KR20230056289A - Method for growing epitaxial layer of wafer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에피택셜층 성장 장치 내의 온도 분포를 제어하여 웨이퍼에 에피택셜층을 균일하게 성장시킬 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for growing an epitaxial layer on a wafer, and more particularly, to a method for uniformly growing an epitaxial layer on a wafer by controlling a temperature distribution in an epitaxial layer growing apparatus.
반도체 등의 전자 부품이나 태양 전지를 생산하기 위한 소재로 사용되는 실리콘 웨이퍼(wafer)는, 쵸크랄스키(czochralski, CZ)법 등으로 실리콘 단결정 잉곳을 성장시킨 후, 일련의 공정을 통하여 제조된다. 그리고, 웨이퍼에 소정의 이온을 주입하고 회로 패턴을 형성하는 등의 공정을 거쳐서 반도체가 제조된다.A silicon wafer used as a material for producing electronic components such as semiconductors or solar cells is manufactured through a series of processes after growing a silicon single crystal ingot by a czochralski (CZ) method or the like. Then, a semiconductor is manufactured through processes such as implanting predetermined ions into the wafer and forming a circuit pattern.
특히, 연마 웨이퍼(polished wafer) 표면에 실리콘 단결정의 에피택셜 박막을 성장시킨 것을 에피택셜 실리콘 웨이퍼(epitaxial silicon wafer)(이하, '에피팩셜 웨이퍼'라 한다.)라고 한다.In particular, an epitaxial silicon wafer grown on the surface of a polished wafer is referred to as an epitaxial silicon wafer (hereinafter referred to as an 'epitaxial wafer').
이러한 에피택셜 웨이퍼는 저저항률의 실리콘 웨이퍼 위에 고저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상 성장시킨 것으로 게터링 능력과 낮은 래치업(latch-up) 특성, 그리고 고온에서 슬립(slip)에 강한 특징을 가지고 있어, 최근 MOS 디바이스 뿐만 아니라 LSI 디바이스용 웨이퍼로서 널리 이용되고 있다.These epitaxial wafers are obtained by vapor-growing a high-resistivity silicon epitaxial layer on a low-resistivity silicon wafer, and have gettering capability, low latch-up characteristics, and resistance to slip at high temperatures. , has recently been widely used as a wafer for LSI devices as well as MOS devices.
에피택셜 웨이퍼는 챔버 내에서 서셉터(susceptor) 위에 연마 웨이퍼를 안착시키고 고온으로 가열시킨 뒤 챔버에 원료 가스를 공급하고, 공급되는 원료 가스와 연마 웨이퍼를 반응시켜 웨이퍼 표면에 에피택셜 박막을 성장시키는 공정을 거쳐 제조된다.In the epitaxial wafer, a polishing wafer is placed on a susceptor in a chamber, heated to a high temperature, source gas is supplied to the chamber, and an epitaxial thin film is grown on the wafer surface by reacting the supplied source gas with the polishing wafer. Manufactured through a process
이때, 웨이퍼의 에피택셜층 성장 장치에서 온도를 제어할 때 수소(H2) 분위기에서 열전대(thermocouple)를 이용하여 저온에서 고온으로 측정한다. 그리고, 상술한 방법에 의하여 도출된 온도 계량 곡선(temperature calibration curve)은 초기 셋 업(set up) 시에 1회 진행하고, 이후 일정 시간 경과 후에 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는데 각각의 에피택셜층의 성장공정을 런(run)이라고 할 수 있다.At this time, when controlling the temperature in the apparatus for growing the epitaxial layer of the wafer, the temperature is measured from low temperature to high temperature using a thermocouple in a hydrogen (H 2 ) atmosphere. In addition, the temperature calibration curve derived by the above-described method is performed once during initial setup, and then after a certain period of time to grow the epitaxial layer on the wafer. Each epitaxial layer The growth process of can be called a run.
그리고, 각 런(run)의 진행 후에 에피택셜층 성장 장치 내부의 클리닝(cleaning) 공정을 진행하여, 이후에 에피택셜층을 성장시키는 런에서도 웨이퍼의 면 내 온도 분포가 동일하여 동일한 품질의 에피택셜층이 성장되도록 할 수 있다.In addition, after each run, a cleaning process inside the epitaxial layer growth apparatus is performed, so that the in-plane temperature distribution of the wafer is the same even in the subsequent run for growing the epitaxial layer, resulting in the same quality of epitaxial The layer can be allowed to grow.
상술한 클리닝은 런 진행시에 챔버 내부에 퇴적물이 쌓이게 되고, 이 퇴적물을 제거하기 위해 HCl 등의 클리닝 가스를 공급하여 고온의 분위기에서 진행된다.The above-described cleaning is performed in a high-temperature atmosphere by supplying a cleaning gas such as HCl to remove deposits accumulated in the chamber during the run, and to remove the deposits.
그러나, 각각의 런 사이에 클리닝 처리를 하면 생산성이 저하되는 문제점이 있으며, 생산성 저하의 문제점을 해결하기 위하여 클리닝 처리 사이에 복수 회의 런을 진행할 경우 클리닝 직후의 런과 이후의 런의 사이에 웨이퍼의 면 내 온도 분포 불균형으로 인하여 에피택셜층의 품질의 차이가 발생할 수 있다.However, there is a problem in that productivity decreases when the cleaning process is performed between each run, and when a plurality of runs are performed between cleaning processes in order to solve the problem of productivity deterioration, the wafer is inspected between the run immediately after cleaning and the run after the cleaning process. A difference in the quality of the epitaxial layer may occur due to an imbalance in the temperature distribution within the plane.
본 발명은 에피택셜층 성장 장치에서 복수의 런을 진행할 때, 각 런에서 웨이퍼의 면 내 온도분포를 균일하게 하여, 웨이퍼에 성장되는 에피택셜층의 품질이 고른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법을 제공하고자 한다.The present invention is a method for growing an epitaxial layer of a wafer in which the quality of the epitaxial layer grown on the wafer is uniform by making the in-plane temperature distribution of the wafer uniform in each run when a plurality of runs are performed in an epitaxial layer growing apparatus want to provide
실시예는 에피택셜층 성장 장치를 클리닝하는 단계; 상기 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계; 상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정하는 단계; 상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족하는지 평가하는 단계; 및 상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 이탈할 경우, 상기 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법을 제공한다.An embodiment includes cleaning an epitaxial layer growing apparatus; growing an epitaxial layer on a wafer in the epitaxial layer growing apparatus; measuring an in-plane temperature distribution of an epitaxial layer grown on the wafer; Evaluating whether the quality of the epitaxial layer grown on the wafer satisfies a predetermined criterion; and changing a process temperature distribution of the epitaxial layer growing apparatus when the quality of the epitaxial layer grown on the wafer deviates from a predetermined standard.
웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법은, 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시킨 후에, 상기 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만인지 평가하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of growing the epitaxial layer of the wafer may further include, after growing the epitaxial layer on the wafer in the epitaxial layer growing apparatus, evaluating whether the number of times the epitaxial layer grows is less than a predetermined standard.
에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만이면, 상기 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계를 반복할 수 있다.If the number of times the epitaxial layer grows is less than the preset standard, the step of growing the epitaxial layer on the wafer in the epitaxial layer growing apparatus may be repeated.
에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 이상이면, 상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정하는 단계를 수행할 수 있다.If the number of times of growth of the epitaxial layer is equal to or greater than a predetermined standard, a step of measuring an in-plane temperature distribution of the epitaxial layer grown on the wafer may be performed.
에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계는, 에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 상부의 제1 램프들 및 서셉터 하부의 제2 램프들의 출력을 변경할 수 있다.In the changing of the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus, outputs of first lamps above the susceptor and second lamps below the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus may be changed.
에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 상부의 제1 램프들은 중앙 영역의 제1-1 램프들과 에지 영역의 제1-2 램프들을 포함하고, 에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 하부의 제2 램프들은 중앙 영역의 제2-1 램프들과 에지 영역의 제2-2 램프들을 포함할 수 있다.The first lamps above the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus include 1-1 lamps in the central area and 1-2 lamps in the edge area, and the second lamps below the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus 2-1 lamps in the central area and 2-2 lamps in the edge area may be included.
에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계는, 상기 제1-1 램프들의 기존의 출력에 제1 변수를 더하고, 상기 제1-2 램프들의 기존의 출력에 제2 변수를 더하고, 상기 제2-1 램프들의 기존의 출력에 제3 변수를 더하고, 상기 제2-2 램프들의 기존의 출력에 제4 변수를 더할 수 있다.Changing the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus may include adding a first variable to the existing outputs of the 1-1 lamps and adding a second variable to the existing outputs of the 1-2 lamps, A third variable may be added to the existing outputs of the 2-1 lamps, and a fourth variable may be added to the existing outputs of the 2-2 lamps.
본 발명에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서는, 각각의 런 사이에서 클리닝 공정을 생략하면서도 각각의 램프들의 출력에 대한 변수를 도입하여 각 런마다 동일한 품질의 에피택셜층을 성장시킬 수 있다.In the method of growing an epitaxial layer of a wafer according to the present invention, it is possible to grow an epitaxial layer of the same quality for each run by introducing a variable for the output of each lamp while omitting a cleaning process between each run.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층 성장 장치를 나타낸 도면이다.
도 3a은 종래의 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 나타낸 도면이다.
도 3b는 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 나타낸 도면이다.
도 4는 상술한 실시예에서 베타 값, 즉 제1-2 램프들의 출력이 변경된 값에 따른 웨이퍼의 각 영역에서의 온도 분포를 나타낸다.
도 5는 비교예 1과 실시예 1에서 각 런마다 SFQR 데이타를 나타낸다.
도 6은 비교예 1과 실시예 1에서 각 런마다 ESFQR 데이타를 나타낸다.1 is a diagram illustrating a method of growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an apparatus for growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment.
3A is a diagram showing a temperature distribution within a surface of a wafer in a conventional method for growing an epitaxial layer of a wafer.
3B is a diagram illustrating a temperature distribution within a surface of a wafer in a method for growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment.
4 shows the temperature distribution in each region of the wafer according to the beta value, that is, the value in which the outputs of the first and second lamps are changed in the above-described embodiment.
5 shows SFQR data for each run in Comparative Example 1 and Example 1.
6 shows ESFQR data for each run in Comparative Example 1 and Example 1.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시 예를 들어 설명하고, 발명에 대한 이해를 돕기 위해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, examples will be described in order to explain the present invention in detail, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings to help understanding of the present invention.
그러나, 본 발명에 따른 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.However, embodiments according to the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
또한, 이하에서 이용되는 "제1" 및 "제2," "상부" 및 "하부" 등과 같은 관계적 용어들은, 그런 실체 또는 요소들 간의 어떠한 물리적 또는 논리적 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 내포하지는 않으면서, 어느 한 실체 또는 요소를 다른 실체 또는 요소와 구별하기 위해서만 이용될 수도 있다.In addition, relational terms such as "first" and "second", "upper" and "lower" used below do not necessarily require or imply any physical or logical relationship or order between such entities or elements. As such, it may be used only to distinguish one entity or element from another entity or element.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법을 나타낸 도면이다.1 is a diagram illustrating a method of growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법은, 에피택셜층 성장 장치를 클리닝하는 단계(S110)와, 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계(S120)와, 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만인지 평가하는 단계(S130)와, 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정하는 단계(S140)와, 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족하는지 평가하는 단계(S150), 및 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계(S160)를 포함하여 이루어진다.The method of growing an epitaxial layer on a wafer according to the present embodiment includes cleaning an epitaxial layer growth apparatus (S110), growing an epitaxial layer on a wafer in the epitaxial layer growth apparatus (S120), Evaluating whether the number of growths of the epitaxial layer is less than a predetermined criterion (S130), measuring the in-plane temperature distribution of the epitaxial layer grown on the wafer (S140), and quality of the epitaxial layer grown on the wafer A step of evaluating whether the predetermined criterion is satisfied (S150), and a step of changing the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus (S160) are included.
도 2는 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층 성장 장치를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층 성장 방법에 사용되는 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 공정 챔버의 내부에 배치된 서셉터(200)에 웨이퍼(wafer)가 배치되어 에피택셜층(epitaxial layer)이 성장될 수 있고, 공정 챔버의 상부와 하부에 각각 제1 램프들(500)과 제2 램프들(600)이 배치될 수 있다.2 is a diagram illustrating an apparatus for growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment. As shown in FIG. 2, in the apparatus used in the method of growing an epitaxial layer of a wafer according to the present embodiment, a wafer is disposed on the
또한, 도시되지는 않았으나 공정 챔버의 상부와 하부에는 각각 온도계가 구비될 수 있도 있으나, 이에 한정하지는 않는다.In addition, although not shown, thermometers may be provided at the upper and lower portions of the process chamber, but are not limited thereto.
서셉터(200)는 중심축으로 작용하는 메인 샤프트(210)와, 상기 메인 샤프트(210)로부터 연장되어 웨이퍼의 에지 방향으로 뻗는 3개의 지지 샤프트(220a, 220b, 220c), 및 상기 3개의 지지 샤프트(220a, 220b, 220c)의 끝단에 배치되어 웨이퍼를 지지하는 제1 내지 제3 리프트 핀(240a, 240b, 240c)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.The
공정 챔버는, 서셉터(200)와 제1 내지 제3 리프트 핀(240a, 240b, 240c)의 상부와 하부에 각각 구비되는 상부 돔(100)과 하부 돔(150)을 포함할 수 있는데, 상부 돔(100)과 하부 돔(150) 내부의 영역이 에피택셜층의 성장 공간을 형성할 수 있다. 또한, 공정 챔버에는 웨이퍼(wafer)의 표면에 에피텍셜(epitaxial)층과 같은 막을 형성하기 위해 가스 유입구(in) 및 가스 배출구(out)가 형성될 수 있다.The process chamber may include an
도시되지는 않았으나, 상부 돔(100)에는 웨이퍼 비젼 영역이 구비될 수 있는데, 웨이퍼 비젼 영역을 통하여 에피택셜층 증착 공정 중 웨이퍼의 휨을 관찰할 수 있다.Although not shown, a wafer vision area may be provided in the
웨이퍼 위에 에피택셜층을 성장시키기 위해 필요한 수소 같은 캐리어(carrier) 가스 및/또는 SiHCl3 또는 SiH2Cl2 같은 실란 등의 원료 가스(또는, 반응 가스)가 가스 유입구(in)를 통해 유입되어 웨이퍼에 에피택셜층이 형성될 수 있고, 에피택셜층의 형성 후에 잔존 가스는 가스 배출구(out)를 통해 배출될 수 있다. 도시된 바와 같이, 가스 유입구(in)와 가스 배출구(out)는 서로 대향하여 형성될 수 있으나, 이에 한정하지 않는다.A carrier gas such as hydrogen required to grow an epitaxial layer on a wafer and/or a raw material gas (or reaction gas) such as silane such as SiHCl 3 or SiH 2 Cl 2 is introduced through the gas inlet (in), and the wafer An epitaxial layer may be formed thereon, and residual gas after formation of the epitaxial layer may be discharged through a gas discharge port (out). As shown, the gas inlet (in) and the gas outlet (out) may be formed to face each other, but are not limited thereto.
그리고, 가스 유입구(in)와 가스 배출구(out) 사이에 서셉터(200)가 구비되어, 서셉터(200)의 윗면과 거의 동일한 높이에 가스 유입구(in)와 가스 배출구(out)가 위치하므로 가스 유입구(in)를 통해 유입된 원료 가스가 웨이퍼의 표면을 따라 흐를 수 있다.In addition, since the
공정 챔버 내부의 온도를 조절하기 위하여 서셉터(200)의 상부와 하부에 각각 배치된 제1 램프(500) 및 제2 램프(600)로부터 서셉터(200)의 상부 영역과 하부 영역에 빛을 방출하는데, 제1,2 램프(500, 600)에서 방출된 복사열이 웨이퍼 방향으로 전달될 수 있다. 이때, 제1 램프(500)를 탑 램프(top lamp)라고 하고, 제2 램프(600)를 바텀 램프(bottom lamp)라고 할 수도 있다.In order to control the temperature inside the process chamber, light is applied to the upper and lower regions of the
이때, 서셉터(200)의 상부 영역 구비된 제1 램프들(500) 중 중앙 영역에 구비된 것을 제1-1 램프(500a)라 하고, 에지(edge) 영역에 구비된 것을 제1-2 램프(500b)라고 구분할 수 있으며, 하부 영역 구비된 제2 램프들(600) 중 중앙 영역에 구비된 것을 제2-1 램프(600a)라 하고, 에지 영역에 구비된 것을 제2-2 램프(600b)라고 구분할 수 있다.At this time, among the
이하에서, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for growing an epitaxial layer of a wafer according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2 .
먼저, 에피택셜층 성장 장치의 내부를 클리닝(cleaning)한다. 에피택셜층 성장 장치의 내부에는 에피택셜층 성장 공정에서 실리콘 레이어(Si layer)나 기타 이물질이 적층될 수 있으므로, 클리닝 공정을 통하여 실리콘 레이어나 기타 이물질을 제거할 수 있다.First, the inside of the epitaxial layer growing apparatus is cleaned. Since a silicon layer or other foreign materials may be deposited inside the epitaxial layer growing apparatus during the epitaxial layer growth process, the silicon layer or other foreign materials may be removed through a cleaning process.
그리고, 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시킬 수 있다. 상세하게는, 공정 챔버의 내부에 배치된 서셉터(200) 위의 웨이퍼(wafer)에 에피택셜층(epitaxial layer)이 박막(thin film)으로 성장될 수 있다.Then, an epitaxial layer can be grown on the wafer in the epitaxial layer growing apparatus. In detail, an epitaxial layer may be grown as a thin film on a wafer on the
그리고, 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만인지 평가한다. 즉, 에피택셜층의 성장 횟수를 예를 들어 5회로 기설정한 경우, 에피택셜층의 성장 횟수가 5회 미만인 경우에는 다시 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계를 반복할 수 있다.Then, it is evaluated whether the number of times of growth of the epitaxial layer is less than a predetermined criterion. That is, if the number of times the epitaxial layer grows is set to 5 times, for example, and the number of times the epitaxial layer grows is less than 5 times, the step of growing the epitaxial layer on the wafer in the epitaxial layer growing device is repeated again. can do.
그리고, 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 이상이면, 즉, 에피택셜층의 성장 횟수가 5회에 도달하면, 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정할 수 있다. 즉, 에피택셜층의 성장이 완료될 때, 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 측정하여, 웨이퍼의 전면과 후면의 중앙 영역과 에지 영역 등에서의 온도 분포를 측정할 수 있다.In addition, when the number of epitaxial layer growths exceeds a predetermined standard, that is, when the number of epitaxial layer growths reaches 5 times, the in-plane temperature distribution of the epitaxial layer grown on the wafer may be measured. That is, when the growth of the epitaxial layer is completed, the temperature distribution in the center region and the edge region of the front and rear surfaces of the wafer may be measured by measuring the temperature distribution within the surface of the wafer.
그리고, 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족하는지 평가할 수 있다. 에피택셜층의 품질은 예를 들면, 박막의 두께 균일도나 결함(defect)의 유무 등일 수 있다.In addition, it may be evaluated whether the quality of the epitaxial layer grown on the wafer satisfies a predetermined criterion. The quality of the epitaxial layer may be, for example, the thickness uniformity of the thin film or the presence or absence of defects.
웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족할 경우, 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 공정을 종료할 수 있다.When the quality of the epitaxial layer grown on the wafer satisfies a predetermined criterion, the process of growing the epitaxial layer on the wafer may be terminated.
그리고, 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족하지 못할 경우, 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경할 수 있다. 이때, 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포의 변경은 에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 상부의 제1 램프들 및 서셉터 하부의 제2 램프들의 출력을 변경할 수 있다.In addition, when the quality of the epitaxial layer grown on the wafer does not satisfy the predetermined standard, the process temperature distribution of the epitaxial layer growing apparatus may be changed. In this case, the change in the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus may change the output of the first lamps above the susceptor and the second lamps below the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus.
상세하게는, 제1-1 램프들의 기존의 출력에 제1 변수를 더하고, 제1-2 램프들의 기존의 출력에 제2 변수를 더하고, 제2-1 램프들의 기존의 출력에 제3 변수를 더하고, 제2-2 램프들의 기존의 출력에 제4 변수를 더할 수 있다.Specifically, a first variable is added to the existing outputs of the 1-1 lamps, a second variable is added to the existing outputs of the 1-2 lamps, and a third variable is added to the existing outputs of the 2-1 lamps. In addition, a fourth variable may be added to the existing outputs of the 2-2 lamps.
즉, 제1,2 램프들의 출력 변경 전에, 제1,2 램프들의 전체 출력을 100이라고 하고, 제2 램프들의 전체 출력을 A%라고 하면, 제1 램프들의 전체 출력은 (100-A)%일 수 있다. 그리고, 제1 램프들의 전체 출력을 100이라고 할때, 제1-1 램프들의 전체 출력을 B%라고 하면, 제1-2 램프들의 전체 출력을 (100-B)%일 수 있다. 그리고, 제2 램프들의 전체 출력을 100이라고 할때, 제2-1 램프들의 전체 출력을 C%라고 하면, 제2-2 램프들의 전체 출력을 (100-C)%일 수 있다.That is, before changing the output of the first and second lamps, assuming that the total output of the first and second lamps is 100 and the total output of the second lamps is A%, the total output of the first lamps is (100-A)% can be In addition, when the total output of the first lamps is 100, and the total output of the 1-1 lamps is B%, the total output of the 1-2 lamps may be (100-B)%. In addition, when the total output of the second lamps is 100, and the total output of the 2-1 lamps is C%, the total output of the 2-2 lamps may be (100-C)%.
그리고, 제1,2 램프들의 변경된 출력은 다음과 같을 수 있다. 예를 들어 제1 변수 내지 제4 변수를 각각 알파(α), 베타(β), 감마(γ) 및 델타(δ)라고 하면, 제1-1 램프들의 전체 출력은 (B+알파)%이고, 제1-2 램프들의 전체 출력은 (100-B+베타)%이고, 제2-1 램프들의 전체 출력은 (C+감마)%이고, 제2-2 램프들의 전체 출력을 (100-C+델타)%이다.Then, the changed output of the first and second lamps may be as follows. For example, if the first to fourth variables are alpha (α), beta (β), gamma (γ), and delta (δ), the total output of the 1-1 lamps is (B + alpha)%, The total output of the 1-2 lamps is (100-B+beta)%, the total output of the 2-1 lamps is (C+gamma)%, and the total output of the 2-2 lamps is (100-C+delta)% am.
상술한 방법으로 각각의 램프들의 출력을 변경하여, 이후의 런(run)에서 웨이퍼의 각 영역의 온도 분포를 조절하여, 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 변경하여 성장되는 에피택셜층의 품질을 개선할 수 있다.By changing the output of each lamp in the above-described method, the temperature distribution in each region of the wafer is adjusted in a subsequent run, and the temperature distribution in the surface of the wafer is changed to improve the quality of the epitaxial layer to be grown. can
도 3a은 종래의 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 나타낸 도면이고, 도 3b는 실시예에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서 웨이퍼의 면 내의 온도 분포를 나타낸 도면이다.Figure 3a is a view showing the temperature distribution within the surface of the wafer in the conventional method for growing the epitaxial layer of the wafer, Figure 3b is a view showing the temperature distribution within the surface of the wafer in the method for growing the epitaxial layer of the wafer according to the embodiment am.
세로축은 온도를 나타내고, 가로축은 웨이퍼의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 도 3a의 비교예 1에서 종래에는 각 런마다 웨이퍼의 각 영역에서의 온도 분포가 상이한데, 이는 각 런의 사이에서 클리닝 공정을 진행함에 기인할 수 있다. 도 3b의 실시예 1에서는 상술한 바와 같이 첫번째 런 이전에 클리닝 처리를 한 후, 각 런에서 램프들의 출력을 조절하여 웨이퍼의 각 영역에서의 온도 분포가 거의 동일하게 제어될 수 있다.The vertical axis represents the temperature, and the horizontal axis represents the distance from the center of the wafer. In Comparative Example 1 of FIG. 3A, conventionally, the temperature distribution in each area of the wafer is different for each run, which can be attributed to the cleaning process being performed between each run. In Example 1 of FIG. 3B , after the cleaning process is performed before the first run as described above, the temperature distribution in each area of the wafer can be controlled to be substantially the same by adjusting the output of the lamps in each run.
아래의 표 1은 도 3a와 도 3b에서 웨이퍼의 중앙 영역과 중간 영역 및 에지 영역에서의 각 런마다의 온도 변화를 나타낸다. 중앙 영역은 웨이퍼의 중심 영역을 뜻하고, 중간 영역은 중심 영역으로부터 75 밀리미터 정도 이격된 영역을 뜻하고, 에지 영역은 중심영역으로부터 148 밀리미터 정도 이격된 가장 자리 영역을 뜻한다. 중앙 영역과 중간 영역 및 에지 영역에서의 웨이퍼의 온도가 기재되고, 델타값은 중앙 영역과 에지 영역의 온도 차를 나타낸다.Table 1 below shows the temperature change for each run in the central region, the middle region, and the edge region of the wafer in FIGS. 3A and 3B. The center area means the center area of the wafer, the middle area means the area spaced apart from the center area by about 75 millimeters, and the edge area means the edge area spaced apart by about 148 millimeters from the center area. The temperature of the wafer in the central region, the middle region, and the edge region is described, and the delta value represents the temperature difference between the central region and the edge region.
도 4는 상술한 실시예 1에서 베타 값, 즉 제1-2 램프들의 출력이 변경된 값에 따른 웨이퍼의 각 영역에서의 온도 분포를 나타낸다. 즉, 제1-2 램프들의 출력 변경 전과, 출력을 베타 값 만큼 변경했을 때의 웨이퍼의 각 영역에서의 온도 분포를 나타낸다.4 shows the temperature distribution in each region of the wafer according to the beta value, that is, the value in which the outputs of the first and second lamps are changed in the above-described
그리고, 표 2는 상기의 베타 값이 +20%부터 -20%까지 변화할때, 웨이퍼의 중앙 영역과 중간 영역 및 에지 영역에서의 각 런마다의 온도 변화를 나타낸다. 중앙 영역은 웨이퍼의 중심 영역을 뜻하고, 중간 영역은 중심 영역으로부터 75 밀리미터 정도 이격된 영역을 뜻하고, 에지 영역은 중심영역으로부터 148 밀리미터 정도 이격된 가장 자리 영역을 뜻한다. 베타 값의 증감에 따라, 즉 웨이퍼 상부의 에지 영역에 구비된 제1-2 램프들의 출력값을 증가시키거나 감소시킴에 따라서, 주로 웨이퍼의 에지 영역의 온도가 변함을 알 수 있다. 그리고, 이때, 웨이퍼의 에지 영역에서 온도의 변화 정도는, 위의 표 1에서의 델타 값보다 작음을 알 수 있다.And, Table 2 shows the temperature change for each run in the central region, the middle region, and the edge region of the wafer when the beta value is changed from +20% to -20%. The center area means the center area of the wafer, the middle area means the area spaced apart from the center area by about 75 millimeters, and the edge area means the edge area spaced apart by about 148 millimeters from the center area. It can be seen that the temperature of the edge region of the wafer mainly changes as the beta value increases or decreases, that is, as the output values of the first and second lamps provided in the edge region of the upper portion of the wafer are increased or decreased. And, at this time, it can be seen that the degree of temperature change in the edge region of the wafer is smaller than the delta value in Table 1 above.
도 5는 비교예 1과 실시예 1에서 각 런마다 SFQR 데이타를 나타내고, 도 6은 비교예 1과 실시예 1에서 각 런마다 ESFQR 데이타를 나타낸다.5 shows SFQR data for each run in Comparative Example 1 and Example 1, and FIG. 6 shows ESFQR data for each run in Comparative Example 1 and Example 1.
SFQR(Site Flatness Front Least Square Range)는 웨이퍼의 전면의 전 영역에서의 평탄한 정도를 나타내고, ESFQR(Edge Site Flatness Front Least Square Range)는 웨이퍼의 전면의 특히 에지 영역에서의 평탄한 정도를 나타낸다.SFQR (Site Flatness Front Least Square Range) represents the flatness of the entire front surface of the wafer, and ESFQR (Edge Site Flatness Front Least Square Range) represents the flatness of the front surface of the wafer, particularly in the edge region.
도 5에서 실시예 1(Appleid)에 비하여 비교예 1(Not Applied)은 각 런마다에서 SFQR 값의 편차가 크고, 도 6에서 실시예 1(Appleid)에 비하여 비교예 1(Not Applied)은 각 런마다에서 ESFQR 값의 편차가 큰 것을 알 수 있다.Compared to Example 1 (Appleid) in FIG. 5, Comparative Example 1 (Not Applied) has a large deviation in SFQR values for each run, and in FIG. 6, Comparative Example 1 (Not Applied) compared to Example 1 (Appleid) has It can be seen that the deviation of the ESFQR value is large in each run.
즉, 비교예의 경우 각 런 사이의 클리닝 공정으로 인하여, 웨이퍼의 전면의 평탄도가 저하되고 따라서 성장되는 에피택셜층의 품질도 저하될 수 있다.That is, in the case of the comparative example, due to the cleaning process between each run, the flatness of the front surface of the wafer is degraded, and thus the quality of the grown epitaxial layer may be degraded.
종래의 챔버의 클리닝 공정 후에 챔버 내부의 온도가 증가하게 되고 쿨링 이후에도 완전히 식지 않아서 잠열을 가지게 된다. 이러한 잠열은 클리닝 처리 직후 공정의 웨이퍼 면 내 열 분포 와 복수 회 런에서의 웨이퍼 면 내의 열 분포의 차이를 생성할 수 있다.After the cleaning process of the conventional chamber, the temperature inside the chamber increases, and even after cooling, it does not completely cool down, resulting in latent heat. This latent heat may create a difference between the heat distribution within the wafer surface in the process immediately after the cleaning process and the heat distribution within the wafer surface in multiple runs.
본 발명에 따른 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법에서는, 각각의 런 사이에서 클리닝 공정을 생략하면서도 각각의 램프들의 출력에 대한 변수를 도입하여 각 런마다 동일한 품질의 에피택셜층을 성장시킬 수 있다.In the method of growing an epitaxial layer of a wafer according to the present invention, it is possible to grow an epitaxial layer of the same quality for each run by introducing a variable for the output of each lamp while omitting a cleaning process between each run.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 제한되는 것은 아니다.Although the embodiments of the present invention have been described in more detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and may be variously modified without departing from the technical spirit of the present invention. . Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 상부 돔 150:하부 돔
200: 서셉터 210: 메인 샤프트
220a~220c: 지지 샤프트 240a~240c: 리프트 핀
500: 제1 램프 500a: 제1-1 램프
500b: 제1-2 램프 600: 제2 램프
600a: 제2-1 램프 600b: 제2-2 램프100: upper dome 150: lower dome
200: susceptor 210: main shaft
220a to 220c:
500:
500b: first-second lamp 600: second lamp
600a: 2-
Claims (7)
상기 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계;
상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정하는 단계;
상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 만족하는지 평가하는 단계; 및
상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 품질이 기설정된 기준을 이탈할 경우, 상기 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계를 포함하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.cleaning the epitaxial layer growth apparatus;
growing an epitaxial layer on a wafer in the epitaxial layer growing apparatus;
measuring an in-plane temperature distribution of an epitaxial layer grown on the wafer;
Evaluating whether the quality of the epitaxial layer grown on the wafer satisfies a predetermined criterion; and
and changing a process temperature distribution of the epitaxial layer growing apparatus when the quality of the epitaxial layer grown on the wafer deviates from a predetermined standard.
상기 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시킨 후에, 상기 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만인지 평가하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to claim 1,
After growing the epitaxial layer on the wafer in the epitaxial layer growing apparatus, the method of growing the epitaxial layer of the wafer further comprising the step of evaluating whether the number of times of growth of the epitaxial layer is less than a predetermined criterion.
상기 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 미만이면, 상기 에피택셜층 성장 장치 내에서 웨이퍼에 에피택셜층을 성장시키는 단계를 반복하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to claim 2,
If the number of times the epitaxial layer grows is less than a predetermined standard, the step of growing the epitaxial layer on the wafer in the epitaxial layer growing apparatus is repeated.
상기 에피택셜층의 성장 횟수가 기설정된 기준 이상이면, 상기 웨이퍼에 성장된 에피택셜층의 면 내 온도 분포를 측정하는 단계를 수행하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to claim 2,
The step of measuring the in-plane temperature distribution of the epitaxial layer grown on the wafer if the number of times of growth of the epitaxial layer is equal to or greater than a predetermined standard.
상기 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계는,
상기 에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 상부의 제1 램프들 및 서셉터 하부의 제2 램프들의 출력을 변경하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to any one of claims 1 to 4,
The step of changing the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus,
A method for growing an epitaxial layer of a wafer by changing the output of first lamps above the susceptor and second lamps below the susceptor in the epitaxial layer growing apparatus.
에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 상부의 제1 램프들은 중앙 영역의 제1-1 램프들과 에지 영역의 제1-2 램프들을 포함하고, 에피택셜층 성장 장치 내의 서셉터 하부의 제2 램프들은 중앙 영역의 제2-1 램프들과 에지 영역의 제2-2 램프들을 포함하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to claim 5,
The first lamps above the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus include 1-1 lamps in the central area and 1-2 lamps in the edge area, and the second lamps below the susceptor in the epitaxial layer growth apparatus A method for growing an epitaxial layer of a wafer including 2-1 lamps in a central area and 2-2 lamps in an edge area.
상기 에피택셜층 성장 장치의 공정 온도 분포를 변경하는 단계는,
상기 제1-1 램프들의 기존의 출력에 제1 변수를 더하고, 상기 제1-2 램프들의 기존의 출력에 제2 변수를 더하고, 상기 제2-1 램프들의 기존의 출력에 제3 변수를 더하고, 상기 제2-2 램프들의 기존의 출력에 제4 변수를 더하는 웨이퍼의 에피택셜층의 성장 방법.According to claim 6,
The step of changing the process temperature distribution of the epitaxial layer growth apparatus,
A first variable is added to the existing outputs of the 1-1 lamps, a second variable is added to the existing outputs of the 1-2 lamps, and a third variable is added to the existing outputs of the 2-1 lamps. , A method for growing an epitaxial layer of a wafer in which a fourth variable is added to the existing output of the 2-2 lamps.
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