KR20010020859A - 반도체 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판의 표면에 정밀도 좋게 실리콘 산화막을 형성하기 위한 제조 장치에 관한 것으로, 산화막의 균일성을 높이는 것을 목적으로 한다.
반응 챔버(22)와 함께 밀봉한 공간을 형성할 수 있는 로딩 영역(40)을 설치한다. 반응 챔버의 내부 공간과 로딩 영역의 내부 공간을 셔텨판(28)으로 구분한 상태에서, 그들의 내부의 산소 농도를 모두 원하는 농도로 조정한다. 양자의 산호 농도가 원하는 농도로 일치시킨 후에, 보우트 승강기(36)에 의해, 웨이퍼 보우트(32)로 유지되고 있는 반도체 웨이퍼(30)를, 로딩 영역(40)으로부터 반응 채버(22) 내로 삽입한다.

Description

반도체 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 반도체 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 기판의 표면에 정밀도 좋게 실리콘 산화막을 형성하기 위한 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 플래시 메모리의 부유 전극과 제어 전극사이의 절연막등에, 다결정 실리콘막을 산화하여 이루어지는 실리콘 산화막(이하, 「폴리옥사이드막」이라고 칭함)이 이용되고 있다. 폴리옥사이드막을 형성하는 방법으로는, 예를 들면 종형 배치식 산화로를 이용하여 다결정 실리콘막 주위에 산화 가스를 공급함으로써 그 표면을 산화하는 방법이 알려져 있다.
도 3은, 폴리옥사이드막을 형성하기 위한 종래의 종형 배치식 산화로의 구성도를 도시한다. 종래의 종형 배치식 산화로는, 질소 가스, 산소 가스, 및 수소 가스 각각의 유량을 제어하는 가스 유량 제어 장치(10, 12, 14)를 구비하고 있다. 가스 유량 제어 장치(10, 12, 14)는 외부 연소관(16)에 통해 있다. 외부 연소관(16) 주위에는, 수소 가스와 산소 가스를 연소시켜 수증기를 발생시키기 위한 연소용 히터(18)가 설치되어 있다.
외부 연소관(16)에는, 가스 도입관(20)을 통해 반응 챔버(22)가 접속되어 있다. 가스 도입관(20) 및 반응 챔버(22) 주위에는, 이들을 가열하기 위한 가열용 히터(24)가 설치되어 있다. 반응 챔버(22)에는, 배기 통로(26)가 설치되어 있다. 또한, 반응 챔버(22)의 하부에는, 그 내부 공간을 밀봉하기 위한 셔터판(28)이 설치되어 있다.
종래의 종형 배치식 산화로는, 또한 복수의 반도체 웨이퍼(30)를 유지하는 웨이퍼 보우트(32)를 구비하고 있다. 웨이퍼 보우트(32)는, 보우트 유지구(34)에 의해 보우트 승강기(36) 상에 고정되어 있다. 보우트 승강기(36)는, 셔터판(28)이 개방하고 있는 상황하에서, 웨이퍼 보우트(32)를 반응 챔버(22) 내로 반송함과 함께, 반응 챔버(22)의 내부 공간을, 그 외부 분위기로부터, 즉, 크린룸의 분위기로부터 밀봉할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 폴리옥사이드막을 형성하기 위한 종래의 방법 에 대해 설명한다. 도 4는, 종래의 종형 배치식 산화로를 이용하여 폴리옥사이드막을 형성할 때에 실행되는 일련의 처리의 플로우차트이다.
종래의 방법으로는, 우선 보우트 승강기(36)에 의해, 웨이퍼 보우트(32)에 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22) 내에 삽입된다(S100). 반응 챔버(22)는, 이 때 가열용 히터(24)에 의해 700℃정도로 가열되어 있다. 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서, 반응 챔버(22)의 내부에는, 산소와 질소의 혼합 가스 혹은 산소 가스가, 가스 유량 제어 장치(10, 12)에 의해 일정 유량으로 제어된 상태에서 공급된다.
반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서 상기된 바와 같이 산소를 포함하는 가스를 반응 챔버(22)내로 공급하면, 웨이퍼의 표면에 부착하고 있는 유기물을 산화에 의해 제거할 수 있다. 따라서, 상기된 삽입 처리에 따르면, 웨이퍼면 내에서의 폴리옥사이드막의 균일성을 높일 수 있다.
반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22)에 삽입된 후, 소정 기간은 웨이퍼 온도를 안정시키기 때문에, 그 상태(반응 챔버(22) 내에 상기된 가스가 도입되는 상태)가 유지된다(S102).
이어서, 가열용 히터(24)에 의해, 반응 챔버(22)의 온도가 산화 온도까지, 구체적으로는 900℃ 정도까지 승온된다(S104).
반응 챔버(22)의 온도가 산화 온도에 달한 후, 가스 도입관(20)을 통해 산화 가스가 반응 챔버(22)로 도입됨으로써 반도체 웨이퍼(30)가 산화된다(S106). 이 때, 산화 가스는, 가스 유량 제어 장치(10, 12, 14)에 의해 일정 유량으로 제어됨과 함께, 외부 연소관(16)의 내부에서 가열된다. 산화 가스로서는, 산소와 수소가 외부 연소관(16)의 내부에서 반응함으로써 생성되는 수증기, 혹은 산소 가스가 이용된다.
산화 공정이 종료하면, 반응 챔버(22)로 도입되는 가스가 산화 가스로부터 질소 가스로 전환되고, 반응 챔버(22) 내의 분위기가 질소 가스로 치환된다 (S108).
반도체 웨이퍼(30)의 온도가 소정 온도로 강하하기까지, 반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22)내로 유지된다(S110).
반도체 웨이퍼(30)의 온도가 충분히 강하하면, 보우트 승강기(36)에 의해 웨이퍼 보우트(32) 상의 웨이퍼가 반응 챔버(22)로부터 인출된다(S112).
상술된 종래의 방법으로는, 반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22)의 외부에 있는 동안에는, 그 표면이 크린룸의 대기에 노출되기 때문에, 대기 중의 유기물 등이 웨이퍼 표면에 부착하는 경우가 있다. 그 유기물은, 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서 반응 챔버(22) 내에 산소를 도입함으로써, 상기된 바와 같이 어느 정도 제거하는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 종형 배치식 산화로에서는, 반응 챔버(22)의 내부가 크린룸의 대기에 개방된 상태에서 반도체 웨이퍼(30)의 삽입이 행해진다. 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서 반응 챔버(22)내로 도입하려고 하는 산소 가스의 농도는, 대기 내의 산소 농도와 일반적으로 차이가 있다. 이 때문에, 종래의 종형 배치식 산화로에서는, 반도체 웨이퍼(30)를 삽입할 때에, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도를 정밀하게 제어하는 것, 보다 구체적으로는, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도를 전영역에서 동일하게 하는 것이 곤란하였다.
웨이퍼 보우트(32)의 상부 부근에 유지되는 반도체 웨이퍼(30)는, 그 하부 부근에 유지되는 반도체 웨이퍼(30)에 비해, 반응 챔버(22)에 삽입되는 과정에서 그 내부를 장거리에 걸쳐 통과시킨다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서 반응 챔버(22)의 내부에 산소 농도의 변동이 생기면, 삽입 시의 산화 속도나 반도체 웨이퍼(30)에 부착되어 있는 유기물의 제거 능력에, 웨이퍼의 위치에 따른 의존성이 생긴다. 이러한 위치 의존성은, 폴리옥사이드막의 균일성 열화의 원인이 된다. 이 때문에, 종래 방법은, 전면에서 균일한 막질을 갖는 폴리옥사이드막을 안정적으로 제조하는 것이 곤란하다는 문제를 갖고 있었다.
또한, 종래의 방법으로는, 반도체 웨이퍼(30)가, 산소를 포함하는 분위기속에서 산화 온도까지 승온된다. 반도체 웨이퍼(30)의 승온은, 700℃를 넘는 고온 영역에서 행해지기 때문에, 그 처리가 산소를 포함하는 분위기 속에서 행해지면, 반도체 웨이퍼(30)의 표면에는 어느 정도의 산화막이 생성된다. 이 때문에, 종래의 방법에 따라서는, 반도체 웨이퍼(30)의 표면에, 매우 얇은 폴리옥사이드막을 형성하는 것이 곤란하였다.
본 발명은, 상기된 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼의 표면에, 매우 얇은 산화막을 정밀도 좋게 형성할 수 있는 반도체 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 반도체 웨이퍼의 표면에, 균일성이 우수한 산화막을 정밀도좋게 형성할 수 있는 반도체 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼에 실리콘 산화막을 형성하기 위한 반도체 디바이스의 제조 장치로서,
반도체 웨이퍼를, 소정의 산화 온도하에서 산화 가스에 노출시키기 위한 반응 챔버와,
상기 반응 챔버와 함께 밀봉한 공간을 형성할 수 있는 로딩 영역과,
상기 반응 챔버의 내부 공간과, 상기 로딩 영역의 내부 공간을 구분하는 구분 부재와,
반도체 웨이퍼를, 상기 반응 챔버의 내부와 상기 로딩 영역의 내부사이로 반송하는 반송 장치와,
상기 반응 챔버로 유입하는 산소의 유량을 제어하는 제1 가스 유량 제어 장치와,
상기 로딩 영역으로 유입하는 산소의 유량을 제어하는 제2 가스 유량 제어 장치와,
상기 반응 챔버의 산소 농도와, 상기 로딩 영역의 산소 농도를 별개로 측정 가능한 산소 농도 센서, 및
반도체 웨이퍼를 상기 로딩 영역으로부터 상기 반응 챔버에 삽입할 시기를 상기 반응 챔버의 산소 농도와 상기 로딩 영역의 산소 농도에 기초하여 결정하는 제어 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼에 실리콘 산화막을 형성하기 위한 반도체 디바이스의 제조 장치로서,
반도체 웨이퍼를, 소정의 산화 온도하에서 산화 가스로 노출시키기 위한 반응 챔버와,
상기 반응 챔버를 가열하는 가열용 히터와,
반도체 웨이퍼를, 상기 반응 챔버의 내부에 삽입하는 반송 장치와,
상기 반응 챔버에 산소를 포함하는 가스를 공급하는 제3 가스 유량 제어 장치와,
상기 반응 챔버에 질소를 공급하는 제4 가스 유량 제어 장치, 및
상기 반응 챔버에 산소를 포함하는 가스가 충전되어 있는 상황하에서 반도체 웨이퍼를 상기 반응 챔버 내에 삽입시킴과 함께, 상기 반응 챔버 내의 분위기를 산소를 포함하는 가스로부터 질소 가스로 치환한 후에, 상기 반응 챔버를 소정의 산화 온도로 승온시키는 제어 장치
를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체 디바이스의 제조 장치로서,
상기 반응 챔버 내의 가스를 배출하기 위한 진공 펌프를 구비함과 함께,
상기 제어 장치는, 상기 반응 챔버 내의 분위기를 치환할 때에, 상기 반응 챔버에 대한 가스의 공급이 정지된 상태에서, 상기 반응 챔버의 내부로부터 상기 진공 펌프에 의해 산소를 포함하는 가스를 배출시키고, 계속해서 그 내부에 질소를 공급시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예1의 제조 장치의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 장치가 산화막을 형성할 때에 실행하는 일련의 처리의 플로우차트.
도 3은 종래의 제조 장치의 구성도.
도 4는 도 3에 도시된 장치가 산화막을 형성할 때에 실행하는 일련의 처리의 플로우차트.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 12, 14, 42, 44 : 가스 유량 제어 장치
16 : 외부 연소관
18 : 연소용 히터
22 : 반응 챔버
24 : 가열용 히터
28 : 셔터판
30 : 반도체 웨이퍼
32 : 웨이퍼 보우트
36 : 보우트 승강기
40 : 로딩 영역
48, 50, 60, 62, 74, 76 : 밸브
52, 64 : 진공 펌프
72 : 산소 농도 센서
76 : 기압 센서
실시예1.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예1에 대해 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태의 제조 장치인 종형 배치식 산화로의 구성도를 나타낸다. 본 실시 형태의 종형 배치식 산화로는, 질소 가스, 산소 가스, 및 수소 가스 각각의 유량을 제어하는 가스 유량 제어 장치(10, 12, 14)를 구비하고 있다. 가스 유량 제어 장치(10, 12, 14)는 외부 연소관(16)에 통해 있다. 외부 연소관(16)의 주위에는, 수소 가스와 산소 가스를 연소시켜 수증기를 발생시키기 위한 연소용 히터(18)가 설치된다.
외부 연소관(16)에는, 가스 도입관(20)을 통해 반응 챔버(22)가 접속되어 있다. 가스 도입관(20) 및 반응 챔버(22)의 주위에는, 이들을 가열하기 위한 가열용 히터(24)가 설치되어 있다. 반응 챔버(22)의 하부에는, 로딩 영역(40)이 설치되어 있다. 로딩 영역(40)과 반응 챔버(22)로 둘러싸인 공간은, 크린룸의 분위기에 대해 기밀성이 유지되고 있다.
로딩 영역(40)에는, 가스 유량 제어 장치(42, 44)가 접속되어 있다. 가스 유량 제어 장치(42)는 질소 가스의 유량을 제어하기 위한 장치로서, 가스 유량 제어 장치(44)는 산소 가스의 유량을 제어하기 위한 장치이다. 로딩 영역(40)의 내부에는, 반응 챔버(22)의 내부 공간을 로딩 영역(40) 내의 분위기로부터 밀봉하기 위한 셔터판(28)이 설치되어 있다.
또한, 로딩 영역(40)의 내부에는, 복수의 반도체 웨이퍼(30)를 유지하는 웨이퍼보우트(32)가 설치되어 있다. 웨이퍼보우트(32)는, 보우트 유지구(34)에 의해 보우트 승강기(36) 상에 고정되어 있다. 보우트 승강기(36)는, 셔터판(28)이 개방하고 있는 상황하에서, 웨이퍼 보우트(32)를 반응 챔버(22) 내로 반송함과 함께, 반응 챔버(22)의 내부 공간을 로딩 영역(40) 내의 분위기로부터 밀봉할 수 있다.
반응 챔버(22)에는, 배기 통로(46)가 접속되어 있다. 배기 통로(46)는, 밸브(48)를 통해 대기에 연통하고 있음과 함께, 밸브(50) 및 진공 펌프(52)를 통해 대기로 연통하고 있다. 이하, 밸브(48)를 포함하는 통로를 「통상 배기 통로(54)」라고 칭하고, 또한 밸브(50) 및 진공 펌프(52)를 포함하는 통로를「진공 배기 통로(56)」라고 칭한다.
로딩 영역(40)에는, 배기 통로(58)가 접속되어 있다. 배기 통로(58)는, 밸브(60)를 통해 대기로 연통하고 있음과 함께, 밸브(62) 및 진공 펌프(64)를 통해 대기로 연통하고 있다. 이하, 밸브(60)를 포함하는 통로를 「통상 배기 통로(66)」라고 칭하고, 또한 밸브(62) 및 진공 펌프(64)를 포함하는 통로를「진공 배기 통로(68)」라고 칭한다.
본 실시 형태의 종형 배치식 산화로는, 또한 기압 센서(70) 및 산소 농도 센서(72)를 구비하고 있다. 기압 센서(70)는, 배기 통로(46)를 통해 반응 챔버(22) 내의 기압을 측정할 수 있다. 또한, 산소 농도 센서(72)는, 밸브(74) 및 배기 통로(46)를 통해 반응 챔버(22) 내의 산소 농도를 측정할 수 있음과 함께, 밸브(76)를 통해 로딩 영역(40) 내의 산소 농도를 측정할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 실시 형태의 종형 배치식 산화로의 동작에 대해 설명한다. 도 2는, 본 실시 형태의 종형 배치식 산화로가, 폴리옥사이드막을 형성하기 위해 실행하는 일련의 처리의 플로우차트이다.
본 실시 형태에서는, 우선 반응 챔버(22) 내의 산소 농도와, 로딩 영역(40) 내의 산소 농도가, 모두 원하는 농도로 조정된다(S120). 보다 구체적으로는, 본 스텝에서는, 밸브(74, 76)를 적당히 전환하면서, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도와 로딩 영역(40) 내의 산소 농도가 각각 별개로 감시된다. 그리고, 양자의 산소 농도가 모두 소망 농도가 되도록, 통상 배기 통로(54, 66)를 개방한 상태에서, 가스 유량 제어 장치(10, 12, 42, 44)로부터, 산소와 질소의 혼합 가스 또는 산소 가스가 공급된다. 산소 농도의 조정 공정은, 양자의 산소 농도가 소망 농도로 일치할 때까지 계속된다.
반응 챔버(22) 내의 산소 농도와, 로딩 영역(40) 내의 산소 농도가 소망 농도로 일치하면, 보우트 승강기(36)에 의해, 웨이퍼 보우트(32)로 유지되어 있는 반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22) 내에 삽입된다(S122). 반응 챔버(22)는, 이 때, 가열용 히터(24)에 의해 700℃정도로 가열되고 있다. 또한, 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서, 반응 챔버(22) 및 로딩 영역(40)으로의 가스의 공급, 즉 상술된 산소와 질소의 혼합 가스 또는 산소 가스의 공급은 계속하여 행해진다.
반도체 웨이퍼(30)가, 산소를 포함하는 700℃정도의 고온 분위기에 노출되면, 그 표면에 부착하고 있는 유기물 등이 산화에 의해 제거된다. 특히, 본 실시 형태의 장치에서는, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도와 로딩 영역(40) 내의 산소 농도가 일치한 후에 반도체 웨이퍼(30)의 삽입이 개시되기 때문에, 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도를, 그 전역에서 정밀도 좋게 동일하게 할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 따르면, 반도체 웨이퍼(30)의 삽입 과정에서, 그 표면에 균일하게 산화 처리를 실시할 수 있다.
반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22)에 삽입된 후, 소정 기간은, 웨이퍼 온도를 안정시키기 때문에, 그 상태(반응 챔버(22) 내에 상기된 가스가 도입되는 상태)가 유지된다(S124).
반도체 웨이퍼(30)의 온도가 안정된 후, 반응 챔버(22) 내의 분위기가 질소로 치환된다(S126). 구체적으로는, 본 스텝에서는, 우선 반응 챔버(22)로의 가스의 공급이 정지된다. 계속해서, 밸브(48)의 닫기, 밸브(50)의 열기, 및 진공 펌프(52)의 시동이 행해진다. 반응 챔버(22) 내에 잔존하는 산소를 포함하는 가스가 진공 배기 통로(56)로부터 배출되면, 진공 펌프(52)가 정지되고, 밸브(50)가 닫히고, 또한 반응 챔버(22)로의 질소 가스의 공급이 개시된다. 이후, 반응 챔버(22) 내의 기압이 대기압이 될 때까지 질소 가스의 공급이 계속된다.
반응 챔버(22)의 분위기가 질소로 치환된 후, 가열용 피크(24)에 의해 웨이퍼 온도가 산화 온도까지, 구체적으로는 900℃정도까지 승온된다(S128). 반도체 웨이퍼(30)의 산화는 질소분위기 속에서는 진행하지 않는다. 이 때문에, 상기한 처리에 따르면, 반도체 웨이퍼(30)의 표면 산화량을 증가시키지 않고, 그 온도만을 산화 온도로 승온할 수 있다.
웨이퍼 온도가 산화 온도에 달하면, 반응 챔버(22) 내의 분위기가, 질소 분위기로부터 산화 가스의 분위기, 즉 산소와 질소와의 혼합 가스의 분위기로 치환된다(S130). 본 스텝에서는, 우선 반응 챔버(22)에의 질소 가스의 공급이 정지된 상태에서, 그 내부에 잔존하는 질소가 진공 배기 통로(56)에 의해 배출된다. 진공 배기 통로(56)에 의한 탈기가 종료하면, 밸브(50)가 닫힘과 함께, 반응 챔버(22)에의 산화 가스 및 질소 가스의 공급이 개시된다. 이후, 반응 챔버(22) 내의 기압이 대기압이 될 때까지 그 상태가 계속된다.
반응 챔버(22) 내의 기압이 대기압으로 하면, 밸브(48)가 열린 상태가 되고, 계속해서 산화 가스의 공급이 계속된다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(30)의 산화가 진행한다(S132). 이 때, 산화 가스는, 가스 유량 제어 장치(10, 12)에 의해 일정 유량으로 제어된다. 원하는 산화량을 얻기 위해 필요한 산화 시간이 경과하면, 상기된 산화 처리가 종료된다.
산화 처리가 종료하면, 반응 챔버(22) 내의 분위기가 다시 질소로 치환됨과 함께, 로딩 영역(40) 내의 분위기가 질소로 치환된다(S134). 이들 치환 처리는, 상기 S126의 처리와 마찬가지로, 탈기를 포함하는 순서로 행해진다. 즉, 본 스텝에서는, 우선 반응 챔버(22) 내의 산화 가스, 및 로딩 영역(40) 내의 혼합 가스가 배출될 때까지, 각각 진공 배기 통로(56, 68)에 의한 탈기가 행해진다. 그리고, 이들의 탈기가 종료하면, 밸브(50, 62)가 닫힘과 함께, 반응 챔버(22) 및 로딩 영역(40)으로의 질소 가스의 공급이 개시된다. 이후, 반응 챔버(22) 및 로딩 영역(40)의 기압이 대기압이 되도록, 이들에 대해 질소 가스가 공급된다.
상기된 치환 처리가 종료한 후, 반도체 웨이퍼(30)의 온도, 즉 반응 챔버(22)의 온도가 소정 온도로 강하하기까지, 반도체 웨이퍼(30)가 반응 챔버(22) 내에 유지된다(S136).
반도체 웨이퍼(30)의 온도가 소정 온도로 강하하면, 반응 챔버(22) 내의 반도체 웨이퍼(30)가 로딩 영역(40)으로 인출된다(S138). 이후, 반도체 웨이퍼(30)는, 그 온도가 충분히 강하한 후에 로딩 영역(40)으로부터 반출된다.
상술된 바와 같이, 본 실시 형태의 장치에 따르면, 반응 챔버(22) 내의 산소 농도를 정밀도 좋게 동일하게 제어하면서 그 내부에 반도체 웨이퍼(30)를 삽입할 수 있기 때문에, 그 삽입 과정에서, 반도체 웨이퍼(30)의 표면에 균일한 산화 처리를 실시할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 따르면, 반도체 웨이퍼(30)의 표면에, 균일성에 우수한 폴리옥사이드막을 형성할 수 있다.
또한, 상술된 바와 같이, 본 실시 형태의 장치에 따르면, 반응 챔버(22)에 삽입된 반도체 웨이퍼(30)가 산화 온도로 승온되는 과정에서, 웨이퍼 표면의 산화가 진행하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 즉, 본 실시 형태의 순서에 따르면, 반도체 웨이퍼(30)의 온도가 산화 온도로 승온한 후에 실행되는 산화 공정의 시간을 제어함으로써, 폴리옥사이드막의 막 두께를 정밀도좋게 관리할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 장치에 따르면, 종래의 장치에서는 형성이 곤란한 얇은 산화막을 정밀도좋게 형성할 수 있다.
본 실시 형태의 장치는, 반응 챔버(22) 내의 분위기를 질소 분위기로부터 산소를 포함하는 분위기에, 또는 산소를 포함하는 분위기로부터 질소 분위기로 치환함으로써, 고정밀도의 산화량 관리를 가능하게 하고 있다. 본 실시 형태에서, 이들의 치환은, 진공 펌프(52, 64)를 이용한 탈기를 이용함으로써, 단시간에 완료시킬 수 있다. 이러한 방법에 따르면, 반응 챔버(22) 내에서 산소 농도가 변화하는 과도 시간을 짧게 할 수 있어, 산화 속도나 유기물 제거 능력의 반응 챔버 내 웨이퍼 위치 의존성을 없앨 수 있다.
그런데, 상기된 실시 형태에서는, 질소와 산소의 혼합 가스가 산화 가스로서 이용되고 있지만, 산화 가스는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 수소와 산소와의 반응에 따라 생기는 수증기를, 헬륨으로 희석한 가스를 산화 가스로 해도 좋다. 산화 가스로서 이러한 가스가 이용되는 경우에도, 실시예 1의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기된 실시 형태는, 다결정 실리콘막의 표면을 산화하여 폴리옥사이드막을 형성하는 경우에 한정되어 있지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은, 단결정 실리콘막의 표면을 산화하여 산화막을 형성하는 경우에도 적용이 가능하다. 산화 처리의 대상이 단결정 실리콘막인 경우에도, 실시예1의 경우와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 셔터판(28) 및 보우트 승강기(36)가 청구항 1 또는 6에 기재된 「구분 부재」에, 보우트 승강기(36)가 청구항 1 또는 6에 기재된 「반송 장치」에, 가스 유량 제어 장치(12)가 청구항 1 또는 6에 기재된 「제1 가스 유량 제어 장치」에, 가스 유량 제어 장치(44)가 청구항 1 또는 6에 기재된 「제2 가스 유량 제어 장치」에, 각각 상당하고 있다. 또한, 상기 S120 및 S122의 처리가 실행됨으로써, 청구항 1, 2 또는 6에 기재된 「제어 장치」가 실현되고 있다.
또한, 상기된 실시 형태에서는, 보우트 승강기(36)가 청구항 4에 기재된「반송 장치」에, 가스 유량 제어 장치(10, 12)가 청구항4에 기재된 「제3 가스 유량 제어 장치」에, 가스 유량 제어 장치(10)가 청구항4에 기재된 「제4 가스 유량 제어 장치」에, 각각 상당하고 있다. 또한, 상기 S126 및 S128의 처리가 실행됨으로써, 청구항 4 또는 5에 기재된 「제어 장치」가 실현된다.
본 발명은 이상 설명된 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하에 나타낸 바와 같은 효과를 발휘한다.
본 발명에 따르면, 반응 챔버의 산소 농도와, 로딩 영역의 산소 농도를 모두 제어좋게 제어할 수 있다. 그리고, 양자의 산소 농도가 각각 정밀도 좋게 제어된 상황하에서, 로딩 영역으로부터 반응 챔버로 반도체 웨이퍼를 반송할 수 있다. 이 경우, 반도체 웨이퍼의 삽입 과정에서의 반응 챔버 내의 산소 농도가 정밀도 좋게 관리할 수 있기 때문에, 그 삽입 과정에서 생기는 산화량을 정밀도좋게 관리할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 표면에, 균일성에 우수한 고품질의 산화막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 반응 챔버 내의 산소 농도와 로딩 영역 내의 산소 농도가 일치한 후에, 로딩 영역으로부터 반응 챔버로 반도체 웨이퍼를 삽입할 수 있다. 이 경우, 반도체 웨이퍼의 삽입 과정에서 반응 챔버 내의 산소 농도에 변화가 생기지 않기 때문에, 그 과정에서 생기는 산화량을 웨이퍼 전면에서 균일화할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 매우 균일성이 좋은 산화막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 이미 고온으로 가열되는 반응 챔버 내에 로딩 영역으로부터 반도체 웨이퍼를 삽입할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 그 삽입 과정에서 반도체 웨이퍼의 전면에 균일한 산화 처리를 실시할 수 있고, 웨이퍼 표면에 부착하고 있는 유기물 등을, 그 위치에 상관없이 적정하게 제거할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 전면에 균일성이 좋은 산화막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼가 산소를 포함하는 반응 챔버에 삽입되기 때문에, 그 삽입의 과정에서, 웨이퍼 표면에 부착하고 있는 유기물 등을 산화에 의해 제거할 수 있다. 또한, 본 발명에서는, 반도체 웨이퍼가 질소분위기 속에서 산화 온도로 승온되기 때문에, 그 승온의 과정에서 산화가 진행하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 산화막의 막 두께 관리를 매우 고정밀도로 행하는 것이 가능해지고, 매우 얇은 산화막을 형성하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 따르면, 반응 챔버 내의 분위기를 치환할 때에, 반응 챔버 내의 가스가 일단 탈기된 후에, 원하는 가스가 그 내부로 공급된다. 이 경우, 산소 농도가 변화하는 과도 시간을 짧게 할 수 있어, 그 결과 산화 속도나 유기물 제거 능력의 반응 챔버내 웨이퍼 위치 의존성을 없앨 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 삽입 과정에서 그 전면에 균일한 산화 처리를 실시할 수 있음과 함께, 반도체 웨이퍼의 승온 과정에서의 산화의 진행을 확실하게 저지할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 전면에, 우수한 균일성을 갖는 매우 얇은 산화막을 형성할 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼에 실리콘 산화막을 형성하기 위한 반도체 디바이스의 제조 장치에 있어서,
    반도체 웨이퍼를, 소정의 산화 온도하에서 산화 가스에 노출시키기 위한 반응 챔버와,
    상기 반응 챔버와 함께 밀봉한 공간을 형성할 수 있는 로딩 영역과,
    상기 반응 챔버의 내부 공간과, 상기 로딩 영역의 내부 공간을 구분하는 구분 부재와,
    반도체 웨이퍼를, 상기 반응 챔버의 내부와 상기 로딩 영역의 내부사이로 반송하는 반송 장치와,
    상기 반응 챔버로 유입하는 산소의 유량을 제어하는 제1 가스 유량 제어 장치와,
    상기 로딩 영역으로 유입하는 산소의 유량을 제어하는 제2 가스 유량 제어 장치와,
    상기 반응 챔버의 산소 농도와, 상기 로딩 영역의 산소 농도를 별개로 측정 가능한 산소 농도 센서, 및
    반도체 웨이퍼를 상기 로딩 영역으로부터 상기 반응 챔버에 삽입할 시기를 상기 반응 챔버의 산소 농도와 상기 로딩 영역의 산소 농도에 기초하여 결정하는 제어 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 장치.
  2. 반도체 웨이퍼에 실리콘 산화막을 형성하기 위한 반도체 디바이스의 제조 장치에 있어서,
    반도체 웨이퍼를, 소정의 산화 온도하에서 산화 가스에 노출시키기 위한 반응 챔버와,
    상기 반응 챔버를 가열하는 가열용 히터와,
    반도체 웨이퍼를, 상기 반응 챔버의 내부에 삽입하는 반송 장치와,
    상기 반응 챔버에 산소를 포함하는 가스를 공급하는 제3 가스 유량 제어 장치와,
    상기 반응 챔버에 질소를 공급하는 제4 가스 유량 제어 장치, 및
    상기 반응 챔버에 산소를 포함하는 가스가 충전되어 있는 상황하에서 반도체 웨이퍼를 상기 반응 챔버 내에 삽입시킴과 함께, 상기 반응 챔버 내의 분위기를 산소를 포함하는 가스로부터 질소 가스로 치환한 후에, 상기 반응 챔버를 소정의 산화 온도로 승온시키는 제어 장치
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반응 챔버 내의 가스를 배출하기 위한 진공 펌프를 구비함과 함께,
    상기 제어 장치는, 상기 반응 챔버 내의 분위기를 치환할 때에, 상기 반응 챔버에 대한 가스의 공급이 정지된 상태에서, 상기 반응 챔버의 내부로부터 상기 진공 펌프에 의해 산소를 포함하는 가스를 배출시키고, 계속해서 그 내부에 질소를 공급시키는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 장치.
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