JP2012178492A - Substrate processing device, gas nozzle, and method of manufacturing substrate or semiconductor device - Google Patents

Substrate processing device, gas nozzle, and method of manufacturing substrate or semiconductor device Download PDF

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Takashi Sasaki
隆史 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To evenly perform film formation on each substrate by making the flow of a reaction gas supplied from each gas supply port approximately uniform.SOLUTION: In each of a plurality of gas supply nozzles 60, 70, current plates 69, 73, respectively, are provided on the side of a first gas exhaust port 90 of the gas supply ports 68, 72, so as to extend in a direction in which a reaction gas from the gas supply ports 68, 72 is supplied. With this configuration, it is possible to suppress the reaction gas ejected (supplied) from the gas supply ports 68, 72 from directly flowing toward the first gas exhaust port 90 and to make the flow of the reaction gas toward the wafers 14 approximately uniform, thereby making it possible to evenly perform film formation on each of the wafers 14.

Description

本発明は、基板処理装置およびガスノズルならびに基板若しくは半導体デバイスの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, a gas nozzle, and a method for manufacturing a substrate or a semiconductor device.

炭化ケイ素(SiC)は、ケイ素(Si)に比して、絶縁耐圧や熱伝導性が高いこと等から、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。その一方でSiCは、不純物拡散係数が小さいこと等から、Siに比して結晶基板や半導体装置(半導体デバイス)の製造が難しいことが知られている。例えば、Siのエピタキシャル成膜温度が900℃〜1200℃程度であるのに対し、SiCのエピタキシャル成膜温度は1500℃〜1800℃程度となっており、装置の耐熱構造や材料の分解抑制等に技術的な工夫が必要となる。このようなSiCのエピタキシャル成膜を行う基板処理装置としては、例えば、特許文献1に記載された技術が知られている。   Silicon carbide (SiC) is particularly attracting attention as an element material for power devices because it has higher withstand voltage and higher thermal conductivity than silicon (Si). On the other hand, it is known that SiC is difficult to manufacture a crystal substrate and a semiconductor device (semiconductor device) as compared with Si because of a small impurity diffusion coefficient. For example, the epitaxial film formation temperature of Si is about 900 ° C. to 1200 ° C., whereas the epitaxial film formation temperature of SiC is about 1500 ° C. to 1800 ° C. Need to be creative. As a substrate processing apparatus that performs such SiC epitaxial film formation, for example, a technique described in Patent Document 1 is known.

特許文献1には、反応室に複数枚の基板を縦方向に積層して処理する、所謂バッチ式縦型基板処理装置が記載され、反応室の長手方向(上下方向)には、第1ガス供給ノズルおよび第2ガス供給ノズルが延在している。第1ガス供給ノズル(ガスノズル)は、シリコンおよび塩素含有ガスとしてのテトラクロロシラン(SiCl)ガス等を反応室内に供給し、第2ガス供給ノズル(ガスノズル)は、還元ガスとしての水素(H)ガス等を反応室内に供給する。そして、少なくともこれらの2種類の反応ガスは反応室の内部で混合され、その後、混合された反応ガスはウェーハ(基板)の表面に沿って流れる。これにより、ウェーハにSiC膜がエピタキシャル成長により形成される。 Patent Document 1 describes a so-called batch-type vertical substrate processing apparatus that stacks and processes a plurality of substrates in a reaction chamber in the vertical direction, and a first gas is provided in the longitudinal direction (vertical direction) of the reaction chamber. A supply nozzle and a second gas supply nozzle extend. The first gas supply nozzle (gas nozzle) supplies tetrachlorosilane (SiCl 4 ) gas or the like as silicon and chlorine-containing gas into the reaction chamber, and the second gas supply nozzle (gas nozzle) is hydrogen (H 2 as a reducing gas). ) Supply gas etc. into the reaction chamber. At least these two kinds of reaction gases are mixed inside the reaction chamber, and then the mixed reaction gas flows along the surface of the wafer (substrate). Thereby, a SiC film is formed on the wafer by epitaxial growth.

このように、特許文献1に記載された基板処理装置は、第1ガス供給ノズルおよび第2ガス供給ノズルを設け、少なくとも2種類の反応ガスを反応室の内部で混合させている。これにより、1500℃〜1800℃にもなる反応室の内部に延在するガスノズルの内壁やガス供給口へのSiC膜の析出等を抑制するようにしている。   As described above, the substrate processing apparatus described in Patent Document 1 includes the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle, and mixes at least two kinds of reaction gases inside the reaction chamber. Thereby, precipitation of the SiC film | membrane etc. to the inner wall and gas supply port of the gas nozzle extended inside the reaction chamber which is 1500 degreeC-1800 degreeC are suppressed.

特開2011−003885号公報JP 2011-003885 A

しかしながら、上述の特許文献1に記載された基板処理装置においては、中空パイプ状に形成したガスノズルの側面部に、その長手方向に沿って並ぶよう複数のガス供給口を開口して設けており、これらのガス供給口は、ガスノズルの側面部をその径方向に単純に貫通させることで形成している。したがって、ガスノズル内から各ガス供給口を介して外部に供給される反応ガス(成膜ガスやエッチングガス等)は、基板に向けて真っ直ぐ進んだり、基板に向かわずに各ガス供給口の周囲に拡散したりする。そのため、複数積層した基板への反応ガスの供給状態が不安定となり、例えば、各基板のうちの上方側と下方側とで反応ガスの流速や濃度が不均一になり易いという問題を生じ得る。つまり、各基板のうちの上方側と下方側とでは、SiC膜の成長速度や膜厚が異なってしまい、ひいては製品誤差を生じることになる。特に、特許文献1に記載された基板処理装置のように、各ガス供給口からの反応ガスの供給方向(水平方向)と、反応室内の反応ガスを外部に排出するための排気口による排気方向(垂直方向)とが異なる場合においては、各基板のうちの排気口に近い側にある基板の周囲において、反応ガスの濃度が高くなるという問題を生じ得る。   However, in the substrate processing apparatus described in Patent Document 1 described above, a plurality of gas supply ports are provided so as to be aligned along the longitudinal direction on the side surface of the gas nozzle formed in a hollow pipe shape, These gas supply ports are formed by simply penetrating the side surface of the gas nozzle in the radial direction. Therefore, the reaction gas (film formation gas, etching gas, etc.) supplied from the gas nozzle to the outside through each gas supply port travels straight toward the substrate or around each gas supply port without facing the substrate. Or spread. For this reason, the supply state of the reaction gas to the plurality of stacked substrates becomes unstable, and for example, there may arise a problem that the flow velocity and concentration of the reaction gas are likely to be non-uniform between the upper side and the lower side of each substrate. That is, the growth rate and film thickness of the SiC film are different between the upper side and the lower side of each substrate, resulting in a product error. In particular, as in the substrate processing apparatus described in Patent Document 1, the supply direction (horizontal direction) of the reaction gas from each gas supply port and the exhaust direction by the exhaust port for discharging the reaction gas in the reaction chamber to the outside. When the (vertical direction) is different, there may be a problem that the concentration of the reaction gas is increased around the substrate on the side close to the exhaust port of each substrate.

本発明の目的は、各ガス供給口から供給される反応ガスの流れを略均一化して、各基板をばらつくこと無く成膜することができる基板処理装置およびガスノズルならびに基板若しくは半導体デバイスの処理方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus, a gas nozzle, and a substrate or semiconductor device processing method capable of forming a film without variation in each substrate by making the flow of reaction gas supplied from each gas supply port substantially uniform. It is to provide.

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、複数積層された基板を処理する反応容器と、前記反応容器内を加熱する加熱体と、前記反応容器内に設けられ、前記基板の積層方向に延びるガスノズルと、前記ガスノズルの基端部から先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、前記ガスノズルに設けられ、前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材とを備えている。   That is, a substrate processing apparatus according to the present invention includes a reaction vessel that processes a plurality of stacked substrates, a heating body that heats the inside of the reaction vessel, and a gas nozzle that is provided in the reaction vessel and extends in the stacking direction of the substrates. A plurality of gas nozzles arranged side by side from the base end to the tip of the gas nozzle and supplying a reaction gas toward the substrate; and the reaction from each gas supply port provided in the gas nozzle. A rectifying member that extends in the gas supply direction and that is disposed on the exhaust port side for exhausting the reaction gas in the reaction vessel at each gas supply port to the outside.

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、各ガス供給口から供給される反応ガスの流れを略均一化して、各基板をばらつくこと無く成膜することができる。   That is, the flow of the reaction gas supplied from each gas supply port can be made substantially uniform, and a film can be formed without variations in each substrate.

本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline | summary of the substrate processing apparatus which concerns on this invention. 処理炉の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of a processing furnace. ウェーハをウェーハホルダに保持させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state hold | maintained at the wafer holder. 処理炉の横方向の断面を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the cross section of the horizontal direction of a processing furnace. 基板処理装置の制御系統を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the control system of a substrate processing apparatus. 処理炉周辺の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure around a processing furnace. 第1実施の形態に係るガスノズルの処理炉内での配置状態を説明する横断面図である。It is a cross-sectional view explaining the arrangement | positioning state in the processing furnace of the gas nozzle which concerns on 1st Embodiment. (a),(b),(c)は、図7のガスノズルの詳細構造を説明する説明図である。(A), (b), (c) is explanatory drawing explaining the detailed structure of the gas nozzle of FIG. 処理炉内における反応ガスの濃度[%]および速度[m/s]を示す比較グラフである。It is a comparative graph which shows the density | concentration [%] and speed [m / s] of the reactive gas in a processing furnace. 第2実施の形態に係るガスノズルの処理炉内での配置状態を説明する横断面図である。It is a cross-sectional view explaining the arrangement | positioning state in the processing furnace of the gas nozzle which concerns on 2nd Embodiment. (a),(b),(c)は、図10のガスノズルの詳細構造を説明する説明図である。(A), (b), (c) is explanatory drawing explaining the detailed structure of the gas nozzle of FIG.

[第1の実施形態]
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態においては、基板処理装置の一例であるSiCエピタキシャル成長装置において、高さ方向にSiCウェーハを並べた、所謂バッチ式縦型SiCエピタキシャル成長装置を挙げて説明する。なお、バッチ式縦型SiCエピタキシャル成長装置とすることで、一度に処理できるSiCウェーハの数が多くなりスループットを向上できる。
[First Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a so-called batch type vertical SiC epitaxial growth apparatus in which SiC wafers are arranged in the height direction in an SiC epitaxial growth apparatus which is an example of a substrate processing apparatus will be described. In addition, by using a batch-type vertical SiC epitaxial growth apparatus, the number of SiC wafers that can be processed at a time increases, and throughput can be improved.

<全体の構成>
図1は本発明に係る基板処理装置の概要を示す斜視図を表しており、まず、この図1を用いて、本発明の第1実施の形態に係るSiCエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および半導体デバイスの製造工程の一つであるSiCエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a substrate processing apparatus according to the present invention. First, a substrate processing apparatus for forming a SiC epitaxial film according to the first embodiment of the present invention using FIG. A method for manufacturing a substrate on which a SiC epitaxial film is formed, which is one of the manufacturing steps of a semiconductor device, will be described.

基板処理装置(成膜装置)としての半導体製造装置10は、バッチ式縦型熱処理装置であり、複数の機構を収容した筐体12を備えている。半導体製造装置10には、例えばSiまたはSiC等で構成された基板としてのウェーハ14を収納する基板収容器としてのポッド(フープ)16が、ウェーハキャリアとして使用される。筐体12の正面側には、ポッドステージ18が配置され、当該ポッドステージ18には、複数のポッド16が外部から搬送されるようになっている。各ポッド16には、例えば、25枚のウェーハ14が収納され、蓋16aが閉じられた状態のもとで、ポッドステージ18にセットされる。   A semiconductor manufacturing apparatus 10 as a substrate processing apparatus (film forming apparatus) is a batch type vertical heat treatment apparatus, and includes a housing 12 that houses a plurality of mechanisms. In the semiconductor manufacturing apparatus 10, a pod (hoop) 16 as a substrate container for storing a wafer 14 as a substrate made of, for example, Si or SiC is used as a wafer carrier. A pod stage 18 is disposed on the front side of the housing 12, and a plurality of pods 16 are conveyed from the outside to the pod stage 18. Each pod 16 contains, for example, 25 wafers 14 and is set on the pod stage 18 with the lid 16a closed.

筐体12内の正面側であって、ポッドステージ18と対向する部分には、ポッド搬送装置20が設けられている。また、ポッド搬送装置20の近傍には、ポッド収納棚22,ポッドオープナ24および基板枚数検知器26が設けられている。ポッド収納棚22は、ポッドオープナ24の上方に設けられ、ポッド16を複数個(図示では5個)搭載した状態で保持するよう構成されている。基板枚数検知器26は、ポッドオープナ24に隣接して設けられ、ポッド搬送装置20は、ポッドステージ18,ポッド収納棚22およびポッドオープナ24の間で、次々とポッド16を搬送するようになっている。ポッドオープナ24は、ポッド16の蓋16aを開けるものであり、基板枚数検知器26は、蓋16aが開けられたポッド16内のウェーハ14の枚数を検知するようになっている。   A pod transfer device 20 is provided on the front side of the housing 12 and facing the pod stage 18. A pod storage shelf 22, a pod opener 24, and a substrate number detector 26 are provided in the vicinity of the pod transfer device 20. The pod storage shelf 22 is provided above the pod opener 24 and configured to hold a plurality of pods 16 (five in the drawing) mounted thereon. The substrate number detector 26 is provided adjacent to the pod opener 24, and the pod transfer device 20 is configured to transfer the pods 16 one after another between the pod stage 18, the pod storage shelf 22 and the pod opener 24. Yes. The pod opener 24 opens the lid 16a of the pod 16, and the substrate number detector 26 detects the number of wafers 14 in the pod 16 with the lid 16a opened.

筐体12内には、基板移載機28,基板保持具としてのボート30が設けられている。基板移載機28は、複数のアーム(ツイーザ)32を備え、図示しない駆動手段により昇降可能かつ回転可能な構造となっている。各アーム32は、例えば、5枚のウェーハ14を一度に取り出すことができ、各アーム32を動かすことで、ポッドオープナ24の位置に置かれたポッド16およびボート30間で、ウェーハ14を搬送するようになっている。   In the housing 12, a substrate transfer device 28 and a boat 30 as a substrate holder are provided. The substrate transfer machine 28 includes a plurality of arms (tweezers) 32 and has a structure that can be moved up and down and rotated by a driving means (not shown). Each arm 32 can take out, for example, five wafers 14 at a time. By moving each arm 32, the wafer 14 is transferred between the pod 16 and the boat 30 placed at the position of the pod opener 24. It is like that.

ボート30は、例えば、カーボングラファイトやSiC等の耐熱性材料により形成されており、複数枚のウェーハ14を水平姿勢で、かつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持するよう構成されている。なお、ボート30の下方側には、例えば、石英やSiC等の耐熱性材料で構成された断熱部材としての略円筒形状に形成されたボート断熱部34が設けられ、後述する加熱体48からの熱が処理炉40の下方側に伝わり難くなるよう構成されている(図2参照)。   The boat 30 is formed of, for example, a heat resistant material such as carbon graphite or SiC, and is configured to stack and hold a plurality of wafers 14 in a horizontal posture and in a state where their centers are aligned with each other in the vertical direction. It is configured. A boat heat insulating portion 34 formed in a substantially cylindrical shape as a heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or SiC is provided on the lower side of the boat 30. Heat is configured to be difficult to be transmitted to the lower side of the processing furnace 40 (see FIG. 2).

筐体12内の背面側でかつ上方側には処理炉40が設けられている。この処理炉40の内部には、複数枚のウェーハ14を積層するよう装填したボート30が搬入され、各ウェーハ14に対する熱処理(成膜処理)が行われる。   A processing furnace 40 is provided on the back side and the upper side in the housing 12. Inside the processing furnace 40, a boat 30 loaded so as to stack a plurality of wafers 14 is carried in, and a heat treatment (film formation process) is performed on each wafer 14.

<処理炉の構成>
図2は処理炉の内部構造を示す断面図を、図3はウェーハをウェーハホルダに保持させた状態を示す断面図を、図4は処理炉の横方向の断面を示す横断面図を、図5は基板処理装置の制御系統を説明するブロック図を、図6は処理炉周辺の構造を示す断面図をそれぞれ表している。次に、これらの図2〜図6を用いて、SiCエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置10の処理炉40について説明する。
<Processing furnace configuration>
2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the processing furnace, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the wafer is held by the wafer holder, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cross-section in the lateral direction of the processing furnace, 5 is a block diagram for explaining a control system of the substrate processing apparatus, and FIG. 6 is a sectional view showing a structure around the processing furnace. Next, the processing furnace 40 of the semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a SiC epitaxial film will be described with reference to FIGS.

処理炉40には、第1ガス供給口(ガス供給口)68を有する第1ガス供給ノズル(ガスノズル,第1ガスノズル)60,第2ガス供給口(ガス供給口)72を有する第2ガス供給ノズル(ガスノズル,第2ガスノズル)70および、各ガス供給ノズル60,70からの反応ガスを外部に排気する第1ガス排気口(ガス排気口)90が設けられている。また、不活性ガスを供給する第3ガス供給口360および、当該不活性ガスを外部に排気する第2ガス排気口390が設けられている。   The processing furnace 40 has a first gas supply nozzle (gas nozzle, first gas nozzle) 60 having a first gas supply port (gas supply port) 68 and a second gas supply having a second gas supply port (gas supply port) 72. A nozzle (gas nozzle, second gas nozzle) 70 and a first gas exhaust port (gas exhaust port) 90 for exhausting reaction gas from the gas supply nozzles 60, 70 to the outside are provided. Further, a third gas supply port 360 that supplies an inert gas and a second gas exhaust port 390 that exhausts the inert gas to the outside are provided.

処理炉40は、円筒形状の反応室44を形成する反応管42を備えている。この反応管42は、石英またはSiC等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管42内には反応室44が形成れており、SiまたはSiC等で構成された基板としてのウェーハ14をボート30によって水平姿勢で、かつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持した状態で収納可能に構成されている。   The processing furnace 40 includes a reaction tube 42 that forms a cylindrical reaction chamber 44. The reaction tube 42 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and is formed in a cylindrical shape having a closed upper end and an opened lower end. A reaction chamber 44 is formed in the reaction tube 42, and the wafer 14 as a substrate made of Si or SiC or the like is aligned in the vertical direction by the boat 30 in a horizontal posture and aligned with each other in the center. It is configured so that it can be stored in a stacked and held state.

反応管42の開口側(下方側)には、当該反応管42と同心円状にマニホールド36が配設されている。このマニホールド36は、例えばステンレス等からなり、上方側および下方側が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド36は反応管42を支持し、マニホールド36と反応管42との間には、シール部材としてのOリング(図示せず)が設けられている。マニホールド36が保持体(図示せず)に支持されることにより、反応管42は垂直に据付けられた状態となっている。ここで、反応管42とマニホールド36により、本発明における反応容器を構成している。   A manifold 36 is arranged concentrically with the reaction tube 42 on the opening side (lower side) of the reaction tube 42. The manifold 36 is made of, for example, stainless steel and is formed in a cylindrical shape having an upper side and a lower side opened. The manifold 36 supports the reaction tube 42, and an O-ring (not shown) as a seal member is provided between the manifold 36 and the reaction tube 42. The manifold 36 is supported by a holding body (not shown), so that the reaction tube 42 is installed vertically. Here, the reaction tube 42 and the manifold 36 constitute a reaction vessel in the present invention.

処理炉40は、誘導加熱される加熱体48および磁場発生部としての誘導コイル50を備えている。加熱体48は、反応室44内に設けられ、反応管42の外側に設けられた誘導コイル50が発生する磁場により誘導加熱されるようになっている。これにより、誘導コイル50を通電することで加熱体48が発熱し、ひいては反応室44内が加熱されるようになっている。   The processing furnace 40 includes a heating body 48 that is induction-heated and an induction coil 50 as a magnetic field generation unit. The heating body 48 is provided in the reaction chamber 44 and is induction-heated by a magnetic field generated by an induction coil 50 provided outside the reaction tube 42. As a result, when the induction coil 50 is energized, the heating body 48 generates heat, and as a result, the reaction chamber 44 is heated.

加熱体48の近傍には、反応室44内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ(図示せず)が設けられている。誘導コイル50および温度センサは、コントローラ152の温度制御部52(図5参照)と電気的に接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、誘導コイル50への通電具合が調節され、これにより反応室44内の温度が所望の温度分布となるよう所定のタイミングで制御されるよう構成されている。   In the vicinity of the heating body 48, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detection body for detecting the temperature in the reaction chamber 44. The induction coil 50 and the temperature sensor are electrically connected to the temperature control unit 52 (see FIG. 5) of the controller 152, and the power supply to the induction coil 50 is adjusted based on the temperature information detected by the temperature sensor. Thus, the temperature in the reaction chamber 44 is controlled at a predetermined timing so as to have a desired temperature distribution.

ここで、図3に示すように、ウェーハ14をウェーハホルダ15に保持させるようにすると良い。ウェーハホルダ15を、円環状に形成した下部ウェーハホルダ15aと円板状に形成した上部ウェーハホルダ15bとから形成し、下部ウェーハホルダ15aと上部ウェーハホルダ15bとの間にウェーハ14を挟むようにする。これにより、ウェーハ14の上方側から落下してくるパーティクル(微細ゴミ)からウェーハ14を保護することができ、成膜面(ウェーハ14の下面)とは反対側の面(ウェーハ14の上面)が成膜されるのを抑制できる。さらに、ウェーハ14の成膜面をボート30(ボート柱)から離間させることができるので、ボート柱の影響により反応ガスがウェーハ14の成膜面に流れ難くなるような不具合を確実に防止できる。この場合においても、ボート30は、複数枚のウェーハ14を、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態のもとで、下部ウェーハホルダ15aおよび上部ウェーハホルダ15bを介して、縦方向に積層保持することになる。   Here, as shown in FIG. 3, the wafer 14 may be held by the wafer holder 15. The wafer holder 15 is formed from a lower wafer holder 15a formed in an annular shape and an upper wafer holder 15b formed in a disk shape, and the wafer 14 is sandwiched between the lower wafer holder 15a and the upper wafer holder 15b. . Thereby, the wafer 14 can be protected from particles (fine dust) falling from the upper side of the wafer 14, and the surface (upper surface of the wafer 14) opposite to the film formation surface (lower surface of the wafer 14) is protected. Film formation can be suppressed. Furthermore, since the film formation surface of the wafer 14 can be separated from the boat 30 (boat column), it is possible to reliably prevent a problem that the reaction gas hardly flows to the film formation surface of the wafer 14 due to the influence of the boat column. Also in this case, the boat 30 stacks and holds the plurality of wafers 14 in the vertical direction via the lower wafer holder 15a and the upper wafer holder 15b in a state where the centers are aligned with each other in a horizontal posture. It will be.

さらに、好ましくは、図4に示すように、反応室44内において各ガス供給ノズル60,70と第1ガス排気口90との間であって、加熱体48とウェーハ14との間に、加熱体48とウェーハ14との間の空間を埋めるよう、垂直方向に延在し断面が円弧形状となった構造物400を設けると良い。例えば、図示のように対向する位置にそれぞれ構造物400を設けることで、各ガス供給ノズル60,70から供給される反応ガスが、加熱体48の内壁に沿って流れてウェーハ14を迂回することを防止できる。構造物400としては、好ましくはカーボングラファイト等で構成すると、耐熱およびパーティクルの発生を抑制することができる。   Furthermore, preferably, as shown in FIG. 4, heating is performed between the gas supply nozzles 60 and 70 and the first gas exhaust port 90 in the reaction chamber 44, and between the heating body 48 and the wafer 14. In order to fill the space between the body 48 and the wafer 14, a structure 400 that extends in the vertical direction and has a circular cross section may be provided. For example, by providing the structures 400 at positions facing each other as shown in the figure, the reaction gas supplied from the gas supply nozzles 60 and 70 flows along the inner wall of the heating body 48 to bypass the wafer 14. Can be prevented. When the structure 400 is preferably made of carbon graphite or the like, heat resistance and generation of particles can be suppressed.

図2に示すように、反応管42と加熱体48との間には、例えば、誘導加熱され難いカーボンフェルト等で形成された断熱材54が設けられている。このように断熱材54を設けることで、加熱体48の熱が、反応管42あるいは反応管42の外部に伝達されることを抑制することができる。   As shown in FIG. 2, between the reaction tube 42 and the heating body 48, for example, a heat insulating material 54 formed of carbon felt or the like that is difficult to be induction-heated is provided. By providing the heat insulating material 54 in this way, it is possible to suppress the heat of the heating body 48 from being transmitted to the reaction tube 42 or the outside of the reaction tube 42.

また、誘導コイル50の外側には、反応室44内の熱が外部に伝達されるのを抑制するために、例えば、水冷構造である外側断熱壁55が設けられている。この外側断熱壁55は、反応室44および誘導コイル50を囲むように設けられている。さらに、外側断熱壁55の外側には、誘導コイル50への通電により発生した磁場が外部に漏洩するのを防止する磁気シール58が設けられている。   In addition, an outer heat insulating wall 55 having, for example, a water cooling structure is provided outside the induction coil 50 in order to suppress the heat in the reaction chamber 44 from being transmitted to the outside. The outer heat insulating wall 55 is provided so as to surround the reaction chamber 44 and the induction coil 50. Further, a magnetic seal 58 is provided outside the outer heat insulating wall 55 to prevent a magnetic field generated by energizing the induction coil 50 from leaking outside.

加熱体48とウェーハ14との間には、少なくともSi(シリコン)原子含有ガスとCl(塩素)原子含有ガス(何れも第1反応ガス)とをウェーハ14に供給するために、第1ガス供給口68有する第1ガス供給ノズル60が設けられている。また、加熱体48とウェーハ14との間の第1ガス供給ノズル60とは異なる箇所には、少なくともC(炭素)原子含有ガスと還元ガス(何れも第2反応ガス)とをウェーハ14に供給するために、第2ガス供給口72を有する第2ガス供給ノズル70が設けられている。さらに、加熱体48とウェーハ14との間で各ガス供給ノズル60,70の反対側には、第1ガス排気口90が設けられている。また、反応管42と断熱材54との間には、第3ガス供給口360および第2ガス排気口390が設けられている。   A first gas supply is provided between the heating body 48 and the wafer 14 in order to supply at least a Si (silicon) atom-containing gas and a Cl (chlorine) atom-containing gas (both first reaction gases) to the wafer 14. A first gas supply nozzle 60 having a port 68 is provided. Further, at least a C (carbon) atom-containing gas and a reducing gas (both of the second reaction gas) are supplied to the wafer 14 at a location different from the first gas supply nozzle 60 between the heating body 48 and the wafer 14. In order to do this, a second gas supply nozzle 70 having a second gas supply port 72 is provided. Further, a first gas exhaust port 90 is provided between the heating body 48 and the wafer 14 on the opposite side of the gas supply nozzles 60 and 70. A third gas supply port 360 and a second gas exhaust port 390 are provided between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54.

上述した各ガス供給ノズル60,70から供給される反応ガスは、半導体製造装置10を説明するために挙げた一例であり、これらの反応ガスの詳細については後述する。また、図4においては、説明を簡潔にするために各ガス供給ノズル60,70をそれぞれ1本ずつ(計2本)設けているが、各ガス供給ノズル60,70の本数や詳細構造等についても後述する。   The reaction gases supplied from the gas supply nozzles 60 and 70 described above are examples given for explaining the semiconductor manufacturing apparatus 10, and details of these reaction gases will be described later. Further, in FIG. 4, each gas supply nozzle 60, 70 is provided by one (two in total) for the sake of brevity, but the number of gas supply nozzles 60, 70, the detailed structure, etc. Will also be described later.

第1ガス供給ノズル60は、例えば、カーボングラファイトで構成され、反応室44内に設けられている。第1ガス供給ノズル60は、基端部60aおよび先端部60bを備え、基端部60aはマニホールド36を貫通し、当該マニホールド36に溶接等により取り付けられている。第1ガス供給ノズル60には、その長手方向に沿うよう複数の第1ガス供給口68が設けられている。ここで、SiCエピタキシャル膜を成膜する際に、第1ガス供給口68は、少なくともSi(シリコン)原子含有ガスとして、例えばモノシラン(以下SiHとする)ガスと、Cl(塩素)原子含有ガスとして、例えば塩化水素(以下HClとする)ガスとを、第1ガス供給ノズル60を介して反応室44内に供給するようになっている。 The first gas supply nozzle 60 is made of, for example, carbon graphite and is provided in the reaction chamber 44. The first gas supply nozzle 60 includes a proximal end portion 60a and a distal end portion 60b. The proximal end portion 60a penetrates the manifold 36 and is attached to the manifold 36 by welding or the like. The first gas supply nozzle 60 is provided with a plurality of first gas supply ports 68 along the longitudinal direction thereof. Here, when the SiC epitaxial film is formed, the first gas supply port 68 has at least a Si (silicon) atom-containing gas, for example, a monosilane (hereinafter referred to as SiH 4 ) gas and a Cl (chlorine) atom-containing gas. For example, hydrogen chloride (hereinafter referred to as HCl) gas is supplied into the reaction chamber 44 via the first gas supply nozzle 60.

第1ガス供給ノズル60は、第1ガスライン222に接続されている。この第1ガスライン222は、例えば、各ガス配管213a,213bに接続され、各ガス配管213a,213bは、それぞれSiHガス,HClガスに対して流量制御器(流量制御手段)としてのマスフローコントローラ(以下MFCとする)211a,211bおよびバルブ212a,212bを介して、例えば、SiHガスを供給する第1ガス供給源210a,HClガスを供給する第2ガス供給源210bに接続されている。 The first gas supply nozzle 60 is connected to the first gas line 222. The first gas line 222 is connected to, for example, the gas pipes 213a and 213b. The gas pipes 213a and 213b are mass flow controllers as flow rate controllers (flow rate control means) for SiH 4 gas and HCl gas, respectively. For example, the first gas supply source 210a supplying SiH 4 gas and the second gas supply source 210b supplying HCl gas are connected via 211a and 211b and valves 212a and 212b (hereinafter referred to as MFC).

この構成により、例えばSiHガス,HClガスのそれぞれの供給流量,濃度,分圧,供給タイミングを、反応室44内において制御することができる。各バルブ212a,212bおよび各MFC211a,211bは、コントローラ152のガス流量制御部78(図5参照)に電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が所定流量となるように、所定のタイミングで制御されるようになっている。なお、第1,第2ガス供給源210a,210b、各バルブ212a,212b、各MFC211a,211b、各ガス配管213a,213b、第1ガスライン222、第1ガス供給ノズル60および第1ガス供給口68により、ガス供給系としての第1ガス供給系が構成されている。 With this configuration, for example, the supply flow rate, concentration, partial pressure, and supply timing of SiH 4 gas and HCl gas can be controlled in the reaction chamber 44. Each valve 212a, 212b and each MFC 211a, 211b are electrically connected to a gas flow rate control unit 78 (see FIG. 5) of the controller 152, and a predetermined flow rate is set so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate. It is controlled by timing. The first and second gas supply sources 210a and 210b, the valves 212a and 212b, the MFCs 211a and 211b, the gas pipes 213a and 213b, the first gas line 222, the first gas supply nozzle 60, and the first gas supply port 68 constitutes a first gas supply system as a gas supply system.

第2ガス供給ノズル70は、例えば、カーボングラファイトで構成され、反応室44内に設けられている。第2ガス供給ノズル70は、基端部70aおよび先端部70bを備え、基端部70aはマニホールド36を貫通し、当該マニホールド36に溶接等により取り付けられている。第2ガス供給ノズル70には、その長手方向に沿うよう複数の第2ガス供給口72が設けられている。ここで、SiCエピタキシャル膜を成膜する際に、第2ガス供給口72は、少なくともC(炭素)原子含有ガスとして、例えばプロパン(以下Cとする)ガスと、還元ガスとして、例えば水素(H原子単体もしくはH分子。以下Hとする)とを、第2ガス供給ノズル70を介して反応室44内に供給するようになっている。 The second gas supply nozzle 70 is made of, for example, carbon graphite and is provided in the reaction chamber 44. The second gas supply nozzle 70 includes a proximal end portion 70a and a distal end portion 70b. The proximal end portion 70a penetrates the manifold 36 and is attached to the manifold 36 by welding or the like. The second gas supply nozzle 70 is provided with a plurality of second gas supply ports 72 along the longitudinal direction thereof. Here, when forming the SiC epitaxial film, the second gas supply port 72 uses at least a C (carbon) atom-containing gas, for example, propane (hereinafter referred to as C 3 H 8 ) gas and a reducing gas, for example, Hydrogen (single H atom or H 2 molecule; hereinafter referred to as H 2 ) is supplied into the reaction chamber 44 through the second gas supply nozzle 70.

第2ガス供給ノズル70は、第2ガスライン260に接続されている。この第2ガスライン260は、例えば、各ガス配管213c,213dに接続され、各ガス配管213c,213dは、それぞれC(炭素)原子含有ガスとしての例えばCガスに対して流量制御器としてのMFC211cおよびバルブ212cを介して、Cガスを供給する第3ガス供給源210cに接続され、還元ガスとしての例えばHガスに対して流量制御器としてのMFC211dおよびバルブ212dを介して、Hガスを供給する第4ガス供給源210dに接続されている。 The second gas supply nozzle 70 is connected to the second gas line 260. The second gas line 260 is connected to, for example, the gas pipes 213c and 213d, and each of the gas pipes 213c and 213d is a flow controller for, for example, C 3 H 8 gas as a C (carbon) atom-containing gas. Is connected to a third gas supply source 210c that supplies C 3 H 8 gas via an MFC 211c and a valve 212c, and is connected to a reducing gas, for example, H 2 gas via an MFC 211d and a valve 212d as a flow rate controller. Are connected to a fourth gas supply source 210d for supplying H 2 gas.

この構成により、例えばCガス,Hガスのそれぞれの供給流量,濃度,分圧,供給タイミングを、反応室44内において制御することができる。各バルブ212c,212dおよび各MFC211c,211dは、コントローラ152のガス流量制御部78(図5参照)に電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が所定流量となるように、所定のタイミングで制御されるようになっている。なお、第3,第4ガス供給源210c,210d、各バルブ212c,212d、各MFC211c,211d、各ガス配管213c,213d、第2ガスライン260、第2ガス供給ノズル70および第2ガス供給口72により、ガス供給系としての第2ガス供給系が構成されている。 With this configuration, for example, the supply flow rate, concentration, partial pressure, and supply timing of C 3 H 8 gas and H 2 gas can be controlled in the reaction chamber 44. Each valve 212c, 212d and each MFC 211c, 211d are electrically connected to a gas flow rate control unit 78 (see FIG. 5) of the controller 152, and a predetermined flow rate is set so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate. It is controlled by timing. The third and fourth gas supply sources 210c and 210d, the valves 212c and 212d, the MFCs 211c and 211d, the gas pipes 213c and 213d, the second gas line 260, the second gas supply nozzle 70, and the second gas supply port 72 constitutes a second gas supply system as a gas supply system.

ここで、第1ガス供給ノズル60および第2ガス供給ノズル70において、第1ガス供給口68および第2ガス供給口72は、ウェーハ14の積層領域(プロダクト領域)内に任意の数を設けても良いし、ウェーハ14の積層領域内に当該ウェーハ14の積層枚数に合わせた数を設けても良い。   Here, in the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70, an arbitrary number of the first gas supply ports 68 and the second gas supply ports 72 are provided in the stacked region (product region) of the wafer 14. Alternatively, a number corresponding to the number of stacked wafers 14 may be provided in the stacked region of the wafers 14.

<排気系の構成>
第1ガス排気口90は、各ガス供給ノズル60,70の位置に対して対向するよう配置されている。マニホールド36には、第1ガス排気口90に接続されたガス排気管230が貫通して溶接等により取り付けられている。ガス排気管230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(Auto Pressure Controller)バルブ214を介して、真空ポンプ等の真空排気装置220が接続されている。圧力センサおよびAPCバルブ214には、コントローラ152の圧力制御部98(図5参照)が電気的に接続されており、当該圧力制御部98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214の開度を調整し、処理炉40内の圧力が所定の圧力となるよう所定のタイミングで制御するよう構成されている。
<Exhaust system configuration>
The first gas exhaust port 90 is disposed so as to face the positions of the gas supply nozzles 60 and 70. A gas exhaust pipe 230 connected to the first gas exhaust port 90 passes through the manifold 36 and is attached by welding or the like. On the downstream side of the gas exhaust pipe 230, a vacuum exhaust device 220 such as a vacuum pump is provided via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC (Auto Pressure Controller) valve 214 as a pressure regulator. It is connected. A pressure control unit 98 (see FIG. 5) of the controller 152 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 214, and the pressure control unit 98 is based on the pressure detected by the pressure sensor. Is adjusted at a predetermined timing so that the pressure in the processing furnace 40 becomes a predetermined pressure.

上述のように、第1ガス供給口68から少なくともSi(シリコン)原子含有ガスとCl(塩素)原子含有ガスとを供給し、第2ガス供給口72から少なくともC(炭素)原子含有ガスと還元ガスとを供給し、供給された反応ガスはSiまたはSiCで構成されたウェーハ14に対し平行に流れ、第1ガス排気口90より排気される。したがって、ウェーハ14の成膜面全体が、効率的かつ均一に反応ガスに曝される。   As described above, at least Si (silicon) atom-containing gas and Cl (chlorine) atom-containing gas are supplied from the first gas supply port 68, and at least C (carbon) atom-containing gas and reduction are supplied from the second gas supply port 72. The supplied reaction gas flows in parallel with the wafer 14 made of Si or SiC, and is exhausted from the first gas exhaust port 90. Therefore, the entire film formation surface of the wafer 14 is exposed to the reaction gas efficiently and uniformly.

また、第3ガス供給口360は、反応管42と断熱材54との間に配置され、その基端側(図中下方側)がマニホールド36を貫通し、当該マニホールド36に溶接等により取り付けられている。さらに、第2ガス排気口390は、反応管42と断熱材54との間で、かつ第3ガス供給口360に対して対向するよう配置され、第2ガス排気口390はガス排気管230に接続されている。   The third gas supply port 360 is disposed between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54, and the base end side (the lower side in the drawing) penetrates the manifold 36 and is attached to the manifold 36 by welding or the like. ing. Further, the second gas exhaust port 390 is disposed between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54 so as to face the third gas supply port 360, and the second gas exhaust port 390 is connected to the gas exhaust tube 230. It is connected.

第3ガス供給口360は第3ガスライン240に接続され、第3ガスライン240は、バルブ212e,MFC211eを介して第5ガス供給源210eに接続されている。この第5ガス供給源210eからは不活性ガスとして、例えば、希ガスのAr(アルゴン)ガスが供給され、SiCエピタキシャル膜の成長に寄与するガス、例えば、Si(シリコン)原子含有ガスまたはC(炭素)原子含有ガスまたはCl(塩素)原子含有ガスまたはそれらの混合ガスが、反応管42と断熱材54との間に進入するのを防ぎ、これにより反応管42の内壁または断熱材54の外壁に不要な生成物が付着するのを防止している。   The third gas supply port 360 is connected to the third gas line 240, and the third gas line 240 is connected to the fifth gas supply source 210e via the valve 212e and the MFC 211e. As the inert gas, for example, a rare gas Ar (argon) gas is supplied from the fifth gas supply source 210e and contributes to the growth of the SiC epitaxial film, for example, a Si (silicon) atom-containing gas or C ( A carbon) atom-containing gas, a Cl (chlorine) atom-containing gas or a mixed gas thereof is prevented from entering between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54, and thereby the inner wall of the reaction tube 42 or the outer wall of the heat insulating material 54. To prevent unwanted products from adhering to the surface.

ここで、バルブ212eおよび各MFC211eにおいても、コントローラ152のガス流量制御部78(図5参照)に電気的に接続され、Arガスの流量が所定流量となるように、所定のタイミングで制御されるようになっている。また、反応管42と断熱材54との間に供給された不活性ガスは、第2ガス排気口390およびガス排気管230の下流側にあるAPCバルブ214を介して、真空排気装置220から排気される。   Here, each of the valve 212e and each MFC 211e is also electrically connected to the gas flow rate controller 78 (see FIG. 5) of the controller 152 and controlled at a predetermined timing so that the Ar gas flow rate becomes a predetermined flow rate. It is like that. The inert gas supplied between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54 is exhausted from the vacuum exhaust device 220 through the second gas exhaust port 390 and the APC valve 214 on the downstream side of the gas exhaust tube 230. Is done.

<処理炉周辺の構成>
図6に示すように、処理炉40の下方側には、当該処理炉40の開口部分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102が設けられている。シールキャップ102は、例えばステンレス等の金属製であり、円盤状に形成されている。シールキャップ102の上面には、処理炉40の下方側部分と当接するシール部材としてのOリング(図示せず)が設けられている。また、シールキャップ102には回転機構104が設けられ、当該回転機構104の回転軸106は、シールキャップ102を貫通してボート断熱部34に接続され、当該ボート断熱部34およびボート30を回転させることで、複数積層された各ウェーハ14を回転させるよう構成されている。
<Configuration around the processing furnace>
As shown in FIG. 6, a seal cap 102 is provided on the lower side of the processing furnace 40 as a furnace port lid for hermetically closing the opening of the processing furnace 40. The seal cap 102 is made of a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. An O-ring (not shown) is provided on the upper surface of the seal cap 102 as a seal member that comes into contact with the lower portion of the processing furnace 40. Further, the seal cap 102 is provided with a rotation mechanism 104, and the rotation shaft 106 of the rotation mechanism 104 passes through the seal cap 102 and is connected to the boat heat insulating portion 34 to rotate the boat heat insulating portion 34 and the boat 30. Thus, the plurality of stacked wafers 14 are configured to rotate.

シールキャップ102は、処理炉40の外側に設けられた昇降機構としての昇降モータ122によって、垂直方向に昇降されるよう構成されている。これにより、ボート30を処理炉40に対して搬入搬出することが可能となっている。回転機構104および昇降モータ122には、コントローラ152の駆動制御部108(図5参照)が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングで制御するよう構成されている。   The seal cap 102 is configured to be moved up and down in the vertical direction by an elevating motor 122 as an elevating mechanism provided outside the processing furnace 40. Thereby, the boat 30 can be carried into and out of the processing furnace 40. A drive control unit 108 (see FIG. 5) of a controller 152 is electrically connected to the rotation mechanism 104 and the lifting motor 122, and is configured to control at a predetermined timing so as to perform a predetermined operation.

予備室としてのロードロック室110の外側には、下基板112が設けられている。この下基板112には、昇降台114と摺動自在に嵌合するガイドシャフト116および昇降台114とネジ結合するボール螺子118が設けられている。また、下基板112に立設したガイドシャフト116およびボール螺子118の上端部分には、上基板120が設けられている。ボール螺子118は、上基板120に設けられた昇降モータ122によって回転駆動され、ボール螺子118が回転駆動されることで昇降台114が昇降するようになっている。   A lower substrate 112 is provided outside the load lock chamber 110 as a spare chamber. The lower substrate 112 is provided with a guide shaft 116 that is slidably fitted to the lifting platform 114 and a ball screw 118 that is screwed to the lifting platform 114. In addition, an upper substrate 120 is provided at the upper ends of the guide shaft 116 and the ball screw 118 erected on the lower substrate 112. The ball screw 118 is rotationally driven by an elevating motor 122 provided on the upper substrate 120, and the elevating base 114 is moved up and down by rotating the ball screw 118.

昇降台114には、中空の昇降シャフト124が垂下するよう設けられている。昇降台114と昇降シャフト124の連結部は気密となっており、昇降シャフト124は、昇降台114とともに昇降するようになっている。昇降シャフト124は、ロードロック室110の天板126に形成した貫通孔126aに対して、所定の隙間を介して貫通するようになっており、昇降シャフト124および天板126は、互いに接触することが無い。これにより、昇降シャフト124のスムーズな昇降を確保している。   A hollow lifting shaft 124 is provided on the lifting platform 114 so as to hang down. The connecting portion between the lifting platform 114 and the lifting shaft 124 is hermetic, and the lifting shaft 124 moves up and down together with the lifting platform 114. The elevating shaft 124 penetrates a through hole 126a formed in the top plate 126 of the load lock chamber 110 through a predetermined gap, and the elevating shaft 124 and the top plate 126 are in contact with each other. There is no. Thereby, the smooth raising / lowering of the raising / lowering shaft 124 is ensured.

ロードロック室110と昇降台114との間には、昇降シャフト124の周囲を覆うよう伸縮性を備えた中空伸縮体としてのベローズ128が設けられ、当該ベローズ128は、ロードロック室110の気密を保持するようになっている。なお、ベローズ128は、昇降台114の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、かつベローズ128の内径は昇降シャフト124の外径に比べて充分に大きく設定されている。これにより、ベローズ128が伸縮する際に、当該ベローズ128と昇降シャフト124とは接触せず、昇降シャフト124はスムーズに昇降可能となっている。   Between the load lock chamber 110 and the lifting platform 114, a bellows 128 as a hollow stretchable body having elasticity is provided so as to cover the periphery of the lifting shaft 124, and the bellows 128 prevents the load lock chamber 110 from being airtight. It comes to hold. The bellows 128 has a sufficient amount of expansion and contraction that can correspond to the amount of lifting of the lifting platform 114, and the inner diameter of the bellows 128 is set sufficiently larger than the outer diameter of the lifting shaft 124. Thereby, when the bellows 128 expands and contracts, the bellows 128 and the elevating shaft 124 are not in contact with each other, and the elevating shaft 124 can be moved up and down smoothly.

昇降シャフト124の下端部分には、昇降基板130が水平に固着され、当該昇降基板130の下面にはOリング等のシール部材(図示せず)を介して、駆動部カバー132が気密に取り付けられている。昇降基板130と駆動部カバー132とで駆動部収納ケース134を形成しており、この構成により、駆動部収納ケース134の内部はロードロック室110の内部の雰囲気と隔離されている。   The elevating board 130 is horizontally fixed to the lower end portion of the elevating shaft 124, and the driving unit cover 132 is airtightly attached to the lower surface of the elevating board 130 via a seal member (not shown) such as an O-ring. ing. The elevating board 130 and the drive unit cover 132 form a drive unit storage case 134. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 134 is isolated from the atmosphere inside the load lock chamber 110.

駆動部収納ケース134の内部には、ボート30の回転機構104が設けられ、当該回転機構104の周辺は、冷却機構135によって冷却されるようになっている。   A rotation mechanism 104 of the boat 30 is provided inside the drive unit storage case 134, and the periphery of the rotation mechanism 104 is cooled by a cooling mechanism 135.

電力ケーブル138は、昇降シャフト124の上端から中空部を通り、回転機構104に導かれて接続されている。また、冷却機構135およびシールキャップ102には冷却水流路140が形成されている。さらに、冷却水配管142が昇降シャフト124の上端から中空部を通り、冷却水流路140に導かれて接続されている。   The power cable 138 passes through the hollow portion from the upper end of the elevating shaft 124 and is guided to the rotation mechanism 104 and connected thereto. A cooling water flow path 140 is formed in the cooling mechanism 135 and the seal cap 102. Further, the cooling water pipe 142 passes through the hollow portion from the upper end of the elevating shaft 124 and is led to and connected to the cooling water flow path 140.

昇降モータ122が駆動されて、ボール螺子118が回転することで、昇降台114および昇降シャフト124を介して駆動部収納ケース134が昇降するようになっている。そして、駆動部収納ケース134を上昇させることにより、昇降基板130に気密に設けられたシールキャップ102が、処理炉40の開口部である炉口144を閉塞し、各ウェーハ14の熱処理が可能な状態となる。また、駆動部収納ケース134を下降させることにより、シールキャップ102とともにボート30が降下し、各ウェーハ14を外部に搬出できる状態となる。   When the elevating motor 122 is driven and the ball screw 118 rotates, the drive unit storage case 134 moves up and down via the elevating platform 114 and the elevating shaft 124. Then, by raising the drive unit storage case 134, the seal cap 102 provided in an airtight manner on the elevating substrate 130 closes the furnace port 144, which is an opening of the processing furnace 40, and heat treatment of each wafer 14 is possible. It becomes a state. Further, by lowering the drive unit storage case 134, the boat 30 is lowered together with the seal cap 102, and the respective wafers 14 can be carried out to the outside.

<制御部>
次に、SiCエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置10を構成する各部(種々のバルブや駆動部等)を制御するコントローラ152について説明する。
<Control unit>
Next, the controller 152 that controls each part (various valves, driving parts, etc.) constituting the semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a SiC epitaxial film will be described.

図5に示すように、コントローラ152は、温度制御部52,ガス流量制御部78,圧力制御部98,駆動制御部108を備えている。これらの温度制御部52,ガス流量制御部78,圧力制御部98,駆動制御部108は、操作部および入出力部を構成し、半導体製造装置10の全体を制御する主制御部150にそれぞれ電気的に接続されている。   As shown in FIG. 5, the controller 152 includes a temperature control unit 52, a gas flow rate control unit 78, a pressure control unit 98, and a drive control unit 108. The temperature control unit 52, the gas flow rate control unit 78, the pressure control unit 98, and the drive control unit 108 constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 150 that controls the entire semiconductor manufacturing apparatus 10, respectively. Connected.

<反応ガスの詳細>
次に、第1ガス供給系および第2ガス供給系を設けた理由について詳細に説明する。
<Details of reaction gas>
Next, the reason why the first gas supply system and the second gas supply system are provided will be described in detail.

SiCエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置においては、少なくともSi(シリコン)原子含有ガスとC(炭素)原子含有ガスとで構成される反応ガス(原料ガス)を反応室に供給することで、SiCエピタキシャル膜を成膜する必要がある。また、本実施の形態のように、複数積層した各ウェーハ14を水平姿勢で多段に整列させてボート30に保持させるようにした場合においては、各ウェーハ14への反応ガスの供給を均一化させるために、各ウェーハ14の近傍から反応ガスをそれぞれ供給すべく、反応室44内でかつボート30の長手方向に沿うよう各ガス供給ノズル60,70を設けている。したがって、各ガス供給ノズル60,70内も反応室44と同じ条件となる。   In a semiconductor manufacturing apparatus for forming a SiC epitaxial film, a reaction gas (raw material gas) composed of at least a Si (silicon) atom-containing gas and a C (carbon) atom-containing gas is supplied to the reaction chamber, whereby SiC It is necessary to form an epitaxial film. Further, in the case where the plurality of stacked wafers 14 are arranged in multiple stages in a horizontal posture and held on the boat 30 as in the present embodiment, the supply of the reaction gas to each wafer 14 is made uniform. For this purpose, the gas supply nozzles 60 and 70 are provided in the reaction chamber 44 and along the longitudinal direction of the boat 30 in order to supply the reaction gas from the vicinity of each wafer 14. Therefore, the conditions in the gas supply nozzles 60 and 70 are the same as those in the reaction chamber 44.

ここで、仮に、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを同じガス供給ノズルで供給すると、反応ガス同士が反応して当該反応ガスが消費され、反応室44の下流側で反応ガスが不足するだけでなく、ガス供給ノズル内で反応し堆積したSiC膜等の堆積物がガス供給ノズルのガス供給口を閉塞し、反応ガスの供給が不安定になるとともに、パーティクルを発生させる等の問題を生じてしまう。   Here, if the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas are supplied by the same gas supply nozzle, the reaction gases react with each other and are consumed, and the reaction gas is insufficient on the downstream side of the reaction chamber 44. Not only the deposits such as SiC films that react and accumulate in the gas supply nozzle block the gas supply port of the gas supply nozzle, the reaction gas supply becomes unstable, and particles are generated. It will occur.

そこで、本実施の形態においては、第1ガス供給ノズル60からSi原子含有ガスを供給し、第2ガス供給ノズル70からC原子含有ガスを供給している。このように、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを異なるガス供給ノズルから供給することにより、ガス供給ノズル内では、SiC膜を堆積させないようにすることができる。なお、Si原子含有ガスおよびC原子含有ガスの濃度や流速を調整したい場合は、それぞれ適切なキャリアガスを供給すればよい。   Therefore, in the present embodiment, the Si atom-containing gas is supplied from the first gas supply nozzle 60 and the C atom-containing gas is supplied from the second gas supply nozzle 70. In this way, by supplying the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas from different gas supply nozzles, it is possible to prevent the SiC film from being deposited in the gas supply nozzle. In addition, what is necessary is just to supply appropriate carrier gas, respectively, when adjusting the density | concentration and flow velocity of Si atom containing gas and C atom containing gas.

さらに、Si原子含有ガスをより効率的に使用するために、水素ガスのような還元ガスを用いる場合がある。この場合の還元ガスは、C原子含有ガスを供給する第2ガス供給ノズル70から供給することが望ましい。このように還元ガスをC原子含有ガスとともに供給し、反応室44内でSi原子含有ガスと混合させることにより、還元ガスが少ない状態となるためSi原子含有ガスの分解を成膜時と比較して抑制することができ、第1ガス供給ノズル60内におけるSi膜の堆積を抑制することが可能となる。この場合、還元ガスをC原子含有ガスのキャリアガスとして用いることが可能となる。なお、Si原子含有ガスのキャリアとしては、Arガスのような不活性ガス(特に希ガス)を用いることにより、Si膜の堆積を抑制することが可能となる。   Furthermore, in order to use the Si atom-containing gas more efficiently, a reducing gas such as hydrogen gas may be used. In this case, the reducing gas is desirably supplied from the second gas supply nozzle 70 that supplies the C atom-containing gas. Thus, by supplying the reducing gas together with the C atom-containing gas and mixing it with the Si atom-containing gas in the reaction chamber 44, the reduction of the reducing gas is reduced, so that the decomposition of the Si atom-containing gas is compared with that during film formation. It is possible to suppress the deposition of the Si film in the first gas supply nozzle 60. In this case, the reducing gas can be used as a carrier gas for the C atom-containing gas. In addition, it is possible to suppress deposition of the Si film by using an inert gas (particularly a rare gas) such as Ar gas as the carrier of the Si atom-containing gas.

また、第1ガス供給ノズル60には、HClのような塩素原子含有ガスを供給することが望ましい。このようにすると、Si原子含有ガスが熱により分解されて、第1ガス供給ノズル60内に堆積可能な状態となったとしても、塩素によりエッチングモードとすることが可能となり、第1ガス供給ノズル60内へのSi膜の堆積をより抑制することが可能になる。   Further, it is desirable to supply a chlorine atom-containing gas such as HCl to the first gas supply nozzle 60. In this way, even if the Si atom-containing gas is decomposed by heat and can be deposited in the first gas supply nozzle 60, it becomes possible to enter the etching mode with chlorine, and the first gas supply nozzle It is possible to further suppress the deposition of the Si film in the 60.

なお、本実施の形態においては、図2に示すように、第1ガス供給ノズル60にSiHガスおよびHClガスを供給し、第2ガス供給ノズル70にCガスおよびHガスを供給する構成で説明したが、これらの反応ガスの組み合わせは、上述の通り最も良いと考えられる組み合わせであって、これらに限定されることは無い。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, SiH 4 gas and HCl gas are supplied to the first gas supply nozzle 60, and C 3 H 8 gas and H 2 gas are supplied to the second gas supply nozzle 70. Although explained in the configuration of supplying, the combination of these reaction gases is considered to be the best combination as described above, and is not limited to these.

また、本実施の形態においては、図2に示すように、SiCエピタキシャル膜を成膜する際に供給するCl(塩素)原子含有ガスとして、HClガスを用いた場合を示したが、これに限らず塩素ガスを用いても良い。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the case where HCl gas is used as the Cl (chlorine) atom-containing gas supplied when the SiC epitaxial film is formed is shown, but the present invention is not limited to this. Alternatively, chlorine gas may be used.

さらに、本実施の形態においては、SiCエピタキシャル膜を成膜する際に、Si(シリコン)原子含有ガスとCl(塩素)原子含有ガスとを個別に供給したが、これに限らずSi原子とCl原子を含むガス、例えばテトラクロロシラン(以下SiClとする)ガス、トリクロロシラン(以下SiHCl)ガス、ジクロロシラン(以下SiHCl)ガスを供給しても良い。また、言うまでもないが、これらのSi原子およびCl原子を含むガスは、Si原子含有ガスでも有り、または、Si原子含有ガスおよびCl原子含有ガスの混合ガスとも言える。特に、SiClは、熱分解される温度が比較的高いため、ノズル内のSi消費抑制の観点から望ましい。 Further, in the present embodiment, when the SiC epitaxial film is formed, the Si (silicon) atom-containing gas and the Cl (chlorine) atom-containing gas are separately supplied. A gas containing atoms such as tetrachlorosilane (hereinafter referred to as SiCl 4 ) gas, trichlorosilane (hereinafter referred to as SiHCl 3 ) gas, or dichlorosilane (hereinafter referred to as SiH 2 Cl 2 ) gas may be supplied. Needless to say, the gas containing Si atoms and Cl atoms is also a Si atom-containing gas or a mixed gas of Si atom-containing gas and Cl atom-containing gas. In particular, SiCl 4 is desirable from the viewpoint of suppressing the consumption of Si in the nozzle because the temperature at which it is thermally decomposed is relatively high.

さらに、本実施の形態においては、C(炭素)原子含有ガスとしてCガスを用いた場合を示したが、これに限らずエチレン(以下Cとする)ガス、アセチレン(以下Cとする)ガスを用いても良い。 Furthermore, in the present embodiment, the case where C 3 H 8 gas is used as the C (carbon) atom-containing gas is shown, but not limited thereto, ethylene (hereinafter referred to as C 2 H 4 ) gas, acetylene (hereinafter referred to as “C 3 H 8 gas”). C 2 H 2 gas may be used.

また、本実施の形態においては、還元ガスとしてHガスを用いた場合を示したが、これに限らず他のH(水素)原子含有ガスを用いても良い。さらには、キャリアガスとしては、Ar(アルゴン)ガス,He(ヘリウム)ガス,Ne(ネオン)ガス,Kr(クリプトン)ガス,Xe(キセノン)ガス等の希ガスのうち少なくとも1つを用いても良いし、これらの希ガスを任意に組み合わせた混合ガスを用いても良い。 In the present embodiment, the case where H 2 gas is used as the reducing gas has been described, but the present invention is not limited to this, and other H (hydrogen) atom-containing gas may be used. Furthermore, as the carrier gas, at least one of rare gases such as Ar (argon) gas, He (helium) gas, Ne (neon) gas, Kr (krypton) gas, and Xe (xenon) gas may be used. A mixed gas in which these rare gases are arbitrarily combined may be used.

本実施の形態においては、第1ガス供給ノズル60からSi原子含有ガスを供給し、第2ガス供給ノズル70からC原子含有ガスを供給することで、ガス供給ノズル内のSiC膜の堆積を抑制している(以下、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを分離して供給する方式を「セパレート方式」と呼ぶ)。しかしながら、このセパレート方式においては、ガス供給ノズル内でのSiC膜の堆積を抑制できるものの、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを、各ガス供給口68,72から各ウェーハ14に到達するまでの間で充分に混合させる必要がある。   In the present embodiment, the Si atom-containing gas is supplied from the first gas supply nozzle 60 and the C atom-containing gas is supplied from the second gas supply nozzle 70, thereby suppressing the deposition of the SiC film in the gas supply nozzle. (Hereinafter, a method of separating and supplying the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas is referred to as a “separate method”). However, in this separate method, although deposition of the SiC film in the gas supply nozzle can be suppressed, the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas are allowed to reach the wafers 14 from the gas supply ports 68 and 72. It is necessary to mix well between.

したがって、各ウェーハ14への反応ガスの均一化の観点から見れば、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを予め混合しておき、第1ガス供給ノズル60から供給するのが望ましい(以下、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとを同一のガス供給ノズルから供給する方式を「プレミックス方式」と呼ぶ)。しかしながら、このプレミックス方式によれば、ガス供給ノズル内にSiC膜が堆積してしまう恐れがある。一方で、Si原子含有ガスは、エッチングガスである塩素と還元ガスである水素との比(Cl/H)を大きくすると塩素によるエッチング効果の方が大きくなり、Si原子含有ガスの反応を抑えることが可能である。よって、一方のガス供給ノズルにSi原子含有ガス,C原子含有ガスおよび塩素含有ガスを供給し、還元反応に用いられる還元ガス(例えば、水素ガス)を他方のガス供給ノズルから供給することで、ガス供給ノズル内のCl/Hが大きくなり、SiC膜の堆積を抑制することが可能である。   Therefore, from the viewpoint of uniforming the reaction gas to each wafer 14, it is desirable that the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas are mixed in advance and supplied from the first gas supply nozzle 60 (hereinafter referred to as “the first gas supply nozzle 60”). A method of supplying the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas from the same gas supply nozzle is referred to as a “premix method”. However, according to this premix method, there is a possibility that the SiC film is deposited in the gas supply nozzle. On the other hand, when the ratio of chlorine (etching gas) to hydrogen (reducing gas) (Cl / H) is increased in the Si atom-containing gas, the etching effect by chlorine increases, and the reaction of the Si atom-containing gas is suppressed. Is possible. Therefore, by supplying the Si atom-containing gas, the C atom-containing gas, and the chlorine-containing gas to one gas supply nozzle, and supplying the reducing gas (for example, hydrogen gas) used for the reduction reaction from the other gas supply nozzle, Cl / H in the gas supply nozzle becomes large, and it is possible to suppress the deposition of the SiC film.

<ガス供給ノズルの構成>
本実施の形態においては、反応ガスの供給方式としてセパレート方式を採用し、各ガス供給ノズル60,70からウェーハ14に向けて、当該ウェーハ14の側方から反応ガスを供給するようにしている。そして、ウェーハ14に供給された反応ガスは、ウェーハ14の成膜面(図3中下側面)を通過して、その後、反応室44内の下方側に設けられた第1ガス排気口90から外部に排気される。しかしながら、反応ガスの供給方向と反応ガスの排気方向とが異なるため、各ガス供給口68,72から噴出(供給)された反応ガスの一部は、ウェーハ14に到達する前に排気される方向(ここでは下方側)へ向かってしまう。つまり、反応室44内の上方側と下方側とでは、反応ガスの流速や濃度が不均一になる傾向がある。そこで、本実施の形態においては、各ガス供給ノズル60,70における、特に各ガス供給口68,72の周囲の構造を工夫しており、以下、その詳細について図面を用いて説明する。
<Configuration of gas supply nozzle>
In the present embodiment, a separate method is adopted as a reaction gas supply method, and the reaction gas is supplied from the side of the wafer 14 toward the wafer 14 from the gas supply nozzles 60 and 70. Then, the reaction gas supplied to the wafer 14 passes through the film formation surface (the lower side surface in FIG. 3) of the wafer 14, and then passes through the first gas exhaust port 90 provided on the lower side in the reaction chamber 44. Exhausted outside. However, since the reaction gas supply direction and the reaction gas exhaust direction are different, a part of the reaction gas ejected (supplied) from the gas supply ports 68 and 72 is exhausted before reaching the wafer 14. (Here, the lower side). That is, the flow rate and concentration of the reaction gas tend to be non-uniform between the upper side and the lower side in the reaction chamber 44. Therefore, in this embodiment, the structure around each gas supply port 68, 72 in each gas supply nozzle 60, 70 is devised, and the details will be described below with reference to the drawings.

図7は第1実施の形態に係るガスノズルの処理炉内での配置状態を説明する横断面図を、図8(a),(b),(c)は図7のガスノズルの詳細構造を説明する説明図を、図9は処理炉内における反応ガスの濃度[%]および速度[m/s]を示す比較グラフをそれぞれ表している。   FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating the arrangement state of the gas nozzle according to the first embodiment in the processing furnace, and FIGS. 8A, 8B, and 8C illustrate the detailed structure of the gas nozzle of FIG. FIG. 9 is a comparative graph showing the concentration [%] and the velocity [m / s] of the reaction gas in the processing furnace.

まず、各ガス供給ノズル60,70の反応室44内への配置状態について、図7を用いて説明する。図7は、反応室44を上方側から見た横断面図であり、理解を容易にするため主要部材のみを記載している。図7に示すように、加熱体48とウェーハ14との間には、Si原子含有ガスを供給する第1ガス供給ノズル60とC原子含有ガスを供給する第2ガス供給ノズル70とが交互に配置されている。このように各ガス供給ノズル60,70を交互に配置することで、Si原子含有ガスとC原子含有ガスとの混合を促進することができる。また、各ガス供給ノズル60,70の各ガス供給口68,72は、それぞれウェーハ14の中心部分に向けられており、各ガス供給口68,72から供給された反応ガスは、図中矢印に示すようにウェーハ14の中心部分に向かって流れ、その途中で効率的に混合される。   First, the arrangement state of the gas supply nozzles 60 and 70 in the reaction chamber 44 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the reaction chamber 44 as viewed from above, and only the main members are shown for easy understanding. As shown in FIG. 7, the first gas supply nozzle 60 that supplies Si atom-containing gas and the second gas supply nozzle 70 that supplies C atom-containing gas alternately appear between the heating body 48 and the wafer 14. Is arranged. As described above, by alternately arranging the gas supply nozzles 60 and 70, mixing of the Si atom-containing gas and the C atom-containing gas can be promoted. In addition, the gas supply ports 68 and 72 of the gas supply nozzles 60 and 70 are directed to the central portion of the wafer 14, and the reaction gas supplied from the gas supply ports 68 and 72 is indicated by an arrow in the figure. As shown, it flows toward the center of the wafer 14 and is mixed efficiently along the way.

さらに、各ガス供給ノズル60,70は、合計奇数本設けるのが望ましい。これにより、図示のように、中心にある第2ガス供給ノズル70を中心として、図中左右方向に均一に反応ガスを供給することができ、ウェーハ14への反応ガスの供給の均一性を高めることができる。なお、各ガス供給ノズル60,70は合計5本でなくとも、反応室44の大きさ(容積)等に応じて、合計3本または合計7本以上設けても良い。また、C原子含有ガスを供給する第2ガス供給ノズル70を中央および両端側に配置し、Si原子含有ガスを供給する第1ガス供給ノズル60を第2ガス供給ノズル70の間に配置したが、これに限らずSi原子含有ガスを供給する第1ガス供給ノズル60を中央および両端側に配置し、C原子含有ガスを供給する第2ガス供給ノズル70を第1ガス供給ノズル60の間に配置しても良い。   Further, it is desirable to provide a total of an odd number of the gas supply nozzles 60 and 70. As a result, as shown in the figure, the reaction gas can be uniformly supplied in the horizontal direction in the drawing around the second gas supply nozzle 70 at the center, and the uniformity of the supply of the reaction gas to the wafer 14 is improved. be able to. Note that the total number of gas supply nozzles 60 and 70 is not limited to five, but may be three or a total of seven or more depending on the size (volume) of the reaction chamber 44 and the like. Further, the second gas supply nozzle 70 for supplying the C atom-containing gas is arranged at the center and both ends, and the first gas supply nozzle 60 for supplying the Si atom-containing gas is arranged between the second gas supply nozzles 70. The first gas supply nozzle 60 that supplies the Si atom-containing gas is not limited to this, and is arranged at the center and both ends, and the second gas supply nozzle 70 that supplies the C atom-containing gas is interposed between the first gas supply nozzles 60. It may be arranged.

ただし、C原子含有ガスを供給する第2ガス供給ノズル70を中央および両端側に配置し、Si原子含有ガスを供給する第1ガス供給ノズル60を第2ガス供給ノズル70の間に配置するのが望ましい。このように各ガス供給ノズル60,70を配置することで、C原子含有ガスとともにキャリアガスとして大量に供給する(場の主流となる)Hガスの流量比(中央/両端側)を調整することで、ウェーハ14を通過する反応ガスの流れをコントロールすることができ、ウェーハ14の膜厚制御を容易に行えるようになる。 However, the second gas supply nozzle 70 that supplies the C atom-containing gas is arranged at the center and both ends, and the first gas supply nozzle 60 that supplies the Si atom-containing gas is arranged between the second gas supply nozzles 70. Is desirable. By arranging the gas supply nozzles 60 and 70 in this way, the flow rate ratio (center / both sides) of the H 2 gas that is supplied in large quantities as the carrier gas together with the C atom-containing gas (main field) is adjusted. Thus, the flow of the reaction gas passing through the wafer 14 can be controlled, and the film thickness of the wafer 14 can be easily controlled.

ここで、反応ガスの供給方式としてプレミックス方式を採用する場合には、第1ガス供給ノズル60からSi原子含有ガス,C原子含有ガスおよび塩素含有ガスを供給し、第2ガス供給ノズル70から還元ガスである水素ガスを供給するのが望ましい。これにより、キャリアガスとして大量に供給する(場の主流となる)Hガスの流量比(中央/両端側)を調整することで、ウェーハ14を通過する反応ガスの流れをコントロールすることができ、ウェーハ14の膜厚制御を容易に行えるようになる。 Here, when the premix method is adopted as the reaction gas supply method, the Si atom-containing gas, the C atom-containing gas, and the chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply nozzle 60, and the second gas supply nozzle 70 is supplied. It is desirable to supply hydrogen gas which is a reducing gas. Thereby, the flow of the reaction gas passing through the wafer 14 can be controlled by adjusting the flow rate ratio (center / both sides) of the H 2 gas supplied in large quantities as carrier gas (which becomes the mainstream of the field). The film thickness of the wafer 14 can be easily controlled.

各ガス供給ノズル60,70は、図2に示すように、ウェーハ14の積層方向に延在するよう反応管42内に設けられ、その各基端部60a,70aから各先端部60b,70bに向けて、複数の各ガス供給口68,72が並んで設けられている。各基端部60a,70aは反応管42の開口側に設けられ、各先端部60b,70bは反応管42の底側に設けられている。図8に示すように、各ガス供給口68,72は、各ガス供給ノズル60,70の長手方向に沿って等間隔(例えば、ウェーハ14の積層間隔)で設けられ、ウェーハ14の中心部分に向けて開口されている。   As shown in FIG. 2, each gas supply nozzle 60, 70 is provided in the reaction tube 42 so as to extend in the stacking direction of the wafer 14, and from its base end portion 60 a, 70 a to each tip end portion 60 b, 70 b. A plurality of gas supply ports 68 and 72 are provided side by side. The base end portions 60 a and 70 a are provided on the opening side of the reaction tube 42, and the distal end portions 60 b and 70 b are provided on the bottom side of the reaction tube 42. As shown in FIG. 8, the gas supply ports 68 and 72 are provided at equal intervals (for example, the stacking interval of the wafers 14) along the longitudinal direction of the gas supply nozzles 60 and 70, and are formed in the central portion of the wafer 14. It is open toward.

各ガス供給ノズル60,70の長手方向に沿う各ガス供給口68,72の上下側には、各ガス供給口68,72からの反応ガスの供給方向に突出した整流板(整流部材)69,73がそれぞれ設けられている。各整流板69,73はそれぞれ各ガス供給ノズル60,70に一体に設けられ、当該各ガス供給ノズル60,70の周方向(図中左右方向)に沿って略長方形形状に形成されている。各整流板69,73の基端側は各ガス供給ノズル60,70に接続され、各整流板69,73の先端側はウェーハ14に向けられている。ここで、各整流板69,73のうち、各ガス供給口68,72の下側にある各整流板69,73は、第1ガス排気口90側に配置されている。これにより、各ガス供給口68,72からの反応ガスが、第1ガス排気口90に向けて直接流れてしまうことを抑制している。   On the upper and lower sides of the gas supply ports 68, 72 along the longitudinal direction of the gas supply nozzles 60, 70, rectifying plates (rectifying members) 69 projecting in the reaction gas supply direction from the gas supply ports 68, 72, 73 is provided. The rectifying plates 69 and 73 are provided integrally with the gas supply nozzles 60 and 70, respectively, and are formed in a substantially rectangular shape along the circumferential direction (left and right direction in the drawing) of the gas supply nozzles 60 and 70. The base ends of the current plates 69 and 73 are connected to the gas supply nozzles 60 and 70, and the front ends of the current plates 69 and 73 are directed to the wafer 14. Here, among the current plates 69 and 73, the current plates 69 and 73 below the gas supply ports 68 and 72 are disposed on the first gas exhaust port 90 side. Thereby, it is suppressed that the reactive gas from each gas supply port 68,72 flows directly toward the 1st gas exhaust port 90. FIG.

各整流板69,73の幅寸法L1は、各ガス供給ノズル60,70の直径(外径)寸法L2よりも小さく設定している(L1<L2)。これにより、図7に示すように、各ガス供給ノズル60,70を略円弧状に配置し、各ガス供給口68,72をウェーハ14に向けつつ各ガス供給ノズル60,70を互いに近接配置可能としている。また、各ガス供給口68,72とウェーハ14との間の距離を等距離にしている。これにより、各ガス供給ノズル60,70間に回り込む反応ガスの量を減らして、ウェーハ14に到達する反応ガスの量を増やすことができる。   The width dimension L1 of each rectifying plate 69, 73 is set smaller than the diameter (outer diameter) dimension L2 of each gas supply nozzle 60, 70 (L1 <L2). Accordingly, as shown in FIG. 7, the gas supply nozzles 60 and 70 can be arranged in a substantially arc shape, and the gas supply nozzles 60 and 70 can be arranged close to each other with the gas supply ports 68 and 72 facing the wafer 14. It is said. Further, the distances between the gas supply ports 68 and 72 and the wafer 14 are equal. As a result, the amount of reaction gas that flows between the gas supply nozzles 60 and 70 can be reduced, and the amount of reaction gas that reaches the wafer 14 can be increased.

各整流板69,73の各ガス供給ノズル60,70からの突出高さh1は、各ガス供給口68,72から噴射(供給)する反応ガスが、噴射直後に上下方向に拡散しないような高さ寸法に設定されている。このように各整流板69,73の突出高さh1を設定することで、反応ガスの噴射直後に上下方向に拡散してウェーハ14に到達しないようなことを抑制しつつ、各ガス供給口68,72とウェーハ14との間で、各ガス供給口68,72から噴射される2種類の反応ガスを効率良く混合できるようにしている。さらに、突出高さh1をそれほど高くせず、図示のように抑えることで、各ガス供給口68,72からそれぞれ噴射される反応ガスの流速の低下を防止している。つまり、突出高さh1を高くし過ぎると、反応ガスの各整流板69,73に対する接触時間が長くなり、ひいては流速低下の原因となる。   The projecting height h1 of each rectifying plate 69, 73 from each gas supply nozzle 60, 70 is high so that the reaction gas injected (supplied) from each gas supply port 68, 72 does not diffuse in the vertical direction immediately after injection. The dimension is set. Thus, by setting the protrusion height h1 of each of the rectifying plates 69 and 73, each gas supply port 68 is prevented from diffusing in the vertical direction immediately after the reaction gas is injected and not reaching the wafer. , 72 and the wafer 14 can be efficiently mixed with the two types of reaction gases injected from the gas supply ports 68, 72. Furthermore, the protrusion height h1 is not so high, and is suppressed as shown in the figure, so that the flow velocity of the reaction gas injected from the gas supply ports 68 and 72 is prevented from decreasing. That is, if the protrusion height h1 is too high, the contact time of the reaction gas with respect to each of the rectifying plates 69 and 73 becomes long, and as a result, the flow velocity decreases.

なお、上述の各ガス供給ノズル60,70においては、各ガス供給口68,72のうちの最上段にある各ガス供給口68,72、つまり第1ガス排気口90から最も離間した各ガス供給口68,72の上方側(第1ガス排気口90から遠い側)にも整流板69,73を設けているが、当該整流板69,73は、反応室44内における反応ガスの流速や濃度にそれほど悪影響を与えないので省略しても良い。この場合、各ガス供給ノズル60,70の形状を簡素化でして各ガス供給ノズル60,70を製造し易くすることができる。ただし、整流板69,73により整流効果をより高めるためにも、最上段にある各ガス供給口68,72の上方側にも整流板69,73を設けるのが望ましい。   In the gas supply nozzles 60 and 70 described above, the gas supply ports 68 and 72 at the uppermost stage of the gas supply ports 68 and 72, that is, the gas supplies that are farthest from the first gas exhaust port 90. The rectifying plates 69 and 73 are also provided on the upper side of the ports 68 and 72 (the side far from the first gas exhaust port 90). The rectifying plates 69 and 73 are provided with the flow velocity and concentration of the reaction gas in the reaction chamber 44. It may be omitted because it does not adversely affect the process. In this case, the shape of each gas supply nozzle 60, 70 can be simplified to facilitate manufacture of each gas supply nozzle 60, 70. However, in order to further enhance the rectification effect by the rectifying plates 69 and 73, it is desirable to provide the rectifying plates 69 and 73 also above the gas supply ports 68 and 72 in the uppermost stage.

また、上述の各ガス供給ノズル60,70においては、各整流板69,73と各ガス供給ノズル60,70とを一体化したものを示したが、これに限らず、従前のようなパイプ状のガス供給ノズルに、別部材の整流板を溶着等によって取り付けても良い。また、各整流板69,73の先端側の形状は、図示のような直線状でなくても、例えば、先端側に向けてその幅寸法が徐々に細くなる先細り形状等であっても良い。   In addition, in each of the gas supply nozzles 60 and 70 described above, the rectifying plates 69 and 73 and the gas supply nozzles 60 and 70 are integrated. A separate rectifying plate may be attached to the gas supply nozzle by welding or the like. Further, the shape on the front end side of each rectifying plate 69, 73 may not be a linear shape as shown in the figure, but may be, for example, a tapered shape whose width dimension gradually decreases toward the front end side.

さらに、板状の各整流板69,73に換えて筒状の整流部材(図示せず)を採用し、当該筒状の整流部材を、各ガス供給口68,72の周囲に設けても良い。この場合、整流部材は各ガス供給口68,72の周囲を囲うため、反応ガスの回り込みをより抑制することができる。なお、反応ガスの混合効率を確保したり、反応ガスの速度が落ちたりするのを防止すべく、その突出高さはあまり高くし過ぎないようにする。   Furthermore, instead of the plate-like rectifying plates 69 and 73, cylindrical rectifying members (not shown) may be adopted, and the cylindrical rectifying members may be provided around the gas supply ports 68 and 72. . In this case, since the rectifying member surrounds the surroundings of the gas supply ports 68 and 72, the wraparound of the reaction gas can be further suppressed. It should be noted that the protrusion height should not be too high in order to ensure the mixing efficiency of the reaction gas and to prevent the reaction gas speed from dropping.

また、図7に示すように、全ての各ガス供給ノズル60,70を、各整流板69,73を備えた同じ形状のものとしたが、これに限らず全ての各ガス供給ノズル60,70に各整流板69,73を設ける必要は無く、一部のガス供給ノズルに整流板(整流部材)を設けるようにしても良い。   Further, as shown in FIG. 7, all the gas supply nozzles 60, 70 have the same shape including the rectifying plates 69, 73, but not limited to this, all the gas supply nozzles 60, 70. It is not necessary to provide each of the rectifying plates 69 and 73, and a rectifying plate (rectifying member) may be provided for some of the gas supply nozzles.

図9は、上述した各ガス供給ノズル60,70(本発明)による反応ガスの流速および濃度と、従前の整流部材を備えないガス供給ノズル(比較例)による反応ガスの流速および濃度とを比較した比較グラフを示している。図9に示すように、ウェーハ14が積層されたプロダクト領域の下方側(反応室44の下方側でグラフ左側)から上方側(反応室44の上方側でグラフ右側)に亘り、本発明においては反応ガスの濃度(%)が比較例よりも高くなっている。つまり、各整流板69,73が反応ガスの拡散を抑制することが判る。また、本発明においては、反応ガスの濃度のばらつき幅も比較例(±2.700%)よりも狭い±1.880%幅に抑えられることが判る。   FIG. 9 compares the flow velocity and concentration of the reaction gas by the gas supply nozzles 60 and 70 (invention) described above with the flow velocity and concentration of the reaction gas by the gas supply nozzle (comparative example) that does not include a conventional rectifying member. A comparative graph is shown. As shown in FIG. 9, in the present invention, from the lower side of the product region in which the wafers 14 are stacked (the lower side of the graph on the lower side of the reaction chamber 44) to the upper side (the upper side of the reaction chamber 44, the right side of the graph). The concentration (%) of the reaction gas is higher than that of the comparative example. That is, it can be seen that the current plates 69 and 73 suppress the diffusion of the reaction gas. Further, in the present invention, it can be seen that the variation width of the concentration of the reaction gas can be suppressed to a width of ± 1.880% which is narrower than that of the comparative example (± 2.700%).

一方、ウェーハ14が積層されたプロダクト領域の下方側から上方側に亘り、本発明においては反応ガスの流速(m/s)が比較例よりも速くなっている。つまり、各整流板69,73が反応ガスの拡散を抑制し、これに起因する反応ガスの流速低下が起きていないことが判る。また、本発明においては、反応ガスの流速のばらつき幅も比較例(±1.030%)よりも狭い±0.574%幅に抑えられることが判る。   On the other hand, in the present invention, the flow velocity (m / s) of the reaction gas is faster than that of the comparative example from the lower side to the upper side of the product region where the wafers 14 are stacked. That is, it can be seen that each of the rectifying plates 69 and 73 suppresses the diffusion of the reaction gas, and the flow velocity of the reaction gas due to this does not decrease. Further, in the present invention, it can be seen that the variation width of the flow velocity of the reaction gas can be suppressed to a width of ± 0.574% which is narrower than that of the comparative example (± 1.030%).

<SiCエピタキシャル膜の成膜方法>
次に、以上のように形成した半導体製造装置10を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、SiC等で構成されるウェーハ14等の基板上に、例えばSiCエピタキシャル膜を成膜する基板の処理方法について説明する。尚、以下の説明において半導体製造装置10を構成する各部の動作は、コントローラ152により制御される。
<Method for Forming SiC Epitaxial Film>
Next, using the semiconductor manufacturing apparatus 10 formed as described above, as a step of a semiconductor device manufacturing process, for example, a substrate on which a SiC epitaxial film is formed on a substrate such as a wafer 14 made of SiC or the like. A processing method will be described. In the following description, the operation of each part constituting the semiconductor manufacturing apparatus 10 is controlled by the controller 152.

まず、図1に示すように、ポッドステージ18に複数枚のウェーハ14を収納したポッド16がセットされると、ポッド搬送装置20によりポッド16をポッドステージ18からポッド収納棚22へ搬送し、ストックする。次に、ポッド搬送装置20により、ポッド収納棚22にストックされたポッド16をポッドオープナ24に搬送してセットし、ポッドオープナ24によりポッド16の蓋16aを開き、基板枚数検知器26によりポッド16に収納されているウェーハ14の枚数を検知する。次いで、基板移載機28により、ポッドオープナ24の位置にあるポッド16からウェーハ14を取り出し、取り出したウェーハ14をボート30に移載する。   First, as shown in FIG. 1, when a pod 16 storing a plurality of wafers 14 is set on a pod stage 18, the pod 16 is transferred from the pod stage 18 to the pod storage shelf 22 by the pod transfer device 20. To do. Next, the pod 16 stocked on the pod storage shelf 22 is transported and set to the pod opener 24 by the pod transport device 20, the lid 16 a of the pod 16 is opened by the pod opener 24, and the pod 16 is detected by the substrate number detector 26. The number of wafers 14 housed in is detected. Next, the wafer transfer unit 28 takes out the wafer 14 from the pod 16 at the position of the pod opener 24, and transfers the taken out wafer 14 to the boat 30.

複数枚のウェーハ14がボート30に装填され積層されると、ウェーハ14を保持したボート30は、図6に示すように、昇降モータ122による昇降台114および昇降シャフト124の昇降動作により反応室44内に搬入、つまりボートローディングされる。この状態では、シールキャップ102はOリングを介してマニホールド36の下端をシールした状態となる。ここまでの一連の工程、つまりボート30に複数積層された各ウェーハ14を反応管42内に搬入し、シールキャップ102により密閉するまでの工程(ボートローディング工程)が、本発明における基板搬送工程を構成している。   When a plurality of wafers 14 are loaded and stacked on the boat 30, the boat 30 holding the wafers 14 is moved up and down by the lifting / lowering table 114 and the lifting / lowering shaft 124 by the lifting / lowering motor 122 as shown in FIG. 6. Carrying in, that is, boat loading. In this state, the seal cap 102 seals the lower end of the manifold 36 via the O-ring. A series of processes up to this point, that is, a process (boat loading process) from loading each wafer 14 stacked in the boat 30 into the reaction tube 42 and sealing with the seal cap 102 is the substrate transport process in the present invention. It is composed.

ボート30を反応室44に搬入した後、図2に示すように、反応室44内が所定の圧力(真空度)となるように真空排気装置220によって真空排気される。このとき、反応室44内の圧力は圧力センサによって測定され、測定された圧力に基づいて第1ガス排気口90および第2ガス排気口390に連通するAPCバルブ214がフィードバック制御される。また、ウェーハ14および反応室44内が所定の温度となるよう、加熱体48が加熱される。このとき、反応室44内が所定の温度分布となるよう、温度センサが検出した温度情報に基づいて、誘導コイル50への通電具合をフィードバック制御する。続いて、回転機構104によりボート30が回転されて、これによりウェーハ14も回転される。   After the boat 30 is carried into the reaction chamber 44, as shown in FIG. 2, the reaction chamber 44 is evacuated by the evacuation device 220 so that the inside of the reaction chamber 44 has a predetermined pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the reaction chamber 44 is measured by the pressure sensor, and the APC valve 214 communicating with the first gas exhaust port 90 and the second gas exhaust port 390 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the heating body 48 is heated so that the inside of the wafer 14 and the reaction chamber 44 has a predetermined temperature. At this time, the state of energization to the induction coil 50 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the reaction chamber 44 has a predetermined temperature distribution. Subsequently, the boat 30 is rotated by the rotating mechanism 104, and thereby the wafer 14 is also rotated.

その後、SiCエピタキシャル膜の成長に寄与するSi(シリコン)原子含有ガスおよびCl(塩素)原子含有ガスを、それぞれ第1,第2ガス供給源210a,210bから供給し、第1ガス供給口68から反応室44内に噴射する。また、C(炭素)原子含有ガスおよび還元ガスであるHガスを、所定の流量となるように対応するMFC211c,211dの開度を調整した後、バルブ212c,212dが開かれ、それぞれの反応ガスが第2ガスライン260に流通し、第2ガス供給ノズル70および第2ガス供給口72を介して反応室44内に噴射される。 Thereafter, Si (silicon) atom-containing gas and Cl (chlorine) atom-containing gas that contribute to the growth of the SiC epitaxial film are supplied from the first and second gas supply sources 210a and 210b, respectively, and from the first gas supply port 68, respectively. Inject into the reaction chamber 44. Further, after adjusting the opening degree of the corresponding MFCs 211c and 211d so that the C (carbon) atom-containing gas and the reducing gas H 2 gas have a predetermined flow rate, the valves 212c and 212d are opened, and the respective reactions are performed. The gas flows through the second gas line 260 and is injected into the reaction chamber 44 through the second gas supply nozzle 70 and the second gas supply port 72.

第1ガス供給口68および第2ガス供給口72から噴射した反応ガスは、反応室44内の加熱体48の内側を流れ、第1ガス排気口90からガス排気管230を通って排気される。第1ガス供給口68および第2ガス供給口72から噴射された反応ガスは、反応室44内を通過する際に、SiC等で構成されるウェーハ14と接触し、ウェーハ14の成膜面上にSiCエピタキシャル膜が成膜されていく。その際、各ガス供給ノズル60,70に設けた各整流板69,73(図8参照)により、隣り合う他のガス供給口に向かって流れる拡散が抑制され、その結果、各ウェーハ14を均質化できる。つまり、各ウェーハ14の膜厚を一定にして、製品誤差(ばらつき)の発生を抑制することができる。   The reaction gas injected from the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 flows inside the heating body 48 in the reaction chamber 44 and is exhausted from the first gas exhaust port 90 through the gas exhaust pipe 230. . When the reaction gas injected from the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 passes through the reaction chamber 44, the reaction gas comes into contact with the wafer 14 made of SiC or the like, and on the film formation surface of the wafer 14. Then, an SiC epitaxial film is formed. At that time, diffusion flowing toward the other adjacent gas supply ports is suppressed by the rectifying plates 69 and 73 (see FIG. 8) provided in the gas supply nozzles 60 and 70. As a result, the wafers 14 are made homogeneous. Can be That is, it is possible to keep the film thickness of each wafer 14 constant and suppress the occurrence of product errors (variations).

また、第5ガス供給源210eから不活性ガスとしてのArガス(希ガス)が所定の流量となるよう対応するMFC211eの開度を調整した後、バルブ212eが開かれ、第3ガスライン240に流通し、第3ガス供給口360から反応室44内に供給される。第3ガス供給口360から供給された不活性ガスとしてArガスは、反応室44内の断熱材54と反応管42との間を通過し、第2ガス排気口390から排気される。その後、上述のように反応ガスを各ウェーハ14に曝して、予め設定された時間が経過すると、各反応ガスの供給制御が停止される。ここまでの一連の工程、つまり反応ガスの供給により各ウェーハ14の成膜面上にSiCエピタキシャル膜を成膜する工程が、本発明における基板処理工程を構成している。   Further, after adjusting the opening of the corresponding MFC 211e so that Ar gas (rare gas) as an inert gas has a predetermined flow rate from the fifth gas supply source 210e, the valve 212e is opened, and the third gas line 240 is opened. It circulates and is supplied into the reaction chamber 44 from the third gas supply port 360. Ar gas as an inert gas supplied from the third gas supply port 360 passes between the heat insulating material 54 in the reaction chamber 44 and the reaction tube 42 and is exhausted from the second gas exhaust port 390. Thereafter, the reaction gas is exposed to each wafer 14 as described above, and when a preset time has elapsed, the supply control of each reaction gas is stopped. The series of steps so far, that is, the step of forming the SiC epitaxial film on the film forming surface of each wafer 14 by supplying the reactive gas constitutes the substrate processing step in the present invention.

次いで、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、反応室44内の加熱体48の内側の空間が不活性ガスで置換され、さらに反応室44内の圧力が常圧に復帰される。   Next, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the space inside the heating body 48 in the reaction chamber 44 is replaced with the inert gas, and the pressure in the reaction chamber 44 is restored to normal pressure. The

反応室44内が常圧に復帰した後、昇降モータ122の回転駆動によりシールキャップ102が下降し、処理炉40の炉口144が開口される。これに伴い、熱処理済み(成膜処理済み)の各ウェーハ14が、ボート30に保持された状態でマニホールド36の下方側から反応管42の外部に搬出、つまりボートアンローディングされる。ボート30に保持された各ウェーハ14は、冷えるまでロードロック室110の内部で待機状態となる。   After the inside of the reaction chamber 44 returns to normal pressure, the seal cap 102 is lowered by the rotational drive of the lifting motor 122 and the furnace port 144 of the processing furnace 40 is opened. Accordingly, each heat-treated (film-formed) wafer 14 is carried out from the lower side of the manifold 36 to the outside of the reaction tube 42 while being held in the boat 30, that is, boat unloaded. Each wafer 14 held in the boat 30 is in a standby state inside the load lock chamber 110 until it cools.

その後、各ウェーハ14が所定の温度にまで冷却されると、基板移載機28の動作により、各ウェーハ14がボート30から取り出され、ポッドオープナ24にセットされている空のポッド16に搬送されて収納される。その後、ポッド搬送装置20の動作により、各ウェーハ14を収納したポッド16が、ポッド収納棚22またはポッドステージ18に搬送される。このようにして、半導体製造装置10の一連の動作が完了する。   Thereafter, when each wafer 14 is cooled to a predetermined temperature, each wafer 14 is taken out from the boat 30 by the operation of the substrate transfer device 28 and transferred to the empty pod 16 set in the pod opener 24. Stored. Thereafter, the pod 16 storing the wafers 14 is transferred to the pod storage shelf 22 or the pod stage 18 by the operation of the pod transfer device 20. In this way, a series of operations of the semiconductor manufacturing apparatus 10 is completed.

<第1実施の形態の代表的効果>
以上、第1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 first embodiment>
As described above, according to the technical idea described in the first embodiment, at least one of the plurality of effects described below is produced.

(1)第1実施の形態によれば、各ガス供給ノズル60,70に、各ガス供給口68,72からの反応ガスの供給方向に延在し、かつ各ガス供給口68,72の第1ガス排気口90側に各整流板69,73を設けたので、各ガス供給口68,72から噴射(供給)された反応ガスが、第1ガス排気口90に向けて直接流れてしまうことを抑制でき、ひいては反応ガスの流れを各ウェーハ14に向けて略均一化して、各ウェーハ14をばらつくこと無く成膜することが可能となる。   (1) According to the first embodiment, the gas supply nozzles 60 and 70 extend in the reaction gas supply direction from the gas supply ports 68 and 72 and the gas supply ports 68 and 72 Since the rectifying plates 69 and 73 are provided on the 1 gas exhaust port 90 side, the reaction gas injected (supplied) from the gas supply ports 68 and 72 flows directly toward the first gas exhaust port 90. As a result, it is possible to make the flow of the reaction gas substantially uniform toward the respective wafers 14 and to form the films without causing the wafers 14 to vary.

(2)第1実施の形態によれば、第1ガス排気口90から最も離間した各ガス供給口68,72の上方側、つまり第1ガス排気口90から遠い側にも各整流板69,73を設けたので、各ガス供給口68,72から噴射(供給)された反応ガスの上下方向へ拡散を抑制して、各整流板69,73による整流効果をより高めることができ、ひいては各ウェーハ14のばらつきをより無くすことができる。   (2) According to the first embodiment, each rectifying plate 69, also on the upper side of each gas supply port 68, 72 farthest from the first gas exhaust port 90, that is, on the side farther from the first gas exhaust port 90, 73 is provided, the diffusion of the reaction gas injected (supplied) from the gas supply ports 68 and 72 can be suppressed in the vertical direction, and the rectification effect by the rectifying plates 69 and 73 can be further enhanced. Variations in the wafer 14 can be further eliminated.

(3)第1実施の形態によれば、反応ガスの上下方向への拡散を抑制して、反応ガスの流れを各ウェーハ14に向けて略均一化できるので、少なくともSi原子含有ガスとCl原子含有ガスとを供給する第1ガス供給ノズル60と、少なくともC原子含有ガスと還元ガスとを供給する第2ガス供給ノズル70とを用い、これらの2種類の反応ガスを反応室44(反応管42)内で混合させ、ウェーハ14を成膜する場合に有効である。   (3) According to the first embodiment, it is possible to suppress the diffusion of the reaction gas in the vertical direction and to make the flow of the reaction gas substantially uniform toward each wafer 14, so that at least the Si atom-containing gas and the Cl atom The first gas supply nozzle 60 for supplying the contained gas and the second gas supply nozzle 70 for supplying at least the C atom-containing gas and the reducing gas are used, and these two kinds of reaction gases are supplied to the reaction chamber 44 (reaction tube). 42), and is effective when the wafer 14 is deposited.

(4)第1実施の形態で説明した半導体製造装置10を、半導体装置の製造方法における基板の処理工程において用いることにより、半導体装置の製造方法において、上述した複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。   (4) By using the semiconductor manufacturing apparatus 10 described in the first embodiment in the substrate processing step in the semiconductor device manufacturing method, one or more of the above-described effects can be obtained in the semiconductor device manufacturing method. The effect of.

(5)第1実施の形態で説明した半導体製造装置10を、SiCエピタキシャル膜を形成する基板の製造方法における基板の処理工程において用いることにより、SiCエピタキシャル膜を形成する基板の製造方法において、上述した複数の効果のうち、1つ以上の効果を奏する。   (5) In the substrate manufacturing method for forming a SiC epitaxial film, the semiconductor manufacturing apparatus 10 described in the first embodiment is used in the substrate processing step in the substrate manufacturing method for forming a SiC epitaxial film. Among the plurality of effects, one or more effects are achieved.

[第2実施の形態]
次に、本発明の第2実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、上述した第1実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that portions having the same functions as those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図10は第2実施の形態に係るガスノズルの処理炉内での配置状態を説明する横断面図を、図11(a),(b),(c)は図10のガスノズルの詳細構造を説明する説明図をそれぞれ表している。   FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the arrangement of the gas nozzle according to the second embodiment in the processing furnace, and FIGS. 11A, 11B, and 11C illustrate the detailed structure of the gas nozzle of FIG. FIG.

第2実施の形態においては、上述した第1実施の形態に比して、第1ガス供給ノズルおよび第2ガス供給ノズルの形状のみが異なっている。第1実施の形態においては、整流部材として板状の整流板69,73(図8参照)を採用したが、第2実施の形態においては、上下側の整流板302,352に加えて、左右側の遮蔽壁303,353を備えた整流部材を採用している(図11参照)。   In the second embodiment, as compared with the first embodiment described above, only the shapes of the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are different. In the first embodiment, plate-like rectifying plates 69 and 73 (see FIG. 8) are employed as the rectifying members. However, in the second embodiment, in addition to the upper and lower rectifying plates 302 and 352, left and right The rectifying member provided with the side shielding walls 303 and 353 is employed (see FIG. 11).

図10に示すように、第1ガス供給ノズル(ガスノズル,第1ガスノズル)300および第2ガス供給ノズル(ガスノズル,第2ガスノズル)350は、第1実施の形態と同様に反応室44内に配置されている。つまり、反応室44内には、第1ガス供給ノズル300が2本,第2ガス供給ノズル350が3本設けられている。各ガス供給ノズル300,350の第1ガス供給口(ガス供給口)301および第2ガス供給口(ガス供給口)351の周囲には、当該各ガス供給口301,351を囲うようにして、それぞれ上下側に位置する整流板302,352と左右側に位置する遮蔽壁303,353とが設けられている。これらの各整流板302,352および各遮蔽壁303,353は、何れも本発明における整流部材を構成しており、各ガス供給ノズル300,350に一体に設けられている。   As shown in FIG. 10, the first gas supply nozzle (gas nozzle, first gas nozzle) 300 and the second gas supply nozzle (gas nozzle, second gas nozzle) 350 are arranged in the reaction chamber 44 as in the first embodiment. Has been. That is, two first gas supply nozzles 300 and three second gas supply nozzles 350 are provided in the reaction chamber 44. Around the first gas supply port (gas supply port) 301 and the second gas supply port (gas supply port) 351 of each of the gas supply nozzles 300 and 350, the gas supply ports 301 and 351 are surrounded, Rectifying plates 302 and 352 located on the upper and lower sides and shielding walls 303 and 353 located on the left and right sides, respectively, are provided. The rectifying plates 302 and 352 and the shielding walls 303 and 353 all constitute a rectifying member in the present invention, and are provided integrally with the gas supply nozzles 300 and 350, respectively.

各遮蔽壁303,353は、整流部材の側面部を形成しており、一の各ガス供給口301,351から噴射された反応ガスが、隣り合う他の各ガス供給口301,351に回り込まないようにするもので、各ガス供給口301,351を挟み、かつウェーハ14に向けて延在するよう設けられている。図11に示すように、各遮蔽壁303,353における各ガス供給口301,351側で向き合う内壁の間隔寸法L3は、各ガス供給口301,351の直径寸法よりも大きい寸法に設定されている。これにより各遮蔽壁303,353の内壁間は、各ガス供給口301,351に比して閉塞が起こり難くなっている。また、各遮蔽壁303,353の各ガス供給口301,351から先端側までの長さ寸法L4は、各遮蔽壁303,353の内壁間の間隔寸法L3よりも大きい寸法に設定している(L4>L3)。これにより、一の各ガス供給口301,351から他の各ガス供給口301,351への反応ガスの回り込みを確実に抑制できる。   Each shielding wall 303 and 353 forms a side surface portion of the rectifying member, and the reaction gas injected from one gas supply port 301 or 351 does not circulate to each other adjacent gas supply port 301 or 351. The gas supply ports 301 and 351 are sandwiched between the gas supply ports 301 and 351 and extend toward the wafer 14. As shown in FIG. 11, the distance L3 between the inner walls of the shielding walls 303 and 353 facing each gas supply port 301 and 351 is set to be larger than the diameter of each gas supply port 301 and 351. . As a result, the gap between the inner walls of the shielding walls 303 and 353 is less likely to be blocked than the gas supply ports 301 and 351. Further, the length dimension L4 from each gas supply port 301, 351 to the tip side of each shielding wall 303, 353 is set to be larger than the distance dimension L3 between the inner walls of each shielding wall 303, 353 ( L4> L3). Thereby, the wraparound of the reaction gas from one gas supply port 301 or 351 to another gas supply port 301 or 351 can be reliably suppressed.

各ガス供給ノズル300,350の各遮蔽壁303,353側(図11(b)中下方側)の幅寸法L5は、各ガス供給ノズル300,350の各遮蔽壁303,353側とは反対側(図11(b)中上方側)の幅寸法L6よりも小さい寸法に設定している(L5<L6)。これにより、図10に示すように、各ガス供給ノズル300,350を略円弧状に配置し、各ガス供給口301,351をウェーハ14に向けつつ各ガス供給ノズル300,350を互いに近接配置可能としている。また、各ガス供給口301,351とウェーハ14との間の距離を等距離にしている。これにより、各ガス供給ノズル300,350間に回り込む反応ガスの量を減らして、ウェーハ14に到達する反応ガスの量を増やすことができる。   The width L5 of the gas supply nozzles 300 and 350 on the side of the shielding walls 303 and 353 (the lower side in FIG. 11B) is opposite to the side of the shielding walls 303 and 353 of the gas supply nozzles 300 and 350. The dimension is set smaller than the width dimension L6 (upper side in FIG. 11B) (L5 <L6). Accordingly, as shown in FIG. 10, the gas supply nozzles 300 and 350 can be arranged in a substantially arc shape, and the gas supply nozzles 300 and 350 can be arranged close to each other with the gas supply ports 301 and 351 facing the wafer 14. It is said. Further, the distances between the gas supply ports 301 and 351 and the wafer 14 are equal. As a result, the amount of reaction gas that circulates between the gas supply nozzles 300 and 350 can be reduced, and the amount of reaction gas that reaches the wafer 14 can be increased.

図11(b)に示すように、各遮蔽壁303,353の先端側は、斜め下方に延びる外壁と縦方向に真っ直ぐ延びる内壁とを結んでできる三角形領域(図中網掛け部)を切り落とした形状となっている。言い換えれば、各遮蔽壁303,353の内壁の長さ寸法L4は、各遮蔽壁303,353の外壁の延長線と交差するまでの各遮蔽壁303,353の内壁の延長線の長さ寸法L7よりも短くなっている。これにより、各遮蔽壁303,353の内壁に各ガス供給口301,351から供給された反応ガスが接触し、反応ガスの流速が低下してしまうのを抑制している。   As shown in FIG. 11B, the front end side of each of the shielding walls 303 and 353 is cut off a triangular region (shaded portion in the figure) formed by connecting the outer wall extending obliquely downward and the inner wall extending straight in the vertical direction. It has a shape. In other words, the length dimension L4 of the inner wall of each shielding wall 303,353 is the length dimension L7 of the extension line of the inner wall of each shielding wall 303,353 until it intersects with the extension line of the outer wall of each shielding wall 303,353. Is shorter. Thereby, it is suppressed that the reactive gas supplied from each gas supply port 301,351 contacts the inner wall of each shielding wall 303,353 and the flow velocity of reactive gas falls.

さらに、各遮蔽壁303,353の先端側の角部分はR面取りされており、当該部分は曲線形状(R形状)となっている。このように、各遮蔽壁303,353の先端側の角部分を曲線形状とすることで、当該部分にSiC膜が堆積したとしても、SiC膜は平面状に堆積するので、パーティクルの発生を抑制することができる。ここで、各遮蔽壁303,353の先端側の角部分をR面取りしない場合には、角部分を基点として略くちばし形状のSiC膜の堆積が発生する恐れがあり、これによりパーティクルが発生し易くなることが懸念される。   Furthermore, the corner | angular part by the side of the front-end | tip of each shielding wall 303,353 is R chamfering, and the said part is curvilinear shape (R shape). In this way, the corner portions on the front end side of the respective shielding walls 303 and 353 are curved, so that even if the SiC film is deposited on the portions, the SiC film is deposited in a flat shape, thereby suppressing generation of particles. can do. Here, when the corner portion on the tip side of each of the shielding walls 303 and 353 is not chamfered, deposition of a substantially beak-shaped SiC film may occur from the corner portion as a base point, thereby easily generating particles. There is concern about becoming.

各整流板302,352は、整流部材の各遮蔽壁303,353を除く他の部分を形成しており、各遮蔽壁303,353の先端側を、図11(b)中下方側へさらに突出させた形状に形成されている。つまり、図11(c)に示すように、各遮蔽壁303,353の内壁の長さ寸法(整流部材の側面部の長さ寸法)L4は、各整流板302,352の各ガス供給口301,351から先端側までの高さ寸法(整流部材の他の部分の長さ寸法)h2よりも短い長さ寸法に設定されている。これにより、各遮蔽壁303,353による流速低下を抑えつつ、各ガス供給口301,351からその上下方向への反応ガスの拡散をより抑制できるようにしている。なお、各整流板302,352の先端側の角部分についても、各遮蔽壁303,353と同様にR面取りされている。   Each of the rectifying plates 302 and 352 forms a portion other than the shielding walls 303 and 353 of the rectifying member, and the tip side of each of the shielding walls 303 and 353 further protrudes downward in FIG. 11B. It is formed in the shape made. That is, as shown in FIG. 11C, the length dimension of the inner wall of each shielding wall 303, 353 (length dimension of the side surface portion of the rectifying member) L4 is the gas supply port 301 of each rectifying plate 302, 352. , 351 to the tip end side (length dimension of the other part of the rectifying member) h2 is set to a length dimension shorter than h2. Accordingly, the diffusion of the reaction gas from the gas supply ports 301 and 351 in the vertical direction can be further suppressed while suppressing the decrease in the flow velocity due to the shielding walls 303 and 353. Note that the corners on the tip side of the current plates 302 and 352 are also rounded in the same manner as the shielding walls 303 and 353.

ここで、上述の各ガス供給ノズル300,350においては、各整流板302,352と各遮蔽壁303,353とを、それぞれ各ガス供給ノズル300,350に一体化したものを示したが、これに限らず、従前のようなパイプ状のガス供給ノズルに、別部材の整流板および遮蔽壁を溶着等によって取り付けても良い。   Here, in each of the gas supply nozzles 300 and 350 described above, the rectifying plates 302 and 352 and the shielding walls 303 and 353 are integrated with the gas supply nozzles 300 and 350, respectively. Not limited to this, a rectifying plate and a shielding wall as separate members may be attached to a pipe-like gas supply nozzle as in the past by welding or the like.

また、各遮蔽壁303,353の外壁を斜め下方に延ばさずに、縦方向に真っ直ぐに延びるよう形成して良い。この場合、各ガス供給ノズル300,350の形状を簡素化することができ、ひいては安価かつ容易に製造できるようになる。   Further, the outer walls of the shielding walls 303 and 353 may be formed so as to extend straight in the vertical direction without extending obliquely downward. In this case, the shape of each gas supply nozzle 300, 350 can be simplified, and as a result, it can be manufactured inexpensively and easily.

さらに、図10に示すように、全ての各ガス供給ノズル300,350を、各整流板302,352および各遮蔽壁303,353を備えた同じ形状のものとしたが、これに限らず全ての各ガス供給ノズル300,350に各整流板302,352および各遮蔽壁303,353を設ける必要は無く、一部のガス供給ノズルに整流板および遮蔽壁(整流部材)を設けるようにしても良い。   Furthermore, as shown in FIG. 10, all the gas supply nozzles 300 and 350 have the same shape including the respective rectifying plates 302 and 352 and the shielding walls 303 and 353. The gas supply nozzles 300 and 350 do not need to be provided with the rectifying plates 302 and 352 and the shielding walls 303 and 353, and some of the gas supply nozzles may be provided with a rectifying plate and a shielding wall (rectifying member). .

また、反応ガスの供給方式としてプレミックス方式を採用する場合、第2ガス供給口351の周囲には、遮蔽壁353を設けないほうが望ましい。第2ガス供給口351からは還元ガスが噴射され、成膜の原料となる反応ガスが供給されない。したがって、第1ガス供給口301から噴射された反応ガスが第2ガス供給口351に向かったとしても、その濃度は小さくなると考えられる。その一方で、還元ガスの流速はSi原子含有ガスやC原子含有ガスよりも速くなる。よって、あえて遮蔽壁353を設けないようにすることで、反応ガスの流速を稼ぐことが可能となる。   Further, when the premix method is adopted as the reaction gas supply method, it is desirable not to provide the shielding wall 353 around the second gas supply port 351. The reducing gas is injected from the second gas supply port 351, and the reaction gas that is a raw material for film formation is not supplied. Therefore, even if the reactive gas injected from the first gas supply port 301 goes to the second gas supply port 351, the concentration is considered to be small. On the other hand, the flow rate of the reducing gas is faster than the Si atom-containing gas or the C atom-containing gas. Therefore, the flow rate of the reaction gas can be increased by not providing the shielding wall 353.

<第2実施の形態の代表的効果>
以上、第2実施の形態で説明した技術的思想においても、上述した第1実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第2実施の形態においては、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 second embodiment>
As mentioned above, also in the technical idea demonstrated in 2nd Embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment mentioned above. In addition to this, in the second embodiment, at least one of the plurality of effects described below is produced.

(1)第2実施の形態によれば、各整流板302,352および各遮蔽壁303,353よりなる整流部材を、各ガス供給口301,351の周囲を囲うように設けたので、反応ガスの上下方向への拡散抑制に加えて、反応ガスの左右方向への拡散抑制もできる。よって、各ガス供給ノズル300,350間に回り込む反応ガスの量をより減らして、ウェーハ14に到達する反応ガスの量をより増やすことが可能となる。   (1) According to the second embodiment, since the rectifying members including the respective rectifying plates 302 and 352 and the respective shielding walls 303 and 353 are provided so as to surround the respective gas supply ports 301 and 351, the reaction gas In addition to suppressing the diffusion of the reaction gas in the vertical direction, the diffusion of the reaction gas in the horizontal direction can also be suppressed. Therefore, it is possible to further reduce the amount of the reaction gas that flows between the gas supply nozzles 300 and 350 and increase the amount of the reaction gas that reaches the wafer 14.

(2)第2実施の形態によれば、整流部材の側面部として各遮蔽壁303,353を設け、当該各遮蔽壁303,353の長さ寸法L4を、整流部材の他の部分である各整流板302,352の高さ寸法(長さ寸法)h2よりも短くしたので、各遮蔽壁303,353の内壁に反応ガスが接触することによる反応ガスの流速低下を抑制しつつ、反応ガスの上下方向への拡散をより抑制することができる。   (2) According to the second embodiment, the shielding walls 303 and 353 are provided as the side portions of the rectifying member, and the length L4 of each of the shielding walls 303 and 353 is the other part of the rectifying member. Since the height dimension (length dimension) h2 of the rectifying plates 302 and 352 is shorter than the height dimension h2, the reduction in the flow rate of the reaction gas due to the reaction gas coming into contact with the inner walls of the shielding walls 303 and 353 is suppressed. Diffusion in the vertical direction can be further suppressed.

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、本発明は上述した各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言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、SiCエピタキシャル膜を成膜する成膜装置(基板処理装置)を例示して説明したが、ガス供給口から噴射(供給)される反応ガスの供給方向(水平方向)と、噴射された反応ガスの排気方向(垂直方向)とが異なる他の基板処理装置にも本発明における技術的思想を適用することができる。   As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say. For example, in each of the above-described embodiments, the film forming apparatus (substrate processing apparatus) for forming the SiC epitaxial film has been described as an example, but the supply direction (horizontal) of the reactive gas injected (supplied) from the gas supply port is described. The technical idea of the present invention can also be applied to other substrate processing apparatuses in which the direction) and the exhaust direction (vertical direction) of the injected reaction gas are different.

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〕
複数積層された基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内を加熱する加熱体と、
前記反応容器内に設けられ、前記基板の積層方向に延びるガスノズルと、
前記ガスノズルの基端部から先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、
前記ガスノズルに設けられ、前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、
を備える基板処理装置。
[Appendix 1]
A reaction vessel for processing a plurality of stacked substrates;
A heating body for heating the inside of the reaction vessel;
A gas nozzle provided in the reaction vessel and extending in the stacking direction of the substrates;
A plurality of gas nozzles arranged in a row from the base end portion to the tip end portion of the gas nozzle, and supply a reaction gas toward the substrate;
It is provided in the gas nozzle, extends in the supply direction of the reaction gas from each gas supply port, and is disposed on the exhaust port side for exhausting the reaction gas in the reaction container to the outside at each gas supply port. A rectifying member;
A substrate processing apparatus comprising:

〔付記2〕
前記整流部材を、前記排気口から最も離間した前記ガス供給口の前記排気口から遠い側にも設けることを特徴とする付記1記載の基板処理装置。
[Appendix 2]
The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the rectifying member is provided on a side of the gas supply port farthest from the exhaust port and far from the exhaust port.

〔付記3〕
前記整流部材を、前記各ガス供給口の周囲を囲うように設けることを特徴とする付記2記載の基板処理装置。
[Appendix 3]
The substrate processing apparatus according to appendix 2, wherein the rectifying member is provided so as to surround each of the gas supply ports.

〔付記4〕
前記ガスノズルを、第1反応ガスを供給する第1ガスノズルと、第2反応ガスを供給する第2ガスノズルとから形成し、前記第1反応ガスおよび前記第2反応ガスを前記反応容器内で混合させ、前記基板を成膜することを特徴とする付記1〜3のいずれか1つに記載の基板処理装置。
[Appendix 4]
The gas nozzle is formed of a first gas nozzle for supplying a first reaction gas and a second gas nozzle for supplying a second reaction gas, and the first reaction gas and the second reaction gas are mixed in the reaction vessel. The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 3, wherein the substrate is formed.

〔付記5〕
前記整流部材の側面部に、前記整流部材の他の部分の長さ寸法よりも短い長さ寸法の遮蔽壁を設けることを特徴とする付記3または4記載の基板処理装置。
[Appendix 5]
The substrate processing apparatus according to appendix 3 or 4, wherein a shielding wall having a length shorter than that of the other part of the flow regulating member is provided on a side surface of the flow regulating member.

〔付記6〕
複数積層された基板を処理する反応容器内に設けられ、
前記反応容器の開口側に設けられる基端部と、
前記反応容器の底側に設けられる先端部と、
前記基端部から前記先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、
前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、
を備えるガスノズル。
[Appendix 6]
Provided in a reaction vessel for processing a plurality of laminated substrates;
A base end provided on the opening side of the reaction vessel;
A tip provided on the bottom side of the reaction vessel;
A gas supply port that is provided in a plurality from the base end portion toward the tip end portion and supplies a reaction gas toward the substrate;
A rectifying member that extends in the supply direction of the reaction gas from each gas supply port and that is disposed on the exhaust port side for exhausting the reaction gas in the reaction vessel at each gas supply port to the outside;
Gas nozzle with.

〔付記7〕
前記整流部材を、前記排気口から最も離間した前記ガス供給口の前記排気口から遠い側にも設けることを特徴とする付記6記載のガスノズル。
[Appendix 7]
The gas nozzle according to claim 6, wherein the rectifying member is also provided on a side of the gas supply port farthest from the exhaust port and farther from the exhaust port.

〔付記8〕
前記整流部材を、前記各ガス供給口の周囲を囲うように設けることを特徴とする付記7記載のガスノズル。
[Appendix 8]
The gas nozzle according to appendix 7, wherein the rectifying member is provided so as to surround each of the gas supply ports.

〔付記9〕
前記整流部材の側面部に、前記整流部材の他の部分の長さ寸法よりも短い長さ寸法の遮蔽壁を設けることを特徴とする付記8記載のガスノズル。
[Appendix 9]
The gas nozzle according to appendix 8, wherein a shielding wall having a length shorter than that of the other part of the flow regulating member is provided on a side surface of the flow regulating member.

〔付記10〕
複数積載された基板を反応容器内に搬送する基板搬送工程と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器の開口側に設けられる基端部と、前記反応容器の底側に設けられる先端部と、前記基端部から前記先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、を備えるガスノズルの前記各ガス供給口から前記基板に向けて前記反応ガスを供給し、前記反応容器内を加熱体により加熱しつつ前記基板を処理する基板処理工程と、
を有する基板若しくは半導体デバイスの製造方法。
[Appendix 10]
A substrate transfer step of transferring a plurality of loaded substrates into the reaction vessel;
Provided in the reaction vessel, a base end provided on the opening side of the reaction vessel, a tip provided on the bottom side of the reaction vessel, and a plurality of side by side from the base end toward the tip A gas supply port for supplying a reaction gas toward the substrate, and a reaction gas in the reaction container at each gas supply port extending in a direction in which the reaction gas is supplied from each gas supply port. The substrate is configured to supply the reaction gas from the gas supply ports of a gas nozzle to the substrate and to heat the inside of the reaction vessel with a heating body. A substrate processing step for processing,
A method of manufacturing a substrate or semiconductor device having

本発明は、半導体装置(半導体デバイス)やSiCエピタキシャル膜を形成する基板などを製造する製造業等に幅広く利用することができる。   The present invention can be widely used in manufacturing industries that manufacture semiconductor devices (semiconductor devices), substrates on which SiC epitaxial films are formed, and the like.

10…半導体製造装置(基板処理装置)、12…筐体、14…ウェーハ(基板)、15…ウェーハホルダ、15a…下部ウェーハホルダ、15b…上部ウェーハホルダ、16…ポッド、16a…蓋、18…ポッドステージ、20…ポッド搬送装置、22…ポッド収納棚、24…ポッドオープナ、26…基板枚数検知器、28…基板移載機、30…ボート、32…アーム、34…ボート断熱部、36…マニホールド(反応容器)、40…処理炉、42…反応管(反応容器)、44…反応室、48…加熱体、50…誘導コイル、52…温度制御部、54…断熱材、55…外側断熱壁、58…磁気シール、60…第1ガス供給ノズル(ガスノズル,第1ガスノズル)、60a…基端部、60b…先端部、68…第1ガス供給口(ガス供給口)、69…整流板(整流部材)、70…第2ガス供給ノズル(ガスノズル,第2ガスノズル)、70a…基端部、70b…先端部、72…第2ガス供給口(ガス供給口)、73…整流板(整流部材)、78…ガス流量制御部、90…第1ガス排気口(排気口)、98…圧力制御部、102…シールキャップ、104…回転機構、106…回転軸、108…駆動制御部、110…ロードロック室、112…下基板、114…昇降台、116…ガイドシャフト、118…ボール螺子、120…上基板、122…昇降モータ、124…昇降シャフト、126…天板、126a…貫通孔、128…ベローズ、130…昇降基板、132…駆動部カバー、134…駆動部収納ケース、135…冷却機構、138…電力ケーブル、140…冷却水流路、142…冷却水配管、144…炉口、150…主制御部、152…コントローラ、210a…第1ガス供給源、210b…第2ガス供給源、210c…第3ガス供給源、210d…第4ガス供給源、210e…第5ガス供給源、211a〜211e…MFC、212a〜212e…バルブ、213a〜213d…ガス配管、214…APCバルブ、220…真空排気装置、222…第1ガスライン、230…ガス排気管、240…第3ガスライン、260…第2ガスライン、300…第1ガス供給ノズル(ガスノズル,第1ガスノズル)、301…第1ガス供給口(ガス供給口)、302…整流板(整流部材)、303…遮蔽壁(整流部材)、350…第2ガス供給ノズル(ガスノズル,第2ガスノズル)、351…第2ガス供給口(ガス供給口)、352…整流板(整流部材)、353…遮蔽壁(整流部材)、360…第3ガス供給口、390…第2ガス排気口、400…構造物   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor manufacturing apparatus (substrate processing apparatus), 12 ... Housing, 14 ... Wafer (substrate), 15 ... Wafer holder, 15a ... Lower wafer holder, 15b ... Upper wafer holder, 16 ... Pod, 16a ... Cover, 18 ... Pod stage, 20 ... Pod transfer device, 22 ... Pod storage shelf, 24 ... Pod opener, 26 ... Substrate number detector, 28 ... Substrate transfer machine, 30 ... Boat, 32 ... Arm, 34 ... Boat heat insulation, 36 ... Manifold (reaction vessel), 40 ... processing furnace, 42 ... reaction tube (reaction vessel), 44 ... reaction chamber, 48 ... heated body, 50 ... inductive coil, 52 ... temperature control unit, 54 ... insulation, 55 ... outer insulation Wall, 58 ... magnetic seal, 60 ... first gas supply nozzle (gas nozzle, first gas nozzle), 60a ... base end, 60b ... tip, 68 ... first gas supply port (gas supply port), 69 Rectifier plate (rectifier member), 70 ... second gas supply nozzle (gas nozzle, second gas nozzle), 70a ... base end portion, 70b ... tip portion, 72 ... second gas supply port (gas supply port), 73 ... rectifier plate (Rectifying member), 78 ... gas flow rate control unit, 90 ... first gas exhaust port (exhaust port), 98 ... pressure control unit, 102 ... seal cap, 104 ... rotating mechanism, 106 ... rotating shaft, 108 ... drive control unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... Load lock chamber, 112 ... Lower board, 114 ... Elevating stand, 116 ... Guide shaft, 118 ... Ball screw, 120 ... Upper board, 122 ... Elevating motor, 124 ... Elevating shaft, 126 ... Top plate, 126a ... Through Hole: 128 ... Bellows, 130: Elevating board, 132 ... Drive part cover, 134 ... Drive part storage case, 135 ... Cooling mechanism, 138 ... Power cable, 140 ... Cooling water flow path, 142 ... Cooling Water piping, 144 ... furnace port, 150 ... main controller, 152 ... controller, 210a ... first gas supply source, 210b ... second gas supply source, 210c ... third gas supply source, 210d ... fourth gas supply source, 210e ... fifth gas supply source, 211a to 211e ... MFC, 212a to 212e ... valve, 213a to 213d ... gas pipe, 214 ... APC valve, 220 ... vacuum exhaust device, 222 ... first gas line, 230 ... gas exhaust pipe , 240 ... third gas line, 260 ... second gas line, 300 ... first gas supply nozzle (gas nozzle, first gas nozzle), 301 ... first gas supply port (gas supply port), 302 ... rectifying plate (rectifying member) , 303 ... Shielding wall (rectifying member), 350 ... Second gas supply nozzle (gas nozzle, second gas nozzle), 351 ... Second gas supply port (gas supply port), 35 2 ... Rectifying plate (rectifying member), 353 ... Shielding wall (rectifying member), 360 ... Third gas supply port, 390 ... Second gas exhaust port, 400 ... Structure

Claims (3)

複数積層された基板を処理する反応容器と、
前記反応容器内を加熱する加熱体と、
前記反応容器内に設けられ、前記基板の積層方向に延びるガスノズルと、
前記ガスノズルの基端部から先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、
前記ガスノズルに設けられ、前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、
を備える基板処理装置。
A reaction vessel for processing a plurality of stacked substrates;
A heating body for heating the inside of the reaction vessel;
A gas nozzle provided in the reaction vessel and extending in the stacking direction of the substrates;
A plurality of gas nozzles arranged in a row from the base end portion to the tip end portion of the gas nozzle, and supply a reaction gas toward the substrate;
It is provided in the gas nozzle, extends in the supply direction of the reaction gas from each gas supply port, and is disposed on the exhaust port side for exhausting the reaction gas in the reaction container to the outside at each gas supply port. A rectifying member;
A substrate processing apparatus comprising:
複数積層された基板を処理する反応容器内に設けられ、
前記反応容器の開口側に設けられる基端部と、
前記反応容器の底側に設けられる先端部と、
前記基端部から前記先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、
前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、
を備えるガスノズル。
Provided in a reaction vessel for processing a plurality of laminated substrates;
A base end provided on the opening side of the reaction vessel;
A tip provided on the bottom side of the reaction vessel;
A gas supply port that is provided in a plurality from the base end portion toward the tip end portion and supplies a reaction gas toward the substrate;
A rectifying member that extends in the supply direction of the reaction gas from each gas supply port and that is disposed on the exhaust port side for exhausting the reaction gas in the reaction vessel at each gas supply port to the outside;
Gas nozzle with.
複数積載された基板を反応容器内に搬送する基板搬送工程と、
前記反応容器内に設けられ、前記反応容器の開口側に設けられる基端部と、前記反応容器の底側に設けられる先端部と、前記基端部から前記先端部に向けて複数並んで設けられ、前記基板に向けて反応ガスを供給するガス供給口と、前記各ガス供給口からの前記反応ガスの供給方向に延在し、かつ前記各ガス供給口における前記反応容器内の反応ガスを外部に排気する排気口側に配置される整流部材と、を備えるガスノズルの前記各ガス供給口から前記基板に向けて前記反応ガスを供給し、前記反応容器内を加熱体により加熱しつつ前記基板を処理する基板処理工程と、
を有する基板若しくは半導体デバイスの製造方法。
A substrate transfer step of transferring a plurality of loaded substrates into the reaction vessel;
Provided in the reaction vessel, a base end provided on the opening side of the reaction vessel, a tip provided on the bottom side of the reaction vessel, and a plurality of side by side from the base end toward the tip A gas supply port for supplying a reaction gas toward the substrate, and a reaction gas in the reaction container at each gas supply port extending in a direction in which the reaction gas is supplied from each gas supply port. The substrate is configured to supply the reaction gas from the gas supply ports of a gas nozzle to the substrate and to heat the inside of the reaction vessel with a heating body. A substrate processing step for processing,
A method of manufacturing a substrate or semiconductor device having
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