KR20120041770A - 웨이퍼 표면 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 종래의 습식 처리 등, 확산율속형(擴散律速型) 처리에 의한 표면 처리에서 문제시되어 왔던 반응 편차를 효과적으로 억제하여, 표면성상이 우수한 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다. 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법으로서, 상기 화학처리가, 반응율속형 처리 공정과, 상기 반응율속형 처리 공정에 이어지는 확산율속형 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 표면 처리 방법{WAFER SURFACE PROCESSING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼의 표면 처리 방법 및 표면 세정 방법에 관한 것이다.
반도체기판으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼를 비롯하여, 웨이퍼는 화학반응을 수반하는 다양한 표면 처리 공정을 거쳐 제품화된다. 예컨대, 거친 연마(rough polishing) 후의 웨이퍼는, 에칭 처리 공정을 거침으로써, 웨이퍼 표면에 생긴 기계가공에 의한 데미지가 제거된다. 또한, 마무리 연마(final polishing) 후의 웨이퍼는, 세정?에칭 처리 공정을 거침으로써, 웨이퍼 표면에 부착된 오염물질이 제거되고, 또한, 웨이퍼 표면에 원하는 평탄도가 부여된다.
상기 표면 처리 공정은, 습식 처리에 의해 행해지는 경우가 많다. 예컨대, 연마 후의 에칭 처리 공정에서는, HF, HNO3 등을 이용한 습식 에칭이 실시된다. 또한, 마무리 연마 후의 세정?에칭 처리 공정에서는, SC1세정 및 SC2세정을 이용한 RCA세정 등이 실시된다. 또한, 마무리 연마 후의 세정?에칭 처리 공정에 관해서는, 상기 RCA세정을 대신하여, SC1세정 후에 오존수 및 불산을 포함하는 액에 침지하는 에칭을 실시하는 방법 등도 채용되고 있다(특허문헌 1).
여기서, 상기 표면 처리 공정에서 가장 중시되는 것은, 웨이퍼 표면 전체에 걸쳐 균일하게 표면 처리가 실시되는 것, 환언하지면, 반응 편차(variation)의 억제이다. 예컨대, 거친 연마 후의 에칭 처리 공정에서 반응 편차가 생기면, 웨이퍼 표면에 요철이 생겨, 이후의 마무리 연마를 실시하더라도 웨이퍼 표면에 있어서 원하는 평탄도를 얻을 수 없다. 또한, 마무리 연마 후의 세정?에칭 공정에서 반응 편차가 생기면, 역시 웨이퍼 표면에 요철이 생겨, LPD(Light Point Defect)의 개수가 증가하고, 그 결과, 웨이퍼의 표면품질이 저하된다.
그러나, 습식 처리를 비롯한 확산율속형 처리에 의한 표면 처리 공정은, 반응 편차가 발생하기 쉬운 경향이 있으며, 특히, 상기 마무리 연마 후의 웨이퍼에 보여지는, LPD의 개수 증가에 따른 웨이퍼의 표면품질 저하가 문제시되고 있다. 한편, 이러한 문제에 대한 유력한 해결수단은, 현재의 상태로서는 전혀 제안된 바가 없다. 웨이퍼 표면 성상에 대한 고품질화 요구가 점점 높아지는 상황이므로, 상기 문제의 유력한 해결수단을 모색하는 것이 급선무이다.
[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 제2000-049133호
본 발명은 상기와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로서, 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 종래의 습식 처리에 의한 표면 처리 공정에서 문제시되어 왔던 반응 편차를 효과적으로 억제하여, 표면성상이 우수한 웨이퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기의 과제를 해결하기 위해 면밀히 검토한 결과, 다음과 같은 (a)?(c)의 지견을 얻었다.
(a) 확산율속형 처리에 의한 화학반응을 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 웨이퍼 표면에 부착된 이물질 등에 의한 웨이퍼 표면의 불균질성이, 반응 편차의 주된 요인이 되고 있다는 것.
(b) 상기 확산율속형 처리 공정에 앞서, 웨이퍼 표면의 균질화를 도모하는 공정을 마련하는 것이, 반응 편차를 억제하는 데 있어서 유효하다는 것.
(c) 상기 확산율속형 처리 공정(diffusion controlled process) 전에, 소정의 반응율속형 처리 공정(reaction controlled process)을 마련하는 것이, 웨이퍼 표면의 균질화를 도모하는데 있어서 유효하다는 것.
본 발명은, 상기의 지견에 근거하여 이루어진 것으로서, 그 요지는 다음과 같다.
(1) 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법으로서, 상기 화학처리가, 반응율속형 처리 공정과, 상기 반응율속형 처리 공정에 이어지는 확산율속형 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 표면 처리 방법.
(2) 상기 반응율속형 처리 공정은, 단일의 표면 처리제를 이용한 표면 처리 공정, 및/또는 복수의 표면 처리제를 이용한 표면 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(3) 상기 반응율속형 처리 공정이, 기상(氣相)반응 처리 공정인 것을 특징으로 하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(4) 상기 기상반응 처리 공정은, 산화 처리인 것을 특징으로 하는, 상기 (3)에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(5) 상기 기상반응 처리 공정은, 환원 처리인 것을 특징으로 하는, 상기 (3)에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(6) 상기 기상반응 처리 공정은, 산화 처리와 상기 산화 처리에 이어지는 환원 처리인 것을 특징으로 하는, 상기 (3)에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(7) 상기 확산율속형 처리 공정이, 액상(液相)반응 처리 공정인 것을 특징으로 하는, 상기 (1)?(6) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법.
(8) 상기 (1)?(7) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는, 실리콘 웨이퍼의 표면 세정 방법.
본 발명에 의하면, 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 종래의 습식 처리 등, 확산율속형 처리에 의한 표면 처리에서 문제시되어 왔던 반응 편차를 효과적으로 억제하여, 표면성상이 우수한 웨이퍼를 제공할 수 있다.
도 1은 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리시의, 화학처리제가 확산되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 SC1세정 후의 웨이퍼 표면상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 웨이퍼 표면 처리에 이용하는 개별처리방식의 처리 장치의 주요부를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 실시예 1의 웨이퍼 표면성상을 나타낸 도면이다.
도 5는 비교예 1의 웨이퍼 표면성상을 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 2의 웨이퍼 표면성상을 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 3의 웨이퍼 표면성상을 나타낸 도면이다.
본 발명의 웨이퍼 표면 처리 방법은, 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법으로서, 상기 화학처리가, 반응율속형 처리 공정과, 상기 반응율속형 처리 공정에 이어지는 확산율속형 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 참고로, 본 발명에 있어서, 확산율속?반응율속의 판단은, 웨이퍼 표면(도 1 참조)을 기준으로 하여 판단한다. 즉, 화학처리제가 웨이퍼 표면 전역에 도달하기까지의 시간이, 웨이퍼 표면에 있어서 화학반응에 요하는 시간보다 길 경우에는, 확산율속이 된다. 반대로, 화학처리제가 웨이퍼 표면 전역에 도달하기까지의 시간이, 웨이퍼 표면에 있어서 화학반응에 요하는 시간보다 짧을 경우에는, 반응율속이 된다. 이하에서는, 화학처리를 수반하는 실리콘 웨이퍼 표면 처리 방법의 일례인 마무리 연마 후의 세정?에칭 처리 공정에 근거하여, 본 발명을 상세히 설명한다.
마무리 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면에는, 미립자, 유기물 및 금속불순물이 부착되어 있는 데다가, 마무리 연마에 의한 가공 데미지가 형성되어 있다. 이 때문에, 마무리 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면을 청정화하고, 가공 데미지를 제거할 필요가 있는데, 이러한 방법으로서는, 전술한 바와 같이, SC1세정 후에 오존수 및 불산에 침지하는 에칭 처리를 실시하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 1).
상기 방법에 있어서는, 우선, 실리콘 웨이퍼를 SC1세정액(과산화수소와 수산화암모늄을 혼합한 혼합액)에 침지하면, 과산화수소에 의해 실리콘 웨이퍼 표면이 산화됨과 동시에, 수산화암모늄 용액의 에칭 작용에 의해 실리콘 웨이퍼 표면에 부착된 미립자 및 유기물이 웨이퍼 표면으로부터 제거되고, 또한, 실리콘 웨이퍼 표면의 가공 데미지가 제거된다.
이후, 오존수에 실리콘 웨이퍼를 침지함으로써, 실리콘 웨이퍼 표면을 산화시킨다. 이어서, 불산을 포함하는 용액 중에 실리콘 웨이퍼를 침지함으로써, 실리콘 웨이퍼 표면에 형성되어 있던 자연산화막을 제거한다. 이때, 자연산화막 상의 미립자 및 금속불순물, 및, 자연산화막 중에 포함되어 있던 금속불순물이 자연산화막과 함께 제거됨으로써, 실리콘 웨이퍼 표면이 청정화된다. 또한, 이러한 불산 처리에 이어 다시 오존수에 실리콘 웨이퍼를 침지하면, 실리콘 웨이퍼 표면에 실리콘 산화막이 형성되기 때문에, 이후 오존수로부터 실리콘 웨이퍼를 꺼냈을 경우에, 공기중의 미립자가 실리콘 웨이퍼에 부착되는 것이 억제된다. 참고로, 불산을 포함하는 용액 중에 실리콘 웨이퍼를 침지하기 전에, 오존수에 실리콘 웨이퍼를 침지하여 실리콘 웨이퍼 표면에 산화 처리를 실시하는 것은, 이러한 산화 처리를 실시하면, 나중에 이어지는 불산 처리시에 미립자가 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 이탈되기 쉬워지기 때문이다.
여기서, SC1세정 후의 공정, 즉, 실리콘 웨이퍼 표면의 미립자, 유기물 및 가공 데미지가 제거된 후의 세정?에칭 처리 공정에 주목한다. SC1 세정 후의 실리콘 웨이퍼 표면상태로서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 표면 친수성 이물질(예컨대 미립자)과 표면 소수성 이물질(예컨대 금속불순물)이, (i)유기물막을 통해 웨이퍼 표면에 간접적으로 부착된 경우, (ii)웨이퍼 표면에 직접 부착된 경우, (iii)실리콘 산화막을 통해 웨이퍼 표면에 간접적으로 부착된 경우, (iv)상기 이물질?막이 모두 존재하지 않는 경우 등을 생각할 수 있다. 이와 같이 표면이 불균질한 상태인 실리콘 웨이퍼를 오존수, 불산을 포함하는 용액 중에 침지하면, 다음과 같은 현상이 발생하는 것으로 추측된다.
실리콘 웨이퍼를 오존수에 침지하는 오존수 처리, 및, 실리콘 웨이퍼를 불산을 포함하는 용액 중에 침지하는 불산 처리는, 모두 확산율속형 처리이다. 여기서, 수용액 중의 오존, 불화수소가 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하기까지의 시간은, 상기 (i)?(iv)의 실리콘 웨이퍼의 표면 상태에 따라 다르다. 수용액 중의 오존, 불화수소가 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하기까지의 시간은, 상기 웨이퍼 표면에 오존, 불화수소의 확산을 방해하는 이물질 등이 존재하지 않는 상기 (iv)가 가장 짧다. 또한, 수용액 중의 오존, 불화수소가 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하기까지의 시간은, 상기 (i)?(iii)에 있어서도 서로 다른 것으로 추측된다. 이 때문에, 수용액 중의 오존, 불화수소가 상기 (i)?(iii)의 경우에 있어서의 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하기 전에 수용액 중의 오존, 불화수소가 이미 실리콘 웨이퍼 표면에 도달되어 있는 상기 (iv)의 실리콘 웨이퍼 표면에서는 화학반응이 선행하여 진행되게 되고, 그 결과로서 반응 편차를 초래하는 것으로 추측된다. 또한, 수용액 중의 오존, 불화수소가 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하기까지의 시간은 상기 (i)?(iii)에 있어서도 서로 다르기 때문에, 상기 (i)?(iii)의 실리콘 웨이퍼 표면에 있어서의 화학반응의 진행 정도도 서로 달라지게 되어, 반응 편차를 초래하게 된다.
구체적으로는, 상기 오존수 처리에 있어서, 상기 (iv)에서는 수용액 중의 오존이 실리콘 웨이퍼 표면에 직접 도달하여 실리콘 웨이퍼를 산화시킨다. 한편, 상기 (i)?(iii)에서는 상기 이물질 및 막의 존재로 인해, 실리콘 웨이퍼의 산화에 이르기까지 쓸데없이 많은 시간을 필요로 한다. 그 결과, 오존수 처리 후의 실리콘 웨이퍼에 대해, 상기 웨이퍼 표면으로부터 상기 웨이퍼 두께 중심방향(깊이방향)으로 형성되는 실리콘 산화막의 두께를 관찰하면, 상기 (i)?(iii)에 비해, 상기 (iv)에서는 실리콘 산화막이 두꺼워, 실리콘 웨이퍼의 보다 깊은 위치까지 산화되어 있는 것이 확인된다. 또한, 상기 (i)?(iii)에 있어서도, 실리콘 산화막의 두께에는 편차가 생긴다.
이어지는 불산 처리에 의해, 실리콘 웨이퍼에 형성된 실리콘 산화막을 에칭 제거하는데, 상기한 대로, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 상기 웨이퍼 두께 중심방향(깊이방향)으로 형성되는 실리콘 산화막의 두께는 불균일해져 있다. 여기서, 불산은 실리콘 산화막에 대한 에칭 작용을 가지지만, 실리콘에 대한 에칭 작용은 극히 미미하다. 이 때문에, 실리콘 산화막의 두께의 불균일함에 기인하여, 실리콘 산화막이 제거된 불산 처리 후의 실리콘 웨이퍼 표면은 요철형상이 되어, LPD의 개수가 증가하며, 그 결과, 원하는 웨이퍼 표면품질을 얻을 수 없는 결과가 된다.
따라서, 상기의 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 있어서는, 상기 오존수 처리에 앞서, 반응율속형 처리인 오존가스 처리(산화 처리), 및/또는 불화수소가스 처리(환원 처리)를 실시하여, 실리콘 웨이퍼 표면상태의 균질화를 도모한다. 상기 (i)?(iv)와 같이, SC1세정 후의 실리콘 웨이퍼 표면은 불균질한 상태로 되어 있는데, 기상반응인 오존가스 처리의 경우, 액상 중의 오존에 비해 기상 중의 오존의 확산 속도는 훨씬 크다. 이 때문에, 이러한 실리콘 웨이퍼에 대해 오존가스 처리를 실시할 경우, 기상중의 오존이 실리콘 웨이퍼 표면에 도달하는 시간은, 상기 (i)?(iv)의 각 부위에 있어서 거의 동시가 된다. 그 결과, 오존가스 처리후의 실리콘 웨이퍼에 대해, 상기 웨이퍼 표면으로부터 상기 웨이퍼 두께 중심방향(깊이방향)으로 형성되는 실리콘 산화막의 두께는, 실리콘 웨이퍼 표면의 전역에 걸쳐 거의 균일해져, 상기 웨이퍼 표면의 불균질성이 완화된다.
더욱 바람직하게는, 불화수소가스 처리에 의해, 실리콘 웨이퍼에 형성된 실리콘 산화막을 에칭제거한다. 여기서, 상기 오존수 처리후의 실리콘 웨이퍼와는 달리, 오존가스 처리후의 실리콘 웨이퍼에서는, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 상기 웨이퍼 두께 중심방향(깊이방향)으로 형성되는 실리콘 산화막의 두께는 거의 균일해져 있다. 이 때문에, 실리콘 산화막이 제거된 불화수소가스 처리후의 실리콘 웨이퍼 표면도, 거의 균일한 상태가 된다.
이상의 반응율속형 처리 공정(오존가스 처리 및/또는 불화수소가스 처리)을 거침으로써, 실리콘 웨이퍼 표면에 부착되어 있던 상기 이물질 및 막은 어느 정도 제거된다. 그러나, 기상처리인 오존가스 처리나 불화수소가스 처리는 반응이 율속이기 때문에, 액상처리인 오존수 처리나 불산 처리에 비해 미립자 등의 제거작용이 뒤처지고, 상기 불화수소가스 처리후의 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 미립자 등의 이물이 완전히 제거되지 않는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 반응율속형 처리 공정(오존가스 처리 및/또는 불화수소가스 처리) 후에, 확산율속형 처리 공정인 종래의 오존수 처리나 불산 처리를 실시하여, 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 미립자 등을 완전히 제거한다.
단, 확산율속형 처리 공정인 오존수 처리나 불산 처리만을 실시하는 종래의 방법과는 달리, 본 발명에서는, 상기 확산율속형 처리에 앞서 반응율속형 처리(오존가스 처리 및/또는 불화수소가스 처리)를 실시함으로써, 실리콘 웨이퍼 표면의 불균질성이 완화되어 있다. 이 때문에, 이어지는 확산율속형 처리 공정인 오존수 처리나 불산 처리에 있어서의 반응 편차가 효과적으로 억제되므로, 표면의 요철이 적고 LPD의 개수가 감소되어 웨이퍼의 표면품질이 우수한 실리콘 웨이퍼의 제조가 가능해진다.
본 발명의 웨이퍼 표면 처리를 실시하는 데 있어서는, 일괄처리방식, 개별처리방식 등, 다양한 처리방식을 채용할 수 있는데, 처리 효율의 향상, 웨이퍼 표면에 있어서의 약액 치환 처리의 효율 향상 등의 이유에 의해, 개별처리방식을 채용하는 것이 바람직하다. 도 3은, 본 발명의 웨이퍼 표면 처리에 이용하는 개별처리방식의 처리 장치의 주요부를 모식적으로 나타낸 도면이다. 도시한 바와 같이, 처리 장치는, 챔버(3), 처리 대상물인 웨이퍼(w)를 고정시킨 상태에서 웨이퍼(w)를 회전시키는 회전 정반(回轉定盤; 1) 및 하부에 개구부를 가지며, 가스 공급 노즐(도시 생략)로부터 오존가스 또는 불화수소가스를 웨이퍼 표면상에 공급하는 가스공급 컵(2)을 가지고 있다. 오존가스 처리 또는 불화수소가스 처리를 실시할 경우는, 회전 정반(1)을 예컨대 회전수 10?500rpm으로 회전시킨 상태에서, 오존가스 또는 불화수소가스를, 가스 공급 노즐(도시 생략)로부터 가스공급 컵(2)을 경유하여 웨이퍼 표면상에 공급한다. 공급된 오존가스 또는 불화수소가스는, 챔버(3)의 측부에 설치된 배기관(도시 생략)을 통해, 배기장치(도시 생략)에 의해 챔버(3) 밖으로 배출된다. 또한, 오존수 처리 또는 불산 처리를 실시할 경우는, 회전 정반(1)을 예컨대 회전수 10?500rpm으로 회전시킨 상태에서, 오존수 또는 불화수소가스를 포함하는 용액을, 공급 노즐(도시 생략)로부터 웨이퍼 표면 상에 공급한다.
오존가스 처리시에 공급하는 오존가스 농도는 10?100ppm(1×10-3?1×10-2mass％)인 것이 바람직하다. 오존가스 농도가 10ppm미만이면 실리콘 웨이퍼 표면의 산화반응이 충분히는 진행되지 않고, 상기 농도가 100ppm을 초과하면 처리 장치를 구성하는 부재의 부식이 우려되기 때문이다. 참고로, 본 발명에서는, 오존가스 농도 및 후술하는 불화수소가스 농도는, 모두 질량％로 표기하고 있다. 또한, 오존가스 처리 시간은 10?600sec인 것이 바람직하다. 오존가스 처리 시간이 10sec미만이면 실리콘 웨이퍼의 산화반응이 충분히는 진행되지 않고, 오존가스 처리 시간이 10sec이상이면 처리 시간의 증가에 따라 산화반응이 진행되어 웨이퍼 표면에 소정 두께의 실리콘 산화막이 형성되는데, 600sec을 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 산화반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 오존가스 유량은, 웨이퍼의 사이즈, 챔버 내의 가스를 배기하는 배기장치의 배기능력 등에 따라 적절히 설정하면 된다. 오존가스 처리온도는 10?30℃인 것이 바람직하다. 오존가스 처리온도가 10℃미만이면 챔버 내의 수분이 결로되어 실리콘 웨이퍼에 부착되는 결과, 오존가스 처리에 의해 형성되는 실리콘 산화막의 두께에 편차가 생기고, 상기 처리온도가 30℃를 초과하면 오존가스가 활성화되어, 처리 장치를 구성하는 부재의 부식이 우려되기 때문이다.
오존가스 처리에 이어 불화수소가스 처리를 행할 경우에는, 불화수소가스 처리시에 공급하는 불화수소가스 농도는 10?10000ppm(1×10-3?1mass％)인 것이 바람직하다. 불화수소가스 농도가 10ppm미만이면 환원반응이 충분히 진행되지 않기 때문에, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막을 제거할 수 없고, 상기 농도가 10000ppm을 초과하면 처리 장치를 구성하는 부재의 부식이 우려되기 때문이다. 또한, 불화수소 처리시간은 5?600sec인 것이 바람직하다. 불화수소 처리시간이 5sec미만이면 환원반응이 충분히 진행되지 않기 때문에, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막을 제거할 수 없고, 불화수소 처리시간이 5sec이상이면 처리 시간의 증가에 따라 환원반응이 진행되어, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막이 제거되지만, 600sec을 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 환원반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 불화수소가스 유량은, 웨이퍼의 사이즈, 챔버 내의 가스를 배기하는 배기장치의 배기능력 등에 따라 적절히 설정하면 된다. 불화수소가스 처리온도는, 10?40℃인 것이 바람직하다. 불화수소가스 처리온도가 10℃미만이면, 챔버 내의 수분이 결로되어 실리콘 웨이퍼 표면에 부착되는 결과, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막이 균일하게 환원되지 않고, 상기 처리온도가 40℃를 초과하면, 불화수소가스가 활성화되어, 처리 장치를 구성하는 부재의 부식이 우려되기 때문이다.
불화수소가스 처리의 종료 후에는, 가스공급 컵(2)을 제거하고, 오존수, 불산용액, 오존수의 순으로 웨이퍼(w) 표면에 처리 용액을 공급함으로써, 오존수 처리 및 불산 처리를 행한다.
참고로, 오존수 처리시에 공급하는 오존수 농도는, 0.5?20ppm(5×10-5?2×10-3mass％)인 것이 바람직하다. 오존수 농도가 0.5ppm미만이면, 웨이퍼 표면에 균일한 실리콘 산화막을 형성하는 것이 곤란해지고, 오존수 농도가 0.5ppm이상이면, 오존수 농도의 증가에 따라 산화반응이 진행되어 웨이퍼 표면에 소정 두께의 실리콘 산화막이 형성되는데, 20ppm을 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 산화반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 참고로, 본 발명에서는, 오존수 농도 및 후술하는 불산농도는, 모두 질량％로 표기하고 있다. 또한, 오존수 처리 시간은 5sec?120sec인 것이 바람직하다. 오존수 처리 시간이 5sec미만이면, 웨이퍼 표면에 균일한 실리콘 산화막을 형성하는 것이 곤란해지고, 오존수 처리 시간이 5sec이상이면 처리 시간의 증가에 따라 산화반응이 진행되어 웨이퍼 표면에 소정 두께의 실리콘 산화막이 형성되는데, 120sec을 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 산화반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 오존수 유량은, 웨이퍼의 사이즈, 웨이퍼의 회전수에 따라 적절히 설정하면 된다. 오존수 처리온도는, 10?30℃인 것이 바람직하다. 오존수 처리온도가 10℃미만이면, 오존의 용해효율이 저하되어, 오존 농도를 일정한 값으로 유지하는 것이 곤란해지고, 상기 처리온도가 30℃를 초과하면, 오존이 자기분해(自己分解)되어, 웨이퍼 표면에 있어서 오존수 농도를 일정한 값으로 유지하는 것이 곤란해지기 때문이다.
한편, 불산 처리시에 공급하는 불산농도는 0.01?5%(0.01?5mass％)인 것이 바람직하다.
불산농도가 0.01％미만이면, 환원반응이 충분히 진행되지 않기 때문에 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막을 제거할 수 없고, 불산농도가 0.01％이상이면, 불산농도의 증가에 따라 환원반응이 진행되어, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막이 제거되는데, 5％를 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 환원반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 또한, 불산 처리 시간은 1?120sec인 것이 바람직하다. 불산 처리 시간이 1sec미만이면, 환원반응이 충분히 진행되지 않기 때문에 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막을 제거할 수 없고, 불산 처리 시간이 1sec이상이면, 처리 시간의 증가에 따라 환원반응이 진행되어, 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막이 제거되는데, 120sec을 초과하면 반응이 평형상태에 달하여, 더 이상 환원반응이 진행되지 않게 되기 때문이다. 불산 유량은, 웨이퍼의 사이즈, 웨이퍼의 회전수에 따라 적절히 설정하면 된다. 불산 처리온도는 10?40℃인 것이 바람직하다. 불산 처리온도가 10℃미만이면 환원반응이 충분히 진행되지 않기 때문에 웨이퍼 표면상에 형성된 실리콘 산화막을 제거할 수 없고, 상기 처리온도가 40℃를 초과하면 불산용액으로부터 불화수소가스가 증발하여, 불산용액의 농도를 일정하게 유지하는 것이 곤란해지기 때문이다.
참고로, 이상의 설명에서는 오존가스 처리에 의해 실리콘 웨이퍼의 산화 처리를 행하였으나, 본 발명에서는, 오존가스를 대신하여 산소가스, 염소가스 등에 의한 기상반응 처리를 채용해도 좋다. 또한, 이상의 설명에서는 불화수소가스 처리에 의해 실리콘 웨이퍼의 환원 처리를 행하였으나, 본 발명에서는, 불화수소가스를 대신하여 수소가스 등에 의한 기상반응 처리를 채용해도 좋다.
또한, 이상의 설명에서는 단일의 표면 처리제에 의한 산화 처리(오존가스 처리) 및 단일의 표면 처리제에 의한 환원 처리(불화수소가스 처리)를 행하였으나, 복수의 표면 처리제를 혼합하여 산화 처리 및 환원 처리를 행하는 것도 가능하다. 예컨대, 오존가스 처리를 대신하여, 오존가스, 산소가스, 염소가스, 혹은 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스 등을 임의로 선택한 혼합가스를 이용하여 실리콘 웨이퍼에 산화 처리를 실시할 수 있다. 혹은, 불화수소가스 처리를 대신하여, 불화수소가스, 수소가스, 혹은 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스 등을 임의로 선택한 혼합가스에 의한 에칭 처리(환원 처리)를 실시할 수도 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 종래의 습식 세정 처리 등, 확산율속형 처리에 의한 표면 처리 공정에서 문제시되어 왔던 반응 편차를 효과적으로 억제하여, 표면성상이 우수한 웨이퍼를 제공할 수 있다. 참고로, 상기에서는 SC1세정 후의 공정을 예로 들어 본 발명에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예컨대, 산계 에칭액 또는 알칼리계 에칭액을 이용하여 웨이퍼 표면을 에칭 처리하기 전에, 웨이퍼 표면을 처리하는 방법 등, 다양한 웨이퍼 표면 처리 방법에 적용할 수 있다.
또한, 상기에서는, 확산율속형 처리 공정으로서 습식 처리 공정, 반응율속형 처리 공정으로서 건식 처리 공정을 각각 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명은, 확산율속형 처리 공정전에 반응율속형 처리 공정을 마련함으로써 웨이퍼 표면상태의 불균일성을 완화하는 것을 최대의 특징으로 한다. 따라서, 웨이퍼 표면상태의 불균일성을 완화하는 작용을 가지는 이상, 반응율속형 처리 공정은 습식 처리 또는 건식 처리 중 어느 쪽이어도 좋다.
[실시예]
다음으로, 본 발명예 및 비교예에 의해 본 발명의 효과를 설명하겠으나, 본 발명예는 어디까지나 본 발명을 설명하는 예시에 지나치지 않으며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
(실시예 1)
SC1세정을 실시한 직경이 300mm인 실리콘 웨이퍼에 대해, 도 3에 나타낸 처리 장치를 이용하여, 이하의 (1)?(5)의 처리를 순차로 실시하였다. 참고로, 웨이퍼의 회전수는 50rpm으로 하였다.
(1) 오존가스 처리
(가스 농도: 200ppm, 가스 유량: 5L/min, 처리 시간: 60sec, 처리온도: 20℃)
(2) 불화수소가스 처리
(가스 농도: 5000ppm, 가스 유량: 5L/min, 처리 시간: 60sec, 처리온도: 20℃)
(3) 오존수 처리
(오존수 농도: 10ppm, 유량: 5L/min, 처리 시간: 60sec, 처리온도: 20℃)
(4) 불산 처리
(불산농도: 1%, 유량: 5L/min, 처리 시간: 60sec, 처리온도: 20℃)
(5) 오존수 처리
(오존수 농도: 10ppm, 유량: 5L/min, 처리 시간: 60sec, 처리온도: 20℃)
(비교예 1)
실시예 1과 동일한 조건의 SC1세정을 실시한, 직경이 300mm인 실리콘 웨이퍼에 대해, 상기 (3)?(5)의 처리를 순차로 실시하였다.
(실시예 2)
실시예 1과 동일한 조건의 SC1세정을 실시한, 직경이 300mm인 실리콘 웨이퍼에 대해, 상기 (1), (3)?(5)의 처리를 순차로 실시하였다.
(실시예 3)
실시예 1과 동일한 조건의 SC1세정을 실시한, 직경이 300mm인 실리콘 웨이퍼에 대해, 상기 (2)?(5)의 처리를 순차로 실시하였다.
[LPD 개수의 측정]
실시예 1?3 및 비교예 1의 실리콘 웨이퍼에 대해, 이하의 방법에 의해 웨이퍼 표면성상을 측정하였다. 즉, KLA-Tencor사에서 제조한 SurfScanSP2 파티클 카운터를 사용하여, 표면 처리전 및 표면 처리후의 각각에 있어서의, 웨이퍼 표면상의 0.08㎛이하의 LPD의 개수를 카운트하였다.
상기 측정 결과를, 도 4?7에, 웨이퍼 표면상의 0.08㎛이하의 LPD의 분포 및 개수를 나타내는 맵으로서 도시하였다.
도 4(a)?(c)는 실시예 1의 측정 결과로서, (a)는 SC1세정 처리전, (b)는 상기 (2)불화수소가스 처리후, (c)는 상기 (5)오존수 처리후에 있어서의 웨이퍼 표면상의 LPD의 분포 및 개수를 각각 나타낸 것이다. 도 5(a) 및 (b)는 비교예 1의 측정 결과로서, (a)는 상기 (3)오존수 처리전, (b)는 상기 (5)오존수 처리후에 있어서의 웨이퍼 표면상의 LPD의 분포 및 개수를 각각 나타낸 것이다. 도 6(a) 및 (b)는 실시예 2의 측정 결과로서, (a)는 상기 (1)오존가스 처리전, (b)는 상기 (5)오존수 처리후에 있어서의 웨이퍼 표면상의 LPD의 분포 및 개수를 각각 나타낸 것이다. 도 7(a) 및 (b)는 실시예 3의 측정 결과로서, (a)는 상기 (2)불화수소가스 처리전, (b)는 상기 (5)오존수 처리후에 있어서의 웨이퍼 표면상의 LPD의 분포 및 개수를 각각 나타낸 것이다.
습식 처리인 확산율속형 처리 공정만을 이용한 비교예 1에서는, 도 5(b)에 나타낸 바와 같이, LPD 결함의 레벨이 충분히 억제되어 있지 않다. 한편, 확산율속형 처리 공정전에 2공정의 반응율속형 처리 공정을 마련한 표면 처리를 실시한 실시예 1에서는, 도 4(c)에 나타낸 바와 같이, LPD 결함의 레벨이 가장 낮은 레벨로 억제되어 있다. 여기서, 도 4(a)의 LPD 결함 레벨에 비해 도 4(b)의 LPD 결함 레벨이 증가되어 있는 이유는, 오존가스 처리 및 불화수소가스 처리를 실시한 후의 단계에 있어서는 웨이퍼 표면이 균질화되지만 이 단계에서는 LPD는 제거되지 않는 것, 그리고, 상기 오존가스 처리 및 불화수소가스 처리에 의해, 웨이퍼 표층부에 잔류되어 있는 LPD가 분해되기 때문에, 검출되는 LPD의 개수가 증가되고, 그 결과, LPD 결함 레벨이 증대되었기 때문인 것으로 추측된다.
또한, 확산율속형 처리 공정 전에 1공정의 반응율속형 처리 공정을 마련하여 표면 처리를 실시한 실시예 2 및 실시예 3의 실리콘 웨이퍼에서는, 2공정의 반응율속형 처리 공정을 마련한 실시예 1에는 뒤지지만, 도 6(b) 및 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 LPD 결함의 레벨은 비교적 낮은 레벨로 억제되어 있다.
(산업상의 이용 가능성)
화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법에 있어서, 종래의 습식 처리 등, 확산율속형 처리에 의한 표면 처리에서 문제시되어 왔던 반응 편차를 효과적으로 억제하여, 표면성상이 우수한 웨이퍼를 제공한다.
1 : 회전 정반
2 : 가스공급 컵
3 : 챔버
w : 웨이퍼

Claims (8)

  1. 화학처리를 수반하는 웨이퍼 표면 처리 방법으로서, 상기 화학처리가, 반응율속형 처리 공정(reaction controlled process)과, 상기 반응율속형 처리 공정에 이어지는 확산율속형 처리 공정(diffusion controlled process)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 표면 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 반응율속형 처리 공정은, 단일의 표면 처리제를 이용한 표면 처리 공정, 및/또는 복수의 표면 처리제를 이용한 표면 처리 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 반응율속형 처리 공정이, 기상(氣相)반응 처리 공정인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기상반응 처리 공정은, 산화 처리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 기상반응 처리 공정은, 환원 처리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 기상반응 처리 공정은, 산화 처리와 상기 산화 처리에 이어지는 환원 처리인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산율속형 처리 공정이, 액상(液相)반응 처리 공정인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 표면 처리 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼 표면 처리 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 표면 세정 방법.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6099996B2 (ja) * 2013-01-29 2017-03-22 信越半導体株式会社 オゾン水を用いた洗浄方法及び洗浄装置
CN109755099B (zh) * 2017-11-01 2022-04-08 天津环鑫科技发展有限公司 一种硅片扩散后清洗工艺
DE102019216438A1 (de) * 2019-10-25 2021-04-29 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Erzeugen von hydrophilen Oberflächen oder Oberflächenbereichen auf einem Träger

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05326464A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板表面の気相洗浄方法
JPH10199847A (ja) * 1997-01-08 1998-07-31 Sony Corp ウエハの洗浄方法
US20050215063A1 (en) * 1997-05-09 2005-09-29 Bergman Eric J System and methods for etching a silicon wafer using HF and ozone
EP0928017B1 (en) * 1997-12-09 2014-09-10 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Semiconductor wafer processing method
JP3491523B2 (ja) * 1998-04-15 2004-01-26 信越半導体株式会社 半導体ウエーハの加工方法
JP3419439B2 (ja) * 1998-07-31 2003-06-23 三菱住友シリコン株式会社 半導体基板を洗浄する方法
JP2001269631A (ja) * 2000-03-27 2001-10-02 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板洗浄装置
JP2002134478A (ja) * 2000-10-25 2002-05-10 Hitachi Ltd オゾン処理装置
DE102004054566B4 (de) * 2004-11-11 2008-04-30 Siltronic Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einebnen einer Halbleiterscheibe sowie Halbleiterscheibe mit verbesserter Ebenheit
JP4827587B2 (ja) * 2006-03-31 2011-11-30 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 シリコンウェーハの製造方法

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