KR20190109216A - Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

The present invention suppresses that the thicknesses of films formed on substrates arranged in the plural numbers in a vertical direction of a substrate holding tool are uneven between the substrates. A substrate processing apparatus comprises: a boat (21) in which a plurality of product wafers having a pattern formed at all positions capable of holding a wafer (7) are held; a cylindrical reaction tube (4) for receiving the boat (21); a processing furnace (2) surrounding an upper side and a side of the reaction tube (4); a heater (3) provided in the processing furnace (2) and heating the side of the reaction tube (4); a ceiling heater (80) provided in the processing furnace (2) and heating the ceiling (74) of the reaction tube (4) in a controllable form independently of the heater (3); and a cap heater (34) which is disposed inside the reaction tube (4) and on a lower side of the boat (21) and heats in a controllable form independently of the heater (3) and the ceiling heater (80).

Description

기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE

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

반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에서의 기판(웨이퍼)의 열처리에서는 예컨대 종형(縱型) 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 종형 기판 처리 장치에서는 기판 보지구(保持具)에 의해 복수의 기판을 수직 방향으로 배열하여 보지하고, 기판 보지구를 처리실 내에 반입한다. 그 후 처리실을 가열한 상태에서 처리실 내에 처리 가스를 도입하여 기판에 대하여 박막 형성 처리가 수행된다.In the heat treatment of a substrate (wafer) in a manufacturing process of a semiconductor device (device), for example, a vertical substrate processing apparatus is used. In the vertical substrate processing apparatus, a plurality of substrates are arranged and held in the vertical direction by a substrate holding tool, and the substrate holding tool is carried into the processing chamber. Thereafter, a process gas is introduced into the process chamber while the process chamber is heated to perform a thin film formation process on the substrate.

하기 특허문헌 1에는 기판 보지구의 상부와 저부(底部) 주변의 표면적을 증대시키는 가스 분포 조정 수단에 의해 처리 가스의 소비량을 기판 보지구의 상하 방향 중앙부와 맞추고, 기판 사이에서의 막 두께 균일성을 향상시키도록 한 종형 기판 처리 장치가 개시된다. 가스 분포 조정 수단으로서 (1) 기판 보지구의 상부와 저부에 제품 기판보다 패턴 배율이 높은 패턴 더미를 배치하는 예, (2) 반응관의 내면의 상방(上方) 영역과 하방(下方) 영역에 샌드 블라스트에 의해 요철(凹凸)을 형성하는 예, (3) 기판 보지구의 천판(天板)과 저판(底板)에 샌드 블라스트에 의해 요철을 형성하는 예가 개시된다.In Patent Document 1 below, the gas distribution adjusting means for increasing the surface area around the upper part and the lower part of the substrate holding tool adjusts the consumption of the processing gas to the upper and lower center portions of the substrate holding tool, thereby improving the film thickness uniformity between the substrates. A vertical substrate processing apparatus is disclosed. (1) Example of arranging pattern piles with a higher pattern magnification than product substrates as gas distribution adjusting means in (1) the upper and lower portions of the substrate holding tool, and (2) sanding the upper and lower regions of the inner surface of the reaction tube. Examples of forming irregularities by blasting, (3) Examples of forming irregularities by sand blast in the top plate and the bottom plate of the substrate holding tool are disclosed.

1. 일본 특개 2015-173154호 공보1. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-173154

하지만 상기 특허문헌 1에서는 처리 표면적이 지극히 큰 기판(웨이퍼)을 처리할 때에 패턴 더미와 가까운 위치에 배치된 상단부 및 하단부의 기판과 다른 기판 사이에서 막 두께 균일성이 악화될 가능성이 있어 개선의 여지가 있다. 특히 기판 영역의 상단부 및 하단부에서 급격하게 막 두께 균일성이 악화되는 것을 로딩 이펙트라고 부른다. 이것이 발생하는 것에 의해 제품으로서 취출(取出)되는 기판의 매수가 줄어 생산성이 저하된다.However, in Patent Document 1, when processing a substrate (wafer) having a very large surface area, film thickness uniformity may be deteriorated between the upper and lower substrates and other substrates disposed at positions close to the pattern pile, and thus room for improvement. There is. In particular, a sudden deterioration in film thickness uniformity at the upper and lower ends of the substrate region is called a loading effect. As this occurs, the number of substrates taken out as a product decreases, and the productivity decreases.

본 발명은 상기 사실을 고려하여, 기판 보지구의 상하 방향에 복수 배열된 기판에 형성되는 막의 두께가 기판 사이에서 불균일해지는 것을 억제하는 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법을 얻는 것이 목적이다.In view of the above fact, an object of the present invention is to obtain a method for manufacturing a substrate processing apparatus and a semiconductor device, which suppresses the thicknesses of films formed on a plurality of substrates arranged in the vertical direction of the substrate holding tool from being uneven between substrates.

본 발명의 일 형태에서는, 기판 처리 장치는, 복수의 기판이 소정의 간격으로 배열되어 보지되는 것과 함께 보지 가능한 모든 위치에 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼가 보지되는 기판 보지구; 하방에 상기 기판 보지구를 출입 가능한 개구(開口)와 내면이 평탄한 천장을 구비하고, 상기 기판 보지구를 수용하는 원통 형상의 반응관; 상기 반응관의 상방 및 측방(側方)을 둘러싸는 노체(爐體); 상기 노체에 설치되고 상기 반응관의 측부를 가열하는 메인 히터; 상기 노체에 설치되고 상기 천장을 상기 메인 히터와는 독립적으로 제어 가능한 형태로 가열하는 천장 히터; 상기 개구를 폐색(閉塞)하는 덮개; 상기 반응관의 내부이자 상기 기판 보지구의 하방에 배치되고, 상기 메인 히터 및 상기 천장 히터와는 독립적으로 제어 가능한 형태로 가열하는 캡 히터; 상기 기판 보지구와 상기 덮개 사이에 배치되는 단열 구조체; 및 상기 반응관 내에서 상기 기판 보지구에 보지된 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼의 각각의 표측(表側)에 대하여 별개로 가스를 공급하는 가스 공급 기구;를 포함한다.In one embodiment of the present invention, a substrate processing apparatus includes: a substrate holding tool holding a plurality of substrates arranged at predetermined intervals and holding a plurality of product wafers on which patterns are formed at all positions that can be held; A cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holding tool can enter and exit and a ceiling having a flat inner surface therein, and accommodating the substrate holding tool; A furnace body surrounding upper and side surfaces of the reaction tube; A main heater installed in the furnace and heating a side of the reaction tube; A ceiling heater installed in the furnace and heating the ceiling in a controllable form independently of the main heater; A lid that closes the opening; A cap heater disposed inside the reaction tube and below the substrate holding tool, and configured to heat in a controllable form independently of the main heater and the ceiling heater; An insulating structure disposed between the substrate holding tool and the cover; And a gas supply mechanism for separately supplying gas to respective surfaces of the plurality of product wafers held by the substrate holding tool in the reaction tube.

본 발명에 따르면, 기판 보지구의 상하 방향에 복수 배열된 기판에 형성되는 막의 두께가 기판 사이에서 불균일해지는 것을 억제할 수 있다.According to this invention, it can suppress that the thickness of the film | membrane formed in the board | substrate arrange | positioned in multiple at the up-down direction of a board | substrate holding tool becomes nonuniform between board | substrates.

도 1은 제1 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 모식도.
도 2는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 단열 어셈블리의 종단면도(縱斷面圖).
도 3은 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 반응관의 단면을 포함하는 사시도.
도 4는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 반응관의 단면도.
도 5는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 반응관의 저면도(底面圖).
도 6은 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서의 컨트롤러의 구성도.
도 7은 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서 보트의 보지 위치 전체에 프로덕트 웨이퍼를 보지했을 때와, 비교예의 기판 처리 장치에서 보트의 보지 위치의 프로덕트 웨이퍼의 상방과 하방에 더미 웨이퍼를 보지했을 때의, 보지 위치에 대한 래디컬 분포의 해석 결과를 도시하는 도면.
도 8은 제1 실시 형태의 기판 처리 장치에서 보트의 보지 위치 전체에 프로덕트 웨이퍼를 보지했을 때의 반응관의 내부에서의 래디컬 분포의 해석 결과를 도시하는 도면.
도 9는 제2 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 모식도.
도 10은 비교예의 기판 처리 장치에서 보트의 보지 위치에 보지된 프로덕트 웨이퍼의 상방과 하방에 더미 웨이퍼를 보지했을 때의 웨이퍼의 보지 위치에 대한 래디컬 분포의 해석 결과를 도시하는 도면.1 is a schematic view of a substrate processing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the heat insulation assembly in the substrate processing apparatus of the first embodiment. FIG.
3 is a perspective view including a cross section of a reaction tube in the substrate processing apparatus of the first embodiment;
4 is a cross-sectional view of a reaction tube in the substrate processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 5 is a bottom view of a reaction tube in the substrate processing apparatus of the first embodiment. FIG.
6 is a configuration diagram of a controller in the substrate processing apparatus of the first embodiment.
7 shows a product wafer held in the entire holding position of the boat in the substrate processing apparatus of the first embodiment, and a dummy wafer held above and below the product wafer in the holding position of the boat in the substrate processing apparatus of the comparative example. The figure which shows the analysis result of the radical distribution with respect to a holding position.
FIG. 8 is a diagram showing an analysis result of the radical distribution in the inside of a reaction tube when the product wafer is held in the entire holding position of the boat in the substrate processing apparatus of the first embodiment.
9 is a schematic diagram of a substrate processing apparatus according to a second embodiment.
10 is a diagram showing an analysis result of a radical distribution of a holding position of a wafer when a dummy wafer is held above and below a product wafer held at a holding position of a boat in the substrate processing apparatus of a comparative example.

이하, 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한 도면에 도시하는 UP는 장치 상하 방향의 상방을 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment is described with reference to drawings. In addition, UP shown in a figure represents the upper direction of the apparatus up-down direction.

〔제1 실시 형태〕[First Embodiment]

도 1 내지 도 8을 이용하여 제1 실시 형태의 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 설명한다.The manufacturing method of the substrate processing apparatus and semiconductor device of 1st Embodiment is demonstrated using FIG.

<기판 처리 장치의 전체구성><Overall Configuration of Substrate Processing Unit>

도 1에 도시하는 바와 같이 기판 처리 장치(1)는 반도체 집적 회로의 제조에서의 열처리 공정을 실시하는 종형 열처리 장치로서 구성되고, 노체로서의 처리로(2)를 구비한다. 처리로(2)는 후술하는 반응관(4)의 통부(筒部)를 가열하기 위해서 상하 방향을 따라 배치된 메인 히터로서의 히터(3)를 포함한다. 히터(3)는 원통 형상이며, 후술하는 반응관(4)의 통부(본 실시 형태에서는 측부)의 주위에 상하 방향을 따라 배치된다. 히터(3)는 상하 방향에 복수에 분할된 복수의 히터 유닛으로 구성된다. 본 실시 형태에서는 히터(3)는 상방으로부터 하방을 향하여 순서대로 어퍼 히터(3A)와 센터 어퍼 히터(3B)와 센터 히터(3C)와 센터 로어 히터(3D)와 로어 히터(3E)를 구비한다. 히터(3)는 보지판으로서의 히터 베이스(미도시)에 지지되는 것에 의해 기판 처리 장치(1)의 설치 바닥에 대하여 수직으로 설치된다.As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 is comprised as a vertical heat processing apparatus which performs the heat processing process in manufacture of a semiconductor integrated circuit, and is equipped with the processing furnace 2 as a furnace body. The processing furnace 2 includes a heater 3 as a main heater disposed along the up and down direction in order to heat the cylinder portion of the reaction tube 4 described later. The heater 3 is cylindrical, and is arrange | positioned along the up-down direction around the cylinder part (side part in this embodiment) of the reaction tube 4 mentioned later. The heater 3 is comprised by the some heater unit divided into the some in the up-down direction. In this embodiment, the heater 3 is provided with the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E in order from upper to downward. . The heater 3 is mounted perpendicularly to the installation floor of the substrate processing apparatus 1 by being supported by a heater base (not shown) as a holding plate.

어퍼 히터(3A)와, 센터 어퍼 히터(3B)와, 센터 히터(3C)와, 센터 로어 히터(3D)와, 로어 히터(3E)는 전력 조정기(70)에 각각 전기적으로 접속된다. 전력 조정기(70)는 컨트롤러(29)에 전기적으로 접속된다. 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)에 의해 각 히터로의 통전량을 제어하는 온도 컨트롤러로서의 기능을 가진다. 컨트롤러(29)로 전력 조정기(70)의 통전량이 제어되는 것에 의해 어퍼 히터(3A)와 센터 어퍼 히터(3B)와 센터 히터(3C)와 센터 로어 히터(3D)와 로어 히터(3E)의 온도가 각각 제어된다. 히터(3)는 후술하는 바와 같이 가스를 열로 활성화[여기(勵起)]시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.The upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E are electrically connected to the power regulator 70, respectively. The power regulator 70 is electrically connected to the controller 29. The controller 29 has a function as a temperature controller which controls the amount of electricity supplied to each heater by the power regulator 70. By controlling the power supply amount of the power regulator 70 by the controller 29, the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E are controlled. The temperature is controlled respectively. The heater 3 also functions as an activating mechanism (excited part) for activating (exciting) the gas with heat as described later.

히터(3)의 내측에 반응 용기(처리 용기)를 구성하는 반응관(4)이 배설(配設)된다. 반응관(4)은 예컨대 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료로 이루어지고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 반응관(4)은 하단의 플랜지부(4C)에서 서로 결합한 외관(4A)과 내관(4B)을 포함하는 이중관 구조로 이루어진다. 바꿔 말하면, 외관(4A)과 내관(4B)은 각각 원통 형상으로 형성되고, 외관(4A)의 내부에 내관(4B)이 배치된다. 외관(4A)에는 상단이 닫힌 천장부(72)가 설치된다. 또한 내관(4B)에는 상단이 닫힌 천장(74)이 설치되고, 내관(4B)의 하단은 개구된다. 천장(74)은 내면이 평탄한 형상으로 이루어진다. 외관(4A)은 내관(4B)의 상방 및 측방을 둘러싸도록 배치된다.The reaction tube 4 which comprises a reaction container (processing container) inside the heater 3 is excreted. The reaction tube 4 is made of, for example, a heat resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the top closed and the bottom open. The reaction tube 4 is composed of a double tube structure including an outer tube 4A and an inner tube 4B coupled to each other by the flange portion 4C at the bottom. In other words, the outer tube 4A and the inner tube 4B are each formed in a cylindrical shape, and the inner tube 4B is disposed inside the outer tube 4A. In the exterior 4A, the ceiling part 72 with the upper end closed is provided. Moreover, the ceiling 74 with which the upper end was closed is installed in the inner tube 4B, and the lower end of the inner tube 4B is opened. The ceiling 74 has a flat inner surface. The outer appearance 4A is disposed to surround the upper side and the inner side of the inner tube 4B.

외관(4A)의 하부에는 플랜지부(4C)가 설치된다. 플랜지부(4C)는 외관(4A)보다 큰 외경을 포함하고, 외측에 돌출한다. 반응관(4)의 하단 부근에는 외관(4A) 내와 연통하는 배기 포트(4D)가 설치된다. 이들을 포함하는 반응관(4) 전체는 단일 재료로 일체적으로 형성된다. 외관(4A)은 내측을 진공으로 했을 때의 압력 차이에 버틸 수 있도록 비교적 두께가 두껍게 구성된다.4C of flange parts are provided in the lower part of external appearance 4A. The flange portion 4C includes an outer diameter larger than the external appearance 4A and protrudes outward. Near the lower end of the reaction tube 4, an exhaust port 4D communicating with the inside of the external appearance 4A is provided. The whole reaction tube 4 including these is integrally formed of a single material. The outer appearance 4A is relatively thick so that it can withstand the pressure difference when the inside is vacuumed.

처리로(2)는 히터(3)의 상부측에 외관(4A)의 천장부(72)의 사선 상방측 및 상방측을 피복하도록 배치된 측부 단열체(76) 및 상부 단열체(78)를 포함한다. 일례로서 원통 형상의 측부 단열체(76)가 히터(3)의 상부에 설치되고, 상부 단열체(78)가 측부 단열체(76)에 가설(架設)된 상태에서 측부 단열체(76)에 고정된다. 이에 의해 처리로(2)는 반응관(4)의 상방 및 측방을 둘러싸는 구성으로 이루어진다.The processing furnace 2 includes a side insulator 76 and an upper insulator 78 arranged on the upper side of the heater 3 so as to cover diagonally upward and upward sides of the ceiling portion 72 of the exterior 4A. do. As an example, the cylindrical side insulator 76 is provided on the upper side of the heater 3, and the side insulator 76 is installed on the side insulator 76 in a state where the upper insulator 78 is installed on the side insulator 76. It is fixed. Thereby, the process furnace 2 consists of the structure which surrounds the upper side and the side side of the reaction tube 4.

외관(4A)의 천장부(72)의 상방측이자 상부 단열체(78) 하벽부(下壁部)에는 반응관(4)의 외관(4A)의 천장부(72) 및 내관(4B)의 천장(74)을 가열하는 천장 히터(80)가 설치된다. 본 실시 형태에서는 천장 히터(80)는 외관(4A)의 외측에 설치된다. 천장 히터(80)는 전력 조정기(70)에 전기적으로 접속된다. 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)에 의해 천장 히터(80)로의 통전량을 제어한다. 이에 의해 천장 히터(80)의 온도는 어퍼 히터(3A)와, 센터 어퍼 히터(3B)와, 센터 히터(3C)와, 센터 로어 히터(3D)와, 로어 히터(3E)의 온도와는 독립적으로 제어된다.On the upper side of the ceiling portion 72 of the exterior 4A and on the lower wall portion of the upper insulator 78, the ceiling 72 of the exterior 4A of the reaction tube 4 and the ceiling of the inner tube 4B ( The ceiling heater 80 for heating 74 is installed. In this embodiment, the ceiling heater 80 is provided outside the exterior 4A. The ceiling heater 80 is electrically connected to the power regulator 70. The controller 29 controls the amount of electricity supplied to the ceiling heater 80 by the power regulator 70. As a result, the temperature of the ceiling heater 80 is independent of the temperatures of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, and the lower heater 3E. Is controlled.

매니폴드(5)는 원통 또는 원추대 형상으로 금속제 또는 석영제이며, 반응관(4)의 하단을 지지하도록 설치된다. 매니폴드(5)의 내경은 반응관(4)의 내경[플랜지부(4C)의 내경]보다 크게 형성된다. 이에 의해 반응관(4)의 하단[플랜지부(4C)]과 후술하는 씰 캡(19) 사이에 후술하는 원환 형상의 공간을 형성된다. 이 공간 또는 그 주변의 부재를 노구부라고 총칭한다.The manifold 5 is made of metal or quartz in a cylindrical or truncated cone shape, and is installed to support the lower end of the reaction tube 4. The inner diameter of the manifold 5 is formed larger than the inner diameter of the reaction tube 4 (inner diameter of the flange portion 4C). Thereby, the annular space mentioned later is formed between the lower end (flange part 4C) of the reaction tube 4, and the seal cap 19 mentioned later. This space or the member around it is called a furnace part.

내관(4B)은 배기 포트(4D)보다 반응관의 안측이며, 그 측면에서 내측과 외측을 연통시키는 주 배기구(4E)를 포함하고, 또한 주 배기구(4E)와 반대 위치에서 공급 슬릿(4F)을 포함한다. 주 배기구(4E)는 기판으로서의 웨이퍼(7)가 배치되는 영역에 대하여 개구되는 단일의 세로로 긴 개구로 해도 좋고, 원주 방향으로 연장된 복수의 슬릿으로 해도 좋다(도 1 참조). 공급 슬릿(4F)은 원주 방향으로 연장된 슬릿이며, 각 웨이퍼(7)에 대응하도록 수직 방향에 복수 배열되어 설치된다.The inner tube 4B is the inner side of the reaction tube rather than the exhaust port 4D, and includes a main exhaust port 4E that communicates the inside and the outside on its side, and the supply slit 4F at a position opposite to the main exhaust port 4E. It includes. The main exhaust port 4E may be a single longitudinally long opening that opens to a region where the wafer 7 as a substrate is disposed, or may be a plurality of slits extending in the circumferential direction (see FIG. 1). The supply slits 4F are slits extending in the circumferential direction, and a plurality of supply slits are arranged in a vertical direction so as to correspond to the wafers 7.

내관(4B)은 배기 포트(4D)보다 반응관(4)의 안측이며, 또한 주 배기구(4E)보다 개구측의 위치에 처리실(6)과 배기 공간(S)[이후, 외관(4A)과 내관(4B) 사이의 공간을 배기 공간(S)이라고 부른다.]을 연통시키는 복수의 부 배기구(4G)가 더 설치된다. 또한 플랜지부(4C)에도 처리실(6)과 배기 공간(S) 하단을 연통시키는 복수의 저 배기구(4H, 4J)(도 5 참조)가 형성된다. 또한 플랜지부(4C)에는 노즐 도입공(4K)(도 5 참조)이 형성된다. 바꿔 말하면, 배기 공간(S)의 하단은 플랜지부(4C)에 의해 저 배기구(4H, 4J) 등을 제외하고 폐색된다. 부 배기구(4G) 및 저 배기구(4H, 4J)는 주로 후술하는 축 퍼지 가스를 배기하도록 기능한다.The inner tube 4B is located on the inner side of the reaction tube 4 rather than the exhaust port 4D, and the processing chamber 6 and the exhaust space S (hereinafter, the exterior 4A) are located at a position closer to the opening side than the main exhaust port 4E. A space between the inner tubes 4B is called an exhaust space S. A plurality of secondary exhaust ports 4G for communicating with each other are further provided. In addition, a plurality of low exhaust ports 4H and 4J (see FIG. 5) are also formed in the flange portion 4C to communicate the process chamber 6 with the lower end of the exhaust space S. FIG. Moreover, the nozzle introduction hole 4K (refer FIG. 5) is formed in 4C of flange parts. In other words, the lower end of the exhaust space S is closed by the flange portion 4C except for the low exhaust ports 4H and 4J. The sub exhaust port 4G and the low exhaust ports 4H and 4J mainly function to exhaust the axial purge gas described later.

외관(4A)과 내관(4B) 사이의 배기 공간(S)에는 공급 슬릿(4F)의 위치에 대응시켜서 원료 가스 등의 처리 가스를 공급하는 1개 이상의 노즐(8)이 설치된다. 노즐(8)에는 처리 가스(원료 가스)를 공급하는 가스 공급관(9)이 매니폴드(5)를 관통하여 각각 접속된다.In the exhaust space S between the external appearance 4A and the inner tube 4B, one or more nozzles 8 for supplying processing gas such as source gas are provided corresponding to the position of the supply slit 4F. The gas supply pipe 9 which supplies a process gas (raw material gas) is connected to the nozzle 8 through the manifold 5, respectively.

각각의 가스 공급관(9)의 유로 상에는 상류 방향부터 순서대로 유량 제어기인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(10) 및 개폐 밸브인 밸브(11)가 설치된다. 밸브(11)보다 하류측에서는 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(12)이 가스 공급관(9)에 접속된다. 가스 공급관(12)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(13) 및 밸브(14)가 설치된다. 주로 가스 공급관(9), MFC(10), 밸브(11)에 의해 처리 가스 공급계인 가스 공급 기구가 구성된다.On the flow path of each gas supply pipe 9, the mass flow controller (MFC) 10 which is a flow controller in order from an upstream direction, and the valve 11 which is an opening / closing valve are provided. On the downstream side of the valve 11, a gas supply pipe 12 that supplies an inert gas is connected to the gas supply pipe 9. The gas supply pipe 12 is provided with the MFC 13 and the valve 14 in order from the upstream direction. The gas supply mechanism 9 which is a process gas supply system is mainly comprised by the gas supply line 9, the MFC 10, and the valve 11. As shown in FIG.

노즐(8)은 가스 공급 공간(S1) 내에 반응관(4)의 하부로부터 상승[立上]하도록 설치된다. 노즐(8)의 측면이나 상단에는 가스를 공급하는 1개 내지 복수의 노즐 공(8H)이 설치된다. 복수의 노즐 공(8H)은 공급 슬릿(4F)의 각각의 개구에 대응시켜서 반응관(4)의 중심을 향하도록 개구시키는 것에 의해 내관(4B)을 통과하고 웨이퍼(7)를 향하여 가스를 분사할 수 있다.The nozzle 8 is installed in the gas supply space S1 so as to ascend from the lower part of the reaction tube 4. One to a plurality of nozzle balls 8H for supplying gas are provided on the side or top of the nozzle 8. The plurality of nozzle holes 8H pass through the inner tube 4B and inject gas toward the wafer 7 by opening correspondingly to the respective openings of the supply slit 4F toward the center of the reaction tube 4. can do.

배기 포트(4D)에는 처리실(6) 내의 분위기를 배기하는 배기관(15)이 접속된다. 배기관(15)에는 처리실(6) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력계)로서의 압력 센서(16) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Automatic Pressure Controller) 밸브(17)를 개재하여 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(18)가 접속된다. APC 밸브(17)는 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐하는 것에 의해 처리실(6) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 수행할 수 있다. 또한 APC 밸브(17)는 진공 펌프(18)를 작동시킨 상태에서 압력 센서(16)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개도(開度)를 조절하는 것에 의해 처리실(6) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성된다. 주로 배기관(15), APC 밸브(17), 압력 센서(16)에 의해 배기계가 구성된다. 진공 펌프(18)를 배기계에 포함시켜서 생각해도 좋다.An exhaust pipe 15 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 6 is connected to the exhaust port 4D. The exhaust pipe 15 serves as a vacuum exhaust device via a pressure sensor 16 as a pressure detector (pressure gauge) for detecting the pressure in the processing chamber 6 and an APC (Automatic Pressure Controller) valve 17 as a pressure regulator (pressure regulator). The vacuum pump 18 is connected. The APC valve 17 can perform vacuum evacuation and vacuum evacuation stop in the processing chamber 6 by opening and closing the valve in a state in which the vacuum pump 18 is operated. In addition, the APC valve 17 adjusts the pressure in the processing chamber 6 by adjusting the valve opening degree based on the pressure information detected by the pressure sensor 16 while the vacuum pump 18 is operated. It is configured to be. The exhaust system is mainly composed of the exhaust pipe 15, the APC valve 17, and the pressure sensor 16. The vacuum pump 18 may be included in the exhaust system.

매니폴드(5)의 하방에는 매니폴드(5)의 하단의 개구(90)를 기밀하게 폐색 가능한 덮개로서의 씰 캡(19)이 설치된다. 즉 씰 캡(19)은 반응관(4)의 외관(4A)을 폐색하는 덮개로서의 기능을 가진다. 씰 캡(19)은 예컨대 스텐레스나 니켈기(基) 합금 등의 금속으로 이루어지고, 원판 형상으로 형성된다. 씰 캡(19)의 상면에는 매니폴드(5)의 하단과 당접(當接)하는 씰 부재로서의 O링(19A)이 설치된다.Below the manifold 5, a seal cap 19 is provided as a lid capable of closing the opening 90 at the lower end of the manifold 5 in an airtight manner. That is, the seal cap 19 has a function as a cover for closing the external appearance 4A of the reaction tube 4. The seal cap 19 is made of a metal such as stainless steel or a nickel base alloy, and is formed in a disc shape. On the upper surface of the seal cap 19, an O-ring 19A as a seal member that abuts against the lower end of the manifold 5 is provided.

또한 씰 캡(19)의 상면에는 매니폴드(5)의 하단 내주보다 내측 부분에 대하여, 씰 캡(19)을 보호하는 커버 플레이트(20)가 설치된다. 커버 플레이트(20)는 예컨대 석영, 사파이어, 또는 SiC 등의 내열 내식성 재료로 이루어지고, 원판 형상으로 형성된다. 커버 플레이트(20)는 기계적 강도가 요구되지 않기 때문에 얇은 두께로 형성될 수 있다. 커버 플레이트(20)는 씰 캡(19)과 독립적으로 준비되는 부품에 한정되지 않고, 씰 캡(19)의 내면에 코팅된 또는 내면이 개질된, 공화물 등의 박막 또는 층이어도 좋다. 커버 플레이트(20)는 또한 원주의 연(緣)부터 매니폴드(5)의 내면을 따라 상승하는 벽을 포함해도 좋다.Moreover, the cover plate 20 which protects the seal cap 19 is provided in the upper surface of the seal cap 19 with respect to the inner part rather than the inner periphery of the lower end of the manifold 5. The cover plate 20 is made of a heat resistant corrosion resistant material such as quartz, sapphire, or SiC, for example, and is formed in a disc shape. The cover plate 20 may be formed in a thin thickness because no mechanical strength is required. The cover plate 20 is not limited to the component prepared independently of the seal cap 19, and may be a thin film or layer such as a receptacle coated on the inner surface of the seal cap 19 or modified on the inner surface thereof. The cover plate 20 may also include a wall that rises along the inner surface of the manifold 5 from the edge of the circumference.

반응관(4)의 내관(4B)의 내부에는 기판 보지구로서의 보트(21)가 수용된다. 보트(21)는 직립(直立)된 복수의 지주(21A)와, 복수의 지주(21A)의 상단을 서로 고정하는 원판 형상의 보트 천판(21B)을 구비한다. 또한 보트(21)는 복수의 지주(21A)의 하단부를 서로 고정하는 원환 형상[圓環狀]의 저판(86)을 구비한다(도 2 참조). 여기서 보트 천판(21B)은 천판의 일례다. 또한 본 실시 형태에서는 보트(21)는 복수의 지주(21A)의 하단부에 원환 형상의 저판(86)을 구비하지만, 이것을 대신하여 원판 형상의 저판을 설치해도 좋다.In the inner tube 4B of the reaction tube 4, a boat 21 serving as a substrate holding tool is accommodated. The boat 21 is provided with a plurality of upright struts 21A and a disk-shaped boat top plate 21B for fixing the upper ends of the plurality of struts 21A to each other. Moreover, the boat 21 is provided with the annular base plate 86 which fixes the lower end part of 21 A of several pillars (refer FIG. 2). The boat top plate 21B is an example of a top plate here. In addition, although the boat 21 is equipped with the annular bottom plate 86 in the lower end part of 21 A of several posts, you may provide a disc bottom plate instead of this.

보트(21)는 예컨대 25매 내지 200매의 웨이퍼(7)를 수평 자세로 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지한다. 거기서는 웨이퍼(7)는 일정한 간격을 두고 배열시킨다. 보트(21)는 예컨대 석영이나 SiC 등의 내열성 재료로 형성된다.The boat 21 supports, for example, 25 to 200 wafers 7 in a multi-stage alignment in a vertical direction in a horizontal posture and in a state centered on each other. There, the wafers 7 are arranged at regular intervals. The boat 21 is formed of a heat resistant material such as quartz or SiC.

본 실시 형태에서는 보트(21)에 보지된 모든 웨이퍼(7)는 집적 회로 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼로 이루어진다. 바꿔 말하면, 보트(21)에는 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼가 보지된다. 웨이퍼(7)를 보지 가능한 위치의 수는 FOUP(Front Opening Unified Pod) 등의 웨이퍼 용기의 수용 가능 수(예컨대 25매)의 정수배로 하면, 웨이퍼 용기로부터 보트(21)로의 이재를 포함하는 기판 처리의 효율을 최대화할 수 있다. 프로덕트 웨이퍼는 예컨대 패턴이 없는 기판(더미 웨이퍼)에 대하여 표측에 50배를 넘는 소정의 비교표면적 패턴을 가진다.In this embodiment, all the wafers 7 held by the boat 21 are made up of a plurality of product wafers on which an integrated circuit pattern is formed. In other words, the boat 21 holds a plurality of product wafers having a pattern formed at all positions capable of holding the wafer 7. Substrate processing including transfer of material from the wafer container to the boat 21 when the number of positions where the wafer 7 can be held is an integer multiple of the accommodated number (for example, 25 sheets) of the wafer container such as FOUP (Front Opening Unified Pod). Can maximize the efficiency. The product wafer has a predetermined comparative surface area pattern of more than 50 times on the front side, for example, for a patternless substrate (dummy wafer).

반응관(4)의 내관(4B)은 보트(21)를 안전하게 반입반출 가능한 최소한의 내경을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 예컨대 보트 천판(21B)의 지름은 내관(4B)의 내경의 90% 이상 98% 이하로 설정되거나, 또는 보트(21)에 보지된 웨이퍼(7) 사이의 갭은 예컨대 6mm 이상 16mm 이하로 설정된다. 여기서 보트 천판(21B)의 지름은 내관(4B)의 내경의 90% 이상 98% 이하가 바람직하고, 92% 이상 97% 이하가 보다 바람직하고, 94% 이상 96% 이하가 보다 더 바람직하다. 보트 천판(21B)의 지름이 내관(4B)의 내경의 90% 이상으로 설정되는 것에 의해 보트 천판(21B)의 주연과 내관(4B)과의 극간을 좁힐 수 있고, 확산에 의한 가스 이동[특히 보트 천판(21B) 상으로부터 웨이퍼(7)측에 후술하는 잉여 SiCl2이 유입되는 것]을 억제할 수 있다. 또한 보트 천판(21B)의 지름이 내관(4B)의 내경의 98% 이하로 설정되는 것에 의해 보트(21)를 내관(4B)에서 안전하게 반입출할 수 있다. 또한 웨이퍼(7) 사이의 갭은 6mm 이상 16mm 이하가 바람직하고, 7mm 이상 14mm 이하가 보다 바람직하고, 8mm 이상 12mm 이하가 보다 더 바람직하다. 웨이퍼(7) 사이의 갭이 6mm 이상으로 설정되는 것에 의해 인접하는 웨이퍼(7) 사이에 가스가 원활하게 흐른다. 또한 웨이퍼(7) 사이의 갭이 16mm 이하로 설정되는 것에 의해 보다 많은 웨이퍼(7)를 처리할 수 있다.The inner tube 4B of the reaction tube 4 preferably has a minimum inner diameter capable of safely carrying in and out of the boat 21. In the present embodiment, for example, the diameter of the boat top plate 21B is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, or the gap between the wafers 7 held by the boat 21 is, for example, 6 mm or more and 16 mm. It is set as follows. The diameter of the boat top plate 21B is preferably 90% or more and 98% or less, more preferably 92% or more and 97% or less, even more preferably 94% or more and 96% or less of the inner diameter of the inner tube 4B. By setting the diameter of the boat top plate 21B to 90% or more of the inner diameter of the inner tube 4B, the gap between the periphery of the boat top plate 21B and the inner tube 4B can be narrowed. Inflow of excess SiCl 2 described later onto the wafer 7 side from the boat top plate 21B] can be suppressed. Moreover, the boat 21 can be safely carried in and out of the inner tube 4B by setting the diameter of the boat top plate 21B to 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B. The gap between the wafers 7 is preferably 6 mm or more and 16 mm or less, more preferably 7 mm or more and 14 mm or less, even more preferably 8 mm or more and 12 mm or less. The gap between the wafers 7 is set to 6 mm or more so that the gas flows smoothly between the adjacent wafers 7. In addition, since the gap between the wafers 7 is set to 16 mm or less, more wafers 7 can be processed.

또한 본 실시 형태에서는 보트 천판(21B)에 의해 다른 것과 구분된, 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적은 예컨대 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상 3배 이하가 되도록 설정된다. 여기서 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적은 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상 3배 이하가 바람직하고, 1배 이상 2.5배 이하가 보다 바람직하고, 1배 이상 2배 이하가 보다 더 바람직하다. 즉 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적은 작을수록 바람직하다. 단, 가스가 주 배기구(4E)에 원활하게 흐르는 것이 요구된다. 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적이 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 3배 이하로 설정되는 것에 의해 가스 잔여의 절대량이 적어진다. 또한 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적이 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상으로 설정되는 것에 의해 가스가 주 배기구(4E)에 원활하게 흐른다.In the present embodiment, the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B, which is distinguished from the others by the boat top plate 21B, is, for example, the adjacent wafers 7 held by the boat 21. It is set so that it may become 1 times or more and 3 times or less of the volume of the space interposed in. Here, the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is preferably one or more times three times or less, and one or more times 2.5 times or less the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other. More preferably, 1 time or more and 2 times or less are more preferable. That is, the smaller the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B, the better. However, gas is required to flow smoothly through the main exhaust port 4E. The volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to three times or less the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other held by the boat 21, thereby reducing the The absolute amount is less. In addition, the gas is set by the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B to be one or more times the volume of the space interposed on the adjacent wafers 7 held by the boat 21. It flows smoothly to the main exhaust port 4E.

보트(21)의 하부에는 후술하는 단열 어셈블리(단열 구조체)(22)가 배설된다. 단열 어셈블리(22)는 상하 방향의 열의 전도 또는 전달이 작아질 수 있는 구조를 가지고, 통상적으로는 내부에 공동(空洞)을 포함한다. 내부는 축 퍼지 가스에 의해 퍼지될 수 있다. 반응관(4)에서 보트(21)가 배치되는 상 부분을 웨이퍼(7)의 처리 영역(A), 단열 어셈블리(22)가 배치되는 하 부분을 단열 영역(B)이라고 부른다.Below the boat 21, the heat insulation assembly (insulation structure) 22 mentioned later is arrange | positioned. The thermal insulation assembly 22 has a structure in which conduction or transfer of heat in the vertical direction can be reduced, and usually includes a cavity therein. The interior can be purged by the axial purge gas. The upper part where the boat 21 is arrange | positioned in the reaction tube 4 is called the heat processing area | region A of the wafer 7, and the lower part which the heat insulation assembly 22 is arrange | positioned is heat insulation area B. FIG.

씰 캡(19)의 처리실(6)과 반대측에는 보트(21)를 회전시키는 회전 기구(23)가 설치된다. 회전 기구(23)에는 축 퍼지 가스의 가스 공급관(24)이 접속된다. 가스 공급관(24)에는 상류 방향부터 순서대로 MFC(25) 및 밸브(26)가 설치된다. 이 퍼지 가스의 하나의 목적은 회전 기구(23)의 내부(예컨대 축받이)를 처리실(6) 내에서 이용되는 부식성 가스등으로부터 지키는 것이다. 퍼지 가스는 회전 기구(23)로부터 회전축(66)을 따라 공급되고, 단열 어셈블리(22) 내에 인도된다.On the side opposite to the processing chamber 6 of the seal cap 19, a rotating mechanism 23 for rotating the boat 21 is provided. The gas supply pipe 24 of the axial purge gas is connected to the rotary mechanism 23. The gas supply pipe 24 is provided with the MFC 25 and the valve 26 in order from the upstream direction. One purpose of this purge gas is to protect the inside (eg bearing) of the rotary mechanism 23 from the corrosive gas or the like used in the processing chamber 6. The purge gas is supplied from the rotating mechanism 23 along the rotating shaft 66 and guided into the heat insulation assembly 22.

보트 엘리베이터(27)는 반응관(4)의 외부 하방에 수직으로 구비되고, 씰 캡(19)을 승강시키는 승강 기구(반송 기구)로서 동작한다. 이에 의해 씰 캡(19)에 지지된 보트(21) 및 웨이퍼(7)가 처리실(6) 내외로 반입출된다. 또한 씰 캡(19)이 최하 위치로 하강되는 동안, 씰 캡(19) 대신에 반응관(4)의 하단 개구를 폐색하는 셔터(미도시)가 설치될 수 있다.The boat elevator 27 is provided vertically below the reaction tube 4 and operates as a lifting mechanism (transport mechanism) for lifting and lowering the seal cap 19. Thereby, the boat 21 and the wafer 7 supported by the seal cap 19 are carried in and out of the process chamber 6. Further, while the seal cap 19 is lowered to the lowest position, a shutter (not shown) may be installed instead of the seal cap 19 to close the lower opening of the reaction tube 4.

외관(4A)의 측부의 외벽 또는 내관(4B)의 내측에는 반응관(4)의 내부의 온도를 검출하는 처리 공간 온도 센서로서의 온도 센서(온도 검출기)(28)가 설치된다. 온도 센서(28)는 예컨대 상하로 배열된 복수의 열전대에 의해 구성된다. 도시를 생략하지만, 온도 센서(28)는 컨트롤러(29)에 전기적으로 접속된다. 온도 센서(28)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)에 의해 어퍼 히터(3A)와 센터 어퍼 히터(3B)와 센터 히터(3C)와 센터 로어 히터(3D)와 로어 히터(3E)로의 통전량을 각각 조정하는 것에 의해 처리실(6) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 된다.The temperature sensor (temperature detector) 28 as a processing space temperature sensor which detects the temperature inside the reaction tube 4 is provided in the outer wall of the side part of the exterior 4A, or inside the inner tube 4B. The temperature sensor 28 is constituted by, for example, a plurality of thermocouples arranged up and down. Although not shown, the temperature sensor 28 is electrically connected to the controller 29. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 28, the controller 29 is controlled by the power regulator 70 to the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, and the center lower heater 3D. ) And the amount of energization to the lower heater 3E, respectively, result in a desired temperature distribution in the process chamber 6.

또한 외관(4A)의 천장부(72)의 외벽에는 반응관(4) 내의 상부의 온도를 검출하는 상단 공간 온도 센서로서의 온도 센서(온도 검출기)(82)가 설치된다. 온도 센서(82)는 예컨대 수평 방향으로 배열된 복수의 열전대에 의해 구성된다. 도시를 생략하지만, 온도 센서(82)는 컨트롤러(29)에 전기적으로 접속된다. 온도 센서(82)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)에 의해 천장 히터(80)로의 통전량을 조정하는 것에 의해 처리실(6) 내의 상부의 온도가 원하는 온도 분포가 된다.Further, on the outer wall of the ceiling portion 72 of the exterior 4A, a temperature sensor (temperature detector) 82 as an upper space temperature sensor for detecting the temperature of the upper portion of the reaction tube 4 is provided. The temperature sensor 82 is constituted by a plurality of thermocouples arranged in the horizontal direction, for example. Although not shown, the temperature sensor 82 is electrically connected to the controller 29. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 82, the controller 29 adjusts the amount of current supplied to the ceiling heater 80 by the power regulator 70, so that the temperature of the upper part of the process chamber 6 is desired. Distribution.

컨트롤러(29)는 기판 처리 장치(1) 전체를 제어하는 컴퓨터이며, MFC(10, 13), 밸브(11, 14), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등과 전기적으로 접속되고, 그것들로부터 신호를 수취하거나 그것들을 제어한다.The controller 29 is a computer that controls the entire substrate processing apparatus 1, and includes the MFCs 10 and 13, the valves 11 and 14, the pressure sensor 16, the APC valve 17, the vacuum pump 18, It is electrically connected to the rotary mechanism 23, the boat elevator 27, etc., and receives signals from them and controls them.

도 2에 단열 어셈블리(22) 및 회전 기구(23)의 단면도가 도시된다. 도 2에 도시하는 바와 같이 회전 기구(23)는 상단이 개구되고 하단이 폐색된 생략 원통 형상으로 형성된 케이싱(바디)(23A)을 구비하고, 케이싱(23A)은 씰 캡(19)의 하면에 볼트로 고정된다. 케이싱(23A)의 내부에서는 내측으로부터 순서대로 원통 형상의 내축(23B)과, 내축(23B)의 지름보다 큰 지름의 원통 형상으로 형성된 외축(23C)이 같은 축에 설치된다. 그리고 외축(23C)은 내축(23B) 사이에 개설(介設)된 상하로 한 쌍의 내측 베어링(23D, 23E)과, 케이싱(23A) 사이에 개설된 상하로 한 쌍의 외측 베어링(23F, 23G)에 의해 회전 가능하도록 지승(支承)된다. 한편, 내축(23B)은 케이싱(23A)과 고정되어 회전 불능하도록 이루어진다.2 is a cross-sectional view of the thermal insulation assembly 22 and the rotation mechanism 23. As shown in FIG. 2, the rotating mechanism 23 has a casing (body) 23A formed in an omitted cylindrical shape with an upper end opening and a lower end closed, and the casing 23A is provided on the lower surface of the seal cap 19. It is bolted. Inside the casing 23A, a cylindrical inner shaft 23B and an outer shaft 23C formed in a cylindrical shape having a diameter larger than the diameter of the inner shaft 23B are provided on the same shaft in order from the inside. The outer shaft 23C has a pair of upper and lower pairs of inner bearings 23D and 23E, which are opened between the inner shaft 23B, and a pair of outer bearings 23F, which are opened and closed between the casing 23A. 23G) to be rotatable. On the other hand, the inner shaft 23B is fixed to the casing 23A and made impossible to rotate.

내측 베어링(23D) 및 외측 베어링(23F) 상, 즉 처리실(6)측에는 진공과 대기압의 공기를 격리하는 자성(磁性) 유체 씰(23H, 23I)이 설치된다. 외축(23C)은 전동 모터(미도시) 등에 의해 구동(驅動)되는 웜 휠 또는 풀리(23K)가 장착된다.On the inner bearing 23D and the outer bearing 23F, that is, on the processing chamber 6 side, magnetic fluid seals 23H and 23I areolating vacuum and atmospheric air. The outer shaft 23C is equipped with a worm wheel or pulley 23K driven by an electric motor (not shown) or the like.

내축(23B)의 내측에는 처리실(6) 내에서 웨이퍼(7)를 하방으로부터 가열하는 보조 가열 기구로서의 서브 히터 지주(33)가 수직으로 삽입 및 관통된다. 서브 히터 지주(33)는 석영제의 파이프이며, 그 상단에서 캡 히터(34)를 동심으로 보지한다. 서브 히터 지주(33)는 내축(23B)의 상단 위치에서 내열 수지로 형성된 지지부(23N)에 의해 지지된다. 또한 하방에서 서브 히터 지주(33)는 진공용 이음새(23P)에 의해 내축(23B) 사이가 밀봉된다.Inside the inner shaft 23B, a sub-heater strut 33 as an auxiliary heating mechanism for heating the wafer 7 from below in the processing chamber 6 is inserted and penetrated vertically. The sub heater support 33 is a quartz pipe, and the cap heater 34 is concentrically held at the upper end thereof. The sub heater support 33 is supported by the support part 23N formed from the heat resistant resin at the upper end position of the inner shaft 23B. In addition, the sub heater strut 33 is sealed between the inner shaft 23B by the vacuum joint 23P below.

캡 히터(34)는 전력 조정기(70)에 전기적으로 접속된다(도 1 참조). 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)에 의해 캡 히터(34)로의 통전량을 제어한다(도 1 참조). 이에 의해 캡 히터(34)의 온도는 어퍼 히터(3A)와 센터 어퍼 히터(3B)와 센터 히터(3C)와 센터 로어 히터(3D)와 로어 히터(3E)와 천장 히터(80)의 온도와는 독립적으로 제어된다.The cap heater 34 is electrically connected to the power regulator 70 (see FIG. 1). The controller 29 controls the amount of energization to the cap heater 34 by the power regulator 70 (see FIG. 1). As a result, the temperature of the cap heater 34 is determined by the temperature of the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, and the ceiling heater 80. Is controlled independently.

플랜지 형상으로 형성된 외축(23C)의 상면에는 하단에 플랜지를 포함하는 원통 형상의 회전축(36)이 고정된다. 회전축(36)의 공동을 서브 히터 지주(33)가 관통한다. 회전축(36)의 상단부에는 서브 히터 지주(33)를 관통시키는 관통공이 중심에 형성된 원판 형상의 회전대(37)가 커버 플레이트(20)와 소정의 간격(h1)을 두고 고정된다.A cylindrical rotating shaft 36 including a flange is fixed to the upper surface of the outer shaft 23C formed in the flange shape. The sub heater strut 33 penetrates the cavity of the rotating shaft 36. At the upper end of the rotating shaft 36, a disk-shaped rotating table 37 having a through hole penetrating the sub heater strut 33 at the center thereof is fixed to the cover plate 20 at a predetermined distance h1.

회전대(37)의 상면에는 단열체(40)를 보지하는 단열체 보지구(38)와, 원통부(39)가 동심으로 재치되고, 나사 등에 의해 고정된다. 원통부(39)는 상단부를 폐색하는 원판 형상의 상면으로서의 천판(39A)을 구비한다. 천판(39A)은 보트(21)의 하방측에 배치되고, 처리 영역(A)의 바닥을 구성한다(도 1 참조). 또한 보트(21)의 하단부를 고정하는 원환 형상의 저판(86)은 천판(39A)의 주위에서 천판(39A)에 감합(嵌合)된다. 단열 어셈블리(22)는 회전대(37), 단열체 보지구(38), 원통부(39) 및 단열체(40)에 의해 구성되고, 회전대(37)는 저판(받침대)을 구성한다. 회전대(37)에는 지름(폭)(h2)의 배기공(37A)이 주연(가장자리) 부근에 회전 대칭으로 복수 형성된다.On the upper surface of the swivel table 37, the insulator holding tool 38 holding the insulator 40 and the cylindrical portion 39 are mounted concentrically and fixed by screws or the like. The cylindrical portion 39 is provided with a top plate 39A as an upper surface of a disk shape that closes the upper end portion. The top plate 39A is disposed below the boat 21 and constitutes the bottom of the processing area A (see FIG. 1). Moreover, the annular bottom plate 86 which fixes the lower end part of the boat 21 is fitted to the top plate 39A around the top plate 39A. The heat insulation assembly 22 is comprised by the swivel 37, the heat insulation holding part 38, the cylindrical part 39, and the heat insulating body 40, and the swivel 37 comprises a bottom plate (base). In the rotary table 37, a plurality of exhaust holes 37A having a diameter (width) h2 are formed in rotational symmetry around the periphery (edge).

본 실시 형태에서는 보트(21)에 보지 가능한 최하 위치에 보지된 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 단열체(40)의 상면의 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적은 예컨대 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 0.5배 이상 1.5배 이하가 되도록 설정된다. 여기서 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적은 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 0.5배 이상 1.5배 이하가 바람직하고, 0.6배 이상 1.3배 이하 사이가 보다 바람직하고, 0.7배 이상 1.0배 이하가 보다 더 바람직하다. 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적이 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1.5배 이하로 설정되는 것에 의해 가스 잔여의 절대량이 적어진다. 또한 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적이 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상으로 설정되는 것에 의해 가스가 주 배기구(4E)에 원활하게 흐른다.In the present embodiment, the volume of the bottom space interposed between the wafer 7 held at the lowest position that can be held by the boat 21 and the bottom plate 86 or the top plate 39A of the upper surface of the heat insulator 40 is, for example, the boat 21. It is set to be 0.5 times or more and 1.5 times or less of the volume of the space interposed between the wafers 7 held by each other). Here, the volume of the lower space interposed between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is preferably 0.5 times or more and 1.5 times or less, and 0.6 times or more of the volume of the spaces interposed between the wafers 7 adjacent to each other. It is more preferable between 1.3 times or less, and still more preferably 0.7 times or more and 1.0 times or less. Since the volume of the lower space interposed between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is set to 1.5 times or less of the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other, the absolute amount of gas remaining is small. Lose. In addition, the volume of the lower space interposed between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is set to one or more times the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other. 4E) flows smoothly.

캡 히터(34)에는 캡 히터(34)의 온도 또는 최하단의 웨이퍼(7)의 온도를 검출하는 하단 공간 온도 센서로서의 온도 센서(84)가 설치된다. 온도 센서(84)는 예컨대 캡 히터(34)와 같은 높이로 수평 방향으로 배열된 복수의 열전대에 의해 구성된다. 도시를 생략하지만 온도 센서(84)는 컨트롤러(29)(도 1 참조)에 전기적으로 접속된다. 온도 센서(84)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하고, 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)(도 1 참조)에 의해 캡 히터(34)로의 통전량을 조정하는 것에 의해 처리실(6) 내의 하부의 온도가 원하는 온도 분포가 된다.The cap heater 34 is provided with a temperature sensor 84 as a lower space temperature sensor that detects the temperature of the cap heater 34 or the temperature of the lowermost wafer 7. The temperature sensor 84 is constituted by a plurality of thermocouples arranged in the horizontal direction at the same height as, for example, the cap heater 34. Although not shown, the temperature sensor 84 is electrically connected to the controller 29 (see FIG. 1). Based on the temperature information detected by the temperature sensor 84, the controller 29 adjusts the amount of current supplied to the cap heater 34 by the power regulator 70 (see FIG. 1) in the processing chamber 6. The temperature at the bottom becomes the desired temperature distribution.

컨트롤러(29)는 상단 공간의 온도 센서(82)와 처리 공간의 온도 센서(28)와 하단 공간의 온도 센서(84)의 검출 온도에 기초하여, 모든 위치에 보지된 복수의 웨이퍼(7)의 온도가 같아지도록, 전력 조정기(70)에 의해 어퍼 히터(3A)와 센터 어퍼 히터(3B)와 센터 히터(3C)와 센터 로어 히터(3D)와 로어 히터(3E)와 천장 히터(80)와 캡 히터(34)에 부여하는 전력(즉 통전량)을 조정한다. 즉 처리 영역(A) 전체를 균열화할 수 있다.The controller 29 is based on the detected temperature of the temperature sensor 82 of the upper space, the temperature sensor 28 of the processing space, and the temperature sensor 84 of the lower space, By the power regulator 70, the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the ceiling heater 80, The power (that is, the amount of energization) applied to the cap heater 34 is adjusted. That is, the whole processing area A can be cracked.

단열체 보지구(38)는 중심에 서브 히터 지주(33)를 관통시키는 공동을 포함하는 원통 형상으로 구성된다. 단열체 보지구(38)의 하단에는 회전대(37)보다 작은 외경의 외향(外向) 플랜지 형상의 다리(38C)를 포함한다. 한편, 단열체 보지구(38)의 상단은 거기서부터 서브 히터 지주(33)가 돌출되도록 개구되고, 퍼지 가스의 공급구(38B)를 구성한다.The insulator retaining opening 38 is configured in a cylindrical shape including a cavity through which the sub heater strut 33 passes through. The lower end of the insulator holding tool 38 includes an outward flange-shaped leg 38C having an outer diameter smaller than that of the swivel table 37. On the other hand, the upper end of the insulator holding tool 38 is opened so that the sub heater support | pillar 33 protrudes from it, and comprises the supply port 38B of purge gas.

단열체 보지구(38)와 서브 히터 지주(33) 사이에 단열 어셈블리(22) 내의 상부에 축 퍼지 가스를 공급하는 원환 형상의 단면을 포함하는 유로가 형성된다. 공급구(38B)로부터 공급된 퍼지 가스는 단열체 보지구(38)와 원통부(39)의 내벽 사이의 공간을 하향으로 흐르고, 배기공(37A)으로부터 원통부(39) 외로 배기된다. 배기공(37A)을 나온 축 퍼지 가스는 회전대(37)와 커버 플레이트(20) 사이의 극간을 반경 방향으로 흘러서 노구부에 방출되고, 거기서 노구부를 퍼지한다.A flow path including an annular cross section for supplying the axial purge gas to the upper portion of the heat insulation assembly 22 is formed between the heat insulation holding tool 38 and the sub heater support 33. The purge gas supplied from the supply port 38B flows downward through the space between the insulator holding port 38 and the inner wall of the cylindrical portion 39 and is exhausted from the exhaust hole 37A to the outside of the cylindrical portion 39. The axial purge gas exiting the exhaust hole 37A flows radially through the gap between the swivel 37 and the cover plate 20 to be discharged to the furnace port portion, and the furnace hole portion is purged therefrom.

단열체 보지구(38)의 기둥에는 단열체(40)로서 복수의 반사판(40A)과 단열판(40B)이 같은 축에 설치된다.In the column of the heat insulator retaining opening 38, a plurality of reflecting plates 40A and a heat insulating plate 40B are provided on the same shaft as the heat insulator 40.

원통부(39)는 내관(4B)과의 간극(h6)이 소정의 값이 될 수 있는 외경을 가진다. 간극(h6)은 처리 가스나 축 퍼지 가스의 누설을 억제하기 위해서 좁게 설정하는 것이 바람직하고, 예컨대 7.5mm 내지 15mm으로 하는 것이 바람직하다.The cylindrical portion 39 has an outer diameter such that the gap h6 with the inner tube 4B can be a predetermined value. The gap h6 is preferably set narrow in order to suppress leakage of the processing gas or the axial purge gas, and is preferably set to 7.5 mm to 15 mm, for example.

도 3에 수평하게 절단된 반응관(4)의 사시도가 도시된다. 또한 도 3에서는 플랜지부(4C)는 생략된다. 도 3에 도시하는 바와 같이 내관(4B)에는 처리실(6) 내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급 슬릿(4F)이 세로 방향에 웨이퍼(7)(도 1 참조)와 같은 수, 가로 방향에 3개, 격자 형상으로 배열되어 형성된다. 공급 슬릿(4F)의 가로 방향의 배열 사이나 양단의 위치에서 외관(4A)과 내관(4B) 사이의 배기 공간(S)을 구획하도록 세로 방향으로 연장된 칸막이 판(41)이 각각 설치된다. 복수의 칸막이 판(41)에 의해 주된 배기 공간(S)으로부터 분리된 구획은 노즐실(노즐 버퍼)(42)을 형성한다. 결과적으로 배기 공간(S)은 단면에서 C자형으로 형성된다. 노즐실(42)과 내관(4B) 내를 직접 연결하는 개구는 공급 슬릿(4F)만이다. 또한 노즐실(42)의 상단은 내관(4B)의 상단과 대략 같은 높이로 폐색된다.3 is a perspective view of the reaction tube 4 cut horizontally. In addition, the flange part 4C is abbreviate | omitted in FIG. As shown in FIG. 3, the inner pipe 4B has the same number of supply slits 4F for supplying the processing gas into the processing chamber 6 as the wafer 7 (see FIG. 1) in the vertical direction and three in the horizontal direction. Are arranged in a lattice shape. Partition plates 41 extending in the longitudinal direction are respectively provided so as to partition the exhaust space S between the outer tube 4A and the inner tube 4B between the transverse arrays of the supply slits 4F or at both end positions. The partition separated from the main exhaust space S by the plurality of partition plates 41 forms a nozzle chamber (nozzle buffer) 42. As a result, the exhaust space S is formed in a C shape in cross section. The opening which directly connects the nozzle chamber 42 and the inside of the inner tube 4B is only the supply slit 4F. In addition, the upper end of the nozzle chamber 42 is closed at approximately the same height as the upper end of the inner tube 4B.

칸막이 판(41)은 내관(4B)과는 연결되지만, 외관(4A)과 내관(4B)의 온도 차이에 기인하는 응력을 피하기 위해서 외관(4A)과는 연결시키지 않고 근소한 극간을 포함하도록 구성할 수 있다. 노즐실(42)은 배기 공간(S)으로부터 완전히 격리될 필요는 없고, 특히 상단이나 하단에서 배기 공간(S)과 통한 개구 또는 극간을 포함할 수 있다. 노즐실(42)은 그 외주측이 외관(4A)에 의해 구획되는 것에 한정되지 않고, 외관(4A)의 내면에 따른 칸막이 판을 별도로 설치해도 좋다.The partition plate 41 is connected to the inner tube 4B, but in order to avoid stress caused by the temperature difference between the outer tube 4A and the inner tube 4B, the partition plate 41 may be configured to include a slight gap without connecting to the outer tube 4A. Can be. The nozzle chamber 42 does not need to be completely isolated from the exhaust space S, and may include an opening or gap between the exhaust space S at the top or the bottom thereof, in particular. The nozzle chamber 42 is not limited to the outer circumferential side being partitioned by the external appearance 4A, and a partition plate along the inner surface of the external appearance 4A may be separately provided.

내관(4B)에는 단열 어셈블리(22)의 측면을 향하여 개구하는 위치에 3개의 부 배기구(4G)가 설치된다. 부 배기구(4G) 중 1개는 배기 포트(4D)와 같은 방향에 설치되고, 그 개구의 적어도 일부가 배기 포트(4D)의 관과 중첩될 수 있는 높이로 배치된다. 또한 나머지 2개의 부 배기구(4G)는 노즐실(42)의 양측부 부근에 배치된다. 또는 3개의 부 배기구(4G)가 내관(4B)의 원주 상에서 180ㅀ 간격이 될 수 있는 위치에 배치될 수 있다.In the inner tube 4B, three sub exhaust ports 4G are provided at positions that open toward the side surfaces of the heat insulating assembly 22. One of the secondary exhaust ports 4G is provided in the same direction as the exhaust port 4D, and is disposed at a height such that at least a part of the opening can overlap the pipe of the exhaust port 4D. In addition, the remaining two sub exhaust ports 4G are disposed near both side portions of the nozzle chamber 42. Alternatively, three secondary exhaust ports 4G may be arranged at positions that may be spaced 180 degrees apart on the circumference of the inner tube 4B.

도 4에 도시하는 바와 같이 3개의 노즐실(42)에는 노즐(8a 내지 8c)이 각각 설치된다. 노즐(8a 내지 8d)의 측면에는 반응관(4)의 중심 방향을 향하여 개구된 노즐 공(8H)이 각각 설치된다. 노즐 공(8H)으로부터 분출된 가스는 공급 슬릿(4F)으로부터 내관(4B) 내에 흐르도록 의도되지만, 일부의 가스는 직접 유입되지 않는다. 칸막이 판(41)에 의해 각 노즐(8a 내지 8c)은 각각 독립한 공간 내에 설치되기 때문에 각 노즐(8a 내지 8c)로부터 공급되는 처리 가스가 노즐실(42) 내에서 혼합되는 것을 억제할 수 있다. 또한 노즐실(42)에 체류하는 가스는 노즐실(42)의 상단이나 하단으로부터 배기 공간(S)에 배출될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 노즐실(42) 내에서 처리 가스가 혼합되어 박막이 형성되거나 부생성물이 생성되는 것을 억제할 수 있다. 또한 도 4에서만 노즐실(42)에 인접하는 배기 공간(S)에는 반응관의 축 방향(상하 방향)을 따라 임의로 설치될 수 있는 퍼지 노즐(8d)이 설치된다. 이후, 퍼지 노즐(8d)은 존재하지 않는 것으로서 설명한다.As shown in FIG. 4, the nozzles 8a-8c are provided in three nozzle chambers 42, respectively. On the side surfaces of the nozzles 8a to 8d, nozzle holes 8H opened toward the center direction of the reaction tube 4 are respectively provided. The gas blown out from the nozzle hole 8H is intended to flow from the supply slit 4F into the inner tube 4B, but some gas does not flow directly. Since the partition plates 41 each nozzle 8a-8c is provided in independent space, mixing of the process gas supplied from each nozzle 8a-8c in the nozzle chamber 42 can be suppressed. . In addition, the gas remaining in the nozzle chamber 42 can be discharged to the exhaust space S from the upper end or the lower end of the nozzle chamber 42. By such a configuration, the processing gas is mixed in the nozzle chamber 42 to suppress the formation of a thin film or the formation of by-products. In addition, only the purge nozzle 8d which can be arbitrarily installed along the axial direction (up-down direction) of a reaction tube is provided in the exhaust space S adjacent to the nozzle chamber 42 only in FIG. Hereinafter, the purge nozzle 8d will be described as not present.

도 5에 반응관(4)의 저면도가 도시된다. 도 5에 도시하는 바와 같이 플랜지부(4C)에는 배기 공간(S)(도 4 참조)과 플랜지 하방을 접속하는 개구로서 저 배기구(4H, 4J) 및 노즐 도입공(4K)이 설치된다. 저 배기구(4H)는 배기 포트(4D)에 가장 가까운 장소에 설치된 긴 구멍이며, 저 배기구(4J)는 C자형의 배기 공간(S)을 따라 6개소(箇所)에 설치된 작은 구멍이다. 노즐 도입공(4K)은 그 개구로부터 노즐(8a 내지 8c)(도 4 참조)이 삽입된다. 저 배기구(4J)는 후술하는 바와 같이 개구가 지나치게 크면, 그곳을 통과하는 축 퍼지 가스의 유속이 저하되고, 배기 공간(S)으로부터 원료 가스 등이 확산에 의해 노구부에 침입된다. 그렇기 때문에 중앙부의 지름을 작게 한(협착시킨) 구멍으로서 형성하는 경우가 있다.5 is a bottom view of the reaction tube 4. As shown in FIG. 5, the flange part 4C is provided with the low exhaust ports 4H and 4J and the nozzle introduction hole 4K as openings which connect the exhaust space S (refer FIG. 4) and the flange downward. The low exhaust port 4H is a long hole provided in the position closest to the exhaust port 4D, and the low exhaust port 4J is a small hole provided in six places along the C-shaped exhaust space S. As shown in FIG. In the nozzle introduction hole 4K, nozzles 8a to 8c (see Fig. 4) are inserted from the opening. When the opening is too large in the low exhaust port 4J, as described later, the flow rate of the axial purge gas passing therethrough is reduced, and the source gas or the like enters the furnace port part by diffusion from the exhaust space S. Therefore, it may form as a hole which made the diameter of a center part small (stricted).

도 6에 도시하는 바와 같이 컨트롤러(29)는 MFC(10, 13, 25), 밸브(11, 14, 26), 압력 센서(16), APC 밸브(17), 진공 펌프(18), 회전 기구(23), 보트 엘리베이터(27) 등의 각 구성과 전기적으로 접속되고, 그것들을 자동 제어한다. 또한 컨트롤러(29)는 히터(3)[어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E)], 천장 히터(80), 캡 히터(34), 온도 센서(28), 온도 센서(82), 온도 센서(84) 등의 각 구성과 전기적으로 접속되고, 그것들을 자동 제어한다. 도시를 생략하지만 컨트롤러(29)는 전력 조정기(70)를 개재하여 히터(3)[어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E)], 천장 히터(80), 캡 히터(34)와 각각 전기적으로 접속된다.As shown in FIG. 6, the controller 29 includes the MFCs 10, 13, and 25, the valves 11, 14, and 26, the pressure sensor 16, the APC valve 17, the vacuum pump 18, and a rotating mechanism. It is electrically connected with each structure, such as 23 and the boat elevator 27, and controls them automatically. The controller 29 also includes a heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E), ceiling heater 80, It is electrically connected with each structure, such as the cap heater 34, the temperature sensor 28, the temperature sensor 82, and the temperature sensor 84, and controls them automatically. Although not shown, the controller 29 uses the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, and lower heater) via the power regulator 70. 3E), the ceiling heater 80, and the cap heater 34 are electrically connected to each other.

컨트롤러(29)는 CPU(Central Processing Unit)(212), RAM(Random Access Memory)(214), 기억 장치(216), I/O 포트(218)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(214), 기억 장치(216), I/O 포트(218)는 내부 버스(220)를 개재하여 CPU(212)과 데이터 교환 가능하도록 구성된다. I/O 포트(218)는 전술한 각 구성에 접속된다. 컨트롤러(29)에는 예컨대 터치패널 등과의 입출력 장치(222)가 접속된다.The controller 29 is configured as a computer having a central processing unit (CPU) 212, a random access memory (RAM) 214, a storage device 216, and an I / O port 218. The RAM 214, the storage device 216, and the I / O port 218 are configured to exchange data with the CPU 212 via an internal bus 220. I / O port 218 is connected to each of the configurations described above. The controller 29 is connected to, for example, an input / output device 222 such as a touch panel.

기억 장치(216)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(216) 내에는 기판 처리 장치(1)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건을 따라 기판 처리 장치(1)의 각 구성에 성막 처리 등을 실행시키기 위한 프로그램(프로세스 레시피나 클리닝 레시피 등의 레시피)이 판독 가능하도록 격납된다. RAM(214)은 CPU(212)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.The storage device 216 is composed of, for example, a flash memory, a hard disk drive (HDD), or the like. In the storage device 216, a control program for controlling the operation of the substrate processing apparatus 1, or a program for performing film formation processing or the like on each component of the substrate processing apparatus 1 according to processing conditions (process recipe or cleaning recipe). Recipes, etc.) are stored to be readable. The RAM 214 is configured as a work area in which programs, data, and the like read by the CPU 212 are temporarily held.

CPU(212)은 기억 장치(216)로부터 제어 프로그램을 판독하여 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(222)로부터의 조작 커맨드의 입력 등을 따라 기억 장치(216)로부터 레시피를 판독하고 레시피를 따르도록 각 구성을 제어한다.The CPU 212 reads and executes a control program from the storage device 216, and reads a recipe from the storage device 216 following the input of an operation command from the input / output device 222, and follows the recipe. Control the configuration.

컨트롤러(29)는 외부 기억 장치(224)[예컨대 USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, HDD]에 지속적으로 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(216)나 외부 기억 장치(224)는 컴퓨터 판독 가능한 유체인 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(224)를 이용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.The controller 29 is used to install the above-mentioned programs continuously stored in the external storage device 224 (e.g., a semiconductor memory such as a USB memory or a memory card, an optical disk such as a CD or a DVD, an HDD). It can be configured by. The storage device 216 or the external storage device 224 is configured as a medium that is a computer readable fluid. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. In addition, the program may be provided to the computer by using a communication means such as the Internet or a dedicated line without using the external storage device 224.

<반도체 장치의 제조 방법><Method for Manufacturing Semiconductor Device>

다음으로 상기 기판 처리 장치(1)를 이용하여 반도체 장치(디바이스)의 제조 공정의 일 공정으로서 웨이퍼(7) 위로 막을 형성하는 처리(이하, 성막 처리라고도 말한다)의 시퀀스예에 대해서 설명한다.Next, the sequence example of the process (henceforth a film-forming process) which forms a film | membrane on the wafer 7 as one process of the manufacturing process of a semiconductor device (device) using the said substrate processing apparatus 1 is demonstrated.

여기서는 노즐(8)을 2개 이상 설치하고, 예컨대 노즐(8a)로부터 제1 처리 가스(원료 가스)로서 헥사클로로디실란(Si2Cl6, 즉 약칭은 HCDS) 가스를 공급하고, 노즐(8b)로부터 제2 처리 가스(원료 가스)로서 암모니아(NH3) 가스를 공급하여 웨이퍼(7) 상에 실리콘질화(SiN)막을 형성하는 예에 대해서 설명한다. 제2 처리 가스(원료 가스)가 반응 가스인 경우도 있다. 또한 이하의 설명에서 기판 처리 장치(1)의 각 구성의 동작은 컨트롤러(29)에 의해 제어된다.Here, two or more nozzles 8 are provided, for example, hexachlorodisilane (Si 2 Cl 6 , that is, abbreviated HCDS) gas is supplied from the nozzle 8a as the first processing gas (raw material gas), and the nozzle 8b ), An example in which a silicon nitride (SiN) film is formed on the wafer 7 by supplying ammonia (NH 3 ) gas as the second processing gas (raw material gas) is described. The second processing gas (raw material gas) may be a reactive gas. In addition, in the following description, the operation | movement of each structure of the substrate processing apparatus 1 is controlled by the controller 29. As shown in FIG.

본 실시 형태에서의 성막 처리에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 공정과, 처리실(6) 내로부터 HCDS 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정과, 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급하는 공정과, 처리실(6) 내로부터 NH3 가스(잔류 가스)를 제거하는 공정을 소정 횟수(1회 이상) 반복하는 것에 의해 웨이퍼(7) 상에 SiN막을 형성한다. 본 명세서에서는 이 성막 시퀀스를 편의상 다음과 같이 표기한다.In the film forming process of the present embodiment, a process of supplying HCDS gas to the wafer 7 in the process chamber 6, a process of removing HCDS gas (residual gas) from the process chamber 6, and a process chamber 6 The process of supplying the NH 3 gas to the wafer 7 and the process of removing the NH 3 gas (residual gas) from the process chamber 6 are repeated a predetermined number of times (one or more times) on the wafer 7. SiN film is formed. In this specification, this film formation sequence is described as follows for convenience.

(HCDS→NH3)×n ⇒ SiN(HCDS → NH 3 ) × n ⇒ SiN

본 실시 형태에서는 결정(結晶) 중에 Si를 제공하는 SiCl2(활성종)이 표면에 흡착(화학흡착)하는 것에 의해 성막이 진행한다. HCDS로부터 SiCl2이 발생하는 화학 반응에는 이하의 (1), (2)을 포함하는 다양한 루트가 있으며, 경험적으로 적지 않게 (2)의 루트가 존재할 것으로 생각된다.In this embodiment, the film formation proceeds by determining (結晶) SiCl 2 (active species) adsorption (chemisorption) on the surface that provides the Si. In the chemical reaction in which SiCl 2 is generated from HCDS, there are various routes including the following (1) and (2), and it is thought that there is a significant number of routes in (2).

(1) Si2Cl6의 해리 흡착.(1) dissociation adsorption of Si 2 Cl 6 .

(2) 기상(氣相) 중에서 소정의 평형 조건(2) Predetermined equilibrium conditions in the gas phase

Si2Cl6 ⇔ SiCl2+SiCl4에 향하여 분해된 SiCl2이 흡착.Si 2 Cl 6 흡착 adsorption of decomposed SiCl 2 towards SiCl 2 + SiCl 4 .

어떤 경우에도 SiCl2의 전구체의 농도(분압)이 SiCl2의 대량 소비에 따라 웨이퍼(7)의 표면 부근에서 저하된다.Concentration (partial pressure) of the precursor of SiCl 2 In any case, according to the mass consumption of SiCl 2 is lowered near the surface of the wafer (7).

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

보트(21)에는 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼가 보지된다. 복수 매의 웨이퍼(7)가 보트(21)에 장전(裝塡)(웨이퍼 차지)되면, 보트(21)는 보트 엘리베이터(27)에 의해 처리실(6) 내에 반입(보트 로드)된다. 이때 씰 캡(19)은 O링(19A)을 개재하여 매니폴드(5)의 하단을 기밀하게 폐색(씰)한 상태가 된다. 웨이퍼 차지하기 전의 스탠바이 상태로부터 밸브(26)를 열고 원통부(39) 내에 소량의 퍼지 가스가 공급될 수 있다.The boat 21 holds a plurality of product wafers having a pattern formed at all positions capable of holding the wafer 7. When a plurality of wafers 7 are loaded into the boat 21 (wafer charge), the boat 21 is loaded (boat loaded) into the processing chamber 6 by the boat elevator 27. At this time, the seal cap 19 is in a state in which the lower end of the manifold 5 is hermetically closed (sealed) via the O-ring 19A. From the standby state before the wafer is charged, the valve 26 is opened and a small amount of purge gas can be supplied into the cylindrical portion 39.

(압력 조정)(Pressure adjustment)

처리실(6) 내, 즉 웨이퍼(7)가 존재하는 공간이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 펌프(18)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때 처리실(6) 내의 압력은 압력 센서(16)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(17)가 피드백 제어된다. 원통부(39) 내로의 퍼지 가스 공급 및 진공 펌프(18)의 작동은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 유지한다.Vacuum evacuation (decompression evacuation) is performed by the vacuum pump 18 so that the space in the processing chamber 6, that is, the space in which the wafer 7 exists becomes a predetermined pressure (vacuum degree). At this time, the pressure in the process chamber 6 is measured by the pressure sensor 16, and the APC valve 17 is feedback-controlled based on this measured pressure information. The purge gas supply into the cylinder 39 and the operation of the vacuum pump 18 are maintained for at least until the processing on the wafer 7 is finished.

(승온)(Temperature)

처리실(6) 내로부터 산소 등이 충분히 배기된 후, 처리실(6) 내의 승온이 시작된다. 처리실(6)이 성막에 바람직한 소정의 온도 분포가 되도록, 온도 센서(28)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(3)[어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E)]로의 통전량이 피드백 제어된다. 또한 온도 센서(82)가 검출한 온도 정보에 기초하여 천장 히터(80)로의 통전량이 피드백 제어된다. 또한 온도 센서(84)가 검출한 온도 정보에 기초하여 캡 히터(34)로의 통전량이 피드백 제어된다. 히터(3)[어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E)], 천장 히터(80) 및 캡 히터(34)에 의한 처리실(6) 내의 가열은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리(성막)가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다. 캡 히터(34)로의 통전 기간은 히터(3)에 의한 가열 기간과 일치시킬 필요는 없다. 성막이 시작되기 직전에서, 캡 히터(34)의 온도는 성막 온도와 같은 온도에 도달하고, 매니폴드(5)의 내면 온도는 180℃ 이상(예컨대 260℃)에 도달하는 것이 바람직하다.After oxygen and the like are sufficiently exhausted from the process chamber 6, the temperature increase in the process chamber 6 starts. The heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C) based on the temperature information detected by the temperature sensor 28 so that the processing chamber 6 becomes a predetermined temperature distribution suitable for film formation. ), The center electricity heater 3D, the electricity supply amount to the lower heater 3E] is feedback-controlled. In addition, the amount of electricity supplied to the ceiling heater 80 is feedback controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 82. In addition, the amount of electricity supplied to the cap heater 34 is feedback controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 84. To the heater 3 (upper heater 3A, center upper heater 3B, center heater 3C, center lower heater 3D, lower heater 3E), ceiling heater 80 and cap heater 34 Heating in the processing chamber 6 is continuously performed at least until the processing (deposition) on the wafer 7 is finished. The energization period to the cap heater 34 need not coincide with the heating period by the heater 3. Just before the film formation starts, it is preferable that the temperature of the cap heater 34 reaches the same temperature as the film formation temperature, and the inner surface temperature of the manifold 5 reaches 180 ° C or more (for example, 260 ° C).

또한 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전을 시작한다. 회전 기구(23)에 의해 회전축(66), 회전대(37), 원통부(39)를 개재하여 보트(21)가 회전되는 것에 의해 캡 히터(34)는 회전시키지 않고 웨이퍼(7)를 회전시킨다. 이에 의해 가열의 불균일이 저감된다. 회전 기구(23)에 의한 보트(21) 및 웨이퍼(7)의 회전은 적어도 웨이퍼(7)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안은 계속해서 수행된다.In addition, the boat 21 and the wafer 7 are started to rotate by the rotating mechanism 23. The cap heater 34 rotates the wafer 7 without rotating by the boat 21 being rotated by the rotating mechanism 23 via the rotating shaft 66, the rotating table 37, and the cylindrical part 39. As shown in FIG. . Thereby, the nonuniformity of heating is reduced. Rotation of the boat 21 and the wafer 7 by the rotating mechanism 23 is continuously performed at least until the processing for the wafer 7 is finished.

(성막)(Film formation)

처리실(6) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 스텝 1 내지 스텝 4를 반복하여 실행한다. 또한 스텝 1을 시작하기 전에 밸브(26)를 열고 퍼지 가스(N2)의 공급을 증가시켜도 좋다.When the temperature in the processing chamber 6 is stabilized at the preset processing temperature, steps 1 to 4 are repeated. In addition, before starting step 1, the valve 26 may be opened to increase the supply of the purge gas N 2 .

[스텝 1: 원료 가스 공급 공정][Step 1: Raw material gas supply process]

스텝 1에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급한다. 밸브(11)를 엶과 동시에 밸브(14)를 열고, 가스 공급관(9) 내에 HCDS 가스를 흘리고, 가스 공급관(12) 내에 N2 가스를 흘린다. HCDS 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10, 13)에 의해 유량 조정되고, 노즐실(42)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 HCDS 가스를 공급하는 것에 의해 웨이퍼(7)의 최표면(最表面) 상에 제1층으로서 예컨대 1원자층 미만 내지 수원자층의 두께의 실리콘(Si) 함유막이 형성된다.In step 1, HCDS gas is supplied to the wafer 7 in the processing chamber 6. At the same time as the valve 11 is removed, the valve 14 is opened, the HCDS gas flows into the gas supply pipe 9, and the N 2 gas flows into the gas supply pipe 12. The HCDS gas and the N 2 gas are respectively adjusted in flow rate by the MFCs 10 and 13, supplied into the process chamber 6 via the nozzle chamber 42, and exhausted from the exhaust pipe 15. By supplying the HCDS gas to the wafer 7, a silicon (Si) -containing film having a thickness of, for example, less than one atomic layer to a few atomic layers is formed on the outermost surface of the wafer 7 as a first layer. .

[스텝 2: 원료 가스 배기 공정][Step 2: Raw Material Gas Exhaust Process]

제1층이 형성된 후, 밸브(11)를 닫고 HCDS 가스의 공급을 정지한다. 이때 APC 밸브(17)는 연 상태 하여 진공 펌프(18)에 의해 처리실(6) 내를 진공 배기하고, 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제1층의 형성에 기여한 후의 HCDS 가스를 처리실(6) 내로부터 배출한다. 또한 밸브(14)나 밸브(26)를 연 상태로 하고, 공급된 N2 가스는 가스 공급관(9)이나 반응관(4) 내, 노구부를 퍼지한다.After the first layer is formed, the valve 11 is closed to stop the supply of the HCDS gas. At this time, the APC valve 17 is opened and evacuated the inside of the processing chamber 6 by the vacuum pump 18, and the HCDS gas after contributing to the formation of the unreacted or first layer remaining in the processing chamber 6 is treated with the processing chamber ( 6) Discharge from inside. In addition, the valve 14 and the valve 26 are opened, and the supplied N 2 gas purges the furnace port portion in the gas supply pipe 9 or the reaction pipe 4.

[스텝 3: 반응 가스 공급 공정][Step 3: Reactive gas supply process]

스텝 3에서는 처리실(6) 내의 웨이퍼(7)에 대하여 NH3 가스를 공급한다. 밸브(11, 14)의 개폐 제어를 스텝 1에서의 밸브(11, 14)의 개폐 제어와 마찬가지의 순서로 수행한다. NH3 가스 및 N2 가스는 각각 MFC(10, 13)에 의해 유량 조정되고, 노즐실(42)을 개재하여 처리실(6) 내에 공급되고 배기관(15)으로부터 배기된다. 웨이퍼(7)에 대하여 공급된 NH3 가스는 스텝 1에서 웨이퍼(7) 상에 형성된 제1층, 즉 Si 함유층의 적어도 일부와 반응한다. 이에 의해 제1층은 질화되어, Si 및 N을 포함하는 제2층, 즉 실리콘질화층(SiN층)으로 변화(개질)된다.In step 3, NH 3 gas is supplied to the wafer 7 in the processing chamber 6. Opening and closing control of the valves 11 and 14 is performed in the same procedure as that of opening and closing control of the valves 11 and 14 in step 1. The NH 3 gas and the N 2 gas are respectively adjusted in flow rate by the MFCs 10 and 13, supplied into the process chamber 6 via the nozzle chamber 42, and exhausted from the exhaust pipe 15. The NH 3 gas supplied to the wafer 7 reacts with at least a portion of the first layer, that is, the Si containing layer, formed on the wafer 7 in step 1. As a result, the first layer is nitrided and changed (modified) into a second layer containing Si and N, that is, a silicon nitride layer (SiN layer).

[스텝 4: 반응 가스 배기 공정][Step 4: Reaction gas exhaust process]

제2층이 형성된 후, 밸브(11)를 닫고 NH3 가스의 공급을 정지한다. 그리고 스텝 1과 마찬가지의 처리 순서에 의해 처리실(6) 내에 잔류하는 미반응 또는 제2층의 형성에 기여한 후의 NH3 가스나 반응 부생성물을 처리실(6) 내로부터 배출한다.After the second layer is formed, the valve 11 is closed to stop the supply of NH 3 gas. And discharges the first step and the unreacted or NH 3 gas and the reaction by-products after the contribution to the formation of the second layer which remain in the chamber 6 by the processing procedure of the same from the inside of the treatment chamber (6).

이상의 4개의 스텝을 비동시에, 즉 오버랩시키지 않고 수행하는 사이클을 소정 횟수(n회) 수행하는 것에 의해 웨이퍼(7) 상에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiN막을 형성할 수 있다.By performing the above four steps at the same time, i.e. without overlapping, a predetermined number of times (n times), a SiN film having a predetermined composition and a predetermined film thickness can be formed on the wafer 7.

전술한 시퀀스의 처리 조건은 예컨대 다음과 같다.The processing conditions of the above-described sequence are as follows, for example.

처리 온도(웨이퍼 온도): 250℃ 내지 700℃Treatment temperature (wafer temperature): 250 ° C to 700 ° C

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

HCDS 가스 공급 유량: 1sccm 내지 2,000sccmHCDS gas supply flow rate: 1 sccm to 2,000 sccm

NH3 가스 공급 유량: 100sccm 내지 10,000sccmNH 3 gas supply flow rate: 100 sccm to 10,000 sccm

N2 가스 공급 유량(노즐): 100sccm 내지 10,000sccmN 2 gas supply flow rate (nozzle): 100 sccm to 10,000 sccm

N2 가스 공급 유량(회전축): 100sccm 내지 500sccmN 2 gas supply flow rate (rotary shaft): 100sccm to 500sccm

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

HCDS 등의 열분해성 가스는 석영보다 금속의 표면에서 부생성물의 막을 형성하기 쉬운 경우가 있다. HCDS(및 암모니아)에 노출된 표면은 특히 260℃ 이하일 때 SiO, SiON 등이 부착되기 쉽다.Thermally decomposable gases, such as HCDS, are more likely to form byproduct films on the surface of metals than quartz. Surfaces exposed to HCDS (and ammonia) are susceptible to SiO, SiON, etc., especially at temperatures below 260 ° C.

(퍼지 및 대기압 복귀)(Purge and atmospheric pressure return)

성막 처리가 완료된 후, 밸브(14)를 열고 가스 공급관(12)으로부터 N2 가스를 처리실(6) 내에 공급하고 배기관(15)으로부터 배기한다. 이에 의해 처리실(6) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 잔류하는 원료나 부생성물이 처리실(6) 내로부터 제거(퍼지)된다. 그 후 APC 밸브(17)가 닫히고, 처리실(6) 내의 압력이 상압이 될 때까지 N2 가스가 충전된다(대기압 복귀).After the film forming process is completed, the valve 14 is opened and the N 2 gas is supplied from the gas supply pipe 12 into the processing chamber 6 and exhausted from the exhaust pipe 15. As a result, the atmosphere in the processing chamber 6 is replaced with an inert gas (inert gas substitution), and the remaining raw materials and by-products are removed (purged) from the processing chamber 6. Thereafter, the APC valve 17 is closed and the N 2 gas is filled until the pressure in the processing chamber 6 becomes the normal pressure (atmospheric pressure return).

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

보트 엘리베이터(27)에 의해 씰 캡(19)이 하강되어 매니폴드(5)의 하단이 개구된다. 그리고 처리 완료된 웨이퍼(7)가 보트(21)에 지지된 상태에서 매니폴드(5)의 하단으로부터 반응관(4)의 외부에 반출된다(보트 언로드). 처리 완료된 웨이퍼(7)는 보트(21)로부터 취출된다.The seal cap 19 is lowered by the boat elevator 27 to open the lower end of the manifold 5. And the processed wafer 7 is carried out from the lower end of the manifold 5 to the exterior of the reaction tube 4 in the state supported by the boat 21 (boat unloading). The processed wafer 7 is taken out from the boat 21.

전술한 성막 처리를 수행하면, 가열되고 있었던 반응관(4) 내의 부재의 표면, 예컨대 외관(4A)의 내벽, 노즐(8a)의 표면, 내관(4B)의 표면, 보트(21)의 표면 등에 질소를 포함하는 SiN막 등이 퇴적하여 박막을 형성할 수 있다. 그래서 이들의 퇴적물의 양, 즉 누적 막 두께가 퇴적물에 박리나 낙하가 발생하기 전의 소정의 양(두께)에 달했을 때 클리닝 처리가 수행된다. 클리닝 처리는 반응관(4) 내에 불소계 가스로서 예컨대 F2 가스를 공급하는 것에 의해 수행된다.When the above-described film forming process is performed, the surface of the member in the reaction tube 4 that is being heated, such as the inner wall of the outer surface 4A, the surface of the nozzle 8a, the surface of the inner tube 4B, the surface of the boat 21, and the like. SiN films or the like containing nitrogen may be deposited to form a thin film. Thus, the cleaning process is performed when the amount of these deposits, that is, the cumulative film thickness, reaches a predetermined amount (thickness) before peeling or dropping occurs in the deposit. The cleaning process is performed by supplying, for example, an F 2 gas as the fluorine-based gas into the reaction tube 4.

<작용 및 효과><Action and effect>

상기 기판 처리 장치(1)에서는 어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E), 캡 히터(34) 및 천장 히터(80)의 온도를 각각 제어하는 것에 의해 처리실(6)의 상하 방향의 온도를 거의 균일하게 제어할 수 있다. 이에 의해 보트(21)에서의 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 프로덕트 웨이퍼를 보지하고 더미 웨이퍼를 없앨 수 있다.In the substrate processing apparatus 1, the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the cap heater 34, and the ceiling heater 80 By controlling the temperature of), the temperature of the up-down direction of the process chamber 6 can be controlled almost uniformly. Thereby, a product wafer can be hold | maintained in all the positions which can hold | maintain the wafer 7 in the boat 21, and a dummy wafer can be eliminated.

또한 보트(21)에서의 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 프로덕트 웨이퍼가 보지된 상태에서 가스 공급관(9)으로부터 기상 중에서 분해하는 원료 가스를 공급했을 때, 분해에 의해 생성된 생성 가스의 1종(예컨대 SiCl2)의 분압이 보트(21)에 보지되는 웨이퍼(7)의 모든 위치에서 거의 균일해진다. 이에 의해 보트(21)의 상하 방향에 복수 배열된 프로덕트 웨이퍼에 형성되는 막의 두께가 프로덕트 웨이퍼 사이에서 불균일해지는 것을 억제할 수 있다.Further, when the raw material gas decomposed in the gaseous phase is supplied from the gas supply pipe 9 in a state where the product wafer is held at all positions where the wafer 7 in the boat 21 can be held, 1 of the generated gas generated by decomposition The partial pressure of the species (eg SiCl 2 ) becomes almost uniform at all positions of the wafer 7 held in the boat 21. Thereby, it can suppress that the thickness of the film | membrane formed in the product wafer arranged in multiple numbers in the up-down direction of the boat 21 is nonuniform between product wafers.

또한 기판 처리 장치(1)에서는 예컨대 프로덕트 웨이퍼의 상단측과 하단측에 배치되는 더미 웨이퍼를 없애는 것에 의해 프로덕트 웨이퍼의 매수를 늘릴 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있다. 또는 프로덕트 웨이퍼 매수를 늘리는 대신에 더미 웨이퍼를 없앤 만큼만 프로덕트 웨이퍼의 피치를 확장시킬 수도 있다.In the substrate processing apparatus 1, the number of product wafers can be increased and productivity can be improved, for example, by eliminating dummy wafers disposed on the top and bottom sides of the product wafer. Alternatively, instead of increasing the number of product wafers, the pitch of the product wafers can be extended only by removing the dummy wafers.

또한 기판 처리 장치(1)에서는 예컨대 보트 천판(21B)의 지름은 내관(4B)의 내경의 90% 이상 98% 이하로 설정되거나, 또는 보트(21)에 보지된 웨이퍼(7) 사이의 갭은 예컨대 6mm 이상 16mm 이하가 되도록 설정된다. 보트 천판(21B)의 지름이 내관(4B)의 내경의 90% 이상으로 설정되는 것에 의해 확산에 의한 가스 이동[특히 보트 천판(21B) 상에서 웨이퍼(7)측에 잉여 SiCl2이 유입되는 것]을 억제할 수 있다. 또한 보트 천판(21B)의 지름이 내관(4B)의 내경의 98% 이하로 설정되는 것에 의해 보트(21)를 내관(4B)으로부터 안전하게 반입출시킬 수 있다.In the substrate processing apparatus 1, for example, the diameter of the boat top plate 21B is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B, or the gap between the wafers 7 held by the boat 21 is For example, it is set to become 6 mm or more and 16 mm or less. Gas migration due to diffusion by setting the diameter of the boat top plate 21B to 90% or more of the inner diameter of the inner tube 4B (in particular, excess SiCl 2 flows into the wafer 7 side on the boat top plate 21B) Can be suppressed. Further, the boat 21 can be safely carried in and out of the inner tube 4B by setting the diameter of the boat top plate 21B to 98% or less of the inner diameter of the inner tube 4B.

또한 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적은 예컨대 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상 3배 이하가 되도록 설정된다. 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적이 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 3배 이하로 설정되는 것에 의해 가스 나머지의 절대량이 적어진다. 또한 천장(74)과 보트 천판(21B)으로 개재된 상단 공간의 용적이 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상으로 설정되는 것에 의해 가스가 주 배기구(4E)에 원활하게 흐른다.Further, the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set such that, for example, the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other held by the boat 21 is one or more times three times or less. do. The volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B is set to three times or less the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other held by the boat 21, thereby reducing The absolute amount is less. In addition, the gas is set by the volume of the upper space interposed between the ceiling 74 and the boat top plate 21B to be one or more times the volume of the space interposed on the adjacent wafers 7 held by the boat 21. It flows smoothly to the main exhaust port 4E.

또한 기판 처리 장치(1)에서는 보트(21)에 보지 가능한 최하 위치에 보지된 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 단열체(40)의 상면의 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적은 예컨대 보트(21)에 보지된 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의, 0.5배 이상 1.5배 이하가 되도록 설정된다. 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적이 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1.5배 이하로 설정되는 것에 의해 가스 나머지의 절대량이 적어진다. 또한 웨이퍼(7)와 저판(86) 또는 천판(39A)으로 개재된 하단 공간의 용적이 서로 인접하는 웨이퍼(7)에 개재된 공간의 용적의 1배 이상으로 설정되는 것에 의해 가스가 주 배기구(4E)에 원활하게 흐른다.In the substrate processing apparatus 1, the volume of the lower space interposed between the wafer 7 held at the lowest position that can be held by the boat 21 and the bottom plate 86 or the top plate 39A of the upper surface of the heat insulator 40 is For example, it is set to be 0.5 times or more and 1.5 times or less of the volume of the space interposed between the wafers 7 held by the boat 21 adjacent to each other. Since the volume of the lower space interposed between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is set to 1.5 times or less the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other, the absolute amount of the remaining gas is small. Lose. In addition, the volume of the lower space interposed between the wafer 7 and the bottom plate 86 or the top plate 39A is set to one or more times the volume of the space interposed between the wafers 7 adjacent to each other. 4E) flows smoothly.

도 7에는 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(1)로서 보트(21)의 보지 위치 전체에 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)를 보지했을 때의, 보지 위치에 대한 래디컬 분포의 해석 결과가 도시된다. 또한 도 10에는 비교예의 기판 처리 장치로서 보트(21)의 보지 위치의 패턴 웨이퍼의 상단측과 하단측에 더미 웨이퍼를 보지했을 때의, 보지 위치에 대한 래디컬 분포의 해석 결과가 도시된다(도 7 참조). 여기서 래디컬은 HCDS가 반응할 때 생성되는 부대전자(不對電子)를 가지는 원자 또는 분자를 말한다.FIG. 7 shows the analysis result of the radical distribution with respect to the holding position when the pattern wafer (product wafer) is held in the entire holding position of the boat 21 as the substrate processing apparatus 1 of the first embodiment. 10 shows the analysis result of the radical distribution with respect to the holding position when the dummy wafer is held at the upper end side and the lower end side of the pattern wafer at the holding position of the boat 21 as the substrate processing apparatus of the comparative example (FIG. 7). Reference). Here, radical refers to an atom or a molecule having a secondary electron generated when HCDS reacts.

도 10에 도시하는 바와 같이 비교예의 기판 처리 장치에서는 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)의 상단측과 하단측에, 제품으로서 사용하지 않는 더미 웨이퍼를 수 매 보지한다. 비교예의 기판 처리 장치에서는 반응관 주위에 상하 방향을 따라 배치된 히터를 구비하지만 제1 실시 형태와 같은 온도 센서(82, 84)를 구비하지 않고, 캡 히터나 천장 히터를 독립적으로 온도 제어하여 균열 영역을 확대하도록 구성되지는 않는다. 여기서 패턴 웨이퍼는 패턴이 형성되는 것에 의해 패턴이 없는 경우에 비해 표면적이 커지고, 표면적에 비례하여 래디컬의 소비가 극심하다. 더미 웨이퍼는 패턴이 형성되지 않고(패턴 웨이퍼에 비해 표면적이 작게), 래디컬의 소비가 거의 없다. 비교예의 기판 처리 장치에서 패턴 웨이퍼의 상단측과 하단측에 더미 웨이퍼를 배치하는 것은 그것들에 개재된 패턴 웨이퍼를 규칙적으로 무한 길이로 배열된 패턴 웨이퍼의 일부로 여기도록(그 부분에는 단부 효과는 미치지 않고, 온도나 가스 농도는 균일화된다) 하기 위해서다.As shown in FIG. 10, in the substrate processing apparatus of a comparative example, dummy wafers which are not used as products are held on the upper end side and the lower end side of the pattern wafer (product wafer). In the substrate processing apparatus of the comparative example, the heaters are arranged around the reaction tube along the vertical direction, but do not include the temperature sensors 82 and 84 as in the first embodiment, and the cap heaters and the ceiling heaters are independently temperature-controlled and cracked. It is not configured to enlarge the area. Here, the patterned wafer has a large surface area compared to the case where the pattern is not formed due to the formation of the pattern, and the radical consumption is extremely high in proportion to the surface area. The dummy wafer has no pattern (small surface area compared with the pattern wafer), and almost no radical consumption. In the substrate processing apparatus of the comparative example, disposing the dummy wafers on the top side and the bottom side of the pattern wafer so that the pattern wafers interposed thereon are regarded as part of the pattern wafers arranged at regular lengths (with no end effect on the portion). Temperature and gas concentration are uniformized).

도 10에 도시하는 바와 같이 비교예의 기판 처리 장치에서는 패턴 웨이퍼의 상단부와 하단부에서 래디컬 분포의 균일성이 악화된다는 것을 알 수 있다. 그 원인은 래디컬의 소비가 거의 없는 더미 웨이퍼와, 래디컬의 소비가 극심한 패턴 웨이퍼(표면적에 비례한다)의 차이에 의해 로딩 이펙트가 발생하기 때문이다. 즉 패턴 웨이퍼 상은 표면적이 크고 래디컬의 소비가 극심하기 때문에 기상 중의 래디컬 농도는 낮아지는 한편, 더미 웨이퍼 상에서는 소비가 적기 때문에 기상 중의 래디컬 농도는 높다. 이와 같이 극단적인 농도 차가이가 있는 패턴 웨이퍼와 더미 웨이퍼가 인접하는 영역에서는 기상 중의 농도 확산이 발생해 래디컬 농도 차이를 완화하는 방향으로 작용한다. 그렇기 때문에 패턴 웨이퍼의 상단부와 하단부에서는 필연적으로 농도가 높아지고(막 두께가 두꺼워지고), 막 두께의 균일성을 악화시킨다.As shown in FIG. 10, it can be seen that in the substrate processing apparatus of the comparative example, the uniformity of the radical distribution is deteriorated at the upper end and the lower end of the pattern wafer. The reason for this is that the loading effect is caused by the difference between the dummy wafer which consumes almost no radical and the pattern wafer (which is proportional to the surface area) where the radical consumption is extremely high. That is, since the surface area of the pattern wafer is large and the consumption of radicals is extremely high, the radical concentration in the gas phase is low, while the consumption on the dummy wafer is low, so the radical concentration in the gas phase is high. As described above, in the region where the pattern wafer and the dummy wafer which have extreme concentration differences are adjacent to each other, concentration diffusion occurs in the gas phase to act to alleviate the radical concentration difference. For this reason, the concentration at the upper end and the lower end of the pattern wafer inevitably becomes high (film thickness becomes thick), and the uniformity of the film thickness is deteriorated.

이에 대하여 제1 실시 형태의 기판 처리 장치(1)에서는 보트(21)의 웨이퍼(7)의 보지 위치 전체에 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)가 보지된다. 또한 기판 처리 장치(1)에서는 어퍼 히터(3A), 센터 어퍼 히터(3B), 센터 히터(3C), 센터 로어 히터(3D), 로어 히터(3E), 캡 히터(34) 및 천장 히터(80)의 온도를 각각 제어하는 것에 의해, 패턴 웨이퍼의 상단부와 하단부의 영역의 온도를 거의 균일하게 제어할 수 있기 때문에 더미 웨이퍼를 없애는 것이 가능하다.On the other hand, in the substrate processing apparatus 1 of 1st Embodiment, the pattern wafer (product wafer) is hold | maintained in the whole holding position of the wafer 7 of the boat 21. As shown in FIG. In the substrate processing apparatus 1, the upper heater 3A, the center upper heater 3B, the center heater 3C, the center lower heater 3D, the lower heater 3E, the cap heater 34, and the ceiling heater 80 By controlling the temperature of), it is possible to eliminate the dummy wafer since the temperature of the region of the upper end portion and the lower end portion of the pattern wafer can be controlled almost uniformly.

도 7에 도시되는 바와 같이 보트(21)의 웨이퍼(7)의 보지 위치 전체에 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)를 보지했을 때는 전체적으로 래디컬 분포의 균일성이 개선됨을 알 수 있다(도 7 중의 파선의 그래프 참조). 이는 보트(21)의 웨이퍼(7)의 보지 위치 전체에 패턴 웨이퍼를 보지하기 때문에 비교예와 같이 더미 웨이퍼와 패턴 웨이퍼의 소비 차이가 없기 때문이다.As shown in FIG. 7, when the pattern wafer (product wafer) is hold | maintained in the whole holding position of the wafer 7 of the boat 21, it turns out that the uniformity of radical distribution is improved as a whole (the graph of the broken line in FIG. 7). Reference). This is because there is no difference in consumption between the dummy wafer and the pattern wafer as in the comparative example because the pattern wafer is held in the entire holding position of the wafer 7 of the boat 21.

단, 도 7에서는 아직 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)의 상단부와 하단부에서 농도량의 영역이 조금 보인다. 이는 패턴 웨이퍼 영역 외, 즉 보트 천판(21B)과 반응관(4)의 내관(4B) 사이의 공간의 영향에 의한 것으로 생각된다. 이 부분은 내관(4B)을 구성하는 석영으로 둘러싸이고, 적극적인 가스의 흐름은 없지만 확산에 의해 래디컬이 웨이퍼(7) 부근에 확산된다. 그리고 석영 표면의 래디컬의 소비가 베어 웨이퍼(표면에 실리콘 평탄면만 노출된 것)와 동등하다고 하면, 이 공간의 농도는 패턴 웨이퍼 상과 비교하면 역시 짙고, 여기서 농도 차이가 발생한다.However, in FIG. 7, the area of the concentration amount is slightly visible at the upper end and lower end of the pattern wafer (product wafer). This is considered to be due to the influence of the space outside the pattern wafer region, that is, between the boat top plate 21B and the inner tube 4B of the reaction tube 4. This part is surrounded by quartz constituting the inner tube 4B, and there is no active gas flow, but the radical diffuses near the wafer 7 by diffusion. If the consumption of radicals on the quartz surface is equal to that of bare wafers (only the silicon flat surface is exposed on the surface), the density of this space is also thicker than that on the pattern wafer, where concentration differences occur.

도 8에는 보트(21)의 웨이퍼(7)의 보지 위치 전체에 패턴 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼)를 보지했을 때의, 보트(21)의 상하 방향의 웨이퍼(7)의 보지 위치에 대한 래디컬 분포의 해석 결과가 도시된다. 도 8에 도시하는 바와 같이 보트(21)의 상단부측에 래디컬 농도가 높은 공간임을 알 수 있다. 이를 개선하기 위한 제2 실시 형태, 제3 실시 형태의 기판 처리 장치를 이하에 나타낸다.8 shows the analysis of the radical distribution of the holding position of the wafer 7 in the vertical direction of the boat 21 when the pattern wafer (product wafer) is held in the entire holding position of the wafer 7 of the boat 21. The result is shown. As shown in FIG. 8, it can be seen that the radical concentration is a space on the upper end side of the boat 21. The substrate processing apparatus of 2nd Embodiment and 3rd Embodiment for improving this is shown below.

〔제2 실시 형태〕[2nd Embodiment]

도 9를 이용하여 제2 실시 형태의 기판 처리 장치(100)에 대해서 설명한다. 또한 전술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 번호를 첨부하여 그 설명을 생략한다.The substrate processing apparatus 100 of 2nd Embodiment is demonstrated using FIG. In addition, about the component same as 1st Embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

도 9에 도시되는 바와 같이 기판 처리 장치(100)에는 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간에 퍼지 가스(불활성 가스)를 공급하는 퍼지 가스 공급 기구로서의 공급 장치(101)가 설치된다. 공급 장치(101)는 퍼지 가스를 공급하는 공급관(102)과, 공급관(102)의 선단에 설치되는 것과 함께 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간에 퍼지 가스를 도입하는 노즐(104)을 구비한다. 노즐(104)은 내관(4B)의 상단 측부에 설치된다. 공급관(102)에는 MFC(106)과 밸브(108)가 설치된다. 퍼지 가스로서는 예컨대 N2이 이용된다.As shown in FIG. 9, the substrate processing apparatus 100 serves as a purge gas supply mechanism for supplying purge gas (inert gas) to the upper space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner tube 4B. 101 is installed. The supply device 101 is installed at the supply pipe 102 for supplying the purge gas and the upper space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B and is installed at the tip of the supply pipe 102. It is provided with a nozzle 104 for introducing. The nozzle 104 is provided at the upper end side of the inner tube 4B. The supply pipe 102 is provided with an MFC 106 and a valve 108. As the purge gas, for example, N 2 is used.

기판 처리 장치(100)에서는 공급관(102)으로부터 노즐(104)을 개재하여 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간에 퍼지 가스가 공급된다. 이에 의해 퍼지 가스에 따라 1종의 생성 가스(예컨대 SiCl2)를 희석하여 그 분압을 저하시킨다. 즉 퍼지 가스에 따라 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간의 래디컬 농도를 희석하는 것에 의해 보트(21)의 상하 방향에서의 래디컬 농도가 거의 균일해진다. 이에 의해 보트(21)에 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 프로덕트 웨이퍼를 보지했을 때 웨이퍼(7)에 형성되는 막의 두께가 웨이퍼(7) 사이에서 불균일해지는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.In the substrate processing apparatus 100, purge gas is supplied from the supply pipe 102 to the upper space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner pipe 4B via the nozzle 104. As a result, one kind of generated gas (eg, SiCl 2 ) is diluted in accordance with the purge gas to lower the partial pressure. That is, by diluting the radical concentration of the upper space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner tube 4B according to the purge gas, the radical concentration in the vertical direction of the boat 21 becomes almost uniform. As a result, when the product wafer is held at all positions where the wafer 7 can be held in the boat 21, the thickness of the film formed on the wafer 7 can be more effectively suppressed from being uneven between the wafers 7.

또한 공급 장치(101)는 퍼지 가스로서 H2을 첨가한 N2 가스를 사용해도 좋다. 수소는 SiCl2과 결합하여 이것을 소비하므로, 평형 조건을 SiCl2 농도를 내리는 방향으로 이동시키는 것을 기대할 수 있다. 또는 기판 처리 장치(100)는 공급 장치(101)를 대신하여 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(12)으로부터 매니폴드(5)를 개재하여 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간에 불활성 가스를 공급하는 공급관 및 노즐을 설치하는 구성이어도 좋다.In addition, supply device 101 may be used in the N 2 gas added with H 2 as a purge gas. Hydrogen can be expected that it consumes in combination with SiCl 2, moving the equilibrium in the direction down the concentration of SiCl 2. Alternatively, the substrate processing apparatus 100 receives the ceiling 74 of the boat top plate 21B and the inner tube 4B via the manifold 5 from the gas supply pipe 12 that supplies the inert gas instead of the supply device 101. The supply pipe and nozzle which supply an inert gas to the upper space between them may be provided.

〔제3 실시 형태〕[Third Embodiment]

다음으로 제3 실시 형태의 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 또한 전술한 제1 및 제2 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일 번호를 첨부하여 그 설명을 생략한다.Next, the substrate processing apparatus of the third embodiment will be described. In addition, about the component same as the 1st and 2nd embodiment mentioned above, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.

도시를 생략하지만 제3 실시 형태의 기판 처리 장치에서는 보트 천판(21B)과 대향하는 내관(4B)의 천장(74)의 내측면에 패턴이 형성된 프로덕트 웨이퍼와 동등하게, 1종의 생성 가스(예컨대 SiCl2)를 흡착하고 또한 소비하여 그 분압을 저하시키는 다공질 또는 소결체(燒結體)로 구성된 고형물을 배치한다. 고형물은 예컨대 프로덕트 웨이퍼의 패턴 스케일보다 큰 스케일로 가공된 요철 표면을 포함하는 판재가 이용되고, 이 가공 및 소재 자체의 세공(細孔)(마이크로 포어)에 의해 큰 흡착 가능표면적을 가진다. 세공에서는 크누센 확산이나 모관 응축 등의 가스 분자량에 의존하는 특이한 현상이 일어나기 때문에, 적어도 일부의 세공의 내경은 웨이퍼의 패턴에 맞춰서 예컨대 10nm 내지 100nm로 선택할 수 있다. 또한 구멍의 지름의 분포가 수 10nm 내지 수 100nm에 걸쳐서 일정해지도록 하면, 퇴적에 의한 세공의 폐색이 있어도 고형물을 비교적 장기간 교환하지 않고 사용할 수 있다. 제3 실시 형태에서는 예컨대 요철 표면을 포함하는 복수의 판재를 균열 영역인 천장(74)과 보트 천판(21B) 사이의 공간에, 예컨대 천장(74)의 내측면을 따라 배열하여 배치한다. 배치 간격은 좁아도 좋고, 예컨대 2mm 내지 3mm로 선택할 수 있다.Although not shown, in the substrate processing apparatus of the third embodiment, one type of generated gas (for example, a product wafer formed with a pattern formed on the inner surface of the ceiling 74 of the inner tube 4B facing the boat top plate 21B) is used. The solid substance which consists of a porous or sintered compact which adsorb | sucks and consumes SiCl 2 and lowers the partial pressure is arrange | positioned. The solid material is, for example, a plate material including a concave-convex surface processed at a scale larger than the pattern scale of the product wafer, and has a large adsorptive surface area by the processing and the pores (micropores) of the material itself. In the pores, an unusual phenomenon depending on the gas molecular weight such as Knudsen diffusion or capillary condensation occurs, so that the inner diameter of at least some of the pores can be selected from, for example, 10 nm to 100 nm in accordance with the pattern of the wafer. In addition, if the distribution of the diameter of the hole becomes constant over a few 10 nm to several 100 nm, even if there is a blockage of pores due to deposition, the solids can be used without being replaced for a relatively long time. In 3rd Embodiment, the some board | plate material containing the uneven | corrugated surface, for example is arrange | positioned and arrange | positioned along the inner surface of the ceiling 74, for example in the space between the ceiling 74 which is a crack area, and the boat top plate 21B. The arrangement interval may be narrow, and can be selected, for example, from 2 mm to 3 mm.

고형물의 실질적인 표면적은 예컨대 프로덕트 웨이퍼의 표측의 표면적의 0.1배 이상 1.0배 이하로 설정된다. 고형물의 실질적인 표면적은 프로덕트 웨이퍼의 표측의 표면적의 0.1배 이상 1.0배 이하가 바람직하고, 0.2배 이상 0.7배 이하가 보다 바람직하고, 0.3배 이상 0.6배 이하가 보다 더 바람직하다. 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 천장(74) 사이의 상단 공간에는 적극적으로 원료 가스를 공급하지 않고, 보트 천판(21B)과 내관(4B)의 내면의 극간으로부터 유입하기만 하므로, 고형물의 실질적인 표면적은 프로덕트 웨이퍼의 표측의 표면적의 1.0배 이하이어도 좋다. 고형물의 실질적인 표면적이 프로덕트 웨이퍼의 표측의 표면적의 0.1배 이상으로 설정되는 것에 의해 상단 공간에서 생성 가스(예컨대 SiCl2)를 보다 효과적으로 흡착하고 또한 소비할 수 있다.The substantial surface area of the solid is set to, for example, 0.1 to 1.0 times the surface area of the front surface of the product wafer. As for the substantial surface area of a solid, 0.1 times or more and 1.0 times or less of the surface area of the front surface of a product wafer are preferable, 0.2 times or more and 0.7 times or less are more preferable, 0.3 times or more and 0.6 times or less are still more preferable. Since the top space between the boat top plate 21B and the ceiling 74 of the inner tube 4B does not actively supply raw material gas, it only flows in between the gaps between the inner surface of the boat top plate 21B and the inner tube 4B. The substantial surface area of may be 1.0 times or less of the surface area of the front surface of the product wafer. By setting the substantial surface area of the solid to 0.1 or more times the surface area of the front side of the product wafer, it is possible to more effectively adsorb and consume the product gas (eg SiCl 2 ) in the top space.

이에 의해 내관(4B)의 천장(74)의 내측의 공간과 프로덕트 웨이퍼 상과의 1종의 생성 가스(예컨대 SiCl2)의 농도 차이를 저감할 수 있다. 이에 의해 보트(21)에 웨이퍼(7)를 보지 가능한 모든 위치에 프로덕트 웨이퍼가 보지됐을 때 웨이퍼(7)에 형성되는 막의 두께가 웨이퍼(7) 사이에서 불균일해지는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.Thereby it is possible to reduce the concentration difference between the first product gas (e.g., SiCl 2) in the longitudinal and the inner space of the wafer product of the ceiling 74 of the inner pipe (4B). Thereby, when the product wafer is hold | maintained in all the positions which can hold | maintain the wafer 7 in the boat 21, it can suppress more effectively that the thickness of the film | membrane formed in the wafer 7 becomes nonuniform between the wafers 7.

또한 보트 천판(21B)과 대향하는 내관(4B)의 천장(74)의 내측면에 고형물을 구비한 구성을 대신하여, 내관(4B)의 천장(74)의 내측의 표면(석영 표면)에 요철 형상의 가공을 수행해도 좋다.In addition, the concave-convex surface is formed on the inner surface (quartz surface) of the ceiling 74 of the inner tube 4B instead of the configuration in which the solid body is provided on the inner surface of the ceiling 74 of the inner tube 4B facing the boat top plate 21B. The shape may be processed.

또한 본 발명을 특정 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명했지만 본 발명은 이러한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 다른 여러 실시 형태가 가능하다는 것은 당업자에게 명백하다.Moreover, although this invention was demonstrated concretely about specific embodiment, it is clear to those skilled in the art that various other embodiments are possible for this invention within the scope of this invention, without being limited to such embodiment.

1: 기판 처리 장치 2: 처리로(노체의 일례)
3: 히터(메인 히터의 일례) 4: 반응관
4A: 외관(반응관의 일례) 4B: 내관(반응관의 일례)
7: 웨이퍼(프로덕트 웨이퍼의 일례) 9: 가스 공급관(가스 공급 기구의 일례)
19: 씰 캡(덮개의 일례) 21: 보트(기판 보지구의 일례)
21A: 지주 21B: 보트 천판(천판의 일례)
34: 캡 히터 39A: 천판(상면의 일례)
74: 천장 80: 천장 히터
86: 저판 90: 개구
100: 기판 처리 장치1: substrate processing apparatus 2: processing furnace (an example of a furnace)
3: heater (an example of main heater) 4: reaction tube
4A: Appearance (Example of Reaction Tube) 4B: Inner Tube (Example of Reaction Tube)
7: Wafer (an example of product wafer) 9: Gas supply line (an example of gas supply mechanism)
19: Seal cap (an example of the cover) 21: Boat (an example of the board holding tool)
21A: prop 21B: boat top plate (an example of a top plate)
34: Cap heater 39A: Top plate (an example of the upper surface)
74: ceiling 80: ceiling heater
86: bottom plate 90: opening
100: substrate processing apparatus

Claims (5)

복수의 기판이 소정의 간격으로 배열되어 보지(保持)되는 것과 함께 보지 가능한 모든 위치에 패턴이 형성된 복수의 프로덕트 웨이퍼가 보지되는 기판 보지구;
하방(下方)에 상기 기판 보지구를 출입 가능한 개구(開口)와, 내면이 평탄한 천장을 구비하고, 상기 기판 보지구를 수용하는 원통 형상의 반응관;
상기 반응관의 상방(上方) 및 측방(側方)을 둘러싸는 노체(爐體);
상기 노체에 설치되고 상기 반응관의 측부를 가열하는 메인 히터;
상기 노체에 설치되고 상기 천장을 상기 메인 히터와는 독립적으로 제어 가능한 형태로 가열하는 천장 히터;
상기 개구를 폐색(閉塞)하는 덮개;
상기 반응관의 내부이자 상기 기판 보지구의 하방에 배치되고, 상기 메인 히터 및 상기 천장 히터와는 독립적으로 제어 가능한 형태로 가열하는 캡 히터;
상기 기판 보지구와 상기 덮개 사이에 배치되는 단열 구조체; 및
상기 반응관 내에서 상기 기판 보지구에 보지된 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼의 각각의 표측에 대하여 별개로 가스를 공급하는 가스 공급 기구;
를 포함하는 기판 처리 장치.A substrate holding tool in which a plurality of substrates are arranged at predetermined intervals and held, and a plurality of product wafers in which patterns are formed at all positions that can be held are held;
A cylindrical reaction tube having an opening through which the substrate holding means can go in and out and a ceiling having a flat inner surface, the housing holding the substrate holding means below;
A furnace body surrounding the upper side and the upper side of the reaction tube;
A main heater installed in the furnace and heating a side of the reaction tube;
A ceiling heater installed in the furnace and heating the ceiling in a controllable form independently of the main heater;
A lid that closes the opening;
A cap heater disposed inside the reaction tube and below the substrate holding tool, and configured to heat in a controllable form independently of the main heater and the ceiling heater;
An insulating structure disposed between the substrate holding tool and the cover; And
A gas supply mechanism for separately supplying gas to each front side of the plurality of product wafers held by the substrate holding tool in the reaction tube;
Substrate processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,
상기 기판 보지구에 기판을 보지 가능한 모든 위치에 상기 프로덕트 웨이퍼를 보지한 상태에서 상기 가스 공급 기구로부터 기상(氣相)) 중에서 분해하는 원료 가스를 공급했을 때, 상기 분해에 의해 생성된 생성 가스의 1종의 분압이 상기 모든 위치에서 균일해지는 기판 처리 장치.The method of claim 1,
When the source gas decomposed in the gaseous phase from the gas supply mechanism is supplied to all the positions where the substrate can be held in the substrate holding port, A substrate processing apparatus in which one partial pressure is uniform at all of the above positions. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기판 보지구는 직립된 복수의 지주와, 상기 복수의 지주의 상단을 서로 고정하는 원판 형상의 천판을 포함하고,
상기 천판의 지름은 상기 반응관의 내경의 90% 이상 98% 이하로 설정되거나, 또는 상기 기판 보지구의 상기 프로덕트 웨이퍼 사이의 갭이 6mm 이상 16mm 이하로 설정되고,
상기 천판에 의해 다른 것과 구분된, 상기 천장과 상기 천판으로 개재된 상단 공간의 용적이 상기 기판 보지구에 보지된 인접하는 상기 프로덕트 웨이퍼에 개재된 공간의 용적의 1배 이상 3배 이하가 되도록 설정된 기판 처리 장치.The method according to claim 1 or 2,
The substrate holding tool includes a plurality of upright struts and a disc-shaped top plate which fixes upper ends of the plurality of struts to each other.
The diameter of the top plate is set to 90% or more and 98% or less of the inner diameter of the reaction tube, or the gap between the product wafers of the substrate holding tool is set to 6mm or more and 16mm or less,
The volume of the ceiling and the top space interposed by the top plate, distinguished from the other by the top plate, is set to be one or more times three times or less than the volume of the space interposed in the adjacent product wafer held by the substrate holder. Substrate processing apparatus. 제3항에 있어서,
상기 기판 보지구는 상기 복수의 지주의 하단을 서로 고정하는 원판 형상 또는 상기 단열 구조체의 상면에 감합(嵌合)하는 원환 형상의 저판(底板)을 더 포함하고,
상기 기판 보지구에 보지 가능한 최하 위치에 보지된 상기 프로덕트 웨이퍼와, 상기 저판 또는 상기 단열 구조체의 상기 상면으로 개재된 하단 공간의 용적이 상기 기판 보지구에 보지된 서로 인접하는 상기 프로덕트 웨이퍼에 개재된 공간의 용적의 0.5배 이상 1.5배 이하가 되도록 설정되고,
상기 가스 공급 기구는 상기 하단 공간에 대하여 개별로 원료 가스를 공급하는 기판 처리 장치.The method of claim 3,
The substrate holding tool further includes a disk-shaped disk fixing the lower ends of the plurality of struts or an annular bottom plate fitted to an upper surface of the heat-insulating structure,
The volume of the product wafer held at the lowest position that can be held by the substrate holder and the bottom space interposed between the bottom plate or the upper surface of the heat insulating structure are interposed between the product wafers adjacent to each other held by the substrate holder. Is set to be 0.5 to 1.5 times the volume of the space,
The gas supply mechanism is a substrate processing apparatus for supplying a raw material gas to the lower space separately. 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 상기 가스 공급 기구가 제1 원료 가스를 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼에 공급하는 제1 공정;
상기 가스 공급 기구가 퍼지 가스를 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼에 공급하는 제2 공정;
상기 가스 공급 기구가 제2 원료 가스를 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼에 공급하는 제3 공정; 및
상기 가스 공급 기구가 퍼지 가스를 복수의 상기 프로덕트 웨이퍼에 공급하는 제4 공정;
을 순차 반복하는 반도체 장치의 제조 방법.A first step of supplying a first source gas to a plurality of the product wafers by the gas supply mechanism using the substrate processing apparatus of claim 1;
A second step of supplying a purge gas to the plurality of product wafers by the gas supply mechanism;
A third step of supplying a second source gas to a plurality of the product wafers by the gas supply mechanism; And
A fourth step of supplying a purge gas to the plurality of product wafers by the gas supply mechanism;
The manufacturing method of a semiconductor device which repeats sequentially.
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