KR20090077245A - Wafer's defect control method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼의 결함 제어방법에 관한 것으로서, 에픽텍셜 공정 시 발생하는 헤이즈(Haze)와 헤일로(Halo) 및 빗살무늬 선 결함을 제어할 수 있는 웨이퍼 결함 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
오늘날 반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer)는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 결정 실리콘 박판을 말한다.Today, a silicon wafer, which is widely used as a material for manufacturing a semiconductor device, refers to a crystalline silicon thin film made of polycrystalline silicon as a raw material.
실리콘 웨이퍼는 처리 방법에 따라 폴리시드 웨이퍼(polished wafer), 에피택셜 웨이퍼(epitaxial wafer), SOI 웨이퍼(silicon on insulator wafer), 디퓨즈드 웨이퍼(diffused wafer) 및 하이 웨이퍼(HI wafer) 등으로 구분된다.Silicon wafers are classified into polished wafers, epitaxial wafers, silicon on insulator wafers, diffused wafers, and high wafers, depending on the processing method. .
이 중에서 에피택셜 웨이퍼는 기판으로 실리콘 단결정 폴리쉬드 웨이퍼(PW; Ploished Wafer) 표면에 화학 기상 증착 방법을 이용한 기판과 동일한 실리콘 단결정을 1 ~ 100um 내외로 쌓아 박막을 형성한 웨이퍼를 의미한다. 이때 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition) 방법은 실리콘 원료를 기상 상태인 가스로 공급 하여 고온 에너지 원으로부터 반응 가스를 라디칼 원자로 분해하여 기판 웨이퍼의 표면에 증착 시키기 때문에 기판으로 사용되는 웨이퍼의 상태와 반응관 내의 분위기, 즉 유체 흐름과 에너지원의 전달방식, 기판 웨이퍼를 지지하는 카본(Carbon) 파트류(서셉터, 리프트 핀) 등이 모두 주요 관리 인자로 사용된다.The epitaxial wafer refers to a wafer in which a thin film is formed by stacking a silicon single crystal, which is the same as a substrate using a chemical vapor deposition method, on the surface of a silicon single crystal polished wafer (PW) as a substrate to about 1 to 100 μm. At this time, the chemical vapor deposition method supplies a silicon raw material to a gas in a gaseous state and decomposes the reaction gas into radical atoms from a high-temperature energy source and deposits it on the surface of the substrate wafer. The atmosphere inside, that is, the flow of fluid and energy sources, and the carbon parts (susceptor, lift pin) that support the substrate wafer are all used as main management factors.
도1 은 웨이퍼 로딩 시에 온도 차로 인해 발생하는 웨이퍼 힘을 설명하기 위해 도시한 개략도이고, 도 2는 화학 기상 증착에 의한 에피택셜 웨이퍼를 제조시 발생하는 오토도핑 현상을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a wafer force generated due to a temperature difference when loading a wafer, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an autodoping phenomenon generated when manufacturing an epitaxial wafer by chemical vapor deposition. .
최근 DRAM 이나 CMOS Logic 소자 적용을 위한 대구경화 및 얇은 에피층을 가지는 앞/뒷면 모두 거울상(Mirror like) 에피택셜 웨이퍼의 수요가 높아지면서 이에 대한 기술개발이 시급한 상황이나, 웨이퍼 뒷면에 산화막(LTO; Low Temperature Oxide) 및 폴리(Poly)와 같은 보호막이 도포되지 않을 경우, 화학 기상 증착이 1100℃ 이상의 고온에서 진행됨을 감안할 때, 고온 공정으로 인한 여러 문제가 발생할 수 있다. 즉, 도 1을 참조하면, 웨이퍼(1)가 서셉터(2)에 로딩될 때, 웨이퍼(1)와 챔버 간의 온도 차이로 인한 웨이퍼(1) 휘어짐으로 웨이퍼(1)의 접촉면에 열충격이 생기면서 뒷면(Back side)에 타격(Damage)을 입을 수 있다. 도 1에서 각 구성요소들의 온도 차이를 살펴보면, T1 > T2 > T3 > T4 > T5 임을 알 수 있다.Recently, as the demand for mirror-like epitaxial wafers with large diameters and thin epitaxial layers for application of DRAM or CMOS logic devices increases, there is an urgent need for technology development. However, oxide film (LTO; When the protective film such as Low Temperature Oxide) and Poly is not applied, various problems may occur due to the high temperature process, considering that chemical vapor deposition proceeds at a high temperature of 1100 ° C. or more. That is, referring to FIG. 1, when the
또한, 도2에 도시된 바와 같이, 챔버 내에 열원(5)을 이용하여 열이 공급되면, 에피탁시(Epitaxy) 주 반응 외에 부 반응으로서, 오토도핑(Auto-Doping)현상이 발생할 수 있다. 이러한 오토도핑의 예로써, 경로Ⅰ 및 Ⅱ와 같이 웨이퍼(1)로부터 에피층(3)으로 외확산 및 내확산되거나, 경로Ⅲ과 같이 서셉터(2)로부터 상기 웨이퍼(1)로 내확산되거나, 또는 경로Ⅳ와 같이 상기 서셉터(2)로부터 상기 에피층(3)으로 외확산되는 경우가 있다. 여기서, 상기 서셉터(2)의 둘레에는 프리 힛 링(4)이 위치하여 상기 서셉터(2)에 열을 제공하거나, 또는 상기 서셉터(2)를 보온시킨다.In addition, as shown in FIG. 2, when heat is supplied using the
이러한, 오토도핑은 결과적으로, 에피층의 농도 제어를 방해하고, 반응기 시스템의 불순물 등을 침입시켜 상기 웨이퍼(1)에 결함을 발생시킨다.This auto-doping consequently interferes with the concentration control of the epi layer, invades impurities and the like in the reactor system, and causes defects in the
도 3은 웨이퍼 뒷면에 헤일로(Halo)가 발생하는 장면을 도시한 사시도이고, 도 4는 웨이퍼 뒷면에 스크래치성 디펙트(Defect)가 발생한 장면을 도시한 사시도이다.FIG. 3 is a perspective view illustrating a scene in which a halo is generated on the back side of the wafer, and FIG. 4 is a perspective view illustrating a scene in which a scratchable defect occurs on the back side of the wafer.
이에 도시한 바 와 같이, 웨이퍼(1)는 서셉터(Susceptor)에 안착(Loading)시 온도 차에 의해 웨이퍼 휘어짐이 발생한다. 즉, 상기 웨이퍼(1)는 열충격에 취약하다. 그리고, 에피층을 형성하는 증착 스텝에서 서셉터 내에서 코팅된 부 반응 물질의 외확산으로 인해 상기 웨이퍼(1)의 뒷면에도 코팅(Coating)이 발생하며, 또한 챔버(Chamber)내 존재하는 수분기로 인한 헤이즈(Haze), 또는 헤일로(Halo)를 유발시킨다. 또한, 챔버 에칭에 사용되던 염화수소 가스(HCl Gas) 및 반응가스인 TCS 로부터 Cl-기가 유발되어 상기 웨이퍼(1)의 뒷면에는 에치 핏(Etch Pit)이 형성되며, 이로 인해 빗살무늬 선결함이 발생한다. 이러한 결함들은 결과적으로, 웨이퍼의 수율저하를 가져오고, 생산비의 증가를 불러일으킨다.As shown in the drawing, the
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 웨이퍼의 뒷면에 발생한 헤이즈(Haze), 헤일로(Halo), 또는 빗살무늬 선결함 등을 방지하여 수율을 높일 수 있는 웨이퍼 결함 제어방법을 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide a wafer defect control method that can increase the yield by preventing haze, halo, or comb-patterned defects generated on the back of the wafer.
본 발명의 다른 목적은 챔버의 내면을 식각 후에 진행되는 코팅 시간을 조절하여 웨이퍼의 뒷면 결함을 제어할 수 있는 웨이퍼 결함 제어방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a wafer defect control method capable of controlling the defects on the back side of the wafer by adjusting the coating time after etching the inner surface of the chamber.
상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 웨이퍼 결함 제어방법은 상기 챔버의 내부로 식각제를 공급하여 상기 챔버의 내면을 식각하는 단계 및 상기 챔버의 내부로 코팅제를 공급하여 식각된 상기 챔버의 내면을 코팅하는 단계를 포함하다. 여기에서 상기 코팅제를 공급하는 시간은 약 40 내지 60sec 가 바람직하다. 그리고, 상기 식각제는 약 40 내지 60 sec동안 공급되는 것이 좋다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, the wafer defect control method of the present invention by supplying an etchant into the interior of the chamber to etch the inner surface of the chamber and the coating agent into the interior of the chamber Coating the inner surface of the chamber by supplying and etching. Here, the time for supplying the coating agent is preferably about 40 to 60 sec. And, the etchant is preferably supplied for about 40 to 60 sec.
한편, 본 발명에서의 상기 챔버의 내부온도는 약 1100 내지 1200℃로 유지되는 것이 바람직하다.On the other hand, the internal temperature of the chamber in the present invention is preferably maintained at about 1100 to 1200 ℃.
또한, 본 발명의 상기 식각제는 염화수소(HCl)를 포함하나, 이외에도 상기 챔버의 내부면을 식각할 수 있는 다른 물질들을 사용할 수 있다.In addition, the etchant of the present invention includes hydrogen chloride (HCl), in addition to other materials capable of etching the inner surface of the chamber may be used.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 여러 장의 웨이퍼를 순차적으로 에피택셜 공정을 하는 경우에 첫 번째 웨이퍼의 에피택셜 공정을 마친 후 웨이퍼가 저장된 프로세서 챔버의 내면을 약 40 ~ 60sec 동안 코팅함으로써, 두 번째 웨이퍼부터는 첫 번째 웨이퍼와 같이 웨이퍼의 뒷면에 결함이 발생하지 않도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the case of sequentially epitaxial processing of a plurality of wafers by coating the inner surface of the processor chamber in which the wafer is stored after the epitaxial process of the first wafer for about 40 to 60 seconds, From the second wafer, like the first wafer, there is an effect of preventing defects on the back side of the wafer.
또한, 프로세서 챔버의 내면을 식각한 후에 별도의 퍼징(Purging)을 하지 않거나 또는 퍼징 시간(Purging time)을 단축하더라도 에피택셜 공정시 웨이퍼의 뒷면에 헤이즈(Haze), 헤일로(Halo) 또는 선 결함 등이 발생하지 않도록 할 수 있다.In addition, even if no purging is performed after the inner surface of the processor chamber is etched or the purging time is shortened, haze, halo or line defects may be formed on the back side of the wafer during the epitaxial process. You can prevent this from happening.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6 은 도 5의 프로세스 챔버를 설명하기 위한 측면도이다. 그 리고, 도 7은 프로세스 챔버에서의 에피택셜 공정을 설명하기 위해 도시한 그래프이고, 도 8은 웨이퍼 로딩 전 퍼징 타임에 따른 웨이퍼 뒷면 상태를 설명하기 위해 도시한 사시도이며, 도 9는 챔버 식각 공정 후 코팅을 실시하지 않은 웨이퍼의 뒷면 상태를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.FIG. 5 is a perspective view illustrating an epitaxial wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a side view illustrating the process chamber of FIG. 5. FIG. 7 is a graph illustrating an epitaxial process in a process chamber, FIG. 8 is a perspective view illustrating a wafer back side state according to a purging time before wafer loading, and FIG. 9 is a chamber etching process. It is a perspective view shown in order to demonstrate the back surface state of the wafer which is not coated after.
본 발명의 웨이퍼 제조 장치(1)는 에피택셜 성장(Epitaxial Growth)을 위한 장치뿐만 아니라, 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, CVD), 저압화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition, LPCVD), 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)과 같은 증착 장치에도 적용이 가능할 것이다.The
이하에서는, 상기 웨이퍼 제조 장치의 일 예로서 에피탁셜(epitaxial) 웨이퍼 제조 장치와 제조방법을 예로 들어 설명한다.Hereinafter, an epitaxial wafer manufacturing apparatus and a manufacturing method will be described as an example of the wafer manufacturing apparatus.
도면을 참조하면, 웨이퍼 제조 장치는 인터페이스(Interface)(10), 로드락 챔버(load-lock chamber)(20), 트랜스퍼 챔버(Transfer chamber)(30) 및 프로세스 챔버(process chamber)(50)를 포함한다. 그리고, 웨이퍼(101)의 로딩 및 언로딩을 위한 블레이드(Blade)(40)가 구비된다.Referring to the drawings, the wafer manufacturing apparatus includes an
상기 인터페이스(10)는 다수의 웨이퍼(101)를 수용하여 이송 가능한 유닛의 자동 개폐를 담당한다. 예를 들어, 상기 웨이퍼(101)의 수용 유닛은 FOUP(front opening unified pod)(6)이다. 즉, 상기 인터페이스(10)은 상기 FOUP(6)과 상기 로드락 챔버(20)를 연결시켜 주며, 핸들링 로봇에 의해 상기 웨이퍼(101)를 상기 로드락 챔버(20)로 이송할 수 있다.The
상기 로드락 챔버(20)는 웨이퍼 제조 장치 내로 상기 웨이퍼(101)를 유입 및 반출시킨다.The
여기서, 웨이퍼 제조 공정은 진공 상태에서 수행될 수 있다. 이를 위해 상기 웨이퍼 제조 장치 내부는 진공 상태가 유지되는데, 상기 웨이퍼(101)의 출입 시 상기 웨이퍼 제조 장치의 진공이 파괴될 수 있다. 따라서, 상기 로드락 챔버(20)는 상기 웨이퍼 제조 장치의 진공을 파괴하지 않고 상기 웨이퍼(101)의 출입시키기 위한 완충영역을 형성한다.Here, the wafer manufacturing process may be performed in a vacuum state. To this end, the inside of the wafer manufacturing apparatus is maintained in a vacuum state, and the vacuum of the wafer manufacturing apparatus may be destroyed when the
그러나, 상기 웨이퍼 제조 공정이 진공 상태가 아닌 상압(atmospheric pressure)에서 수행되는 경우, 상기 로드락 챔버(20)는 진공이 형성되지 않을 수 있다.However, when the wafer fabrication process is performed at atmospheric pressure instead of vacuum, the
상기 로드락 챔버(20)는 상, 하부로 구성되어 있는데 상부에서는 상기 인터페이스(10)의 핸들링 로봇에 의해 유입된 웨이퍼를 받아들인다. 즉, 상기 로드락 챔버(20)의 상부에서는 웨이퍼 제조 공정이 수행되기 전의 상기 웨이퍼(101)를 투입하고, 공정이 수행되기 전까지 상기 웨이퍼(101)를 대기시키는 역할을 한다. 그리고, 상기 로드락 챔버(20)의 하부에서는 온도를 하강시키기 위한 저온 장치가 장착되어, 웨이퍼 제조 공정이 완료된 웨이퍼(101)를 충분히 식힌 후 반출하는 역할을 한다.The
상기 트랜스퍼 챔버(30)는 상기 로드락 챔버(20)와 상기 프로세스 챔버(50) 사이에서 상기 웨이퍼(101)를 이송한다. 여기서, 상기 트랜스퍼 챔버(30) 내부는 소정의 진공이 제공된다. 특히, 상기 트랜스퍼 챔버(30) 내부는 상기 프로세스 챔 버(50)와 유사한 정도의 진공이 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 트랜스퍼 챔버(30)의 온도는 상온과 유사한 온도인 20 내지 25℃ 정도가 유지된다.The
상기 트랜스퍼 챔버(30) 내부에는 상기 웨이퍼(101)를 파지하여 상기 로드락 챔버(10)와 상기 프로세스 챔버(50) 사이에서 이송하는 블레이드(40)가 구비된다. 상기 블레이드(40)는 직선이동 또는 회전이동이 가능한 통상의 로봇암(robot arm) 또는 핸들러(handler) 등이 사용될 수 있으며, 상기 블레이드(40)의 방식 및 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.The
상기 트랜스퍼 챔버(30)와 상기 프로세스 챔버(50) 사이에는 슬릿 밸브(미도시)가 구비되어 상기 트랜스퍼 챔버(30)와 상기 프로세스 챔버(50)의 공간을 분리시키는 역할을 한다. 즉, 상기 슬릿 밸브는 상기 웨이퍼 제조 공정 동안 상기 프로세스 챔버(50)를 격리시키기 위해 상기 프로세스 챔버(50)의 입구를 선택적으로 폐쇄하고, 상기 웨이퍼(101)의 출입이 가능하도록 상기 프로세스 챔버(50)를 개방한다.A slit valve (not shown) is provided between the
상기 프로세스 챔버(50)는 상기 웨이퍼(101)를 수용하여, 상기 웨이퍼(101)의 표면에 소정 물질의 단결정층(이하, 에피택셜층)을 성장시키는 에피택셜 공정이 수행된다.The
상세하게는, 도 6을 참조하면, 상기 프로세스 챔버(50)는 상기 웨이퍼(101)가 수용되어 에피택셜 공정이 수행되는 반응공간(51)과, 서셉터(53) 및 히터(55)를 포함한다.In detail, referring to FIG. 6, the
상기 반응공간(51)은 상기 웨이퍼(101)가 수용되어 소정 분위기에서 에피택 셜 공정이 수행된다. 상기 반응공간(51)에서는 상기 웨이퍼(101)가 투입되어 소정의 공정온도로 상기 웨이퍼(101)가 가열되고, 수소가스와 더불어 실리콘을 포함하는 소스가스를 제공함으로써 상기 웨이퍼(101) 상에 실리콘 에피택셜층을 성장시킨다.In the
예를 들어, 상기 소스가스는 사염화규소(SiCl4), 삼염화실란(SiHCl3, Trichlorosilane, TCS) 또는 이염화실란(SiH2Cl2, Dichlorosilane) 또는 실란(SiH4) 등을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 삼염화실란을 소스가스로 하여 에피택셜층을 성장시키기 위한 공정온도는 1100 내지 1200℃이다. 한편, 상기 삼염화실란 이외에 이염화실란이나 실란 등을 소스가스로 하여 에피택셜층을 성장시킬 때는 상기한 공정온도보다 낮은 온도에서 에피택셜층이 성장된다.For example, the source gas may be silicon tetrachloride (SiCl 4), trichlorosilane (
본 실시예서는 이와 같은 에피택셜층 성장 공정의 일 예로서 삼염화실란을 소스가스로 이용하는 에피택셜층 성장 공정에 대해 설명하기로 한다. 그러나, 삼염화실란 이외의 다른 소스가스를 이용하여 에피택셜층을 성장시킬 때는 온도 조건이 달라지는 것으로 본 실시예의 다른 효과는 동일하게 작용할 수 있다.In the present embodiment, an epitaxial layer growth process using trichlorosilane as a source gas will be described as an example of such an epitaxial layer growth process. However, when the epitaxial layer is grown by using a source gas other than trichlorosilane, the temperature conditions are different, and the other effects of the present embodiment may work in the same manner.
상기 히터(55)는 상기 반응공간(51) 내에 구비되어 상기 서셉터(53) 및 상기 웨이퍼(101)를 상기 공정온도까지 가열한다.The
상기 서셉터(53)는 상기 반응공간(51) 내에 구비되어 에피택셜 공정 동안 상기 웨이퍼(101)를 고정시킨다.The
상기 서셉터(53)에는 상기 웨이퍼(101)의 로딩/언로딩 시에 상기 웨이퍼(101)를 승하강시키는 리프트 핀(57)이 구비된다. 예를 들어, 상기 리프트 핀(57)은 상기 웨이퍼(101)를 안정적으로 지지할 수 있도록 3 지점에 배치된다.The
도 7을 참조하면, 도 6에서와 같이 웨이퍼(101)가 프로세서 챔버(50) 내의 서셉터(53)에 안착되기 전, 이전의 웨이퍼 공정으로부터 실리콘 증착 시에 웨이퍼 뿐만 아니라 프로세서 챔버(50) 및 서셉터(53)에도 실리콘이 증착되기 때문에, 상기 프로세서 챔버(50) 상태를 깨끗하게 해주기 위해 상기 프로세서 챔버(50)의 식각(Etching) 및 실리콘 코팅(Coating) 공정이 진행된다. 상기 프로세서 챔버(50)의 식각은 에피탁시 런(Epitaxy Run) 진행 후 프로세서 챔버(50)의 벽면 및 서셉터(53)에 코팅된 부반응 물질을 제거해 주기 위함이다.Referring to FIG. 7, before the
이후 실리콘 코팅은 식각 후에 상기 서셉터(53) 및 프로세서 챔버(50)로부터 과잉 식각되어 열공정 진행 시 외확산에 의한 상기 웨이퍼(101)에 불순물이 오토도핑(Auto-Doping) 되는 것을 막고자 보호막을 입히기 위해 실시한다. 상기 웨이퍼(101)가 상기 프로세서 챔버(50)에 안착한 후에는 약 1100 ~ 1200℃ 상이에서 수소(H2)를 이용하여 열 처리(Baking) 스텝을 진행하게 되는데, 이는 에피탁시 성장을 위한 자연 산화막(Native Oxide)의 제거, 유기(Organic) 불순물 제거 및 웨이퍼에서 형성된 BMD(Bulk Micro Defect)로 인해 일정한 DZ(Denuded Zone)을 형성하는데 매우 중요한 스텝이다. 열처리 스텝이 완료된 후 에피웨이퍼 파티클 수준에 따라 증착 전 표면 식각(pre-etching, Surface Etching)을 실시하기도 하나, 일반적으로 바로 에피층 형성공정으로 바로 진행하게 된다. 상압하에서의 에피층의 성장은 1100 ~ 1150℃에서 이루어진다. 여기에, 상기 프로세서 챔버(50)의 내부로 공급되는 원료 가스(Source Gas)로는 TCS(Trichlorosilane, SiHCl3)를 공급하며, 에 피 비저항을 제어하기 위해 도펀트 가스(B2H6)를 첨가하게 된다. 이후 상기 프로세서 챔버(50)를 식각 및 코팅하는 단계를 지난 후에, 상기 서셉터(53)에 상기 웨이퍼(101)를 안착 전에 퍼징(Purging)을 실시하는데, 상기 퍼징 시간에 따라 웨이퍼 뒷면의 상태는 차이가 발생한다. 즉, 상기 웨이퍼(101)의 연속 런을 진행 시, 첫 번째 장과 두 번째 장부터의 웨이퍼 뒷면의 양상이 달라진다. 이를 자세히 살펴보면 다음과 같다.After etching, the silicon coating is excessively etched from the
도 8a는 퍼징 시간을 약 480sec동안 실시한 웨이퍼의 뒷면을 나타낸 도면이다. 도 8a와 같이, 연속 런 진행시에 첫 번째 웨이퍼(101)는 상기 프로세서 챔버(50)의 식각 및 코팅 단계를 완료 후에 충분한 퍼징(Purging)이 이루어진 상태하에서 안착된 것으로, 이전의 결함들로부터 자유로운 거울상을 얻을 수 있다.8A is a view of the back side of the wafer with a purging time of about 480 sec. As shown in FIG. 8A, during the continuous run, the
그리고, 도 8b에 도시된 두 번째 웨이퍼(101)는 첫 번째 웨이퍼(101)가 에피택셜 공정을 실시한 후에 퍼징을 하지 않은 상태에서 공정이 진행된 웨이퍼이며, 도 8c는 첫 번째 웨이퍼의 에피택셜 공정을 실시한 후에 퍼징을 약 120sec 동안 실시한 상태에서 공정이 진행된 웨이퍼이다. 도 8b 및 도 8c에서의 웨이퍼(101)는 두 번째 장부터 해당되는 웨이퍼로써, 퍼징을 하지 않거나, 또는 퍼징 시간이 충분치 못한 경우에 해당되는 웨이퍼이다. 이는 상기 프로세서 챔버(50)를 식각 및 코팅하는 단계가 완료되는 시기에 동시에 안착되거나, 완료되는 시간으로부터 짧은 시간이 지난 후에 안착되는 경우로써, 이러한 상기 웨이퍼(101)의 뒷면에는 짙은 헤이즈(Haze) 및 빗살무늬 결함이 발생한다.In addition, the
이러한 결과는 상기 프로세서 챔버(50) 내의 조건이 상기 웨이퍼(101)의 뒷 면 결함을 발생하는 주요 인자임을 말해준다.These results indicate that the condition in the
표 1은 다양한 공정 변수에 따른 웨이퍼의 뒷면결함에 대한 테스트 결과이며, 이때의 퍼징 조건으로서 퍼징 시간은 0sec이다.Table 1 shows the test results for the backside defect of the wafer according to various process parameters, and the purging time is 0 sec as the purging condition at this time.
표 1에서는 표준(Standard) 조건에서 테스트를 실시하고, 이어 각 공정 변수를 변화시키면서 나타나는 웨이퍼의 뒷면 결함의 발생유무 및 발생 정도를 보여준다.Table 1 shows the occurrence and extent of defects on the back side of the wafer as the test is performed under standard conditions, followed by changing each process variable.
테스트 진행 결과 상기 웨이퍼(101)의 뒷면에 결함을 발생시키는 주요 인자는 Cl-으로 확인할 수 있다. 이는 4번 조건에서 도 8과 같이 상기 웨이퍼(101)의 뒷면이 더 악화된 것을 보면 알 수 있다. 상기 프로세서 챔버(50)를 식각하기 위해 과도한 염화수소 가스(HCl)를 사용하는데, 이로부터 발생한 Cl-이 상기 웨이퍼(101)의 뒷면을 식각시키기 때문이다. 반면, 상기 프로세서 챔버(50)의 내면에 실리콘의 코팅량을 증가시키면 상기 웨이퍼(101)의 뒷면 결함이 감소된다. 이는 상기 프로세서 챔버(50)내 실리콘 코팅량이 증가하면서 원치 않는 불순물(Cl-을 포함한 잔존 성분들)의 부반응이 발생하지 않도록 막기 때문이다.As a result of the test, the main factor causing defects on the back surface of the
이로부터 앞서, 상기 프로세서 챔버(50)의 식각 및 코팅 단계 후에 퍼징을 하지 않거나, 또는 퍼징 시간을 늘리지 않더라도 상기 프로세서 챔버(50)의 코팅 조건을 강화함으로써 상기 웨이퍼(101)의 뒷면결함을 제어할 수 있다.From this, the backside defect of the
본 발명에서는 상기 프로세서 챔버(50)의 내면을 실리콘으로 약 40 ~ 60 sec 동안 코팅한다. 이때 상기 프로세서 챔버(50)의 내면에 코팅되는 코팅제의 코팅 두께는 약 2.5 ~ 3㎛ 이다.In the present invention, the inner surface of the
이와 같이, 식각된 상기 프로세서 챔버(50)의 내면을 코팅함으로써 첫 번째 웨이퍼를 에피택셜 공정을 한 후에 퍼징하지 않거나, 또는 퍼징 시간을 단축하더라도, 에피택셜 공정이 완료된 두 번째부터의 웨이퍼는 그 뒷면에 헤이즈(Haze), 헤일로(Halo) 또는 선결함 등이 발생하지 않도록 할 수 있다.As such, even if the first wafer is not purged after the epitaxial process by coating the inner surface of the etched
도 1은 웨이퍼 로딩시 온도 차로 인해 발생하는 웨이퍼 힘을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a wafer force generated due to a temperature difference during wafer loading.
도 2는 화학 기상 증착에 의한 에피택셜 웨이퍼를 제조시 발생하는 오토도핑 현상을 설명하기 위해 도시한 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an autodoping phenomenon generated during the manufacture of an epitaxial wafer by chemical vapor deposition.
도 3은 웨이퍼 뒷면에 헤일로(Halo)가 발생하는 장면을 도시한 사시도이다.3 is a perspective view illustrating a scene in which a halo is generated on the back surface of a wafer.
도 4는 웨이퍼 뒷면에 스크래치성 디펙트(Defect)가 발생한 장면을 도시한 사시도이다.4 is a perspective view illustrating a scene in which scratchable defects are generated on a back surface of a wafer.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에피택셜 웨이퍼 제조 장치를 설명하기 위한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating an epitaxial wafer manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6은 5의 프로세스 챔버를 설명하기 위한 측면도이다.6 is a side view for describing the process chamber of FIG. 5.
도 7은 프로세스 챔버에서의 에피택셜 공정을 설명하기 위해 도시한 그래프이다.7 is a graph depicting the epitaxial process in the process chamber.
도 8은 웨이퍼 로딩 전 퍼징 타임에 따른 웨이퍼 뒷면 상태를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.8 is a perspective view illustrating a wafer back side state according to a purging time before wafer loading.
도 9는 챔버 식각 공정 후 코팅을 실시한 웨이퍼의 뒷면 상태를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.9 is a perspective view illustrating a back side of a wafer coated with a chamber after an etching process.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 웨이퍼 2: 서셉터1: wafer 2: susceptor
3: 에피 층 4: 프리 힛 링3: epi layer 4: pre- 힛 ring
5: 열원 6: FOUP5: heat source 6: FOUP
10: 인터페이스 20: 로드락 챔버10: interface 20: load lock chamber
30: 트랜스퍼 챔버 40: 블레이드30: transfer chamber 40: blade
50: 프로세스 챔버 53: 서셉터50: process chamber 53: susceptor
55: 히터 57: 리프트 핀55: heater 57: lift pin
101: 웨이퍼101: wafer
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KR1020080003084A KR20090077245A (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Wafer's defect control method |
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KR1020080003084A KR20090077245A (en) | 2008-01-10 | 2008-01-10 | Wafer's defect control method |
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