KR100496854B1 - 반도체 웨이퍼의 제조 방법 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 제조 방법 Download PDF

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KR100496854B1 KR10-1998-0027585A KR19980027585A KR100496854B1 KR 100496854 B1 KR100496854 B1 KR 100496854B1 KR 19980027585 A KR19980027585 A KR 19980027585A KR 100496854 B1 KR100496854 B1 KR 100496854B1
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Abstract

본 발명은 웨이퍼 상에 도펀트를 확산시키기 위해 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 캐리어 가스를 이용하여 프로세스 챔버로 공급시키기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것으로, 웨이퍼상에 도펀트를 확산시키기 위해 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 캐리어 가스를 이용하여 프로세스 챔버로 공급시키기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 소오스 물질을 소오스 발생부로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 전단에서 제 1 캐리어 가스를 300-500 sccm로 주입하는 단계와, 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 프로세스 챔버로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 후단에서 제 2 캐리어 가스를 3000-5000 sccm로 주입하는 단계와, 소오스 가스와 제 1 캐리어 가스 그리고 제 2 캐리어 가스들을 기입력된 확산 조건의 가스 세팅 포인트에 대비하여 소정 시간동안 외부로 배기하는 단계와, 기입력된 확산 조건에 맞는 가스들을 프로세스 챔버에 유입시켜 웨이퍼에 도펀트를 확산시키는 단계를 포함한다.

Description

반도체 웨이퍼의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은 웨이퍼 상에 도펀트를 확산시키기 위해 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 캐리어 가스를 이용하여 프로세스 챔버로 공급시키기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 반도체 제조 공정에서 확산은 도펀트(dopant) 원자로 웨이퍼를 도핑(doping)시키는 것을 말한다. 확산시의 도펀트 소오스로는 고체, 액체, 기체 중 어떤 형태라도 가능하며, 고체는 분말상태로 이용되는 경우도 있다.
도 1은 종래 확산 공정의 대기(stand-by)단계부터 확산 단계까지의 공정 방법(process recipe)을 보여주는 데이터이다. 이를 참조하면, 도펀트를 포함하는 액체 화합물은 제 1 캐리어 가스에 의해 소오스 발생부로 공급된다. 상기 제 1 캐리어 가스는 상기 소오스 발생부의 전단에서 250sccm으로 주입된다. 상기 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스는 제 2 캐리어 가스에 의해 프로세스 챔버로 공급된다. 상기 제 2 캐리어 가스는 소오스 발생부의 후단에서 960sccm으로 주입된다. 한편, 상기 소오스 가스는 곧바로 프로세스 챔버로 공급되지 않고 밴트 라인으로 180초 이상 플로우 된 후 프로세스 챔버로 공급된다. 이는 상기 소오스 가스의 안정화를 위한 것이다. 그러나 이때, 많은 양의 소오스 가스가 장시간(180초 이상) 밴트 라인으로 소진되기 때문에 생산비의 상승 원인이 되었다. 또한, 소오스 가스의 안정화를 위해 장시간이 소요되므로 공정 시간이 길어지는 문제가 있다. 그리고 소오스 가스는 대부분 유독성이기 때문에 밴트 라인으로 소진된 소오스 가스를 처리하기 위해서는 막대한 처리비용이 소요되는 등의 문제점이 발생된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 캐리어 가스의 유량을 증가시켜 소오스 가스의 안정화 시간을 단축시키고, 밴트 라인으로 소진되는 소오스 가스의 양을 줄여 생산비를 줄일 수 있도록 한 반도체 장치의 웨이퍼 제조 방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 웨이퍼상에 도펀트를 확산시키기 위해 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 캐리어 가스를 이용하여 프로세스 챔버로 공급시키기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 있어서, 소오스 물질을 소오스 발생부로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 전단에서 제 1 캐리어 가스를 300-500 sccm로 주입하는 단계와; 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 프로세스 챔버로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 후단에서 제 2 캐리어 가스를 3000-5000 sccm로 주입하는 단계와; 상기 소오스 가스와 제 1 캐리어 가스 그리고 제 2 캐리어 가스들을 기입력된 확산 조건의 가스 세팅 포인트에 대비하여 소정 시간동안 외부로 배기하는 단계와; 기입력된 확산 조건에 맞는 가스들을 프로세스 챔버에 유입시켜 웨이퍼에 도펀트를 확산시키는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 제 1 캐리어 가스는 85-95초 동안 300-500 sccm로 주입되며 외부로 배기되는 단계부터는 240-260 sccm로 주입된다.
이와 같은 본 발명에서 상기 제 2 캐리어 가스는 85-95초 동안 3000-5000 sccm로 주입되며 외부로 배기되는 단계부터는 950-970 sccm로 주입된다.
이와 같음 본 발명에서 상기 가스들을 상기 외부로 배기하는 단계는 상기 가스들을 소정 시간동안 소정량 외부로 배기하는 단계와; 상기 가스들을 소정 시간동안 전량 외부로 배기하는 단계로 이루어진다.
이와 같은 본 발명에서 상기 가스들을 소정량 외부로 배기 하는 단계는 55-65초 동안 진행된다.
이와 같은 본 발명에서 상기 소오스 물질은 액체 상태의 소스이다.
이와 같은 본 발명에서 상기 제 1 캐리어 가스와 제 2 캐리어 가스는 아르곤(AR), 질소(N2), 헬륨(HE)중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면 도 2 및 도 4에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 확산 공정의 가스 공급 시스템을 보여주는 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 확산 공정의 가스 공급 시스템은 소오스 용기(10), 소오스 발생부(12), 주공급라인(14), 프로세스 챔버(16), 제 1 및 제 2 캐리어 가스 라인(18,20), 밴트 라인(22) 그리고 진공 펌프(24)로 이루어진다. 상기 구성들을 살펴보면, 상기 소오스 용기(10)에는 소오스 물질 예컨대, 도펀트를 포함하는 액체 화합물인 탄탈륨 탠타 액톡 사이드(Ta205)가 수용되어 있다. 상기 소오스 발생부(증발기;12)에서는 상기 액체 화합물인 소오스 물질을 가열하여 기화된 소오스 가스를 생성시킨다. 이렇게 상기 소오스 발생부(12)에서 기화된 소오스 가스는 캐리어 가스와 함께 프로세스 챔버(16)내부로 유입되어 진다. 일반적으로 캐리어 가스에는 아르곤(AR), 질소(N2), 헬륨(HE)중 어느 하나를 사용할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 캐리어 가스 라인(18,20)상에는 메스플로우 콘트롤러들(18b,20b;MFC)과 함께 밸브들(18a,20a)이 설치된다. 한편, 상기 메스플로우 콘트롤러들은 상기 캐리어 가스의 유속을 컨트롤하기 위한 것이다. 상기 소오스 용기(10)와 소오스 발생부(12)를 연결하는 라인(28)에도 밸브(28a)와 메스플로우 콘트롤러(28b)가 설치된다. 상기 주공급라인(14)상에는 밴트 라인(22)이 진공 펌프(24)와 연결되며 다수의 밸브들(22a,14a)이 설치된다.
도 3은 확산 공정의 대기(stand-by)단계부터 증착단계까지의 공정 방법(process recipe)을 보여주는 데이터이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제 1 단계는 다음 조건하에서 수행된다. 상기 제 1 캐리어 가스는 소오스 발생부(12)의 전단부에서 주입된다. 이때, 제 1 캐리어 가스의 유속은 300-500sccm 정도로 유지된다. 상기 소오스 용기(10)에 있는 소오스 물질은 상기 캐리어 가스에 의해 상기 소오스 발생부(12)로 흐르게 된다. 상기 소오스 물질은 상기 소오스 발생부(12)에서는 가열되어 기화된다. 이렇게 기화된 소오스 가스(제 1 캐리어 가스가 포함된 가스)는 주공급라인(14)으로 흐르게 된다. 상기 제 2 캐리어 가스는 소오스 발생부(12)의 후단부에서 주입된다. 이때 제 2 캐리어 가스의 유속은 3000-5000sccm 정도로 유지된다. 상기 소오스 발생부(12)에서 주공급라인(14)으로 흐르는 소오스 가스는 상기 제 2 캐리어 가스에 의해 상기 프로세스 챔버(16)쪽으로 흐르게 된다. 제 1 단계에서 상기 제 1 및 제 2 캐리어 가스는 상기와 같은 유속으로 세 포인트(set point) 대비 30초 동안 램핑(ramping)을 실시한다. 제 2 단계는 다음 조건하에서 수행된다. 상기 제 1 캐리어 가스와 제 2 캐리어 가스는 제 1 단계와 동일한 유속으로 주입된다. 소오스 가스(여기에서 소오스 가스란 제 1 캐리어 가스와 제 2 캐리어 가스가 포함된 가스를 의미한다)는 밴트 라인(22)을 통해 소량(30sccm) 플로우 된다. 이때, 가스 소진을 최소화하기 위해 밴트 라인(22)의 밸브(22a)는 완전 오픈 시키지 않는다. 예컨대, 제 2 단계는 60초 동안 수행된다. 제 3 단계는 데포지션(deposition) 조건의 가스 세팅 포인트를 대비하기 위한 안정화 단계로, 상기 제 1 캐리어 가스는 240-260sccm, 상기 제 2 캐리어 가스는 950-970sccm으로 주입된다. 이때, 상기 소오스 가스(예컨대, 제 1 및 제 2 캐리어 가스가 포함된 가스)는 밴트 라인(22)을 통해 15초 동안 전량 플로우 된다. 이를 위해 상기 밴트 라인의 밸브(22a)는 완전 개방시킨다. 예컨대, 제 3 단계는 15초 동안 수행된다. 제 4 단계는 주공급라인(14)에 설치된 밸브(14a)를 오픈하여 제 3 단계를 거쳐 안정화된 소오스 가스가 프로세스 챔버(16)로 주입시킨다. 도 4는 종래와 본 발명의 방법에 의해 웨이퍼상에 증착되는 도펀트 두께를 비교하여 보여주는 그래프로서, 보다 향상된 결과를 볼 수 있는 것이다. 결론적으로, 확산 공정에서 가스 공급 시스템이 상기와 같은 방법으로 진행되면, 가스의 소진량을 줄일 수 있다.(제 2 단계) 또한, 제 1 단계와 제 2 단계에서 제 1 캐리어 가스와 제 2 캐리어 가스의 유속을 보다 빠르게 하여 소오스 가스의 플로우를 보다 짧은 시간안에 안정화시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 캐리어 가스의 유속을 빠르게 하여 소오스 가스의 안정화 시간을 단축시키고, 밴트 라인으로 소진되는 소오스 가스의 양을 줄임으로써, 작업 처리량이 향상되고 가스 사용량을 줄일 수 있어 생산비가 줄어드는 효과가 있다.
도 1은 종래 확산 공정의 각 단계별 데이터를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 확산 공정의 가스 공급 시스템을 보여주는 구성도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 확산 공정의 각 단계별 데이터를 보여주는 도면;
도 4는 종래와 본 발명의 방법에 의해 웨이퍼상에 확산되는 도펀트 두께를 비교하여 보여주는 그래프이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 소오스 용기 12 : 소오스 발생부
14 : 주공급라인 16 : 프로세스 챔버
18 : 제 1 캐리어 가스 라인 20 : 제 2 캐리어 가스 라인
22 : 밴트 라인 24 : 진공 펌프
18b,20b,28b : 메스플로우 콘트롤러
14a,18a,20a,22a,28a : 밸브

Claims (7)

  1. 웨이퍼상에 도펀트를 확산시키기 위해 소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 캐리어 가스를 이용하여 프로세스 챔버로 공급시키기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 방법에 있어서,
    소오스 물질을 소오스 발생부로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 전단에서 제 1 캐리어 가스를 300-500 sccm로 주입하는 단계와;
    소오스 발생부에서 기화된 소오스 가스를 프로세스 챔버로 공급시키기 위해 소오스 발생부의 후단에서 제 2 캐리어 가스를 3000-5000 sccm로 주입하는 단계와;
    상기 소오스 가스와 제 1 캐리어 가스 그리고 제 2 캐리어 가스들을 기입력된 확산 조건의 가스 세팅 포인트에 대비하여 소정 시간동안 외부로 배기하는 단계와;
    기입력된 확산 조건에 맞는 가스들을 프로세스 챔버에 유입시켜 웨이퍼에 도펀트를 확산시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐리어 가스는 85-95초 동안 300-500 sccm로 주입되며 외부로 배기되는 단계부터는 240-260 sccm로 주입되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 캐리어 가스는 85-95초 동안 3000-5000 sccm로 주입되며 외부로 배기되는 단계부터는 950-970 sccm로 주입되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스들을 상기 외부로 배기하는 단계는 상기 가스들을 소정 시간동안 소정량 외부로 배기하는 단계와; 상기 가스들을 소정 시간동안 전량 외부로 배기하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스들을 소정량 외부로 배기 하는 단계는 55-65초 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소오스 물질은 액체 상태의 소스인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 캐리어 가스와 제 2 캐리어 가스는 아르곤(AR), 질소(N2), 헬륨(HE)중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05206033A (ja) * 1992-01-28 1993-08-13 Kokusai Electric Co Ltd Ｃｖｄ膜生成方法及び装置
KR0118594Y1 (ko) * 1994-12-03 1998-08-01 문정환 확산공정의 가스공급장치

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