KR20170084429A - 에피텍셜웨이퍼 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
실시 예는 가스 유입구 및 가스 배출구를 구비하는 챔버를 포함하는 에피텍셜 반응기를 이용하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 관한 것으로, 상기 챔버 내의 오염 물질을 제거하는 세정 단계, 상기 에피텍셜 반응기에 전원 공급을 중단시키는 비활성화 단계, 및 적어도 하나의 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착시키는 더미 런 단계를 포함하며, 상기 세정 단계는 상기 챔버 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지하는 베이크 단계; 식각 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 식각 단계; 및 상기 챔버의 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지한 상태에서 수소 가스 또는 비활성가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 최종 배출 단계를 포함한다.
Description
실시 예는 에피텍셜웨이퍼 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼는 다결정의 실리콘을 원재료로 하여 만들어진 결정 실리콘 박판을 말한다.
실리콘 웨이퍼는 처리 방법에 따라 폴리시드웨이퍼(polished wafer), 에피택셜웨이퍼(epitaxial wafer), SOI 웨이퍼(silicon on insulator wafer), 디퓨즈드웨이퍼(diffused wafer) 및 수소 어닐웨이퍼(HI wafer) 등으로 구분될 수 있다.
에피택셜웨이퍼는 기존의 실리콘 웨이퍼 표면에 또 다른 단결정층을 성장시킨 웨이퍼를 말하며, 기존의 실리콘 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 가진다.
실시 예는 결함 발생을 억제할 수 있는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법을 제공한다.
실시 예는 가스 유입구 및 가스 배출구를 구비하는 챔버를 포함하는 에피텍셜 반응기를 이용하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 관한 것으로, 상기 챔버 내의 오염 물질을 제거하는 세정 단계; 상기 에피텍셜 반응기에 전원 공급을 중단시키는 비활성화 단계; 및 적어도 하나의 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착시키는 더미 런(dummy Run) 단계를 포함하며, 상기 세정 단계는 상기 챔버 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지하는 베이크(bake) 단계; 식각 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 식각 단계; 및 상기 챔버의 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지한 상태에서 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 최종 배출 단계를 포함한다.
상기 식각 단계에서의 상기 챔버의 내부 온도는 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도를 유지할 수 있다.
상기 베이크 단계 및 상기 식각 단계 각각에서, 상기 챔버 내부로 비활성 가스 또는 수소 가스가 공급되고 상기 가스 배출구로 배출될 수 있다.
상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스의 배출 유량은 상기 최종 배출 단계에서 가장 높을 수 있다.
상기 식각 단계와 상기 베이크 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8이고, 상기 베이크 단계와 상기 최종 배출 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1: 1.5 ~ 1: 2일 수 있다.
상기 최종 배출 단계의 수행 시간은 상기 베이크 단계의 수행 시간 및 상기 식각 단계의 수행 시간보다 길 수 있다.
상기 비활성화 단계에서는 비활성화 가스가 상기 챔버 내부로 공급되어 상기 가스 배출구롤 통하여 배출되며, 상기 비활성 단계에서의 비활성화 가스의 유량은 상기 베이크 단계, 및 상기 최종 배출 단계에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량보다 낮을 수 있다
상기 더미 런(dummy Run) 단계는 기설정된 레시피(recipe)에 따라 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착하는 활성화 단계; 더미 런을 진행한 횟수가 기설정된 횟수와 동일한지를 판단하는 단계; 및 상기 더미 런을 진행한 횟수가 상기 기설정된 횟수와 동일하지 않은 경우, 더미 런을 진행한 횟수를 하나 증가시키고, 새로운 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세정 단계는 상기 베이크 단계 이전에, 상기 챔버 내부의 내부 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지하고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 초기 배출 단계; 및 상기 챔버의 내부 온도를 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도까지 점진적으로 증가시키는 온도 상승 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세정 단계에서 상기 챔버 내의 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시킬 수 있다.
실시 예는 에피텍셜 웨이퍼의 결합 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 에피텍셜 제조 방법의 플로차트를 나타낸다.
도 2는 실시 예에 따라 에피텍셜웨이퍼를 제조하기 위한 에피텍셜 반응기를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 세정 단계의 일 실시 예를 나타내는 플로챠트이다.
도 4는 도 1에 도시된 세정 단계의 다른 실시 예를 나타내는 플로챠트이다.
도 5a는 에피텍셜 반응기의 챔버 내의 수분 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 가스 배출구 및 가스 배출 라인에서의 배출 유량의 맥동을 나타낸다.
도 6a는 실시 예에 따라 수행된 비활성화 단계 전과 이후의 웨이퍼의 결함 정도를 나타낸다.
도 6b는 도 6a에 표시된 LLS의 개수, 평균, 표준 편차를 나타낸다.
도 2는 실시 예에 따라 에피텍셜웨이퍼를 제조하기 위한 에피텍셜 반응기를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 세정 단계의 일 실시 예를 나타내는 플로챠트이다.
도 4는 도 1에 도시된 세정 단계의 다른 실시 예를 나타내는 플로챠트이다.
도 5a는 에피텍셜 반응기의 챔버 내의 수분 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 가스 배출구 및 가스 배출 라인에서의 배출 유량의 맥동을 나타낸다.
도 6a는 실시 예에 따라 수행된 비활성화 단계 전과 이후의 웨이퍼의 결함 정도를 나타낸다.
도 6b는 도 6a에 표시된 LLS의 개수, 평균, 표준 편차를 나타낸다.
이하, 실시 예들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "하/아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "하/아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 하/아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 또한 동일한 참조번호는 도면의 설명을 통하여 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 실시 예에 따른 에피텍셜 제조 방법의 플로차트를 나타내고, 도 2는 실시 예에 따라 에피텍셜웨이퍼를 제조하기 위한 에피텍셜 반응기(100)를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 먼저 에피텍셜 반응기(100)는 웨이퍼를 한 장씩 처리하는 매엽식이며, 챔버(105), 가스 공급 라인(110), 가스 배출 라인(115), 서셉터(120), 하부링(125), 상부링(127), 예열링(129), 및 서셉터지지부(130)를 포함한다.
챔버(105)는 에피텍셜 반응이 일어나는 공간이며, 석영 유리로 구성될 수 있다. 챔버(105)는 일 측에 가스 공급 라인(110)과 연결되는 가스 도입구(108)가 형성되고, 타 측에 가스 배출 라인(115)과 연결되는 가스 배출구(109)가 형성될 수 있으며, 하부 돔(lower dome, 103)과 상부 돔(upper dome, 104)을 포함할 수 있다. 가스 공급 라인(110)으로부터 공급되는 원료 가스는 가스 도입구(108)를 통하여 챔버(105) 내로 도입되고, 챔버(105) 내부로 도입된 원료 가스는 챔버(105) 내부에 위치하는 웨이퍼(101, 예컨대, 실리콘 웨이퍼) 표면을 따라 흐른 후 가스 배출구(109)를 통하여 가스 배출 라인(115)으로 배출될 수 있다.
도 1에서 가스 공급 라인(110), 가스 배출 라인(115), 가스 유입구(108), 및 가스 배출구(109) 각각은 하나만 도시되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 각각이 1개 이상일 수 있다.
하부 링(125)은 서셉터(120)를 둘러싸도록 챔버(105) 내에 배치되고, 상부 링(127)은 챔버(105) 내에서 하부 링(125)과 대향하도록 하부 링(125) 상에 배치될 수 있다. 이때 하부 링(125)과 상부 링(127)의 재료는 석영(SiO2) 또는 탄화규소(SiC)일 수 있다. 예열링(129)은 서셉터(120)에 인접하는 하부 링(125)의 내면을 따라 형성되며, 서셉터(120)를 둘러싸도록 인접 배치되어 열을 균일하게 할 수 있다.
서셉터(120)는 에피텍셜반응시웨이퍼(101)가 장착되는 부분이다. 서셉터(120)는 카본 그래파이트(carbon graphite), 탄화규소, 또는 카본그래파이트에 탄화규소를 코팅한 형태로 이루어질 수 있다. 서셉터(120)는 챔버(105)의 내부에 배치되고, 그 상부 면에 웨이퍼(101)를 안착시킬 수 있다.
먼저 런(Run) 대기 단계를 수행한다(S110).
서셉터(120)에 웨이퍼(101)를 로딩한 후에 웨이퍼(101)에 에피텍셜층을 성장시키는 공정(Run 공정) 이전에, 챔버(105) 내부를 안정화시키기 위하여 런(Run) 대기 공정을 수행한다.
런(Run) 대기 공정에서는 서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시키고, 챔버(105)의 내부 온도를 700℃ ~ 780℃(예컨대, 760℃)로 유지한 상태에서 가스 공급 라인(108)에서 공급되는 비활성 가스, 또는 수소 가스(H2 가스)를 가스 도입구(108)를 통하여 챔버(105) 내부로 유입시키고, 가스 배출구(109)를 통하여 가스 배출 라인(115)으로 배출시킨다.
이때 비활성 가스 또는 수소 가스(H2 가스)의 배출 유량은 45 slm ~ 55 slm일 수 있다. 예컨대, 수소 가스(H2 가스)의 배출 유량은 50 slm일 수 있다. Slm은 Standard Litters per Minute의 약자일 수 있다.
다음으로 세정 단계를 수행한다(S120).
세정 단계(S120)에서는 챔버(105) 내부 오염 물질을 가스 배출구(109) 및 가스 배출 라인(115)을 통하여 챔버(105) 밖으로 배출시킨다.
도 3은 도 1에 도시된 세정 단계(S120)의 일 실시 예를 나타내는 플로챠트이다.
도 3을 참조하면, 세정 단계(S120)는 베이크(bake) 단계(210), 식각 단계(S220), 및 최종 배출 단계(S230)를 포함할 수 있다.
베이크 단계(S210)에서는 서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시킨 상태를 유지하고, 챔버(105) 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지시킨다.
베이크 단계(S210)에서는 런 대기 공정과 마찬가지로 비활성 가스, 또는 수소 가스(H2 가스)가 챔버(105) 내로 주입되어 가스 배출구로 배출되고, 배출 유량은 런 대기 공정보다 낮을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 베이크 단계(S210)에서는 챔버(105) 내부의 온도는 1180℃ ~ 1190℃일 수 있다. 또한 예컨대, 베이크 단계(S210)에서는 챔버(105) 내부의 온도는 1185℃일 수 있다.
베이크 단계(S210)에서 챔버(105) 내부의 온도는 높기 때문에, 챔버(105) 안쪽면 또는 웨이퍼 표면에 부착 또는 흡착된 오염 물질, 예컨대, 파우더(power) 또는 파티클(particle) 등은 활동성이 증가하여 챔버(105) 안쪽면 또는 웨이퍼 표면으로부터 분리되거나 리프트 업(lift up)될 수 있다.
즉 베이크 단계(S210)에서 챔버(105) 안쪽면 또는 웨이퍼 표면에 부착된 오염 물질은 챔버(105) 밖으로 배출하기 용이하게, 분리되거나 리프트 업(lift up)된 상태가 될 수 있다.
베이크 단계(S210)에서 수소 가스(H2 가스)의 배출 유량은 런(Run) 대기 공정과 동일할 수 있다. 베이크 단계(S210)의 수행 시간은 런(Run) 대기 공정의 수행 시간보다 길 수 있다.
다음으로 식각 단계(S220)에서는 서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시키면서, 식각 가스를 챔버(105) 내로 공급하여 챔버(105) 안쪽면 또는 웨이퍼 표면으로부터 오염 물질을 분리하거나 또는 제거한다.
또한 식각 단계(S220)에서는 베이크 단계에서 분리된 오염 물질이 더욱 분리시키거나 또는 리프트 업(lift up)시키는 효과를 얻을 수 있다.
식각 단계(S220)에서는 베이크 단계(S210)에서의 챔버(105) 내부의 온도를 유지한 상태에서, 가스 유입구(108)를 통하여 식각 가스, 예컨대, HCL 가스를 챔버(105) 내부로 공급하고, 가스 배출구(109)로 배출시킨다. 이때 챔버(105) 내부로의 유입되어 가스 배출구(109)로 배출되는 식각 가스의 유량은 20 slm ~ 30 slm일 수 있다. 에컨대, 식각 가스의 배출 유량은 25slm일 수 있다.
식각 단계(S220)에서도 비활성 가스 또는 수소 가스가 주입되어 가스 배출구(109)로 배출되나, 비활성 가스 또는 수소 가스의 배출 유량은 베이크 단계(S210)보다 낮을 수 있다.
예컨대, 식각 단계(S220)와 베이크 단계(S210)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8일 수 있다.
식각 단계(S220)의 수행 시간은 베이크 단계(S210)의 수행 시간보다 길거나 같을 수 있다. 예컨대, 베이크 단계(S210)의 수행 시간과 식각 단계(S220)의 수행 시간의 비율은 1: 1 ~ 1.5일 수 있다.
다음으로 오염 물질을 배출시키는 최종 배출 단계를 수행한다(S230).
베이크 단계(S210) 및 식각 단계(S220)에 의하여 분리되거나 리프트 업된 오염 물질, 예컨대, 파우더 또는 파티클을 가스 배출구(109)를 통하여 가스 배출 라인(115)으로 배출시킨다.
서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시키면서, 비활성 가스 또는 수소 가스를 챔버(105) 내부로 주입시키고, 주입된 비활성 가스 또는 수소 가스에 의하여 리프트 업된 오염 물질은 가스 배출구(109)로 배출될 수 있다.
최종 배출 단계(S230)에서는 챔버(105) 내부의 온도는 700 ℃ 내지 800℃일 수 있다. 예컨대, 최종 배출 단계(S230)에서 챔버(105) 내부의 온도는 750 ℃일 수 있다.
최종 배출 단계(S230)에서 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(S210), 및 식각 단계(S220)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량보다 높다.
예컨대, 베이크 단계(S210)와 최종 배출 단계(S230)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1: 1.5 ~ 1: 2일 수 있다.
최종 배출 단계(S230)의 수행 시간은 베이크 단계(S20), 및 식각 단계의 수행 시간보다 길 수 있다.
예컨대, 식각 단계(S220)의 수행 시간과 최종 배출 단계(S230)의 수행 시간은 1:8 ~ 1:10일 수 있다.
베이크 단계(S210), 식각 단계(S220), 최종 배출 단계(S230) 각각에서 서셉터(120)에 로딩된 웨이퍼는 일정한 속도(예컨대, 40RPM ~ 45RPM)로 회전할 수 있다.
가장 높은 배출 유량과 가장 긴 시간 동안 배출 단계를 수행함으로써, 챔버(105) 내의 오염 물질을 안정적으로 배출시킬 수 있으며, 이로 인하여 에피텍셜 웨이퍼의 손상 또는 결함을 줄일 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 세정 단계의 다른 실시 예(S120-1)를 나타내는 플로챠트이다.
도 3과 동일한 부호는 동일한 구성 또는 단계를 나타내며, 동일한 구성 또는 단계에 대해서는 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 4를 참조하면, 세정 단계(S120-1)는 초기 배출 단계(S201), 온도 상승 단계(S202), 베이크(bake) 단계(210), 식각 단계(S220), 서셉터 코팅 단계(S225), 및 최종 배출 단계(S230)를 포함할 수 있다.
도 3의 실시 예와 비교할 때, 세정 단계(S120-1)는 런 대기 단계(S110)와 베이크 단계(S210) 사이에 수행되는 초기 배출 단계(S201) 및 온도 상승 단계(S202)와, 식각 단계(S220)와 최종 배출 단계(S230) 사이에 수행되는 서셉터 코팅 단계(S226)를 더 포함할 수 있다.
초기 배출 단계(S201)는 런 대기 단계(S110) 바로 다음에 수행된다.
초기 배출 단계(S201)에서는 로딩된 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시키고, 챔버(105)의 내부 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지하고, 챔버(105) 내로 비활성 가스 또는 수소 가스를 공급하고, 가스 배출구(109)로 배출한다.
예컨대, 초기 배출 단계(S201)에서 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 런 대기 상태보다 높을 수 있다.
또한 예컨대, 초기 배출 단계(S201)의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(S210)에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량과 동일할 수 있다. 초기 배출 단계(S201)는 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량을 안정적으로 베이크 단계의 유량과 동일하게 하기 위한 구간으로, 비활성 가스 또는 수소 가스 유량의 안정화 구간일 수 있다.
초기 배출 단계(S201)의 수행 시간은 베이크 단계(S210)의 수행 시간보다 짧을 수 있다.
온도 상승 단계(S202)는 초기 배출 단계(S201) 바로 다음에 수행될 수 있다.
온도 상승 단계(S202)는 초기 배출 단계(S201)의 챔버의 온도에서 베이크 단계(S210)의 챔버의 온도까지 점진적으로 챔버의 온도를 상승시키는 구간이다.
온도 상승 단계(S202)의 수행 시간은 식각 단계(S220)의 수행 시간보다 길고, 최종 배출 단계(S230)의 수행 시간보다 짧을 수 있다.
온도 상승 단계(S202)의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(S210)에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량과 동일할 수 있다
서셉터 코팅 단계는(S225)는 식각 단계(S220) 바로 다음에 수행된다.
먼저 서셉터(120)를 코팅하기 전에 챔버(105)의 내부 온도를 식각 단계(S220)의 챔버 온도에서 기설정된 온도(예컨대, 20℃ ~ 40℃)만큼 하강시키고, 챔버 내부로 서셉터를 코팅하기 위한 가스, 예컨대, TCS 가스를 주입하고 가스 배출구(109)로 배출시킴으로써, 서셉터 표면을 TCS 코팅한다. 이는 식각 단계(S220)에 의하여 발생하는 결함(예컨대, Slip)을 방지하기 위함이다.
다음으로 비활성화(Inert Idle) 단계를 수행한다(S130).
비활성화 단계에서는 런(Run)이 중지된 상태이며, 에피텍셜 반응기(110)에 전원 공급을 중단시킨다.
비활성화 단계에서 에피텍셜 반응기(100)의 총 공급 전원 또는 총 공급 파워(power)가 제로(0)이고, 챔버 내부의 온도는 0℃ ~ 20℃(예컨대, 상온)일 수 있고, 비활성 가스, 예컨대, 질소(N2) 가스가 챔버(105) 내로 주입되어 가스 배출구(109)로 배출된다.
이때 비활성 단계(S130)에서의 비활성 가스(예컨대, 질소 가스)의 배출 유량은 런 대기 단계(S110), 베이크 단계(S210), 및 최종 배출 단계(S230) 각각에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량보다 낮을 수 있다. 예컨대, 비활성화 단계에서의 질소 가스의 배출 유량은 15 slm ~ 25 slm일 수 있다. 예컨대, 질소 가스의 배출 유량은 20 slm일 수 있다.
에피텍셜 웨이퍼의 품질 이상 등으로 인하여, 스크러버 클리닝, Blade Teaching, 서셉터 상태 점검과 같은 에피텍셜 반응기에 대한 정비를 목적으로 하는 경우에 챔버(105)를 오픈하지 않은 상태에서 비활성화 단계(S130)가 수행될 수 있다.
다음으로 더미 런(dummy run) 단계를 수행한다(S135).
더미 런 단계(S135)에서는 적어도 하나의 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착한다.
예컨대, 순차적으로 기설정된 개수의 웨이퍼들에 에피텍셜층을 증착시킴으로써 비활성화 단계 이후에 챔버(110) 내에 생성되는 수분에 기인하여 발생하는 반응물, 및 가스 배출구(109) 및 가스 배출 라인(115)에서의 배출 유량의 맥동에 기인하는 챔버(105) 내의 오염 물질을 제거한다.
더미 런 단계(S135)는 다음과 같은 단계들(S140, S150, S160)을 포함할 수 있다.
먼저 더미 런(Run)을 위한 활성화 단계를 수행한다(S140).
기설정된 레시피(recipe)에 따라 서셉터(120) 상에 로딩된 더미(dummy) 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착한다.
선택적 에피텍셜 성장 공정을 수행하여 더미 웨이퍼 상에 에피텍셜층을 증착할 수 있다.
예컨대, 선택적 에피텍셜 성장 공정은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 공정, 감압 화학 기상 증착(Reduced Pressure Chemical Vapor Deposition; RPCVD) 공정, 고진공 화학 기상 증착(Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition; UHVCVD), 공정 등에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예컨대, 선택적 에피택셜 성장은 1000℃ ~ 1200℃의 온도에서 SiH4, 디클로로실란(SiH2Cl2; DCS), 트리클로로실란(SiH2Cl3; TCS) 등의 소스 가스를 챔버 내에 공급하여 수행될 수 있다.
다음으로 에피텍셜층을 증착한 더미 웨이퍼의 개수, 즉 더미 런을 진행한 횟수가 기설정된 횟수(N, 예컨대, N=5)와 동일한지 판단한다(S150). 여기서 더미 런의 횟수는 에피텍셜층이 증착된 더미 웨이퍼의 개수와 동일할 수 있다.
더미 런을 진행한 횟수가 기설정된 횟수와 동일한 경우에는 기설정된 레시피(recipe)에 따라 에피텍설 웨이퍼를 생산하는 생산 진행 단계를 수행하다(S170).
반면에 수행된 더미 런의 휫수가 기설정된 횟수와 동일하지 않은 경우에는 더미 런의 휫수를 하나 증가하고, 새로운 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착하고, 상술한 S140 단계 내지 S150 단계를 반복 수행한다.
더미 런 단계(S135)는 챔버(105) 내에 잔류하는 오염원을 제거하는 역할을 한다.
비활성화 단계(S130)에서는 낮은 챔버 온도(예컨대, 상온)에 의하여 수분이 생성될 수 있고, 생성된 수분에서 제공되는 산소(O2)와 챔버(105) 내의 잔류 가스(예컨대,SixClyHz)가 반응하여 반응물이 생성될 수 있는데, 이러한 반응물은 에피텍셜 웨이퍼에 결함을 발생시키는 오염원이 될 수 있다.
도 5a는 에피텍셜 반응기(100)의 챔버 내의 수분 상태를 나타내는 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 비활성화 단계가 시작되는 시점(501) 이후에 에피텍셜 반응기(100)의 챔버(105) 내의 수분(H2O) 량이 점차 증가한다.
비활성화 단계(S130)와 활성화 단계(S140) 사이의 가스 배출구(109)로 배출되는 가스의 유량 차이에 의하여, 에피텍셜 반응기(100)의 가스 배출구(109) 및 가스 배출 라인(115)에서는 배출 유량의 맥동이 발생한다.
도 5b는 가스 배출구(109) 및 가스 배출 라인(115)에서의 배출 유량의 맥동을 나타낸다. 도 5b를 참조하면, 비활성화 단계(S130) 직후 배출 유량의 맥동이 발생할 수 있다. 이러한 배출 유량의 맥동에 의하여 비활성화 단계(S130)에서 발생한 파우더 또는 파티클이 챔버(105) 내부로 공급되어 챔버를 오염시킬 수 있고, 이로 인하여 에피텍셜 웨이퍼에 결함이 발생할 수 있다.
비활성화 단계 이전에 수행되는 세정 단계(S120)를 통하여 챔버(105) 내부의 오염원을 제거하고, 더미 런 단계(S135)를 통하여 비활성화 단계(S130)에서 생성되는 반응물, 및 도 5에서 설명한 배출 유량의 맥동에 의하여 챔버(105) 내부로 유입된 오염 물질을 제거함으로써, 에피텍셜 웨이퍼에 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 6a는 실시 예에 따라 수행된 비활성화 단계 전과 이후의 웨이퍼의 결함 정도를 나타내고, 도 6b는 도 6a에 표시된 LLS의 개수(N), 평균(Avg), 표준 편차(StDev)를 나타낸다.
도 6a는 200nm 크기를 갖는 LLS(Localized Light Scatter)를 나타내고, case 1은 비활성화 단계 이전에 측정된 LLS를 나타내고, case 2는 비활성화 단계 이후에 측정된 LLS를 나타낸다. N은 결함의 총 개수이고, Avg는 웨이퍼 한 장당 LLS의 평균을 나타내고, StDev는 LLS의 표준 편차를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, case 2의 Avg가 case 1의 Avg보다 작으며, 비활성화 단계 이후에도 LLS의 상승이 없으며, 이로 인하여 실시 예에 따른 에피텍셜 제조 방법에 따라 생성된 에피텍셜 웨이퍼에는 결함이 개선될 수 있다.
이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
105: 챔버 110: 가스 공급 라인
115: 가스 배출 라인 120: 서셉터
125: 하부링 127: 상부링
129: 예열링.
115: 가스 배출 라인 120: 서셉터
125: 하부링 127: 상부링
129: 예열링.
Claims (10)
- 가스 유입구 및 가스 배출구를 구비하는 챔버를 포함하는 에피텍셜 반응기를 이용하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 있어서,
상기 챔버 내의 오염 물질을 제거하는 세정 단계;
상기 에피텍셜 반응기에 전원 공급을 중단시키는 비활성화 단계; 및
적어도 하나의 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착시키는 더미 런(dummy Run) 단계를 포함하며,
상기 세정 단계는,
상기 챔버 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지하는 베이크(bake) 단계;
식각 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 식각 단계; 및
상기 챔버의 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지한 상태에서 수소 가스 또는 비활성가스를 상기 챔버 내부로 공급하고, 상기 가스 배출구로 배출시키는 최종 배출 단계를 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 식각 단계에서의 상기 챔버의 내부 온도는 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도를 유지하는 에피텍셜 웨이퍼 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 베이크 단계 및 상기 식각 단계 각각에서, 상기 챔버 내부로 비활성 가스 또는 수소 가스가 공급되고 상기 가스 배출구로 배출되는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 수소 가스 또는 상기 비활성 가스의 배출 유량은 상기 최종 배출 단계에서 가장 높은 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 식각 단계와 상기 베이크 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8이고, 상기 베이크 단계와 상기 최종 배출 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1: 1.5 ~ 1: 2인 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 최종 배출 단계의 수행 시간은 상기 베이크 단계의 수행 시간 및 상기 식각 단계의 수행 시간보다 긴 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 비활성화 단계에서는 비활성화 가스가 상기 챔버 내부로 공급되어 상기 가스 배출구롤 통하여 배출되며, 상기 비활성 단계에서의 비활성화 가스의 유량은 상기 베이크 단계, 및 상기 최종 배출 단계에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량보다 낮은 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 더미 런(dummy Run) 단계는,
기설정된 레시피(recipe)에 따라 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착하는 활성화 단계;
더미 런을 진행한 횟수가 기설정된 횟수와 동일한지를 판단하는 단계; 및
상기 더미 런을 진행한 횟수가 상기 기설정된 횟수와 동일하지 않은 경우, 더미 런을 진행한 횟수를 하나 증가시키고, 새로운 더미 웨이퍼에 에피텍셜층을 증착하는 단계를 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제1항에 있어서, 상기 세정 단계는,
상기 베이크 단계 이전에, 상기 챔버 내부의 내부 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지하고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 초기 배출 단계; 및
상기 챔버의 내부 온도를 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도까지 점진적으로 증가시키는 온도 상승 단계를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법. - 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세정 단계에서 상기 챔버 내의 웨이퍼를 일정한 속도로 회전시키는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
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