JP2007088176A - Substrate treating device, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Masahiro Yonebayashi
雅広 米林
Mamoru Sueyoshi
守 末吉
義朗 ▲ひろせ▼
Yoshiro Hirose
Tsukasa Kamakura
司 鎌倉
Hisanori Akae
尚徳 赤江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment capable of raising uniform heating in a substrate, uniforming an in-plane temperature distribution in the substrate treatment, and raising the uniformity of thickness in depositing a film. <P>SOLUTION: A substrate treating device includes a treatment chamber 41 for treating the substrate 3, a support board 50 for supporting the substrate 3 inside the treatment chamber 41, and a heater 76 for heating the substrate 3 in the treatment chamber 41. A plurality of projections are arranged on the upper surface of the support board 50, and arrayed in a grid shape. The flatness of the upper surface of the support board is ≤0.015 mm in a circumferential direction and ≤0.025 mm in a radial direction. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の基板を処理して、IC等の半導体装置を製造する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for manufacturing a semiconductor device such as an IC by processing a substrate such as a silicon wafer and a method for manufacturing the semiconductor device.

IC、LSI等の半導体装置を製造する工程には、熱CVD法により基板上にアモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜等を生成する工程がある。例えば、アモルファスシリコン膜の生成を行うには、低温での成膜となるが、SiH4 ガス等を用い、活性化エネルギが大きな領域で成膜処理をした場合、基板の面内温度分布の影響を受け易くなる。この為、基板面内の膜厚均一性を向上させる為には、基板の面内温度分布の均一性が要求される。   The process of manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI includes a process of forming an amorphous silicon film, a polysilicon film, or the like on a substrate by a thermal CVD method. For example, in order to generate an amorphous silicon film, film formation is performed at a low temperature. However, when film formation processing is performed in a region where activation energy is large using SiH4 gas or the like, the influence of the in-plane temperature distribution of the substrate is affected. It becomes easy to receive. For this reason, in order to improve the film thickness uniformity in the substrate surface, the uniformity of the in-plane temperature distribution of the substrate is required.

基板は処理室内で支持板に支持され、前記基板は前記支持板を介してヒータにより加熱される。該支持板は均熱板として機能しており、又前記基板の加熱均一性は前記支持板と前記基板との熱伝達状態によって決定される。基板を前記支持板に直接載置した場合は、該支持板の温度分布が基板の温度分布に影響を及ぼし、又前記支持板と基板の接触状態で加熱状態が変化するが基板全面を前記支持板に均等に接触させることは難しく、又加熱途中の基板の反り等が生ずる。この為、基板全面での均熱加熱が難しい。   The substrate is supported by a support plate in the processing chamber, and the substrate is heated by a heater through the support plate. The support plate functions as a soaking plate, and the heating uniformity of the substrate is determined by the heat transfer state between the support plate and the substrate. When the substrate is placed directly on the support plate, the temperature distribution of the support plate affects the temperature distribution of the substrate, and the heating state changes depending on the contact state between the support plate and the substrate, but the entire surface of the substrate is supported. It is difficult to uniformly contact the plate, and warping of the substrate during heating occurs. For this reason, uniform heating over the entire surface of the substrate is difficult.

特許文献1に示される様に、従来、支持板にピンを介して基板を支持し、前記支持板と前記基板との間に間隙を形成し、前記支持板からの輻射熱により前記基板を加熱する様にしたものがある。   As shown in Patent Document 1, conventionally, a substrate is supported on a support plate via pins, a gap is formed between the support plate and the substrate, and the substrate is heated by radiant heat from the support plate. There is something like that.

前記支持板と前記基板との間に間隙を形成することで、前記支持板と前記基板間で直接接触させた場合の加熱の不均一さは解消されるが、ピンと基板間の熱伝導、ピンとピンとの間で生じる基板のうねりによる前記支持板と前記基板間の間隙の変化に起因する輻射熱の変化が有り、基板の均一加熱を阻害する要因が尚存在している。   By forming a gap between the support plate and the substrate, the heating non-uniformity in the case of direct contact between the support plate and the substrate is eliminated, but heat conduction between the pin and the substrate, There is a change in radiant heat due to a change in the gap between the support plate and the substrate due to the undulation of the substrate between the pins, and there are still factors that hinder the uniform heating of the substrate.

特開2003−77788号公報JP 2003-77788 A

本発明は斯かる実情に鑑み、基板の均一加熱性を更に向上させ、基板処理に於ける面内温度分布の均一化、成膜膜厚の均一性の向上を図るものである。   In view of such circumstances, the present invention further improves the uniform heating property of the substrate, and aims to make the in-plane temperature distribution uniform in the substrate processing and to improve the uniformity of the film thickness.

本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を支持する支持板と、前記処理室内の基板を加熱するヒータとを具備し、前記支持板の上面には複数の凸部が設けられ、該凸部は格子状に配列されると共に、前記支持板上面の平面度が周方向で0.015mm以下、半径方向で0.025mm以下である基板処理装置に係るものである。   The present invention includes a processing chamber for processing a substrate, a support plate for supporting the substrate in the processing chamber, and a heater for heating the substrate in the processing chamber, and a plurality of convex portions are formed on the upper surface of the support plate. The convex portions are arranged in a lattice pattern, and the substrate processing apparatus has a flatness of the upper surface of the support plate of 0.015 mm or less in the circumferential direction and 0.025 mm or less in the radial direction.

又本発明は、基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内で支持板上面に複数の凸部が設けられ、該凸部が前記上面に於いて格子状に配置されると共に前記支持板上面の平面度が周方向で0.015mm以下、半径方向で0.025mm以下である前記支持板上に基板を載置し、該基板を加熱しつつ処理する工程と、処理後の基板を前記処理室内から搬出する工程とを有する半導体装置の製造方法に係るものである。   The present invention also includes a step of carrying the substrate into the processing chamber, and a plurality of convex portions provided on the upper surface of the support plate in the processing chamber, the convex portions being arranged in a lattice shape on the upper surface, and the supporting plate. Placing the substrate on the support plate having a flatness of the upper surface of 0.015 mm or less in the circumferential direction and 0.025 mm or less in the radial direction, and processing the substrate while heating the substrate; The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of unloading from a processing chamber.

本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を支持する支持板と、前記処理室内の基板を加熱するヒータとを具備し、前記支持板の上面には複数の凸部が設けられ、該凸部は格子状に配列されると共に、前記支持板上面の平面度が周方向で0.015mm以下、半径方向で0.025mm以下であるので、前記支持板を介して加熱される基板の均一加熱性が向上し、基板処理に於ける面内温度分布の均一化、成膜膜厚の均一性が向上するという優れた効果を発揮する。   According to the present invention, a processing chamber for processing a substrate, a support plate for supporting the substrate in the processing chamber, and a heater for heating the substrate in the processing chamber are provided, and a plurality of protrusions are formed on the upper surface of the support plate. The protrusions are arranged in a lattice pattern, and the flatness of the upper surface of the support plate is 0.015 mm or less in the circumferential direction and 0.025 mm or less in the radial direction. The uniform heating property of the substrate to be heated is improved, and an excellent effect is achieved in that the in-plane temperature distribution in the substrate processing is uniform and the uniformity of the film thickness is 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.

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に即して説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2に於いて、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。   An outline of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS.

尚、本発明が適用される基板処理装置に於いてはウェーハ等の基板を搬送するキャリヤとしては、FOUP(front opening unified pod 以下、ポッドという)が使用されている。   In the substrate processing apparatus to which the present invention is applied, a FOUP (front opening unified pod) is used as a carrier for transporting a substrate such as a wafer.

又、以下の説明に於いて、前後左右は図1を基準とする。即ち、図1が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。   In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, with respect to the paper shown in FIG. 1, the front is below the paper, the back is above the paper, and the left and right are the left and right of the paper.

図1及び図2に示されている様に、基板処理装置は真空状態等の大気圧未満の圧力(負圧)に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第1の搬送室1を備えており、該第1の搬送室1の筐体2は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。前記第1の搬送室1には負圧下でウェーハ3を移載する第1のウェーハ移載機4が設置されている。該第1のウェーハ移載機4は、エレベータ5によって、前記第1の搬送室1の気密性を維持しつつ昇降できる様に構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 1 configured in a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. The casing 2 of the first transfer chamber 1 is formed in a box shape with a hexagonal shape in plan view and closed at both upper and lower ends. The first transfer chamber 1 is provided with a first wafer transfer device 4 for transferring the wafer 3 under a negative pressure. The first wafer transfer machine 4 is configured to be moved up and down by an elevator 5 while maintaining the airtightness of the first transfer chamber 1.

前記筐体2の六枚の側壁の内前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室6と搬出用の予備室7とがそれぞれゲートバルブ8,9を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。更に、前記予備室6には搬入室用の基板置き台11が設置され、前記予備室7には搬出室用の基板置き台12が設置されている。   The two side walls located on the front side of the six side walls of the housing 2 are connected to a carry-in spare chamber 6 and a carry-out spare chamber 7 through gate valves 8 and 9, respectively. The load lock chamber structure can withstand negative pressure. Further, a substrate placing table 11 for carrying-in chamber is installed in the preliminary chamber 6, and a substrate placing table 12 for carrying-out chamber is installed in the spare chamber 7.

前記予備室6及び前記予備室7の前側には、略大気圧下で用いられる第2の搬送室13がゲートバルブ14,15を介して連結されている。前記第2の搬送室13にはウェーハ3を移載する第2のウェーハ移載機16が設置されている。該第2のウェーハ移載機16は前記第2の搬送室13に設置されたエレベータ17によって昇降される様に構成されていると共に、リニアアクチュエータ18によって左右方向に往復移動される様に構成されている。   A second transfer chamber 13 used at substantially atmospheric pressure is connected to the front sides of the preliminary chamber 6 and the preliminary chamber 7 via gate valves 14 and 15. A second wafer transfer machine 16 for transferring the wafer 3 is installed in the second transfer chamber 13. The second wafer transfer device 16 is configured to be moved up and down by an elevator 17 installed in the second transfer chamber 13 and to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 18. ing.

図1に示されている様に、前記第2の搬送室13の左側にはオリフラ合わせ装置19が設置されている。又、図2に示されている様に、前記第2の搬送室13の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット21が設置されている。   As shown in FIG. 1, an orientation flat aligning device 19 is installed on the left side of the second transfer chamber 13. As shown in FIG. 2, a clean unit 21 for supplying clean air is installed above the second transfer chamber 13.

図1及び図2に示されている様に、前記第2の搬送室13の筐体22には、ウェーハ3を前記第2の搬送室13に対して搬入搬出する為のウェーハ搬入搬出口23と、該ウェーハ搬入搬出口23を閉塞する蓋24と、ポッドオープナ25がそれぞれ設置されている。該ポッドオープナ25は、IOステージ26に載置されたポッド27のキャップ及び前記ウェーハ搬入搬出口23を閉塞する前記蓋24を開閉するキャップ開閉機構28とを備えており、前記IOステージ26に載置された前記ポッド27のキャップ及び前記ウェーハ搬入搬出口23を閉塞する前記蓋24を前記キャップ開閉機構28によって開閉することにより、前記ポッド27のウェーハの出入れを可能にする。又、該ポッド27は図示しない工程内搬送装置(RGV)によって、前記IOステージ26に、供給及び排出される様になっている。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a wafer loading / unloading port 23 for loading / unloading the wafer 3 into / from the second transfer chamber 13 in the housing 22 of the second transfer chamber 13. A lid 24 for closing the wafer loading / unloading port 23 and a pod opener 25 are provided. The pod opener 25 includes a cap of a pod 27 placed on the IO stage 26 and a cap opening / closing mechanism 28 that opens and closes the lid 24 that closes the wafer loading / unloading port 23. The cap 24 and the lid 24 that closes the wafer loading / unloading port 23 are opened and closed by the cap opening / closing mechanism 28 to allow the wafer in and out of the pod 27 to be taken in and out. The pod 27 is supplied to and discharged from the IO stage 26 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).

図1に示されている様に、前記筐体2の六枚の側壁の内後ろ側に位置する二枚の側壁には、ウェーハに所望の処理を行う第1の処理炉31と、第2の処理炉32とがそれぞれ隣接して連結されている。前記第1の処理炉31及び前記第2の処理炉32はいずれもコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。又、前記筐体2に於ける六枚の側壁の内の残りの互いに対向する二枚の側壁には、第3の処理炉としての第1のクーリングユニット33と、第4の処理炉としての第2のクーリングユニット34とがそれぞれ連結されており、前記第1のクーリングユニット33及び前記第2のクーリングユニット34はいずれも処理済みのウェーハ3を冷却する様に構成されている。   As shown in FIG. 1, a first processing furnace 31 for performing a desired process on a wafer, and a second processing wall are disposed on two side walls located on the rear side of the six side walls of the housing 2. Are connected adjacent to each other. Each of the first processing furnace 31 and the second processing furnace 32 is constituted by a cold wall type processing furnace. The remaining two side walls of the six side walls in the housing 2 that are opposite to each other include a first cooling unit 33 as a third processing furnace and a fourth processing furnace. A second cooling unit 34 is connected to each other, and both the first cooling unit 33 and the second cooling unit 34 are configured to cool the processed wafer 3.

以下、前記構成を持つ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。   Hereinafter, processing steps using the substrate processing apparatus having the above-described configuration will be described.

未処理のウェーハ3は25枚がポッド27に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送される。図1及び図2に示されている様に、搬送された前記ポッド27はIOステージ26の上に前記工程内搬送装置から受渡されて載置される。前記ポッド27のキャップ及びウェーハ搬入搬出口23を開閉する蓋24がキャップ開閉機構28によって取外され、前記ポッド27のウェーハ出入口が開放される。   In a state where 25 unprocessed wafers 3 are housed in the pod 27, the unprocessed wafer 3 is transported to the substrate processing apparatus for performing the processing process by the in-process transport apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, the transferred pod 27 is delivered and placed on the IO stage 26 from the in-process transfer device. A cap 24 for opening / closing the cap of the pod 27 and the wafer loading / unloading port 23 is removed by a cap opening / closing mechanism 28, and the wafer entrance / exit of the pod 27 is opened.

該ポッド27がポッドオープナ25により開放されると、第2の搬送室13に設置された第2のウェーハ移載機16は前記ポッド27からウェーハ3をピックアップし、予備室6に搬入し、ウェーハ3を基板置き台11に移載する。この移載作業中には、第1の搬送室1側のゲートバルブ8は閉じられており、前記第1の搬送室1の負圧は維持されている。ウェーハ3の前記基板置き台11への移載が完了すると、ゲートバルブ14が閉じられ、前記予備室6が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。   When the pod 27 is opened by the pod opener 25, the second wafer transfer machine 16 installed in the second transfer chamber 13 picks up the wafer 3 from the pod 27 and carries it into the spare chamber 6, and the wafer is transferred. 3 is transferred to the substrate table 11. During the transfer operation, the gate valve 8 on the first transfer chamber 1 side is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 1 is maintained. When the transfer of the wafer 3 to the substrate table 11 is completed, the gate valve 14 is closed and the preliminary chamber 6 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown).

前記予備室6が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ8,35が開かれ、前記予備室6、前記第1の搬送室1、第1の処理炉31が連通される。続いて、第1の搬送室1の第1のウェーハ移載機4は前記基板置き台11からウェーハ3をピックアップして前記第1の処理炉31に搬入する。そして、該第1の処理炉31内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェーハ3に行われる。   When the preliminary chamber 6 is depressurized to a preset pressure value, the gate valves 8 and 35 are opened, and the preliminary chamber 6, the first transfer chamber 1, and the first processing furnace 31 are communicated. Subsequently, the first wafer transfer machine 4 in the first transfer chamber 1 picks up the wafer 3 from the substrate table 11 and carries it into the first processing furnace 31. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 31 and a desired processing is performed on the wafer 3.

前記第1の処理炉31内で前記処理が完了すると、処理済みのウェーハ3は前記第1の搬送室1の前記第1のウェーハ移載機4によって前記第1の搬送室1に搬出される。   When the processing is completed in the first processing furnace 31, the processed wafer 3 is transferred to the first transfer chamber 1 by the first wafer transfer device 4 in the first transfer chamber 1. .

更に、前記第1のウェーハ移載機4は前記第1の処理炉31から搬出したウェーハ3を第1のクーリングユニット33へ搬入し、処理済みのウェーハ3を冷却する。   Further, the first wafer transfer machine 4 carries the wafer 3 unloaded from the first processing furnace 31 into the first cooling unit 33 and cools the processed wafer 3.

前記第1のクーリングユニット33にウェーハ3を移載すると、前記第1のウェーハ移載機4は再び前記予備室6の前記基板置き台11に予め準備されたウェーハ3を前記第1の処理炉31に前述した作動によって移載し、該第1の処理炉31内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェーハ3になされる。   When the wafer 3 is transferred to the first cooling unit 33, the first wafer transfer machine 4 again uses the wafer 3 prepared in advance in the substrate table 11 of the preliminary chamber 6 to the first processing furnace. 31 is transferred by the above-described operation, a processing gas is supplied into the first processing furnace 31, and a desired processing is performed on the wafer 3.

前記第1のクーリングユニット33に於いて予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウェーハ3は前記第1のウェーハ移載機4によって前記第1のクーリングユニット33から前記第1の搬送室1に搬出される。   When a preset cooling time elapses in the first cooling unit 33, the cooled wafer 3 is transferred from the first cooling unit 33 to the first transfer chamber by the first wafer transfer device 4. 1 is carried out.

冷却済みのウェーハ3が前記第1のクーリングユニット33から前記第1の搬送室1に搬出された後、ゲートバルブ9が開かれる。そして、前記第1のウェーハ移載機4は前記第1のクーリングユニット33から搬出したウェーハ3を予備室7へ搬送し、基板置き台12に移載した後、前記予備室7は前記ゲートバルブ9によって閉じられる。   After the cooled wafer 3 is unloaded from the first cooling unit 33 to the first transfer chamber 1, the gate valve 9 is opened. The first wafer transfer device 4 transports the wafer 3 unloaded from the first cooling unit 33 to the preliminary chamber 7 and transfers it to the substrate table 12, and then the preliminary chamber 7 includes the gate valve. 9 is closed.

前記予備室7が前記ゲートバルブ9によって閉じられると、排出用の前記予備室7内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。該予備室7内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ15が開かれ、第2の搬送室13の前記予備室7に対応した前記ウェーハ搬入搬出口23を閉塞する前記蓋24と、前記IOステージ26に載置された空の前記ポッド27のキャップが前記ポッドオープナ25によって開かれる。続いて、前記第2の搬送室13の前記第2のウェーハ移載機16は前記基板置き台12からウェーハ3をピックアップして前記第2の搬送室13に搬出し、該第2の搬送室13の前記ウェーハ搬入搬出口23を通して前記ポッド27に収納する。処理済みの25枚のウェーハ3の前記ポッド27への収納が完了すると、該ポッド27のキャップと前記ウェーハ搬入搬出口23を閉塞する前記蓋24が前記ポッドオープナ25によって閉じられる。閉じられた前記ポッド27は前記IOステージ26の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送される。   When the preliminary chamber 7 is closed by the gate valve 9, the inside of the preliminary chamber 7 for discharge is returned to substantially atmospheric pressure by an inert gas. When the inside of the preliminary chamber 7 is returned to substantially atmospheric pressure, the gate valve 15 is opened, and the lid 24 that closes the wafer loading / unloading port 23 corresponding to the preliminary chamber 7 of the second transfer chamber 13; An empty cap of the pod 27 placed on the IO stage 26 is opened by the pod opener 25. Subsequently, the second wafer transfer device 16 in the second transfer chamber 13 picks up the wafer 3 from the substrate table 12 and carries it out to the second transfer chamber 13, and the second transfer chamber 13. The wafers are accommodated in the pod 27 through the 13 wafer loading / unloading ports 23. When the storage of the 25 processed wafers 3 in the pod 27 is completed, the cap 24 of the pod 27 and the lid 24 for closing the wafer loading / unloading port 23 are closed by the pod opener 25. The closed pod 27 is transported from above the IO stage 26 to the next process by an in-process transport device.

以上の作動が繰返されることにより、ウェーハ3が、順次、処理されていく。以上の作動は前記第1の処理炉31及び前記第1のクーリングユニット33が使用される場合を例にして説明したが、第2の処理炉32及び第2のクーリングユニット34が使用される場合についても同様の作動が実施される。   By repeating the above operation, the wafers 3 are sequentially processed. The above operation has been described by taking the case where the first processing furnace 31 and the first cooling unit 33 are used as an example, but the case where the second processing furnace 32 and the second cooling unit 34 are used. The same operation is performed for.

尚、上述の基板処理装置では、予備室6を搬入用、予備室7を搬出用としたが、予備室7を搬入用、予備室6を搬出用としてもよい。又、第1の処理炉31と第2の処理炉32は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第1の処理炉31と第2の処理炉32で別の処理を行う場合、例えば第1の処理炉31でウェーハ3にある処理を行った後、続けて第2の処理炉32で別の処理を行ってもよい。又、第1の処理炉31でウェーハ3にある処理を行った後、第2の処理炉32で別の処理を行わせる場合、第1のクーリングユニット33(又は第2のクーリングユニット34)を経由する様にしてもよい。   In the above-described substrate processing apparatus, the spare chamber 6 is used for carrying in and the spare chamber 7 is used for carrying out. However, the spare chamber 7 may be used for carrying in and the spare chamber 6 may be used for carrying out. Moreover, the 1st processing furnace 31 and the 2nd processing furnace 32 may perform the same process, respectively, and may perform another process. When performing another process in the first process furnace 31 and the second process furnace 32, for example, after performing a process on the wafer 3 in the first process furnace 31, another process is performed in the second process furnace 32. Processing may be performed. In the case where another processing is performed in the second processing furnace 32 after the processing on the wafer 3 is performed in the first processing furnace 31, the first cooling unit 33 (or the second cooling unit 34) is installed. You may make it go through.

図3に示される様に、本発明に係る第1の処理炉31は、枚葉式CVD炉(枚葉式コールドウオール形CVD炉)として構成されており、被処理基板としてのウェーハ(半導体ウェーハ)3を処理する処理室41を形成したチャンバ42を備えている。該チャンバ42は上側キャップ43と円筒カップ44と下側キャップ45とが組合わされて、上下の端面がいずれも閉塞した円筒形状に形成されている。   As shown in FIG. 3, the first processing furnace 31 according to the present invention is configured as a single wafer type CVD furnace (single wafer type cold wall type CVD furnace), and a wafer (semiconductor wafer) as a substrate to be processed. ) A chamber 42 in which a processing chamber 41 for processing 3 is formed is provided. The chamber 42 is formed in a cylindrical shape in which an upper cap 43, a cylindrical cup 44, and a lower cap 45 are combined, and upper and lower end surfaces are closed.

前記チャンバ42の前記円筒カップ44の円筒壁の中間部にはゲートバルブ46によって開閉されるウェーハ搬入搬出口47が水平方向に横長に開設されており、該ウェーハ搬入搬出口47は被処理基板であるウェーハ3を前記処理室41に前記ウェーハ移載装置4によって搬入搬出し得る様に形成されている。即ち、ウェーハ3は前記ウェーハ移載装置4によって下から機械的に支持された状態で、前記ウェーハ搬入搬出口47を通して前記処理室41に搬入搬出され、搬入されたウェーハ3はサセプタ(基板支持板)50に載置される様になっている。   A wafer loading / unloading port 47 opened and closed by a gate valve 46 is opened horizontally in the middle of the cylindrical wall of the cylindrical cup 44 of the chamber 42. The wafer loading / unloading port 47 is a substrate to be processed. A certain wafer 3 is formed so as to be carried into and out of the processing chamber 41 by the wafer transfer device 4. That is, the wafer 3 is mechanically supported from below by the wafer transfer device 4 and is carried into and out of the processing chamber 41 through the wafer carry-in / out opening 47. The carried-in wafer 3 is transferred to a susceptor (substrate support plate). 50).

該サセプタ50の上面には、後述する様に多数の支持ピンが突設されており、ウェーハ3は支持ピンを介して前記サセプタ50に載置され、該サセプタ50の上面とウェーハ3の下面とは所要の間隙が形成される様になっている。   As will be described later, a large number of support pins protrude from the upper surface of the susceptor 50, and the wafer 3 is placed on the susceptor 50 via the support pins. The upper surface of the susceptor 50 and the lower surface of the wafer 3 are The required gap is formed.

前記円筒カップ44の前記ウェーハ搬入搬出口47と対向する壁面の上部には、真空ポンプ等からなる排気装置(図示せず)に接続された排気口55が前記処理室41に連通する様に開設されており、該処理室41内は排気装置によって排気される様になっている。   An exhaust port 55 connected to an exhaust device (not shown) composed of a vacuum pump or the like is opened at the upper portion of the wall surface of the cylindrical cup 44 facing the wafer loading / unloading port 47 so as to communicate with the processing chamber 41. The interior of the processing chamber 41 is exhausted by an exhaust device.

又、前記円筒カップ44の上部には前記排気口55に連通する排気バッファ空間56が円環状に形成され、カバープレート57と共にウェーハ3の全面に対し、均一に排気が行われる様に作用している。   Further, an exhaust buffer space 56 communicating with the exhaust port 55 is formed in an annular shape at the upper part of the cylindrical cup 44, and acts so as to uniformly exhaust the entire surface of the wafer 3 together with the cover plate 57. Yes.

尚、前記カバープレート57は、ウェーハ3のエッジ部を覆う様に、前記サセプタ50に上方から対向する様に設けられており、前記カバープレート57はウェーハ3のエッジ部に成膜されるCVD膜を制御する為に用いられる。   The cover plate 57 is provided so as to face the susceptor 50 from above so as to cover the edge portion of the wafer 3, and the cover plate 57 is a CVD film formed on the edge portion of the wafer 3. Used to control

前記チャンバ42の前記上側キャップ43には処理ガスを供給するシャワーヘッド58が一体的に組込まれている。即ち、前記上側キャップ43の天井壁にはガス供給管59が挿入されており、該各ガス供給管59には例えば原料ガスやパージガス等の処理ガスA,Bを導入する為開閉バルブ61,62、流量制御装置(マスフローコントローラ=MFC)63,64から成るガス供給装置60が接続されている。前記上側キャップ43の下面には円板形状に形成されたシャワープレート(以下、プレートという)65が前記ガス供給管59から間隔を置いて水平に固定されており、前記プレート65には複数個のガス吹出口(以下、吹出口という)66が全面に亘って均一に配置されて上下の空間を流通させる様に開設されている。   A shower head 58 for supplying a processing gas is integrally incorporated in the upper cap 43 of the chamber 42. That is, gas supply pipes 59 are inserted in the ceiling wall of the upper cap 43, and the open / close valves 61 and 62 for introducing process gases A and B such as source gas and purge gas into the gas supply pipes 59, for example. A gas supply device 60 composed of a flow control device (mass flow controller = MFC) 63 and 64 is connected. A disc-shaped shower plate (hereinafter referred to as a plate) 65 is horizontally fixed to the lower surface of the upper cap 43 with a space from the gas supply pipe 59. Gas outlets (hereinafter referred to as outlets) 66 are provided so as to be uniformly arranged over the entire surface and circulate through the upper and lower spaces.

前記上側キャップ43の内側面と前記プレート65の上面とが画成する内側空間によってバッファ室67が形成されており、該バッファ室67は前記ガス供給管59に導入された処理ガス68を全体に均等に拡散させて前記各吹出口66から均等にシャワー状に吹出させる様になっている。   A buffer chamber 67 is formed by an inner space defined by the inner surface of the upper cap 43 and the upper surface of the plate 65, and the buffer chamber 67 is configured to receive the processing gas 68 introduced into the gas supply pipe 59 as a whole. It diffuses equally and blows out from each said blower outlet 66 in the shape of a shower equally.

前記チャンバ42の前記下側キャップ45の中心には挿通孔69が円形に開設されており、該挿通孔69の中心線上には円筒形状に形成された支持軸71が前記処理室41に下方から挿通されている。前記支持軸71はエアシリンダ装置等が使用された昇降機構(昇降手段)72によって昇降される様になっている。   An insertion hole 69 is formed in a circular shape at the center of the lower cap 45 of the chamber 42, and a support shaft 71 formed in a cylindrical shape on the center line of the insertion hole 69 is provided in the processing chamber 41 from below. It is inserted. The support shaft 71 is moved up and down by a lifting mechanism (lifting means) 72 using an air cylinder device or the like.

前記支持軸71の上端には加熱ユニット73が同心に配され、前記サセプタ50に対して下方から対向する様に水平に固定されており、前記加熱ユニット73は前記支持軸71によって昇降される様になっている。即ち、前記加熱ユニット73は円板形状に形成されたヒータ支持体74を備えており、該ヒータ支持体74は前記支持軸71の上端開口に同心に固定されている。前記ヒータ支持体74の上面には支柱を兼ねる複数本の電極75が垂直に立脚されており、該複数本の電極75の上端には円板形状に形成され複数領域に分割制御されるヒータ(加熱手段)76が取付けられている。前記複数本の電極75に対する電気配線77は前記支持軸71の中空部内に挿通されている。   A heating unit 73 is concentrically arranged at the upper end of the support shaft 71 and is horizontally fixed so as to face the susceptor 50 from below. The heating unit 73 is moved up and down by the support shaft 71. It has become. That is, the heating unit 73 includes a heater support 74 formed in a disk shape, and the heater support 74 is fixed concentrically to the upper end opening of the support shaft 71. A plurality of electrodes 75 which also serve as support columns are vertically erected on the upper surface of the heater support 74, and a heater (divided and controlled in a plurality of regions) is formed in a disk shape at the upper end of the plurality of electrodes 75. A heating means) 76 is attached. Electrical wires 77 for the plurality of electrodes 75 are inserted into the hollow portion of the support shaft 71.

又、前記ヒータ76の下方には反射板78が前記ヒータ支持体74に支持され、前記ヒータ76から発せられた熱を前記サセプタ50側に反射させて、加熱効率を向上させている。   Further, a reflector 78 is supported by the heater support 74 below the heater 76, and heat generated from the heater 76 is reflected to the susceptor 50 side to improve heating efficiency.

又、温度検出手段である放射温度計79が、前記支持軸71の下端から導入され、前記放射温度計79の先端が前記サセプタ50の裏面に所定の隙間で設置されている。前記放射温度計79は、石英から成るロッドと光ファイバとの組合せから構成され、前記サセプタ50の裏面(例えばヒータ76の分割領域に対応する裏面)から発せられる放射光を検出し、該サセプタ50の裏面温度を算出するのに用いられ(予め取得したウェーハ3とサセプタ50の温度の関係によりウェーハ3の温度を算出することも可能)、この算出結果に基づきヒータ76の加熱状態を制御している。   A radiation thermometer 79 as temperature detecting means is introduced from the lower end of the support shaft 71, and the tip of the radiation thermometer 79 is installed on the back surface of the susceptor 50 with a predetermined gap. The radiation thermometer 79 is composed of a combination of a rod made of quartz and an optical fiber, detects radiation emitted from the back surface of the susceptor 50 (for example, the back surface corresponding to the divided region of the heater 76), and detects the susceptor 50. (The temperature of the wafer 3 can also be calculated based on the relationship between the temperature of the wafer 3 and the susceptor 50 acquired in advance), and the heating state of the heater 76 is controlled based on the calculation result. Yes.

前記下側キャップ45の前記挿通孔69の前記支持軸71の外側には、該支持軸71よりも大径の円筒形状に形成された回転軸81が同心に配置されて前記処理室41に下方から挿通されており、前記回転軸81はエアシリンダ装置等が使用された前記昇降機構72によって前記支持軸71と共に昇降される様になっている。前記回転軸81の上端には回転ドラム82が同心に配されて水平に固定されており、該回転ドラム82は前記回転軸81によって回転される様になっている。即ち、前記回転ドラム82はドーナツ形の平板に形成された回転板83と、円筒形状に形成された回転筒84を備えており、前記回転板83の内周縁辺部が円筒形状の前記回転軸81の上端開口に固定されて、前記回転板83の上面の外周縁辺部に前記回転筒84が同心に固定されている。前記回転ドラム82の前記回転筒84の上端には炭化シリコンや窒化アルミニウム等が使用されて円板形状に形成された前記サセプタ50が前記回転筒84の上端開口を閉塞する様に被せられている。   On the outside of the support shaft 71 of the insertion hole 69 of the lower cap 45, a rotating shaft 81 formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the support shaft 71 is disposed concentrically and below the processing chamber 41. The rotating shaft 81 is moved up and down together with the support shaft 71 by the lifting mechanism 72 using an air cylinder device or the like. A rotary drum 82 is concentrically arranged at the upper end of the rotary shaft 81 and fixed horizontally, and the rotary drum 82 is rotated by the rotary shaft 81. That is, the rotating drum 82 includes a rotating plate 83 formed in a donut-shaped flat plate and a rotating cylinder 84 formed in a cylindrical shape, and the inner peripheral edge of the rotating plate 83 has a cylindrical shape. The rotating cylinder 84 is concentrically fixed to the outer peripheral edge portion of the upper surface of the rotating plate 83. The upper end of the rotating cylinder 84 of the rotating drum 82 is covered with the susceptor 50 formed in a disk shape using silicon carbide, aluminum nitride or the like so as to close the upper end opening of the rotating cylinder 84. .

図3に示されている様に、前記回転ドラム82にはウェーハ昇降装置85が設置されている。該ウェーハ昇降装置85は円形リング形状に形成された2つの昇降リングのそれぞれに突上ピン(基板突上手段)86,87を突設したものから構成されており、下側の昇降リング(以下、回転側リングという)は前記回転ドラム82の前記回転板83の上に前記支持軸71と同心に配置されている。回転側リングの下面には複数本(本実施の形態に於いては三本とする)の前記突上ピン(以下、回転側ピンという)87が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、該各回転側ピン87は前記回転板83に前記回転筒84と同心の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔88にそれぞれ摺動自在に貫通されている。前記各回転側ピン87の長さは回転側リングを水平に突上げ得る様に互いに等しく設定されていると共に、ウェーハ3のサセプタ50上からの突上げ量に対応する様に設定されている。前記各回転側ピン87の下端は前記処理室41の底面即ち前記下側キャップ45の上面に離着自在に対向されている。   As shown in FIG. 3, a wafer lifting / lowering device 85 is installed on the rotary drum 82. The wafer elevating device 85 is composed of two elevating rings formed in a circular ring shape and protruding pins (substrate protruding means) 86, 87 protruding from each other. , A rotation side ring) is disposed concentrically with the support shaft 71 on the rotating plate 83 of the rotating drum 82. On the lower surface of the rotating ring, a plurality (three in the present embodiment) of the protruding pins (hereinafter referred to as rotating pins) 87 are arranged at equal intervals in the circumferential direction and face downward in the vertical direction. The rotation-side pins 87 are slidably inserted into the guide holes 88 that are arranged on the rotation plate 83 on a line concentric with the rotation cylinder 84 and opened in the vertical direction. Yes. The lengths of the rotation-side pins 87 are set to be equal to each other so that the rotation-side ring can be protruded horizontally, and are set to correspond to the protrusion amount of the wafer 3 from above the susceptor 50. The lower end of each rotation-side pin 87 is detachably opposed to the bottom surface of the processing chamber 41, that is, the upper surface of the lower cap 45.

前記加熱ユニット73の前記ヒータ支持体74には円形リング形状に形成されたもう一つの昇降リング(以下、ヒータ側リングという)が前記支持軸71と同心に配置されている。ヒータ側リングの下面には前記複数本(本実施の形態に於いては三本とする)の突上ピン(以下、ヒータ側ピンという)86が周方向に等間隔に配置されて垂直方向下向きに突設されており、該各ヒータ側ピン86は前記ヒータ支持体74に前記支持軸71と同心の線上に配置されて垂直方向に開設された各ガイド孔89にそれぞれ摺動自在に嵌入されている。前記ヒータ側ピン86の長さはヒータ側リングを水平に突上げ得る様に互いに等しく設定されていると共に、その下端が回転側リングの上面に適度のエアギャップを置いて対向されている。つまり、前記ヒータ側ピン86は前記回転ドラム82の回転時に回転側リングに干渉しない様になっている。   On the heater support 74 of the heating unit 73, another lifting ring (hereinafter referred to as a heater side ring) formed in a circular ring shape is disposed concentrically with the support shaft 71. On the lower surface of the heater-side ring, a plurality of protruding pins (hereinafter referred to as three heater-side pins) 86 (hereinafter referred to as heater-side pins) 86 are arranged at equal intervals in the circumferential direction and face downward in the vertical direction. Each heater-side pin 86 is slidably fitted in each guide hole 89 that is arranged on the heater support 74 on a line concentric with the support shaft 71 and opened in the vertical direction. ing. The lengths of the heater-side pins 86 are set equal to each other so that the heater-side ring can be pushed up horizontally, and their lower ends are opposed to the upper surface of the rotation-side ring with an appropriate air gap. That is, the heater side pin 86 does not interfere with the rotation side ring when the rotation drum 82 rotates.

又、ヒータ側リングの上面には前記複数本(本実施の形態に於いては三本とする)の突上ピン(以下、突上部という)86が、周方向に等間隔に配置されて垂直方向上向きに突設されており、該突上部86の上端は前記ヒータ76及び前記サセプタ50の挿通孔80に対向する様になっている。前記突上部86の長さは前記ヒータ76及び前記サセプタ50の前記挿通孔80を下から挿通して前記サセプタ50に載置されたウェーハ3を前記サセプタ50から水平に浮かせる様に互いに等しく設定されている。又、前記突上部86の長さはヒータ側リングが前記ヒータ支持体74に着座した状態に於いて、その上端が前記ヒータ76の上面から突出しない様に設定されている。つまり、前記突上部86は前記回転ドラム82の回転時に前記サセプタ50に干渉しない様に、且つ、前記ヒータ76の加熱を妨げない様になっている。   Further, a plurality of protruding pins (hereinafter referred to as protruding portions) 86 (hereinafter referred to as protruding portions) 86 are vertically arranged on the upper surface of the heater side ring at equal intervals in the circumferential direction. The upper end of the protruding portion 86 is opposed to the heater 76 and the insertion hole 80 of the susceptor 50. The lengths of the protrusions 86 are set to be equal to each other so that the wafer 3 placed on the susceptor 50 through the heater 76 and the insertion hole 80 of the susceptor 50 from below is floated horizontally from the susceptor 50. ing. The length of the protruding portion 86 is set such that the upper end of the protruding portion 86 does not protrude from the upper surface of the heater 76 when the heater side ring is seated on the heater support 74. In other words, the protruding portion 86 does not interfere with the susceptor 50 when the rotating drum 82 rotates, and does not prevent the heater 76 from being heated.

図3に示されている様に、前記チャンバ42は複数本の支柱91によって水平に支持されている。該支柱91には各昇降ブロック92がそれぞれ昇降自在に嵌合されており、該各昇降ブロック92間にはエアシリンダ装置等が使用された昇降駆動装置(図示せず)によって昇降される昇降台93が架設されている。該昇降台93の上にはサセプタ回転機構94が設置されており、該サセプタ回転機構94と前記チャンバ42との間にはベローズ90が、前記回転軸81の外側を気密封止する様に介設されている。   As shown in FIG. 3, the chamber 42 is horizontally supported by a plurality of columns 91. Each elevating block 92 is fitted to the column 91 so as to be movable up and down, and the elevating platform is moved up and down by an elevating drive device (not shown) using an air cylinder device or the like between the elevating blocks 92. 93 is erected. A susceptor rotating mechanism 94 is installed on the lifting platform 93, and a bellows 90 is interposed between the susceptor rotating mechanism 94 and the chamber 42 so that the outside of the rotating shaft 81 is hermetically sealed. It is installed.

前記昇降台93に設置された前記サセプタ回転機構(回転手段)94にはブラシレスDCモータが使用されており、出力軸(モータ軸)が中空軸に形成されて前記回転軸81として構成されている。前記サセプタ回転機構94はハウジング95を備えており、該ハウジング95が前記昇降台93の上に垂直方向上向きに据付けられている。前記ハウジング95の内周面には電磁石(コイル)によって構成された固定子(ステータ)96が固定されている。即ち、該固定子96はコイル線材(エナメル被覆銅線)97が鉄心(コア)98に巻装されて構成されている。前記コイル線材97には図示しないリード線が前記ハウジング95の側壁に開設された図示しない挿通孔を挿通して電気的に接続されており、前記固定子96はブラシレスDCモータのドライバ(図示せず)から電力を前記コイル線材97にリード線を通じて供給されることにより、回転磁界を形成する様に構成されている。   A brushless DC motor is used for the susceptor rotating mechanism (rotating means) 94 installed on the lifting platform 93, and an output shaft (motor shaft) is formed as a hollow shaft and configured as the rotating shaft 81. . The susceptor rotating mechanism 94 includes a housing 95, and the housing 95 is installed on the elevating base 93 vertically upward. A stator (stator) 96 composed of an electromagnet (coil) is fixed to the inner peripheral surface of the housing 95. That is, the stator 96 is configured by winding a coil wire (enamel-coated copper wire) 97 around an iron core (core) 98. A lead wire (not shown) is electrically connected to the coil wire 97 through a not-shown insertion hole formed in the side wall of the housing 95, and the stator 96 is a brushless DC motor driver (not shown). ) Is supplied to the coil wire 97 through a lead wire to form a rotating magnetic field.

前記固定子96の内側には回転子(ロータ)99がエアギャップ(隙間)を設定されて同心に配置されており、該回転子99は前記ハウジング95に上下のボールベアリング101を介して回転自在に支承されている。即ち、前記回転子99は円筒形状の本体102と鉄心(コア)103と複数個の永久磁石104とを備えており、前記本体102には前記回転軸81がブラケット105によって一体回転する様に固定されている。前記鉄心103は前記本体102に嵌合されて固定されており、前記鉄心103の外周には前記複数個の永久磁石104が周方向に等間隔に固定されている。前記鉄心103と前記複数個の永久磁石104とによって環状に配列された複数の磁極が形成されており、前記固定子96の形成する回転磁界が複数個の磁極即ち前記永久磁石104の磁界を切ることにより、前記回転子99が回転する様になっている。   Inside the stator 96, a rotor (rotor) 99 is arranged concentrically with an air gap (gap) being set, and the rotor 99 is rotatable on the housing 95 via upper and lower ball bearings 101. It is supported by. That is, the rotor 99 includes a cylindrical main body 102, an iron core (core) 103, and a plurality of permanent magnets 104. The rotating shaft 81 is fixed to the main body 102 so as to rotate integrally with a bracket 105. Has been. The iron core 103 is fitted and fixed to the main body 102, and the plurality of permanent magnets 104 are fixed to the outer periphery of the iron core 103 at equal intervals in the circumferential direction. A plurality of magnetic poles arranged in an annular shape are formed by the iron core 103 and the plurality of permanent magnets 104, and the rotating magnetic field formed by the stator 96 cuts the plurality of magnetic poles, that is, the magnetic fields of the permanent magnets 104. As a result, the rotor 99 rotates.

前記上下のボールベアリング101は前記回転子99の前記本体102の上下端部にそれぞれ設置されており、前記上下のボールベアリング101には前記本体102の熱膨張を吸収する為の隙間が適宜設定されている。該隙間は前記本体102の熱膨張を吸収する一方で、最小のがたつきに抑制する為に、5μm〜50μmに設定されている。尚、前記ボールベアリング101の隙間とはボールをアウタレース又はインナレースのいずれか片側に寄せた場合に反対側に発生する隙間を意味している。   The upper and lower ball bearings 101 are respectively installed at upper and lower ends of the main body 102 of the rotor 99, and a gap for absorbing thermal expansion of the main body 102 is appropriately set in the upper and lower ball bearings 101. ing. The gap is set to 5 μm to 50 μm in order to absorb the thermal expansion of the main body 102 and suppress the minimum shakiness. The clearance of the ball bearing 101 means a clearance generated on the opposite side when the ball is brought to either the outer race or the inner race.

前記固定子96と前記回転子99との対向面には二重筒壁を構成する外側と内側の囲い部材であるカバー106とが互いに対向されて、前記ハウジング95の内周面と前記本体102の外周面とにそれぞれ固定されており、それぞれの前記カバー106との間には所定のエアギャップ(隙間)が設定されている。該カバー106は非磁性体であるステンレス鋼が使用されて、筒壁の厚さが極薄い円筒形状にそれぞれ形成されており、円筒の上下開口端に於いて前記ハウジング95及び前記本体102に電子ビーム溶接によって全周に亘って確実且つ均一に固着されている。前記カバー106は非磁性体であるステンレス鋼で極薄く形成されている為、磁束の拡散を防止してモータ効率の低下を防止するばかりでなく、前記固定子96の前記コイル線材97及び前記回転子99の前記永久磁石104の腐食を防止することができ、且つ、前記コイル線材97等による前記処理室41の内部の汚染を確実に防止することができる。前記カバー106は前記固定子96を気密シール状態に囲うことにより、該固定子96を真空雰囲気となる前記処理室41の内部から完全に隔絶している。   The facing surface of the stator 96 and the rotor 99 is opposed to a cover 106 which is an outer and inner surrounding member constituting a double cylindrical wall, and the inner peripheral surface of the housing 95 and the main body 102 are opposed to each other. And a predetermined air gap (gap) is set between each of the covers 106. The cover 106 is made of stainless steel, which is a non-magnetic material, and is formed in a cylindrical shape with a very thin cylinder wall. The housing 95 and the main body 102 are electrically connected to the upper and lower ends of the cylinder. It is securely and uniformly fixed over the entire circumference by beam welding. The cover 106 is made of stainless steel, which is a non-magnetic material, and is extremely thin. Therefore, the cover 106 not only prevents the magnetic flux from diffusing, but also reduces the motor efficiency. Corrosion of the permanent magnet 104 of the child 99 can be prevented, and contamination inside the processing chamber 41 by the coil wire 97 and the like can be surely prevented. The cover 106 completely isolates the stator 96 from the inside of the processing chamber 41 in a vacuum atmosphere by surrounding the stator 96 in an airtight seal state.

又、前記サセプタ回転機構94には磁気式ロータリエンコーダ107が設置されている。該磁気式ロータリエンコーダ107は磁性体からなる被検出体としての被検出リング108を備えており、該被検出リング108は鉄等の磁性体が使用されて円形リング形状に形成されている。該被検出リング108の外周には被検出部としての歯が多数個環状に配列されている。   The susceptor rotating mechanism 94 is provided with a magnetic rotary encoder 107. The magnetic rotary encoder 107 includes a detection ring 108 as a detection object made of a magnetic material, and the detection ring 108 is formed in a circular ring shape using a magnetic material such as iron. On the outer periphery of the detection ring 108, a large number of teeth as detection parts are arranged in an annular shape.

前記ハウジング95の前記被検出リング108の対向位置には該被検出リング108の被検出部である各歯を検出する磁気センサ109が設置されている。該磁気センサ109の先端面と前記被検出リング108の外周面との隙間(センサギャップ)は、0.06mm〜0.17mmに設定されている。前記磁気センサ109は前記被検出リング108の回転に伴うこれらの対向位置に於ける磁束変化を磁気抵抗素子によってそれぞれ検出する様に構成されている。前記磁気センサ109の検出結果はブラシレスDCモータ即ち前記サセプタ回転機構94の駆動制御部に送信されて、前記サセプタ50の位置認識に使用されると共に、該サセプタ50の回転量の制御に使用される。   A magnetic sensor 109 for detecting each tooth which is a detected portion of the detected ring 108 is installed at a position of the housing 95 facing the detected ring 108. A gap (sensor gap) between the front end surface of the magnetic sensor 109 and the outer peripheral surface of the detected ring 108 is set to 0.06 mm to 0.17 mm. The magnetic sensor 109 is configured to detect a change in magnetic flux at these opposed positions as the detected ring 108 rotates by using a magnetoresistive element. The detection result of the magnetic sensor 109 is transmitted to a brushless DC motor, that is, a drive control unit of the susceptor rotation mechanism 94, and is used for position recognition of the susceptor 50 and used to control the rotation amount of the susceptor 50. .

尚、本発明の実施の形態に於ける第1の処理炉31は、ガス制御部111、駆動制御部112、加熱制御部113、温度検出部114、等から構成される主制御部115を有する。前記ガス制御部111は前記MFC63,64、前記開閉バルブ61,62に接続され、ガス流量、供給を制御する。前記駆動制御部112は前記サセプタ回転機構94、前記昇降ブロック92に接続され、これらの駆動を制御する。前記加熱制御部113は前記電気配線77を介し前記ヒータ76に接続され、該ヒータ76の加熱具合を制御する。前記温度検出部114は前記放射温度計79に接続され、前記サセプタ50の温度を検出し、前記加熱制御部113と連携して前記ヒータ76の加熱制御に用いられる。   The first processing furnace 31 in the embodiment of the present invention includes a main control unit 115 including a gas control unit 111, a drive control unit 112, a heating control unit 113, a temperature detection unit 114, and the like. . The gas control unit 111 is connected to the MFCs 63 and 64 and the open / close valves 61 and 62 to control gas flow rate and supply. The drive control unit 112 is connected to the susceptor rotating mechanism 94 and the elevating block 92 and controls the driving thereof. The heating control unit 113 is connected to the heater 76 via the electric wiring 77 and controls the heating condition of the heater 76. The temperature detection unit 114 is connected to the radiation thermometer 79, detects the temperature of the susceptor 50, and is used for heating control of the heater 76 in cooperation with the heating control unit 113.

次に、上記構成に係る処理炉の作用を説明することにより、本発明の実施の形態の一例である半導体装置の製造方法に於ける成膜工程について説明する。   Next, by describing the operation of the processing furnace according to the above configuration, a film forming process in a method for manufacturing a semiconductor device which is an example of an embodiment of the present invention will be described.

ウェーハ3の搬出搬入に際しては、回転ドラム82及び加熱ユニット73が回転軸81及び支持軸71によって下限位置に下降される。ウェーハ昇降装置85の回転側ピン87の下端が処理室41の底面、即ち下側キャップ45の上面に突合する為、回転側リングが前記回転ドラム82及び前記加熱ユニット73に対して相対的に上昇する。上昇した回転側リングはヒータ側ピン86を突上げることにより、ヒータ側リングを持上げる。ヒータ側リングが持上げられると、ヒータ側リングに立脚された三本の前記突上部86がヒータ76及びサセプタ50の挿通孔80を挿通して、前記サセプタ50の上面に載置されたウェーハ3を下方から支持して前記サセプタ50から浮上がらせる。   When the wafer 3 is carried out and carried in, the rotary drum 82 and the heating unit 73 are lowered to the lower limit position by the rotary shaft 81 and the support shaft 71. Since the lower end of the rotation side pin 87 of the wafer elevating device 85 abuts against the bottom surface of the processing chamber 41, that is, the upper surface of the lower cap 45, the rotation side ring rises relative to the rotation drum 82 and the heating unit 73. To do. The raised rotation side ring lifts the heater side ring by pushing up the heater side pin 86. When the heater side ring is lifted, the three protrusions 86 standing on the heater side ring pass through the heater 76 and the insertion hole 80 of the susceptor 50, and the wafer 3 placed on the upper surface of the susceptor 50 is removed. It is supported from below and floats up from the susceptor 50.

前記ウェーハ昇降装置85がウェーハ3を前記サセプタ50の上面から浮上がらせた状態になると、図3に図示しないウェーハ移載機に設けられた基板保持プレートであるツィーザ(図示せず)がウェーハ搬入搬出口47からウェーハ3の下方に挿入される。ウェーハ3の下方に挿入されたツィーザは上昇することによりウェーハ3を受取る。ウェーハ3を受取ったツィーザは前記ウェーハ搬入搬出口47より退出してウェーハ3を前記処理室41から搬出する。そして、ツィーザによってウェーハ3を搬出したウェーハ移載機は、前記処理室41の外部の空ウェーハカセット等の所定の収納場所にウェーハ3を移載する。   When the wafer lifting device 85 floats the wafer 3 from the upper surface of the susceptor 50, a tweezer (not shown), which is a substrate holding plate provided in a wafer transfer machine (not shown in FIG. 3), is loaded into the wafer. It is inserted under the wafer 3 from the carry-out port 47. The tweezer inserted below the wafer 3 moves up to receive the wafer 3. Upon receiving the wafer 3, the tweezer leaves the wafer loading / unloading port 47 and unloads the wafer 3 from the processing chamber 41. Then, the wafer transfer machine that unloads the wafer 3 by the tweezers transfers the wafer 3 to a predetermined storage location such as an empty wafer cassette outside the processing chamber 41.

次いで、ウェーハ移載機は実ウェーハカセット等の所定の収納場所から次回に成膜処理するウェーハ3をツィーザによって受取って、前記ウェーハ搬入搬出口47から前記処理室41に搬入する。ツィーザはウェーハ3を前記サセプタ50の上方に於いてウェーハ3の中心が前記サセプタ50の中心と一致する位置に搬送する。ウェーハ3を所定の位置に搬送すると、ツィーザは若干下降することによりウェーハ3を前記サセプタ50に移載する。ウェーハ3を前記ウェーハ昇降装置85に受渡したツィーザは、前記ウェーハ搬入搬出口47から前記処理室41の外へ退出する。ツィーザが前記処理室41から退出すると、前記ウェーハ搬入搬出口47はゲートバルブ(仕切弁)46によって閉じられる。   Next, the wafer transfer device receives the wafer 3 to be subjected to the next film formation process from a predetermined storage location such as an actual wafer cassette by a tweezer and carries it into the processing chamber 41 from the wafer loading / unloading port 47. The tweezers transport the wafer 3 above the susceptor 50 to a position where the center of the wafer 3 coincides with the center of the susceptor 50. When the wafer 3 is transported to a predetermined position, the tweezer is lowered slightly to transfer the wafer 3 to the susceptor 50. The tweezer that has transferred the wafer 3 to the wafer lifting / lowering device 85 is moved out of the processing chamber 41 from the wafer loading / unloading port 47. When the tweezer leaves the processing chamber 41, the wafer loading / unloading port 47 is closed by a gate valve (gate valve) 46.

該ゲートバルブ46が閉じられると、前記処理室41に対して回転ドラム82及び加熱ユニット73が回転軸81及び支持軸71を介して昇降機構72によって上昇される。前記回転ドラム82及び前記加熱ユニット73の上昇により、突上ピン86,87が前記回転ドラム82及び加熱ユニット73に対し相対的に下降し、図3に示されている様に、ウェーハ3は前記サセプタ50の上に完全に移載された状態になる。回転軸81及び支持軸71は突上部86の上端がヒータ76の下面に近接する高さになる位置にて停止される。   When the gate valve 46 is closed, the rotary drum 82 and the heating unit 73 are raised by the lifting mechanism 72 through the rotary shaft 81 and the support shaft 71 with respect to the processing chamber 41. As the rotary drum 82 and the heating unit 73 are raised, the protrusion pins 86 and 87 are lowered relative to the rotary drum 82 and the heating unit 73, and as shown in FIG. It is completely transferred onto the susceptor 50. The rotating shaft 81 and the support shaft 71 are stopped at a position where the upper end of the protruding portion 86 is at a height close to the lower surface of the heater 76.

一方、前記処理室41が排気口55に接続された排気装置(図示せず)によって排気される。この際、前記処理室41の真空雰囲気と外部の大気圧雰囲気とはベローズ90によって隔絶されている。   On the other hand, the processing chamber 41 is exhausted by an exhaust device (not shown) connected to the exhaust port 55. At this time, the vacuum atmosphere in the processing chamber 41 and the external atmospheric pressure atmosphere are isolated by the bellows 90.

続いて、前記回転ドラム82が前記回転軸81を介してサセプタ回転機構94によって回転される。即ち、該サセプタ回転機構94が運転されると、固定子96の回転磁界が回転子99の複数個の磁極の磁界を切ることにより、該回転子99が回転する為、該回転子99に固定された前記回転軸81によって前記回転ドラム82が回転する。この際、前記サセプタ回転機構94に設置された磁気式ロータリエンコーダ107によって前記回転子99の回転位置が時々刻々と検出されて前記駆動制御部112に送信され、この信号に基づいて回転速度等が制御される。   Subsequently, the rotating drum 82 is rotated by the susceptor rotating mechanism 94 via the rotating shaft 81. That is, when the susceptor rotating mechanism 94 is operated, the rotating magnetic field of the stator 96 cuts off the magnetic fields of the plurality of magnetic poles of the rotor 99, so that the rotor 99 rotates. The rotating drum 82 is rotated by the rotating shaft 81 that has been made. At this time, the rotational position of the rotor 99 is detected every moment by the magnetic rotary encoder 107 installed in the susceptor rotating mechanism 94 and transmitted to the drive control unit 112. Based on this signal, the rotational speed and the like are determined. Be controlled.

前記回転ドラム82の回転中には、前記回転側ピン87は前記処理室41の底面から離座し、前記ヒータ側ピン86は回転側リングから離座している為、前記回転ドラム82の回転がウェーハ昇降装置85に妨げられることはなく、而も、加熱ユニット73は停止状態を維持することができる。即ち、前記ウェーハ昇降装置85に於いては、回転側リングと前記回転側ピン87が前記回転ドラム82と共に回転し、ヒータ側リングと前記ヒータ側ピン86が加熱ユニット73と共に停止した状態になっている。   During the rotation of the rotating drum 82, the rotating side pin 87 is separated from the bottom surface of the processing chamber 41, and the heater side pin 86 is separated from the rotating side ring. However, the heating unit 73 can be maintained in a stopped state. That is, in the wafer elevating device 85, the rotation side ring and the rotation side pin 87 are rotated together with the rotation drum 82, and the heater side ring and the heater side pin 86 are stopped together with the heating unit 73. Yes.

ウェーハ3の温度が処理温度迄上昇し、排気口55の排気量及び前記回転ドラム82の回転作動が安定した時点で、図3に実線矢印で示されている様に、処理ガス68が供給管59に導入される。該ガス供給管59に導入された前記処理ガス68は、ガス分散空間として機能するバッファ室67に流入すると共に、径方向外向きに放射状に拡散して、シャワープレート65の各ガス吹出口66からそれぞれが略均等な流れになって、ウェーハ3に向かってシャワー状に吹出す。前記吹出口66群からシャワー状に吹出した前記処理ガス68はカバープレート57の上方空間を通って、排気バッファ空間56を経由して前記排気口55に吸込まれて排気される。   When the temperature of the wafer 3 rises to the processing temperature and the exhaust amount of the exhaust port 55 and the rotational operation of the rotary drum 82 are stabilized, the processing gas 68 is supplied to the supply pipe as shown by solid arrows in FIG. 59. The processing gas 68 introduced into the gas supply pipe 59 flows into the buffer chamber 67 functioning as a gas dispersion space and diffuses radially outward in the radial direction from each gas outlet 66 of the shower plate 65. Each becomes a substantially uniform flow and blows out toward the wafer 3 in a shower shape. The processing gas 68 blown out in the form of a shower from the outlet 66 group passes through the space above the cover plate 57 and is sucked into the exhaust port 55 via the exhaust buffer space 56 and exhausted.

この際、前記回転ドラム82に支持された前記サセプタ50の上のウェーハ3は回転している為、前記吹出口66群からシャワー状に吹き出した前記処理ガス68はウェーハ3の全面に亘って均等に接触する状態になる。前記処理ガス68がウェーハ3の全面に亘って均等に接触する為、ウェーハ3に前記処理ガス68によって形成されるCVD膜の膜厚分布や膜質分布はウェーハ3の全面に亘って均一になる。   At this time, since the wafer 3 on the susceptor 50 supported by the rotating drum 82 is rotating, the processing gas 68 blown out in a shower form from the outlet 66 group is evenly distributed over the entire surface of the wafer 3. It will be in the state which contacts. Since the processing gas 68 contacts the entire surface of the wafer 3 evenly, the film thickness distribution and film quality distribution of the CVD film formed on the wafer 3 by the processing gas 68 are uniform over the entire surface of the wafer 3.

又、前記加熱ユニット73は前記支持軸71に支持されることにより回転しない状態になっている為、前記回転ドラム82によって回転されながら前記加熱ユニット73によって加熱されるウェーハ3の温度分布は全面に亘って均一に制御される。この様にウェーハ3の温度分布が全面に亘って均一に制御されることにより、ウェーハ3に熱化学反応によって形成されるCVD膜の膜厚分布や膜質分布はウェーハ3の全面に亘って均一に制御される。   Since the heating unit 73 is not rotated by being supported by the support shaft 71, the temperature distribution of the wafer 3 heated by the heating unit 73 while being rotated by the rotating drum 82 is spread over the entire surface. It is controlled uniformly throughout. In this way, the temperature distribution of the wafer 3 is uniformly controlled over the entire surface, so that the film thickness distribution and film quality distribution of the CVD film formed on the wafer 3 by the thermochemical reaction are uniform over the entire surface of the wafer 3. Be controlled.

尚、一例迄、本発明の実施の形態に於ける第1の処理炉31にて処理される処理条件は、ドープ/ノンドープシリコン膜の成膜に於いて、成膜温度450℃〜650℃、処理圧力270Pa〜50000Pa(成膜時)、処理ガスシラン系ガス(SiH4 、Si2 H6 )ドーパントガス(PH3 、B2 H6 )、不活性ガス(N2 )、ガス供給量はシラン系ガス〜2slm、ドーパントガス〜1slm、不活性ガス〜20slmである。   Note that, up to one example, the processing conditions to be processed in the first processing furnace 31 in the embodiment of the present invention are as follows: a film forming temperature of 450 ° C. to 650 ° C. in the film formation of a doped / non-doped silicon film; Processing pressure 270 Pa to 50000 Pa (during film formation), processing gas silane-based gas (SiH4, Si2 H6) dopant gas (PH3, B2 H6), inert gas (N2), gas supply amount is silane-based gas ~ 2 slm, dopant gas ~ 1 slm, inert gas to 20 slm.

予め選定された所定の処理時間が経過すると、前記サセプタ回転機構94の運転が停止される。この際、前記サセプタ50即ち前記回転子99の回転位置は前記サセプタ回転機構94に設置された前記磁気式ロータリエンコーダ107によって時々刻々と監視されている為、前記サセプタ50は予め設定された回転位置に於いて正確に停止される。即ち、前記突上部86と前記ヒータ76及び前記サセプタ50の挿通孔80は正確且つ再現性よく合致される。   When a predetermined processing time selected in advance elapses, the operation of the susceptor rotation mechanism 94 is stopped. At this time, the rotational position of the susceptor 50, that is, the rotor 99 is monitored every moment by the magnetic rotary encoder 107 installed in the susceptor rotating mechanism 94, so that the susceptor 50 is set in advance. Is stopped exactly. That is, the protrusion 86, the heater 76, and the insertion hole 80 of the susceptor 50 are matched accurately and with good reproducibility.

前記サセプタ回転機構94の運転が停止されると、前述に示されている様に、前記回転ドラム82及び前記加熱ユニット73は前記回転軸81及び前記支持軸71を介して前記昇降台93によって搬入搬出位置に下降される。前述した様に、下降の途中に於いて、前記ウェーハ昇降装置85の作用によりウェーハ3を前記サセプタ50の上から浮上げる。この際、前記突上部86と前記ヒータ76及び前記サセプタ50の前記挿通孔80とは正確且つ再現性よく合致されている為、前記突上部86が前記サセプタ50及び前記ヒータ76を突上げる突上げミスが発生することはない。   When the operation of the susceptor rotating mechanism 94 is stopped, as described above, the rotating drum 82 and the heating unit 73 are carried in by the lifting platform 93 via the rotating shaft 81 and the support shaft 71. Lowered to the unloading position. As described above, the wafer 3 is lifted from above the susceptor 50 by the action of the wafer lifting device 85 during the lowering. At this time, since the protrusion 86 is aligned with the insertion hole 80 of the heater 76 and the susceptor 50 accurately and with good reproducibility, the protrusion 86 pushes up the susceptor 50 and the heater 76. No mistakes will occur.

以降、前述した作業が繰返されることにより、次のウェーハ3にCVD膜が成膜処理される。   Thereafter, the above-described operation is repeated to form a CVD film on the next wafer 3.

次に、図4〜図6に於いて、前記サセプタ50について説明する。   Next, the susceptor 50 will be described with reference to FIGS.

前記サセプタ50は高純度カーボン製(熱伝導(90W/m・k)がよい、変形量が大きい)或は窒化アルミニウム製(熱伝導(60W/m・k)が低い、変形量が小さい、加工が難しい)であり、又、他の材質(例えば、石英、炭化珪素等)も使用可能であり、前記サセプタ50の上面にはウェーハ載置面51が形成され、該ウェーハ載置面51には所要数の凸部52が形成される。前記サセプタ50及び前記凸部52は、高純度カーボン或は窒化アルミニウム製のブロックから切削加工等の加工により一体に形成されたものであり、前記凸部52の配列は格子状、例えば図4に示される様に、正4角形の各頂点に配列し、隣接する凸部52,52間の距離が等しくなる様に配設される。尚、該凸部52がウェーハ3の周辺を支持する様、4箇所の凸部52aについて正4角形頂点から外れた位置に設けられている。   The susceptor 50 is made of high-purity carbon (heat conduction (90 W / m · k) is good, deformation is large) or aluminum nitride (heat conduction (60 W / m · k) is low, deformation is small, processing In addition, other materials (for example, quartz, silicon carbide, etc.) can also be used, and a wafer placement surface 51 is formed on the upper surface of the susceptor 50. A required number of convex portions 52 are formed. The susceptor 50 and the projections 52 are integrally formed by cutting or the like from a block made of high purity carbon or aluminum nitride. The arrangement of the projections 52 is a lattice shape, for example, as shown in FIG. As shown in the figure, they are arranged at the vertices of a regular quadrangle, and are arranged so that the distances between the adjacent convex portions 52 are equal. Note that the four convex portions 52a are provided at positions deviating from the regular quadrangular vertexes so that the convex portions 52 support the periphery of the wafer 3.

又、格子形状としては、正4角形に限らず、前記凸部52は正3角形の各頂点に配設した格子形状としてもよく、要は隣接する凸部52間の距離が等しく、或は略等しくなる様な格子形状であればよい。   In addition, the lattice shape is not limited to a regular square, and the convex portion 52 may be a lattice shape disposed at each vertex of the regular triangle, and the distance between adjacent convex portions 52 is equal, or Any lattice shape that is substantially equal may be used.

前記ウェーハ3は、前記凸部52を介して前記サセプタ50に載置される。   The wafer 3 is placed on the susceptor 50 through the convex portion 52.

前述した様に、ヒータ76の発熱により前記サセプタ50が加熱され、更に該サセプタ50により前記ウェーハ3が加熱される。   As described above, the susceptor 50 is heated by the heat generated by the heater 76, and the wafer 3 is further heated by the susceptor 50.

ウェーハ3の加熱のメカニズムとしては、前記ウェーハ載置面51からの熱輻射、前記凸部52と前記ウェーハ3との固体接触による熱伝導、前記ウェーハ載置面51と前記ウェーハ3間のガスを介在した熱伝導が有り、熱輻射は前記ウェーハ載置面51とウェーハ3間の距離に影響され、前記凸部52と前記ウェーハ3間の固体接触による熱伝導は、前記凸部52とウェーハ3との接触状態、前記凸部52の配置状態等に影響される。   The heating mechanism of the wafer 3 includes heat radiation from the wafer mounting surface 51, heat conduction due to solid contact between the convex portion 52 and the wafer 3, and gas between the wafer mounting surface 51 and the wafer 3. There is intervening heat conduction, heat radiation is affected by the distance between the wafer mounting surface 51 and the wafer 3, and heat conduction due to solid contact between the convex portion 52 and the wafer 3 is performed by the convex portion 52 and the wafer 3. It is influenced by the contact state with the projection, the arrangement state of the convex portion 52, and the like.

更に、前記ウェーハ載置面51とウェーハ3間の距離は、前記ウェーハ載置面51の平面度、前記凸部52の高さ精度の影響を受け、該凸部52とウェーハ3との接触状態等は、前記凸部52上端の面積、形状、臨接する凸部52間の距離等に影響を受ける。   Further, the distance between the wafer mounting surface 51 and the wafer 3 is affected by the flatness of the wafer mounting surface 51 and the height accuracy of the convex portion 52, and the contact state between the convex portion 52 and the wafer 3. Are influenced by the area and shape of the upper end of the convex portion 52, the distance between the adjacent convex portions 52, and the like.

本発明では、前記凸部52と前記ウェーハ3間の固体接触による熱伝導の均一化を図ると共に前記ウェーハ載置面51とウェーハ3間の距離のバラツキを制限して熱輻射による加熱の均一性を向上させている。   In the present invention, the heat conduction by the solid contact between the convex portion 52 and the wafer 3 is made uniform, and the variation in the distance between the wafer mounting surface 51 and the wafer 3 is limited to make the heating uniform by the heat radiation. Has improved.

例えば、前記凸部52と前記ウェーハ3間の固体接触による熱伝導の均一化を図る為に、前記凸部52の数を、8インチウェーハ、12インチウェーハを載置する構成で、数十個〜27個程度、好ましくは80個程度としている。又、隣接する凸部52間の距離を、例えば30mmとし、配列は少なくとも、前記ウェーハ載置面51の中心に関し、直交する2方向で対称とする。   For example, in order to achieve uniform heat conduction by solid contact between the convex portion 52 and the wafer 3, the number of the convex portions 52 is several tens with a configuration in which an 8-inch wafer and a 12-inch wafer are placed. About 27, preferably about 80. Further, the distance between the adjacent convex portions 52 is set to, for example, 30 mm, and the arrangement is symmetrical in at least two orthogonal directions with respect to the center of the wafer mounting surface 51.

又、前記凸部52の形状としては、例えば切頭円錐形(以下円錐台)であり、底面の直径がφ1mm以下、好ましくはφ0.5mm〜φ0.3mm、上面の直径がφ1mm以下好ましくは、φ0.4mm〜φ0.2mmとする。尚、底面、上面の直径の下限は、前記サセプタ50の材質、加工方法で決定されるものであり、切削加工以外の放電加工等他の加工方法によれば下限の制限は異なる。   Further, the shape of the convex part 52 is, for example, a truncated cone (hereinafter referred to as a truncated cone), the diameter of the bottom surface is φ1 mm or less, preferably φ0.5 mm to φ0.3 mm, and the top surface diameter is φ1 mm or less φ0.4 mm to φ0.2 mm. The lower limit of the diameter of the bottom surface and the upper surface is determined by the material of the susceptor 50 and the processing method, and the lower limit is different depending on other processing methods such as electric discharge machining other than cutting.

前記凸部52の上面の接触面積を、0.04πmm2 とすることで、前記凸部52個々の固体接触による熱伝達量を抑制し、而も該凸部52の数を多くし、隣接する凸部52間の距離を等しくすることで、固体接触による熱伝達の均一化を図っている。尚、前記凸部52個々の接触面積は、ウェーハ3全体の被加熱面積を考慮すると、所定値以下に制限されることが好ましく、ウェーハ3の面積に対して1.8×10-6倍以下であることが好ましい。又、前記凸部52の接触面積については、ウェーハ3、前記サセプタ50の材質、熱伝導率等も考慮されるべきであり、要は、固体接触による熱伝達量を抑制できればよい。尚、本発明の場合は、ウェーハがシリコンウェーハ、前記サセプタ50の材質が高純度カーボン、窒化アルミニウムの場合を示している。 By setting the contact area of the upper surface of the convex part 52 to 0.04π mm 2 , the amount of heat transfer due to the solid contact of the convex part 52 is suppressed, and the number of the convex parts 52 is increased and adjacent to each other. By equalizing the distance between the convex parts 52, the heat transfer by the solid contact is made uniform. The contact area of each of the convex portions 52 is preferably limited to a predetermined value or less in consideration of the heated area of the entire wafer 3, and is not more than 1.8 × 10 −6 times the area of the wafer 3. It is preferable that Further, regarding the contact area of the convex portion 52, the material of the wafer 3 and the susceptor 50, the thermal conductivity, and the like should be taken into consideration. In short, it is sufficient that the heat transfer amount due to the solid contact can be suppressed. In the present invention, the wafer is a silicon wafer and the susceptor 50 is made of high-purity carbon or aluminum nitride.

更に、前記凸部52からの熱伝達量が抑制されることで、熱伝達は熱輻射及びガス熱伝達が支配的になり、固体接触による熱伝達の不均一によるウェーハ3の熱分布への影響が少なくなる。   Further, since the heat transfer amount from the convex portion 52 is suppressed, the heat transfer is dominated by heat radiation and gas heat transfer, and the influence on the heat distribution of the wafer 3 due to non-uniform heat transfer due to solid contact. Less.

次に、熱輻射による熱伝達に影響を及ぼす前記ウェーハ載置面51の平面度の管理、前記凸部52の高さ精度の管理は、前記サセプタ50が前記凸部52の加工も併せて機械加工により一体に仕上げられる為、精度管理は容易である。   Next, the management of the flatness of the wafer mounting surface 51 that affects the heat transfer by heat radiation and the management of the height accuracy of the convex portion 52 are performed by the susceptor 50 in addition to the processing of the convex portion 52. Since it is finished in one piece by processing, accuracy control is easy.

例えば、前記ウェーハ載置面51とウェーハ3間の距離のバラツキを制限する為、前記ウェーハ載置面51の平面度は周方向で25μm以下、好ましくは15μm以下の精度、半径方向で30μm以下、好ましくは25μm以下の精度で仕上げるものとしている。   For example, in order to limit the variation in the distance between the wafer mounting surface 51 and the wafer 3, the flatness of the wafer mounting surface 51 is 25 μm or less in the circumferential direction, preferably 15 μm or less, and 30 μm or less in the radial direction. Preferably, it is finished with an accuracy of 25 μm or less.

ここで、前記ウェーハ載置面51の平面度を、周方向と半径方向で制限しているが、機械加工に於いて、周方向のうねりと、半径方向のうねりがあり、双方のうねりの影響により誤差が増大しない様にしている。   Here, the flatness of the wafer mounting surface 51 is limited in the circumferential direction and the radial direction. However, in machining, there are circumferential undulations and radial undulations, and the influence of both undulations. This prevents the error from increasing.

又、前記凸部52の高さ精度は前記ウェーハ載置面51全面に亘り、0.015mm以下、好ましくは0.015mm〜0.01mmとし、前記凸部52の高さ(h:図6参照)は、0.1mm〜0.05mmとしている。   The height accuracy of the convex portion 52 is 0.015 mm or less, preferably 0.015 mm to 0.01 mm over the entire wafer mounting surface 51. The height of the convex portion 52 (h: see FIG. 6). ) Is 0.1 mm to 0.05 mm.

更に、具体的には、前記凸部52の高さ精度は、前記サセプタ50の半径30mm以内、半径30mm〜70mm、半径70mm〜120mm、半径120mm〜150mmのエリアに区分けした場合、各エリア内で0.015mm以下、好ましくは0.015mm〜0.01mmとし、各エリア間で0.015mm以下、好ましくは0.015mm〜0.01mmとする。   More specifically, the accuracy of the height of the convex portion 52 is divided into areas having a radius of 30 mm or less, a radius of 30 mm to 70 mm, a radius of 70 mm to 120 mm, and a radius of 120 mm to 150 mm of the susceptor 50. 0.015 mm or less, preferably 0.015 mm to 0.01 mm, and between each area 0.015 mm or less, preferably 0.015 mm to 0.01 mm.

尚、平面度とは、JIS B 0621に定義されるものであって、平面部分の幾何学的平面からの狂いの大きさを言い、平面部分を2つの平行な幾何学的平面で挟んだ時、これらの両平面の間隔が最小となる時の、両幾何学的平面の間隔(単位はmm又はμm)で表される。即ち、本実施の形態に於いて、サセプタ平面度とは、サセプタ中心に於けるサセプタ上面(平面)を基準とするサセプタの平面360点(φ30、φ60、φ90、φ120、φ150、φ180、φ210、φ240、φ270、φ300の周上の各10点)の高さを測定し、その測定値の最大値と最小値の差のことである。   The flatness is defined in JIS B 0621, and refers to the magnitude of the deviation of the plane portion from the geometric plane. When the plane portion is sandwiched between two parallel geometric planes. The distance between the two planes is expressed as the distance between the two planes (unit: mm or μm). That is, in the present embodiment, the susceptor flatness means 360 points of the susceptor plane (φ30, φ60, φ90, φ120, φ150, φ180, φ210, susceptor upper surface (plane) at the center of the susceptor. It is the difference between the maximum value and the minimum value of the measured values when the heights of 10 points on the circumference of φ240, φ270, and φ300 are measured.

又本実施の形態に於いて、ピン高さ精度とは、サセプタ中心に於けるサセプタ上面を基準とするピン80個の各ピンの頂点部分の高さとピンが接する平らな部分の高さとを測定しその測定値の最大値と最小値の差のことである。   In the present embodiment, the pin height accuracy is the measurement of the height of the apex portion of each of the 80 pins with respect to the upper surface of the susceptor at the center of the susceptor and the height of the flat portion where the pin contacts. The difference between the maximum value and the minimum value of the measured value.

以下、前記凸部52が形成された前記サセプタ50によりウェーハが処理された場合の、膜厚の均一性について説明する。   Hereinafter, the uniformity of the film thickness when the wafer is processed by the susceptor 50 in which the convex portions 52 are formed will be described.

先ず、前記ウェーハ載置面51の平面度と前記凸部52の高さ精度と、膜厚均一性について、図7により説明する。尚、図7は前記ウェーハ載置面51の平面度と前記凸部52の高さ精度の異なる3組のサセプタA,B,Cによりウェーハ3を処理した場合の膜厚、膜厚均一性について表しており、処理条件としてはドープ/ノンドープシリコン膜の成膜、成膜温度450℃〜650℃、処理圧力270Pa〜50000Pa(成膜時)、処理ガスシラン系ガス(SiH4 、Si2 H6 )、ドーパントガス(PH3 、B2 H6 )、不活性ガス(N2 )、ガス供給量はシラン系ガス〜2slm、ドーパントガス〜1slm、不活性ガス〜20slmである。   First, the flatness of the wafer mounting surface 51, the height accuracy of the convex portion 52, and the film thickness uniformity will be described with reference to FIG. 7 shows the film thickness and film thickness uniformity when the wafer 3 is processed by three sets of susceptors A, B, and C having different flatness of the wafer mounting surface 51 and height accuracy of the convex portion 52. The processing conditions are as follows: doped / non-doped silicon film, film formation temperature 450 ° C. to 650 ° C., process pressure 270 Pa to 50000 Pa (during film formation), process gas silane-based gas (SiH 4, Si 2 H 6), dopant gas (PH3, B2 H6), inert gas (N2), and gas supply amount are silane-based gas to 2 slm, dopant gas to 1 slm, and inert gas to 20 slm.

処理の結果で推察される様に、サセプタの平面度及び凸部の高さ精度により、膜厚均一性が左右され、サセプタの平面度が周方向で0.015mm(15μm)以下、半径方向で0.025mm(25μm)以下、又凸部の高さ精度が0.015mm(15μm)以下の時に均一性σ3%以下が達成され、更にサセプタの平面度が周方向で10μm以下、半径方向で10μm以下、又凸部の高さ精度が15μm以下の時に均一性σ2%以下が達成されている。   As inferred from the processing results, the film thickness uniformity is influenced by the flatness of the susceptor and the height accuracy of the convex portion, and the flatness of the susceptor is 0.015 mm (15 μm) or less in the circumferential direction and in the radial direction. Uniformity σ3% or less is achieved when the height accuracy of the projection is 0.025 mm (25 μm) or less and 0.015 mm (15 μm) or less, and the flatness of the susceptor is 10 μm or less in the circumferential direction and 10 μm in the radial direction. Hereinafter, the uniformity σ2% or less is achieved when the height accuracy of the convex portion is 15 μm or less.

次に、図8に於いて、前記凸部52の高さと、上面の直径(凸部52上端の接触面積)と、膜厚の均一性について説明する。   Next, referring to FIG. 8, the height of the convex portion 52, the diameter of the upper surface (contact area of the upper end of the convex portion 52), and the uniformity of the film thickness will be described.

尚、図8に於いて、使用されたサセプタ50はNo.1〜No.12で有り、又No.4、No.5については、比較の為に前記凸部52の配列が図9に示される様に、同心多重円状に配列され、隣接する凸部52間の距離は同一ではない。又、No.9については比較の為に、凸部52を設けていない。処理条件は上記した場合と同様である。   In FIG. 8, the used susceptor 50 is No. 1-No. 12 and no. 4, no. For comparison, the array of the convex portions 52 is arranged in a concentric multiple circle shape as shown in FIG. 9 for comparison, and the distance between the adjacent convex portions 52 is not the same. No. For comparison, the convex portion 52 is not provided for comparison. The processing conditions are the same as described above.

図8より、前記凸部52の直径が0.4mm、高さが0.1mmの場合に成膜均一性が良好である結果が得られており、又前記凸部52の直径を1mmとした場合、又高さを0.2mmとした場合に均一性が悪くなっており、前記凸部52の直径が増加する方向で均一性が低下し、又前記凸部52の高さが増加する方向で均一性が低下する傾向があると判断できる。   As shown in FIG. 8, when the convex portion 52 has a diameter of 0.4 mm and a height of 0.1 mm, the film formation uniformity is good, and the convex portion 52 has a diameter of 1 mm. In this case, the uniformity is deteriorated when the height is 0.2 mm, the uniformity decreases in the direction in which the diameter of the convex portion 52 increases, and the height of the convex portion 52 increases. It can be judged that the uniformity tends to decrease.

従って、図8が示す結果より、前記凸部52の直径が0.4mm以下、高さが0.1mm以下で成膜均一性が改善される。更に、前記凸部52の直径が1mmの場合、成膜上に前記凸部52の支持跡が転写される場合が有り、斯かる点からも前記凸部52の直径は小さい方が良好な結果が得られる。   Therefore, from the result shown in FIG. 8, the film formation uniformity is improved when the diameter of the convex portion 52 is 0.4 mm or less and the height is 0.1 mm or less. Furthermore, when the diameter of the convex portion 52 is 1 mm, the support trace of the convex portion 52 may be transferred on the film formation. From this point, the smaller the diameter of the convex portion 52, the better results. Is obtained.

更に、630℃以上の温度での成膜(高温成膜)では、凸部の高さ精度による均一性への影響は少ないが、630℃以下の成膜(低温成膜)では、前記ウェーハ載置面51の平面度、凸部の高さ精度による均一性への影響は大きい。   Further, in the film formation at a temperature of 630 ° C. or higher (high temperature film formation), there is little influence on the uniformity due to the height accuracy of the convex portion, but in the film formation at a temperature of 630 ° C. or lower (low temperature film formation), The flatness of the mounting surface 51 and the height accuracy of the convex portions have a great influence on the uniformity.

更に、前記凸部52の配列について、隣接する凸部52間の距離が等しい格子状に配設された場合と、隣接する凸部52間の距離が等しくない同心多重円状に配列され場合を比較すると、前記凸部52が格子状に配列した場合の方がより膜厚の均一性が改善されている。隣接する凸部52間の距離が等しくない配列では、固体接触での熱伝達の均一性が損われると判断できる。   Furthermore, with respect to the arrangement of the convex portions 52, a case where the distances between the adjacent convex portions 52 are arranged in the same lattice shape, and a case where the distances between the adjacent convex portions 52 are arranged in a concentric multiple circle are not equal. In comparison, the film thickness uniformity is further improved when the convex portions 52 are arranged in a lattice pattern. In an arrangement in which the distances between adjacent convex portions 52 are not equal, it can be determined that the uniformity of heat transfer in solid contact is impaired.

尚、前記凸部52の形状について、円錐台に限らず、図10(A)に示される半球形状、図10(B)に示される円柱形状、図10(C)に示される円錐形状等であってもよい。   Note that the shape of the convex portion 52 is not limited to a truncated cone, but a hemispherical shape shown in FIG. 10A, a cylindrical shape shown in FIG. 10B, a conical shape shown in FIG. There may be.

本発明が実施される基板処理装置の一例を示す平断面図である。It is a plane sectional view showing an example of a substrate processing device with which the present invention is carried out. 同前基板処理装置の側断面図である。It is a sectional side view of the same substrate processing apparatus. 該基板処理装置に於ける処理炉を示す立断面図である。It is an elevational sectional view showing a processing furnace in the substrate processing apparatus. 該処理炉に於けるサセプタの平面図である。It is a top view of the susceptor in this processing furnace. 該サセプタの側面図である。It is a side view of this susceptor. 該サセプタの凸部の拡大図である。It is an enlarged view of the convex part of this susceptor. 基板処理装置で処理した成膜結果を示す図である。It is a figure which shows the film-forming result processed with the substrate processing apparatus. 基板処理装置で処理した成膜結果を示す図である。It is a figure which shows the film-forming result processed with the substrate processing apparatus. 凸部の他の配列を示すサセプタの平面図である。It is a top view of the susceptor which shows the other arrangement | sequence of a convex part. (A)(B)(C)はそれぞれ凸部の他の形状を示す図である。(A) (B) (C) is a figure which shows the other shape of a convex part, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

3 ウェーハ
31 第1の処理炉
41 処理室
50 サセプタ
51 ウェーハ載置面
52 凸部
76 ヒータ
3 Wafer 31 First Processing Furnace 41 Processing Chamber 50 Susceptor 51 Wafer Placement Surface 52 Projection 76 Heater

Claims (2)

基板を処理する処理室と、該処理室内で基板を支持する支持板と、前記処理室内の基板を加熱するヒータとを具備し、前記支持板の上面には複数の凸部が設けられ、該凸部は格子状に配列されると共に、前記支持板上面の平面度が周方向で0.015mm以下、半径方向で0.025mm以下であることを特徴とする基板処理装置。   A processing chamber for processing the substrate; a support plate for supporting the substrate in the processing chamber; and a heater for heating the substrate in the processing chamber. A plurality of convex portions are provided on the upper surface of the support plate, The substrate processing apparatus, wherein the convex portions are arranged in a lattice pattern, and the flatness of the upper surface of the support plate is 0.015 mm or less in the circumferential direction and 0.025 mm or less in the radial direction. 基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内で支持板上面に複数の凸部が設けられ、該凸部が前記上面に於いて格子状に配置されると共に前記支持板上面の平面度が周方向で0.015mm以下、半径方向で0.025mm以下である前記支持板上に基板を載置し、該基板を加熱しつつ処理する工程と、処理後の基板を前記処理室内から搬出する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。   A step of carrying the substrate into the processing chamber, and a plurality of convex portions are provided on the upper surface of the support plate in the processing chamber, the convex portions are arranged in a lattice pattern on the upper surface, and the flatness of the upper surface of the support plate is A step of placing the substrate on the support plate that is 0.015 mm or less in the circumferential direction and 0.025 mm or less in the radial direction, processing the substrate while heating the substrate, and unloading the processed substrate from the processing chamber. And a method of manufacturing a semiconductor device.
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