반도체 처리 방법 document_id A220623039878

본 발명은 감소된 결함을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공하기 위한 반도체 웨이퍼 처리 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 감소된 웨이퍼 거칠기를 갖는 웨이퍼 지지 물체 내에서 처리된 감소된 결함을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공하기 위한 반도체 웨이퍼 처리 방법에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼 처리와 관련된 문제점들 중 하나는 웨이퍼가 일반적으로 슬립(slip)으로 알려진 결함을 형성한다는 것이다. 슬립은 단결정 부분들이 결정학적 평면을 따라 서로에 대하여 이동할 때 형성된 결정학적 평면을 따른 분자의 변위이다. 서스셉터(suscetpor)와 웨이퍼 사이에 최적의 접촉보다 작은 접촉이 있을 때 이러한 이동이 발생할 수 있다. 일반적으로, 슬립은 서스셉터 표면과 접촉 상태에 있는 웨이퍼의 후면 상에서 시작되며, 이후 후속 공정 동안에 웨이퍼를 통하여 전파된다. 슬립의 많은 원인이 있을 수 있으나, 기본적인 문제는 표면에서의 좁은 면적(날카로운 점) 접촉이며, 이는 웨이퍼가 표면 상에 위치할 때 또는 표면 상에서 이동할 때 큰 집중 응력을 야기한다. 따라서, 날카로운 물체 또는 돌기들이 없는 표면을 생산하는 것이 중요하며, 또한 만곡진 에지(rounded edge)를 제공하는 것이 중요하다. 최적 접촉보다 작은 접촉은 가끔 서스셉터의 재료인 세라믹 재료의 거친 표면 형상(topogrpahy)으로 인하여 나타난다. 필름 형성 공정 동안 웨이퍼가 불균일하게 열처리되거나 또는 냉각될 때 이 이동은 또한 발생할 수 있으며, 특히 웨이퍼의 상단면과 바닥면 사이 그리고 열이 빠르게 방산되는 외측 에지에서 이 이동이 발생한다. 이후 큰 온도 구배가 존재하는 웨이퍼의 부분들에서 열 응력이 생성되며, 결정의 부분들이 이동하여 이러한 응력을 방출할 때 슬립을 야기한다. 반도체 소자를 제조하기 위하여 사용될 때 슬립 결함을 갖는 웨이퍼는 바람직하지 않은 수율 감소를 유도할 수 있다. 웨이퍼와 웨이퍼 서스셉터 사이의 이상적인 접촉을 유지함으로써, 웨이퍼를 매우 느리게 가열함으로써 또는 일반적인 웨이퍼보다 웨이퍼의 직경을 더욱 두껍게 또는 더욱 얇게 함으로써 결정학적 슬립은 어느 정도까지 감소될 수 있다. 그러나, 이러한 기술을 제조 환경에서 실시하는 것과 이용하는 것은 어렵다. 슬립의 문제를 처리하기 위한 하나의 시도가 카르보나르 등으로 양도된 미국특허 제6,099,650호에 개시되어 있다. 카르보나르는 화학 기상 증착 반응기 내에서 서스셉터 내에 고정된 웨이퍼 상에 커버를 위치시킴으로써 슬립의 문제를 처리하였다. 카르보나르의 기술에 따르면, 커버는 열 베리어(barrier)로서 작용하여 서스셉터로부터의 열을 웨이퍼 상으로 방사 및 반사시킨다. 알려진 바에 의하면 이는 열이 웨이퍼로부터 방사되는 것을 방지하며, 웨이퍼를 가로지르는 온도 구배를 감소시키며, 그로 인하여 에피텍셜 층(epitaxial layer)의 형성 동안 그리고 형성 후에 웨이퍼 내의 슬립이 감소 또는 제거된다. 커버는 서스셉터와 동일한 형상 및 직경을 가지며, 0.6cm 내지 2.54cm 두께의 실리콘 카바이드 코팅을 갖는 흑연으로 구성된다. 알려진 바에 의하면, 두께를 변화시킴으로써 커버로부터 방사된 열의 양을 조절할 수 있다. 커버는 웨이퍼 위에 0.6cm 내지 5cm 떨어져 있다. 알려진 바에 의하면, 거리를 조정함으로써 웨이퍼의 배면 상에서 반사된 열의 양을 조절할 수 있다. 이는 웨이퍼의 상부에서 열을 증가시키는 것으로 생각된다. 슬립에 더하여, 반도체 처리와 관련된 다른 문제점들은 스틱션(sticktion)과 플로트(float)이다. 스틱션은 서스셉터 또는 다른 웨이퍼 지지 장치에 웨이퍼가 붙는 현상이다. 스틱션을 양적으로 측정하는 것은 어려우나, 웨이퍼가 서스셉터에서 들려질 때 이를 정량적으로 인지할 수 있다. 웨이퍼에 대한 응력 손상을 가하는 스틱킹(sticking)을 체험한다면, 그 후 스틱션은 존재한다. 응력 손상은 웨이퍼 내의 결정 포인트 손상, 라인 결함 및 균열에 의하여 관측될 수 있다. 웨이퍼가 서스셉터 표면 상의 다수의 고점 상에서 지지되고 가두어진 가스가 서스셉터 표면과 웨이퍼 사이를 통과할 때 플로트가 발생하며, 이는 웨이퍼를 서스셉터에 대하여 이동시킨다. 이상적으로, 반도체 웨이퍼 처리 동안에 스틱션과 플로트는 0(zero)이며, 지지 장치 내에서 웨이퍼는 이동이 없는 상태를 유지한다. 따라서, 위에서 논의된 문제를 처리하는 개선된 방법을 위한 요구가 있다.