KR100960019B1 - Substrate Processing Apparatus, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Heating Apparatus - Google Patents
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Abstract
기판 처리의 효율을 개선한다. 기판 처리 장치는, 내부에서 기판을 처리하는 반응관과, 상기 반응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 가열 장치를 가지며, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 상기 반응관을 둘러싼 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과의 사이에 설치되는 발열체를 구비하고 있다.Improve the efficiency of substrate processing. The substrate processing apparatus includes a reaction tube for processing a substrate therein and a heating device provided to surround an outer circumference of the reaction tube, and at least a gas introduction tube is disposed on a side surface in an area for processing the substrate in the reaction tube. The heating apparatus includes: an insulator surrounding the reaction tube, an introduction port formed in the heat insulator so as to avoid the gas introduction tube from a lower end of the heating apparatus, the insulator and the reaction tube; The heating element provided between the is provided.
단열체, 가스 도입관, 가스 배기관 Insulator, gas introduction pipe, gas exhaust pipe
Description
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 가열 장치에 관한 것으로서, 특히 가스 플로우 형태가 사이드 플로우에 적합한 것에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD This invention relates to a substrate processing apparatus, the manufacturing method of a semiconductor device, and a heating apparatus. Specifically, It is related with the gas flow form suitable for side flow.
도 8에 기판 처리 장치를 구성하는 종래의 반응관(10) 및 히터(20)를 사용한 처리로(30)의 개략도를 나타낸다.8, the schematic of the
반응관(10) 및 히터(20)는 상단에 덮개가 있는 원통 형상을 하고 있다. 반응관(10) 내에는 웨이퍼(W)를 수직 방향으로 다단으로 보지하는 보트(16)가 설치되어 있다. 또한, 반응관(10) 내에는 처리 가스를 공급하는 하단으로부터 세워 올려진 가스 노즐(11)이 있고, 또한 반응관(10) 내의 가스를 배출하기 위한 배기관(12)이 반응관(10)의 하단에 설치되어 있다.The
한편, 17은 반응관(10)을 지지하는 매니폴드, 13은 매니폴드(17)의 개구(開口)를 막는 씰 캡(seal cap), 21은 히터 소선, 22는 히터 제어용의 온도 센서, 23은 히터(20)와 반응관(10)과의 사이 공간을 배기하는 덕트, 24는 덕트(23)에 설치 된 밸브, 25는 라디에이터, 26은 블로워(blower)이다.On the other hand, 17 is a manifold for supporting the
상술한 종래의 처리로에서는, 가스 노즐(11)로부터 공급된 처리 가스의 대부분은, 웨이퍼(W) 사이에서가 아니라, 컨덕턴스가 작은 웨이퍼(W)의 주변부를 통해 배기되므로, 웨이퍼 처리의 효율이 나쁘다는 문제가 있다.In the above-described conventional processing furnace, most of the processing gas supplied from the
따라서, 가스 노즐(11)을 다계통 노즐로 구성하고, 성막 처리를 하는 경우에, 다계통 노즐로부터 반응관 내에 처리 가스를 공급함으로써, 처리 가스의 흐름을 개선한 것이 제안되어 있다(특허문헌 1; 일본특허공개공보 2000-68214).Therefore, when the
그러나, 가스 도입관을 다계통 가스 도입관으로 구성하더라도, 하단으로부터 세워 올려진 가스 도입관인 것에는 변화가 없기 때문에, 기판 처리의 효율이 나쁘다는 문제가 있었다.However, even if the gas introduction pipe is constituted by a multi-system gas introduction pipe, there is a problem that the efficiency of substrate processing is poor because there is no change in the gas introduction pipe raised from the lower end.
본 발명의 과제는, 상술한 종래 기술의 문제점을 해소하고, 기판 처리의 효율을 개선할 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 가열 장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a heating apparatus that can solve the problems of the prior art described above and improve the efficiency of substrate processing.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 내부에서 기판을 처리하는 반응관과, 상기 반응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 가열 장치를 가지며, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 상기 반응관을 둘러싸는 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과 사이에 설치되는 발열체를 구비하고 있는 기판 처리 장치가 제공된다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a reaction tube for processing a substrate therein and a heating device provided to surround an outer circumference of the reaction tube, and at least on a side surface in an area for processing the substrate in the reaction tube. A gas inlet tube is provided, and the heating device includes an insulator surrounding the reaction tube, an inlet formed in the heat insulator so as to avoid the gas inlet tube from a lower end of the heating device, and the insulator. And the substrate processing apparatus provided with the heat generating body provided between the said reaction tube and this is provided.
본 발명에 따르면, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.According to the present invention, the efficiency of substrate processing can be improved.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 내부에서 기판을 처리하는 반응관과, 상기 반 응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 가열 장치를 갖고, 상기 반응관 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 상기 반응관을 둘러싸는 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과의 사이에 설치되는 발열체를 구비하고 있는 기판 처리 장치가 제공된다.According to the first aspect of the present invention, there is provided a reaction tube for processing a substrate therein and a heating device provided to surround an outer circumference of the reaction tube, and at least gas is provided on the side surface in the region for processing the substrate in the reaction tube. An introduction tube is provided, and the heating apparatus includes an insulator surrounding the reaction tube, an inlet formed in a spherical shape so as to avoid the gas introduction tube from a lower end of the heating apparatus, and the insulator; The substrate processing apparatus provided with the heat generating body provided between the said reaction tubes and the said reaction tube is provided.
가열 장치의 단열체와 반응관과의 사이에 발열체가 설치되어 있으므로, 반응관을 개재하여 기판이 유효하게 가열된다. 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 가스 도입관을 설치하면, 가스 도입관으로부터 반응관 내에 공급되는 가스류가 사이드 플로우가 되고, 가열된 기판 상을 지날 때에 기판 처리가 이루어진다. 따라서, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.Since a heating element is provided between the heat insulator and the reaction tube of the heating device, the substrate is effectively heated via the reaction tube. When a gas introduction tube is provided on the side surface in the region where the substrate is processed inside the reaction tube, the gas flow supplied from the gas introduction tube into the reaction tube becomes a side flow, and the substrate processing is performed when passing over the heated substrate. Therefore, the efficiency of substrate processing can be improved.
반응관의 측면에 가스 도입관을 설치하면, 가스 도입관이 반응관의 외주를 둘러싸는 가열 장치와 간섭한다는 문제가 생기지만, 가열 장치를 구성하는 단열체에 가스 도입관을 피하도록 도입구가 형성되어 있으므로, 그러한 일이 없어진다. 또한, 상기 도입구가, 상기 가열 장치의 하단으로부터 구 형상으로 형성되어 있으면, 가열 장치에 대한 반응관의 설치, 제거가 쉽게 되고, 가열장치 내로부터 바깥으로의 열방출을 억제할 수 있다. If a gas inlet tube is provided on the side of the reaction tube, the gas inlet tube interferes with the heating device surrounding the outer circumference of the reaction tube. Since it is formed, such a thing disappears. In addition, when the inlet is formed in a spherical shape from the lower end of the heating device, the installation and removal of the reaction tube to the heating device can be facilitated, and heat dissipation from the inside of the heating device to the outside can be suppressed.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 내부에서 기판을 처리하는 원통 형상의 반응관과, 상기 반응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 원통 형상의 가열 장치를 갖고, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입 관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 원통 형상의 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과의 사이에 설치되는 발열체를 구비하고 있는 기판 처리 장치가 제공된다.According to the second aspect of the present invention, there is provided a cylindrical reaction tube for processing a substrate therein, and a cylindrical heating device provided to surround an outer circumference of the reaction tube, for processing the substrate in the reaction tube. At least a gas introduction tube is provided on a side surface in the region, and the heating device includes a cylindrical heat insulator, an introduction port formed in the heat insulator so as to avoid the gas introduction pipe from a lower end of the heating device, The substrate processing apparatus provided with the heat generating body provided between the said heat insulation body and the said reaction tube is provided.
이 제2 형태에 따르면, 반응관과 가열 장치는 모두 원통 형상으로 되어 있으므로, 제1 형태의 효과에 더해, 균일한 가열이 가능하고, 기판 처리의 효율을 보다 개선할 수가 있다.According to this second aspect, since both the reaction tube and the heating apparatus are cylindrical, in addition to the effect of the first aspect, uniform heating is possible and the efficiency of substrate processing can be further improved.
상기 기판 처리 영역에 위치하는 측방 전역에 있어서, 상기 도입구가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 기판 처리 영역은, 제품 기판 처리 영역으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 가스 도입관이 설치되는 영역보다 상기 하단 측에는 상기 단열재와는 별체인 제2 단열재 또는 상기 발열체와는 별개의 가열 히터가 설치되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the said introduction opening is formed in the whole side region located in the said substrate processing area | region. In addition, it is preferable to make the said substrate processing area into a product substrate processing area. In addition, it is preferable that a second heater or a heating heater separate from the heating element is provided on the lower side of the lower end side than the region in which the gas introduction pipe is installed.
기판 처리 영역에 위치하는 측방 전역에 상기 도입구가 형성되어 있으면, 기판 처리 영역을 사이드 플로우로 커버할 수 있다. 또한, 기판 처리 영역이 제품 기판 처리 영역이면, 제품 기판 처리 영역을 사이드 플로우로 커버할 수 있다. 따라서, 기판 처리의 효율을 보다 개선할 수 있다. 또한 가스 도입관이 설치되는 영역보다 가열 장치의 하단 측에 단열재와는 별체의 제2 단열재가 설치되어 있으면, 도입구로부터 열이 빠져나가는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 가스 도입관이 설치되는 영역보다 가열 장치의 하단 측에 상기 발열체와는 다른 가열 히터가 설치되어 있으면, 가스 도입관으로부터 도입되는 가스를 예비 가열할 수 있다. 따라서, 기판 처리의 효율을 보다 개선할 수 있다. If the inlet is formed in the whole lateral side located in the substrate processing region, the substrate processing region can be covered by the side flow. If the substrate processing region is a product substrate processing region, the product substrate processing region can be covered with a side flow. Therefore, the efficiency of substrate processing can be further improved. Moreover, if the 2nd heat insulating material separate from a heat insulating material is provided in the lower end side of a heating apparatus rather than the area | region in which a gas introduction pipe is provided, it can prevent effectively that heat escapes from an introduction port. Moreover, if the heating heater different from the said heat generating body is provided in the lower end side of a heating apparatus rather than the area | region where a gas introduction tube is provided, the gas introduce | transduced from a gas introduction tube can be preheated. Therefore, the efficiency of substrate processing can be further improved.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 내부에서 기판을 처리하는 반응관과, 상기 반응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 가열 장치를 가지며, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 상기 반응관을 둘러싸는 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과의 사이에 설치되는 제1 발열체와, 상기 도입구와 상기 가스 도입관과의 사이에 설치되는 제2 발열체를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a reaction tube for processing a substrate therein and a heating device provided to surround an outer circumference of the reaction tube, and at least on a side surface of the region for processing the substrate in the reaction tube. A gas inlet tube is provided, and the heating device includes an insulator surrounding the reaction tube, an inlet formed in the heat insulator so as to avoid the gas inlet tube from a lower end of the heating device, and the insulator. And a first heating element provided between the reaction tube and the reaction tube, and a second heating element provided between the introduction port and the gas introduction tube.
가열 장치의 단열체와 반응관과의 사이에 제1 발열체가 설치되어 있으므로, 반응관을 통해 기판이 가열된다. 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 설치된 가스 도입관으로부터 반응관 내에 가스가 도입되면, 가스 흐름은 사이드 플로우가 되고, 가열된 기판 상을 지날 때에 기판 처리가 이루어진다. 따라서, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.Since the first heating element is provided between the heat insulator of the heating device and the reaction tube, the substrate is heated through the reaction tube. When gas is introduced into the reaction tube from the gas introduction tube provided on the side in the region where the substrate is processed inside the reaction tube, the gas flow becomes a side flow, and the substrate treatment is performed when passing over the heated substrate. Therefore, the efficiency of substrate processing can be improved.
또한, 도입구가 가열 장치의 단열체로 형성되고 있으면, 기판 처리가 이루어지는 경우, 도입구로부터 열이 빠져나가 콜드 스포트가 발생한다는 문제가 생기기 쉬우나, 도입구와 상기 가스 도입관과의 사이에 제2 발열체가 설치되어 있으므로, 도입구로부터 외부로 빠져나가는 방산 열량을 보완할 수 있으며, 도입구에 콜드 스포트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가스 도입관으로부터 도입되는 가스를 도입구에서 가열하고 나서 반응관 내에 공급할 수 있다. 따라서, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.In addition, when the inlet is formed of the heat insulator of the heating apparatus, when the substrate treatment is performed, there is a tendency that the heat escapes from the inlet and causes a cold spot, but the second heating element is formed between the inlet and the gas inlet tube. Since is provided, the amount of heat dissipated to the outside from the inlet can be compensated, and the occurrence of a cold spot at the inlet can be suppressed. In addition, the gas introduced from the gas introduction tube can be supplied into the reaction tube after heating at the introduction port. Therefore, the efficiency of substrate processing can be improved.
또한, 반응관의 측면에 가스 도입관을 설치하면, 가스 도입관이, 반응관의 외주를 덮는 가열 장치와 간섭한다는 문제가 발생하지만, 가열 장치를 구성하는 단열체에 가스 도입관을 피하도록 도입구가 형성되고 있으므로, 그러한 일이 없어진다. 또한, 상기 도입구가, 상기 가열 장치의 하단으로부터 구 형상으로 형성되고 있으므로, 가열 장치에 대해서 반응관의 설치, 제거가 용이해 지고, 도입구로부터의 방산열량을 억제하는 것이 가능하다.In addition, when a gas introduction tube is provided on the side of the reaction tube, a problem occurs that the gas introduction tube interferes with the heating device covering the outer circumference of the reaction tube, but the gas introduction tube is introduced to avoid the gas introduction tube in the heat insulator constituting the heating device. Since a sphere is formed, such a thing disappears. In addition, since the inlet is formed in a spherical shape from the lower end of the heating device, the installation and removal of the reaction tube can be facilitated with respect to the heating device, and the amount of heat dissipated from the inlet can be suppressed.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 내부에서 기판을 처리하는 원통상의 반응관과, 상기 반응관의 외주를 둘러싸도록 설치되는 원통상의 가열 장치를 가지며, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에 적어도 가스 도입관이 설치되고, 상기 가열 장치는, 원통상의 단열체와, 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 상기 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체와 상기 반응관과의 사이에 설치되는 제1 발열체와, 상기 도입구와 상기 가스 도입관과의 사이에 설치되는 제2 발열체를 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.According to the 4th aspect of this invention, it has a cylindrical reaction tube which processes a board | substrate internally, and the cylindrical heating apparatus provided so that the outer periphery of the said reaction tube can be provided, and it processes a board | substrate in the said reaction tube. At least a gas inlet tube is provided at a side surface in the region, and the heating apparatus includes a cylindrical heat insulator, an inlet formed in the heat insulator so as to avoid the gas inlet tube from a lower end of the heating apparatus; There is provided a substrate processing apparatus having a first heating element provided between the heat insulator and the reaction tube, and a second heating element provided between the inlet port and the gas introduction tube.
이 제4 형태에 따르면, 반응관과 가열 장치를 원통상으로 하고 있어, 제3 형태의 효과에 더해, 균일한 가열이 가능하고, 기판 처리의 효율을 보다 개선할 수가 있다.According to this fourth aspect, the reaction tube and the heating apparatus are cylindrical, and in addition to the effect of the third aspect, uniform heating is possible and the efficiency of substrate processing can be further improved.
또한, 본 발명의 제1 형태에 기재한 기판 처리 장치를 사용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반응관 내에 기판을 반입하는 공정과, 상기 가스 도입관으로부터 가스를 반응관 내에 도입하면서 상기 반응관 내를 상기 발열 체에 의하여 가열하여 기판을 처리하는 공정과, 상기 반응관 내로부터 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 이에 따르면, 기판 가열 효율을 개선할 수 있다.Moreover, in the manufacturing method of the semiconductor device processed using the substrate processing apparatus as described in the 1st aspect of this invention, the process of carrying in a board | substrate in the said reaction tube, and introducing gas into a reaction tube from the said gas introduction tube. There is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a step of processing a substrate by heating the inside of the reaction tube with the heating element and a step of carrying out the substrate from the inside of the reaction tube. According to this, the substrate heating efficiency can be improved.
또한, 본 발명의 제2 형태에 기재한 기판 처리 장치를 사용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 반응관 내의 상기 제품기판영역에 기판을 반입하는 공정과, 상기 가스 도입관으로부터 가스를 반응관 내에 도입하면서 상기 반응관 내를 상기 발열체에 의해 가열하고 기판을 처리하는 공정과, 상기 반응관 내로부터 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 이에 따르면, 기판 가열 효율을 개선할 수 있다.Moreover, the manufacturing method of the semiconductor device processed using the substrate processing apparatus as described in the 2nd aspect of this invention WHEREIN: The process of carrying in a board | substrate to the said product board | substrate area | region in the said reaction tube, and gas reacts from the said gas introduction tube. A method of manufacturing a semiconductor device having a step of heating the inside of the reaction tube with the heating element and processing a substrate while introducing into the tube and carrying out the substrate from the inside of the reaction tube is provided. According to this, the substrate heating efficiency can be improved.
바람직하게는, 상기 제1 발열체와 상기 제2 발열체는, 각각 별도의 가열원에 접속하면 좋다. 제1 발열체와 상기 제2 발열체가 각각 별도의 가열원에 접속되어 있으면, 각각을 독립적으로 제어할 수 있다. 그 때문에, 가스 도입관 및 반응관 내에서의 가스의 흐름상황에 대응한 제어가 가능하다. 또한, 처리 가스를 반응 가능한 온도로 충분히 예비 가열할 수 있어, 효율적으로 기판 처리를 할 수가 있다. Preferably, the first heating element and the second heating element may each be connected to a separate heating source. If the 1st heating element and the said 2nd heating element are respectively connected to the separate heating source, each can be controlled independently. Therefore, control corresponding to the flow of gas in the gas introduction tube and the reaction tube is possible. In addition, the processing gas can be sufficiently preheated to a temperature at which the reaction gas can be reacted, and the substrate processing can be efficiently performed.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 발열체는, 상기 가스 도입관의 가스 상류측으로부터 가스 하류측에 병렬로 복수 설치되어 있으면 좋다. 이것에 의해, 보다 치밀하게 가스를 가열하는 것이 가능하다.Moreover, Preferably, the said 2nd heat generating body should just be provided in plural in parallel in the gas downstream from the gas upstream of the said gas introduction pipe. Thereby, it is possible to heat a gas more densely.
또한, 바람직하게는, 상기 반응관의 내부에서 기판을 처리하는 영역에 있어서 측면에는 가스 배기관이 설치되고, 상기 가열 장치에는, 단열체에 상기 가스 배기관을 피하도록 설치된 도출구와, 상기 도출구와 상기 가스 배기관과의 사이에 설 치되는 제3 발열체를 더 구비하면 좋다.Preferably, a gas exhaust pipe is provided on a side surface of the region in which the substrate is processed in the reaction tube, and the heating device includes a discharge port provided so as to avoid the gas exhaust pipe in a heat insulator, and the discharge port and the gas. The third heating element may be further provided between the exhaust pipe and the exhaust gas.
반응관의 측면에 설치된 가스 배기관으로부터 반응관 내의 가스를 배기하면, 가스의 도입뿐 아니라 배기도 사이드 플로우가 되므로, 기판 처리의 효율을 한층 개선할 수가 있다.When the gas in the reaction tube is exhausted from the gas exhaust pipe provided on the side of the reaction tube, not only the gas introduction but also the exhaust flow is a side flow, so that the efficiency of substrate processing can be further improved.
또한, 가스 배기관을 피하도록 형성된 도출구가 가열 장치의 단열체에 형성되어 있으면, 기판 처리가 이루어지는 경우, 도출구로부터 열이 빠져나가 콜드 스포트가 발생한다는 문제가 생기기 쉽지만, 도출구와 상기 가스 배기관과의 사이에 제3 발열체가 설치되어 있으므로, 도출구로부터 외부로 빠져나가는 방산(放散) 열량을 보완할 수 있어, 도출구에 콜드 스포트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가스 배기관이 도출구에서 가열되므로, 가스 배기관에서의 부생성물의 부착을 방지할 수 있다.In addition, if the outlet port formed to avoid the gas exhaust pipe is formed in the heat insulator of the heating apparatus, it is easy to cause a problem that the heat escapes from the outlet port and causes a cold spot when the substrate treatment is performed. Since the 3rd heating element is provided in between, the heat dissipation which dissipates to the outside from a discharge port can be compensated, and it can suppress that a cold spot generate | occur | produces in a discharge port. In addition, since the gas exhaust pipe is heated at the outlet, adhesion of by-products in the gas exhaust pipe can be prevented.
또한, 바람직하게는, 상기 제3 발열체는, 상기 가스 배기관의 가스 상류측으로부터 가스 하류측에 병렬로 복수 설치되어 있으면 좋다. 이것에 의해, 보다 치밀하게 가스 배기관을 가열할 수 있다.Moreover, Preferably, the 3rd heat generating body should just be provided in multiple numbers in parallel from the gas upstream of the said gas exhaust pipe to the gas downstream. As a result, the gas exhaust pipe can be heated more densely.
또한, 바람직하게는, 상기 제1 발열체와 상기 제3 발열체는, 각각 다른 가열원에 접속하면 좋다. 제1 발열체와 상기 제3 발열체가 각각 별도의 가열원에 접속되고 있으면, 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 그 때문에 가스 배기관 및 반응관 내에서의 가스의 흐름 상황에 대응하여 제어할 수 있다. 또한, 가스 배기관에서의 부생성물의 부착을 유효하게 방지할 수 있다.Preferably, the first heating element and the third heating element may be connected to different heating sources, respectively. If the 1st heating body and the said 3rd heating body are respectively connected to the separate heating source, it can control independently. Therefore, it can control according to the gas flow conditions in a gas exhaust pipe and a reaction tube. In addition, adhesion of by-products in the gas exhaust pipe can be effectively prevented.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 발열체는, 상기 제1 발열체에 비해 발열 속도 를 빠르게 하면 좋다. 제2 발열체를 제1 발열체의 발열 속도보다 빠르게 하면, 처리 가스를 반응 가능한 온도로 재빨리 예비 가열할 수 있으므로, 보다 효율적으로 기판 처리를 할 수가 있다.Further, preferably, the second heating element may have a faster heat generation rate than the first heating element. When the second heating element is made faster than the heat generation rate of the first heating element, the processing gas can be preheated quickly to a temperature at which it can react, and thus the substrate processing can be performed more efficiently.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 발열체는, 램프 가열체로 하고, 상기 제1 발열체는, 저항 가열체로 한다. 제2 발열체를 램프 가열체로 하고, 제1 발열체를 저항 가열체로 하면, 제2 발열체를 제1 발열체의 발열 속도보다 빠르게 할 수가 있다.Preferably, the second heating element is a lamp heating body, and the first heating element is a resistance heating body. If the second heating element is a lamp heating element and the first heating element is a resistance heating element, the second heating element can be made faster than the heating rate of the first heating element.
본 발명의 제3 형태에 기재한 기판 처리 장치를 사용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반응관 내에 기판을 반입하는 공정과, 상기 가스 도입관으로부터 가스를 반응관 내에 도입하여, 상기 가스 도입관 내의 가스를 상기 제2 발열체에 의해 가열하고, 상기 반응관 내를 상기 제1 발열체에 의해 가열하여 기판을 처리하는 공정과, 상기 반응관 내로부터 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다. 이에 따르면, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.In the manufacturing method of the semiconductor device processed using the substrate processing apparatus as described in the 3rd aspect of this invention, The process of carrying in a board | substrate in the said reaction tube, The gas is introduce | transduced into a reaction tube from the said gas introduction tube, A semiconductor device having a step of heating a gas in a gas introduction tube by the second heating element, heating the inside of the reaction tube by the first heating element, and processing a substrate; and a step of carrying out a substrate from the reaction tube. A manufacturing method is provided. According to this, the efficiency of substrate processing can be improved.
본 발명의 제4 형태에 기재한 기판 처리 장치를 사용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 반응관 내에 기판을 반입하는 공정과, 상기 가스 도입관으로부터 가스를 반응관 내에 도입하고, 상기 가스 도입관 내의 가스를 상기 제2 발열체에 의해 가열하고, 상기 반응관 내를 상기 제1 발열체에 의해 가열하고, 상기 가스 배기관 내의 가스를 상기 제3 발열체에 의해 가열하면서 기판을 처리하는 공정과, 상기 반응관 내로부터 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제 조 방법이 제공된다. 이에 따르면, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.In the manufacturing method of the semiconductor device processed using the substrate processing apparatus as described in the 4th aspect of this invention, The process of carrying in a board | substrate in the said reaction tube, The gas is introduce | transduced into a reaction tube from the said gas introduction tube, Processing a substrate while heating a gas in a gas introduction tube by the second heating element, heating the inside of the reaction tube by the first heating element, and heating a gas in the gas exhaust pipe by the third heating element; A manufacturing method of a semiconductor device having a step of carrying out a substrate from the reaction tube is provided. According to this, the efficiency of substrate processing can be improved.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 반도체 제조장치에 사용되는 가열 장치에 있어서, 원통상의 단열체와, 상기 단열체의 통상부의 내벽을 따라 설치된 발열체와 상기 발열체가 갖는 영역에 있어서 측면에 적어도 상기 단열체에 상기 가열 장치의 하단으로부터 가스 도입관을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구와, 상기 단열체의 원통상의 내벽을 따라 설치되는 발열체를 갖는 가열 장치가 제공된다.According to a fifth aspect of the present invention, in a heating apparatus used in a semiconductor manufacturing apparatus, at least the side surface of the cylindrical heat insulating member, the heating element provided along the inner wall of the ordinary part of the insulating member, and the region of the heating element. A heating device having an inlet formed in a spherical shape so as to avoid a gas introduction pipe from a lower end of the heating device, and a heating element provided along the cylindrical inner wall of the heat insulator.
이러한 가열 장치를 사용하면, 이 가열 장치에 반응관을 용이하게 설치하거나, 제거할 수 있을 뿐 아니라, 도입구로부터의 방산열량을 제어할 수 있고, 반응관을 용이하게 가열할 수가 있다. 따라서, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.By using such a heating apparatus, not only can a reaction tube be easily installed or removed in this heating apparatus, but the quantity of heat of dissipation from an inlet can be controlled, and a reaction tube can be heated easily. Therefore, the efficiency of substrate processing can be improved.
본 발명은, 반도체 제조 기술, 특히, 기판을 반응관에 수용하여 가열 장치에 의해 가열한 상태에서 처리를 하는 열처리 기술과 관련되는 기판 처리 장치, 예를 들면, 반도체 집적회로 장치(반도체 장치)가 만들어지는 반도체 웨이퍼에 산화 처리나 확산 처리, 이온 주입 후의 캐리어(carrier)의 활성화나 평탄화를 위한 리플로우(reflow)나 아닐(anneal) 및 열 CVD 반응에 의한 성막 처리 등에 사용되는 기판 처리 장치에 이용하는데 유효하다. 또한, 본 발명은, 상술한 바와 같은 기판 처리 장치 중, 사이드 플로우를 가능하게 하는 반응관(사이드 플로우 타입의 반응관)을 사용한 기판 처리 장치에 있어서 가열 장치에 유효한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, for example, a semiconductor integrated circuit device (semiconductor device), which is related to a semiconductor manufacturing technique, in particular, a heat treatment technique in which a substrate is accommodated in a reaction tube and processed in a state heated by a heating apparatus. It is used for substrate processing equipment used for oxidation treatment, diffusion treatment, and reflow for activating or planarizing carrier after ion implantation, and film formation by annealing and thermal CVD reaction. It is effective to. Moreover, this invention is effective for a heating apparatus in the substrate processing apparatus using the reaction tube (side flow type reaction tube) which enables side flow among the above-mentioned substrate processing apparatuses.
이하, 본 발명의 하나의 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described using drawing.
<사이드 플로우 타입의 반응관의 구성><Configuration of reaction tube of side flow type>
도 2에 사이드 플로우 타입의 반응관(203)의 개략도를 나타낸다. 도 2에 있 어서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 좌우에 공통된 측면도이다.The schematic diagram of the
반응관(203)은, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 유리 재료로 구성되고, 동체(胴體)(205), 동체(205) 내에 가스를 도입하는 가스 도입관(230) 및 동체(205) 내를 배기하는 가스 배기관(231)으로 구성된다. 동체(205)는 종형으로서, 상단이 폐색하고 하단이 개구한 원통상을 하고 있다.The
가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)은, 관의 단면 형상은 임의로 가능하지만, 예를 들면 내부가 중공(中空)인 편평한 직방체 형상을 하고 있다. 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)은, 수직으로 세운 동체(205)의 측면에 편평한 면을 수평 방향으로 향하도록 좌우 대칭으로 설치되어 있다. 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)이 설치되는 동체(205)의 측면 위치는, 동체(205)의 측면의 중앙 위치이고, 높이 방향의 중간 위치로서, 동체(205)의 내부에서 처리되는 1매 또는 복수 매의 웨이퍼(200)의 전부 또는 일부와 대향하는 위치이다. 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)은, 동체(205)에 수평으로 접속된다. 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)은, 양쪽의 관축(管軸)이 직선상으로 정렬하도록 동체(205)에 용착용(溶着) 접속된다.The
한편, 반응관(203)의 동체(205) 내부의 웨이퍼가 처리되는 영역을 기판 처리 영역이라고 한다.In addition, the area | region where the wafer inside the
<반응 용기 내의 가스 흐름>Gas flow in the reaction vessel
도 3에 사이드 플로우 타입의 반응관(203)을 사용한 반응 용기(204)와, 반응 용기(204) 내에 수납된 보트(217)의 개략 구성도를 나타낸다. 도 3에 있어서, (a)는 평단면도, (b)는 정단면도이다.3, the schematic block diagram of the
반응 용기(204)는 반응관(203)과 매니폴드(209)로 구성된다. 매니폴드(209)는 상단 및 하단이 개구한 원통형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는 반응관(203)의 하단에 계합(係合)하고 있으며, 반응관(203)을 지지하도록 설치되어 있다. 반응 용기(204)의 내부에 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201)이 형성되어 있다.The
처리실(201) 내에는, 웨이퍼(200)를 수직 방향으로 다단으로 보지하는 기판 보관 유지도구로서의 보트(217)가 삽입되어 있다. 처리실(201) 내에 삽입된 보트(217)를 지지하고 있는 씰 캡(219)에 의하여 매니폴드(209)의 하단 개구가 기밀하게 폐색되어 있다.In the
반응관(203)의 가스 도입관(230)으로부터 도입된 처리 가스를 가스 배기관(231)으로부터 배기함으로써, 화살표로 나타내듯, 처리실(201) 내의 가스의 흐름을 사이드 플로우로 하고 있다. 이에 따라, 웨이퍼(200)에 대하여 수평 방향으로부터 처리 가스를 공급하고 수평 방향으로부터 배기할 수 있어, 웨이퍼(200) 사에 처리 가스가 순조롭게 공급되도록 한다.By exhausting the processing gas introduced from the
<히터의 구성><Configuration of heater>
도 4에, 반응관(203) 내의 웨이퍼(200)를 가열하는 가열 장치로서의 히터(206)의 개략 구성도를 나타낸다. 도 4에 있어서, (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 좌우에 공통된 측면도이다.4, the schematic block diagram of the
히터(206)는, 상부가 폐색하고 하부가 개구한 원통상의 단열체(260)와, 단열체(260)에 가스 도입관(230)과의 간섭 내지 접촉을 피하도록 형성되는 도입구(261)와, 도입구(261)와 반대측의 단열체(260)에 가스 배기관(231)을 피하도록 형성되는 도출구(262)를 갖는다. 단열체(260)에 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)을 피하도록 형성되는 도입구(261) 및 도출구(262)는, 기판 처리 영역에 위치하는 단열체(260)의 측방 전역(全域)에 형성되어 있다. 여기서 기판 처리 영역은, 보트(217)의 상하단에 각각 재치된 사이드 더미(dummy) 기판 및 제품 기판이 모두 처리되는 기판 처리 영역인 경우도 있고, 제품 기판만이 처리되는 제품 기판 처리 영역인 경우도 있다.The
구체적으로는, 단열체(260)에 가스 도입관(230)을 피하도록 형성되는 도입구(261)는, 예를 들면, 가스 도입관(230)의 단열체(260)의 하단부터 중앙보다 약간 위쪽까지 직선상으로 향하고, 가스 도입관(230)의 편평 직방체의 두께보다 넓은 폭을 가진 구(溝) 형상의 가스 도입관용 절흠부(切欠部)(261a)로서 형성된다. 또한, 단열체(260)에 가스 배기관(231)을 피하도록 형성되는 도출구(262)는, 예를 들면, 도입구(261)와 마찬가지로, 단열체(260)의 하단부터 중앙보다 약간 위쪽까지 직선상으로 향하고, 가스 배기관(231)의 편평 직방체의 두께보다 넓은 폭을 가진 구 형상의 가스 배기관용 절흠부(262a)로서 형성된다. 이에 따라, 반응관(203)의 상방으로부터 히터(206)를 반응관(203)에 덮어 씌울 때, 예를 들면 편평 직방체 형상의 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)의 간섭을 히터(206)를 피해 반응관(203)의 외주에 씌울 수 있다.Specifically, the
한편, 가스 도입관용 절흠부(261a)의 폭은, 바람직하게는, 반응관의 직경보다 작게 하면 좋고, 더욱 바람직하게는, 반응관 내에서 처리되는 웨이퍼(200)의 직경보다 작은 폭으로 하면 좋다.On the other hand, the width of the gas
또한, 가스 도입관(230)의 폭은, 바람직하게는, 기판의 직경에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/2이하의 크기로 하면 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 더욱 바람직하게는, 기판의 직경에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/3이하의 크기로 하면, 더욱 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 더욱 바람직하게는, 반응관 내에서 기판의 지름에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/15이하의 크기로 하면, 더욱 확실히 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 이들 가스 도입관(230)의 폭에 맞춰, 가스 도입관용 절흠부(261a)의 폭을 결정하면 된다. 바람직하게는, 가스 도입관용 절흠부(261a)와 가스 도입관(230)과의 사이로부터 열방사가 있어도, 외부에 열적 악영향을 끼치지 않는 폭이면 좋다.Further, the width of the
한편, 가스 배기관용 절흠부(262a)의 폭은, 바람직하게는, 반응관의 직경보다 작게 하면 좋고, 더욱 바람직하게는, 반응관 내에서 처리되는 웨이퍼(200)의 직경보다 작은 폭으로 하면 좋다.On the other hand, the width of the gas exhaust
또한, 가스 배기관(231)의 폭은, 바람직하게는, 기판의 직경에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/2이하의 크기로 하면 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심을 통과하여 배기관(231)까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 더욱 바람직하게는, 기판의 직경에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/3이하의 크기로 하면, 더욱 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심을 통과하여 배기관(231)까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 더욱 바람직하게는, 반응관 내에서 기판의 지름에 대하여 기판처리면에 대한 수평방향의 폭이 1/15이하의 크기로 하면, 더욱 확실히 가스 도입관(230)으로부터 흘러 나오는 가스가 유속을 줄이는 일 없이 기판중심을 통과하여 배기관(231)까지 흘릴 수 있으므로 좋다. 이들 가스 배기관(231)의 폭에 맞춰, 가스 배기관용 절흠부(262a)의 폭을 결정하면 된다. 바람직하게는, 가스 배기관용 절흠부(262a)와 가스 배기관(231)과의 사이로부터 열방사가 있어도, 외부에 열적 악영향을 끼치지 않는 폭이면 좋다.Further, the width of the
<히터의 내부 구조><Internal structure of heater>
도 5 및 도 6에 히터(206)의 단면도를 나타낸다. 도 5는 도 4(a)의 A-A 방향단면도, 도 6은 도 4(c)의 B-B 방향단면도를 나타낸다.5 and 6 show sectional views of the
히터(206)의 단열체(260)는, 원통상의 측벽 단열재(264)와, 측벽 단열재(264)의 상부를 닫는 원형의 천정 단열재(265)로 구성된다.The
이 단열체(260)에 발열체(263)가 설치된다. 발열체(263)는 반응관(203)을 가열하는 제1 발열체(266), 가스 도입관(230)을 가열하는 제2 발열체(267) 및 가스 배기관(231)을 가열하는 제3 발열체(268)로 구성된다.The
제1 발열체(266)로서의 히터 소선(266a)은, 측벽 단열재(264)와 반응관(203) 과의 사이에 설치된다. 히터 소선(266a)은 상하 방향으로 지그재그상으로 형성되어 있고, 종래와 마찬가지로, 세로 방향으로 존(zone) 분할(도시한 예에서는 4 분할)된 각 존의 측벽 단열재(264)의 내벽을 따라 환상으로 설치된다.The
제2 발열체(267)로서의 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)는, 가스 도입관용 절흠부(261a)와 가스 도입관(230)과의 사이에 설치된다. 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)는 가스 도입관용 절흠부(261a)의 내측 벽을 따라 설치된다.The
제3 발열체(268)로서의 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 가스 배기관용 절흠부(262a)와 가스 배기관(231)과의 사이에 설치된다. 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는 가스 배기관용 절흠부(262a)의 내측 벽을 따라 설치된다.The gas exhaust pipe
가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 적어도 가스 도입관(230) 또는 가스 배기관(231)의 근방의 절흠부 내벽에 촘촘하게 설치된다. 가스 도입관용 절흠부(261a) 또는 가스 배기관용 절흠부(262a)의 한편의 측벽에 설치하는 것만 아니라, 대향하는 양 내측 벽에 설치하는 것이 바람직하고, 가스 도입관용 절흠부(261a) 또는 가스 배기관용 절흠부(262a)의 내상벽(內上壁)에도 설치하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이 설치함으로써, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 히터 소선(266a)의 존 분할된 각 존에 걸쳐 설치하게 된다. 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 전력 제어 회로(239a)를 통해 전력을 공급하는 전원(253)은, 히터 소선(266a)에 전력을 공급하는 전원(252)과는 별도의 전원으로 하고 있다. 238은 후술 하는 온도 제어부이다.The side
또한, 가스 배기관용 절흠부(262a)의 폭은, 바람직하게는, 실질적으로 가스 도입관용 측벽 가열체(269a)가 가스 도입관(230)을 가열 가능한 범위의 폭이면 좋다. 더욱 바람직하게는, 가스 도입관용 절흠부(261a)와 가스 도입관(230)의 사이에 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)를 설치했다고 해도, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)와 가스 도입관(230)과는 물리적으로 접촉하지 않는 폭으로 하면 좋다.Moreover, the width | variety of the gas
또한, 가스 배기관용 절흠부(262a)의 폭은, 바람직하게는, 실질적으로 가스 배기관용 측별 가열체(268a)가 가스 배기관(231)을 가열 가능한 범위의 폭이면 된다. 더욱 바람직하게는, 가스 배기관용 절흠부(262a)와 가스 배기관(231)과의 사이에 가스 배기관용 측별 가열체(268a)를 설치했다고 해도 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)와 가스 배기관(231)과는 물리적으로 접촉하지 않는 폭으로 하면 좋다. Moreover, the width | variety of the gas
또한, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및, 또는 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 바람직하게는, 가스 도입관(230)의 최하단보다 아래쪽까지 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가스 공급관(230)의 중간부에 비해 차가워지기 쉬운 최하단부를, 가스 도입관(230)의 중간부에 비해 많은 열선을 공급할 수 있는 것이 가능하다. 또한, 바람직하게는, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및/내지 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 가스 도입관(230)의 최상단보다 위쪽까지 설치하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가스 공급관(230)의 중간부에 비해 차가와지기 쉬운 최상단부에 많은 열선을 공급할 수 있다. In addition, the
또한, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및, 또는 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는, 바람직하게는, 히터 소선(266a)의 존(zone) 분할과 같은 모양으로 존 분할하면, 보다 치밀하게 온도 제어 할 수 있다. In addition, the
더욱 바람직하게는, 히터 소선(266a)의 존 분할과 같은 높이로 존 분할하면 좋다. 이것에 의해, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및, 또는 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)와 히터 소선(266a)과의 사이에 열간섭에 의해, 상호 제어하기 어렵게 되는 것을 억제할 수 있다. More preferably, the zone division may be performed at the same height as the zone division of the
<처리로의 구성><Configuration of Processing>
도 7에는, 상술한 히터(206)에 사이드 플로우 타입의 반응관(203)을 끼워 넣어 구성한 처리로(202)를 나타낸다. (a)는 횡단면도, (b)는 종단면도이다. 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는 각각 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)의 근방에 배치되고, 그리고 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는 히터 소선(266a)과는 별도 전원으로 제어하게 되어 있기 때문에, 가스 도입관용 절흠부(261a) 및 가스 배기관용 절흠부(262a)로부터 외부로 빠져나가는 열 방산량과 동등한 열량을 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)에 공급할 수가 있다.7 shows a
<기판 처리 장치를 사용한 반도체 장치의 제조 방법><Method for Manufacturing Semiconductor Device Using Substrate Processing Apparatus>
상술한 바와 같이 본 발명 하나의 실시 형태의 기판 처리 장치는, 내부에서 기판을 처리하는 원통상의 반응관(203)과 이 반응관(203)의 외주를 둘러싸도록 설치되는 원통상의 히터(206)를 갖고, 반응관(203)의 내부에서 웨이퍼(200)를 처리하는 영역에 있어서 양 측면에 가스 도입관(230)과 가스 배기관(231)이 설치되고, 히터(206)는, 원통상의 단열체(260)와, 이 단열체(260)에 히터(206)의 하단으로부터 가스 도입관(230)을 피하도록 구 형상으로 형성되는 도입구(261)와, 단열체(260)와 반응관(203)과의 사이에 설치되는 제1 발열체(266)와, 도입구(261)와 가스 도입관(230)과의 사이에 설치되는 제2 발열체(267)와, 도출구(262)와 가스 배기관(231)과의 사이에 설치되는 제3 발열체(268)를 갖는다.As described above, the substrate processing apparatus of one embodiment of the present invention includes a
이 기판 처리 장치를 사용하여 반도체 장치를 제조하는 데에는, 반응관 내(203)에 웨이퍼(200)를 반입하고, 가스 도입관(230)으로부터 가스를 반응관(203) 내로 도입하면서, 가스 배기관(231)으로부터 배기한다. 이 때, 가스 도입관(230) 내의 가스를 제2 발열체(267)에 의하여 가열하고, 가스 배기관(231)을 제3 발열체(268)에 의해 가열한다. 그리고, 반응관(203) 내를 제1 발열체(266)에 의해 가열하여 웨이퍼(200)를 처리하고, 처리 후, 반응관(203) 내로부터 웨이퍼(200)를 반출한다.In manufacturing the semiconductor device using the substrate processing apparatus, the gas exhaust pipe (while the
<실시 형태의 효과><Effect of embodiment>
이상 상술한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 다음과 같은 하나 또는 그 이상의 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, there are one or more effects as follows.
(1) 반응관(203)의 양측면에 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)을 설치함으로써, 가스 도입관(230)으로부터 반응관(203) 내에 가스를 도입하면서 가스 배기관(231)으로부터 배기하면, 가스의 흐름이 사이드 플로우가 되므로, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.(1) By providing the
(2) 가스 도입관(230)을 피하도록 형성되는 가스 도입관용 절흠부(261a)가 히터(206)의 단열체(260)에 형성되어 있으면, 기판 처리가 이루어지는 경우, 가스 도입관용 절흠부(261a)로부터 열이 빠져나가 콜드 스포트가 발생한다는 문제가 생기기 쉽지만, 가스 도입관용 절흠부(261a)와 가스 도입관(230)과의 사이에 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)가 설치되어 있으므로, 히터(206)에 가스 도입관(230)을 위한 절흠부(261a)가 있더라도, 가스 도입관용 절흠부(261a)로부터 외부로 빠져나가는 방산 열량을 보완할 수 있고, 가스 도입관용 절흠부(261a)에 콜드 스포트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 가스 배기관(231)을 피하도록 형성되는 가스 배기관용 절흠부(262a)가 히터(206)의 단열체(260)에 형성되고 있으면, 기판 처리가 이루어지는 경우, 가스 배기관용 절흠부(262a)로부터 열이 빠져나가 콜드 스포트가 발생한다는 문제가 생기기 쉽지만, 가스 배기관용 절흠부(262a)와 상기 가스 배기관(231)과의 사이에 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)가 설치되어 있으므로, 히터(206)에 가스 배기관(231)을 위한 절흠부(262a)가 있더라도, 가스 배기관용 절흠부(262a)로부터 외부로 빠져나가는 방산 열량을 보완할 수 있고, 가스 배기관용 절흠부(262a)에 콜드 스포트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 기판 처리의 효율을 개선할 수가 있다.(2) When the gas introduction
(3) 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)를 설치함으로써, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)가 가스 도입관(230)을 가열하기 때문에, 처리 가스를 반응 가능한 온도로 충분히 예비 가열할 수 있어, 효율적으로 웨이퍼 처리를 할 수가 있다. 또한, 가스 원료에 액체 원료나, 상온 및 상압으로 액화하기 쉬운 원료를 사용하는 경우에는, 가스 도입관(230)에서의 액화를 방지할 수가 있다.(3) By providing the gas inlet pipe
(4) 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)를 설치함으로써, 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)가 가스 배기관(231)을 가열하기 때문에, 가스 배기관(231)에서의 부생성물의 부착을 방지할 수가 있다.(4) By providing the
<다른 실시의 형태><Other embodiments>
이상, 본 발명의 하나의 실시 형태를 상세하게 설명했으나, 본 발명은, 상술한 하나의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to one Embodiment mentioned above.
예를 들면, 히터 내부의 하단으로부터 가스 노즐 등을 가동시켜 반응관 내에 가스를 공급했을 경우, 가스 노즐 내에서 가스가 가열되어 버려, 가스 노즐의 높이 또는 반응관 내의 기판 처리 영역에 적층되는 복수의 웨이퍼의 위치에 따라, 가스의 온도가 달라진다는 문제가 생기기 쉽다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 반응관 내의 기판 처리 영역에 위치하는 히터의 측방 전역에 걸쳐 절흠부가 형성되어 있고, 그 절흠부에 삽입되는 가스 도입관 및 가스 배기관의 관축이 웨이퍼에 대해서 수평으로 설치되어 있다. 그 때문에 처리 가스의 온도를, 한 번에 처리하는 복수의 웨이퍼 면 사이에서 균일하게 할 수가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 반응관의 가스 도입관 및 가스 배기관은, 종형 동체의 측면에 수평으로 접속되어, 날개를 벌린 것처럼 측방으로 길기 때문에, 가스의 흐름이 층류(層流)가 되어 가스의 흐름을 한 방향으로 할 수 있다. 또한, 웨이퍼 사이에 도입되는 가스의 양이 균일하게 되기 때문에, 가스의 농도 및 가스의 속도가 균일한 가스를 각각의 웨이퍼에 보낼 수가 있어 웨이퍼 면간 및 면내 막후(膜厚)의 균일성이 향상한다.For example, when gas is supplied into the reaction tube by operating a gas nozzle or the like from the lower end inside the heater, the gas is heated in the gas nozzle, and a plurality of layers stacked on the height of the gas nozzle or the substrate processing region in the reaction tube. Depending on the position of the wafer, the problem that the temperature of the gas varies is likely to occur. However, in the present embodiment, a cutout portion is formed over the entire lateral side of the heater located in the substrate processing region in the reaction tube, and the tube axes of the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe inserted into the cutout portion are provided horizontally with respect to the wafer. have. Therefore, the temperature of the processing gas can be made uniform among the plurality of wafer surfaces to be processed at one time. In addition, in this embodiment, since the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe of a reaction tube are horizontally connected to the side surface of a vertical type | mold body, and are long to the side like a wing spread, the gas flow becomes laminar flow, The flow can be in one direction. In addition, since the amount of gas introduced between the wafers becomes uniform, a gas having a uniform gas concentration and a gas velocity can be sent to each wafer, thereby improving the uniformity between the wafer surfaces and the in-plane film thickness. .
또한, 상술한 하나의 실시 형태에서는, 동체(205)에 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)이 설치되어 있는 사이드 플로우 타입의 반응관(203)의 예를 설명했 으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 가스 도입관 및 가스 배기관 중 어느 한 쪽이 설치되어 있는 사이드 플로우 타입의 반응관에 대해서도 적용할 수 있다. 이 경우, 가스 도입관만을 반응관(203)에 설치하는 경우에는, 가스 배기관은 반응관(203)을 지지하는 매니폴드(209)에 설치하도록 해도 좋다 (예를 들면, 도 8 참조). 또한, 가스 배기관(231)만을 반응관(203)에 설치하는 경우에는, 가스 도입관은 반응관(203)을 지지하는 매니폴드(209)에 설치하도록 해도 좋다 (예를 들면, 도 8 참조).Moreover, in one embodiment mentioned above, although the example of the side flow
또한, 상술한 하나의 실시 형태에서는, 발열체(263)의 종류에 대하여는 언급하지 않았으나, 히터 소선(266a)과 가스 도입관용 측벽 가열체(267a), 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 전력을 공급하는 전원(252, 253)이 별도의 전원이면, 히터 소선(266a)과 가스 도입관용 측벽 가열체(267a), 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)와는 동종의 가열체라도 된다. 이 경우, 가열체는, 예를 들면, 저항 가열체, 램프 가열체, 또는 유도 가열 코일로 하는 것이 바람직하다. 또한, 별도 종류의 가열체라도 된다. 특히, 가열체는, 예를 들면, 히터 소선(266a)은 저항 가열체, 예를 들면 고속으로 승온강온 처리가 가능한 2규화 몰리브덴(MoSi2)제의 것으로 하고, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는 외부로부터의 열영향을 받기 쉬어 방산하기 쉽기 때문에, 보다 고속으로 승온강온 처리가 가능한 램프 가열체, 예를 들면 적외선 램프로 하는 것이 바람직하다.In addition, in one embodiment mentioned above, although the kind of the
또한, 본 실시 형태에서는, 히터 소선(266a)과 가스 도입관용 측벽 가열 체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 전력을 공급하는 전원을 별도 전원으로 했으나, 예를 들면 별도 전원으로 하지 않더라도, 전력 제어 회로(239a)를 별도 회로로 하도록 하면 된다. 더욱 바람직하게는, 제2 발열체와 제3 발열체를 각각 전력억제회로를 분리하여 설치하여, 제2 발열체와 제3 발열체를 독립해서 제어할 수 있으면 더욱 좋다. In addition, in this embodiment, although the power supply which supplies electric power to the
상술한 전력 제어 회로와 전원으로 본 발명의 가열원이 구성된다.The heating source of the present invention is constituted by the above-described power control circuit and power source.
또한, 예를 들면, 상술한 반응로의 하나의 실시 형태에서는, 히터의 대향하는 측면에 2개의 절흠부가 있고, 그 절흠부에 반응관의 가스 도입관 및 가스 배기관이 삽입되고, 그 삽입된 가스 도입관 및 가스 배기관보다 하부에는 아무것도 설치하지 않고, 절흠부가 개방한 채로 있는 경우를 설명했다. 그러나, 본 발명의 다른 실시 형태에 따라서는, 삽입된 가스 도입관 또는 가스 배기관이 삽입 위치하는 영역보다 히터의 하단 측에는, 단열체와는 별체의 제2 단열재 또는, 제2 단열재 및 제1 발열체와는 별도의 발열체(이하, 별체의 단열재 등이라고 한다)가 설치되도록 해도 된다. 이 경우, 별체의 단열재 등은, 가스 도입관 또는 가스 배기관의 절흠부에 대한 삽입에 방해가 되지 않도록 떼어내는 것이 가능하도록 한다. In addition, for example, in one embodiment of the above-mentioned reaction furnace, there are two notches on the opposite side of the heater, the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe of the reaction tube are inserted in the notches, and the inserted gas The case where nothing was provided below the inlet pipe and the gas exhaust pipe, and the flaw was left open was described. However, according to another embodiment of the present invention, a second heat insulator separate from the heat insulator, or a second heat insulator and the first heat generating body, on the lower end side of the heater than the region where the inserted gas inlet pipe or the gas exhaust pipe is inserted. May be provided with a separate heating element (hereinafter referred to as a separate heat insulator). In this case, the separate heat insulating material or the like can be detached from the gas introduction pipe or the gas exhaust pipe so as not to interfere with the insertion into the cutout portion.
상술한 바와 같은 별체의 단열재 등을 히터에 설치한 반응로의 다른 실시 형태를 도 9 내지 도 12를 사용하여 설명한다.Another embodiment of the reactor including the above-described separate heat insulating material and the like in the heater will be described with reference to FIGS. 9 to 12.
도 9는 히터 내에 사이드 플로우 타입의 반응관을 넣은 후, 별체의 단열재 등을 히터에 설치한 반응로의 종단면도로서, (a)는 제2 단열재 및 별도의 발열체를 설치한 것, (b)는 제2 단열재만을 설치한 것이다.Fig. 9 is a longitudinal sectional view of a reaction furnace in which a side flow type reaction tube is placed in a heater and a separate heat insulating material or the like is installed in the heater. Is to install only the second insulating material.
도 9(a)에 나타내는 것과 같이, 히터(206)의 대향하는 측면의 가스 도입관용 절흠부(261a), 가스 배기관용 절흠부(262a)에 있어서, 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)이 삽입되는 영역보다 히터(206)의 하단 측에, 단열체(260)와는 별체의 제2 단열재(270)가 설치되어 있다. 제2 단열재(270)는, 가스 도입관용 절흠부(261a)의 하단측을 막는 도입측 절흠부용 단열재(271)와 가스 배기관용 절흠부(262a)의 하단측을 막는 배기측 절흠부용 단열재(272)로 구성된다. 또한, 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 절흠부용 단열재(272)에는, 제1 발열체(266)와는 별도의 제4 발열체(273) 및 제5의 발열체(274)가 각각 설치되어 있다. 제4 발열체(273)로서의 도입측 단열재용 히터 소선(273a)은 도입측 절흠부용 단열재(271)의 반응관(203)과 대면하는 내측벽을 따라 설치된다. 제5의 발열체(274)로서의 배기측 단열재용 히터 소선(274a)은 배기측 절흠부용 단열재(272)의 반응관(203)과 대면하는 내측벽을 따라 설치된다. 여기에서, 도입측 단열재용 히터 소선(273a)을 갖는 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 단열재용 히터 소선(274a)을 갖는 배기측 절흠부용 단열재(272)를 히터 부착 단열재(270a)라고 한다.As shown in FIG. 9A, the
이러한 히터 부착 단열재(270a)를 절흠부에 설치하는 것은, 반응관(203)을 히터(206) 내에 장착하고, 가스 도입관용 절흠부(261a), 가스 배기관용 절흠부(262a)에 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)을 각각 삽입한 후, 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(270)의 하방의 가스 도입관용 절흠부(261a), 가스 배기관용 절흠부(262a)에 히터 부착 단열재(270a)를 설치한다. 히터 부착 단열재(270a)는, 설치와 제거가 가능하도록, 예를 들면 한 쪽을 철(凸)부, 다른 쪽을 요(凹)부 로 하는 것처럼 끼워 넣는 방식을 채용할 수가 있다.Installing such a
도 9(b)에 나타내는 반응로가 도 9(a)에 나타내는 반응로와 다른 점은, 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 절흠부용 단열재(272)에, 도입측 단열재용 히터 소선(273a) 및 배기측 단열재용 히터 소선(274a)이 설치되어 있지 않은 점이다. 이들 히터 소선을 갖지 않는 단열재를, 히터 부착 단열재(270a)에 대하여, 히터 없는 단열재(270b)라고 한다.The reaction furnace shown in FIG. 9 (b) differs from the reaction furnace shown in FIG. 9 (a) by the heater element wire for the introduction side heat insulating material in the
도 10은, 히터의 개략 구성도에 있어서 별체의 단열재 등을 설치한 것이다. 도 10에 나타내는 히터(206)는, 이미 설명한 도 4의 히터의 개략 구성도와 기본적 구성은 같다. 도 10에 나타내는 히터가 도 4의 히터와 다른 점은, 제2 단열재(270)가 새로이 설치되어 있는 점과, D-D선의 화살표 단면을 추가하고, B-B선의 화살표 단면을 E-E선 화살표 단면으로 변경하고, A-A선 화살표 단면 부호를 C-C선 화살표 단면 부호로 고쳐 붙인 점이다. FIG. 10 is a separate heat insulating material or the like provided in the schematic configuration diagram of the heater. As for the
도 11은 도 10에 나타내는 화살표 단면도로서, 제2 단열재 및 별도의 발열체를 설치한 히터를 나타낸다. 도 11(a)은 도 10의 C-C 화살표 단면도(a), 도 11(b)은 도 10의 D-D 화살표 단면도, 도 11(c)은 도 10의 E-E 화살표 단면도이다. 이들로부터 알 수 있듯이, 제1 단열체(260)의 측벽 단열재(264)에 형성된 가스 도입관용 절흠부(261a) 및 가스 배기관용 절흠부(262a)의 하방에, 그들의 하방을 막기 위한 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 절흠부용 단열재(272)가 각각 설치된다. 가스 도입관용 절흠부(261a), 가스 배기관용 절흠부(262a)를 각각 막은 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 절흠부용 단열재(272)에, 제4 발열체(273)인 도입 측 단열재용 히터 소선(273a) 및 제5 발열체(274)인 배기측 단열재용 히터 소선(274a)이 설치된다. 이에 따라, 제1 발열체(266)인 히터 소선(266a)이 측벽 단열재(264)와 반응관(203)과의 사이에 설치됨과 동시에, 이 제1 발열체(266)에 더하여, 별도의 발열체인 히터 소선(273a), (274a)이 제2 단열재(270)와 반응관(203)과의 사이에 설치된다.FIG. 11: is sectional drawing of an arrow shown in FIG. 10, and shows the heater which provided the 2nd heat insulating material and another heat generating body. FIG. FIG. 11A is a cross-sectional view taken along arrow C-C of FIG. 10, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along arrow D-D of FIG. 10, and FIG. 11 (c) is a cross-sectional view taken along arrow E-E of FIG. As can be seen from these, an introduction side notch for preventing the gas
도 12는 도 10에 나타내는 화살표 단면도로서 히터 없는 단열재(270b)를 설치한 히터를 나타낸다. 도 12에 나타내는 히터가, 도 11에 나타내는 히터와 다른 점은, 도입측 절흠부용 단열재(271) 및 배기측 절흠부용 단열재(272)에, 도입측 단열재용 히터 소선(273a) 및 배기측 단열재용 히터 소선(274a)이 설치되지 않은 점이다.FIG. 12: is a sectional drawing of the arrow shown in FIG. 10, and shows the heater provided with the
상술한 바와 같이, 또다른 실시 형태에서는, 가스 도입관 및 가스 배기관의 하부에 히터 부착 단열재, 또는 히터 없는 단열재를 설치하도록 하고 있는데, 그 장점은 다음과 같다. 즉, 히터 절흠부의 상단 및 하단과 반응관과의 사이에는, 탈착을 위해 틈새(clearance)가 필요하고, 그 틈새로부터 열이 빠져나간다. 그러나, 또다른 실시 형태에서는, 가스 도입관 및 가스 배기관을 삽입할 때, 가스 도입관 및 가스 배기관을 절흠부의 상방으로 편의시키고, 가스 도입관 및 가스 배기관 하방의 절흠부에 히터 없는 단열재를 설치함으로써, 히터의 절흠부의 상부 및 하부를 막을 수 있어, 히터 절흠부의 하부 및 상부로부터 열이 빠져나가는 것을 유효하게 방지할 수 있다. 또한, 히터 없는 단열재로 바꾸고, 히터 부착 단열재로 하면, 히터 소선(273a, 274a)로부터의 가열에 의해, 열 방산분을 잡을 수 있다. 한편, 상술 한 또다른 실시 형태에서는, 가스 도입관 및 가스 배기관의 하방에 히터 부착 단열재, 또는 히터 없는 단열재를 안치하도록 되어 있는데, 가스 도입관 또는 가스 배기관의 하방 중 어느 한 쪽이라도 좋다. As described above, in another embodiment, a heat insulating material with a heater or a heat insulating material without a heater is provided in the lower portion of the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe, and the advantages thereof are as follows. In other words, a clearance is required between the upper and lower ends of the heater notch and the reaction tube for desorption, and heat escapes from the gap. However, in another embodiment, when the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe are inserted, the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe are biased above the cutout portion, and a heater-free heat insulating material is provided in the cutout portion below the gas introduction pipe and the gas exhaust pipe. The upper and lower portions of the notched portion of the heater can be prevented, and heat can escape effectively from the lower and upper portions of the heater notched portion. Moreover, if it changes into the heat insulating material without a heater, and it is set as the heat insulating material with a heater, heat dissipation content can be caught by the heating from
또한, 바람직하게는, 도 13에 도시한 바와 같이 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)를 가스 도입관(230)의 가스 상류측에 걸쳐, 가스 하류측으로 병렬로 복수 정렬시켜 설치하면 좋다. 더욱 바람직하게는, 복수의 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)를 가각 독립하여 제어하도록 하면, 보다 치밀한 제어가 가능하다.Preferably, as shown in FIG. 13, the gas introduction pipe
또한, 보다 바람직하게는, 가스 도입관용 측벽 발열체(267a)를 가스 도입관(230)의 가스 상류측으로부터 가스 하류측에 걸쳐 복수존에 분할하여 각각 독립 제어하도록 하면, 보다 치밀한 제어가 가능하다.More preferably, the gas inlet pipe side
특히, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)는 가열온도를 반응실의 온도와 같은 온도로 하면 웨이퍼(200)에 가서가 도달하기 전에 미리 충분히 가열됨으로써 유효하지만, 가스 도입관(230)의 반응실(203)과의 접속부에는, 내열 온도가 낮은 밀폐부재가 설치되어 있다. 이 때문에, 복수본의 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)중, 상기 가스 도입라인(232)측의 온도를 상기 반응관(203)측의 온도보다 낮게 하는 것이 좋다. 이것에 의해, 밀폐부재를 열화시키는 일 없이, 가스 도입관(230)의 가스를 유효하게 예비 가열할 수 있다. In particular, the
한편, 바람직하게는, 도 13에 나타낸 바와 같이 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)를 가스 배기관(231)의 가스 상류측보다 가스 하류측에 걸쳐서 병렬로 복수 정렬하여 설치하면 좋다. 더욱 바람직하게는, 복수의 가스 배기관용 측벽 가열 체(268a)를 각각 독립하여 제어하도록 하면, 보다 치밀한 제어가 가능하다. 또한 더욱 바람직하게는, 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)를 가스 도입관(230)의 가스 상류측으로부터 가스 하류측에 걸쳐서 복수존에 분할하여 각각 독립하여 제어하도록 하면, 보다 치밀하게 제어할 수 있다. 특히, 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)는 가열온도를 반응관에 비해 가스 배기관(231)의 온도를 낮게 설정할 필요가 있는데, 급격히 온도를 낮추면 반응실의 온도제어에 악영향을 미친다. 이 점에서, 가스 배기관(231)의 반응관(203)과의 접속측과 반대측인 하류측의 가스 배기라인(231a)과의 접속부에는, 내열온도가 낮은 밀폐부재가 설치되어 있다. 이 때문에, 복수본의 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)중, 상기 가스 배기라인(231a)측의 온도를 상기 반응관(203)측의 온도보다 낮게 하면 좋다. 이것에 의해, 밀폐부재를 열화시킴 없이, 가스 배기관(231) 및 가스 배기관(231)내에 흐르는 가스를 유효하게 가열하는 것이 가능하다. On the other hand, preferably, as shown in FIG. 13, the gas exhaust pipe side
<본 실시 형태의 처리로가 적용되는 기판 처리 장치의 실시예의 설명><Description of Example of Substrate Processing Apparatus to which the Processing Furnace of the Present Embodiment is Applied>
도 1은 본 발명 하나의 실시예에서 매우 적합하게 사용되는 기판 처리 장치 처리로(202)의 개략 구성도로서, 종단면도로서 나타나고 있다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing
도 1에 나타난 바와 같이, 처리로(202)는 가열 장치로서의 히터(206)를 갖는다. 히터(206)는 원통 형상으로서, 보지판으로서의 히터 베이스(251)에 지지되어 수직으로 설치되어 있다. 히터(206)는 원통상의 단열체(260)를 갖는다.As shown in FIG. 1, the
히터(206)의 단열체(260)의 측면에는, 가스 도입관(230)을 피하도록 도입구로서의 가스 도입관용 절흠부(261a)가 형성되어 있다. 또한, 가스 배기관(231)을 피하도록 도출구로서의 가스 배기관용 절흠부(262a)가 형성되어 있다.On the side surface of the
또한, 히터(206)와 반응관(203)과의 사이에 제1 발열체인 히터 소선(266a)이 설치된다. 또한, 가스 도입관용 절흠부(261a)와 가스 도입관(230)과의 사이에 제2 발열체인 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)가 설치된다. 또한, 가스 배기관용 절흠부(262a)와 가스 배기관(231)과의 사이에 제3 발열체인 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)가 설치된다.In addition, a
히터(206)의 내측에는, 히터(206)와 동심원상으로 반응관(203)이 배설되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색하고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 원통 중공부에는 처리실(201)이 형성되어 있고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평 자세로 수직 다단으로 정렬한 상태로 수용할 수 있도록 구성되어 있다.Inside the
반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로 매니폴드(209)가 배설되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들면 스테인리스 등으로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는, 반응관(203)에 계합하고 있으며, 이를 지지하도록 설치되어 있다. 한편, 매니폴드(209)와 반응관(203)과의 사이에는 씰 부재로서의 O링(220a)이 설치되어 있다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(251)에 지지됨으로써, 반응관(203)은 수직으로 설치된 상태가 되어 있다. 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 반응 용기가 형성된다.Below the
반응관(203)의 측면에는 가스 도입관(230)이 처리실(201) 내에 연통(連通)하도록 접속되어 있다. 가스 도입관(230)의 반응관(203)과의 접속측과 반대측인 상류 측에는, 밀폐부재를 갖는 접속부를 개재하여 가스 도입라인(232)이 접속되어 있다. 가스 도입라인(232)은, 가스 유량 제어기로서의 MFC(mass flow controller)(241)를 통해 도시하지 않는 처리 가스 공급원이나 불활성 가스 공급원이 접속되어 있다. MFC(241)에는, 가스 유량 제어부(235)가 전기적으로 접속되고 있고, 공급하는 가스의 유량이 소정의 양이 되도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.The
반응관(203)의 측면의 가스 도입관(230)의 접속측과 반대측에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 가스 배기관(231)이 설치되어 있다. 가스 배기관(231)의 반응관(203)과의 접속측과 반대측인 하류측에는 밀폐부재를 갖는 접속부를 개재하여 가스 배기라인(231a)가 접속되어 있다. 가스 배기라인(231a)에는, 압력 검출기로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정 장치(242)를 개재하여 진공 펌프 등의 진공 배기 장치(246)가 접속되어 있고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기 할 수 있도록 구성되어 있다. 압력 조정 장치(242) 및 압력 센서(245)에는, 압력 제어부(236)가 전기적으로 접속되고 있고, 압력 제어부(236)는 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력을 바탕으로 압력 조정 장치(242)에 의해 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력이 되도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.The
반응관(203)에 설치되는 가스 도입관(230) 및 가스 배기관(231)은, 반응 관(203)과 마찬가지로, 예를 들면 석영(SiO2) 또는 탄화 실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로부터 된다.The
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀로 폐색할 수 있는 노구 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치되어 있다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되게 되어 있다. 씰 캡(219)은 예를 들면 스테인리스 등의 금속으로 되고, 원반상으로 형성되어 있다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(254)가 설치되어 있다. 회전 기구(254)의 회전축(255)은 씰 캡(219)를 관통하여, 후술 하는 보트(217)에 접속되고 있고, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은 반응관(203)의 외부에 수직으로 설치된 승강기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있으며, 이것에 의해 보트(217)를 처리실(201)에 대해 반입 반출할 수 있도록 되어 있다. 회전 기구(254) 및 보트 엘리베이터(115)에는, 구동 제어부(237)가 전기적으로 접속되어 있고, 소정의 동작을 하도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.Below the manifold 209, a
기판 보지구로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 되고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태로 정렬시켜 다단으로 보지하도록 구성되어 있다. 한편, 보트(217)의 하부에는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 되는 원판 형상을 한 단열 부재로서의 단열판(216)이 수평 자세로 다단으로 복수 매 배치되고 있어, 히터(206)로부터의 열이 매니폴드(209) 측에 전해지기 어렵도록 구성되어 있다.The
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(207a), (207b)가 각각, 가스 도입관(230)으로부터 분출되는 가스가 가스 배기관(231)까지 흐르는 흐름에 대하여 수직 방향에 있어서, 웨이퍼(200)를 끼고 대향하는 위치에 설치되어 있다. 히터(206)와 온도 센서(207)에는, 온도 제어부(238)가 전기적으로 접속되어 있고, 온도 센서(207)에 의해 검출된 온도 정보를 바탕으로 제1 발열체에 대한 통전 상태를 조정함으로써 처리실(201) 내의 온도가 소정의 온도 분포가 되도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.In the
또한, 반응관(203) 내에 있어서, 가스 도입관(230)의 분출구(O)와 웨이퍼(200)와의 사이에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(B)가 설치되어 있다. 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)와 온도 센서(B)에는, 온도 제어부(238)가 전기적으로 접속되어 있고, 온도 센서(B)에 의해 검출된 온도 정보를 바탕으로 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)에 대한 통전 상태를 조정함으로써 가스 도입관(230) 내의 온도가 소정의 온도가 되도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.In the
또한, 반응관(203) 내에 있어서, 가스 배기관(231)의 배출구(P)와 웨이퍼(200)와의 사이에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(B')가 설치되어 있다. 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)와 온도 센서(B')에는, 온도 제어부(238)가 전기적으로 접속되고 있고, 온도 센서(B')에 의해 검출된 온도 정보를 바탕으로 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 대한 통전 상태를 조정함으로써 가스 배기관(231) 내의 온도가 소정의 온도가 되도록 소정의 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.In the
온도 제어부(238)는, 상술한 히터 소선(266a), 가스 도입관용 측벽 가열체(267a) 및 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)를 각각 별도의 계통으로 제어하도록 구성되어 있다.The
한편, 가스 도입관(230), 가스 배기관(231) 내의 온도를 제어할 수 있으면, 온도 센서(B), (B')는 어느 하나에 설치해도 되며, 설치하지 않아도 된다. 바람직하게는, 도 7(a)에 나타낸 위치, 웨이퍼(200)와 가스 도입관(230)의 분출구(O)와의 사이, 웨이퍼(200)와 가스 배기관(231)의 배출구(P)와의 사이에 설치하면 된다. 이것에 의해, 제1 내지 제3 발열체로부터 이간(離間)하고, 콜드 스포트가 되기 쉬운 위치에서, 2개의 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)와의 사이 중심선의 연장선상으로서 분출구(O)보다 웨이퍼(200)측의 위치이거나, 또는 2개의 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)와의 사이 중심선의 연장선상으로서 배출구(P)보다 웨이퍼(200)측의 위치에서 온도 제어함으로써, 콜드 스포트를 해소할 수가 있고, 가스 도입관(230) 측에서는, 충분한 예비 가열에 의해 면내(面內) 편차량을 축소할 수 있으며, 가스 배기관(231) 측에서는 배기관 내벽 온도를 높일 수가 있어, 부생성물 부착 방지의 효과를 얻을 수 있다.On the other hand, as long as the temperature in the
가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238)는, 조작부, 입출력부를 구성하고, 기판 처리 장치 전체를 제어하는 주제어부(239)에 전기적으로 접속되어 있다. 이들 가스 유량 제어부(235), 압력 제어 부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238), 주제어부(239)는 컨트롤러(240)로서 구성되어 있다. 주제어부(239)의 내부에 상술한 발열체(263)를 제어하는 전력 제어 회로(239a)가 설치되어 있다.The gas flow
한편, 도 1의 실시 형태에 있어서, 반응관(203)을 매니폴드(209)에 의해 지지하고 있으나, 온도 센서(207)를 매니폴드(209)로부터 꺼내지 않고, 씰 캡(219)으로부터 꺼내도록 하면, 매니폴드(209)는 생략해도 된다. 이 경우, 반응관(203)은 히터 베이스(251)에 의해 지지하도록 한다. 또한, 보트(217)를 지지하고 있는 씰 캡(219)에 의해 반응관(203)의 하단 개구가 기밀로 폐색되도록 한다.On the other hand, in the embodiment of FIG. 1, the
<처리로를 사용하여 박막을 형성하는 방법><Method of Forming Thin Film Using Process Furnace>
다음에, 상기 구성에 따른 처리로(202)를 사용한 반도체 디바이스의 제조 공정의 한 공정으로서, CVD법에 의해 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 방법에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각부의 동작은 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.Next, a method of forming a thin film on the
<기판을 반입하는 공정><Process to bring in board>
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(wafer charge)되면, 도 1에 나타나고 있는 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201)에 반입(boat loading)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220b)를 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰한 상태가 된다.When the plurality of
<진공 배기 공정><Vacuum exhaust process>
처리실(201) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기 장치(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내의 압력은, 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력을 바탕으로 압력 조정 장치(242)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내가 소정의 온도가 되도록, 온도 센서(207a, 207b)가 검출하는 온도 정보를 바탕으로, 제1 발열체(266)에 의해 가열된다. 또한, 가스 도입관(230) 내가 소정의 온도가 되도록 온도 센서(B)가 검출하는 온도 정보를 바탕으로, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)에 의해 가열된다. 동시에, 가스 배기관(231)이 소정의 온도가 되도록 온도 센서(B')가 검출하는 온도 정보를 바탕으로, 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내가 소정의 온도 분포가 되도록 온도 센서(207)가 검출한 온도 정보를 바탕으로 히터(206)에 대한 통전 상태가 피드백 제어된다. 뒤이어, 회전 기구(254)에 의해, 보트(217)가 회전되고, 웨이퍼(200)가 회전된다.The
<가스를 반응관 내에 도입하는 공정, 기판을 처리하는 공정><Step of introducing gas into reaction tube, process of treating substrate>
뒤이어, 처리 가스 공급원으로부터 공급되어, MFC(241)에서 소정의 유량이 되도록 제어된 가스는, 가스 도입관(230)으로부터 처리실(201) 내에 도입된다. 도입된 가스는 처리실(201) 내를 통과하여 가스 배기관(231)으로부터 배기된다. 가스는 처리실(201) 내를 통과할 때에 웨이퍼(200)의 표면과 접촉하고, 이 때 열 CVD 반응에 의해 웨이퍼(200)의 표면상에 박막이 퇴적(deposition)된다.Subsequently, the gas supplied from the processing gas supply source and controlled to be a predetermined flow rate in the
<상압 복귀 공정><Atmospheric pressure return process>
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 불활성 가스 공급원으로부터 불활성 가 스가 공급되고, 처리실(201) 내가 불활성 가스로 치환됨과 동시에, 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다.When the preset processing time elapses, the inert gas is supplied from the inert gas supply source, the
<보트 언로드, 웨이퍼 디스챠지><Boat Unload, Wafer Discharge>
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 동시에, 처리가 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부에 반출(boat unloading)된다. 그 후, 처리가 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 인출된다(wafer discharge).Thereafter, the
<처리 조건의 한 예><Example of processing condition>
한편 일레로서, 본 실시 형태의 처리로에서 웨이퍼를 처리할 때의 처리 조건으로서는, 질화규소(silicon nitride, Si3N4) 막의 성막에 있어서는, 처리 압력은 10-100 Pa, 가스 종(seed)은 DCS(dichloro silane, SiH2Cl2) 가스, 암모니아 가스(NH3), 가스 공급 유량은 DCS는 100-300 sccm, NH3 는 300-1000 sccm가 예시된다. 또한, 히터 소선(266a)에 의해 가열되는 반응관(203) 내의 처리 온도는 500-780, 가스 도입관용 측벽 가열체(267a)에 의해 가열되는 가스 도입관(230) 내의 온도는 150부터 처리 온도인 550-780, 또한, 가스 배기관용 측벽 가열체(268a)에 의해 가열되는 가스 배기관(231)의 온도는 처리 온도인 550-780에서 150까지가 예시된다.On the other hand, as an example, as processing conditions when processing a wafer in the processing furnace of this embodiment, in the formation of a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film, the processing pressure is 10-100 Pa, and the gas seed is DCS (dichloro silane, SiH 2 Cl 2) gas, ammonia gas (NH 3), the gas supply flow rate, DCS 100-300 sccm, NH 3 is illustrated a 300-1000 sccm. Moreover, the process temperature in the
각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내에 있는 값으로 일정하게 유지함으로써 웨이퍼 처리가 이루어진다.Wafer processing is achieved by keeping each processing condition constant at a value within each range.
<실시예의 효과><Effect of Example>
상술과 구조의 히터(206)를 사용하여 사이드 플로우 타입의 반응관 내의 웨이퍼를 가열하도록 하면, 히터(206)에 가스 도입관(230), 가스 배기관(231)을 위한 가스 도입관용 절흠부(261a), 가스 배기관용 절흠부(262a)가 있더라도, 이들의 절흠부에 콜드 스포트가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 처리의 효율을 개선할 수 있다.When the wafer in the side flow type reaction tube is heated using the
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서 기판 처리 장치의 처리로의 개략 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a processing furnace of a substrate processing apparatus in an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 사이드 플로우 타입의 반응관의 개략 구성도.2 is a schematic configuration diagram of a reaction tube of a side flow type according to one embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 사이드 플로우 타입의 반응관을 사용한 반응 용기의 개략 구성도.3 is a schematic configuration diagram of a reaction vessel using a side flow type reaction tube according to one embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 사이드 플로우 타입의 반응관 내의 웨이퍼를 가열하는 히터의 개략 구성도.4 is a schematic configuration diagram of a heater that heats a wafer in a side flow type reaction tube in one embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 도 4에 나타낸 히터의 A-A 방향단면도.Fig. 5 is a cross-sectional view in the A-A direction of the heater shown in Fig. 4 in one embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 도 4에 나타낸 히터의 B-B 방향단면도.6 is a B-B direction cross-sectional view of the heater shown in FIG. 4 in one embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 하나의 실시 형태에 있어서 히터 내에 사이드 플로우 타입의 반응관을조립한 반응로의 단면도.7 is a cross-sectional view of a reactor in which a side flow type reaction tube is assembled in a heater according to one embodiment of the present invention.
도 8은 종래 예의 반응관 및 히터를 사용한 처리로의 개략 구성도.8 is a schematic configuration diagram of a treatment furnace using a reaction tube and a heater of a conventional example.
도 9는 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 반응로의 종단면도에 있어서, 히터 내에 사이드 플로우 타입의 반응관을 조립한 후, 별체의 단열재등을 히터에 설치한 도면.9 is a cross-sectional view of a reactor according to still another embodiment of the present invention, after the side flow type reaction tube is assembled in the heater, and a separate heat insulating material is installed in the heater.
도 10은 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 히터의 개략 구성도에 있어서, 별체의 단열재 등을 설치한 도면.FIG. 10 is a view in which a separate heat insulating material or the like is provided in a schematic configuration diagram of a heater according to still another embodiment of the present invention. FIG.
도 11은 도 10에 도시한 화살표 방향 단면도에 있어서, 제2 단열재 및 별도의 발열체를 설치한 히터를 나타낸 도면.FIG. 11 is a view showing a heater provided with a second heat insulating material and a separate heating element in the arrow direction cross-sectional view shown in FIG. 10. FIG.
도 12는 도 10에 도시한 화살표 방향 단면도에 있어서, 히터 없는 단열재를 설치한 히터를 나타낸 도면.FIG. 12 is a view showing a heater in which a heat insulating material without a heater is provided in an arrow sectional view shown in FIG. 10. FIG.
도 13은 본 발명의 또다른 실시 형태에 있어서 히터내에 사이드 플로우 타입의 반응관을 조립한 반응로의 단면도에 있어서, 가스 도입관용 측벽 가열체를 병렬로 복수 정렬하여 설치한 도면.Fig. 13 is a cross-sectional view of a reactor in which a side flow type reaction tube is assembled in a heater according to another embodiment of the present invention.
<부호의 설명><Code description>
200 : 웨이퍼(기판) 203 : 반응관200: wafer (substrate) 203: reaction tube
206 : 히터(가열 장치) 230 : 가스 도입관206: heater (heating device) 230: gas introduction pipe
261 : 도입구 261a : 가스 도입관용 절흠부261:
262 : 도출구 262a : 가스 배기관용 절흠부262:
263 : 발열체 264 : 측벽 단열재263: heating element 264: side wall insulation
265 : 천정 단열재 266 : 제1 발열체265
266a : 히터 소선 267 : 제2 발열체266a: heater element 267: second heating element
267a : 가스 도입관용 측벽 가열체 268 : 제3 발열체267a: side wall heating element for gas introduction pipe 268: third heating element
268a : 가스 배기관용 측벽 가열체 270 : 제2 단열재268a: side wall heater for gas exhaust pipe 270: second heat insulating material
270a : 히터 부착 단열재 270b : 히터 없는 단열재270a: Insulation material with
271 : 도입측 절흠부용 단열재 272 : 배기측 절흠부용 단열재271: insulation for inlet side notch 272: insulation for exhaust side notch
273 : 제4 발열체 273a : 도입측 단열재용 히터 소선273:
274 : 제5 발열체 274a : 배기측 단열재용 히터 소선274:
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0147353B1 (en) * | 1990-09-28 | 1998-11-02 | 이노우에 다케시 | Heat treating furnace |
JP2000068214A (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-03 | Kokusai Electric Co Ltd | Substrate processor |
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Family Cites Families (4)
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---|---|---|---|---|
JP2790390B2 (en) * | 1992-01-30 | 1998-08-27 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Substrate heat treatment equipment |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
KR0147353B1 (en) * | 1990-09-28 | 1998-11-02 | 이노우에 다케시 | Heat treating furnace |
JP2000068214A (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-03 | Kokusai Electric Co Ltd | Substrate processor |
JP2002170813A (en) | 2000-09-25 | 2002-06-14 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method |
JP2003133284A (en) | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Ulvac Japan Ltd | Batch type vacuum treatment equipment |
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