KR20060073856A - 웨이퍼의 결함영역 평가 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 결함영역 평가의 신뢰성을 향상할 수 있는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법은, 웨이퍼에 금속용해용액을 도포하는 단계, 상기 금속용해용액이 도포된 웨이퍼를 건조시키는 건조 단계, 상기 웨이퍼에 열처리를 하여 상기 금속을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열처리 단계, 및 상기 웨이퍼의 금속 오염 정도에 따라 결함영역을 평가하는 단계를 포함한다.
웨이퍼, 결함영역, 평가, 방법, 금속
Description
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법의 단계를 도시한 공정 흐름도이다.
본 발명은 웨이퍼의 결함영역 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 결함영역 평가의 신뢰성을 향상할 수 있는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법에 관한 것이다.
최근 정보기술(information technology, IT) 산업 등의 발달에 의해 이러한 정보기술 산업의 핵심 기술에 해당하는 반도체에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 반도체는 컴퓨터, 가전제품, 휴대폰, 액정표시장치 등의 다양한 분야에 적용될 수 있어 이러한 반도체 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
반도체를 제조하기 위해서는 웨이퍼를 제조하고 이러한 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 단계 등을 거쳐야 한다. 웨이퍼는 반도체 기술의 기초가 되는 분야로 반도체 기술의 발전에 따라 고품질의 웨이퍼에 대한 요구가 높아지고 있다.
웨이퍼 내부에 존재하는 결함들의 위치 및 형태를 정확하게 파악하여 웨이퍼의 결함 영역을 평가하는 것은 웨이퍼의 품질 수준을 평가하기 위해서 가장 기초적인 것이다. 또한, 이러한 결함영역 평가를 통해 웨이퍼의 결정학적 특성에 따라 각 웨이퍼가 적절한 분야에 사용될 수 있도록 한다.
종래에는 웨이퍼를 800 ℃ 내지 1000℃ 에서 장시간 열처리하여 웨이퍼 내에 인위적으로 산소 석출물을 생성시키고, 이를 평가하여 결정결함 영역을 평가하였다.
그런데, 이렇게 고온에서 열처리를 하는 경우에는 청정도를 유지하는 것이 어렵고 열처리 시 공기중에 존재하는 물질 등이 활성화되어 웨이퍼를 오염시킬 수 있어 결함영역 평가의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.
또한, 이러한 결함영역 평가방법은 결함영역 평가를 위해 산소 석출물을 형성시켜야 하므로 웨이퍼 내에 일정 수준 이상의 초기산소농도가 유지되어야만 결함영역의 평가가 가능하다. 그런데, 최근 이러한 초기산소농도의 기준이 점차 낮아지고 있으므로 일정수준 이하의 초기산소농도를 갖는 웨이퍼의 결함영역 평가를 위한 새로운 방법이 요구된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 외부 환경에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하여 결함영역 평가의 신뢰성을 향상할 수 있으며 일정수준 이하의 초기산소농도를 갖는 웨이퍼에서의 결함영역 평가가 가능한 웨이퍼의 결함영역 평가 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법은, 웨이퍼에 금속용해용액을 도포하는 단계, 상기 금속용해용액이 도포된 웨이퍼를 건조시키는 건조 단계, 상기 웨이퍼에 열처리를 하여 상기 금속을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열처리 단계, 및 상기 웨이퍼의 금속 오염 정도에 따라 결함영역을 평가하는 단계를 포함한다.
상기 금속용해용액은 산성 또는 염기성 용매에 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 조합 중 어느 하나 또는 둘 이상의 금속이 용질로 첨가될 수 있다.
상기 금속용해용액의 용매는 질산, 염산, 불산 또는 이들의 혼산을 포함하고 용질은 백금인 것이 바람직하다.
상기 금속용해용액에서 이에 용해된 금속의 농도가 1 ppb(parts per billion) 내지 10000 ppm(parts per million)일 수 있다. 이를 위하여 증류수를 사용할 수 있다.
상기 열처리 단계에서는 400 내지 700 ℃ 의 온도를 5 시간 이하로 유지할 수 있다.
상기 건조 단계에서는 0 내지 300 ℃ 의 온도를 5 시간 이하로 유지할 수 있다.
상기 열처리 단계와 상기 결함영역을 평가하는 단계 사이에, 상기 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결함영역을 평가하는 단계에서는 마이크로파 광전도도 감쇠(microwave photo conductivity decay,μ-PCD) 방식으로 라이프타임 맵(lifetime map)을 작성하여 결함영역을 평가할 수 있다.
여기서, 상기 웨이퍼의 초기산소농도가 8 ppma(parts per million atoms) 이하일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법의 단계를 도시한 공정 흐름도이다.
먼저, 결함영역을 평가하고자 하는 웨이퍼를 세정(S11)한다. 이는 웨이퍼의 표면에 존재하여 결함영역 평가에 부정적인 영향을 줄 수 있는 불순물을 제거하기 위한 것이다.
이어서, 웨이퍼에 금속용해용액을 도포(S12)한다. 여기서, 금속용해용액을 도포한다고 함은 웨이퍼 상에 금속용해용액를 떨어뜨리거나 금속용해용액에 웨이퍼를 침지시키는 등으로 웨이퍼 위에 금속용해용액이 존재하도록 하는 모든 방법을 포함하는 것으로, 이러한 방법 중 적어도 하나의 방법을 사용한 경우에 본 발명의 범위에 속한다.
금속용해용액은 금속이 용해되어 있는 용액을 말한다. 이는 산성 또는 염기성 용매에, 후속되는 열처리에 의해 베이컨시(vacancy)와 결합하여 치환형 자리에 위치할 수 있는 물질로 이루어지는 금속 용질이 첨가된다. 이러한 금속 용질로 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 코발트 (Co), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 조합 중 어느 하나 또는 둘 이상이 첨가될 수 있다.
이 때, 질산, 염산, 불산 또는 이들의 혼산으로 이루어지는 용매에 백금이 용해된 금속용해용액을 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 금속용해용액에서 이에 용해된 금속의 농도는 1 ppb(parts per billion) 내지 10000 ppm(parts per million)일 수 있다. 이러한 농도를 구현하기 위하여 증류수 등을 이용할 수 있다.
이어서, 금속용해용액이 도포된 웨이퍼를 건조(S13)시킨다. 이러한 건조 단계에서는 금속용해용액 중 용매를 증발시키기 위한 것으로, 이를 위하여 건조 단계는 0 내지 300 ℃ 의 온도로 5 시간 이하의 시간 동안 이루어질 수 있다. 건조 단계에서의 온도 및 유지시간은 웨이퍼의 건조에 필요한 시간으로 결정된 것이다.
이어서, 웨이퍼를 열처리(S14)하여 금속용해용액에 용해되어 있던 금속을 웨이퍼의 내부로 확산시킨다. 웨이퍼 내부로 확산된 금속들은 베이컨시와 결합하여 치환형 위치로 이동한다. 이를 위하여 열처리는 400 내지 700 ℃ 온도에서 5 시간 이하의 시간 동안 수행될 수 있다.
이 때, 열처리 온도가 700 ℃를 초과하는 경우에는 산소 석출물이 생성될 수 있다. 본 발명에서는 웨이퍼의 금속 오염 정도를 이용하여 결함영역을 평가하는데, 이러한 산소 석출물들은 이러한 결함영역 평가 시 부정적인 요소로 작용하여 평가의 정확성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 열처리 온도는 700 ℃ 인 것이 바람직하다. 그리고, 열처리 온도가 400 ℃ 미만인 경우에는 금속이 베이컨시와 결합하는 반응이 미미하여 결혐영역의 평가에 어려움이 있을 수 있다.
즉, 열처리 시 400 내지 700 ℃ 온도는 산소 석출반응을 최대한 억제하면서 금속이 베이컨시와 결합하는 반응을 극대화하기 위한 값으로 결정된 것이다.
그리고, 열처리의 수행 시간이 5 시간을 초과하는 경우에는 산소 석출반응이 급격하게 일어나서 웨이퍼의 결함영역 평가를 부정확하게 할 수 있다. 따라서, 열처리는 5 시간 이하의 시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
이어서, 열처리가 수행된 웨이퍼를 세정(S15)한다. 이는 후속하는 결함영역의 평가 단계(S16)에서 정확한 결과를 얻기 위함이다.
마지막으로, 마이크로파 광전도도 감쇠(microwave photo conductivity decay,μ-PCD) 방식으로 라이프타임 맵(lifetime map)을 작성하여 결함영역을 평가(S16)한다. 여기서, 마이크로파 광전도도 감쇠 방식이라 함은 웨이퍼에 광을 조사하여 잔여 캐리어를 생성시키고, 이러한 잔여 캐리어가 생성되어 재결합(recombination)될 때까지의 시간 및 전자의 확산거리를 측정함으로써 웨이퍼 내부의 오염 정도를 간접적으로 측정하는 방법을 말한다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법은 산소 석출물을 형성시키지 않고 결함영역을 평가하고, 상대적으로 저온에서 단시간의 열처리를 수행하는 점에서 종래의 웨이퍼 결함영역 평가 방법과 차별화된다.
결함영역 평가 시 산소 석출물의 생성을 이용하지 않으므로 초기산소농도가 높은 경우 뿐만 아니라 초기산소농도가 일정수준 이하여서 종래의 결함영역 평가 방법으로 측정이 불가능한 웨이퍼의 결함영역을 측정할 수 있다. 일례로, 본 발명 에서 실리콘 웨이퍼의 초기산소농도는 8 ppma(parts per million atoms) 이하인 경우에도 웨이퍼의 결함영역을 평가할 수 있다.
그리고, 상대적으로 저온에서 열처리를 수행함으로써 종래에 열처리 단계에서 발생하던 원하지 않는 오염을 방지할 수 있어 결함영역 평가의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상대적으로 짧은 시간동안 열처리를 수행하여 결함영역 평가의 비용과 시간을 단축시킬 수 있다.
이상을 통해 본 발명에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명에 다른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법에 의하면 초기산소농도가 일정수준 이하인 경우에도 적용이 가능하여 점차 낮은 초기산소농도의 웨이퍼를 요구하는 시장 상황에 대응할 수 있다. 또한, 결함 특성을 정확히 분석하여 각 분야에 적용되는 웨이퍼를 적절하게 구분할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼의 결함영역 평가 방법은 종래보다 낮은 온도에서 단시간 동안 열처리를 수행함으로써 열처리 도중의 원하지 않는 오염을 방지하여 결함영역 평가 방법의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 비용과 시간을 줄일 수 있다. 즉, 빠르고 간편하게 높은 신뢰성을 갖는 결함영역의 평가가 가능하다.
Claims (12)
- 웨이퍼에 금속용해용액을 도포하는 단계;상기 금속용해용액이 도포된 웨이퍼를 건조시키는 건조 단계;상기 웨이퍼에 열처리를 하여 상기 금속을 웨이퍼 내부로 확산시키는 열처리 단계; 및상기 웨이퍼의 금속 오염 정도에 따라 결함영역을 평가하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속용해용액은 산성 또는 염기성 용매에 철(Fe), 구리(Cu), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 아연(Zn), 코발트(Co), 몰리브덴(Mo), 및 이들의 조합 중 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 용질로 첨가하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 금속용해용액의 용매는 질산, 염산, 불산 또는 이들의 혼산을 포함하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 금속용해용액의 용질은 백금인 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속용해용액에서 이에 용해된 금속의 농도가 1 ppb(parts per billion) 내지 10000 ppm(parts per million)인 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 열처리 단계에서는 400 내지 700 ℃ 인 온도로 열처리하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 열처리 단계는 5 시간 이하의 시간 동안 수행되는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 건조 단계에서는 0 내지 300 ℃ 의 온도에서 건조하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 건조 단계는 5 시간 이하의 시간 동안 수행되는 웨이퍼의 결함영역 평 가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 열처리 단계와 상기 결함영역을 평가하는 단계 사이에, 상기 웨이퍼를 세정하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 결함 영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 결함영역을 평가하는 단계에서는 마이크로파 광전도도 감쇠(microwave photo conductivity decay,μ-PCD) 방식으로 라이프타임 맵(lifetime map)을 작성하여 결함영역을 평가하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
- 제 1 항에 있어서,초기산소농도가 8 ppma(parts per million atoms) 이하인 웨이퍼의 결함영역을 평가하는 웨이퍼의 결함영역 평가 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020040112295A KR20060073856A (ko) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | 웨이퍼의 결함영역 평가 방법 |
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| KR1020040112295A KR20060073856A (ko) | 2004-12-24 | 2004-12-24 | 웨이퍼의 결함영역 평가 방법 |
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ID=37166726
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| KR (1) | KR20060073856A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210014956A (ko) * | 2019-07-31 | 2021-02-10 | 에스케이실트론 주식회사 | 실리콘 웨이퍼의 결함 측정 방법 및 웨이퍼 |
-
2004
- 2004-12-24 KR KR1020040112295A patent/KR20060073856A/ko not_active Application Discontinuation
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