KR101242353B1 - Method of estimating defect of silicon wafer - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법은 웨이퍼 표면에 메탈 실리사이드를 형성시키는 단계와, 상기 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계와, 상기 결함의 형상 및 분포도를 측정하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 발명은 피트 결함의 분포 및 형상을 측정하고 그 오염 영역 및 오염 성분을 평가함으로써, 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.A defect evaluation method of a silicon wafer of the present invention includes forming metal silicide on a wafer surface, transferring the metal silicide into a pit-shaped defect, and measuring a shape and a distribution of the defect.
The invention as described above has the effect of improving the defect evaluation reliability of the silicon wafer by measuring the distribution and shape of the pit defect and evaluating the contaminated region and the contaminant.
Description
본 발명의 웨이퍼의 결함을 분석하기 위한 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메탈 성분의 오염도 평가를 위한 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for analyzing a defect of a wafer of the present invention, and more particularly, to a method for evaluating a defect of a silicon wafer for the degree of contamination of a metal component.
일반적으로, 반도체 소자 제조시 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼는 제조 공정 중에 철(Fe), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 등과 같은 원치 않은 금속 불순물로 오염되기 쉽다.In general, silicon wafers used as substrates in the manufacture of semiconductor devices are susceptible to contamination with unwanted metal impurities such as iron (Fe), copper (Cu), aluminum (Al), nickel (Ni), and the like during the manufacturing process.
이와 같이, 실리콘 웨이퍼 내부의 오염된 금속물은 반도체 소자 제조시 반도체 소자의 전기적 특성이 치명적인 영향을 미칠 뿐만 아니라 반도체 소자 자체의 불량 원인이 되는 문제점이 발생된다.As described above, the contaminated metal material inside the silicon wafer not only has a fatal effect on the electrical characteristics of the semiconductor device when the semiconductor device is manufactured, but also causes a defect in the semiconductor device itself.
이에, 웨이퍼의 오염도를 분석하기 위해서는 Life Time, TXRT, MCDL, PL 등의 화학분석 방법을 이용하여 웨이퍼 내의 오염 정도를 평가하였다.Thus, in order to analyze the degree of contamination of the wafer, the degree of contamination in the wafer was evaluated using chemical analysis methods such as Life Time, TXRT, MCDL, and PL.
종래의 화학분석 방법은 오염된 영역의 개략적인 위치는 측정할 수 있으나, 오염된 영역에서의 오염 성분 등의 세부 오염 인자에 대한 규명은 이루어지지 않는 문제점이 발생된다.Conventional chemical analysis method can measure the approximate location of the contaminated area, but there is a problem that the detailed contamination factors such as contaminants in the contaminated area is not identified.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 웨이퍼에 오염이 발생된 위치 및 오염 성분을 동시에 측정하여 웨이퍼의 결함을 평가하기 위한 것을 그 목적으로 한다.In order to solve the problems as described above, an object of the present invention is to evaluate the defects of the wafer by simultaneously measuring the position and the contamination component of the contamination occurs on the wafer.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법은 웨이퍼 표면에 메탈 실리사이드를 형성시키는 단계와, 상기 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계와, 상기 결함의 형상 및 분포도를 측정하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the defect evaluation method of the silicon wafer of the present invention comprises the steps of forming a metal silicide on the wafer surface, transferring the metal silicide to a pit-shaped defect, and the shape and distribution of the defect Measuring.
상기 결함은 오염 원소에 따라 피트 형상이 다르게 형성될 수 있다.The defect may be formed in a different pit shape according to the contaminant.
상기 메탈 실리사이드는 웨이퍼 표면에 열처리를 수행하여 형성될 수 있다.The metal silicide may be formed by performing a heat treatment on a wafer surface.
상기 열처리는 600도 내지 1000도에서 20분 내지 60분 동안 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed for 20 to 60 minutes at 600 to 1000 degrees.
상기 열처리는 질소 분위기에서 수행될 수 있다.The heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere.
상기 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계는 습식 식각을 수행하여 형성될 수 있다.Transferring the metal silicide to a pit-shaped defect may be formed by performing wet etching.
상기 습식 식각은 수산화암모늄(NH4OH), 과산화 수소(H2O2), 초순수(DI)를 포함하는 식각 용액을 사용될 수 있다.The wet etching may use an etching solution including ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ultrapure water (DI).
본 발명은 오염 원소별로 메탈 실리사이드의 형상 및 습식 식각 후 그 피트 결함의 형태가 다르게 나타나기 때문에 오염된 원소의 종류와 금속 오염이 이루어진 위치를 동시에 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, since the shape of the metal silicide and the shape of the pit defect after the wet etching are different for each polluting element, the type of the polluted element and the position of the metal contamination may be simultaneously measured.
또한, 본 발명은 피트 결함의 분포 및 형상을 측정하고 그 오염 영역 및 오염 성분을 평가함으로써, 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of improving the defect evaluation reliability of the silicon wafer by measuring the distribution and shape of the pit defect and evaluating the contaminated region and the contaminant component thereof.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리사이드가 형성된 모습을 나타낸 상태도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 실리사이드의 다양한 형상을 나타낸 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 피트 형태의 결함이 형성된 모습을 나타낸 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 결함의 분포도를 나타낸 상태도.1 is a block diagram showing a defect evaluation method of a silicon wafer according to the present invention.
Figure 2 is a state diagram showing the silicide formed on the surface of the silicon wafer according to the present invention.
3 to 5 is a state diagram showing various shapes of the silicide formed on the surface of the silicon wafer according to the present invention.
Figure 6 is a state diagram showing a state in which a pit-shaped defect is formed on the surface of the silicon wafer according to the present invention.
Figure 7 is a state diagram showing the distribution of defects formed on the surface of the silicon wafer according to the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법을 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 실리사이드가 형성된 모습을 나타낸 상태도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 실리사이드의 다양한 형상을 나타낸 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 피트 형태의 결함이 형성된 모습을 나타낸 상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 표면에 형성된 결함의 분포도를 나타낸 상태도이다.1 is a block diagram showing a defect evaluation method of a silicon wafer according to the present invention, Figure 2 is a state diagram showing the appearance of silicide formed on the surface of the silicon wafer according to the invention, Figures 3 to 5 according to the present invention Figure 6 is a state diagram showing the various shapes of the silicide formed on the surface of the silicon wafer, Figure 6 is a state diagram showing the appearance of a pit-shaped defect formed on the surface of the silicon wafer according to the present invention, Figure 7 is a surface of the silicon wafer according to the present invention It is a state figure which showed the distribution map of the defect formed in the.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법은 웨이퍼 표면에 메탈 실리사이드를 형성시키는 단계(S100)와, 상기 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계(S200)와, 상기 결함의 형상 및 분포도를 측정하는 단계(S300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method of evaluating a defect of a silicon wafer according to the present invention may include forming metal silicide on a wafer surface (S100), transferring the metal silicide to a pit-shaped defect (S200), and the defect. Measuring the shape and distribution of the step (S300).
실리콘 웨이퍼는 CZ법에 의해 직경이 200mm를 가지는 단결정 잉곳(Ingot)을 일정한 규칙에 의해 슬라이싱(Slicing)을 수행하고, 슬라이싱 되어진 잉곳의 표면을 연마하여 제작될 수 있다.The silicon wafer may be manufactured by slicing a single crystal ingot having a diameter of 200 mm by a CZ method according to a predetermined rule, and polishing the surface of the sliced ingot.
상기와 같이, 제작된 실리콘 웨이퍼가 마련되면 웨이퍼 표면에 메탈 실리사이드를 형성시키는 단계(S100)를 수행한다.As described above, when the fabricated silicon wafer is provided, a step of forming metal silicide on the wafer surface is performed (S100).
메탈 실리사이드는 실리콘 웨이퍼의 표면에 열처리를 수행하여 형성시킬 수 있다. The metal silicide may be formed by performing heat treatment on the surface of the silicon wafer.
실리콘 웨이퍼는 질소 분위기에서 600도 내지 1000도 사이의 열을 가하여 열처리를 수행할 수 있다.The silicon wafer may be heat-treated by applying heat between 600 and 1000 degrees in a nitrogen atmosphere.
실리콘 웨이퍼의 열처리 시간은 20분 내지 60분 동안 수행될 수 있으며, 더욱 구체적으로는 30분 내지 40분 동안 열처리가 수행될 수 있다.The heat treatment time of the silicon wafer may be performed for 20 to 60 minutes, more specifically, the heat treatment may be performed for 30 to 40 minutes.
상기와 같이, 실리콘 웨이퍼의 열처리가 수행되면 도 2에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(W) 내에 존재하는 메탈 성분(100)이 실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 실리사이드(100) 형태로 형성될 수 있다.As described above, when the heat treatment of the silicon wafer is performed, as shown in FIG. 2, the
실리콘 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 실리사이드(100)는 메탈 원소별 예컨대, 구리(Cu), 철(Fe), 니켈(Ni) 등의 성분별로 다른 형상을 가지도록 형성되며, 이러한 형상에 따른 성분의 특성을 파악하면 오염 성분의 종류 및 그에 의한 분포도를 측정할 수 있다.The
도 3 내지 도 5는 미리 실험된 실험을 통해 산출한 결과물로서, 구리, 니켈, 철 원소를 각각 웨이퍼에 강제 오염시킨 후 열처리 및 에칭을 통해 Pit 형태의 결함을 나타낸 도면이다. 여기서, 열처리는 750도 4시간, 850도 5시간을 진행하였다.3 to 5 show the defects in the form of Pit through heat treatment and etching after forcibly contaminating the copper, nickel, and iron elements on the wafer, respectively, as a result calculated through experiments previously performed. Here, the heat treatment was performed at 750 degrees 4 hours, 850 degrees 5 hours.
도 3에 도시된 바와 같이, 구리(Cu)의 경우 메탈 실리사이드(100)의 결함은 클러스터 타입 또는 [110] 라인성 형상의 결함으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, in the case of copper (Cu), the defect of the
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 철(Fe)의 경우 메탈 실리사이드(100)의 결함은 [111] 라인성 형상의 결함으로 형성될 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 4, in the case of iron (Fe), the defect of the
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 니켈(Ni)의 경우 메탈 실리사이드(100)의 결함은 다각 또는 반달 형상의 결함으로 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5, in the case of nickel (Ni), the defect of the
상기와 같은 메탈 실리사이드(100)의 결함 형상은 미리 실험된 실험치에 의해 그 형상 등이 결정될 수 있다.The defect shape of the
상기와 같이 열처리를 수행하여 실리콘 웨이퍼 표면에 실리사이드를 형성시키는 단계(S100)를 마치면, 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계(S200)를 수행할 수 있다.After the step of forming the silicide on the surface of the silicon wafer by performing the heat treatment as described above (S100), it is possible to perform the step (S200) of transferring the metal silicide to a pit-shaped defect.
상기 메탈 실리사이드를 결함으로 전이시키는 단계(S200)는 실리콘 웨이퍼 표면에 습식 식각을 수행하여 형성시킬 수 있다.The transferring of the metal silicide into the defect (S200) may be performed by performing wet etching on the surface of the silicon wafer.
이를 위해 실리콘 웨이퍼는 습식 식각용 베스(Bath)에 배치되어 습식 식각이 수행될 수 있다. To this end, the silicon wafer may be disposed in a wet etching bath to perform wet etching.
습식 식각에 사용되는 용액으로는 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 초순수(DI)가 혼합되어 사용될 수 있으며, 수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 초순수(DI)를 각각 2.5리터, 7리터, 70리터를 혼합하여 사용될 수 있다.As a solution used for wet etching, ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ultrapure water (DI) may be mixed, and ammonium hydroxide (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) Ultrapure water (DI) may be used by mixing 2.5 liters, 7 liters, and 70 liters, respectively.
여기서, 수산화암모늄(NH4OH)과 과산화수소(H2O2)의 혼합 비율은 1:2 내지 1:3 범위 내에서 혼합하는 것이 바람직하다.Here, the mixing ratio of ammonium hydroxide (NH 4 OH) and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is preferably mixed within the range of 1: 2 to 1: 3.
상기와 같이 식각 용액에 의해 실리콘 웨이퍼는 20 내지 40분, 예컨대, 30분 동안 습식 식각이 이루어질 수 있으며, 40도 내지 120도 예컨대, 80도의 고온에서 식각이 수행될 수 있다.As described above, the silicon wafer may be wet etched for 20 to 40 minutes, for example, 30 minutes, and the etching may be performed at a high temperature of 40 to 120 degrees, for example, 80 degrees.
실리콘 웨이퍼 표면에 습식 식각이 수행되는 동안 OH- 와 H+는 계속적인 산화, 환원 반응을 통해 에칭이 이루어지며, Si 보다는 메탈 실리사이드(100)가 빠르게 식각되어 도 6에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(W) 표면의 메탈 실리사이드의 일부가 피트(Pit) 형태로 전이된 결함(200)을 관찰될 수 있다.While wet etching is performed on the surface of the silicon wafer, OH- and H + are etched through continuous oxidation and reduction reactions, and the
상기에서는 실리콘 웨이퍼를 80도의 고온에서 30분 동안 식각을 수행하였지만, 이에 한정되지 않고, 식각 용액의 혼합 비율, 온도, 시간 등을 조절하면 피트 형태의 실리사이드 결함의 크기를 확대하여 관찰할 수도 있다.In the above, the silicon wafer is etched at a high temperature of 80 degrees for 30 minutes, but the present invention is not limited thereto, and the size of the pit-type silicide defect may be increased by adjusting the mixing ratio, temperature, and time of the etching solution.
상기와 같이, 메탈 실리사이드를 피트 형태의 결함으로 전이시키는 단계(S200)를 마치면 상기 결함의 형상 및 분포도를 측정하는 단계(S300)를 수행할 수 있다.As described above, after the step (S200) of transferring the metal silicide to the defect of the pit shape, the step (S300) of measuring the shape and distribution of the defect may be performed.
결함의 검출은 매직스(Magics) 또는 SP1 등의 결함 측정 장치가 사용될 수 있다.Detection of defects may be used a defect measuring device such as Magics or SP1.
상기와 같은 검출 장치에 의해 웨이퍼 표면을 살펴보면, 도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(W) 표면에 다수의 피트 형태의 결함(200)의 고르게 분포되어 있는 것을 알 수 있다.Looking at the wafer surface by the above-described detection device, as shown in FIG. 7, it can be seen that the plurality of pit-
결함(200)의 밀집도가 큰 영역은 오염도가 높은 것을 의미하며 그 반대로 결함(200)의 밀집도가 작은 영역은 오염도가 낮은 것을 의미한다. 이로 인해 실리콘 웨이퍼(W) 표면에 오염된 영역의 위치를 정확하게 측정할 수 있다.An area of high density of the
이와 동시에, 결함(200)의 형상을 확대하여 측정하게 되면 결함(200)의 형상에 따라 그 오염 성분의 측정이 가능하므로, 실리콘 웨이퍼의 결함을 종합적으로 평가할 수 있다. 도면에서는 결함(200)의 크기가 작아 편의상 동일한 형상으로 표시하였다.At the same time, if the shape of the
상기에서는 실리콘 웨이퍼에 열처리, 습식 식각을 수행한 후 실리사이드 파티클을 측정하였으나, 오염 원소별로 메탈 실리사이드의 형상이 다르기 때문에 습식 식각 단계를 생략하고 열처리 후 곧 바로 결함 측정 장치에 의해 웨이퍼 표면의 결함을 검출할 수도 있다.In the above, the silicide particles were measured after the heat treatment and wet etching of the silicon wafer. However, since the metal silicides have different shapes for each contaminant, the wet etching step is omitted, and defects on the surface of the wafer are detected by a defect measuring device immediately after the heat treatment. You may.
상기에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the drawings and embodiments, those skilled in the art that the present invention can be variously modified and changed within the scope without departing from the spirit of the invention described in the claims below I can understand.
W: 실리콘 웨이퍼 100: 메탈 실리사이드W: Silicon Wafer 100: Metal Silicide
Claims (7)
상기 메탈 실리사이드를 결함으로 전이시키는 단계; 및
상기 결함의 형상 및 분포도를 측정하는 단계;
를 포함하는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.Forming metal silicide on the wafer surface;
Transferring the metal silicide to a defect; And
Measuring the shape and distribution of the defects;
Defect evaluation method of the silicon wafer comprising a.
상기 결함은 오염 원소에 따라 형상이 다르게 형성되는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method according to claim 1,
The defect is a defect evaluation method of a silicon wafer in which the shape is formed differently depending on the contamination element.
상기 메탈 실리사이드는 웨이퍼 표면에 열처리를 수행하여 형성되는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method according to claim 1,
The metal silicide is formed by performing a heat treatment on a wafer surface.
상기 열처리는 600도 내지 1000도에서 20분 내지 60분 동안 수행하는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method according to claim 3,
Wherein the heat treatment is performed for 20 to 60 minutes at 600 to 1000 degrees.
상기 열처리는 질소 분위기에서 수행되는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method according to claim 3,
And the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere.
상기 메탈 실리사이드를 결함으로 전이시키는 단계는 습식 식각을 수행하여 형성되는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method according to claim 2,
And transferring the metal silicide to a defect is performed by wet etching.
상기 습식 식각은 수산화암모늄(NH4OH), 과산화 수소(H2O2), 초순수(DI)를 포함하는 식각 용액을 사용하는 실리콘 웨이퍼의 결함 평가 방법.The method of claim 6,
The wet etching method of a defect evaluation of a silicon wafer using an etching solution containing ammonium hydroxide (NH 4 OH), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), ultrapure water (DI).
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