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JP2008071939A - Substrate processing equipment - Google Patents

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JP2008071939A
JP2008071939A JP2006249316A JP2006249316A JP2008071939A JP 2008071939 A JP2008071939 A JP 2008071939A JP 2006249316 A JP2006249316 A JP 2006249316A JP 2006249316 A JP2006249316 A JP 2006249316A JP 2008071939 A JP2008071939 A JP 2008071939A
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JP
Japan
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substrate
processing
heat insulating
boat
wafer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006249316A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Wakako Shiratori
和賀子 白鳥
Akira Hayashida
晃 林田
Shinichi Shimada
真一 島田
Masaaki Ueno
正昭 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority to JP2006249316A priority Critical patent/JP2008071939A/en
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Abstract

【課題】
バッチ処理を行う基板処理装置に於いて、定常時、非定常時での基板温度の面内均一化、基板間均一化を図り、基板処理品質の向上を図る。
【解決手段】
ボート8に上下方向に多段に載置された基板9を処理室7内に装入し、基板をヒータ2で加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートの上下断熱域41,42の少なくとも一方に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板43を複数枚載置した。
【選択図】 図1
【Task】
In a substrate processing apparatus that performs batch processing, in-plane uniformity of the substrate temperature and uniformity between substrates in a steady state and an unsteady state are achieved to improve substrate processing quality.
[Solution]
A substrate processing apparatus for loading a substrate 9 placed in multiple stages in a vertical direction on a boat 8 into the processing chamber 7 and processing the substrate by introducing a processing gas into the processing chamber while heating the substrate with the heater 2. In this case, a plurality of quartz insulating plates 43 made of carbon and sintered by adding carbon to at least one of the upper and lower insulating regions 41 and 42 of the boat were placed.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の処理を行い、半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for manufacturing a semiconductor device by performing processes such as thin film generation, impurity diffusion, annealing, and etching on a substrate such as a silicon wafer and a glass substrate.

基板処理装置としては、基板を1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置、或は基板を所定枚数一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、更にバッチ式の基板処理装置として縦型処理炉を具備する縦型基板処理装置がある。   As the substrate processing apparatus, there are a single-wafer type substrate processing apparatus that processes substrates one by one, or a batch type substrate processing apparatus that processes a predetermined number of substrates at a time. There is a vertical substrate processing apparatus provided with a mold processing furnace.

縦型基板処理装置では縦型処理炉を具備しており、該縦型処理炉は処理室を画成する反応管、該反応管の周囲に設けられた加熱装置を具備し、処理される基板(例えばウェーハ)は基板保持具により水平姿勢で多段に保持された状態で前記処理室に収納される。前記加熱装置によりウェーハ、処理室を加熱した状態で、処理室に処理ガスを導入しつつ排気し、減圧雰囲気下で減圧CVD処理によりウェーハに成膜する等の処理(定常時)を行っている。   A vertical substrate processing apparatus includes a vertical processing furnace, and the vertical processing furnace includes a reaction tube that defines a processing chamber, a heating device provided around the reaction tube, and a substrate to be processed. (For example, wafers) are stored in the processing chamber while being held in multiple stages in a horizontal posture by a substrate holder. While the wafer and the processing chamber are heated by the heating device, a processing gas is introduced into the processing chamber and exhausted, and a processing (such as a steady state) is performed on the wafer by a low pressure CVD processing in a reduced pressure atmosphere. .

ウェーハの処理品質、例えばウェーハ間の成膜の均一性、或は同一ウェーハでの面内での膜質、膜厚均一性は、処理時の加熱温度に影響される。一方で、前記処理室は、縦型処理炉の下部炉口部からの放熱、上部天井部からの放熱があり、処理室の上部、下部で均一性が低下する。更に、ウェーハ処理開始時のウェーハの装入時、処理後の引出し時には、更に均一性が低下する。   Wafer processing quality, for example, uniformity of film formation between wafers, or in-plane film quality and film thickness uniformity on the same wafer, is affected by the heating temperature during processing. On the other hand, the processing chamber has heat radiation from the lower furnace port portion of the vertical processing furnace and heat radiation from the upper ceiling portion, and the uniformity is lowered at the upper and lower portions of the processing chamber. Furthermore, the uniformity is further reduced when the wafer is loaded at the start of wafer processing and when the wafer is pulled out after processing.

この為、基板保持具(ボート)の下部(炉口部に近い部分)には、石英製断熱板又はSiC製断熱板が実装された断熱部が設けられ、炉口部からの熱放出が抑制されている。更に、基板保持具の上部に所要枚数のダミーウェーハが実装されて上部断熱領域が形成され、又前記断熱部に隣接する部分にはダミーウェーハが実装されて下部断熱領域が形成され、基板保持具の上部、下部のダミーウェーハを除く部分に製品用のプロダクトウェーハが実装される様になっている。   For this reason, a heat insulating part on which a quartz heat insulating plate or a SiC heat insulating plate is mounted is provided at the lower part of the substrate holder (boat) (portion close to the furnace port part) to suppress heat release from the furnace port part. Has been. Furthermore, a required number of dummy wafers are mounted on the upper part of the substrate holder to form an upper heat insulating region, and a dummy wafer is mounted on a portion adjacent to the heat insulating part to form a lower heat insulating region. Product wafers for products are mounted on the upper and lower portions of the wafer except for the dummy wafers.

然し乍ら、ダミーウェーハは複数回の処理しか使用することができない。この為、ダミーウェーハの代りに処理回数の制限のない断熱板が使用される場合がある。断熱板の材質としては、石英製、或はSiC製が選択される。   However, dummy wafers can only be used multiple times. For this reason, a heat insulating plate with no limit on the number of treatments may be used instead of a dummy wafer. Quartz or SiC is selected as the material of the heat insulating plate.

石英製、或はSiC製は、比熱、熱伝導率等、熱的な性質がそれぞれ異なり、石英製の断熱板では、基板面内での温度偏差が大きくなり、SiC製の断熱板では、非定常時(基板保持具の装入時、引出し時)の基板保持具上下方向での温度特性が悪くなる。例えば、基板保持具上下両端部での昇温温度が遅くなる等の問題を有していた。   The thermal properties such as specific heat and thermal conductivity are different between quartz and SiC, and the quartz thermal insulation plate has a large temperature deviation in the substrate surface. The temperature characteristic in the vertical direction of the substrate holder deteriorates at regular times (when the substrate holder is loaded and pulled out). For example, there has been a problem that the temperature rising temperature at both upper and lower ends of the substrate holder is slow.

特開2000−8167号公報JP 2000-8167 A

本発明は斯かる実情に鑑み、定常時、非定常時での基板温度の面内均一化、基板間均一化を図り、基板処理品質の向上を図るものである。   In view of such circumstances, the present invention is intended to improve the substrate processing quality by achieving in-plane and inter-substrate uniformity of the substrate temperature during steady and non-steady times.

本発明は、ボートに上下方向に多段に載置された基板を処理室内に装入し、基板をヒータで加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートの上下断熱域の少なくとも一方に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板を複数枚載置した基板処理装置に係るものである。   The present invention provides a substrate processing apparatus for loading substrates placed in multiple stages in a vertical direction on a boat into a processing chamber and introducing a processing gas into the processing chamber while heating the substrate with a heater to process the substrate. In this regard, the present invention relates to a substrate processing apparatus in which a plurality of quartz heat insulating plates sintered by adding carbon is added to at least one of the upper and lower heat insulating regions of the boat.

本発明によれば、ボートに上下方向に多段に載置された基板を処理室内に装入し、基板をヒータで加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートの上下断熱域の少なくとも一方に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板を複数枚載置したので、基板列の上部、下部に位置する基板の昇温速度の追従偏差、降温速度の追従偏差を改善できると共に基板の面内温度偏差を改善し、又定常時でのウェーハ列方向の温度偏差を改善することができるという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, the substrate processing is performed in which the substrates placed in multiple stages in the vertical direction on the boat are loaded into the processing chamber, and the processing gas is introduced into the processing chamber while the substrate is heated by the heater. In the apparatus, since a plurality of quartz heat insulating plates sintered by adding carbon to at least one of the upper and lower heat insulating regions of the boat are mounted, the heating rate of the substrates positioned at the upper and lower portions of the substrate row In addition, the following deviation and the temperature-falling speed deviation can be improved, the in-plane temperature deviation of the substrate can be improved, and the temperature deviation in the wafer row direction in a steady state can be improved.

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図1に於いて、本発明に係る基板処理装置に用いられる縦型の処理炉について説明する。   First, referring to FIG. 1, a vertical processing furnace used in a substrate processing apparatus according to the present invention will be described.

処理炉1は加熱装置としてのヒータ2を有し、該ヒータ2は円筒形状をしており、支持部材としてのヒータベース3に垂直に設置されている。   The processing furnace 1 has a heater 2 as a heating device, the heater 2 has a cylindrical shape, and is installed vertically on a heater base 3 as a support member.

前記ヒータ2の内側には、該ヒータ2と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ4が配設されている。該プロセスチューブ4は内部反応管5と、その外側に同心に設けられた外部反応管6とから構成されている。   Inside the heater 2, a process tube 4 is disposed as a reaction tube concentrically with the heater 2. The process tube 4 includes an internal reaction tube 5 and an external reaction tube 6 provided concentrically on the outside thereof.

前記内部反応管5は、例えば石英(SiO2 )又は炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状となっている。前記内部反応管5の内部は処理室7が画成され、該処理室7には基板保持具(ボート8)が収納可能であり、該ボート8にはウェーハ9が水平姿勢で多段に実装される。   The internal reaction tube 5 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO2) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. A processing chamber 7 is defined inside the internal reaction tube 5, and a substrate holder (boat 8) can be stored in the processing chamber 7, and wafers 9 are mounted on the boat 8 in multiple stages in a horizontal posture. The

前記外部反応管6は、例えば石英又は炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径が前記内部反応管5の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状をしている。   The outer reaction tube 6 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner reaction tube 5 and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened.

前記外部反応管6の下方には、該外部反応管6と同心円状にマニホールド11が配設され、該マニホールド11は前記ヒータベース3に支持されている。前記マニホールド11は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。   Below the external reaction tube 6, a manifold 11 is disposed concentrically with the external reaction tube 6, and the manifold 11 is supported by the heater base 3. The manifold 11 is made of, for example, stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened.

前記内部反応管5は前記マニホールド11に形成された内フランジ12に立設され、前記外部反応管6は前記マニホールド11の上端フランジにOリング等のシール部材13を介して気密に立設されている。   The inner reaction tube 5 is erected on an inner flange 12 formed on the manifold 11, and the outer reaction tube 6 is erected on an upper end flange of the manifold 11 through a seal member 13 such as an O-ring. Yes.

前記内部反応管5、前記外部反応管6、前記マニホールド11により反応容器が形成され、前記マニホールド11の下端開口部は炉口部を形成する。   A reaction vessel is formed by the internal reaction tube 5, the external reaction tube 6 and the manifold 11, and the lower end opening of the manifold 11 forms a furnace port.

該炉口部はOリング等のシール部材14を介してシールキャップ15により気密に閉塞され、該シールキャップ15にはガス導入部としてのノズル16が設けられ、該ノズル16は前記処理室7に連通し、前記ノズル16にはガス供給管17が接続されている。   The furnace port portion is hermetically closed by a seal cap 15 via a seal member 14 such as an O-ring, and the seal cap 15 is provided with a nozzle 16 as a gas introduction portion, and the nozzle 16 is provided in the processing chamber 7. In communication, a gas supply pipe 17 is connected to the nozzle 16.

該ガス供給管17は前記ノズル16に対し上流側に、図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。前記ガス供給管17にはガス流量制御器としてのMFC(マスフローコントローラ)18が設けられ、該MFC18を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源に接続されている。又、前記MFC18には、ガス流量制御部19が電気的に接続され、該ガス流量制御部19は供給するガスの流量が所望の量となる様、所望のタイミングにて前記MFC18を制御する様に構成されている。   The gas supply pipe 17 is connected to a processing gas supply source and an inert gas supply source (not shown) upstream of the nozzle 16. The gas supply pipe 17 is provided with an MFC (mass flow controller) 18 as a gas flow rate controller, and is connected to a processing gas supply source and an inert gas supply source (not shown) via the MFC 18. A gas flow rate control unit 19 is electrically connected to the MFC 18, and the gas flow rate control unit 19 controls the MFC 18 at a desired timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a desired amount. It is configured.

前記マニホールド11には、前記処理室7の雰囲気を排気する排気管21が設けられ、該排気管21は、前記内部反応管5と前記外部反応管6とによって形成される筒状空間22の下端部に連通している。   The manifold 11 is provided with an exhaust pipe 21 for exhausting the atmosphere of the processing chamber 7, and the exhaust pipe 21 is a lower end of a cylindrical space 22 formed by the internal reaction tube 5 and the external reaction tube 6. It communicates with the department.

前記排気管21には真空ポンプ等の真空排気装置23が接続され、前記排気管21には圧力検出器24及び圧力調整装置(例えば圧力調整弁)25が設けられており、該圧力調整装置25は圧力制御部26に電気的に接続され、該圧力制御部26は前記圧力検出器24からの検出結果に基づき前記圧力調整装置25が制御され、前記処理室7の圧力が所定の圧力(真空度)となる様真空排気され、或は前記処理室7の圧力が所望の圧力となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。   A vacuum exhaust device 23 such as a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 21, and a pressure detector 24 and a pressure adjusting device (for example, a pressure adjusting valve) 25 are provided in the exhaust pipe 21. Is electrically connected to a pressure control unit 26, and the pressure control unit 26 is controlled based on the detection result from the pressure detector 24, and the pressure in the processing chamber 7 is set to a predetermined pressure (vacuum). The vacuum chamber is evacuated so that the pressure in the processing chamber 7 becomes a desired pressure.

前記シールキャップ15は前記マニホールド11の下端に垂直下方から当接される様になっている。前記シールキャップ15は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。該シールキャップ15の前記処理室7と反対側には、前記ボート8を回転させる回転機構27が設置されている。   The seal cap 15 is brought into contact with the lower end of the manifold 11 from vertically below. The seal cap 15 is made of, for example, a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. A rotation mechanism 27 that rotates the boat 8 is installed on the side of the seal cap 15 opposite to the processing chamber 7.

該回転機構27の回転軸28は前記シールキャップ15を貫通して、ボート受台29に連結され、該ボート受台29に前記ボート8が載置される様になっている。前記回転機構27は前記回転軸28、前記ボート受台29を介して前記ボート8及びウェーハ9を一体に回転させる様に構成されている。   A rotating shaft 28 of the rotating mechanism 27 passes through the seal cap 15 and is connected to a boat pedestal 29 so that the boat 8 is placed on the boat pedestal 29. The rotating mechanism 27 is configured to rotate the boat 8 and the wafer 9 together via the rotating shaft 28 and the boat receiving base 29.

前記プロセスチューブ4の下方には昇降機構としてのボートエレベータ31が設けられ、前記シールキャップ15は前記ボートエレベータ31によって垂直方向に昇降される様に構成され、該ボートエレベータ31は前記ボート8を前記処理室7に対し装入、引出し可能となっている。前記回転機構27及び前記ボートエレベータ31には、駆動制御部32が電気的に接続されており、所望の動作をする様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。   A boat elevator 31 as an elevating mechanism is provided below the process tube 4, and the seal cap 15 is configured to be vertically moved by the boat elevator 31, and the boat elevator 31 moves the boat 8 to the The processing chamber 7 can be charged and withdrawn. A drive control unit 32 is electrically connected to the rotation mechanism 27 and the boat elevator 31, and is configured to control at a desired timing so as to perform a desired operation.

前記プロセスチューブ4内には、温度検出器としての温度センサ35が設置されている。前記ヒータ2と前記温度センサ35は温度制御部36に電気的に接続されている。又、前記ヒータ2にも加熱源温度センサ(図示せず)が設けられ、該加熱源温度センサは前記温度制御部36に電気的に接続されている。   A temperature sensor 35 as a temperature detector is installed in the process tube 4. The heater 2 and the temperature sensor 35 are electrically connected to a temperature control unit 36. The heater 2 is also provided with a heating source temperature sensor (not shown), and the heating source temperature sensor is electrically connected to the temperature controller 36.

前記温度センサ35、前記加熱源温度センサ(図示せず)により検出された温度情報に基づき前記ヒータ2への通電状態を調整し、前記処理室7の温度が所望の温度、温度分布となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。   The energization state of the heater 2 is adjusted based on temperature information detected by the temperature sensor 35 and the heating source temperature sensor (not shown) so that the temperature of the processing chamber 7 becomes a desired temperature and temperature distribution. It is configured to control at a desired timing.

前記ガス流量制御部19、前記圧力制御部26、前記駆動制御部32、前記温度制御部36は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部37に電気的に接続されている。前記ガス流量制御部19、前記圧力制御部26、前記駆動制御部32、前記温度制御部36、前記主制御部37はコントローラ38として構成されている。   The gas flow rate control unit 19, the pressure control unit 26, the drive control unit 32, and the temperature control unit 36 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to a main control unit 37 that controls the entire substrate processing apparatus. Connected. The gas flow rate control unit 19, the pressure control unit 26, the drive control unit 32, the temperature control unit 36, and the main control unit 37 are configured as a controller 38.

前記ボート8は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、該ボート8の下部には、断熱部33が形成され、該断熱部33に隣接した部分に下部断熱領域41が形成され、前記ボート8の上部に上部断熱領域42が形成される。   The boat 8 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, for example, a heat insulating portion 33 is formed in the lower portion of the boat 8, and a lower heat insulating region 41 is formed in a portion adjacent to the heat insulating portion 33, An upper heat insulating region 42 is formed in the upper portion of the boat 8.

前記断熱部33には、耐熱性材料からなる円板形状をした石英製の断熱板34(後述)が水平姿勢で多段に実装されており、前記ヒータ2からの熱が前記マニホールド11側に伝わり難くなる様構成されている。   In the heat insulating portion 33, a disk-shaped quartz heat insulating plate 34 (described later) made of a heat-resistant material is mounted in multiple stages in a horizontal posture, and heat from the heater 2 is transmitted to the manifold 11 side. It is configured to be difficult.

又、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42には、カーボン添加断熱板43が所要枚数実装される。   A required number of carbon-added heat insulating plates 43 are mounted on the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42.

該カーボン添加断熱板43は、石英材に数重量%未満のカーボンを添加して(混合して)焼結したものであり、好ましくは石英材中にカーボンが固溶しない様に焼結する。   The carbon-added heat insulating plate 43 is obtained by adding (mixing) less than several percent by weight of carbon to a quartz material, and is preferably sintered so that carbon does not dissolve in the quartz material.

斯かるカーボン添加断熱板43は、石英材と略同等の機械的性質を有し、石英材とSiC材を組合せた温度特性を有している。   Such a carbon-added heat insulating plate 43 has substantially the same mechanical properties as a quartz material, and has a temperature characteristic in which the quartz material and the SiC material are combined.

即ち、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42に所要枚数実装した際には、定常時のウェーハの実装方向(列方向)の熱伝導率が小さく、ウェーハ間の温度偏差を小さくする、石英材としての特徴を有し、又熱伝導率が大きく、定常時でのボート上部、下部に位置するウェーハの面内温度偏差を小さくするSiC材としての特徴を併せ持つ。又、前記カーボン添加断熱板43の熱容量は大きく、該カーボン添加断熱板43は、降温時のウェーハの列方向での温度偏差を少なくする。   That is, when a required number of wafers are mounted in the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42, the thermal conductivity in the wafer mounting direction (row direction) in a steady state is small, and the temperature deviation between the wafers is reduced. It also has the characteristics as a material, and also has the characteristics as a SiC material that has a large thermal conductivity and reduces the in-plane temperature deviation of the wafer located at the upper and lower parts of the boat in a steady state. Further, the heat capacity of the carbon-added heat insulating plate 43 is large, and the carbon-added heat insulating plate 43 reduces the temperature deviation in the row direction of the wafer when the temperature is lowered.

次に、上記構成に係る処理炉1を用いて、半導体デバイスの製造工程の1工程として、CVD法によりウェーハ9上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作は前記コントローラ38により制御される。   Next, a method of forming a thin film on the wafer 9 by the CVD method as one step of the semiconductor device manufacturing process using the processing furnace 1 having the above configuration will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 38.

ウェーハ9はウェーハカセット(基板搬送容器)に所要枚数(例えば25枚)収納された状態で搬入されて、カセット搬送機によりカセット棚等の所要部位に格納され、基板移載機によって、カセット内のウェーハ9が前記ボート8に移載される。   The wafers 9 are loaded in a wafer cassette (substrate transfer container) in a state where a required number (for example, 25) is stored, stored in a required portion such as a cassette shelf by a cassette transfer machine, and stored in a cassette by a substrate transfer machine. Wafers 9 are transferred to the boat 8.

所定数枚のウェーハ9が前記ボート8に実装(ウェーハチャージ)されると、所定数枚のウェーハ9を保持した前記ボート8は、前記ボートエレベータ31によって持上げられて前記処理室7に搬入(ボートローディング)される。この状態で、前記シールキャップ15は前記シール部材14を介して前記炉口部を気密に閉塞した状態となる。   When a predetermined number of wafers 9 are mounted on the boat 8 (wafer charging), the boat 8 holding the predetermined number of wafers 9 is lifted by the boat elevator 31 and carried into the processing chamber 7 (boat). Loading). In this state, the seal cap 15 is in a state of hermetically closing the furnace port portion via the seal member 14.

前記処理室7が所望の圧力(真空度)となる様に前記真空排気装置23によって真空排気される。この際、前記処理室7の圧力は、前記圧力検出器24で測定され、測定結果に基づき前記圧力調整装置25が、フィードバック制御される。   The processing chamber 7 is evacuated by the evacuation device 23 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 7 is measured by the pressure detector 24, and the pressure adjusting device 25 is feedback-controlled based on the measurement result.

又、前記処理室7が所望の温度となる様に前記ヒータ2によって加熱される。この際、前記処理室7が所望の温度、温度分布となる様に前記温度センサ35が検出した温度情報に基づき前記ヒータ2への通電状態がフィードバック制御される。   Further, the processing chamber 7 is heated by the heater 2 so as to reach a desired temperature. At this time, the energization state of the heater 2 is feedback-controlled based on temperature information detected by the temperature sensor 35 so that the processing chamber 7 has a desired temperature and temperature distribution.

続いて、前記回転機構27により、前記ボート8が回転されることで、ウェーハ9が回転される。   Subsequently, the boat 9 is rotated by the rotating mechanism 27, whereby the wafer 9 is rotated.

次いで、処理ガス供給源(図示せず)から処理ガスが供給され、前記MFC18にて所望の流量となる様に制御されたガスが、前記ガス供給管17を流通して前記ノズル16から前記処理室7に導入される。導入されたガスは前記処理室7を上昇し、前記内部反応管5の上端開口から前記筒状空間22に流下して前記排気管21から排気される。ガスは前記処理室7を通過する際にウェーハ9の表面と接触し、熱CVD反応によってウェーハ9の表面上に堆積され、薄膜が生成される。   Next, a processing gas is supplied from a processing gas supply source (not shown), and a gas controlled to have a desired flow rate by the MFC 18 flows through the gas supply pipe 17 and is supplied from the nozzle 16 to the processing gas. It is introduced into the chamber 7. The introduced gas rises in the processing chamber 7, flows down from the upper end opening of the internal reaction tube 5 to the cylindrical space 22, and is exhausted from the exhaust pipe 21. The gas comes into contact with the surface of the wafer 9 as it passes through the processing chamber 7, and is deposited on the surface of the wafer 9 by a thermal CVD reaction to produce a thin film.

予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源(図示せず)から不活性ガスが供給され、前記処理室7が不活性ガスに置換されると共に、該処理室7の圧力が常圧に復帰される。   When a preset processing time elapses, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the processing chamber 7 is replaced with the inert gas, and the pressure in the processing chamber 7 is constantly maintained. Return to pressure.

その後、前記ボートエレベータ31により前記シールキャップ15が降下されて、前記炉口部が開口されると共に、処理済ウェーハ9が前記ボート8に保持された状態で前記処理室7より引出される。降下された前記ボート8より図示しない基板移載機により、処理済ウェーハ9が前記ボート8より払出され、ウェーハカセット(図示せず)に移載される。   Thereafter, the seal cap 15 is lowered by the boat elevator 31 to open the furnace port, and the processed wafer 9 is pulled out from the processing chamber 7 while being held in the boat 8. The processed wafer 9 is discharged from the boat 8 by the substrate transfer machine (not shown) from the lowered boat 8 and transferred to a wafer cassette (not shown).

処理済ウェーハ9を収納したウェーハカセットは、カセット搬送機を経て基板処理装置外部に搬送される。   The wafer cassette containing the processed wafer 9 is transferred to the outside of the substrate processing apparatus via a cassette transfer machine.

上記した基板処理工程に於いて、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42に前記カーボン添加断熱板43を実装することで、定常時のウェーハ列方向の温度偏差が他の材料、例えば石英製の断熱板を使用した場合に比べて小さくなる。即ち、ウェーハ列の上下端部での温度の冷えが改善され、他の部分のウェーハと同等の温度となる。   In the above-described substrate processing step, by mounting the carbon-added heat insulating plate 43 on the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42, the temperature deviation in the wafer row direction in a steady state may be made of other materials such as quartz. Compared to the case of using a heat insulating plate. That is, the cooling of the temperature at the upper and lower end portions of the wafer row is improved, and the temperature is equal to that of the other portions of the wafer.

又、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42に前記カーボン添加断熱板43を実装することで、昇温時、ウェーハ列方向温度偏差とウェーハ面内温度偏差が他の材料、例えば石英製の断熱板を使用した場合に比べて小さくなる。即ち、ウェーハ上下端部領域の昇温速度が速まり、他の部分のウェーハと同等の昇温速度が得られる。   Further, by mounting the carbon-added heat insulating plate 43 on the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42, the temperature deviation in the wafer row direction and the temperature deviation in the wafer surface at the time of temperature rise may be made of other materials such as quartz. It becomes smaller than the case where an insulation board is used. That is, the temperature increase rate in the upper and lower end regions of the wafer is increased, and a temperature increase rate equivalent to that of the other portions of the wafer is obtained.

又、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42に前記カーボン添加断熱板43を実装することで、降温時、ウェーハ列方向温度偏差とウェーハ面内温度偏差が他の材料、例えば石英製の断熱板を使用した場合に比べて小さくなる。即ち、ウェーハ上下端部領域の降温速度が遅くなり、他の部分のウェーハと同等の降温速度となる。   Further, by mounting the carbon-added heat insulating plate 43 on the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42, the temperature deviation in the wafer row direction and the temperature deviation in the wafer surface during the temperature drop are insulated from other materials such as quartz. Smaller than when using a plate. That is, the temperature lowering rate in the upper and lower end region of the wafer is slow, and the temperature decreasing rate is the same as that of the wafers in other portions.

尚、前記カーボン添加断熱板43を用いる場合は、他の材質の断熱板と組合せて実装してもよい。例えば、前記カーボン添加断熱板43と他の断熱板とを交互に実装してもよい。又、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42のプロダクトウェーハに隣接、若しくは近接する部分については、熱特性が同一のダミーウェーハを用い、他の部分については前記カーボン添加断熱板43を用いてもよい。   In addition, when using the said carbon addition heat insulation board 43, you may mount in combination with the heat insulation board of another material. For example, the carbon-added heat insulating plates 43 and other heat insulating plates may be mounted alternately. Further, a dummy wafer having the same thermal characteristics is used for a portion adjacent to or close to the product wafer in the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42, and the carbon-added heat insulating plate 43 is used for the other portions. Also good.

又、前記下部断熱領域41、前記上部断熱領域42に実装する断熱板は、前記カーボン添加断熱板43とSiC製の断熱板とを交互に実装してもよい。   In addition, the heat insulating plates mounted on the lower heat insulating region 41 and the upper heat insulating region 42 may be alternately mounted with the carbon-added heat insulating plate 43 and the SiC heat insulating plate.

更に、前記断熱部33に実装する断熱板は、全て石英製でもよいし、又前記カーボン添加断熱板43でもよい。或は、該カーボン添加断熱板34と石英製の断熱板、或はSiC製の断熱板とを混在させてもよい。   Further, all of the heat insulating plates mounted on the heat insulating portion 33 may be made of quartz or the carbon-added heat insulating plate 43. Alternatively, the carbon-added heat insulating plate 34 and a heat insulating plate made of quartz or a heat insulating plate made of SiC may be mixed.

更に又、上記実施の形態では、1つのボート8の下部に断熱部33を形成したが、ボート8の下部を分離し、分離した部分にカーボン添加断熱板34を実装し、断熱部33を形成してもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the heat insulating portion 33 is formed in the lower portion of one boat 8, but the lower portion of the boat 8 is separated, and a carbon-added heat insulating plate 34 is mounted on the separated portion to form the heat insulating portion 33. May be.

尚、一例迄、本実施の形態の処理炉にてウェーハを処理する際の処理条件としては、例えば、Si3 N4 膜の成膜に於いては、処理温度600〜800℃、処理圧力10〜100Pa、ガス種、ガス供給流量DCS 20〜50sccm、アンモニア 100〜200sccmが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウェーハに処理がなされる。   As an example, the processing conditions for processing a wafer in the processing furnace of the present embodiment include, for example, a processing temperature of 600 to 800 ° C. and a processing pressure of 10 to 100 Pa in the formation of a Si3 N4 film. Gas species, gas supply flow rate DCS 20-50 sccm, and ammonia 100-200 sccm are exemplified, and the wafer is processed by keeping each processing condition constant at a certain value within each range.

(付記)
尚、本発明は以下の実施の態様を含む。
(Appendix)
The present invention includes the following embodiments.

(付記1)ボートに上下方向に多段に載置された基板を処理室内に装入し、基板をヒータで加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートに載置された基板の上下端に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板を複数枚載置させた基板処理装置。   (Supplementary note 1) A substrate processing apparatus for loading substrates placed in multiple stages in a vertical direction on a boat into a processing chamber and introducing the processing gas into the processing chamber while heating the substrate with a heater to process the substrate A substrate processing apparatus, wherein a plurality of quartz heat insulating plates sintered by adding carbon to the upper and lower ends of the substrate placed on the boat are placed.

(付記2)ボートに上下方向に多段に載置された基板を処理室内に装入し、基板をヒータで加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートに載置された基板の上下端に炭化珪素製の断熱板を1枚以上載置させ、且つ該断熱板の上下端に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板を1枚以上載置させた基板処理装置。   (Supplementary note 2) A substrate processing apparatus for loading substrates placed in multiple stages in a vertical direction on a boat into a processing chamber and introducing a processing gas into the processing chamber while heating the substrate with a heater to process the substrate In this case, one or more silicon carbide heat insulating plates are placed on the upper and lower ends of the substrate placed on the boat, and the quartz heat insulating plates are sintered by adding carbon to the upper and lower ends of the heat insulating plates. A substrate processing apparatus on which one or more sheets are placed.

本発明の実施の形態に係る処理炉の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the processing furnace which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 処理炉
2 ヒータ
4 プロセスチューブ
7 処理室
8 ボート
9 ウェーハ
15 シールキャップ
17 ガス供給管
21 排気管
25 圧力調整装置
31 ボートエレベータ
33 断熱部
34 断熱板
35 温度センサ
41 下部断熱領域
42 上部断熱領域
43 カーボン添加断熱板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing furnace 2 Heater 4 Process tube 7 Processing chamber 8 Boat 9 Wafer 15 Seal cap 17 Gas supply pipe 21 Exhaust pipe 25 Pressure regulator 31 Boat elevator 33 Heat insulation part 34 Heat insulation board 35 Temperature sensor 41 Lower heat insulation area 42 Upper heat insulation area 43 Carbon-added insulation board

Claims (1)

ボートに上下方向に多段に載置された基板を処理室内に装入し、基板をヒータで加熱しつつ前記処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置に於いて、前記ボートの上下断熱域の少なくとも一方に炭素を添加し焼結された石英製の断熱板を複数枚載置したことを特徴とする基板処理装置。   In a substrate processing apparatus for loading a substrate placed in multiple stages in a vertical direction on a boat into a processing chamber, and processing the substrate by introducing a processing gas into the processing chamber while heating the substrate with a heater, A substrate processing apparatus, comprising: a plurality of quartz heat insulating plates sintered with carbon added to at least one of upper and lower heat insulating regions of a boat.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013080771A (en) * 2011-10-03 2013-05-02 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing apparatus and manufacturing method of semiconductor device

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