JP2011222656A

JP2011222656A - Substrate treatment apparatus

Info

Publication number: JP2011222656A
Application number: JP2010088624A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Funasaki; 尚宏舟崎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-11-04

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment apparatus which prevents the air existing in an exhaust pipe from diffusing and flowing back into a treatment chamber when a vacuum pump for exhausting the atmosphere in the treatment chamber works, and thereby can prevent contamination in the treatment chamber.SOLUTION: The substrate treatment apparatus comprises: a treatment chamber which accommodates and treats a substrate therein; a treatment gas supply pipe for supplying a treatment gas into the treatment chamber; an exhaust pipe for exhausting the treatment gas from the inside of the treatment chamber; and a control section for controlling the treatment of the substrate. The exhaust pipe is provided with an on-off valve, a pressure gauge for detecting the pressure in the exhaust pipe, and an exhaust unit for exhausting the atmosphere in the treatment chamber, in this order from the upstream side in a direction of exhausting the treatment gas. The control section controls the on-off valve so that the on-off valve can be opened when a detected value of the pressure gauge is a predetermined threshold value or less and also the exhaust unit is in operation.

Description

本発明は、シリコン基板等の基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等を堆積（デポジション）して成膜等の処理を行ううえで有効な基板処理技術に関する。 The present invention relates to a substrate processing technology such as a silicon substrate, and, for example, in a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC) manufacturing apparatus or manufacturing method, a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer) on which a semiconductor integrated circuit is formed. The present invention relates to a substrate processing technique that is effective in depositing (depositing) an oxide film, a polysilicon film, a silicon nitride film, and the like to perform processing such as film formation.

ＩＣの製造において、例えば、ウエハに酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜をデポジションするため、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が、広く使用されている。例えば、従来のこの種のＣＶＤ装置においては、縦形に設置されたプロセスチューブと、複数枚のウエハを保持してプロセスチューブ内に搬入するボートと、プロセスチューブ内に原料ガスを導入するガス導入ノズルと、プロセスチューブ内を排気して減圧する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータユニットとを備えている。 In manufacturing an IC, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) film such as an oxide film, a polysilicon film, or a silicon nitride film is deposited on a wafer. ) Is widely used. For example, in this type of conventional CVD apparatus, a vertical process tube, a boat that holds a plurality of wafers and carries the wafer into the process tube, and a gas introduction nozzle that introduces a source gas into the process tube And an exhaust pipe for evacuating and depressurizing the inside of the process tube, and a heater unit installed outside the process tube and heating the inside of the process tube.

排気管には、排気方向の上流から順に、圧力センサ、圧力調整バルブであるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ、真空ポンプが設けられている。真空ポンプは、プロセスチューブ内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気するように構成されている。 In the exhaust pipe, a pressure sensor, an APC (Auto Pressure Controller) valve that is a pressure adjusting valve, and a vacuum pump are provided in order from the upstream in the exhaust direction. The vacuum pump is configured to evacuate the process tube so that the pressure in the process tube becomes a predetermined pressure (degree of vacuum).

上記のＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハがボート上に水平姿勢で多段に積層されて保持された状態で、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）される。その後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入されるとともに、ヒータユニットによってプロセスチューブ内が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。その際、ガス導入ノズルから供給された原料ガスは、ボート上に水平、かつ多段に保持されたウエハの間を流れてウエハの表面に接触し、排気管から外部に排気される。
ＣＶＤ膜のデポジションが終了すると、原料ガスの供給が停止され、プロセスチューブ内の残留ガスが排気された後、真空ポンプが停止されＡＰＣバルブが閉じられて、プロセスチューブ内が大気圧状態に戻される。続いて、ウエハが積層されたボートが、プロセスチューブ外に搬出される。
次に、再び未処理ウエハが積層されたボートが、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）された後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入され、基板処理が行われる。このとき、真空ポンプが動作する前は、排気管内は大気圧状態であるので、ＡＰＣバルブが開くタイミングが早いような場合、ＡＰＣバルブと真空ポンプの間の排気管内に存在する大気が、プロセスチューブ内に拡散、逆流し、その結果、プロセスチューブ内を汚染する恐れがあった。 In the above-described CVD apparatus, a plurality of wafers are loaded into a process tube under atmospheric pressure (boat loading) in a state where a plurality of wafers are stacked and held in a multilevel manner on a boat. Thereafter, the vacuum pump is operated and the APC valve is opened, the process tube is depressurized, the raw material gas is introduced into the process tube by the gas introduction nozzle, and the process tube is heated by the heater unit. A CVD film is deposited on the wafer. At that time, the raw material gas supplied from the gas introduction nozzle flows between the wafers held horizontally and in multiple stages on the boat, contacts the surface of the wafer, and is exhausted to the outside through the exhaust pipe.
When the deposition of the CVD film is completed, the supply of the source gas is stopped, the residual gas in the process tube is exhausted, the vacuum pump is stopped, the APC valve is closed, and the inside of the process tube is returned to the atmospheric pressure state. It is. Subsequently, the boat on which the wafers are stacked is carried out of the process tube.
Next, after the boat on which unprocessed wafers are stacked again is loaded into the process tube at atmospheric pressure (boat loading), the vacuum pump operates and the APC valve opens, and the process tube is depressurized. The source gas is introduced into the process tube by the gas introduction nozzle, and the substrate processing is performed. At this time, since the inside of the exhaust pipe is in an atmospheric pressure state before the vacuum pump is operated, when the opening timing of the APC valve is early, the air present in the exhaust pipe between the APC valve and the vacuum pump is transferred to the process tube. Diffusion and backflow into the process tube could result in contamination of the process tube.

下記の特許文献１には、処理室排気管から処理室へのガスの逆流を抑制するため、処理ガス供給管に、処理ガスを排気するための処理ガス排気ラインを設け、該処理ガス排気ラインに、逆止弁と、逆止弁よりも排気方向下流側の圧力を測定する圧力ＳＷとを設け、処理室排気管に、逆止弁よりも排気方向上流側の圧力を測定する圧力計を設け、圧力ＳＷの検出値（下流側の圧力）が圧力計の検出値（上流側の圧力）よりも、しきい値を超えて低くなったときに、基板処理を中断又は停止させる技術が開示されている。 In Patent Document 1 below, a processing gas exhaust line for exhausting a processing gas is provided in a processing gas supply pipe in order to suppress a back flow of gas from the processing chamber exhaust pipe to the processing chamber, and the processing gas exhaust line Provided with a check valve and a pressure SW for measuring the pressure downstream of the check valve in the exhaust direction, and a pressure gauge for measuring the pressure upstream of the check valve in the processing chamber exhaust pipe. A technique is disclosed in which the substrate processing is interrupted or stopped when the detected value of the pressure SW (downstream pressure) becomes lower than the detected value of the pressure gauge (upstream pressure) by exceeding a threshold value. Has been.

特開２００８−２９４１３８号公報JP 2008-294138 A

本発明の目的は、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する大気等の雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することのできる基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to prevent the atmosphere such as the air existing in the exhaust pipe from diffusing or flowing back into the processing chamber when the vacuum pump for exhausting the atmosphere in the processing chamber is operated, and to contaminate the processing chamber. It is in providing the substrate processing apparatus which can suppress this.

上記の課題を解決するため、本発明においては、排気管には、排気方向の上流から順に、開閉バルブ、圧力センサ、真空ポンプを設け、前記圧力センサの検出値が所定の閾値以下であって、かつ、真空ポンプが動作中である場合に、前記開閉バルブを開放可能とするものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。 In order to solve the above problems, in the present invention, the exhaust pipe is provided with an open / close valve, a pressure sensor, and a vacuum pump in order from the upstream in the exhaust direction, and the detected value of the pressure sensor is equal to or less than a predetermined threshold value. When the vacuum pump is in operation, the on-off valve can be opened. A typical configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention is as follows. That is,
A processing chamber for accommodating the substrate and processing the substrate;
A processing gas supply pipe for supplying a processing gas for processing the substrate into the processing chamber;
An exhaust pipe for exhausting a processing gas from the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising: a control unit that controls substrate processing in the processing chamber;
In the exhaust pipe, in the direction in which the processing gas is exhausted, in order from the upstream side, an open / close valve that opens and closes the gas flow in the exhaust pipe, a pressure gauge that detects the pressure in the exhaust pipe, and an atmosphere in the processing chamber And an exhaust device for exhausting air,
The said control part is a substrate processing apparatus which controls so that the said on-off valve can be opened when the detected value of the said pressure gauge is below a predetermined threshold value, and the said exhaust apparatus is operating.

上記の構成により、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することが可能となる。 With the above configuration, when the vacuum pump that exhausts the atmosphere in the processing chamber is operated, the atmosphere existing in the exhaust pipe is prevented from diffusing and flowing back into the processing chamber, and contamination of the processing chamber is suppressed. Is possible.

本発明の実施例における基板処理装置の斜透視図であるIt is a perspective view of the substrate processing apparatus in the Example of this invention. 本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。It is a vertical sectional view of a processing furnace of a substrate processing apparatus in an embodiment of the present invention. 本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the processing furnace of the substrate processing apparatus in the Example of this invention.

本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板処理装置としてＣＶＤ処理を行う縦型の基板処理装置に適用した場合について述べるが、他の基板処理装置に適用することもできる。
図１は、本発明が適用される基板処理装置の斜透視図である。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１０は、筐体１０１を備え、シリコン等からなる基板であるウェハ２００を筐体１０１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてカセット１１０が使用される。 In the mode for carrying out the present invention, a configuration example of a substrate processing apparatus that performs a substrate processing step as one step of a semiconductor device (IC) manufacturing process will be described with reference to FIG. In the following description, a case where the substrate processing apparatus is applied to a vertical substrate processing apparatus that performs CVD processing will be described, but the present invention can also be applied to other substrate processing apparatuses.
FIG. 1 is a perspective view of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied. As shown in FIG. 1, a substrate processing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a housing 101 and a wafer carrier for transporting a wafer 200, which is a substrate made of silicon or the like, into and out of the housing 101. The cassette 110 is used as the (substrate container).

筐体１０１の正面前方側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１１０は、筐体１０１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、カセットステージ１０５上に搬入、載置され、また、カセットステージ１０５上から筐体１０１外へ搬出されるように構成されている。
筐体１０１内の前後方向における略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１１４が設置されている。カセット棚１１４は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１１４の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納される。
カセットステージ１０５とカセット棚１１４との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１５が設置されている。カセット搬送装置１１５は、カセットステージ１０５、カセット棚１１４、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送することができる。 A cassette stage (substrate container delivery table) 105 is installed on the front front side of the housing 101. The cassette 110 is configured to be carried in and placed on the cassette stage 105 by an in-process transfer device (not shown) outside the casing 101 and to be carried out of the casing 101 from the cassette stage 105. ing.
A cassette shelf (substrate container mounting shelf) 114 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 101. The cassette shelf 114 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of stages and a plurality of rows. A transfer shelf 123 is provided as a part of the cassette shelf 114, and the transfer shelf 123 stores a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 112 described later.
A cassette transfer device (substrate container transfer device) 115 is installed between the cassette stage 105 and the cassette shelf 114. The cassette carrying device 115 can carry the cassette 110 between the cassette stage 105, the cassette shelf 114, and the transfer shelf 123.

カセット棚１１４の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１１２が設置されている。ウェハ移載機構１１２は、ウェハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）を備えており、ウェハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして、後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウェハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して、移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりすることができる。 A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 112 is installed behind the cassette shelf 114. The wafer transfer mechanism 112 includes a tweezer (substrate transfer holder) that holds the wafers 200 in a horizontal posture. The wafers 200 are picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123, and a boat (described later) The substrate holder 217 can be loaded (charged), or the wafer 200 can be detached from the boat 217 (discharged) and stored in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

筐体１０１の後側上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉可能なように構成されている。処理炉２０２の構成については後述する。 A processing furnace 202 is provided on the upper rear side of the housing 101. A lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 116. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設置されている。ボートエレベータ１２１には、昇降台としてのアーム１２２が設置されている。アーム１２２上には、シールキャップ２１９が水平姿勢で設置されている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が上昇したときに、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体として機能するものである。
ボート２１７は、複数本のウェハ保持部材（支柱）を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェハ２００を水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて、多段に積層して保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。 Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 121 is installed as a mechanism for moving the boat 217 up and down and transporting the boat 217 into and out of the processing furnace 202. The boat elevator 121 is provided with an arm 122 as a lifting platform. On the arm 122, a seal cap 219 is installed in a horizontal posture. The seal cap 219 functions as a lid that supports the boat 217 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 121.
The boat 217 includes a plurality of wafer holding members (supports), and a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 are arranged in a horizontal posture in a vertical direction with their centers aligned. It is configured to be aligned and held in multiple layers. The detailed configuration of the boat 217 will be described later.

（基板処理装置の動作概要）
次に、本発明に係る基板処理装置１０の動作概要について、図１を用いて説明する。なお、基板処理装置１０は、後述するコントローラ２８０により制御されるものである。まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、カセットステージ１０５上に載置される。
カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４の指定された位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、再びカセット搬送装置１１５によって、前記カセット棚１１４の保管位置から移載棚１２３に搬送される。あるいは、カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、直接、移載棚１２３に搬送される。 (Overview of substrate processing equipment operation)
Next, an outline of the operation of the substrate processing apparatus 10 according to the present invention will be described with reference to FIG. The substrate processing apparatus 10 is controlled by a controller 280 described later. First, the cassette 110 is placed on the cassette stage 105 by an in-process transfer device (not shown).
The cassette 110 on the cassette stage 105 is automatically transported to the designated position on the cassette shelf 114 by the cassette transport device 115, delivered, temporarily stored, and then again stored by the cassette transport device 115. It is conveyed from the storage position of the cassette shelf 114 to the transfer shelf 123. Alternatively, the cassette 110 on the cassette stage 105 is directly transferred to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 115.

カセット１１０が移載棚１２３に搬送されると、ウェハ２００は、ウェハ移載装置１１２によって、カセット１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１１２は、カセット１１０側に戻り、次のウェハ２００をカセット１１０からピックアップしてボート２１７に装填する。 When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the wafer loading / unloading port of the cassette 110 by the wafer transfer device 112 and loaded (charged) into the boat 217. The wafer transfer device 112 that has delivered the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 side, picks up the next wafer 200 from the cassette 110, and loads it into the boat 217.

予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１１６が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理対象のウェハ２００群を保持したボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ２１９により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２内が所定の圧力に減圧され、ウェハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。 When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the furnace port shutter 116 that has closed the lower end portion of the processing furnace 202 is opened, and the opening at the lower end portion of the processing furnace 202 is opened. Subsequently, the seal cap 219 on which the boat 217 is placed is raised by the boat elevator 121, so that the boat 217 holding the processing target wafer 200 group is loaded into the processing furnace 202 (boat loading). After boat loading, the lower end opening of the processing furnace 202 is closed by the seal cap 219, the inside of the processing furnace 202 is reduced to a predetermined pressure, and arbitrary processing is performed on the wafer 200. Such processing will be described later.

処理後は、ウェハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１０１の外部へ払い出される。すなわち、処理炉２０２内が大気圧状態に戻された後、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって下降され、ボート２１７上のウェハ２００がウェハ移載機構１１２によってピックアップされて、移載棚１２３上のカセット１１０へ受け渡される。移載棚１２３上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４に一時的に保管された後、カセットステージ１０５に搬送されるか、あるいは、カセット搬送装置１１５によって、直接、カセットステージ１０５に搬送される。カセットステージ１０５上のカセット１１０は、工程内搬送装置により、筐体１０１の外部へ払い出される。 After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are paid out to the outside of the housing 101 by a procedure reverse to the above-described procedure. That is, after the inside of the processing furnace 202 is returned to the atmospheric pressure state, the seal cap 219 on which the boat 217 is placed is lowered by the boat elevator 121, and the wafer 200 on the boat 217 is picked up by the wafer transfer mechanism 112, It is delivered to the cassette 110 on the transfer shelf 123. The cassette 110 on the transfer shelf 123 is temporarily stored in the cassette shelf 114 by the cassette transport device 115 and then transported to the cassette stage 105 or directly by the cassette transport device 115. It is conveyed to. The cassette 110 on the cassette stage 105 is paid out to the outside of the housing 101 by the in-process transfer device.

（処理炉の構成）
次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。本実施形態の例においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理室として構成されている。 (Processing furnace configuration)
Next, the configuration of the processing furnace 202 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a vertical sectional view of the processing furnace of the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention. In the example of the present embodiment, the processing furnace 202 is configured as a processing chamber for batch type vertical hot wall type low pressure CVD.

（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、その内側に、縦形のアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置され、筐体１０１によって固定的に支持されている。アウタチューブ２２１の内側には、インナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されており、両者でプロセスチューブを構成している。
インナチューブ２２２は、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。したがって、インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
アウタチューブ２２１は、インナチューブ２２２より大きく、かつ、インナチューブ２２２と略相似形状であり、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナチューブ２２２の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。
インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１は、その保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド２０６に着脱自在に取り付けられている。マニホールド２０６が筐体１０１に支持されることにより、プロセスチューブは、筐体１０１に垂直に据え付けられた状態になっている。 (Process tube)
The processing furnace 202 includes a vertical outer tube (outer tube) 221 inside thereof. The outer tube 221 has a substantially cylindrical shape in which the upper end is closed and the lower end is opened, and is arranged vertically so that the opened lower end faces downward and the center line in the cylinder direction is vertical. And fixedly supported by the casing 101. An inner tube (inner tube) 222 is provided inside the outer tube 221. In this example, both the inner tube 222 and the outer tube 221 are integrally formed into a substantially cylindrical shape by a material having high heat resistance such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC). It is composed.
The inner tube 222 is formed in a substantially cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. In the inner tube 222, a processing chamber 204 is formed in which a plurality of wafers 200 stacked in multiple stages in a horizontal posture are accommodated and processed by a boat 217 as a substrate holder. The lower end opening of the inner tube 222 constitutes a furnace port 205 for taking in and out the boat 217 holding the wafer 200 group. Accordingly, the inner diameter of the inner tube 222 is set to be larger than the maximum outer diameter of the boat 217 that holds the wafer 200 group.
The outer tube 221 is larger than the inner tube 222 and has a substantially similar shape to the inner tube 222. The outer tube 221 is formed in a substantially cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and is concentric so as to surround the outer side of the inner tube 222. It is covered in a shape.
The lower ends of the inner tube 222 and the outer tube 221 are hermetically sealed by a manifold 206 whose horizontal cross section has a substantially circular ring shape. The inner tube 222 and the outer tube 221 are detachably attached to the manifold 206 for maintenance and inspection work and cleaning work. Since the manifold 206 is supported by the housing 101, the process tube is installed vertically on the housing 101.

（排気ライン）
マニホールド２０６の側壁の一部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管２０７ａが接続されている。マニホールド２０６と排気管２０７ａとの接続部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気口２０７が形成されている。排気管２０７ａ内は、排気口２０７を介して、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１との間に形成された隙間からなる排気路２０９内に連通している。この排気路２０９の水平断面形状は、略一定幅の円形リング形状となっている。排気管２０７ａには、上流から順に、処理室２０４内の圧力を検知するための圧力センサ２１１、開閉弁であり圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５、排気管２０７ａ内の圧力を検知するための圧力計である圧力センサ２１２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。圧力センサ２１２は、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力をモニタするものである。真空ポンプ２４６は、処理室２０４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。真空ポンプ２４６、ＡＰＣバルブ２５５、および圧力センサ２１１、圧力センサ２１２は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ２１１により検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ２５５の開度を制御するように構成されている。また、制御部２８０は、真空ポンプ２４６の停止状態ではＡＰＣバルブ２５５を閉じるよう制御し、ＡＰＣバルブ２５５を閉じた状態から開放する場合は、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下、つまり、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力が所定の圧力以下であり、かつ、真空ポンプ２４６が動作中である場合に、ＡＰＣバルブ２５５を開放可能とするよう制御する。 (Exhaust line)
An exhaust pipe 207 a serving as an exhaust line for exhausting the atmosphere in the processing chamber 204 is connected to a part of the side wall of the manifold 206. An exhaust port 207 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 204 is formed at a connection portion between the manifold 206 and the exhaust pipe 207a. The inside of the exhaust pipe 207 a communicates with the inside of the exhaust path 209 formed of a gap formed between the inner tube 222 and the outer tube 221 through the exhaust port 207. The horizontal sectional shape of the exhaust passage 209 is a circular ring shape having a substantially constant width. In the exhaust pipe 207a, the pressure sensor 211 for detecting the pressure in the processing chamber 204, the open / close valve APC (Auto Pressure Controller) valve 255 as a pressure adjusting valve, and the pressure in the exhaust pipe 207a are sequentially provided from the upstream. A pressure sensor 212 which is a pressure gauge for detection, and a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device are provided. The pressure sensor 212 monitors the pressure in the exhaust pipe 207 a between the APC valve 255 and the vacuum pump 246. The vacuum pump 246 is configured to be evacuated so that the pressure in the processing chamber 204 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). The vacuum pump 246, the APC valve 255, the pressure sensor 211, and the pressure sensor 212 are electrically connected to the control unit 280. The control unit 280 is configured to control the opening degree of the APC valve 255 based on the pressure value detected by the pressure sensor 211 so that the pressure in the processing chamber 204 becomes a desired pressure at a desired timing. ing. The control unit 280 controls the APC valve 255 to be closed when the vacuum pump 246 is stopped. When the APC valve 255 is opened from the closed state, the detected value of the pressure sensor 212 is equal to or lower than a predetermined threshold, that is, When the pressure in the exhaust pipe 207a between the APC valve 255 and the vacuum pump 246 is equal to or lower than a predetermined pressure and the vacuum pump 246 is in operation, the APC valve 255 is controlled to be openable.

（基板保持具）
マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１２１によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
シールキャップ２１９上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のウエハ保持部材（ボート支柱）とを備えている。端板及びウエハ保持部材は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。
各ウエハ保持部材には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ウエハ保持部材は、保持溝が互いに対向し、各ウエハ保持部材の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のウエハ保持部材における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ互いにウエハの中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。 (Substrate holder)
A seal cap 219 that closes the lower end opening of the manifold 206 is brought into contact with the manifold 206 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is formed in a disk shape having an outer diameter equal to or greater than the outer diameter of the outer tube 221, and the disk shape is maintained in a horizontal posture by the boat elevator 121 installed vertically outside the outer tube 221. In such a state, it is configured to be raised and lowered in the vertical direction.
On the seal cap 219, a boat 217 as a substrate holder for holding the wafer 200 is vertically supported. The boat 217 includes a pair of upper and lower end plates, and a plurality of, in this example, three wafer holding members (boat support columns) provided vertically between both end plates. The end plate and the wafer holding member are made of a material having high heat resistance such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC).
Each wafer holding member is provided with a plurality of holding grooves cut in the horizontal direction at equal intervals in the longitudinal direction. Each wafer holding member is provided so that the holding grooves face each other and the vertical positions (vertical positions) of the holding grooves of the wafer holding members coincide with each other. The peripheral edges of the wafers 200 are respectively inserted into the holding grooves of the same step in the plurality of wafer holding members, so that the plurality of wafers 200 are in a multi-step state in a horizontal posture and with the wafer centers aligned with each other. It is comprised so that it may be laminated | stacked and hold | maintained.

また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、ボート支持台２１０が設けられている。ボート支持台２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。ボート支持台２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。 A boat support 210 is provided between the boat 217 and the seal cap 219. The boat support 210 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC), for example. The boat support 210 prevents heat from a heater unit 208 described later from being transmitted to the manifold 206 side.

シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート２１７を処理室２０４内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。 A boat rotation mechanism 267 that rotates the boat 217 is provided below the seal cap 219 (on the side opposite to the processing chamber 204). The boat rotation shaft of the boat rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and supports the boat 217 from below. The wafer 200 can be rotated in the processing chamber 204 by rotating the boat rotation shaft. The seal cap 219 is configured to be moved up and down in the vertical direction by the above-described boat elevator 121, thereby enabling the boat 217 to be transferred into and out of the processing chamber 204.
The boat rotation mechanism 267 and the boat elevator 121 are electrically connected to the control unit 280. The control unit 280 controls the boat rotation mechanism 267 and the boat elevator 121 to perform a desired operation at a desired timing.

（ヒータユニット）
アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１０の筐体１０１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御する。 (Heater unit)
A heater unit 208 as a heating mechanism that heats the inside of the process tube uniformly or with a predetermined temperature distribution is provided outside the outer tube 221 so as to surround the outer tube 221. The heater unit 208 is vertically installed by being supported by the housing 101 of the substrate processing apparatus 10, and is configured by a resistance heater such as a carbon heater, for example.
Inside the inner tube 222, a temperature sensor (not shown) as a temperature detector is installed. The heater unit 208 and the temperature sensor are electrically connected to the control unit 280. The control unit 280 controls the energization amount to the heater unit 208 based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the temperature in the processing chamber 204 becomes a desired temperature distribution at a desired timing.

（ガス供給系）
ガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、処理室２０４内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル２２３が、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。図２の例では、処理ガス供給ノズルは１本だが、複数用いることもできる。
また、処理室２０４内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズル２３１（図３参照）が、処理ガス供給ノズル２２３と同様に、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。不活性ガスとしては、Ｎ_２（窒素）、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ_２（水素）等を用いることができる。 (Gas supply system)
The gas supply system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the processing gas supply nozzle 223 that supplies the processing gas into the processing chamber 204 passes through the side wall of the manifold 206 and extends along the inner wall of the inner tube 222 (that is, the inner wall of the processing chamber 204). It is provided so as to extend in a direction perpendicular to the wafer 200 and in the stacking direction of the wafers 200. In the example of FIG. 2, there is one processing gas supply nozzle, but a plurality of processing gas supply nozzles may be used.
Similarly to the processing gas supply nozzle 223, an inert gas supply nozzle 231 (see FIG. 3) for supplying an inert gas into the processing chamber 204 passes through the side wall of the manifold 206 and passes through the inner wall ( That is, it is provided so as to extend in the vertical direction along the inner wall of the processing chamber 204 and in the stacking direction of the wafers 200. As the inert gas, N ₂ (nitrogen), Ar (argon), He (helium), Ne (neon), H ₂ (hydrogen), or the like can be used.

図２に示すように、処理ガス導入ノズル２２３には、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２２４が接続されている。処理ガス供給管２２４には、上流から順に、例えば、ＳｉＨ_４（モノシラン）等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２４０ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ａ、及び開閉バルブ２４３ａがそれぞれ設けられている。
また、不活性ガス導入ノズル２３１には、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管２２５が接続されている。不活性ガス供給管２２５には、上流から順に、例えば、Ｎ_２（窒素）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ｂがそれぞれ設けられている。 As shown in FIG. 2, a processing gas supply pipe 224 as a processing gas supply line is connected to the processing gas introduction nozzle 223. In the processing gas supply pipe 224, for example, a processing gas supply source 240a for supplying a processing gas such as SiH ₄ (monosilane), an MFC (mass flow controller) 241a as a flow control device, and an opening / closing valve 243a are sequentially provided from the upstream. Is provided.
In addition, an inert gas supply pipe 225 as an inert gas supply line is connected to the inert gas introduction nozzle 231. In the inert gas supply pipe 225, for example, an inert gas supply source 240b that supplies an inert gas such as N ₂ (nitrogen), an MFC 241b, and an opening / closing valve 243b are provided in order from the upstream.

ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂを制御する。 The MFCs 241a and 241b and the open / close valves 243a and 243b are electrically connected to the control unit 280. The control unit 280 sets the MFC 241a so that the type of gas supplied into the processing chamber 204 becomes a desired gas type at a desired timing, and the flow rate of the supplied gas becomes a desired flow rate at a desired timing. 241b and on-off valves 243a and 243b.

図２や図３に示すように、処理室２０４内における処理ガス供給ノズル２２３の筒部には、複数個の噴出口２２３ａが垂直方向に配列するように設けられている。また、不活性ガス供給ノズル２３１の筒部には、それぞれ、複数個の噴出口２３１ａが垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２２３ａや２３１ａの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各噴出口２２３ａ、２３１ａの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下で隣合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各噴出口２２３ａ、２３１ａの口径は、各ウェハ２００へのガスの供給量が均一になるように、それぞれ上下方向で異なる大きさに設定されていてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of jet outlets 223 a are provided in the cylindrical portion of the processing gas supply nozzle 223 in the processing chamber 204 so as to be arranged in the vertical direction. In addition, a plurality of outlets 231a are provided in the cylinder portion of the inert gas supply nozzle 231 so as to be arranged in the vertical direction. For example, the number of the ejection ports 223a and 231a is formed so as to match the number of the wafers 200 held in the boat 217. For example, the height positions of the ejection ports 223a and 231a are set so as to face the space between the wafers 200 adjacent to each other on the upper and lower sides held by the boat 217, respectively. It should be noted that the diameters of the ejection ports 223a and 231a may be set to different sizes in the vertical direction so that the amount of gas supplied to each wafer 200 is uniform.

処理ガス供給ノズル２２３、不活性ガス供給ノズル２３１から処理室２０４内に供給されたガスは、インナーチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７を介して排気管２０７ａ内に流れ、処理炉２０２外へ排出されるように構成されている。 The gas supplied into the processing chamber 204 from the processing gas supply nozzle 223 and the inert gas supply nozzle 231 flows into the exhaust passage 209 from the upper open end of the inner tube 222, and then the exhaust pipe 207a through the exhaust port 207. It is configured to flow in and to be discharged out of the processing furnace 202.

（コントローラ）
前記制御部２８０は、図示しない操作部や入出力部を備え、基板処理装置１０の各構成部と電気的に接続されており、基板処理装置１０の各構成部を制御する。前記制御部２８０は、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械駆動制御を指令する。また、制御部２８０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と該ＣＰＵを動作させるプログラムが格納されるメモリとを備えるものである。 (controller)
The control unit 280 includes an operation unit and an input / output unit (not shown), is electrically connected to each component of the substrate processing apparatus 10, and controls each component of the substrate processing apparatus 10. The control unit 280 commands temperature control, pressure control, flow rate control, and mechanical drive control based on a recipe that shows a control sequence of the film forming process on a time axis. The control unit 280 includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory that stores a program for operating the CPU as a hardware configuration.

（基板処理方法）
次に、本発明に係る基板処理方法を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。まず、ウエハチャージングステップにおいて、ウェハ２００はボート２１７に装填される。具体的には、ウェハ２００の円周縁の複数箇所が、複数のウエハ保持部材の保持溝にそれぞれ係合するように挿入され、該ウェハ２００の複数箇所の周縁部が各保持溝に係合されて、ウェハ２００の自重が支えられるように装填（チャージング）されて保持される。複数枚のウェハ２００は、ボート２１７におけるチャージング状態において、その中心を揃えられて互いに平行かつ水平、多段に積層され、整列されている。 (Substrate processing method)
Next, the substrate processing method according to the present invention will be described by taking a film forming process in an IC manufacturing method as an example. First, in the wafer charging step, the wafer 200 is loaded into the boat 217. Specifically, a plurality of locations on the circumferential edge of the wafer 200 are inserted so as to engage with holding grooves of a plurality of wafer holding members, respectively, and a plurality of peripheral portions of the wafer 200 are engaged with the holding grooves. Thus, the wafer 200 is loaded and charged so as to support its own weight. In the charging state of the boat 217, the plurality of wafers 200 are aligned and aligned in parallel, horizontally, and in multiple stages.

次に、ボートローディングステップにおいて、複数枚のウェハ２００を積層、保持したボート２１７は、大気圧状態の処理室２０４に搬入（ボートローディング）される。具体的には、ウェハ２００を装填されたボート２１７は、ボートエレベータ１２１により垂直方向に上昇され、インナチューブ２２２内の処理室２０４に搬入され、図２に示されているように、処理室２０４に存置される。このとき、真空ポンプ２４６は停止し、ＡＰＣバルブ２５５は閉じられている。この状態において、シールキャップ２１９は処理室２０４の下端をシールした状態になる。
続いて、減圧ステップにおいて、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられた状態で真空ポンプ２４６が排気管２０７ａ内の減圧動作を開始し、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下になると、ＡＰＣバルブ２５５が開かれて、プロセスチューブ内の減圧を開始する。前記圧力センサ２１２の所定の閾値は、処理室２０４の圧力（本例では大気圧）、つまり、圧力センサ２１１の検出値よりも低く設定されている。これにより、真空ポンプ２４６とＡＰＣバルブ２５５との間の排気管２０７ａ内の雰囲気が、処理室２０４内へ逆流または拡散することを抑制することができる。
この減圧ステップにおいて、排気口２０７を介して真空ポンプ２４６により、プロセスチューブの内部が所定の真空度（例えば、２００Ｐａ）に減圧されるとともに、昇温ステップにおいて、ヒータユニット２０８により、プロセスチューブの内部が所定の温度（例えば、４００℃）に昇温される。 Next, in the boat loading step, the boat 217 on which the plurality of wafers 200 are stacked and held is loaded into the processing chamber 204 in an atmospheric pressure state (boat loading). Specifically, the boat 217 loaded with the wafers 200 is lifted in the vertical direction by the boat elevator 121 and is carried into the processing chamber 204 in the inner tube 222, and as shown in FIG. It is kept in. At this time, the vacuum pump 246 is stopped and the APC valve 255 is closed. In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the processing chamber 204.
Subsequently, in the depressurization step, the vacuum pump 246 starts the depressurization operation in the exhaust pipe 207a with the APC valve 255 closed, and when the detected value of the pressure sensor 212 becomes a predetermined threshold value or less, the APC valve 255 is opened. Initiate depressurization in the process tube. The predetermined threshold value of the pressure sensor 212 is set to be lower than the pressure of the processing chamber 204 (in this example, atmospheric pressure), that is, the detected value of the pressure sensor 211. Accordingly, the atmosphere in the exhaust pipe 207 a between the vacuum pump 246 and the APC valve 255 can be prevented from flowing back or diffusing into the processing chamber 204.
In this depressurization step, the inside of the process tube is depressurized to a predetermined degree of vacuum (for example, 200 Pa) by the vacuum pump 246 through the exhaust port 207, and in the temperature raising step, the heater unit 208 Is raised to a predetermined temperature (for example, 400 ° C.).

次に、成膜ステップにおいて、ボート２１７が回転されつつ、所定の原料ガスが、処理ガス導入ノズル２２３に供給され、複数個の噴出口２２３ａからインナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。例えば、シリコン酸化膜が成膜される場合において、原料ガスとして、モノシランが処理室２０４に導入される。また、図３に示すように、不活性ガスとしての窒素ガスが、キャリアガスや希釈ガスとして、窒素ガス供給用のガス導入ノズル２３１によって処理室２０４に供給される。 Next, in the film forming step, a predetermined source gas is supplied to the processing gas introduction nozzle 223 while the boat 217 is rotated, and is introduced into the processing chamber 204 in the inner tube 222 from the plurality of jet ports 223a. For example, when a silicon oxide film is formed, monosilane is introduced into the processing chamber 204 as a source gas. Further, as shown in FIG. 3, nitrogen gas as an inert gas is supplied to the processing chamber 204 by a gas introduction nozzle 231 for supplying nitrogen gas as a carrier gas or a dilution gas.

処理室２０４に導入された原料ガスや窒素ガスは、インナチューブ２２２の上端の開口部から、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の間の排気路２０９に流出して、マニホールド２０６に開設された排気口２０７から排気される。
このようにして、ウェハ２００の表面に接触しながら上下で隣合うウェハ２００と１０との間の空間を平行に流れて行く原料ガスのＣＶＤ反応によって、ウェハ２００の表面にはＣＶＤ膜が堆積する。 The source gas or nitrogen gas introduced into the processing chamber 204 flows out from the opening at the upper end of the inner tube 222 to the exhaust path 209 between the inner tube 222 and the outer tube 221, and is an exhaust port opened in the manifold 206. 207 is exhausted.
In this manner, a CVD film is deposited on the surface of the wafer 200 by the CVD reaction of the source gas flowing in parallel between the upper and lower adjacent wafers 200 and 10 while contacting the surface of the wafer 200. .

以上のようにして所望のＣＶＤ膜（例えば、シリコン酸化膜）が堆積された後に、原料ガスの供給が停止され処理室２０４内から残留ガスが排気された後、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられ、次に真空ポンプ２４６が停止される。その後、不活性ガスにより、処理室２０４内が大気圧に復帰された後に、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ２１９が下降されることによって処理室２０４の下端が開口され、ボート２１７に保持された状態で処理済みのウェハ２００群が処理室２０４から外部に搬出（ボートアンローディング）される。 After the desired CVD film (for example, silicon oxide film) is deposited as described above, the supply of the source gas is stopped and the residual gas is exhausted from the processing chamber 204. Then, the APC valve 255 is closed, and the next The vacuum pump 246 is stopped. Thereafter, after the inside of the processing chamber 204 is returned to atmospheric pressure by the inert gas, the lower end of the processing chamber 204 is opened by the lowering of the seal cap 219 in the boat unloading step, and the boat 217 is held. The group of wafers 200 that have been processed in this state is unloaded from the processing chamber 204 (boat unloading).

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクあるいは磁気ディスク等であってもよい。
また、前記実施の形態では、シリコン酸化膜の堆積について説明したが、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ドープドポリシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のＣＶＤ膜の成膜方法全般に適用することができ、さらに、酸化膜形成工程や拡散工程等の半導体装置の製造方法における減圧処理工程全般に適用することができる。
また、前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、バッチ式横形ホットウオール形装置や酸化膜形成装置および他の減圧処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
In the above embodiment, the case where the processing is performed on the wafer has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
In the above-described embodiment, the deposition of the silicon oxide film has been described. However, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention can be applied to all methods for forming a CVD film such as a doped polysilicon oxide film or a silicon nitride film. In addition, the present invention can be applied to general decompression processes in semiconductor device manufacturing methods such as an oxide film formation process and a diffusion process.
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a batch type vertical hot wall type apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and a batch type horizontal hot wall type apparatus, an oxide film forming apparatus, other decompression processing apparatuses, etc. It can be applied to all substrate processing apparatuses.

本明細書には、次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。 This specification includes the following inventions. That is, the first invention is
A processing chamber for accommodating the substrate and processing the substrate;
A processing gas supply pipe for supplying a processing gas for processing the substrate into the processing chamber;
An exhaust pipe for exhausting a processing gas from the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising: a control unit that controls substrate processing in the processing chamber;
In the exhaust pipe, in the direction in which the processing gas is exhausted, in order from the upstream side, an open / close valve that opens and closes the gas flow in the exhaust pipe, a pressure gauge that detects the pressure in the exhaust pipe, and an atmosphere in the processing chamber And an exhaust device for exhausting air,
The said control part is a substrate processing apparatus which controls so that the said on-off valve can be opened when the detected value of the said pressure gauge is below a predetermined threshold value, and the said exhaust apparatus is operating.
In this way, when the vacuum pump that exhausts the atmosphere in the processing chamber is operated, the atmosphere existing in the exhaust pipe is prevented from diffusing or flowing back into the processing chamber, and contamination of the processing chamber is suppressed. Can do.

第２の発明は、
基板を処理する処理室と、前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、前記処理室内から処理ガスを排気する排気管とを備え、前記排気管に、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられた基板処理装置における基板処理方法であって、
基板を第１の圧力の状態にある処理室内に搬入する工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で前記排気装置により前記排気管を排気する工程と、
前記圧力計の検出値が所定の閾値以下になると前記開閉弁を開けて、処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力の状態にする工程と、
前記第２の圧力の処理室内に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、
前記第２の圧力の処理室内を前記第１の圧力に戻す工程と、
前記第１の圧力の処理室内から基板を搬出する工程と、
を備える基板処理方法。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。 The second invention is
A processing chamber for processing a substrate; a processing gas supply pipe for supplying a processing gas for processing the substrate into the processing chamber; and an exhaust pipe for exhausting the processing gas from the processing chamber. In the exhaust direction, an on-off valve that opens and closes the gas flow in the exhaust pipe, a pressure gauge that detects the pressure in the exhaust pipe, and an exhaust device that exhausts the atmosphere in the processing chamber are provided in order from the upstream side. A substrate processing method in a substrate processing apparatus comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber in a first pressure state;
Exhausting the exhaust pipe by the exhaust device with the on-off valve closed;
Opening the on-off valve when the detected value of the pressure gauge becomes a predetermined threshold value or less to bring the processing chamber into a second pressure state lower than the first pressure;
Supplying a processing gas into the processing chamber at the second pressure to process the substrate;
Returning the processing chamber of the second pressure to the first pressure;
Unloading the substrate from the processing chamber at the first pressure;
A substrate processing method comprising:
In this way, when the vacuum pump that exhausts the atmosphere in the processing chamber is operated, the atmosphere existing in the exhaust pipe is prevented from diffusing or flowing back into the processing chamber, and contamination of the processing chamber is suppressed. Can do.

１０基板処理装置、１００カセット、１０１筐体、１０５カセットステージ、１１２ウエハ移載機構、１１４カセット棚、１１５カセット搬送装置、１１６炉口シャッタ、１２１ボートエレベータ、１２３移載棚、２００ウエハ（基板）、２０２処理炉、２０４処理室、２０５炉口、２０６マニホールド、２０７排気口、２０７ａ排気管、２０８ヒータユニット、２０９排気路、２１０ボート支持台、２１１圧力センサ、２１２圧力センサ、２１７ボート、２１９シールキャップ、２２１アウタチューブ、２２２インナチューブ、２２３処理ガス導入ノズル、２２３ａ噴出口、２２４処理ガス導入管、２２５不活性ガス導入管、２３１不活性ガス導入ノズル、２３１ａ噴出口、２４３ａ開閉バルブ、２４３ｂ開閉バルブ、２４１ａＭＦＣ、２４１ｂＭＦＣ、２４０ａ原料ガス供給源、２４０ｂ不活性ガス供給源、２４６真空ポンプ、２５５ＡＰＣバルブ、２６７ボート回転機構、２８０コントローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate processing apparatus, 100 cassette, 101 housing | casing, 105 cassette stage, 112 wafer transfer mechanism, 114 cassette shelf, 115 cassette transfer apparatus, 116 furnace port shutter, 121 boat elevator, 123 transfer shelf, 200 wafer (substrate) , 202 processing furnace, 204 processing chamber, 205 furnace port, 206 manifold, 207 exhaust port, 207a exhaust pipe, 208 heater unit, 209 exhaust path, 210 boat support, 211 pressure sensor, 212 pressure sensor, 217 boat, 219 seal Cap, 221 Outer tube, 222 Inner tube, 223 Processing gas introduction nozzle, 223a ejection port, 224 Processing gas introduction tube, 225 inert gas introduction tube, 231 inert gas introduction nozzle, 231a ejection port, 243a open / close valve, 243b open / close Bar , 241a MFC, 241b MFC, 240a raw material gas supply source, 240b inert gas supply source, 246 a vacuum pump, 255 APC valve 267 boat rotating mechanism, 280 controller.

Claims

A processing chamber for accommodating the substrate and processing the substrate;
A processing gas supply pipe for supplying a processing gas for processing the substrate into the processing chamber;
An exhaust pipe for exhausting a processing gas from the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising: a control unit that controls substrate processing in the processing chamber;
In the exhaust pipe, in the direction in which the processing gas is exhausted, in order from the upstream side, an open / close valve that opens and closes the gas flow in the exhaust pipe, a pressure gauge that detects the pressure in the exhaust pipe, and an atmosphere in the processing chamber And an exhaust device for exhausting air,
The said control part is a substrate processing apparatus which controls so that the said on-off valve can be opened when the detected value of the said pressure gauge is below a predetermined threshold value, and the said exhaust apparatus is operating.