KR102601661B1 - 단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램 - Google Patents

단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램 Download PDF

Info

Publication number
KR102601661B1
KR102601661B1 KR1020217040229A KR20217040229A KR102601661B1 KR 102601661 B1 KR102601661 B1 KR 102601661B1 KR 1020217040229 A KR1020217040229 A KR 1020217040229A KR 20217040229 A KR20217040229 A KR 20217040229A KR 102601661 B1 KR102601661 B1 KR 102601661B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating
heat
plates
insulating material
insulation
Prior art date
Application number
KR1020217040229A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220006591A (ko
Inventor
히로노리 시마다
토모시 타니야마
Original Assignee
가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 filed Critical 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
Publication of KR20220006591A publication Critical patent/KR20220006591A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102601661B1 publication Critical patent/KR102601661B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/0003—Linings or walls
    • F27D1/0033—Linings or walls comprising heat shields, e.g. heat shieldsd
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C23C16/345—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
    • F27B17/0016—Chamber type furnaces
    • F27B17/0025—Especially adapted for treating semiconductor wafers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
    • F27D5/0037—Supports specially adapted for semi-conductors
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
    • 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
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • 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
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67303—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements
    • 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
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/023—Industrial applications
    • H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40—Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • H05B3/44—Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible heating conductor arranged within rods or tubes of insulating material
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

처리실 하부의 단열 성능을 향상시켜서 처리실 내의 온도 안정 시간을 단축하는 기술을 제공한다. 열 처리로의 온도 구배를 수반하는 노구 부근에 배치되는 단열 구조체는, 금속제의 차열재 및 차열재의 표리 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동에 상기 차열재가 배치된 단열판을 복수 구비하고, 복수의 단열판이 각각 서로 간격을 두고 배치된다.

Description

단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램{HEAT INSULATION STRUCTURE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, UBSTRATE PROCESSING METHOD AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에서의 기판(웨이퍼)의 열처리에서는 예컨대 종형(縱型) 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 종형 기판 처리 장치에서는 기판 보지구(保持具)에 의해 복수의 기판을 수직 방향으로 배열해서 보지하고, 기판 보지구를 처리실 내에 반입한다. 그 후 처리실 외에 설치된 히터에 의해 기판을 가열한 상태에서 처리실 내에 처리 가스를 도입하고, 기판에 대하여 박막 형성 처리 등이 수행된다.
1. 일본 특개 2018-49853호 공보 2. 국제공개 제2016/135876호 팸플릿 3. 국제공개 제2019/053807호 팸플릿
전술과 같은 종형 기판 처리 장치에서는 노(爐) 외로의 열 방출량이 큰 처리실의 하부에 서브 히터를 설치하고, 처리실 외에 설치된 메인 히터와 서브 히터의 양방(兩方)으로부터 기판을 가열하는 경우가 있다.
하지만 이와 같이 서브 히터를 설치한 경우, 서브 히터에 의한 승온이 메인 히터에 추종하지 않으면 처리실의 온도를 안정시키는 데 시간이 소요되었다. 또한 서브 히터는 기판 중심을 가열하기 때문에 기판 면내의 온도 분포가 불균일해지는 경우가 있다.
본 개시는 처리실 하부의 단열 성능을 향상시켜서 처리실 내의 온도 안정 시간을 단축하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 열 처리로의 온도 구배(勾配)를 수반하는 노구(爐口) 부근에 배치되는 단열 구조체로서, 금속제의 차열재(遮熱材) 및 상기 차열재의 표리(表裏) 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동(空洞)에 상기 차열재가 배치된 단열판을 복수 구비하고, 상기 복수의 단열판이 각각 서로 간격을 두고 배치되어 이루어지는 단열 구조체를 포함하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 처리실 하부의 단열 성능을 향상시켜서 처리실 내의 온도 안정 시간을 단축할 수 있는 기술이 제공된다.
도 1은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 노의 개략 구성도이며, 노 내부를 종단면도(縱斷面圖)로 도시하는 도면.
도 2는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 캡 히터 및 그 주변부를 도시하는 종단면도.
도 3은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 캡 히터를 도시하는 사시도.
도 4의 (A) 및 도 4의 (B)는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 단열 구조체를 설명하기 위한 사시도.
도 5의 (A)는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 단열 구조체를 구성하는 단열판을 도시하는 상면도, 도 5의 (B)는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 단열판을 도시하는 종단면도.
도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 단열판의 구성을 설명하기 위한 종단면도.
도 7은 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러의 개략 구성도이며, 컨트롤러의 제어계를 블록도로 도시하는 도면.
이하, 본 개시의 일 실시 형태에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에서 기판 처리 장치(1)는 반도체 집적 회로의 제조에서의 열처리 공정을 실시하는 종형 열처리 장치로서 구성되고, 노(2)를 구비한다. 노(2)는 원통 형상의 전기로이며, 보지판으로서의 히터 베이스(2A)에 지지되는 것에 의해 기판 처리 장치(1)의 설치 바닥에 대하여 수직으로 설치된다. 노(2)의 내면측에는 노 내를 균일하게 가열하기 위해서 제1 히터로서의 히터(3)가 설치된다. 히터(3)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화[여기(勵起)]시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
노(2)의 내측에 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(4)이 배설(配設)된다. 반응관(4)은 예컨대 적외선을 투과하는 석영(SiO2) 또는 흑체에 가까운 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 구성되고, 상단이 폐색(閉塞)되고 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다. 반응관(4)의 외방(外方)에는 가스 공급 공간(공급 덕트)(4A)과 가스 배기 공간(배기 덕트)(4B)이 대면하도록 외측으로 돌출해서 형성된다. 또한 반응관(4)의 하단에는 외측에 돌출한 플랜지부(4C)가 형성된다. 플랜지부(4C)는 덮개(19)측의 상대측 부재인 매니폴드(5)와 씰 부재로서의 O링(5A)을 개재하여 접속된다.
반응관(4)의 중공부(中空部)에는 처리실(6)이 형성된다. 처리실(6)은 후술하는 보트(21)에 의해 웨이퍼(7)를 수용 가능하도록 구성된다. 처리실(6)과 가스 공급 공간(4A) 및 가스 배기 공간(4B)은 반응관(4)(내벽)에 의해 구분된다.
매니폴드(5)는 원통 형상의 금속제이며, 반응관(4)의 하단을 지지하도록 설치된다. 매니폴드(5)의 내경은 반응관(4)의 내경[플랜지부(4C)의 내경]보다 크게 형성된다. 이에 의해 반응관(4)의 하단[플랜지부(4C)]과 반응관(4)의 하단(일단)에 설치된 덮개(19) 사이에 후술하는 원환 형상의 공간을 형성할 수 있다.
가스 공급 공간(4A) 내에는 1개 이상의 노즐(8)이 설치된다. 노즐(8)에는 처리 가스(원료 가스)를 공급하는 가스 공급관(9)이 매니폴드(5)를 관통해서 각각 접속된다. 각각의 가스 공급관(9)의 유로 상에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(10) 및 개폐 밸브인 밸브(11)가 설치된다. 밸브(11)보다 하류측에서는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(12)이 가스 공급관(9)에 접속된다. 가스 공급관(12)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(13) 및 밸브(14)가 설치된다. 주로 가스 공급관(9), MFC(10), 밸브(11)에 의해 처리 가스 공급계인 처리 가스 공급부가 구성된다. 또한 가스 공급관(12), MFC(13), 밸브(14)에 의해 불활성 가스 공급계인 불활성 가스 공급부가 구성된다. 또한 가스 공급관(12), MFC(13), 밸브(14)를 처리 가스 공급부(처리 가스 공급계)에 포함시켜서 생각해도 좋다.
노즐(8)은 가스 공급 공간(4A) 내에 반응관(4)의 하부로부터 상승[立上]하도록 설치된다. 노즐(8)의 측면이나 상단에는 가스를 공급하는 1 내지 복수의 가스 공급공(8A)이 설치된다. 반응관(4)의 중심을 향하도록 개구된 가스 공급공(8A)은 웨이퍼(7)를 향하여 가스를 분사할 수 있다. 가스 공급 공간(4A)과 처리실(6) 사이의 내벽에는 가로로 긴 공급 슬릿(4E)이, 웨이퍼(7)에 대응하는 간격으로 수직 방향으로 복수 단 설치된다.
가스 배기 공간(4B)과 처리실(6) 사이의 내벽에는 제1 배기부(제1 배기구)로서의 가로로 긴 배기 슬릿(4F)이 공급 슬릿(4E)에 대응하도록 수직 방향으로 복수 단 설치된다. 반응관(4)의 하단 부근에는 가스 배기 공간(4B)에 연통하는 배기 포트(4D)가 형성된다. 배기 포트(4D)에는 처리실(6) 내의 분위기를 배기하는 배기관(15)이 접속된다. 가스 배기 공간(4B)의 하방(下方)의 내벽[가스 배기 공간(4B)과 처리실(6) 사이의 벽]에는 배기구(4G)가 형성된다. 또한 플랜지부(4C)에도 처리실(6)과 가스 배기 공간(4B) 하단을 연통시키는 배기구(4H)가 형성된다. 배기구(4G, 4H)는 주로 후술하는 퍼지 가스를 배기하도록 기능한다.
배기관(15)에는 처리실(6) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력계)로서의 압력 센서(16) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(17)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(18)가 접속된다. APC 밸브(17)는 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(6) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있다. 또한 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 압력 센서(16)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개도를 조절하는 것에 의해 처리실(6) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성된다. 주로 배기관(15), APC 밸브(17), 압력 센서(16)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(18)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(5)의 하방에는 매니폴드(5)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체(蓋體)로서의 덮개(19)가 설치된다. 덮개(19)는 예컨대 스텐레스나 니켈 기(基) 합금 등의 금속으로 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 덮개(19)의 상면에는 매니폴드(5)의 하단과 당접(當接)하는 씰 부재로서의 O링(19A)이 설치된다.
또한 매니폴드(5)의 바닥 플랜지보다 내측의 덮개(19) 상면에는 덮개(19)를 보호하는 커버 플레이트(20)가 설치된다. 커버 플레이트(20)는 예컨대 석영, 사파이어 또는 SiC 등의 내열 내식성 재료로 구성되고, 원반 형상으로 형성된다. 커버 플레이트(20)는 기계적 강도가 요구되지 않기 때문에 얇은 두께로 형성될 수 있다. 커버 플레이트(20)는 덮개(19)와 독립해서 준비되는 부품에 한하지 않고, 덮개(19)의 내면에 코팅된 또는 내면이 개질된 질화물 등의 박막 또는 층이어도 좋다. 커버 플레이트(20)는 또한 원주의 가장자리로부터 매니폴드(5)의 내면을 따라 상승하는 벽을 포함해도 좋다.
기판 보지구로서의 보트(21)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(7)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지한다. 거기서는 웨이퍼(7)는 일정한 간격을 두고 배열시킨다. 보트(21)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 반응관(4)은 보트(21)를 안전하게 반입출 가능한 최소한의 내경을 포함하는 것이 바람직한 경우가 있다.
처리실(6) 내의 보트(21)의 하부이며 배기관(15)이 접속되는 위치에는 단열 구조체(22)가 배설된다. 단열 구조체(22)는 상하 방향의 열의 전도 또는 전달이 작아지는 구조를 가지고, 통상적으로 내부에 공동을 포함한다. 또한 상세는 후술하지만, 단열 구조체(22)는 상(上) 방향으로부터의 복사열을 반응관(4) 하부에 누설하지 않도록 구성된 구조를 가지고 있다. 또한 단열 구조체(22)의 내부는 퍼지 가스에 의해 퍼지될 수 있다.
덮개(19)의 처리실(6)과 반대측에는 보트(21)를 회전시키는 회전 기구(23)가 설치된다. 회전 기구(23)에는 퍼지 가스의 가스 공급관(24)이 접속된다. 가스 공급관(24)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(25) 및 밸브(26)가 설치되고, 주로 이것들에 의해 퍼지 가스 공급부가 구성된다. 이 퍼지 가스의 하나의 목적은 회전 기구(23)의 내부(예컨대 축받이)를, 처리실(6) 내에서 이용되는 부식성 가스 등으로부터 보호하는 것이다. 퍼지 가스는 회전 기구(23)로부터 축을 따라 배출되고, 단열 구조체(22) 내에 인도된다.
보트 엘리베이터(27)는 반응관(4)의 외부 하방에 수직으로 구비되고, 덮개(19)를 승강시키는 승강 기구(반송 기구)로서 동작한다. 이에 의해 덮개(19)에 지지된 보트(21) 및 웨이퍼(7)가 처리실(6) 내외로 반입출된다.
반응관(4)의 외벽에는 온도 검출기(28)가 설치된다. 온도 검출기(28)는 상하로 배열된 복수의 열전대에 의해 구성될 수 있다. 온도 검출기(28)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(3)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(6) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다.
컨트롤러(29)는 기판 처리 장치(1) 전체를 제어하는 컴퓨터이며, MFC(10, 13, 25), 밸브(11, 14, 26), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 히터(3), 후술하는 제2 히터로서의 서브 히터인 캡 히터(34), 온도 검출기(28), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등과 전기적으로 접속되고, 그것들로부터 신호를 수취하거나, 그것들을 제어한다.
도 2에 단열 구조체(22) 및 회전 기구(23)의 단면이 도시된다. 회전 기구(23)는 상단이 개구되고 하단이 폐색된 실질적으로 원통 형상으로 형성된 케이싱(바디)(23A)을 구비하고, 케이싱(23A)은 덮개(19)의 하면에 볼트로 고정된다. 케이싱(23A)의 내부에서는 내측부터 순서대로 원통 형상의 내축(23B)과, 내축(23B)의 지름보다 큰 지름의 원통 형상으로 형성된 외축(23C)이 같은 축에 설치된다. 그리고 외축(23C)은 내축(23B) 사이에 개설된 상하로 한 쌍인 내측 베어링(23D, 23E)과, 케이싱(23A) 사이에 개설(介設)된 상하로 한 쌍인 외측 베어링(23F, 23G)에 의해 회전 가능하도록 지승(支承)된다. 한편, 내축(23B)은 케이싱(23A)과 고정되어 회전 불가능하도록 이루어진다.
내측 베어링(23D) 및 외측 베어링(23F) 상, 즉 처리실(6)측에는 진공과 대기압의 공기를 이격하는 자성(磁性) 유체(流體) 씰(23H, 23I)이 설치된다. 외축(23C)은 전동 모터(미도시) 등에 의해 구동(驅動)되는 웜 휠 또는 풀리(23K)가 장착된다.
내축(23B)의 내측에는 서브 히터 지주(33)가 수직으로 삽통(揷通)된다. 서브 히터 지주(33)는 석영제의 파이프이며, 그 상단에서 처리실(6) 내에서 웨이퍼(7)를 하방으로부터 가열하는 서브 히터로서의 캡 히터(34)를 동심(同心)으로 보지한다. 서브 히터 지주(33)는 내축(23B)의 상단 위치에서 내열 수지로 형성된 지지부(23N)에 의해 지지된다. 또한 하방에서 서브 히터 지주(33)는 내축(23B) 또는 케이싱(23A)에 접속된 진공용 이음새(23P)에 의해, 그 외면과 내축(23B) 사이가 O링을 개재하여 밀봉된다.
플랜지 형상으로 형성된 외축(23C)의 상면에는 하단에 플랜지를 포함하는 원통 형상의 회전축(36)이 고정된다. 회전축(36)의 공동을 서브 히터 지주(33)가 관통한다. 회전축(36)의 상단부에는 서브 히터 지주(33)를 관통시키는 관통공이 중심에 형성된 원반 형상의 회전대(37)가 커버 플레이트(20)와 소정의 간격을 두고 고정된다.
회전대(37)는 예컨대 스텐레스 등의 금속으로 형성된다. 회전대(37)의 상면에는 복수의 단열판(40)을 보지하는 단열판 보지구(38)와, 원통 형상의 커버(캡)(39)가 동심으로 재치되고, 나사 등에 의해 고정된다.
캡 히터(34)는 보트(21)의 하방이며, 보트(21)보다 덮개(19)측에 설치되어 반응관(4) 내를 가열한다.
캡 히터(34)는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(7)나 커버(39)중 어느 하나의 지름보다 작은 지름의 토러스 형상으로 형성되고, 웨이퍼(7)와 평행이 되도록 서브 히터 지주(33)에 의해 접속 지지된다. 그것들의 내부에는 코일 형상의 저항 발열체인 발열체(34B)를 구성하는 히터 소선이 각각 삽입된다. 발열체(34B)는 예컨대 Fe-Cr-Al 합금, 2규화몰리브덴, 텅스텐 등에 의해 형성된다.
캡 히터(34)는 독립의 도선을 포함하고, 독립으로 통전될 수 있다. 캡 히터(34)는 단열 구조체(22) 내의 상단 부근에 배치된다. 또한 캡 히터(34)의 하방에는 복수의 단열판(40)이 배치된다. 그리고 캡 히터(34)는 그 주위에 있는 커버(39)의 상면이나 단열판(40A), 보트(21)의 최하단(最下段)에 있는 웨이퍼(7)(보텀 웨이퍼)를 가열한다. 캡 히터(34)는 노구로부터의 열의 누설을 보상하도록 가열을 수행하여 단열 구조체(22)의 겉보기의 단열성을 상당히 높은 것으로 하는 것과, 보텀 웨이퍼의 면내 온도 분포를 균일화하는 것의 2개의 기능을 수행한다. 전자는 웨이퍼(7)간의 온도 균일화에 기여한다. 승온 과정에서 이 가열을 수행하는 것에 의해 온도 안정화된 정상 상태에서의 온도 분포(온도 구배 분포)에 근접시킬 수 있고, 히터(3)의 온도 제어의 수렴이 빨라진다.
도 2에 도시하는 바와 같이 플랜지부(4C)의 상면, 즉 매니폴드(5)와 반대측의 면에는 소정의 방사율을 가지는 열 흡수체(56)가 설치된다. 열 흡수체(56)는 바람직하게는 O링(5A)의 내열 온도에서의 흑체 방사의 피크 파장과, 반응관(4)의 중심부 온도에서의 흑체 방사의 피크 파장 사이의 적어도 일부의 파장 영역에서 1에 가까운(즉 흑체에 가까운) 방사율을 가진다. 열 흡수체(56)는 반응관(4)의 체내에 입사(入射)된 광(光)이 다중 반사 등에 의해 O링(5A)에 도달하기 전에 플랜지부(4C) 부근에서 복사열을 흡수한다. 이에 의해 플랜지부(4C)와 매니폴드(5) 사이의 O링(5A)이 열로부터 보호된다. 열 흡수체(56)는 플랜지부(4C)에 밀착되는 것이 바람직하고, 탄성을 가지는 얇은 시트로서 형성될 수 있다. 열 흡수체(56)는 플랜지부(4C)를 매니폴드(5)에 압부(押付)하는 배킹(backing) 플레이트(미도시)와, 플랜지부(4C) 사이에 쿠션으로서 개재되어도 좋다.
또한 플랜지부(4C)의 상방(上方)이며, 노(2)의 덮개(19)측의 단과, 덮개(19) 사이의 반응관(4)의 외주면에는 단열 크로스(51)가 설치된다. 또한 단열 크로스(51)의 외측에는 차열 시트(53)가 권회(卷回)된다. 단열 크로스(51)와 차열 시트(53)에 의해 반응관(4)의 외로부터 내로의 복사열의 침입을 방지하여 노 내 온도를 안정시킬 수 있다. 이는 다른 온도로 운용될 수 있는 다른 반응관(4)이 인접해서 배치되는 경우에 유용하다. 또한 보텀 웨이퍼 등의 온도가 내려가기 쉬운 개소(箇所)의 노 내의 열의 누설이 방지되고, 단열 성능을 향상시킬 수 있고, 온도 안정 시간을 단축시킬 수 있다.
차열 시트(53)는 예컨대 몰리브덴(Mo) 등의 고(高)반사율[저(低)방사율]의 금속제의 시트이다. 시트의 표면은 경면(鏡面) 형상으로 평탄하게 하면, 수직 방사율을 작게 할 수 있다. 시트는 적외선을 투과하지 않을 정도의 두께의 금속 필름과, 수지 필름과의 적층체이어도 좋다. 시트는 1겹 이상 권회해도 좋다.
다음으로 단열 구조체(22)의 구성에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.
단열 구조체(22)는 단열 보지구(38), 커버(39) 및 복수의 단열판(40)에 의해 구성되고, 회전대(37)에 재치된다. 단열 구조체(22)는 처리실(6) 내의 보트(21)와 덮개(19) 사이의, 온도 구배를 수반하는 노구 부근에 배치된다. 보다 구체적으로는 단열 구조체(22)의 반응관(4)의 안쪽의 단이 노(2)의 덮개(19)측의 단보다 반응관(4)의 안쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
단열판 보지구(38)는 중심에 서브 히터 지주(33)를 관통시키는 공동을 포함하는 원통 형상으로 구성된다. 단열판 보지구(38)는 단열판(40)의 배열 축과 실질적으로 같은 축에 설치되고, 복수의 원반 형상의 단열판(40)을 보지한다. 단열판 보지구(38)의 원통부(38A)에는 단열판(40)을 보지하는 칼라(collar) 형상의 보지부(38D)가 복수 설치된다. 또한 단열판 보지구(38)의 하단에는 외향 플랜지 형상의 다리(38C)를 포함한다. 다리(38C)는 그 하단에서 회전대(37)에 당접한다. 단열 보지구(38)는 석영 등의 내열성 재료로 형성될 수 있다.
단열판 보지구(38)에는 복수의 단열판(40)이 각각 서로 간격을 두고 배치된다. 즉, 단열 구조체(22)는 복수의 단열판(40)이 각각 서로 간격을 두고 배치되어 이루어진다.
한편, 단열체 보지구(38)의 상단은 거기로부터 서브 히터 지주(33)가 돌출되도록 개구되고, 퍼지 가스의 공급구(38B)를 구성한다.
단열판 보지구(38)와 서브 히터 지주(33) 사이에 단열 구조체(22) 내의 상부에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급로로서 원환 형상의 단면을 포함하는 제1 유로가 형성된다.
공급공(38B)으로부터 공급된 퍼지 가스는 단열판 보지구(38)와 커버(39)의 내벽 사이의 공간인 제2 유로를 하향으로 흐르고, 커버(39)의 하단에 복수 설치된 배기공(22A)으로부터 커버(39) 외로 배기된다.
커버(39)의 상단은 평탄한 판으로 닫히고, 거기에 보트(21)가 설치된다. 커버(39)의 상단은 철(凸) 형상으로 형성된다. 바꿔 말하면, 커버(39)의 상면의 외주에는 전주(全周)에 걸쳐서 단차가 형성되고, 이 단차에 보트(21)의 링 형상의 저판(底板)이 감합(嵌合)된다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해 캡 히터(34)를 회전시키지 않고, 커버(39) 및 보트(21)를 회전시키는 것이 가능해진다.
커버(39) 상면의 단차보다 상 부분은 보트(21)의 하중이 걸리지 않기 때문에 얇은 두께로 임의의 형상으로 형성할 수 있고, 예컨대 보텀 웨이퍼의 가열량을 조정할 수 있도록 성형 또는 불투명화를 수행할 수 있다.
커버(39)는 석영 또는 세라믹스제이며, 단열판(40)의 배열 축과 실질적으로 같은 축에 설치되고, 복수의 단열판(40)의 측면 및 상면을 피복하도록 구성된다. 또한 커버(39)의 측면에는 통 형상의 측부 차열재(54)가 매립된다. 측부 차열재(54)는 예컨대 시트 형상으로 구성된다. 구체적으로는 몰리브덴(Mo) 시트, 백금(시트) 등의 금속제 시트나, 알루미나(AlO), 지르코니아(ZrO) 등의 세라믹스 시트가 있다. 바람직하게는 Mo 시트로 구성된다. 또한 바람직하게는 측부 차열재(54)의 표면은 경면(鏡面)으로 구성된다. 표면을 경면으로 구성하는 것에 의해 반사율을 향상시킬 수 있고, 차열효과를 향상시키는 것이 가능해진다.
단열판 보지구(38)의 보지부(38D)에는 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 단열판(40)으로서 단열판(40A)과 단열판(40B)이 같은 축에 설치된다. 단열판(40A)이나 단열판(40B)은 단열판 보지구(38)에 소정의 간격으로 보지된다. 단열판(40A)은 단열판 보지구(38)의 최상단인, 캡 히터(34)가 배치되는 측에 보지되고, 그 하방에 단열판(40B)이 보지된다.
단열판(40B)에는 장공(長孔) 형상의 노치부(40C)가 반경 방향으로 절설(切設)된다. 노치부(40C)의 폭은 단열판 보지구(38)의 보지부(38D)에 보지되도록 보지부(38D)의 외경보다 작고, 단열판 보지구(38)의 원통부(38A)를 빠져나올 수 있도록 원통부(38A)의 외경보다 약간 크게 설정되고, 노치부(40C)의 길이는 단열판(40B)의 반경보다 폭의 분량만큼만 길어지도록 설정된다. 그리고 보지부(38D) 상에 각각 삽입된 상태에서 각 단의 단열판(40B)의 노치부(40C)는 서로 중첩되지 않도록 주방향으로 서로 어긋나도록 이루어진다. 이와 같이 각 단의 단열판(40B)의 노치부(40C)가 주방향으로 어긋나는 것에 의해 각 단의 단열판(40B)의 노치부(40C)의 악영향이 경감된다. 또한 각 단의 관통공(50A)(후술)이 일직선상에 배치하지 않게 되므로, 관통공(50A)을 투과한 광선이 하단의 단열판(40B)으로 반사되기 쉬워져 단열성이 향상된다.
단열판(40A)에는 단열판(40A)의 중심에 공(40D)이 형성된다. 공(40D)의 지름은 단열판 보지구(38)의 보지부(38D)에 보지되도록 보지부(38D)의 외경보다 작게 설정된다. 단열판(40A)에는 단열판(40B)과 같은 노치부(40C)를 형성하지 않고, 원형의 공(40D)을 형성하는 것에 의해 보텀 웨이퍼로의 가열을 균일화할 수 있다. 공(40D)의 내경은 캡 히터(34)의 내경보다 작다(예컨대 반 이하).
단열판(40A, 40B)은 커버(39) 내에 수용 가능하도록 웨이퍼(7)의 지름보다 작고, 캡 히터(34)의 외경보다 큰(예컨대 1.5배 이상의) 지름의 원반 형상으로 형성된다. 단열판(40A, 40B)은 단열 구조체(22) 내에 적절한 수직 방향의 온도 구배를 형성한다. 단열판(40A)은 히터(3) 및 캡 히터(34)로부터의 복사열을 반사하고, 단열판(40A)보다 상방의 열을 그 자리에 가두는 것과 함께, 보트(21)의 최하단에 놓인 웨이퍼(7)의 면내 온도 분포를 평탄화하는 역할도 한다.
본 예에서는 단열판(40B)의 매수를 단열판(40A)의 매수 이상으로 했다. 이와 같이 상방에 단열판(40A)을 설치하고 하방에 단열판(40B)을 설치하는 것에 의해 단열판(40A)에서 캡 히터(34)로부터의 복사열을 반사해서 단열한다. 그리고 단열판(40B)에 의해 상방의 단열판(40A, 40B)으로부터 복사(輻射)된 또는 투과된 광선을, 웨이퍼(7)로부터 이간된 곳에서 반사하고 단열하는 것에 의해 웨이퍼(7)의 온도응답성을 개선할 수 있고, 승온 시간을 단축할 수 있다. 또한 단열판(40A)과 단열판(40B)의 수나 배치는 전술에 한하지 않고, 단열 구조체(22)를 통과하는 열 유속을 최소화하도록 최적화될 수 있다.
다음으로 본 개시의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 단열 구조체(22)를 구성하는 단열판(40)의 구성에 대해서 단열판(40B)을 예로 들어 도 5의 (A), 도 5의 (B), 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)를 이용하여 설명한다. 또한 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)는 단열판(40B)의 일부를 모식적으로 도시한 종단면도이다.
단열판(40B)은 차열재(50)와, 1쌍의 봉지판(52A, 52B)으로 구성된다. 봉지판(52A, 52B)은 같은 지름의 원반 형상이며, 협동(協動)해서 봉지 부재가 된다. 차열재(50)는 봉지판(52A, 52B)의 어느 것보다 얇고, 봉지판(52A, 52B)의 외경보다 약간 작게 설정된다.
차열재(50)는 예컨대 시트 형상으로 구성된다. 구체적으로는 몰리브덴(Mo) 시트, 백금(시트) 등의 금속제 시트나, 알루미나(AlO), 지르코니아(ZrO) 등의 세라믹스 시트가 있다. 바람직하게는 Mo 시트로 구성된다. 또한 바람직하게는 차열재(50)의 표면은 경면으로 구성된다. 표면을 경면으로 구성하는 것에 의해 반사율을 향상시킬 수 있고, 차열 효과를 향상시키는 것이 가능해진다. 또한 차열재(50)에는 표리면 사이를 연통시키는 뿔 형상의 관통공(50A)이 복수 형성된다. 또한 관통공(50A)은 원 형상이어도 좋다.
봉지판(52A, 52B)은 석영 또는 세라믹스제의 내열내식성 재료로 구성되고, 자중(自重)으로 굴절되지 않는 강성 및 1기압 이상의 압력 차이를 견딜 수 있는 강도를 가진다. 봉지판(52A, 52B)의 적어도 일방(一方)에는 차열재(50)의 관통공(50A)이 대응하는 위치에 각각 관통공(50A)과 같은 형상으로 관통공(50A)보다 약간 작은 돌기(突起)(58A, 58B)가 형성된다. 또한 봉지판(52A, 52B)의 적어도 일방에는 노치부(40C)를 포함하는 연(緣)의 전주에 걸쳐서 돌기(58A, 58B)와 같은 높이의 측벽(59A, 58B)이 설치된다. 돌기(58A, 58B)는 서로 위치를 합쳐서 규칙적으로(예컨대 격자 형상) 배치되고, 그 형성 밀도는 0.1cm-2 내지 10cm-2로부터 선택할 수 있다.
단열판(40B)은 도 6의 (A) 및 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 봉지판(52A, 52B)이 차열재(50)를 끼워 넣도록 형성된다. 구체적으로는 단열판(40B)은 관통공(50A)에 봉지판(52A, 52B)의 돌기(58A, 58B) 중 어느 하나를 삽통시키고, 진공 흡입을 하면서 열처리를 수행하여 접합시키는 것에 의해 측벽(59A, 58B), 돌기(58A, 58B)가 각각 서로 접합되어 형성된다. 이때 차열재(50)는 봉지판(52A, 52B)과 용착(溶着)될 필요는 없고, 그 양면에는 진공의 단열층이 형성될 수 있다. 한 쌍의 봉지판(52A, 52B)을 일체화시키는 접합에는 열처리(용착), 레이저 용접, 진공 접합 등을 이용할 수 있다. 또한 용착 후에 진공 흡입해도 좋고, 그 경우, 봉지판(52A, 52B)의 어느 하나에는 봉함용의 세관이 수직으로 돌출하고, 봉함 후에도 제(臍)로서 잔류한다. 도 4와 같이 적재할 때는 적층 간격을 제의 높이의 2배 이상으로 하면, 인접하는 단열판(40B)의 노치부(40C)의 방향을 제의 위치에 맞추는 것에 의해 제의 접촉을 피할 수 있다.
즉, 단열판(40B)은 한 쌍의 봉지판(52) 사이에 형성된 진공의 공동(60) 내에 차열재(50)가 배치되고, 공동(60) 내에는 한 쌍의 봉지판(52) 사이를 중개하는 기둥이 소정의 패턴으로 배치되는 것에 의해 강도가 유지된다. 봉지판(52A, 52B)의 표면은 파이어 폴리쉬 등에 의해 경면 또는 충분히 광학적으로 평탄으로 할 수 있고, 내부는 투명 또는 불투명으로 할 수 있다. 기포 등에 의해 불투명화하면, 강도가 저하되지만, 복사의 투과 및 전도에 의한 열 유속을 작게 할 수 있다. 돌기(58A, 58B)(기둥)나 측벽(59A, 58B)을 투과하는 복사를 억제하기 위해서 이 부분만 단열판(40B)의 외측 표면을 샌드 블라스트(sand blast)면으로 하거나, 내부를 불투명화할 수 있다. 또한 차열재(50)는 봉지판(52A, 52B)의 어느 것과도 면으로 유착하지 않고 점으로 접촉할 수 있다. 예컨대 양면에 엠보스 가공이 수행된 차열재(50)는 하향의 돌기의 선단(先端)에 의한 점접촉으로, 공동(60)의 바닥인 봉지판(52B)으로부터 지지된다.
또한 단열판(40A) 및 커버(39)의 측면에도 마찬가지로 내부에 진공의 공동이 형성되고, 각각의 공동 내에 차열재(50) 또는 측부 차열재(54)가 배치된다.
이와 같이 내부에 진공의 공동(60)이 형성되고, 공동(60) 내에 차열재(50)를 구비한 단열판(40)은 내부에 공동(60)이 형성되지 않은 단열판과 비교해서 두께 방향의 열전도가 억제되므로 1매 당의 단열 성능이 향상된다. 또한 커버(39)의 측면에 측부 차열재(54)를 설치하는 것에 의해 단열 구조체(22)의 내외의 단열성이 향상되는 것 외에, 단열판(40) 간의 단열성도 형태 계수의 저감에 의해 개선된다. 또한 측부 차열재(54)의 단열판(40A)보다 상 부분은 캡 히터(34)로부터 복사열을 반사시켜 처리실(6) 하부에 누설하지 않고 웨이퍼(7)에 반사시킬 수 있다.
도 7에 도시하는 바와 같이 컨트롤러(29)는 MFC(10, 13, 25), 밸브(11, 14, 26), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 히터(3), 캡 히터(34), 온도 검출기(28), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등의 각 구성과 전기적으로 접속되고, 그것들을 자동 제어한다. 컨트롤러(29)는 CPU(Central Processing Unit)(212), RAM(Random Access Memory)(214), 기억 장치(216), I/O 포트(218)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(214), 기억 장치(216), I/O 포트(218)는 내부 버스(220)를 개재하여 CPU(212)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. I/O 포트(218)는 전술한 각 구성에 접속된다. 컨트롤러(29)에는 예컨대 터치패널 등과의 입출력 장치(222)가 접속된다.
기억 장치(216)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(216) 내에는 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(1)의 각 구성에 성막 처리 등을 실행시키기 위한 프로그램(프로세스 레시피나 클리닝 레시피 등의 레시피)이 판독 가능하도록 격납된다. RAM(214)은 CPU(212)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
CPU(212)는 기억 장치(216)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(222)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(216)로부터 레시피를 판독하여 레시피를 따르도록 각 구성을 제어한다.
컨트롤러(29)는 외부 기억 장치[예컨대 USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, HDD](224)에 지속적으로 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(216)나 외부 기억 장치(224)는 컴퓨터 판독 가능한 유체의 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(224)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
다음으로 전술한 기판 처리 장치(1)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 막을 형성하는 처리(이하, 성막 처리라고도 부른다)의 시퀀스 예에 대해서 설명한다.
여기서는 노즐(8)을 2개 이상 설치하고, 노즐(8a)로부터 제1 처리 가스(원료 가스)로서 헥사클로로디실란(HCDS) 가스를 노즐(8b)로부터 제2 처리 가스(반응 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 각각 공급하고, 웨이퍼(7) 상에 실리콘질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(1)의 각 구성의 동작은 컨트롤러(29)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서의 성막 처리에서는, 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정과, 처리실(6) 내로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정과, 처리실(6) 내로부터 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 소정 횟수(1회 이상) 반복하는 것에 의해 웨이퍼(7) 상에 SiN막을 형성한다. 본 명세서에서는 이 성막 시퀀스를 편의상 다음과 같이 표기한다.
(HCDS→NH3)×n ⇒ SiN
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(7)가 보트(21)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 보트(21)는 보트 엘리베이터(27)에 의해 처리실(6) 내에 반입(보트 로드)된다. 이때 덮개(19)는 O링(19A)을 개재하여 매니폴드(5)의 하단을 기밀하게 폐색(씰)한 상태가 된다. 웨이퍼 차지하기 전의 대기 상태부터, 밸브(26)를 열고 커버(39) 내에 소량의 퍼지 가스가 공급될 수 있다.
(압력 조정)
처리실(6) 내, 즉 웨이퍼(7)가 존재하는 공간이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(18)에 의해 진공 배기(감압 배기) 된다. 이때 처리실(6) 내의 압력은 압력 센서(16)에서 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(17)가 피드백 제어 된다. 커버(39) 내로의 퍼지 가스 공급 및 진공 펌프(18)의 작동은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 유지한다.
(승온)
처리실(6) 내로부터 산소 등이 충분히 배기된 후, 처리실(6) 내의 승온이 시작된다. 처리실(6)이 성막에 바람직한 소정의 온도 분포가 되도록, 온도 검출기(28)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(3) 및 캡 히터(34)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(3) 및 캡 히터(34)에 의한 처리실(6) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리(성막)가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다. 캡 히터(34)로의 통전 기간은 히터(3)에 의한 가열 기간과 일치시킬 필요는 없다. 예컨대 성막이 시작되기 직전에서, 캡 히터(34)의 온도는 성막 온도와 같은 온도에 도달하고, 매니폴드(5)의 내면 온도는 180℃ 이상(예컨대 260℃)에 도달하는 것이 바람직하다. 직전에 가열하는 것이 O링(19A)이 고온에 노출되는 시간이 짧아져 수명이 연장될 수 있다.
또한 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전을 시작한다. 회전 기구(23)에 의해 회전축(36), 회전대(37), 커버(39)를 개재하여 보트(21)가 회전되는 것에 의해 캡 히터(34)는 회전시키지 않고 웨이퍼(7)를 회전시킨다. 이에 의해 가열의 불균일이 저감된다. 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
(성막)
처리실(6) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면 스텝 1 내지 스텝 4를 반복 실행한다. 또한 스텝 1을 시작하기 전에 밸브(26)를 열고 퍼지 가스의 공급을 증가시켜도 좋다.
[스텝 1: 원료 가스 공급 공정]
스텝 1에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. 밸브(11a)를 여는 것과 함께 밸브(14a)를 열고, 가스 공급관(9a) 내에 HCDS 가스를 가스 공급관(12a) 내에 N2 가스를 흘린다. HCDS 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10a, 13a)에 의해 유량 조정되어 노즐(8a)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(7)의 최표면(最表面) 상에 제1층으로서 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층의 두께의 실리콘(Si) 함유막이 형성된다.
[스텝 2: 원료 가스 배기 공정]
제1층이 형성된 후, 밸브(11a)를 닫고 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(17)는 연 상태로 하여 진공 펌프(18)에 의해 처리실(6) 내를 진공 배기하고, 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(6) 내로부터 배출한다. 또한 밸브(14a)를 연 상태로 하여 공급된 N2 가스는 가스 공급관(9a), 노즐(8a) 및 처리실(6) 내를 퍼지한다.
[스텝 3: 반응 가스 공급 공정]
스텝 3에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급한다. 밸브(11b, 14b)의 개폐 제어를 스텝 1에서의 밸브(11a, 14a)의 개폐 제어와 마찬가지의 순서로 수행한다. NH3 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10b, 13b)에 의해 유량 조정되어 노즐(8b)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 공급된 NH3 가스는 스텝 1에서 웨이퍼(7) 상에 형성된 제1층, 즉 Si 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은 질화되어 Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화(개질)된다.
[스텝 4: 반응 가스 배기 공정]
제2층이 형성된 후, 밸브(11b)를 닫고 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝 2와 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(6) 내로부터 배출한다.
이상의 4개의 스텝을 비동시에, 즉 오버랩시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해, 웨이퍼(7) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
전술한 시퀀스의 처리 조건은 예컨대 다음과 같다.
처리 온도(웨이퍼 온도): 250℃ 내지 700℃
처리 압력(처리실 내 압력): 1Pa 내지 4,000Pa
HCDS 가스 공급 유량: 1sccm 내지 2,000sccm
NH3 가스 공급 유량: 100sccm 내지 10,000sccm
N2 가스 공급 유량(노즐): 100sccm 내지 10,000sccm
N2 가스 공급 유량(회전축): 100sccm 내지 500sccm
각각의 처리 조건을 각각의 범위 내의 어느 값으로 설정하는 것에 의해 성막 처리를 적절하게 진행시키는 것이 가능해진다.
HCDS 등의 열분해성 가스는 석영보다 금속의 표면에서 부생성물의 막을 형성하기 쉬운 경우가 있다. HCDS(및 암모니아)에 노출된 표면은 특히 260℃ 이하일 때 SiO, SiON 등이 부착되기 쉽다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
성막 처리가 완료된 후, 밸브(14a, 14b)를 열고 가스 공급관(12a, 12b)으로부터 N2 가스를 처리실(6) 내에 공급하고 배기관(15)으로부터 배기한다. 이에 의해 처리실(6) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 잔류하는 원료나 부생성물이 처리실(6) 내로부터 제거(퍼지)된다. 그 후 APC 밸브(17)가 닫히고, 처리실(6) 내의 압력이 상압이 될 때까지 N2 가스가 충전된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(27)에 의해 덮개(19)가 하강되어 매니폴드(5)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(7)가 보트(21)에 지지된 상태에서 매니폴드(5)의 하단으로부터 반응관(4)의 외부에 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(7)는 보트(21)로부터 취출(取出)된다.
본 실시 형태에서는 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 단열판(40) 내부에 진공의 공동이 형성되고, 공동 내에 고반사율의 차열재를 매립하는 것에 의해 복사열을 반사시켜서 처리실 내의 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
(b) 따라서 처리실 내의 온도 안정 시간을 단축할 수 있고, 웨이퍼 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.
(c) 구체적으로는 캡 히터(34)의 하부에, 내부에 진공의 공동이 형성되고 공동 내에 차열재(50)를 매립한 단열판(40)을 배치하는 것에 의해 캡 히터(34)의 복사열을 노 내에 저장하여 처리실(6) 하부의 열의 누설을 억제할 수 있다.
(d) 또한 단열판(40)을 피복하는 커버(39)의 측면에 측부 차열재(54)를 설치하는 것에 의해 캡 히터(34)의 복사열을 처리실(6) 하부에 누설하지 않고 웨이퍼(7)에 반사시킬 수 있다.
(e) 또한 반응관(4)의 노구 부근에 단열 크로스(51)를 권회하고 또한 차열 시트(53)로 피복하는 것에 의해, 보텀 웨이퍼 등의 온도가 떨어지기 쉬운 개소의 단열 성능을 향상시킬 수 있고, 처리실 내의 온도 안정 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 외부로부터 노 내로의 복사열을 반사해서 노 내 온도를 안정시킬 수 있다.
(f) 또한 플랜지부(4C)의 상면에 열 흡수체(56)를 설치하는 것에 의해 플랜지부(4C) 부근의 복사열이 흡수되어 플랜지부(4C)와 매니폴드(5) 사이의 씰 부재를 보호할 수 있다.
(g) 또한 종래와 동등한 매수로 단열 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 종래와 동등한 단열 성능을 유지하고자 한 경우에는 단열판(40)의 매수를 저감하는 것이 가능해진다.
또한 당업자라면, 전술한 실시 형태에서의 석영 커버의 차열재는 가장 상단의 단열판보다 상에 배치하고, 그것보다 아래는 불필요 또는 불투명 석영으로 대체할 수 있음을 이해할 것이다.
또한 당업자는 단열판(40)의 공동(60) 내에 복수의 차열재(50)를 적층해서 설치될 수 있음을 이해할 것이다.
이상, 본 개시의 실시 형태를 구체적으로 설명했지만, 본 개시는 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
1: 기판 처리 장치 2: 노
3: 히터 4: 반응관
6: 처리실 7: 웨이퍼(기판)
21: 보트(기판 보지구) 22: 단열 구조체
29: 컨트롤러 34: 캡 히터(서브 히터)
40: 단열판 50: 차열재
51: 단열 크로스 52: 봉지판
53: 차열 시트 54: 측부 차열재
56: 열 흡수체

Claims (17)

  1. 열 처리로의 온도 구배(勾配)를 수반하는 노구(爐口) 부근에 배치되는 단열 구조체로서,
    금속제의 차열재(遮熱材) 및 상기 차열재의 표리(表裏) 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동(空洞)에 상기 차열재가 배치된 단열판을 복수 구비하고,
    상기 복수의 단열판이 각각 서로 간격을 두고 배치되어 이루어지는 단열 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지 부재는 1쌍의 봉지판으로 구성되고,
    상기 1쌍의 봉지판은 상기 1쌍의 봉지판의 전주(全周)에서 서로 접속되는 단열 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 단열판에서의 각각의 상기 차열재는 표리면 사이를 연통시키는 하나의 관통공을 포함하고, 상기 1쌍의 봉지판은 상기 1쌍의 봉지판의 전주 및 상기 관통공 내부에서 서로 접속되는 단열 구조체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 1쌍의 봉지판은 원반 형상으로 형성되고,
    상기 차열재는 상기 1쌍의 봉지판 중 어느 하나보다 얇게 형성되는 단열 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단열판에서의 각각의 상기 차열재는 경면(鏡面)의 표면을 가지는 단열 구조체.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 단열판에서의 각각의 상기 차열재는 상기 공동 내에서 상기 1쌍의 봉지판과 면(面) 접촉하지 않도록 지지되는 단열 구조체.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 단열판에서의 각각의 상기 차열재는 규칙적으로 배치된 복수의 관통공을 포함하는 단열 구조체.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 1쌍의 봉지판은 자중(自重)으로 굴절되지 않는 강성을 가지고, 적어도 상기 서로 접속되는 부분을 제외하고 경면의 표면을 가지는 단열 구조체.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 단열판에서의 각각의 상기 차열재는 엠보스 가공이 수행되는 단열 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 단열판의 배열 축과 실질적으로 같은 축에 설치되고, 상기 복수의 단열판을 보지하는 단열판 보지구; 및
    상기 배열 축과 실질적으로 같은 축에 설치되고, 상기 복수의 단열판을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 통 형상의 커버
    를 더 구비하고,
    상기 커버는 통 형상의 측부 차열재가 매립된 측면을 포함하는 단열 구조체.
  11. 내부에서 기판을 처리하는 통형의 처리 용기; 및
    상기 처리 용기 내의 노구 부근에 설치된 단열 구조체
    를 구비하고,
    상기 단열 구조체는, 금속제의 차열재 및 상기 차열재의 표리 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동에 상기 차열재가 배치된 단열판을 서로 간격을 두고 복수 배치해서 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 보지하는 기판 보지구;
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부;
    상기 처리 용기 외에 설치되고, 상기 처리 용기 내를 가열하는 통형의 제1 히터;
    상기 처리 용기의 일단(一端)에 배치되는 덮개;
    상기 기판 보지구보다 상기 덮개 측에 설치되고, 상기 처리 용기 내를 가열하는 제2 히터;
    상기 제1 히터의 상기 덮개 측의 단과, 상기 덮개 사이에서 상기 처리 용기의 외주에 설치되는 단열 크로스; 및
    상기 단열 크로스의 외측에 권회(卷回)되는 차열 시트
    를 더 구비하고,
    상기 단열 구조체의 상기 덮개로부터 먼 단은 상기 제1 히터의 상기 덮개 측의 단보다 상기 처리 용기의 안쪽에 배치되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 처리 용기는, 적어도 상기 제1 히터에 둘러싸인 부분이, 적외선을 투과하는 재료로 형성된 반응관에 의해 구성되고,
    상기 반응관은 상기 덮개 측의 상대측 부재와 씰 부재를 개재하여 접속하는 플랜지부를 포함하고,
    상기 플랜지부의, 상기 덮개 측의 상대측 부재와 반대측의 면에 소정의 방사율을 가지는 열 흡수체를 구비한 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 차열재 및 상기 차열 시트는 몰리브덴제인 기판 처리 장치.
  15. 금속제의 차열재와, 상기 차열재의 표리 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동에 상기 차열재가 배치된 단열판이, 간격을 두고 배치되어 이루어지는 단열 구조체를, 열 처리로의 온도 구배를 수반하는 노구 부근에 하는 공정;
    상기 열 처리로 내에 처리해야 할 기판을 배치하는 공정; 및
    상기 단열 구조체에 의해 단열하면서 상기 열 처리로를 가열하는 공정
    을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 금속제의 차열재와, 상기 차열재의 표리 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동에 상기 차열재가 배치된 단열판이, 간격을 두고 배치되어 이루어지는 단열 구조체를, 열 처리로의 온도 구배를 수반하는 노구 부근에 하는 공정;
    상기 열 처리로 내에 처리해야 할 기판을 배치하는 공정; 및
    상기 단열 구조체에 의해 단열하면서 상기 열 처리로를 가열하는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  17. 금속제의 차열재와, 상기 차열재의 표리 각 면을 피복하는 석영 또는 세라믹스제의 봉지 부재를 포함하고, 상기 봉지 부재의 내부에 구성된 진공의 공동에 상기 차열재가 배치된 단열판이, 간격을 두고 배치되어 이루어지는 단열 구조체를, 열 처리로의 온도 구배를 수반하는 노구 부근에 하는 단계;
    상기 열 처리로 내에 처리해야 할 기판을 배치하는 단계;
    상기 열 처리로 내를 진공 배기하는 단계; 및
    상기 단열 구조체에 의해 단열하면서 상기 열 처리로를 가열하는 단계
    를 기판 처리 장치의 컴퓨터에 실행시키는 기록 매체에 격납된 프로그램.
KR1020217040229A 2019-06-27 2019-06-27 단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램 KR102601661B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/025525 WO2020261466A1 (ja) 2019-06-27 2019-06-27 断熱構造体、基板処理装置および半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220006591A KR20220006591A (ko) 2022-01-17
KR102601661B1 true KR102601661B1 (ko) 2023-11-10

Family

ID=74061581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217040229A KR102601661B1 (ko) 2019-06-27 2019-06-27 단열 구조체, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 프로그램

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220108900A1 (ko)
JP (1) JP7189345B2 (ko)
KR (1) KR102601661B1 (ko)
CN (1) CN114127897A (ko)
TW (1) TWI783238B (ko)
WO (1) WO2020261466A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114921633A (zh) * 2022-05-20 2022-08-19 成都飞机工业（集团）有限责任公司 一种金属棒料高通量梯度热处理装置以及工艺
CN117660927A (zh) * 2022-08-29 2024-03-08 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种温度控制部件及cvd反应装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000150403A (ja) 1998-11-06 2000-05-30 Tokyo Electron Ltd 保温筒および縦型熱処理装置
KR101915072B1 (ko) 2016-12-21 2018-11-05 노홍숙 진공 단열판재, 제조장치 및 그 제조방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0914575A (ja) * 1995-06-23 1997-01-17 Masaki Murakami 断熱板または断熱フィルム
JPH0986943A (ja) * 1995-09-25 1997-03-31 Toshiba Ceramics Co Ltd 石英ガラス質断熱材及びその製造法
JP3641193B2 (ja) * 2000-06-30 2005-04-20 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置及び熱処理方法並びに保温ユニット
JP4298899B2 (ja) * 2000-06-30 2009-07-22 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置
JP4063661B2 (ja) * 2002-12-27 2008-03-19 株式会社日立国際電気 半導体製造装置及び半導体の製造法
JP2005163848A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Seven Seven:Kk 真空断熱材の製造方法及び断熱容体の製造方法
KR101304763B1 (ko) * 2011-12-16 2013-09-10 윤관옥 단열효율이 우수한 건축패널
JP5788448B2 (ja) * 2013-09-09 2015-09-30 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置及びプログラム
JP6457779B2 (ja) * 2014-10-27 2019-01-23 東京エレクトロン株式会社 断熱部材及びこれを用いた熱処理装置
KR101757363B1 (ko) 2015-05-18 2017-07-13 (주)아모레퍼시픽 커버 일체형 자동인출 립스틱 용기
JP6605398B2 (ja) 2015-08-04 2019-11-13 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、半導体の製造方法およびプログラム
KR101955682B1 (ko) * 2016-12-21 2019-03-07 (주)대산공업 복합 단열판재
JP6815526B2 (ja) 2017-09-13 2021-01-20 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、ヒータ装置、半導体装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000150403A (ja) 1998-11-06 2000-05-30 Tokyo Electron Ltd 保温筒および縦型熱処理装置
KR101915072B1 (ko) 2016-12-21 2018-11-05 노홍숙 진공 단열판재, 제조장치 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP7189345B2 (ja) 2022-12-13
CN114127897A (zh) 2022-03-01
TWI783238B (zh) 2022-11-11
KR20220006591A (ko) 2022-01-17
TW202117889A (zh) 2021-05-01
US20220108900A1 (en) 2022-04-07
JPWO2020261466A1 (ko) 2020-12-30
WO2020261466A1 (ja) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101849998B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램
KR102076643B1 (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP6605398B2 (ja) 基板処理装置、半導体の製造方法およびプログラム
JP6912497B2 (ja) 基板処理装置、天井ヒータおよび半導体装置の製造方法
US20220108900A1 (en) Heat Insulation Structure, Substrate Processing Apparatus, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Substrate Processing Method
CN109256345B (zh) 基板处理装置、基板保持件以及半导体装置的制造方法
US10508333B2 (en) Heating apparatus and substrate processing apparatus having the same
JP2020017757A (ja) 基板処理装置、反応容器および半導体装置の製造方法
JP7033651B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム、および、基板処理方法
JP2019165210A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US11309195B2 (en) Heating element, substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US20180087709A1 (en) Substrate processing apparatus and heat insulating pipe structure
KR101923108B1 (ko) 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
JP6651591B1 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法
JP6857156B2 (ja) 基板処理装置、基板保持具及び半導体装置の製造方法
KR20200112696A (ko) 열 처리 장치 및 성막 방법
US20220325413A1 (en) Substrate Processing Apparatus, Heat Insulator Assembly and Method of Manufacturing Semiconductor Device
JP6561148B2 (ja) 基板処理装置、継手部および半導体装置の製造方法
WO2022208667A1 (ja) 基板処理装置、加熱装置および半導体装置の製造方法
US20240093813A1 (en) Conversion pipe arrangement, substrate processing apparatus, method of processing substrate, and method of manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant