12인치 원격플라즈마 급속열처리 장치에서의 산화막 형성에 관한 연구 : Study of Silicon Oxidation in a 12-Inch Remote Plasma-Enhanced Rapid Thermal Processor
- 발행기관 서강대학교 대학원
- 지도교수 이광순
- 발행년도 2007
- 학위수여년월 2007. 8
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 화학공학
- 식별자(기타) 000000104454
- 본문언어 한국어
목차
반도체 공정에서, 산소 또는 질소 증착 가스를 통한 고유전 물질 증착 공정과 장비 분석은 주요한 연구이다. 그러나 최근 들어 간소화 된 장치를 바탕으로 불순물이나 전극이 확산하여 소자의 단락을 초래하는 결함의 감소를 위하여, 이전에 비해 공정의 온도는 점차 낮아지고 있는 추세이다. 따라서 고유전 물질 증착 공정은 약 1nm 의 조절 가능한 증착 막의 형성과 장비의 electrical 성능의 안정성을 그 목표로 한다. 본 연구에서는 장비 성능 해석의 전형적 기법인 원거리 플라즈마에 의한 건식 산화 막 형성 공정에 관하여 연구 하였다. SiO2 막은 광학적 타원 측정법 (ellipsometer) 에 의해 평가 되었다. 그리고 원거리 플라즈마에 의한 건식 산화 막 형성 공정에 관한 전산 모사 기법 연구는 상용화 된 CFD-ACE+ 코드를 이용하여 구현되었다. 챔버의 조건은 실제 실험 장비와 동일하게 설정되었다. 여기서 핵심 변수는 흡착 계수이다. 흡착 계수는 웨이퍼 표면에서의 확산과 흡착을 설명하여 주는 변수이다. 이러한 과정의 연구를 통하여 공정 반응식들의 흡착 계수와 산소 라디칼에 의한 실리콘 산화 막 형성을 위한 반응의 활성화 에너지가 제안 되었다. 또한, 시뮬레이터로 부터 기준이 되는 흡착 계수를 확인하고, 공정 변수를 변화시켜감에 따라 각 변수의 영향을 살펴보았다. 여기서 공정 변수로는 공정 온도, 압력, 웨이퍼 회전의 영향 그리고 산소 라디칼의 몰 프렉션 이다. 이로 인해 실험 장치에 의해 실험되거나 실제 챔버에 적용하기 어려운 공정 운용 환경 영향 평가가 이루어 질 수 있었다.
목차
In semiconductor process, the main study has been high-k process and equipment analysis with oxygen or nitrogen deposition gases. But the process temperature is becoming lower than before for the prevention of the Transient Enhanced Diffusion(TED) which is based on the shrunken device design rules. So, the reasonable targets for high-k layer are controllable deposition layer near 1㎚ and stable electrical performance with reliable machine. In this paper, we chose and focused on the Remote Plasma Enhanced Rapid Thermal oxidation Processor which has the meaning of conventional monitoring tool of the machine performance. SiO2 layer was easily processed and measured by ellipsometer. Development tool of the traditional RPERTP was realized with commercial CFD-ACE+ code. Chamber conditions of real machine were used. The key parameter was Sticking Coefficient (SC). SC contains the meaning of diffusion and adsorption of radical on wafer surface. Through this study, the SC''s and the associated activation energy for the silicon oxidation reaction by oxygen radical was first proposed. After the confirmation of the reference SC in simulator, by changing process parameters, the effects were researched. Operating variables was process temperature, pressure, effect of wafer rotation and O radical mol fraction. Through the study, effects of operating conditions that could not be varied in the experiments and changes in the chamber design on the oxide formation have been investigated.
