JP2003188159A - Cvd装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Cvd装置及び半導体装置の製造方法

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JP2003188159A
JP2003188159A JP2001386682A JP2001386682A JP2003188159A JP 2003188159 A JP2003188159 A JP 2003188159A JP 2001386682 A JP2001386682 A JP 2001386682A JP 2001386682 A JP2001386682 A JP 2001386682A JP 2003188159 A JP2003188159 A JP 2003188159A
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film
buffer
semiconductor wafer
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cvd apparatus
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Toshiya Onodera
利弥 小野寺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】パーティクルを低減しつつメンテナンス頻度を
少なくするCVD装置及び半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】図示しない半導体ウェハの載置される支持
部が含まれる処理室11内の壁面あるいは支持部(ジ
グ)の石英部材12において、成膜時に派生する堆積物
の膜種と逆のストレスを有するバッファ膜13がコーテ
ィングされている。(a)は、石英部材12に直接バッ
ファ膜13がコーティングされているタイプ、(b)
は、成膜時に派生する堆積物の膜14上にバッファ膜1
3がコーティングされているタイプである。半導体ウェ
ハ上への成膜(14)とバッファ膜13の交互の積層は
複数層あってもよい。互いの逆ストレスによって応力を
均衡に近付けるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの成
膜工程に係り、特に縦型または横型のCVD炉に関する
成膜時に派生する堆積膜を伴うCVD装置及び半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】CVD(Chemical Vapor Deposition )
法は薄膜形成法の一つであり、基板表面に原料となるガ
スを供給し、化学反応により膜を形成する方法である。
LSI製作においては主として多結晶Si、Si酸化膜
などのSi系薄膜の形成に広く適用され、重要な技術と
なっている。
【0003】CVD装置において、石英製のボート及び
チューブにおける堆積物が原因で発塵し、ウェハ製品に
パーティクル汚染が発生することが知られている。特
に、ボート及びチューブ表面に成膜時に派生した堆積物
が累積し、膜ストレスが増大する。堆積物が厚くなるに
従って堆積物自体の割れ(クラック)が著しく、やがて
剥がれ落ちる。これが異物(パーティクル)としてウェ
ハ製品表面に付着し、ファンクション不良を起こす一因
となる。
【0004】そこで、石英製のボート及びチューブにお
ける堆積物は、割れて剥離し始める前の所定厚さにて洗
浄除去するように定期的なメンテナンスが行われる。こ
れにより、パーティクルは未然に回避できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】CVD装置における定
期的なメンテナンスは、例えば成膜処理室内における石
英製のボート及びチューブを取外し、ウェットエッチ
(例えばHF系の洗浄液)が行われる。その工数、時間
は製造ラインにとっては負担であり、なるべくメンテナ
ンス頻度は少なくしたい。しかし、パーティクル削減の
ためには、何も対策せずにメンテナンス頻度を少なくは
できない。
【0006】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、パーティクルを低減しつつメンテナンス頻
度を少なくするCVD装置及び半導体装置の製造方法を
提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るCVD装置
は、半導体ウェハの載置される支持部が含まれる処理室
内に、成膜時に派生する堆積物の膜種と逆のストレスを
有するバッファ膜がコーティングされていることを特徴
とする。
【0008】上記本発明に係るCVD装置によれば、バ
ッファ膜のコーティングにより、処理室内の堆積物の膜
ストレスを均衡に近付けるようにし、堆積物がより厚く
堆積されるまで割れにくく、剥離を遅らせるようにし
た。
【0009】上記のようなCVD装置におけるより好ま
しい構成は、上記バッファ膜は上記処理室内において、
成膜時に堆積された膜の表面に所定範囲の厚さでコーテ
ィングされていることを特徴とする。堆積物の厚さに応
じて膜ストレスを均衡させるべきバッファ膜の厚さが考
慮される。
【0010】さらに、好ましくは、上記処理室内には少
なくとも上記成膜時に堆積する膜と上記バッファ膜が交
互に複数積層されていることを特徴とする。これによ
り、堆積膜の全体的なストレスは緩和され、堆積膜は総
合的に強固になる。
【0011】本発明に係るより好ましい実施態様として
のCVD装置は、複数のウェハが載置される石英製のボ
ートと、前記ボートと共に複数のウェハが導かれ原料ガ
スの供給によりウェハの成膜処理が行われる石英製のチ
ューブとを具備し、原料ガス雰囲気に晒される前記ボー
トとチューブの各構成表面に、前記ウェハの成膜処理で
派生する堆積物と逆のストレスを有するバッファ膜を被
覆してなることを特徴とする。
【0012】上記本発明に係るCVD装置によれば、前
記ボートとチューブの各構成表面におけるバッファ膜の
コーティングにより、膜ストレスの均衡を保つように
し、堆積物がより厚く堆積されるまで割れにくく、剥離
を遅らせるようにした。
【0013】なお、上記成膜処理で派生する堆積物の全
体的なストレスの緩和、強度化のため、上記バッファ膜
は前記成膜処理で派生する堆積物を介して複数積層され
ていることを特徴とする。
【0014】本発明に係る半導体装置の製造方法は、成
膜工程のため処理室内に半導体ウェハを収容する前の段
階において、前記半導体ウェハなしに、前記半導体ウェ
ハの載置される支持部が含まれる前記処理室内に成膜時
の原料ガスとは異なる原料ガスを供給して前記処理室内
に前記成膜工程で派生する堆積物と逆のストレスを有す
るバッファ膜をコーティングする工程を具備したことを
特徴とする。
【0015】上記本発明に係る半導体装置の製造方法に
よれば、バッファ膜のコーティングにより、膜ストレス
の均衡を保つようにし、堆積物がより厚く堆積されるま
で割れにくく、剥離を遅らせパーティクルを出し難くし
ている。
【0016】上記半導体装置の製造方法において、より
好ましくは、上記バッファ膜をコーティングする工程は
上記半導体ウェハの成膜工程の所定バッチ数毎に実施す
ることを特徴とする。これにより、信頼性を保ちつつ、
メンテナンス頻度減少に寄与する。
【0017】
【発明の実施の形態】図1(a),(b)は、それぞれ
本発明の基本的な実施形態に係るCVD装置の処理室内
部の一部構成を示す概観図である。図示しない半導体ウ
ェハの載置される支持部が含まれる処理室11内の壁面
あるいは支持部(ジグ)の石英部材12において、成膜
時に派生する堆積物の膜種と逆のストレスを有するバッ
ファ膜13がコーティングされている。
【0018】図1(a)は、石英部材12に直接バッフ
ァ膜13がコーティングされているタイプ、図1(b)
は、成膜時に派生する堆積物の膜14上にバッファ膜1
3がコーティングされているタイプである。
【0019】例えば上記各構成において、半導体ウェハ
上に窒化ケイ素膜(14)を成膜する場合について考え
る。図1(a)では、成膜前の段階で高温熱酸化膜がバ
ッファ膜13としてコーティングされている。その後、
半導体ウェハ上への窒化ケイ素膜(14)の成膜工程を
所定回数経る。やがて石英部材12上に窒化ケイ素膜
(14)が堆積される。そこで、窒化ケイ素膜(14)
上に高温熱酸化膜がバッファ膜13としてコーティング
される。半導体ウェハ上への成膜(14)とバッファ膜
13の交互の積層は複数層あってもよい(破線部参
照)。
【0020】図1(b)では、例えば半導体ウェハ上に
窒化ケイ素膜(14)を成膜する工程を所定回数経る。
やがて石英部材12上に窒化ケイ素膜(14)が堆積さ
れる。この段階で窒化ケイ素膜(14)上に高温熱酸化
膜がバッファ膜13としてコーティングされる。半導体
ウェハ上への成膜(14)とバッファ膜13の交互の積
層は複数層あってもよい(破線部参照)。
【0021】上記窒化ケイ素膜(14)は引っ張り応力
(矢印S1)に富んでおり、バッファ膜13としての上
記高温熱酸化膜は、圧縮応力(矢印S2)を有する。両
者の密着性は十分であり、互いの逆ストレスによって応
力を均衡に近付けるようにしている。堆積物(ここでは
窒化ケイ素膜)の厚さに応じて膜ストレスを均衡させる
バッファ膜13の厚さが考慮されるべきである。
【0022】上記構成によれば、堆積物がより厚く堆積
されるまで割れにくく、剥離を遅らせることができる。
成膜時に堆積する膜(14)とバッファ膜(13)が交
互に複数積層されれば、堆積膜の全体的なストレスは緩
和され、堆積膜は総合的に強固になり剥離を抑制でき
る。これにより、パーティクルが増大することなくメン
テナンス頻度を少なくするCVD装置が実現できる。
【0023】図2は、本発明の一実施形態に係るCVD
装置の構成を示す概観図である。減圧CVDであり、装
置本体100は、CVD炉等に備えられた石英製のチュ
ーブ101(アウターチューブ101a、インナーチュ
ーブ101b)を有する。アウターチューブ101a
は、周囲の加熱体102で所定の温度に設定され、原料
ガスの供給によってウェハの成膜処理を行う。成膜処理
時には排気がなされる。
【0024】チューブ101の一方端の開口103は、
ウェハWafの搬入出口となっている。ボートベース1
04は、複数のウェハWafが載置される石英製のボー
ト105をインナーチューブ101bの内外に導く(ロ
ード/アンロード)。ボートベース104は、チューブ
の開口103を密閉する。
【0025】本発明の実施形態では、ウェハWafの成
膜処理で派生する堆積物と逆のストレスを有するバッフ
ァ膜106をチューブ101(101a,101b)の
構成表面及びボート105の構成表面に被覆してなる。
もちろん、チューブ101(101a,101b)の構
成表面及びボート105の構成表面にはすでにウェハW
afの成膜処理で派生する堆積物が付いており、その上
にバッファ膜106が被覆されている構成もある。
【0026】すなわち、上述の図1(a)または(b)
に示される構成が処理室内で配備されていることにな
る。このようなバッファ膜106を介することで堆積物
の割れ、剥離を遅らせるようにした。これにより、チュ
ーブ101、ボート105における堆積物除去のメンテ
ナンス回数削減に寄与する。
【0027】図2の構成を参照して、本発明に係る半導
体装置の製造方法を説明する。ここでは製品ウェハWa
fに対する窒化ケイ素膜(Si34)の成膜を例に考え
る。石英製のチューブ101及びボート105に派生す
る堆積物(Si34)の割れ、剥離を抑制するバッファ
膜106として、シリコン酸化膜(SiO2)を採用し
ている。すなわち、Si34膜の引っ張り応力をSiO
2膜の圧縮応力で相殺するようにバッファ膜106とし
てSiO2膜を処理室内に被覆する。
【0028】複数の半導体ウェハWafがボート105
に搭載され、インナーチューブ101b内にセットされ
る。例えばSiH2Cl2、NH3の混合ガスが処理室内
に導入され、半導体ウェハWafに対するSi34膜の
成膜が行われる。何バッチか処理されると、Si34
の堆積物が処理室内(チューブ101、ボート105構
成表面)に被覆される。
【0029】そこで、半導体ウェハWafのアンロード
後、例えばSiH4−N2O系、またはSiH2Cl2−N
2O系のガスを用いた酸化法で処理室内すなわちチュー
ブ101、ボート105構成表面にSiO2膜が被覆さ
れる。
【0030】Si34膜の引っ張り応力とSiO2膜の
圧縮応力が均衡するように交互に被覆することが好まし
い。このため、処理室内のSi34膜の堆積が例えば
1.0〜1.5μm程度の厚さになる半導体ウェハの所
定バッチ数処理終了後、バッファ膜106としてのSi
2膜を例えば0.5〜1.0μm程度の厚さを有する
ように被覆するとよい。全体的な堆積物の厚さが20μ
m以上になるまでにメンテナンス(洗浄処理)を1回入
れるようにすれば、成膜工程中の剥離は抑えられる。
【0031】このように処理室内へのバッファ膜106
のコーティングを所定バッチ数毎に適宜導入すれば、堆
積物の膜ストレスを悪化させず、均衡に近付けることが
できる。これにより、堆積物がより厚く堆積されるまで
割れにくく、剥離を遅らせ、メンテナンス頻度を減少し
つつパーティクルを出し難くすることができる。
【0032】また、チューブ101、ボート105にお
ける堆積物除去のメンテナンス回数削減が達成されるこ
とから、石英の母材がエッチング液に晒される回数も減
る。これにより、石英寿命、すなわち、石英製のボー
ト、チューブの寿命延長に寄与する。
【0033】なお、本発明は上記実施形態に限らず、横
型CVD炉等、他のあらゆる形態の成膜に関するCVD
装置に有効である。また、窒化ケイ素膜の成膜に限ら
ず、他の成膜に関しても、原料ガス雰囲気に晒される石
英製のボートとチューブの表面に、成膜処理で派生する
堆積物と逆ストレスを有する膜を適宜コーティングする
ようにすれば、本発明と同様の効果が得られる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によるCVD
装置によれば、半導体ウェハの載置される支持部が含ま
れる処理室内に、成膜時に派生する堆積物の膜種と逆の
ストレスを有するバッファ膜がコーティングされる。こ
れにより、処理室内の堆積物の膜ストレスを均衡に近付
けるようにし、堆積物がより厚く堆積されるまで割れに
くく、剥離を遅らせるようにした。この結果、パーティ
クルを低減しつつメンテナンス頻度を少なくするCVD
装置及び半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a),(b)は、それぞれ本発明の基本的
な実施形態に係るCVD装置の処理室内部の一部構成を
示す概観図である。
【図2】 本発明の一実施形態に係るCVD装置の構成
を示す概観図である。
【符号の説明】
11…処理室 12…石英部材 13,106…バッファ膜 14…成膜時に派生する堆積物の膜 100…CVD装置本体 101…石英製のチューブ 102…加熱体 103…開口 104…ボートベース 105…ボート Waf…ウェハ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ウェハの載置される支持部が含ま
    れる処理室内に、成膜時に派生する堆積物の膜種と逆の
    ストレスを有するバッファ膜がコーティングされている
    ことを特徴とするCVD装置。
  2. 【請求項2】 前記バッファ膜は前記処理室内におい
    て、成膜時に堆積された膜の表面に所定範囲の厚さでコ
    ーティングされていることを特徴とする請求項1記載の
    CVD装置。
  3. 【請求項3】 前記処理室内には少なくとも前記成膜時
    に堆積する膜と前記バッファ膜が交互に複数積層されて
    いることを特徴とする請求項1記載のCVD装置。
  4. 【請求項4】 複数のウェハが載置される石英製のボー
    トと、 前記ボートと共に複数のウェハが導かれ原料ガスの供給
    によりウェハの成膜処理が行われる石英製のチューブと
    を具備し、 原料ガス雰囲気に晒される前記ボートとチューブの各構
    成表面に、前記ウェハの成膜処理で派生する堆積物と逆
    のストレスを有するバッファ膜を被覆してなることを特
    徴とするCVD装置。
  5. 【請求項5】 前記バッファ膜は前記成膜処理で派生す
    る堆積物を介して複数積層されていることを特徴とする
    請求項4記載のCVD装置。
  6. 【請求項6】 成膜工程のため処理室内に半導体ウェハ
    を収容する前の段階において、 前記半導体ウェハなしに、前記半導体ウェハの載置され
    る支持部が含まれる前記処理室内に成膜時の原料ガスと
    は異なる原料ガスを供給して前記処理室内に前記成膜工
    程で派生する堆積物と逆のストレスを有するバッファ膜
    をコーティングする工程を具備したことを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記バッファ膜をコーティングする工程
    は前記半導体ウェハの成膜工程の所定バッチ数毎に実施
    することを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造
    方法。
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