KR100497187B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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KR100497187B1
KR100497187B1 KR10-1998-0032180A KR19980032180A KR100497187B1 KR 100497187 B1 KR100497187 B1 KR 100497187B1 KR 19980032180 A KR19980032180 A KR 19980032180A KR 100497187 B1 KR100497187 B1 KR 100497187B1
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Abstract

본 발명은, 반도체 웨이퍼의 열처리장치에 있어서, 측면에 반입출구(11)가 형성된 금속제 챔버(1; chamber)내에 석영용기(2)를 설치하고, 석영용기(2)의 내부에는 저부에 탑재부(24)를 설치함과 더불어, 상부측에 승강자재한 처리가스 공급부(5)를 설치한다. 처리가스 공급부(5)의 주연부에, 열처리시에 탑재부(24)와의 사이의 처리분위기를 둘러싸는 측벽부(51)를 설치하고, 우선 처리가스 공급부(5)를 높은 제1높이위치에 두고서 웨이퍼(W)를 반입하여 탑재부(24)상에 탑재하며, 이어서 처리가스 공급부(5)를 제2높이위치까지 하강시켜 열처리를 행한다. 열처리시에는, 처리가스 공급부(5)와 탑재부(24) 사이에 작은 처리실이 형성되므로, 처리가스의 치환시간이 짧아져 스루풋이 향상된다. 또, 장치가 소형화되고, 게다가 균일한 열처리를 행할 수 있어 금속부분의 부식을 억제할 수 있다.

Description

기판처리장치
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 특히 예컨대 반도체 웨이퍼와 같은 기판에 대해 웨트(wet)산화나 HCl산화 등의 산화처리에 적합한 열처리를 실시하는 장치 및 예컨대 산화처리나 CVD에 적합한 가스처리를 실시하는 장치에 관한 것이다.
반도체장치의 제조프로세스중에, 고온하에서 실리콘의 표면부를 산화하고 이에 의해 산화막(절연막)을 얻는 산화처리가 있다. 이런 종류의 산화처리를 열이력(熱履歷)의 영향을 적게 하면서 행하기 위한 열처리장치로서, 반응관내의 설정위치에 웨이퍼를 1매씩 유지구에 올려놓고 반입한 후 급속가열하는 매엽식 열처리장치가 알려져 있다.
이러한 매엽식 열처리장치에 대해 도 16에 나타낸 개략도를 참조하면서 설명하면, 200은 종형의 반응관으로 열처리영역을 포함하는 부분이 단열체(210)로 둘러싸여 있다. 이 반응관(200)에는, 위로부터 아래로 향해 처리가스가 흐르도록 처리가스 공급관(211) 및 배기관(212)이 설치되어 있다.
반응관(200)내에는, 예컨대 150~200㎜/초 정도의 속도로 승강할 수 있도록 웨이퍼 지지구(220)가 설치되어 있고, 이 웨이퍼 지지구(220)에는 반응관(200)의 아래쪽의 이재실(移載室; 230)에서 도시하지 않은 반송수단에 의해 1매의 웨이퍼(W)가 탑재되며, 웨이퍼(W)가 소정위치까지 상승한 후 저항발열체(241) 및 균열체(242)로 이루어진 가열부(240)에 의해 소정의 열처리온도까지 가열됨과 더불어, 처리가스 공급관(211)으로부터 처리가스가 공급되어 예컨대 상압(常壓)분위기에서 산화처리된다.
여기에서 상술한 장치에서는, 예컨대 처리가스로서 H2O가스를 이용하는 웨트 산화나, 처리가스로서 O2가스와 HCl가스를 이용하는 HCl산화 등이 행해지지만, HCl가스는 부식성이 큰 가스이고, 또 H2O가 금속에 맺힌 상태에서 HCl가스를 이용한 처리를 행하면 금속을 부식시켜 버리기 때문에, 상기 반응관(200)은 석영에 의해 구성되도록 되어 있다.
또, 반응관(200)의 아래쪽에 설치된 이재실(230)과 반응관(200)의 사이에는 셔터(250)가 좌우양측에서 진퇴자재로 설치되어 있어, 이재실(230)이나 웨이퍼 지지구(220)의 구동기구 등의 금속제 부재에 상기 부식성 처리가스가 접촉하지 않도록 되어 있다. 한편, 이 셔터(250)에는 웨이퍼 지지구(220)의 승강축(221)에 밀접하도록 반원 형상의 절결부가 형성되어 있고, 배기관(212)보다도 아래쪽의 반응관(200)에 연통하는 영역은 퍼지가스, 예컨대 N2 등의 불활성가스로 퍼지되어 있다.
그런데, 상술한 열처리장치에서는 반응관(200)의 아래쪽으로부터 웨이퍼(W)가 반입출되기 때문에, 반응관(200)의 아래쪽에 이재실(230)이나 셔터(250), 웨이퍼 지지구(220)의 구동기구 등이 필요한 데다가, 반응관(200)의 외측에 가열부(240)나 단열체(210)가 설치되어 있으므로 장치 전체가 대형화되어 버린다는 문제나, 반응관(200)내의 처리영역이 크기 때문에 처리가스의 치환에 시간이 걸려 스루풋(throughput)이 낮아진다는 문제가 있었다.
상술한 열처리장치를 대신하는 장치로서, 매엽식 CVD장치와 같이 가열수단을 갖춘 작은 챔버(chamber)를 이용하여 챔버의 측벽으로부터 웨이퍼를 반입출하는 구조가 알려져 있다. 여기에서, 매엽식 CVD장치에 대해 도 17에 따라 간단히 설명하면, 도면중 260은 금속제의 원통형상의 챔버, 261은 챔버(260) 측벽에 형성된 웨이퍼의 반입출구, 270은 게이트 밸브이고, 280은 챔버(260)내 저부에 설치되고 히터가 내장된 탑재대, 290은 탑재대(280)의 위쪽에 설치된 가열부이다.
이 경우에는, 도 18에 나타낸 바와 같이 처리영역의 옆쪽에 웨이퍼(W)의 반입출구(261)가 위치하므로, 웨이퍼의 주위환경이 반입출구(261)가 있는 장소와 없는 장소로 변해 버려, 웨이퍼의 방열방법이 둘레방향에서 일률적이지 않게 되어 버린다. 여기에서, 산화처리와 같이 처리온도가 높은 처리에서는 이 방열의 불균일에 따른 악영향이 크고, 예컨대 웨이퍼(W)를 회전시켜 처리를 행하도록 해도 산화처리의 면내 균일성이 악화되어 버린다. 또, 챔버(260)는 금속제이므로, 이미 설명한 바와 같은 부식성의 처리가스를 이용하는 산화처리를 행하면, 챔버(260) 자체가 부식되어 버린다는 문제도 있다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 균일한 열처리를 행할 수 있어 금속부분이 부식할 우려가 없고, 소형으로 높은 스루풋이 얻어지는 기판처리장치를 제공함에 있다. 또, 다른 목적은 균일한 가스처리를 행할 수 있는 기판처리장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 한 형태에 의하면, 피처리기판의 수수구(授受口)가 형성된 측면을 갖는 챔버와, 이 챔버내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하면서 상기 챔버내에 승강자재로 설치되고 기판에 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급수단에 있어서, 상기 기판탑재부와의 사이에 처리분위기를 형성하는 처리가스 공급수단과, 처리분위기를 둘러싸도록 처리가스 공급수단의 주연부에 설치된 울타리 측벽부를 구비하고, 상기 처리가스 공급수단은 상기 기판을 상기 챔버내부와 챔버외부의 사이에서 수수(授受)하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮지 않도록 하는 제1높이위치와, 상기 기판의 열처리를 가능하게 하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮어 상기 기판을 둘러싸도록 하는 제2높이위치 사이에서 이동가능하게 되어 있는 기판처리장치가 제공된다.
또, 본 발명에 의하면 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 금속제 챔버와, 상기 챔버내에 설치되고, 상기 수수구에 대응하는 위치에 있어서 측면에 상기 기판의 수수구가 형성된 내열성을 갖는 비금속재로 이루어진 용기와, 이 용기내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하면서 상기 챔버내에 승강자재로 설치되고, 상기 기판에 부식성 가스를 함유한 처리가스를 공급함과 더불어, 기판탑재부와의 사이에 처리분위기를 형성하기 위한 처리가스 공급수단과, 상기 처리분위기를 둘러싸도록 처리가스 공급수단의 주연부에 설치된 울타리 측벽부와, 상기 챔버와 용기 사이 및 상기 용기와 울타리 측벽부 사이의 적어도 한쪽에 처리가스가 챔버에 접촉하는 것을 피하기 위해 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과, 상기 용기에 설치된 배기구를 구비하고, 상기 처리가스 공급수단은 상기 기판을 상기 용기내부와 용기외부 사이에서 수수하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮지 않는 제1높이위치와, 상기 기판을 열처리하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮어 기판을 둘러싸는 제2높이위치 사이에서 상하로 이동가능한 기판처리장치가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면, 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 금속제 챔버와, 상기 챔버내에 설치되고, 상기 수수구에 대응하는 위치에 상기 기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 내열성 비금속재로 이루어진 용기와, 이 용기내에 승강자재로 설치되어 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 설치되고, 기판에 부식성 가스를 함유한 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급수단과, 상기 챔버와 상기 용기 사이에 처리가스가 상기 챔버에 접촉하는 것을 피하기 위해 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과, 상기 용기에 설치된 배기구를 구비하고, 상기 기판탑재부는 기판을 상기 용기내부와 용기외부 사이에서 수수하기 위한 상기 수수구와 동일한 높이나 또는 이 높이보다도 처리가스 공급수단으로부터 떨어진 측에 있는 제1높이위치와, 기판을 열처리하기 위해 상기 수수구보다도 처리가스 공급수단측에 있는 제2높이위치 사이에서 이동가능한 기판처리장치가 제공된다.
더욱이, 본 발명에 의하면 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와, 이 챔버내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부에 있어서 주연부를 갖는 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 처리가스 공급구멍이 형성됨과 더불어 가스배기구를 갖는 주연부를 갖추고, 상기 기판탑재부에 대해 상대적으로 승강자재한 가스공급 배기수단을 구비하고, 상기 탑재부 및 상기 가스공급 배기수단은 상기 기판을 상기 챔버내부와 챔버외부 사이에서 수수하기 위해 상기 기판탑재부가 가스공급 배기수단에 대해 떨어진 위치에 있어서, 기판탑재부 및 가스공급 배기부의 상기 주연부끼리가 떨어진 제1상대위치와, 상기 기판을 열처리하기 위해 기판탑재부가 가스공급 배기수단에 대해 접근한 위치에 있어서 상기 기판탑재부 및 상기 가스공급 배기수단의 상기 주연부가 챔버의 지름방향으로 중합함으로써 래버린스(labyrinth)가 형성되고, 처리가스 공급구멍으로부터의 처리가스가 이 래버린스를 매개로 하여 상기 가스배기구로부터 배기되도록 하는 제2상대위치를 갖춘 기판처리장치가 제공된다.
또, 본 발명은 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와, 이 챔버내에 설치되어 피처리기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와, 상기 기판탑재부에 탑재된 기판에 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급수단과, 상기 기판을 챔버외부로부터 챔버내부로 반입하여 기판탑재부에 수수하는 반송수단과, 상기 기판의 적어도 일부가 챔버내로 반입된 후, 상기 기판탑재부에 대향하는 위치에 도달하기까지의 사이의 시점에서, 상기 챔버내에 먼저 들어온 기판의 부분이 반입방향의 뒷쪽에 위치하도록 당해 기판을 회전시키는 기판회전수단을 구비한 기판처리장치를 제공한다.
또, 본 발명에 의하면 용기내에 설치되어 피처리기판을 탑재하는 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판에 처리가스를 공급하기 위한 가스공급수단과, 상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 표면 및 이면의 적어도 한쪽과 대향하도록 용기의 외부에 설치되고, 상기 기판을 복사열에 의해 가열하기 위한 가열부와, 상기 기판과 가열부 사이에 위치함과 더불어 상기 용기의 일부를 구성하고, 상기 기판이 위치하는 측으로 팽창하도록 만곡하여 형성된 창부분과, 상기 용기내를 가압분위기로 하여 상기 피처리기판에 대해 열처리를 행하는 수단을 구비한 기판처리장치가 제공된다.
본 발명은 또, 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와, 이 챔버 내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와, 이 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 설치되어 처리가스의 공급, 배기를 행하기 위한 가스공급 배기수단을 구비하고, 상기 가스공급 배기수단은 복수의 가스통과영역을 갖추고, 이들 가스통과영역중 몇개가 가스공급영역으로서 기능함과 더불어, 나머지 가스통과영역이 가스배기영역으로서 기능하며, 가스공급영역으로서 기능하는 것과 가스배기영역으로서 기능하는 것을 시간적으로 교체하여 열처리중에 가스의 흐름이 절체되도록 구성한 가스처리장치를 제공한다.
또, 본 발명은 용기내에 설치되어 피처리기판을 탑재하는 기판탑재부와, 이 기판탑재부와 대향하도록 설치되어 상기 기판탑재부에 탑재된 상기 기판을 공급하기 위한 다수의 가스공급구멍을 갖춘 가스공급수단을 구비하고, 상기 가스공급수단은 상기 기판의 안쪽에 위치하는 가스공급구멍보다도 바깥쪽에 위치하는 가스공급구멍쪽이 가스유량이 적어지도록 구성되어 있는 가스처리장치를 제공한다.
(발명의 실시형태)
본 발명의 기판처리장치를 산화장치에 적용한 경우의 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은 산화장치의 일례를 나타낸 단면도로, 도면중 1은 원통형상의 금속제 챔버이다. 이 챔버(1)의 측면의 일부에는, 피처리기판인 반도체 웨이퍼(W; 이하, 웨이퍼(W)라 칭함)의 수수구를 이루는 반입출구(11)가 형성되어 있고, 이 반입출구(11)는 항상 셔터(12)에 의해 막혀 있다. 셔터(12)는 승강축(12a)에서 승강함으로써 반입출구(11)를 개폐하도록 구성되어 있고, 셔터(12)의 옆쪽의 챔버(1)의 측면에는 도면중 일점쇄선으로 나타낸 게이트 밸브(13)가 설치되어 있다.
챔버(1)내에는, 내열성이 큰 비금속재, 예컨대 석영으로 이루어진 통형상의 용기(2)가 챔버(1)의 내벽면을 덮도록 설치되어 있다. 이 통형상의 용기(2)는, 저면의 중앙부가 통형상으로 부풀어 오른 통형상의 凸부(21)로서 형성되어 있고, 후술하는 온도조절기의 배치공간을 처리분위기로부터 구획하도록 하고 있다. 또, 상기 통형상의 凸부(21)의 거의 중앙부에는 회전축(22)이 관통해 있고 회전축(22)의 관통구멍을 통과하여 통형상의 凸부(21)의 내외의 공간이 연통하지 않도록 당해 통형상의 凸부(21) 중앙으로부터 늘어선 통형상체(23)에 의해 회전축(22)의 삽입공간이 둘러싸여져 있다.
이 회전축(22)의 상단은 통형상의 凸부(21)의 윗면으로부터 조금 돌출되어 있고, 그 정부(頂部)에는 수평한 석영판으로 이루어진 탑재부(24)가 장착되어 있다. 이 탑재부(24)는 윗면이 탑재면을 구성하고 있고, 이 탑재면에는 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 돌기(24a)가 예컨대 3군데에 형성되어 있으며, 이에 따라 웨이퍼(W)가 거의 수평으로 유지되도록 되어 있다. 또, 회전축(22)의 하단측은 저벽을 관통하여 아래쪽으로 길어져 챔버(1)의 아래쪽에서 모터(M)에 접속되어 있다. 더욱이, 회전축(22)과 통형상체(23)의 사이에는 도시하지 않은 퍼지가스 공급부로부터 퍼지가스가 공급되도록 되어 있다.
통형상의 凸부(21)의 내부에는, 기판온도 조정부를 이루는 온도조절기(25)가 설치되어 있고, 이 온도조절기(25)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 예컨대 저항발열체로 이루어진 가열수단(26)의 상방측에 냉각수단(27)을 조합하여 구성되어 있다. 예컨대, 냉각수단은 냉각제가 통과가능한 판형상의 냉각부재(27a)를 복수배열하여 이루어지고, 각 냉각부재(27a)는 수평회동축(27b)에 의해 회동자재로 구성되어 있으며, 각 냉각부재(27a)가 기립한 상태(도 2에 나타낸 상태)와 거의 수평상태로 되어 가열수단(26)의 윗면을 덮는 상태 사이에서 회동하도록 구성되어 있다. 또, 가열수단(26)의 윗면에는 가열수단(26)의 단열재에 함유되어 있는 금속성분, 예컨대 나트륨이 처리분위기로 빠져나가지 않도록 탄화규소판(26a; 이하, SiC판이라 칭함)이 설치되어 있다.
상기 챔버(1) 윗벽의 중앙부는, 원형의 큰 구멍부가 형성되어 공간(31)으로 되어 있고, 이 공간(31)에 예컨대 저항발열체로 이루어진 가열부(32)가 상기 석영용기(2)의 윗면을 매개로 하여 상기 탑재부(24)와 대향하도록 설치되어 있음과 더불어, 이 가열부(32)와 석영용기(2)의 윗면의 사이에는 SiC판(32a)이 설치되어 있다. 또, 상기 공간(31)에서의 챔버(1)의 윗벽의 내부 둘레면은 석영용기(2)의 윗면에 연결설치되는 석영제의 통형상체(33)로 덮여져 있고, 공간(31)의 상부는 금속판(34)으로 덮여져 있다. 또, 상기 석영용기(2)의 측벽에는 챔버(1)의 반입출구(11)에 대응하는 위치에 웨이퍼(W)의 수수구(41)가 형성되어 있다.
상기 석영용기(2)내에는, 처리가스 공급부(5)가 탑재부(24)와 대향하도록 설치되어 있다. 이 처리가스 공급부(5)는, 예컨대 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 같은 크기의 제1 및 제2원판(5a, 5b)과, 이들의 원판(5a, 5b)보다는 작고 통형상의 凸부(21)의 윗면보다는 조금 큰 제3원판(5c)을 위로부터 이 순서로 탑재면과 평행하게 되도록 서로 간격을 매개로 하여 적층하고, 제1 및 제2원판(5a, 5b)의 주연부를 제1측벽부(51a)로 덮음과 더불어, 제2 및 제3원판(5b, 5c)의 사이를 제3원판(5c)의 주연부에 설치된 제2측벽부(51b)로 덮도록 구성되어 있다.
이렇게 해서, 제1 및 제2원판(5a, 5b)의 사이에는 상부공간이 형성되고, 제2 및 제3원판(5b, 5c)의 사이에는 하부공간이 형성된다. 이들 상부공간과 하부공간은 각각 구획부재(53a, 53b)에 의해, 예컨대 지름방향으로 3개의 존(zone)으로 분할되어 있고, 이 실시형태에서는 하부공간의 가장 중앙부측의 제1존(Z1)은 웨이퍼(W)의 중심으로부터 반경의 거의 중앙 부근까지 위치하며, 가장 주연측의 제3존(Z3)은 웨이퍼(W)의 주연부보다도 외측에 위치하고, 이들 존 사이에 제2존(Z2)이 위치하도록 설정되어 있다. 또, 상기 상부공간에는 제3존(Z3)의 외측에 제4존(Z4)이 형성되어 있다.
상기 제2원판(5b)과 제3원판(5c)에는 각 존(Z1~Z3)에 각각 가스공급구멍(52a, 52b)이 형성되어 있고, 제2원판(5b)에는 존(Z4)에 있어서, 예컨대 후술하는 기류구획부재(42)에 대응하는 위치의 내측에도 가스공급구멍(52a)이 형성되어 있다.
이러한 처리가스 공급부(5)는, 챔버(1) 내부와 외부 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 제1높이위치와, 웨이퍼(W)의 산화처리(열처리)를 행하는 제2높이위치 사이에서 승강자재로 구성되어 있고, 제1원판(5a)의 윗면에 장착된 예컨대 2개의 승강축(54a, 54b)에 의해 매달린 상태로 지지되어 있다. 이들 승강축(54a, 54b)의 타단측은 챔버(1)의 윗벽을 관통하여 윗벽의 상방측에서 수평한 지지부재(55)에 접속되어 있고, 이 지지부재(55)를 승강기구(56)로 승강시킴으로써 처리가스 공급부(5)가 제1높이위치와 제2높이위치 사이에서 승강하도록 되어 있다.
상기 승강축(54a) 내부에는, 처리가스 공급부(5)의 상기 3개의 존(Z1~Z3)에 연통하는 3개의 처리가스 공급관(55a~55c)이 설치되어 있고, 예컨대 제1공급관(55a), 제2공급관(55b), 제3공급관(55c; 도시하지 않았슴)은 각각 상부공간의 제1존(Z1), 제2존(Z2), 제3존(Z3)에 접속되어 있다.
이들 공급관(55a~55c)은, 제1공급관(55a)부터 제3공급관(55c)까지 차례로 가스유량이 적어지도록 설정되어 있고, 이렇게 해서 제3원판(5c)에 형성된 가스공급구멍(52b)으로부터 공급되는 가스유량은 안쪽에 위치하는 가스공급구멍(52b)보다도 바깥쪽에 위치하는 가스공급구멍(52b)쪽이 적어지도록 구성되어 있다.
또, 상기 승강축(54b)의 외부에는 처리가스 공급부(5)의 제3 및 제4존(Z3, Z4)에 선단부가 접속된 퍼지가스 공급관(55d)이 설치되어 있고, 이 퍼지가스 공급관(55d)에는 챔버(1) 윗벽 하면과 석영용기(2) 윗면 사이의 간극에 퍼지가스를 공급하기 위한 개구부(도시하지 않았슴)가 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)는, 처리가스 공급부(5)가 상기 제2높이위치에 있을 때에는 하단측이 통형상의 凸부(21)의 윗면보다도 조금 아래쪽에 위치하도록 아래쪽을 향해 길어져 있고, 제2측벽부(51b)가 처리가스 공급부(5)와 탑재부(24) 사이의 처리분위기를 둘러싸는 둘레부분을 형성하도록 되어 있다. 또, 이들 측벽부(51a, 51b)는 처리가스 공급부(5)가 상기 제1높이위치에 있을 때에는 하단측이 수수구(41)의 웨이퍼 수수위치보다도 상방측에 위치하여, 웨이퍼(W)의 수수의 방해로 되지 않도록 구성되어 있다.
석영용기(2)내에는, 통형상의 凸부(21)를 둘러싸도록 하단이 석영용기(2)의 저부에 위치하는 원통형상의 기류구획부재(42)가 설치되어 있다. 이 기류구획부재(42)는, 예컨대 수수구(41)를 넘는 높이로 설정되고 수수구(41)에 대응하는 위치에 개구부(43)가 형성되어 있다. 또, 예컨대 처리가스 공급부(5)가 제2높이위치에 있을 때에는 기류구획부재(42)는, 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)의 사이에 들어가도록 되어 있고, 이렇게 해서 이들 측벽부(51a, 51b)와 기류구획부재(42)가 지름방향으로 중합하여 중첩부분이 래버린스를 형성하도록 구성되어 있다.
또, 챔버(1)내의 저부에는 통형상의 凸부(21)의 외측면에 상하 2실로 이루어진 처리가스용의 배기실(44)이 설치됨과 더불어, 석영용기(2)의 측벽내면에 퍼지가스용의 배기실(45)이 설치되어 있다. 이들 배기실(44, 45)에는, 챔버(1)의 저벽을 관통하여 각각 처리가스용의 배기관(46)과 퍼지가스용의 배기관(47)이 각각 배기구를 매개로 하여 접속되어 있고, 이들 배기관(46, 47)의 타단측은 각각 도시하지 않은 배기펌프에 접속되어 있다.
상기 배기실(44, 45)에는, 챔버(1)내의 처리가스와 퍼지가스를 각각 배기실(44, 45)내로 끌어넣기 위한 배기구멍(44a, 45a)이 형성되어 있고, 석영용기(2)의 측벽의 하단측에는 챔버(1)와 석영용기(2) 사이의 퍼지가스를 배기실(45)로 끌어넣기 위한 배기구멍(2b)이 형성되어 있다. 여기에서, 상기 처리가스 공급부(5) 및 기류구획부재(42), 배기실(44, 45) 등의 석영용기(2) 내부에 위치하는 부재는 예컨대 석영에 의해 구성되어 있다. 또한, 챔버(1)의 벽부에는 냉매유로(冷媒流路; 14)가 형성되어 있어, 챔버(1)의 내벽면의 온도가 챔버(1)내의 수분의 이슬점보다도 높은 온도로 되도록 온도조정되어 있다. 그 이유는, 수증기를 이용한 산화처리를 행했을 때에 챔버(1)의 벽면이 이슬이 맺히면 염화수소가스가 들어갔을 때에 금속벽면을 부식시켜 버리기 때문에, 이를 막기 위함이다.
이어서, 상술한 산화장치의 작용에 대해 설명한다. 우선, 도 4a에 나타낸 바와 같이 처리가스 공급부(5)를 제1높이위치까지 상승시켜 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)를 반입출구(11; 기류구획부재(42)의 개구부(43))의 웨이퍼(W)의 수수위치보다 상방측에 위치시킨다. 이렇게 해서 반입출구(11)의 셔터(12)를 열어, 웨이퍼(W)를 석영용기(2)의 수수구(41) 및 기류구획부재(42)의 개구부(43)를 매개로 하여 탑재부(24)의 돌기(24a)상에 탑재시킨다. 또, 도 4a에서는 챔버(1)와 석영용기(2)를 일체로 나타내고 있다.
이어서, 도 4b에 나타낸 바와 같이 반입출구(11)를 셔터(12)로 열어 챔버(1)내에서는 처리가스 공급부(5)를 제2높이위치까지 하강시키고, 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)에 의해 기류구획부재(42)의 개구부(43)를 막아 웨이퍼(W)를 처리가스 공급부(5)와 탑재부(24)로 둘러싼 상태에서 소정의 산화처리를 행한다.
이때, 산화처리에서는 웨이퍼(W)를 온도조절기(25)의 가열수단(26)의 복사열에 의해 아래쪽으로부터 가열시킴과 더불어, 가열부(32)의 복사열에 의해 상방측으로부터 가열시킴으로써 웨이퍼표면을 처리온도, 예컨대 1000℃ 정도까지 가열한다. 그리고, 배기관(46, 47)을 매개로 하여 챔버(1)내를 예컨대 760~1000Torr 정도의 미세한 감압까지 배기하면서, 웨이퍼표면은 처리온도까지 승온하고 나서, 처리가스 공급부(5)를 매개로 하여 처리가스 예컨대 HCl가스 및 O2가스를 각각 소정의 유량으로 공급함과 더불어, 퍼지가스 예컨대 질소가스를 공급하고, 이렇게 해서 웨이퍼(W)표면에 소정의 산화막을 형성한다.
여기에서, 웨이퍼(W)의 쪼개짐이나 갈라짐을 방지하기 위해, 웨이퍼(W)를 챔버(1)내로 반입했을 때에는 온도조절기(25)에 의해 당해 웨이퍼(W)를 처리온도보다도 낮은 온도, 예컨대 600℃ 정도까지 일단 예비가열하고, 이어서 웨이퍼(W)를 처리온도까지 승온하도록 온도제어를 행한다. 예컨대, 온도제어 방법으로서는 웨이퍼(W)의 반입시에는, 예컨대 도 5a에 나타낸 바와 같이 도시하지 않은 가열부(32)와 가열수단(26)을 모두 미리 온(on)상태로 해 둠과 더불어, 냉각부재(27a)를 닫은 상태(수평으로 넘어뜨린 상태)로 하여 가열수단(26)으로부터의 복사열을 냉각부재(27a)로 차단하고, 이렇게 해서 온도조절기(25)와 가열부(32)의 조합에 의해 웨이퍼(W)표면의 온도를 600℃ 정도로 제어한다.
이어서, 도 5b에 나타낸 바와 같이 냉각부재(27a)를 회동시켜 연 상태(기립상태)로 하여 가열수단(26)의 복사열이 웨이퍼(W)에 도달하도록 하여, 온도조절기(25)와 가열부(32)의 조합에 의해 웨이퍼(W)표면을 1000℃ 정도까지 승온시킨다. 이때, 예컨대 탑재부(24)의 하면에 복수, 예컨대 5점의 온도센서를 설치하여 온도를 검출함으로써 온도조절기(25) 및 가열부(32)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 제어한다.
여기에서, 챔버(1)내의 처리가스와 퍼지가스의 흐름에 대해 도 3에 따라 설명한다. 도면중 실선은 처리가스의 흐름을, 점선은 퍼지가스의 흐름을 각각 나타내고 있다. 우선, 처리가스는 3개의 처리가스 공급관(55a~55c)에 의해 처리가스 공급부(5)의 대응하는 3개의 존(Z1~Z3)에 각각 공급된다. 여기에서, 챔버(1)내에서는, 공급된 처리가스는 저부에 접속된 배기관(46, 47)의 배기에 의해 아래쪽으로 향해 통과해 간다. 즉, 각 존(Z1~Z3)에 공급된 처리가스는, 상부공간에 확산되면서 가스공급구멍(52a)을 매개로 하여 하부공간으로 흘러가고, 더 확산되면서 가스공급구멍(52b)을 매개로 하여 웨이퍼(W)표면을 향해 공급된다. 그리고, 배기실(44)측(웨이퍼(W)의 바깥쪽)을 향해 흘러가 배기구멍(44a)을 매개로 하여 배기실(44)에 유입되고, 배기관(46)에 의해 배기된다.
한편, 퍼지가스는 퍼지가스 공급관(54d)에 의해 처리가스 공급부(5)의 제3 및 제4존(Z3, Z4)에 공급됨과 더불어, 상기 도시하지 않은 개구부를 매개로 하여 챔버(1) 윗벽과 석영용기(2) 윗면 사이에도 공급된다. 또, 도 1에 나타낸 바와 같이 퍼지가스는 통형상체(23)와 회전축(22)의 사이로부터도 챔버(1)내로 공급된다. 그리고, 챔버(1)내에서는 처리가스 공급부(5)의 존(Z3)으로부터 가스공급구멍(52b)을 매개로 하여 공급된 퍼지가스는 탑재부(24)의 주연부보다 바깥쪽을 향해 흘러가고, 존(Z4)으로부터 가스공급구멍(52a)을 매개로 하여 공급된 퍼지가스는 기류구획부재(42)의 안쪽 및 바깥쪽으로 흘러간다.
또, 챔버(1)와 석영용기(2) 사이에 공급된 퍼지가스는, 당해 간극을 통해 아래쪽을 향해 흘러감과 더불어, 승강축(54a, 54b) 주위의 작은 간극(2a)을 매개로 하여 챔버(1)내로 들어가 기류구획부재(42)의 바깥쪽의 영역을 통해 아래쪽으로 흘러간다. 이렇게 해서, 챔버(1)내의 퍼지가스의 일부는 처리가스와 더불어 배기구멍(44a)을 매개로 하여 배기실(44)로 유입되고, 나머지 부분은 배기구멍(45a)을 매개로 하여 배기실(45)에 유입되어 각각 배기관(46, 47)에 의해 배기된다. 또, 챔버(1)와 석영용기(2)의 사이를 흐르는 퍼지가스는 배기구멍(2b)을 매개로 하여 배기실(45)로 들어가며 배기관(47)에 의해 배기된다.
이와 같이, 챔버(1)내에서는, 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)와 기류구획부재(42)가 설치됨과 더불어, 내측에 처리가스용의 배기관(46), 이 외측에 퍼지가스의 배기관(47)이 장착되어 있으므로, 제2측벽부(51b)의 내측이 처리가스의 통과영역으로 되고, 제1 및 제2측벽부(51a, 51b)와 기류구획부재(42)로 구성된 중첩부분 및 그 외측이 퍼지가스의 통과영역으로 되어, 처리가스와 퍼지가스의 흐름이 구획된다.
또, 이미 설명한 바와 같이 처리가스와 퍼지가스 각각의 통과영역은 상기 중첩부분으로 구획되어 있고, 게다가 이 중첩부분은 래버린스로 되어 있으므로, 처리가스는 중첩부분보다도 바깥쪽으로 흘러가기 어렵다. 이 때문에, 처리가스가 석영용기(2)의 수수구(41)를 통과하여 석영챔버로부터 유출되는 것이 억제된다. 또, 제3존(Z3)에서는 처리가스와 퍼지가스가 공급되지만, 이 존(Z3)은 웨이퍼(W)의 주연영역보다 바깥쪽에 있으므로 산화처리에 영향을 줄 우려는 없다.
여기에서, 처리가스 공급부(5)에서는 이미 설명한 바와 같이 제3원판(5c)에 형성된 가스공급구멍(52b)으로부터 웨이퍼(W)표면을 향해 공급되는 처리가스의 유량을 안쪽에 위치하는 가스공급구멍(52b)보다도 바깥쪽에 위치하는 가스공급구멍(52b)쪽이 적어지도록 하고 있으므로, 웨이퍼(W)표면에 형성되는 산화막의 막두께를 균일하게 할 수 있다. 즉, 처리가스는 배기실(44)측을 향해 흐르므로 웨이퍼(W)의 중심으로부터 주연측으로 향해 흘러가게 되지만, 각 가스공급구멍(52b)으로부터 처리가스가 균일한 유량으로 공급된다고 하면, 주연부에서는 중심부로부터의 가스흐름도 더해지므로 주연측의 가스량이 중심부측에 비해 많아져, 웨이퍼(W)의 주연부의 막두께가 두껍게 되어 버리기 때문이다. 이 경우, 처리가스의 유량의 제어는 상술한 방법 대신에, 예컨대 가스공급구멍(52b)의 지름을 변화시킴으로써 행하도록 해도 좋다.
이러한 본 실시형태에서는, 가열부(32)를 갖춘 챔버(1)를 이용하여 챔버(1) 측벽에 형성된 반입출구(11)로부터 웨이퍼(W)를 반입출하도록 했기 때문에, 종래의 매엽식 열처리장치에 비해 장치 전체를 소형화할 수 있다. 또, 열처리시에는 처리가스 공급부(5)를 제2높이위치까지 하강시키고, 탑재부(24)나 통형상의 凸부(21), 처리가스 공급부의 제3원판(5c), 제2측벽부(51b)에서 웨이퍼(W)를 둘러싸는 작은 처리실을 형성하고 있으므로, 당해 처리실에서의 처리가스의 치환에 필요한 시간이 짧아져, 이 결과 스루풋을 향상시킬 수 있다.
더욱이, 열처리때는 도 6에 나타낸 바와 같이 상기 처리실에서는 웨이퍼(W)의 주연부가 제2측벽부(51b)로 둘러싸인 상태로 되기 때문에, 처리영역의 옆쪽에 반입출구(11)가 있다고 해도 열처리시에서의 웨이퍼 주위의 환경은 웨이퍼(W)로부터 보면 거의 등방(等方)원형으로 된다. 이에 따라, 열처리시의 웨이퍼(W)의 방열이 둘레방향에 있어서 균일하게 되므로, 면내 균일성이 높은 열처리를 행할 수 있다.
더욱이 또, 금속제의 챔버(1) 내부에 석영용기(2)를 설치하여 챔버(1)의 내면을 석영으로 덮고, 챔버(1)와 석영용기(2) 사이에 퍼지가스를 공급함과 더불어, 챔버(1)내에서는 이미 설명한 바와 같이 처리가스가 석영용기(2)로부터 유출하기 어렵도록 처리가스와 퍼지가스의 통과영역을 구획하고 있으므로, 처리가스와 금속제 챔버(1) 내벽면의 접촉이 억제된다. 이에 따라, 처리가스로서 금속성이 큰 HCl가스를 이용한다고 해도 챔버(1)의 부식을 억제할 수 있다.
이상의 실시형태에 있어서는, 처리가스 공급부(5)를 챔버(1)의 저부측에 배치하고, 탑재부(24)를 챔버(1)의 상부측에 설치하여 제1높이위치에 있어서 탑재부(24)에 웨이퍼(W)를 지지시키고 나서 처리가스 공급부(5)를 제2높이위치까지 상승시켜 열처리를 행하도록 해도 좋다.
이어서, 본 발명의 다른 실시형태에 대해 도 7에 따라 설명한다. 도면중 상술한 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고 있다. 이 실시형태의 산화장치가 상술한 실시형태와 다른 점에 대해 설명하면, 우선 탑재부(6)가 상승자재로 구성되어 있다는 점이다. 상기 탑재부(6)는 석영에 의해 구성되어 있고, 회전축을 겸하는 승강축(60)의 정부(頂部)에 장착되어 있으며, 통형상의 凸부(21)의 윗면보다도 큰 수평한 탑재면(61)과 당해 탑재면(61)의 통형상의 凸부(21) 윗면보다도 바깥쪽의 위치에서 굴곡되어 아래쪽에 거의 수직으로 길어지는 스커트(skirt)부(62)를 갖추고 있다.
상기 스커트부(62)는, 탑재부(6)가 후술하는 제1높이위치에 있을 때에는 그 하단측이 통형상의 凸부(21) 측면에 형성된 배기실(44)의 윗면보다도 조금 상방측에 위치하고, 후술하는 제2높이위치에 있을 때에는 그 하단측이 통형상의 凸부(21)의 윗면보다도 아래쪽에 위치하도록 구성되어 있다. 또, 탑재면(61)에는 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 지지하기 위한 돌기(61a)가 설치되어 있음과 더불어, 웨이퍼(W)의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 내장되어 있다.
상기 승강축(60)은, 통형상의 凸부(21)의 통형상체(23)내에 설치되어 있고 승강축(60)의 하단측은 챔버(1)의 저벽을 관통하여 아래쪽을 따라 벨로즈(bellows)체(63)를 매개로 하여 챔버(1)의 아래쪽에서 승강기구(64)와 도시하지 않은 회전기구에 접속되어 있다. 또, 승강축(60)과 통형상체(23)의 사이에는 도시하지 않은 퍼지가스 공급부로부터 퍼지가스가 공급되도록 되어 있다.
이 탑재부(6)는, 챔버(1)내부와 외부의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 제1높이위치와, 웨이퍼(W)의 열처리(산화처리)를 행하는 제2높이위치 사이에서 승강되도록 구성되어 있다. 예컨대, 탑재부(6)는 통상 반입출구(11)의 웨이퍼 수수위치인 제1높이위치에 있고, 열처리시에는 승강기구(64)에 의해 승강축(60)을 상승시킴으로써, 탑재부(6)를 제1높이위치보다도 높은(처리가스 공급부(7)에 가까운) 제2높이위치까지, 예컨대 10㎜/초~100㎜/초의 속도로 상승시키도록 구성되어 있다.
또, 본 실시형태에서는 처리가스 공급부(7)는 가열부(32)와 탑재부(6)의 사이에 고정·설치되어 있다. 이 처리가스 공급부(7)는, 예컨대 도 7에 나타낸 바와 같이 통형상의 凸부(21) 윗면보다는 조금 크고, 동일한 크기의 3매의 석영제의 원판(7a, 7b, 7c)을 상기 탑재면(61)과 평행하게 되도록 서로 간격을 매개로 하여 적층하고, 각 원판(7a~7c)의 주연부를 아래쪽으로 길어지는 석영제의 측벽부(71)로 덮음으로써 구성되어 있다.
이렇게 해서, 처리가스 공급부(7)의 내부에는 상부공간과 하부공간이 형성되고, 이들 공간은 공통의 구획부재(72)에 의해 도 3의 경우와 마찬가지로 지름방향으로 3개의 존(Z1~Z3; 도시 생략)으로 분할되어 있다. 또, 상기 원판(7a, 7b)에는 각 존(Z1~Z3)에 각각 가스공급구멍(73a, 73b)이 형성되어 있고, 상기 측벽부(71)는 하단부가 통형상의 凸부(21) 측면에 형성된 배기실(44)의 상방측 근방에 위치하도록 구성되어 있음과 더불어, 반입출구(11)와 대응하는 위치에 개구부(71a)가 형성되어 있다.
이 처리가스 공급부(7)는, 플랜지(flange)부(74a)를 갖는 석영제의 지지부재(74)에 의해 통형상체(33)의 외측에서 챔버(1)의 윗벽에 매단 상태로 장착되어 있고, 당해 지지부재(74)의 플랜지부(74a)는 통형상체(33)의 바깥주위 부분의 챔버(1) 윗벽을 덮도록 설치되어 있다. 또, 처리가스 공급부(7)에는 가스온도 검출용의 온도센서(도시하지 않았슴)가 내장되어 있어, 가열부(32)에 의해 처리가스의 온도제어를 행하도록 되어 있다.
상기 지지부재(74)의 외부에는 처리가스 공급부(7)의 상기 3개의 존(Z1~Z3)에 연통하는 3개의 처리가스 공급관(75a~75c)이 설치되어 있고(처리가스 공급관(75b)은 도시하지 않았슴), 상술한 실시형태와 마찬가지로 가스공급구멍(73b)으로부터 공급되는 가스유량은 안쪽에 위치하는 가스공급구멍(73b)보다도 안쪽에 위치하는 가스구멍(73b)쪽이 적어지도록 구성되어 있다.
챔버(1)내에서는 통형상의 凸부(21)의 하단측이 굴곡되어, 이 굴곡부(21a)가 저벽을 덮도록 설치되어 있고, 저벽의 주연부에는 챔버(1) 측벽의 하부내면을 덮도록 석영제의 저부부재(底部部材; 65)가 굴곡부(21a)상에 설치되어 있다. 또, 처리가스 공급부(7)의 플랜지부(74a)의 하부측에는 석영제의 퍼지가스실(76)이 형성되어 있고, 이 퍼지가스실(76)에는 퍼지가스 공급관(77)이 접속되어 있다.
더욱이, 챔버(1)내에는 챔버(1)의 측벽을 덮도록 챔버(1)의 내벽면을 따라 석영제의 제1 및 제2벽부(66, 67)가 서로 소정의 간격을 두고 설치되어 있다. 이들 벽부(66, 67)는, 예컨대 일단측이 저부부재(65)의 윗면에 접속되고 타단측이 퍼지가스실(76)의 저면에 접속되어 있으며, 챔버(1)의 반입출구(11)에 대응하는 위치에 웨이퍼의 수수구(66a, 67a)가 형성되어 있다.
이렇게 해서, 챔버(1)내에는 가열부(32)의 아래쪽에 통형상의 凸부(21)와 저부부재(65), 벽부(66, 67), 퍼지가스실(76), 처리가스 공급부(7)에 의해 구성된 석영용기가 설치된 것으로 이루어지고, 이에 따라 챔버(1)의 내벽면은 석영에 의해 덮힌 상태로 된다.
또, 저부부재(65)에는 내측 벽부(67)의 안쪽에 처리가스공급부(7)의 측벽부(71)의 바깥쪽에 석영제의 원통체(68)가 설치되어 있다. 이 원통체(68)는, 예컨대 반입출구(11)를 넘는 높이로 설정되고, 반입출구(11)에 대응하는 위치에 개구부(68a)가 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 탑재부(6)의 스커트부(62)와 처리가스 공급부(7)의 측벽부(71) 및 원통체(68)에 의해 기류구획부재가 형성되어 있다.
상기 퍼지가스실(76)에는, 챔버(1)의 측벽과 제1벽부(66) 사이와 제1벽부(66)와 제2벽부(67) 사이 및 제2벽부(67)의 안쪽의 공간에 각각 개구하는 개구부(76a)가 설치되어 있다. 또, 상기 원통체(68)의 내면에는 퍼지가스용의 배기실(45)이 설치되어 있고, 제1 및 제2벽부(66, 67), 원통체(68) 각각의 하부측에는 퍼지가스를 배기실(45)로 끌어넣기 위한 배기구멍(66b, 67b, 68b)이 각각 형성되어 있다. 이 실시형태에 있어서도, 석영용기의 내부에 위치하는 부재는 전부 석영으로 구성되어 있다.
이러한 산화장치에서는, 우선 도 8a에 나타낸 바와 같이 탑재부(6)를 제1높이위치로 설정한 상태에서 셔터(12)를 열어 챔버(1)의 외부로부터 웨이퍼(W)를 반입출구(11), 제1 및 제2벽부(66, 67)의 수수구(66a, 67a), 원통체(68)의 개구부(68a), 측벽부(71)의 개구부(71a)를 거쳐서 반입하고, 탑재부(6)의 돌기(61A)상에 탑재한다. 이 때, 탑재부(6)는 탑재된 웨이퍼(W)표면의 온도가, 예컨대 600℃ 정도로 되도록 온도조절기(25)와 가열부(32)에 의해 온도제어되고 있다.
이어서, 도 8b에 나타낸 바와 같이 반입출구(11)를 셔터(12)로 닫아, 챔버(1)내에서는 탑재부(6)를 제2높이위치까지, 예컨대 10㎜/초~100㎜/초의 속도로 상승시킨다. 그리고, 이 제2높이위치에서 웨이퍼(W)를 온도조절기(25)와 가열부(32)에 의해 처리온도, 예컨대 1000℃까지 승온시킨 후, 처리가스 예컨대 HCl가스와 O2가스와, 퍼지가스 예컨대 N2가스를 도입하고, 스커트부(62)에 의해 측벽부(71)의 개구부(71a)를 막아 웨이퍼(W)를 처리가스 공급부(7)와 탑재부(6)로 둘러싼 상태에서 소정의 산화처리를 행한다.
여기에서, 챔버(1)내에서는 처리가스는 처리가스 공급부(7)의 각 존(Z1~Z3)으로부터 가스공급구멍(73b)을 매개로 하여 웨이퍼(W)표면을 향해 공급된다. 그리고, 처리가스는 측벽부(71)와 스커트부(62)의 사이의 간극을 통해 배기실(44)측(웨이퍼(W)의 바깥쪽)을 향해 흘러가 배기실(44)을 거쳐 배기관(46)에 의해 배기된다. 한편, 퍼지가스는 퍼지가스실(76)로부터 챔버(1) 측벽과 제1벽부(66) 사이, 제1벽부(66)와 제2벽부(67) 사이, 제2벽부(67)의 바깥쪽에 각각 공급되어, 배기실(45)을 향해 아래쪽으로 흘러가고, 배기실(45)을 매개로 하여 배기관(47)에 의해 배기된다.
이 때문에, 챔버(1)내에서는 상기 측벽부(71)와 제1 및 제2벽부(66, 67), 원통체(68)로 구성된 기류구획부재의 외측에 퍼지가스의 통과영역이 형성되고, 내측에 처리가스의 통과영역이 형성되는 것으로 되어 양쪽의 흐름이 구획된다. 또, 이 기류구획부재가 래버린스를 형성하고 있으므로, 처리가스가 이 래버린스를 통과하여 바깥쪽에 흘러가는 것은 곤란하며, 이에 따라 처리가스가 석영용기로부터 유출되기 어렵게 된다.
또, 열처리시에 탑재부(6)가 제2높이위치까지 상승해도 탑재부(6)에 설치된 스커트부(62)에 의해 통형상의 凸부(21)의 측면은 상부를 덮은 상태로 되기 때문에, 통형상의 凸부(21)와 탑재부(6) 사이의 공간에 처리가스가 들어가기 어려워진다. 더욱이, 통형상체(23)를 매개로 하여 상기 통형상의 凸부(21)와 탑재부(6) 사이의 공간에 퍼지가스를 공급하고 있으므로, 처리가스가 상기 공간에 유입되어 통형상체(23)의 내측으로 들어가는 것이 억제되고, 예컨대 승강축(60)의 하단측에 설치된 구동기구 등의 금속제 부재의 부식이 방지된다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는 열처리시에 탑재부(6)가 상승하여 처리가스 공급부(7)와 탑재부(6) 사이에서 작은 처리실이 형성되므로, 상술한 실시형태와 마찬가지로 처리가스의 치환에 필요한 시간이 짧아져 스루풋이 상승한다. 또, 열처리때에는 웨이퍼(W)는 처리가스 공급부(7)의 측벽부(71)로 둘러싼 상태로 되므로, 웨이퍼(W)로부터의 방열이 둘레방향에 있어서 균일하게 되어 면내 균일성이 큰 열처리를 행할 수 있다.
더욱이, 이미 설명한 바와 같이 석영용기로부터의 처리가스의 유출이 억제되므로, 챔버(1)의 내벽면과 처리가스와의 접촉이 억제되고, 이에 따라 처리가스가 부식성의 가스여도 챔버(1)의 부식이 방지된다.
이상의 실시형태에 있어서, 처리가스 공급부(7)를 챔버(1)의 저부측에 배치하고, 탑재부(6)를 챔버(1)의 상부측에 설치하여 제1높이위치에서 전치부(轉置部; 6)에 웨이퍼(W)를 지지시키고 나서, 탑재부(6)를 제2높이위치까지 하강시켜 열처리를 행하도록 해도 좋다.
이어서, 본 발명의 더 다른 실시형태에 대해 도 9에 따라 설명한다. 도면중 상술한 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는 같은 부호를 붙이고 있다. 도면중, 8은 승강자재로 구성된 석영제의 탑재부로, 이 탑재부(8)는 회전축을 겸하는 승강축(80)의 정부에 장착되어 있고, 통형상의 凸부(21)의 윗면보다도 큰 수평한 탑재면(81)과, 당해 탑재면(81)의 주연부에 형성된 스커트부(82)와, 스커트부(82)의 바깥쪽에 형성된 빗살부(櫛齒部)를 갖추고 있다. 상기 승강축(80)의 하단측은 상술한 실시형태와 마찬가지로 챔버(1)의 아래쪽에서 벨로즈(63)를 매개로 하여 승강기구(64)와 도시하지 않은 회전기구에 접속되어 있고, 승강축(80)과 통형상체(23)와의 사이에는 퍼지가스가 공급되도록 되어 있다.
이 탑재부(8)는, 챔버(1)내부와 외부의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 제1높이위치와, 웨이퍼(W)의 열처리(산화처리)를 행하는 제2높이위치 사이에서 승강되도록 구성되어 있고, 예컨대 탑재부(8)는 통상 반입출구(11)의 웨이퍼 수수위치인 제1높이위치에 설치되어 있으며, 열처리시에는 제1높이위치보다도 높은(후술한 가스공급 배기부(9)에 가까운) 제2높이위치까지 상승하도록 구성되어 있다.
상기 스커트부(82)는, 탑재면(81)으로부터 굴곡되어 아래쪽에 거의 수직으로 길어지도록 구성되어 있고, 당해 스커트부(82)의 하단측은, 예컨대 탑재부(8)가 제1높이위치에 있을 때에 통형상의 凸부(21)의 측면상부를 덮는 위치까지 길어져 있다. 또, 상기 빗살부(83)는 상방측을 향해 거의 수직으로 길어진 3개의 링형상의 통부(筒部; 83a~83c)를 갖추고 있고, 이들 통부(83a~83c)는 상기 스커트부(82)와 평행하게 서로 소정의 간격(후술하는 측벽부가 들어가는 간격)을 매개로 하여 설치되어 있다. 또, 통부(83a~83c)는 단면형상이 빗살형상으로 되어 있으므로, 이하의 설명에서는 빗살이라고 일컫기로 한다.
빗살(83a~83c)의 길이는, 예컨대 탑재부(8)가 제1높이위치에 있을 때에는 각 빗살(83a~83c)의 상단측이 반입출구(11)를 막지 않고, 제2높이위치에 있을 때에는 적어도 바깥쪽의 빗살(83c)이 반입출구(11)를 덮도록 설정되어 있다. 예컨대, 이 예에 있어서는 각 빗살(83a~83c)의 상단부는 탑재면(81)에 일치하는 위치에 설정되고, 빗살(83a~83c)은 바깥쪽의 빗살(83c)을 향해 서서히 길어지도록 설정되어 있다. 또한, 이 예에서는 통형상의 凸부(21)의 측면에 빗살부(83)의 하단측 형상에 적합한 견부(肩部; 21b)가 형성되어 있다.
또, 이 실시형태에서는 가열부(32)와 탑재부(8)의 사이에 탑재면(81)과 대향하도록 석영제의 상기 가스공급 배기부(9)가 설치되어 있다. 이 가스공급 배기부(9)는, 탑재면(81)보다는 조금 크고, 같은 크기의 3매의 석영제의 원판(9a, 9b, 9c)을 상기 탑재면과 평행하게 되도록 서로 간격을 매개로 하여 적층하고, 각 원판(9a~9c)의 주연부를 아래쪽에 거의 수직으로 길어진 측벽부(91)로 덮음으로써 구성되어 있다.
이렇게 해서, 가스공급 배기부(9)의 내부에는 상부공간과 하부공간이 형성되고, 이들 공간은 공통의 구획부재(92)에 의해 지름방향으로 4개의 존(Z1~Z4)으로 분할되어 있다. 또, 상기 원판(9b, 9c)에는 각 존(Z1~Z3)에 각각 가스공급구멍(93a, 93b)이 형성되어 있다.
이 가스공급 배기부(9)는, 플랜지부(85a)를 갖는 석영제의 지지부재(85)에 의해 통형상체(33)의 외측에서 챔버(1)의 윗벽에 매단 상태로 장착되어 있고, 당해 지지부재(85)의 플랜지부(85a)는 통형상체(33)의 바깥주위 부분의 챔버(1) 윗벽을 덮도록 설치되어 있다.
상기 지지부재(85)의 내부에는, 가스공급 배기부(9)의 상기 3개의 존(Z1~Z3)에 연통하는 3개의 처리가스 공급관(86a~86c)이 설치되어 있고(처리가스 공급관(86b, 86c)은 도시하지 않았슴), 상술한 실시형태와 마찬가지로 가스공급구멍(93b)으로부터 공급되는 가스유량은 안쪽에 위치하는 가스공급구멍(93b)보다도 바깥쪽에 위치하는 가스공급구멍(93b)쪽이 적게 되도록 구성되어 있다. 또, 지지부재(85)의 내부에는 가스공급 배기부(9)의 존(Z4)에 연통하는 퍼지가스 공급관(87)도 설치되어 있고, 이 퍼지가스 공급관(87)은 87a로 나타낸 바와 같이 분기하여 지지부재(85)의 외측면에 퍼지가스를 공급하도록 구성되어 있다.
상기 측벽부(91)는, 상기 탑재부(8)의 스커트부(82)와 빗살(83a) 사이에 대응하는 위치에 설치되어 있고, 이 측벽부(91)의 외측에는 지름방향으로, 예컨대 2개의 배기실(94, 95)을 갖춘 배기부(90)가 설치되어 있다. 이들 배기실(94, 95)은 각각 상하 2실로 이루어지고, 내측이 처리가스용의 배기실(94), 외측이 퍼지가스용의 배기실(95)로 되어 있으며, 처리가스용의 하측의 배기실(94)은 제3원판(9c)의 주연부의 아래쪽 근방에서 웨이퍼(W) 주연부의 상방측에 위치하도록 설치되어 있다. 또, 이들 배기실(94, 95)에는 각각 배기구멍(94a, 95a)이 형성됨과 더불어, 처리가스용의 배기관(46)과 퍼지가스용의 배기관(47)이 각각 배기구를 매개로 하여 접속되어 있다.
상기 배기부(90) 하단측중, 상기 빗살부(83)의 빗살(83a, 83b) 사이 및 빗살(83b, 83c)의 사이에 대응하는 위치에는 아래쪽을 향해 거의 수직으로 길어진 2개의 측벽부(96, 97)가 설치되어 있고, 이들 측벽부(91, 96, 97)는 탑재부(8)가 제2높이위치에 있을 때에는 스커트부(82)와 빗살(83a)의 사이, 빗살(83a, 83b)의 사이, 빗살(83b, 83c)의 사이에 각각 들어가도록 길이와 두께가 설정되어 있다. 그리고, 이 측벽부(91, 96, 97)와 빗살(83a~83c)이 지름방향으로 중합됨으로써 래버린스가 형성된다. 또, 측벽부(91, 96, 97)의 반입출구(11)에 대응하는 위치에는 개구부(91a, 96a, 97a)가 각각 형성되어 있고, 탑재부(8)가 제2높이위치에 있을 때에는 웨이퍼(W)는 개구부(91a)보다도 상방측에 있어 웨이퍼(W)가 측벽부(91)로 둘러싸이도록 되어 있다.
챔버(1)내에는, 챔버(1)의 측벽을 덮도록 챔버(1)의 내벽면을 따라 석영제의 벽부(88)가 설치되어 있다. 이 벽부(88)는, 예컨대 일단측이 통형상의 凸부(21)의 굴곡부(21a) 윗면에 접속되고, 타단이 지지부재(85)의 저면에 접속되어 있으며, 챔버(1)의 반입출구(11)에 대응하는 위치에 웨이퍼의 수수구(88a)가 형성되어 있다.
이렇게 해서, 챔버(1)의 내부에는 가열부(32)의 아래쪽에 통형상의 凸부(21)와 벽부(88), 지지부재(85), 가스공급 배기부(9)에 의해 구성된 석영용기가 설치되는 것으로 이루어지고, 이에 따라 챔버(1)의 내벽면은 석영에 의해 덮여진 상태로 된다. 이 실시형태에 있어서도, 석영용기 내부에 위치하는 부재는 전부 석영에 의해 구성되어 있다.
이러한 산화장치에서는, 우선 도 10a에 나타낸 바와 같이 탑재부(8)를 제1높이위치에 설정한 상태에서 셔터(12)를 열고, 챔버(1)의 외부로부터 웨이퍼(W)를 반입출구(11), 벽부(88)의 수수구(88a), 측벽부(91, 96, 97)의 개구부(91a, 96a, 97a)를 매개로 하여 반입하여, 탑재부(8)의 돌기(81a)상에 탑재한다. 이 때, 탑재부(8)는 탑재된 웨이퍼(W)표면의 온도가, 예컨대 600℃ 정도로 되도록 온도조절기(25)와 가열부(32)에 의해 온도제어되고 있다.
이어서, 도 10b에 나타낸 바와 같이 반입출구(11)를 셔터(12)로 닫아, 챔버(1)내에서는 탑재부(8)를 제2높이위치까지 예컨대 10㎜/초~100㎜/초의 속도로 상승시킨다. 이와 같이 제2높이위치까지 탑재부(8)를 상승시키면, 가스공급 배기부(9)의 측벽부(91, 96, 97)와 탑재부(8)의 빗살(83a~83c)이 맞물리고, 이들이 지름방향으로 중합하는 것으로 된다.
그리고, 제2높이위치에서 웨이퍼(W)를 온도조절기(25)와 가열부(32)에 의해 처리온도, 예컨대 1000℃까지 승온한 후, 처리가스 예컨대 HCl가스와 O2가스와 퍼지가스, 예컨대 N2가스를 도입하고, 이렇게 해서 탑재부(8)의 스커트부(82)와 빗살부(83)에 의해 측벽부(91, 96, 97)의 개구부(91a, 96a, 97a)를 막고, 웨이퍼(W)를 가스공급 배기부(9)와 탑재부(8)로 둘러싼 상태에서 소정의 산화처리를 행한다.
여기에서 챔버(1)내에서는, 처리가스는 가스공급 배기부(9)의 각 존(Z1~Z3)으로부터 공급구멍(93b)을 매개로 하여 웨이퍼(W)표면을 향해 공급된다. 그리고, 배기실(94)을 향해 웨이퍼(W) 주연부의 상방측으로 흘러가고, 배기실(94)을 매개로 하여 배기관(46)에 의해 웨이퍼(W)의 상방측으로부터 배기된다. 또, 처리가스의 일부는 측벽부(91)와 스커트부(82) 사이의 간극을 통해 흘러가고, 개구부(91a)를 매개로 하여 배기실(94)로 흘러들어가 배기된다.
한편, 퍼지가스는 가스공급 배기부(9)의 존(Z4)으로부터 가스공급구멍(93b)을 매개로 하여 웨이퍼(W)의 주연부를 향해 공급됨과 더불어, 지지부재(85)의 바깥면에도 공급된다. 그리고, 웨이퍼(W) 주연부에 공급된 퍼지가스는 배기실(94)을 매개로 하여 배기관(47)에 의해 배기됨과 더불어, 측벽부(91)와 스커트부(82)의 사이의 간극을 통해 흘러가서 개구부(91a, 96a)를 매개로 하여 배기실(94)이나 배기실(95)로 흘러들어가 배기된다. 또, 지지부재(85)의 바깥면에 공급된 퍼지가스는 배기실(95)을 향해 아래쪽에 흘러가 배기관(47)에 의해 배기된다.
이와 같이 챔버(1)내에서는, 처리가스는 상기 측벽부(91, 96, 97)와 빗살부(83)의 중첩에 의해 형성된 래버린스를 매개로 하여 웨이퍼(W)의 주연부 상방측으로부터 배기되어 감과 더불어, 처리가스의 통과영역의 외측에 퍼지가스의 통과영역을 형성하고 있으므로, 처리가스는 래버린스를 통과하여 아래쪽으로 흘러간다. 이 때문에, 처리가스가 벽부(91)에 형성된 수수구(91a)를 매개로 하여 석영용기로부터 유출하기 어렵게 된다.
또, 열처리시에 탑재부(8)가 제2높이위치까지 상승해도, 처리가스는 이미 설명한 바와 같이 상기 래버린스를 통과하여 아래쪽으로 흐르기 어렵기 때문에, 통형상의 凸부(21)와 탑재부(8) 사이의 공간에 처리가스가 들어가기 어렵게 된다. 더욱이, 이 실시형태에 있어서도 상기 통형상의 凸부(21)와 탑재부(6) 사이의 공간에 퍼지가스를 공급하고 있기 때문에, 처리가스가 통형상체(23)의 내측에 들어가서 구동기구 등의 금속제 부재를 부식시키는 것이 방지된다.
이와 같이 본 실시형태에 있어서는, 열처리시에 탑재부(8)가 상승하여 가스공급배기부(9)와 탑재부(8)의 사이에서 작은 처리실이 형성되므로, 상술한 실시형태와 마찬가지로 처리가스의 치환에 필요한 시간이 짧아져 스루풋이 상승한다. 또, 열처리 때에는, 웨이퍼(W)는 가스공급 배기부(9)의 측벽부(91)로 둘러싼 상태로 되기 때문에, 웨이퍼(W)로부터의 방열이 둘레방향에 있어서 균일하게 되어, 면내 균일성이 큰 열처리를 행할 수 있다. 더욱이, 이미 설명한 바와 같이 석영용기로부터의 처리가스의 유출이 억제되기 때문에, 챔버(1)의 내벽면과 처리가스와의 접촉이 억제되고, 이에 따라 처리가스가 부식성의 가스여도 챔버(1)의 부식이 방지된다.
본 실시형태에서는, 가스공급 배기부(9)를 다음과 같이 구성해도 좋다. 즉, 도 11a에 나타낸 바와 같이, 예컨대 가스공급 배기부(9)에 후방향에 6개의 존(Z1~Z6; 가스통과영역)을 구획하여 설치하고, 도면에서 존(Z1)을 대표하여 나타낸 바와 같이 각 존(Z1~Z6)에 처리가스 공급관(86)과 처리가스용의 배기관(46)을 각각 접속한다.
이러한 가스공급 배기부(9)에서는, 몇개의 존, 예컨대 존(Z1, Z3, Z5)에 상기 처리가스 공급관(86)으로 처리가스를 공급하여 이들 존을 가스공급영역으로서 기능시키고, 나머지 존(Z2, Z4, Z6)은 배기관(47)에 의해 배기하여 가스배기영역으로서 기능시킴으로써 도면중 화살표로 나타낸 바와 같은 처리가스의 흐름을 만들 수 있다.
또, 도 11b에 나타낸 바와 같이 이 존의 할당을 바꿈으로써, 가스공급영역으로서 기능하는 존(Z2, Z4, Z6)과 가스배기영역으로서 기능하는 존(Z1, Z3, Z5)을 바꾸어 넣고, 이렇게 해서 열처리중에 존을 시간적으로 바꿈으로써 가스흐름을 도중에 절체하도록 해도 좋다.
이상의 실시형태에 있어서, 가스공급 배기부(9)를 챔버(1)의 저부측에 배치하고, 탑재부(8)를 챔버(1)의 상부측에 설치하여 제1높이위치에 있어서 탑재부(8)에 웨이퍼(W)를 지지시키고 나서 탑재부(8)를 제2높이위치까지 하강시켜 열처리를 행하도록 해도 좋다. 또, 탑재부(8)를 고정시켜 설치하고, 가스공급 배기부(9)를 승강가능하게 구상하도록 해도 좋다.
이상에 있어서, 본 발명에서는 이미 설명한 바와 같이 처리가스 공급부(가스공급 배기부)와 탑재부에 의해 작은 처리실을 형성하는 예에 대해 설명했지만, 이 처리가스 공급부와 탑재부는 도 12에 나타낸 석영제의 챔버내에 설치되도록 해도 좋다. 이 예에 대해 간단히 설명하면, 도면중 100은 단면이 대략 6각형상의 석영챔버로, 그 측면 거의 중앙의 좌우양측에는 챔버(100)와 반입출구(101)를 매개로 하여 연통되는 석영제의 이재실(102)이 설치되어 있다. 이 이재실(102)내에는 웨이퍼(W)를 챔버(100)내로 반입하기 위한 이재암(103)이 설치되어 있고, 이 이재실(102)과 반입출구(101) 사이에는 2개의 셔터(104, 105)가 설치된 석영제의 셔터실(106)이 설치되어 있으며, 이 셔터실(106)에는 퍼지가스가 공급되어 있다.
챔버(100)의 상부측의 공간에는 가열부(110)가 설치되어 있고, 이 아래쪽의 공간에는 처리가스 공급관(111)이 설치되어 있으며, 챔버(100)내부의 상부 중앙에 처리가스를 공급하도록 되어 있다. 또, 챔버(100)는 아래쪽으로부터 배기되도록 되어 있다.
챔버(100)내에는, 상부측에 가스공급구멍(121)이 뚫어 설치된 가스확산판(120)이 설치되어 있고, 이 가스 확산판(120)의 주연부에는, 예컨대 3개의 빗살(122)이 반입출구(101)에 간섭하지 않는 위치까지 아래쪽에 수직으로 길어지도록 설치되어 있다. 한편, 하부측에는 가스차단판(123)이 설치되고, 이 가스차단판(123)의 주연부는 굴곡하여 거의 수직으로 반입출구(101)에 간섭하지 않는 위치까지 상방측으로 길어져 있다. 더욱이, 챔버(100)내에는 승강가능한 탑재부(130)가 설치되어 있고, 이 탑재부(130) 주연부에는 이미 설명한 가스확산판(120)의 빗살(122)과 맞물리는 빗살(131)이 형성되어 있다. 또, 이 빗살(131)에는 웨이퍼(W)의 수수용인 개구부(도시하지 않았슴)가 형성되어 있다. 또, 챔버(100), 이재실(102), 셔터실(106)내에 설치된 부재는 전부 석영으로 구성되어 있다.
이러한 구성의 석영제 챔버(100)에서는, 반입출구(101) 부근에서 탑재부(130)에 웨이퍼(W)가 수수되고, 이후 탑재부(130)를 상승시켜 가스확산판(120)의 빗살(122)과 탑재부(130)의 빗살(131)을 맞물림시킨 상태에서 열처리가 행해진다. 이때, 전체 부재가 석영으로 구성되어 있으므로, 가령 가스가 셔터실(106)을 통과하여 이재실(102)까지 유출해도 이들이 부식될 우려는 없다. 또, 열처리시는, 웨이퍼(W)는 가스확산판(120)과 탑재부(130)에 둘러싸인 작은 처리실내에 있고, 게다가 석영에 의해 주위가 둘러싸여 있으므로, 스루풋이 높아져 균일한 열처리를 행할 수 있다. 이상에 있어서, 석영제 챔버(100)는 이미 설명한 도 1 및 도 7, 도 9에 나타낸 실시형태에도 적용가능하다.
또, 본 발명에서는 챔버(1)내에 설치된 석영용기(2)의 윗면과 통형상의 凸부(21)의 윗면을 도 13에 나타낸 바와 같이 구성해도 좋다. 도 13a는, 챔버(1)내를 예컨대 1×10-3Torr 정도 감압분위기로 하여 열처리를 행하는 경우에 적합한 구성이고, 이 예에서는 석영용기(2) 윗면의 가열부(32)의 아래쪽 창부분과 통형상의 凸부(21)의 윗면의 웨이퍼(W)는 반대측으로 팽창하도록 만곡하여 형성되어 있다. 이러한 구성에서는, 감압시의 강도를 크게 할 수 있다. 더욱이, 도 13b는 챔버(1)내를 상압보다 수 Torr이상 높은 분위기로 하여 열처리를 행하는 경우에 적합한 구성이고, 이 예에서는 석영용기(2) 윗면의 가열부(32)의 아래쪽 창부분과 통형상의 凸부(21)의 윗면의 웨이퍼(W)측으로 팽창하도록 만곡하여 형성되어 있다. 이러한 구성에서는 가압시의 강도를 크게 할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 있어서는 웨이퍼(W)의 챔버(1)내로의 반입출은 다음과 같이 행하는 것이 바람직하다. 이 바람직한 예에 대해 도 14a에 따라 설명하면, 도면중 140은 웨이퍼(W)를 챔버(1)의 바깥으로부터 챔버(1)내로 반입하여 탑재부(24)에 수수하는 반송수단을 이루는 이재암으로, 이 이재암(140)의 윗면에는 웨이퍼(W)를 회전시키는 기판회전수단(141)이 설치되어 있고, 이 기판회전수단(141)의 윗면에 웨이퍼(W)가 탑재된다. 또, 이재암(140)과 기판회전수단(141)은 돌기(24a)의 사이에 형성된 진입공간에 진입하여 이 돌기(24a)에 웨이퍼(W)를 수수하도록 구성되어 있다.
그리고, 예컨대 도 14b에 나타낸 바와 같이 이재암(140)에 의해 웨이퍼(W)의 반이 챔버(1)내에 반입된 후, 기판회전수단(141)에 의해 웨이퍼(W)가 180도 회전되고, 이때 웨이퍼(W)가 챔버(1)내의 소정위치(탑재부(24)에 대향하는 위치)까지 반입되어 돌기(24a)상에 탑재된다. 여기에서, 웨이퍼(W)가 직경 30㎝의 대구경으로 되면 웨이퍼(W)의 반입속도는 그만큼 빠르지 않으므로, 먼저 들어온 쪽이 오래 가열되어 온도가 높아져 먼저 들어온 부분과 뒤에 들어온 부분의 온도차가 커져 버린다. 그래서, 도 14c의 예와 같이 웨이퍼(W)의 반을 반입한 때에 웨이퍼(W)를 180도 회전시켜 전후를 역으로 하면 먼저 들어온 부분이 챔버(1)의 바깥으로 나가 냉각되고, 한편 나머지 부분은 챔버(1)내에서 가열되므로 양쪽의 온도차가 작아져 보다 균일한 열처리를 행할 수 있다.
또, 이 예에서는 웨이퍼(W)중 적어도 일부가 챔버내로 반입된 후, 소정의 위치까지 도달할 때까지의 시점의 사이에 웨이퍼(W)를 회전시키도록 해도 좋다. 또, 도1에 나타낸 실시형태에서 설명했지만, 도 7 및 도 9에 나타낸 실시형태에 적용해도 좋다.
또, 웨이퍼(W)의 반입에 있어서는, 도 15a로부터 도 15d에 나타낸 예도 유효하다. 이 예는 웨이퍼(W)를 열차폐부재(150)로 덮음으로써, 웨이퍼(W)를 가열부(32)로부터 차폐하면서 반입하는 것이다. 열차폐부재(150)는 예컨대 웨이퍼(W)를 지지하는 이재암(140)의 양면을 덮는 단면이 역디귿자형으로 형성됨과 더불어, 챔버(1)의 반입출구(11)와 대향하는 측면에 형성된 열차폐부재(150)용의 반입출구(151)로부터 반입출되고, 챔버(1)내를 이재암(140)과 더불어 진퇴가능하게 구성되어 있다.
그리고, 웨이퍼(W)를 반입할 때에는 우선 도 15a에 나타낸 바와 같이 열차폐부재(150)를 반입출구(11) 근방까지 진입시켜 이 위치에서 대기시켜 두고, 이어서 도 15b에 나타낸 바와 같이 열차폐부재(150)내에 웨이퍼(W)를 지지한 이재암(140)을 진입시킨다. 이후, 도 15c에 나타낸 바와 같이 열차폐부재(150)에서 웨이퍼를 가열부(32) 및 온도조절기(25)로부터 차폐한 상태에서 탑재영역까지 반송한 후, 도 15d에 나타낸 바와 같이 열차폐부재(150)를 반입출구(151)로부터 퇴출시킴과 더불어, 웨이퍼(W)를 탑재부(24)에 탑재한다.
이 예에 있어서는, 웨이퍼(W)는 열차폐부재(150)에 의해 덮여지고, 가열부(32) 등으로부터 차폐된 상태에서 반입되므로, 탑재영역까지 반입되기까지에 가열되는 정도가 작아진다. 이 때문에, 먼저 들어온 부분과 뒤에 들어온 부분의 온도차가 그만큼 커지지 않으므로, 보다 균일한 열처리를 행할 수 있다. 또한, 이 예에서는 열차폐부재(150)는 웨이퍼(W)를 지지하는 이재암(140)중 적어도 가열부측의 면을 덮도록 구성하면 좋다. 또, 도 1에 나타낸 실시형태에서 설명했지만, 도 7 및 도 9에 나타낸 실시형태에 적용해도 좋다.
더욱이, 본 발명에서는 열처리시의 웨이퍼(W)의 온도제어는, 웨이퍼(W) 반입후, 웨이퍼(W)를 처리온도까지 승온시킬 때도 냉각부재(27a)는 계속 닫힌 상태로 하고(도 5a의 상태), 온도조절기(25)는 웨이퍼(W)표면을 600℃ 정도로 제어하도록 하며, 처리온도까지의 승온은 가열부(32)만으로 행하도록 해도 좋다.
또, 웨이퍼(W)의 반입시에는 가열부(32)를 온상태로 해둠과 더불어, 온도조절기(25)에 의해 웨이퍼(W)표면을 600℃ 정도까지 예비가열하고, 이어서, 가열부(32)를 온상태로 하여 처리온도까지 승온하도록 해도 좋다. 이때, 온도조절기(25)는 냉각수단(27)을 갖추지 않은 구성으로 해도 좋다. 더욱이 또, 온도조절기(25)에는 가열수단(26)을 설치하지 않고, 냉각수단(27)에 의해 항상 웨이퍼(W)의 표면온도를 500℃ 이하로 제어하는 구성으로 해도 좋다. 이와 같이 온도조절기(25)를 500~700℃로 제어함으로써, 온도조절기(25)는 반입시의 나머지 열의 역할을 달성하고, 열처리시에는 웨이퍼(W)의 보온의 역할을 달성하는 것으로 된다. 또, 처리가스 공급부(7)나 가스공급 배기부(9)를 아래쪽에 설치한 경우에는 가열부(32)도 아래쪽에 설치된다.
더욱이, 본 발명의 구성에 있어서는 상기 석영으로 구성한 부재는 내열성이 큰 비금속재로 구성하면 좋고, 예컨대 석영 이외의 재료로서 탄화규소로 구성하도록 해도 좋다. 또, 본 발명은 상술한 산화처리 외, 부식성의 가스를 이용하는 열처리나 가스처리에 적용할 수 있다. 한편, 퍼지가스로서는 아르곤가스나 헬륨가스 등도 이용할 수 있다.
본 발명의 기판처리장치의 일례로서의 열처리장치에 의하면, 장치를 소형화할 수 있게 됨과 더불어 높은 스루풋이 얻어지고, 게다가 균일한 열처리를 행할 수 있어 금속부분의 부식을 억제할 수 있다. 또, 본 발명의 기판처리장치의 일례로서의 가스처리장치에 의하면, 높은 스루풋을 얻을 수 있고, 더욱이 균일한 가스처리를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판처리장치의 일례로서의 열처리장치의 1실시형태를 나타낸 종단면도이고,
도 2는 도 1의 열처리장치에서 이용되는 온도조절기의 일례를 나타낸 사시도,
도 3은 도 1의 열처리장치내의 처리가스와 퍼지가스의 흐름을 나타낸 종단면도,
도 4a 및 도 4b는 도 1의 열처리장치의 작용을 설명하기 위한 공정도,
도 5a 및 도 5b는 온도조절기의 작용을 설명하기 위한 설명도.
도 6은 도 1의 열처리장치에서의 웨이퍼의 방열의 방법을 설명하기 위한 단면도,
도 7은 본 발명의 기판처리장치의 일례로서의 열처리장치의 다른 실시형태를 나타낸 종단면도,
도 8a 및 도 8b는 도 7의 열처리장치의 작용을 설명하기 위한 공정도,
도 9는 본 발명의 기판처리장치의 일례로서의 열처리장치의 또 다른 실시형태를 나타낸 단면도,
도 10a 및 도 10b는 도 9의 열처리장치의 작용을 설명하기 위한 공정도,
도 11a 및 도 11b는 가스공급배기부의 처리가스의 흐름을 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명의 기판처리장치에 석영챔버를 적용한 경우의 일례를 나타낸 종단면도,
도 13a 및 도 13b는 석영용기의 변형례를 나타낸 단면도,
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 기판회전수단을 갖춘 이재암을 이용하여 웨이퍼를 반입하는 경우의 구성례를 나타낸 종단면도와 웨이퍼(W)의 평면도,
도 15a 내지 도 15d는 열차폐부재를 이용하여 웨이퍼를 반입하는 구성례를 설명하기 위한 공정도,
도 16은 종래의 매엽식 열처리장치를 나타낸 단면도,
도 17은 종래의 매엽식 CVD장치를 나타낸 단면도,
도 18은 종래의 CVD장치를 이용하여 열처리를 행한 경우의 웨이퍼의 방열 방법을 설명하기 위한 단면도이다.

Claims (24)

  1. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와,
    이 챔버내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하면서 상기 챔버내에 승강자재로 설치되고, 기판에 처리가스를 공급하여 상기 기판탑재부와의 사이에 처리분위기를 형성하는 처리가스 공급수단과,
    상기 처리분위기를 둘러싸도록 처리가스 공급수단의 주연부에 설치된 울타리 측벽부를 구비하고,
    상기 처리가스 공급수단은, 상기 기판을 상기 챔버내부와 챔버외부의 사이에서 수수하는 것을 가능하게 하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮지 않도록 하는 제1높이위치와, 상기 기판의 열처리를 가능하게 하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮어 상기 기판을 둘러싸도록 하는 제2높이위치 사이에서 이동가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 금속제의 챔버와,
    상기 챔버내에 설치되고, 상기 수수구에 대응하는 위치에 있어서 측면에 상기 기판의 수수구가 형성된 내열성을 갖는 비금속재로 이루어진 용기와,
    이 용기내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하면서 상기 챔버내에 승강자재로 설치되고, 상기 기판에 부식성 가스를 함유한 처리가스를 공급함과 더불어, 기판탑재부와의 사이에 처리분위기를 형성하기 위한 처리가스 공급수단과,
    상기 처리분위기를 둘러싸도록 처리가스 공급수단의 주연부에 설치된 울타리 측벽부와,
    상기 챔버와 용기 사이 및 상기 용기와 울타리 측벽부 사이의 적어도 한쪽에 처리가스가 챔버에 접촉하는 것을 피하기 위해 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과,
    상기 용기에 설치된 배기구를 구비하고,
    상기 처리가스 공급수단은, 상기 기판을 상기 용기내부와 용기외부 사이에서 수수하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮지 않는 제1높이위치와, 상기 기판을 열처리하기 위해 상기 울타리 측벽부가 상기 수수구를 덮어 기판을 둘러싸는 제2높이위치 사이에서 상하로 이동가능한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 용기의 내벽과 기판탑재부 사이에 당해 기판탑재부를 둘러싸도록 설치된 기류구획부재를 더 구비하고,
    상기 처리가스 공급수단이 상기 제2높이위치에 있을 때에는 상기 울타리 측벽부와 상기 기류구획부재가 상기 용기의 지름방향으로 겹쳐지고, 그 중첩부분 및 그 외측이 퍼지가스 통과영역, 내측이 처리가스 통과영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 울타리 측벽부와 상기 기류구획부재가 중첩되는 부분이 래버린스를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 배기구는 처리가스 배기구와 이 처리가스 배기구보다도 지름방향 외측에 위치하는 퍼지가스 배기구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 처리가스 공급수단이 그것을 상하로 이동시키는 승강축을 갖추고, 이 승강축의 내부에 당해 처리가스 공급수단에 연통하는 처리가스의 공급로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 처리가스 공급수단이 그것을 상하로 이동시키는 승강축을 갖추고, 이 승강축의 내부에, 당해 처리가스 공급수단에 연통하는 처리가스의 공급로와, 이 처리가스의 공급로와는 구획된 퍼지가스의 공급로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제2항에 있어서, 처리가스내에는 수증기가 함유되고, 상기 금속제 챔버의 내벽면을 수증기의 이슬점 이상의 온도로 조정하는 온도조정수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 내열성을 갖는 비금속재는 석영 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 가열부는 기판탑재부의 탑재면보다도 위쪽 또는 아래쪽의 한쪽에 설치되고, 다른쪽에는 기판온도조정부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 금속제 챔버와,
    상기 챔버내에 설치되고, 상기 수수구에 대응하는 위치에 상기 기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 내열성 비금속재로 이루어진 용기와,
    이 용기내에 승강자재로 설치되어 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 설치되어 기판에 부식성 가스를 함유한 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급수단과,
    상기 챔버와 상기 용기 사이에 처리가스가 상기 챔버에 접촉하는 것을 피하기 위해 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스 공급수단과,
    상기 용기에 설치된 배기구를 구비하고,
    상기 기판탑재부는, 기판을 상기 용기내부와 용기외부 사이에서 수수하기 위한 상기 수수구와 동일한 높이나 또는 이 높이보다도 처리가스 공급수단으로부터 떨어진 측에 있는 제1높이위치와, 기판을 열처리하기 위해 상기 수수구보다도 처리가스 공급수단측에 있는 제2높이위치 사이에서 이동가능한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 용기의 내벽과 상기 기판탑재부 사이에 당해 탑재부를 둘러싸도록 설치한 기류구획부재를 더 구비하고,
    이 기류구획부재의 외측에 퍼지가스 통과영역이 형성되고, 내측에 처리가스 통과영역이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 배기구는 처리가스 배기구와 이 처리가스 배기구보다도 지름방향 외측에 위치하는 퍼지가스 배기구를 갖춘 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 제11항에 있어서, 처리가스내에는 수증기가 함유되고, 상기 금속제 챔버의 내벽면을 수증기의 이슬점 이상의 온도로 조정하는 온도조정수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 제11항에 있어서, 상기 내열성을 갖는 비금속재는 석영 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 가열부는 상기 기판탑재부의 탑재면보다도 위쪽 또는 아래쪽의 한쪽에 설치되고, 다른쪽에는 기판온도조정부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  17. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와,
    이 챔버내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하고, 주연부를 갖는 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 처리가스 공급구멍이 형성됨과 더불어 가스배기구를 갖는 주연부를 갖추고, 상기 기판탑재부에 대해 상대적으로 승강자재한 가스공급 배기수단을 구비하고,
    상기 탑재부 및 상기 가스공급 배기수단은,
    상기 기판을 상기 챔버내부와 챔버외부 사이에서 수수하기 위해 상기 기판탑재부가 가스공급 배기수단에 대해 떨어진 위치에 있어서, 기판탑재부 및 가스공급배기부의 상기 주연부끼리가 떨어진 제1상대위치와,
    상기 기판을 열처리하기 위해 기판탑재부가 가스공급 배기수단에 대해 접근한 위치에 있어서, 상기 기판탑재부 및 상기 가스공급 배기수단의 상기 주연부가 챔버의 지름방향으로 중합함으로써 래버린스를 형성하고, 처리가스 공급구멍으로부터의 처리가스가 이 래버린스를 매개로 하여 상기 가스배기구로부터 배기되도록 하는 제2상대위치를 갖춘 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 챔버는 금속으로 이루어지고, 상기 기판탑재부 및 가스공급 배기수단은 내열성을 갖는 비금속재로 이루어지며, 상기 처리가스는 부식성 가스를 함유하고,
    상기 처리가스가 금속제 챔버에 접촉하는 것을 피하기 위해 상기 챔버와 가스공급 배기수단 및 기판탑재부 사이에 퍼지가스를 공급하기 위한 퍼지가스 공급수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  19. 제17항에 있어서, 처리가스내에는 수증기가 함유되고, 상기 금속제 챔버의 내벽면을 수증기의 이슬점 이상의 온도로 조정하는 온도조정수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  20. 제17항에 있어서, 상기 내열성을 갖는 비금속재는 석영 또는 탄화규소인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  21. 제17항에 있어서, 상기 가열부는 상기 기판탑재부의 탑재면보다도 위쪽 또는 아래쪽의 한쪽에 설치되고, 다른쪽에는 기판온도조정부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  22. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와,
    이 챔버내에 설치되어 피처리기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판을 가열하기 위한 가열부와,
    상기 기판탑재부에 탑재된 기판에 처리가스를 공급하기 위한 처리가스 공급수단과,
    상기 기판을 챔버의 외부로부터 챔버의 내부로 반입하여 기판탑재부에 수수하는 반송수단과,
    상기 기판의 적어도 일부가 챔버내로 반입된 후, 상기 기판탑재부에 대향하는 위치에 도달하기까지의 사이의 시점에서, 상기 챔버내에 먼저 들어온 기판의 부분이 반입방향의 뒷쪽에 위치하도록 당해 기판을 회전시키는 기판회전수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  23. 피처리기판의 수수구가 형성된 측면을 갖는 챔버와,
    이 챔버내에 설치되어 상기 기판을 거의 수평으로 유지하기 위한 기판탑재부와,
    이 기판탑재부에 탑재된 기판의 피처리면에 대향하도록 설치되어 처리가스의 공급, 배기를 행하기 위한 가스공급 배기수단을 구비하고,
    상기 가스공급 배기수단은, 복수의 가스통과영역을 갖추고, 이들 가스통과영역중 몇 개가 가스공급영역으로서 기능함과 더불어, 나머지 가스통과영역이 가스배기영역으로서 기능하며, 가스공급영역으로서 기능하는 것과 가스배기영역으로서 기능하는 것을 시간적으로 교체하여 열처리중에 가스의 흐름이 절체되도록 구성한 것을 특징으로 하는 가스처리장치.
  24. 용기내에 설치되어 피처리기판을 탑재하는 기판탑재부와,
    이 기판탑재부와 대향하도록 설치되어 상기 기판탑재부에 탑재된 상기 기판을 공급하기 위한 다수의 가스공급구멍을 갖춘 가스공급수단을 구비하고,
    상기 가스공급수단은, 상기 기판의 안쪽에 위치하는 가스공급구멍보다도 바깥쪽에 위치하는 가스공급구멍쪽이 가스유량이 적어지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스처리장치.
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