KR20010087350A - 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 전자 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 기판 처리 장치와 기판 처리 방법 및 전자 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 발진(發塵)이나 코스트의 증가를 방지하면서 불필요한 산화를 방지한다.
그리고, 열처리 장치(1)는 하단에 노구(爐口)(5)를 가진 처리실(4)을 형성한 프로세스 튜브(3)와, 처리실(4)로 출입하면서 웨이퍼(20)를 처리실(4)로 반입, 반출하는 보트(21)와, 프로세스 튜브(3)의 아래쪽에 배치되어 보트(21)를 대기시키는 예비실(14)을 형성한 챔버(13)와, 처리실(4)과 예비실(14)과의 사이에 배치되어 보트(21)를 통과시키는 개구(31)가 개설된 시일 플랜지(30)와, 시일 플랜지(30)의 처리실(4)측으로 보트(21)에 대향하여 착좌(着座)와 이좌(離座)가 자유롭게 이루어지도록 배치되고, 시일 플랜지에 착좌하여 개구(31)를 폐색하는 시일 덮개(35)를 구비하고 있다.
또한, 보트가 예비실에 대기하고 있을 때는, 시일 덮개가 시일 플랜지를 밀봉하므로, 예비실을 불활성 분위기로 만들 수 있다. 보트가 처리실로 반입될 때는 보트가 시일 덮개를 들어 올려 이좌시키므로, 시일 플랜지의 개폐 구동 장치를 생략할 수 있다.
Description
본 발명은, 기판 처리 장치, 기판 처리 방법 및 전자 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 공기 밀폐로 폐색된 처리실 내에서 처리되는 기판의 산화나 오염 방지 기술과 관련하여, 예를 들면, 반도체 장치의 제조 공정에서 반도체 웨이퍼에 산화막의 형성 처리나 확산 처리, 그리고 아닐 처리 및 성막(成膜) 처리를 하는 데 이용하면 유효한 것에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고한다)에 산화막의 형성 처리나 확산 처리, 그리고 아닐 처리 및 성막 처리를 하는 데 배치(batch)식 종형(縱形) 고온 벽형 기판 처리 장치가 널리 사용되고 있다.
예를 들면, 산화막의 형성 처리나 확산 처리 및 아닐 처리 등의 열처리를 하기 위한 배치식 종형 고온 벽형 기판 처리 장치(이하, 열처리 장치라고 한다)는, 웨이퍼가 반입되는 처리실을 형성하고 종형으로 설치된 프로세스 튜브와, 처리실로 가스를 도입하는 가스 도입구와, 처리실을 진공 배기하는 배기관과, 프로세스 튜브의 외측에 부설되어 처리실을 가열하는 히터를 구비하고, 다수매의 웨이퍼가 보트에 의해 동심적으로 정렬되어 유지된 상태에서 처리실로 하단의 노구로부터 반입되어, 히터에 의해 처리실이 가열됨으로써, 웨이퍼에 산화막의 형성 처리나 확산 처리 및 아닐 처리 등의 열처리가 되도록 구성되어 있다.
종래의 열처리 장치에서는, 처리실로 반입되기 전 및 처리실에서 반출된 후의 보트에 유지된 웨이퍼는 대기와 접촉하여 대기에 포함된 산소나 수분에 의해 산화되므로, 웨이퍼에 불필요한 산화막이 형성되고, 산화막의 형성 처리나 확산 처리 및 아닐 처리 등의 처리의 정밀도가 저하된다는 문제점이 있다.
따라서, 프로세스 튜브의 아래쪽에 보트를 대기시키는 예비실을 형성한 챔버를 구축하는 동시에, 예비실을 불활성 분위기로 형성하는 열처리 장치가 제안되어 있다. 이 열처리 장치에서는 처리실로 반입되기 전 및 처리실에서 반출된 후에 예비실에서 대기하는 보트에서 유지된 웨이퍼는, 불활성 분위기(雰??氣)에 놓이게 됨으로써, 대기에 포함된 산소나 수분에 의해 산화되지 않으므로, 웨이퍼에 불필요한 산화막이 형성되는 경우는 없고, 처리의 정밀도가 저하되는 문제점은 방지된다.
그러나, 불활성 분위기를 형성하는 예비실을 구비한 열처리 장치에서는, 보트가 예비실에서 대기 중에 처리실과 예비실을 구획짓는 게이트 밸브가 장치되어 있으므로, 게이트 밸브의 개폐 조작시에 먼지가 발생하는 데다 열처리 장치의 제조 코스트나 런닝 코스트가 증대한다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 먼지의 발생이나 코스트의 증가를 방지하면서 처리의 정밀도를 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하고, 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 기판 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예 1에 관련된 기판 처리 장치에 의하면, 보트가 예비실에 대기하고 있을 때는 시일 덮개가 시일 플랜지에 착좌함으로써, 개구가 폐색된 상태로 되어 있으므로, 예비실은 불활성 분위기를 형성할 수 있다. 그리고, 보트가 예비실에서 처리실로 반입될 때는 보트가 시일 덮개를 들어올림에 따라, 시일 덮개는 시일 플랜지로부터 자동적으로 이좌된다. 즉, 시일 덮개에 의한 시일 플랜지의 개구를 개폐하는 데는 구동 장치가 필요하지 않다. 따라서, 구동 장치에 의해 먼지는발생하지 않으며, 구동 장치를 위한 제조 코스트나 런닝 코스트의 증가도 없다.
본 발명의 실시예 2에 의하면, 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 상기 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하여 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 기판 처리 장치를 사용하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예 3에 의하면, 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 상기 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하여 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 기판 처리 장치를 사용하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법이 제공된다. 이 제조 방법에 의해 제조되는 전자 장치로서는 반도체 장치와 액정 표시 장치 등이 가장 적합한 것으로 들 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 열처리 장치를 나타낸 정면 단면도,
도 2는 도 1에 나타낸 열처리 장치를 이용한 기판의 처리 중임을 나타낸 정면 단면도,
도 3은 시일 덮개를 나타내는 데, 도 3A는 사시도, 도 3B는 정면도, 도 3C는 평면도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 열처리 장치를 나타낸 정면 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 열처리 장치(기판 처리 장치) 2 : 기기의 테두리
3 : 프로세스 튜브 4 : 처리실
5 : 노구 6 : 실링
7 : 매니폴드 8 : 배기구
9 : 가스 도입관 10 : 히터 유닛
11 : 캡 12 : 엘리베이터
13 : 챔버(로드록 챔버) 14 : 예비실
15 : 웨이퍼 출입구 16 : 실링
17 : 게이트 밸브 18 : 가스 도입관
19 : 배기구 20 : 웨이퍼(기판)
21 : 보트 22, 23 : 단부판
24 : 유지 부재 25 : 유지홈
26 : 당접부 27 : 단열 캡부
30 : 시일 플랜지 31 : 개구
32, 33, 34 : 실링 35 : 시일 덮개
36 : 시일부 37 : 리브부
38 : 단열부 39 : 배기구
40 : 에어(냉매)
이하, 본 발명의 일실시예를 도면에 따라 설명한다.
본 실시예에서, 본 발명에 관련된 기판 처리 장치는, 산화막의 형성 처리나 확산 처리 및 아닐 처리 등의 열처리를 하기 위한 배치식 종형 고온 벽형 기판 처리 장치(이하, 열처리 장치로 부른다)로서 구성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼에 산화막의 형성 처리나 확산 처리 및 아닐 처리 등의 열처리를 하는 방법을 실시하는데 사용된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 열처리 장치(1)는 중심선이 수직이 되도록 세로로 배치되어 기기의 테두리(2)(일부만이 도시되어 있음)에 지지된 종형의 프로세스 튜브(3)를 구비하고, 프로세스 튜브(3)는 석영 유리가 사용되어, 하단이 개구된 원통 형상으로 일체로 성형되어 있다. 프로세스 튜브(3)의 원통의 중공부는 보트에 의해 동심적으로 정렬된 상태로 유지된 다수 매의 웨이퍼가 반입되는 처리실(4)이 형성되어 있고, 프로세스 튜브(3)의 하단 개구는 피처리 기판으로서의 웨이퍼를 입출하기 위한 노구(5)를 구성하고 있다. 따라서, 프로세스 튜브(3)의 내경은 취급하는 웨이퍼의 최대 외경보다 커지도록 설정되어 있다.
프로세스 튜브(3)의 하단면은 매니폴드(7)의 상단면에 실링(6)을 개재하여 당접되어 있고, 매니폴드(7)가 열처리 장치(1)의 기기의 테두리(2)에 지지됨으로써, 프로세스 튜브(3)는 수직으로 지지된 상태로 되어 있다.
매니폴드(7)의 측벽의 일부에는 처리실(4)을 소정의 진공도로 진공 배기하기 위한 배기구(8)가 처리실(4)로 연통하도록 개설되어 있다. 매니폴드(7)의 측벽의배기구(8)에 대향하는 위치에는 가스 도입관(9)이 삽입되어 있고, 가스 도입관(9)의 삽입단부는 처리실(4)의 상단부까지 연장되어 있다. 가스 도입관(9)에는 처리 가스의 공급원이나 불활성 가스의 공급원(모두 도시하지 않음)이 접속하도록 되어 있다. 가스 도입관(9)에 의해 처리실(4)로 도입된 가스는 배기구(8)에 의해 배기되도록 되어 있다.
프로세스 튜브(3)의 외부에는 히터 유닛(10)이 프로세스 튜브(3)의 주위를 포위하도록 동심원으로 설비되어 있고, 히터 유닛(10)은 처리실(4) 내를 전체에 걸쳐 균일되게 가열하도록 구성되어 있다. 히터 유닛(10)은 열처리 장치의 기기의 테두리(2)에 지지됨으로써 수직으로 설치된 상태로 되어 있다.
프로세스 튜브(3)의 바로 아래에는 프로세스 튜브(3)의 외경과 대략 같은 원반 형상으로 형성된 캡(11)이 동심적으로 배치되어 있고, 캡(11)은 이송 나사 기구에 의해 구성된 엘리베이터(12)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 되어 있다. 캡(11)의 중심선 상에는 피처리 기판으로서의 웨이퍼(20)를 유지하기 위한 보트(21)가 수직으로 세워져서 지지되어 있다.
보트(21)는 상하에서 한 쌍의 단부판(22, 23)과, 두 단부판(22, 23) 사이에 가설되어 수직으로 배설된 다수개의 유지 부재(24)를 구비하고 있고, 각 유지 부재(24)에 길이방향으로 등간격으로 배설되어 서로 동일한 평면 내에서 개구되도록 각각 각설(刻設)된 복수 줄의 유지홈(25) 사이에 웨이퍼(20)가 삽입됨으로써, 다수 매의 웨이퍼(20)를 수평으로, 또한 서로 중심이 갖춰진 상태로 정렬시켜서 유지하도록 구성되어 있다. 보트(21)의 상측 단부판(22)의 상면에는 후술하는 시일덮개에 당접하는 당접부(26)가 돌설되어 있고, 보트(21)의 하측 단부판(23)의 아래에는 단열 캡부(27)가 형성되어 있다.
프로세스 튜브(3)의 아래쪽에는 로드록 챔버(13)(이하, 챔버라고 한다)가 구축되어 있고, 챔버(13)는 프로세스 튜브(3)의 아래쪽 공간에서 보트(21)를 대기시키는 예비실(14)을 형성하고 있다. 챔버(13)의 일측벽에는 웨이퍼 출입구(15)가 개설되어 있고, 웨이퍼 출입구(15)는 실링(16)을 사이에 두고 게이트 밸브(17)에 의해 개폐되도록 되어 있다. 챔버(13)의 측벽의 상부에는 질소 등의 불활성 가스를 예비실(14)로 도입하기 위한 가스 도입관(18)이 삽입되어 있다. 챔버(13)의 바닥벽에는 예비실(14)을 진공으로 배기하기 위한 배기구(19)가 개설되어 있고, 배기구(19)에는 진공 펌프 등의 진공 배기 장치(도시하지 않음)가 접속되어 있다.
본 실시예에서, 챔버(13)의 천장벽의 상면과 매니폴드(7)의 하면과의 사이에는 중앙부에 개구(31)를 가진 시일 플랜지(30)가, 상면 및 하면에 실링(32,32)을 각각 사이에 두고 끼워서 지지되어 있다. 시일 플랜지(30)는 석영이 사용되어 원형의 링형상으로 형성되어 있고, 링의 내경부에 의해 개구(31)가 구성되어 있다. 시일 플랜지(30)의 개구(31)의 내경은 보트(21)를 통과시킬 수 있도록 보트(21)의 외경보다 크게 설정되어 있고, 시일 플랜지(30)는 개구(31)의 중심이 프로세스 튜브(3) 및 캡(11)의 중심선과 일치하도록 배치되어 있다. 또한, 시일 플랜지(30)의 하면에는 캡(11)과의 사이에서 밀봉 상태를 형성하기 위한 실링(33)이 개구(31)를 둘러싸도록 설치되어 있다.
시일 플랜지(30)의 처리실(4) 측이 되는 상면에는 실링(34)을 끼고 시일 덮개(35)가 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 있고, 시일 덮개(35)는 시일 플랜지(30)의 상면에 실링(34)을 끼고 착좌한 상태에서 시일 플랜지(30)의 개구(31)를 폐색하도록 되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 시일 덮개(35)는 모두 석영을 사용해서 형성된 시일부(36)와 리브부(37), 그리고 단열부(38)를 구비하고 있다. 시일부(36)는 외경이 시일 플랜지(30)의 개구(31)의 내경보다 대경으로서 처리실(4)의 내경보다 소경의 원반 형상으로 형성되어 있고, 시일 플랜지(30)의 상면에 실링(34)을 끼고 착좌함으로써, 시일 플랜지(30)의 개구(31)를 실 상태에서 폐색하도록 되어 있다. 리브부(37)는 시일부(36)의 외경과 대략 같은 길이의 2개의 정사각형의 각주(角柱)가 십자 형상으로 조합되어 시일부(36)의 상면에 동심적으로 배치되어 용접으로 부착되어 있다. 단열부(38)는 외경이 시일부(36)의 외경보다 약간 소경의 원판 형상으로 형성되어 있고, 리브부(37)의 상면에 동심적으로 배치되어 용접으로 부착되어 있다. 이러한 상태에서, 리브부(37)는 시일부(36) 및 단열부(38)의 기계적인 강도를 보강하도록 되어 있다.
다음에, 상기 구성에 관련된 열처리 장치의 작용을 설명함으로써, 본 발명의 일실시예에 관련된 웨이퍼의 열처리 방법을 웨이퍼에 산화막이 형성되는 경우에 관해서 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 다수 매의 웨이퍼(20)가 웨이퍼 출입구(15)로부터 웨이퍼의 이송 재치 장치(도시하지 않음)에 의해 반입되어 보트(21)의 유지홈(25)에 삽입되어 유지된다. 이 때, 게이트 밸브(17)가 웨이퍼 출입구(15)를 개방하고있으므로, 예비실(14)의 압력은 대기압보다 약간 높여져서 대기의 유입이 방지된다. 다른 한편, 예비실 l4의 분위기가 처리실(4)로 누설되는 것을 방지할 필요에서, 시일 플랜지(30)의 개구(31)는 시일 덮개(35)에 의해 밀봉 상태에서 폐색해야 하므로, 처리실(4)의 압력은 예비실(14)의 압력보다 높게 유지된 상태로 되어 있다. 따라서, 예비실(14)에 불활성 가스로서의 질소(N2)가 가스 도입관(18)으로부터 도입되는 동시에, 처리실(4)에도 불활성 가스로서의 질소 가스가 가스 도입관(9)으로부터 도입된다.
이와 같이, 예비실(14)은 질소 가스 분위기로 형성되어 있으므로, 웨이퍼(20)가 보트(21)에 장전되어 있을 때에 대기에 접촉하여 대기에 포함된 산소나 수분에 의해 산화되지 않으며, 웨이퍼(20)에 불필요한 산화막이 형성되는 것이 확실하게 방지된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 보트(21)에 소정의 매수의 웨이퍼(20)가 장전되고, 웨이퍼 출입구(15)가 게이트 밸브(17)에 의해 폐색되면, 보트(21)는 엘리베이터(12)에 의해 상승되어, 프로세스 튜브(3)의 처리실(4)로 반입된다. 이 때, 보트(21)는 시일 덮개(35)에 아래쪽에서 대향하고 있으므로, 보트(21)의 당접부(26)는 시일 덮개(35)의 시일부(36)의 하면에 당접하여, 보트(21)의 상승에 따라 시일 덮개(35)를 시일 플랜지(30)로부터 이좌시키고, 이어서, 시일 덮개(35)를 밀어 올린다.
그런데, 보트(21)가 시일 덮개(35)를 밀어 올려 시일 플랜지(30)로부터 이좌시킬 때, 처리실(4)의 압력이 예비실(14)의 압력보다 높으면, 처리실(4)과 예비실(14)과의 압력차에 의해 시일 덮개(35)가 시일 플랜지(30)에 압접(壓接)되므로, 보트(21)는 시일 덮개(35)를 용이하게 밀어 올리지 못한다. 그 결과, 보트(21)는 시일 덮개(35)를 시일 플랜지(30)로부터 용이하게 이좌시킬 수 없다.
그래서, 본 실시예에서는, 보트(21)가 시일 덮개(35)를 시일 플랜지(30)로부터 이좌시킬 때는, 예비실(14)의 압력이 처리실(4)의 압력 이상이 되도록 조정되어, 시일 덮개(35)가 시일 플랜지(30)에 처리실(4)의 압력에 의해 압접되는 상태에서 해제된다. 예비실(14)의 압력이 처리실(4)의 압력 이상이 되도록 조정하는 방법으로서는, 예를 들면, 처리실(4)의 질소 가스를 배기구(8)로부터 적절히 배출시켜도 되고, 예비실(14)로의 질소 가스의 가스 도입관(18) 및 배기구 (19)에 의한 도입량을 증가시켜도 된다. 또, 예비실(14)과 처리실(4)의 압력차에 따라 예비실(14)의 질소 가스가 처리실(4)로 유입되더라도 불활성 가스이므로, 처리실(4)에서의 확산 처리에는 하등 지장이 없다.
보트(21)가 상한에 도달하면, 캡(11)이 시일 플랜지(30)의 하면에 실링(33)을 끼고 착좌한 상태로 되어 시일 플랜지(30)의 개구(31)를 밀봉 상태에서 폐색하므로, 처리실(4)과 예비실(14)과는 유체적으로 차단된 상태가 된다. 이와 같은 상태에서, 시일 덮개(35)는 보트(21)에 의해 처리실(4)의 상부로 밀어 올려진다.
처리실(4)이 캡(11)에 의해 공기 밀폐로 폐색된 상태에서, 처리실(4)이 소정의 진공도로 배기구(8)에 의해 진공 배기되고, 히터 유닛(10)에 의해 소정의 온도(800∼1200℃)로써 전체에 걸쳐 균일하게 가열되고, 처리 가스로서의 고순도의산소(O2) 가스가 처리실(4)로 가스 도입관(9)에 의해 소정의 유량이 공급되어, 웨이퍼(20)에 양질의 산화막이 형성된다. 이 때, 예비실(14)의 압력은 처리실(4)의 압력보다 높게 유지됨으로써, 캡(11)은 시일 플랜지(30)에 압력차에 의해 강력히 압접된 상태가 되므로, 처리실(4)의 공기 밀폐는 매우 높게 유지될 수 있다.
그리고, 미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 보트(21)를 지지한 캡(11)이 엘리베이터(12)에 의해 하강됨으로써, 캡(11)이 시일 플랜지(30)의 하면에서 이좌되어 개구(31)가 열리는 동시에, 보트(21)가 처리실(4)로부터 예비실(14)로 반출된다. 캡(11)이 시일 플랜지(30)의 하면에서 이좌할 때, 예비실(14)의 압력이 처리실(4)의 압력보다 높으면, 캡(11)이 시일 플랜지(30)의 하면에서 이좌할 수 없게 된다. 즉, 보트(21)는 엘리베이터(12)의 하강에 추종하여 하강할 수 없다.
그래서, 본 실시예에서는, 예비실(14)의 압력과 처리실(4)의 압력이 대략 균형을 이루도록 조정되어, 캡(11)이 시일 플랜지(30)에 예비실(14)과 처리실(4)과의 압력차에 의해 압접된 상태가 해제된다. 예비실(14)의 압력과 처리실(4)의 압력을 대략 균형을 이루도록 하는 방법으로서는, 예를 들면, 처리실(4)로 질소 가스를 가스 도입관(9)으로부터 도입시켜도 되고, 예비실(14)의 질소 가스를 배기구(19)로부터 배기시켜도 된다. 참고로, 캡(11)이 시일 플랜지(30)로부터 이좌한 후는 예비실(14)의 압력을 처리실(4)의 압력보다 약간 높게 조정하면, 처리실(4)의 분위기가 예비실(14)로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
보트(21)가 하한에 도달하면, 시일 덮개(35)의 시일부(36)의 하면이 시일 플랜지(30)의 하면에 실링(34)을 끼고 착좌한 상태가 되어 시일 플랜지(30)의 개구(31)를 밀봉 상태로 폐색하므로, 처리실(4)과 예비실(14)은 유체적으로 차단된 상태가 된다. 시일 덮개(35)가 시일 플랜지(30)에 착좌하고 개구(31)를 폐색하여 처리실(4)을 시일(기밀 봉지)한 상태가 되면, 처리실(4)의 압력은 예비실(14)의 압력보다 약간 높게 조정되어, 시일 덮개(35)에 의한 처리실(4)의 시일 상태가 확실하게 유지된다.
그 후, 게이트 밸브(17)가 열리면, 보트(21)에 유지된 웨이퍼(20)가 웨이퍼의 이송 장치에 의해 꺼내져서 예비실(14)로부터 웨이퍼 출입구(15)를 통해 반출된다. 이 때, 예비실(14)은 질소 가스 분위기로 형성되어 있으므로, 보트(21)가 처리실(4)로부터 반출된 후의 웨이퍼(20)가 대기와 접촉하여 대기에 포함된 산소나 수분에 의해 산화됨이 없이, 웨이퍼(20)에 불필요한 산화막이 형성되는 것을 확실하게 방지한다.
이후, 상기한 작용을 반복하게 된다.
그리고, 시일 덮개(35)에 의한 시일 플랜지(30)의 개구(31)의 폐색시와 보트(21)의 반입, 반출시에 있어서의 처리실(4)의 압력과 예비실(14)의 압력 관계의 일례를 열처리 장치의 상압(常壓) 처리 및 감압(減壓) 처리에 관해서 나타내면, 다음의 표 1과 같다.
| 상압 처리 | 감압 처리 | ||
| 시일시 | 처리실 | 대기압 | 대기압 |
| 예비실 | 감압 | 감압 | |
| 반입 반출시 | 처리실 | 대기압 | 대기압/감압 |
| 예비실 | 대기압 | 대기압/감압 |
상기 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
1) 보트가 예비실에 대기하고 있을 때는, 시일 덮개가 시일 플랜지에 착좌하여 개구를 폐색함으로써, 처리실과 예비실을 차단한 상태로 되어 있으므로, 예비실을 불활성 분위기로 형성할 수 있다.
2) 예비실을 불활성 분위기로 형성함으로써, 보트가 예비실에 대기하고 있는 동안에 웨이퍼가 대기와 접촉하여 대기에 포함된 산소나 수분에 의해 산화되는 현상의 발생을 미연에 방지할 수 있으므로, 웨이퍼에 불필요한 산화막이 형성되는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 그 결과, 열처리 장치의 열처리 정밀도를 높일 수 있는 동시에, 웨이퍼에 의해 제조되는 반도체 장치의 품질 및 신뢰성을 높일 수 있다.
3) 보트가 예비실에서 처리실로 반입될 때, 보트가 시일 덮개를 들어올림으로써, 시일 덮개를 시일 플랜지에서 이좌시켜 개구를 자동적으로 열 수 있으므로, 시일 덮개에 의한 시일 플랜지의 개구의 개폐에 필요한 구동 장치를 폐지할 수 있다.
4) 시일 덮개에 의한 시일 플랜지의 개구의 개폐에 필요한 구동 장치를 폐지함으로써, 구동 장치에 의한 먼지의 발생을 필연적으로 방지할 수 있으므로, 열처리 장치의 열처리에서의 이물의 부착 등을 방지하여, 열처리 장치의 열처리의 정밀도를 높일 수 있는 동시에, 웨이퍼에 의해 제조되는 반도체 장치의 품질 및 신뢰성을 높일 수 있다.
5) 시일 덮개에 의한 시일 플랜지의 개구의 개폐에 필요한 구동 장치를 폐지함으로써, 적어도 구동 장치 및 그 제어에 필요한 컨트롤의 소프트웨어 등을 폐지한 분량만큼 열처리 장치의 제조 코스트나 런닝 코스트을 저감시킬 수 있다.
6) 시일 덮개가 시일 플랜지의 개구를 폐색하고 있을 때의 예비실의 압력을 처리실의 압력보다 높게 조정함으로써, 시일 덮개를 시일 플랜지에 압접할 수 있으므로, 예비실과 처리실을 시일 덮개에 의해 확실하게 차단시킬 수 있다.
7) 보트가 시일 덮개를 시일 플랜지로부터 이좌시킬 때는, 예비실의 압력을 처리실의 압력 이상으로 조정함으로써, 보트의 상승에 의해 시일 덮개를 시일 플랜지로부터 용이하게 이좌시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예인 열처리 장치를 나타낸 정면 단면도이다.
본 실시예가 상기 실시예와 다른 점은, 히터 유닛(10)의 정수리부에서의 프로세스 튜브(3)를 끼고 시일 덮개(35)와 대향하는 위치에 냉매로서의 에어(40)를 배기하는 배기구(39)가 개설되어 있고, 이 배기구(39)는 송풍기 등의 배기 장치(도시하지 않음)에 유체적으로 접속되어 있는 점이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(20)를 유지한 보트(21)가 처리실(4)로 반입된 상태에서, 배기구(39)에 배기 장치의 배기력이 작용되면, 냉매로서의 에어(40)가 히터 유닛(10)의 하단의 기기의 테두리(2)의 개구로부터 히터 유닛(10)과 프로세스 튜브(3)와의 사이의 간극에 끼어, 히터 유닛(10) 및 프로세스 튜브(3)에 접촉하여 열을 빼앗으면서 배기구(39)로부터 배기되어 가므로, 처리실(4)을 급속히 냉각시킬 수 있다.
그런데, 히터 유닛(10)의 정수리부에 배기구(39)가 개설되어 있으면, 처리실(4)에서 열처리를 하고 있을 때, 배기구(39)의 부위에서 국소적으로 열의 누설이 발생하므로, 처리실(4)의 보트(21)에 유지된 웨이퍼(20) 군(群)에서 균일한 열이 손상된다. 즉, 보트(21)의 상부에 배치된 웨이퍼(20)의 온도는 다른 장소의 웨이퍼의 온도에 비하여 낮아진다.
그러나, 본 실시예에서는, 처리실(4)에서의 열처리 중에는 보트(21)의 위에 시일 덮개(35)가 설치된 상태로 되어 있으므로, 시일 덮개(35)의 단열 작용에 의해 배기구(39)의 열의 누설에 따르는 악영향을 억지 내지는 억제할 수 있다. 즉, 시일 덮개(35)는 열의 차폐 효과나 큰 열용량에 의한 균일한 열의 효과 등의 단열 작용에 의해 배기구(39)의 열의 누설에 따른 영향을 흡수함으로써, 배기구(39)의 열의 누설의 영향이 보트(21)의 상부에 배치된 웨이퍼(20)에 미치는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 의하면, 히터 유닛(10)에 배기구(39)가 개설되어 있는 경우라 하더라도, 보트(21)의 상부에 배치된 웨이퍼(20)에 관해서도 다른 장소에 배치된 웨이퍼(20)와 동등하게 열처리를 할 수 있으므로, 보트(21)의 전체의 길이에 걸쳐 웨이퍼(20) 끼리의 열처리의 균일성을 유지할 수 있다.
달리 말하면, 히터 유닛(10)에 배기구(39)가 개설된 경우라 하더라도, 웨이퍼(20) 끼리의 열처리의 균일성을 시일 덮개(35)에 의해 확보할 수 있으므로, 히터 유닛(10)에 배기구(39)를 개설하는 것을 실현할 수 있다. 그리고, 히터유닛(10)에 배기구(39)를 개설함으로써, 히터 유닛(10)의 급속한 승온 및 급속한 냉각의 성능을 높일 수 있다는 효과가 있다.
그리고, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 요지에서 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지로 변경할 수 있음은 말할 나위도 없다.
예를 들면, 시일 덮개는 시일부와 리브부 및 단열부 들로 구성하는 것에 한정되지 않으며, 리브부 및 단열부는 적절히 생략할 수 있다.
열처리 장치는 산화막의 형성 처리에 사용하는 것에 한정되지 않으며, 확산 처리나 아닐 처리 등의 열처리에 사용할 수 있다.
본 실시예에서는 배치식 종형 고온 벽형 열처리 장치의 경우에 관해서 설명했는데, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 배치식 종형 고온 벽형 CVD 장치 등의 처리실과 예비실을 구비한 기판 처리 장치에 적용할 수 있다.
상기 실시형태에서는 웨이퍼에 열처리를 할 경우에 관해서 설명했는데, 본 발명은 웨이퍼에 막을 형성 처리하는 경우에도 적용할 수 있고, 피처리 기판은 액정 패널 제조용인 유리 기판 등일지라도 무방하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 먼지의 발생이나 코스트의 증가를 방지하면서 처리의 정밀도를 높일 수 있다.
Claims (7)
- 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 상기 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하여 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 시일 덮개가 상기 시일 플랜지의 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일부와, 이 시일부를 보강하는 리브부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 프로세스 튜브의 외측에 상기 처리실을 가열하는 히터 유닛이 설치되어 있고, 이 히터 유닛의 상기 프로세스 튜브를 사이에 두고 상기 시일 덮개와 대향하는 위치에 냉매를 배기하는 배기구가 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 상기 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하여 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 기판 처리 장치를 사용하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 시일 덮개가 상기 시일 플랜지의 개구를 폐색하고 있을 때의 상기 예비실의 압력이 상기 처리실의 압력보다도 낮게 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서,상기 보트가 상기 시일 덮개를 상기 시일 플랜지로부터 이좌시킬 때는, 상기 예비실의 압력이 상기 처리실의 압력 이상으로 설정되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 하단에 노구를 가진 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 상기 처리실로 출입하면서 기판을 상기 처리실로 반입, 반출하는 보트와, 상기 프로세스 튜브의 아래쪽에 배치되어 상기 보트를 대기시키는 예비실을 형성하는 챔버와, 상기 처리실과 상기 예비실과의 사이에 배치되어 상기 보트를 통과시키는 개구가 개설된 시일 플랜지와, 이 시일 플랜지의 상기 처리실측에 착좌와 이좌가 자유롭게 이루어지도록 배치되어 상기 시일 플랜지에 착좌하여 상기 개구를 공기 밀폐로 폐색하는 시일 덮개를 구비하고 있는 기판 처리 장치를 사용하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 장치의 제조 방법.
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