KR102233248B1 - 종형 열처리 장치 - Google Patents

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KR102233248B1
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요시카즈 후루사와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼가 선반 형상으로 보유 유지된 기판 보유 지지구를 반응 용기 내에 반입하고, 기판을 진공 분위기에서 열처리할 때에, 기판에의 파티클의 부착을 억제하는 것이다.
복수의 웨이퍼를 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트에 선반 형상으로 보유 지지하여 반응관(반응 용기) 내에 반입하고, 진공 분위기에서 열처리를 행할 때에, 반응 용기 내에서 웨이퍼 보트의 높이 방향으로 신장되도록 설치되며, 웨이퍼 보트를 따라서 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 가스 노즐로부터 가스를 토출한다. 가스 토출 구멍으로부터는 가스와 함께 파티클이 토출되지만, 반응 용기의 내벽이며, 가스 노즐과 웨이퍼 보트를 통해 대향하는 영역에 띠 형상으로 신장되는 돌기부를 형성하고, 파티클을 돌기부에 충돌시켜 상하 방향 또는 횡방향으로 되튀게 한다. 이에 의해, 파티클의 웨이퍼측으로의 되튐이 억제되므로, 웨이퍼에의 파티클의 부착을 억제할 수 있다.

Description

종형 열처리 장치{VERTICAL TYPE HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 복수의 기판이 선반 형상으로 보유 지지된 기판 보유 지지구를 종형의 반응 용기 내에 반입하고, 기판에 대하여 진공 분위기에서 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 장치의 하나로서, 다수의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함)에 대하여, 일괄적으로 열처리를 행하는 종형 열처리 장치가 있다. 이 열처리 장치에서는, 예를 들어 진공 분위기의 반응 용기 내에 있어서, 다수매의 웨이퍼를 선반 형상으로 보유 지지하는 웨이퍼 보트에 대하여, 웨이퍼 보트의 높이 방향으로 신장되며, 그 길이 방향을 따라서 다수의 가스 토출 구멍을 구비한 가스 노즐로부터 가스를 공급하여, 소정의 열처리를 행하고 있다. 이 열처리에서는, 돌발적으로 웨이퍼에 파티클이 부착되는 경우가 있고, 그 원인은, 가스 노즐 내에서 발생한 파티클이 가스와 함께 반응 용기 내에 토출되고, 반응 용기 내에 있어서 파티클이 이동하여, 웨이퍼 위에 낙하하기 때문이라고 추정된다.
특허문헌 1에는, 가스 도입 노즐에 형성된 복수개의 분출구에 있어서, 분출구의 개구 가장자리부에 점차 좁아지는 또는 넓어지는 R 모따기부 또는 근사 곡면부를 형성하는 기술이 제안되어 있다. 이 방법에서는, 가스의 교란을 억제함으로써, 기상 중에서의 분해 반응의 과도가 진행되는 것에 의한 파티클의 발생을 억제함과 함께, 가스 도입 노즐에 부착된 파티클의 박리를 억제하여, 파티클의 발생을 억제하고 있다. 그러나, 반응 용기 내에 가스 노즐로부터 토출된 파티클이 웨이퍼에 부착되는 것을 억제하는 것은 아니기 때문에, 본 발명의 과제를 해결할 수는 없다.
일본 특허 제4861391호 공보
본 발명은 이와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 복수의 기판이 선반 형상으로 보유 지지된 기판 보유 지지구를 종형의 반응 용기 내에 반입하고, 기판에 대하여 진공 분위기에서 열처리를 행하는 종형 열처리 장치에 있어서, 기판에의 파티클의 부착을 억제하는 기술을 제공하는 것에 있다.
이 때문에, 본 발명의 종형 열처리 장치는,
복수의 기판이 선반 형상으로 보유 지지된 기판 보유 지지구를 종형의 반응 용기 내에 반입하고, 상기 기판을 진공 분위기에서 열처리하는 종형 열처리 장치에 있어서,
상기 반응 용기 내에서 상기 기판 보유 지지구의 높이 방향으로 신장되도록 설치되며, 상기 기판 보유 지지구를 따라서 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 가스 노즐과,
상기 반응 용기의 내벽이며, 상기 가스 노즐과 상기 기판 보유 지지구를 통해 대향하는 영역에 형성된 돌기부와,
상기 반응 용기 내를 진공 배기하기 위한 진공 배기부를 구비하고,
상기 돌기부는, 상기 가스 토출 구멍으로부터 토출된 파티클이 상하 방향 또는 횡방향으로 되튀도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종형의 반응 용기의 내벽에 있어서의, 가스 노즐과 기판 보유 지지구를 통해 대향하는 영역에 돌기부를 형성하고, 이 돌기부에 의해, 가스 토출 구멍으로부터 토출된 파티클을 상하 방향 또는 횡방향으로 되튀게 하고 있다. 이 때문에, 반응 용기의 내벽에 충돌한 파티클이 기판측으로 되튀는 것이 억제되어, 기판에의 파티클의 부착이 억제된다.
도 1은 본 발명에 관한 종형 열처리 장치의 일 실시 형태를 나타내는 종단 측면도.
도 2는 종형 열처리 장치에 마련되는 돌기부와 가스 노즐과 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 3은 종형 열처리 장치에 설치되는 반응관과 가스 노즐과 웨이퍼를 도시하는 평면도.
도 4는 반응관과 가스 노즐과 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 5는 종형 열처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단 측면도.
도 6은 돌기부와 가스 노즐과 웨이퍼를 도시하는 측면도.
도 7은 종형 열처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 종단 측면도.
도 8은 반응관과 가스 노즐과 웨이퍼를 도시하는 평면도.
도 9는 종형 열처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 종단 측면도.
도 10은 종형 열처리 장치의 또 다른 예를 도시하는 종단 측면도.
본 발명에 관한 종형 열처리 장치의 일 실시 형태에 대하여, 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다. 도 1에 있어서, 참조 부호 11은 열처리로이며, 양단이 개구되어 있는 내부관(21) 및 상단이 폐색되어 있는 외부관(22)으로 이루어지는 예를 들어 투명 석영제의 이중관 구조의 반응관(2)과, 이 반응관(2)의 주위를 둘러싸도록 설치되는 예를 들어 히터로 이루어지는 가열 기구(12)를 구비하고 있다. 내부관(21) 및 외부관(22)의 하부측은 통상의 매니폴드(23)에 의해 지지되어 있다.
도 1 중 참조 부호 3은 반응관(2)의 길이 방향을 따라서, 복수의 웨이퍼 W를 선반 형상으로 배열하여 보유 지지하는 기판 보유 지지구인 웨이퍼 보트이다. 이 웨이퍼 보트(3)는 보트 엘리베이터(31)에 의해 상승하고, 열처리로(11) 내에 반입되는 구성으로 되어 있다. 매니폴드(23)의 하단 개구부는, 덮개(32)에 의해 폐색되는 구성으로 되어 있고, 이 덮개(32)와 웨이퍼 보트(3) 사이는, 예를 들어 도시하지 않은 회전축을 구비한 통상체(33)가 설치되어 있다.
매니폴드(23)는 배기 밸브 V를 구비한 배기로(24)를 통해 진공 배기부인 진공 펌프(25)에 접속되고, 반응관(2) 내가 내부관(21)과 외부관(22) 사이로부터 진공 배기되도록 구성되어 있다. 이 예에서는, 반응관(2)과 매니폴드(23)에 의해 반응 용기가 구성되고, 내부관(21)의 내벽이 반응 용기의 내벽에 상당한다.
매니폴드(23)에는, 예를 들어 선단이 폐쇄된 가늘고 긴 관상의 석영제의 가스 노즐(4)이 삽입되어 있다. 이 가스 노즐(4)은, 반응관(2) 내에서, 웨이퍼 보트(3)의 높이 방향에 수직으로 신장되도록 설치되며, 웨이퍼 보트(3)를 따라서 복수의 가스 토출 구멍(41)이 형성되어 있다. 가스 토출 구멍(41)은 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 각 웨이퍼 W에 대응하는 위치, 이 예에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 인접하는 웨이퍼 W끼리의 사이에, 가스를 토출하는 위치에 형성되어 있다.
도 2는 웨이퍼 보트(3)의 최상단의 웨이퍼 W1과, 그 하방측의 복수매의 웨이퍼 W를 도시하는 것이다. 가스 노즐(4)의 기단측은, 매니폴드(23)에 있어서의 도시하지 않은 포트를 통해, 밸브나 매스 플로우 컨트롤러 등을 포함하는 유량 조정부(43)를 구비한 가스 공급로(42)에 접속되고, 이 가스 공급로(42)의 타단측은 처리 가스 예를 들어 모노실란(SiH4) 가스의 가스 공급원(44)에 접속되어 있다.
반응관(2)의 내부관(21)에는, 가스 노즐(4)과 웨이퍼 보트(3)를 통해 대향하는 영역에 돌기부(5)가 마련되어 있다. 가스 노즐(4)의 내부에는, 노즐 내부에 형성된 반응 생성물인 막의 막 박리나, 가스 노즐(4)을 구성하는 석영의 크랙, 설치 시의 석영분 등이 파티클로서 존재하는 경우가 있고, 이들 파티클은, 가스 토출 구멍(41)으로부터 가스와 함께 돌발적으로 토출된다. 돌기부(5)는 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클을 상측 방향으로 되튀게 하기 위한 것이다.
가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클은, 후술하는 바와 같이 가스 토출 구멍(41)과 대향하는 부위를 향하여 직선적으로 이동하여, 당해 부위에 충돌한다. 이 때문에, 돌기부(5)는 내부관(21)에 있어서의, 가스 노즐(4)과 웨이퍼 보트(3)를 통해 대향하는 영역에 형성된다. 이 예에 있어서의, 「대향하는 영역」이란, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출되는 파티클이 충돌할 우려가 있는 영역을 말하고, 파티클의 발생 상태를 파악하여 결정된다. 구체적으로는, 예를 들어 「대향하는 영역」은, 도 3에 있어서, 웨이퍼 W의 중심 O로부터 보아, 직선 L로부터 주위 방향으로 +θ(θ=45도), -θ(θ=45도) 이격된 직선 L22, 직선 L32 사이의 영역 S를 말한다.
돌기부(5)는 대향하는 영역 S에 있어서의 내부관(21)의 내벽에 마련되며, 이 영역 S 전체에 마련하도록 해도 되고, 영역 S의 일부인 가스 토출구(41)에 대향하는 부위(대향 부위)에 마련하도록 해도 된다. 이 대향 부위란, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클이 많이 충돌하는 영역을 말하고, 이 예에서는, 대향 부위에 돌기부(5)를 형성하고 있다. 예를 들어 대향 부위는, 도 3에 내부관(21)을 평면적으로 도시한 바와 같이, 예를 들어 가스 토출 구멍(41)의 주위 방향의 중심과, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W의 중심 O를 통과하는 직선을 직선 L1이라 하면, 웨이퍼 W의 중심 O로부터 보아, 직선 L1로부터 주위 방향으로 +θ(θ=10도), -θ(θ=10도) 이격된 직선 L21, L31 사이의 부위이다.
이 예는 띠 형상의 돌기부(돌조부)(5)를 구비하고 있고, 돌기부가 상하 방향으로 연속하여 형성되어 있다. 돌기부(5)는, 예를 들어 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 최상단의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치로부터, 최하단의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치에 이르기까지의 영역에 있어서, 상하 방향으로 복수 마련되고, 복수의 돌기부(5)를 종방향을 따른 단면에서 보면, 웨이퍼 보트(3)측에 정상부를 갖는 삼각파 형상으로 형성되어 있다. 이 예의 돌기부(5)는 삼각파 형상을 구성하는 상측의 면이 경사면(51)이고, 하측의 면이 수평면(52)으로서 형성되고, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 경사면(51)은 수평면에 대하여 40∼50도의 범위에서 경사지도록 형성되어 있다. 또한, 수평면(51)은 수평면에 대한 기울기가 10도 이내인 상태를 가리킨다.
돌기부(5)는 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클을 상측 방향으로 되튀게 하도록 형성되어 있다. 이 때문에, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 W의 측방으로부터 보았을 때에, 가스 토출 구멍(41)마다 경사면(51)이 형성되고, 각 가스 토출 구멍(41)과 경사면(51)이 서로 대향하도록 배열되어 있다. 이 예에서는, 예를 들어 가스 토출 구멍(41)의 높이 방향의 중심부와, 경사면(51)의 높이 방향의 중심부의 높이 위치가 서로 일치하도록 형성되어 있다.
내부관(21)에 있어서, 파티클이 충돌하는 영역은, 가스의 종류나 유량, 반응 용기 내의 압력에 따라 상이하기 때문에, 예를 들어 후술하는 바와 같이 미리 반응 용기 내의 파티클의 거동을 관찰함으로써, 파티클이 충돌하는 영역을 파악하고, 이 영역을 커버하도록, 돌기부(5)의 형상이나 설치 영역이 설정된다.
다음에 상술한 종형 열처리 장치의 작용에 대하여, 처리 가스로서 SiH4 가스를 사용하여 Si막을 성막하는 예를 사용하여 설명한다. 우선, 웨이퍼 W를 소정 매수 웨이퍼 보트(3)에 보유 지지하고, 보트 엘리베이터(31)를 상승시킴으로써, 반응관(2) 및 매니폴드(23)에 의해 구성되는 반응 용기 내에 반입(로드)한다. 웨이퍼 보트(3)를 반입하고 매니폴드(23)의 하단 개구부를 덮개(32)에 의해 폐색한 후, 반응 용기 내의 온도를 예를 들어 500℃까지 승온시킴과 함께, 배기 밸브 V를 개방하여 반응 용기 내를 진공 펌프(25)에 의해, 소정의 진공도 예를 들어 133㎩까지 진공 배기한다.
그리고, 웨이퍼 보트(3)를 연직축 주위로 회전시키면서, 가스 공급원(44)으로부터 가스 노즐(4)을 통해, SiH4 가스를 예를 들어 1000sccm의 유량으로 반응 용기 내에 공급한다. 가스는, 가스 노즐(4)의 가스 토출 구멍(41)으로부터 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 웨이퍼 W에 대하여, 높이 방향으로 인접하는 웨이퍼 W끼리의 사이에 토출되어, 웨이퍼 W 표면에 Si막이 형성된다. 웨이퍼 보트(3)를 따라서 형성된 복수의 가스 토출 구멍(41)으로부터 대응하는 웨이퍼 W에 대하여 가스를 공급하고 있으므로, 웨이퍼 W의 중심부에도 가스가 충분히 골고루 퍼져, 웨이퍼 면내에 걸쳐, 균일하게 성막 처리가 진행된다.
여기서, 가스 노즐(4)로부터 성막 가스와 함께 토출되는 파티클에 대하여 설명한다. 가스 노즐(4)의 내부에는, 이미 설명한 바와 같이 파티클이 존재하는 경우가 있고, 이들 파티클이, 가스 토출 구멍(41)으로부터 성막 가스와 함께 반응 용기 내에 돌발적으로 토출되는 경우가 있다. 본 발명자들은, 가스 토출 구멍(41)으로부터 반응 용기 내에 토출된 파티클의 모습을 하이 스피드 카메라로 촬상하여, 파티클의 거동에 대하여 확인하였다.
가스 토출 구멍(41)의 구멍 직경이 고르게 되어 있는 가스 노즐(4)을 사용하여, 예를 들어 1리터의 탱크에 충전한 가스를 반응 용기 내에 공급한바, 반응 용기 내의 압력이 66660㎩ 정도에서는, 파티클은 가스 노즐(4)의 하부측의 가스 토출 구멍(41)으로부터 배출되기 쉬워, 반응 용기의 하부측에서의 파티클수가 많아지는 경향이 있다. 한편, 반응 용기 내의 압력이 133㎩ 정도인 감압 하에서는, 반응 용기의 상부측에서의 파티클수가 많아지는 경향이 있는 것이 확인되었다. 이것은, 감압 하에서는 기체 분자량이 적고, 파티클은 가스 노즐(4) 내에 있어서 상부측까지 운반되고, 가스 노즐(4)의 선단에서 충돌하여 운동 에너지를 상실하여, 가스 노즐(4)의 상부측의 가스 토출 구멍(41)으로부터 배출되기 때문이라고 추정된다.
또한, 반응 용기 내가 진공 분위기일 때에는, 가스 토출 구멍(41)으로부터 배출된 파티클은, 가스의 흐름과는 별개로 직선적으로 이동해 간다. 예를 들어 도 2에 점선으로 파티클의 경로를 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 W와의 충돌을 반복하면서, 가스 토출 구멍(41)과 대향하는 내부관(21)의 내벽(반응 용기의 내벽)을 향하여 진행해 가는 것이 동화상에 의해 확인되었다. 그리고, 돌기부(5)의 경사면(51)에 충돌하여, 상향으로 진로를 변경하여, 상측 방향으로 되튀고, 예를 들어 상방측의 돌기부(5)의 수평면(52)에 충돌하여, 다시 하측 방향으로 되튄다. 파티클은, 충돌할 때마다 에너지를 상실하여 힘을 없애고, 결과적으로 웨이퍼 W의 외측의 돌기부(5)의 근방 영역에서 낙하해 가는 모습이 보이고 있다. 따라서, 가스 토출 구멍(41)으로부터 파티클이 토출되어도, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다.
한편, 종래와 같이 돌기부를 구비하지 않는 구성에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 파티클은, 웨이퍼 W와의 충돌을 반복하면서 가스 토출 구멍(41)과 대향하는 내부관(21)의 내벽(반응 용기의 내벽)을 향하여 진행해 가고, 내부관(21) 내벽에 충돌하여, 웨이퍼 W측으로 되튀어 되돌아 온다. 이와 같이 파티클은 내벽(21)에 충돌하여 되튀어, 웨이퍼 W 위에 낙하하므로, 웨이퍼 W에 파티클이 부착되어 버린다.
본 발명은 진공 분위기의 반응 용기 내에 있어서, 가스 노즐(4)의 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클의 거동을 파악함으로써 이루어진 것이며, 상술한 실시 형태에 따르면, 이미 설명한 바와 같이, 내부관(21)의 내벽에 있어서, 가스 노즐(4)과 웨이퍼 보트(3)에 대하여 대향하는 영역에 돌기부(5)를 마련하고 있다. 이 때문에, 반응 용기 내에 가스 토출 구멍(41)으로부터 파티클을 토출해도, 파티클이 돌기부(5)에 충돌하여, 상측 방향으로 되튀어진다. 따라서, 파티클이 내부관(21)의 내벽에 충돌하여, 웨이퍼 W를 향하여 되튀는 것이 억제되기 때문에, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다.
또한, 돌기부(5)는 각각 주위 방향으로 신장되도록 상하 방향으로 복수 마련되어 있기 때문에, 가스 노즐(4)의 길이 방향을 따라서 형성된 복수의 가스 토출 구멍(41)으로부터 파티클이 토출되었다고 해도, 각각의 파티클을 상측 방향으로 되튀게 할 수 있다. 또한, 돌기부(5)는 종방향을 따른 단면에서 보면, 삼각파 형상으로 형성되어 있으므로, 파티클이 삼각파 형상의 경사면에 충돌하기 쉽고, 파티클을 상하 방향으로 되튀게 하기 쉽다.
또한, 돌기부(5)의 삼각파 형상을 구성하는 상측의 면을 경사면(51), 하측의 면을 수평면(52)으로서 형성하고 있으므로, 상향으로 파티클이 되튀어지고, 되튀어진 파티클은, 이미 설명한 바와 같이, 상측에 인접하는 돌기부(5)에 충돌하여 실속하여, 웨이퍼 W의 외측으로 낙하해 간다. 또한, 최상단의 돌기부(5)에서 되튀어진 파티클은, 돌기부(5)로부터 웨이퍼 보트(3)의 상단까지의 거리가 짧기 때문에, 파티클이 상방 경사를 향하여 되튀어져도, 웨이퍼 W에 충돌하지 않고, 웨이퍼 보트(3)의 상방측으로 진행해 가기 때문에, 파티클 오염의 방지 효과가 크다.
계속해서, 돌기부의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 5 및 도 6에 도시한 돌기부(6)가 상술한 돌기부(5)와 상이한 점은, 삼각파 형상을 구성하는 상측의 면이 수평면(61)이며, 하측의 면이 경사면(62)으로서 형성되는 것이다. 예를 들어, 경사면(62)은 수평면에 대하여 40∼50도의 범위에서 경사지도록 형성되고, 수평면(61)은 수평면에 대한 기울기가 10도 이내인 상태도 포함한다.
이와 같은 돌기부(6)를 구비한 반응 용기에서는, 파티클은, 웨이퍼 W와의 충돌을 반복하면서, 가스 토출 구멍(41)과 대향하는 내부관(21)의 내벽(반응 용기의 내벽)을 향하여 진행해 가고, 돌기부(6)의 경사면(62)에 충돌하여, 하향으로 진로를 변경하여 하측 방향으로 되튀고, 예를 들어 하방측의 돌기부(6)의 수평면(61)에 충돌한다. 파티클은, 충돌할 때마다 에너지를 상실하여 힘을 없애기 때문에, 결과적으로 웨이퍼 W의 외측의 돌기부(5)의 근방 영역에서 낙하해 간다. 이에 의해, 이 돌기부(6)를 사용한 구성에 있어서도, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다. 또한, 삼각파 형상을 구성하는 하측의 면이 경사면(62)이기 때문에, 가스 토출구(41)로부터 토출되는 가스가 경사면(62)에 닿아 진로를 변경하고, 경사 하방측을 향하여, 웨이퍼 W에 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼 면내에의 가스의 공급량을 많게 할 수 있다.
돌기부의 또 다른 예에 대하여 설명한다. 도 7 및 도 8에 도시한 돌기부(7)는 상하 방향을 따라서 형성되며, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클이 횡방향으로 되튀도록, 정상부(71)로부터 내부관(21)의 내벽측을 향함에 따라서 횡폭이 넓어지도록 형성되어 있다. 예를 들어 돌기부(7)는 평면적으로 보면 삼각 형상으로 형성되고, 정상부(71)가 상기 직선 L1 상에 마련된다. 삼각 형상에 대해서는, 파티클이 경사부(72, 73)에 충돌하여, 횡방향으로 되튀는 형상으로 형성된다.
이와 같은 돌기부(7)를 구비한 반응 용기에서는, 파티클은, 웨이퍼 W에 충돌하면서, 예를 들어 가스 토출 구멍(41)과 대향하는 내부관(21)의 내벽(반응 용기의 내벽)을 향하여 진행해 가고, 돌기부(7)의 경사부(72, 73)에 충돌하여, 횡방향으로 진로를 변경하여, 횡방향으로 되튄다(도 8 참조). 이렇게 해서, 파티클은 돌기부(7) 등과의 충돌에 의해, 에너지를 상실하여 힘을 없애고, 웨이퍼 W의 외측에 있어서 낙하해 간다. 따라서, 이 돌기부(7)를 사용한 구성에 있어서도, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다.
계속해서, 반응 용기의 다른 예에 대하여 설명한다. 도 9에 도시한 종형 열처리 장치의 반응관(2)은 내부관(21)과, 외부관(22)의 이중관 구조로 되어 있고, 내부관(21)의 내부에, 그 길이 방향을 따라서 신장되도록 형성된 가스 노즐(4)이 수납되어 있다. 이 가스 노즐(4)에 대향하도록, 내부관(21)의 측면에는, 그 길이 방향으로 신장되는 슬릿상의 개구부(26)가 상하 방향으로 복수 개소에 형성되어 있다. 그 밖의 구성은 상술한 종형 열처리 장치와 마찬가지이며, 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 이 예에 있어서도, 반응관(2)과 매니폴드(23)에 의해 반응 용기가 구성되고, 내부관(21)의 내벽이 반응 용기의 내벽에 상당한다.
내부관(21)에 있어서의 가스 노즐(4)과 대향하는 영역에는, 돌기부가 형성된다. 돌기부의 구성에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지이다. 도 9에는, 파티클을 상향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(5)가 형성된 예를 도시하고, 이 돌기부(5)는 개구부(26) 이외의 영역에, 가스 토출 구멍(41)과 대향하도록 형성된다. 이 예의 반응관(2)은 가스 노즐(4)과 대향하는 부위에 개구부(26)가 형성되어 있으므로, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클은 개구부(26)를 향하여 횡방향으로 흘러가고, 내부관(21)과 외부관(22) 사이를 통과하여, 반응관(2)의 외부로 배출된다. 또한, 개구부(26)가 형성되어 있지 않은 영역에서는, 파티클은 돌기부(5)에 충돌함으로써 상측 방향으로 되튀어지고, 충돌을 반복함으로써 에너지를 상실하여, 웨이퍼 W의 외측에서 낙하하고, 이렇게 해서, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다. 내부관(21)에 형성되는 돌기부는, 하향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(6), 횡방향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(7)여도 되고, 파티클의 발생 상태에 따라서 선택된다.
도 10에 도시한 종형 열처리 장치의 반응관(8)은 단관 구조이며, 반응관(8)의 상부측이 배기 밸브 V를 구비한 배기로(81)를 통해 진공 배기부인 진공 펌프(82)에 접속되어 있다. 반응관(8)의 하부측은 매니폴드(83)에 접속되어 있고, 반응관(8)의 내부에, 그 길이 방향을 따라서 신장되도록 형성된 가스 노즐(4)이 수납되어 있다. 그 밖의 구성은 상술한 종형 열처리 장치와 마찬가지이며, 동일한 구성 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다. 이 예에 있어서도, 반응관(8)과 매니폴드(83)에 의해 반응 용기가 구성되고, 반응관(8)의 내벽이 반응 용기의 내벽에 상당한다.
반응관(8)에 있어서의 가스 노즐(4)과 대향하는 영역에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 돌기부가 형성된다. 돌기부의 구성에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지이다. 도 10에는, 파티클을 상향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(5)가 형성된 예를 도시한다. 이 예의 반응관(8)은, 상부측으로부터 배기되므로, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 가스는 웨이퍼 W 표면에 접촉하면서 횡방향으로 흘러가고, 또한 반응관(8)의 상부측으로 향하여, 배기로(81)를 통해 배기된다. 또한, 가스 토출 구멍(41)으로부터 토출된 파티클은, 웨이퍼 W와의 충돌을 반복하면서, 가스 노즐(4)과 대향하는 부위를 향하여 진행하고, 돌기부(5)에 충돌하여 실속한다. 그리고, 웨이퍼 W의 외측에 있어서 가스의 흐름과 함께 반응관(8)의 상부측으로 향하여, 배기로(81)를 통해 배기된다. 이에 의해, 웨이퍼 W에의 파티클의 부착이 억제된다. 반응관(8)에 마련되는 돌기부는, 하향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(6), 횡방향으로 되튀게 하는 구성의 돌기부(7)여도 되고, 파티클의 발생 상태에 따라서 선택된다.
이상에 있어서, 돌기부는, 웨이퍼 보트(3)의 최상단의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치로부터, 최하단의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치에 이르기까지의 영역의 일부에 마련하도록 해도 된다. 예를 들어 파티클의 발생 상황을 파악하고, 이미 설명한 바와 같이, 웨이퍼 보트(3)의 상부측의 파티클수가 많은 경우에는, 반응 용기의 내벽에 있어서, 돌기부는, 적어도 웨이퍼 보트(3)의 최상단의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치로부터, 위로부터 10단째의 웨이퍼 W에 대응하는 높이 위치에 이르기까지의 영역에 형성하도록 해도 된다.
또한, 돌기부는, 반드시 상하 방향으로 연속하여 마련할 필요는 없고, 상하 방향으로 서로 간격을 두고 마련하는 것이어도 된다. 예를 들어 가스 토출구(41)와 웨이퍼 보트(3)를 통해 대향하는 영역에 있어서, 웨이퍼 보트(3)에 탑재된 상하 방향으로 인접하는 웨이퍼 W끼리의 사이에, 가스 토출구(41)와 대응하도록, 돌기부를 상하 방향으로 서로 간격을 두고 형성하도록 해도 된다. 또한, 삼각 형상의 오목부를 연속하여, 혹은 간격을 두고 형성한 경우, 이것은 오목부 이외의 부분이 돌기부에 상당하고, 이 경우도 권리 범위에 포함된다.
또한, 파티클이 토출될 우려가 있는 가스 노즐(4)이 복수개 설치되어 있는 경우에는, 파티클의 발생 상황을 파악하고, 복수의 가스 노즐(4)에 대응하여 복수의 돌기부를 마련하도록 해도 되고, 복수의 가스 노즐(4)의 대향 부위를 모두 포함하는 영역 전체에 돌기부를 마련하도록 해도 된다. 또한, 종형 열처리 장치에 대하여 실시되는 처리는, 상술한 성막 처리뿐만 아니라, 어닐 처리 등의 열처리여도 된다.
W : 반도체 웨이퍼
11 : 열처리로
12 : 가열 기구
2, 8 : 반응관
21 : 내부관
22 : 외부관
3 : 웨이퍼 보트
4 : 가스 노즐
41 : 가스 토출 구멍
5, 6, 7 : 돌기부
51, 62 : 경사면
52, 61 : 수평면

Claims (7)

  1. 상단이 개구되어 있는 내부관과 상단이 폐색되어 있는 외부관으로 이루어지는 이중관 구조의 종형의 반응관을 구비하고, 복수의 기판이 선반 형상으로 보유 지지된 기판 보유 지지구를 상기 내부관 내에 반입하고, 상기 내부관 내를 내부관과 외부관 사이로부터 진공 배기하면서 상기 기판을 열처리하는 종형 열처리 장치에 있어서,
    상기 내부관 내에서 상기 기판 보유 지지구의 높이 방향으로 신장되도록 설치되며, 상기 기판 보유 지지구를 따라서 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 가스 노즐과,
    상기 내부관의 내벽이며, 상기 가스 노즐과 상기 기판 보유 지지구를 통해 대향하는 영역에 형성된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부는, 상기 가스 토출 구멍으로부터 토출된 파티클이 상하 방향 또는 횡방향으로 되튀도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  2. 복수의 기판이 선반 형상으로 보유 지지된 기판 보유 지지구를 종형의 반응관 내에 반입하고, 상기 반응관 내를 상기 기판 보유 지지구의 상부와 대향하는 상기 반응관의 상단 개구부로부터 진공 배기하면서 상기 기판을 열처리하는 종형 열처리 장치에 있어서,
    상기 반응관 내에서 상기 기판 보유 지지구의 높이 방향으로 신장되도록 설치되며, 상기 기판 보유 지지구를 따라서 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 가스 노즐과,
    상기 반응관의 내벽이며, 상기 가스 노즐과 상기 기판 보유 지지구를 통해 대향하는 영역에 형성된 돌기부를 구비하고,
    상기 돌기부는, 상기 가스 토출 구멍으로부터 토출된 파티클이 상하 방향 또는 횡방향으로 되튀도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상하 방향을 따라서 복수 마련되며, 당해 복수의 돌기부를 종방향을 따른 단면에서 보면, 삼각파 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 돌기부는, 삼각파 형상을 구성하는 상측의 면 및 하측의 면 중 한쪽이 수평면이고, 다른 쪽의 면이 경사면인 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사면은, 수평면에 대하여 40∼50도의 범위에서 경사져 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는, 상하 방향을 따라서 마련되며, 상기 파티클이 횡방향으로 되튀도록, 정상부로부터 상기 내벽측을 향함에 따라서 횡폭이 넓어지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌기부는, 적어도 상기 기판 보유 지지구의 최상단의 기판에 대응하는 높이 위치로부터, 위로부터 10단째의 기판에 대응하는 높이 위치에 이를 때까지의 영역에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는, 종형 열처리 장치.
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