KR101377240B1 - 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 그 세정 방법을 이용한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 그 세정 방법을 이용한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

경면 연마를 행한 후, 에피택셜층을 형성하기 전에, 오존 가스를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시키는 오존 가스 처리, 불화 수소 증기를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 산화된 표면을 용해시켜 제거하는 불화 수소 증기 처리 및, 실리콘 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이물을 제거하는 세정을 행함으로써, 경면 연마로 발생한 PID(Polishing Induced Defect)가 강제 산화됨과 함께 용해되어 제거되고, 그 후에 에피택셜 처리를 행함으로써, 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 PID에 기인한 볼록 결함(bump defect)의 발생을 방지할 수 있다.

Description

실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 그 세정 방법을 이용한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법{METHOD OF WASHING SILICON WAFER AND METHOD OF PRODUCING EPITAXIAL WAFER USING METHOD OF WASHING}
본 발명은 경면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 그 세정 방법을 이용한 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 에피택셜 웨이퍼의 표면 품질의 확보를 도모한 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스에 이용되는 실리콘 웨이퍼는 초크랄스키법 등에 의해 육성된 실리콘 단결정의 잉곳으로 제조된다. 통상, 단결정 잉곳은, 외주 연삭 공정에서 원주(圓柱) 형상으로 가공되고, 슬라이스 공정에서 원판 형상의 소재 웨이퍼로 슬라이스 된다. 소재 웨이퍼는, 모따기 공정에서 외주부를 모따기하여 제품 직경으로 마무리되고, 조(粗)연마(lapping) 공정에서 양면을 연마하여 평행도가 갖추어지며, 에칭 공정에서 가공 변형을 화학적으로 제거하고, 그 후, 경면 연마(polishing) 공정에서 콜로이달 실리카액 등의 연마제를 이용한 메카노케미컬 연마에 의해 고평탄도의 경면으로 마무리된다. 경면 연마 후의 실리콘 웨이퍼는 표면에 잔존하는 파티클이나 메탈 등의 이물을 제거하기 위해, 세정 공정을 거쳐 세정된다.
세정 공정에서는, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 오존수를 이용하여 웨이퍼 표면을 산화시키는 오존수 처리 및, 희불산(불화 수소의 희석 수용액)을 이용하여 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하는 희불산 처리를 행하고, 경우에 따라서는 이들 처리를 교대로 반복하여 웨이퍼 표면을 세정한다. 그 후, 순수를 이용한 순수 처리를 행하고 마지막으로 스핀 건조 처리를 행한다.
세정을 완료한 실리콘 웨이퍼는, 적용되는 반도체 디바이스의 용도에 따라 표면이나 표면 근방의 성질을 조정하는 특수한 처리가 행해지는 경우가 많다. 그 대표적인 것으로서 실리콘 웨이퍼의 표면에 에피택셜층을 형성한 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위해, 에피택셜층을 기상 성장시키는 에피택셜 처리가 있다. 에피택셜 웨이퍼는 결정의 완전성이 높고, 그 우수한 특질(特質)로부터 고집적 반도체 디바이스에 많이 이용된다.
최근, 검사 장치 기술의 진전에 수반하여 결함의 검출능이 현저히 향상되었기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 표면에 있어서, 종래 검출되지 않았던 미소한 볼록 결함(bump defect)이 문제시되고 있다. 이 볼록 결함은 웨이퍼 표면 결함 검사 장치(예：레이저테크사 제품의 MAGICS, 케이엘에이·텐코사 제품인 Surfscan　SP2)를 이용하여 검출하는 것이 가능하고, 점 형상 또는 선 형상으로 나타난다.
이러한 미소한 볼록 결함은, 경면 연마 공정에서 발생하는 것이 밝혀져 있고, PID(Polishing Induced Defect)라고 칭해진다. 또한, PID는, 그 대부분이 세정 공정에서 제거되는 일 없이 잔존하고, 에피택셜층을 형성하는 경우에, 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함을 유발한다.
특허문헌 2에는, 경면 연마 공정에 있어서의 최종 단계의 마무리 연마에서 연마 속도를 10 ㎚/min 이하로 하는 실리콘 웨이퍼의 마무리 연마 방법이 기재되어 있다. 이 마무리 연마 방법에서는, 연마 속도를 제한함으로써 PID의 발생을 억제할 수 있다고 되어 있다.
일본공개특허공보 제2007-273911호 일본공개특허공보 제2008-205147호
상기 특허문헌 2에 기재된 마무리 연마 방법에서는, 경면 연마 공정에서의 PID의 발생을 어느 정도 억제할 수 있지만, 완전하게 방지하는 것은 곤란하다. 한편, 전술한 대로, 경면 연마 후의 실리콘 웨이퍼에 PID가 존재하고 있는 경우, PID의 대부분은 세정 공정을 거친 후에도 잔존하여, 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함을 유발한다. 이들 점에서, 상기 특허문헌 2에 기재된 마무리 연마 방법은, 에피택셜 웨이퍼의 표면 품질을 확보하기에는 불충분하다.
본 발명은 상기의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 PID에 기인한 볼록 결함의 발생을 방지하여, 에피택셜 웨이퍼의 표면 품질을 충분히 확보할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해 실리콘 웨이퍼의 제조 프로세스를 상세하게 검토하고, 각종 시험을 행한 결과, 하기의 인식을 얻었다.
경면 연마 공정에서 PID가 발생하는 메카니즘은 이하와 같이 추측된다. 경면 연마시, 연마제 중에는 콜로이달 실리카 등의 유리 지립(砥粒:abrasive grain) 외에, 유리 지립이 겔화된 응집 지립이나 유리 지립 이외의 입자 등이 이물로서 존재한다. 웨이퍼 표면은, 그 이물에 의해 국소적으로 압력 집중이 발생하고, 압력을 받은 국소 부분이 아모퍼스 형상의 산화물(SiOX)로 변질된다. 아모퍼스(amorphous) 형상 산화물로 변질된 국소 부분은, 그 주위에서 변질되어 있지 않은 정상적인 Si부와 비교하여 연마되기 어렵고, 연마가 지연되기 때문에, 미소한 볼록 결함(PID)으로서 표면화한다.
도 1은 PID에 기인하여 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함이 발생하는 상황을 설명하는 개략도로서, 도 1(a)는 경면 연마 후, 도 1(b)는 세정 후 및, 도 1(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 경면 연마 공정에서 실리콘 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 PID(4)가 발생하고 있는 경우, 이 실리콘 웨이퍼(1)에 대하여 통상의 세정 공정과 같이 오존수 처리 및 희불산 처리를 행하면, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, PID(4)는 제거되는 일 없이, 오히려 높아져 잔존한다. PID(4)는, 아모퍼스 형상 산화물로 변질되어 있기 때문에, PID(4)의 주위에서 변질되어 있지 않은 Si부와 비교하여, 오존수 처리로 산화하기 어렵고, 희불산 처리로도 용해하기 어려운 것에 의한다. 즉, 변질된 PID(4)의 에칭 레이트(etching rate)가 그 주위의 Si부보다도 낮은 것에 의한다.
그리고, 에피택셜 웨이퍼를 얻기 위해, PID(4)가 잔존한 실리콘 웨이퍼(1)에 에피택셜 처리를 행하면, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(1)의 표면(1a)에는 PID(4)의 부분도 포함한 전역에 걸쳐 에피택셜층(3)이 기상 성장한다. 이에 따라, 에피택셜 웨이퍼(2)에 있어서의 에피택셜층(3)의 표면(3a)에는, PID(4)의 위치에 대응하여 완만하게 돌출한 볼록 결함(5)이 발생한다.
도 2는, PID에 기인하여 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함이 발생하는 모습을 나타내는 관찰 화상으로서, 도 2(a)는 경면 연마 후 및, 도 2(b)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다. 여기에서, 도 2(a) 및 (b)는, 상기 MAGICS를 이용하여, 경면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 표면 및, 세정 공정을 거쳐 에피택셜 처리를 완료한 후의 에피택셜 웨이퍼의 표면을 동일한 시야에서 관찰한 결과를 나타내고 있다. 또한, 에피택셜층의 두께는 5㎛로 하고 있다.
도 2(a) 및 (b)로부터, 에피택셜 웨이퍼의 표면에는, 경면 연마 후의 실리콘 웨이퍼의 표면에 발생한 PID의 위치에 대응하여 완만하게 돌출한 볼록 결함이 발생하는 것을 알 수 있다.
이들 점에서, 본 발명자는, 경면 연마 공정에서 PID가 발생한 경우에, 변질된 PID를 에피택셜 처리 전에 제거하는 것이 가능해지면, 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 PID에 기인한 볼록 결함의 발생을 방지할 수 있다는 추론을 도출하여, 더욱 검토를 거듭했다. 그 결과, 세정 공정의 전(前)단계에서, 오존 가스에 의해, 아모퍼스 형상 산화물(SiOX)로 변질된 PID를 강제적으로 SiO2로 산화시킬 수 있고, 또한 불화 수소 증기에 의해 SiO2화한 PID를 완전하게 용해시켜 제거할 수 있으며, 그 결과, PID에 기인한 볼록 결함이 없고 표면 품질이 우수한 에피택셜 웨이퍼를 제조할 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명은, 상기의 인식에 기초하여 완성시킨 것으로, 하기 (1)의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, (2)의 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법을 요지로 하고 있다.
(1) 실리콘 웨이퍼에 경면 연마를 행한 후, 에피택셜층을 형성하기 전에 실리콘 웨이퍼의 표면을 세정하는 방법으로서, 오존 가스를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시키는 오존 가스 처리 공정과, 불화 수소 증기를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 산화된 표면을 용해시켜 제거하는 불화 수소 증기 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법이다.
상기 (1)의 세정 방법에 있어서, 상기 오존 가스 처리 공정에서는, 실리콘 웨이퍼를 오존 가스의 분위기 중에 유지하고, 상기 불화 수소 증기 처리 공정에서는, 실리콘 웨이퍼를 불화 수소 증기의 분위기 중에 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (1)의 세정 방법에서는, 상기 불화 수소 증기 처리 공정을 거친 후에, 실리콘 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이물을 제거하는 세정 공정을 거치는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 세정 공정에서는, 실리콘 웨이퍼에 오존수 처리 및 희불산 처리를 행하는 구성으로 할 수 있다. 오존수 처리 및 희불산 처리의 후에는, 순수 처리를 행하는 것이 바람직하다.
(2) 상기 (1)의 세정 방법에 의해 세정한 실리콘 웨이퍼의 표면에, 에피택셜층을 기상 성장시키는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법이다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 의하면, 에피택셜 처리 전에, 오존 가스 처리 공정을 거침으로써 PID를 강제 산화시키고, 불화 수소 증기 처리 공정을 거침으로써 그 PID를 용해하여 제거할 수 있다. 이 때문에, 그 후에 에피택셜 처리를 행함으로써, 에피택셜층의 표면에서 PID에 기인한 볼록 결함의 발생을 방지할 수 있어, 표면 품질이 우수한 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 PID에 기인하여 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함이 발생하는 상황을 설명하는 개략도로서, 도 1(a)는 경면 연마 후, 도 1(b)는 세정 후 및, 도 1(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 2는 PID에 기인하여 에피택셜 웨이퍼의 표면에서 볼록 결함이 발생하는 모습을 나타내는 관찰 화상으로서, 도 2(a)는 경면 연마 후 및, 도 2(b)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 있어서의 처리 공정의 일 예를 나타내는 플로우도(flow view)이다.
도 4는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법을 채용한 경우의 PID의 거동을 설명하는 개략도로서, 도 4(a)는 경면 연마 후, 도 4(b)는 세정 후 및, 도 4(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 5는 본 발명예에 있어서의 각 처리 후의 웨이퍼 표면의 관찰 화상으로서, 도 5(a)는 경면 연마 후, 도 5(b)는 세정 처리 후 및, 도 5(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명예와 비교예로 구분하여 경면 연마 후 및 에피택셜 처리 후의 웨이퍼 표면에서의 볼록 결함의 분포 상황을 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및, 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법에 대해서, 그 실시 형태를 상세히 기술한다.
도 3은 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 있어서의 처리 공정의 일 예를 나타내는 플로우도이다. 본 발명의 세정 방법에서는, 실리콘 웨이퍼에 경면 연마를 행한 후, 우선, 스텝 ＃5에서, 오존(O3) 가스를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표면을 산화시키는 오존 가스 처리를 행한다.
이때, 웨이퍼 표면에 전(前)공정의 경면 연마로 아모퍼스 형상 산화물(SiOX)로 변질된 PID가 발생해 있는 경우, PID는 오존 가스에 의해 강제적으로 산화되어 조성이 SiO2가 된다. 오존 가스는, 통상의 세정 공정에서 이용되는 오존수보다도 훨씬 O3 농도가 높고, 산화력이 현저하게 높은 것에 의한다. 예를 들면, 오존수의 O3 농도가 통상 15ppm(15g/㎥) 정도인 데 대하여, 오존 가스의 O3 농도는 105g/㎥ 이상이다.
이 오존 가스 처리는, 밀폐 용기 내에 실리콘 웨이퍼를 배치하고, 그 용기 내를 오존 가스의 분위기로 유지함으로써 효율 좋게 행할 수 있다. 또한, 오존 가스 처리시, 밀폐 용기 내에 배치한 실리콘 웨이퍼의 표면에 오존 가스를 분사하도록 할 수도 있다.
다음으로, 스텝 ＃10에서, 불화 수소(HF) 증기를 이용하여 오존 가스 처리 후의 실리콘 웨이퍼의 산화된 표면을 용해시켜 제거하는 불화 수소 증기 처리를 행한다.
이때, 오존 가스 처리로 SiO2가 된 PID는 불화 수소 증기에 의해 용해되어 제거된다. 불화 수소 증기는 통상의 세정 공정에서 이용되는 희불산보다도 훨씬 HF 농도가 높고, 에칭 레이트가 현저하게 높은 것에 의한다. 예를 들면, 희불산의 HF 농도가 통상 1wt% 정도인 데 대하여, 불화 수소 증기의 원액의 HF 농도는 48wt% 이상이다. 이 원액을 이용하여 질소 가스로 버블링시킴으로써, 불화 수소 증기를 발생시킨다.
이 불화 수소 증기 처리는 밀폐 용기 내에 실리콘 웨이퍼를 배치하고, 그 용기 내를 불화 수소 증기의 분위기로 유지함으로써 효율 좋게 행할 수 있다. 또한, 불화 수소 증기 처리시, 밀폐 용기 내에 배치한 실리콘 웨이퍼의 표면에 불화 수소 증기를 분사하도록 할 수도 있다.
그 후, 하기 스텝 ＃15∼＃30을 거쳐, 웨이퍼 표면에 잔존하는 산화물이나 파티클이나 메탈 등의 이물을 제거하는 세정을 행한다.
즉, 통상의 세정 공정과 동일하게, 스텝 ＃15에서는, 오존수를 이용하여 웨이퍼 표면을 산화시키는 오존수 처리를 행하고, 이어지는 스텝 ＃20에서는, 희불산을 이용하여 웨이퍼 표면의 산화막을 제거하는 희불산 처리를 행하며, 이들에 의해 웨이퍼 표면을 세정한다. 또한, 스텝 ＃25에서, 순수를 이용한 순수 처리에 의해 웨이퍼 표면을 린스 세정하고, 마지막으로 스텝 ＃30에서 스핀 건조 처리를 행한다.
이들의 오존수 처리, 희불산 처리 및 순수 처리는, 각 처리액에 실리콘 웨이퍼를 침지시키거나, 각 처리액을 웨이퍼 표면에 분사시킴으로써 행할 수 있다.
또한, 스텝 ＃15의 오존수 처리와 스텝 ＃20의 희불산 처리를 교대로 반복할 수도 있고, 또한 스텝 ＃25의 순수 처리의 직전에 스텝 ＃15의 오존수 처리를 편입할 수도 있다.
오존수 처리에서 이용하는 오존수는, O3 농도가 10∼15ppm(10∼15g/㎥) 정도인 것을 채용하고, 희불산 처리에서 이용하는 희불산은, HF 농도가 0.5∼1wt% 정도인 것을 채용할 수 있다. 스텝 ＃15의 오존수 처리와 스텝 ＃20의 희불산 처리 대신에, 오존수와 희불산의 혼합액을 이용한 처리로 웨이퍼 표면을 세정할 수도 있다.
또한, 스텝 ＃15의 오존수 처리와 스텝 ＃20의 희불산 처리 대신에 암모니아수(NH4OH)와 과산화수소(H2O2)를 혼합시킨 소위 SC-1 세정액을 이용한 처리로 웨이퍼 표면을 세정해도 상관없다. 이 SC-1 세정액은 NH4OH：H2O2：H2O=1：1∼5：5∼50의 배합비로 혼합시킨 것이다.
이들의 일련의 처리를 완료한 후, 에피택셜 처리를 행한다. 에피택셜 처리에서는, 매엽식(single wafer type)의 반응로 내에 세정 후의 실리콘 웨이퍼를 배치하여 1000℃ 이상으로 가열하고, Si를 함유하는 원료 가스(예：사염화규소(SiCl4), 트리클로로실란(SiHCl3))와 함께 캐리어 가스(예：수소(H2))를 로(爐) 내에 도입한다. 이에 따라, 웨이퍼 표면에 단결정 실리콘막인 에피택셜층을 기상 성장시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법을 채용한 경우의 PID의 거동을 설명하는 개략도로서, 도 4(a)는 경면 연마 후, 도 4(b)는 세정 후 및, 도 4(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다.
도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 경면 연마 공정에서 실리콘 웨이퍼(1)의 표면(1a)에 PID(4)가 발생하고 있는 경우, 이 실리콘 웨이퍼(1)에 대하여 상기의 오존 가스 처리 및 불화 수소 증기 처리를 행하면, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, PID(4)는, 오존 가스 처리에 의해 강제 산화되고, 불화 수소 증기 처리에 의해 완전하게 용해되어 제거된다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼(1)의 표면(1a)에는 PID(4)가 존재하고 있었던 위치에 오목부(6)가 형성된다.
또한, 상기의 오존수 처리, 희불산 처리, 순수 처리 및 스핀 건조 처리를 행한 후, 실리콘 웨이퍼(1)에 에피택셜 처리를 행하면, 도 4(c)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(1)의 표면에는 오목부(6)의 부분도 포함한 전역에 걸쳐 에피택셜층(3)이 기상 성장한다. 이에 따라, 에피택셜 웨이퍼(2)는 에피택셜층(3)의 표면(3a)에서 PID에 기인한 볼록 결함이 발생하는 일 없이 표면 품질을 충분히 확보할 수 있다. 여기에서, PID(4)와 비교하여 실리콘 웨이퍼(1) 쪽이 오존 가스로 산화되기 쉽고 불화 수소 증기에 의해 용해 제거되기 쉽다. 이 결과, PID(4)가 제거된 시점에서는 실리콘 웨이퍼(1)의 표면(1a)의 제거가 진행되고 있기 때문에, 오목부(6)의 깊이는 얕아진다. 따라서, 에피택셜층(3)의 표면(3a)은 오목부(6)에 대응하는 위치에 있어서 패임이 발생하는 일 없이 평탄한 표면이 얻어진다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에서는, 오존 가스 처리에 필요로 하는 시간은 특별히 규정하지 않지만, 너무 단시간으로 하면, PID의 강제 산화가 불충분해지기 때문에, 60초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 150초 이상이다.
또한, 불화 수소 증기 처리에 필요로 하는 시간도 특별히 규정하지 않지만, 너무 단시간으로 하면, 강제 산화시킨 PID의 용해가 불충분해지는 것에 수반하여, PID의 오목부화가 불충분해지기 때문에, 120초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 너무 장시간으로 하면, 웨이퍼 표면에 헤이즈(표면 거칠어짐)가 발생하기 때문에, 300초 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법은, 에피택셜층의 두께가 0.5∼10㎛로 얇은 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 데 적합하다. 웨이퍼 표면에 PID가 존재하는 경우라도, 에피택셜층의 성장에 수반하여, PID에 기인하는 볼록 결함은 점차 평탄화되어 가기 때문에, 에피택셜층이 두꺼운 경우보다도 얇은 경우에 PID 기인의 볼록 결함이 현재화되기 쉽기 때문이다.
(실시예)
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법의 효과를 확인하기 위해, 하기의 시험을 행하였다.
본 발명예로서, 경면 연마를 행한 직경 300㎜의 공시 웨이퍼를 5매 준비하고, 각 공시 웨이퍼에 상기 도 3에 나타내는 각 처리를 행하여 세정을 행하고, 그 후에 에피택셜 처리를 행하였다. 세정에서는, 60초의 오존 가스 처리 및 120초의 불화 수소 증기 처리를 행하고, 다음으로, 10초의 오존수 처리 및 3초의 희불산 처리를 2회 반복하여 행하고, 재차 10초의 오존수 처리를 행한 후에, 10초의 순수 처리 및 25초의 스핀 건조 처리를 행하였다. 에피택셜 처리에서는, 원료 가스로 SiHCl3을 이용하고, 반응로 내 온도를 1130℃로 하여, 두께 5㎛의 에피택셜층을 기상 성장시켰다.
그때, 경면 연마 처리 후, 세정 처리 후 및 에피택셜 처리 후의 각 단계에 있어서, 상기 MAGICS를 이용하여 각 공시 웨이퍼의 표면을 관찰함과 함께, 상기 Surfscan SP2를 이용하여 각 공시 웨이퍼의 표면에서의 볼록 결함의 개수를 조사했다.
또한, 비교예로서, 경면 연마를 행한 직경 300㎜의 공시 웨이퍼를 5매 준비하고, 각 공시 웨이퍼를 세정한 후, 에피택셜 처리를 행하였다. 비교예의 세정에서는, 본 발명예의 세정 처리 중에서 오존 가스 처리 및 불화 수소 증기 처리를 생략했다. 그리고, 본 발명예와 동일하게, 각 공시 웨이퍼의 표면 관찰과 각 공시 웨이퍼 표면에서의 볼록 결함의 개수 조사를 실시했다.
도 5는 본 발명예에 있어서의 각 처리 후의 웨이퍼 표면의 관찰 화상으로서, 도 5(a)는 경면 연마 후, 도 5(b)는 세정 처리 후 및, 도 5(c)는 에피택셜 처리 후의 각각의 상태를 나타내고 있다. 여기에서, 도 5(a)∼(c)는 각 처리 후의 동일 웨이퍼에 대하여 동일한 시야에서 관찰한 결과를 나타내고 있다.
경면 연마로 발생한 PID(도 5(a) 참조)는, 오존 가스 처리 및 불화 수소 증기 처리를 포함한 세정에 의해 제거되고, 그 위치에 오목부가 형성되는 것을 확인할 수 있었다(도 5(b) 참조). 이에 따라, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 에피택셜층의 표면에는 PID에 기인한 볼록 결함이 발생하지 않는 것이 밝혀졌다.
도 6은 본 발명예와 비교예로 구분하여 경면 연마 후 및 에피택셜 처리 후의 웨이퍼 표면에서의 볼록 결함의 분포 상황을 나타내는 도면이다. 동 도면에 흑점으로 나타내는 바와 같이, 본 발명예 및 비교예에서는 경면 연마 후의 웨이퍼 표면의 전역에 걸쳐, 볼록 결함으로서 PID가 발생해 있었다.
그러나, 본 발명예의 에피택셜 처리 후의 웨이퍼 표면에는 볼록 결함이 전혀 발견되지 않았다. 한편, 비교예의 에피택셜 처리 후의 웨이퍼 표면에는, 경면 연마 후의 PID의 발생 위치에 대응하여 볼록 결함이 발견되고, 경면 연마 후의 PID의 약 30%가 볼록 결함을 유발했다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 의하면, 에피택셜 처리 전에 오존 가스 처리에 의해 PID를 강제 산화시키고, 불화 수소 증기 처리에 의해 그 PID를 용해하여 제거할 수 있으며, 또한 세정 처리에 의해 웨이퍼 표면에 잔존하는 이물을 제거할 수 있다. 이 때문에, 그 후에 에피택셜 처리를 행함으로써, 에피택셜층의 표면에서 PID에 기인한 볼록 결함의 발생을 방지할 수 있고, 표면 품질이 우수한 에피택셜 웨이퍼를 제조하는 것이 가능해진다.
1：실리콘 웨이퍼
1a：실리콘 웨이퍼의 표면
2：에피택셜 웨이퍼
3：에피택셜층
3a：에피택셜층의 표면
4：PID
5：PID 기인의 볼록 결함
6：오목부

Claims (7)

  1. 실리콘 웨이퍼에 경면 연마를 행한 후, 에피택셜층을 형성하기 전에 실리콘 웨이퍼의 표면을 세정하는 방법으로서,
    상기 경면 연마에서 발생되어 실리콘 웨이퍼의 표면의 아모퍼스 형상의 산화물로 변질된 볼록 결함을, 오존 가스를 이용하여 산화시키는 오존 가스 처리 공정과,
    불화 수소 증기를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 산화된 표면의 볼록 결함을 용해시켜 제거하는 불화 수소 증기 처리 공정을 포함하고,
    상기 불화 수소 증기 처리 공정을 거친 후에, 실리콘 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이물을 제거하는 세정 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법.
  2. 실리콘 웨이퍼에 경면 연마를 행한 후, 에피택셜층을 형성하기 전에 실리콘 웨이퍼의 표면을 세정하는 방법으로서,
    상기 경면 연마에서 발생된, 실리콘 웨이퍼의 표면의 이물을, 오존 가스를 이용하여 산화시키는 오존 가스 처리 공정과,
    불화 수소 증기를 이용하여 실리콘 웨이퍼의 표면의 산화된 이물을 용해시켜 제거하는 불화 수소 증기 처리 공정을 포함하고,
    상기 오존 가스 처리 공정에서는, 실리콘 웨이퍼를 오존 가스의 분위기 중에 유지하고, 상기 불화 수소 증기 처리 공정에서는 실리콘 웨이퍼를 불화 수소 증기의 분위기 중에 유지하고,
    상기 불화 수소 증기 처리 공정을 거친 후에, 실리콘 웨이퍼의 표면에 잔존하는 이물을 제거하는 세정 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 세정 공정에서는, 실리콘 웨이퍼에 오존수 처리 및 희불산 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 세정 공정에서는, 실리콘 웨이퍼에 오존수 처리 및 희불산 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 세정 방법.
  7. 제1항, 제2항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항에 기재된 실리콘 웨이퍼의 세정 방법에 의해 세정한 실리콘 웨이퍼의 표면에, 에피택셜층을 기상 성장시키는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013086217A1 (en) 2011-12-06 2013-06-13 Masco Corporation Of Indiana Ozone distribution in a faucet
JP6312976B2 (ja) * 2012-06-12 2018-04-18 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 半導体ウェーハの製造方法
JP5888280B2 (ja) 2013-04-18 2016-03-16 信越半導体株式会社 シリコンウエーハの研磨方法およびエピタキシャルウエーハの製造方法
CN115093008B (zh) 2015-12-21 2024-05-14 德尔塔阀门公司 包括消毒装置的流体输送系统
JP6614076B2 (ja) * 2016-09-07 2019-12-04 信越半導体株式会社 貼り合わせ用基板の表面欠陥の評価方法
JP2018164006A (ja) * 2017-03-27 2018-10-18 信越半導体株式会社 貼り合わせウェーハの製造方法及び貼り合わせウェーハ
DE102017210450A1 (de) * 2017-06-21 2018-12-27 Siltronic Ag Verfahren, Steuerungssystem und Anlage zum Bearbeiten einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe
JP6773070B2 (ja) * 2017-09-06 2020-10-21 信越半導体株式会社 シリコンウェーハの評価方法及びシリコンウェーハの製造方法
WO2019125810A1 (en) * 2017-12-21 2019-06-27 Globalwafers Co., Ltd. Method of treating a single crystal silicon ingot to improve the lls ring/core pattern
JP7103211B2 (ja) * 2018-12-27 2022-07-20 株式会社Sumco 半導体ウェーハの評価方法および製造方法ならびに半導体ウェーハの製造工程管理方法
CN110681624A (zh) * 2019-09-02 2020-01-14 山西烁科晶体有限公司 一种碳化硅单晶抛光片衬底的最终清洗方法
CN111254498B (zh) * 2020-03-30 2021-03-26 常州时创能源股份有限公司 硅片酸抛光用添加剂及其应用
CN112378546B (zh) * 2020-10-09 2023-03-24 上海新昇半导体科技有限公司 一种检测高温腔体温度的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000331976A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Kurita Water Ind Ltd 基板の洗浄方法
JP2007273911A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 シリコンウェーハの製造方法
WO2009072406A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Sumco Corporation シリコンウェーハ洗浄方法およびその装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0969509A (ja) * 1995-09-01 1997-03-11 Matsushita Electron Corp 半導体ウェーハの洗浄・エッチング・乾燥装置及びその使用方法
JPH10199847A (ja) * 1997-01-08 1998-07-31 Sony Corp ウエハの洗浄方法
JP3506172B2 (ja) 1997-03-13 2004-03-15 信越半導体株式会社 半導体ウェーハのエッチング方法
JP3088714B1 (ja) * 1999-03-05 2000-09-18 キヤノン販売株式会社 基板表面の清浄化方法及び半導体装置の製造方法
JP2001176833A (ja) * 1999-12-14 2001-06-29 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
KR100416592B1 (ko) * 2001-02-10 2004-02-05 삼성전자주식회사 매엽식 웨이퍼 세정 장치 및 이를 이용한 웨이퍼 세정 방법
US6638863B2 (en) * 2001-04-24 2003-10-28 Acm Research, Inc. Electropolishing metal layers on wafers having trenches or vias with dummy structures
KR100467016B1 (ko) * 2002-05-30 2005-01-24 삼성전자주식회사 반도체기판의 세정방법
US7051743B2 (en) * 2002-10-29 2006-05-30 Yong Bae Kim Apparatus and method for cleaning surfaces of semiconductor wafers using ozone
JP2004281620A (ja) 2003-03-14 2004-10-07 Sony Corp ウエハの洗浄方法
DE102006020825A1 (de) 2006-05-04 2007-11-08 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung einer Schichtenstruktur
JP5229711B2 (ja) * 2006-12-25 2013-07-03 国立大学法人名古屋大学 パターン形成方法、および半導体装置の製造方法
JP4696086B2 (ja) 2007-02-20 2011-06-08 信越半導体株式会社 シリコン単結晶ウエーハの仕上げ研磨方法及びシリコン単結晶ウエーハ
JP2009286683A (ja) * 2008-06-02 2009-12-10 Kyuchaku Gijutsu Kogyo Kk 吸着剤を利用したオゾンの製造・貯蔵方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000331976A (ja) * 1999-05-19 2000-11-30 Kurita Water Ind Ltd 基板の洗浄方法
JP2007273911A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 シリコンウェーハの製造方法
WO2009072406A1 (ja) * 2007-12-07 2009-06-11 Sumco Corporation シリコンウェーハ洗浄方法およびその装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE112010002718B4 (de) 2019-11-21
DE112010002718T5 (de) 2012-08-09
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