JP2019021910A - 基板処理装置、基板保持具及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具と、基板保持具が収容される反応管と、基板保持具に保持された基板を加熱する加熱部と、を有する構成であって、
基板保持具は、基板が保持される基板処理領域と断熱板が保持される断熱板領域に区別され、断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持される構成が提供される。
駆動コントローラ28により移載装置125及び移載装置エレベータを動作させて、ボート31の基板処理領域に複数枚の基板1が保持されて装填(ウエハチャージ)される。尚、ボート31の断熱板領域には、既に、複数枚の断熱板120,122が保持されて装填されている。本実施例では、断熱板領域の下層部に断熱板122を、断熱板領域の上層部に下層部の断熱板122よりも反射率の高い断熱板120が保持されている。
処理室14が所定の圧力(真空度)となるように、圧力コントローラ21によって排気装置19が制御される。この際、処理室14の圧力は、圧力センサ20で測定され、この測定された圧力情報に基づき排気装置19が、フィードバック制御される。排気装置19は、少なくとも基板1に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
処理室14内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の4つのステップ、すなわち、ステップS3〜S6を順次実行する。
このステップでは、処理室14の基板1に対し、HCDSガスを供給する。
第1の層が形成された後、HCDSガスの供給を停止する。このとき、排気装置19により処理室14を真空排気し、処理室14に残留する未反応もしくは第1の層の形成に寄与した後のHCDSガスを処理室14から排出する。このとき、N2ガスの処理室14への供給を維持する。N2ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室14に残留するガスを処理室14から排出する効果を高めることができる。
ステップS4が終了した後、処理室14の基板1、すなわち、基板1上に形成された第1の層に対してNH3ガスを供給する。NH3ガスは熱で活性化されて基板1に対して供給されることとなる。
第2の層が形成された後、NH3ガスの供給を停止する。そして、ステップS4と同様の処理手順により、処理室14に残留する未反応もしくは第2の層の形成に寄与した後のNH3ガスや反応副生成物を処理室14から排出する。このとき、処理室14に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップS4と同様である。
上述した4つのステップを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数(n回)行うことにより、基板1上に、所定膜厚のSiN膜を形成することができる。なお、上述のサイクルを1回行う際に形成される第2の層(SiN層)の厚さを所定の膜厚よりも小さくし、第2の層(SiN層)を積層することで形成されるSiN膜の膜厚が所定の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
成膜処理が完了した後、ガス導入管22からN2ガスを処理室14へ供給し、排気管18から排気する。N2ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室14がパージされ、処理室14に残留するガスや反応副生成物が処理室14から除去される(パージ)。同時に、冷却ガスとしての冷却エア90がチェックダンパ104を介してガス導入路107に供給される。供給された冷却エア90はバッファ部106内で一時的に溜められ、複数個の開口穴110からガス供給流路108を介して空間75に吹出す。そして、開口穴110から空間75に吹き出した冷却エア90は排気孔81および排気ダクト82によって排気される。その後、処理室14の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室14の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
駆動コントローラ28によりボートエレベータ26を下降させることによりシールキャップ25が下降され、プロセスチューブ11の下端が開口される。そして、処理済の基板1が、ボート31に支持された状態で、プロセスチューブ11の下端からプロセスチューブ11の外部に搬出される(ボートアンロード)。処理済の基板1は、ボート31より取出される(ウエハディスチャージ)。
図7は、変形例1に係る断熱部46(断熱板領域)周辺の拡大図である。
変形例1に係る断熱部46は、基板面内温度リカバリ時間を重視したい場合に用いる。
図8は、変形例2に係る断熱部66(断熱板領域)周辺の拡大図である。
変形例2は、基板面内温度偏差を重視したい場合に用いる。
図9に示すように、比較例では、断熱部として4mmの断熱板122を13枚用いた。また、実施例1では、図4に示す上述した本実施形態に係る断熱部36を用いて、具体的には、断熱板領域に4mmの断熱板120を8枚配設し上層部を形成し、断熱板領域に4mmの断熱板122を5枚配設し、下層部を形成した。また、実施例2では、図7に示す変形例1に係る断熱部46を用いて、断熱板領域に2mmの断熱板124を13枚配設した。また、実施例3では、図8に示す変形例2に係る断熱部66を用いて、断熱板領域に2mmの断熱板124を16枚配設し上層部を形成し、断熱板領域に4mmの断熱板122を5枚配設し、下層部を形成した。
以下、図12及び図13により他の実施例について説明する。装置構成については同じであるため説明は省略し、ボート31の断熱板領域(断熱部)に特化して説明する。図12に示すように、AからDの4パターンについて温度測定を行った。ここで、図では、断熱板が9枚となっているが、実施例1等に合せて13枚としてもよく、この枚数に限定されないのは言うまでもない。尚、断熱部において上述の実施例と異なる点は、熱や光を吸収する黒色の断熱板(黒色断熱板)128を用いる点である。この他の実施例では、断熱材の最適な配置、材質、厚み(熱容量)を検討した。ここで、断熱板128は、断熱板122,124と比較して、厚さ1mm〜4mmで数%〜十数%程度の光や熱を反射するように構成される。例えば、室温では、断熱板128の反射率が厚さ4mmで2〜3%程度であり、厚さ2mmで約8%、厚さ1mmで約18%である。また、断熱板128は、熱放射率が、600℃以上で70%程度となり、1000℃以上で80%程度となることが分かっている。
Claims (12)
- 複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具と、前記基板保持具が収容される反応管と、前記基板保持具に保持された基板を加熱する加熱部と、を有する基板処理装置であって、
前記基板保持具は、前記基板が保持される基板処理領域と前記断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持されるよう構成されている基板処理装置。 - 前記基板保持具は、前記断熱板領域内における前記基板処理領域側に保持される断熱板の反射率を、前記基板処理領域側の反対側に保持される断熱板の反射率より高くするよう構成される請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の前記断熱板領域に保持される断熱板よりも厚さの小さい断熱板を有するよう構成される請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記断熱板領域の上層部に保持される断熱板の断熱板間の距離が、該上層部以外の前記断熱板領域に保持される断熱板の断熱板間の距離よりも狭くなるよう構成される請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記断熱板領域において、反射率が高い断熱板の枚数は反射率が低い断熱板の枚数よりも多く設けられる請求項4記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記断熱板領域において、厚さが小さい断熱板の枚数は厚さが大きい断熱板の枚数よりも多く設けられる請求項3記載の基板処理装置。
- 前記断熱板領域の上層部は、前記断熱板の側面に前記加熱部が配置される領域であり、前記断熱板領域の下層部は、前記断熱板の側面に前記加熱部が配置されない領域であるよう構成されている請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記断熱板領域の上層部は、熱や光を吸収する黒色断熱板が設けられる請求項1記載の基板処理装置。
- 前記基板保持具は、前記厚さが小さい断熱板は反射率が大きく、前記厚さが大きい断熱板は黒色断熱板である請求項6記載の基板処理装置。
- 複数枚の基板及び断熱板を保持する基板保持具と、前記基板保持具に保持された基板を加熱する加熱部と、を有する基板処理装置であって、
前記基板保持具は、前記基板が保持される基板処理領域と前記断熱板が保持される断熱板領域に区別され、前記断熱板領域において、反射率の大きい断熱板と光を吸収する黒色断熱板が交互に保持されるよう構成されている基板処理装置。 - 基板が保持される基板処理領域と複数の断熱板が保持される断熱板領域とで構成され、
前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持されるよう構成されている基板保持具。 - 基板が保持される基板処理領域と複数の断熱板が保持される断熱板領域に区別されるよう構成される基板保持具であって、前記断熱板領域の上層部に該上層部以外の断熱板領域に保持される断熱板よりも反射率の高い断熱板が保持される基板保持具に、複数枚の基板を保持させる工程と、
前記複数枚の基板を保持した前記基板保持具を反応管内に装入する工程と、
前記反応管内の前記基板を加熱しつつ、前記基板を処理する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
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