JP2000133646A - 閉鎖型半導体湿式熱酸化装置 - Google Patents
閉鎖型半導体湿式熱酸化装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化が一定の雰囲気で持続的に行われるため
試片の酸化が均一になり、かつ酸化再現性も確保しう
る、閉鎖型半導体湿式熱酸化装置を提供する。 【解決手段】 水が入れられて試片が支持される内部チ
ューブと、前記内部チューブを包んで密封させる外部チ
ューブとを含むチャンバユニットと、前記試片と水とを
加熱する加熱炉を含む加熱ユニットとを含む。
試片の酸化が均一になり、かつ酸化再現性も確保しう
る、閉鎖型半導体湿式熱酸化装置を提供する。 【解決手段】 水が入れられて試片が支持される内部チ
ューブと、前記内部チューブを包んで密封させる外部チ
ューブとを含むチャンバユニットと、前記試片と水とを
加熱する加熱炉を含む加熱ユニットとを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体(compo
und semiconductor)の製造工程に使用されるものであっ
て、半導体試片を湿式熱酸化(wet thermal oxidation）
させる装置に関する。
und semiconductor)の製造工程に使用されるものであっ
て、半導体試片を湿式熱酸化(wet thermal oxidation）
させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は化合物半導体の製造工程におい
て、試片を酸化させるために開発された多様なシステム
及び装置のうち、一般の酸化装置を示す図面である。示
された酸化装置は外部のガスが連続的に流入される開放
酸化システム(open oxidation system）を採用する。
て、試片を酸化させるために開発された多様なシステム
及び装置のうち、一般の酸化装置を示す図面である。示
された酸化装置は外部のガスが連続的に流入される開放
酸化システム(open oxidation system）を採用する。
【０００３】即ち、図を参照するに、前記開放システム
酸化装置は水が入れられたタンク10、前記タンク10内の
水を加熱するためにタンク10の周辺を包むように設けら
れる加熱炉11、前記タンク10内で加熱されて発生した水
蒸気が流れる配管12、試片100 が位置するチャンバ14、
前記チャンバ14に設けられて試片100 を支持するホルダ
15及び水蒸気が排出される排出管17を含む。また、前記
配管12には複数の弁18が必要に応じて設けられ、前記チ
ャンバ14にはそのチャンバを加熱するための加熱炉16が
隣接して設けられる。
酸化装置は水が入れられたタンク10、前記タンク10内の
水を加熱するためにタンク10の周辺を包むように設けら
れる加熱炉11、前記タンク10内で加熱されて発生した水
蒸気が流れる配管12、試片100 が位置するチャンバ14、
前記チャンバ14に設けられて試片100 を支持するホルダ
15及び水蒸気が排出される排出管17を含む。また、前記
配管12には複数の弁18が必要に応じて設けられ、前記チ
ャンバ14にはそのチャンバを加熱するための加熱炉16が
隣接して設けられる。
【０００４】本装置においては前記タンク10内で加熱さ
れた水蒸気を運搬するキャリアガスとして窒素（N2）が
使用された。窒素は前記配管12に流入され、その流入量
は流量調節器13により適切に制御される。前述したよう
な構成を有する従来の酸化装置の動作を説明すると、ま
ず加熱炉11、16を駆動させて水が入れられたタンク10と
酸化させようとする試片100 とが置かれるチャンバ14を
加熱する。この際、タンク10は水が蒸発して水蒸気が発
生するように80℃〜100 ℃の温度に加熱され、チャンバ
14は約350 ℃〜500 ℃に加熱される。タンク10とチャン
バ14とが適正温度まで加熱されると、引続き試片100 を
ホルダ15で支持してチャンバ14内に位置させる。
れた水蒸気を運搬するキャリアガスとして窒素（N2）が
使用された。窒素は前記配管12に流入され、その流入量
は流量調節器13により適切に制御される。前述したよう
な構成を有する従来の酸化装置の動作を説明すると、ま
ず加熱炉11、16を駆動させて水が入れられたタンク10と
酸化させようとする試片100 とが置かれるチャンバ14を
加熱する。この際、タンク10は水が蒸発して水蒸気が発
生するように80℃〜100 ℃の温度に加熱され、チャンバ
14は約350 ℃〜500 ℃に加熱される。タンク10とチャン
バ14とが適正温度まで加熱されると、引続き試片100 を
ホルダ15で支持してチャンバ14内に位置させる。
【０００５】次いで、流量調節器13により流入される窒
素の量を調節しながら窒素が流入されるとタンク10内で
発生して配管12を通じて流れる水蒸気と共にチャンバ14
内に投入されることによって試片100 の酸化が始まる。
このような酸化装置は開放システムを採用する為外部の
窒素及び水蒸気がチャンバ14内に流入されるので外部環
境によってチャンバ14内の酸化雰囲気を常に一定に保ち
にくい。また、窒素ガスを試片100 に対して水平に投入
する場合窒素ガスがチャンバ14内の高温により徐々に加
熱されるので、投入される配管端部近くの窒素温度より
それから遠く離れた窒素ガスの温度がさらに高い。この
ような窒素ガスの温度偏差は結果的に試片100 全体にわ
たった酸化を均一に行うのに障害要因として作用し、こ
のような傾向は試片100 が長いほどさらに激しくなる。
従って、酸化の均一度が劣る問題が発生する。
素の量を調節しながら窒素が流入されるとタンク10内で
発生して配管12を通じて流れる水蒸気と共にチャンバ14
内に投入されることによって試片100 の酸化が始まる。
このような酸化装置は開放システムを採用する為外部の
窒素及び水蒸気がチャンバ14内に流入されるので外部環
境によってチャンバ14内の酸化雰囲気を常に一定に保ち
にくい。また、窒素ガスを試片100 に対して水平に投入
する場合窒素ガスがチャンバ14内の高温により徐々に加
熱されるので、投入される配管端部近くの窒素温度より
それから遠く離れた窒素ガスの温度がさらに高い。この
ような窒素ガスの温度偏差は結果的に試片100 全体にわ
たった酸化を均一に行うのに障害要因として作用し、こ
のような傾向は試片100 が長いほどさらに激しくなる。
従って、酸化の均一度が劣る問題が発生する。
【０００６】さらに、水蒸気が流れる配管12の内壁に水
蒸気が凝結されて水滴になってから流速される窒素など
のガスによりチャンバ14内に吐出されて試片を濡らす恐
れがあって化合物半導体試片の酸化信頼性及び再現性が
確保されない。このような問題は前記配管12がチャンバ
14内の試片100 に対して垂直に設けられる場合にも同様
に発生し、水滴による試片の濡らし現象はさらに頻繁に
発生することになる。
蒸気が凝結されて水滴になってから流速される窒素など
のガスによりチャンバ14内に吐出されて試片を濡らす恐
れがあって化合物半導体試片の酸化信頼性及び再現性が
確保されない。このような問題は前記配管12がチャンバ
14内の試片100 に対して垂直に設けられる場合にも同様
に発生し、水滴による試片の濡らし現象はさらに頻繁に
発生することになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するために案出されたもので、酸化装置のシステム
を外部の環境を遮断しうる閉鎖システムとして採用する
ことによって酸化工程の信頼性と再現性を確保しうる閉
鎖型半導体湿式熱酸化装置を提供することにその目的が
ある。
解決するために案出されたもので、酸化装置のシステム
を外部の環境を遮断しうる閉鎖システムとして採用する
ことによって酸化工程の信頼性と再現性を確保しうる閉
鎖型半導体湿式熱酸化装置を提供することにその目的が
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明に係る化合物半導体の湿式熱酸化装置は、水が
入れられて試片が支持される内部チューブと、前記内部
チューブを包んで密封させる外部チューブとを含むチャ
ンバユニットと、前記試片と水とを加熱する加熱炉を含
む加熱ユニットとを含むことを特徴とする。
に本発明に係る化合物半導体の湿式熱酸化装置は、水が
入れられて試片が支持される内部チューブと、前記内部
チューブを包んで密封させる外部チューブとを含むチャ
ンバユニットと、前記試片と水とを加熱する加熱炉を含
む加熱ユニットとを含むことを特徴とする。
【０００９】ここで、前記チャンバユニットは、前記内
部チューブが支持され、前記外部チューブが着脱自在に
結合される装着ベースと、前記装着ベースと密封可能に
着脱結合され、前記加熱ユニットに対して昇降自在に設
けられるサポートベースとを含む。
部チューブが支持され、前記外部チューブが着脱自在に
結合される装着ベースと、前記装着ベースと密封可能に
着脱結合され、前記加熱ユニットに対して昇降自在に設
けられるサポートベースとを含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面に基づき本発
明を詳しく説明する。図２及び図３は本発明の望ましい
実施例に係る閉鎖型半導体の湿式熱酸化装置を示す図で
ある。本発明の湿式熱酸化装置は試片100 及び水蒸気の
発生のために水101 を加熱する加熱ユニット20と、試片
100 と水101 とが入れられており、前記試片100 の酸化
が起こるチャンバユニット30とを含む。
明を詳しく説明する。図２及び図３は本発明の望ましい
実施例に係る閉鎖型半導体の湿式熱酸化装置を示す図で
ある。本発明の湿式熱酸化装置は試片100 及び水蒸気の
発生のために水101 を加熱する加熱ユニット20と、試片
100 と水101 とが入れられており、前記試片100 の酸化
が起こるチャンバユニット30とを含む。
【００１１】前記加熱ユニット20は支持体（図示せず）
と連結して支持されるベース24上に試片100 を加熱する
第１加熱炉21と水を加熱して水蒸気を作る第２加熱炉22
が設けられて構成される。前記第１加熱炉21と第２加熱
炉22は各々試片100 と水とが入れられた位置に該当する
高さに相互空間23を挟んで離隔されている。前記第１加
熱炉21及び第２加熱炉22は後述するようにチャンバユニ
ット30を包んで加熱可能に設けられ、本実施例のように
加熱空間25を中心に円形よりなることが望ましいが、こ
れに限られない。前記加熱炉21、22としては通常の電気
炉が採用されうる。また、前記加熱空間25内には水及び
試片100 を加熱する温度を各々測定するための熱電対5
1、52が設けられる。
と連結して支持されるベース24上に試片100 を加熱する
第１加熱炉21と水を加熱して水蒸気を作る第２加熱炉22
が設けられて構成される。前記第１加熱炉21と第２加熱
炉22は各々試片100 と水とが入れられた位置に該当する
高さに相互空間23を挟んで離隔されている。前記第１加
熱炉21及び第２加熱炉22は後述するようにチャンバユニ
ット30を包んで加熱可能に設けられ、本実施例のように
加熱空間25を中心に円形よりなることが望ましいが、こ
れに限られない。前記加熱炉21、22としては通常の電気
炉が採用されうる。また、前記加熱空間25内には水及び
試片100 を加熱する温度を各々測定するための熱電対5
1、52が設けられる。
【００１２】図２に示すように、前記チャンバユニット
30は前記加熱ユニット20の加熱空間25内に進退可能に設
けられる。即ち、前記加熱ユニット20のベース24の下面
にはガイドシャフト41、42が設けられ、このガイドシャ
フト41、42にはチャンバユニット30とサポートバー45に
より連結されたスライダー43、44が摺動自在に設けられ
てチャンバユニット30の昇降運動を導くようになってい
る。このような昇降手段は本実施例において例示された
構造のみに限られず、前記チャンバユニット30を加熱ユ
ニット20の加熱空間25に対して昇降できる構造として当
分野で通常的に採用可能な技術を含む。
30は前記加熱ユニット20の加熱空間25内に進退可能に設
けられる。即ち、前記加熱ユニット20のベース24の下面
にはガイドシャフト41、42が設けられ、このガイドシャ
フト41、42にはチャンバユニット30とサポートバー45に
より連結されたスライダー43、44が摺動自在に設けられ
てチャンバユニット30の昇降運動を導くようになってい
る。このような昇降手段は本実施例において例示された
構造のみに限られず、前記チャンバユニット30を加熱ユ
ニット20の加熱空間25に対して昇降できる構造として当
分野で通常的に採用可能な技術を含む。
【００１３】一方、前記チャンバユニット30はガラスな
どからなる外部チューブ31、前記外部チューブ31が結合
されて支持される装着ベース33及び前記外部チューブ31
内部に設けられて試片100 と水101 とが入れられる内部
チューブ32を含む。前記外部チューブ31は通常的な結合
手段（図示せず）により前記装着ベース33に着脱可能に
結合され、これらの間には密封状態が保たれることが望
ましい。前記内部チューブ32は外部チューブ31より小径
なので外部チューブ31内の前記装着ベース33に設けられ
る。ここで、前記内部チューブ32の下部には水101 が入
れられ、その上部には酸化される半導体試片100 が支持
される。前記試片100 が支持される位置と水101 が入れ
られた位置は、チャンバユニット30が上昇されて前記加
熱ユニット20の加熱空間25に挿入された時第１加熱炉21
及び第２加熱炉22と対応される位置である。
どからなる外部チューブ31、前記外部チューブ31が結合
されて支持される装着ベース33及び前記外部チューブ31
内部に設けられて試片100 と水101 とが入れられる内部
チューブ32を含む。前記外部チューブ31は通常的な結合
手段（図示せず）により前記装着ベース33に着脱可能に
結合され、これらの間には密封状態が保たれることが望
ましい。前記内部チューブ32は外部チューブ31より小径
なので外部チューブ31内の前記装着ベース33に設けられ
る。ここで、前記内部チューブ32の下部には水101 が入
れられ、その上部には酸化される半導体試片100 が支持
される。前記試片100 が支持される位置と水101 が入れ
られた位置は、チャンバユニット30が上昇されて前記加
熱ユニット20の加熱空間25に挿入された時第１加熱炉21
及び第２加熱炉22と対応される位置である。
【００１４】また、前記内部チューブ32と外部チューブ
31が装着された装着ベース33はサポートベース34にその
内部が相互連通されるように結合されるが、望ましくは
前記装着ベース33の外周面及びサポートベース34の内周
面にネジ部（図示せず）が各々形成されてこれらがボル
ト−ナット締結される。前記サポートベース34の下面に
は空気の流入を遮断する遮断弁36が設けられ、その一側
には前記チャンバユニット30内の空気を抜出して真空状
態に作るために真空アダプタ35が設けられている。
31が装着された装着ベース33はサポートベース34にその
内部が相互連通されるように結合されるが、望ましくは
前記装着ベース33の外周面及びサポートベース34の内周
面にネジ部（図示せず）が各々形成されてこれらがボル
ト−ナット締結される。前記サポートベース34の下面に
は空気の流入を遮断する遮断弁36が設けられ、その一側
には前記チャンバユニット30内の空気を抜出して真空状
態に作るために真空アダプタ35が設けられている。
【００１５】前述したような構造を有する本発明に係る
閉鎖型湿式熱酸化装置の動作を説明する。まず、チャン
バユニット30が加熱ユニット20の下方に下降された状態
で試片100 を加熱する第１加熱炉21と水101 を加熱する
第２加熱炉22を作動させて所望の温度まで上げる。この
時の温度は試片100 加熱領域の温度を測る熱電対52と水
101 加熱領域の温度を測定する熱電対51により各々測定
される。
閉鎖型湿式熱酸化装置の動作を説明する。まず、チャン
バユニット30が加熱ユニット20の下方に下降された状態
で試片100 を加熱する第１加熱炉21と水101 を加熱する
第２加熱炉22を作動させて所望の温度まで上げる。この
時の温度は試片100 加熱領域の温度を測る熱電対52と水
101 加熱領域の温度を測定する熱電対51により各々測定
される。
【００１６】次に、チャンバユニット30の外部チューブ
31を装着ベース33から分離して内部チューブ32の内部に
適量の水101 を入れた後、その上部の試片ホルダに試片
100を載置してから外部チューブ31を覆って密閉させ
る。このように試片100 と水101 が入れられたチャンバ
ユニット30の装着ベース33をサポートベース34に密封さ
れるように結合する。次いで、遮断弁36を回して外部の
空気流入を遮断した状態で真空アダプタ35に真空ポンプ
（図示せず）を連結させた後駆動させてチャンバユニッ
ト30の外部チューブ31内を真空状態に作る。
31を装着ベース33から分離して内部チューブ32の内部に
適量の水101 を入れた後、その上部の試片ホルダに試片
100を載置してから外部チューブ31を覆って密閉させ
る。このように試片100 と水101 が入れられたチャンバ
ユニット30の装着ベース33をサポートベース34に密封さ
れるように結合する。次いで、遮断弁36を回して外部の
空気流入を遮断した状態で真空アダプタ35に真空ポンプ
（図示せず）を連結させた後駆動させてチャンバユニッ
ト30の外部チューブ31内を真空状態に作る。
【００１７】チャンバユニット30の真空作業が完了され
ると、駆動源（図示せず）により前記チャンバユニット
30を上昇させて加熱ユニット20の加熱空間25内に進入さ
せる。ここで、一度チャンバユニット30が加熱ユニット
20の加熱空間25内に進入されると加熱空間25は既に第１
加熱炉21及び第２加熱炉22により所定温度に加熱された
状態なので内部チューブ32に入れられた水101 が急に沸
きながら短時間内に定常状態に到達して試片100 の酸化
が進行される。
ると、駆動源（図示せず）により前記チャンバユニット
30を上昇させて加熱ユニット20の加熱空間25内に進入さ
せる。ここで、一度チャンバユニット30が加熱ユニット
20の加熱空間25内に進入されると加熱空間25は既に第１
加熱炉21及び第２加熱炉22により所定温度に加熱された
状態なので内部チューブ32に入れられた水101 が急に沸
きながら短時間内に定常状態に到達して試片100 の酸化
が進行される。
【００１８】本発明によれば、試片100 はチャンバユニ
ット30内に密封されて外部空気の流入が行われないため
チャンバ内の酸化雰囲気が一定状態に保たれる。
ット30内に密封されて外部空気の流入が行われないため
チャンバ内の酸化雰囲気が一定状態に保たれる。
【００１９】
【発明の効果】本発明に係る化合物半導体の湿式熱酸化
装置によれば、試片が外部チューブと装着ベース及びサ
ポートベースよりなるチャンバユニット内で密封された
状態で加熱炉によりその水が急に蒸発して酸化がなされ
るので、外部空気の流入や外部環境により酸化雰囲気が
変化されない。従って、酸化が一定の雰囲気で持続的に
行われるため試片の酸化が均一になり、かつ酸化再現性
も確保しうる。
装置によれば、試片が外部チューブと装着ベース及びサ
ポートベースよりなるチャンバユニット内で密封された
状態で加熱炉によりその水が急に蒸発して酸化がなされ
るので、外部空気の流入や外部環境により酸化雰囲気が
変化されない。従って、酸化が一定の雰囲気で持続的に
行われるため試片の酸化が均一になり、かつ酸化再現性
も確保しうる。
【００２０】本発明ではチャンバユニットと加熱ユニッ
トの限定された実施例のみを示して説明したが、その図
面及び説明によって本発明の権利範囲が制限されず、試
片と水とを密封させ、その内部酸化雰囲気を一定に保た
せるチャンバユニットとそのチャンバユニットを所定温
度に加熱するように構成される加熱ユニットの機能を考
慮して特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で多様
な変形例が適用されうる。
トの限定された実施例のみを示して説明したが、その図
面及び説明によって本発明の権利範囲が制限されず、試
片と水とを密封させ、その内部酸化雰囲気を一定に保た
せるチャンバユニットとそのチャンバユニットを所定温
度に加熱するように構成される加熱ユニットの機能を考
慮して特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で多様
な変形例が適用されうる。
【図１】従来の開放型半導体の湿式熱酸化装置の概略的
な構成を示す断面図である。
な構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る閉鎖型半導体の湿式熱酸化装置を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】本発明に係る閉鎖型半導体の湿式熱酸化装置の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
２０ 加熱ユニット ２１ 第１加熱炉 ２２ 第２加熱炉 ２３ 空間 ２４ ベース ２５ 加熱空間 ３０ チャンバユニット ３１ 外部チューブ ３２ 内部チューブ ３３ 装着ベース ３４ サポートベース ３５ 真空アダプタ ３６ 遮断弁 ４１、４２ ガイドシャフト ４３、４４ スライダー ４５ サポートバー ５１、５２ 熱電対 １００ 試片 １０１ 水
Claims (6)
- 【請求項１】 水を入れられて試片を支持する内部チュ
ーブと、前記内部チューブを包んで密封させる外部チュ
ーブとを含むチャンバユニットと、 前記試片と水とを加熱する加熱炉を含む加熱ユニットと
を含むことを特徴とする化合物半導体の湿式熱酸化装
置。 - 【請求項２】 前記チャンバユニットは、 前記内部チューブが支持され、前記外部チューブが着脱
自在に結合される装着ベースと、 前記装着ベースと密封可能に着脱結合され、前記加熱ユ
ニットに対して昇降自在に設けられるサポートベースと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体
の湿式熱酸化装置。 - 【請求項３】 前記加熱炉は前記試片を加熱する第１加
熱炉と前記水を加熱して水蒸気を発生させる第２加熱炉
とを含むことを特徴とする請求項２に記載の化合物半導
体の湿式熱酸化装置。 - 【請求項４】 前記サポートベースには前記外部チュー
ブの内部を真空状態にするために真空ポンプと連結され
る真空アダプタと外部の空気流入を遮断する遮断弁とが
設けられたことを特徴とする請求項２に記載の化合物半
導体の湿式熱酸化装置。 - 【請求項５】 前記加熱ユニットにはガイドシャフトが
垂直に設けられ、前記サポートベースは前記ガイドシャ
フトに追って摺動されるスライダーと連結されているこ
とを特徴とする請求項２に記載の化合物半導体の湿式熱
酸化装置。 - 【請求項６】 前記装着ベースの外周面と前記サポート
ベースの内周面にはネジ部が形成され、前記試片と水が
前記内部チューブに供給されて前記外部チューブが前記
装着ベースに設けられた後、前記装着ベースとサポート
ベースとがボルト−ナット締結されることを特徴とする
請求項２に記載の化合物半導体の湿式熱酸化装置。
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