KR20060004652A - 열처리용 웨이퍼 지지구 및 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온 열처리에 의한 흠이나 슬립 전위의 발생이 없고, 가공이 용이하여 비용을 저감할 수 있는 열처리용 웨이퍼 지지구 및 열처리 장치를 제공한다. 본 발명은 적어도, 열처리하는 웨이퍼를 지지하는 복수의 웨이퍼 지지부재와 상기 지지부재를 보지하는 지지부재 홀더를 가지는 열처리용 웨이퍼 지지구로서, 상기 복수의 웨이퍼 지지부재 중 적어도 하나의 지지부재는 상기 웨이퍼의 접촉부가 상기 지지부재 홀더에 대해 움직일 수 있도록 했다.
열처리, 웨이퍼, 지지, 접촉부

Description

열처리용 웨이퍼 지지구 및 열처리 장치{Heat treatment-purpose wafer support tool, and heat treatment device}
본 발명은 반도체 웨이퍼, 예를 들면 실리콘 웨이퍼 등의 웨이퍼를 열처리할 때 이용되는 열처리용 웨이퍼 지지구 및 열처리 장치에 관한 것이다.
배치(Batch)식 열처리용 웨이퍼 지지구에 있어서, 보트라 불리는 지주(支柱)에 홈을 가지는 구조물의 홈에 복수의 웨이퍼를 평행하게 수납ㆍ보존하는 형식이 일반적으로 채용되고 있다. 특히, 1000℃ 이상의 고온 열처리에 있어서는 내열성 등때문에 웨이퍼 지지구의 소재로서 SiC가 일반적으로 채용되어 있고, 다이아몬드 카터 등으로 지주에 직접 홈을 절삭가공하는 방법이 사용되고 있다.
그러나 이 방법에서는 가공 가능한 형상에 제한을 받기 때문에 곡면 등 복잡한 형상의 가공은 곤란하다. 또한, 절삭가공 중에 홈 면에 바리가 발생하기 쉽다는 문제도 있다. 더욱이, 발생한 바리를 제거하기 위한 추가 공정이 곤란하다는 것이나, 웨이퍼가 접촉하는 홈의 표면의 거칠기를 저감하기 위한 연마가 곤란한 것 때문에 열처리 중에 웨이퍼와의 접촉부에 흠이나 슬립 전위가 발생하는 문제가 있다 .(일본 특개 평 7-161654호 공보, 특개 평 8-107081호 공보). 또한, 가공 중에 지주가 파손되기 쉽고 많은 노력과 가공시간이 필요하기 때문에 생산성이 악화되어 비용 저감이 곤란하다.
상기 배치식 열처리는 저항가열(히터가열)에 의해 여러 장의 웨이퍼를 한번에 열처리하는 것인데, 이러한 배치식 열처리 장치 외에, 최근에는 주로 매엽처리에 이용되며 램프 가열 방식 등에 의한 급속가열ㆍ급속냉각 열처리를 행하는 RTP(Rapid Thermal Processing) 장치도 빈번히 이용되어 왔다.
RTP 장치를 이용한 열처리로는 예를 들면, 웨이퍼 표면의 결함을 없애기 위한 열처리, 산소 도너를 제거시키는 열처리, 얕은 확산층을 형성하기 위한 열처리(RTA : Rapid Thermal Annealing), 혹은 얇은 산화막을 형성하기 위한 열처리(RTO : Rapid Thermal Oxidation) 등을 들 수 있다. 또한, 램프 가열을 이용한 매엽식 에픽택셜 성장이나 절연막 등의 기상성장(氣相成長)도 광의로는 RTP 장치를 이용한 열처리에 포함시킬 수 있다.
이러한 RTP 처리에 있어서도 배치식 열처리 장치와 동일하게 열처리를 위한 웨이퍼 지지구(서셉터라 불리는 경우도 있다)가 이용되며 웨이퍼 지지구와 웨이퍼와의 접점에서 슬립 전위가 발생하기 쉽다는 문제가 있다(특개 2002-164300호 공보).
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로 고온 열처리에 의한 흠이나 슬립 전위의 발생이 없고, 가공이 용이하여 비용을 저감할 수 있는 열처리용 웨이퍼 지지구 및 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구는 적어도 열처리하는 웨이퍼를 지지하는 복수의 웨이퍼 지지부재와 상기 지지부재를 보지(保持)하는 지지부재 홀더를 가지는 열처리용 웨이퍼 지지구로서, 상기 복수의 웨이퍼 지지부재 중 적어도 일부의 지지부재는 상기 웨이퍼와의 접촉부가 상기 지지부재 홀더에 대해 움직일 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 접촉부의 형상은 열처리하는 웨이퍼에 대해 볼록한 곡면이며, 특히 구형 또는 타원구형인 것이 바람직하다. 상기 웨이퍼 지지부재는 핀으로 이루어지며, 상기 지지부재 홀더는 상기 핀을 보지하는 핀 홀더로 이루어지고, 핀은 핀 홀더에 형성된 핀 구멍에 끼워 넣어 배치되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 핀은 핀 홀더에서 빼낼 수 있도록 구성되는 것이 바람직하고, 또한 원기둥상의 소재를 가공하여 형성되는 것이 바람직하다. 핀 및 핀 홀더의 소재로는 SiC, 실리콘 또는 석영을 들 수 있다. 핀 구멍은 바람직하게는 복수 개 설치되고 그 핀 구멍의 형상은 슬릿상으로 되는 것이 바람직하다. 슬릿상 핀 구멍은 핀 홀더의 중심에서 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다. 핀 홀더는 바람직하게는 원판상(圓板狀) 또는 원환상(圓環狀)이고 핀 홀더가 원판상인 경우에는 그 중심 위치에 원상 핀 구멍을 설치한 구성으로 하는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 지지부재로는 열처리하는 웨이퍼와의 접촉부로서의 회전체를 포함하고, 회전체는 웨이퍼 지지부재 또는 지지부재 홀더에 형성된 회전체 수용 구멍에 수용되며 열처리하는 웨이퍼와의 마찰력에 의해 회전 가능하게 구성할 수 있다.
상기 회전체는 구형, 타원구형, 원통형 또는 원기둥형 중의 한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 회전체 수용 구멍은 슬릿 홈상인 것이 바람직하며 이 슬릿 홈상의 회전체 수용 구멍은 바람직하게는 상기 지지부재 홀더의 중심에서 방사상으로 배치된다. 지지부재 홀더는 원판상 또는 원환상인 것이 바람직하다. 회전체의 소재로는 SiC, 실리콘 또는 석영을 사용할 수 있다.
본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구로는 지지부재 홀더를 복수(複數) 보지하는 지주와, 지주를 보지하는 베이스를 더 가지는 구성으로 할 수 있다. 지지부재 홀더는 지주에서 빼낼 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 지주 및 베이스의 소재로는 SiC, 실리콘 또는 석영을 사용할 수 있다.
본 발명의 열처리 장치는 상기한 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구를 구비하는 것이다.
도 1은 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구의 제 1 실시의 형태를 나타내는 측면 설명도이다.
도 2는 도 1의 구성에서 상(上)베이스 및 상측의 웨이퍼를 빼낸 상태를 나타내는 상면 설명도이다.
도 3은 핀의 제조 태양을 나타내는 설명도로, (a)는 원기둥상의 핀 소재, (b1)은 핀의 완성품의 1 예, (b2)는 핀의 완성품의 또 다른 예를 각각 나타낸다.
도 4는 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구에 사용되는 핀 홀더의 1 구조예를 나타내는 상면도이다.
도 5는 도 2의 V-V선 확대 단면도이다.
도 6은 도 2의 VI-VI선 확대 단면도로, (a)는 핀이 똑바로 서 있는 상태, (b)는 핀이 외주 방향으로 기울어진 상태, (c)는 핀이 중심 방향으로 기울어진 상태, (d)는 핀의 하단부에 알(R)을 형성시킨 형태를 각각 나타낸다.
도 7은 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구의 제 2 실시의 형태를 나타내는 측면 설명도이다.
도 8은 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구에 사용되는 핀 홀더의 또 다른 구조예를 나타내는 상면도이다.
도 9는 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구의 제 3 실시의 형태를 나타내는 요부(要部)의 측면적 설명도로, (a)는 웨이퍼 지지 상태의 1 예, (b)는 (a)의 상태에서 웨이퍼가 신장(伸長)하여 웨이퍼 지지부재인 회전체가 회전한 상태를 각각 나타낸다.
도 10은 웨이퍼 지지부재인 여러 가지 형상의 회전체의 상면도로, (a)는 구형, (b)는 타원구형, (c)는 원기둥형 또는 원통형을 각각 나타낸다.
도 11은 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구의 제 4 실시의 형태를 나타내는 요부의 측면적 설명도로, (a)는 웨이퍼 지지 상태의 1 예, (b)는 (a)의 상태에서 웨이퍼가 신장하여 웨이퍼 지지부재인 회전체가 회전한 상태를 각각 나타낸다.
도 12는 종형(縱型) 열처리 노(爐)의 1 예를 나타내는 개략 설명도이다.
도 13은 RTP 장치의 1 예를 나타내는 개략 설명도이다.
도 14는 실시예 2의 설명도로, (a)는 사용한 열처리용 웨이퍼 지지구의 상면도, (b)는 열처리 후의 웨이퍼를 X선 토포그래프법을 이용하여 관찰한 결과를 나타내는 사진이다.
도 15는 비교예 1의 설명도로, (a)는 사용한 웨이퍼 홀더에 웨이퍼를 얹은 상태를 나타내는 단면적 설명도, (b)는 열처리 후의 웨이퍼를 X선 토포그래프법을 이용하여 관찰한 결과를 나타내는 사진이다.
도 16은 실시예 3의 설명도로, (a)는 사용한 열처리용 웨이퍼 지지구의 상면도, (b)는 열처리 후의 웨이퍼를 X선 토포그래프법을 이용하여 관찰한 결과를 나타내는 사진이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하에 본 발명의 실시의 형태를 첨부도면에 기초하여 설명하지만, 도시 예는 예시적으로 나타내어지는 것으로, 본 발명의 기술 사상에서 일탈하지 않는 한 여러 가지 변형이 가능함은 말할 것도 없다.
도 1에 있어서, 10은 본 발명에 관한 열처리용 웨이퍼 지지구이다. 웨이퍼 지지구(10)는 상하 방향으로 서로 마주보게 설치된 상하 한 쌍의 베이스(12, 14) 및 상하 베이스(12, 14) 사이에 세워진 복수 개(도 2의 예에서는 3개)의 지주(16)를 가진다.
상베이스(12)의 하면에 뚫어진 수용 구멍(18) 및 하(下)베이스(14)의 상면에 뚫어진 수용 구멍(20)에 지주(16)의 상단부 및 하단부가 각각 끼워져 장착되는 구조로 하는 것에 의해 지주(16)는 베이스(12, 14)에서 빼내는 것이 가능하도록 보지되어 있다.
22는 열처리하는 웨이퍼(W)를 지지하기 위해 사용되는 웨이퍼 지지부재인 핀이다. 핀(22)은 도 3 (b1), (b2)에 잘 나타나 있는 것처럼, 선단부에는 웨이퍼(W)를 지지하는 접촉부(26)가 설치되어 있고 기단부에는 감착부(嵌着部)(28)가 설치되어 있다.
핀(22)의 접촉부(26)의 형상은 지지되는 웨이퍼(W)에 대해 볼록한 곡면인 것이 바람직하다. 도 1, 도 2 및 도 3 (b1)에 나타낸 예에서는 접촉부(26)의 형상이 구형인 경우가 도시되어 있다.
이 접촉부(26)의 형상은 상술한 것처럼 지지되는 웨이퍼(W)에 대해 볼록한 곡면이라면 구형 이외의 형상을 채용할 수 있는 것은 말할 것도 없고, 도 3 (b2) 및 도 7의 제 2 실시의 형태에 있어서 나타내는 것처럼 접촉부(26)를 타원구형으로 할 수 있다. 또한, 도 7에 있어서, 도 1과 다른 점은 핀(22)의 형상뿐이고, 구조에 대한 두 번째 설명은 생략하는데, 도 1의 부재와 동일 또는 유사부재는 동일한 부호로 나타내었다.
지주(16)의 측면에는 동일한 높이로 삽입 홈(30)이 설치되어 있다. 32는 핀(22)을 착탈(着脫) 가능하게 보지하는 지지부재 홀더인 핀 홀더로, 그 형상은 특별히 한정되지 않지만, 도 2 및 도 4에는 원판상으로 한 경우가 나타나 있다. 삽입 홈(30)에 핀 홀더(32)를 삽입하는 것에 의해 핀 홀더(32)는 지주(16)에 대해 빼내는 것이 가능하게 삽입ㆍ보지된다. 또한, 핀 홀더(32)는 도 2 및 도 4에 나타낸 것처럼 원판상으로 하거나 도 8에 나타낸 것처럼 중앙부에 개구부(33)를 뚫은 원환상으로 형성할 수도 있다.
도 2 및 도 4에 나타낸 것처럼, 원판상 핀 홀더(32)에는 핀(22)의 감착부(28)에 대응하여 원상 감착 구멍(34a) 및 슬릿상 감착 구멍(34b)이 뚫려 있다. 이들 감착 구멍(핀 구멍)은 관통 구멍이어도 좋고, 바닥이 있는 구멍이어도 좋다. 원판상 핀 홀더(32)의 중심부에 설치된 원상 감착 구멍(34a)에 감착부(28)를 끼워 넣는 것에 의해 핀(22)은 원판상 핀 홀더(32)에 빼내는 것이 가능하게 보지된다. 또한, 원판상 핀 홀더(32)의 중심부에서 방사상으로 설치된 슬릿상 감착 구멍(34b)에 감착된 핀(22)은 열처리 프로세스 중인 웨이퍼(W)의 신축방향의 움직임에 대해 핀(22)과 웨이퍼(W)와의 접촉면에 발생하는 응력을 완화하도록 웨이퍼(W)의 신축방향 즉, 원판상 핀 홀더(32)의 중심에서 외주 방향[도 6(b)], 또는 그 반대 방향 즉, 중심 방향[도 6(c)]으로 원판상 핀 홀더(32)에 대해 상대적으로 수mm 정도 움직일 수 있는 구조로 되어 있다. 이 경우, 핀(22)을 움직이기 쉽게 하기 위해 그 감착부(28)의 하단부의 둘레에는 도 6 (d)에 나타내는 것처럼 알(R)이라 불리는 둥그스름한 모양을 형성해 두는 것이 바람직하다.
또한, 도 2, 도 4 및 도 8에 나타낸 예에 있어서는 지주(16)의 설치 개수를 3개로 한 경우를 나타냈는데, 지주(16)의 설치 개수는 베이스(12, 14)를 지지할 수 있는 개수이면 특별히 한정되지 않는다.
핀(22)은 도 3 (a), (b1), (b2)에 나타낸 것처럼, 원기둥상의 핀 소재(22a)를 선반(旋盤)으로 연마 가공하는 것에 의해 용이하게 얻을 수 있고, 핀(22) 특히 그 접촉부(26)의 표면 거칠기를 용이하게 제어하는 것이 가능해진다. 핀 소재(22a)로는 직경 1~7mm 정도이고 길이 5~10mm 정도인 SiC, Si (단결정, 다결정), 석영 등을 사용할 수 있다. 또한, 지주(16) 및 베이스(12, 14)의 소재로는 SiC, 실리콘 또는 석영을 사용하는 것이 바람직하다.
도 2 및 도 4에 나타낸 원판상 핀 홀더(32)의 중심부에 설치된 원상 감착 구멍(34a)은 직경 1~7mm 정도의 원형이고, 핀 홀더(32)의 중심부에서 방사상으로 설치된 슬릿상 감착 구멍(34b)은 폭 1~7mm, 길이 4~21mm 정도로 구성된다. 슬릿상 감착 구멍(34b)은 그 슬릿의 길이 방향을 핀 홀더(32)의 중심부에서 방사상으로 3~24 군데 정도 배치된다(도 2 및 도 4에서는 6 군데). 핀 홀더(32)를 도 8과 같이 원환형으로 한 경우에는 핀 홀더(32)의 중심부에 설치되는 감착 구멍(34a)이 생략되는 것은 물론이지만, 핀 홀더(32)를 도 4와 같은 원판으로 한 경우에도 감착 구멍(34a)을 생략할 수도 있다.
상술한 것처럼, 본 발명의 웨이퍼 지지구에 있어서, 핀 선단부의 웨이퍼와의 접촉부의 형상이 웨이퍼에 대해 볼록한 곡면이 되도록 구성되어 있기 때문에 열처리 중에 웨이퍼와의 접촉부에 흠이나 슬립 전위가 발생하는 것이 없어지고, 따라서 생산성이 향상되어 비용 저감이 가능한 것이다.
핀(22)의 웨이퍼(W)와의 접촉부(26)는 그 접촉부(26)의 표면 거칠기를 별도로 추가 가공하여 접촉부(26)만을 원하는 표면 거칠기로 해도 좋다. 더욱이 핀(22) 의 형상과 감착 구멍(34a 34b)을 적절히 선택하는 것에 의해 웨이퍼(W)가 핀(22)과 접촉하는 위치(웨이퍼(W)의 면 내의 위치)나 접촉부(26)의 형상을 임의로 설계할 수 있다. 그래서 핀(22)만을 핀 홀더(32)에서 빼어내는 것이 가능한 구성을 채용하는 경우에는 세정이나 교환이 용이하고 또한, 표면을 재가공하여 재활용하거나 하는 것 등도 가능하다.
상기 각 실시의 형태에 있어서, 핀(22)은 핀 홀더(32)에 대응해 감착 구멍(34a, 34b)에 끼워져 착탈 가능하게 보지되며, 핀 홀더(32)는 지주(16)에 대해 삽입 홈(30)에 끼워져 착탈 가능하게 보지되며, 또한 지주(16)는 베이스(12, 14)에 대해 수용 구멍(18, 20)에 끼워져 착탈 가능하게 보지되는 구조를 예시했지만 필요에 따라 핀(22)을 핀 홀더(32)에 대해 착탈이 불가능하게 고정하고 핀 홀더(32)를 지주(16)에 대해 착탈이 불가능하게 고정하고 또한, 지주(16)를 베이스(12, 14)에 대해 착탈이 불가능하게 고정하는 것도 가능하다.
도 1~도 8에 나타낸 예에 있어서는, 웨이퍼 지지부재로 핀(22)을 사용한 경우를 나타냈지만, 웨이퍼 지지부재로는 핀(22) 이외의 부재를 사용하는 것도 가능하며, 도 9~도 11에 기초하여 이하에 설명한다.
도 9 (a), (b)에 있어서, 40은 웨이퍼 지지부재 홀더로, 본 발명에 관한 열처리용 웨이퍼 지지구를 구성한다. 지지부재 홀더(40)는 웨이퍼 지지부재(42)를 보지하고 있다. 이 웨이퍼 지지부재(42)는 지지부재 홀더(40)의 상면에 설치된 사다리꼴 부재(44)를 가지고 있다. 이 사다리꼴 부재(44)의 상면에는 회전체 수용 구멍(46)이 뚫어져 있다. 이 회전체 수용 구멍(46)에는 열처리하는 웨이퍼(W)와의 접촉 부로서의 회전체(48)가 회전 가능하게 끼워져 들어가 있다. 화살표(50)는 회전체(48)의 소정 위치를 나타내는 것이다. 이 회전체(48)의 형상에 관해서는 특별한 한정은 없지만, 도 10에 나타낸 것처럼 상면에서 보아 (a) 구형, (b) 타원구형, (c) 원기둥형 또는 원통형 등의 형상을 채용할 수 있다.
상기 구성에 의해 도 9 (a)에 나타낸 것처럼, 웨이퍼(W)가 회전체(48)에 의해 접촉ㆍ지지되고 있는 상태로 웨이퍼(W)의 열처리를 행하면 화살표(52)로 표시한 웨이퍼(W)가 늘어나는 방향으로 웨이퍼가 신장하고, 회전체(48)는 화살표(50)의 위치에서 분명한 것처럼, 도 9 (b)에 나타낸 것과 같이 회전하기 때문에 열처리 중의 웨이퍼(W)의 회전체와의 접촉부에 흠이나 슬립 전위가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 9 (a), (b)의 예에서는 사다리꼴 부재(44)의 상면에 회전체 수용 구멍(46)을 뚫었지만, 이 사다리꼴 부재(44)를 생략하고 지지부재 홀더(40)의 상면에 회전체 수용 구멍(46)을 뚫어서, 이 회전체 수용 구멍(46)에 회전체(48)를 직접 끼워 넣는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 사다리꼴 부재(44) 대신에 다른 형상의 부재로 해도 좋다.
도 9 (a), (b)의 예에서는 회전체(48)를 사다리꼴 부재(44)의 회전체 수용 구멍(46)에 끼워 넣은 경우를 나타냈지만, 도 11 (a), (b)에 나타낸 것처럼 이 회전체 수용 구멍(46)의 형상을 슬릿 홈상으로 하고 이 슬릿 홈상 회전체 수용 구멍(46)에 회전체(48)를 자유롭게 회전 가능하도록 수용하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 이 경우, 슬릿 홈상 회전체 수용 구멍(46)은 지지부재 홀더(40)의 중심에서 방사선상으로 배치되는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해 도 11 (a)에 나타낸 것처럼 웨이퍼(W)가 회전체(48)에 의해 접촉ㆍ지지되고 있는 상태로 웨이퍼(W)의 열처리를 행하면 화살표(52)로 나타낸 웨이퍼(W)가 늘어나는 방향으로 웨이퍼(W)가 신장하고 회전체(48)는 화살표(50)의 위치에서 분명한 것처럼, 도 11 (b)에 나타낸 것과 같이 회전하기 때문에 도 9의 경우와 동일하게 열처리 중인 웨이퍼(W)의 회전체와의 접촉부에 흠이나 슬립 전위가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 특히, 도 11의 구성에 있어서는 회전체(48)가 구르는 것을 이용하는 것이 되므로 이 경우의 구름마찰은 극히 작고, 마찰에 기인하는 흠이나 슬립 전위의 발생을 막는다는 점에서 큰 효과가 있다.
또한, 도 11 (a), (b)의 예에도 이 사다리꼴 부재(44)의 상면에 슬릿 홈상 회전체 수용 구멍(46)을 뚫었는데, 이 사다리꼴 부재(44)를 생략하고 지지부재 홀더(40)의 상면에 슬릿 홈상 회전체 수용 구멍(46)을 뚫고, 이 슬릿 홈상 회전체 수용 구멍(46)에 회전체(48)를 직접 자유롭게 회전 가능하도록 수용하는 구성으로 할 수도 있다.
본 발명의 열처리 장치는 상기 제 1부터 제 4 실시의 형태에 있어서 예시한 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구를 구비한 열처리 장치이다.
이런 종류의 열처리 장치로는 예를 들면 도 12에 나타낸 것과 같은 종형 열처리 노가 알려져 있다. 같은 도면에 있어서 110은 종형 열처리 노이다. 이 열처리 노(110)는 동심상으로 배치된 히터(112)와, 그 내측에 배치된 프로세스 튜브(114)와, 웨이퍼를 복수 장 실어 놓는 보트(116)와, 그 보트(116)를 착탈ㆍ자재로 장착 하는 보온통(118)과, 그 하부에 있어서 열처리시에 프로세스 튜브(114)의 하단의 노구부(爐口部)(120)를 막는 덮개(122)와, 상기 보트(116), 보온통(118) 및 덮개(122)를 프로세스 튜브(114)의 내부를 향하여 올리고 내리는 도면에는 나타나지 않은 승강 수단으로 되어 있다. 또한, 115는 프로세스 튜브(114)의 하단부에 설치된 플랜지부(部)이다. 이 종형 열처리 노(110)에 있어서 보트(116)에 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구를 적용하는 것에 의해 이 종형 열처리 노(110)를 본 발명의 열처리 장치로서 이용할 수 있다.
또한, 이런 종류의 열처리 장치로서 급속가열, 급속냉각(RTP) 장치를 이용할 수도 있다. RTP 장치의 1 예를 도 13으로 설명한다. 도 13은 RTP 장치의 1 예를 나타내는 개략 설명도이다. 도 13에 있어서 210은 열처리 장치, 다시 말하면 RTP 장치이다. 이 열처리 장치(210)는 석영으로 된 챔버(211)를 가지고 이 챔버(211) 내에서 웨이퍼(W)를 열처리하도록 되어 있다. 가열은 챔버(211)를 상하좌우에서 주위를 둘러싸도록 배치된 가열 펌프(212)로 행한다. 이 가열 펌프(212)는 각각 독립적으로 공급되는 전력을 제어할 수 있도록 되어 있다.
이 챔버(211)의 가스의 도입측에는 가스 도입구(219)가 설치되고 가스의 배기측에는 오토 셔터(213)가 마련되어 외부 공기를 봉쇄하고 있다. 오토 셔터(213)에는 게이트 밸브에 의해 개폐 가능하게 구성되는 도면에는 나타내지 않은 웨이퍼 삽입구가 설치되어 있다. 또한, 오토 셔터(213)에는 가스 배기구(220)가 설치되어 있고, 노내 분위기를 조정할 수 있도록 되어 있다.
그러므로 웨이프(W)는 지지 지그, 예를 들면 석영 트레이(214)에 형성된 3점 지지부(215) 위에 배치된다. 석영 트레이(214)의 가스 도입구측에는 석영제의 버퍼(216)가 설치되어 있고 가스 도입구(219)에서 도입된 가스가 웨이퍼(W)에 직접 닿는 것을 막을 수 있다.
또한 챔버(211)에는 도면에는 나타내지 않은 온도 측정용 특수창이 설치되어 있고, 챔버(211)의 외부에 설치된 파이로미터(217)에 의해 그 특수창을 통해 웨이퍼(W)의 온도를 측정할 수 있다.
이 RTA 장치(210)에 있어서, 웨이퍼 지지구 예를 들면, 석영 트레이(214) 대신에 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구를 적용하는 것에 의해 이 RTA 장치(210)를 본 발명의 열처리 장치로 이용할 수 있다.
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 하겠지만, 실시예는 예시로서 보여지는 것으로, 한정적으로 해석되지 않음은 말할 것도 없다.
실시예 1
베이스, 지주, 핀의 소재로 SiC를 사용하여, 도 1 및 도 2에 기재된 열처리용 웨이퍼 지지구를 제작했다. 그 때, 핀은 직경 5mm, 길이 10mm인 원기둥상의 재료를 사용하여 그 선단부에 직경 약 5mm인 구상의 접촉부를 형성하고 기단부는 직경 약 3mm로 했다. 또한, 방사상으로 설치된 6군데의 슬릿상 핀 구멍은 그 중앙부가 핀 홀더의 중심에서 110mm 위치에 배치되도록 형성했다.
이러한 열처리용 웨이퍼 지지구를 이용하여 직경 300mm, 결정방위 <100>, p형, 약 10Ωcm인 CZ 실리콘 단결정 웨이퍼의 열처리를 행했다. 웨이퍼와의 접촉부 에서 흠이나 슬립 전위의 발생 상황을 조사했다.
열처리 조건은 아르곤 100% 분위기 하, 1200℃, 1시간으로 하고 웨이퍼의 투입 및 꺼내는 온도는 700℃로 했다.
열처리 후의 웨이퍼는 X선 토포그래프법을 이용하여 웨이퍼 지지구와 웨이퍼와의 접촉부에 있는 흠이나 슬립 전위의 발생 상황을 조사한 결과, 이러한 발생은 거의 발견되지 않았다.
실시예 2
베이스, 지주, 핀의 소재로 SiC를 사용하여 도 1에 기재된 것처럼 열처리용 웨이퍼 지지구를 제작했다. 다만, 핀 홀더(32)는 직경 320mm, 두께 1mm로 하고, 핀을 끼워 넣는 슬릿(34b)은 폭 3.5mm, 길이 9mm인 관통 구멍으로 하고, 도 14 (a)에 나타낸 것처럼 반경 140mm 위치에 120˚ 간격으로 3군데, 반경 120mm 위치에 120˚ 간격으로 3군데, 또한 반경 60mm 위치에 120˚ 간격으로 3군데로 총 9군데를 각각 방사상으로 형성하고 그 9군데 전부에 가동(可動) 핀을 배치했다. 그 때, 핀은 직경 8mm, 길이 10mm인 원기둥상의 소재를 사용하여, 그 선단부에 직경 약 6mm인 구상의 접촉부를 형성하고 기단부는 직경 약 3mm로 했다. 핀과 웨이퍼의 접촉 면적은 9군데를 합하여도 10mm2 이하이다.
이러한 열처리용 웨이퍼 지지구를 이용하여 직경 300mm, 결정방위 <100>, p형, 약 10Ωcm인 CZ 실리콘 단결정 웨이퍼의 열처리를 행하고, 웨이퍼와의 접촉부 에 있어서 슬립 전위의 발생 상황을 조사했다.
열처리 조건은 SIMOX 웨이퍼 제작용인 고온 장시간 열처리를 상정하여 아르곤과 산소의 혼합가스 분위기 하에서 1350℃, 8시간으로 하고, 웨이퍼의 투입 및 꺼내는 온도는 600℃로 했다. 또한, SIMOX(Separation by Ion-implanted Oxigen)은 SOI(Silicon On Insulator) 웨이퍼의 제작 방법의 하나로, 실리콘 단결정 웨이퍼 내로 산소 이온을 주입하여 열처리하는 것에 의해 실리콘 단결정 웨이퍼 내부에 SiO2 층을 형성하는 방법이다. 열처리 후의 웨이퍼를 X선 토포그래프법을 이용하여 관찰한 결과를 도 14 (b)에 나타낸다. 도 14 (b)에 따르면, 열처리 조건은 1350℃, 8시간으로 극대화하여 과혹(過酷)함에도 불구하고 슬립 전위의 발생은 거의 발견되지 않았다. 또한, 도 14 (a), (b)에 있어서 60은 웨이퍼의 노치 위치를 나타내는 화살표이다.
비교예 1
도 15 (a)에 나타내는 것과 같은 종래의 웨이퍼 홀더(70)(웨이퍼와의 접촉부는 고리 형상이고, 접촉 면적은 약 25000mm2)를 사용하고 실시예 2와 동일한 사양의 웨이퍼(W)를 사용하여 동일한 열처리 조건에서 열처리를 행하고, X선 토포그래프법을 이용하여 슬립 전위를 관찰한 결과를 도 15 (b)에 나타낸다.
도 15 (b)에서 분명한 것처럼, 종래의 웨이퍼 홀더를 사용한 경우에는 슬립 전위가 많이 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도 14 (b)와 비교하면 그 차이 는 현저하며 본 발명의 웨이퍼 지지구의 내(耐)슬립 특성이 극도로 높은 것을 알 수 있다.
실시예 3
가동 핀의 효과를 확인하기 위해, 실시예 2에서 사용한 핀 홀더(32)에 있어서, 반경 120mm 위치에 120˚ 간격으로 3군데의 핀만을 고정 핀(22f)으로 한 것을 별도로 제작하고(도 16(a)), 이것을 사용하여 실시예 2와 동일한 조건에서 열처리를 행한 후, X선 토포그래프법을 이용하여 슬립 전위를 관찰한 결과를 도 16 (b)에 나타낸다. 도 16(a), (b)에 있어서, 60은 웨이퍼의 노치 위치를 나타내는 화살표이다.
도 16 (b)에 따르면, 9군데 전부를 가동 핀으로 한 경우의 도 14 (b)와 비교하여 약간의 슬립 전위의 발생이 보이며, 그 슬립 전위의 발생 위치는 고정 핀의 위치와 거의 일치하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 웨이퍼 지지구의 웨이퍼와의 접촉부의 가동성이 슬립 전위 억제 효과를 가지는 것이 확인되었다.
이와 같이, 웨이퍼 지지구의 웨이퍼와의 접촉부를 가동성으로 하면 슬립 전위 억제 효과가 얻어지기 때문에, 종래의 웨이퍼 지지구처럼 접촉부 전부가 고정되어 있는 경우와 비교하면, 실시예 3과 같이 적어도 접촉부의 일부를 가동성으로 하면 슬립 전위의 저감이라는 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 물론, 모든 접촉부를 가동성으로 하는 것이 가장 효과적이다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구를 사용하여 웨이퍼의 열처리를 행하면, 고온 열처리에 따른 흠이나 슬립 전위를 효과적으로 억제할 수 있고, 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구는 그 가공이 용이하기 때문에 제작 비용의 저감을 꾀할 수 있다는 큰 효과를 가져온다. 특히, 본 발명의 열처리용 웨이퍼 지지구는 SIMOX 웨이퍼와 같이, 극도의 고온ㆍ장시간 열처리에 대해 유효성이 높다.
또한, 이러한 열처리용 웨이퍼 지지구를 구비한 본 발명의 열처리 장치에 의하면, 고온 열처리 후에 흠이나 슬립 전위가 적은 웨이퍼를 제공할 수 있기 때문에 이 웨이퍼를 사용하여 제조되는 디바이스의 품질이나 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (22)

  1. 적어도 열처리하는 웨이퍼를 지지하는 복수의 웨이퍼 지지부재와 상기 지지부재를 보지하는 지지부재 홀더를 가지는 열처리용 웨이퍼 지지구로서, 상기 복수의 웨이퍼 지지부재 중 적어도 일부의 지지부재는 상기 웨이퍼와의 접촉부가 상기 지지부재 홀더에 대해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 접촉부의 형상이 상기 열처리하는 웨이퍼에 대해 볼록한 곡면인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 접촉부의 형상이 구형 또는 타원구형인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부재가 핀으로 이루어지고, 상기 지지부재 홀더가 상기 핀을 보지하는 핀 홀더로 이루어지고 상기 핀은 상기 핀 홀더에 형성된 핀 구멍에 끼워 넣어져 배치되는 것을 특징으 로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 핀은 상기 핀 홀더에서 빼내는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 핀은 원기둥상의 소재를 가공한 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 핀 및 상기 핀 홀더의 소재는 SiC, 실리콘 또는 석영인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  8. 제 4항 내지 제 7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 핀 구멍을 복수 개 설치한 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  9. 제 4항 내지 제 8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 핀 구멍이 슬릿상인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 슬릿상 핀 구멍이 상기 핀 홀더의 중심에서 방사상으로 배치된 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  11. 제 4항 내지 제 10항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 핀 홀더가 원판상 또는 원환상인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 핀 홀더가 원판상이고, 그 중심위치에 원상 핀 구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  13. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지부재는 상기 열처리하는 웨이퍼와의 접촉부인 회전체를 포함하고, 상기 회전체는 상기 웨이퍼 지지부재 또는 상기 지지부재 홀더에 형성된 회전체 수용 구멍에 수용되며, 상기 열처리하는 웨이퍼와의 마찰력에 의해 회전 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 회전체는 구형, 타원구형, 원통형 또는 원기둥형 중의 한 형상인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 회전체 수용 구멍이 슬릿 홈상인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 슬릿 홈상의 회전체 수용 구멍이 상기 지지부재 홀더의 중심에서 방사상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  17. 제 13항 내지 제 16항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지지부재 홀더가 원판상 또는 원환상인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  18. 제 13항 내지 제 17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 회전체의 소재는 SiC, 실리콘 또는 석영인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 지지부재 홀더를 복수 보지하는 지주와, 상기 지주를 보지하는 베이스를 더 가지는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 지지부재 홀더는 상기 지주에서 빼내는 것이 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 상기 지주 및 베이스의 소재는 SiC, 실리콘 또는 석영인 것을 특징으로 하는 열처리용 웨이퍼 지지구.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 하나의 항에 따른 열처리용 웨이퍼 지지구를 가지는 열처리 장치.
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