【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置、特
に、処理室に処理ガスを供給して基板に処理を施す基板
処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、
ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む
集積回路が作り込まれるシリコンウエハ（以下、ウエハ
という。）に窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）や酸化シリコ
ン（ＳｉＯｘ）およびポリシリコン等を堆積（デポジシ
ョン）させるＣＶＤ装置に利用して有効なものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化
シリコンや酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ
膜を形成するのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧Ｃ
ＶＤ装置が広く使用されている。バッチ式縦形ホットウ
オール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）
は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチ
ューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に
設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによ
って形成された処理室に成膜ガスを供給する成膜ガス供
給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチュ
ーブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと
を備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方
向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口か
ら搬入され、処理室に成膜ガスが成膜ガス供給管から供
給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加
熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積する
ように構成されている。
【０００３】従来のこの種のＣＶＤ装置においては、あ
る特定の条件（温度、圧力、ガス種等）の下ではプロセ
スチューブの内部に副生成物（中間的生成物）が発生す
ることがある。例えば、ウエハに窒化シリコン（Ｓｉ3
Ｎ4 ）が成膜される場合には、反応ガスが１５０℃以下
になる場所に塩化アンモニア（ＮＨ4 Ｃｌ）といった副
生成物が付着することが知られている。そこで、副生成
物が付着する場所すなわち１５０℃以下となる場所にヒ
ータを敷設して加熱することにより、その場所に副生成
物が付着するのを防止することが実施されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プロセ
スチューブに連設されたボート搬入搬出室がロードロッ
ク方式の気密室（以下、ロードロックチャンバとい
う。）に形成されているＣＶＤ装置においては、プロセ
スチューブのシールキャップの部分にはヒータを敷設す
ることができないため、シールキャップの処理室側端面
やプロセスチューブの炉口付近に副生成物が付着し堆積
してしまう。堆積した副生成物は異物の発生源になるた
め、堆積した副生成物を除去するメンテナンス作業が定
期的に実施されることになる。なお、ロードロック方式
とは、ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬
入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止した
り、温度や圧力等の外乱を小さくして品質の安定化を目
的とした方式、である。
【０００５】ロードロックチャンバに設置されたシール
キャップにヒータを敷設することができない理由は、次
の通りである。プロセスチューブの炉口を開閉するシー
ルキャップはロードロックチャンバ内を昇降するため、
シールキャップにヒータが敷設された場合にはこのヒー
タに電力を供給するための電気配線を可動に構成するこ
とが必要になる。一般に、可動の電気配線はガイドの役
割を果たすキャタピラ状のケーブルベア（登録商標）に
保持される。ところが、ロードロックチャンバに電気配
線をケーブルベアに保持させて配線すると、ロードロッ
クチャンバの真空排気時の煽りによってケーブルベアが
暴れて衝突することにより、ボートに保持されたウエハ
が損傷されてしまう危険性がある。つまり、ロードロッ
クチャンバには電気配線を配線することができないた
め、シールキャップにはヒータを敷設することができな
い。
【０００６】また、ロードロックチャンバへ高温になっ
たボートが処理室から搬出されて来ると、ロードロック
チャンバには熱が籠もってしまうため、雰囲気の温度が
上昇する。この温度上昇に対処する必要上、高い耐熱性
能を有する電気配線やケーブルベアを使用する必要があ
るため、太い電気配線や曲率の大きいケーブルベアが使
用されることになり、その結果、ケーブルベア自体がボ
ートのウエハ保持領域まで突出した状態になってしま
う。したがって、ケーブルベアがボートに保持されたウ
エハを損傷させる危険性がより一層高まるため、ロード
ロックチャンバに設置されたシールキャップにヒータを
敷設することができないことになる。
【０００７】本発明の目的は、炉口付近に副生成物が付
着するのをシールキャップにヒータを敷設せずに防止す
ることができる基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理装
置は、ガスが供給されて基板を処理する処理室と、この
処理室の炉口を開閉するシールキャップとを備えてお
り、前記シールキャップの処理室側端面の領域に副生成
物防止ガスの吹出部が設けられていることを特徴とす
る。
【０００９】前記した手段によれば、副生成物防止ガス
雰囲気がシールキャップの処理室側端面の領域に形成さ
れることにより、処理室に供給された処理ガスがシール
キャップの処理室側端面領域の表面に接触するのを阻止
することができるため、この領域に副生成物が付着する
のを未然に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。
【００１１】図１に示されているように、本実施の形態
に係るＣＶＤ装置１０は、中心線が垂直になるように縦
に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ
１１を備えている。プロセスチューブ１１は互いに同心
円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１
３とを備えており、アウタチューブ１２は石英ガラスが
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
成形されており、インナチューブ１３は石英ガラスまた
は炭化シリコンが使用されて上下両端が開口された円筒
形状に形成されている。インナチューブ１３の筒中空部
はボートによって同心的に整列した状態に保持された複
数枚のウエハ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の内径は被処理基板としてのウエハ
の最大外径よりも大きく設定されている。
【００１２】図１および図２に示されているように、プ
ロセスチューブ１１の下端には上下両端が開口した短尺
の円筒形状に形成されたマニホールド１５が、インナチ
ューブ１３の下端部と同心円に配設されており、処理室
１４の炉口１６がマニホールド１５の下端開口によって
形成されている。マニホールド１５が筐体２に支持され
ることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持され
た状態になっている。マニホールド１５の内周の中間部
には隔壁１７が水平に突設されており、隔壁１７はマニ
ホールド１５の内側空間を上下に仕切っている。
【００１３】マニホールド１５の側壁には他端が真空排
気装置（図示せず）に接続された排気管１８が、隔壁１
７が仕切ったマニホールド１５の内側空間のうち上側空
間に連通するように接続されており、排気管１８はアウ
タチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって
形成された排気路１９を排気するようになっている。マ
ニホールド１５の側壁の下端部には成膜ガス導入管２０
が、隔壁１７が仕切ったマニホールド１５の内側空間の
うち炉口１６側である下側空間に連通するように接続さ
れており、成膜ガス導入管２０の他端は原料ガスや窒素
ガス等のガスを供給するガス供給装置（図示せず）に接
続されている。
【００１４】図１および図２に示されているように、Ｃ
ＶＤ装置１０はマニホールド１５の炉口１６を開閉する
隔離バルブとしての炉口開閉装置２１を備えており、こ
の炉口開閉装置２１はマニホールド１５の中心線の延長
線と同心円に配置されてボートエレベータ（図示せず）
によって昇降されるように構成されている。炉口開閉装
置２１はボートエレベータによって垂直に昇降されるベ
ース２２と、マニホールド１５の外径と略等しい円盤形
状に形成されてマニホールド１５の下端面に密着して炉
口１６をシールするシールキャップ２３とを備えてお
り、シールキャップ２３はベース２２の真上に若干の隙
間をとって平行に配置されて、ベース２２にベローズ２
４を介して水平に支持されている。ベース２２の中心線
上には回転軸２５が垂直方向に挿通されて軸受装置２６
によって回転自在に支承されているとともに、回転軸２
５はベース２２の下面に据え付けられたロータリーアク
チュエータ２７によって回転駆動されるように構成され
ている。回転軸２５の上端には支持板２８が水平に固定
されており、支持板２８には後記するボートが垂直に立
脚されてボート押さえ２９によって固定されるようにな
っている。
【００１５】図２に示されているように、シールキャッ
プ２３の上面には副生成物防止ガスとしての窒素ガスを
シャワー状に吹き出す吹出部としてのシャワーヘッド３
０が設置されている。シャワーヘッド３０は図３に示さ
れたベースプレート３１と図４に示された吹出口プレー
ト３５とを備えており、ベースプレート３１と吹出口プ
レート３５とは最中合わせに重ね合わされて複数本のボ
ルト（図示せず）によって固定されている。図３に示さ
れているように、ベースプレート３１はシールキャップ
２３の外径よりも若干小径の外径とシールキャップ２３
の内径と等しい内径とを有する円形リング形の平板形状
に形成されており、ベースプレート３１の内側縁辺部お
よび外側縁辺部には複数個のボルト挿通孔３２が、それ
ぞれ周方向に等間隔に配置されて厚さ方向に開設されて
いる。ベースプレート３１の上面にはガス溜め溝３３が
ベースプレート３１よりも若干小さめの円形リング形の
環状溝に没設されており、ガス溜め溝３３の底壁には窒
素ガスを供給するための窒素ガス供給管３４がガス溜め
溝３３に連通するように接続されている。
【００１６】図４に示されているように、吹出口プレー
ト３５はベースプレート３１と等しい円形リング形の平
板形状に形成されており、吹出口プレート３５には多数
個の吹出口３６が多数列の同心円上においてそれぞれ周
方向に等間隔に配置されて厚さ方向に開設されている。
吹出口３６の内径は０．１ｍｍ以下に設定されており、
僅かな流量の窒素ガスを吹き出すように設定されてい
る。すなわち、ベースプレート３１と吹出口プレート３
５とが最中合わせに組み立てられたシャワーヘッド３０
において、窒素ガス供給管３４からガス溜め溝３３に供
給された窒素ガスはガス溜め溝３３で拡散して、多数個
の吹出口３６からそれぞれ吹き出して窒素ガスのカーテ
ンを形成することになる。
【００１７】図１に示されているように、ボート４０は
上下で一対の端板４１および４２と、両端板４１、４２
間に垂直に配設された複数本の保持部材４３とを備えて
おり、各保持部材４３には複数条の保持溝４４が長手方
向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口す
るようにそれぞれ刻設されている。そして、ウエハ１は
複数条の保持溝４４間に外周辺部が挿入されることによ
り、水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列されてボ
ート４０に保持されるようになっている。
【００１８】他方、プロセスチューブ１１の外部にはヒ
ータユニット４５がプロセスチューブ１１を包囲するよ
うに同心円に設備されており、ヒータユニット４５は筐
体２に支持されることにより垂直に据え付けられた状態
になっている。ヒータユニット４５はプロセスチューブ
１１の内部を全体にわたって均一または所定の温度分布
に加熱するように構成されている。
【００１９】本実施の形態においては、筐体２はロード
ロックチャンバ方式のボート搬入搬出室３を構築してお
り、ボート搬入搬出室３は処理室１４に対して搬入搬出
されるボート４０が待機し得るように設定されている。
【００２０】次に、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用し
てウエハに窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4）を成膜する場合
について説明する。
【００２１】プロセスチューブ１１の真下のボート搬入
搬出室３において、複数枚のウエハ１はボート４０に互
いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置によっ
て装填される。図１に示されているように、複数枚のウ
エハ１が装填されたボート４０はシールキャップ２３の
上にウエハ１群が並んだ方向が垂直になる状態で載置さ
れてボート押さえ２９によって固定され、エレベータに
よって上昇されてマニホールド１５の炉口１６から処理
室１４に搬入（ローディング）されて行き、シールキャ
ップ２３に支持されたままの状態で処理室１４に存置さ
れる。この状態で、シールキャップ２３は炉口１６を気
密シールした状態になる。
【００２２】プロセスチューブ１１の内部が所定の真空
度（数十〜数万Ｐａ）に排気管１８によって排気され
る。また、プロセスチューブ１１の内部がヒータユニッ
ト４５によって所定の温度（約６００℃）に全体にわた
って均一に加熱される。
【００２３】次いで、プロセスチューブ１１の内部の温
度や圧力が安定すると、成膜ガス５１がインナチューブ
１３の処理室１４に成膜ガス導入管２０によって供給さ
れる。本実施の形態においては、成膜ガスとしては、Ｓ
ｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとアンモニア（ＮＨ3 ）ガスとが使用
される。ちなみに、ＮＨ3 ガスはＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガスが
供給される以前から供給される。また、処理中に、ボー
ト４０がロータリーアクチュエータ２７によって回転さ
れる。
【００２４】本実施の形態においては、成膜ガス５１が
供給される際には、副生成物防止ガスとしての窒素ガス
５２がシャワーヘッド３０からシャワー状に緩やかに吹
き出され続ける。このシャワーヘッド３０からの窒素ガ
ス５２のシャワー状の吹き出しによって、シールキャッ
プ２３の上方領域には副生成物防止ガス雰囲気としての
窒素ガス雰囲気５３が図２に示されているように形成さ
れる。このようにシールキャップ２３の上方領域に窒素
ガス雰囲気５３が形成されると、炉口１６に供給された
成膜ガス５１がシールキャップ２３の処理室側端面領域
の表面に接触するのを阻止することができるため、この
領域に副生成物が付着するのを未然に防止することがで
きる。
【００２５】供給された成膜ガス５１はインナチューブ
１３の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチュー
ブ１３とアウタチューブ１２との隙間によって形成され
た排気路１９に流出して排気管１８から排気される。成
膜ガス５１は処理室１４を通過する際にウエハ１の表面
に接触する。このウエハ１との接触に伴う成膜ガス５１
による次式（１）の熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１の表
面にはＳｉ3 Ｎ4 膜が堆積（デポジション）する。
【００２６】
３ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ＋４ＮＨ3 →３Ｓｉ3 Ｎ4 ＋６ＨＣｌ＋６Ｈ2 ・・・（１）
なお、実際の工程では前式（１）のアンモニア（ＮＨ
3 ）はシリコン（Ｓｉ）に対して十倍〜百倍過剰に加え
られる。また、ＣＶＤ法の成膜は高温では気相中での拡
散に大きく依存し、処理室の圧力に大きな影響を受け
る。さらに、低温ではウエハの表面での反応に依存す
る、例えば、ＳｉＨ4 の熱分解によるＳｉの成長では吸
着したＳｉＨ2 分子からのＨ2 の遊離が律速過程である
と考えられる。
【００２７】Ｓｉ3 Ｎ4 膜が所望の膜厚だけ堆積する予
め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２
３が下降されて炉口１６が開口されるとともに、ボート
４０に保持された状態でウエハ１群が炉口１６からプロ
セスチューブ１１の真下のボート搬入搬出室３に搬出
（アンローディング）される。
【００２８】ところで、以上の成膜処理において、シャ
ワーヘッド３０が設置されていない場合には、成膜ガス
導入管２０から炉口１６に供給された成膜ガス５１はシ
ールキャップ２３や炉口１６の表面に接触することにな
る。このシールキャップ２３や炉口１６は処理室１４の
温度に比べて低温になっているため、ＮＨ4 Ｃｌといっ
た副生成物（中間的生成物）がシールキャップ２３や炉
口１６の表面に付着する。これらの表面に付着した副生
成物は成膜工程が繰り返される毎に累積して行くため、
その累積した堆積膜の厚さは成膜のバッチ処理の回数が
増えるに従って増加して行くことになる。この累積した
堆積膜は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるた
め、パーティクルの発生が急激に増加する。
【００２９】しかし、本実施の形態に係るＣＶＤ装置１
０においては、前記した成膜処理中にシャワーヘッド３
０から窒素ガス５２がシャワー状に吹き出されることに
よって、シールキャップ２３の炉口１６の領域には窒素
ガス雰囲気５３が形成されているため、成膜ガス５１が
シールキャップ２３や炉口１６の表面に接触することは
ない。すなわち、シールキャップ２３やシャワーヘッド
３０および炉口１６の表面は窒素ガス雰囲気５３によっ
て覆われていることにより、成膜ガス５１がこれらの表
面に接触することは阻止されるため、処理室１４に比べ
て低温のシールキャップ２３やシャワーヘッド３０およ
び炉口１６の表面であっても副生成物が付着することは
ない。したがって、これらの表面に副生成物が堆積して
行くのを未然に防止することができ、パーティクルの発
生を防止することができ、また、この堆積膜を除去する
ためのメンテナンス作業を廃止ないしは減少することが
できる。
【００３０】前記した実施の形態によれば、次の効果が
得られる。
【００３１】1) 成膜処理中にシャワーヘッドから窒素
ガスをシャワー状に吹き出させてシールキャップの炉口
の領域に窒素ガス雰囲気を形成することにより、成膜ガ
スがシールキャップやシャワーヘッドおよび炉口の表面
に接触するのを防止することができるため、処理室に比
べて低温のシールキャップやシャワーヘッドおよび炉口
の表面であっても副生成物が付着するのを防止すること
ができる。
【００３２】2) シールキャップやシャワーヘッドおよ
び炉口の表面に処理ガスの副生成物が付着するのを防止
することにより、これらの表面に副生成物が堆積して行
くのを防止することができるため、この堆積膜の剥離に
よるパーティクルの発生を未然に防止することができ、
その結果、ＣＶＤ装置ひいてはＩＣの製造方法の製造歩
留りやスループットを高めることができる。
【００３３】3) 副生成物の堆積を防止することによ
り、この堆積膜を除去するためのメンテナンス作業を廃
止ないしは減少することができるため、ＣＶＤ装置の稼
働効率ひいてはＩＣの製造方法の生産性を高めることが
できる。
【００３４】4) シールキャップや炉口を加熱せずにこ
れらの表面に副生成物が付着するのを防止することによ
り、シールキャップや炉口にヒータを敷設せずに済むた
め、ヒータに電力を供給するための電気配線が不要にな
り、その電気配線の配線による二次的障害を回避するこ
とができ、その結果、ＣＶＤ装置においてボート搬入搬
出室をロードロックチャンバに構築することを実現させ
ることができる。
【００３５】5) シャワーヘッド全体が処理室からの熱
を受けることにより、シャワーヘッドから吹き出される
窒素ガスの温度は高温になるため、副生成物防止ガスと
しての窒素ガスの供給による処理室の温度分布（特に、
炉口側）に悪影響を及ぼすのを回避することができる。
【００３６】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。
【００３７】例えば、副生成物防止ガスとしては窒素ガ
ス等の不活性ガスを使用するに限らず、ＮＨ3 ガス等の
成膜ガスや三弗化塩素（ＣｌＦ3 ）ガス等のクリーニン
グガスを使用してよい。
【００３８】また、シールキャップの処理室側端面の領
域に副生成物防止ガス雰囲気を形成させる吹出部として
は、シャワーヘッドを使用するに限らず、複数本のガス
供給管を炉口の法線に沿って放射状に配管する構成や、
単数または複数本のガス供給管をガスを炉口の円周方向
（接線方向）に均等に吹き出すように配管する構成等を
使用してもよい。ガス供給管を炉口の円周方向（接線方
向）に配管する場合には、ガスが螺旋状に流れるため、
ボートを回転させなくてもウエハ面内における膜厚分布
の均一性を高めることができる。
【００３９】成膜する膜種はシリコン窒化膜に限らず、
ポリシリコン膜やシリコン酸化膜等であってもよい。
【００４０】ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチュ
ーブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形
ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチュ
ーブだけのプロセスチューブを備えたものや、横形ホッ
トウオール形減圧ＣＶＤ装置、さらには、枚葉式ＣＶＤ
装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００４１】さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限ら
ず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャ
リア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される
拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができ
る。
【００４２】前記実施の形態ではウエハに処理が施され
る場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプ
リント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよ
び磁気ディスク等であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
炉口付近に副生成物が付着するのをシールキャップにヒ
ータを敷設せずに防止することができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus for supplying a processing gas to a processing chamber to process a substrate. Circuit device (hereinafter referred to as
It is called IC. In the manufacturing method of (1), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiOx), polysilicon and the like are deposited (deposition) on a silicon wafer (hereinafter, referred to as a wafer) on which an integrated circuit including a semiconductor element is formed. The present invention relates to an apparatus which is effective when used in a CVD apparatus. 2. Description of the Related Art In a method of manufacturing an IC, a wafer is formed by CVD of silicon nitride, silicon oxide, polysilicon or the like.
Batch type vertical hot wall type decompression C for film formation
VD devices are widely used. Batch type vertical hot-wall type reduced pressure CVD system (hereinafter referred to as CVD system)
Is a vertical process tube composed of an inner tube into which the wafer is carried and an outer tube surrounding the inner tube, a film forming gas supply tube for supplying a film forming gas to a processing chamber formed by the process tube, and An exhaust pipe for evacuating the processing chamber, and a heater unit laid outside the process tube to heat the processing chamber. The processing is performed while a plurality of wafers are vertically aligned and held by the boat. A CVD film is deposited on a wafer by being carried into a chamber from a furnace port at a lower end, and a film forming gas is supplied to a processing chamber from a film forming gas supply pipe and a processing unit is heated by a heater unit. Is configured. In this type of conventional CVD apparatus, by-products (intermediate products) may be generated inside the process tube under certain specific conditions (temperature, pressure, gas type, etc.). For example, silicon nitride (Si 3
When N 4 ) is formed, it is known that a by-product such as ammonia chloride (NH 4 Cl) adheres to a place where the reaction gas becomes 150 ° C. or lower. Therefore, a heater is laid at a place where the by-product adheres, that is, a place where the temperature is 150 ° C. or lower, and heating is performed to prevent the by-product from attaching to the place. However, in a CVD apparatus in which a boat loading / unloading chamber connected to a process tube is formed in a load-lock type hermetic chamber (hereinafter referred to as a load-lock chamber). Since a heater cannot be laid on the seal cap portion of the process tube, by-products adhere and accumulate on the end face of the seal cap on the processing chamber side or near the furnace port of the process tube. Since the deposited by-product becomes a source of foreign matter, a maintenance operation for removing the deposited by-product is periodically performed. The load lock system separates the processing chamber from the loading / unloading chamber by using an isolation valve such as a gate valve to prevent air from flowing into the processing chamber and to reduce disturbance such as temperature and pressure. This is a method aimed at stabilizing quality. [0005] The reason why the heater cannot be laid on the seal cap provided in the load lock chamber is as follows. The seal cap that opens and closes the furnace port of the process tube moves up and down inside the load lock chamber.
When a heater is laid on the seal cap, it is necessary to make the electric wiring for supplying power to the heater movable. In general, the movable electric wiring is held by a caterpillar-shaped cable bear (registered trademark) serving as a guide. However, if electric wires are held by the cable carrier in the load lock chamber and wiring is performed, the wafer held by the boat may be damaged due to the cable carrier being violently collided by the evacuation of the load lock chamber during vacuum evacuation. There is. That is, since electric wiring cannot be wired in the load lock chamber, a heater cannot be laid on the seal cap. When a high temperature boat is carried out of the processing chamber to the load lock chamber, heat is trapped in the load lock chamber, and the temperature of the atmosphere rises. In order to cope with this temperature rise, it is necessary to use electric wiring and cable bears having high heat resistance, so that thick electric wiring and cable bears having a large curvature are used, and as a result, the cable bear itself is used. Is projected to the wafer holding area of the boat. Therefore, since the risk that the cable carrier damages the wafer held by the boat is further increased, the heater cannot be laid on the seal cap installed in the load lock chamber. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing by-products from adhering near a furnace port without laying a heater on a seal cap. [0008] A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a gas is supplied to process a substrate, and a seal cap for opening and closing a furnace port of the processing chamber. A by-product preventing gas blow-off portion is provided in a region of the processing chamber side end surface of the seal cap. According to the above-mentioned means, the by-product preventing gas atmosphere is formed in the region of the processing chamber side end surface of the seal cap, so that the processing gas supplied to the processing chamber is formed in the processing chamber side end surface region of the seal cap. Therefore, by-products can be prevented from adhering to this region. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a CVD apparatus 10 according to the present embodiment includes a vertical process tube 11 which is disposed vertically so that the center line is vertical and fixedly supported. ing. The process tube 11 includes an outer tube 12 and an inner tube 1 which are arranged concentrically with each other.
The outer tube 12 is made of quartz glass and is integrally formed in a cylindrical shape having an upper end closed and a lower end opened. The inner tube 13 is made of quartz glass or silicon carbide and has upper and lower ends. It is formed in an open cylindrical shape. The cylindrical hollow portion of the inner tube 13 forms a processing chamber 14 into which a plurality of wafers held concentrically by a boat are loaded.
The inner diameter of the inner tube 13 is set to be larger than the maximum outer diameter of the wafer as the substrate to be processed. As shown in FIGS. 1 and 2, a short cylindrical manifold 15 having upper and lower ends opened at the lower end of the process tube 11 is arranged concentrically with the lower end of the inner tube 13. A furnace port 16 of the processing chamber 14 is formed by a lower end opening of the manifold 15. The process tube 11 is vertically supported by the manifold 15 being supported by the housing 2. A partition 17 is horizontally protruded from an intermediate portion of the inner periphery of the manifold 15, and the partition 17 vertically partitions an inner space of the manifold 15. An exhaust pipe 18 whose other end is connected to a vacuum exhaust device (not shown) is provided on the side wall of the manifold 15.
The exhaust pipe 18 exhausts an exhaust path 19 formed by a gap between the outer tube 12 and the inner tube 13. The exhaust pipe 18 is connected to communicate with the upper space of the partitioned inner space of the manifold 15. ing. At the lower end of the side wall of the manifold 15, a film forming gas introduction pipe 20 is provided.
Is connected so as to communicate with the lower space on the furnace port 16 side of the inner space of the manifold 15 partitioned by the partition wall 17, and the other end of the film-forming gas introduction pipe 20 is connected to the source gas or the nitrogen gas. It is connected to a gas supply device (not shown) for supplying gas. As shown in FIGS. 1 and 2, C
The VD device 10 includes a furnace port opening / closing device 21 as an isolation valve for opening and closing the furnace port 16 of the manifold 15. The furnace port opening / closing device 21 is disposed concentrically with an extension of the center line of the manifold 15 and is provided with a boat elevator. (Not shown)
It is configured to be lifted and lowered. The furnace port opening / closing device 21 includes a base 22 vertically moved up and down by the boat elevator, and a seal cap 23 formed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 15 and sealing the furnace port 16 in close contact with the lower end surface of the manifold 15. The seal cap 23 is disposed in parallel with a slight gap right above the base 22 so that the bellows 2
4 are supported horizontally. The rotating shaft 25 is inserted vertically through the center line of the base 22 so that the bearing device 26
It is rotatably supported by the
Reference numeral 5 is configured to be rotationally driven by a rotary actuator 27 installed on the lower surface of the base 22. A support plate 28 is horizontally fixed to the upper end of the rotating shaft 25, and a boat described later is vertically erected on the support plate 28 and fixed by a boat retainer 29. As shown in FIG. 2, on the upper surface of the seal cap 23, a shower head 3 as a blow-out portion for blowing out a nitrogen gas as a by-product prevention gas in a shower shape.
0 is set. The shower head 30 includes the base plate 31 shown in FIG. 3 and the outlet plate 35 shown in FIG. 4, and the base plate 31 and the outlet plate 35 are overlapped in the middle and a plurality of bolts ( (Not shown). As shown in FIG. 3, the base plate 31 has an outer diameter slightly smaller than the outer diameter of the seal cap 23 and the seal cap 23.
The base plate 31 has a plurality of bolt insertion holes 32 arranged at equal intervals in the circumferential direction on an inner edge portion and an outer edge portion of the base plate 31, respectively. It is opened in the thickness direction. On the upper surface of the base plate 31, a gas reservoir groove 33 is immersed in a circular ring-shaped annular groove slightly smaller than the base plate 31, and a nitrogen gas supply for supplying nitrogen gas is provided on the bottom wall of the gas reservoir groove 33. A tube 34 is connected to communicate with the gas reservoir groove 33. As shown in FIG. 4, the outlet plate 35 is formed in a circular ring-shaped flat plate shape equal to the base plate 31, and the outlet plate 35 has a plurality of outlets 36 in a row. The concentric circles are arranged at equal intervals in the circumferential direction and are opened in the thickness direction.
The inner diameter of the outlet 36 is set to 0.1 mm or less,
It is set to blow out a small flow of nitrogen gas. That is, the base plate 31 and the outlet plate 3
Shower head 30 assembled with 5 in the middle
In the above, the nitrogen gas supplied from the nitrogen gas supply pipe 34 to the gas reservoir groove 33 diffuses in the gas reservoir groove 33 and is blown out from each of the plurality of outlets 36 to form a nitrogen gas curtain. As shown in FIG. 1, the boat 40 comprises a pair of upper and lower end plates 41 and 42, and both end plates 41 and 42.
And a plurality of holding members 43 vertically arranged between the holding members 43. A plurality of holding grooves 44 are arranged in each holding member 43 at equal intervals in the longitudinal direction and open in the same plane. It is carved in each. The outer peripheral portion is inserted between the plurality of holding grooves 44 so that the wafers 1 are horizontally and aligned with their centers aligned and held by the boat 40. On the other hand, a heater unit 45 is installed concentrically outside the process tube 11 so as to surround the process tube 11, and the heater unit 45 is installed vertically by being supported by the housing 2. It has become. The heater unit 45 is configured to heat the inside of the process tube 11 uniformly or to a predetermined temperature distribution. In the present embodiment, the housing 2 forms a load lock chamber type boat loading / unloading chamber 3, and the boat loading / unloading chamber 3 waits for a boat 40 loaded / unloaded to the processing chamber 14. It is set to be able to. Next, a case where silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed on a wafer by using the CVD apparatus having the above configuration will be described. In the boat loading / unloading chamber 3 just below the process tube 11, a plurality of wafers 1 are loaded into the boat 40 by the wafer transfer device in a state where the wafers 1 are parallel to each other and their center lines are aligned. As shown in FIG. 1, a boat 40 loaded with a plurality of wafers 1 is placed on a seal cap 23 with the direction in which the wafers 1 are lined up vertically and fixed by a boat retainer 29. Then, it is lifted by an elevator, carried into the processing chamber 14 from the furnace port 16 of the manifold 15 (loading), and is left in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 23. In this state, the seal cap 23 is in a state where the furnace port 16 is hermetically sealed. The inside of the process tube 11 is evacuated to a predetermined degree of vacuum (several tens to tens of thousands Pa) through an exhaust pipe 18. Further, the inside of the process tube 11 is uniformly heated by the heater unit 45 to a predetermined temperature (about 600 ° C.). Next, when the temperature and pressure inside the process tube 11 are stabilized, the film forming gas 51 is supplied to the processing chamber 14 of the inner tube 13 by the film forming gas introducing pipe 20. In the present embodiment, the deposition gas is S
iH 2 Cl 2 gas and ammonia (NH 3 ) gas are used. Incidentally, the NH 3 gas is supplied before the SiH 2 Cl 2 gas is supplied. In addition, the boat 40 is rotated by the rotary actuator 27 during the processing. In the present embodiment, when the film forming gas 51 is supplied, the nitrogen gas 52 as the by-product prevention gas is gently blown from the shower head 30 in a shower. By the shower-like blowing of the nitrogen gas 52 from the shower head 30, a nitrogen gas atmosphere 53 as a by-product prevention gas atmosphere is formed in the upper region of the seal cap 23 as shown in FIG. When the nitrogen gas atmosphere 53 is formed in the upper region of the seal cap 23 in this manner, the film forming gas 51 supplied to the furnace port 16 is prevented from contacting the surface of the seal cap 23 at the processing chamber side end surface region. Therefore, by-products can be prevented from adhering to this region. The supplied film forming gas 51 rises in the processing chamber 14 of the inner tube 13, flows out of the upper end opening into the exhaust path 19 formed by the gap between the inner tube 13 and the outer tube 12, and flows out of the exhaust pipe 18. Exhausted. The deposition gas 51 contacts the surface of the wafer 1 when passing through the processing chamber 14. The film forming gas 51 accompanying the contact with the wafer 1
By the thermal CVD reaction of the following equation (1), a Si 3 N 4 film is deposited (deposited) on the surface of the wafer 1. 3SiH 2 Cl 2 + 4NH 3 → 3Si 3 N 4 + 6HCl + 6H 2 (1) In the actual process, the ammonia (NH) of the above formula (1) is used.
3 ) is added in a 10- to 100-fold excess with respect to silicon (Si). At high temperatures, the film formation by the CVD method largely depends on diffusion in the gas phase, and is greatly affected by the pressure in the processing chamber. Furthermore, at low temperatures, it depends on the reaction on the surface of the wafer. For example, in the growth of Si by thermal decomposition of SiH 4 , it is considered that the release of H 2 from the adsorbed SiH 2 molecules is a rate-determining process. After a predetermined processing time for depositing a desired thickness of the Si 3 N 4 film, the seal cap 2
3 is lowered to open the furnace port 16, and the wafers 1 are unloaded from the furnace port 16 to the boat loading / unloading chamber 3 directly below the process tube 11 while being held by the boat 40. In the above-described film forming process, when the shower head 30 is not installed, the film forming gas 51 supplied to the furnace port 16 from the film forming gas introduction pipe 20 is supplied to the seal cap 23 and the furnace port 16. Will come into contact with the surface. Since the temperature of the seal cap 23 and the furnace port 16 is lower than the temperature of the processing chamber 14, by-products (intermediate products) such as NH 4 Cl adhere to the surfaces of the seal cap 23 and the furnace port 16. . By-products attached to these surfaces accumulate each time the film forming process is repeated,
The accumulated thickness of the deposited film increases as the number of batch processes of film formation increases. When the thickness of the accumulated film reaches a certain value, the film easily peels off, and the generation of particles increases rapidly. However, the CVD apparatus 1 according to the present embodiment
0, the shower head 3
Since the nitrogen gas 52 is blown out from 0 in the form of a shower, a nitrogen gas atmosphere 53 is formed in the region of the furnace port 16 of the seal cap 23. It does not touch the surface. That is, since the surfaces of the seal cap 23, the shower head 30, and the furnace port 16 are covered with the nitrogen gas atmosphere 53, the deposition gas 51 is prevented from contacting these surfaces. By-products do not adhere to the surface of the seal cap 23, the shower head 30, and the furnace port 16 at a relatively low temperature. Therefore, it is possible to prevent by-products from being deposited on these surfaces beforehand, to prevent generation of particles, and to eliminate or reduce maintenance work for removing the deposited film. can do. According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. 1) Nitrogen gas is blown out from a shower head in a shower form during a film forming process to form a nitrogen gas atmosphere in a furnace port region of the seal cap. Since contact with the surface of the port can be prevented, by-products can be prevented from adhering even to the surface of the seal cap, the shower head, and the furnace port at a lower temperature than the processing chamber. 2) By preventing by-products of the processing gas from adhering to the surfaces of the seal cap, the shower head, and the furnace port, it is possible to prevent the by-products from accumulating on these surfaces. Therefore, the generation of particles due to the separation of the deposited film can be prevented beforehand,
As a result, it is possible to increase the production yield and throughput of the CVD apparatus and thus the IC manufacturing method. 3) By preventing the deposition of by-products, maintenance work for removing the deposited film can be eliminated or reduced, so that the operating efficiency of the CVD apparatus and the productivity of the IC manufacturing method can be reduced. Can be enhanced. 4) By preventing by-products from adhering to the surfaces of the seal cap and the furnace port without heating the heater, it is not necessary to lay a heater on the seal cap and the furnace port. The electric wiring for supplying the electric wiring is unnecessary, and the secondary obstacle due to the wiring of the electric wiring can be avoided. As a result, it is possible to realize the construction of the boat loading / unloading chamber in the load lock chamber in the CVD apparatus. be able to. 5) Since the entire showerhead receives heat from the processing chamber, the temperature of the nitrogen gas blown out from the showerhead becomes high. Temperature distribution (especially
It is possible to avoid adversely affecting the furnace port). The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various changes can be made without departing from the scope of the invention. For example, as the by-product prevention gas, not only an inert gas such as a nitrogen gas but also a film forming gas such as an NH 3 gas or a cleaning gas such as a chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas may be used. You may. The blow-off section for forming the by-product prevention gas atmosphere in the region of the processing chamber side end face of the seal cap is not limited to the use of a shower head. Configuration that radiates radially along the
A configuration may be used in which one or more gas supply pipes are connected so as to blow out gas uniformly in the circumferential direction (tangential direction) of the furnace port. When piping the gas supply pipe in the circumferential direction (tangential direction) of the furnace port, the gas flows spirally,
Even when the boat is not rotated, the uniformity of the film thickness distribution in the wafer surface can be improved. The type of film to be formed is not limited to a silicon nitride film.
It may be a polysilicon film or a silicon oxide film. The CVD apparatus is not limited to a batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus having a process tube including an outer tube and an inner tube. Equipment, and furthermore, single wafer CVD
It may be another CVD device such as a device. Furthermore, the substrate processing apparatus is not limited to the CVD apparatus, but is generally used for not only oxidation processing and diffusion but also for reflow for carrier activation after ion implantation and flattening, etc. Can be applied to In the above embodiment, the case where the processing is performed on the wafer has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like. As described above, according to the present invention,
By-products can be prevented from adhering near the furnace port without laying a heater on the seal cap.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す
正面断面図である。
【図２】その主要部の正面断面図である。
【図３】シャワーヘッドのベースプレートを示してお
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う
断面図である。
【図４】シャワーヘッドの吹出口プレートを示してお
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う
断面図、（ｃ）は吹出口の拡大部分断面図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（被処理基板）、２…筐体、３…ボート搬入
搬出室、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…プ
ロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナ
チューブ、１４…処理室、１５…マニホールド、１６…
炉口、１７…隔壁、１８…排気管、１９…排気路、２０
…成膜ガス導入管、２１…炉口開閉装置、２２…ベー
ス、２３…シールキャップ、２４…ベローズ、２５…回
転軸、２６…軸受装置、２７…ロータリーアクチュエー
タ、２８…支持板、２９…ボート押さえ、３０…シャワ
ーヘッド（吹出部）、３１…ベースプレート、３２…ボ
ルト挿通孔、３３…ガス溜め溝、３４…窒素ガス供給
管、３５…吹出口プレート、３６…吹出口、４０…ボー
ト、４１、４２…端板、４３…保持部材、４４…保持
溝、４５…ヒータユニット、５１…成膜ガス、５２…窒
素ガス（副生成物付着防止ガス）、５３…窒素ガス雰囲
気（副生成物付着防止ガス雰囲気）。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front sectional view showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a front sectional view of a main part thereof. 3A and 3B show a base plate of the shower head, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 3A. 4A and 4B show an outlet plate of a shower head, wherein FIG. 4A is a plan view, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG. 4A, and FIG. It is. [Description of Signs] 1 ... Wafer (substrate to be processed), 2 ... Housing, 3 ... Boat carry-in / out chamber, 10 ... CVD apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Process tube, 12 ... Outer tube, 13 ... Inner tube , 14 ... processing chamber, 15 ... manifold, 16 ...
Furnace opening, 17 ... partition wall, 18 ... exhaust pipe, 19 ... exhaust path, 20
... film formation gas introduction pipe, 21 ... furnace port opening and closing device, 22 ... base, 23 ... seal cap, 24 ... bellows, 25 ... rotating shaft, 26 ... bearing device, 27 ... rotary actuator, 28 ... support plate, 29 ... boat Holder, 30: shower head (blowing part), 31: base plate, 32: bolt insertion hole, 33: gas reservoir groove, 34: nitrogen gas supply pipe, 35: outlet plate, 36: outlet, 40: boat, 41 , 42 end plate, 43 holding member, 44 holding groove, 45 heater unit, 51 film forming gas, 52 nitrogen gas (by-product adhesion preventing gas), 53 nitrogen gas atmosphere (by-product adhesion) Gas atmosphere).
フロントページの続き
(72)発明者 柿崎 智
東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式
会社日立国際電気内
Ｆターム(参考） 4K030 BA29 BA40 BA44 CA04 CA12
EA06 KA10 KA11 LA15
5F045 AB03 AB32 AB33 DP19 DQ05
EB10 Continuation of front page
(72) Inventor Satoshi Kakizaki
3-14-20 Higashinakano, Nakano-ku, Tokyo Stock
Hitachi Kokusai Electric Inc.
F term (reference) 4K030 BA29 BA40 BA44 CA04 CA12
EA06 KA10 KA11 LA15
5F045 AB03 AB32 AB33 DP19 DQ05
EB10