JP2003100731A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＶＤ処理による半導体装置の製造方法にお
いて、反応室内の雰囲気が搬送室に逆拡散することを防
止し、パーティクルの付着を低減することを可能とす
る。 【解決手段】 複数枚の基板４を保持するボート６を複
数台６ａ、６ｂ有し、前記ボートの内の一台６ａに保持
された基板４ａを反応炉２０内で処理している間に、反
応炉２０外で前記ボートのうちの他のもの６ｂに次回処
理する基板４ｂを移載しておき、前記反応炉２０内での
基板４ａの処理が終了後、反応炉２０内の雰囲気１９を
排気口１０より排除しながらボート６ｂを反応炉２０外
へアンロードする。
いて、反応室内の雰囲気が搬送室に逆拡散することを防
止し、パーティクルの付着を低減することを可能とす
る。 【解決手段】 複数枚の基板４を保持するボート６を複
数台６ａ、６ｂ有し、前記ボートの内の一台６ａに保持
された基板４ａを反応炉２０内で処理している間に、反
応炉２０外で前記ボートのうちの他のもの６ｂに次回処
理する基板４ｂを移載しておき、前記反応炉２０内での
基板４ａの処理が終了後、反応炉２０内の雰囲気１９を
排気口１０より排除しながらボート６ｂを反応炉２０外
へアンロードする。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ処理による
半導体装置の製造方法、特に縦形ＣＶＤ装置を用いた製
造過程で発生するパーティクルを低減する方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、半導体製造工程においては、
被処理体である半導体基板、例えば半導体ウェハの表面
にＳｉ3Ｎ4膜などの薄膜や酸化膜を成膜したり、あるい
は不純物の拡散を行うために、ＣＶＤ装置、酸化膜形成
装置、あるいは拡散装置などが用いられており、最近で
は、精度の高い処理を行うために、縦型の熱処理炉を用
いた基板処理装置が使用されている。 【０００３】この基板処理装置たる縦型の反応炉２０
は、図５に示すように、加熱用のヒータ８を有する管状
炉を垂直に配置し、この加熱炉の中に、石英製の外部反
応管１ａと内部反応管１ｂを配設して反応管１を構成し
ている。外部反応管１ａの下端には、Ｏリング７を介し
て、インレットアダプタである炉口フランジ２を設け、
この内周面に内部反応管１ｂの下端を固定している。そ
して、炉口フランジ２の内側空間として形成される炉口
１１に、処理ガス供給管路である処理ガス導入管（処理
ガス導入ノズル）９ａ、９ｂの噴出口３を連通させると
共に、外部反応管１ａ及び内部反応管１ｂ間の隙間１３
ａに連通するように排気管路１７の排気口１０を連通さ
せている。 【０００４】一方、ボート６に被処理基板である多数の
半導体ウェハ４を水平状態で縦方向に収容積載し、この
ボート６をボート支持台５に載せ、適当な昇降装置によ
って上昇させて上記内部反応管１ｂ内に搬入し、その下
部の円板状の蓋体１２により、Ｏリング７ａを介して、
炉口１１を気密に閉塞して、１つの閉じられた基板処理
空間（反応室）１３を形成する。そしてボート支持台５
を図示してない回転軸により支持しボート回転機構によ
り回転可能とする。 【０００５】従来、上記縦型の反応炉２０を用い、ウェ
ハ等の被処理基板に化学気相成長法ＣＶＤ（Chemical V
apor Deposition）により成膜処理、例えばＢＴＢＡＳ
−Nitride 膜（窒化膜）の形成を行い、半導体装置を製
造することが行われている。その例として、装置内にウ
ェハ４を保持するボート６を複数本存在する装置におい
て、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜（窒化膜）を形成する場合
について説明する。 【０００６】ＳｉウェハにＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形
成するには、一般に、その原料にＢＴＢＡＳ（Bis-Tert
iary Butyl Amino Silane）とＮＨ3を用い、これらのガ
スを混合して使用する。また、ウェハを保持するボート
は２本存在し（６ａ、６ｂ）、交互に使用する。以下に
従来技術を順に説明する。 【０００７】(1) まず前提として、ＢＴＢＡＳとＮＨ3
を混合してＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する熱ＣＶＤ
装置の構成は図５の通りであり、装置内には２本のウェ
ハ４を支持するボート６ａ、６ｂが存在し、その一方の
ボート６ｂは移載位置（図１参照）に、他方のボート６
ａは退避位置（図１参照）に在るものとする。そこで、
図３（ａ）に示すように、まず移載位置に在る第１ボー
ト６ａに、搬送ロボット１４を用いてウェハ４ａを移載
する。 【０００８】(2) ボート６ａを移載位置からボートエレ
ベータ位置へ移動させる（図３（ｂ））。 【０００９】(3) ボート６ａを反応室１３内に挿入し、
以下の成膜処理を行う（図３（ｃ））。すなわち、ＢＴ
ＢＡＳとＮＨ3ガスが、ガス導入管９ａ、９ｂより石英
製反応管１内に送り込まれる。反応管１内に導入された
ＢＴＢＡＳとＮＨ3は熱分解し、ウェハ４ａ上または石
英製反応管１内にＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する。
反応管内部の温度は６００度である。この時、成膜に使
用するボートは第１ボート６ａとする。 【００１０】(4) ボート６ｂを退避位置から移載位置へ
と移動させる（図３（ｄ））。 【００１１】(5) 他方の第２ボート６ｂには、次バッチ
の処理待ちのウェハ４ｂを予め保持しておく（図３
（ｅ））。 【００１２】(6) ボート６ａの処理が終わると、ボート
６ａを反応炉より引き出す（図３（ｆ））。この時、反
応室１３内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２
１内に逆拡散してしまう。搬送室には次バッチのウェハ
４ｂが既に存在し、このウェハ４ｂは上述の反応室内の
雰囲気に晒されてしまう。 【００１３】(7) ボート６ａの引き出しが終わるとボー
ト６ａを退避位置へ移動させる（図４（ｇ））。 【００１４】(8) ウェハ４ｂを保持した第２ボート６ｂ
を移載位置からエレベータ位置へ移動させる。そして上
記(3) と同じロード、成膜の処理を施す（図４
（ｈ））。 【００１５】(9) この間に処理が終わった第１ボート６
ａを退避位置から移載位置へ移動させて、搬送ロボット
１４を用いて、処理済ウェハ４ａの回収を行う。 【００１６】この第１ボート６ａにて処理したウェハ４
ａについて付着したパーティクルの結果を図２（ａ）に
示す。第１ボート６ａにて処理したウェハ４ａについて
はパーティクルの付着が発生しない。 【００１７】同様にしてボート６ｂにて処理したウェハ
４ｂの結果を図２（ｂ）に示す。第２ボート６ｂにて処
理したウェハ４ｂについてはパーティクルの付着が発生
している。 【００１８】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の場
合、第２ボート６ｂにて処理したウェハ４ｂについては
パーティクルの付着が発生するという問題点がある。 【００１９】すなわち、第１ボート６ａのウェハ４ａの
処理が終わり、第１ボート６ａを反応炉より引き出す
際、図３（ｆ）ステップで説明したように、反応室１３
内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２１内に逆
拡散する。このため、搬送室２１の移載位置に待機して
いる次バッチ用の第２ボート６ｂのウェハ４ｂが、上述
の反応室１３内の雰囲気１９に晒されてしまう。このよ
うに反応室１３内の雰囲気１９が搬送室２１に持ち込ま
れると、その雰囲気を浴びたウェハ４ｂ上に成膜を行っ
たとき、パーティクルの付着が発生する。 【００２０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、反応室内の雰囲気が搬送室に逆拡散することを防止
し、パーティクルの付着を低減することのできる半導体
装置の製造方法を提供することにある。 【００２１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体装置の製造方法は、複数枚の基
板を保持するボートを複数台有し、前記ボートの内の一
台に保持された基板を反応炉内で処理している間に、反
応炉外で前記ボートのうちの他のものに次回処理する基
板を移載しておき、前記反応炉内での基板の処理が終了
後、反応炉内に処理ガス供給口より不活性ガスを供給し
つつ反応炉内の雰囲気を排気口より排除しながらボート
を反応炉外へアンロードすることを特徴とするものであ
る。 【００２２】本発明の製造方法によれば、ボート引き出
し中に反応室内の雰囲気が排気口より強制排気されるた
め、ボート引き出し中に反応室内の雰囲気が搬送室に逆
拡散することが防止され、ウェハに付着するパーティク
ルの発生を低減することができる。 【００２３】本発明の製造方法の代表的な実施形態の一
つは、例えば２ボート式の縦形ＣＶＤ装置において、反
応室内の雰囲気を排気しながらボートダウンすることに
よって、パーティクルを低減する方法である。具体的に
は、反応室と搬送室の隔たりが無くなるとき、つまり従
来技術のステップ(6) のアンロード時（図３（ｆ））に
処理ガス導入管より不活性ガスを導入しつつ排気バルブ
を開く制御手段を追加し、ボート引き出し中に反応炉内
に処理用ガス導入管より不活性ガスを導入しつつ排気バ
ルブを開く制御をなす。これにより、反応室内の雰囲気
は強制的にポンプ側へ流れ出すことになり、搬送室内へ
逆拡散しなくなる。 【００２４】上記排気バルブは開度を調節できる機構の
ものを用いて、排気速度を調節可能とし、排気バルブ付
近のＯリングが融けない適切な開度に設定することが好
ましく、特には排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉ
ｎの範囲とするのが望ましい。その理由は、排気速度が
遅く１０Ｌ／ｍｉｎ未満であると、逆拡散を防ぐ効果が
減少する一方、排気速度が早く４０Ｌ／ｍｉｎを越える
と、高温の反応室内の雰囲気が流れ出すため、排気バル
ブ付近のＯリングが融ける問題が生じるためである。 【００２５】また、反応室内の雰囲気を排気する際、処
理用ガス導入管より反応室内に不活性ガス、例えばＮ2
を供給しつつ排気するが、その際のＮ2供給流量は２ｓ
ｌｍ〜５ｓｌｍ程度とするのが好ましい。また、反応室
から排気される流量は、反応室に供給するＮ2の流量よ
りも大きくなるように設定するのが好ましい。こうする
ことにより、反応室内部が負圧に設定され、反応室内の
雰囲気が搬送室へ拡散するのをより一層防止できる。 【００２６】本発明はＢＴＢＡＳ−Nitride 膜の成膜の
みならず、全ての縦形ＣＶＤ装置におけるＣＶＤ膜の生
成に適用可能である。 【００２７】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。 【００２８】図１に、本発明の実施形態に係る２ボート
式の縦形ＣＶＤ装置の構成を示す。この縦型の反応炉２
０の構造は、基本的に既に述べた図５と同じであり、同
一要素には同じ番号を付してある。加熱用のヒータ８を
有する管状炉を垂直に配置し、この加熱炉の中に、石英
製の外部反応管１ａと内部反応管１ｂを配設して反応管
１を構成している。外部反応管１ａの下端には、Ｏリン
グ７を介して、インレットアダプタである炉口フランジ
２を設け、この内周面に内部反応管１ｂの下端を固定し
ている。そして、炉口フランジ２の内側空間として形成
される炉口１１に、処理ガス供給管路である処理ガス導
入管（処理ガス導入ノズル）９ａ、９ｂの噴出口３を連
通させると共に、外部反応管１ａ及び内部反応管１ｂ間
の隙間１３ａに連通するように排気管路１７の排気口１
０を連通させている。 【００２９】一方、反応炉２０の下方には、ボートに対
し半導体ウェーハ４ｂの搬送を行う搬送室２（移載室と
もいう）が設けられており、搬送室内には反応管１を中
心とした一側に、ボートに又はボートからウェハを移載
する移載位置が定められ、また、反応管１を中心とした
他側に処理後のボートを退避させる退避位置が定められ
る。そして、両者の間はボート搬送路となっている。こ
の搬送室２１は、ロード時及びアンロード時には反応室
１３とも連通される。 【００３０】図１は、２ボート式における２つのボート
６ａ又は６ｂのうち、その一方の第１ボート６ａが反応
室１３に挿入され、他方の第２ボート６ｂが移載位置に
ある状態（第１ボート６ａがアンロードされる前の状
態）を示している。退避位置にあるボート６ａが仮想線
で示されているのは、反応室１３からアンロードされた
第１ボート６ａが、次のステップ（図４（ｇ））でこの
退避位置に持ち来されることを示している。 【００３１】移載位置にある第２ボート６ｂには、搬送
ロボット１４から被処理基板である多数の半導体ウェハ
４ｂが収容積載される。このボート６ｂも、第１ボート
６ａと同様に、ボート支持台５に載せられ、図示してな
い昇降装置によって上昇させて上記反応管１内に搬入さ
れる。そして、下部の円板状の蓋体１２により、Ｏリン
グ７ａを介して、炉口１１を気密に閉塞され、１つの閉
じられた基板処理空間（反応室）１３が形成される。そ
してボート支持台５が図示してないボート回転機構によ
り回転される。 【００３２】上記処理ガス導入管９ａ、９ｂはそれぞれ
ＢＴＢＡＳ及びＮＨ3のガス源に接続されており、また
排気口１０は、排気管路１７によりメイン排気バルブ１
６を介して排気ポンプに接続されている。この排気管路
１７には、メイン排気バルブ１６を迂回する形で並列路
１８が接続されており、その並列路１８の途中に開度調
整可能な排気バルブ１５が介設されている。この排気バ
ルブ１５の開閉及び開度調整は、図示してない制御手段
により制御される。 【００３３】この制御手段は、反応室と搬送室の隔たり
が無くなるとき、つまり従来技術のステップ(6) のアン
ロード時（図３（ｆ））に、処理ガス導入管より不活性
ガス、例えばＮ2を供給しつつ排気バルブ１５を開くよ
うに制御する機能を有する制御部、例えばＣＰＵを主体
とした制御装置から成る。この制御装置の制御下で、ボ
ート引き出し中に処理ガス導入管より不活性ガス、例え
ばＮ2を供給しつつ排気バルブ１５を開ける制御をな
し、反応室内の雰囲気をポンプ側へ流すことによって、
搬送室内への逆拡散を防ぐ。 【００３４】次に具体例について説明する。 【００３５】従来例と同様に、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜
（窒化膜）を形成する場合について説明する。ここで使
用するガスの種類は、ＢＴＢＡＳ（Bis-Tertiary Butyl
Amino Silane）とＮＨ3の混合であり、ガス流量はＢＴ
ＢＡＳ：９０ｃｃ、ＮＨ3：４００ｃｃ、圧力：０．１
ｔｏｒｒ〜２ｔｏｒｒ（１３ｐａ〜２６０ｐａ）、温
度：６００℃以下、時間：膜厚による（成膜速度５Å／
ｍｉｎ以上）、アンロード時の排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ
〜４０Ｌ／ｍｉｎ、アンロード時のＮ2供給量２ｓｌｍ
〜５ｓｌｍ、反応室容量：１３０リットルとする。また
ボート６ａ、６ｂは交互に使用する。 【００３６】(1) まず移載位置に在る第１ボート６ａ
に、搬送ロボット１４を用いてＳｉウェハ４ａを移載す
る（図３（ａ））。 【００３７】(2) ボート６ａを移載位置からボートエレ
ベータ位置へ移動させる（図３（ｂ））。 【００３８】(3) 第１ボート６ａを反応室１３内に挿入
し、以下の成膜処理を行う（図３（ｃ））。すなわち、
ＢＴＢＡＳとＮＨ3ガスを、ガス導入管９ａ、９ｂより
石英製反応管１内に送り込む。ここで使用するガスの種
類はＢＴＢＡＳとＮＨ3の混合であり、ガス流量はＢＴ
ＢＡＳ：９０ｃｃ、ＮＨ3：４００ｃｃ、圧力：０．１
ｔｏｒｒ〜２ｔｏｒｒ（１３ｐａ〜２６０ｐａ）とす
る。反応管内部の温度はほぼ６００℃、処理時間は膜厚
による（成膜速度５Å／ｍｉｎ以上）ものとする。反応
管１内に導入されたＢＴＢＡＳとＮＨ3は熱分解し、ウ
ェハ４ａ上または石英製反応管１内にＢＴＢＡＳ−Nitr
ide 膜を形成する。 【００３９】(4) ボート６ｂを退避位置から移載位置へ
と移動させる（図３（ｄ））。 【００４０】(5) 他方の第２ボート６ｂには、次バッチ
の処理待ちのウェハ４ｂを予め保持しておく（図３
（ｅ））。 【００４１】(6) ボート６ａの処理が終わると、ボート
６ａを反応炉より引き出す。このアンロード時に、反応
室１３内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２１
内に逆拡散してしまわないようにするため、図１におい
て、処理ガス導入管９ａまたは／および９ｂより、反応
室１３内に不活性ガス、例えばＮ2を供給しつつ排気バ
ルブ１５を開き、排気口１０から排気管路１７、並列路
１８及び排気管路１７を経て、ポンプの吸引力で排気す
る。この排気バルブ１５の開度は、反応室１３からの排
気が、排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉｎとなる
ように調整する。その理由は、一方において排気速度が
遅いと逆拡散を防ぐ効果が減少し、他方において排気速
度が早いと高温の反応室内の雰囲気を流すため、排気バ
ルブ１５付近のＯリングが融ける問題が生じるためであ
る。ちなみにＯリングは約１８０℃〜２００℃で融解す
る。そこで、適切な開度として、排気速度が１０Ｌ／ｍ
ｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉｎとなるように設定する。また、Ｎ
2の供給流量は２ｓｌｍ〜５ｓｌｍとなるように調整す
る。また、反応室から排気される流量は、反応室に供給
する不活性ガスの流量よりも大きくなるように設定す
る。こうすることにより、反応室の内部が負圧に設定さ
れ、反応室内の雰囲気が搬送室へ拡散するのを防止でき
る。 【００４２】(7) ボート６ａの引き出しが終わるとボー
ト６ａを図１に鎖線で示す退避位置へ移動させる（図４
（ｇ））。 【００４３】(8) ウェハ４ｂを保持した第２ボート６ｂ
を図１の移載位置からエレベータ位置へ移動させる。そ
して上記図３（ｃ） と同じロード、成膜の処理を施す
（図４（ｈ））。 【００４４】(9) この間に処理が終わった第１ボート６
ａを退避位置から移載位置へ移動させて、搬送ロボット
１４を用いて、処理済ウェハ４ａの回収を行う。 【００４５】このようにして処理した場合、第１ボート
６ａ及び第２ボート６ｂは、その移載位置に待機してい
る際に、いずれもボートアンロード時に反応炉１３内の
雰囲気に晒されることがないので、そのウェハを処理し
た場合に、パーティクルの付着が発生しない。すなわ
ち、図２（ｂ）に示す＋１６００個ような顕著なパーテ
ィクルの発生を防止して、すべてのウェハにつき、図２
（ａ）に示す＋１個程度の、殆どパーティクルの発生の
ない、半導体装置を得ることができる。上記実施例で
は、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する場合を例にして
説明したが、本発明はＢＴＢＡＳ−Nitride 膜の成膜の
みならず、全ての縦形ＣＶＤ装置におけるＣＶＤ膜の生
成に適用可能である。また、縦型酸化装置による酸化処
理や、縦型拡散装置による拡散処理などの熱処理にも適
用可能である。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
装置の製造方法は、複数枚の基板を保持するボートを複
数台有し、上記ボートの内の一台に保持された基板を反
応炉内で処理している間に、反応炉外で上記ボートのう
ちの他のものに次回処理する基板を移載しておき、上記
反応炉内での基板の処理が終了後、反応炉内に処理ガス
供給口より不活性ガスを供給しつつ反応炉内の雰囲気を
排気口より排除しながらボートを反応炉外へアンロード
するものであるため、ボート引き出し中に反応室内の雰
囲気が搬送室に逆拡散することを防止し、ウェハに付着
するパーティクルの発生を低減することができる。
半導体装置の製造方法、特に縦形ＣＶＤ装置を用いた製
造過程で発生するパーティクルを低減する方法に関する
ものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、半導体製造工程においては、
被処理体である半導体基板、例えば半導体ウェハの表面
にＳｉ3Ｎ4膜などの薄膜や酸化膜を成膜したり、あるい
は不純物の拡散を行うために、ＣＶＤ装置、酸化膜形成
装置、あるいは拡散装置などが用いられており、最近で
は、精度の高い処理を行うために、縦型の熱処理炉を用
いた基板処理装置が使用されている。 【０００３】この基板処理装置たる縦型の反応炉２０
は、図５に示すように、加熱用のヒータ８を有する管状
炉を垂直に配置し、この加熱炉の中に、石英製の外部反
応管１ａと内部反応管１ｂを配設して反応管１を構成し
ている。外部反応管１ａの下端には、Ｏリング７を介し
て、インレットアダプタである炉口フランジ２を設け、
この内周面に内部反応管１ｂの下端を固定している。そ
して、炉口フランジ２の内側空間として形成される炉口
１１に、処理ガス供給管路である処理ガス導入管（処理
ガス導入ノズル）９ａ、９ｂの噴出口３を連通させると
共に、外部反応管１ａ及び内部反応管１ｂ間の隙間１３
ａに連通するように排気管路１７の排気口１０を連通さ
せている。 【０００４】一方、ボート６に被処理基板である多数の
半導体ウェハ４を水平状態で縦方向に収容積載し、この
ボート６をボート支持台５に載せ、適当な昇降装置によ
って上昇させて上記内部反応管１ｂ内に搬入し、その下
部の円板状の蓋体１２により、Ｏリング７ａを介して、
炉口１１を気密に閉塞して、１つの閉じられた基板処理
空間（反応室）１３を形成する。そしてボート支持台５
を図示してない回転軸により支持しボート回転機構によ
り回転可能とする。 【０００５】従来、上記縦型の反応炉２０を用い、ウェ
ハ等の被処理基板に化学気相成長法ＣＶＤ（Chemical V
apor Deposition）により成膜処理、例えばＢＴＢＡＳ
−Nitride 膜（窒化膜）の形成を行い、半導体装置を製
造することが行われている。その例として、装置内にウ
ェハ４を保持するボート６を複数本存在する装置におい
て、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜（窒化膜）を形成する場合
について説明する。 【０００６】ＳｉウェハにＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形
成するには、一般に、その原料にＢＴＢＡＳ（Bis-Tert
iary Butyl Amino Silane）とＮＨ3を用い、これらのガ
スを混合して使用する。また、ウェハを保持するボート
は２本存在し（６ａ、６ｂ）、交互に使用する。以下に
従来技術を順に説明する。 【０００７】(1) まず前提として、ＢＴＢＡＳとＮＨ3
を混合してＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する熱ＣＶＤ
装置の構成は図５の通りであり、装置内には２本のウェ
ハ４を支持するボート６ａ、６ｂが存在し、その一方の
ボート６ｂは移載位置（図１参照）に、他方のボート６
ａは退避位置（図１参照）に在るものとする。そこで、
図３（ａ）に示すように、まず移載位置に在る第１ボー
ト６ａに、搬送ロボット１４を用いてウェハ４ａを移載
する。 【０００８】(2) ボート６ａを移載位置からボートエレ
ベータ位置へ移動させる（図３（ｂ））。 【０００９】(3) ボート６ａを反応室１３内に挿入し、
以下の成膜処理を行う（図３（ｃ））。すなわち、ＢＴ
ＢＡＳとＮＨ3ガスが、ガス導入管９ａ、９ｂより石英
製反応管１内に送り込まれる。反応管１内に導入された
ＢＴＢＡＳとＮＨ3は熱分解し、ウェハ４ａ上または石
英製反応管１内にＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する。
反応管内部の温度は６００度である。この時、成膜に使
用するボートは第１ボート６ａとする。 【００１０】(4) ボート６ｂを退避位置から移載位置へ
と移動させる（図３（ｄ））。 【００１１】(5) 他方の第２ボート６ｂには、次バッチ
の処理待ちのウェハ４ｂを予め保持しておく（図３
（ｅ））。 【００１２】(6) ボート６ａの処理が終わると、ボート
６ａを反応炉より引き出す（図３（ｆ））。この時、反
応室１３内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２
１内に逆拡散してしまう。搬送室には次バッチのウェハ
４ｂが既に存在し、このウェハ４ｂは上述の反応室内の
雰囲気に晒されてしまう。 【００１３】(7) ボート６ａの引き出しが終わるとボー
ト６ａを退避位置へ移動させる（図４（ｇ））。 【００１４】(8) ウェハ４ｂを保持した第２ボート６ｂ
を移載位置からエレベータ位置へ移動させる。そして上
記(3) と同じロード、成膜の処理を施す（図４
（ｈ））。 【００１５】(9) この間に処理が終わった第１ボート６
ａを退避位置から移載位置へ移動させて、搬送ロボット
１４を用いて、処理済ウェハ４ａの回収を行う。 【００１６】この第１ボート６ａにて処理したウェハ４
ａについて付着したパーティクルの結果を図２（ａ）に
示す。第１ボート６ａにて処理したウェハ４ａについて
はパーティクルの付着が発生しない。 【００１７】同様にしてボート６ｂにて処理したウェハ
４ｂの結果を図２（ｂ）に示す。第２ボート６ｂにて処
理したウェハ４ｂについてはパーティクルの付着が発生
している。 【００１８】 【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の場
合、第２ボート６ｂにて処理したウェハ４ｂについては
パーティクルの付着が発生するという問題点がある。 【００１９】すなわち、第１ボート６ａのウェハ４ａの
処理が終わり、第１ボート６ａを反応炉より引き出す
際、図３（ｆ）ステップで説明したように、反応室１３
内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２１内に逆
拡散する。このため、搬送室２１の移載位置に待機して
いる次バッチ用の第２ボート６ｂのウェハ４ｂが、上述
の反応室１３内の雰囲気１９に晒されてしまう。このよ
うに反応室１３内の雰囲気１９が搬送室２１に持ち込ま
れると、その雰囲気を浴びたウェハ４ｂ上に成膜を行っ
たとき、パーティクルの付着が発生する。 【００２０】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、反応室内の雰囲気が搬送室に逆拡散することを防止
し、パーティクルの付着を低減することのできる半導体
装置の製造方法を提供することにある。 【００２１】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体装置の製造方法は、複数枚の基
板を保持するボートを複数台有し、前記ボートの内の一
台に保持された基板を反応炉内で処理している間に、反
応炉外で前記ボートのうちの他のものに次回処理する基
板を移載しておき、前記反応炉内での基板の処理が終了
後、反応炉内に処理ガス供給口より不活性ガスを供給し
つつ反応炉内の雰囲気を排気口より排除しながらボート
を反応炉外へアンロードすることを特徴とするものであ
る。 【００２２】本発明の製造方法によれば、ボート引き出
し中に反応室内の雰囲気が排気口より強制排気されるた
め、ボート引き出し中に反応室内の雰囲気が搬送室に逆
拡散することが防止され、ウェハに付着するパーティク
ルの発生を低減することができる。 【００２３】本発明の製造方法の代表的な実施形態の一
つは、例えば２ボート式の縦形ＣＶＤ装置において、反
応室内の雰囲気を排気しながらボートダウンすることに
よって、パーティクルを低減する方法である。具体的に
は、反応室と搬送室の隔たりが無くなるとき、つまり従
来技術のステップ(6) のアンロード時（図３（ｆ））に
処理ガス導入管より不活性ガスを導入しつつ排気バルブ
を開く制御手段を追加し、ボート引き出し中に反応炉内
に処理用ガス導入管より不活性ガスを導入しつつ排気バ
ルブを開く制御をなす。これにより、反応室内の雰囲気
は強制的にポンプ側へ流れ出すことになり、搬送室内へ
逆拡散しなくなる。 【００２４】上記排気バルブは開度を調節できる機構の
ものを用いて、排気速度を調節可能とし、排気バルブ付
近のＯリングが融けない適切な開度に設定することが好
ましく、特には排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉ
ｎの範囲とするのが望ましい。その理由は、排気速度が
遅く１０Ｌ／ｍｉｎ未満であると、逆拡散を防ぐ効果が
減少する一方、排気速度が早く４０Ｌ／ｍｉｎを越える
と、高温の反応室内の雰囲気が流れ出すため、排気バル
ブ付近のＯリングが融ける問題が生じるためである。 【００２５】また、反応室内の雰囲気を排気する際、処
理用ガス導入管より反応室内に不活性ガス、例えばＮ2
を供給しつつ排気するが、その際のＮ2供給流量は２ｓ
ｌｍ〜５ｓｌｍ程度とするのが好ましい。また、反応室
から排気される流量は、反応室に供給するＮ2の流量よ
りも大きくなるように設定するのが好ましい。こうする
ことにより、反応室内部が負圧に設定され、反応室内の
雰囲気が搬送室へ拡散するのをより一層防止できる。 【００２６】本発明はＢＴＢＡＳ−Nitride 膜の成膜の
みならず、全ての縦形ＣＶＤ装置におけるＣＶＤ膜の生
成に適用可能である。 【００２７】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。 【００２８】図１に、本発明の実施形態に係る２ボート
式の縦形ＣＶＤ装置の構成を示す。この縦型の反応炉２
０の構造は、基本的に既に述べた図５と同じであり、同
一要素には同じ番号を付してある。加熱用のヒータ８を
有する管状炉を垂直に配置し、この加熱炉の中に、石英
製の外部反応管１ａと内部反応管１ｂを配設して反応管
１を構成している。外部反応管１ａの下端には、Ｏリン
グ７を介して、インレットアダプタである炉口フランジ
２を設け、この内周面に内部反応管１ｂの下端を固定し
ている。そして、炉口フランジ２の内側空間として形成
される炉口１１に、処理ガス供給管路である処理ガス導
入管（処理ガス導入ノズル）９ａ、９ｂの噴出口３を連
通させると共に、外部反応管１ａ及び内部反応管１ｂ間
の隙間１３ａに連通するように排気管路１７の排気口１
０を連通させている。 【００２９】一方、反応炉２０の下方には、ボートに対
し半導体ウェーハ４ｂの搬送を行う搬送室２（移載室と
もいう）が設けられており、搬送室内には反応管１を中
心とした一側に、ボートに又はボートからウェハを移載
する移載位置が定められ、また、反応管１を中心とした
他側に処理後のボートを退避させる退避位置が定められ
る。そして、両者の間はボート搬送路となっている。こ
の搬送室２１は、ロード時及びアンロード時には反応室
１３とも連通される。 【００３０】図１は、２ボート式における２つのボート
６ａ又は６ｂのうち、その一方の第１ボート６ａが反応
室１３に挿入され、他方の第２ボート６ｂが移載位置に
ある状態（第１ボート６ａがアンロードされる前の状
態）を示している。退避位置にあるボート６ａが仮想線
で示されているのは、反応室１３からアンロードされた
第１ボート６ａが、次のステップ（図４（ｇ））でこの
退避位置に持ち来されることを示している。 【００３１】移載位置にある第２ボート６ｂには、搬送
ロボット１４から被処理基板である多数の半導体ウェハ
４ｂが収容積載される。このボート６ｂも、第１ボート
６ａと同様に、ボート支持台５に載せられ、図示してな
い昇降装置によって上昇させて上記反応管１内に搬入さ
れる。そして、下部の円板状の蓋体１２により、Ｏリン
グ７ａを介して、炉口１１を気密に閉塞され、１つの閉
じられた基板処理空間（反応室）１３が形成される。そ
してボート支持台５が図示してないボート回転機構によ
り回転される。 【００３２】上記処理ガス導入管９ａ、９ｂはそれぞれ
ＢＴＢＡＳ及びＮＨ3のガス源に接続されており、また
排気口１０は、排気管路１７によりメイン排気バルブ１
６を介して排気ポンプに接続されている。この排気管路
１７には、メイン排気バルブ１６を迂回する形で並列路
１８が接続されており、その並列路１８の途中に開度調
整可能な排気バルブ１５が介設されている。この排気バ
ルブ１５の開閉及び開度調整は、図示してない制御手段
により制御される。 【００３３】この制御手段は、反応室と搬送室の隔たり
が無くなるとき、つまり従来技術のステップ(6) のアン
ロード時（図３（ｆ））に、処理ガス導入管より不活性
ガス、例えばＮ2を供給しつつ排気バルブ１５を開くよ
うに制御する機能を有する制御部、例えばＣＰＵを主体
とした制御装置から成る。この制御装置の制御下で、ボ
ート引き出し中に処理ガス導入管より不活性ガス、例え
ばＮ2を供給しつつ排気バルブ１５を開ける制御をな
し、反応室内の雰囲気をポンプ側へ流すことによって、
搬送室内への逆拡散を防ぐ。 【００３４】次に具体例について説明する。 【００３５】従来例と同様に、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜
（窒化膜）を形成する場合について説明する。ここで使
用するガスの種類は、ＢＴＢＡＳ（Bis-Tertiary Butyl
Amino Silane）とＮＨ3の混合であり、ガス流量はＢＴ
ＢＡＳ：９０ｃｃ、ＮＨ3：４００ｃｃ、圧力：０．１
ｔｏｒｒ〜２ｔｏｒｒ（１３ｐａ〜２６０ｐａ）、温
度：６００℃以下、時間：膜厚による（成膜速度５Å／
ｍｉｎ以上）、アンロード時の排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ
〜４０Ｌ／ｍｉｎ、アンロード時のＮ2供給量２ｓｌｍ
〜５ｓｌｍ、反応室容量：１３０リットルとする。また
ボート６ａ、６ｂは交互に使用する。 【００３６】(1) まず移載位置に在る第１ボート６ａ
に、搬送ロボット１４を用いてＳｉウェハ４ａを移載す
る（図３（ａ））。 【００３７】(2) ボート６ａを移載位置からボートエレ
ベータ位置へ移動させる（図３（ｂ））。 【００３８】(3) 第１ボート６ａを反応室１３内に挿入
し、以下の成膜処理を行う（図３（ｃ））。すなわち、
ＢＴＢＡＳとＮＨ3ガスを、ガス導入管９ａ、９ｂより
石英製反応管１内に送り込む。ここで使用するガスの種
類はＢＴＢＡＳとＮＨ3の混合であり、ガス流量はＢＴ
ＢＡＳ：９０ｃｃ、ＮＨ3：４００ｃｃ、圧力：０．１
ｔｏｒｒ〜２ｔｏｒｒ（１３ｐａ〜２６０ｐａ）とす
る。反応管内部の温度はほぼ６００℃、処理時間は膜厚
による（成膜速度５Å／ｍｉｎ以上）ものとする。反応
管１内に導入されたＢＴＢＡＳとＮＨ3は熱分解し、ウ
ェハ４ａ上または石英製反応管１内にＢＴＢＡＳ−Nitr
ide 膜を形成する。 【００３９】(4) ボート６ｂを退避位置から移載位置へ
と移動させる（図３（ｄ））。 【００４０】(5) 他方の第２ボート６ｂには、次バッチ
の処理待ちのウェハ４ｂを予め保持しておく（図３
（ｅ））。 【００４１】(6) ボート６ａの処理が終わると、ボート
６ａを反応炉より引き出す。このアンロード時に、反応
室１３内の雰囲気１９がウェハ４を搬送する搬送室２１
内に逆拡散してしまわないようにするため、図１におい
て、処理ガス導入管９ａまたは／および９ｂより、反応
室１３内に不活性ガス、例えばＮ2を供給しつつ排気バ
ルブ１５を開き、排気口１０から排気管路１７、並列路
１８及び排気管路１７を経て、ポンプの吸引力で排気す
る。この排気バルブ１５の開度は、反応室１３からの排
気が、排気速度１０Ｌ／ｍｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉｎとなる
ように調整する。その理由は、一方において排気速度が
遅いと逆拡散を防ぐ効果が減少し、他方において排気速
度が早いと高温の反応室内の雰囲気を流すため、排気バ
ルブ１５付近のＯリングが融ける問題が生じるためであ
る。ちなみにＯリングは約１８０℃〜２００℃で融解す
る。そこで、適切な開度として、排気速度が１０Ｌ／ｍ
ｉｎ〜４０Ｌ／ｍｉｎとなるように設定する。また、Ｎ
2の供給流量は２ｓｌｍ〜５ｓｌｍとなるように調整す
る。また、反応室から排気される流量は、反応室に供給
する不活性ガスの流量よりも大きくなるように設定す
る。こうすることにより、反応室の内部が負圧に設定さ
れ、反応室内の雰囲気が搬送室へ拡散するのを防止でき
る。 【００４２】(7) ボート６ａの引き出しが終わるとボー
ト６ａを図１に鎖線で示す退避位置へ移動させる（図４
（ｇ））。 【００４３】(8) ウェハ４ｂを保持した第２ボート６ｂ
を図１の移載位置からエレベータ位置へ移動させる。そ
して上記図３（ｃ） と同じロード、成膜の処理を施す
（図４（ｈ））。 【００４４】(9) この間に処理が終わった第１ボート６
ａを退避位置から移載位置へ移動させて、搬送ロボット
１４を用いて、処理済ウェハ４ａの回収を行う。 【００４５】このようにして処理した場合、第１ボート
６ａ及び第２ボート６ｂは、その移載位置に待機してい
る際に、いずれもボートアンロード時に反応炉１３内の
雰囲気に晒されることがないので、そのウェハを処理し
た場合に、パーティクルの付着が発生しない。すなわ
ち、図２（ｂ）に示す＋１６００個ような顕著なパーテ
ィクルの発生を防止して、すべてのウェハにつき、図２
（ａ）に示す＋１個程度の、殆どパーティクルの発生の
ない、半導体装置を得ることができる。上記実施例で
は、ＢＴＢＡＳ−Nitride 膜を形成する場合を例にして
説明したが、本発明はＢＴＢＡＳ−Nitride 膜の成膜の
みならず、全ての縦形ＣＶＤ装置におけるＣＶＤ膜の生
成に適用可能である。また、縦型酸化装置による酸化処
理や、縦型拡散装置による拡散処理などの熱処理にも適
用可能である。 【００４６】 【発明の効果】以上説明したように本発明による半導体
装置の製造方法は、複数枚の基板を保持するボートを複
数台有し、上記ボートの内の一台に保持された基板を反
応炉内で処理している間に、反応炉外で上記ボートのう
ちの他のものに次回処理する基板を移載しておき、上記
反応炉内での基板の処理が終了後、反応炉内に処理ガス
供給口より不活性ガスを供給しつつ反応炉内の雰囲気を
排気口より排除しながらボートを反応炉外へアンロード
するものであるため、ボート引き出し中に反応室内の雰
囲気が搬送室に逆拡散することを防止し、ウェハに付着
するパーティクルの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を適用した２ボート式の縦形
ＣＶＤ装置を示したもので、第１ボートが反応室に挿入
され、第２ボートが移載位置に在る状態を示した図であ
る。 【図２】成膜したウェハに付着するパーティクルの有無
を示した図で、（ａ）は反応室の雰囲気を浴びていない
ウェハを、（ｂ）は反応室の雰囲気を浴びたウェハを示
した図である。 【図３】従来の半導体装置の製造方法の前半を示した図
である。 【図４】従来の半導体装置の製造方法の後半を示した図
である。 【図５】従来の縦形ＣＶＤ装置を示した図である。 【符号の説明】 １ 反応管 ４、４ａ、４ｂ ウェハ ６、６ａ、６ｂ ボート ７ Ｏリング ９ａ、９ｂ 処理ガス導入管 １０ 排気口 １１ 排気管路 １３ 反応室（基板処理空間） １４ 搬送ロボット １５ 排気バルブ １６ メイン排気バルブ １７ 排気管路 １８ 並列路 １９ 雰囲気 ２０ 反応炉 ２１ 搬送室
ＣＶＤ装置を示したもので、第１ボートが反応室に挿入
され、第２ボートが移載位置に在る状態を示した図であ
る。 【図２】成膜したウェハに付着するパーティクルの有無
を示した図で、（ａ）は反応室の雰囲気を浴びていない
ウェハを、（ｂ）は反応室の雰囲気を浴びたウェハを示
した図である。 【図３】従来の半導体装置の製造方法の前半を示した図
である。 【図４】従来の半導体装置の製造方法の後半を示した図
である。 【図５】従来の縦形ＣＶＤ装置を示した図である。 【符号の説明】 １ 反応管 ４、４ａ、４ｂ ウェハ ６、６ａ、６ｂ ボート ７ Ｏリング ９ａ、９ｂ 処理ガス導入管 １０ 排気口 １１ 排気管路 １３ 反応室（基板処理空間） １４ 搬送ロボット １５ 排気バルブ １６ メイン排気バルブ １７ 排気管路 １８ 並列路 １９ 雰囲気 ２０ 反応炉 ２１ 搬送室
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA09 AA13 CA04 EA11
GA02 KA04 KA08 KA10
5F045 AA03 AB33 AC07 AC12 BB15
DP19 EE14 EG05 EM10 EN04
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】複数枚の基板を保持するボートを複数台有
し、前記ボートの内の一台に保持された基板を反応炉内
で処理している間に、反応炉外で前記ボートのうちの他
のものに次回処理する基板を移載しておき、 前記反応炉内での基板の処理が終了後、反応炉内に処理
ガス供給口より不活性ガスを供給しつつ反応炉内の雰囲
気を排気口より排除しながらボートを反応炉外へアンロ
ードすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001298099A JP2003100731A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001298099A JP2003100731A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003100731A true JP2003100731A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19119052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001298099A Pending JP2003100731A (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003100731A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009044191A (ja) * | 2003-11-20 | 2009-02-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2014139960A (ja) * | 2013-01-21 | 2014-07-31 | Hitachi Ltd | シリコン基板のライフタイム測定の前処理方法 |
| KR20150110338A (ko) | 2014-03-24 | 2015-10-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 종형 열처리 장치의 운전 방법, 기억 매체 및 종형 열처리 장치 |
-
2001
- 2001-09-27 JP JP2001298099A patent/JP2003100731A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009044191A (ja) * | 2003-11-20 | 2009-02-26 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 |
| JP2014139960A (ja) * | 2013-01-21 | 2014-07-31 | Hitachi Ltd | シリコン基板のライフタイム測定の前処理方法 |
| KR20150110338A (ko) | 2014-03-24 | 2015-10-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 종형 열처리 장치의 운전 방법, 기억 매체 및 종형 열처리 장치 |
| US9487859B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-11-08 | Tokyo Electron Limited | Operating method of vertical heat treatment apparatus, storage medium, and vertical heat treatment apparatus |
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