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KR20120099756A - Ｃｖｄ용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법 - Google Patents

Ｃｖｄ용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법 Download PDF

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KR20120099756A
KR20120099756A KR1020127017345A KR20127017345A KR20120099756A KR 20120099756 A KR20120099756 A KR 20120099756A KR 1020127017345 A KR1020127017345 A KR 1020127017345A KR 20127017345 A KR20127017345 A KR 20127017345A KR 20120099756 A KR20120099756 A KR 20120099756A
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tray
silicon wafer
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cvd
tray main
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타카시 나카야마
토모유키 가바사와
타카유키 기하라
Original Assignee
가부시키가이샤 사무코
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Abstract

CVD법에 의한 성막에 이용되며, 트레이 본체(2)와, 이 트레이 본체(2)에 가설(架設)되어 실리콘 웨이퍼(5)를 지지하는 지지 부재(3)로 이루어지는 트레이로서, 지지 부재(3)에는 실리콘 웨이퍼(5)를 직접 올려놓는 재치부(3c)가 형성되고, 또한 재치부(3c)는, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼(5)와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)으로부터 이간된 재치부 하면(3d)을 가짐으로써, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있다. 본 발명의 트레이는, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 재치부(3c)를 경사면으로 형성하고, 그의 내원주측이 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)에 가까워지도록 배치하는 것이 바람직하다.

Description

ＣＶＤ용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법{TRAY FOR CVD AND FILM-FORMING METHOD USING SAME}
본 발명은, CVD법에 의한 성막에 이용되며, 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 실리콘 웨이퍼 표면에 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있는 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법에 관한 것이다.
디바이스 공정이나 에피택셜(epitaxial) 실리콘 웨이퍼 제조 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼 상에 보호막이나 절연막을 형성하는 것이 행해진다. 예를 들면, 디바이스 공정에서는, 디바이스 작성 영역으로서 사용되는 실리콘 웨이퍼 표면측에 층간 절연막으로서 산화막 등을 형성하고, 그 후에 배선 형성 등이 행해진다.
또한, 에피택셜 웨이퍼의 제조 공정에 있어서, 저(低)저항률의 실리콘 단결정 기판의 주표면 상에 고(高)저항률의 실리콘 에피택셜층을 기상(gas-phase) 성장시키는 경우에는, 실리콘 단결정 기판의 이면(裏面) 등으로부터 실리콘 단결정 기판 내의 도펀트(dopant)가 기상 중에 일단 방출되어 실리콘 에피택셜층에 도핑되는 현상, 소위 오토도핑(autodoping)이 발생하기 쉽다. 그 때문에, 기상 성장을 행하기 전에는, 에피택셜층을 형성시키지 않은 실리콘 단결정 기판의 이면측에 오토도핑 방지용의 보호막으로서 실리콘 산화막을 형성하는 것이 행해진다.
일반적으로, 실리콘 웨이퍼 상에 절연막 또는 보호막으로서 산화막을 성막할 때에는, 상압(常壓) CVD법이 이용된다. 상압 CVD법에서는, 성막하는 면측을 위로 하고 실리콘 웨이퍼를 트레이에 올려놓은 후, 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하면서, 트레이 및 실리콘 웨이퍼를 가열함으로써, 원료 가스에 따른 성분을 실리콘 웨이퍼 상에 퇴적시켜 성막한다. 산화막을 성막할 때에 상압 CVD법이 널리 이용되는 것은, 막형성 속도가 빠른 점에서, 산화막의 성막에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있음과 함께, 반송 장치를 조입(incorporation)함으로써, 연속하여 실리콘 웨이퍼 상에 산화막을 성막할 수 있는 것에 기인한다.
이러한 상압 CVD법에서는, 원료 가스로서 모노실란(SiH4)과 산소(O2)의 혼합 가스나, 테트라에톡시실란(TEOS, 화학식: Si(OC2H5)4)과 오존(O3)의 혼합 가스가 이용된다.
상압 CVD법으로 산화막을 성막할 때 실리콘 웨이퍼를 올려놓는 트레이는, 성막할 때의 가열에 의해 변형되지 않을 것 및, 실리콘 웨이퍼에 컨태미네이션(contamination)을 발생시키는 원인이 되지 않을 것이 필요시된다. 이 때문에, 트레이는, SiC를 소결시킨 것이나, 그의 표면을 추가로 SiC막으로 코팅한 것 등이 이용된다. 일반적인 트레이 형상으로서는, 실리콘 웨이퍼를 지지하는 재치부가 플랫한 것이 이용되고 있다.
도 10은, 종래의 재치부가 플랫한 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 상태를 나타내는 단면도이다. 도 10에 나타내는 트레이(1)는, 실리콘 웨이퍼(5)를 올려놓는 플랫한 재치부(1a)를 갖는다. 도 10에 나타내는 트레이를 이용하여 상압 CVD법에 의해, 실리콘 웨이퍼의 성막면(5a)에 성막을 행하면, 실리콘 웨이퍼(5)를 트레이(1)에 올려놓을 때에, 성막시키지 않은 실리콘 웨이퍼의 비성막면(5c)은 트레이의 재치부(1a)와 접촉하기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 비성막면(5c)의 전면(全面)에 걸쳐 흠집이 발생한다. 접촉 흠집의 깊이는 성막 조건에 따라 약간 상이하지만, 깊이 약 3?10㎛의 접촉 흠집이 발생해 버린다.
이 발생한 접촉 흠집은, 성막한 산화막을 층간 절연막으로서 이용하는 경우, 디바이스 공정에 있어서의 Flash-Lamp-Anneal 등의 열처리에 의해, 실리콘 웨이퍼에 급격한 열이력이 부여되면, 접촉 흠집을 기점으로 실리콘 웨이퍼의 균열을 유발하여, 제품 수율을 악화시켜 버릴 우려가 있다. 또한, 산화막을 보호막으로서 이용하는 경우, 접촉 흠집이 발생한 실리콘 웨이퍼 표면 상에 에피택셜층을 형성하면, 접촉 흠집을 기점으로 에피택셜층 내에 적층 결함 등을 발생시켜 버리는 문제가 있다. 이 상압 CVD법에 의한 성막시에 실리콘 웨이퍼에 접촉 흠집이 발생하는 문제에 대하여, 특허문헌 1에서는 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 트레이가 이용되고 있다.
도 11은, 종래의 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 상태를 나타내는 단면도이다. 도 11에 나타내는 트레이(1)는, 테이퍼 형상의 재치부(1a)를 갖고, 재치부(1a)가 실리콘 웨이퍼의 외주부(5b)를 지지하여, 실리콘 웨이퍼(5)를 트레이(1)에 올려놓는다.
실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 트레이를 이용한 경우, 실리콘 웨이퍼의 비성막면(5c)과 트레이(1)가 접촉하는 일 없이, 실리콘 웨이퍼를 지지하기 때문에, 접촉 흠집의 발생을 대폭으로 저감할 수 있다.
그러나, 본 발명자들의 실험에 의하면, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 트레이를 이용한 경우, 상압 CVD법에 의해 성막할 때에 가열하면, 트레이(1)로부터 실리콘 웨이퍼 외주부(5b)로의 열전도에 의해, 실리콘 웨이퍼의 외주부 부근의 표면 온도가 상승하여, 실리콘 웨이퍼의 성막면(5a)에 있어서의 온도 분포가 불균일해져 버려, 성막하는 산화막 두께가 불균일해지는 문제가 있는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 표면 온도의 상승은 산화막의 성장 속도를 증가시키기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 성막면(5a)에 성막된 산화막은, 중심부가 얇고, 외주부 부근이 두꺼워진다.
이 때문에, 성막한 산화막을 층간 절연막으로서 이용하는 디바이스 공정에 있어서, 산화막 두께가 불균일한 실리콘 웨이퍼를 사용한 경우, 산화막 상에 형성되는 디바이스 특성을 크게 저하시켜 버리는 문제가 있다.
또한, 최근, 높은 플랫니스(flatness)를 갖는 에피택셜 실리콘 웨이퍼의 제공이 요구되고 있으며, 사용하는 실리콘 웨이퍼의 산화막 두께가 불균일한 경우에는, 그 후에 형성되는 에피택셜 웨이퍼의 플랫니스를 악화시켜 버리는 문제가 있다.
또한, 전술한 바와 같이 에피택셜층을 형성시키는 실리콘 웨이퍼 표면에 흠집이 있으면, 형성된 에피택셜층 내에 결함이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 산화막을 형성한 후, 에피택셜 성장 처리를 행하기 전에 비성막면을 편면 연마하여 산화막이나 흠집 등을 제거하는 조작이 실시된다.
그런데, 편면 연마 처리할 때, 성막면을 보존유지(保持)하여 비성막면측이 편면 연마되는 점에서, 산화막 두께 분포가 불균일하면 웨이퍼가 탄성 변형된 채로 보존유지되고, 연마 후에 불균일한 산화막 두께 분포가 비성막면에 전사되기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 플랫니스가 악화되게 된다. 이 플랫니스의 악화는, 연마량이 증대될수록 크고, 그 후에 형성하는 에피택셜 웨이퍼의 플랫니스에도 영향을 주게 된다.
일본공개특허공보 평11-329983호
전술한 바와 같이, 상압 CVD법에 의한 산화막의 형성에서 사용되는 종래의 트레이에서는, 실리콘 웨이퍼의 비성막면에 접촉 흠집이 발생하는 문제나, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께 분포가 불균일해지는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 상압 CVD법에 의한 성막에 이용했을 때, 실리콘 웨이퍼의 비성막면에 접촉 흠집이 발생하는 일 없이, 실리콘 웨이퍼 상에 성막되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있는 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명자들은, 상기 문제를 해결하기 위해, 여러 가지의 시험을 행하고, 예의 검토를 거듭한 결과, 트레이 본체와, 이 트레이 본체에 가설(架設)되어 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재로 트레이를 구성하고, 지지 부재에 실리콘 웨이퍼를 직접 올려놓는 재치부를 형성함과 함께, 재치부가 트레이 본체로부터 이간된 재치부 하면을 가짐으로써, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있는 것을 인식했다.
또한, 재치부를 경사면으로 형성하여, 그의 내원주측이 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 가까워지도록 배치하고, 이 재치부에 의해 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지함으로써, 실리콘 웨이퍼에 접촉 흠집을 발생시키는 일 없이, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막 두께 분포를 균일하게 할 수 있는 것을 분명히 하였다.
또한, 트레이를 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로 함으로써, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있는 것을 인식했다.
본 발명은, 상기 인식에 근거하여 완성한 것으로, 하기 (1)?(9)의 CVD용 트레이 및, 하기 (10)의 성막 방법을 요지로 하고 있다.
(1) CVD법에 의한 성막에 이용되며, 트레이 본체와, 이 트레이 본체에 가설되어 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재로 이루어지는 트레이로서, 상기 지지 부재에는 상기 실리콘 웨이퍼를 직접 올려놓는 재치부가 형성되고, 또한 상기 재치부는, 올려놓여지는 상기 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면으로부터 이간된 재치부 하면을 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
(2) 상기 (1)에 기재된 트레이가, 상기 지지 부재와 상기 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
(3) 상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 트레이 본체에 볼록부를 형성하고, 당해 볼록부에 상기 지지 부재를 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 CVD용 트레이.
(4) 상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 지지 부재를 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 상기 트레이 본체에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (2)에 기재된 CVD용 트레이.
(5) 상기 (2)에 기재된 트레이가, 추가로 상기 지지 부재를 지지하는 지그(jig)를 구비하고, 상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 지지 부재를, 상기 지그에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 상기 트레이 본체에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
(6) 상기 트레이 본체가 상기 지지 부재를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖고, 상기 수용부가 갖는 내주면을 경사면으로 하고, 그의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 것을 특징으로 하는 상기 (3)에 기재된 CVD용 트레이.
(7) 상기 재치부가, 경사면으로 형성되고, 그의 내원주측이, 올려놓여지는 상기 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 가까워지도록 배치되어 있고, 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)?(6) 중 어느 것에 기재된 CVD용 트레이.
(8) 상기 재치부가 환상(環狀)인 것을 특징으로 하는 상기 (1)?(7) 중 어느 것에 기재된 CVD용 트레이.
(9) 상기 재치부가 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (1)?(8) 중 어느 것에 기재된 CVD용 트레이.
(10) 실리콘 웨이퍼를 트레이에 올려놓은 후, 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하면서, 상기 실리콘 웨이퍼를 가열하고, CVD법에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 상에 성막하는 성막 방법으로서, 상기 트레이로서 상기 (1)?(9) 중 어느 것에 기재된 CVD용 트레이를 이용하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
본 발명의 CVD용 트레이는, 트레이 본체와 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재의 재치부를 이간함으로써, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼로의 성막에 이용했을 때, 재치부로부터 실리콘 웨이퍼 외주부로의 열전도를 저감하여, 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 재치부를 경사면으로 형성하여, 그의 내원주측이 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 가까워지도록 배치하고, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지함으로써, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼로의 성막에 이용했을 때, 실리콘 웨이퍼의 비성막면에 접촉 흠집을 발생시키는 일 없이, 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 트레이를 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로 함으로써, 트레이 본체로부터 지지 부재로의 열전도가 저감되는 점에서, 재치부로부터 실리콘 웨이퍼 외주부로의 열전도를 보다 저감하여, 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 트레이 본체와 지지 부재로 이루어지는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 1(a)는 트레이 본체가 수용부를 갖는 경우, 도 1(b)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하여, 지지 부재를 외주에서 지지하는 경우, 도 1(c)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하여, 지지 부재를 중간 정도에서 지지하는 경우, 도 1(d)는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 오목부를 형성한 경우를 각각 나타낸다.
도 2는 본 발명의 트레이 본체에 볼록부를 형성하는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 2(a)는 상면도, 도 2(b)는 도 2(a)에 있어서의 A-A 단면도, 도 2(c)는 도 2(a)에 있어서의 B-B 단면도이다.
도 3은 본 발명의 트레이 본체에 볼록부를 형성하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 3(a)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하는 경우, 도 3(b)는 트레이 본체가 수용부를 갖는 경우, 도 3(c)는 재치부의 하방에 오목부를 형성한 경우를 각각 나타낸다.
도 4는 본 발명의 점접촉 및 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 4(a)는 상면도, 도 4(b)는 도 4(a)에 있어서의 A-A 단면도이다.
도 5는 본 발명의 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 5(a)는 오목 형상의 수용부를 갖는 트레이 본체에 선접촉을 통하여 가설하는 경우, 도 5(b)는 평면 형상의 트레이 본체에 선접촉을 통하여 가설하는 경우를 각각 나타낸다.
도 6은 본 발명의 지그에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 6(a)는 점접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 경우, 도 6(b)는 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 경우를 각각 나타낸다.
도 7은 본 발명의 CVD용 트레이를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 성막한 경우의 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 실리콘 웨이퍼 외주부를 지지하는 트레이를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 성막한 경우의 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 트레이 또는 당해 구조를 갖지 않는 트레이를 이용하여 CVD법에 의해 성막했을 때에 형성된 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다.
도 10은 종래의 재치부가 플랫한 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 상태를 나타내는 단면도이다.
도 11은 종래의 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 상태를 나타내는 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에, 본 발명의 CVD용 트레이의 구성예를 나타냄과 함께, 그것을 이용한 성막 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
[제1 실시 형태의 CVD용 트레이]
도 1은 본 발명의 트레이 본체와 지지 부재로 이루어지는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 1(a)는 트레이 본체가 수용부를 갖는 경우, 도 1(b)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하여, 지지 부재를 외주에서 지지하는 경우, 도 1(c)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하여, 지지 부재를 중간 정도에서 지지하는 경우, 도 1(d)는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 오목부를 형성한 경우를 각각 나타낸다. 도 1(a)?(d)에 나타내는 트레이(1)는, 트레이 본체(2)와, 지지 부재(3)로 이루어지며, 지지 부재(3)가 구비하는 재치부(3c)에 의해, 실리콘 웨이퍼(5)를 지지하여 올려놓는다.
본 발명의 제1 실시 형태의 CVD용 트레이는, CVD법에 의한 성막에 이용되며, 트레이 본체(2)와, 이 트레이 본체(2)에 가설되어 실리콘 웨이퍼(5)를 지지하는 지지 부재(3)로 이루어지는 트레이(1)로서, 지지 부재(3)에는 실리콘 웨이퍼(5)를 직접 올려놓는 재치부(3c)가 형성되고, 또한 재치부(3c)는, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)으로부터 이간된 재치부 하면(3d)을 갖는 것을 특징으로 한다.
실리콘 웨이퍼(5)를 직접 올려놓는 재치부(3c)에 하면(3d)을 형성하고, 재치부(3c)와, 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)을 이간함으로써, 트레이 본체(2)가 보유하는 열이 재치부(3c)에 전도하는 양을 저감할 수 있기 때문에, 트레이(1)로부터 실리콘 웨이퍼의 외주부(5b)로의 열전도를 저감할 수 있다. 이에 따라, 상압 CVD법에 의한 성막에 이용했을 때 실리콘 웨이퍼의 외주부 부근의 온도 상승을 저감하여, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께를 균일하게 할 수 있다.
지지 부재(3)의 재치부(3c)에 하면(3d)을 형성하여, 재치부(3c)와, 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)을 이간하기 위해, 도 1(a)?(c)에 나타내는 실시 형태를 채용할 수 있다. 도 1(a)는, 지지 부재를 수용하여 가설하는 오목 형상의 수용부를 갖는 트레이 본체를 이용한 경우의 실시 형태를 나타내고, 도 1(b) 및 (c)는, 평면 형상의 트레이 본체를 이용한 경우의 실시 형태를 나타낸다. 본 발명의 CVD용 트레이는, 도 1(a)?(c)에 나타낸 실시 형태로 한정되지 않고, 재치부(3c)와 트레이 본체를 이간시키기 위해 여러 가지의 구조를 채용할 수 있다.
본 발명의 제1 실시 형태의 CVD용 트레이는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 도 1(a)?(d)에 나타내는 트레이에서는, 상압 CVD법에 의한 성막에 이용했을 때에 트레이 본체로부터 지지 부재에 열이 전도되면, 그 열이 지지 부재에 올려놓여진 실리콘 웨이퍼에 전도될 우려가 있다. 이 경우, 실리콘 웨이퍼의 지지 부재의 재치부와 접촉하고 있는 부분 및 그의 부근이 고온이 되어, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께 분포를 불균일하게 한다.
그래서, 트레이 본체로부터 지지 부재로 전도되는 열은, 트레이 본체와 지지 부재가 접촉하고 있는 부분에 의해 전도되는 열의 비율이 크다. 이 때문에, 트레이를 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로 함으로써, 트레이 본체가 보유하는 열이 지지 부재에 전도되는 양을 저감할 수 있다. 이에 따라, 트레이 본체의 열이 지지 부재에 전도되어, 실리콘 웨이퍼의 지지 부재와 접촉하고 있는 부분 및 그의 부근의 온도 상승을 억제할 수 있으며, 그 결과, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
트레이 본체와 지지 부재가 접촉되어 있는 부분으로부터 전도되는 열에 의해, 실리콘 웨이퍼의 지지 부재와 접촉되어 있는 부분 및 그의 부근의 온도 상승을 억제하는 방식으로서, 지지 부재의 트레이 본체와 접촉하는 부분에서 재치부까지의 거리를 길게 하는 방식을 생각할 수 있다. 그러나, 지지 부재의 트레이 본체와 접촉하는 부분에서 재치부까지의 거리를 길게 하려면, 올려놓는 실리콘 웨이퍼의 직경을 크게 초과하는 치수의 트레이 본체 및 지지 부재를 이용할 필요가 있다.
이 경우, 반송 장치를 이용하여 연속적으로 성막하는 것이 일반적인 상압 CVD법에서는, 트레이가 대형화되면 생산성이 악화되어 문제시됨과 함께, 성막에 이용하는 CVD 장치의 대폭적인 개조가 필요해져, 설비 비용이 상승하여 문제가 된다. 전술한 트레이를 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로 하는 방식을 이용하면, 생산성의 악화 및 설비 비용의 상승이라는 문제를 발생시키는 일 없이, 실리콘 웨이퍼 상에 형성되는 산화막의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 CVD용 트레이에서, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로서 채용할 수 있는 실시 형태를, 이하의 제2 실시 형태?제4 실시 형태로 나타낸다.
[제2 실시 형태의 CVD용 트레이]
도 2는 본 발명의 트레이 본체에 볼록부를 형성하는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 2(a)는 상면도, 도 2(b)는 도 2(a)에 있어서의 A-A 단면도, 도 2(c)는 도 2(a)에 있어서의 B-B 단면도이다. 도 2에 나타내는 트레이는, 트레이 본체(2)와, 트레이 본체(2)에 가설되어 실리콘 웨이퍼(5)를 지지하는 지지 부재(3)로 이루어진다. 또한, 지지 부재(3)는, 실리콘 웨이퍼(5)를 직접 올려놓는 재치부(3c)가 형성됨과 함께, 트레이 본체(2)로부터 이간된 재치부 하면(3d)을 갖는다.
본 발명의 제2 실시 형태의 CVD용 트레이는, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 트레이 본체(2)에 볼록부(2e)를 형성하고, 당해 볼록부(2e)에 지지 부재(3)를 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 도 2에 나타내는 트레이에서는, 트레이 본체(2)에 있어서 지지 부재(3)가 가설되는 부분에, 도 2(a)의 상면도에 파선으로 나타내는 바와 같이 6개의 홈(2f)을 형성함으로써, 6개의 볼록부(2e)가 형성된다. 이 때문에, 가설되는 지지 부재(3)는, 홈(2f)을 형성한 영역은 트레이 본체(2)와 접촉하는 일 없이, 볼록부(2e)에서 트레이 본체와 접촉하는 점에서, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태의 CVD용 트레이에서는, 도 2에 나타내는 실시 형태로 한정되지 않고, 트레이 본체의 지지 부재를 수용하여 가설하는 수용부가 갖는 내주면을 경사면으로 하는 실시 형태나, 평면 형상의 트레이 본체를 이용하거나 하는 실시 형태를 채용할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 트레이 본체에 볼록부를 형성하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 3(a)는 평면 형상의 트레이 본체를 이용하는 경우, 도 3(b)는 트레이 본체가 수용부를 갖는 경우, 도 3(c)는 재치부의 하방에 오목부를 형성한 경우를 각각 나타낸다. 도 3(a)?(c)에 나타내는 트레이에서는, 도시하지 않지만, 상기 도 2에 나타내는 트레이와 동일하게 트레이 본체의 지지 부재가 가설되는 부분에 6개의 홈을 형성함으로써, 6개의 볼록부가 형성된다. 이 때문에, 가설되는 지지 부재(3)는, 홈(2f)을 형성한 영역은 트레이 본체(2)와 접촉하는 일 없이, 볼록부에서 트레이 본체와 접촉하는 점에서, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감할 수 있다.
이와 같이, 트레이 본체에 볼록부를 형성하고, 당해 볼록부에 지지 부재를 가설하는 구조로 함으로써, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 제2 실시 형태의 CVD용 트레이는, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼의 성막에 이용했을 때에, 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태의 CVD용 트레이에서는, 볼록부는 적어도 3개 형성하면 좋다. 또한, 볼록부는, 지지 부재를 안정되게 가설할 수 있는 한, 여러 가지의 형상으로 할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태의 CVD용 트레이는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 트레이 본체(2)가 지지 부재(3)를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖는 경우, 트레이 본체의 수용부가 갖는 내주면(2b)을 경사면으로 하여, 그의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 지지 부재(3)는, 오목 형상의 수용부가 갖는 내주면(2b)의 대부분과 접촉하는 일 없이, 내주면과 선접촉이 되는 점에서, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 보다 저감할 수 있다.
트레이 본체의 수용부의 내주면과 지지 부재의 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 이 밖에, 트레이 본체의 수용부의 내주면을 경사면으로 하여, 그의 하부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 구조를 채용할 수 있다. 또한, 수용부의 내주면과 접촉하는 지지 부재의 면을 경사시키는 구조나, 수용부의 내주면 또는 내주면과 접촉하는 지지 부재의 면에 복수의 홈을 형성하는 구조를 채용할 수도 있다. 본 발명의 CVD용 트레이는, 트레이의 제작이 가장 용이해져, 제조 비용을 억제할 수 있는 점에서, 트레이 본체의 수용부의 내주면을 경사면으로 하여, 그의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 구조를 채용하는 것이 바람직하다.
[제3 실시 형태의 CVD용 트레이]
도 4는 본 발명의 점접촉 및 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 도면으로, 도 4(a)는 상면도, 도 4(b)는 도 4(a)에 있어서의 A-A 단면도이다. 도 4에 나타내는 트레이는, 지지 부재(3)를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖는 트레이 본체(2)와, 트레이 본체(2)에 가설되어 실리콘 웨이퍼(5)를 지지하는 지지 부재(3)로 이루어진다. 또한, 지지 부재(3)는, 실리콘 웨이퍼(5)를 직접 올려놓는 재치부(3c)가 형성됨과 함께, 트레이 본체(2)로부터 이간된 재치부 하면(3d)을 갖는다.
본 발명의 제3 실시 형태의 CVD용 트레이는, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 지지 부재(3)를 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 트레이 본체(2)에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 도 4에 나타내는 트레이에서는, 지지 부재(3)가 원기둥 형상의 지주부(3e)를 구비하고, 당해 지주부(3e)의 하부는 원추체 형상이며, 하단에 가까워짐에 따라 그의 단면적이 감소한다. 지주부(3e)는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼(5)와 동심(同心)의 원 상에 소정의 각도 간격으로 6개 형성된다. 또한, 트레이 본체의 수용부가 갖는 내주면(2b)과 접촉하는 지지 부재의 외주면(3b)을, 그의 하부가 트레이 본체의 수용부의 내주면으로부터 멀어지도록 경사시킨다.
이러한 지지 부재(3)를 트레이 본체(2)에 가설하면, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)는, 지지 부재(3)가 구비하는 복수의 지주부(3e)의 하단에 의한 점접촉과, 지지 부재(3)의 경사진 외주면(3b)에 의한 선접촉을 통하여 가설된다. 이 때문에, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다. 도 4에 나타내는 트레이에서는 지주부(3e)를 6개 형성했지만, 지지 부재(3)의 지주부(3e)에 의한 점접촉을 통하여 지지 부재(3)를 트레이 본체(2)에 가설하는 경우는 지주부(3e)를 적어도 3개 형성하면 좋다. 본 발명의 제3 실시 형태의 CVD용 트레이는, 도 4에 나타내는 실시 형태로 한정되지 않고, 평면 형상의 트레이 본체를 이용하는 실시 형태나, 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 채용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 5(a)는 오목 형상의 수용부를 갖는 트레이 본체에 선접촉을 통하여 가설하는 경우, 도 5(b)는 평면 형상의 트레이 본체에 선접촉을 통하여 가설하는 경우를 각각 나타낸다.
도 5(a)에 나타내는 트레이는, 지지 부재(3)를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖는 트레이 본체(2)와, 지지 부재(3)로 이루어진다. 지지 부재(3)가 갖는 외주의 원통 형상의 지지부(3f)에 의해, 재치부(3c) 및 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼(5)를 지지한다. 도 5(a)에 나타내는 트레이는, 트레이 본체의 오목 형상의 수용부가 갖는 내주면(2b)을 경사면으로 하여, 그의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치함과 함께, 지지 부재(3)에 형성된 원통 형상의 지지부의 하면(3g)을, 그의 내원주측이 실리콘 웨이퍼(5)와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)으로부터 멀어지도록 경사시킨다.
이에 따라, 도 5(a)에 나타내는 트레이는, 지지 부재(3)가 갖는 지지부(3f)의 외주면 및 하면의 대부분이 트레이 본체(2)와 접촉하는 일 없이, 지지 부재(3)가 갖는 원통 형상의 지지부(3f)의 하단과의 선접촉을 통하여 트레이 본체(2)에 가설된다. 이 때문에, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다.
도 5(b)에 나타내는 트레이는, 평면 형상의 트레이 본체(2)와, 원통 형상의 지지부(3f)가 형성된 지지 부재(3)로 이루어진다. 도 5(b)에 나타내는 트레이에서, 지지 부재(3)가 갖는 원통 형상의 지지부(3f)는, 하부에서 내주면 및 외주면을 경사시키고, 하단에 가까워짐에 따라 그의 단면적을 감소시킨다. 이에 따라, 도 5(b)에 나타내는 트레이는, 지지 부재(3)가 갖는 원통 형상의 지지부(3f)의 하단과, 평면 형상의 트레이 본체(2)와의 선접촉을 통하여 가설된다. 이 때문에, 도 5(b)에 나타내는 트레이는, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다.
이와 같이, 지지 부재가 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 트레이 본체에 가설하는 구조로 함으로써, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 제3 실시 형태의 CVD용 트레이는, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼의 성막에 이용했을 때에, 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
[제4 실시 형태의 CVD용 트레이]
도 6은 본 발명의 지그에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 실시 형태를 나타내는 단면도로서, 도 6(a)는 점접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 경우, 도 6(b)는 선접촉을 통하여 지지 부재를 가설하는 경우를 각각 나타낸다. 도 6(a) 및 (b)에 나타내는 트레이는, 트레이 본체(2)와, 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재(3)와, 지지 부재(3)를 지지하는 지그(4)로 이루어진다.
본 발명의 제4 실시 형태의 CVD용 트레이는, 지지 부재(3)를 지지하는 지그(4)를 구비하고, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 지지 부재(3)를, 지그(4)에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 트레이 본체(2)에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 도 6(a)에 나타내는 트레이에서는, 지그(4)는 원기둥 형상으로, 그의 상부를 원추체 형상으로 하여, 상단에 가까워짐에 따라 단면적을 감소시킨다. 이러한 원기둥 형상의 지그(4)를, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)에 배치한다. 도 6(a)에 나타내는 트레이는, 도시하는 2개의 원기둥 형상의 지그(4) 이외에, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼(5)와 동심의 원 상에 소정의 각도 간격으로, 도시하지 않은 4개의 원기둥 형상의 지그(4)가 배치되어, 지지 부재(3)는 합계 6개의 지그를 이용하여 가설된다.
도 6(a)에 나타내는 트레이는, 트레이 본체(2)에 원기둥 형상의 지그(4)를 복수 배치하고, 원기둥 형상의 지그(4)에 형성된 원추체 형상의 상단에 지지 부재(3)가 가설된다. 따라서, 도 6(a)에 나타내는 트레이는, 지그(4)에 의한 점접촉을 통하여 지지 부재(3)가 트레이 본체(2)에 가설되는 점에서, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다. 도 6(a)에 나타내는 트레이에서는 6개의 지그(4)를 배치했지만, 지그(4)에 의한 점접촉을 통하여 지지 부재(3)를 트레이 본체(2)에 가설하는 경우는 지그(4)를 적어도 3개 배치하면 좋다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 트레이 본체(2)가 지지 부재(3)를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖는 경우, 지지 부재의 외주면(3b)과, 트레이 본체의 오목 형상의 수용부가 갖는 내주면(2b)과의 접촉 면적을 저감하기 위해, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 지지 부재의 외주면(3b)을 경사면으로 하여, 그의 하부가 수용부의 내주면(2b)으로부터 멀어지도록 배치하는 것이 바람직하다.
여기에서, 지지 부재의 외주면을 경사면으로 하는 경우, 그의 상부가 수용부의 내주면으로부터 멀어지도록 배치하는 방식도 채용할 수 있다. 이 상부가 수용부의 내주면으로부터 멀어지도록 배치하는 방식으로는, CVD법에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하여 성막할 때, 경사면에 의해 형성되는 패인 곳에서 원료 가스의 흐름이 흐트러져, 산화막의 두께 분포에 악영향을 미칠 우려가 있다.
또한, 트레이 본체의 수용부가 갖는 내주면(2b)을 경사면으로 하는 방식을 채용할 수도 있다. 이 방식에서는, 수용부의 내주면의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하면, 전술한 경사면에 의해 형성되는 패인 곳에서 원료 가스의 흐름이 흐트러져, 산화막의 두께 분포에 악영향을 미칠 우려가 발생한다. 한편, 수용부의 내주면의 하부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 것도 생각할 수 있지만, 트레이 본체의 제작이 곤란해져, 제조 수율이 악화된다.
지지 부재의 외주면을 경사면으로 하고, 그의 하부가 수용부의 내주면으로부터 멀어지도록 배치하면, 원료 가스 흐름의 흐트러짐에 의한 산화막의 두께 분포에 대한 우려를 해소할 수 있음과 함께, 트레이의 제작도 용이해진다. 따라서, 지지 부재의 외주면과, 트레이 본체의 수용부가 갖는 내주면과의 접촉 면적을 저감하기 위해, 지지 부재의 외주면을 경사면으로 하고, 그의 하부가 수용부의 내주면으로부터 멀어지도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 6(b)에 나타내는 트레이는, 원통 형상의 지그(4)를 이용한다. 이 원통 형상의 지그(4)는, 지지 부재(3)와 접촉하는 지그의 상면을 경사면으로 하여, 내원주측이 실리콘 웨이퍼(5)와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)에 가까워지도록 배치한다. 이러한 원통 형상의 지그(4)를 트레이 본체(2)에 배치하고, 지그(4)에 의해 지지 부재(3)을 가설하면, 지지 부재(3)는 원통 형상의 지그(4)가 갖는 상면의 상단과 선접촉한 상태로 가설된다. 이 때문에, 지지 부재(3)와 트레이 본체(2)의 접촉 면적을 저감할 수 있다.
이와 같이, 지그에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 지지 부재를 트레이 본체에 가설하는 구조로 함으로써, 지지 부재가 지그를 통하여 트레이 본체와 접촉하는 면적을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 제4 실시 형태의 CVD용 트레이는, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼의 성막에 이용했을 때에, 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
[재치부 등에 채용하는 것이 바람직한 실시 형태]
전술한 본 발명의 CVD용 트레이는, 하기 실시 형태를 채용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 CVD용 트레이는, 실리콘 웨이퍼(5)의 외주부(5b)를 지지하기 위해, 재치부(3c)를 경사면으로 형성하고, 그의 내원주측이, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼(5)와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)에 가까워지도록 배치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 실리콘 웨이퍼의 비성막면(5c)과 트레이가 접촉하는 일 없이, 실리콘 웨이퍼를 지지할 수 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼의 비성막면(5c)에 접촉 흠집이 발생하는 일 없이, 실리콘 웨이퍼의 성막면(5a)에 형성되는 산화막의 두께를 균일하게 할 수 있기 때문이다.
본 발명의 CVD용 트레이는, 재치부(3c)를 환상으로 하는 것이 바람직하다. 소정의 각도로 분할한 복수의 재치부를 이용하여, 실리콘 웨이퍼의 외주부의 복수 개소를 지지하여 올려놓을 수도 있지만, 이 경우, 재치부와 실리콘 웨이퍼의 사이에 개구부가 발생한다. CVD법에 의한 성막시에, 개구부로부터 원료 가스가 실리콘 웨이퍼 비성막면(5c)으로 돌아들어와 성막이 행해지면, 실리콘 웨이퍼 성막면(5a)의 온도 분포가 불균일해져, 산화막 두께 분포를 악화시킬 우려가 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼 비성막면(5c)으로의 성막량이 증대되어, 그 후에 행하는 연마 제거량이 증가해 버린다.
재치부(3c)를 환상으로 함으로써, 실리콘 웨이퍼(5)가 재치부(3c)와 전체 둘레에 걸쳐 접촉하기 때문에, 원료 가스의 실리콘 웨이퍼 비성막면으로의 회입(回入)을 방지할 수 있어, 전술한 우려는 해소할 수 있다.
전술한 바와 같이, CVD용 트레이는, 성막할 때의 가열에 의해 변형되지 않을 것 및, 실리콘 웨이퍼에 있어서의 컨태미네이션 발생의 원인이 되지 않을 것이 필요시된다. 또한, 재치부(3c)로부터 실리콘 웨이퍼 외주부(2b)로의 열전도를 저감하기 위해, 재치부(3c)의 두께는 1㎜ 이하의 박육(薄肉) 구조로 하는 것이 바람직하다. 본 발명의 CVD용 트레이에서는, 이들 요건을 충족시키기 위해, 재치부(3c)를 SiC로 구성하는 것이 바람직하고, SiC 단체, 혹은 카본 기재의 표면에 CVD법에 의한 SiC막을 형성한 것, 혹은 CVD법에 의한 SiC막 단체로 하는 것이 바람직하지만, 상기 요건을 충족시키는 재료이면, 재치부(3c)를 SiC 이외의 재료로 구성할 수도 있다.
본 발명의 CVD용 트레이는, 지지 부재의 상면(3a)의 높이 또는 재치부(3c)의 깊이를 조정하여, 실리콘 웨이퍼를 올려놓았을 때에, 실리콘 웨이퍼 성막면(5a)과 지지 부재의 상면(3a)을 동일한 높이로 하는 것이 바람직하다. 또한, 트레이 본체가 지지 부재를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖는 경우, 실리콘 웨이퍼를 올려놓았을 때에, 실리콘 웨이퍼 성막면(5a)과 수용부의 상면(2c)을 동일한 높이로 하는 것이 바람직하다. 지지 부재의 상면(3a)이나 수용부의 상면(2c)과 실리콘 웨이퍼 성막면(5a)의 높이가 상이하면, 실리콘 웨이퍼 성막면에 공급된 원료 가스의 흐름이 흐트러져, 성막면(5a)에 형성되는 산화막의 두께가 국소적으로 두껍게 또는 얇아져, 두께 분포가 불균일해지기 때문이다.
본 발명의 CVD용 트레이는, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면으로서, 재치부의 하방에 위치하는 부분에, 재치부와 더욱 이간시키는 오목부를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 도 1(d) 또는 상기 도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)으로서, 재치부(3c)의 하방에 위치하는 부분에 재치부와 더욱 이간시키는 오목부(2d)를 형성함으로써, 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)으로부터의 복사열에 의한 재치부(3c)의 온도 상승을 저감할 수 있다. 이에 따라, 재치부(3c)로부터 실리콘 웨이퍼 외주부(5b)로의 열전도를 더욱 저감하여, 실리콘 웨이퍼의 외주부 부근의 온도 상승을 더욱 억제해, 실리콘 웨이퍼 성막면(5a)에 형성되는 산화막의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다.
[CVD용 트레이를 이용한 성막 방법]
본 발명의 성막 방법은, 본 발명의 CVD용 트레이를 이용하는 성막 방법이다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 CVD용 트레이는, 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재의 재치부가, 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면(2a)과 이간된 하면을 갖는 트레이로서, 사용시에 있어서, 종래로부터 관용되는 트레이와 조작이나 취급은 하등 변하는 부분은 없다.
본 발명의 성막 방법에 의하면, 트레이로부터 실리콘 웨이퍼로의 열전도가 저감됨으로써, 실리콘 웨이퍼 상에 균일한 두께 분포를 갖는 산화막을 형성할 수 있다. 게다가, 재치부를 경사면으로 형성한 본 발명의 CVD용 트레이를 이용하면, 실리콘 웨이퍼 외주부를 지지하기 때문에, 실리콘 웨이퍼면 내로의 접촉 흠집의 발생을 가급적으로 저감할 수 있다.
실시예
본 발명의 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법의 효과를 확인하기 위해, 하기 시험을 행했다.
[시험 조건]
본 발명예 1로서, 상기 도 1(a)에 나타내는 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 후, 실리콘 웨이퍼를 가열하면서, 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하여, 상압하에서의 CVD법에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 산화막(SiO2)을 성막하고, 그 후, 산화막의 두께를 측정했다.
본 발명예 1에서, CVD법에 의한 산화막의 성막은, 연속식 상압 CVD 장치(AMAX1200 아마야세이사쿠쇼 제조)를 이용하고, 실리콘 웨이퍼는 직경 300㎜의 것을 공시(供試)하고, 원료 가스를 모노실란(SiH4)과 산소(O2)의 혼합 가스로 하고, CVD 장치 내를 가열하여 실리콘 웨이퍼를 430℃로 가열하고, 산화막 두께의 목표값을 3500Å으로 하여 실험을 행했다.
산화막 두께의 측정은, 분광 엘립소미터(ellipsometer)를 이용하여 웨이퍼 외주 제외 영역을 5㎜로 하여 웨이퍼면 내의 121개소를 측정했다.
비교예 1로서, 상기 도 11에 나타내는 트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 후, 본 발명예 1과 동일하게, 상압하에서의 CVD법에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 산화막을 성막하고, 그 후, 산화막 두께를 측정했다.
[시험 결과]
도 7은 본 발명의 CVD용 트레이를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 성막한 경우의 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 두께 분포로부터, 본 발명예 1에서는 산화막 두께가 3400Å?3800Å으로 분포하며, 두께 분포의 폭은 약 400Å이었다
도 8은 종래의 실리콘 웨이퍼 외주부를 지지하는 트레이를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 성막한 경우의 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 두께 분포로부터, 비교예 1에서는 산화막 두께가 3200Å?3900Å으로 분포하며, 두께 분포의 폭은 약 700Å이었다
이들로부터, 본 발명의 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법에 의하면, 실리콘 웨이퍼 상에 성막된 막의 두께 분포의 폭을 좁게 할 수 있는 것, 즉, 산화막 두께를 균일하게 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 트레이가 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 것에 의한 효과를 확인하기 위해, 하기 시험을 행했다.
[시험 조건]
트레이에 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 후, 실리콘 웨이퍼를 가열하면서, 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하여, 상압하에서의 CVD법에 의해 실리콘 웨이퍼 상에 산화막(SiO2)을 성막하고, 그 후, 산화막의 두께를 측정하는 시험을 행했다. 본 시험에서, CVD법에 의한 산화막의 성막은, 연속식 상압 CVD 장치(AMAX1200 아마야세이사쿠쇼 제조)를 이용하고, 실리콘 웨이퍼는 직경 300㎜의 것을 공시하고, 원료 가스를 모노실란(SiH4)과 산소(O2)의 혼합 가스로 하고, CVD 장치 내를 가열하여 트레이 표면 온도를 430℃로 가열하고, 산화막 두께의 목표값을 3500Å으로 했다.
본 발명예 2에서는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 도 3(b)에 나타내는, 트레이 본체(2)에 볼록부를 형성하고, 당해 볼록부(2e)에 상기 지지 부재를 가설하는 구조를 갖는 트레이를 이용했다. 비교를 위해, 본 발명예 3에서는, 상기 도 1(a)에 나타내는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖지 않는 트레이를 이용했다. 본 발명예 2 및 3 모두 지지 부재의 직경은 동일한 치수로 했다.
본 발명예 2 및 3에서는, 분광 엘립소미터에 의해, 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 산화막 두께를 측정했다. 또한, 산화막 두께의 측정은, 실리콘 웨이퍼 중심을 포함하는 121점의 다점 측정을 행하여, 실리콘 웨이퍼 중심으로부터의 거리마다 평균하여 정리하고, 본 발명예 2 및 3과의 비교를 행했다. 이때, 웨이퍼 외주 제외 영역을 5㎜로 했다.
[시험 결과]
도 9는 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 트레이 또는 당해 구조를 갖지 않는 트레이를 이용하여 CVD법에 의해 성막했을 때에 형성된 산화막의 두께 분포를 나타내는 도면이다. 도 9에서는, 실리콘 웨이퍼 중심으로부터의 거리(㎜)를 횡축으로 하고, 실리콘 웨이퍼 중심에 있어서의 막두께와의 차이의 비율(％)을 종축으로 했다. 여기에서, 실리콘 웨이퍼 중심에 있어서의 막두께와의 차이의 비율(％)은, 실리콘 웨이퍼 중심의 막두께(Å)에 대하여 실리콘 웨이퍼 중심과의 막두께 차이(Å)가 차지하는 비율이다.
도 9에 나타내는 산화막의 두께 분포로부터, 본 발명예 3에서는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖지 않는 CVD 트레이를 이용하여, 산화막의 두께가 중심에 비하여 실리콘 웨이퍼의 외주부 부근에서 약 8.6％ 증가했다. 한편, 본 발명예 2에서는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 CVD 트레이를 이용하여, 산화막의 두께가 중심에 비하여 실리콘 웨이퍼의 외주부 부근에서 약 1.1％ 증가했다.
이들로부터, 본 발명의 CVD용 트레이는, 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 가짐으로써, 실리콘 웨이퍼의 중심에 비하여 외주부 부근에서 산화막의 두께가 증가하는 것을 저감할 수 있어, 상압 CVD법에 의한 성막에 이용했을 때에 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있는 것이 분명해졌다.
본 발명의 CVD용 트레이는, 트레이 본체와 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재의 재치부를 이간함으로써, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼로의 성막에 이용했을 때, 재치부로부터 실리콘 웨이퍼 외주부로의 열전도를 저감하여, 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 재치부를 경사면으로 형성하고, 그의 내원주측이 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 가까워지도록 배치하면, 상압 CVD법에 의한 실리콘 웨이퍼로의 성막에 이용했을 때, 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지할 수 있어, 실리콘 웨이퍼의 비성막면에 접촉 흠집을 발생시키는 일 없이, 형성되는 산화막의 두께 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 트레이가 지지 부재와 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 가짐으로써, 트레이 본체로부터 지지 부재로의 열전도가 저감되는 점에서, 재치부로부터 실리콘 웨이퍼 외주부로의 열전도를 보다 저감하여, 형성되는 산화막의 두께 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 성막 방법에 의하면, 본 발명의 CVD용 트레이를 이용함으로써, 두께 분포를 보다 균일하게 하여 실리콘 웨이퍼 상에 성막할 수 있다.
따라서, 본 발명의 CVD용 트레이 및 그것을 이용한 성막 방법은, 실리콘 웨이퍼의 제조에 있어서 적합하게 이용할 수 있다.
1 : CVD용 트레이
1a : 재치부
2 : 트레이 본체
2a : 올려놓여지는 실리콘 웨이퍼와 서로 대향하는 면
2b : 수용부의 내주면
2c : 수용부의 상면
2d : 오목부
2e : 볼록부
2f : 홈
3 : 지지 부재
3a : 지지 부재의 상면
3b : 지지 부재의 외주면
3c : 지지 부재의 재치부
3d : 재치부 하면
3e : 지주부
3f : 지지부
3g : 지지부의 하면
4 : 지그
5 : 실리콘 웨이퍼
5a : 성막면
5b : 외주부
5c : 비성막면

Claims (10)

  1. CVD법에 의한 성막에 이용되며, 트레이 본체와, 이 트레이 본체에 가설(架設)되어 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지 부재로 이루어지는 트레이로서,
    상기 지지 부재에는 상기 실리콘 웨이퍼를 직접 올려놓는 재치부가 형성되고,
    또한 상기 재치부는, 올려놓여지는 상기 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면으로부터 이간된 재치부 하면을 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  2. 제1항에 기재된 트레이가, 상기 지지 부재와 상기 트레이 본체의 접촉 면적을 저감하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 트레이 본체에 볼록부를 형성하고, 당해 볼록부에 상기 지지 부재를 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 지지 부재를 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 상기 트레이 본체에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  5. 제2항에 기재된 트레이가, 추가로 상기 지지 부재를 지지하는 지그를 구비하고,
    상기 접촉 면적을 저감하는 구조로서, 상기 지지 부재를, 상기 지그에 의한 점접촉 또는 선접촉을 통하여, 상기 트레이 본체에 가설하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 트레이 본체가 상기 지지 부재를 수용하는 오목 형상의 수용부를 갖고,
    상기 수용부가 갖는 내주면을 경사면으로 하고, 그의 상부가 수용부의 중심으로부터 멀어지도록 배치하는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재치부가, 경사면으로 형성되고, 그의 내원주측이, 올려놓여지는 상기 실리콘 웨이퍼와 거리를 두고 서로 대향하는 트레이 본체의 면에 가까워지도록 배치되어 있고, 상기 실리콘 웨이퍼의 외주부를 지지하는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재치부가 환상(環狀)인 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재치부가 SiC로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CVD용 트레이.
  10. 실리콘 웨이퍼를 트레이에 올려놓은 후, 실리콘 웨이퍼 상에 원료 가스를 공급하면서, 상기 실리콘 웨이퍼를 가열하고, CVD법에 의해 상기 실리콘 웨이퍼 상에 성막하는 성막 방법으로서, 상기 트레이로서 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 CVD용 트레이를 이용하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
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