KR100920885B1

KR100920885B1 - 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법

Info

Publication number: KR100920885B1
Application number: KR1020070098331A
Authority: KR
Inventors: 김재선; 서상훈; 지은상; 이창훈
Original assignee: 주식회사 실트론
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-10-09
Also published as: KR20080063045A

Abstract

에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법이 개시된다. 에픽텍셜 성장 전에 폴리싱 과정을 생략하며, 에픽텍셜 성장 후에 폴리싱 공정을 추가하거나, 에픽텍셜 성장 과정 전후에 각각 폴리싱 공정을 추가한다. 이에 따라, 평탄도가 우수하고 파티클이 미미하여 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 에픽텍셜 성장 과정에서 평탄도가 악화되는 문제를 해결하며, 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있으며, 고품질의 웨이퍼를 제공할 수 있다.

에픽텍셜 웨이퍼, 폴리싱, 성장, 평탄도

Description

에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법{MANUFACTURING METHOD FOR EPITAXIAL WAFER}

본 발명은 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 평탄도가 우수하고 파티클이 미미하여 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 에픽텍셜 성장 과정에서 평탄도가 악화되는 문제를 해결하며, 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법에 관한 것이다.

최근 CMOS 이미지 센서나 플래시 메모리 등 신규 반도체 디바이스에서는 보다 고품질의 웨이퍼가 요구되고 있는 실정이다. 고품질 웨이퍼로서는 에픽텍셜 웨이퍼(Epitaxial wafer)를 예로 들 수 있다.

에픽텍셜 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장에 의하여 에픽텍셜 막이 성막된 것이다. 즉, 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 만들기 위하여 슬라이싱(slicing)한 후에, 웨이퍼 표면의 데미지(damage)를 제거 및 평탄도 개선을 위하여 래핑(lapping), 폴리싱(polishing) 등의 연마 공정을 거치게 된다.

이렇게 생산된 웨이퍼를 폴리쉬 웨이퍼(polished wafer)라고 하는데, 에픽텍 셜 웨이퍼는 폴리쉬 웨이퍼 표면에 단결정 실리콘을 성장시켜 웨이퍼 표면의 결함을 최대한 줄인 것이다. 여기서, 실리콘을 성장시킬 때는 초크랄스키 공정을 사용하지 않고 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 하는 것이 일반적이다.

에픽텍셜 성장을 하는 중에는 일반적으로 평탄도가 불량하다든지, 파티클이 많이 발생하는 등의 품질의 열화가 빈번히 발생하는 문제가 있다. 이러한 품질의 열화가 발생할 때에는 웨이퍼를 폐기하는 원인이 되어 생산 단가가 높아져서 원가 경쟁력이 약해지는 문제가 발생하게 된다.

보다 자세한 설명을 위하여 도 1을 제시한다. 도 1은 종래 기술에 따른 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 공정을 도시한 흐름도이다.

먼저, 에픽텍셜 웨이퍼의 제작을 위해서는 세이핑 공정(Shaping process)를 수행하게 되는데(S1), 세이핑 공정은 먼저 성장된 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정(혹은, wire saw 공정), 웨이퍼 에지부의 형태를 만드는 에지 글라인딩(edge grinding) 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하고, 웨이퍼 앞뒤면의 톱니 자국(saw mark) 등을 제거하기 위한 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하기 위한 에칭(etching) 공정, 웨이퍼의 전체적 두께를 보정하고 평탄도를 개선하는 양면 연삭(DSG, Double Side Grinding) 공정, 습식 식각을 통해 연마 공정의 기계적 데미지를 완화하기 위한 에칭(etching) 공정, 웨이퍼의 에치부를 경면화하는 에지 폴리싱(edge polishing) 공정 등으로 나눌 수 있다.

즉, 한마디로 세이핑 공정은 웨이퍼의 형태로 만들고, 평탄도를 형성하는 동 시에 기계적 연마의 데미지를 축소시키는 과정이라고 할 수 있다.

다음, 이러한 세이핑 공정을 거친 웨이퍼는 양면 연마를 통해 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 과정을 거치게 된다(S2).

다음, 경면화 및 폴리싱 과정에서 생긴 기계적인 잔존 손상을 연마하여 제거하는 최종 폴리싱 공정을 수행하게 된다(S3). 최종 폴리싱 공정에서는 최종 평탄도(flatness) 등을 제어하게 된다.

그 후에는 에픽텍셜 성장을 하여 최종 완제품을 생산하게 된다(S4).

그러나, 이러한 공정으로 제작된 에픽텍셜 웨이퍼는 웨이퍼의 사양을 맞추는데는 한계가 존재하게 된다. 즉, 현재 반도체 디바이스의 경우 디바이스의 선폭이 45nm 급의 개발이 이루어지고 있는 실정이며, 이러한 디바이스에 맞는 웨이퍼로서의 사양은 파티클(particle)이 45nm 미만의 수준을 가져야 한다.

또한, 평탄도(flatness) 역시 50nm 급 미만의 품질을 갖추어야만 최첨단의 반도체 디바이스의 제작이 가능하게 된다. 그러나, 종래의 제작 방법으로는 이러한 품질의 웨이퍼를 생산하기 어려울 뿐만 아니라, 폴리싱 공정이나 에픽텍셜 성장 공정에서의 변동이 존재할 경우에는 품질 저하가 불가피한 실정이다.

이뿐 아니라, 에픽텍셜 공정 후에는 폴리싱 상태의 웨이퍼의 두께 프로파일(profile)이 그대로 유지되지 못한 채, 평탄도가 악화되는 문제가 있다. 특히, 에지(edge) 부분이 센터에 비하여 두께가 높아져서 에지 업(edge-up) 현상이 발생하여 평탄도가 급작스럽게 악화되게 된다.

더불어서, 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현 상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점이 발생하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

에픽텍셜 성장을 하는 가장 큰 이유는 웨이퍼의 표면 및 수 ㎛ 내의 결함에 기인하여 디바이스 형성 후 이런 결함에 의한 소자의 결함을 방지하여 결함이 없는 웨이퍼를 만들고자 함이다. 하지만, 에픽텍셜 웨이퍼 역시 성장 전 폴리싱된 웨이퍼의 품질 상태에 의해 웨이퍼의 표면 결함이 큰 영향을 받는다. 게다가, 성장 중에 파티클의 발생에 의해 결함이 더욱더 취약하게 된다.

종래의 경우에는 성장 후에 세정 공정을 제외한 추가 공정이 없어 성장 후 표면 결함을 개선하는 방법이 전무한 문제가 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적에 따르면, 평탄도가 우수하고 파티클이 미미하여 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 에픽텍셜 성장 과정에서 평탄도가 악화되는 문제를 해결하며, 특히 에지 업 현상으로 인한 평탄도의 악화 현상을 해결할 수 있는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 성장 후에 결함을 제거할 수 있는 추가공정을 제안함으로서, 고품질의 에픽텍셜 웨이퍼를 생산할 수 있는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법의 제1 실시예는 잉곳(ingot)을 소정 두께로 슬라이싱(slicing)하여 웨이퍼 형태로 형성하고, 평탄도를 형성하는 세이핑 단계와, 상기 웨이퍼의 양면을 폴리싱 공정을 수행하여 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 단계와, 상기 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 수행하는 단계, 및 상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 최종 폴리싱 단계를 포함한다. 그 후에 상기 웨이퍼의 표면을 SC1, SC2로 세정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 최종 폴리싱 단계는 0.1 내지 0.4㎛ 정도를 제거하는 것이 좋으며, 상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 최종 폴리싱 단계는 에픽텍셜 성장시의 두께 편차를 고려하여 웨이퍼의 표면 프로파일에 따라 제거량을 다르게 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 수행하는 단계는 상기 최종 폴리싱 단계시의 제거량을 고려하여 목표 두께보다 두껍게 성장시킨다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법은 에픽텍셜 웨이퍼(epitaxial wafer)를 제작하는 방법에 있어서, 잉곳(ingot)을 소정 두께로 슬라이싱(slicing)하여 웨이퍼 형태로 형성하고, 평탄도를 형성하는 세이핑 단계와, 상기 웨이퍼의 양면을 폴리싱 공정을 수행하여 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 단계와, 상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 1차 폴리싱 단계와, 상기 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 수행하는 단계, 및 상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 2차 폴리싱 단계를 포함한다.

상기 2차 폴리싱 단계는 0.1 내지 0.4㎛ 정도를 제거하는 것이 좋으며, 상기 2차 폴리싱 단계는 상기 제1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 제거량보다 적게 제거하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 2차 폴리싱 단계는 상기 제1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 웨이퍼와 폴리싱수단간의 압력보다 작게하여, 폴리싱 제거량을 줄이며, 상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 최종 폴리싱 단계는 상기 제1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 웨이퍼와 폴리싱수단간의 압력보다 0.2 ~ 0.4배 감소시켜 사용하는 것이 좋다.

이러한 구성으로 인하여, 평탄도가 우수하고 파티클이 미미하여 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 에픽텍셜 성장 과정에서 평탄도가 악화되는 문제를 해결하며, 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있으며, 고품질의 에픽텍셜 웨이퍼를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면 평탄도가 우수하고 파티클이 미미하여 고품질의 웨이퍼를 생산할 수 있는 효과가 있다.

또한, 에픽텍셜 성장 과정에서 평탄도가 악화되는 문제를 해결하며, 특히 에지 업 현상으로 인한 평탄도의 악화 현상을 해결할 수 있는 효과가 있다.

에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 성장 후에 결함을 제거할 수 있는 추가공정을 제안함으로서, 고품질의 에픽텍셜 웨이퍼를 생산할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

제1 실시예

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 에픽텍셜 웨이퍼의 제작을 위해서는 세이핑 공정(Shaping process)를 수행하게 되는데(S11), 이는 종래의 기술과 동일하다. 즉, 세이핑 공정은 먼저 성장된 잉곳(ingot)을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱(slicing) 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하고, 웨이퍼 앞뒤면의 톱니 자국(saw mark) 등을 제거하기 위하여 양면 표면 연삭(DDSG, Double Disk Surface Grinding) 공정, 슬라이싱시 발생한 데미지를 제거하고 평탄도를 향상시키기 위하여 래핑(lapping) 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 데미지를 제거 또는 완화하기 위해 양면 연삭(DSG, Double Side Grinding) 공정, 습식 식각을 통해 웨이퍼를 최종 처리하는 공정 등으로 구성된다. 즉, 한마디로 세이핑 공정은 웨이퍼의 형태로 만들고, 평탄도를 형성하는 과정이라고 할 수 있다.

다음, 세이핑 공정을 거친 웨이퍼의 양면을 폴리싱 공정을 수행하여 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 과정을 거치게 된다(S12). 본 폴리싱 과정에서는 일반적인 스탁 폴리싱(stock polishing) 과정에서 사용되는 슬러리(slurry)와 패드(pad)를 포함하는 폴리싱수단을 사용하는 것이 좋다. 특히 양면 폴리싱의 경우 표면의 거칠기를 개선하기 위해 피터볼터스사의 양면 폴리싱 장치가 바람직하다.

다음, 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)하는 과정을 수행한다(S13). 에픽텍셜 성장은 실리콘 기판 표면에 단결정 박막을 기판 결정축을 따라 동일 결정 구조로 성장시키는 과정이며, 일반적으로는 에픽텍셜 성장이 시작되는 온도는 1100도 근방으로 알려져 있다.

다음, 경면화 및 폴리싱 과정에서 생긴 기계적인 잔존 손상을 연삭하여 제거하는 최종 폴리싱(final polishing) 공정을 수행하게 된다(S14). 본 최종 폴리싱 공정에서는 일반적으로 최종 폴리싱 공정에서 사용되는 슬러리와 패드를 사용하는 것이 좋다. 또한, 에픽텍셜 성장시의 웨이퍼의 두께 편차를 고려해서 폴리싱 공정에서는 웨이퍼에서의 제거량을 표면 프로파일에 따라 다르게 하는 것이 좋다.

본 공정 후에는 세정 공정을 추가로 진행하는 것이 바람직하다. 세정 공정은 암모니아인 염기성을 주로 사용하는 SC1 세정법과, 염산인 산성 용액을 주로 사용하는 SC2 세정 방법으로 구성되며, 이는 웨이퍼상의 오염물의 제거를 목적으로 하는 것으로서, 세정 방법에 대한 자세한 설명은 공지의 사항이므로 생략하기로 한다. 세정 공정을 추가하여 폴리싱시 발생할 수 있는 파티클 및 메탈 오염을 제거할 수 있다.

본 발명의 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법은 양면 연삭 과정 후에 수행되었던 최종 폴리싱 과정을 생략하고, 바로 에픽텍셜 성장 과정을 수행한다. 또한, 에픽텍셜 성장 과정 후에는 추가적인 폴리싱 과정을 도입하였기 때문에, 최종 두께를 맞추기 위해서는 에픽텍셜 성장 과정에서 성장 두께를 원하는 두께보다 조금 더 두껍게 할 필요가 있다. 즉, 폴리싱 과정에서의 제거량을 고려하여 에픽텍셜 성장 과정에서는 조금 더 두껍게 형성하는 것이 바람직하다.

제2 실시예

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.

이에 도시된 바와 같이, 에픽텍셜 웨이퍼의 제작을 위해서는 세이핑 공정(Shaping process)를 수행하게 되는데(S21), 이는 제1 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

다음, 세이핑 공정을 거친 웨이퍼의 양면을 폴리싱 공정을 수행하여 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 과정을 거치게 된다(S22).

다음, 에픽텍셜 성장에 앞서 1차적인 최종 폴리싱 공정을 수행한다(S23). 본 폴리싱 과정에서는 일반적인 최종 폴리싱 과정에서 사용되는 슬러리(slurry)와 패드(pad)를 사용하는 것이 좋다. 또한, 본 공정에서는 연마를 거의 하지 않고 단지 표면 처리만을 실시할 수도 있다. 여기서, 상기 표면 처리라 함은, 양면 폴리싱을 거친 웨이퍼의 표면 손상과 표면 결함을 어느 정도 제거할 수 있을 정도로 상기 웨이퍼의 표면을 처리 즉, 연마하는 공정을 지칭한다.

다음, 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)하는 과정을 수행 한다(S24).

다음, 에픽텍셜 성장 공정 후에 2차적인 최종 폴리싱 공정을 수행한다(S25). 본 최종 폴리싱 공정에서는 일반적으로 최종 폴리싱 공정에서 사용되는 슬러리와 패드를 사용하는 것이 좋다. 최종 두께를 맞추기 위해서는 에픽텍셜 성장 과정에서 성장 두께를 원하는 두께보다 조금 더 두껍게 할 필요가 있다. 즉, 폴리싱 과정에서의 제거량을 고려하여 에픽텍셜 성장 과정에서는 조금 더 두껍게 형성하는 것은 제1 실시예와 동일하다.

표 1은 2차 폴리싱 과정에서의 제거량 및 실제 성장량을 도시한 것이다.

이에 나타난 바와 같이, 웨이퍼의 목표 두께가 3㎛라고 하면, 실제 에픽텍셜 성장은 그 보다 0.05 내지 1㎛ 정도 더 두껍게 형성한다. 그 후 성장 후에 진행되는 2차 폴리싱 과정에서 과형성된 두께만큼을 연마하여 제거하게 된다. 이러한 공정을 통하여 목표 두께를 달성할 수 있다. 본 공정에서는 0.05 내지 1㎛를 예시하였으나, 최적의 제거량은 0.1 ~ 0.4㎛가 가장 바람직한데, 이에 관하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

1차 폴리싱 과정에서 중요한 인자는 제거량인데, 일반적으로 에픽텍셜 성장의 경우에는 소자 집적도가 높아질수록 그 두께가 얇아지는 경향을 보인다. 그렇기 때문에 후속 폴리싱 공정의 경우 제거량을 많이 할 수가 없다. 그 이유는 성장층의 두께가 일정 기준을 벗어나면 안되기 때문이다. 게다가 제거량을 일정 수준 이상 한다고 해도, 표면의 결함이 무한정 제거되는 것은 아니며, 그 이유는 폴리싱 자체에 기인된 결함이 발생할 가능성도 크기 때문이다.

게다가, 제거량이 과다할 경우에는 또 다른 품질 특성인 평탄도(flatness)에 악영향을 초래하게 된다. 일반적으로 최종 폴리싱의 경우에는 그 장비 특성에 기인하여 웨이퍼 전반에 걸쳐 동일한 제거량을 가질 수가 없다. 게다가, 성장 후의 웨이퍼 두께 프로파일의 경우 일정한 형상을 가지기가 매우 어려우며, 다양한 프로파일을 가지기 마련이다. 이런 특성에 의해 제거량이 증가할수록 평탄도가 악화되는 것이다.

이러한 효과를 종합할 때 제2차 폴리싱의 경우에는 성장층의 두께 프로파일에 큰 변화를 주지 않아야 한다. 이런 이유에 기인하여 2차 폴리싱시의 제거량은 일정 수준을 넘어가서는 안되며, 그 상한은 1㎛가 적당하다. 2차 폴리싱의 제거량 하한값은 0.05㎛가 바람직하다. 그 이유는 제거량이 그 이하인 경우에는 제거량 자체의 제어가 사실상 불가능하며, 또한 제거량이 너무 작기 때문에, 결함 제거 효율이 현저하게 떨어진다.

최적의 제거량은 0.1 ~ 0.4㎛가 가장 바람직하며, 이와 같은 제거량을 가질 경우에는 성장 후의 프로파일과 제2차 폴리싱 후의 프로파일간의 큰 차이가 발생하지 않는다.

또한, 중요한 인자 중의 하나는 폴리싱시의 제거 속도이다. 본 발명에서는 폴리싱의 제거 속도를 평소 폴리싱의 제거속도(즉, 1차 폴리싱 공정시의 제거 속도)보다 천천히 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기에서 설명한대로 제거량에 기인하는 것이며, 제거량을 조절하기 위해서는 제거 속도를 줄이는 것이 바람직하기 때문이다. 또한, 제거 속도가 빠를 경우에는 예기치 못한 폴리싱의 결함 발생 확률이 증가하게 된다. 그 방법은 다음과 같다.

먼저, 폴리싱 시에 압력을 감소하여 제거량의 속도를 줄이는 방법이다. 일반적으로 폴리싱 공정은 3단계로 구성되는데, 대부분의 제거는 1차 스탁 폴리싱(stock polishing)에서 수행되고, 후속 폴리싱에서는 웨이퍼의 표면의 미세한 가공을 통해 파티클이나 헤이즈(haze)를 제어하게 된다. 1차 스탁 폴리싱의 압력을 통상 사용되는 폴리싱 압력의 대략 0.05 ~ 0.5배 정도로 감소할 경우에 결함 제어 능력이 우수하며, 가장 바람직하게는 0.2 ~ 0.4배 정도의 압력 감소를 사용하여 제거하는 것이 좋다. 0.05배 이하로 내려갈 경우에는 제거가 거의 진행되지 않아서 결함이 제거되기 힘들다.

2차 폴리싱 과정후에는, 세정 공정을 추가로 진행하는 것이 바람직하다. 세정 공정을 추가하여 폴리싱시 발생할 수 있는 파티클 및 메탈 오염을 제거할 수 있다. 여기서, 상기 세정 공정은 상술한 제1 실시예과 마찬가지로, SC1, SC2 세정법에 이루어진다.

이하, 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 각 공정 후에 웨이퍼의 두께 프로파일을 나타낸 그래프이다. 전술한 바와 같이, 제2 실시예에서는 에픽텍셜 성장 전후에 각각 폴리싱 공정을 수행하게 된다. 즉, 1차 폴리싱 공정이 끝난 후 에픽텍셜 성장 과정을 거치게 되면, 에치 부분이 위로 향하게 되는 문제(edge-up problem)가 있다. 이를 2차 폴리싱 공정에 의하여 에치의 과성장 부분을 상당부분 제거하여 에지 업 문제가 완화 또는 해결된 것을 알 수 있다.

도 5는 각 공정 후에 웨이퍼의 SFQR 수치를 비교한 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이, 1차 폴리싱 공정을 거치면서 양호한 평탄도를 구비하였다가, 에픽텍셜 성장을 거친 후에는 다시 SFQR 수치가 커지면서 평탄도가 악화되는 것을 알 수 있다. 하지만, 2차 폴리싱 공정을 거치면서 다시 SFQR 수치가 낮아지면서 평탄도가 양호해지는 것을 알 수 있다. 즉, 에픽텍셜 성장 후에 폴리싱 공정으로 인하여 평탄도가 양호한 웨이퍼를 얻을 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 각 공정 후에 잔존하는 90나노미터(nm) 크기의 파티클의 갯수를 비교한 그래프이다. 이에 도시된 바와 같이, 웨이퍼는 1차 폴리싱 공정을 거치면서 대략 7 내지 8개수를 가지나, 그 후, 에픽텍셜 성장 과정을 거치면서 파티클의 갯수는 대략 10 내지 11 정도까지 증가하게 되나, 2차 폴리싱 과정을 거치면서 다시 6 내지 7정도로 감소하게 된다. 즉 에픽텍셜 성장에 따라 파티클이 커지는 문제점을 2차 폴리싱 공정을 거치면서 파티클이 양호해지는 것을 알 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따르면, 2차 폴리싱 공정에 따라 공정 원가가 상승되는 측면이 존재하나, 에픽텍셜 성장 후에 품질의 저하로 인하여 폐기되는 웨이퍼의 양을 감안하면, 오히려 원가 측면에서 유리한 효과가 있다. 또한, 에픽텍셜 성장에서 가스 흐름(gas flow)에 의한 파티클의 혼입 현상과 성장 전에 잔존된 물질에 의하여 성장 후에 결정기인성 결점을 완화 또는 제거할 수 있는 효과가 있다.

또 다른 실험의 결과를 도 7 및 도 8에 제시하였다.

도 7 및 도 8은 다음과 같은 조건에서 실험을 수행한 것이다.

본 실험의 경우 후속 Polishing의 제거량 뿐만 아니라 제거 속도에 중점이된 실험으로 보다 파티클의 제거 능력을 높이기 위해 최종 Polishing의 압력을 낮춰 기존대비 Slow Polishing을 진행하였다.

실험예1에서는 2차 폴리싱후 결함 제거 능력을 도 7에 도시하였다. 파티클 측정의 경우에는 KLA Tencor 사의 SP2로 측정한 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 에픽텍셜 성장 후 0.1㎛ 크기의 파티클이 평균 30개였으나, 2차 폴리싱 후에는 평균 1개로 감소한 것을 알 수 있다.

실험2에서는 2차 폴리싱후에 결함 제거능력을 도시한 것이며, 마찬가지로, 파티클 측정의 경우에는 KLA Tencor 사의 SP2로 측정한 것이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 에픽텍셜 성장 후 0.1㎛ 크기의 파티클이 평균 22개였으나, 2차 폴리싱 후에는 평균 3개로 감소한 것을 알 수 있다.

도 7 및 도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 결함의 제거 능력은 제거량(Removal량)과 제거 속도(Removal 속도)에 의한 상관관계에 따라 결함 제거 능력이 결정되는 것을 알 수가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 공정을 도시한 흐름도이다.

도 4는 각 공정 후에 웨이퍼의 두께 프로파일을 나타낸 그래프이다.

도 5는 각 공정 후에 웨이퍼의 SFQR 수치를 비교한 그래프이다.

도 6은 실험예1에 따른 결과를 도시한 그래프이다.

도 7은 실험예2에 따른 결과를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

S11, S21: Shaping Process

S12, S22: Double side polishing

S13, S24: Epitaxial Growing

S14: Final Polishing

S23: 1st polishing

S25: 2nd polishing

Claims

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에픽텍셜 웨이퍼(epitaxial wafer)를 제작하는 방법에 있어서,

잉곳(ingot)을 소정 두께로 슬라이싱(slicing)하여 웨이퍼 형태로 형성하고, 평탄도를 형성하는 세이핑 단계;

상기 웨이퍼의 양면을 폴리싱 공정을 수행하여 웨이퍼의 평탄도 및 모양을 결정하는 양면 폴리싱 단계;

상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 1차 폴리싱 단계;

상기 웨이퍼의 표면에 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 수행하는 단계;

상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 2차 폴리싱 단계; 및

상기 웨이퍼의 표면을 SC1와 SC2 중 적어도 어느 하나로 세정하는 단계;

를 포함하며,

상기 2차 폴리싱 단계는 상기 1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 제거량보다 적게 제거하는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
제6항에 있어서,

상기 2차 폴리싱 단계는 0.1 내지 0.4㎛를 제거하는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
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제6항에 있어서,

상기 2차 폴리싱 단계는 상기 1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 웨이퍼와 폴리싱수단간의 압력보다 작게하여, 폴리싱 제거량을 줄이는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
제9항에 있어서,

상기 웨이퍼의 표면을 폴리싱하는 상기 2차 폴리싱 단계는 상기 제1차 폴리싱 단계시의 폴리싱시의 웨이퍼와 폴리싱수단간의 압력보다 0.2 ~ 0.4배 감소시켜 사용하는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
제 6항에 있어서,

상기 2차 폴리싱 단계는 에픽텍셜 성장시의 두께 편차를 고려하여 웨이퍼의 표면 프로파일에 따라 제거량을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
제6항에 있어서,

상기 에픽텍셜 성장(epitaxial growing)을 수행하는 단계는 상기 2차 폴리싱 단계시의 제거량을 고려하여 제조하고자 하는 웨이퍼의 두께보다 두껍게 성장시키는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.
제6항에 있어서,

상기 1차 폴리싱 단계는 표면처리만 실시하는 것을 특징으로 하는 에픽텍셜 웨이퍼의 제작 방법.