KR0155154B1 - Vertical heat treatment - Google Patents
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Abstract
내용없음No content
Description
제1도는 본 발명의 실시예에 관한 종형 열처리 장치를 나타낸 개략적인 구성도.1 is a schematic block diagram showing a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
제2도는 제1도의 수평 단면도.2 is a horizontal cross-sectional view of FIG.
제3도는 종형 열철리장치의 일부를 나타낸 수직 단면도이다.3 is a vertical cross-sectional view showing a part of the vertical thermoelectric device.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 처리용기 12 : 히이터11: processing container 12: heater
13 : 웨이퍼 14 : 웨이퍼 보우트13: wafer 14: wafer boat
15 : 보우트 엘리베이터 16 : 가스 토출관15: boat elevator 16: gas discharge pipe
17 : 가스 토출구 18 : 반응가스 공급원17 gas outlet 18 reactant gas supply source
19 : 유량 조절 밸브 20 : 배기기관19: flow rate control valve 20: exhaust pipe
21 : 가스 공급관 22 : 웨이퍼 회전기구21 gas supply pipe 22 wafer rotating mechanism
a : 처리용기 (11)의 중심축 b : 웨이퍼 회전축a: center axis of processing container 11 b: wafer rotation axis
R : 히이터 (12)의 안지름 r : 치리용기 (11)의 안지름R: inner diameter of heater 12 r: inner diameter of jug container 11
S : 어긋남량S: amount of deviation
본 발명은, 그 길이방향을 수직으로 하여 배열설치된 처리용기 내에서 피처리제를 열처리하는 열처리장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment apparatus for heat-treating a treatment target in a treatment vessel arranged vertically in the longitudinal direction thereof.
근년에, 반도체 장치의 제조공정에 있어서 열확산공정이나 막형성공정에 있어서 사용되는 열처리 장치로서, 종형 열처리 장치가 개발되고 있다.In recent years, a vertical heat treatment apparatus has been developed as a heat treatment apparatus used in a thermal diffusion process or a film formation process in a semiconductor device manufacturing process.
종형 열처리 장치는, 원통형상의 처리용기를 그 길이방향을 수직으로 하여 배열설치하고, 그 안쪽에 처리체 예를들면 반도체 웨이퍼를 셋트한 모우트를 넣어서 웨이퍼를 열처리한다.In the vertical heat treatment apparatus, cylindrical processing containers are arranged vertically in the longitudinal direction thereof, and the wafer is heat-treated by inserting a processing body, for example, a moust in which a semiconductor wafer is set.
이 종형열처리는, 공간의 절약, 에너지의 절약을 도모할수가 있고, 처리체로서의 웨이퍼의 큰 직경화 및 처리의 자동화예로서 대응이 용이한 것이므로 많이 사용되고 있다.This vertical heat treatment is widely used because it can save space and energy, and it is easy to cope with large diameters of wafers as processing bodies and automation examples of processing.
종래, 종형 열처리 장치로서는, 반응용기의 주위에 히이터를 배치한 핫웰식의 것이 일반적이다.Conventionally, as a vertical heat treatment apparatus, the hot-well type which arrange | positioned the heater around the reaction container is common.
이와같은 열처리 장치에 의하여 열처리를 행할때에는, 웨이퍼 보우트에 소정의 피치로써 복수의 웨이퍼를 탑재하고, 탑재된 웨이퍼의 중심축의 처리용기의 중심축에 일치하도록 하여 이 보우트를 처리용기내의 중앙부로 셋트한다.When the heat treatment is performed by such a heat treatment apparatus, a plurality of wafers are mounted on the wafer boat at a predetermined pitch, and the boat is set to the center portion of the processing vessel so as to coincide with the central axis of the processing vessel of the mounted wafer. .
그리고, 처리용기 내에, 처리내용에 따른 가스 (예를들면 Si 에피텍셜성장을 행하는 것이면, SiH2Cl2)를 공급하고, 열처리의 균일화를 도모하기 위하여 회전기구에 의하여 웨이퍼의 중심축을 회전 중심으로 하여 웨이퍼 보우트를 회전시키면서 소정의 온도 (예를들면 1000 내지 1100℃)에서 열처리를 행한다.Then, in order to supply the gas (for example, SiH 2 Cl 2 if the Si epitaxial growth is performed) according to the treatment contents in the processing container, and to achieve uniform heat treatment, the rotation axis is used to rotate the center axis of the wafer. The heat treatment is performed at a predetermined temperature (for example, 1000 to 1100 ° C) while rotating the wafer boat.
이때에 사용이 끝난가스 (Wase gas)는 반응용기에 형성된 배기구로 부터 제공된다.At this time, the used gas (Wase gas) is provided from the exhaust port formed in the reaction vessel.
그런데, 이와같은 종형 열처리 장치에서는 열효율이 향상, 반응가스의 절약, 반응용기내의 가스배기의 용이화, 장치 코스트의 절감을 도모하기 때문에, 처리용기의 용량을 적제하는 것이 바람직하다.By the way, in such a vertical heat treatment apparatus, since the thermal efficiency is improved, the reaction gas is saved, the gas exhaust in the reaction vessel is facilitated, and the apparatus cost is reduced, it is preferable to load the capacity of the treatment vessel.
그러나, 종래의 종형 열처리 장치에서는, 처리용기내의 반응가스를 웨이퍼로 향하여 토출시키기 위한 파이프가 삽입되는 경우가 있고, 또한, 웨이퍼 보우트가 처리용기의 중앙에 배치되어 있으므로, 처리용기의 저용량화에는 일정한 한계가 있어서, 아직 충분한 것을 얻을 수 없다는 것이 현재의 실정이다.However, in the conventional vertical heat treatment apparatus, a pipe for discharging the reaction gas in the processing vessel toward the wafer is sometimes inserted, and since the wafer boat is disposed at the center of the processing vessel, it is necessary to reduce the capacity of the processing vessel. There is a limit, the current situation is that it is not possible to get enough.
본 발명은, 이와같은 종래 기술의 결점을 해소하기 위하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 열효율의 향상, 반응가스의 절약, 가스배기의 용이화 및 장치코스트의 절감을 충분히 달성할수 있을 정도로 반응용기를 소형화 할수가 있는 열처리장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such drawbacks of the prior art, and its object is to miniaturize the reaction vessel to the extent that the improvement of the thermal efficiency, the reduction of the reaction gas, the ease of the gas exhaust, and the reduction of the device cost can be achieved. It is to provide a heat treatment apparatus with.
본 발명에 관한 종형 열처리장치는, 원통형상을 이루고, 길이 방향을 수직으로하여 배치되고, 피처리체를 그의 안에서 열처리를 하기 위한 처리용기와, 처리용기내의 복수의 피처리체를 수평으로 하여 지지하기 위한 지지체와, 피처리체의 중심축을 회전축으로 하여 지지체를 회전시키기 위한 회전수단과, 처리용기내로 반응가스를 공급하기 위한 가스공급수단과를 구비하고, 상기 피처리체의 중심축의 처리용기의 중심축으로부터 옵셋(offset) 되어 있다.The vertical heat treatment apparatus according to the present invention has a cylindrical shape and is disposed with the longitudinal direction perpendicular to each other, the processing container for heat-treating the processing object therein, and for supporting the plurality of processing objects in the processing container horizontally. A support, a rotating means for rotating the support with the central axis of the object as a rotating shaft, and a gas supply means for supplying a reaction gas into the processing vessel, the offset being from the central axis of the processing vessel of the central axis of the object to be processed. (offset)
종래에는, 피처리체의 온도의 균일화, 및 가스공급의 균일화 때문에, 피처리체로서의 웨이퍼를 탑재한 보우트가 처리용기의 중앙에 배치되어 있었다.Conventionally, the boat in which the wafer as a to-be-processed object was mounted was arrange | positioned at the center of a process container because of the uniformity of the temperature of a to-be-processed object, and the uniformity of gas supply.
그러나, 본원 발명자가 처리용기의 소용량화를 위하여 여러가지로 검토한 결과, 지지체로서의 보우트를 처리용기의 중심으로 부터 어긋나게한 위치에 배치되는 것에 의하여 처리용기의 소용량화를 도모할 수가 있고, 또한 피처리체의 온도의 균일화 및 가스공급의 균일화를 훼손하는 일이 없는 것을 알게되었다.However, as a result of various studies by the inventor of the present invention for reducing the capacity of the processing container, the capacity of the processing container can be reduced by placing the boat serving as the support at a position shifted from the center of the processing container. It has been found that there is no compromise of temperature uniformity and gas supply uniformity.
다시말하면, 피처리체의 중심축 (회전축)을 처리용기의 중심축으로 부터 어긋나게 하는 것에 의하여, 피처리체가 처리용기의 내부벽에 근접하는 분량만큼 처리용기의 용량을 적제할수가 있고, 또한, 이와 같은 상태에서도, 피처리체가 그축을 중심으로 하여 회전하고 있으므로, 피처리체의 온도의 균일성 및 가스공급의 균일성이 훼손되지 않는다.In other words, by shifting the central axis (rotation axis) of the processing object from the central axis of the processing container, the capacity of the processing container can be stored by the amount close to the inner wall of the processing container. Even in the state, the object to be processed is rotated about its axis, so that the uniformity of the temperature of the object and the uniformity of gas supply are not impaired.
따라서 열효율의 향상, 반응가스의 절약, 가스배기의 용이화 및 장치코스트의 절감을 충분히 달성할수 있을 정도로 반응용기를 소형화 할수가 있다.Therefore, it is possible to miniaturize the reaction vessel so that the thermal efficiency, the saving of the reaction gas, the ease of gas exhaust, and the reduction of the device cost can be sufficiently achieved.
다음에, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는, 본 발명의 실시예에 관한 종형 열처리공정을 나타낸 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram showing a vertical heat treatment process according to the embodiment of the present invention.
처리용기(11)는, 위 끝단부분이 도움 형상의 원통 형상을 이루고, 내열성물질 예를들면 석영유리로서 형성되어 있다.The processing vessel 11 is formed in a cylindrical shape of a helper shape with an upper end portion, and is formed as a heat resistant material such as quartz glass.
처리용기(11)의 바깥쪽에는, 처리용기(11)를 에워싸도록 가열수단으로서의 원통형상 히이터(12)가 형성되어 있다.On the outside of the processing vessel 11, a cylindrical heater 12 as a heating means is formed so as to surround the processing vessel 11.
처리용기(11) 내에는, 피처리 물체로서의 복수의 반도체 웨이퍼(13)를 소정의 피치로써 배열탑재한 웨이퍼 보우트(14)가 웨이퍼(13)를 수평으로하여 보우트 엘리베이터(15)위에 얹어놓게된 상태로서 형성되어 있다.In the processing vessel 11, a wafer boat 14 having a plurality of semiconductor wafers 13 as a to-be-processed object arranged at a predetermined pitch is placed on the boat elevator 15 with the wafer 13 horizontally. It is formed as a state.
웨이퍼 보우트(14)에 탑재된 복수의 웨이퍼(13)는, 후술하는 바와같이, 그 중심축이 처리용기(11)의 중심축으로 부터 어긋나게된 위치에 있다.As will be described later, the plurality of wafers 13 mounted on the wafer boat 14 are located at positions in which the central axis thereof is shifted from the central axis of the processing vessel 11.
처리용기(11)의 주위벽 아래쪽에는 배기관(20)이 접속되어 있고, 도시하지 않은 배기펌프에 의하여, 이 배기관(20)으로 부터 처리용기(11) 내의 가스가 배기되어, 그 내부가 감압하에 보호지지 하는 것이 가능하게 되어 있다.The exhaust pipe 20 is connected below the peripheral wall of the processing container 11, and the gas in the processing container 11 is exhausted from the exhaust pipe 20 by an exhaust pump (not shown), and the inside thereof is under reduced pressure. It is possible to protect.
또한, 웨이퍼 보우트(14)이 측면 방향에는, 처리용기(11)의 밑부분 근방으로 부터 수직방향으로 연장함과 동시에, 웨이퍼(13)로 향하여 복수의 가스토출구(17)가 형성된 반응가스 토출관(16)이 형성되어 있다.In addition, in the lateral direction, the wafer boat 14 extends in the vertical direction from the vicinity of the bottom of the processing vessel 11 and at the same time, a reaction gas discharge tube in which a plurality of gaseous outlets 17 are formed toward the wafer 13. 16 is formed.
이 가스 토출관(16)에는, 반응가스 공급원(13)으로부터 연장하는 가스공급관(21)이 이 접속되어 있고, 이 가스 공급관(21)에는 가스유량조절 밸브(19)가 형성되어 있다.A gas supply pipe 21 extending from the reaction gas supply source 13 is connected to the gas discharge pipe 16, and a gas flow rate control valve 19 is formed in the gas supply pipe 21.
그리고, 유량조절 밸브(19)에 의하여 유량을 조절하면서, 반응가스 공급원(18)으로부터 가스공급관(21) 및 가스토출관(16)을 통하여 가스토출구(17)로 부터 소망의 반응가스가 처리용기(11)내에 공급된다.Then, the desired reaction gas flows from the gaseous outlet 17 through the gas supply pipe 21 and the gas discharge pipe 16 from the reaction gas supply source 18 while controlling the flow rate by the flow control valve 19. It is supplied in (11).
각각의 가스토출구(17)는 보우트(14)에 탑재된 웨이퍼(13)의 배열피치에 대응하여 형성되어 있고, 이에 의하여, 각각의 토출구(17)로 부터 토출된 반응가스가, 각각의 웨이퍼(13)에 효과적으로 공급된다.Each gaseous outlet 17 is formed corresponding to the arrangement pitch of the wafers 13 mounted on the boat 14, whereby the reaction gas discharged from the respective discharge ports 17 is discharged from each wafer ( 13) is effectively supplied.
상기에서 설명한 보우트 엘리베이터(15)는, 도시하지 않은 구동장치에 의하여 승강되도록 되어 있고, 모우터 미 감속기를 갖춘 회전기구(22)에 의하여, 그 중심축을 회전축으로 하여 회전되도록 되어 있다.The boat elevator 15 described above is lifted by a drive device (not shown), and is rotated by a rotating mechanism 22 provided with a motor micro reducer whose central axis is the rotation axis.
이 에리베이터(15)의 회전에 따라서, 그 위에 얹어 놓여져 있는 웨이퍼 보우트(14)는, 웨이퍼(13)의 중심축을 회전축으로서 회전된다.As the elevator 15 rotates, the wafer boat 14 placed thereon is rotated using the central axis of the wafer 13 as the rotation axis.
이 경우에, 보우트 엘리베이터(15)는, 제2도 및 제3도에 나타낸 바와같이, 처리용기(11)의 중심축(a)으로 부터 가스토출관(16)과 반대쪽으로, 어긋남량(S) 만큼 옵셋된 위치(b)에 그 회전축이 위치하도록 배치되어 있다.In this case, the boat elevator 15 shifts from the central axis a of the processing container 11 to the opposite side to the gas discharge pipe 16 as shown in FIGS. 2 and 3. It is arranged so that the rotation axis is located at the position (b) offset by.
이와같이 보우트(14)가 옵셋 배치되는 것에 의하여, 처리용기의 용량을 적제 할수가 있다.Thus, the boat 14 is offset so that the capacity of the processing container can be loaded.
또한, 이 어긋남량(S)은, 보우트가 처리용기(11)의 내부벽에 접속하지 않도록 길게하면 좋지만, 처리용기(11)의 내부벽으로부터 피처레체로서의 웨이퍼(13)의 바깥주위까지의 거리가 가장 짧은 부분에서 8㎜ 이상으로 되도록 설정되는 것이 바람직하다.The shift amount S may be long so that the boat does not connect to the inner wall of the processing vessel 11, but the distance from the inner wall of the processing vessel 11 to the outer periphery of the wafer 13 as the feature body is the most. It is preferable to set so that it may become 8 mm or more in a short part.
또한, 어긋남량(S)은 처리용기(11)의 안지름의 2 내지 10%인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the shift | offset | difference amount S is 2 to 10% of the inner diameter of the processing container 11.
이와같은 종형 열처리 장치의 구체적인 예로서, 예를들면 6 인치의 반도체 웨이퍼를 처리하는 경우에는, 처리용기의 안지름(r)을 216㎜, 히이터(12)의 내경(R)을 268㎜, 어긋남량(S)을 7.5㎜, 웨이퍼의 회전축(b)으로 부터 처리용기(11)의 내부벽까지의 가장 먼 길이(m)를 115.5㎜, 웨이퍼의 회전축(b)으로부터 히이터(12)의 내부주위까지의 가장 먼길이(n)를 141.5㎜로 한 경우에는, 처리용기(11) 및 히이터(12)의 내부직경을 종래보다도 15㎜ 정도 짧게 할수가 있다.As a specific example of such a vertical heat treatment apparatus, for example, when processing a 6-inch semiconductor wafer, the inner diameter r of the processing vessel is 216 mm, and the inner diameter R of the heater 12 is 268 mm, and the amount of displacement is different. (S) is 7.5 mm, the longest length (m) from the rotating shaft (b) of the wafer to the inner wall of the processing vessel (11) is 115.5 mm, and from the rotating shaft (b) of the wafer to the inner periphery of the heater (12). When the longest length n is 141.5 mm, the inner diameters of the processing container 11 and the heater 12 can be made about 15 mm shorter than before.
이와같이 반도체 웨이퍼의 회전축과 처리용기의 중심축과 어긋나 있으므로, 가열이나 반응가스의 공급이 불균일하게 되고, 균일처리가 곤란한 것으로 종래에는 생각되어 왔으나, 웨이퍼를 회전 시키면서 열처리를 행하기 때문에, 이와같은 문제는 발생하지 않는다.As such, the rotational axis of the semiconductor wafer and the central axis of the processing vessel are shifted, so that heating or supply of reaction gas becomes uneven, and it has been conventionally considered to be difficult to uniformly process. However, since the heat treatment is performed while rotating the wafer, such a problem is caused. Does not occur.
다음에, 이와같은 종형 열처리 장치의 처리동작의 개략적인 것에 대하여 설명한다.Next, an outline of the processing operation of such a vertical heat treatment apparatus will be described.
우선, 보우트 엘리베이터(15)를 처리용기로부터 하강시킨 상태에서, 엘리베이터(15)에 위에 웨이퍼(13)가 소정 피치로서 탑재된 웨이퍼 보우트(14)를 얹어놓고, 그 다음에 엘리베이터(15)를 상승시켜서 보우트(14)를 처리용기(11) 내의 소정위치에 설치한다.First, in a state where the boat elevator 15 is lowered from the processing container, the wafer boat 14 on which the wafer 13 is mounted as a predetermined pitch is placed on the elevator 15, and then the elevator 15 is raised. The boat 14 is installed at a predetermined position in the processing container 11.
그후에, 도시하지 않은 밀폐기구에 의하여 처리용기(11)를 밀폐하고, 그의 내부를 배기하여 소정의 감압 상태로 유지한다.Thereafter, the processing container 11 is sealed by an airtight mechanism (not shown), and the inside thereof is evacuated and kept at a predetermined reduced pressure.
이 상태에서, 회전기구(22)에 의하여 웨이퍼(13)를 회전시키면서, 반응가스 공급원(18)으로부터 가스공급관(21) 및 가스토출관(16)을 유통시켜 토출구(17)로 부터 처리용기(11)내에 소망의 반응가스를 공급한다.In this state, while rotating the wafer 13 by the rotating mechanism 22, the gas supply pipe 21 and the gas discharge pipe 16 are circulated from the reaction gas supply source 18, and the processing container (from the discharge port 17) ( 11) Supply the desired reaction gas.
이때에, 반응가스의 유량은 가스유량 조절밸브(19)에 의하여 조절된다.At this time, the flow rate of the reaction gas is controlled by the gas flow rate control valve (19).
또한, 웨이퍼(13)의 회전속도는, 웨이퍼의 직경이나 처리내용에 의하여 다르지만, 예를들면 6 인치의 웨이퍼를 1000 내지 1100℃에서 SiH2Cl2에 의하여 Si 에피텍셜 성장 시키는 경우에는, 10 rpm 정도에서 회전시키는것에 의하여 균일한 막형성을 행할수가 있다.In addition, although the rotational speed of the wafer 13 varies depending on the diameter of the wafer and the processing contents, for example, when epitaxially growing a 6-inch wafer by SiH 2 Cl 2 at 1000 to 1100 ° C., 10 rpm By rotating at the accuracy, uniform film formation can be achieved.
그리고, 히이터(12)에 통전하는것에 의하여 처리용기(11) 내의 웨이퍼를 열처리한다.Then, the wafer 12 in the processing chamber 11 is heat treated by energizing the heater 12.
이상에서 설명한 바와같이, 웨이퍼 보우트에 셋트된 웨이퍼의 중심축이 처리용기의 중심축에 대하여 옵셋되고 있으므로, 처리용기(11)를 소형화할수가 있다.As described above, since the central axis of the wafer set in the wafer boat is offset with respect to the central axis of the processing container, the processing container 11 can be miniaturized.
또한, 이에 따라서 히이터(12) 그의 주변기기를 소형화할수가 있고, 정치코스트를 절감시킬수가 있다.In addition, according to this, the peripheral device of the heater 12 can be miniaturized and the stationary cost can be reduced.
또한, 처리용기의 용량이 적게되는 것에 의하여, 반응가스의 균일성, 배기효율들도 향상시킬수가 있고, 이것에 의하여 처리의 균일성을 향상시킬수가 있다.In addition, by reducing the capacity of the processing vessel, the uniformity of the reaction gas and the exhaust efficiency can be improved, thereby improving the uniformity of the treatment.
또한, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것만은 아니고 여러가지의 변형이 가능하다.In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible.
예를들면, 상기 실시예에서는, 웨이퍼의 Si 에피텍셜 성장 처리에 대하여 설명하였으나, 이것에 한정되지 않고, CVD, 열확산등, 다른 처리에 적용할수도 있다.For example, in the above embodiment, the Si epitaxial growth process of the wafer has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to other processes such as CVD, thermal diffusion, and the like.
또한, 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로서 설명하였으나, 이것에 한정하지 않고 LCD 기판등, 다른것에도 적용할수가 있다. 반응가스를 공급하기 위해서, 가스 토출관을 사용하였으나, 단지 처리용기에 가스도입구를 형성한 것이어도 적용할수가 있다.In addition, although the semiconductor wafer was described as an example to be processed, it is not limited to this, It can apply to other things, such as an LCD substrate. Although a gas discharge tube was used to supply the reaction gas, it is also applicable to the case where only a gas inlet is formed in the processing vessel.
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|---|---|---|---|
| JP160239 | 1988-06-27 | ||
| JP16023988 | 1988-06-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900000984A KR900000984A (en) | 1990-01-31 |
| KR0155154B1 true KR0155154B1 (en) | 1998-12-01 |
Family
ID=15710712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019890008762A KR0155154B1 (en) | 1988-06-27 | 1989-06-24 | Vertical heat treatment |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0277117A (en) |
| KR (1) | KR0155154B1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6386424A (en) * | 1986-09-29 | 1988-04-16 | Nec Corp | Vapor growth device |
| JPS63126230A (en) * | 1986-11-17 | 1988-05-30 | Hitachi Ltd | Processor |
-
1989
- 1989-06-24 KR KR1019890008762A patent/KR0155154B1/en not_active IP Right Cessation
- 1989-06-27 JP JP1164849A patent/JPH0277117A/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0277117A (en) | 1990-03-16 |
| KR900000984A (en) | 1990-01-31 |
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