KR100591723B1 - 산화처리방법 및 산화처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 승온공정에서의 자연산화막의 형성을 충분히 억제하는 것을 가능하게 하여, 품질이 우수한 극박 산화막을 형성하는 것을 가능하게 하기 위한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 미리 소정의 온도로 가열된 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리로 내를 소정의 처리온도까지 승온시키며, 처리가스를 공급하여 피처리체를 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 승온공정을 감압하에서 행하도록 하고 있다.
Description
도 1은 본 발명의 제1실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면,
도 2는 동 산화처리장치에 의해 실시되는 산화처리방법의 한 예를 설명하기 위한 도면,
도 3은 산화처리방법의 다른 예를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 제2실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 제3실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이다.
<부호의 설명>
1 --- 처리로 W --- 반도체웨이퍼(피처리체)
8 --- 연소장치(처리가스 공급수단) 19 --- 공장배기계
20 --- 진공배기계 21, 22 --- 절환밸브(절환수단)
26 --- 컴비네이션 밸브 27 --- 진공펌프
본 발명은 산화처리방법 및 산화처리장치에 관한 것이다.
예컨대, 반도체디바이스의 제조프로세스에 있어서는, 피처리체인 반도체웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하는 산화처리공정이 있고, 이 산화처리의 한 방법으로서, 처리로(處理爐) 내에 있어서 반도체웨이퍼를 소정의 처리온도에서 수증기와 접촉시켜서 산화(습식 산화)시키는 방법이 있다. 그리고, 이러한 산화처리를 행하기 위해, 예컨대 일본국 특개소 제63-210501호 공보 등에 나타나 있는 것처럼, 수소가스와 산소가스를 반응(연소)시켜서 수증기를 발생시키는 연소장치를 처리로의 외부에 독립시켜서 설치하고, 이 연소장치에 의해 발생하는 수증기를 처리로에 공급하여 산화처리를 행하도록 한 산화처리장치가 알려져 있다.
종래의 산화처리장치에 있어서는, 처리로 내를 공장배기계에 의해 미감압(微減壓), 예컨대 대기압(760Torr)에 대해 -5mmH2O ~ -10mmH2O 정도로 제어하여 처리를 행하고 있었기 때문에, 계 전체의 밀봉(Seal)부에 리크 타이트(leak-tight: 기밀)하지 않은 부분이 많이 존재하고 있는 바, 이 때문에 처리로 내를 불활성가스로 치환(퍼지)하는 경우에도, 진공으로 이끄는 수법을 채용할 수 없어, 불활성가스를 공급하여 처리로 내의 잔존 가스를 밀어 낸다고 하는 수법이 채용되고 있었다.
그런데, 종래의 산화처리장치 내지 산화처리방법에 있어서, 상기 수법의 불활성가스 퍼지(Purge)로는 자연산화를 야기시키는 요인을 충분히 배제할 수 없기 때문에, 예컨대 미리 소정의 온도로 가열된 처리로 내에 반도체웨이퍼를 수용하고, 처리로 내를 소정의 처리온도까지 승온시키며, 처리가스를 공급하여 반도체웨이퍼를 산화처리하는 경우에, 그 승온공정에서 자연산화막이 형성되기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 반도체소자의 미세화에 따라 산화막을 매우 얇게 만드는 것이 요구되고 있지만, 종래의 산화처리장치 내지 산화처리방법에서는 자연산화가 일어나기 때문에, 막의 질 및 막의 두께가 균일하고 품질이 우수한 매우 얇은[이하, 극박(極薄)이라 칭함] 산화막을 형성하는 것에 한계가 있는 바, 산화막의 두께로서는 예컨대 5nm 정도가 한계였다.
본 발명은 상기 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 승온공정에서의 자연산화막의 형성을 충분히 억제할 수 있어서 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있는 산화처리방법 및 산화처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명 중, 제1 발명은, 미리 소정의 온도로 가열된 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리로 내를 소정의 처리온도까지 승온시키며, 처리가스를 공급하여 피처리체를 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 승온공정을 감압하에서 행하는 것을 특징으로 한다.
제2 발명은, 제1 발명의 산화처리방법에 있어서, 상기 산화처리공정 후에 처리로 내를 감압하는 것을 특징으로 한다.
제3 발명은, 제1 또는 제2 발명의 산화처리방법에 있어서, 상기 감압이, 처리로 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제4 발명은, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 산화처리공정의 전후에 처리로 내를 진공으로 이끄는 것을 특징으로 한다.
제5 발명은, 제4 발명의 산화처리방법에 있어서, 상기 산화처리공정 후, 처리로 내에 일산화질소가스 또는 일산화이질소가스를 공급하여 확산처리를 행하는 것을 특징으로 한다.
제6 발명은, 제4 발명의 산화처리방법에 있어서, 상기 진공으로 이끄는 공정이, 처리로 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제7 발명은, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 장치에 있어서, 상기 처리로 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 처리로 내를 소정의 배기압력으로 배기하는 공장배기계, 상기 처리로 내를 상기 공장배기계의 배기압력보다도 낮은 압력으로 진공으로 이끄는 진공배기계, 상기 공장배기계와 진공배기계를 절환하는 절환수단을 갖춘 것을 특징으로 한다.
제8 발명은, 제7 발명의 산화처리장치에 있어서, 상기 진공배기계에, 개폐 및 압력조절이 가능한 컴비네이션 밸브와, 진공펌프가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
제9 발명은, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 장치에 있어서, 상기 처리로 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 처리로 내를 감압배기하기 위한 진공펌프를 갖춘 진공배기계, 이 진공배기계에 설치되고, 개폐 및 대기압으로부터 소정의 진공압까지의 사이에서 압력조정이 가능한 컴비네이션 밸브를 갖춘 것을 특징으로 한다.
<발명의 실시형태>
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면에 기초하여 상술한다. 본 발명의 제1실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 도 1에 있어서, 1은 피처리체인 반도체웨이퍼(W)를 수용하고, 처리가스로서 수증기를 공급하여 예컨대 850℃ 정도의 고온하에서 산화처리하는 종형이면서 배치(Batch)식의 처리로로서, 이 처리로(1)는 상단이 밀봉되고 하단이 개방된 종장원통형상(縱長圓筒形狀)의 내열성을 갖는 예컨대 석영제의 반응관(2)으로 이루어져 있다.
이 반응관(2)은 노구(爐口: 반응로의 입구)로서 개방된 하단 개구부가 덮개(3)로 기밀하게 밀봉됨으로써, 기밀성이 높은 처리로(1)를 구성하도록 되어 있다. 상기 덮개(3)의 위에는 다수 장, 예컨대 150장 정도의 반도체웨이퍼(W)를 수평상태에서 상하방향으로 간격을 두고 다단으로 지지하는 기판지지구인, 예컨대 석영제의 웨이퍼 보트(4)가 보온통(5)을 매개하여 얹혀 있다.
덮개(3)는, 도시하지 않은 승강기구에 의해, 처리로(1) 내로의 웨이퍼 보트(4)의 로드(반입)와 더불어 언로드(반출) 및 노구의 개폐를 행하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 반응관(2)의 주위에는, 노의 내부를 소정의 온도, 예컨대 300~1000℃로 가열 제어할 수 있는 히터(6)가 설치되어 있다. 반응관(2)의 하측부에는 가스도입관부(7)가 적절한 개수만큼 설치되어 있고, 그 중 하나에는 처리가스 공급수단(수증기 공급수단)으로서, 수소가스 H2와 산소가스 O2의 연소반응에 의해 수증기를 발생시켜서 공급하는 연소장치(8)가 접속되어 있다.
이 연소장치(8)는, 예컨대 연소노즐의 구경을 작게 하거나, 연소노즐의 형상을 개선하는 것 등에 의해, 수증기를 미소유량, 예컨대 종래 매분 6리터(하한)이었던 것을 매분 0.6~0.3 리터 정도로 공급하는 것이 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 연소장치(8)에는 수증기를 희석화하는 것 등을 하기 위해 불활성가스, 예컨대 질소가스 N2를 공급하는 불활성가스 공급부(9)가 설치되어 있다. 한편, 다른 가스도입관부에는 기타 처리가스, 예컨대 일산화질소가스 NO나 일산화이질소가스 N2O, 혹은 불활성가스, 예컨대 N2 등을 공급하는 가스공급원이 접속되어 있다(도시 생략).
또한, 상기 반응관(2)의 하측벽에는 반응관(2) 내를 배기하기 위한 배기관부(10)가 설치되어 있고, 이 배기관부(10)에는 배기 중인 수증기가 응축되어 생긴 드레인(Drain)수를 배수하기 위해, 제1덕트(11)가 석영제의 배기관(12)을 매개하여 접속되어 있다. 배기관(12)과 제1덕트(11)의 사이에는 볼 밸브(13)가 설치되어 있어도 좋다. 제1덕트(11)에는 이로부터 기립되어 있는 수냉식의 응축용 배관(14)을 매개하여 제2덕트(15)가 접속되어 있음과 더불어, 제1덕트(11)에 고인 드레인수를 배수하기 위한 수동밸브(16)가 접속되어 있다. 제1덕트(11)와 수동밸브(16)의 사이에는 공기압 제어식 밸브(17) 및 트랩(18)이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
제2덕트(15)에는 상기 산화처리공정에서 처리로(1) 내를 배기하는 공장배기계(19)와, 상기 산화처리공정의 전후에 처리로(1) 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스, 예컨대 N2로 치환할 수 있는 진공배기계(20)가 절환수단인 공기압 제어식 절환밸브(21, 22)를 매개하여 접속되어 있다. 공장배기계(19)에는 배기압력을 소정의 압력, 예컨대 대기압(760Torr)에 대해 -5mmH2O ~ -10mmH2O 정도로 제어하기 위한 배기압력 제어밸브(23)가 설치되어 있다. 이 배기압력 제어밸브(23)의 하류에는 볼 밸브(24)가 설치되어 있어도 좋다. 제1 및 제2덕트(11, 15)는 내식성을 갖는 재료, 예컨대 테프론(상품명)제인 것이 바람직하다. 또한, 제2덕트(15)에는 상압(대기압) 혹은 상압 이상의 가압상태가 된 때에, 이것을 검지하여 경보를 발하기 위한 압력스위치(25)가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 진공배기계(20)에는 개폐 및 압력조절이 가능한 컴비네이션 밸브(다기능 밸브; 26)와, 처리로(1) 내를 예컨대 최대 10-3Torr 정도로 감압할 수 있는 진공펌프(27)가 설치되어 있다. 진공펌프(27)로서는, 예컨대 드라이 펌프가 바람직하다. 제2덕트(15)의 절환밸브(22)와 컴비네이션 밸브(26)는 제1배관(28)으로 접속되고, 컴비네이션 밸브(26)와 진공펌프(27)는 제2배관(29)으로 접속되어 있다. 제1 및 제2배관(28, 29)은 내식성을 갖는 재료, 예컨대 테프론(상품명)제 스테인리스 강제(鋼製) 등인 것이 바람직하고, 또한 스테인리스 강제인 경우에는 수분을 제거하기 위해, 예컨대 150℃ 정도로 가열할 수 있는 히터가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이는, 수분이 남아 있으면, 이 수분이 확산처리에서 사용되는 일산화질소가스 NO 혹은 일산화이질소가스 N2O와 반응하여 강한 부식성을 나타내는 질산 NO3가 생기기 때문이다.
제1배관(28)에는 진공배기계(20) 내로 수분제거 및 일산화질소가스 등의 희석화를 위해 불활성가스, 예컨대 N2를 흘려서 치환하기 위한 불활성가스 공급관(30)이 접속되고, 이 불활성가스 공급관(30)에는 공기압 제어식 밸브(31)가 설치되어 있다. 또한, 제1배관(28)에는 압력센서(32, 33)가 설치되어 있는 바, 압력센서(32)는 예컨대 0~1000Torr의 범위에서 검지가 가능하고, 압력센서(33)는 예컨대 0~10Torr의 범위에서 검지가 가능하며 공기압 제어식 밸브(34)를 매개하여 설치되어 있다.
제2배관(29)에는 진공펌프(27)의 바로 위의 압력을 검지하기 위한 압력센서(35)가 수동밸브(36)를 매개하여 설치되어 있다. 상기 진공펌프(27)의 하류에는 드레인수를 제거하는 트랩(37) 및, 배기를 일산화질소가스 등의 확산처리계의 것과 수분 및 HCl 등의 산성계의 것으로 절환하는 절환밸브(38, 39)가 설치되어 있고, 이들의 배기는 제해장치(除害裝置: scrubber device)에서 처리되도록 되어 있다. 한편, 이상의 구성으로 이루어진 산화처리장치는, 처리로(1)의 배기계의 각 접속부에 밀봉수단, 예컨대 O링을 설치하는 등, 고감압 배기가 가능한 리크 타이트한 구조로 되어 있다. 또한, 산화처리장치는 미리 소망하는 산화처리방법의 프로그램 레시피가 입력된 제어장치(40)에 의해 연소장치(8), 히터(6), 절환밸브(21, 22), 컴비네이션 밸브(26) 등이 제어되어 소망하는 산화처리방법을 자동적으로 실시하도록 구성되어 있다.
다음으로, 상기 산화처리장치의 작용 및 산화처리방법에 대해 도 2를 참조하여 설명한다. 우선, 처리로(1) 내는 대기에 개방되어 있음과 더불어 히터(6)에 의해 미리 소정의 온도, 예컨대 300℃로 가열 제어되고 있고, 이 상태에서 다수 장의 반도체웨이퍼(W)가 지지된 웨이퍼 보트(4)를 처리로(1) 내로 로드하여 처리로(1)의 노구를 덮개(3)로 밀폐시키고, 처리로(1) 내를 진공배기계(20)에 의해 진공으로 이끌어서 감압한다. 이 감압 내지 진공으로 이끄는 것은 사이클 퍼지를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 로드 및 사이클 퍼지시에는 반도체웨이퍼(W)의 표면에 자연산화막이 형성되지 않도록 처리로(1) 내에 불활성가스, 예컨대 N2가 공급되고 있고, 또한 N2가 100%이면, 반도체웨이퍼(W)의 표면이 질화되어 버려, 이 후의 산화공정에서 반도체웨이퍼(W)의 표면이 산화되기 어렵게 되기 때문에, 이것을 방지할 O2가 소량, 예컨대 1% 정도 공급되고 있다.
상기 사이클 퍼지는, 처리로(1) 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스, 예컨대 N2의 공급과 정지를 번갈아 반복함으로써 행하여진다. 이 경우, 배기계를 절환밸브(21, 22)에 의해 진공배기계(20)로 절환하고, 진공펌프(27)의 작동상태에서 압력센서(32, 33)에 의해 압력을 검지하면서 컴비네이션 밸브(26)의 제어에 의해 처리로(1) 내를 소정의 압력, 예컨대 10-3Torr 정도로 감압배기한다. 이 감압배 기상태에서, 소정의 유량으로 제어된 불활성가스, 예컨대 N2를 불활성가스 공급밸브의 개폐의 반복에 의해 간헐적으로 공급함으로써 사이클 퍼지가 행하여지는 바, 처리로(1) 내를 신속하게 감압하여 불활성가스로 충분히 치환할 수 있다. 즉, 이 사이클 퍼지에 의해 급속한 감압(진공도달시간의 단축)과 치환이 가능하게 된다.
다음으로, 상기 감압배기상태에서 히터(6)의 제어에 의해 처리로(1) 내를 소정의 처리온도, 예컨대 850℃까지 상승시키고, 배기계를 절환밸브(21, 22)에 의해 공장배기계(19)로 절환함으로써 처리로(1) 내를 미감압 t(도 2), 예컨대 대기압(760Torr)에 대해 -5mmH2O ~ -10mmH2O 정도로 제어하고, 이 상태에서 리커버리(반도체웨이퍼의 온도를 안정시키는 것)를 한 다음, 소망하는 산화처리, 예컨대 HCl산화를 행한다. 이 산화처리는 산소가스 O2와 수소가스 H2를 연소장치(8)에 공급하여 연소시키고, 발생하는 수증기를 염화수소가스 HCl 및 불활성가스, 예컨대 N2와 더불어 처리로(1) 내에 공급함으로써, 미감압상태에서 행하여진다.
산화처리공정을 종료했으면, 배기계를 진공배기계(20)로 절환하여, 처리로(1) 내를 다시 진공으로 이끄는 것에 의해 감압하고 나서, 히터(6)를 제어하여 처리로(1) 내의 온도를 소정의 온도, 예컨대 300℃ 정도로 강온시키며, 이것과 병행하여 처리로(1) 내를 상압으로 되돌리고, 처리로(1) 내로부터 웨이퍼 보트(4)를 언로드하여, 쿨링(반도체웨이퍼를 반송가능한 온도로 냉각하는 것)을 행하면 좋다. 상기 산화처리공정 종료후의 감압 내지 진공으로 이끄는 것도, 사이클 퍼지를 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 미리 소정의 온도로 가열된 처리로(1) 내에 반도체웨이퍼(W)를 수용하고, 처리로(1) 내를 소정의 처리온도까지 승온시키며, 처리가스인 수증기를 공급하여 반도체웨이퍼(W)를 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 승온공정을 감압하에서 행하도록 했으므로, 산소농도가 낮은 것에 의해 자연산화의 요인을 저감시킨 상태에서 반도체웨이퍼(W)를 소정의 처리온도까지 승온시킬 수 있는 바, 이로써 승온공정에서의 자연산화막의 형성을 억제할 수 있어서 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다. 또한, 소망하는 산화처리의 공정 전 뿐만 아니라 공정 후에도 처리로(1) 내를 진공으로 이끄는 것에 의해 감압하도록 했으므로, 소망하는 산화처리공정 이외의 부분에서의 쓸모없는 자연산화의 요인을 충분히 배제하여 자연산화막의 형성을 충분히 억제할 수 있는 바, 이로써 막의 질 및 막의 두께가 균일하며 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다. 이로써, 막의 두께가 2nm 정도인 SiO2막을 형성하는 것이 가능하다.
상기 처리로(1)를 감압 내지 진공으로 이끄는 공정은, 소위 사이클 퍼지를 포함하고 있기 때문에, 신속한 감압과 치환이 가능하게 되어, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 상기 산화처리장치는, 처리로(1) 내에 수증기를 공급하는 수증기 공급수단인 연소장치(8)와, 산화처리공정에서 처리로(1) 내를 미감압으로 배기하는 공장배기계(19), 산화처리공정의 전후에 처리로(1) 내를 진공으로 이끄는 진공배기계(20), 상기 공장배기계(19)와 진공배기계(20)를 절환하는 절환밸브(21, 22)를 갖추고 있기 때문에, 전술한 산화처리방법을 확실하고 또한 용이하게 실시할 수 있다.
이 경우, 상기 연소장치(8)는 수증기를 미소유량으로 공급할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 막을 형성하는 시간을 충분히 취함으로써, 품질이 더욱 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 진공배기계(20)에는 컴비네이션 밸브(26)와 진공펌프(27)가 설치되어 있고, 이 컴비네이션 밸브(26)는 1개로 2개의 기능, 즉 개폐기능과 압력조절기능을 갖추고 있기 때문에, 밸브의 수를 줄일 수 있어서 진공배기계(20)의 구성을 간소화할 수 있고, 코스트의 절감을 도모할 수 있다.
한편, 산화처리방법으로서는, 예컨대 도 3에 나타낸 것처럼, 소망하는 산화처리공정 후, 처리로(1) 내를 소정의 압력, 예컨대 100Torr 정도로 감압제어한 상태에서 일산화질소가스 NO 또는 일산화이질소가스 N2O를 공급하여 질소의 확산처리를 행하도록 해도 좋다. 이 확산처리공정의 전후에는 처리로(1)내를 진공으로 이끄는 것에 의해 감압하는 것이 바람직하고, 그 때에는 사이클 퍼지를 수반하는 것이 바람직하다. 습식 산화 후, 사이클 퍼지에 의해 처리로(1) 내의 수분을 충분히 제거하고 나서 일산화질소가스 NO 또는 일산화이질소가스 N2O를 공급하기 때문에, 부식성이 강한 질산 NH3의 발생을 충분히 억제할 수 있음과 더불어, 절연성이 높은 SiON막을 형성할 수 있어서, 신뢰성이 높은 막질로의 개선을 용이하게 도모할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 것이다. 본 실시형태에 있어서, 제1실시형태와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이되 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서 설명을 덧붙인다. 제1덕트(11)에는 응축용 배관(14)이나 제2덕트(15)는 설치되어 있지 않고, 테프론제의 제1배관(28)을 매개하여 테프론제의 컴비네이션 밸브(26)가 접속되며, 이 컴비네이션 밸브(26)에는 동일하게 테프론제의 제2배관(29)을 매개하여 진공펌프(27)가 접속되어, 진공배기계(20)가 구성되어 있다.
제1배관(28)에는 압력스위치(25) 및 압력센서(32, 33)가 설치되어 있다. 제2배관(29)에는 공장배기계(19)가 분기하여 설치되어 있음과 더불어, 공장배기계(19)와 진공배기계(20)를 절환하는 절환밸브(21, 22)가 설치되어 있다. 공장배기계(19)에는 트랩(41)이 설치되어 있다. 또한, 제2배관(29)에는 불활성가스 공급관(30) 및 압력센서(35)가 각각 밸브(31, 36)를 매개하여 설치되어 있다. 제1배관(28)과 제2배관(29)에는 컴비네이션 밸브(26)를 바이패스시키는 바이패스관(42)이 설치되고, 이 바이패스관(42)에는 공장배기계(19)로 하는 경우는 밸브를 열고, 진공배기계(20)로 하는 경우는 밸브를 닫는 바이패스 밸브(43)가 설치되어 있다. 본 실시형태의 산화처리장치에 있어서도, 상기 실시형태의 산화처리장치와 마찬가지의 작용효과를 얻을 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시형태인 산화처리장치의 전체적인 구성을 나타낸 것이다. 본 실시형태에 있어서, 제2실시형태와 동일한 부분에는 동일한 참조부호를 붙이되 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서 설명을 덧붙인다. 제1배관(28)과 제2배관(29)에는 바이패스관(42)이 설치되어 있지 않고, 제2배관(29)에는 공장배기계(19)가 분기하여 설치되어 있지 않다. 제2배관(29)에는 수분을 제거하기 위한 히터가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 컴비네이션 밸브(26)는, 예컨대 테프론(상품명)제로, 개폐 및 대기압으로부터 소정의 진공압까지의 사이에서 압력조정이 가능하게 되어 있다.
즉, 본 실시형태의 산화처리장치에 있어서는, 처리로(1) 내에 수증기를 공급하는 수증기 공급수단인 연소장치(8)와, 처리로(1) 내를 감압배기하기 위한 진공펌프(27)를 갖추고, 산화처리공정의 전후에 처리로(1) 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스로 치환가능, 바람직하게는 사이클 퍼지가 가능한 진공배기계(20), 이 진공배기계(20)에 설치되고, 개폐 및 대기압으로부터 소정의 진공압까지의 사이에서 압력조정이 가능한 컴비네이션 밸브(26)를 갖추고 있기 때문에, 공장배기계를 필요로 하지 않고, 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거 상술해 왔지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지의 설계변경 등이 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는 처리로 내를 공장배기계에 의해 미감압으로 배기하면서 산화처리를 행하도록 했지만, 진공배기계를 갖추고 있기 때문에, 이 진공배기계에 의해 처리로 내를 감압배기하면서 산화처리를 행하는 것도 가능하다.
처리로로서는 종형로가 예시되어 있지만, 횡형로이어도 좋고, 또한 배치식이 예시되어 있지만, 매엽식(枚葉式)이어도 좋다. 피처리체로서는 반도체웨이퍼 이외에, 예컨대 LCD기판이나 유리기판 등이어도 좋다. 증기공급수단으로서는, 연소식에 한정되지 않고, 예컨대 기화기식, 촉매식, 비등식 등이어도 좋다.
이상에서 설명한 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 제1 발명에 의하면, 미리 소정의 온도로 가열된 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리로 내를 소정의 처리온도까지 승온시키며, 처리가스를 공급하여 피처리체를 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 승온공정을 감압하에서 행하기 때문에, 승온공정에서의 자연산화막의 형성을 억제할 수 있어서 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
(2) 제2 발명에 의하면, 상기 산화처리공정 후에 처리로 내를 감압하기 때문에, 더욱이 산화처리공정 후에서의 자연산화막의 형성을 억제할 수 있어서 품질이 더욱 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
(3) 제3 발명에 의하면, 상기 감압이, 처리로 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하여 압력변동을 주는 사이클 퍼지를 포함하기 때문에, 처리로 내의 간극 등의 좁은 부분까지도 신속하게 감압할 수 있어서 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
(4) 제4 발명에 의하면, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 방법에 있어서, 상기 산화처리공정의 전후에 처리로 내를 진공으로 이끌기 때문에, 산화처리공정 이외의 부분에서의 자연산화막의 형성을 억제할 수 있어서 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
(5) 제5 발명에 의하면, 상기 산화처리공정 후, 처리로 내에 일산화질소가스 또는 일산화이질소가스를 공급하여 확산처리를 행하기 때문에, 신뢰성이 높은 막질로의 개선을 용이하게 도모할 수 있다.
(6) 제6 발명에 의하면, 상기 진공으로 이끄는 공정이, 처리로 내를 진공으로 이끌면서 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하기 때문에, 처리로 내를 신속하게 진공으로 이끄는 것을 달성할 수 있어서 스루풋의 향상을 도모할 수 있다.
(7) 제7 발명에 의하면, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 장치에 있어서, 상기 처리로 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 처리로 내를 소정의 배기압력으로 배기하는 공장배기계, 상기 처리로 내를 상기 공장배기계의 배기압력보다도 낮은 압력으로 진공으로 이끄는 진공배기계, 상기 공장배기계와 진공배기계를 절환하는 절환수단을 갖추고 있기 때문에, 소망하는 산화처리공정 이외의 부분에서의 자연산화막의 형성을 충분히 억제할 수 있어서 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
(8) 제8 발명에 의하면, 상기 진공배기계에, 개폐 및 압력조절이 가능한 컴비네이션 밸브와 진공펌프가 설치되어 있기 때문에, 진공배기계의 구성을 간소화할 수 있어서 코스트의 절감을 도모할 수 있다.
(9) 제9 발명에 의하면, 처리로 내에 피처리체를 수용하고, 처리가스를 공급하여 소정의 처리온도에서 산화처리하는 장치에 있어서, 상기 처리로 내에 처리가스를 공급하는 처리가스 공급수단과, 상기 처리로 내를 감압배기하기 위한 진공펌프를 갖춘 진공배기계, 이 진공배기계에 설치되고, 개폐 및 대기압으로부터 소정의 진공압까지의 사이에서 압력조정이 가능한 컴비네이션 밸브를 갖추고 있기 때문에, 공장배기계를 필요로 하지 않고, 품질이 우수한 극박 산화막을 형성할 수 있다.
Claims (11)
- 미리 소정의 제1 온도로 가열된 처리로 내에 피처리체를 수용하는 공정과,상기 처리로 내의 온도를 소정의 처리를 위해 상기 제1 온도보다 높은 소정의 제2 온도까지 승온시키는 공정,상기 제2 온도로 승온된 상기 처리로 내에 처리가스를 공급하여 상기 피처리체를 산화처리하는 공정 및,상기 처리로 내의 온도를 상기 제2 온도로 승온시키는 공정 중에 상기 처리로 내를 감압하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 제1항에 있어서, 상기 피처리체를 산화처리하는 공정 후에 상기 처리로 내를 더 감압하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 제2항에 있어서, 상기 처리로 내를 더 감압하는 공정이, 상기 처리로 내를 진공으로 이끌면서 상기 처리로 내로 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 처리로 내에 피처리체를 수용하는 공정과,상기 처리로 내에 처리가스를 공급하여 상기 피처리체를 소정의 처리온도에서 산화처리하는 공정,상기 피처리체를 산화처리하는 공정 후에, 상기 처리로 내에 일산화질소가스 또는 일산화이질소가스를 공급하여 확산처리를 행하는 공정 및,상기 피처리체를 산화처리하는 공정 전에, 상기 처리로 내를 진공으로 이끄는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 피처리체를 산화처리하는 공정 후에, 상기 처리로 내를 감압하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 진공으로 이끄는 공정이, 상기 처리로 내를 진공으로 이끌면서 상기 처리로 내로 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 피처리체를 수용하는 처리로와,상기 처리로 내를 소정의 처리온도로 유지하는 온도유지계,상기 처리로 내에 처리가스를 공급하여 상기 피처리체를 상기 소정의 처리온도에서 산화처리하는 산화처리계,상기 처리로 내를 소정의 배기압력으로 배기하는 공장배기계,상기 처리로 내를 상기 공장배기계의 배기압력보다도 낮은 압력으로 진공으로 이끄는 진공배기계,상기 공장배기계와 진공배기계를 절환하는 것으로, 상기 공장배기계에는 제1 밸브를, 상기 진공배기계에는 제2 밸브를 포함하고 있는 절환수단 및,상기 처리로와 상기 제1 및 제2 밸브 사이에 설치되어 배기가스에 함유된 수증기로부터 발생된 드레인수를 상기 처리로로부터 제거하는 드레인 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 산화처리장치.
- 제7항에 있어서, 상기 진공배기계는, 개폐 및 압력조절이 가능한 컴비네이션 밸브와,진공펌프를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 산화처리장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 감압공정이, 상기 처리로 내를 진공으로 이끌면서 상기 처리로 내로 불활성가스의 공급과 정지를 번갈아 반복하는 사이클 퍼지를 포함하는 것을 특징으로 하는 산화처리방법.
- 피처리체를 수용하는 처리로와,상기 처리로 내를 소정의 처리온도로 유지하는 온도유지계,상기 처리로 내에 처리가스를 공급하여 상기 피처리체를 상기 소정의 처리온도에서 산화처리하는 산화처리계,진공펌프를 갖추고, 상기 처리로 내를 감압하는 진공배기계 및,상기 진공배기계에 설치되어 개폐 및 대기압으로부터 소정의 진공압까지의 사이에서 압력조정이 가능한 컴비네이션 밸브를 구비한 것을 특징으로 하는 산화처리장치에 있어서,상기 컴비네이션 밸브를 바이패스시키도록 설치된 바이패스관과,상기 바이패스관에 설치되어 상기 공장배기계가 사용될 때는 열고, 상기 진공배기계가 사용될 때는 닫는 바이패스 밸브를 더 구비한 것을 특징으로 하는 산화처리장치.
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