WO2017122963A2 - 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법 - Google Patents

에피텍셜 웨이퍼 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017122963A2
WO2017122963A2 PCT/KR2017/000090 KR2017000090W WO2017122963A2 WO 2017122963 A2 WO2017122963 A2 WO 2017122963A2 KR 2017000090 W KR2017000090 W KR 2017000090W WO 2017122963 A2 WO2017122963 A2 WO 2017122963A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
gas
etching
epitaxial
inert gas
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/000090
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2017122963A3 (ko
Inventor
장규일
Original Assignee
주식회사 엘지실트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지실트론 filed Critical 주식회사 엘지실트론
Publication of WO2017122963A2 publication Critical patent/WO2017122963A2/ko
Publication of WO2017122963A3 publication Critical patent/WO2017122963A3/ko

Links

Images

Definitions

  • Embodiments relate to an epitaxial wafer fabrication method.
  • a silicon wafer 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.
  • Silicon wafers are classified into polished wafers, epitaxial wafers, silicon on insulator wafers, diffused wafers, and hydrogen anneal wafers, depending on the processing method. Can be.
  • An epitaxial wafer refers to a wafer in which another single crystal layer is grown on a surface of a conventional silicon wafer.
  • the epitaxial wafer has less surface defects than a conventional silicon wafer, and has a property of controlling impurity concentration or type.
  • the embodiment provides an epitaxial wafer manufacturing method capable of suppressing defects.
  • Embodiments relate to an epitaxial wafer manufacturing method using an epitaxial reactor including a chamber having a gas inlet and a gas outlet, the cleaning step of removing contaminants in the chamber; Deactivating the power supply to the epitaxial reactor; And a dummy run step of depositing an epitaxial layer on at least one dummy wafer, wherein the cleaning step comprises: a bake step of maintaining a temperature inside the chamber at 1150 ° C to 1200 ° C; An etching step of supplying an etching gas into the chamber and discharging the etching gas into the gas outlet; And a final discharge step of supplying hydrogen gas or inert gas into the chamber while maintaining the temperature of the chamber at 700 ° C. to 800 ° C. and discharging the gas to the gas outlet.
  • the internal temperature of the chamber in the etching step may maintain the internal temperature of the chamber in the baking step.
  • an inert gas or hydrogen gas may be supplied into the chamber, and the supplied inert gas or hydrogen gas may be discharged to the gas outlet.
  • the discharge flow rate of the hydrogen gas or the inert gas in the final discharge step may be the highest.
  • the ratio of the flow rates of the inert gas and the hydrogen gas in the etching step and the baking step may be 1: 7 to 1: 8.
  • the ratio of the flow rates of the inert gas and the hydrogen gas in the baking step and the final discharge step may be 1: 1.5 to 1: 2.
  • the execution time of the final discharging step may be longer than the execution time of the baking step and the execution time of the etching step.
  • the deactivation gas is supplied into the chamber and discharged through the gas outlet roll, and the flow rate of the deactivation gas in the deactivation step is higher than the flow rate of the inert gas or hydrogen gas in the baking step and the final discharge step. Can be low.
  • the dummy run step may include an activation step of depositing an epitaxial layer on a dummy wafer according to a predetermined recipe; Determining whether the number of times the dummy run is performed is equal to a preset number of times; And when the number of dummy runs is not the same as the predetermined number of times, increasing the number of dummy runs by one and depositing an epitaxial layer on a new dummy wafer.
  • the cleaning step may further include an initial discharge step of maintaining an internal temperature inside the chamber at 700 ° C. to 800 ° C. before the baking step, and supplying an inert gas or hydrogen gas into the chamber and evacuating the gas outlet. have.
  • the cleaning step may further include a temperature raising step of gradually increasing the internal temperature of the chamber to the internal temperature of the chamber in the baking step.
  • the susceptor for seating the wafer in the chamber may be rotated at a constant speed.
  • the inert gas is introduced into the chamber while rotating a susceptor for seating the wafer in the chamber and maintaining the chamber temperature at 700 ° C. to 780 ° C. before the cleaning step.
  • the method may further include a wait wait step.
  • the ratio of the execution time of the baking step and the execution time of the etching step may be 1: 1 to 1: 1.5.
  • the method may further include producing an epitaxial wafer according to the predetermined recipe.
  • the execution time of the bake step may be longer than the execution time of the run wait step.
  • the temperature inside the chamber may be maintained at 1180 ° C. to 1190 ° C.
  • the temperature inside the chamber may be 0 ° C. to 20 ° C.
  • an epitaxial wafer manufacturing method includes a run atmosphere in which a susceptor for seating a wafer in a chamber is rotated and an inert gas is introduced into the chamber while maintaining the chamber temperature at 700 ° C to 780 ° C. step; A cleaning step of removing contaminants in the chamber; Deactivating the power supply to the epitaxial reactor; And a dummy run step of depositing an epitaxial layer on at least one dummy wafer, wherein the cleaning step includes hydrogen gas or inert gas while maintaining the temperature inside the chamber at 1150 ° C to 1200 ° C.
  • An epitaxial wafer manufacturing method includes a cleaning step of removing contaminants in the chamber; Deactivating the power supply to the epitaxial reactor; And a dummy run step of depositing an epitaxial layer on at least one dummy wafer, wherein the cleaning step maintains an internal temperature inside the chamber at 700 ° C. to 800 ° C. and inert gas or hydrogen gas.
  • An initial discharge step of feeding into the chamber and discharging to the gas discharge port A bake step of maintaining a temperature inside the chamber at 1150 ° C to 1200 ° C, supplying an inert gas or hydrogen gas into the chamber and discharging it to the gas outlet; An etching step of supplying an etching gas into the chamber and discharging to the gas outlet, and supplying an inert gas or hydrogen gas into the chamber and discharging to the gas outlet; And a final discharging step of supplying an inert gas or hydrogen gas into the chamber and discharging it into the gas outlet while maintaining the temperature of the chamber at 700 ° C. to 800 ° C., wherein the initial discharging step, the baking step, The discharge flow rate of the inert gas or the hydrogen gas in the final discharging step is highest among the etching step and the final discharging step.
  • the embodiment can suppress the occurrence of bonding of the epitaxial wafer.
  • FIG. 1 is a flowchart of an epitaxial manufacturing method according to an embodiment.
  • FIG 2 shows an epitaxial reactor for manufacturing an epitaxial wafer according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of a cleaning step illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating another embodiment of the cleaning step shown in FIG. 1.
  • 5A is a graph showing the moisture state in the chamber of the epitaxial reactor.
  • 5B shows the pulsation of the discharge flow rate at the gas outlet and the gas discharge line.
  • 6A shows the degree of defects in the wafer before and after the deactivation step performed according to an embodiment.
  • FIG. 6B shows the number, mean, and standard deviation of the LLS shown in FIG. 6A.
  • each layer (region), region, pattern, or structure is “on” or “under” the substrate, each layer (film), region, pad, or pattern.
  • “up” and “under” include both “directly” or “indirectly” formed through another layer. do.
  • the criteria for up / down or down / down each layer will be described with reference to the drawings.
  • Like reference numerals denote like elements throughout the description of the drawings.
  • FIG. 1 illustrates a flowchart of an epitaxial manufacturing method according to an embodiment
  • FIG. 2 illustrates an epitaxial reactor 100 for manufacturing an epitaxial wafer according to an embodiment.
  • the epitaxial reactor 100 is a sheet type processing a wafer one by one, and includes a chamber 105, a gas supply line 110, a gas discharge line 115, and a susceptor 120. , A lower clamp 125, an upper clamp 127, a preheating ring 129, and a susceptor support 130.
  • the chamber 105 is a space where an epitaxial reaction takes place and may be made of quartz glass.
  • the chamber 105 may have a gas inlet 108 connected to the gas supply line 110 on one side thereof, and a gas outlet 109 connected to the gas discharge line 115 on the other side thereof. It may include a lower dome (103) and the upper dome (upper dome) (104).
  • the source gas supplied from the gas supply line 110 is introduced into the chamber 105 through the gas inlet 108, and the source gas introduced into the chamber 105 is located in the wafer 105. For example, it may flow along the surface of the silicon wafer) and then be discharged to the gas discharge line 115 through the gas outlet 109.
  • Lower ring 125 is disposed in chamber 105 to surround susceptor 120, and upper ring 127 is disposed on lower ring 125 to face lower ring 125 in chamber 105.
  • the material of the lower ring 125 and the upper ring 127 may be quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC).
  • the preheating ring 129 is formed along the inner surface of the lower ring 125 adjacent to the susceptor 120, and may be disposed adjacent to surround the susceptor 120 to uniformize the heat.
  • a run waiting process is performed to stabilize the inside of the chamber 105. do.
  • the susceptor 120 is rotated at a constant speed and the gas supply line 108 is maintained while maintaining the internal temperature of the chamber 105 at 700 ° C to 780 ° C (eg, 760 ° C).
  • the supplied inert gas or hydrogen gas (H 2 gas) is introduced into the chamber 105 through the gas inlet 108, and discharged into the gas discharge line 115 through the gas outlet 109.
  • the discharge flow rate of the inert gas or hydrogen gas (H 2 gas) may be 45 slm ⁇ 55 slm.
  • the discharge flow rate of hydrogen gas (H 2 gas) may be 50 slm.
  • Slm may be an abbreviation for Standard Litters per Minute.
  • the contaminants inside the chamber 105 are discharged out of the chamber 105 through the gas outlet 109 and the gas discharge line 115.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of a cleaning step S120 illustrated in FIG. 1.
  • the cleaning step S120 may include a bake step 210, an etching step 220, and a final discharge step 230.
  • the susceptor 120 is maintained in a rotated state, and the temperature inside the chamber 105 is maintained at 1150 ° C to 1200 ° C.
  • the inert gas or the hydrogen gas (H 2 gas) is injected into the chamber 105 and discharged to the gas outlet as in the run standby process, and the discharge flow rate may be lower than that of the run standby process. It is not.
  • the temperature inside the chamber 105 may be 1180 ° C. to 1190 ° C. Also, for example, in the baking step 210, the temperature inside the chamber 105 may be 1185 ° C.
  • the temperature inside the chamber 105 in the baking step 210 is high, contaminants attached to or adsorbed on the inner surface of the chamber 105, for example, powder or particles, etc., increase in activity and thus increase the activity of the chamber. 105) It may be detached from the inner side or lifted up.
  • the contaminants attached to the inner surface of the chamber 105 may be in a separated or lifted-up state so as to be easily discharged out of the chamber 105.
  • the discharge flow rate of the hydrogen gas (H 2 gas) in the baking step 210 may be the same as the run standby process.
  • the execution time of the bake step 210 may be longer than the execution time of the run waiting process.
  • the etching gas is supplied into the chamber 105 while the susceptor 120 is rotated to separate or remove contaminants from the inner surface of the chamber 105.
  • contaminants separated in the baking step may be further separated or lifted up.
  • the etching gas for example, HCL gas
  • the etching gas is supplied into the chamber 105 through the gas inlet 108 while maintaining the temperature inside the chamber 105 in the baking step 210. It is discharged to the gas outlet 109.
  • the flow rate of the etching gas introduced into the chamber 105 and discharged to the gas outlet 109 may be 20 slm to 30 slm.
  • the discharge flow rate of the etching gas may be 25 slm.
  • the inert gas or the hydrogen gas is injected and discharged to the gas outlet 109, but the discharge flow rate of the inert gas or the hydrogen gas may be lower than that of the baking step 210.
  • the ratio of the flow rates of the inert gas and the hydrogen gas in the etching step 220 and the baking step 210 may be 1: 7 to 1: 8.
  • the execution time of the etching step 220 may be longer than or equal to the execution time of the baking step 210.
  • the ratio of the execution time of the baking step 210 and the execution time of the etching step 220 may be 1: 1 to 1.5.
  • Contaminants such as powder or particles, separated or lifted up by the baking step 210 and the etching step 220 are discharged through the gas outlet 109 to the gas discharge line 115.
  • an inert gas or hydrogen gas is injected into the chamber 105, and contaminants lifted up by the injected inert gas or hydrogen gas may be discharged to the gas outlet 109. have.
  • the temperature inside the chamber 105 in the final discharge step 230 may be 700 °C to 800 °C.
  • the temperature inside the chamber 105 in the final evacuation step 230 may be 750 ° C.
  • the flow rate of the inert gas or the hydrogen gas in the final evacuation step 230 is higher than the flow rate of the inert gas and the hydrogen gas in the bake step 210 and the etching step 220.
  • the ratio of the flow rates of the inert gas and the hydrogen gas in the bake step 210 and the final discharge step 230 may be 1: 1.5 to 1: 2.
  • the execution time of the final discharging step 230 may be longer than that of the baking step S20 and the etching step.
  • the execution time of the etching step 220 and the execution time of the final discharge step 230 may be 1: 8 to 1:10.
  • the susceptor 120 may be rotated at a constant speed (eg, 40 RPM to 45 RPM).
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating another embodiment (S120-1) of the cleaning step illustrated in FIG. 1.
  • the cleaning step S120-1 includes an initial discharge step 201, a temperature rising step 202, a bake step 210, an etching step 220, and a susceptor coating step 225. , And final evacuation step 230.
  • the cleaning step S120-1 includes an initial discharge step 201 and a temperature raising step 202 and an etching step performed between the run wait step S110 and the bake step 210. It may further include a susceptor coating step S226 performed between the 220 and the final discharge step 230.
  • the initial discharge step 201 may be performed after the run waiting step S110.
  • the susceptor 120 is rotated at a constant speed, the internal temperature of the chamber 105 is maintained at 700 ° C to 800 ° C, an inert gas or hydrogen gas is supplied into the chamber 105, Discharge to the gas outlet 109.
  • the flow rate of inert gas or hydrogen gas in the initial evacuation step 201 may be higher than the run standby state.
  • the flow rate of the inert gas or hydrogen gas in the initial discharge step 201 may be the same as the flow rate of the inert gas or hydrogen gas in the bake step 210.
  • the initial discharge step 201 is a section for stably equalizing the flow rate of the inert gas or the hydrogen gas to the flow rate of the baking step, and may be a stabilization period of the inert gas or hydrogen gas flow rate.
  • the discharge flow rate of the inert gas or the hydrogen gas in the final discharge step may be the highest among the initial discharge step 201, the baking step, the etching step, and the final discharge step.
  • the execution time of the initial discharge step 201 may be shorter than the execution time of the bake step 210.
  • the temperature raising step 202 is a section for gradually increasing the temperature of the chamber from the temperature of the chamber of the initial discharge step 201 to the temperature of the chamber of the baking step 210.
  • the execution time of the temperature raising step 202 may be longer than that of the etching step 220 and may be shorter than the execution time of the final discharging step 230.
  • the susceptor coating step 225 is performed between the etching step 220 and the final discharge step 230.
  • the internal temperature of the chamber 105 is lowered by a predetermined temperature (eg, 20 ° C. to 40 ° C.) from the chamber temperature of the etching step 220, and the susceptor is coated into the chamber.
  • the susceptor surface is TCS coated by injecting a gas, such as TCS gas, into the gas outlet 109. This is to prevent defects (eg, slips) generated by the etching step 220.
  • the run is stopped and the power supply to the epitaxial reactor 110 is stopped.
  • the total supply power or total supply power of the epitaxial reactor 100 may be zero, and the temperature inside the chamber may be 0 ° C. to 20 ° C. (eg, room temperature), and an inert gas, for example Nitrogen (N 2 ) gas is injected into the chamber 105 and discharged to the gas outlet 109.
  • an inert gas for example Nitrogen (N 2 ) gas is injected into the chamber 105 and discharged to the gas outlet 109.
  • the discharge flow rate of the inert gas (for example, nitrogen gas) in the inert step (S130) is the flow rate of the inert gas or hydrogen gas in each of the run standby step (S110), the bake step (210), and the final discharge step (230) Can be lower.
  • the discharge flow rate of nitrogen gas in the deactivation step may be 15 slm to 25 slm.
  • the discharge flow rate of nitrogen gas may be 20 slm.
  • an epitaxial layer is deposited on at least one dummy wafer.
  • the reactants generated due to moisture generated in the chamber 110 after the deactivation step, and in the gas outlet 109 and the gas discharge line 115 It removes contaminants in the chamber 105 due to the pulsation of the discharge flow rate of the.
  • the dummy run step S135 may include the following steps S140, S150, and S160.
  • An epitaxial layer is deposited on a dummy wafer loaded on the susceptor 120 according to a predetermined recipe.
  • An optional epitaxial growth process may be performed to deposit an epitaxial layer on the dummy wafer.
  • selective epitaxial growth processes include chemical vapor deposition (CVD) processes, reduced pressure chemical vapor deposition (RPCVD) processes, ultra high vacuum chemical vapor deposition (UHVCVD), It may be carried out by a process or the like, but is not limited thereto.
  • CVD chemical vapor deposition
  • RPCVD reduced pressure chemical vapor deposition
  • UHVCVD ultra high vacuum chemical vapor deposition
  • selective epitaxial growth may be performed by supplying a source gas such as SiH 4, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2; DCS), trichlorosilane (SiH 2 Cl 3; TCS) at a temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. into the chamber.
  • a source gas such as SiH 4, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2; DCS), trichlorosilane (SiH 2 Cl 3; TCS)
  • the number of dummy runs may be equal to the number of dummy wafers on which the epitaxial layer is deposited.
  • a production progress step of producing an epitaxial wafer is performed according to a predetermined recipe (S170).
  • the number of dummy runs performed is not the same as the preset number of times, the number of dummy runs is increased by one, the epitaxial layer is deposited on a new dummy wafer, and steps S140 to S150 are repeatedly performed.
  • the dummy run step S135 serves to remove the contaminant remaining in the chamber 105.
  • 5A is a graph showing the state of moisture in the chamber of the epitaxial reactor 100.
  • FIG. 6A illustrates the defect level of the wafer before and after the deactivation step performed according to the embodiment
  • FIG. 6B illustrates the number N, average Avg, and standard deviation StDev of LLSs shown in FIG. 6A.
  • LLS 6A shows a Localized Light Scatter (LLS) having a size of 200 nm
  • case 1 shows the LLS measured before the deactivation step
  • case 2 shows the LLS measured after the deactivation step.
  • N is the total number of defects
  • Avg represents the average of LLS per wafer
  • StDev represents the standard deviation of LLS.
  • the Avg of the case 2 is smaller than the Avg of the case 1, and there is no rise of the LLS even after the deactivation step.
  • the epitaxial wafer produced by the epitaxial wafer manufacturing method according to the embodiment is defective. This can be improved.
  • the embodiment can be used in an epitaxial wafer manufacturing method that can suppress the occurrence of bonding of the epitaxial wafer.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)

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

에피텍셜 웨이퍼 제조 방법
실시 예는 에피텍셜 웨이퍼 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.
에피택셜 웨이퍼는 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 수소 가스 또는 비활성가스를 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 공급된 비활성 가스 또는 수소 가스는 상기 가스 배출구로 배출될 수 있다.
상기 베이크 단계, 상기 식각 단계, 및 상기 최종 배출 단계 중에서 상기 최종 배출 단계에서의 상기 수소 가스 또는 상기 비활성 가스의 배출 유량이 가장 높을 수 있다.
상기 식각 단계와 상기 베이크 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8일 수 있다.
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 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 세정 단계는 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 안착하기 위한 서셉터를 일정한 속도로 회전시킬 수 있다.
상기 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법은 상기 세정 단계 이전에, 상기 챔버 내의 웨이퍼를 안착하기 위한 서셉터를 회전시키고, 상기 챔버 내부 온도를 700 ℃ 내지 780℃로 유지한 상태에서 비활성 가스를 상기 챔버 내부로 유입시키는 런 대기 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 베이크 단계의 수행 시간과 상기 식각 단계의 수행 시간의 비율은 1:1 ~ 1:1.5일 수 있다.
상기 더미 런을 진행한 횟수가 상기 기설정된 횟수와 동일한 경우, 상기 기설정된 레시피에 따라 에피펙셜 웨이퍼를 생산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 베이크 단계의 수행 시간은 상기 런 대기 단계의 수행 시간보다 길 수 있다.
상기 베이크 단계에서 상기 챔버 내부의 온도를 1180℃ ~ 1190℃로 유지할 수 있다.
상기 비활성화 단계에서 상기 챔버 내부의 온도는 0℃ ~ 20℃일 수 있다.
다른 실시 예에 따른 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법은 챔버 내의 웨이퍼를 안착하기 위한 서셉터를 회전시키고, 상기 챔버 내부 온도를 700 ℃ 내지 780℃로 유지한 상태에서 비활성 가스를 상기 챔버 내부로 유입시키는 런 대기 단계; 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 유지한 상태에서 수소 가스 또는 비활성가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 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 포함하며, 상기 최종 배출 단계의 수행 시간은 상기 베이크 단계의 수행 시간 및 상기 식각 단계의 수행 시간보다 길다.
또 다른 실시 예에 따른 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법은 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 내부 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지하고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 초기 배출 단계; 상기 챔버 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지시키고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 베이크(bake) 단계; 식각 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 식각 단계; 및 상기 챔버의 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지시킨 상태에서 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 최종 배출 단계를 포함하며, 상기 초기 배출 단계, 상기 베이크 단계, 상기 식각 단계, 및 상기 최종 배출 단계 중에서 상기 최종 배출 단계에서의 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스의 배출 유량이 가장 높다.
실시 예는 에피텍셜 웨이퍼의 결합 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시 예에 따른 에피텍셜 제조 방법의 플로차트를 나타낸다.
도 2는 실시 예에 따라 에피텍셜 웨이퍼를 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 에피텍셜 웨이퍼를 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), 하부 죔틀(lower clamp, 125), 상부 죔틀(upper clamp, 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 에피텍셜 반응시 웨이퍼(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)를 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(220), 및 최종 배출 단계(230)를 포함할 수 있다.
베이크 단계(210)에서는 서셉터(120)를 회전시킨 상태를 유지하고, 챔버(105) 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지시킨다.
베이크 단계(210)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(210)에서는 챔버(105) 내부의 온도는 1180℃ ~ 1190℃일 수 있다. 또한 예컨대, 베이크 단계(210)에서는 챔버(105) 내부의 온도는 1185℃일 수 있다.
베이크 단계(210)에서 챔버(105) 내부의 온도는 높기 때문에, 챔버(105) 안쪽면에 부착 또는 흡착된 오염 물질, 예컨대, 파우더(power) 또는 파티클(particle) 등은 활동성이 증가하여 챔버(105) 안쪽면에서 분리되거나 리프트 업(lift up)될 수 있다.
즉 베이크 단계(210)에서 챔버(105) 안쪽면에 부착된 오염 물질은 챔버(105) 밖으로 배출하기 용이하게, 분리되거나 리프트 업(lift up)된 상태가 될 수 있다.
베이크 단계(210)에서 수소 가스(H2 가스)의 배출 유량은 런(Run) 대기 공정과 동일할 수 있다. 베이크 단계(210)의 수행 시간은 런(Run) 대기 공정의 수행 시간보다 길 수 있다.
다음으로 식각 단계(220)에서는 서셉터(120)를 회전시키면서 식각 가스를 챔버(105) 내로 공급하여 챔버(105) 안쪽면으로부터 오염 물질을 분리하거나 또는 제거한다.
또한 식각 단계(220)에서는 베이크 단계에서 분리된 오염 물질이 더욱 분리시키거나 또는 리프트 업(lift up)시키는 효과를 얻을 수 있다.
식각 단계(220)에서는 베이크 단계(210)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(220)에서도 비활성 가스 또는 수소 가스가 주입되어 가스 배출구(109)로 배출되나, 비활성 가스 또는 수소 가스의 배출 유량은 베이크 단계(210)보다 낮을 수 있다.
예컨대, 식각 단계(220)와 베이크 단계(210)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8일 수 있다.
식각 단계(220)의 수행 시간은 베이크 단계(210)의 수행 시간보다 길거나 같을 수 있다. 예컨대, 베이크 단계(210)의 수행 시간과 식각 단계(220)의 수행 시간의 비율은 1: 1 ~ 1.5일 수 있다.
다음으로 오염 물질을 배출시키는 최종 배출 단계를 수행한다(230).
베이크 단계(210) 및 식각 단계(220)에 의하여 분리되거나 리프트 업된 오염 물질, 예컨대, 파우더 또는 파티클을 가스 배출구(109)를 통하여 가스 배출 라인(115)으로 배출시킨다.
서셉터(120)를 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(230)에서 챔버(105) 내부의 온도는 700 ℃ 내지 800℃일 수 있다. 예컨대, 최종 배출 단계(230)에서 챔버(105) 내부의 온도는 750 ℃일 수 있다.
최종 배출 단계(230)에서 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(210), 및 식각 단계(220)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량보다 높다.
예컨대, 베이크 단계(210)와 최종 배출 단계(230)에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1: 1.5 ~ 1: 2일 수 있다.
최종 배출 단계(230)의 수행 시간은 베이크 단계(S20), 및 식각 단계의 수행 시간보다 길 수 있다.
예컨대, 식각 단계(220)의 수행 시간과 최종 배출 단계(230)의 수행 시간은 1:8 ~ 1:10일 수 있다.
베이크 단계(210), 식각 단계(220), 최종 배출 단계(230) 각각에서 서셉터(120)를 일정한 속도(예컨대, 40RPM ~ 45RPM)로 회전할 수 있다.
가장 높은 배출 유량과 가장 긴 시간 동안 최종 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(201), 온도 상승 단계(202), 베이크(bake) 단계(210), 식각 단계(220), 서셉터 코팅 단계(225), 및 최종 배출 단계(230)를 포함할 수 있다.
도 3의 실시 예와 비교할 때, 세정 단계(S120-1)는 런 대기 단계(S110)와 베이크 단계(210) 사이에 수행되는 초기 배출 단계(201) 및 온도 상승 단계(202)와, 식각 단계(220)와 최종 배출 단계(230) 사이에 수행되는 서셉터 코팅 단계(S226)를 더 포함할 수 있다.
초기 배출 단계(201)는 런 대기 단계(S110) 다음에 수행될 수 있다.
초기 배출 단계(201)에서는 서셉터(120)를 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(201)에서 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 런 대기 상태보다 높을 수 있다.
또한 예컨대, 초기 배출 단계(201)의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(210)에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량과 동일할 수 있다. 초기 배출 단계(201)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.
예컨대, 초기 배출 단계(201), 베이크 단계, 상기 식각 단계, 및 상기 최종 배출 단계 중에서 상기 최종 배출 단계에서의 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스의 배출 유량이 가장 높을 수 있다.
초기 배출 단계(201)의 수행 시간은 베이크 단계(210)의 수행 시간보다 짧을 수 있다.
온도 상승 단계(202)는 초기 배출 단계(201)와 베이크 단계(210) 사이에 수행될 수 있다.
온도 상승 단계(202)는 초기 배출 단계(201)의 챔버의 온도에서 베이크 단계(210)의 챔버의 온도까지 점진적으로 챔버의 온도를 상승시키는 구간이다.
온도 상승 단계(202)의 수행 시간은 식각 단계(220)의 수행 시간보다 길고, 최종 배출 단계(230)의 수행 시간보다 짧을 수 있다.
온도 상승 단계(202)의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량은 베이크 단계(210)에서의 비활성 가스 또는 수소 가스의 유량과 동일할 수 있다
서셉터 코팅 단계는(225)는 식각 단계(220)와 최종 배출 단계(230) 사이에 수행된다.
먼저 서셉터(120)를 코팅하기 전에 챔버(105)의 내부 온도를 식각 단계(220)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(220)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(210), 및 최종 배출 단계(230) 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 에피텍셜층을증착할 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 에피텍셜층이증착된 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 런의휫수가기설정된 횟수와 동일하지 않은 경우에는 더미 런의휫수를 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 에피텍셜반응기(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 파티클이챔버(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.
실시 예는 에피텍셜 웨이퍼의 결합 발생을 억제할 수 있는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 사용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 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.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 식각 단계에서의 상기 챔버의 내부 온도는 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도를 유지하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이크 단계 및 상기 식각 단계 각각에서, 상기 챔버 내부로 비활성 가스 또는 수소 가스가 공급되고, 상기 공급된 비활성 가스 또는 수소 가스는 상기 가스 배출구로 배출되는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베이크 단계, 상기 식각 단계, 및 상기 최종 배출 단계 중에서 상기 최종 배출 단계에서의 상기 수소 가스 또는 상기 비활성 가스의 배출 유량이 가장 높은 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 식각 단계와 상기 베이크 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1:7 ~ 1:8인 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 베이크 단계와 상기 최종 배출 단계에서의 비활성 가스 및 수소 가스의 유량의 비는 1: 1.5 ~ 1: 2인 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 최종 배출 단계의 수행 시간은 상기 베이크 단계의 수행 시간 및 상기 식각 단계의 수행 시간보다 긴 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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 단계를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 세정 단계는,
    상기 챔버의 내부 온도를 상기 베이크 단계에서의 챔버의 내부 온도까지 점진적으로 증가시키는 온도 상승 단계를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계에서 상기 챔버 내의 웨이퍼를 안착하기 위한 서셉터를 일정한 속도로 회전시키는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계 이전에, 상기 챔버 내의 웨이퍼를 안착하기 위한 서셉터를 회전시키고, 상기 챔버 내부 온도를 700 ℃ 내지 780℃로 유지한 상태에서 비활성 가스를 상기 챔버 내부로 유입시키는 런 대기 단계를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 베이크 단계의 수행 시간과 상기 식각 단계의 수행 시간의 비율은 1:1 ~ 1:1.5인 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 더미 런을 진행한 횟수가 상기 기설정된 횟수와 동일한 경우, 상기 기설정된 레시피에 따라 에피펙셜 웨이퍼를 생산하는 단계를 더 포함하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 베이크 단계의 수행 시간은 상기 런 대기 단계의 수행 시간보다 긴 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 베이크 단계에서 상기 챔버 내부의 온도를 1180℃ ~ 1190℃로 유지하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 비활성화 단계에서 상기 챔버 내부의 온도는 0℃ ~ 20℃인 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  19. 가스 유입구 및 가스 배출구를 구비하는 챔버를 포함하는 에피텍셜 반응기를 이용하는 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법에 있어서,
    상기 챔버 내의 웨이퍼를 안착하기 위한 서셉터를 회전시키고, 상기 챔버 내부 온도를 700 ℃ 내지 780℃로 유지한 상태에서 비활성 가스를 상기 챔버 내부로 유입시키는 런 대기 단계;
    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 유지한 상태에서 수소 가스 또는 비활성가스를 상기 챔버 내부로 공급하는 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 포함하며,
    상기 최종 배출 단계의 수행 시간은 상기 베이크 단계의 수행 시간 및 상기 식각 단계의 수행 시간보다 긴 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
  20. 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 내부 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지하고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 초기 배출 단계;
    상기 챔버 내부의 온도를 1150℃ ~ 1200℃로 유지시키고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 베이크(bake) 단계;
    식각 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키고, 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 식각 단계; 및
    상기 챔버의 온도를 700 ℃ 내지 800℃로 유지시킨 상태에서 비활성 가스 또는 수소 가스를 상기 챔버 내부로 공급하고 상기 가스 배출구로 배출시키는 최종 배출 단계를 포함하며,
    상기 초기 배출 단계, 상기 베이크 단계, 상기 식각 단계, 및 상기 최종 배출 단계 중에서 상기 최종 배출 단계에서의 상기 비활성 가스 또는 상기 수소 가스의 배출 유량이 가장 높은 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법.
PCT/KR2017/000090 2016-01-12 2017-01-04 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법 WO2017122963A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0003464 2016-01-12
KR1020160003464A KR101810644B1 (ko) 2016-01-12 2016-01-12 에피텍셜웨이퍼 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2017122963A2 true WO2017122963A2 (ko) 2017-07-20
WO2017122963A3 WO2017122963A3 (ko) 2018-08-02

Family

ID=59311924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/000090 WO2017122963A2 (ko) 2016-01-12 2017-01-04 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101810644B1 (ko)
TW (1) TWI626730B (ko)
WO (1) WO2017122963A2 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115198352A (zh) * 2022-08-24 2022-10-18 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种外延生长方法及外延晶圆

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7091222B2 (ja) * 2018-10-23 2022-06-27 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
CN114045470B (zh) * 2021-12-31 2022-09-30 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种用于常压外延反应腔室的清洁方法及外延硅片

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030045098A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for processing a wafer
KR100527047B1 (ko) * 2003-07-01 2005-11-09 주식회사 아이피에스 박막증착방법
KR100678465B1 (ko) * 2005-02-03 2007-02-02 삼성전자주식회사 선택적인 에피택셜 반도체층의 형성방법
US7855126B2 (en) * 2004-06-17 2010-12-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating a semiconductor device using a cyclic selective epitaxial growth technique and semiconductor devices formed using the same
KR100593736B1 (ko) * 2004-06-17 2006-06-28 삼성전자주식회사 단결정 반도체 상에 선택적으로 에피택시얼 반도체층을형성하는 방법들 및 이를 사용하여 제조된 반도체 소자들
US7361563B2 (en) * 2004-06-17 2008-04-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of fabricating a semiconductor device using a selective epitaxial growth technique
JP5212144B2 (ja) * 2009-01-30 2013-06-19 株式会社Ｓｕｍｃｏ 枚葉式ｃｖｄ用チャンバのクリーニング方法
CN102386067B (zh) * 2010-08-31 2013-12-18 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 有效抑制自掺杂效应的外延生长方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115198352A (zh) * 2022-08-24 2022-10-18 西安奕斯伟材料科技有限公司 一种外延生长方法及外延晶圆
CN115198352B (zh) * 2022-08-24 2024-03-26 西安奕斯伟材料科技股份有限公司 一种外延生长方法及外延晶圆

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017122963A3 (ko) 2018-08-02
TW201725697A (zh) 2017-07-16
KR101810644B1 (ko) 2018-01-25
TWI626730B (zh) 2018-06-11
KR20170084429A (ko) 2017-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013019062A2 (ko) 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
WO2013019063A2 (ko) 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
WO2013019064A2 (ko) 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
JP4492840B2 (ja) 化学的蒸着処理に使用する改良された受容体
WO2013073889A1 (ko) 보조가스공급포트를 포함하는 기판 처리 장치
WO2013073886A1 (ko) 위상차를 갖는 반응가스를 공급하는 기판 처리 장치
WO2013073888A1 (ko) 열차단플레이트를 포함하는 기판 처리 장치
US9666430B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
WO2013019061A2 (ko) 에피택셜 공정을 위한 반도체 제조설비
WO2013073887A1 (ko) 복수의 배기포트를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법
US8268708B2 (en) Epitaxially coated silicon wafer and method for producing epitaxially coated silicon wafers
WO2017122963A2 (ko) 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법
WO2017018789A1 (ko) 에피택셜 웨이퍼를 제조하기 위한 리액터의 재가동 준비 방법
KR101559977B1 (ko) 실리콘 에피텍셜 웨이퍼 및 그 제조방법
WO2016117839A1 (ko) 에피택셜 웨이퍼의 성장을 위한 리액터의 재가동 준비 방법
US20130305991A1 (en) Substrate processing apparatus
US20220199398A1 (en) Vapor deposition method and vapor deposition device
CN105671631B (zh) 一种原位清洗200mm-300mm外延设备基座背面的方法
JP2011014771A (ja) エピタキシャル成長方法
KR20140082621A (ko) 반도체 제조 장치 및 반도체 제조 방법
JP7220845B2 (ja) サセプタ、サセプタの再生方法、及び、成膜方法
JP3948577B2 (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法
CN115198352B (zh) 一种外延生长方法及外延晶圆
JPH06188198A (ja) エピタキシャル成長法
US10796915B2 (en) Method for forming epitaxial layer at low temperature

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17738592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17738592

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2