JP6008533B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、基板処理装置、及び、半導体装置の製造方法に係り、特に反応容器内のメンテナンスサイクル延長及び装置ダウンタイム低減に関する技術である。 The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique related to extension of a maintenance cycle in a reaction vessel and reduction of apparatus downtime.
半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置として、複数の基板を一括処理する縦型ＣＶＤ装置が知られている。この縦型ＣＶＤ装置の反応炉を使用して、複数の基板上に、例えば、フラットポリシリコン膜と呼ばれるポリシリコン膜を成膜することが特許文献１に記載されている。ここで、フラットとは、炉内の温度勾配をフラット（ゼロ）にすることである。したがって、フラットポリシリコン膜とは、温度勾配をフラットにした炉内に配置された複数の基板上に成膜されるポリシリコン膜をいう。ここで、複数の基板が配置される炉内の領域を基板配列領域という。 2. Description of the Related Art A vertical CVD apparatus that processes a plurality of substrates at once is known as a substrate processing apparatus that implements a semiconductor device manufacturing method. Patent Document 1 describes that, for example, a polysilicon film called a flat polysilicon film is formed on a plurality of substrates using a reaction furnace of this vertical CVD apparatus. Here, “flat” means to make the temperature gradient in the furnace flat (zero). Therefore, the flat polysilicon film refers to a polysilicon film formed on a plurality of substrates arranged in a furnace having a flat temperature gradient. Here, a region in the furnace where a plurality of substrates are arranged is referred to as a substrate arrangement region.
このフラットポリシリコン膜の成膜に際しては、基板配列領域全体に適量の成膜ガスを供給するために、ロングノズルと呼ばれる成膜用ガスノズルを使用している。ここでロングノズルとは、炉内の基板配列領域外からではなく、炉内の基板配列領域内から成膜ガスを供給することが可能な成膜用ガスノズルをいう。縦型ＣＶＤ装置の反応炉にあっては、このロングノズルは、通常、炉の下部から挿入されて炉の上部に向けて延在されているため、炉内の下部から挿入されてそこに止まる通常ノズルと比べて長さが長くなっている。上述したフラットポリシリコン膜の成膜には、基板配列領域に沿う、長さの異なる複数本の、例えば４本の石英製のロングノズル（以下、石英ロングノズルという）が使用されている。 In forming the flat polysilicon film, a film forming gas nozzle called a long nozzle is used to supply an appropriate amount of film forming gas to the entire substrate array region. Here, the long nozzle refers to a film forming gas nozzle capable of supplying a film forming gas not from outside the substrate arrangement region in the furnace but from inside the substrate arrangement region in the furnace. In a reaction furnace of a vertical CVD apparatus, this long nozzle is usually inserted from the lower part of the furnace and extends toward the upper part of the furnace, so that it is inserted from the lower part in the furnace and stops there. The length is longer than the normal nozzle. For the formation of the flat polysilicon film described above, a plurality of, for example, four quartz long nozzles (hereinafter referred to as quartz long nozzles) having different lengths along the substrate arrangement region are used.
ところで、反応炉内で成膜を繰り返していくと、反応炉内に副生成物である生成膜が堆積していく。この堆積膜厚が１０μｍ以上になると、パーティクル発生の要因となるため、一旦、堆積膜の除去が必要となる。この反応炉内の膜除去には、クリーニングガスによるエッチングが採用される。例えばＳｉＨ４を反応炉内に供給してポリシリコン膜を成膜する場合、ＣｌＦ３ガスやＦ２ガスによるエッチングが有効である。ここで、反応炉の内壁等のみならず、フラットポリシリコン膜を成膜するために使用する石英ロングノズルの内壁にも、当然ポリシリコン膜が成膜される。したがって、反応炉の内壁等と石英ロングノズルの内壁との両方の堆積膜をエッチングする必要がある。この場合、成膜用ガスノズル内の堆積膜厚は、反応炉内の堆積膜厚に比べ一般に４倍以上厚く付着している。このため、成膜用ガスノズル内のクリーニングを、反応炉内のクリーニングと別に行う必要がある。 By the way, when the film formation is repeated in the reaction furnace, a product film as a by-product is deposited in the reaction furnace. When the deposited film thickness is 10 μm or more, it becomes a factor for generation of particles, and thus it is necessary to remove the deposited film once. Etching with a cleaning gas is employed to remove the film in the reactor. For example, when a polysilicon film is formed by supplying SiH 4 into the reaction furnace, etching with ClF 3 gas or F 2 gas is effective. Here, the polysilicon film is naturally formed not only on the inner wall of the reactor, but also on the inner wall of the quartz long nozzle used for forming the flat polysilicon film. Therefore, it is necessary to etch the deposited films on both the inner wall of the reactor and the inner wall of the quartz long nozzle. In this case, the deposited film thickness in the film forming gas nozzle is generally 4 times or more thicker than the deposited film thickness in the reaction furnace. For this reason, it is necessary to clean the inside of the film forming gas nozzle separately from the cleaning inside the reaction furnace.
そこで、特許文献１では、クリーニング用ガスノズルよりクリーニングガスを反応炉内に導入して、反応炉内をクリーニングするとともに、クリーニングガスを成膜用ガスノズル内にも導入して成膜用ガスノズル内をクリーニングすることが行われている。この場合、成膜用ガスノズルの内壁のクリーニング処理と、反応管の内壁等のクリーニング処理を同時に行うようにする方法の他に、これらのクリーニング処理を別々に行うようにする方法も提案されている。 Therefore, in Patent Document 1, the cleaning gas is introduced into the reaction furnace from the cleaning gas nozzle to clean the inside of the reaction furnace, and the cleaning gas is also introduced into the film forming gas nozzle to clean the inside of the film forming gas nozzle. To be done. In this case, in addition to the method of simultaneously performing the cleaning process for the inner wall of the film forming gas nozzle and the cleaning process for the inner wall of the reaction tube, a method for performing these cleaning processes separately has also been proposed. .
上述の通り、成膜用ガスノズル内の堆積膜厚は、反応炉内の堆積膜厚に比べ一般に４倍以上厚く付着している。これは、累積膜厚の影響で異物が発生するタイミング（累積膜厚）が異なる（例えば、異物の発生する累積膜厚が２０μｍだとすれば、炉内の堆積膜厚を基準（２０μｍ）とすると、ノズル内の堆積膜厚は８０μｍとなっており、ノズル内の堆積膜厚を基準（２０μｍ）とすると、炉内の堆積膜厚は５μｍとなっている。）ことを意味する。従って、炉内堆積膜厚が５μｍであっても、ノズル内堆積膜厚が２０μｍとなっているため、このタイミングでノズル内、及び炉内のガスクリーニングを実施する必要がある。これは、ダウンタイムの拡大となり、非常に非効率であった。 As described above, the deposited film thickness in the film forming gas nozzle is generally 4 times or more thicker than the deposited film thickness in the reaction furnace. This is because the timing (cumulative film thickness) at which foreign matter is generated is different due to the influence of the cumulative film thickness (for example, if the cumulative film thickness at which foreign matter is generated is 20 μm, the deposited film thickness in the furnace is the reference (20 μm) Then, the deposited film thickness in the nozzle is 80 μm, and the deposited film thickness in the furnace is 5 μm when the deposited film thickness in the nozzle is a reference (20 μm). Therefore, even if the deposited film thickness in the furnace is 5 μm, the deposited film thickness in the nozzle is 20 μm, so it is necessary to perform gas cleaning in the nozzle and in the furnace at this timing. This resulted in increased downtime and was very inefficient.
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、クリーニング時の成膜用ガスノズルのメンテナンスサイクルを延長させ、装置のダウンタイムを低減することが可能な基板処理装置、及び、半導体装置の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, extend the maintenance cycle of the film forming gas nozzle during cleaning, and reduce the downtime of the apparatus, and a semiconductor It is to provide a method for manufacturing an apparatus.
代表的な解決手段の一つは、基板を処理する反応室を構成する反応管と、前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に成膜ガスを供給する第１の成膜ガスノズルと、前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に前記成膜ガスを供給する第２の成膜ガスノズルと、前記第１の成膜ガスノズルから前記反応室に前記成膜ガスを供給する場合には、前記第２の成膜ガスノズルからは前記成膜ガスを供給しないように、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給する場合には、前記第１の成膜ガス供給ノズルからは前記成膜ガスを供給しないように制御する制御手段と、を具備し、前記第１の成膜ガスノズルから供給される成膜ガスと、前記第２の成膜ガスノズルから供給される成膜ガスは同じである基板処理装置である。 One of typical solutions is a reaction tube constituting a reaction chamber for processing a substrate, a first film formation gas nozzle provided in the reaction tube and supplying a film formation gas to the reaction chamber, A second film-forming gas nozzle that is provided inside the reaction tube and supplies the film-forming gas to the reaction chamber; and when the film-forming gas is supplied from the first film-forming gas nozzle to the reaction chamber. When the film forming gas is supplied from the second film forming gas supply nozzle so as not to supply the film forming gas from the second film forming gas nozzle, the first film forming gas supply nozzle is used. Control means for controlling not to supply the film-forming gas, and a film-forming gas supplied from the first film-forming gas nozzle and a film-forming supplied from the second film-forming gas nozzle The gas is the same substrate processing apparatus.
また、他の代表的な解決手段の一つは、反応室に処理対象となる基板を搬入する工程と、前記反応室に第１の成膜ガスノズルから成膜ガスを供給し、前記基板に所定の膜を形成する工程と、処理済の前記基板を前記反応室から基板を搬出する工程と、を所定回数繰り返し、その後、反応室に処理対象となる基板を搬入する工程と、前記反応室に第２の成膜ガスノズルから成膜ガスを供給し、前記基板に所定の膜を形成する工程と、処理済の前記基板を前記反応室から基板を搬出する工程と、を行う半導体装置の製造方法である。 Another representative solution is a step of carrying a substrate to be processed into a reaction chamber, a film forming gas is supplied from the first film forming gas nozzle to the reaction chamber, and a predetermined amount is supplied to the substrate. And a step of unloading the processed substrate from the reaction chamber a predetermined number of times, and then carrying a substrate to be processed into the reaction chamber; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying a film formation gas from a second film formation gas nozzle to form a predetermined film on the substrate; and carrying out the processed substrate from the reaction chamber. It is.
クリーニング時の成膜用ガスノズルのメンテナンスサイクルを延長させ、装置のダウンタイムを低減することが可能になる。 The maintenance cycle of the film forming gas nozzle during cleaning can be extended, and the downtime of the apparatus can be reduced.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１は、実施の形態の基板処理装置である半導体製造装置としての縦型ＣＶＤ装置の概略側面断面図を示し、図２には、縦型ＣＶＤ装置の概略平面断面図を示す。また、図３は、ガス供給系を含めた縦型ＣＶＤ装置の概略側面断面図を示している。縦型ＣＶＤ装置は、主に基板を処理する反応空間を有する反応炉３１と、反応炉に対して基板保持部材に保持された基板を搬送する搬送手段（図示省略）とを備え、基板保持部材を反応炉に収容して基板を処理するように構成される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side sectional view of a vertical CVD apparatus as a semiconductor manufacturing apparatus which is a substrate processing apparatus of an embodiment, and FIG. 2 is a schematic plan sectional view of the vertical CVD apparatus. FIG. 3 is a schematic side sectional view of a vertical CVD apparatus including a gas supply system. The vertical CVD apparatus includes a reaction furnace 31 having a reaction space for mainly processing a substrate, and a transport unit (not shown) for transporting the substrate held by the substrate holding member to the reaction furnace. Is accommodated in a reaction furnace and the substrate is processed.
反応炉３１は、反応管３７と加熱装置としてのヒータユニット３９とを備える。反応管３７は、外管としてのアウタチューブ１１５と内管としてのインナチューブ１１６とから構成されている。アウタチューブ１１５は例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。インナチューブ１１６は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウタチューブ１１５内に同軸的に配置されている。アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６の間の空間は筒状空間１１４を成す。インナチューブ１１６の上部開口から上昇したガスは、筒状空間１１４を通過して排気系としての排気管１１１から排気されるようになっている。なお、反応炉３１の制御系は制御手段１０３で制御される。 The reaction furnace 31 includes a reaction tube 37 and a heater unit 39 as a heating device. The reaction tube 37 includes an outer tube 115 as an outer tube and an inner tube 116 as an inner tube. The outer tube 115 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ), and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The inner tube 116 has a cylindrical shape having openings at both ends of the upper end and the lower end, and is disposed coaxially in the outer tube 115. A space between the outer tube 115 and the inner tube 116 forms a cylindrical space 114. The gas rising from the upper opening of the inner tube 116 passes through the cylindrical space 114 and is exhausted from the exhaust pipe 111 serving as an exhaust system. The control system of the reaction furnace 31 is controlled by the control means 103.
アウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６の下端には、例えばステンレス等よ
りなるマニホールド１１７が係合され、このマニホールド１１７にアウタチューブ１１５およびインナチューブ１１６が保持されている。アウタチューブ１１５の下端部およびマニホールド１１７の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間が気密にシールされている。
A manifold 117 made of, for example, stainless steel is engaged with lower ends of the outer tube 115 and the inner tube 116, and the outer tube 115 and the inner tube 116 are held by the manifold 117. An annular flange is provided at each of the lower end portion of the outer tube 115 and the upper opening end portion of the manifold 117, and the space between these flanges is hermetically sealed.
マニホールド１１７の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体としてのシールキャップ３８が気密シール可能に着脱自在に取付けられている。シールキャップ３８には、回転手段としての回転軸３６および回転機構３６ａが連結されており、回転軸３６および回転機構３６ａにより、基板保持部材としてのボート２１及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。又、シールキャップ３８は基板搬送手段である昇降手段としてのボートエレベータ３５に連結されていて、ボート２１を昇降させる。ボートエレベータ３５は、ボート２１に保持された複数のウェハ２００を反応空間３４に対して搬送する。回転軸３６、回転機構３６ａ、及びボートエレベータ３５は、ボート２１の回転スピード、昇降スピードを所定のスピードにするように、制御手段１０３により制御される。 A seal cap 38 as a disk-shaped lid made of, for example, stainless steel is detachably attached to the lower end opening of the manifold 117 so as to be hermetically sealed. The seal cap 38 is connected to a rotation shaft 36 and a rotation mechanism 36a as rotation means. The rotation shaft 36 and the rotation mechanism 36a are connected to the boat 21 and a plurality of boats 21 held on the boat 21 by the rotation shaft 36 and the rotation mechanism 36a. The wafer 200 is rotated. Further, the seal cap 38 is connected to a boat elevator 35 as a lifting / lowering means that is a substrate transfer means, and lifts and lowers the boat 21. The boat elevator 35 transports the plurality of wafers 200 held by the boat 21 to the reaction space 34. The rotation shaft 36, the rotation mechanism 36a, and the boat elevator 35 are controlled by the control unit 103 so that the rotation speed and the lifting / lowering speed of the boat 21 are set to predetermined speeds.
アウタチューブ１１５の外周にはヒータユニット３９が同軸的に配置されている。ヒータユニット３９は、アウタチューブ１１５内の温度を所定の処理温度にするよう制御手段１０３により制御される。前述した反応管３７とマニホールド１１７とで反応容器３２が構成される。また、インナチューブ１１６、アウタチューブ１１５と、マニホールド１１７とで、ボート２１に支持されたウェハ２００を収納して処理するための反応空間３４が構成される。 A heater unit 39 is coaxially disposed on the outer periphery of the outer tube 115. The heater unit 39 is controlled by the control means 103 so that the temperature in the outer tube 115 becomes a predetermined processing temperature. The reaction tube 32 and the manifold 117 described above constitute the reaction vessel 32. Further, the inner tube 116, the outer tube 115, and the manifold 117 constitute a reaction space 34 for storing and processing the wafers 200 supported by the boat 21.
マニホールド１１７から反応管３７にわたって、それらの一側には、石英製の成膜用ガスノズル４０が複数本設けられている。これらの成膜用ガスノズル４０により、成膜ガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。成膜用ガスノズル４０は、例えば長さの異なる２本の石英ロングノズルを１セットとして、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１及び第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２（長さはＡ＞Ｂの関係にある）から構成される。ここで、成膜用ガスノズル４０を、長さの異なる石英ロングノズルから構成したのは、基板配列領域としてのウェハ配列領域２２を２ゾーンに分割して、分割した各ゾーンに対応するように、反応炉内に複数本のロングノズルを延在させ、これらから成膜ガスを供給することで、反応炉内の温度勾配をゼロとしたうえで、複数のウェハ２００の膜厚均一性を確保することが可能となる。 A plurality of film-forming gas nozzles 40 made of quartz are provided on one side of the manifold 117 from the reaction tube 37. The film forming gas is supplied into the inner tube 116 by these film forming gas nozzles 40. The film forming gas nozzle 40 includes, for example, two quartz long nozzles having different lengths as one set, a first quartz long nozzle set A1, B1 and a second quartz long nozzle set A2, B2 (length is A> B). Here, the film forming gas nozzle 40 is composed of quartz long nozzles having different lengths, so that the wafer array region 22 as the substrate array region is divided into two zones, so as to correspond to the divided zones. By extending a plurality of long nozzles in the reaction furnace and supplying a film forming gas therefrom, the temperature gradient in the reaction furnace is made zero and the film thickness uniformity of the plurality of wafers 200 is ensured. It becomes possible.
また、最初に第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１から成膜ガスを供給し、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の堆積膜厚が所定の膜厚（異物が発生する累積膜厚程度）に達した後、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２から成膜ガスを供給するように使用することにより、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁に異物が発生する厚さの膜が成膜されたとしても、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２を用いて成膜処理を実施することができ、メンテナンス期間を延ばすことができる。 First, a film forming gas is supplied from the first quartz long nozzle sets A1 and B1, and the deposited film thickness of the first quartz long nozzle sets A1 and B1 is a predetermined film thickness (about the cumulative film thickness in which foreign matter is generated). ) To reach the inner wall of the first quartz long nozzle set A1, B1 by using the film forming gas to be supplied from the second quartz long nozzle set A2, B2. Even if a film is formed, the film forming process can be performed using the second quartz long nozzle sets A2 and B2, and the maintenance period can be extended.
石英ロングノズルの先端部は、反応空間３４内のウェハ配列領域２２に位置決めされている。この場合、石英ロングノズルの出口となる先端部は、ウェハ配列領域２２に沿って、上下方向にずれるように位置決めされ、ウェハ配列領域２２の途中箇所から複数のウェハ２００に適量の成膜ガスを供給するようになっている。これらの石英ロングノズルの入口となる基端部は、マニホールド１１７の一側に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。 The tip of the quartz long nozzle is positioned in the wafer arrangement region 22 in the reaction space 34. In this case, the tip portion serving as the exit of the quartz long nozzle is positioned so as to be displaced in the vertical direction along the wafer arrangement region 22, and an appropriate amount of film forming gas is applied to the plurality of wafers 200 from the midpoint of the wafer arrangement region 22. It comes to supply. The base end portion serving as the inlet of these quartz long nozzles is taken out of the reaction tube 37 through a nozzle through hole formed on one side of the manifold 117.
また、マニホールド１１７の他側には、クリーニングガス供給口を形成する石英製のクリーニング用ガスノズル４６（以下、ＣｌＦ３ノズルともいう）が設けられている。このＣｌＦ３ノズル４６により、クリーニングガスがインナチューブ１１６内に供給されるようになっている。ＣｌＦ３ノズル４６の先端部は、ウェハ配列領域２２の下方に位置決めされている。このＣｌＦ３ノズル４６の基端部は、マニホールド１１７に形成されたノズル通し穴を介して反応管３７の外部に取り出されている。ここで、ＣｌＦ３ノズル４６も石英ロングノズルと同じ材料の石英から形成されているが、ＣｌＦ３ノズル４６は、その長さが石英ロングノズルの長さと比べると短く、比較的低温である領域に配置されている。 On the other side of the manifold 117, a quartz cleaning gas nozzle 46 (hereinafter also referred to as a ClF 3 nozzle) that forms a cleaning gas supply port is provided. A cleaning gas is supplied into the inner tube 116 by the ClF 3 nozzle 46. The tip of the ClF 3 nozzle 46 is positioned below the wafer arrangement region 22. The base end portion of the ClF 3 nozzle 46 is taken out of the reaction tube 37 through a nozzle through hole formed in the manifold 117. Here, the ClF 3 nozzle 46 is also made of quartz made of the same material as the quartz long nozzle. However, the ClF 3 nozzle 46 is shorter than the quartz long nozzle in a relatively low temperature region. Has been placed.
また、マニホールド１１７の他側には、真空ポンプ等の排気装置（図示せず）に連結されたガスの排気管１１１が接続されており、アウタチューブ１１５とインナチューブ１１６との間の筒状空間１１４を流れるガスを排出し、アウタチューブ１１５内を所定の圧力の減圧雰囲気にするよう制御手段１０３により制御される。 Further, a gas exhaust pipe 111 connected to an exhaust device (not shown) such as a vacuum pump is connected to the other side of the manifold 117, and a cylindrical space between the outer tube 115 and the inner tube 116 is connected. The control means 103 controls to discharge the gas flowing through 114 and bring the outer tube 115 into a reduced pressure atmosphere of a predetermined pressure.
上述した石英ロングノズル、ＣｌＦ３ノズル４６は、図示しない成膜ガス源、不活性ガス源、クリーニングガス源に配管系を介して連結されている。 The quartz long nozzle and the ClF 3 nozzle 46 described above are connected to a film forming gas source, an inert gas source, and a cleaning gas source (not shown) through a piping system.
石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２は、反応管３７の外部に取り出されているそれらの基端部が、それぞれエアバルブ７９〜８２、２方向バルブ５１〜５４、エアバルブ７５〜７８、流量制御手段としてのＭＦＣ９１〜９４、及びエアバルブ７１〜７４を介在した配管で、図示しない成膜ガス源としてのＳｉＨ４ガス源に連結されている。上記２方向バルブ５１〜５４は、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２側配管を、ＳｉＨ４ガス源側又は非成膜ガス源側配管に切替えるバルブである。ここで非成膜ガス源側とは、不活性ガス源側（以下、Ｎ２ガス源）又はクリーニングガス源（ＣｌＦ３ガス源）側のことである。 Quartz long nozzles A1 to B2 have their base ends taken out from the reaction tube 37, respectively, having air valves 79 to 82, two-way valves 51 to 54, air valves 75 to 78, and MFCs 91 to 91 as flow control means. 94 and a pipe through which air valves 71 to 74 are interposed, and is connected to a SiH 4 gas source (not shown) as a film forming gas source. The two-way valves 51 to 54 are valves for switching the quartz long nozzles A1 to B2 side piping to the SiH 4 gas source side piping or the non-film forming gas source side piping. Here, the non-film forming gas source side means an inert gas source side (hereinafter, N 2 gas source) or a cleaning gas source (ClF 3 gas source) side.
また、ＣｌＦ３ノズル４６は、エアバルブ８９、２方向バルブ５５、エアバルブ８４、ＭＦＣ９５、及びエアバルブ８３を介在した配管で、図示しないＣｌＦ３またはＦ２ガス源（クリーニングガス源）に連結されている。ここで２方向バルブ５５は、ＣｌＦ３ガス源側配管をＣｌＦ３ノズル４６側又は石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２側配管に切替えるバルブである。 Further, the ClF 3 nozzle 46 is connected to a ClF 3 or F 2 gas source (cleaning gas source) (not shown) through a pipe having an air valve 89, a two-way valve 55, an air valve 84, an MFC 95, and an air valve 83 interposed therebetween. Here, the two-way valve 55 is a valve for switching the ClF 3 gas source side piping to the ClF 3 nozzle 46 side or the quartz long nozzle A1 to B2 side piping.
また、ＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とエアバルブ８４との間の配管には、エアバルブ８６、ＭＦＣ９６、エアバルブ８５を介在した配管が連結されており、その配管は、図示しないＮ２ガス源（不活性ガス源）に連結されている。また、成膜用ガスノズル４０側の配管に介設された４つの２方向バルブ５１〜５４とＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５とを共通接続した配管には、エアバルブ８８、ＭＦＣ９７、エアバルブ８７を介在した配管が連結されており、その配管は上述したＮ２ガス源に連結されている。 Further, a pipe between the two-way valve 55 and the air valve 84 interposed in the pipe on the ClF 3 nozzle 46 side is connected to a pipe through which an air valve 86, an MFC 96, and an air valve 85 are interposed. It is connected to an N 2 gas source (inert gas source) not shown. In addition, an air valve is connected to a pipe in which four two-way valves 51 to 54 provided in a pipe on the film forming gas nozzle 40 side and a two-way valve 55 provided in a pipe on the ClF 3 nozzle 46 side are connected in common. 88, MFC97, and a pipe through which an air valve 87 is interposed are connected, and the pipe is connected to the above-described N 2 gas source.
制御手段１０３は、縦型ＣＶＤ装置を構成する各部の動作を制御する。例えば、ボート２１に保持した複数のウェハ２００を反応空間３４に対してボートエレベータ３５で搬送する搬送ステップ、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１又は第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２から反応空間３４に成膜ガスを供給しつつ排気管１１１から排気して、ウェハ２００上に薄膜を成膜する成膜ステップ、及び成膜ステップで反応管３７内に堆積した生成膜を除去するクリーニングステップを実行するように制御する。また、例えば制御手段１０３は、成膜ステップとクリーニングステップとにおいて、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２及びＣｌＦ３ノズル４６へのガスの導入をつぎのように制御する。 The control means 103 controls the operation of each part constituting the vertical CVD apparatus. For example, a transfer step of transferring a plurality of wafers 200 held in the boat 21 to the reaction space 34 by the boat elevator 35, reaction from the first quartz long nozzle set A1, B1 or the second quartz long nozzle set A2, B2. A film forming step for forming a thin film on the wafer 200 by exhausting from the exhaust pipe 111 while supplying a film forming gas to the space 34, and a cleaning step for removing the formed film deposited in the reaction tube 37 in the film forming step. Control to execute. For example, the control means 103 controls the introduction of gas into the quartz long nozzles A1 to B2 and the ClF 3 nozzle 46 in the film forming step and the cleaning step as follows.
成膜ステップのときは、制御手段１０３によって、ＳｉＨ４ガス源が石英ロングノズルＡ１、Ｂ１、又は、石英ロングノズルＡ２、Ｂ２に連通するように、成膜用ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１、５２、又は、５３、５４を石ＳｉＨ４ガス源側に切替える。また、ＭＦＣ９１、９２、又は、ＭＦＣ９３、９４で流量に制御された成膜ガスを、石英ロングノズルＡ１、Ｂ１、又は、石英ロングノズルＡ２、Ｂ２から反応空間３４に供給するようになっている。 During the film forming step, the SiH 4 gas source is interposed in the pipe on the film forming gas nozzle 40 side by the control means 103 so as to communicate with the quartz long nozzles A1 and B1 or the quartz long nozzles A2 and B2. The two-way valves 51, 52 or 53, 54 are switched to the stone SiH 4 gas source side. Further, the film forming gas whose flow rate is controlled by the MFC 91, 92 or MFC 93, 94 is supplied to the reaction space 34 from the quartz long nozzles A1, B1 or the quartz long nozzles A2, B2.
また、クリーニングステップのときは、制御手段１０３によって、ＣｌＦ３ガス源が石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２側配管に連通するように、成膜用ガスノズル４０側の配管に介設された２方向バルブ５１〜５４、及びＣｌＦ３ノズル４６側の配管に介設された２方向バルブ５５を、いずれも成膜用ガスノズル４０側配管に、所定のタイミングで切替えることによって、ＭＦＣ９５で流量制御されたクリーニングガス（ＣｌＦ３ガス）を、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２から反応空間３４に供給するようになっている。 In the cleaning step, the control unit 103 causes the ClF 3 gas source to communicate with the quartz long nozzles A1 to B2 side piping, and the two-way valves 51 to 51 provided in the piping on the film forming gas nozzle 40 side. 54 and the two-way valve 55 provided in the pipe on the ClF 3 nozzle 46 side are switched to the film forming gas nozzle 40 side pipe at a predetermined timing, so that the cleaning gas (ClF 3 gas) is supplied to the reaction space 34 from the quartz long nozzles A1 and B2.
つぎに、上述した反応炉３１による半導体装置の製造方法の一例を説明する。
（１）成膜ステップ及び成膜ステップに関連する動作
まず、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させる。ボート２１に複数枚のウェハ２００を装填して保持する。次いで、ヒータユニット３９により反応空間３４内を加熱しながら、反応空間３４内の温度を所定の処理温度にする。
Next, an example of a semiconductor device manufacturing method using the above-described reaction furnace 31 will be described.
(1) Film formation step and operation related to film formation step First, the boat 21 is lowered by the boat elevator 35. A plurality of wafers 200 are loaded and held in the boat 21. Next, the temperature in the reaction space 34 is set to a predetermined processing temperature while the reaction space 34 is heated by the heater unit 39.
次に、ＭＦＣ９７により流量制御された不活性ガスを第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１より反応空間３４内に供給して、予め反応空間３４内を不活性ガスで充填しておく。ボートエレベータ３５により、ボート２１を上昇させて反応空間３４内に移し、シールキャップ３８により炉口を気密に閉塞する。反応空間３４の内部温度を所定の処理温度に維持する。このときヒータユニット３９の制御手段１０３による加熱制御によって形成される反応空間３４内の温度勾配は、フラットすなわちゼロとする。温度勾配をゼロとするのは、温度に対して影響のあるウェハの膜質や膜厚を均一にするためである。 Next, an inert gas whose flow rate is controlled by the MFC 97 is supplied into the reaction space 34 from the first quartz long nozzle sets A1 and B1, and the reaction space 34 is filled with the inert gas in advance. The boat 21 is lifted by the boat elevator 35 and moved into the reaction space 34, and the furnace port is hermetically closed by the seal cap 38. The internal temperature of the reaction space 34 is maintained at a predetermined processing temperature. At this time, the temperature gradient in the reaction space 34 formed by the heating control by the control means 103 of the heater unit 39 is flat, that is, zero. The reason for setting the temperature gradient to zero is to make the film quality and film thickness of the wafer having an influence on the temperature uniform.
反応空間３４内を所定の真空状態まで排気した後、回転軸３６、回転機構３６ａにより、ボート２１及びボート２１上に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。同時に、２方向バルブ５１、５２をＳｉＨ４ガス源側とし、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１から、ＭＦＣ９１、９２によって流量制御された成膜ガスを反応空間３４内に供給する。供給されたガスは、反応空間３４内を上昇し、ウェハ配列領域２２に配置された複数のウェハ２００に対して供給される。減圧ＣＶＤ処理中の反応空間３４内は、排気管１１１を介して排気され、所定の真空になるよう自動圧力制御器（図示せず）により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理、すなわち成膜ステップを実行する。この際、２方向バルブ５３、５４を非成膜ガス供給源側に、２方向バルブ５５を成膜用ガスノズル４０側にし、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２から不活性ガス（例えば、窒素（Ｎ２）ガス）を供給することが望ましい。これにより、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２に成膜ガスの進入を抑制し、使用していない第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２の内壁に成膜されることを抑制している。 After evacuating the reaction space 34 to a predetermined vacuum state, the rotating shaft 36 and the rotating mechanism 36 a rotate the boat 21 and the plurality of wafers 200 held on the boat 21. At the same time, the two-way valves 51 and 52 are set to the SiH 4 gas source side, and the deposition gas whose flow rate is controlled by the MFCs 91 and 92 is supplied into the reaction space 34 from the first quartz long nozzle sets A1 and B1. The supplied gas rises in the reaction space 34 and is supplied to the plurality of wafers 200 arranged in the wafer arrangement region 22. The reaction space 34 during the low pressure CVD process is evacuated through the exhaust pipe 111, and the pressure is controlled by an automatic pressure controller (not shown) so as to obtain a predetermined vacuum, and the low pressure CVD process, ie, film formation for a predetermined time. Perform steps. At this time, the two-way valves 53 and 54 are set to the non-deposition gas supply source side, the two-way valve 55 is set to the film forming gas nozzle 40 side, and an inert gas (for example, nitrogen) is supplied from the second quartz long nozzle set A2 and B2. It is desirable to supply (N 2 ) gas). This suppresses the entrance of the film forming gas into the second quartz long nozzle sets A2 and B2, and suppresses the film formation on the inner walls of the second quartz long nozzle sets A2 and B2 that are not used. .
このようにして成膜ステップが終了すると、次のウェハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移るべく、反応空間３４内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ３５によりボート２１を下降させて、ボート２１及び処理済のウェハ２００を反応空間３４から取り出す。反応空間３４から取り出されたボート２１上の処理済のウェハ２００は、未処理のウェハ２００と交換され、再度前述同様にして反応空間３４内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成される。 When the film forming step is completed in this manner, the gas in the reaction space 34 is replaced with an inert gas and the pressure is set to a normal pressure, and then the boat elevator 35 moves to proceed to the reduced pressure CVD processing of the next wafer 200. The boat 21 is lowered and the boat 21 and the processed wafer 200 are taken out from the reaction space 34. The processed wafer 200 on the boat 21 taken out from the reaction space 34 is replaced with an unprocessed wafer 200 and is again raised into the reaction space 34 in the same manner as described above to perform a low pressure CVD process.
この減圧ＣＶＤ処理を繰り返し、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁の堆積膜厚が、所定の膜厚、例えば、２０μｍになると、制御手段１０３は、第１の石英ロングノズルＡ１、Ｂ１に代えて、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２から不活性ガスや成膜ガスを供給するように制御し、更に、減圧ＣＶＤ処理を実施する。これにより、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁への堆積膜厚がパーティクルが発生する厚さに達したとしても減圧ＣＶＤ処理を続行することができ、装置のダウンタイムを低減できる。なお、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁の堆積膜厚が所定の膜厚となったかどうかは、減圧ＣＶＤ処理を何回繰り返したかにより決定する。 When this reduced-pressure CVD process is repeated, and the deposited film thickness of the inner walls of the first quartz long nozzle sets A1 and B1 reaches a predetermined film thickness, for example, 20 μm, the control means 103 controls the first quartz long nozzles A1 and B1. Instead of this, control is performed such that an inert gas or a film forming gas is supplied from the second quartz long nozzle sets A2 and B2, and a low-pressure CVD process is further performed. Thereby, even if the deposited film thickness on the inner walls of the first quartz long nozzle sets A1 and B1 reaches the thickness at which particles are generated, the low pressure CVD process can be continued, and the downtime of the apparatus can be reduced. Note that whether or not the deposited film thickness of the inner walls of the first quartz long nozzle sets A1 and B1 has reached a predetermined film thickness is determined by how many times the low-pressure CVD process is repeated.
ここで、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１を用いている場合は、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２に不活性ガスを供給し、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２の内壁に成膜されることを抑制することが望ましい。しかしながら、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２を用いている場合は、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１から不活性ガス等のガスを供給しないほうが望ましい。即ち、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２から成膜ガスを供給するためにエアバルブ８１、８２を開けている際には、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１につながるエアバルブ７９、８０は閉じるように制御することが望ましい。第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁には既に異物が発生する恐れがある累積膜厚の膜が堆積しており、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１から不活性ガス等を供給すると内壁に堆積した膜がはがれた場合にパーティクルとなって反応炉内に流れてしまう恐れがあるためである。 Here, when the first quartz long nozzle sets A1 and B1 are used, an inert gas is supplied to the second quartz long nozzle sets A2 and B2, and the inner walls of the second quartz long nozzle sets A2 and B2 are supplied. It is desirable to suppress film formation. However, when the second quartz long nozzle sets A2 and B2 are used, it is desirable not to supply a gas such as an inert gas from the first quartz long nozzle sets A1 and B1. That is, when the air valves 81 and 82 are opened to supply the film forming gas from the second quartz long nozzle sets A2 and B2, the air valves 79 and 80 connected to the first quartz long nozzle sets A1 and B1 are It is desirable to control to close. A film having a cumulative film thickness that may cause foreign matters is already deposited on the inner walls of the first quartz long nozzle sets A1 and B1, and an inert gas or the like is supplied from the first quartz long nozzle sets A1 and B1. Then, when the film deposited on the inner wall is peeled off, it may flow into the reaction furnace as particles.
第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２を用いて減圧ＣＶＤ処理を繰り返し、第２の石英ロングノズルＡ２、Ｂ２の内壁に所定の厚さの膜が堆積すると、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２、及び、反応炉３１の内壁に堆積した膜を取り除くクリーニングステップを実施する。 When the low-pressure CVD process is repeated using the second quartz long nozzle sets A2 and B2 and a film having a predetermined thickness is deposited on the inner walls of the second quartz long nozzles A2 and B2, the quartz long nozzles A1 to B2 and A cleaning step for removing the film deposited on the inner wall of the reaction furnace 31 is performed.
このクリーニングステップは、炉内温度を常温に落とすことなく、２段階に分けて行う。第１段階（第１のクリーニングステップ）は、主に成膜用ガスノズル４０（石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２）の内壁をクリーニングする。第２段階（第２のクリーニングステップ）は、主に反応管３７の内壁等をクリーニングする。 This cleaning step is performed in two stages without lowering the furnace temperature to room temperature. In the first stage (first cleaning step), the inner wall of the film forming gas nozzle 40 (quartz long nozzles A1 and B2) is mainly cleaned. In the second stage (second cleaning step), mainly the inner wall and the like of the reaction tube 37 are cleaned.
（２）第１のクリーニングステップ
石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２の内壁をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、この第１のクリーニングステップは、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２が失透するのを防止するために、反応管３７の内壁等の第２のクリーニングステップに先立って行われる。この場合、反応炉３１内を第１の条件に保持する。この第１の条件とは、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２に流すＣｌＦ３ガスの総流量が、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量よりも小さい条件のことである。
(2) 1st cleaning step Operation | movement in the case of cleaning the inner wall of quartz long nozzle A1-B2 is demonstrated. In the present embodiment, this first cleaning step is performed prior to the second cleaning step of the inner wall of the reaction tube 37 and the like in order to prevent the quartz long nozzles A1 and B2 from devitrifying. In this case, the inside of the reaction furnace 31 is maintained at the first condition. The first condition is a condition in which the total flow rate of the ClF 3 gas that flows to the quartz long nozzles A1 and B2 in the first cleaning step is smaller than the total flow rate that flows from the ClF 3 nozzle 46 in the second cleaning step. It is.
成膜処理用の石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２のその入口から、ＭＦＣ９５により流量制御されたＣｌＦ３ガスが導入されて、その出口から反応管３７内に供給される。これにより、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２の内壁に堆積している生成膜がＣｌＦ３ガスによってエッチングされる。エッチングされた生成膜は、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２の出口から反応空間３４に排出される。このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされて反応空間３４に出力された生成膜は、排気管１１１を介して排出される。また、第１の実施の形態では、ＳｉＨ４を用いて基板上にポリシリコン膜を成膜させ、その成膜処理過程で反応管内やノズル内に堆積したポリシリコン膜をクリーニングする場合において、クリーニングガスとしてポリシリコン膜のエッチングに最も有効なＣｌＦ３を用いたので、成膜用ガスノズル内壁及び反応管内壁等に堆積したポリシリコン膜を有効に除去できる。なお、本発明のクリーニングガスはＣｌＦ３に限定されるものではなく、例えばＮＦ３、Ｆ２など他のクリーニングガスも使用可能である。 A ClF 3 gas whose flow rate is controlled by the MFC 95 is introduced from the inlets of the quartz long nozzles A1 and B2 for film formation, and is supplied into the reaction tube 37 from the outlet. Thereby, the generated film deposited on the inner walls of the quartz long nozzles A1 to B2 is etched by the ClF 3 gas. The etched product film is discharged into the reaction space 34 from the outlets of the quartz long nozzles A1 and B2. At this time, an evacuation process is performed. As a result, the formed film that has been etched and output to the reaction space 34 is discharged through the exhaust pipe 111. In the first embodiment, when a polysilicon film is formed on the substrate using SiH 4 and the polysilicon film deposited in the reaction tube or the nozzle in the film forming process is cleaned, the cleaning is performed. Since ClF 3 most effective for etching the polysilicon film is used as the gas, the polysilicon film deposited on the inner wall of the film forming gas nozzle and the inner wall of the reaction tube can be effectively removed. The cleaning gas of the present invention is not limited to ClF 3 , and other cleaning gases such as NF 3 and F 2 can also be used.
（３）第２のクリーニングステップ
次に、反応管３７の内壁等をクリーニングする場合の動作を説明する。本実施の形態では、反応管３７の内壁等のクリーニングを行う第２のクリーニングステップは、ＣｌＦ３ノズルに大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスを流すことにより行われる。ここでは、第２のクリーニングステップにより、石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２の外壁も、反応炉用のＣｌＦ３ガスにさらされて、反応管３７の内壁と同様にクリーニングされることになる。ここでは、反応炉３１内を第２の条件に保持する。この第２の条件とは、第２のクリーニングステップでＣｌＦ３ノズル４６から流す総流量が、第１のクリーニングステップで石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２に流すＣｌＦ３ガスの総流量よりも大きい条件のことである。
(3) Second Cleaning Step Next, the operation for cleaning the inner wall and the like of the reaction tube 37 will be described. In the present embodiment, the second cleaning step for cleaning the inner wall and the like of the reaction tube 37 is performed by flowing a large flow rate of a mixed gas of ClF 3 and N 2 through a ClF 3 nozzle. Here, by the second cleaning step, the outer walls of the quartz long nozzles A1 to B2 are also exposed to the ClF 3 gas for the reaction furnace and cleaned in the same manner as the inner wall of the reaction tube 37. Here, the inside of the reaction furnace 31 is maintained under the second condition. The second condition is a condition in which the total flow rate flowing from the ClF 3 nozzle 46 in the second cleaning step is larger than the total flow rate of ClF 3 gas flowing in the quartz long nozzles A1 to B2 in the first cleaning step. It is.
クリーニング処理用のＣｌＦ３ノズル４６の入口から大流量のＣｌＦ３とＮ２の混合ガスが導入されて、その出口から反応空間３４内に供給される。これにより、反応管３７の内壁や石英ロングノズルＡ１〜Ｂ２及びＣｌＦ３ノズル４６の外壁等に堆積した生成膜がエッチングされる。また、このとき、真空排気処理が実行される。これにより、エッチングされた生成膜が排気管１１１を介して排出される。なお、第１クリーニングステップと第２クリーニングステップとを同時に行うようにすると、トータルでクリーニング時間を短縮することができる。 A large flow rate of a mixed gas of ClF 3 and N 2 is introduced from the inlet of the ClF 3 nozzle 46 for cleaning treatment, and is supplied into the reaction space 34 from the outlet. As a result, the formed film deposited on the inner wall of the reaction tube 37, the outer walls of the quartz long nozzles A1 to B2, and the ClF 3 nozzle 46 is etched. At this time, an evacuation process is executed. As a result, the etched product film is discharged through the exhaust pipe 111. If the first cleaning step and the second cleaning step are performed simultaneously, the cleaning time can be shortened in total.
以上、本発明を実施の形態に沿って説明してきたが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、様々な変更が変更可能である。
例えば、フラットポリシリコン膜を代表として説明してきたがこれに限らずに様々な膜種に適用可能である。特に本発明は、石英ロングノズルの内壁への生成膜の堆積が反応管の内壁への生成膜の堆積より堆積量が大きいものについて適用すると効果が高い。
As mentioned above, although this invention has been demonstrated along embodiment, various changes can be changed unless it deviates from the meaning of this invention.
For example, the flat polysilicon film has been described as a representative, but the present invention is not limited to this and can be applied to various film types. In particular, the present invention is highly effective when applied to the case where the deposition amount of the generated film on the inner wall of the quartz long nozzle is larger than the deposition amount of the generated film on the inner wall of the reaction tube.
また、一つの石英ロングノズルセットを高さの異なる２本の石英ロングノズルで構成したが、２本に限らず、３本以上であってもよいし、１本であっても良い。また、石英ロングノズルセットを２セットで説明したが、３セット以上であっても良い。 In addition, one quartz long nozzle set is composed of two quartz long nozzles having different heights, but the number is not limited to two, and may be three or more or one. Moreover, although the quartz long nozzle set has been described with two sets, it may be three or more sets.
更には、石英ロングノズルをノズル上部から成膜ガスを供給する構成としたが、これに限らず、高さ方向に延びたノズルの側面に設けられた複数のガス供給孔を有する、所謂多孔ノズルであってもよい。 Furthermore, the quartz long nozzle is configured to supply the film forming gas from the upper part of the nozzle. However, the present invention is not limited to this, and a so-called porous nozzle having a plurality of gas supply holes provided on the side surface of the nozzle extending in the height direction. It may be.
また、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１を最初に連続して用いて、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１の内壁に所定の厚さの膜が形成された後、第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２を用いるようにしたが、これに限らず、第１の石英ロングノズルセットＡ１、Ｂ１と第２の石英ロングノズルセットＡ２、Ｂ２を一回、若しくは、複数回毎に交互に用いても良い。この場合、使用していない石英ロングノズルセットには不活性ガスを供給し、成膜ガスの進入を抑制することが望ましい。 In addition, the first quartz long nozzle set A1, B1 is continuously used first to form a film having a predetermined thickness on the inner wall of the first quartz long nozzle set A1, B1, and then the second quartz long nozzle set A1, B1 is used. The long nozzle sets A2 and B2 are used, but not limited to this, the first quartz long nozzle sets A1 and B1 and the second quartz long nozzle sets A2 and B2 are alternated once or several times. You may use for. In this case, it is desirable to supply an inert gas to a quartz long nozzle set that is not used to suppress the entrance of the film forming gas.
この点については、第１の石英ロングノズルセットの内壁に所定の厚さの膜が形成された後に、第２の石英ロングノズルセットを用いた場合、交互に用いた場合と比較して、内壁に膜が形成された石英ロングノズルセットに不活性ガスを供給しなくとも済むため、パーティクルが反応室に進入しにくいという利点があるが、状況に応じて適宜選択して使用すればよい。 In this regard, when the second quartz long nozzle set is used after the film having a predetermined thickness is formed on the inner wall of the first quartz long nozzle set, the inner wall is compared with the case where the second quartz long nozzle set is used alternately. In addition, since it is not necessary to supply an inert gas to the quartz long nozzle set having a film formed thereon, there is an advantage that particles do not easily enter the reaction chamber.
以下、本実施形態に含まれる発明の主な態様を以下に付記する。
（付記１）
基板を処理する反応室を構成する反応管と、
前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に成膜ガスを供給する第１の成膜ガスノズルと、
前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に前記成膜ガスを供給する第２の成膜ガスノズルと、
前記第１の成膜ガスノズルから前記反応室に前記成膜ガスを供給する場合には、前記第２の成膜ガスノズルからは前記成膜ガスを供給しないように、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給する場合には、前記第１の成膜ガス供給ノズルからは前記成膜ガスを供給しないように制御する制御手段と、を具備し、
前記第１の成膜ガスノズルから供給される成膜ガスと、前記第２の成膜ガスノズルから供給される成膜ガスは同じである基板処理装置。
Hereinafter, main aspects of the invention included in the present embodiment will be described below.
(Appendix 1)
A reaction tube constituting a reaction chamber for processing a substrate;
A first film-forming gas nozzle that is provided inside the reaction tube and supplies a film-forming gas to the reaction chamber;
A second film-forming gas nozzle provided in the reaction tube and supplying the film-forming gas to the reaction chamber;
When the film forming gas is supplied from the first film forming gas nozzle to the reaction chamber, the second film forming gas supply is performed so that the film forming gas is not supplied from the second film forming gas nozzle. Control means for controlling not to supply the film-forming gas from the first film-forming gas supply nozzle when the film-forming gas is supplied from a nozzle;
The substrate processing apparatus, wherein the film forming gas supplied from the first film forming gas nozzle and the film forming gas supplied from the second film forming gas nozzle are the same.
（付記２）
（付記１）の基板処理装置において、
前記第１の成膜ガスノズルは、高さの異なる複数の第１の成膜ガスノズルから構成されており、
前記第２の成膜ガスノズルは、高さの異なる複数の第２の成膜ガスノズルから構成されている基板処理装置。
(Appendix 2)
In the substrate processing apparatus of (Appendix 1),
The first film forming gas nozzle is composed of a plurality of first film forming gas nozzles having different heights.
The substrate processing apparatus, wherein the second film forming gas nozzle includes a plurality of second film forming gas nozzles having different heights.
（付記３）
（付記１）の基板処理装置において、
前記第１の成膜ガスノズル及び第２の成膜ガスノズルは、その側面に複数のガス供給孔を有する多孔ノズルである基板処理装置。
(Appendix 3)
In the substrate processing apparatus of (Appendix 1),
The first film-forming gas nozzle and the second film-forming gas nozzle are substrate processing apparatuses that are perforated nozzles having a plurality of gas supply holes on their side surfaces.
（付記４）
（付記１）の基板処理装置において、
クリーニングガスを供給するクリーニングガスノズルを更に具備し、
前記クリーニングガスノズルの高さは、前記第１の成膜ガスノズル及び前記第２の成膜ガスノズルの高さより低い基板処理装置。
(Appendix 4)
In the substrate processing apparatus of (Appendix 1),
A cleaning gas nozzle for supplying a cleaning gas;
The substrate processing apparatus, wherein a height of the cleaning gas nozzle is lower than a height of the first film forming gas nozzle and the second film forming gas nozzle.
（付記５）
（付記４）の基板処理装置において、
前記制御手段は、前記クリーニングガスを前記反応室に供給する際に、前記第１の成膜ガスノズル及び前記第２の成膜ガスノズルの両方から前記クリーニングガスを供給するように制御する基板処理装置。
(Appendix 5)
In the substrate processing apparatus of (Appendix 4),
The substrate processing apparatus, wherein when the cleaning gas is supplied to the reaction chamber, the control means controls to supply the cleaning gas from both the first film forming gas nozzle and the second film forming gas nozzle.
（付記６）
（付記１）の基板処理装置において、
前記第１の成膜ガスノズルと前記成膜ガスの供給源との間に設けられた第１のバルブと、
前記第２の成膜ガスノズルと前記成膜ガスの供給源との間に設けられた第２のバルブを更に具備し、
前記制御手段は、前記第１のバルブと前記第２のバルブが同時に開とならないように制御する基板処理装置。
(Appendix 6)
In the substrate processing apparatus of (Appendix 1),
A first valve provided between the first film forming gas nozzle and a supply source of the film forming gas;
A second valve provided between the second deposition gas nozzle and the deposition gas supply source;
The substrate processing apparatus, wherein the control means controls the first valve and the second valve not to be opened simultaneously.
（付記７）
反応室に処理対象となる基板を搬入する工程と、前記反応室に第１の成膜ガスノズルから成膜ガスを供給し、前記基板に所定の膜を形成する工程と、処理済の前記基板を前記反応室から基板を搬出する工程と、を所定回数繰り返し、
その後、反応室に処理対象となる基板を搬入する工程と、前記反応室に第２の成膜ガスノズルから成膜ガスを供給し、前記基板に所定の膜を形成する工程と、処理済の前記基板を前記反応室から基板を搬出する工程と、を行う半導体装置の製造方法。
(Appendix 7)
Bringing a substrate to be processed into a reaction chamber, supplying a film forming gas from a first film forming gas nozzle to the reaction chamber to form a predetermined film on the substrate, and processing the processed substrate And unloading the substrate from the reaction chamber, a predetermined number of times,
Thereafter, a step of bringing the substrate to be processed into the reaction chamber, a step of supplying a film forming gas from the second film forming gas nozzle to the reaction chamber to form a predetermined film on the substrate, And a step of unloading the substrate from the reaction chamber.
２１：ボート、２２：ウェハ配列領域、３１：反応炉、３４：反応空間、３５：ボートエレベータ、３６：回転軸、３６ａ：回転機構、３７：反応管、３８：シールキャップ、３９：ヒータユニット、４０：成膜用ガスノズル、４６：クリーニング用ガスノズル、５１〜５４：２方向バルブ、７１〜７４・７９〜８２：エアバルブ、９１〜９４：ＭＦＣ、１０３：制御手段、１１１：排気管、１１４：筒状空間、１１５：アウタチューブ、１１６：インナチューブ、１１７：マニホールド、２００：ウェハ、Ａ１・Ｂ１：第１の石英ロングノズルセット、Ａ２・Ｂ２：第２の石英ロングノズルセット。 21: Boat, 22: Wafer arrangement area, 31: Reactor, 34: Reaction space, 35: Boat elevator, 36: Rotating shaft, 36a: Rotating mechanism, 37: Reaction tube, 38: Seal cap, 39: Heater unit, 40: Gas nozzle for film formation, 46: Gas nozzle for cleaning, 51-54: Two-way valve, 71-74, 79-82: Air valve, 91-94: MFC, 103: Control means, 111: Exhaust pipe, 114: Tube 115: Outer tube, 116: Inner tube, 117: Manifold, 200: Wafer, A1 / B1: First quartz long nozzle set, A2 / B2: Second quartz long nozzle set.
Claims (3)
前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に成膜ガスを供給する第１の成膜ガスノズルと、
前記反応管の内部に設けられ、前記反応室に前記第１の成膜ガスノズルから供給される前記成膜ガスと同じ成膜ガスを供給する第２の成膜ガスノズルと、
前記第１の成膜ガスノズルへ前記成膜ガスを供給する第１の配管に設けられた第１のバルブと、
前記第２の成膜ガスノズルへ前記成膜ガスを供給する第２の配管に設けられた第２のバルブと、
前記第１の成膜ガスノズルから前記反応室に前記成膜ガスを供給する際は、前記第２の成膜ガスノズルからの前記成膜ガスの供給を停止し、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給する際は、前記第１の成膜ガス供給ノズルからの前記成膜ガスの供給を停止し、前記第１の成膜ガスノズルの内壁に所定の厚さの膜が形成された場合に、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給するように前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを制御する制御手段と、を具備する基板処理装置。 A reaction tube constituting a reaction chamber for processing a substrate;
A first film-forming gas nozzle that is provided inside the reaction tube and supplies a film-forming gas to the reaction chamber;
A second film-forming gas nozzle provided in the reaction tube and supplying the same film-forming gas as the film-forming gas supplied from the first film-forming gas nozzle to the reaction chamber;
A first valve provided in the first piping for supplying the film-forming gas into the first film forming gas nozzle,
A second valve provided in the second piping for supplying the deposition gas to the second film forming gas nozzle,
When supplying the deposition gas from the first deposition gas nozzle to the reaction chamber, the supply of the deposition gas from the second deposition gas nozzle is stopped, and the second deposition gas supply nozzle is stopped. when supplying the deposition gas, the first supply of the film forming gas from the film forming gas supply nozzle is stopped, the first predetermined on the inner wall of the film formation gas nozzles of the thickness of the film is formed from And a control means for controlling the first valve and the second valve so as to supply the film forming gas from the second film forming gas supply nozzle .
前記第１の成膜ガスノズルは、高さの異なる複数の成膜ガスノズルから構成されている基板処理装置。 In claim 1,
The substrate processing apparatus, wherein the first film forming gas nozzle includes a plurality of film forming gas nozzles having different heights.
前記所定の膜を形成する工程では、前記第１の成膜ガスノズルから前記反応室に前記成膜ガスを供給する際は、前記第２の成膜ガスノズルからの前記成膜ガスの供給を停止し、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給する際は、前記第１の成膜ガス供給ノズルからの前記成膜ガスの供給を停止し、前記第１の成膜ガスノズルの内壁に所定の厚さの膜が形成された場合に、前記第２の成膜ガス供給ノズルから前記成膜ガスを供給する半導体装置の製造方法。 A step of carrying a substrate to be processed into the reaction chamber; a step of supplying a film formation gas from the first film formation gas nozzle or the second film formation gas nozzle to the reaction chamber and forming a predetermined film on the substrate; And unloading the processed substrate from the reaction chamber,
In the step of forming the predetermined film, when the film formation gas is supplied from the first film formation gas nozzle to the reaction chamber, the supply of the film formation gas from the second film formation gas nozzle is stopped. , wherein when supplying a deposition gas from the second deposition gas supply nozzle, the supply of the film forming gas from the first deposition gas supply nozzle is stopped, the first deposition gas nozzle If the predetermined thickness of the film formed on the inner wall, a method of manufacturing a semiconductor device supplying the deposition gas from the second deposition gas supply nozzle.
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