JP2006294916A - Substrate processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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、半導体素子を含む半導体集積回路が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に酸化膜を形成するためのパイロジェニック酸化装置に利用して有効なものに関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus. For example, in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), an oxide film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which a semiconductor integrated circuit including semiconductor elements is formed. It is related with what is effective in the pyrogenic oxidation apparatus for forming.
ICの製造方法におけるウエハに酸化膜を形成する酸化膜形成工程には、パイロジェニック酸化装置が使用されることがある。
パイロジェニック酸化装置は、水蒸気発生装置(Pyrogenic 装置)によって発生された水蒸気(H2 O)をウエハに接触させて酸化することにより、ウエハに酸化膜を形成するように構成されている。例えば、特許文献1参照。
The pyrogenic oxidation apparatus is configured to form an oxide film on a wafer by oxidizing water vapor (H 2 O) generated by a water vapor generation apparatus (Pyrogenic apparatus) in contact with the wafer. For example, see Patent Document 1.
水蒸気発生装置は、水素(H2 )ガスと酸素(O2 )ガスとを燃焼反応させて水蒸気を生成する燃焼管と、燃焼管内に水素と酸素とを噴出させるガス噴出ノズルとを備えており、燃焼管内で水素と酸素とを燃焼反応させることにより、水蒸気を発生するように構成されている。
従来のこの種の水蒸気発生装置においては、燃焼管やガス噴出ノズルは石英(SiO2 )材料によって形成されている。
The steam generator includes a combustion pipe that generates a water vapor by causing a combustion reaction between hydrogen (H 2 ) gas and oxygen (O 2 ) gas, and a gas jet nozzle that jets hydrogen and oxygen into the combustion pipe. In the combustion pipe, water and oxygen are combusted and reacted to generate water vapor.
In this type of conventional steam generator, the combustion tube and the gas jet nozzle are made of quartz (SiO 2 ) material.
しかし、石英材料によって形成された燃焼管やガス噴出ノズルを備えた水蒸気発生装置においては、次のような問題点の発生が懸念されている。
1) 石英材料は炭化シリコン(SiC)材料(CVD法によって一体成形された炭化シリコン材料またはCVD法によって表面に炭化シリコンがコーティングされた炭化シリコン材料)に比べて、不純物の含有量が多い。
2) 厚膜の酸化膜の形成においては、長い燃焼時間または水素/酸素レシオの高い比率化が必要になる。
3) 前記2)において、燃焼熱による燃焼管の失透や融解が起こることにより、石英材料中の不純物が水蒸気等のガスと一緒にウエハに供給されるために、ICの電気的特性を劣化させる可能性がある。
However, in the water vapor generating apparatus provided with a combustion tube and a gas jet nozzle made of quartz material, there are concerns about the following problems.
1) Quartz material has a higher impurity content than silicon carbide (SiC) material (silicon carbide material integrally formed by CVD method or silicon carbide material whose surface is coated with silicon carbide).
2) The formation of a thick oxide film requires a long combustion time or a high hydrogen / oxygen ratio.
3) In 2) above, devitrification and melting of the combustion tube due to combustion heat occur, so that impurities in the quartz material are supplied to the wafer together with gas such as water vapor, thereby deteriorating the electrical characteristics of the IC. There is a possibility to make it.
本発明の目的は、水素/酸素レシオや燃焼時間の影響を回避しつつ清浄度の高い水蒸気を安定して供給することができる基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of stably supplying high-purity water vapor while avoiding the influence of a hydrogen / oxygen ratio and combustion time.
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に水蒸気を含むガスを供給する供給管と、
前記供給管に接続され水素と酸素とを燃焼反応させて水蒸気を生成する燃焼管と、
前記燃焼管内に水素と酸素とを噴出させるガス噴出ノズルと、を備えており、
前記ガス噴出ノズルは外管と、この外管内に収容される内管と、この内管と外管の先端部分に配置され水素と酸素とを別々に噴出させるガス噴出部とを備えており、
前記ガス噴出ノズルのうち少なくとも前記内管と前記ガス噴出部とが炭化シリコンによって形成され、少なくとも外管が石英によって形成されていることを特徴とする基板処理装置。
(2)前記(1)において、前記ガス噴出部と内管とは、一体的に形成されていることを特徴とする基板処理装置。
(3)前記(1)または(2)において、前記ガス噴出ノズルのうち少なくとも前記ガス噴出部と内管とは、外管に対して分割可能に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
(4)前記(1)、(2)または(3)において、前記ガス噴出部は、前記内管と連通するように設けられた少なくとも一つのガス噴出口と、前記外管と前記内管との間の空間に連通するように設けられた少なくとも一つの前記ガス噴出口とを有することを特徴とする基板処理装置。
(5)前記(1)、(2)、(3)または(4)において、前記ガス噴出ノズルには、内管内に水素ガスを導入する水素ガス導入管と、前記外管と前記内管との間の空間に酸素ガスを導入する酸素ガス導入管とが設けられていることを特徴とする基板処理装置。
(6)前記(1)の基板処理装置を使用して基板を処理する工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) a processing chamber for processing a substrate;
A supply pipe for supplying a gas containing water vapor into the processing chamber;
A combustion pipe connected to the supply pipe to generate a water vapor by a combustion reaction of hydrogen and oxygen;
A gas ejection nozzle for ejecting hydrogen and oxygen into the combustion pipe,
The gas ejection nozzle includes an outer tube, an inner tube accommodated in the outer tube, and a gas ejection portion that is arranged at the distal end portion of the inner tube and the outer tube and separately ejects hydrogen and oxygen.
A substrate processing apparatus, wherein at least the inner tube and the gas ejection portion of the gas ejection nozzle are made of silicon carbide, and at least the outer tube is made of quartz.
(2) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the gas ejection part and the inner tube are integrally formed.
(3) The substrate processing apparatus according to (1) or (2), wherein at least the gas ejection portion and the inner tube of the gas ejection nozzle are configured to be dividable with respect to the outer tube. .
(4) In the above (1), (2), or (3), the gas ejection portion includes at least one gas ejection port provided to communicate with the inner tube, the outer tube, and the inner tube. A substrate processing apparatus comprising: at least one gas jet port provided so as to communicate with a space between the two.
(5) In the above (1), (2), (3) or (4), the gas ejection nozzle includes a hydrogen gas introduction pipe for introducing hydrogen gas into the inner pipe, the outer pipe, the inner pipe, An oxygen gas introduction pipe for introducing oxygen gas into a space between the substrate processing apparatuses.
(6) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the step of processing a substrate using the substrate processing apparatus of (1).
前記(1)によれば、ガス噴出ノズルのうち非常に高温になり易い内管とガス噴出部とが炭化シリコンによって形成されているので、水素/酸素レシオや燃焼時間の影響を回避しつつ清浄度の高い水蒸気を安定して供給することができる。また、加工が困難な炭化シリコン材料の部分を内管とガス噴出部とに限定することにより、製造コストを低減させることができる。
他方、外管や燃焼管については紫外線を透過する石英によって形成するようにすれば、燃焼状態を外部から観察することができるので好ましい。
According to the above (1), since the inner pipe and the gas jetting portion, which are likely to be very high in the gas jet nozzle, are formed of silicon carbide, the gas / jet ratio is cleaned while avoiding the influence of the hydrogen / oxygen ratio and the combustion time. High-degree steam can be supplied stably. Further, the manufacturing cost can be reduced by limiting the portion of the silicon carbide material that is difficult to process to the inner tube and the gas ejection portion.
On the other hand, it is preferable to form the outer tube and the combustion tube with quartz that transmits ultraviolet rays because the combustion state can be observed from the outside.
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、機能的にはウエハに酸化膜を形成するための酸化膜形成装置の一例であるパイロジェニック酸化装置として構成されており、構造的にはバッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置として構成されている。
すなわち、図1に示されているように、本実施の形態に係る基板処理装置(以下、パイロジェニック酸化装置という。)10はバッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置として構成されている。
In the present embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is functionally configured as a pyrogenic oxidation apparatus which is an example of an oxide film forming apparatus for forming an oxide film on a wafer. It is configured as a batch type vertical hot wall heat treatment apparatus.
That is, as shown in FIG. 1, a substrate processing apparatus (hereinafter referred to as a pyrogenic oxidation apparatus) 10 according to the present embodiment is configured as a batch type vertical hot wall heat treatment apparatus.
パイロジェニック酸化装置10はプロセスチューブ11を備えており、プロセスチューブ11は石英(SiO2 )が使用されて、上下両端が開口した円筒形状に一体成形されている。プロセスチューブ11は中心線が垂直になるように縦に配されて筐体(図示せず)に支持されている。
プロセスチューブ11の筒中空部は処理室12を形成しており、処理室12は複数枚のウエハ1を同心的に整列させた状態で保持したボート20が搬入されるように構成されている。プロセスチューブ11の下端開口は、複数枚のウエハ1を保持したボート20を搬入搬出するための炉口13を構成している。
プロセスチューブ11の上端開口には分散板14が被せられており、分散板14にはガスを処理室12の全体に分散させる流通孔15が複数個、全体的に分散されて配置されて厚さ方向に開設されている。
The
A cylindrical hollow portion of the process tube 11 forms a
The upper end opening of the process tube 11 is covered with a dispersion plate 14, and the dispersion plate 14 is provided with a plurality of distribution holes 15 that disperse the gas throughout the
プロセスチューブ11の外部にはヒータユニット16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16は筐体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16は処理室12内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。
A
プロセスチューブ11の真下にはプロセスチューブ11の外径と略等しい円盤形状に形成されたシールキャップ17が同心的に配置されており、シールキャップ17は送りねじ機構によって構成されたボートエレベータ(一部のみが図示されている。)18によって垂直方向に昇降されるようになっている。
シールキャップ17はボートエレベータ18によって上昇された状態において、プロセスチューブ11の下端面にシールリング17aを挟んで密着することにより、処理室12を気密シールするようになっている。
A
When the
シールキャップ17の中心線上にはボート20が垂直に立脚されて支持されている。
ボート20は上下で一対の端板21、22と、両端板21、22間に架設されて垂直に配設された複数本(本実施の形態では三本)の保持部材23とを備えており、各保持部材23には複数条の保持溝24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の外周辺部が三条の保持溝24に同時に挿入されることにより、複数枚のウエハ1がボート20に水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持されるようになっている。
ボート20の下側端板22の下には断熱キャップ部25が形成されており、断熱キャップ部25の下面には断熱キャップ部25の外径よりも若干だけ大径の円板形状に形成されたベース26が水平に設けられている。ボート20はベース26がシールキャップ17の上面に当接されて着脱自在に固定されることによって、シールキャップ17の上に据え付けられている。
On the center line of the
The boat 20 includes a pair of
Then, the outer peripheral portion of the wafer 1 is inserted into the three holding grooves 24 at the same time, so that the plurality of wafers 1 are held on the boat 20 so as to be aligned in a state where their centers are aligned with each other. ing.
A heat insulating cap portion 25 is formed under the
プロセスチューブ11の側壁の下部には排気口27が処理室12に連通するように開設されており、排気口27には排気ライン28の一端が接続されている。排気ライン28の他端にはブロア等によって構成された排気装置29が接続されている。
An exhaust port 27 is opened at the lower part of the side wall of the process tube 11 so as to communicate with the
プロセスチューブ11の外側には、処理室12内に水蒸気を含むガスを供給する供給管19が敷設されており、供給管19はプロセスチューブ11の一部に沿って上下方向に延在した状態になっているとともに、分散板14の上方を被覆した状態になっている。
供給管19の下端部には水素と酸素とから生成された水蒸気を含むガスを供給するための水蒸気発生装置(外部燃焼装置)30が接続されている。
A
Connected to the lower end of the
図2に示されているように、水蒸気発生装置30は水素と酸素とを燃焼反応させて水蒸気を生成する燃焼管31を備えている。燃焼管31は石英によって両端面が閉塞された円筒形状に形成されており、水素と酸素とを燃焼反応させて水蒸気を生成する燃焼室32が燃焼管31の円筒中空部によって形成されている。
燃焼管31のプロセスチューブ11側の端面には、送出管33の一端が燃焼室32に連通するように突設されており、図1に示されているように、送出管33の他端はプロセスチューブ11の供給管19に接続されている。
As shown in FIG. 2, the water
One end of the
燃焼管31の送出管33と反対側の端面には、燃焼室32内に水素と酸素とを噴出させるガス噴出ノズル34の一端部が挿入されて固定されている。
ガス噴出ノズル34は両端開口の円筒形状に形成された外管35と、一端が閉塞で他端が開口の小径の円筒形状に形成された内管36と、水素ガスと酸素ガスとを別々に噴出させるガス噴出部37とを備えており、内管36は外管35内に同心円に収容されている。ガス噴出部37は外管35の内径と等しい外径の円板形状に形成されており、内管36の閉塞側先端に同心円に配されている。
ガス噴出ノズル34のうち内管36とガス噴出部37とは一体的に形成されており、炭化シリコンによって形成されている。ガス噴出ノズル34のうち外管35は石英によって形成されており、図3に示されているように、内管36とガス噴出部37とに対して分割可能に構成されている。
One end of a
The
Of the
ガス噴出部37の中心線上には、内管36の内部と連通するガス噴出口(以下、内側ガス噴出口という。)38が開設されている。ガス噴出部37の中間部には、外管35と内管36との間の空間40に連通するガス噴出口(以下、外側ガス噴出口という)39が複数個、同心円に配置されて開設されており、各外側ガス噴出口39は内側ガス噴出口38の噴出側の延長線上で交差するように傾斜されて開口されている。
外管35の燃焼管31と反対側開口端と内管36の中間部外周との間には、外管35と内管36との間の空間40を気密封止するシール部材41が嵌着されている。
On the center line of the
A
ガス噴出ノズル34の内管36のガス噴出部37と反対側の端部には、内管36内に水素ガスを導入する水素ガス導入管42がカップリング43によって連結されている。
ガス噴出ノズル34の外管35の中間部には、外管35と内管36との間の空間40に連通したエルボ管44の一端が突設されており、エルボ管44の他端には外管35と内管36との間の空間40に酸素ガスを導入する酸素ガス導入管45がカップリング46によって連結されている。
燃焼管31のガス噴出ノズル34側の端面には、燃焼管31内の温度を計測する熱電対47が挿入されている。図示は省略するが、熱電対47は計測結果をパイロジェニック酸化装置10を制御するコントローラに送信するように構成されている。
A hydrogen
One end of an
A
図1に示されているように、水素ガス導入管42は可変流量制御弁(マスフローコントローラ)48およびコック49を介して水素ガス供給源50に接続されている。
また、酸素ガス導入管45は可変流量制御弁51およびコック52を介して酸素ガス供給源53に接続されている。
さらに、水素ガス導入管42には窒素ガス導入管54が接続されており、窒素ガス導入管54は可変流量制御弁55およびコック56を介して窒素ガス供給源57に接続されている。
燃焼管31の外側には容器58によって被覆されたヒータ59が設置されており、ヒータ59は燃焼室32の内部を加熱するようになっている。
As shown in FIG. 1, the hydrogen
The oxygen
Further, a nitrogen
A
水蒸気発生装置30の可変流量制御弁48、51、55やコック49、52、56およびヒータ59は、コンピュータによって構築されたコントローラによってパイロジェニック酸化装置10のヒータユニット16等と共に制御されるようになっている。
The variable flow
図1に示されているように、水蒸気発生装置30の送出管33にはバイパスライン60の一端が接続されており、バイパスライン60の他端は排気ライン28に接続されている。バイパスライン60の途中にはコック61が介設されており、コック61は常時閉じで、パージステップ時に開くように構成されている。
As shown in FIG. 1, one end of a
プロセスチューブ11の外側における供給管19と反対側には、パージガス導入管62が敷設されており、パージガス導入管62はプロセスチューブ11の一部に沿って上下方向に延在した状態になっているとともに、供給管19に接続して分散板14の上方を被覆した状態になっている。パージガス導入管62の下端部にはパージガス導入ライン63が接続されており、パージガス導入ライン63には窒素ガス供給源64がコック65を介して接続されている。
A purge
次に、前記構成に係るパイロジェニック酸化装置10によるICの製造方法における酸化膜形成工程を説明する。
Next, an oxide film forming process in the IC manufacturing method by the
図1に示されているように、酸化膜形成処理に際して、複数枚のウエハ1を整列保持したボート20は、シールキャップ17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る。この状態で、ボート20はボートエレベータ18によって上昇されて、プロセスチューブ11の炉口13から処理室12に搬入されて行き、シールキャップ17に支持されたままの状態で処理室12に存置される。
ボート20が上限位置に達すると、シールキャップ17はプロセスチューブ11の下端面にシールリング17aを挟んで密着することにより、処理室12を気密に閉じた状態になる。
As shown in FIG. 1, in the oxide film forming process, the boat 20 in which a plurality of wafers 1 are aligned and held is placed on the
When the boat 20 reaches the upper limit position, the
処理室12がシールキャップ17によって気密に閉じられると、処理室12の内部が排気ライン28によって排気され、ヒータユニット16によって所定の温度(約750℃)に加熱される。
When the
続いて、水素ガス導入管42のコック49が開かれることにより、可変流量制御弁48によって流量を調整された水素ガスが、水素ガス供給源50から水蒸気発生装置30のガス噴出ノズル34の内管36に供給される。内管36に供給された水素ガスは、ガス噴出部37の内側ガス噴出口38から燃焼室32に噴出する。
同時に、酸素ガス導入管45のコック52が開かれることにより、可変流量制御弁51によって流量を調整された酸素ガスが、酸素ガス供給源53から水蒸気発生装置30のガス噴出ノズル34の外管35と内管36との間の空間40に供給される。空間40に供給された酸素ガスは、ガス噴出部37の複数個の外側ガス噴出口39から燃焼室32にそれぞれ噴出する。
Subsequently, when the
At the same time, when the
水蒸気発生装置30の燃焼室32の温度が、水素ガスの燃焼温度以上にヒータ59によって上昇されると、内側ガス噴出口38から噴出する水素ガスが着火し、水素ガスと複数個の外側ガス噴出口39から噴出する酸素ガスとが燃焼反応するために、水蒸気が燃焼室32において生成される。
このとき、複数個の外側ガス噴出口39は内側ガス噴出口38の噴出側の延長線上で交差するように開口されているので、水素ガスと酸素ガスとはきわめて効果的に燃焼反応する。
ここで、内管36とガス噴出部37が不純物の含有量の少ない炭化シリコンによって形成されているので、非常に高温になってもガス噴出部37および内管36中の不純物が発生する現象を防止することができる。
したがって、ガス噴出部37および内管36中の不純物が水蒸気等のガスと一緒にウエハに供給されることがないために、ICの電気的特性を劣化させる可能性はない。
また、例えば、厚膜の酸化膜を形成する場合において、水素/酸素レシオを高く設定することにより、燃焼時間を短縮しつつ厚膜の酸化膜を形成することができる。
また、水素ガスと酸素ガスとの燃焼反応によって非常に高温になり易いガス噴出部37および内管36が不純物の含有量が少ない炭化シリコンによって形成されているので、万一、ガス噴出部37および内管36において融解が起こったとしても発生する不純物は少ない。
When the temperature of the
At this time, the plurality of
Here, since the
Therefore, since impurities in the
Further, for example, when a thick oxide film is formed, the thick oxide film can be formed while shortening the combustion time by setting the hydrogen / oxygen ratio high.
In addition, since the
水蒸気発生装置30で生成された水蒸気は水素ガスや酸素ガスと共に処理ガス(酸化ガス)として燃焼管31の送出管33から供給管19へ送り出され、供給管19によってプロセスチューブ11の処理室12へ供給され、分散板14によって処理室12内の全体にわたって均等に分散される。
酸化種である水蒸気を含むガスとしての処理ガスの導入時間すなわち酸化ステップの処理時間は30分〜120分である。また、処理室12の圧力は常圧(大気圧)である。
The steam generated by the
The introduction time of the processing gas as a gas containing water vapor as an oxidizing species, that is, the processing time of the oxidation step is 30 minutes to 120 minutes. The pressure in the
分散板14によって処理室12に均一に分散された処理ガスは、ボート20に保持された複数枚のウエハ1にそれぞれ均一に接触しながら処理室12を流下し、排気口27から排気ライン28の排気力によって処理室12の外部に排気される。
処理ガスのウエハ1の表面への接触による水蒸気の酸化反応により、ウエハ1の表面には酸化膜が形成される。
The processing gas uniformly dispersed in the
An oxide film is formed on the surface of the wafer 1 by the oxidation reaction of water vapor by the contact of the processing gas with the surface of the wafer 1.
酸化膜が所望の膜厚だけ形成される予め設定された処理時間が経過すると、水蒸気発生装置30の燃焼室32への酸素ガスおよび水素ガスの供給が停止される。
次いで、水蒸気発生装置30に接続された窒素ガス導入管54のコック56が開かれるとともに、バイパスライン60のコック61が開かれる。
水蒸気発生装置30に接続された窒素ガス導入管54のコック56が開かれることにより、可変流量制御弁55によって流量を調整された窒素ガスが、窒素ガス供給源57からガス噴出ノズル34の内管36に供給される。内管36に供給された窒素ガスはガス噴出部37の内側ガス噴出口38から燃焼室32に噴出する。
このとき、バイパスライン60のコック61が開かれているので、内側ガス噴出口38から水蒸気発生装置30の燃焼室32へ噴出した窒素ガスは、排気ライン28に接続された排気装置29の排気力によってバイパスライン60に導出され、排気ライン28に排出されて行く。
この際に、窒素ガス導入管54から導入された窒素ガスは、ガス噴出ノズル34の内管36→燃焼室32→送出管33→バイパスライン60→排気ライン28を流通することにより、内管36や内側ガス噴出口38、燃焼室32および送出管33に残留した処理ガスや反応生成物等の残留物を確実に押し流すことになる。すなわち、この燃焼室32を含めた流通経路の残留物はバイパスライン60を通じて排出されるため、その残留物が処理室12側へ流出することはない。
When a preset processing time during which the oxide film is formed to a desired thickness has elapsed, the supply of oxygen gas and hydrogen gas to the
Next, the
When the
At this time, since the cock 61 of the
At this time, the nitrogen gas introduced from the nitrogen
水蒸気発生装置30に接続された窒素ガス導入管54のコック56が開かれると同時に、他方のパージガス導入ライン63のコック65が開かれることにより、窒素ガス供給源64の窒素ガスがパージガス導入ライン63からパージガス導入管62に供給される。
パージガス導入ライン63からパージガス導入管62に供給された窒素ガスは、パージガス導入管62によってプロセスチューブ11の処理室12へ導入され、分散板14によって処理室12内の全体にわたって均等に分散される。
分散板14によって処理室12に均一に分散された窒素ガスは、ボート20に保持された複数枚のウエハ1にそれぞれ均一に接触しながら処理室12を流下し、排気口27から排気ライン28の排気力によって処理室12の外部に排気される。処理室12に残留した水蒸気や水素ガスおよび反応生成物等の残留物は、この窒素ガスの流れによって押し流される。
When the
Nitrogen gas supplied from the purge
The nitrogen gas uniformly dispersed in the
この際にはバイパスライン60のコック61が開かれているので、パージガス導入ライン63からパージガス導入管62に供給された窒素ガスの一部は、バイパスライン60に印加する排気ライン28の排気装置29の排気力によって供給管19に吸引され、供給管19→水蒸気発生装置30の送出管33→バイパスライン60→排気ライン28に排出されて行く。
供給管19および送出管33に残留した処理ガスや反応生成物等の残留物は、この窒素ガスの流れによって押し流される。
この際、水蒸気発生装置30側の圧力をバイパスライン60側の圧力よりも高く設定しておくことにより、供給管19側の窒素ガスが水蒸気発生装置30の燃焼室32側に逆流する現象を防止することができる。
At this time, since the cock 61 of the
Residues such as processing gas and reaction products remaining in the
At this time, by setting the pressure on the
以上のパージステップが終了すると、ボートアンローディング(ボート搬出)ステップが実施される。すなわち、シールキャップ17がボートエレベータ18によって下降され、ボート20が処理室12から搬出される。
ボートアンローディングステップが終了すると、ボート20から処理済みのウエハ1を取り出すためのウエハディスチャージステップが実行される。
When the above purge step is completed, a boat unloading (boat unloading) step is performed. That is, the
When the boat unloading step is completed, a wafer discharging step for taking out the processed wafer 1 from the boat 20 is executed.
以降、前述した作用が繰り返されることにより、パイロジェニック酸化装置によってウエハがバッチ処理されて行く。 Thereafter, by repeating the above-described operation, wafers are batch processed by the pyrogenic oxidizer.
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.
1) 非常に高温になってもガス噴出部および内管中の不純物が発生する現象を防止することにより、不純物によってICの電気的特性を劣化されるのを未然に防止することができ、また、例えば、厚膜の酸化膜を形成する場合において、水素/酸素レシオを高く設定することができるので、水蒸気発生装置における燃焼時間を短縮しつつ厚膜の酸化膜を形成することができる。 1) By preventing the occurrence of impurities in the gas ejection part and the inner tube even at very high temperatures, it is possible to prevent the electrical characteristics of the IC from being deteriorated by the impurities, and For example, in the case of forming a thick oxide film, the hydrogen / oxygen ratio can be set high, so that the thick oxide film can be formed while shortening the combustion time in the steam generator.
2) 水素ガスと酸素ガスとの燃焼反応によって非常に高温になり易いガス噴出部および内管を不純物の含有量が少ない炭化シリコンによって形成することにより、万一、ガス噴出部および内管において融解が起こったとしても発生する不純物を抑制することができるので、ガス噴出部および内管中の不純物が水蒸気等のガスと一緒にウエハに供給されるのを抑制することができる。 2) The gas injection part and the inner pipe, which are likely to become very high due to the combustion reaction of hydrogen gas and oxygen gas, are formed by silicon carbide with a low content of impurities. Even if this occurs, the generated impurities can be suppressed, so that the impurities in the gas ejection part and the inner tube can be suppressed from being supplied to the wafer together with a gas such as water vapor.
3) 加工が困難な炭化シリコン材料の部分を内管とガス噴出部とに限定することにより、ガス噴出ノズルの製造コストを低減させることができるので、水蒸気発生装置ひいてはパイロジェニック酸化装置の製造コストを低減させることができる。 3) By limiting the portion of the silicon carbide material that is difficult to process to the inner pipe and the gas jetting part, the manufacturing cost of the gas jetting nozzle can be reduced. Can be reduced.
4) 他方、ガス噴出ノズルのうちの外管や燃焼管は紫外線を透過する石英によって形成することにより、燃焼室における燃焼状態を外部から観察することができるので、水素ガスの着火ミスや不完全燃焼を防止することができる。 4) On the other hand, the outer tube and the combustion tube of the gas injection nozzle are made of quartz that transmits ultraviolet rays, so that the combustion state in the combustion chamber can be observed from the outside. Combustion can be prevented.
5) ガス噴出ノズルのうちのガス噴出部と内管とを外管に対して分割可能に構成することにより、炭化シリコン製のガス噴出部および内管と石英製の外管とを別々に製造することができるので、ガス噴出ノズルのうちのガス噴出部および内管だけを炭化シリコンによって形成するのを容易に実現することができるとともに、ガス噴出ノズルの製造コストを低減させることができ、かつまた、メンテナンスも容易に実施することができる。 5) By making the gas jetting part and inner pipe of the gas jet nozzle separable from the outer pipe, silicon carbide gas jetting part and inner pipe and quartz outer pipe are manufactured separately. Therefore, it is possible to easily form only the gas ejection part and the inner tube of the gas ejection nozzle with silicon carbide, and to reduce the manufacturing cost of the gas ejection nozzle, and Also, maintenance can be easily performed.
6) ガス噴出ノズルのガス噴出部の中心線上に内管の内部と連通する内側ガス噴出口を開設し、ガス噴出部の内側ガス噴出口の外側に外管と内管との間の空間に連通する外側ガス噴出口を開設することにより、水素ガスと酸素ガスとを効果的に混合させることができるので、水素ガスと酸素ガスとの燃焼反応の効率を高めることができる。 6) An inner gas outlet that communicates with the inside of the inner pipe is opened on the center line of the gas outlet of the gas outlet nozzle, and the space between the outer pipe and the inner pipe is outside the inner gas outlet of the gas outlet. By opening the communicating outer gas outlet, hydrogen gas and oxygen gas can be effectively mixed, so that the efficiency of the combustion reaction between hydrogen gas and oxygen gas can be increased.
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。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
例えば、ガス噴出ノズルのうちガス噴出部および内管は、炭化シリコンによって一体成形するに限らず、石英材料に炭化シリコン膜をコーティングして形成してもよい。 For example, the gas ejection portion and the inner tube of the gas ejection nozzle are not limited to being integrally formed of silicon carbide, but may be formed by coating a silicon carbide film on a quartz material.
内管と連通する内側ガス噴出口は、ガス噴出ノズルのガス噴出部の中心線上に一個だけ開設するに限らず、複数個を開設してもよい。つまり、内管と連通するガス噴出口は、少なくとも一つ開設すればよい。
また、外管と内管との間の空間に連通する外側ガス噴出口は、ガス噴出部の内側ガス噴出口の外側に複数個を開設するに限らず、一個だけを開設してもよい。つまり、外管と内管との間の空間に連通するガス噴出口は、少なくとも一つ開設してもよい。
The number of the inner gas outlets communicating with the inner pipe is not limited to one on the center line of the gas ejection portion of the gas ejection nozzle, and a plurality of inner gas ejection outlets may be opened. That is, at least one gas jet port communicating with the inner pipe may be opened.
Further, the number of outer gas jets communicating with the space between the outer pipe and the inner pipe is not limited to a plurality of outer gas jets outside the inner gas jet of the gas jetting part, but only one may be opened. In other words, at least one gas jet opening communicating with the space between the outer pipe and the inner pipe may be opened.
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、被処理基板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。 In the above embodiment, the case where the wafer is processed has been described. However, the substrate to be processed may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
1…ウエハ(基板)、10…パイロジェニック酸化装置(バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置、基板処理装置)、11…プロセスチューブ、12…処理室、13…炉口、14…分散板、15…流通孔、16…ヒータユニット、17…シールキャップ、17a…シールリング、18…ボートエレベータ、19…供給管、20…ボート、21、22…端板、23…保持部材、24…保持溝、25…断熱キャップ部、26…ベース、27…排気口、28…排気ライン、29…排気装置、30…水蒸気発生装置、31…燃焼管、32…燃焼室、33…送出管、34…ガス噴出ノズル、35…外管、36…内管、37…ガス噴出部、38…内側ガス噴出口、39…外側ガス噴出口、40…外管と内管との間の空間、41…シール部材、42…水素ガス導入管、43…カップリング、44…エルボ管、45…酸素ガス導入管、46…カップリング、47…熱電対、48…可変流量制御弁、49…コック、50…水素ガス供給源、51…可変流量制御弁、52…コック、53…酸素ガス供給源、54…窒素ガス導入管、55…可変流量制御弁、56…コック、57…窒素ガス供給源、58…容器、59…ヒータ、60…バイパスライン、61…コック、62…パージガス導入管、63…パージガス導入ライン、64…窒素ガス供給源、65…コック。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 10 ... Pyrogenic oxidation apparatus (batch type | mold vertical hot wall type heat processing apparatus, substrate processing apparatus), 11 ... Process tube, 12 ... Processing chamber, 13 ... Furnace opening, 14 ... Dispersion plate, 15 ... Flow hole, 16 ... heater unit, 17 ... seal cap, 17a ... seal ring, 18 ... boat elevator, 19 ... supply pipe, 20 ... boat, 21, 22 ... end plate, 23 ... holding member, 24 ... holding groove, 25 ... heat insulation cap part, 26 ... base, 27 ... exhaust port, 28 ... exhaust line, 29 ... exhaust device, 30 ... steam generator, 31 ... combustion pipe, 32 ... combustion chamber, 33 ... delivery pipe, 34 ...
Claims (1)
前記処理室内に水蒸気を含むガスを供給する供給管と、
前記供給管に接続され水素と酸素とを燃焼反応させて水蒸気を生成する燃焼管と、
前記燃焼管内に水素と酸素とを噴出させるガス噴出ノズルと、を備えており、
前記ガス噴出ノズルは外管と、この外管内に収容される内管と、この内管と外管の先端部分に配置され水素と酸素とを別々に噴出させるガス噴出部とを備えており、
前記ガス噴出ノズルのうち少なくとも前記内管と前記ガス噴出部とが炭化シリコンによって形成され、少なくとも外管が石英によって形成されていることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate;
A supply pipe for supplying a gas containing water vapor into the processing chamber;
A combustion pipe connected to the supply pipe to generate a water vapor by a combustion reaction of hydrogen and oxygen;
A gas ejection nozzle for ejecting hydrogen and oxygen into the combustion pipe,
The gas ejection nozzle includes an outer tube, an inner tube accommodated in the outer tube, and a gas ejection portion that is arranged at the distal end portion of the inner tube and the outer tube and separately ejects hydrogen and oxygen.
A substrate processing apparatus, wherein at least the inner tube and the gas ejection portion of the gas ejection nozzle are made of silicon carbide, and at least the outer tube is made of quartz.
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- 2005-04-12 JP JP2005114595A patent/JP2006294916A/en active Pending
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