KR20110090467A - 챔버 내의 수분 제거 방법 - Google Patents

챔버 내의 수분 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110090467A
KR20110090467A KR1020100010258A KR20100010258A KR20110090467A KR 20110090467 A KR20110090467 A KR 20110090467A KR 1020100010258 A KR1020100010258 A KR 1020100010258A KR 20100010258 A KR20100010258 A KR 20100010258A KR 20110090467 A KR20110090467 A KR 20110090467A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
chamber
porous
moisture
silicon
Prior art date
Application number
KR1020100010258A
Other languages
English (en)
Inventor
이건호
김인겸
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Priority to KR1020100010258A priority Critical patent/KR20110090467A/ko
Publication of KR20110090467A publication Critical patent/KR20110090467A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/0203—Making porous regions on the surface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02598—Microstructure monocrystalline

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 기판으로 사용되는 웨이퍼에 관한 것으로서, 구체적으로는 웨이퍼 증착 챔버 내의 수분 제거에 관한 것이다.
본 발명은 다공질 웨이퍼를 준비하는 단계; 챔버 내에 상기 다공질 웨이퍼를 구비하는 단계; 및 상기 챔버를 900~1500 ℃의 온도에서 프리 런(free run)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법을 제공한다.
따라서, 웨이퍼의 표면에 수소를 주입하고 다공질을 형성하여 챔버 내의 수분을 제거하는 더미 웨이퍼로 사용하고, 챔버 내에서 실리콘 웨이퍼의 에피택셜층 형성을 원활히 수행할 수 있다.

Description

챔버 내의 수분 제거 방법{Method for eliminating moisture from chamber}
본 발명은 반도체 소자의 기판으로 사용되는 웨이퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 증착 챔버 내의 수분 제거에 관한 것이다.
통상적인 실리콘 웨이퍼는, 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 연마하고 웨이퍼에 부착된 연마제나 이물질을 제거하는 세정 공정을 포함하여 이루어진다.
여기서, 웨이퍼 위에 같은 방향성을 갖는 단결정 막을 기르는 에피택셜 성장(epitaxial growth) 공정은 필수적이라 할 수 있다. 이때, 본래의 웨이퍼는 그 위에 새로운 결정을 성장시키는 시드 결정(seed crystal)이 되며, 새 결정은 본래의 웨이퍼와 같은 결정구조 및 방향성을 가진다.
그리고, 현재 주로 사용되는 웨이퍼의 에피택셜층 증착방법은 액상 에피택시(liquid phase epitaxy; LPE), 기상 에피택시(vapor phase epitaxy; VPE) 및 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy; MBE) 등이 있다.
상술한 방법들에 의하여 실리콘(Si)과 갈륨비소(GaAs)를 포함하는 광범위한 반도체 박막 결정들이 키워지고 있다.
그러나, 상술한 종래의 웨이퍼의 에피택셜층 증착방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
실리콘 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 에피 리액터(EPI Reactor)의 챔버(Chamber)내에는 메탈 불순물(Metal Impurity)을 포함한 수분(Moisture)이 많이 포함되어 있다.
여기서, 상기 에피 리액터 챔버 내에 메탈 불순물(Metal Impurity)을 포함한 수분(Moisture)이 조금만 함유되어 있어도, 양질의 실리콘 에피택셜층을 얻을 수 없다.
즉, 챔버 및 가스 라인(Gas Line)내의 금속 성분과 수분을 함유한 가스(Gas)가 반응하여 메탈 클로라이드(Metal Chloride)를 생성하기 때문이다.
즉, 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 등의 성분이, Cl(염소)가 융해된 수분 또는 SiHCl3 나 HCl 등과 반응하여, Fe(Cl)n(H2O)m, Cr(Cl)n(H2O)m 및 Ni(Cl)n(H2O)m 등이 생성될 수 있다.
또한, 산소(O2) 및 수분에 의해 수산화화합물이 생성되며, 이러한 수산화화합물은 서셉트(Susceptor)에 피트(Pit)를 유발시키며 메탈(Metal) 오염의 주요 원인이 된다. 따라서, 실리콘 웨이퍼의 에피택셜층 성장공정에 앞서 챔버 내의 수분 제거는 필수적이다.
즉, PM 공정 후에 잔존하는 O2(산소)나 OH- (수산화이온)이 SiHCl3나 HCl 등과 반응하고 열이 가해지면, Si(Cl)nOm 또는 Si(Cl)n(OH)m 등의 수산화화합물이 형성되는 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 에픽택셜층 형성 공정에서 챔버 내의 수분을 충분히 제거하고, 메탈 오염물의 발생을 줄이고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수분이 충분히 제거된 챔버를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 에피택셜층 성장 공정을 적절히 수행하고자 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 준비하는 단계; 및 상기 웨이퍼에 수소를 주입하여, 상기 웨이퍼의 표면에 다공층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 웨이퍼의 제조방법을 제공한다.
여기서, 웨이퍼는 저온 산화막이 형성되지 않은 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 저온 산화막이 형성되지 않은 다공질 웨이퍼를 준비하는 단계; 챔버 내에 상기 다공질 웨이퍼를 구비하는 단계; 및 상기 챔버를 900~1500 ℃의 온도에서 프리 런(free run)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법을 제공한다.
여기서, 다공층을 형성하는 단계는, 챔버 내에 상기 웨이퍼를 구비하고, 상기 챔버 내에 수소를 주입하여 상기 웨이퍼의 표면에 10~100 옹스트롱의 크기를 갖는 복수 개의 홀(hole)을 형성할 수 있다.
그리고, 프리 런 단계는, 2~4시간 지속될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼의 제조방법 및 다공질 웨이퍼를 이용한 챔버 내의 수분 제거 방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 웨이퍼의 표면에 수소를 주입하고 다공질을 형성하여, 챔버 내의 수분을 제거하는 더미 웨이퍼로 사용할 수 있다.
둘째, 다공질의 실리콘 더미 웨이퍼를 사용하여, 챔버 내에서 실리콘 웨이퍼의 에피택셜층 형성을 원활히 수행할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼의 형성의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼를 사용한 챔버 내의 수분 제거방법의 일실시예를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼의 형성의 일실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼의 제조방법의 일실시예를 설명한다.
먼저, 실리콘 웨이퍼(100)를 준비한다.
상기 실리콘 웨이퍼(100)는 실리콘(Si) 표면 위에 동종의 실리콘을 성장시켜서 준비한다. 즉, 실리콘 단결정을 성장시켜서 단결정 잉곳(Ingot)을 만들고, 상기 단결정 잉곳을 슬라이싱(Slicing)하여 얇은 원판 모양의 웨이퍼를 얻는다.
이때, 본 방법으로 제조한 웨이퍼는 더미(Dummy) 웨이퍼로 사용될 것이므로, 반드시 원판 모양일 필요는 없다. 또한, 그라인딩 공정이나, 랩핑 공정 및 연마 공정이 반드시 필요하지는 않음도 당연하다. 다만, 상기 웨이퍼는 후술할 프리 런 프로세스를 통하여 챔버 내의 수분을 제거하기 위한 것이므로, 표면적이 넓은 것이 바람직하다.
상술한 웨이퍼의 표면적을 넓히기 위하여, 웨이퍼의 표면에 스크래치를 내거나 요철을 형성할 수도 있으며, 아래와 같이 수소 주입을 통하여 웨이퍼의 표면적을 넓힐 수도 있다.
수소 주입을 통한 웨이퍼의 표면적 증가는, 웨이퍼에 수소를 주입(H2 Implantation)하여 상기 웨이퍼(100)의 표면에 다공층(110)을 형성한다. 다공층을 형성하는 단계를 상세히 설명하면 다음과 같다.
챔버 내에 웨이퍼를 구비하고, 상기 챔버 내에 수소를 주입하여 상기 웨이퍼의 표면에 10~100 옹스트롱의 크기를 갖는 홀을 형성한다. 여기서, 상기 홀의 개수는 셀 수 없이 많음은 당연하다.
그리고, 상기 홀들이 평균하여 10~100 옹스트롱(Å)의 크기를 갖는데, 후술하는 바와 같이 챔버 내의 수분을 제거하기 위한 것이므로, 물(H2O) 분자나 금속 분자 등을 흡수할 수 있는 분자 단위의 크기이어야 한다.
그리고, 도면에는 실리콘 웨이퍼(100)의 상부에만 다공층(110)이 형성된 것으로 도시하였으나, 실제로는 상기 웨이퍼(100)의 표면 전체에 다공층(110)이 형성된다.
그리고, 상술한 홀들의 다공층(110)이 표면에 형성된 웨이퍼를 다공질 웨이퍼라고 칭하기로 한다. 이때, 상기 다공질 웨이퍼는 그 내부 표면적이, 다공층이 형성되지 않은 웨이퍼에 비하여, 단위 면적당 수만∼수십만배 이상으로 넓어 다양한 표면 흡착능력을 보유하게 된다.
그리고, 상기 웨이퍼는 저온 산화막(Low Thermal Oxide)이 형성되지 않은 것이 바람직하다. 즉, 오토 도핑 방지를 위한 저온 산화막이 형성된 웨이퍼는, 상기 저온 산화막 자체에 수분이 함유되어 있다. 따라서, 후술할 챔버 내의 수분 제거 효과 외에 오히려 챔버 내의 수분을 증가시키는 또 하나의 원인이 될 수도 있다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼를 사용한 챔버 내의 수분 제거방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 3a 및 3b를 참조하여 본 발명에 따른 다공질 웨이퍼를 사용한 챔버 내의 수분 제거 방법의 일실싱예를 설명한다.
도시된 바와 같이 챔버(200) 내의 지지대(210) 상에 다공층(110)이 형성된 웨이퍼(100)를 고정한다. 여기서, 챔버(200)는 에피 리액터의 장비일 수 있다. 이때, 상기 에피 리액터의 챔버는 각종 공정의 실행 후에 예방정비(PM, Preventive Maintenance)를 수행하고 되고, 상기 예방정비 후에 상기 챔버(200) 내에는 많은 수분이 포함된다.
그리고, 열원을 가동하여 챔버 내의 온도를 상승시키면, 상기 챔버(200) 내의 수분이 수증기로 기화한다. 이때, 후술할 수분 제거/흡착 효과를 위하여 상기 챔버를 900~1500 ℃의 온도에서, 약 2~4시간 동안 챔버(200)를 프리 런(free run)한다. 여기서, 프리 런이라 함은 챔버 내에 다른 재료를 공급하지 않고, 웨이퍼가 구비된 챔버를 가열하는 더미 프로세스(dummy process)를 뜻한다.
상술한 프리 런으로 인하여 챔버(200) 내의 수분이 수증기로 기화하고, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 수증기(220)는 웨이퍼(100)의 다공층(110) 내로 흡착되어 상기 챔버(200)에서 제거될 수 있다. 또한, 수분과 함께 챔버 내의 금속 등 불순물도 상기 웨이퍼(100)의 다공질(110) 내로 흡착될 수 있다.
이때, 챔버(200)를 충분한 시간과 온도로 프리 런하여야 상수한 수분의 흡착/제거 효과를 기대할 수 있으며, 너무 높은 온도나 오랜 시간 프리 런하면 이미 다공질 웨이퍼에 채워진 수증기가 운동에너지로 인하여 챔버(200) 내로 다시 주입될 우려가 있다.
그리고, 상술한 프리 런 후에 상기 챔버 내의 습도를 구하여, 만약 충분한 수분 제거효과를 얻지 못했다면 다시 프리 런을 할 수도 있다. 이러한, 챔버의 프리 런으로 인하여 챔버 내의 수분이 충분히 제거되어, 예방 정비를 다시 할 필요성이 감소하여 에피택셜층 형성 공정을 수행하기에 적합한 상태가 될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 웨이퍼 110 : 다공층
200 : 챔버 210 : 지지대
220 : 수분

Claims (5)

  1. 다공질 웨이퍼를 준비하는 단계;
    챔버 내에 상기 다공질 웨이퍼를 구비하는 단계; 및
    상기 챔버를 900~1500 ℃의 온도에서 프리 런(free run)하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다공질 웨이퍼는 저온 산화막이 형성되지 않은 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프리 런 단계는,
    2~4시간 지속되는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다공질 웨이퍼를 준비하는 단계는,
    실리콘으로 이루어진 웨이퍼를 준비하고, 상기 웨이퍼에 수소를 주입하여 상기 웨이퍼의 표면에 다공층을 형성하는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 다공층을 형성하는 단계는,
    챔버 내에 상기 웨이퍼를 구비하고, 상기 챔버 내에 수소를 주입하여 상기 웨이퍼의 표면에 10~100 옹스트롱의 크기를 갖는 복수 개의 홀(hole)을 형성하는 것을 특징으로 하는 챔버 내의 수분 제거 방법.
KR1020100010258A 2010-02-04 2010-02-04 챔버 내의 수분 제거 방법 KR20110090467A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100010258A KR20110090467A (ko) 2010-02-04 2010-02-04 챔버 내의 수분 제거 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100010258A KR20110090467A (ko) 2010-02-04 2010-02-04 챔버 내의 수분 제거 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110090467A true KR20110090467A (ko) 2011-08-10

Family

ID=44928246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100010258A KR20110090467A (ko) 2010-02-04 2010-02-04 챔버 내의 수분 제거 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110090467A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5304713B2 (ja) 炭化珪素単結晶基板、炭化珪素エピタキシャルウェハ、及び薄膜エピタキシャルウェハ
CN100576503C (zh) 外延基片的制备方法
KR20170041223A (ko) 승화에 의한 대직경 탄화규소 결정을 제조하는 방법 및 관련 반도체 sic 웨이퍼
CA1253263A (en) Back sealing of silicon wafers
TWI453801B (zh) 製造具有磊晶沉積層之由矽構成的半導體晶圓的方法
JPH03295235A (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法
JP5786759B2 (ja) エピタキシャル炭化珪素ウエハの製造方法
JP2010147080A (ja) 気相成長用サセプタ及び気相成長装置並びにエピタキシャルウェーハの製造方法
CN111180311B (zh) 一种降低GaN衬底与外延层界面处Si浓度的方法
KR102585395B1 (ko) 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법
EP3112504B1 (en) Method for producing epitaxial silicon carbide wafer
CN115910755A (zh) 一种碳化硅外延片及其制备方法
KR20110090467A (ko) 챔버 내의 수분 제거 방법
JP5338559B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
KR20070025081A (ko) 질화갈륨 기판 제조방법
JP2013051348A (ja) エピタキシャルウェーハ及びその製造方法
CN111279461B (zh) 由单晶硅组成的半导体晶片
WO2015097852A1 (ja) 単結晶ＳｉＣエピタキシャル膜の形成方法
JP2013055231A (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法
JP5315944B2 (ja) シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法
KR20160077846A (ko) 에피 성장장치의 크린방법
EP4324961A1 (en) Method for producing a bulk sic single crystal with improved quality using a sic seed crystal with a temporary protective oxide layer, and sic seed crystal with protective oxide layer
KR101578717B1 (ko) 질화갈륨 웨이퍼를 제조하는 방법
US20220372653A1 (en) Method for reducing structural damage to the surface of monocrystalline aluminium-nitride substrates, and monocrystalline aluminium-nitride substrates that can be produced by a method of this type
KR20130078984A (ko) 질화갈륨 기판 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application