JP6715975B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents
Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715975B2 JP6715975B2 JP2019034073A JP2019034073A JP6715975B2 JP 6715975 B2 JP6715975 B2 JP 6715975B2 JP 2019034073 A JP2019034073 A JP 2019034073A JP 2019034073 A JP2019034073 A JP 2019034073A JP 6715975 B2 JP6715975 B2 JP 6715975B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate holder
- reaction tube
- gas
- heater
- held
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 174
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 90
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 13
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 181
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 141
- 239000000047 product Substances 0.000 description 40
- 239000010408 film Substances 0.000 description 38
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 26
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 19
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 14
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- -1 silicon halide Chemical class 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 2
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003902 SiCl 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229920006015 heat resistant resin Polymers 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011553 magnetic fluid Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N trichloro(trichlorosilyl)silane Chemical compound Cl[Si](Cl)(Cl)[Si](Cl)(Cl)Cl LXEXBJXDGVGRAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
- H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
- H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
- H01L21/0217—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
- H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
- H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
- H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
- H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67276—Production flow monitoring, e.g. for increasing throughput
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本開示は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method.
半導体装置（デバイス）の製造工程における基板（ウエハ）の熱処理では、例えば縦型基板処理装置が使用されている。縦型基板処理装置では、基板保持具によって複数の基板を垂直方向に配列して保持し、基板保持具を処理室内に搬入する。その後、処理室を加熱した状態で処理室内に処理ガスを導入し、基板に対して薄膜形成処理が行われる。 A vertical substrate processing apparatus is used, for example, in the heat treatment of a substrate (wafer) in a manufacturing process of a semiconductor device (device). In a vertical substrate processing apparatus, a plurality of substrates are vertically arranged and held by a substrate holder, and the substrate holder is carried into a processing chamber. After that, a process gas is introduced into the process chamber while the process chamber is heated, and a thin film forming process is performed on the substrate.
下記特許文献１には、高パターン密度を持つ基板上にコンフォーマルな成膜を行うために、基板上に形成される副生成物の前記基板面内における濃度分布に応じた供給時間でそれぞれ原料ガスおよび／または反応ガスを時分割して供給する技術が開示されている。 In order to perform conformal film formation on a substrate having a high pattern density, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-187242 discloses that each by-product is supplied at a supply time according to the concentration distribution of a by-product formed on the substrate in the substrate surface. A technique for supplying a gas and/or a reaction gas in a time division manner is disclosed.
しかし、上記特許文献１では、処理表面積の極めて大きな基板（ウエハ）を処理する際に、パターンダミーに近い上下端の位置に配置された基板の膜厚が、他の基板の膜厚と異なることで、ウエハ間の膜厚均一性が悪くなる可能性があり、改善の余地がある。特に、基板領域の上下端部で急激に膜厚均一性が悪化することを（反応管スケールでの）ローディングエフェクトと称する。これが発生することによって、製品として取り出せる基板の枚数が減り、生産性が低下する。 However, in Patent Document 1 described above, when processing a substrate (wafer) having an extremely large processing surface area, the film thickness of the substrate arranged at the upper and lower end positions near the pattern dummy is different from the film thickness of other substrates. Therefore, there is a possibility that the film thickness uniformity between wafers may be deteriorated, and there is room for improvement. Particularly, the rapid deterioration of the film thickness uniformity at the upper and lower ends of the substrate region is called a loading effect (on a reaction tube scale). When this occurs, the number of substrates that can be taken out as a product is reduced, and productivity is reduced.
本開示は上記課題を考慮し、基板保持具の上下方向に複数配列された基板に形成される膜の膜厚が、基板間で不均一となるのを抑制する技術を提供することを得ることを目的とする。 In view of the above problems, the present disclosure provides a technique for suppressing the film thickness of a film formed on a plurality of substrates arranged in the vertical direction of a substrate holder from being nonuniform between the substrates. With the goal.
本開示の一態様では、基板処理装置は、複数の基板が所定の間隔で配列されて保持されると共に保持可能な全ての位置に、パターンが形成された複数の製品基板が保持される基板保持具と、下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と、内面が平坦な天井とを備え、前記基板保持具を収容する円筒状の反応管と、前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体と、前記炉体に設けられ、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、前記炉体に設けられ、前記天井を前記メインヒータとは独立に制御可能な様態で加熱する天井ヒータと、前記開口を塞ぐ蓋と、前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置され、前記メインヒータ及び前記天井ヒータとは独立に制御可能な様態で加熱するキャップヒータと、前記基板保持具と前記蓋の間に配置される断熱構造体と、前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給するガス供給機構と、を有する。 According to one aspect of the present disclosure, a substrate processing apparatus includes a substrate holding device in which a plurality of substrates are arranged and held at a predetermined interval, and a plurality of product substrates having a pattern are held at all positions that can be held. Tool, an opening through which the substrate holder can be put in and taken out, and a ceiling having a flat inner surface, and a cylindrical reaction tube for accommodating the substrate holder, and a furnace surrounding upper and lateral sides of the reaction tube. Body, a main heater provided in the furnace body for heating a side portion of the reaction tube, and a ceiling heater provided in the furnace body for heating the ceiling in a controllable manner independently of the main heater. A lid that closes the opening, a cap heater that is disposed inside the reaction tube and below the substrate holder, and that heats in a controllable manner independently of the main heater and the ceiling heater; A heat insulating structure disposed between a holder and the lid, and a gas supply mechanism that separately supplies gas to the front side of each of the plurality of product substrates held by the substrate holder in the reaction tube. With.
本開示によれば、基板保持具の上下方向に複数配列された基板に形成される膜の膜厚が、基板間で不均一となるのを抑制することができる。 According to the present disclosure, it is possible to prevent the film thickness of a film formed on a plurality of substrates arranged in the vertical direction of a substrate holder from becoming uneven between the substrates.
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図中に示すＵＰは、装置上下方向の上方を示す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In addition, UP shown in the drawing indicates the upper side in the vertical direction of the apparatus.
〔第１実施形態〕
図１〜図８を用いて、第１実施形態の基板処理装置及び半導体装置の製造方法について説明する。
[First Embodiment]
A method for manufacturing a substrate processing apparatus and a semiconductor device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
＜基板処理装置の全体構成＞
図１に示すように、基板処理装置１は、半導体集積回路の製造における熱処理工程を実施する縦型熱処理装置として構成され、炉体としての処理炉２を備えている。処理炉２は、後述する反応管４の筒部を加熱するために、上下方向に沿って配置されたメインヒータとしてのヒータ３を有する。ヒータ３は円筒形状であり、後述する反応管４の筒部（本実施形態では側部）の周囲に上下方向に沿って配置されている。ヒータ３は、上下方向に複数に分割された複数のヒータユニットで構成されている。本実施形態では、ヒータ３は、上方から下方に向かって順にアッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅと、を備えている。ヒータ３は、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより、基板処理装置１の設置床に対して垂直に据え付けられている。
<Overall structure of substrate processing apparatus>
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 is configured as a vertical heat treatment apparatus for performing a heat treatment step in manufacturing a semiconductor integrated circuit, and includes a processing furnace 2 as a furnace body. The processing furnace 2 has a heater 3 as a main heater arranged in the up-down direction in order to heat a tubular portion of a reaction tube 4 described later. The heater 3 has a cylindrical shape, and is arranged along the up-down direction around the cylindrical portion (side portion in this embodiment) of the reaction tube 4 described later. The heater 3 is composed of a plurality of heater units divided in the vertical direction. In this embodiment, the heater 3 includes an upper heater 3A, a center upper heater 3B, a center heater 3C, a center lower heater 3D, and a lower heater 3E in order from the upper side to the lower side. The heater 3 is installed vertically to the installation floor of the substrate processing apparatus 1 by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate.
アッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅは、電力調整器７０にそれぞれ電気的に接続されている。電力調整器７０は、コントローラ２９に電気的に接続されている。コントローラ２９は、電力調整器７０によって各ヒータへの通電量を制御する温度コントローラとしての機能を有する。コントローラ２９によって、電力調整器７０の通電量が制御されることで、アッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅの温度がそれぞれ制御されるようになっている。ヒータ３は、後述するようにガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。 The upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E are electrically connected to the power regulator 70, respectively. The power regulator 70 is electrically connected to the controller 29. The controller 29 has a function as a temperature controller that controls the amount of electricity supplied to each heater by the power regulator 70. The controller 29 controls the energization amount of the power regulator 70 to control the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E, respectively. Has become. The heater 3 also functions as an activation mechanism (excitation unit) that activates (excites) gas by heat as described later.
ヒータ３の内側に、反応容器（処理容器）を構成する反応管４が配設されている。反応管４は、例えば石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、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。反応管４は、下端のフランジ部４Ｃにおいて互いに結合した外管４Ａと内管４Ｂとを有する２重管構造とされている。言い換えると、外管４Ａと内管４Ｂは、それぞれ円筒状に形成されており、外管４Ａの内部に内管４Ｂが配置されている。外管４Ａには、上端が閉じられた天井部７２が設けられている。また、内管４Ｂには、上端が閉じられた天井７４が設けられており、内管４Ｂの下端は開口している。天井７４は、内面が平坦な形状とされている。外管４Ａは、内管４Ｂの上方及び側方を取り囲むように配置されている。 Inside the heater 3, a reaction tube 4 forming a reaction container (processing container) is arranged. The reaction tube 4 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with an upper end closed and a lower end opened. The reaction tube 4 has a double tube structure having an outer tube 4A and an inner tube 4B which are joined to each other at a flange portion 4C at the lower end. In other words, the outer pipe 4A and the inner pipe 4B are each formed in a cylindrical shape, and the inner pipe 4B is arranged inside the outer pipe 4A. The outer tube 4A is provided with a ceiling portion 72 whose upper end is closed. Further, the inner pipe 4B is provided with a ceiling 74 whose upper end is closed, and the lower end of the inner pipe 4B is open. The ceiling 74 has a flat inner surface. The outer pipe 4A is arranged so as to surround the inner pipe 4B above and laterally.
外管４Ａの下部には、フランジ部４Ｃが設けられている。フランジ部４Ｃは、外管４Ａよりも大きな外径を有し、外側へ突出している。反応管４の下端寄りには、外管４Ａ内と連通する排気ポート４Ｄが設けられる。これらを含む反応管４全体は単一の材料で一体に形成される。外管４Ａは、内側を真空にしたときの圧力差に耐えうるように、比較的肉厚に構成されている。 A flange portion 4C is provided below the outer tube 4A. The flange portion 4C has an outer diameter larger than that of the outer pipe 4A and projects outward. An exhaust port 4D communicating with the inside of the outer tube 4A is provided near the lower end of the reaction tube 4. The entire reaction tube 4 including these is integrally formed of a single material. The outer tube 4A is configured to be relatively thick so as to withstand the pressure difference when the inside is evacuated.
処理炉２は、ヒータ３の上部側に、外管４Ａの天井部７２の斜め上方側及び上方側を覆うように配置された側部断熱体７６及び上部断熱体７８を有している。一例として、円筒状の側部断熱体７６がヒータ３の上部に設けられており、上部断熱体７８が側部断熱体７６に架け渡された状態で側部断熱体７６に固定されている。これにより、処理炉２は、反応管４の上方及び側方を取り囲む構成とされている。 The processing furnace 2 has a side heat insulator 76 and an upper heat insulator 78 which are arranged on the upper side of the heater 3 so as to cover diagonally upper side and upper side of the ceiling portion 72 of the outer tube 4A. As an example, a cylindrical side heat insulator 76 is provided above the heater 3, and an upper heat insulator 78 is fixed to the side heat insulator 76 in a state of being bridged over the side heat insulator 76. As a result, the processing furnace 2 is configured to surround the upper side and the lateral side of the reaction tube 4.
外管４Ａの天井部７２の上方側であって、上部断熱体７８の下壁部には、反応管４の外管４Ａの天井部７２及び内管４Ｂの天井７４を加熱する天井ヒータ８０が設けられている。本実施形態では、天井ヒータ８０は、外管４Ａの外側に設けられている。天井ヒータ８０は、電力調整器７０に電気的に接続されている。コントローラ２９は、電力調整器７０によって天井ヒータ８０への通電量を制御する。これにより、天井ヒータ８０の温度は、アッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅの温度とは独立して制御されるようになっている。 A ceiling heater 80 that heats the ceiling portion 72 of the outer tube 4A and the ceiling 74 of the inner tube 4B of the reaction tube 4 is provided above the ceiling portion 72 of the outer tube 4A and on the lower wall portion of the upper heat insulator 78. It is provided. In the present embodiment, the ceiling heater 80 is provided outside the outer tube 4A. The ceiling heater 80 is electrically connected to the power regulator 70. The controller 29 controls the amount of electricity supplied to the ceiling heater 80 by the power regulator 70. Accordingly, the temperature of the ceiling heater 80 is controlled independently of the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E.
マニホールド５は、円筒又は円錐台形状で金属製又は石英製であり、反応管４の下端を支えるように設けられている。マニホールド５の内径は、反応管４の内径（フランジ部４Ｃの内径）よりも大きく形成されている。これにより、反応管４の下端（フランジ部４Ｃ）と後述するシールキャップ１９との間に後述する円環状の空間を形成される。この空間もしくはその周辺の部材を炉口部と総称する。 The manifold 5 has a cylindrical or truncated cone shape and is made of metal or quartz, and is provided so as to support the lower end of the reaction tube 4. The inner diameter of the manifold 5 is formed larger than the inner diameter of the reaction tube 4 (inner diameter of the flange portion 4C). As a result, an annular space described below is formed between the lower end (flange portion 4C) of the reaction tube 4 and a seal cap 19 described below. Members in this space or in the vicinity thereof are collectively called a furnace opening.
内管４Ｂは、排気ポート４Ｄよりも反応管の奥側で、その側面において内側と外側を連通させる主排気口４Ｅを有し、また、主排気口４Ｅと反対の位置において供給スリット４Ｆを有する。主排気口４Ｅ及び供給スリット４Ｆは、円周方向に伸びたスリット状の開口であり、各ウエハ７に対応するように垂直方向に複数等間隔に並んで設けられている。主排気口４Ｅ及び供給スリット４Ｆは、基板としてのウエハ７が配置されている領域を実質的に臨むように開口していれば、単一の縦長の開口としてもよいし、任意の形状や配置の複数の開口としてもよい。例えば、ある開口の面を、その面に垂直方向に或いは期待されるガスの流れの方向に押し出して得られる立体と、ウエハ又はウエハ上の空間とが交差するとき、その開口はウエハ又はウエハ上の空間に臨んでいるといえる。開口とウエハ又はウエハ上の空間との間に、障害物は設けないように構成されうる。主排気口４Ｅや供給スリット４Ｆは更に、最下段のウエハ７の下方の空間（下端空間）に対応するスリット状開口を有しうる。 The inner pipe 4B has a main exhaust port 4E that communicates the inside and the outside on the side surface of the inner side of the reaction pipe with respect to the exhaust port 4D, and has a supply slit 4F at a position opposite to the main exhaust port 4E. .. The main exhaust port 4E and the supply slit 4F are slit-shaped openings that extend in the circumferential direction, and are arranged in a vertical direction at equal intervals so as to correspond to each wafer 7. The main exhaust port 4E and the supply slit 4F may be a single vertically long opening as long as they are opened so as to substantially face the region where the wafer 7 as a substrate is arranged, and any shape or arrangement may be used. It may be a plurality of openings. For example, when a solid obtained by extruding a surface of an opening in a direction perpendicular to the surface or in an expected gas flow direction intersects the wafer or the space on the wafer, the opening is formed on the wafer or the wafer. It can be said that it faces the space. No obstacle may be provided between the opening and the wafer or the space above the wafer. The main exhaust port 4E and the supply slit 4F may further have a slit-shaped opening corresponding to the space below the wafer 7 at the bottom (lower end space).
内管４Ｂは更に、排気ポート４Ｄよりも反応管４の奥側で且つ主排気口４Ｅよりも開口側の位置に、処理室６と排気空間Ｓ（以降、外管４Ａと内管４Ｂの間の空間を排気空間Ｓという）とを連通させる複数の副排気口４Ｇが設けられる。また、フランジ部４Ｃにも、処理室６と排気空間Ｓ下端とを連通させる複数の底排気口４Ｈ、４Ｊ（図５参照）が形成されている。また、フランジ部４Ｃには、ノズル導入孔４Ｋ（図５参照）が形成されている。言い換えれば、排気空間Ｓの下端は、フランジ部４Ｃによって底排気口４Ｈ、４Ｊ等を除き閉塞されている。副排気口４Ｇ、及び底排気口４Ｈ、４Ｊは、主に後述の軸パージガスを排気するように機能する。 The inner pipe 4B is further disposed at a position on the inner side of the reaction pipe 4 than the exhaust port 4D and on the opening side of the main exhaust port 4E, between the processing chamber 6 and the exhaust space S (hereinafter, between the outer pipe 4A and the inner pipe 4B). A plurality of sub-exhaust ports 4G are provided for communicating the above space with the exhaust space S). Further, the flange portion 4C is also formed with a plurality of bottom exhaust ports 4H and 4J (see FIG. 5) that communicate the processing chamber 6 with the lower end of the exhaust space S. Further, a nozzle introduction hole 4K (see FIG. 5) is formed in the flange portion 4C. In other words, the lower end of the exhaust space S is closed by the flange portion 4C except the bottom exhaust ports 4H, 4J. The sub exhaust port 4G and the bottom exhaust ports 4H, 4J mainly function to exhaust the below-described shaft purge gas.
外管４Ａと内管４Ｂの間の排気空間Ｓには、供給スリット４Ｆの位置に対応させて、原料ガス等の処理ガスを供給する1本以上のノズル８が設けられている。ノズル８には、処理ガス（原料ガス）を供給するガス供給管９がマニホールド５を貫通してそれぞれ接続されている。 In the exhaust space S between the outer pipe 4A and the inner pipe 4B, one or more nozzles 8 for supplying a processing gas such as a raw material gas are provided in correspondence with the position of the supply slit 4F. A gas supply pipe 9 for supplying a processing gas (raw material gas) penetrates through the manifold 5 and is connected to each of the nozzles 8.
それぞれのガス供給管９の流路上には、上流方向から順に、流量制御器であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０および開閉弁であるバルブ１１が設けられている。バルブ１１よりも下流側では、不活性ガスを供給するガス供給管１２がガス供給管９に接続されている。ガス供給管１２には、上流方向から順に、ＭＦＣ１３およびバルブ１４が設けられている。主に、ガス供給管９、ＭＦＣ１０、バルブ１１により、処理ガス供給系が構成される。 A mass flow controller (MFC) 10 that is a flow rate controller and a valve 11 that is an opening/closing valve are provided on the flow path of each gas supply pipe 9 in this order from the upstream direction. A gas supply pipe 12 for supplying an inert gas is connected to the gas supply pipe 9 on the downstream side of the valve 11. The gas supply pipe 12 is provided with an MFC 13 and a valve 14 in order from the upstream direction. A processing gas supply system mainly includes the gas supply pipe 9, the MFC 10, and the valve 11.
ノズル８は、ガス供給空間Ｓ１内に、反応管４の下部から立ち上がるように設けられている。ノズル８の側面や上端には、ガスを供給する１ないし複数のノズル孔８Ｈが設けられている。複数のノズル孔８Ｈは、供給スリット４Ｆのそれぞれの開口に対応させて、反応管４の中心を向くように開口させることで、内管４Ｂを通り抜けてウエハ７に向けてガスを噴射（吐出）することができる。ガス供給機構は、ノズル８、ノズル室４２（後述）および供給スリット４Ｆを含む概念であり、処理ガス供給系を含みうる。ガス供給機構は、ボート２１上のウエハ７の側方直近からその表側面に対して別個に処理ガスを供給し、各供給量は、ノズル８や供給スリット４Ｆの開口の量によって調整されうる。 The nozzle 8 is provided in the gas supply space S1 so as to rise from the lower portion of the reaction tube 4. One or a plurality of nozzle holes 8H for supplying gas are provided on the side surface or the upper end of the nozzle 8. The plurality of nozzle holes 8H are opened so as to face the center of the reaction tube 4 corresponding to the respective openings of the supply slit 4F, so that gas is ejected (discharged) toward the wafer 7 through the inner tube 4B. can do. The gas supply mechanism is a concept including a nozzle 8, a nozzle chamber 42 (described later) and a supply slit 4F, and may include a processing gas supply system. The gas supply mechanism separately supplies the processing gas to the front surface of the boat 7 from the lateral immediate vicinity of the wafer 7, and each supply amount can be adjusted by the amount of the nozzle 8 or the opening of the supply slit 4F.
排気ポート４Ｄには、処理室６内の雰囲気を排気する排気管１５が接続されている。排気管１５には、処理室６内の圧力を検出する圧力検出器（圧力計）としての圧力センサ１６および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１７を介して、真空排気装置としての真空ポンプ１８が接続されている。ＡＰＣバルブ１７は、真空ポンプ１８を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室６内の真空排気および真空排気停止を行うことができる。更に、ＡＰＣバルブ１７は、真空ポンプ１８を作動させた状態で、圧力センサ１６により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室６内の圧力を調整することができるように構成される。主に、排気管１５、ＡＰＣバルブ１７、圧力センサ１６により、排気系が構成される。真空ポンプ１８を排気系に含めて考えてもよい。 An exhaust pipe 15 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 6 is connected to the exhaust port 4D. Through the exhaust pipe 15, a pressure sensor 16 as a pressure detector (pressure gauge) for detecting the pressure in the processing chamber 6 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 17 as a pressure regulator (pressure regulator), A vacuum pump 18 as a vacuum exhaust device is connected. By opening and closing the APC valve 17 while the vacuum pump 18 is operating, the vacuum exhaust of the processing chamber 6 and the vacuum exhaust stop can be performed. Further, the APC valve 17 can adjust the pressure in the processing chamber 6 by adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 16 while the vacuum pump 18 is operating. Is configured as follows. An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 15, the APC valve 17, and the pressure sensor 16. The vacuum pump 18 may be included in the exhaust system.
マニホールド５の下方には、マニホールド５の下端の開口９０を気密に閉塞可能な蓋としてのシールキャップ１９が設けられている。すなわち、シールキャップ１９は、反応管４の外管４Ａを塞ぐ蓋としての機能を有する。シールキャップ１９は、例えばステンレスやニッケル基合金等の金属からなり、円板状に形成されている。シールキャップ１９の上面には、マニホールド５の下端と当接するシール部材としてのＯリング１９Ａが設けられている。 Below the manifold 5, a seal cap 19 is provided as a lid that can hermetically close the opening 90 at the lower end of the manifold 5. That is, the seal cap 19 has a function as a lid that closes the outer tube 4A of the reaction tube 4. The seal cap 19 is made of a metal such as stainless steel or a nickel-based alloy, and has a disc shape. On the upper surface of the seal cap 19, an O-ring 19A is provided as a seal member that contacts the lower end of the manifold 5.
また、シールキャップ１９の上面には、マニホールド５の下端内周より内側の部分に対し、シールキャップ１９を保護するカバープレート２０が設置されている。カバープレート２０は、例えば、石英、サファイヤ、またはＳｉＣ等の耐熱耐蝕性材料からなり、円板状に形成されている。カバープレート２０は、機械的強度が要求されないため、薄い肉厚で形成されうる。カバープレート２０は、シールキャップ１９と独立して用意される部品に限らず、シールキャップ１９の内面にコーティングされた或いは内面が改質された、窒化物等の薄膜或いは層であってもよい。カバープレート２０はまた、円周の縁からマニホールド５の内面に沿って立ち上がる壁を有しても良い。 Further, on the upper surface of the seal cap 19, a cover plate 20 that protects the seal cap 19 is installed on a portion inside the lower end inner circumference of the manifold 5. The cover plate 20 is made of, for example, a heat-resistant and corrosion-resistant material such as quartz, sapphire, or SiC, and has a disc shape. Since the cover plate 20 does not require mechanical strength, it can be formed with a thin wall thickness. The cover plate 20 is not limited to a component prepared independently of the seal cap 19, and may be a thin film or layer of nitride or the like coated on the inner surface of the seal cap 19 or modified on the inner surface. The cover plate 20 may also have a wall that rises along the inner surface of the manifold 5 from the circumferential edge.
反応管４の内管４Ｂの内部には、基板保持具としてのボート２１が収容されている。ボート２１は、直立した複数の支柱２１Ａと、複数の支柱２１Ａの上端を互いに固定する円板状のボート天板２１Ｂと、複数の支柱２１Ａの下端部を互いに固定する円環状の底板８６（図２参照）と、を備え、それらは例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で形成されている。本実施形態の底板８６は、円環状に形成されるが、円板状でもよい。 A boat 21 as a substrate holder is housed inside the inner tube 4B of the reaction tube 4. The boat 21 includes a plurality of upright columns 21A, a disk-shaped boat top plate 21B that fixes the upper ends of the columns 21A to each other, and an annular bottom plate 86 that fixes the lower ends of the columns 21A to each other (Fig. 2)), which are formed of a heat-resistant material such as quartz or SiC. The bottom plate 86 of the present embodiment is formed in an annular shape, but may be formed in a disk shape.
ボート２１は、例えば２５〜２００枚のウエハ７を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に支持する。そこではウエハ７は、一定の間隔を空けて配列させる。本実施形態では、ボート２１に保持された全てのウエハ７は、集積回路パターンが形成された複数のプロダクトウエハ（製品基板）とされている。言い換えると、ボート２１は、ウエハ７を保持可能な全ての位置に、パターンが形成された複数のプロダクトウエハが載置されて使用される。この文脈において、プロダクトウエハは、それと同等の表面積を有するモニターウエハやフィルダミーウエハを含みうる。ウエハ７を保持可能な位置の数は、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）等のウエハ容器の収容可能数（例えば２５枚）の整数倍にモニターウエハの数（例えば３枚）を加算した数とすると、ウエハ容器からボート２１への移載を含む基板処理の効率を最大化することができる。プロダクトウエハは、例えば、パターンが無い基板（ダミーウエハ）に対して表側に５０倍超の所定の比表面積のパターンを有する。 The boat 21 supports, for example, 25 to 200 wafers 7 in a horizontal posture and vertically aligned with the centers thereof aligned with each other in a multi-stage manner. There, the wafers 7 are arranged at regular intervals. In this embodiment, all the wafers 7 held by the boat 21 are a plurality of product wafers (product substrates) on which integrated circuit patterns are formed. In other words, the boat 21 is used by mounting a plurality of patterned product wafers at all positions capable of holding the wafer 7. In this context, product wafers may include monitor wafers and fill dummy wafers that have similar surface areas. The number of positions where the wafer 7 can be held is an integer multiple of the number (for example, 25) of wafer containers such as FOUPs (Front Opening Unified Pods) that can be accommodated and the number of monitor wafers (for example, 3). The efficiency of substrate processing including transfer from the wafer container to the boat 21 can be maximized. The product wafer has, for example, a pattern having a predetermined specific surface area of 50 times or more on the front side of a substrate (dummy wafer) having no pattern.
反応管４の内管４Ｂは、ボート２１を安全に搬入出可能な最小限の内径を有することが望ましい。本実施形態では、例えば、ボート天板２１Ｂの直径は、内管４Ｂの内径の９０％以上９８％以下に設定されるか、又は、ボート２１に保持されたウエハ７間のピッチは、例えば、６ｍｍ以上１６ｍｍ以下に設定されている。ここで、ボート天板２１Ｂの直径は、内管４Ｂの内径の９０％以上９８％以下が好ましく、９２％以上９７％以下がより好ましく、９４％以上９６％以下がさらに好ましい。ボート天板２１Ｂの直径が、内管４Ｂの内径の９０％未満であると、ボート天板２１Ｂの縁と内管４Ｂとの隙間において、拡散によるガス移動（特にボート天板２１Ｂ上からウエハ７側へ後述する余剰ＳｉＣｌ２が流入すること）が容易となり、ガス余りの影響が周囲に波及しやすくなる。ボート天板２１Ｂの直径が、内管４Ｂの内径の９８％を超えるとボートと内管の接触に関する所定の安全率を確保できない。ボート天板２１Ｂの直径を、内管４Ｂの内径の９２％以上にすると拡散をより抑制でき、９４％以上にするとさらに抑制できる。ボート天板２１Ｂの直径を、内管４Ｂの内径の９７％以下にすると安全率をより高められ、９６％以下にするとさらに高められる。また、ウエハ７間のピッチは、６ｍｍ以上１６ｍｍ以下が好ましく、７ｍｍ以上１４ｍｍ以下がより好ましく、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下がさらに好ましい。ウエハ７間のピッチが、６ｍｍ未満であると、隣り合うウエハ７の間をガスがスムーズに流れにくくなり面内均一性が悪化しうる。また、ウエハ７間のピッチが１８ｍｍを超えると、面内均一性の向上は僅かである一方で生産性が低下する。ピッチは、７ｍｍ以上であると面内均一性がより良くなり、８ｍｍ以上であると更に良くなる。またピッチは、１４ｍｍ以下とすると生産性を高められ、１２ｍｍ以下とすると更に高められる。 The inner tube 4B of the reaction tube 4 preferably has a minimum inner diameter that allows the boat 21 to be safely loaded and unloaded. In the present embodiment, for example, the diameter of the boat top plate 21B is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, or the pitch between the wafers 7 held by the boat 21 is, for example, It is set to 6 mm or more and 16 mm or less. Here, the diameter of the boat top plate 21B is preferably 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, more preferably 92% or more and 97% or less, and further preferably 94% or more and 96% or less. If the diameter of the boat top plate 21B is less than 90% of the inner diameter of the inner pipe 4B, gas movement by diffusion in the gap between the edge of the boat top plate 21B and the inner pipe 4B (especially from the top of the boat top plate 21B to the wafer 7). (Since excess SiCl 2 described later flows into the side), the influence of the gas surplus easily spreads to the surroundings. If the diameter of the boat top plate 21B exceeds 98% of the inner diameter of the inner pipe 4B, it is not possible to secure a predetermined safety factor for contact between the boat and the inner pipe. If the diameter of the boat top plate 21B is 92% or more of the inner diameter of the inner tube 4B, the diffusion can be further suppressed, and if it is 94% or more, the diffusion can be further suppressed. If the diameter of the boat top plate 21B is 97% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, the safety factor is further enhanced, and if it is 96% or less, the safety factor is further enhanced. The pitch between the wafers 7 is preferably 6 mm or more and 16 mm or less, more preferably 7 mm or more and 14 mm or less, and further preferably 8 mm or more and 12 mm or less. If the pitch between the wafers 7 is less than 6 mm, it is difficult for the gas to smoothly flow between the adjacent wafers 7, and the in-plane uniformity may deteriorate. Further, when the pitch between the wafers 7 exceeds 18 mm, the in-plane uniformity is slightly improved, but the productivity is reduced. If the pitch is 7 mm or more, the in-plane uniformity becomes better, and if it is 8 mm or more, the pitch becomes even better. If the pitch is 14 mm or less, the productivity is enhanced, and if it is 12 mm or less, the productivity is further enhanced.
さらに、本実施形態では、ボート天板２１Ｂによって他と仕切られた、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積は、例えば、ボート２１に保持された互いに隣接する（隣り合う）ウエハ７に挟まれた空間の容積の、１倍以上３倍以下となるように設定されている。ここで、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積は、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１倍以上３倍以下が好ましく、１倍以上２．５倍以下がより好ましく、１倍以上２倍以下がさらに好ましい。すなわち、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積は小さいほど好ましい。ただし、ガスが主排気口４Ｅにスムーズに流れることが求められる。天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積が、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の３倍以下とされることで、ガス余りの絶対量が少なくなる。また、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積が、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１倍以上とされることで、ガスが主排気口４Ｅにスムーズに流れる。 Further, in the present embodiment, the volumes of the upper end spaces partitioned by the boat top plate 21B and sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B are, for example, adjacent to each other (adjacent to each other) held by the boat 21. ) The volume of the space sandwiched by the wafers 7 is set to be 1 time or more and 3 times or less. Here, the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is preferably 1 to 3 times the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, and preferably 1 to 2.5 times. The following is more preferable, and 1 times or more and 2 times or less is still more preferable. That is, it is preferable that the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is smaller. However, the gas is required to flow smoothly into the main exhaust port 4E. Since the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to 3 times or less than the space sandwiched between the wafers 7 held by the boat 21 and adjacent to each other, the absolute gas residue The quantity is reduced. Further, since the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to be at least 1 time the volume of the space sandwiched between the wafers 7 held by the boat 21 and adjacent to each other, gas is generated. It flows smoothly into the main exhaust port 4E.
主排気口４Ｅは、ボート２１に保持された前記プロダクトウエハの端若しくはその上方の空間（つまり、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間や、最上段のウエハ７とボート天板２１Ｂとの間の空間）を臨むように開口し、反応管内の雰囲気を排気する。この結果、反応管４内で、ガス供給機構（供給スリット４Ｆ）から主排気口４Ｅへと、前記プロダクトウエハに平行に流れるガスの流れ（クロスフロー）が形成される。このとき、上下方向の物質移動は、主にウェハ７と内管４Ｂの間のギャップにおける拡散が支配的となるように抑制されている。 The main exhaust port 4E is an end of the product wafer held in the boat 21 or a space above it (that is, a space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, or between the uppermost wafer 7 and the boat top plate 21B). The space in the reaction tube is opened to exhaust the atmosphere in the reaction tube. As a result, in the reaction tube 4, a gas flow (cross flow) flowing in parallel to the product wafer is formed from the gas supply mechanism (supply slit 4F) to the main exhaust port 4E. At this time, the mass transfer in the vertical direction is suppressed so that the diffusion mainly in the gap between the wafer 7 and the inner tube 4B becomes dominant.
ボート２１の下部には後述する断熱アセンブリ（断熱構造体）２２が配設されている。断熱アセンブリ２２は、上下方向の熱の伝導或いは伝達が小さくなるような構造を有し、通常、内部に空洞を有する。断熱アセンブリ２２の長さ（高さ）は、ウエハの直径よりも大きくなりうる。内部は軸パージガスによってパージされうる。反応管４において、ボート２１が配置されている上部分をウエハ７の処理領域Ａ、断熱アセンブリ２２が配置されている下部分を断熱領域Ｂと呼ぶ。 A heat insulating assembly (heat insulating structure) 22 to be described later is arranged below the boat 21. The heat insulating assembly 22 has a structure such that heat conduction or transfer in the vertical direction is small, and usually has a cavity inside. The length (height) of the thermal insulation assembly 22 can be larger than the diameter of the wafer. The interior can be purged with an axial purge gas. In the reaction tube 4, the upper portion where the boat 21 is arranged is called a processing area A of the wafer 7 and the lower portion where the heat insulating assembly 22 is arranged is called a heat insulating area B.
シールキャップ１９の処理室６と反対側には、ボート２１を回転させる回転機構２３が設置されている。回転機構２３には、軸パージガスのガス供給管２４が接続されている。ガス供給管２４には、上流方向から順に、ＭＦＣ２５およびバルブ２６が設けられている。このパージガスの１つの目的は、回転機構２３の内部（例えば軸受け）を、処理室６内で用いられる腐食性ガスなどから守ることである。パージガスは、回転機構２３から回転軸６６に沿って供給され、断熱アセンブリ２２内に導かれる。 A rotation mechanism 23 that rotates the boat 21 is installed on the side of the seal cap 19 opposite to the processing chamber 6. A gas supply pipe 24 for the axial purge gas is connected to the rotating mechanism 23. The gas supply pipe 24 is provided with an MFC 25 and a valve 26 in order from the upstream side. One purpose of this purge gas is to protect the inside (for example, the bearing) of the rotating mechanism 23 from the corrosive gas used in the processing chamber 6. The purge gas is supplied from the rotating mechanism 23 along the rotating shaft 66 and guided into the heat insulating assembly 22.
ボートエレベータ２７は、反応管４の外部下方に垂直に備えられ、シールキャップ１９を昇降させる昇降機構（搬送機構）として動作する。これにより、シールキャップ１９に支えられたボート２１およびウエハ７が、処理室６内外に搬入出される。なお、シールキャップ１９が最下位置に降りている間、シールキャップ１９の代わりに反応管４の下端開口を塞ぐシャッタ（不図示）が設けられうる。 The boat elevator 27 is vertically provided outside the reaction tube 4 and operates as an elevating mechanism (conveying mechanism) for elevating the seal cap 19. As a result, the boat 21 and the wafer 7 supported by the seal cap 19 are carried in and out of the processing chamber 6. A shutter (not shown) that closes the lower end opening of the reaction tube 4 may be provided instead of the seal cap 19 while the seal cap 19 is descending to the lowest position.
外管４Ａの側部の外壁若しくは内管４Ｂの内側には、反応管４の内部の温度を検出する処理空間温度センサとしての温度センサ（温度検出器）２８が設置されている。温度センサ２８は、例えば、上下に並んで配列された複数の熱電対によって構成される。図示を省略するが、温度センサ２８は、コントローラ２９に電気的に接続されている。温度センサ２８により検出された温度情報に基づき、コントローラ２９は、電力調整器７０によってアッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅへの通電量をそれぞれ調整することで、処理室６内の温度が所望の温度分布となる。 A temperature sensor (temperature detector) 28 as a processing space temperature sensor for detecting the temperature inside the reaction tube 4 is installed on the outer wall on the side of the outer tube 4A or inside the inner tube 4B. The temperature sensor 28 is composed of, for example, a plurality of thermocouples arranged vertically. Although not shown, the temperature sensor 28 is electrically connected to the controller 29. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 28, the controller 29 causes the power adjuster 70 to control the amount of electricity supplied to the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E, respectively. By adjusting, the temperature in the processing chamber 6 has a desired temperature distribution.
また、外管４Ａの天井部７２の外壁には、反応管４内の上部の温度を検出する上端空間温度センサとしての温度センサ（温度検出器）８２が設置されている。温度センサ８２は、例えば、水平方向に並んで配列された複数の熱電対によって構成される。図示を省略するが、温度センサ８２は、コントローラ２９に電気的に接続されている。温度センサ８２により検出された温度情報に基づき、コントローラ２９は、電力調整器７０によって天井ヒータ８０への通電量を調整することで、処理室６内の上部の温度が所望の温度分布となる。 Further, on the outer wall of the ceiling portion 72 of the outer tube 4A, a temperature sensor (temperature detector) 82 as an upper end space temperature sensor for detecting the temperature of the upper portion in the reaction tube 4 is installed. The temperature sensor 82 is composed of, for example, a plurality of thermocouples arranged side by side in the horizontal direction. Although not shown, the temperature sensor 82 is electrically connected to the controller 29. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 82, the controller 29 adjusts the amount of electricity supplied to the ceiling heater 80 by the power regulator 70, so that the temperature in the upper portion of the processing chamber 6 has a desired temperature distribution.
コントローラ２９は、基板処理装置１全体を制御するコンピュータであり、ＭＦＣ１０， １３、バルブ１１，１４、圧力センサ１６、ＡＰＣバルブ１７、真空ポンプ１８、回転機構２３、ボートエレベータ２７等と電気的に接続され、それらから信号を受け取ったり、それらを制御したりする。 The controller 29 is a computer that controls the entire substrate processing apparatus 1, and is electrically connected to the MFCs 10 and 13, the valves 11 and 14, the pressure sensor 16, the APC valve 17, the vacuum pump 18, the rotating mechanism 23, the boat elevator 27, and the like. And receive signals from them and control them.
図２に、断熱アセンブリ２２及び回転機構２３の断面図が示される。図２に示すように、回転機構２３は、上端が開口し下端が閉塞した略円筒形状に形成されたケーシング（ボディ）２３Ａを備えており、ケーシング２３Ａはシールキャップ１９の下面にボルトで固定される。ケーシング２３Ａの内部では、内側から順に、円筒形状の内軸２３Ｂと、内軸２３Ｂの直径よりも大きな直径の円筒形状に形成された外軸２３Ｃが、同軸に設けられる。そして、外軸２３Ｃは、内軸２３Ｂとの間に介設された上下で一対の内側ベアリング２３Ｄ、２３Ｅと、ケーシング２３Ａとの間に介設された上下で一対の外側ベアリング２３Ｆ、２３Ｇとによって回転自在に支承されている。一方、内軸２３Ｂは、ケーシング２３Ａと固定され、回転不能になっている。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of the heat insulating assembly 22 and the rotating mechanism 23. As shown in FIG. 2, the rotating mechanism 23 includes a substantially cylindrical casing (body) 23A having an open upper end and a closed lower end. The casing 23A is fixed to the lower surface of the seal cap 19 with a bolt. It Inside the casing 23A, an inner shaft 23B having a cylindrical shape and an outer shaft 23C formed in a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the inner shaft 23B are coaxially provided in order from the inside. The outer shaft 23C includes a pair of upper and lower inner bearings 23D and 23E provided between the inner shaft 23B and a pair of upper and lower outer bearings 23F and 23G provided between the outer shaft 23C and the casing 23A. It is rotatably supported. On the other hand, the inner shaft 23B is fixed to the casing 23A and is not rotatable.
内側ベアリング２３Ｄおよび外側ベアリング２３Ｆの上、つまり処理室６側には、真空と大気圧の空気とを隔てる磁性流体シール２３Ｈ、２３Ｉが設置されている。外軸２３Ｃは、電動モータ（不図示）等によって駆動される、ウオームホイール或いはプーリ２３Ｋが装着される。 On the inner bearing 23D and the outer bearing 23F, that is, on the processing chamber 6 side, magnetic fluid seals 23H and 23I for separating vacuum from atmospheric pressure air are installed. A worm wheel or pulley 23K driven by an electric motor (not shown) or the like is mounted on the outer shaft 23C.
内軸２３Ｂの内側には、処理室６内にてウエハ７を下方から加熱する補助加熱機構としてのサブヒータ支柱３３が、垂直に挿通されている。サブヒータ支柱３３は、石英製のパイプであり、その上端においてキャップヒータ３４を同心に保持する。サブヒータ支柱３３は、内軸２３Ｂの上端位置において耐熱樹脂で形成された支持部２３Ｎによって支持される。更に下方において、サブヒータ支柱３３は、真空用継手２３Ｐによって内軸２３Ｂとの間が密封される。 Inside the inner shaft 23B, a sub-heater support column 33 as an auxiliary heating mechanism for heating the wafer 7 from below in the processing chamber 6 is vertically inserted. The sub-heater support column 33 is a pipe made of quartz and holds the cap heater 34 concentrically at the upper end thereof. The sub-heater support column 33 is supported at the upper end position of the inner shaft 23B by a support portion 23N made of heat-resistant resin. Further down, the sub-heater support column 33 is sealed between the inner shaft 23B and the vacuum joint 23P.
キャップヒータ３４は、電力調整器７０に電気的に接続されている（図１参照）。コントローラ２９は、電力調整器７０によってキャップヒータ３４への通電量を制御する（図１参照）。これにより、キャップヒータ３４の温度は、アッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅと、天井ヒータ８０の温度とは独立して制御されるようになっている。 The cap heater 34 is electrically connected to the power regulator 70 (see FIG. 1). The controller 29 controls the amount of electricity supplied to the cap heater 34 by the power regulator 70 (see FIG. 1). Thus, the temperature of the cap heater 34 is controlled independently of the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, and the ceiling heater 80. Has become.
フランジ状に形成された外軸２３Ｃの上面には、下端にフランジを有する円筒形状の回転軸３６が固定されている。回転軸３６の空洞を、サブヒータ支柱３３が貫いている。回転軸３６の上端部には、サブヒータ支柱３３を貫通させる貫通穴が中心に形成された円板形状の回転台３７が、カバープレート２０と所定の間隔ｈ1を空けて固定されている。 A cylindrical rotating shaft 36 having a flange at its lower end is fixed to the upper surface of the outer shaft 23C formed in a flange shape. The sub-heater support column 33 penetrates the cavity of the rotary shaft 36. At the upper end of the rotary shaft 36, a disk-shaped rotary table 37 having a through hole for penetrating the sub-heater support 33 is formed and is fixed to the cover plate 20 with a predetermined space h1.
回転台３７の上面には、断熱体４０を保持する断熱体保持具３８と、円筒部３９が同心に載置され、ネジ等によって固定されている。円筒部３９は、上端部を塞ぐ円板状の上面としての天板３９Ａを備えている。天板３９Ａは、ボート２１の下方側に配置されており、処理領域Ａの底を構成している（図１参照）。また、ボート２１の下端部を固定する円環状の底板８６は、天板３９Ａの周囲で天板３９Ａに嵌合されている。断熱アセンブリ２２は、回転台３７、断熱体保持具３８、円筒部３９および断熱体４０により構成されており、回転台３７は底板（受け台）を構成する。回転台３７には、直径（幅）ｈ２の排気孔３７Ａが、縁寄りに回転対称に複数形成されている。 On the upper surface of the turntable 37, a heat insulator holder 38 holding a heat insulator 40 and a cylindrical portion 39 are concentrically placed and fixed by screws or the like. The cylindrical portion 39 includes a top plate 39A as a disc-shaped upper surface that closes the upper end portion. The top plate 39A is arranged on the lower side of the boat 21 and constitutes the bottom of the processing area A (see FIG. 1). An annular bottom plate 86 that fixes the lower end of the boat 21 is fitted to the top plate 39A around the top plate 39A. The heat insulation assembly 22 is composed of a rotary base 37, a heat insulator holder 38, a cylindrical portion 39 and a heat insulator 40, and the rotary base 37 constitutes a bottom plate (receiver). On the turntable 37, a plurality of exhaust holes 37A having a diameter (width) h2 are formed in a rotationally symmetrical manner toward the edge.
本実施形態では、ボート２１に保持可能な最も下の位置に保持されたウエハ７と底板８６又は断熱体４０の上面の天板３９Ａとで挟まれた下端空間の容積は、例えば、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の、０．５倍以上１．５倍以下となるように設定されている。ここで、下端空間の容積は、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の０．５倍以上１．５倍以下が好ましく、０．６倍以上１．３倍以下の間がより好ましく、０．７倍以上１．０倍以下がさらに好ましい。下端空間の容積が、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１．５倍を超えると、ガス余りの絶対量が多くなって周囲に漏れたときの影響も大きくなり、０．５倍を下回ると、ガスの置換性が悪化する。下端空間の容積が、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の０．６倍以上とされることでガスが対向する主排気口４Ｅに向かって水平にスムーズに流れ、０．７倍以上とすると更にスムーズに流れる。また、下端空間の容積が、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１．３倍以下とすることでガス余りを抑えられ、１倍以下とすると更にガス余りを抑えられる。 In the present embodiment, the volume of the lower end space sandwiched between the wafer 7 held at the lowest position that can be held by the boat 21 and the bottom plate 86 or the top plate 39A on the upper surface of the heat insulating body 40 is, for example, The volume of the space sandwiched between the held wafers 7 adjacent to each other is set to 0.5 times or more and 1.5 times or less. Here, the volume of the lower end space is preferably 0.5 times or more and 1.5 times or less, more preferably 0.6 times or more and 1.3 times or less, the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other. , 0.7 times or more and 1.0 times or less is more preferable. When the volume of the lower end space exceeds 1.5 times the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, the absolute amount of the gas surplus increases and the influence of leakage to the surroundings becomes large. If it is less than double, the gas replaceability deteriorates. By setting the volume of the lower end space to be 0.6 times or more the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, the gas smoothly flows horizontally toward the facing main exhaust port 4E, and is 0.7 times. If it is above, it will flow more smoothly. Further, the volume of the lower end space is 1.3 times or less of the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, and the gas surplus is suppressed, and when the volume is 1 time or less, the gas surplus is further suppressed.
キャップヒータ３４には、キャップヒータ３４の温度若しくは最下段のウエハ７の温度を検出する下端空間温度センサとしての温度センサ８４が設置されている。温度センサ８４は、例えば、キャップヒータ３４と同じ高さに、水平方向に並んで配列された複数の熱電対によって構成される。図示を省略するが、温度センサ８４は、コントローラ２９（図１参照）に電気的に接続されている。温度センサ８４により検出された温度情報に基づき、コントローラ２９は、電力調整器７０（図１参照）によってキャップヒータ３４への通電量を調整することで、処理室６内の下部の温度が所望の温度分布となる。 The cap heater 34 is provided with a temperature sensor 84 as a lower end space temperature sensor that detects the temperature of the cap heater 34 or the temperature of the lowermost wafer 7. The temperature sensor 84 is composed of, for example, a plurality of thermocouples arranged in the horizontal direction at the same height as the cap heater 34. Although not shown, the temperature sensor 84 is electrically connected to the controller 29 (see FIG. 1). Based on the temperature information detected by the temperature sensor 84, the controller 29 adjusts the energization amount to the cap heater 34 by the power regulator 70 (see FIG. 1), so that the temperature of the lower portion in the processing chamber 6 is desired. It has a temperature distribution.
コントローラ２９は、上端空間の温度センサ８２と処理空間の温度センサ２８と下端空間の温度センサ８４の検出温度に基づいて、全ての位置に保持された複数のウエハ７の温度が等しくなるように、電力調整器７０によってアッパヒータ３Ａと、センタアッパヒータ３Ｂと、センタヒータ３Ｃと、センタロアヒータ３Ｄと、ロアヒータ３Ｅと、天井ヒータ８０と、キャップヒータ３４へ与える電力（すなわち、通電量）を調整する。つまり、処理領域Ａ全体を均熱化することができる。 The controller 29 makes the temperatures of the plurality of wafers 7 held at all positions equal based on the temperatures detected by the temperature sensor 82 in the upper end space, the temperature sensor 28 in the processing space, and the temperature sensor 84 in the lower end space. The electric power adjuster 70 adjusts the electric power (that is, the amount of electricity supplied) to the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the ceiling heater 80, and the cap heater 34. .. That is, the entire processing area A can be soaked.
断熱体保持具３８は、中心にサブヒータ支柱３３を貫通させる空洞を有する円筒形状に構成される。断熱体保持具３８の下端には、回転台３７よりも小さな外径の外向きフランジ形状の足３８Ｃを有する。一方、断熱体保持具３８の上端は、そこからサブヒータ支柱３３が突き出させるように開口し、パージガスの供給口３８Ｂを構成している。 The heat insulator holder 38 is formed in a cylindrical shape having a cavity at the center through which the sub-heater support column 33 passes. At the lower end of the heat insulator holder 38, there is an outward flange-shaped leg 38C having an outer diameter smaller than that of the rotary table 37. On the other hand, the upper end of the heat insulator holder 38 is opened so that the sub-heater support column 33 projects from it, and constitutes a purge gas supply port 38B.
断熱体保持具３８とサブヒータ支柱３３との間に、断熱アセンブリ２２内の上部に軸パージガスを供給する、円環状の断面を有する流路が形成される。供給口３８Ｂから供給されたパージガスは、断熱体保持具３８と円筒部３９の内壁との間の空間を下向きに流れて、排気孔３７Ａから円筒部３９外へ排気される。排気孔３７Ａを出た軸パージガスは、回転台３７とカバープレート２０の間の隙間を半径方向に流れて炉口部に放出され、そこで炉口部をパージする。 A flow path having an annular cross section is formed between the heat insulator holder 38 and the sub-heater support 33 to supply the axial purge gas to the upper portion of the heat insulating assembly 22. The purge gas supplied from the supply port 38B flows downward in the space between the heat insulator holder 38 and the inner wall of the cylindrical portion 39, and is exhausted from the exhaust hole 37A to the outside of the cylindrical portion 39. The shaft purge gas that has exited the exhaust hole 37A flows in the radial direction through the gap between the rotary table 37 and the cover plate 20 and is discharged to the furnace opening, where it is purged.
断熱体保持具３８の柱には、断熱体４０として複数の反射板４０Ａと断熱板４０Ｂが、同軸に設置されている。 On the pillar of the heat insulator holder 38, a plurality of reflectors 40A and heat insulators 40B are installed coaxially as the heat insulator 40.
円筒部３９は、内管４Ｂとの間隙ｈ６が所定の値となるような外径を有する。間隙ｈ６は、処理ガスや軸パージガスの通り抜けを抑制するために、狭く設定することが望ましく、例えば、７．５ｍｍ〜１５ｍｍとするのが好ましい。 The cylindrical portion 39 has an outer diameter such that the gap h6 with the inner pipe 4B has a predetermined value. The gap h6 is preferably set to be narrow in order to suppress passage of the processing gas and the axial purge gas, and is preferably set to 7.5 mm to 15 mm, for example.
図３に、水平に切断された反応管４の斜視図が示される。なお、図３では、フランジ部４Ｃは省略されている。図３に示すように、内管４Ｂには、処理室６内に処理ガスを供給するための供給スリット４Ｆが縦方向にウエハ７（図１参照）と同数、横方向に３個、格子状に並んで形成されている。供給スリット４Ｆの横方向の並びの間や両端の位置において、外管４Ａと内管４Ｂの間の排気空間Ｓを区画するように縦方向に伸びた仕切り板４１が、それぞれ設けられる。複数の仕切り板４１によって、主たる排気空間Ｓから分離された区画は、ノズル室（ノズルバッファ）４２を形成する。結果的に排気空間Ｓは、断面においてＣ字型に形成されることになる。ノズル室４２と内管４Ｂ内を直接つなぐ開口は、供給スリット４Ｆだけである。なおノズル室４２の上端は、内管４Ｂの上端と略同じ高さで塞がれうる。 FIG. 3 shows a perspective view of the reaction tube 4 cut horizontally. The flange portion 4C is omitted in FIG. As shown in FIG. 3, in the inner tube 4B, supply slits 4F for supplying the processing gas into the processing chamber 6 are provided in the vertical direction in the same number as the wafers 7 (see FIG. 1), three in the horizontal direction, and in a grid pattern. Are formed side by side. Partition plates 41 extending in the vertical direction are provided so as to partition the exhaust space S between the outer pipe 4A and the inner pipe 4B at the positions between the horizontal arrangements of the supply slits 4F and at both ends. The partition separated from the main exhaust space S by the plurality of partition plates 41 forms a nozzle chamber (nozzle buffer) 42. As a result, the exhaust space S is C-shaped in cross section. The supply slit 4F is the only opening that directly connects the nozzle chamber 42 and the inner tube 4B. The upper end of the nozzle chamber 42 can be closed at substantially the same height as the upper end of the inner pipe 4B.
仕切り板４１は、内管４Ｂとは連結されるものの、外管４Ａと内管４Ｂの温度差に起因する応力を避けるために外管４Ａとは連結させず、わずかな隙間を有するように構成することができる。ノズル室４２は、排気空間Ｓから完全に隔離される必要はなく、特に上端や下端において排気空間Ｓと通じた開口もしくは隙間を有しうる。ノズル室４２は、その外周側が外管４Ａによって区画されるものに限らず、外管４Ａの内面に沿った仕切り版を別途設けても良い。 The partition plate 41 is connected to the inner pipe 4B, but is not connected to the outer pipe 4A in order to avoid stress caused by the temperature difference between the outer pipe 4A and the inner pipe 4B, and is configured to have a slight gap. can do. The nozzle chamber 42 does not need to be completely isolated from the exhaust space S, and may have an opening or a gap communicating with the exhaust space S especially at the upper end and the lower end. The outer peripheral side of the nozzle chamber 42 is not limited to being partitioned by the outer tube 4A, and a partition plate along the inner surface of the outer tube 4A may be separately provided.
内管４Ｂには、断熱アセンブリ２２の側面に向かって開口する位置に、３個の副排気口４Ｇが設けられている。副排気口４Ｇの１つは、排気ポート４Ｄと同じ向きに設けられ、その開口の少なくとも１部が、排気ポート４Ｄの管と重なるような高さに配置されている。また、残りの２つの副排気口４Ｇは、ノズル室４２の両側部付近に配置されている。或いは、３個の副排気口４Ｇが、内管４Ｂの円周上で１８０度間隔となるような位置に配置されうる。 The inner pipe 4B is provided with three auxiliary exhaust ports 4G at positions that open toward the side surface of the heat insulating assembly 22. One of the sub-exhaust ports 4G is provided in the same direction as the exhaust port 4D, and at least a part of the opening is arranged at a height so as to overlap the pipe of the exhaust port 4D. The remaining two auxiliary exhaust ports 4G are arranged near both sides of the nozzle chamber 42. Alternatively, the three auxiliary exhaust ports 4G may be arranged at positions on the circumference of the inner pipe 4B at 180° intervals.
図４に示すように、３つのノズル室４２には、ノズル８ａ〜８ｃがそれぞれ設置されている。ノズル８ａ〜８ｄの側面には、反応管４の中心方向を向いて開口したノズル孔８Ｈがそれぞれ設けられている。ノズル孔８Ｈから噴出されたガスは、供給スリット４Ｆから内管４Ｂ内に流れるように意図されているが、一部のガスは直接流入しない。仕切り板４１により、各ノズル８ａ〜８ｃはそれぞれ独立した空間内に設置されるため、各ノズル８ａ〜８ｃから供給される処理ガスがノズル室４２内で混ざり合うことを抑制することができる。またノズル室４２に滞留するガスは、ノズル室４２の上端や下端から排気空間Ｓへ排出されうる。このような構成により、ノズル室４２内で処理ガスが混ざり合って薄膜が形成されたり、副生成物が生成されたりすることを抑制することができる。なお図４においてのみ、ノズル室４２の隣の排気空間Ｓには、反応管の軸方向（上下方向）に沿って任意で設置されうるパージノズル８ｄが設けられている。以降、パージノズル８ｄは存在しないものとして説明する。 As shown in FIG. 4, nozzles 8a to 8c are installed in the three nozzle chambers 42, respectively. Nozzle holes 8H that are open toward the center of the reaction tube 4 are provided on the side surfaces of the nozzles 8a to 8d. The gas ejected from the nozzle hole 8H is intended to flow from the supply slit 4F into the inner pipe 4B, but a part of the gas does not directly flow in. The partition plate 41 allows the nozzles 8a to 8c to be installed in independent spaces, so that the process gases supplied from the nozzles 8a to 8c can be prevented from being mixed in the nozzle chamber 42. Further, the gas staying in the nozzle chamber 42 can be discharged into the exhaust space S from the upper end and the lower end of the nozzle chamber 42. With such a configuration, it is possible to prevent the processing gas from mixing with each other in the nozzle chamber 42 to form a thin film or a by-product. Only in FIG. 4, in the exhaust space S adjacent to the nozzle chamber 42, a purge nozzle 8d that can be optionally installed is provided along the axial direction (vertical direction) of the reaction tube. Hereinafter, it is assumed that the purge nozzle 8d does not exist.
図５に、反応管４の底面図が示される。図５に示すように、フランジ部４Ｃには、排気空間Ｓ（図４参照）とフランジ下方とを接続する開口として、底排気口４Ｈ、４Ｊ及びノズル導入孔４Ｋが設けられている。底排気口４Ｈは、排気ポート４Ｄに最も近い場所に設けられた長穴であり、底排気口４Ｊは、Ｃ字型の排気空間Ｓに沿って６箇所に設けられた***である。ノズル導入孔４Ｋは、その開口からノズル８ａ〜８ｃ（図４参照）が挿入される。底排気口４Ｊは、後述するように開口が大きすぎると、そこを通過する軸パージガスの流速が低下し、排気空間Ｓから原料ガス等が拡散によって炉口部に侵入してしまう。そのため、中央部の径を小さくした（くびれさせた）穴として形成する場合がある。 A bottom view of the reaction tube 4 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the flange portion 4C is provided with bottom exhaust ports 4H and 4J and a nozzle introduction hole 4K as openings that connect the exhaust space S (see FIG. 4) and the lower portion of the flange. The bottom exhaust port 4H is an elongated hole provided at a position closest to the exhaust port 4D, and the bottom exhaust port 4J is a small hole provided at six positions along the C-shaped exhaust space S. The nozzles 8a to 8c (see FIG. 4) are inserted through the openings of the nozzle introduction hole 4K. If the opening of the bottom exhaust port 4J is too large, as will be described later, the flow velocity of the shaft purge gas passing therethrough is reduced, and the raw material gas and the like from the exhaust space S enter the furnace opening portion by diffusion. Therefore, it may be formed as a hole in which the diameter of the central portion is reduced (constricted).
図６に示すように、コントローラ２９は、ＭＦＣ１０、１３、２５、バルブ１１、１４、２６、圧力センサ１６、ＡＰＣバルブ１７、真空ポンプ１８、回転機構２３、ボートエレベータ２７等の各構成と電気的に接続され、それらを自動制御する。また、コントローラ２９は、ヒータ３（アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ）、天井ヒータ８０、キャップヒータ３４、温度センサ２８、温度センサ８２、温度センサ８４等の各構成と電気的に接続され、それらを自動制御する。図示を省略するが、コントローラ２９は、電力調整器７０を介してヒータ３（アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ）、天井ヒータ８０、キャップヒータ３４とそれぞれ電気的に接続されている。 As shown in FIG. 6, the controller 29 includes the MFCs 10, 13, 25, the valves 11, 14, 26, the pressure sensor 16, the APC valve 17, the vacuum pump 18, the rotating mechanism 23, the boat elevator 27, etc. Connected to and control them automatically. Further, the controller 29 includes the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E), ceiling heater 80, cap heater 34, temperature sensor 28, temperature sensor 82, temperature sensor 84, etc. It is electrically connected to each component of and controls them automatically. Although not shown, the controller 29 is connected to the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E), ceiling heater 80, and cap heater 34 via the power regulator 70, respectively. It is electrically connected.
コントローラ２９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１２、ＲＡＭ（Random Ac cess Memory）２１４、記憶装置２１６、Ｉ／Ｏポート２１８を備えたコンピュータとして構成される。ＲＡＭ２１４、記憶装置２１６、Ｉ／Ｏポート２１８は、内部バス２２０を介して、ＣＰＵ２１２とデータ交換可能なように構成される。Ｉ／Ｏポート２１８は、上述の各構成に接続されている。コントローラ２９には、例えばタッチパネル等との入出力装置２２２が接続されている。 The controller 29 is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 212, a RAM (Random Access Memory) 214, a storage device 216, and an I/O port 218. The RAM 214, the storage device 216, and the I/O port 218 are configured to exchange data with the CPU 212 via the internal bus 220. The I/O port 218 is connected to each of the above configurations. An input/output device 222 such as a touch panel is connected to the controller 29.
記憶装置２１６は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成されている。記憶装置２１６内には、基板処理装置１の動作を制御する制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１の各構成に成膜処理等を実行させるためのプログラム（プロセスレシピやクリーニングレシピ等のレシピ）が読み出し可能に格納されている。ＲＡＭ２１４は、ＣＰＵ２１２によって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。 The storage device 216 is composed of, for example, a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), or the like. In the storage device 216, a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus 1 and a program (a process recipe, a cleaning recipe, etc.) for causing each component of the substrate processing apparatus 1 to execute a film forming process or the like according to processing conditions. Is stored so that it can be read. The RAM 214 is configured as a memory area (work area) in which programs and data read by the CPU 212 are temporarily stored.
ＣＰＵ２１２は、記憶装置２１６から制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２１６からレシピを読み出し、レシピに沿うように各構成を制御する。 The CPU 212 reads the control program from the storage device 216 and executes the control program, reads the recipe from the storage device 216 in response to the input of an operation command from the input/output device 222, and controls the components according to the recipe.
コントローラ２９は、外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＨＤＤ）２２４に持続的に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置２１６や外部記憶装置２２４は、コンピュータ読み取り可能な有体の媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置２２４を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。 The controller 29 is configured by installing the above-mentioned program continuously stored in an external storage device (for example, a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card, an optical disk such as a CD or a DVD, an HDD) 224 into a computer. be able to. The storage device 216 and the external storage device 224 are configured as a computer-readable tangible medium. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. Note that the program may be provided to the computer by using communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 224.
＜半導体装置の製造方法＞
次に、上記の基板処理装置１を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ７上に膜を形成する処理（以下、成膜処理ともいう）のシーケンス例について説明する。
<Method of manufacturing semiconductor device>
Next, a sequence example of a process of forming a film on the wafer 7 (hereinafter, also referred to as a film forming process) will be described as one process of manufacturing a semiconductor device (device) using the substrate processing apparatus 1 described above.
ここでは、ノズル８を２本以上設け、例えば、ノズル８ａから第１の処理ガス（原料ガス）としてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、すなわち略称はＨＣＤＳ）ガスを、ノズル８ｂから第２の処理ガス（原料ガス）としてアンモニア（ＮＨ３）ガスをそれぞれ供給し、ウエハ７上にシリコン窒化（ＳｉＮ）膜を形成する例について説明する。第２の処理ガス（原料ガス）は、反応ガスという場合もある。なお、以下の説明において、基板処理装置１の各構成の動作はコントローラ２９により制御される。 Here, two or more nozzles 8 are provided, and, for example, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , that is, abbreviated as HCDS) gas is used as the first processing gas (raw material gas) from the nozzle 8a, and second processing gas is used from the nozzle 8b. An example of supplying ammonia (NH 3 ) gas as (raw material gas) and forming a silicon nitride (SiN) film on the wafer 7 will be described. The second processing gas (raw material gas) may be referred to as a reaction gas. In the following description, the operation of each component of the substrate processing apparatus 1 is controlled by the controller 29.
本実施形態における成膜処理では、処理室６内のウエハ７に対してＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室６内からＨＣＤＳガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室６内のウエハ７に対してＮＨ３ガスを供給する工程と、処理室６内からＮＨ３ガス（残留ガス）を除去する工程と、を所定回数（１回以上）繰り返すことで、ウエハ７上にＳｉＮ膜を形成する。本明細書では、この成膜シーケンスを、便宜上、以下のように表記する。 In the film forming process in the present embodiment, a step of supplying HCDS gas to the wafer 7 in the processing chamber 6, a step of removing HCDS gas (residual gas) from the processing chamber 6, and a wafer in the processing chamber 6 The step of supplying the NH 3 gas to the wafer 7 and the step of removing the NH 3 gas (residual gas) from the processing chamber 6 are repeated a predetermined number of times (one or more times) to form the SiN film on the wafer 7. Form. In this specification, this film forming sequence is expressed as follows for convenience.
（ＨＣＤＳ→ＮＨ３）×ｎ ⇒ＳｉＮ (HCDS→NH 3 )×n ⇒ SiN
本実施形態では、結晶中にＳｉを提供するＳｉＣｌ２（活性種)が表面に吸着（化学吸着）することで、成膜が進行する。ＨＣＤＳからＳｉＣｌ２が生じる化学反応には以下の（１）、（２）を含むさまざまなルートがあり、経験的に少なからず（２）のルートが存在すると考えられる。
（１）Ｓｉ２Ｃｌ６の解離吸着。
（２）気相中で所定の平衡条件 Ｓｉ２Ｃｌ６ ⇔ ＳｉＣｌ２＋ＳｉＣｌ４へ向かって分解したＳｉＣｌ２が吸着。
In the present embodiment, SiCl 2 (active species) that provides Si in the crystal is adsorbed (chemisorbed) on the surface, so that the film formation proceeds. There are various routes including the following (1) and (2) in the chemical reaction for producing SiCl 2 from HCDS, and empirically, it is considered that there is a considerable number of routes (2).
(1) Dissociative adsorption of Si 2 Cl 6 .
(2) decomposed SiCl 2 adsorption toward the gas phase to a predetermined equilibrium conditions Si 2 Cl 6 ⇔ SiCl 2 + SiCl 4.
いずれにしても、ＳｉＣｌ２の前駆体の濃度（分圧）が、ＳｉＣｌ２の大量消費に伴ってウエハ７の表面付近で低下する。 In any case, the concentration of the precursor of SiCl 2 (partial pressure) is lowered near the surface of the wafer 7 with the mass consumption of SiCl 2.
（ウエハチャージおよびボートロード）
ボート２１には、ウエハ７を保持可能な全ての位置に、パターンが形成された複数のプロダクトウエハが保持されている。複数枚のウエハ７がボート２１に装填（ウエハチャージ）されると、ボート２１は、ボートエレベータ２７によって処理室６内に搬入（ボートロード）される。このとき、シールキャップ１９は、Ｏリング１９Ａを介してマニホールド５の下端を気密に閉塞（シール）した状態となる。ウエハチャージする前のスタンバイの状態から、バルブ２６を開き、円筒部３９内へ少量のパージガスが供給されうる。
(Wafer charge and boat load)
The boat 21 holds a plurality of patterned product wafers at all positions where the wafers 7 can be held. When a plurality of wafers 7 are loaded into the boat 21 (wafer charging), the boat 21 is loaded into the processing chamber 6 by the boat elevator 27 (boat loading). At this time, the seal cap 19 is in a state of hermetically closing (sealing) the lower end of the manifold 5 via the O-ring 19A. From a standby state before wafer charging, a small amount of purge gas can be supplied into the cylindrical portion 39 by opening the valve 26.
（圧力調整）
処理室６内、すなわち、ウエハ７が存在する空間が所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ１８によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室６内の圧力は、圧力センサ５２で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ１７が、フィードバック制御される。円筒部３９内へのパージガス供給及び真空ポンプ１８の作動は、少なくともウエハ７に対する処理が終了するまでの間は維持する。
(Pressure adjustment)
The inside of the processing chamber 6, that is, the space in which the wafer 7 exists is evacuated (vacuum exhaust) by the vacuum pump 18 so as to have a predetermined pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 6 is measured by the pressure sensor 52, and the APC valve 17 is feedback-controlled based on the measured pressure information. The supply of the purge gas into the cylindrical portion 39 and the operation of the vacuum pump 18 are maintained at least until the processing on the wafer 7 is completed.
（昇温）
処理室６内から酸素等が十分排気された後、処理室６内の昇温が開始される。処理室６が成膜に好適な所定の温度分布となるように、温度センサ２８が検出した温度情報に基づきヒータ３（アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ）への通電量がフィードバック制御される。また、温度センサ８２が検出した温度情報に基づき天井ヒータ８０への通電量がフィードバック制御される。さらに、温度センサ８４が検出した温度情報に基づきキャップヒータ３４への通電量がフィードバック制御される。ヒータ３（アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ）、天井ヒータ８０及びキャップヒータ３４による処理室６内の加熱は、少なくともウエハ７に対する処理（成膜）が終了するまでの間は継続して行われる。キャップヒータ３４への通電期間は、ヒータ３による加熱期間と一致させる必要はない。成膜が開始される直前において、キャップヒータ３４の温度は、成膜温度と同温度に到達し、マニホールド５の内面温度は１８０℃以上（例えば２６０℃）に到達していることが望ましい。
(Temperature rising)
After oxygen and the like are sufficiently exhausted from the inside of the processing chamber 6, the temperature inside the processing chamber 6 is started to rise. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 28, the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E) is provided so that the processing chamber 6 has a predetermined temperature distribution suitable for film formation. The amount of electricity supplied to () is feedback-controlled. Further, the amount of electricity supplied to the ceiling heater 80 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 82. Further, the amount of electricity supplied to the cap heater 34 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 84. The heating of the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E), ceiling heater 80, and cap heater 34 in the processing chamber 6 requires at least processing (film formation) on the wafer 7. It will continue until the end. The energization period to the cap heater 34 does not need to match the heating period by the heater 3. It is desirable that the temperature of the cap heater 34 reaches the same temperature as the film forming temperature and the inner surface temperature of the manifold 5 reaches 180° C. or higher (for example, 260° C.) immediately before the film formation is started.
また、回転機構２３によるボート２１およびウエハ７の回転を開始する。回転機構２３により、回転軸６６、回転台３７、円筒部３９を介してボート２１が回転されることで、キャップヒータ３４は回転させずにウエハ７を回転させる。これにより加熱のむらが低減される。回転機構２３によるボート２１およびウエハ７の回転は、少なくとも、ウエハ７に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。 Further, the rotation of the boat 21 and the wafer 7 by the rotation mechanism 23 is started. The boat 21 is rotated by the rotating mechanism 23 via the rotating shaft 66, the rotating table 37, and the cylindrical portion 39, so that the wafer 7 is rotated without rotating the cap heater 34. This reduces uneven heating. The rotation of the boat 21 and the wafer 7 by the rotation mechanism 23 is continuously performed at least until the processing on the wafer 7 is completed.
（成膜）
処理室６内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、ステップ１〜４を繰り返し実行する。なお、ステップ１を開始する前に、バルブ２６を開き、パージガス（Ｎ２）の供給を増加させてもよい。
(Deposition)
When the temperature in the processing chamber 6 stabilizes at the preset processing temperature, steps 1 to 4 are repeated. Before starting step 1, the valve 26 may be opened to increase the supply of purge gas (N 2 ).
［ステップ１：原料ガス供給工程］
ステップ１では、処理室６内のウエハ７に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。バルブ１１を開くと同時にバルブ１４を開き、ガス供給管９内へＨＣＤＳガスを、ガス供給管１２内へＮ２ガスを流す。ＨＣＤＳガスおよびＮ２ガスは、それぞれＭＦＣ１０、１３により流量調整され、ノズル室４２を介して処理室６内へ供給され、排気管１５から排気される。ウエハ７に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ７の最表面上に、第１の層として、例えば、１原子層未満から数原子層の厚さのシリコン（Ｓｉ）含有膜が形成される。
[Step 1: Raw material gas supply process]
In step 1, HCDS gas is supplied to the wafer 7 in the processing chamber 6. At the same time when the valve 11 is opened, the valve 14 is opened to flow the HCDS gas into the gas supply pipe 9 and the N 2 gas into the gas supply pipe 12. The flow rates of the HCDS gas and the N 2 gas are adjusted by the MFCs 10 and 13, respectively, are supplied into the processing chamber 6 through the nozzle chamber 42, and are exhausted from the exhaust pipe 15. By supplying the HCDS gas to the wafer 7, a silicon (Si)-containing film having a thickness of, for example, less than one atomic layer to several atomic layers is formed as the first layer on the outermost surface of the wafer 7. It
［ステップ２：原料ガス排気工程］
第１の層が形成された後、バルブ１１を閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ１７は開いたままとして、真空ポンプ１８により処理室６内を真空排気し、処理室６内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室６内から排出する。また、バルブ１４やバルブ２６を開いたままとして、供給されたＮ２ガスは、ガス供給管９や反応管４内、炉口部をパージする。
[Step 2: Raw material gas exhaust process]
After the first layer is formed, the valve 11 is closed and the supply of HCDS gas is stopped. At this time, with the APC valve 17 kept open, the inside of the processing chamber 6 is evacuated by the vacuum pump 18 to process the unreacted HCDS gas remaining in the processing chamber 6 or after contributing to the formation of the first layer. Discharge from inside the chamber 6. Further, with the valve 14 and the valve 26 kept open, the supplied N 2 gas purges the gas supply pipe 9, the reaction pipe 4, and the furnace port.
［ステップ３：反応ガス供給工程］
ステップ３では、処理室６内のウエハ７に対してＮＨ３ガスを供給する。バルブ１１、１４の開閉制御を、ステップ１におけるバルブ１１、１４の開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、それぞれＭＦＣ１０、１３により流量調整され、ノズル室４２を介して処理室６内へ供給され、排気管１５から排気される。ウエハ７に対して供給されたＮＨ３ガスは、ステップ１でウエハ７上に形成された第１の層、すなわちＳｉ含有層の少なくとも一部と反応する。これにより第１の層は窒化され、ＳｉおよびＮを含む第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化（改質）される。
[Step 3: Reaction gas supply process]
In step 3, NH 3 gas is supplied to the wafer 7 in the processing chamber 6. The opening/closing control of the valves 11 and 14 is performed in the same procedure as the opening/closing control of the valves 11 and 14 in step 1. The flow rates of the NH 3 gas and the N 2 gas are adjusted by the MFCs 10 and 13, respectively, are supplied into the processing chamber 6 via the nozzle chamber 42, and are exhausted from the exhaust pipe 15. The NH 3 gas supplied to the wafer 7 reacts with at least a part of the first layer formed on the wafer 7 in step 1, that is, the Si-containing layer. As a result, the first layer is nitrided and converted (modified) into a second layer containing Si and N, that is, a silicon nitride layer (SiN layer).
［ステップ４：反応ガス排気工程］
第２の層が形成された後、バルブ１１を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室６内に残留する未反応もしくは第２の層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室６内から排出する。
[Step 4: Reaction gas exhaust process]
After the second layer is formed, the valve 11 is closed and the supply of NH 3 gas is stopped. Then, by the same processing procedure as in step 1, the NH 3 gas or reaction by-product remaining in the processing chamber 6 after contributing to the formation of the unreacted or second layer is discharged from the processing chamber 6.
以上の４つのステップを非同時に、すなわち、オーバーラップさせることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ７上に、所定組成および所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。 By performing the above-mentioned four steps non-simultaneously, that is, performing a cycle without overlapping, a predetermined number (n times), a SiN film having a predetermined composition and a predetermined film thickness can be formed on the wafer 7.
上述のシーケンスの処理条件としては、例えば、
処理温度（ウエハ温度）：２５０〜７００℃、
処理圧力（処理室内圧力）：１〜４０００Ｐａ、
ＨＣＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ、
ＮＨ３ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ、
Ｎ２ガス供給流量（ノズル）：１００〜１００００ｓｃｃｍ、
Ｎ２ガス供給流量（回転軸）：１００〜５００ｓｃｃｍ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値に設定することで、成膜処理を適正に進行させることが可能となる。
As the processing conditions of the above sequence, for example,
Processing temperature (wafer temperature): 250 to 700° C.,
Processing pressure (pressure in processing chamber): 1 to 4000 Pa,
HCDS gas supply flow rate: 1 to 2000 sccm,
NH 3 gas supply flow rate: 100 to 10,000 sccm,
N 2 gas supply flow rate (nozzle): 100 to 10,000 sccm,
N 2 gas supply flow rate (rotating shaft): 100 to 500 sccm,
Is exemplified. By setting each processing condition to a certain value within each range, it becomes possible to properly advance the film forming process.
ＨＣＤＳ等の熱分解性ガスは、石英よりも金属の表面において副生成物の膜を形成しやすい場合がある。ＨＣＤＳ（及びアンモニア）に晒された表面は、特に２６０℃以下のときにＳｉＯ、ＳｉＯＮなどが付着しやすい。 A thermally decomposable gas such as HCDS may form a film of a by-product on the surface of the metal more easily than quartz. SiO, SiON, etc. are likely to adhere to the surface exposed to HCDS (and ammonia) especially at 260° C. or lower.
（パージおよび大気圧復帰）
成膜処理が完了した後、バルブ１４を開き、ガス供給管１２からＮ２ガスを処理室６内へ供給し、排気管１５から排気する。これにより、処理室６内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、残留する原料や副生成物が処理室６内から除去（パージ）される。その後、ＡＰＣバルブ１７が閉じられ、処理室６内の圧力が常圧になるまでＮ２ガスが充填される（大気圧復帰）。
(Purge and return to atmospheric pressure)
After the film forming process is completed, the valve 14 is opened, N 2 gas is supplied into the processing chamber 6 from the gas supply pipe 12, and exhausted from the exhaust pipe 15. As a result, the atmosphere in the processing chamber 6 is replaced with the inert gas (replacement with the inert gas), and the remaining raw materials and byproducts are removed (purged) from the inside of the processing chamber 6. After that, the APC valve 17 is closed, and N 2 gas is filled until the pressure in the processing chamber 6 becomes normal pressure (return to atmospheric pressure).
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータ２７によりシールキャップ１９が下降され、マニホールド５の下端が開口される。そして、処理済のウエハ７が、ボート２１に支持された状態で、マニホールド５の下端から反応管４の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済のウエハ７は、ボート２１より取出される。
(Boat unload and wafer discharge)
The boat elevator 27 lowers the seal cap 19 and opens the lower end of the manifold 5. Then, the processed wafer 7 is carried out from the lower end of the manifold 5 to the outside of the reaction tube 4 while being supported by the boat 21 (boat unloading). The processed wafer 7 is taken out from the boat 21.
上述の成膜処理を行うと、加熱されていた反応管４内の部材の表面、例えば、外管４Ａの内壁、ノズル８ａの表面、内管４Ｂの表面、ボート２１の表面等に、窒素を含むＳｉＮ膜等が堆積し、薄膜を形成しうる。そこで、これらの堆積物の量、すなわち、累積膜厚が、堆積物に剥離や落下が生じる前の所定の量（厚さ）に達したところで、クリーニング処理が行われる。クリーニング処理は、反応管４内へフッ素系ガスとして例えばＦ２ガスを供給することで行われる。 When the above-described film forming process is performed, nitrogen is applied to the surfaces of the members in the reaction tube 4 that have been heated, such as the inner wall of the outer tube 4A, the surface of the nozzle 8a, the surface of the inner tube 4B, and the surface of the boat 21. A SiN film containing the same can be deposited to form a thin film. Therefore, when the amount of these deposits, that is, the cumulative film thickness reaches a predetermined amount (thickness) before the deposits are separated or dropped, the cleaning process is performed. The cleaning process is performed by supplying, for example, F 2 gas as a fluorine-based gas into the reaction tube 4.
＜作用及び効果＞
上記の基板処理装置１では、アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ、キャップヒータ３４、及び天井ヒータ８０の温度をそれぞれ制御することで、処理室６の上下方向の温度をほぼ均一に制御することができる。このため、ボート２１におけるウエハ７を保持可能な全ての位置にプロダクトウエハを保持し、ダミーウエハを無くすことができる。
<Action and effect>
In the substrate processing apparatus 1 described above, by controlling the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the cap heater 34, and the ceiling heater 80, respectively, the upper and lower portions of the processing chamber 6 are controlled. The temperature in the direction can be controlled almost uniformly. Therefore, the product wafer can be held at all positions in the boat 21 where the wafer 7 can be held, and the dummy wafer can be eliminated.
また、ボート２１におけるウエハ７を保持可能な全ての位置にプロダクトウエハが保持された状態で、ガス供給管９から気相中で分解する原料ガスを供給したときに、分解により生成した生成ガスの１種（例えば、ＳｉＣｌ２）の分圧が、ボート２１に保持されるウエハ７の全ての位置においてほぼ均一になる。これにより、ボート２１の上下方向に複数配列されたプロダクトウエハに形成される膜の膜厚が、プロダクトウエハ間で不均一となるのを抑制することができる。 Further, when the raw material gas which is decomposed in the gas phase is supplied from the gas supply pipe 9 in a state where the product wafer is held in all positions where the wafer 7 can be held in the boat 21, the generated gas generated by the decomposition is The partial pressure of one kind (for example, SiCl 2 ) becomes substantially uniform at all positions of the wafer 7 held by the boat 21. As a result, the film thickness of the film formed on the product wafers arranged in the vertical direction of the boat 21 can be prevented from becoming nonuniform among the product wafers.
また、基板処理装置１では、例えば、プロダクトウエハの上端側と下端側に配置されるダミーウエハを無くすことによって、プロダクトウエハの枚数が増やすことができ、生産性を向上させることができる。あるいはプロダクトウエハ枚数を増やす代わりに、ダミーウエハをなくした分だけ、プロダクトウエハのピッチを拡げることもできる。 In the substrate processing apparatus 1, for example, the number of product wafers can be increased and the productivity can be improved by eliminating the dummy wafers arranged on the upper end side and the lower end side of the product wafer. Alternatively, instead of increasing the number of product wafers, the pitch of product wafers can be expanded by the amount of dummy wafers eliminated.
また、基板処理装置１では、例えば、ボート天板２１Ｂの直径は、内管４Ｂの内径の９０％以上９８％以下に設定されるか、又は、ボート２１に保持されたウエハ７間のピッチは、例えば、６ｍｍ以上１６ｍｍ以下となるように設定されている。ボート天板２１Ｂの直径が、内管４Ｂの内径の９０％以上とされることで、拡散によるガス移動（特にボート天板２１Ｂ上からウエハ７側へ余剰ＳｉＣｌ２が流入すること）を抑制することができる。また、ボート天板２１Ｂの直径が、内管４Ｂの内径の９８％以下とされることで、ボート２１を内管４Ｂから安全に搬入出させることができる。 In the substrate processing apparatus 1, for example, the diameter of the boat top plate 21B is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, or the pitch between the wafers 7 held in the boat 21 is For example, it is set to be 6 mm or more and 16 mm or less. Since the diameter of the boat top plate 21B is 90% or more of the inner diameter of the inner pipe 4B, gas movement due to diffusion (particularly, excess SiCl 2 flowing from the top of the boat top plate 21B to the wafer 7 side) is suppressed. be able to. Further, since the diameter of the boat top plate 21B is 98% or less of the inner diameter of the inner pipe 4B, the boat 21 can be safely loaded and unloaded from the inner pipe 4B.
また、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積は、例えば、ボート２１に保持された互いに隣接する（隣り合う）ウエハ７に挟まれた空間の容積の、１倍以上３倍以下となるように設定されている。天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積が、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の３倍以下とされることで、ガス余りの絶対量が少なくなる。また、天井７４とボート天板２１Ｂとで挟まれた上端空間の容積が、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１倍以上とされることで、ガスが主排気口４Ｅにスムーズに流れる。 The volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is, for example, one time or more 3 times the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other (adjacent to each other) held by the boat 21. It is set to be no more than double. Since the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to 3 times or less than the space sandwiched between the wafers 7 held by the boat 21 and adjacent to each other, the absolute gas residue The quantity is reduced. Further, since the volume of the upper end space sandwiched between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to be at least 1 time the volume of the space sandwiched between the wafers 7 held by the boat 21 and adjacent to each other, gas is generated. It flows smoothly into the main exhaust port 4E.
また、基板処理装置１では、ボート２１に保持可能な最も下の位置に保持されたウエハ７と底板８６又は断熱体４０の上面の天板３９Ａとで挟まれた下端空間の容積は、例えば、ボート２１に保持された互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の、０．５倍以上１．５倍以下となるように設定されている。ウエハ７と底板８６又は天板３９Ａとで挟まれた下端空間の容積が、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１．５倍以下とされることで、ガス余りの絶対量が少なくなる。また、ウエハ７と底板８６又は天板３９Ａとで挟まれた下端空間の容積が、互いに隣接するウエハ７に挟まれた空間の容積の１倍以上とされることで、ガスが主排気口４Ｅにスムーズに流れる。 In the substrate processing apparatus 1, the volume of the lower end space sandwiched between the wafer 7 held at the lowest position that can be held by the boat 21 and the bottom plate 86 or the top plate 39A on the upper surface of the heat insulating body 40 is, for example, It is set to be 0.5 times or more and 1.5 times or less the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other held by the boat 21. By setting the volume of the lower end space sandwiched between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A to be 1.5 times or less the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, the absolute amount of the gas residue is Less. Further, the volume of the lower end space sandwiched between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is set to be equal to or larger than the volume of the space sandwiched between the wafers 7 adjacent to each other, so that the gas is discharged through the main exhaust port 4E. It flows smoothly.
図７には、第１実施形態の基板処理装置１として、ボート２１の保持位置の全てにパターンウエハ（プロダクトウエハ）を保持したときの、保持位置に対するラジカル分布の解析結果が示されている。また、図１０には、比較例の基板処理装置として、ボート２１の保持位置のパターンウエハの上端側と下端側にダミーウエハを保持したときの、保持位置に対するラジカル分布の解析結果が示されている（図７参照）。ここで、ラジカルは、ＨＣＤＳが反応するときに生成する不対電子をもつ原子又は分子をいう。 FIG. 7 shows the analysis result of the radical distribution with respect to the holding positions when the pattern wafer (product wafer) is held at all the holding positions of the boat 21 as the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment. Further, FIG. 10 shows the analysis result of the radical distribution with respect to the holding position when the dummy wafer is held on the upper end side and the lower end side of the pattern wafer at the holding position of the boat 21 as the comparative substrate processing apparatus. (See Figure 7). Here, the radical refers to an atom or molecule having an unpaired electron generated when HCDS reacts.
図１０に示すように、比較例の基板処理装置では、パターンウエハ（プロダクトウエハ）の上端側と下端側に、製品として使用しないダミーウエハを数枚保持している。比較例の基板処理装置では、反応菅の周囲に上下方向に沿って配置されたヒータを備えるものの第１実施形態のような温度センサ８２、８４を備えておらず、キャップヒータや天井ヒータを独立に温度制御して均熱領域を拡大するようには構成されていない。ここで、パターンウエハは、パターンが形成されていることでパターンが無い場合と比べて表面積が大きくなり、表面積に比例してラジカルの消費が激しい。ダミーウエハは、パターンが形成されておらず（パターンウエハに比べて表面積が小さく）、ラジカルの消費がほとんどない。比較例の基板処理装置において、パターンウエハの上端側と下端側にダミーウエハを配置するのは、それらに挟まれたパターンウエハを、規則的に無限の長さに配列されたパターンウエハの一部と看做せるようにする（その部分には端部効果は及ばず、温度やガス濃度は均一化されている）ためである。 As shown in FIG. 10, in the substrate processing apparatus of the comparative example, several dummy wafers that are not used as products are held on the upper end side and the lower end side of the pattern wafer (product wafer). The substrate processing apparatus of the comparative example includes the heaters arranged along the vertical direction around the reaction tube, but does not include the temperature sensors 82 and 84 as in the first embodiment, and the cap heater and the ceiling heater are independent. It is not configured to control the temperature to expand the soaking area. Here, the pattern wafer has a larger surface area as compared with the case where there is no pattern because the pattern is formed, and radical consumption is intense in proportion to the surface area. The dummy wafer has no pattern formed (the surface area is smaller than that of the patterned wafer), and radicals are hardly consumed. In the substrate processing apparatus of the comparative example, the dummy wafers are arranged on the upper end side and the lower end side of the pattern wafer because the pattern wafer sandwiched between them is a part of the pattern wafer regularly arranged in infinite length. This is because it can be considered (the end effect does not reach that portion, and the temperature and gas concentration are made uniform).
図１０に示すように、比較例の基板処理装置では、パターンウエハの上端部と下端部においてラジカル分布の均一性が悪化していることが分かる。この原因は、ラジカルの消費がほとんどないダミーウエハと、ラジカルの消費が激しいパターンウエハ（表面積に比例する）の差によってローディングエフェクトが発生するためである。すなわちパターンウエハ上は表面積が大きくラジカルの消費が激しいために気相中のラジカル濃度は低くなる一方で、ダミーウエハ上では消費が少ないため気相中のラジカル濃度は高い。このように極端な濃度差がついているパターンウエハとダミーウエハが隣り合う領域では、気相中の濃度拡散が発生しラジカル濃度差を緩和する方向に働く。そのためパターンウエハの上端部と下端部では必然的に濃度が高く（膜厚が厚く）なり、膜厚の均一性を悪化させてしまう。 As shown in FIG. 10, it can be seen that in the substrate processing apparatus of the comparative example, the uniformity of radical distribution is deteriorated at the upper end portion and the lower end portion of the patterned wafer. This is because the loading effect occurs due to the difference between the dummy wafer that consumes almost no radicals and the pattern wafer (which is proportional to the surface area) that consumes radicals significantly. That is, since the surface area is large on the patterned wafer and radicals are heavily consumed, the radical concentration in the gas phase is low, while the consumption is small on the dummy wafer, and the radical concentration in the gas phase is high. In the region where the pattern wafer and the dummy wafer having such an extreme difference in concentration are adjacent to each other, concentration diffusion in the vapor phase occurs, and the radical concentration difference is mitigated. Therefore, the upper and lower ends of the pattern wafer inevitably have a high concentration (thickness of film), which deteriorates the uniformity of film thickness.
これに対し、第１実施形態の基板処理装置１では、ボート２１のウエハ７の保持位置の全てにパターンウエハ（プロダクトウエハ）が保持されている。また、基板処理装置１では、アッパヒータ３Ａ、センタアッパヒータ３Ｂ、センタヒータ３Ｃ、センタロアヒータ３Ｄ、ロアヒータ３Ｅ、キャップヒータ３４、及び天井ヒータ８０の温度をそれぞれ制御することで、パターンウエハの上端部と下端部の領域の温度をほぼ均一に制御することができるため、ダミーウエハをなくすことが可能である。 On the other hand, in the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment, pattern wafers (product wafers) are held at all holding positions of the wafers 7 on the boat 21. Further, in the substrate processing apparatus 1, the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the cap heater 34, and the ceiling heater 80 are controlled respectively, so that the upper end portion of the pattern wafer can be controlled. Since the temperature of the lower end region can be controlled almost uniformly, the dummy wafer can be eliminated.
図７に示されるように、ボート２１のウエハ７の保持位置の全てにパターンウエハ（プロダクトウエハ）を保持したときは、全体的にラジカル分布の均一性が改善していることが分かる（図７中の破線のグラフ参照）。これは、ボート２１のウエハ７の保持位置の全てにパターンウエハを保持しているため、比較例のようにダミーウエハとパターンウエハの消費差がないためである。 As shown in FIG. 7, when the pattern wafers (product wafers) are held at all the holding positions of the wafers 7 of the boat 21, it can be seen that the uniformity of radical distribution is improved as a whole (FIG. 7). See the broken line graph inside). This is because the pattern wafer is held at all the holding positions of the wafer 7 of the boat 21, so that there is no difference in consumption between the dummy wafer and the pattern wafer as in the comparative example.
ただし、図７では、まだパターンウエハ（プロダクトウエハ）の上端部と下端部とで濃度高の領域が少し見られる。これは、パターンウエハ領域の外、すなわちボート天板２１Ｂと反応管４の内管４Ｂの間の空間の影響によるものと考えられる。この部分は内管４Ｂを構成する石英で囲まれており、積極的なガスの流れはないものの拡散によってラジカルがウエハ７付近へ拡散する。そして石英表面のラジカルの消費がベアウエハ（表面にシリコン平坦面のみが露出しているもの）と同等だとすれば、この空間の濃度はパターンウエハ上と比較するとやはり濃く、ここで濃度差が生じる。 However, in FIG. 7, there are still a few high density regions at the upper end and the lower end of the pattern wafer (product wafer). It is considered that this is due to the influence of the space outside the pattern wafer region, that is, the space between the boat top plate 21B and the inner tube 4B of the reaction tube 4. This portion is surrounded by quartz that constitutes the inner tube 4B, and although there is no positive gas flow, radicals diffuse to the vicinity of the wafer 7 by diffusion. If the consumption of radicals on the quartz surface is equivalent to that of a bare wafer (where only the silicon flat surface is exposed on the surface), the density of this space is still higher than on the patterned wafer, and there is a density difference here. ..
図８には、ボート２１のウエハ７の保持位置の全てにパターンウエハ（プロダクトウエハ）を保持したときの、ボート２１の上下方向のウエハ７の保持位置に対するラジカル分布の解析結果が示されている。この例では、下端空間を臨むスリット開口を有する主排気口４Ｅが用いられた。図８に示すように、下端空間付近でのラジカル濃度は安定しているものの、ボート２１の上端部側にラジカル濃度が僅かに高い空間があることが分かる。これを改善するための第２実施形態、第３実施形態の基板処理装置を以下に示す。 FIG. 8 shows the analysis result of the radical distribution with respect to the holding position of the wafer 7 in the vertical direction of the boat 21 when the pattern wafer (product wafer) is held at all the holding positions of the wafer 7 of the boat 21. .. In this example, the main exhaust port 4E having a slit opening facing the lower end space was used. As shown in FIG. 8, although the radical concentration near the lower end space is stable, there is a space with a slightly higher radical concentration on the upper end side of the boat 21. A substrate processing apparatus according to the second and third embodiments for improving this is shown below.
〔第２実施形態〕
図９を用いて、第２実施形態の基板処理装置１００について説明する。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
The substrate processing apparatus 100 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図９に示されるように、基板処理装置１００には、ボート天板２１Ｂと内管４Ｂの天井７４との間の上端空間にパージガス（不活性ガス）を供給するパージガス供給機構としての供給装置１０１が設けられている。供給装置１０１は、パージガスを供給する供給管１０２と、供給管１０２の先端に設けられると共にボート天板２１Ｂと内管４Ｂの天井７４との間の上端空間にパージガスを導入するノズル１０４と、を備えている。ノズル１０４は、内管４Ｂの上端側部に設けられている。供給管１０２には、ＭＦＣ１０６とバルブ１０８とが設けられている。パージガスとしては、例えば、Ｎ２が用いられている。 As shown in FIG. 9, the substrate processing apparatus 100 includes a supply device 101 as a purge gas supply mechanism that supplies a purge gas (inert gas) to the upper end space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B. Is provided. The supply device 101 includes a supply pipe 102 that supplies the purge gas, and a nozzle 104 that is provided at the tip of the supply pipe 102 and that introduces the purge gas into the upper end space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B. I have it. The nozzle 104 is provided on the upper end side portion of the inner pipe 4B. The supply pipe 102 is provided with an MFC 106 and a valve 108. For example, N 2 is used as the purge gas.
基板処理装置１００では、上端空間に供給されるパージガスによって、滞留する１種の生成ガス（例えば、ＳｉＣｌ２）を希釈し、その分圧を低下させる。この結果、ボート２１の上下方向におけるラジカル濃度がほぼ均一となる。これにより、ボート２１にウエハ７を保持可能な全ての位置にプロダクトウエハを保持したときに、ウエハ７に形成される膜の膜厚が、ウエハ７間で不均一となるのをより効果的に抑制することができる。基板処理装置１００の主排気口４Ｅは、上端空間に対応するスリット状開口を追加的に有しうる。この追加のスリット状開口は、上端空間のパージガスや生成ガスを局所的に排気し、希釈を局在化させる。 In the substrate processing apparatus 100, the purge gas supplied to the upper end space dilutes one type of generated gas (for example, SiCl 2 ) that remains, and reduces the partial pressure thereof. As a result, the radical concentration in the vertical direction of the boat 21 becomes substantially uniform. As a result, when the product wafer is held at all positions where the wafer 7 can be held in the boat 21, it is more effective that the film thickness of the film formed on the wafer 7 becomes nonuniform among the wafers 7. Can be suppressed. The main exhaust port 4E of the substrate processing apparatus 100 may additionally have a slit-shaped opening corresponding to the upper end space. This additional slit-shaped opening locally exhausts the purge gas and the produced gas in the upper end space to localize the dilution.
なお、供給装置１０１は、パージガスとしてＨ２を添加したＮ２ガスを使用してもよい。水素はＳｉＣｌ２と結合してこれを消費するので、平衡条件をＳｉＣｌ２濃度を下げる方向に移動させることが期待できる。或いは基板処理装置１００は、供給装置１０１に代えて、不活性ガスを供給するガス供給管１２からマニホールド５を介して、ボート天板２１Ｂと内管４Ｂの天井７４との間の上端空間に不活性ガスを供給する供給管及びノズルを設ける構成でもよい。 The supply device 101 may use N 2 gas added with H 2 as a purge gas. Hydrogen so consume it in combination with SiCl 2, the equilibrium conditions can be expected to move in a direction to reduce the SiCl 2 concentration. Alternatively, the substrate processing apparatus 100 may replace the supply device 101 with a gas supply pipe 12 for supplying an inert gas, via the manifold 5, and connect to the upper space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B. A configuration in which a supply pipe for supplying the active gas and a nozzle are provided may be used.
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態の基板処理装置について説明する。なお、前述した第１及び第２実施形態と同一構成部分については、同一番号を付してその説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, the substrate processing apparatus of the third embodiment will be described. The same components as those of the first and second embodiments described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
図示を省略するが、第３実施形態の基板処理装置では、ボート天板２１Ｂと内管４Ｂの天井７４との間の上端空間に、パターンが形成されたプロダクトウエハと同等に、１種の生成ガス（例えば、ＳｉＣｌ２）を吸着しかつ消費してその分圧を低下させる多孔質又は焼結体で構成された固形物を配置する。固形物は、例えば、プロダクトウエハのパターンのスケールより大きいスケールで加工された凹凸表面を有する板材が用いられ、この加工及び素材自体の細孔（マイクロポア）によって、大きな吸着可能表面積を有する。細孔では、クヌーセン拡散や毛管凝縮等のガス分子量に依存する特異な現象が起こるため、少なくとも一部の細孔の内径は、ウエハのパターンにあわせて例えば１０〜１００ｎｍに選ぶことができる。更には穴の径の分布が、数１０ｎｍから数１００ｎｍに亘って一定となるようにすると、堆積による細孔の閉塞があっても、固形物を比較的長期間交換せずに使用することができる。第３実施形態では、例えば、凹凸表面を有する複数の板材を、均熱領域である上端空間に、例えば天井７４の内側面に沿って並べて配置する。配置間隔は狭くてよく、例えば２〜３ｍｍに選ぶことができる。 Although illustration is omitted, in the substrate processing apparatus of the third embodiment, one kind of product wafer is formed in the upper end space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B, in the same manner as the product wafer on which the pattern is formed. A solid is made up of a porous or sintered body that adsorbs and consumes gas (eg, SiCl 2 ) and reduces its partial pressure. As the solid substance, for example, a plate material having an uneven surface processed on a scale larger than the scale of the pattern of the product wafer is used, and has a large adsorbable surface area due to this processing and the pores (micropores) of the material itself. Since peculiar phenomena depending on the gas molecular weight such as Knudsen diffusion and capillary condensation occur in the pores, the inner diameter of at least some of the pores can be selected to be, for example, 10 to 100 nm according to the pattern of the wafer. Furthermore, if the distribution of hole diameters is made constant from several tens nm to several hundreds nm, even if there is blockage of pores due to deposition, it is possible to use the solid material for a relatively long period without replacement. it can. In the third embodiment, for example, a plurality of plate materials having an uneven surface are arranged side by side along the inner surface of the ceiling 74 in the upper end space which is a soaking area. The arrangement interval may be narrow, and can be selected to be, for example, 2 to 3 mm.
固形物の実質的な表面積は、例えば、プロダクトウエハの表側の表面積の０．１倍以上１．０倍以下とされている。固形物の実質的な表面積は、プロダクトウエハの表側の表面積の０．１倍以上１．０倍以下が好ましく、０．２倍以上０．７倍以下がより好ましく、０．３倍以上０．６倍以下がさらに好ましい。ボート天板２１Ｂと内管４Ｂの天井７４との間の上端空間には、積極的に原料ガスを供給しておらず、ボート天板２１Ｂと内管４Ｂの内面との隙間から流入するだけであるので、固形物の実質的な表面積は、プロダクトウエハの表側の表面積の１．０倍以下でよい。固形物の実質的な表面積が、プロダクトウエハの表側の表面積の０．１倍以上とされることで、上端空間で生成ガス（例えば、ＳｉＣｌ２）をより効果的に吸着しかつ消費することができる。 The substantial surface area of the solid matter is, for example, 0.1 times or more and 1.0 times or less the surface area of the front side of the product wafer. The substantial surface area of the solid matter is preferably 0.1 times or more and 1.0 times or less, more preferably 0.2 times or more and 0.7 times or less, more preferably 0.3 times or more and 0. It is more preferably 6 times or less. The raw material gas is not positively supplied to the upper end space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B, and only the gas flows from the gap between the boat top plate 21B and the inner surface of the inner pipe 4B. Thus, the substantial surface area of the solid matter may be 1.0 times or less than the surface area of the front side of the product wafer. By setting the substantial surface area of the solid material to be 0.1 times or more the surface area on the front side of the product wafer, the product gas (eg, SiCl 2 ) can be more effectively adsorbed and consumed in the upper end space. it can.
これにより、内管４Ｂの天井７４の内側の空間とプロダクトウエハ上との１種の生成ガス（例えば、ＳｉＣｌ２）の濃度差を低減することができる。このため、ボート２１にウエハ７を保持可能な全ての位置にプロダクトウエハが保持をしたときに、ウエハ７に形成される膜の膜厚が、ウエハ７間で不均一となるのをより効果的に抑制することができる。 As a result, it is possible to reduce the difference in concentration of one kind of generated gas (for example, SiCl 2 ) between the space inside the ceiling 74 of the inner tube 4B and the product wafer. Therefore, when the product wafer is held in all the positions where the wafer 7 can be held in the boat 21, it is more effective that the film thickness of the film formed on the wafer 7 becomes uneven between the wafers 7. Can be suppressed.
なお、ボート天板２１Ｂと対向する内管４Ｂの天井７４の内側面に固形物を備えた構成に代えて、内管４Ｂの天井７４の内側の表面（石英表面）に、凹凸（細孔）状の加工を施してもよい。 In place of the structure in which the solid surface is provided on the inner surface of the ceiling 74 of the inner tube 4B facing the boat top plate 21B, unevenness (pores) is formed on the inner surface (quartz surface) of the ceiling 74 of the inner tube 4B. Shaped processing may be performed.
なお、本開示を特定の実施形態について詳細に説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、ノズル８は、着脱可能となるように反応管４と分離して設けられるものに限らず、内管４Ｂに連結し内管４Ｂに直接開口するものも含みうる。第１の原料ガスとしてはＨＣＤＳのように水素を含まないシリコンハライドの他、水素を含むシリコンハライドや有機シリコンが利用可能である。 It should be noted that although the present disclosure has been described in detail with respect to specific embodiments, the present disclosure is not limited to such embodiments, and various other embodiments are possible within the scope of the present disclosure. Obvious to the trader. For example, the nozzle 8 is not limited to the one that is provided separately from the reaction tube 4 so as to be removable, but may include the one that is connected to the inner tube 4B and directly opens to the inner tube 4B. As the first source gas, in addition to silicon halide containing no hydrogen such as HCDS, silicon halide containing hydrogen or organic silicon can be used.
１ 基板処理装置、 ２ 処理炉、 ３ ヒータ、 ４ 反応管、 ４Ａ 外管、 ４Ｂ 内管、
７ ウエハ、 ９ ガス供給管、 １９ シールキャップ、 ２１ ボート、 ２１Ａ 支柱、 ２１Ｂ ボート天板、
３４ キャップヒータ、 ３９Ａ 天板、 ７４ 天井、 ８０ 天井ヒータ、 ８６ 底板、 ９０ 開口、 １００ 基板処理装置
1 substrate processing apparatus, 2 processing furnace, 3 heater, 4 reaction tube, 4A outer tube, 4B inner tube,
7 wafers, 9 gas supply pipes, 19 seal caps, 21 boats, 21A columns, 21B boat top plates,
34 cap heater, 39A top plate, 74 ceiling, 80 ceiling heater, 86 bottom plate, 90 opening, 100 substrate processing apparatus
Claims (11)
下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と、内面が平坦な天井とを備え、前記基板保持具を収容する円筒状の反応管と、
前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体と、
前記炉体に設けられ、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、
前記炉体に設けられ、前記天井を加熱する天井ヒータと、
前記開口を塞ぐ蓋と、
前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置されたキャップヒータと、
前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給するガス供給機構と、を備え、
前記基板保持具に基板を保持可能な全ての位置に前記製品基板を保持した状態で、前記ガス供給機構から気相中で分解する原料ガスを供給したときに、前記分解により生成した生成ガスの１種の分圧が、前記全ての位置において均一になる基板処理装置。 A substrate holder that holds a plurality of product substrates at all positions where the plurality of substrates are arranged and held at a predetermined interval and can be held,
A cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holder can be put in and taken out, and a ceiling having a flat inner surface, and containing the substrate holder;
A furnace body surrounding the upper side and the side of the reaction tube,
A main heater provided in the furnace body for heating the side portion of the reaction tube;
A ceiling heater provided in the furnace body for heating the ceiling;
A lid for closing the opening,
A cap heater disposed inside the reaction tube and below the substrate holder,
A gas supply mechanism for separately supplying gas to the front side of each of the plurality of product substrates held in the substrate holder in the reaction tube,
In the state where the product substrate is held at all positions where the substrate can be held by the substrate holder, when the source gas that decomposes in the gas phase is supplied from the gas supply mechanism, the generated gas generated by the decomposition A substrate processing apparatus in which one kind of partial pressure is uniform at all the positions.
前記メインヒータ、前記天井ヒータ及び前記キャップヒータは、独立に制御可能に構成される請求項１に記載の基板処理装置。 Further comprising a heat insulating structure disposed between the cap heater and the lid,
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the main heater, the ceiling heater, and the cap heater are configured to be independently controllable.
前記ガス供給機構、前記反応管及び前記主排気口は、反応管内で、前記製品基板に平行に流れるガスの流れを形成するように構成される請求項１に記載の基板処理装置。 A main exhaust port for opening the end of all the product substrates held by the substrate holder or a space above it to exhaust the atmosphere in the reaction tube, and
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the gas supply mechanism, the reaction tube, and the main exhaust port are configured to form a gas flow in the reaction tube in parallel with the product substrate.
前記天板によって他と仕切られた、前記天井と前記天板とで挟まれた上端空間の容積が、前記基板保持具に保持された隣り合う前記製品基板に挟まれた空間の容積の、１倍以上３倍以下となるように設定された請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。 The substrate holder has a plurality of upright columns, and a disc-shaped top plate that fixes the upper ends of the plurality of columns to each other,
The volume of the upper end space partitioned by the ceiling plate and sandwiched by the ceiling and the ceiling plate is 1 of the volume of the space sandwiched by the adjacent product substrates held by the substrate holder. The substrate processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate processing apparatus is set to be at least twice and at most three times.
前記天板の直径は、前記反応管の内径の９０％以上９８％以下に設定されるか、又は、前記基板保持具の前記製品基板間のピッチが６ｍｍ以上１６ｍｍ以下に設定された請求項１乃至３のいずれかに記載の基板処理装置。 The substrate holder includes a plurality of upright columns, and a disc-shaped top plate that fixes the upper ends of the plurality of columns to each other,
The diameter of the top plate is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the reaction tube, or the pitch between the product substrates of the substrate holder is set to 6 mm or more and 16 mm or less. 4. The substrate processing apparatus according to any one of 3 to 3.
下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と、内面が平坦な天井とを備え、前記基板保持具を収容する円筒状の反応管と、
前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体と、
前記炉体に設けられ、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、
前記炉体に設けられ、前記天井を加熱する天井ヒータと、
前記開口を塞ぐ蓋と、
前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置されたキャップヒータと、
前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給するガス供給機構と、を備え、
前記基板保持具は、直立した複数の支柱と、前記複数の支柱の下端を互いに固定する、円板状又は前記基板保持具の下に配置される断熱構造体の上面に嵌合する円環状の底板を有し、
前記基板保持具に保持可能な最も下の位置に保持された前記製品基板と、前記底板又は前記断熱構造体の前記上面とで挟まれた下端空間の容積が、前記基板保持具に保持された互いに隣接する前記製品基板に挟まれた空間の容積の、０．５倍以上１．５倍以下となるように設定され、
前記ガス供給機構は、前記下端空間に対して個別に原料ガスを供給する基板処理装置。 A substrate holder that holds a plurality of product substrates at all positions where the plurality of substrates are arranged and held at a predetermined interval and can be held,
A cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holder can be put in and taken out, and a ceiling having a flat inner surface, and containing the substrate holder;
A furnace body surrounding the upper side and the side of the reaction tube,
A main heater provided in the furnace body for heating the side portion of the reaction tube;
A ceiling heater provided in the furnace body for heating the ceiling;
A lid for closing the opening,
A cap heater disposed inside the reaction tube and below the substrate holder,
A gas supply mechanism for separately supplying gas to the front side of each of the plurality of product substrates held in the substrate holder in the reaction tube,
The substrate holder has a plurality of upright columns and a circular plate shape for fixing the lower ends of the plurality of columns to each other in a disc shape or fitted to the upper surface of a heat insulating structure disposed under the substrate holder . Has a bottom plate,
The volume of the lower end space sandwiched by the product substrate held at the lowest position that can be held by the substrate holder and the upper surface of the bottom plate or the heat insulating structure is retained by the substrate holder. The volume of the space sandwiched between the product substrates adjacent to each other is set to 0.5 times or more and 1.5 times or less,
The gas supply mechanism is a substrate processing apparatus for individually supplying a source gas to the lower end space.
下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と内面が平坦な天井とを有して前記基板保持具を収容する円筒状の反応管内に、前記基板保持具を搬入し、蓋で前記開口を塞ぐ工程と、
前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体に設けられる、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、前記天井を加熱する天井ヒータと、前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置されて加熱するキャップヒータとを、独立に制御して、前記反応管を所定の温度に加熱する工程と、
ガス供給機構が、前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給する工程と、を備え、
前記装填する工程では、基板保持具は、直立した複数の支柱と、前記複数の支柱の上端を互いに固定する円板状の天板と、を備え、前記天板の直径は、前記反応管の内径の９０％以上９８％以下に設定されるか、又は、前記基板保持具の前記製品基板間のピッチが６ｍｍ以上１６ｍｍ以下に設定され、
前記塞ぐ工程では、天板によって他と仕切られた、前記天井と前記天板とで挟まれた上端空間の容積が、前記基板保持具に保持された隣り合う前記製品基板に挟まれた空間の容積の、１倍以上３倍以下となるように前記基板保持具を搬入し、
前記供給する工程では、基板保持具に保持された前記製品基板の端若しくはその上方の空間を臨むように開口する主排気口によって、反応管内の雰囲気が排気され、反応管内で前記製品基板に平行に流れるガスの流れを形成し、前記ガス供給機構から気相中で分解する原料ガスを供給したとき前記分解により生成した生成ガスの１種の分圧が、前記全ての位置において均一になる半導体装置の製造方法。 A step of loading a plurality of product substrates on all the positions that can be held by a substrate holder that holds a plurality of substrates arranged at predetermined intervals;
The substrate holder is carried into a cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holder can be put in and taken out and a ceiling having a flat inner surface, and the lid is closed with the substrate holder. Process,
A main heater for heating the side of the reaction tube, a ceiling heater for heating the ceiling, which is provided in a furnace body surrounding the reaction tube above and laterally, and the substrate holder inside the reaction tube. A step of heating the reaction tube to a predetermined temperature by independently controlling a cap heater which is arranged below and which is heated,
The gas supply mechanism comprises a step of separately supplying a gas to the front side of each of the plurality of product substrates held by the substrate holder in the reaction tube,
In the loading step, the substrate holder includes a plurality of upright columns and a disc-shaped top plate that fixes the upper ends of the plurality of columns to each other, and the diameter of the top plate is equal to that of the reaction tube. 90% or more and 98% or less of the inner diameter, or the pitch between the product substrates of the substrate holder is set to 6 mm or more and 16 mm or less,
In the closing step, the volume of the upper end space partitioned by the ceiling plate and sandwiched between the ceiling and the ceiling plate is the space between the adjacent product substrates held by the substrate holder. The substrate holder is carried in so that the volume becomes 1 time or more and 3 times or less,
In the supplying step, the atmosphere in the reaction tube is exhausted by the main exhaust port opened so as to face the end of the product substrate held by the substrate holder or the space above it, and the atmosphere inside the reaction tube is parallel to the product substrate. A semiconductor that forms a flow of a gas flowing through a gas and supplies a source gas that decomposes in the gas phase from the gas supply mechanism, and the partial pressure of one kind of the generated gas is uniform at all the positions. Device manufacturing method.
下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と内面が平坦な天井とを有して前記基板保持具を収容する円筒状の反応管内に、前記基板保持具を搬入し、蓋で前記開口を塞ぐ工程と、
前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体に設けられる、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、前記天井を加熱する天井ヒータと、前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置されて加熱するキャップヒータとを、独立に制御して、前記反応管を所定の温度に加熱する工程と、
ガス供給機構が、前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給する工程と、を備え、
前記装填する工程では、基板保持具は、直立した複数の支柱の下端を互いに固定する、円板状又は前記基板保持具の下に配置される断熱構造体の上面に嵌合する円環状の底板を有し、前記基板保持具に保持可能な最も下の位置に保持された前記製品基板と、前記底板又は前記断熱構造体の前記上面とで挟まれた下端空間の容積が、前記基板保持具に保持された互いに隣接する前記製品基板に挟まれた空間の容積の、０．５倍以上１．５倍以下となるように設定され、
前記供給する工程では、前記ガス供給機構は、前記下端空間に対して個別に原料ガスを供給する半導体装置の製造方法。 A step of loading a plurality of product substrates on all the positions that can be held by a substrate holder that holds a plurality of substrates arranged at predetermined intervals;
The substrate holder is carried into a cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holder can be put in and taken out and a ceiling having a flat inner surface, and the lid is closed with the substrate holder. Process,
A main heater for heating the side of the reaction tube, a ceiling heater for heating the ceiling, which is provided in a furnace body surrounding the reaction tube above and laterally, and the substrate holder inside the reaction tube. A step of heating the reaction tube to a predetermined temperature by independently controlling a cap heater which is arranged below and which is heated,
The gas supply mechanism comprises a step of separately supplying a gas to the front side of each of the plurality of product substrates held by the substrate holder in the reaction tube,
In the loading step, the substrate holder is a disk-shaped bottom plate that fixes the lower ends of a plurality of upright columns to each other, or an annular bottom plate that fits on the upper surface of a heat insulating structure disposed under the substrate holder. And the volume of the lower end space sandwiched between the product substrate held at the lowest position that can be held by the substrate holder and the upper surface of the bottom plate or the heat insulating structure is the substrate holder. Is set to be 0.5 times or more and 1.5 times or less of the volume of the space sandwiched between the product substrates that are held adjacent to each other,
In the supplying step, the gas supply mechanism is a method of manufacturing a semiconductor device, which individually supplies a raw material gas to the lower end space.
下方に前記基板保持具を出し入れ可能な開口と内面が平坦な天井とを有して前記基板保持具を収容する円筒状の反応管内に、前記基板保持具を搬入し、蓋で前記開口を塞ぐ手順と、
前記反応管の上方及び側方を取り囲む炉体に設けられる、前記反応管の側部を加熱するメインヒータと、前記天井を加熱する天井ヒータと、前記反応管の内部であって前記基板保持具の下方に配置されて加熱するキャップヒータとを、独立に制御して、前記反応管を所定の温度に昇温する手順と、
ガス供給機構が、前記反応管内で前記基板保持具に保持された複数の前記製品基板のそれぞれの表側に対して別個にガスを供給する手順と、を基板処理装置に備えられたコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記供給する手順では、基板保持具に保持された前記製品基板の端若しくはその上方の空間を臨むように開口する主排気口によって、反応管内の雰囲気が排気され、反応管内で前記製品基板に平行に流れるガスの流れを形成し、前記ガス供給機構から気相中で分解する原料ガスを供給したとき前記分解により生成した生成ガスの１種の分圧が、前記全ての位置において均一になるプログラム。 A procedure of loading a plurality of product substrates at all the positions that can be held by a substrate holder that holds a plurality of substrates arranged at predetermined intervals,
The substrate holder is carried into a cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holder can be put in and taken out and a ceiling having a flat inner surface, and the lid is closed with the substrate holder. Procedure and
A main heater for heating the side of the reaction tube, a ceiling heater for heating the ceiling, which is provided in a furnace body surrounding the reaction tube above and laterally, and the substrate holder inside the reaction tube. A cap heater which is arranged below and is heated to control independently, and a step of raising the temperature of the reaction tube to a predetermined temperature,
A gas supply mechanism causes a computer provided in the substrate processing apparatus to execute a procedure of separately supplying gas to the front side of each of the plurality of product substrates held by the substrate holder in the reaction tube. A program,
In the supply procedure , the atmosphere in the reaction tube is exhausted by the main exhaust port opened so as to face the end of the product substrate held by the substrate holder or the space above the product substrate, and parallel to the product substrate in the reaction tube. forming a flow of the gas flowing in, one of the partial pressure of the product gas produced by the decomposition when supplying the decomposed raw material gas in the gas phase from the gas supply mechanism, Ru uniformly name in the all position program.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US16/354,864 US10714362B2 (en) | 2018-03-15 | 2019-03-15 | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
| US16/401,893 US10593572B2 (en) | 2018-03-15 | 2019-05-02 | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018047873 | 2018-03-15 | ||
| JP2018047873 | 2018-03-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019165210A JP2019165210A (en) | 2019-09-26 |
| JP6715975B2 true JP6715975B2 (en) | 2020-07-01 |
Family
ID=67958801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019034073A Active JP6715975B2 (en) | 2018-03-15 | 2019-02-27 | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6715975B2 (en) |
| KR (2) | KR20190109216A (en) |
| CN (1) | CN110277305B (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019064384A1 (en) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Substrate treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program |
| JP7308299B2 (en) | 2020-01-28 | 2023-07-13 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, program, and reaction tube |
| WO2021192005A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Substrate processing device, semiconductor device production method, recording medium and inner tube |
| JP2024065939A (en) | 2022-10-31 | 2024-05-15 | 株式会社Kokusai Electric | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND SUBSTRATE PROCESSING PROGRAM |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6440221B2 (en) * | 1996-05-13 | 2002-08-27 | Applied Materials, Inc. | Process chamber having improved temperature control |
| JP3479020B2 (en) * | 2000-01-28 | 2003-12-15 | 東京エレクトロン株式会社 | Heat treatment equipment |
| JP2002289603A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-04 | Tokyo Electron Ltd | Heat treatment device and heat treatment method |
| JP3863786B2 (en) * | 2002-01-24 | 2006-12-27 | 株式会社日立国際電気 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| US8282733B2 (en) * | 2007-04-02 | 2012-10-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Manufacturing method of semiconductor apparatus |
| JP2008277777A (en) * | 2007-04-02 | 2008-11-13 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Semiconductor device manufacturing method |
| JP5545055B2 (en) * | 2010-06-15 | 2014-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Support structure and processing apparatus |
| JP5545061B2 (en) * | 2010-06-18 | 2014-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing apparatus and film forming method |
| KR101514231B1 (en) * | 2011-08-25 | 2015-04-22 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, substrate processing apparatus, and recording medium |
| JP6016542B2 (en) * | 2012-09-13 | 2016-10-26 | 株式会社日立国際電気 | Reaction tube, substrate processing apparatus, and semiconductor device manufacturing method |
| JP2015173154A (en) | 2014-03-11 | 2015-10-01 | 東京エレクトロン株式会社 | Vertical heat treatment apparatus, operation method of vertical heat treatment apparatus and storage medium |
| JP6306411B2 (en) * | 2014-04-17 | 2018-04-04 | 株式会社日立国際電気 | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
| KR102173376B1 (en) * | 2015-02-25 | 2020-11-03 | 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 | Substrate processing apparatus, heater and method of manufacturing semiconductor device |
| JP6579974B2 (en) * | 2015-02-25 | 2019-09-25 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Substrate processing apparatus, temperature sensor, and semiconductor device manufacturing method |
| TWI611043B (en) * | 2015-08-04 | 2018-01-11 | Hitachi Int Electric Inc | Substrate processing apparatus, manufacturing method of semiconductor device, and recording medium |
| JP6529927B2 (en) * | 2016-04-15 | 2019-06-12 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program |
-
2018
- 2018-11-20 KR KR1020180143336A patent/KR20190109216A/en not_active IP Right Cessation
-
2019
- 2019-02-26 CN CN201910143036.8A patent/CN110277305B/en active Active
- 2019-02-27 JP JP2019034073A patent/JP6715975B2/en active Active
-
2020
- 2020-10-15 KR KR1020200133493A patent/KR102237780B1/en active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110277305B (en) | 2023-08-22 |
| KR102237780B1 (en) | 2021-04-07 |
| KR20200121771A (en) | 2020-10-26 |
| KR20190109216A (en) | 2019-09-25 |
| CN110277305A (en) | 2019-09-24 |
| JP2019165210A (en) | 2019-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10593572B2 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP6715975B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
| US10714362B2 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
| KR102074668B1 (en) | Substrate processing apparatus, quartz reaction tube, cleaning method and program | |
| JP2009044023A (en) | Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing device | |
| JP7015923B2 (en) | Substrate processing equipment and device manufacturing method | |
| TW201923134A (en) | Substrate processing apparatus method of manufacturing semiconductor device and medium | |
| KR102076643B1 (en) | Manufacturing Method of Substrate Processing Apparatus and Semiconductor Device | |
| JP2020017757A (en) | Substrate processing apparatus, reaction vessel, and manufacturing method of semiconductor device | |
| JPWO2017138087A1 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
| US20220157628A1 (en) | Substrate processing apparatus, substrate suppport and method of manufacturing semiconductor device | |
| US11581201B2 (en) | Heat treatment apparatus and film deposition method | |
| JP7033622B2 (en) | Vaporizer, substrate processing equipment, cleaning method and manufacturing method of semiconductor equipment | |
| JP7229266B2 (en) | SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD, AND PROGRAM | |
| JP6561148B2 (en) | Substrate processing apparatus, joint portion, and semiconductor device manufacturing method | |
| JP2014192294A (en) | Substrate housing vessel | |
| WO2023175849A1 (en) | Substrate treatment device, substrate support, semiconductor device production method, substrate treatment method, and program | |
| JPWO2018163399A1 (en) | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program | |
| JP2022049558A (en) | Processing device and processing method | |
| JP2010080811A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2005108928A (en) | Workpiece accommodating implement and heat treatment apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190311 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200109 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200218 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200304 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200422 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200526 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200609 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715975 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |