JP2011199214A - Thermal processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and method of manufacturing substrate - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thermal processing apparatus, a method of manufacturing a semiconductor device, and a method of manufacturing a substrate capable of suppressing the occurrence of explosion etc.SOLUTION: The inside of an outer tube 42 is heated by electromagnetic induction by a magnetic coil 50, and an inert gas supply nozzle 210 is provided between the outer tube 42 and a liner tube 204. An inert gas such as nitrogen (N) is introduced from an inert gas supply hole 212 of the inert gas supply nozzle 210 and a surrounding space 214 outside a processing chamber 44 is purged from above to below. An atmospheric (oxygen) concentration in the surrounding space 214 is reduced as the surrounding space 214 is filled with an inert gas atmosphere.

Description

本発明は、熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a heat treatment apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a substrate manufacturing method.

シリコンの成膜装置に用いられる縦型成膜装置は、ウエハを縦方向に積み上げることで、ウエハ１枚相当のフットプリント（占有面積）で、一度に複数（２５〜１００）枚のウエハを処理することができる構成となっている。このため、大量生産に非常に有利であり、特許文献１及び特許文献２に記載されたような縦型の半導体装置をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）エピタキシャル成膜に応用することが考えられる   A vertical film forming apparatus used for a silicon film forming apparatus processes a plurality of (25 to 100) wafers at a time with a footprint (occupied area) equivalent to one wafer by stacking wafers in a vertical direction. It is the structure which can do. For this reason, it is very advantageous for mass production, and it is considered that a vertical semiconductor device as described in Patent Document 1 and Patent Document 2 is applied to silicon carbide (SiC) epitaxial film formation.

特許文献１では、縦型半導体製造装置において、反応管下端部をスカベンジャーにより気密に囲繞し、このスカベンジャーの所用位置から不活性ガスを供給し、他の位置から排出するよう構成した半導体製造装置の熱処理炉が開示されている。   In Patent Document 1, in a vertical semiconductor manufacturing apparatus, a lower end portion of a reaction tube is hermetically surrounded by a scavenger, an inert gas is supplied from a desired position of the scavenger, and discharged from another position. A heat treatment furnace is disclosed.

特許文献２では、縦型の熱処理炉の下方に設けられたベースプレートの下側にケースを設け、このケースの外側を囲むようにしてスカベンジャーを設けた熱処理装置が開示されている。   Patent Document 2 discloses a heat treatment apparatus in which a case is provided below a base plate provided below a vertical heat treatment furnace and a scavenger is provided so as to surround the outside of the case.

特開平８−１９５３５４号公報JP-A-8-195354 特開平１−２５１６１０号公報JP-A-1-251610

しかしながら、従来の縦型半導体製造装置は、ヒータとして抵抗加熱方式を用いており、キャリアガスに水素（Ｈ_２）ガスを使用する場合、反応室内のガスが漏洩し、かつ、抵抗発熱体とガスとの摩擦や静電気等に起因し、爆発に繋がるという問題があった。 However, the conventional vertical semiconductor manufacturing apparatus uses a resistance heating method as a heater. When hydrogen (H ₂ ) gas is used as a carrier gas, the gas in the reaction chamber leaks, and the resistance heating element and the gas There is a problem that it leads to an explosion due to friction and static electricity.

本発明は、処理室からのガスの漏洩を防止することができる熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a substrate manufacturing method capable of preventing gas leakage from a processing chamber.

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、前記反応管及び前記磁場発生部を収納する収納管と、前記反応管と前記収納管との間に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を有する熱処理装置である。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a reaction tube having a processing chamber for processing a substrate therein, and a magnetic field generating unit provided outside the reaction tube and electromagnetically heating the processing chamber. And a storage tube that stores the reaction tube and the magnetic field generation unit, and an inert gas supply unit that supplies an inert gas between the reaction tube and the storage tube.

本発明によれば、反応室からのガスの漏洩を防止することができる熱処理装置、半導体装置の製造方法、及び、基板の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat processing apparatus which can prevent the leakage of the gas from a reaction chamber, the manufacturing method of a semiconductor device, and the manufacturing method of a board | substrate can be provided.

本発明の一実施形態が適用される熱処理装置を示す斜透視図である。It is a perspective view which shows the heat processing apparatus with which one Embodiment of this invention is applied. 本発明の第１実施形態に用いられる処理炉を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the processing furnace used for 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に用いられる処理炉の中心付近の上面断面図である。It is an upper surface sectional view near the center of the processing furnace used in the first embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられる処理炉及びその周辺構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the processing furnace used for one Embodiment of this invention, and its periphery structure. 本発明の一実施形態が適用される熱処理装置のコントローラを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the controller of the heat processing apparatus with which one Embodiment of this invention is applied. 本発明の第２実施形態に用いられる処理炉を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the processing furnace used for 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に用いられる処理炉の中心付近の上面断面図である。It is upper surface sectional drawing of the center vicinity of the processing furnace used for 2nd Embodiment of this invention.

本発明の理解を助けるために、発明者が認識している技術について説明する。
シリコンカーバイド（炭化珪素、ＳｉＣ）は、シリコン（珪素、Ｓｉ）と比較して、エネルギーギャップが大きいことや、絶縁耐性が高いこと等から、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。一方で、ＳｉＣは、融点がＳｉと比較して高いこと、常圧下での液相をもたないこと、及び、不純物拡散係数が小さいこと等から、Ｓｉと比較して基板やデバイスの作成が困難である。 In order to help understanding of the present invention, techniques recognized by the inventor will be described.
Silicon carbide (silicon carbide, SiC) is particularly attracting attention as an element material for power devices because it has a larger energy gap and higher insulation resistance than silicon (silicon, Si). On the other hand, SiC has a higher melting point than Si, does not have a liquid phase under normal pressure, and has a small impurity diffusion coefficient. Have difficulty.

例えば、ＳｉＣエピタキシャル成膜装置において、エピタキシャル成膜温度が、Ｓｉでは９００〜１２００℃であるのに対し、ＳｉＣでは１５００〜１８００℃程度と高いため、成膜装置の耐熱構造や、原料の分解抑制に技術的な工夫を要する。また、ＳｉＣエピタキシャル成膜装置においては、Ｓｉと炭素（Ｃ）の２元素の反応で成膜が進行するため、膜厚や組成均一性の確保、及びドーピングレベルの制御技術についても、Ｓｉエピタキシャル成膜装置とは異なる工夫を要する。   For example, in the SiC epitaxial film forming apparatus, the epitaxial film forming temperature is 900 to 1200 ° C. for Si, and is as high as about 1500 to 1800 ° C. for SiC. It requires special ingenuity. Further, in the SiC epitaxial film forming apparatus, since film formation proceeds by the reaction of two elements of Si and carbon (C), the Si epitaxial film forming apparatus is also used for ensuring the film thickness and composition uniformity and for controlling the doping level. It requires a different device.

発明者が認識する、市場で流通している量産用のＳｉＣエピタキシャル成膜装置としては、「パンケーキ型」、「プラネタリ型」と称される形態のものが主流である。これらの装置では、高周波等により成膜温度まで加熱したサセプタ上に数枚〜数十枚程度のＳｉＣ基板を平面的に並べ、原料ガスやキャリアガスを供給するという方法で成膜を行う。ここで、原料ガスのＳｉ原料としてはモノシラン（ＳｉＨ_４）が、Ｃ原料としてはプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）やエチレン（Ｃ_２Ｈ_４）が、主に使用され、キャリアガスとしては水素（Ｈ_２）が使用されている。気相中でのシリコン核形成の抑制や結晶の品質向上のために、塩化水素（ＨＣｌ）を添加したり、原料として塩素（Ｃｌ）を構造中に含むトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、テトラクロルシラン（四塩化珪素、ＳｉＣl_４）などを用いたりする場合がある。 As mass-produced SiC epitaxial film-forming apparatuses recognized by the inventor for mass production, those called “pancake type” and “planetary type” are mainly used. In these apparatuses, film formation is performed by a method in which several to several tens of SiC substrates are arranged in a plane on a susceptor heated to a film formation temperature by high frequency or the like, and a source gas or a carrier gas is supplied. Here, monosilane (SiH ₄ ) is mainly used as the Si source material gas, propane (C ₃ H ₈ ) or ethylene (C ₂ H ₄ ) is mainly used as the C source material, and hydrogen (H ₂ ) is used. In order to suppress silicon nucleation in the gas phase and improve crystal quality, hydrogen chloride (HCl) is added, and trichlorosilane (SiHCl ₃ ) or tetrachlorosilane containing chlorine (Cl) as a raw material in the structure. (Silicon tetrachloride, SiCl ₄ ) or the like may be used.

「パンケーキ型」、「プラネタリ型」のようなＳｉＣエピタキシャル成膜装置の反応室構造では、平面的に配置されたウエハに対し、原料ガス（Ｓｉ原料及びＣ原料）は、中心部に設置されたガス供給部から供給され、周辺部に設置されたガス排気部から排気される。このため、ガス供給部からガス排気部にかけて、ガスの濃度分布は大きく変化し、これに伴い成膜する膜厚が不均一となる。   In the reaction chamber structure of SiC epitaxial film forming apparatuses such as “pancake type” and “planetary type”, the source gas (Si source and C source) is placed in the center of the planarly arranged wafer. The gas is supplied from the gas supply unit and is exhausted from the gas exhaust unit installed in the periphery. For this reason, the gas concentration distribution changes greatly from the gas supply unit to the gas exhaust unit, and the film thickness to be formed becomes non-uniform accordingly.

このような装置において、一度に処理できるウエハ枚数を増加させるには、サセプタの直径を増大させればよいが、サセプタの直径を増大させると装置サイズが大きくなり、さらには、コストが増大するという問題が生じる。この問題は、ウエハの径が増大するほど深刻となる。
また、ガス供給部からガス排気部方向（サセプタの径方向）にウエハを２枚以上並べると、ガス供給部側とガス排気部側とに配置されたウエハ間で、ガスの濃度差に伴う膜厚差が生じる。
以上のように、ウエハを平面的に配置する構成の装置では、一度に処理できるウエハ枚数が制限されるという問題がある。 In such an apparatus, in order to increase the number of wafers that can be processed at a time, the diameter of the susceptor may be increased. However, increasing the diameter of the susceptor increases the size of the apparatus and further increases the cost. Problems arise. This problem becomes more serious as the diameter of the wafer increases.
Further, when two or more wafers are arranged in the direction from the gas supply unit to the gas exhaust unit (diameter direction of the susceptor), the film accompanying the gas concentration difference between the wafers arranged on the gas supply unit side and the gas exhaust unit side. A thickness difference occurs.
As described above, an apparatus configured to arrange wafers in a plane has a problem that the number of wafers that can be processed at one time is limited.

[第１実施形態]
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる熱処理装置１０の斜視図を示す。この熱処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筺体１２を有する。熱処理装置１０には、例えば、ＳｉＣからなる基板としてのウエハ１４を収納する基板収容器としてのフープ（以下、ポッドという）１６が、ウエハキャリアとして使用される。この筺体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８にセットされる。 [First embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a perspective view of a heat treatment apparatus 10 according to an embodiment of the present invention. This heat treatment apparatus 10 is a batch type vertical heat treatment apparatus and has a casing 12 in which a main part is arranged. In the heat treatment apparatus 10, for example, a hoop (hereinafter referred to as a pod) 16 as a substrate container that stores a wafer 14 as a substrate made of SiC is used as a wafer carrier. A pod stage 18 is disposed on the front side of the housing 12, and the pod 16 is conveyed to the pod stage 18. For example, 25 wafers 14 are stored in the pod 16 and set on the pod stage 18 with the lid closed.

筺体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド搬送装置２０が配置されている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。ポッド棚２２はポッドオープナ２４の上方に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。
基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８、ポッド棚２２及びポッドオープナ２４の間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は、蓋が開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知する。 A pod transfer device 20 is disposed on the front side in the housing 12 and at a position facing the pod stage 18. In the vicinity of the pod transfer device 20, a pod shelf 22, a pod opener 24 and a substrate number detector 26 are arranged. The pod shelf 22 is disposed above the pod opener 24 and configured to hold a plurality of pods 16 mounted thereon.
The substrate number detector 26 is disposed adjacent to the pod opener 24. The pod transfer device 20 transfers the pod 16 between the pod stage 18, the pod shelf 22, and the pod opener 24. The pod opener 24 opens the lid of the pod 16, and the substrate number detector 26 detects the number of wafers 14 in the pod 16 with the lid opened.

筺体１２内には、基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により上下回転動作が可能な構造となっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハ１４を取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にて、ウエハ１４を搬送する。   A substrate transfer device 28 and a boat 30 as a substrate support are disposed in the housing 12. The substrate transfer machine 28 has an arm (tweezer) 32 and has a structure that can be rotated up and down by a driving means (not shown). The arm 32 can take out, for example, five wafers 14. By moving the arm 32, the wafer 14 is transferred between the pod 16 and the boat 30 placed at the position of the pod opener 24.

ボート３０は、例えば炭素含有部材として、カーボンやグラファイト、炭化珪素等の耐熱性（１５００〜１８００℃）材料で構成され、複数枚のウエハ１４を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に多段に保持するように構成されている。
ボート３０の下部には、例えば炭素含有部材として、カーボンやグラファイト、炭化珪素等の耐熱性材料で構成される円板形状をした断熱部材としてのボート断熱部３４（図２参照）が配置されており、後述するサセプタ４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるよう構成されている。 The boat 30 is made of a heat-resistant (1500 to 1800 ° C.) material such as carbon, graphite, or silicon carbide as a carbon-containing member, for example, and aligns a plurality of wafers 14 in a horizontal posture with the centers aligned. And is configured to be held in multiple stages in the vertical direction.
In the lower part of the boat 30, for example, a boat heat insulating part 34 (see FIG. 2) as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as carbon, graphite, silicon carbide, or the like is disposed as a carbon-containing member. Therefore, heat from a susceptor 48 described later is configured to be difficult to be transmitted to the lower side of the processing furnace 40.

筺体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。この処理炉４０内に、複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され、熱処理が行われる。   A processing furnace 40 is disposed in the upper part on the back side in the housing 12. The boat 30 loaded with a plurality of wafers 14 is loaded into the processing furnace 40 and subjected to heat treatment.

次に、処理炉４０について説明する。
図２は、処理炉４０の側面断面図を示し、図３は、処理炉４０の中心付近の上面断面図を示す。 Next, the processing furnace 40 will be described.
FIG. 2 is a side sectional view of the processing furnace 40, and FIG. 3 is a top sectional view near the center of the processing furnace 40.

処理炉４０は、反応管としてのアウターチューブ４２を備える。アウターチューブ４２は、石英（ＳｉＯ_２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ４２の内側の筒中空部には、処理室４４が形成されており、ウエハ１４をボート３０によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。 The processing furnace 40 includes an outer tube 42 as a reaction tube. The outer tube 42 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO ₂ ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A processing chamber 44 is formed in a cylindrical hollow portion inside the outer tube 42, and is configured so that the wafers 14 can be accommodated by the boat 30 in a horizontal posture and aligned in multiple stages in the vertical direction.

アウターチューブ４２の下方には、このアウターチューブ４２と同心円状にマニホールド４６が配設されている。マニホールド４６は、例えば、ステンレス等で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド４６はアウターチューブ４２を支持するように設けられている。マニホールド４６とアウターチューブ４２との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド４６が保持体（非図示）に支持されることにより、アウターチューブ４２は、垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ４２とマニホールド４６により反応容器が形成される。     A manifold 46 is disposed below the outer tube 42 so as to be concentric with the outer tube 42. The manifold 46 is made of, for example, stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 46 is provided to support the outer tube 42. An O-ring as a seal member is provided between the manifold 46 and the outer tube 42. Since the manifold 46 is supported by a holding body (not shown), the outer tube 42 is in a vertically installed state. A reaction vessel is formed by the outer tube 42 and the manifold 46.

処理炉４０は、例えば炭素含有部材として、カーボン、グラファイト等で構成される被誘導体、つまり発熱体としてのサセプタ４８、及び、磁場発生部としての磁気コイル５０を備える。サセプタ４８は、処理室４４内に配設されており、このサセプタ４８は、アウターチューブ４２の外側に設けられた磁気コイル５０に高周波等を印加することにより発生される磁場によって発熱する構成となっている。磁気コイル５０によりサセプタ４８が発熱し、処理室４４内が加熱される。   The processing furnace 40 includes, as a carbon-containing member, for example, a derivative made of carbon, graphite, or the like, that is, a susceptor 48 as a heating element, and a magnetic coil 50 as a magnetic field generation unit. The susceptor 48 is disposed in the processing chamber 44, and the susceptor 48 is configured to generate heat by a magnetic field generated by applying a high frequency to a magnetic coil 50 provided outside the outer tube 42. ing. The susceptor 48 generates heat by the magnetic coil 50 and the inside of the processing chamber 44 is heated.

サセプタ４８の近傍には、処理室４４内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（非図示）が設けられている。磁気コイル５０及び温度センサには、温度制御部５２（図５参照）が電気的に接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき磁気コイル５０への通電具合を調節することで、処理室４４内の温度が所望の温度分布となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。   In the vicinity of the susceptor 48, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector that detects the temperature in the processing chamber 44. A temperature controller 52 (see FIG. 5) is electrically connected to the magnetic coil 50 and the temperature sensor, and by adjusting the degree of energization to the magnetic coil 50 based on the temperature information detected by the temperature sensor, It is configured to control at a desired timing so that the temperature in the processing chamber 44 has a desired temperature distribution.

サセプタ４８とアウターチューブ４２との間には、このサセプタ４８の熱が、アウターチューブ４２あるいはこのアウターチューブ４２の外側へ伝達するのを抑制する例えばフェルト状カーボンで構成される内側断熱壁５４が設けられている。
処理室４４内の熱が処理炉４０の外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁５６が、磁気コイル５０の外側に処理室４４を囲むようにして設けられている。なお、外側断熱壁５６は、熱的に、処理炉４０の外側への熱の伝達を抑制する必要がない程度であれば、設けなくてもよい。 Between the susceptor 48 and the outer tube 42, there is provided an inner heat insulating wall 54 made of felt-like carbon for suppressing the heat of the susceptor 48 from being transmitted to the outer tube 42 or the outer tube 42. It has been.
An outer heat insulating wall 56 having, for example, a water cooling structure is provided so as to surround the processing chamber 44 outside the magnetic coil 50 in order to suppress the heat in the processing chamber 44 from being transmitted to the outside of the processing furnace 40. The outer heat insulating wall 56 may not be provided as long as it is not necessary to thermally suppress the transfer of heat to the outside of the processing furnace 40.

マニホールド４６には、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０それぞれにガスを供給するガス供給管６２、１６２が貫通するようにして設けられている。第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０は、例えば、筒状に形成されている。     The manifold 46 is provided with gas supply pipes 62 and 162 through which gas is supplied to the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160, respectively. The first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160 are, for example, formed in a cylindrical shape.

ガス供給管６２は、上流でガス供給管６２ａ、６２ｂの複数股、例えば二股に分かれ、これらガス供給管６２ａ、６２ｂそれぞれに設けられたバルブ６４ａ、６４ｂと、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６６ａ、６６ｂを介して、ガス供給源(非図示)に、それぞれ接続されている。
ガス供給管６２ａは、第１処理ガスとしてのシリコン源として、例えばテトラクロルシラン（ＳｉＣｌ_４）等のシリコン塩化物を導入する。シリコン源としては、モノシラン（ＳｉＨ_４）等のシリコン水素化物や、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ_３）等のシリコン水素塩化物等を用いることができる。
ガス供給管６２ｂには、キャリアガスとして、例えば水素（Ｈ_２）を導入する。
このようにして、ガス供給管６２は、第１のガス供給ノズル６０にＳｉＣｌ_４等とＨ_２との混合ガスを供給し、これを第１のガス供給ノズル６０が処理室４４内に導入する。 The gas supply pipe 62 is divided into a plurality of, for example, bifurcated portions of the gas supply pipes 62a and 62b on the upstream side. Each of them is connected to a gas supply source (not shown) via flow controllers 66a and 66b.
The gas supply pipe 62a introduces silicon chloride such as tetrachlorosilane (SiCl ₄ ) as a silicon source as the first processing gas. As the silicon source, silicon hydride such as monosilane (SiH ₄ ), silicon hydrogen chloride such as trichlorosilane (SiHCl ₃ ), or the like can be used.
For example, hydrogen (H ₂ ) is introduced into the gas supply pipe 62b as a carrier gas.
In this way, the gas supply pipe 62 supplies a mixed gas of SiCl ₄ or the like and H ₂ to the first gas supply nozzle 60, and the first gas supply nozzle 60 introduces this into the processing chamber 44. .

ガス供給管１６２は、上流でガス供給管１６２ａ、１６２ｂの複数股、例えば二股に分かれ、これらガス供給管１６２ａ、１６２ｂそれぞれに設けられたバルブ１６４ａ、１６４ｂと、ＭＦＣ１６６ａ、１６６ｂを介して、ガス供給源（非図示）に、それぞれ接続されている。
ガス供給管１６２ａは、第２処理ガスとしての炭素源として、例えばプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等の水素炭化物を導入する。
ガス供給管１６２ｂは、キャリアガスとして、水素（Ｈ_２）を導入する。
このようにして、ガス供給管１６２は、第２のガス供給ノズル１６０にＣ_３Ｈ_８等とＨ_２との混合ガスを供給し、これを第２のガス供給ノズル１６０が処理室４４内に導入する。 The gas supply pipe 162 is divided into a plurality of branches, for example, two branches, of the gas supply pipes 162a and 162b upstream, and gas supply is performed via valves 164a and 164b and MFCs 166a and 166b provided in the gas supply pipes 162a and 162b, respectively. Each is connected to a source (not shown).
The gas supply pipe 162a introduces a hydrogen carbide such as propane (C ₃ H ₈ ) as a carbon source as the second processing gas.
The gas supply pipe 162b introduces hydrogen (H ₂ ) as a carrier gas.
In this way, the gas supply pipe 162 supplies a mixed gas of C ₃ H _{8 and the} like and H ₂ to the second gas supply nozzle 160, and the second gas supply nozzle 160 supplies the mixed gas into the processing chamber 44. Introduce.

第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０が導入するガスは、上記に限られず、目的に応じて適宜変更することができる。これら、処理室４４内のウエハ１４を処理（成膜）するためのガスを、以下、反応ガスと総称すること場合がある。   The gas which the 1st gas supply nozzle 60 and the 2nd gas supply nozzle 160 introduce | transduce is not restricted above, It can change suitably according to the objective. Hereinafter, the gas for processing (film formation) of the wafer 14 in the processing chamber 44 may be collectively referred to as a reaction gas.

バルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、及び、ＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂには、ガス流量制御部７８（図５参照）が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。   A gas flow rate control unit 78 (see FIG. 5) is electrically connected to the valves 64a, 64b, 164a, 164b and the MFCs 66a, 66b, 166a, 166b. It is configured to control at a desired timing.

第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０にはそれぞれ、ボート３０に支持されたウエハ毎にガスを供給するための供給孔６８、１６８が設けられている。なお、供給孔６８、１６８は、ウエハ数枚ごとに設けるようにすることもできる。   The first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160 are provided with supply holes 68 and 168 for supplying gas to each wafer supported by the boat 30. The supply holes 68 and 168 may be provided for every several wafers.

また、マニホールド４６には、ガス排気ノズル８０に接続されたガス排気管８２が貫通するようにして設けられている。ガス排気ノズル８０は、例えば、筒状に形成されている。ガス排気管８２の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ（非図示）及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ８４を介して真空ポンプ等の真空排気装置８６が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ８４には、圧力制御部９８（図５参照）が電気的に接続されており、この圧力制御部９８は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ８４の開度を調節することにより、処理室４４内の圧力が所望の圧力となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ガス排気ノズル８０には、ボート３０に支持されたウエハ毎にガスを排気するための排気孔８８が設けられている。なお、排気孔８８は、ウエハ数枚ごとに設けるようにすることもできる。
なお、ガス排気ノズル８０を設けずに、ガス排気管８２のマニホールド４６の内側壁に設けられたガス排気口から直接排気するように構成してもよい。 The manifold 46 is provided with a gas exhaust pipe 82 connected to the gas exhaust nozzle 80 so as to pass therethrough. The gas exhaust nozzle 80 is formed in a cylindrical shape, for example. A vacuum exhaust device 86 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 82 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC valve 84 as a pressure regulator. A pressure control unit 98 (see FIG. 5) is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 84, and the pressure control unit 98 opens the opening of the APC valve 84 based on the pressure detected by the pressure sensor. By adjusting the pressure, control is performed at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 44 becomes a desired pressure.
The gas exhaust nozzle 80 is provided with an exhaust hole 88 for exhausting gas for each wafer supported by the boat 30. The exhaust holes 88 may be provided for every several wafers.
Alternatively, the gas exhaust nozzle 80 may be omitted and the gas exhaust pipe 82 may be directly exhausted from a gas exhaust port provided on the inner wall of the manifold 46.

このように、供給孔６８から噴出されたガスは、排気孔８８に向かって流れるため、ガスがウエハ１４に対し平行に流れ、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。   Thus, since the gas ejected from the supply hole 68 flows toward the exhaust hole 88, the gas flows parallel to the wafer 14, and the entire wafer 14 is efficiently and uniformly exposed to the gas.

マニホールド４６の外側には、マニホールド４６の下端部に設けられる第１開口部と、ライナーチューブ２０４の下端部に設けられる第２開口部とを囲うカバーとしてのスカベンジャー２０２が設けられている。スカベンジャー２０２は、処理炉４０と、基板移載機２８等が設けられた移載室等とを遮断する。   On the outside of the manifold 46, a scavenger 202 is provided as a cover surrounding a first opening provided at the lower end of the manifold 46 and a second opening provided at the lower end of the liner tube 204. The scavenger 202 shuts off the processing furnace 40 and the transfer chamber provided with the substrate transfer machine 28 and the like.

アウターチューブ４２と磁気コイル５０との間には、処理室４４内に導入されたＨ_２等のガスの漏洩を防止する収納管としてのライナーチューブ２０４が設けられている。ライナーチューブ２０４は、石英（ＳｉＯ_２）またはＳｉＣ等の耐熱材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。ライナーチューブ２０４の内側の筒中空部には、処理室４４及びアウターチューブ４２等が収納されている。
このように、処理室４４の外側は、アウターチューブ４２及びライナーチューブ２０４により２重に保護されており、処理炉４０は防爆に対応する構成となっている。 Between the outer tube 42 and the magnetic coil 50, a liner tube 204 is provided as a storage tube that prevents leakage of gas such as H ₂ introduced into the processing chamber 44. The liner tube 204 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO ₂ ) or SiC, and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The processing chamber 44, the outer tube 42, and the like are accommodated in the cylindrical hollow portion inside the liner tube 204.
Thus, the outer side of the processing chamber 44 is double protected by the outer tube 42 and the liner tube 204, and the processing furnace 40 is configured to be explosion proof.

ライナーチューブ２０４の下方には、ヒータベース２０６が設けられ、このヒータベース２０６によりライナーチューブ２０４、磁気コイル５０及び外側断熱壁５６が支持されている。
外側断熱壁５６の外側には、磁気コイル５０により発生された磁場が処理炉４０の外側に漏れるのを防止する磁場漏れ抑制部としての磁場シール５８が設けられており、この磁場シール５８の外側に、処理炉４０の筺体カバー２０８が設けられている。 A heater base 206 is provided below the liner tube 204, and the liner tube 204, the magnetic coil 50, and the outer heat insulating wall 56 are supported by the heater base 206.
A magnetic field seal 58 is provided outside the outer heat insulating wall 56 as a magnetic field leakage suppression unit that prevents the magnetic field generated by the magnetic coil 50 from leaking outside the processing furnace 40. In addition, a housing cover 208 of the processing furnace 40 is provided.

アウターチューブ４２とライナーチューブ２０４との間には、アウターチューブ４２の上方に向かって伸びる不活性ガス供給部としての不活性ガス供給ノズル２１０が設けられており、この不活性ガス供給ノズル２１０は、上方に設けられた不活性ガス供給孔２１２から例えば窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスを導入する。不活性ガス供給ノズル２１０から導入された不活性ガスは、アウターチューブ４２の外側で、スカベンジャー２０２、ライナーチューブ２０４、及びマニホールド４６等に囲まれた処理室４４外の周囲空間２１４を上方から下方に向かって流れ、この周囲空間２１４をパージする。不活性ガスを上方から導入することで、その軽さから上方に溜まり易いＨ_２を、効果的に押し出すことができる。 Between the outer tube 42 and the liner tube 204, an inert gas supply nozzle 210 is provided as an inert gas supply unit extending upward from the outer tube 42. The inert gas supply nozzle 210 is An inert gas such as nitrogen (N ₂ ) is introduced from an inert gas supply hole 212 provided above. The inert gas introduced from the inert gas supply nozzle 210 moves from the upper side to the lower side in the surrounding space 214 outside the processing chamber 44 surrounded by the scavenger 202, the liner tube 204, the manifold 46, and the like outside the outer tube 42. And the surrounding space 214 is purged. By introducing the inert gas from above, it is possible to effectively push out H ₂ that tends to accumulate upward due to its lightness.

不活性ガス供給ノズル２１０は、ライナーチューブ２０４よりも下方側を貫通させて設置するようにしても良いが、好ましくは、ライナーチューブ２０４の下方側側壁を貫通して、この側壁に固着されるように設置すると良い。これにより、ライナーチューブ２０４より下方側に不活性ガス供給ノズル２１０を貫通させるための隙間をなくすことができる。また、不活性ガス供給ノズル２１０を取付け取外しする際には、この不活性ガス供給ノズル２１０よりもはるかに大きなメンテナンススペースが必要となるが、このメンテナンススペースを無くすことができる。また、このメンテナンススペースが無くなることで、ガスを漏洩させるスペースを少なくすることができるとともに、装置全体のサイズをコンパクトにすることができる。   The inert gas supply nozzle 210 may be installed so as to penetrate the lower side of the liner tube 204. Preferably, the inert gas supply nozzle 210 penetrates the lower side wall of the liner tube 204 and is fixed to the side wall. It is good to install in. Thereby, the clearance gap for penetrating the inert gas supply nozzle 210 below the liner tube 204 can be eliminated. Further, when the inert gas supply nozzle 210 is attached and removed, a much larger maintenance space than that of the inert gas supply nozzle 210 is required, but this maintenance space can be eliminated. Further, since this maintenance space is eliminated, the space for gas leakage can be reduced and the size of the entire apparatus can be made compact.

不活性ガス供給ノズル２１０には、不活性ガス供給管２１０１が接続されている。不活性ガス供給管２１０１は、開閉体としてのバルブ２１０２、流量制御装置としてのＭＦＣ２１０３、不活性ガス供給源２１０４にそれぞれ接続されている。   An inert gas supply pipe 2101 is connected to the inert gas supply nozzle 210. The inert gas supply pipe 2101 is connected to a valve 2102 as an opening / closing body, an MFC 2103 as a flow control device, and an inert gas supply source 2104.

不活性ガス供給管２１０１は、不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）を導入する。バルブ２１０２、ＭＦＣ２１０３には、ガス流量制御部７８（図５参照）が電気的に接続されており、供給する流量が所望となるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。 The inert gas supply pipe 2101 introduces argon (Ar) and nitrogen (N ₂ ) as an inert gas. A gas flow rate control unit 78 (see FIG. 5) is electrically connected to the valve 2102 and the MFC 2103 so that the flow rate to be supplied is controlled at a desired timing.

また、スカベンジャー２０２により囲まれる空間を含む周囲空間２１４を不活性ガス（Ｎ_２）雰囲気とすることで、この周囲空間２１４内の大気（酸素）濃度が低くなる。このため、処理炉４０では、アウターチューブ４２が破損し処理室４４からＨ_２が漏洩した場合でも、漏洩したＨ_２が酸素（Ｏ_２）と反応するのを防止することができ、防爆に対応する構成となっている。 Further, by setting the surrounding space 214 including the space surrounded by the scavenger 202 as an inert gas (N ₂ ) atmosphere, the atmosphere (oxygen) concentration in the surrounding space 214 is lowered. For this reason, in the processing furnace 40, even when the outer tube 42 is broken and H ₂ leaks from the processing chamber 44, it is possible to prevent the leaked H ₂ from reacting with oxygen (O ₂ ). It is the composition to do.

周囲空間２１４の大気及び不活性ガスは、スカベンジャー２０２に連通しており、周囲空間排気部もしくはカバー内を排気する廃棄ラインとしてのヒータベース２０６に設けられた排気ダクト２１６から排気される。排気ダクト２１６には、ガス検出器としてのガスセンサ２１８が設けられており、このガスセンサ２１８は、排気されるガスに含まれる水素元素含有ガスや酸素元素含有ガスとして、例えばＨ_２やＯ_２等を検知できる構成となっている。
なお、このガスセンサ２１８は、水素元素含有ガスを検出する第１のガスセンサと、酸素元素含有ガスを演出する第２のガスセンサとして、それぞれ単独で設けるようにしてもよい。 The atmosphere and inert gas in the surrounding space 214 communicate with the scavenger 202 and are exhausted from an exhaust duct 216 provided in the heater base 206 as a waste line for exhausting the surrounding space exhaust section or the inside of the cover. The exhaust duct 216 is provided with a gas sensor 218 as a gas detector. The gas sensor 218 uses, for example, H ₂ or O ₂ as a hydrogen element-containing gas or an oxygen element-containing gas contained in the exhausted gas. It has a configuration that can be detected.
The gas sensor 218 may be provided independently as a first gas sensor that detects a hydrogen element-containing gas and a second gas sensor that produces an oxygen element-containing gas.

ガスセンサ２１８は、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、このガスセンサ２１８が例えばＨ_２を検出した場合に、ガス流量制御部７８は、Ｈ_２等の反応ガスの供給を停止するようにバルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、及び、ＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂを制御する構成となっている。このため、所定のガスの漏洩の検出とともに、反応室４４への反応ガスの供給を停止することができる。
また、ガスセンサ２１８による検出結果は、後述するコントローラ１５２の入出力部１４９から警報や表示として出力される。このため、処理室４４外（周囲空間２１４）にＨ_２等が漏洩した場合、Ｈ_２等が漏洩していることを外部（作業者等）で確認することができる。 The gas sensor 218, are electrically connected to the gas flow rate control unit 78, when the gas sensor 218 is detected, for example, H _2, the gas flow rate control unit 78 to stop the supply of the reactive gas such as H ₂ The valves 64a, 64b, 164a, 164b and the MFCs 66a, 66b, 166a, 166b are controlled. For this reason, the supply of the reaction gas to the reaction chamber 44 can be stopped together with the detection of leakage of a predetermined gas.
The detection result by the gas sensor 218 is output as an alarm or display from an input / output unit 149 of the controller 152 described later. For this reason, when H ₂ or the like leaks outside the processing chamber 44 (the surrounding space 214), it can be confirmed from the outside (such as an operator) that H ₂ or the like is leaking.

次に、処理炉４０周辺の構成について説明する。
図４は、処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉４０の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体としてのシールキャップ１０２が設けられている。シールキャップ１０２は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ１０２の上面には、処理炉４０の下端と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ１０２には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることでウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は、処理炉４０の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構１０４及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８（図５参照）が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。 Next, the configuration around the processing furnace 40 will be described.
FIG. 4 shows a schematic diagram of the processing furnace 40 and its peripheral structure. Below the processing furnace 40, a seal cap 102 is provided as a furnace port lid for hermetically closing the lower end opening of the processing furnace 40. The seal cap 102 is made of a metal such as stainless steel, and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 102, an O-ring as a seal member that comes into contact with the lower end of the processing furnace 40 is provided. The seal cap 102 is provided with a rotation mechanism 104. A rotation shaft 106 of the rotation mechanism 104 is connected to the boat 30 through the seal cap 102, and is configured to rotate the wafer 14 by rotating the boat 30. The seal cap 102 is configured to be moved up and down in the vertical direction by a lifting motor 122 (described later) provided as an lifting mechanism provided outside the processing furnace 40, and thereby the boat 30 is carried into and out of the processing furnace 40. It is possible. A drive control unit 108 (see FIG. 5) is electrically connected to the rotation mechanism 104 and the lift motor 122, and is configured to control at a desired timing so as to perform a desired operation.

予備室としてのロードロック室１１０の外面には、下基板１１２が設けられている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及びこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。下基板１１２に立設したガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端に上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転される。ボール螺子１１８が回転することにより昇降台１１４が昇降するように構成されている。   A lower substrate 112 is provided on the outer surface of the load lock chamber 110 as a spare chamber. The lower substrate 112 is provided with a guide shaft 116 that is fitted to the lifting platform 114 and a ball screw 118 that is screwed to the lifting platform 114. The upper substrate 120 is provided on the upper ends of the guide shaft 116 and the ball screw 118 erected on the lower substrate 112. The ball screw 118 is rotated by a lift motor 122 provided on the upper substrate 120. The lifting platform 114 is moved up and down by the rotation of the ball screw 118.

昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴は、この昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう充分な余裕がある。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には昇降シャフト１２４の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ１２８が、ロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。ベローズ１２８は昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、このベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外形に比べ充分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。   A hollow elevating shaft 124 is suspended from the elevating table 114, and the connecting portion between the elevating table 114 and the elevating shaft 124 is airtight. The elevating shaft 124 moves up and down together with the elevating table 114. The elevating shaft 124 penetrates the top plate 126 of the load lock chamber 110. The through hole of the top plate 126 through which the elevating shaft 124 passes has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 124. Between the load lock chamber 110 and the lifting platform 114, a bellows 128 as a stretchable hollow elastic body is provided so as to cover the periphery of the lifting shaft 124 in order to keep the load lock chamber 110 airtight. The bellows 128 has a sufficient amount of expansion and contraction that can accommodate the amount of elevation of the lifting platform 114, and the inner diameter of the bellows 128 is sufficiently larger than the outer shape of the lifting shaft 124 so that it does not come into contact with the expansion and contraction of the bellows 128. Has been.

昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平に固着される。昇降基板１３０の下面にはＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー１３２が気密に取付けられる。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。   An elevating board 130 is fixed horizontally to the lower end of the elevating shaft 124. A drive unit cover 132 is airtightly attached to the lower surface of the elevating substrate 130 via a seal member such as an O-ring. The elevating board 130 and the drive unit cover 132 constitute a drive unit storage case 134. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 134 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 110.

また、駆動部収納ケース１３４の内部には、ボート３０の回転機構１０４が設けられ、この回転機構１０４の周辺は、冷却機構１３６により、冷却される。   Further, the rotation mechanism 104 of the boat 30 is provided inside the drive unit storage case 134, and the periphery of the rotation mechanism 104 is cooled by the cooling mechanism 136.

電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り回転機構１０４に導かれて接続されている。また、冷却機構１３６及びシールキャップ１０２には冷却流路１４０が形成されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り、冷却流路１４０に導かれて接続されている。   The power supply cable 138 is led from the upper end of the lifting shaft 124 through the hollow portion of the lifting shaft 124 to the rotating mechanism 104 and connected thereto. Further, a cooling flow path 140 is formed in the cooling mechanism 136 and the seal cap 102. The cooling water pipe 142 passes from the upper end of the elevating shaft 124 through the hollow portion of the elevating shaft 124 and is guided and connected to the cooling flow path 140.

昇降モータ１２２が駆動されボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。   As the elevating motor 122 is driven and the ball screw 118 rotates, the drive unit storage case 134 is raised and lowered via the elevating platform 114 and the elevating shaft 124.

駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２とともにボート３０が降下され、ウエハ１４を外部に搬出できる状態となる。   When the drive unit storage case 134 is raised, the seal cap 102 provided in an airtight manner on the elevating substrate 130 closes the furnace port 144 that is an opening of the processing furnace 40, so that wafer processing is possible. When the drive unit storage case 134 is lowered, the boat 30 is lowered together with the seal cap 102, and the wafer 14 can be carried out to the outside.

図５は、熱処理装置１０を構成する各部の制御構成を示す。
温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、操作部１４８及び入出力部１４９を備え、熱処理装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。これら、温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８及び主制御部１５０は、コントローラ１５２として構成されている。 FIG. 5 shows a control configuration of each part constituting the heat treatment apparatus 10.
The temperature control unit 52, the gas flow rate control unit 78, the pressure control unit 98, and the drive control unit 108 include an operation unit 148 and an input / output unit 149, and are electrically connected to a main control unit 150 that controls the entire heat treatment apparatus 10. ing. These temperature controller 52, gas flow controller 78, pressure controller 98, drive controller 108, and main controller 150 are configured as a controller 152.

次に、上述したように構成された熱処理装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣウエハなどの基板上に、例えばＳiＣ膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ１５２により制御される。   Next, a method for forming, for example, a SiC film on a substrate such as a SiC wafer as one step of the semiconductor device manufacturing process using the heat treatment apparatus 10 configured as described above will be described. In the following description, the operation of each part constituting the heat treatment apparatus 10 is controlled by the controller 152.

まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２２へ搬送し、このポッド棚２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を検知する。   First, when the pod 16 containing a plurality of wafers 14 is set on the pod stage 18, the pod 16 is transferred from the pod stage 18 to the pod shelf 22 by the pod transfer device 20 and stocked on the pod shelf 22. Next, the pod 16 stocked on the pod shelf 22 is transported to the pod opener 24 by the pod transport device 20 and set, the lid of the pod 16 is opened by the pod opener 24, and the pod 16 is detected by the substrate number detector 26. The number of wafers 14 accommodated is detected.

次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。   Next, the wafer 14 is taken out from the pod 16 at the position of the pod opener 24 by the substrate transfer device 28 and transferred to the boat 30.

複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により処理室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ１０２はＯリングを介してマニホールド４６の下端をシールした状態となる。   When a plurality of wafers 14 are loaded into the boat 30, the boat 30 holding the plurality of wafers 14 is loaded into the processing chamber 44 by the lifting and lowering operation of the lifting platform 114 and the lifting shaft 124 by the lifting motor 122 (boat loading). ) In this state, the seal cap 102 seals the lower end of the manifold 46 via the O-ring.

処理室４４内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置８６によって真空排気される。この際、処理室４４内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきガス排気ノズル８０に対応するＡＰＣバルブ８４がフィードバック制御される。
また、処理室４４内が所望の温度となるようにサセプタ４８からの熱エネルギーにより加熱される。この際、処理室４４内が所望の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づき磁気コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。
そして、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることでウエハ１４が回転される。 The processing chamber 44 is evacuated by a vacuum evacuation device 86 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 44 is measured by a pressure sensor, and the APC valve 84 corresponding to the gas exhaust nozzle 80 is feedback-controlled based on the measured pressure.
Further, the processing chamber 44 is heated by heat energy from the susceptor 48 so that the inside of the processing chamber 44 has a desired temperature. At this time, the current supply to the magnetic coil 50 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 44 has a desired temperature distribution.
Then, the wafer 14 is rotated by rotating the boat 30 by the rotation mechanism 104.

続いて、ガス供給源から第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０それぞれに反応ガスが供給される。所望の流量となるように、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０に対応するＭＦＣ６６ａ、６６ｂ、１６６ａ、１６６ｂの開度が調節された後、バルブ６４ａ、６４ｂ、１６４ａ、１６４ｂが開かれ、それぞれの反応ガスがガス供給管６２ａ、６２ｂ、１６２ａ、１６２ｂを流通して、供給孔６８、１６８から、処理室４４内に導入される。   Subsequently, the reaction gas is supplied from the gas supply source to each of the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160. After the openings of the MFCs 66a, 66b, 166a, and 166b corresponding to the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160 are adjusted so as to obtain a desired flow rate, the valves 64a, 64b, 164a, and 164b are adjusted. Are opened, and the respective reaction gases flow through the gas supply pipes 62a, 62b, 162a, 162b and are introduced into the processing chamber 44 through the supply holes 68, 168.

第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル１６０から導入された反応ガスは、処理室４４内のサセプタ４８の内側を通り、ガス排気ノズル８０からガス排気管８２を通り排気される。反応ガスは、処理室４４内を通過する際にウエハ１４と接触し、ウエハ１４の表面上にＳｉＣ膜が堆積（デポジション）される。   The reaction gas introduced from the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 160 passes through the inside of the susceptor 48 in the processing chamber 44 and is exhausted from the gas exhaust nozzle 80 through the gas exhaust pipe 82. The reactive gas contacts the wafer 14 when passing through the processing chamber 44, and a SiC film is deposited (deposited) on the surface of the wafer 14.

一方、処理室４４内のウエハ１４の処理に先立って、不活性ガス供給源２１０４から不活性ガス供給管２１０１、ＭＦＣ２１０３、バルブ２１０２を経て、不活性ガス供給ノズル２１０に不活性ガスが供給される。不活性ガス供給ノズル２１０から導入された周囲空間２１４内に不活性ガスは、この周囲空間２１４内をパージし、排気ダクト２１６から排気される。この際、ガスセンサ２１８は、排気ダクト２１６により排気されるガスを検出する。
好ましくは、少なくとも第１のガス供給ノズル６０もしくは第２のガス供給ノズル１６０から処理室４４内に水素ガスが供給される前に、周囲空間２１４内を不活性ガスで充填されるタイミングにて、不活性ガス供給ノズル２１０から不活性ガスを供給するように制御すると、より一層、爆発の発生を抑制することができる。 On the other hand, prior to processing the wafer 14 in the processing chamber 44, the inert gas is supplied from the inert gas supply source 2104 to the inert gas supply nozzle 210 via the inert gas supply pipe 2101, the MFC 2103, and the valve 2102. . Inert gas is purged in the surrounding space 214 introduced from the inert gas supply nozzle 210 and exhausted from the exhaust duct 216. At this time, the gas sensor 218 detects the gas exhausted by the exhaust duct 216.
Preferably, at least before the hydrogen gas is supplied into the processing chamber 44 from the first gas supply nozzle 60 or the second gas supply nozzle 160, the surrounding space 214 is filled with an inert gas. If control is performed so that the inert gas is supplied from the inert gas supply nozzle 210, the occurrence of explosion can be further suppressed.

予め設定された時間が経過すると、処理室４４内へ不活性ガス供給源（非図示）から不活性ガスが供給され、この処理室４４内が不活性ガスで置換されると共に、処理室４４内の圧力が常圧に復帰される。   When a preset time elapses, an inert gas is supplied into the processing chamber 44 from an inert gas supply source (not shown), and the inside of the processing chamber 44 is replaced with the inert gas. Is restored to normal pressure.

その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールド４６の下端が開口されると共に、処理済ウエハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド４６の下端からアウターチューブ４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、ボート３０に支持された全てのウエハ１４が冷えるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。次に、待機させたボート３０のウエハ１４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウエハ１４が収容されたポッド１６をポッド棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして熱処理装置１０の一連の作用が完了する。   Thereafter, the seal cap 102 is lowered by the elevating motor 122 so that the lower end of the manifold 46 is opened, and the processed wafer 14 is carried out from the lower end of the manifold 46 to the outside of the outer tube 42 while being held by the boat 30 ( (Boat unloading), and the boat 30 waits at a predetermined position until all the wafers 14 supported by the boat 30 are cooled. Next, when the wafer 14 of the boat 30 that has been waiting is cooled to a predetermined temperature, the substrate transfer device 28 takes out the wafer 14 from the boat 30 and transfers it to the empty pod 16 set in the pod opener 24. And accommodate. Thereafter, the pod 16 containing the wafer 14 is transferred to the pod shelf 22 or the pod stage 18 by the pod transfer device 20. In this way, a series of actions of the heat treatment apparatus 10 is completed.

なお、本発明は上記実施形態に限られず、第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給ノズル１６０、及び、ガス排気ノズル８０の数や配置、あるいはその組み合わせは、目的に応じて適宜変更することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and the number and arrangement of the first gas supply nozzle 60, the second gas supply nozzle 160, and the gas exhaust nozzle 80, or a combination thereof may be changed as appropriate according to the purpose. can do.

第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
１．ヒータとして抵抗加熱方式に代えて、磁気発生部を用いるようにし、かつ、収納管と反応管との間を不活性ガス供給部により不活性ガスを供給するようにしたので、反応管内から処理ガスが漏洩した場合であっても、爆発等の発生を抑制することができる。
２．収納管と反応管との間の周囲空間の上方で不活性ガスを供給するとともに、収納管の下端部に設けられる第２開口部と収納管の下端部に設けられる第１開口部とを囲うカバーに設けられた排気ラインから、該不活性ガスを排気するように構成したので、処理ガスの収納管と反応管との間での滞留を抑制することができ、かつ、収納管に排気口を設けずにすむため、収納管からの外部へのガスの漏洩を抑制することができる。 According to 1st Embodiment, there exist the following effects.
1. Instead of the resistance heating method as the heater, a magnetism generator is used, and an inert gas is supplied between the storage tube and the reaction tube by the inert gas supply unit. Even if it leaks, the occurrence of an explosion or the like can be suppressed.
2. Inert gas is supplied above the surrounding space between the storage tube and the reaction tube, and the second opening provided at the lower end of the storage tube and the first opening provided at the lower end of the storage tube are enclosed. Since the inert gas is exhausted from the exhaust line provided in the cover, the retention of the processing gas between the storage tube and the reaction tube can be suppressed, and an exhaust port is provided in the storage tube. Therefore, leakage of gas from the storage tube to the outside can be suppressed.

[第２実施形態]
次に、第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態に係る処理炉４０の側面断面図を示し、図７は、第２実施形態に係る処理炉４０の中心付近の上面断面図を示す。
第１実施形態では、磁気コイル５０はライナーチューブ２０４の外側に配置されていたのに対し、本実施形態では、磁気コイル５０はライナーチューブ２０４の内側の周囲空間２１４内に配置されている。磁気コイル５０のフィーダ線（非図示）は、例えばスカベンジャー２０２を貫通させて外部のＲＦ電源（非図示）に接続する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 6 shows a side sectional view of the processing furnace 40 according to the second embodiment, and FIG. 7 shows a top sectional view near the center of the processing furnace 40 according to the second embodiment.
In the first embodiment, the magnetic coil 50 is disposed outside the liner tube 204, whereas in this embodiment, the magnetic coil 50 is disposed in the surrounding space 214 inside the liner tube 204. A feeder wire (not shown) of the magnetic coil 50 is connected to an external RF power source (not shown) through, for example, the scavenger 202.

磁気コイル５０を不活性ガスでパージされた周囲空間２１４に配置することで、この磁気コイル５０の酸化による劣化を防止することができる。また、磁気コイル５０が不活性ガスにより冷却されるため、この磁気コイル５０を冷却する水冷装置が不要となる。さらに、磁気コイル５０をライナーチューブ２０４の外側に配置した場合と比較して、本実施形態では磁気コイル５０が、サセプタ４８や処理室４４内のウエハ１４の近くに配置されるため、加熱の効率を向上することができる。
なお、磁気コイル５０を冷却する水冷装置を不要とすることもできるが、設けるようにしてもよい。 By disposing the magnetic coil 50 in the surrounding space 214 purged with an inert gas, the deterioration of the magnetic coil 50 due to oxidation can be prevented. Further, since the magnetic coil 50 is cooled by the inert gas, a water cooling device for cooling the magnetic coil 50 is not necessary. Further, compared to the case where the magnetic coil 50 is disposed outside the liner tube 204, in the present embodiment, the magnetic coil 50 is disposed near the susceptor 48 and the wafer 14 in the processing chamber 44. Can be improved.
A water cooling device for cooling the magnetic coil 50 may be unnecessary, but may be provided.

［本発明の好ましい態様］
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。 [Preferred embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

（１）本発明の一態様によれば、内部に被誘導体と基板とを配置可能に構成され、該内部で被誘導体からの熱エネルギーに基づき、基板を処理する反応管と、該反応管の外側に配置され、前記被誘導体を誘導加熱する誘導体と、前記反応管および前記誘導体を収納する収納管と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、を備える基板処理装置が提供される。
これにより、処理ガスの漏洩を抑制するとともに、誘導体の酸化を抑制することができる。また、誘導体をより被誘導体に近づけることができるので、加熱効率の向上を図ることができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a derivative tube and a substrate can be arranged inside, and a reaction tube that processes the substrate based on thermal energy from the derivative compound inside the reaction tube; An inert gas is supplied to a gap formed between the reaction tube and the storage tube, and a gap formed between the reaction tube and the storage tube. An inert gas supply unit is provided.
Thereby, leakage of the processing gas can be suppressed and oxidation of the derivative can be suppressed. Further, since the derivative can be made closer to the derivative, the heating efficiency can be improved.

（２）前記間隙は、前記反応管と前記収納管との間における前記反応管の上端部まで、形成されており、前記不活性ガス供給部は、前記収納管の下端部から上端部まで延在するように形成されている上記（１）の基板処理装置が提供される。
これにより、前記反応管と前記収納管との間における前記反応管の上端部でのＨ_２ガス等可燃性ガスの溜りを抑制することができる。特に可燃性ガスとしてＨ_２ガスは軽いため、前記上端部に溜りやすい。これにより、よりいっそう漏洩時の爆発、自然発火等の発生を抑制することができる。 (2) The gap is formed to the upper end of the reaction tube between the reaction tube and the storage tube, and the inert gas supply unit extends from the lower end to the upper end of the storage tube. The substrate processing apparatus according to the above (1), which is formed to exist, is provided.
Thus, it is possible to suppress the reservoir of the H ₂ gas or the like combustible gas at the upper end of the reaction tube between the said housing tube and the reaction tube. In particular, since H ₂ gas is light as a combustible gas, it tends to accumulate at the upper end. Thereby, generation | occurrence | production of the explosion at the time of leak, spontaneous combustion, etc. can be suppressed further.

（３）前記不活性ガス供給部は、前記収納管の側壁を貫通して設置されており、前記側壁に前記不活性ガス供給部が固着されている上記（２）の基板処理装置が提供される。
これにより、不活性ガス供給部を反応管より下方に設ける際に必要となるギャップ（隙間）をなくすことができ、また、不活性ガスを取り付けする際に必要なメンテナンススペースを必要とすることがなく、ガスの漏洩を抑制するとともに、処理炉（装置）のサイズをコンパクトにすることができる。 (3) The substrate processing apparatus according to (2), wherein the inert gas supply unit is installed through a side wall of the storage tube, and the inert gas supply unit is fixed to the side wall. The
As a result, a gap (gap) required when the inert gas supply unit is provided below the reaction tube can be eliminated, and a maintenance space required for attaching the inert gas can be required. In addition, gas leakage can be suppressed and the size of the processing furnace (apparatus) can be made compact.

（４）前記反応管内に水素元素含有ガスを供給するガス供給部と、前記反応管の下端部に設けられる第一開口部と、前記収納管の下端部に設けられる第二開口部と、前記第一開口部および前記第二開口部とを囲うカバーと、該カバー内を排気する排気ラインと、該排気ラインに設けられる水素元素含有ガスを検出する第一ガス検出器と、前記排気ラインに設けられる酸素元素含有ガスを検出する第二ガス検出器と、を備える上記（１）の基板処理装置が提供される。
これにより、水素元素含有ガス漏洩時の爆発、自然発火等の発生を抑制するとともに、誘導体の酸化を抑制することができる。また、誘導体をより被誘導体に近づけることができるので、加熱効率の向上を図ることができる。また、カバーにより、水素元素含有ガス漏洩を抑制し、かつ該排気ラインに設けられる第一ガス検出器と第二ガス検出器とにより、水素元素含有ガスと酸素元素含有ガスを検出することができ、よりいっそう安全性を高めることができる。 (4) a gas supply part for supplying a hydrogen element-containing gas into the reaction tube, a first opening provided at the lower end of the reaction tube, a second opening provided at the lower end of the storage tube, A cover that surrounds the first opening and the second opening; an exhaust line that exhausts the interior of the cover; a first gas detector that detects a hydrogen element-containing gas provided in the exhaust line; and the exhaust line There is provided a substrate processing apparatus according to (1), comprising a second gas detector for detecting an oxygen element-containing gas provided.
As a result, it is possible to suppress the occurrence of explosion, spontaneous ignition, etc. when the hydrogen element-containing gas leaks, and to suppress the oxidation of the derivative. Further, since the derivative can be made closer to the derivative, the heating efficiency can be improved. In addition, leakage of the hydrogen element-containing gas can be suppressed by the cover, and the hydrogen element-containing gas and the oxygen element-containing gas can be detected by the first gas detector and the second gas detector provided in the exhaust line. , Can further increase safety.

（５）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。 (5) According to another aspect of the present invention, the step of transporting the substrate into the reaction tube disposed inside the derivative, the derivative tube and the reaction tube housed in the storage tube, and the reaction tube; The substrate is processed based on the thermal energy from the derivative to which the derivative is induction-heated in the reaction tube while supplying the inert gas from the inert gas supply unit to the gap formed between the storage tube and the storage tube. And a method of manufacturing a semiconductor device.

（６）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する基板処理方法が提供される。 (6) According to another aspect of the present invention, the step of transporting a substrate into a reaction tube disposed inside the derivative, having a derivative and a reaction tube accommodated in a storage tube, and the reaction tube, The substrate is processed based on the thermal energy from the derivative to which the derivative is induction-heated in the reaction tube while supplying the inert gas from the inert gas supply unit to the gap formed between the storage tube and the storage tube. And a substrate processing method.

（７）本発明の他の態様によれば、収納管内に収納された誘導体と反応管とを有し、前記誘導体の内側に配置された反応管内に基板を搬送する工程と、前記反応管と前記収納管との間に形成される間隙に不活性ガス供給部から不活性ガスを供給しつつ、前記反応管内で、前記誘導体が誘導加熱した前記被誘導体からの熱エネルギーに基づき基板を処理する工程と、を有する基板の製造方法が提供される。 (7) According to another aspect of the present invention, there is provided a step of transporting a substrate into a reaction tube disposed inside the derivative, the derivative tube and the reaction tube housed in the housing tube, and the reaction tube; The substrate is processed based on the thermal energy from the derivative to which the derivative is induction-heated in the reaction tube while supplying the inert gas from the inert gas supply unit to the gap formed between the storage tube and the storage tube. And a method of manufacturing a substrate comprising:

１０ 熱処理装置
１２ 筺体
１４ ウエハ
１６ ポッド
４０ 処理炉
４２ アウターチューブ
４４ 処理室
４６ マニホールド
４８ サセプタ
５０ 磁気コイル
５４ 内側断熱壁
５６ 外側断熱壁
５８ 磁場シール
６０、１６０ ガス供給ノズル
８０ ガス排気ノズル
１５０ 主制御部
１５２ コントローラ
２０２ スカベンジャー
２０４ ライナーチューブ
２１０ 不活性ガス供給ノズル
２１４ 周囲空間
２１６ 排気ダクト
２１８ ガスセンサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat processing apparatus 12 Housing 14 Wafer 16 Pod 40 Processing furnace 42 Outer tube 44 Processing chamber 46 Manifold 48 Susceptor 50 Magnetic coil 54 Inner heat insulation wall 56 Outer heat insulation wall 58 Magnetic field seal 60, 160 Gas supply nozzle 80 Gas exhaust nozzle 150 Main control part 152 Controller 202 Scavenger 204 Liner tube 210 Inert gas supply nozzle 214 Ambient space 216 Exhaust duct 218 Gas sensor

Claims (3)

基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
前記反応管及び前記磁場発生部を収納する収納管と、
前記反応管と前記収納管との間に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
を有する熱処理装置。 A reaction tube having a processing chamber for processing a substrate therein;
A magnetic field generator provided outside the reaction tube and electromagnetically heating the processing chamber;
A storage tube for storing the reaction tube and the magnetic field generation unit;
An inert gas supply unit for supplying an inert gas between the reaction tube and the storage tube;
A heat treatment apparatus having 基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
を収納する収納管を有し、
前記処理室内に基板を搬送する工程と、
前記反応管と前記収納管との間に不活性ガスを供給しつつ、前記処理室を電磁誘導加熱し基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 A reaction tube having a processing chamber for processing a substrate therein;
A magnetic field generator provided outside the reaction tube and electromagnetically heating the processing chamber;
A storage tube for storing
Transporting the substrate into the processing chamber;
A step of processing the substrate by electromagnetic induction heating the processing chamber while supplying an inert gas between the reaction tube and the storage tube;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising: 基板を処理する処理室を内部に備える反応管と、
前記反応管の外側に設けられ、前記処理室を電磁誘導加熱する磁場発生部と、
を収納する収納管を有し、
前記処理室内に基板を搬送する工程と、
前記反応管と前記収納管との間に不活性ガスを供給しつつ、前記処理室を電磁誘導加熱し基板を処理する工程と、
を有する基板の製造方法。 A reaction tube having a processing chamber for processing a substrate therein;
A magnetic field generator provided outside the reaction tube and electromagnetically heating the processing chamber;
A storage tube for storing
Transporting the substrate into the processing chamber;
A step of processing the substrate by electromagnetic induction heating the processing chamber while supplying an inert gas between the reaction tube and the storage tube;
A method of manufacturing a substrate having

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