JP6857156B2 - Manufacturing method of substrate processing equipment, substrate holder and semiconductor equipment - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置、基板保持具及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a substrate processing apparatus, a substrate holder, and a semiconductor apparatus.

基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型装置があることが知られている。縦型装置では、複数の基板を多段に基板保持具に保持した状態で処理室内に搬入し、基板を加熱した状態で処理室内に処理ガスを供給して基板上に膜を形成することが行われている（例えば、特許文献１参照）。 It is known that there is a semiconductor manufacturing apparatus as an example of a substrate processing apparatus, and there is a vertical type apparatus as an example of a semiconductor manufacturing apparatus. In a vertical device, a plurality of substrates are carried into a processing chamber while being held in multiple stages by a substrate holder, and a processing gas is supplied to the processing chamber while the substrates are heated to form a film on the substrates. (See, for example, Patent Document 1).

従来から、上述した加熱処理においてサーマルバジェット（熱履歴）の低減が要求され、急速昇温後の基板の面内温度偏差を低減するために、基板の下部に板状の断熱材(以後、断熱板という)を複数枚設置し、反応管の炉口部の断熱を行っている。 Conventionally, reduction of the thermal budget (heat history) has been required in the above-mentioned heat treatment, and in order to reduce the in-plane temperature deviation of the substrate after rapid temperature rise, a plate-shaped heat insulating material (hereinafter, heat insulating material) is provided at the lower part of the substrate. Multiple plates) are installed to insulate the furnace mouth of the reaction tube.

しかし、断熱板の枚数が少ないと基板保持具の下方に保持された基板の面内温度偏差が悪化し、断熱板の枚数が多いと基板保持具の下方に保持された基板の面内温度が安定する面内温度リカバリ時間が長くなってしまう。 However, if the number of heat insulating plates is small, the in-plane temperature deviation of the substrate held below the substrate holder deteriorates, and if the number of heat insulating plates is large, the in-plane temperature of the substrate held below the substrate holder becomes high. The stable in-plane temperature recovery time becomes long.

特開２０１４−０６７７６６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-07766

本発明の目的は、基板の面内温度偏差の低減と面内温度リカバリ時間の短縮との両立を図ることができる構成を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a configuration capable of both reducing the in-plane temperature deviation of the substrate and shortening the in-plane temperature recovery time.

本発明の一態様によれば、
複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具と、基板保持具が収容される反応管と、基板保持具に保持された基板を加熱する加熱部と、を有する構成であって、
基板保持具は、基板が保持される基板処理領域と断熱板が保持される断熱板領域に区別され、断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持される構成が提供される。 According to one aspect of the invention
It has a configuration including a substrate holder for holding a plurality of substrates and a heat insulating plate, a reaction tube for accommodating the substrate holder, and a heating unit for heating the substrate held by the substrate holder.
The substrate holder is divided into a substrate processing region in which the substrate is held and a heat insulating plate region in which the heat insulating plate is held, and is more than a heat insulating plate held in a heat insulating plate region other than the upper layer portion in the upper layer portion of the heat insulating plate region. A configuration is provided in which a heat insulating plate having high reflectance is held.

本発明によれば、基板の面内温度偏差の低減と面内温度リカバリ時間の短縮との両立を図ることができる技術を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique capable of both reducing the in-plane temperature deviation of the substrate and shortening the in-plane temperature recovery time.

本発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す一部切断正面図である。It is a partially cut front view which shows the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の正面断面図である。It is a front sectional view of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板処理装置におけるコントローラのハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware composition of the controller in the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板保持具の断熱板領域周辺を示す図である。It is a figure which shows the periphery of the heat insulating plate region of the substrate holder which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る移載装置により基板保持具に基板を移載する動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation of transferring a substrate to a substrate holder by the transfer apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板処理工程のフローチャートである。It is a flowchart of the substrate processing process which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板保持具の断熱板領域周辺の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification around the insulation plate region of the substrate holder which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板保持具の断熱板領域周辺の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification around the insulation plate region of the substrate holder which concerns on one Embodiment of this invention. 複数枚の断熱板を組み合わせて行った実験例を説明する図である。It is a figure explaining the experimental example which performed by combining a plurality of heat insulating plates. 図９の組み合わせでそれぞれ基板処理を行なった場合の実験結果を示す図であって、基板の保持位置と基板面内温度偏差の関係を示す図である。It is a figure which shows the experimental result when the substrate processing was performed by the combination of FIG. 9, and is the figure which shows the relationship between the holding position of a substrate, and the temperature deviation in the surface of a substrate. 図９の組み合わせでそれぞれ基板処理を行なった場合の実験結果を示す図であって、基板の保持位置と基板面内温度リカバリ時間の関係を示す図である。It is a figure which shows the experimental result when the substrate processing was performed by the combination of FIG. 9, and is the figure which shows the relationship between the holding position of a substrate, and the temperature recovery time in the substrate plane. 複数枚の断熱板を組み合わせて構成された断熱板領域であり、他の実験例で使用した断熱板領域を示す図である。It is a heat insulating plate region formed by combining a plurality of heat insulating plates, and is a figure which shows the heat insulating plate region used in other experimental examples. 図１２で示す断熱部を用いたときの時間と基板の温度特性を示す図である。It is a figure which shows the time and the temperature characteristic of a substrate when the heat insulating part shown in FIG. 12 is used.

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態において、図１及び図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における成膜工程を実施するバッチ式縦型装置として構成されている。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as a batch type vertical apparatus that carries out a film forming step in a method for manufacturing an IC.

図１に示された基板処理装置１０は、支持された縦形の反応管としてのプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置された外管としてのアウタチューブ１２と内管としてのインナチューブ１３とから構成されている。アウタチューブ１２は石英（ＳｉＯ2）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。インナチューブ１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ１３の筒中空部は後記する基板保持具としてのボート３１が搬入される処理室１４を形成しており、インナチューブ１３の下端開口はボート３１を出し入れするための炉口部１５を構成している。後述するように、ボート３１は複数枚の基板１(以後、ウエハともいう)を長く整列した状態で保持するように構成されている。したがって、インナチューブ１３の内径は取り扱う基板１の最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。 The substrate processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a process tube 11 as a supported vertical reaction tube, and the process tube 11 is an outer tube 12 as an outer tube and an inner tube arranged concentrically with each other. It is composed of the inner tube 13 of the above. Quartz (SiO 2 ) is used for the outer tube 12, and the outer tube 12 is integrally molded into a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open. The inner tube 13 is formed in a cylindrical shape with both upper and lower ends open. The hollow portion of the inner tube 13 forms a processing chamber 14 into which the boat 31 as a substrate holder, which will be described later, is carried in, and the lower end opening of the inner tube 13 constitutes a furnace port portion 15 for inserting and removing the boat 31. doing. As will be described later, the boat 31 is configured to hold a plurality of substrates 1 (hereinafter, also referred to as wafers) in a long aligned state. Therefore, the inner diameter of the inner tube 13 is set to be larger than the maximum outer diameter of the substrate 1 to be handled (for example, a diameter of 300 mm).

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、略円筒形状に構築された炉口フランジ部としてのマニホールド１６によって気密封止されている。アウタチューブ１２およびインナチューブ１３の交換等のために、マニホールド１６はアウタチューブ１２およびインナチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド１６が基板処理装置１０の筐体２に支持されることによって、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。以後、図ではプロセスチューブ１１としてインナチューブ１３を省略する場合もある。 The lower end portion between the outer tube 12 and the inner tube 13 is hermetically sealed by a manifold 16 as a furnace opening flange portion constructed in a substantially cylindrical shape. The manifold 16 is detachably attached to the outer tube 12 and the inner tube 13 for replacement of the outer tube 12 and the inner tube 13, respectively. Since the manifold 16 is supported by the housing 2 of the substrate processing device 10, the process tube 11 is in a vertically installed state. Hereinafter, in the figure, the inner tube 13 may be omitted as the process tube 11.

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって排気路１７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。図１に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に通じた状態になっている。排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。 The exhaust passage 17 is formed in a circular ring shape having a constant cross-sectional shape by the gap between the outer tube 12 and the inner tube 13. As shown in FIG. 1, one end of the exhaust pipe 18 is connected to the upper part of the side wall of the manifold 16, and the exhaust pipe 18 is in a state of being connected to the lowermost end portion of the exhaust passage 17. An exhaust device 19 controlled by a pressure controller 21 is connected to the other end of the exhaust pipe 18, and a pressure sensor 20 is connected in the middle of the exhaust pipe 18. The pressure controller 21 is configured to feedback control the exhaust device 19 based on the measurement result from the pressure sensor 20.

マニホールド１６の下方にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口部１５に通じるように配設されており、ガス導入管２２には原料ガス供給装置、反応ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置という。）２３が接続されている。ガス供給装置２３はガス流量コントローラ２４によって制御されるように構成されている。ガス導入管２２から炉口部１５に導入されたガスは、インナチューブ１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。 A gas introduction pipe 22 is arranged below the manifold 16 so as to communicate with the furnace port portion 15 of the inner tube 13, and the gas introduction pipe 22 has a raw material gas supply device, a reaction gas supply device, and an inert gas supply device. (Hereinafter referred to as a gas supply device) 23 is connected. The gas supply device 23 is configured to be controlled by the gas flow controller 24. The gas introduced from the gas introduction pipe 22 into the furnace port portion 15 flows through the processing chamber 14 of the inner tube 13 and is exhausted by the exhaust pipe 18 through the exhaust passage 17.

マニホールド１６には下端開口を閉塞する蓋体としてのシールキャップ２５が垂直方向下側から接するようになっている。シールキャップ２５はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の待機室３に設備されたボートカバー３７に保護されたボートエレベータ２６によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ２６はモータ駆動の送りねじ軸装置およびベローズ等によって構成されており、ボートエレベータ２６のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。シールキャップ２５の中心線上には回転軸３０が配置されて回転自在に支持されており、回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９により回転駆動されるように構成されている。回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に支持されている。 A seal cap 25 as a lid for closing the lower end opening comes into contact with the manifold 16 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 25 is constructed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 16, and is vertically raised and lowered by a boat elevator 26 protected by a boat cover 37 installed in the waiting chamber 3 of the housing 2. It is configured. The boat elevator 26 is configured by a motor-driven feed screw shaft device, bellows, and the like, and the motor 27 of the boat elevator 26 is configured to be controlled by a drive controller 28. A rotary shaft 30 is arranged on the center line of the seal cap 25 and is rotatably supported, and the rotary shaft 30 is configured to be rotationally driven by a motor 29 controlled by a drive controller 28. A boat 31 is vertically supported at the upper end of the rotating shaft 30.

ボート３１は上下で一対の端板３２，３３と、これらの間に垂直に架設された三本の保持部材３４とを備えており、三本の保持部材３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に刻まれている。三本の保持部材３４において同一の段に刻まれた保持溝３５同士は、互いに対向して開口するようになっている。ボート３１は三本の保持部材３４の同一段の保持溝３５間に基板１を挿入されることにより、複数枚の基板１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。また、三本の保持部材３４の同一段の保持溝３９間に断熱板１２０，１２２を挿入されることにより、複数枚の断熱板１２０，１２２を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。 The boat 31 includes a pair of upper and lower end plates 32 and 33, and three holding members 34 vertically erected between them, and a large number of holding grooves 35 are longitudinally formed in the three holding members 34. Engraved at equal intervals in the direction. The holding grooves 35 carved in the same step in the three holding members 34 are opened so as to face each other. By inserting the substrate 1 between the holding grooves 35 of the same stage of the three holding members 34, the boat 31 holds the plurality of substrates 1 horizontally and aligned with each other. It has become. Further, by inserting the heat insulating plates 120 and 122 between the holding grooves 39 of the same stage of the three holding members 34, the plurality of heat insulating plates 120 and 122 are aligned horizontally and centered on each other. It is designed to hold.

つまり、ボート３１は、複数枚の基板１が保持される端板３２から端板３８間の基板処理領域と、複数枚の断熱板１２０，１２２が保持される端板３８から端板３３間の断熱板領域とを区別するように構成され、基板処理領域の下方に断熱板領域が配置されるよう構成されている。端板３８と端板３３の間に保持される断熱板１２０，１２２により断熱部３６が構成される。 That is, in the boat 31, the substrate processing area between the end plate 32 and the end plate 38 where the plurality of substrates 1 are held and the space between the end plate 38 and the end plate 33 where the plurality of heat insulating plates 120 and 122 are held. It is configured to distinguish it from the heat insulating plate area, and the heat insulating plate area is arranged below the substrate processing area. The heat insulating portion 36 is formed by the heat insulating plates 120 and 122 held between the end plate 38 and the end plate 33.

回転軸３０はボート３１をシールキャップ２５の上面から持ち上げた状態に支持するように構成されている。断熱部３６は、炉口部（炉口空間）１５に設けられ、炉口部１５を断熱するよう構成されている。 The rotating shaft 30 is configured to support the boat 31 in a state of being lifted from the upper surface of the seal cap 25. The heat insulating portion 36 is provided in the fire pit portion (fire pit space) 15 and is configured to insulate the fire harbor portion 15.

図２に示すように、プロセスチューブ１１の外側には、加熱部としてのヒータユニット４０が同心円に配置されて、筐体２に支持された状態で設置されている。これにより、ヒータユニット４０は、ボート３１に保持される基板処理領域内の基板１を加熱するよう構成される。ヒータユニット４０はケース４１を備えている。ケース４１はステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用されて上端閉塞で下端開口の筒形状、好ましくは円筒形状に形成されている。ケース４１の内径および全長はアウタチューブ１２の外径および全長よりも大きく設定されている。 As shown in FIG. 2, on the outside of the process tube 11, heater units 40 as heating portions are concentrically arranged and installed in a state of being supported by the housing 2. As a result, the heater unit 40 is configured to heat the substrate 1 in the substrate processing region held by the boat 31. The heater unit 40 includes a case 41. Stainless steel (SUS) is used for the case 41, and the case 41 is formed in a cylindrical shape, preferably a cylindrical shape, in which the upper end is closed and the lower end is opened. The inner diameter and the total length of the case 41 are set to be larger than the outer diameter and the total length of the outer tube 12.

図２に示すように、ケース４１内には本発明の一実施の形態である断熱構造体４２が設置されている。本実施の形態に係る断熱構造体４２は、筒形状好ましくは円筒形状に形成されており、その円筒体の側壁部４３が複数層構造に形成されている。すなわち、断熱構造体４２は側壁部４３のうち外側に配置された側壁外層(以後、外層ともいう)４５と、側壁部のうち内側に配置された側壁内層(以後、内層ともいう)４４とを備え、外層４５と内層４４の間には、側壁部４３を上下方向で複数のゾーン(領域)に隔離する仕切部１０５と、該仕切部と隣り合う仕切部の間に設けられる環状のダクトとして構成されるバッファ部としての環状バッファ１０６と、を備える。 As shown in FIG. 2, a heat insulating structure 42 according to an embodiment of the present invention is installed in the case 41. The heat insulating structure 42 according to the present embodiment is formed in a cylindrical shape, preferably in a cylindrical shape, and the side wall portion 43 of the cylindrical body is formed in a multi-layer structure. That is, the heat insulating structure 42 includes a side wall outer layer (hereinafter, also referred to as an outer layer) 45 arranged on the outer side of the side wall portion 43 and a side wall inner layer (hereinafter, also referred to as an inner layer) 44 arranged on the inner side of the side wall portion. As an annular duct provided between the outer layer 45 and the inner layer 44, a partition portion 105 that isolates the side wall portion 43 into a plurality of zones (regions) in the vertical direction and a partition portion adjacent to the partition portion. A circular buffer 106 as a configured buffer unit is provided.

また、図２に示すように、ケース４１には、各ゾーンに拡散防止部としてのチェックダンパ１０４が設けられている。チェックダンパ１０４には、逆拡散防止体１０４ａが設けられ、この逆拡散防止体１０４ａの開閉により冷却エア９０がガス導入路１０７を介してバッファ部１０６に供給されるように構成されている。図示しないガス源から冷却エア９０が供給されないときには、この逆拡散防止体１０４ａが蓋となり、内部空間(以後、空間ともいう)７５の雰囲気が逆流しないように構成されている。この逆拡散防止体１０４ａの開く圧力をゾーンに応じて変更するよう構成してもよい。また、外層４５の外周面とケース４１の内周面との間は、金属の熱膨張を吸収するブランケットとしての断熱布１１１が設けられている。 Further, as shown in FIG. 2, the case 41 is provided with a check damper 104 as a diffusion prevention unit in each zone. The check damper 104 is provided with a reverse diffusion preventive body 104a, and is configured so that the cooling air 90 is supplied to the buffer portion 106 via the gas introduction path 107 by opening and closing the reverse diffusion preventive body 104a. When the cooling air 90 is not supplied from a gas source (not shown), the reverse diffusion preventive body 104a serves as a lid so that the atmosphere of the internal space (hereinafter, also referred to as a space) 75 does not flow back. The opening pressure of the reverse diffusion prevention body 104a may be changed according to the zone. Further, a heat insulating cloth 111 as a blanket for absorbing thermal expansion of metal is provided between the outer peripheral surface of the outer layer 45 and the inner peripheral surface of the case 41.

そして、バッファ部１０６に供給された冷却エア９０は、内層４４内に設けられたガス供給流路１０８を流れ、該ガス供給流路１０８を含む供給経路の一部としての開口部としての開口穴１１０から冷却エア９０を空間７５に供給するように構成されている。尚、図２では、ガス供給系及び排気系が省略されている。 Then, the cooling air 90 supplied to the buffer portion 106 flows through the gas supply flow path 108 provided in the inner layer 44, and is an opening hole as an opening as a part of the supply path including the gas supply flow path 108. It is configured to supply the cooling air 90 from the 110 to the space 75. In FIG. 2, the gas supply system and the exhaust system are omitted.

図１および図２に示されているように、断熱構造体４２の側壁部４３の上端側には天井部としての天井壁部８０が空間７５を閉じるように被せられている。天井壁部８０には空間７５の雰囲気を排気する排気経路の一部としての排気孔８１が環状に形成されており、排気孔８１の上流側端である下端は内側空間７５に通じている。排気孔８１の下流側端は排気ダクト８２に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a ceiling wall portion 80 as a ceiling portion is covered on the upper end side of the side wall portion 43 of the heat insulating structure 42 so as to close the space 75. The ceiling wall portion 80 is formed with an exhaust hole 81 as a part of an exhaust path for exhausting the atmosphere of the space 75 in an annular shape, and the lower end of the exhaust hole 81 on the upstream side leads to the inner space 75. The downstream end of the exhaust hole 81 is connected to the exhaust duct 82.

図３に示すように、制御部としての制御用コンピュータであるコントローラ２００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｅｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１およびメモリ２０２などを含むコンピュータ本体２０３と、通信部としての通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ）２０４と、記憶部としての記憶装置２０５と、操作部としての表示・入力装置２０６とを有する。つまり、コントローラ２００は一般的なコンピュータとしての構成部分を含んでいる。 As shown in FIG. 3, the controller 200, which is a control computer as a control unit, includes a computer main body 203 including a CPU (Central Pressing Unit) 201, a memory 202, and the like, and a communication IF (Inter face) 204 as a communication unit. It has a storage device 205 as a storage unit and a display / input device 206 as an operation unit. That is, the controller 200 includes a component as a general computer.

ＣＰＵ２０１は、操作部の中枢を構成し、記憶装置２０５に記憶された制御プログラムを実行し、表示・入力装置２０６からの指示に従って、記憶装置２０５に記録されているレシピ（例えば、プロセス用レシピ）を実行する。尚、プロセス用レシピは、図６に示す後述するステップＳ１からステップＳ９までの温度制御を含むのは言うまでもない。 The CPU 201 constitutes the center of the operation unit, executes a control program stored in the storage device 205, and records a recipe (for example, a process recipe) in the storage device 205 according to an instruction from the display / input device 206. To execute. Needless to say, the recipe for the process includes temperature control from step S1 to step S9, which will be described later, shown in FIG.

また、一時記憶部としてのメモリ２０２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等であり、特に、ＲＡＭは、ＣＰＵ２０１のワークエリアなどとして機能する。 The memory 202 as a temporary storage unit is a ROM (Read Only Memory), an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), a flash memory, a RAM (Random Access Memory), and the like. Functions as such.

通信部２０４は、圧力コントローラ２１、ガス流量コントローラ２４、駆動コントローラ２８、温度コントローラ６４(これらをまとめてサブコントローラということもある)と電気的に接続されている。コントローラ２００は、この通信部２０４を介してサブコントローラと各部品の動作に関するデータをやり取りすることができる。ここで、サブコントローラは、本体２０３を少なくとも有する構成であり、コントローラ２００と同様な構成であってもよい。 The communication unit 204 is electrically connected to the pressure controller 21, the gas flow rate controller 24, the drive controller 28, and the temperature controller 64 (these may be collectively referred to as a sub controller). The controller 200 can exchange data regarding the operation of each component with the sub controller via the communication unit 204. Here, the sub-controller has a configuration having at least the main body 203, and may have a configuration similar to that of the controller 200.

本発明の実施形態において、コントローラ２００を例に挙げて説明したが、これに限らず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納したＵＳＢ等の外部記録媒体２０７から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行することもできる。また、通信回線、通信ネットワーク、通信システム等の通信ＩＦ２０４を用いてもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。 In the embodiment of the present invention, the controller 200 has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and can be realized by using a normal computer system. For example, the above-mentioned processing can be executed by installing the program from an external recording medium 207 such as USB that stores the program for executing the above-mentioned processing on a general-purpose computer. Further, a communication IF204 of a communication line, a communication network, a communication system, or the like may be used. In this case, for example, the program may be posted on a bulletin board of a communication network, and the program may be superposed on a carrier wave and provided via the network. Then, by starting the program provided in this way and executing it in the same manner as other application programs under the control of the OS (Operating System), the above-mentioned processing can be executed.

図４は、基板処理装置１０の断熱部３６（断熱板領域）周辺の拡大図である。尚、図４では、ガス供給系や排気系は省略してある。また、図４に示すように断熱板１２０，１２２は、後述する基板１がボート３１に装填されるウエハチャージ（基板搬入）工程前に、予めボート３１の下部に配置され、断熱板領域が形成される。 FIG. 4 is an enlarged view of the periphery of the heat insulating portion 36 (heat insulating plate region) of the substrate processing device 10. In FIG. 4, the gas supply system and the exhaust system are omitted. Further, as shown in FIG. 4, the heat insulating plates 120 and 122 are arranged in advance in the lower part of the boat 31 before the wafer charging (board loading) step in which the substrate 1 described later is loaded into the boat 31, and the heat insulating plate region is formed. Will be done.

ボート３１の断熱板領域には、反射率の異なる複数枚の断熱板１２０，１２２が保持されている。断熱板１２０は、断熱板１２２と比較して反射率の高いものである。断熱板１２０は、少なくとも断熱板領域の最も一番上（最上端）に設けられるよう構成すればよい。また、本実施形態によれば、断熱板１２０は、断熱板領域の最上端に一枚または、断熱板領域の上端側に複数枚設けられることにより、断熱板領域の上層部を構成する。 A plurality of heat insulating plates 120 and 122 having different reflectances are held in the heat insulating plate region of the boat 31. The heat insulating plate 120 has a higher reflectance than the heat insulating plate 122. The heat insulating plate 120 may be configured to be provided at least at the top (top end) of the heat insulating plate region. Further, according to the present embodiment, one heat insulating plate 120 is provided at the uppermost end of the heat insulating plate region, or a plurality of heat insulating plates 120 are provided on the upper end side of the heat insulating plate region to form an upper layer portion of the heat insulating plate region.

また、断熱板１２２よりも反射率の高い複数枚の断熱板により上層部を形成する場合、反射率は同じでなくてもよく、更に、断熱板領域の最上端の断熱板の反射率が一番高く、最上端から下側に向けて設けられる断熱板の反射率が徐々に小さくなるように構成してもよい。また、断熱板領域の最上端の断熱板の反射率が一番高く、最上端から下側に向けて設けられる複数枚の断熱板の反射率が徐々に小さくなるように構成してもよい。 Further, when the upper layer portion is formed by a plurality of heat insulating plates having a reflectance higher than that of the heat insulating plate 122, the reflectances do not have to be the same, and the reflectance of the heat insulating plate at the uppermost end of the heat insulating plate region is one. It may be configured so that the reflectance of the heat insulating plate, which is the highest and is provided from the uppermost end to the lower side, gradually decreases. Further, the reflectance of the heat insulating plate at the uppermost end of the heat insulating plate region may be the highest, and the reflectance of the plurality of heat insulating plates provided from the uppermost end to the lower side may be gradually reduced.

図４に示すように、側面（側方）に発熱体５６が配置される断熱板領域の高温部には、複数枚の断熱板１２０を配置することにより上層部を構成するのが好ましい。また、側面（側方）に発熱体５６が配置されない断熱板領域の低温部には、断熱板１２２を配置することにより、下層部を構成するようにしてもよい。言い換えれば、図４に示すように、断熱板領域内の基板処理領域側に、断熱板領域内の炉口部１５側に保持される断熱板１２２より反射率の高い断熱板１２０を配置することにより、上層部が形成されると共に、複数枚の断熱板１２２で下層部が形成される。 As shown in FIG. 4, it is preferable to form an upper layer portion by arranging a plurality of heat insulating plates 120 in the high temperature portion of the heat insulating plate region where the heating element 56 is arranged on the side surface (side). Further, the lower layer portion may be formed by arranging the heat insulating plate 122 in the low temperature portion of the heat insulating plate region where the heating element 56 is not arranged on the side surface (side). In other words, as shown in FIG. 4, a heat insulating plate 120 having a higher reflectance than the heat insulating plate 122 held on the furnace mouth portion 15 side in the heat insulating plate region is arranged on the substrate processing region side in the heat insulating plate region. As a result, the upper layer portion is formed, and the lower layer portion is formed by the plurality of heat insulating plates 122.

更に、言い換えれば、断熱板領域の上層部は、該上層部に保持される断熱板１２０の側面（側方）にヒータユニット４０が配置される領域であり、断熱板領域の下層部は、該下層部に保持される断熱板１２２の側面（側方）にヒータユニット４０が配置されない領域であるよう構成されている。すなわち、断熱板領域の上層部は、ヒータユニット４０が上層部に保持される断熱板１２０の側面を水平に取り囲む領域であり、断熱板領域の下層部は、ヒータユニット４０が下層部に保持される断熱板１２２の側面を水平に取り囲まない領域であるよう構成されている。 Further, in other words, the upper layer portion of the heat insulating plate region is a region where the heater unit 40 is arranged on the side surface (side) of the heat insulating plate 120 held by the upper layer portion, and the lower layer portion of the heat insulating plate region is the region. The heater unit 40 is not arranged on the side surface (side) of the heat insulating plate 122 held in the lower layer portion. That is, the upper layer portion of the heat insulating plate region is a region that horizontally surrounds the side surface of the heat insulating plate 120 in which the heater unit 40 is held in the upper layer portion, and the lower layer portion of the heat insulating plate region is the region in which the heater unit 40 is held in the lower layer portion. It is configured so as to be an area that does not horizontally surround the side surface of the heat insulating plate 122.

更に、図４において、断熱板１２０よりも反射率が低く、断熱板１２２より反射率が高い断熱板を、断熱板１２０により形成される上層部と断熱板１２２により形成される下層部の間に設け、断熱板領域を３層構造にしてもよい。 Further, in FIG. 4, a heat insulating plate having a lower reflectance than the heat insulating plate 120 and a higher reflectance than the heat insulating plate 122 is placed between the upper layer portion formed by the heat insulating plate 120 and the lower layer portion formed by the heat insulating plate 122. It may be provided and the heat insulating plate region may have a three-layer structure.

本実施形態によれば、ヒータユニット４０（または発熱体５６）は、処理室１４を囲繞するように設けられており、基板１は側方から加熱される。このため、特に、処理室１４下方の基板１の中心部が加熱され難く、又、温度が下がり易く、処理室１４の昇温に時間が掛かり、リカバリ時間（温度安定時間）が長くなる傾向であったが、上述のように断熱板領域の上層部に反射率の高い断熱板１２０を配置することにより、低減することができた。 According to this embodiment, the heater unit 40 (or heating element 56) is provided so as to surround the processing chamber 14, and the substrate 1 is heated from the side. For this reason, in particular, the central portion of the substrate 1 below the processing chamber 14 is difficult to be heated, the temperature is likely to drop, it takes time to raise the temperature of the processing chamber 14, and the recovery time (temperature stabilization time) tends to be long. However, it could be reduced by arranging the heat insulating plate 120 having high reflectance in the upper layer portion of the heat insulating plate region as described above.

つまり、本実施形態によれば、断熱板領域の上端側に反射率の高い断熱板１２０を配置することにより上層部を形成すると、断熱板１２０を通過する放射エネルギーが減少し、ボート３１の下方であって、断熱板領域上方の基板１中心部付近の受熱量を増加させることができる。これにより、処理室１４下方の基板中心部の温度の低下によって発生する面内温度偏差を低減することが可能となる。 That is, according to the present embodiment, when the upper layer portion is formed by arranging the heat insulating plate 120 having high reflectance on the upper end side of the heat insulating plate region, the radiant energy passing through the heat insulating plate 120 is reduced, and the lower part of the boat 31. Therefore, the amount of heat received near the center of the substrate 1 above the heat insulating plate region can be increased. This makes it possible to reduce the in-plane temperature deviation caused by the decrease in the temperature of the central portion of the substrate below the processing chamber 14.

図５に示すように、移載装置１２５は、主に、基板１を載置して搬送する支持部としてのツイーザ１２６と、基板１を移載する位置を検出する検知部３００と、ツイーザ１２６と検知部３００とを作動させる機構部３０２から構成される。 As shown in FIG. 5, the transfer device 125 mainly includes a tweezers 126 as a support unit for mounting and transporting the substrate 1, a detection unit 300 for detecting the position where the substrate 1 is transferred, and the tweezers 126. It is composed of a mechanism unit 302 that operates the detection unit 300 and the detection unit 300.

機構部３０２は、移載装置１２５の台座として水平方向に回転自在に構成されている。 The mechanism unit 302 is configured to be rotatable in the horizontal direction as a pedestal of the transfer device 125.

ツイーザ１２６は、ツイーザ１２６の移動方向を固定する固定部３０４に装着され、固定部３０４が機構部３０２上を摺動し、ツイーザ１２６が移動される。また、機構部３０２が水平方向に回転されることで、ツイーザ１２６が回転される。ツイーザ１２６は、例えばＵ字形状を有しており、複数枚（本実施形態においては５枚）、垂直方向等間隔に水平に取り付けられている。 The tweezers 126 are attached to a fixing portion 304 that fixes the moving direction of the tweezers 126, the fixing portion 304 slides on the mechanism portion 302, and the tweezers 126 are moved. Further, the tweezers 126 are rotated by rotating the mechanism unit 302 in the horizontal direction. The tweezers 126 have, for example, a U-shape, and a plurality of tweezers 126 (five in this embodiment) are horizontally attached at equal intervals in the vertical direction.

すなわち、移載装置１２５の固定部３０４が、機構部３０２上を前後方向に摺動され、機構部３０２の回転によりツイーザ１２６が水平方向（後述する左右方向）に回転され、不図示の移載装置エレベータにより、移載装置１２５が上下方向に移動される。 That is, the fixed portion 304 of the transfer device 125 is slid in the front-rear direction on the mechanism portion 302, and the tweezers 126 are rotated in the horizontal direction (left-right direction described later) by the rotation of the mechanism portion 302, and the transfer is not shown. The transfer device 125 is moved in the vertical direction by the device elevator.

検知部３００は、基板１の位置を光学的に検知するセンサであり、この検知された検知情報が位置情報として記憶装置２０５に記憶される。また、表示・入力装置２０６からの動作命令がコントローラ２００に入力されるとともに、コントローラ２００で得られたステータスや駆動コントローラ２８で得られたエンコーダ値が記憶装置２０５に入力されて記憶される。このエンコーダ値は移載装置１２５及び移載装置エレベータの駆動モータが発生するパルス数であり、これによって移載装置１２５の移動距離（すなわち、ツイーザ１２６の移動距離）を検出しつつ動作制御を行うことができる。 The detection unit 300 is a sensor that optically detects the position of the substrate 1, and the detected detection information is stored in the storage device 205 as position information. Further, the operation command from the display / input device 206 is input to the controller 200, and the status obtained by the controller 200 and the encoder value obtained by the drive controller 28 are input to the storage device 205 and stored. This encoder value is the number of pulses generated by the drive motors of the transfer device 125 and the transfer device elevator, and the operation is controlled while detecting the movement distance of the transfer device 125 (that is, the movement distance of the tweezers 126). be able to.

コントローラ２００は、記憶装置２０５に記憶された位置情報及びエンコーダ値に基づいて駆動コントローラ２８に動作指示を与え、移載装置１２５や移載装置エレベータを動作させる。つまり、移載装置１２５は、図５に示すように、ボート３１の基板処理領域の保持溝３５の位置情報を取得し、ボート３１の基板処理領域に基板１を移載するよう駆動コントローラ２８により制御される。 The controller 200 gives an operation instruction to the drive controller 28 based on the position information and the encoder value stored in the storage device 205, and operates the transfer device 125 and the transfer device elevator. That is, as shown in FIG. 5, the transfer device 125 acquires the position information of the holding groove 35 in the board processing area of the boat 31 and uses the drive controller 28 to transfer the board 1 to the board processing area of the boat 31. Be controlled.

また、例えば後述する図９に示すような断熱板の種類や位置情報に関する情報と、ボート３１の断熱板領域の保持溝３５の位置情報に基づき、移載装置１２５により断熱板領域の上層部に断熱板１２０を移載させたり、断熱板領域の下層部に断熱板１２２を移載させたりするよう構成してもよい。 Further, for example, based on the information on the type and position information of the heat insulating plate as shown in FIG. 9 described later and the position information of the holding groove 35 in the heat insulating plate region of the boat 31, the transfer device 125 is used to move the heat insulating plate region to the upper layer. The heat insulating plate 120 may be transferred, or the heat insulating plate 122 may be transferred to the lower layer portion of the heat insulating plate region.

次に、上述の基板処理装置１０を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板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。 Next, a sequence example of a process of forming a film on a substrate (hereinafter, also referred to as a film forming process) as one step of a manufacturing process of a semiconductor device (device) using the above-mentioned substrate processing device 10 will be described.

以下、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ2Ｃｌ6、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてアンモニア（ＮＨ3）ガスを用い、基板１上にシリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜、以下、ＳｉＮ膜ともいう）を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ２００及びサブコントローラにより制御される。 Hereinafter, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , abbreviated as HCDS) gas is used as a raw material gas, ammonia (NH 3 ) gas is used as a reaction gas, and a silicon nitride film (Si 3 N 4 film, hereinafter Si N) is used on the substrate 1. An example of forming a film) will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing device 10 is controlled by the controller 200 and the sub-controller.

本実施形態における成膜処理では、処理室１４の基板１に対してＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室１４からＨＣＤＳガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室１４の基板１に対してＮＨ3ガスを供給する工程と、処理室１４からＮＨ3ガス（残留ガス）を除去する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、基板１上にＳｉＮ膜を形成する。 In the film forming process in the present embodiment, the steps of supplying HCDS gas to the substrate 1 of the processing chamber 14, the step of removing the HCDS gas (residual gas) from the processing chamber 14, and the substrate 1 of the processing chamber 14 a step of supplying NH 3 gas Te, removing the NH 3 gas (residual gas) from the processing chamber 14, the (one or more times) cycle a predetermined number of times of non-simultaneously by performing, SiN film on the substrate 1 To form.

また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。 Further, the use of the word "wafer" in the present specification is synonymous with the case of using the word "wafer".

（基板搬入：ステップＳ１）
駆動コントローラ２８により移載装置１２５及び移載装置エレベータを動作させて、ボート３１の基板処理領域に複数枚の基板１が保持されて装填（ウエハチャージ）される。尚、ボート３１の断熱板領域には、既に、複数枚の断熱板１２０，１２２が保持されて装填されている。本実施例では、断熱板領域の下層部に断熱板１２２を、断熱板領域の上層部に下層部の断熱板１２２よりも反射率の高い断熱板１２０が保持されている。 (Board delivery: Step S1)
The transfer device 125 and the transfer device elevator are operated by the drive controller 28, and a plurality of substrates 1 are held and loaded (wafer charged) in the substrate processing area of the boat 31. A plurality of heat insulating plates 120 and 122 are already held and loaded in the heat insulating plate region of the boat 31. In this embodiment, the heat insulating plate 122 is held in the lower layer portion of the heat insulating plate region, and the heat insulating plate 120 having a higher reflectance than the heat insulating plate 122 in the lower layer portion is held in the upper layer portion of the heat insulating plate region.

そして、基板１と断熱板１２０，１２２が保持されたボート３１は、駆動コントローラ２８によりボートエレベータ２６を動作させてプロセスチューブ１１内に装入され、処理室１４に搬入（ボートロード）される。このとき、シールキャップ２５は、不図示のＯリングを介してインナチューブ１３の下端を気密に閉塞（シール）した状態となる。 Then, the boat 31 in which the substrate 1 and the heat insulating plates 120 and 122 are held is loaded into the process tube 11 by operating the boat elevator 26 by the drive controller 28, and is carried into the processing chamber 14 (boat load). At this time, the seal cap 25 is in a state of airtightly closing (sealing) the lower end of the inner tube 13 via an O-ring (not shown).

（圧力調整および温度調整：ステップＳ２）
処理室１４が所定の圧力（真空度）となるように、圧力コントローラ２１によって排気装置１９が制御される。この際、処理室１４の圧力は、圧力センサ２０で測定され、この測定された圧力情報に基づき排気装置１９が、フィードバック制御される。排気装置１９は、少なくとも基板１に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。 (Pressure adjustment and temperature adjustment: step S2)
The exhaust device 19 is controlled by the pressure controller 21 so that the processing chamber 14 has a predetermined pressure (vacuum degree). At this time, the pressure in the processing chamber 14 is measured by the pressure sensor 20, and the exhaust device 19 is feedback-controlled based on the measured pressure information. The exhaust device 19 is always kept in an operating state at least until the processing on the substrate 1 is completed.

また、処理室１４の基板１が所定の温度となるように、ヒータユニット４０によって加熱される。この際、温度コントローラ６４により処理室１４が所定の温度分布となるように、熱電対６５が検出した温度情報に基づきヒータユニット４０への通電具合がフィードバック制御される。ヒータユニット４０による処理室１４の加熱は、少なくとも基板１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 substrate 1 of the processing chamber 14 is heated by the heater unit 40 so as to have a predetermined temperature. At this time, the temperature controller 64 feedback-controls the energization condition to the heater unit 40 based on the temperature information detected by the thermocouple 65 so that the processing chamber 14 has a predetermined temperature distribution. The heating of the processing chamber 14 by the heater unit 40 is continuously performed at least until the processing of the substrate 1 is completed.

また、モータ２９によるボート３１および基板１の回転を開始する。具体的には、駆動コントローラ２８によりモータ２９を回転させると、ボート３１が回転されるに伴い、基板１が回転される。このモータ２９の回転によるボート３１および基板１の回転は、少なくとも、基板１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 31 and the substrate 1 by the motor 29 is started. Specifically, when the motor 29 is rotated by the drive controller 28, the substrate 1 is rotated as the boat 31 is rotated. The rotation of the boat 31 and the substrate 1 due to the rotation of the motor 29 is continuously performed at least until the processing for the substrate 1 is completed.

＜成膜処理＞
処理室１４内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の４つのステップ、すなわち、ステップＳ３〜Ｓ６を順次実行する。 <Film film processing>
When the temperature in the processing chamber 14 stabilizes at the preset processing temperature, the following four steps, that is, steps S3 to S6 are sequentially executed.

（原料ガス供給：ステップＳ３）
このステップでは、処理室１４の基板１に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。 (Raw material gas supply: step S3)
In this step, HCDS gas is supplied to the substrate 1 of the processing chamber 14.

このステップでは、ガス導入管２２から処理室１４に導入されたＨＣＤＳガスが、ガス流量コントローラ２４によって流量制御され、インナチューブ１３の処理室１４を流通して排気路１７を通って排気管１８から排気される。このとき、同時に、ガス導入管２２内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ガス流量コントローラ２４により流量調整され、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室１４へ供給され、排気管１８から排気される。基板１に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、基板１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）含有層が形成される。 In this step, the HCDS gas introduced from the gas introduction pipe 22 into the processing chamber 14 is flow-controlled by the gas flow rate controller 24, flows through the processing chamber 14 of the inner tube 13, passes through the exhaust passage 17, and is transmitted from the exhaust pipe 18. It is exhausted. At this time, at the same time, N 2 gas is flowed into the gas introduction pipe 22. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the gas flow rate controller 24, is supplied to the processing chamber 14 together with the HCDS gas, and is exhausted from the exhaust pipe 18. By supplying HCDS gas to the substrate 1, a silicon (Si) -containing layer having a thickness of less than one atomic layer to several atomic layers is formed as a first layer on the outermost surface of the substrate 1. ..

（パージガス供給：ステップＳ４）
第１の層が形成された後、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、排気装置１９により処理室１４を真空排気し、処理室１４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１４から排出する。このとき、Ｎ2ガスの処理室１４への供給を維持する。Ｎ2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室１４に残留するガスを処理室１４から排出する効果を高めることができる。 (Purge gas supply: step S4)
After the first layer is formed, the supply of HCDS gas is stopped. At this time, the processing chamber 14 is evacuated by the exhaust device 19, and the unreacted HCDS gas remaining in the processing chamber 14 or after contributing to the formation of the first layer is discharged from the processing chamber 14. At this time, the supply of N 2 gas to the processing chamber 14 is maintained. The N 2 gas acts as a purge gas, which can enhance the effect of discharging the gas remaining in the processing chamber 14 from the processing chamber 14.

（反応ガス供給：ステップＳ５）
ステップＳ４が終了した後、処理室１４の基板１、すなわち、基板１上に形成された第１の層に対してＮＨ3ガスを供給する。ＮＨ3ガスは熱で活性化されて基板１に対して供給されることとなる。 (Reaction gas supply: step S5)
After the step S4 is completed, NH 3 gas is supplied to the substrate 1 of the processing chamber 14, that is, the first layer formed on the substrate 1. The NH 3 gas is activated by heat and supplied to the substrate 1.

このステップでは、ガス導入管２２から処理室１４に導入されたＮＨ3ガスが、ガス流量コントローラ２４によって流量制御され、インナチューブ１３の処理室１４を流通して排気路１７を通って排気管１８から排気される。このとき、同時に、ガス導入管２２内へＮ2ガスを流す。Ｎ2ガスは、ガス流量コントローラ２４により流量調整され、ＮＨ3ガスと一緒に処理室１４へ供給され、排気管１８から排気される。このとき、基板１に対してＮＨ3ガスが供給されることとなる。基板１に対して供給されたＮＨ3ガスは、ステップＳ３で基板１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、ノンプラズマで熱的に窒化され、第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。 In this step, the NH 3 gas introduced from the gas introduction pipe 22 into the processing chamber 14 is flow-controlled by the gas flow rate controller 24, flows through the processing chamber 14 of the inner tube 13, passes through the exhaust passage 17, and is exhaust pipe 18. Is exhausted from. At this time, at the same time, N 2 gas is flowed into the gas introduction pipe 22. The flow rate of the N 2 gas is adjusted by the gas flow rate controller 24 , is supplied to the processing chamber 14 together with the NH 3 gas, and is exhausted from the exhaust pipe 18. At this time, NH 3 gas is supplied to the substrate 1. The NH 3 gas supplied to the substrate 1 reacts with at least a part of the first layer formed on the substrate 1, that is, the Si-containing layer in step S3. As a result, the first layer is thermally nitrided by non-plasma and changed (modified) into a second layer, that is, a silicon nitride layer (SiN layer).

（パージガス供給：ステップＳ６）
第２の層が形成された後、ＮＨ3ガスの供給を停止する。そして、ステップＳ４と同様の処理手順により、処理室１４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１４から排出する。このとき、処理室１４に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップＳ４と同様である。 (Purge gas supply: step S6)
After the second layer is formed, the supply of NH 3 gas is stopped. Then, by the same treatment procedure as in step S4, NH 3 gas and reaction by-products remaining in the treatment chamber 14 after contributing to the formation of the unreacted or second layer are discharged from the treatment chamber 14. At this time, the point that the gas or the like remaining in the processing chamber 14 does not have to be completely discharged is the same as in step S4.

（所定回数実施：ステップＳ７）
上述した４つのステップを非同時に、すなわち、同期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、基板１上に、所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２の層（ＳｉＮ層）の厚さを所定の膜厚よりも小さくし、第２の層（ＳｉＮ層）を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所定の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。 (Implementation a predetermined number of times: Step S7)
A SiN film having a predetermined film thickness can be formed on the substrate 1 by performing the above-mentioned four steps non-simultaneously, that is, by performing a predetermined number of cycles (n times) without synchronizing. The thickness of the second layer (SiN layer) formed when the above cycle is performed once is made smaller than a predetermined film thickness, and the second layer (SiN layer) is laminated. It is preferable to repeat the above cycle a plurality of times until the film thickness of the SiN film reaches a predetermined film thickness.

（パージおよび大気圧復帰：ステップＳ８）
成膜処理が完了した後、ガス導入管２２からＮ2ガスを処理室１４へ供給し、排気管１８から排気する。Ｎ2ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室１４がパージされ、処理室１４に残留するガスや反応副生成物が処理室１４から除去される（パージ）。同時に、冷却ガスとしての冷却エア９０がチェックダンパ１０４を介してガス導入路１０７に供給される。供給された冷却エア９０はバッファ部１０６内で一時的に溜められ、複数個の開口穴１１０からガス供給流路１０８を介して空間７５に吹出す。そして、開口穴１１０から空間７５に吹き出した冷却エア９０は排気孔８１および排気ダクト８２によって排気される。その後、処理室１４の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室１４の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。 (Purge and return to atmospheric pressure: step S8)
After the film forming process is completed, N 2 gas is supplied from the gas introduction pipe 22 to the processing chamber 14 and exhausted from the exhaust pipe 18. The N 2 gas acts as a purge gas. As a result, the treatment chamber 14 is purged, and the gas and reaction by-products remaining in the treatment chamber 14 are removed from the treatment chamber 14 (purge). At the same time, the cooling air 90 as the cooling gas is supplied to the gas introduction path 107 via the check damper 104. The supplied cooling air 90 is temporarily stored in the buffer unit 106 and blown out from the plurality of opening holes 110 into the space 75 via the gas supply flow path 108. Then, the cooling air 90 blown out from the opening hole 110 into the space 75 is exhausted by the exhaust hole 81 and the exhaust duct 82. After that, the atmosphere of the treatment chamber 14 is replaced with the inert gas (replacement of the inert gas), and the pressure in the treatment chamber 14 is restored to the normal pressure (return to atmospheric pressure).

（基板搬出：ステップＳ９）
駆動コントローラ２８によりボートエレベータ２６を下降させることによりシールキャップ２５が下降され、プロセスチューブ１１の下端が開口される。そして、処理済の基板１が、ボート３１に支持された状態で、プロセスチューブ１１の下端からプロセスチューブ１１の外部に搬出される（ボートアンロード）。処理済の基板１は、ボート３１より取出される（ウエハディスチャージ）。 (Board removal: Step S9)
By lowering the boat elevator 26 by the drive controller 28, the seal cap 25 is lowered and the lower end of the process tube 11 is opened. Then, the processed substrate 1 is carried out from the lower end of the process tube 11 to the outside of the process tube 11 in a state of being supported by the boat 31 (boat unloading). The processed substrate 1 is taken out from the boat 31 (wafer discharge).

ここで、基板１をボート３１に装填する（ウエハチャージ）前に所定の断熱板をボート３１に装填する工程（準備工程）を半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程に含むようにしてもよい。 Here, a step (preparation step) of loading a predetermined heat insulating plate into the boat 31 before loading the substrate 1 into the boat 31 (wafer charge) may be included in one step of the manufacturing step of the semiconductor device (device).

以下に、本実施形態の断熱部３６の変形例について図７及び図８に基づいて説明する。 Hereinafter, a modified example of the heat insulating portion 36 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

＜変形例１＞
図７は、変形例１に係る断熱部４６（断熱板領域）周辺の拡大図である。
変形例１に係る断熱部４６は、基板面内温度リカバリ時間を重視したい場合に用いる。 <Modification example 1>
FIG. 7 is an enlarged view of the periphery of the heat insulating portion 46 (heat insulating plate region) according to the first modification.
The heat insulating portion 46 according to the first modification is used when it is desired to emphasize the in-plane temperature recovery time of the substrate.

変形例１に係る断熱部４６は、上述した断熱板１２０と同じ材質（同じ反射率）であって、断熱板１２０よりも厚さ(熱容量)の小さい複数枚の断熱板１２４で構成される。つまり、断熱板領域に上述した断熱板１２０と同様に反射率が高く、上述した断熱板１２０よりも厚さの小さい断熱板１２４を配置する。 The heat insulating portion 46 according to the first modification is composed of a plurality of heat insulating plates 124 which are made of the same material (same reflectance) as the heat insulating plate 120 described above and have a thickness (heat capacity) smaller than that of the heat insulating plate 120. That is, a heat insulating plate 124 having a high reflectance and a thickness smaller than that of the heat insulating plate 120 described above is arranged in the heat insulating plate region.

断熱板１２４の厚さの合計は、上述した実施形態の断熱部３６の断熱板１２０と断熱板１２２の組み合わせの厚さの合計の半分程となっている。つまり、断熱板の厚さの影響を反射率で補うことで面内温度偏差は上述した実施形態の断熱部３６と同等を維持しながら、基板の面内温度リカバリ時間を４５％程度短縮可能とすることができる。 The total thickness of the heat insulating plate 124 is about half of the total thickness of the combination of the heat insulating plate 120 and the heat insulating plate 122 of the heat insulating portion 36 of the above-described embodiment. That is, by compensating for the influence of the thickness of the heat insulating plate with the reflectance, the in-plane temperature deviation of the substrate can be shortened by about 45% while maintaining the same level as the heat insulating portion 36 of the above-described embodiment. can do.

＜変形例２＞
図８は、変形例２に係る断熱部６６（断熱板領域）周辺の拡大図である。
変形例２は、基板面内温度偏差を重視したい場合に用いる。 <Modification 2>
FIG. 8 is an enlarged view of the periphery of the heat insulating portion 66 (insulating plate region) according to the modified example 2.
Modification 2 is used when it is desired to emphasize the in-plane temperature deviation of the substrate.

変形例２に係る断熱部６６は、厚さと反射率の異なる断熱板を組み合わせて用いる。具体的には、側面に発熱体５６が配置される断熱板領域には、側面に発熱体５６が配置されない断熱板領域の断熱板１２２に比べて厚さが小さく反射率の高い複数枚の断熱板１２４を配置することにより上層部を構成する。また、図４と同様に、側面に発熱体５６が配置されない断熱板領域には、断熱板１２２を配置することにより、下層部を構成するようにしてもよい。 The heat insulating portion 66 according to the second modification uses a combination of heat insulating plates having different thicknesses and reflectances. Specifically, in the heat insulating plate region where the heating element 56 is arranged on the side surface, a plurality of heat insulating plates having a smaller thickness and higher reflectance than the heat insulating plate 122 in the heat insulating plate region where the heating element 56 is not arranged on the side surface. The upper layer portion is formed by arranging the plate 124. Further, as in FIG. 4, the lower layer portion may be formed by arranging the heat insulating plate 122 in the heat insulating plate region where the heating element 56 is not arranged on the side surface.

つまり、本実施形態によれば、基板処理領域側に保持される断熱板１２４の厚さを、基板処理領域の反対側に保持される断熱板１２２の厚さよりも小さくすると共に、基板処理領域側に保持される断熱板１２４の反射率を、基板処理領域の反対側に保持される断熱板１２２の反射率よりも高くすることにより、断熱板１２４を通過する放射エネルギーが減少し、ボート３１の下方であって、断熱板領域上方の基板１中心部付近の受熱量を増加させることができる。 That is, according to the present embodiment, the thickness of the heat insulating plate 124 held on the substrate processing region side is made smaller than the thickness of the heat insulating plate 122 held on the opposite side of the substrate processing region, and the substrate processing region side. By making the reflectance of the heat insulating plate 124 held on the board higher than the reflectance of the heat insulating plate 122 held on the opposite side of the substrate processing area, the radiant energy passing through the heat insulating plate 124 is reduced, and the radiant energy of the boat 31 is reduced. It is possible to increase the amount of heat received in the vicinity of the center of the substrate 1 which is lower and above the heat insulating plate region.

また、図８によれば、断熱板領域において、反射率の高い断熱板１２４の枚数は、反射率の低い断熱板１２２の枚数よりも多く配置されている。また、断熱板領域において、厚さが薄い断熱板１２４の枚数が、厚さの大きい断熱板１２２の枚数よりも多く配置されている。 Further, according to FIG. 8, in the heat insulating plate region, the number of heat insulating plates 124 having high reflectance is larger than the number of heat insulating plates 122 having low reflectance. Further, in the heat insulating plate region, the number of the heat insulating plates 124 having a thin thickness is larger than the number of the heat insulating plates 122 having a large thickness.

また、図８によれば、断熱板領域内の基板処理領域側に保持される断熱板１２４間の距離が基板処理領域の反対側に保持される断熱板１２２間の距離（間隔）よりも狭くなるよう配置されている。 Further, according to FIG. 8, the distance between the heat insulating plates 124 held on the substrate processing region side in the heat insulating plate region is narrower than the distance (interval) between the heat insulating plates 122 held on the opposite side of the substrate processing region. It is arranged so as to be.

このように、断熱板１２２より厚さが小さく反射率が高い断熱板領域の断熱板１２４間の間隔を断熱板１２２間の間隔よりも小さくすることにより、上層部を形成する断熱板１２４の枚数を断熱板１２２の枚数よりも増やすことで更に基板中心付近の受熱量が上述した実施形態の断熱部３６を用いた場合よりも増加し、基板面内温度偏差の低減及び基板面内温度リカバリ時間の短縮が可能となる。 In this way, the number of heat insulating plates 124 forming the upper layer portion is formed by making the distance between the heat insulating plates 124 in the heat insulating plate region, which is smaller in thickness and higher in reflectance than the heat insulating plate 122, smaller than the distance between the heat insulating plates 122. By increasing the number of heat insulating plates 122 to more than the number of heat insulating plates 122, the amount of heat received near the center of the substrate is further increased as compared with the case where the heat insulating portion 36 of the above-described embodiment is used, the temperature deviation in the substrate surface is reduced, and the temperature recovery time in the substrate surface is reduced. Can be shortened.

以下、図９〜図１１に実験例を説明するが、本発明はこれらの実験例により限定されるものではない。 Experimental examples will be described below with reference to FIGS. 9 to 11, but the present invention is not limited to these experimental examples.

＜実験例＞
図９に示すように、比較例では、断熱部として４ｍｍの断熱板１２２を１３枚用いた。また、実施例１では、図４に示す上述した本実施形態に係る断熱部３６を用いて、具体的には、断熱板領域に４ｍｍの断熱板１２０を８枚配設し上層部を形成し、断熱板領域に４ｍｍの断熱板１２２を５枚配設し、下層部を形成した。また、実施例２では、図７に示す変形例１に係る断熱部４６を用いて、断熱板領域に２ｍｍの断熱板１２４を１３枚配設した。また、実施例３では、図８に示す変形例２に係る断熱部６６を用いて、断熱板領域に２ｍｍの断熱板１２４を１６枚配設し上層部を形成し、断熱板領域に４ｍｍの断熱板１２２を５枚配設し、下層部を形成した。 <Experimental example>
As shown in FIG. 9, in the comparative example, 13 4 mm heat insulating plates 122 were used as the heat insulating portion. Further, in the first embodiment, using the heat insulating portion 36 according to the above-described embodiment shown in FIG. 4, specifically, eight 4 mm heat insulating plates 120 are arranged in the heat insulating plate region to form an upper layer portion. , Five 4 mm heat insulating plates 122 were arranged in the heat insulating plate region to form a lower layer portion. Further, in Example 2, 13 2 mm heat insulating plates 124 were arranged in the heat insulating plate region by using the heat insulating portion 46 according to the modified example 1 shown in FIG. 7. Further, in the third embodiment, using the heat insulating portion 66 according to the modified example 2 shown in FIG. 8, 16 heat insulating plates 124 of 2 mm are arranged in the heat insulating plate region to form an upper layer portion, and the heat insulating plate region is 4 mm. Five heat insulating plates 122 were arranged to form a lower layer portion.

図９に示す反射率「大」の断熱板１２０，１２４は、例えば、８０％以上の光や熱を反射するように構成されており、反射率「中」の断熱板１２２は、例えば、４０％程度の光や熱を反射するように構成されている。 The heat insulating plates 120 and 124 having a "large" reflectance shown in FIG. 9 are configured to reflect, for example, 80% or more of light and heat, and the heat insulating plates 122 having a "medium" reflectance are, for example, 40. It is configured to reflect about% light and heat.

図１０は、図９に示す実施例１〜実施例３と比較例における断熱部を用いて、上述した基板処理工程を行った場合の炉内温度８００℃での基板１のボート３１の保持位置と基板面内温度偏差の関係を示した図である。図１０に示されるように、実施例１と実施例３のように反射率の異なる断熱板を組み合わせて用いることで、ボート３１下方の基板の面内温度偏差ΔＴを比較例の断熱部を用いた場合の２分の１から３分の１程度まで改善できることが確認された。また、実施例２の薄く反射率の高い断熱板を用いることにより、ボート３１下方の基板の面内温度偏差ΔＴを比較例の断熱部を用いた場合の２分の１程度まで改善でき、基板処理領域を大きくすることができることが確認された。つまり、基板処理領域のピッチ拡大による成膜均一性の向上等の効果を得ることができることが確認された。 FIG. 10 shows the holding position of the boat 31 of the substrate 1 at a furnace temperature of 800 ° C. when the above-mentioned substrate processing step is performed using the heat insulating portions in Examples 1 to 3 and Comparative Example shown in FIG. It is a figure which showed the relationship of the temperature deviation in the substrate surface. As shown in FIG. 10, by using a combination of heat insulating plates having different reflectances as in Example 1 and Example 3, the in-plane temperature deviation ΔT of the substrate below the boat 31 is used as the heat insulating portion of the comparative example. It was confirmed that it could be improved from one-half to one-third of the case where it was present. Further, by using the thin and highly reflective heat insulating plate of Example 2, the in-plane temperature deviation ΔT of the substrate below the boat 31 can be improved to about half of that when the heat insulating portion of the comparative example is used, and the substrate can be improved. It was confirmed that the processing area could be increased. That is, it was confirmed that the effect of improving the film formation uniformity by expanding the pitch of the substrate processing region can be obtained.

図１１は、図９に示す実施例１〜実施例３と比較例における断熱部を用いて、上述した基板処理工程を行った場合の炉内温度を８００℃に昇温後の基板１のボート３１の保持位置と基板面内温度リカバリ時間との関係を示す図である。 FIG. 11 shows a boat of the substrate 1 after raising the temperature inside the furnace to 800 ° C. when the above-mentioned substrate processing step is performed using the heat insulating portions of Examples 1 to 3 and Comparative Example shown in FIG. It is a figure which shows the relationship between the holding position of 31 and the temperature recovery time in surface of a substrate.

図１１に示されるように、実施例２の薄く反射率の高い断熱板や、実施例１，３の反射率の異なる断熱板を組み合わせて用いることにより、ボート３１下方に配置された基板の面内温度リカバリ時間が比較例の断熱部を用いた場合と比べて最大４５％短縮され、処理に要する時間が短縮されることが確認された。 As shown in FIG. 11, by using the thin and highly reflective heat insulating plate of Example 2 and the heat insulating plate having different reflectances of Examples 1 and 3 in combination, the surface of the substrate arranged below the boat 31 is used. It was confirmed that the internal temperature recovery time was shortened by up to 45% as compared with the case where the heat insulating portion of the comparative example was used, and the time required for the treatment was shortened.

＜他の実験例＞
以下、図１２及び図１３により他の実施例について説明する。装置構成については同じであるため説明は省略し、ボート３１の断熱板領域(断熱部)に特化して説明する。図１２に示すように、ＡからＤの４パターンについて温度測定を行った。ここで、図では、断熱板が９枚となっているが、実施例１等に合せて１３枚としてもよく、この枚数に限定されないのは言うまでもない。尚、断熱部において上述の実施例と異なる点は、熱や光を吸収する黒色の断熱板(黒色断熱板)１２８を用いる点である。この他の実施例では、断熱材の最適な配置、材質、厚み(熱容量)を検討した。ここで、断熱板１２８は、断熱板１２２，１２４と比較して、厚さ１ｍｍ〜４ｍｍで数％〜十数％程度の光や熱を反射するように構成される。例えば、室温では、断熱板１２８の反射率が厚さ４ｍｍで２〜３％程度であり、厚さ２ｍｍで約８％、厚さ１ｍｍで約１８％である。また、断熱板１２８は、熱放射率が、６００℃以上で７０％程度となり、１０００℃以上で８０％程度となることが分かっている。 <Other experimental examples>
Hereinafter, other examples will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Since the device configuration is the same, the description thereof will be omitted, and the description will be made specifically for the heat insulating plate region (heat insulating portion) of the boat 31. As shown in FIG. 12, the temperature was measured for four patterns A to D. Here, in the figure, the number of heat insulating plates is 9, but it may be 13 in accordance with the first embodiment, and it goes without saying that the number is not limited to this. The heat insulating portion differs from the above-described embodiment in that a black heat insulating plate (black heat insulating plate) 128 that absorbs heat and light is used. In other examples, the optimum arrangement, material, and thickness (heat capacity) of the heat insulating material were examined. Here, the heat insulating plate 128 is configured to reflect light or heat of about several% to ten and several percent with a thickness of 1 mm to 4 mm as compared with the heat insulating plates 122 and 124. For example, at room temperature, the reflectance of the heat insulating plate 128 is about 2 to 3% at a thickness of 4 mm, about 8% at a thickness of 2 mm, and about 18% at a thickness of 1 mm. Further, it is known that the heat insulating plate 128 has a heat emissivity of about 70% at 600 ° C. or higher and about 80% at 1000 ° C. or higher.

図１２に示すように、パターンＡでは、断熱部として２ｍｍの断熱板１２４と４ｍｍの黒色断熱板１２８を(１枚毎に)交互に配置することにより形成し、パターンＢでは、断熱板領域に４ｍｍの黒色断熱板１２８を複数枚(ここでは４枚)配設し、断熱板領域に２ｍｍの断熱板１２４を複数枚(ここでは５枚)配設し形成した。パターンＣでは、上述の実施例２と同様に、断熱板領域に２ｍｍの断熱板１２４を９枚配設し、パターンＤは、上述の比較例と同様の断熱板１２２を９枚配設した。 As shown in FIG. 12, in the pattern A, the 2 mm heat insulating plate 124 and the 4 mm black heat insulating plate 128 are alternately arranged (for each sheet) as the heat insulating portion, and in the pattern B, the heat insulating plate region is formed. A plurality of 4 mm black heat insulating plates 128 (here, 4) were arranged, and a plurality of 2 mm heat insulating plates 124 (here, 5) were arranged and formed in the heat insulating plate region. In the pattern C, nine 2 mm heat insulating plates 124 were arranged in the heat insulating plate region as in the second embodiment, and in the pattern D, nine heat insulating plates 122 similar to the above comparative example were arranged.

なお、パターンＢでは、黒色断熱板１２８が配設された領域を上層部とし、断熱板１２４が配設された領域を下層部としてもよい。また、各パターン(パターンＡ〜パターンＤ)において、側面（側方）に発熱体５６が配置される断熱板領域の高温部を上層部とし、側面（側方）に発熱体５６が配置されない断熱板領域の低温部を下層部とする構成としてもよい。 In the pattern B, the region where the black heat insulating plate 128 is arranged may be the upper layer portion, and the region where the heat insulating plate 124 is arranged may be the lower layer portion. Further, in each pattern (Pattern A to Pattern D), the high temperature portion of the heat insulating plate region where the heating element 56 is arranged on the side surface (side) is set as the upper layer portion, and the heat insulating body 56 is not arranged on the side surface (side). The low temperature portion of the plate region may be the lower layer portion.

図１３は、図１２に示すパターンＡからパターンＤにおける断熱部を用いて、Ｎ２雰囲気で炉内圧力４００Ｐａを維持しつつ、初期温度を炉内温度４００℃とし、目標温度を炉内温度７４０℃としたときの基板１の温度依存性の解析結果の例を示すものである。縦軸が基板温度(℃)、横軸が時間(秒)である。ここで、基板温度は、基板１面内の平均温度である。なお、基板１の位置は、ボート３１の保持部材３４に刻設された保持溝３５のうち、断熱板領域に一番近い保持溝３５(スロット１ともいう)から５番目に近い保持溝３５(スロット５)の間の所定位置であり、本実施例では、ボート３１の保持部材３４に刻設された保持溝３５のうち、最も断熱板領域に近いスロット１である。 In FIG. 13, the initial temperature is set to the furnace temperature of 400 ° C. and the target temperature is set to the furnace temperature of 740 ° C. while maintaining the furnace pressure of 400 Pa in the N2 atmosphere by using the heat insulating portions in the patterns A to D shown in FIG. An example of the analysis result of the temperature dependence of the substrate 1 is shown. The vertical axis is the substrate temperature (° C) and the horizontal axis is the time (seconds). Here, the substrate temperature is the average temperature within one surface of the substrate. The position of the substrate 1 is the holding groove 35 (also referred to as slot 1) that is the fifth closest to the holding groove 35 (also referred to as slot 1) closest to the heat insulating plate region among the holding grooves 35 carved in the holding member 34 of the boat 31. It is a predetermined position between the slots 5), and in this embodiment, it is the slot 1 closest to the heat insulating plate region among the holding grooves 35 carved in the holding member 34 of the boat 31.

図１３において、上述の実施例２に相当するパターンＣと上述の比較例に相当するパターンＤを比較すると、パターンＣでは、断熱材の厚みを小さくした高反射率断熱材１２４の方が炉内温度を高温に保持すると共に、昇温時間が早いことが分かる。 In FIG. 13, when the pattern C corresponding to the above-mentioned Example 2 and the pattern D corresponding to the above-mentioned comparative example are compared, in the pattern C, the high-reflectance heat insulating material 124 in which the thickness of the heat insulating material is reduced is in the furnace. It can be seen that the temperature is kept high and the temperature rise time is short.

次に図１３において、パターンＣと、該パターンＣから高反射率石英の上部分(断熱板領域の最上部から断熱板４枚分)を輻射熱の吸収が高い黒色断熱材を用いたものに変更した断熱板１２８に変更したパターンＢとを比較すると、断熱板領域の上部で効率よく輻射を吸収するため基板１の温度をより早くより高温にすることができることがわかる。つまり、黒色断熱板１２８を利用することにより、断熱板領域の上部で蓄熱することができ、熱逃げが生じにくく、基板処理領域の下部に近いところであっても基板１を効率よく加熱することができるためである。 Next, in FIG. 13, the pattern C and the upper part of the high-reflectance quartz (four heat insulating plates from the top of the heat insulating plate region) from the pattern C are changed to those using a black heat insulating material having high absorption of radiant heat. Comparing with the pattern B changed to the heat insulating plate 128, it can be seen that the temperature of the substrate 1 can be raised faster and higher because the radiation is efficiently absorbed in the upper part of the heat insulating plate region. That is, by using the black heat insulating plate 128, heat can be stored in the upper part of the heat insulating plate region, heat escape is less likely to occur, and the substrate 1 can be efficiently heated even near the lower part of the substrate processing region. Because it can be done.

更に図１３において、パターンＢと、高反射率の断熱材の間に黒色断熱材を挟み込んだパターンＡの構造とを比較すると昇温時間と高温保持能力が高くなった。断熱板領域で効率よく輻射を吸収するため基板１の温度をより早くより高温にすることができることがわかる。言い換えると、パターンＢの場合、黒色断熱板１２８が断熱板領域の上部にしかないため、断熱板領域の下部の熱逃げを抑制することができない。一方、パターンＡでは、断熱板１２４と黒色断熱板１２８を１枚ずつ交互に配置することにより断熱板領域全体での熱逃げを抑制することができる。さらに、パターンＡは、黒色断熱板１２８の室温近くでは反射率が低く、高温になるにつれて熱放射率が上昇する特性が、断熱板領域全体で最も効率良く影響しているので、昇温時間と高温保持能力を向上させることができているといえる。 Further, in FIG. 13, when the structure of the pattern B and the structure of the pattern A in which the black heat insulating material is sandwiched between the heat insulating materials having high reflectance are compared, the temperature rising time and the high temperature holding ability are higher. It can be seen that the temperature of the substrate 1 can be raised faster and higher because the radiation is efficiently absorbed in the heat insulating plate region. In other words, in the case of the pattern B, since the black heat insulating plate 128 is only in the upper part of the heat insulating plate region, it is not possible to suppress the heat escape in the lower part of the heat insulating plate region. On the other hand, in the pattern A, heat escape in the entire heat insulating plate region can be suppressed by alternately arranging the heat insulating plates 124 and the black heat insulating plates 128 one by one. Further, in the pattern A, the reflectance of the black heat insulating plate 128 is low near room temperature, and the heat emissivity increases as the temperature rises, which most efficiently affects the entire heat insulating plate region. It can be said that the high temperature holding capacity can be improved.

図１３に示すように、断熱板１２４と黒色断熱板１２８を１枚ずつ交互に配置するパターンＡでは、目標温度の７４０℃で保持することができることが分かる。更に、昇温時間に関しても初期温度４００℃から７００℃までの昇温時間をパターンＢより短くすることができる。また、パターンＣ及びパターンＤが、基板温度７００℃に到達できなかったのに対して、パターンＡ及びパターンＢは、基板温度７００℃に到達している。 As shown in FIG. 13, it can be seen that in the pattern A in which the heat insulating plates 124 and the black heat insulating plates 128 are alternately arranged one by one, the temperature can be maintained at the target temperature of 740 ° C. Further, regarding the temperature rise time, the temperature rise time from the initial temperature of 400 ° C. to 700 ° C. can be made shorter than that of the pattern B. Further, the pattern C and the pattern D could not reach the substrate temperature of 700 ° C., whereas the patterns A and the pattern B reached the substrate temperature of 700 ° C.

このように、本実施形態によれば、光や熱の輻射を吸収できる断熱部材(本実施例では黒色断熱材)１２８を用いることにより、断熱板領域(炉口部)から熱逃げを抑制し、効率よく基板処理領域下部の基板１に熱を供給することができる。つまり、反射率の高い断熱板１２４と黒色断熱材１２８を組み合わせることで、基板１の昇温時間及び目標温度での保持時間を制御することができる。 As described above, according to the present embodiment, by using the heat insulating member (black heat insulating material in this embodiment) 128 capable of absorbing light and heat radiation, heat escape from the heat insulating plate region (fireplace portion) is suppressed. It is possible to efficiently supply heat to the substrate 1 below the substrate processing region. That is, by combining the heat insulating plate 124 having high reflectance and the black heat insulating material 128, it is possible to control the temperature rising time of the substrate 1 and the holding time at the target temperature.

本実施形態によれば、基板保持具は、基板が保持される基板処理領域と断熱板が保持される断熱板領域に区別され、断熱板領域において、反射率の大きい断熱板と光を吸収する黒色断熱板が適宜組合せられ、保持されるよう構成されている。特に、断熱板領域において、反射率の大きい断熱板と光を吸収する黒色断熱板が交互に保持されるよう構成されているので、処理基板の目標温度までの昇温時間及び目標温度の保持を精度よく制御することができる。 According to the present embodiment, the substrate holder is divided into a substrate processing region in which the substrate is held and a heat insulating plate region in which the heat insulating plate is held, and in the heat insulating plate region, the heat insulating plate having high reflectance and light are absorbed. The black heat insulating plate is appropriately combined and configured to be held. In particular, in the heat insulating plate region, the heat insulating plate having high reflectance and the black heat insulating plate that absorbs light are alternately held, so that the temperature rise time to the target temperature of the processing substrate and the holding of the target temperature can be maintained. It can be controlled with high accuracy.

また、本実施形態によれば、光や熱の輻射を吸収できる黒色断熱材１２８を用いることにより、断熱板領域(炉口部)から熱逃げを抑制し、効率よく基板処理領域下部の基板１に熱を供給することができ、目標温度(例えば、７４０℃)までの到達時間(昇温時間)を改善することができる。更に、黒色断熱板１２８の高温になるにつれて熱放射率が大きくなる特性と反射率が大きい断熱板と適宜組合せることにより、目標温度(例えば、７４０℃)での保持時間を維持させることができる。 Further, according to the present embodiment, by using the black heat insulating material 128 capable of absorbing light and heat radiation, heat escape from the heat insulating plate region (furnace mouth portion) is suppressed, and the substrate 1 in the lower part of the substrate processing region is efficiently used. It is possible to supply heat to the target temperature (for example, 740 ° C.) and improve the time to reach the target temperature (heating time). Further, the holding time at the target temperature (for example, 740 ° C.) can be maintained by appropriately combining the black heat insulating plate 128 with the characteristic that the heat emissivity increases as the temperature rises and the heat insulating plate having a large reflectance. ..

以上、本発明の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 The embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.

例えば、断熱板領域の熱履歴を抑える為に断熱材領域の温度を意図的に下げたい場合などもある。その場合は意図的に断熱板の熱容量をあげる、もしくは反射率の悪い材料を選択することで断熱材領域の温度コントロールが可能である。 For example, there may be a case where the temperature of the heat insulating material region is intentionally lowered in order to suppress the heat history of the heat insulating plate region. In that case, the temperature of the heat insulating material region can be controlled by intentionally increasing the heat capacity of the heat insulating plate or selecting a material having poor reflectance.

例えば、上述の実施形態では、ボート３１の基板処理領域に基板１を載置し、ボート３１の断熱板領域に複数枚の断熱板１２０〜１２４を載置する構成について説明したが、これに限らず、ボート３１の下方に断熱板１２０〜１２４を保持する断熱板保持具をボート３１とは別体で設ける構成にも適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the configuration in which the substrate 1 is placed in the substrate processing region of the boat 31 and a plurality of heat insulating plates 120 to 124 are placed in the heat insulating plate region of the boat 31 has been described, but the present invention is limited to this. However, it can also be applied to a configuration in which a heat insulating plate holder for holding the heat insulating plates 120 to 124 below the boat 31 is provided separately from the boat 31.

また、上述の実施形態では、ＳｉＮ膜を形成する例について説明したが、膜種は特に限定されない。例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、金属酸化膜等の酸化膜等の種々の膜種に適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, an example of forming a SiN film has been described, but the film type is not particularly limited. For example, it can be applied to various film types such as an oxide film such as a silicon oxide film (SiO film) and a metal oxide film.

また、上述の実施形態では、基板処理装置について説明したが、半導体製造装置全般に適用することができる。また、半導体製造装置に限らずＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）装置のようなガラス基板を処理する装置にも適用することができる。 Further, in the above-described embodiment, the substrate processing apparatus has been described, but it can be applied to all semiconductor manufacturing apparatus. Further, it can be applied not only to a semiconductor manufacturing apparatus but also to an apparatus for processing a glass substrate such as an LCD (Liquid Crystal Display) apparatus.

１ 基板（ウエハ）、１０ 基板処理装置、１１ プロセスチューブ（反応管）、１４ 処理室、３１ ボート（基板保持具）、３６，４６，６６ 断熱部、４０ ヒータユニット（加熱部）、５６ 発熱体、１２０，１２２，１２４，１２８ 断熱板、２００ コントローラ 1 Substrate (wafer), 10 Substrate processing equipment, 11 Process tube (reaction tube), 14 Processing chamber, 31 Boat (board holder), 36,46,66 Insulation part, 40 Heater unit (heating part), 56 Heating element , 120, 122, 124, 128 insulation plate, 200 controller

Claims (11)

複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具と、前記基板保持具が収容される反応管と、前記基板保持具に保持された基板を加熱する加熱部と、を有する基板処理装置であって、
前記基板保持具は、前記基板が保持される基板処理領域と前記断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持されるよう構成され、
前記断熱板領域の上層部には、少なくとも一つの熱や光を吸収する黒色断熱板が設けられるよう構成されている基板処理装置。 It is a substrate processing apparatus having a substrate holder for holding a plurality of substrates and a heat insulating plate, a reaction tube for accommodating the substrate holder, and a heating unit for heating the substrate held by the substrate holder. hand,
The substrate holder is divided into a substrate processing region in which the substrate is held and a heat insulating plate region in which the heat insulating plate is held, and is held in an upper layer portion of the heat insulating plate region in a heat insulating plate region other than the upper layer portion. It is configured to hold a heat insulating board that is more reflective than the heat insulating board,
A substrate processing apparatus configured to be provided with a black heat insulating plate that absorbs at least one heat or light in the upper layer portion of the heat insulating plate region. 前記基板保持具は、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の前記断熱板領域に保持される断熱板よりも厚さの小さい断熱板を有するよう構成される請求項１記載の基板処理装置。 The substrate treatment according to claim 1, wherein the substrate holder is configured to have a heat insulating plate having a thickness smaller than that of the heat insulating plate held in the heat insulating plate region other than the upper layer portion in the upper layer portion of the heat insulating plate region. apparatus. 前記基板保持具は、前記断熱板領域の上層部に保持される断熱板の断熱板間の距離が、該上層部以外の前記断熱板領域に保持される断熱板の断熱板間の距離よりも狭くなるよう構成される請求項１記載の基板処理装置。 In the substrate holder, the distance between the heat insulating plates of the heat insulating plate held in the upper layer portion of the heat insulating plate region is larger than the distance between the heat insulating plates of the heat insulating plate held in the heat insulating plate region other than the upper layer portion. The substrate processing apparatus according to claim 1, which is configured to be narrow. 前記基板保持具は、前記断熱板領域において、反射率が高い断熱板の枚数は反射率が低い断熱板の枚数よりも多く設けられる請求項１記載の基板処理装置。 Said substrate holder, said in insulating plate area, the reflectance is high heat insulating plate number of the substrate processing apparatus according to claim 1, wherein provided more than the number of low reflectivity insulation board. 前記基板保持具は、前記断熱板領域において、厚さが小さい断熱板の枚数は厚さが大きい断熱板の枚数よりも多く設けられる請求項２記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 2 , wherein the substrate holder is provided in the heat insulating plate region in a larger number of heat insulating plates having a small thickness than the number of heat insulating plates having a large thickness. 前記断熱板領域の上層部は、前記断熱板の側面に前記加熱部が配置される領域であり、前記断熱板領域の下層部は、前記断熱板の側面に前記加熱部が配置されない領域であるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。 The upper layer portion of the heat insulating plate region is a region where the heating portion is arranged on the side surface of the heat insulating plate, and the lower layer portion of the heat insulating plate region is a region where the heating portion is not arranged on the side surface of the heat insulating plate. The substrate processing apparatus according to claim 1, which is configured as described above. 前記基板保持具は、前記断熱板領域の下層部に、熱や光を吸収する黒色断熱板が設けられる請求項１記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the substrate holder is provided with a black heat insulating plate that absorbs heat and light in a lower layer portion of the heat insulating plate region. 複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具を有する基板処理装置であって、
前記基板保持具は、前記基板が保持される基板処理領域と前記断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率が高く、厚さの小さい断熱板を有し、
前記上層部以外の断熱板領域に保持される前記厚さが大きい断熱板は黒色断熱板で構成されている基板処理装置。 A substrate processing device having a substrate holder for holding a plurality of substrates and a heat insulating plate.
The substrate holder is divided into a substrate processing region in which the substrate is held and a heat insulating plate region in which the heat insulating plate is held, and is held in an upper layer portion of the heat insulating plate region in a heat insulating plate region other than the upper layer portion. It has a heat insulating plate that has higher reflectance and a smaller thickness than the heat insulating plate.
The large-thick heat insulating plate held in the heat insulating plate region other than the upper layer portion is a substrate processing apparatus composed of a black heat insulating plate. 前記基板保持具は、前記断熱板領域の少なくとも一部において、前記反射率の大きい断熱板と前記黒色断熱板が交互に保持されるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。 Said substrate holder, said at least part of the heat insulating plate region, a substrate processing apparatus according to claim 1, wherein said black insulating plate with large heat insulating plate of the reflectance is configured to be held alternately. 基板が保持される基板処理領域と複数の断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持されるよう構成され、
前記断熱板領域の上層部には、少なくとも一つの熱や光を吸収する黒色断熱板が設けられるよう構成されている基板保持具。 It is divided into a substrate processing area where the substrate is held and a heat insulating plate area where a plurality of heat insulating plates are held, and the reflectance of the upper layer portion of the heat insulating plate region is higher than that of the heat insulating plate held in the heat insulating plate region other than the upper layer portion. Constructed to hold a high insulation plate,
A substrate holder configured to be provided with a black heat insulating plate that absorbs at least one heat or light in the upper layer portion of the heat insulating plate region. 基板が保持される基板処理領域と複数の断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持されるよう構成される基板保持具であって、前記断熱板領域の上層部には、少なくとも一つの熱や光を吸収する黒色断熱板が設けられる基板保持具に、複数枚の前記基板を保持させる工程と、
複数枚の前記基板を保持した前記基板保持具を反応管内に装入する工程と、
前記反応管内の前記基板を加熱しつつ、前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 It is divided into a substrate processing area where the substrate is held and a heat insulating plate area where a plurality of heat insulating plates are held, and the reflectance of the upper layer portion of the heat insulating plate region is higher than that of the heat insulating plate held in the heat insulating plate region other than the upper layer portion. a is a high heat insulating plate of the holding so that constituted the substrate holder, wherein the upper portion of the heat insulating plate region, at least one of heat and the substrate holder black insulation plate is provided to absorb light, more The process of holding the said substrate and
A step of charging the substrate holder holding a plurality of the substrates into the reaction tube, and
A step of processing the substrate while heating the substrate in the reaction tube,
A method for manufacturing a semiconductor device having.
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