B is a photograph of a defect observed to a depth of 5 μm from the surface of the wafer using a MO6 device with respect to the wafer using the defect detection method using the diffusion path illustrated in FIG. 8.
도 11a는 도 9에 도시된 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대한 수명 맵(Life Time Map)을 보여주는 사진이다. FIG. 11A is a photograph showing a life time map for a wafer using a defect detection method using multiple heat treatments illustrated in FIG. 9.
도 11b는 도 9에 도시된 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대하여 MO6 장비를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 5㎛의 깊이까지 결함을 관측한 사진이다. FIG. 11B is a photograph of a defect observed to a depth of 5 μm from the surface of the wafer using a MO6 device with respect to the wafer using the defect detection method using multiple heat treatments shown in FIG. 9.
도 12는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 12 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a first embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 13 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 14는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 14 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a third embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 15 is a diagram illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도 16a는 고온에서 제1 급속열처리, 저온에서 제2 급속열처리를 실시한 2단계 급속열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 16A is a view for explaining a two-step rapid heat treatment method in which the first rapid heat treatment at high temperature and the second rapid heat treatment at low temperature are performed.
도 16b는 도 16a에 도시된 2단계 급속열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼에 대한 NSMD(Near Surface Micro Defect) 측정 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 16B is a diagram illustrating a result of measuring a near surface micro defect (NSMD) of a silicon wafer subjected to the two-step rapid heat treatment illustrated in FIG. 16A.
도 17a는 저온에서 제1 급속열처리, 고온에서 제2 급속열처리를 실시한 2단계 급속열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 17A is a view for explaining a two-step rapid heat treatment method in which the first rapid heat treatment at a low temperature and the second rapid heat treatment at a high temperature are performed.
도 17b는 도 17a에 도시된 2단계 급속열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼에 대한 NSMD(Near Surface Micro Defect) 측정 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 17B is a diagram illustrating a result of measuring a near surface micro defect (NSMD) of a silicon wafer subjected to the two-step rapid heat treatment illustrated in FIG. 17A.
도 18은 제1 급속열처리 온도를 1135℃로 고정한 후 제1 급속열처리 시간에 따른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다.18 is a view showing a change in oxygen precipitates in the haze region according to the first rapid heat treatment time after fixing the first rapid heat treatment temperature to 1135 ° C.
도 19는 제1 급속열처리 시간을 5초로 고정한 후 제1 급속열처리 온도에 따른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다.19 is a view showing a change in oxygen precipitates in the haze region according to the first rapid heat treatment temperature after fixing the first rapid heat treatment time to 5 seconds.
도 20은 제1 급속열처리 온도를 1135℃로 고정한 후 제2 급속열처리 시간에 따른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다. 20 is a view showing a change in oxygen precipitates in the haze region according to the second rapid heat treatment time after fixing the first rapid heat treatment temperature to 1135 ° C.
도 21a는 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. FIG. 21A is a view showing oxygen precipitates on a wafer subjected to a general rapid heat treatment using a mixed gas of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas.
도 21b는 아르곤(Ar) 가스와 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. FIG. 21B is a view showing oxygen precipitates on a wafer subjected to a general rapid heat treatment using a mixed gas of argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas.
도 21c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 2단계 급속열처리를 실시한 웨 이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. Figure 21c is a view showing the oxygen precipitate for the wafer subjected to the rapid two-step heat treatment according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 실리콘 웨이퍼의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무결함 영역에서 헤이즈(Haze)에 의한 산소석출물의 발생을 억제할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a silicon wafer, and more particularly, to a heat treatment method for a silicon wafer capable of suppressing generation of oxygen precipitates by haze in a defect-free region.
최근에 반도체 소자 제조 공정의 디자인룰(design rule)이 0.1㎛ 이하로 초 미세화되고 고집적화 되고 있으며, 실리콘 웨이퍼도 300 mm 이상 웨이퍼로 대구경화 되고 있다. 이에 따라 실리콘 웨이퍼도 반도체 소자의 활성 영역에 완전한 무결함 영역이 요구되며, 활성 영역 아래의 벌크 영역에는 산소석출물과 벌크 적층결함(Bulk Stacking Fault)으로 이루어진 벌크 마이크로 결함(Bulk Micro Defect; 이하 'BMD'라 함)의 밀도를 증가시켜 반도체 소자 제조 공정 중에 발생할 수 있는 금속 등의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 실리콘 웨이퍼가 요구되고 있다. In recent years, the design rule of the semiconductor device manufacturing process has been ultra-fine and highly integrated to 0.1 m or less, and silicon wafers have been large-sized to 300 mm or more wafers. Accordingly, silicon wafers are also required to have a completely defect-free region in the active region of the semiconductor device, and a bulk micro-defect (BMD) consisting of oxygen precipitates and a bulk stacking fault in the bulk region below the active region is required. There is a demand for a silicon wafer capable of effectively removing impurities such as metals that may occur during the semiconductor device manufacturing process by increasing the density of the semiconductor layer.
쵸크랄스키(Czochralski; CZ)법으로 인상 성장된 실리콘 단결정을 가공하여 제작된 실리콘 웨이퍼는 산소 불순물을 많이 포함하고 있으며, 웨이퍼 내에 존재하는 산소 불순물들은 반도체 소자의 제조 과정에서 실시되는 열처리 공정에 의해 산소석출물이 되게 된다. 일정 수준 이상의 산소석출물은 오염원인 금속불순물에 대한 게터링 사이트(gettering site)로 작용하기 때문에 없어서는 안 될 필수적인 요 소이다. 그러나, 이 산소석출물이 소자가 형성되는 표면에 존재하는 경우, 누설 전류 증대 및 산화막 내압 저하 등의 원인이 되어 반도체 소자의 특성에 큰 영향을 미친다. Silicon wafers made by processing silicon single crystals grown by the Czochralski (CZ) method contain a large amount of oxygen impurities, and oxygen impurities present in the wafers are formed by a heat treatment process performed in the manufacturing process of a semiconductor device. It becomes an oxygen precipitate. Oxygen precipitates above a certain level are indispensable because they act as gettering sites for metal impurities that are pollutants. However, when this oxygen precipitate is present on the surface on which the element is formed, it causes an increase in leakage current and a decrease in the oxide breakdown voltage, which greatly affects the characteristics of the semiconductor element.
또한, 일반적인 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼의 전면으로부터 후면에 이르기까지 전위, 적층 결함 및 산소석출물 등이 존재하지 않는 디누드 존(Denuded Zone;DZ)이 표면으로부터 소정 깊이까지 확보되어야 한다. 그러나, 일반적으로 실리콘 웨이퍼는 표면 영역에 산소석출물이 발생되어 누설 전류의 소오스(Source)로서 작용하게 된다. In addition, a typical silicon wafer should have a denuded zone (DZ) free from dislocations, stacking defects, and oxygen precipitates from the front to the back of the wafer to a predetermined depth. However, in general, silicon wafers generate oxygen precipitates in the surface region and serve as a source of leakage current.
반도체 소자의 활성 영역에 완전한 무결함 영역을 만들어주는 방법으로 웨이퍼를 어닐링(Annealing)하는 방법이 있다. 이는 결정 성장 중에 발생하는 결함인 COP(Crystal originated particle)를 열처리를 통하여 제거함으로써 반도체 소자의 활성 영역에서 COP를 제거하며, 또한 표면 영역에서 산소의 외방 확산(Out-Diffusion)으로 인해 산소석출물이 없는 디누드 존 영역을 일정 깊이까지 확보할 수 있다. 그리고, 벌크 영역에는 산소석출물인 BMD의 밀도를 증가시켜 금속 등의 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 하지만 열처리를 통하여 상기의 특성을 갖는 어닐 웨이퍼(Annealed Wafer)를 제조하기 위해서는 열처리 공정중의 가스 분위기, 승온 및 강온 속도 그리고 열처리 온도와 시간 등을 적절히 조절해야 한다. 그렇지 않으면 고온 공정중에 슬립이 발생하거나, 균일하고 충분한 무결함 영역과 BMD 밀도를 갖는 어닐 웨이퍼를 제조할 수 없는 등의 문제점이 있다.Annealing of a wafer is a method of making a completely defect-free region in an active region of a semiconductor device. It removes COP in the active region of the semiconductor device by removing the crystal originated particle (COP), which is a defect generated during crystal growth, by heat treatment, and also frees oxygen precipitates due to out-diffusion of oxygen in the surface region. The denude zone area can be secured to a certain depth. In the bulk region, impurities of metals and the like can be effectively removed by increasing the density of BMD, which is an oxygen precipitate. However, in order to manufacture the annealed wafer (Annealed Wafer) having the above characteristics by heat treatment, it is necessary to properly adjust the gas atmosphere, the temperature and temperature rate, the heat treatment temperature and time during the heat treatment process. Otherwise, there is a problem that slip occurs during the high temperature process, or an annealing wafer having a uniform and sufficient defect free area and a BMD density cannot be manufactured.
공공과 관련한 COP(Crystal Originate Particle) 및 산소석출물 등의 내부 결함들을 제어하는 어닐링 방법에는 확산로(Diffusion Furnace)를 이용한 방법과 할로겐 램프를 이용한 급속열처리(Rapid Thermal Processing; RTP) 방법이 있다. Annealing methods for controlling internal defects such as COP (Crystal Originate Particle) and oxygen precipitates related to the public include a method using a diffusion furnace and a rapid thermal processing (RTP) method using a halogen lamp.
확산로를 이용한 방법의 경우, 수소(H2) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스 분위기로 1200℃ 이상의 고온에서 1시간 이상 열처리를 실시하면 산소 외방 확산 및 실리콘 재배열에 의한 무결함 영역을 만들 수 있으며, 일반적으로 웨이퍼 표면으로부터 10㎛까지 COP 및 산소석출물이 없는 무결함 영역을 만들 수 있다. 그러나 이 방법은 웨이퍼가 대구경화 되어짐에 따라서 고온 열처리에 따른 웨이퍼에 나타나는 슬립 전위(Slip Dislocation)의 제어나 고온 열처리에 따른 오염 제어에 많은 어려움을 가지고 있다. In the case of using a diffusion furnace, heat treatment for at least 1 hour at a high temperature of 1200 ° C. in a hydrogen (H 2) gas or an argon (Ar) gas atmosphere may create a defect-free area by oxygen outward diffusion and silicon rearrangement. This makes it possible to create a defect-free area free of COP and oxygen precipitates from the wafer surface to 10 μm. However, this method has a lot of difficulties in controlling slip dislocations appearing on the wafer due to the high temperature heat treatment and contamination control due to the high temperature heat treatment as the wafer is large-sized.
따라서, 웨이퍼 제조 업체에서는 웨이퍼 내에 균일한 디누드 존(DZ), 벌크마이크로 결함(BMD)을 형성하기 위한 방법으로 급속열처리(RTP) 방법을 많이 사용하고 있다. Accordingly, a wafer manufacturer uses a rapid thermal treatment (RTP) method as a method for forming uniform denude zones (DZ) and bulk micro defects (BMD) in a wafer.
급속열처리 방법으로는 공정 가스, 공정 온도, 램프-업 속도(Ramp-up rate) 및 램프-다운 속도(Ramp-down rate)를 조절하여 균일한 디누드 존 및 BMD를 갖도록 제어할 수 있으나, 공공과 관련한 COP를 제어할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 급속열처리(RTP)용 기판으로 순수 실리콘(Pure Silicon)을 사용하고 있다. Rapid heat treatment can be controlled to have a uniform denude zone and BMD by adjusting the process gas, process temperature, ramp-up rate and ramp-down rate. There is a disadvantage that can not control the COP. Pure silicon is used as a substrate for rapid heat treatment (RTP) to compensate for this disadvantage.
쵸크랄스키(Czochralski; CZ)법으로 성장된 순수 실리콘의 경우, 산소석출과 관련한 결함이 주를 이루며, COP는 거의 없지만 영역별로 공공(Vacancy)들이 존재하며, 공공이 우세한 영역을 Pv 영역, 인터스티셜(interstitial)이 우세한 영역을 Pi 영역으로 구분한다. 이러한 특성(Pi, Pv)은 결정성장 열이력(Thermal History) 및 결정성장 속도에 따라 범위가 결정되고, 산소석출 거동 또한 불균일한 특성을 나타내고 있다. 급속열처리는 이러한 불균일한 디누드 존 또는 BMD를 제어할 목적으로 많이 사용되고 있다.In the case of pure silicon grown by Czochralski (CZ) method, defects related to oxygen precipitation are predominant, and there is almost no COP but there are vacancies by area, and the predominant areas are Pv and inter The area predominantly interstitial is divided into Pi areas. These characteristics (Pi, Pv) are determined according to the crystal history thermal history and the crystal growth rate, and the oxygen precipitation behavior is also nonuniform. Rapid heat treatment is widely used for the purpose of controlling such non-uniform dinude zones or BMDs.
일반적으로 급속열처리 방법은 에치된 웨이퍼(Etched Wafer) 상태에서 열처리를 실시하고 있다. 열처리 사이클(Cycle)은 도 1에 도시된 바와 같은 사이클을 사용하며, 열처리 온도 영역은 1100∼1250℃를 사용하고 있다. 열처리 가스로는 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합 가스 또는 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하고 있다. 열처리 가스에 따라 열처리 온도 영역이 달라지는데, 일반적으로 1200℃ 이하에서는 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 많이 사용하고 있고, 1200℃ 이상의 고온에서는 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합 가스를 사용하고 있다. 그러나, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 열처리 방법을 사용할 경우, 열처리 후에 웨이퍼 표면에 도 2에 도시된 바와 같은 흰색의 헤이즈(Haze)가 발생하는 문제점이 있다. 도 2는 종래 방법에 따른 급속열처리를 실시한 경우 웨이퍼 표면에 발생하는 헤이즈(Haze) 패턴을 보여주는 도면이다. 도 2에서 '2영역'은 헤이즈(Haze)가 발생한 영역이고, '1영역'은 헤이즈(Haze)가 발생하지 않은 영역이다. 도 2에 나타난 바와 같이 헤이즈(Haze)는 흰색의 뿌연 안개 같은 모양을 하고 있다. In general, a rapid heat treatment method is a heat treatment in the etched wafer (Etched Wafer) state. The heat treatment cycle (Cycle) uses a cycle as shown in FIG. 1, and the heat treatment temperature range uses 1100 to 1250 ° C. As the heat treatment gas, a mixed gas of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) or a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas is used. The heat treatment temperature range varies depending on the heat treatment gas. Generally, a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas is used at 1200 ° C. or lower, and argon (Ar) and oxygen (O 2 ) at a high temperature of 1200 ° C. or higher. ) Mixed gas is used. However, when using the conventional heat treatment method as shown in FIG. 1, there is a problem that white haze as shown in FIG. 2 occurs on the wafer surface after the heat treatment. FIG. 2 is a view illustrating a haze pattern generated on a wafer surface when a rapid heat treatment is performed according to a conventional method. In FIG. 2, 'region 2' is a region in which haze has occurred, and 'region 1' is a region in which haze has not occurred. As shown in FIG. 2, Haze has a white haze-like appearance.
아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합 가스, 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼 합 가스를 사용하는 경우 모두에서 이러한 헤이즈가 웨이퍼 표면에서 발생하였다. 헤이즈가 관찰된 웨이퍼에서는 무결함 영역에 산소석출물이 생겨났으며, 이는 반도체 소자 제작시 누설 전류의 소오스(Source)로서 작용하게 되고 반도체 소자에 심각한 신뢰성 문제를 야기할 수 있다. This haze occurred on the wafer surface in all cases when a mixture of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) gas and argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas were used. Oxygen precipitates were formed in the defect-free region in the wafer where haze was observed, which acts as a source of leakage current in semiconductor device fabrication and may cause serious reliability problems in the semiconductor device.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무결함 영역에서 헤이즈(Haze)에 의한 산소석출물의 발생을 억제할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a heat treatment method for a silicon wafer capable of suppressing generation of oxygen precipitates by haze in a defect free area.
본 발명은, (a) 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩하는 단계와, (b) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스를 공급하면서 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 목표하는 제1 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (c) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고, 상기 제1 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제1 급속열처리를 실시하는 단계와, (d) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 제2 온도로 급격히 하강시키는 단계와, (e) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제3 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (f) 상기 제3 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제2 급속열처리를 실시하는 단계와, (g) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 제4 온도로 급격히 하강시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계 내지 상기 (g) 단계 동안 불활성 가스를 계속적으로 공급하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다.The present invention provides a method for manufacturing a silicon wafer, the method comprising: (a) loading a silicon wafer into a rapid heat treatment equipment, and (b) a first temperature for targeting a temperature in the rapid heat treatment equipment while supplying ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas; (C) interrupting the supply of ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas, and maintaining a predetermined time at the first temperature for performing a first rapid heat treatment; d) abruptly lowering the temperature in the rapid heat treatment equipment to a second temperature; (e) abruptly raising the temperature in the rapid heat treatment equipment to a third temperature that is higher than the first temperature; Performing a second rapid heat treatment by maintaining the temperature at 3 temperatures for a predetermined time; and (g) rapidly lowering the temperature in the rapid heat treatment equipment to a fourth temperature, wherein steps (b) to (g) are performed. Inert during the step Provides a method of heat-treating a silicon wafer for supplying a switch on and on.
또한, 본 발명은, (a) 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of: (a) loading the silicon wafer into the rapid heat treatment equipment;
(b) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스를 공급하면서 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 목표하는 제1 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (c) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고, 상기 제1 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제1 급속열처리를 실시하는 단계와, (d) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (e) 상기 제2 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제2 급속열처리를 실시하는 단계와, (f) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 제3 온도로 급격히 하강시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계 내지 상기 (f) 단계 동안 불활성 가스를 계속적으로 공급하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다.(b) rapidly raising the temperature in the rapid heat treatment equipment to a desired first temperature while supplying ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas, and (c) ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen ( N 2 ) interrupting the supply of gas and maintaining the first temperature for a predetermined time to perform a first rapid heat treatment, and (d) changing the temperature in the rapid heat treatment equipment to a second temperature higher than the first temperature. Rapidly raising, (e) maintaining the second temperature for a predetermined time to perform a second rapid heat treatment, and (f) rapidly lowering the temperature in the rapid heat treatment equipment to a third temperature; And it provides a heat treatment method of the silicon wafer for continuously supplying an inert gas during the steps (b) to (f).
또한, 본 발명은, (a) 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩하는 단계와, (b) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 목표하는 제1 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (c) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스를 공급하면서 상기 제1 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제1 급속열처리를 실시하는 단계와, (d) 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고, 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 급격히 상승시키는 단계와, (e) 상기 제2 온도에서 소정 시간 동안 유지하여 제2 급속열처리를 실시하는 단계와, (f) 상기 급속열처리 장비 내의 온도를 제3 온도로 급격히 하강시키는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계 내지 상기 (f) 단계 동안 불활성 가스를 계속적으로 공급하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) loading the silicon wafer into the rapid heat treatment equipment, (b) rapidly raising the temperature in the rapid heat treatment equipment to a target first temperature, (c) ammonia (NH 3 ) Performing a first rapid heat treatment while maintaining a predetermined time at the first temperature while supplying gas or nitrogen (N 2 ) gas; and (d) supplying ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas. Blocking the temperature, rapidly increasing the temperature in the rapid heat treatment equipment to a second temperature higher than the first temperature, (e) maintaining the second temperature for a predetermined time, and performing a second rapid heat treatment; (f) rapidly lowering the temperature in the rapid heat treatment equipment to a third temperature, and providing a heat treatment method of the silicon wafer continuously supplying an inert gas during the steps (b) to (f).
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. Like numbers refer to like elements in the figures.
본 발명의 바람직한 실시예에서는 헤이즈가 산소석출물에 어떤 영향을 미치는지를 확인하고, 이를 제어하며, 이를 바탕으로 실리콘 웨이퍼의 무결함 영역에 존재하는 산소석출물을 제어하는 방법을 제시한다. According to a preferred embodiment of the present invention, a method of identifying and controlling the effect of haze on oxygen precipitates and controlling the oxygen precipitates present in the defect-free region of the silicon wafer is provided.
급속열처리시 발생하는 헤이즈가 미치는 영향을 확인하기 위하여 헤이즈가 발생한 영역(도 2에서 '2영역')과 발생하지 않은 영역(도 2에서 '1영역')의 표면성분을 분석하였다. In order to confirm the effect of the haze generated during rapid heat treatment, the surface components of the area in which haze occurred ('2 area' in FIG. 2) and the area in which no haze occurred ('1 area' in FIG. 2) were analyzed.
도 3a 및 도 3b는 헤이즈가 발생하지 않은 영역과 헤이즈가 발생한 영역의 표면을 보여주는 사진들이다. 도 3a 및 도 3b는 광학 현미경(Microscope)으로 관찰한 표면 형상 사진들이다. 도 3a는 헤이즈가 발생하지 않은 영역의 사진이고, 도 3b는 헤이즈가 발생한 영역의 사진이다.3A and 3B are photographs showing surfaces of areas where no haze occurs and areas where haze has occurred. 3A and 3B are surface shape photographs observed with an optical microscope. 3A is a photograph of a region in which no haze has occurred, and FIG. 3B is a photograph of a region in which haze has not occurred.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 헤이즈가 발생한 영역에서는 올록볼록한 타원 모양의 형상이 발견되었고, 헤이즈가 발생한 영역을 육안으로 볼 때 흰색의 뿌연 안개와 같은 모양을 하고 있다. 올록볼록한 타원 모양의 형상에 대하여 성분을 분석한 결과, 산화실리콘(SiO2)이 다량 함유되어 있는 것으로 나타났다. Referring to FIGS. 3A and 3B, an oval-shaped convex shape was found in the area where the haze occurred, and when the area where the haze occurred is visually seen, it is shaped like a white cloudy mist. Analysis of the components of the convex elliptic shape revealed that a large amount of silicon oxide (SiO 2 ) was contained.
도 4는 헤이즈가 발생한 영역과 헤이즈가 발생하지 않은 영역의 경계면을 보여주는 투과전자현미경(Tansmission Electron Microscope; TEM) 사진이고, 도 5는 헤이즈가 발생하지 않은 영역의 표면 단면을 보여주는 투과전자현미경(TEM) 사진이다.FIG. 4 is a transmission electron microscope (TEM) image showing a boundary between a haze-generating area and a no-haze area, and FIG. 5 is a transmission electron microscope (TEM) showing a surface cross section of the non-haze area. ) Photo.
도 4 및 도 5를 참조하면, 헤이즈가 발생한 영역의 표면 단면을 TEM(Transmission Electron Microscope)으로 분석한 결과, 링(Ring) 부위에 산화실리콘(SiO)이 일반 표면(헤이즈가 발생하지 않은 영역의 표면)보다 깊게 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 4 and 5, as a result of analyzing the surface cross section of the region in which the haze has occurred, TEM (Transmission Electron Microscope) shows that the silicon oxide (SiO) is formed on the ring region of the general surface (the region in which no haze has occurred Deeper than the surface).
도 6은 헤이즈가 발생한 웨이퍼를 파티클 카운터(Particle Counter)로 관찰한 사진이다. 도 7은 헤이즈가 발생한 웨이퍼를 표면으로부터 10㎛까지 연마(Polishing)하여 파티클 카운터로 관찰한 사진이다. 파티클 카운터는 위스(WIS) 회사의 장비를 사용하였다. 6 is a photograph of a wafer having a haze observed with a particle counter. FIG. 7 is a photograph observed by a particle counter after polishing a wafer having a haze from the surface to 10 μm. Particle counters used equipment from the WIS company.
도 6 및 도 7을 참조하면, 헤이즈가 발생한 영역을 파티클 카운터로 분석한 결과 흰색으로 나타났다. 일반적인 급속열처리(도 1 참조)에 의해 발생한 이러한 헤이즈는 웨이퍼 표면으로부터 10㎛까지 연마한 경우에는 육안으로 관찰되지 않을 뿐만 아니라 파티클 카운터로도 관찰되지 않는 것으로 나타났다. 6 and 7, the area where the haze was generated was analyzed as a particle counter and appeared white. This haze generated by the general rapid heat treatment (see FIG. 1) was not observed by the naked eye and also by the particle counter when polished to 10 μm from the wafer surface.
결함 검출 방법에는 일반적인 확산로(diffusion furnace)를 이용한 결함 검출법과 다중 열처리를 이용한 결함 검출법이 있다. 확산로(diffusion furnace)를 이용한 결함 검출법은 도 8에 도시된 바와 같이 800℃에서 4시간 열처리를 한 후 1000℃에서 16시간 열처리를 행하여 산소석출물을 관찰하는 방법이다. 다중 열처리를 이용한 결함 검출법은 도 9에 도시된 바와 같이 비교적 저온(700∼1050℃)에서 할로겐 램프를 이용하여 다중으로 열처리를 실시하여 산소석출물을 관찰하는 방법이다. 다중 열처리를 이용한 결함 검출법은 웨이퍼에서 전형적으로 나타나게 되는 성장(Growing) 특성을 그대로 반영하여 결함의 검출이 가능하다는 장점이 있다. The defect detection methods include a defect detection method using a general diffusion furnace and a defect detection method using multiple heat treatments. The defect detection method using a diffusion furnace is a method of observing oxygen precipitates by performing heat treatment at 800 ° C. for 4 hours and then performing heat treatment at 1000 ° C. for 16 hours as shown in FIG. 8. The defect detection method using multiple heat treatments is a method of observing oxygen precipitates by performing multiple heat treatments using a halogen lamp at a relatively low temperature (700 to 1050 ° C.) as shown in FIG. 9. The defect detection method using multiple heat treatments has an advantage that defects can be detected by reflecting a growth characteristic that is typical of a wafer.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같은 결함 검출법들을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 헤이즈가 산소석출물에 미치는 영향을 분석하였다. 실험을 위해 사용한 실리콘 웨이퍼는 웨이퍼 중심부(Center)와 에지부(Edge)에 Pv 영역이 존재하는 순수 실리콘을 사용하였다. 또한, 실리콘 웨이퍼는 도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 급속열처리를 실시한 웨이퍼를 사용하였다. 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비를 이용하여 산소석출결함을 분석하였다. MO6 장비는 웨이퍼 표면으로부터 5㎛까지 크기가 40Å 이상인 산소석출물을 측정할 수 있는 장비이다. The effect of haze formed on the silicon wafer surface on the oxygen precipitates was analyzed using defect detection methods as shown in FIGS. 8 and 9. The silicon wafer used for the experiment was pure silicon having a Pv region at the center and edge of the wafer. As the silicon wafer, a wafer subjected to general rapid heat treatment as shown in FIG. 1 was used. Oxygen precipitation defects were analyzed using MO6 equipment of Mitsui-Mining, Japan. The MO6 device is a device that can measure oxygen precipitates of 40Å or more in size up to 5㎛ from the wafer surface.
도 10a는 도 8에 도시된 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대한 수명 맵(Life Time Map)을 보여주는 사진이고, 도 10b는 도 8에 도시된 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대하여 MO6 장비를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 5㎛의 깊이까지 결함을 관측한 사진이다. FIG. 10A is a photograph showing a life time map of a wafer using a defect detection method using a diffusion path shown in FIG. 8, and FIG. 10B is a view of a wafer using a defect detection method using a diffusion path shown in FIG. 8. The MO6 equipment was used to observe defects from the surface of the wafer to a depth of 5 μm.
도 11a는 도 9에 도시된 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대한 수명 맵(Life Time Map)을 보여주는 사진이고, 도 11b는 도 9에 도시된 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 웨이퍼에 대하여 MO6 장비를 이용하여 웨이퍼의 표면으로부터 5㎛의 깊이까지 결함을 관측한 사진이다. FIG. 11A is a photograph showing a life time map for a wafer using a defect detection method using multiple heat treatments shown in FIG. 9, and FIG. 11B is a diagram showing a wafer using a defect detection method using multiple heat treatments shown in FIG. 9. The MO6 equipment was used to observe defects from the surface of the wafer to a depth of 5 μm.
도 10a 내지 도 11b를 참조하면, 도 8에 도시된 바와 같은 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용하였을 경우, 도 10a 및 도 10b에서 알 수 있는 바와 같이 헤이즈 패턴(Haze Pattern)에 의한 영향이 나타나지 않음을 알 수 있다. 그러나, 산소석출물을 많이 형성시키는 도 9에 도시된 바와 같은 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 결과, 수명 맵은 도 11a에 도시된 바와 같이 넓은 영역에서 헤이즈 패턴이 발생하였고, MO6 장비로 표면으로부터 5㎛ 영역의 결함을 분석한 결과(도 11b 참조), 헤이즈가 발생한 영역 중 Pv 영역에서의 산소석출물이 Pv 이외의 영역보다 많은 산소석출물을 나타내었다. 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용하였을 경우에는 디누드 존 또는 BMD에 영향을 미치지 않는 것으로 판단할 수 있으나, 다중 열처리를 이용한 결함 검출법을 사용한 경우에는 헤이즈가 발생한 영역 중 Pv 영역이 헤이즈가 발생하지 않은 영역보다 산소석출물이 증가하는 것으로 나타나므로 헤이즈는 산소석출물에 영향을 미치는 것으로 분석된다. 일반적인 급속열처리를 실시하여 헤이즈가 발생한 실리콘 웨이퍼에 대하여 결함 검출을 위해 확산로를 이용한 결함 검출법을 사용하였을 경우 산소석출물이 거의 검출되지 않았으나, 다중 열처리를 이용한 검출법을 사용하였을 경우에는 무결함 영역에 도 11 및 도11b에 나타난 바와 같이 산소석출물이 검출된다. 10A to 11B, when the defect detection method using the diffusion path as shown in FIG. 8 is used, the effect of the haze pattern does not appear as shown in FIGS. 10A and 10B. It can be seen. However, as a result of using a defect detection method using multiple heat treatments as shown in FIG. 9 that forms a large amount of oxygen precipitates, the life map has a haze pattern in a wide area as shown in FIG. As a result of analyzing the defects in the µm region (see FIG. 11B), oxygen precipitates in the Pv region showed more oxygen precipitates than the region other than Pv among the regions where the haze occurred. In the case of using the defect detection method using the diffusion furnace, it can be determined that it does not affect the denude zone or the BMD, but in the case of using the defect detection method using the multiple heat treatment, the Pv area of the area where the haze is not generated Haze is analyzed to affect oxygen precipitates because oxygen precipitates appear to be higher than regions. Almost no oxygen precipitates were detected when the defect detection method using the diffusion furnace was used to detect defects on the silicon wafer where the haze occurred by general rapid heat treatment.However, when the detection method using multiple heat treatments was used, even in the defect-free area, As shown in Fig. 11 and Fig. 11B, an oxygen precipitate is detected.
헤이즈가 발생하는 주원인을 분석하여 보면, 헤이즈가 발생한 영역에 다량의 산화실리콘(SiO2)이 형성된 것으로 보아 일반적인 급속열처리(도 1 참조)시 헤이즈가 발생한 영역에 산화실리콘(SiO2)이 형성되고 그 과정에서 실리콘 인터스티셜(Interstitial)이 헤이즈가 발생하지 않은 영역보다는 헤이즈가 발생한 영역에 보다 많은 양이 주입(Injection)되었고, 주입(Injection)된 실리콘 인터스티셜(Interstitial)은 Pi 영역보다는 오히려 Pv 영역의 산소석출물을 증가시키는 원인으로 작용하는 것으로 분석된다. In analyzing the main reasons that the haze occurs, the haze value is a large amount of silicon oxide in a region called out heat treatment (SiO 2) seen that the formed general rapidly (see Fig. 1) when the haze is a silicon oxide (SiO 2) in a region formed caused In the process, silicon interstitial was injected more into the area where the haze occurred than the area where no haze occurred, and the injected silicon interstitial rather than the Pi area. It is analyzed to act as a cause of increasing oxygen precipitates in the Pv region.
도 1에 도시된 바와 같은 일반적인 급속열처리 시 공정 가스로 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 열처리한 웨이퍼와, 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 열처리하기 전에 산소(O2)에 의해 수 옹스트롱(Å) 성장시킨 웨이퍼를 사용하여 평가하였다. 그 결과, 수 옹스트롱(Å) 성장시킨 후 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 급속열처리를 한 웨이퍼 중 Pv 영역에서 보다 많은 산소석출물이 검출되었다. A wafer heat-treated using a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas as a process gas during a typical rapid heat treatment as shown in FIG. 1, and a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas Evaluation was carried out using a wafer in which Angstroms were grown by oxygen (O 2 ) prior to heat treatment using the method. As a result, more oxygen precipitates were detected in the Pv region of the wafer subjected to rapid heat treatment using a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas after growing in water.
상술한 순수 실리콘의 Pv 영역에 헤이즈가 미치는 영향을 최소화하기 위해 암모니아(NH3) 가스의 유량 및 급속열처리의 열처리 시간, 온도를 변화시켜 실험한 결과, 낮은 온도 및 미량의 암모니아(NH3) 가스를 사용할 경우 충분한 BMD 형성이 되지 않을 뿐만 아니라 디누드 존이 증가하는 경향이 있었다. 공정 온도 및 암모니 아(NH3) 가스의 사용량을 증가시키면 디누드 존은 감소하지만, 헤이즈에 의한 Pv 영역의 산소석출물은 일반 영역보다 오히려 증가하는 경향이 있었다. Ammonia in order to minimize the effects of haze on the Pv region of the above pure silicone (NH 3) flow rate and a rapid heat treatment heat treatment time, as a result of experiments by varying the temperature, and ammonia in the lower temperature and a very small amount of gas (NH 3) gas When used, not only did not form enough BMD but also tended to increase the dinude zone. Increasing the process temperature and the amount of ammonia (NH 3 ) gas decreased the dinude zone, but the oxygen precipitates in the Pv region due to haze tended to increase rather than the general region.
이와 같은 실험 결과를 기초로 2단계 급속열처리 방법을 제시한다. 공정 가스로 산소(O2) 가스를 사용할 경우 헤이즈 영역에 나쁜 영향을 주므로 산소(O2) 가스를 사용하지 않고, 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하며, 암모니아(NH3) 가스는 2단계 열처리 공정 중 전 구간에 대하여 사용하지 않고 공정 단계 중 선택적으로 사용하여 2단계 급속열처리를 실시한다. Based on the experimental results, a two-step rapid heat treatment method is presented. When oxygen (O 2 ) gas is used as a process gas, the haze area is adversely affected. Therefore, oxygen (O 2 ) gas is not used, and a mixed gas of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas is used. NH 3 ) gas is not used for the entire section of the two-step heat treatment process, but is selectively used during the process step to perform the two-step rapid heat treatment.
<실시예 1><Example 1>
도 12는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 급속열처리 장비(퍼니스)는 일반적으로 상용화된 장비를 사용할 수 있다. 12 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a first embodiment of the present invention. Rapid heat treatment equipment (furnace) according to an embodiment of the present invention can generally use a commercially available equipment.
도 12를 참조하면, 먼저, 쵸크랄스키 방법으로 결정성장된 잉곳을 슬라이싱하여 만들어진 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩(loading)한다. 이때, 급속열처리 장비의 온도는 약 700℃ 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 아르곤(Ar) 가스는 20 slm 정도의 유량으로 공급하여 준다. Referring to FIG. 12, first, a silicon wafer made by slicing a crystal grown ingot by the Czochralski method is loaded into a rapid heat treatment apparatus. At this time, the temperature of the rapid heat treatment equipment is preferably set to about 700 ℃. At this time, argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 20 slm.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 제1 온도(T1, 예컨대, 1100℃~1200℃)까지 소정의 온도 상승률(ramp-up rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제1 온도(T1)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으 로 공급하면서 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스도 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급하고, 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스는 0.01∼4 slm 정도의 유량으로 공급한다. 더욱 바람직하게는, 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1100℃~1150℃로 설정하고, 암모니아(NH3) 가스의 공급 유량은 0.01∼1 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 질소(N2) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1150℃~1200℃로 설정하고, 질소(N2) 가스의 공급 유량은 0.1∼4 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. Then, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly raised to a first temperature T1 (eg, 1100 ° C to 1200 ° C) at a predetermined temperature ramp-up rate (eg, about 50 ° C / sec). During ramp-up to the first temperature T1, argon (Ar) gas is continuously supplied while ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is also supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm, and ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is supplied at a flow rate of about 0.01 to 4 slm. More preferably, when supplying the ammonia (NH 3 ) gas, the first temperature (T1) is set to 1100 ° C. to 1150 ° C., and the supply flow rate of the ammonia (NH 3 ) gas is set to about 0.01 to 1 slm. desirable. In addition, it is preferred to nitrogen (N 2) a first temperature (T1) in the case of supplying the gas is set to 1150 ℃ ~ 1200 ℃, and the supply flow rate of nitrogen (N 2) gas is set to about 0.1 to 4 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제1 온도(T1)까지 상승하면 제1 온도(T1)에서 일정 시간(t1, 예컨대, 0.1~10초) 동안 유지하여 제1 열처리를 실시한다. 제1 온도(T1)로 유지하여 제1 열처리를 실시하는 동안에는 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고 아르곤(Ar) 가스는 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제1 열처리를 실시함으로서, 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 주입시켜 산소석출물의 핵 형성이 용이한 분위기를 만들어 주게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target first temperature T1, the first heat treatment is performed by maintaining the first temperature T1 for a predetermined time t1 (for example, 0.1 to 10 seconds). During the first heat treatment at the first temperature T1, the supply of ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is interrupted and the argon (Ar) gas is continuously supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the first heat treatment, bacon is injected into the silicon wafer to create an atmosphere in which nuclei of oxygen precipitates are easily formed.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제2 온도(T2, 예컨대, 800℃)까지 소정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 70℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 이때, 상기 제2 온도(T2)는 로딩시에 설정된 온도 보다는 높거나 같은 온도인 것이 바람직하다. 제2 온도(T2)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. The temperature in the rapid heat treatment equipment is then drastically lowered to a second temperature T2 (e.g., 800 deg. C) at a predetermined temperature ramp-down rate (e.g., about 70 deg. C / sec). At this time, the second temperature (T2) is preferably higher or equal to the temperature set at the time of loading. The argon (Ar) gas is continuously supplied while ramping down to the second temperature T2. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
상기와 같은 과정들을 통해 제1 열처리 단계가 이루어지게 된다. The first heat treatment step is performed through the above processes.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제2 온도(T2)에서 제3 온도(T3, 예컨대, 1200℃~1250℃)까지 소정의 온도 상승률(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제3 온도(T3)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Subsequently, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly increased from the second temperature T2 to the third temperature T3 (eg, 1200 ° C to 1250 ° C) at a predetermined temperature increase rate (eg, about 50 ° C / sec). Argon (Ar) gas is supplied during ramp-up to the third temperature T3. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제3 온도(T3)까지 상승하면 제3 온도(T3)에서 일정 시간(t2, 예컨대, 2~20초) 동안 유지하여 제2 열처리를 실시한다. 상기 제3 온도(T3)는 상기 제1 온도(T1)보다는 높은 온도이다. 제3 온도(T3)로 유지하여 제2 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제2 열처리를 실시함으로서, 웨이퍼 표면 영역 또는 표면 근처 영역에 존재하는 산소석출물의 핵들은 제거되고 상기 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역에 존재하는 산소석축물의 핵들은 더욱 성장되게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target third temperature T3, the second heat treatment is performed by maintaining the third temperature T3 for a predetermined time t2, for example, 2 to 20 seconds. The third temperature T3 is higher than the first temperature T1. The argon (Ar) gas is continuously supplied during the second heat treatment at the third temperature T3. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the second heat treatment, the nuclei of oxygen precipitates present in the wafer surface region or near the surface are removed and the nuclei of oxygen precipitates present in the bulk region of the silicon wafer are further grown.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제4 온도(T4, 예컨대, 700℃)까지 소정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 상기 제4 온도(T4)는 로딩시에 설정된 온도인 것이 바람직하다. 제4 온도(T4)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Next, the temperature in the rapid heat treatment equipment is drastically lowered to a fourth temperature (T4, for example, 700 ° C) at a predetermined temperature ramp-down rate (for example, about 50 ° C / sec). The fourth temperature T4 is preferably a temperature set at the time of loading. The argon (Ar) gas is continuously supplied while ramping down to the fourth temperature T4. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
상기와 같은 과정들을 통해 제2 열처리 단계가 이루어지게 된다. Through the above processes, the second heat treatment step is performed.
<실시예 2><Example 2>
도 13은 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 13 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 먼저, 쵸크랄스키 방법으로 결정성장된 잉곳을 슬라이싱하여 만들어진 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩(loading)한다. 이때, 급속열처리 장비의 온도는 약 700℃ 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 아르곤(Ar) 가스는 20 slm 정도의 유량으로 공급하여 준다. Referring to FIG. 13, first, a silicon wafer made by slicing a crystal grown ingot by the Czochralski method is loaded into a rapid heat treatment apparatus. At this time, the temperature of the rapid heat treatment equipment is preferably set to about 700 ℃. At this time, argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 20 slm.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 제1 온도(T1, 예컨대, 1100℃~1200℃)까지 소정의 온도 상승률(ramp-up rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제1 온도(T1)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Then, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly raised to a first temperature T1 (eg, 1100 ° C to 1200 ° C) at a predetermined temperature ramp-up rate (eg, about 50 ° C / sec). The argon (Ar) gas is supplied while ramping up to the first temperature T1. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제1 온도(T1)까지 상승하면 제1 온도(T1)에서 일정 시간(t1, 예컨대, 0.1~10초) 동안 유지하여 제1 열처리를 실시한다. 제1 온도(T1)로 유지하여 제1 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스도 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급하고, 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스는 0.01∼4 slm 정도의 유량으로 공급한다. 더욱 바람직하게는, 암모니아 (NH3) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1100℃~1150℃로 설정하고, 암모니아(NH3) 가스의 공급 유량은 0.01∼1 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 질소(N2) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1150℃~1200℃로 설정하고, 질소(N2) 가스의 공급 유량은 0.1∼4 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 제1 열처리를 실시함으로서, 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 주입시켜 산소석출물의 핵 형성이 용이한 분위기를 만들어 주게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target first temperature T1, the first heat treatment is performed by maintaining the first temperature T1 for a predetermined time t1 (for example, 0.1 to 10 seconds). During the first heat treatment at the first temperature T1, argon (Ar) gas is continuously supplied while ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is also supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm, and ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is supplied at a flow rate of about 0.01 to 4 slm. More preferably, when supplying ammonia (NH 3 ) gas, the first temperature T1 is set at 1100 ° C. to 1150 ° C., and the supply flow rate of the ammonia (NH 3 ) gas is set at about 0.01 to 1 slm. desirable. In addition, it is preferred to nitrogen (N 2) a first temperature (T1) in the case of supplying the gas is set to 1150 ℃ ~ 1200 ℃, and the supply flow rate of nitrogen (N 2) gas is set to about 0.1 to 4 slm. By performing the first heat treatment, bacon is injected into the silicon wafer to create an atmosphere in which nuclei of oxygen precipitates are easily formed.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제2 온도(T2, 예컨대, 800℃)까지 소정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 70℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 이때, 상기 제2 온도(T2)는 로딩시에 설정된 온도 보다는 높거나 같은 온도인 것이 바람직하다. 제2 온도(T2)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고 아르곤(Ar) 가스는 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. The temperature in the rapid heat treatment equipment is then drastically lowered to a second temperature T2 (e.g., 800 deg. C) at a predetermined temperature ramp-down rate (e.g., about 70 deg. C / sec). At this time, the second temperature (T2) is preferably higher or equal to the temperature set at the time of loading. While ramping down to the second temperature T2, the supply of ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is interrupted and argon (Ar) gas is continuously supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
상기와 같은 과정들을 통해 제1 열처리 단계가 이루어지게 된다. The first heat treatment step is performed through the above processes.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제2 온도(T2)에서 제3 온도(T3, 예컨대, 1200℃~1250℃)까지 소정의 온도 상승률(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제3 온도(T3)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Subsequently, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly increased from the second temperature T2 to the third temperature T3 (eg, 1200 ° C to 1250 ° C) at a predetermined temperature increase rate (eg, about 50 ° C / sec). Argon (Ar) gas is supplied during ramp-up to the third temperature T3. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제3 온도(T3)까지 상승하면 제3 온도 (T3)에서 일정 시간(t2, 예컨대, 2~20초) 동안 유지하여 제2 열처리를 실시한다. 상기 제3 온도(T3)는 상기 제1 온도(T1)보다는 높은 온도이다. 제3 온도(T3)로 유지하여 제2 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제2 열처리를 실시함으로서, 웨이퍼 표면 영역 또는 표면 근처 영역에 존재하는 산소석출물의 핵들은 제거되고 상기 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역에 존재하는 산소석축물의 핵들은 더욱 성장되게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to a target third temperature T3, the second heat treatment is performed by maintaining the third temperature T3 for a predetermined time t2, for example, 2 to 20 seconds. The third temperature T3 is higher than the first temperature T1. The argon (Ar) gas is continuously supplied during the second heat treatment at the third temperature T3. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the second heat treatment, the nuclei of oxygen precipitates present in the wafer surface region or near the surface are removed and the nuclei of oxygen precipitates present in the bulk region of the silicon wafer are further grown.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제4 온도(T4, 예컨대, 700℃)까지 소정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 상기 제4 온도(T4)는 로딩시에 설정된 온도인 것이 바람직하다. 제4 온도(T4)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Next, the temperature in the rapid heat treatment equipment is drastically lowered to a fourth temperature (T4, for example, 700 ° C) at a predetermined temperature ramp-down rate (for example, about 50 ° C / sec). The fourth temperature T4 is preferably a temperature set at the time of loading. The argon (Ar) gas is continuously supplied while ramping down to the fourth temperature T4. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
상기와 같은 과정들을 통해 제2 열처리 단계가 이루어지게 된다. Through the above processes, the second heat treatment step is performed.
<실시예 3><Example 3>
도 14는 본 발명의 바람직한 제3 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 14 is a view illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a third embodiment of the present invention.
도 14를 참조하면, 먼저, 쵸크랄스키 방법으로 결정성장된 잉곳을 슬라이싱하여 만들어진 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩(loading)한다. 이때, 급속열처리 장비의 온도는 약 700℃ 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 아르곤(Ar) 가스는 20 slm 정도의 유량으로 공급하여 준다. Referring to FIG. 14, first, a silicon wafer made by slicing a crystal grown ingot by the Czochralski method is loaded into a rapid heat treatment apparatus. At this time, the temperature of the rapid heat treatment equipment is preferably set to about 700 ℃. At this time, argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 20 slm.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 제1 온도(T1, 예컨대, 1100℃~1200℃)까지 소정의 온도 상승률(ramp-up rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제1 온도(T1)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스도 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급하고, 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스는 0.01∼4 slm 정도의 유량으로 공급한다. 더욱 바람직하게는, 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1100℃~1150℃로 설정하고, 암모니아(NH3) 가스의 공급 유량은 0.01∼1 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 질소(N2) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1150℃~1200℃로 설정하고, 질소(N2) 가스의 공급 유량은 0.1∼4 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. Then, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly raised to a first temperature T1 (eg, 1100 ° C to 1200 ° C) at a predetermined temperature ramp-up rate (eg, about 50 ° C / sec). During ramp-up to the first temperature T1, an ammonia (NH 3 ) gas or a nitrogen (N 2 ) gas is also supplied while argon (Ar) gas is continuously supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm, and ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is supplied at a flow rate of about 0.01 to 4 slm. More preferably, when supplying the ammonia (NH 3 ) gas, the first temperature (T1) is set to 1100 ° C. to 1150 ° C., and the supply flow rate of the ammonia (NH 3 ) gas is set to about 0.01 to 1 slm. desirable. In addition, it is preferred to nitrogen (N 2) a first temperature (T1) in the case of supplying the gas is set to 1150 ℃ ~ 1200 ℃, and the supply flow rate of nitrogen (N 2) gas is set to about 0.1 to 4 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제1 온도(T1)까지 상승하면 제1 온도(T1)에서 일정 시간(t1, 예컨대, 0.1~10초) 동안 유지하여 제1 열처리를 실시한다. 제1 온도(T1)로 유지하여 제1 열처리를 실시하는 동안에는 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고 아르곤(Ar) 가스는 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제1 열처리를 실시함으로서, 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 주입시켜 산소석출물의 핵 형성이 용이한 분위기를 만들어 주게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target first temperature T1, the first heat treatment is performed by maintaining the first temperature T1 for a predetermined time t1 (for example, 0.1 to 10 seconds). During the first heat treatment at the first temperature T1, the supply of ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is interrupted and the argon (Ar) gas is continuously supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the first heat treatment, bacon is injected into the silicon wafer to create an atmosphere in which nuclei of oxygen precipitates are easily formed.
상기와 같은 과정들을 통해 제1 열처리 단계가 이루어지게 된다. The first heat treatment step is performed through the above processes.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도(T1)에서 제2 온도(T2, 예컨대, 1200℃~1250℃)까지 소정의 온도 상승률(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제2 온도(T2)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Subsequently, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly increased from the first temperature T1 to the second temperature T2 (eg, 1200 ° C to 1250 ° C) at a predetermined temperature increase rate (eg, about 50 ° C / sec). The argon (Ar) gas is supplied while ramping up to the second temperature T2. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제2 온도(T2)까지 상승하면 제2 온도(T2)에서 일정 시간(t2, 예컨대, 2~20초) 동안 유지하여 제2 열처리를 실시한다. 상기 제2 온도(T2)는 상기 제1 온도(T1)보다는 높은 온도이다. 제2 온도(T2)로 유지하여 제2 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제2 열처리를 실시함으로서, 웨이퍼 표면 영역 또는 표면 근처 영역에 존재하는 산소석출물의 핵들은 제거되고 상기 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역에 존재하는 산소석축물의 핵들은 더욱 성장되게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target second temperature T2, the second heat treatment is performed by maintaining the second temperature T2 for a predetermined time t2, for example, 2 to 20 seconds. The second temperature T2 is higher than the first temperature T1. The argon (Ar) gas is continuously supplied during the second heat treatment at the second temperature T2. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the second heat treatment, the nuclei of oxygen precipitates present in the wafer surface region or near the surface are removed and the nuclei of oxygen precipitates present in the bulk region of the silicon wafer are further grown.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제3 온도(T3, 예컨대, 700℃)까지 소정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 상기 제3 온도(T3)는 로딩시에 설정된 온도인 것이 바람직하다. 제3 온도(T3)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Next, the temperature in the rapid heat treatment equipment is drastically lowered to a third temperature (T3, for example 700 ° C.) at a predetermined temperature ramp-down rate (eg, about 50 ° C./sec). Preferably, the third temperature T3 is a temperature set at the time of loading. The argon (Ar) gas is continuously supplied while ramping down to the third temperature T3. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
상기와 같은 과정들을 통해 제2 열처리 단계가 이루어지게 된다. Through the above processes, the second heat treatment step is performed.
<실시예 4><Example 4>
도 15는 본 발명의 바람직한 제4 실시예에 따른 2단계 급속열처리(RTP) 공정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. FIG. 15 is a diagram illustrating a two-step rapid heat treatment (RTP) process according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 먼저, 쵸크랄스키 방법으로 결정성장된 잉곳을 슬라이싱하여 만들어진 실리콘 웨이퍼를 급속열처리 장비에 로딩(loading)한다. 이때, 급속열처리 장비의 온도는 약 700℃ 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 아르곤(Ar) 가스는 20 slm 정도의 유량으로 공급하여 준다. Referring to FIG. 15, first, a silicon wafer made by slicing a crystal grown ingot by the Czochralski method is loaded into a rapid heat treatment apparatus. At this time, the temperature of the rapid heat treatment equipment is preferably set to about 700 ℃. At this time, argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 20 slm.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 제1 온도(T1, 예컨대, 1100℃~1200℃)까지 소정의 온도 상승률(ramp-up rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제1 온도(T1)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Then, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly raised to a first temperature T1 (eg, 1100 ° C to 1200 ° C) at a predetermined temperature ramp-up rate (eg, about 50 ° C / sec). The argon (Ar) gas is supplied while ramping up to the first temperature T1. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제1 온도(T1)까지 상승하면 제1 온도(T1)에서 일정 시간(t1, 예컨대, 0.1~10초) 동안 유지하여 제1 열처리를 실시한다. 제1 온도(T1)로 유지하여 제1 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스도 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급하고, 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스는 0.01∼4 slm 정도의 유량으로 공급한다. 더욱 바람직하게는, 암모니아(NH3) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1100℃~1150℃로 설정하고, 암모니아(NH3) 가스의 공급 유량은 0.01∼1 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 질 소(N2) 가스를 공급하는 경우에 제1 온도(T1)는 1150℃~1200℃로 설정하고, 질소(N2) 가스의 공급 유량은 0.1∼4 slm 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 제1 열처리를 실시함으로서, 실리콘 웨이퍼에 대하여 베이컨시를 주입시켜 산소석출물의 핵 형성이 용이한 분위기를 만들어 주게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target first temperature T1, the first heat treatment is performed by maintaining the first temperature T1 for a predetermined time t1 (for example, 0.1 to 10 seconds). During the first heat treatment at the first temperature T1, argon (Ar) gas is continuously supplied while ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is also supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm, and ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is supplied at a flow rate of about 0.01 to 4 slm. More preferably, when supplying the ammonia (NH 3 ) gas, the first temperature (T1) is set to 1100 ° C. to 1150 ° C., and the supply flow rate of the ammonia (NH 3 ) gas is set to about 0.01 to 1 slm. desirable. Further, the nitrogen (N 2) are fed to the gas a first temperature (T1) is set to 1150 ℃ ~ 1200 ℃ on, and the supply flow rate of nitrogen (N 2) gas is preferably set to about 0.1~4 slm . By performing the first heat treatment, bacon is injected into the silicon wafer to create an atmosphere in which nuclei of oxygen precipitates are easily formed.
상기와 같은 과정들을 통해 제1 열처리 단계가 이루어지게 된다. The first heat treatment step is performed through the above processes.
이어서, 급속열처리 장비 내의 온도를 상기 제1 온도(T1)에서 제2 온도(T2, 예컨대, 1200℃~1250℃)까지 소정의 온도 상승률(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 상승시킨다. 제2 온도(T2)까지 램프-업(Ramp-up)하는 동안에는 암모니아(NH3) 가스 또는 질소(N2) 가스의 공급을 차단하고 아르곤(Ar) 가스를 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Subsequently, the temperature in the rapid heat treatment equipment is rapidly increased from the first temperature T1 to the second temperature T2 (eg, 1200 ° C to 1250 ° C) at a predetermined temperature increase rate (eg, about 50 ° C / sec). During ramp-up to the second temperature T2, the supply of ammonia (NH 3 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas is interrupted and argon (Ar) gas is supplied. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm.
급속열처리 장비 내의 온도가 목표하는 제2 온도(T2)까지 상승하면 제2 온도(T2)에서 일정 시간(t2, 예컨대, 2~20초) 동안 유지하여 제2 열처리를 실시한다. 상기 제2 온도(T2)는 상기 제1 온도(T1)보다는 높은 온도이다. 제2 온도(T2)로 유지하여 제2 열처리를 실시하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. 제2 열처리를 실시함으로서, 웨이퍼 표면 영역 또는 표면 근처 영역에 존재하는 산소석출물의 핵들은 제거되고 상기 실리콘 웨이퍼의 벌크 영역에 존재하는 산소석축물의 핵들은 더욱 성장되게 된다. When the temperature in the rapid heat treatment equipment rises to the target second temperature T2, the second heat treatment is performed by maintaining the second temperature T2 for a predetermined time t2, for example, 2 to 20 seconds. The second temperature T2 is higher than the first temperature T1. The argon (Ar) gas is continuously supplied during the second heat treatment at the second temperature T2. Argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of about 2 to 6 slm. By performing the second heat treatment, the nuclei of oxygen precipitates present in the wafer surface region or near the surface are removed and the nuclei of oxygen precipitates present in the bulk region of the silicon wafer are further grown.
다음에, 급속열처리 장비 내의 온도를 제3 온도(T4, 예컨대, 700℃)까지 소 정의 온도 하강률(ramp-down rate)(예컨대, 약 50℃/sec)로 급격히 하강시킨다. 상기 제3 온도(T3)는 로딩시에 설정된 온도인 것이 바람직하다. 제3 온도(T3)까지 램프-다운(Ramp-down)하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하여 준다. 아르곤(Ar) 가스는 2∼6 slm 정도의 유량으로 공급한다. Next, the temperature in the rapid heat treatment equipment is drastically lowered to a predetermined temperature ramp-down rate (eg, about 50 ° C./sec) to a third temperature (
상기와 같은 과정들을 통해 제2 열처리 단계가 이루어지게 된다. Through the above processes, the second heat treatment step is performed.
본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. The present invention is described in more detail with reference to the following experimental examples, which are not intended to limit the present invention.
<실험예 1>Experimental Example 1
도 16a 및 도 17a에 도시된 바와 같은 2종류의 2단계 급속열처리 사이클에 대한 실험을 실시하였다. 열처리 방법은 소정 기준 온도(예컨대, 1200℃)를 기준으로 하여 기준 이상의 온도를 고온, 기준 미만의 온도를 저온으로 구분하였다. 공정 가스는 아르곤(Ar) 가스를 기본으로 하여 저온 열처리 단계에서만 1 slm 이하의 암모니아(NH3) 가스를 공급하여 실험을 실시하였다. Experiments were carried out for two kinds of two-stage rapid heat treatment cycles as shown in FIGS. 16A and 17A. In the heat treatment method, a temperature above the reference is divided into a high temperature and a temperature below the reference is divided into a low temperature based on a predetermined reference temperature (eg, 1200 ° C.). The process gas was based on argon (Ar) gas and the experiment was carried out by supplying ammonia (NH 3 ) gas of 1 slm or less in the low temperature heat treatment step only.
도 16a는 고온에서 제1 급속열처리, 저온에서 제2 급속열처리를 실시한 2단계 급속열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 16b는 도 16a에 도시된 2단계 급속열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼에 대한 NSMD(Near Surface Micro Defect) 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 16b는 5㎛ 깊이로 연마하여 NSMD를 측정한 결과이다. NSMD는 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비로 측정하였 다. 16A is a view for explaining a two-step rapid heat treatment method in which the first rapid heat treatment at high temperature and the second rapid heat treatment at low temperature are performed. FIG. 16B is a diagram illustrating a result of measuring a near surface micro defect (NSMD) of a silicon wafer subjected to the two-step rapid heat treatment illustrated in FIG. 16A. 16B is a result of measuring NSMD by grinding to a depth of 5 μm. NSMD was measured with Mitsui-Mining's MO6 equipment.
도 16a 및 도 16b를 참조하면, 도 16a에 도시된 2단계 급속열처리는 1215℃에서 5초 동안 유지하는 제1 급속열처리 단계와, 1150℃에서 5초 동안 유지하는 제2 급속열처리 단계로 이루어졌다. 700℃에서 1215℃까지는 50℃/sec의 온도상승률(ramp-up rate)로 승온시켰고, 1215℃에서 800℃까지는 70℃/sec의 온도하강률(ramp-down rate)로 하강시켰으며, 800℃에서 1150℃까지는 50℃/sec의 온도상승률(ramp-up rate)로 승온시켰고, 1150℃에서 700℃까지는 70℃/sec의 온도하강률(ramp-down rate)로 하강시켰다. 1215℃를 유지하는 제1 급속열처리 단계에서 아르곤(Ar) 가스만을 사용하였다. 1150℃를 유지하는 제2 급속열처리 단계에서 아르곤(Ar) 가스 와 암모니아(NH3) 가스를 사용하였다. 이때, 1150℃를 유지하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스는 3.75slm의 유량으로 공급하였으며, 암모니아(NH3) 가스는 0.25slm의 유량으로 공급하였다. 또한, 1150℃를 유지하는 동안 이외에는 모두에서 아르곤 가스만을 사용하였으며, 이때 아르곤 가스는 4slm의 유량으로 공급하였다. Referring to FIGS. 16A and 16B, the two-step rapid heat treatment shown in FIG. 16A includes a first rapid heat treatment step maintained at 1215 ° C. for 5 seconds and a second rapid heat treatment step maintained at 1150 ° C. for 5 seconds. . The temperature was elevated at a ramp-up rate of 50 ° C./sec from 700 ° C. to 1215 ° C., and the temperature was lowered to a ramp-down rate of 70 ° C./sec from 1215 ° C. to 800 ° C., and 800 ° C. At 1150 ° C. was heated to a ramp-up rate of 50 ° C./sec and lowered to a ramp-down rate of 70 ° C./sec from 1150 ° C. to 700 ° C. Only argon (Ar) gas was used in the first rapid heat treatment step of maintaining 1215 ° C. Argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas were used in the second rapid heat treatment step of maintaining 1150 ° C. At this time, argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 3.75 slm and ammonia (NH 3 ) gas was supplied at a flow rate of 0.25 slm while maintaining 1150 ° C. In addition, only argon gas was used at all except while maintaining 1150 ° C., at which time argon gas was supplied at a flow rate of 4 slm.
도 16a에 도시된 바와 같이 제1 급속열처리를 고온인 1215℃, 제2 급속열처리를 저온인 1150℃로 2단계 급속열처리를 실시하였을 경우, 도 16b에 도시된 바와 같이 헤이즈 영역에서 산소석출물이 증가하는 결과를 얻었다. As shown in FIG. 16A, when the first rapid heat treatment is performed in two stages of rapid heat treatment at a high temperature of 1215 ° C. and the second rapid heat treatment is performed at a low temperature of 1150 ° C., oxygen precipitates increase in the haze region as shown in FIG. 16B. The result was obtained.
도 17a는 저온에서 제1 급속열처리, 고온에서 제2 급속열처리를 실시한 2단계 급속열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 17b는 도 17a에 도시된 2단계 급속열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼에 대한 NSMD(Near Surface Micro Defect) 측정 결과를 나타낸 도면이다. 도 17b는 5㎛ 깊이로 연마하여 NSMD를 측정한 결과이다. NSMD는 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비로 측정하였다. FIG. 17A is a view for explaining a two-step rapid heat treatment method in which the first rapid heat treatment at a low temperature and the second rapid heat treatment at a high temperature are performed. FIG. 17B is a diagram illustrating a result of measuring a near surface micro defect (NSMD) of a silicon wafer subjected to the two-step rapid heat treatment illustrated in FIG. 17A. 17B is a result of measuring NSMD by grinding to a depth of 5 μm. NSMD was measured with a MO6 instrument from Mitsui-Mining, Japan.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, 도 17a에 도시된 2단계 급속열처리는 1150℃에서 5초 동안 유지하는 제1 급속열처리 단계와, 1215℃에서 5초 동안 유지하는 제2 급속열처리 단계로 이루어졌다. 700℃에서 1150℃까지는 50℃/sec의 온도상승률(ramp-up rate)로 승온시켰고, 1150℃에서 800℃까지는 70℃/sec의 온도하강률(ramp-down rate)로 하강시켰으며, 800℃에서 1215℃까지는 50℃/sec의 온도상승률로 승온시켰고, 1215℃에서 700℃까지는 70℃/sec의 온도하강률(ramp-down rate)로 하강시켰다. 1150℃를 유지하는 제1 급속열처리 단계에서 아르곤(Ar) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 사용하였다. 이때, 1150℃를 유지하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스는 3.75slm의 유량으로 공급하였으며, 암모니아(NH3) 가스는 0.25slm의 유량으로 공급하였다. 또한, 1150℃를 유지하는 동안 이외에는 모두에서 아르곤 가스만을 사용하였으며, 이때 아르곤 가스는 4slm의 유량으로 공급하였다. 17A and 17B, the two-step rapid heat treatment shown in FIG. 17A includes a first rapid heat treatment step maintained at 1150 ° C. for 5 seconds and a second rapid heat treatment step maintained at 1215 ° C. for 5 seconds. . The temperature was raised to a ramp-up rate of 50 ° C./sec from 700 ° C. to 1150 ° C., and the temperature was lowered to a ramp-down rate of 70 ° C./sec from 1150 ° C. to 800 ° C., and 800 ° C. The temperature was raised to 1215 ° C. at a rate of 50 ° C./sec, and the temperature was lowered from 1215 ° C. to 700 ° C. at a ramp-down rate of 70 ° C./sec. Argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas were used in the first rapid heat treatment step of maintaining 1150 ° C. At this time, argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 3.75 slm and ammonia (NH 3 ) gas was supplied at a flow rate of 0.25 slm while maintaining 1150 ° C. In addition, only argon gas was used at all except while maintaining 1150 ° C., at which time argon gas was supplied at a flow rate of 4 slm.
도 17a에 도시된 바와 같이 제1 급속열처리를 1150℃, 제2 급속열처리를 1215℃로 급속열처리를 실시하였을 경우, 도 17b에 도시된 바와 같이 헤이즈 영역과 관계없이 산소석출물이 고르게 분포하는 결과를 얻었다. As shown in FIG. 17A, when the first rapid heat treatment is performed at 1150 ° C. and the second rapid heat treatment is performed at 1215 ° C., as shown in FIG. 17B, the oxygen precipitates are uniformly distributed regardless of the haze region. Got it.
상기 실험예 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 급속열처리 단계는 아르곤(Ar) 및 암모니아(NH3) 가스를 사용하여 저온에서 실시하고, 제2 급속열처리 단계는 아르곤(Ar) 가스를 사용하여 고온에서 실시한 2단계 급속열처리 방법이 더 양호한 결과를 나타내었다. As can be seen in Experimental Example 1, the first rapid heat treatment step is performed at low temperature using argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas, the second rapid heat treatment step is using argon (Ar) gas Two-stage rapid thermal treatment at higher temperatures yielded better results.
<실험예 2>Experimental Example 2
도 17a에 도시된 바와 같은 2단계 급속열처리를 이용하여 열처리 온도, 시간에 따른 산소석출물의 변화를 보기 위한 실험을 실시하였다. An experiment was performed to see the change of oxygen precipitates with heat treatment temperature and time using a two-step rapid heat treatment as shown in FIG. 17A.
제2 급속열처리의 온도 및 시간을 1215℃, 5초로 고정시키고, 제1 급속열처리의 온도 및 시간을 변화시키면서 실험을 하였다. 이하에서 설명할 때, 제시되지 않은 급속열처리 조건들은 도 17a를 참조하여 설명한 급속열처리 조건(온도상승률, 온도하강률, 공정 가스, 공정 가스의 유량 등)과 동일하기 때문에 제시하지 않음을 밝혀둔다. The temperature and time of the second rapid heat treatment were fixed at 1215 ° C. and 5 seconds, and the experiment was performed while changing the temperature and time of the first rapid heat treatment. In the following description, it is noted that the rapid heat treatment conditions not shown are not presented because they are the same as the rapid heat treatment conditions (temperature rising rate, temperature drop rate, process gas, flow rate of the process gas, etc.) described with reference to FIG. 17A.
도 18은 제1 급속열처리 온도를 1135℃로 고정한 후 제1 급속열처리 시간에 따른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다. 도 18에서 (a) 및 (b)는 1135℃에서 2초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이고, (c) 및 (d)는 1135℃에서 5초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이며, (e) 및 (f)는 1135℃에서 10초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이다. NSMD는 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비로 웨이퍼를 5㎛ 깊이로 연마하여 측정한 결과이다. 18 is a view showing a change in oxygen precipitates in the haze region according to the first rapid heat treatment time after fixing the first rapid heat treatment temperature to 1135 ° C. (A) and (b) of FIG. 18 show NSMD measurement results and a life time map of the wafer subjected to the first rapid heat treatment at 1135 ° C. for 2 seconds, and (c) and (d) are NSMD measurement results and Life Time Map of the wafer subjected to the first rapid heat treatment for 5 seconds at 1135 ℃, (e) and (f) is the first rapid heat treatment for 10 seconds at 1135 ℃. It is a figure which shows the NSMD measurement result and the life time map (Life Time Map) about the performed wafer. NSMD is measured by grinding wafers to a depth of 5 µm using Mitsui-Mining's MO6 equipment.
도 19는 제1 급속열처리 시간을 5초로 고정한 후 제1 급속열처리 온도에 따 른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다. 도 19에서 (a) 및 (b)는 1120℃에서 5초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이고, (c) 및 (d)는 1135℃에서 5초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이며, (e) 및 (f)는 1150℃에서 5초 동안 제1 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이다. NSMD는 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비로 웨이퍼를 5㎛ 깊이로 연마하여 측정한 결과이다. 19 is a view showing a change in the oxygen precipitates in the haze region according to the first rapid heat treatment temperature after fixing the first rapid heat treatment time to 5 seconds. (A) and (b) of FIG. 19 show NSMD measurement results and a life time map of a wafer subjected to the first rapid heat treatment at 1120 ° C. for 5 seconds, and (c) and (d) are NSMD measurement results and Life Time Map of the wafer subjected to the first rapid heat treatment at 1135 ° C. for 5 seconds, and (e) and (f) show the first rapid heat treatment at 1150 ° C. for 5 seconds. It is a figure which shows the NSMD measurement result and the life time map (Life Time Map) about the performed wafer. NSMD is measured by grinding wafers to a depth of 5 µm using Mitsui-Mining's MO6 equipment.
도 18 및 도 19를 참조하면, 암모니아 가스를 사용하는 제1 급속열처리 단계에서는 온도가 낮을수록 헤이즈 영역의 산소석출물을 제어하는데 유리한 결과를 얻었다. 또한, 제1 급속열처리 단계에서는 시간이 짧을수록 헤이즈 영역의 산소석출물을 제어하는데 유리한 결과를 얻었다.18 and 19, in the first rapid heat treatment step using ammonia gas, the lower the temperature, the more favorable the result of controlling the oxygen precipitates in the haze region was obtained. Further, in the first rapid heat treatment step, the shorter the time, the more favorable the result of controlling the oxygen precipitates in the haze region was obtained.
<실험예 3>Experimental Example 3
도 17a에 도시된 바와 같은 2단계 급속열처리를 이용하여 열처리 온도, 시간에 따른 산소석출물의 변화를 보기 위한 실험을 실시하였다. An experiment was performed to see the change of oxygen precipitates with heat treatment temperature and time using a two-step rapid heat treatment as shown in FIG. 17A.
제1 급속열처리의 온도 및 시간을 1130℃, 5초로 고정시키고, 제2 급속열처리의 온도 및 시간을 변화시키면서 실험을 하였다. The temperature and time of the first rapid heat treatment were fixed at 1130 ° C. and 5 seconds, and the experiment was performed while changing the temperature and time of the second rapid heat treatment.
도 20은 제1 급속열처리 온도를 1135℃로 고정한 후 제2 급속열처리 시간에 따른 헤이즈 영역의 산소석출물 변화를 보여주는 도면이다. 도 20에서 (a) 및 (b)는 1215℃에서 1초 동안 제2 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이고, (c) 및 (d)는 1215℃에서 5초 동안 제2 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이며, (e) 및 (f)는 1215℃에서 10초 동안 제2 급속열처리를 실시한 웨이퍼에 대한 NSMD 측정 결과와 수명 맵(Life Time Map)을 나타낸 도면이다. NSMD는 일본 미츠이-마이닝(Mitsui-Mining)사의 MO6 장비로 웨이퍼를 5㎛ 깊이로 연마하여 측정한 결과이다. 20 is a view showing a change in oxygen precipitates in the haze region according to the second rapid heat treatment time after fixing the first rapid heat treatment temperature to 1135 ° C. (A) and (b) of FIG. 20 show NSMD measurement results and a life time map of the wafer subjected to the second rapid heat treatment for 1 second at 1215 ° C., and (c) and (d) are NSMD measurement results and Life Time Map of the wafer subjected to the second rapid heat treatment for 5 seconds at 1215 ℃, (e) and (f) is a second rapid heat treatment for 10 seconds at 1215 ℃. It is a figure which shows the NSMD measurement result and the life time map (Life Time Map) about the performed wafer. NSMD is measured by grinding wafers to a depth of 5 µm using Mitsui-Mining's MO6 equipment.
도 20을 참조하면, 제2 급속열처리 단계에서는 온도가 높을수록 헤이즈 영역의 산소석출물이 감소함을 볼 수 있다. 또한, 제2 급속열처리 단계에서는 열처리 시간이 길수록 헤이즈 영역의 산소석출물이 감소함을 볼 수 있었다. Referring to FIG. 20, in the second rapid heat treatment step, it can be seen that as the temperature increases, oxygen precipitates in the haze region decrease. In addition, in the second rapid heat treatment step, it was found that the oxygen precipitates in the haze region decreased as the heat treatment time increased.
<실험예 4>Experimental Example 4
웨이퍼 표면으로부터 5㎛ 깊이까지 산소석출물을 측정하여 도 21a 내지 도 21b에 나타내었다. Oxygen precipitates were measured to a depth of 5 탆 from the wafer surface and are shown in FIGS. 21A to 21B.
도 21a는 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리(도 1 참조)를 실시한 웨이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. 도 21a는 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 사용하여 1200℃에서 5초 동안 일반적인 급속열처리를 실시한 경우를 보여주고 있다. FIG. 21A is a view showing oxygen precipitates on a wafer subjected to a general rapid heat treatment (see FIG. 1) using a mixed gas of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas. FIG. 21A illustrates a case where a general rapid heat treatment is performed at 1200 ° C. for 5 seconds using a mixed gas of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas.
도 21b는 아르곤(Ar) 가스와 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리(도 1 참조)를 실시한 웨이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. 도 21b는 아르곤(Ar) 가스와 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 1150℃에서 5초 동안 일반적인 급속열처리를 실시한 경우를 보여주고 있다. FIG. 21B is a diagram showing oxygen precipitates on a wafer subjected to a general rapid heat treatment (see FIG. 1) using a mixed gas of argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas. FIG. 21B shows a case where a general rapid heat treatment was performed at 1150 ° C. for 5 seconds using a gas mixture of argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas.
도 21c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 2단계 급속열처리(도 19 참조)를 실시한 웨이퍼에 대한 산소석출물을 보여주는 도면이다. 제1 급속열처리를 1120℃에서 2.5초 동안 실시하고, 제2 급속열처리를 1215℃에서 10초 동안 실시한 경우이다. 그 이외의 2단계 급속열처리 조건들은 도 17a를 참조하여 설명한 급속열처리 조건(온도상승률, 온도하강률, 공정 가스, 공정 가스의 유량 등)과 동일하기 때문에 제시하지 않음을 밝혀둔다. FIG. 21C shows an oxygen precipitate for a wafer subjected to a two stage rapid thermal treatment (see FIG. 19) in accordance with a preferred embodiment of the present invention. The first rapid heat treatment is performed at 1120 ° C. for 2.5 seconds, and the second rapid heat treatment is performed at 1215 ° C. for 10 seconds. The other two-stage rapid heat treatment conditions are not shown because they are the same as the rapid heat treatment conditions (temperature rising rate, temperature falling rate, process gas, process gas flow rate, etc.) described with reference to FIG. 17A.
도 21a 내지 도 21c를 참조하면, 아르곤(Ar) 가스와 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리를 실시한 경우가 아르곤(Ar) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리를 실시한 경우보다 헤이즈가 발생한 영역에서 산소석출물 제어 능력이 좋다는 것을 알 수 있다. 또한, 2단계 급속열처리를 실시한 경우가 일반적인 급속열처리를 실시한 경우보다 헤이즈가 발생한 영역의 산소석출물이 확실히 감소함을 볼 수 있다. Referring to FIGS. 21A to 21C, a general rapid heat treatment using a mixed gas of argon (Ar) gas and ammonia (NH 3 ) gas may be performed by mixing a mixed gas of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas. It can be seen that the oxygen precipitate control ability is better in the area where the haze is generated than when the conventional rapid heat treatment is performed. In addition, it can be seen that the case where the two-step rapid heat treatment is performed decreases the oxygen precipitates in the area where the haze is generated more than the case where the rapid heat treatment is generally performed.
본 발명에 의한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 의하면, 무결함 영역에서 헤이즈(Haze)에 의한 산소석출물의 발생을 억제할 수 있다. 아르곤(Ar)과 산소(O2)의 혼합 가스 또는 아르곤(Ar)과 암모니아(NH3) 가스의 혼합 가스를 사용하여 일반적인 급속열처리 방법을 이용하여 어닐링을 실시한 경우 헤이즈가 웨이퍼 표면에서 발생 하며, 웨이퍼 표면에 발생한 헤이즈는 산소석출물을 증가시키는 원인으로 작용하나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2단계 급속열처리를 실시할 경우에는 무결함 영역에서 이러한 산소석출물의 발생을 억제할 수가 있다. According to the heat treatment method of the silicon wafer by this invention, generation | occurrence | production of oxygen precipitates by haze can be suppressed in a defect free area | region. When annealing is performed using a mixture of argon (Ar) and oxygen (O 2 ) or a mixture of argon (Ar) and ammonia (NH 3 ) gas using a conventional rapid heat treatment method, haze is generated on the wafer surface. Haze generated on the surface of the wafer acts as a cause of increasing oxygen precipitates, but when the two-step rapid heat treatment according to the preferred embodiment of the present invention is performed, generation of such oxygen precipitates can be suppressed in the defect-free region.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
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- 2005-12-30 KR KR1020050135730A patent/KR100685260B1/en active IP Right Grant
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