KR101484811B1 - 종형 열처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판 보유 지지구에 선반 형상으로 적재된 복수의 기판에 대하여 성막 가스를 공급하여 성막 처리를 행하는 데 있어서, 파티클의 발생이나 기판과 기판 보유 지지구의 부착을 억제할 수 있는 종형 열처리 장치를 제공한다.
상기 기판 보유 지지구는 경사축 둘레로 회전하고, 웨이퍼(W)의 각각의 수납 위치마다, 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 서로 이격한 위치에 있어서 당해 웨이퍼(W)의 주연부를 각각 지지하는 복수의 주 보유 지지부(33a)와, 이들 주 보유 지지부(33a)에 대하여 웨이퍼(W)의 둘레 방향으로 이격된 위치에 설치되고, 상기 경사축 방향에 있어서 상기 주 보유 지지부(33a)의 상면 보다 그 높이가 낮은 제1 및 제2 보조 보유 지지부(33b, 33c)를 설치하고, 이 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다, 웨이퍼(W)의 자세가 상기 제1 보조 보유 지지부 및 주 보유 지지부(33a)에 의해 지지되는 자세와 상기 제2 보조 보유 지지부 및 주 보유 지지부(33a)에 의해 지지되는 자세 사이에서 바뀌도록 한다.

Description

종형 열처리 장치{VERTICAL HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은, 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 적재된 복수매의 기판에 대하여 성막 가스를 공급하여 성막 처리를 행하는 종형 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라고 함)에 대하여 성막 처리를 행하는 열처리 장치로서, 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트에 복수매의 웨이퍼를 선반 형상으로 적재하여 반응관 내로 반입하고, 성막 처리를 행하는 종형 열처리 장치가 알려져 있다. 이 웨이퍼 보트의 천장판 및 바닥판 사이에 설치된 지지 기둥의 측면에는 홈이 형성되고, 각각의 웨이퍼는 주연부가 이들 지지 기둥의 홈 내에 삽입되어 수평으로 지지된다.
한편, 폴리 실리콘막이나 B(붕소) 또는 P(인)가 도프된 폴리 실리콘막을 통상의 반도체 제조 프로세스의 막 두께에서 보면 상당히 후막이고, 예를 들어 1㎛ 내지 2㎛의 막 두께로 성막하는 프로세스가 검토되고 있다. 또한, SiO2(산화 실리콘)막이나 SiN(질화 실리콘)막 혹은 Carbon(탄소)막에 대해서도, 이와 같은, 후막 예를 들어 3000Å(300㎚)인 막 두께로 성막하는 것이 요구되고 있다. 또한, 이와 같은 후막을 성막하는 개발 필요성으로서, BICS(Bit-Cost Scalable) flash technology나 TCAT(Terabit Cell Array Transistor) technology 등으로 대표되는 적층 stack 구조를 사용한 3D 메모리에의 적용도 검토되고 있다. 구체적으로는, 막 두께가 500Å(50㎚)의 폴리 실리콘막 상에 막 두께가 500Å의 산화 실리콘막을 형성한 적층막을 24층 적층한 구조나, 막 두께가 500Å의 산화 실리콘막 상에 막 두께가 500Å의 질화 실리콘막을 형성한 적층막을 24층 적층한 구조, 나아가서는 막 두께가 500Å의 실리콘막 상에 막 두께가 500Å의 SiGe(실리콘 게르마늄)막을 형성한 적층막을 24층 적층한 구조 등을 들 수 있다.
그러나, 반응관 내에 공급된 성막 가스는, 웨이퍼의 이면측과 홈 사이의 접촉 부위에까지 돌아 들어가므로, 박막의 막 두께가 두꺼워지면, 당해 접촉 부위에 걸쳐서 박막이 형성되고, 그로 인해 예를 들어 웨이퍼 보트로부터 웨이퍼를 취출할(들어 올릴) 때에, 상기 접촉 부위에 형성된 박막이 탈락되어 파티클의 원인으로 되게 될 우려가 있다. 또한, 상기 접촉 부위에 성막된 박막이 웨이퍼의 이면측으로 돌아 들어간 상태에서 당해 웨이퍼가 웨이퍼 보트로부터 취출되면, 그 후의 공정 예를 들어 리소그래피(노광 공정)에 있어서 웨이퍼가 수평으로 적재되지 않고, 웨이퍼의 표면에 초점이 맞지 않아 얼라이먼트 에러가 일어나게 될 우려가 있다. 또한, 상기 접촉 부위에 걸쳐 형성된 박막을 통하여, 웨이퍼가 웨이퍼 보트에 부착되어 이를테면 일체화되게 되어, 성막 후의 웨이퍼를 웨이퍼 보트로부터 취출할 수 없게 되는 경우가 있다.
특허 문헌 1에는, 폴리 실리콘계의 박막을 형성하는 데 있어서, 웨이퍼(1)가 세트된 보트를 반응실로부터 박막의 성막 도중에 있어서 취출하고, 당해 보트로부터 웨이퍼(1)를 뜨게 한 후, 성막을 재개하는 기술에 대해서 기재되어 있다. 그러나, 성막을 도중에 중단하면, 보트의 취출이나 재반입 혹은 처리 분위기의 조정 등을 행하는 분만큼 성막에 요하는 시간이 길어지게 된다.
일본 특허 출원 공개 제2002-299242호 공보(단락 0018 내지 0021)
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 기판 보유 지지구에 선반 형상으로 적재된 복수의 기판에 대하여 성막 가스를 공급하여 성막 처리를 행함에 있어서, 파티클의 발생이나 기판과 기판 보유 지지구의 부착을 억제할 수 있는 종형 열처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 종형 열처리 장치는,
복수의 기판을 지지 기둥을 통하여 선반 형상으로 보유 지지한 기판 보유 지지구를, 그 주위에 가열부가 배치된 종형의 반응관 내로 반입하여, 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서,
상기 기판 보유 지지구를 연직축에 대하여 경사진 경사축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
상기 기판 보유 지지구에 있어서의 기판의 수납 위치마다 설치되고, 기판의 둘레 방향으로 서로 이격된 위치에 있어서 당해 기판의 하면 주연부를 각각 지지하는 복수의 주 보유 지지부와, 이들 주 보유 지지부에 대하여 기판의 둘레 방향으로 이격되어 위치하고, 또한 상기 경사축 방향에 있어서 상기 복수의 주 보유 지지부의 상면 보다 그 높이가 낮은 제1 및 제2 보조 보유 지지부를 구비하고,
상기 기판 보유 지지구 상의 각각의 기판은, 상기 회전 기구에 의해 1회전할 때마다, 상기 제1 보조 보유 지지부 및 상기 주 보유 지지부에 의해 지지되는 자세와, 상기 제2 보조 보유 지지부 및 상기 주 보유 지지부에 의해 지지되는 자세 사이에서 자세가 바뀌도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 보유 지지구를 상기 경사축 주위로 회전시키면서, 상기 반응관 내에 성막 가스를 공급하여 기판에 대하여 성막 처리를 행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고 있어도 된다. 또한, 이 제어부는, 기판 상에 성막되는 박막의 막 두께가 0.2㎛ 이상으로 되도록 제어 신호를 출력해도 된다.
본 발명은, 기판을 선반 형상으로 복수매 보유 지지하는 기판 보유 지지구에 대해서, 연직축에 대하여 경사진 경사축 주위로 회전 가능하게 구성하는 동시에, 기판 보유 지지구가 1회전할 때마다 각각의 기판의 자세가 바뀌도록 하고 있다. 그리고, 반응관 내에서 기판 보유 지지구를 회전시키면서 성막 가스를 공급하여 기판에 박막을 성막하고 있으므로, 기판과 기판 보유 지지구 사이의 접촉 부위에 걸쳐서 박막이 형성되는 것을 억제할 수 있고, 따라서 파티클의 발생 및 기판 보유 지지구에의 기판의 부착을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 종형 열처리 장치의 일례를 도시하는 종단면도.
도 2는 상기 종형 열처리 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 3은 상기 종형 열처리 장치에 있어서 웨이퍼의 반입출을 행하는 반송 아암의 일례를 도시하는 측면도.
도 4는 상기 종형 열처리 장치의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 5는 상기 종형 열처리 장치의 기판 보유 지지구를 도시하는 횡단 평면도.
도 6은 상기 기판 보유 지지구의 일부를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 7은 상기 종형 열처리 장치에 있어서의 작용을 도시하는 종단면도.
도 8은 상기 종형 열처리 장치의 작용을 도시하는 횡단 평면도.
도 9는 상기 종형 열처리 장치에 있어서의 작용을 도시하는 종단면도.
도 10은 상기 종형 열처리 장치의 작용을 도시하는 횡단 평면도.
도 11은 상기 종형 열처리 장치에 있어서의 작용을 도시하는 일부 확대 측면도.
도 12는 종래의 장치에 있어서 성막을 행한 경우의 모습을 도시하는 측면도.
도 13은 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 횡단 평면도.
도 14는 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 15는 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 16은 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 17은 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 평면도.
도 18은 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 19는 상기 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
본 발명의 종형 열처리 장치의 실시 형태의 일례에 대해서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 이 종형 열처리 장치는, 직경 치수가 예를 들어 300㎜의 웨이퍼(W)를 선반 형상으로 적재하기 위한 예를 들어 석영으로 이루어지는 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트(11)와, 이 웨이퍼 보트(11)를 내부에 수납하여 각각의 웨이퍼(W)에 대하여 성막 처리를 행하기 위한 예를 들어 석영으로 이루어지는 종형의 반응관(12)을 구비하고 있다. 반응관(12)의 외측에는, 내벽면에 둘레 방향에 걸쳐서 가열부인 히터(13)가 배치된 가열로 본체(14)가 설치되어 있고, 반응관(12) 및 가열로 본체(14)는, 수평 방향으로 신장하는 베이스 플레이트(15)에 의해서 하단부가 둘레 방향에 걸쳐서 지지되어 있다.
반응관(12)은, 이 예에서는 외관(12a)과, 당해 외관(12a)의 내부에 수납된 내관(12b)의 이중관 구조로 되어 있다. 외관(12a)은, 하면측이 개방되는 동시에, 천장면이 외측으로 팽창되도록 개략 원통 형상으로 형성되어 있다. 내관(12b)은, 상하면이 각각 개방되는 동시에, 측면의 일단부측이 당해 내관(12b)의 길이 방향을 따라서 외측으로 팽창되도록 형성되어 있고, 이 외측으로 팽창된 부분에 후술하는 성막 가스 공급부를 이루는 가스 인젝터(51)가 수납되도록 구성되어 있다. 이 내관(12b)의 상단부에 있어서의 개구부가 배기구를 이루고 있고, 내관(12b) 내에 공급되는 성막 가스는, 후술하는 바와 같이, 당해 개구부를 통하여, 내관(12b)과 외관(12a) 사이의 영역으로 배출된다. 이들 외관(12a) 및 내관(12b)은, 하단부면이 플랜지 형상으로 형성되는 동시에 상하면이 개방되는 개략 원통 형상의 플랜지부(17)에 의해, 하방측으로부터 각각 기밀하게 지지되어 있다. 즉, 플랜지부(17)의 상단부면에 의해 외관(12a)이 기밀하게 지지되고, 플랜지부(17)의 내벽면으로부터 내측을 향하여 수평으로 돌출하는 돌출부(17a)에 의해 내관(12b)이 기밀하게 지지되어 있다. 도 1 중 부호 21a는 배기 포트이다.
플랜지부(17)의 측벽에는, 내관(12b)과 외관(12a) 사이의 영역에 연통하도록, 배기구(21)가 예를 들어 2개소에 형성되어 있고, 이들 배기구(21, 21)로부터 합류하여 신장되는 배기로(22)에는, 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(23)를 통하여 진공 펌프(24)가 접속되어 있다. 이들 배기구(21, 21)는, 반응관(12)의 내부 영역을 통하여 서로 대향하는 면에 형성되어 있고, 즉 배기구(21, 21) 중 한쪽은 예를 들어 가스 인젝터(51)에 대향하는 영역에 형성되고, 다른 쪽은 이 가스 인젝터(51)의 외측으로 형성되어 있지만, 도 2에서는 그 위치를 각각 측방측으로 어긋나게 하여 묘화하고 있다.
플랜지부(17)의 하방측에는, 당해 플랜지부(17)의 하단부인 플랜지면에 외연부가 둘레 방향에 걸쳐서 기밀하게 접촉하도록 개략 원판 형상으로 형성된 덮개(25)가 설치되어 있고, 이 덮개(25)는, 승강 기구인 보트 엘리베이터의 일부를 이루는 승강대(25a) 상에 설치되어 있다. 이 덮개(25)에는, 예를 들어 당해 덮개(25)의 중앙부로부터 측방측으로 치우친 위치에, 개략 상하 방향으로 관통하는 관통구(41)가 형성되어 있고, 이 관통구(41)에는, 연직축에 대하여 예를 들어 5° 경사진 경사축 방향으로 신장하는 회전축(28)이 기밀하게 삽입되어 있다. 이 회전축(28)의 하단부에는, 당해 회전축(28)을 상기 경사축 주위로 회전시키기 위한, 승강대(25a)에 고정된 모터 등의 회전 기구(27)가 접속되어 있고, 회전축(28)의 상단부에는, 예를 들어 개략 원통 형상으로 형성된 단열체(26)를 통하여 상술한 웨이퍼 보트(11)가 접속되어 있다. 따라서, 이 웨이퍼 보트(11)는, 성막 처리를 행하고 있는 동안, 회전 기구(27)에 의해서 상기 경사축 주위로 예를 들어 0.01 내지 10rpm으로 회전하도록 구성되어 있다.
반응관(12)의 하방측에는, 웨이퍼 보트(11)에 대하여 웨이퍼(W)의 반입출을 행하기 위한 반송 아암(60)이 설치되어 있다. 이 반송 아암(60)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 개략 판 형상의 베이스(61)와, 당해 베이스(61) 상에 있어서 웨이퍼 보트(11)에 대하여 진퇴 가능하게 구성된 피크(62)를 구비하고 있다. 그리고, 이 반송 아암(60)은, 당해 베이스(61)의 하방에 설치된 회전 기구(63)에 의해 연직축 주위로 회전 가능하게 구성되는 동시에, 당해 회전 기구(63)의 측방측의 회전축(64a)을 통하여 접속된 회전 부재인 요동 기구(64)에 의해, 웨이퍼 보트(11)에 있어서 연직축 방향에 대하여 경사진 각각의 웨이퍼(W)에 대하여 상기 피크(62)가 평행해지도록 수평축 주위로 회전하도록 구성되어 있다. 도 3 중 부호 65는, 이들 반송 아암(60), 회전 기구(63) 및 요동 기구(64)를 일체적으로 승강시키는 승강 기구이고, 부호 66은, 당해 승강 기구(65)에 대하여 요동 기구(64)를 승강시키는 승강 부재이다. 또한, 도 1 중, 부호 29는 덮개(25)에 대하여 회전축(28)이 회전할 수 있게 기밀하게 시일하는 자성 유체 등의 시일부이다. 또한, 도 1 중 θ는, 연직축에 대한 웨이퍼 보트(11)의 경사 각도이고, 도 1에서는 모식적으로 도시하고 있다.
계속해서, 웨이퍼 보트(11)에 대해서 상세하게 서술한다. 이 웨이퍼 보트(11)는, 상술한 회전축(28)을 통하여 경사축 주위로 1회전할 때마다 각각의 웨이퍼(W)의 자세가 바뀌도록, 즉 1회전하는 동안에 각각의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(11)에 대하여 경사지는 동시에 그 후 원래의 자세로 복귀되도록, 당해 웨이퍼(W)의 주연부가 상하로 움직이도록[웨이퍼(W)가 요동하도록] 구성되어 있다. 구체적으로는, 웨이퍼 보트(11)는, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 외연측에 있어서 둘레 방향으로 서로 이격하는 동시에 서로 평행하게 배치된 복수개 예를 들어 5개의 지지 기둥(32)과, 웨이퍼(W)의 수납 영역측을 향하도록 각각의 지지 기둥(32)으로부터 수직으로 신장되는 개략 판 형상의 보유 지지부(33)를 구비하고 있다. 이들 보유 지지부(33)는, 웨이퍼 보트(11)에 있어서 웨이퍼(W)가 수납되는 높이 위치마다 예를 들어 100단 내지 150단에 걸쳐서 적층되어 있고, 즉 각각의 웨이퍼(W)의 주연부를 하방측으로부터 지지하기 위하여 각각 5개의 보유 지지부(33)가 설치되어 있다. 웨이퍼 보트(11)에 있어서, 선반 형상으로 배치되는 웨이퍼(W) 사이의 피치[하나의 보유 지지부(33)의 상면과 당해 보유 지지부(33)의 상방측에 대향하는 보유 지지부(33)의 상면 사이의 치수]는, 예를 들어 10.5㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 각각의 웨이퍼(W)가 수납되는 높이 치수[보유 지지부(33)의 상면과, 당해 보유 지지부(33)의 상방측에 대향하는 보유 지지부(33)의 하면 사이의 이격 치수]는, 예를 들어 6.5㎜ 정도로 되어 있다.
그리고, 상기 5개의 보유 지지부(33) 중 3개의 보유 지지부(33)의 상면의 높이 위치는, 도 6에 도시한 바와 같이, 다른 보유 지지부(33)의 상면의 높이 위치보다도 상기 경사축 방향에 있어서 예를 들어 0.1㎝ 정도 낮게 되어 있다. 이 높이 위치가 높은 보유 지지부(33) 및 당해 보유 지지부(33)보다도 높이 위치가 낮은 보유 지지부(33)를 각각 주 보유 지지부(33a) 및 보조 보유 지지부(33b, 33c)라고 부르면, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 이 예에서는 웨이퍼(W)의 중심부를 통하여 서로 대향하도록, 2개의 주 보유 지지부(33a, 33a)가 설치되어 있다. 이들 주 보유 지지부(33a, 33a)는, 반송 아암(60)의 진퇴 방향에 있어서의 웨이퍼(W)의 개략 중심부를 측방측으로부터 지지하도록 각각 배치되는 동시에, 당해 반송 아암(60)의 진퇴 동작 및 승강 동작에 간섭하지 않도록 서로의 이격 치수가 설정되어 있다. 또한, 도 6은, 도 5의 A-A에 있어서 웨이퍼 보트(11)를 절단한 종단면도를 도시하고 있다.
또한, 이들 주 보유 지지부(33a, 33a)보다도 안쪽측[반송 아암(60)이 웨이퍼 보트(11)에 진입하는 방향]으로 1개의 보조 보유 지지부(33b)가 설치되어 있고, 주 보유 지지부(33a, 33a)보다도 전방측[반송 아암(60)이 웨이퍼 보트(11)로부터 후퇴하는 방향]으로, 반송 아암(60)의 진퇴 영역을 좌우 양측으로부터 끼워넣도록, 보조 보유 지지부(33c)가 각각 하나씩 배치되어 있다. 이들 3개의 보조 보유 지지부(33b, 33c)에 대해서, 주 보유 지지부(33a)보다도 안쪽측의 보조 보유 지지부(33b)를 제1 보조 보유 지지부(33b), 주 보유 지지부(33a)보다도 전방측의 2개의 보조 보유 지지부(33c)를 각각 제2 보조 보유 지지부(33c)라고 부르면, 웨이퍼 보트(11) 상의 각각의 웨이퍼(W)는, 후술하는 바와 같이, 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지된 자세와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지된 자세 사이에서 당해 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다 자세가 바뀌게 되어 있다.
제2 보조 보유 지지부(33c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 수납 영역측의 각각의 상면은, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 단차부(34)를 이루고 있고, 이 단차부(34)에 있어서의 웨이퍼(W)의 측 주위면에 대향하는 연직면부(34a)는, 웨이퍼(W)의 외측 테두리를 따르도록, 안쪽측으로부터 전방측을 향할수록 반송 아암(60)의 진퇴 영역에 근접하도록 형성되어 있다. 따라서, 각각의 웨이퍼(W)는, 이 단차부(34)에 의해 이면측으로부터 지지되는 동시에, 연직면부(34a)에 의해 위치가 규제되어 전방측으로의 낙하가 억제되어 있다. 상기 경사축 방향으로부터 웨이퍼 보트(11)를 보았을 때에 있어서의 주 보유 지지부(33a)와 제2 보조 보유 지지부(33c) 사이의 이격 거리는, 이 제2 보조 보유 지지부(33c)가 반송 아암(60)의 반송 동작에 간섭하지 않도록, 또한 상술한 연직면부(34a)가 웨이퍼(W)의 위치를 규제할 수 있도록[웨이퍼(W)의 반입출 방향에 대하여 당해 연직면부(34a)가 이루는 각도를 취할 수 있도록], 예를 들어 각각 30㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 도 6은, 반송 아암(60)에 의해서 웨이퍼(W)에 대하여 하방측으로부터 들어올리려고 하는 모습 및 웨이퍼(W)를 보유 지지한 상태에서 웨이퍼 보트(11)로부터 후퇴하는 모습을 아울러 묘화하고 있다. 또한, 웨이퍼 보트(11)의 상단부면 및 하단부면에는, 상술한 도 1에 도시한 바와 같이, 개략 원판 형상의 천장판(37) 및 바닥판(38)이 각각 설치되어 있지만, 도 4 등에서는 생략되어 있다.
계속해서, 웨이퍼 보트(11)를 상기 경사축 주위로 회전시켰을 때의 각각의 웨이퍼(W)의 자세에 대해서, 이하에 구체적으로 설명한다. 이 웨이퍼 보트(11)에 있어서의 각각의 웨이퍼(W)는, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 연직축 방향에 있어서 예를 들어 제1 보조 보유 지지부(33b)가 다른 주 보유 지지부(33a) 및 제2 보조 보유 지지부(33c)보다도 상방에 위치하고 있을 때에는, 당해 다른 주 보유 지지부(33a) 및 제2 보조 보유 지지부(33c)에 의해 지지되어, 제1 보조 보유 지지부(33b)로부터 당해 웨이퍼(W)의 주연부가 뜬 상태로 되어 있다. 계속해서, 웨이퍼 보트(11)가 예를 들어 시계 방향으로 회전하여 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직축 방향에 있어서의 하방측을 향하여 이동하면, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 이 제1 보조 보유 지지부(33b)에 면하는 위치에 있어서의 웨이퍼(W)의 주연부는, 중력에 의해 당해 제1 보조 보유 지지부(33b)에 지지되도록 기울어져 간다(내려감). 그로 인해, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)에 의해 지지된 웨이퍼(W)의 주연부가 상방측으로 들어 올려지고, 각각의 웨이퍼(W)는, 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되는 동시에, 이들 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)로부터 각각의 주연부가 뜬 자세로 된다.
바꿔 말하면, 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직축 방향에 있어서의 하방측에 위치하면, 웨이퍼(W)의 주연부가 당해 제1 보조 보유 지지부(33b)에 접촉하고, 각각의 웨이퍼(W)는, 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지된 자세로 된다. 또한, 웨이퍼 보트(11)의 회전수나 당해 웨이퍼 보트(11)의 경사 각도 θ, 주 보유 지지부(33a) 및 보조 보유 지지부(33b, 33c)의 배치 레이아웃 등에 따라서는, 각각의 웨이퍼(W)는, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)로부터 각각의 주연부가 이격된 후, 제1 보조 보유 지지부(33b)에 바로 접촉하는 경우도 있고, 제1 보조 보유 지지부(33b)가 하방측에 도달하기 전에 웨이퍼(W)의 주연부가 당해 제1 보조 보유 지지부(33b)에 접촉하는 경우도 있다.
계속해서, 웨이퍼 보트(11)의 회전에 의해 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직축 방향에 있어서의 상방측을 향하여 이동하면, 당해 제1 보조 보유 지지부(33b)에 지지되어 있었던 웨이퍼(W)의 주연부가 상방으로 들어 올려진다. 따라서, 각각의 웨이퍼(W)는, 마찬가지로 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되는 동시에 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)로부터 각각의 주연부가 뜬 자세로 된다. 그러한 후, 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직축 방향에 있어서의 상방측에 도달하면, 즉 웨이퍼 보트(11)가 1회전하여 도 7 및 도 8에 도시한 원래의 자세로 복귀되면, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)로부터 떠 있었던 웨이퍼(W)의 주연부가 당해 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)에 지지되도록 하강하고, 따라서 각각의 웨이퍼(W)가 원래의 자세로 복귀되게 된다. 이와 같이, 각각의 웨이퍼(W)는, 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다, 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 지지되어 있는 자세와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 지지되어 있는 자세 사이에서 자세가 바뀌게 되어 있다. 즉, 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)는, 웨이퍼(W)를 교대로 지지하고 있다고 말할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 9는 상술한 경사 각도θ를 모식적으로 크게 묘화하고 있고, 또한 도 8 및 도 10에 있어서 연직축 방향에 있어서의 하방측을 화살표로 나타내는 동시에, 웨이퍼(W)를 지지하고 있는[웨이퍼(W)와 접촉하고 있는] 보유 지지부(33)에 동그라미 표시를 부여하고 있다.
여기서, 웨이퍼 보트(11)의 회전에 의해서 각각의 웨이퍼(W)의 자세가 바뀌는 데 있어서, 주 보유 지지부(33a, 33a)는, 제1 보조 보유 지지부(33b)와 함께 웨이퍼(W)를 지지하고 있을 때와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)와 함께 웨이퍼(W)를 지지하고 있을 때에는, 당해 웨이퍼(W)의 이면의 접촉 부위가 변하고 있다. 구체적으로는, 제1 보조 보유 지지부(33b)와 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 웨이퍼(W)를 지지하고 있을 때에는, 주 보유 지지부(33a, 33a)는, 예를 들어 제1 보조 보유 지지부(33b)측에 있어서의 단부에 의해 웨이퍼(W)를 지지하고 있고, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)와 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 웨이퍼(W)를 지지하고 있을 때에는, 주 보유 지지부(33a, 33a)는, 예를 들어 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)측에 있어서의 단부에 의해 웨이퍼(W)를 지지하고 있다. 따라서, 각각의 웨이퍼(W)는, 상술한 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직 방향 하방측을 향하고 있을 때와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)가 연직 방향 하방측을 향하고 있을 때에는, 웨이퍼 보트(11) 사이의 접촉 부위가 다른 것으로 된다.
상술한 가스 인젝터(51)는, 예를 들어 석영으로 구성되어 있고, 내관(12b)의 길이 방향을 따라서 배치되어 있다. 이 가스 인젝터(51)의 측벽에는, 웨이퍼 보트(11)측에 면하도록, 가스 토출구(52)가 상하 방향에 걸쳐서 복수 개소에 형성되어 있다. 이들 가스 토출구(52)는, 예를 들어 웨이퍼 보트(11)에 수납되는 웨이퍼(W)의 각각의 높이 위치에 대응하도록 배치되어 있다. 가스 인젝터(51)는, 일단부측이 상술한 플랜지부(17)의 측벽으로부터 내관(12b)에 삽입되어 있고, 타단부측이 밸브(53) 및 유량 조정부(54)를 통하여 성막 가스가 저류된 가스 저류원(55)에 접속되어 있다. 이 가스 인젝터(51)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 횡배열로 복수개 예를 들어 5개 설치되어 있고, 이들 5개의 가스 인젝터(51) 중 4개에는, PH3(포스핀) 가스가 저류된 PH3 가스원(55a)이 각각 접속되고, 이들 5개의 가스 인젝터(51) 중 1개에는, 이 PH3 가스와 함께 SiH4(모노실란) 가스를 공급하기 위하여, 상술한 PH3 가스원(55a)과 SiH4 가스원(55b)이 접속되어 있다.
이 종형 열처리 장치에는, 장치 전체의 동작의 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(70)가 설치되어 있고, 이 제어부(70)의 메모리 내에는, 반응관(12) 내에 있어서 웨이퍼 보트(11)를 경사축 주위로 회전시키면서, 당해 반응관(12) 내에 성막 가스를 공급하여 성막 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부로부터 제어부(70) 내에 인스톨된다.
다음에, 상술한 실시 형태의 작용에 대해서 설명한다. 우선, 반응관(12)의 하방측에 빈 웨이퍼 보트(11)를 하강시키는 동시에, 이 웨이퍼 보트(11) 상의 각각의 웨이퍼(W)에 대하여 반송 아암(60)의 피크(62)가 평행해지도록 당해 반송 아암(60)을 경사지게 하고, 반송 아암(60)에 의해서 각각의 보유 지지부(33) 상에 예를 들어 150매의 웨이퍼(W)를 선반 형상으로 적재한다. 즉, 웨이퍼(W)가 경사축 방향에 있어서 주 보유 지지부(33a)의 상면보다도 약간 높은 위치에 있어서 5개의 보유 지지부(33)의 내부 영역에 위치하도록, 당해 웨이퍼(W)를 보유 지지한 반송 아암(60)을 웨이퍼 보트(11) 내에 진입시키고, 그 후 이들 5개의 보유 지지부(33)의 상면보다도 경사축 방향에 있어서 낮은 위치에 반송 아암(60)을 하강시키고, 당해 웨이퍼 보트(11)에 웨이퍼(W)를 적재한다. 이렇게 하여 반송 아암(60)을 후퇴시키는 동시에 순차 웨이퍼(W)를 적재한다. 계속해서, 웨이퍼 보트(11)를 반응관(12) 내에 삽입하여, 플랜지부(17)의 하면과 덮개(25)의 상면을 기밀하게 접촉시킨다.
계속해서, 진공 펌프(24)에 의해 반응관(12) 내의 분위기를 진공 배기하는 동시에, 웨이퍼 보트(11)를 경사축 주위로 예를 들어 0.1rpm으로 회전시키면서, 히터(13)에 의해 이 웨이퍼 보트(11) 상의 웨이퍼(W)가 예를 들어 530℃ 정도로 되도록 가열한다. 계속해서, 압력 조정부(23)에 의해 반응관(12) 내의 압력을 처리 압력으로 조정하면서, 당해 반응관(12)[내관(12b)] 내에 가스 인젝터(51)로부터 PH3 가스와 SiH4 가스로 이루어지는 성막 가스를 공급한다. 내관(12b) 내에 공급된 성막 가스에 각각의 웨이퍼(W)의 표면이 접촉되면, 당해 표면에 P(인)를 함유한(도프된) 폴리 실리콘(다결정 Si)막이 생성된다. 그리고, 미반응의 성막 가스나 성막 처리에 의해 생성한 부생성물 등으로 이루어지는 가스는, 내관(12b)의 상단부면의 개구부를 통하여 당해 내관(12b)과 외관(12a) 사이의 영역을 향하여 통류하고, 배기구(21)로부터 배기된다.
이때, 히터(13)에 의해 웨이퍼 보트(11)도 가열되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 표면과 마찬가지로, 당해 웨이퍼 보트(11)의 표면에도 폴리 실리콘막이 성막되는 동시에, 웨이퍼 보트(11)와 웨이퍼(W) 사이의 접촉 부위에 걸쳐 폴리 실리콘막이 성막되려고 한다. 그러나, 상술한 바와 같이 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다 각각의 웨이퍼(W)의 자세가 변화되고 있으므로, 폴리 실리콘막은, 상기 접촉 부위를 경계로 하여 웨이퍼(W)측과 웨이퍼 보트(11)측으로 이격되게 된다. 즉, 각각의 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(11) 상에 있어서 정지하고 있을 때[각각의 웨이퍼(W)가 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a) 혹은 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)로 지지되어 있을 때]에 있어서, 상기 웨이퍼 보트(11)에 걸쳐 폴리 실리콘막이 형성되려고 해도, 상술한 바와 같이 제1 보조 보유 지지부(33b)가 연직 방향 하방측을 향하고 있을 때와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)가 연직 방향 하방측을 향하고 있을 때에는, 각각의 웨이퍼(W)와 웨이퍼 보트(11) 사이의 접촉 부위가 다르다. 그로 인해, 웨이퍼 보트(11)와 웨이퍼(W) 사이의 접촉 부위에 걸쳐서 성막되는 것이 억제된다.
이렇게 하여 웨이퍼 보트(11)를 회전시키면서 내관(12b)에 성막 가스의 공급을 계속하면, 도 11에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)와 웨이퍼 보트(11) 사이의 접촉 부위에 있어서의 성막이 억제된 상태에서, 상술한 폴리 실리콘막이 예를 들어 1.0㎛ 정도인 후막으로서 형성된다. 그 후, 성막 가스의 공급을 정지하는 동시에 반응관(12) 내의 분위기를 대기 분위기로 되돌려, 웨이퍼 보트(11)를 하강시키는 동시에, 반송 아암(60)을 통하여 웨이퍼(W)를 취출한다. 이때, 상기 접촉 부위에 걸쳐 폴리 실리콘막이 형성되어 있지 않으므로, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 보트(11)에 대한 부착이 억제된 상태에서 취출된다. 그 후, 웨이퍼 보트(11)를 반응관(12) 내에 기밀하게 삽입하는 동시에, 도시하지 않은 가스원으로부터 예를 들어 클리닝 가스를 반응관(12)에 공급하여, 웨이퍼 보트(11)에 부착된 폴리 실리콘막이 제거된다.
여기서, 성막 중에 웨이퍼 보트(11)를 회전시키지 않고 상기 후막을 성막한 경우에는, 도 12에 도시한 바와 같이, 접촉 부위에 걸쳐서 형성된 후막을 통하여 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(11)에 부착되어, 웨이퍼 보트(11)로부터 취출할 수 없게 되거나, 혹은 이 접촉 부위에 형성된 박막이 탈락되어 파티클의 원인이 되거나, 웨이퍼(W)의 이면측에 부착되거나 한다. 또한, 도 11 및 도 12에서는, 웨이퍼(W)나 웨이퍼 보트(11)에 성막되는 폴리 실리콘막에 대해서, 일부를 묘화하고 있다.
상술한 실시 형태에 따르면, 웨이퍼 보트(11)에 대해서, 연직축에 대하여 경사진 경사축 주위로 회전 가능하게 구성하는 동시에, 이 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다, 웨이퍼(W)의 자세가 각각의 주 보유 지지부(33a, 33a) 및 제1 보조 보유 지지부(33b)에 의해 지지되는 자세와, 주 보유 지지부(33a, 33a) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)에 의해 지지되는 자세 사이에서 바뀌도록 하고 있다. 그리고, 반응관(12) 내에서 웨이퍼 보트(11)를 회전시키면서 성막 가스를 공급하여 웨이퍼(W)에 박막을 성막하고 있으므로, 웨이퍼(W)와 주 보유 지지부(33a) 또는 보조 보유 지지부(33b, 33c) 사이의 접촉 부위에 걸쳐서 박막이 형성되는 것을 억제할 수 있고, 따라서 웨이퍼 보트(11)에의 웨이퍼(W)의 부착을 억제할 수 있다. 또한, 상기 접촉 부위에 걸쳐서 박막이 성막되는 것을 억제할 수 있으므로, 예를 들어 웨이퍼 보트(11)로부터 웨이퍼(W)를 취출할 때에 당해 박막이 탈락되어 파티클로 되거나, 혹은 웨이퍼(W)의 이면에 이 박막이 부착되어 그 후의 리소그래피(노광) 공정에 있어서 당해 웨이퍼(W)를 수평으로 적재할 수 없어 얼라이먼트 에러로 되거나, 나아가서는 당해 박막을 통하여 웨이퍼(W)의 이면에 흠집이 형성되거나 하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 보트(11)에의 웨이퍼(W)의 부착이나 파티클의 생성이 억제된 상태에서, 상술한 후막을 형성할 수 있다.
또한, 웨이퍼(W)의 자세를 바꾸는 데 있어서, 예를 들어 웨이퍼 보트(11)를 반응관(12)으로부터 한번 취출하는 등의 작업(성막 처리의 중단)이 필요 없으므로, 폴리 실리콘막을 빠르게 성막할 수 있다.
또한, 웨이퍼 보트(11)를 경사지게 하는 데 있어서, 각각의 웨이퍼(W)의 주위에 지지 기둥(32) 및 단차부(34)를 배치하고 있으므로, 당해 웨이퍼(W)가 웨이퍼 보트(11) 상에 있어서 옆으로 미끄러지려고 해도, 이들 지지 기둥(32) 및 단차부(34)에 의해 웨이퍼(W)의 위치를 규제할 수 있고, 따라서 웨이퍼 보트(11)로부터의 웨이퍼(W)의 낙하를 방지할 수 있다.
이상의 후막을 성막하는 데 있어서, 웨이퍼 보트(11)를 회전시키지 않고 막 두께가 예를 들어 0.2㎛ 이상인 후막을 성막하려고 하면, 웨이퍼 보트(11)에의 웨이퍼(W)의 부착 등이 발생하기 쉬워지게 되므로, 본 발명은 0.2㎛ 이상의 후막을 성막하는 경우에 적용하는 것이 바람직하다.
이상의 예에 있어서는, 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다, 각각의 웨이퍼(W)가 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 지지되는 자세와, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되는 자세 사이에서 자세가 2회 바뀌도록 하였지만, 예를 들어 경사 각도θ를 크게 하여, 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다 웨이퍼(W)의 자세가 3회 바뀌도록 해도 된다. 즉, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 중 회전 방향 상류측의 제2 보조 보유 지지부(33c)가 반응관(12)의 연직 방향 하방측에 위치하였을 때에, 당해 제2 보조 보유 지지부(33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 웨이퍼(W)가 지지되도록 해도 된다. 그 경우에는, 2개의 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)가 연직 방향 하방측에 도달하면, 웨이퍼(W)는 이들 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되고, 그 후 상기 회전 방향 상류측의 제2 보조 보유 지지부(33c)가 반응관(12)의 연직 방향 상방측을 향하면, 웨이퍼(W)는 회전 방향 하류측의 제2 보조 보유 지지부(33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지된다. 즉, 웨이퍼 보트(11)가 1회전하는 동안에, 웨이퍼(W)의 자세가 적어도 3회 바뀌도록 하면 된다.
또한, 도 13에 도시한 바와 같이, 2개의 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c) 중 한쪽 예를 들어 회전 방향 하류측의 제2 보조 보유 지지부(33c)를 설치하지 않아도 된다. 이 경우라도, 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다, 각각의 웨이퍼(W)는 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되는 자세와, 제2 보조 보유 지지부(33c) 및 주 보유 지지부(33a, 33a)에 의해 지지되는 자세 사이에서 자세가 바뀌게 된다. 또한, 보유 지지부(33)의 각각을 개략 판 형상으로 형성하였지만, 이들 5개 배치한 보유 지지부(33) 중 적어도 1개에 대해서, 도 14에 도시한 바와 같이, 개략 원통 형상으로 형성하는 동시에, 외주면에서 웨이퍼(W)를 지지하도록 횡방향으로 배치해도 된다. 도 14는, 주 보유 지지부(33a, 33a)에 대해서 원통 형상으로 형성한 예를 나타내고 있고, 주 보유 지지부(33a, 33a)에 있어서의 상면의 높이 위치는, 상술한 예와 마찬가지로 설정된다. 이 경우에는, 각각의 웨이퍼(W)는, 이들 주 보유 지지부(33a, 33a)만으로 지지되는 자세를 취하기 어려우므로, 제1 보조 보유 지지부(33b)와 제2 보조 보유 지지부(33c) 사이에서 빠르게 전달된다. 또한, 이 도 14는, 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)가 각각 웨이퍼(W)측을 향하도록, 웨이퍼 보트(11)에 대해서 모식적으로 묘화하고 있다. 이후의 도 15 및 도 16도 마찬가지이다.
또한, 제1 보조 보유 지지부(33b) 및 제2 보조 보유 지지부(33c)의 각각의 상면의 높이 위치를 경사축 방향에 있어서 서로 바꾸도록 해도 된다. 도 15는, 제1 보조 보유 지지부(33b)의 상면보다도 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)의 상면의 높이 위치를 경사축 방향에 있어서 높게 한 예를 나타내고 있다. 또한, 주 보유 지지부(33a, 33a)에 대해서도 서로의 높이 위치를 경사축 방향에 있어서 서로 바꾸도록 해도 된다.
또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 주 보유 지지부(33a, 33a) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)의 높이 위치를 경사축 방향에 있어서 서로 정렬시키는 동시에, 제1 보조 보유 지지부(33b)의 상면을 상기 높이 위치보다도 낮아지도록 해도 된다. 즉, 복수 설치한 보유 지지부(33) 중 적어도 1개의 보유 지지부(33)[제1 보조 보유 지지부(33b)]의 높이 위치를 다른 보유 지지부(33)의 높이 위치보다도 낮게 해도 된다. 이 경우에는, 각각의 웨이퍼(W)는, 복수의 보유 지지부(33)[주 보유 지지부(33a) 및 제2 보조 보유 지지부(33c, 33c)]에 의해 지지된 자세와, 이들 보유 지지부(33) 중 예를 들어 2개[주 보유 지지부(33a, 33a)]와 상기 제1 보조 보유 지지부(33b)에 의해 지지된 자세 사이에서 자세가 바뀌게 된다.
또한, 이들 주 보유 지지부(33a) 및 보조 보유 지지부(33b, 33c)의 레이아웃으로서는, 2개의 주 보유 지지부(33a, 33a) 중 한쪽의 주 보유 지지부(33a)로부터 다른 쪽의 주 보유 지지부(33a)를 보았을 때에, 좌우 양측에 적어도 1개씩 보유 지지부(33, 33)가 설치되어 있는 레이아웃을 채용하는 것이 바람직하고, 이 경우에는 이들 보유 지지부(33, 33) 중 적어도 한쪽이 보조 보유 지지부(33b 또는 33c)로 된다. 또한, 상술한 도 1에서는 웨이퍼(W)의 중심부를 통하여 서로 대향하도록 2개의 주 보유 지지부(33a, 33a)를 배치하였지만, 도 17에 도시한 바와 같이, 이들 2개의 주 보유 지지부(33a, 33a) 중 한쪽, 본 예에서는 도 17 중 좌측의 주 보유 지지부(33a)로부터 웨이퍼(W)의 중심부를 보았을 때에, 서로 좌우로 이격되도록 2개의 주 보유 지지부(33a, 33a)를 배치해도 된다.
또한, 각각의 보유 지지부(33)로부터 웨이퍼(W)의 중심측을 향하여 신장되는 선단부의 상단부면에 도시하지 않은 돌기 형상의 핀을 각각 형성하고, 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 이들 핀에 의해 지지해도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼(W)는 주연부보다도 예를 들어 5㎝ 정도 내주측에 있어서 지지되지만, 이와 같은 경우라도 웨이퍼(W)는 본 발명에서 말하는 바의 「주연부」에 의해 지지된다.
또한, 웨이퍼 보트(11)로서는, 지지 기둥(32) 및 이 지지 기둥(32)으로부터 수직으로 신장되는 보유 지지부(33)를 구비한 구성으로 하였지만, 도 18에 도시한 바와 같이, 지지 기둥(32)의 각각의 측방 위치에 슬릿 형상의 홈을 복수 형성하고, 이 홈에 의해 웨이퍼(W)의 주연부를 하방측으로부터 지지하는 구성이어도 된다. 이 경우에는, 이들 지지 기둥(32)은, 웨이퍼 보트(11)에 대하여 웨이퍼(W)의 반입출을 할 수 있도록, 반송 아암(60)의 반송 영역을 피해서 배치된다. 또한, 반응관(12)의 구성으로서는, 배기구(21)를 반응관(12)의 천장면에 형성하고, 하방측으로부터 성막 가스를 도입하는 동시에, 천장면으로부터 배기하는 구성이어도 좋다. 또한, 웨이퍼 보트(11)와 함께, 가스 인젝터(51) 및 반응관(12)을 경사지게 해도 된다.
상술한 경사 각도θ로서는, 지나치게 작으면(지나치게 똑바로 세우면) 웨이퍼(W)의 자세가 바뀌기 어려워지고, 한편 지나치게 크면(지나치게 눕히면) 장치의 풋 프린트가 커지게 되므로, 예를 들어 0.5°∼20°인 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼 보트(11)의 회전 속도로서는, 너무 늦으면 상기 접촉 부위에 걸쳐서 박막이 형성되려고 하고, 한편 지나치게 빠르면 웨이퍼(W)가 관성에 의해서 자세를 바꾸기 어려워지므로, 0.01 내지 10rpm인 것이 바람직하다. 또한, 웨이퍼(W)의 자세를 바꾸는 데 있어서, 주 보유 지지부(33a)와 보조 보유 지지부(33b, 33c)의 각각의 상면의 높이 위치의 차에 대해서는, 당해 웨이퍼(W)의 자세가 용이하게 바뀌도록, 또한 웨이퍼 보트(11)에 있어서의 웨이퍼(W)의 옆으로 미끄러짐을 억제하기 위해, 예를 들어 0.1㎜ 내지 5㎜인 것이 바람직하다. 주 보유 지지부(33a) 및 보조 보유 지지부(33b, 33c)의 각 수량이나 배치 레이아웃에 대해서는, 웨이퍼 보트(11)가 1회전할 때마다 각각의 웨이퍼(W)의 자세가 바뀌도록, 상술한 경사 각도θ나 웨이퍼 보트(11)의 회전수에 따라서 다양하게 조정된다.
또한, 상술한 예에서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해 P를 포함하는 폴리 실리콘막을 성막하였지만, P 대신에, 혹은 P와 함께 B(붕소)를 포함하도록 해도 되고, 또는 이들 P나 B를 포함하지 않는 폴리 실리콘막을 성막해도 된다. 또한, SiO2(산화 실리콘)막이나 SiN(질화 실리콘)막 혹은 Crbon(탄소)에 대해서도, 막 두께가 예를 들어 3000Å(300㎚) 정도의 후막으로 되도록 성막해도 된다. 이와 같은 경우에 사용되는 성막 가스에 대해서 일례를 들면, SiO2막에 대해서는 예를 들어 실란 가스 및 오존 가스가 사용되고, SiN(질화 실리콘)막에 대해서는 실란 가스 및 암모니아 가스가 사용된다. 또한, Carbon(탄소)막에 대해서는 탄소를 포함하는 유기계의 가스가 사용된다.
또한, 본 발명의 장치를 사용하여 후막을 성막하는 데에 있어서, 당해 후막을 BICS(Bit-Cost Scalable) flash technology나 TCAT(Terabit Cell Array Transistor) technology 등으로 대표되는 적층 stack 구조를 사용한 3D 메모리에 적용해도 된다. 구체적으로는, 막 두께가 예를 들어 500Å(50㎚)의 폴리 실리콘막 상에 막 두께가 예를 들어 500Å의 산화 실리콘막을 형성한 적층막을 복수층 예를 들어 24층 적층한 구조나, 막 두께가 예를 들어 500Å의 산화 실리콘막 상에 막 두께가 예를 들어 500Å의 질화 실리콘막을 형성한 적층막을 복수층 예를 들어 24층 적층한 구조, 나아가서는 막 두께가 예를 들어 500Å의 실리콘막 상에 막 두께가 예를 들어 500Å의 SiGe(실리콘 게르마늄)막을 형성한 적층막을 복수층 예를 들어 24층 적층한 구조 등을 들 수 있다. 실리콘 게르마늄막을 성막하는 경우의 성막 가스로서는, 예를 들어 실란 가스 및 모노게르만(Si4Ge) 가스가 사용된다.
또한, CVD법 대신에, 원자층 혹은 분자층의 처리 가스를 웨이퍼(W)의 표면에 흡착시키고, 계속해서 이 처리 가스를 산화하여 반응 생성물을 형성하는 ALD(Atomic Layer Deposition)법을 사용하여 예를 들어 산화 실리콘막을 형성하는 경우에 본 발명을 적용해도 된다.
또한, 웨이퍼 보트(11)를 경사축 주위로 회전시키는 데 있어서, 반응관(12)에 대하여 회전축(28)을 경사지게 하도록 하였지만, 반응관(12)의 길이 방향을 따르도록 회전축(28)을 배치하고, 즉 반응관(12) 및 웨이퍼 보트(11)를 각각 연직 방향으로 신장하도록 배치하여, 이들 반응관(12) 및 웨이퍼 보트(11)를 일체적으로 경사지게 해도 된다. 도 19는, 이와 같은 예를 나타내고 있고, 종형 열처리 장치의 외장체를 이루는 하우징(101)의 저면의 일단부측을 하방측으로부터 들어 올리도록, 당해 바닥면의 하방측에는, 잭 등에 의해 상단부면이 승강 가능하게 구성된 승강 기구(100)가 설치되어 있다. 그리고, 이 회전 기구(27)에 의해, 웨이퍼 보트(11)가 경사축 주위로 회전하게 된다.
W : 웨이퍼
11 : 웨이퍼 보트
12 : 반응관
13 : 히터
21 : 배기구
27 : 회전 기구
28 : 회전축
32 : 지지 기둥
33 : 보유 지지부
51 : 가스 인젝터
52 : 가스 토출구
70 : 제어부

Claims (3)

  1. 복수의 기판을 지지 기둥을 통하여 선반 형상으로 보유 지지한 기판 보유 지지구를, 그 주위에 가열부가 배치된 종형의 반응관 내로 반입하여, 기판에 대하여 성막 처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서,
    상기 기판 보유 지지구를 연직축에 대하여 경사진 경사축 주위로 회전시키는 회전 기구와,
    상기 기판 보유 지지구에 있어서의 기판의 수납 위치마다 설치되고, 기판의 둘레 방향으로 서로 이격한 위치에 있어서 당해 기판의 하면 주연부를 각각 지지하는 복수의 주 보유 지지부와, 이들 주 보유 지지부에 대하여 기판의 둘레 방향으로 이격되어 위치하고, 또한 상기 경사축 방향에 있어서 상기 복수의 주 보유 지지부의 상면 보다 그 높이가 낮은 제1 및 제2 보조 보유 지지부를 구비하고,
    상기 기판 보유 지지구 상의 각각의 기판은, 상기 회전 기구에 의해 1회전할 때마다, 상기 제1 보조 보유 지지부 및 상기 주 보유 지지부에 의해 지지되는 자세와, 상기 제2 보조 보유 지지부 및 상기 주 보유 지지부에 의해 지지되는 자세 사이에서 자세가 바뀌도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 보유 지지구를 상기 경사축 주위로 회전시키면서, 상기 반응관 내에 성막 가스를 공급하여 기판에 대하여 성막 처리를 행하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는, 기판 상에 성막되는 박막의 막 두께가 0.2㎛ 이상으로 되도록 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
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