KR100676404B1 - 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치 - Google Patents

Abstract

온도 승강 특성이 다른 반도체 기판을 처리로에 도입하여 온도 승강했을지라도, 반도체 기판의 균열 등이 발생하지 않는 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법을 제공한다. 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어할 때, 반도체 기판을 필요 온도의 처리로에 도입한 후 소요 시간이 경과할 때까지 반도체 기판의 여러 지점의 온도를 측정하고, 그 측정치에서 온도 상승율과 내면 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하며, 이 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 미리 만든 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강을 제어한다. 반도체 기판 상에 박막을 형성할 때, 금속 등의 불순물을 포함한 가스 기류의 비산에 의한 반도체 기판의 오염을 저감할 수 있는 서셉터 및 그것을 배치한 기상 박막 성장 장치를 제공한다. 서셉터에는 서셉터(2)의 회전 시에 그 이면측을 따라서 중심부에서 주연부를 향하여 흐르는 분위기 가스 기류를 아래쪽으로 유도하는 정류부(整流部), 예컨대, 서셉터 이면 주연부에 아래쪽으로 돌출한 고리 형상 주벽(周壁)(2a)이 설치되어 있다.

Description

반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR CONTROLLING RISE AND FALL OF TEMPERATURE IN SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}

도 1은 본 발명에 의한 반도체 기판의 기상 박막 성장 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 개략적인 구성도이며,

도 2는 도 1의 장치에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법의 실시 형태의 일례를 도시하는 흐름도이고,

도 3은 도 1의 장치에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법의 실시 형태의 다른 예를 도시하는 흐름도이며,

도 4는 본 발명에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 개략적인 부분 단면도이고,

도 5는 반도체 기판의 저항율과 적외선 흡수 계수를 도시하는 개략적인 단면도이며,

도 6은 적외선 흡수 계수가 큰 반도체 기판과 작은 반도체 기판을 승온한 경우의 시간 경과에 따른 온도 및 면내 온도 분포 폭을 도시하는 설명도이고,

도 7은 도 4의 장치에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법의 실시 형태의 일례를 도시하는 흐름도이며,

도 8은 본 발명에 의한 서셉터가 배치된 기상 박막 성장 장치의 반응로 내부 구조를 도시하는 개략적인 부분 단면도이고,

도 9는 본 발명에 의한 서셉터의 실시 형태를 도시하는 개략적인 부분 단면도이며,

도 10은 본 발명에 의한 서셉터의 변형예를 도시하는 개략적인 부분 단면도이고,

도 11은 본 발명에 의한 서셉터의 다른 변형예를 도시하는 개략적인 부분 단면도이며,

도 12는 종래의 기상 박막 성장 장치의 구조를 도시하는 개략적인 단면도이고,

도 13은 종래의 기상 박막 성장 장치의 반응로 내부의 구조를 도시하는 개략적인 부분 단면도이며,

도 14는 종래의 기상 박막 성장 장치의 반응로 내부의 다른 구조를 도시하는 개략적인 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 처리로

2 : 히터

3, 32 : 서셉터

4, 14 : 회전축

5, 15 : 승강핀

6, 7, 16 : 방사 온도계

8, 22 : 온도 승강 특성 판정 수단

9, 23 : 히터 출력 제어 수단

17 : 카세트 챔버

18 : 카세트

19 : 이송 장치

20 : 이동 탑재 장치

21, 21a : 적외선 흡수 계수 측정기

22b : 적외선 검출기

31 : 반응로

37 : 도입 가스 정류관

38 : 가스 정류용 부재

W : 반도체 기판

P₁ : 도입 위치

P₂ : 가열 위치

본 발명은 실리콘웨이퍼(silicon wafer) 등의 반도체 기판에 산화, 확산, CVD(chemical vapor deposition) 처리를 실시할 때에 반도체 기판의 온도 승강을 제어하는 방법과 그 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 기상 박막 성장 장치의 서셉터 및 상기 서셉터(susceptor)를 이용한 기상 박막 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기상 성장시킬 때 금속 등의 불순물에 의한 반도체 기판의 오염을 저감할 수 있는 서셉터 및 그것을 이용한 기상 박막 성장 장치에 관한 것이다.

반도체 기판은 재질, 두께 및 물질의 성질에 의해, 그 온도 승강 특성, 즉 온도 승강 시에 온도 승강율과 면내 온도 분포가 다르다.

특히, 실리콘웨이퍼는 그 중의 붕소, 인 및 안티몬 등의 불순물(dopant) 농도의 차이만으로도 그 온도 승강 특성이 다르다.

종래의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 반도체 기판의 온도 승강 제어는 실제로 사용하는 온도로 설정된 처리로 내에 반도체 기판을 도입하여 반도체 기판의 온도를 측정함으로써 각 반도체 기판의 온도 승강 특성을 파악하고, 그 후에 그 수집한 데이터에 기초하여 온도 승강 시의 온도 제어 프로그램을 각각 작성하여 특정한 온도 승강 특성을 갖는 반도체에 적합한 특정한 온도 제어 프로그램만을 구비한 처리로를 이용하여 행해지고 있다.

그러나, 종래의 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법에서는 임의의 온도 승강 특성을 갖는 반도체 기판에 대하여 적합한 특정한 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강 제어가 행해지기 때문에, 다른 온도 승강 특성을 갖는 반도체 기판을 처리로에 잘못 도입하여 상기 특정한 온도 제어 프로그램에 기초하여 온도 승강한 경우, 반도체 기판에 열적 스트레스를 주게 되며, 그 결과 반도체 기판의 균열, 그에 의한 처리로의 구성 부재의 파괴 및 처리 장치의 운전 정지 등의 문제점이 발생하여 생산 효율의 저하 및 생산 비용의 증가를 야기할 우려가 있다.

그래서, 본 발명은 온도 승강 특성이 다른 반도체 기판을 처리로에 도입하여 온도 승강했을지라도, 반도체 기판의 균열 등이 발생하지 않는 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치를 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.

또한, 실리콘웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 박막을 기상 성장시키는 기상 박막 성장 장치에 있어서는, 일반적으로 도 12에 도시된 바와 같이 구성된다.

즉, 종래의 기상 박막 성장 장치에서는 원통 형상의 반응로(31) 내의 하부에 실리콘웨이퍼 등의 반도체 기판(W)을 얹어놓은 서셉터(32)와, 상기 서셉터(32)를 회전시키기 위한 회전 구동 수단인 회전축(33) 및 모터(도시 생략)와, 서셉터(32)에 얹어놓은 반도체 기판(W)을 가열하는 가열용 히터(34)가 배치된다. 또한, 상기 반응로(31)의 바닥부에는 미반응 가스 등을 배기하는 복수개의 배기관(35)이 배치되어 배기 제어 장치(도시 생략)에 접속된다.

한편, 반응로(31)의 상단부에는 박막 형성용 원료 가스 및 캐리어 가스 등의 반응 가스를 반응로(31) 내에 도입하는 복수개의 가스 공급관(36) 및 원반 형상의 도입 가스 정류판(37)이 배치되어 있다. 이 도입 가스 정류판(37)에는 가스의 흐름을 조정하는 다수의 구멍(37a)이 뚫려 있다.

또한, 상기 서셉터(32)는 탄소재, 탄화규소재, 석영재 등의 재질로 이루어지는 원반 형상이며, 그 상면에는 일본 특허 공개 공보 평8-48595호에 기재되어 있는 것과 같이, 반도체 기판을 수용 유지하기 위한 오목부 자리가 형성되어 있다.

또한, 종래의 기상 박막 성장 장치에는 분위기 가스의 난입을 억제하고, 파 티클의 비산(飛散), 금속 등의 불순물에 의한 반도체 기판(W)의 오염을 방지하기 위해서, 반응로(31) 상단부의 도입 가스 정류판(37)이 배치됨과 동시에, 원통 형상의 가스 정류용 부재(8)가 서셉터(2)의 이면 주연부의 아래쪽 영역을 둘러싸도록 배치된다.

종래의 기상 박막 성장 장치는 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 모터의 회전 구동에 의해서 웨이퍼 기판(W)을 얹어놓은 서셉터(32)가 소정의 회전수로 회전한다. 이 때, 웨이퍼 기판(W)은 회전하면서 히터(34)에 의해 소정 온도로 가열된다. 또한, 복수개의 가스 공급관(36)을 통해 반응로(31) 내에 원료 가스 및 캐리어 가스 등의 반응 가스가 동시에 도입된다. 상기 반응 가스는 도입 가스 정류판(37)의 다수의 구멍(37a)을 통과하고 반응로(31) 내의 가스 유속 분포가 균일화된다. 이렇게, 균일화된 반응 가스가 서셉터(32) 상에 얹어놓아진 반도체 기판(W) 상에 공급되어 박막이 기상 성장한다.

상기 기상 박막 성장 장치에서는, 분위기 가스(반응 가스)의 난류에 의한 파티클의 비산, 반응로의 내벽에 부착물의 퇴적 또는 금속 등의 불순물에 의한 반도체 기판의 오염을 방지함으로써, 반도체 기판 상에 형성되는 박막의 결정 결함의 발생을 억제하고, 깨끗하고 또한 균질한 반도체 기판을 얻을 수 있도록 하는 것이 중요하다.

이로 인해, 상기 기상 박막 성장 장치에는 상술한 바와 같이, 반응로(31)의 상단부에 도입 가스 정류판(37)을 설치함과 동시에, 원통 형상의 가스 정류용 부재(38)가 서셉터(32)의 주연부의 아래쪽 영역을 둘러싸도록 배치된다.

그 결과, 서셉터(32)의 위쪽 영역 및 아래쪽 영역에 있어서의, 분위기 가스(반응 가스)의 난류를 억제하여 파티클의 비산 및 금속 등의 불순물에 의한 반도체 기판의 오염을 방지한다.

그런데, 상기 기상 박막 성장 장치는 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 서셉터(32)를 회전시키면 서셉터(32)의 이면측에 화살표로 나타낸 바와 같은 서셉터(32)의 중심부에서 주연부로의 분위기 가스의 흐름(가스 기류)이 발생한다. 또한, 도 13 및 도 14는 반응로(31) 내의 서셉터(32)의 주변 영역의 개략 부분 단면도로서, 도 13은 가스 정류용 부재(38)가 서셉터(32)의 이면 주연부에 형성된 경우를 나타내고, 도 14는 가스 정류용 부재(38)가 서셉터(32)의 이면 전면에 형성된 경우를 나타내고 있다.

상기 분위기 가스의 흐름(가스 기류)은 서셉터(32)의 회전에 의한 원심력 및 가스 점성에 의해 야기되는 것으로, 반응로(31) 내의 하부의 벽면 주변 영역 및 반응로(31)의 바닥부 근방에서 빨아 올려지고, 회전축(33)의 주위를 상승하여 상기 서셉터(32)의 이면과 가스 정류용 부재(38)의 상단부 사이에서 흘러나온다.

이로 인해, 상기 가스 기류는 서셉터(32)의 하부에 있는 반응로(31) 내의 구성 부재 및 회전축(33)을 회전 구동하기 위한 모터 등과 접촉하여, 가스 기류 중에 파티클 및 금속 등의 불순물이 수용된다.

따라서, 상기 가스 기류가 서셉터 이면을 거친 후, 서셉터 주연부에서 상승하여 반도체 기판(W)의 표면에 도달하면, 금속 등의 불순물을 포함한 상기 가스 기 류에 의해서 반도체 기판(W)이 오염된다.

최근 반도체의 고집적화에 따라, 반도체 기판은 점점 고품질화가 요구되기 때문에, 반도체 기판 상에 박막을 형성할 때의 상기 오염은 반도체 기판의 품질 저하를 초래하여 반도체 기판의 제조 공정에 있어서 문제가 되고 있다.

본 발명은 상기 종래 기술의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 기상 박막 성장 장치에 있어서 반도체 기판 상에 박막을 형성할 때, 반도체 기판의 서셉터 이면에서의 파티클 및 금속 등의 불순물을 포함한 분위기 가스에 의한 오염을 저감할 수 있는 기상 박막 성장 장치의 서셉터를 제공하는 것을 제2 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 제3 목적은 상기의 서셉터를 효과적으로 이용함으로써, 고품질의 박막이 형성된 반도체 기판을 얻을 수 있는 기상 박막 성장 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하여 제1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 관점에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법은 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어할 때, 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 미리 작성하고, 반도체 기판을 필요 온도의 처리로에 도입한 후 소요(所要) 시간 경과할 때까지 반도체 기판의 여러 지점의 온도를 측정하며, 그 측정치에서 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하고, 이 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 상기 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하며, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 관점에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법은 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어할 때, 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 각종 온도 제어 프로그램을 미리 작성하여 반도체 기판을 필요 온도의 처리로에 도입하기 전 또는 후에 반도체 기판의 적외선 흡수 계수를 측정하고, 이 측정치에 의해서 반도체 기판의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정하며, 그 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 상기 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하고, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강을 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 제1 관점에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치는 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어하는 장치로서, 반도체 기판에 산화, 확산, CVD 처리 등을 실시하는 처리로와, 상기 처리로 내의 하부에 배치된 원판 형상의 수평인 히터와, 상기 히터의 상부에 회전 가능하게 배치되어 반도체 기판을 수평으로 유지하는 서셉터와, 상기 처리로 내의 상부에 도입되는 반도체 기판을 수평으로 지지하며 서셉터에 얹어놓도록 승강하는 3개 이상의 승강 핀과, 처리로에 설치되어 반도체 기판의 온도를 측정하는 복수개의 기판용 온도계와, 각 기판 온도계의 측정치를 입력하고 소요 시간 내의 온도 상승율과 내면 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단과, 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편, 이들의 온도 제어 프로그램 중에서 온도 승강 특성 판정 수단에 의해서 판정된 온도 승강 특성과 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터의 출력을 기판용 온도계의 측정치를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 관점에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치는 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어하는 장치로서, 반도체 기판에 산화, 확산, CVD 처리 등을 실시하는 처리로와, 처리로 내의 하부에 배치된 원판 형상의 수평인 히터와, 히터의 위쪽에 회전 가능하게 배치되어 반도체 기판을 수평으로 유지하는 서셉터와, 처리로 내부의 상부에 도입되는 반도체 기판을 수평으로 지지하여 서셉터에 얹어놓도록 승강하는 3개 이상의 승강 핀, 처리로의 상부에 설치되어 반도체 기판의 온도를 측정하는 복수개의 기판용 온도계와, 처리로의 옆쪽에 배치되어 다수의 반도체 기판을 다단으로 적재하는 카세트와, 카세트에서 반도체 기판을 이동 탑재하여 처리로 내부의 상부에 도입하는 이동 탑재 장치와, 카세트에서 추출된 위치에서 승강 핀에 이동 탑재되기까지의 반도체 기판의 이동 경로에 설치된 반도체 기판의 적외선 흡수 계수 측정기와, 적외선 흡수 계수 측정기의 측정치를 입력하고 반도체 기판의 소요 시간에 있어서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단 과, 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 미리 작성한 각종 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편, 이들의 온도 제어 프로그램 중에서 온도 승강 특성 판정 수단에 의해서 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터의 출력을 기판용 온도계의 측정치를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 온도계는 적외선 방사 온도계인 것이 바람직하다.

제1 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치에서, 반도체 기판의 온도 승강 특성은 처리로에 도입 후에 판정되고, 상기 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램이 미리 작성된 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 선택되며, 그에 기초하여 히터의 출력을 제어하여 온도가 승강된다.

또한, 제2 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치에서, 반도체 기판의 온도 승강 특성은 처리로에 도입 전 또는 후에 판정되고, 이 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램이 미리 작성된 각종 온도 제어 프로그램 중에서 선택되며, 그에 기초하여 히터의 출력을 제어하여 온도가 승강된다.

본 발명의 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기상 박막 성장 장치의 서셉터는 반도체 기판을 상면에 얹어놓아 회전 가능하게 설치된 기상 박막 성장 장치 서셉터에 있어서, 상기 서셉터 이면 주연부에 상기 이면에서 돌출한 정류부가 설치되어 서셉터 회전시 이면을 따라서 그 중심부에서 주연부를 향하여 흐르는 분위기 가스의 기류를 상기 정류부에 의해서 아래쪽으로 유도하는 것을 특징으로 한 다.

이와 같이 서셉터의 이면 주연부에 정류부가 설치되어 있기 때문에, 기상 박막 성장 장치의 반응로 내에서 서셉터의 회전에 의해 야기되고, 그 이면측을 따라서 중심부에서 주연부를 향해서 흐르는 불순물 등을 포함한 분위기 가스 기류를 상기 서셉터의 이면측 주연부에서 아래쪽으로 유도할 수 있다.

그 결과, 상기 가스 기류는 서셉터의 상면에 얹어놓아진 반도체 기판의 표면에는 도달하지 않고, 고품질의 박막을 형성할 수 있다.

여기서, 상기 정류부는 서셉터의 이면 주연부에서 아래쪽으로 돌출한 고리 형상 주벽(周壁)인 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 정류부가 서셉터의 이면 주연부에서 아래쪽으로 돌출한 고리 형상 주벽이 설치되어 있기 때문에, 이면측을 따라서 중심부에서 주연부를 향해서 흐르는 불순물 등을 포함한 분위기 가스 기류를 상기 서셉터의 이면측 주연부에서 아래쪽으로 유도할 수 있다.

또한, 상기 고리 형상 주벽이 서셉터와 일체로 형성되어 있는 경우에는, 서셉터에 고리 형상 주벽을 부착하기 위한 작업이 불필요해지기 때문에 바람직하다.

또한, 고리 형상 주벽의 내측면이 곡면 형상 또는 경사면 형상으로 형성되어 있는 경우에는, 상기 가스 기류의 방향 전환 때에 있어서, 기류의 혼란이 억제되어 원활하게 아래쪽으로 방향 전환을 할 수 있기 때문에 바람직하다.

본 발명에 의한 기상 박막 성장 장치는 반응로와, 상기 반응로 내에 반도체 기판을 상면에 얹어놓아 회전 가능하게 설치되는 서셉터와, 상기 서셉터의 이면 주 연부에 아래쪽으로 돌출하여 설치된 정류부와, 상기 서셉터를 회전시키는 회전 구동 수단과, 상기 서셉터의 상면에 얹어놓아진 반도체 기판을 가열하는 가열 수단과, 상기 반도체 기판 상에 박막을 형성하기 위한 원료 가스를 포함한 반응 가스를 상기 반응로 내에 도입하는 도입 수단과, 반응로 내의 미반응 가스 등을 배기하는 배기 수단을 구비하고, 상기 서셉터의 정류부에 의해서, 서셉터 회전 시에 생기는 서셉터의 이면을 따라서 그 중심부에서 주연부를 향하여 흐르는 분위기 가스의 기류를 아래쪽으로 유도하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 본 발명에 의한 기상 박막 성장 장치의 서셉터의 이면 주연부에 정류부가 설치되어 있기 때문에, 서셉터의 회전에 의해 야기되고 그 이면측을 따라서 중심부에서 주연부를 향해서 흐르는 불순물 등을 포함한 분위기 가스 기류를 상기 서셉터의 이면측 주연부에서 아래쪽으로 유도할 수 있다.

그 결과, 상기 가스 기류는 서셉터의 상면에 얹어놓아진 반도체 기판의 표면에는 도달하지 않으며 고품질의 박막을 형성할 수 있다.

여기에서, 상기 서셉터 이면의 아래쪽에는 가스 정류용 부재가 배치되고, 또한 상기 가스 정류용 부재의 상단부는 상기 서셉터의 정류부에 근접하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 상기 서셉터의 아래쪽 영역을 둘러싸도록 가스 정류용 부재를 배치하면, 불순물 등을 포함한 가스가 반도체 기판 표면에 도달하는 것을 저지하며 고품질 박막을 형성하는 관점에서 보다 바람직하다.

또한, 상기 정류부가 서셉터의 이면 주연부에서 아래쪽으로 돌출한 고리 형 상 주벽인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해서 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치의 제1 실시의 형태를 도시하는 개략적인 구성도이다.

도면에서 1은 실리콘웨이퍼 등의 반도체 기판(W)에 산화 처리나 확산 처리, CVD 처리 등의 각종 처리를 실시하기 위한 처리로로서, 그 내부 공간은 분위기 가스나 처리 가스 등을 공급하도록 통상 기밀하게 설치된다.

처리로(1) 내의 하부에는, 원판 형상의 히터(2)가 수평으로 배치되어 있으며, 반도체 기판(W)을 수평으로 유지하는 서셉터(3)가 히터의 위쪽에 근접 배치되어 있고, 서셉터(3)는 히터(2) 및 처리로(1)의 저벽을 삽입 관통한 회전축(4)에 지지되어 회전 가능하게 설치되어 있다.

또한, 처리로(1)에는 이동 탑재 장치(도시 생략)에 의해, 처리로 내부 공간의 상부에서의 도입 위치(P₁)에 도입되는 반도체 기판(W)을 수평으로 지지하여 서셉터(3)에 얹어놓도록 서셉터(3), 히터(2) 및 처리로(1)의 저벽을 삽입 관통하여 승강하는 3개 이상의 승강 핀(5)이 설치된다.

또한, 처리로(1)에는 반도체 기판(W) 표면의 여러 지점의 온도를 측정하는 복수개의 기판용 적외선 방사 온도계(6)가 상부에 설치되어 있는 한편, 반도체 기판(W)의 이면의 온도를 측정하는 기판용 적외선 방사 온도계(7)가 하부에 설치된다.

8은 기판용 적외선 방사 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하고, 소요 시 간 내에 있어서의 반도체 기판(W)의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단이며, 9는 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판(W)에 대응시켜 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편, 이들의 온도 제어 프로그램 중에서 상기 온도 승강 특성 판정 수단(8)의 판정 신호를 입력하여 판정된 온도 승강 특성과 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(2)의 출력을 기판용 적외선 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단이다.

상기 구성의 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치에 의해 각종 반도체 기판(W)을 온도 승강을 제어하기 위해서는, 우선, 각종 반도체 기판(W)의 온도 승강 특성(소정 시간 내에 있어서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭)을 측정함과 동시에, 각각의 온도 승강 특성에 적합한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 미리 작성하여 이들의 온도 제어 프로그램을 히터 출력 수단(9)에 저장해 둔다.

다음에, 처리로(1) 내를 적당한 분위기 가스로 치환하고, 또한 히터(2)에 의해 실온과 반동 기판(W)의 최고 가열 온도의 거의 중간의 온도, 예컨대, 520 ℃로 가열한다.

이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 이동 탑재 장치에 의해 처리로(1) 내에 도입된 반도체 기판(W)을 승강 핀(5)에 의해서 도입 위치(P₁: 도 1에 있어서 실선으로 나타냄)에 지지하여 소요 시간, 예컨대 10초간 예비 가열하는 한편, 이 사이에 복수개의 기판용 적외선 방사 온도계(6, 7)에 의해 반도체 기판(W)의 여러 지점의 온도를 측정함과 동시에, 이들의 측정치의 신호를 온도 승강 특성 판정 수단(8)에 입력하고, 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정한 후, 판정 신호를 소요 시간 경과 시에 있어서의 반도체 기판(W)의 온도 측정치의 신호와 함께 히터 출력 제어 수단(9)으로 출력한다.

그리고, 히터 출력 수단(9)에 있어서, 소요 시간 경과 시에 반도체 기판(W)이 소정 온도, 예컨대 640 ℃ 이상이 되는 경우, 승강 핀(5)의 하강에 의해서 반도체 기판(W)을 서셉터(3) 상의 가열 위치(P₂: 도 1에 있어서, 이점 쇄선으로 도시)에 이동한 후, 온도 승강 특성 판정 수단(8)에서 입력한 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 미리 저장되어 있는 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(2)의 출력을 기판용 적외선 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하여 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어한다.

한편, 소요 시간 경과 시에 있어서의 반도체 기판(W)이 필요 온도, 예컨대 640 ℃ 미만이 되는 경우, 반도체 기판(W)을 도입 위치(P₁)에 다시 소요 시간, 예컨대 15초간 유지하여 예비 과열을 계속한 후, 승강 핀(5)의 하강에 의해서 반도체 기판(W)을 서셉터(3) 상의 가열 위치(P2)에 이동하고, 그 후에, 온도 승강 특성 판정 수단(8)에서 입력한 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 미리 저장되어 있는 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하 며, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(2)의 출력을 기판용 적외선 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하여 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어한다.

또한, 상기 구성의 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치에 의해 각종 반도체 기판(W)을 온도 승강을 제어하는 데에는, 반도체 기판(W)을 도입 위치(P₁)에 소정 시간 위치시켜 온도 승강 특성을 판정하는 경우에 한하지 않고, 우선, 전술한 경우와 마찬가지로, 각종 반도체 기판(W)의 온도 승강 특성(소요 시간 내에 있어서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭)을 측정함과 동시에, 각각의 온도 승강 특성에 적합한 각종 온도 제어 프로그램을 미리 작성하여 이들의 온도 제어 프로그램을 히터 출력 제어 수단(9)에 저장해 둔 후, 처리로(1) 내를 적당한 분위기 가스로 치환하고, 또한 히터(2)에 의해 실온과 반도체 기판(W)의 최고 가열 온도의 거의 중간의 일정한 온도, 예컨대, 550℃로 유지해 둔다.

다음에, 도 3에 도시된 바와 같이, 이동 탑재 장치에 의해 처리로(1) 내에 도입한 반도체 기판(W)을 승강 핀(5)에 의해서 지지하고, 도입 위치(P₁)에서 가열 위치(P₂)로 이동하며, 또한 이 위치에서 소요 시간, 예컨대 5초간 경과하기까지의 동안에 복수개의 기판용 적외선 방사 온도계(6, 7)에 의해 반도체 기판(W)의 여러 지점의 온도를 측정함과 동시에, 이들의 측정치의 신호를 온도 승강 특성 판정 수단(8)에 입력하고 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정한 후, 판정의 신호를 소요 시간 경과 시에 반도체 기판(W)의 온도의 측정 치의 신호와 함께 히터 출력 제어 수단(9)으로 출력한다.

그리고, 히터 출력 제어 수단(9)에 있어서, 소요 시간 경과 시에 반도체 기판(W)이 일정한 로 내부 온도, 예컨대 550℃에 달하는 경우, 온도 승강 특성 판정 수단(8)에서 입력한 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 미리 저장되어 있는 각종 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하며, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(2)의 출력을 기판용 적외선 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하여 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어한다.

한편, 소요 시간 경과 시에 반도체 기판(W)이 일정한 로 내부 온도, 예컨대 550℃에 달하고 있지 않는 경우, 가열 위치(P₂)에 다시 소요 시간, 예컨대 30초간 유지한 후, 온도 승강 특성 판정 수단(8)에서 입력한 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 미리 저장되어 있는 각종 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하고, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(2)의 출력을 기판용 적외선 온도계(6, 7)의 측정치의 신호를 입력하면서 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어한다.

또한, 전술한 실시 형태에 있어서는, 처리로(1)의 하부에도 기판용 적외선 방사 온도계(7)를 설치하는 경우에 관해서 설명했지만, 이에 한하지 않고 상부의 복수개의 기판용 적외선 온도계(6)만이여도 무방하다.

도 4는 본 발명에 의한 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치의 제2 실시 형태를 도시한 개략도이다.

도면에서 11은 제1 실시 형태의 것과 마찬가지로 실리콘웨이퍼 등의 반도체 기판(W)에 산화 처리나 확산 처리, CVD 처리 등의 각종 처리를 실시하기 위한 처리로로서, 그 내부 공간은 분위기 가스 등을 공급하도록 통상 기밀하게 설치된다.

처리로(11) 내의 하부에는 원판 형상의 히터(12)가 수평으로 배치되어 있으며, 반도체 기판(W)을 수평으로 유지하는 서셉터(13)가 히터(12)의 위쪽에 근접 배치되고, 서셉터(13)는 히터(12) 및 처리로(11)의 저벽을 삽입 관통한 회전축(14)에 지지되어 회전 가능하게 설치된다.

또한, 처리로(11)에는 후술하는 이동 탑재 장치에 의해 그 내부 공간의 상부에 도입되는 반도체 기판(W)을 수평으로 지지하며 서셉터(13)에 얹어놓도록, 서셉터(13), 히터(12) 및 처리로(11)의 저벽을 삽입 관통하여 승강하는 3개 이상의 승강 핀(15)이 설치된다.

또한, 처리로(11)에는 반도체 기판(W)의 여러 지점의 온도를 측정하는 복수개의 적외선 방사 온도계(16)가 상부에 설치된다.

한편, 처리실(11)의 측면에는 카세트 챔버(17)가 설치되며, 이 카세트 챔버(17)에는 다수의 반도체 기판(W)을 다단으로 적재한 카세트(18)가 수용된다.

그리고, 카세트 챔버(17)와 처리로(11)는 반송 챔버(19)로 연결되며, 이 반송 챔버(19) 내에는 카세트(18)에서 반도체 기판(W)을 이동 탑재하여 처리로(11) 내의 상부에 도입하는 이동 탑재 장치(20)가 설치된다.

또한, 반송 챔버(19)의 처리로(11) 근방에는 반도체 기판(W)의 적외선 흡수 계수 측정기(21)가 설치되어 있고, 이 적외선 흡수 계수 측정기(21)는 이동 탑재 장치(20)에 의한 반도체 기판(W)의 이동 경로를 사이에 두고 대향하여 설치된 적외 선 흡수 계수 측정기(21a)와, 반도체 기판(W)을 투과한 적외선을 검출하는 적외선 검출기(21b)로 이루어진다.

22는 적외선 흡수 계수 측정기(21)의 측정치를 입력하고, 반도체 기판(W)의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단이며, 그 판정의 신호를 후술하는 히터 출력 제어 수단에 출력한다.

여기서, 적외선 흡수 계수와 반도체 기판(W)(저항율은 불순물 농도에 반비례함)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 저항율이 작아지는 만큼 적외선 흡수 계수가 커지는 함수이다.

한편, 적외선 흡수 계수가 큰 반도체 기판(W₁)[예컨대, 붕소 헤비(heavy) 도핑 실리콘웨이퍼(저항율:∼0.015 Ω/cm) 및 이면 산화막 부착 붕소 헤비 도핑 실리콘웨이퍼(저항율:∼0.015 Ω/cm)]과 적외선 흡수 계수가 작은 반도체 기판(W₂)[예컨대, 붕소 라이트 도핑 실리콘웨이퍼(저항율:∼0.015 Ω/cm)]을 소정 온도, 예컨대 550℃로 유지된 처리로에 도입하여 적외선 방사 온도계에 의해 반도체 기판(W)의 온도를 측정하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 전자에서는 적외선이 흡수된 온도 상승이 조속히 발생하여 유지 온도에서 일정하게 되며 면내 온도 분포 폭도 작지만, 후자에서는 적외선이 흡수되기 어렵고 온도 상승이 느슨하여 외관상 일단 유지 온도 이상으로 상승한 후 유지 온도에서 일정하게 되며 또한 외관상의 면내 온도 분포 폭이 커져(반도체 기판을 투과한 적외선이 적외선 방사 온도계에 의해 검출되기 때문에),양자의 온도 승강 특성은 적외선 흡수 계수 측정기와 상관하는 것을 알 수 있다.

따라서, 반도체 기판(W)의 적외선 흡수 계수로부터 소요 시간에서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성의 판정이 가능해진다.

23은 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판(W)에 대응시켜 미리 작성한 각종 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편, 이들 온도 제어 프로그램 중에서 상기 온도 승강 특성 판정 수단(22)의 판정 신호를 입력하여 판정된 온도 승강 특성과 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(12)의 출력을 기판용 적외선 온도계(16)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단이다.

상기 구성의 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치에 의해 각종 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어하기 위해서는, 우선, 각종 반도체 기판(W)의 온도 승강 특성(소정 시간 내에서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭)을 측정함과 동시에, 각각의 온도 승강 특성에 적합한 각종 온도 제어 프로그램을 미리 작성하여 이들의 온도 제어 프로그램을 히터 출력 수단(23)에 저장해 둔다.

다음에, 처리로(11) 내를 적당한 분위기 가스로 치환하고, 또한 히터(12)에 의해 실온과 반도체 기판(W)의 최고 가열 온도의 거의 중간의 온도, 예컨대, 600℃로 유지한다.

이어서, 이동 탑재 장치에 의해 반도체 기판(W)을 카세트(18)에서 이동 탑재하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 처리로(11)로 도입하는 도중에 적외선 흡수 계수 측정기(21)에 의해 반도체 기판(W)의 적외선 흡수 계수를 측정하여 측정치의 신호를 온도 승강 특성 판정 수단(22)에 출력한 후, 반도체 기판(W)을 처리로(11)에 도입하고, 승강 핀(15)에 지지시킴과 동시에, 그 하강에 의해서 서셉터(13)에 반도체 기판(W)을 얹어놓는다.

한편, 온도 승강 특성 판정 수단(22)에서는, 적외선 흡수 계수 측정기(21)에서의 측정치의 신호를 입력하여 적외선 검출의 유무 또는 적외선 흡수 계수의 대소에 의해서 반도체 기판(W)의 소요 시간에서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정한 후, 판정의 신호를 히터 출력 제어 수단(23)으로 출력한다.

그리고, 히터 출력 수단(23)에 있어서, 온도 승강 특성 판정 수단(22)에서 입력한 온도 승강 특성과 적합한 온도 제어 프로그램을 미리 저장되어 있는 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하고, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터(12)의 출력을 기판용 적외선 온도계(16)의 측정치의 신호를 입력하면서 제어하여 반도체 기판(W)의 온도 승강을 제어한다.

또한, 전술한 실시 형태에 있어서는, 적외선 흡수 계수 측정기(21)를 반송 챔버(19)에 있어서의 처리로(11)의 근방에 설치하는 경우에 관해서 설명했지만, 이에 한하지 않고, 반송 챔버(19)의 어디에 설치해도 무방하며, 처리로(11)에 설치한 복수개의 적외선 방사 온도계(16)와 히터(12)를 적외선 흡수 계수 측정기로서 이용하여도 무방하다.

또한, 도 13 및 도 14에 도시하는 본 발명의 제3 실시예에서, 서셉터는 그 회전 시에 상기 서셉터를 따라서 중심부에서 주연부를 향하여 흐르는 분위기 가스의 흐름(가스 기류)을 아래쪽으로 유도하는 정류부를 부가한 것이다.

따라서, 본 발명에 의한 기상 박막 성장 장치는 장치 내부에 배치되는 서셉터 이외의 부분에 관해서는 종래의 기상 박막 성장에 있어서 이용되는 구성과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하의 설명에 있어서 종래의 기상 박막 성장 장치에 있어서 이용되는 구성과 동일한 구성에 관해서는 그 설명을 생략한다.

도 8은 기상 박막 성장 장치의 반응로 내에 본 발명에 의한 서셉터가 배치된 상태를 도시한 개략 부분 단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 이 장치의 반응로(31) 내에는 원통 형상의 가스 정류용 부재(38)가 서셉터(32)의 주연부 아래쪽의 공간 영역을 둘러싸도록 배치된다. 그리고, 상기 서셉터(32)의 이면측에는 정류부인 고리 형상 주벽(32a)의 외벽면이 상기 가스 정류용 부재(38)의 내측면 상부에 근접하도록 배치된다.

또한, 상기 서셉터(32)는 종래의 경우와 마찬가지로 회전 가능하게 구성되고, 가스 정류용 부재(38)는 반응로에 고정된다. 따라서, 상기 서셉터(32)의 정류부와 가스 정류용 부재(38)의 상단부는 가능한 한 근접하는 것이 바람직하지만, 서셉터 회전 시에 서셉터의 편심 등에 의해 양자가 접촉해서는 안된다.

또한, 상기 서셉터(32)에 배치된 고리 형상 주벽(32a)은 그 내벽면이 매끄러운 오목 곡면 형상으로 형성되고, 가스 기류의 방향 전환 시, 기류의 혼란을 억제하여 매끄러운 아래쪽으로의 방향 전환을 할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 고리 형상 주벽(32a)의 내벽면이 약 45도의 경사면 형상의 것이라도 좋고, 또한 도 10에 도시된 바와 같이 1/4 원호의 볼록 곡면 형상의 것이라도 좋다. 단, 가스 기류의 방향 전환 시, 기류의 혼란을 억제하고, 매끄러운 아래쪽으로의 방향 전환을 하기 위해서는 도 8에 도시한 형태의 것이 가장 바람직하다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 고리 형상 주벽(32a)과 가스 정류용 부재(38)의 배치 관계가 도 8과 반대의 관계에 있고, 고리 형상 주벽(32a)이 가스 정류용 부재(38)의 외측에 위치하는 것이라도 좋다. 이 경우, 서셉터(32)의 이면과 가스 정류용 부재(38)의 상단면 사이를 분위기 가스가 통과하지만, 상기 고리 형상 주벽(32a)에 의해서 그 가스 흐름은 순조롭게 아래쪽으로 방향 전환된다.

상기 실시 형태에서는, 서셉터(32)에 대하여 고리 형상 주벽(32a)을 일체적으로 설치한 경우를 나타냈지만, 이에 한정되는 것이 아니라, 각각 별개로 구성한 서셉터(32)와 고리 형상 주벽(32a)을 일체로 조립하는 것이라도 좋다.

그러나, 상기 고리 형상 주벽(32a)은 제작 용이성, 내열 충격 강도, 내구성 등의 관점에서 서셉터 본체와 동일 재질로, 또한 일체로 형성되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 실시 형태에서, 고리 형상 주벽(32a)이 가스 정류용 부재(38)의 내측, 혹은 외측에 설치된 경우를 나타냈지만, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 고리 형상 주벽(32a)이 가스 정류용 부재(8)의 내측으로서, 서셉터(32)의 고리 형상 주벽(정류부)(32a)의 표면과 가스 정류용 부재(38)의 표면이 서로 근접한 상태로 배치되는 것이 불순물 등을 포함한 상기 가스 기류의 서셉터 상면측으로의 비 산을 억지하는 점에서 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 서셉터를 구성하는 재질은 특히 한정되는 것이 아니라, 통상 이 종류의 서셉터의 구성재로서 이용되는 탄소, 탄화규소, 석영 등의 재료를 이용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 기초하여, 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 의해 제한되는 것이 아니다.

[실시예]

도 12에 도시된 바와 같은 기상 박막 성장 장치에 도 8에 도시된 바와 같은 서셉터를 배치하고, 이 서셉터상의 오목부 자리에 실리콘웨이퍼(직경 300 mm, 두께 775 μm)를 얹어놓았다.

박막 형성용 원료 가스로서 SiH₄ 가스를, 캐리어 가스로서 H₂ 가스를 이용하고, SiH₄ 가스 유속 1.5 리터/min, H₂ 가스 유속 60 리터/min, 반응 온도 1000 ℃, 압력 15 torr, 웨이퍼(서셉터)회전 속도 1200 rpm의 조건 하에서 상기 실리콘웨이퍼 상에 두께 4 μm의 실리콘 결정 박막을 형성시켰다.

이 실리콘 결정 박막을 형성시킨 웨이퍼의 표면에 있어서의 불순물 금속 오염량을 TXRF법에 의해 분석 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교예]

도 12에 도시된 바와 같은 기상 박막 성장 장치에, 도 13에 도시된 바와 같은 종래형의 서셉터를 배치하고, [실시예]와 같은 조건으로 실리콘웨이퍼 상에 박 막을 성장시켰다.

이 실리콘 결정 박막을 형성시킨 웨이퍼의 표면에 있어서의 불순물 금속 오염량을 실시예와 같이 분석 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

	금속 오염량(atoms/㎠)
	실시예	비교예
Na	1.1	7.1
K	<0.1	2.4
Cr	<0.1	1.3
Fe	0.2	5.8
Co	<0.1	2.1
Cu	0.9	6.3
Zn	<0.1	<0.1

표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예에 있어서의 실리콘웨이퍼의 불순물 금속 오염량은 비교예에 비교해서 저감되고, 본 발명에 의한 서셉터가 기상 박막 성장에 있어서의 반도체 기판의 불순물에 의한 오염 방지에 유효한 것을 안다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치에 따르면, 반도체 기판의 온도 승강 특성이 처리로에의 도입에 판정되고, 이 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램이 처리로에의 도입 후에 판정되며, 이 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램이 미리 작성된 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 선택되고, 그에 기초하여 히터의 출력을 제어하여 온도 승강되기 때문에, 온도 승강 특성이 다른 반도체 기판을 처리로에 도입하여 온도 승강했을지라도, 종래와 같이 반도체 기판의 균열 등 이 생기는 일이 없고, 나아가서는 생산 효율의 향상 및 생산 비용의 저감을 꾀할 수 있다.

또한, 제2 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치에 따르면, 반도체 기판의 온도 승강 특성이 처리로에의 도입 전 또는 후에 판정되고, 이 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램 중에서 미리 작성된 각종 온도 제어 프로그램 중에서 선택되며, 그에 기초하여 히터의 출력을 제어하여 온도 승강되기 때문에, 제1 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법과 그 장치에 의한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 기상 박막 성장 장치의 서셉터에 따르면, 서셉터의 이면 주연부에 분위기 가스 기류를 아래쪽으로 유도하는 정류부가 설치되어 있기 때문에, 반도체 기판 상에 박막을 형성할 때, 서셉터 이면에서의 금속 등의 불순물을 포함한 가스 기류에 의한 반도체 기판의 오염을 저감할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 서셉터를 구비한 기상 박막 성장 장치를 이용하면, 고품질의 반도체 기판을 얻을 수 있다.

Claims (13)

1. 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어할 때 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 미리 작성하고, 반도체 기판을 필요 온도의 처리로에 도입한 후 온도 승강 특성 판정에 요구되는 기판의 가열 시간이 경과할 때까지 반도체 기판의 여러 지점의 온도를 측정하며, 그 측정치에서 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하고, 이 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 상기 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하며, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법.
2. 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어할 때 온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 각종의 온도 제어 프로그램을 미리 작성하고, 반도체 기판을 필요 온도의 처리로에 도입하기 전 또는 후에 반도체 기판의 적외선 흡수 계수를 측정하며, 이 측정치에 의해서 반도체 기판의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정하고, 그 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 상기 미리 작성한 각종의 온도 제어 프로그램 중에서 자동적으로 선택하며, 이 선택한 온도 제어 프로그램에 기초하여 반도체 기판의 온도 승강을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반도체 기판 도입시의 처리로의 온도가 실온과 반도체 기판의 최고 가열 온도와의 중간인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 온도 승강 제어 방법.
4. 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어하는 장치에 있어서,

   반도체 기판에 산화, 확산, CVD 처리 등을 실시하는 처리로와,

   상기 처리로내의 하부에 배치된 원판 형상의 수평인 히터와,

   상기 히터의 위쪽에 회전 가능하게 배치되어 반도체 기판을 수평으로 유지하는 서셉터와,

   상기 처리로내의 상부에 도입되는 반도체 기판을 수평으로 지지하여 상기 서셉터에 얹어놓도록 승강하는 3개 이상의 승강 핀과,

   상기 처리로에 설치되어 반도체 기판의 온도를 측정하는 복수개의 온도계와,

   각 기판 온도계의 측정치를 입력하여 온도 승강 특성 판정에 요구되는 기판의 가열 시간 내에 있어서의 반도체 기판의 온도 상승율과 내면 온도 분포 폭을 연산하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단과,

   온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 미리 작성한 1 종류 또는 여러 종류의 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편 이들의 온도 제어 프로그램 중에서 온도 승강 특성 판정 수단에 의해서 판정된 온도 승강 특성과 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터의 출력을 온도계의 측정치를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체의 온도 승강 제어 장치.
5. 상기 반도체 기판의 산화, 확산, CVD 처리 등에 수반되는 온도 승강을 제어하는 장치에 있어서,

   반도체 기판에 산화, 확산, CVD 처리 등을 실시하는 처리로와,

   상기 처리로 내의 하부에 배치된 원판 형상의 수평인 히터와,

   상기 히터의 위쪽에 회전 가능하게 배치되어 반도체 기판을 수평으로 유지하는 서셉터와,

   상기 처리로 내의 상부에 도입되는 반도체 기판을 수평으로 지지하여 상기 서셉터에 얹어놓도록 승강하는 3개 이상의 승강 핀과,

   상기 처리로의 상부에 설치되어 반도체 기판의 온도를 측정하는 복수개의 온도계와,

   상기 처리로의 옆쪽에 배치되어 다수의 반도체 기판을 다단으로 적재한 카세트와,

   상기 카세트에서 반도체 기판을 이동 탑재하여 처리로 내의 상부에 도입하는 이동 탑재 장치와,

   상기 카세트에서 추출된 위치에서 승강 핀에 이동 탑재되기까지의 반도체 기판의 이동 경로에 설치된 반도체 기판의 적외선 흡수 계수 측정기와,

   적외선 흡수 계수 측정기의 측정치를 입력하여 반도체 기판의 온도 승강 특성 판정에 요구되는 기판의 가열 시간에서의 온도 상승율과 면내 온도 분포 폭을 추정하여 그 온도 승강 특성을 판정하는 온도 승강 특성 판정 수단과,

   온도 승강 특성이 다른 각종 반도체 기판에 대응시켜 미리 작성한 각종 온도 제어 프로그램을 저장하는 한편 이들의 온도 제어 프로그램 중에서 온도 승강 특성 판정 수단에 의해서 판정된 온도 승강 특성에 적합한 온도 제어 프로그램을 선택하고, 이렇게 선택된 온도 제어 프로그램에 기초하여 히터의 출력을 온도계의 측정치를 입력하면서 제어하는 히터 출력 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 온도계가 적외선 방사 온도계인 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 온도 승강 제어 장치.
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