JP2014179550A

JP2014179550A - Substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2014179550A
Application number: JP2013053949A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Imai; 義則今井; Shinya Sasaki; 伸也佐々木; Shuhei Nishido; 周平西堂; Daisuke Hara; 大介原
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-09-25

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing apparatus which suppresses deterioration of the inner surface of a treatment gas supply nozzle and have a gas supply nozzle endurable in stable use for a long period of time.SOLUTION: A substrate processing apparatus includes: a substrate holder 30 which holds a plurality of substrates 14 by laminating them in the vertical direction; a processing chamber 45 in which the substrate holder 30 is carried to process substrates 14; and a gas supply nozzle having gas supply holes through which treatment gas is supplied into the processing chamber 45. In the gas supply nozzle, on the nozzle inner surface, a protective film 84 is coated which is formed by Tac or thermal decomposition carbon.

Description

本発明は、炭化珪素ウェハにエピタキシャル炭化珪素膜を成膜する基板処理装置に係り、特に熱処理炉内に設けられた処理ガス供給ノズルの劣化を抑制する技術に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for forming an epitaxial silicon carbide film on a silicon carbide wafer, and more particularly to a technique for suppressing deterioration of a processing gas supply nozzle provided in a heat treatment furnace.

炭化珪素（ＳｉＣ）は、珪素（Ｓｉ）に比べてエネルギーバンドギャップが大きいことや、絶縁耐圧が高いことから、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。ＳｉＣは融点がＳｉに比べて高いこと、常圧下での液相を持たないこと、不純物拡散係数が小さいことなどから、Ｓｉに比べて基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。 Silicon carbide (SiC) has attracted attention as an element material for power devices because it has a larger energy band gap and higher withstand voltage than silicon (Si). It is known that SiC has a higher melting point than Si, does not have a liquid phase under normal pressure, and has a small impurity diffusion coefficient, making it difficult to produce substrates and devices as compared to Si.

基板処理装置である例えばＳｉＣエピタキシャル成膜装置は、Ｓｉのエピタキシャル成膜温度が９００〜１２００℃であるのに対し、ＳｉＣのそれは１５００〜１８００℃程度と高いことから、成膜装置の耐熱構造や原料の分解抑制に技術的な工夫が必要である。また、ＳｉとＣの２元素の反応で成膜が進むため、膜厚や組成均一性の確保、ドーピングレベルの制御技術にもシリコン系の成膜装置にはない工夫が必要となる(特許文献１)。 For example, a SiC epitaxial film forming apparatus, which is a substrate processing apparatus, has a Si epitaxial film forming temperature of 900 to 1200 ° C., whereas that of SiC is as high as about 1500 to 1800 ° C. Technical measures are necessary to suppress decomposition. In addition, since the film formation proceeds by the reaction of two elements of Si and C, it is necessary to devise a device that is not available in a silicon-based film formation apparatus for ensuring the film thickness and composition uniformity and for controlling the doping level (Patent Literature). 1).

上記ＳｉＣエピタキシャル成膜装置におけるガス供給部は、通常、１５００℃以上の高温に耐え、かつ他の物質による基板の汚染に配慮した材質が用いられる。しかしながら、このような材質を用いたガス供給部も１５００℃以上の高温水素中では徐々にエッチングが進行するため、長期間の使用では、ガス供給部の内側表面が劣化し、少しずつ微粒子が発生する。発生した微粒子は、ガスの流れに乗って基板上に運ばれ、結晶欠陥の原因や、原料のＣ濃度変化の原因となり、成膜条件が変わってしまうという問題があった。また、微粒子が発生したガス供給部は、クリーニングが困難であるため交換するしかなく、生産性の低下を招いていた。 The gas supply unit in the SiC epitaxial film forming apparatus is usually made of a material that can withstand a high temperature of 1500 ° C. or higher and that takes into consideration the contamination of the substrate with other substances. However, since the gas supply unit using such a material also gradually proceeds in high-temperature hydrogen at 1500 ° C. or higher, the inner surface of the gas supply unit deteriorates over a long period of time, and fine particles are generated little by little. To do. The generated fine particles are carried on the substrate along the gas flow, causing crystal defects and changes in the C concentration of the raw material, resulting in a problem that the film forming conditions change. In addition, the gas supply unit in which the fine particles are generated has to be replaced because it is difficult to clean, resulting in a decrease in productivity.

特開２０１２−１７５０７２号公報JP 2012-175072 A

本発明の目的は、処理ガス供給部の劣化を抑制し、長期間の安定した使用に耐え得るガス供給部を備えた基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus including a gas supply unit that suppresses deterioration of a process gas supply unit and can withstand long-term stable use.

本発明の一態様によれば、複数枚の基板を鉛直方向に積層して保持する基板保持具と、前記基板保持具を搬入して前記基板を処理する処理室と、前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有するガス供給ノズルと、を備え、前記ガス供給ノズルは、ノズル内側表面がＴａＣまたは熱分解カーボンによって形成された保護膜でコーティングされた、基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a substrate holder that stacks and holds a plurality of substrates in a vertical direction, a processing chamber that carries the substrate holder and processes the substrate, and a processing gas into the processing chamber And a gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying the substrate, wherein the gas supply nozzle has a nozzle inner surface coated with a protective film formed of TaC or pyrolytic carbon.

本発明の他の態様によれば、処理ガス供給ノズルの内側表面の劣化を抑制し、長期間の安定した使用に耐え得るガス供給ノズルを備えた基板処理装置を提供することが可能となる。 According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a substrate processing apparatus including a gas supply nozzle that suppresses deterioration of the inner surface of the process gas supply nozzle and can withstand long-term stable use.

本発明の実施形態における縦型処理装置の斜透視図である。It is a perspective view of the vertical processing apparatus in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における縦型処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the vertical processing apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における縦型処理装置の制御部の構成図である。It is a block diagram of the control part of the vertical processing apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における処理炉およびその周辺構造の概略図である。It is the schematic of the process furnace and its peripheral structure in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるガス供給ノズルのコート方法の説明図である。It is explanatory drawing of the coating method of the gas supply nozzle in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における処理炉の横断面図である。It is a cross-sectional view of the processing furnace in the embodiment of the present invention.

まず、一般的なＳｉＣエピタキシャル装置について以下に記載する。 First, a general SiC epitaxial apparatus will be described below.

量産用のＳｉＣエピタキシャル成長装置として市場に供されている装置としては、パンケーキ型やプラネタリ型と称される形態の装置が主流である。プラネタリ型ＳｉＣエピタキシャル成長装置においては、ＳｉＣウェハがウェハホルダに把持され、吊るすようにしてサセプタに支持されている。材料ガスは、供給ガス経路を通って下方から上昇し、ＳｉＣウェハの下面を通過し、反応容器の側面から排気される。ＳｉＣウェハは、回転軸の周りを自転しつつ、回転軸の周りを公転しながら、誘導コイルにより加熱処理される。 As a mass-produced SiC epitaxial growth apparatus, apparatuses of a form called a pancake type or a planetary type are mainly used. In a planetary SiC epitaxial growth apparatus, a SiC wafer is held by a wafer holder and supported by a susceptor so as to be suspended. The material gas rises from below through the supply gas path, passes through the lower surface of the SiC wafer, and is exhausted from the side surface of the reaction vessel. The SiC wafer is heated by the induction coil while rotating around the rotation axis and revolving around the rotation axis.

このように一般的なＳｉＣエピタキシャル成長装置では、高周波等で成膜温度まで加熱したサセプタ上に、数枚〜十数枚程度のＳｉＣ基板を平面的に並べ、原料ガスやキャリアガスを供給する方法で成膜している。サセプタに対向する面への原料ガスに起因する堆積物の付着および、原料ガス対流が発生することによるＳｉＣエピタキシャル成長の不安定化を抑制するために、サセプタの基板を保持する面を下方に向くように配置している。 As described above, in a general SiC epitaxial growth apparatus, several to dozen or more SiC substrates are arranged in a plane on a susceptor heated to a film forming temperature by high frequency or the like, and a source gas or a carrier gas is supplied. A film is being formed. The surface of the susceptor that holds the substrate is directed downward in order to suppress the deposition of deposits due to the source gas on the surface facing the susceptor and the destabilization of SiC epitaxial growth due to the generation of source gas convection. Is arranged.

一般的な装置では、炭素原料としてＣ_３Ｈ_８（プロパン）やＣ_２Ｈ_４（エチレン）、Ｓｉ原料としてＳｉＨ_４（モノシラン）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４、四塩化珪素）などの原料を使う場合もある。 In a general apparatus, a raw material such as C ₃ H ₈ (propane) or C ₂ H ₄ (ethylene) is used as a carbon raw material, and SiH ₄ (monosilane) or tetrachlorosilane (SiCl ₄ , silicon tetrachloride) is used as a Si raw material. There is also.

これら一般的なＳｉＣエピタキシャル成膜装置には、以下のような課題がある。例えば反応空間構造では、平面的に配置されたウェハに対し、シリコン成膜材料ガスとカーボン成膜材料が、中心部に設置されたガス供給部から供給され、排気は周辺部から行われるのが一般的であり、ガス供給孔から排気口にかけてガスの濃度分布が大きく変化する。 These general SiC epitaxial film forming apparatuses have the following problems. For example, in the reaction space structure, a silicon film forming material gas and a carbon film forming material are supplied from a gas supply unit installed in the center and exhausted from a peripheral part to a wafer arranged in a plane. Generally, the gas concentration distribution changes greatly from the gas supply hole to the exhaust port.

これに伴う膜厚の不均一性を、ウェハおよびサセプタを成膜時に回転させて回避することも一般的に行われているが、ガス供給方向からガス排気口方向（半径方向）に２枚以上並べると前述のガス濃度差の問題により処理ウェハ間に膜厚差が発生するため、一度に処理できる実用的なウェハ枚数が制限されるという問題がある。 In general, it is also possible to avoid the film thickness non-uniformity caused by this by rotating the wafer and the susceptor at the time of film formation. However, two or more sheets from the gas supply direction to the gas exhaust port direction (radial direction). If they are arranged, a difference in film thickness occurs between the processed wafers due to the above-mentioned gas concentration difference problem, so that there is a problem that the number of practical wafers that can be processed at one time is limited.

また、一度に処理できる基板枚数を増やすにはサセプタの直径を大きくすれば良いが、サセプタの直径を大きくすると装置サイズが大きくなり、コストが増大するという問題がある。この問題は、ウェハ径が大きくなるほど、より深刻となる。 Further, in order to increase the number of substrates that can be processed at a time, the diameter of the susceptor may be increased. However, increasing the diameter of the susceptor increases the size of the apparatus and increases the cost. This problem becomes more serious as the wafer diameter increases.

一方で、シリコンの成膜装置で用いられている基板処理装置は、ウェハ１枚相当のフットプリントにて一度に複数例えば２５〜１００枚のウェハを縦方向に積み上げて一括して処理できることから、多量生産に非常に有利である。そこで、本願発明者等は、縦型成膜装置をＳｉＣ成膜に適用することを検討した。 On the other hand, since the substrate processing apparatus used in the silicon film forming apparatus can process a plurality of, for example, 25 to 100 wafers in a vertical direction at once with a footprint equivalent to one wafer, Very advantageous for mass production. Therefore, the inventors of the present application examined applying a vertical film forming apparatus to SiC film formation.

この縦型成膜装置をＳｉＣ成膜に適用する場合の問題として、反応空間構成部材の材質がある。Ｓｉの成膜装置は、主に１２００℃以下で処理されるため、反応空間材料としては主に高純度で安定した石英ガラス等を使用している。しかしながら、ＳｉＣエピタキシャル成長は１５００℃以上の高温で処理されるため、従来の石英ガラスでは耐熱温度に問題があり、使用できなかった。 As a problem when this vertical film forming apparatus is applied to SiC film formation, there is a material of the reaction space constituting member. Since the Si film-forming apparatus is mainly processed at 1200 ° C. or lower, high purity and stable quartz glass or the like is mainly used as a reaction space material. However, since SiC epitaxial growth is processed at a high temperature of 1500 ° C. or higher, conventional quartz glass has a problem in heat-resistant temperature and cannot be used.

また、縦型ＳｉＣエピタキシャル成膜装置では、ノズル内でのＳｉＣ成膜によるノズル閉塞を抑制するためにＳｉ原料ガスとＣ原料ガスをそれぞれ別々に供給する方式が採用されているが、Ｓｉ原料は、ノズル内で水素により分解（還元）されるので、分解を抑制するためにＡｒのような不活性ガスをキャリアガスとしてノズル内に導入する。また、ノズル内で分解してもＳｉがノズル内に析出しないようにＨＣｌなどのエッチングガスを添加する。 In addition, in the vertical SiC epitaxial film forming apparatus, a method of separately supplying Si source gas and C source gas is employed to suppress nozzle clogging due to SiC film formation in the nozzle. Since it is decomposed (reduced) by hydrogen in the nozzle, an inert gas such as Ar is introduced into the nozzle as a carrier gas in order to suppress decomposition. Further, an etching gas such as HCl is added so that Si does not precipitate in the nozzle even if it is decomposed in the nozzle.

Ｃ原料にはプロパンやエチレンを使用し、水素ガスをキャリアガスとして炉内に導入する。プロパンやエチレンは、ノズル内で分解してもＣ_２Ｈ_２のような形で存在し、Ｓｉ原料のように原料のＣが析出して成膜されることはないが、長期間の使用では徐々にエッチングが進行するため、ノズルの内側表面が劣化して少しずつ微粒子が発生し、結晶欠陥の原因や、原料のＣ濃度変化の原因となることにより、成膜条件が変わってしまったり、ノズルを交換する必要が生じ、生産性が低下するという、縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置特有の技術課題が生じたことが判明している。 Propane or ethylene is used as the C raw material, and hydrogen gas is introduced into the furnace as a carrier gas. Propane and ethylene are present in the form of C ₂ H ₂ even if they are decomposed in the nozzle, and the raw material C is not deposited and deposited as in the case of Si raw material. Since the etching progresses gradually, the inner surface of the nozzle deteriorates and fine particles are generated little by little, causing crystal defects and changing the C concentration of the raw material, thereby changing the film formation conditions, It has been found that a technical problem peculiar to the vertical SiC epitaxial growth apparatus has arisen that it is necessary to replace the nozzle and the productivity is lowered.

本発明は、本願発明者らが見出した上記知見に基づくものである。 The present invention is based on the above findings found by the present inventors.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施形態におけるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置としての半導体製造装置１０の一例を示している。この半導体製造装置１０は、バッチ式縦型処理装置であり、主要部が配置される筐体１２を有する。半導体製造装置１０では、例えばＳｉまたはＳｉＣ等で構成された基板としてのウェハ１４を収納する基板収納器としてフープ（ＦＯＵＰともいう。以下、ポッドという。）１６が、ウェハキャリアとして使用される。この筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が半導体製造装置１０の外部から搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８にセットされる。 FIG. 1 shows an example of a semiconductor manufacturing apparatus 10 as a substrate processing apparatus for forming a SiC epitaxial film in an embodiment of the present invention. This semiconductor manufacturing apparatus 10 is a batch type vertical processing apparatus, and has a housing 12 in which main parts are arranged. In the semiconductor manufacturing apparatus 10, a hoop (also referred to as a FOUP, hereinafter referred to as a pod) 16 is used as a wafer carrier as a substrate container that stores a wafer 14 as a substrate made of, for example, Si or SiC. A pod stage 18 is disposed on the front side of the housing 12, and the pod 16 is transported to the pod stage 18 from the outside of the semiconductor manufacturing apparatus 10. For example, 25 wafers 14 are stored in the pod 16 and set on the pod stage 18 with the lid closed.

筐体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置にはポッド搬送装置２０が配置されている。またこのポッド搬送装置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が配置されている。ポッド収納棚２２は、ポッドオープナ２４の上方に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド収納棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウェハ１４の枚数を検知する。 A pod transfer device 20 is arranged on the front side in the housing 12 and at a position facing the pod stage 18. A pod storage shelf 22, a pod opener 24, and a substrate number detector 26 are disposed in the vicinity of the pod transfer device 20. The pod storage shelf 22 is disposed above the pod opener 24 and configured to hold a plurality of pods 16 mounted thereon. The substrate number detector 26 is disposed adjacent to the pod opener 24. The pod carrying device 20 carries the pod 16 among the pod stage 18, the pod storage shelf 22, and the pod opener 24. The pod opener 24 opens the lid of the pod 16, and the substrate number detector 26 detects the number of wafers 14 in the pod 16 with the lid opened.

筐体１２内には基板移載機２８、基板保持体としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下、進退、回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は例えば５枚のウェハを取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、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間にてウェハ１４を搬送する。 A substrate transfer device 28 and a boat 30 as a substrate holder are disposed in the housing 12. The substrate transfer machine 28 has an arm (tweezer) 32 and has a structure that can be moved up and down, advanced and retracted, and rotated by a driving means (not shown). The arm 32 can take out, for example, five wafers. By moving the arm 32, the wafer 14 is transferred between the pod 16 and the boat 30 placed at the position of the pod opener 24.

図２に示すように、ボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウェハ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所定の間隔で積層した状態で保持するように構成されている。なお、各ウェハ１４は、円環状の下部ホルダ１５ａと円板状の上部ホルダ１５ｂとからなるウェハホルダ１５に下面を露出した状態で保持されている。ボート３０の下部には、例えばＳｉＣ等の耐熱性材料で構成された円筒形状の断熱部材としてのボート断熱部３４が配置されており、後述する被加熱体４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるように構成されている（図２参照）。筐体１２内の背面側上部には、処理炉４０が配置されている。この処理炉４０内に複数枚のウェハ１４を装填したボート３０が搬入されて熱処理が行われる。 As shown in FIG. 2, the boat 30 is made of a heat-resistant material such as carbon graphite or SiC, for example, and a plurality of wafers 14 are aligned in a horizontal posture and aligned with each other in the vertical direction. It is configured to hold in a state of being laminated at a predetermined interval. Each wafer 14 is held in a state in which the lower surface is exposed to a wafer holder 15 including an annular lower holder 15a and a disk-shaped upper holder 15b. A boat heat insulating part 34 as a cylindrical heat insulating member made of a heat resistant material such as SiC is disposed at the lower part of the boat 30. It is configured to be difficult to be transmitted to the side (see FIG. 2). A processing furnace 40 is disposed in the upper part on the back side in the housing 12. The boat 30 loaded with a plurality of wafers 14 is loaded into the processing furnace 40 and subjected to heat treatment.

後述するマニホールド９１には、図示例では長手方向に複数の第１のガス供給孔６８を少なくとも１つ有する縦長の第１のガス供給ノズル６０が少なくとも１つ設けられ、図示例では長手方向に複数の第２のガス供給孔７２を少なくとも１つ有する縦長の第２のガス供給ノズル７０が少なくとも１つ設けられ、反応管４２内のガスを外部に排気するガス排気口９０とが設けられている。ガス排気口９０は、反応管空間内のガス排気に限らず、反応管４２と後述する断熱材５４との間に供給される不活性ガスを排気する排気口を含むように構成されていてもよい。第１のガス供給孔６８は、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給するものである。第２のガス供給孔７２は、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガス、またはシリコン原子および塩素原子含有ガスと塩素含有ガスとを供給するものである。 In the illustrated example, the manifold 91 is provided with at least one longitudinal first gas supply nozzle 60 having at least one first gas supply hole 68 in the longitudinal direction in the illustrated example. At least one second gas supply nozzle 70 having at least one second gas supply hole 72 and a gas exhaust port 90 for exhausting the gas in the reaction tube 42 to the outside are provided. . The gas exhaust port 90 is not limited to gas exhaust in the reaction tube space, and may be configured to include an exhaust port for exhausting an inert gas supplied between the reaction tube 42 and a heat insulating material 54 described later. Good. The first gas supply hole 68 supplies at least a carbon-containing gas and a reducing gas. The second gas supply hole 72 supplies at least silicon-containing gas and chlorine-containing gas, or silicon atoms, chlorine atom-containing gas, and chlorine-containing gas.

処理炉４０は、円筒形状の反応空間を形成する反応管４２を備える。反応管４２は、石英またはＳｉＣ等の耐熱材料で構成され、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の内側の筒中空部には、反応空間４５が形成されている。反応空間４５は、ＳｉまたはＳｉＣ等で構成されたウェハ１４を、ボート３０に、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所定の間隔で積層して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 space. The reaction tube 42 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A reaction space 45 is formed in the hollow cylindrical portion inside the reaction tube 42. The reaction space 45 stores wafers 14 made of Si, SiC, or the like in a state in which the wafers 30 are aligned in a horizontal posture and aligned with each other and stacked and held at predetermined intervals in the vertical direction. It is configured to be possible.

反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にマニホールド９１が配設されている。マニホールド９１は、例えばステンレス等で構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド９１は反応管４２を支持するように設けられている。なお、このマニホールド９１と反応管４２との間にはシール部材としてＯリング（不図示）が設けられている。このマニホールド９１が保持体（不図示）に支持されることにより、反応管４２は垂直に据えつけられた状態になっている。この反応管４２とマニホールド９１により反応容器が形成されている。 Below the reaction tube 42, a manifold 91 is disposed concentrically with the reaction tube 42. The manifold 91 is made of, for example, stainless steel and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 91 is provided so as to support the reaction tube 42. An O-ring (not shown) is provided between the manifold 91 and the reaction tube 42 as a seal member. The manifold 91 is supported by a holding body (not shown), so that the reaction tube 42 is installed vertically. A reaction vessel is formed by the reaction tube 42 and the manifold 91.

処理炉４０は、加熱される被加熱体４８、および磁場発生部としての誘導コイル（または磁気コイルともいう）５０を備える。被加熱体４８は、反応空間４５内に配設されている。この被加熱体４８は、反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって、加熱される構成となっている。誘導コイル５０は、反応管４２の周囲を巻き回すように設けられる。被加熱体４８が発熱することにより、反応空間４５内が加熱される。被加熱体４８は、誘導コイル５０により発生する誘導電流により誘導加熱されやすく、且つ、耐熱性に優れた材料、例えば、カーボングラファイト等の材料で構成され、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。 The processing furnace 40 includes a heated object 48 to be heated and an induction coil (or also called a magnetic coil) 50 as a magnetic field generation unit. The heated object 48 is disposed in the reaction space 45. The heated body 48 is heated by a magnetic field generated by an induction coil 50 provided outside the reaction tube 42. The induction coil 50 is provided so as to wind around the reaction tube 42. When the heated object 48 generates heat, the reaction space 45 is heated. The heated object 48 is easily cylindrically heated by an induction current generated by the induction coil 50 and is made of a material having excellent heat resistance, such as carbon graphite, with a closed upper end and an open lower end. Is formed.

被加熱体４８の近傍には、反応空間４５内の温度を検出する温度検出体として図示しない温度センサが設けられている。誘導コイル５０および温度センサには、温度制御部５２が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き誘導コイル５０への通電量を調節することにより、反応空間４５内が所定のタイミングにて所定の温度分布となるよう制御するように構成されている（図３参照）。 In the vicinity of the object to be heated 48, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector for detecting the temperature in the reaction space 45. A temperature control unit 52 is electrically connected to the induction coil 50 and the temperature sensor. By adjusting the amount of current supplied to the induction coil 50 based on the temperature information detected by the temperature sensor, the reaction space 45 is filled. It is configured to control to have a predetermined temperature distribution at a predetermined timing (see FIG. 3).

被加熱体４８の内部は、第１のガス供給ノズル６０および第２のガス供給ノズル７０が設けられ、反応ガスが供給される反応空間（処理室）４５を形成している。被加熱体４８と反応管４２の間には、断熱材５４が設けられ、この断熱材５４を設けることにより、被加熱体４８の熱が反応管４２あるいは反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。断熱材５４は、例えば誘導されにくいカーボンフェルト等で構成され、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。 Inside the heated body 48, a first gas supply nozzle 60 and a second gas supply nozzle 70 are provided to form a reaction space (processing chamber) 45 to which a reaction gas is supplied. A heat insulating material 54 is provided between the heated object 48 and the reaction tube 42, and by providing this heat insulating material 54, the heat of the heated object 48 is transmitted to the reaction tube 42 or the outside of the reaction tube 42. Can be suppressed. The heat insulating material 54 is made of, for example, a carbon felt that is not easily induced, and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened.

また、誘導コイル５０の外側には、反応空間４５内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁９２が、反応空間４５を囲むように設けられている。外側断熱壁９２は、誘導コイル５０から発生される誘導電流により誘導加熱されにくい材料、例えば、銅（Ｃｕ）等の材料から構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。更に、外側断熱壁９２の外側には、誘導コイル５０により発生された磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シールド５８が設けられている。好ましくは、磁気シールド５８は、誘導コイルから発生される誘導電流により誘導加熱されにくい材料、例えば、銅（Ｃｕ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）等の材料から構成され、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。 In addition, an outer heat insulating wall 92 having, for example, a water cooling structure is provided outside the induction coil 50 so as to suppress the heat in the reaction space 45 from being transmitted to the outside so as to surround the reaction space 45. . The outer heat insulating wall 92 is made of a material that is difficult to be induction-heated by the induction current generated from the induction coil 50, for example, a material such as copper (Cu), and is formed in a cylindrical shape having an open upper end and a lower end. Further, a magnetic shield 58 for preventing the magnetic field generated by the induction coil 50 from leaking outside is provided outside the outer heat insulating wall 92. Preferably, the magnetic shield 58 is made of a material that is difficult to be induction-heated by an induction current generated from the induction coil, for example, a material such as copper (Cu) or aluminum (Al), and has a closed upper end and an open lower end. It is formed into a shape.

図２に示すように、マニホールド９１には被加熱体４８とボート３０との間を通って上方に延びた第１のガス供給ノズル６０と、第２のガス供給ノズル７０とが設けられている。第１のガス供給ノズル６０にはボート３０上のウエハ１４に対して処理ガスを供給するために少なくとも１つ、図示例では上下の長手方向に所定の間隔で複数の第１のガス供給孔６８が設けられている。第２のガス供給ノズル７０にはボート３０上のウエハ１４に対して処理ガスを供給するために少なくとも１つ、図示例では上下の長手方向に所定の間隔で複数の第２のガス供給孔７２が設けられている。 As shown in FIG. 2, the manifold 91 is provided with a first gas supply nozzle 60 and a second gas supply nozzle 70 extending upward between the heated body 48 and the boat 30. . At least one first gas supply nozzle 60 is provided to supply a processing gas to the wafers 14 on the boat 30. In the illustrated example, a plurality of first gas supply holes 68 are provided at predetermined intervals in the vertical direction. Is provided. At least one second gas supply nozzle 70 is provided to supply a processing gas to the wafers 14 on the boat 30. In the illustrated example, a plurality of second gas supply holes 72 are provided at predetermined intervals in the vertical direction. Is provided.

第１のガス供給ノズル６０および第２のガス供給ノズル７０は、１５００℃以上の高温にも耐えられるようにカーボングラファイトで構成され、マニホールド９１を貫通するようにマニホールド９１に取り付けられている。第１のガス供給ノズル６０は、第１のガス供給系である第１のガス供給管２２２に接続されている。この第１のガス供給管２２２は、本例では、ＭＦＣ２１１ａおよびバルブ２１２ａを介してプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス源２１０ａに接続され、また、ＭＦＣ２１１ｂおよびバルブ２１２ｂを介してアルゴン（Ａｒ）ガス源および水素（Ｈ_２）ガス源２１０ｂの何れか一方に切り替え可能に接続されている。反応空間４５内に供給されるプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガスおよびアルゴン（Ａｒ）ガスまたは水素（Ｈ_２）ガスの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。 The first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70 are made of carbon graphite so as to withstand a high temperature of 1500 ° C. or higher, and are attached to the manifold 91 so as to penetrate the manifold 91. The first gas supply nozzle 60 is connected to a first gas supply pipe 222 that is a first gas supply system. In this example, the first gas supply pipe 222 is connected to the propane (C ₃ H ₈ ) gas source 210a via the MFC 211a and the valve 212a, and is also connected to the argon (Ar) gas source via the MFC 211b and the valve 212b. And a hydrogen (H ₂ ) gas source 210b so as to be switchable. The supply flow rate, concentration, and partial pressure of propane (C ₃ H ₈ ) gas and argon (Ar) gas or hydrogen (H ₂ ) gas supplied into the reaction space 45 can be controlled.

第２のガス供給ノズル７０は、第２のガス供給系である第２のガス供給管２４０に接続されている。この第２のガス供給管２４０は、本例では、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。）２１１ｃおよびバルブ２１２ｃを介して、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）ガス源２１０ｃに接続されている。また、この第２のガス供給管２４０は、ＭＦＣ２１１ｄおよびバルブ２１２ｄを介して、塩化水素（ＨＣｌ）ガス源２１０ｄに接続されている。さらに、この第２のガス供給管２４０は、ＭＦＣ２１１ｅおよびバルブ２１２ｅを介して、キャリアガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガス源２１０ｅに接続されている。 The second gas supply nozzle 70 is connected to a second gas supply pipe 240 that is a second gas supply system. In this example, the second gas supply pipe 240 is a tetrachlorosilane (SiCl ₄ ) gas source via a mass flow controller (hereinafter referred to as MFC) 211c and a valve 212c as a flow rate controller (flow rate control means). 210c. The second gas supply pipe 240 is connected to a hydrogen chloride (HCl) gas source 210d through an MFC 211d and a valve 212d. Further, the second gas supply pipe 240 is connected to an argon (Ar) gas source 210e as a carrier gas via an MFC 211e and a valve 212e.

この構成により、反応空間４５内に供給されるテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスのそれぞれの供給流量、濃度、分圧を制御することができる。バルブ２１２ｃ，２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｃ，２１１ｄ，２１１ｅは、ガス流量制御部７８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、所定のタイミングにて所定流量となるようコントローラ１５２によって制御される（図３参照）。 With this configuration, the supply flow rate, concentration, and partial pressure of tetrachlorosilane (SiCl ₄ ) gas, hydrogen chloride (HCl) gas, and argon (Ar) gas supplied into the reaction space 45 can be controlled. The valves 212c, 212d, and 212e, and the MFCs 211c, 211d, and 211e are electrically connected to the gas flow rate control unit 78, and are controlled by the controller 152 so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate at a predetermined timing. (See FIG. 3).

少なくとも炭素含有ガスと還元ガスを供給する第１のガス供給ノズル６０は、反応空間４５内に設けられている。第２のガス供給ノズル７０は、１５００℃以上の高温にも耐えられるようにカーボングラファイトで構成され、マニホールド９１を貫通するようにマニホールド９１に取り付けられている。第１のガス供給ノズル６０に設けられる第１のガス供給孔６８は、炭素含有ガスとして例えばプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガス、還元ガスとして例えば水素（Ｈ_２）ガスまたはアルゴン（Ａｒ）ガスを、反応空間４５内に供給する。 A first gas supply nozzle 60 that supplies at least a carbon-containing gas and a reducing gas is provided in the reaction space 45. The second gas supply nozzle 70 is made of carbon graphite so as to withstand a high temperature of 1500 ° C. or higher, and is attached to the manifold 91 so as to penetrate the manifold 91. The first gas supply hole 68 provided in the first gas supply nozzle 60 has, for example, propane (C ₃ H ₈ ) gas as a carbon-containing gas and hydrogen (H ₂ ) gas or argon (Ar) gas as a reducing gas, for example. , Supplied into the reaction space 45.

なお、シリコン含有ガスとして、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）ガスを例示したが、これに限らず、ＳｉＨ_４、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨＣｌ_３、Ｓｉ_２Ｃｌ_６ガス等を用いても良く、またこれらのガスを組み合わせて用いても良い。 Incidentally, as the silicon-containing gas, is exemplified tetrachlorosilane (SiCl ₄₎ gas is not limited _{_{_{_{thereto, SiH 4, SiH 2 Cl 2}}}} , SiHCl 3, may be used _Si 2 Cl ₆ gas or the like, also these A combination of gases may be used.

また、炭素含有ガスとしてプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）ガスを例示したが、これに限らず、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）ガス、アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガス等を用いても良く、また、これらのガスを組み合わせて用いても良い。 Although exemplified propane _(C 3 _{H 8)} gas as a carbon-containing gas is not limited thereto, ethylene _(C 2 _{H 4)} gas, acetylene _(C 2 _{H 2)} may be used gas or the like, and, These gases may be used in combination.

また、塩素含有ガスとして塩化水素（ＨＣｌ）ガスを例示したが、これに限らず、塩素（Ｃｌ_２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）ガス等を用いても良く、また、これらのガスを組み合わせて用いても良い。 Although exemplified hydrogen chloride (HCl) gas as a chlorine-containing gas is not limited thereto, chlorine _(Cl 2), chlorine trifluoride (ClF ₃₎ may be used gases such as, also, these gases You may use it in combination.

さらに、キャリアガスとして水素（Ｈ_２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスを例示したが、これに限らず、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスや不活性ガスを用いても良い。第１のガス供給孔６８および第２のガス供給孔７２は、それぞれ、ボート３０に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所定の間隔で積み上げて保持された複数枚のウェハ１４に対し、ウェハ１４の１枚毎にガスを供給するように設けることが好ましい。 Further, hydrogen (H ₂ ) gas and argon (Ar) gas are exemplified as the carrier gas, but not limited thereto, helium (He), neon (Ne), krypton (Kr), xenon (Xe) gas, etc. Gas or inert gas may be used. The first gas supply hole 68 and the second gas supply hole 72 are each a plurality of sheets that are arranged in a horizontal position on the boat 30 and aligned in the center and stacked and held at predetermined intervals in the vertical direction. It is preferable to provide such a wafer 14 so that gas is supplied for each of the wafers 14.

これにより、ウェハ１４それぞれの膜厚の面内均一性を制御しやすくなる。しかし、これに限らず、第１のガス供給孔６８および第２のガス供給孔７２は、それぞれ、縦方向に積層されたウェハ１４の配列領域（基板の配列領域）に少なくとも１つ設けるようにしてもよい。上述の実施形態では、第１のガス供給ノズル６０より炭素含有ガス、還元ガス、および第２のガス供給ノズル７０よりシリコン含有ガス、塩素含有ガスを供給したが、これに限らず、ガス種ごとにガス供給ノズルを設けて供給してもよい。 This makes it easy to control the in-plane uniformity of the film thickness of each wafer 14. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the first gas supply hole 68 and the second gas supply hole 72 is provided in the arrangement region (substrate arrangement region) of the wafers 14 stacked in the vertical direction. May be. In the above-described embodiment, the carbon-containing gas and the reducing gas are supplied from the first gas supply nozzle 60 and the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas are supplied from the second gas supply nozzle 70. A gas supply nozzle may be provided for the supply.

ここで、上述の第１のガス供給系および第２のガス供給系を構成する理由を説明する。ＳｉＣ等から構成される複数枚のウェハ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所定の間隔で積層して保持し、シリコン含有ガスと炭素含有ガスと還元ガス等で構成される原料ガスを、縦方向に延在される１本の長尺のガス供給ノズルから供給した場合は、ガス供給ノズル内で原料ガスが消費され、ガス供給ノズルの下流側で原料ガス不足が生じ、また、ガス供給ノズル内で反応し堆積したＳｉＣ膜等の堆積物が、ガス供給ノズルを閉塞し、あるいは、原料ガス供給が不安定になることやパーティクルを発生させること等の問題が生じ易くなる。 Here, the reason for constituting the first gas supply system and the second gas supply system described above will be described. A plurality of wafers 14 made of SiC or the like are aligned and held in a horizontal position with their centers aligned, and stacked and held at predetermined intervals in the vertical direction, and a silicon-containing gas, a carbon-containing gas, and a reducing gas. Is supplied from a single long gas supply nozzle extending in the longitudinal direction, the raw material gas is consumed in the gas supply nozzle, and the raw material gas is supplied downstream of the gas supply nozzle. Gas shortage occurs, and deposits such as SiC film deposited by reaction in the gas supply nozzle block the gas supply nozzle, or the material gas supply becomes unstable or particles are generated. Problems are likely to arise.

なお、第１のガス供給孔６８または第２のガス供給孔７２より、反応空間４５内へ、更に不純物を含有するドーパントガスも供給しても良い。しかし、これに限らず、ドーパントガスを供給するために更にガス供給ノズルを設けて、ドーパントガスを反応空間４５内へ供給しても良い。 Note that a dopant gas further containing impurities may be supplied into the reaction space 45 from the first gas supply hole 68 or the second gas supply hole 72. However, the present invention is not limited to this, and a gas supply nozzle may be further provided to supply the dopant gas to supply the dopant gas into the reaction space 45.

また、図２に示すように、ガス排気口９０が、第１のガス供給孔６８に接続された第１のガス供給ノズル６０および第２のガス供給孔７２に接続された第２のガス供給ノズル７０の位置に対して対向面に位置するように配置され、マニホールド９１には、ガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。ガス排気管２３０の下流側には圧力検出器として圧力センサ９３および圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller、以下ＡＰＣとする）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９３およびＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、この圧力制御部９８は圧力センサ９３により検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブ２１４の開度を調整することにより反応空間４５内の圧力が、所定のタイミングにて所定の圧力になるよう制御するように構成されている（図３参照）。 As shown in FIG. 2, the gas exhaust port 90 is connected to the first gas supply nozzle 60 connected to the first gas supply hole 68 and the second gas supply connected to the second gas supply hole 72. A gas exhaust pipe 230 connected to the gas exhaust port 90 is provided in the manifold 91 so as to be located on the opposite surface with respect to the position of the nozzle 70. A vacuum exhaust device 220 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 230 through a pressure sensor 93 as a pressure detector and an APC (Auto Pressure Controller, hereinafter referred to as APC) valve 214 as a pressure regulator. Yes. A pressure control unit 98 is electrically connected to the pressure sensor 93 and the APC valve 214, and the pressure control unit 98 adjusts the opening degree of the APC valve 214 based on the pressure detected by the pressure sensor 93. Thus, the pressure in the reaction space 45 is controlled to become a predetermined pressure at a predetermined timing (see FIG. 3).

このように、第１のガス供給孔６８から少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、第２のガス供給孔７２から少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、供給されたガスはシリコンまたは炭化珪素で構成されたウェハ１４の表面に対し平行に流れ、ガス排気口９０に向かって流れるため、ウェハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。 In this way, at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply hole 68, and at least a carbon-containing gas and a reducing gas are supplied from the second gas supply hole 72. Since it flows parallel to the surface of the wafer 14 made of silicon or silicon carbide and flows toward the gas exhaust port 90, the entire wafer 14 is efficiently and uniformly exposed to the gas.

なお、図２において、２６０は排気管内部に生成される副生成物を除去するためにクリーニングガス例えば三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）を供給する第３のガス供給孔である。このク第３のガス供給管２６０は、ＭＦＣ２１１ｆおよびバルブ２１２ｆを介して、クリーニングガスとしての三フッ化塩素（ＣｌＦ_３）のガス源２１０ｆに接続されている。 In FIG. 2, reference numeral 260 denotes a third gas supply hole for supplying a cleaning gas such as chlorine trifluoride (ClF ₃ ) in order to remove by-products generated in the exhaust pipe. The third gas supply pipe 260 is connected to a gas source 210f of chlorine trifluoride (ClF ₃ ) as a cleaning gas via an MFC 211f and a valve 212f.

次に、処理炉４０周辺の構成について説明する。図４は、処理炉４０およびその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉４０の下端開口を機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で構成され、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の下端と当接するシール材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ１０２には回転機構２１８が設けられている。 Next, the configuration around the processing furnace 40 will be described. FIG. 4 shows a schematic diagram of the processing furnace 40 and its peripheral structure. Below the processing furnace 40, a seal cap 102 is provided as a furnace port lid for secretly closing the lower end opening of the processing furnace 40. The seal cap 102 is made of, for example, a metal such as stainless steel and has a disk shape. On the upper surface of the seal cap 102, an O-ring is provided as a seal material that comes into contact with the lower end of the processing furnace 40. A rotation mechanism 218 is provided on the seal cap 102.

回転機構２１８の回転軸１０６は、シールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることで、ウェハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は、処理炉４０の外側に向けられた昇降機構として後述する昇降モータ１２２によって、垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２１８および昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定のタイミングにて所定の動作をするよう制御するよう構成されている（図３参照）。 The rotating shaft 106 of the rotating mechanism 218 is connected to the boat 30 through the seal cap 102, and is configured to rotate the wafer 14 by rotating the boat 30. The seal cap 102 is configured to be moved up and down in the vertical direction by an elevating motor 122, which will be described later, as an elevating mechanism directed to the outside of the processing furnace 40, whereby the boat 30 is carried into and out of the processing furnace 40. It is possible to do. A drive control unit 108 is electrically connected to the rotation mechanism 218 and the lifting motor 122, and is configured to control to perform a predetermined operation at a predetermined timing (see FIG. 3).

予備室としてのロードロック室１１０の外面に、下基板１１２が設けられている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６およびこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。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の上端に、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により回転される。ボール螺子１１８が回転することにより、昇降台１１４が昇降するように構成されている。 A lower substrate 112 is provided on the outer surface of the load lock chamber 110 as a spare chamber. The lower substrate 112 is provided with a guide shaft 116 that is fitted to the lifting platform 114 and a ball screw 118 that is screwed to the lifting platform 114. The upper substrate 120 is provided on the upper ends of the guide shaft 116 and the ball screw 118 that are erected on the lower substrate 112. The ball screw 118 is rotated by an elevating motor 122 provided on the upper substrate 120. When the ball screw 118 rotates, the lifting platform 114 is configured to move up and down.

昇降台１１４には、中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は、昇降台１１４と共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を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴は、この昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう十分な余裕がある。 A hollow elevating shaft 124 is suspended from the elevating table 114, and the connection between the elevating table 114 and the elevating shaft 124 is airtight. The elevating shaft 124 moves up and down together with the elevating table 114. The lifting shaft 124 passes through the top plate 126 of the load lock chamber 110. The through hole of the top plate 126 through which the elevating shaft 124 passes has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 124.

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の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ１２８が、ロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応できる十分な伸縮量を有し、このベローズ１２８の内径は、昇降シャフト１２４の外形に比べ十分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。 Between the load lock chamber 110 and the lifting platform 114, a bellows 128 is provided as a hollow elastic body having elasticity so as to cover the periphery of the lifting shaft 124 in order to keep the load lock chamber 110 airtight. The bellows 128 has a sufficient expansion / contraction amount that can correspond to the amount of elevation of the lifting platform 114, and the inner diameter of the bellows 128 is sufficiently larger than the outer shape of the lifting shaft 124 so that it does not come into contact with the expansion / contraction of the bellows 128. It is configured.

昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平に固着されている。昇降基板１３０の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー１３２が気密に取り付けられる。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで、駆動部収納ケース１３４が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース１３４内部は、ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。また、駆動部収納ケース１３４の内部には、ボート３０の回転機構２１８が設けられ、この回転機構２１８の周辺は、冷却機構１３６により冷却される。 An elevating board 130 is fixed horizontally to the lower end of the elevating shaft 124. A drive unit cover 132 is airtightly attached to the lower surface of the elevating substrate 130 via a seal member such as an O-ring. The elevating board 130 and the drive unit cover 132 constitute a drive unit storage case 134. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 134 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 110. Further, a rotation mechanism 218 of the boat 30 is provided inside the drive unit storage case 134, and the periphery of the rotation mechanism 218 is cooled by the cooling mechanism 136.

電力ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り、回転機構２１８に導かれて接続されている。また、冷却機構１３６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。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り、冷却水通路１４０に導かれて接続されている。 The power cable 138 passes from the upper end of the elevating shaft 124 through the hollow portion of the elevating shaft 124 and is guided and connected to the rotating mechanism 218. A cooling water flow path 140 is formed in the cooling mechanism 136 and the seal cap 102. The cooling water pipe 142 passes from the upper end of the elevating shaft 124 through the hollow portion of the elevating shaft 124 and is led to the cooling water passage 140 and connected thereto.

昇降モータ１２２が駆動されボール螺子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を昇降させる。駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が、処理炉４０の開口部である炉口１４５を閉塞し、ウェハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウェハ１４を外部に搬出できる状態となる。 As the elevating motor 122 is driven and the ball screw 118 rotates, the drive unit storage case 134 is raised and lowered via the elevating table 114 and the elevating shaft 124. As the drive unit storage case 134 rises, the seal cap 102 provided in an airtight manner on the elevating substrate 130 closes the furnace port 145 that is an opening of the processing furnace 40, thereby enabling wafer processing. When the drive unit storage case 134 is lowered, the boat 30 is lowered together with the seal cap 102, and the wafer 14 can be carried out to the outside.

図３は、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。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、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。主制御部１５０は、図示しない操作部および入出力部を備える。これら、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、コントローラ１５２として構成されている。 FIG. 3 shows a control configuration of each part constituting the semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a SiC epitaxial film. The temperature control unit 52, the gas flow rate control unit 78, the pressure control unit 98, and the drive control unit 108 are electrically connected to a main control unit 150 that controls the entire semiconductor manufacturing apparatus 10. The main control unit 150 includes an operation unit and an input / output unit (not shown). These temperature control unit 52, gas flow rate control unit 78, pressure control unit 98, and drive control unit 108 are configured as a controller 152.

次に、上述したように構成された半導体製造装置１０を用いて、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ハ１４などの基板に、例えばＳｉＣ膜を形成する方法について説明する。なお、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。 Next, a method for forming, for example, a SiC film on a substrate such as a wafer 14 made of SiC or the like as one step of a semiconductor device manufacturing process using the semiconductor manufacturing apparatus 10 configured as described above will be described. To do. In the following description, the operation of each part constituting the semiconductor manufacturing apparatus 10 is controlled by the controller 152.

まず、ポッドステージ１８に複数枚のウェハ１４を収容したポッド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、このポッド収納棚２２にストックする。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、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収容されているウェハ１４の枚数を検知する。 First, when a pod 16 containing a plurality of wafers 14 is set on the 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, and the pod storage shelf 22 is stocked. 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 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 accommodated in is detected.

次に、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からウェハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。複数枚のウェハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウェハ１４を保持したボート３０は、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空間４５内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ１０２はＯリングを介してマニホールド９１の下端をシールした状態となる。 Next, the wafer 14 is taken out from the pod 16 at the position of the pod opener 24 by the substrate transfer device 28 and transferred to the boat 30. When a plurality of wafers 14 are loaded into the boat 30, the boat 30 holding the plurality of wafers 14 is loaded into the reaction space 45 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering table 114 and the lifting / lowering shaft 124 by the lifting / lowering motor 122 (boat loading). ) In this state, the seal cap 102 seals the lower end of the manifold 91 via the O-ring.

反応空間４５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。この際、反応空間４５内の圧力は、圧力センサ９３で測定され、この測定された圧力に基づきガス排気口９０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、ウェハ１４および反応空間４５内が所定の温度となるように、被加熱体４８により加熱される。このとき、反応空間４５内が所定の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき、誘導コイル５０への通電量がフィードバック制御される。続いて、回転機構２１８により、ボート３０が回転されることでウェハ１４が周方向に回転される。 The reaction space 45 is evacuated by the evacuation device 220 so that the pressure in the reaction space 45 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the reaction space 45 is measured by the pressure sensor 93, and the APC valve 214 communicating with the gas exhaust port 90 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the object to be heated 48 is heated so that the wafer 14 and the reaction space 45 have a predetermined temperature. At this time, the energization amount to the induction coil 50 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the reaction space 45 has a predetermined temperature distribution. Subsequently, the wafer 14 is rotated in the circumferential direction by rotating the boat 30 by the rotation mechanism 218.

続いて、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するシリコン含有ガスおよび塩素含有ガスは、それぞれ、ガス源２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃから供給され、第１のガス供給孔６８より反応空間４５内に噴出され、また炭素含有ガスおよび還元ガスである水素（Ｈ_２）ガスは、ガス源２１０ｅ、２１０ｄから供給され、第２のガス供給孔７２より反応空間４５内に噴出されて、ＳｉＣエピタキシャル成長反応をする。 Subsequently, the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas contributing to the SiC epitaxial growth reaction are respectively supplied from the gas sources 210a, 210b, and 210c, and are ejected into the reaction space 45 from the first gas supply hole 68, and also contain carbon. Hydrogen (H ₂ ) gas, which is a gas and a reducing gas, is supplied from the gas sources 210e and 210d, and is ejected into the reaction space 45 from the second gas supply hole 72 to cause a SiC epitaxial growth reaction.

このとき、シリコン含有ガスおよび塩素含有ガスは、所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂの開度が調整された後、バルブ２１２ａ、２１２ｂが開かれ、それぞれのガスが第１のガス供給管２２２を流通した後、第１のガス供給ノズル６０内を流通して、第１のガス供給孔６８から反応空間４５内に供給される。また、炭素含有ガスおよび還元ガスである水素（Ｈ_２）ガスは、所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｃ、２１１ｄ、２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｃ、２１２ｄ、１２１２ｅが開かれ、それぞれのガスが第２のガス供給管２４０内を流通した後、第２のガス供給ノズル７０内を流通して、第２のガス供給孔７２より反応空間４５内に導入される。 At this time, the openings of the corresponding MFCs 211a and 211b are adjusted so that the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas have predetermined flow rates, and then the valves 212a and 212b are opened, and the respective gases are the first gas. After flowing through the supply pipe 222, it flows through the first gas supply nozzle 60 and is supplied into the reaction space 45 from the first gas supply hole 68. Further, the opening of the corresponding MFC 211c, 211d, 211e is adjusted so that the carbon-containing gas and hydrogen (H ₂ ) gas as the reducing gas have predetermined flow rates, and then the valves 212c, 212d, 1212e are opened. Then, after each gas flows through the second gas supply pipe 240, it flows through the second gas supply nozzle 70 and is introduced into the reaction space 45 through the second gas supply hole 72.

第１のガス供給孔６８および第２のガス供給孔７２より供給されたガスは、反応空間４５内の被加熱体４８の内側である反応空間４５を通り、ガス排気口９０からガス排気管２３０を通り排気される。第１のガス供給孔６８および第２のガス供給孔７２より供給されたガスは、反応空間４５内を通過する際に、ＳｉＣ等で構成されるウェハ１４と接触し、ウェハ１４の表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。 The gas supplied from the first gas supply hole 68 and the second gas supply hole 72 passes through the reaction space 45 inside the to-be-heated body 48 in the reaction space 45 and passes from the gas exhaust port 90 to the gas exhaust pipe 230. Exhausted through. When the gas supplied from the first gas supply hole 68 and the second gas supply hole 72 passes through the reaction space 45, the gas comes into contact with the wafer 14 made of SiC or the like, and on the surface of the wafer 14. SiC epitaxial film growth is performed.

またガス供給源２１０ｅより、不活性ガスとしての希ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスが、所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｅが開かれ、第２のガス供給管２４０内を流通した後、第３のガス供給孔２６０から反応空間４５内に供給される。第３のガス供給孔２６０から供給されたアルゴン（Ａｒ）ガスは、反応空間４５内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、ガス排気口９０から排気される。 Further, after the opening degree of the corresponding MFC 211e is adjusted by the gas supply source 210e so that argon (Ar) gas, which is a rare gas as an inert gas, has a predetermined flow rate, the valve 212e is opened, After flowing through the second gas supply pipe 240, the gas is supplied into the reaction space 45 from the third gas supply hole 260. The argon (Ar) gas supplied from the third gas supply hole 260 passes between the heat insulating material 54 and the reaction tube 42 in the reaction space 45 and is exhausted from the gas exhaust port 90.

予め設定された時間が経過すると、上述のガスの供給が停止され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長は停止される。また、図示しない不活性ガス供給源から反応空間４５内に不活性ガスが供給され、反応空間４５内が不活性ガスで置換されると共に、反応空間４５内の圧力が常圧に復帰される。 When a preset time elapses, the above gas supply is stopped, and the SiC epitaxial film growth is stopped. Further, an inert gas is supplied into the reaction space 45 from an inert gas supply source (not shown), the reaction space 45 is replaced with the inert gas, and the pressure in the reaction space 45 is returned to normal pressure.

その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールド９１の下端が開口されると共に、処理済のウェハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド９１の下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）され、ボート３０に支持された全てのウェハ１４が冷えるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。次に、待機させたボート３０のウェハ１４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウェハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウェハ１４が収容されたポッド１６をポッド収納棚２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして半導体製造装置１０の一連の作用が完了する。 Thereafter, the seal cap 102 is lowered by the elevating motor 122 so that the lower end of the manifold 91 is opened, and the processed wafer 14 is carried out from the lower end of the manifold 91 to the outside of the reaction tube 42 while being held in the boat 30. (Boat unloading) The boat 30 waits at a predetermined position until all the wafers 14 supported by the boat 30 are cooled. Next, when the wafer 14 of the boat 30 that has been waiting is cooled to a predetermined temperature, the substrate transfer device 28 takes out the wafer 14 from the boat 30 and transfers it to the empty pod 16 set in the pod opener 24. And accommodate. Thereafter, the pod 16 containing the wafer 14 is transferred to the pod storage shelf 22 or the pod stage 18 by the pod transfer device 20. In this way, a series of operations of the semiconductor manufacturing apparatus 10 is completed.

以上により、ガス供給ノズル内での堆積膜の成長を抑制し、反応空間４５内ではガス供給ノズルより供給されるシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスと還元ガスである水素（Ｈ_２）ガスが反応することで、ＳｉＣ等から構成される複数枚のウェハ１４が、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列されて縦方向に所定の間隔で積み上げて保持される状態において、均一に炭化珪素エピタキシャル成長を行うことができる。 As described above, the growth of the deposited film in the gas supply nozzle is suppressed, and in the reaction space 45, the silicon-containing gas, the carbon-containing gas, the chlorine-containing gas, and hydrogen (H ₂ ) that is the reducing gas supplied from the gas supply nozzle. In a state where a plurality of wafers 14 composed of SiC or the like are aligned in a horizontal posture and aligned in the center and stacked and held at a predetermined interval in the vertical direction by the reaction of the gas. In addition, silicon carbide epitaxial growth can be performed.

図６に示すように、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０を、反応空間４５内の被加熱体４８の内周に沿って複数本設け、第１のガス供給孔６８および第２のガス供給孔７２をそれぞれウェハ１４の中心に向けてガスを噴出可能にすると共に、第２のガス供給ノズル７０を両端に配置してもよい。上記構成に加え、第１のガス供給ノズル６０および第２のガス供給ノズル７０を交互に設けてもよい。これにより、第１のガス供給孔６８より供給される成膜ガスと、第２のガス供給孔７２より供給される還元ガスとが混合される箇所が増え、ウェハ１４に達する前に成膜ガスと還元ガスを効率よく混合させることができるので、供給ガスの偏りを抑制し、より一層膜厚面内均一性が向上する。 As shown in FIG. 6, a plurality of first gas supply nozzles 60 and second gas supply nozzles 70 are provided along the inner periphery of the heated object 48 in the reaction space 45, and the first gas supply holes 68 are provided. The second gas supply holes 72 may be jetted toward the center of the wafer 14 and the second gas supply nozzles 70 may be disposed at both ends. In addition to the above configuration, the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70 may be provided alternately. As a result, the number of locations where the film forming gas supplied from the first gas supply hole 68 and the reducing gas supplied from the second gas supply hole 72 are mixed increases, and the film forming gas is reached before reaching the wafer 14. And the reducing gas can be efficiently mixed, so that the bias of the supply gas is suppressed and the in-plane uniformity of the film thickness is further improved.

以上のような基板処理装置または基板処理方法に使用する本発明の実施の形態にかかるガス供給ノズルについて、以下の実施例の通り詳細に述べる。 The gas supply nozzle according to the embodiment of the present invention used in the substrate processing apparatus or the substrate processing method as described above will be described in detail as in the following examples.

実施例１では、第１ガス供給ノズル６０および第２ガス供給ノズル７０は、図５の（ａ），（ｂ）に示すように両端が開口した筒状部材８０と、筒状部材８０に嵌合され、筒状部材８０の一端を閉塞する蓋体部材８２と、により構成されている。なお、第１ガス供給孔６８や第２ガス供給孔７２は図示されていない。そして、１つの方法としては、筒状部材８０の一端（上端）に蓋体部材８２を取付けた状態で筒状部材８０の内側表面を熱分解カーボンまたはタンタルカーバイド（ＴａＣ）によって形成された保護膜８４によって均一にコーティングする。 In the first embodiment, the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70 are fitted into the cylindrical member 80 having both ends opened and the cylindrical member 80 as shown in FIGS. And a lid member 82 that closes one end of the cylindrical member 80. The first gas supply hole 68 and the second gas supply hole 72 are not shown. As one method, a protective film formed by pyrolytic carbon or tantalum carbide (TaC) on the inner surface of the cylindrical member 80 with the lid member 82 attached to one end (upper end) of the cylindrical member 80. 84 to coat evenly.

この場合、筒状部材８０の一端（上端）が閉塞されていると、筒状部材８０の内側表面にコートむらが発生する場合があるので、このコートむらを防止するため、図５（ａ）に示すように筒状部材８０の一端から蓋体部材８２を取外した状態で、筒状部材８０の内側表面にその他端（下端）から一端（上端）まで保護膜８４をコーティングすると共にその一端（上端）の端面も保護膜８５でコーティングされることが好ましい。次に、蓋体部材８２の内側表面（筒状部材８０の内側表面に嵌る領域）にも保護膜８６をコーティングする。さらに、筒状部材８０の一端（上端）に蓋体部材８２を嵌合させて取付け、図５（ｂ）に示すように筒状部材８０の外面の他端（下端）から一端（上端）まで均一に保護膜８８をコーティング８８すると共に蓋体部材８２の外面も均一に保護膜８９でコーティングすることが好ましい。 In this case, if one end (upper end) of the cylindrical member 80 is closed, uneven coating may occur on the inner surface of the cylindrical member 80. To prevent this uneven coating, FIG. In the state where the lid member 82 is removed from one end of the cylindrical member 80, the protective film 84 is coated on the inner surface of the cylindrical member 80 from the other end (lower end) to one end (upper end) and one end ( It is preferable that the upper end surface is also coated with a protective film 85. Next, the protective film 86 is also coated on the inner surface of the lid member 82 (the region that fits on the inner surface of the tubular member 80). Further, the lid member 82 is fitted and attached to one end (upper end) of the cylindrical member 80, and from the other end (lower end) to the one end (upper end) of the outer surface of the cylindrical member 80 as shown in FIG. It is preferable that the protective film 88 is uniformly coated 88 and the outer surface of the lid member 82 is uniformly coated with the protective film 89.

このように第１ガス供給ノズル６０および第２ガス供給ノズル７０の内側表面を熱分解カーボンまたはＴａＣコーティングしたことにより、水素エッチングに対して強くなり、ガス供給ノズルの内側表面の劣化を抑制することができ、カーボン微粒子の発生を抑制することができる。さらに、本構造を用いることにより、成膜時よりも高温で炉内を水素エッチングすることも可能となり、その際にもガス供給ノズルの内側表面の劣化を防ぐことができる。但し、ＴａＣコーティングは塩素系ガスに弱いため、塩素系ガスの混入を避ける必要がある。かかる構造のガス供給ノズルを採用することにより、カーボン微粒子の発生を未然に抑制することができるため、同じガス供給ノズルを交換せずに長期間使用することが可能となり、生産性の向上が図れる。 As described above, the inner surfaces of the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70 are coated with pyrolytic carbon or TaC, thereby being strong against hydrogen etching and suppressing deterioration of the inner surface of the gas supply nozzle. And generation of carbon fine particles can be suppressed. Furthermore, by using this structure, the inside of the furnace can be subjected to hydrogen etching at a higher temperature than during film formation, and at this time, deterioration of the inner surface of the gas supply nozzle can be prevented. However, since TaC coating is weak to chlorine-based gas, it is necessary to avoid mixing of chlorine-based gas. By adopting the gas supply nozzle having such a structure, the generation of carbon fine particles can be suppressed in advance, so that the same gas supply nozzle can be used for a long time without replacement, and productivity can be improved. .

ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜処理においては、第１のガス供給系である第１のガス供給管２２２に接続された第１のガス供給ノズル６０からカーボン原料としてプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）を水素キャリアで供給し、第２のガス供給系である第２のガス供給管２４０からシリコン原料としてＳｉＣ1_４をアルゴンキャリアで供給している。これらの原料ガスに加え、第１のガス供給系では第１のガス供給管２２２のノズル孔近傍の閉塞を抑制し、かつ第２のガス供給系である第２のガス供給管２４０のノズル内のＳｉ析出を抑制するため、ＨＣｌのようなＣｌ系ガスを同時に供給している。このようなガス供給系で成膜を続けていくと、第１のガス供給ノズル６０の内側表面は水素によるエッチングを受けて徐々に劣化し、カーボンの微粒子が発生してくる。 In the film formation process of the SiC epitaxial film, propane (C ₃ H ₈ ) is used as a hydrogen carrier from the first gas supply nozzle 60 connected to the first gas supply pipe 222 which is the first gas supply system. Then, SiC1 ₄ is supplied from a second gas supply pipe 240, which is a second gas supply system, as a silicon raw material using an argon carrier. In addition to these source gases, the first gas supply system suppresses the clogging in the vicinity of the nozzle holes of the first gas supply pipe 222, and the inside of the nozzles of the second gas supply pipe 240, which is the second gas supply system. In order to suppress Si precipitation, a Cl-based gas such as HCl is simultaneously supplied. When film formation is continued in such a gas supply system, the inner surface of the first gas supply nozzle 60 is gradually deteriorated by etching with hydrogen, and carbon fine particles are generated.

そこで、カーボンの微粒子が発生を抑制するために、実施例２では、第１のガス供給系である第１のガス供給管２２２から供給されるキャリアガスを水素からアルゴン（Ａｒ）ガスに変更する。プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）をアルゴンキャリアで供給することで、ノズル内部では、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）の熱分解によるカーボンの析出、すなわちＣＶＤによるカーボン被膜形成が行われる。通常、熱分解カーボン被膜は、緻密で強固な膜になることが知られており、水素エッチングにより劣化した第１のガス供給管２２２の内側表面が強固なカーボン膜で覆われる。これにより、カーボンの微粒子の発生を抑制することが可能になる。このとき、熱分解カーボンは１６００℃付近で膜の密度が低くなる場合があるため、好ましくは、その処理温度帯を避けた１６００℃以下の温度帯で熱分解カーボンを生成するとよく、さらに好ましくは１２００℃〜１４００℃の温度帯で熱分解カーボンを生成するとよい。このようなコーティングを定期的に実施することで、カーボン微粒子の発生を未然に抑えることができるため、同じノズルを交換せずに長期間運用することが可能となり、生産性の向上が図れる。 Thus, in order to suppress the generation of carbon fine particles, in Example 2, the carrier gas supplied from the first gas supply pipe 222 which is the first gas supply system is changed from hydrogen to argon (Ar) gas. . By supplying propane (C ₃ H ₈ ) with an argon carrier, carbon is deposited by thermal decomposition of propane (C ₃ H ₈ ), that is, a carbon film is formed by CVD. Usually, it is known that the pyrolytic carbon coating is a dense and strong film, and the inner surface of the first gas supply pipe 222 deteriorated by hydrogen etching is covered with a strong carbon film. This makes it possible to suppress the generation of carbon fine particles. At this time, since pyrolytic carbon may have a low film density in the vicinity of 1600 ° C., it is preferable to generate pyrolytic carbon in a temperature range of 1600 ° C. or less, more preferably avoiding the processing temperature range, and more preferably. It is preferable to generate pyrolytic carbon in a temperature range of 1200 ° C to 1400 ° C. By performing such coating periodically, the generation of carbon fine particles can be suppressed in advance, so that the same nozzle can be operated for a long time without replacement, and productivity can be improved.

また、第１のガス供給ノズル６０より、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０より、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給することで、ガス供給ノズル内での供給ガスの消費を抑制し、ガス供給ノズル内の閉塞を抑制し、それに伴うパーティクル発生を防ぐことができる。好ましくは、第１のガス供給ノズル６０より、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとキャリアガスとして希ガスの例えばアルゴン（Ａｒ）ガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０より、炭素含有ガスと還元ガスとしての例えば水素（Ｈ_２）ガスとを供給すると良い。 Further, at least a carbon-containing gas and a reducing gas are supplied from the first gas supply nozzle 60, and at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from the second gas supply nozzle 70, thereby providing a gas supply nozzle. It is possible to suppress the consumption of the supply gas in the interior, suppress the blockage in the gas supply nozzle, and prevent the generation of particles. Preferably, silicon-containing gas, chlorine-containing gas, and rare gas such as argon (Ar) gas is supplied as carrier gas from the first gas supply nozzle 60, and carbon-containing gas is supplied from the second gas supply nozzle 70. For example, hydrogen (H ₂ ) gas as a reducing gas may be supplied.

以上は、本発明の好ましい一実施形態を述べたに過ぎず、本発明は上記実施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。さらに、本発明は、半導体ウェハだけでなく、液晶表示素子を形成するためのガラス基板用処理装置にも適用することができる。 The above is only one preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Furthermore, the present invention can be applied not only to a semiconductor wafer but also to a glass substrate processing apparatus for forming a liquid crystal display element.

以上、本発明を実施形態に沿って説明してきたが、ここで本発明の主たる態様を付記する。 As mentioned above, although this invention has been demonstrated along embodiment, the main aspect of this invention is added here.

[付記１]
複数枚の基板を鉛直方向に積層して保持する基板保持具と、
前記基板保持具を搬入して前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有するガス供給ノズルとを備え、
前記ガス供給ノズルは、両端が開口した筒状部材と、前記筒状部材に嵌合されて前記筒状部材の一端を閉塞する蓋体部材と、
を有する、基板処理装置。 [Appendix 1]
A substrate holder for vertically stacking and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for carrying in the substrate holder and processing the substrate;
A gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber;
The gas supply nozzle includes a cylindrical member having both ends opened, a lid member that is fitted to the cylindrical member and closes one end of the cylindrical member,
A substrate processing apparatus.

[付記２]
付記１に記載の基板処理装置において、前記ガス供給ノズルは、前記筒状部材の内側表面と前記蓋体部材に所定の保護膜でコーティングされると共に、前記筒状部材と前記蓋体部材が嵌合した後に所定の保護膜で再度コーティングされた、基板処理装置。 [Appendix 2]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the gas supply nozzle is coated on the inner surface of the cylindrical member and the lid member with a predetermined protective film, and the cylindrical member and the lid member are fitted. A substrate processing apparatus which is coated again with a predetermined protective film after combining.

[付記３]
付記１または付記２に記載の基板処理装置において、前記ガス供給ノズルは、炭素含有ガスを供給する、基板処理装置。 [Appendix 3]
The substrate processing apparatus according to appendix 1 or appendix 2, wherein the gas supply nozzle supplies a carbon-containing gas.

[付記４]
付記２または付記３に記載の基板処理装置において、前記保護膜は、ＴａＣまたは熱分解カーボンによって形成される、基板処理装置。 [Appendix 4]
The substrate processing apparatus according to appendix 2 or appendix 3, wherein the protective film is formed of TaC or pyrolytic carbon.

[付記５]
付記４に記載の基板処理装置において、前記保護膜形成時には、前記ガス供給ノズルより供給するキャリアガスをＨ_２ガスからＡｒガスに切り替える、基板処理装置。 [Appendix 5]
The substrate processing apparatus according to appendix 4, wherein the carrier gas supplied from the gas supply nozzle is switched from H ₂ gas to Ar gas when the protective film is formed.

[付記６]
複数枚の基板を保持した基板所持具を処理室内へ搬入する工程と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有し、両端が開口した筒状部材と、前記筒状部材に嵌合されて前記筒状部材の一端を閉塞する蓋体部材とで構成されたガス供給ノズルによって前記処理ガスを供給する工程と、
を備えた、基板処理方法。 [Appendix 6]
Carrying a substrate holding tool holding a plurality of substrates into a processing chamber;
A cylindrical member having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber and having both ends opened, and a lid member that is fitted to the cylindrical member and closes one end of the cylindrical member. Supplying the processing gas with a gas supply nozzle;
A substrate processing method comprising:

[付記７]
複数枚の基板を保持した基板保持具を処理室内へ搬入する工程と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有し、両端が開口した筒状部材と、前記筒状部材の一端に嵌合されて筒状部材の一端を閉塞する蓋体部材とで構成されたガス供給ノズルによって前記処理ガスを供給する工程と、
を備えた、半導体装置の製造方法。 [Appendix 7]
Carrying a substrate holder holding a plurality of substrates into the processing chamber;
A cylindrical member having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber and having both ends opened, and a lid member that is fitted to one end of the cylindrical member and closes one end of the cylindrical member Supplying the processing gas by the gas supply nozzle,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

[付記８]
複数枚の基板を保持した基板保持具を処理室内へ搬入する工程と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有し、両端が開口した筒状部材と、前記筒状部材と嵌合されて前記筒状部材の一端を閉塞するように構成された蓋体部材とで構成されたガス供給ノズルによって前記処理ガスを供給する工程と、
を備えた、基板製造方法。 [Appendix 8]
Carrying a substrate holder holding a plurality of substrates into the processing chamber;
A cylindrical member having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber and having both ends opened, and a lid configured to be fitted to the cylindrical member and close one end of the cylindrical member Supplying the processing gas by a gas supply nozzle constituted by a member;
A substrate manufacturing method comprising:

［付記９］
複数枚の基板を鉛直方向に積層して保持する基板保持具と、
前記基板保持具を搬入して前記基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有するガス供給ノズルと、を備え、
前記ガス供給ノズルは、ノズル内側表面がＴａＣまたは熱分解カーボンによって形成された保護膜でコーティングされた、基板処理装置。 [Appendix 9]
A substrate holder for vertically stacking and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for carrying in the substrate holder and processing the substrate;
A gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber,
The gas supply nozzle is a substrate processing apparatus in which an inner surface of the nozzle is coated with a protective film formed of TaC or pyrolytic carbon.

［付記１０］
複数枚の基板を保持した基板所持具を処理室内へ搬入する工程と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有し、ノズル内側表面がＴａＣまたは熱分解カーボンによって形成された保護膜でコーティングされたガス供給ノズルによって前記処理ガスを供給する工程と、
を備えた、基板処理方法。 [Appendix 10]
Carrying a substrate holding tool holding a plurality of substrates into a processing chamber;
A step of supplying the processing gas by a gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber and having a nozzle inner surface coated with a protective film formed of TaC or pyrolytic carbon;
A substrate processing method comprising:

［付記１１］
複数枚の基板を保持した基板所持具を処理室内へ搬入する工程と、
前記処理室内へ処理ガスを供給するガス供給孔を有し、ノズル内側表面がＴａＣまたは熱分解カーボンによって形成された保護膜でコーティングされたガス供給ノズルによって前記処理ガスを供給する工程と、
を備えた、半導体装置の製造方法。 [Appendix 11]
Carrying a substrate holding tool holding a plurality of substrates into a processing chamber;
A step of supplying the processing gas by a gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber and having a nozzle inner surface coated with a protective film formed of TaC or pyrolytic carbon;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

１０半導体製造装置（基板処理装置）
１４基板（ウエハ）
３０基板保持具（ボート）
４５処理室
６０，７０ガス供給ノズル
６８，７２ガス供給孔
８０筒状部材
８２蓋体部材
８４保護膜 10 Semiconductor manufacturing equipment (substrate processing equipment)
14 Substrate (wafer)
30 Substrate holder (boat)
45 Processing chambers 60, 70 Gas supply nozzles 68, 72 Gas supply holes 80 Tubular member 82 Lid member 84 Protective film

Claims

A substrate holder for vertically stacking and holding a plurality of substrates;
A processing chamber for carrying in the substrate holder and processing the substrate;
A gas supply nozzle having a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber,
The gas supply nozzle is a substrate processing apparatus in which an inner surface of the nozzle is coated with a protective film formed of TaC or pyrolytic carbon.