JP2009245984A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を処理する基板処理装置及び該基板処理装置を用いて基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法に関し、特に、基板の表面を酸化処理する酸化装置及び該酸化装置を用いて基板を酸化処理する工程を有する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 processing a substrate and a method for manufacturing a semiconductor device including a step of processing a substrate using the substrate processing apparatus, and more particularly to an oxidation apparatus for oxidizing a surface of a substrate and the oxidation apparatus. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of oxidizing a substrate.
半導体装置(デバイス)の製造プロセスの途中過程において形成される、異なるSi結晶面が露出したSi基板(ウエハ)表面を直接酸化反応させる工程において、従来の酸化技術においては、結晶面に依存して酸化速度が異なる結果、基板上にて異なる膜厚の酸化膜が形成され、基板上の場所により、特性がバラツクという問題があった。 In the process of directly oxidizing the surface of a Si substrate (wafer), which is exposed during the manufacturing process of a semiconductor device (device), where different Si crystal planes are exposed, the conventional oxidation technology depends on the crystal plane. As a result of the different oxidation rates, oxide films with different film thicknesses are formed on the substrate, and there is a problem that the characteristics vary depending on the location on the substrate.
異なるSi結晶面が基板上に露出する工程には、例えばShallow Trench Isolation(STI)として知られる素子間分離や、Si基板を掘り込んだ縦型のMOSトランジスタの形成工程があり、Si基板上にドライエッチングにより溝を形成することにより、溝の側面と底面にて異なる面方位が露出される。また、STI工程においては、酸化工程にて、Si3N4も基板表面に露出しており、Si3N4上の酸化速度をSi基板上の酸化速度に近くして、極力同じ酸化膜厚としたいプロセス要求がある。 The process of exposing different Si crystal planes on the substrate includes, for example, isolation between elements known as Shallow Trench Isolation (STI) and a process of forming a vertical MOS transistor in which the Si substrate is dug. By forming the groove by dry etching, different plane orientations are exposed on the side surface and the bottom surface of the groove. In the STI process, Si 3 N 4 is also exposed on the substrate surface in the oxidation process, and the oxidation rate on the Si 3 N 4 is made close to the oxidation rate on the Si substrate, so that the same oxide film thickness is obtained as much as possible. There is a process request to be made.
従来の酸化方法には、反応室内の雰囲気を常圧、若しくは減圧として、酸素単独もしくは、N2、Ar等により酸素分圧が調節された雰囲気で基板の酸化処理を行うドライ酸化と、酸素と水素を反応室の前段にて混合させることにより形成される水分を利用して基板の酸化処理を行うウェット酸化がある。水素と酸素の混合により水分を形成する方法には、抵抗加熱、及びランプ集光加熱により水素、酸素の着火温度以上に昇温、燃焼させる方法と、着火温度以下で触媒作用により水素、酸素を反応させる方法が、広く利用されてきている(特許文献1参照)。 In a conventional oxidation method, the atmosphere in the reaction chamber is set to normal pressure or reduced pressure, oxygen alone or dry oxidation in which the substrate is oxidized in an atmosphere in which the oxygen partial pressure is adjusted with N 2 , Ar, etc., and oxygen There is wet oxidation in which a substrate is oxidized using moisture formed by mixing hydrogen in the front stage of the reaction chamber. There are two methods for forming water by mixing hydrogen and oxygen: resistance heating and condensing lamp heating to raise the temperature of hydrogen and oxygen to a temperature higher than the ignition temperature and combustion; A reaction method has been widely used (see Patent Document 1).
従来の酸化方法では、異なるSi基板の面方位間、例えば(100)面と(110)面では、Si基板表面のSi原子面密度に依存して、よりSi原子面密度の大きい(110)面の酸化速度が(100)面のそれより、薄膜酸化領域においておよそ2倍となる。また、Si3N4上では通常、耐酸化性が高く、Si3N4は酸化に対するバリア層として使用されることもあり、ほとんど酸化が進行しない。 In the conventional oxidation method, between the plane orientations of different Si substrates, for example, in the (100) plane and the (110) plane, the (110) plane having a higher Si atomic plane density depends on the Si atomic plane density on the Si substrate surface. The oxidation rate of is about twice that of the (100) plane in the thin film oxidation region. Further, Si 3 N 4 on at typically high oxidation resistance, Si 3 N 4 is sometimes used as a barrier layer against oxidation, it is hardly oxidized not proceed.
これに対し、減圧雰囲気とした反応室に、それぞれ独立したガス供給系より酸素、水素を導入する方法では、水分を形成する前に基板との反応が進行するため、酸化初期の成長速度が速く、異なるSi基板の面方位間、Si3N4上における成長速度差が小さくなる結果、膜厚差を著しく小さくすることができ、等方性酸化が可能であることが知られている(特許文献2参照)。 In contrast, in the method in which oxygen and hydrogen are introduced into the reaction chamber in a reduced pressure atmosphere from independent gas supply systems, the reaction with the substrate proceeds before moisture is formed, so the growth rate at the initial stage of oxidation is high. It is known that the difference in film thickness between the plane orientations of different Si substrates and the growth rate on Si 3 N 4 is reduced, so that the difference in film thickness can be remarkably reduced and isotropic oxidation is possible (patent) Reference 2).
等方性酸化を、複数枚の基板を多段に配列した状態で一括処理する縦型半導体製造装置にて実施する場合、通常、ガスの供給箇所は被処理物である基板の上流のみであることから、垂直方向に多段に配置された各基板配置場所により、反応室内にて水素濃度が異なる結果、形成される酸化膜厚が大きく変動してしまう問題がある。 When isotropic oxidation is performed in a vertical semiconductor manufacturing apparatus that performs batch processing with multiple substrates arranged in multiple stages, the gas supply location is usually only upstream of the substrate being processed. Therefore, there is a problem that the oxide film thickness to be formed varies greatly as a result of the difference in hydrogen concentration in the reaction chamber depending on the substrate arrangement locations arranged in multiple stages in the vertical direction.
縦型半導体製造装置における等方性酸化は、酸素と水素が基板と直接反応し、且つその成膜速度が水素の供給律速反応であることが知られており、垂直方向多段に配置された各基板上の成膜速度を一定とするために、反応室への水素供給系路を2系統以上の複数本とし、反応室の上流より供給された水素が、同じく反応室の上流より供給された酸素と基板直上にて反応消費されることによる、反応室内部のガス流れ下流方向における水素濃度の減衰を無くすことで、複数枚の基板上における酸化膜厚の均一性を向上できることが知られている(特許文献2参照)。 It is known that isotropic oxidation in a vertical semiconductor manufacturing apparatus is such that oxygen and hydrogen react directly with the substrate, and the film formation rate is a hydrogen supply-determined reaction. In order to keep the film formation rate on the substrate constant, the hydrogen supply system to the reaction chamber is made up of two or more lines, and the hydrogen supplied from the upstream of the reaction chamber is also supplied from the upstream of the reaction chamber. It is known that the uniformity of the oxide film thickness on multiple substrates can be improved by eliminating the attenuation of the hydrogen concentration in the downstream direction of the gas flow inside the reaction chamber due to the reaction consumption of oxygen and the substrate. (See Patent Document 2).
ところで、反応室内に垂直方向多段に配置される各種処理基板の、基板表面に露出する半導体デバイスを構成する材質の違い、基板表面の表面積の大きさに依存して、基板表面での酸化反応での酸素と水素の消費量が異なる結果、反応管内に配置された基板の下流に行くに従い発生する、水素の欠損に伴う基板表面に生成される酸化膜厚に差が生じる現象がある。 By the way, depending on the difference in the materials constituting the semiconductor device exposed on the substrate surface of various processing substrates arranged in multiple stages in the reaction chamber in the vertical direction, and the surface area of the substrate surface, the oxidation reaction on the substrate surface As a result of the difference in the consumption of oxygen and hydrogen, there is a phenomenon in which a difference occurs in the oxide film thickness generated on the surface of the substrate due to hydrogen deficiency, which occurs as it goes downstream of the substrate disposed in the reaction tube.
基板表面での酸化反応による酸素と水素の消費量の大きな基板を垂直方向多段に配置し等方性酸化を行う際は、反応室内に垂直方向多段に配置される基板領域に設置された2系統以上の水素供給経路より供給される水素流量の調整により、反応管内に配置された基板の下流に行くに従い発生する、水素の欠損に伴う基板表面に生成される酸化膜厚差を小さくすることが出来る。しかしながら、設置された2系統以上の水素供給経路のそれぞれの水素供給箇所の間において発生する、基板表面反応による水素と酸素の消費量が大きくなり、途中供給の各水素供給箇所間の膜厚を十分に補正することが出来なくなる。 When isotropic oxidation is performed by arranging multiple substrates in the vertical direction with large consumption of oxygen and hydrogen due to the oxidation reaction on the substrate surface, two systems installed in the substrate region arranged in the vertical multiple stages in the reaction chamber By adjusting the flow rate of hydrogen supplied from the above hydrogen supply path, it is possible to reduce the difference in the oxide film thickness generated on the substrate surface due to hydrogen deficiency, which occurs as it goes downstream of the substrate disposed in the reaction tube. I can do it. However, the amount of hydrogen and oxygen consumed by the substrate surface reaction that occurs between the hydrogen supply points of the two or more installed hydrogen supply paths increases, and the film thickness between the hydrogen supply points in the midway supply increases. It cannot be corrected sufficiently.
また、基板表面での酸化反応による酸素と水素の消費量の大きな基板を垂直方向多段に配置し等方性酸化を行う際は、途中供給の各水素供給箇所間で、基板表面反応に必要な水素が不足するため、各基板の中心方向への反応ガスの拡散が支配的となり、基板中心部に行くに従い酸化膜厚が薄くなる、基板面内における膜厚バラツキの問題も顕著となる。 In addition, when isotropic oxidation is performed by arranging substrates with large oxygen and hydrogen consumption due to the oxidation reaction on the substrate surface in multiple vertical stages, it is necessary for the substrate surface reaction between the hydrogen supply points on the way. Due to the lack of hydrogen, the diffusion of the reaction gas toward the center of each substrate becomes dominant, and the oxide film thickness becomes thinner toward the center of the substrate.
図11に示される、既知である複数枚の基板1が存在する領域に対応する途中の複数箇所から水素を供給する独立した水素供給ライン91、92、93、94、水素供給ノズル101、102、103、104の数を出来るだけ多くすることにより、各水素供給箇所の間において発生する水素の欠損を補い、ガス供給下流方向に対して発生する膜厚低下、及び基板中心部に行くに従い酸化膜厚が薄くなる、基板面内における膜厚バラツキの問題を解決できると考えられる。しかしながら、処理室4内部に設置出来るノズル本数の設置スペースの制約があり、基板表面での酸化反応による酸素と水素の消費量の大きな基板を垂直方向多段に配置した際に発生する、基板間の膜厚バラツキ及び基板面内における膜厚バラツキを補正するに十分な数のノズル配置が困難であった。
As shown in FIG. 11, independent
また、同じく既知である図12に示される、縦型半導体製造装置における等方性酸化における基板間の膜厚バラツキ及び基板面内における膜厚バラツキを補正する構造として、酸素と水素の反応消費により基板配列領域下流で発生する水素の欠損を補う、側面に少なくとも2つ以上の孔131が設けられた多孔ノズル13が知られている。しかしながら、基板配列領域に対して水素を供給する水素供給ライン9が1系統であるため、複数枚の基板が存在する領域に対応する途中に供給される水素流量は、多孔ノズル13に設けられたそれぞれの孔131の孔径により決まるため、酸素と水素の反応消費量の異なるそれぞれの基板毎に多孔ノズル13に設けられる孔131の数や孔131の口径を変える必要があり、半導体製造装置としての汎用性が小さくなる。
In addition, as a structure for correcting the film thickness variation between the substrates and the film thickness variation in the substrate surface in the isotropic oxidation in the vertical semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 12, which is also known, the reaction consumption of oxygen and hydrogen is used. A
本発明の主な目的は、等方性酸化を、複数枚の基板が積層して配置された装置にて実施する場合に、水素供給ノズルとして複数本のノズルを用いる場合、また、1本の多孔ノズルを用いる場合に生じる上述の問題を解消しつつ、基板配置場所により水素濃度が異なり酸化膜厚が大きく変動するのを抑制し、高品質な半導体装置を製造することが出来る半導体装置の製造方法及びそのために好適に使用できる基板処理装置を提供することにある。 The main object of the present invention is to perform isotropic oxidation in an apparatus in which a plurality of substrates are stacked and arranged, when a plurality of nozzles are used as hydrogen supply nozzles, Manufacture of a semiconductor device capable of manufacturing a high-quality semiconductor device while eliminating the above-mentioned problems that occur when using a multi-hole nozzle and suppressing a large variation in oxide film thickness due to different hydrogen concentrations depending on the substrate placement location It is an object of the present invention to provide a method and a substrate processing apparatus that can be suitably used for the method.
本発明の一態様によれば、複数枚の基板を処理する反応管と、前記反応管の周囲に設けられ前記反応管内を加熱する加熱源と、前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から前記反応管内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記反応管内を排気する排気ラインと、前記反応管内を前記排気ラインを介して真空引きする真空ポンプと、前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御部と、を有し、前記水素含有ガス供給ラインは長さの異なる複数本の独立したノズルを含み、前記複数本のノズルのそれぞれには、少なくとも2つ以上のガス噴出孔が設けられる基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a reaction tube that processes a plurality of substrates, a heating source that is provided around the reaction tube and heats the inside of the reaction tube, and the plurality of substrates are arranged in the reaction tube. A holding tool, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the reaction tube from an upstream side of the region where the plurality of substrates are arranged, and a region where the plurality of substrates are arranged A hydrogen-containing gas supply line that supplies hydrogen-containing gas into the reaction tube from a plurality of locations in the corresponding region, an exhaust line that exhausts the reaction tube, and a vacuum pump that evacuates the reaction tube via the exhaust line; A pressure control unit that controls the pressure in the reaction tube to be lower than atmospheric pressure, and the hydrogen-containing gas supply line includes a plurality of independent nozzles having different lengths, Book Each nozzle, a substrate processing apparatus which has at least two gas injection holes is provided is provided.
本発明の他の態様によれば、複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、前記反応管内を加熱した状態で、かつ、前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記複数枚の基板を処理する工程と、処理後の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、前記基板を処理する工程では、前記酸素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に供給すると共に、前記水素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から長さの異なる複数本の独立したノズルを介して前記反応管内に供給するようにし、前記複数本のノズルを通った前記水素含有ガスは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられた少なくとも2つ以上のガス噴出孔より前記反応管内に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, the step of carrying a plurality of substrates into the reaction tube, the state in which the inside of the reaction tube is heated, and the pressure in the reaction tube is lower than the atmospheric pressure, A step of processing the plurality of substrates by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into a reaction tube, and a step of unloading the plurality of substrates after processing from the reaction tube, In the step of processing, the oxygen-containing gas is supplied into the reaction tube from an upstream side of the region where the plurality of substrates are arranged, and the hydrogen-containing gas is supplied to the region where the plurality of substrates are arranged. The hydrogen-containing gas that has passed through the plurality of nozzles is supplied to the reaction tube through a plurality of independent nozzles having different lengths from a plurality of locations in the corresponding region. Small set in The method of manufacturing a semiconductor device characterized by from Kutomo two or more gas jetting holes is supplied to the reaction tube is provided.
本発明にかかる半導体装置の製造方法及び基板処理装置によれば、等方性酸化を、複数枚の基板が積層して配置された装置にて実施する場合に、水素供給ノズルとして複数本のノズルを用いる場合、また、1本の多孔ノズルを用いる場合に生じる上述の問題を解消しつつ、基板配置場所により水素濃度が異なり酸化膜厚が大きく変動するのを抑制し、高品質な半導体装置を製造することが出来る。 According to the semiconductor device manufacturing method and the substrate processing apparatus of the present invention, when the isotropic oxidation is performed in an apparatus in which a plurality of substrates are stacked and arranged, a plurality of nozzles are used as hydrogen supply nozzles. In addition, while eliminating the above-mentioned problems that occur when using a single porous nozzle, the hydrogen concentration differs depending on the substrate placement location and the oxide film thickness is largely prevented from fluctuating. Can be manufactured.
発明者等は、独立した複数の水素供給ラインにそれぞれ設置される、長さの異なる複数本の独立したノズルのそれぞれの先端及び側面の少なくとも一方の、少なくとも2箇所以上に、水素ガスが処理室内に導入されるためのガス噴出孔を設けることにより、従来構造の問題点であった、基板表面での酸化反応による酸素と水素の消費量の大きな基板を垂直方向多段に配置した際における、基板間における膜厚バラツキや基板面内における膜厚バラツキを著しく改善出来ることを見出した。以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 The inventors have provided hydrogen gas at least in two or more positions on at least one of the tip and side surfaces of a plurality of independent nozzles of different lengths installed in a plurality of independent hydrogen supply lines. By providing gas ejection holes to be introduced into the substrate, a substrate having a large consumption amount of oxygen and hydrogen due to an oxidation reaction on the substrate surface, which was a problem of the conventional structure, is arranged in multiple vertical stages. It has been found that the film thickness variation in the substrate and the film thickness variation in the substrate surface can be remarkably improved. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1〜図4を参照して、本実施例における基板処理装置としてのバッチ式縦型半導体製造装置(酸化装置)を説明する。反応炉20は、反応管21を有し、この反応管21により形成される反応室(処理室)4内に基板保持具としてのボート2が挿入される。保持具としてのボート2は、複数枚の基板としての半導体ウエハ(シリコンウエハ)1を略水平状態で所定の隙間(基板ピッチ間隔)をもって複数段に保持するように構成されている。反応管21の下方は、ボート2を挿入するために開放され、この開放部分はシールキャップ22により密閉されるようにしてある。ボート2はボート受け28上に搭載され、ボート受け28は回転軸26を介して回転機構27に取り付けられている。ボート2の下部には、複数枚の断熱板29が搭載されている。反応管21の周囲には加熱源としての抵抗加熱ヒータ5が配置されている。
With reference to FIGS. 1-4, the batch type vertical semiconductor manufacturing apparatus (oxidation apparatus) as a substrate processing apparatus in a present Example is demonstrated. The
反応管21には、酸素含有ガスとしての酸素(O2)ガスを供給する酸素供給ライン7と、水素含有ガスとしての水素(H2)ガスを供給する水素供給ライン91、92、93、94が接続されている。酸素供給ライン7は、ウエハ1が配列される領域(ウエハ配列領域)よりも上流側から反応管21(処理室4)内に酸素ガスを供給するように構成されており、水素供給ライン91、92、93、94は、ウエハ1が配列される領域よりも上流側およびウエハ1が配列される領域に対応する領域における複数箇所から反応管21内に水素ガスを供給するように構成されている。酸素供給ライン7は酸素ガス供給源41に接続され、水素供給ライン91、92、93、94は水素ガス供給源42に接続されている。酸素供給ライン7および水素供給ライン91、92、93、94には、電磁バルブ6およびマスフローコントローラ12がそれぞれ設置されている。
The
反応管21の天井壁31にはシャワー板44が取り付けられ、天井壁31とシャワー板44とによりバッファ室43が形成されている。酸素供給ライン7は酸素供給管72に接続されており、酸素供給管72は、反応管21の下部より反応管21の側壁32の外側を延在し、その後反応管21の天井壁31の上側を延在してバッファ室43に連通している。本実施例では、最上流のシャワー板44からはO2のみが導入される。
A
水素供給ライン91、92、93、94はそれぞれ独立しており、水素供給ノズル101、102、103、104にそれぞれ接続されている。水素供給ノズル101、102、103、104は、反応管21下部の側壁32を貫通して設けられている。水素供給ノズル101、102、103、104は反応管21内を反応管21の側壁32の内壁に沿って立ち上がっているが、長さがそれぞれ異なっている。このように、水素供給ノズル101、102、103、104は、ウエハ配列方向に対して長さがそれぞれ異なり、H2はウエハ配列領域よりも上流側およびウエハ配列領域の複数箇所から供給され、ウエハ配列方向(垂直方向)の反応室4内の水素濃度を調節することが可能となっている。水素供給ノズル101、102、103、104は、ウエハ1よりも、反応管21の側壁32の内壁に近い側に内壁に沿って設けられている(図2、3参照)。
The
水素供給ノズル101、102、103、104の先端はそれぞれ開放されており、この開放部がそれぞれ第1ガス噴出孔としてのガス噴出口111、112、113、114となっている。水素供給ノズル101、102、103、104のうち一番長いノズル101のガス噴出口111は、シャワー板44から離間した位置であって、ウエハ配列領域の上端(最上流のウエハ)に対応する位置よりも若干上流側にある。すなわち、ガス噴出口111は、H2をウエハ配列領域よりも上流側から供給し、ガス噴出口112、113、114は、H2をウエハ配列領域の複数箇所から供給するよう構成されている。
The front ends of the
また、水素供給ノズル101、102、103、104の側面には、第2ガス噴出孔としてのガス噴出口111a、112a、113a、114aがそれぞれ設けられている。ガス噴出口111aは、ガス噴出口111とガス噴出口112との中間位置に設けられ、ガス噴出口112aは、ガス噴出口112とガス噴出口113との中間位置に設けられ、ガス噴出口113aはガス噴出口113とガス噴出口114との中間位置に設けられている。ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aは、例えば、それぞれが等間隔となるように設けられている。このように、従来設けられていた第1ガス噴出孔としてのガス噴出口111、112、113、114の他に、第2ガス噴出孔としてのガス噴出口111a、112a、113a、114aを設けたことで、ウエハ配列方向においてきめ細かく制御されたH2を供給することが可能となっている。なお、水素供給ノズル101、102、103、104のうち一番短いノズル104のガス噴出口114aは、設けなくてよい場合もある。
In addition,
図3、4を参照すれば、水素供給ノズル101の先端は斜めにカットされており、ガス噴出口111は反応管21の側壁32の内壁211近傍で、内壁211側を向くように構成されている。また、ガス噴出口111aも、反応管21の側壁32の内壁211近傍で、内壁211側を向くように構成されている。これにより、水素供給ノズル101より供給するH2を反応管21の側壁32の内壁211に向けて噴出させることができ、ヒータ5により加熱された側壁32の熱により側壁32近傍でH2とO2を効率的に反応させることができる。このように反応管21の側壁32の熱により側壁32近傍でH2とO2を反応させるようにすると、側壁32近傍で反応種が生成され、生成された反応種を安定した状態でウエハ1に供給することができ、膜厚均一性を向上させることができる。
3 and 4, the tip of the
このように、本実施例は、側壁32近傍でH2とO2を反応させており、ウエハ1の熱により、ウエハ近傍でH2とO2を反応させるやり方とは異なっている。ウエハ1近傍でH2とO2を反応させるようにすると、反応初期に生じる不安定な反応種がウエハ1の処理に影響を与え、膜厚均一性に影響を及ぼす可能性があると考えられる。なお、上記では、水素供給ノズル101について説明したが、水素供給ノズル102、103、104についても同じである。
As described above, in this embodiment, H 2 and O 2 are reacted in the vicinity of the
反応管21の下部に設けられた排気管36には、処理ガスを排気する排気ライン23が接続されており、この排気ライン23には圧力制御部37および真空排気ポンプ3が接続されている。ウエハ処理中、反応管21内は真空ポンプ3により大気圧よりも低い所定の圧力(減圧)とされるが、この圧力制御は圧力制御部37およびコントローラ24により行う。なお、コントローラ24は、酸化装置を構成する各部の動作を所望のタイミングにて制御するように構成されている。
An
次に、上述の酸化装置を使用して、半導体装置の製造工程の一工程として、基板に酸化処理を施す方法について説明する。尚、以下の説明において、酸化装置を構成する各部の動作はコントローラ24により制御される。
Next, a description will be given of a method of performing an oxidation process on a substrate as a process of manufacturing a semiconductor device using the above-described oxidation apparatus. In the following description, the operation of each part constituting the oxidizer is controlled by the
1バッチ分のウエハ1をボート2に移載すると、ヒータ5により加熱状態を維持された反応炉20の処理室4内に複数枚のウエハ1を装填したボート2を装入(ロード)し、シールキャップ22により反応管21内を密閉する。次に、真空ポンプ3により反応管21内を真空引きし、炉内圧力が大気圧よりも低い所定の処理圧力となるよう制御する。回転機構27によりボート2が所定の回転速度で回転するようにする。また、炉内温度を昇温させ、炉内温度が所定の処理温度となるよう制御する。その後、酸素供給ライン7より処理室4内にO2を供給すると共に、水素供給ライン91、92、93、94より処理室4内にH2を供給する。これにより、O2とH2とがヒータ5により加熱された雰囲気内で反応して反応種が生成され、この反応種によりウエハ1に酸化処理が施される。処理温度としては、500〜1000℃、処理圧力としては、1〜1000Pa、酸素ガス供給流量としては、1〜20L/min、水素ガス供給流量(総流量)としては、0.5〜10L/minが例示される。
When one batch of wafers 1 is transferred to the
ウエハ1の酸化処理が終了すると、真空引き、不活性ガスによるパージ等により炉内の残留ガスを除去し、炉内温度を所定の温度まで降温した後、ボート2を反応炉20内から搬出(アンロード)し、ボート2に支持された全てのウエハ1が冷えるまで、ボート2を所定位置で待機させる。待機させたボート2に保持されたウエハ1が所定温度まで冷却されると、基板移載機等によりウエハ1を回収する。
When the oxidation treatment of the wafer 1 is completed, the residual gas in the furnace is removed by evacuation, purging with an inert gas, etc., the temperature in the furnace is lowered to a predetermined temperature, and then the
本実施例によれば、様々な半導体ウエハのプロセス工程で形成されるウエハ上の異なる面方位のシリコン表面において、酸化膜の成長速度差を、従来の酸化方法に比較して著しく小さくすることができ(処理ウエハの面方位依存性を小さくすることができ)、加えて、縦型半導体製造装置にて複数枚のウエハを処理する際に、各ウエハ上における水素濃度、すなわち反応種のバラツキに伴う、酸化膜厚のバラツキを抑えることが可能となる。なお、本実施例は、酸化処理を行う基板の表面が、異なる結晶方位面を有するシリコンであるか、CVDによる多結晶シリコン、またはシリコン窒化物をはじめとするシリコン含有材料を有する場合に特に有効となる。また、本実施例によれば、基板表面での酸化反応による酸素と水素の消費量の大きな基板を垂直方向多段に配置した際における、基板間における膜厚バラツキや基板面内における膜厚バラツキを著しく改善することが出来る。 According to this embodiment, the difference in the growth rate of the oxide film on the silicon surface with different plane orientations on the wafer formed in the various semiconductor wafer process steps can be significantly reduced as compared with the conventional oxidation method. In addition, when processing a plurality of wafers in a vertical semiconductor manufacturing apparatus, the hydrogen concentration on each wafer, that is, variation in reaction species can be reduced. The accompanying variation in the oxide film thickness can be suppressed. This embodiment is particularly effective when the surface of the substrate to be oxidized is silicon having different crystal orientation planes, or a silicon-containing material such as polycrystalline silicon by CVD or silicon nitride. It becomes. In addition, according to this example, when the substrates with large consumption of oxygen and hydrogen due to the oxidation reaction on the substrate surface are arranged in multiple stages in the vertical direction, the film thickness variation between the substrates and the film thickness variation within the substrate surface are reduced. It can be remarkably improved.
なお、上記実施例では、酸素含有ガスとして酸素ガスを用いる場合について、水素含有ガスとして水素ガスを用いる場合について説明したが、酸素含有ガスとしては、酸素(O2)ガスおよび亜酸化窒素(N2O)ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができ、水素含有ガスとしては、水素(H2)ガス、アンモニア(NH3)ガスおよびメタン(CH4)ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。 In the above-described embodiment, the case where oxygen gas is used as the oxygen-containing gas has been described. However, as the oxygen-containing gas, oxygen (O 2 ) gas and nitrous oxide (N At least one gas selected from the group consisting of 2 O) gas can be used, and the hydrogen-containing gas includes a group consisting of hydrogen (H 2 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, and methane (CH 4 ) gas. At least one gas selected from can be used.
次に図5を参照して、実施例2における基板処理装置としての酸化装置について詳述する。
上記実施例では、O2のみを最上流のシャワー板44から反応室4内に供給しているが、本実施例では、バッファ室43において、H2とO2を混合し、H2とO2の混合ガスを最上流のシャワー板44より反応室4内に導入するようにした。このようにO2とH2とを事前混合した後に反応室4内に導入した場合であっても、O2やH2Oよりも反応性の高い反応種が生成される。
Next, with reference to FIG. 5, the oxidation apparatus as the substrate processing apparatus in the second embodiment will be described in detail.
In the above embodiment, only the O 2 are supplied into the reaction chamber 4 from the most upstream of the
図5を参照すれば、本実施例における酸化装置においては、水素供給ライン91、92、93、94とは独立した水素供給ライン8がさらに設けられ、この水素供給ライン8は水素供給管82に接続され、水素供給管82は、反応管21の下部より反応管21の側壁32の外側を延在し、その後反応管21の天井壁31の上側を延在してバッファ室43に連通しており、バッファ室43にてH2とO2を混合した後に、H2とO2の混合ガスを反応室4内に供給するようにした点が実施例1とは異なる。
Referring to FIG. 5, in the oxidizer according to the present embodiment, a
また、本実施例における酸化装置においては、水素供給ノズル101、102、103、104のうち一番長いノズル101のガス噴出口111が、シャワー板44から離間した位置であってウエハ配列領域の上端(最上流のウエハ)に対応する位置よりも下方にあり、H2をウエハ配列領域の一端側からではなくウエハ配列領域に対応する領域の途中箇所から流すように構成した点が実施例1とは異なる。また、本実施例における酸化装置においては、水素供給ノズル101、102、103、104の先端の上面が閉塞しており、ノズル先端部側面に第1ガス噴出孔としてのガス噴出口111、112、113、114が設けられ、これらガス噴出口111、112、113、114が反応管21の側壁32の内壁211近傍で、内壁211側を向くように構成されている点が実施例1とは異なる。他の点は実施例1と同じである。なお、図5において、図1〜4で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Further, in the oxidation apparatus according to the present embodiment, the
本実施例における酸化装置においても、実施例1における酸化装置と同様な作用効果が得られる。 Also in the oxidation apparatus according to the present embodiment, the same operational effects as those of the oxidation apparatus according to the first embodiment can be obtained.
次に図6を参照して、実施例3における基板処理装置としての酸化装置について詳述する。
上記実施例では、水素供給ノズル101、102、103、104に設けられたガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aが、反応管21の側壁32の内壁211近傍で、内壁211側を向くように構成されている例について説明したが、本実施例では、ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aは反応管21の側壁32の内壁211近傍で、内壁211側とは異なる方向を向くように構成されている。
Next, with reference to FIG. 6, the oxidation apparatus as a substrate processing apparatus in Example 3 will be described in detail.
In the above embodiment, the
図6を参照すれば、本実施例における酸化装置においては、水素供給ノズル101、102、103、104に設けられた第1ガス噴出孔としてのガス噴出口111、112、113、114が、ウエハ配列方向と平行な方向すなわち上方に向かって開口しており、第2ガス噴出孔としてのガス噴出口111a、112a、113a、114aが、ウエハ配列方向と直交する方向であってウエハ1側に向かって開口している点が、実施例2とは異なる。他の点は実施例2と同じである。なお、図6において、図1〜5で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Referring to FIG. 6, in the oxidation apparatus according to the present embodiment, the
本実施例のように、ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aが、反応管21の側壁32の内壁211側を向くように構成されていなくとも、ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aは反応管21の側壁32の内壁211近傍に設けられるため、ヒータ5により加熱された側壁32の熱により側壁32近傍でH2とO2を効率的に反応させることができる。すなわち、本実施例における酸化装置においても、実施例1や実施例2における酸化装置と同様な作用効果が得られる。
Even if the
次に図7を参照して、実施例3における基板処理装置としての酸化装置について詳述する。
上記実施例では、水素供給ノズル101、102、103、104に設けられた第2ガス噴出孔としてのガス噴出口111a、112a、113a、114aが、ウエハ1側に向かって開口している例について説明したが、本実施例では、ガス噴出口111a、112a、113a、114aはウエハ1側とは異なる方向であって、かつ、反応管21の側壁32の内壁211側とは異なる方向を向くように構成されている。
Next, with reference to FIG. 7, the oxidation apparatus as a substrate processing apparatus in Example 3 will be described in detail.
In the above embodiment, the
図7を参照すれば、本実施例における酸化装置においては、水素供給ノズル101、102、103、104に設けられた第2ガス噴出孔としてのガス噴出口111a、112a、113a、114aが、ウエハ配列方向と直交する方向であって、水素供給ノズル101、102、103、104の中心とウエハ1の中心とを結ぶ直線と垂直な方向に向かって開口している点が、実施例3とは異なる。また、ガス噴出口111a、112a、113a、114aがそれぞれ2つずつ設けられている点も実施例3とは異なる。他の点は実施例3と同じである。なお、図7において、図1〜6で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
Referring to FIG. 7, in the oxidation apparatus according to the present embodiment, the
本実施例のように、ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aが、反応管21の側壁32の内壁211側を向くように構成されていなくとも、ガス噴出口111、111a、112、112a、113、113a、114、114aは反応管21の側壁32の内壁211近傍に設けられるため、ヒータ5により加熱された側壁32の熱により側壁32近傍でH2とO2を効率的に反応させることができる。すなわち、本実施例における酸化装置においても、実施例1〜3における酸化装置と同様な作用効果が得られる。
Even if the
図8〜図10を参照して、本発明に係る実験結果、考察等について説明する。 With reference to FIGS. 8 to 10, experimental results, considerations, and the like according to the present invention will be described.
図8を用いて、本発明に係る多孔ノズルと、多段供給の組み合わせによる、ウエハ配列領域の途中より水素ガスを供給した際の、酸化膜厚のバラツキを抑えるメカニズムを説明する。図8の横軸は、ウエハポジションを示しており、縦軸は、各ポジションに配置されたウエハに形成された酸化膜の膜厚を示している。図中、三角(△)で示される膜厚データ群は、従来技術である水素ガスの多段供給を用いて得られたものである。Nzl▽で表される符号は、ノズル先端(ガス噴出孔)の位置を示している。各ノズルより途中供給される水素ガスは、上流より供給される酸素ガスと反応し、新たに反応種を生成することにより、ウエハ配列の上流ウエハで消費され下流に向けて発生する反応種欠損による膜厚低下を補っている。酸化処理されるウエハ表面には、半導体製造工程において様々な材料の露出、形状の違いにより、各ウエハにおける酸化処理に寄与する反応種の消費量が異なっており、反応種の消費量が大きなウエハを酸化処理する場合に、ノズル先端(ガス噴出孔)とそれに隣接するノズル先端(ガス噴出孔)の間(隣り合うノズル先端間)に設置されたウエハに形成される酸化膜厚が、水素ガスを供給しているノズル先端近傍に配置されたウエハに比べて、著しく低下することになり、補正することが難しい。 With reference to FIG. 8, a mechanism for suppressing variations in oxide film thickness when hydrogen gas is supplied from the middle of the wafer arrangement region by a combination of the multi-stage supply and the multi-hole nozzle according to the present invention will be described. The horizontal axis in FIG. 8 indicates the wafer position, and the vertical axis indicates the film thickness of the oxide film formed on the wafer disposed at each position. In the figure, the film thickness data group indicated by a triangle (Δ) is obtained by using a multistage supply of hydrogen gas, which is a conventional technique. The symbol represented by Nzl ▽ indicates the position of the nozzle tip (gas ejection hole). The hydrogen gas supplied halfway from each nozzle reacts with the oxygen gas supplied from the upstream and generates new reactive species, resulting in a reactive species deficiency that is consumed in the upstream wafer of the wafer array and generated downstream. Compensates for film thickness reduction. The wafer surface to be oxidized is different in the amount of reactive species that contribute to the oxidation process in each wafer due to differences in the exposure and shape of various materials in the semiconductor manufacturing process. Is oxidized, the oxide film thickness formed on the wafer installed between the nozzle tip (gas ejection hole) and the nozzle tip (gas ejection hole) adjacent to it (between adjacent nozzle tips) is hydrogen gas. Compared to a wafer arranged near the tip of the nozzle that supplies the toner, it is significantly lowered and it is difficult to correct.
これに対し、図中、四角(□)で示される膜厚データ群は、本発明の実施例3に係る、多孔ノズルと、多段供給の組み合わせによるもので、ウエハ配列領域の途中より水素ガスを供給する経路を増やすことにより得られたものである。Nzl△で表される符号は、ノズル先端の第1ガス噴出孔の位置を示しており、Hole△で表される符号は、ノズル側面の第2ガス噴出孔の位置を示している。隣接するノズル先端開放孔(第1ガス噴出孔)間の距離の中間位置に、横孔(第2ガス噴出孔)を設置することにより、従来技術で補正の出来なかったノズル先端間領域に水素ガスを供給することが可能となり、新たに反応種を生成することにより、この領域における膜厚低下を抑えることが出来る。本発明により、バッチ内における酸化膜厚のバラツキを従来手法に比較し、1/3程度に抑えることが出来る。 On the other hand, the film thickness data group indicated by squares (□) in the figure is based on the combination of the multi-stage supply and the multi-stage supply according to Example 3 of the present invention, and hydrogen gas is supplied from the middle of the wafer arrangement region. This is obtained by increasing the supply paths. The symbol represented by NzlΔ indicates the position of the first gas ejection hole at the nozzle tip, and the symbol represented by HoleΔ indicates the position of the second gas ejection hole on the side surface of the nozzle. By installing a horizontal hole (second gas ejection hole) in the middle of the distance between adjacent nozzle tip opening holes (first gas ejection holes), hydrogen can be added to the area between the nozzle tips that could not be corrected by the prior art. It becomes possible to supply gas, and by newly generating reactive species, it is possible to suppress a decrease in film thickness in this region. According to the present invention, the variation of the oxide film thickness in the batch can be suppressed to about 1/3 compared with the conventional method.
図9は、ウエハ表面の材質が異なる際に発生する、反応種の消費量の差に起因した、酸化膜厚の違いを比較した実験値である。図9の横軸は、ウエハポジションを示しており、縦軸は、各ポジションに配置されたウエハに形成された酸化膜の膜厚を示している。菱形(◇)と直線で示される膜厚データ群は、SiO2ウエハに形成された酸化膜の膜厚を示しており、菱形(◇)(直線なし)で示される膜厚データ群は、ベアシリコンウエハに形成された酸化膜の膜厚を示している。同一酸化条件においては、シリコン上での反応種の酸化処理に伴う消費量が、シリコン酸化膜(SiO2)上より大きいため、図中右側となるウエハ配列の下流に掛けて、反応種の欠損による膜厚低下が確認出来る。 FIG. 9 shows experimental values comparing differences in oxide film thickness due to differences in consumption of reactive species that occur when the material on the wafer surface is different. The horizontal axis in FIG. 9 indicates the wafer position, and the vertical axis indicates the thickness of the oxide film formed on the wafer disposed at each position. The film thickness data group indicated by the rhombus (◇) and the straight line indicates the film thickness of the oxide film formed on the SiO 2 wafer, and the film thickness data group indicated by the rhombus (◇) (no straight line) The film thickness of the oxide film formed on the silicon wafer is shown. Under the same oxidation conditions, since the consumption amount due to the oxidation process of the reactive species on the silicon is larger than that on the silicon oxide film (SiO 2 ), the reactive species is lost downstream of the wafer arrangement on the right side in the figure. It can be confirmed that the film thickness is reduced.
図10は、本発明と、従来技術である水素ガスの多段供給方法により酸化処理を実施した、成膜実験値の比較である。図10(a)の横軸は、ウエハポジションを示しており、縦軸は、各ポジションに配置されたウエハに形成された酸化膜の膜厚値(Å)を示している。図10(b)の横軸は、ウエハポジションを示しており、縦軸は、各ポジションに配置されたウエハに形成された酸化膜の膜厚面内均一性(±%)を示している。本発明としては、実施例3に係る酸化装置を用いて酸化処理を行った。図10より、本発明により、多段ノズルの中間にも水素ガスを供給し、反応種濃度をバッチ内で均一にすることにより、バッチ内の酸化膜厚バラツキのみならず、各処理ウエハにおける面内膜厚バラツキも著しく改善できることが確認された。 FIG. 10 is a comparison of film formation experimental values in which oxidation treatment was performed by the multistage supply method of hydrogen gas according to the present invention and the prior art. In FIG. 10A, the horizontal axis indicates the wafer position, and the vertical axis indicates the film thickness value (Å) of the oxide film formed on the wafer disposed at each position. The horizontal axis in FIG. 10B indicates the wafer position, and the vertical axis indicates the in-plane film thickness uniformity (±%) of the oxide film formed on the wafer arranged at each position. As the present invention, oxidation treatment was performed using the oxidation apparatus according to Example 3. From FIG. 10, according to the present invention, hydrogen gas is also supplied to the middle of the multi-stage nozzle, and the reaction species concentration is made uniform in the batch, so that not only the oxide film thickness variation in the batch but also the in-plane in each processing wafer. It was confirmed that the film thickness variation can be remarkably improved.
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
本発明の一態様によれば、複数枚の基板を処理する反応管と、前記反応管の周囲に設けられ前記反応管内を加熱する加熱源と、前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から前記反応管内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記反応管内を排気する排気ラインと、前記反応管内を前記排気ラインを介して真空引きする真空ポンプと、前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御部と、を有し、前記水素含有ガス供給ラインは長さの異なる複数本の独立したノズルを含み、前記複数本のノズルのそれぞれには、少なくとも2つ以上のガス噴出孔が設けられる基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a reaction tube that processes a plurality of substrates, a heating source that is provided around the reaction tube and heats the inside of the reaction tube, and the plurality of substrates are arranged in the reaction tube. A holding tool, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the reaction tube from an upstream side of the region where the plurality of substrates are arranged, and a region where the plurality of substrates are arranged A hydrogen-containing gas supply line that supplies hydrogen-containing gas into the reaction tube from a plurality of locations in the corresponding region, an exhaust line that exhausts the reaction tube, and a vacuum pump that evacuates the reaction tube via the exhaust line; A pressure control unit that controls the pressure in the reaction tube to be lower than atmospheric pressure, and the hydrogen-containing gas supply line includes a plurality of independent nozzles having different lengths, Book Each nozzle, a substrate processing apparatus which has at least two gas injection holes is provided is provided.
好ましくは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられる前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔のうち1つは前記ノズル先端で開放しており、該ノズル先端で開放しているガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向と平行な方向に向かって開口している。 Preferably, one of the at least two gas ejection holes provided in each of the plurality of nozzles is opened at the nozzle tip, and the gas ejection hole opened at the nozzle tip is Opening is performed in a direction parallel to the direction in which the plurality of substrates are arranged.
好ましくは、前記複数本のノズルのそれぞれの先端は閉塞しており、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられる前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔は前記ノズル側面に設けられており、該ノズル側面に設けられたガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向とは直交する方向であって、基板に向かって開口している。 Preferably, the tip of each of the plurality of nozzles is closed, and the at least two or more gas ejection holes provided in each of the plurality of nozzles are provided in the nozzle side surface, and the nozzle side surface The gas ejection holes provided in the direction are perpendicular to the direction in which the plurality of substrates are arranged and open toward the substrate.
好ましくは、前記複数本のノズルのそれぞれの先端は閉塞しており、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられる前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔は前記ノズル側面に設けられており、該ノズル側面に設けられたガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向とは直交する方向であって、前記反応管内側面に向かって開口している。 Preferably, the tip of each of the plurality of nozzles is closed, and the at least two or more gas ejection holes provided in each of the plurality of nozzles are provided in the nozzle side surface, and the nozzle side surface The gas ejection holes provided in the direction are perpendicular to the direction in which the plurality of substrates are arranged and open toward the inner surface of the reaction tube.
好ましくは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられる前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔のうち1つは前記ノズル先端で開放しており、該ノズル先端で開放しているガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向と平行な方向に向かって開口しており、前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔のうち残りは前記ノズル側面に設けられており、該ノズル側面に設けられたガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向とは直交する方向であって、基板に向かって開口している。 Preferably, one of the at least two gas ejection holes provided in each of the plurality of nozzles is opened at the nozzle tip, and the gas ejection hole opened at the nozzle tip is An opening is made in a direction parallel to the direction in which the plurality of substrates are arranged, and the remaining of the at least two gas ejection holes is provided on the nozzle side surface, and is provided on the nozzle side surface. The gas ejection hole is in a direction perpendicular to the direction in which the plurality of substrates are arranged, and opens toward the substrate.
好ましくは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられる前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔のうち1つは前記ノズル先端で開放しており、該ノズル先端で開放しているガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向と平行な方向に向かって開口しており、前記少なくとも2つ以上のガス噴出孔のうち残りは前記ノズル側面に設けられており、該ノズル側面に設けられたガス噴出孔は、前記複数枚の基板が配列される方向とは直交する方向であって、前記反応管内側面に向かって開口している。 Preferably, one of the at least two gas ejection holes provided in each of the plurality of nozzles is opened at the nozzle tip, and the gas ejection hole opened at the nozzle tip is An opening is made in a direction parallel to the direction in which the plurality of substrates are arranged, and the remaining of the at least two gas ejection holes is provided on the nozzle side surface, and is provided on the nozzle side surface. The gas ejection holes are in a direction orthogonal to the direction in which the plurality of substrates are arranged and open toward the inner surface of the reaction tube.
好ましくは、前記水素含有ガス供給ラインは、前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に水素含有ガスを供給するようにも構成されている。 Preferably, the hydrogen-containing gas supply line is configured to supply a hydrogen-containing gas into the reaction tube from an upstream side of a region where the plurality of substrates are arranged.
本発明の他の態様によれば、複数枚の基板を反応管内に搬入する工程と、前記反応管内を加熱した状態で、かつ、前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記複数枚の基板を処理する工程と、処理後の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、前記基板を処理する工程では、前記酸素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に供給すると共に、前記水素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から長さの異なる複数本の独立したノズルを介して前記反応管内に供給するようにし、前記複数本のノズルを通った前記水素含有ガスは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられた少なくとも2つ以上のガス噴出孔より前記反応管内に供給される半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, the step of carrying a plurality of substrates into the reaction tube, the state in which the inside of the reaction tube is heated, and the pressure in the reaction tube is lower than the atmospheric pressure, A step of processing the plurality of substrates by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into a reaction tube, and a step of unloading the plurality of substrates after processing from the reaction tube, In the step of processing, the oxygen-containing gas is supplied into the reaction tube from an upstream side of the region where the plurality of substrates are arranged, and the hydrogen-containing gas is supplied to the region where the plurality of substrates are arranged. The hydrogen-containing gas that has passed through the plurality of nozzles is supplied to each of the plurality of nozzles through a plurality of independent nozzles having different lengths from a plurality of locations in the corresponding region. Small set in The method of manufacturing a semiconductor device in which the fed into the reaction tube from Kutomo two or more gas ejection holes are provided.
1 ウエハ
2 ボート
3 真空ポンプ
4 処理室
5 ヒータ
7 酸素供給ライン
8 水素供給ライン
21 反応管
23 排気ライン
37 圧力制御部
91 水素供給ライン
92 水素供給ライン
93 水素供給ライン
94 水素供給ライン
101 水素供給ノズル
102 水素供給ノズル
103 水素供給ノズル
104 水素供給ノズル
111 ガス噴出口
112 ガス噴出口
113 ガス噴出口
114 ガス噴出口
111a ガス噴出口
112a ガス噴出口
113a ガス噴出口
114a ガス噴出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記反応管の周囲に設けられ前記反応管内を加熱する加熱源と、
前記反応管内で前記複数枚の基板を配列させて保持する保持具と、
前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から前記反応管内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、
前記反応管内を排気する排気ラインと、
前記反応管内を前記排気ラインを介して真空引きする真空ポンプと、
前記反応管内の圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する圧力制御部と、を有し、
前記水素含有ガス供給ラインは長さの異なる複数本の独立したノズルを含み、前記複数本のノズルのそれぞれには、少なくとも2つ以上のガス噴出孔が設けられることを特徴とする基板処理装置。 A reaction tube for processing a plurality of substrates;
A heating source provided around the reaction tube for heating the inside of the reaction tube;
A holder for arranging and holding the plurality of substrates in the reaction tube;
An oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the reaction tube from the upstream side of the region where the plurality of substrates are arranged;
A hydrogen-containing gas supply line for supplying a hydrogen-containing gas into the reaction tube from a plurality of locations corresponding to a region where the plurality of substrates are arranged;
An exhaust line for exhausting the reaction tube;
A vacuum pump for evacuating the reaction tube through the exhaust line;
A pressure control unit for controlling the pressure in the reaction tube to be lower than atmospheric pressure,
The substrate processing apparatus, wherein the hydrogen-containing gas supply line includes a plurality of independent nozzles having different lengths, and each of the plurality of nozzles is provided with at least two gas ejection holes.
前記反応管内を加熱した状態で、かつ、前記反応管内の圧力を大気圧よりも低くした状態で、前記反応管内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記複数枚の基板を処理する工程と、
処理後の前記複数枚の基板を前記反応管内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を処理する工程では、前記酸素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域よりも上流側から前記反応管内に供給すると共に、前記水素含有ガスを前記複数枚の基板が配列される領域に対応する領域の複数箇所から長さの異なる複数本の独立したノズルを介して前記反応管内に供給するようにし、前記複数本のノズルを通った前記水素含有ガスは、前記複数本のノズルのそれぞれに設けられた少なくとも2つ以上のガス噴出孔より前記反応管内に供給されることを特徴とする半導体装置の製造方法。 Carrying a plurality of substrates into the reaction tube;
The plurality of substrates are processed by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the reaction tube while the reaction tube is heated and the pressure in the reaction tube is lower than atmospheric pressure. Process,
And unloading the plurality of substrates after processing from the reaction tube,
In the step of processing the substrate, the oxygen-containing gas is supplied into the reaction tube from an upstream side of a region where the plurality of substrates are arranged, and the hydrogen-containing gas is arranged in the plurality of substrates. The hydrogen-containing gas that has passed through the plurality of nozzles is supplied to the reaction tube through a plurality of independent nozzles having different lengths from a plurality of regions corresponding to the region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying the reaction tube through at least two or more gas ejection holes provided in each of the first and second gas ejection holes.
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