KR20050068492A - 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 관한 것으로, 반도체 소자 제조를 위한 공정이 진행되는 반응챔버에서 해당 공정이 완료된 후, 불활성가스를 유입하는 단계를 추가함으로써, 종래 공정가스가 공급관을 통하여 공급되던 중 반응을 일으켜서 퇴적물을 형성하고 이를 통하여 공정가스의 흐름을 방해하였던 문제를 해소하여, 해당 장비의 공정능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법 { Processing method of semiconductor process chamber through inert gas }

본 발명은 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자 제조를 위한 공정이 진행되는 반응챔버에서 해당 공정이 완료된 후, 추가 단계를 더 포함하여 반응챔버의 공정능력을 향상시킬 수 있는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 관한 것이다.

현대 사회에는 라디오, 컴퓨터, 텔레비젼 등의 각종 전자 제품이 매우 다양하게 사용되고 있으며, 상기 전자 제품에는 필수적으로 다이오우드, 트랜지스터, 사이리스터등의 반도체 소자가 포함된다. 위와 같이 현대 사회의 필수품인 반도체 소자는, 산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출한 것을 단결정으로 성장시키고 이를 원판 모양으로 잘라서 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하고 금속배선을 통하여 최초 설계된 회로를 구현하며 필요한 소자로 만들기 위한 패키지 공정등이 포함된 일련의 웨이퍼 가공 과정을 통하여 제조된다.

위와 같은 반도체 제조 공정 중, 일부 공정은 필요한 장치가 구비된 챔버내에서 진행된다. 가령, 웨이퍼의 특정 부분 물질을 화학 반응을 통해 제거해 내는 식각(etching)공정이나, 화학 반응을 이용하여 웨이퍼상에 박막을 형성하는 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition)공정, 실리콘 단결정으로 된 웨이퍼의 특정한 영역에 전기전도특성을 부여하기 위하여 불순물을 첨가하는 이온주입공정 등은 모두 반응챔버에서 진행된다.

위와 같이, 반응챔버에서 진행되는 공정의 개략적인 절차는 대부분 유사하며, 도 1을 참조하여 그러한 종래의 절차를 살펴보기로 한다.

우선, 첫단계에서는 공정의 대상이 되는 웨이퍼가 공정챔부로 반입된다. 일반적으로 반응챔버에는, 웨이퍼가 고정될 수 있는 웨이퍼척이 구비되는 웨이퍼스테이지가 설치되며, 반응챔버로 반입되는 웨이퍼는 웨이퍼척에 의해 공정이 진행되는 동안 고정된다.

두번째 단계로는, 공정가스가 상기 반응챔버로 공급관를 통하여 유입된다. 물론 상기 공정가스는 해당 공정에 따라 달라진다.

세번째 단계에서는, 공정가스와 웨이퍼간에 반응을 통하여 공정이 진행된다.

네번째 단계에서는, 공정이 완료된 후 반응챔버로부터 공정가스가 배출되고 웨이퍼가 반출된다. 공정을 마친 웨이퍼는 다음 공정을 위한 장치로 이동하고, 반응챔버에는 새로운 웨이퍼가 반입된다.

그런데, 상기와 같은 공정에 있어서, 각각의 웨이퍼에 대한 공정이 진행된 후에는 반응챔버 내의 클리닝이 필요하지만, 이럴 경우 공정에 지나치게 많은 시간이 소요되므로, 대부분의 경우에는 여러장의 웨이퍼에 대한 공정을 진행한 후에 클리닝을 실시한다. 그러나, 이러한 방법의 단점은, 공급관으로 여러번 공정가스가 이동하게 됨에 따라, 공정가스의 일부가 공급관에서 반응을 일으켜 퇴적물을 형성하고 이는 공급관을 부분적으로 막아서 공정가스의 흐름을 방해한다는 것이다. 따라서 이와 같은 경우, 반응챔버로의 공정가스 공급이 원활하지 못하여 반응챔버에서의 반응에 약영향을 미치게 된다. 또한 공급관에 생긴 퇴적물 중 일부는 공정가스와 함께 반응챔버로 유입되어 웨이퍼에 결함(defect)을 발생시키는 원인이 되기도 한다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 발명된 것으로, 반도체 소자 제조를 위한 공정이 진행되는 반응챔버에서 해당 공정이 완료된 후 불활성가스를 유입하는 단계를 추가하여, 공정가스가 공급관에서 반응하여 퇴적물을 형성하고 공정가스의 흐름을 방해하는 것을 미연에 방지할 수 있는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 반도체 반응챔버의 공정방법은, 반도체 공정이 진행되는 반응챔버에 웨이퍼가 반입되는 단계, 상기 반응챔버로 공급관를 통하여 공정가스가 유입되는 단계, 공정가스와 웨이퍼간에 공정에 필요한 반응이 일어나는 단계, 공정이 완료된 후 반응챔버로부터 공정가스가 배출되고 웨이퍼가 반출되는 단계로 이루어지는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 있어서, 상기 웨이퍼가 반출된 후 상기 반응챔버로 공급관를 통하여 불활성가스가 유입되는 단계, 상기 유입된 불활성가스는 반응챔버 내부에서 일정시간 머무른 후 배출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 불활성가스가 유입되는 단계에 소요되는 시간은 해당 공정 시간의 10% 정도이며, 상기 불활성가스는 질소가스인 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 따른 절차의 흐름도이고, 도 3은 본 발명이 적용된 화학기상증착공정을 위한 반응챔버의 단면도이다. 본 발명은 일반적인 반도체 반응챔버에서 진행되는 공정에 적용될 수 있지만, 일례로써 화학기상증착공정과 관련하여 본 발명의 적용예를 살펴본다.

화학기상증착공정은 공정가스와 웨이퍼간의 화학 반응을 통하여 웨이퍼 표면 위에 박막을 형성하는 반도체 공정 기술의 하나이다. 본 발명에 의한 공정방법에 있어서, 제 1단계 에서 제 4단계 까지는 종래의 것과 동일하며, 이를 화학기상증착공정과 관련하여 간단히 살펴보면, 다음과 같다.

먼저, 제 1단계에서는 웨이퍼(100)가 반응챔버(1)로 반입된다. 상기 반응챔버(1)에는 웨이퍼척이 구비된 웨이퍼스테이지(3)가 설치되고 상기 웨이퍼스테이지(3)에 형성된 진공라인(4)은 진공펌프(5)와 연결되어, 반입된 웨이퍼(100)의 하부면을 진공 흡착함으로써 고정시킨다.

제 2단계에서는, 공정가스가 공급관(10)을 통하여 유입된다.

제 3단계에서는, 상기 공정가스가 반응챔버(1)의 상부면에 형성되는 샤워헤드(2)를 통하여 웨이퍼(100)에 전달되고 화학반응을 통하여 웨이퍼(100)상에 막을 형성한다.

제 4단계에서는, 공정이 완료된 후, 공정가스가 공정가스배출구(20)를 통하여 배출되고 웨이퍼(100)가 반응챔버(1)로부터 반출되어 다음 공정을 위한 장치로 이송된다.

종래의 공정방법에 의하면, 상기 제 4단계로 모든 절차가 종료되나, 본 발명에는 제 5단계와 제 6단계가 추가된다.

제 5단계에서는, 상기 반응챔버(1)로 공급관(10)를 통하여 불활성가스가 유입된다. 상기 불활성가스는 공정가스가 공급되는 공급관(10)을 통하여 유입되므로, 공정가스가 이동하면서 일부 퇴적물을 생성하는 경우에도 이를 제거할 수 있다. 이 때 불활성가스가 유입되는 시간은 화학기상증착공정에 소요되는 시간의 약 10% 정도인 것이 바람직하다. 본 단계에 있어서, 지나치게 많은 시간이 소요되면 전체 공정시간이 길어져서 공정이 지연되는 문제가 있고, 지나지게 적은 시간동안만 불활성가스가 유입된다면 애초 의도한대로 공급관(10)에 형성된 퇴적물을 제거하기에 충분한 효과를 볼 수 없다.

한편 위와 같이 공급관(10)을 통하여 불활성가스가 공급되기 위해서는, 종래 반응챔버(1)와는 달리 도 3에 도시된 것과 같이, 공급관(1)에 공정가스공급부(40)와 불활성가스공급부(50)가 동시에 연결되어 있어야 하며, 그 연결부위에 전환밸브(30)등이 설치되어 필요에 따라 유로를 변경할 수 있어야 한다.

제 6단계에서는, 불활성가스의 유입을 중단한 후, 이미 유입된 불활성가스가 일정시간 반응챔버에 남아있도록 하여 불필요한 이물질들이 충분히 제거될 수 있도록 한 후, 이를 불활성가스와 함께 공정가스배출구(20)를 통하여 배출시킨다. 한편 본 발명에 사용되는 불활성가스는 별도의 화학반응을 일으키지 않으면서 단순히 공정가스에 의해 생성된 퇴적물을 제거할 수 있어야 하며, 동시에 가격의 측면을 감안하여 결정해야 한다. 그런데 일반적으로 반도체 제조 공정에 있어서는, 위와 같은 측면을 고려하여 퍼지가스로 질소가스를 사용하므로, 본 발명에 있어서도 질소가스를 이용함이 좋다. 특히 질소가스는 퍼지가스로 사용되고 있으므로, 본 발명을 적용하여 반응챔버(1)를 클리닝하는 부수적인 효과도 볼 수 있다.

본 발명은 화학기상증착공정을 일례로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 반응챔버에 공정가스가 유입되면서 해당 공정이 진행되는 모든 공정에 대해서 적용될 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 의하면, 반도체 소자 제조를 위한 공정이 진행되는 반응챔버에서 해당 공정이 완료된 후 불활성가스를 유입하는 단계를 추가함으로써, 공정가스가 공급관에서 반응하여 퇴적물을 형성하고 공정가스의 흐름을 방해하여 반응챔버 내의 반응에 영향을 미치게 되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 이를 통하여 해당 장비의 공정능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 반응챔버에서 진행되는 공정의 개략적인 절차를 도시한 흐름도,

도 2는 본 발명 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 따른 절차의 흐름도,

도 3은 본 발명이 적용된 화학증착공정을 위한 반응챔버의 단면도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 설명 〉

1 : 반응챔버 2 : 샤워헤드

3 : 웨이퍼스테이지 4 : 진공라인

5 : 진공펌프 10: 공급관

20: 공정가스배출구 30: 전환밸브

40: 공정가스공급부 50: 불활성가스공급부

100: 웨이퍼

Claims (3)

1. 반도체 공정이 진행되는 반응챔버에 웨이퍼가 반입되는 단계, 상기 반응챔버로 공급관를 통하여 공정가스가 유입되는 단계, 공정가스와 웨이퍼간에 공정에 필요한 반응이 일어나는 단계, 공정이 완료된 후 반응챔버로부터 공정가스가 배출되고 웨이퍼가 반출되는 단계로 이루어지는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법에 있어서,

   상기 웨이퍼가 반출된 후 상기 반응챔버로 공급관를 통하여 불활성가스가 유입되는 단계, 상기 유입된 불활성가스는 반응챔버 내부에서 일정시간 머무른 후 배출되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 불활성가스가 유입되는 단계에 소요되는 시간은 해당 공정 시간의 10% 정도인 것을 특징으로 하는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 불활성가스는 질소가스인 것을 특징으로 하는 불활성가스를 이용한 반도체 반응챔버의 공정방법.