KR100607417B1 - method for forming a silicon oxide layer in a semiconductor fabricating - Google Patents
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Abstract
다수매의 웨이퍼가 적재된 튜브를 포함하는 장치를 사용하는 산화막의 형성 방법이 개시되어 있다. 웨이퍼가 적재된 보트가 튜브 내부로 이송된다. 상기 튜브에 질소 가스가 제공되고, 일정 온도 상태가 유지된다. 이어서, 산소 가스가 제공된다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 표면에 제1산화막이 형성된다. 상기 튜브를 상승 온도로 형성한 다음 상기 상승 온도 상태를 계속해서 유지한다. 이어서, 상기 산소 가스가 제공된다. 이에 따라 제2산화막이 형성된다. 그리고 상기산소 가스 및 염화수소 가스가 제공된다. 이에 따라, 제3산화막이 형성된다. 열처리를 수행한 다음 상승 온도를 하강시키고, 상기 하강에 의한 하강 온도 상태를 유지한다. 그리고, 상기 보트를 상기 튜브 외부로 이송시킨다. 따라서, 열산화에 의한 산화막이 형성되는데, 상기 산화막은 균일한 두께 분포를 갖는다.A method of forming an oxide film using an apparatus including a tube loaded with a plurality of wafers is disclosed. The boat loaded with the wafer is transferred into the tube. Nitrogen gas is provided to the tube, and a constant temperature state is maintained. Oxygen gas is then provided. As a result, a first oxide film is formed on the wafer surface. The tube is formed at an elevated temperature and then maintained at that elevated temperature. The oxygen gas is then provided. As a result, a second oxide film is formed. And the oxygen gas and the hydrogen chloride gas are provided. As a result, a third oxide film is formed. After the heat treatment is performed, the rising temperature is lowered and the falling temperature state is maintained by the falling. The boat is then transported out of the tube. Thus, an oxide film is formed by thermal oxidation, which has a uniform thickness distribution.
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 장치를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for forming an oxide film in semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of forming an oxide film in the semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 튜브 12 : 보트10
14 : 히터 16 : 가스 제공부14
W : 웨이퍼W: Wafer
본 발명은 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 방법으로서, 보다 상세하게는 다수매의 웨이퍼가 적재된 튜브(tube)를 포함하는 장치를 사용하는 산화막의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming an oxide film in semiconductor manufacturing, and more particularly, to a method of forming an oxide film using a device including a tube on which a plurality of wafers are loaded.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약 적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to these demands, the manufacturing technology of the semiconductor device has been developed to improve the degree of integration, reliability, and response speed.
상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 가공 기술 중에서 절연막 또는 금속막 등과 같은 막 형성을 위한 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다. 이러한 가공 기술 중에서 산화막에 대한 가공 기술은 상기 반도체 장치의 제조에 있어 근간을 구축하고 있다.Among the processing techniques for improving the integration degree of the semiconductor device, the demand for processing techniques for forming a film such as an insulating film or a metal film is also increasing. Among these processing techniques, the processing technique for the oxide film is the basis for the production of the semiconductor device.
상기 산화막은 금속 배선의 전기적 절연 또는 표면 보호 등을 위한 절연막으로서, 자연 산화, 열산화 및 화학기상증착(CVD) 등을 통하여 형성할 수 있다. 이들 중에서 상기 열산화를 이용한 산화막은 주로 퍼니스(furnace)를 사용하여 형성한다.The oxide film is an insulating film for electrical insulation or surface protection of a metal wiring, and may be formed through natural oxidation, thermal oxidation, chemical vapor deposition (CVD), or the like. Of these, the oxide film using the thermal oxidation is mainly formed by using a furnace (furnace).
상기 퍼니스를 사용하여 산화막을 형성하는 일 예는 아이데(Ide)에게 허여된 미합중국 특허 제5,603,772호에 개시되어 있다.An example of forming an oxide film using the furnace is disclosed in US Pat. No. 5,603,772 to Ide.
상기 퍼니스는 열을 제공받고, 산소 가스를 제공받고, 온도의 상승 및 하강을 통하여 웨이퍼 상에 산화막을 형성하는 튜브를 포함한다. 그리고, 상기 튜브에는 다수매의 웨이퍼가 적재되는 보트(boat)가 이송되는 구성을 갖는다. 이에 따라, 상기 보트에 적재된 웨이퍼가 튜브로 이송되고, 상기 튜브에서 제공하는 공정 조건에 의하여 상기 웨이퍼 상에 산화막이 형성된다.The furnace includes a tube that is provided with heat, is provided with oxygen gas, and forms an oxide film on the wafer through the rise and fall of temperature. The tube has a configuration in which a boat on which a plurality of wafers are loaded is transferred. Accordingly, the wafer loaded on the boat is transferred to the tube, and an oxide film is formed on the wafer by the process conditions provided by the tube.
상기 튜브에서 진행되는 산화막의 형성을 위한 공정은 다음과 같다. 다수매 의 웨이퍼가 적재된 보트를 튜브 내부로 이송하고, 상기 튜브 내의 온도 상태를 일정하게 유지하여 상기 튜브 내의 온도를 균일하게 유지한 다음 상기 산화막의 형성을 위한 온도로 상승시킨다. 그리고, 상기 상승시킨 온도를 일정하게 유지한 다음 웨이퍼 상에 산화막을 형성한다. 이어서, 계면 특성의 향상을 위한 열처리를 수행하고, 상기 튜브 내의 온도를 하강시킨다. 그리고, 상기 하강시킨 온도를 일정하게 유지한 다음 상기 보트를 상기 튜브 외부로 이송한다.The process for forming the oxide film proceeding in the tube is as follows. The boat loaded with a plurality of wafers is transferred into the tube, the temperature state in the tube is kept constant, the temperature in the tube is kept uniform, and then raised to a temperature for forming the oxide film. Then, the elevated temperature is kept constant and an oxide film is formed on the wafer. Subsequently, heat treatment is performed to improve the interfacial properties, and the temperature in the tube is lowered. Then, the lowered temperature is kept constant and then the boat is transferred out of the tube.
상기 열산화를 이용하여 상기 산화막을 형성할 때, 상기 산화막을 평가하는 항목 중의 하나가 상기 산화막이 상기 웨이퍼 상에 균일하게 형성되었는가를 판단하는 균일도(uniformity)이다. 상기 산화막의 균일도가 불량할 경우 후속되는 패턴 형성 공정 등에 악영향을 끼칠 수 있다. 예를 들어, 게이트 전극을 구성하는 산화막의 균일도가 불량할 경우 문턱 전압(threshold voltage) 및 항복 전압(breakdown voltage) 등의 산포가 커지는 원인을 제공한다.When the oxide film is formed using the thermal oxidation, one of the items for evaluating the oxide film is uniformity for determining whether the oxide film is uniformly formed on the wafer. If the uniformity of the oxide film is poor, it may adversely affect a subsequent pattern forming process. For example, when the uniformity of the oxide film constituting the gate electrode is poor, it provides a cause of a large dispersion such as a threshold voltage and a breakdown voltage.
상기 산화막을 형성할 때, 상기 균일도에 영향을 끼치는 요소로는 튜브 내에 제공되는 가스의 종류 및 유량, 상기 튜브 내의 압력 그리고 상기 튜브 내의 온도 등이 있다.When the oxide film is formed, factors affecting the uniformity include the type and flow rate of the gas provided in the tube, the pressure in the tube, and the temperature in the tube.
그러나, 종래의 상기 산화막을 형성하는 공정에서 상기 튜브 내의 온도 상태를 일정하게 유지할 때 온도 편차의 제어가 용이하게 이루어지지 않는다. 때문에, 상기 온도 편차로 인하여 상기 산화막이 균일하게 형성되지 않는다. 그리고, 상기 튜브 내에 질소 가스와 산소 가스를 동시에 제공함으로서 원하지 않는 산화막이 형성된다. 때문에, 상기 산화막이 형성되는 두께의 산포가 적절하게 제어되지 않아 불균일한 산화막이 형성되는 원인을 제공한다.However, in the process of forming the oxide film in the related art, the temperature deviation is not easily controlled when the temperature state in the tube is kept constant. Therefore, the oxide film is not formed uniformly due to the temperature deviation. An unwanted oxide film is formed by simultaneously providing nitrogen gas and oxygen gas in the tube. Therefore, the dispersion of the thickness in which the oxide film is formed is not properly controlled, which provides a reason for the formation of non-uniform oxide film.
따라서, 상기 산화막을 형성할 때, 온도 편차 또는 가스 등의 공정 조건으로 인하여 상기 산화막의 균일도를 용이하게 제어하지 못한다. 때문에, 상기 균일도가 불량한 산화막이 형성되고, 후속되는 공정에서 불량의 원인을 제공한다. 이로 인하여 반도체 장치의 제조에 따른 신뢰도가 저하되는 문제점이 초래된다.Therefore, when the oxide film is formed, the uniformity of the oxide film may not be easily controlled due to temperature variation or process conditions such as gas. Thus, an oxide film having poor uniformity is formed, which provides a cause of the defect in a subsequent process. This causes a problem that the reliability caused by the manufacture of the semiconductor device is lowered.
본 발명의 목적은, 열산화에 의한 산화막을 형성할 때 웨이퍼 상에 균일한 산화막을 형성하기 위한 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method for forming an oxide film in semiconductor production for forming a uniform oxide film on a wafer when forming an oxide film by thermal oxidation.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 방법은, 다수매의 웨이퍼가 적재된 보트를 질소 가스가 제공되고, 일정 온도를 유지하는 튜브 내부로 이송하는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 일정 온도 상태를 계속해서 유지하여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 일정 온도로 균일하게 형성하는 단계와, 상기 튜브에 산소 가스를 제공하여 상기 웨이퍼 표면에 제1산화막을 형성시키는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 제공하고, 상기 튜브의 상기 일정 온도를 상승시켜 상기 튜브를 상승 온도로 형성하는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 상승 온도 상태를 계속해서 유지하여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 상승 온도로 균일하게 형성하는 단계와, 상기 튜브에 상기 산소 가스를 제공하여 상기 제1산 화막 표면에 제2산화막을 형성시키는 단계와, 상기 튜브에 산소 가스 및 염화수소 가스를 제공하여 상기 제2산화막 표면에 제3산화막을 형성시키는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 제공하고, 상기 웨이퍼에 열처리를 수행하여 상기 웨이퍼와 상기 제1, 2 및 3산화막 사이의 계면 특성을 강화시키는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 상승 온도를 하강시켜 상기 튜브를 하강 온도로 형성하는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 하강 온도 상태를 계속해서 유지하여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 하강 온도로 균일하게 형성하는 단계와, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 보트를 상기 튜브 외부로 이송시키는 단계를 포함한다.The method for forming an oxide film in the semiconductor manufacturing of the present invention for achieving the above object, the step of transporting a boat loaded with a plurality of wafers into a tube provided with nitrogen gas, maintaining a constant temperature, Continuously providing the nitrogen gas and continuously maintaining the constant temperature state so as to uniformly form the entire tube including the boat at the constant temperature, and provide oxygen gas to the tube to provide the wafer with the surface of the wafer. Forming an oxide film, providing the nitrogen gas to the tube, raising the constant temperature of the tube to form the tube at an elevated temperature, and continuously providing the nitrogen gas to the tube, Continuously maintaining the elevated temperature to uniformly form the entire tube including the boat at the elevated temperature Forming a second oxide film on the surface of the first oxide film by providing the oxygen gas to the tube, and forming a third oxide film on the surface of the second oxide film by providing oxygen gas and hydrogen chloride gas to the tube. Increasing the interfacial properties between the wafer and the first, second, and trioxide films by providing the nitrogen gas to the tube and subjecting the wafer to heat treatment. Forming the tube at a lowering temperature by continuously lowering the rising temperature; and continuously providing the nitrogen gas to the tube, and continuously maintaining the lowering temperature state to provide the entire tube including the boat. Forming uniformly at the lowering temperature, continuously providing the nitrogen gas to the tube, and transferring the boat out of the tube. It comprises the step of.
상기 다수매의 웨이퍼가 적재된 보트를 질소 가스가 제공되고, 일정 온도를 유지하는 튜브 내부로 이송하는 단계에서는 상기 일정 온도는 600 내지 700℃ 이고, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 일정 온도 상태를 계속해서 유지하여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 일정 온도로 균일하게 형성하는 단계에서는 상기 일정 온도상태를 600 내지 1,200초 동안 유지하여 상기 튜브 전체를 600 내지 700℃의 온도로 균일하게 형성함으로서, 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화한다.In the step of transporting the boat loaded with the plurality of wafers into a tube provided with nitrogen gas and maintaining a constant temperature, the constant temperature is 600 to 700 ° C., and the nitrogen gas is continuously provided to the tube. In the step of continuously maintaining the predetermined temperature state to uniformly form the entire tube including the boat at the predetermined temperature to maintain the predetermined temperature state for 600 to 1,200 seconds to maintain the entire tube at a temperature of 600 to 700 ℃ By forming uniformly, the temperature deviation in the tube is minimized.
상기 튜브에 상기 질소 가스를 제공하고, 상기 튜브의 상기 일정 온도를 상승시켜 상기 튜브를 상승 온도로 형성하는 단계에서는 상기 질소 가스를 10 내지 30slm으로 제공하여 상기 튜브를 850 내지 950℃의 온도로 상승시키고, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 상승 온도 상태를 계속해서 유지하 여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 상승 온도로 균일하게 형성하는 단계에서는 상기 상승 온도는 850 내지 950℃이고 600 내지 1,500초 동안 유지하여 상기 튜브 전체를 상기 상승 온도로 균일하게 형성함으로서, 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화한다.In the step of providing the nitrogen gas to the tube, increasing the constant temperature of the tube to form the tube at an elevated temperature, providing the nitrogen gas at 10 to 30 slm to raise the tube to a temperature of 850 to 950 ° C. And continuously providing the nitrogen gas to the tube, and continuously maintaining the elevated temperature state to uniformly form the entire tube including the boat at the elevated temperature. The elevated temperature is 850 to 950 ° C. By maintaining for 600 to 1,500 seconds to uniformly form the entire tube at the elevated temperature, the temperature variation in the tube is minimized.
상기 튜브에 산소 가스 및 염화수소 가스를 제공하여 상기 제2산화막 표면에 제3산화막을 형성시키는 단계에서는 상기 산소 가스 및 염화수소 가스를 1 : 0.01 내지 0.04의 비율로 제공하는데, 상기 산소 가스는 5 내지 15slm으로 제공되고, 상기 염화수소 가스는 0.05 내지 0.6slm으로 제공함으로서, 상기 웨이퍼 상에 균일한 두께 분포를 갖는 산화막이 형성된다.In the step of providing an oxygen gas and hydrogen chloride gas to the tube to form a third oxide film on the surface of the second oxide film, the oxygen gas and hydrogen chloride gas are provided at a ratio of 1: 0.01 to 0.04, wherein the oxygen gas is 5 to 15 slm. The hydrogen chloride gas is provided at 0.05 to 0.6 slm, whereby an oxide film having a uniform thickness distribution is formed on the wafer.
상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 상승 온도를 하강시켜 상기 튜브를 상기 하강 온도로 형성하는 단계에서는 상기 질소 가스를 15 내지 30slm으로 제공하고, 상기 튜브에 상기 질소 가스를 계속해서 제공하고, 상기 하강 온도 상태를 계속해서 유지하여 상기 보트를 포함하는 튜브 전체를 상기 하강 온도로 균일하게 형성하는 단계에서는 600 내지 700℃로 하강시킨 온도 상태를 유지하여 상기 튜브 전체를 600 내지 700℃의 온도로 균일하게 형성함으로서, 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화한다.Continuously providing the nitrogen gas to the tube, lowering the rising temperature to form the tube at the lowering temperature, providing the nitrogen gas at 15 to 30 slm, and continuously providing the nitrogen gas to the tube. In the step of continuously maintaining the falling temperature state to uniformly form the entire tube including the boat at the falling temperature, the entire tube is maintained at 600 to 700 ° C by maintaining the temperature state lowered to 600 to 700 ° C. By forming uniformly with temperature, the temperature deviation in the tube is minimized.
이와 같이, 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화함으로서, 상기 튜브 내의 온도 분포가 균일하게 유지된다. 때문에, 균일도가 양호한 산화막을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 튜브 내에 제공되는 가스로 인하여 불필요한 산화막의 형성을 최소화할 수 있다. 때문에 균일도가 양호한 산화막을 형성할 수 있다. As such, by minimizing the temperature variation in the tube, the temperature distribution in the tube is kept uniform. Therefore, an oxide film with good uniformity can be formed. In addition, it is possible to minimize the formation of unnecessary oxide film due to the gas provided in the tube. Therefore, an oxide film with good uniformity can be formed.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 장치를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a block diagram illustrating an apparatus for forming an oxide film in semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
도 1를 참조하면, 도시된 장치는 열산화에 의한 산화막을 형성하는 퍼니스를 나타낸다. 상기 퍼니스는 열을 제공하여 온도 조절이 가능한 튜브(10)를 포함한다. 상기 열은 상기 튜브(10)의 외측에 설치되는 히터(heater)(14)에 의하여 제공된다. 상기 히터(14)는 니크롬선 등을 포함하는 구성을 갖는다.Referring to FIG. 1, the illustrated apparatus shows a furnace which forms an oxide film by thermal oxidation. The furnace comprises a
그리고, 상기 산화막을 형성하기 위한 웨이퍼(W)는 보트(12)에 적재되고, 상기 보트(12)에 적재된 상태로 상기 튜브(10) 내부로 이송되는 구성을 갖는다.In addition, the wafer W for forming the oxide film is mounted on the
상기 튜브(10)의 외부 일측에는 상기 튜브(10)와 연결되고, 상기 산화막을 형성할 때 상기 튜브(10) 내에 가스를 제공하는 가스 공급부(16)가 설치된다. 상기 가스 공급부(16)는 산소 가스, 질소 가스 및 염화수소 가스등을 제공하는 각각의 제공 소스를 포함한다.The outer side of the
이에 따라, 다수매의 웨이퍼(W)를 상기 보트(12)에 적재한 다음, 상기 보트(12)를 상기 튜브(10) 내부에 이송하고, 설정된 온도 조건, 가스 조건 등으로 공정을 수행한다. 따라서, 상기 보트(12)에 적재된 다수매의 웨이퍼(W) 상에 열산화에 의한 산화막이 형성된다.Accordingly, after loading a plurality of wafers (W) in the
상기 튜브(10)를 포함하는 장치를 사용하여 상기 열산화에 의한 산화막을 형성하는 방법은 다음과 같다.
A method of forming an oxide film by thermal oxidation using a device including the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조에서 산화막을 형성하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining a method of forming an oxide film in the semiconductor manufacturing according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 다수매의 웨이퍼를 보트에 적재시킨 다음 상기 보트를 튜브 내로 이송한다.(S1 단계) 상기 튜브에 질소 가스가 제공되고, 상기 튜브 내부는 650℃의 온도를 유지한다. 이때, 상기 튜브에 질소 가스를 제공함으로서 상기 웨이퍼 표면이 산화되는 것을 방지한다.Referring to FIG. 2, a plurality of wafers are loaded into a boat and then the boat is transferred into a tube. (S1 step) Nitrogen gas is provided to the tube, and the inside of the tube maintains a temperature of 650 ° C. At this time, by providing nitrogen gas to the tube, the wafer surface is prevented from being oxidized.
상기 튜브에 질소 가스를 계속적으로 제공한다.(S2 단계) 이때, 상기 650℃의 튜브 내부 온도를 900초 동안 유지시킨다. 상기 온도는 열산화를 형성할 때 제공되는 초기 온도로서, 상기 온도 대역을 벗어날 경우에는 상기 웨이퍼 상에 형성되는 산화막이 균열되는 원인을 제공한다. 그리고, 상기 온도를 유지하는 시간은 온도 편차를 최소화하기 위한 최적의 시간으로서, 상기 시간 보다 짧은 시간 동안 공정을 수행할 경우에는 온도 편차의 최소화를 도모하지 못할 것이고, 상기 시간 보다 긴 시간 동안 공정을 수행할 경우에는 생산성에 영향을 끼칠 수 있다. 이에 따라, 상기 질소 가스의 제공 및 상기 900초 동안 이루어지는 온도 유지로 인하여 상기 튜브 내부의 온도 편차가 최소화된다. 상기 튜브 내부의 온도 편차를 최소화함으로서 상기 온도 편차로 인한 웨이퍼 표면의 산화를 방지할 수 있다.Nitrogen gas is continuously provided to the tube. (S2 step) At this time, the temperature inside the tube of 650 ℃ is maintained for 900 seconds. The temperature is an initial temperature provided when thermal oxidation is formed, and when the temperature is out of the temperature range, the oxide film formed on the wafer cracks. The time for maintaining the temperature is an optimal time for minimizing the temperature deviation, and when the process is performed for a shorter time than the time, the temperature deviation will not be minimized. Doing so can affect productivity. Accordingly, the temperature variation inside the tube is minimized due to the supply of the nitrogen gas and the temperature maintenance for 900 seconds. By minimizing the temperature variation inside the tube, oxidation of the wafer surface due to the temperature variation can be prevented.
이와 같이, 상기 튜브 내의 온도 분포를 균일하게 유지한 다음 상기 튜브 내부에 산소 가스를 제공한다.(S3 단계) 상기 산소 가스는 10slm으로, 450초 동안 제공된다. 이에 따라 상기 웨이퍼 표면은 산화되고, 상기 산화로 인하여 제1 산화막이 형성된다. 상기 제1 산화막을 형성할 때 산소 가스만을 제공함으로서 상기 제1 산화막은 균일한 두께로 형성된다. 실제로, 질소 가스와 산소 가스를 혼합한 혼합 가스를 제공할 때와 상기 산소 가스를 제공할 때를 비교해 본 결과, 상기 산소 가스를 제공할 때 산화막이 균일하게 형성되는 것을 확인할 수 있었다.In this way, the temperature distribution in the tube is kept uniform and oxygen gas is provided inside the tube (step S3). The oxygen gas is provided at 10 slm for 450 seconds. Accordingly, the wafer surface is oxidized, and a first oxide film is formed by the oxidation. By providing only oxygen gas when forming the first oxide film, the first oxide film is formed to have a uniform thickness. In fact, as a result of comparing the time of providing the mixed gas mixed with nitrogen gas and oxygen gas and the time of providing the oxygen gas, it was confirmed that the oxide film is uniformly formed when the oxygen gas is provided.
상기 제1 산화막을 형성한 다음 본격적인 산화막의 형성을 위하여 상기 튜브 내의 온도를 일정하게 상승시켜 상기 튜브 내의 온도를 상승 온도로 형성한다.(S4 단계) 이때, 상기 튜브 내의 온도는 900℃로 상승시키고, 20slm의 질소 가스를 제공한다. 상기 온도는 히터를 제어하여 상승시키고, 상기 튜브 내의 온도를 상승시킬 때 질소 가스만을 제공하는 것은 상기 튜브 내의 온도를 상승시킬 때 상기 웨이퍼 표면이 산화되어 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 튜브 내의 온도를 상승시킬 때 상기 웨이퍼 상에 산화막이 형성되면 상기 산화막의 두께 산포가 나빠지기 때문이다.After forming the first oxide film, the temperature in the tube is constantly raised to form an elevated temperature in order to form a full-scale oxide film (step S4). At this time, the temperature in the tube is raised to 900 ° C. To provide 20 slm of nitrogen gas. The temperature is increased by controlling the heater, and providing only nitrogen gas when raising the temperature in the tube is to prevent the wafer surface from oxidizing and forming an oxide film when raising the temperature in the tube. This is because if the oxide film is formed on the wafer when the temperature in the tube is raised, the thickness distribution of the oxide film is deteriorated.
이어서, 상기 튜브 내의 온도를 상승시킨 다음 상기 상승 온도 상태를 계속해서 유지한다.(S5 단계) 이때, 상기 온도 상태는 1,000초 동안 900℃로 유지되고, 상기 질소 가스가 계속적으로 제공된다. 이에 따라, 상기 튜브 내의 전체 부위의 온도가 900℃를 유지하게 된다. 상기 상승 온도 상태의 유지는 상기 튜브 내의 온도를 상승시킴으로서 발생하는 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화하기 위함이다. 그리고, 상기 온도 상태를 유지하는 시간은 상기 온도 편차를 최소화하기 위한 최적의 시간으로서, 상기 시간 보다 짧은 시간 동안 온도 상태를 유지할 경우에는 온도 편차의 최소화를 도모하지 못할 것이고, 상기 시간 보다 긴 시간 동안 온도 상태를 유지할 경우에는 생산성에 영향을 끼칠 수 있다. 이와 같이, 상기 질소 가스 의 제공 및 상기 1,000초 동안 이루어지는 온도 상태의 유지로 인하여 상기 튜브 내부의 온도 편차가 최소화된다. 상기 튜브 내의 온도 편차를 최소화하고, 계속적으로 질소 가스를 제공함으로서 상기 온도 편차로 인한 웨이퍼 표면의 산화를 방지할 수 있다.Subsequently, the temperature in the tube is raised and then the elevated temperature state is continuously maintained (step S5). At this time, the temperature state is maintained at 900 ° C. for 1,000 seconds, and the nitrogen gas is continuously provided. Accordingly, the temperature of the entire part in the tube is maintained at 900 ℃. The maintenance of the elevated temperature state is to minimize the temperature variation in the tube that occurs by raising the temperature in the tube. The time for maintaining the temperature state is an optimal time for minimizing the temperature deviation. When the temperature state is maintained for a time shorter than the time, the temperature deviation will not be minimized. Maintaining the temperature may affect productivity. As such, the temperature variation inside the tube is minimized due to the provision of the nitrogen gas and the maintenance of the temperature state made during the 1,000 seconds. By minimizing the temperature variation in the tube and continuously providing nitrogen gas, it is possible to prevent oxidation of the wafer surface due to the temperature variation.
상기 온도 상태를 유지한 다음 상기 튜브 내에 산소 가스를 제공한다.(S6 단계) 이때, 상기 산소 가스는 15slm이 제공된다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 표면이 산화되고, 상기 웨이퍼 상에 제2 산화막이 형성된다. 구체적으로, 이전에 형성한 상기 제1 산화막 상에 상기 제2 산화막이 형성된다. 상기 제2 산화막은 이후에 수행되는 공정에서 완충 기능을 수행한다. 그리고, 상기 제2 산화막을 형성할 때 산소 가스 및 질소 가스를 혼합하는 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이때, 상기 산소 가스는 15slm이, 상기 질소 가스는 20slm이 제공된다.After maintaining the temperature state, oxygen gas is provided in the tube (step S6). At this time, the oxygen gas is provided with 15 slm. As a result, the surface of the wafer is oxidized, and a second oxide film is formed on the wafer. Specifically, the second oxide film is formed on the previously formed first oxide film. The second oxide film performs a buffer function in a later process. In addition, when forming the second oxide film, a mixed gas for mixing oxygen gas and nitrogen gas may be used. At this time, the oxygen gas is 15 slm, the nitrogen gas is provided 20 slm.
이어서, 상기 튜브 내에 산소 가스 및 염화수소 가스를 제공한다.(S7 단계) 이때, 상기 산소 가스는 10slm이, 상기 염화수소 가스는 0.3slm이 제공된다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 표면이 산화되고, 상기 웨이퍼 상에 제3 산화막이 형성된다. 구체적으로, 이전에 형성한 상기 제2 산화막 상에 상기 제3 산화막이 형성된다. 상기 제3 산화막을 형성할 때 제공되는 상기 염화수소 가스는 상기 웨이퍼 표면을 손상시킬 수 있으나, 상기 제2 산화막에 의해 상기 염화수소 가스로 인한 손상을 방어한다. 때문에, 상기 제3 산화막을 형성하기 이전에 상기 제2 산화막을 형성하는 것이다.Subsequently, oxygen gas and hydrogen chloride gas are provided in the tube (step S7). At this time, the oxygen gas is provided with 10 slm, and the hydrogen chloride gas is provided with 0.3 slm. As a result, the surface of the wafer is oxidized, and a third oxide film is formed on the wafer. Specifically, the third oxide film is formed on the previously formed second oxide film. The hydrogen chloride gas provided when forming the third oxide film may damage the wafer surface, but protects the damage caused by the hydrogen chloride gas by the second oxide film. Therefore, the second oxide film is formed before forming the third oxide film.
그리고, 상기 제3 산화막을 형성함으로서, 상기 웨이퍼 상에는 상기 제1 산 화막, 제2 산화막 및 제3 산화막으로 구성되는 산화막이 형성된다.By forming the third oxide film, an oxide film composed of the first oxide film, the second oxide film, and the third oxide film is formed on the wafer.
상기 산화막을 형성한 다음 상기 웨이퍼의 열처리를 수행한다.(S8 단계) 이때, 상기 튜브 내에는 20slm의 질소 가스가 제공된다. 이에 따라, 상기 열처리를 통하여 상기 제1, 2 및 3 산화막으로 구성되는 산화막과 상기 웨이퍼 사이의 게면 특성이 강화된다.After the oxide film is formed, heat treatment of the wafer is performed (step S8). At this time, 20 slm of nitrogen gas is provided in the tube. Accordingly, the surface properties between the oxide film composed of the first, second and third oxide films and the wafer are enhanced through the heat treatment.
상기 열처리를 수행한 다음 상기 튜브 내의 온도를 일정하게 하강시켜 상기 튜브 내의 온도를 하강 온도로 형성한다.(S9 단계) 이때, 상기 튜브 내의 온도는 650℃로 하강시키고, 20slm의 질소 가스를 제공한다. 상기 온도는 히터를 제어하여 하강시키고, 상기 튜브 내의 온도를 하강시킬 때 질소 가스만을 제공하는 것은 상기 튜브 내의 온도를 하강시킬 때 상기 웨이퍼 표면이 산화되고, 상기 산화로 인하여 산화막이 형성되는 것을 방지하기 위함이다. 상기 튜브 내의 온도를 하강시킬 때 상기 웨이퍼 상에 산화막이 형성될 경우 상기 산화막의 두께 산포가 나빠지기 때문이다.After performing the heat treatment, the temperature in the tube is constantly lowered to form the temperature in the tube at the falling temperature. (S9 step) At this time, the temperature in the tube is lowered to 650 ° C and 20slm of nitrogen gas is provided. . The temperature is lowered by controlling the heater, and providing only nitrogen gas when the temperature in the tube is lowered to prevent the wafer surface from oxidizing when the temperature in the tube is lowered and forming an oxide film due to the oxidation. For sake. This is because if the oxide film is formed on the wafer when the temperature in the tube is lowered, the thickness distribution of the oxide film becomes worse.
이어서, 상기 튜브 내의 상기 하강 온도 상태를 계속해서 유지한다.(S10 단계) 즉, 상기 튜브 내의 온도 상태를 650℃로 유지한다. 이는 상기 웨이퍼가 적재된 보트를 상기 튜브 외부로 이송하기 이전에 상기 튜브 내의 온도를 일정하게 유지함으로서, 급격한 온도 변화로 인하여 상기 웨이퍼가 손상되는 것을 방지하기 위함이다.Subsequently, the falling temperature state in the tube is continuously maintained. (Step S10) That is, the temperature state in the tube is maintained at 650 ° C. This is to prevent the wafer from being damaged due to a sudden temperature change by keeping the temperature in the tube constant before transferring the boat loaded with the wafer out of the tube.
그리고, 상기 온도 상태를 유지한 상태에서 상기 웨이퍼가 적재된 보트를 상기 튜브 외부로 이송한다.(S11 단계) 이때, 상기 튜브 내에 20slm의 질소 가스를 제공한다.Then, the boat on which the wafer is loaded is transferred to the outside of the tube while maintaining the temperature state (step S11). At this time, 20 slm of nitrogen gas is provided in the tube.
여기서, 상기 열산화에 의한 산화막을 상기 공정을 수행하여 형성함으로서 상기 균일한 두께 분포를 갖는 산화막을 용이하게 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 균일도는 향상된다. 실제로, 상기 공정을 통하여 상기 산화막을 형성해 본 결과, 상기 산화막의 두께 분포가 1% 미만인 것을 확인할 수 있었다.Here, the oxide film having the uniform thickness distribution can be easily formed by forming the oxide film by thermal oxidation by performing the above process. As a result, the uniformity of the oxide film formed on the wafer is improved. In fact, as a result of forming the oxide film through the above process, it was confirmed that the thickness distribution of the oxide film was less than 1%.
따라서, 본 발명에 의하면 상기 열산화에 의한 산화막을 균일한 두께 분포를 갖도록 형성함으로서 상기 산화막의 균일도가 향상된다. 때문에, 상기 산화막으로 인하여 제공되는 후속 공정에서의 불량을 최소화할 수 있다. 이와 같이, 상기 산화막으로 인한 불량을 최소화함으로서 반도체 장치의 제조에 따른 신뢰도가 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 그리고, 상기 튜브를 사용하는 열산화는 반도체 장치의 대량 생산의 근간이기 때문에 상기 열산화를 통한 균일한 산화막의 형성은 반도체 장치의 제조에 따른 생산성에도 기여한다.Therefore, according to the present invention, by forming the oxide film by thermal oxidation to have a uniform thickness distribution, the uniformity of the oxide film is improved. Therefore, the defect in the subsequent process provided by the oxide film can be minimized. As described above, an effect of improving reliability of manufacturing a semiconductor device may be expected by minimizing defects caused by the oxide film. In addition, since thermal oxidation using the tube is the basis of mass production of semiconductor devices, formation of a uniform oxide film through thermal oxidation contributes to productivity due to the manufacture of semiconductor devices.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
Claims (10)
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