KR20230114193A - 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법 - Google Patents

듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈의 제1 처리실에 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 제1 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 고압 산화, 고압 질화, 고압 탄소도핑, 및 고압 열처리 중 어느 하나인 제1 공정을 수행하는 단계; 제2 고압 웨이퍼 처리모듈의 제2 처리실로 상기 웨이퍼를 옮기는 단계; 및 상기 제2 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 상기 고압 탄소도핑, 및 상기 고압 열처리 중 다른 하나인 제2 공정을 수행하는 단계를 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법을 제공한다.

Description

듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법{METHOD FOR PROCESSING WAFER IN HIGH PRESSURE USING DUAL HIGH PRESSURE WAFER PROCESSING EQUIPMENT}
본 발명은 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 전공정과 후공정으로 나뉜다. 전공정은 산화, 증착, 노광, 식각, 이온주입, 배선 등의 공정을 포함한다.
산화 공정 또는 증착 공정에 의해, 웨이퍼에는 절연막이 형성된다. 절연막은 회로 패턴이 형성된 후에도 누설 전류가 발생하지 않게 한다. 절연막은 이어지는 식각 공정 등에서 보호막의 역할도 한다. 따라서, 절연막의 질적 특성, 예를 들어 밀도 등은 일정 수준 이상으로 확보되어야 한다.
그러나, 종래의 증착 공정 또는 산화 공정에 따라 형성된 절연막은 충분한 수준의 질적 특성을 갖추지 못한다. 이는 절연막이 아닌 다른 박막들에서도 나타나는 현상이다.
또한, 웨이퍼에 대한 복수의 처리, 예를 들어 산화, 질화, 열처리 등이 이루어지는 경우에, 각 처리는 별도의 장비들에서 이루어지고 있다. 그에 따라, 웨이퍼는 별도의 장비들 간에 옮겨지면서, 대기 시간(Queue time)이 길어진다. 상기 대기 시간 중에 웨이퍼는 대기(Atmosphere)에 노출되어 자연 산화되기도 한다.
본 발명의 일 목적은, 웨이퍼가 자연 산화되는 것을 억제하면서도, 처리된 웨이퍼의 질적 특성을 향상시킬 수 있게 하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법은, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈의 제1 처리실에 웨이퍼를 배치하는 단계; 상기 제1 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 고압 산화, 고압 질화, 고압 탄소도핑, 및 고압 열처리 중 어느 하나인 제1 공정을 수행하는 단계; 제2 고압 웨이퍼 처리모듈의 제2 처리실로 상기 웨이퍼를 옮기는 단계; 및 상기 제2 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 상기 고압 탄소도핑, 및 상기 고압 열처리 중 다른 하나인 제2 공정을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 제1 고압 웨이퍼 처리모듈 및 상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈은 하나의 수용 공간 내에 배치되고, 상기 웨이퍼는 상기 수용 공간 내에서 상기 제1 처리실로부터 상기 제2 처리실로 옮겨지며, 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정은 대기압 보다 높은 반응 압력으로 진행될 수 있다.
여기서, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 고압 열처리의 반응 압력은, 3 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 열처리의 반응 온도는, 400℃ 내지 600℃ 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 고압 산화 및 상기 고압 질화 각각의 소스 가스는, 산소 가스, 수증기, 및 암모니아 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고압 탄소도핑은, 탄소도핑용 소스 가스의 열분해 온도 미만의 반응 온도로 진행되어, 상기 소스 가스가 분자 상태로 상기 웨이퍼의 절연막과 화학 반응하게 할 수 있다.
여기서, 상기 고압 탄소도핑의 반응 온도는, 400 ℃ 내지 600 ℃ 범위 내에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 탄소도핑용 소스 가스는, 에틸렌 가스 및 프로필렌 가스 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑 중 어느 하나를 수행한 후에, 인-시츄 방식으로 상기 웨이퍼에 대해 상기 고압 열처리를 수행하는 단계가 더 포함될 수 있다.
여기서, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑 중 어느 하나와 상기 고압 열처리 사이에 퍼지를 수행하는 단계가 더 포함되고, 상기 퍼지는, 이전 공정에서의 반응 압력 및 반응 온도를 유지한 상태로 진행될 수 있다.
여기서, 상기 제1 고압 웨이퍼 처리모듈 및 상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈 각각은, 상기 제1 처리실 및 제2 처리실 중 어느 하나를 수용하며, 보호 압력으로 유지되는 보호실을 더 포함하고, 상기 보호실의 보호 압력은, 상기 반응 압력 보다 높은 관계를 갖도록 상기 반응 압력과 연계되어 조절될 수 있다.
여기서, 상기 수용 공간의 압력은, 대기압 보다 높은 압력으로 유지될 수 있다.
여기서, 상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈의 제2 처리실로 상기 웨이퍼를 옮기는 단계는, 상기 웨이퍼를 상기 제1 처리실에서 언로딩한 후에 냉각 과정을 배제하고 상기 제2 처리실에 로딩하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 상기 고압 탄소도핑, 및 상기 고압 열처리 중 다른 하나인 제2 공정을 수행하는 단계는, 상기 제1 공정의 완료 후의 대기 시간을 고려하여 공정 조건을 확정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정은 상기 고압 산화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 탄소도핑이며, 상기 고압 산화 및 상기 고압 탄소도핑의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제2 공정은, 상기 고압 탄소도핑 이후에 인-시츄 방식으로 진행되는 상기 고압 열처리를 더 포함하고, 상기 고압 열처리의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정은 상기 고압 열처리이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 산화이며, 상기 고압 열처리 및 상기 고압 산화의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정은 상기 고압 열처리이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 질화이며, 상기 고압 열처리 및 상기 고압 질화의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정은 상기 고압 산화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 열처리이며, 상기 고압 산화의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되고, 상기 고압 열처리의 반응 압력은, 3 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
여기서, 상기 제1 공정은 상기 고압 질화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 열처리이며, 상기 고압 질화의 반응 압력은, 5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되고, 상기 고압 열처리의 반응 압력은, 10 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법에 의하면, 제1 처리실에서 웨이퍼에 대해 고압의 제1 공정을 수행한 후에 수용 공간 내에서 웨이퍼를 제2 처리실로 옮겨서 고압의 제2 공정을 수행함에 따라, 웨이퍼에 대해서는 대기 시간(Queue time)이 거의 발생하지 않는다. 그로 인해, 웨이퍼가 대기(Atmosphere)에 노출되는 시간이 최소화되기에, 웨이퍼에 대한 자연 산화는 강력하게 억제된다. 또한, 제1 공정 및 제2 공정이 모두 고압으로 진행됨에 의해, 처리된 웨이퍼의 질적 특성이 크게 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 고압 처리 방법을 수행하는데 이용되는 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비에 대한 개념도이다.
도 2는 도 1의 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)을 보다 구체적으로 보인 개념도이다.
도 3은 도 1의 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 제어적 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 고압 처리 방법을 보인 순서도이다.
도 5는 제2 공정의 구체적 진행 방법을 보인 순서도이다.
도 6은 고압 탄소도핑(HPCD)의 작용 메커니즘을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 고압 산화(HPO)에 따라 제조된 절연막의 단차 피복성에 대한 비교 그래프이다.
도 8은 고압 산화(HPO) 및 고압 탄소도핑(HPCD)에 따라 제조된 절연막의 굴절률에 대한 비교 그래프이다.
도 9는 고압 산화(HPO) 및 고압 탄소도핑(HPCD)에 따라 제조된 절연막의 유전율에 대한 비교 그래프이다.
도 10은 고압 열처리(HPA)를 추가로 진행하여 도핑된 절연막의 유전율 변화를 보인 비교 그래프이다.
도 11은 고압 열처리(HPA) 및 고압 산화(HPO)를 순차적으로 거친 웨이퍼의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
도 12는 고압 열처리(HPA) 및 고압 산화(HPO)에 따른 경계면에서의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
도 13은 고압 열처리(HPA) 및 고압 질화(HPN)에 따른 경계면에서의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
도 14는 고압 산화(HPO) 및 고압 열처리(HPA)에 따른 절연막의 습식 식각율에 대한 비교 그래프이다.
도 15는 고압 질화(HPN)에 따른 산화하프늄막의 질소 농도에 대한 비교 그래프이다.
도 16은 고압 질화(HPN) 및 고압 열처리(HPA)에 따른 산화하프늄막의 질소 농도의 변화를 보인 비교 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 고압 처리 방법을 수행하는데 이용되는 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비에 대한 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비는, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100), 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200), 케이스(300), 그리고 반송로봇(400)을 포함한다.
제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)과 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200) 각각은 웨이퍼(미도시)에 대한 고압 처리를 수행하는 장치이다. 모듈들(100 및 200) 각각은 고압 산화(High Pressure Oxidation, HPO), 고압 질화(High Pressure Nitridation, HPN), 고압 탄소도핑(High Pressure Carbon Doping, HPCD), 및 고압 열처리(High Pressure Anealing, HPA)를 수행하도록 구성된 것이다.
케이스(300)는 하나의 수용 공간(350)을 형성하는 구성이다. 수용 공간(350)에는 모듈들(100 및 200)이 배치된다. 상기 웨이퍼가 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)에서 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)로 옮겨질 때, 상기 웨이퍼는 수용 공간(350) 내에서 반송된다. 수용 공간(350)은 대기압 보다 약간 높은 압력으로 유지된다. 수용 공간(350)에는 팬필터유닛(FFU)으로 여과된 공기가 채워진다.
반송로봇(400)은 상기 웨이퍼를 모듈들(100 및 200) 간에 반송하는 구성이다. 예를 들어, 반송로봇(400)은 상기 웨이퍼를 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)에서 언로딩하여, 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)에 로딩할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 상기 웨이퍼는 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)에서 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)로 로딩되는 과정에서, 대기에 노출되지 않고 수용 공간(350)에만 머물게 된다. 상기 웨이퍼는 풉(FOUP)에 넣어질 필요가 없기에, 상온으로 냉각되는 냉각 과정을 거치지 않아도 된다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)에 대해 설명한다.
도 2는 도 1의 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)을 보다 구체적으로 보인 개념도이다.
본 도면을 참조하면, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)은, 내부 챔버(110), 외부 챔버(120), 급기 유닛(130), 및 배기 유닛(140)을 포함할 수 있다.
내부 챔버(110)는 웨이퍼를 고압 처리하기 위한 처리실(115)을 가진다. 내부 챔버(110)는 공정 환경에서 오염물(파티클)이 발생할 가능성을 줄이기 위해 비금속재, 예를 들어 석영으로 제작될 수 있다. 도면상 간략화되어 있지만, 내부 챔버(110)의 하단에는 처리실(115)을 개방하는 도어(미도시)가 구비된다. 상기 도어가 하강함에 따라 처리실(115)이 개방되고, 웨이퍼는 홀더(미도시)에 장착된 채로 처리실(115)에 투입될 수 있다. 내부 챔버(110)의 외측에 배치되는 히터(미도시)의 작동에 따라, 처리실(115)의 온도는 수 백℃에 이를 수 있다. 상기 홀더는 웨이퍼를 복수 층으로 적층할 수 있는 웨이퍼 보트(wafer boat)일 수 있다. 상기 웨이퍼 보트 역시 석영 재질로 형성될 수 있다.
외부 챔버(120)는 내부 챔버(110)를 수용하는 구성이다. 외부 챔버(120)는, 내부 챔버(110)와 달리 웨이퍼에 대한 오염 문제에서 자유롭기에, 금속재로 제작될 수 있다. 외부 챔버(120)는 내부 챔버(110)를 수용하는 보호실(125)을 갖는다. 외부 챔버(120) 역시 하부에는 도어(미도시)를 구비하는데, 상기 도어는 내부 챔버(110)의 도어와 함께 하강하며 보호실(125)을 개방할 수 있다.
급기 유닛(130)은 챔버(110,120)에 대해 가스를 공급하는 구성이다. 급기 유닛(130)은 반도체 공장의 유틸리티에 연통되는 가스 공급기(131)를 가진다. 가스 공급기(131)는 내부 챔버(110), 구체적으로 처리실(115)에 대해, 소스 가스, 퍼지 가스, 및 분위기 가스를 공급할 수 있다. 상기 소스 가스는, 예를 들어 산소 가스, 수증기, 암모니아 가스, 에틸렌 가스, 또는 프로필렌 가스를 포함할 수 있다. 상기 퍼지 가스는, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 헬륨 가스를 포함할 수 있다. 상기 분위기 가스는, 예를 들어 수소 가스, 중수소 감스, 삼중수소 가스, 질소 가스, 또는 아르곤 가스를 포함할 수 있다. 가스 공급기(131)는 보호실(125)에 대해서는 보호 가스로서, 예를 들어 질소 가스, 아르곤 가스, 또는 헬륨 가스를 제공할 수 있다. 상기 보호 가스는 상기 퍼지 가스와 동종의 가스로 선정될 수 있다. 보호실(125)에 주입된 상기 보호 가스는, 구체적으로 보호실(125) 중 내부 챔버(110)를 제외한 영역에 채워진다. 이들 가스는 각각 내부 가스 라인(133) 또는 외부 가스 라인(135)를 통해 처리실(115) 또는 보호실(125)에 주입된다.
상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 분위기 가스는, 대기압보다 높은 압력, 예를 들어 수 기압 내지 수십 기압에 이르는 고압의 반응 압력을 형성하도록 내부 챔버(110)에 공급될 수 있다. 본 명세서에서, '고압'은 대기압(1 ATM) 보다 높은 압력을 지칭하도록 사용된다. 상기 보호 가스는 상기 반응 압력에 대해 일정 관계를 갖는 보호 압력을 형성하도록 외부 챔버(120)에 공급될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호 압력은 상기 반응 압력 보다 다소 높게 설정되어, 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 분위기 가스가 처리실(115)로부터 누출되지 않게 한다. 상기 보호 압력은, 상기 반응 압력과의 관계에 순응하여, 상기 반응 압력에 연계 조절된다.
배기 유닛(140)은 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 상기 분위기 가스, 그리고 상기 보호 가스를 챔버(110,120)로부터 배기하기 위한 구성이다. 내부 챔버(110), 구체적으로 처리실(115)로부터 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 분위기 가스를 배기하기 위하여, 내부 챔버(110)의 상부에는 배기관(141)이 연결된다. 배기관(141)에는 가스 배출기(143)가 설치될 수 있다. 가스 배출기(143)는 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 분위기 가스의 배기를 단속하는 밸브일 수 있다.
외부 챔버(120), 구체적으로 보호실(125)으로부터 상기 보호 가스를 배출하기 위해서도, 외부 챔버(120)에 연통되는 배기관(145)과 그에 설치되는 가스 배출기(147)가 구비될 수 있다. 이들 배기관(141 및 145)은 서로 연통되기에, 상기 소스 가스 및 상기 분위기 가스는 상기 보호 가스에 희석되어 배기된다.
제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 제어적 작동은 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 1의 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 제어적 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
본 도면(및 도 2)을 참조하면, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)은, 앞서 설명한 급기 유닛(130) 등에 더하여, 히팅 유닛(150), 감지 유닛(160), 제어 유닛(170), 그리고 저장 유닛(180)을 더 포함할 수 있다.
히팅 유닛(150)은 앞서 언급한 상기 히터를 포함하는 구성이다. 상기 히터는 보호실(125)에 배치될 수 있다. 상기 히터는 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 및 상기 분위기 가스를 가열하여 반응 온도에 이르게 한다.
감지 유닛(160)은 챔버(110,120)의 환경을 감지하기 위한 구성이다. 감지 유닛(160)은 압력 게이지(161)와 온도 게이지(165)를 구비할 수 있다. 압력 게이지(161) 및 온도 게이지(165)는 챔버(110,120) 마다 설치될 수 있다.
제어 유닛(170)은 급기 유닛(130), 배기 유닛(140) 등을 제어하는 구성이다. 제어 유닛(170)은 감지 유닛(160)의 감지 결과에 기초하여, 급기 유닛(130) 등을 제어할 수 있다.
저장 유닛(180)은 제어 유닛(170)이 제어를 위해 참조할 수 있는 데이터, 프로그램 등을 저장하는 구성이다. 저장 유닛(180)은 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 어느 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의하면, 제어 유닛(170)은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 고압 처리 방법을 수행하기 위하여, 급기 유닛(130) 등을 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어 유닛(170)은 압력 게이지(161)를 통해 얻은 챔버(110,120)의 압력에 근거하여, 급기 유닛(130)의 작동을 제어할 수 있다. 급기 유닛(130)의 작동에 따라, 내부 챔버(110)에는 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 또는 상기 분위기 가스가 상기 반응 압력으로 채워진다. 외부 챔버(120)에는 상기 보호 가스가 상기 보호 압력으로 채워진다.
제어 유닛(170)은 온도 게이지(165)를 통해 얻은 챔버(110,120)의 온도에 근거하여, 히팅 유닛(150)의 작동을 제어할 수 있다. 히팅 유닛(150)의 작동에 따라 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 또는 상기 분위기 가스는 상기 반응 온도에 이를 수 있다.
제어 유닛(170)은 또한 압력 게이지(161)를 통해 얻은 챔버(110,120)의 압력에 근거하여, 배기 유닛(140)의 작동을 제어할 수 있다. 배기 유닛(140)의 작동에 따라, 내부 챔버(110)로부터 상기 소스 가스, 상기 퍼지 가스, 또는 상기 분위기 가스가 배기될 수 있다. 외부 챔버(120)로부터는 상기 보호 가스가 배기될 수 있다.
제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)의 구체적 구성은 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 구체적 구성과 대체로 동일하다. 그에 따라, 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)의 구체적 구성에 대한 설명은 생략한다. 필요한 경우에, 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)의 구체적 구성요소는 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 대응하는 구성요소와 유사한 참조번호로 언급될 수 있다.
이상의 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)를 이용하여 웨이퍼를 처리하는 구체적 방법은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 고압 처리 방법을 보인 순서도이다.
본 도면(및 도 1 내지 도 3)을 참조하면, 제1 고압 웨이퍼 처리모듈(100)의 제1 처리실(115)에는 웨이퍼가 배치된다(S1). 상기 웨이퍼는, 예를 들어 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 상기 웨이퍼는 절연막 또는 금속산화막을 갖는 것이거나, 베어 웨이퍼(bare wafer) 자체일 수도 있다.
제1 처리실(115)에서는 상기 웨이퍼에 대해 제1 공정이 진행된다(S3). 상기 제1 공정은 상기 고압 산화(HPO), 상기 고압 질화(HPN), 상기 고압 탄소도핑(HPCD), 및 상기 고압 열처리(HPA) 중 어느 하나이다.
상기 제1 공정의 완료 후에, 상기 웨이퍼는 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)의 제2 처리실(215)로 옮겨진다(S5). 상기 웨이퍼는 수용 공간(350)에서 반송되기에, 대기에 노출되지 않는다. 상기 웨이퍼가 제2 처리실(215)로 로딩되기까지의 대기 시간(Queue time)도 길지 않다.
제2 처리실(215)에서는 상기 웨이퍼에 대해 제2 공정이 진행된다(S7). 상기 제2 공정은, 상기 고압 산화(HPO), 상기 고압 질화(HPN), 상기 고압 탄소도핑(HPCD), 및 상기 고압 열처리(HPA) 중 다른 하나이다.
상기 제1 공정 및 상기 2 공정 각각의 반응 압력은 대기압보다 높은 압력(고압)이다. 그에 의해, 상기 웨이퍼는 상기 제1 공정 및 상기 제2 공정에서 순차적으로 고압 처리를 받게 된다.
상기 제2 공정의 진행에 대한 구체적 방법은 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 제2 공정의 구체적 진행 방법을 보인 순서도이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 제어 유닛(270)은 상기 제1 공정 완료 후 상기 제2 공정 개시까지의 대기 시간(Queue time)을 파악한다(S11).
제어 유닛(270)은 파악된 대기 시간에 대비하여 상기 제2 공정의 기설정된 공정 조건이 적정한지 판단한다(S13). 상기 공정 조건은, 예를 들어 반응 압력 등이 될 수 있다.
상기 공정 조건이 적정하다면, 제어 유닛(270)은 상기 공정 조건을 확정한다. 제어 유닛(270)은 확정된 공정 조건으로 상기 제2 공정이 진행되게 한다(S15).
상기 공정 조건이 적정하지 않다면, 제어 유닛(270)은 상기 대기 시간을 반영하여 상기 제2 공정의 공정 조건을 재설정한다(S17). 예를 들어, 상기 대기 시간이 예정보다 길어졌다면, 제어 유닛(270)은 상기 반응 압력을 기설정된 값보다 더 높게 재설정할 수 있다(도 10 참조). 제어 유닛(270)은 재설정된 공정 조건을 확정하고, 확정된 공정 조건으로 상기 제2 공정이 진행되게 한다(S15).
상기 고압 산화(HPO), 상기 고압 질화(HPN), 상기 고압 탄소도핑(HPCD), 및 상기 고압 열처리(HPA) 중 상기 고압 탄소도핑(HPCD)의 작용 메커니즘을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 고압 탄소도핑(HPCD)의 작용 메커니즘을 설명하기 위한 순서도이다. 상기 고압 탄소도핑(HPCD)은 제2 고압 웨이퍼 처리모듈(200)에서 진행되는 것을 기준으로 설명된다.
본 도면(및 도 2 내지 도 3)을 참조하면, 제2 처리실(215)에는 절연막을 가진 웨이퍼가 배치된다. 상기 절연막은, 예를 들어 산화실리콘막(SiO)으로서, 제1 처리실(115)에서 상기 고압 산화(HPO)에 의해 형성된 것일 수 있다. 제2 처리실(215)의 압력이 반응 압력에 도달하게 하기 위해, 제2 처리실(215)에는 분위기 가스가 공급된다. 제2 처리실(215)의 온도가 반응 온도에 도달하게 하기 위해, 제2 처리실(215)은 가열된다.
탄소도핑용 소스 가스로는, 앞서 설명한 바대로, 에틸렌 가스 또는 프로필렌 가스 등이 사용될 수 있다. 상기 소스 가스는 제2 처리실(215)에서 분자 상태를 유지한다(S21). 이를 위해, 상기 반응 온도는 상기 소스 가스의 열분해 온도 미만으로 유지될 수 있다. 구체적으로, 상기 에틸렌 가스, 또는 상기 프로필렌 가스에 대하여, 상기 반응 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃ 범위 내에서 결정될 수 있다.
상기 소스 가스는 분자 상태로 상기 절연막과 화학 반응하게 된다(S23). 이는 상기 반응 온도에 의해, 상기 소스 가스가 분자 상태로 유지되기 때문에 가능하다.
상기 소스 가스와 상기 절연막의 화학 반응, 구체적으로 화학적 흡수(Chemical adsorption)에 의해, 상기 소스 가스 중 탄소는 상기 절연막에 흡수된다(S25).
탄소는 가압력에 의해 상기 절연막 내로 깊숙히 침투하게 된다(S27). 상기 가압력은 상기 반응 압력에 따른 힘을 말한다. 상기 가압력을 만들기 위해, 상기 반응 압력은 상기 고압이 된다.
상기 제1 공정과 상기 제2 공정은 다양한 조합으로 수행될 수 있다. 이제부터는, 각 조합의 내용, 공정 조건 등에 대해 실험 결과를 바탕으로 설명한다.
상기 제1 공정으로서의 상기 고압 산화(HPO) 및 상기 제2 공정으로서의 상기 고압 탄소도핑(HPCD)의 조합에 대해 도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 7은 고압 산화(HPO)에 따라 제조된 절연막의 단차 피복성에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 제1 공정으로서 상기 고압 산화(HPO)은 습식 산화(Wet oxidation) 방식으로 진행되었다. 상기 고압 산화(HPO)에 의한 절연막(SiO)은 10nm의 두께로 형성되었다. 산화용 소스 가스로는 수증기가 20sccm으로 제1 처리실(115)에 공급되었고, 상기 반응 압력은 1ATM 내지 20AM의 범위에서 조절되었다. 습식 식각에 사용된 용액은 순수 100중량부에 대해 불산 1중량부를 혼합한 것이다.
상기 고압 산화(HPO)의 반응 온도는 400℃ 내지 950℃ 범위 내에서 결정될 수 있다. 본 실험에서 상기 반응 온도는 500℃로 진행되었다. 상기 반응 압력이 고압으로 작용하기에, 상기 반응 온도는 600℃ 이하로 결정될 수 있다. 상기 고압 산화(HPO)의 반응 온도는 일반적인 진공 증착 공정의 반응 온도에 비해 상대적으로 낮다.
다시, 상기 반응 압력에 주목하자. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM까지 높아지면, 상기 절연막의 단차 피복성(Step coverage) 또한 높아진다.
예를 들어, 1ATM에서 상기 절연막의 단차 피복성은 82%이고, 2ATM에서는 85.4%이다. 상기 단차 피복성은 3ATM에서 85.9%로 증가하나, 그 증가폭은 미미하다.
그러나, 5ATM에서 상기 단차 피복성은 크게 증가하여 96.7%에 이른다. 상기 제1 압력이 10ATM, 15ATM, 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 단차 피복성은 97.1%, 98.2%, 98.9%가 된다.
이러한 결과를 고려할 때, 상기 반응 압력은 5ATM 이상인 것이 상기 단차 피복성의 관점에서 바람직하다. 최고의 단차 피복성을 얻기 위해서는, 상기 반응 압력은 20ATM으로 설정되어야 한다.
도 8은 고압 산화(HPO) 및 고압 탄소도핑(HPCD)에 따라 제조된 절연막의 굴절률에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 제2 공정으로서 상기 고압 탄소도핑(HPCD)은 앞선 고압 산화(HPO)(20ATM)에서 생성된 절연막에 대해 진행되었다. 탄소도핑용 소스 가스로는 에틸렌 가스가 5Ksccm으로 제2 처리실(215)에 공급되었고, 상기 반응 압력은 1ATM 내지 20AM의 범위에서 조절되었다.
상기 고압 탄소도핑(HPCD)의 반응 온도는 400℃ 내지 950℃ 범위 내에서 결정될 수 있다. 본 실험에서 상기 반응 온도는 400℃로 진행되었다. 상기 반응 압력이 고압으로 작용하기에, 상기 반응 온도는 600℃ 이하로 결정될 수 있는 것이다.
다시, 상기 반응 압력의 변화에 대해 주목하자. 상기 고압 산화(HPO)만을 거친 절연막(HPO only)에 대비하여, 1ATM으로라도 탄소 도핑된 절연막의 굴절율(Refractive index)은 낮아진다. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 굴절율은 전체적으로 낮아지는 추세를 나타낸다.
이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다. 20ATM에서 상기 굴절율은 1.31로 최저치를 기록한다. 또한, 5ATM에서 상기 굴절율은 크게 낮아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 탄소도핑(HPCD)의 반응 압력은 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
도 9는 고압 산화(HPO) 및 고압 탄소도핑(HPCD)에 따라 제조된 절연막의 유전율에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 절연막의 유전율(Dielectric constant)의 변화는 앞서 살펴본 상기 굴절율의 변화와 유사한 경향성을 가진다.
구체적으로, 상기 고압 산화(HPO)만을 거친 절연막(HPO only)에 비해, 1ATM으로라도 탄소 도핑된 절연막의 유전율은 역시 낮아진다. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 유전율 역시 전체적으로 낮아지는 추세를 나타낸다.
이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 역시 높을수록 바람직하다. 20ATM에서 상기 유전율은 3.25로 최저치를 기록한다. 또한, 5ATM에서 상기 유전율은 크게 낮아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 탄소도핑(HPCD)의 반응 압력은 역시 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다는 점이 다시 한 번 확인된다.
도 10은 고압 열처리(HPA)를 추가로 진행하여 도핑된 절연막의 유전율 변화를 보인 비교 그래프이다.
본 도면(및 도 2 내지 도 3)을 추가로 참조하면, 제2 처리실(215)에서 상기 고압 탄소도핑(HPCD)이 진행된 후에, 제2 처리실(215)에서는 인-시츄(In-situ) 방식으로 고압 열처리(HPA)가 추가로 진행될 수 있다. 상기 고압 열처리(HPA)는 앞선 고압 탄소도핑(HPCD)(20ATM)에 따라 도핑된 절연막에 대해 진행되었다. 상기 고압 열처리(HPA)는 상기 제2 공정에 포함되는 것으로 간주될 수 있다.
인-시츄 방식으로 상기 고압 열처리(HPA)를 진행하기 위하여, 상기 고압 탄소도핑(HPCD)과 상기 고압 열처리(HPA) 사이에는 퍼지(Purge) 공정이 진행될 수 있다. 상기 퍼지 공정의 반응 온도 및 반응 압력은 이전 공정인 상기 고압 탄소도핑(HPCD)에서와 동일하게 유지될 수 있다. 제어 유닛(270)은 급기 유닛(230)과 함께 배기 유닛(240)을 제어하여, 상기 퍼지 가스가 제2 처리실(215)로 공급되게 하고 상기 소스 가스는 퍼지되어 제2 처리실(215)로부터 배기되게 한다. 상기 퍼지 공정에 소요되는 시간은 상기 고압 탄소도핑(HPCD) 공정 보다 짧을 수 있다.
상기 고압 열처리(HPA)를 위해, 열처리용 분위기 가스, 예를 들어 수소 가스가 제2 처리실(215)에 공급되었다. 상기 분위기 가스의 반응 압력은 1ATM 내지 20AM의 범위에서 조절되었다. 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 온도는 상기 퍼지 공정과 동일하게 400℃로 유지되었다. 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 온도 역시 400℃ 내지 950℃ 범위 내에서 결정될 수 있으며, 본 실험에서는 400℃로 결정되었다. 상기 반응 압력이 고압으로 작용하기에, 상기 반응 온도는 600℃ 이하로 결정될 수 있는 것이다.
다시, 상기 반응 압력의 변화에 대해 주목하자. 먼저, 대기 시간의 증가에 따라 상기 절연막의 유전율은 대체적으로 증가하는 경향이 나타난다. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라서는, 상기 대기 시간의 증가에 따른 상기 유전율의 증가 폭은 작아진다.
이러한 경향성을 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다. 20ATM에서는, 상기 대기 시간의 변화에도 상기 유전율은 거의 변하지 않고 3.25를 유지한다. 또한, 5ATM에서 상기 유전율의 변화는 크게 작아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 압력은 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제1 공정으로서의 상기 고압 열처리(HPA) 및 상기 제2 공정으로서의 상기 고압 산화(HPO)의 조합에 대해 도 11 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
도 11은 고압 열처리(HPA) 및 고압 산화(HPO)를 순차적으로 거친 웨이퍼의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
본 도면(및 도 2)을 참조하면, 웨이퍼는 5nm 두께의 산화하프늄막(HfO)을 가진 것이다. 상기 산화하프늄막은 ALD 장비를 이용하여, 1torr, 450℃의 공정 조건에서 형성된 것이다.
상기 웨이퍼에 대해, 고압 열처리(HPA)는 20ATM, 400℃의 공정 조건에서 수행되었다. 상기 분위기 가스로서 수소 가스가 5Ksccm으로 제1 처리실(115)에 공급되었다. 상기 웨이퍼는 2개로 준비되었다.
상기 고압 열처리(HPA)만이 수행된 경우에, 2개의 웨이퍼 모두는 상기 산화하프늄막에서 실리콘 기판(silicon substrate)으로 갈수록 수소 농도가 낮아지는 경향을 보인다. 구체적으로, 상기 수소 농도는, 상기 산화하프늄막의 표면 부근, 그리고 상기 산화하프늄막과 상기 기판 사이의 경계면(interface, 5nm 깊이) 이후에서 대략 계단 형태로 감소된다.
상기 2개 웨이퍼 모두에 대해서는 상기 고압 산화(HPO)가 추가로 진행되었다. 상기 고압 산화(HPO)는, 상기 2개의 웨이퍼 중 하나에 대해서는 본 실시예에 따라 챔버투챔버(Chamber to Chamber) 방식으로 수행되었고, 다른 하나는 각기 툴투툴(Tool to Tool) 방식으로 수행되었다. 2 가지 방식 모두에서, 상기 고압 산화(HPO)는 20ATM, 450℃의 공정 조건에서 진행되었다. 상기 소스 가스로서 수증기는 20sccm으로 제2 처리실(215)에 공급되었다.
상기 툴투툴 방식의 경우에, 수소 농도의 그래프 형태는 상기 고압 열처리(HPA)만을 수행한 경우와 비슷하다. 그러나, 전자의 수소 농도는 특히 상기 산화하프늄막 영역에서 후자보다 크게 낮은 값을 가진다.
이와 달리, 상기 챔버투챔버 방식에 있어서, 수소 농도는 상기 경계면 전후에서 상승된 값을 가진다. 이러한 결과는 상기 산화하프늄막의 수소가 상기 경계면으로 이동된 것으로 이해된다.
도 12는 고압 열처리(HPA) 및 고압 산화(HPO)에 따른 경계면에서의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 추가로 참조하면, 상기 챔버투챔버 방식의 반응 압력에 따른 상기 경계면에서의 수소 농도 변화가 나타난다. 상기 반응 압력은 1ATM에서 20ATM까지 조절되었다.
상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 경계면에서의 수소 농도는 대체로 높아진다. 이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다.
20ATM에서는, 상기 수소 농도는 최대치인 2.80E+21atom%가 된다. 또한, 5ATM에서 상기 수소 농도는 크게 높아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 산화(HPO)의 반응 압력은 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제1 공정으로서의 상기 고압 열처리(HPA) 및 상기 제2 공정으로서의 상기 고압 질화(HPN)의 조합에 대해 도 13을 참조하여 설명한다. 도 13은 고압 열처리(HPA) 및 고압 질화(HPN)에 따른 경계면에서의 수소 농도에 대한 비교 그래프이다.
본 도면(및 도 2)을 참조하면, 웨이퍼는, 앞선 실시예와 동일하게, 5nm 두께의 산화하프늄막(HfO)을 가진 것이다. 상기 웨이퍼에 대한 고압 열처리(HPA) 역시 앞선 실시예와 동일한 공정 조건으로 제1 처리실(115)에 수행되었다.
상기 제2 공정으로서 상기 웨이퍼에 대해 상기 고압 질화(HPN)가 수행되었다. 질화용 소스 가스로는 암모니아 가스가 2Ksccm으로 제2 처리실(215)에 공급되었고, 상기 반응 압력은 1ATM 내지 20AM의 범위에서 조절되었다.
상기 반응 온도는 400℃ 내지 950℃ 범위 내에서 결정될 수 있으며, 본 실험에서는 450℃로 결정되었다. 상기 반응 압력이 고압으로 작용하기에, 상기 반응 온도는 600℃ 이하로 결정될 수 있는 것이다.
다시, 상기 반응 압력에 주목하자. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 경계면에서의 수소 농도는 대체로 높아진다. 이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다.
20ATM에서는, 상기 수소 농도는 최대치인 8.66E+20atom%가 된다. 또한, 5ATM에서 상기 수소 농도는 크게 높아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 질화(HPN)의 반응 압력은 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
상기 제1 공정으로서의 상기 고압 산화(HPO) 및 상기 제2 공정으로서의 상기 고압 열처리(HPA)의 조합에 대해 도 14을 참조하여 설명한다. 도 14는 고압 산화(HPO) 및 고압 열처리(HPA)에 따른 절연막의 습식 식각율에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 제1 공정으로서 상기 고압 산화(HPO)는, 앞선 실시예에서와 동일한 공정 조건에서 습식 산화(Wet oxidation) 방식으로 진행되었다. 상기 제2 공정으로서 상기 고압 열처리(HPA) 역시, 앞선 실시예와 동일한 공정 조건에서 진행되었다.
상기 고압 열처리(HPA)의 반응 압력은 1ATM 내지 20ATM에서 조절되었다. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM까지 높아지면, 상기 고압 산화(HPO)에서 생성된 절연막(SiO)(20ATM)의 습식 식각률은 낮아지는 경향을 보인다.
상기 반응 압력이 1ATM 내지 2ATM인 경우에, 상기 습식 식각률은 1Å/sec 보다 높다. 1Å/sec 보다 낮은 습식 식각률을 얻기 위하여, 상기 반응 압력은 3ATM 이상으로 설정될 필요가 있다. 구체적으로, 3ATM에서 상기 습식 식각률은 0.972Å/sec로서, 원하는 범위 내로 들어온다.
추가적으로, 상기 제2 압력이 5ATM, 10ATM, 15ATM, 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 습식 식각률은 O.906Å/sec, 0.886Å/sec, 0.866Å/sec, 0.826Å/sec가 된다.
이러한 결과를 고려할 때, 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 압력은 3ATM 이상인 것이 상기 습식 식각률의 관점에서 바람직하다. 최고의 습식 식각률을 얻기 위해서는, 상기 반응 압력은 20ATM으로 설정될 수 있다.
상기 제1 공정으로서의 상기 고압 질화(HPN) 및 상기 제2 공정으로서의 상기 고압 열처리(HPA)의 조합에 대해 도 15 내지 도 16를 참조하여 설명한다.
도 15는 고압 질화(HPN)에 따른 산화하프늄막의 질소 농도에 대한 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 제1 공정으로서 상기 고압 질화(HPN)는, 앞선 실시예에서와 동일한 공정 조건으로 진행되어, 산화하프늄막을 생성하였다. 그 경우, 반응 압력은 1ATM에서 20ATM까지 조절되었다.
상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라, 상기 산화하프늄막의 질소 농도는 대체로 높아진다. 여기서, 상기 질소 농도는 상기 산화하프늄막의 두께 범위 내에서의 평균 농도이다.
이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다. 20ATM에서는, 상기 질소 농도는 최대치인 1.12E+21atom%가 된다. 또한, 5ATM에서 상기 질소 농도는 크게 높아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 질화(HPN)의 반응 압력은 5ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
도 16은 고압 질화(HPN) 및 고압 열처리(HPA)에 따른 산화하프늄막의 질소 농도의 변화를 보인 비교 그래프이다.
본 도면을 참조하면, 상기 제2 공정으로서 상기 고압 열처리(HPA) 역시, 앞선 실시예와 동일한 공정 조건에서 진행되었다. 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 압력은 1ATM에서 20ATM까지 조절되었다.
먼저, 대기 시간의 증가에 따라 상기 산화하프늄막의 질소 농도는 대체적으로 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 상기 반응 압력이 1ATM에서 20ATM으로 높아짐에 따라서는, 상기 대기 시간의 증가에 따른 상기 질소 농도의 감소 폭은 작아진다. 이러한 추세를 감안하면, 상기 반응 압력은 높을수록 바람직하다.
20ATM에서는, 상기 대기 시간의 변화에도 상기 질소 농도의 감소 폭은 가장 작다. 또한, 10ATM에서 상기 질소 농도의 감소 폭은 크게 작아진다. 이러한 점들을 고려하면, 상기 고압 열처리(HPA)의 반응 압력은 10ATM 내지 20ATM 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 제1 고압 웨이퍼 처리모듈 110: 내부 챔버
115: 처리실 120: 외부 챔버
130: 급기 유닛 140: 배기 유닛
150: 히팅 유닛 160: 감지 유닛
170: 제어 유닛 180: 저장 유닛
200: 제2 고압 웨이퍼 처리모듈 300: 케이스
400: 반송로봇

Claims (20)

  1. 제1 고압 웨이퍼 처리모듈의 제1 처리실에 웨이퍼를 배치하는 단계;
    상기 제1 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 고압 산화, 고압 질화, 고압 탄소도핑, 및 고압 열처리 중 어느 하나인 제1 공정을 수행하는 단계;
    제2 고압 웨이퍼 처리모듈의 제2 처리실로 상기 웨이퍼를 옮기는 단계; 및
    상기 제2 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 상기 고압 탄소도핑, 및 상기 고압 열처리 중 다른 하나인 제2 공정을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 고압 웨이퍼 처리모듈 및 상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈은 하나의 수용 공간 내에 배치되고, 상기 웨이퍼는 상기 수용 공간 내에서 상기 제1 처리실로부터 상기 제2 처리실로 옮겨지며,
    상기 제1 공정 및 상기 제2 공정은 대기압 보다 높은 반응 압력으로 진행되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고압 열처리의 반응 압력은,
    3 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 열처리의 반응 온도는,
    400℃ 내지 600℃ 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고압 산화 및 상기 고압 질화 각각의 소스 가스는,
    산소 가스, 수증기, 및 암모니아 가스 중 어느 하나를 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고압 탄소도핑은,
    탄소도핑용 소스 가스의 열분해 온도 미만의 반응 온도로 진행되어, 상기 소스 가스가 분자 상태로 상기 웨이퍼의 절연막과 화학 반응하게 하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고압 탄소도핑의 반응 온도는,
    400 ℃ 내지 600 ℃ 범위 내에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 탄소도핑용 소스 가스는,
    에틸렌 가스 및 프로필렌 가스 중 어느 하나를 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑 중 어느 하나를 수행한 후에, 인-시츄 방식으로 상기 웨이퍼에 대해 상기 고압 열처리를 수행하는 단계를 더 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 및 상기 고압 탄소도핑 중 어느 하나와 상기 고압 열처리 사이에 퍼지를 수행하는 단계를 더 포함하고,
    상기 퍼지는, 이전 공정에서의 반응 압력 및 반응 온도를 유지한 상태로 진행되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고압 웨이퍼 처리모듈 및 상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈 각각은,
    상기 제1 처리실 및 제2 처리실 중 어느 하나를 수용하며, 보호 압력으로 유지되는 보호실을 더 포함하고,
    상기 보호실의 보호 압력은,
    상기 반응 압력 보다 높은 관계를 갖도록 상기 반응 압력과 연계되어 조절되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 수용 공간의 압력은,
    대기압 보다 높은 압력으로 유지되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고압 웨이퍼 처리모듈의 제2 처리실로 상기 웨이퍼를 옮기는 단계는,
    상기 웨이퍼를 상기 제1 처리실에서 언로딩한 후에 냉각 과정을 배제하고 상기 제2 처리실에 로딩하는 단계를 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 처리실에서 상기 웨이퍼에 대해, 상기 고압 산화, 상기 고압 질화, 상기 고압 탄소도핑, 및 상기 고압 열처리 중 다른 하나인 제2 공정을 수행하는 단계는,
    상기 제1 공정의 완료 후의 대기 시간을 고려하여 공정 조건을 확정하는 단계를 포함하는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 상기 고압 산화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 탄소도핑이며,
    상기 고압 산화 및 상기 고압 탄소도핑의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 공정은,
    상기 고압 탄소도핑 이후에 인-시츄 방식으로 진행되는 상기 고압 열처리를 더 포함하고,
    상기 고압 열처리의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 상기 고압 열처리이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 산화이며,
    상기 고압 열처리 및 상기 고압 산화의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 상기 고압 열처리이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 질화이며,
    상기 고압 열처리 및 상기 고압 질화의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 상기 고압 산화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 열처리이며,
    상기 고압 산화의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되고,
    상기 고압 열처리의 반응 압력은,
    3 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 상기 고압 질화이고, 상기 제2 공정은 상기 고압 열처리이며,
    상기 고압 질화의 반응 압력은,
    5 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되고,
    상기 고압 열처리의 반응 압력은,
    10 ATM 내지 20 ATM 범위에서 결정되는, 듀얼 고압 웨이퍼 처리설비를 이용한 웨이퍼 고압 처리 방법.
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