KR100685266B1 - Method of heat treatment using ozone buffer layer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a는 공정 가스에 따른 실리콘 웨이퍼의 비저항 변화를 보여주는 그래프이다.1A is a graph showing a change in resistivity of a silicon wafer according to a process gas.
도 1b는 실리콘 웨이퍼 표면에 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막이 형성된 모습을 도시한 도면이다. FIG. 1B is a view illustrating a natural oxide film contaminated by boron (B) formed on a silicon wafer surface.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존완충층을 이용한 열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다. 2 to 4 are diagrams for explaining a heat treatment method using an ozone buffer layer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 고온 열처리 과정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 5 is a view illustrating a high temperature heat treatment process.
도 6은 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터의 깊이에 따른 비저항 변화를 보여주는 그래프이다. 6 is a graph showing the change in resistivity with depth from the surface of a silicon wafer.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100: 실리콘 웨이퍼 110: 오존완충층100: silicon wafer 110: ozone buffer layer
120: 자연산화막 B: 보론120: natural oxide film B: boron
본 발명은 실리콘 웨이퍼 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오존완충층을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 비저항 변화를 최소화하면서 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 효과적으로 제거할 수 있는 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon wafer manufacturing method, and more particularly to a heat treatment method that can effectively remove the natural oxide film contaminated by boron (B) while minimizing the change in the resistivity of the silicon wafer using an ozone buffer layer.
일반적인 실리콘 웨이퍼의 제조방법은, 단결정 잉곳(Ingot)을 만들기 위한 단결정 성장 공정과, 단결정 잉곳을 슬라이싱(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는 슬라이싱 공정과, 상기 슬라이싱 공정에 의해 얻어진 웨이퍼의 깨짐, 일그러짐을 방지하기 위해 그 외주부를 가공하는 그라인딩(Grinding) 공정과, 상기 웨이퍼에 잔존하는 기계적 가공에 의한 손상(Damage)을 제거하는 랩핑(Lapping) 공정과, 상기 웨이퍼를 경면화하는 연마(Polishing) 공정과, 연마된 웨이퍼를 세정하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함한다. In general, a method of manufacturing a silicon wafer includes a single crystal growth step for making a single crystal ingot, a slicing step of slicing the single crystal ingot to obtain a thin disk-shaped wafer, a crack in the wafer obtained by the slicing step, Grinding process to process the outer periphery to prevent distortion, Lapping process to remove damage caused by mechanical processing remaining on the wafer, and polishing to mirror the wafer And a cleaning step of cleaning the polished wafer and removing the abrasive or foreign matter adhering to the wafer.
일반적으로 웨이퍼 어닐링(Annealing)은 1150℃ 이상의 고온에서 열처리하여 단결정 잉곳(Ingot) 성장시 발생하는 공공에 의한 결함 및 산소에 의한 석출결함을 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 10㎛ 이상의 깊이까지 무결함층을 형성하는 기술로서, 열처리 방법으로는 확산로(Diffusion furnace)를 이용한 방법을 주로 사용하고 있다.In general, wafer annealing is heat-treated at a high temperature of 1150 ° C. or higher to form a defect-free layer from defects caused by pores and precipitation defects caused by oxygen from a silicon wafer surface to a depth of 10 μm or more from a single crystal ingot growth. As a technique, a method using a diffusion furnace is mainly used as a heat treatment method.
도 1a는 열처리시의 공정 가스(Process Gas)에 따른 실리콘 웨이퍼의 비저항 변화를 보여주는 그래프이다. 여기서, 실리콘 웨이퍼의 비저항은 웨이퍼 표면으로부터 벌크 방향으로 10㎛ 정도의 깊이까지 측정한 값이다. 도 1a에서 (a)는 공정 가스로 수소(H2)를 사용하여 1200℃에서 열처리한 웨이퍼의 비저항 변화를 보여주고, (b)는 아르곤(Ar) 가스를 사용하여 1200℃에서 열처리한 웨이퍼의 비저항 변화를 보여주고 있다. FIG. 1A is a graph illustrating a change in resistivity of a silicon wafer depending on a process gas during heat treatment. Here, the specific resistance of a silicon wafer is the value measured from the wafer surface to the depth of about 10 micrometers in a bulk direction. In Figure 1a (a) shows a change in the resistivity of the wafer heat-treated at 1200 ℃ using hydrogen (H 2 ) as a process gas, (b) is a wafer of the heat-treated at 1200 ℃ using argon (Ar) gas The resistivity change is shown.
도 1a를 참조하면, 열처리시 공정 가스를 수소(H2) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스를 사용함에 따라 비저항 변화가 다르게 나타난다. 1200℃에서 수소(H2) 가스를 사용하여 어닐링(annealing)을 실시하면, 실리콘 웨이퍼 내에 존재하는 보론(B)이 외방 확산(Out Diffusion)되어 외부로 빠져나가게 되어 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항이 상승되는 현상이 나타난다. 아르곤(Ar) 가스를 사용하여 어닐링을 실시하면, 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 자연산화막에 존재하는 보론(B) 또는 외부에 존재하는 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 들어가서 내방 확산(In Diffusion)되어 웨이퍼 표면의 비저항이 저하되는 현상이 발생한다. Referring to FIG. 1A, a specific resistance change is different according to using hydrogen (H 2 ) gas or argon (Ar) gas as a process gas during heat treatment. When annealing is performed using hydrogen (H 2 ) gas at 1200 ° C., boron (B) present in the silicon wafer is out diffused to escape to the outside, thereby increasing the specific resistance of the silicon wafer surface. The phenomenon appears. When annealing is performed using argon (Ar) gas, boron (B) present in the natural oxide film formed on the silicon wafer or boron (B) present in the outside enters into the silicon wafer and diffuses inwards (In Diffusion) to the surface of the wafer. A phenomenon in which the specific resistance of is lowered.
습식 세정 이후 실리콘 웨이퍼 표면에는 자연산화막이 형성되게 되는데, 자연산화막 형성 과정에서 클린룸(Clean Room) 공기 내에 존재하는 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 표면에 흡착되면서 자연산화막에 함유되어 실리콘 웨이퍼 표면을 오염시키게 된다. 자연산화막에 포함된 보론(B)은 고온 열처리 시에 실리콘 웨이퍼 표면으로 확산되어 들어가서 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 유발하는 주요 원인이 되고 있다. 이와 같은 현상은 반도체 소자 제작시 실리콘 웨이퍼 표면의 전기적 특성의 변화를 유발하여 수율 저하의 원인으로 작용한다. 도 1b에 실리콘 웨이퍼(10) 표면에 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막(20)이 형성된 모습을 도시하였다. After wet cleaning, a natural oxide film is formed on the surface of the silicon wafer. During the formation of the natural oxide film, boron (B) in the clean room air is adsorbed on the surface of the silicon wafer and is contained in the natural oxide film to contaminate the surface of the silicon wafer. Let's go. Boron (B) included in the natural oxide film is diffused to the surface of the silicon wafer during high temperature heat treatment and is a main cause of the change in resistivity of the surface of the silicon wafer. This phenomenon causes a change in electrical characteristics of the surface of the silicon wafer during semiconductor device fabrication, causing a decrease in yield. In FIG. 1B, a
보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 제거하기 위한 방법으로 습식 클리닝(Wet Cleaning) 방법이 있다. There is a wet cleaning method to remove the natural oxide film contaminated by boron (B).
습식 클리닝 방법은 고온 열처리 전에 불산 용액을 사용하여 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 자연산화막을 제거하는 방법이다. 그러나, 습식 클리닝 후 실리콘 웨이퍼 표면 특성이 소수성으로 변해 실리콘 웨이퍼 표면에 파티클(Particle)이 증가하는 원인이 되며, 습식 클리닝 후 다시 보론(B)에 의해 오염이 되기 전에 열처리를 실시해야 하는 단점이 있다. 습식 클리닝 공정과 열처리 공정 사이에는 시간차가 있으므로, 열처리를 실시하기 전에 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막이 다시 형성될 수 있다는 문제가 있다.The wet cleaning method is a method of removing a native oxide film formed on a silicon wafer surface using a hydrofluoric acid solution before high temperature heat treatment. However, after the wet cleaning, the silicon wafer surface property is changed to hydrophobicity, causing particles to increase on the silicon wafer surface, and there is a disadvantage that heat treatment must be performed before the contamination is again contaminated by boron (B) after the wet cleaning. . Since there is a time difference between the wet cleaning process and the heat treatment process, there is a problem that the natural oxide film contaminated by boron (B) may be formed again before the heat treatment.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 오존완충층을 이용하여 실리콘 웨이퍼의 비저항 변화를 최소화하면서 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 효과적으로 제거할 수 있는 열처리 방법을 제공함에 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a heat treatment method that can effectively remove the natural oxide film contaminated by boron (B) while minimizing the change in resistivity of the silicon wafer using an ozone buffer layer.
본 발명은, (a) 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 자연산화막을 습식 식각하여 제거하는 단계와, (b) 상기 실리콘 웨이퍼 표면 상에 오존완충층을 형성하는 단계와, (c) 상기 오존완충층 상에 보론(B)이 함유된 자연산화막이 형성되는 단계와, (d) 상기 실리콘 웨이퍼를 퍼니스에 장착하고, 제1 온도로 설정된 상기 퍼니스 내 의 온도를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 소정의 온도상승률로 램프-업 시키는 단계와, (e) 상기 퍼니스 내의 온도를 제2 온도에서 제3 온도로 램프-업 시키고, 상기 제3 온도에서 일정 시간 유지하여 열처리를 실시하는 단계와, (f) 상기 퍼니스 내의 온도를 제4 온도로 램프-다운 시키는 단계를 포함하며, 상기 (d) 단계 내지 상기 (f) 단계 동안에는 불활성 가스를 계속적으로 공급하고, 상기 (d) 단계 동안에 수소(H2) 가스를 공급하여 상기 보론(B)이 함유된 자연산화막을 식각하되, 상기 오존완충층은 상기 수소(H2) 가스에 의한 보론(B)의 외방 확산을 억제하고 상기 불활성 가스에 의해 외부의 보론(B)이 상기 실리콘 웨이퍼 내로 들어오는 것을 억제하여 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항을 제어하는 오존완충층을 이용한 열처리 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of (a) wet etching and removing the native oxide film formed on the silicon wafer surface, (b) forming an ozone buffer layer on the silicon wafer surface, and (c) boron on the ozone buffer layer ( Forming a natural oxide film containing B), and (d) mounting the silicon wafer on the furnace, and increasing the temperature in the furnace set to a first temperature to a second temperature higher than the first temperature. Ramping up the furnace, (e) ramping up the temperature in the furnace from a second temperature to a third temperature, maintaining the temperature at the third temperature for a predetermined time, and (f) the furnace Ramping down the temperature in the fourth temperature to a fourth temperature, wherein the inert gas is continuously supplied during the steps (d) to (f), and the hydrogen (H 2 ) gas is supplied during the step (d). By above Ron (B), but etching the natural oxide film containing the ozone buffer layer is the hydrogen (H 2) inhibit the outward diffusion of boron (B) by the gas and boron (B) of the external by the inert gas, the silicon Provided is a heat treatment method using an ozone buffer layer that suppresses the entry into a wafer to control the resistivity of a silicon wafer surface.
상기 제2 온도는 1100℃보다 낮거나 동일한 온도로 설정하는 것이 바람직하다. Preferably, the second temperature is set to a temperature lower than or equal to 1100 ° C.
상기 오존완충층은 5∼20Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. The ozone buffer layer is preferably formed to a thickness of 5 to 20 kPa.
상기 (d) 단계에서, 상기 제2 온도까지 2∼8℃/min의 온도상승률로 램프-업 시키는 것이 바람직하다. In the step (d), it is preferable to ramp up to a temperature increase rate of 2 ~ 8 ℃ / min to the second temperature.
상기 수소(H2) 가스는 상기 불활성 가스의 유량 대비 적어도 1％ 이상의 유량을 공급하여 주는 것이 바람직하다. The hydrogen (H 2 ) gas is preferably supplied with a flow rate of at least 1% relative to the flow rate of the inert gas.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이하의 설명에서 어떤 층이 다른 층의 위에 존재한다고 기술될 때, 이는 다른 층의 바로 위에 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 층이 게재될 수도 있다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are provided to those skilled in the art to fully understand the present invention, and may be modified in various forms, and the scope of the present invention is limited to the embodiments described below. It doesn't happen. In the following description, when a layer is described as being on top of another layer, it may be present directly on top of another layer, with a third layer interposed therebetween. Like numbers refer to like elements in the figures.
실리콘 웨이퍼 제조 공정에서 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막이 형성되고 이렇게 보론(B)을 함유하는 자연산화막이 형성된 웨이퍼를 열처리하게 되면, 앞서 상술한 바와 같이 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항이 심하게 변화하게 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 오존완충층을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 최소화하면서 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 효과적으로 제거할 수 있는 열처리 방법을 제시한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존완충층을 이용한 열처리 방법은, 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 제거하기 위하여 램프-업(Ramp-up) 동안에 수소(H2) 가스를 공급하고, 램프-업 후 고온에서 소정 시간 유지하여 열처리하는 동안에는 불활성 가스인 아르곤(Ar) 가스만을 사용하게 된다. 오존완충층은 수소(H2) 가스가 공급되는 동안에 실리콘 웨이퍼 내의 보론(B)이 외부로 빠져나가는 것을 억제하는 역할을 한다. 또한, 수소(H2) 가스의 공급을 차단한 후에도 일정 시간 동안 확산로 내에는 수소(H2) 가스가 존재하게 되는데, 오존완충층은 수소(H2) 가스가 완전히 배기될 때까지 수소(H2) 가스에 의해 보론(B)이 외방 확산되는 것을 억제하는 역할을 한다. 오존완충층은 아르곤(Ar) 가스에 의해 외부의 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 들어오는 것을 차단하는 역할을 하게 된다. 이에 대하여는 뒤에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다. When the natural oxide film contaminated by boron (B) is formed in the silicon wafer manufacturing process and the heat-treated wafer on which the natural oxide film containing boron (B) is formed is subjected to heat treatment, the resistivity of the surface of the silicon wafer is severely changed as described above. do. In a preferred embodiment of the present invention, an ozone buffer layer provides a heat treatment method that can effectively remove the native oxide film contaminated by boron (B) while minimizing the change in resistivity of the silicon wafer surface. In the heat treatment method using the ozone buffer layer according to the preferred embodiment of the present invention, a hydrogen (H 2 ) gas is supplied during a ramp-up to remove the natural oxide film contaminated by boron (B), and the lamp During the heat treatment by maintaining a predetermined time at high temperature after the up-up, only argon (Ar) gas, which is an inert gas, is used. The ozone buffer layer serves to suppress the escape of boron B in the silicon wafer to the outside while hydrogen (H 2 ) gas is supplied. In addition, even after the supply of hydrogen (H 2 ) gas is cut off, hydrogen (H 2 ) gas is present in the diffusion path for a predetermined time, and the ozone buffer layer has hydrogen (H 2 ) until the hydrogen (H 2 ) gas is completely exhausted. 2 ) It plays a role of suppressing outward diffusion of boron B by gas. The ozone buffer layer serves to block external boron (B) from entering the silicon wafer by argon (Ar) gas. This will be described in more detail later.
고온 열처리시 수소(H2) 가스를 사용하여 자연산화막을 제거하는 방법은 고온 열처리 중에 수소(H2) 가스를 단독으로 사용하거나 또는 불활성 가스에 수소(H2) 가스를 혼합하여 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막을 제거하는 방법이 있다. 고온 열처리 중에 수소(H2) 가스를 사용하여 자연산화막을 제거함으로서 습식 클리닝 방법에서 나타났던 실리콘 웨이퍼 표면에 파티클이 증가하는 문제는 없지만, 실리콘 웨이퍼가 대구경화될수록 수소(H2) 가스를 사용하는 온도 및 수소(H2) 가스의 유량(또는 불활성 가스에 혼합된 수소(H2) 가스의 비)에 따라 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화가 심해지는 경향이 나타내고 있다. 또한, 쿼츠 튜브(Quartz Tube) 내부에 있는 웨이퍼 지지대(Supporter), 석영(Quartz) 재질로 이루어진 쿼츠 웨어(Quartz Ware), 쿼츠 튜브(Quartz Tube) 등의 장비가 수소(H2) 가스에 의해 식각되기 때문에 이로 인하여 실리콘 웨이퍼 표면에 오히려 오염을 가중시킬 수 있다. 또한, 자연산화막이 완전히 제거된 후에도 수소(H2) 가스 분위기에서 계속 열처리가 진행되게 되면 오히려 실리콘 웨이퍼 표면 근처에 있는 보론(B)이 외방 확산되어 외부로 빠져나가므로 웨이퍼 표면의 비저항이 상승될 수 있다. High temperature of the heat treatment upon the surface of hydrogen (H 2) How to use the gas to remove the natural oxide film is hydrogen in the high-temperature heat treatment (H 2) using a gas alone, or hydrogen in an inert gas (H 2) silicon wafer by mixing the gas There is a way to remove the natural oxide film. The removal of natural oxide film using hydrogen (H 2 ) gas during high temperature heat treatment does not cause the increase of particles on the surface of the silicon wafer, which is the result of the wet cleaning method. However, as the silicon wafer is largely sized, hydrogen (H 2 ) gas is used. The change in the resistivity of the silicon wafer surface tends to increase depending on the temperature and the flow rate of the hydrogen (H 2 ) gas (or the ratio of the hydrogen (H 2 ) gas mixed with the inert gas). In addition, equipment such as wafer supporter, quartz ware and quartz tube made of quartz material are etched by hydrogen (H 2 ) gas inside the quartz tube. This can add to the contamination on the silicon wafer surface. In addition, if the heat treatment continues in the hydrogen (H 2 ) gas atmosphere even after the natural oxide film is completely removed, rather, the boron (B) near the silicon wafer surface is diffused outward and escapes to the outside, thereby increasing the resistivity of the wafer surface. Can be.
또한, 램프-업(Ramp-up) 동안에 수소(H2) 가스를 공급하고, 램프-업 후 고온에서 소정 시간 유지하여 열처리하는 동안에는 불활성 가스인 아르곤(Ar) 가스를 공급하게 되는데, 아르곤(Ar) 가스를 공급한 후에도 일정 시간 동안 확산로 내에는 수소(H2) 가스가 존재하게 되며 이로 인해 보론(B)의 외방 확산이 일어나 비저항이 상승될 수 있다. In addition, hydrogen (H 2 ) gas is supplied during ramp-up, and argon (Ar) gas, which is an inert gas, is supplied during heat treatment by maintaining a predetermined time at a high temperature after ramp-up. ) Even after the gas is supplied, hydrogen (H 2 ) gas is present in the diffusion path for a predetermined time, thereby causing outward diffusion of boron (B), thereby increasing specific resistance.
또한, 수직 확산로(Vertical Diffusion Furnace)의 경우 수소(H2) 가스가 아르곤(Ar) 가스로 완전히 치환될 때까지 퍼니스 내부의 가스 농도 변화가 심하다. 이로 인하여 수직 확산로 내의 장착된 실리콘 웨이퍼의 위치에 따라 실리콘 웨이퍼의 비저항 편차가 생기게 된다. 실리콘 웨이퍼의 구경이 증가할수록 이에 대응하여 확산로의 크기도 커지게 되며, 이에 따라 확산로의 중심부와 에지부 사이의 온도 편차도 커지게 되어 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화 또한 심하게 나타날 수 있다. In addition, in the case of a vertical diffusion furnace, the gas concentration inside the furnace is severely changed until hydrogen (H 2 ) gas is completely replaced with argon (Ar) gas. This causes a variation in the resistivity of the silicon wafer depending on the position of the mounted silicon wafer in the vertical diffusion path. As the diameter of the silicon wafer increases, the size of the diffusion path also increases accordingly, and thus, the temperature variation between the center portion and the edge portion of the diffusion path also increases, so that a change in the resistivity of the surface of the silicon wafer may also be severe.
수소(H2) 가스를 단독으로 사용하여 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막을 제거하는 방법은 실시하기에 용이하지만 안전 및 상술한 오염 문제가 있다. 불활성 가스에 수소(H2) 가스를 혼합하여 사용하여 자연산화막을 제거하는 방법은 실리콘 웨이퍼 표면의 자연산화막을 균일하게 제거하기가 어렵다. 이와 같이 균일하게 자연산화막이 제거되지 않았을 경우, 일부 표면에서는 실리콘 웨이퍼 내로 보론(B)이 확산되어 들어가고 자연산화막이 완전히 제거된 일부 표면에서는 실리콘 웨이퍼 내 에 함유된 보론(B)의 외방 확산이 일어날 수 있다. 따라서, 실리콘 웨이퍼 표면의 부위에 따른 비저항 변화가 심할 수 있다. 특히, 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 표면적이 커져 비저항의 제어가 더욱 어렵고, 따라서 비저항이 변화하는 문제가 더욱 심화될 수 있다. The method of removing the native oxide film on the surface of the silicon wafer by using hydrogen (H 2 ) gas alone is easy to implement, but there are safety and the above-mentioned pollution problems. In the method of removing a natural oxide film by mixing hydrogen (H 2 ) gas with an inert gas, it is difficult to uniformly remove the natural oxide film on the silicon wafer surface. When the natural oxide film is not uniformly removed, boron (B) diffuses into the silicon wafer on some surfaces and outward diffusion of boron (B) contained in the silicon wafer occurs on some surfaces where the natural oxide film is completely removed. Can be. Therefore, the specific resistance change according to the part of the silicon wafer surface may be severe. In particular, as the wafer is largely enlarged, the surface area becomes larger, so that it is more difficult to control the resistivity, and thus the problem of changing the resistivity may be further exacerbated.
표 1은 수소(H2) 가스와 아르곤(Ar) 가스의 혼합비에 따른 고온 열처리시의 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 보여주고 있다. Table 1 shows the change in resistivity of the silicon wafer surface during high temperature heat treatment according to the mixing ratio of hydrogen (H 2 ) gas and argon (Ar) gas.
표 1의 비저항 변화를 측정하기 위하여 12 인치(inch) 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 표 1의 실험값들은 도 5에 도시된 바와 열처리 과정을 거친 후, 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 측정하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 실리콘 웨이퍼를 퍼니스(Furnace)에 장착하고, 퍼니스의 온도를 700℃에서 1200℃까지 램프-업(Ramp-up)하였다. 700℃에서 1100℃까지 램프-업 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 10 slm의 유량으로 공급하면서 수소(H2) 가스를 플로우(Flow)시켰다. 1100℃에서 1200℃까지 램프-업 동안에는 수소(H2) 가스의 주입을 차단하고 아르곤(Ar) 가스만을 10 slm의 유량으로 공급하였으며, 1200℃에서 1시간 동안 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 열처리를 실시하였다. 1200℃에서 1시간 동안 열처리를 실시한 후, 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 1200℃에서 700℃로 램프-다운(Ramp-down) 시켰다. A 12 inch silicon wafer was used to measure the resistivity change of Table 1. The experimental values shown in Table 1 were subjected to the heat treatment process as shown in FIG. 5, and then measured the resistivity change of the silicon wafer surface. Specifically, the silicon wafer was mounted in a furnace, and the temperature of the furnace was ramped up from 700 ° C to 1200 ° C. During ramp-up from 700 ° C. to 1100 ° C., hydrogen (H 2 ) gas was flowed while argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 10 slm. During ramp-up from 1100 ° C to 1200 ° C, injection of hydrogen (H 2 ) gas was blocked and only argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 10 slm, and argon (Ar) gas was continuously supplied at 1200 ° C for 1 hour. The heat treatment was performed. After heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour, ramp-down was performed at 1200 ° C. to 700 ° C. while argon (Ar) gas was continuously supplied.
표 1을 참조하면, 아르곤(Ar) 가스와 수소(H2) 가스의 유량비에 따라 표면 비저항(표면으로부터 벌크 방향으로 1㎛ 깊이까지 측정한 값)과 벌크 비저항(표면으로부터 벌크 방향으로 3∼7㎛ 범위의 비저항 측정값)이 차이가 있음을 알 수 있다. 이를 분석하여 보면, 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막이 실리콘 웨이퍼가 대구경화되면서 수소(H2) 가스에 의해 불균일하게 제거되고, 이후 불활성 가스 분위기에서의 열처리시에 완전히 제거되지 않은 자연산화막에 함유된 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내부로 확산되어 들어가기 때문으로 비저항 편차가 발생하고, 자연산화막이 완전히 제거된 일부 표면에서는 수소(H2) 가스에 의해 실리콘 웨이퍼 내의 보론(B)이 외부로 외방 확산되어 빠져나기기 때문으로 분석된다. Referring to Table 1, the surface resistivity (measured to a depth of 1 μm in the bulk direction from the surface) and the bulk resistivity (3 to 7 in the bulk direction from the surface) according to the flow rate ratio of argon (Ar) gas and hydrogen (H 2 ) gas. It can be seen that there is a difference in the specific resistance measurement value in the micrometer range. Analyzing this, the natural oxide film contaminated by boron (B) is unevenly removed by hydrogen (H 2 ) gas as the silicon wafer is largely cured, and is not completely removed during heat treatment in an inert gas atmosphere. The resistivity deviation occurs because boron (B) contained in diffuses into the silicon wafer, and on some surfaces where the natural oxide film is completely removed, the boron (B) in the silicon wafer is moved to the outside by hydrogen (H 2 ) gas. It is analyzed because it spreads outward.
이러한 현상을 억제하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에서는 보론(B) 오염이 없는 오존완충층을 형성하여 고온 열처리를 실시하는 방법을 제시한다. 상기 오존완충층은 수소(H2) 가스에 의해 보론(B)이 외방 확산되는 것을 억제하는 역할을 하며, 아르곤(Ar)에 의해 외부의 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 들어가는 것을 억제하는 역할을 한다. 이하에서, 오존완충층을 형성하고 오존완충층 상에 자연산화막이 형성되는 형태를 관찰하고, 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 균일하게 제거할 수 있는 방법을 설명한다. In order to suppress this phenomenon, a preferred embodiment of the present invention proposes a method of performing high temperature heat treatment by forming an ozone buffer layer free of boron (B) contamination. The ozone buffer layer serves to suppress outward diffusion of boron (B) by hydrogen (H 2 ) gas, and serves to suppress the entry of external boron (B) into the silicon wafer by argon (Ar). . Hereinafter, a method of forming the ozone buffer layer, observing the form of the natural oxide film formed on the ozone buffer layer, and uniformly removing the natural oxide film contaminated by boron (B) will be described.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오존완충층을 이용한 열처리 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다. 2 to 4 are diagrams for explaining a heat treatment method using an ozone buffer layer according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 웨이퍼 세정시에 케미칼(Chemical)에 존재할 수도 있는 보론(B)을 완전히 제거하기 위해 SC1(Standard Cleaning 1) 및 SC2(Standard Cleaning 2)를 이용하여 세정한 후, 불산(HF) 용액을 이용하여 2분 정도 세정(습식 식각)하여 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 자연산화막을 제거한다. 2 to 4, after washing with SC1 (Standard Cleaning 1) and SC2 (Standard Cleaning 2) to completely remove boron (B) that may be present in the chemical during wafer cleaning, The organic oxide film formed on the surface of the silicon wafer is removed by cleaning (wet etching) for about 2 minutes using a hydrofluoric acid (HF) solution.
세정하기 위해 사용한 케미칼들을 배출시키면서 배출한 양만큼 탈이온수(Deionized Water)를 공급한다. 이렇게 하여 세정하기 위해 사용한 케미칼들은 1분내에 탈이온수로 완전히 교체된다. 순수 탈이온수 내에는 보론(B)이 존재하지 않는다. 오존(O3)발생기를 통해 오존을 공급하여 실리콘 웨이퍼(100) 표면 상에 오존완충층(110)을 형성한다. 오존완충층(110)은 5Å∼20Å 정도의 두께로 형성할 수 있다. Deionized water is supplied in the amount discharged while discharging the chemicals used for cleaning. The chemicals used to clean in this way are completely replaced with deionized water in one minute. Boron (B) is not present in pure deionized water. The
고온 열처리에서 자연산화막이 제거되는 형태를 관찰하기 위하여 오존완충층 상에 자연산화막(120)을 형성한다. 오존완충층(110) 상에 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막(120)을 형성하기 위하여 소정 시간 동안(예컨대, 48시간 정도) 클리닝룸(Cleaning Room)에 방치한다. 일반적으로 자연산화막은 불산(HF) 용액에 의한 세정 후 4시간이 지나면 5Å∼10Å 정도의 두께로 성장하며, 1개월 이상 클리닝룸에서 방치하여도 20Å 이상의 두께로는 성장하지 않는 것으로 알려져 있다. The
자연산화막(120)을 형성한 후에는 목표하는 소정의 열처리 사이클을 진행하여 고온 열처리를 실시한다. After the
고온 열처리 과정을 도 5를 참조하여 예를 들어 구체적으로 설명하면, 실리콘 웨이퍼를 퍼니스(Furnace)에 장착하고, 퍼니스의 온도를 제1 온도(예컨대, 700℃)에서 제2 온도(예컨대, 1100℃)까지 소정의 온도 상승률(ramp-up rate)(예컨대, 2∼8℃/min)로 램프-업(Ramp-up) 시킨다. 제1 온도에서 제2 온도까지 램프-업하는 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 5∼30 slm의 유량으로 공급하면서 수소(H2) 가스를 플로우(Flow) 시킨다. 수소(H2) 가스는 아르곤(Ar) 가스의 유량 대비 적어도 1％ 이상의 유량으로 플로우 시킨다. 오존완충층 상에 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막이 형성되더라도 고온 열처리 공정에서 수소(H2) 가스를 사용하여 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 제거할 수가 있다. 자연산화막이 완전히 제거되더라도 오존완충층이 실리콘 웨이퍼 표면을 보호하고 있으므로 수소(H2) 가스에 의해 실리콘 웨이퍼 내의 보론(B)이 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. 아르곤(Ar) 가스가 공급되더라도 오존완충층이 형성되어 있으므로, 자연산화막에 함유된 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 확산되어 들어가는 것이 차단되게 되면, 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 확산되어 들어가기 전에 수소(H2) 가스에 의해 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막을 제거되게 된다. For example, the high-temperature heat treatment process will be described in detail with reference to FIG. 5. The silicon wafer is mounted in a furnace, and the furnace temperature is changed from a first temperature (eg, 700 ° C.) to a second temperature (eg, 1100 ° C.). Ramp-up at a predetermined temperature ramp-up rate (e.g., 2-8 [deg.] C./min). During ramp-up from the first temperature to the second temperature, hydrogen (H 2 ) gas is flowed while argon (Ar) gas is supplied at a flow rate of 5 to 30 slm. The hydrogen (H 2 ) gas flows at a flow rate of at least 1% relative to the flow rate of argon (Ar) gas. Even if a natural oxide film contaminated by boron (B) is formed on the ozone buffer layer, the natural oxide film contaminated by boron (B) may be removed using hydrogen (H 2 ) gas in a high temperature heat treatment process. Since the ozone buffer layer protects the silicon wafer surface even when the natural oxide film is completely removed, it is possible to suppress the escape of boron B in the silicon wafer to the outside by hydrogen (H 2 ) gas. Since the ozone buffer layer is formed even when argon (Ar) gas is supplied, when boron (B) contained in the natural oxide film is prevented from being diffused into the silicon wafer, hydrogen (before the boron (B) is diffused into the silicon wafer) is prevented. H 2 ) to remove the natural oxide film contaminated by boron (B) by the gas.
제2 온도에서 제3 온도(예컨대, 1200℃)까지 램프-업 동안에는 수소(H2) 가스의 주입을 차단하고 아르곤(Ar) 가스만을 공급하며, 제3 온도에서 소정 시간(예컨대, 1시간) 동안 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 열처리를 실시한다. 수소(H2) 가스를 차단한 후에도 일정 시간 동안 확산로 내에는 수소(H2) 가스가 존재하게 되는데, 오존완충층은 수소(H2) 가스가 완전히 배기될 때까지 수소(H2) 가스에 의해 실리콘 웨이퍼 내의 보론(B)이 외방 확산되는 것을 억제하는 역할을 하게 된다. 또한, 아르곤(Ar) 가스에 의해 외부의 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 들어오는 것을 차단하는 역할을 한다. During ramp-up from the second temperature to the third temperature (eg 1200 ° C.), the injection of hydrogen (H 2 ) gas is interrupted and only argon (Ar) gas is supplied, and the predetermined time (
제3 온도에서 소정 시간 동안 열처리를 실시한 후, 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 제3 온도에서 제4 온도(예컨대, 700℃)로 램프-다운(Ramp-down) 시킨다. After the heat treatment is performed at the third temperature for a predetermined time, the lamp is ramped down from the third temperature to the fourth temperature (eg, 700 ° C.) while continuously supplying argon (Ar) gas.
램프-업 동안에 공급된 수소(H2) 가스에 의하여 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막(120)은 제거되게 된다. 열처리 과정에서 수소(H2) 가스에 의해 자연산화막(120)이 완전히 식각되도록 수소(H2) 가스의 유량, 램프-업 속도(Ramp-up rate) 등을 적절하게 제어한다. 자연산화막이 식각될 때 오존완충층(110)도 소정 깊이까지 식각될 수 있다. 1100℃까지 램프-업하는 동안에 수소(H2) 가스의 유량, 램프-업 속도를 적절하게 제어하게 되면, 오존완충층(110) 상부 표면으로부터 1Å∼5Å의 깊이까지는 충분히 식각되게 할 수 있으며, 불균일하게 자연산화막(120)이 제거되는 현상을 방지할 수 있다. 자연산화막(120)이 완전하게 제거되었으므로, 1200℃에서 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 열처리를 하더라도 비저항 변화가 거의 없게 된다. The
잔류하는 오존완충층(110)을 제거하고, 목표하는 후속 공정을 진행한다. The remaining
상술한 바와 같이 오존완충층을 형성하고, 열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼에 대하여 비저항 변화를 측정하였다. 도 6은 실리콘 웨이퍼의 표면으로부터의 깊이에 따른 비저항 변화를 보여주는 그래프이다. 도 6에서 (a)는 비저항 20Ω㎝ 실리콘 웨이퍼의 중심부(Center)에 대한 비저항 변화를 측정한 그래프이고, (b)는 비저항 20Ω㎝ 실리콘 웨이퍼의 에지부(Edge)에 대한 비저항 변화를 측정한 그래프이며, (c)는 비저항 30Ω㎝ 실리콘 웨이퍼의 중심부에 대한 비저항 변화를 측정한 그래프이고, (d)는 비저항 30Ω㎝ 실리콘 웨이퍼의 중심부에 대한 비저항 변화를 측정한 그래프이다. As described above, the change in specific resistance of the silicon wafer subjected to the heat treatment after forming the ozone buffer layer was measured. 6 is a graph showing the change in resistivity with depth from the surface of a silicon wafer. In FIG. 6, (a) is a graph measuring a change in resistivity of a center of a resistivity 20Ωcm silicon wafer, and (b) is a graph measuring a change in resistivity of an edge of a resistivity 20Ωcm silicon wafer. (C) is a graph measuring the resistivity change with respect to the center part of a
도 6의 실험값들은 다음과 같은 열처리 과정을 거친 후, 실리콘 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 측정하였다. 이를 구체적으로 설명하면, 실리콘 웨이퍼를 퍼니스(Furnace)에 장착하고, 퍼니스의 온도를 700℃에서 1200℃까지 램프-업(Ramp-up)하였다. 700℃에서 1100℃까지 램프-업 동안에는 아르곤(Ar) 가스를 10 slm의 유량으로 공급하면서 수소(H2) 가스를 플로우(Flow)시켰다. 1100℃에서 1200℃까지 램프-업 동안에는 수소(H2) 가스의 주입을 차단하고 아르곤(Ar) 가스만을 10 slm의 유량으로 공급하였으며, 1200℃에서 1시간 동안 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 열처리를 실시하였다. 1200℃에서 1시간 동안 열처리를 실시한 후, 아르곤(Ar) 가스를 계속적으로 공급하면서 1200℃에서 700℃로 램프-다운(Ramp-down) 시켰다. The experimental values of FIG. 6 were subjected to the following heat treatment, and then the change in resistivity of the silicon wafer surface was measured. Specifically, the silicon wafer was mounted in a furnace, and the temperature of the furnace was ramped up from 700 ° C to 1200 ° C. During ramp-up from 700 ° C. to 1100 ° C., hydrogen (H 2 ) gas was flowed while argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 10 slm. During ramp-up from 1100 ° C to 1200 ° C, injection of hydrogen (H 2 ) gas was blocked and only argon (Ar) gas was supplied at a flow rate of 10 slm, and argon (Ar) gas was continuously supplied at 1200 ° C for 1 hour. The heat treatment was performed. After heat treatment at 1200 ° C. for 1 hour, ramp-down was performed at 1200 ° C. to 700 ° C. while argon (Ar) gas was continuously supplied.
도 6을 참조하면, 비저항 측정은 에스알피(SRP; Spreading Resistivity Profile)를 사용하였고, 측정 깊이는 실리콘 웨이퍼 표면으로부터 10㎛ 깊이까지 측정하였다. 실리콘 웨이퍼의 표면과 대비하여 웨이퍼의 벌크 비저항 비율을 보면 10％ 이내로서 양호하다는 것을 알 수 있다. 오존완충층을 형성한 후 클린룸 내에 실리콘 웨이퍼를 방치하더라도 자연산화막은 최대 20Å 정도까지 밖에 성장하지 못한다. 오존완충층 상의 자연산화막에 존재하는 보론(B)은 오존완충층 표면으로부터 1Å∼5Å 내에 밀집되어 있는 구조를 갖는다. 1100℃로 램프-업 시에 수소(H2) 가스를 흘려주게 되면 오존완충층 표면 상에 형성된 자연산화막은 완전히 제거할 수 있으며, 이에 따라 오존완충층 표면으로부터 1Å∼5Å에 밀집된 보론(B)도 충분히 제거될 수 있다. 오존완충층을 형성하여 줌으로서 불균일하게 자연산화막이 제거되는 현상을 방지할 수 있다. 이후 1200℃에서 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 열처리를 하더라도 비저항 변화가 거의 없게 된다. Referring to FIG. 6, specific resistance was measured using a Spreading Resistivity Profile (SRP), and the measurement depth was measured to a depth of 10 μm from the silicon wafer surface. When the bulk resistivity ratio of the wafer is compared with that of the silicon wafer, it can be seen that it is satisfactory within 10%. After forming the ozone buffer layer, even if the silicon wafer is left in the clean room, the natural oxide film grows up to about 20Å. Boron (B) present in the natural oxide film on the ozone buffer layer has a structure that is concentrated within 1 kPa to 5 kPa from the surface of the ozone buffer layer. When the hydrogen (H 2 ) gas is flowed during ramp-up at 1100 ° C, the natural oxide film formed on the surface of the ozone buffer layer can be completely removed. Can be removed. By forming the ozone buffer layer, it is possible to prevent the phenomenon that the natural oxide film is unevenly removed. Thereafter, even if the heat treatment in the argon (Ar) gas atmosphere at 1200 ℃ almost no change in the resistivity.
상술한 실시예에서 퍼니스 장비는 일반적으로 상용화된 장비를 사용할 수 있다. 상술한 실시예에서 언급한 오존완충층 형성, 자연산화막 형성, 열처리 공정 등은 오존발생기, 퍼니스 장비, 온도상승률, 분위기 가스의 종류, 가스의 유량 등에 따라 약간의 차이가 있을 수 있으나, 오존완충층을 이용하여 자연산화막을 제거하고 비저항을 제어하는 모든 기술적 사상은 본 발명의 실시예에 포함된다고 할 것이다. In the above-described embodiment, the furnace equipment may generally use commercially available equipment. The ozone buffer layer formation, the natural oxide film formation, and the heat treatment process mentioned in the above embodiments may be slightly different depending on the ozone generator, the furnace equipment, the temperature rise rate, the type of the atmosphere gas, the flow rate of the gas, and the like. All technical ideas of removing the natural oxide film and controlling the resistivity will be included in the embodiments of the present invention.
본 발명에 의한 오존완충층을 이용한 열처리 방법에 의하면, 보론(B)에 의해 오염된 자연산화막에 의해 야기되는 비저항 변화를 최소화할 수 있다. According to the heat treatment method using the ozone buffer layer according to the present invention, it is possible to minimize the change in resistivity caused by the natural oxide film contaminated by boron (B).
오존완충층을 형성하여 줌으로서 불균일하게 자연산화막이 제거되는 현상을 방지할 수 있다. By forming the ozone buffer layer, it is possible to prevent the phenomenon that the natural oxide film is unevenly removed.
또한, 오존완충층을 형성하여 줌으로서, 자연산화막이 완전히 제거되더라도 오존완충층이 실리콘 웨이퍼 표면을 보호하고 있으므로 수소(H2) 가스에 의해 실리콘 웨이퍼 내의 보론(B)이 외부로 빠져나가는 것을 억제할 수 있으므로 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 최소화할 수 있다. In addition, by forming the ozone buffer layer, even if the natural oxide film is completely removed, the ozone buffer layer protects the silicon wafer surface, so that boron B in the silicon wafer can be prevented from escaping to the outside by hydrogen (H 2 ) gas. Therefore, the change in the resistivity of the wafer surface can be minimized.
또한, 수소(H2) 가스의 공급을 차단한 후에도 일정 시간 동안 확산로 내에는 수소(H2) 가스가 존재하게 되는데, 오존완충층은 수소(H2) 가스가 완전히 배기될 때까지 수소(H2) 가스에 의해 보론(B)이 외방 확산되는 것을 억제하는 역할을 하므로 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 최소화할 수 있다. In addition, even after the supply of hydrogen (H 2 ) gas is cut off, hydrogen (H 2 ) gas is present in the diffusion path for a predetermined time, and the ozone buffer layer has hydrogen (H 2 ) until the hydrogen (H 2 ) gas is completely exhausted. 2 ) Since the boron (B) serves to suppress the outward diffusion by the gas, it is possible to minimize the change in the resistivity of the wafer surface.
또한, 오존완충층을 형성하여 줌으로서, 아르곤(Ar) 가스에 의해 외부의 보론(B)이 실리콘 웨이퍼 내로 들어오는 것을 차단하는 역할을 하게 되고, 따라서 웨이퍼 표면의 비저항 변화를 최소화할 수 있다. In addition, by forming the ozone buffer layer, it serves to block the external boron (B) from entering the silicon wafer by the argon (Ar) gas, thereby minimizing the resistivity change of the wafer surface.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation by a person of ordinary skill in the art within the scope of the technical idea of this invention is carried out. This is possible.
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| KR1020050129386A KR100685266B1 (en) | 2005-12-26 | 2005-12-26 | Method of heat treatment using ozone buffer layer |
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|---|---|---|---|---|
| CN111781243A (en) * | 2020-06-16 | 2020-10-16 | 天津中环领先材料技术有限公司 | Silicon wafer micro-defect testing method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0794437A (en) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPH09283517A (en) * | 1996-04-08 | 1997-10-31 | Nippon Steel Corp | Formation of silicon oxide film |
| JPH11274089A (en) | 1998-03-25 | 1999-10-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacture of thin film |
| KR20020048938A (en) * | 2000-09-21 | 2002-06-24 | 와다 다다시 | Manufacturing process for annealed wafer and annealed wafer |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0794437A (en) * | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Hitachi Ltd | Manufacture of semiconductor device |
| JPH09283517A (en) * | 1996-04-08 | 1997-10-31 | Nippon Steel Corp | Formation of silicon oxide film |
| JPH11274089A (en) | 1998-03-25 | 1999-10-08 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | Manufacture of thin film |
| KR20020048938A (en) * | 2000-09-21 | 2002-06-24 | 와다 다다시 | Manufacturing process for annealed wafer and annealed wafer |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111781243A (en) * | 2020-06-16 | 2020-10-16 | 天津中环领先材料技术有限公司 | Silicon wafer micro-defect testing method |
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