KR20130036261A - 열처리로 - Google Patents

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KR20130036261A
KR20130036261A KR1020127034348A KR20127034348A KR20130036261A KR 20130036261 A KR20130036261 A KR 20130036261A KR 1020127034348 A KR1020127034348 A KR 1020127034348A KR 20127034348 A KR20127034348 A KR 20127034348A KR 20130036261 A KR20130036261 A KR 20130036261A
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타케노리 와타베
히로유키 오츠카
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

반도체 기판의 열처리 공정에 사용하는 열처리로로서, 양측단면에 반도체 기판의 삽입 및 취출이 가능한 크기의 개구부를 가지는 원통형상의 노심관을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리로에 관한 것이며, 본 발명에 의하면, 반도체의 연속 열처리시의 각 배치 사이의 대기 시간을 감소시켜, 생산성을 향상하는 것이 가능해 졌다. 또, 노심관의 구조를 단순한 원통형상으로 함으로써, 가스 도입관 부분의 파손 빈도가 저하되고, 열처리 공정의 러닝 코스트를 삭감할 수 있다.

Description

열처리로{HEAT-TREATMENT FURNACE}
본 발명은 실리콘 기판 등의 반도체 기판의 열처리 공정에 사용되는 열처리로에 관한 것이다.
종래, 반도체의 열처리 공정에서는, 외기나 히터 등으로부터의 오염을 막기 위해서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 일단에 개구부(22)와 타단에 가스 도입관(23)이 설치된 고순도 석영 등으로 이루어지는 노심관(21)을, 미리 노 내에 설치된 원통형상 히터(24)의 내측에 삽입해두고, 반도체 기판(25)을 실은 고순도 석영 등으로 이루어지는 보트(26)를 이 노심관(21)의 개구부(22)로부터 삽입 세트하고, 고순도 석영 등으로 이루어지는 덮개(27)를 닫아 대략 밀폐하고, 가스 도입관(23)으로부터 질소, 아르곤 등의 고순도 가스를 흘려, 노(21)와 덮개(27) 사이의 약간의 간극으로부터 고순도 가스를 노 밖으로 배기함으로써, 노 내 분위기를 청정하게 유지하면서, 도펀트 확산이나 산화 등의 열처리를 행하는 것이 일반적이었다.
도 7에 이러한 노심관을 포함하는 열처리로를 사용한 경우의 열처리 플로우의 일례를, 도 10에 동 열처리의 타임 시퀸스의 일례를 나타내고, 종래의 열처리 방법에 대해서 설명한다.
(1) 소정 매수의 반도체 기판(25)을 보트(26)에 탑재하고, 이것을 보트 스테이션(30)에서 대기시킨다(도 7(a), 도 10(i)).
(2) 노심관(21)의 덮개(27)를 열고, 고순도 석영 등으로 이루어지는 로드 등(도시하지 않음)을 사용하여, 보트 스테이션(30)으로부터 노 내 중앙부의 소정 위치까지 반도체 기판(25)을 실은 보트(26)를 밀어넣는다(도 7(a), 도 10(ii), (iii)).
(3) 덮개(27)를 닫고, 반도체 기판(25)에 소정의 열 프로파일을 시행한다(도 7(b), 도 10(iv)).
(4) 열처리 후, 덮개(27)를 열고, 로드 등으로 노 내 소정의 위치로부터 보트 스테이션(30)으로 반도체 기판(25)을 실은 보트(26)를 끌어내어 냉각한다(도 7(c), 도 10(v)~(vii)).
보트 삽입부터 취출까지, 가스 도입관(23)으로부터 항상 질소 등의 고순도 가스를 흘려, 노 내 청정도를 유지할 수 있다.
이 방법에서는 보트 취출 후 반도체 기판은 취급 가능한 온도가 될 때까지 보트 스테이션에서 냉각이 필요하게 되기 때문에, 소정의 열처리를 연속 실시하는 경우, 다음 배치의 삽입 준비를 할 수 없어, 각 열처리 배치 사이에는 대기 시간이 발생하고 있었다.
또, 상기 노심관 이외에도 반도체 기판의 열처리 공정에 사용되는 열처리로의 구조가, 예를 들면, 일본 공개특허공보 평5-102054호(특허문헌 1, (소니 가부시키가이샤):확산로) 등에 제안되어 있다. 이 예에서는 노심관의 일단이 개구하고, 이 개구단을 폐색하는 셔터를 개폐 가능하게 설치한 열처리로에 있어서, 상기 노심관의 내부의 상기 개구단의 다소 내측에 노심관 내주면과의 사이에 적당한 간극이 생기도록 격판을 설치하고, 상기 셔터에 배기구를 설치함으로써, 외기의 침입에 의한 악영향을 없앨 수 있는 것으로 하고 있다.
일본 공개특허공보 평5-102054호
그러나 이와 같은 구조의 노심관을 구비한 열처리로의 경우, 반도체 기판의 노 내로의 삽입 및 노 밖으로의 취출은 그 구조상 노심관의 일단만으로부터 실시해야 하며, 또한 상기 서술한 바와 같이, 고온의 노로부터 취출한 반도체 기판은 취급 가능한 온도가 될 때까지 보트 스테이션에서 냉각이 필요하게 되기 때문에, 소정의 열처리를 연속 실시하는 경우, 각 열처리 배치 사이에는 쓸데없는 대기 시간이 발생한다는 문제가 있었다. 특히, 결정계 실리콘 태양 전지 등, 비교적 열처리 시간이 짧은 반도체 디바이스의 열처리를 행하는 경우, 전체 열처리 시간에 대한 대기 시간의 비율이 상대적으로 높아지기 때문에, 열처리 공정의 생산성을 제한하는 큰 원인이 되고 있었다. 또, 상기 서술한 구조의 노심관의 경우, 노심관의 정기 세정 등의 교체시나 보관시에 세관형상의 가스 도입관 부분을 파손해버리는 일이 있어, 고순도 석영 등의 노심관은 고가이기 때문에, 수리나 신규 구입 비용이 높아, 열처리 공정의 러닝 코스트를 상승시키는 요인의 하나였다.
또한, 벨트 방식이나 워킹 빔 방식으로 대표되는 것 같은, 출구와 입구를 가지는 연속식의 열처리로를 사용한 경우는, 벨트나 빔의 존재 때문에, 출입구에 셔터를 가지는 구조여도, 밀폐성이 나빠, 외기의 유입이 완전히 막히지 않아, 열처리에 의해 반도체 기판의 캐리어 라이프 타임이 대폭 저하되는 문제가 있었다. 이러한 벨트 방식이나 워킹 빔 방식 등의 연속식 열처리로는 단위면적당의 동시 처리 가능 매수가 적고, 열효율이 낮은 것도 문제였다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 반도체 기판의 연속 열처리시의 각 배치 사이의 대기 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있고, 게다가 가스 도입관 부분의 파손 빈도를 저하시켜 열처리 공정의 러닝 코스트를 삭감할 수 있는 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 검토한 결과, 열처리 공정에 사용하는 노심관 본체의 구조를 양측단면에 반도체 기판의 삽입 및 취출이 가능한 크기의 개구부를 가지는 원통형상으로 하고, 또한 이 노심관을 대략 밀폐 가능하게 상기 개구부를 폐색하여 상기 노심관에 착탈 가능하게 장착되는 덮개체를 설치함과 아울러, 노심관 본체 또는 덮개체에 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상의 가스 도입관을 설치함으로써, 열처리시의 노 내 분위기를 청정하게 유지할 수 있음과 아울러, 반도체 기판의 삽입 및 취출시에는 필요에 따라서 양단의 덮개를 개폐하여 처리함으로써, 연속 열처리시의 각 배치 사이의 대기 시간을 감소시켜, 생산성을 향상하는 것이 가능해지는 것을 알아냈다. 또, 노심관의 구조를 단순한 원통형상으로 함으로써, 가스 도입관의 파손 빈도가 저하되고, 노심관 자체의 비용도 저하된 결과, 열처리 공정의 러닝 코스트를 삭감할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기 열처리로를 제공한다.
(1) 반도체 기판의 열처리 공정에 사용하는 열처리로로서, 양측단면에 반도체 기판의 삽입 및 취출이 가능한 크기의 개구부를 가지는 원통형상의 노심관을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리로.
(2) 상기 노심관이, 상기 노심관을 대략 밀폐 가능하게 상기 개구부를 폐색하고, 상기 노심관에 착탈 가능하게 장착되는 덮개체를 구비하는 (1)에 기재된 열처리로.
(3) 상기 덮개체가 이 덮개체를 관통하여 상기 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 (1) 또는 (2)에 기재된 열처리로.
(4) 상기 노심관이 상기 노심관의 양단측에 각각 이 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
(5) 상기 노심관이 상기 노심관의 길이 방향 중앙부 부근에 이 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 (1)~(4) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
(6) 상기 노심관의 개구부의 내경이 상기 노심관 중앙부의 내경에 대하여 95% 이상인 (1)~(5) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
(7) 또한, 상기 노심관 외부의 개구부 근방에 반도체 기판을 탑재한 보트를 대기시키기 위한 보트 스테이션을 적어도 하나 구비하는 (1)~(6) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
(8) 열처리가 실리콘 기판에 p형 또는 n형 도펀트를 확산하는 처리인 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
(9) 열처리가 실리콘 기판을 산화하는 처리인 (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 열처리로.
본 발명에 의하면, 반도체의 연속 열처리시의 각 배치 사이의 대기 시간을 감소시켜, 생산성을 향상시키는 것이 가능해졌다. 또, 노심관의 구조를 단순한 원통형상으로 함으로써, 가스 도입관 부분의 파손 빈도가 저하되고, 열처리 공정의 러닝 코스트를 삭감할 수 있었다.
도 1은 본 발명의 노심관 본체와 가스 도입관을 가지는 덮개체의 구조의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 양단측 하부에 가스 도입관을 가지는 노심관 본체와 덮개체의 구조의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 중앙부 부근에 가스 도입관을 가지는 노심관 본체와 덮개체의 구조의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 일반적인 노심관의 구조의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명의 열처리로를 사용한 열처리 플로우의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 열처리로를 사용한 열처리 플로우의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 7은 일반적인 열처리로를 사용한 열처리 플로우의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 열처리로를 사용한 열처리의 타임 시퀸스의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 열처리로를 사용한 열처리의 타임 시퀸스의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 10은 일반적인 열처리로를 사용한 열처리의 타임 시퀸스의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일 기능을 가지는 것은 동일 부호를 붙이고, 그 반복되는 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 열처리로에 사용하는 노심관의 구조의 일례를 도 1에 나타낸다. 도면 중, 1은 축방향(길이 방향) 양측단면에 개구부(2a, 2b)를 가지는 원통형상의 노심관이며, 열처리로(도시하지 않음) 내에 배열설치된 원통형상 히터(4) 내에 이것과 동심원형상으로 수납되어 있다. 반도체 기판(5)을 탑재한 보트(6)는 개구부(2a, 2b)의 어느쪽으로부터도 출입 가능하게 되어 있고, 개구부(2a, 2b)는 각각 덮개(7a, 7b)에 의해 대략 밀폐할 수 있다. 덮개(7a, 7b)에는 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상의 가스 도입관(8a, 8b)이 이들 덮개(7a, 7b)를 각각 기밀하게 관통하여 일체로 되어 있고, 이들 덮개(7a, 7b)를 닫은 상태에서, 가스 도입관(8a, 8b)의 임의의 가스 도입관으로부터 가스를 흘리는 것이 가능하다. 가스 도입관(8a, 8b)은 반드시 덮개(7a, 7b)와 일체가 되어 돌출되어 있을 필요는 없고, 접합면(摺合面)에서 접속하여 고정하도록 하는 덮개(7a, 7b)에 형성된 구멍과 가스 도입관 부분으로 분리된 구조여도 된다.
본 발명에 따른 열처리로에 사용하는 노심관의 구조의 다른 예를 도 2에 나타낸다. 도면 중, 1'는 축방향(길이 방향) 양측단면에 개구부(2a, 2b)를 가짐과 아울러, 양단측 하부에 각각 세관형상의 가스 도입관(9a, 9b)을 가지는 원통형상의 노심관이며, 열처리로(도시하지 않음) 내에 배열설치된 원통형상 히터(4) 내에 이것과 동심원형상으로 수납되어 있다. 반도체 기판(5)을 탑재한 보트(6)는 상기 개구부(2a, 2b)의 어느쪽으로부터도 출입 가능하게 되어 있고, 개구부(2a, 2b)는 각각 덮개(7a, 7b)에 의해 대략 밀폐할 수 있으며, 이들 덮개(7a, 7b)를 닫은 상태에서, 가스 도입관(9a, 9b)의 임의의 가스 도입관으로부터 가스를 흘리는 것이 가능하다. 가스 도입관(9a, 9b)은 반드시 노심관(1')과 일체가 되어 돌출되어 있을 필요는 없고, 접합면에서 접속하여 고정하도록 하는 구멍과 가스 도입관 부분으로 분리된 구조여도 된다.
본 발명에 따른 열처리로에 사용하는 노심관의 구조의 다른 예를 도 3에 나타낸다. 도면 중, 1”는 축방향(길이 방향) 양측단면에 개구부(2a, 2b)를 가지는 원통형상의 노심관으로서, 이 노심관의 길이 방향 중앙부 부근 상부에는 가스 도입관(8c)이 설치되어 있고, 열처리로(도시하지 않음) 내에 배열설치된 원통형상 히터(4) 내에 이것과 동심원형상으로 수납되어 있다. 반도체 기판(5)을 탑재한 보트(6)는 상기 개구부(2a, 2b)의 어느쪽으로부터도 출입 가능하게 되어 있고, 개구부(2a, 2b)는 각각 덮개(7a, 7b)에 의해 대략 밀폐할 수 있다. 덮개(7a, 7b)에는 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상의 가스 도입관(8a, 8b)이 이들 덮개(7a, 7b)를 각각 기밀하게 관통하여 일체로 되어 있고, 이들 덮개(7a, 7b)를 닫은 상태에서, 가스 도입관(8a~8c)의 임의의 도입관으로부터 가스를 흘릴 수 있다. 또, 덮개(7a, 7b)를 연 상태에서, 가스 도입관(8c)으로부터 가스를 노 내에 도입함으로써, 개구부(2a, 2b)로 가스를 흘리는 것이 가능하다. 가스 도입관(8a~8c)은 반드시 덮개(7a, 7b) 또는 노심관(1”)과 일체로 되어 돌출되어 있을 필요는 없고, 접합면에서 접속하여 고정하도록 하는 구멍과 가스 도입관 부분으로 분리된 구조여도 된다.
여기서, 본 발명에 사용하는 노심관, 덮개 및 가스 도입관의 재질은 열처리에 의한 고온에 견딜수 있고, 또한 노 내 청정도를 유지하기 위해서, 고순도 석영이나 고순도 탄화규소(SiC) 등이 일반적이다.
노심관의 크기는 특별히 제한되지 않고, 노심관 양측단면의 개구부의 내경은 반도체 기판을 탑재한 보트를 출입 가능한 크기이면 되지만, 노심관 중앙부의 내경의 95% 이상인 것이 바람직하고, 통상 노심관 중앙부의 내경과 동일하면 된다.
가스 도입관의 외경은 5~25mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 10~20mm이며, 내경은 3~20mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~15mm이며, 돌출부의 길이는 50~200mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~150mm이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 노심관 양단측 하부에 가스 도입관을 설치하는 경우, 가스 도입관의 위치는 개구부로부터 내측으로 10~200mm가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~150mm이다.
또한, 도 1~3에서는 도시하지 않지만, 노심관과는 별도로 기판(5)을 탑재한 보트(6)를 대기시키기 위한 보트 스테이션을 노심관 외부의 개구부 근방에 적어도 하나, 바람직하게는 양쪽 개구부로부터 소정 거리 떨어진 위치에 각각 하나 이상 설치하는 것이 바람직하다. 보트 스테이션의 재질도 노심관, 덮개 및 가스 도입관과 동일한 것을 사용할 수 있다. 보트 스테이션의 크기는 보트를 대기시킬 수 있는 크기이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 반경 100mm, 60°의 원호형상 곡면을 가지는 두께 4mm, 길이 1000mm, 폭 200mm정도의 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 열처리로에 의한 열처리 방법에 대해서 설명하면, 도 1~3에 나타내는 바와 같은 구성의 노심관을 포함하는 열처리로를 사용하여 반도체 기판을 열처리하는데, 가스 도입관으로부터는 아르곤, 질소, 산소 등의 고순도 가스를 도입하는 것이 바람직하고, 덮개와 노심관 사이의 약간의 간극으로부터, 이들 고순도 가스를 노 밖으로 유출시키는 것이 바람직하고, 이렇게 함으로써 외기의 노 내로의 유입을 막고, 열처리 중의 노 내 분위기를 청정하게 유지하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 노심관의 중앙부에 세트한 보트 상에 늘어놓은 반도체 기판의 캐리어 라이프 타임을 대폭 저하시키지 않고, 열처리를 시행할 수 있다.
다음에 도 5에 본 발명의 노심관을 포함하는 열처리로를 사용한 열처리 플로우의 일례를, 도 8에 동 열처리의 타임 시퀸스의 일례를 나타내어 구체적인 열처리 방법에 대해서 설명한다. 도 5의 노심관은 도 1의 것과 동일한 것을 사용했다.
(1) 소정 매수의 반도체 기판(5)을 보트(6)에 탑재하고, 이것을 보트 스테이션(10a)에서 대기시킨다(도 5(a), 도 8(i)). 기판은 p형 또는 n형의 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다.
(2) 노심관(1)의 덮개(7a)를 열고, 보트 스테이션(10a)으로부터 노 내 중앙부의 소정 위치까지 반도체 기판(5)을 실은 보트(6)를 밀어넣는다(도 5(a), 도 8(ii)).
(3) 덮개(7a)를 닫고, 반도체 기판(5)에 소정의 열 프로파일을 시행한다(도 5(b), 도 8(iii)). 예를 들면, 도펀트 확산 처리하는 경우, 분위기는 질소, 아르곤 등의 불활성 가스, 산소, 옥시염화인, 디보란 등으로 할 수 있고, 처리 온도와 시간은 필요로 하는 확산 프로파일이나 산화막 두께 등에 따라 상이하기 때문에, 특별히 제한은 없지만, 단시간의 열처리 프로파일을 가지는 경우에 본 발명의 효과가 높다.
보트 삽입시 및 열처리중에는 가스 도입관(8b)으로부터 질소, 아르곤, 산소 등의 고순도 가스를 흘림으로써 노 내 청정도를 유지할 수 있다.
(4) 열처리 후, 덮개(7b)를 열고, 노 내 소정의 위치로부터 보트 스테이션(10b)으로 반도체 기판(5)을 실은 보트(6)를 끌어내고, 10~30분간 냉각한다(도 5(c), 도 8(iv), (v)).
보트 삽입시 및 취출시는 가스 도입관(8a)으로부터 질소, 아르곤, 산소 등의 고순도 가스를 유속 5~50L/min으로 흘림으로써, 노 내 청정도를 유지할 수 있다.
이 예에서는, 보트 스테이션이 2개 있기 때문에, 보트 취출 후, 이 보트를 일방의 보트 스테이션(10b)에서 냉각하고, 다른 일방의 보트 스테이션(10a)으로부터 다음 배치의 보트를 삽입 가능하기 때문에, 대기 시간을 줄일 수 있다. 또, 보트의 삽입, 취출은 동시에 행하는 것도 가능하다. 또한, 보트를 노 내에 밀어넣을 때 및 노 밖으로 끌어낼 때에는 고순도 석영 등으로 이루어지는 로드 등(도시하지 않음)을 사용할 수 있다.
도 6에 본 발명의 노심관을 포함하는 열처리로를 사용한 열처리 플로우의 다른 예를, 도 9에 동 열처리의 타임 시퀸스의 일례를 나타낸다. 도 6의 노심관은 도 3의 것과 동일한 것을 사용했다.
(1) 소정 매수의 반도체 기판(5)을 보트(6)에 탑재하고, 이것을 보트 스테이션(10a)에서 대기시킨다(도 6(a), 도 9(i)).
(2) 노심관(1”)의 덮개(7a)를 열고, 보트 스테이션(10a)으로부터 노 내 중앙부의 소정 위치까지 반도체 기판(5)을 실은 보트(6)를 밀어넣는다(도 6(a), 도 9(ii)).
(3) 덮개(7a)를 닫고, 반도체 기판(5)에 소정의 열 프로파일을 시행한다(도 6(b), 도 9(iii)). 처리 조건 등은 상기와 마찬가지로 할 수 있다.
(4) 열처리 후, 덮개(7a, 7b)를 동시에 열고, 노 내 소정의 위치로부터 보트 스테이션(10b)으로 반도체 기판(5)을 실은 보트(6)를 끌어냄과 아울러, 보트 스테이션(10a)으로부터 노 내 소정 위치까지 새로운 기판을 실은 보트를 밀어넣고, 덮개(7a, 7b)를 닫아 상기와 마찬가지로 열처리한다(도 6(a), 도 9(iv), (i)~(iii)). 상기 조작을 반복하여 또 다른 기판을 처리할 수 있다.
보트 삽입시 및 취출시는 노심관(1”)의 길이 방향의 중앙부 부근에 설치된 가스 도입관(8c)으로부터 질소, 아르곤, 산소 등의 고순도 가스를 흘리고, 노심관 양단의 개구부(2a, 2b)와 덮개(7a, 7b)의 약간의 간극으로 배기함으로써, 노 내 청정도를 유지할 수 있다. 열처리중에는 가스 도입관(8b)으로부터 상기 서술한 고순도 가스를 흘려, 노 내 청정도를 유지할 수 있다. 이 예에서도, 열처리가 끝난 보트의 취출과 다음 배치의 삽입을 동시에 행함으로써 대기 시간을 더욱 줄일 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 서술한 노심관을 수용하는 열처리로의 구조는 특별히 제한되지 않고, 노심관을 따른 원통형상의 히터를 가지는 횡형 노이면 된다.
본 발명의 열처리로는 반도체 기판의 열처리 공정에 있어서 유용하며, 특히 반도체 기판으로서 태양 전지 소자 작성용 등의 실리콘 기판에 대하여 p형 또는 n형 도펀트를 확산 처리하는 경우나 실리콘 기판을 산화 처리하는 경우에 적합한데, 이들 도펀트 확산 처리, 기판 산화 처리 이외에 횡형 노를 사용한 열처리이면 어떠한 열처리에서도 적합하게 사용된다.
(실시예)
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
직경 100mm, 두께 200μm, 면방위(100)의 CZ법으로 제조된 보론 도프 p형 실리콘 랩 웨이퍼(비저항 1~3Ω·cm)를 준비했다.
상기 랩 웨이퍼 10매를 폭 100mm, 높이 30mm, 안길이 540mm, 홈 피치 2.5mm, 홈수 100홈의 고순도 석영제 보트에 손으로 늘어놓았다.
본 발명의 열처리로로서, 도 1에 나타낸 바와 같은 외경 150mm, 내경 142mm, 길이 3000mm, 양단에 내경 142mm의 개구부를 가지는 석영제 노심관(1)과, 직경 170mm, 두께 4mm의 원반형상 석영판에, 외경 141.5mm, 폭 50mm의 원통형상 석영 상자를 용융 접착시키고, 또한 이들 원반형상 석영판과 원통형상 석영 상자를 관통하는 형태로 가스 도입관(8a, 8b)(내경 5mm)을 가지는 덮개(7a, 7b)를 각각 준비했다.
열처리 전후의 보트 대기 장소로서, 반경 100mm, 60°의 원호형상 곡면을 가지는 두께 4mm, 길이 1000mm, 폭 200mm의 고순도 석영제 보트 스테이션을 준비하고, 노심관 개구부로부터 250mm 떨어뜨려 설치했다. 보트 스테이션 중앙의 보트 대기 위치로부터 노심관의 중앙의 열처리 위치까지의 거리는 2250mm였다.
각 열처리 배치에 있어서, 보트를 보트 스테이션 상에 세트하기 위한 삽입 준비 시간(대기 시간)은 1회당 1분정도이며, 열처리가 끝난 보트를 취출한 후의 냉각 시간은 1배치당 15분으로 했다.
보트의 삽입·취출에는 길이 방향에 대하여 수직 방향으로 길이 30mm의 돌출부를 가지는 길이 2000mm, 외경 15mm의 석영제 로드를 준비했다. 이 로드를 전자동의 보트 로더에 세트하고, 200mm/min의 일정 속도로 보트의 삽입·취출을 행했다.
열처리로는 상시 830℃로 세트하고, 보트 삽입 후, 40분간 인의 디포지션을 행하고, 계속해서 보다 깊이 인을 확산시키는 공정으로서 830℃에서 17분간 드라이브인을 행하고, 보트를 취출했다.
열처리시의 가스 조성은 인의 디포지션중에는 질소 20L/min과 산소 0.3L/min과 옥시염화인(POCl3) 0.45L/min의 혼합 가스로 하고, 그 이외의 대기중, 덮개 개폐시, 보트 삽입·취출시 및 드라이브인중에는 질소 20L/min과 산소 0.3L/min의 혼합 가스로 했다. 이러한 조건하에서 도 5에 나타낸 열처리 플로우 및 도 8에 나타낸 타임 시퀸스로 확산 열처리를 실시했다.
[실시예 2]
도 3에 나타낸 바와 같은, 외경 150mm, 내경 142mm, 길이 3000mm, 양단에 내경 142mm의 개구부를 가지고, 또한 노심관의 길이 방향 양측단면으로부터 1500mm의 위치에 내경 5mm의 가스 도입관을 가지는 석영제 노심관을 준비했다.
상기 노심관 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 반도체 기판 및 열처리로를 사용하고, 도 6에 나타낸 열처리 플로우, 및 도 9에 나타낸 타임 시퀸스로, 확산 열처리를 실시했다.
[비교예 1]
도 4에 나타낸 바와 같은, 외경 150mm, 내경 142mm, 길이 3000mm이며, 일단에 내경 142mm의 개구부를 가지고, 타단에 가스 도입관(내경 5mm)을 가지는 일반적인 석영제 노심관과, 직경 170mm, 두께 4mm의 원반형상 석영판에, 외경 141.5mm, 폭 50mm의 원통형상 석영 상자를 용융 접착시킨 구조를 가지는 덮개를 준비했다.
상기 노심관과 덮개 이외에는 상기 실시예 1과 동일한 반도체 기판 및 열처리로를 사용하고, 도 7에 나타낸 열처리 플로우, 및 도 10에 나타낸 타임 시퀸스로, 확산 열처리를 실시했다.
실시예 1, 2 및 비교예 1에서 얻어진 기판에 대해서, 이하의 방법으로 평가를 행했다.
1. 시트 저항 측정
25질량%HF에 4분간 침지하여 유리막을 제거 후, 순수 린스하고 건조시켜 4단침법으로 웨이퍼 중심의 시트 저항 측정을 행했다.
2. 벌크 라이프 타임 측정
70℃, 25질량%KOH에 10분간 침지하여 확산층을 제거 후, 순수 린스하고 1질량%HF에 1분간 침지시켜 발수성으로 한 후, 요오드메탄올법으로 케미컬 패시베이션 처리를 행하고, μPCD법으로 벌크 라이프 타임 측정을 행했다.
3. 연속 처리한 경우의 확산 열처리 1배치당 소요 시간을 측정했다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
시트 저항 평균값 [Ω/□] 62.2 62.7 62.4
벌크 라이프 타임 평균값 [μsec] 612 603 608
1확산 배치당 소요 시간 [min] 67 53 82
비교예 1에 대하여, 실시예 1 및 2는 시트 저항 및 벌크 라이프 타임은 손색 없는 결과가 얻어지고, 1확산 배치당 소요 시간을 대폭 삭감할 수 있었다.
1, 1', 1”, 21…노심관
2a, 2b, 22…개구부
4, 24…히터
5, 25…반도체 기판
6, 26…보트
7a, 7b, 27…덮개
8a, 8b, 8c, 9a, 9b, 23…가스 도입관
10a, 10b, 30…보트 스테이션

Claims (9)

  1. 반도체 기판의 열처리 공정에 사용하는 열처리로로서, 양측단면에 반도체 기판의 삽입 및 취출이 가능한 크기의 개구부를 가지는 원통형상의 노심관을 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 노심관이, 상기 노심관을 대략 밀폐 가능하게 상기 개구부를 폐색하고, 상기 노심관에 착탈 가능하게 장착되는 덮개체를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 덮개체가 이 덮개체를 관통하여 상기 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노심관이 상기 노심관의 양단측에 각각 이 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노심관이 상기 노심관의 길이 방향 중앙부 부근에 이 노심관 내에 가스를 도입 가능한 세관형상 가스 도입관을 가지는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노심관의 개구부의 내경이 상기 노심관 중앙부의 내경에 대하여 95% 이상인 것을 특징으로 하는 열처리로.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 또한, 상기 노심관 외부의 개구부 근방에 반도체 기판을 탑재한 보트를 대기시키기 위한 보트 스테이션을 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리로.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 열처리가 실리콘 기판에 p형 또는 n형 도펀트를 확산하는 처리인 것을 특징으로 하는 열처리로.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 열처리가 실리콘 기판을 산화하는 처리인 것을 특징으로 하는 열처리로.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10508333B2 (en) 2016-01-29 2019-12-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Heating apparatus and substrate processing apparatus having the same

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130344246A1 (en) * 2012-06-21 2013-12-26 Xuesong Li Dual-Chamber Reactor for Chemical Vapor Deposition
CN103151248B (zh) * 2013-03-07 2016-04-20 武汉电信器件有限公司 一种光电探测器制作中锌的扩散装置及其扩散方法
JP6504974B2 (ja) * 2015-09-11 2019-04-24 東京エレクトロン株式会社 磁化処理装置及び磁化処理方法
CN109371472A (zh) * 2017-08-11 2019-02-22 中天科技精密材料有限公司 退火装置及退火方法
US11521876B2 (en) * 2018-03-07 2022-12-06 Tokyo Electron Limited Horizontal substrate boat

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2048155A1 (de) * 1970-09-30 1972-04-06 Siemens Ag Anordnung zum Abscheiden von kri stallinem Halbleitermaterial
JPS5496359A (en) * 1977-12-28 1979-07-30 Nec Home Electronics Ltd Heat treatment method for semiconductor device
JPS54156470A (en) * 1978-05-30 1979-12-10 Mitsubishi Electric Corp Gas phase diffusion method
JPS584811B2 (ja) * 1978-10-31 1983-01-27 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
JPS58154227A (ja) * 1982-03-09 1983-09-13 Matsushita Electronics Corp 半導体基板の拡散処理方法
JPS60240121A (ja) * 1984-05-15 1985-11-29 Fujitsu Ltd 横型炉
JPS6159722A (ja) * 1984-08-30 1986-03-27 Fujitsu Ltd 横型熱処理炉
JPS6181619A (ja) * 1984-09-28 1986-04-25 Nec Corp 半導体ウエハ熱処理炉用ボ−トロ−ダシステム
JPS61280614A (ja) * 1985-06-05 1986-12-11 Nec Corp 半導体装置の製造装置
JPS63213925A (ja) * 1987-03-02 1988-09-06 Nec Corp 半導体ウエ−ハ熱処理炉用ボ−トロ−ダシステム
JPS6430234A (en) * 1987-07-27 1989-02-01 Matsushita Electronics Corp Apparatus for manufacturing semiconductor device
JPS6482971A (en) 1987-09-26 1989-03-28 Toshiba Corp Emphatic pattern generating device
JPS6489514A (en) 1987-09-30 1989-04-04 Nec Corp Diffusion furnace for manufacturing semiconductor integrated circuit
JPH01156470A (ja) 1987-12-14 1989-06-20 Seiko Epson Corp スパツタリング用ターゲツトの製造方法
JPH02205318A (ja) * 1989-02-03 1990-08-15 Fujitsu Ltd 熱処理装置
JPH02306619A (ja) 1989-05-22 1990-12-20 Sharp Corp 不純物拡散装置
JPH04155821A (ja) * 1990-10-19 1992-05-28 Hitachi Ltd 熱処理装置
JPH04364028A (ja) * 1991-06-11 1992-12-16 Fuji Electric Co Ltd 熱処理方法
JPH05102054A (ja) 1991-10-11 1993-04-23 Sony Corp 拡散炉
FR2824663B1 (fr) * 2001-05-14 2004-10-01 Semco Sa Procede et dispositif de dopage, diffusion et oxydation pyrolithique de plaquettes de silicium a pression reduite
CN200964448Y (zh) * 2006-06-13 2007-10-24 上海太阳能科技有限公司 晶体硅硅片扩散炉
KR100877102B1 (ko) * 2007-05-28 2009-01-09 주식회사 하이닉스반도체 열처리 장치 및 이를 이용한 열처리 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10508333B2 (en) 2016-01-29 2019-12-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Heating apparatus and substrate processing apparatus having the same

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011152510A1 (ja) 2011-12-08
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