JP2001060555A - Substrate processing method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウェハが減圧反応ガス雰囲気の反応室で加熱
処理される減圧CVD装置において、反応室を閉じて大
気圧に維持する大気圧維持状態時に、乱流の発生を防止
し、シール部分からのN2ガス漏れに起因してパーティ
クル、あるいはNH4Cl等の汚染物質の混入がないよ
うにする。
【解決手段】 反応室3に連通する主排気ライン16
に、その主排気弁18をバイパスさせる副排気ライン2
1を設ける。副排気ライン21には、反応室3内の圧力
が大気圧になったとき開く副排気弁22と、反応室3内
を流れる気流が層流化するように排気流量を調整できる
ニードル弁23を設ける。大気圧維持状態時、ニードル
弁23で導入量と排気量とのバランスを取ることによ
り、大気圧を維持して反応室3内に層流を形成する。
[PROBLEMS] To prevent generation of turbulent flow in a reduced pressure CVD apparatus in which a wafer is heat-treated in a reaction chamber in a reduced pressure reaction gas atmosphere when the reaction chamber is closed and the atmospheric pressure is maintained. Then, it is ensured that no particles or contaminants such as NH 4 Cl are mixed due to leakage of N 2 gas from the seal portion. SOLUTION: A main exhaust line 16 communicating with a reaction chamber 3 is provided.
The secondary exhaust line 2 that bypasses the primary exhaust valve 18
1 is provided. The sub exhaust line 21 includes a sub exhaust valve 22 that opens when the pressure in the reaction chamber 3 becomes atmospheric pressure, and a needle valve 23 that can adjust the exhaust flow rate so that the airflow flowing in the reaction chamber 3 becomes laminar. Provide. In the state of maintaining the atmospheric pressure, the amount of introduction and the amount of exhaust are balanced by the needle valve 23, thereby maintaining the atmospheric pressure and forming a laminar flow in the reaction chamber 3.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は基板処理方法に係り、特
に減圧CVD装置を使った半導体製造方法に好適なもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing method, and more particularly, to a method suitable for a semiconductor manufacturing method using a low pressure CVD apparatus.
【0002】[0002]
【従来の技術】減圧CVD装置では、図3に示すよう
に、シャッタ11または製品ウェハの装填されていない
ボート12の炉口蓋9によって反応室3の炉口部10を
閉じたうえで、反応室3内にN2を導入して反応室内圧
力を大気状態に維持する工程がある。この工程では、大
気状態に維持するためにマスフローコントローラ(MF
C)27で適量に制御したN2ガスを反応性ガス導入ラ
イン15を介して反応室3の下部から導入し反応室3内
を昇圧する。他方、主排気ライン16に設けた圧力検出
器25で反応室3内の圧力を監視して、反応室3内の圧
力が大気圧になると過加圧防止ライン(大気圧ベンドラ
イン)31に設けた仕切弁32が開き、反応室3内の圧
力が大気圧以上となると逆止弁33が作動してN2ガス
を排気する。この導入と排気のバランスを保って反応室
3内を大気状態に維持するようになっている。2. Description of the Related Art In a low-pressure CVD apparatus, as shown in FIG. 3, a furnace port 10 of a reaction chamber 3 is closed by a shutter 11 or a furnace port lid 9 of a boat 12 not loaded with product wafers. There is a step of introducing N 2 into 3 to maintain the pressure in the reaction chamber at atmospheric pressure. In this step, a mass flow controller (MF
C) N 2 gas controlled to an appropriate amount in 27 is introduced from the lower part of the reaction chamber 3 through the reactive gas introduction line 15 to increase the pressure in the reaction chamber 3. On the other hand, the pressure in the reaction chamber 3 is monitored by a pressure detector 25 provided in the main exhaust line 16, and when the pressure in the reaction chamber 3 becomes atmospheric pressure, the pressure is provided in an overpressurization prevention line (atmospheric pressure bend line) 31. When the gate valve 32 is opened and the pressure in the reaction chamber 3 becomes higher than the atmospheric pressure, the check valve 33 operates to exhaust the N 2 gas. The inside of the reaction chamber 3 is maintained in an atmospheric state while maintaining the balance between the introduction and the exhaust.
【0003】反応室3の下部からN2ガスが導入されて
いる時のN2ガスの流れは、点線矢印で示すように、反
応室3の下部→反応室3の上部→外部反応管1と内部反
応管2との間の空間8→過加圧防止ライン31を通り、
反応室3内では規則正しい層流となるのが好ましい。こ
こで層流とするためには、(1)リークイベント時、適
量の不活性ガスを反応室に常時導入する必要がある(不
活性ガスを流すことは必須であるが、流量の限定は必須
ではない)、(2)反応室内の圧力を760Torr/10
1,080Paの大気圧に維持するべく排気する必要が
ある、の2点であるが、上述した従来のものでは、層流
とはならず乱流となってしまう。その理由は、When N 2 gas is introduced from the lower part of the reaction chamber 3, the flow of the N 2 gas flows from the lower part of the reaction chamber 3 → the upper part of the reaction chamber 3 → the external reaction tube 1 as shown by a dotted arrow. The space 8 between the internal reaction tube 2 and the overpressure prevention line 31
It is preferable that a regular laminar flow is formed in the reaction chamber 3. Here, in order to form a laminar flow, (1) it is necessary to always introduce an appropriate amount of inert gas into the reaction chamber at the time of a leak event (it is essential to flow the inert gas, but it is essential to limit the flow rate) (2) When the pressure in the reaction chamber is 760 Torr / 10
It is necessary to evacuate to maintain the atmospheric pressure of 1,080 Pa. However, in the above-described conventional apparatus, a turbulent flow is generated instead of a laminar flow. The reason is,
【0004】(1)過加圧防止ライン31の仕切弁32
の2次側にある逆止弁33の動作圧が統一されていない
こと(例えば、0.07kgf/cm2のものと0.0
23kgf/cm2のものがある)、逆止弁に0.07
kgf/cm2のものと0.023kgf/cm2のもの
があると、排気能力よりもガス導入量が多くなったり、
ガス導入量よりも排気能力が大きくなったりする場合が
起こり得る。また過加圧防止ライン31を客先ユーティ
リティ(システム運用に際し外部的に必要とする電源、
冷却水など)へ接続して排気するやり方では、客先の排
圧が変り、反応室へのN2流量を1台1台調整しなけれ
ば、層流が形成されるかどうか分らない。更には層流で
あるかどうかは実際に処理基板へのパーティクル付着量
を測定してみなければ分らない。このため、反応室内の
圧力を大気圧に維持するべく排気できない。(1) Gate valve 32 of overpressurization prevention line 31
The operating pressure of the check valve 33 on the secondary side is not uniform (for example, 0.07 kgf / cm 2 and 0.07 kgf / cm 2 ).
23kgf / cm 2 ), 0.07 in the check valve
If some of kgf / cm 2 as the 0.023kgf / cm 2, or increasingly gas introduction rate than the exhaust capacity,
A case where the exhaust capacity becomes larger than the gas introduction amount may occur. Also, the over-pressurization prevention line 31 is connected to the customer's utility (power supply required externally for system operation,
In the method of exhausting by connecting to a cooling water or the like, the exhaust pressure of the customer changes, and it is not known whether a laminar flow is formed unless the N 2 flow rate to the reaction chamber is adjusted one by one. Further, whether or not the flow is laminar must be measured by actually measuring the amount of particles attached to the processing substrate. Therefore, exhaust cannot be performed to maintain the pressure in the reaction chamber at atmospheric pressure.
【0005】(2)過加圧防止ライン31の主排気ライ
ン16に対するつなぎ込み位置の指定がないこと、装置
の据付け工程で、現場で場所を確認し、配管形状等を決
めて組み立てることになるため、位置指定されていて予
め配管形状等を決めておく場合に比べて、過加圧防止ラ
イン31の機能を十分に発揮できない。このため適量の
不活性ガスを反応室に常時導入することができない。(2) There is no designation of the connection position of the over-pressurization prevention line 31 to the main exhaust line 16, and in the installation process of the apparatus, the location is confirmed at the site, and the piping shape and the like are determined and assembled. Therefore, the function of the over-pressurization prevention line 31 cannot be sufficiently exhibited as compared with the case where the position is designated and the piping shape or the like is determined in advance. Therefore, an appropriate amount of inert gas cannot always be introduced into the reaction chamber.
【0006】(3)客先のユーティリティに応じて、つ
なぎ込み先での排圧のバラツキがあること、排圧のバラ
ツキがあると反応室内を大気圧に維持することが難し
い。等である。(3) It is difficult to maintain the reaction chamber at atmospheric pressure if there is variation in the exhaust pressure at the connecting point depending on the utility of the customer, and if there is variation in the exhaust pressure. And so on.
【0007】なお、(1)では手間がかかると共に調整
のための費用もかかるという問題もあり、(2)では装
置の据付け工程で、現場で場所を確認し、配管形状等を
決めて組み立てることになるため、装置製造工数が上が
るという問題もある。In (1), there is a problem that it takes time and cost for adjustment, and in (2), in the installation process of the apparatus, the location is confirmed on site, the piping shape and the like are determined and assembled. Therefore, there is also a problem that the man-hour for manufacturing the device is increased.
【0008】N2ガスの流れが層流とならない場合は、
反応性ガス導入ライン15が挿入されているインレット
フランジ6とシャッタ11または炉口蓋9との間のOリ
ング7のシール部分から実線矢印で示すようにN2ガス
が漏れる。またN2ガスの流れが層流になっていない場
合、インレットフランジ6の上部(排気通路側となる空
間8側)内壁に付着したNH4Cl、あるいはガス排気
口5と主排気ライン16の継手部(低温部)内壁に付着
したNH4Clがヒータ30の熱により徐々に昇華し、
塩素成分が反応室3の上部によどむことになる。When the flow of N 2 gas does not become laminar,
N 2 gas leaks from the seal portion of the O-ring 7 between the inlet flange 6 into which the reactive gas introduction line 15 is inserted and the shutter 11 or the furnace cover 9 as shown by the solid line arrow. When the flow of the N 2 gas is not laminar, NH 4 Cl attached to the inner wall of the upper part of the inlet flange 6 (the side of the space 8 on the exhaust passage side) or the joint between the gas exhaust port 5 and the main exhaust line 16 NH 4 Cl adhered to the inner wall of the portion (low temperature portion) gradually sublimates due to the heat of the heater 30,
The chlorine component will stagnate in the upper part of the reaction chamber 3.
【0009】ここでガス漏れとよどみとの関係を説明す
ると、N2ガスが漏れるということは、反応室3内が過
加圧な状態が進行して、過加圧の限界を越えた状態であ
る。この状態では排気量よりもガス導入量の方が多く、
排気される方向とは無関係に運動できるガスができる。
よってガスのよどみという現象が起きる。Here, the relationship between gas leakage and stagnation will be explained. Leakage of N 2 gas means that the state of over-pressurization in the reaction chamber 3 progresses and the state where the over-pressurization limit is exceeded. is there. In this state, the gas introduction amount is larger than the exhaust amount,
A gas is created that can move independently of the direction of exhaust.
Therefore, the phenomenon of gas stagnation occurs.
【0010】前述した塩素成分の量は大気状態維持時間
に比例し、増加する塩素成分が多い場合(すなわち装置
の大気状態維持時間が長い場合)、製品シリコンウェハ
を装填したボート12の挿入時にウェハ表面に吸着し
て、窒化膜成膜後、レンズ効果により成膜パーティクル
またはヘイズとしてカウントされる。表1に、2回の装
置テストを行ったときの大気状態維持時間と成膜パーテ
ィクルの関係を示す。装置の大気状態維持時間が長い程
成膜パーティクルが多いことが分る。The amount of the chlorine component described above is proportional to the atmospheric state maintaining time, and when the increasing chlorine component is large (that is, when the atmospheric state maintaining time of the apparatus is long), the wafer is inserted when the boat 12 loaded with the product silicon wafer is inserted. After adsorbing to the surface and forming a nitride film, the film is counted as film-forming particles or haze by the lens effect. Table 1 shows the relationship between the atmospheric state maintenance time and the film-forming particles when two device tests were performed. It can be seen that the longer the apparatus maintains the atmospheric state, the more the deposition particles.
【0011】[0011]
【表1】 [Table 1]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の装置で
は、大気状態維持時に、圧力検出器25が反応室3を大
気圧と検知し、あるいは逆止弁33でN2ガスを漏出さ
せて反応室3を大気圧に維持している状態でも、逆止弁
33の動作圧の不統一、過加圧防止ライン31のつなぎ
込み位置、つなぎ込み先での排圧のバラツキなどに起因
して、反応室3内のN2ガスの流れは層流とはならず、
乱流が発生する。そのためN2ガスが反応室3から漏れ
たり、主排気ライン16の内壁等に付着していたパーテ
ィクル、あるいはインレットフランジ等に残留していた
NH4Clが反応室3に混入し、ウェハWの汚染の原因
となるという問題があった。In [0005] conventional device described above, when the atmospheric conditions maintained, the pressure detector 25 detects the reaction chamber 3 and atmospheric pressure, or by leaks of N 2 gas in the check valve 33 reaction Even when the chamber 3 is maintained at the atmospheric pressure, the operating pressure of the check valve 33 is not uniform, the connection position of the overpressurization prevention line 31, the variation of the exhaust pressure at the connection destination, etc. The flow of the N 2 gas in the reaction chamber 3 does not become laminar,
Turbulence occurs. Therefore, N 2 gas leaks from the reaction chamber 3, particles adhering to the inner wall or the like of the main exhaust line 16 or NH 4 Cl remaining in the inlet flange or the like enter the reaction chamber 3 and contaminate the wafer W. There was a problem that caused.
【0012】本発明の課題は、大気圧維持状態時、ガス
導入量とのバランスを取りながら排気流量を制御して反
応室内気流を層流化することによって、上述した従来技
術の問題点を解消して、不活性ガスの漏れがなく、パー
ティクルあるいはNH4Cl等の汚染物質の混入がない
ようにした基板処理方法を提供することにある。It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art by controlling the exhaust flow rate while maintaining the balance with the gas introduction amount to make the reaction chamber air flow laminar in the atmospheric pressure maintaining state. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a substrate processing method in which leakage of an inert gas does not occur and contamination of particles or contaminants such as NH 4 Cl does not occur.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、ボートの挿入
されていない反応室をシャッタで閉じるか、もしくは製
品基板の装填されていないボートを前記反応室へ挿入し
て前記ボートの炉口蓋で閉じて、前記反応室を大気状態
に維持する工程を含む基板処理方法において、前記反応
室を大気状態に維持する際、前記反応室内に不活性ガス
を導入し、前記反応室の圧力が大気圧になったとき、主
排気ラインに並列に設けた副排気ラインから排気し、そ
の排気量を前記反応室の圧力変動がないように流量制御
するようにした基板処理方法である。According to the present invention, a reaction chamber in which a boat is not inserted is closed with a shutter, or a boat in which a product substrate is not loaded is inserted into the reaction chamber and the reaction chamber is closed with a furnace lid. In a substrate processing method including a step of closing and maintaining the reaction chamber in an atmospheric state, when the reaction chamber is maintained in an atmospheric state, an inert gas is introduced into the reaction chamber, and the pressure of the reaction chamber is reduced to an atmospheric pressure. In this case, the exhaust gas is exhausted from a sub exhaust line provided in parallel with the main exhaust line, and the exhaust amount is controlled such that the pressure in the reaction chamber does not fluctuate.
【0014】大気状態維持工程とは、反応室をシャッタ
で閉じるか、製品基板の装填されていないボートで閉じ
た状態にして、反応室内を大気圧に維持する工程をい
う。この大気圧状態維持工程のとき、主排気ラインに並
列に設けた副排気ラインにより、反応室内に導入された
不活性ガスの排気流量を圧力変動のないように制御しな
がら排気する。そうすると反応室によどみのない層流が
形成される。層流化により反応室内のパーティクルが低
減し、大気状態にある反応室内が清浄に維持される。ま
た不活性ガスがシール部より漏れたりすることがなくな
る。The step of maintaining the atmospheric state refers to a step of closing the reaction chamber with a shutter or closing the reaction chamber with a boat in which no product substrate is loaded, and maintaining the reaction chamber at atmospheric pressure. In the atmospheric pressure maintaining step, the inert gas introduced into the reaction chamber is exhausted while controlling the exhaust gas flow rate so as not to fluctuate by the auxiliary exhaust line provided in parallel with the main exhaust line. Then, a steady laminar flow is formed in the reaction chamber. The particles in the reaction chamber are reduced by the laminar flow, and the reaction chamber in the atmospheric state is kept clean. Further, the inert gas does not leak from the seal portion.
【0015】本発明の方法の実現手段としては、不活性
ガスを常時流せないうえ大気圧検知が不揃いな過加圧防
止ラインを排し、その代りに主排気ラインに副排気ライ
ンをスロー排気ラインとは別に設ける。副排気ラインに
は開閉弁と流量制御弁を設ける。反応室内を大気圧維持
状態とする時、反応室内に不活性ガスを導入して昇圧す
る。圧力検出器で反応室内の圧力を検出し、大気圧にな
った時、副排気ラインに設けた開閉弁を開いて副排気ラ
インから不活性ガスを排気する。これで反応室内を大気
圧状態に制御する。さらに副排気ラインに設けた流量制
御弁で排気流量を制御して適量の不活性ガスを反応室内
に常時流すようにする。これにより反応室内に流れる不
活性ガスを層流化できる。As a means for realizing the method of the present invention, an over-pressurization prevention line in which an inert gas cannot always flow and an atmospheric pressure detection is not uniform is eliminated, and a sub-exhaust line is replaced with a main exhaust line instead of a slow exhaust line. Provided separately. An open / close valve and a flow control valve are provided in the sub exhaust line. When the reaction chamber is maintained at the atmospheric pressure, an inert gas is introduced into the reaction chamber to increase the pressure. The pressure in the reaction chamber is detected by a pressure detector. When the pressure reaches atmospheric pressure, an on-off valve provided in the sub exhaust line is opened to exhaust the inert gas from the sub exhaust line. Thus, the inside of the reaction chamber is controlled to the atmospheric pressure state. Further, the flow rate of the exhaust gas is controlled by a flow control valve provided in the sub-exhaust line so that an appropriate amount of the inert gas is constantly flowed into the reaction chamber. Thereby, the inert gas flowing into the reaction chamber can be made laminar.
【0016】[0016]
【実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、縦形炉か
らなる減圧CVD装置を例にとって説明する。減圧CV
D装置は、ウェハが減圧反応ガス雰囲気の反応室で加熱
処理してウェハ表面に窒化膜等の薄膜を形成するもので
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to an example of a low pressure CVD apparatus comprising a vertical furnace. Decompression CV
The D apparatus forms a thin film such as a nitride film on the surface of a wafer by subjecting the wafer to heat treatment in a reaction chamber in a reduced-pressure reaction gas atmosphere.
【0017】図1中、1は外部反応管、2は外部反応管
1内に設けられ反応室3を区画形成する内部反応管であ
る。外部反応管1の下端に、ガス導入口4とガス排気口
5とを設けたインレットフランジ6がOリング7を介し
て気密に設けられる。外部反応管1と内部反応管2との
間にはガス排気口5に連通する円筒状の空間8が形成さ
れ、円筒状空間8の下端をインレットフランジ6に設け
た支持部6aで閉塞して、空間8をガス排気口5への排
気通路とする。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an external reaction tube, and 2 denotes an internal reaction tube which is provided in the external reaction tube 1 and defines a reaction chamber 3. At the lower end of the external reaction tube 1, an inlet flange 6 provided with a gas inlet 4 and a gas outlet 5 is provided in an airtight manner via an O-ring 7. A cylindrical space 8 communicating with the gas exhaust port 5 is formed between the external reaction tube 1 and the internal reaction tube 2, and the lower end of the cylindrical space 8 is closed by a support 6 a provided on the inlet flange 6. The space 8 is an exhaust passage to the gas exhaust port 5.
【0018】反応室3には下方からボート12が装入、
引出し可能となっており、ボート12には水平姿勢で多
段に製品ウェハWが装填されるようになっている。また
ボート12はボートキャップ13を介して炉口蓋9に載
置され、炉口蓋9はボート12を装入状態で反応室3の
炉口部10となるインレットフランジ6の下部開口を閉
塞可能としている。炉口蓋9は図示しないボートエレベ
ータにより昇降可能である。また、ボート12の引出し
後に下部開口を閉塞するものとして炉口シャッタ11が
設けられる。炉口蓋9または炉口シャッタ11はOリン
グ7を介してインレットフランジ6の下部開口を気密に
閉塞する。A boat 12 is charged into the reaction chamber 3 from below.
The product wafers W can be loaded in the boat 12 in multiple stages in a horizontal posture. The boat 12 is placed on the furnace cover 9 via the boat cap 13, and the furnace cover 9 can close the lower opening of the inlet flange 6 which becomes the furnace port 10 of the reaction chamber 3 with the boat 12 loaded. . The furnace cover 9 can be moved up and down by a boat elevator (not shown). Further, a furnace port shutter 11 is provided to close the lower opening after the boat 12 is pulled out. The furnace mouth lid 9 or the furnace mouth shutter 11 hermetically closes the lower opening of the inlet flange 6 via the O-ring 7.
【0019】インレットフランジ6のガス導入口4に反
応性ガス導入ライン15が連通し、円筒状空間8の下端
のガス排気口5には、主排気ライン16が連通され、主
排気ライン16には真空ポンプ17が接続されている。
主排気ライン16の途中には主排気弁18が設けられ、
開閉弁としての主排気弁18をバイパスするスロー排気
ライン19が主排気ライン16に並列接続され、スロー
排気ライン19に開閉弁としての補助弁20が設けられ
る。A reactive gas introduction line 15 communicates with the gas introduction port 4 of the inlet flange 6, a main exhaust line 16 communicates with the gas exhaust port 5 at the lower end of the cylindrical space 8, and a main exhaust line 16 communicates with the main exhaust line 16. A vacuum pump 17 is connected.
A main exhaust valve 18 is provided in the middle of the main exhaust line 16,
A slow exhaust line 19 bypassing a main exhaust valve 18 as an on-off valve is connected in parallel to the main exhaust line 16, and an auxiliary valve 20 as an on-off valve is provided on the slow exhaust line 19.
【0020】従来の過加圧防止ライン(図3の符号3
1)を削除し、代りにN2ガスパージするための副排気
ライン21を主排気ライン16と並列接続し、副排気ラ
イン21に開閉弁としての副排気弁22および流量制御
弁としてのニードル弁23を設ける。副排気弁22はノ
ーマルオープン弁となっており、停電時には反応室3内
が過加圧となるのを防止している。またニードル弁23
を設けることで副排気ライン21に流れるガスの排気流
量を調整できるようになっている。この副排気ライン2
1は、スロー排気ライン19のように大気圧から真空引
きをする時の荒引きには使用せず、反応室3内が大気圧
(760Torr/101,080Pa)になった状態で使
用する反応室3内のパージ用ライン(N2気流層流化ラ
イン)とする。また主排気弁18、補助弁20、副排気
弁22の上流側の主排気ライン16に圧力検出器25が
接続されている。Conventional overpressurization prevention line (reference numeral 3 in FIG. 3)
1) is deleted, and instead, a sub exhaust line 21 for purging N 2 gas is connected in parallel with the main exhaust line 16, and a sub exhaust valve 22 as an on-off valve and a needle valve 23 as a flow control valve are connected to the sub exhaust line 21. Is provided. The auxiliary exhaust valve 22 is a normally open valve, and prevents the inside of the reaction chamber 3 from being over-pressurized during a power failure. Needle valve 23
Is provided so that the exhaust flow rate of the gas flowing through the sub exhaust line 21 can be adjusted. This sub exhaust line 2
Reference numeral 1 denotes a reaction chamber which is not used for rough evacuation at the time of evacuation from the atmospheric pressure as in the slow exhaust line 19, but is used in a state where the inside of the reaction chamber 3 is at the atmospheric pressure (760 Torr / 101,080 Pa). 3 is a purge line (N 2 gas laminarization line). A pressure detector 25 is connected to the main exhaust line 16 on the upstream side of the main exhaust valve 18, the auxiliary valve 20, and the sub exhaust valve 22.
【0021】ここで、副排気ライン21を荒引きに使用
しない理由は、逆に言えば荒引に使用するスロー排気ラ
イン19では適量のN2ガスを供給できないからであ
る。すなわち、スロー排気ライン19は、できるだけ排
気時間を早めることを意図しているので、N2ガスパー
ジする時にも用いれば、パージN2ガスの供給量を多く
しなければ反応室内を760Torr/101,080Pa
に維持できないし、パージN2ガスの供給量が多過ぎる
と逆にパーティクル巻き上げの原因になる。そこで適量
のN2ガスが供給できるように、副排気ライン21をス
ロー排気ライン19とは別に設けているのである。The reason why the sub exhaust line 21 is not used for roughing is that, conversely, the slow exhaust line 19 used for roughing cannot supply an appropriate amount of N 2 gas. That is, the slow exhaust line 19, since it is intended to be advanced as much as possible the exhaust time, the use also when N 2 gas purge, if increasing the supply amount of the purge N 2 gas reaction chamber 760Torr / 101,080Pa
If the supply amount of the purge N 2 gas is too large, particles may be wound up. Therefore, the auxiliary exhaust line 21 is provided separately from the slow exhaust line 19 so that an appropriate amount of N 2 gas can be supplied.
【0022】前記副排気弁22は、圧力検出器25が大
気圧(760Torr/101,080Pa)を検出したと
き開となるように設定しておく。ニードル弁23は、圧
力検出器25の圧力値が増減しないように弁開度を調整
して、反応室3内を減圧から大気圧へと戻すメインリー
クイベントで使用するN2ガス流量を反応室3内に導入
する。ここに導入するN2ガス流量の適量値としては1
〜10SLM/min、更に好適には2〜3SLM/m
inである。The sub exhaust valve 22 is set to be opened when the pressure detector 25 detects the atmospheric pressure (760 Torr / 101, 080 Pa). The needle valve 23 adjusts the valve opening so that the pressure value of the pressure detector 25 does not increase or decrease, and adjusts the N 2 gas flow rate used in the main leak event to return the inside of the reaction chamber 3 from reduced pressure to atmospheric pressure. Introduce into 3. The appropriate value of the N 2 gas flow introduced here is 1
-10 SLM / min, more preferably 2-3 SLM / m
in.
【0023】成膜工程では、製品ウェハWを装填された
ボート12が加熱された反応室3内に装入され、炉口蓋
9が炉口部10を閉塞し、主排気弁18、副排気弁22
が閉塞、スロー排気ライン19の補助弁20を開いた状
態で、真空ポンプ17によりスロー排気ライン19を介
して緩やかに反応室3内を真空排気する。反応室3が所
要の圧力まで低下すると、主排気弁18を開いて主排気
ライン16を介して排気する。反応室3が所定の圧力に
到達し、またウェハWの温度が安定すると、反応性ガス
導入ライン15より反応性ガスを導入して、ウェハWの
加熱処理を行って成膜する。In the film forming process, the boat 12 loaded with the product wafer W is loaded into the heated reaction chamber 3, the furnace cover 9 closes the furnace port 10, the main exhaust valve 18, the sub exhaust valve 22
When the auxiliary valve 20 of the slow exhaust line 19 is open, the vacuum pump 17 slowly evacuates the reaction chamber 3 through the slow exhaust line 19. When the pressure in the reaction chamber 3 drops to a required pressure, the main exhaust valve 18 is opened to exhaust the gas through the main exhaust line 16. When the pressure in the reaction chamber 3 reaches a predetermined pressure and the temperature of the wafer W is stabilized, a reactive gas is introduced from the reactive gas introduction line 15 and the wafer W is heated to form a film.
【0024】加熱処理による成膜完了後、反応室3に不
活性ガスを流入させ、ガスパージする。次に主排気弁1
8、補助弁20を閉じ、反応性ガス導入ライン15より
更に不活性ガスN2を流入し、反応室3内を大気圧まで
昇圧する。圧力検出器25により大気圧であることが検
出されると副排気弁22が開く。反応室3内が大気圧以
上となるとニードル弁23より副排気ライン21を介し
てN2を排気する。After the completion of the film formation by the heat treatment, an inert gas is caused to flow into the reaction chamber 3 and gas purge is performed. Next, the main exhaust valve 1
8. The auxiliary valve 20 is closed, the inert gas N 2 is further introduced from the reactive gas introduction line 15, and the pressure in the reaction chamber 3 is increased to atmospheric pressure. When the atmospheric pressure is detected by the pressure detector 25, the sub exhaust valve 22 is opened. When the pressure in the reaction chamber 3 becomes higher than the atmospheric pressure, N 2 is exhausted from the needle valve 23 through the sub exhaust line 21.
【0025】また、大気圧であることが確認されると図
示しないボートエレベータによりボート12が引出され
る。ボート12が引出された状態で、炉口部10は炉口
シャッタ11により閉塞される。炉口シャッタ11によ
り炉口部10が閉塞された状態は図3により示されてい
る。なおシャッタ11で閉塞する代りに製品ウェハWが
装填されていないボート12を反応室3へ挿入し炉口蓋
9により閉塞してもよい。空のボート12の炉口蓋9で
閉塞された状態は図1と実質的に同じである。なお、ボ
ート12には製品ウェハ以外のウェハ、例えばモニタウ
ェハが装填されていてもよい。When the atmospheric pressure is confirmed, the boat 12 is pulled out by a boat elevator (not shown). With the boat 12 pulled out, the furnace opening 10 is closed by the furnace shutter 11. The state in which the furnace port 10 is closed by the furnace port shutter 11 is shown in FIG. Instead of closing with the shutter 11, a boat 12 in which the product wafer W is not loaded may be inserted into the reaction chamber 3 and closed with the furnace cover 9. The state in which the empty boat 12 is closed by the furnace cover 9 is substantially the same as that in FIG. The boat 12 may be loaded with a wafer other than the product wafer, for example, a monitor wafer.
【0026】シャッタ11または炉口蓋9で閉塞後、装
置は大気状態維持工程に入る。この大気状態維持工程時
は、上述した適量のN2ガスが反応性ガス導入ライン1
5より反応室3の下部から導入され、反応室3を大気圧
まで昇圧する。After being closed by the shutter 11 or the furnace cover 9, the apparatus enters an atmospheric state maintaining step. During this atmospheric state maintaining step, the appropriate amount of N 2 gas described above is supplied to the reactive gas introduction line 1.
5, the reaction chamber 3 is introduced from the lower part of the reaction chamber 3, and the pressure in the reaction chamber 3 is increased to atmospheric pressure.
【0027】主排気ライン16に設けた圧力検出器25
により反応室3内が大気圧(760Torr/101,08
0Pa)であることが検出されると、副排気弁22が開
いて副排気ライン21はN2気流層流化ラインとなる。
このときニードル弁23は、主排気ライン16に設けた
圧力検出器25の圧力値を常時監視して、その圧力値が
上記大気圧になるように開度が調整される。したがって
逆止弁で過加圧防止を行っていたものと比べて、逆止弁
の動作圧の不統一、過加圧防止ラインのつなぎ込み位
置、つなぎ込み先での排圧のバラツキなどに影響される
ことがなく、上記ニードル弁23の開度調整により、真
空ポンプ17により引かれる排気ガス流量が、反応室3
内に導入されるN2ガス流量と同量となるように制御さ
れ、導入量と排気量のバランスが保たれる。その結果、
大気圧維持状態時に反応室3内に導入したN2ガスは層
流となって副排気ライン21から排気され、反応室3内
は大気圧に維持される。また層流となるので、インレッ
トフランジ6とシャッタ11または炉口蓋9との間のO
リング7のシール部分からのN2ガスの漏れもなくな
る。A pressure detector 25 provided in the main exhaust line 16
The pressure inside the reaction chamber 3 becomes atmospheric pressure (760 Torr / 101,08
When it is detected that 0 Pa), secondary exhaust line 21 auxiliary exhaust valve 22 is opened becomes a stream of N 2 laminarization line.
At this time, the needle valve 23 constantly monitors the pressure value of the pressure detector 25 provided in the main exhaust line 16 and adjusts the opening so that the pressure value becomes the above-mentioned atmospheric pressure. Therefore, the operating pressure of the non-return valve, the connection position of the over-pressure prevention line, and the variation of the exhaust pressure at the connection destination are affected compared to the case where the over-pressurization is prevented by the check valve. By adjusting the opening of the needle valve 23, the flow rate of the exhaust gas drawn by the vacuum pump 17 is reduced.
The flow rate is controlled so as to be the same as the flow rate of the N 2 gas introduced into the inside, and the balance between the introduced amount and the exhaust amount is maintained. as a result,
The N 2 gas introduced into the reaction chamber 3 during the state of maintaining the atmospheric pressure is exhausted from the sub exhaust line 21 as a laminar flow, and the inside of the reaction chamber 3 is maintained at the atmospheric pressure. In addition, since the flow becomes laminar, the O flow between the inlet flange 6 and the shutter 11 or the furnace cover 9 is prevented.
There is no leakage of N 2 gas from the seal portion of the ring 7.
【0028】上記実施形態によれば、主排気ライン16
から過加圧防止ラインを外し、代りに副排気弁22及び
ニードル弁23を設けた副排気ライン21を設け、大気
圧維持状態時、圧力検出器25の検出値に応じて開度調
整されるニードル弁23により反応室3を大気圧に維持
するようにしたので、過加圧防止ラインに起因する乱流
の発生を有効に防止できる。また反応室内の気流を層流
化させることにより、主排気ライン16の内壁等に付着
していたパーティクル、あるいは残留したNH 4Cl等
の副生成物に起因する製品ウェハWの汚染を低減でき
る。その結果、装置の大気状態維持時間に影響されず、
常時パーティクルレベルを低水準で維持することがで
き、シリコンウェハ表面に吸着されるパーティクルまた
はヘイズのカウント量を表1の1時間並みに低下させる
ことができる。According to the above embodiment, the main exhaust line 16
Remove the over-pressurization prevention line from
A sub-exhaust line 21 provided with a needle valve 23 is provided.
When the pressure is maintained, the opening is adjusted according to the value detected by the pressure detector 25.
The reaction chamber 3 is maintained at the atmospheric pressure by the adjusted needle valve 23.
Turbulence caused by the overpressurization prevention line
Can be effectively prevented. Laminar air flow in the reaction chamber
Adheres to the inner wall of the main exhaust line 16
Particles or residual NH FourCl etc.
Contamination of the product wafer W due to by-products of
You. As a result, it is not affected by the atmospheric state maintenance time of the device,
You can keep the particle level at a low level all the time.
Particles or particles adsorbed on the silicon wafer surface
Reduces the haze count as much as one hour in Table 1.
be able to.
【0029】また、上記実施形態によれば、予め配管設
計ができるので、従来の過加圧防止ラインのように据付
けに手間がかかったり、調整のための費用がかかるとい
う問題もなく、さらには装置の据付け工程で、現場で場
所を確認し、配管形状等を決めて組み立てるというよう
なことがないため、装置製造工数を低減できる。Further, according to the above-described embodiment, since piping can be designed in advance, there is no problem that the installation is troublesome and the adjustment is expensive as in the conventional overpressurization prevention line. In the installation process of the apparatus, the place is not checked on site, the piping shape and the like are not determined and assembled, so that the number of manufacturing steps of the apparatus can be reduced.
【0030】なお、上述した実施の形態では、副排気ラ
イン21にニードル弁23を設けた場合について説明し
たが、排気流量調整を可能とする手段であれば、他の手
段を用いてもよい。図2は排気流量調整手段として、ニ
ードル弁23に代えてマスフローコントローラ26を取
り付けたものである。マスフローコントローラ26の開
度については、反応室3内を減圧から大気圧へと戻すメ
インリークイベントで使用するMFC27のN2ガス流
量の設定信号と同じ設定値をMFC26に与える。この
設定により反応室内から排気ラインへ抜けるN2ガス気
流の層流化が実現する。In the above-described embodiment, the case where the needle valve 23 is provided in the sub-exhaust line 21 has been described. However, other means may be used as long as the exhaust flow rate can be adjusted. FIG. 2 shows a configuration in which a mass flow controller 26 is attached in place of the needle valve 23 as exhaust flow rate adjusting means. Regarding the opening degree of the mass flow controller 26, the same setting value as the setting signal of the N 2 gas flow rate of the MFC 27 used in the main leak event for returning the pressure in the reaction chamber 3 from the reduced pressure to the atmospheric pressure is given to the MFC 26. With this setting, laminarization of the N 2 gas stream flowing from the reaction chamber to the exhaust line is realized.
【0031】なお、上記実施の形態は縦型炉について説
明したが、横型反応炉を有する半導体製造装置にも同様
に実施可能である。Although the above embodiment has been described with reference to a vertical furnace, the present invention can be similarly applied to a semiconductor manufacturing apparatus having a horizontal reactor.
【0032】[0032]
【発明の効果】本発明によれば、圧力変動のないように
ガス導入、排気されるので、反応室によどみのない層流
が形成される。このため大気状態にある反応室が清浄に
維持されるので、基板処理時に製品ウェハに付着するパ
ーティクルを低減でき、製造される半導体素子の品質向
上が図れる。According to the present invention, gas is introduced and exhausted without pressure fluctuation, so that a steady laminar flow is formed in the reaction chamber. For this reason, since the reaction chamber in the atmospheric state is kept clean, particles adhering to the product wafer during substrate processing can be reduced, and the quality of the manufactured semiconductor element can be improved.
【図1】実施形態の基板処理方法を実施するための減圧
CVD装置の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a low pressure CVD apparatus for performing a substrate processing method according to an embodiment.
【図2】他の実施形態の基板処理方法を実施するための
減圧CVD装置の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a reduced-pressure CVD apparatus for performing a substrate processing method according to another embodiment.
【図3】従来例による減圧CDV装置の概略断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic sectional view of a reduced-pressure CDV device according to a conventional example.
3 反応室 9 炉口蓋 11 シャッタ 12 ボート 16 主排気ライン 21 副排気ライン 23 ニードル弁(流量制御弁) W 製品ウェハ 3 Reaction chamber 9 Furnace lid 11 Shutter 12 Boat 16 Main exhaust line 21 Sub exhaust line 23 Needle valve (flow control valve) W Product wafer
Claims (1)
タで閉じるか、もしくは製品基板の装填されていないボ
ートを前記反応室へ挿入して前記ボートの炉口蓋で閉じ
て、前記反応室を大気状態に維持する工程を含む基板処
理方法において、前記反応室を大気状態に維持する際、 前記反応室内に不活性ガスを導入し、 前記反応室の圧力が大気圧になったとき、主排気ライン
に並列に設けた副排気ラインから排気し、 その排気量を前記反応室の圧力変動がないように流量制
御するようにした基板処理方法。1. A reaction chamber in which a boat is not inserted is closed with a shutter, or a boat in which no product substrate is loaded is inserted into the reaction chamber and closed with a furnace lid of the boat, and the reaction chamber is opened to the atmosphere. In the substrate processing method including the step of maintaining a state, when the reaction chamber is maintained in an atmospheric state, an inert gas is introduced into the reaction chamber, and when the pressure of the reaction chamber becomes atmospheric pressure, a main exhaust line A substrate processing method, wherein exhaust is performed from a sub exhaust line provided in parallel with the apparatus, and a flow rate of the exhaust is controlled so as not to cause a pressure change in the reaction chamber.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11234108A JP2001060555A (en) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | Substrate processing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11234108A JP2001060555A (en) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | Substrate processing method |
Publications (1)
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|---|---|
| JP2001060555A true JP2001060555A (en) | 2001-03-06 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001060555A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006206408A (en) * | 2005-01-31 | 2006-08-10 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | Method of and device for producing granular silicon |
| JP2006253629A (en) * | 2005-02-08 | 2006-09-21 | Tokyo Electron Ltd | Substrate processing apparatus, substrate processing apparatus control method, and program |
| JP2007046158A (en) * | 2005-07-19 | 2007-02-22 | Applied Materials Inc | Exhaustable magnetron chamber |
| KR100782484B1 (en) | 2006-07-13 | 2007-12-05 | 삼성전자주식회사 | Heat treatment equipment |
| US8859046B2 (en) | 2005-02-08 | 2014-10-14 | Tokyo Electron Limited | Substrate processing apparatus, control method adopted in substrate processing apparatus and program |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP11234108A patent/JP2001060555A/en active Pending
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| US7850449B2 (en) | 2006-07-13 | 2010-12-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Heat treatment equipment |
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