JP2010073978A - Method for processing substrate - Google Patents

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Masanao Fukuda
正直 福田
Takashi Sasaki
隆史 佐々木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for processing a substrate, raising a doping speed of nitrogen into a SiO<SB>2</SB>film. <P>SOLUTION: The method for processing a substrate includes: a process of carrying a substrate into a processing chamber provided in a reactor vessel; a process of processing the substrate by supplying and holding gas in a gas holding chamber provided in the reactor vessel, and supplying the held gas into the processing chamber; and a process of taking out the processed substrate from the processing chamber. In the process of processing the substrate, a plurality of baffles, each baffle being provided with a plurality of holes so as to be dispersed in a plane, are stacked in a gas passage of the gas holding chamber in a horizontal posture with a predetermined spacing, and the gas is held at a temperature of its decomposition by respectively arranging each baffle so that the holes of adjacent baffles do not overlap each other. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板を処理する基板処理方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing method for processing a substrate.

半導体デバイスの微細化及び高性能化に伴い、基板上に形成される薄膜に対する性能要求が年々厳しくなってきている。例えば、NAND型Flashメモリデバイス等においては、トンネル酸化膜におけるリーク電流の発生をさらに抑制させ、デバイスのデータ保持性能をさらに向上させるように、基板上に形成されるトンネル酸化膜の誘電率をさらに高めることが要求されている。   With the miniaturization and high performance of semiconductor devices, performance requirements for thin films formed on a substrate are becoming stricter year by year. For example, in a NAND flash memory device or the like, the dielectric constant of the tunnel oxide film formed on the substrate is further increased so as to further suppress the generation of leakage current in the tunnel oxide film and further improve the data retention performance of the device. There is a need to increase it.

近年、トンネル酸化膜の誘電率を高めるため、例えばNOアニール処理等の基板処理工程が実施されるようになってきた。かかる基板処理工程では、基板が搬入された処理室内にガス供給系からNO(亜酸化窒素)ガスやNO(一酸化窒素)ガスを供給し、基板表面に形成されたSiO膜内に数atoms%の窒素(N)をドープ(添加)して、SiO膜内に窒素を偏析させたSiON膜を形成していた(例えば特許文献1)。
特開平9−260363号公報
In recent years, in order to increase the dielectric constant of the tunnel oxide film, a substrate processing process such as N 2 O annealing has been performed. In such a substrate processing step, N 2 O (nitrous oxide) gas or NO (nitrogen monoxide) gas is supplied from a gas supply system into a processing chamber into which a substrate is carried, and the SiO 2 film formed on the substrate surface is supplied. Nitrogen (N) of several atoms% was doped (added) to form a SiON film in which nitrogen is segregated in the SiO 2 film (for example, Patent Document 1).
JP-A-9-260363

しかしながら、基板が搬入された処理室内にガス供給系からNOガスを供給する従来の基板処理工程では、高いドープ速度(単位時間あたりの窒素のドープ量)を得ることは困難であった。その結果、SiO膜内に所望量の窒素をドープさせるのに長い時間を要してしまい、基板処理の生産性を高めることは困難であった。また、基板が搬入された処理室内にガス供給系からNOガスを供給する従来の基板処理工程では、高い処理速度を得ることができたとしても、基板上にNOガスを直接に供給する場合と比べて窒素の偏析深さが異なってしまう場合があった。その結果、SiO膜に窒素をドープさせたSiON膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要等が生じ、基板処理コストの増大を招いてしまう場合があった。 However, it has been difficult to obtain a high doping rate (a nitrogen doping amount per unit time) in a conventional substrate processing process in which N 2 O gas is supplied from a gas supply system into a processing chamber into which a substrate is carried. As a result, it took a long time to dope a desired amount of nitrogen into the SiO 2 film, and it was difficult to increase the productivity of substrate processing. Further, in the conventional substrate processing process in which NO gas is supplied from the gas supply system into the processing chamber into which the substrate is carried in, even if a high processing speed can be obtained, N 2 O gas is directly supplied onto the substrate. In some cases, the segregation depth of nitrogen differs. As a result, it is necessary to additionally perform an oxidation step for oxidizing the surface of the SiON film in which the SiO 2 film is doped with nitrogen, which may increase the substrate processing cost.

本発明は、SiO膜中への窒素のドープ速度を高めることが可能な基板処理方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a substrate processing method capable of increasing the doping rate of nitrogen into a SiO 2 film.

本発明の一態様によれば、反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、処理済みの基板を前記処理室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、複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる基板処理方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, a step of carrying a substrate into a processing chamber provided in a reaction vessel, and a gas is supplied and retained in a gas retention chamber provided in the reaction vessel. A step of supplying a gas into the processing chamber to process the substrate; and a step of unloading the processed substrate from the processing chamber. In the step of processing the substrate, a plurality of holes are formed in the surface. A plurality of baffle plates provided so as to be dispersed are stacked in a horizontal posture on the gas flow path in the gas retention chamber with a predetermined interval so that the holes of the adjacent baffle plates do not overlap each other. Further, there is provided a substrate processing method in which the respective baffle plates are respectively disposed and the gas is retained at a temperature at which the gas is decomposed.

本発明にかかる基板処理方法によれば、SiO膜中への窒素のドープ速度を高めることが可能となる。 According to the substrate processing method of the present invention, the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film can be increased.

発明者等は、SiO膜中への窒素のドープ速度を高める方法について鋭意研究を行った。以下に、研究成果の一部を図14、図5、図13を用いて説明する。 The inventors conducted intensive research on a method for increasing the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film. Hereinafter, a part of the research results will be described with reference to FIG. 14, FIG. 5, and FIG.

図14は、処理室内に供給されたNOガスの分解反応工程を示す概略図である。図14によれば、処理室内に供給されて加熱されたNOガスは、所定の時間が経過した後にはそのほとんどがN(窒素)ガス及びO(酸素)ガスへと分解される。その際、中間生成物としてNOガスが発生する。NOガスは、SiO膜中にドープされる窒素の濃度を規定する影響因子(活性種)として作用する。なお、一度生成されたNOガスは再びNOガスへは戻り難く、NOガスとして長時間安定する。 FIG. 14 is a schematic diagram showing a decomposition reaction process of N 2 O gas supplied into the processing chamber. According to FIG. 14, most of the N 2 O gas supplied into the processing chamber and heated is decomposed into N 2 (nitrogen) gas and O 2 (oxygen) gas after a predetermined time has elapsed. . At that time, NO gas is generated as an intermediate product. The NO gas acts as an influencing factor (active species) that defines the concentration of nitrogen doped in the SiO 2 film. Note that once the NO gas is generated, it is difficult to return to the N 2 O gas again, and it is stable as NO gas for a long time.

図5は、ガスの滞留時間とNOガスのモル分率との関係を検証したシミュレーション結果を示すグラフ図である。図5の横軸は、NOガスの滞留時間(NOガスが加熱状態に置かれている時間)(秒)を示しており、縦軸はNOガス中のNOガスのモル分率を示している。図中の▲印は1000℃に加熱されたNOガスのデータを、■印は900℃に加熱されたNOガスのデータを、◆印は800℃に加熱されたNOガスのデータをそれぞれ示している。図5によれば、800℃〜1000℃のいずれの温度においても、滞留時間が長くなるほどNOガス中のNOガスのモル分率が高くなる(すなわち、NOガスの生成量が増加している)ことが分かる。また、NOガスの温度が800℃、900℃、1000℃へと高くなるにつれて、NOガス中のNOガスのモル分率が高くなることが分かる。すなわち、処理室内におけるNOガスの滞留時間が長くなるほど、また、処理室内におけるNOガスの加熱温度が高くなるほど、NOガスの分解が促され、NOガスの生成量が増加することが分かる。特に、NOガスを1000℃に加熱した場合には、滞留時間を10秒程度確保することで、800℃、900℃の場合と比較してNOガスの生産量を飛躍的に増加させることができることが分かる。 FIG. 5 is a graph showing a simulation result in which the relationship between the gas residence time and the NO gas molar fraction is verified. The horizontal axis of FIG. 5 (time N 2 O gas is placed in a heated state) N 2 O gas residence time indicates (in seconds) and the vertical axis represents the NO gas N 2 O gas mole The fraction is shown. The data of N 2 O gas heated to ▲ mark 1000 ° C. in the figure, ■ mark data N 2 O gas heated to 900 ° C., the N 2 O gas mark which has been heated to 800 ° C. ◆ Each of the data is shown. According to FIG. 5, at any temperature between 800 ° C. and 1000 ° C., the longer the residence time, the higher the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas (that is, the amount of NO gas generated increases). I understand). The temperature of the N 2 O gas is 800 ° C., as 900 ° C., higher to 1000 ° C., the mole fraction of NO gas N 2 O gas is can be seen that high. That is, as the residence time of the N 2 O gas in the process chamber is increased or as the heating temperature of the N 2 O gas in the process chamber is high, the decomposition of N 2 O gas is accelerated, the amount of NO gas increases I understand that. In particular, when N 2 O gas is heated to 1000 ° C., the production time of NO gas is dramatically increased by securing a residence time of about 10 seconds as compared with the cases of 800 ° C. and 900 ° C. You can see that

図13は、SiO膜中の窒素のドープ深さと偏析量との関係についての測定結果を示すグラフ図である。図13の横軸は、SiO膜表面からの深さ(nm)を示しており、縦軸はSiO膜中における窒素の濃度(atomic%)を示している。図中の曲線(a)は1000℃に加熱されたNOガスのデータを、曲線(b)は950℃に加熱されたNOガスのデータを、曲線(c)は900℃に加熱されたNOガスのデータをそれぞれ示している。曲線(a)〜(c)のいずれにおいても、SiO膜上へのNOガスの供給流量を10slmとし、供給時間を35分とした。図13によれば、NOガスの加熱される温度が900℃、950℃、1000℃へと高くなるにつれて、SiO膜中における窒素の濃度が増大する(すなわちドープ速度が増大する)ことがわかる。なお、900℃〜1000℃のいずれの温度においても、窒素はSiO膜表面から約10〜18nmの深さに偏析しており、偏析量が最大になる深さはほとんど変化しない。 FIG. 13 is a graph showing the measurement results on the relationship between the doping depth of nitrogen in the SiO 2 film and the amount of segregation. The horizontal axis in FIG. 13 indicates the depth (nm) from the surface of the SiO 2 film, and the vertical axis indicates the nitrogen concentration (atomic%) in the SiO 2 film. Curve (a) in the figure shows data of N 2 O gas heated to 1000 ° C., curve (b) shows data of N 2 O gas heated to 950 ° C., and curve (c) heats up to 900 ° C. Each of the N 2 O gas data is shown. In any of the curves (a) to (c), the supply flow rate of N 2 O gas onto the SiO 2 film was 10 slm, and the supply time was 35 minutes. According to FIG. 13, as the heating temperature of the N 2 O gas increases to 900 ° C., 950 ° C., and 1000 ° C., the concentration of nitrogen in the SiO 2 film increases (that is, the doping rate increases). I understand. At any temperature of 900 ° C. to 1000 ° C., nitrogen is segregated to a depth of about 10 to 18 nm from the surface of the SiO 2 film, and the depth at which the amount of segregation is maximized hardly changes.

上述の検証結果から、発明者等は、SiO膜中への窒素のドープ速度を高めるには、NOガスの分解を促してNOガスの生成量を増大させることが有効であり、そのためには、NOガスの滞留時間(NOガスが加熱状態に置かれている時間)を延長させ、NOガスの加熱を促すことが有効であるとの知見を得た。さらに発明者等は、反応容器内に設けられたガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、滞留させたNOガスを処理室内に供給して基板を処理する工程において、ガス滞留室内のガス流路上にNOガスの滞留を促す邪魔板等を設けることにより、NOガスの滞留時間を延長させ、NOガスの加熱を促すことが可能であるとの知見を得た。本発明は、発明者等が得たかかる知見を基になされた発明である。 From the above verification results, it is effective for the inventors to promote the decomposition of N 2 O gas and increase the generation amount of NO gas in order to increase the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film. the, N 2 O gas residence time (N 2 times O gas is placed in a heated state) is extended to obtain a knowledge that it is effective to promote the heating of the N 2 O gas. Further, the inventors supply N 2 O gas in a gas retention chamber provided in the reaction vessel and retain it, and supply the retained N 2 O gas into the processing chamber to process the substrate. Knowledge that it is possible to extend the residence time of the N 2 O gas and promote the heating of the N 2 O gas by providing a baffle plate or the like that promotes the residence of the N 2 O gas on the gas flow path in the residence chamber. Got. The present invention is based on such knowledge obtained by the inventors.

<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える反応容器の縦断面図であり、図2は、本発明の
一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図であり、図3は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える反応容器の水平断面図であり、図4は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の斜視断面図であり、図12は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。
<One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a reaction vessel provided in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of a gas supply unit provided in the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a horizontal sectional view of a reaction vessel provided in the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a gas supply unit provided in the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

(1)基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成について、図12を参照しながら説明する。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus First, a schematic configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図12に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置101は筐体111を備えている。筐体111の内部の前面側には、カセットステージ114が設けられている。カセットステージ114は、図示しない外部搬送装置との間で、基板としてのウエハ25を収容する基板収納容器としてのカセット(ポッド)110の授受を行うように構成されている。また、カセットステージ114の後側には、カセット110を昇降移動させる昇降手段としてのカセットエレベータ118が設けられている。カセットエレベータ118には、カセット110を水平移動させる搬送手段としてのカセット移載機118bが設けられている。さらに、カセットエレベータ118の後側には、カセット110の載置手段としてのカセット棚118aが設けられている。カセット棚118aには、移載棚123が設けられている。移載棚123には、処理対象の基板や処理後の基板を収容したカセット110が一時的に載置されている。また、カセットステージ114の上方には、カセット110の載置手段としての予備カセット棚107が設けられている。そして、予備カセット棚107の上方には、クリーンエアを筐体111の内部に流通させるクリーンユニット134aが設けられている。   As shown in FIG. 12, the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a housing 111. A cassette stage 114 is provided on the front side inside the casing 111. The cassette stage 114 is configured to exchange a cassette (pod) 110 as a substrate storage container for storing the wafer 25 as a substrate with an external transfer device (not shown). A cassette elevator 118 is provided on the rear side of the cassette stage 114 as an elevating means for moving the cassette 110 up and down. The cassette elevator 118 is provided with a cassette transfer machine 118b as a conveying means for moving the cassette 110 horizontally. Further, a cassette shelf 118 a as a means for placing the cassette 110 is provided on the rear side of the cassette elevator 118. A transfer shelf 123 is provided on the cassette shelf 118a. On the transfer shelf 123, a cassette 110 that accommodates a substrate to be processed and a substrate after processing is temporarily placed. Further, a spare cassette shelf 107 as a mounting means for the cassette 110 is provided above the cassette stage 114. A clean unit 134 a that circulates clean air inside the casing 111 is provided above the spare cassette shelf 107.

筐体111の後部の上方には、下端部が開放した円筒形状の処理炉5が垂直に設けられている。処理炉5の詳細な構成については後述する。   Above the rear part of the casing 111, a cylindrical processing furnace 5 having a lower end opened is provided vertically. The detailed configuration of the processing furnace 5 will be described later.

処理炉5の下方には、昇降手段としてのボートエレベータ115が設けられている。ボートエレベータ115の下端部には、昇降基板252が設けられている。昇降基板252上には、基板保持手段としてのボート3が、蓋体としてのシールキャップ26を介して垂直に取り付けられている。ボートエレベータ115が上昇すると、処理炉5の内部にボート3が搬入されると共に、処理炉5の下端部開口部(炉口)がシールキャップ26により気密に封止されるように構成されている。また、処理炉5の下端部の横には、閉塞手段としての炉口シャッタ147が設けられている。炉口シャッタ147は、ボートエレベータ115が下降している間、処理炉5の下端部を気密に閉塞するように構成されている。   Below the processing furnace 5, a boat elevator 115 as an elevating means is provided. A lift board 252 is provided at the lower end of the boat elevator 115. On the elevating substrate 252, the boat 3 as a substrate holding means is vertically attached through a seal cap 26 as a lid. When the boat elevator 115 is raised, the boat 3 is carried into the processing furnace 5 and the lower end opening (furnace port) of the processing furnace 5 is hermetically sealed by the seal cap 26. . Further, a furnace port shutter 147 as a closing means is provided beside the lower end portion of the processing furnace 5. The furnace port shutter 147 is configured to hermetically close the lower end portion of the processing furnace 5 while the boat elevator 115 is descending.

処理炉5とカセット棚118aとの間には、ウエハ25を昇降移動させる昇降手段としての移載エレベータ125bが設けられている。移載エレベータ125bには、ウエハ25を水平移動させる搬送手段としてのウエハ移載機112が取り付けられている。   Between the processing furnace 5 and the cassette shelf 118a, a transfer elevator 125b is provided as a lifting means for moving the wafer 25 up and down. A wafer transfer machine 112 as a transfer means for horizontally moving the wafer 25 is attached to the transfer elevator 125b.

(2)基板処理装置の動作
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の動作について説明する。
(2) Operation of Substrate Processing Apparatus Next, the operation of the substrate processing apparatus according to the present embodiment will be described.

まず、ウエハ25が装填されたカセット110が、図示しない外部搬送装置により搬送され、カセットステージ114上に載置される。この際、ウエハ25が縦向きの姿勢になるように載置される。その後、カセットステージ114が90°回転することにより、ウエハ25の表面は基板処理装置101の上方を向き、ウエハ25は水平姿勢となる。   First, the cassette 110 loaded with the wafers 25 is transferred by an external transfer device (not shown) and placed on the cassette stage 114. At this time, the wafer 25 is placed in a vertically oriented posture. Thereafter, when the cassette stage 114 is rotated by 90 °, the surface of the wafer 25 faces upward from the substrate processing apparatus 101, and the wafer 25 is in a horizontal posture.

その後、カセットエレベータ118の昇降動作および水平動作と、カセット移載機118bの進退動作および回転動作との協調動作により、カセット110が、カセットステー
ジ114上からカセット棚118a上または予備カセット棚107上へと搬送される。その後、ウエハ25の移載に供されるカセット110が、カセットエレベータ118およびカセット移載機118bの協調動作により、移載棚123上へと移載される。
Thereafter, the cassette 110 is moved from the cassette stage 114 to the cassette shelf 118a or the spare cassette shelf 107 by a coordinated operation of the raising / lowering operation and horizontal operation of the cassette elevator 118 and the advance / retreat operation and rotation operation of the cassette transfer machine 118b. It is conveyed. Thereafter, the cassette 110 to be transferred to the wafer 25 is transferred onto the transfer shelf 123 by the cooperative operation of the cassette elevator 118 and the cassette transfer machine 118b.

その後、ウエハ移載機112の進退動作および回転動作と、移載エレベータ125bの昇降動作との協調動作により、移載棚123上のカセット110内に装填されていたウエハ25が、下降状態のボート3内に移載(装填)される。   Thereafter, the wafer 25 loaded in the cassette 110 on the transfer shelf 123 is moved down by the cooperative operation of the advance / retreat operation and rotation operation of the wafer transfer device 112 and the raising / lowering operation of the transfer elevator 125b. 3 is transferred (loaded).

その後、ボートエレベータ115が上昇することにより、処理炉5の内部にボート3が搬入されると共に、シールキャップ26により処理炉5の内部が気密に封止される。そして、気密に閉塞され減圧された処理炉5内でウエハ25が加熱され、処理炉5内にガスが供給されることにより、ウエハ25の表面に所定の処理がなされる。かかる処理の詳細については後述する。   Thereafter, when the boat elevator 115 is raised, the boat 3 is carried into the processing furnace 5 and the inside of the processing furnace 5 is hermetically sealed by the seal cap 26. Then, the wafer 25 is heated in the processing furnace 5 that is hermetically closed and decompressed, and gas is supplied into the processing furnace 5, whereby a predetermined process is performed on the surface of the wafer 25. Details of such processing will be described later.

ウエハ25への処理が完了すると、上述の手順とは逆の手順により、処理炉5の内部からボート3が搬出され、処理後のウエハ25が、ボート3内から移載棚123上のカセット110内へと移載される。そして、処理後のウエハ25を格納したカセット110が、カセット移載機118bにより、移載棚123上からカセットステージ114上へと移載され、図示しない外部搬送装置により筐体111の外部へと搬送される。なお、ボートエレベータ115が下降した後は、炉口シャッタ147が処理炉5の下端部を気密に閉塞して、処理炉5内へ外気が侵入することを防止している。   When the processing on the wafer 25 is completed, the boat 3 is unloaded from the inside of the processing furnace 5 by a procedure reverse to the above-described procedure, and the processed wafer 25 is transferred from the boat 3 to the cassette 110 on the transfer shelf 123. It is transferred in. Then, the cassette 110 storing the processed wafer 25 is transferred from the transfer shelf 123 to the cassette stage 114 by the cassette transfer device 118b, and is moved outside the casing 111 by an external transfer device (not shown). Be transported. Note that after the boat elevator 115 is lowered, the furnace port shutter 147 airtightly closes the lower end portion of the processing furnace 5 to prevent outside air from entering the processing furnace 5.

(3)処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる処理炉5の構成について、図1〜図4を参照しながら説明する。
(3) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

(処理室)
図1に示すように、処理炉5は、主に反応管6aとマニホールド6bとにより構成される反応容器6を備えている。反応管6aは、例えば石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性を有する非金属材料からなり、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状に構成されている。マニホールド6bは、例えばSUS等の金属材料からなり、上端部及び下端部が開放された円筒形状に構成されている。反応管6aは、マニホールド6bにより下端部側から縦向きに支持されている。反応管6aとマニホールド6bとは、同心円状に配置されている。マニホールド6bの下端部は、上述したボートエレベータ115が上昇した際に、シールキャップ26により気密に封止されるように構成されている。反応管6aとマニホールド6bとの間、及びマニホールド6bとシールキャップ26との間には、例えばOリングなどの封止部材がそれぞれ設けられている。
(Processing room)
As shown in FIG. 1, the processing furnace 5 includes a reaction vessel 6 mainly composed of a reaction tube 6a and a manifold 6b. The reaction tube 6a is made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end open. The manifold 6b is made of, for example, a metal material such as SUS, and has a cylindrical shape with an upper end portion and a lower end portion opened. The reaction tube 6a is supported vertically from the lower end side by the manifold 6b. The reaction tube 6a and the manifold 6b are arranged concentrically. The lower end portion of the manifold 6b is configured to be hermetically sealed by the seal cap 26 when the boat elevator 115 described above rises. Sealing members such as O-rings are provided between the reaction tube 6a and the manifold 6b and between the manifold 6b and the seal cap 26, respectively.

反応容器6内には、基板としてのウエハ25が搬入される処理室11が形成されている。処理室11内には、基板保持具としてのボート3が下方から挿入されるように構成されている。反応管6a及びマニホールド6bの内径は、ウエハ25を装填したボート3の最大外形よりも大きくなるように構成されている。   In the reaction vessel 6, a processing chamber 11 into which a wafer 25 as a substrate is carried is formed. A boat 3 as a substrate holder is inserted into the processing chamber 11 from below. The inner diameters of the reaction tube 6 a and the manifold 6 b are configured to be larger than the maximum outer shape of the boat 3 loaded with the wafers 25.

ボート3は、複数枚(例えば75枚から100枚)のウエハ25を、略水平状態で所定の隙間(基板ピッチ間隔)をもって多段に保持するように構成されている。ボート3は、熱伝導を遮断する断熱キャップ3a上に搭載されている。断熱キャップ3aは、回転軸16により下方から支持されている。回転軸16は、シールキャップ26の中心部を貫通するように設けられている。シールキャップ26の下方には、回転軸16を回転させる回転機構(図示せず)が設けられている。回転機構により回転軸16を回転させることにより、処理室11内の気密を保持したまま、複数のウエハ25を搭載したボート3を回転させ
ることが出来るように構成されている。
The boat 3 is configured to hold a plurality of (for example, 75 to 100) wafers 25 in multiple stages with a predetermined gap (substrate pitch interval) in a substantially horizontal state. The boat 3 is mounted on a heat insulating cap 3a that blocks heat conduction. The heat insulating cap 3 a is supported from below by the rotating shaft 16. The rotary shaft 16 is provided so as to penetrate the center portion of the seal cap 26. A rotation mechanism (not shown) that rotates the rotation shaft 16 is provided below the seal cap 26. By rotating the rotating shaft 16 by a rotating mechanism, the boat 3 on which a plurality of wafers 25 are mounted can be rotated while maintaining the airtightness in the processing chamber 11.

(ヒータ)
反応容器6の外周には、反応容器6と同心円状に加熱手段(加熱機構)としてのヒータ15が設けられている。ヒータ15は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース(図示せず)に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ15の上端部には、ヒータ15内部の加熱効率を高める蓋状の断熱材が設けられている。
(heater)
A heater 15 as a heating means (heating mechanism) is provided on the outer periphery of the reaction vessel 6 concentrically with the reaction vessel 6. The heater 15 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate. At the upper end portion of the heater 15, a lid-like heat insulating material that increases the heating efficiency inside the heater 15 is provided.

(ガス供給系)
反応管6aの天井部には、反応容器6内にガスを供給するガス供給系としてのガス導入配管10が接続されている。ガス導入配管10は、ヒータ15と反応容器6との間を反応容器6の側壁に沿うように鉛直方向に配設されている。ガス導入配管10の上流側には、少なくとも窒化ガスとしてのNOガスを供給するNOガス供給管10aと、酸化ガスとしての酸素(O)含有ガスを供給する酸化ガス供給管10bと、不活性ガスとしての窒素(N)ガスを供給する不活性ガス供給管10cと、がそれぞれ接続されている。NOガス供給管10aには、上流側から順に、NOガスを供給するNOガス供給源(図示せず)、開閉バルブ8a、マスフローコントローラ(MFC)9aが設けられている。酸化ガス供給管10bには、上流側から順に、酸素(O)含有ガスを供給する酸化ガス供給源(図示せず)、開閉バルブ8b、マスフローコントローラ(MFC)9bが設けられている。不活性ガス供給管10cには、上流側から順に、不活性(N)ガスを供給する不活性ガス供給源(図示せず)、開閉バルブ8c、マスフローコントローラ(MFC)9cが設けられている。
(Gas supply system)
A gas introduction pipe 10 serving as a gas supply system for supplying gas into the reaction vessel 6 is connected to the ceiling of the reaction tube 6a. The gas introduction pipe 10 is arranged in the vertical direction between the heater 15 and the reaction vessel 6 so as to follow the side wall of the reaction vessel 6. On the upstream side of the gas introduction pipe 10, and N 2 O gas supply pipe 10a for supplying the N 2 O gas as at least a nitriding gas, oxygen as oxidizing (O 2) gas containing gas oxidizing gas supply pipe 10b for supplying the Are connected to an inert gas supply pipe 10c for supplying nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas. The N 2 O gas supply pipe 10a, in order from an upstream side, and supplies the N 2 O gas N 2 O gas supply source (not shown), the opening and closing valve 8a, the mass flow controller (MFC) 9a is provided. The oxidizing gas supply pipe 10b is provided with an oxidizing gas supply source (not shown) for supplying oxygen (O 2 ) -containing gas, an open / close valve 8b, and a mass flow controller (MFC) 9b in order from the upstream side. The inert gas supply pipe 10c is provided with an inert gas supply source (not shown) for supplying an inert (N 2 ) gas, an open / close valve 8c, and a mass flow controller (MFC) 9c in order from the upstream side. .

(ガス滞留室)
ガス導入配管10が接続される反応管6a内の天井部(図1のA部)には、シャワーヘッドとして構成されたガス供給部7が設けられている。ガス供給部7は、石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性を有する非金属材料からなり、上端部及び下端部が開放された円筒形状に構成されている。ガス供給部7の上端部は、反応管6a内の天井壁に気密に接続されている。ガス供給部7の下端部には、複数個の通気孔20aが面内に分散するように設けられたシャワー板20が、ガス供給部7の下端開口部を気密に塞ぐように設けられている。複数個の通気孔20aの孔径、孔数、配置間隔等は、処理室11内に搬入されたウエハ25へ供給されるガスの流量が均等になるように、それぞれ調整される。反応管6a内の天井壁、ガス供給部7の内壁、シャワー板20により囲われる空間内には、ガス導入配管10より供給されたガスを滞留させ、滞留させたガスを処理室11内に供給するガス滞留室21が形成されている。
(Gas retention chamber)
A gas supply unit 7 configured as a shower head is provided in a ceiling portion (portion A in FIG. 1) in the reaction tube 6a to which the gas introduction pipe 10 is connected. The gas supply unit 7 is made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The upper end of the gas supply unit 7 is airtightly connected to the ceiling wall in the reaction tube 6a. A shower plate 20 provided with a plurality of vent holes 20a dispersed in the plane is provided at the lower end of the gas supply unit 7 so as to hermetically close the lower end opening of the gas supply unit 7. . The hole diameter, the number of holes, the arrangement interval, and the like of the plurality of vent holes 20a are adjusted so that the flow rate of the gas supplied to the wafer 25 carried into the processing chamber 11 is uniform. In the space surrounded by the ceiling wall in the reaction tube 6 a, the inner wall of the gas supply unit 7, and the shower plate 20, the gas supplied from the gas introduction pipe 10 is retained, and the retained gas is supplied into the processing chamber 11. A gas retention chamber 21 is formed.

図2に示すように、ガス滞留室21内のガス流路上には、第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とが所定の間隔をあけて水平姿勢で積層されている。第1の邪魔板17及び第2の邪魔板18は、石英(SiO)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性を有する非金属材料からなり、円盤状に構成されている。第1の邪魔板17及び第2の邪魔板18の外周部は、ガス供給部7の内壁に気密に接続されている。従って、ガス滞留室21内は、反応管6a内の天井壁と第1の邪魔板17とに挟まれた第1滞留室R1と、第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とに挟まれた第2滞留室R2と、第2の邪魔板18とシャワー板20とに挟まれた第3滞留室R3と、の3つの領域に区分されている。 As shown in FIG. 2, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are stacked in a horizontal posture at a predetermined interval on the gas flow path in the gas retention chamber 21. The first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are made of a heat-resistant non-metallic material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and are configured in a disc shape. The outer peripheral portions of the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are airtightly connected to the inner wall of the gas supply unit 7. Accordingly, the gas staying chamber 21 is divided into the first staying chamber R1 sandwiched between the ceiling wall in the reaction tube 6a and the first baffle plate 17, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18. The region is divided into three regions: a second staying chamber R2 sandwiched between, and a third staying chamber R3 sandwiched between the second baffle plate 18 and the shower plate 20.

第1の邪魔板17には、面内に分散するように複数個の通気孔17aが設けられており、第2の邪魔板18には、面内に分散するように複数個の通気孔18aが設けられている。隣接する邪魔板同士の孔は、互いに重なり合わないようにそれぞれ配置されている。すなわち、第1の邪魔板17の通気孔17aと第2の邪魔板18の通気孔18aとは、上方から見て重なり合わないように(一直線上に配列しないように)それぞれ配置されている
。また、第2の邪魔板18の通気孔18aとシャワー板20の通気孔20aとについても、上方から見て重なり合わないように(一直線上に配列しないように)それぞれ配置されている。
The first baffle plate 17 is provided with a plurality of vent holes 17a so as to be dispersed in the plane, and the second baffle plate 18 is provided with a plurality of vent holes 18a so as to be dispersed in the plane. Is provided. The holes of adjacent baffle plates are arranged so as not to overlap each other. That is, the vent hole 17a of the first baffle plate 17 and the vent hole 18a of the second baffle plate 18 are arranged so as not to overlap each other when viewed from above (not arranged in a straight line). Further, the vent holes 18a of the second baffle plate 18 and the vent holes 20a of the shower plate 20 are also arranged so as not to overlap each other when viewed from above (not arranged in a straight line).

例えば、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aは、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20上に、それぞれ放射状かつ千鳥状に配置することができる。かかる場合、第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とを互いに周方向にずらすように回転させて配置しつつ、第2の邪魔板18とシャワー板20とを互いに周方にずらすように回転させて配置することにより、上方から見て通気孔17aと通気孔18aとが重なり合わず、通気孔18aと通気孔20aとが重なり合わないように構成することができる。かかる様子を図3、図4に示す。なお、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの配置は、通気孔17aと通気孔18aとが重なり合わず、通気孔18aと通気孔20aとが重なり合わなければ、必ずしも図3に示す放射状かつ千鳥状の配置に限定されない。   For example, the vent holes 17a, the vent holes 18a, and the vent holes 20a can be arranged radially and staggered on the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20, respectively. In such a case, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are arranged so as to be shifted in the circumferential direction while the second baffle plate 18 and the shower plate 20 are shifted in the circumferential direction. By rotating and arranging the air holes 17a and 18b, the air holes 17a and 18a do not overlap with each other when viewed from above, and the air holes 18a and 20a do not overlap. Such a situation is shown in FIGS. Note that the vents 17a, 18a, and 20a are arranged in a radial pattern as shown in FIG. 3 unless the vents 17a and 18a overlap and the vents 18a and 20a do not overlap. And it is not limited to the staggered arrangement.

ガス導入配管10からガス滞留室21内に供給されたガスは、反応管6a内の天井壁と第1の邪魔板17とに挟まれた第1滞留室R1内に流入して一定時間滞留し、通気孔17aを介して第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とに挟まれた第2滞留室R2内に流入して一定時間滞留し、通気孔18aを介して第2の邪魔板18とシャワー板20とに挟まれた第3滞留室R3内に流入して一定時間滞留し、通気孔20aを介して処理室11内に流れるように構成されている。この際、ガス滞留室21内に供給されたガスは、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3を通過する際に、ヒータ15からの輻射熱や、ガス供給部7内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20からの伝熱により加熱されるように構成されている。   The gas supplied from the gas introduction pipe 10 into the gas residence chamber 21 flows into the first residence chamber R1 sandwiched between the ceiling wall in the reaction tube 6a and the first baffle plate 17 and stays for a certain period of time. Then, the air flows into the second staying chamber R2 sandwiched between the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 through the vent hole 17a and stays for a certain period of time, and then the second baffle through the vent hole 18a. It flows into the third retention chamber R3 sandwiched between the plate 18 and the shower plate 20, stays for a certain period of time, and flows into the processing chamber 11 through the vent hole 20a. At this time, when the gas supplied into the gas retention chamber 21 passes through the first retention chamber R1, the second retention chamber R2, and the third retention chamber R3, the radiant heat from the heater 15 and the inner wall of the gas supply section 7 The first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20 are configured to be heated by heat transfer.

この際、ガス流路上に設けられた第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20の流動抵抗により、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3内の圧力が大きく上昇し、圧力の上昇に伴いガスの流速が低下するように構成されている。具体的には、第1滞留室R1内の圧力P1と、第2滞留室R2内の圧力P2と、第3滞留室R3内の圧力P3と、処理室11内の圧力Prとの関係が、P1>P2>P3>Prとなるように構成されている。また、第1滞留室R1内のガスの流速V1と、第2滞留室R2内のガスの流速V2と、第3滞留室R3内のガスの流速V3と、処理室11内のガスの流速Vrとの関係が、V1<V2<V3<Vrとなるように構成されている。   At this time, the flow of the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20 provided on the gas flow path causes the inside of the first stay chamber R 1, the second stay chamber R 2, and the third stay chamber R 3. The pressure of the gas increases greatly, and the flow rate of the gas decreases as the pressure increases. Specifically, the relationship among the pressure P1 in the first residence chamber R1, the pressure P2 in the second residence chamber R2, the pressure P3 in the third residence chamber R3, and the pressure Pr in the processing chamber 11 is: P1> P2> P3> Pr. In addition, the flow velocity V1 of the gas in the first retention chamber R1, the flow velocity V2 of the gas in the second retention chamber R2, the flow velocity V3 of the gas in the third retention chamber R3, and the flow velocity Vr of the gas in the processing chamber 11. The relationship is such that V1 <V2 <V3 <Vr.

なお、上記において、P1>P2>P3>Pr以外の関係(例えばP1>P3>P2>Pr等)であると、ガス導入配管10からガス滞留室21内に供給されたガスが処理室11内へ流れにくくなってしまう。そのため、上述のようにP1>P2>P3>Prとすることが好ましい。なお、P1,P2,P3,Prの各圧力値は、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの孔径、孔数、配置間隔、ガスの流量等により適宜調整することができる。   In the above, if the relationship is other than P1> P2> P3> Pr (for example, P1> P3> P2> Pr), the gas supplied from the gas introduction pipe 10 into the gas retention chamber 21 is in the processing chamber 11. It becomes difficult to flow to. Therefore, it is preferable to satisfy P1> P2> P3> Pr as described above. Note that the pressure values of P1, P2, P3, and Pr can be adjusted as appropriate according to the hole diameter, the number of holes, the arrangement interval, the gas flow rate, and the like of the vent hole 17a, the vent hole 18a, and the vent hole 20a.

また、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの配置は、通気孔17aと通気孔18aとが重なり合わず、通気孔18aと通気孔20aとが重なり合わないように構成されていることから、ガス滞留室21内をNOガスがスムーズに(直線状に)通過することは困難となり、ガス滞留室21内でのガス滞留時間が長くなり、第1滞留室R1内、第2滞留室R2内、第3滞留室R3内にてガスの渦(対流)19の発生が促されるように構成されている。そして、ガス滞留室21内に供給された渦状のガスと、熱源でもあるガス滞留室21内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20等との接触が促され、伝熱によるガスの加熱が促進されるように構成されている。 Further, the arrangement of the air holes 17a, the air holes 18a, and the air holes 20a is such that the air holes 17a and the air holes 18a do not overlap with each other, and the air holes 18a and the air holes 20a do not overlap with each other. , It becomes difficult for the N 2 O gas to pass smoothly through the gas retention chamber 21 (in a straight line), the gas retention time in the gas retention chamber 21 becomes longer, and the second residence time in the first retention chamber R1 Generation of gas vortex (convection) 19 is promoted in the chamber R2 and the third residence chamber R3. Then, the contact between the spiral gas supplied into the gas retention chamber 21 and the inner wall of the gas retention chamber 21, which is also a heat source, the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, the shower plate 20, and the like is promoted. It is comprised so that the heating of the gas by heat transfer may be accelerated | stimulated.

(ガス排気系)
マニホールド6bの側壁には、処理室11内の雰囲気を排気する排気系としての排気管12が接続されている。排気管12には、上流側から順に、圧力調整器としてのコンダクタンス可変バルブ13、真空排気装置としての真空ポンプ14が設けられている。真空ポンプ14を作動させつつ、コンダクタンス可変バルブ13の開閉弁の開度を調整することにより、処理室11内を所望の圧力とすることが可能なように構成されている。
(Gas exhaust system)
An exhaust pipe 12 serving as an exhaust system for exhausting the atmosphere in the processing chamber 11 is connected to the side wall of the manifold 6b. The exhaust pipe 12 is provided with a conductance variable valve 13 as a pressure regulator and a vacuum pump 14 as a vacuum exhaust device in order from the upstream side. By adjusting the opening degree of the open / close valve of the conductance variable valve 13 while operating the vacuum pump 14, the inside of the processing chamber 11 can be set to a desired pressure.

(コントローラ)
基板処理装置101は制御部(制御手段)としてのコントローラ280を備えている。コントローラ280は、ヒータ15、コンダクタンス可変バルブ13、真空ポンプ14、回転機構、ボートエレベータ115、開閉バルブ8a〜8c、マスフローコントローラ9a〜9c等に接続されている。コントローラ280により、ヒータ15の温度調整動作、コンダクタンス可変バルブ13の開閉及び圧力調整動作、真空ポンプ14の起動・停止、回転機構の回転速度調節、ボートエレベータ115の昇降動作、開閉バルブ8a〜8cの開閉動作、マスフローコントローラ9a〜9cの流量調整等の制御が行われる。
(controller)
The substrate processing apparatus 101 includes a controller 280 as a control unit (control unit). The controller 280 is connected to the heater 15, the conductance variable valve 13, the vacuum pump 14, the rotation mechanism, the boat elevator 115, the open / close valves 8a to 8c, the mass flow controllers 9a to 9c, and the like. The controller 280 adjusts the temperature of the heater 15, opens / closes the conductance variable valve 13, and adjusts the pressure, starts / stops the vacuum pump 14, adjusts the rotation speed of the rotating mechanism, lifts / lowers the boat elevator 115, and opens / closes the valves 8 a to 8 c. Control such as opening / closing operation and flow rate adjustment of the mass flow controllers 9a to 9c is performed.

(4)基板処理工程
続いて、本実施形態にかかる半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ25表面に酸化膜としてのSiO膜を形成する酸化膜形成工程と、SiO膜に窒素を添加(ドープ)するNOアニール工程と、を有する基板処理工程について説明する。以下の説明において、基板処理装置101が備える各部の動作はコントローラ280により制御される。
(4) Substrate Processing Step Subsequently, as one step of the semiconductor device manufacturing process according to the present embodiment, an oxide film forming step of forming an SiO 2 film as an oxide film on the surface of the wafer 25, and nitrogen in the SiO 2 film A substrate processing step having an N 2 O annealing step of adding (doping) will be described. In the following description, the operation of each unit included in the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 280.

(基板搬入工程)
まず、ウエハ移載機112により、降下状態のボート3に複数枚の処理対象のウエハ25を装填する。所定枚数のウエハ25の装填が完了したら、ボートエレベータ115により所定枚数のウエハ25を保持したボート3を処理室11内に搬入(ボートローディング)すると共に、処理炉5の下端開口部である炉口をシールキャップ26により閉塞する。
(Substrate loading process)
First, a plurality of wafers 25 to be processed are loaded into the lowered boat 3 by the wafer transfer device 112. When the loading of the predetermined number of wafers 25 is completed, the boat 3 holding the predetermined number of wafers 25 is loaded into the processing chamber 11 by the boat elevator 115 (boat loading), and the furnace port which is the lower end opening of the processing furnace 5 Is closed by a seal cap 26.

そして、真空ポンプ14を作動させ、排気管12より処理室11内を排気する。この際、開閉バルブ8cを開け、マスフローコントローラ9cにより流量制御しながら、ガス導入配管10から反応容器6内へ不活性ガスとしてのNガスを供給する。また、処理室11内が所望の圧力となるようにコンダクタンス可変バルブ13の開閉弁の開度を調整する。ガス導入配管10からガス滞留室21内に供給されたNガスは、シャワー板20の通気孔20aを介して処理室11内に流れ、排気管12より処理室11外へと排出される。 Then, the vacuum pump 14 is operated to exhaust the processing chamber 11 from the exhaust pipe 12. At this time, the opening / closing valve 8c is opened, and N 2 gas as an inert gas is supplied from the gas introduction pipe 10 into the reaction vessel 6 while controlling the flow rate by the mass flow controller 9c. Further, the opening degree of the open / close valve of the conductance variable valve 13 is adjusted so that the inside of the processing chamber 11 has a desired pressure. The N 2 gas supplied from the gas introduction pipe 10 into the gas retention chamber 21 flows into the processing chamber 11 through the vent hole 20 a of the shower plate 20, and is discharged out of the processing chamber 11 through the exhaust pipe 12.

そして、ヒータ15への通電量を調整して、反応容器6内を所定のプロセス温度に達するまで昇温する。例えば、ウエハ25表面の温度が900℃〜1000℃の範囲内であって例えば1000℃になるように、ヒータ15への通電量を調整する。この際、ガス供給部7内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20も加熱される。そして、反応容器6内が所望の温度分布となるように、温度センサ(図示せず)により検出した温度情報に基づき、ヒータ15への通電具合をフィードバック制御する。   Then, the amount of current supplied to the heater 15 is adjusted, and the temperature inside the reaction vessel 6 is increased until a predetermined process temperature is reached. For example, the energization amount to the heater 15 is adjusted so that the temperature of the surface of the wafer 25 is in the range of 900 ° C. to 1000 ° C., for example, 1000 ° C. At this time, the inner wall of the gas supply unit 7, the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20 are also heated. Then, based on the temperature information detected by a temperature sensor (not shown), feedback control of the power supply to the heater 15 is performed so that the reaction container 6 has a desired temperature distribution.

続いて、回転機構の回転軸16を回転させ、ボート3及びウエハ25を回転させる。   Subsequently, the rotating shaft 16 of the rotating mechanism is rotated, and the boat 3 and the wafer 25 are rotated.

(酸化膜形成工程)
次に、開閉バルブ8bを開け、マスフローコントローラ9bにより流量制御しながら、ガス導入配管10から反応容器6内への酸化ガスとしての酸素(O)含有ガスの供給を開始する。この際、開閉バルブ8cを閉めて、反応容器6内への不活性ガスの供給を停止する。ガス導入配管10からガス滞留室21内に供給された酸素含有ガスは、シャワー板20の通気孔20aを介して処理室11内に流れ、ボート3に保持されたウエハ25の表
面上に供給された後、排気管12より処理室11外へと排出される。所定時間が経過した後、開閉バルブ8bを閉め、反応容器6内への酸素含有ガスの供給を停止する。その結果、ウエハ25の表面に所定の膜厚の酸化膜(SiO膜)が形成される。
(Oxide film formation process)
Next, the opening / closing valve 8b is opened, and the supply of oxygen (O 2 ) -containing gas as the oxidizing gas from the gas introduction pipe 10 into the reaction vessel 6 is started while the flow rate is controlled by the mass flow controller 9b. At this time, the on-off valve 8c is closed, and the supply of the inert gas into the reaction vessel 6 is stopped. The oxygen-containing gas supplied from the gas introduction pipe 10 into the gas retention chamber 21 flows into the processing chamber 11 through the vent holes 20 a of the shower plate 20 and is supplied onto the surface of the wafer 25 held by the boat 3. After that, the gas is discharged from the exhaust pipe 12 to the outside of the processing chamber 11. After a predetermined time has elapsed, the open / close valve 8b is closed, and the supply of the oxygen-containing gas into the reaction vessel 6 is stopped. As a result, an oxide film (SiO 2 film) having a predetermined thickness is formed on the surface of the wafer 25.

(NOアニール工程)
次に、開閉バルブ8aを開け、マスフローコントローラ9aにより流量制御しながら、ガス導入配管10から反応容器6内への窒化ガスとしてのNOガスの供給を開始する。
(N 2 O annealing process)
Next, the opening / closing valve 8a is opened, and the supply of N 2 O gas as the nitriding gas from the gas introduction pipe 10 into the reaction vessel 6 is started while the flow rate is controlled by the mass flow controller 9a.

ガス導入配管10からガス滞留室21内に供給されたNOガスは、反応管6a内の天井壁と第1の邪魔板17とに挟まれた第1滞留室R1内に流入して一定時間滞留し、通気孔17aを介して第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とに挟まれた第2滞留室R2内に流入して一定時間滞留し、通気孔18aを介して第2の邪魔板18とシャワー板20とに挟まれた第3滞留室R3内に流入して一定時間滞留し、通気孔20aを介して処理室11内に流れる。この際、ガス滞留室21内に供給されたNOガスは、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3を通過する際に、ヒータ15からの輻射熱や、ガス供給部7内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20からの伝熱により加熱されて分解され、中間生成物であるNOガスが生成される。NOガスを含むNOガスは、ボート3に保持されたウエハ25の表面上に供給された後、排気管12より処理室11外へと排出される。その結果、ウエハ25の表面に形成されたSiO膜中に、所定量の窒素がドープ(添加)される。 The N 2 O gas supplied from the gas introduction pipe 10 into the gas retention chamber 21 flows into the first retention chamber R1 sandwiched between the ceiling wall in the reaction tube 6a and the first baffle plate 17 and is constant. It stays for a period of time, flows into the second staying chamber R2 sandwiched between the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 through the vent hole 17a, stays for a certain period of time, and stays for a certain period of time through the vent hole 18a. Flows into the third retention chamber R3 sandwiched between the two baffle plates 18 and the shower plate 20, stays for a certain time, and flows into the processing chamber 11 through the vent hole 20a. At this time, when the N 2 O gas supplied into the gas retention chamber 21 passes through the first retention chamber R1, the second retention chamber R2, and the third retention chamber R3, the radiation heat from the heater 15 and the gas supply It is heated and decomposed by heat transfer from the inner wall of the section 7, the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20, and NO gas as an intermediate product is generated. N 2 O gas containing NO gas is supplied onto the surface of the wafer 25 held by the boat 3 and then discharged out of the processing chamber 11 through the exhaust pipe 12. As a result, a predetermined amount of nitrogen is doped (added) into the SiO 2 film formed on the surface of the wafer 25.

この際、ガス流路上に設けられた第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20の流動抵抗により、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3内の圧力が大きく上昇し、圧力の上昇に伴いガスの流速が低下する。具体的には、第1滞留室R1内の圧力P1と、第2滞留室R2内の圧力P2と、第3滞留室R3内の圧力P3と、処理室11内の圧力Prとの関係が、P1>P2>P3>Prとなる。また、第1滞留室R1内のガスの流速V1と、第2滞留室R2内のガスの流速V2と、第3滞留室R3内のガスの流速V3と、処理室11内のガスの流速Vrとの関係が、V1<V2<V3<Vrとなる。その結果、ガス滞留室21内に供給されたNOガスの滞留時間が延長され、NOガスの分解時間が十分に確保される。また、滞留時間が延長されることにより、加熱時間が十分に確保され、NOガスの分解が促される。そして、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)が増加し、SiO膜中への窒素のドープ速度が加速される。 At this time, the flow of the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, and the shower plate 20 provided on the gas flow path causes the inside of the first stay chamber R 1, the second stay chamber R 2, and the third stay chamber R 3. The pressure of the gas greatly increases, and the gas flow rate decreases as the pressure increases. Specifically, the relationship among the pressure P1 in the first residence chamber R1, the pressure P2 in the second residence chamber R2, the pressure P3 in the third residence chamber R3, and the pressure Pr in the processing chamber 11 is: P1>P2>P3> Pr. In addition, the flow velocity V1 of the gas in the first retention chamber R1, the flow velocity V2 of the gas in the second retention chamber R2, the flow velocity V3 of the gas in the third retention chamber R3, and the flow velocity Vr of the gas in the processing chamber 11. Is V1 <V2 <V3 <Vr. As a result, the residence time of the N 2 O gas supplied into the gas residence chamber 21 is extended, and the decomposition time of the N 2 O gas is sufficiently ensured. In addition, by extending the residence time, a sufficient heating time is ensured, and decomposition of the N 2 O gas is promoted. Then, the amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) increases, and the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film is accelerated.

また、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの配置は、通気孔17aと通気孔18aとが重なり合わず、通気孔18aと通気孔20aとが重なり合わないように構成されている。そのため、ガス滞留室21内をNOガスがスムーズに(直線状に)通過することは困難となり、第1滞留室R1内、第2滞留室R2内、第3滞留室R3内にてNOガスの渦(対流)19の発生が促される。そして、ガス滞留室21内に供給された渦状のNOガスと、熱源でもあるガス滞留室21内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20等との接触が促され、伝熱によるNOガスの加熱が促される。その結果、NOガスの分解が促され、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)が増加し、SiO膜中への窒素のドープ速度が加速される。 Further, the arrangement of the air holes 17a, the air holes 18a, and the air holes 20a is configured such that the air holes 17a and the air holes 18a do not overlap with each other, and the air holes 18a and the air holes 20a do not overlap with each other. For this reason, it becomes difficult for the N 2 O gas to smoothly pass through the gas retention chamber 21 (in a straight line), and N 2 O gas in the first retention chamber R1, the second retention chamber R2, and the third retention chamber R3. Generation of a vortex (convection) 19 of 2 O gas is promoted. Then, the contact between the spiral N 2 O gas supplied into the gas retention chamber 21 and the inner wall of the gas retention chamber 21, which is also a heat source, the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, the shower plate 20, etc. The N 2 O gas is heated by heat transfer. As a result, decomposition of the N 2 O gas is promoted, the amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) increases, and the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film Is accelerated.

所定時間が経過した後、開閉バルブ8aを閉め、反応容器6内へのNOガスの供給を停止する。 After a predetermined time has elapsed, the on-off valve 8a is closed, and the supply of N 2 O gas into the reaction vessel 6 is stopped.

なお、ウエハ25へ供給されるNOガス量を増加させるには、NOアニール工程において、ガス滞留室21内の圧力を全体的に高くすることが好ましい。すなわち(P1+P2+P3)/3が最大になり、ガス供給部7が破損しない圧力値に設定することが好まし
い。ガス滞留室21内の圧力は、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの孔径、孔数、配置間隔、NOガスの流量等により適宜調整することができる。
In order to increase the amount of NO gas supplied to the wafer 25, it is preferable to increase the pressure in the gas retention chamber 21 as a whole in the N 2 O annealing step. That is, it is preferable to set the pressure value so that (P1 + P2 + P3) / 3 is maximized and the gas supply unit 7 is not damaged. The pressure in the gas retention chamber 21 can be appropriately adjusted according to the hole diameter, the number of holes, the arrangement interval, the flow rate of N 2 O gas, and the like of the vent hole 17a, the vent hole 18a, and the vent hole 20a.

(基板搬出工程)
次に、開閉バルブ8cを開け、ガス導入配管10から反応容器6内へNガスを供給して反応容器6内の雰囲気をNガスに置換しつつ、コンダクタンス可変バルブ13の開閉弁の開度を調整して反応容器6の圧力を大気圧に復帰させる。そして、上述した基板搬入工程と逆の手順により、処理済のウエハ25を反応容器6内から搬出し、本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
(Substrate unloading process)
Next, the open / close valve 8c is opened, and the open / close valve of the conductance variable valve 13 is opened while N 2 gas is supplied from the gas introduction pipe 10 into the reaction vessel 6 to replace the atmosphere in the reaction vessel 6 with N 2 gas. The pressure in the reaction vessel 6 is returned to atmospheric pressure by adjusting the degree. Then, the processed wafer 25 is unloaded from the reaction vessel 6 by a procedure reverse to the above-described substrate loading step, and the substrate processing step according to the present embodiment is completed.

(5)効果
本実施形態によれば、以下に示す(a)〜(h)のうち1つ又は複数の効果を奏する。
(5) Effect According to the present embodiment, one or a plurality of effects are obtained from the following (a) to (h).

(a)本実施形態によれば、ガス滞留室21内のガス流路上に第1の邪魔板17、第2の邪魔板18を設けている。その結果、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3内の圧力を大きく上昇させ、ガスの流速を低下させることができる。そして、ガス滞留室21内に供給されたNOガスの滞留時間を延長させ、NOガスの分解時間を十分に確保することができる。また、滞留時間を延長させることにより、NOガスの加熱時間を十分に確保でき、NOガスの分解を促進させることができる。そして、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)を増加させ、SiO膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。 (A) According to this embodiment, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are provided on the gas flow path in the gas retention chamber 21. As a result, the pressure in the first residence chamber R1, the second residence chamber R2, and the third residence chamber R3 can be greatly increased, and the gas flow rate can be reduced. Then, to extend the residence time of the N 2 O gas supplied to the gas residence chamber 21, the degradation time of the N 2 O gas can be sufficiently secured. In addition, by prolonging the residence time, heating time N 2 O gas can be sufficiently ensured, the decomposition of N 2 O gas can be promoted. The amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) can be increased, and the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film can be increased.

(b)本実施形態によれば、通気孔17a、通気孔18a、通気孔20aの配置は、通気孔17aと通気孔18aとが重なり合わず、通気孔18aと通気孔20aとが重なり合わないように構成している。その結果、ガス滞留室21内をNOガスがスムーズに(直線状に)通過することを困難とさせ、第1滞留室R1内、第2滞留室R2内、第3滞留室R3内にてNOガスの渦(対流)19の発生を促すことができる。そして、ガス滞留室21内に供給された渦状のNOガスと、熱源でもあるガス滞留室21内壁、第1の邪魔板17、第2の邪魔板18、シャワー板20等との接触を促し、熱源との接触表面積が増大して伝熱によるガスの加熱を促進できる。その結果、NOガスの分解を促し、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)を増加させ、実質的にヒータの温度を上昇させることなくSiO膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。 (B) According to the present embodiment, the arrangement of the air holes 17a, the air holes 18a, and the air holes 20a is such that the air holes 17a and 18a do not overlap, and the air holes 18a and 20a do not overlap. It is configured as follows. As a result, it is difficult for the N 2 O gas to pass smoothly (linearly) through the gas retention chamber 21, and into the first retention chamber R1, the second retention chamber R2, and the third retention chamber R3. Thus, the generation of vortex (convection) 19 of N 2 O gas can be promoted. Then, contact between the spiral N 2 O gas supplied into the gas retention chamber 21 and the inner wall of the gas retention chamber 21, which is also a heat source, the first baffle plate 17, the second baffle plate 18, the shower plate 20, etc. The surface area of contact with the heat source can be increased and the heating of the gas by heat transfer can be promoted. As a result, encourage the decomposition of N 2 O gas, NO gas amount supplied to the wafer 25 (mole fraction of NO gas N 2 O gas) increases, without substantially raising the temperature of the heater The doping rate of nitrogen into the SiO 2 film can be increased.

なお、参考までに、従来の基板処理装置の構成について図9〜図11に示す。図9は、従来の基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図10は、従来の基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。図11は、従来の基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。図9〜図10によれば、従来の基板処理装置が備えるガス供給部7の内部には、第1の邪魔板17や第2の邪魔板18が設けられていない。そのため、ガス供給部7内の圧力が上昇せず、ガスの流速が十分に低下しない傾向があった。そして、ガス供給部7内におけるNOガスの滞留時間が不足してNOガスの分解が不十分となったり、NOガスの加熱が不足してNOガスの分解が不十分となったりする場合があった。また、ガス滞留室21内をNOガスがスムーズに(直線状に)通過し易く、NOガスの加熱が不足してNOガスの分解が不十分となる場合があった。そのため、高い処理速度(SiO膜中への窒素のドープ速度)を得ることが困難であった。 For reference, the structure of a conventional substrate processing apparatus is shown in FIGS. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a processing furnace provided in a conventional substrate processing apparatus. FIG. 10 is a horizontal sectional view of a processing furnace provided in a conventional substrate processing apparatus. FIG. 11 is an enlarged vertical cross-sectional view of a gas supply unit provided in a conventional substrate processing apparatus. According to FIGS. 9 to 10, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are not provided inside the gas supply unit 7 included in the conventional substrate processing apparatus. Therefore, there is a tendency that the pressure in the gas supply unit 7 does not increase and the gas flow rate does not decrease sufficiently. Then, the residence time of the N 2 O gas in the gas supply unit 7 is insufficient and the decomposition of the N 2 O gas becomes insufficient, or the heating of the N 2 O gas is insufficient and the decomposition of the N 2 O gas is not possible. Sometimes it was enough. Further, there have been cases where the gas retaining chamber 21 N 2 O gas is smoothly (linearly) easily passes through the heating of the N 2 O gas is insufficient decomposition of N 2 O gas becomes insufficient. For this reason, it has been difficult to obtain a high processing speed (a doping speed of nitrogen into the SiO 2 film).

(c)本実施形態によれば、酸化膜形成工程及びNOアニール工程ではプロセス温度を同一温度としている。すなわち、酸化膜形成工程及びNOアニール工程共にウエハ25の表面を900℃〜1000℃の範囲内の同一温度(例えば1000℃)に加熱している。従って、酸化膜形成工程からNOアニール工程へ移行する際に、ウエハ25表面の温
度(プロセス温度)を変更するための待ち時間が発生せず、酸化膜形成工程とNOアニール工程とを連続して実施することができる。その結果、従来の基板処理工程と比較して基板処理時間を短縮させ、基板処理の生産性を向上させることができる。
(C) According to the present embodiment, the process temperature is the same in the oxide film forming step and the N 2 O annealing step. That is, the surface of the wafer 25 is heated to the same temperature within the range of 900 ° C. to 1000 ° C. (for example, 1000 ° C.) in both the oxide film forming step and the N 2 O annealing step. Accordingly, there is no waiting time for changing the temperature (process temperature) of the surface of the wafer 25 when shifting from the oxide film forming process to the N 2 O annealing process, and the oxide film forming process and the N 2 O annealing process are performed. Can be carried out continuously. As a result, the substrate processing time can be shortened and the productivity of the substrate processing can be improved as compared with the conventional substrate processing step.

(d)本実施形態によれば、上述のようにNOガスの加熱が促され、NOガスの分解が促進されることから、NOガスの使用効率が向上する。その結果、NOアニール工程の実施に要するNOの量を低減させ、基板処理コストを低減させることが可能となる。 (D) According to the present embodiment, the heating of the N 2 O gas is promoted as described above, and the decomposition of the N 2 O gas is promoted, so that the use efficiency of the N 2 O gas is improved. As a result, the amount of N 2 O required for performing the N 2 O annealing step can be reduced, and the substrate processing cost can be reduced.

(e)本実施形態によれば、NOガスを分解してNOガスを生成するガス滞留室21を、反応容器6内に設けている。その結果、NOガスを生成する装置を反応容器6外に設ける場合と比較して、NOガスの生成場所とウエハ25との距離を近づけることができ、生成したNOガスをごく短時間でウエハ25上に供給することができる。そのため、生成したNOガスがウエハ25上に到着する前に失活してしまうことを抑制でき、基板処理の効率を高めることができる。例えば、SiO膜に目標値でもある2.5atoms%以上の窒素を含有させたSiON膜を得ることが可能となる。 (E) According to the present embodiment, the gas retention chamber 21 that decomposes N 2 O gas to generate NO gas is provided in the reaction vessel 6. As a result, compared with the case where an apparatus for generating NO gas is provided outside the reaction vessel 6, the distance between the NO gas generation location and the wafer 25 can be reduced, and the generated NO gas can be reduced in a very short time. Can be supplied on top. For this reason, it is possible to suppress the generated NO gas from being deactivated before it arrives on the wafer 25, and the substrate processing efficiency can be increased. For example, it is possible to obtain a SiON film in which a SiO 2 film contains nitrogen of 2.5 atoms% or more which is also a target value.

(f)本実施形態によれば、ガス滞留室21内に第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とを設けることで上述の効果を得ており、例えば、ガス加熱手段を新たに追加したり、ヒータ15や反応容器6の構造を大きく変えたりする必要がない。また、本実施形態によれば、酸素含有ガス及びNOガスのいずれのガスであってもガス導入配管10を共通に用いて反応容器6内へ導入することができる。すなわち、本実施形態によれば、従来の基板処理装置の構成を大きく変える必要がなく、従来の基板処理装置の大部分を流用することができ、基板処理装置のコストを低減し、基板処理のコストを低減することが可能となる。 (F) According to the present embodiment, the above-described effect is obtained by providing the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 in the gas retention chamber 21. For example, the gas heating means is newly installed. There is no need to add or greatly change the structure of the heater 15 or the reaction vessel 6. In addition, according to the present embodiment, any gas of oxygen-containing gas and N 2 O gas can be introduced into the reaction vessel 6 using the gas introduction pipe 10 in common. That is, according to this embodiment, it is not necessary to greatly change the configuration of the conventional substrate processing apparatus, and most of the conventional substrate processing apparatus can be used, reducing the cost of the substrate processing apparatus, Costs can be reduced.

(g)本実施形態によれば、ガス滞留室21内に設ける邪魔板の枚数、邪魔板の厚さ、邪魔板やシャワー板20に設ける通気孔の孔径、孔数、配置間隔を適宜調整することにより、ガス滞留室21内におけるNOガスの滞留時間等を可変させ、NOガス中のNOガスのモル分率を自在に制御し、窒素のドープ速度を調整することができる。なお、本実施形態にように、シャワーヘッドとして構成されたガス供給部7を介してガスを供給する基板処理装置は、ガス供給部7内に邪魔板を設置することが可能であるため、ノズルを介してガスを供給する基板処理装置よりも、本発明をより好適に適用可能である。 (G) According to the present embodiment, the number of baffle plates provided in the gas retention chamber 21, the thickness of the baffle plates, the diameter of the vent holes provided in the baffle plates and the shower plate 20, the number of holes, and the arrangement interval are appropriately adjusted. Thus, the residence time of the N 2 O gas in the gas residence chamber 21 can be varied, the molar fraction of the NO gas in the N 2 O gas can be freely controlled, and the nitrogen doping rate can be adjusted. In addition, since the substrate processing apparatus which supplies gas via the gas supply part 7 comprised as a shower head can install a baffle plate in the gas supply part 7 like this embodiment, a nozzle The present invention can be applied more suitably than a substrate processing apparatus that supplies a gas through the substrate.

(h)本実施形態によれば、ウエハ25上にNOガスのみを供給するのではなく、NOガスを含有するNOガスを供給している。発明者の知見によれば、NOガスが分解する際にはO(酸素)ガスやO(活性種)等が発生し、これらの作用により、SiO膜中にドープする窒素が偏析しやすくなる。その結果、SiO膜に窒素をドープさせたSiON膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要がなくなり、基板処理コストを低減させることができる。なお、上述したように、NOガスを直接供給する従来の基板処理工程では、基板上にNOガスを直接に供給する場合と比べて窒素の偏析深さが異なってしまう(例えば浅くなってしまう)場合があった。その結果、SiO膜に窒素をドープさせたSiON膜の表面を再び酸化させる酸化工程を追加的に実施する必要等が生じ、基板処理コストの増大を招いてしまう場合があった。 (H) According to the present embodiment, not only the NO gas is supplied onto the wafer 25, but N 2 O gas containing NO gas is supplied. According to the inventor's knowledge, when N 2 O gas is decomposed, O 2 (oxygen) gas, O * (active species) and the like are generated, and by these actions, nitrogen doped in the SiO 2 film is formed. It becomes easy to segregate. As a result, it is not necessary to additionally perform an oxidation step for oxidizing again the surface of the SiON film in which the SiO 2 film is doped with nitrogen, and the substrate processing cost can be reduced. As described above, in the conventional substrate processing process in which NO gas is directly supplied, the segregation depth of nitrogen is different from that in the case of supplying N 2 O gas directly on the substrate (for example, it becomes shallower). There was a case. As a result, it is necessary to additionally perform an oxidation step for oxidizing the surface of the SiON film in which the SiO 2 film is doped with nitrogen, which may increase the substrate processing cost.

<本発明の他の実施形態>
続いて、本発明の他の実施形態について、図7、図8を参照しながら説明する。図7は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。図8は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。
<Other Embodiments of the Present Invention>
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a processing furnace provided in a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. 8 is an enlarged vertical cross-sectional view of a gas supply unit provided in a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

上述の実施形態にかかるガス滞留室21内には、第1の邪魔板17と第2の邪魔板18とが所定の間隔をあけて水平姿勢で積層されていた。これに対して本実施形態は、ガス滞留室21内に第1の邪魔板17及び第2の邪魔板18が設けられておらず、流動抵抗体24が充填されている点が上述の実施形態とは異なる。その他の構成は上述の実施形態と同様である。   In the gas retention chamber 21 according to the above-described embodiment, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are stacked in a horizontal posture at a predetermined interval. On the other hand, in the present embodiment, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 are not provided in the gas retention chamber 21, and the flow resistor 24 is filled. Is different. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

流動抵抗体24は、例えば酸化物、炭化物、窒化物、硼化物等のセラミック材料からなり、ビーズ形状あるいはカレット形状に形成されている。ガス滞留室21内に流動抵抗体24が充填されることにより、ガス滞留室21内にはポーラス(多孔質)状の通気孔(ガス流路)が形成されることになる。   The flow resistor 24 is made of, for example, a ceramic material such as oxide, carbide, nitride, or boride, and is formed in a bead shape or a cullet shape. By filling the gas retention chamber 21 with the flow resistor 24, a porous (porous) vent hole (gas flow path) is formed in the gas retention chamber 21.

本実施形態によれば、ガス滞留室21内に供給されたNOガスがポーラス状の通気孔(ガス流路)を通過することにより、ガスの流速が低下し、滞留時間が延長され、NOガスの分解時間を十分に確保することができる。また、滞留時間が延長されることにより、NOガスの加熱時間を十分に確保でき、NOガスの分解を促進させることができる。そして、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)を増加させ、SiO膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。 According to the present embodiment, when the N 2 O gas supplied into the gas retention chamber 21 passes through the porous vent (gas flow path), the gas flow rate is reduced, and the residence time is extended, A sufficient decomposition time of the N 2 O gas can be secured. Further, since the residence time is prolonged, the heating time of the N 2 O gas can be sufficiently ensured, the decomposition of N 2 O gas can be promoted. The amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) can be increased, and the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film can be increased.

また、本実施形態によれば、熱源でもあるガス滞留室21内壁、流動抵抗体24からの伝熱効果によりNOガスの加熱を促すことができる。その結果、NOガスの分解を促し、ウエハ25へ供給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)を増加させ、SiO膜中への窒素のドープ速度を増大させることができる。 Further, according to the present embodiment, the heating of the N 2 O gas can be promoted by the heat transfer effect from the inner wall of the gas retention chamber 21 that is also a heat source and the flow resistor 24. As a result, the decomposition of the N 2 O gas is promoted, the amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) is increased, and the doping rate of nitrogen into the SiO 2 film is increased. Can be increased.

また、本実施形態においては、流動抵抗体24の粒径や充填量を調整することにより、NOガスの滞在時間等を自在に調整し、滞留時間等を可変させ、NOガス中のNOガスのモル分率を自在に制御し、窒素のドープ速度を調整することができる。但し、流動抵抗体24の粒径は、流動抵抗体24が通気孔20aから落下しない程度の大きさとすることが好ましく、例えば1mm〜10mm程度の大きさとすることが好ましい。なお、流動抵抗体24の形状は、流動抵抗体24を充填することによりガス滞留室21内にはポーラス状の通気孔(ガス流路)が形成される限り、図7,図8に示すような球形に限らず、どのような形状であっても構わない。 Further, in the present embodiment, by adjusting the particle size and filling amount of the flow resistor 24, the residence time of the N 2 O gas can be adjusted freely, the residence time etc. can be varied, and the N 2 O gas It is possible to adjust the nitrogen doping rate by freely controlling the molar fraction of NO gas. However, the particle size of the flow resistor 24 is preferably set to such a size that the flow resistor 24 does not fall from the vent hole 20a, for example, about 1 mm to 10 mm. The flow resistor 24 is shaped as shown in FIGS. 7 and 8 as long as a porous vent hole (gas flow path) is formed in the gas retention chamber 21 by filling the flow resistor 24. The shape is not limited to a spherical shape, and may be any shape.

本実施形態においては、第1の邪魔板17や第2の邪魔板18を設けることとしてもよい。そして、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3内の全てに流動抵抗体24を充填することとしてもよく、第1滞留室R1、第2滞留室R2、第3滞留室R3内の一部のみに流動抵抗体24を充填することとしてもよい。これにより、それぞれの実施形態において発揮される効果を相乗的に発揮させることが可能となる。   In the present embodiment, the first baffle plate 17 and the second baffle plate 18 may be provided. And it is good also as filling the flow resistance body 24 in all the 1st residence chamber R1, 2nd residence chamber R2, and 3rd residence chamber R3, 1st residence chamber R1, 2nd residence chamber R2, 3rd residence chamber. The flow resistor 24 may be filled only in a part of the chamber R3. Thereby, it becomes possible to synergistically exhibit the effect exhibited in each embodiment.

<本発明のさらに他の実施形態>
続いて、本発明の他の実施形態について、図6を参照しながら説明する。図6は、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。
<Still another embodiment of the present invention>
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a processing furnace provided in a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

上述の実施形態にかかるガス導入配管10は、ヒータ15と反応容器6との間を反応容器6の側壁に沿うように鉛直方向に(直線状に)配設されていた。これに対して、本実施形態にかかるガス導入配管10は、ヒータ15と反応容器6との間を反応容器6の側壁に巻きつくように配設されている。その他の構成は上述の実施形態と同じである。   The gas introduction pipe 10 according to the above-described embodiment is disposed vertically (in a straight line) between the heater 15 and the reaction vessel 6 so as to be along the side wall of the reaction vessel 6. On the other hand, the gas introduction pipe 10 according to the present embodiment is arranged so as to wrap around the side wall of the reaction vessel 6 between the heater 15 and the reaction vessel 6. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment.

本実施形態によれば、反応容器6内に供給されるNOガスは、反応容器6の側壁に巻きつくように配設されたガス導入配管10内を流れることにより、十分に予熱される。その結果、ガス滞留室21内におけるNOガスの分解をさらに促進させ、ウエハ25へ供
給されるNOガス量(NOガス中のNOガスのモル分率)をさらに増加させ、SiO膜中への窒素のドープ速度をさらに増大させることができる。
According to the present embodiment, the N 2 O gas supplied into the reaction vessel 6 is sufficiently preheated by flowing through the gas introduction pipe 10 arranged to wrap around the side wall of the reaction vessel 6. . As a result, the decomposition of N 2 O gas in the gas retention chamber 21 is further promoted, the amount of NO gas supplied to the wafer 25 (the molar fraction of NO gas in the N 2 O gas) is further increased, and SiO 2 The nitrogen doping rate into the film can be further increased.

<本発明のさらに他の実施形態>
上述の実施形態ではガス滞留室21内に2枚の邪魔板を設ける構成について説明したが、本発明はかかる形態に限定されず、ガス滞留室21内に1枚の邪魔板を設けることとしてもよく、3枚以上設けることとしてもよい。
<Still another embodiment of the present invention>
In the above-described embodiment, the configuration in which two baffle plates are provided in the gas retention chamber 21 has been described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and a single baffle plate may be provided in the gas retention chamber 21. Alternatively, three or more may be provided.

上述の実施形態では、SiO膜に窒素を添加(ドープ)するNOアニール工程を、SiO膜を形成する酸化膜形成工程の後に実施することとしていたが、本発明はかかる実施順序に限定されない。例えば、予め酸化膜が形成されたウエハ25を反応容器6内に搬入し、酸化膜形成工程を実施することなくNOアニール工程を実施してもよい。また、上述の方法とは異なる酸化膜形成工程を実施する場合であっても、本発明は好適に適用可能である。 In the embodiment described above, the addition of nitrogen to the SiO 2 film (doped) to N 2 O anneal step, had an be performed after the oxide film formation step of forming a SiO 2 film, the present invention is to such an order It is not limited. For example, the wafer 25 on which the oxide film has been formed in advance may be carried into the reaction vessel 6 and the N 2 O annealing step may be performed without performing the oxide film formation step. Further, the present invention can be suitably applied even when an oxide film forming step different from the above-described method is performed.

上述の実施形態では、NOガスを用いたSiO膜中へ窒素をドープする場合について説明したが、本発明は上述の場合に限定されない。例えば、SiO膜等の他のシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜、金属膜等の他の膜に窒素をドープする場合についても好適に適用可能である。また、ガス窒素をドープする場合に限らず、他の元素をドープする場合にも好適に適用可能である。すなわち、滞留時間(加熱時間)を変化させることにより活性種の濃度などの特性が変化するガスを用いる基板処理方法であれば、本発明は好適に適用可能である。 In the above-described embodiment, the case where nitrogen is doped into the SiO 2 film using N 2 O gas has been described, but the present invention is not limited to the above case. For example, the present invention can also be suitably applied to the case where other films such as a silicon oxide film such as a SiO film, a silicon nitride film, a polysilicon film, and a metal film are doped with nitrogen. Further, the present invention is not limited to the case of doping with gaseous nitrogen, but can be suitably applied to the case of doping with other elements. That is, the present invention can be suitably applied to any substrate processing method using a gas whose characteristics such as the concentration of active species change by changing the residence time (heating time).

また、本発明は、縦型基板処理装置、枚葉式基板処理装置のいずれにも好適に適用可能である。また、CVD装置、酸化膜形成装置、拡散装置、アニール装置、バッチ式プラズマ処理装置等の基板処理装置全般に適用可能である。   Further, the present invention can be suitably applied to both a vertical substrate processing apparatus and a single substrate processing apparatus. Further, the present invention can be applied to all substrate processing apparatuses such as a CVD apparatus, an oxide film forming apparatus, a diffusion apparatus, an annealing apparatus, and a batch type plasma processing apparatus.

また、上述の実施形態では基板としてのウエハ25に対して処理を行う場合について説明したが、本発明はフォトマスク、プリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスク、磁気ディスク、ガラス基板等の他の基板に対して処理を行う場合であっても好適に適用可能である。   In the above-described embodiment, the case where the processing is performed on the wafer 25 as a substrate has been described. However, the present invention is applied to other substrates such as a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, and a glass substrate. Even if it is a case where a process is performed with respect to, it can apply suitably.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様を付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の第1の態様によれば、
反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室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、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる基板処理方法が提供される。
According to a first aspect of the invention,
Carrying a substrate into a processing chamber provided in the reaction vessel;
Supplying and retaining gas in a gas retention chamber provided in the reaction vessel, supplying the retained gas into the processing chamber, and processing the substrate;
And a step of unloading the processed substrate from the processing chamber,
In the step of processing the substrate,
A plurality of baffle plates provided so that a plurality of holes are dispersed in a plane are stacked in a horizontal posture on the gas flow path in the gas retention chamber at a predetermined interval,
There is provided a substrate processing method in which the respective baffle plates are arranged so that the holes of the adjacent baffle plates do not overlap each other and the gas is retained at a temperature at which the gas is decomposed.

本発明の第2の態様によれば、
基板の表面には酸化膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを前記
ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素(N)を添加するNOアニール工程を有する
第1の態様に記載の基板処理方法が提供される。
According to a second aspect of the invention,
An oxide film is formed on the surface of the substrate,
The step of processing the substrate comprises:
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, the retained N 2 O gas is decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas, and the retained N 2 O gas and the generation A substrate processing method according to a first aspect is provided, which includes an N 2 O annealing step of supplying nitrogen gas (N) added into the processing chamber and adding nitrogen (N) into the oxide film.

本発明の第3の態様によれば、
前記基板を処理する工程は、
酸素含有ガスを前記処理室内に供給して基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを前記ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素を添加するNOアニール工程と、を有し、
前記酸化膜形成工程及び前記NOアニール工程では共に前記基板の表面を900℃〜1000℃の範囲内の同一温度に加熱する
第1の態様に記載の基板処理方法が提供される。
According to a third aspect of the invention,
The step of processing the substrate comprises:
An oxide film forming step of supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber to form an oxide film on the surface of the substrate;
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, the retained N 2 O gas is decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas, and the retained N 2 O gas and the generation An N 2 O annealing step of supplying nitrogen gas into the processing chamber and adding nitrogen into the oxide film,
In both the oxide film forming step and the N 2 O annealing step, the substrate processing method according to the first aspect is provided in which the surface of the substrate is heated to the same temperature within a range of 900 ° C. to 1000 ° C.

本発明の第4の態様によれば、
基板の表面にはSiO膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを前記ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記SiO膜内に窒素を添加してSiON膜を形成するNOアニール工程を有する
第1の態様に記載の基板処理方法が提供される。
According to a fourth aspect of the invention,
A SiO 2 film is formed on the surface of the substrate,
The step of processing the substrate comprises:
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, the retained N 2 O gas is decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas, and the retained N 2 O gas and the generation The substrate processing method according to the first aspect is provided, which includes an N 2 O annealing step of supplying the processed NO gas into the processing chamber and adding nitrogen into the SiO 2 film to form a SiON film.

本発明の第5の態様によれば、
基板の表面にはSiO膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを1000℃の温度で10秒以上加熱することにより前記ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記SiO膜内に窒素を添加してSiON膜を形成するNOアニール工程を有する
第1の態様に記載の基板処理方法が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention,
A SiO 2 film is formed on the surface of the substrate,
The step of processing the substrate comprises:
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, and the retained N 2 O gas is heated at a temperature of 1000 ° C. for 10 seconds or more to be decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas. A first N 2 O annealing step of supplying the retained N 2 O gas and the generated NO gas into the processing chamber and adding nitrogen into the SiO 2 film to form a SiON film. A substrate processing method according to an aspect is provided.

本発明の第6の態様によれば、
前記基板を処理する工程では、
前記反応容器の天井部から前記ガス滞留室内にガスを供給する
第1の態様に記載の基板処理方法が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention,
In the step of processing the substrate,
A substrate processing method according to a first aspect is provided in which a gas is supplied from a ceiling portion of the reaction vessel into the gas retention chamber.

本発明の第7の態様によれば、
反応容器内に設けられ基板を処理する処理室と、
前記反応容器内にガスを供給するガス供給系と、
前記反応容器内に設けられ、前記ガス供給系より供給されたガスを滞留させ、前記滞留させたガスを前記処理室内に供給するガス滞留室と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気系と、を備え、
前記ガス滞留室内のガス流路上には複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板が所定の間隔をあけて水平姿勢で積層され、
前記各邪魔板は前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないようにそれぞれ配置されている基板処理装置が提供される。
According to a seventh aspect of the present invention,
A processing chamber provided in the reaction vessel for processing the substrate;
A gas supply system for supplying gas into the reaction vessel;
A gas retention chamber that is provided in the reaction vessel, retains the gas supplied from the gas supply system, and supplies the retained gas into the processing chamber;
A gas exhaust system for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A plurality of baffle plates provided so that a plurality of holes are dispersed in a plane on the gas flow path in the gas retention chamber are stacked in a horizontal posture at a predetermined interval,
A substrate processing apparatus is provided in which each of the baffle plates is arranged so that the holes of the adjacent baffle plates do not overlap each other.

本発明の第8の態様によれば、
前記ガス供給系は、前記ガス滞留室内に供給するガスを予熱するように前記反応容器の外周に巻き付けられている
第7の態様に記載の基板処理装置が提供される。
According to an eighth aspect of the present invention,
The substrate processing apparatus according to a seventh aspect, in which the gas supply system is wound around the outer periphery of the reaction vessel so as to preheat the gas supplied into the gas retention chamber.

本発明の第9の態様によれば、
前記ガス滞留室内には、流動抵抗体が充填されている
第7の態様に記載の基板処理装置が提供される。
According to a ninth aspect of the present invention,
The substrate processing apparatus according to the seventh aspect is provided in which the gas retention chamber is filled with a flow resistor.

本発明の第10の態様によれば、
前記流動抵抗体は、酸化物、炭化物、窒化物、硼化物等のセラミック材料からなり、多孔質体として構成されている
第9の態様に記載の基板処理装置が提供される。
According to a tenth aspect of the present invention,
A substrate processing apparatus according to a ninth aspect is provided, wherein the flow resistor is made of a ceramic material such as an oxide, carbide, nitride, or boride and is configured as a porous body.

本発明の第11の態様によれば、
反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、前記滞留させたガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室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、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内のガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置する
基板処理方法が提供される。
According to an eleventh aspect of the present invention,
Carrying a substrate into a processing chamber provided in the reaction vessel;
Supplying and retaining gas in a gas retention chamber provided in the reaction vessel, supplying the retained gas into the processing chamber, and processing the substrate;
And a step of unloading the processed substrate from the processing chamber,
In the step of processing the substrate,
A plurality of baffle plates provided so that a plurality of holes are dispersed in a plane are stacked in a horizontal posture at a predetermined interval on the gas flow path in the gas retention chamber,
There is provided a substrate processing method in which the respective baffle plates are arranged so that the holes of the adjacent baffle plates do not overlap each other.

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the processing furnace with which the substrate processing apparatus concerning one Embodiment of this invention is provided. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。It is a longitudinal cross-sectional enlarged view of the gas supply part with which the substrate processing apparatus concerning one Embodiment of this invention is provided. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of a processing furnace with which a substrate processing apparatus concerning one embodiment of the present invention is provided. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の斜視断面図である。It is a perspective sectional view of a gas supply part with which a substrate processing apparatus concerning one embodiment of the present invention is provided. ガスの滞留時間とNOガスのモル分率との関係を検証したシミュレーション結果を示すグラフ図である。It is a graph which shows the simulation result which verified the relationship between the residence time of gas, and the molar fraction of NO gas. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the processing furnace with which the substrate processing apparatus concerning other embodiment of this invention is provided. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the processing furnace with which the substrate processing apparatus concerning other embodiment of this invention is provided. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。It is a longitudinal cross-sectional enlarged view of the gas supply part with which the substrate processing apparatus concerning other embodiment of this invention is provided. 従来の基板処理装置が備える処理炉の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the processing furnace with which the conventional substrate processing apparatus is provided. 従来の基板処理装置が備える処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the processing furnace with which the conventional substrate processing apparatus is provided. 従来の基板処理装置が備えるガス供給部の縦断面拡大図である。It is a longitudinal cross-sectional enlarged view of the gas supply part with which the conventional substrate processing apparatus is provided. 本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. SiO膜中の窒素のドープ深さと偏析量との関係についての測定結果を示すグラフ図である。Is a graph showing the measurement results of the relationship between the doping depth and segregation of nitrogen in the SiO 2 film. Oガスの分解反応工程を示す概略図である。It is a schematic diagram illustrating a decomposition reaction step of the N 2 O gas.

符号の説明Explanation of symbols

5 処理炉
6 反応容器
7 ガス供給部
10 ガス導入配管(ガス供給系)
10a NOガス供給管
11 処理室
12 排気管(ガス排気系)
14 真空ポンプ
17 第1の邪魔板
17a 通気孔
18 第2の邪魔板
18a 通気孔
20 シャワー板
20a 通気孔
21 ガス滞留室
25 ウエハ(基板)
101 基板処理装置
280 コントローラ
5 Processing furnace 6 Reaction vessel 7 Gas supply unit 10 Gas introduction pipe (gas supply system)
10a N 2 O gas supply pipe 11 treatment chamber 12 exhaust pipe (gas exhaust system)
14 Vacuum pump 17 First baffle plate 17a Vent hole 18 Second baffle plate 18a Vent hole 20 Shower plate 20a Vent hole 21 Gas retention chamber 25 Wafer (substrate)
101 substrate processing apparatus 280 controller

Claims (3)

反応容器内に設けられた処理室内に基板を搬入する工程と、
前記反応容器内に設けられたガス滞留室内にガスを供給して滞留させ、滞留させた前記ガスを前記処理室内に供給して基板を処理する工程と、
処理済みの基板を前記処理室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、
複数個の孔が面内に分散するように設けられた複数枚の邪魔板を前記ガス滞留室内の前記ガス流路上に所定の間隔をあけて水平姿勢で積層し、
前記隣接する邪魔板同士の前記孔が互いに重なり合わないように前記各邪魔板をそれぞれ配置して前記ガスを分解される温度で滞留させる
ことを特徴とする基板処理方法。
Carrying a substrate into a processing chamber provided in the reaction vessel;
Supplying and retaining gas in a gas retention chamber provided in the reaction vessel, supplying the retained gas into the processing chamber, and processing the substrate;
And a step of unloading the processed substrate from the processing chamber,
In the step of processing the substrate,
A plurality of baffle plates provided so that a plurality of holes are dispersed in a plane are stacked in a horizontal posture on the gas flow path in the gas retention chamber at a predetermined interval,
A substrate processing method, wherein each of the baffle plates is disposed so that the holes of the adjacent baffle plates do not overlap each other, and the gas is retained at a temperature at which the gas is decomposed.
基板の表面には酸化膜が形成されており、
前記基板を処理する工程は、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを前記ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素(N)を添加するNOアニール工程を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
An oxide film is formed on the surface of the substrate,
The step of processing the substrate comprises:
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, the retained N 2 O gas is decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas, and the retained N 2 O gas and the generation 2. The substrate processing method according to claim 1, further comprising: an N 2 O annealing step of supplying the processed NO gas into the processing chamber and adding nitrogen (N) into the oxide film.
前記基板を処理する工程は、
酸素含有ガスを前記処理室内に供給して基板の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
前記ガス滞留室内にNOガスを供給して滞留させ、前記滞留させたNOガスを前記ガス滞留室内で分解させてNOガスを生成し、前記滞留させたNOガスと前記生成したNOガスとを前記処理室内に供給して前記酸化膜内に窒素を添加するNOアニール工程と、を有し、
前記酸化膜形成工程及び前記NOアニール工程では共に前記基板の表面を900℃〜1000℃の範囲内の同一温度に加熱する
ことを特徴とする請求項1に記載の基板処理方法。
The step of processing the substrate comprises:
An oxide film forming step of supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber to form an oxide film on the surface of the substrate;
N 2 O gas is supplied and retained in the gas retention chamber, the retained N 2 O gas is decomposed in the gas retention chamber to generate NO gas, and the retained N 2 O gas and the generation An N 2 O annealing step of supplying nitrogen gas into the processing chamber and adding nitrogen into the oxide film,
2. The substrate processing method according to claim 1, wherein in both the oxide film forming step and the N 2 O annealing step, the surface of the substrate is heated to the same temperature within a range of 900 ° C. to 1000 ° C. 3.
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