KR20180109844A - Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program - Google Patents

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Abstract

본 발명은 처리실 내의 승온 시간을 단축하고, 또한 더미 웨이퍼를 없애는 것에 의해 생산성을 향상시킨다.
기판을 보지하는 기판 보지체를 내부에 수용하는 반응 용기; 반응 용기의 하단의 개구부를 폐색하는 덮개부; 및 덮개부를 피복하는 커버부;를 구비하고, 커버부는 반응 용기 내에 돌출하도록 형성된 중고부와, 중고부의 하단에 형성되고 덮개부 및 반응 용기 사이에 배치되는 플랜지부를 포함하고, 중고부의 내측의 중공 부분에는 단열부가 설치되고, 단열부와 중고부 사이에는 가열부가 설치된다.The present invention improves the productivity by shortening the temperature rise time in the treatment chamber and eliminating the dummy wafer.
A reaction container for containing therein a substrate holding body for holding a substrate; A lid part closing the opening of the lower end of the reaction vessel; And a cover portion covering the lid portion. The cover portion includes a used portion formed to protrude into the reaction container, a flange portion formed at the lower end of the used portion and disposed between the lid portion and the reaction container, A heat insulating portion is provided in the portion, and a heating portion is provided between the heat insulating portion and the used portion.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and program

본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus, a method of manufacturing a semiconductor device, and a program.

반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에서의 기판의 열처리에서는 예컨대 종형(縱型) 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 종형 기판 처리 장치에서는 소정 매수의 기판을 적재하여 기판 보지구(保持具)에 보지하고, 기판 보지구를 처리실 내에 장입(裝入)하고, 처리실 외주에 설치된 측부 히터에 의해 기판을 가열한 상태에서 처리실 내에 처리 가스를 도입하여 필요한 처리가 수행된다.BACKGROUND ART [0002] For example, a vertical type substrate processing apparatus is used in a heat treatment of a substrate in a manufacturing process of a semiconductor device (device). In the vertical type substrate processing apparatus, a predetermined number of substrates are stacked and held on a substrate support (holding member), the substrate support is charged into the treatment chamber, and the substrate is heated by the side heater provided on the outer periphery of the treatment chamber The necessary processing is performed by introducing the processing gas into the processing chamber.

전술과 같은 종형 기판 처리 장치로서, 열 방출량이 큰 처리실의 하부에 보조 가열용의 면 형상[面狀] 서브 히터를 설치하여 단시간에 처리실 전체의 온도 회복과 안정을 확보하는 것에 의해 기판 처리 시간의 단축을 도모하는 경우가 있다(예컨대 특허문헌 1).As a vertical type substrate processing apparatus as described above, it is possible to provide a sub-heater for auxiliary heating at the lower part of a processing chamber having a large heat release amount to ensure temperature recovery and stability of the entire processing chamber in a short time, (For example, Patent Document 1).

1: 일본 특개 2001-156051: Japanese Patent Laid-Open No. 2001-15605

하지만 전술한 문헌에 기재된 구성으로는 웨이퍼 영역으로부터 하방(下方)으로의 열 노출이 커서 단열 영역을 길게 잡아야 했으며, 이에 의해 웨이퍼의 매수를 늘리지 못해 생산성을 높이지 못하는 경우가 있었다.However, in the structure described in the above-mentioned document, the heat exposure from the wafer area to the lower side is large, so that the heat insulating area has to be long, and as a result, the number of wafers can not be increased so that the productivity can not be increased.

본 발명의 목적은 처리실 내의 승온 시간을 단축하고, 또한 더미 웨이퍼를 없애는 것에 의해 생산성을 높일 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a technique capable of shortening the temperature rise time in the treatment chamber and further increasing the productivity by eliminating dummy wafers.

본 발명의 일 형태에 의하면, 기판을 보지하는 기판 보지체를 내부에 수용하는 반응 용기; 상기 반응 용기의 하단의 개구부(開口部)를 폐색(閉塞)하는 덮개부; 및 상기 덮개부를 피복하는 커버부;를 구비하고, 상기 커버부는 상기 반응 용기 내에 돌출하도록 형성된 중고부(中高部)와, 상기 중고부의 하단에 형성되고 상기 덮개부 및 상기 반응 용기 사이에 배치되는 플랜지부를 포함하고, 상기 중고부의 내측의 중공(中空) 부분에는 단열부가 설치되고, 상기 단열부와 상기 중고부 사이에는 가열부가 설치되는 기술이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus comprising: a reaction container for containing therein a substrate holding body for holding a substrate; A lid part closing (closing) an opening (opening) at a lower end of the reaction vessel; And a cover portion covering the cover portion, wherein the cover portion includes a middle portion which is formed to protrude into the reaction container, a planar portion formed at the lower end of the middle portion and disposed between the lid portion and the reaction container, And a heating part is provided between the heat insulating part and the used part. The heat insulating part is provided in the hollow part inside the used part, and the heating part is provided between the heat insulating part and the used part.

본 발명에 따르면, 처리실 내의 승온 시간을 단축하고, 또한 더미 웨이퍼를 없애는 것에 의해 생산성을 높일 수 있다.According to the present invention, productivity can be improved by shortening the temperature rise time in the treatment chamber and eliminating the dummy wafer.

도 1은 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로 부분을 종단면도(縱斷面圖)로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 노구부(爐口部) 주변을 도시하는 종단면도.
도 3은 도 2에서의 A-A 단면을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 변형예를 도시하는 종단면도.
도 5는 본 발명의 변형예를 도시하는 종단면도.
도 6은 본 발명의 변형예를 도시하는 종단면도.
도 7은 본 발명의 변형예를 도시하는 종단면도.
도 8은 본 발명의 변형예를 도시하는 종단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic configuration view of a vertical processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present invention, and is a view showing a part of a processing furnace in a longitudinal sectional view; Fig.
2 is a longitudinal sectional view showing a periphery of a furnace mouth portion of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present invention.
3 is a view showing an AA cross section in Fig. 2; Fig.
4 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention.
5 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention.
6 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention.
7 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention.
8 is a longitudinal sectional view showing a modification of the present invention.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해서 도 1 내지 도 3을 이용하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to Figs. 1 to 3. Fig.

본 실시 형태에서 기판 처리 장치는 반도체 장치(디바이스)의 제조 방법에서의 제조 공정의 일 공정으로서 열처리 등의 기판 처리 공정을 실시하는 종형 기판 처리 장치(2)(이하, 처리 장치라고 부른다.)로서 구성된다. 도 1에 도시하는 바와 같이 처리 장치(2)는 원통 형상의 반응관(10)과, 반응관(10)의 외주에 설치된 가열 수단(가열 기구)으로서의 메인 히터(12)(히터)를 구비한다. 반응관은 예컨대 석영이나 SiC으로 형성된다. 후술하는 반응 용기(11)의 내부에는 기판으로서의 웨이퍼(W)를 처리하는 처리실(14)이 형성된다. 반응관(10)에는 온도 검출기로서의 온도 검출부(16)가 설치된다. 온도 검출부(16)는 반응관(10)의 내벽을 따라 입설(立設)된다.In the present embodiment, the substrate processing apparatus is a vertical substrate processing apparatus 2 (hereinafter referred to as a processing apparatus) that performs a substrate processing step such as a heat treatment as one step of a manufacturing step in a manufacturing method of a semiconductor device . 1, the processing apparatus 2 includes a cylindrical reaction tube 10 and a main heater 12 (heater) as a heating means (heating mechanism) provided on the outer periphery of the reaction tube 10 . The reaction tube is formed of, for example, quartz or SiC. A processing chamber 14 for processing a wafer W as a substrate is formed in a reaction vessel 11 to be described later. The reaction tube 10 is provided with a temperature detector 16 as a temperature detector. The temperature detector 16 is installed along the inner wall of the reaction tube 10.

반응관(10)의 하단의 개구부에는 원통형의 매니폴드(18)가 O링 등의 씰 부재(20)를 개재하여 연결되고, 반응관(10)의 하단을 지지한다. 매니폴드(18)는 예컨대 스텐레스 스틸 등의 금속으로 형성된다. 반응관(10)과 매니폴드(18)에 의해 반응 용기(11)가 구성된다. 반응 용기(11)의 하단의 개구부(노구부)는 원반 형상의 덮개부(22)에 의해 개폐된다. 덮개부(22)는 예컨대 금속으로 형성된다. 덮개부(22)의 상면에는 O링 등의 씰 부재(20)가 설치되고, 또한 덮개부(22)를 피복하도록 커버부(56)가 설치된다. 커버부(56)는 예컨대 석영으로 구성된다. 커버부(56)의 상면에는 O링 등의 씰 부재가 설치되고, 이에 의해 반응 용기(11) 내와 외기(外氣)가 기밀하게 밀봉된다. 노구부의 상세 구성에 대해서는 후술한다.A cylindrical manifold 18 is connected to the opening at the lower end of the reaction tube 10 via a seal member 20 such as an O-ring and supports the lower end of the reaction tube 10. The manifold 18 is formed of a metal such as stainless steel. The reaction vessel (11) is constituted by the reaction tube (10) and the manifold (18). The opening (nostril portion) at the lower end of the reaction vessel 11 is opened and closed by the disc-shaped lid portion 22. The lid portion 22 is formed of, for example, metal. A seal member 20 such as an O-ring is provided on the upper surface of the lid portion 22 and a cover portion 56 is provided to cover the lid portion 22. The cover portion 56 is made of quartz, for example. A sealing member such as an O-ring is provided on the upper surface of the cover portion 56 to seal the inside of the reaction vessel 11 and the outside air hermetically. The detailed configuration of the noggle portion will be described later.

처리실(14)은 복수 매, 예컨대 25매 내지 150매의 웨이퍼(W)를 수직으로 선반 형상으로 지지하는 기판 보지구로서의 보트(26)를 내부에 수납한다. 보트(26)는 예컨대 석영이나 SiC으로 형성된다. 보트(26)는 덮개부(22) 및 커버부(56)의 공(孔)을 관통하는 회전축(28)에 의해 커버부(56)의 상방(上方)에 지지된다. 덮개부(22)의 회전축(28)이 관통하는 부분에는 예컨대 자성(磁性) 유체 씰이 설치되고, 회전축(28)은 덮개부(22)의 하방에 설치된 회전 기구(30)에 접속된다. 이에 의해 회전축(28)은 반응 용기(11)의 내부를 기밀하게 밀봉한 상태에서 회전 가능하도록 구성된다. 덮개부(22)는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(32)에 의해 상하 방향으로 구동(驅動)된다. 이에 의해 보트(26) 및 덮개부(22)가 일체적으로 승강되고, 반응 용기(11)에 대하여 보트(26)가 반입출된다.The treatment chamber 14 internally accommodates a boat 26 as a substrate support for vertically supporting a plurality of wafers W, for example, 25 to 150 wafers in a rack shape. The boat 26 is made of, for example, quartz or SiC. The boat 26 is supported above the cover portion 56 by a rotation shaft 28 passing through the holes of the cover portion 22 and the cover portion 56. [ A magnetic fluid seal is provided at a portion of the lid portion 22 through which the rotary shaft 28 penetrates and the rotary shaft 28 is connected to a rotary mechanism 30 provided below the lid portion 22. [ The rotary shaft 28 is configured to be rotatable in a state of hermetically sealing the inside of the reaction vessel 11. [ The lid portion 22 is driven in a vertical direction by a boat elevator 32 as a lifting mechanism. Thereby, the boat 26 and the lid portion 22 are integrally lifted and lowered, and the boat 26 is carried in and out of the reaction vessel 11.

처리 장치(10)는 기판 처리에 사용되는 가스를 처리실(14) 내에 공급하는 가스 공급 기구(34)를 구비한다. 가스 공급 기구(34)가 공급하는 가스는 성막되는 막의 종류에 따라 바꿀 수 있다. 여기서 가스 공급 기구(34)는 원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부를 포함한다.The processing apparatus 10 is provided with a gas supply mechanism 34 for supplying gas used for substrate processing into the processing chamber 14. [ The gas supplied by the gas supply mechanism 34 can be changed depending on the type of the film to be formed. Here, the gas supply mechanism 34 includes a source gas supply unit, a reaction gas supply unit, and an inert gas supply unit.

원료 가스 공급부는 가스 공급관(36a)을 구비하고, 가스 공급관(36a)에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(38a)(MFC) 및 개폐 밸브인 밸브(40a)가 설치된다. 가스 공급관(36a)은 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 노즐(44a)에 접속된다. 노즐(44a)은 반응관(10) 내에 상하 방향을 따라 입설되고, 보트(26)에 보지되는 웨이퍼(W)를 향하여 개구되는 복수의 공급공이 형성된다. 노즐(44a)의 공급공을 통해서 웨이퍼(W)에 대하여 원료 가스가 공급된다.The mass flow controller 38a (MFC), which is a flow controller (flow control unit), and the valve 40a, which is an opening / closing valve, are installed in the gas supply pipe 36a in this order from the upstream side do. The gas supply pipe 36a is connected to a nozzle 44a passing through the side wall of the manifold 18. [ The nozzle 44a is formed in the reaction tube 10 along the vertical direction and has a plurality of supply holes which are opened toward the wafer W held by the boat 26. [ The raw material gas is supplied to the wafer W through the supply hole of the nozzle 44a.

이하, 마찬가지의 구성으로 반응 가스 공급부로부터는 공급관(36b), MFC(38b), 밸브(40b) 및 노즐(44b)을 개재하여 반응 가스가 웨이퍼(W)에 대하여 공급된다. 불활성 가스 공급부로부터는 공급관(36c, 36d), MFC(38c, 38d), 밸브(40c, 40d) 및 노즐(44a, 44b)을 개재하여 웨이퍼(W)에 대하여 불활성 가스가 공급된다.The reaction gas is supplied from the reaction gas supply unit to the wafer W via the supply pipe 36b, the MFC 38b, the valve 40b and the nozzle 44b. Inert gas is supplied to the wafer W from the inert gas supply unit via the supply pipes 36c and 36d, the MFCs 38c and 38d, the valves 40c and 40d and the nozzles 44a and 44b.

매니폴드(18)에는 배기관(46)이 설치된다. 배기관(46)에는 처리실(14) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(48) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Automatic Pressure Controller) 밸브(40)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(52)가 접속된다. 이러한 구성에 의해 처리실(14) 내의 압력을 처리에 따른 처리 압력으로 할 수 있다.The manifold 18 is provided with an exhaust pipe 46. A pressure sensor 48 as a pressure detector (pressure detector) for detecting the pressure in the process chamber 14 and an automatic pressure controller (APC) valve 40 as a pressure regulator (pressure regulator) are connected to the exhaust pipe 46, The vacuum pump 52 is connected. With this configuration, the pressure in the processing chamber 14 can be set to the processing pressure corresponding to the processing.

다음으로 노구부의 구성에 대해서 설명한다.Next, the structure of the noge part will be described.

도 1에 도시하는 바와 같이 본 실시 형태에서는 웨이퍼 처리 영역 하방의 단열 영역에서 단열부(24)를 처리실(14)의 하부에 배치한다. 도 2에 도시하는 바와 같이 커버부(56)는 중고부(56A)와 중고부(56A)의 하단에 형성된 플랜지부(56B)에 의해 구성된다. 커버부(56)는 중고부(56A)가 반응관(10) 내부에 돌출되도록, 즉 처리실(14) 내부에 깊숙이 들어가도록 형성된다. 도 3에 도시하는 바와 같이 커버부(56)는 단면 원형이며, 커버부(56)의 중앙에는 회전축(28)이 관통하는 관통공(56C)이 형성된다.As shown in Fig. 1, in this embodiment, the heat insulating portion 24 is disposed below the processing chamber 14 in the heat insulating region below the wafer processing region. As shown in Fig. 2, the cover portion 56 is composed of a used portion 56A and a flange portion 56B formed at the lower end of the used portion 56A. The cover portion 56 is formed so that the used portion 56A protrudes into the reaction tube 10, that is, deeply enters the inside of the processing chamber 14. [ As shown in Fig. 3, the cover portion 56 is circular in cross section, and a through hole 56C through which the rotation shaft 28 passes is formed at the center of the cover portion 56. As shown in Fig.

중고부(56A)의 내측인 중공 부분에는 단열부(24)가 설치된다. 단열부(24)는 예컨대 카본 펠트로 구성된다. 또한 단열부(24)와 중고부(56A) 사이에는 가열 기구로서의 가열부(58)가 설치된다. 가열부(58)는 중고부(56A)의 내측을 피복하도록 설치된다. 가열부(58)는 제1 가열부(58A)와 제2 가열부(58B)와 제3 가열부(58C)로 구성된다. 제1 가열부(58A)는 보트(26) 하방의 웨이퍼(W)를 가열하도록 중고부(56A)의 천장에 면하도록 설치된다. 도 3에 도시하는 바와 같이 제2 가열부(58B)는 반응 용기(11) 하방의 노구부를 가열하도록 중고부(56A)의 측면에 설치된다. 제3 가열부(58C)는 회전축(28)을 가열하도록 중고부(56A)의 관통공(56C)측의 측면에 설치된다.A heat insulating portion 24 is provided in the hollow portion inside the used portion 56A. The heat insulating portion 24 is made of, for example, carbon felt. A heating portion 58 as a heating mechanism is provided between the heat insulating portion 24 and the used portion 56A. The heating portion 58 is provided so as to cover the inside of the middle portion 56A. The heating unit 58 is composed of a first heating unit 58A, a second heating unit 58B, and a third heating unit 58C. The first heating portion 58A is installed to face the ceiling of the middle portion 56A so as to heat the wafer W below the boat 26. [ As shown in Fig. 3, the second heating portion 58B is provided on the side surface of the middle portion 56A so as to heat the nogh portion under the reaction vessel 11. The third heating portion 58C is provided on the side of the through hole 56C of the middle portion 56A so as to heat the rotary shaft 28. [

회전 기구(30), 보트 엘리베이터(32), 가스 공급 기구(34)의 MFC(38a 내지 38d) 및 밸브(40a 내지 40d), APC 밸브(50), 히터(12) 및 가열부(58)에는 이들을 제어하는 컨트롤러(100)가 접속된다. 컨트롤러(100)는 예컨대 CPU를 구비한 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지고, 처리 장치(2)의 동작을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(100)에는 예컨대 터치패널 등으로서 구성된 입출력 장치(102)가 접속된다.The MFCs 38a to 38d and the valves 40a to 40d, the APC valve 50, the heater 12 and the heating section 58 of the rotation mechanism 30, the boat elevator 32, the gas supply mechanism 34, And a controller 100 for controlling them are connected. The controller 100 is composed of a microprocessor (computer) having a CPU, for example, and is configured to control the operation of the processing apparatus 2. [ An input / output device 102 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 100, for example.

컨트롤러(100)에는 기억 매체로서의 기억부(104)가 접속된다. 기억부(104)에는 처리 장치(10)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 처리 장치(2)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(레시피라고도 부른다.)이 판독 가능하도록 격납된다.The controller 100 is connected to a storage unit 104 as a storage medium. The storage section 104 is provided with a control program for controlling the operation of the processing apparatus 10 and a program for causing the respective components of the processing apparatus 2 to execute processing according to the processing conditions (also referred to as a recipe) Quot;

기억부(104)는 컨트롤러(100)에 내장된 기억 장치(하드 디스크나 플래시 메모리)이어도 좋고, 가반성(可搬性)의 외부 기록 장치[자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리]이어도 좋다. 또한 컴퓨터로의 프로그램 제공은 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다. 프로그램은 필요에 따라 입출력 장치(102)로부터의 지시 등을 통해서 기억부(104)로부터 판독되고, 판독된 레시피를 따른 처리를 컨트롤러(100)가 실행하는 것에 의해 처리 장치(2)는 컨트롤러(100)의 제어 하에서 원하는 처리를 실행한다.The storage unit 104 may be a storage device (a hard disk or a flash memory) built in the controller 100 or may be a portable recording medium such as a magnetic tape, A magnetic disk, an optical disk such as a CD or a DVD, a magneto-optical disk such as MO, or a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card). Also, the program may be provided to a computer by using communication means such as the Internet or a private line. The program is read from the storage unit 104 through an instruction or the like from the input / output device 102 as needed, and the controller 100 executes the process according to the read recipe, And executes the desired processing under the control of the control unit.

다음으로 전술한 처리 장치(2)를 이용하여 기판 상에 막을 형성하는 처리(성막 처리)에 대해서 설명한다. 여기서는 웨이퍼(W)에 대하여 원료 가스로서 HCDS(Si2Cl6: 헥사클로로디실란) 가스와, 반응 가스로서 O2(산소) 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(W) 상에 실리콘산화(SiO2)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 처리 장치(2)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.Next, a process (film forming process) for forming a film on a substrate using the above-described processing apparatus 2 will be described. Here, by supplying HCDS (Si 2 Cl 6 : hexachlorodisilane) gas as a raw material gas to the wafer W and O 2 (oxygen) gas as a reaction gas, silicon oxide (SiO 2 ) Film will be described. In the following description, the operations of the respective parts constituting the processing apparatus 2 are controlled by the controller 100. [

(웨이퍼 차지 및 보트 로드)(Wafer charge and boat load)

복수 매의 웨이퍼(W)가 보트(26)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 보트(26)는 보트 엘리베이터(32)에 의해 처리실(14) 내에 반입(보트 로드)되고, 반응 용기(11)의 개구부는 덮개부(22)에 의해 기밀하게 폐색(밀봉)된 상태가 된다.When a plurality of wafers W are loaded on the boat 26, the boat 26 is brought into the process chamber 14 (boat-loaded) by the boat elevator 32, (Sealed) by the lid portion 22, as shown in Fig.

(압력 조정 및 온도 조정)(Pressure adjustment and temperature adjustment)

처리실(14) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(52)에 의해 진공 배기(감압배기)된다. 처리실(14) 내의 압력은 압력 센서(48)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(50)가 피드백 제어된다. 또한 처리실(14) 내의 웨이퍼(W)가 소정의 온도가 되도록 히터(12) 및 제1 가열부(58A)에 의해 가열된다. 이때 처리실(14)이 소정의 온도 분포가 되도록 온도 검출부(16)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(12) 및 제1 가열부(58A)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 또한 제2 가열부(58B) 및 제3 가열부(58C)에 의한 가열도 시작된다. 또한 회전 기구(30)에 의한 보트(26) 및 웨이퍼(W)의 회전을 시작한다.(Vacuum exhaust) by the vacuum pump 52 so that the processing chamber 14 is at a predetermined pressure (vacuum degree). The pressure in the treatment chamber 14 is measured by the pressure sensor 48, and the APC valve 50 is feedback-controlled based on the measured pressure information. And the wafer W in the treatment chamber 14 is heated by the heater 12 and the first heating portion 58A to a predetermined temperature. At this time, the energization state to the heater 12 and the first heating section 58A is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature detector 16 so that the treatment chamber 14 has a predetermined temperature distribution. Heating by the second heating section 58B and the third heating section 58C is also started. The rotation of the boat 26 and the wafer W by the rotation mechanism 30 is started.

(성막 처리)(Film forming process)

[원료 가스 공급 공정][Feed gas supply step]

처리실(14) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 처리실(14) 내의 웨이퍼(W)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. HCDS 가스는 MFC(38a)로 원하는 유량이 되도록 제어되고, 가스 공급관(36a) 및 노즐(44a)을 개재하여 처리실(14) 내에 공급된다.HCDS gas is supplied to the wafer W in the processing chamber 14 when the temperature in the processing chamber 14 is stabilized at a predetermined processing temperature. The HCDS gas is controlled to a desired flow rate by the MFC 38a and is supplied into the process chamber 14 via the gas supply pipe 36a and the nozzle 44a.

[원료 가스 배기 공정][Source gas exhaust process]

다음으로 HCDS 가스의 공급을 정지하고, 진공 펌프(52)에 의해 처리실(14) 내를 진공 배기한다. 이때 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 처리실(14) 내에 공급해도 좋다(불활성 가스 퍼지).Next, the supply of the HCDS gas is stopped, and the inside of the processing chamber 14 is evacuated by the vacuum pump 52. At this time, N 2 gas may be supplied as an inert gas from the inert gas supply unit into the process chamber 14 (inert gas purge).

[반응 가스 공급 공정][Reaction gas supply step]

다음으로 처리실(14) 내의 웨이퍼(W)에 대하여 O2 가스를 공급한다. O2 가스는 MFC(38b)로 원하는 유량이 되도록 제어되고, 가스 공급관(36b) 및 노즐(44b)을 개재하여 처리실(14) 내에 공급된다.Next, O 2 gas is supplied to the wafer W in the process chamber 14. The O 2 gas is controlled to a desired flow rate by the MFC 38b and is supplied into the process chamber 14 via the gas supply pipe 36b and the nozzle 44b.

[반응 가스 배기 공정][Reaction gas evacuation process]

다음으로 O2 가스의 공급을 정지하고, 진공 펌프(52)에 의해 처리실(14) 내를 진공 배기한다. 이때 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스를 처리실(14) 내에 공급해도 좋다(불활성 가스 퍼지).Next, the supply of the O 2 gas is stopped, and the inside of the processing chamber 14 is evacuated by the vacuum pump 52. At this time, N 2 gas may be supplied from the inert gas supply unit into the process chamber 14 (inert gas purge).

전술한 4개의 공정을 수행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(W) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiO2막을 형성할 수 있다.The SiO 2 film having a predetermined composition and a predetermined film thickness can be formed on the wafer W by performing the cycle of performing the above-described four processes a predetermined number of times (at least once).

(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)(Boat unload and wafer discharge)

소정 막 두께의 막을 형성한 후, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스가 공급되고, 처리실(14) 내가 N2 가스로 치환되는 것과 함께 처리실(14)의 압력이 상압으로 복귀된다. 그 후 보트 엘리베이터(32)에 의해 덮개부(22)가 강하되고, 보트(26)가 반응 용기(11)로부터 반출(보트 언로드)된다. 그 후 처리 완료된 웨이퍼(W)는 보트(26)로부터 취출(取出)된다(웨이퍼 디스차지).After forming a film of a predetermined thickness, the N 2 gas from the inert gas supply is supplied to the treatment chamber (14) I is returned to the atmospheric pressure in the process chamber 14 together as is substituted with N 2 gas. The lid part 22 is lowered by the boat elevator 32 and the boat 26 is taken out of the reaction vessel 11 (boat unloading). Thereafter, the processed wafers W are taken out from the boat 26 (wafer discharge).

웨이퍼(W)에 SiO2막을 형성할 때의 처리 조건은 예컨대 다음과 같다.The processing conditions for forming the SiO 2 film on the wafer W are as follows.

처리 온도(웨이퍼 온도): 300℃ 내지 700℃Processing temperature (wafer temperature): 300 ° C to 700 ° C

처리 압력(처리실 내 압력): 1Pa 내지 4,000PaProcessing pressure (pressure in processing chamber): 1 Pa to 4,000 Pa

HCDS 가스: 100sccm 내지 10,000sccmHCDS gas: 100 sccm to 10,000 sccm

O2 가스: 100sccm 내지 10,000sccmO 2 gas: 100 sccm to 10,000 sccm

N2 가스: 100sccm 내지 10,000sccmN 2 gas: 100 sccm to 10,000 sccm

각각의 처리 조건을 각각의 범위 내의 값으로 설정하는 것에 의해 성막 처리를 적절하게 진행시키는 것이 가능해진다.It is possible to appropriately advance the film forming process by setting each processing condition to a value within each range.

성막 처리 시의 가열부(58)의 가열 온도는 제1 가열부(58A)를 처리 온도와 동등한 정도로 하고, 제2 가열부(58B)를 제1 가열부(58A)보다 낮은 온도이자, 노구부에 부생성물이 부착되지 않을 정도의 온도, 예컨대 200℃ 내지 300℃로 한다. 제2 가열부(58B)가 제1 가열부(58A)보다 높은 온도인 경우, 노구부 부근에서 처리 가스가 분해되거나 처리실(14) 내의 온도 균일성이 악화되는 경우가 있다. 제3 가열부(58C)를 제2 가열부(58B)보다 낮은 온도, 예컨대 150℃ 정도로 한다. 제3 가열부(58C)가 제2 가열부(58B)보다 높은 온도인 경우, 회전축(28)에 부생성물이 부착되는 경우가 있다.The heating temperature of the heating section 58 at the time of the film forming process is set so that the temperature of the first heating section 58A is equal to the processing temperature and the temperature of the second heating section 58B is lower than that of the first heating section 58A, For example, 200 占 폚 to 300 占 폚. When the temperature of the second heating portion 58B is higher than that of the first heating portion 58A, the process gas may be decomposed in the vicinity of the nose portion or the temperature uniformity in the processing chamber 14 may deteriorate. The third heating portion 58C is set to a temperature lower than the second heating portion 58B, for example, about 150 DEG C. If the temperature of the third heating part 58C is higher than that of the second heating part 58B, by-products may adhere to the rotary shaft 28 in some cases.

<본 실시 형태에 따른 효과><Effects according to the present embodiment>

본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과를 얻을 수 있다.According to the present embodiment, one or a plurality of effects described below can be obtained.

(1) 커버부를 인서트 형상[중앙 철 형상(凸狀)]으로 하는 것에 의해, 단열부를 처리실 외부에 설치할 수 있다. 이에 의해 단열부의 재질에 기인하는 웨이퍼의 악영향을 억제할 수 있어 품질을 향상시킬 수 있다. 또한 단열부가 처리실 외부에 있기 때문에, 처리실 내부의 용적을 줄일 수 있고, 감압 및 승압 시간을 단축할 수 있어 스루풋을 향상시킬 수 있다.(1) The heat insulating portion can be provided outside the treatment chamber by making the cover portion into an insert shape (central iron convex shape). As a result, the adverse effect of the wafer due to the material of the heat insulating portion can be suppressed and the quality can be improved. Further, since the heat insulating portion is located outside the treatment chamber, the volume inside the treatment chamber can be reduced, and the pressure reduction and pressure rise time can be shortened, thereby improving the throughput.

(2) 단열부를 처리실 외부에 설치하는 것에 의해, 단열부의 재질을 임의로 선택할 수 있다. 예컨대 단열재로서 단열 효과가 높은 재질을 선택하는 것에 의해 단열 영역을 짧게 할 수 있고, 프로덕트 영역을 넓힐 수 있다. 이에 의해 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한 보다 고온의 프로세스에 대응하는 것이 가능해진다. 또한 단열재로서 열용량이 작은 재질을 선택하는 것에 의해, 승온 시의 복구 시간을 짧게 할 수 있어 생산성을 더 높일 수 있다. 단열재를 처리실 내부에 배치하는 경우, 단열재의 재질에 기인하는 오염이 발생하기 때문에 단열재의 재질은 석영이나 SiC 등으로 한정되는 경우가 있다.(2) By providing the heat insulating portion outside the treatment chamber, the material of the heat insulating portion can be arbitrarily selected. For example, by selecting a material having a high heat insulating effect as a heat insulating material, the heat insulating region can be shortened and the product region can be widened. As a result, the productivity can be improved. It is also possible to cope with a higher temperature process. Further, by selecting a material having a small heat capacity as a heat insulating material, it is possible to shorten the recovery time at the time of temperature rise, thereby further improving the productivity. When the heat insulating material is disposed inside the treatment chamber, the material of the heat insulating material may be limited to quartz or SiC because contamination due to the material of the heat insulating material occurs.

(3) 커버부의 내측에 가열부를 설치하는 것에 의해, 메인 히터에 의한 처리실 내의 가열을 보조할 수 있고, 처리실 내의 온도 구배(勾配)를 작게 할 수 있어 프로세스의 안정성을 향상시킬 수 있다.(3) By providing the heating section inside the cover section, heating of the processing chamber by the main heater can be assisted, the temperature gradient in the processing chamber can be reduced, and the stability of the process can be improved.

(4) 커버부 내에 제2 가열부(외측 히터)를 설치하는 것에 의해, 단열 영역의 처리 가스가 접촉하는 벽 표면을 가열하여 표면 온도를 높게 할 수 있고, 부생성물의 부착을 억제할 수 있다. 이에 의해 파티클의 발생을 억제할 수 있고, 메인터넌스 사이클을 길게 할 수 있다. 또한 제2 가열부를 높이 방향으로 복수 구역 분할하는 것에 의해, 임의의 높이를 임의의 온도로 설정할 수 있고, 보다 효과적으로 부생성물의 부착을 억제할 수 있다.(4) By providing the second heating portion (outer heater) in the cover portion, the surface temperature of the wall in contact with the processing gas in the heat insulating region can be increased to increase the surface temperature, and adhesion of the by- . As a result, generation of particles can be suppressed, and the maintenance cycle can be lengthened. Further, by dividing the second heating section into a plurality of zones in the height direction, the arbitrary height can be set to an arbitrary temperature, and adhesion of the by-products can be suppressed more effectively.

(5) 커버부 내에 제1 가열부(상방 히터)를 설치하는 것에 의해, 처리실 하방의 웨이퍼를 고속으로 승온할 수 있고, 복구 시간을 짧게 할 수 있다. 보트 최하부에는 웨이퍼 영역의 온도를 균일하게 유지하기 위한 더미 웨이퍼를 설치하는 경우가 있지만, 본 실시 형태에 따르면, 제1 가열부에 의한 가열을 바람직하게 제어할 수 있기 때문에 웨이퍼로부터 유출되는 만큼 열을 보완할 수 있어 더미 웨이퍼를 설치할 필요가 없다. 이에 의해 균열 길이를 연장할 수 있기 때문에 웨이퍼 처리 매수를 늘릴 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.(5) By providing the first heating portion (upper heater) in the cover portion, the wafer under the treatment chamber can be heated at high speed, and the recovery time can be shortened. The dummy wafer for maintaining the temperature of the wafer area uniformly may be provided at the lowermost portion of the boat. However, according to the present embodiment, since the heating by the first heating portion can be preferably controlled, It is not necessary to provide a dummy wafer. Thus, since the crack length can be extended, the number of processed wafers can be increased and the productivity can be improved.

이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했다. 하지만 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 갖가지 변경이 가능하다.The embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

(변형예 1)(Modified Example 1)

도 4에 도시하는 바와 같이 커버부(56)의 천장의 중앙부가 상방에 돌출되도록 커버부(56)의 천장에 단차(段差)를 설치해도 좋다. 이러한 구성에 의해 처리실(14) 하방의 웨이퍼(W)의 중심 부분을 집중적으로 가열할 수 있기 때문에 처리실(14) 하방의 웨이퍼(W)의 성막 균일성을 향상시킬 수 있다.A step difference may be provided on the ceiling of the cover portion 56 so that the central portion of the ceiling of the cover portion 56 protrudes upward as shown in Fig. This configuration can intensively heat the central portion of the wafer W under the processing chamber 14, thereby improving the film forming uniformity of the wafer W under the processing chamber 14. [

(변형예 2)(Modified example 2)

도 5에 도시하는 바와 같이 제1 가열부(58A)를 내측 가열부(58A1)와 외측 가열부(58A2)로 분할해도 좋다. 또한 제1 가열부(58A)를 면 형상의 가열부가 아니라 환 형상의 가열부로 해도 좋다. 외측 가열부(58A2)의 높이를 내측 가열부(58A1)의 높이보다 낮게 하거나, 내측 가열부(58A1)의 온도를 외측 가열부(58A2)의 온도보다 높게 하는 것에 의해 처리실(14) 하방의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한 제1 가열부(58A)를 반지름 방향으로 복수 구역 분할하는 것에 의해 웨이퍼 영역 최하부의 면내 온도 분포를 조정할 수 있다.The first heating portion 58A may be divided into an inner heating portion 58A 1 and an outer heating portion 58A 2 as shown in Fig. The first heating portion 58A may be an annular heating portion instead of a surface heating portion. The height of the outside heating portion 58A 2 is made lower than the height of the inside heating portion 58A 1 or the temperature of the inside heating portion 58A 1 is made higher than the temperature of the outside heating portion 58A 2 , ) Downward temperature uniformity can be improved. In addition, by dividing the first heating portion 58A into a plurality of regions in the radial direction, the in-plane temperature distribution at the bottom of the wafer region can be adjusted.

(변형예 3)(Modification 3)

도 6에 도시하는 바와 같이 커버부(56)의 천장을 일부 경사지게 형성해도 좋다. 또한 도 7에 도시하는 바와 같이 커버부(56)의 천장을 전면 경사지도록 중심으로부터 지름 방향 외향을 향하여 사선으로 내려가도록 형성해도 좋다. 이러한 구성에 의해 웨이퍼에 가하는 열량을 조정할 수 있다.The ceiling of the cover portion 56 may be partially inclined as shown in Fig. As shown in Fig. 7, the ceiling of the cover portion 56 may be inclined obliquely downward from the center toward a radially outward direction. With this configuration, the amount of heat applied to the wafer can be adjusted.

(변형예 4)(Variation 4)

도 8에 도시하는 바와 같이 단열부(24) 내를 냉각하도록 냉각 통로를 설치하고, 냉각 통로에 냉매를 흘리도록 구성된 냉각부(60)를 설치해도 좋다. 강온 시에는 냉각 통로에 냉매를 흘리는 것에 의해 단열부(24)를 급속히 냉각할 수 있어 강온 시간을 단축할 수 있다. 냉매로서는 예컨대 물이나 공기를 흘릴 수 있다.As shown in Fig. 8, a cooling passage may be provided to cool the inside of the heat insulating portion 24, and a cooling portion 60 configured to flow the cooling passage to the cooling passage may be provided. The cooling of the heat insulating portion 24 can be performed rapidly by flowing the coolant through the cooling passage during the cooling down, thereby shortening the cooling time. As the refrigerant, for example, water or air can be flowed.

또한 전술한 실시 형태나 변형예는 적절히 조합해서 이용할 수 있다. 이상과 같이 단열부를 처리실 외부에 배치하는 것에 의해 단열재의 재질 선택이 자유로워지고, 또한 가열 및 냉각 기구를 설치할 수 있게 되어 승온 및 강온 시의 응답성이나 정상 시의 단열성, 제어성 등을 향상시키는 것이 가능해진다.Also, the above-described embodiments and modifications may be appropriately combined. By arranging the heat insulating portion outside the treatment chamber as described above, the material of the heat insulating material can be freely selected and the heating and cooling mechanism can be provided, thereby improving the responsiveness at the time of temperature increase and temperature decrease, Lt; / RTI &gt;

처리실 내의 승온 시간을 단축하고, 또한 더미 웨이퍼를 없애는 것에 의해 생산성을 향상시킬 수 있다.The productivity can be improved by shortening the temperature rise time in the treatment chamber and eliminating the dummy wafer.

2: 처리 장치 24: 단열부
56: 커버부 58: 가열부2: processing device 24:
56: cover part 58: heating part

Claims (13)

기판을 보지(保持)하는 기판 보지체를 내부에 수용하는 반응 용기;
상기 반응 용기의 하단의 개구부(開口部)를 폐색(閉塞)하는 덮개부; 및
상기 덮개부를 피복하는 커버부;
를 구비하고,
상기 커버부는,
상기 반응 용기 내에 돌출하도록 형성된 중고부(中高部); 및
상기 중고부의 하단에 형성되고 상기 덮개부 및 상기 반응 용기 사이에 배치되는 플랜지부;
를 포함하고,
상기 중고부의 내측의 중공(中空) 부분에는 단열부가 설치되고, 상기 단열부와 상기 중고부 사이에는 가열부가 설치되는 기판 처리 장치.A reaction container accommodating therein a substrate holding body for holding a substrate;
A lid part closing (closing) an opening (opening) at a lower end of the reaction vessel; And
A cover portion covering the cover portion;
And,
The cover portion
A middle portion which is formed so as to project into the reaction vessel; And
A flange formed at the lower end of the used part and disposed between the lid part and the reaction vessel;
Lt; / RTI &gt;
Wherein a heat insulating portion is provided in a hollow portion inside the used portion and a heating portion is provided between the heat insulating portion and the used portion. 제1항에 있어서,
상기 가열부는,
상기 중고부의 천장의 내측에 설치되는 제1 가열부; 및
상기 중고부의 상기 반응 용기측의 측면의 내측에 설치되는 제2 가열부;
로 구성되는 기판 처리 장치.The method according to claim 1,
The heating unit includes:
A first heating unit installed inside the used part ceiling; And
A second heating unit disposed inside the side of the reaction part side of the used part;
And the substrate processing apparatus. 제2항에 있어서,
상기 중고부의 중앙에 관통공이 형성되고, 상기 관통공에는 상기 기판 보지체에 접속되는 회전축이 삽입(揷通)되는 기판 처리 장치.3. The method of claim 2,
Wherein a through hole is formed at the center of the used part, and a rotation axis connected to the substrate holding body is inserted into the through hole. 제3항에 있어서,
상기 가열부는 상기 중고부의 상기 관통공측의 측면에 설치되는 제3 가열부를 더 구비하는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
Wherein the heating section further comprises a third heating section provided on the side of the through-hole side of the used part. 제4항에 있어서,
상기 제1 가열부의 가열 온도는 상기 제2 가열부의 가열 온도보다 높고,
상기 제3 가열부의 가열 온도는 상기 제2 가열부의 가열 온도보다 낮은 기판 처리 장치.5. The method of claim 4,
The heating temperature of the first heating section is higher than the heating temperature of the second heating section,
And the heating temperature of the third heating part is lower than the heating temperature of the second heating part. 제4항에 있어서,
상기 중고부의 천장은 적어도 일부분이 경사로 이루어지는 기판 처리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the ceiling of the used part is at least partly inclined. 제6항에 있어서,
상기 중고부의 천장은 전면(全面)이 경사로 이루어지는 기판 처리 장치.The method according to claim 6,
Wherein the ceiling of the used part has an inclined surface. 제4항에 있어서,
상기 중고부의 천장은 단차가 설치되는 기판 처리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the ceiling of the used part is provided with a step. 제4항에 있어서,
상기 제1 가열부는 내측 가열부와 외측 가열부로 분할되는 기판 처리 장치.5. The method of claim 4,
Wherein the first heating portion is divided into an inner heating portion and an outer heating portion. 제9항에 있어서,
상기 내측 가열부와 상기 외측 가열부는 각각 환 형상[環狀]의 가열부인 기판 처리 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the inner heating part and the outer heating part are each an annular heating part. 제4항에 있어서,
상기 단열부 내부에 상기 단열부를 냉각하는 냉각부를 설치하는 기판 처리 장치.5. The method of claim 4,
And a cooling section for cooling the heat insulating section is provided inside the heat insulating section. 반응 용기 내에 기판을 보지하는 기판 보지체를 수용하고, 상기 반응 용기의 하단의 개구부를 커버부에 의해 피복된 덮개부로 폐색하는 공정; 및
상기 반응 용기 내에서 상기 기판을 처리하는 공정;
을 구비하고,
상기 기판을 처리하는 공정에서는,
상기 반응 용기 내에 돌출하도록 형성되고, 그 내측의 중공 부분에 단열부가 설치된 중고부와, 상기 중고부의 하단에 형성되고, 상기 덮개부 및 상기 개구부 사이에 배치되는 플랜지부를 포함하는 상기 커버부의 상기 단열부와 상기 중고부 사이에 설치된 가열부에 의해 상기 반응 용기 내가 가열되는 반도체 장치의 제조 방법.A step of accommodating a substrate holding member for holding a substrate in a reaction vessel and closing an opening at the lower end of the reaction vessel with a cover portion covered by the cover portion; And
Treating the substrate in the reaction vessel;
And,
In the step of processing the substrate,
And a flange portion formed at a lower end of the used portion and disposed between the lid portion and the opening portion so as to protrude into the reaction vessel and provided with a heat insulating portion at a hollow portion inside thereof, Wherein the reaction vessel is heated by a heating section provided between the heating section and the used section. 기판 처리 장치의 반응 용기 내에 기판을 보지하는 기판 보지체를 수용하고, 상기 반응 용기의 하단의 개구부를 커버부에 의해 피복된 덮개부로 폐색하는 순서; 및
상기 반응 용기 내에서 상기 기판을 처리하는 순서;
를 구비하고,
상기 기판을 처리하는 순서에서는,
상기 반응 용기 내에 돌출하도록 형성되고 그 내측의 중공 부분에 단열부가 설치된 중고부와, 상기 중고부의 하단에 형성되고 상기 덮개부 및 상기 개구부 사이에 배치되는 플랜지부를 포함하는 상기 커버부의 상기 단열부와 상기 중고부 사이에 설치된 가열부에 의해 상기 반응 용기 내가 가열되는 순서를 포함하는 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램.A step of accommodating a substrate holding member for holding a substrate in a reaction vessel of a substrate processing apparatus and closing an opening at the lower end of the reaction vessel with a cover portion covered by the cover portion; And
Processing the substrate in the reaction vessel;
And,
In the process of processing the substrate,
And a flange portion formed at a lower end of the used portion and disposed between the lid portion and the opening portion, and a flange portion formed at a lower end of the used portion, the flange portion protruding into the reaction vessel and having a hollow portion inside the hollow portion, And a step of heating the reaction vessel by a heating unit provided between the used parts.
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