(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１平板と、
前記第１平板と所定距離をおいて平行に離隔されている第２平板と、
前記第１平板と第２平板とを連結する複数の支持ロッドと、
前記第１平板と第２平板間に位置し前記支持ロッドと外周面が接する複数の断熱板とを具備する縦型拡散炉用のキャップにおいて、
前記第１平板、第２平板、断熱板及び支持ロッドは一体形に構成されており、前記断熱板はそれぞれ内部が真空状態に維持される空間が形成されていることを特徴とする縦型拡散炉用のキャップ。
【請求項２】
前記第１平板には複数のねじ孔が形成され、前記第２平板の中央には貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型拡散炉用のキャップ。
【請求項３】
前記第１平板には複数のねじ孔が形成され、前記第２平板の底面の中央には溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型拡散炉用のキャップ。
【請求項４】
前記第１平板の表面には複数の突出部が形成され、前記第２平板の中央には貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型拡散炉用のキャップ。
【請求項５】
前記第１平板の表面には複数の突出部が形成され、前記第２平板の底面の中央には溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型拡散炉用のキャップ。
【請求項６】
第１平板、第２平板、断熱板及びロッドは各々石英またはシリコンカーバイドのうちいずれか一つより形成されることを特徴とする請求項１に記載の縦型拡散炉用のキャップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造に用いられる縦型拡散炉に係り、特に縦型拡散炉内でボートを支持し適切な温度を保たせる一体型の縦型拡散炉用のキャップに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置を製造するためには、多結晶シリコン膜、酸化膜及び窒化膜等の多様な薄膜を形成しなければならない。このような薄膜の形成のために拡散炉が用いられ得る。拡散炉は高温で可燃性の毒性ガスを用いるので優れた安定性、耐久性及び汚染粒子の発生を抑制できる能力が要求される。かつ、一応装置を設けた後には各構成部品の取替が容易でなければならない。
【０００３】
特に、ウェーハの搭載されたボードを支持するキャップは熱処理管内で反応気体が最初に通過する部分であるため、汚染粒子が無く、耐久性に優れ、組立及び取替が容易であることを必要とする。
【０００４】
図１は従来のキャップが用いられた拡散炉の斜視図であり、図２は図１の装置の主要部分の分離斜視図である。
【０００５】
図１及び図２を参照すると、前記拡散炉には、キャップ１２、ホールダ１８及びキャップ１２の設けられる基部２０が具備されている。
【０００６】
ボード１０は複数の支持ロッド１０ａにより連結された二つの平行円板１０ｂ，１０ｃより構成されており、半導体ウェーハ１１の搭載された下部円板１０ｃにはキャップ１２とボート１０とを連結するための二つの連結孔１０ｄが形成されている。
【０００７】
キャップ１２はボート１０を支持し、その下部が開放された円筒型構造よりなっている。そして、キャップ１２の上面にはボート１０の下部円板１０ｃの連結孔１０ｄに対応するねじ孔１２ａが形成されている。ボート１０とキャップ１２は前記連結孔１０ｄ及びねじ孔１２ａにねじ１４を締結することにより結合される。複数の断熱板１６が積層されるホールダ１８はボート１０の構造と類似であり、断熱板１６が積層設置された後に前記キャップ１２の内部に挿入される。ホールダ１８の下部円板１８ａにはホールダ１８と基部２０とを連結させるための貫通孔１８ｂが形成されている。前記断熱板１６は熱処理管２４の内部温度を均一に保たせる。
【０００８】
基部２０は、基部２０と断熱板１６の積層されたホールダ１８とを連結させるための連結突出部２０ａが中央に形成されているフランジ型のキャップ支持部２０ｂと、熱処理管２４の直径より大きく、乗降手段２２と連結されている管支持部２０ｃとから構成されている。
【０００９】
乗降手段２２は例えば、油圧シリンダーより構成され、熱処理管２４内にボート１０を挿入させる。
【００１０】
前述した従来の縦型拡散炉で、ボート１０を支持し反応に適切な温度を保つ手段はキャップ１２、ホールダ１８及び断熱板１６等の三つの主要部品から構成されている。ところが、各部品はすべて石英よりなっているので組立過程で各部品間に摩擦が発生して亀裂または破損する恐れがある。そして、組立時生成された微細な石英粉が気相蒸着膜に対する汚染粒子として作用し工程不安定の要因となる。かつ、前記キャップ１２が閉鎖型になっているので、熱処理管２４内に供給された反応ガスは前記キャップと熱処理管間の狭い空間に沿って上昇した後、開放された空間を形成するボートの下部に至る。早い流速で上昇したガスがボートの開放された空間に急速に拡散され渦流を形成しながらボートの上部に移動する。従って、ウェーハの表面を流れる反応ガスの流れがボード内の各位置により不均一になる。かつ、活性化されない反応ガスが汚染粒子としてウェーハに作用する。このような問題は特にボートの下部で更に深刻になる。かつ、各部品間の寿命が異なり部品の取替過程が複雑なので、その装置の維持が非常に困難である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前述した問題点を解決するために案出されたものであり、縦型拡散炉内でボートを支持し適切な温度を保たせるように一体型で構成された縦型拡散炉用のキャップを提供するにその目的がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために本発明の縦型拡散炉用のキャップは、第１平板と、前記第１平板と所定距離をおいて平行に離隔されている第２平板と、前記第１平板と第２平板とを連結する複数の支持ロッドと、前記第１平板と第２平板間に位置し前記支持ロッドと外周面が接する複数の断熱板とを具備する縦型拡散炉用のキャップにおいて、前記第１平板、第２平板、断熱板及び支持ロッドは一体形に構成されており、前記断熱板はそれぞれ内部が真空状態に維持される空間が形成されていることを特徴とする縦型拡散炉用のキャップを提供する。
【００１４】
前記第１平板にはボートと連結するための複数のねじ孔又は突出部が形成されることが望ましい。
【００１５】
かつ、前記第２平板に貫通孔が形成されたり、前記第２平板の下部表面の中央に溝が形成されることが望ましい。
【００１６】
そして、第１平板、第２平板、断熱板及びロッドは各々石英またはシリコンカーバイドのうちいずれか一つより形成されることが望ましい。
【００１４】
前記のように構成された縦型拡散炉用のキャップはボート支持機能及び温度維持機能を果たす構成部品が完全に一体で連結されている。従って、各部品を組立てる必要が無いので組立時に発生する汚染粒子による工程不安定のような従来の問題点が解決されて装置の設置、管理及び取替が容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき本発明を更に詳細に説明する。
【００１９】
図３ないし図９で同一参照符号は同一部材を示す。
【００２０】
図３は本発明の望ましい一実施例によるキャップ３０の斜視図を、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図を各々示す。
【００２１】
図３及び図４を参照すると、キャップ３０は複数の支持ロッド３３により連結された上部平板３１、下部平板３２及び前記上部平板３１と下部平板３２間に前記平板と等間隔で平行に積層されて支持ロッド３３と外周面とが接するようになった複数の断熱板３４から構成されている。ここで、上部平板３１はボート１０（図９）に連結され、下部平板３２は基部２０の支持部２０ｂ（図９）に連結される。上部平板３１、下部平板３２、支持ロッド３３及び断熱板３４は一体で連結され、石英またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）よりなることが望ましい。
【００２２】
前記上部平板３１にはボート１０（図９）との連結のための複数の、望ましくは二つのねじ孔３１ａが形成されている。下部平板３２には基部２０の突出部２０ａ（図９）との連結のための貫通孔３２ａが形成されている。
【００２３】
前記実施例によると、キャップ３０は従来とは異なり一体型で構成されているので組立の必要性が無い。従って、組立時各部品の摩擦等による汚染粒子の発生が防止されて装置の設置及びキャップの取替が容易になる。
【００２４】
図５は本発明のキャップ３０に適用される下部平板の他の実施例を示した断面図である。
【００２５】
図５に示された下部平板５２は基部２０の突出部２０ａとの連結のために溝５２ａが形成されているという点から貫通孔３２ａの形成された図４の下部平板５２と区別される。貫通孔３２ａの代りに溝５２ａが形成されるので、気相蒸着膜の形成時汚染粒子が基部２０から下部平板３２の貫通孔３２ａを通してキャップ３０内に侵入することを防止する。
【００２６】
図６は本発明のキャップ３０に適用される上部平板の他の実施例を示した断面図である。
【００２７】
図６に示された上部平板６１は上部平板６１とボート１０との連結のために二つの突出部６１ａが形成されているという点からねじ孔３１ａの形成された図４の上部平板３１と区別される。突出部６１ａが直接にボート１０の連結孔１０ｄに挿入されるので、ねじ１４が要らなくなり組立が容易になる。かつ、ねじ１４を用いて組立てる際に発生した汚染粒子の量が減少される。
【００２８】
図７は本発明のキャップ３０に適用される断熱板の他の実施例を説明するための部分断面図である。
【００２９】
図７に示された断熱板７４は複数の通孔７４ａが形成されているという点から図４の断熱板３４と区別される。特に前記隣接した断熱板７４間の通孔７４ａは対向しないように配置される。断熱板７４に通孔７４ａが形成されることにより拡散炉内の熱の流れが容易になる。かつ、隣接した断熱板７４間の通孔７４ａが対向されないように配置されて、熱がキャップ３０の内部の全面にわたって均一に分布される。
【００３０】
図８は本発明のキャップ３０に適用される断熱板の更に他の実施例を説明するための部分断面図である。
【００３１】
図８の断熱板８４は内部の空間８４ａが真空状態に形成されているという点から図４の断熱板３４及び図７の断熱板７４と区別される。断熱板８４の内部が真空状に保たれることにより、キャップ３０の断熱効果が極大化され拡散炉内の均一な温度を保つことができる。
【０３２】
図９は図３のキャップ３０が設けられた縦型拡散炉の断面図である。
【００３３】
図９に示されたように、熱処理管２４は外部管２４ａと内部管２４ｂの二つの管より構成されており、外部管２４ａの開口端が基部２０の管支持部２０ｃの上に置かれている。熱処理管２４の外部管２４ａは管支持部２０ｃと接触及びシーリングして気体が漏れることを防止する。前記熱処理管２４の内部でキャップ３０は基部２０の支持部２０ｂの上に置かれ、前記キャップ３０の上にはウェーハ１１の搭載されたボート１０が置かれるようになる。熱処理管２４にはガス制御ユニット６０から連結されたガス供給管６４と、排気装置６２に連結された排気管６３が各々連結されている。
【００３４】
次に、拡散炉の作動を図９に基づき説明する。前記基部２０に連結された乗降手段２２の上昇運動によりキャップ３０及びボート１０が共に上昇移動して熱処理管２４内の所定位置に挿入される。従って、基部２０の管支持部２０ｃが熱処理管２４の外部管２４ａの開口端と接するようになる。次いで、形成しようとする気相蒸着膜に当たる反応ガスを前記ガス制御ユニット６０から前記ガス供給管６４を通して熱処理管２４内に供給すると、前記ガスは矢印の方向通りボート１０内に搭載されたウェーハ１１の表面を流れてウェーハ１１上に気相蒸着膜を形成させる。このとき、前記キャップ３０はガスの出入りが自由な構造よりなっているので、ガス供給管６４から供給されたガスが前記キャップ３０の内部を通過するようになる。従って、各反応ガスが十分に活性化された後、ボート１０内のウェーハ１１の表面に至るので、ボート１０内の位置に問わずウェーハ１１の表面に形成される気相蒸着膜が均一化され、反応性粒子の生成が著しく減少する。即ち、前記キャップ３０はダミーウェーハと類似な機能を行う。
【００３５】
本発明のキャップ３０を用いた場合の効果を測定するために図９に示されたような拡散炉で、１５００−Ａの厚さを有する窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を形成した後、ボート１０内の３区域、即ち、上部、中央部、下部の領域別に発生した汚染粒子の数を図１に示した。そして、本発明のキャップ３０を用いた結果と従来のキャップを用いた結果とを比較するために、同一実験条件下で図１に示されたような拡散炉で発生した汚染粒子の数をも測定した。そして、前記反応性粒子の平均値を図１０の棒グラフとして示した。図１０は本発明によるキャップの設けられた縦型拡散炉で形成した気相蒸着膜に発生した汚染粒子の数（斜線部）と、従来のキャップの設けられた縦型拡散炉で形成した気相蒸着膜に発生した汚染粒子の数（□）とを示す棒グラフである。
【００３６】
【表１】
0003663023.tif 000002
前記表１と図１０のグラフから分かるように、本発明によるキャップを用いた結果、全体的な反応性粒子の数が従来のキャップを用いて形成した気相蒸着膜に比べて著しく減少した。かつ、ボート１０内のウェーハ１１の位置に問わず均一な反応が起った。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によるキャップはボートを支持し温度を保たせるための部品が一体で構成されているので部品組立の過程が要らない。従って、キャップの設置時間が短縮され、拡散炉の装置稼働率が向上される。かつ、キャップの維持及び取替が容易になる。そして、組立の際に各部品間の摩擦と亀裂等により発生する石英粉による汚染が防止されて拡散炉内の工程が安定化される。かつ、キャップは反応ガスが流動し易く、十分に活性化され得る開放型になっているため、その流れも均一に形成されるので均一な膜を形成することができる。
【００３８】
本発明は前記実施例に限られず、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能であることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のキャップが設けられた縦型拡散炉の斜視図である。
【図２】  図１に示された縦型拡散炉の主要部品の分離斜視図である。
【図３】  本発明の一実施例による縦型拡散炉用のキャップの斜視図である。
【図４】  図３のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。
【図５】  本発明の縦型拡散炉用のキャップに用いられる主要部品の他の実施例を示す。
【図６】  本発明の縦型拡散炉用のキャップに用いられる主要部品の他の実施例を示す。
【図７】  本発明の縦型拡散炉用のキャップに用いられる主要部品の他の実施例を示す。
【図８】  本発明の縦型拡散炉用のキャップに用いられる主要部品の他の実施例を示す。
【図９】  図３のキャップが設けられた縦型拡散炉の概略断面図である。
【図１０】  本発明によるキャップが設けられた縦型拡散炉内で形成された気相蒸着膜に発生した汚染粒子と従来のキャップが設けられた縦型拡散炉内で形成された気相蒸着膜に発生した汚染粒子の数とを各々示した棒グラフである。
【符号の説明】
１０  ボート、１０ａ  支持ロッド、１０ｂ，１０ｃ  円板、１０ｄ  連結孔、１１  半導体ウェーハ、１２  キャップ、１２ａ  ねじ孔、１４  ねじ、１６  断熱板、１８  ホールダ、２０  基部、２０ａ  連結突出部、２０ｂ  キャップ支持部、２０ｃ  管支持部、２２  乗降手段、２４  熱処理管、３０  キャップ、３１  上部平板、３１ａ  ねじ孔、３２  下部平板、３２ａ  貫通孔、３３  支持ロッド、３４  断熱板、５２  下部平板、５２ａ  溝、６０  ガス制御ユニット、６１  上部平板、６１ａ  突出部、６２  排気装置、６３  排気管、６４ガス供給管、７４  断熱板、７４ａ  通孔、８４  断熱板、８４ａ  空間
【図１】
0003663023.tif 000003
【図２】
0003663023.tif 000004
【図３】
0003663023.tif 000005
【図４】
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【図５】
0003663023.tif 000007
【図６】
0003663023.tif 000008
【図７】
0003663023.tif 000009
【図８】
0003663023.tif 000010
【図９】
0003663023.tif 000011
【図１０】
0003663023.tif 000012