KR101472183B1 - Method for heat-treating silicon wafer - Google Patents

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글로벌웨어퍼스 재팬 가부시키가이샤
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Abstract

CZ법에 의해 육성한 웨이퍼의 벌크부의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다. 또한, BMD 사이즈의 면내 균일성도 높일 수 있고, 더욱, 웨이퍼의 표층부의 COP를 저감할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다. CZ법에 의해 육성한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼를, 산화성 가스 분위기 속, 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내의 제1 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제1 최고 도달 온도를 유지한 후, 50℃/초 이상 250℃/초 이하의 강온 속도로 강온하는 제1 열처리를 행하는 공정과, 상기 제1 열처리를 행한 실리콘 웨이퍼를, 비산화성 가스 분위기 속, 900℃ 이상 1200℃ 이하의 범위 내의 제2 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제2 최고 도달 온도를 유지한 후, 강온하는 제2 열처리를 행하는 공정을 포함한다.A method for heat treatment of a silicon wafer capable of increasing the in-plane uniformity of BMD density in a radial direction of a bulk portion of a wafer grown by the CZ method. In addition, it is possible to provide a method for heat treatment of a silicon wafer which can increase the in-plane uniformity of the BMD size and further reduce the COP in the surface layer portion of the wafer. The silicon wafer sliced from the silicon single crystal ingot grown by the CZ method is heated to a first maximum temperature within a range of 1325 DEG C to 1400 DEG C in an oxidizing gas atmosphere to maintain the first maximum temperature, A step of performing a first heat treatment in which the temperature of the silicon wafer subjected to the first heat treatment is lowered at a temperature lowering rate of not lower than 250 deg. C / second and not higher than 250 deg. C / second; And a step of performing a second heat treatment for raising the temperature to the maximum reaching temperature and maintaining the second maximum reaching temperature.

Description

실리콘 웨이퍼의 열처리 방법{METHOD FOR HEAT-TREATING SILICON WAFER}[0001] METHOD FOR HEAT-TREATING SILICON WAFER [0002]

본 발명은, 초크랄스키법(이하, CZ법이라고도 함)에 의해 육성한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼(이하, 단순히 웨이퍼라고도 함)를 열처리하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment method of a silicon wafer for heat-treating a silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) sliced from a silicon single crystal ingot grown by a Czochralski method (hereinafter also referred to as a CZ method).

최근의 반도체 디바이스의 고집적화에 따라, 그 기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼에 대한 품질 요구가 엄격해져 오고 있으며, 반도체 디바이스 형성 영역이 되는 표층부(예컨대, 표면으로부터 깊이 7 ㎛까지의 깊이 영역)에 있어서의 COP 등의 결함 밀도의 저감에 더하여, 스트레스가 큰 열처리에 대한 웨이퍼 강도의 향상도 요구되고 있다.In recent years, due to the high integration of semiconductor devices, quality requirements for silicon wafers used as the substrates have become strict, and COPs in the surface layer portion (for example, a depth region from the surface to 7 mu m in depth) In addition to the reduction of the defect density of the wafer, it is also required to improve the wafer strength against heat treatment with high stress.

COP를 저감시키는 방법으로서는, 일본 특허 공개 평성6-295912호 공보에는, 실리콘 웨이퍼를, 수소 가스 분위기 속 혹은 수소 가스와 불활성 가스의 혼합 가스 분위기 속에서, 열처리 온도를 1100℃∼1300℃, 열처리 시간을 1분간∼48시간의 조건으로 열처리를 행함으로써, 실리콘 웨이퍼의 표층부에 DZ(denuded zone)층을 형성하는 기술이 개시되어 있다.As a method of reducing COP, JP-A-6-295912 discloses a method in which a silicon wafer is heated in a hydrogen gas atmosphere or a mixed gas atmosphere of a hydrogen gas and an inert gas at a heat treatment temperature of 1100 to 1300 占 폚, For 1 minute to 48 hours to form a denuded zone (DZ) layer in the surface layer portion of the silicon wafer.

또한, 상기 열처리 시에 웨이퍼의 벌크부에 석출되는 산소 석출물(Balk Micro Defect, 이하, BMD라고 함)은, 이후의 반도체 디바이스 형성 공정에 있어서 표층부에 확산되는 불순물의 게터링 사이트가 되며, 웨이퍼 강도를 높인다고 말해지고 있다.The Balk Micro Defect (hereinafter referred to as BMD) deposited on the bulk portion of the wafer during the heat treatment serves as a gettering site of impurities diffused in the surface layer portion in the subsequent semiconductor device forming step, .

또한, 상기 벌크부에 있어서의 BMD 밀도는 웨이퍼의 직경 방향에 있어서 면내 균일한 것이 바람직하다. 만약, 웨이퍼 면내에서 BMD 밀도에 변동이 있는 경우는, 그 변동이 있는 부분에 있어서 웨이퍼 강도가 변화하기 때문에, 이 부분을 기점으로 하여, 이후의 반도체 디바이스 형성 열처리 등에서 슬립 전위가 발생하기 쉬워진다고 하는 문제가 있다.It is preferable that the BMD density in the bulk portion is uniform in the plane in the radial direction of the wafer. If the BMD density fluctuates in the wafer surface, the wafer strength changes in the fluctuating portion. Therefore, slip dislocations tend to occur in the subsequent semiconductor device formation heat treatment or the like starting from this portion there is a problem.

또한, 이러한 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 분포는, CZ법에 의한 단결정 육성 시에 도입되는 Grown-in 결함의 면내 분포를 그대로 반영한다. 따라서, BMD 밀도의 면내 균일성을 높이기 위해서는, 단결정 육성 시에 도입되는 Grown-in 결함의 면내 분포를 균일하게 제어할 필요가 있다.The in-plane distribution of the BMD density in the radial direction of the wafer reflects the in-plane distribution of the grown-in defects introduced at the time of growing the single crystal by the CZ method. Therefore, in order to increase the in-plane uniformity of the BMD density, it is necessary to uniformly control the in-plane distribution of the grown-in defects introduced at the time of growing the single crystal.

그러나, 이러한 제어는, 핫존 등의 결정 열이력, 성장 속도 등을 미세하게 제어할 필요가 있어, 매우 비용이 비싸진다고 하는 문제가 있다.However, such a control needs to finely control the crystal thermal history and the growth rate of the hot zone and the like, and there is a problem that the cost is very high.

또한, 단결정 육성 시에 있어서, 산화 유기 적층 결함(Oxidation-induced Stacking Fault: 이하, OSF라고 함)이 많이 존재하는 OSF 영역이 형성된 경우에는, 슬라이스된 웨이퍼의 직경 방향에 OSF 링이 발생하게 된다. 이 경우, 웨이퍼의 OSF 링 근방에서는, 단결정 육성 시에 도입되는 BMD 핵이 매우 적고, 즉, 열처리 후, BMD 밀도가 크게 저하하는 BMD 저밀도 영역이 존재하는 것이 알려져 있다.Further, when an OSF region in which a large number of oxidation-induced stacking faults (hereinafter referred to as OSFs) exist in the single crystal growth, an OSF ring is generated in the diameter direction of the sliced wafer. In this case, it is known that, in the vicinity of the OSF ring of the wafer, there are very few BMD nuclei introduced at the time of growing the single crystal, that is, a BMD low density region where the BMD density greatly decreases after the heat treatment.

또한, 이러한 OSF 링을 웨이퍼 면내에 발생시키지 않는 방법으로서, 일본 특허 공개 평성8-330316호 공보에는, 단결정 육성 시에 있어서, 결정 성장 속도를 저하시켜, 공공(空孔)과 격자간 실리콘 농도의 균형에 의해 원자의 부족이나 여분이 적은 무결함 영역을 육성하는 기술이 개시되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. Hei 8-330316 discloses a method for preventing such an OSF ring from being generated in a wafer surface. In the method for growing a single crystal, the crystal growth rate is lowered, Discloses a technique of growing a defect-free region in which there is a lack of atoms or a small amount of defects due to the balance.

그러나, 일본 특허 공개 평성8-330316호 공보에 기재된 방법은, 결정 성장 속도를 저하시키기 때문에 생산성이 저하하여, 비용이 비싸지며, 벌크부에 있어서 BMD가 거의 석출되지 않기 때문에, 웨이퍼의 강도가 저하한다고 하는 문제가 있다.However, the method described in JP-A-8-330316 discloses a method of lowering the crystal growth rate, resulting in lower productivity and higher cost. Since the BMD hardly precipitates in the bulk portion, There is a problem that it is said.

그래서, 단결정 육성 시에 있어서 OSF 영역이 형성된 경우라도 웨이퍼의 BMD 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 수단으로서, 일본 특허 공개 제2006-93645호 공보에는, 질소 농도가 2.9×1014∼5.0×1015 atoms/㎤, 산소 농도가 1.27×1018∼3.0×1018 atoms/㎤의 범위에서 육성된 OSF 링을 포함하는 웨이퍼를, 환원성 가스 또는 불활성 가스 분위기 하에서 노내 온도가 600℃∼800℃로 유지된 열처리로 내에 투입하고, 1000℃∼1200℃에서 열처리를 실시할 때, 열처리 온도에 이를 때까지 0.5℃/min∼2.0℃/min의 승온 레이트를 유지하는 방법이 개시되어 있다.Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2006-93645 discloses a means for increasing the in-plane uniformity of the BMD density of the wafer even when the OSF region is formed at the time of growing the single crystal. The nitrogen concentration is 2.9x10 14 to 5.0x10 And the OSF ring grown in the oxygen concentration range of 1.27 x 10 18 to 3.0 x 10 18 atoms / cm 3 is maintained at a temperature of 600 ° C to 800 ° C under a reducing gas or an inert gas atmosphere And the temperature rise rate of 0.5 ° C / min to 2.0 ° C / min is maintained until the heat treatment temperature is reached when the heat treatment is performed at 1000 ° C to 1200 ° C.

그러나, 일본 특허 공개 제2006-93645호 공보에 기재된 방법은, BMD 저밀도 영역의 BMD 밀도를 높일 수 있기 때문에, OSF 링이 존재하는 것에 의한 BMD 밀도의 면내 불균일성은 어느 정도 개선되지만, 아직도, 단결정 육성 시의 영향을 남겨 두고 있는 것이었다.However, since the method described in JP-A-2006-93645 can increase the BMD density in the BMD low density region, the in-plane nonuniformity of the BMD density due to the presence of the OSF ring is improved to some extent, Leaving behind the influence of poetry.

또한, 핫존 등의 결정 열이력, 성장 속도를 정밀하게 제어하면서 결정 성장 속도를 높여, 상기 OSF 링을 외측으로 배제하고, 웨이퍼 면내 전체를 COP가 많이 취입된 V-리치 영역으로 한 경우라도, 단결정 육성 시에 있어서의 융액의 대류 제어(석영 도가니의 회전수나 노내 압력, 히터 온도 등)에는 한계가 있어, 이것만으로는, 웨이퍼의 직경 방향의 BMD 밀도를 면내 균일하게 제어하는 데는 한계가 있다.Even when the crystal growth rate is increased while precisely controlling the crystal thermal history and growth rate of the hot zone and the OSF ring is excluded to the outside and the entire inside of the wafer plane is taken as a V-rich region into which COP is largely absorbed, There is a limit in the convection control of the melt (the number of revolutions of the quartz crucible, the pressure in the furnace, the heater temperature, etc.) at the time of growing, and there is a limitation in uniformly controlling the BMD density in the plane of the wafer in the plane.

본 발명은 전술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, CZ법에 의해 육성한 웨이퍼의 벌크부의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다. 또한, BMD 사이즈의 면내 균일성도 높일 수 있고, 더욱, 웨이퍼의 표층부의 COP를 저감할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a heat treatment method of a silicon wafer capable of increasing the in-plane uniformity of the BMD density in the radial direction of the bulk portion of a wafer grown by the CZ method, do. It is another object of the present invention to provide a heat treatment method of a silicon wafer capable of increasing the in-plane uniformity of BMD size and further reducing the COP in the surface layer portion of the wafer.

본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, CZ법에 의해 육성한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼를, 산화성 가스 분위기 속, 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내의 제1 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제1 최고 도달 온도를 유지한 후, 50℃/초 이상 250℃/초 이하의 강온 속도로 강온하는 제1 열처리를 행하는 공정과, 상기 제1 열처리를 행한 실리콘 웨이퍼를, 비산화성 가스 분위기 속, 900℃ 이상 1250℃ 이하의 범위 내의 제2 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제2 최고 도달 온도를 유지한 후, 강온하는 제2 열처리를 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.A heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention is a method for heating a silicon wafer sliced from a silicon single crystal ingot grown by the CZ method to a first maximum temperature within a range of 1325 DEG C to 1400 DEG C in an oxidizing gas atmosphere, A step of performing a first heat treatment in which the temperature is lowered at a temperature lowering rate of 50 ° C / sec or more and 250 ° C / sec or less after the first maximum attained temperature is maintained; and a step of heat treating the silicon wafer subjected to the first heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, And performing a second heat treatment for raising the temperature to a second maximum temperature within a range of 900 ° C or higher and 1250 ° C or lower to maintain the second highest temperature and then lowering the temperature.

상기 제1 열처리에 있어서의 강온 속도는, 120℃/초 이상 250℃/초 이하인 것이 바람직하다.The cooling rate in the first heat treatment is preferably 120 ° C / second or more and 250 ° C / second or less.

상기 제2 열처리에 있어서의 상기 제2 최고 도달 온도까지의 승온 속도는, 1℃/분 이상 5℃/분 이하인 것이 바람직하다.The rate of temperature rise to the second maximum temperature in the second heat treatment is preferably 1 ° C / min or more and 5 ° C / min or less.

본 발명에 따르면, CZ법에 의해 육성한 웨이퍼의 벌크부의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법이 제공된다. 또한, BMD 사이즈의 면내 균일성도 높일 수 있고, 더욱, 웨이퍼의 표층부의 COP를 저감할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법이 제공된다.According to the present invention, there is provided a heat treatment method of a silicon wafer capable of increasing the in-plane uniformity of the BMD density in the radial direction of a bulk portion of a wafer grown by the CZ method. In addition, it is possible to increase the in-plane uniformity of the BMD size, and furthermore to provide a heat treatment method of a silicon wafer capable of reducing the COP in the surface layer portion of the wafer.

도 1은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도(제1 열처리)이다.
도 2는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도(제2 열처리)이다.
도 3은 OSF 링이 웨이퍼의 직경 방향에 존재하는 경우의 제1 열처리에 있어서의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도이다.
도 4는 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도(제1 열처리)이다.
도 5는 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도(제2 열처리)이다.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 이용되는 RTP 장치의 일례를 나타내는 단면 개념도이다.
도 7은 RTP에 의한 제1 열처리의 온도 시퀀스의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 8은 종형 열처리 장치를 이용한 제2 열처리의 온도 시퀀스의 일례를 나타내는 개념도이다.
도 9는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제1 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제2 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 11은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제3 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 12는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제4 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 13은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제5 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.
도 14는 실시예 1에서 3에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 웨이퍼 직경 방향의 BMD 밀도의 면내 분포이다.
도 15는 실시예 4에서 6에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 웨이퍼 직경 방향의 BMD 밀도의 면내 분포이다.
도 16은 실시예 7에서 9에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 웨이퍼 직경 방향의 BMD 밀도의 면내 분포이다.
도 17은 비교예 1에서 3 및 종래예 1에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 웨이퍼 직경 방향의 BMD 밀도의 면내 분포이다.
1 is a conceptual flowchart (first heat treatment) on a cross section of a wafer for explaining the effect of the present invention.
2 is a conceptual flowchart (second heat treatment) on a cross section of a wafer for explaining the effect of the present invention.
Fig. 3 is a conceptual flowchart of a wafer cross-section for explaining the effect of the present invention in the first heat treatment when the OSF ring exists in the radial direction of the wafer.
Fig. 4 is a conceptual flowchart (first heat treatment) on the wafer cross section for explaining the effect of the present invention when the oxygen concentration of the wafer to be heat-treated is high.
5 is a conceptual flowchart (second heat treatment) on the cross section of the wafer for explaining the effect of the present invention when the oxygen concentration of the wafer to be heat-treated is high.
6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an RTP apparatus used in a heat treatment method of a silicon wafer according to the present invention.
7 is a conceptual diagram showing an example of the temperature sequence of the first heat treatment by RTP.
8 is a conceptual diagram showing an example of the temperature sequence of the second heat treatment using the vertical heat treatment apparatus.
9 is a process flow chart showing a first embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.
10 is a process flow chart showing a second embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.
11 is a process flow chart showing a third embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer having a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.
12 is a process flow chart showing a fourth embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.
13 is a process flow chart showing a fifth embodiment of a method for manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.
14 is an in-plane distribution of the BMD density in the wafer radial direction from the center to the periphery of the wafer in Examples 1 to 3;
Fig. 15 is an in-plane distribution of the BMD density in the wafer radial direction from the center to the periphery of the wafer in Examples 4 to 6. Fig.
16 is an in-plane distribution of the BMD density in the wafer radial direction from the center to the periphery of the wafer in Examples 7 to 9;
17 is an in-plane distribution of the BMD density in the wafer diameter direction from the center to the periphery of the wafer in Comparative Examples 1 to 3 and Conventional Example 1. Fig.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면 등을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like.

본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, CZ법에 의해 육성한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼를, 산화성 가스 분위기 속, 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내의 제1 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제1 최고 도달 온도를 유지한 후, 50℃/초 이상 250℃/초 이하의 강온 속도로 강온하는 제1 열처리를 행하는 공정과, 상기 제1 열처리를 행한 실리콘 웨이퍼를, 비산화성 가스 분위기 속, 900℃ 이상 1250℃ 이하의 범위 내의 제2 최고 도달 온도까지 승온시켜 상기 제2 최고 도달 온도를 유지한 후, 강온하는 제2 열처리를 행하는 공정을 포함한다.A heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention is a method for heating a silicon wafer sliced from a silicon single crystal ingot grown by the CZ method to a first maximum temperature within a range of 1325 DEG C to 1400 DEG C in an oxidizing gas atmosphere, A step of performing a first heat treatment in which the temperature is lowered at a temperature lowering rate of 50 ° C / sec or more and 250 ° C / sec or less after the first maximum attained temperature is maintained; and a step of heat treating the silicon wafer subjected to the first heat treatment in a non-oxidizing gas atmosphere, And a step of performing a second heat treatment for raising the temperature to a second maximum temperature within a range of 900 ° C to 1250 ° C to maintain the second maximum temperature, and then lowering the temperature.

본 발명은 이러한 공정을 포함하고 있기 때문에, CZ법에 의해 육성한 웨이퍼의 벌크부의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성을 높일 수 있다. 또한, BMD 사이즈의 면내 균일성도 높일 수 있고, 더욱, 웨이퍼의 표층부의 COP를 저감할 수 있다.Since the present invention includes such a process, the in-plane uniformity of the BMD density in the radial direction of the bulk portion of the wafer grown by the CZ method can be enhanced. In addition, the in-plane uniformity of the BMD size can be increased, and further, the COP at the surface layer of the wafer can be reduced.

도 1 및 도 2는 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도이고, 도 1은 제1 열처리에 의한 효과를 나타내고 있으며, 도 2는 제2 열처리에 의한 효과를 나타내는 것이다.Fig. 1 and Fig. 2 are conceptual flowcharts for explaining the effect of the present invention on the cross section of a wafer. Fig. 1 shows the effect of the first heat treatment, and Fig. 2 shows the effect of the second heat treatment.

제1 열처리에서는, 산화성 가스 분위기 속(도 1에서는 산소(O2)), 최고 도달 온도를 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내(제1 최고 도달 온도)까지 승온시켜 유지하기 때문에, COP에 있어서는, 내벽 산화막(SiO2)이 용해되어 보이드가 된다(도 1의 (b)). 더욱, 이 보이드가 공공으로서 확산됨으로써 소멸한다. 또는/및, 이 보이드가 산화성 가스 분위기에 의해 웨이퍼 내에 주입되는 대량의 격자간 실리콘(도시하지 않음)에 의해 가득 참으로써 소멸한다(도 1의 (c)). 또한, 단결정 육성 시에 도입된 BMD 핵은, 상기 최고 도달 온도의 범위 내에서 열처리되기 때문에, 웨이퍼 내에 용해되어 소멸한다(도 1의 (b)∼(c)).In the first heat treatment, the temperature is raised and maintained in the oxidizing gas atmosphere (oxygen (O 2 ) in FIG. 1) to the maximum reaching temperature in the range of 1325 ° C. to 1400 ° C. (first maximum reaching temperature) , The inner wall oxide film (SiO 2 ) is dissolved and becomes void (FIG. 1 (b)). Further, the void disappears due to diffusion as a public. And / or the void completely disappears by a large amount of interstitial silicon (not shown) that is injected into the wafer by the oxidizing gas atmosphere (Fig. 1 (c)). Since the BMD nuclei introduced at the time of growing the single crystal are heat-treated within the range of the maximum attained temperature, they dissolve in the wafer and disappear (FIG. 1 (b) to (c)).

제2 열처리에서는, 비산화성 가스 분위기 속(도 2에서는 아르곤(Ar)), 최고 도달 온도를 900℃ 이상 1250℃ 이하의 범위 내까지 승온시켜 유지하기 때문에, 웨이퍼의 표층부의 산소가 웨이퍼 표면으로부터 외방 확산되고, 또한 벌크부에도 외방 확산된다(도 2의 (b)). 따라서, 웨이퍼의 표층부에서는 BMD 핵은 석출되지 않고, 벌크부에서는 석출된다(도 2의 (c)).In the second heat treatment, the temperature in the non-oxidizing gas atmosphere (argon (Ar) in FIG. 2) is raised to a temperature within the range of 900 ° C. to 1250 ° C., Diffused outward to the bulk portion (FIG. 2 (b)). Therefore, BMD nuclei are not precipitated at the surface layer portion of the wafer, but precipitated at the bulk portion (Fig. 2 (c)).

이상으로부터, 단결정 육성 시에 도입된 BMD 핵은 제1 열처리에 의해 웨이퍼 내에 용해되어 소멸하고, 제2 열처리에서는, 벌크부에 새롭게 BMD 핵이 석출된다. 따라서, 제2 열처리에서는, 단결정 육성 시에 도입되는 BMD 핵의 변동을 배제한(한번 캔슬한) 상태로, 새롭게 BMD 핵을 석출, 또한 성장시킬 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성에 더하여, BMD 사이즈의 면내 균일성도 높일 수 있다.From the above, the BMD nuclei introduced at the time of monocrystalline growth are dissolved in the wafer by the first heat treatment and disappear. In the second heat treatment, BMD nuclei are newly precipitated in the bulk portion. Therefore, in the second heat treatment, the BMD nuclei can be newly precipitated and grown while the fluctuation of the BMD nuclei introduced at the time of growing the single crystal is excluded (once canceled). Therefore, in addition to the in-plane uniformity of the BMD density in the radial direction of the wafer, the in-plane uniformity of the BMD size can also be increased.

제1 열처리에 있어서의 최고 도달 온도(제1 최고 도달 온도)는, 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.It is preferable that the maximum attained temperature (first maximum attained temperature) in the first heat treatment is in the range of 1325 ° C to 1400 ° C.

상기 제1 최고 도달 온도가 1325℃ 미만의 저온인 경우에는, 단결정 육성 시에 도입된 BMD 핵을 용해하여 소멸시키는 것이 어렵다. 따라서, 단결정 육성 시에 도입되는 BMD 핵의 변동을 배제하는 것이 어려워, 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도의 면내 균일성에 더하여, BMD 사이즈의 면내 균일성을 높이는 것이 어렵다. 상기 제1 최고 도달 온도가 1400℃를 넘는 경우에는, 고온이 되기 때문에, 슬립 전위 등이 발생하기 쉬워져, 바람직하지 못하다.When the first maximum attained temperature is a low temperature of less than 1325 ° C, it is difficult to dissolve BMD nuclei introduced at the time of monocrystal growing to disappear. Therefore, it is difficult to exclude the fluctuation of the BMD nuclei introduced at the time of growing the single crystal, and it is difficult to increase the in-plane uniformity of the BMD size in addition to the in-plane uniformity of the BMD density in the diameter direction of the wafer. When the first maximum attained temperature exceeds 1400 DEG C, the temperature becomes high, and slip dislocations are likely to occur, which is not preferable.

상기 제1 최고 도달 온도의 상한값은, 사용하는 열처리 장치로서의 수명을 보다 길게 하기 위해서는, 1380℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.The upper limit value of the first maximum attained temperature is more preferably 1380 DEG C or lower in order to make the lifetime of the heat treatment apparatus used longer.

상기 제1 열처리에 있어서의 상기 제1 최고 도달 온도로부터의 강온 속도는 50℃/초 이상 250℃/초 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the temperature decreasing rate from the first maximum attained temperature in the first heat treatment is not less than 50 ° C / second and not more than 250 ° C / second.

상기 제1 열처리는, 전술한 바와 같이, 산화성 가스 분위기에서 행해지기 때문에, 대량의 격자간 실리콘이 발생하지만, 동시에 열평형 농도의 공공도 발생한다. 이 공공은 격자간 산소와 함께 O2-V complex를 형성한다. 그리고, 이 O2-V complex가 이후의 제2 열처리에서의 BMD 핵 발생을 위한 기점이 된다.Since the first heat treatment is performed in an oxidizing gas atmosphere as described above, a large amount of interstitial silicon is generated, and at the same time, pores of thermal equilibrium concentration also occur. This pore forms an O2-V complex with interstitial oxygen. This O2-V complex is a starting point for the generation of BMD nuclei in the subsequent second heat treatment.

또한, 상기 강온 속도가 50℃/초 미만인 경우에는, 상기 공공은 강온 중에 외방 확산되어 소멸하여 버리기 때문에, O2-V complex가 형성되지 않게 되는 경우가 있다.In addition, when the cooling rate is less than 50 ° C / second, the vacancy diffuses outwardly during the cooling down and disappears, so that the O 2 -V complex may not be formed.

따라서, 제1 열처리에 있어서의 강온 속도를 50℃/초 이상으로 함으로써, 상기 발생한 공공을 벌크부에 많이 잔존시킬 수 있다. 이 때문에, 상기 제2 열처리에 있어서 충분히 BMD 핵의 발생, 성장(BMD 밀도의 고밀도화)을 도모할 수 있다.Therefore, by setting the cooling rate at 50 占 폚 / second or more in the first heat treatment, it is possible to leave a large amount of the generated voids in the bulk portion. Therefore, it is possible to sufficiently generate and grow BMD nuclei (high density BMD density) in the second heat treatment.

또한, 상기 강온 속도가 지나치게 빠른 경우에는, 급격한 강온을 위해, 웨이퍼에 슬립 전위가 발생하는 경우가 있기 때문에, 그 상한값은 250℃/초 이하인 것이 바람직하다.In addition, when the temperature lowering rate is too high, a slip dislocation may occur in the wafer in order to abruptly lower the temperature. Therefore, the upper limit value is preferably 250 캜 / second or less.

상기 제1 열처리에 있어서의 강온 속도는, 120℃/초 이상 250℃/초 이하인 것이 보다 바람직하다.It is more preferable that the cooling rate in the first heat treatment is not less than 120 ° C / second and not more than 250 ° C / second.

이러한 강온 속도로 함으로써, 웨이퍼의 벌크부의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성을 더욱 높일 수 있다.By setting the cooling rate at such a low temperature, the BMD density in the radial direction of the bulk portion of the wafer and the in-plane uniformity of the size can be further increased.

상기 제1 최고 도달 온도로부터의 상기 강온 속도에 있어서의 강온은, 상기 격자간 실리콘의 확산의 억제나 생산성 등의 관점에서 400℃ 이상 600℃ 이하까지 행하는 것이 바람직하다.It is preferable that the temperature lowering at the temperature decreasing rate from the first maximum attained temperature is performed from 400 deg. C to 600 deg. C or less from the viewpoints of inhibiting diffusion of the interstitial silicon and productivity.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, OSF 링이 웨이퍼의 직경 방향에 존재하는 경우, 즉 웨이퍼 면내에서 BMD 저밀도 영역을 갖는 경우라도, BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성을 높일 수 있다.Further, the heat treatment method of the silicon wafer according to the present invention can increase the BMD density and the in-plane uniformity of its size even when the OSF ring exists in the radial direction of the wafer, that is, the BMD has a low density region in the wafer plane .

도 3은 OSF 링이 웨이퍼의 직경 방향에 존재하는 경우의 제1 열처리에 있어서의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도이다.Fig. 3 is a conceptual flowchart of a wafer cross-section for explaining the effect of the present invention in the first heat treatment when the OSF ring exists in the radial direction of the wafer.

OSF 링이 존재하는 웨이퍼에 있어서는, 전술한 바와 같이, OSF 링 근방에 BMD 밀도가 크게 저하하는 BMD 저밀도 영역이 존재한다(도 3의 (a)).In the wafer in which the OSF ring is present, as described above, there exists a BMD low density region in which the BMD density is greatly lowered in the vicinity of the OSF ring (Fig. 3 (a)).

본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, 이러한 웨이퍼라도, 상기 제1 열처리를 행함으로써, 도 1에서 설명한 것과 동일한 메커니즘에 의해, COP 및 BMD 핵이 소멸한다(도 3의 (b)∼(c)).In the method of heat treatment of the silicon wafer according to the present invention, even in such a wafer, by performing the first heat treatment, the COP and the BMD nuclei disappear by the same mechanism as described in Fig. 1 (Fig. 3 (b) )).

따라서, BMD 저밀도 영역의 BMD 핵의 변동을 배제할 수 있기 때문에, OSF 링이 웨이퍼의 직경 방향에 존재하였다고 해도, BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성을 높일 수 있다.Therefore, even if the OSF ring exists in the radial direction of the wafer, it is possible to increase the BMD density and the in-plane uniformity of the size of BMD nuclei in the BMD low-density region.

또한, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우, 즉, 단결정 육성 시에 산소 농도를 높게 제어한 경우는, 제1 열처리 후, 웨이퍼의 표층부에 COP가 잔존하는 경우가 있다.In the method of heat treatment of a silicon wafer according to the present invention, when the oxygen concentration of the wafer to be heat-treated is high, that is, when the oxygen concentration is controlled to be high during the single crystal growth, COP remains in the surface layer portion of the wafer after the first heat treatment .

도 4 및 도 5는 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우의 본 발명의 효과를 설명하기 위한 웨이퍼 단면에 있어서의 개념 흐름도이다. 도 4는 제1 열처리에 의한 효과를 나타내고, 도 5는 제2 열처리에 의한 효과를 나타내는 것이다.Figs. 4 and 5 are conceptual flowcharts of wafer cross-sections for explaining the effect of the present invention when the oxygen concentration of the wafer to be heat-treated is high. Fig. 4 shows the effect of the first heat treatment, and Fig. 5 shows the effect of the second heat treatment.

제1 열처리에서는 산화성 가스 분위기 중에 포함되는 산소가 웨이퍼 표면으로부터 표층부에 내방 확산되기 때문에, 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우는, 그 표층부의 산소 농도가 고체 용융 한계 근처가 된다(도 4의 (a)∼(b)). 따라서, 표층부에 있어서는 COP의 내벽 산화막이 용해되기 어려워진다. 이에 의해, 격자간 실리콘이 대량으로 도입되어도 COP 내에 가득 찰 수 없기 때문에, 그 표층부에 COP가 잔존한다. 또한, 단결정 육성 시에 도입된 BMD 핵에 있어서는, 산소 농도가 높은 경우라도, BMD 핵이 작기 때문에, 웨이퍼 내에서 용해되어 소멸한다(도 4의 (a)∼(c)).In the first heat treatment, oxygen contained in the oxidizing gas atmosphere is inwardly diffused from the wafer surface to the surface layer portion. Therefore, when the oxygen concentration of the wafer to be heat treated is high, the oxygen concentration in the surface layer portion becomes near the solid melting limit a) to b). Therefore, the inner wall oxide film of the COP is hardly dissolved in the surface layer portion. As a result, even if a large amount of interstitial silicon is introduced, COP can not be filled in the COP, so that COP remains in the surface layer portion. In the BMD nuclei introduced at the time of growing the single crystal, even if the oxygen concentration is high, since the BMD nucleus is small, it dissolves in the wafer and disappears (Figs. 4 (a) to 4 (c)).

그러나, 도 4의 (c)에 나타내는 바와 같이, 제1 열처리에 있어서, 표층부에 COP가 잔존하였다고 해도, 제2 열처리에서는, 비산화성 가스 분위기 속(도 5에서는 아르곤), 900℃ 이상 1250℃ 이하에서 열처리를 행한다. 이 열처리에 의해, 표층부로부터 산소가 외방 확산되고, 더욱 벌크부에도 외방 확산되기 때문에, 상기 표층부의 산소 농도는 고체 용융 한계 근처에서 저하한다(도 5의 (b)).However, as shown in Fig. 4 (c), even if COP remains in the surface layer portion in the first heat treatment, in the second heat treatment, in a non-oxidizing gas atmosphere (argon in Fig. 5) The heat treatment is performed. By this heat treatment, oxygen diffuses outwardly from the surface layer portion and further diffuses outward to the bulk portion, so that the oxygen concentration in the surface layer portion decreases near the solid melting limit (FIG. 5 (b)).

따라서, 상기 제2 열처리를 행함으로써, 표층부는 산소 농도가 저하하기 때문에, 표층부에 존재하는 COP의 내벽 산화막은 용해되어 보이드가 된다. 그 후, 그 보이드는, 실리콘 원자의 재배열에 의해 소멸한다(도 5의 (b)∼(c)). 또한, 도 2와 마찬가지로, 웨이퍼의 표층부에서는 BMD 핵은 석출되지 않고, 벌크부에서 석출된다(도 5의 (c)).Therefore, by performing the second heat treatment, the oxygen concentration in the surface layer portion is lowered, so that the inner wall oxide film of the COP existing in the surface layer portion is dissolved to become a void. Thereafter, the void disappears by rearrangement of the silicon atoms ((b) to (c) of Fig. 5). 2, the BMD nuclei are not precipitated at the surface layer portion of the wafer but precipitated in the bulk portion (FIG. 5 (c)).

이상으로부터, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법은, 열처리하는 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우라도, 벌크부의 BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성을 높일 수 있고, 덧붙여, 웨이퍼의 표층부의 COP를 저감할 수 있다.As described above, the heat treatment method of the silicon wafer according to the present invention can increase the BMD density of the bulk portion and the in-plane uniformity of the size of the wafer even when the oxygen concentration of the wafer subjected to the heat treatment is high. In addition, can do.

또한, 본 발명에서 말하는 산소 농도가 높은 경우란, 웨이퍼의 산소 농도가 1.2×1018 atoms/㎤(old-ASTM) 이상인 것을 말한다.In the present invention, the case where the oxygen concentration is high means that the oxygen concentration of the wafer is 1.2 × 10 18 atoms / cm 3 (old-ASTM) or more.

상기 제1 열처리를, 산화성 가스 분위기가 아니라, 비산화성 가스 분위기(환원성 가스 분위기(수소 가스, 질소 가스 등)나 불활성 가스 분위기(아르곤 가스 등))에서 행하면, 단결정 육성 시에 도입된 벌크부의 BMD 핵을 소멸할 수 없고, 반대로 BMD 핵을 성장시켜 버린다. 이 이유는, 상기 표층부로부터 벌크부에의 산소의 외방 확산을 크게 촉진시켜 버리기 때문이다.When the first heat treatment is performed in a non-oxidizing gas atmosphere (a reducing gas atmosphere (hydrogen gas, nitrogen gas, etc.) or an inert gas atmosphere (argon gas or the like)) instead of an oxidizing gas atmosphere, BMD The nucleus can not disappear, and the BMD nucleus grows on the contrary. This is because the outward diffusion of oxygen from the surface layer portion to the bulk portion is greatly promoted.

상기 산화성 가스 분위기에 있어서의 산소 가스의 분압은, 20% 이상 100% 이하(바람직하게는 산소 100% 가스)인 것이 바람직하다.The partial pressure of the oxygen gas in the oxidizing gas atmosphere is preferably 20% or more and 100% or less (preferably 100% oxygen gas).

상기 산소 가스의 분압을 20% 이상으로 함으로써, 웨이퍼 내에 대량의 격자간 실리콘을 주입할 수 있어, 확실하게, COP를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.By setting the partial pressure of the oxygen gas to 20% or more, a large amount of interstitial silicon can be injected into the wafer, and COP can be reliably reduced.

또한, 상기 산화성 가스 분위기에 있어서의 산소 가스 이외의 가스(산소 가스의 분압이 100%인 경우를 제외함)는 아르곤 가스인 것이 바람직하다.It is preferable that the gas other than the oxygen gas in the oxidative gas atmosphere (except for the case where the partial pressure of the oxygen gas is 100%) is argon gas.

아르곤 가스를 이용함으로써, 질화막 등의 다른 막의 형성이나 화학적 반응 등이 생기는 것을 보다 확실하게 회피할 수 있다.By using argon gas, formation of another film such as a nitride film, chemical reaction, and the like can be more reliably avoided.

상기 제2 열처리에 있어서의 최고 도달 온도(제2 최고 도달 온도)는, 900℃ 이상 1250℃ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.It is preferable that the maximum reaching temperature (second maximum reaching temperature) in the second heat treatment is in a range of 900 占 폚 to 1250 占 폚.

상기 제2 최고 도달 온도가 900℃ 미만인 경우에는, 저온이기 때문에, 전술한 바와 같은 산소의 외방 확산이 발생하기 어려워진다. 이 때문에, 웨이퍼의 표층부에 잔존하는 COP의 내벽 산화막을 용해하기 어려워져, 그 표층부의 COP를 소멸시키는 것이 어렵다.When the second maximum attained temperature is lower than 900 캜, since the temperature is low, outward diffusion of oxygen becomes difficult to occur. For this reason, it is difficult to dissolve the inner wall oxide film of COP remaining in the surface layer portion of the wafer, and it is difficult to extinguish the COP at the surface layer portion.

상기 제2 최고 도달 온도가 1250℃를 넘는 경우에는, 웨이퍼의 표층부로부터의 산소의 외방 확산이 커진다. 이에 의해, 그 표층부의 산소 농도가 크게 저하하여, 산소에 의한 슬립 전위의 피닝력(Pinning Effect)이 저하하기 때문에, 웨이퍼에 슬립 전위가 발생하는 경우가 있다.When the second maximum reaching temperature exceeds 1250 占 폚, the outward diffusion of oxygen from the surface layer portion of the wafer becomes large. As a result, the oxygen concentration in the surface layer is significantly lowered, and the pinning effect of the slip dislocation caused by oxygen is lowered, so that a slip dislocation may occur in the wafer.

상기 제2 열처리를, 비산화성 가스 분위기가 아니라, 전술한 산화성 가스 분위기에서 행하는 경우에는, 웨이퍼의 표층부에 산소가 내방 확산된다. 따라서, 산소 농도가 높은 실리콘 웨이퍼의 경우는, 표층부의 산소 농도가 높은 상태로 유지된다. 따라서, 제2 열처리에서 웨이퍼의 표층부에 잔존하는 COP의 내벽 산화막이 용해되기 어려워지기 때문에, 그 표층부의 COP를 소멸시키는 것이 어려운 경우가 있다.When the second heat treatment is performed in the oxidizing gas atmosphere instead of the non-oxidizing gas atmosphere, oxygen is inwardly diffused into the surface layer portion of the wafer. Therefore, in the case of a silicon wafer having a high oxygen concentration, the oxygen concentration in the surface layer portion is kept high. Therefore, in the second heat treatment, the inner wall oxide film of the COP remaining on the surface layer portion of the wafer is difficult to dissolve, so that it may be difficult to eliminate the COP in the surface layer portion.

상기 비산화성 가스 분위기는, 아르곤 가스를 포함하는 비산화성 가스(바람직하게는, 아르곤 100% 가스)인 것이 바람직하다.The non-oxidizing gas atmosphere is preferably a non-oxidizing gas containing argon gas (preferably argon 100% gas).

아르곤 가스를 이용함으로써, 질화막 등의 다른 막의 형성이나 화학적 반응 등이 생기는 일없이, 열처리를 행할 수 있다.By using argon gas, heat treatment can be performed without forming other films such as a nitride film or chemical reaction.

상기 제1 열처리는, 주지의 급속 승강온 열처리(RTP: Rapid Thermal Process, 이하, 단순히 RTP라고도 함) 장치를 이용하여, RTP로 행하는 것이 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 RTP란, 승온 및 강온 속도가, 1℃/초 이상인 고속 승강온 열처리를 나타낸다.The first heat treatment is preferably performed by RTP using a known rapid thermal annealing (RTP) apparatus. The term RTP as used herein refers to a high-speed lift-on heat treatment in which the temperature increase rate and the temperature decrease rate are 1 deg. C / sec or more.

도 6은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 이용되는 RTP 장치의 일례를 나타내는 단면 개념도이다.6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an RTP apparatus used in a heat treatment method of a silicon wafer according to the present invention.

도 6에 나타내는 RTP 장치(10)는, 웨이퍼(W)를 수용하여 열처리를 실시하기 위한 반응실(20)과, 반응실(20) 내에 마련되며, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 유지부(30)와, 웨이퍼(W)를 가열하는 가열부(40)를 구비한다. 웨이퍼(W)가 웨이퍼 유지부(30)에 유지된 상태에서는, 제1 공간(20a)과 제2 공간(20b)이 형성된다. 제1 공간(20a)은, 반응실(20)의 내벽과 웨이퍼(W)의 표면(디바이스 형성면)(W1)측으로 둘러싸인 공간이다. 제2 공간(20b)은, 반응실(20)의 내벽과 표면(W1)측에 대향하는 웨이퍼(W)의 이면(W2)측으로 둘러싸인 공간이다.The RTP apparatus 10 shown in Fig. 6 includes a reaction chamber 20 for accommodating a wafer W and performing a heat treatment, a wafer holding unit (not shown) provided in the reaction chamber 20 for holding the wafer W 30 for heating the wafer W, and a heating unit 40 for heating the wafer W. The first space 20a and the second space 20b are formed in a state in which the wafer W is held by the wafer holding portion 30. [ The first space 20a is a space surrounded by the inner wall of the reaction chamber 20 and the surface of the wafer W (device formation surface) W1. The second space 20b is a space surrounded by the inner wall of the reaction chamber 20 and the back surface W2 of the wafer W opposed to the surface W1 side.

반응실(20)은, 공급구(22)와 배출구(26)를 구비한다. 상기 공급구(22)는, 제1 공간(20a) 및 제2 공간(20b) 내에 분위기 가스(FA)(실선 화살표)를 공급하는 것이다. 또한, 상기 배출구(26)는, 상기 공급한 분위기 가스(FA)를 제1 공간(20a) 및 제2 공간(20b)으로부터 배출하는 것이다. 반응실(20)은, 예컨대, 석영으로 구성되어 있다.The reaction chamber (20) has a supply port (22) and an outlet port (26). The supply port 22 supplies atmosphere gas F A (solid line arrow) into the first space 20a and the second space 20b. The outlet 26 discharges the supplied atmospheric gas F A from the first space 20a and the second space 20b. The reaction chamber 20 is made of, for example, quartz.

웨이퍼 유지부(30)는, 웨이퍼(W)의 이면(W2)의 외주부를 링형으로 유지하는 서셉터(32)와, 서셉터(32)를 유지하며, 웨이퍼(W)의 중심을 축으로 하여 서셉터(32)를 회전시키는 회전체(34)를 구비한다. 서셉터(32) 및 회전체(34)는, 예컨대, SiC로 구성되어 있다.The wafer holding section 30 includes a susceptor 32 for holding the outer peripheral portion of the back surface W2 of the wafer W in a ring shape and a susceptor 32 for holding the susceptor 32, And a rotating body 34 that rotates the susceptor 32. The susceptor 32 and the rotating body 34 are made of, for example, SiC.

가열부(40)는, 복수의 할로겐 램프(50)에 의해 구성되어 있다. 상기 할로겐 램프(50)는, 웨이퍼 유지부(30)에 유지된 웨이퍼(W)의 표면(W1)의 상방 및 이면(W2)의 하방의 반응실(20) 밖에 복수 배치되어 있어, 상기 할로겐 램프(50)의 광조사에 의한 램프 가열에 의해, 웨이퍼(W)를 양면으로부터 가열한다.The heating section 40 is constituted by a plurality of halogen lamps 50. A plurality of halogen lamps 50 are arranged above the surface W1 of the wafer W held by the wafer holding section 30 and outside the reaction chamber 20 below the back surface W2, The wafer W is heated from both surfaces by lamp heating by light irradiation of the wafer 50.

도 6에 나타내는 RTP 장치(10)를 이용한 열처리는, 다음과 같이 행한다. 반응실(20)에 마련된 도시하지 않는 웨이퍼 도입구로부터, 웨이퍼(W)를 반응실(20) 내에 도입하여, 웨이퍼(W)의 이면(W2)의 외주부를 웨이퍼 유지부(30)의 서셉터(32) 상에 링형으로 유지한다. 그리고, 상기 공급구(22)로부터 분위기 가스(FA)를 공급하며, 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 가열부(40)에 의해 웨이퍼(W)를 가열한다.The heat treatment using the RTP apparatus 10 shown in Fig. 6 is performed as follows. The wafer W is introduced into the reaction chamber 20 from a wafer inlet not shown in the reaction chamber 20 so that the outer peripheral portion of the back surface W2 of the wafer W is held by the susceptor (32). The atmosphere gas F A is supplied from the supply port 22 and the wafer W is heated by the heating unit 40 while the wafer W is being rotated.

도 7은 RTP에 의한 제1 열처리의 온도 시퀀스의 일례를 나타내는 개념도이다.7 is a conceptual diagram showing an example of the temperature sequence of the first heat treatment by RTP.

도 7에 나타내는 바와 같이, 온도(T0)(바람직하게는 400℃ 이상 600℃ 이하)로 유지된 주지의 RTP 장치의 반응 공간 내에 설치된 회전 가능한 서셉터 상에 실리콘 웨이퍼를 유지하고, 상기 반응 공간 내에 산화성 가스를 공급한다. 다음에, 온도(T0)로부터 제1 최고 도달 온도인 1325℃ 이상 1400℃ 이하(온도(T1))까지, 승온 속도(ΔTu1)(℃/초)로 급속 승온시켜, 온도(T1)에서 정해진 시간(t1(초)) 일정하게 유지한다. 그 후, 온도(T1)로부터 강온 속도(ΔTd1)(℃/초)로 급속 강온을 행하여, 예컨대 온도(T0)까지 강온한다.As shown in Fig. 7, a silicon wafer is held on a rotatable susceptor provided in a reaction space of a well-known RTP apparatus maintained at a temperature T0 (preferably 400 deg. C or more and 600 deg. C or less) And supplies the oxidizing gas. Next, the temperature is rapidly raised from the temperature T0 to the first maximum temperature 1325 DEG C to 1400 DEG C (temperature T1) at a temperature rise rate DELTA Tu1 (DEG C / sec.), (t1 (sec)). Thereafter, the temperature is rapidly reduced from the temperature T1 to the temperature decreasing rate DELTA Td1 (DEG C / sec), and the temperature is reduced to, for example, the temperature T0.

상기 온도(T0, T1)는, 도 6에 나타내는 바와 같은 RTP 장치(10)의 반응실(20) 내에 웨이퍼(W)를 설치한 경우에 있어서, 웨이퍼 유지부(30)의 하방에 설치된, 도시하지 않는 방사 온도계에 의해 측정된 웨이퍼(W)의 표면 온도(방사 온도계가 웨이퍼(W)의 직경 방향에 복수 배치되어 있는 경우는 그 평균 온도)이다.The temperatures T0 and T1 are set in such a manner that the temperatures T0 and T1 are set in the same manner as in the case where the wafers W are placed in the reaction chamber 20 of the RTP apparatus 10 as shown in Fig. (The average temperature in the case where a plurality of radiation thermometers are arranged in the radial direction of the wafer W) measured by a radiation thermometer that is not used.

상기 제1 최고 도달 온도를 유지하는 유지 시간(t1)은, 1초 이상 60초 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the holding time t1 for maintaining the first maximum reached temperature is 1 second or more and 60 seconds or less.

상기 유지 시간(t1)이 1초 미만인 경우에는, 단결정 육성 시에 도입된 BMD 핵이나 COP를 충분히 소멸시키는 것이 어려운 경우가 있다. 상기 유지 시간(t1)이 60초를 넘는 경우에는, 생산성이 저하하는 경우가 있고, 또한, 그 외의 열처리 기인의 문제점(불순물 확산이나 슬립 등)이 발생하는 경우가 있다.When the holding time t1 is less than 1 second, it may be difficult to completely eliminate the BMD nuclei or COP introduced at the time of growing the single crystal. If the holding time t1 exceeds 60 seconds, the productivity may be lowered, and other problems (impurity diffusion, slip, etc.) may occur.

상기 제2 열처리는, 종형 열처리 장치를 이용한 열처리로 행하는 것이 바람직하다. 상기 종형 열처리 장치는, 주지의 것(예컨대, 일본 특허 공개 제2001-85349호에 기재된 종형 열처리 장치 등)이 이용된다. 또한, 여기서 말하는 종형 열처리 장치를 이용한 열처리란, 승온 및 강온 속도가 15℃/분 이하인 저속 열처리인 것을 나타낸다.It is preferable that the second heat treatment is performed by heat treatment using a vertical heat treatment apparatus. As the vertical type heat treatment apparatus, a well-known one (for example, a vertical type heat treatment apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-85349) is used. The term "heat treatment using the longitudinal heat treatment apparatus" as used herein means a low speed heat treatment in which the temperature raising rate and the temperature raising rate are 15 ° C./minute or less.

도 8은 종형 열처리 장치를 이용한 제2 열처리의 온도 시퀀스의 일례를 나타내는 개념도이다.8 is a conceptual diagram showing an example of the temperature sequence of the second heat treatment using the vertical heat treatment apparatus.

도 8에 나타내는 바와 같이, 온도(T0)(바람직하게는 400℃ 이상 600℃ 이하)로 유지된 주지의 종형 열처리 장치의 반응 공간 내에 실리콘 웨이퍼를 복수매 유지한 주지의 종형 보트를 설치하여, 상기 반응 공간 내에 비산화성 가스(예컨대, 아르곤 가스)를 공급한다. 다음에, 온도(T0)로부터 제2 최고 도달 온도인 900℃ 이상 1200℃ 이하(온도(T2))까지, 승온 속도(ΔTu2)(℃/분)로 승온시켜 온도(T2)에서 정해진 시간(t2(분)) 일정하게 유지한 후, 온도(T2)로부터 강온 속도(ΔTd2)(℃/분)로, 예컨대 온도(T0)까지 강온한다.As shown in Fig. 8, a well-known vertical boat holding a plurality of silicon wafers in a reaction space of a well-known vertical heat treatment apparatus maintained at a temperature T0 (preferably 400 DEG C or higher and 600 DEG C or lower) A non-oxidizing gas (for example, argon gas) is supplied into the reaction space. Next, the temperature is raised from the temperature T0 to the second maximum temperature of 900 DEG C to 1200 DEG C (temperature T2) at a temperature increase rate DELTA Tu2 (DEG C / min) The temperature is decreased from the temperature T2 to the temperature decreasing rate DELTA Td2 (DEG C / min), for example, to the temperature T0.

상기 제2 최고 도달 온도를 유지하는 유지 시간(t2)은, 1분 이상 120분 이하인 것이 바람직하다.It is preferable that the holding time t2 for maintaining the second maximum reached temperature is 1 minute or longer and 120 minutes or shorter.

상기 유지 시간(t2)이 1분 미만인 경우에는, 웨이퍼의 벌크부에 있어서 충분히 BMD 핵을 석출, 성장시키는 것이 어려운 경우가 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 산소 농도가 높은 경우에는, 이 제2 열처리에 있어서 표층부에 있어서의 COP의 소멸이 충분히 이루어지지 않는 경우가 있다. 상기 유지 시간(t2)이 120분을 넘는 경우에는, 생산성이 저하하는 경우가 있고, 또한, 그 외의 열처리 기인의 문제점(불순물 확산이나 슬립 등)이 발생하는 경우가 있다.When the holding time t2 is less than 1 minute, it may be difficult to sufficiently precipitate and grow the BMD nuclei in the bulk portion of the wafer. Further, when the oxygen concentration of the silicon wafer is high, the disappearance of the COP in the surface layer portion in this second heat treatment may not be sufficiently achieved. If the holding time t2 exceeds 120 minutes, the productivity may be lowered, and other problems (impurity diffusion, slip, etc.) may occur.

상기 제2 열처리에 있어서의 상기 제2 최고 도달 온도까지의 승온 속도(도 8로 말하자면 ΔTu2) 및 상기 제2 최고 도달 온도로부터의 강온 속도(도 8로 말하자면 ΔTd2)는, 1℃/분 이상 5℃/분 이하인 것이 바람직하다.The rate of temperature rise (? Tu2 in FIG. 8) to the second maximum temperature in the second heat treatment and the rate of temperature decrease (? Td2 in FIG. 8 in FIG. 8) from the second maximum temperature are 5 ° C / Deg.] C / minute or less.

이러한 승온 속도 및 강온 속도로 함으로써, 상기 제2 열처리의 승온 시에 있어서의 슬립 전위의 발생을 억제할 수 있고, 더욱, BMD 밀도의 향상도 도모할 수 있다.By setting the temperature raising rate and the temperature lowering speed, it is possible to suppress the generation of the slip dislocation at the time of raising the temperature of the second heat treatment, and furthermore, the BMD density can be improved.

상기 제1 열처리에 있어서의 승온 시의 승온 속도(도 7로 말하자면 ΔTu1)는, 생산성을 향상시키고, 또한, 슬립 발생을 보다 저감시키기 위해, 10℃/초 이상 250℃/초 이하인 것이 바람직하다.The temperature raising rate (? Tu1 in Fig. 7 in Fig. 7) at the time of the temperature elevation in the first heat treatment is preferably not less than 10 占 폚 / second and not more than 250 占 폚 / second in order to improve the productivity and further reduce the occurrence of slip.

CZ법에 의한 실리콘 단결정 잉곳의 육성은, V/G값(V: 인상 속도, G: 실리콘 융점으로부터 1300℃까지의 온도 범위에서의 인상 축방향의 결정 내 온도 구배의 평균값)을 제어하여, 원자 공공(COP)이 많이 취입된 V-리치 영역을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 것이 바람직하다.The growth of the silicon single crystal ingot by the CZ method is controlled by controlling the V / G value (V: pulling rate, G: average value of the temperature gradient in the crystal axis in the pulling axis direction in the temperature range from the melting point of silicon to 1300 캜) It is preferable to grow a silicon single crystal ingot including a V-rich region into which a large amount of vacancies (COP) have been blown.

구체적으로는, 주지의 단결정 인상 장치를 이용하여, 실리콘 융액의 액면에 종결정을 접촉시켜, 종결정과 석영 도가니를 회전시키면서 종결정을 인상하여 넥(neck)부 및 원하는 직경까지 직경 확장하는 직경 확장부를 형성한다. 그 후, 원하는 직경을 유지하면서, V-리치 영역이 되도록 V/G값을 소정값(예컨대, 0.25 ㎟/℃·min∼0.35 ㎟/℃·min)으로 제어하여 직선 몸통부를 형성하고, 그 후, 원하는 직경으로부터 직경 축소하는 직경 축소부를 형성하여 실리콘 융액으로부터 분리함으로써 행한다.Specifically, by using a well-known single crystal pulling device, a seed crystal is brought into contact with a liquid surface of a silicon melt, and the seed crystal is pulled up while rotating the seed crystal and the quartz crucible to form a neck portion and a diameter Thereby forming an extension. Thereafter, the linear body portion is formed by controlling the V / G value to a predetermined value (e.g., 0.25 mm 2 / ° C min to 0.35 mm 2 / ° C min) so as to become the V-rich region while maintaining the desired diameter, , And a diameter reduction portion which is reduced in diameter from a desired diameter is formed and separated from the silicon melt.

이러한 방법에 의해 행함으로써, 단결정 육성 시에 있어서의, 생산성을 보다 높일 수 있다.By carrying out this method, the productivity can be further improved at the time of growing the single crystal.

또한, 여기서 말하는 「V-리치 영역을 포함한다」란, 전술한 OSF 영역을 배제하는 것이 아니다.Incidentally, the term " including the V-rich region " here does not exclude the above-described OSF region.

다음에, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법에 대해서 설명한다.Next, a method of manufacturing a silicon wafer including the aforementioned heat treatment method of the silicon wafer will be described.

도 9는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제1 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.9 is a process flow chart showing a first embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.

상기 제1 양태는, CZ법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 공정(S101)과, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스하여 원판형의 웨이퍼를 제작하는 공정(S102)과, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼의 표리면을 평탄화 처리하는 공정(S103)과, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼의 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면을 경면 연마하는 공정(S104)과, 상기 경면 연마된 웨이퍼에 대하여, 상기 제1 열처리(S105) 및 제2 열처리(S106)를 행하는 공정을 포함한다.(S101) of growing a silicon single crystal ingot by the CZ method, a step (S102) of producing a disk-shaped wafer by slicing the silicon single crystal ingot, and a step (S104) of mirror-polishing the surface of the wafer subjected to the planarization treatment to be a surface on which the semiconductor device is to be formed, and performing the first heat treatment (S105) and the second heat treatment And performing a second heat treatment (S106).

즉, 상기 제1 양태는, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을, 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면이 경면 연마된 웨이퍼에 대하여 행한다.That is, in the first aspect, the above-described heat treatment method for a silicon wafer is performed on a mirror-polished wafer whose surface is at least a semiconductor device forming surface.

이러한 공정을 포함함으로써, 전술한 효과를 보다 확실하게 구비한 실리콘 웨이퍼를 얻을 수 있다.By including such a process, a silicon wafer having the above-described effect can be obtained more reliably.

또한, 상기 평탄화 처리에는, 주지의 랩핑 처리, 편면 연삭 처리, 양면 연삭 처리, 에칭 처리(에칭 처리에 대해서는, 주로, 불산(HF), 질산(HNO3), 초산(CH3COOH) 및 물(H2O)을 일정한 비율로 혼합한 산에칭 용액 중에, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼의 전체면을 침지하는 산에칭 처리)가 포함된다. 상기 경면 연마에는, 주지의 편면 연마, 양면 연마가 포함된다.The planarization treatment may be performed by a known lapping process, a one-side grinding process, a two-side grinding process, an etching process (mainly, hydrofluoric acid (HF), nitric acid (HNO 3 ), acetic acid (CH 3 COOH) H 2 O) are mixed at a predetermined ratio in an acid etch solution to immerse the entire surface of the planarized wafer. The mirror polishing includes known one-side polishing and two-side polishing.

즉, 상기 평탄화 처리(S103)로부터 상기 경면 연마(S104)는, 예컨대, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼의 표리면을 랩핑 처리 후, 양면 연삭 처리한다. 그 후, 양면 연마하는 공정이나, 랩핑 처리 후, 에칭 처리하고, 그 후, 양면 연마하는 공정 등이 포함된다.That is, the mirror surface polishing (S104) from the flattening process (S103) is, for example, a double-side grinding process after lapping the front and back surfaces of the slice wafer. Thereafter, a step of double-side polishing, a step of etching after the lapping process, and a process of double-side polishing are performed.

도 10은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 구비한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제2 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.10 is a process flow chart showing a second embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a method for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention.

상기 제2 양태는, CZ법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 공정(S201)과, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스하여 원판형의 웨이퍼를 제작하는 공정(S202)과, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼의 표리면을 평탄화 처리하는 공정(S203)과, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼에 대하여, 상기 제1 열처리(S204) 및 제2 열처리(S205)를 행하는 공정과, 상기 제2 열처리된 웨이퍼의 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면을 경면 연마하는 공정(S206)을 포함한다.(S201) of growing a silicon single crystal ingot by the CZ method, a step (S202) of manufacturing a disk-shaped wafer by slicing the silicon single crystal ingot, and a step (S203) of subjecting the flattened wafer to a planarization process; subjecting the flattened wafer to the first heat treatment (S204) and the second heat treatment (S205); (S206) of polishing the surface to be polished.

즉, 상기 제2 양태는, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을, 평탄화 처리 후의 웨이퍼에 대하여 행한다.That is, in the second aspect, the above-described heat treatment method of the silicon wafer is performed on the wafer subjected to the planarization treatment.

이러한 공정을 포함함으로써, 전술한 효과에 더하여, 제2 열처리 시에 있어서 표층부로부터의 산소의 외방 확산 등이 적고, 표층부에 COP가 잔존하였다고 해도, 이후의 연마 공정에서, 그 표층부를 제거할 수 있기 때문에 바람직하다.By including such a process, in addition to the above-mentioned effects, even when the outward diffusion of oxygen from the surface layer portion during the second heat treatment is small and COP remains in the surface layer portion, the surface layer portion can be removed in the subsequent polishing step Therefore, it is preferable.

상기 제2 양태에 있어서 열처리하는 평탄화 처리된 웨이퍼는, 랩핑 처리된 웨이퍼나 에칭 처리된 웨이퍼가 포함된다.The planarized wafer subjected to the heat treatment in the second aspect includes a wafer subjected to a lapped process or a wafer subjected to an etched process.

도 11은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 포함한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제3 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.11 is a process flow chart showing a third embodiment of a method of manufacturing a silicon wafer including a heat treatment method of a silicon wafer according to the present invention.

상기 제3 양태는, CZ법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 공정(S301)과, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스하여 원판형의 웨이퍼를 제작하는 공정(S302)과, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼에 대하여, 상기 제1 열처리(S303) 및 제2 열처리(S304)를 행하는 공정과, 상기 제2 열처리를 행한 슬라이스 웨이퍼의 표리면을 평탄화 처리하는 공정(S305)과, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼의 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면을 경면 연마하는 공정(S306)을 포함한다.The third aspect of the present invention provides a method of manufacturing a slice wafer, comprising the steps of: (S301) growing a silicon single crystal ingot by a CZ method; (S302) slicing the silicon single crystal ingot to form a disk- (S305) of flattening the front and back surfaces of the sliced wafer subjected to the second heat treatment; and a step (S305) of performing a second heat treatment (S306) polishing the surface to be polished.

즉, 상기 제3 양태는, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 슬라이스 웨이퍼에 대하여 행한다.That is, in the third aspect, the heat treatment method of the silicon wafer is performed on the sliced wafer.

이러한 공정을 포함함으로써, 전술한 제2 양태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.By including such a process, the same effects as those of the second embodiment described above can be obtained.

도 12는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 포함한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제4 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.12 is a process flow chart showing a fourth embodiment of a method for producing a silicon wafer including a heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention.

상기 제4 양태는, CZ법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 공정(S401)과, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스하여 원판형의 웨이퍼를 제작하는 공정(S402)과, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼의 표리면을 평탄화 처리하는 공정(S403)과, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼에 대하여, 상기 제1 열처리를 행하는 공정(S404)과, 상기 제1 열처리된 웨이퍼의 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면을 경면 연마하는 공정(S405)과, 상기 경면 연마된 웨이퍼에 대하여, 상기 제2 열처리를 행하는 공정(S406)을 포함한다.(S401) a step of growing a silicon single crystal ingot by the CZ method, a step (S402) of producing a disk-shaped wafer by slicing the silicon single crystal ingot, and a step (S403) of performing the first heat treatment on the wafer subjected to the planarization treatment, a step (S404) of polishing the surface serving as the semiconductor device formation surface of the first heat treated wafer, (S405); and a step (S406) of performing the second heat treatment on the mirror polished wafer.

즉, 상기 제4 양태는, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 있어서 제1 열처리를 평탄화 처리 후에 행하고, 제2 열처리를 경면 연마 후에 행한다.That is, in the fourth aspect, the first heat treatment is performed after the planarizing treatment in the above-described heat treatment method of the silicon wafer, and the second heat treatment is performed after the mirror polishing.

이러한 공정을 포함함으로써, 전술한 효과에 더하여, 제1 열처리 후, 표층부에 COP가 잔존하였다고 해도, 이후의 연마 공정에서 제거할 수 있다. 이에 의해, 제2 열처리의 부담 경감(열처리 온도나 열처리 시간의 단축화 등)을 도모할 수 있다.By including such a process, in addition to the above effect, even if COP remains in the surface layer portion after the first heat treatment, it can be removed in the subsequent polishing step. As a result, the burden of the second heat treatment can be reduced (for example, the heat treatment temperature and the heat treatment time can be shortened).

도 13은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 포함한 실리콘 웨이퍼의 제조 방법의 제5 양태를 나타내는 공정 흐름도이다.13 is a process flow chart showing a fifth embodiment of a method for producing a silicon wafer including a heat treatment method for a silicon wafer according to the present invention.

상기 제5 양태는, CZ법에 의해 실리콘 단결정 잉곳을 육성하는 공정(S501)과, 상기 실리콘 단결정 잉곳을 슬라이스하여 원판형의 웨이퍼를 제작하는 공정(S502)과, 상기 제작한 슬라이스 웨이퍼에 대하여, 상기 제1 열처리를 행하는 공정(S503)과, 상기 제1 열처리된 웨이퍼의 표리면을 평탄화 처리하는 공정(S504)과, 상기 평탄화 처리된 웨이퍼의 적어도 반도체 디바이스 형성면이 되는 표면을 경면 연마하는 공정(S505)과, 상기 경면 연마된 웨이퍼에 대하여, 상기 제2 열처리를 행하는 공정(S506)을 포함한다.The fifth aspect of the present invention provides a method of manufacturing a sliced wafer, comprising: a step (S501) of growing a silicon single crystal ingot by the CZ method; a step (S502) of slicing the silicon single crystal ingot to form a disk-shaped wafer; A step (S503) of performing the first heat treatment; a step (S504) of smoothing the front and back surfaces of the first heat treated wafer; a step of polishing at least a surface serving as a semiconductor device formation surface of the flattened wafer (S505); and a step (S506) of performing the second heat treatment on the mirror polished wafer.

즉, 상기 제5 양태는, 전술한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 있어서 제1 열처리를 슬라이스 웨이퍼에 대하여 행하고, 제2 열처리를 경면 연마 후에 행한다.That is, in the fifth aspect, the first heat treatment is performed on the slice wafer in the heat treatment method of the silicon wafer described above, and the second heat treatment is performed after the mirror polishing.

이러한 공정을 포함함으로써, 전술한 제4 양태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.By including such a process, the same effect as that of the fourth aspect can be obtained.

[실시예][Example]

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기 실시예에 의해 한정 해석되는 것이 아니다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(시험 1)(Test 1)

CZ법에 의해 V/G값(V: 인상 속도, G: 실리콘 융점으로부터 1300℃까지의 온도 범위에 있어서의 인상 축방향의 결정 내 온도 구배의 평균값)을 제어하여 원자 공공(COP)이 많이 취입되고, 슬라이스되었을 때에 웨이퍼의 면내의 일부에 OSF 링이 발생하고 있는 V-리치 영역을 포함하는 실리콘 단결정 잉곳을 육성하였다. 상기 영역으로부터 슬라이스된 양면이 경면 연마된 실리콘 웨이퍼(직경 300 ㎜, 두께 775 ㎛, 산소 농도 1.2∼1.3×1018 atoms/㎤)를, 400℃로 유지된 주지의 RTP 장치의 반응 공간 내에 투입하였다. 그리고, 도 7에 나타내는 바와 같은 온도 시퀀스로, 산소 100% 가스(유량 20 slm) 분위기 속, 승온 속도를 50℃/초, 최고 도달 온도의 유지 시간 15초(단, 비교예 1에 관해서는 30초)로, 최고 도달 온도 및 강온 속도를 변화시켜 제1 열처리를 행하여, 열처리 조건이 상이한 복수의 웨이퍼를 제작하였다.By controlling the V / G value (V: pulling rate, G: average value of the temperature gradient in the crystal axis in the pulling axis direction in the temperature range from the melting point of silicon to 1300 ° C) by the CZ method, And a silicon single crystal ingot including a V-rich region in which an OSF ring is generated in a part of the surface of the wafer when it was sliced was grown. A mirror-polished silicon wafer (300 mm in diameter, 775 μm in thickness, and an oxygen concentration of 1.2 to 1.3 × 10 18 atoms / cm 3) sliced from the above-mentioned region was placed in a reaction space of a well-known RTP apparatus maintained at 400 ° C. . The temperature sequence shown in Fig. 7 was carried out in an atmosphere of 100% oxygen gas (flow rate 20 slm), a temperature raising rate of 50 캜 / sec and a holding time of 15 seconds at the maximum reaching temperature Sec), the first heat treatment was performed by changing the maximum reaching temperature and the temperature decreasing speed, and a plurality of wafers having different heat treatment conditions were fabricated.

그 후, 상기 제1 열처리를 행한 웨이퍼를, 600℃로 유지된 주지의 종형 열처리 장치의 반응 공간 내에 투입하였다. 그리고, 도 8에 나타내는 바와 같은 온도 시퀀스로, 아르곤 100% 가스(유량 30 slm) 분위기 속, 승온 속도를 1∼5℃/분으로 하고, 최고 도달 온도를 1200℃, 그 유지 시간을 1시간, 강온 속도를 1∼5℃/분으로 하여 600℃까지 강온하는 제2 열처리를 행하였다.Thereafter, the wafer subjected to the first heat treatment was placed in a reaction space of a well-known vertical heat treatment apparatus maintained at 600 ° C. 8, in a 100% argon gas atmosphere (flow rate 30 slm), the temperature raising rate was 1 to 5 deg. C / min, the maximum reaching temperature was 1200 deg. C, the holding time was 1 hour, And the second heat treatment was performed at a cooling rate of 1 to 5 占 폚 / minute and then cooled down to 600 占 폚.

또한, 종래예로서, 상기 제1 열처리를 행하지 않고, 상기 제2 열처리만 행한 웨이퍼를 제작하였다.As a conventional example, the wafer subjected to only the second heat treatment without the first heat treatment was produced.

다음에, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼에 대하여, 산소 100% 가스 분위기 속, BMD 석출 열처리(800℃에서 4시간 및 1000℃에서 16시간)를 행하였다. 상기 BMD 석출 열처리를 행한 웨이퍼를 IR 토포그래피(레이텍스사 제조 MO-441)로 측정하고, 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 직경 방향의 웨이퍼 표면으로부터 깊이 7 ㎛ 이후의 벌크부(깊이 7 ㎛∼300 ㎛)에 있어서의 BMD 밀도 및 산란광 강도를 평가하였다. 또한, 상기 평가한 산란광 강도로부터 식 (1)을 이용하여, 웨이퍼 중심(0 ㎜), 웨이퍼의 중심으로부터 직경 방향으로 110 ㎜의 위치(BMD 저밀도 영역 내) 및 145 ㎜의 위치(웨이퍼 외주)의 3점에 있어서의 BMD 사이즈를 산출하였다.Next, the wafer subjected to the second heat treatment was subjected to BMD precipitation heat treatment (4 hours at 800 占 폚 and 16 hours at 1000 占 폚) in a 100% gas atmosphere of oxygen. The wafer subjected to the above-described BMD precipitation heat treatment was measured by IR topography (MO-441 manufactured by Latex Corporation), and a bulk portion (7 mu m to 300 mu m in depth from the wafer surface in the radial direction from the center to the periphery, Mu m) were evaluated for the BMD density and the scattered light intensity. (0 mm) from the center of the wafer, 110 mm in the radial direction (in the BMD low density region) and 145 mm in the radial direction (in the BMD low density region) from the center of the wafer The BMD size at three points was calculated.

BMD 사이즈=산란광 강도(1/6)×20···식 (1)BMD size = scattered light intensity (1/6) x 20 (1)

또한, 레이텍스사 제조 LSTD 스캐너 MO601을 이용하여, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼의 표면으로부터 깊이 5 ㎛ 영역까지의 표층부의 결함수를 평가하여, 그 결함 밀도를 산출하였다.Further, the number of defects in the surface layer portion from the surface of the wafer subjected to the second heat treatment to the depth of 5 탆 area was evaluated using an LSTD scanner MO601 manufactured by Latex, and the defect density thereof was calculated.

더욱, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼의 이면에 발생하는 슬립 길이를 X선 토포그래피(가부시키가이샤 리가쿠 제조 XRT300)로 평가하였다.Further, the slip length occurring on the back surface of the wafer subjected to the second heat treatment was evaluated by X-ray topography (XRT300 manufactured by Kabushiki Kaisha Pharmaceutical Co., Ltd.).

표 1에 본 시험에 있어서의 시험 조건 및 평가 결과(표층부 결함 밀도 및 BMD 평균 사이즈)를, 도 14∼도 17에 본 시험의 각 조건에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터 외주까지의 웨이퍼 직경 방향의 BMD 밀도의 면내 분포를 각각 나타낸다.Test conditions and evaluation results (surface layer defect density and BMD average size) in this test are shown in Table 1, and BMDs in the wafer diameter direction from the center to the periphery of the wafer in each condition of this test are shown in Figs. In-plane distribution of density.

Figure 112012078385660-pat00001
Figure 112012078385660-pat00001

표 1 및 도 14∼도 17을 보아도 알 수 있듯이, 제2 열처리만(종래예 1) 행한 경우보다, 제2 열처리 전에 제1 열처리를 행함으로써, 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 사이즈의 면내 균일성을 높일 수 있는 것이 인정된다.As can be seen from Table 1 and Figs. 14 to 17, by performing the first heat treatment before the second heat treatment as compared with the case of performing only the second heat treatment (Conventional Example 1), the in-plane uniformity of the BMD size in the radial direction of the wafer It is recognized that it can raise sex.

또한, 제1 열처리의 최고 도달 온도가 1300℃ 이하인 경우(비교예 1, 2), 더욱, 1350℃여도 강온 속도가 25℃/초인 경우(비교예 3)에는 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성이 불충분한 것이 인정된다.Further, in the case where the maximum temperature reached in the first heat treatment is 1300 占 폚 or lower (Comparative Examples 1 and 2), and the temperature decreasing rate is 25 占 폚 / sec even at 1350 占 폚 (Comparative Example 3), the BMD density And the in-plane uniformity of the size is insufficient.

한편, 1325℃ 이상이며, 강온 속도가 50℃/초 이상인 경우(실시예 1에서 9)는, 웨이퍼의 직경 방향에 있어서의 BMD 밀도 및 그 사이즈의 면내 균일성이 높아지는 것이 인정된다. 더욱, 강온 속도가 120℃/초 이상인 경우(실시예 2, 3, 5, 6, 8, 9)는, BMD 밀도 및 그 사이즈가 함께 거의 평탄해지는 것이 인정된다.On the other hand, it is recognized that the BMD density in the radial direction of the wafer and the in-plane uniformity of the size thereof are increased when the temperature is 1325 ° C or higher and the cooling rate is 50 ° C / sec or more (Examples 1 to 9). Further, it is recognized that the BMD density and its size together with the temperature-decreasing rate of 120 DEG C / sec or more (Examples 2, 3, 5, 6, 8, and 9)

또한, 표층부의 결함 밀도는, 어떤 조건 하라도 저밀도인 것이 인정된다.It is recognized that the defect density of the surface layer portion is low at any condition.

또한, 전체 조건 모두 웨이퍼 이면의 슬립 전위는 확인되지 않았다.Further, the slip dislocations on the back surface of the wafer were not confirmed under all the conditions.

(시험 2)(Test 2)

상기 제1 열처리에 있어서의 최고 도달 온도를 1325℃, 1350℃, 1380℃로 하고, 강온 속도(℃/초)를 50℃/초로 하였다. 더욱, 제2 최고 도달 온도를 변화시키고, 그 이외에는 시험 1과 동일한 조건으로, 제2 열처리를 행하였다.The maximum temperature reached in the first heat treatment was 1325 占 폚, 1350 占 폚, and 1380 占 폚, and the rate of temperature decrease (占 폚 / second) was set to 50 占 폚 / sec. Further, the second maximum temperature was changed, and the second heat treatment was carried out under the same conditions as those of Test 1 except for the above.

다음에, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼에 대하여, 시험 1과 마찬가지로, 레이텍스사 제조 LSTD 스캐너 MO601을 이용하여, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼의 표면으로부터 깊이 5 ㎛ 영역까지의 표층부의 결함수를 평가하고, 그 결함 밀도를 산출하였다.Next, for the wafer subjected to the second heat treatment, the number of defects in the surface layer portion from the surface of the wafer subjected to the second heat treatment to the depth of 5 탆 was measured using an LSTD scanner MO601 manufactured by Latex, And the defect density was calculated.

더욱, 상기 제2 열처리를 행한 웨이퍼의 이면에 발생하는 슬립 길이를 X선 토포그래피(가부시키가이샤 리가쿠 제조 XRT300)로 평가하였다.Further, the slip length occurring on the back surface of the wafer subjected to the second heat treatment was evaluated by X-ray topography (XRT300 manufactured by Kabushiki Kaisha Pharmaceutical Co., Ltd.).

표 2에 본 시험에 있어서의 시험 조건 및 평가 결과(표층부 결함 밀도)를 나타낸다.Table 2 shows test conditions and evaluation results (surface layer defect density) in this test.

Figure 112012078385660-pat00002
Figure 112012078385660-pat00002

또한, 비교예 5, 7, 9에 있어서는, 웨이퍼 이면에 있어서 5 ㎜∼10 ㎜의 길이의 슬립 전위가 확인되었지만, 그 외의 조건은 확인되지 않았다.Further, in Comparative Examples 5, 7, and 9, slip dislocations having a length of 5 mm to 10 mm were found on the back surface of the wafer, but other conditions were not confirmed.

이상의 결과로부터 알 수 있듯이, 제2 열처리에 있어서, 최고 도달 온도를 800℃로 한 경우(비교예 4, 6, 8)에는, 표층부의 결함 밀도가 높아지는 것이 인정된다. 또한, 최고 도달 온도를 1300℃로 한 경우(비교예 5, 7, 9)는, 슬립의 발생이 인정된다.As can be seen from the above results, it is recognized that, in the case of the second heat treatment, when the maximum reaching temperature is 800 캜 (Comparative Examples 4, 6, and 8), the defect density in the surface layer portion becomes high. Further, in the case where the maximum reaching temperature is 1300 占 폚 (Comparative Examples 5, 7, and 9), occurrence of slip is recognized.

한편, 제2 열처리에 있어서, 최고 도달 온도를 900℃ 이상 1250℃ 이하로 한 경우에는, 표층부의 결함 밀도도 1.0/㎠ 미만이 되는 것이 인정된다.On the other hand, in the second heat treatment, when the maximum reaching temperature is 900 占 폚 to 1250 占 폚, it is recognized that the defect density in the surface layer portion is also less than 1.0 / cm2.

10 RTP 장치 20 반응실
30 웨이퍼 유지부 40 가열부
T1 제1 최고 도달 온도 T2 제2 최고 도달 온도
T3 중간 온도
10 RTP device 20 Reaction chamber
30 Wafer holding part 40 Heating part
T1 First peak temperature T2 Second peak temperature
T3 intermediate temperature

Claims (4)

초크랄스키법에 의해 육성한 실리콘 단결정 잉곳으로부터 슬라이스된 실리콘 웨이퍼를, 급속 승강온 열처리 장치를 이용하여, 산화성 가스 분위기 속, 1325℃ 이상 1400℃ 이하의 범위 내의 제1 최고 도달 온도까지 10℃/초 이상 250℃/초 이하의 승온 속도로 승온시켜 상기 제1 최고 도달 온도를 1초 이상 60초 이하로 유지한 후, 50℃/초 이상 250℃/초 이하의 강온 속도로 강온하는 급속 승강온 열처리인 제1 열처리를 행하는 공정과,
상기 제1 열처리를 행한 실리콘 웨이퍼를, 종형 열처리 장치를 이용하여, 비산화성 가스 분위기 속, 900℃ 이상 1250℃ 이하의 범위 내의 제2 최고 도달 온도까지 1℃/분 이상 5℃/분 이하의 승온 속도로 승온시켜 상기 제2 최고 도달 온도를 1분 이상 120분 이하로 유지한 후, 1℃/분 이상 5℃/분 이하의 강온 속도로 강온하는 저속 승강온 열처리인 제2 열처리를 행하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법.
A silicon wafer sliced from a silicon single crystal ingot grown by the Czochralski method is heated at a rate of 10 占 폚 / min to a first maximum attainable temperature in a range of 1325 占 폚 to 1400 占 폚 in an oxidizing gas atmosphere by using a rapid- Sec or higher and 250 ° C / sec or lower to maintain the first maximum temperature for 1 second or longer and 60 seconds or lower, and thereafter rapidly lowering the temperature at a cooling rate of 50 ° C / A step of performing a first heat treatment which is a heat treatment,
The silicon wafer subjected to the first heat treatment is heated at a rate of 1 ° C / minute or more to 5 ° C / minute or less up to the second maximum temperature in the range of 900 ° C to 1250 ° C in a non-oxidizing gas atmosphere using a vertical heat treatment apparatus And a second step of performing a second heat treatment in which the second maximum temperature is maintained for 1 minute to 120 minutes and then the temperature is lowered at a rate of 1 DEG C / min or more and 5 DEG C /
And a heat treatment step of heat-treating the silicon wafer.
제1항에 있어서, 상기 제1 열처리에 있어서의 강온 속도는, 120℃/초 이상 250℃/초 이하인 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법.The method of heat-treating a silicon wafer according to claim 1, wherein the rate of temperature decrease in the first heat treatment is 120 ° C / second or more and 250 ° C / second or less. 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10177008B2 (en) 2014-01-14 2019-01-08 Sumco Corporation Silicon wafer and method for manufacturing the same
JP6493105B2 (en) * 2015-09-04 2019-04-03 株式会社Sumco Epitaxial silicon wafer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783984B1 (en) * 2005-03-25 2007-12-11 가부시키가이샤 섬코 Production method of strained silicon-soi substrate and strained silicon-soi substrate produced by same
JP2010003922A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Sumco Corp Production process of silicon wafer
KR20100014191A (en) * 2008-07-31 2010-02-10 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 Silicon wafer, method for manufacturing silicon wafer, and heat treatment method for silicon wafer
WO2010140323A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-09 コバレントマテリアル株式会社 Silicon wafer and method for heat-treating silicon wafer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100783984B1 (en) * 2005-03-25 2007-12-11 가부시키가이샤 섬코 Production method of strained silicon-soi substrate and strained silicon-soi substrate produced by same
JP2010003922A (en) * 2008-06-20 2010-01-07 Sumco Corp Production process of silicon wafer
KR20100014191A (en) * 2008-07-31 2010-02-10 코바렌트 마테리얼 가부시키가이샤 Silicon wafer, method for manufacturing silicon wafer, and heat treatment method for silicon wafer
WO2010140323A1 (en) * 2009-06-03 2010-12-09 コバレントマテリアル株式会社 Silicon wafer and method for heat-treating silicon wafer

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