JP2011249407A

JP2011249407A - Substrate processing apparatus

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Publication number: JP2011249407A
Application number: JP2010118417A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Takada; 政利高田; Takashi Sasaki; 隆史佐々木
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2011-12-08

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing apparatus in which a product wafer is mounted adjacently to a dummy wafer on a board and that improves the uniformity of the film thickness between surfaces of the product wafer.SOLUTION: A plurality of first substrates (product wafers) having an uneven surface are laminated and held on a board while a second substrate (dummy wafer) having a surface having less unevenness than that of the first substrate is held on the upper end or the lower end of the first substrate. A processing gas is supplied toward the first substrate and the second substrate while an inert gas is supplied toward the second substrate in the processing of the first substrate and the second substrate in a processing chamber.

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。従来のこの種のＣＶＤ装置の例を図８に示す。図８のＣＶＤ装置においては、インナチューブ４０１およびこのインナチューブ４０１を取り囲むアウタチューブ４０２から構成され縦形に設置されたプロセスチューブと、複数枚の基板としてのウエハ４０３を保持してインナチューブ４０１内に搬入するボート（基板保持具）４０４と、インナチューブ４０１内に原料ガスを導入するガス導入ノズル４１４と、プロセスチューブ内を排気して減圧する排気口４０６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４０７とを備えている。
前記ボート４０４は、上下各１枚の端板と、該上下の端板同士を結合する複数本のボート支柱とを備えている。ボート支柱には複数の溝が設けられていて、各溝にはそれぞれ１枚のウエハ４０３を保持するようになっており、ボート支柱は、ウエハ保持部材として機能するようになっている。 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. An example of this type of conventional CVD apparatus is shown in FIG. In the CVD apparatus of FIG. 8, a process tube that is configured of an inner tube 401 and an outer tube 402 that surrounds the inner tube 401 and is installed in a vertical shape, and a plurality of wafers 403 are held in the inner tube 401. A boat (substrate holder) 404 to be carried in, a gas introduction nozzle 414 for introducing a raw material gas into the inner tube 401, an exhaust port 406 for exhausting and depressurizing the inside of the process tube, and a process tube laid outside the process tube And a heater unit 407 for heating the inside.
The boat 404 includes one upper and lower end plates and a plurality of boat support columns that connect the upper and lower end plates. The boat support column is provided with a plurality of grooves, each of which holds a single wafer 403, and the boat support column functions as a wafer holding member.

図８に示すように、ガス導入ノズル４１４には複数個の噴出口４１４ａがボートに保持された各ウエハ４０３に対応して開設されており、例えば、ガス導入ノズル４１４の噴出口４１４ａは、積層されたウエハ４０３の上部の限定された領域のみに設けられている。図９に示すように、ガス導入ノズルは、ガス導入ノズル４１４，４１５，４１６，４１７，４１８のように、複数設けられており、それぞれの噴出口の位置をウエハ積層方向（縦方向）においてずらすことにより、高さ方向に任意の場所に任意の流量のガスを供給することができる。これにより、上下のウエハ間の膜厚均一性や成膜速度を向上させるようにしているが、積層されたウエハ４０３のうち上部に積層されたウエハ４０３及び下部に積層されたウエハ４０３の成膜均一性は、ガス流の差等の影響により、中央部に積層されたウエハ４０３よりも悪くなる傾向にある。 As shown in FIG. 8, the gas introduction nozzle 414 has a plurality of ejection openings 414 a corresponding to the respective wafers 403 held in the boat. For example, the ejection opening 414 a of the gas introduction nozzle 414 has a stacked structure. It is provided only in a limited area on the upper portion of the wafer 403 formed. As shown in FIG. 9, a plurality of gas introduction nozzles such as gas introduction nozzles 414, 415, 416, 417, and 418 are provided, and the positions of the respective jet outlets are shifted in the wafer stacking direction (vertical direction). Thus, a gas having an arbitrary flow rate can be supplied to an arbitrary place in the height direction. Thereby, the film thickness uniformity between the upper and lower wafers and the film forming speed are improved, but the film formation of the wafer 403 stacked on the upper part and the wafer 403 stacked on the lower part of the stacked wafers 403 is performed. The uniformity tends to be worse than that of the wafer 403 stacked at the center due to the influence of a difference in gas flow and the like.

上記のＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハ４０３がボート４０４上に水平姿勢で多段に積層されて保持された状態で、インナチューブ４０１内に搬入（ボートローディング）される。その後、原料ガスがガス導入ノズル４１４〜４１８によってインナチューブ４０１内に導入されるとともに、ヒータユニット４０７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４０３にＣＶＤ膜がデポジションされる。その際、複数のガス導入ノズルの複数の噴出口から水平に噴出された原料ガスは、ボート４０４上に水平、かつ多段に保持されたウエハ４０３の間を流れてウエハ４０３の表面に接触し、インナチューブ４０１とアウタチューブ４０２との間を通過し、排気孔４０６から外部に排気される。 In the above-described CVD apparatus, a plurality of wafers 403 are loaded into the inner tube 401 (boat loading) in a state where the plurality of wafers 403 are stacked and held in a multilevel manner on the boat 404. Thereafter, the source gas is introduced into the inner tube 401 by the gas introduction nozzles 414 to 418 and the inside of the process tube is heated by the heater unit 407, whereby the CVD film is deposited on the wafer 403. At that time, the raw material gas ejected horizontally from the plurality of outlets of the plurality of gas introduction nozzles flows between the wafers 403 held horizontally and in multiple stages on the boat 404 and contacts the surface of the wafer 403. It passes between the inner tube 401 and the outer tube 402 and is exhausted to the outside through the exhaust hole 406.

ウエハ４０３をボート４０４に搭載する際は、例えば、ボート４０４の上部にはダミーウエハとして表面に凹凸が形成されていないベアウエハを５０枚程度積層し、下部にはダミーウエハとして表面に凹凸が形成されていないベアウエハを３０〜４０枚程度積層し、上下部のダミーウエハの間に表面に凹凸が形成されたウエハとしての製品ウエハを１０〜２０枚程度積層する。こうすることにより、製品ウエハの成膜均一性を向上させるようにしている。
図６は、従来例におけるウエハ成膜実験結果を示す図であり、上部にダミーウエハを２５枚積層し、ガス消費速度の大きい製品ウエハを模擬するものとしてＴＥＧウエハ（Test Element Group：評価用ウエハ）を搭載し、目標膜厚１５０ｎｍとして、３２．３分間成膜処理した場合である。図６において、縦軸は膜厚値（ｎｍ）である。横軸は、ボート４０４におけるウエハ位置であり、１００がボート４０４の最上部（Ｔｏｐ）、１がボート４０４の最下部（Ｂｔｍ）である。６１は、ボート４０４に、ＴＥＧウエハを０枚搭載した場合であり、６２は、ＴＥＧウエハを１枚搭載した場合であり、６３は、ＴＥＧウエハを１５枚搭載した場合である。
図６の６２や６３が示すように、製品ウエハ（ＴＥＧウエハ）の領域の膜厚が薄くなっており、製品ウエハの枚数が多くなるほど、製品ウエハの膜厚が薄くなっている。これは、原料ガスの供給量は一定なのに対し、製品ウエハの枚数に比例して、ガス消費量が多くなるためと考えられる。
また、図６の６３が示すように、製品ウエハ領域の膜厚分布は、積層方向に対して弓なり、つまり、製品ウエハ領域の上下両端付近の膜厚が、中央付近の膜厚よりも厚くなっている。この理由は、次のようなメカニズムによるものと考えられる。（１）製品ウエハ領域ではガス消費量が多いため、成膜寄与ガス（図６ではＳｉＨ_４（シラン）ガス）の濃度が薄くなり、それに伴い、製品ウエハ領域の膜厚が全体的に薄くなる。（２）製品ウエハ領域では成膜寄与ガスの濃度は薄く、一方、製品ウエハ以外の領域では成膜寄与ガスの濃度は濃いため、製品ウエハ領域と製品ウエハ領域以外の領域との境界では、成膜寄与ガス濃度の不連続点が生じる。（３）成膜寄与ガス濃度の不連続な勾配は、積層ウエハと反応管との間の空間の相互拡散により平均化されるので、濃度勾配が緩やかとなる。（４）上記の（１）〜（３）により、製品ウエハ領域の上端と下端では、成膜寄与ガス濃度が比較的高い状態に保たれるので、その部分では、膜厚が厚くなる。 When mounting the wafer 403 on the boat 404, for example, about 50 bare wafers having no irregularities formed on the surface as dummy wafers are stacked on the upper portion of the boat 404, and no irregularities are formed on the surface as dummy wafers below. About 30 to 40 bare wafers are stacked, and about 10 to 20 product wafers as wafers having irregularities formed on the surface between upper and lower dummy wafers are stacked. By doing so, the film formation uniformity of the product wafer is improved.
FIG. 6 is a diagram showing the result of a wafer film formation experiment in a conventional example. A TEG wafer (Test Element Group: evaluation wafer) is used to simulate a product wafer with 25 dummy wafers stacked on top and having a high gas consumption rate. This is a case where film formation processing is performed for 32.3 minutes with a target film thickness of 150 nm. In FIG. 6, the vertical axis represents the film thickness value (nm). The horizontal axis represents the wafer position in the boat 404, where 100 is the uppermost part (Top) of the boat 404 and 1 is the lowermost part (Btm) of the boat 404. 61 is a case where 0 TEG wafers are mounted on the boat 404, 62 is a case where 1 TEG wafer is mounted, and 63 is a case where 15 TEG wafers are mounted.
As indicated by 62 and 63 in FIG. 6, the thickness of the product wafer (TEG wafer) region is thin, and the product wafer thickness is reduced as the number of product wafers is increased. This is presumably because the amount of gas consumption increases in proportion to the number of product wafers, while the supply amount of the source gas is constant.
Further, as indicated by 63 in FIG. 6, the film thickness distribution in the product wafer area is a bow with respect to the stacking direction, that is, the film thickness near the upper and lower ends of the product wafer area is larger than the film thickness near the center. ing. The reason is considered to be due to the following mechanism. (1) Since the gas consumption is large in the product wafer area, the concentration of the film forming contribution gas (SiH ₄ (silane) gas in FIG. 6) is reduced, and accordingly, the film thickness of the product wafer area is reduced overall. . (2) Since the concentration of the deposition-contributing gas is low in the product wafer region, while the concentration of the deposition-contributing gas is high in the region other than the product wafer, the formation is not achieved at the boundary between the product wafer region and the region other than the product wafer region. Discontinuities in the film contributing gas concentration occur. (3) Since the discontinuous gradient of the film forming contribution gas concentration is averaged by the mutual diffusion of the space between the laminated wafer and the reaction tube, the concentration gradient becomes gentle. (4) According to the above (1) to (3), the film forming contribution gas concentration is kept relatively high at the upper end and the lower end of the product wafer region, so that the film thickness is increased at that portion.

図７は、従来の基板処理装置におけるＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の反応流れ解析によるウエハ成膜計算結果を示す図であり、ＴＥＧウエハを０枚、又は１枚、若しくは１５枚積層し、ＴＥＧウエハの上側にダミーウエハを２５枚積層し、ＴＥＧウエハの下側にダミーウエハを１０枚積層して、ガス導入ノズル４１４〜４１８からＳｉＨ_４ガスを供給し、目標膜厚１５０ｎｍとして、３２．３分間成膜処理した場合である。上記の計算モデルは２次元無限遠系であり、実際の３次元の流れとは異なる流動となるが、ウエハと反応管との間の空間における濃度拡散を表現できるため、ガスの気相反応速度、表面反応速度、ウエハ間を通過するガス流量を実際と合わせることで、ある程度定性的に現象を表現できるものである。この場合、ＴＥＧウエハの表面ではダミーウエハの３倍のガス消費速度を与えている。ここで使用した反応モデルは次のとおりである。
［気相反応モデル］ＳｉＨ_４→ＳｉＨ_２＋Ｈ_２（反応速度係数ｋ１）
［表面反応モデル１］ＳｉＨ_４→Ｓｉ〈Ｓ〉↓＋Ｈ_２（反応速度係数ｋ２）
［表面反応モデル２］ＳｉＨ_４→Ｓｉ〈Ｓ〉↓＋Ｈ_２（反応速度係数ｋ３）
上記の各反応速度係数は、ｋ１〜３＝ＡＴβｅｘｐ（−Ｅ／ＲＴ）であり、実験結果をある程度再現するように、値を調整して求めた。
図７において、縦軸は膜厚値（ｎｍ）である。横軸は、ボート４０４におけるウエハ位置であり、１００がボート４０４の最上部（Ｔｏｐ）、１がボート４０４の最下部（Ｂｔｍ）である。７２は、７１の部分拡大図であり、７３は、ボート４０４に、ＴＥＧウエハを０枚搭載した場合であり、７４は、ＴＥＧウエハを１枚搭載した場合であり、７５は、ＴＥＧウエハを１５枚搭載した場合である。図７のウエハ成膜計算結果は、図６のウエハ成膜実験結果とよく合致していることが分かる。 FIG. 7 is a diagram showing a wafer film formation calculation result by a reaction flow analysis of a Poly-Si film in a conventional substrate processing apparatus, in which 0, 1 or 15 TEG wafers are stacked, and the upper side of the TEG wafer is shown. 25 dummy wafers were stacked, 10 dummy wafers were stacked below the TEG wafer, SiH ₄ gas was supplied from the gas introduction nozzles 414 to 418, and the film thickness was processed for 32.3 minutes with a target film thickness of 150 nm. Is the case. The above calculation model is a two-dimensional infinity system, and the flow is different from the actual three-dimensional flow. However, since the concentration diffusion in the space between the wafer and the reaction tube can be expressed, the gas-phase reaction rate of the gas The phenomenon can be expressed to some extent qualitatively by combining the surface reaction rate and the gas flow rate passing between the wafers with the actual one. In this case, the surface of the TEG wafer gives a gas consumption rate three times that of the dummy wafer. The reaction model used here is as follows.
[Gas phase reaction model] SiH ₄ → SiH ₂ + H ₂ (reaction rate coefficient k1)
[Surface Reaction Model 1] SiH ₄ → Si <S> ↓ + H ₂ (Reaction rate coefficient k2)
[Surface Reaction Model 2] SiH ₄ → Si <S> ↓ + H ₂ (Reaction rate coefficient k3)
The above reaction rate coefficients are k1 to 3 = ATβexp (−E / RT), and were obtained by adjusting the values so as to reproduce the experimental results to some extent.
In FIG. 7, the vertical axis represents the film thickness value (nm). The horizontal axis represents the wafer position in the boat 404, where 100 is the uppermost part (Top) of the boat 404 and 1 is the lowermost part (Btm) of the boat 404. 72 is a partially enlarged view of 71, 73 is a case where zero TEG wafers are mounted on the boat 404, 74 is a case where one TEG wafer is mounted, and 75 is a case where 15 TEG wafers are mounted. This is the case where a sheet is mounted. It can be seen that the wafer deposition calculation results in FIG. 7 are in good agreement with the wafer deposition experiment results in FIG.

上述のように、製品ウエハは、ダミーウエハのようなベアウエハよりも表面の凹凸が大きいため、処理ガスの消費量が多い。したがって、製品ウエハ積層領域では成膜寄与ガス濃度が薄い状態となり、ベアウエハ積層領域では成膜寄与ガス濃度が濃い状態となる。ガスは、濃度差が存在すれば相互に拡散し、ベアウエハ積層領域と製品ウエハ積層領域の不連続なガス濃度を補間するように働くため、製品ウエハ積層領域の高さ方向において、ベアウエハ積層領域に近い場所、つまり、製品ウエハの上端側と下端側で膜厚が厚くなり、製品ウエハ積層領域の高さ方向の膜厚分布が、弓なりとなり、均一性が低下するという課題がある。 As described above, the surface of the product wafer is larger than that of a bare wafer such as a dummy wafer. Accordingly, the film formation contributing gas concentration is low in the product wafer lamination region, and the film formation contribution gas concentration is high in the bare wafer lamination region. Gases diffuse to each other if there is a concentration difference, and work to interpolate the discontinuous gas concentration between the bare wafer stacking area and the product wafer stacking area, so in the height direction of the product wafer stacking area, There is a problem that the film thickness is increased at a close location, that is, the upper end side and the lower end side of the product wafer, and the film thickness distribution in the height direction of the product wafer lamination region becomes a bow, resulting in a decrease in uniformity.

下記の特許文献１には、ウエハ相互間の成膜均一性を向上させるため、処理室内にガスを供給するノズルにバッファ管を連結し、バッファ管に供給されたガスをバッファ管内で拡散してノズルに流し込むことにより、ノズルの各噴出口から噴出するガスの噴出流量をノズルの全長にわたって均等にすることで、ウエハ相互間の成膜を均一にする技術が開示されている。このような技術を用いた場合であっても、ボートの上部と下部にダミーウエハを積層し、ボートの中央部に製品ウエハを積層した場合には、上述した課題と同様に、製品ウエハの上下両端付近の膜厚が、製品ウエハの中央付近の膜厚よりも厚くなるものと考えられる。 In Patent Document 1 below, in order to improve film formation uniformity between wafers, a buffer tube is connected to a nozzle that supplies a gas into the processing chamber, and the gas supplied to the buffer tube is diffused in the buffer tube. A technique is disclosed in which film formation between wafers is made uniform by making the flow rate of gas ejected from each nozzle outlet of the nozzle uniform over the entire length of the nozzle by flowing into the nozzle. Even when such a technique is used, when dummy wafers are stacked on the upper and lower parts of the boat and product wafers are stacked on the center of the boat, the upper and lower ends of the product wafer are similar to the above-described problem. It is considered that the film thickness in the vicinity is thicker than the film thickness in the vicinity of the center of the product wafer.

特開２００８−２８５７３５号公報JP 2008-285735 A

本発明の目的は、基板保持具上に、表面に凹凸が形成された複数の第１の基板を積層保持するとともに、該複数の第１の基板の上端もしくは下端に、前記第１の基板よりも表面の凹凸が少ない第２の基板を保持した状態での第１の基板の成膜処理均一性（面間膜厚均一性）を向上させることにある。 An object of the present invention is to stack and hold a plurality of first substrates having irregularities formed on the surface thereof on a substrate holder, and from the first substrate to the upper end or lower end of the plurality of first substrates. Further, it is to improve the film forming process uniformity (film thickness uniformity between surfaces) of the first substrate in a state in which the second substrate with less surface irregularities is held.

上記の課題を解決するため、本発明においては、ガス消費量の少ないベアウエハの領域に、不活性ガスや成膜抑制ガスを局所的に供給するものである。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、
表面に凹凸が形成された複数の第１の基板を積層保持するとともに該複数の第１の基板の上端若しくは下端に前記第１の基板よりも表面の凹凸が少ない第２の基板を保持する基板保持具と、
該基板保持具に保持された前記第１の基板および前記第２の基板を処理する処理室と、
前記処理室内の前記第１の基板および前記第２の基板に向けて処理ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記処理室内の前記第２の基板に向けて不活性ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記処理室内にて前記第１の基板および前記第２の基板を処理する際に、前記第１のガス供給部により、前記複数の第１の基板および前記第２の基板に向けて処理ガスを供給するとともに前記第２のガス供給部により、前記第２の基板に向けて不活性ガスを供給するように制御する制御部と、
を備える基板処理装置。 In order to solve the above problems, in the present invention, an inert gas or a film formation suppression gas is locally supplied to a bare wafer region with a small gas consumption. A typical configuration of the substrate processing apparatus according to the present invention is as follows. That is,
A substrate that holds a plurality of first substrates having irregularities formed on the surface and holds a second substrate having lower surface irregularities than the first substrate at the upper end or lower end of the plurality of first substrates. Holding tool,
A processing chamber for processing the first substrate and the second substrate held by the substrate holder;
A first gas supply unit for supplying a processing gas toward the first substrate and the second substrate in the processing chamber;
A second gas supply unit for supplying an inert gas toward the second substrate in the processing chamber;
When processing the first substrate and the second substrate in the processing chamber, the first gas supply unit supplies a processing gas toward the plurality of first substrates and the second substrate. A control unit that controls the second gas supply unit to supply an inert gas toward the second substrate,
A substrate processing apparatus comprising:

上記の構成により、基板保持具上に、表面に凹凸が形成された複数の第１の基板を積層保持するとともに、該複数の第１の基板の上端もしくは下端に、前記第１の基板よりも表面の凹凸が少ない第２の基板を保持した状態での第１の基板の成膜処理均一性（面間膜厚均一性）を向上させることが可能となる。 With the above configuration, a plurality of first substrates having irregularities formed on the surface are stacked and held on the substrate holder, and at the upper end or lower end of the plurality of first substrates, more than the first substrate. It becomes possible to improve the film formation processing uniformity (film thickness uniformity between surfaces) of the first substrate while holding the second substrate with less surface irregularities.

本発明が適用される基板処理装置の斜透視図である1 is a perspective view of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied. 本発明が適用され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 to which the present invention is applied. 本発明の実施例における不活性ガスノズルの配置位置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement position of the inert gas nozzle in the Example of this invention. 本発明の実施例のウエハ成膜計算結果を示す図である。It is a figure which shows the wafer film-forming calculation result of the Example of this invention. 本発明の実施例のウエハ成膜計算結果を示す図である。It is a figure which shows the wafer film-forming calculation result of the Example of this invention. 従来装置におけるウエハ成膜実験結果を示す図である。It is a figure which shows the wafer film-forming experiment result in the conventional apparatus. 従来装置におけるウエハ成膜計算結果を示す図である。It is a figure which shows the wafer film-forming calculation result in the conventional apparatus. 従来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 a conventional example. 従来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 a processing furnace of a substrate processing apparatus in a conventional example.

本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ等）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、酸化、拡散処理などを行う縦型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 manufacturing process of a semiconductor device (IC or the like) will be described with reference to FIG. In the following description, the 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 a vertical substrate processing apparatus that performs oxidation, diffusion processing, and the like.
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にてウェハ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, and arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. 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、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, 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 and transferred 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用の処理炉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 this embodiment, the processing furnace 202 is configured as a processing furnace 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、圧力センサ（不図示）、圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。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。ＡＰＣバルブ２５５および圧力センサは、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。 (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. A pressure sensor (not shown), an APC (Auto Pressure Controller) valve 255 as a pressure regulator, and a vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device are provided in the exhaust pipe 207a in order from the upstream. 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 APC valve 255 and the pressure sensor 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 so that the pressure in the processing chamber 204 becomes a desired pressure at a desired timing. Yes.

（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、保温筒２１０が設けられている。保温筒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。保温筒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 heat insulating cylinder 210 is provided between the boat 217 and the seal cap 219. The heat insulating cylinder 210 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2) or silicon carbide (SiC), for example. The heat retaining cylinder 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１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 1 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２３５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、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ_２（水素）、Ｎ_２（窒素）等を用いることができる。図２では省略しているが、図３に示すように、不活性ガス供給ノズル２３１、２３２、２３３、２３４が、不活性ガス供給ノズル２３５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。 (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 235 that supplies an inert gas into the processing chamber 204 penetrates the side wall of the manifold 206 and passes through the inner wall of the inner tube 222 (that is, the processing chamber 204). The inner wall of the wafer 200 extends in the vertical direction and in the stacking direction of the wafers 200. As the inert gas, Ar (argon), He (helium), Ne (neon), H ₂ (hydrogen), N ₂ (nitrogen), or the like can be used. Although omitted in FIG. 2, as shown in FIG. 3, the inert gas supply nozzles 231, 232, 233, and 234 penetrate the side wall of the manifold 206, as in the case of the inert gas supply nozzle 235. It is provided so as to extend in the vertical direction along the inner wall of the tube 222 (that is, the inner wall of the processing chamber 204) and in the stacking direction of the wafers 200.

図３は、本発明の実施例における不活性ガスノズルの配置位置を示す図である。図３に示すように、ボート２１７には、上から順に、サイドダミーウエハ（ＳＤ）、フィルダミーウエハ（ＦＤ）、製品ウエハ又はＴＥＧウエハ、フィルダミーウエハ（ＦＤ）、サイドダミーウエハ（ＳＤ）が配置されている。
サイドダミーウエハ（ＳＤ）、フィルダミーウエハ（ＦＤ）等のダミーウエハは、回路パターンが設けられる前の状態のベアウエハであり、その表面は、製品ウエハ及びＴＥＧウエハに比べ凹凸が少なく平坦で、表面積が小さい。したがって、処理ガスの消費量は、製品ウエハ及びＴＥＧウエハに比べ少ない。
一方、製品ウエハ及びＴＥＧウエハには、回路パターンが設けられており、その表面は、ダミーウエハよりも凹凸が多く、表面積が大きい。したがって、処理ガスの消費量は、ダミーウエハに比べ多い。
上側のサイドダミーウエハ（ＳＤ）、フィルダミーウエハ（ＦＤ）に対応するように、つまり、上側のサイドダミーウエハ（ＳＤ）、フィルダミーウエハ（ＦＤ）に不活性ガスを供給するように、不活性ガス供給ノズル２３１、２３２が配置されている。また、下側のサイドダミーウエハ（ＳＤ）、フィルダミーウエハ（ＦＤ）に対応するように、不活性ガス供給ノズル２３３、２３４、２３５が配置されている。
なお、不活性ガス供給ノズルは、好ましくは、ダミーウエハ領域全体に対応するように設けた方がよいが、少なくとも、製品ウエハ及びＴＥＧウエハの領域に接するダミーウエハ領域に設けるようにするとよい。 FIG. 3 is a diagram showing an arrangement position of the inert gas nozzle in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, in the boat 217, a side dummy wafer (SD), a fill dummy wafer (FD), a product wafer or a TEG wafer, a fill dummy wafer (FD), and a side dummy wafer (SD) are sequentially arranged from the top. Has been placed.
A dummy wafer such as a side dummy wafer (SD) or a fill dummy wafer (FD) is a bare wafer in a state before a circuit pattern is provided, and its surface has less irregularities than a product wafer and a TEG wafer and is flat and has a surface area. small. Therefore, the consumption amount of the processing gas is smaller than that of the product wafer and the TEG wafer.
On the other hand, a circuit pattern is provided on the product wafer and the TEG wafer, and the surface thereof has more irregularities and a larger surface area than the dummy wafer. Therefore, the consumption amount of the processing gas is larger than that of the dummy wafer.
Inactive so as to correspond to the upper side dummy wafer (SD) and fill dummy wafer (FD), that is, to supply an inert gas to the upper side dummy wafer (SD) and fill dummy wafer (FD). Gas supply nozzles 231 and 232 are arranged. Further, inert gas supply nozzles 233, 234, and 235 are disposed so as to correspond to the lower side dummy wafer (SD) and the fill dummy wafer (FD).
The inert gas supply nozzle is preferably provided so as to correspond to the entire dummy wafer region, but may be provided at least in the dummy wafer region in contact with the product wafer region and the TEG wafer region.

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、２３２、２３３、２３４、２３５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、Ａｒ（アルゴン）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 nozzles 231, 232, 233, 234, and 235. The inert gas supply pipe 225 is provided with an inert gas supply source 240b for supplying an inert gas such as Ar (argon), an MFC 241b, and an opening / closing valve 243b 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２３１〜２３５の筒部には、それぞれ、複数個の噴出口２３１ａ、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａ、２３５ａ、が垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２２３ａ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、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａ、２３５ａ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、２３２ａ、２３３ａ、２３４ａ、２３５ａ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 jet nozzles 231a, 232a, 233a, 234a, 235a are provided in the cylindrical portions of the inert gas supply nozzles 231 to 235 so as to be arranged in the vertical direction. For example, the number of ejection ports 223 a is formed so as to match the number of wafers 200 held in the boat 217. The height positions of the ejection ports 223 a, 231 a, 232 a, 233 a, 234 a, and 235 a are set so as to face the space between the wafers 200 adjacent to each other vertically held by the boat 217, for example. Note that the diameters of the respective ejection ports 223a, 231a, 232a, 233a, 234a, and 235a may be set to different sizes in the vertical direction so that the gas supply amount 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２３１〜２３５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 nozzles 231 to 235 flows from the upper open end of the inner tube 222 into the exhaust passage 209 and then exhausts through the exhaust port 207. It is configured to flow into the pipe 207a and 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.

図４は、本発明の実施形態におけるウエハ成膜計算結果を示す図であり、簡易的に計算するために、製品ウエハ５枚の上側にダミーウエハを６枚、下側に４枚積層して搭載したモデルを用いている。図４において、縦軸は成膜速度（単位はｋｇ／（ｍ^２・ｓ））である。横軸は、ボート４０４におけるウエハ位置であり、０がボート４０４に載置された最上端にあるダミーウエハ（Ｔｏｐ側）であり、単位はｍであり、数値が大きくなるほどボート４０４の最下部（Ｂｔｍ側）に近づくことになる。４１は、製品ウエハと上下のダミーウエハ部分に対し、ＳｉＨ_４ガスを０．８ｓｌｍ（standard Ｌ/min）供給するとともに、製品ウエハ５枚の上側と下側のダミーウエハ部分のみに対し、図３に示すような不活性ガス供給ノズルから不活性ガスであるアルゴンガスを１ｓｃｃｍ（standard cc/min）局所供給した場合であり、４２は、製品ウエハと上下のダミーウエハ部分に対し、ＳｉＨ_４ガスを０．８ｓｌｍ供給するが、アルゴンガスを供給しない場合である。４１は右縦軸に示される値で、４２は左縦軸に示される値である。 FIG. 4 is a diagram showing calculation results of wafer film formation according to an embodiment of the present invention. For simple calculation, six dummy wafers are stacked on the upper side of five product wafers and four are stacked on the lower side. Model is used. In FIG. 4, the vertical axis represents the film formation rate (unit: kg / (m ² · s)). The horizontal axis is the wafer position in the boat 404, 0 is a dummy wafer (Top side) placed on the boat 404 at the uppermost end, the unit is m, and the lower the value of the boat 404 (Btm), the larger the value. Side). In FIG. 3, SiH ₄ gas is supplied at 0.8 slm (standard L / min) to the product wafer and the upper and lower dummy wafer portions, and only the upper and lower dummy wafer portions of the five product wafers are shown in FIG. In this case, argon gas as an inert gas is locally supplied by 1 sccm (standard cc / min) from such an inert gas supply nozzle. Reference numeral 42 denotes 0.8 slm of SiH ₄ gas to the product wafer and upper and lower dummy wafer portions. This is a case where argon gas is not supplied. 41 is a value shown on the right vertical axis, and 42 is a value shown on the left vertical axis.

また、図５は、本発明の実施形態におけるウエハ成膜計算結果を示す図であり、簡易的に計算するために、製品ウエハ５枚の上側にダミーウエハを６枚、下側に４枚積層して搭載したモデルを用いている。図５において、縦軸は成膜速度（単位はｋｇ／（ｍ^２・ｓ））である。横軸は、ボート４０４におけるウエハ位置であり、０がボート４０４に載置された最上端にあるダミーウエハ（Ｔｏｐ側）であり、単位はｍであり、数値が大きくなるほどボート４０４の最下部（Ｂｔｍ側）に近づくことになる。５１は、製品ウエハと上下のダミーウエハ部分に対し、ＳｉＨ_４ガスを０．８ｓｌｍ供給するとともに、製品ウエハ５枚の上側と下側のダミーウエハ部分のみに対し、図３に示すような不活性ガス供給ノズルから不活性ガスであるアルゴンガスを５ｓｃｃｍ局所供給した場合であり、５２は、製品ウエハと上下のダミーウエハ部分に対し、ＳｉＨ_４ガスを０．８ｓｌｍ供給するが、アルゴンガスを供給しない場合である。５１は右縦軸に示される値で、５２は左縦軸に示される値である。 FIG. 5 is a diagram showing the results of the wafer film formation calculation in the embodiment of the present invention. For simple calculation, six dummy wafers are stacked on the upper side of five product wafers and four are stacked on the lower side. Is used. In FIG. 5, the vertical axis represents the film formation rate (unit: kg / (m ² · s)). The horizontal axis is the wafer position in the boat 404, 0 is a dummy wafer (Top side) placed on the boat 404 at the uppermost end, the unit is m, and the lower the value of the boat 404 (Btm), the larger the value. Side). 51 supplies SiH ₄ gas at 0.8 slm to the product wafer and the upper and lower dummy wafer portions, and supplies inert gas as shown in FIG. 3 only to the upper and lower dummy wafer portions of the five product wafers. This is the case where 5 sccm of argon gas, which is an inert gas, is locally supplied from the nozzle, and 52 is the case where 0.8 slm of SiH ₄ gas is supplied to the product wafer and the upper and lower dummy wafer portions, but no argon gas is supplied. . 51 is a value shown on the right vertical axis, and 52 is a value shown on the left vertical axis.

図４と図５より、次のことが分かる。すなわち、（１）アルゴンガスを１ｓｃｃｍ供給した場合は、供給しない場合と同様に、製品ウエハの膜厚（成膜速度）は、製品ウエハ領域の中央部で低下している。また、アルゴンガスを供給しない場合に比べアルゴンガスを１ｓｃｃｍ供給する場合の方が、製品ウエハ領域における上下間の成膜速度が若干均等になっている。すなわち、製品ウエハ領域における曲線の曲がり具合が、アルゴンガスを供給しない場合に比べアルゴンガスを１ｓｃｃｍ供給する場合の方が、緩やかになっている。（２）アルゴンガスを５ｓｃｃｍ供給した場合は、全体的な膜厚は薄くなるが、製品ウエハ領域の上端と下端の膜厚が薄くなっており、上記（１）と逆の膜厚分布を示している。（３）上記の（１）と（２）から、希釈ガスを製品ウエハ領域以外の領域に供給することにより、製品ウエハ領域の不均等な膜厚分布を打ち消すことが可能であり、また、好ましくは、製品ウエハ領域以外の領域に、希釈ガスを１ｓｃｃｍより多く５ｓｃｃｍよりも少なく供給することで、よりいっそう、製品ウエハ領域の不均等な膜厚分布を打ち消すことが可能であるといえる。 4 and 5 show the following. That is, (1) When argon gas is supplied at 1 sccm, the film thickness (film formation rate) of the product wafer is reduced at the center of the product wafer region, as in the case where argon gas is not supplied. In addition, when the argon gas is supplied at 1 sccm, the film formation rate between the upper and lower sides in the product wafer region is slightly uniform as compared with the case where the argon gas is not supplied. That is, the curve curve in the product wafer region is gentler when argon gas is supplied at 1 sccm than when argon gas is not supplied. (2) When argon gas is supplied at 5 sccm, the overall film thickness is reduced, but the film thickness at the upper and lower ends of the product wafer region is reduced, indicating a film thickness distribution opposite to (1) above. ing. (3) From the above (1) and (2), it is possible to cancel the uneven film thickness distribution in the product wafer region by supplying the dilution gas to the region other than the product wafer region. It can be said that the non-uniform film thickness distribution in the product wafer region can be further canceled by supplying the diluent gas to more than 1 sccm and less than 5 sccm to regions other than the product wafer region.

（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、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、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１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１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 a plurality of wafers 200 are stacked and held is loaded into the processing chamber 204 (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. In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the processing chamber 204.
Subsequently, in the depressurization step, the inside of the process tube 1 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 process is performed by the heater unit 208. The inside of the tube 1 is heated 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アルゴンガスが、アルゴンガス供給用のガス導入ノズル２３１〜２３５によって処理室２０４に供給される。ここで、アルゴンガス供給用のガス導入ノズル２３１〜２３５は、ボート中央の製品ウエハやＴＥＧウエハが載置されている部分には配置されておらず、ボート両端のダミーウエハが載置されている部分に配置されている。このため、ガス導入ノズル２３１〜２３５から供給されたアルゴンガスは、ボート両端のダミーウエハに供給される処理ガスの濃度を低下させ、ボート中央の製品ウエハやＴＥＧウエハに供給される処理ガスの濃度に近づける。したがって、製品ウエハやＴＥＧウエハの両端部分、つまり、上下のダミーウエハと接する部分の処理ガス濃度を低下させ、製品ウエハやＴＥＧウエハに供給される処理ガスの濃度を均一化することができる。 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. As shown in FIG. 3, argon gas as an inert gas is supplied to the processing chamber 204 by gas introduction nozzles 231 to 235 for supplying argon gas. Here, the gas introduction nozzles 231 to 235 for supplying the argon gas are not arranged on the portion where the product wafer or the TEG wafer is placed in the center of the boat, but the portion where the dummy wafers on both ends of the boat are placed. Is arranged. For this reason, the argon gas supplied from the gas introduction nozzles 231 to 235 lowers the concentration of the processing gas supplied to the dummy wafers at both ends of the boat, and the concentration of the processing gas supplied to the product wafer and the TEG wafer in the center of the boat. Move closer. Therefore, it is possible to reduce the processing gas concentration at both end portions of the product wafer and the TEG wafer, that is, the portion in contact with the upper and lower dummy wafers, and make the concentration of the processing gas supplied to the product wafer and the TEG wafer uniform.

処理室２０４に導入された原料ガスやアルゴンガスは、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 argon gas introduced into the processing chamber 204 flows from the opening at the upper end of the inner tube 222 to the exhaust passage 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、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 inside of the processing chamber 204 is returned to the atmospheric pressure by the inert gas. In the loading step, the lower end of the processing chamber 204 is opened by lowering the seal cap 219, and a group of processed wafers 200 held in the boat 217 is unloaded from the processing chamber 204 (boat unloading). The

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。
ガス導入ノズルに開設する噴出口の個数は、処理するウエハの枚数に一致させることが好ましいが、これに限らず、処理するウエハの枚数に対応して増減することができる。例えば、噴出口は上下で隣合うウエハ同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、２枚や３枚置きに配設してもよい。 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.
The number of ejection openings established in the gas introduction nozzle is preferably matched with the number of wafers to be processed, but is not limited thereto, and can be increased or decreased according to the number of wafers to be processed. For example, the jet nozzles are not limited to be arranged opposite to each other between adjacent wafers in the upper and lower sides, and may be arranged every two or three wafers.

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熱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や拡散装置および他の熱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。 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. Furthermore, the present invention can be applied to all heat treatment steps in a semiconductor device manufacturing method such as an oxide film forming step and a diffusion step.
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 the batch type horizontal hot wall type apparatus, oxide film forming apparatus, diffusion apparatus, and other heat treatments are used. The present invention can be applied to general substrate processing apparatuses such as 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、
表面に凹凸が形成された複数の第１の基板を積層保持するとともに該複数の第１の基板の上端若しくは下端に前記第１の基板よりも表面の凹凸が少ない第２の基板を保持する基板保持具と、
該基板保持具に保持された前記第１の基板および前記第２の基板を処理する処理室と、
前記処理室内の前記第１の基板および前記第２の基板に向けて処理ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記処理室内の前記第２の基板に向けて不活性ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記処理室内にて前記第１の基板および前記第２の基板を処理する際に、前記第１のガス供給部により、前記複数の第１の基板および前記第２の基板に向けて処理ガスを供給するとともに前記第２のガス供給部により、前記第２の基板に向けて不活性ガスを供給するように制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
このようにすると、前記第１の基板間の膜厚均一性を向上することができる。 This specification includes the following inventions. That is, the first invention is
A substrate that holds a plurality of first substrates having irregularities formed on the surface and holds a second substrate having lower surface irregularities than the first substrate at the upper end or lower end of the plurality of first substrates. Holding tool,
A processing chamber for processing the first substrate and the second substrate held by the substrate holder;
A first gas supply unit for supplying a processing gas toward the first substrate and the second substrate in the processing chamber;
A second gas supply unit for supplying an inert gas toward the second substrate in the processing chamber;
When processing the first substrate and the second substrate in the processing chamber, the first gas supply unit supplies a processing gas toward the plurality of first substrates and the second substrate. A control unit that controls the second gas supply unit to supply an inert gas toward the second substrate,
A substrate processing apparatus comprising:
In this way, the film thickness uniformity between the first substrates can be improved.

第２の発明は、前記第１の発明の基板処理装置であって、
前記第１のガス供給部は、前記基板保持具の側方に前記第１の基板及び前記第２の基板の積層方向に延在する基板処理装置。 A second invention is the substrate processing apparatus of the first invention, wherein
The first gas supply unit is a substrate processing apparatus that extends in a stacking direction of the first substrate and the second substrate to the side of the substrate holder.

第３の発明は、前記第１の発明の基板処理装置であって、
前記第２のガス供給部は、前記基板保持具の側方に前記第１の基板及び前記第２の基板の積層方向に延在する基板処理装置。 A third invention is the substrate processing apparatus of the first invention,
The second gas supply unit is a substrate processing apparatus that extends in a stacking direction of the first substrate and the second substrate to the side of the substrate holder.

第４の発明は、前記第１の発明の基板処理装置であって、
前記第１の基板には、表面にデバイス用のパターンが形成されている基板処理装置。 A fourth invention is the substrate processing apparatus of the first invention, wherein
A substrate processing apparatus, wherein a device pattern is formed on a surface of the first substrate.

第５の発明は、前記第１の発明の基板処理装置であって、
前記第２の基板は、表面が平坦に形成されているダミー基板である基板処理装置。 A fifth invention is the substrate processing apparatus of the first invention, wherein
The substrate processing apparatus, wherein the second substrate is a dummy substrate having a flat surface.

第６の発明は、前記第２の発明の基板処理装置であって、
前記第１のガス供給部は、前記第１の基板及び前記第２の基板夫々に対し、対向する位置に第１のガス供給孔が設けられた第１のガスノズルを有する基板処理装置。 A sixth invention is the substrate processing apparatus of the second invention, wherein
The substrate processing apparatus, wherein the first gas supply unit includes a first gas nozzle provided with a first gas supply hole at a position facing the first substrate and the second substrate.

第７の発明は、前記第３の発明の基板処理装置であって、
前記第２のガス供給部は、前記第２の基板に対し、対向する位置に第２のガス供給孔が設けられた第２のガスノズルを有する基板処理装置。 A seventh invention is the substrate processing apparatus of the third invention, wherein
The substrate processing apparatus, wherein the second gas supply unit includes a second gas nozzle provided with a second gas supply hole at a position facing the second substrate.

第８の発明は、
表面に凹凸が形成された複数の第１の基板と表面が第１の基板よりも平坦な第２の基板とを、基板保持具に積層して保持する工程と、
前記第１の基板および前記第２の基板を保持する基板保持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内にて前記複数の第１の基板および前記第２の基板に向けて処理ガスを供給するとともに前記第２の基板に向けて不活性ガスを供給し、前記第１の基板および前記第２の基板を処理する工程と、
前記処理室内から前記第１の基板および前記第２の基板を保持する基板保持具を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 The eighth invention
A step of laminating and holding a plurality of first substrates having irregularities on the surface and a second substrate having a surface flatter than the first substrate on a substrate holder;
Carrying a substrate holder holding the first substrate and the second substrate into a processing chamber;
In the processing chamber, a processing gas is supplied toward the plurality of first substrates and the second substrate, and an inert gas is supplied toward the second substrate, and the first substrate and the second substrate are supplied. Processing the two substrates;
Carrying out a substrate holder for holding the first substrate and the second substrate from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

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保温筒、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、２３１不活性ガス導入ノズル、２３１ａ噴出口、２３２不活性ガス導入ノズル、２３２ａ噴出口、２３３不活性ガス導入ノズル、２３３ａ噴出口、２３４不活性ガス導入ノズル、２３４ａ噴出口、２３５不活性ガス導入ノズル、２３５ａ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 opening, 206 Manifold, 207 Exhaust opening, 207a Exhaust pipe, 208 Heater unit, 209 Exhaust passage, 210 Thermal insulation cylinder, 217 boat, 219 Seal cap, 221 Outer tube, 222 Inner tube 223 processing gas introduction nozzle, 223a ejection port, 231 inert gas introduction nozzle, 231a ejection port, 232 inert gas introduction nozzle, 232a ejection port, 233 inert gas introduction nozzle, 233a ejection port, 234 inert gas introduction nozzle 234a Outlet, 235 Inert gas introduction nozzle, 235a Outlet, 243a Open / close valve, 243b Open / close valve, 241a MFC, 241b MFC, 240a Raw material gas supply source, 240b Inert gas supply source, 246 Vacuum pump, 255 APC valve, 267 Boat rotation mechanism, 280 controller.

Claims

A substrate that holds a plurality of first substrates having irregularities formed on the surface and holds a second substrate having lower surface irregularities than the first substrate at the upper end or lower end of the plurality of first substrates. Holding tool,
A processing chamber for processing the first substrate and the second substrate held by the substrate holder;
A first gas supply unit for supplying a processing gas toward the first substrate and the second substrate in the processing chamber;
A second gas supply unit for supplying an inert gas toward the second substrate in the processing chamber;
When processing the first substrate and the second substrate in the processing chamber, the first gas supply unit supplies a processing gas toward the plurality of first substrates and the second substrate. A control unit that controls the second gas supply unit to supply an inert gas toward the second substrate,
A substrate processing apparatus comprising: