JP2012134332A - Substrate processing method and substrate processing device - Google Patents

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泰啓 井ノ口
Yasuo Kunii
泰夫 国井
Takahiro Maeda
孝浩 前田
Kenichi Suzaki
健一 寿崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for reducing consumption of a material gas and a reaction gas.SOLUTION: A substrate processing method performs the following steps alternately several times: a film generation step S1 of forming a silicon-containing film with respect to a substrate in a processing chamber while supplying and exhausting a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to and from the substrate and absorbing heat from the substrate; and a temperature re-raising step S2 of stopping supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate. This enables suppression of a decrease in a growth rate of the silicon-containing film, thereby reducing the consumption of a material gas and a reaction gas.

Description

本発明は、基板処理技術および基板処理装置に関し、処理室内にガスを供給し、基板に成膜する基板処理装置およびその処理技術に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a substrate processing technique and a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus that supplies a gas into a processing chamber and forms a film on a substrate, and a technique that is effective when applied to the processing technique.

特開平6−177055号公報(特許文献1)には、シリコンを主な構成元素とする化合物原料ガスを反応容器中で加熱分解し、反応容器内に設置した基板上に多結晶シリコン(poly−Si)層を堆積させる方法が記載されている。特許文献1では、多結晶シリコン層を堆積させる途中で原子状水素を供給することで、層中に含まれる結合水素を、加熱作用を用いることなく脱離させることができるとしている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 6-177705 (Patent Document 1), a compound source gas containing silicon as a main constituent element is thermally decomposed in a reaction vessel, and polycrystalline silicon (poly- A method for depositing a Si) layer is described. In Patent Document 1, by supplying atomic hydrogen in the course of depositing a polycrystalline silicon layer, bonded hydrogen contained in the layer can be desorbed without using a heating action.

また、特開平10−125603号公報(特許文献2)には、半導体ウエハ上にエピタキシャル成長によりシリコン薄膜を形成する前に、サセプタの保持面上にシリコン被膜を形成し、このシリコン被膜が汚染物質を吸収した後で、これを除去する方法が記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 10-125603 (Patent Document 2) discloses that a silicon film is formed on a holding surface of a susceptor before a silicon thin film is formed on a semiconductor wafer by epitaxial growth. A method is described for removing this after absorption.

また、特開2008−277777号公報(特許文献3)には、基板のシリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる方法が記載されている。特許文献3では、SiHとHを導入して膜生成するステップ、HパージでSiHを処理室から排除するステップ、ClとHとを導入して絶縁膜上の不要な核を除去(エッチング)するステップ、およびHパージしてClを排除するステップを繰り返して所要のエピタキシャル膜を選択的に形成する点が記載されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2008-277777 (Patent Document 3) describes a method of selectively growing an epitaxial film on a silicon surface of a substrate. In Patent Document 3, a step of forming a film by introducing SiH 4 and H 2 , a step of removing SiH 4 from the processing chamber by H 2 purge, an unnecessary nucleus on the insulating film by introducing Cl 2 and H 2 It is described that a required epitaxial film is selectively formed by repeating the steps of removing (etching) and removing Cl 2 by purging with H 2 .

特開平6−177055号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-177705 特開平10−125603号公報JP-A-10-125603 特開2008−277777号公報JP 2008-277777 A

基板の処理工程においては、基板に成膜処理を施す基板処理装置が広く使用されている。この基板処理装置では、基板処理装置の処理室内に配置された基板を加熱し、かつ、処理室内に原料ガスを導入することにより、基板上に膜を形成する。例えば、原料ガスとしてシリコン元素を含むシリコン含有ガス、反応ガスとして水素元素を含む水素含有ガスを供給すると、シリコン含有ガスの熱分解や、シリコン含有ガスと水素含有ガスの反応により、基板上にシリコン含有膜が形成される。   In a substrate processing process, a substrate processing apparatus that performs a film forming process on a substrate is widely used. In this substrate processing apparatus, a film is formed on a substrate by heating a substrate disposed in a processing chamber of the substrate processing apparatus and introducing a source gas into the processing chamber. For example, when a silicon-containing gas containing silicon element as a source gas and a hydrogen-containing gas containing hydrogen element as a reaction gas are supplied, silicon is deposited on the substrate by thermal decomposition of the silicon-containing gas or reaction of the silicon-containing gas and the hydrogen-containing gas. A containing film is formed.

本願発明者は、基板処理技術について検討した結果、以下の課題を見出した。まず、成膜処理中に基板の温度が低下してしまう問題がある。熱分解や反応によりシリコン含有膜を成膜する際には、処理室内の基板の温度を所定の処理温度を略一定に保つ事で、成膜速度を維持することができる。ところが、基板上に供給するガスとの熱交換、あるいは、ガスの反応により、基板の熱が奪われて温度が低下してしまう問題がある。例えば、反応ガスよりも比熱が大きい原料ガスの吸熱作用により、基板の温度が時間の経過とともに低下し易くなる。また、例えば、ガスの反応を利用して生成膜を形成する場合に、吸熱反応が起こると、基板の熱が奪われて温度が低下してしまう問題がある。また、ガスの反応を利用して生成膜を形成する場合には、反応時に生成される副生成物の量が時間経過とともに増加して、成膜速度を低下させる阻害要因となる問題がある。   As a result of examining the substrate processing technique, the present inventor has found the following problems. First, there is a problem that the temperature of the substrate decreases during the film forming process. When a silicon-containing film is formed by thermal decomposition or reaction, the film formation rate can be maintained by keeping the temperature of the substrate in the processing chamber at a predetermined processing temperature. However, there is a problem that the temperature is lowered due to heat removal from the substrate due to heat exchange with the gas supplied onto the substrate or reaction of the gas. For example, the temperature of the substrate is likely to decrease over time due to the endothermic action of the source gas having a specific heat higher than that of the reaction gas. In addition, for example, when a product film is formed by utilizing a gas reaction, if an endothermic reaction occurs, there is a problem that the temperature of the substrate is reduced due to the heat of the substrate being taken away. Moreover, when forming a product film | membrane using reaction of gas, the quantity of the by-product produced | generated at the time of reaction increases with time, and there exists a problem which becomes an obstructive factor which reduces the film-forming speed | rate.

このように、成膜速度が低下すると、原料ガスや反応ガスの利用効率(生成膜の形成に寄与する割合)が低下する。この結果、原料ガスや反応ガスの消費量(生成膜を形成する際に供給する総量)が増大する。   As described above, when the film formation rate decreases, the utilization efficiency of the source gas and the reaction gas (the ratio contributing to the formation of the generated film) decreases. As a result, the consumption amount of the source gas and the reaction gas (the total amount supplied when forming the generated film) increases.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、原料ガスや反応ガスの消費量を低減する技術を提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said subject, The objective is to provide the technique which reduces the consumption of raw material gas and a reactive gas.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。   The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.

すなわち、本発明に係る基板処理装置は、処理室内にある基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する工程と、前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる工程と、を複数回交互に実施するものである。   That is, the substrate processing apparatus according to the present invention supplies a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to a substrate in the processing chamber, discharges it, and forms a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate. And the step of stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate are alternately performed a plurality of times.

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。   The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

すなわち、熱分解やガスの反応による生成物質が、処理室周辺に付着することを抑制することができる。   That is, it is possible to suppress the product generated by thermal decomposition or gas reaction from adhering to the periphery of the processing chamber.

本発明の一実施の形態における基板処理装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the substrate processing apparatus in one embodiment of this invention. ウエハをサセプタに装填している状態を示す上面図である。It is a top view which shows the state which has loaded the wafer into the susceptor. 図2のA−A線で切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected by the AA line of FIG. ウエハをサセプタから脱装する様子を示す断面図であるIt is sectional drawing which shows a mode that a wafer is removed from a susceptor. ボートの全体構造を示す側面図である。It is a side view which shows the whole structure of a boat. ボートにウエハが搭載されたサセプタを装填する様子を示す平面図である。It is a top view which shows a mode that the susceptor with which the wafer was mounted in the boat is loaded. 図6のB−B線に沿った拡大断面図である。It is an expanded sectional view along the BB line of FIG. 図1に示す基板処理装置の処理炉と、処理炉周辺の概略構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the processing furnace of a substrate processing apparatus shown in FIG. 1, and a processing furnace periphery. 図8に示す処理炉の概略構成図を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the schematic block diagram of the processing furnace shown in FIG. 本発明の一実施の形態における基板の処理工程のシーケンスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the sequence of the process process of the board | substrate in one embodiment of this invention. 図10に示すHパージ工程、昇温工程および成膜工程における処理ガスの流量、ウエハの温度、およびシリコン含有膜の成長速度の関係を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a relationship among a flow rate of a processing gas, a wafer temperature, and a growth rate of a silicon-containing film in the H 2 purge process, the temperature raising process, and the film forming process illustrated in FIG. 図11に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図8に対する変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification with respect to FIG. 図11に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図14に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図14に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図11に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図12に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図13に対する変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification with respect to FIG. 図11に対する変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification with respect to FIG. 図11に対する比較例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the comparative example with respect to FIG.

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。   In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.

また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。   Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。   Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。   Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.

また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。   In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.

(実施の形態1)
本発明を実施するための実施の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置(IC等)の製造方法に含まれる様々な処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。以下の説明では、半導体基板(半導体ウエハ)にエピタキシャル成長法による成膜処理、CVD(Chemical Vapor Deposition)法による成膜処理、あるいは、酸化処理や拡散処理などを行なう縦型の基板処理装置に本発明の技術的思想を適用した場合について述べる。特に、本実施の形態では、複数の基板を一度に処理するバッチ方式の基板処理装置を対象にして説明する。
(Embodiment 1)
In an embodiment for carrying out the present invention, a substrate processing apparatus is configured as a semiconductor manufacturing apparatus that performs various processing steps included in a manufacturing method of a semiconductor device (IC or the like) as an example. In the following description, the present invention is applied to a vertical substrate processing apparatus for performing film formation processing by an epitaxial growth method, film formation processing by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or oxidation processing or diffusion processing on a semiconductor substrate (semiconductor wafer). The case where the technical idea of is applied will be described. In particular, in this embodiment, a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at once will be described.

<基板処理装置の構成>
まず、本実施の形態1における基板処理装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態1における基板処理装置の概略構成を示す図である。図1に示すように、本実施の形態1における基板処理装置101は、シリコン等からなる複数のウエハ(半導体基板)200を収納したウエハキャリアとしてのカセット110を使用するように構成されており、筐体111を備えている。筐体111は、例えば略直方体形状を成す。以下、基板処理装置を構成する各部材について説明するが、筐体111の側面のうち、カセット110の搬入搬出口が配置される側面を正面として説明する。また、筐体111内における各部材の位置について、正面に向かう方向を前方、正面から遠ざかる方向を後方として説明する。筐体111の正面壁111aの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口103が開設され、この正面メンテナンス口103を開閉する正面メンテナンス扉104が筐体111の正面壁111aに設けられている。
<Configuration of substrate processing apparatus>
First, the substrate processing apparatus in the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the substrate processing apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment is configured to use a cassette 110 as a wafer carrier containing a plurality of wafers (semiconductor substrates) 200 made of silicon or the like. A housing 111 is provided. The casing 111 has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape. Hereinafter, although each member which comprises a substrate processing apparatus is demonstrated, the side surface in which the carrying in / out port of the cassette 110 is arrange | positioned among the side surfaces of the housing | casing 111 is demonstrated as a front. The position of each member in the housing 111 will be described with the direction toward the front as the front and the direction away from the front as the rear. A front maintenance port 103 serving as an opening provided for maintenance is opened below the front wall 111 a of the housing 111, and a front maintenance door 104 that opens and closes the front maintenance port 103 is a front wall of the housing 111. 111a.

正面メンテナンス扉104には、カセット搬入搬出口(基板収容器搬入搬出口)112が筐体111の内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口112はフロントシャッタ(基板収容器搬入搬出口開閉機構)113によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口112の筐体111内側にはカセットステージ(基板収容器受渡し台)114が設置されている。カセット110は、カセットステージ114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつ、カセットステージ114上から搬出されるようになっている。カセットステージ114は、工程内搬送装置によって、カセット110内のウエハ200が垂直姿勢となり、かつ、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。   A cassette loading / unloading port (substrate container loading / unloading port) 112 is opened at the front maintenance door 104 so as to communicate between the inside and the outside of the casing 111. The cassette loading / unloading port 112 has a front shutter (substrate container loading / unloading port). It is opened and closed by an exit opening / closing mechanism 113. A cassette stage (substrate container delivery table) 114 is installed inside the casing 111 of the cassette loading / unloading port 112. The cassette 110 is loaded onto the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) and unloaded from the cassette stage 114. The cassette stage 114 is configured such that the wafer 200 in the cassette 110 is placed in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward by the in-process transfer device.

筐体111内の前後方向の略中央下部には、カセット棚(基板収容器載置棚)105が設置されており、カセット棚105は複数段および複数列で複数個のカセット110を保管し、カセット110内のウエハ200を出し入れすることが可能なように配置されている。このカセット棚105は、スライドステージ(水平移動機構)106上に横行可能なように設置されている。また、カセット棚105の上方にはバッファ棚(基板収容器保管棚)107が設置されており、このバッファ棚107にもカセット110が保管されるようになっている。   A cassette shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central lower portion in the front-rear direction in the housing 111, and the cassette shelf 105 stores a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The wafers 200 in the cassette 110 are arranged so that they can be taken in and out. The cassette shelf 105 is installed on a slide stage (horizontal movement mechanism) 106 so that it can traverse. Further, a buffer shelf (substrate container storage shelf) 107 is installed above the cassette shelf 105, and the cassette 110 is also stored in the buffer shelf 107.

カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置(基板収容器搬送装置)118が設置されている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降することができるカセットエレベータ(基板収容器昇降機構)118aと、搬送機構としてのカセット搬送機構(基板収容器搬送機構)118bから構成されている。このカセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連続動作により、カセットステージ114、カセット棚105およびバッファ棚107との間で、カセット110を搬送することができるようになっている。   A cassette carrying device (substrate container carrying device) 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate container transport mechanism) 118b as a transport mechanism. The cassette 110 can be transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the buffer shelf 107 by the continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚105の後方には、ウエハ移載機構(基板移載機構)125が設置されている。このウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置(基板移載装置)125aおよびウエハ移載装置125aを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ(基板移載装置昇降機構)125bを備えている。図1に模式的に示すように、ウエハ移載装置エレベータ125bは、筐体111左側端部に設置されている。これらのウエハ移載装置エレベータ125bおよびウエハ移載装置125aの連続動作により、ウエハ移載装置125aにあるツイーザ(基板保持体)125cが、ウエハ200の載置部として機能するサセプタであって、かつ、図示しないサセプタ保持機構にあるサセプタに対して、ウエハ200を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するようになっている。   A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a capable of rotating or linearly moving the wafer 200 in the horizontal direction and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) for raising and lowering the wafer transfer device 125a. Mounting device lifting mechanism) 125b. As schematically shown in FIG. 1, the wafer transfer device elevator 125 b is installed at the left end of the housing 111. Through the continuous operation of the wafer transfer device elevator 125b and the wafer transfer device 125a, a tweezer (substrate holder) 125c in the wafer transfer device 125a is a susceptor that functions as a mounting portion for the wafer 200, and The wafer 200 is loaded (charged) and removed (discharged) from a susceptor in a susceptor holding mechanism (not shown).

また、本実施の形態1における基板処理装置101には、サセプタ保持機構の他に、サセプタ移動機構(図示せず)も備えている。このサセプタ移動機構は、サセプタ保持機構とボート217(基板保持具)との間でサセプタ218を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するように構成されている。   In addition to the susceptor holding mechanism, the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment also includes a susceptor moving mechanism (not shown). The susceptor moving mechanism is configured to load (charge) and unload (discharge) the susceptor 218 between the susceptor holding mechanism and the boat 217 (substrate holder).

次に、バッファ棚107の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを基板処理装置101内へ供給するために、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット134aが設けられており、このクリーンユニット134aは、クリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。また、ウエハ移載装置エレベータ125b側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するように、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット(図示せず)が設置されている。そして、このクリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置125aを流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体111の外部へ排気されるようになっている。   Next, in order to supply clean air, which is a cleaned atmosphere, into the substrate processing apparatus 101, a clean unit 134a configured by a supply fan and a dustproof filter is provided behind the buffer shelf 107. The clean unit 134 a is configured to circulate clean air inside the housing 111. In addition, a clean unit (not shown) including a supply fan and a dustproof filter is installed at the right end, which is opposite to the wafer transfer apparatus elevator 125b, so as to supply clean air. The clean air blown out from the clean unit flows through the wafer transfer device 125a and is then sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted to the outside of the casing 111.

ウエハ移載装置(基板移載装置)125aの後側には、大気圧未満の圧力(以下、負圧という。)を維持することが可能な機密性能を有する耐圧筐体140が設置されている。この耐圧筐体140により、ボート217を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室(移載室)141が形成されている。   On the rear side of the wafer transfer device (substrate transfer device) 125a, a pressure-resistant casing 140 having a confidential performance capable of maintaining a pressure lower than atmospheric pressure (hereinafter referred to as negative pressure) is installed. . The pressure-resistant housing 140 forms a load lock chamber (transfer chamber) 141 that is a load lock type standby chamber having a capacity capable of accommodating the boat 217.

耐圧筐体140の正面壁140aにはウエハ搬入搬出口(基板搬入搬出口)142が開設されており、ウエハ搬入搬出口142はゲートバルブ(基板搬入搬出口開閉機構)143によって開閉されるようになっている。耐圧筐体140の一対の側壁にはロードロック室141へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管144と、ロードロック室141を負圧に排気するためのガス排気管(図示せず)とがそれぞれ接続されている。   A wafer loading / unloading port (substrate loading / unloading port) 142 is opened on the front wall 140a of the pressure-resistant housing 140, and the wafer loading / unloading port 142 is opened and closed by a gate valve (substrate loading / unloading port opening / closing mechanism) 143. It has become. A gas supply pipe 144 for supplying an inert gas such as nitrogen gas to the load lock chamber 141 and a gas exhaust pipe (for exhausting the load lock chamber 141 to a negative pressure) on a pair of side walls of the pressure-resistant housing 140 (Not shown) are connected to each other.

ロードロック室141の上方には、処理炉(反応炉)202が設けられている。処理炉202の下端部は炉口シャッタ(炉口ゲートバルブ)(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。   A processing furnace (reaction furnace) 202 is provided above the load lock chamber 141. The lower end of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port gate valve) (furnace port opening / closing mechanism) 147.

図1に模式的に示すように、ロードロック室141には、ボート217を昇降させるためのボートエレベータ(支持体保持体昇降機構)115が設置されている。ボートエレベータ115に連結された連結具としてのアーム(図示せず)には蓋体としてのシールキャップ219が水平に据え付けられており、シールキャップ219はボート217を垂直に支持し、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。   As schematically shown in FIG. 1, a boat elevator (supporting body lifting mechanism) 115 for lifting and lowering the boat 217 is installed in the load lock chamber 141. A seal cap 219 as a lid is horizontally installed on an arm (not shown) as a connecting tool connected to the boat elevator 115, and the seal cap 219 supports the boat 217 vertically. It is comprised so that a lower end part can be obstruct | occluded.

ボート217は複数本の支柱(保持部材)を備えており、複数枚(例えば、50枚〜100枚程度)のサセプタ218をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持することができるように構成されている。基板処理装置101を構成する各部は、コントローラ240と電気的に接続されており、コントローラ240は、基板処理装置101を構成する各部の動作を制御するように構成されている。   The boat 217 includes a plurality of support columns (holding members), and a plurality of (for example, about 50 to 100) susceptors 218 are horizontally held in a state where their centers are aligned in the vertical direction. It is configured to be able to. Each unit configuring the substrate processing apparatus 101 is electrically connected to the controller 240, and the controller 240 is configured to control the operation of each unit configuring the substrate processing apparatus 101.

<基板処理装置の動作>
本実施の形態1における基板処理装置101は上記のように概略構成されており、以下にその動作について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置101を構成する各部の動作は、コントローラ240により制御される。
<Operation of substrate processing apparatus>
The substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment is schematically configured as described above, and the operation thereof will be described below. In the following description, the operation of each unit constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 240.

図1に示すように、カセット110がカセットステージ114に供給されるのに先立って、カセット搬入搬出口112がフロントシャッタ113によって開放される。その後、カセット110はカセット搬入搬出口112から搬入され、カセットステージ114上に載置される。このとき、カセットステージ114上に載置されるウエハ200は垂直姿勢になっており、かつ、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。   As shown in FIG. 1, the cassette loading / unloading port 112 is opened by the front shutter 113 before the cassette 110 is supplied to the cassette stage 114. Thereafter, the cassette 110 is loaded from the cassette loading / unloading port 112 and placed on the cassette stage 114. At this time, the wafer 200 placed on the cassette stage 114 is in a vertical posture, and is placed so that the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward.

次に、カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセットステージ114から取り上げられるとともに、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、かつ、筐体111の上方を向いたカセット110のウエハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように、90°回転させられる。続いて、カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセット棚105あるいはバッファ棚107の指定された位置へ自動的に搬送され、受け渡される。つまり、カセット110は、バッファ棚107に一時的に保管された後、カセット搬送装置118によってカセット棚105に移載されるか、あるいは、直接、カセット棚105に搬送される。   Next, the cassette 110 is picked up from the cassette stage 114 by the cassette carrying device 118, the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 facing the upper side of the housing 111 is a housing. It is rotated 90 ° so as to face the back of the body 111. Subsequently, the cassette 110 is automatically transported to the designated position on the cassette shelf 105 or the buffer shelf 107 by the cassette transport device 118 and delivered. That is, after the cassette 110 is temporarily stored in the buffer shelf 107, it is transferred to the cassette shelf 105 by the cassette conveying device 118 or directly conveyed to the cassette shelf 105.

その後、スライドステージ106は、カセット棚105を水平移動させ、移載の対象となるカセット110をウエハ移載装置125aに対峙するように位置決めする。ウエハ200は、カセット110からウエハ移載装置125aのツイーザ125cによって、ウエハ出し入れ口を通じてピックアップされる。そして、サセプタ保持機構において、ウエハ200をサセプタ218に搭載する。   Thereafter, the slide stage 106 horizontally moves the cassette shelf 105 and positions the cassette 110 to be transferred so as to face the wafer transfer device 125a. The wafer 200 is picked up from the cassette 110 by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a through the wafer loading / unloading port. Then, the wafer 200 is mounted on the susceptor 218 in the susceptor holding mechanism.

以下に、サセプタ保持機構において、ウエハ200をサセプタに装填している状態と脱装する状態とを示す。図2は、ウエハ200をサセプタ218に装填している状態を示す上面図であり、図3は、図2のA−A線で切断した断面図である。また、図4は、ウエハ200をサセプタ218から脱装する様子を示す断面図である。   Hereinafter, in the susceptor holding mechanism, a state where the wafer 200 is loaded on the susceptor and a state where the wafer 200 is detached are shown. 2 is a top view showing a state in which the wafer 200 is loaded on the susceptor 218, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing how the wafer 200 is detached from the susceptor 218.

まず、図2に示すように、サセプタ218は、円盤形状をしており、同心円状の周縁部218aと円形状の中央部218bとを有している。そして、サセプタ218の中央部218bに円盤状のウエハ200が搭載されている。つまり、サセプタ218は、ウエハ200よりも大きい円盤状になっており、サセプタ218の中央部218b内にウエハ200が内包されるようになっている。さらに、図3に示すように、サセプタ218の周縁部218aは、サセプタ218の中央部218bよりも高さが高くなっており、サセプタ218には、周縁部218aと中央部218bとの境界領域に段差部218cが形成されている。すなわち、サセプタ218は、周縁部218aから中央部218bが窪んだ形状となっており、この窪んだ中央部218b内にウエハ200が搭載される。言い換えれば、サセプタ218の周縁部218aの厚みよりも、サセプタ218の中央部218bの厚みが小さく形成されているということもできる。また、図2および図3に示すように、サセプタ218の中央部218bには、複数のピン孔PHが設けられており、このピン孔PHに部材MTが埋め込まれている。このように構成されているサセプタ218は、炭化シリコン(SiC)で表面が被覆された導電性材料(カーボンやカーボングラファイト)から形成されている。好ましくは、サセプタ218は、導電性材料の表面を炭化シリコン(SiC)等のコーティング材で被覆してもよい。これにより、導電性材料から不純物が放出することを抑制することができる。   First, as shown in FIG. 2, the susceptor 218 has a disc shape, and has a concentric peripheral portion 218 a and a circular central portion 218 b. The disc-shaped wafer 200 is mounted on the central portion 218b of the susceptor 218. That is, the susceptor 218 has a disk shape larger than the wafer 200, and the wafer 200 is included in the central portion 218 b of the susceptor 218. Further, as shown in FIG. 3, the peripheral portion 218a of the susceptor 218 is higher than the central portion 218b of the susceptor 218, and the susceptor 218 has a boundary region between the peripheral portion 218a and the central portion 218b. A stepped portion 218c is formed. That is, the susceptor 218 has a shape in which the central portion 218b is recessed from the peripheral portion 218a, and the wafer 200 is mounted in the recessed central portion 218b. In other words, it can be said that the thickness of the central portion 218b of the susceptor 218 is smaller than the thickness of the peripheral portion 218a of the susceptor 218. As shown in FIGS. 2 and 3, a central portion 218 b of the susceptor 218 is provided with a plurality of pin holes PH, and a member MT is embedded in the pin holes PH. The susceptor 218 configured as described above is made of a conductive material (carbon or carbon graphite) whose surface is coated with silicon carbide (SiC). Preferably, the susceptor 218 may coat the surface of the conductive material with a coating material such as silicon carbide (SiC). Thereby, it can suppress that an impurity discharge | releases from an electroconductive material.

なお、サセプタ218は、ウエハ200を周方向において均一に加熱しやすいため、円盤形状で形成されているほうが望ましいが、サセプタ218の主面が楕円で形成された板形状であっても、サセプタ218の主面が多角形で形成された板形状であってもよい。   Note that the susceptor 218 is preferably formed in a disk shape because it is easy to uniformly heat the wafer 200 in the circumferential direction, but the susceptor 218 may be formed in a plate shape in which the main surface of the susceptor 218 is formed in an ellipse. The main surface may be formed in a polygonal shape.

サセプタ保持機構では、突き上げピン昇降機構UDU(図4参照)により突き上げピンPN(図4参照)が上昇される。続いて、ウエハ移載装置125aにより、突き上げピンPN上にウエハ200が載置される。そして、突き上げピン昇降機構UDUにより、ウエハ200が載置された突き上げピンPNを下降させることにより、図3に示すようにウエハ200がサセプタ218上に搭載される。その後、ウエハ移載装置125aはカセット110へ戻り、次のウエハ200をサセプタ保持機構に装填する。   In the susceptor holding mechanism, the push pin PN (see FIG. 4) is raised by the push pin lifting mechanism UDU (see FIG. 4). Subsequently, the wafer 200 is placed on the push-up pins PN by the wafer transfer device 125a. Then, the push-up pins elevating mechanism UDU lowers the push-up pins PN on which the wafer 200 is placed, so that the wafer 200 is mounted on the susceptor 218 as shown in FIG. Thereafter, the wafer transfer device 125a returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the susceptor holding mechanism.

続いて、サセプタ保持機構において、ウエハ200をサセプタ218から脱装する例について説明する。なお、ウエハ200をサセプタ218から脱装するのは、ウエハ200が処理炉202内で処理された後であるが、ウエハ200を装填および脱装する動作を続けて説明する。   Next, an example in which the wafer 200 is detached from the susceptor 218 in the susceptor holding mechanism will be described. The wafer 200 is detached from the susceptor 218 after the wafer 200 is processed in the processing furnace 202, but the operation of loading and unloading the wafer 200 will be described.

図4に示すように、サセプタ保持機構には、ウエハ200を突き上げるための突き上げピンPNと、突き上げピンPNを昇降させる突き上げピン昇降機構UDUが設けられている。まず、サセプタ保持機構により、サセプタ218に形成されているピン孔PHに埋め込まれた部材MTに接触するように、突き上げピンPNの位置決めを行った後、突き上げピン昇降機構UDUによって、突き上げピンPNを上昇させる。すると、図4に示すように、ピン孔PHに埋め込まれていた部材MTとともにウエハ200は、サセプタ218から分離する。このようにして、ウエハ200がサセプタ218から脱装される。このことから、ウエハ移載装置125a(図1参照)にあるツイーザ(基板保持体)125c(図1参照)と、サセプタ218との間でウエハ200を装填および脱装することができる。また、ウエハ200を突き上げた際に、ウエハ200に対して与えるダメージを低減する観点から、突き上げピンPNの先端に当接させる部材MTの上面の面積を広くすることが好ましい。一方、ピン孔PHからの放熱を抑制する観点から、ピン孔PHのサセプタ218の下面側の開口面積は小さくすることが好ましい。したがって、図3および図4に示すように、部材MTをフランジ状に形成し、ピン孔PHに埋め込むことが望ましい。   As shown in FIG. 4, the susceptor holding mechanism is provided with a push-up pin PN for pushing up the wafer 200 and a push-up pin elevating mechanism UDU for raising and lowering the push-up pin PN. First, after positioning the push-up pin PN so as to contact the member MT embedded in the pin hole PH formed in the susceptor 218 by the susceptor holding mechanism, the push-up pin PN is moved by the push-up pin lifting mechanism UDU. Raise. Then, as shown in FIG. 4, the wafer 200 is separated from the susceptor 218 together with the member MT embedded in the pin hole PH. In this way, the wafer 200 is detached from the susceptor 218. Thus, the wafer 200 can be loaded and unloaded between the tweezer (substrate holder) 125c (see FIG. 1) in the wafer transfer device 125a (see FIG. 1) and the susceptor 218. Further, from the viewpoint of reducing damage to the wafer 200 when the wafer 200 is pushed up, it is preferable to increase the area of the upper surface of the member MT that is brought into contact with the tip of the push-up pin PN. On the other hand, from the viewpoint of suppressing heat dissipation from the pin hole PH, it is preferable to reduce the opening area of the lower surface side of the susceptor 218 of the pin hole PH. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 4, it is desirable that the member MT is formed in a flange shape and embedded in the pin hole PH.

次に、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室141のウエハ搬入搬出口142がゲートバルブ143の動作により開放されると、サセプタ移動機構により、サセプタ保持機構からウエハ200が載置されたサセプタ218(図3参照)が脱装される。そして、サセプタ移動機構により、脱装されたサセプタ218(図3参照)は、ウエハ搬入搬出口142を通じてロードロック室141に搬入され、ボート217へサセプタ218が装填される。   Next, when the wafer loading / unloading port 142 of the load lock chamber 141 whose interior is previously set at atmospheric pressure is opened by the operation of the gate valve 143, the wafer 200 is placed from the susceptor holding mechanism by the susceptor moving mechanism. The susceptor 218 (see FIG. 3) is removed. The detached susceptor 218 (see FIG. 3) is loaded into the load lock chamber 141 through the wafer loading / unloading port 142 by the susceptor moving mechanism, and the susceptor 218 is loaded into the boat 217.

ここで、ボート217にウエハ200が搭載されたサセプタ218を装填する構成について説明する。図5は、ボート217の全体構造を示す側面図である。また、図6は、ボート217にウエハ200が搭載されたサセプタ218を装填する様子を示す平面図である。   Here, a configuration in which the susceptor 218 having the wafer 200 mounted on the boat 217 is loaded will be described. FIG. 5 is a side view showing the overall structure of the boat 217. FIG. 6 is a plan view showing a state where a susceptor 218 on which a wafer 200 is mounted is loaded on a boat 217.

まず、図5に示すようにボート217は、サセプタ218を保持する保持体として機能し、ボート217は、円盤状の底板217aと、円盤状の天板217bと、底板217aと天板217bとを連結する石英からなる3本あるいは4本の支柱PRから構成されている。また、図6に示すように、複数の支柱PRのそれぞれには、ウエハ200を搭載する支持体としてのサセプタ218を保持する保持部HU1が形成されている。この保持部HU1は、支柱PRのそれぞれからボート217の中心軸側に向けて突き出すように形成されている。   First, as shown in FIG. 5, the boat 217 functions as a holding body that holds the susceptor 218. The boat 217 includes a disc-shaped bottom plate 217a, a disc-shaped top plate 217b, a bottom plate 217a, and a top plate 217b. It consists of three or four struts PR made of connected quartz. As shown in FIG. 6, each of the plurality of pillars PR is formed with a holding portion HU1 that holds a susceptor 218 as a support on which the wafer 200 is mounted. The holding portion HU1 is formed so as to protrude from each of the columns PR toward the central axis of the boat 217.

次に、ウエハ200が搭載されたサセプタ218をボート217に装填する側面方向から見た構成について説明する。図7は、図6のB−B線に沿った拡大断面図である。図7に示すように、ボート217は、ボート217の延在方向(図7の上下方向)に延在する複数の支柱PRと、複数の支柱PRのそれぞれに対して、延在方向に等間隔で設けられた複数の保持部HU1を有している。そして、この保持部HU1は、複数の支柱PRで互いに同じ高さに設けられており、互いに同じ高さに設けられた、例えば3つの保持部HU1でサセプタ218の3つの端部を保持している。したがって、3つの保持部HU1で保持されたサセプタ218は、水平状態を維持するように配置される。具体的に、図7に示すように、ボート217には、延在方向に所定間隔で配置された保持部HU1のそれぞれにサセプタ218が搭載される。したがって、ボート217には、複数のサセプタ218が、ボート217の延在方向に所定間隔を置いて積層配置されていることになる。このようにサセプタ218は、支柱PRとは独立して設けられており、ボート217へのサセプタ218の装填、および、ボート217からのサセプタ218の脱装が可能なように構成されている。   Next, a configuration in which the susceptor 218 on which the wafer 200 is mounted is loaded from the side of the boat 217 will be described. FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view taken along line BB in FIG. As shown in FIG. 7, the boat 217 has a plurality of columns PR extending in the extending direction of the boat 217 (vertical direction in FIG. 7), and the plurality of columns PR are equally spaced in the extending direction. Has a plurality of holding portions HU1. And this holding | maintenance part HU1 is provided in the mutually same height by the some support | pillar PR, and hold | maintains the three edge parts of the susceptor 218 by the three holding | maintenance part HU1 provided in the mutually same height, for example. Yes. Therefore, the susceptor 218 held by the three holding units HU1 is arranged to maintain a horizontal state. Specifically, as shown in FIG. 7, a susceptor 218 is mounted on each of the holding portions HU <b> 1 arranged at a predetermined interval in the extending direction on the boat 217. Therefore, a plurality of susceptors 218 are stacked on the boat 217 at predetermined intervals in the extending direction of the boat 217. As described above, the susceptor 218 is provided independently of the support column PR, and is configured so that the susceptor 218 can be loaded into the boat 217 and can be detached from the boat 217.

サセプタ218をボート217に充填した後、サセプタ移動機構は、サセプタ保持機構に戻り、次のウエハ200が載置されたサセプタ218(図3参照)をボート217に装填する。   After filling the susceptor 218 into the boat 217, the susceptor moving mechanism returns to the susceptor holding mechanism, and loads the susceptor 218 (see FIG. 3) on which the next wafer 200 is placed into the boat 217.

予め指定された枚数のサセプタ218(図3参照)がボート217に装填されると、ウエハ搬入搬出口142がゲートバルブ143によって閉じられる。その後、処理炉202の下端部が炉口シャッタ(炉口ゲートバルブ147)によって開放される。続いて、シールキャップ219がボートエレベータ115によって上昇し、シールキャップ219に支持されたボート217が処理炉202内へ搬入(ローディング)されて行く。   When a predetermined number of susceptors 218 (see FIG. 3) are loaded into the boat 217, the wafer loading / unloading port 142 is closed by the gate valve 143. Thereafter, the lower end portion of the processing furnace 202 is opened by the furnace port shutter (furnace port gate valve 147). Subsequently, the seal cap 219 is raised by the boat elevator 115, and the boat 217 supported by the seal cap 219 is loaded into the processing furnace 202.

ローディング後は、処理炉202においてウエハ200に任意の処理が実施される。ウエハ200の処理後、ボートエレベータ115によりボート217が引き出される。さらに、ゲートバルブ143が開かれる。その後は、概ね上述した動作と逆の動作により、処理済みのウエハ200およびカセット110が筐体111の外部へ払い出される。以上のようにして、本実施の形態1における基板処理装置101が動作する。   After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. After the wafer 200 is processed, the boat 217 is pulled out by the boat elevator 115. Further, the gate valve 143 is opened. Thereafter, the processed wafer 200 and the cassette 110 are paid out to the outside of the casing 111 by an operation generally reverse to the operation described above. As described above, the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment operates.

<処理炉の構成>
次に、本実施の形態1における基板処理装置101の処理炉202について、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施の形態における基板処理装置101の処理炉202と、処理炉202周辺の概略構成図であり、縦断面図として示している。また、図9は、図8に示す処理炉の概略構成図であり、横断面図として示している。
<Processing furnace configuration>
Next, the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the processing furnace 202 and the periphery of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus 101 in the present embodiment, and is shown as a longitudinal sectional view. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of the processing furnace shown in FIG. 8 and is shown as a cross-sectional view.

図8に示すように、処理炉202は高周波電流を印加することにより加熱するための誘導加熱装置206を有する。この誘導加熱装置206は円筒状に形成されており、誘導加熱部としてのRFコイル2061と壁体2062と冷却壁2063により構成されている。RFコイル2061は高周波電源(図示せず)に接続されており、この高周波電源により、RFコイル2061には高周波電流が流れるようになっている。   As shown in FIG. 8, the processing furnace 202 has an induction heating device 206 for heating by applying a high-frequency current. The induction heating device 206 is formed in a cylindrical shape, and includes an RF coil 2061 as an induction heating unit, a wall body 2062, and a cooling wall 2063. The RF coil 2061 is connected to a high frequency power source (not shown), and a high frequency current flows through the RF coil 2061 by the high frequency power source.

壁体2062は、ステンレス材等の金属から構成されている。この壁体2062は、円筒形状であり、内壁側にRFコイル2061が設けられている。RFコイル2061は、コイル支持部(図示せず)で支持される。コイル支持部は、RFコイル2061と壁体2062との間において、半径方向に所定の隙間を持って、壁体2062に支持される。   The wall body 2062 is made of a metal such as a stainless material. The wall body 2062 has a cylindrical shape, and an RF coil 2061 is provided on the inner wall side. The RF coil 2061 is supported by a coil support portion (not shown). The coil support portion is supported by the wall body 2062 with a predetermined gap in the radial direction between the RF coil 2061 and the wall body 2062.

壁体2062の外壁側には、この壁体2062と同心円状に、冷却壁2063が設けられている。壁体2062の上端には、その中央に開口部2066が形成されている。開口部2066の下流側には、ダクトが接続されており、このダクトの下流側には冷却装置としてのラジエータ2064と、排気装置としてのブロア2065が接続されている。   On the outer wall side of the wall body 2062, a cooling wall 2063 is provided concentrically with the wall body 2062. An opening 2066 is formed at the center of the upper end of the wall body 2062. A duct is connected to the downstream side of the opening 2066, and a radiator 2064 as a cooling device and a blower 2065 as an exhaust device are connected to the downstream side of the duct.

冷却壁2063には、内部に冷却媒体として、例えば、冷却水が流通可能なように冷却壁2063のほぼ全域に冷却媒体流路が形成されている。冷却壁2063には、冷却媒体(図示せず)を供給する冷却媒体供給部と冷却媒体を排出する冷却媒体排出部とが接続されている。冷却媒体供給部から冷却媒体流路に冷却媒体を供給し、冷却媒体排出部から排出することにより、冷却壁2063が冷却され、熱伝導により、壁体2062および壁体2062の内部が冷却される。   In the cooling wall 2063, for example, a cooling medium flow path is formed in almost the entire area of the cooling wall 2063 so that, for example, cooling water can flow as a cooling medium. The cooling wall 2063 is connected to a cooling medium supply unit that supplies a cooling medium (not shown) and a cooling medium discharge unit that discharges the cooling medium. By supplying the cooling medium from the cooling medium supply unit to the cooling medium flow path and discharging from the cooling medium discharge unit, the cooling wall 2063 is cooled, and the walls 2062 and 2062 are cooled by heat conduction. .

RFコイル2061の内側には、誘導加熱装置206と同心円状に反応容器を構成する反応管205が設けられている。反応管205は、耐熱材料としての石英(SiO)材で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状(釣鐘形状)をしている。反応管205は、処理室201を形成する。言い換えれば、反応管205の内側に処理室201が形成されている。 Inside the RF coil 2061, a reaction tube 205 constituting a reaction vessel concentrically with the induction heating device 206 is provided. The reaction tube 205 is made of quartz (SiO 2 ) material as a heat-resistant material, and has a cylindrical shape (bell shape) with the upper end closed and the lower end opened. The reaction tube 205 forms a processing chamber 201. In other words, the processing chamber 201 is formed inside the reaction tube 205.

反応管205の下方には、反応管205と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えば、石英(SiO)若しくはステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状をしている。このマニホールド209は反応管205を支持するように設けられている。なお、マニホールド209と反応管205との間には、シール部材としてのOリング309が設けられている。このマニホールド209が保持体(図示せず)に支持されることにより、反応管205は垂直に据え付けられた状態となっている。このように反応管205とマニホールド209により反応容器が形成される。ここで、マニホールド209は、特に、反応管205と別体で設ける場合に限定されず、反応管205と一体として、個別にマニホールド209を設けないようにしても良い。 A manifold 209 is disposed below the reaction tube 205 concentrically with the reaction tube 205. The manifold 209 is made of, for example, quartz (SiO 2 ) or stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is provided to support the reaction tube 205. Note that an O-ring 309 as a seal member is provided between the manifold 209 and the reaction tube 205. The manifold 209 is supported by a holding body (not shown), so that the reaction tube 205 is installed vertically. In this way, a reaction vessel is formed by the reaction tube 205 and the manifold 209. Here, the manifold 209 is not particularly limited to the case where the manifold 209 is provided separately from the reaction tube 205, and the manifold 209 may not be provided individually as an integral part of the reaction tube 205.

反応管205の内側、すなわち、処理室201には、半導体基板としてのウエハ200がボート217および被誘導体としてのサセプタ218によって、水平姿勢で垂直方向にインナーチューブの長手方向に沿って多段に整列した状態で収納されている。   Inside the reaction tube 205, that is, in the processing chamber 201, wafers 200 as semiconductor substrates are aligned in multiple stages along the longitudinal direction of the inner tube in a vertical position in a horizontal posture by a boat 217 and a susceptor 218 as a derivative. It is stored in a state.

反応管205とウエハ200の間には、処理室201内に配置されているそれぞれのウエハ200に側方からガスを供給するために、石英(SiO)材で形成されたガス供給ノズル2321が配置されている。また、反応管205の下方には、処理室201内に配置されているそれぞれのウエハ200を通過したガスを側方から排気する石英(SiO)材で形成された排気部としてのガス排気口2311が形成されている。 A gas supply nozzle 2321 formed of quartz (SiO 2 ) material is provided between the reaction tube 205 and the wafer 200 in order to supply gas from the side to each wafer 200 disposed in the processing chamber 201. Has been placed. Further, below the reaction tube 205, a gas exhaust port as an exhaust unit formed of a quartz (SiO 2 ) material that exhausts the gas that has passed through each wafer 200 disposed in the processing chamber 201 from the side. 2311 is formed.

ガス供給ノズル2321は、上端が閉塞し、側壁には、ウエハ200に向けてガスを吹き出す、吹出し口としてのガス供給口2322が設けられている。ガス供給口2322は、処理室201内に配置されるウエハ200の中心に向かって形成されている。つまり、図9に示すように本実施の形態では、ウエハ200の側面側に配置されたガス供給口2322からウエハ200に向かってガスを供給する、サイドブロー方式となっている。また、図8に示すようにボート217には、複数段のウエハ200が載置されている。このため、複数のウエハ200のそれぞれに対して均一にガスを供給することができるように、ガス供給ノズル2321には、複数のガス供給口2322を形成している。また、複数のガス供給口2322は、それぞれ、各段のウエハ200間の高さ位置に、配置することが好ましい。   The gas supply nozzle 2321 is closed at the upper end, and a gas supply port 2322 as a blow-out port for blowing gas toward the wafer 200 is provided on the side wall. The gas supply port 2322 is formed toward the center of the wafer 200 disposed in the processing chamber 201. That is, as shown in FIG. 9, in this embodiment, a side blow system is used in which gas is supplied from the gas supply port 2322 arranged on the side surface side of the wafer 200 toward the wafer 200. In addition, as shown in FIG. 8, a plurality of stages of wafers 200 are placed on the boat 217. Therefore, a plurality of gas supply ports 2322 are formed in the gas supply nozzle 2321 so that the gas can be uniformly supplied to each of the plurality of wafers 200. In addition, the plurality of gas supply ports 2322 are preferably arranged at height positions between the wafers 200 in each stage.

反応管205の下方の側壁の外側には、ガス排気口2311と連通する排気部としてのガス排気管231と、ガス供給ノズル2321と連通するガス供給管232とが設けられている。ガス供給管232は、ガス供給ノズル2321にガスを供給するガス供給部である。なお、ガス排気口2311およびガス排気管231は反応管205の下方の側壁でなくても、例えば、マニホールド209の側壁に設けてもよい。ただし、高温の排気ガスが、回転機構254などの駆動部付近に廻り込むことを回避する観点からは、本実施の形態のように、反応管205の下方の側壁に設けることが好ましい。また、ガス供給ノズル2321とガス供給管232の連通部は反応管205の下方の側壁でなくても、例えば、マニホールド209の側壁に設けてもよい。   Outside the side wall below the reaction tube 205, there are provided a gas exhaust tube 231 as an exhaust unit communicating with the gas exhaust port 2311 and a gas supply tube 232 communicating with the gas supply nozzle 2321. The gas supply pipe 232 is a gas supply unit that supplies gas to the gas supply nozzle 2321. Note that the gas exhaust port 2311 and the gas exhaust pipe 231 may be provided not on the side wall below the reaction tube 205 but on the side wall of the manifold 209, for example. However, from the viewpoint of avoiding that hot exhaust gas circulates in the vicinity of the drive unit such as the rotation mechanism 254, it is preferable to provide the exhaust gas on the side wall below the reaction tube 205 as in the present embodiment. Further, the communication part between the gas supply nozzle 2321 and the gas supply pipe 232 may be provided not on the side wall below the reaction pipe 205 but on the side wall of the manifold 209, for example.

ガス供給管232は、上流側で例えば、3つに分かれており、バルブ177、178、179とガス流量制御装置としてのMFC(Mass Flow Controller)183、184、185を介して第一のガス供給源180、第二のガス供給源181、第三のガス供給源182にそれぞれ接続されている。MFC183、184、185およびバルブ177、178、179には、ガス流量制御部235が電気的に接続されており、このガス流量制御部235によって、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御されるようになっている。また、ガス供給管232は、上流側でさらに分岐され、バルブ(図示せず)と不活性ガス流量制御装置としてのMFCを介して、不活性ガス供給源(図示せず)に接続される。   The gas supply pipe 232 is divided into, for example, three on the upstream side, and a first gas supply is provided via valves 177, 178, 179 and MFCs (Mass Flow Controllers) 183, 184, 185 as gas flow rate control devices. A source 180, a second gas supply source 181, and a third gas supply source 182 are connected to the source 180, the second gas supply source 181, and the third gas supply source 182, respectively. A gas flow rate control unit 235 is electrically connected to the MFCs 183, 184, 185 and valves 177, 178, 179, and the gas flow rate control unit 235 allows the flow rate of the supplied gas to be a desired flow rate. It is controlled at the timing. The gas supply pipe 232 is further branched on the upstream side, and is connected to an inert gas supply source (not shown) via a valve (not shown) and an MFC as an inert gas flow control device.

ガス排気管231の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ(図示せず)、および圧力調整器としてのAPC(Automatic Pressure Control)バルブ242を介して真空ポンプ等の真空排気装置246が接続されている。圧力センサおよびAPCバルブ242には、圧力制御部236が電気的に接続されており、圧力制御部236は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ242の開度を調節することにより、処理室201内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。   A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 231 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC (Automatic Pressure Control) valve 242 as a pressure regulator. Has been. A pressure control unit 236 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 242, and the pressure control unit 236 adjusts the opening degree of the APC valve 242 based on the pressure detected by the pressure sensor. Control is performed at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure.

マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体として、シールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は、例えば、ステンレス等の金属で構成されており、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング301が設けられている。   A seal cap 219 is provided below the manifold 209 as a furnace port lid for hermetically closing the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is made of, for example, a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 301 is provided as a seal member that contacts the lower end of the manifold 209.

このシールキャップ219には、回転機構254が設けられている。回転機構254の回転軸255はシールキャップ219を貫通してボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。   The seal cap 219 is provided with a rotation mechanism 254. A rotation shaft 255 of the rotation mechanism 254 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat 217, and is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 217.

シールキャップ219は、処理炉202の外側に設けられた昇降機構としての昇降モータ248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201に対し搬入搬出することが可能となっている。   The seal cap 219 is configured to be moved up and down in the vertical direction by an elevating motor 248 as an elevating mechanism provided outside the processing furnace 202, so that the boat 217 can be carried into and out of the processing chamber 201. It is possible.

ボート217の下部には、例えば、耐熱性材料としての石英(SiO)で構成される円筒形状の断熱筒216が配置されており、この断熱筒216により、誘導加熱装置206による誘導加熱で生じた熱がマニホールド209側に伝わりにくくなるように構成されている。この断熱筒216は、ボート217と別体として設けずに、ボート217と一体として設けてもよい。また、断熱筒216に代えて、あるいは、断熱筒216に加えて、ボート217の下部、あるいは断熱筒216の下部に複数枚の断熱板を設けるように構成してもよい。 A cylindrical heat insulating cylinder 216 made of, for example, quartz (SiO 2 ) as a heat resistant material is disposed at the lower part of the boat 217, and is generated by induction heating by the induction heating device 206 by the heat insulating cylinder 216. Therefore, the heat is not easily transmitted to the manifold 209 side. The heat insulating cylinder 216 may be provided integrally with the boat 217 without being provided separately from the boat 217. Further, instead of the heat insulating cylinder 216 or in addition to the heat insulating cylinder 216, a plurality of heat insulating plates may be provided in the lower part of the boat 217 or the lower part of the heat insulating cylinder 216.

ボート217は、処理室201内でのウエハ200上への成膜処理時における膜中への不純物の混入を抑制するために、高純度で汚染物を放出しない材料であることが望ましい。また、ボート217の材料として、熱伝導率の高い材料を用いた場合、ボート217の下部にある石英製の断熱筒216を熱劣化させてしまうため、熱伝導率の低い材料であることが望ましい。また、サセプタ218に載置されるウエハ200へのボート217からの熱影響は抑制したほうがよいので、誘導加熱装置206により誘導加熱されない材料であることが望ましい。これらの条件を満足するように、ボート217の材料として石英材を使用している。   The boat 217 is preferably made of a high-purity material that does not emit contaminants in order to suppress the entry of impurities into the film during the film-forming process on the wafer 200 in the processing chamber 201. Further, when a material having a high thermal conductivity is used as the material of the boat 217, the heat insulating cylinder 216 made of quartz at the lower portion of the boat 217 is thermally deteriorated. Therefore, the material having a low thermal conductivity is desirable. . In addition, since it is better to suppress the thermal influence from the boat 217 on the wafers 200 placed on the susceptor 218, it is desirable that the material is not induction heated by the induction heating device 206. Quartz material is used as the material of the boat 217 so as to satisfy these conditions.

回転機構254および昇降モータ248には、駆動制御部237が電気的に接続されており、駆動制御部237は、回転機構254および昇降モータ248が所望の動作をするように所望のタイミングにて制御するようになっている。   A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the lifting motor 248, and the drive control unit 237 is controlled at a desired timing so that the rotation mechanism 254 and the lifting motor 248 perform a desired operation. It is supposed to be.

誘導加熱装置206には、螺旋状に形成されたRFコイル2061が上下複数の領域(ゾーン)に分割されて設けられている。例えば、図8に示すように、下方側のゾーンから、RFコイルL、RFコイルCL、RFコイルC、RFコイルCU、RFコイルUというように5つのゾーンに区分けして設けられている。これらの5つのゾーンに区分けされたRFコイルは独立して制御されるようになっている。   The induction heating device 206 is provided with a spirally formed RF coil 2061 divided into a plurality of upper and lower regions (zones). For example, as shown in FIG. 8, the lower zone is divided into five zones such as an RF coil L, an RF coil CL, an RF coil C, an RF coil CU, and an RF coil U. The RF coils divided into these five zones are controlled independently.

誘導加熱装置206の近傍には、処理室201内の温度を検出する温度検出体としての放射温度計263が、例えば、4箇所に設置されている。この放射温度計263は、少なくとも一つ設置されていればよいが、複数個の放射温度計263を設置することで温度制御性を向上させることができる。   In the vicinity of the induction heating device 206, radiation thermometers 263 as temperature detectors for detecting the temperature in the processing chamber 201 are installed, for example, at four locations. At least one radiation thermometer 263 may be installed, but temperature controllability can be improved by installing a plurality of radiation thermometers 263.

誘導加熱装置206および放射温度計263には、電気的に温度制御部238が接続されており、放射温度計263により検出された温度情報に基づいて、誘導加熱装置206への通電状態を調節することができるようになっている。そして、温度制御部238によって、処理室201内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御されるようになっている。   A temperature control unit 238 is electrically connected to the induction heating device 206 and the radiation thermometer 263, and an energization state to the induction heating device 206 is adjusted based on temperature information detected by the radiation thermometer 263. Be able to. Then, the temperature control unit 238 controls the temperature in the processing chamber 201 at a desired timing so as to obtain a desired temperature distribution.

また、ブロア2065は、温度制御部238が電気的に接続されている。温度制御部238は、予め設定された操作レシピに従って、ブロア2065の動作を制御するように構成されている。ブロア2065が動作することにより、壁体2062と反応管205との間隙にある雰囲気を開口部2066から排出する。開口部2066から雰囲気を排出した後、ラジエータ2064を通して冷却し、ブロア2065の下流側で設備に排出される。すなわち、温度制御部238による制御に基づいて、ブロア2065が動作することにより、誘導加熱装置206および反応管205を冷却することができる。   The blower 2065 is electrically connected to the temperature control unit 238. The temperature control unit 238 is configured to control the operation of the blower 2065 in accordance with a preset operation recipe. By operating the blower 2065, the atmosphere in the gap between the wall body 2062 and the reaction tube 205 is discharged from the opening 2066. After the atmosphere is discharged from the opening 2066, it is cooled through the radiator 2064 and discharged to the equipment downstream of the blower 2065. That is, the induction heating device 206 and the reaction tube 205 can be cooled by operating the blower 2065 based on the control by the temperature control unit 238.

冷却壁2063に接続されている冷却媒体供給部と冷却媒体排気部は、冷却壁2063への冷却媒体の流量を所望の冷却具合となるように所定のタイミングにてコントローラ240にて制御されるように構成されている。なお、冷却壁2063を設けたほうが、処理炉202外部への放熱を抑制しやすくなり、反応管205がより一層冷却しやすくなるため、より望ましいが、ブロア2065の冷却による冷却具合が、所望の冷却具合として制御可能であれば、冷却壁2063は設けなくてもよい。   The cooling medium supply unit and the cooling medium exhaust unit connected to the cooling wall 2063 are controlled by the controller 240 at a predetermined timing so that the flow rate of the cooling medium to the cooling wall 2063 becomes a desired cooling condition. It is configured. Note that it is more desirable to provide the cooling wall 2063 because it is easier to suppress heat radiation to the outside of the processing furnace 202 and the reaction tube 205 is more easily cooled. However, the cooling condition by cooling the blower 2065 is desired. The cooling wall 2063 may not be provided as long as the cooling state can be controlled.

また、壁体2062の上端には、開口部2066とは別に、爆発放散口と、この爆発放散口を開閉する爆発放散口開閉装置2067が設けられている。壁体2062内で水素ガスと酸素ガスとが混合して爆発が生じた際、壁体2062に所定の大きな圧力が加わることになる。このため、比較的強度の弱い箇所、例えば、壁体2062を形成するボルトやネジ、パネル等が破壊や飛散することになり、被害が増大してしまう。この被害を最小限に留めるべく、爆発放散口開閉装置2067は、壁体2062内で爆発が生じた際の所定の圧力以上で、爆発放散口を開き、内部圧力を放散するように構成されている。   In addition to the opening 2066, an explosion discharge opening and an explosion discharge opening opening / closing device 2067 that opens and closes the explosion discharge opening are provided at the upper end of the wall body 2062. When hydrogen gas and oxygen gas are mixed in the wall body 2062 and an explosion occurs, a predetermined large pressure is applied to the wall body 2062. For this reason, a part with comparatively weak intensity | strength, for example, the volt | bolt, screw, panel, etc. which form the wall body 2062, will be destroyed or scattered, and damage will increase. In order to minimize this damage, the explosion vent opening / closing device 2067 is configured to open the explosion vent and release the internal pressure above a predetermined pressure when an explosion occurs in the wall body 2062. Yes.

<処理炉周辺の構成>
続いて、本実施の形態1における処理炉202周辺の構成について、図8を参照しながら説明する。予備室としてのロードロック室141の外面に下基板245が設けられる。下基板245には昇降台249と嵌合するガイドシャフト264および昇降台249と螺合するボール螺子244が設けられる。下基板245に立設したガイドシャフト264およびボール螺子244の上端に上基板247が設けられる。ボール螺子244は上基板247に設けられた昇降モータ248により回転される。ボール螺子244が回転することにより昇降台249が昇降するように構成されている。
<Configuration around the processing furnace>
Next, the configuration around the processing furnace 202 in the first embodiment will be described with reference to FIG. A lower substrate 245 is provided on the outer surface of the load lock chamber 141 as a spare chamber. The lower substrate 245 is provided with a guide shaft 264 that fits with the lifting platform 249 and a ball screw 244 that screws with the lifting platform 249. An upper substrate 247 is provided on the upper ends of the guide shaft 264 and the ball screw 244 erected on the lower substrate 245. The ball screw 244 is rotated by an elevating motor 248 provided on the upper substrate 247. The lifting platform 249 is configured to move up and down as the ball screw 244 rotates.

昇降台249には中空の昇降シャフト250が垂直方向に設置され、昇降台249と昇降シャフト250の連結部は気密となっている。昇降シャフト250は昇降台249と共に昇降するようになっている。昇降シャフト250はロードロック室141の天板251を貫通する。昇降シャフト250が貫通する天板251の貫通穴は昇降シャフト250に対して接触することがないように充分な余裕がある。ロードロック室141と昇降台249との間には昇降シャフト250の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ265がロードロック室141を気密に保つために設けられている。ベローズ265は昇降台249の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ265の内径は昇降シャフト250の外形に比べ充分に大きく、ベローズ265の伸縮で接触することがないように構成されている。   A hollow elevating shaft 250 is installed on the elevating table 249 in the vertical direction, and the connection between the elevating table 249 and the elevating shaft 250 is airtight. The elevating shaft 250 moves up and down together with the elevating table 249. The elevating shaft 250 passes through the top plate 251 of the load lock chamber 141. The through hole of the top plate 251 through which the elevating shaft 250 passes has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 250. Between the load lock chamber 141 and the lifting platform 249, a bellows 265 as a stretchable hollow elastic body is provided so as to cover the periphery of the lifting shaft 250 in order to keep the load lock chamber 141 airtight. The bellows 265 has a sufficient amount of expansion and contraction that can accommodate the amount of elevation of the lifting platform 249, and the inner diameter of the bellows 265 is sufficiently larger than the outer shape of the lifting shaft 250, so that it does not come into contact with the expansion and contraction of the bellows 265. ing.

昇降シャフト250の下端には昇降基板252が水平に固着される。昇降基板252の下面にはOリング等のシール部材を介して駆動部カバー253が気密状態で取付けられている。昇降基板252と駆動部カバー253とで駆動部収納ケース256が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース256の内部はロードロック室141内の雰囲気と隔離される。   A lifting substrate 252 is fixed horizontally to the lower end of the lifting shaft 250. A drive unit cover 253 is attached to the lower surface of the elevating substrate 252 through a seal member such as an O-ring in an airtight state. The elevating board 252 and the drive unit cover 253 constitute a drive unit storage case 256. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 256 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 141.

また、駆動部収納ケース256の内部にはボート217の回転機構254が設けられており、回転機構254の周辺部は、冷却機構257により冷却される。また、電力供給ケーブル258が昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通って回転機構254に導かれて接続されている。そして、冷却機構257およびシールキャップ219には冷却流路259が形成されており、冷却流路259には冷却水を供給する冷却水配管260が接続され、昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通っている。   In addition, a rotation mechanism 254 of the boat 217 is provided inside the drive unit storage case 256, and the periphery of the rotation mechanism 254 is cooled by the cooling mechanism 257. The power supply cable 258 is led from the upper end of the lifting shaft 250 through the hollow portion of the lifting shaft 250 to the rotating mechanism 254 and connected thereto. A cooling channel 259 is formed in the cooling mechanism 257 and the seal cap 219, and a cooling water pipe 260 for supplying cooling water is connected to the cooling channel 259. It passes through the hollow part.

昇降モータ248を駆動してボール螺子244が回転することにより、昇降台249および昇降シャフト250を介して駆動部収納ケース256が昇降する。   By driving the elevating motor 248 and rotating the ball screw 244, the drive unit storage case 256 is raised and lowered via the elevating platform 249 and the elevating shaft 250.

駆動部収納ケース256が上昇することにより、昇降基板252に気密に設けられるシールキャップ219が処理炉202の開口部である炉口161を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース256が下降することにより、シールキャップ219とともにボート217が降下されて、ウエハ200を外部に搬出できる状態となる。   As the drive unit storage case 256 rises, the seal cap 219 provided in an airtight manner on the elevating substrate 252 closes the furnace port 161, which is an opening of the process furnace 202, and enables wafer processing. When the drive unit storage case 256 is lowered, the boat 217 is lowered together with the seal cap 219, so that the wafer 200 can be carried out to the outside.

ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、および、温度制御部238は、操作部や入出力部を構成し、基板処理装置101全体を制御する主制御部239に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238、および、主制御部239は、コントローラ240として構成されている。以上のようにして、本実施の形態1における基板処理装置101の処理炉202と、処理炉202周辺の構造体が構成されている。   The gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus 101. It is connected. These gas flow rate control unit 235, pressure control unit 236, drive control unit 237, temperature control unit 238, and main control unit 239 are configured as a controller 240. As described above, the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus 101 in the first embodiment and the structure around the processing furnace 202 are configured.

<基板の処理工程>
次に、本実施の形態1における基板処理装置を使用した基板の製造方法における、基板の処理工程について、図8および図10を参照しながら説明する。本実施の形態1では、基板の処理工程の一工程として、ウエハ200などの基板上に、エピタキシャル成長法を使用してシリコン(Si)を含有するシリコン含有膜を形成する方法(半導体装置の製造方法)について説明する。なお、本実施の形態1では、半導体装置の製造方法を例に取り上げて説明するが、本実施の形態1で開示される基板の製造方法は、半導体装置の製造方法に限定されるものではない。例えば、第1導電型(例えばp型)の半導体基板であるウエハ200などの基板上に第1導電型とは反対導電型の第2導電型(例えばn型)のエピタキシャル成長法を使用してシリコン含有膜を成膜し、pn接合を形成する、太陽電池の製造方法に適用することもできる。
<Substrate processing process>
Next, substrate processing steps in the substrate manufacturing method using the substrate processing apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, as one step of a substrate processing step, a method for forming a silicon-containing film containing silicon (Si) on a substrate such as wafer 200 using an epitaxial growth method (a method for manufacturing a semiconductor device) ). In the first embodiment, a semiconductor device manufacturing method will be described as an example. However, the substrate manufacturing method disclosed in the first embodiment is not limited to the semiconductor device manufacturing method. . For example, silicon using a second conductivity type (for example, n-type) epitaxial growth method opposite to the first conductivity type on a substrate such as the wafer 200 which is a semiconductor substrate of the first conductivity type (for example, p-type). The present invention can also be applied to a method for manufacturing a solar cell in which a containing film is formed to form a pn junction.

図10は、基板の処理工程のシーケンスを示す説明図であり、図10の破線は処理室201内の温度を示しており、図10の実線は処理室201内の圧力を示している。なお、以下の説明において、本実施の形態1における基板処理装置101を構成する各部の動作は、コントローラ240により制御される。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing a sequence of substrate processing steps. The broken line in FIG. 10 indicates the temperature in the processing chamber 201, and the solid line in FIG. 10 indicates the pressure in the processing chamber 201. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment is controlled by the controller 240.

まず、図8に示す処理室201内にボート217を搬入する前、処理室201はスタンバイ状態となっている(図10のスタンバイ工程)。スタンバイ状態とは、ボート217が処理室201の真下にあるロードロック室141に配置されて、このボート217にウエハ200が載置された複数枚のサセプタ218を装填している状態を指している。   First, before the boat 217 is carried into the processing chamber 201 shown in FIG. 8, the processing chamber 201 is in a standby state (standby process in FIG. 10). The standby state refers to a state in which the boat 217 is disposed in the load lock chamber 141 immediately below the processing chamber 201 and a plurality of susceptors 218 on which the wafers 200 are mounted are loaded on the boat 217. .

そして、ウエハ200が載置された複数枚のサセプタ218がボート217に装填されると、図8に示すように、複数枚のサセプタ218を保持したボート217は、昇降モータ248による昇降台249および昇降シャフト250の昇降動作により処理室201内に搬入(ボートローディング)される(図10のボートロード工程)。この状態で、シールキャップ219はOリングを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。このとき、処理室201の内部の圧力は、例えば、760Torr(=760×133.3Pa)となっている。   When the plurality of susceptors 218 on which the wafers 200 are placed are loaded into the boat 217, as shown in FIG. 8, the boat 217 holding the plurality of susceptors 218 includes The processing chamber 201 is loaded (boat loading) by the lifting and lowering operation of the lifting shaft 250 (boat loading step in FIG. 10). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring. At this time, the pressure inside the processing chamber 201 is, for example, 760 Torr (= 760 × 133.3 Pa).

続いて、処理室201内に不活性ガスとして、例えば、Nガスが供給され、処理室201を含む処理炉202内を不活性ガスで置換される(図10のNパージ1工程)。なお、不活性ガスは、ガス供給管232に接続される不活性ガス供給源(図示せず)から、ガス供給ノズル2321の複数のガス供給口2322を介して供給される。 Subsequently, for example, N 2 gas is supplied into the processing chamber 201 as an inert gas, and the inside of the processing furnace 202 including the processing chamber 201 is replaced with the inert gas (N 2 purge 1 step in FIG. 10). Note that the inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown) connected to the gas supply pipe 232 through the plurality of gas supply ports 2322 of the gas supply nozzle 2321.

続いて、処理室201内が所望の圧力となるように真空排気装置246によって排気され、処理室201内が減圧される(図10の真空排気1工程)。   Subsequently, the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired pressure, and the processing chamber 201 is depressurized (step 1 of evacuation in FIG. 10).

続いて、処理室201内の圧力が、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきAPCバルブ(圧力調節器)242がフィードバック制御される(図10の圧力制御工程)。この時、ガス供給管232に接続される不活性ガス供給源(図示せず)から、不活性ガスとして、例えばNガスが、ガス供給ノズル2321の複数のガス供給口2322を介して供給される。この圧力制御工程によって、処理室201の内部の圧力は、16000Pa以上、93310Pa以下で選択される処理圧力のうち、一定の圧力に調整される。例えば、200Torr〜700Torr(200×133.3Pa〜700×133.3Pa)となる。 Subsequently, the pressure in the processing chamber 201 is measured by a pressure sensor, and the APC valve (pressure regulator) 242 is feedback-controlled based on the measured pressure (pressure control step in FIG. 10). At this time, as an inert gas, for example, N 2 gas is supplied from an inert gas supply source (not shown) connected to the gas supply pipe 232 through a plurality of gas supply ports 2322 of the gas supply nozzle 2321. The By this pressure control step, the pressure inside the processing chamber 201 is adjusted to a constant pressure among the processing pressures selected from 16000 Pa to 93310 Pa. For example, 200 Torr to 700 Torr (200 × 133.3 Pa to 700 × 133.3 Pa).

続いて、成膜工程(図10参照)の前に、ガス供給ノズル2321から、パージガスとしてのHガスを処理室201内に供給し、処理室201内のガスをパージガス(Hガス)に置換する(図10のHパージ工程)。 Subsequently, before the film formation step (see FIG. 10), H 2 gas as a purge gas is supplied from the gas supply nozzle 2321 into the processing chamber 201, and the gas in the processing chamber 201 is converted into the purge gas (H 2 gas). Replace (H 2 purge step in FIG. 10).

続いて、ブロア2065が動作され、誘導加熱装置206と反応管205との間でガス若しくはエアが流通し、反応管205の側壁、ガス供給ノズル2321、ガス供給口2322、および、ガス排気口2311が冷却される。ラジエータ2064、冷却壁2063には、冷却媒体として冷却水が流通し、壁体2062を介して、誘導加熱装置206内が冷却される。   Subsequently, the blower 2065 is operated, and gas or air flows between the induction heating device 206 and the reaction tube 205, and the side wall of the reaction tube 205, the gas supply nozzle 2321, the gas supply port 2322, and the gas exhaust port 2311. Is cooled. Cooling water as a cooling medium flows through the radiator 2064 and the cooling wall 2063, and the inside of the induction heating device 206 is cooled through the wall body 2062.

また、ウエハ200が所望の温度となるように誘導加熱装置206に高周波電流を印加し、サセプタ218に誘導電流(渦電流)を生じさせる。詳しくは、誘導加熱装置206にて処理炉202内の少なくともボート217に保持された複数枚のサセプタ218を誘導加熱して、サセプタ218に収納されたウエハ200を加熱する(図10の昇温工程)。つまり、誘導加熱装置206に高周波電流を流すと、処理炉202の内部に高周波電磁界が発生し、この高周波電磁界によって、被誘導体であるサセプタ218に渦電流が発生する。このサセプタ218では、渦電流によって誘導加熱が起こり、サセプタ218が加熱される。具体的に、渦電流は、被誘導体であるサセプタ218の周縁部で生じ、誘導加熱装置206による誘導加熱では、主にサセプタ218の周縁部が加熱される。そして、周縁部が加熱されたサセプタ218では、輻射熱が発生し、この輻射熱により、サセプタ218に搭載されているウエハ200が加熱される。また、周縁部が加熱されたサセプタ218では、熱伝導によってサセプタ218の周縁部からサセプタ218の中央部へ熱が流れ、サセプタ218の全体(周縁部と中央部)が加熱される。このため、サセプタ218が加熱されると、サセプタ218に搭載されているウエハ200に熱伝導で熱が伝わり、ウエハ200が加熱される。   Further, a high frequency current is applied to the induction heating device 206 so that the wafer 200 has a desired temperature, and an induced current (eddy current) is generated in the susceptor 218. Specifically, a plurality of susceptors 218 held in at least the boat 217 in the processing furnace 202 are induction-heated by the induction heating device 206 to heat the wafers 200 accommodated in the susceptor 218 (a temperature raising step in FIG. 10). ). That is, when a high-frequency current is passed through the induction heating device 206, a high-frequency electromagnetic field is generated inside the processing furnace 202, and an eddy current is generated in the susceptor 218 that is a derivative by the high-frequency electromagnetic field. In the susceptor 218, induction heating occurs due to eddy current, and the susceptor 218 is heated. Specifically, the eddy current is generated at the peripheral portion of the susceptor 218 that is a derivative, and the peripheral portion of the susceptor 218 is mainly heated by induction heating by the induction heating device 206. In the susceptor 218 whose peripheral portion is heated, radiant heat is generated, and the wafer 200 mounted on the susceptor 218 is heated by the radiant heat. Further, in the susceptor 218 whose peripheral portion is heated, heat flows from the peripheral portion of the susceptor 218 to the central portion of the susceptor 218 by heat conduction, and the entire susceptor 218 (peripheral portion and central portion) is heated. For this reason, when the susceptor 218 is heated, heat is transferred to the wafer 200 mounted on the susceptor 218 by heat conduction, and the wafer 200 is heated.

このように本実施の形態1における基板処理装置101では、誘導加熱方式でウエハ200を加熱する方式を採用している。このとき、誘導加熱装置206に高周波電流を流すことによって発生する高周波電磁界によって、ウエハ200を直接誘導加熱しても加熱量が足りないことが多い。したがって、本誘導加熱方式では、効率的に誘導加熱で加熱できるように被誘導体であるサセプタ218を使用している。つまり、誘導加熱方式の基板処理装置101では、効率的に誘導加熱によって加熱されるようにサセプタ218を使用している。そして、このサセプタ218を効率的に誘導加熱で加熱処理した後、加熱されたサセプタ218上のウエハ200を、サセプタ218からの熱伝導によって加熱しているのである。このことから、サセプタ218は、ウエハ200を搭載する機能を有しているとともに、その重要な機能として、高周波電磁界によって誘導加熱され、ウエハ200を加熱する加熱源としての機能を有している。   As described above, the substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment employs a method of heating the wafer 200 by the induction heating method. At this time, the amount of heating is often insufficient even if the wafer 200 is directly induction heated by a high frequency electromagnetic field generated by flowing a high frequency current through the induction heating device 206. Therefore, in this induction heating method, the susceptor 218 which is a derivative is used so that it can be efficiently heated by induction heating. That is, the induction heating type substrate processing apparatus 101 uses the susceptor 218 so as to be efficiently heated by induction heating. Then, after the susceptor 218 is efficiently heat-treated by induction heating, the wafer 200 on the heated susceptor 218 is heated by heat conduction from the susceptor 218. Therefore, the susceptor 218 has a function of mounting the wafer 200 and, as an important function thereof, has a function as a heating source that is induction-heated by a high-frequency electromagnetic field and heats the wafer 200. .

この際、処理室201内が所望の温度分布となるように放射温度計263が検出した温度情報に基づき誘導加熱装置206への通電具合がフィードバック制御される。なお、この際、ブロア2065は、反応管205の外壁の温度がウエハ200上で膜成長させる温度より遥かに低い例えば600℃以下に冷却されるように予め設定された制御量で制御される。ウエハ200は、700℃〜1200℃内で選択される処理温度のうち、一定の温度で加熱される。例えば、ウエハ200は、1100〜1200℃に加熱される。また、例えば、原料ガスとしてSiHCl(トリクロロシラン)、キャリアガスとして、水素(H)を用いる場合には、サセプタ218が、1150℃以上となるように誘導加熱される。また、ウエハ200は、700℃〜1200℃内で選択される処理温度のうち、一定の温度で加熱されるが、その際、いずれの処理温度においても、ブロア2065は、反応管205の外壁の温度がウエハ200上で膜成長させる温度より遥かに低い、例えば600℃以下に冷却されるように予め設定された制御量にて制御される。続いて、回転機構254により、ボート217が回転することで、サセプタ218、および、このサセプタ218に載置されているウエハ200が回転する。 At this time, the state of energization to the induction heating device 206 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the radiation thermometer 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. At this time, the blower 2065 is controlled by a preset control amount such that the temperature of the outer wall of the reaction tube 205 is cooled to, for example, 600 ° C. or lower, which is much lower than the temperature at which the film is grown on the wafer 200. The wafer 200 is heated at a constant temperature among processing temperatures selected within a range of 700 ° C. to 1200 ° C. For example, the wafer 200 is heated to 1100 to 1200 ° C. Further, for example, when SiHCl 3 (trichlorosilane) is used as the source gas and hydrogen (H 2 ) is used as the carrier gas, the susceptor 218 is induction-heated to 1150 ° C. or higher. In addition, the wafer 200 is heated at a constant temperature among the processing temperatures selected in the range of 700 ° C. to 1200 ° C. At this time, the blower 2065 is provided on the outer wall of the reaction tube 205 at any processing temperature. The temperature is controlled by a preset control amount so that the temperature is much lower than the temperature at which the film is grown on the wafer 200, for example, 600 ° C. or lower. Subsequently, when the boat 217 is rotated by the rotation mechanism 254, the susceptor 218 and the wafer 200 mounted on the susceptor 218 are rotated.

ウエハ200の温度(処理室201内の温度)が安定したところで、第一のガス供給源180、第二のガス供給源181、第三のガス供給源182から処理ガスを供給し、ウエハ200の表面上にエピタシャル成長によってシリコン含有膜を形成させる(図10の成膜工程)。第一のガス供給源180、第二のガス供給源181、第三のガス供給源182には、シリコン含有膜を生成するための原料ガス(処理ガス)、反応ガス(処理ガス)、キャリアガス(処理ガス)が封入されている。例えば、原料ガスとしてのシリコン含有ガスには、SiH(シラン)、Si(ジシラン)、SiHCl(ジクロロシラン)、SiHCl(トリクロロシラン)、SiCl(四塩化珪素)等を例示することができる。反応ガスとしてのH含有ガスには、H(水素)、NH(アンモニア)等を例示することができる。またキャリアガスには、H(水素)の他、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)等の不活性ガスを用いることもできる。なお、反応ガスとしてHガスを用いる場合には、キャリアガスと反応ガスを兼用することができる。この場合、例えば、第一のガス供給源180に原料ガスを封入し、第二のガス供給源181にキャリアガスおよび反応ガスとしてのHガスを封入し、第三のガス供給源182にパージガスとしてのHガス、Arガス、Heガス、またはNeガスを封入する。また、パージガスとして、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)等の不活性ガスを用いる場合には、図10に示すHパージ工程を、Arガスパージ工程、Heガスパージ工程、またはNeガスパージ工程と読み替えて適用することができる。また、この場合、キャリアガスとパージガスを異なるガスとすることもできる。また、上記は、シリコン膜を生成する場合の例であって、変形例として、シリコンに不純物元素がドーピングされたシリコン含有膜を形成することもできる。不純物元素を含有するシリコン含有膜を生成する時は、不純物元素を含むドーピングガスを第二の原料ガスとして、シリコン含有ガスとともに供給することもできる。この場合、例えば、図8に示すガス供給管232は、上流側を4つに分けて、バルブ(図示せず)と、ガス流量制御装置(図示せず)、および第4のガス供給源(図示せず)を接続することでドーピングガスを供給することができる。また、ドーピングガスには、B(ジボラン)、BCl(三塩化ホウ素)、PH(ホスフィン)等を例示することができる。 When the temperature of the wafer 200 (the temperature in the processing chamber 201) is stabilized, the processing gas is supplied from the first gas supply source 180, the second gas supply source 181, and the third gas supply source 182, and the wafer 200 is heated. A silicon-containing film is formed on the surface by epitaxial growth (deposition process in FIG. 10). The first gas supply source 180, the second gas supply source 181, and the third gas supply source 182 include a source gas (processing gas), a reaction gas (processing gas), and a carrier gas for generating a silicon-containing film. (Processing gas) is enclosed. For example, the silicon-containing gas as the source gas includes SiH 4 (silane), Si 2 H 6 (disilane), SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane), SiHCl 3 (trichlorosilane), SiCl 4 (silicon tetrachloride), and the like. Can be illustrated. Examples of the H-containing gas as the reaction gas include H 2 (hydrogen), NH 3 (ammonia), and the like. In addition to H 2 (hydrogen), an inert gas such as Ar (argon), He (helium), or Ne (neon) can also be used as the carrier gas. In the case of using H 2 gas as the reaction gas can be used also a carrier gas and a reactive gas. In this case, for example, the source gas is sealed in the first gas supply source 180, the carrier gas and H 2 gas as the reaction gas are sealed in the second gas supply source 181, and the purge gas is sealed in the third gas supply source 182. H 2 gas, Ar gas, He gas, or Ne gas is sealed. When an inert gas such as Ar (argon), He (helium), or Ne (neon) is used as the purge gas, the H 2 purge process shown in FIG. 10 is replaced with an Ar gas purge process, a He gas purge process, or Ne. It can be read as a gas purge process. In this case, the carrier gas and the purge gas may be different from each other. The above is an example in the case of generating a silicon film, and as a modification, a silicon-containing film in which an impurity element is doped in silicon can be formed. When producing a silicon-containing film containing an impurity element, a doping gas containing the impurity element can be supplied as a second source gas together with the silicon-containing gas. In this case, for example, the gas supply pipe 232 shown in FIG. 8 is divided into four on the upstream side, a valve (not shown), a gas flow rate controller (not shown), and a fourth gas supply source ( A doping gas can be supplied by connecting (not shown). Examples of the doping gas include B 2 H 6 (diborane), BCl 3 (boron trichloride), PH 3 (phosphine), and the like.

ところで、シリコン含有膜を生成するには、水素による還元反応を利用するが、中間生成物を生成する反応や、副生成物を形成してシリコン原子を生成する反応において、反応ガスの組成に含まれる水素を利用する。実際には複雑な反応が発生していると考えられるが、主たる反応を以下に例示する。例えば、SiCl(四塩化珪素)を原料ガスとしてシリコン膜を形成する場合、
SiCl+H→SiCl+2HCl
の反応により、副生成物としてのHClと、中間生成物としてのSiClが生成され、基板であるウエハ200の表面に吸着される。そして、
SiCl+H→Si+2HCl
の反応により、副生成物としてのHClと、Si原子が生成され、副生成物であるHClが基板から脱離することでシリコン膜が形成される。
By the way, in order to produce a silicon-containing film, a reduction reaction by hydrogen is used, but it is included in the composition of the reaction gas in a reaction that produces an intermediate product or a reaction that forms a by-product to produce silicon atoms. Use hydrogen. Although it is considered that a complicated reaction actually occurs, main reactions are exemplified below. For example, when forming a silicon film using SiCl 4 (silicon tetrachloride) as a source gas,
SiCl 4 + H 2 → SiCl 2 + 2HCl
By this reaction, HCl as a by-product and SiCl 2 as an intermediate product are generated and adsorbed on the surface of the wafer 200 as a substrate. And
SiCl 2 + H 2 → Si + 2HCl
By this reaction, HCl as a by-product and Si atoms are generated, and HCl as a by-product is desorbed from the substrate to form a silicon film.

また、例えば、SiHCl(トリクロロシラン)を原料ガスとしてシリコン膜を形成する場合、熱分解により中間生成物であるSiClが生成され、基板であるウエハ200の表面に吸着される。そして、
SiCl+H→Si+2HCl
の反応により、副生成物としてのHClと、Si原子が生成され、副生成物であるHClが基板から脱離することでシリコン膜が形成される。このように、水素による還元反応を利用してシリコン含有膜を生成するので、反応ガスとしては組成に水素を含むH(水素)、NH(アンモニア)等の水素含有ガスを用いている。
For example, when a silicon film is formed using SiHCl 3 (trichlorosilane) as a source gas, SiCl 2 as an intermediate product is generated by thermal decomposition and is adsorbed on the surface of the wafer 200 as a substrate. And
SiCl 2 + H 2 → Si + 2HCl
By this reaction, HCl as a by-product and Si atoms are generated, and HCl as a by-product is desorbed from the substrate to form a silicon film. As described above, since the silicon-containing film is generated by utilizing the reduction reaction by hydrogen, a hydrogen-containing gas such as H 2 (hydrogen) or NH 3 (ammonia) containing hydrogen in the composition is used as the reaction gas.

また、成膜工程では、第一のガス供給源180、第二のガス供給源181、第三のガス供給源182から供給された各処理ガスが、所望の流量となるようにMFC183、184、185の開度が調節された後、バルブ177、178、179が開かれる。これにより、それぞれの処理ガスがガス供給管232を流通して、ガス供給ノズル2321に流入される。   Further, in the film forming process, the MFCs 183, 184, After the opening of 185 is adjusted, valves 177, 178, 179 are opened. Accordingly, each processing gas flows through the gas supply pipe 232 and flows into the gas supply nozzle 2321.

ガス供給ノズル2321の流路断面積は、複数あるガス供給口2322の開口面積に比べて十分に大きいため、処理室201よりも内圧が高くなる。このため、それぞれのガス供給口2322から噴出されるガスが略均一な流量、流速で処理室201に供給される。処理室201に供給されたガスは、処理室201内に配置された複数のウエハ200の表面において、熱分解あるいは水素による還元反応を生じ、一部がシリコン含有膜になる。そして、残りのガスは、シリコン含有膜を生成する際に発生した副生成物ガスとともに、ガス排気口2311に排出され、その後、ガス排気口2311からガス排気管231へ排気される。つまり、処理ガスは、サセプタ218間の間隙を通過する際に上下に隣接するそれぞれのサセプタ218から加熱されるとともに、加熱されたウエハ200と接触し、ウエハ200の表面上にエピタシャル成長によるシリコン含有膜が形成される。   Since the cross-sectional area of the gas supply nozzle 2321 is sufficiently larger than the opening area of the plurality of gas supply ports 2322, the internal pressure is higher than that of the processing chamber 201. Therefore, the gas ejected from each gas supply port 2322 is supplied to the processing chamber 201 at a substantially uniform flow rate and flow rate. The gas supplied to the processing chamber 201 undergoes thermal decomposition or reduction reaction by hydrogen on the surfaces of the plurality of wafers 200 arranged in the processing chamber 201, and a part thereof becomes a silicon-containing film. The remaining gas is discharged to the gas exhaust port 2311 together with the by-product gas generated when the silicon-containing film is generated, and then exhausted from the gas exhaust port 2311 to the gas exhaust pipe 231. That is, the processing gas is heated from the vertically adjacent susceptors 218 when passing through the gap between the susceptors 218, contacts the heated wafer 200, and contains silicon by epitaxial growth on the surface of the wafer 200. A film is formed.

予め設定された時間が経過すると、処理室201の温度を低下させる(図10の降温)。そして、処理室201内が所望の圧力となるように真空排気装置246によって排気され、処理室201内が減圧される(図10の真空排気2工程)。続いて、不活性ガス供給源(図示せず)から不活性ガスとして、例えば、Nガスが供給され、処理室201内が不活性ガスで置換されると共に、処理室201内の圧力が常圧に復帰される(図10のNパージ2工程)。 When a preset time elapses, the temperature of the processing chamber 201 is decreased (temperature decrease in FIG. 10). Then, the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum exhaust device 246 so as to have a desired pressure, and the inside of the processing chamber 201 is depressurized (step 2 of vacuum exhausting in FIG. 10). Subsequently, for example, N 2 gas is supplied as an inert gas from an inert gas supply source (not shown), the inside of the processing chamber 201 is replaced with the inert gas, and the pressure in the processing chamber 201 is normally maintained. The pressure is restored (N 2 purge 2 step in FIG. 10).

その後、昇降モータ248によりシールキャップ219が下降して、マニホールド209の下端が開口されると共に、処理済のウエハ200がボート217に保持された状態でマニホールド209の下端から反応管205の外部に搬出(ボートアンローディング)される(図10のボートアンロード工程)。その後、処理済のウエハ200は、ボート217より取出される(ウエハディスチャージ)。以上のようにして、表面にシリコン含有膜が形成されたウエハ200を取得する。   After that, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 so that the lower end of the manifold 209 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the reaction tube 205 while being held by the boat 217. (Boat unloading) is performed (boat unloading step in FIG. 10). Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge). As described above, the wafer 200 having the silicon-containing film formed on the surface is obtained.

<成膜工程の詳細>
次に、図10に示す成膜工程において、処理ガスの消費量を低減する技術について説明する。図11は、図10に示すHパージ工程、昇温工程および成膜工程における処理ガスの流量、ウエハの温度、およびシリコン含有膜の成長速度の関係を示す説明図である。また、図21は、図11に対する比較例を示す説明図である。なお、原料ガスは、前記したシリコン含有ガスに相当する。また、キャリアガスとしては、Hガス、Arガス、Heガス、またはNeガスを使用している。キャリアガスとして、Hガスを用いた場合には、反応ガスおよびキャリアガスが共通して水素含有ガスとなるが、以下の説明では、反応ガスとしての水素含有ガスと、キャリアガスとしての水素含有ガスを区別するため、原料ガス、反応ガス、およびキャリアガスの用語を用いて説明する。
<Details of film formation process>
Next, a technique for reducing the consumption of processing gas in the film forming process shown in FIG. 10 will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the relationship among the flow rate of the processing gas, the temperature of the wafer, and the growth rate of the silicon-containing film in the H 2 purge process, the temperature raising process, and the film forming process shown in FIG. FIG. 21 is an explanatory diagram showing a comparative example with respect to FIG. The source gas corresponds to the aforementioned silicon-containing gas. As the carrier gas, H 2 gas, Ar gas, He gas, or Ne gas is used. When H 2 gas is used as the carrier gas, the reaction gas and the carrier gas commonly become a hydrogen-containing gas, but in the following description, the hydrogen-containing gas as the reaction gas and the hydrogen-containing gas as the carrier gas In order to distinguish gas, it demonstrates using the term of source gas, reaction gas, and carrier gas.

処理ガス、特に原料ガスの消費量を低減する観点からは、図10に示す成膜工程では、成長速度(成膜速度)を略一定に保つことが好ましい。成長速度を略一定に保つ事で、処理ガスの利用効率が向上し、処理ガス、特に原料ガスの消費量を低減できるからである。   From the viewpoint of reducing the consumption of the processing gas, particularly the raw material gas, it is preferable to keep the growth rate (film formation rate) substantially constant in the film formation step shown in FIG. This is because by keeping the growth rate substantially constant, the utilization efficiency of the processing gas is improved and the consumption of the processing gas, particularly the raw material gas, can be reduced.

ところが、本願発明者の検討によれば、図21に示すように、一定流量の原料ガスおよび反応ガスを供給し続けた場合、膜生成工程(すなわち、シリコン含有膜を成長させる工程)において、成長速度が低下することが判った。例えば、図8において、処理温度(膜生成工程における処理室201内の設定温度)を1100℃、ガス供給ノズル2321内の圧力を80kPaとしてSiHClを原料ガス、Hガスを反応ガスおよびキャリアガスとしてシリコン膜を形成した場合について説明する。SiHClガスの分圧を4kPaとした場合には、膜生成工程の開始後2分が経過した時点でのシリコン膜の膜厚は2μm、膜生成工程の開始後15分が経過した時点でのシリコン膜の膜厚は13μmであった。つまり、膜生成工程の開始後2分間の平均成長速度は、1.00μm/分、膜生成工程の開始後15分間の平均成長速度は0.87μm/分となり、成長速度が時間経過とともに低下していることが判る。 However, according to the study of the present inventor, as shown in FIG. 21, when the raw material gas and the reaction gas at a constant flow rate are continuously supplied, the growth is performed in the film generation step (ie, the step of growing the silicon-containing film). It was found that the speed decreased. For example, in FIG. 8, the processing temperature (set temperature in the processing chamber 201 in the film generation process) is 1100 ° C., the pressure in the gas supply nozzle 2321 is 80 kPa, SiHCl 3 is the source gas, H 2 gas is the reaction gas, and the carrier gas A case where a silicon film is formed will be described. When the partial pressure of SiHCl 3 gas is 4 kPa, the film thickness of the silicon film is 2 μm at the time when 2 minutes have elapsed from the start of the film generation process, and at the time when 15 minutes have elapsed from the start of the film generation process. The film thickness of the silicon film was 13 μm. That is, the average growth rate for 2 minutes after the start of the film generation process is 1.00 μm / min, the average growth rate for 15 minutes after the start of the film generation process is 0.87 μm / min, and the growth rate decreases with time. You can see that

また、この時、図21に示すようにウエハ温度も時間経過とともに低下しており、このウエハ温度の低下は成長速度の低下要因の一つになっていることが判った。成膜工程では、ウエハ200(図8参照)に到達する前に、熱分解やガスの反応による生成物質が、処理室201(図8)周辺に付着することを抑制する観点から、原料ガスの温度をウエハ200の温度よりも低くすることが好ましい。しかし、ウエハ200よりも温度の低い原料ガスをウエハ200に向かって供給し続けると、ウエハ200の熱が奪われ、温度低下の原因になる。また、前記した水素を利用した還元反応は、吸熱反応であって、中間生成物を形成する際、あるいは、シリコン含有膜を生成する際に反応熱としてウエハ200の熱が吸収される結果、ウエハ200の温度が低下する。このウエハ200の温度低下を温度センサ(例えば、図8に示す放射温度計263)により検出し、加熱源(例えば、図8に示すRFコイル2061およびサセプタ218)により直ちに補えば良いが、検出してウエハ200を再昇温させるまでの間は、処理ガスの利用効率が低下してしまう。特に、本実施の形態のように、被誘導加熱体であるサセプタ218を誘導加熱方式により加熱する場合、例えば、ヒータのジュール熱によりウエハ200を加熱する、ジュール加熱方式よりも、温度制御の応答速度が遅くなるため、処理ガスの利用効率が低下し易い。   At this time, as shown in FIG. 21, the wafer temperature also decreased with the passage of time, and it was found that the decrease in the wafer temperature is one of the factors that decrease the growth rate. In the film forming process, before reaching the wafer 200 (see FIG. 8), from the viewpoint of suppressing generation of substances generated by thermal decomposition or gas reaction around the processing chamber 201 (FIG. 8), It is preferable that the temperature be lower than the temperature of the wafer 200. However, if the raw material gas having a temperature lower than that of the wafer 200 is continuously supplied toward the wafer 200, the heat of the wafer 200 is taken and the temperature is lowered. The reduction reaction using hydrogen is an endothermic reaction, and as a result of absorbing the heat of the wafer 200 as reaction heat when forming an intermediate product or forming a silicon-containing film, the wafer The temperature of 200 decreases. The temperature drop of the wafer 200 may be detected by a temperature sensor (for example, a radiation thermometer 263 shown in FIG. 8) and immediately compensated by a heating source (for example, the RF coil 2061 and the susceptor 218 shown in FIG. 8). Until the temperature of the wafer 200 is raised again, the utilization efficiency of the processing gas is lowered. In particular, when the susceptor 218 that is an induction heating body is heated by an induction heating method as in the present embodiment, for example, the temperature control response is higher than the Joule heating method in which the wafer 200 is heated by the Joule heat of the heater. Since the speed becomes slow, the utilization efficiency of the processing gas tends to decrease.

そこで、本実施の形態の成膜工程(図10参照)では、図11に示すように、原料ガスと反応ガスを供給し、排出し、基板であるウエハ200(図8参照)に対してシリコン含有膜を形成する膜生成工程S1と、膜生成工程S1の後、原料ガスおよび反応ガスの供給を停止し、基板であるウエハ200を昇温させる再昇温工程S2と、を複数回交互に実施する。つまり、図11に示す再昇温工程S2では、例えば、図8に示すように、原料ガスであるシリコン含有ガスが封入された第一のガス供給源180に接続されるバルブ177、および反応ガスである水素含有ガスが封入された第二のガス供給源181に接続されるバルブ178を閉止した状態でウエハ200の温度を昇温させる。このように、再昇温工程S2において、原料ガスおよび反応ガスの供給を停止することにより、温度低下したウエハ200を再昇温することができる。そして、ウエハ200の温度が昇温した後で、再び膜生成工程S1を開始することにより、成長速度の低下を抑制することができる。また、再昇温工程S2では、原料ガスおよび反応ガスの供給を停止するので、この間は原料ガスおよび反応ガスは消費されない。つまり、原料ガスおよび反応ガスの利用効率を向上させて、消費量を低減することができる。   Therefore, in the film forming process of this embodiment (see FIG. 10), as shown in FIG. 11, the source gas and the reactive gas are supplied and discharged, and silicon is applied to the wafer 200 (see FIG. 8) which is a substrate. The film generation step S1 for forming the containing film and the re-temperature increase step S2 for stopping the supply of the source gas and the reaction gas and increasing the temperature of the wafer 200 as the substrate alternately after the film generation step S1 are alternately performed a plurality of times. carry out. That is, in the reheating step S2 shown in FIG. 11, for example, as shown in FIG. 8, the valve 177 connected to the first gas supply source 180 in which the silicon-containing gas as the source gas is sealed, and the reactive gas The temperature of the wafer 200 is raised while the valve 178 connected to the second gas supply source 181 in which the hydrogen-containing gas is sealed is closed. Thus, in the reheating step S2, by stopping the supply of the source gas and the reactive gas, the temperature of the wafer 200 whose temperature has been lowered can be increased again. Then, after the temperature of the wafer 200 has risen, the film generation step S1 is started again, so that a decrease in the growth rate can be suppressed. In the reheating step S2, the supply of the raw material gas and the reactive gas is stopped, so that the raw material gas and the reactive gas are not consumed during this time. That is, it is possible to improve the utilization efficiency of the raw material gas and the reactive gas and reduce the consumption.

また、ウエハ200の温度を再昇温させることにより、以下の効果が得られる。すなわち、成長速度を低下させる阻害要因となる別の問題として、反応時に生成される副生成物の基板(ウエハ200)に対する吸着量が増加する問題がある。例えば、前記した水素を利用した還元反応ではHClなどの副生成物が生成され、基板であるウエハ200に吸着する。このような副生成物の吸着量が増加すると、成長速度が低下する原因となる。一方、本実施の形態では、再昇温工程S2で、ウエハ200の温度を再昇温させるので、ウエハ200に吸着した副生成物が脱離し易くなる。このため、副生成物の吸着に起因する成長速度の低下を抑制することができる。   Moreover, the following effects are acquired by raising the temperature of the wafer 200 again. That is, as another problem that becomes an inhibiting factor for reducing the growth rate, there is a problem that the amount of adsorption of by-products generated during the reaction to the substrate (wafer 200) increases. For example, in the above reduction reaction using hydrogen, a by-product such as HCl is generated and adsorbed on the wafer 200 as a substrate. When the amount of such a by-product adsorbed increases, the growth rate decreases. On the other hand, in this embodiment, since the temperature of the wafer 200 is raised again in the reheating step S2, the by-product adsorbed on the wafer 200 is easily desorbed. For this reason, the fall of the growth rate resulting from adsorption | suction of a by-product can be suppressed.

また、本実施の形態では、図11に示すように、再昇温工程S2において、原料ガスおよび反応ガスの供給を停止するが、この時、キャリアガスはウエハ200(図8参照)に対して継続して供給する。再昇温工程S2において、図8に示すガス供給ノズル2321から処理室201内に供給される全ての処理ガスを停止することも変形例としては考えられる。この場合、再昇温工程S2の間は、ガス供給ノズル2321内に処理ガス(原料ガス、反応ガス、およびキャリアガス)が滞留することになる。ガス供給ノズル2321は処理室201内に配置されているので、ガス供給ノズル2321内で滞留した処理ガスの温度が上昇する。この場合、ガス供給ノズル2321内で原料ガスの熱分解や反応が発生し、生成物がガス供給ノズル2321内に付着する懸念が生じる。このため、再昇温工程S2において、キャリアガスはウエハ200に対して継続して供給することが好ましい。これにより、ガス供給ノズル2321内に処理ガス(原料ガス、反応ガス、およびキャリアガス)が滞留することを抑制できるので、ガス供給ノズル2321内で原料ガスの熱分解や反応が発生し、生成物がガス供給ノズル2321内に付着することを抑制できる。このようにガス供給ノズル2321内での原料ガスの熱分解や反応の発生を抑制すれば、シリコン含有膜の形成に寄与しない処理ガスの量を低減することができる。言い換えれば、処理ガスの利用効率を向上させることができるので、原料ガスや反応ガスの消費量(生成膜を形成する際に供給する総量)を低減することができる。また、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着すると、ガス供給ノズル2321内の圧力のバランスがくずれ、ウエハ200に供給する処理ガスの流量が不安定になる懸念があるが、本実施の形態によればこれを抑制することができる。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, in the reheating step S2, the supply of the source gas and the reactive gas is stopped. At this time, the carrier gas is supplied to the wafer 200 (see FIG. 8). Supply continuously. In the reheating step S2, it is conceivable as a modified example to stop all the processing gases supplied into the processing chamber 201 from the gas supply nozzle 2321 shown in FIG. In this case, the processing gas (raw material gas, reaction gas, and carrier gas) stays in the gas supply nozzle 2321 during the reheating step S2. Since the gas supply nozzle 2321 is disposed in the processing chamber 201, the temperature of the processing gas staying in the gas supply nozzle 2321 increases. In this case, the raw material gas is thermally decomposed or reacted in the gas supply nozzle 2321, and there is a concern that the product adheres to the gas supply nozzle 2321. For this reason, it is preferable that the carrier gas is continuously supplied to the wafer 200 in the re-heating step S2. As a result, it is possible to prevent the processing gas (raw material gas, reactive gas, and carrier gas) from staying in the gas supply nozzle 2321, so that thermal decomposition or reaction of the raw material gas occurs in the gas supply nozzle 2321, and the product Can be prevented from adhering in the gas supply nozzle 2321. Thus, if the thermal decomposition of the source gas and the occurrence of reaction in the gas supply nozzle 2321 are suppressed, the amount of the processing gas that does not contribute to the formation of the silicon-containing film can be reduced. In other words, since the use efficiency of the processing gas can be improved, the consumption amount of the source gas and the reaction gas (the total amount supplied when forming the generated film) can be reduced. Further, when a product adheres to the gas supply nozzle 2321, there is a concern that the pressure balance in the gas supply nozzle 2321 is lost and the flow rate of the processing gas supplied to the wafer 200 becomes unstable. According to this, this can be suppressed.

また、再昇温工程S2において、キャリアガスをウエハ200に対して継続して供給すれば、ウエハ200の周辺において、ウエハ200の温度低下の原因となる原料ガスやシリコン含有膜の成長速度の低下要因となる副生成物が滞留することを抑制できる。副生成物は、キャリアガスと共に、図8に示すガス排気管231から排気される。このため、再昇温工程S2でのウエハ200の昇温時間を短縮することができる。また、ウエハ200の昇温時間を短縮する観点からは、キャリアガスは、原料ガスであるシリコン含有ガスよりも比熱が小さいガスとすることが好ましい。   Further, if the carrier gas is continuously supplied to the wafer 200 in the reheating step S2, the growth rate of the source gas and the silicon-containing film causing the temperature decrease of the wafer 200 around the wafer 200 is reduced. It can suppress that the by-product which becomes a factor retains. The by-product is exhausted from the gas exhaust pipe 231 shown in FIG. 8 together with the carrier gas. For this reason, the temperature raising time of the wafer 200 in the re-temperature raising step S2 can be shortened. Further, from the viewpoint of shortening the heating time of the wafer 200, the carrier gas is preferably a gas having a specific heat smaller than that of the silicon-containing gas that is the source gas.

図11に示す本実施の形態のプロファイルにおいて、本願発明者が実験的に確認した結果の一例について説明する。例えば、図8において、処理温度(膜生成工程における処理室201内の設定温度)を1100℃、ガス供給ノズル2321内の圧力を80kPaとしてSiHClを原料ガス、Hガスを反応ガスおよびキャリアガスとして、図11に示す膜生成工程S1、再昇温工程S2をそれぞれ2分間ずつ繰り返し実施した場合に、シリコン膜の膜厚が13μmになるまでの膜生成工程S1の総時間数を評価した。実験の結果、膜生成工程S1を約6.5回、すなわち約13分間、膜生成工程S1を実施することにより、シリコン膜の膜厚は13μmまで成長した。したがって、図21に示す比較例の結果に対して、原料ガスおよび反応ガスの消費量を約15%低減することができる。 In the profile of the present embodiment shown in FIG. 11, an example of the result confirmed experimentally by the present inventor will be described. For example, in FIG. 8, the processing temperature (set temperature in the processing chamber 201 in the film generation process) is 1100 ° C., the pressure in the gas supply nozzle 2321 is 80 kPa, SiHCl 3 is the source gas, H 2 gas is the reaction gas, and the carrier gas As a result, when the film generation step S1 and the reheating step S2 shown in FIG. 11 were repeated for 2 minutes each, the total number of hours of the film generation step S1 until the film thickness of the silicon film reached 13 μm was evaluated. As a result of the experiment, the film generation step S1 was performed about 6.5 times, that is, for about 13 minutes, and thereby the film thickness of the silicon film was grown to 13 μm. Therefore, the consumption of the source gas and the reaction gas can be reduced by about 15% with respect to the result of the comparative example shown in FIG.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, at least one of the plurality of effects described below is produced.

(1)本実施の形態によれば、成膜工程中に、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返すことで、シリコン含有膜の成長速度の低下を抑制することができる。   (1) According to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in the growth rate of the silicon-containing film by repeating the film generation step S1 and the reheating step S2 a plurality of times during the film formation step.

(2)また、本実施の形態によれば、再昇温工程S2で、基板の温度を再昇温させるので、基板に吸着した副生成物が脱離し易くなる。このため、副生成物の吸着に起因する成長速度の低下を抑制することができる。   (2) Further, according to the present embodiment, since the temperature of the substrate is raised again in the reheating step S2, the by-product adsorbed on the substrate is easily desorbed. For this reason, the fall of the growth rate resulting from adsorption | suction of a by-product can be suppressed.

(3)また、本実施の形態によれば、再昇温工程S2において、原料ガスとしてのシリコン含有ガスおよび反応ガスとしての水素含有ガスの供給を停止することにより、原料ガスおよび反応ガスの利用効率を向上させ、原料ガスや反応ガスの消費量(生成膜を形成する際に供給する総量)を低減することができる。   (3) Further, according to the present embodiment, in the reheating step S2, the supply of the raw material gas and the reactive gas is stopped by stopping the supply of the silicon-containing gas as the raw material gas and the hydrogen-containing gas as the reactive gas. Efficiency can be improved and consumption of raw material gas and reaction gas (total amount supplied when forming a production | generation film | membrane) can be reduced.

(4)特に、被誘導加熱体であるサセプタを誘導加熱方式により加熱する場合、例えば、ヒータのジュール熱により基板を加熱する、ジュール加熱方式よりも、温度制御の応答速度が遅くなるため、処理ガスの利用効率が低下し易いが、本実施の形態1によれば、処理ガスの利用効率を向上させることができる。   (4) In particular, when a susceptor that is an induction heating body is heated by an induction heating method, for example, the substrate is heated by the Joule heat of the heater. Although the gas utilization efficiency tends to decrease, according to the first embodiment, the utilization efficiency of the processing gas can be improved.

(5)また、本実施の形態によれば、再昇温工程S2において、キャリアガスを基板に対して継続して供給するので、ガス供給ノズル2321内に処理ガス(シリコン含有ガス、水素含有ガス)が滞留することを抑制できる。このため、ガス供給ノズル2321内でシリコン含有ガスの熱分解や反応が発生し、生成物がガス供給ノズル2321内に付着することを抑制できる。   (5) Further, according to the present embodiment, since the carrier gas is continuously supplied to the substrate in the reheating step S2, the processing gas (silicon-containing gas, hydrogen-containing gas) is supplied into the gas supply nozzle 2321. ) Can be suppressed. For this reason, thermal decomposition or reaction of the silicon-containing gas occurs in the gas supply nozzle 2321, and the product can be prevented from adhering to the gas supply nozzle 2321.

(6)また、ガス供給ノズル2321内でのシリコン含有ガスの熱分解や反応の発生を抑制すれば、処理ガスの利用効率を向上させることができるので、シリコン含有ガスや水素含有ガスの消費量(生成膜を形成する際に供給する総量)を低減することができる。   (6) Moreover, if the thermal decomposition of the silicon-containing gas in the gas supply nozzle 2321 and the occurrence of reaction can be suppressed, the utilization efficiency of the processing gas can be improved, so that the consumption of the silicon-containing gas and the hydrogen-containing gas is increased. (Total amount supplied when forming the formed film) can be reduced.

(7)また、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着すると、ガス供給ノズル2321内の圧力のバランスがくずれ、基板に供給する処理ガスの流量が不安定になる懸念があるが、本実施の形態1によればこれを抑制することができる。   (7) If the product adheres to the gas supply nozzle 2321, the pressure balance in the gas supply nozzle 2321 may be lost, and the flow rate of the processing gas supplied to the substrate may become unstable. According to the form 1, this can be suppressed.

(8)また、再昇温工程S2において、キャリアガスを基板に対して継続して供給すれば、基板の周辺において、基板の温度低下の原因となるシリコン含有ガスやシリコン含有膜の成長速度の低下要因となる副生成物が滞留することを抑制できる。このため、再昇温工程S2での基板の昇温時間を短縮することができる。   (8) If the carrier gas is continuously supplied to the substrate in the reheating step S2, the growth rate of the silicon-containing gas or the silicon-containing film that causes the temperature of the substrate to decrease around the substrate It can suppress that the by-product used as a fall factor retains. For this reason, the temperature raising time of the substrate in the reheating temperature step S2 can be shortened.

(9)特に、キャリアガスとして、シリコン含有ガスよりも比熱が小さいガスを供給することにより、再昇温工程S2での基板の昇温時間を短縮することができる。   (9) In particular, by supplying a gas having a specific heat smaller than that of the silicon-containing gas as the carrier gas, it is possible to shorten the temperature raising time of the substrate in the reheating temperature step S2.

(実施の形態2)
本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した再昇温工程S2において、処理室201内に加熱したパージガスを供給する実施態様について説明する。図12は図11に対する変形例を示す説明図、図13は図8に対する変形例を示す縦断面図である。なお、図13では、図8との相違点を解り易く示すため、処理室201および処理室201に接続される配管経路を模式的に示し、図8と共通する処理室201の周辺部分は図示を省略している。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, an embodiment in which the heated purge gas is supplied into the processing chamber 201 in the re-heating step S2 described in the first embodiment will be described. 12 is an explanatory view showing a modification to FIG. 11, and FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing a modification to FIG. In FIG. 13, in order to easily understand the difference from FIG. 8, the processing chamber 201 and the piping path connected to the processing chamber 201 are schematically illustrated, and the peripheral portion of the processing chamber 201 common to FIG. 8 is illustrated. Is omitted.

図12に示すように、本実施の形態では、再昇温工程S2において、基板であるウエハ200(図13参照)に対して加熱されたパージガスを供給する工程をさらに有している。パージガスとしては、前記したキャリアガスと同様に、H(水素)の他、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)等の不活性ガスを用いることができる。再昇温工程S2において、加熱されたパージガスを処理室201内のウエハ200に供給することにより、膜生成工程S1で一旦低下したウエハ200の温度を速く再昇温させることができる。このため、図11に示す態様と比較して再昇温工程S2の時間を短縮することができる。あるいは、再昇温工程S2において、ウエハ200を所定の処理温度まで昇温させた後で、次の膜生成工程S1を実施することができる。また、再昇温工程S2において、パージガスを供給することにより、ウエハ200の温度低下の原因となる原料ガスやシリコン含有膜の成長速度の低下要因となる副生成物をパージガスとともにウエハ200の周辺からガス排気管231を経由して処理室201の外部に排出することができる。このため、シリコン含有膜の成長速度の低下をより確実に抑制することができる。また、ウエハ200を積極的に加熱する観点から、図12に示すようにパージガスの流量は、原料ガスの流量、反応ガスの流量、およびキャリアガスの流量よりも多くすることが好ましい。パージガスの流量を多くすることにより、ウエハ200の昇温速度を上昇させることができる。 As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the reheating step S2 further includes a step of supplying a heated purge gas to the wafer 200 (see FIG. 13) that is a substrate. As the purge gas, in addition to H 2 (hydrogen), an inert gas such as Ar (argon), He (helium), Ne (neon), or the like can be used in the same manner as the carrier gas. In the reheating step S2, the heated purge gas is supplied to the wafer 200 in the processing chamber 201, so that the temperature of the wafer 200 once lowered in the film generation step S1 can be quickly raised again. For this reason, compared with the aspect shown in FIG. 11, the time of the reheating step S2 can be shortened. Alternatively, after the temperature of the wafer 200 is raised to a predetermined processing temperature in the re-heating step S2, the next film generation step S1 can be performed. Further, by supplying a purge gas in the reheating step S2, a source gas that causes a decrease in the temperature of the wafer 200 and a by-product that causes a decrease in the growth rate of the silicon-containing film from the periphery of the wafer 200 together with the purge gas. The gas can be discharged outside the processing chamber 201 through the gas exhaust pipe 231. For this reason, a decrease in the growth rate of the silicon-containing film can be more reliably suppressed. Further, from the viewpoint of positively heating the wafer 200, the purge gas flow rate is preferably larger than the raw material gas flow rate, the reactive gas flow rate, and the carrier gas flow rate, as shown in FIG. Increasing the flow rate of the purge gas can increase the rate of temperature increase of the wafer 200.

パージガスの加熱方法は、例えば、パージガスの供給経路中にヒータ(図示は省略)などのパージガス加熱部を配置する方法、あるいは、図13に示すパージガス供給ノズル2331のように、処理室201内におけるパージガスの供給経路を、原料ガスおよび反応ガスの供給経路(ガス供給ノズル2321)よりも長くする方法を用いることができる。図13では、パージガスを封入したパージガス供給源186に接続されるバルブ188およびMFC187を有し、これらがパージガスの供給経路であるパージガス供給ノズル2331に接続されている。また、MFC187は、コントローラ240のパージガス流量制御部235aと電気的に接続され、パージガスの流量が制御される。パージガス供給ノズル2331は、原料ガスであるシリコン含有ガスおよび反応ガスである水素含有ガスを供給するガス供給ノズル2321とは別体に形成されている。パージガス供給ノズル2331は、上端が閉塞し、側壁には、ウエハ200に向けてガスを吹き出す、吹出し口としてのパージガス供給口2332が設けられている。パージガス供給口2332は、処理室201内に配置されるウエハ200の中心に向かって形成されている。そして処理室201内において、パージガス供給ノズル2331の長さはガス供給ノズル2321の長さよりも長くなっている。このように、パージガス供給ノズル2331をガス供給ノズル2321よりも長くすることにより、パージガスは供給経路で例えばサセプタ218からの輻射熱により加熱される。これにより、ウエハ200の周辺には加熱されたパージガスを供給することができる。   The purge gas heating method is, for example, a method in which a purge gas heating unit such as a heater (not shown) is arranged in the purge gas supply path, or a purge gas in the processing chamber 201 as in the purge gas supply nozzle 2331 shown in FIG. The method of making the supply path longer than the supply path of the source gas and the reaction gas (gas supply nozzle 2321) can be used. In FIG. 13, a valve 188 and an MFC 187 connected to a purge gas supply source 186 filled with purge gas are provided, and these are connected to a purge gas supply nozzle 2331 which is a purge gas supply path. The MFC 187 is electrically connected to the purge gas flow rate control unit 235a of the controller 240, and the purge gas flow rate is controlled. The purge gas supply nozzle 2331 is formed separately from the gas supply nozzle 2321 that supplies a silicon-containing gas that is a raw material gas and a hydrogen-containing gas that is a reactive gas. The purge gas supply nozzle 2331 is closed at the upper end, and a purge gas supply port 2332 serving as a blow-out port for blowing gas toward the wafer 200 is provided on the side wall. The purge gas supply port 2332 is formed toward the center of the wafer 200 disposed in the processing chamber 201. In the processing chamber 201, the purge gas supply nozzle 2331 is longer than the gas supply nozzle 2321. Thus, by making the purge gas supply nozzle 2331 longer than the gas supply nozzle 2321, the purge gas is heated by, for example, radiant heat from the susceptor 218 in the supply path. Thereby, the heated purge gas can be supplied to the periphery of the wafer 200.

ところで、図13に対する変形例として、パージガスをガス供給ノズル2321から供給する方法もある。この場合、パージガス供給源186に接続されるバルブ188およびMFC187をガス供給ノズル2321に接続し、ガス供給ノズル2321までの供給経路中にヒータ(図示は省略)などのパージガス加熱部を配置する。また、この場合、再昇温工程S2において、ガス供給ノズル2321にはパージガスが流れるため、キャリアガスの供給を停止することができる。ただし、加熱されたパージガスがガス供給ノズル2321内を通ることにより、シリコン含有ガスおよび水素含有ガスが加熱され、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着することを防止する観点から、図13に示すように、ガス供給ノズル2321とは別にパージガス供給ノズル2331を備えた構成が好ましい。この場合、パージガスを十分に加熱することができるので、膜生成工程S1で一旦低下したウエハ200の温度を速く再昇温させることができる。   Incidentally, there is a method of supplying the purge gas from the gas supply nozzle 2321 as a modification to FIG. In this case, the valve 188 and the MFC 187 connected to the purge gas supply source 186 are connected to the gas supply nozzle 2321, and a purge gas heating unit such as a heater (not shown) is disposed in the supply path to the gas supply nozzle 2321. In this case, since the purge gas flows through the gas supply nozzle 2321 in the reheating step S2, the supply of the carrier gas can be stopped. However, from the viewpoint of preventing the heated purge gas from passing through the gas supply nozzle 2321 and thereby heating the silicon-containing gas and the hydrogen-containing gas to prevent the product from adhering to the gas supply nozzle 2321, as shown in FIG. As described above, a configuration including the purge gas supply nozzle 2331 separately from the gas supply nozzle 2321 is preferable. In this case, since the purge gas can be sufficiently heated, the temperature of the wafer 200 once lowered in the film generation step S1 can be rapidly raised again.

また、図12に示すように、膜生成工程S1ではパージガスを供給せず、再昇温工程S2でパージガスを供給することが好ましい。これにより、パージガスの消費量を低減することができる。また、膜生成工程S1において、原料ガスであるシリコン含有ガスが希釈され、シリコン含有膜の成長速度が低下することを防止できる。   Further, as shown in FIG. 12, it is preferable not to supply the purge gas in the film generation step S1, but to supply the purge gas in the reheating step S2. Thereby, the consumption of purge gas can be reduced. In the film generation step S1, it is possible to prevent the silicon-containing gas that is the source gas from being diluted and the growth rate of the silicon-containing film from being lowered.

なお、図12では、膜生成工程S1および再昇温工程S2において、キャリアガスを継続して供給する例を示しているが、変形例として再昇温工程S2ではキャリアガスの供給を停止することもできる。この場合、ガス供給ノズル2321内には、原料ガスおよび反応ガスの一部が滞留することになるが、本実施の形態によれば、再昇温工程S2の時間を短縮することができるので、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着することを抑制できる。またこの場合、キャリアガスの消費量を低減することができる。   FIG. 12 shows an example in which the carrier gas is continuously supplied in the film generation step S1 and the reheating step S2. However, as a modification, the supply of the carrier gas is stopped in the reheating step S2. You can also. In this case, a part of the raw material gas and the reactive gas stays in the gas supply nozzle 2321. However, according to the present embodiment, the time of the re-heating step S2 can be shortened, The product can be prevented from adhering in the gas supply nozzle 2321. In this case, the consumption of carrier gas can be reduced.

上記相違点以外は図1〜図11を用いて説明した実施態様と同様なので、重複する説明は省略する。   Since it is the same as that of the embodiment demonstrated using FIGS. 1-11 except the said difference, the overlapping description is abbreviate | omitted.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態1で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、再昇温工程で基板に対して加熱されたパージガスを供給することにより、膜生成工程で一旦低下した基板の温度を速く昇温させることができる。   (1) According to the present embodiment, by supplying the purge gas heated to the substrate in the re-temperature raising step, the temperature of the substrate once lowered in the film generation step can be quickly raised.

(2)再昇温工程において、パージガスを供給することにより、基板の温度低下の原因となる原料ガスやシリコン含有膜の成長速度の低下要因となる副生成物をパージガスとともに基板の周辺から取り除くことができる。   (2) In the reheating step, by supplying a purge gas, a source gas that causes a decrease in the temperature of the substrate and a by-product that causes a decrease in the growth rate of the silicon-containing film are removed from the periphery of the substrate together with the purge gas. Can do.

(3)膜生成工程ではパージガスを供給せず、再昇温工程でパージガスを供給することにより、パージガスの消費量を低減することができる。また、膜生成工程において、原料ガスであるシリコン含有ガスが希釈され、シリコン含有膜の成長速度が低下することを防止できる。   (3) The purge gas consumption can be reduced by supplying the purge gas in the reheating step without supplying the purge gas in the film generation step. Further, in the film generation process, it is possible to prevent the silicon-containing gas that is the source gas from being diluted and the growth rate of the silicon-containing film from being lowered.

(4)原料ガスであるシリコン含有ガスおよび反応ガスである水素含有ガスの供給経路とは別に、パージガスの供給経路を設けることにより、原料ガスの供給経路に生成物が付着することを防止することができる。また、パージガスを十分に加熱することができるので、膜生成工程で一旦低下した基板の温度を速く再昇温させることができる。   (4) By providing a supply path for the purge gas separately from the supply path for the silicon-containing gas that is the source gas and the hydrogen-containing gas that is the reaction gas, the product is prevented from adhering to the source gas supply path. Can do. In addition, since the purge gas can be sufficiently heated, the temperature of the substrate once lowered in the film generation process can be rapidly raised again.

(実施の形態3)
本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した再昇温工程S2において、処理室201内の圧力を上昇させてウエハ200を昇温させる実施態様について説明する。図14は図11に対する変形例を示す説明図である。また図15は、図14に対する変形例を示す説明図である。本実施の形態では、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第一工程と、パージガスを供給する第二工程と、パージガスの処理室からの排気量を少なくして封じ込める第三工程と、を交互に繰り返し、基板にシリコン含有膜を形成する。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, an embodiment will be described in which the temperature in the wafer 200 is raised by increasing the pressure in the processing chamber 201 in the re-heating step S2 described in the first embodiment. FIG. 14 is an explanatory view showing a modification to FIG. FIG. 15 is an explanatory view showing a modification to FIG. In the present embodiment, a first step of supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas, a second step of supplying a purge gas, and a third step of containing a purge gas with a reduced exhaust amount from the processing chamber, By repeating alternately, a silicon-containing film is formed on the substrate.

図14に示す変形例では、再昇温工程S2に、排気バルブの開度を膜生成工程S1の時よりも小さくする工程と、次の膜生成工程S1の前に排気バルブの開度を大きくする工程と、が含まれている。言い換えると、本実施の形態の再昇温工程S2は、処理室201内から処理室201内のガスを第一の排出量で排出する工程と、処理室201内から処理室201内のガスを第一の排出量より小さい第二の排出量で排出する工程と、をさらに有する。排気バルブは、図8や図13に示す処理室201内のガスの排気経路の流量を調整するバルブであって、図8や図13に示すAPCバルブ242がこれに相当する。詳しくは、再昇温工程S2を実施する際には、APCバルブ242の設定圧力を膜生成工程S1の時の設定値よりも高くする。そして、続いて実施される膜生成工程S1の前に、APCバルブ242の設定圧力を元に戻す。これにより、排気バルブの開度を調整し、処理室201から排気されるガスの排気量を調整することができる。   In the modification shown in FIG. 14, in the re-heating step S2, the opening of the exhaust valve is made smaller than that in the film generation step S1, and the opening of the exhaust valve is increased before the next film generation step S1. And a process of performing. In other words, the re-temperature raising step S2 of the present embodiment includes a step of discharging the gas in the processing chamber 201 from the processing chamber 201 with the first discharge amount, and the gas in the processing chamber 201 from the processing chamber 201. And a step of discharging with a second discharge amount smaller than the first discharge amount. The exhaust valve is a valve that adjusts the flow rate of the gas exhaust path in the processing chamber 201 shown in FIGS. 8 and 13, and corresponds to the APC valve 242 shown in FIGS. 8 and 13. Specifically, when the reheating step S2 is performed, the set pressure of the APC valve 242 is set higher than the set value in the film generation step S1. Then, the set pressure of the APC valve 242 is returned to the original state before the subsequent film generation step S1. Thereby, the opening degree of the exhaust valve can be adjusted, and the exhaust amount of the gas exhausted from the processing chamber 201 can be adjusted.

このように、再昇温工程S2において、排気量を小さくすることにより、処理室201内の圧力(炉内圧力)は、図14に示すように上昇する。この結果、処理室201内に配置され、膜生成工程S1で一旦低下したウエハ200の温度を速く再昇温させることができる。そして、続いて実施される膜生成工程S1の前に、排気量を大きくすれば、処理室201内の温度が過剰に上昇することを抑制できる。このため、膜生成工程S1では、ウエハ200の温度を略一定に保持することができる。なお、図14では、排気バルブの開度を閉止状態とはせず、膜生成工程S1よりも少ない排気量で継続的に排気する例について示しているが、変形例として、図15に示すように再昇温工程S2で、排気バルブを閉止することもできる。   As described above, in the re-heating step S2, the pressure in the processing chamber 201 (furnace pressure) increases as shown in FIG. 14 by reducing the displacement. As a result, the temperature of the wafer 200 disposed in the processing chamber 201 and once lowered in the film generation step S1 can be quickly raised again. If the exhaust amount is increased before the subsequent film generation step S1, the temperature in the processing chamber 201 can be prevented from rising excessively. For this reason, in the film production | generation process S1, the temperature of the wafer 200 can be hold | maintained substantially constant. FIG. 14 shows an example in which the exhaust valve is not closed and the exhaust is continuously performed with an exhaust amount smaller than that in the film generation step S1, but as a modified example, as shown in FIG. In addition, the exhaust valve can be closed in the reheating step S2.

また、図14に示すように、本実施の形態では、膜生成工程S1から再昇温工程S2に切り替わった後で、ウエハ200に対してパージガスを供給している。このように、再昇温工程S2で処理室201内からのガスの排気量を少なくし、かつ、パージガスを供給することで、処理室201内の圧力を短時間で上昇させることができる。また、処理室201内の圧力を効率的に上昇させる観点から、図14に示すように処理室201内からのガスの排気量を少なくする前にパージガスを供給することが好ましい。また、図12および図13を用いて説明したように、加熱したパージガスを供給することにより、ウエハ200の昇温速度をさらに上昇させることができる。また、パージガスを供給することにより、パージガスよりも比熱の大きいシリコン含有ガスをウエハ200の周辺から押し出すことができる。   As shown in FIG. 14, in this embodiment, the purge gas is supplied to the wafer 200 after switching from the film generation step S <b> 1 to the reheating step S <b> 2. Thus, the pressure in the processing chamber 201 can be increased in a short time by reducing the amount of gas exhausted from the processing chamber 201 and supplying the purge gas in the reheating step S2. Further, from the viewpoint of efficiently increasing the pressure in the processing chamber 201, it is preferable to supply the purge gas before reducing the amount of gas exhausted from the processing chamber 201 as shown in FIG. In addition, as described with reference to FIGS. 12 and 13, the heating rate of the wafer 200 can be further increased by supplying the heated purge gas. Further, by supplying the purge gas, a silicon-containing gas having a specific heat larger than that of the purge gas can be pushed out from the periphery of the wafer 200.

なお、図14では、膜生成工程S1および再昇温工程S2において、キャリアガスを継続して供給する例を示しているが、変形例として再昇温工程S2ではキャリアガスの供給を停止することもできる。この場合、ガス供給ノズル2321(図8または図13参照)内には、原料ガスおよび反応ガスの一部が滞留することになるが、本実施の形態によれば、再昇温工程S2の時間を短縮することができるので、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着することを抑制できる。またこの場合、キャリアガスの消費量を低減することができる。   FIG. 14 shows an example in which the carrier gas is continuously supplied in the film generation step S1 and the reheating step S2. However, as a modification, the supply of the carrier gas is stopped in the reheating step S2. You can also. In this case, a part of the source gas and the reaction gas stays in the gas supply nozzle 2321 (see FIG. 8 or FIG. 13), but according to the present embodiment, the time of the reheating step S2 Therefore, it is possible to suppress the product from adhering to the gas supply nozzle 2321. In this case, the consumption of carrier gas can be reduced.

上記相違点以外は図1〜図13を用いて説明した実施態様と同様なので、重複する説明は省略する。   Since it is the same as that of the embodiment demonstrated using FIGS. 1-13 except the said difference, the overlapping description is abbreviate | omitted.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、再昇温工程で、処理室内から処理室内のガスを排出する排出量を膜生成工程よりも小さくすることで、処理室内の圧力を上昇させて基板の温度を速く昇温させることができる。   (1) According to the present embodiment, in the reheating step, the amount of gas discharged from the processing chamber from the processing chamber is made smaller than that in the film generation step, thereby increasing the pressure in the processing chamber and The temperature can be raised quickly.

(2)再昇温工程において、パージガスを供給することにより、処理室内の圧力を短時間で上昇させることができる。   (2) By supplying the purge gas in the reheating step, the pressure in the processing chamber can be increased in a short time.

(実施の形態4)
本実施の形態では、前記実施の形態1で説明した再昇温工程S2において、処理室201内の圧力を上昇させてウエハ200を昇温させる別の実施態様について説明する。図16は図14に対する変形例を示す説明図である。本実施の形態では水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する際に、先にシリコン含有ガスの供給を停止する第一工程と、処理室内のガスの処理室からの排気量を少なくする第三工程と、を交互に繰り返し、基板にシリコン含有膜を形成する。
(Embodiment 4)
In the present embodiment, another embodiment in which the temperature in the processing chamber 201 is increased to raise the temperature of the wafer 200 in the re-heating step S2 described in the first embodiment will be described. FIG. 16 is an explanatory view showing a modification to FIG. In the present embodiment, when supplying the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas, a first step of stopping the supply of the silicon-containing gas first, and a third step of reducing the amount of gas exhausted from the processing chamber of the processing chamber. Steps are alternately repeated to form a silicon-containing film on the substrate.

図16に示す変形例では、反応ガスの供給を停止するタイミング、および再昇温工程S2でパージガスを供給しない点が図14と相違する。詳しくは、図16では、原料ガスであるシリコン含有ガスは、膜生成工程S1から再昇温工程S2に切り替わる時に供給を停止する。一方、反応ガスである水素含有ガスは、原料ガスを停止した後で停止する。つまり、反応ガスの供給時間は、原料ガスの供給時間よりも長く、再昇温工程S2の途中で停止される。   The modification shown in FIG. 16 is different from FIG. 14 in that the supply of the reaction gas is stopped and the purge gas is not supplied in the reheating step S2. Specifically, in FIG. 16, the supply of the silicon-containing gas that is the source gas is stopped when the film generation process S1 is switched to the re-heating process S2. On the other hand, the hydrogen-containing gas that is a reactive gas is stopped after the source gas is stopped. That is, the supply time of the reaction gas is longer than the supply time of the source gas, and is stopped in the middle of the reheating step S2.

つまり、本実施の形態では、再昇温工程S2の少なくとも途中まで、反応ガスを供給することにより、処理室201内の圧力を短時間で上昇させることができる。また、反応ガスを供給することにより、反応ガスよりも比熱の大きいシリコン含有ガスをウエハ200の周辺から押し出すことができる。   That is, in this embodiment, the pressure in the processing chamber 201 can be increased in a short time by supplying the reaction gas at least halfway through the re-heating step S2. Further, by supplying the reaction gas, a silicon-containing gas having a specific heat larger than that of the reaction gas can be pushed out from the periphery of the wafer 200.

また、反応ガスは、原料ガスと同じ供給経路、すなわち、図8に示すガス供給ノズル2321から供給するので、図16に示すように、再昇温工程S2ではキャリアガスの供給を停止してもガス供給ノズル2321内に、原料ガスの一部が滞留することを防止できる。このため、ガス供給ノズル2321内に生成物が付着することを抑制できる。なお、キャリアガスを停止するタイミングは、図16に示す態様には限定されず、例えば、反応ガスと同時に停止する態様とすることもできる。また、本実施の形態の変形例として、図15を用いて説明したように再昇温工程S2において、排気バルブを閉止することもできる。   Further, since the reaction gas is supplied from the same supply path as the source gas, that is, the gas supply nozzle 2321 shown in FIG. 8, as shown in FIG. 16, even if the supply of the carrier gas is stopped in the reheating step S2. Part of the source gas can be prevented from staying in the gas supply nozzle 2321. For this reason, it can suppress that a product adheres in the gas supply nozzle 2321. In addition, the timing which stops carrier gas is not limited to the aspect shown in FIG. 16, For example, it can also be set as the aspect stopped simultaneously with reaction gas. Further, as a modification of the present embodiment, the exhaust valve can be closed in the reheating step S2 as described with reference to FIG.

上記相違点以外は図14または図15を用いて説明した実施態様と同様なので、重複する説明は省略する。   Other than the above differences, the embodiment is the same as that described with reference to FIG. 14 or FIG.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、再昇温工程の少なくとも途中まで、反応ガスである水素含有ガスを供給することで、処理室内の圧力を上昇させて基板の温度を速く昇温させることができる。   (1) According to the present embodiment, by supplying a hydrogen-containing gas that is a reactive gas at least halfway through the re-temperature raising step, the pressure in the processing chamber is raised to quickly raise the temperature of the substrate. Can do.

(2)再昇温工程の少なくとも途中まで供給する水素含有ガスは、原料ガスであるシリコン含有ガスと同じ供給経路から供給するので、再昇温工程でキャリアガスの供給を停止してもシリコン含有ガスの供給経路内に生成物が付着することを抑制できる。   (2) Since the hydrogen-containing gas supplied at least halfway through the re-temperature raising step is supplied from the same supply path as the silicon-containing gas that is the source gas, the silicon-containing gas is contained even if the carrier gas supply is stopped in the re-temperature raising step. It can suppress that a product adheres in the supply path of gas.

(実施の形態5)
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した再昇温工程S2において、処理室201内のガスを排気する実施態様について説明する。図17は図11に対する変形例を示す説明図である。本実施の形態では、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第一工程と、水素含有ガスとシリコン含有ガスの供給を停止し、排気する第二工程と、を交互に繰り返し、基板にシリコン含有膜を形成する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, an embodiment in which the gas in the processing chamber 201 is exhausted in the reheating step S2 described in the above embodiment will be described. FIG. 17 is an explanatory view showing a modification to FIG. In the present embodiment, the first step of supplying the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and the second step of stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and evacuating are alternately repeated to form silicon on the substrate. A containing film is formed.

図17に示す変形例では、再昇温工程S2において、処理室201内のガスを排出する。この再昇温工程S2で排出されるガスには、少なくとも、処理室内のキャリアガスが含まれる。また、膜生成工程S1において処理室201内で副生成物ガスが発生する場合には、この副生成物ガスも再昇温工程S2で排出されるガスに含まれる。また、膜生成工程S1において熱分解、あるいは反応せずに処理室201内に残った原料ガスおよび反応ガスが存在する場合には、これらも再昇温工程S2で排出されるガスに含まれる。再昇温工程S2では、図17に示すように反応ガスおよび原料ガスの供給が停止されるので、再昇温工程S2で処理室201内のガスを排気することにより、ウエハ200の周辺において、ウエハ200の温度低下の原因となる原料ガスが滞留することを抑制できる。このため、図11に示す実施態様よりも速くウエハ200の温度を昇温させることができる。   In the modification shown in FIG. 17, the gas in the processing chamber 201 is discharged in the reheating step S2. The gas discharged in the reheating step S2 includes at least the carrier gas in the processing chamber. Further, when a by-product gas is generated in the processing chamber 201 in the film generation step S1, this by-product gas is also included in the gas discharged in the re-temperature raising step S2. Further, when there are the raw material gas and the reactive gas remaining in the processing chamber 201 without being thermally decomposed or reacted in the film generation step S1, these are also included in the gas discharged in the reheating step S2. In the reheating step S2, the supply of the reaction gas and the raw material gas is stopped as shown in FIG. 17, and therefore, by exhausting the gas in the processing chamber 201 in the reheating step S2, in the periphery of the wafer 200, It is possible to suppress the retention of the source gas that causes the temperature of the wafer 200 to decrease. For this reason, the temperature of the wafer 200 can be raised faster than the embodiment shown in FIG.

ところで、図17に示すように、再昇温工程S2において、キャリアガスも停止し、パージガスを供給しない場合には、処理室201内の圧力が低下する場合がある。この状態で膜生成工程S1を実施すると、ウエハ200の温度が低下し易くなるので、膜生成工程S1を開始する前に処理室201内の圧力を上昇させ、復旧させておくことが好ましい。そこで、再昇温工程S2から、膜生成工程S1に切り替える前に、処理室201内からの排出を停止すれば、処理室201内部の温度上昇に伴い、図17に示すように処理室201内の圧力を上昇させ、復旧させることができる。つまり、図17に示す変形例では、処理室201内から処理室201内のガスを排出する工程と、処理室201内からの排出を停止する工程と、をさらに有している。また、この時、図17に対する変形例として、処理室201内からの排出を停止する時に、処理室201内にキャリアガス、加熱されたパージガスの何れかまたは両方を供給することで、処理室201内の圧力を、より速く復旧させることができる。このように、処理室201内からの排出を一旦停止した場合には、膜生成工程S1では処理室201内の圧力を一定に制御するように、再び排気を開始する。   By the way, as shown in FIG. 17, in the re-heating step S2, when the carrier gas is also stopped and the purge gas is not supplied, the pressure in the processing chamber 201 may decrease. If the film generation step S1 is performed in this state, the temperature of the wafer 200 is likely to decrease. Therefore, it is preferable to increase the pressure in the processing chamber 201 and restore the temperature before starting the film generation step S1. Therefore, if the discharge from the processing chamber 201 is stopped before switching from the reheating step S2 to the film generation step S1, as the temperature inside the processing chamber 201 rises, as shown in FIG. The pressure can be raised and restored. That is, the modification shown in FIG. 17 further includes a step of discharging the gas in the processing chamber 201 from the processing chamber 201 and a step of stopping the discharging from the processing chamber 201. At this time, as a modification to FIG. 17, when the discharge from the processing chamber 201 is stopped, either or both of the carrier gas and the heated purge gas are supplied into the processing chamber 201. The internal pressure can be restored faster. As described above, when the discharge from the processing chamber 201 is temporarily stopped, in the film generation step S1, the exhausting is started again so that the pressure in the processing chamber 201 is controlled to be constant.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、再昇温工程において、処理室内のガスを排出することで、処理室内の圧力を上昇させて基板の温度を速く昇温させることができる。   (1) According to the present embodiment, in the re-heating step, by exhausting the gas in the processing chamber, the pressure in the processing chamber can be increased and the temperature of the substrate can be increased rapidly.

(2)膜生成工程に移行する前に、処理室内からの排出を一旦停止するので、処理室内の圧力を上昇させて、所定の圧力に復旧させることができる。   (2) Since the discharge from the processing chamber is temporarily stopped before shifting to the film generation step, the pressure in the processing chamber can be increased to restore the predetermined pressure.

(実施の形態6)
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した膜生成工程S1において、シリコン含有ガスおよび水素含有ガスとともに、塩素含有ガスを基板に対して供給する実施態様について説明する。図18は図12に対する変形例を示す説明図である。また、図19は、図13に対する変形例を示す縦断面図である。
(Embodiment 6)
In this embodiment, an embodiment in which a chlorine-containing gas is supplied to a substrate together with a silicon-containing gas and a hydrogen-containing gas in the film generation step S1 described in the above-described embodiment will be described. FIG. 18 is an explanatory view showing a modification to FIG. FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing a modification to FIG.

図18に示す変形例では、膜生成工程S1において、原料ガス、反応ガスとともに、塩素含有ガスを供給する。また、再昇温工程S2では、原料ガス、反応ガスおよび塩素含有ガスの供給を停止する。塩素含有ガスは、例えば図19に示すように、ガス供給管232に接続されるガス供給源189に封入されている。そして、ガス供給源189に接続されるMFC190およびバルブ191により、流量制御され、原料ガスであるシリコン含有ガスおよび反応ガスである水素含有ガスとともに、ガス供給ノズル2321を通じてウエハ200に対して供給される。このように、膜生成工程S1において、原料ガス、反応ガスとともに、塩素含有ガスを供給すると、ガス供給ノズル2321内に生成物質が付着することを抑制できる。このため、図12および図13を用いて説明した実施態様よりもガス供給ノズル2321に供給するガスの温度を高くすることができる。つまり、本実施の形態によれば、ウエハ200に到達する時の原料ガスの温度が高くなるので、ウエハ200の温度低下を抑制することができる。したがって、ウエハ200の温度低下によるシリコン含有膜の成長速度の低下を抑制することができる。このように、ガス供給ノズル2321内に生成物質が付着することを抑制できる塩素含有ガスとしては、例えばHClガス(塩酸ガス)やClガス(塩素ガス)等を例示することができる。HClガス(塩酸ガス)やClガス(塩素ガス)であれば、図18に示すように、原料ガスよりも少ない流量で、ガス供給ノズル2321内に生成物質が付着することを抑制できる。このため、ウエハ200の周辺で塩素含有ガスがシリコン含有膜の成長を阻害することを抑制できる。 In the modification shown in FIG. 18, a chlorine-containing gas is supplied together with the source gas and the reaction gas in the film generation step S1. In the reheating step S2, the supply of the source gas, the reaction gas, and the chlorine-containing gas is stopped. For example, as shown in FIG. 19, the chlorine-containing gas is sealed in a gas supply source 189 connected to a gas supply pipe 232. The flow rate is controlled by the MFC 190 and the valve 191 connected to the gas supply source 189, and the gas is supplied to the wafer 200 through the gas supply nozzle 2321 together with the silicon-containing gas as the source gas and the hydrogen-containing gas as the reaction gas. . As described above, when the chlorine-containing gas is supplied together with the source gas and the reaction gas in the film generation step S <b> 1, it is possible to suppress the generation material from adhering in the gas supply nozzle 2321. For this reason, the temperature of the gas supplied to the gas supply nozzle 2321 can be made higher than in the embodiment described with reference to FIGS. That is, according to the present embodiment, the temperature of the raw material gas when reaching the wafer 200 is increased, so that a decrease in the temperature of the wafer 200 can be suppressed. Therefore, a decrease in the growth rate of the silicon-containing film due to a decrease in the temperature of the wafer 200 can be suppressed. As described above, examples of the chlorine-containing gas that can prevent the generated substance from adhering to the gas supply nozzle 2321 include HCl gas (hydrochloric acid gas) and Cl 2 gas (chlorine gas). If it is HCl gas (hydrochloric acid gas) or Cl 2 gas (chlorine gas), as shown in FIG. 18, it is possible to suppress the product substance from adhering in the gas supply nozzle 2321 at a flow rate lower than that of the source gas. For this reason, it is possible to suppress the chlorine-containing gas from inhibiting the growth of the silicon-containing film around the wafer 200.

ただし、塩素含有ガスがウエハ200に付着すると、シリコン含有膜の成長を阻害する懸念がある。このため、図18に示すように再昇温工程S2において、パージガスを供給し、ウエハ200の周辺から塩素含有ガスを取り除く(ガス排気管231に向かって押し出す)ことが好ましい。パージガスを供給することにより、ガス供給源189から供給された塩素含有ガスの他、膜生成工程S1で生成された副生成物としての塩素含有ガスも取り除くことができる。また、本実施の形態では、前記したように、ガス供給ノズル2321内に供給するガスを加熱することができる。このため、図19に示すようにパージガス供給源186、バルブ188およびMFC187をガス供給管232に接続し、ガス供給ノズル2321からパージガスを供給することができる。なお、変形例として図13に示すように、パージガスの供給経路を独立して設けることもできる。   However, when the chlorine-containing gas adheres to the wafer 200, there is a concern that the growth of the silicon-containing film is hindered. For this reason, as shown in FIG. 18, it is preferable to supply purge gas and remove chlorine-containing gas from the periphery of the wafer 200 (push it toward the gas exhaust pipe 231) in the reheating step S2. By supplying the purge gas, in addition to the chlorine-containing gas supplied from the gas supply source 189, the chlorine-containing gas as a by-product generated in the film generation step S1 can be removed. In the present embodiment, as described above, the gas supplied into the gas supply nozzle 2321 can be heated. Therefore, as shown in FIG. 19, the purge gas supply source 186, the valve 188 and the MFC 187 can be connected to the gas supply pipe 232 and the purge gas can be supplied from the gas supply nozzle 2321. As a modification, as shown in FIG. 13, a purge gas supply path may be provided independently.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、膜生成工程において、原料ガス、反応ガスとともに、塩素含有ガスを供給することにより、ガスの供給経路に生成物質が付着することを抑制できる。このため、供給するガスの温度を高くすることで、基板に到達する時の原料ガスの温度が高くなるので、基板の温度低下を抑制することができる。   (1) According to the present embodiment, by supplying the chlorine-containing gas together with the raw material gas and the reaction gas in the film generation step, it is possible to suppress the generated substance from adhering to the gas supply path. For this reason, since the temperature of the raw material gas when reaching the substrate is increased by increasing the temperature of the gas to be supplied, a decrease in the temperature of the substrate can be suppressed.

(2)再昇温工程において、原料ガス、反応ガスおよび塩素含有ガスの供給を停止し、パージガスを供給することで、塩素含有ガスが基板に付着することを抑制できる。   (2) In the reheating step, the supply of the source gas, the reaction gas, and the chlorine-containing gas is stopped, and the purge gas is supplied, so that the chlorine-containing gas can be prevented from adhering to the substrate.

(実施の形態7)
本実施の形態では、前記実施の形態で説明した成膜工程の途中に、処理時間の異なる再昇温工程を施す実施態様について説明する。図20は図11に対する変形例を示す説明図である。
(Embodiment 7)
In this embodiment mode, an embodiment in which a reheating step having a different processing time is performed in the middle of the film forming step described in the above embodiment mode will be described. FIG. 20 is an explanatory view showing a modification to FIG.

図20に示す変形例では、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返した後に、再昇温工程S2よりも長い時間の再昇温工程S3を設け、その後、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返す。膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返す場合、ウエハ200の温度低下の程度および再昇温工程S2における昇温速度によっては、再昇温工程S2の期間内にウエハ200の温度が初期の処理温度まで上昇しない場合が考えられる。この場合、初期の処理温度と、再昇温工程S2後のウエハ200の温度との差は、膜生成工程S1および再昇温工程S2を繰り返すサイクル毎に累積的に大きくなる。   In the modification shown in FIG. 20, after repeating the film generation step S1 and the re-temperature increase step S2 a plurality of times, a re-temperature increase step S3 having a longer time than the re-temperature increase step S2 is provided, and then the film generation step S1 and The re-heating step S2 is repeated a plurality of times. When the film generation step S1 and the reheating step S2 are repeated a plurality of times, the temperature of the wafer 200 may be reduced within the period of the reheating step S2, depending on the degree of the temperature drop of the wafer 200 and the heating rate in the reheating step S2. There may be a case where the temperature does not rise to the initial processing temperature. In this case, the difference between the initial processing temperature and the temperature of the wafer 200 after the re-heating step S2 is cumulatively increased for each cycle in which the film generation step S1 and the re-heating step S2 are repeated.

そこで、図20に示すように、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返した後で、再昇温工程S2よりも長い時間の再昇温工程S3を実施する。つまり、累積的に大きくなった初期の処理温度との温度差を再昇温工程S3により小さくする。これにより、ウエハ200の温度低下に起因するシリコン含有膜の成長速度の低下を抑制することができる。なお、図20では、図11に対する変形例を例示的にしめしているが、図12、図14〜図18のいずれか一つ以上の変形例と組み合わせて適用することができる。   Therefore, as shown in FIG. 20, after the film generation step S1 and the reheating step S2 are repeated a plurality of times, the reheating step S3 for a longer time than the reheating step S2 is performed. That is, the temperature difference from the initial processing temperature that has become cumulatively increased is reduced by the reheating step S3. Thereby, it is possible to suppress a decrease in the growth rate of the silicon-containing film due to the temperature decrease of the wafer 200. In FIG. 20, a modification example with respect to FIG. 11 is exemplarily shown, but the present invention can be applied in combination with any one or more modification examples of FIGS. 12 and 14 to 18.

<本実施の形態の代表的効果>
以上、本実施の形態で説明した技術的思想によれば、前記実施の形態で説明した効果に加え、少なくとも、以下に記載する複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。
<Typical effects of the present embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the present embodiment, in addition to the effects described in the embodiment, at least one of the plurality of effects described below is achieved.

(1)本実施の形態によれば、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返した後に、再昇温工程S2よりも長い時間の再昇温工程S3を設け、その後、膜生成工程S1および再昇温工程S2を複数回繰り返すことで、基板の温度低下に起因するシリコン含有膜の成長速度の低下を抑制することができる。   (1) According to the present embodiment, after the film generation step S1 and the re-temperature increase step S2 are repeated a plurality of times, the re-temperature increase step S3 having a longer time than the re-temperature increase step S2 is provided. By repeating the step S1 and the reheating step S2 a plurality of times, it is possible to suppress a decrease in the growth rate of the silicon-containing film due to a decrease in the substrate temperature.

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態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変更可能であることはいうまでもない。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

例えば、前記実施の形態では誘導加熱方式により基板を加熱する処理装置を例に取り上げて説明したが、基板の加熱方式は、誘導加熱方式の他、ヒータ等のジュール熱により基板を加熱する、ジュール加熱方式に適用することもできる。また、前記実施の形態では複数枚の基板を一括して処理する、バッチ式の処理装置について説明したが、基板を一枚ずつ処理する、枚葉式の処理装置に適用することもできる。   For example, in the above-described embodiment, the processing apparatus that heats the substrate by the induction heating method has been described as an example. However, the substrate heating method is not only the induction heating method but also the Joule heat of a heater or the like. It can also be applied to a heating method. In the above-described embodiment, a batch type processing apparatus that processes a plurality of substrates at once has been described. However, the present invention can also be applied to a single wafer processing apparatus that processes substrates one by one.

また、前記各実施の形態で説明した実施態様の変形例として以下の構成とすることもできる。例えば、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第一工程と、パージガスを供給する第二工程と、水素含有ガスを供給する第三工程と、を交互に繰り返し、基板に対しシリコン含有膜を形成することができる。また、水素含有ガスを供給する第一工程と、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第二工程、パージガスを供給する第三工程と、を交互に繰り返し、シリコン含有膜を形成することができる。また、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第一工程と、パージガスを供給する第二工程と、水素含有ガスとシリコン含有ガスとを供給する第三工程、水素含有ガスを供給する第四工程と、を交互に繰り返し、シリコン含有膜を形成することができる。   Moreover, it can also be set as the following structures as a modification of the embodiment demonstrated by each said embodiment. For example, a first step of supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas, a second step of supplying a purge gas, and a third step of supplying a hydrogen-containing gas are alternately repeated to form a silicon-containing film on the substrate. Can be formed. In addition, a silicon-containing film may be formed by alternately repeating a first step of supplying a hydrogen-containing gas, a second step of supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas, and a third step of supplying a purge gas. it can. Also, a first step for supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas, a second step for supplying a purge gas, a third step for supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas, and a fourth step for supplying a hydrogen-containing gas. The silicon-containing film can be formed by alternately repeating the steps.

本発明は少なくとも以下の実施の形態を含む。   The present invention includes at least the following embodiments.

〔付記1〕
処理室内にある基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する工程と、
前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる工程と、
を複数回交互に実施する基板処理方法。
[Appendix 1]
Supplying and discharging a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to a substrate in a processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate;
Stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
The substrate processing method which implements alternately several times.

〔付記2〕
前記基板を昇温させる工程では、前記基板に対して加熱されたパージガスを供給する工程をさらに有する付記1の基板処理方法。
[Appendix 2]
The substrate processing method according to appendix 1, further comprising a step of supplying a heated purge gas to the substrate in the step of raising the temperature of the substrate.

〔付記3〕
前記基板を昇温させる工程では、前記処理室内から前記処理室内のガスを第一の排出量で排出する工程と、前記処理室内から前記処理室内のガスを第一の排出量より小さい第二の排出量で排出する工程と、をさらに有する付記1の基板処理方法。
[Appendix 3]
In the step of raising the temperature of the substrate, a step of discharging a gas in the processing chamber from the processing chamber with a first discharge amount, and a second step of discharging the gas in the processing chamber from the processing chamber to a second discharge amount smaller than the first discharge amount. The substrate processing method according to appendix 1, further comprising a step of discharging with a discharge amount.

〔付記4〕
前記基板を昇温させる工程では、前記処理室内から前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスを排出する工程をさらに有する付記1の基板処理方法。
[Appendix 4]
The substrate processing method according to supplementary note 1, wherein the step of raising the temperature of the substrate further includes a step of discharging the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas from the processing chamber.

〔付記5〕
前記基板を昇温させる工程では、前記処理室内から前記処理室内のガスを排出する工程と、前記処理室内からの排出を停止する工程と、をさらに有する付記1の基板処理方法。
[Appendix 5]
The substrate processing method according to appendix 1, further comprising a step of exhausting the gas in the processing chamber from the processing chamber and a step of stopping the exhausting from the processing chamber in the step of raising the temperature of the substrate.

〔付記6〕
前記基板を昇温させる工程では、前記基板に対して加熱されたパージガスを供給し、排出する工程と、前記基板に対して加熱されたパージガスを供給し、前記処理室内の圧力を上昇させる工程と、をさらに有する付記1の基板処理方法。
[Appendix 6]
In the step of raising the temperature of the substrate, a step of supplying and discharging a heated purge gas to the substrate, a step of supplying a heated purge gas to the substrate and increasing the pressure in the processing chamber, The substrate processing method according to appendix 1, further comprising:

〔付記7〕
処理室内にある基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する第一工程と、
前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる第二工程と、
を複数回交互に実施する基板処理方法であって、
少なくとも1回目に実施する第二工程における昇温度合よりも2回目以降に実施する第二工程のうちの少なくとも1回の第二工程における昇温度合が高くなるように実施する基板処理方法。
[Appendix 7]
Supplying and discharging a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to a substrate in a processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate;
A second step of stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
A substrate processing method for alternately performing a plurality of times,
The substrate processing method implemented so that the temperature increase in at least 1st 2nd process of the 2nd process implemented after the 2nd time may become higher than the temperature increase in the 2nd process implemented at least 1st time.

〔付記8〕
前記1回目に実施する第二工程における昇温時間よりも前記2回目以降に実施する第二工程のうちの少なくとも1回の第二工程における昇温時間のほうが長い付記7の基板処理方法。
[Appendix 8]
The substrate processing method according to appendix 7, wherein the temperature raising time in at least one second step among the second steps carried out after the second time is longer than the temperature raising time in the second step carried out for the first time.

〔付記9〕
前記昇温工程では、前記基板に対して加熱されたパージガスを供給する工程をさらに有し、
前記1回目に実施する第二工程における前記パージガスの温度よりも前記2回目以降に実施する第二工程のうちの少なくとも1回の第二工程における前記パージガスの温度のほうが高い付記7の基板処理方法。
[Appendix 9]
The temperature raising step further includes a step of supplying a heated purge gas to the substrate,
The substrate processing method according to appendix 7, wherein the temperature of the purge gas in at least one second step among the second steps performed after the second time is higher than the temperature of the purge gas in the second step performed in the first time. .

〔付記10〕
基板を処理する処理室と、
前記基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給するガス供給部と、
少なくとも前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内にある前記基板に対して前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する工程と、前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる工程とを、複数回実施するように前記ガス供給部および前記加熱部とを制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
[Appendix 10]
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to the substrate;
A heating unit for heating at least the substrate;
Supplying and discharging the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas to the substrate in the processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate; A control unit for controlling the gas supply unit and the heating unit so as to perform a plurality of steps of stopping the supply of the gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
A substrate processing apparatus.

本発明は、半導体装置や太陽電池などを製造する製造業に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in manufacturing industries for manufacturing semiconductor devices and solar cells.

101…基板処理装置、103…正面メンテナンス口、104…正面メンテナンス扉
105…カセット棚、106…スライドステージ、107…バッファ棚、110…カセット、111…筐体、111a…正面壁、112…カセット搬入搬出口、113…フロントシャッタ、114…カセットステージ、115…ボートエレベータ、118…カセット搬送装置、118a…カセットエレベータ、118b…カセット搬送機構、125…ウエハ移載機構、125a…ウエハ移載装置、125b…ウエハ移載装置エレベータ、125c…ツイーザ、134a…クリーンユニット、140…耐圧筐体、140a…正面壁、141…ロードロック室、142…ウエハ搬入搬出口、143…ゲートバルブ、144…ガス供給管、147…炉口ゲートバルブ、161…炉口、177、178、179、188、191…バルブ、180…第一のガス供給源、181…第二のガス供給源、182…第三のガス供給源、183、184、185、187、190…MFC(Mass Flow Controller)、186…パージガス供給源、200…ウエハ、201…処理室、202…処理炉、205…反応管、205a…側壁、205b…蓋部、206…誘導加熱装置、209…マニホールド、216…断熱筒、217…ボート、217a…底板、217b…天板、218…サセプタ、218a…周縁部、218b…中央部、218c…段差部、219…シールキャップ、231…ガス排気管、232…ガス供給管、233…パージガス供給部、235…ガス流量制御部、235a…パージガス流量制御部、236…圧力制御部、237…駆動制御部、238…温度制御部、239…主制御部、240…コントローラ、242…APCバルブ、244…ボール螺子、245…下基板、246…真空排気装置、247…上基板、248…昇降モータ、249…昇降台、250…昇降シャフト、251…天板、252…昇降基板、253…駆動部カバー、254…回転機構、255…回転軸、256…駆動部収納ケース、257…冷却機構、258…電力供給ケーブル、259…冷却流路、260…冷却水配管、263…放射温度計、264…ガイドシャフト、265…ベローズ、301、309…Oリング、2061…RFコイル、2062…壁体、2063…冷却壁、2064…ラジエータ、2065…ブロア、2066…開口部、2067…爆発放散口開閉装置、2311…ガス排気口、2321…ガス供給ノズル、2321a…第一領域、2321b…第二領域、2322…ガス供給口、2331…パージガス供給ノズル、2332…パージガス供給口、C、CL、CU、L、U…RFコイル、HU1…保持部、MT…部材、PF…パージガス供給部、PH…ピン孔、PN…突き上げピン、PR…支柱、UDU…突き上げピン昇降機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate processing apparatus, 103 ... Front maintenance port, 104 ... Front maintenance door 105 ... Cassette shelf, 106 ... Slide stage, 107 ... Buffer shelf, 110 ... Cassette, 111 ... Housing, 111a ... Front wall, 112 ... Cassette loading Unloading port, 113 ... front shutter, 114 ... cassette stage, 115 ... boat elevator, 118 ... cassette transfer device, 118a ... cassette elevator, 118b ... cassette transfer mechanism, 125 ... wafer transfer mechanism, 125a ... wafer transfer device, 125b ... Wafer transfer device elevator, 125c ... Tweezer, 134a ... Clean unit, 140 ... Pressure-resistant housing, 140a ... Front wall, 141 ... Load lock chamber, 142 ... Wafer loading / unloading port, 143 ... Gate valve, 144 ... Gas supply pipe 147 ... Furnace gate gate 161 ... Furnace port, 177, 178, 179, 188, 191 ... Valve, 180 ... First gas supply source, 181 ... Second gas supply source, 182 ... Third gas supply source, 183, 184, 185 187, 190 ... MFC (Mass Flow Controller), 186 ... Purge gas supply source, 200 ... Wafer, 201 ... Processing chamber, 202 ... Processing furnace, 205 ... Reaction tube, 205a ... Side wall, 205b ... Lid, 206 ... Induction heating 209 ... Manifold, 216 ... Heat insulation cylinder, 217 ... Boat, 217a ... Bottom plate, 217b ... Top plate, 218 ... Susceptor, 218a ... Peripheral part, 218b ... Center part, 218c ... Step part, 219 ... Seal cap, 231 ... Gas exhaust pipe, 232 ... Gas supply pipe, 233 ... Purge gas supply section, 235 ... Gas flow control section, 235a ... Purge gas flow control section, 236 ... Pressure Force control unit, 237 ... drive control unit, 238 ... temperature control unit, 239 ... main control unit, 240 ... controller, 242 ... APC valve, 244 ... ball screw, 245 ... lower substrate, 246 ... vacuum exhaust device, 247 ... up Substrate, 248 ... Elevating motor, 249 ... Elevating platform, 250 ... Elevating shaft, 251 ... Top plate, 252 ... Elevating substrate, 253 ... Driving unit cover, 254 ... Rotating mechanism, 255 ... Rotating shaft, 256 ... Driving unit storage case, 257 ... Cooling mechanism, 258 ... Power supply cable, 259 ... Cooling flow path, 260 ... Cooling water piping, 263 ... Radiation thermometer, 264 ... Guide shaft, 265 ... Bellows, 301, 309 ... O-ring, 2061 ... RF coil, 2062 ... Wall body, 2063 ... Cooling wall, 2064 ... Radiator, 2065 ... Blower, 2066 ... Opening, 2067 ... Explosion diffusion opening / closing 2311 ... Gas exhaust port, 2321 ... Gas supply nozzle, 2321a ... First region, 2321b ... Second region, 2322 ... Gas supply port, 2331 ... Purge gas supply nozzle, 2332 ... Purge gas supply port, C, CL, CU, L, U: RF coil, HU1: holding unit, MT: member, PF: purge gas supply unit, PH: pin hole, PN ... push-up pin, PR ... prop, UDU ... push-up pin lifting mechanism

Claims (5)

処理室内にある基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する工程と、
前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる工程と、
を複数回交互に実施する基板処理方法。
Supplying and discharging a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to a substrate in a processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate;
Stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
The substrate processing method which implements alternately several times.
前記基板を昇温させる工程では、前記基板に対して加熱されたパージガスを供給する工程をさらに有する請求項1の基板処理方法。   The substrate processing method according to claim 1, further comprising supplying a heated purge gas to the substrate in the step of raising the temperature of the substrate. 前記基板を昇温させる工程では、前記処理室内から前記処理室内のガスを第一の排出量で排出する工程と、前記処理室内から前記処理室内のガスを第一の排出量より小さい第二の排出量で排出する工程と、をさらに有する請求項1記載の基板処理方法。   In the step of raising the temperature of the substrate, a step of discharging a gas in the processing chamber from the processing chamber with a first discharge amount, and a second step of discharging the gas in the processing chamber from the processing chamber to a second discharge amount smaller than the first discharge amount. The substrate processing method according to claim 1, further comprising a step of discharging with a discharge amount. 処理室内にある基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する第一工程と、
前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる第二工程と、
を複数回交互に実施する基板処理方法であって、
少なくとも1回目に実施する第二工程における昇温度合よりも2回目以降に実施する第二工程のうちの少なくとも1回の第二工程における昇温度合が高くなるように実施する基板処理方法。
Supplying and discharging a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to a substrate in a processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate;
A second step of stopping the supply of the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
A substrate processing method for alternately performing a plurality of times,
The substrate processing method implemented so that the temperature increase in at least 1st 2nd process of the 2nd process implemented after the 2nd time may become higher than the temperature increase in the 2nd process implemented at least 1st time.
基板を処理する処理室と、
前記基板に対して水素含有ガスおよびシリコン含有ガスを供給するガス供給部と、
少なくとも前記基板を加熱する加熱部と、
前記処理室内にある前記基板に対して前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスを供給し、排出し、前記基板から吸熱しつつ、該基板に対してシリコン含有膜を形成する工程と、前記水素含有ガスおよび前記シリコン含有ガスの供給を停止し、前記基板を昇温させる工程とを、複数回実施するように前記ガス供給部および前記加熱部とを制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas and a silicon-containing gas to the substrate;
A heating unit for heating at least the substrate;
Supplying and discharging the hydrogen-containing gas and the silicon-containing gas to the substrate in the processing chamber, and forming a silicon-containing film on the substrate while absorbing heat from the substrate; A control unit for controlling the gas supply unit and the heating unit so as to perform a plurality of steps of stopping the supply of the gas and the silicon-containing gas and raising the temperature of the substrate;
A substrate processing apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018088517A (en) * 2016-11-24 2018-06-07 東京エレクトロン株式会社 Method of forming silicon-containing film
JP2018125449A (en) * 2017-02-02 2018-08-09 株式会社日立国際電気 Manufacturing method, program, and substrate processing device for lithography template

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