[반도체공정] Oxidation(산화) (3)

[반도체공정] Oxidation(산화) (1)

[반도체공정] Oxidation(산화) (2) 에 이어서 앞서 알아보았던 Oxidation을 하는 실제 과정을 알아보겠습니다.

 우선 Oxidation에 사용되는 장비의 이름은 Furnace라 합니다. 이러한 Furnace의 종류에는 Vertical furnace와 Horizontal furnace가 있습니다. 장비가 상당히 크기때문에 많은 자리를 차지하게 됩니다. 따라서 회사같은 주요시설에는 자동화, 면적 최소화등을 위해 Vertical furnace를 사용합니다. 살펴볼 furnace는 horizontal furnace(수평 퍼니스)입니다.

 세로 방향에서 본 furnace의 모습입니다. 저 끝의 벽같은 곳을넘어 쭉 horizontal furnace가 계속됩니다. 옆 모습도 봐보겠습니다.

 여러개의 Oxidation에 관한 또는 고온의 공정을 할 수 있는 챔버들이 여러개 있습니다. 옆쪽의 상황판을 봐보겠습니다.

 위에서 부터 Drive In , Dry Oxidation , P+ Anneal , H2 Alloy 과정을 각각 진행할 수 있습니다. 확인해볼 Dry Oxidation의 계기판에 897이라고 적힌것은 온도를 뜻합니다. 해당 챔버 안을 살펴보겠습니다.

 문을 열었더니 온도가 떨어지고 있지만 900도 정도를 유지하고있어 용암처럼 빨간색을 띄고 있습니다. 현재는 로봇 팔위에 아무것도 없지만 챔버안으로 들어가 Wafer Boat(웨이퍼 보트)를 가지고 나올것 입니다.

Wafer와 Wafer를 담고있는 Boat가 나왔습니다. 해당 Wafer는 앞서 알아보았던 변수중 Dummy Wafer 입니다. 이제 실제 Wafer를 Load(로드 - Wafer를 boat에 올려놓음) 하고 다시 넣어서 공정을 진행하면 산화막이 생성될 것입니다.

 중간에 실제 공정을 진행할 wafer를 두고 주변 앞뒤에 Dummy wafer를 두고 고온의 챔버 안으로 다시 들어갑니다. 말은 쉽지만 고온의 챔버안에 들어갔다 나오는 과정만 각각 20분 정도의 시간을 두고 천천히 진행됩니다. 고온에 wafer가 빠르게 들어가면 데미지를 입고 심지어 휘어지기도 하기때문에 천천히 열을 받도록 천천히 들어가게 됩니다. 때문에 실제 공정이 진행중이지 않을 때인 나왔다 들어가는 과정에서도 높은 온도로인해 Diffusion 현상등이 일어나 이온 주입같은 공정에서는 RTA 같은 기계를 사용하기도 합니다.(RTA는 다음에 살펴보겠습니다.)

 다음으로는 산화막이 잘 쌓여졌나 측정하는 장비에대해 알아보겠습니다.

Ellipsometer

 거치대에 웨이퍼를 올려놓고 측정 명령을 내리면 좌측의 팔에서 wafer에 빛을 쏜뒤, 오른쪽으로 반사된 빛을 측정하여 두께가 얼마나 되는지 계산하여줍니다.

 모니터의 좌측의 5개의 점이 보이실 겁니다. Ellipsometer를 사용해 wafer의 5 포인트를 측정한다는 뜻입니다. 오른쪽은 측정에따른 결과그래프를 보여주고 있습니다.