KR20190040928A - 기판 처리 장치, 히터 장치, 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 히터 장치, 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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KR20190040928A
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Abstract

노구부 내면으로의 부생성물의 부착을 방지하는 기판 처리 장치가 개시된다.
장치는 처리실(6); 기판 보지구(21); 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부(9); 처리실 외에 설치되고 처리실 내를 가열하는 제1 히터(3); 처리실의 덮개와 상기 기판 보지구 사이에 설치된 단열부(22); 단열부 내의 상기 기판 보지구에 부근에 설치되고 처리실 내를 가열하는 제2 히터(34); 처리실 내의 덮개 부근의 단부의 근방에 설치되고 상기 단부를 가열하는 제3 히터(35); 상기 제2 히터 및 상기 제3 히터 주변을 퍼지하는 가스를 단열부 내에 퍼지 가스를 공급하는 공급부(24);를 구비했다.

Description

기판 처리 장치, 히터 장치, 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은 기판 처리 장치, 히터 장치, 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에서의 기판(웨이퍼)의 열처리에는, 예컨대 종형(縱型) 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 종형 기판 처리 장치에서는 기판 보지구(保持具)에 의해 복수의 기판을 수직 방향으로 배열하여 보지하고, 기판 보지구를 처리실 내에 반입한다. 그 후 처리실 외에 설치된 히터에 의해 기판을 가열한 상태에서 처리실 내에 처리 가스를 도입하고, 기판에 대하여 박막 형성 처리 등이 수행된다.
1: 일본 특허 제6068633호 공보 2: 일본 특허 제4276813호 공보 3: 일본 특개 평 8-88192호 공보 4: 일본 특개 2016-207719호 공보 5: 미국 특개 제2017/0037937호 명세서
종래의 종형 기판 처리 장치에서는 처리실 내의 하방(下方)에 있는 노구부(爐口部)를 폐색(閉塞)하는 노구 개체(蓋體) 등으로부터 열이 누설되기 쉽다. 그렇기 때문에 특히 처리실의 노구 부근에 위치하는 기판을 처리 온도까지 승온할 때 승온 시간이 길어지는 경우가 있다. 또한 저온의 노구부의 내면에 처리 가스에 유래하는 부생성물이 부착되어 파티클 등의 원인이 되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 처리실 내의 승온 시간을 단축시키는 것과 함께 부생성물의 부착을 방지하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 처리실(6); 상기 처리실 내에서 상기 기판을 보지하는 기판 보지구(21); 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부(9, 10, 11); 상기 처리실 외에 설치되고, 상기 처리실 내를 가열하는 제1 히터(3); 상기 기판 보지구의 하방에 설치된 단열부(22); 상기 단열부 내의 상기 기판 보지구에 부근에 설치되고 상기 처리실 내를 가열하는 제2 히터(34); 상기 처리실 내의 덮개 부근의 단부의 근방에 설치되고, 상기 단부를 가열하는 제3 히터(35); 및 상기 단열부 내에 퍼지 가스를 공급하고, 상기 제2 히터 및 상기 제3 히터의 주변을 퍼지하도록 구성된 퍼지 가스 공급부(24, 25, 26, 36);를 구비하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 처리실 내의 승온 시간을 단축시키는 것과 함께 부생성물의 부착을 방지하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 모식도.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 단열 어셈블리의 종단면도(縱斷面圖).
도 3은 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 상부 캡 히터 및 하부 캡 히터의 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 컨트롤러의 블록도.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 회전축 및 그 주변의 단면 사시도.
도 6은 회전축과 회전축 주변에서의 퍼지 가스의 흐름을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 변형된 실시 형태에서의 단열 어셈블리의 종단면도.
이하, 본 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태의 기판 처리 장치(1)는 반도체 집적 회로의 제조에서의 열처리 공정을 실시하는 종형 열처리 장치로서 구성되고, 처리로(2)를 구비한다. 처리로(2)는 처리로(8)를 균일하게 가열하기 위해서 복수의 히터 유닛으로 이루어지는 히터(3)를 포함한다. 히터(3)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 기판 처리 장치(4)가 설치된 바닥에 대하여 수직으로 설치된다. 히터(3)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화[여기(勵起)]시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(3)의 내측에 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(4)이 배설(配設)된다. 반응관(4)은 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구(開口)된 원통 형상으로 형성된다. 반응관(4)의 외방(外方)에는 가스 공급 공간(4A)(공급 덕트)과 가스 배기 공간(4B)(배기 덕트)이 대면하도록 외측에 돌출되어 형성된다. 또한 반응관(4)의 하단에는 외측에 돌출한 플랜지부(4C)가 형성된다. 이들을 포함하는 반응관(4) 전체는 단일 재료로 일체적으로 형성된다.
반응관(4)의 중공부(中空部)에는 처리실(6)이 형성된다. 처리실(6)은 후술하는 보트(21)에 의해 웨이퍼(7)를 수용 가능하도록 구성된다. 처리실(6)과 가스 공급 공간(6A) 및 가스 배기 공간(6B)은 반응관(4)(내벽)에 의해 구분된다. 즉 처리실(6)의 내면은 통 형상으로 유지된다.
매니폴드(5)는 원통 형상의 금속제이며, 반응관(4)의 하단을 지지하도록 설치된다. 매니폴드(5)의 안지름은 반응관(4)의 안지름[플랜지부(4C)의 안지름]보다 크게 형성된다. 이에 의해 반응관(4)의 하단[플랜지부(4C)]과 후술하는 씰 캡(19) 사이에 후술하는 원환 형상[圓環狀]의 공간을 형성할 수 있다.
가스 공급 공간(4A) 내에는 1개 이상의 노즐(8)이 설치된다. 노즐(8)에는 처리 가스(원료 가스)를 공급하는 가스 공급관(9)이 매니폴드(5)를 관통하여 각각 접속된다. 각각의 가스 공급관(9)의 유로 상에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기인 매스 플로우 컨트롤러(10)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(11)가 설치된다. 밸브(11)보다 하류측에서는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(12)이 가스 공급관(9)에 접속된다. 가스 공급관(44b)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(13) 및 밸브(14)가 설치된다. 주로 가스 공급관(9), MFC(10), 밸브(11)에 의해 처리 가스 공급계인 처리 가스 공급부가 구성된다.
노즐(8)은 가스 공급 공간(4) 내에 반응관(4)의 하부로부터 상승하도록 설치된다. 노즐(8)의 측면이나 상단에는 가스를 공급하는 1개 내지 복수의 가스 공급공(8C)이 설치된다. 반응관(4)의 중심을 향하도록 개구된 가스 공급공은 웨이퍼(7)를 향하여 가스를 분사할 수 있다. 가스 공급 공간(4A)과 처리실(4) 사이의 내벽에는 가로로 긴 공급 슬릿(4E)이 웨이퍼(7)에 대응하는 간격으로 수직 방향에 복수 단 설치된다.
가스 배기 공간(4B)과 처리실(4) 사이의 내벽에는 제1 배기부(제1 배기구)로서의 가로로 긴 배기 슬릿(4F)이 공급 슬릿(4E)에 대응하도록 수직 방향에 복수 단 설치된다. 반응관(4)의 하단 부근에는 가스 배기 공간(4B)에 연통하는 배기 포트(4D)가 형성된다. 배기 포트(4D)에는 처리실(6) 내의 분위기를 배기하는 배기관(15)이 접속된다. 가스 배기 공간(4B)의 하방의 내벽[가스 배기 공간(4B)과 처리실(6) 사이의 벽]에는 배기구(4G)가 형성된다. 또한 플랜지(4C)에도 처리실(6)과 가스 배기 공간(4B) 하단을 연통시키는 배기구(4H)가 형성된다. 배기구(4G, 4H)는 주로 후술하는 퍼지 가스를 배기하도록 기능한다.
배기관(15)에는 처리실(6) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력계)로서의 압력 센서(16) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Automatic Pressure Controller) 밸브(17)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(18)가 접속된다. APC 밸브(17)는 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(6) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있다. 또한 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 압력 센서(16)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브의 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(6) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성된다. 주로 배기관(15), APC 밸브(17), 압력 센서(16)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(18)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.
매니폴드(5)의 하방에는 매니폴드(5)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 개체로서의 씰 캡(19)이 설치된다. 씰 캡(19)은 예컨대 스텐레스나 니켈기(基) 합금 등의 금속으로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 씰 캡(19)의 상면에는 매니폴드(5)의 하단과 당접(當接)하는 씰 부재로서의 O링(19A)이 설치된다.
또한 매니폴드(5)의 바닥 플랜지로부터 내측의 씰 캡(19) 상면에는 씰 캡(19)을 보호하는 커버 플레이트(20)가 설치된다. 커버 플레이트(20)는 예컨대 석영, 사파이어 또는 SiC 등의 내열 내식성 재료로 이루어지고, 원반 형상으로 형성된다. 커버 플레이트(20)는 기계적 강도가 요구되지 않으므로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 커버 플레이트(20)는 덮개부(19)와 독립해서 준비되는 부품에 한정되지 않고, 덮개부(19)의 내면에 코팅된 또는 내면이 개질된 질화물 등의 박막 또는 층이어도 좋다. 커버 플레이트(20)는 원주의 주연(周緣)으로부터 매니폴드(5)의 내면을 따라 상승하는 벽을 더 포함해도 좋다.
기판 보지구로서의 보트(21)는 복수 매, 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(7)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향에 정렬시켜서 다단으로 지지한다. 거기서 웨이퍼(7)는 일정한 간격을 두고 배열된다. 보트(21)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 이루어진다. 반응관(4)은 보트(21)를 안전하게 반입출 가능한 최소한의 안지름을 가지는 것이 바람직한 경우가 있다.
보트(21)의 하부에는 단열부로서의 단열 어셈블리(22)가 배설된다. 단열 어셈블리(22)는 상하 방향의 열의 전도 또는 전달이 작아지는 듯한 구조를 가지고, 통상적으로 내부에 공동(空洞)을 포함한다. 내부는 퍼지 가스에 의해 퍼지될 수 있다.
씰 캡(19)의 처리실(6) 반대측에는 보트(21)를 회전시키는 회전 기구(23)가 설치된다. 회전 기구(23)에는 퍼지 가스의 가스 공급관(24)이 접속된다. 가스 공급관(24)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(25) 및 밸브(26)가 설치되고, 주로 이들에 의해 퍼지 가스 공급부가 구성된다. 이 퍼지 가스의 목적 중 하나는 회전 기구(23)의 내부(예컨대 축받이)를 처리실(6) 내에서 이용되는 부식성 가스 등으로부터 보호하는 것이다. 퍼지 가스는 회전 기구(23)로부터 축을 따라 배출되고, 단열 어셈블리(22) 내에 인도된다.
보트 엘리베이터(27)는 반응관(4)의 외부 하방에 수직으로 구비되고, 씰 캡(19)을 승강시키는 승강 기구(반송 기구)로서 동작한다. 이에 의해 씰 캡(19)에 지지된 보트(21) 및 웨이퍼(7)가 처리실(6) 내외로 반입출된다.
반응관(4)의 외벽에는 온도 검출기(28)가 설치된다. 온도 검출기(27)는 상하로 나란히 배열된 복수의 열전대에 의해 구성될 수 있다. 온도 검출기(27)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(3)로의 통전 상태를 조정하는 것에 의해 처리실(6) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다.
컨트롤러(29)는 기판 처리 장치(1) 전체를 제어하는 컴퓨터이며, MFC(10, 13), 밸브(11, 14), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 히터(3), 상부 캡 히터(34), 하부 캡 히터(35), 온도 검출기(28), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등과 전기적으로 접속되고, 그것들로부터 신호를 수취하거나 그것들을 제어한다.
도 2에 단열 어셈블리(22) 및 회전 기구(23)의 단면이 도시된다. 회전 기구(23)는 상단이 개구되고 하단이 폐색된 대략 원통 형상으로 형성된 케이싱(23A)(바디)을 구비하고, 케이싱(23A)은 씰 캡(19)의 하면에 볼트로 고정된다. 케이싱(23A)의 내부에서는 내측부터 순서대로 원통 형상의 내축(23B)과, 내축(23B)의 지름보다 큰 지름의 원통 형상으로 형성된 외축(23C)이 같은 축에 설치된다. 그리고 외축(23C)은 내축(23B) 사이에 개설(介設)된 상하 한 쌍의 내측 베어링(23D, 23E)과, 케이싱(23A) 사이에 개설된 상하 한 쌍의 외측 베어링(23F, 23G)에 의해 회전 가능하도록 지탱(支承)된다. 한편, 내축(23B)은 케이싱(23A)과 고정되어 회전 불가능하도록 이루어진다.
내측 베어링(23D) 및 외측 베어링(23F) 상, 즉 처리실(6)측에는 진공과 대기압의 공기를 격리하는 자성(磁性) 유체(流體) 씰(23H, 23I)이 설치된다. 외축(23C)은 전동 모터(미도시) 등에 의해 구동(驅動)되는 웜 휠 또는 풀리(23K)가 장착된다.
내축(23B)의 내측에는 처리실(6) 내에서 웨이퍼(7)를 하방에서 가열하는 제1 보조 가열 기구로서의 서브 히터 지주(33)가 수직으로 삽입(揷通)된다. 서브 히터 지주(33)는 석영제의 파이프이며, 그 상단에서 상부 캡 히터(34)를 동심(同心)으로 보지하고, 그 중간 즈음에서 하부 캡 히터(35)를 동심으로 보지한다. 서브 히터 지주(33)는 내축(23B)의 상단 위치에서 내열 수지로 형성된 지지부(23N)에 의해 지지된다. 또한 하방에서 서브 히터 지주(33)는 내축(23B) 또는 케이싱(23A)에 접속된 진공용 이음(23P)에 의해 그 외면과 내축(23B) 사이가 O링을 개재하여 밀봉된다.
상부 캡 히터(34) 및 하부 캡 히터(35)는 웨이퍼(7)나 원통부(39) 중 어느 지름보다 작은 지름의 토러스 형상으로 형성되고, 웨이퍼(7)와 평행이 되도록 서브 히터 지주(33)에 의해 접속 지지된다. 그것들의 내부에는 코일 형상의 저항 발열체인 발열체(34C, 35C)를 구성하는 히터 소선이 각각 삽입된다. 발열체(34C, 35C)는 예컨대 Fe-Cr-Al 합금, 2규화몰리브덴, 텅스텐 등으로 형성된다.
상부 캡 히터(34)나 하부 캡 히터(35)의 케이싱은 석영제의 파이프이며, 서브 히터 지주(33)와 일체적으로 또는 독립적으로 형성될 수 있다. 독립적으로 형성된 상부 캡 히터(34)나 하부 캡 히터(35)는 전기적 또한 기계적으로 결합하는 소켓에 의해 서브 히터 지주(33)에 접속할 수 있다. 상부 캡 히터(34) 및 하부 캡 히터(35)의 양방(兩方)이 탈착 불가능하도록 구성된 경우, 단열체 보지구(38)을 절반으로 분할된 구조로 하고, 그것들을 일체적으로 결합시키는 고정 도구를 설치할 필요가 있다.
플랜지 형상으로 형성된 외축(23C)의 상면에는 하단에 플랜지를 포함하는 원통 형상의 회전축(36)이 고정된다. 회전축(36)의 공동을 서브 히터 지주(33)가 관통한다. 회전축(36)의 상단부에는 서브 히터 지주(33)를 관통시키는 관통공이 중심에 형성된 원반 형상의 회전대(37)가 커버 플레이트(20)와 소정의 간격 h1을 두고 고정된다. h1은 2mm 내지 10mm로 설정되는 것이 바람직하다. h1이 2mm보다 작으면 보트 회전 시에 부재끼리 접촉하거나, 컨덕턴스 저하에 의해 후술하는 원통부(39) 내의 퍼지 가스 유량이 저하되는 경우가 있다. h1이 10mm보다 크면 처리 가스가 원통부(39) 내에 다량으로 침입하거나, 유속 저하에 의해 반응 가스 등이 원통부(39) 내에 확산되는 경우가 있다.
회전대(37)는 예컨대 스텐레스 등의 금속으로 형성된다. 회전대(37)의 상면에는 단열체(40)를 보지하는 단열체 보지구(38)와, 원통부(39)가 동심으로 재치되고, 나사 등에 의해 고정된다. 단열 어셈블리(22)는 회전대(37), 단열체 보지구(38), 원통부(39) 및 단열체(40)에 의해 구성되고, 회전대(37)는 저판(底板)(받침대)을 구성한다. 이들은 회전대(37)를 제외하고 투명 석영 등의 내열성 재료로 형성될 수 있다. 회전대(37)에는 지름(폭) h2의 배기공(37A)이 주연 부근에 회전 대칭으로 복수 형성된다. h2는 10mm 또는 그 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
단열체 보지구(38)는 중심에 서브 히터 지주(34)를 관통시키는 공동을 포함하는 원통 형상으로 구성된다. 단열체 보지구(38)의 하단에는 회전대(37)보다 작은 바깥지름의 외향 플랜지 형상의 다리(38C)를 포함한다. 다리(38C)는 원통부로부터 원반 형상으로 퍼진 뒤 짧은 원통이 되도록 형성된다. 다리(38C)는 그 선단(先端)에서 회전대에 당접하기 때문에 회전대(37)와 보지구(38) 사이에는 원판 형상의 공간이 형성된다. 이 공간에 하부 캡 히터(35)가 수용된다. 한편, 단열체 보지구(38)의 상단은 거기서부터 서브 히터 지주(33)가 돌출되도록 개구되고, 퍼지 가스의 공급구(38B)를 구성한다. 공급구(38B)를 원환 형상의 개구로 하는 것에 의해 원통부(39)의 상단 및 원환 형상의 평면 지름 방향의 전주(全周) 방향에 걸쳐서 균일하게 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 또한 개구 부근의 지름을 확대하는, 즉 공급구(38B)의 지름을 기둥 부분의 지름보다 크게 하는 것에 의해 원통부(39) 내의 상방(上方)의 전방위에 원활하게 퍼지 가스를 공급할 수 있다. 이때의 퍼지 가스의 흐름은 일정한 층류가 되는 것이 바람직하다.
단열체 보지구(38)의 원통부의 공동의 지름은 서브 히터 지주(33)의 바깥지름보다 크게 구성되고, 이러한 구성에 의해 단열체 보지구(38)와 서브 히터 지주(33) 사이에 단열 어셈블리(22) 내의 상부에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급로로서 원환 형상의 단면을 포함하는 제1 유로를 형성할 수 있다.
공급공(38B)으로부터 공급된 퍼지 가스는 단열체 보지구(38)와 원통부(39)의 내벽 사이의 공간인 제2 유로를 하향으로 흐르고, 배기공(37A)으로부터 원통부(39) 외로 배기된다.
단열체 보지구(38)의 기둥에는 단열체(40)로서 복수의 반사판(40A)과 단열판(40B)이 같은 축에 설치된다. 단열판(40B)의 상하의 보지구(38)에는 단열판(40B)을 추가할 수 있도록 플랜지 형상의 보지 선반(38A)이 형성된다. 반사판(40A)이나 단열판(40B)은 소정의 간격 h3으로 배치된다. h3은 100mm 내지 300mm로 설정되는 것이 바람직하다.
반사판(40A)은 웨이퍼(7)의 지름보다 작은 지름의 원판 형상, 예컨대 실리콘 또는 불투명 석영으로 형성되고, 상방의 보지 선반(38A)에 소정의 간격 h4로 보지된다. h4는 2mm 내지 15mm로 설정되는 것이 바람직하다. h4가 2mm보다 작으면 반사판(40A) 사이에 가스가 체류해버리는 경우가 있다. 반사판(40A)은 상부 캡 히터(34)에 의한 가열의 유무에 기인하여 단열 어셈블리(22) 내의 수직 방향의 온도 구배(勾配)에 최대한 차이가 발생하지 않도록 하기 위해서 반사판(40A)보다 상방의 열을 그 공간에 가두는 것과 함께, 보트(21)의 최하단에 재치된 웨이퍼(7)의 면내 온도 분포를 평탄화하는 역할도 담당하고 있다.
단열판(40B)은 웨이퍼(7)의 지름보다 작은 지름의 원판 형상이며, 바람직하게는 열용량, 열전달이 작고, 원적외 영역에서의 반사율이 높은 재료에 의해 형성되고, 예컨대 투명석영, SiC 등으로 형성된다. 단열판(40B)은 충분히 작은 표면 거칠기의 원판 형상의 모재에, 모재보다 낮은 반사율의 내식성물질을 코팅하는 것에 의해 실현해도 좋다. 여기서는 4장의 단열판(40B)이 하방의 보지 선반(38A)에 소정의 간격 h5로 보지된다. h5는 h4와 마찬가지로 2mm 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 단열판(40B)의 매수를 반사판(40A)의 매수 이상으로 했다. 이와 같이 상방에 반사판(40A)을 설치하고, 하방에 단열판(40B)을 설치하는 것에 의해 반사판(40A)에서 서브 히터(64)로부터의 복사열을 반사하고, 또한 단열판(40B)에 의해 히터(34) 및 서브 히터(64)로부터의 복사열을 웨이퍼(7)로부터 떨어진 곳에서 단열하는 것에 의해 웨이퍼(7)의 온도 응답성을 개선할 수 있고, 승온 시간을 단축할 수 있다. 또한 반사판(40A)과 단열판(40B)의 개수나 배치는 전술에 한정되지 않고, 단열 어셈블리(22)를 통과하는 열 유속을 최소화하도록 최적화될 수 있다.
반응관(4) 내벽과 원통부(39) 벽의 간격 h6은 프로세스 가스의 석영통 내로의 침입을 억제하고, 처리실(6)로의 유출을 적게 하기 위해서 좁게 설정하는 것이 바람직하며, 예컨대 7.5mm 내지 15mm로 하는 것이 바람직하다.
원통부(39)의 상단은 평탄한 판으로 닫히고, 거기에 보트(21)가 설치된다. 원통부(39)의 상단은 철 형상[凸狀]으로 형성된다. 바꿔 말하면, 원통부(39)의 상면의 외주에는 전주(全周)에 걸쳐서 단차(段差)가 형성되고, 이 단차에 보트(21)의 링 형상의 저판이 감합(嵌合)된다. 이러한 구성으로 하는 것에 의해 서브 히터(64)를 회전시키지 않고, 원통부(39) 및 보트(21)를 회전시키는 것이 가능해진다.
원통부(39) 상면의 단차의 높이는 보트(21)의 저판의 두께와 대략 동일하게 형성되고, 보트(21)를 재치했을 때 보트(21)의 저판과 원통부(39)의 상면의 높이가 평탄해진다. 이러한 구성에 의해 처리 가스의 흐름을 좋게 할 수 있고, 보텀 영역에서의 성막 균일성을 향상시킬 수 있다.
여기서 본 실시예에서 특징적인 서브 히터의 작용에 대해서 설명한다. 상부 캡 히터(34) 및 하부 캡 히터(35)는 독립적인 리드선을 포함하고, 독립적으로 전류가 통전될 수 있다. 상부 캡 히터(34)는 원통부(39) 내의 상단 부근에 배치되고, 그 주위에 있는 원통부(39)의 상면이나 반사판(40A), 보트(21)의 최하단에 있는 웨이퍼(7)를 가열한다. 승온 과정에서 이 가열을 수행하는 것에 의해 온도 안정 상태에서의 온도 분포(온도 구배 분포)에 근접시킬 수 있다. 또한 온도 안정 상태에서도 열의 누설을 보상하는 듯한 가열을 수행할 수 있고, 웨이퍼(7) 사이의 온도 균일성 또는 최하단의 웨이퍼(7) 내의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
하부 캡 히터(35)는 그 주위에 있는 회전대(37) 등의 부재를 가열할 수 있지만, 특히 매니폴드(5)의 내면을 가열하는 것을 의도한다. 하부 캡 히터(35)는 매니폴드(5)와 거의 같은 높이로 매니폴드(5)의 내면과 정대(正對)하는 위치에 설치되고, 하부 캡 히터(35) 자체의 케이싱 및 원통부의 다리(39C)를 투과한 적외선에 의해 가열할 수 있다. 투명 석영의 투과 대역은 5μm 부근까지 늘어나고, 3μm 이하의 파장의 적외선을 대부분 투과시키므로, 300℃ 이상의 열원으로부터의 방사 에너지의 일부를 투과시킬 수 있다.
O링(19A)에는 300℃ 정도의 내열 온도의 불소 고무 등이 이용되고 있어, 노구부의 온도를 높이지 못하는 요인이 되고 있다. 매니폴드(5)의 O링(19A)과 당접하는 개소(箇所)가 소정 온도(예컨대 250℃ 내지 280℃)를 넘지 않도록 매니폴드(5) 또는 반응관(4)의 플랜지를 수냉(水冷)하는 것이 일반적이다. 반응관(4) 중에서 가장 저온의 개소가 되는 것에 의해 노구부에는 부생성물의 부착이나 원료 가스의 응집 등의 처리 영역과는 다른 현상이 일어나기 쉽다. 노구부의 온도는 지적의 범위(예컨대 180℃ 내지 260℃)로 보지하는 것이 이상적이다. 그렇기 때문에 노구부의 가열이 필요한 경우가 있다. 단 외측으로부터 피복하는 자켓 히터는 히터와 인렛을 균일하게 접촉시키는 것이 어렵고, 충분한 가열 효율이 얻을 수 없는데다가 균등한 가열도 어렵다.
하부 캡 히터(35)는 부생성물이 부착되기 쉬운 매니폴드(5)의 내측의 표면을 가열하므로, 매니폴드(5)의 외주에 자켓 히터를 둘러싼 경우보다 효율적으로 또한 균등하게 내면의 온도를 높일 수 있다. 또한 상부 캡 히터(34)와 독립적으로 제어된 하부 캡 히터에 의해 매니폴드(5)뿐만 아니라 노구부 주변을 고속으로 가열할 수 있으므로 해당 부의 온도 안정까지 소요되는 시간을 단축하는 것이 가능해진다. 또한 노구부 주변을 국소적으로 프로세스 처리 온도와 동등하게 또는 그 이상의 고온으로 가열하는 것도 가능하다. 이렇게 하는 것에 의해 인렛으로부터 공급된 원료 가스를 노구부 주변에서 가열하는 것이 가능해지고, 이것은 특히 유량이 많아진 경우에 유효하다.
도 3에 일체적으로 형성된 상부 캡 히터(34) 및 하부 캡 히터(35)가 도시된다. 상부 캡 히터(34)의 토러스의 지름은 웨이퍼(7)의 지름의 대략 절반으로 설정되고, 하부 캡 히터(35)의 토러스의 지름은 단열체 보지구의 다리(38C)의 내부에 접촉하지 않고 수용되는 범위에 최대한 크게 설정된다. 즉 하부 캡 히터는 인렛에 가까우면 더 효율 좋게 가열할 수 있다. 따라서 원통부(39) 내의 최대한 외주측에 배치하는 것이 바람직하다. 그 결과, 하부 캡 히터는 상부 캡 히터보다 큰 지름으로 구성된다.
하부 캡 히터(35)는 다음과 같이 제작될 수 있다. 즉 원환부의 길이에 상당하는 길이의 필라멘트의 양단에 서브 히터 지주(33)로부터 취출(取出)하는 데 충분한 리드선을 접속한다. 다음으로 직선 형상의 석영관에 필라멘트를 통과시키고, 필라멘트의 양단 근방에서 직관(直管)을 불 가공에 의해 부수고 폐색하는 것과 함께, 폐색 개소 사이를 불 가공에 의해 원환 형상으로 형성한다. 다음으로 리드선을 서브 히터 지주(33)에 설치한 구멍에 통과시키고, 구멍을 폐색하도록 하부 캡 히터의 양단과 서브 히터 지주(33)가 용접된다. 마지막으로 리드선에 알루미나 등의 절연관을 피복한다. 절연관은 서브 히터 지주(33)로부터 삽입할 수 있다.
또한 하부 캡 히터(35)의 석영 사이 내에 크립톤 가스 등을 봉입해도 좋고, 이 경우에는 봉입되는 부분의 단(端)이 원환의 내측에 돌출하도록 한다. 또한 필라멘트에는 석영관과의 접촉을 막기 위한 스페이서가 소정 간격으로 장착될 수 있다. 본 실시예의 상부 캡 히터(34)는 온도 검출용의 열전대를 구비하지만 하부 캡 히터(35)에 구비해도 좋다.
도 4에 도시하는 바와 같이 컨트롤러(29)는 MFC(10, 13, 25), 밸브(11, 14, 26), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 히터(3), 상부 캡 히터(34), 하부 캡 히터(35), 온도 검출기(28), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등의 각 구성과 전기적으로 접속되고, 그것들을 자동 제어한다. 컨트롤러(29)는 CPU(212)(Central Processing Unit), RAM(214)(Random Access Memory), 기억 장치(216), I/O 포트(218)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(214), 기억 장치(216), I/O 포트(218)는 내부 버스(220)를 개재하여 CPU(212)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. I/O 포트(218)는 전술한 각 구성에 접속된다. 컨트롤러(29)에는 예컨대 터치패널 등과의 입출력 장치(222)가 접속된다.
기억 장치(216)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(216) 내에는 기판 처리 장치(4)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 기판 처리 장치(4)의 각 구성에 성막 처리 등을 실행시키기 위한 프로그램(프로세스 레시피나 클리닝 레시피 등의 레시피)이 판독 가능하도록 격납된다. RAM(214)은 CPU(212)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
CPU(212)은 기억 장치(216)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(222)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(216)로부터 레시피를 판독하고, 레시피를 따르도록 각 구성을 제어한다.
컨트롤러(29)는 외부 기억 장치(224)[예컨대 USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, HDD]에 지속적으로 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(216)나 외부 기억 장치(224)는 컴퓨터 판독 가능한 유체(有體)의 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(224)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
도 5에 회전축(36) 및 그 주변의 구조가 도시된다. 회전축(36)은 케이싱(23A)의 내부에서의 측부에 지름 4mm의 관통공(36A)을 3개 포함하고, 관통공은 회전축(36)의 외부와 내부의 공동을 연통시킨다. 케이싱(23A)은 그 상부 부근의 측부에 퍼지 가스의 도입 포트를 포함하고, 도입 포트로부터의 퍼지 가스는 케이싱(23A)이나 자성 유체 씰(23H) 등에 의해 둘러싸인 공간에 충만된다. 그것들의 퍼지 가스의 일부는 관통공(36A)으로부터 회전축(36) 내부의 공동에 유입되고, 회전축(36)의 내면과 서브 히터 지주 사이의 3mm의 간극(間隙)(제1 간극)을 위에 흐르고 단열 어셈블리(22)에 유입된다. 그리고 전술한 제1 유로 및 제2 유로에 따라 하부 캡 히터(35)의 주변을 포함하는 단열체 보지구(38)의 공동, 원통부(39)의 내부 상측, 내부 하측을 순차 퍼지하고, 배기공(37A)으로부터 유출된다. 한편, 나머지 퍼지 가스는 회전축(36)과 케이싱(23A)[또는 덮개부(19)] 사이의 0.5mm의 극간(제2 간극)을 위에 흐르고 회전대(37)에 충돌한 후는 회전대(37)와 커버 플레이트(20) 사이를 퍼지한다. 이를 제3 유로라고 부른다. 제1 및 제3 유로의 유량의 비교는 관통공(36A), 제1 간극 및 제2 간극의 컨덕턴스로 대부분 규정할 수 있고, 본 실시예에서는 약 9:1로 설정된다. 도 6에 시뮬레이션 결과가 도시된다.
다음으로 전술한 처리 장치(4)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 기판 상에 막을 형성하는 처리(이하, 성막 처리라고도 부른다.)의 시퀀스예에 대해서 설명한다.
여기서는 노즐(8)을 2개 이상 설치하고, 노즐(8A)로부터 제1 처리 가스(원료 가스)로서 헥사클로로디실란(HCDS) 가스를 공급하고, 노즐(8B)로부터 제2 처리 가스(반응 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 각각 공급하여 웨이퍼(7) 상에 실리콘 질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(4)의 각 구성의 동작은 컨트롤러(29)에 의해 제어된다.
본 실시 형태에서의 성막 처리에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정; 처리실(6) 내로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정; 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정; 및 처리실(6) 내로부터 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정;을 소정 횟수(1회 이상) 반복하는 것에 의해 웨이퍼(7) 상에 SiN막을 형성한다. 본 명세서에서는 이 성막 시퀀스를 편의상 다음과 같이 표기한다.
(HCDS→NH3)×n ⇒ SiN
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수 매의 웨이퍼(7)가 보트(21)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 보트(21)는 보트 엘리베이터(27)에 의해 처리실(6) 내에 반입(보트 로드)된다. 이때 씰 캡(19)은 O링(19A)을 개재하여 매니폴드(5)의 하단을 기밀하게 폐색(밀봉)한 상태가 된다. 웨이퍼 차지를 하기 전의 스탠바이 상태에서 밸브(26)를 열고, 원통부(39) 내에 소량의 퍼지 가스가 공급될 수 있다.
(압력 조정)
처리실(6) 내, 즉 웨이퍼(7)가 존재하는 공간이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(18)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때 처리실(6) 내의 압력은 압력 센서(52)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(17)가 피드백 제어된다. 원통부(39) 내로의 퍼지 가스 공급 및 진공 펌프(18)의 작동은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 유지한다.
(승온)
처리실(6) 내로부터 산소 등이 충분히 배기된 후, 처리실(6) 내의 승온이 시작된다. 처리실(6)이 성막에 바람직한 소정의 온도 분포가 되도록 온도 검출기(28)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(34), 상부 캡 히터(34) 및 하부 캡 히터(35)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 히터(34) 등에 의한 처리실(6) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리(성막)가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다. 상부 캡 히터(34)나 하부 캡 히터(35)로의 통전 기간은 히터(34)에 의한 가열 기간과 일치시킬 필요는 없다. 예컨대 하부 캡 히터(35)는 히터(34)에 의한 승온이 시작되기 전부터 통전되고, 매니폴드(5)나 씰 캡(19)을 예열하여 탈(脫) 가스를 촉진해도 좋고, 또는 처리실(6)이 소정의 온도에 근접하고 나서(즉 승온 기간 도중부터) 통전해도 좋다. 성막이 시작되기 직전에 상부 캡 히터(34)의 온도가 성막 온도와 마찬가지의 온도에 도달하고, 매니폴드(5)의 내면 온도가 180℃ 이상(예컨대 260℃)에 도달하는 것이 바람직하다. 직전에 가열하는 것이 O링(19A)이 고온으로 노출되는 시간이 짧아지고 수명이 연장될 수 있다.
또한 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전을 시작한다. 회전 기구(23)에 의해 회전축(66), 회전대(37), 원통부(39)를 개재하여 보트(21)가 회전되는 것에 의해, 서브 히터(64)는 회전시키지 않고 웨이퍼(7)를 회전시킨다. 이에 의해 가열 편차가 저감된다. 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.
(성막)
처리실(6) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면 스텝 1 내지 스텝 4를 반복 실행한다. 또한 스텝 1을 시작하기 전에 밸브(26)를 열고 퍼지 가스의 공급을 증가시켜도 좋다.
[스텝 1: 원료 가스 공급 공정]
스텝 1에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. 밸브(11A)를 여는 것과 함께 밸브(14A)를 열고 가스 공급관(44a) 내에 HCDS 가스를 흘리고, 가스 공급관(44b) 내에 N2 가스를 흘린다. HCDS 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10, 13)에 의해 유량 조정되고, 노즐(42)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고, 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(7)의 최표면(最表面) 상에 제1층으로서 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층의 두께의 실리콘(Si) 함유막이 형성된다.
[스텝 2: 원료 가스 배기 공정]
제1층이 형성된 후, 밸브(11A)를 닫고 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(17)는 연 상태로 하여 진공 펌프(18)에 의해 처리실(6) 내를 진공 배기하고, 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(6) 내로부터 배출한다. 또한 밸브(14A)를 연 상태로 하여 공급된 N2 가스는 가스 공급관(9), 노즐 처리실(6) 내를 퍼지한다.
[스텝 3: 반응 가스 공급 공정]
스텝 3에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급한다. 밸브(11B, 14B)의 개폐 제어를 스텝 1에서의 밸브(11A, 14A)의 개폐 제어와 마찬가지의 순서로 수행한다. NH3 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10, 13)에 의해 유량 조정되고, 노즐(42)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고, 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 공급된 NH3 가스는 스텝 1에서 웨이퍼(7) 상에 형성된 제1층, 즉 Si함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은 질화되고, Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉 실리콘 질화층(SiN층)으로 변화(개질)된다.
[스텝 4: 반응 가스 배기 공정]
제2층이 형성된 후, 밸브(11)를 닫고 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝 1과 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(6) 내로부터 배출한다.
이상의 4개의 스텝을 비동시에, 즉 오버랩시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(7) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다. 또한 전술한 사이클은 복수 회 반복하는 것이 바람직하다.
전술한 시퀀스의 처리 조건은 예컨대 다음과 같다.
처리 온도(웨이퍼 온도): 250℃ 내지 700℃
처리 압력(처리실 내 압력): 1Pa 내지 4,000Pa
HCDS 가스 공급 유량: 1sccm 내지 2,000sccm
NH3 가스 공급 유량: 100sccm 내지 10,000sccm
N2 가스 공급 유량(노즐): 100sccm 내지 10,000sccm
N2 가스 공급 유량(회전축): 100sccm 내지 500sccm
각각의 처리 조건을 각각의 범위 내에 있는 값으로 설정하는 것에 의해 성막 처리를 적절하게 진행시키는 것이 가능해진다.
HCDS 등의 열 분해성 가스는 석영보다 금속의 표면에서 부생성물의 막을 형성하기 쉬운 경우가 있다. HCDS(및 암모니아)에 노출된 표면은 특히 260℃ 이하일 때 SiO, SiON 등이 부착되기 쉽다.
(퍼지 및 대기압 복귀)
성막 처리가 완료된 후, 밸브(14A, 14B)를 열고 가스 공급관(12A, 12B)으로부터 N2 가스를 처리실(6) 내에 공급하고, 배기관(15)으로부터 배기한다. 이에 의해 처리실(6) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 잔류하는 원료나 부생성물이 처리실(6) 내로부터 제거(퍼지)된다. 그 후 APC 밸브(17)가 닫히고, 처리실(6) 내의 압력이 상압이 될 때까지 N2 가스가 충전된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(27)에 의해 씰 캡(19)이 하강되고 매니폴드(5)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(7)가 보트(21)에 지지된 상태에서 매니폴드(5)의 하단에서 반응관(36)의 외부에 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(7)는 보트(21)로부터 취출된다.
HCDS 등의 열 분해성 가스는 석영보다 금속의 표면에서 막을 형성하기 쉬운 경우가 있다. HCDS(및 암모니아)에 노출된 표면은 특히 260℃ 이하일 때 SiO, SiON 등이 부착되기 쉽다.
본 실시 형태에서는 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.
(a) 가스 공급관(24)으로부터 공급되고, 씰 캡(19)과 원통부(39) 사이를 방사상으로 흐르는 퍼지 가스가 매니폴드(5)의 부근을 퍼지하는 것에 의해 매니폴드(5)로의 부생성물 부착을 최대한 막을 수 있다.
(b) 퍼지 가스를 원통부(39) 내에 유통시키는 것에 의해 원통부(39) 내에서의 부생성물의 부착이나 부식 등을 막을 수 있다. 이에 의해 상부 캡 히터(34), 하부 캡 히터(35)나 단열체(40)의 표면의 방사율이나 반사율이 유지되고, 가열이나 단열의 성능을 유지할 수 있다.
(c) 상부 캡 히터(34), 하부 캡 히터(35)에 의해 보텀 웨이퍼 등의 온도가 높아지기 어려운 개소를 가열할 수 있고, 복구 시간을 단축시킬 수 있다.
(a) 하부 캡 히터(35)의 발열량은 임의로 조정할 수 있기 때문에 경우에 따라서는 노구부 주변을 국소적으로 프로세스 처리 온도와 동등하거나 또는 그 이상으로 하는 것도 가능하다. 이렇게 하는 것에 의해 인렛으로부터 공급된 원료 가스를 노구부 주변 또는 노즐 기부에서 예비 가열할 수 있고, 이는 특히 유량이 많아진 경우에 각 웨이퍼(7)에 공급되는 가스의 온도 차이를 작게 하는 데 유효하다.
다음으로 상기 실시 형태의 변형예에 대해서 설명한다. 도 7에 변형된 실시 형태의 기판 처리 장치의 단열 어셈블리의 종단면이 도시된다. 또한 좌우 대칭으로 나타나므로 오른쪽 절반은 도시를 생략한다. 본 변형예에서는 하부 캡 히터(35) 대신에 보다 매니폴드와 가까운 위치에 배치되는 하부 캡 히터(71)를 구비한다.
하부 캡 히터(71)는 서브 히터 지주(33)로부터 독립된, 토러스 형상의 발열부와, 발열부의 1개소로부터 하향으로 연장된 같은 지름의 통 형상의 지주부를 포함한다. 토러스의 지름은 단열 어셈블리(22)보다 크다. 지주부는 씰 캡(19)을 관통하여 처리실(6) 외까지 연장하고, 그 하단으로부터 하부 캡 히터(71)의 리드선이 취출된다. 지주부와 씰 캡(19) 사이는 진공용 이음(23P)과 마찬가지의 이음에 의해 밀봉된다.
커버 플레이트(70)은 커버 플레이트(20)에 상당하고, 그 주연 부근에서 하부 캡 히터(71)를 수용할 수 있도록 팽창부가 형성된다.
또한 하부 캡 히터(71)의 발열부는 루프 형상인 것에 한정되지 않고, 노즐(8)의 기부에서 분단된 C형으로 하고, 그 양단에 지주부를 각각 설치해도 좋다. 또는 커버 플레이트(70)와 일체적으로 형성해도 좋다.
또한 변형예에서는 덮개 자켓 히터(72), 워터 자켓(5A)을 추가적으로 구비한다. 덮개 자켓 히터(72)는 씰 캡(19)의 외면에 접해서 배치되고, 씰 캡(19)을 가열한다. 워터 자켓(5A)은 반응관(4)의 플랜지부를 개재하도록 매니폴드(5)와 함께 체부(締付)하고, 플랜지부로부터 전달된 열을, 거기에 흘려진 냉각수에 전달하고, 매니폴드(5)의 O링(19A) 등이 지나치게 고온이 되지 않도록 한다.
본 변형예에 따르면, 매니폴드와 보다 가까운 장소에 배치된 하부 캡 히터(71)에 의해 매니폴드(5)의 내면을 효율적으로 가열할 수 있다. 또한 커버 플레이트(70)가 매니폴드(5)의 내면에 좁은 간극으로 대면하므로 가스에 대한 폭로가 경감될 수 있다. 특히 간극이 불활성 가스로 퍼지되면 이 효과가 높아진다. 본 변형예에서도 하부 캡 히터는 씰 캡 플레이트의 석영으로 둘러싸이고, 원료 가스와 직접 접촉하는 것을 피하는 구조로 했다. 하부 캡 히터(71)의 표면은 특히 고온이 될 수 있으므로 원료 가스가 거기에 접촉하면 다른 바람직하지 못한 분해나 퇴적이 일어날 수 있다.
이상과 같이 하부 캡 히터를 설치하는 것에 의해 노구부 주변의 금속 부재를 가열할 수 있고, 부생성물의 부착을 억제하는 것이 가능해진다.
전술한 실시 형태에서는 웨이퍼(7) 상에 막을 퇴적시키는 예에 대해서 설명했다. 하지만 본 발명은 이와 같은 형태에 한정되지 않고, 예컨대 웨이퍼(7)나 웨이퍼(7) 상에 형성된 막 등에 대하여 산화 처리, 확산 처리, 어닐링 처리, 에칭 처리 등의 처리를 수행할 경우에도 적용 가능하다.
본 발명은 반도체 디바이스에 이용되는 막의 형성이나 기타의 처리에 바람직하게 적용할 수 있다.
2: 처리로 3: 히터
4: 반응관 5: 매니폴드
6: 처리실 7: 웨이퍼
8: 노즐 9: 가스 공급관
10: MFC 12: 가스 공급관
13: MFC 15: 배기관
16: 압력 센서 17: APC 밸브
18: 진공 펌프 19: 씰 캡
20: 커버 플레이트 21: 보트
22: 단열 어셈블리 23: 회전 기구
24: 가스 공급관 25: MFC
27: 보트 엘리베이터 28: 온도 검출기
29: 컨트롤러 33: 서브 히터 지주
34: 상부 캡 히터 35: 하부 캡 히터
36: 회전축 37: 회전대
38: 단열체 보지구 39: 원통부
40: 단열체 70: 커버 플레이트
71: 하부 캡 히터 72: 덮개 자켓 히터

Claims (6)

  1. 기판을 처리하는 처리실;
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 보지(保持)하는 기판 보지구;
    상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부;
    상기 처리실 외에 설치되고, 상기 처리실 내를 가열하는 제1 히터;
    상기 처리실의 덮개와 상기 기판 보지구 사이에 설치된 단열부;
    상기 단열부 내의 상기 기판 보지구에 부근에 설치되고, 상기 처리실 내를 가열하는 제2 히터;
    상기 처리실 내의 덮개 부근의 단부(端部)의 근방에 설치되고, 상기 단부를 가열하는 제3 히터; 및
    상기 단열부 내에 퍼지 가스를 공급하고, 상기 제2 히터 및 상기 제3 히터의 주변을 퍼지하도록 구성된 퍼지 가스 공급부;
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리실은, 상기 덮개와의 접속 부분에 복수의 가스를 도입하는 인렛을 구비한 통 형상의 금속제의 매니폴드를 포함하고,
    상기 단열부는,
    상단이 폐색(閉塞)된 원통 형상으로 형성되고, 그 상면에 상기 기판 보지구를 재치하는 원통부;
    상기 원통부 내에 그 중심축을 따라 배치되는 중공(中空)의 보지구;
    상기 원통부 및 상기 중공의 보지구를 지지하는 원판 형상의 받침대; 및
    상기 원통부의 내부의 퍼지 가스를 상기 처리실 내에 배기하는 구멍;
    을 포함하고,
    상기 제2 히터는 상기 제3 히터 및 상기 기판보다 작은 지름의 토러스 형상으로 형성되고, 상기 단열부 내의 상방(上方)에 설치되고,
    상기 제3 히터는 토러스 형상으로 형성되고, 상기 매니폴드의 내면과 면하도록 상기 매니폴드와 대략 같은 높이로 설치되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제3 히터는 받침대와 상기 중공의 보지구 사이의 공간에 설치되고,
    상기 공간은 상기 퍼지 가스에 의해 퍼지되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 덮개, 상기 받침대 및 상기 중공의 보지구를 관통하여 연장되고, 상단에서 상기 제2 히터를 보지하는 지주; 및
    상기 덮개의 내면 상에 설치되는 내식(耐蝕) 소재의 커버 플레이트;
    를 더 구비하고,
    상기 제2 히터는 상기 제3 히터 및 상기 기판보다 작은 지름의 토러스 형상으로 형성되고, 상기 지주와 분리 불가능하도록 고정되고,
    상기 제3 히터는 상기 단열부 외측에서 상기 덮개와 상기 커버 플레이트 사이의 공간에 설치되고,
    상기 공간은 상기 퍼지 가스에 의해 퍼지되는 기판 처리 장치.
  5. 대략 토러스 형상으로 형성된 상부 캡 히터;
    상기 상부 캡 히터보다 큰 지름의 대략 토러스 형상으로 형성된 하부 캡 히터; 및
    동심이 되도록 배치된 상기 상부 캡 히터 및 하부 캡 히터와 접속되고, 내부에 상기 상부 캡 히터 및 하부 캡 히터의 리드선을 수용하는 지주;
    를 포함하고,
    상기 상부 캡 히터 및 상기 하부 캡 히터의 케이싱 및 지주는 내열 내식 소재 파이프에 의해 일체적으로 형성되고, 상기 파이프의 내부는 상기 리드선이 취출(取出)되는 상기 지주의 일단의 개구를 제외하고 외부에 대하여 기밀하게 유지되는 것을 특징으로 하는 히터 장치.
  6. 기판을 처리하는 처리실;
    상기 처리실 내에서 상기 기판을 보지하는 기판 보지구;
    상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급부;
    상기 처리실 외에 설치되고, 상기 처리실 내를 가열하는 제1 히터;
    상기 처리실의 덮개와 상기 기판 보지구 사이에 설치된 단열부;
    상기 단열부 내의 상기 기판 보지구 부근에 설치되고, 상기 처리실 내를 가열하는 제2 히터;
    상기 처리실 내의 덮개 부근의 단부의 근방에 설치되고, 상기 단부를 가열하는 제3 히터; 및
    상기 단열부 내에 퍼지 가스를 공급하고, 상기 제2 히터 및 상기 제3 히터의 주변을 퍼지하도록 구성된 퍼지 가스 공급부;
    를 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여,
    상기 기판을 보지한 상기 기판 보지구를 상기 처리실에 로딩하는 공정과,
    상기 제1 히터, 상기 제2 히터 및 상기 제3 히터에 의해 가열된 상기 처리실 내에 처리 가스를 공급하여 상기 기판을 처리하는 공정을 포함하고,
    상기 기판을 처리하는 공정에서는 상기 퍼지 가스 공급부가 단열부 내에 퍼지 가스를 공급하는 반도체 장치의 제조 방법.
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