KR20090089797A - 에피택셜 웨이퍼 제조 방법 - Google Patents

에피택셜 웨이퍼 제조 방법 Download PDF

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KR20090089797A KR20090012899A KR20090012899A KR20090089797A KR 20090089797 A KR20090089797 A KR 20090089797A KR 20090012899 A KR20090012899 A KR 20090012899A KR 20090012899 A KR20090012899 A KR 20090012899A KR 20090089797 A KR20090089797 A KR 20090089797A
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Abstract

원료 가스를 반응 용기에 유통시킴으로써 반응 용기 내에 배치된 실리콘 웨이퍼의 표면에 에피택셜층을 형성하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 조정한다. 복잡한 장치를 필요로 하지 않고도 반응 용기 내로 로딩할 때 일어나는 웨이퍼의 휨에 기인하는 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰로 인해 발생하는 파티클 및 실리콘 웨이퍼 뒷면 에지부에서의 스크래치의 발생을 줄일 수 있는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.
에피택셜, 웨이퍼, 실리콘, 휨, 서셉터, 스크래치, 저항률, 원료 가스, 반응 용기

Description

에피택셜 웨이퍼 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING EPITAXIAL WAFER}
본 발명은 에피택셜 성장 장치의 서셉터에 올려져서 회전하면서 그 주면(main surface)에 에피택셜층을 형성하는 실리콘 웨이퍼와 에피택셜층을 갖는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다.
에피택셜 웨이퍼 제조 방법에서, 자동 이송 기능이 구비된 에피택셜 성장 장치의 이송용 블레이드에 의해 실리콘 웨이퍼를 고온 분위기가 형성된 반응 용기 내로 로딩하면, 열 응력에 기인하여 실리콘 웨이퍼에 탄성 변형, 소위 휨이 생긴다는 사실이 알려져 있다.
이 휨이 생긴 상태에서 실리콘 웨이퍼를 서셉터 상으로 옮겨놓으면, 서셉터 상에서 휨이 회복될 때 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부와 서셉터가 마찰하여 파티클을 발생시켜 이물질이 발생한다. 이 이물질이 실리콘 웨이퍼에 부착되는 것이 제조 공정 상의 커다란 문제점이 되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 옮김 부재를 통하여 실리콘 웨이퍼를 이송 부재로부터 웨이퍼 지지대로 옮겨놓을 때, 가열되어 휜 실리콘 웨이퍼의 휨의 회복을 확인한 후, 실리콘 웨이퍼를 웨이퍼 지지대로 옮겨놓는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 옮김 방법이 개시된 바 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조.).
또한 상기 문제점을 해결하기 위하여, 실리콘 웨이퍼에 생기는 휨 자체를 방지하는 기술로서, 실리콘 웨이퍼의 표면과 뒷면 사이에서의 온도차가 작아지도록 가열 수단에 의한 가열을 제어하는 제어 수단을 구비한, 에피택셜 성장 프로세스를 실행하기 위한 반도체 제조 장치 및 그 웨이퍼 취급 방법이 개시되어 있다(예컨대, 특허 문헌 2 참조.).
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평 10-294287호 공보(청구항 6)
[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2000-269137호 공보(청구항 3, 청구항 6)
그러나, 상기 특허 문헌 1에 기재된 발명에서는, 실리콘 웨이퍼의 휨의 회복은 제어부에 의해 이루어진다. 이 제어부는, 휠 때의 실리콘 웨이퍼 특정 부위의 형상과 휘지 않을 때의 상기 특정 부위의 형상을 모니터 수단의 화상을 비교함으로써 확인하고, 이들 두 개의 형상이 동일한지 확인한 후, 웨이퍼 옮김 부재로부터 웨이퍼 지지대로 실리콘 웨이퍼를 옮겨놓는다. 따라서, 장치가 복잡하여 장치의 개조에는 엄청난 비용이 소요되며, 또한 휜 실리콘 웨이퍼가 원래의 형상으로 회복될 때까지 유지하여야 하기 때문에 제조 공정 상의 시간적인 손실을 수반한다.
또한 상기 특허 문헌 2에 기재된 발명에서는, 실리콘 웨이퍼의 휨 자체를 방지하기 위하여 실리콘 웨이퍼의 표면과 뒷면 사이에서의 온도차가 작아지도록 가열 수단에 의한 가열을 제어한다. 따라서 상기 특허 문헌 1과 마찬가지로 장치가 복잡해져 그 개량에는 엄청난 비용이 소요된다. 또한 실리콘 웨이퍼의 외경이 커짐에 따라 그 효과가 감소되고 실리콘 웨이퍼의 휨은 현저해지기 때문에, 외경이 큰 실리콘 웨이퍼에서는 상기 문제점을 해결할 수 없는 실정이다.
본 발명의 목적은, 종래 기술에 필요한 복잡한 장치를 필요로 하지 않고, 반응 용기 내로 로딩할 때 일어나는 실리콘 웨이퍼의 휨에 기인하는 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰에 의해 발생하는 파티클 및 실리콘 웨이퍼 뒷면 에지부에서의 스크래치의 발생을 줄일 수 있는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태는, 원료 가스를 반응 용기에 유통시킴으로써 반응 용기 내에 배치된 실리콘 웨이퍼의 표면에 에피택셜층을 형성하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법이다.
본 발명의 일 양태에서는, 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 조정함으로써, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩한 후, 리프트 핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 일정 시간 내에 열 응력에 기인하는 실리콘 웨이퍼의 휨을 회복시킬 수 있기 때문에, 복잡한 장치를 필요로 하지 않고도 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰에 의해 발생하는 파티클 및 실리콘 웨이퍼 뒷면 에지부에서의 스크래치의 발생을 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 양태는, 청구항 1에 따른 발명으로서, 실리콘 웨이퍼의 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm 일 때, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 775±25℃로 조정하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 청구항 1에 따른 발명으로서, 실리콘 웨이퍼의 저항률이 8∼12mΩ·cm 일 때, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 825±25℃로 조정하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 원료 가스를 반응 용기로 유통시킴으로써 반응 용기 내에 배치된 실리콘 웨이퍼의 표면에 에피택셜층을 형성하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법 에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 조정함으로써, 복잡한 장치를 필요로 하지 않고도 반응 용기 내로 로딩할 때 일어나는 실리콘 웨이퍼의 휨에 기인하는 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰을 방지하여, 이로 인해 발생하는 파티클 및 실리콘 웨이퍼 뒷면 에지부의 스크래치의 발생을 줄일 수 있다.
다음 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
일반적인 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에 대하여 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3은 실리콘 웨이퍼를 에피택셜 성장 장치의 반응 용기 내로 로딩할 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 에피택셜 웨이퍼의 기판이 될 상온의 실리콘 웨이퍼(21)를 이송용 블레이드(22) 상에 올려놓는다. 다음, 고온 상태의 에피택셜 성장 장치의 반응 용기(20) 내로 이송용 블레이드(22)와 함께 실리콘 웨이퍼(21)를 로딩한다. 반응 용기(20) 내로 로딩된 실리콘 웨이퍼(21)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응 용기(20) 내에 설치된 리프트 핀(23)에 의해 일시적으로 중계된다. 이어서 리프트 핀(23)에 의해 중계된 실리콘 웨이퍼(21)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 서셉터(24) 상으로 옮겨진다. 서셉터(24) 상으로 옮겨진 실리콘 웨이퍼(21)는 후속 공정에서 표면에 에피택셜층이 형성된다.
종래의 문제점은, 상온의 실리콘 웨이퍼(21)를 고온 상태의 에피택셜 성장 장치의 반응 용기(20) 내로 로딩하였을 때, 실리콘 웨이퍼(21)가 열 응력에 의해 탄성 변형, 소위 휨을 일으키는 것에 기인한다. 도 4는 반응 용기(20) 내의 서셉터(24)의 온도가 일정하게 설정된 일반적인 에피택셜 성장 장치에 있어서, 실리콘 웨이퍼(21)를 고온 상태의 에피택셜 성장 장치의 반응 용기(20) 내로 로딩하였을 때의 실리콘 웨이퍼(21)의 표면 및 뒷면의 온도 상승률을 모식적으로 나타낸 도면이다. 여기서 뒷면이라 함은, 이송용 블레이드(22) 또는 리프트 핀(23)에 의해 지지되는 쪽의 면을 말한다. 반응 용기(20) 내로 로딩된 실리콘 웨이퍼(21)에 생기는 휨은, 도 4에 도시한 바와 같이, 그 표면 및 뒷면에서 온도 상승률이 서로 다른 것에 기인하여, 온도 상승이 빠른 표면쪽이 볼록해지는 휨을 일으킨다. 이 휨은 표면 및 뒷면의 온도차로 인한 일시적인 것으로서, 균일해지면 회복되는 것이다. 이 휨의 회복이 리프트 핀(23)으로부터 서셉터(24) 상으로 옮겨진 후에 일어날 때, 볼록하게 휜 실리콘 웨이퍼(21)의 뒷면 에지부가 서셉터(24) 표면과 마찰함으로써 파티클이 발생한다. 이 발생한 파티클이, 형성될 에피택셜 웨이퍼 표면의 LPD(Light Point Defect)의 원인이 된다. 본 발명에서, LPD란 레이저 광산란식 파티클 카운터(SP1: KLA-Tencor사 제조)를 이용하여 검출되는 점 결함을 말한다.
본 발명은 에피택셜 웨이퍼 제조 방법의 제조 공정에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20)로 로딩할 때부터 서셉터(24) 상으로 옮겨놓을 때까지의 공정의 실리콘 웨이퍼(21)의 휨에 기인하는 상기 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명자들이 예의 연구를 거듭한 결과, 반응 용기로 로딩한 직후의 실리콘 웨이퍼의 온도가 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률에 따라 다르므로, 온도 상승률도 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라 달라진다는 사실이 판명되었다. 즉, 반응 용기 내의 온도가 일정한 경우, 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률에 따라 그 온도 상승률이 다르기 때문에, 실리콘 웨이퍼에 휨이 발생하고나서 회복될 때까지 소요되는 시간도 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라 다르다. 이 휨이 생기고나서 회복할 때까지의 시간적인 차이에 착안하여 상기 문제점을 해결한 것이 상기 특허 문헌 1에 기재된 발명이다. 이 발명에서는, 실리콘 웨이퍼의 저항률과 온도 상승률의 관계가 판명되지 않았기 때문에, 전술한 바와 같이, 개개의 실리콘 웨이퍼에 대하여 모니터 화상에 의해 휨의 회복을 검지하는 복잡한 제어 장치가 필요하였다. 따라서, 장치의 개조에 엄청난 비용이 소요되며, 또한 제조 공정 상의 시간적인 손실을 수반하였다.
따라서 본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 온도 상승률이 실리콘 웨이퍼의 저항률에 의거한다는 점에 착안하여, 서셉터의 온도를 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라 조정함으로써, 일정 시간의 범위 내에 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨을 회복시켜 상기 문제점을 해결하는 것이다.
도 5는 서셉터의 온도가 750℃인 반응 용기 내로 실리콘 웨이퍼를 로딩하고나서 5초 후의 실리콘 웨이퍼의 온도를 측정한 값을 보인 도면으로서, 실리콘 웨이퍼의 저항률과 에피택셜 성장 장치로 로딩한 직후의 실리콘 웨이퍼의 표면 온도와의 관계를 나타낸다. 보론 농도가 낮고 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm인 낮은 저항률의 P+ 또는 P++ 기판과 저항률이 8∼12Ω·cm인 높은 저항률의 P 기판에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 반응 용기 내로 로딩한 직후의 실리콘 웨이퍼의 표면 온도에 차이가 생긴다. 이 실리콘 웨이퍼의 표면 온도와 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률과의 관계는, y를 실리콘 웨이퍼의 표면 온도, x를 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률이라 한 경우, 다음 수학식 (1)로 표시된다. R2은 산출된 상관 계수로서, 실리콘 웨이퍼의 표면 온도와 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률은 대수적인(logarithmic) 높은 상관을 나타낸다.
y=-14.755Ln(x)+607.04 (1)
R2=0.9954
따라서, 실리콘 웨이퍼의 저항률의 차이로 인해 온도 상승률도 달라, 동일 온도로 설정된 반응 용기 내에 실리콘 웨이퍼를 로딩한 경우, 실리콘 웨이퍼가 갖는 저항률의 차이로 인해 휨이 발생하고나서 회복될 때까지의 시간도 다르다.
본 발명에서는, 서셉터 온도를 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라 조정함으로써, 저항률이 다른 실리콘 웨이퍼라 하더라도 일정 시간의 범위 내에 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨을 회복시킬수 있다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩할 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 시간이나, 실리콘 웨이퍼를 리프트 핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 시간이 고정되어 있는 일반적인 에피택셜 제조 장치에서도 종래 기술과 같은 복잡한 장치 또는 그 개조를 필요로 하지 않으면서 상기 문제점을 해결할 수 있다.
실리콘 웨이퍼의 휨량은 반경의 제곱에 영향을 받는다. 따라서, 실리콘 웨이퍼의 두께의 영향을 가미하여도, 외경이 300mm인 실리콘 웨이퍼가 200mm인 것에 비하여 온도에 의한 휨량이 커져 이송용 블레이드 또는 서셉터에 쉽게 접촉하게 되므로, 본 발명은 바람직하게는 외경이 300mm 이상, 나아가서는 450mm 이상인 실리콘 웨이퍼에 효과적으로 사용할 수 있다.
실리콘 웨이퍼의 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm인 경우, 즉 P+ 또는 P++ 기판의 경우에는 서셉터의 온도를 775±25℃로 조정하는 것이 바람직하다. 서셉터의 온도가 하한값 미만에서는 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩한 후, 리프트 핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 동안에 실리콘 웨이퍼의 표면 및 뒷면의 온도가 균일해지지 않아 이 동안에 휨이 회복되지 않기 때문에 본 발명의 효과를 얻기가 어렵기 때문이다. 또한 상한값을 초과하면 이송용 블레이드 상에서 실리콘 웨이퍼의 휨이 회복되어 버려, 이송용 블레이드와 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부간 마찰로 인해 파티클이 발생하기 쉽기 때문이다. 이 중 775±10℃가 특히 바람직하다.
실리콘 웨이퍼의 저항률이 8∼12Ω·cm인 경우, 즉 P- 기판의 경우에는 서셉터의 온도를 825±25℃로 조정하는 것이 바람직하다. 서셉터의 온도가 하한값 미만에서는 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩한 후, 리프트핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 동안에 실리콘 웨이퍼의 표면 및 뒷면의 온도가 균일해지지 않아 이 동안에 휨이 회복되지 않기 때문에, 본 발명의 효과를 얻기가 어 렵기 때문이다. 또한 상한값을 초과하면 이송용 블레이드 상에서 실리콘 웨이퍼의 휨이 회복되어 버려, 이송용 블레이드와 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부간 마찰로 인해 파티클이 발생하거나, 실리콘 웨이퍼에 스크래치를 주거나, 또는 실리콘 웨이퍼를 서셉터 상에 올려놓을 때 위치가 어긋나 버린다는 문제가 발생하기 쉽기 때문이다. 이 중 825±10℃가 특히 바람직하다.
<실시예>
다음 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 설명하기로 한다.
<실시예 1>
실리콘 웨이퍼로서 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm인 P+ 또는 P++ 기판을 사용하여 에피택셜 웨이퍼를 제조하였다. 사용한 실리콘 웨이퍼의 외경은 300mm, 두께는 770∼830μm이며 결정축(100)이었다.
구체적으로 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 먼저 자동 이송 기능이 구비된 램프 가열 방식의 횡형 매엽식 에피택셜 성장 장치(AMAT사 제조)의 이송용 블레이드(22) 상에 에피택셜 웨이퍼의 기판이 될 상온의 실리콘 웨이퍼(21)를 올려놓고, 서셉터(24)의 온도가 750℃로 설정된 고온 상태의 반응 용기(20) 내로 로딩하였다. 다음, 도 2에 도시한 바와 같이, 반응 용기(20) 내로 로딩된 실리콘 웨이퍼(21)는 반응 용기(20) 내에 설치된 리프트 핀(23)에 의해 일시적으로 중계되며, 이어서 리프트 핀(23)에 의해 중계된 실리콘 웨이퍼(21)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 서셉터(24) 상으로 옮겨진다. 또한 사용한 에피택셜 성장 장치에서는, 상기 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩할 때부터 서셉터(24) 상으로 옮겨놓을 때까지의 시간이 30∼40초의 일정 범위 또는 전형적으로는 35초로 고정된다. 또한 실리콘 웨이퍼(21)을 리프트 핀(23)으로 옮겨놓을 때부터 서셉터(24)로 옮겨놓을 때까지의 시간이 20∼30초의 일정 범위 또는 전형적으로는 25초로 고정된다.
다음, 도 3의 상태에서 서셉터(24)의 온도를 1150℃까지 승온시키고, 32rpm의 속도로 서셉터(24)를 회전시키면서 반응 용기(20) 내로 SiHCl 가스를 유입시키고, 두께 2μm의 에피택셜막을 실리콘 웨이퍼(21) 상에 성장시켜 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<실시예 2>
서셉터(24)의 온도를 775℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<실시예 3>
서셉터(24)의 온도를 800℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 1>
서셉터(24)의 온도를 700℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 2>
서셉터(24)의 온도를 825℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 3>
서셉터(24)의 온도를 850℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교 시험 및 평가 1>
실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서 제조한 에피택셜 웨이퍼에 대하여 레이저 광산란식 파티클 카운터(SP1: KLA-Tencor사 제조)를 이용하여 에피택셜 웨이퍼 표면의 LPD 개수를 측정하였다. 그 결과를 이하의 표 1에 나타내었다. 또한 LPD 개수의 측정은 제조한 에피택셜 웨이퍼 1장에 대하여 레이저 광산란식 파티클 카운터의 LPD 크기를 0.09μm 이상과 1μm 이상으로 설정하여 측정을 행하였다. 또한 표 1에 나타낸 LPD 개수의 측정값은 실시예 1∼3 및 비교예 1∼3에서 제조한 에피택셜 웨이퍼 장수의 1장 당 평균값이다.
온도[℃] LPD 개수(1장 당 평균값)
0.09㎛ 이상 1㎛ 이상
실시예 1 750 0.9 0.3
실시예 2 775 0.9 0.2
실시예 3 800 0.9 0.2
비교예 1 700 1.9 1.1
비교예 2 825 1.1 0.4
비교예 3 850 1.6 1.0
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm인 P+ 또는 P++ 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼의 경우, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 775±25℃의 범위로 설정한 실시예 1∼3에서는, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩한 후, 리프트 핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 동안에 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨이 회복되었기 때문에, 비교예 1∼3에 비하여 검출된 LPD 개수가 적었다. 한편, 서셉터의 온도를 700℃로 설정한 비교예 1에서는, 서셉터로 옮겨놓을 때까지 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨이 회복되지 않아 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰로 인해 파티클이 발생하였다. 따라서 제조된 에피택셜 웨이퍼에는 실시예 1∼3보다 LPD가 많이 검출되었다. 또한 서셉터의 온도를 825℃ 또는 850℃로 설정한 비교예 2, 3에서는 이송용 블레이드 상에서 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨이 회복되어 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부와 이송용 블레이드간 마찰로 인해 파티클이 발생하였기 때문에, 실시예 1∼3보다 LPD가 많이 검출되었다. 이로부터, 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm인 P+ 또는 P++ 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용한 경우, 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도는 775±25℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하다는 사실이 확인되었다.
<실시예 4>
실리콘 웨이퍼로서 저항률이 8∼12Ω·cm인 P- 기판을 사용하여 에피택셜 웨이퍼를 제조하였다. 사용한 실리콘 웨이퍼의 외경은 300mm, 두께는 825μm이고 결정축은 (100)이었다.
서셉터(24)의 온도를 800℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<실시예 5>
서셉터(24)의 온도를 825℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<실시예 6>
서셉터(24)의 온도를 850℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 4>
서셉터(24)의 온도를 700℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 5>
서셉터(24)의 온도를 750℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교예 6>
서셉터(24)의 온도를 775℃로 설정하여 실리콘 웨이퍼(21)를 반응 용기(20) 내로 로딩한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 에피택셜 웨이퍼를 25장 제조하였다.
<비교 시험 및 평가 2>
실시예 4∼6 및 비교예 4∼6에서 제조한 에피택셜 웨이퍼에 대하여 레이저 광산란식 파티클 카운터(SP1: KLA-Tencor사 제조)를 이용하여 에피택셜 웨이퍼 표면의 LPD 개수를 측정하였다. 그 결과를 이하의 표 2에 나타내었다. 또한 LPD 개수의 측정은 레이저 광산란식 파티클 카운터의 LPD 크기를 0.09μm 이상과 1μm 이상으로 설정하여 측정을 행하였다.
또한 표 2에 나타낸 LPD 개수의 측정값은 실시예 4∼6 및 비교예 4∼6에서 제조한 에피택셜 웨이퍼 장수의 1장 당 평균값이다.
온도[℃] LPD 개수(1장 당 평균값)
0.09㎛ 이상 1㎛ 이상
실시예 4 800 5.6 2.1
실시예 5 825 3.2 0.3
실시예 6 850 3.2 0.3
비교예 4 700 9.1 3.2
비교예 5 750 8.8 2.9
비교예 6 775 8.8 2.9
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 저항률이 8∼12Ω·cm인 P- 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용하여 제조한 에피택셜 웨이퍼의 경우, 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 825±25℃의 범위로 설정한 실시예 4∼6에서는 실리콘 웨이퍼를 반응 용기 내로 로딩한 후, 리프트 핀으로 옮겨놓을 때부터 서셉터로 옮겨놓을 때까지의 동안에 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨이 회복되었기 때문에 비교예 4∼6에 비하여 검출된 LPD 개수가 적었다. 한편, 서셉터를 800℃ 미만으로 설정한 비교예 4∼6에서는 서셉터로 옮겨놓을 때까지 실리콘 웨이퍼에 생긴 휨이 회복되지 않아 실리콘 웨이퍼의 뒷면 에지부와 서셉터간 마찰로 인해 파티클이 발생하였다. 따라서 제조된 에피택셜 웨이퍼에서는 실시예 4∼6보다 LPD가 많이 검출되었다. 이러한 사실로부터, 저항률이 8∼12Ω·cm인 P- 기판을 실리콘 웨이퍼로 사용한 경우, 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도는 825±25℃의 범위로 설정하는 것이 바람직하다는 것이 확인되었다.
도 1은 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에서의 일 공정을 나타낸 모식도.
도 2는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에서의 일 공정을 나타낸 모식도.
도 3은 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에서의 일 공정을 나타낸 모식도.
도 4는 일반적인 에피택셜 성장 장치로 로딩한 실리콘 웨이퍼의 표면 및 뒷면의 온도 상승률을 나타낸 모식도.
도 5는 실리콘 웨이퍼의 저항률과 에피택셜 성장 장치로 로딩한 직후의 실리콘 웨이퍼의 표면 온도와의 관계를 나타낸 도면.

Claims (3)

  1. 원료 가스를 반응 용기에 유통시킴으로써 상기 반응 용기 내에 배치된 실리콘 웨이퍼의 표면에 에피택셜층을 형성하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 저항률에 따라, 상기 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 조정하는 것을 특징으로 하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 저항률이 0.005∼0.020Ω·cm일 때 상기 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 775±25℃의 범위로 조정하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 저항률이 8∼12Ω·cm일 때, 상기 실리콘 웨이퍼를 반응 용기로 로딩할 때의 서셉터의 온도를 825±25℃의 범위로 조정하는 에피택셜 웨이퍼 제조 방법.
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