KR20010077810A

KR20010077810A - 종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형열처리 장치

Info

Publication number: KR20010077810A
Application number: KR1020000015685A
Authority: KR
Inventors: 미나미마사시
Original assignee: 고미야 히로요시; 가부시끼가이샤 한도따이 센단 테크놀로지스
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2001-08-20
Also published as: JP2001210603A

Abstract

반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구를 이용하지 않고 양호한 막 두께 균일성을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공할 수 있는 종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형 열처리 장치를 제공한다.

가스 도입구(1)로부터 도입된 반응 가스가 소정의 분포 형태를 갖는 가스 분산판(2)을 통하여 반응관(4) 내에 균일하게 공급된다. 도입부 부근에 위치하는 더미 웨이퍼(9)의 열을 주변에서 균일하게 빼앗은 결과, 더미 웨이퍼(9)의 영역에서 가스류는 균일한 온도 분포를 갖게 된다. 이 때문에, 제품 웨이퍼(10)의 영역에서는 어떠한 가스의 흐름이 되어도, 산화막의 막 두께 균일성이 회전하는 기구의 유무에 의해서 변화하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼를 회전시키는 기구를 설치하지 않더라도 제품 웨이퍼(10)의 원주상의 막 두께 불균일성을 해소할 수 있다. 회전하는 기구를 설치하지 않음으로써 장치의 비용을 낮출 수도 있다.

Description

종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형 열처리 장치{REACTION PIPE FOR LONGITUDINAL HEAT TREATMENT DEVICE AND LONGITUDINAL HEAT TREATMENT DEVICE USING SAID REACTION PIPE}

본 발명은, 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치에 사용하는 반응관 및 이 반응관을 이용한 종형 열처리 장치에 관한 것이다.

종래, 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치에 있어서는, 예를 들면 특허 공개 평6-333867호 공보에 도시된 바와 같이, 산화성 가스 도입 기능이 첨부된 반응관이 이용되고 있었다.

도4는, 종래의 종형 열처리 장치로 사용하는 반응관을 도시한다. 도4에 있어서, 부호 4는 종형 열처리 장치의 반응관, 8은 산화성 가스를 외부에서 도입하는 가스 도입관, 7은 산화성 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관, 1은 가스 도입관(8)으로부터 도입된 산화성 가스를 반응관(4)에 도입하는 가스 도입구, 2는 가스 도입구(1)로부터 도입된 산화성 가스를 분산시키는 가스 분산판, 3은 분산판(2)상에 설치된 복수의 가스 공급 구멍이다.

도4에 도시되는 것 같은 종래의 종형 열처리 장치로 반도체 웨이퍼의 열산화를 행하는 경우, 반도체 웨이퍼의 직경이 200mm까지의 장치에 있어서는, H₂O, O₂및 Si와의 산화 반응이기 때문에 열 처리 온도의 제어성이 좋으면 양호한 막 두께 균일성으로 성막할 수 있었다. 종래의 종형 열처리 장치에 있어서는, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구를 갖고 있는 장치도 있었지만, 이러한 회전시키는 기구를 사용하지 않는 경우에 있어서도, 막 두께 균일성이 양호한 산화막을 형성할 수 있었다.

한편, 반도체 웨이퍼의 직경이 300mm인 경우, 반도체 웨이퍼의 직경이 200mm용 종형 열처리 장치와 동일한 구조를 갖는 종형 열처리 장치로 산화막을 형성하려면, 반도체 웨이퍼를 회전시키지 않는 경우의 막 두께 균일성은, 반도체 웨이퍼를 회전시킨 경우와 비교하여 현저히 나빠진다고 하는 문제가 있었다. 그러나, 형성되는 산화막의 품질면에서 고려하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구등의 산화 반응에 본질적이지 않은 기구는 사용하지 않는 쪽이 좋다. 장치 비용의 면에서 고려하면, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구를 설치함으로써 장치 비용이 상승게 된다고 하는 문제가 있었다. 또, 자기 유동체에 의한 시일을 이용하고 있는 경우는, 여분의 관리가 증가한다고 하는 문제가 있었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구를 이용하지 않고 양호한 막 두께 균일성을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공할 수 있는 종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형 열처리 장치를 제공하는 것에 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서 종형 열처리 장치로 사용하는 반응관을 도시한 도면.

도2는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서 가스 분산판(2)의 일례를 도시한 도면.

도3은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서 가스 분산판(2)의 일례를 도시한 도면.

도4는 종래의 종형 열처리 장치로 사용하는 반응관을 도시한 도면.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 가스 도입구

2 : 가스 분산판

3 : 가스 공급 구멍

4 : 반응관

5 : 웨이퍼 보드

6 : 보온탑

7 : 가스 배기관

8 : 가스 도입관

9 : 더미 웨이퍼,

10 : 제품 웨이퍼

본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관에 있어서, 상기 반응관 내부로 가스를 도입하는 상기 반응관의 상부 중앙에 설치된 가스 도입부와, 상기 가스 도입부로부터 도입된 가스를 상기 반응관 내부로 분산시키는 분산부를 구비한 것이다.

여기서, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관에 있어서, 상기 분산부는, 도입된 가스를 상기 반응관내로 분산시키는 일정하게 분포된 복수의 가스 공급 구멍을 구비할 수 있는 것이다.

여기서, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관에 있어서, 상기 분산부는, 도입된 가스를 상기 반응관내로 분산시키는 방사형으로 분포한 복수의 가스 공급 구멍으로서, 상기 가스 공급 구멍의 직경은 상기 분산부의 외주측으로 향함에 따라 큰 직경인 것으로 할 수 있는 것이다.

여기서, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관에 있어서, 상기 가스 도입으로부터 상기 반응관으로 도입되는 가스는, 산화성 가스인 것으로 할 수 있는 것이다.

본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 종형 열처리 장치용 반응관을 이용하여 반도체 웨이퍼를 열처리하는 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.

실시 형태 1.

일반적으로, 산화막 형성은 Si 웨이퍼의 표면에 있어서의, Si와 산소의 사이 또는 Si와 수증기와의 사이에 직접 반응하기 때문에 온도 제어가 중요하여 진다. 따라서, 반응 가스의 공급에 관해서 둔감하지만, 상술된 바와 같이 회전하는 기능의 유무로 막 두께 균일성에 차가 나오다 것 같은 현상으로서는, 가스의 공급 방식을 변경할 필요가 있다. 그래서, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관은, 반응 가스를 반응관의 상부로부터 반응관에 균일하게 공급할 수 있도록 한 것이다.

도1은, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 종형 열처리 장치로 사용하는 반응관을 도시한다. 도1에 있어서, 부호 4는 종형 열처리 장치의 반응관, 8은 산화성 가스를 외부에서 도입하는 가스 도입관, 7은 산화성 가스를 외부로 배기하는 가스 배기관, 1은 가스 도입관(8)으로부터 도입된 산화성 가스를 반응관(4)에 도입하는 가스 도입구, 2는 가스 도입구(1)로부터 도입된 산화성 가스를 분산시키는 가스 분산판(분산부), 3는 가스 분산판(2)상에 설치된 복수의 가스 공급 구멍, 9은 반응관상부(가스 도입구(1) 부근) 및 반응관 하부에 위치하는 더미 웨이퍼, 10는 더미 웨이퍼(9)의 사이에 있는 제품 웨이퍼, 5는 제품 웨이퍼(10) 및 더미 웨이퍼(9)를 유지하는 웨이퍼 보트, 6는 보온 기능을 갖는 보온탑이다.

도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 보트(5)는 반응관(4) 내에 삽입되어 있다. 가스 도입관(8)은 반응관(4)의 내부를 반응관(4)의 상부로 빠져 나가고, 반응관(4)의 상면의 중앙부에 가스 도입구(1)가 설치된다. 가스 도입관(8)은 반응관(4)의 내부가 아니라 외측에 따라서 부착할 수도 있다. 반응 가스는, 가스 도입구(1)로부터 반응관(4)의 내부로 도입되고, 가스 분산판(2)상에 복수 설치된 가스 공급 구멍(3)을 통하여 더미 웨이퍼(9) 및 제품 웨이퍼(10)에 도달한다. 웨이퍼의 배열은, 웨이퍼 보트(5)에 위에서 더미 웨이퍼(9), 제품 웨이퍼(10), 더미 웨이퍼(9)의 순으로 나란하게 되어 있다. 웨이퍼 보트(5)는 보온탑(6)의 위에 있다.

이상으로부터, 실시 형태 1에 따르면, 상술한 바와 같은 구성을 갖음으로써, 가스 도입구(1)로부터 도입된 반응 가스는 반응관(4)의 내부로 균일하게 도입되기 때문에, 웨이퍼를 회전시키는 기구를 설치하지 않더라도 제품 웨이퍼(10)의 원주상의 막 두께 불균일성을 해소할 수 있다. 회전하는 기구를 설치하지 않음으로써 장치의 비용을 낮출 수도 있다. 웨이퍼(10) 등은 도입된 반응 가스에 의해 그 주변이 차겁게 될 가능성이 있지만, 본 발명의 실시 형태 1에 따르면, 반응 가스가 균일하게 공급됨으로써 도입부 부근에 위치하는 더미 웨이퍼(9)의 열을 주변에서 균일하게 빼앗은 결과, 더미 웨이퍼(9)의 영역에서 가스류는 균일한 온도분포를 갖게 된다. 이 때문에, 제품 웨이퍼(10)의 영역에서는 어떠한 가스의 흐름이 되더라도, 산화막의 막 두께 균일성이 회전하는 기구의 유무에 의해서 변화하지 않도록 할 수 있다. 즉, 제품 웨이퍼(10)의 영역에서는 상기 차게될 가능성은 문제가 없는 레벨로 된다.

실시 형태 2.

도2는, 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 가스 분산판(2)의 일례를 도시한다. 도2에서 도1과 동일한 부호를 붙인 부분은 동일한 기능을 갖기 때문에 설명은 생략한다. 도2에 도시된 바와 같이, 가스 분산판(2)상에 있는 가스 공급 구멍(3)은 등간격으로 배치되고, 그 분포 밀도가 일정해지도록 분포하고 있다. 가스 도입구(1)는 상술한 실시 형태 1과 같이 반응관(4)의 상면의 중앙부에 놓여 있다.

이상으로부터, 실시 형태 2에 따르면, 실시 형태 1에 덧붙여 가스 분산판(2)상의 가스 공급 구멍(3)을 등간격으로 분포 밀도가 일정해지도록 배치했기 때문에, 가스 도입구(1)로부터 도입된 반응 가스를 반응관(4)의 내부로 더욱 균일하게 도입할 수 있다. 이 결과, 실시 형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

실시 형태 3.

도3은, 본 발명의 실시 형태 3에 있어서 가스 분산판(2)의 일례를 도시한다. 도3에서 도1과 동일한 부호를 붙인 부분은 동일한 기능을 갖기 때문에 설명은 생략한다. 도3에 도시된 바와 같이, 가스 분산판(2) 상에 있는 가스 공급 구멍(3)은 가스 분산판(2)의 중심부에서 외측으로 방사상으로 배치되고, 가스 공급 구멍(3)의 직경은 외부로 향할수록 커지도록 배치되어 있다. 가스 공급 구멍(3)의 직경의 기준은, 가스 분산판(2)의 중심부에서의 거리에 비례하여 커지도록 할 수 있다. 가스 분산판(2)의 중심부에는 가스 공급구(3)는 배치하지 않는다. 이와 같이 배치함으로써, 가스의 유량을 일정하게 되도록 할 수 있다. 가스 도입구(1)는 실시 형태 1 및 2와 같이 반응관(4)의 상면의 중앙부에 놓여 있다.

이상으로부터, 실시 형태 3에 따르면, 실시 형태 1에 덧붙여 가스 분산판(2)상의 가스 공급 구멍(3)을 방사형으로, 또한 그 직경이 가스 분산판(2)의 중심부에서의 거리에 비례하여 커지도록 배치했기 때문에, 가스 도입구(1)로부터 도입된 반응 가스를 반응관(4)의 내부로 더욱 균일하게 도입할 수 있다. 이 결과, 실시 형태 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형 열처리 장치에 따르면, 가스 분산판(2)상의 가스 공급 구멍(3)을 소정의 형상으로 일정하게 배치함으로써, 반도체 웨이퍼를 회전시키는 기구를 이용하지 않고 양호한 막 두께 균일성을 갖는 반도체 웨이퍼를 제공할 수 있는 종형 열처리 장치용 반응관 및 상기 반응관을 이용한 종형 열처리 장치를 제공할 수 있다.

Claims

반도체 웨이퍼의 종형 열처리 장치용 반응관으로서,

상기 반응관 내부로 가스를 도입하는 상기 반응관의 상부 중앙에 설치된 가스 도입부와,

상기 가스 도입부로부터 도입된 가스를 상기 반응관 내부로 분산시키는 분산부를 구비한 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치용 반응관.
제1항에 있어서, 상기 분산부는, 도입된 가스를 상기 반응관 내로 분산시키는 일정하게 분포한 복수의 가스 공급 구멍을 구비한 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치용 반응관.
제1항에 있어서, 상기 분산부는, 도입된 가스를 상기 반응관 내로 분산시키는 방사상으로 분포한 복수의 가스 공급 구멍으로서, 상기 가스 공급 구멍의 직경은 상기 분산부의 외주측으로 향함에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치용 반응관.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 도입으로부터 상기 반응관으로 도입되는 가스는, 산화성 가스인 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치용 반응관.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 종형 열처리 장치용 반응관을 이용하여 반도체 웨이퍼를 열처리하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.