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JP4620288B2 - Batch heat treatment equipment - Google Patents

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JP4620288B2
JP4620288B2 JP2001179054A JP2001179054A JP4620288B2 JP 4620288 B2 JP4620288 B2 JP 4620288B2 JP 2001179054 A JP2001179054 A JP 2001179054A JP 2001179054 A JP2001179054 A JP 2001179054A JP 4620288 B2 JP4620288 B2 JP 4620288B2
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JP
Japan
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reaction
gas
reaction vessel
heat treatment
nozzle
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明威 田村
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェハのような半導体基板やLCD用のガラス基板などの被処理体の成膜に用いるためのバッチ式熱処理装置に関し、特に被処理体表面の被膜厚さの面内均一性に優れたバッチ式熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に半導体デバイスの製造工程においては、微細な素子を多数作る必要から半導体基板等の被処理体上にシリコンナイトライドやシリコン酸化膜などのシリコン系の薄膜を多数回形成することはすでに知られている。この場合、ある程度以上の量産効率を必要とすることもちろんのこと、最終製品としての半導体デバイスの特性の安定化、すなわち所望の電気的特性を得るために、成膜処理おいて膜厚の面内均一性を向上させなければならない。この成膜処理は、例えば減圧CVD装置のような熱処理装置により行われ、処理ガスとしては、例えばシリコンナイトライド膜を形成する場合には、ジクロルシランとアンモニアを、シリコン酸化膜を形成する場合にはTEOS(テトラエトキシオルトシラン)などが用いられている。
【0003】
従来このような半導体基板表面への成膜には、例えば図5のような半導体処理装置が用いられている。すなわち、図5に示す半導体処理装置は、加熱炉本体501と、該加熱炉本体501の内部に配置された加熱装置505と、該加熱装置505の内部に配置され、被処理体である半導体基板Wを整列搭載したウェハボート506を収容できる反応容器外管503および反応容器内管504からなる反応容器502と、該反応容器502の下部に配置され、反応容器を支持するマニホールド510と、原料ガス導入用ノズル513と、該反応容器外管503と該反応容器内管504との間隙に設けられ原料ガスの未反応残留ガスや生成する排ガスを排出するための排気ポート515と、該マニホールド510の下部開口部を封口し上記反応容器内部を気密に保つための下部蓋体511、および該下部蓋体511に固定されたウェハボート506を昇降させるための昇降装置512等を備えている。
そして、この半導体処理装置においては、原料ガスは、ノズル513から供給され、反応容器502内部を下から上へ上昇し、半導体基板W表面で反応して成膜し、生成した排ガスは反応容器内管504と反応容器外管503との間隙から排気ポート515を経由して系外に排気される。
【0004】
このような半導体処理装置においては、被処理体である半導体基板周辺部では、原料ガスが比較的早い流速で通過し、新たな原料ガスの供給が速やかに行われて原料ガス濃度が高いため、成膜速度が比較的早い。一方、半導体基板中央部では、原料ガスの流通が比較的滞りやすく、原料ガス濃度が周辺部より低くなるため、成膜速度は周辺部より低下する。その結果、同一半導体基板内で、周辺部の成膜の膜厚が、中心部より厚くなり、面内均一性が損なわれることになる。
【0005】
半導体処理装置のこのような問題を解決するために、気相シリコンエピタキシャル成長装置において、原料ガスの流通経路を、半導体基板表面に沿って通過されることにより、薄膜の面内均一性を改善することが試みられている(特開平4−163912号公報参照)。すなわち、図6に見られるように、反応容器601,602内に多数の原料ガス供給口を形成したノズル管607を配置し、反応容器内管602の側面に多数のガス排出口608を形成して、原料ガスがノズル管607からガス排出口608まで水平に通過するように配設している。
ところで、この装置においては、石英ガラスのような脆性の高い反応容器の側面に多数のガス排出口608を形成しなければならず、かかる半導体処理装置の製作が困難であった。
さらにこの装置では、ノズル管607の原料ガス供給孔内にも膜が成長し、ノズル管607の原料ガス供給孔が閉塞してしまったり、パーティクル発生の原因ともなっている。その対策として、上記引用例ではノズル管602の近傍に、エッチング専用ノズル管611を配設して原料ガス供給孔の閉塞およびパーティクル発生を防止する必要があり、装置が複雑になっていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来用いられているバッチ式熱処理装置に大幅な変更を加えることなく、簡便に被処理体基板表面の膜厚の面内均一性を改善することができるバッチ式熱処理装置を実現することを目的とするものである。
また、原料ガス供給孔を閉塞することなく、さらにパーティクルの発生のおそれのない均一な膜を形成することのできるバッチ式熱処理装置を実現することを目的としている。
【0007】
請求項1の本発明は、加熱炉本体と、該加熱炉本体内に配設されている加熱手段と、該加熱炉本体内に収容されており、内部に被処理体を載置したウェハボートを収容する反応容器と、該反応容器内に原料ガスを供給するノズルと、該反応容器内の排ガスを排出するための排気ポートを少なくとも備えたバッチ式熱処理装置において、該反応容器中に成膜反応を阻害するガスを供給するための複数の孔を形成した反応阻害ガス供給ノズルを配設し、上記バッチ式熱処理装置において、反応阻害ガス供給ノズルからの反応阻害ガスの噴出方向が、被処理体の周辺部接線方向であることを特徴とするバッチ式熱処理装置である。
【0009】
また、請求項2の本発明は、上記反応容器中に反応阻害ガス供給ノズルが少なくとも2本配設されていることを特徴とするバッチ式熱処理装置である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に図面を用いて本発明のバッチ式熱処理装置を説明する。
図1が本発明で用いることのできるバッチ式熱処理装置の概略断面図である。すなわち本発明のバッチ式熱処理装置は、有天井であって下部が開口している加熱炉本体1と、該加熱炉本体1の内部に配置された抵抗加熱ヒータのような加熱装置5と、該加熱装置5の内部に配置された反応容器2を備えている。該反応容器2は、上部が封止され下部が開口している石英ガラスのような高純度耐熱性材料で形成されており、反応容器内管4および反応容器外管3から構成されている。該反応容器2の下部開口部には、マニホールド10が配設され、該反応容器2を支持し、かつOリングなどを用いて密封できるようになっている。また、該マニホールド10の下端部は開口しており、この開口部に下部蓋体11が密封できるように配置されている。これらの反応容器2、マニホールド10および下部蓋体11とで、Oリングなどを用いて気密に保持することのできる反応室を形成している。
【0011】
この反応室内には、複数の被処理体Wを整列搭載したウェハボート6を収容するようになっている。該ウェハボート6は、磁性流体などを用いた回転軸受け9および回転軸8によって上記下部蓋体11に軸支されるが、加熱装置によって加熱されている被処理体Wの熱が、回転軸8などを経由して放散しないように保温筒7によって温度低下を防止している。
【0012】
また、該下部蓋体11には、昇降装置12が固定され、ウェハボート6を昇降し、バッチ式熱処理装置への被処理体Wの収容、および取り出しを行うことができるようになっている。
【0013】
このバッチ式熱処理装置は、被処理体Wの処理中は図示しない駆動装置により回転軸8、保温筒7およびウェハボート6が回転し、被処理体Wの温度を均一化するとともに、被処理体Wと原料ガスとが均一に接触するようになっている。
【0014】
前記マニホールド10の側面には、原料ガス供給ノズル13が設けられている。この原料ガス供給ノズル13は、複数の原料ガスを用いる場合には、複数配置することもできる。この原料ガス供給ノズル13は、図示しない原料供給のための原料ガスボンベ、原料ガス供給制御装置などに接続されており、反応室下部に配置された原料ガス供給ノズルから、反応室内に原料ガスが供給されるようになっている。
また、上記反応容器外管3と上記反応容器内管4との間隙に、原料ガスの未反応残留ガスや成膜反応によって生成する排ガスを排出するための排気ポート15が設けられている。
原料ガスは、反応室の下部から流入し、ウェハボート6に沿って上方に向かって流通し、ウェハボートに載置されている被処理体の対向面によって形成される空間を通過しながら、被処理体と接触して反応して成膜し、反応の結果生成する排ガスおよび未反応原料ガスは、反応容器内管4と反応容器外管3の間の間隙を経由して、図示しない排気ポンプにより、排気ポート15から系外に排出され、処理される。
【0015】
上記、バッチ式熱処理装置においては、被処理体の周辺部においては常に高濃度の原料ガスが供給され、反応が行われるため、膜の成長速度が速いが、被処理体の中心部においては、原料ガスの供給が周辺部と比較して遅いため成膜速度も遅くなるため、生成する膜は、周辺部が厚く、中心部が薄くなる傾向にある。
【0016】
そこで、このような成膜の膜厚不均一を防止するため、本発明においては、反応阻害ガスを使用して、膜厚均一性を改善するものである。すなわち、上記反応容器2内には、阻害ガスを供給するための多数の孔を有する反応阻害ガス供給ノズル14が配設されている。この反応阻害ガス供給ノズル14は、上記マニホールド10から内部に装入され、ウェハボート6の頂部付近まで、ウェハボートに沿って伸長している。この阻害ガス供給ノズル14の複数のノズル孔14aは、ウェハボート6に搭載されている被処理体に均一に反応阻害ガスが供給されるように形成されており、ノズル孔14aの開設方向は、被処理体である半導体基板の周辺部の接線方向とすることが望ましい。
【0017】
本発明において用いられる反応阻害ガスとしては、成膜反応の進行を抑制する作用を示すガスであれば使用可能であり、例えばSi成膜の際には塩化水素ガス、フッ化塩素ガスなどを用いることができる。この反応阻害ガスは、希釈せずに使用することもできるし、Nなどの不活性ガスやアルゴンガスなどの希ガスによって希釈して使用することもできる。
【0018】
本発明において反応阻害ガスの噴出時の圧力が過大であると、被処理体表面に全体的に反応阻害ガスが拡散し、被処理体周辺部のみの成膜反応を抑制しようとする本発明の作用を実現することが困難となる。従って、被処理体の周辺部のみに高濃度の反応阻害ガスが偏在するように、噴出圧力は、低い方が好ましい。
【0019】
そして、このバッチ式熱処理装置における被処理体表面への原料ガスの供給形態を示す要部概略斜視図である図2に見られるように、原料ガスは、被処理体Wの下方から原料ガス供給ノズル13を経由して供給され、被処理体の下方から上方に向かって流通するようになっている。一方、被処理体に近接して、反応阻害ガス供給ノズル14が、反応容器2の下部からウェハボート6の頂部付近まで伸長しており、複数のノズル孔14aが該反応阻害ガス供給ノズルに形成されている。このノズル孔14aは、ウェハボート6に搭載されている被処理体に均一に反応阻害ガスを供給できるように形成されていることが好ましい。
また、このノズル孔14aから反応阻害ガスを被処理体W周辺部の接線方向に向かって噴出させている。これによって、被処理体周辺部において被処理体中心部より高い成膜反応速度を低下させ、その結果、被処理体周辺部の生成膜厚が減少し、被処理体中心部の膜厚との差が減少して、被処理体面内の成膜膜厚を均一化することができる。
なお、上記本発明においては反応阻害ガスの噴出方向を被処理体周辺部の接線方向としたが、反応阻害ガスの噴出方向が、被処理体の中心部へ向かう方向に設定すると、被処理体周辺部のみにおいて成膜反応を抑制することができなくなるため、被処理体成膜膜厚の面内均一化の効果を期待することはできない。
【0020】
さらに、反応容器中に配設する反応阻害ガス供給ノズルは、1本でも効果が認められるが、2本配設した方がさらに成膜厚面内均一性改善の効果が期待できる。反応阻害ガスノズルを1本とし、強力に被処理体周辺部の膜厚成長を抑制しようとした場合、反応阻害ガスの流速もしくは流量をより高くすることが考えられるが、反応阻害ガスの流量もしくは流速を向上させると、反応阻害ガスが結局の所、反応室内で均一に分散してしまい、被処理体周辺部に局所的に阻害ガス濃度を向上させることが困難となる。従ってこのような場合には、反応阻害ガスノズルの数を増やして、個々の反応阻害ガスノズルから噴出する反応阻害ガスの流量および流速を過大に増大させない方が好ましい。
また、反応阻害ガス供給ノズルを2本配設する場合には、図3に見られるように、半導体基板の中心部から見て対向する位置に配置することが望ましい。また、複数の反応阻害ガス供給ノズル14,14’からの反応阻害ガスの噴射方向が、互いに逆方向となるように配置することが望ましい。ここで反応阻害ガスの噴射方向は、被処理体の回転方向と同一でも逆行していてもよいが、反応阻害ガスが反応室に均一に分散させてしまうことになり、反応阻害ガスを局所的に偏在させて成膜膜厚を抑制するための本発明にとって益とならないから、反応阻害ガスの噴出方向は、被処理体の回転方向と一致していることが好ましい。
【0021】
さらに、この反応阻害ガス供給ノズルを3本配設することもできるが、反応容器中に供給される反応阻害ガスが反応容器中に均一に分散してしまい、濃度が平均化されてしまうため、成膜厚面内均一性改善の効果が低下してしまい、好ましくない。
【0022】
以上に説明した本発明のバッチ式熱処理装置は、耐熱性を有する板状体表面に化学物質の熱分解反応を利用して成膜するような熱処理に適用でき、特に、シリコンウェハ表面への成膜や、LCD用ガラス基板表面への成膜などに適用できるが、これに制限されず各種基板表面への成膜に適用可能である。
【0023】
【実施例】
原料ガス導入ノズルを2本設けたこと以外は、図1に示したものと同等の減圧CVD装置を用いて200mm(8インチ)シリコンウェハ表面にポリシリコン膜を成膜する試験を行った。
すなわち、まず、反応阻害ガスノズルとして、ノズル孔のピッチが4cmで、孔径が0.2mmのノズル孔30個を形成した反応阻害ガスノズル1本を反応室に配設した半導体処理装置を準備した。
次いで、200mm(8インチ)のシリコンウェハを、ウェハボートに30枚整列搭載し、加熱炉本体内の反応室内に収容した。ウェハボートのシリコンウェハの搭載ピッチを、反応阻害ガスノズルのノズル孔ピッチと等しい4cmとした。反応阻害ガスノズルから、塩化水素ガスを150〜600sccmの流量で供給した。
次いで、ウェハボートを0.5rpmの速度で反応阻害ガスの供給方向と同一の方向に回転させながら、反応室内を900℃に昇温した後、133.3Pa(1Torr)の圧力で、原料ガスとしてジクロルシランおよび水素ガスを、それぞれのガスの流量は、ジクロルシランが500〜1000sccm、水素ガスが1600sccmとなるように反応室に供給し、所要時間加熱を継続して、シリコンウェハ表面にポリシリコン薄膜を成膜した。
【0024】
一方、比較例として、図5の従来の半導体処理装置を用いて、反応阻害ガスを用いないこと以外は上記実施例と同等の条件で、200mm(8インチ)シリコンウェハ表面にポリシリコン膜を形成した。
上記、本発明の実施例と、比較例において成膜した後、それぞれシリコンボートの中央部に位置するシリコンウェハを取り出し、その表面のポリシリコン膜の膜厚を測定して成膜の面内均一性を評価した。その結果を図4に示す。
【0025】
図4の結果から明らかなように、本発明の反応阻害ガスを用いた場合には、従来の反応阻害ガスを用いない場合と比較して、200mm(8インチ)シリコンウェハ周辺部の成膜速度がおよそ20%低下し、シリコンウェハ中央部との膜厚の差が減少することが明らかとなった。
【0026】
【発明の効果】
上記本発明によれば、半導体処理装置に大幅な変更を加えることなく、簡単な構成により半導体の面内均一性に優れた処理基板を製造することができる処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体処理装置の1例を示す断面図。
【図2】 本発明の半導体処理装置の1例を示す要部拡大斜視図。
【図3】 本発明の半導体処理装置の他の1例を示す要部拡大斜視図。
【図4】 本発明1実施例の効果を示すグラフ。
【図5】 従来の半導体処理装置を示す断面図。
【図6】 従来の半導体処理装置の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
W・・・半導体基板
1,501・・・加熱炉本体
2,502・・・反応容器
3,503・・・反応容器外管
4,504・・・反応容器内管
5,505・・・加熱装置
6,506・・・ウェハボート
7,507・・・保温筒
8,508・・・回転軸
9,509・・・回転軸受け
10,510・・・マニホールド
11,511・・・下部蓋体
12,512・・・昇降装置
13,513・・・原料ガス供給ノズル
14,14’・・・反応阻害ガス供給ノズル
15,515・・・排気ポート
601・・・外管
602・・・内管
603・・・架台
604・・・基板ホルダー
605・・・単結晶基板
606・・・抵抗加熱炉
607・・・ノズル管
608・・・ガス排出口
609・・・排気孔
611・・・エッチング専用ノズル管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a batch-type heat treatment apparatus for use in film formation of an object to be processed such as a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a glass substrate for LCD, and more particularly to in-plane uniformity of the film thickness on the surface of the object to be processed. The present invention relates to an excellent batch heat treatment apparatus.
[0002]
[Prior art]
In general, in the manufacturing process of semiconductor devices, it is already known that silicon-based thin films such as silicon nitride and silicon oxide films are formed many times on an object to be processed such as a semiconductor substrate because many fine elements need to be formed. Yes. In this case, it is a matter of course that requires some more production efficiency, stabilization of a semiconductor device of the properties of the final product, i.e. in order to obtain the desired electrical properties, the Oite thickness in the film-forming process In-plane uniformity must be improved. This film forming process is performed by a heat treatment apparatus such as a low pressure CVD apparatus. As a processing gas, for example, when forming a silicon nitride film, dichlorosilane and ammonia are used, and when forming a silicon oxide film, TEOS (tetraethoxyorthosilane) or the like is used.
[0003]
Conventionally, for example, a semiconductor processing apparatus as shown in FIG. 5 is used for film formation on the surface of the semiconductor substrate. That is, the semiconductor processing apparatus shown in FIG. 5 includes a heating furnace body 501, a heating apparatus 505 disposed inside the heating furnace body 501, and a semiconductor substrate that is disposed inside the heating apparatus 505 and is a target object. A reaction vessel 502 including a reaction vessel outer tube 503 and a reaction vessel inner tube 504 that can accommodate a wafer boat 506 in which W is aligned and mounted; a manifold 510 that is disposed below the reaction vessel 502 and supports the reaction vessel; and a source gas An exhaust port 515 provided in a gap between the introduction nozzle 513, the reaction vessel outer tube 503 and the reaction vessel inner tube 504 for discharging unreacted residual gas of the raw material gas and generated exhaust gas; A lower lid 511 for sealing the lower opening to keep the inside of the reaction vessel airtight, and a wafer boat 506 fixed to the lower lid 511 And a lifting device 512 and the like for lifting and.
In this semiconductor processing apparatus, the source gas is supplied from the nozzle 513, rises from the bottom to the top inside the reaction vessel 502, reacts on the surface of the semiconductor substrate W, forms a film, and the generated exhaust gas is in the reaction vessel. The gas is exhausted from the system via the exhaust port 515 through the gap between the tube 504 and the reaction vessel outer tube 503.
[0004]
In such a semiconductor processing apparatus, since the source gas passes at a relatively fast flow rate in the periphery of the semiconductor substrate that is the object to be processed, the supply of new source gas is performed quickly and the source gas concentration is high. The deposition rate is relatively fast. On the other hand, in the central portion of the semiconductor substrate, the flow of the raw material gas is relatively stagnation, and the concentration of the raw material gas is lower than that in the peripheral portion. As a result, in the same semiconductor substrate, the film thickness of the film formation in the peripheral portion becomes thicker than that in the central portion, and the in-plane uniformity is impaired.
[0005]
In order to solve such a problem of the semiconductor processing apparatus, the in-plane uniformity of the thin film is improved by passing the flow path of the source gas along the surface of the semiconductor substrate in the vapor phase silicon epitaxial growth apparatus. Has been attempted (see JP-A-4-163912). That is, as can be seen in FIG. 6, a nozzle tube 607 in which a large number of source gas supply ports are formed is arranged in the reaction vessels 601 and 602, and a large number of gas discharge ports 608 are formed on the side surface of the reaction vessel inner tube 602. Thus, the source gas is disposed so as to pass horizontally from the nozzle pipe 607 to the gas outlet 608.
By the way, in this apparatus, many gas exhaust ports 608 must be formed on the side surface of a highly brittle reaction vessel such as quartz glass, and it is difficult to manufacture such a semiconductor processing apparatus.
Further, in this apparatus, a film also grows in the raw material gas supply hole of the nozzle tube 607, and the raw material gas supply hole of the nozzle tube 607 is blocked or causes generation of particles. As a countermeasure, in the above cited example, it is necessary to dispose the nozzle tube 611 exclusively for etching in the vicinity of the nozzle tube 602 to prevent the clogging of the source gas supply holes and the generation of particles, and the apparatus is complicated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention realizes a batch-type heat treatment apparatus that can easily improve the in-plane uniformity of the film thickness on the surface of the substrate to be processed without significantly changing the batch-type heat treatment apparatus used conventionally. It is for the purpose.
It is another object of the present invention to realize a batch type heat treatment apparatus that can form a uniform film without blocking the source gas supply holes and without the possibility of generating particles.
[0007]
The present invention of claim 1 includes a heating furnace main body, heating means disposed in the heating furnace main body, a wafer boat accommodated in the heating furnace main body, and an object to be processed placed therein. In a batch-type heat treatment apparatus comprising at least a reaction vessel containing a gas, a nozzle for supplying a raw material gas into the reaction vessel, and an exhaust port for discharging the exhaust gas in the reaction vessel, a film is formed in the reaction vessel. A reaction inhibiting gas supply nozzle having a plurality of holes for supplying a gas that inhibits the reaction is disposed, and in the batch heat treatment apparatus, the ejection direction of the reaction inhibiting gas from the reaction inhibiting gas supply nozzle is to be processed. A batch type heat treatment apparatus characterized by being in a tangential direction of a peripheral part of the body .
[0009]
The present invention of claim 2 is a batch type heat treatment apparatus characterized in that at least two reaction-inhibiting gas supply nozzles are disposed in the reaction vessel.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The batch type heat treatment apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a batch heat treatment apparatus that can be used in the present invention. That is, the batch-type heat treatment apparatus of the present invention includes a heating furnace body 1 having a ceiling and an opening at the bottom, a heating apparatus 5 such as a resistance heater disposed inside the heating furnace body 1, A reaction vessel 2 is provided inside the heating device 5. The reaction vessel 2 is made of a high-purity heat-resistant material such as quartz glass that is sealed at the top and opened at the bottom, and is composed of a reaction vessel inner tube 4 and a reaction vessel outer tube 3. A manifold 10 is disposed in the lower opening of the reaction vessel 2 to support the reaction vessel 2 and to be sealed using an O-ring or the like. The lower end of the manifold 10 is open, and the lower lid 11 can be sealed in the opening. The reaction chamber 2, the manifold 10, and the lower lid 11 form a reaction chamber that can be kept airtight using an O-ring or the like.
[0011]
In the reaction chamber, a wafer boat 6 on which a plurality of objects to be processed W are arranged and mounted is accommodated. The wafer boat 6 is pivotally supported on the lower lid 11 by a rotary bearing 9 and a rotary shaft 8 using a magnetic fluid or the like, but the heat of the workpiece W heated by the heating device is transferred to the rotary shaft 8. A temperature drop is prevented by the heat insulating cylinder 7 so as not to dissipate via the like.
[0012]
Further, an elevating device 12 is fixed to the lower lid body 11, and the wafer boat 6 can be moved up and down so that the workpieces W can be accommodated and taken out from the batch heat treatment apparatus.
[0013]
In the batch heat treatment apparatus, during processing of the object to be processed W, the rotating shaft 8, the heat insulating cylinder 7 and the wafer boat 6 are rotated by a driving device (not shown) to equalize the temperature of the object to be processed W, and W and the source gas are in uniform contact.
[0014]
A source gas supply nozzle 13 is provided on the side surface of the manifold 10. A plurality of source gas supply nozzles 13 may be arranged when a plurality of source gases are used. The source gas supply nozzle 13 is connected to a source gas cylinder for supplying source materials (not shown), a source gas supply control device, and the like, and source gas is supplied into the reaction chamber from the source gas supply nozzle arranged at the lower part of the reaction chamber. It has come to be.
Further, an exhaust port 15 is provided in the gap between the reaction vessel outer tube 3 and the reaction vessel inner tube 4 for discharging unreacted residual gas of the source gas and exhaust gas generated by the film formation reaction.
The source gas flows in from the lower part of the reaction chamber, flows upward along the wafer boat 6, and passes through the space formed by the opposing surface of the object to be processed placed on the wafer boat. The exhaust gas and the unreacted raw material gas generated as a result of the reaction are brought into contact with the processing body to form a film, and the exhaust pump (not shown) passes through the gap between the reaction vessel inner tube 4 and the reaction vessel outer tube 3. Thus, the gas is discharged from the exhaust port 15 to the outside of the system and processed.
[0015]
In the batch-type heat treatment apparatus, a high concentration of source gas is always supplied in the periphery of the object to be processed, and the reaction is performed, so the film growth rate is fast, but in the center of the object to be processed, Since the supply of the source gas is slow compared to the peripheral portion, the film forming speed is also low, so that the generated film tends to have a thick peripheral portion and a thin central portion.
[0016]
Therefore, in order to prevent such film thickness non-uniformity in the film formation, in the present invention, a reaction inhibiting gas is used to improve the film thickness uniformity. That is, a reaction inhibition gas supply nozzle 14 having a large number of holes for supplying the inhibition gas is disposed in the reaction vessel 2. This reaction-inhibiting gas supply nozzle 14 is inserted into the interior from the manifold 10 and extends along the wafer boat to near the top of the wafer boat 6. The plurality of nozzle holes 14a of the inhibition gas supply nozzle 14 are formed so that the reaction inhibition gas is uniformly supplied to the target object mounted on the wafer boat 6, and the opening direction of the nozzle holes 14a is as follows. It is desirable that the tangential direction of the peripheral portion of the semiconductor substrate that is the object to be processed.
[0017]
As the reaction inhibiting gas used in the present invention, any gas can be used as long as it has an action of suppressing the progress of the film forming reaction. For example, hydrogen chloride gas, chlorine fluoride gas, or the like is used in forming a Si film. be able to. This reaction inhibiting gas can be used without being diluted, or can be diluted with an inert gas such as N 2 or a rare gas such as argon gas.
[0018]
In the present invention, if the pressure at the time of ejection of the reaction-inhibiting gas is excessive, the reaction-inhibiting gas is diffused as a whole on the surface of the object to be processed, and the film forming reaction only in the periphery of the object to be processed is suppressed. It becomes difficult to realize the action. Therefore, it is preferable that the ejection pressure is low so that a high-concentration reaction-inhibiting gas is unevenly distributed only in the periphery of the object to be processed.
[0019]
And as FIG. 2 which is a principal part schematic perspective view which shows the supply form of the raw material gas to the to-be-processed object surface in this batch type heat processing apparatus, raw material gas supplies raw material gas from the downward direction of the to-be-processed object W. It is supplied via the nozzle 13 and circulates from the lower side to the upper side of the object to be processed. On the other hand, in the vicinity of the object to be processed, the reaction inhibiting gas supply nozzle 14 extends from the lower part of the reaction vessel 2 to the vicinity of the top of the wafer boat 6, and a plurality of nozzle holes 14a are formed in the reaction inhibiting gas supply nozzle. Has been. This nozzle hole 14a is preferably formed so that the reaction-inhibiting gas can be uniformly supplied to the object to be processed mounted on the wafer boat 6.
Further, the reaction-inhibiting gas is ejected from the nozzle hole 14a toward the tangential direction of the periphery of the workpiece W. As a result, the film formation reaction rate at the periphery of the object to be processed is lower than that at the center of the object to be processed, and as a result, the generated film thickness at the periphery of the object to be processed is reduced. The difference is reduced, and the film thickness in the surface of the object to be processed can be made uniform.
In the present invention, the ejection direction of the reaction inhibiting gas is the tangential direction of the periphery of the object to be treated. However, if the ejection direction of the reaction inhibiting gas is set in the direction toward the center of the object to be treated, Since it becomes impossible to suppress the film formation reaction only at the peripheral part, it is not possible to expect the effect of in-plane uniformization of the film thickness of the object to be processed.
[0020]
Further, even if one reaction-inhibiting gas supply nozzle is provided in the reaction vessel, the effect is recognized. However, if two nozzles are provided, the effect of improving the uniformity in the film thickness can be expected. If one reaction inhibition gas nozzle is used to strongly suppress the growth of the film thickness at the periphery of the workpiece, the flow rate or flow rate of the reaction inhibition gas can be increased. As a result, the reaction-inhibiting gas is eventually uniformly dispersed in the reaction chamber, making it difficult to locally increase the concentration of the inhibiting gas in the periphery of the object to be processed. Therefore, in such a case, it is preferable that the number of reaction inhibiting gas nozzles is increased so that the flow rate and flow rate of the reaction inhibiting gas ejected from each reaction inhibiting gas nozzle are not excessively increased.
Further, when two reaction-inhibiting gas supply nozzles are disposed, it is desirable that they be disposed at positions facing each other as viewed from the center of the semiconductor substrate, as seen in FIG. Further, it is desirable that the reaction-inhibiting gas injection directions from the plurality of reaction-inhibiting gas supply nozzles 14 and 14 ′ are arranged so that the injection directions are opposite to each other. Here, the injection direction of the reaction inhibiting gas may be the same as or reverse to the rotation direction of the object to be processed, but the reaction inhibiting gas is uniformly dispersed in the reaction chamber, and the reaction inhibiting gas is locally distributed. Therefore, the ejection direction of the reaction inhibiting gas preferably coincides with the rotation direction of the object to be processed.
[0021]
Furthermore, although three reaction inhibiting gas supply nozzles can be disposed, the reaction inhibiting gas supplied into the reaction vessel is uniformly dispersed in the reaction vessel, and the concentration is averaged. The effect of improving the in-plane uniformity of the film thickness is reduced, which is not preferable.
[0022]
The batch-type heat treatment apparatus of the present invention described above can be applied to heat treatment that forms a film on the surface of a heat-resistant plate using a thermal decomposition reaction of a chemical substance. The present invention can be applied to a film or a film formation on the surface of a glass substrate for LCD, but is not limited thereto, and can be applied to a film formation on various substrate surfaces.
[0023]
【Example】
A test for forming a polysilicon film on the surface of a 200 mm (8 inch) silicon wafer was performed using a low pressure CVD apparatus equivalent to that shown in FIG. 1 except that two source gas introduction nozzles were provided.
That is, first, as a reaction inhibition gas nozzle, a semiconductor processing apparatus was prepared in which one reaction inhibition gas nozzle having 30 nozzle holes having a nozzle hole pitch of 4 cm and a hole diameter of 0.2 mm was disposed in the reaction chamber.
Next, 30 silicon wafers of 200 mm (8 inches) were aligned and mounted on a wafer boat and accommodated in a reaction chamber in the main body of the heating furnace. The mounting pitch of silicon wafers in the wafer boat was set to 4 cm, which is equal to the nozzle hole pitch of the reaction inhibition gas nozzle. Hydrogen chloride gas was supplied from the reaction inhibition gas nozzle at a flow rate of 150 to 600 sccm.
Next, while the wafer boat is rotated in the same direction as the reaction-inhibiting gas supply direction at a speed of 0.5 rpm, the temperature in the reaction chamber is raised to 900 ° C., and then a raw material gas at a pressure of 133.3 Pa (1 Torr). Dichlorosilane and hydrogen gas were supplied to the reaction chamber so that the flow rate of dichlorosilane was 500 to 1000 sccm and hydrogen gas was 1600 sccm, and heating was continued for a required time to form a polysilicon thin film on the silicon wafer surface. Filmed.
[0024]
On the other hand, as a comparative example, using the conventional semiconductor processing apparatus of FIG. 5, a polysilicon film is formed on the surface of a 200 mm (8 inch) silicon wafer under the same conditions as in the above example except that no reaction inhibiting gas is used. did.
After film formation in the above-described embodiment of the present invention and the comparative example, the silicon wafer located at the center of the silicon boat is taken out, and the film thickness of the polysilicon film on the surface is measured to make the film formation in-plane uniform. Sex was evaluated. The result is shown in FIG.
[0025]
As is clear from the results of FIG. 4, when the reaction inhibiting gas of the present invention is used, the film forming speed at the periphery of the 200 mm (8 inch) silicon wafer is lower than when the conventional reaction inhibiting gas is not used. Was reduced by approximately 20%, and it became clear that the difference in film thickness from the central portion of the silicon wafer was reduced.
[0026]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to realize a processing apparatus capable of manufacturing a processing substrate excellent in in-plane semiconductor uniformity with a simple configuration without significantly changing the semiconductor processing apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part showing an example of a semiconductor processing apparatus of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part showing another example of the semiconductor processing apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing the effect of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor processing apparatus.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example of a conventional semiconductor processing apparatus.
[Explanation of symbols]
W ... Semiconductor substrate 1, 501 ... Heating furnace body 2, 502 ... Reaction vessel 3, 503 ... Reaction vessel outer tube 4, 504 ... Reaction vessel inner tube 5, 505 ... Heating Apparatus 6,506 ... Wafer boat 7,507 ... Insulating cylinder 8,508 ... Rotating shaft 9,509 ... Rotating bearing 10,510 ... Manifold 11,511 ... Lower lid 12 , 512... Elevator 13, 513... Source gas supply nozzle 14, 14 ′ Reaction inhibition gas supply nozzle 15, 515... Exhaust port 601. ... Still 604 ... Substrate holder 605 ... Single crystal substrate 606 ... Resistance heating furnace 607 ... Nozzle tube 608 ... Gas outlet 609 ... Exhaust hole 611 ... Nozzle for etching tube

Claims (2)

加熱炉本体と、該加熱炉本体内に配設されている加熱手段と、該加熱炉本体内に収容されており、内部に被処理体を載置したウェハボートを収容する反応容器と、該反応容器内に原料ガスを供給するノズルと、該反応容器内の排ガスを排出するための排気ポートを少なくとも備えたバッチ式熱処理装置において、
該反応容器中に成膜反応を阻害するガスを供給するための複数の孔を形成した反応阻害ガス供給ノズルを配設し、
上記バッチ式熱処理装置において、反応阻害ガス供給ノズルからの反応阻害ガスの噴出方向が、被処理体の周辺部接線方向であることを特徴とするバッチ式熱処理装置。
A heating furnace main body, heating means disposed in the heating furnace main body, a reaction vessel accommodated in the heating furnace main body and containing a wafer boat on which an object to be processed is placed; In a batch type heat treatment apparatus comprising at least a nozzle for supplying a raw material gas into a reaction vessel and an exhaust port for discharging exhaust gas in the reaction vessel,
A reaction-inhibiting gas supply nozzle having a plurality of holes for supplying a gas that inhibits a film-forming reaction in the reaction vessel ;
In the batch heat treatment apparatus, the jet direction of the reaction inhibiting gas from the reaction inhibiting gas supply nozzle is a tangential direction of the peripheral portion of the object to be treated.
上記反応容器中に反応阻害ガス供給ノズルが少なくとも2本配設されていることを特徴とする請求項1に記載のバッチ式熱処理装置。The batch heat treatment apparatus according to claim 1, wherein at least two reaction-inhibiting gas supply nozzles are disposed in the reaction vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007115845A (en) * 2005-10-19 2007-05-10 Hitachi Kokusai Electric Inc Substrate processing equipment
US7736437B2 (en) * 2006-02-03 2010-06-15 Integrated Materials, Incorporated Baffled liner cover
CN113488382A (en) * 2021-05-31 2021-10-08 北海惠科半导体科技有限公司 Wafer boat and diffusion equipment
JP7592571B2 (en) 2021-09-24 2024-12-02 東京エレクトロン株式会社 SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01235235A (en) * 1988-03-15 1989-09-20 Nec Corp Vapor growth equipment
JPH0316208A (en) * 1989-06-14 1991-01-24 Nec Corp Apparatus for silicon epitaxial growth
JPH04163912A (en) * 1990-10-29 1992-06-09 Nec Corp Vapor growth equipment
JP2839720B2 (en) * 1990-12-19 1998-12-16 株式会社東芝 Heat treatment equipment
JPH04324627A (en) * 1991-04-24 1992-11-13 Nippon Steel Corp Manufacture of silicon thin film
JP2783041B2 (en) * 1992-02-28 1998-08-06 日本電気株式会社 Vapor phase silicon epitaxial growth equipment
JP2822756B2 (en) * 1992-03-10 1998-11-11 日本電気株式会社 Vapor phase growth apparatus and thin film forming method thereof

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