KR100901980B1 - 플로팅 존 공정을 이용한 웨이퍼 표면 처리방법 및 이를위한 웨이퍼 표면 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 챔버 바디; 상기 챔버 바디 내부에 구비되고, 웨이퍼를 올려 놓을 수 있는 베이스면을 구비한 서셉터; 상기 웨이퍼에 대하여 열 방사 에너지를 공급하기 위한 히팅 소스; 상기 히팅 소스가 상기 웨이퍼의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층을 형성하도록 상기 히팅 소스의 동작을 제어하는 히팅 제어부; 상기 서셉터를 냉각시키기 위한 쿨링 소스; 및 상기 용융층의 형성과 동시에 상기 용융층을 제외한 부분을 단결정 고체상태로 유지하도록 상기 쿨링 소스의 동작을 제어하는 쿨링 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치가 개시된다.
웨이퍼 연마, FZ 공정, 서셉터, 할로겐 램프, PID 제어

Description

플로팅 존 공정을 이용한 웨이퍼 표면 처리방법 및 이를 위한 웨이퍼 표면 처리장치{Surface treatment method of wafer by using floating zone process and surface treatment apparatus for the same}
본 발명은 웨이퍼 표면 처리방법 및 이를 위한 웨이퍼 표면 처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 표면의 결함(Defects)과 평탄도 특성을 개선하기 위한 웨이퍼 표면 처리방법 및 이를 위한 웨이퍼 표면 처리장치에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼는 결정 성장(Crystal growing)과 연마 공정 등을 거쳐 제조되며 이 과정에서 제품의 품질특성이 제어된다. 즉, 웨이퍼 표면의 품질 조건은 단결정 공정과 기계적 연마 공정 변수에 의해 제어되는데, 이러한 방법은 향후 요구될 45nm 정도의 품질 수준에는 많은 제약이 따르게 된다. 그 이유로는 제조중 발생하는 단결정 공정에 의한 결함들과, 연마 공정중 발생하는 장비의 진동에 의한 결함들과, 기타 여러가지 원인에 의한 결함들에 의해 품질 개선에 제약이 따르기 때문이다.
일반적으로 실리콘 웨이퍼 제조과정은 단결정 잉곳을 생산하는 결정 성장 공정과 웨이퍼 표면 연마를 위한 쉐이핑(Shaping) 및 폴리싱(Polishing) 공정으로 구 성된다.
실리콘 단결정 잉곳은 쵸크랄스키(Cz) 공법을 수행하는 단결정 성장장치(Grower)에 의해 성장된다. 통상적으로 단결정 성장장치는 실리콘 융액을 담는 석영 도가니 및 이를 지탱하는 흑연 도가니와, 상기 석영 도가니 및 흑연 도가니에 열을 가해주는 히터와, 외부로 방출되는 열을 차단하는 단열재와, 실리콘 융액의 대류를 강제 제어할 수 있도록 예컨대, 커스프(CUSP) 자기장을 인가하는 자기장 인가수단을 포함한다. 또한, 석영 도가니는 도가니 회전축에 의해 한쪽 방향으로 회전하는 동시에 승,하강 가능하게 설치된다. 석영 도가니의 상측에는 실리콘 단결정으로 이루어진 시드(Seed)와, 이 실리콘 단결정 시드를 회전시키면서 인상시키는 인상수단이 설치된다.
도 13에는 상기와 같은 구조의 단결정 성장장치를 이용하여 단결정 잉곳을 생산하는 그로잉(Growing) 과정이 개략적으로 도시되어 있다. 도 13을 참조하면, 먼저 석영 도가니 내에 폴리실리콘을 넣은후(Stacking) 히터에서 열을 공급하여 실리콘 융액을 생성한다(Melting). 다음, 실리콘 단결정 시드를 실리콘 융액에 담근 상태에서(Diping) 이를 한쪽 방향으로 회전시키면서 인상하여 잉곳의 상단 부분으로부터 하단 부분까지 차례대로 성장시키는 과정을 진행한다(Necking, Shouldering, Body growing, Tailing). 이때 석영도가니는 실리콘 단결정과 반대 방향으로 회전하게 된다. 잉곳 성장이 완료되었을 때 최종적으로 온도를 하강시키면(Cooling) 실리콘 단결정 잉곳이 완성된다.
실리콘 단결정 잉곳을 생산한 후에는 웨이퍼 제조를 위해 도 14에 도시된 쉐 이핑 공정과 도 15에 도시된 폴리싱 공정이 진행된다.
쉐이핑 공정에서는 실리콘 단결정 잉곳을 일정간격으로 자른 후(Croping), 와이어 소잉(Wire sawing)을 실시하여 낱장 단위로 절단하고, 웨이퍼 지름에 맞게 끝단을 다듬는 에지 그라인딩(Edge grinding) 과정을 거친 후 랩핑(Lapping) 과정을 통해 웨이퍼 형상을 갖도록 가공한다.
쉐이핑을 완료한 후에는 대략적인 웨이퍼 형상을 제조사의 규격을 만족하는 스펙(Spec)에 맞추기 위해 폴리싱 공정을 진행한다. 폴리싱 공정은 쉐이핑 공정을 거친 웨이퍼의 표면을 연마하는 과정으로서 블록 마운팅(Block mounting)과 폴리싱 공정을 통해 품질조건을 충족시키게 된다. 이후 세정(Cleaning), 검사(Inspection), 포장(Packing) 등의 후속 작업을 거쳐 웨이퍼 제조공정이 종료된다.
상술한 공정들 중에 그로잉 공정과 쉐이핑 및 폴리싱 공정에서는 웨이퍼의 여러가지 품질에 나쁜 영향을 끼치는 다양한 형태의 결함이 발생하게 되므로 그에 대한 대책이 요구되고 있다. 구체적으로, 그로잉 공정에서는 전위(Dislocation), OiSF(Oxidation-induced Stacking Fault), 에어 포켓(Air pocket) 등의 거시적인 결함(Macro defects)과, 결정 기인 파티클(Crystal Originated Particle, COP), 물결패턴 결함(Flow Pattern Defects, FPD), 레이저 산란 진단 결함(Laser Scattering Tomography Defects, LSTD), LDP(Large Dislocation Pit) 등의 미시적인 결함(Micro defects)이 발생하게 된다. 또한, 웨이퍼 표면연마를 위한 폴리싱 공정에서는 PID(Particle Induced Defects), Scratch, Dimple 등과 같은 데미 지(Damage)성 결함들이 발생하게 된다.
한편, 웨이퍼 품질특성 중 평탄도의 제어와 관련하여 종래에는 기계적 연마장치가 널리 사용되었다. 종래의 연마장치는 웨이퍼를 고정하는 캐리어와, 웨이퍼의 표면과 접촉한 채 캐리어와 상대 회전운동하여 상기 웨이퍼의 표면을 연마하는 연마패드와, 연마패드를 안착하는 정반과, 웨이퍼의 표면과 연마패드의 연마면 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 공급유닛 등으로 구성된다. 이러한 연마장치는 웨이퍼를 캐리어에 고정한 후, 웨이퍼의 표면과 연마패드의 연마면 사이에 수산화물이 첨가된 슬러리를 공급하고, 웨이퍼와 연마패드를 접촉시킨 상태에서 상대 회전시켜 웨이퍼 표면 연마처리를 수행하고, 웨이퍼 표면과 연마패드에 초순수를 공급하여 세정하도록 동작한다.
그런데, 이러한 연마공정은 공정이 진행됨에 따라 연마패드에 실리카 피막이 형성되는 글레이징 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 연마패드의 연마속도가 저하되고 연마가 불균일하게 진행되어 웨이퍼의 평탄도를 저하시킨다. 또한, 연마 정반의 형상과 이로 인한 압력분포, 회전속도 등으로 인해 발생하는 진동에 의해 웨이퍼 표면 평탄도과 결함 특성이 저하되는 문제가 있다.
또한, 종래의 연마장치는 연마패드와 웨이퍼 사이에 슬러리를 균일하게 공급하기가 곤란하므로 연마 균일도가 저하되어 웨이퍼의 평탄도와 결함이 악화될 수 있는 취약점이 있다. 이와 관련하여 공개실용신안 제2000-8778호에는 캐리어 측으로 연마제를 공급하는 연마제 공급장치를 추가로 구비하여 웨이퍼 쪽으로 연마제가 보다 충분히 공급되도록 하는 반도체 웨이퍼 연마기의 연마헤드 구조를 개시하고 있다.
그러나, 종래의 연마장치는 그 연마헤드 구조를 개선하더라도 연마패드와 웨이퍼 사이의 마찰면 전면에 대하여 균일하게 슬러리를 공급하는 데는 한계가 있으며, 이에 따라 여전히 웨이퍼 표면 평탄도와 결함 특성의 저하 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, FZ(Floating Zone) 공정기술을 적용하여 웨이퍼 표면을 재조직화함으로써 웨이퍼의 결함 특성과 두께 균일도 수준을 개선하는 웨이퍼 표면 처리방법 및 이를 위한 웨이퍼 표면 처리장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 웨이퍼 표면 처리방법은, 연마공정을 거친 웨이퍼를 챔버 내부에 구비된 서셉터에 위치시키는 제1단계; 및 상기 웨이퍼의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층을 형성하고, 상기 웨이퍼의 하단면에 대해서는 냉각제어를 수행하여 상기 용융층을 제외한 부분을 단결정 고체상태로 유지하는 제2단계;를 포함한다.
바람직하게, 상기 제2단계는, (a) 상기 웨이퍼의 표면온도를 용융점까지 상승시키는 단계; 및 (b) 상기 웨이퍼의 표면으로부터 두께의 20% ~ 30%까지 상기 용융층이 형성되도록 상기 열 방사 에너지를 점차 상승시키는 단계;를 포함한다.
상기 단계 (a)에서는 상기 웨이퍼의 표면온도를 1414℃까지 상승시키고, 상기 단계 (b)와 동시에, 상기 용융층을 제외한 부분이 1350℃ 이하로 유지되도록 상기 냉각제어를 수행하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 제2단계는 일정시간 이내에 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 챔버 바디; 상기 챔버 바디 내부에 구비되고, 연마공정을 거친 웨이퍼를 올려 놓을 수 있는 베이스면을 구비한 서셉터; 상기 웨이퍼에 대하여 열 방사 에너지를 공급하기 위한 히팅 소스; 상기 히팅 소스가 상기 웨이퍼의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층을 형성하도록 상기 히팅 소스의 동작을 제어하는 히팅 제어부; 상기 서셉터를 냉각시키기 위한 쿨링 소스; 및 상기 용융층의 형성과 동시에 상기 용융층을 제외한 부분을 단결정 고체상태로 유지하도록 상기 쿨링 소스의 동작을 제어하는 쿨링 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치가 제공된다.
상기 히팅 제어부는, 상기 히팅 소스를 제어하여 상기 웨이퍼의 표면을 1414℃까지 상승시켜 용융층을 형성하고, 상기 웨이퍼의 표면으로부터 두께의 20% ~ 30%까지 상기 용융층이 형성되도록 열 방사 에너지를 점차 상승시키는 것이 바람직하다.
바람직하게, 상기 히팅 제어부는 PID 제어동작을 수행할 수 있다.
상기 쿨링 제어부는, 상기 용융층을 제외한 부분이 1350℃ 이하로 유지되도록 상기 냉각제어를 수행하는 것이 바람직하다.
상기 히팅 소스는, 분산 배치되어 열 방사 에너지의 공급하는 복수의 할로겐 램프를 구비할 수 있다.
상기 쿨링 소스는 상기 서셉터에 그 흡열면이 접촉된 열전소자를 포함하고, 상기 서셉터의 내부에는 상기 쿨링 소스에 의해 냉각되는 쿨링 유체가 순환되는 유체튜브가 설치될 수 있다.
웨이퍼 표면 처리장치에는 상기 챔버 내부에 N2 가스를 주입하여 N2 가스 플로우 환경을 제공하는 가스 공급부;가 더 포함될 수 있다.
또한, 웨이퍼 표면 처리장치에는 정위치에 놓여진 상기 서셉터의 베이스면에 상기 웨이퍼를 올려놓도록 수평 이송 가능하게 설치된 웨이퍼 서플라이; 및 상기 서셉터를 상승시켜 상기 히팅 소스의 발열면에 대향시키고, 상기 웨이퍼에 대한 표면 처리가 완료된 이후 상기 서셉터를 하강시켜 정위치에 위치시키는 리프트 기구;가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면 연마공정을 거친 웨이퍼를 재결정화하여 표면의 평탄도 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 종래의 12인치 웨이퍼의 평탄도(SBIR)는 0.22㎛ 수준이었으나, 본 발명에 따른 표면 처리공정을 거친 후에는 0.05㎛ 수준으로 개선되는 효과가 있다.
또한, 웨이퍼에 대하여 매우 짧은 시간동안 큰 온도변화가 가해지게 되므로 결정 결함성분들이 웨이퍼 하부면으로 게터링(gettering)됨에 따라 웨이퍼 표면에 결함이 없는 품질을 얻을 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 따르면 그로잉 공정 에서 발생하는 전위(Dislocation), OiSF, 에어 포켓(Air pocket), COP, FPD, LSTD, LDP 등의 결함들과, 폴리싱 공정에서 발생하는 PID, Scratch, Dimple 등의 결함들과, 기타 원인에서 발생하는 Damage나 쏘우 마크(Saw Mark) 등의 결함들을 감소시키거나 제거할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리장치는 내부공간이 형성되고 기밀 가능한 구조를 가진 챔버 바디(chamber body)(100)와, 웨이퍼(1)를 올려 놓기 위한 서셉터(susceptor)(101)와, 열 방사 에너지를 제공하는 히팅 소스(heating source)(104) 및 히팅 제어부와, 서셉터(101)에 대하여 냉각 처리를 수행하는 쿨링 소스(cooling source)(106) 및 쿨링 제어부를 포함한다.
서셉터(101)는 챔버 바디(100) 내부에 구비되고, 폴리시드 웨이퍼(Polished wafer)(이하, '웨이퍼'라 함.)(1)를 올려 놓을 수 있는 베이스면을 제공한다. 여기서, 웨이퍼(1)는 도 2에 도시된 바와 같은 두께 프로파일을 갖는다.
서셉터(101)는 챔버 바디(100) 내부에서 설치된 리프트 기구(102)에 고정됨으로써 승강 가능하게 설치된다. 리프트 기구(102)는 승강 구동력을 제공하는 소정의 구동수단(미도시)에 연결되어, 상승모드시 서셉터(101)를 상승시켜 히팅 소스(104)의 발열면에 대향시키고, 웨이퍼(1)에 대한 표면 처리가 완료된 이후에는 서셉터(101)를 하강시켜 정위치에 위치시킨다.
챔버 바디(100) 내부에는 소정의 수평 이송수단(미도시)에 연결된 웨이퍼 서플라이(wafer supply)(103)가 설치되어 정위치에 놓인 서셉터(101)의 베이스면에 웨이퍼(1)를 올려놓는 동작을 수행한다.
히팅 소스(104)는 챔버 바디(100) 내부의 상부에 고정되어 도 3에 도시된 바와 같이 서셉터(101)에 놓인 웨이퍼(1)의 상면에 대하여 열 방사 에너지를 공급한다. 바람직하게, 히팅 소스(104)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 돌출형으로 분산 배치되어 열 방사 에너지의 공급하는 복수의 할로겐 램프(105)를 구비하는 것이 바람직하나, 이러한 예에 한정되지 않고 열 방사 에너지를 효율적으로 공급할 수 있는 한 다른 열원으로 대체해도 무방하다. 도 4에서, 히팅 소스(104)를 구성하 는 할로겐 램프(105)들의 배치각 θ1과 θ2는 각각 30도와 45도로 설계되는 것이 열 방사 효율상 바람직하나, 본 발명이 이러한 예에 한정되지 않음은 물론이다.
히팅 소스(104)는 히팅 제어부(미도시)에 의해 그 동작이 제어되어 웨이퍼(1)의 표면에 열 방사 에너지를 공급함으로써 웨이퍼(1)에 용융층(도 9의 Lm 참조)을 형성한다. 이때 히팅 제어부는 히팅 소스(104)의 동작 온도를 설정한 값으로 유지하기 위해 검출부에서 측정된 값(현재값)과 미리 설정되어 있는 값(목표값)을 비교하여 현재값과 목표값이 차가 있는 경우는 콘트롤러가 그 차를 없애기 위해 출력을 조정하여 현재값이 되도록 하는 PID(Proportinal Integral Differential) 제어를 수행하는 것이 바람직하다.
쿨링 소스(106)는 서셉터(101)에 접촉되어 서셉터(101) 몸체를 냉각시킨다. 바람직하게, 쿨링 소스(106)로는 그 흡열면이 서셉터(101)에 접촉되는 열전소자가 채용되어 도 6에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.
부가적으로, 서셉터(101)의 내부에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 쿨링 소스(106)에 의해 냉각되는 쿨링 유체의 순환을 위해 유체튜브(107,108)가 설치된다.
쿨링 소스(106)는 쿨링 제어부(미도시)에 의해 그 동작이 제어되어 상기 용융층의 형성과 동시에 용융층을 제외한 층(도 9의 Lw 참조)을 단결정 고체상태로 유지한다.
웨이퍼 표면 처리장치에는 가스 공급부(미도시)가 설치되어 챔버 내부에 N2 가스를 주입함으로써 N2 가스 플로우(N2 gas flow)(10,11) 환경을 제공하는 것이 바람직하다. N2 가스 플로우(10,11)는 챔버 내부의 공정조건을 조성하는 작용을 하게 되며, 본 웨이퍼 표면 처리장치에 의해 수행되는 FZ 공정 완료후에는 웨이퍼(1)를 냉각시키는 작용을 제공한다. 특히, 챔버 바디(100) 내부의 소정 요입공간 내에는 N2 가스 순환 플로우(N2 gas circulation flow)가 형성되어 FZ 공정 전후에 고온 작동조건을 유지하도록 작용한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리장치는 히팅 소스(104)와 쿨링 소스(106)의 동작에 따라 웨이퍼(1) 표면이 고온 환경하에서 용융된 유체상태로 있다가 응결(solidification)공정에 의한 재결정화 과정을 거치게 되고, 이러한 FZ 공정시 웨이퍼(1)의 응고 진행 부분은 단결정성을 가지게 된다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리장치에 의해 수행되는 웨이퍼 표면 처리방법을 도시한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 먼저 웨이퍼 서플라이(103)를 이용해 정위치에 놓여진 서셉터(101)의 베이스면에 웨이퍼(1)를 인-로딩(in-loading)하고 챔버 바디(100) 내부로 N2 가스를 유입시킨다(단계 S100 및 S110).
이어서, 리프트 기구(102)를 이용해 서셉터(101)를 상승시켜 히팅 소스(104) 하부 가까이에 대향 배치하고 N2 가스의 유입을 중단한다(단계 S120 및 S130).
서셉터(101)를 포지셔닝(positioning)한 이후에는, 히팅 소스(104)와 쿨링 소스(106)의 동작을 제어하여 FZ 공정을 수행한다(단계 S140). FZ 공정에서는 히팅 소스(104)를 이용해 웨이퍼(1)의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층(Lm)을 형성하고, 웨이퍼(1)의 하단면에 대해서는 쿨링 소스(106)를 이용해 냉각제어를 수행하여 용융층을 제외한 부분(Lw)을 단결정 고체상태로 유지한다. 여기서, 용융층 형성을 위해 웨이퍼(1)의 표면온도는 예컨대, 1414℃에 달하는 용융점까지 상승시키고, 웨이퍼(1)의 표면으로부터 두께의 20% ~ 30%까지 상기 용융층이 형성되도록 상기 열 방사 에너지를 점차 상승시키는 것이 FZ 공정의 효율상 바람직하다. 또한, 용융층을 제외한 부분에 대해서는 1350℃ 이하로 유지되도록 상기 냉각제어를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 FZ 공정은 일정시간 이내에 수행된다. 웨이퍼(1)의 재결정화 효율이나 웨이퍼(1)의 구조적 안정성 등을 감안할 때 FZ 공정은 1초 내지 5초 이내에 수행되는 것이 바람직하다.
FZ 공정이 완료된 후에는 히트 소스의 열 방사 에너지를 점차 줄여서 공급을 중단한 후 리프트 기구(102)를 이용해 서셉터(101)를 정위치로 하강시키고(단계 S150), 다시 챔버 바디(100) 내부로 N2 가스를 유입시켜서 웨이퍼(1)를 냉각시키고(단계 S160), 이후 웨이퍼(1)를 서셉터(101)로부터 아웃-로딩(out loading)함으로써 웨이퍼 표면 처리공정이 완료된다.
도 11에는 본 발명에 따른 웨이퍼 표면 처리공정 전(가는실선 그래프)과 후(굵은실선 그래프)의 웨이퍼 두께 프로파일이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 FZ 공정을 이용한 웨이퍼 표면 처리공정에 의해 웨이퍼의 두께 균일도 가 현저히 향상됨을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, FZ 공정을 통해 웨이퍼에 대하여 매우 짧은 시간동안 고온처리가 이루어지므로 결정 결함성분들이 웨이퍼 하부면으로 게터링(gettering)됨에 따라 웨이퍼 표면에 결함이 없는 품질을 얻을 수 있다. 이와 관련하여 도 12에는 본 발명의 적용 전후의 웨이퍼 결함 특성이 도시되어 있다. 웨이퍼 표면에 다수의 결함들이 존재하는 도 12의 (a)에 도시된 웨이퍼에 대하여 본 발명에 따른 FZ 공정을 이용한 웨이퍼 표면 처리공정을 적용할 경우, 재결정화 과정이 진행되어 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이 결함이 개선된 웨이퍼를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 연마공정을 거친 웨이퍼의 두께 프로파일을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 웨이퍼 표면 처리장치에 의해 수행되는 FZ 공정을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 도 1에서 히팅 소스의 구성을 도시한 저면도이다.
도 5는 도 1에서 히팅 소스의 구성을 도시한 측면도이다.
도 6은 도 1에서 서셉터에 배치된 쿨링 소스를 도시한 평면도이다.
도 7은 도 1에서 서셉터에 배치된 유체튜브를 도시한 저면도이다.
도 8은 도 7의 유체튜브의 배치 상태를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따라 웨이퍼에 용융층이 형성된 상태를 도시한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨이퍼 표면 처리방법이 수행되는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 따른 웨이퍼 표면 처리 전후의 웨이퍼에 대한 두께 프로 파일을 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 적용 전후의 웨이퍼 결함 특성을 보여주는 시뮬레이션 도면이다.
도 13은 웨이퍼 제조를 위해 수행하는 일반적인 단결정 그로잉 공정을 나타낸 공정도이다.
도 14는 웨이퍼 제조를 위해 수행하는 일반적인 쉐이핑 공정을 도시한 사진이다.
도 15는 웨이퍼 제조를 위해 수행하는 일반적인 웨이퍼 폴리싱 공정을 도시한 사진이다.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
1: 웨이퍼 100: 챔버 바디
101: 서셉터 102: 리프트 기구
103: 웨이퍼 서플라이 104: 히팅 소스
105: 할로겐 램프 106: 쿨링 소스
107,108: 유체튜브

Claims (12)

  1. 웨이퍼를 챔버 내부에 구비된 서셉터에 위치시키는 제1단계; 및
    상기 웨이퍼의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층을 형성하고, 상기 웨이퍼의 하단면에 대해서는 냉각제어를 수행하여 상기 용융층을 제외한 부분을 단결정 고체상태로 유지하는 제2단계;를 포함하는 웨이퍼 표면 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계는,
    (a) 상기 웨이퍼의 표면온도를 용융점까지 상승시키는 단계; 및
    (b) 상기 웨이퍼의 표면으로부터 두께의 20% ~ 30%까지 상기 용융층이 형성되도록 상기 열 방사 에너지를 점차 상승시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (a)에서 상기 웨이퍼의 표면온도를 1414℃까지 상승시키고,
    상기 단계 (b)와 동시에, 상기 용융층을 제외한 부분이 1350℃ 이하로 유지되도록 상기 냉각제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2단계를 1초 내지 5초 이내에 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리방법.
  5. 챔버 바디;
    상기 챔버 바디 내부에 구비되고, 웨이퍼를 올려 놓을 수 있는 베이스면을 구비한 서셉터;
    상기 웨이퍼에 대하여 열 방사 에너지를 공급하기 위한 히팅 소스;
    상기 히팅 소스가 상기 웨이퍼의 표면에 열 방사 에너지를 공급하여 용융층을 형성하도록 상기 히팅 소스의 동작을 제어하는 히팅 제어부;
    상기 서셉터를 냉각시키기 위한 쿨링 소스; 및
    상기 용융층의 형성과 동시에 상기 용융층을 제외한 부분을 단결정 고체상태로 유지하도록 상기 쿨링 소스의 동작을 제어하는 쿨링 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 히팅 제어부는, 상기 히팅 소스를 제어하여 상기 웨이퍼의 표면을 1414℃까지 상승시켜 용융층을 형성하고, 상기 웨이퍼의 표면으로부터 두께의 20% ~ 30%까지 상기 용융층이 형성되도록 열 방사 에너지를 점차 상승시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 히팅 제어부는 PID 제어동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 쿨링 제어부는, 상기 용융층을 제외한 부분이 1350℃ 이하로 유지되도록 상기 쿨링 소스의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 히팅 소스는, 분산 배치되어 열 방사 에너지를 공급하는 복수의 할로겐 램프를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 쿨링 소스는 상기 서셉터에 그 흡열면이 접촉된 열전소자를 포함하고,
    상기 서셉터의 내부에는 상기 쿨링 소스에 의해 냉각되는 쿨링 유체가 순환되는 유체튜브가 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 챔버 바디 내부에 N2 가스를 주입하여 N2 가스 플로우 환경을 제공하는 가스 공급부;를 더 포함하는 웨이퍼 표면 처리장치.
  12. 제5항에 있어서,
    정위치에 놓여진 상기 서셉터의 베이스면에 상기 웨이퍼를 올려놓도록 수평 이송 가능하게 설치된 웨이퍼 서플라이; 및
    상기 서셉터를 상승시켜 상기 히팅 소스의 발열면에 대향시키고, 상기 웨이퍼에 대한 표면 처리가 완료된 이후 상기 서셉터를 하강시켜 정위치에 위치시키는 리프트 기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19990088302A (ko) * 1998-05-28 1999-12-27 게르트 켈러 단결정의제조방법
KR20010079992A (ko) * 1998-10-14 2001-08-22 헨넬리 헬렌 에프 열적으로 어닐링된 저결함 밀도 단결정 실리콘

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