KR101557590B1 - 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법 - Google Patents

에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101557590B1
KR101557590B1 KR1020140107937A KR20140107937A KR101557590B1 KR 101557590 B1 KR101557590 B1 KR 101557590B1 KR 1020140107937 A KR1020140107937 A KR 1020140107937A KR 20140107937 A KR20140107937 A KR 20140107937A KR 101557590 B1 KR101557590 B1 KR 101557590B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wafer
gas supply
epitaxial film
chamber
gas
Prior art date
Application number
KR1020140107937A
Other languages
English (en)
Inventor
김승호
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
Priority to KR1020140107937A priority Critical patent/KR101557590B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101557590B1 publication Critical patent/KR101557590B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

실시예에 따른 에피택셜 성장방법은 에피택셜막 성장을 위한 웨이퍼가 배치되는 서셉터를 기준으로 나뉘는 상부 에피택셜막 형성실과, 하부 에피택셜막 형성실로 구성되는 프로세스 챔버를 포함하는 에피택셜 성장장치를 이용한 에피텍셜 성장방법으로서, 상기 웨이퍼에 에피택셜막 성장을 위하여 상기 프로세스 챔버의 내부에 가스를 공급하는 단계: 게이트 밸브가 개방되고 상기 웨이퍼가 상기 서셉터에 로딩되는 단계; 상기 게이트 밸브가 폐쇠되고 상기 웨이퍼에 에피택셜막이 성장되는 단계; 및 상기 에피택셜층 성장이 이루어진 후, 상기 게이트 밸브가 다시 개방되고, 상기 서셉터의 웨이퍼가 언로딩되는 단계; 를 포함하고, 상기 게이트 밸브가 열려있을 때, 상부 에피택셜막 형성실과 하부 에피택셜막 형성실로 공급되는 가스량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 에피택셜 성장장치와 성장방법은 상기 웨이퍼가 불순물로부터 오염되는 것을 방지하여, 웨이퍼 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법 {Epitaxial growing apparatus and method}
실시예는 고품질의 에피택셜막이 형성된 웨이퍼 제조를 위한 에피택셜 성장장치 및 에피택셜 성장방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조용 재료로서 광범위하게 사용되고 있는 웨이퍼는 다결정의 실리콘을 원재료로 만들어진 단결정 실리콘 박판을 말한다. 이러한 웨이퍼는, 다결정의 실리콘을 단결정 잉곳으로 성장시키는 성장 공정, 성장된 단결정 실리콘 잉곳을 웨이퍼 형태로 자르는 슬라이싱 공정, 웨이퍼의 두께를 균일화하여 평면화하는 래핑 공정, 기계적인 연마에 의하여 발생한 손상을 제거 또는 완화하는 에칭 공정, 웨이퍼 표면을 경면화하는 폴리싱 공정, 그리고 웨이퍼를 세정하는 세정 공정 등을 거쳐 제조된다.
이러한 방법으로 제조된 웨이퍼를 폴리시드 웨이퍼(polished wafer)라 한다.
한편, 에피택셜 웨이퍼는 폴리시드 웨이퍼 표면에 또 다른 에피택셜막을 성장시킨 웨이퍼를 말하며, 폴리시드 웨이퍼보다 표면 결함이 적고, 불순물의 농도나 종류의 제어가 가능한 특성을 갖는 웨이퍼이다. 상기 에피택셜막은 순도가 높고 결정 특성이 우수하여 고 집적화되고 있는 반도체 장치의 수율 및 소자 특성 향상에 유리한 장점을 갖는다.
최근, 이러한 실리콘 웨이퍼의 표면상에 에피택셜막이 형성된 에피택셜 웨이퍼는 MOS소자용의 실리콘 웨이퍼로서 널리 사용되고 있다. 이들 에피택셜 웨이퍼는 MOS소자의 게이트 산화막에 대한 수율을 향상시키고, 기생용량(parasitic capacitance)의 감소, 소프트 오류(soft error)의 방지, 향상된 게터링 성능(gettering perfomance), 및 향상된 기계적 강도 등의 우수한 특성을 가진다.
웨이퍼 표면에 에피택셜막을 증착하기 위한 에피택셜 성장장치는, 단결정막 증착이 이루어지는 공정 챔버와, 그 내부에 장착된 서셉터(susceptor)와, 상기 공정 챔버에 구비된 가열 램프와, 웨이퍼 상으로 소스가스를 분사하는 가스분사 유닛을 포함하여 구성된다.
에피택셜 성장장치의 경우, 다수의 챔버로 이루어 지며, 이들 내외 및 서셉터상으로 운반하는 방법은, 운반 지그(transportation jig)를 사용하는 승강법(elevating method) 또는 베르누이 척 법(Bernoulli chuck method)을 이용하여 웨이퍼를 운반하는 형태와, 핀(pin)들을 이용하여 웨이퍼의 저면을 지지하고 그 핀들을 상승시킴으로써 운반이 이루어지는 형태 등이 있다.
그런데, 웨이퍼를 챔버에 운반할 때, 웨이퍼 표면에 메탈 등의 불순물이 떨어져, 웨이퍼가 오염되는 문제점이 발생한다.
특히, 웨이퍼가 로딩/언도링 되는 시기는, 챔버 내에는 지속적으로 기체가 공급되어 챔버 내의 기류에 의해 웨이퍼의 오염이 집중적으로 일어날 수 있다.
이러한 웨이퍼 오염으로 인하여, 웨이퍼의 신뢰성이 하락하고 수율이 낮아지며 품질이 떨어지는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 실시예는 웨이퍼 로딩/언로딩되는 시기에 챔버 내의 적절한 분위기 제어를 통해 웨이퍼의 오염을 억제할 수 있는 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법에 관한 것이다.
실시예에 따른 에피택셜 성장장치는 에피택셜막을 성장시키려는 웨이퍼를 운반하는 트랜스퍼 챔버; 상기 트랜스퍼 챔버에서 운반된 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 완드 유닛; 상기 로딩된 웨이퍼 상에 에피택셜막을 성장시키는 프로세스 챔버; 및 상기 프로세스 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 공간을 분리시키고 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브; 를 포함하고, 상기 프로세스 챔버는 상부 에피택셜막 형성실을 정의하는 상부 돔과, 하부 에피택셜막 형성실을 정의하는 하부 돔과, 상기 상부 에피택셜 형성실과 하부 에피택셜 형성실의 경계에 위치하여 상기 웨이퍼를 지지하는 서셉터와, 상기 상부 돔과 하부 돔의 측면을 연결하는 돔 피팅과, 상기 돔 피팅을 관통하여 상부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 1 가스공급개구와, 상기 돔 피팅을 관통하여 하부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 2 가스공급개구를 포함하고, 상기 제 1 가스공급개구와 상기 제 2 가스공급개구에 유량을 조절하여 가스를 공급하는 가스공급제어부를 더 포함하며, 상기 가스공급제어부는 상기 게이트 밸브가 개방될 때, 상기 제 1 가스공급개구과 상기 제 2 가스공급개구에 공급되는 가스량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 에피택셜 성장방법은 에피택셜막 성장을 위한 웨이퍼가 배치되는 서셉터를 기준으로 나뉘는 상부 에피택셜막 형성실과, 하부 에피택셜막 형성실로 구성되는 프로세스 챔버를 포함하는 에피택셜 성장장치를 이용한 에피텍셜 성장방법으로서, 상기 웨이퍼에 에피택셜막 성장을 위하여 상기 프로세스 챔버의 내부에 가스를 공급하는 단계: 게이트 밸브가 개방되고 상기 웨이퍼가 상기 서셉터에 로딩되는 단계; 상기 게이트 밸브가 폐쇠되고 상기 웨이퍼에 에피택셜막이 성장되는 단계; 및 상기 에피택셜층 성장이 이루어진 후, 상기 게이트 밸브가 다시 개방되고, 상기 서셉터의 웨이퍼가 언로딩되는 단계; 를 포함하고, 상기 게이트 밸브가 열려있을 때, 상부 에피택셜막 형성실과 하부 에피택셜막 형성실로 공급되는 가스량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 에피택셜 성장장치와 성장방법은 상기 웨이퍼가 불순물로 오염되는 것을 방지하여, 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시예에 따른 에피택셜 성장장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 2는 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 3은 웨이퍼 로딩/언로딩시에 트랜스퍼 챔버와 프로세스 챔버의 압력을 비교한 그래프이다.
도 4는 실시예에 따른 에피택셜 성장방법의 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본발명을 상세하게 설명한다. 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경 등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 에피택셜 성장장치의 개략적인 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 실시예의 에피택셜 성장장치는 적어도 하나 이상의 로드락 챔버(10)와, 트랜스퍼 챔버(20)와, 적어도 하나 이상의 프로세스 챔버(100)와, 웨이퍼(W)(1)의 로딩 및 언로딩을 위한 완드 유닛(wand unit)(30)을 포함할 수 있다. 그리고, 각각의 챔버는 챔버 내부의 압력을 측정하는 압력계와, 내부 온도를 측정하는 온도계를 포함할 수 있다.
상기 에피택셜 성장 장치는, 실리콘 웨이퍼(W) 기판에 대해서 에피택셜 성장 시키기 위한 것으로, 복수의 챔버를 포함하며, 상기 트랜스퍼 챔버(20)와 완드 유닛(30)을 이용하여 복수 챔버 내외로 웨이퍼(W)를 운반할 수 있다.
상기 로드락 챔버(10)는 웨이퍼(W)를 외부로부터 유입 및 반출시킬 수 있다.
좀더 상세히, 상기 로드락 챔버(10)는 내부로 상기 웨이퍼(W)의 출입이 가능하도록 전면이 개방되게 형성될 수 있고, 상기 개방된 면에는 상기 로드락 챔버(10)를 선택적으로 개폐하는 도어(11)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 웨이퍼(W)는 다수의 웨이퍼(W)를 수용하여 이송 가능한 유닛에 의해 상기 로드락 챔버(10)로 투입될 수 있다. 예를 들어, 상기 하여 유닛은 카세트 또는 FOUP(front opening unified pod)(3)일 수 있다. 그리고, 상기 로드락 챔버(10) 하부에는 상기 FOUP(3)에서 웨이퍼(W)를 추출 및 수납하기 위해 상기 FOUP(3)를 승강시키는 승강유닛(12)이 구비될 수 있다.
그리고, 상기 에피택셜 성장장치에는 적어도 2개 이상의 로드락 챔버(10)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 하나의 로드락 챔버(10)는 웨이퍼(W) 제조 공정이 수행되기 전의 웨이퍼(W)를 투입하고 공정이 수행되기 전까지 대기시키는 역할을 할 수 있고, 다른 하나의 로드락 챔버(10)는 웨이퍼(W) 제조 공정이 완료된 웨이퍼(W)를 반출하는 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 트랜스퍼 챔버(20)는 상기 로드락 챔버(10)와 상기 프로세스 챔버(100) 사이에서 상기 웨이퍼(W)를 이송할 수 있다. 이러한 상기 트랜스퍼 챔버(20) 내부에는 상기 웨이퍼(W)를 파지하여 상기 로드락 챔버(10)와 상기 프로세스 챔버(100) 사이에서 이송하는 트랜스퍼 로봇(21)이 구비될 수 있다. 그리고, 상기 트랜스퍼 로봇(21)은 직선이동 또는 회전이동이 가능한 통상의 로봇암(robot arm) 또는 핸들러(handler) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
그리고, 상기 트랜스퍼 챔버(20)와 상기 프로세스 챔버(100) 사이에는 게이트 밸브(40)가 배치될 수 있다. 상기 게이트 밸브(40)는 상기 트랜스퍼 챔버(20)와 상기 프로세스 챔버(100)의 공간을 분리시키고, 선택적으로 개폐시킬 수 있다. 즉, 상기 게이트 밸브(40)는 상기 웨이퍼(W) 제조 공정 동안 상기 프로세스 챔버(100)를 격리시키기 위해 상기 프로세스 챔버(100)의 입구를 선택적으로 폐쇄할 수 있고, 상기 웨이퍼(W)의 출입이 가능하도록 상기 프로세스 챔버(100)를 개방할 수 있다.
상기 완드 유닛(30)은 상기 프로세스 챔버(100)의 입구에 구비되어, 상기 트랜스퍼 로봇(21)으로부터 전달받은 상기 웨이퍼(W)를 상기 프로세스 챔버(100)에 로딩하거나, 상기 프로세스 챔버(100)로부터 상기 웨이퍼(W)를 상기 트랜스퍼 로봇(21)으로 언로딩할 수 있다.
상기 웨이퍼(W)가 운반되어 오면, 상기 프로세스 챔버(100)는 상기 웨이퍼(W)를 수용하여, 상기 웨이퍼(W)의 표면에 소정 물질의 단결정층(에피택셜층)을 성장시키는 에피택셜 공정이 수행할 수 있다.
그리고, 에피택셜 성장장치에는 이러한 상기 프로세스 챔버(100)가 적어도 하나 이상 구비될 수 있어, 서로 다른 성격의 에피택셜층을 성장시킬 수 있다.
그런데, 상기 트랜스퍼 챔버(20)로부터 웨이퍼(W)가 운반되어, 상기 프로세스 챔버(100)의 서셉터에 로딩/언로딩될 때, 상기 트랜스퍼 챔버(20)의 불순물이 프로세스 챔버(100)로 유입되고 웨이퍼(W) 표면에 떨어져 웨이퍼(W)를 오염시킬 수 있다.
특히, 상기 프로세스 챔버(100)의 내부에는 기체가 지속적으로 공급되고 있는데, 이러한 기체 공급에 따른 와류에 의해 불순물이 웨이퍼(W) 표면에 증착되는 문제가 발생할 수 있다.
이하에서는 이러한 웨이퍼(W) 오염 문제를 방지할 수 있는 프로세스 챔버(100)를 설명한다.
도 2는 실시예에 따른 프로세스 챔버의 개략적인 모습을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 프로세스 챔버(100)는 상부 에피택셜막 형성실(115)을 정의하는 상부 돔(110)(dome)과, 하부 에피택셜막 형성실(125)을 정의하는 하부 돔(120)과, 상기 상부 돔(110)과 하부 돔(120)의 측면을 연결하는 돔 피팅(140)(dome fitting)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 에피택셜막 형성실(115, 125) 내부에는 웨이퍼(W)를 지지하는 서셉터(130)와 상기 서셉터(130)를 지지하는 서셉터 지지수단이 더 포함될 수 있고, 상기 상부 돔(110)과 하부 돔(120) 위아래에는 가열을 위한 복수의 할로겐 램프(190)가 더 배치될 수 있다.
상기 서셉터 지지수단은 서셉터 지지 샤프트(131)와, 이를 지지하는 메인 샤프트(134)를 포함할 수 있다. 도 2를 보면, 서셉터 지지 샤프트(131)는 서셉터(130) 지지부의 중심축이 되는 메인 샤프트(134) 상단으로부터 방사 방향으로 뻗으며, 원주상으로 같은 간격으로 마련된 적어도 3개의 지지 샤프트(131)로 구성될 수 있다.
상기 서셉터(130)는 SiC막이 표면상에 피복된 탄소계 재료일 수 있다. 그리고, 상기 서셉터(130)는 웨이퍼(W)를 수용하는 포켓을 포함할 수 있는데, 포켓은 서셉터(130)의 바닥면과 상기 바닥면을 둘러싸는 측벽으로 정의될 수 있다. 그리고, 상기 서셉터(130)의 바닥면의 외측 둘레에는 총 3개의 관통 홀이 120도 간격으로 배치될 수 있으며, 상기 각각의 관통 홀의 아래에는 상기 관통 홀로 출입이 가능한 승강핀(132)이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 승강핀(132)은 상기 승강핀(132) 하부에 배치된 리프트 암에 의해 지지되고 승강될 수 있다.
상기 메인 샤프트(134)는 상기 리프트 암(133)과 맞물려서, 상기 리프트 암(133)과 상기 서셉터(130)를 회전 및 승강시킬 수 있다.
한편, 상기 돔 피팅(140)은 상기 상부 돔(110)으로 가스를 공급 또는 배출할 수 있도록 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)과 연결된 제 1 가스공급개구(150)와 제 1 가스배출개구(180)를 포함할 수 있고, 상기 하부 돔(120)으로 가스를 공급 할 수 있도록 하부 에피택셜막 형성실(125)과 연결된 적어도 하나 이상의 제 2 가스공급개구(160)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제 1 가스공급개구(150)와 제 1 가스배출개구(180)는 공급된 가스를 안내하기 위하여, 상기 돔 피팅(140)에 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
그리고, 상기 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)는 가스공급제어부(170)와 연결되어 가스를 에피택셜 형성실(115, 125)로 안내할 수 있다. 상기 가스공급제어부(170)는 상기 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)에 개별적으로 가스 유량을 제어하여 공급할 수 있다. 상기 가스공급제어부(170)는 가스 유량을 제어하여 프로세스 챔버(100) 내부 압력을 제어할 수 있으며, 에피택셜막 형성을 위한 소스들을 포함한 가스를 공급할 수 있다.
상기 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)를 통해 유입된 가스는 에피택셜 형성실(115, 125) 내부에 와류현상을 발생시켜, 상기 와류현상에 의해 이동되는 불순물이 상기 웨이퍼(W) 표면에 증착될 수 있다.
특히, 상기 프로세스 챔버(100)에 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩될 때, 상기 트랜스퍼 챔버(20) 내부의 불순물이 프로세스 챔버(100)로 유입되어 웨이퍼(W) 오염이 가중될 수 있다.
도 3은 웨이퍼(W) 로딩/언로딩시에 트랜스퍼 챔버(20)와 프로세스 챔버(100)의 압력을 비교한 그래프이다.
도 3을 참고하면, 게이트 밸브(40)(silt valve)가 개방될 때와 폐쇄될 때, 프로세스 챔버(100)의 내부압력이 트랜스퍼 챔버(20)의 내부압력을 역전하는 현상이 발생한다. 따라서, 상기 트랜스퍼 챔버(20) 내부의 기체가 상기 프로세스 챔버(100)로 유입되고, 상기 기체에 포함된 불순물(예컨대, 메탈)들이 웨이퍼(W) 표면에 증착될 수 있다.
이하에서는, 상기 프로세스 챔버(100)의 내부압력에서 트랜스퍼 챔버(20)의 내부압력을 뺀 값을 델타 압력이라 정의한다.
상기 델타 압력은 게이트 밸브(40)가 열려있을 때, 항상 음의 값을 유지되어야, 상기 트랜스퍼 챔버(20) 내부 기체가 프로세스 챔버(100)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이를 위해, 상기 가스공급제어부(170)는 게이트 밸브(40)가 개방되어 있을 때, 가스 공급량을 제어하여 상기 프로세스 챔버(100)의 압력을 높여, 상기 델타 압력을 음의 값으로 유지할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스공급제어부(170)는 압력계로부터 프로세스 챔버(100)의 압력과 트랜스퍼 챔버(20)의 압력을 전달 받고 델타 압력을 산출할 수 있다. 그 다음, 상기 프로세스 챔버(100)의 압력이 높아질 때, 상기 가스 공급량을 줄여 상기 프로세스 챔버(100)의 압력을 낮출 수 있다.
한편, 상기 가스공급제어부(170)는 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)과 하부 에피택셜막 형성실(125)에 유입되는 유량을 각각 제어하여, 상기 웨이퍼(W) 표면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수도 있다.
일반적으로, 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)에 공급되는 유량은 하부 에피택셜막 형성실(125)에서 공급되는 유량보다 크다. 이는, 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)에 공급되는 가스에 의하여 상기 웨이퍼(W) 표면에서 에피택셜층의 성장이 일어나기 때문이다. 따라서, 상기 프로세스 챔버(100)의 기체는 주로 상부 에피택셜막 형성실(115)에서 하부 에피택셜막 형성실(125)로 흐르게 되는 와류 현상이 발생할 수 있다.
그런데, 상기 웨이퍼(W)는 상부 에피택셜막 형성실(115)과 하부 에피택셜막 형성실(125)의 경계에 위치하기 때문에, 상기 와류현상에 의해 기체에 포함되는 불순물들이 웨이퍼(W)에 부착될 수 있다.
특히, 상기 게이트 밸브(40)가 열려있을 때에 기체에 불순물이 많이 포함되어 있으므로, 상기 기체가 상부에서 하부 에피택셜막 형성실(125)로 형성되면, 웨이퍼(W)의 오염이 가중될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 가스공급제어부(170)는 상기 게이트 밸브(40)가 열려있을 때, 상기 하부 에피택셜막 형성실(125)로 공급하는 가스의 유량을 늘릴 수 있다. 바람직하게, 상기 하부 에피택셜막 형성실(125)로 공급하는 가스량을 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)로 공급하는 가스량과 동일하게 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스공급제어부(170)는 상부 에피택셜막 형성실(115)의 압력과 하부 에피택셜막 형성실(125)의 압력 비율을 1: 0.8~1로 유지할 수 있다. 압력 비율에서 하부 에피택셜막 형성실(125) 압력 비율이 0.8이하일 때, 하부에서 상부로 와류 현상이 일어날 수 있다. 마찬가지로, 상기 압력 비율에서 하부 에피택셜막 형성실(125) 압력 비율이 1 이상이 되면 와류 현상이 일어나 웨이퍼(W)가 오염될 수 있고, 하부 에피택셜막 형성실(125)에 존재하는 오염물질이 상부로 이동하여 웨이퍼(W)를 오염시킬 수 있다.
즉, 상기 가스공급제어부(170)는 상기 게이트 밸브(40)가 웨이퍼(W) 로딩/언로딩을 위해 개방되어 있을 때, 상기 프로세스 챔버(100) 내부 유량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하여, 프로세스 챔버(100)로 불순물이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 가스공급제어부(170)는 상기 게이트 밸브(40)가 웨이퍼(W) 로딩/언로딩을 위해 개방되어 있을 때, 상기 상부 에피택셜막 형성실(115)과 하부 에피택셜막 형성실(125)의 압력비율을 1: 0.8~1로 유지하여 챔버 내부의 와류 현상을 억제할 수 있다.
이를 통해, 상기 웨이퍼(W)에 불순물이 증착되는 것을 방지하여, 웨이퍼(W)의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 실시예에 따른 에피택셜 성장방법을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 실시예에 따른 에피택셜 성장방법을 설명한다.
실시예는 에피택셜 공정시기에 따라서, 가스공급제어부(170)가 상기 프로세스 챔버(100) 내의 가스량을 제어하여 웨이퍼(W)의 품질을 향상시키려는 것이므로, 이를 중심으로 설명하기로 한다.
먼저, 상기 프로세스 챔버(100)에 웨이퍼(W)가 공급되기 전에, 상기 가스공급제어부(170)는 일정량의 가스를 프로세스 챔버(100) 내부로 공급하여 에피택셜 성장공정을 준비한다. (S101)
예를 들어, 상기 가스공급제어부(170)는 프로세스 챔버(100) 내를 기 설정된 분위기로 유지시키기 위하여, 준비상태(Active Idle)일 때 제 1 가스공급개구(150)를 통해 50slm 정도의 유량의 가스를 공급하고, 상기 제 2 가스공급개구(160)를 통해 20slm 정도의 유량의 가스를 공급할 수 있다.
상기 프로세스 챔버(100)의 분위기가 기 설정된 분위기로 유지되었을 때, 게이트 밸브(40)가 개방되고 트랜스퍼 챔버(20)는 에피택셜 공정을 위한 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(100)로 운반하고, 완드 유닛(30)은 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(100)의 서셉터(130)에 로딩한다. (S103)
상기 가스공급제어부(170)는 델타 압력을 음의 값으로 유지하기 위하여, 가스 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스공급제어부(170)는 디폴트 값으로 설정된 유량으로 가스 공급량을 변경하여 상기 델타 압력을 음의 값으로 유지할 수 있다. 좀더 델타 압력 값을 정밀하게 유지하기 위해, 상기 가스공급제어부(170)는 트랜스퍼 챔버(20)와 프로세스 챔버(100)의 압력계로부터 실제 압력을 전달 받아 델타 압력을 산출한 후, 산출된 델타 압력에 따른 기 설정된 가스량을 공급할 수도 있다.
그리고, 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량의 비를 1: 0.8~1로 제어할 수 있다. 바람직하게, 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 더욱 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량의 비를 1: 0.9~1로 제어할 수 있다. 좀더 바람직하게 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 더더욱 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량을 동일하게 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스공급제어부(170)는 제 1 가스공급개구(150)로 3slm 정도 유량의 가스를 공급할 수 있고, 제 2 가스공급개구(160)로 2.4~3slm 정도 유량의 가스를 공급할 수 있다. 즉, 상기 가스공급제어부(170)는 준비상태일 때보다 공급되는 가스량을 줄이고, 상부와 하부 에피택셜막 형성실(125)의 압력을 비슷하게 유지하여 와류현상을 억제할 수 있다.
Figure 112014078489397-pat00001
표 1은 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)에 유입된 가스량 비에 따른 웨이퍼의 LLS 결함 정도를 나타낸다.
표 1을 보면, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)에 유입되는 가스량이 줄어들고, 가스량 비가 동일할 때 웨이퍼의 LLS 결함 정도가 최소화되는 것을 확인할 수 있다.
이는 가스량이 줄어들어 델타 압력이 감소되므로 트랜스퍼 챔버(20)에서 유입되는 불순물 양이 줄어든 것을 나타내며, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)에 유입되는 가스량이 동일하여 와류 현상의 감소로 불순물이 웨이퍼에 흡착되는 것이 방지된 것을 나타낸다.
다음으로, 상기 웨이퍼(W)가 서셉터(130)에 로딩된 후 게이트 밸브(40)가 잠기면, 상기 프로세스 챔버(100)에서 웨이퍼(W) 상에 에피택셜층을 성장시키는 공정이 이루어진다. (S105)
상기 에피택셜층 성장이 이루어진 후, 상기 게이트 밸브(40)가 다시 열리고, 상기 완드 유닛(30)과 트랜스퍼 챔버(20)에 의해 프로세스 챔버(100)의 웨이퍼(W)의 언로딩이 이루어진다. (S107)
상기 가스공급제어부(170)는 웨이퍼(W) 로딩시와 마찬가지로 델타 압력을 음의 값으로 유지하기 위하여, 가스 공급량을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스공급제어부(170)는 디폴트 값으로 설정된 유량으로 가스 공급량을 변경하여 상기 델타 압력을 음의 값으로 유지할 수 있다. 좀더 델타 압력 값을 정밀하게 유지하기 위해, 상기 가스공급제어부(170)는 트랜스퍼 챔버(20)와 프로세스 챔버(100)의 압력계로부터 실제 압력을 전달 받아 델타 압력을 산출한 후, 산출된 델타 압력에 따라 기 설정된 가스량을 공급할 수도 있다.
그리고, 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량의 비를 1: 0.8~1로 제어할 수 있다. 바람직하게, 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 더욱 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량의 비를 1: 0.9~1로 제어할 수 있다. 좀더 바람직하게 상기 가스공급제어부(170)는 와류현상을 더더욱 억제하기 위하여, 제 1 가스공급개구(150)와 제 2 가스공급개구(160)로 공급하는 가스량을 동일하게 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 가스공급제어부(170)는 제 1 가스공급개구(150)로 3slm 정도 유량의 가스를 공급할 수 있고, 제 2 가스 공급개구로 2.4~3slm 정도 유량의 가스를 공급할 수 있다. 즉, 상기 가스공급제어부(170)는 준비상태일 때보다 공급되는 가스량을 줄이고, 상부와 하부 에피택셜막 형성실(125)의 압력을 비슷하게 유지하여 와류현상을 억제할 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 에피택셜 성장방법은 델타 압력을 음으로 유지하여 트랜스퍼 챔버의 불순물이 유입되는 것을 방지하고, 와류 현상을 억제함으로써, 웨이퍼 표면에 불순물이 부착되는 것을 사전에 방지할 수 있다.
즉, 실시예에 따른 에피택셜 성장장치와 성장방법은 상기 웨이퍼(W)가 불순물로 오염되는 것을 방지하여, 웨이퍼(W) 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 에피택셜막을 성장시키려는 웨이퍼를 운반하는 트랜스퍼 챔버;
    상기 트랜스퍼 챔버에서 운반된 상기 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 완드 유닛;
    상기 로딩된 웨이퍼 상에 에피택셜막을 성장시키는 프로세스 챔버; 및
    상기 프로세스 챔버와 상기 트랜스퍼 챔버의 공간을 분리시키고 선택적으로 개폐하는 게이트 밸브; 를 포함하고,
    상기 프로세스 챔버는 상부 에피택셜막 형성실을 정의하는 상부 돔과, 하부 에피택셜막 형성실을 정의하는 하부 돔과, 상기 상부 에피택셜 형성실과 하부 에피택셜 형성실의 경계에 위치하여 상기 웨이퍼를 지지하는 서셉터와, 상기 상부 돔과 하부 돔의 측면을 연결하는 돔 피팅과, 상기 돔 피팅을 관통하여 상부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 1 가스공급개구와, 상기 돔 피팅을 관통하여 하부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 2 가스공급개구를 포함하고,
    상기 제 1 가스공급개구와 상기 제 2 가스공급개구에 유량을 조절하여 가스를 공급하는 가스공급제어부를 더 포함하며,
    상기 가스공급제어부는 상기 게이트 밸브가 개방될 때, 상기 제 1 가스공급개구과 상기 제 2 가스공급개구에 공급되는 가스량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하기 위하여, 상기 제 1 가스공급개구로 유입하는 가스량과 상기 제 2 가스공급개구로 유입하는 가스량의 비율을 1:0.8 내지 1로 유지하는 에피택셜 성장장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스공급제어부는 상기 게이트 밸브가 개방 및 폐쇠될 때, 상기 트랜스퍼 챔버와 상기 프로세스 챔버의 압력계로부터 실제 압력을 전달 받아 델타 압력을 산출한 후, 산출된 델타 압력에 따라 기 설정된 가스량을 공급하는 에피택셜 성장장치.
  3. 에피택셜막 성장을 위한 웨이퍼가 배치되는 서셉터를 기준으로 나뉘는 상부 에피택셜막 형성실과 하부 에피택셜막 형성실, 상기 상부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 1 가스공급개구 및 상기 하부 에피택셜막 형성실과 연결되는 제 2 가스공급개구가 구비된 프로세스 챔버를 포함하는 에피택셜 성장장치를 이용한 에피택셜 성장방법으로서,
    상기 웨이퍼에 에피택셜막 성장을 위하여 상기 프로세스 챔버의 내부에 가스를 공급하는 단계:
    게이트 밸브가 개방되고 상기 웨이퍼가 상기 서셉터에 로딩되는 단계;
    상기 게이트 밸브가 폐쇠되고 상기 웨이퍼에 에피택셜막이 성장되는 단계; 및
    상기 에피택셜막 성장이 이루어진 후, 상기 게이트 밸브가 다시 개방되고, 상기 서셉터의 웨이퍼가 언로딩되는 단계; 를 포함하고,
    상기 게이트 밸브가 열려있을 때, 상부 에피택셜막 형성실과 하부 에피택셜막 형성실로 공급되는 가스량을 제어하여 델타 압력을 음의 값으로 유지하기 위하여, 상기 제 1 가스공급개구로 유입하는 가스량과 상기 제 2 가스공급개구로 유입하는 가스량의 비율을 1:0.8 내지 1로 유지하는 에피택셜 성장방법.
KR1020140107937A 2014-08-19 2014-08-19 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법 KR101557590B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140107937A KR101557590B1 (ko) 2014-08-19 2014-08-19 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140107937A KR101557590B1 (ko) 2014-08-19 2014-08-19 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101557590B1 true KR101557590B1 (ko) 2015-10-05

Family

ID=54344636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140107937A KR101557590B1 (ko) 2014-08-19 2014-08-19 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101557590B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220010073A (ko) * 2019-06-25 2022-01-25 피코순 오와이 기판 후면 보호
KR20220108927A (ko) * 2021-01-28 2022-08-04 에스케이실트론 주식회사 반응성 미세입자의 발생을 억제하는 에피택셜 성장장치 및 에피택셜 성장방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220010073A (ko) * 2019-06-25 2022-01-25 피코순 오와이 기판 후면 보호
KR102412341B1 (ko) 2019-06-25 2022-06-23 피코순 오와이 기판 후면 보호
KR20220108927A (ko) * 2021-01-28 2022-08-04 에스케이실트론 주식회사 반응성 미세입자의 발생을 억제하는 에피택셜 성장장치 및 에피택셜 성장방법
KR102525514B1 (ko) 2021-01-28 2023-04-25 에스케이실트론 주식회사 반응성 미세입자의 발생을 억제하는 에피택셜 성장장치 및 에피택셜 성장방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI396250B (zh) 晶座、半導體製造裝置及半導體製造方法
KR100975717B1 (ko) 기상성장장치와 기상성장방법
JP2010239115A (ja) 基板処理装置
US11664266B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate delivery method
JP2008085198A (ja) 半導体装置の製造方法
KR101557590B1 (ko) 에피택셜 성장장치 및 이를 이용한 에피택셜 성장방법
US20080308036A1 (en) Vapor-phase growth apparatus and vapor-phase growth method
JPWO2007004550A1 (ja) 半導体ウェーハの製造方法および製造装置
US11898246B2 (en) Vapor deposition device
KR101810644B1 (ko) 에피텍셜웨이퍼 제조 방법
US20230203705A1 (en) Vapor deposition device and method of producing epitaxial wafer
US20220056613A1 (en) Vapor deposition device and carrier used in same
TW202012679A (zh) 磊晶矽晶圓的製造方法
JP2010040574A (ja) エピタキシャルウェーハの製造方法およびエピタキシャルウェーハ
US20050176252A1 (en) Two-stage load for processing both sides of a wafer
KR102644060B1 (ko) 에피택셜 성장 장치 및 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법
KR101206924B1 (ko) 화학 기상 증착 장치용 서셉터 및 이를 갖는 화학 기상 증착 장치
KR101921979B1 (ko) 에피텍셜 웨이퍼 제조 방법 및 장치
JP2021068871A (ja) エピタキシャル成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
KR101436059B1 (ko) 반도체 제조 장치 및 방법
US20220316090A1 (en) Method for growing epitaxial layer on wafer
JP2019047085A (ja) サセプタ、ｃｖｄ装置及びエピタキシャルウェハの製造方法
US20230009579A1 (en) Vapor deposition device and vapor deposition method
KR101821883B1 (ko) 에피택셜 웨이퍼의 제조장치
US20220098726A1 (en) Film forming method and film forming apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 5