JP2003282457A - 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】複数枚の基板を保持するボートを複数台有する
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制すること。 【解決手段】複数枚の基板を保持するボート６ａ、６ｂ
と反応炉２０とを有する基板処理装置を使用し、ボート
６ａに保持された基板であるウェハ４を反応炉２０内で
処理している間に、反応炉２０外でボート６ｂに次回処
理するウェハ４を、移載機１４によって移載しておき、
反応炉２０内でのウェハ４の処理が終了後、反応炉２０
内の温度を基板処理時の温度ＴＦＦＭ よりも降下させ
てＴＵ ＮＬ とした後に、処理後のウェハ４を保持した
ボート６ａを反応炉２０外ヘアンロード（取り出し）す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法を構成する。
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制すること。 【解決手段】複数枚の基板を保持するボート６ａ、６ｂ
と反応炉２０とを有する基板処理装置を使用し、ボート
６ａに保持された基板であるウェハ４を反応炉２０内で
処理している間に、反応炉２０外でボート６ｂに次回処
理するウェハ４を、移載機１４によって移載しておき、
反応炉２０内でのウェハ４の処理が終了後、反応炉２０
内の温度を基板処理時の温度ＴＦＦＭ よりも降下させ
てＴＵ ＮＬ とした後に、処理後のウェハ４を保持した
ボート６ａを反応炉２０外ヘアンロード（取り出し）す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法を構成する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、ボートに保持された基板を反応炉内
で処理する、半導体装置の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置を製造する
工程において、基板を反応炉内で加熱し、酸化処理、拡
散処理、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理等の処理を施す、
半導体装置の製造方法が実行されている。 【０００３】上記の半導体装置の製造方法の一例とし
て、基板を反応炉内で加熱し、ＣＶＤ法により基板上に
シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）を形成する方法があ
る。このような窒化膜形成法の具体例としては、基板で
あるシリコンウェハを反応炉内で加熱し、これに、液体
原料であるビス−ターシャリブチルアミノシラン（Bis-
Tertiary Butyl Amino Silane、以下、ＢＴＢＡＳと略
す）を気化させたガス（以下ＢＴＢＡＳガスと略す)と
アンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを作用させる処理を
行うことによって、ウェハ上に窒化膜（以下、ＢＴＢＡ
Ｓ−窒化膜と称する）を形成する方法がある。 【０００４】ＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成する方法の一例
として、基板であるウェハを保持するボートを複数用い
る方法について以下に説明する。 【０００５】この方法に用いる基板処理装置である熱Ｃ
ＶＤ装置の反応炉の部分を図４に示す。図において、１
は反応管であり、反応管１は石英アウタチューブ１ａと
石英インナチューブ１ｂとから構成されており、３ａは
ＢＴＢＡＳガス噴出口であり、３ｂはアンモニア噴出口
であり、４は基板であるウェハであり、ウェハ４は垂直
方向に積層されてボート６ａに装填され、ボート６ａ
は、キャップ７を介して、ステンレス製蓋１２上、反応
炉２０の中心部に固定されている。８は反応炉２０内を
加熱するヒータであり、９ａはＢＴＢＡＳガス導入管で
あり、９ｂはアンモニア導入管であり、１０は排気口で
あり、１１は石英インナチューブ１ｂ内部への反応ガス
導入部分であり、１５は予備排気バルブであり、１６は
主排気バルブである。予備排気バルブ１５及び主排気バ
ルブ１６は排気用のポンプ（図示せず）に連結してい
る。 【０００６】図４に示した基板処理装置の反応炉２０を
用いるＢＴＢＡＳ−窒化膜形成工程において、ボート６
ａに装填されたウェハ４は、ヒータ８で加熱され、反応
ガスとの反応によって、その表面上に窒化膜が形成され
る。反応ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスがＢＴＢＡＳガ
ス導入管９ａを通り、ＢＴＢＡＳガス噴出口３ａから反
応ガス導入部分１１に噴出し、アンモニアがアンモニア
導入管９ｂを通り、アンモニア噴出口３ｂから反応ガス
導入部分１１に噴出する。この２つのガスは反応ガス導
入部分１１において混じり合い、反応ガスとなって、石
英インナチューブ１ｂ内を上昇し、ウェハ４表面や石英
上で反応し、その結果として、ウェハ４の表面にはＢＴ
ＢＡＳ−窒化膜が形成される。反応後のガスは、石英ア
ウタチューブ１ａと石英インナチューブ１ｂとの間を下
降し、排気口１０に到り、そこから、予備排気バルブ１
５、主排気バルブ１６及びポンプ（図示せず）からなる
排気系によって排気される。 【０００７】図４に示した基板処理装置を用いて、基板
であるウェハ４を処理し、ウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒
化膜を形成する工程においては、少なくとも２つの、ウ
ェハ保持用のボート６ａ及び６ｂを用いることが可能で
あり、以下その方法について説明する。 【０００８】図５は、上記の工程の開始時から、２回目
の基板処理をするまでの各段階を示している。図におい
て、１ａは石英アウタチューブであり、これは、反応炉
２０を簡略化して表しているものとする。図中、６ａ及
び６ｂはウェハ保持用の２つのボートであり、１４は、
ウェハ搬送ロボットの役割を兼ねる、ウェハ４の移載機
である。図中、ウェハ４は単に水平の線分で表し、これ
には符号「４」を付していない。ボート６ａまたは６ｂ
が石英アウタチューブ１ａ内にあるときは、そのボート
に保持されたウェハ４は反応炉２０内において処理を受
けている状態にあるものとする。図中、Ａ、Ｂ及びＣは
反応炉外のボートの位置を示し、Ａは、ウェハ４を、移
載機１４によって、基板収納容器からボートへ、あるい
はボートから基板収納容器へ移載するときのボートの位
置である。Ｂは、反応炉直下のエレベータ位置であり、
ボートは、エレベータ（図示せず）によって、この位置
から反応炉内に挿入され、反応炉からこの位置へ降ろさ
れる。Ｃは、１つのボートがエレベータによって上昇あ
るいは降下するときに、他の１つのボートが待避する待
避位置である。 【０００９】図５の（ａ）から（ｅ）までが、工程の開
始から１回目の基板処理までの段階を示している。ま
ず、（ａ）に示したように、移載位置Ａにあるボート６
ａに、移載機１４によって、ウェハ４を移載し、ボート
６ａをエレベータ位置Ｂに移動させる。つぎに、（ｂ）
に示したように、エレベータ位置Ｂにあるボート６ａを
エレベータによって反応炉２０内に挿入し、前述の成膜
処理を行なう。すなわち、ＢＴＢＡＳガスとＮＨ３ガス
はガス導入管９ａ、９ｂより反応管１内に送り込まれ
る。反応管１内に導入されたＢＴＢＡＳガスとＮＨ３は
熱分解し、ボート６ａ中のウェハ４上または石英製のボ
ート６ａや反応管１内にＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成す
る。反応管１内部の温度は６００℃である。 【００１０】上記の成膜処理が行われている間に、
（ｃ）及び（ｄ）に示したように、他方のボート６ｂを
待避位置Ｃから移載位置Ａへ移動させ、（ｅ）に示した
ように、ボート６ｂに、移載機１４によって、ウェハ４
を移載する。このように、ボー卜６ｂには次バッチの処
理待ちのウェハ４をあらかじめ保持しておく事ができ
る。 【００１１】図５の（ｆ）から（ｉ）までが、１回目の
基板処理の終了時から２回目の基板処理までの段階を示
している。ボート６ａ中のウェハ４の処理が終わると、
（ｆ）に示したように、ボート６ａを反応炉２０より引
き出す（アンロードする）。アンロード時の温度は６０
０℃であり、成膜温度（基板処理温度）と同じである。
ボート６ａの引き出し（アンロード）が終わると、ボ
ート６ａを待避位置Ｃへ移動させる（図５の（ｆ））。
つぎに、図５の（ｇ）に示したように、処理前のウェハ
４を保持したボート６ｂを移載位置Ａからエレベータ位
置Ｂへ移動させ、エレベータによって反応炉２０内に挿
入し、上述と同じ基板処理（基板処理としては２回目）
を施す。この基板処理が行われている間に、図５の
（ｈ）に示したように、ボート６ａを待避位置Ｃから、
エレベータ位置Ｂを経て、移載位置Ａにまで移動させ、
（ｉ）に示したように、移載機１４によって、処理済み
のウェハ４を回収し、それに換えて、処理前のウェハ４
をボート６ａに移載する。この段階は、図５の（ｅ）に
示した段階におけるボート６ａとボート６ｂとを入れ替
えた場合に該当するので、処理前のウェハ４をボート６
ａに移載する操作の終了後に、（ｆ）から（ｉ）に示し
た操作（ただし、ボートは入れ替わっている）によって
３回目の基板処理を行う。以下同様にして、（ｅ）から
（ｉ）までの操作の繰り返しによって、４回目以降の基
板処理を行うことができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】上記の基板処理によっ
て、基板であるウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成
することができるのであるが、このような処理の後のウ
ェハ４の表面には、しばしば、パーティクル（粒子状凹
凸）が発生することが認められる。そのようなパーティ
クルが発生したウェハ４表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察すると、図７に示したように、表面に多数の
凹凸が観測された。 【００１３】上記のパーティクルの発生は、この基板処
理後の工程における良品の歩留まりを低下させる原因と
なるので、このパーティクルの発生を抑制することは、
実用上重要な課題となる。 【００１４】本発明が解決しようとする課題は、上記の
ような、複数枚の基板を保持するボートを複数台有する
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載したように、複数枚の基
板を保持するボートを複数台有する基板処理装置を使用
し、前記ボートのうち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、前記反応炉外で前記ボートのう
ちの他の一台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、前記反応炉内の温度
を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の基板
を保持した前記ボートを前記反応炉外ヘアンロードする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を構成する。 【００１６】 【発明の実施の形態】本発明においては、複数枚の基板
を保持するボートを複数台有する基板処理装置を使用
し、前記ボートのうちの一台に保持された基板を反応炉
内で処理し、その基板の処理が終了した後、反応炉内の
温度を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の
基板を保持したボートを反応炉外ヘアンロードすること
を特徴とする。 【００１７】このような方法が、基板処理によって基板
上に起こるパーティクルの発生を抑制することに有効で
あろう、という推定は、本願発明の発明者が、パーティ
クルの発生の原因を究明する過程において得られた。す
なわち、本願発明の発明者は、図４に示した基板処理装
置を用い、基板であるウェハ４を保持するボートを複数
用いて、複数回のＢＴＢＡＳ−窒化膜形成を行った場合
に、１回目の基板処理によって窒化膜を堆積されたウェ
ハ４には、ほとんどパーティクルの発生が認められない
が、２回目以降の基板処理によって窒化膜を堆積された
ウェハ４には著しいパーティクルの発生が認められるこ
とを見いだした。そのようなパーティクルの発生の程度
の差異を図３に示す。 【００１８】図３の（ａ）は上記の２回目以降の基板処
理によって窒化膜を堆積されたウェハ４上のパーティク
ルの発生状態を示し、（ｂ）は上記の１回目の基板処理
によって窒化膜を堆積されたウェハ４上のパーティクル
の発生状態を示している。図中、パーティクルの発生位
置はウェハ４上の点で表されている。ウェハ４の右下に
示したパーティクルの個数は、基板処理によって増加し
たパーティクルの個数を示している。この個数を比較す
れば明らかなように、１回目の基板処理によって窒化膜
を堆積されたウェハ４には、ほとんどパーティクルの発
生が認められないが、２回目以降の基板処理によって窒
化膜を堆積されたウェハ４には著しいパーティクルの発
生が認められる。 【００１９】上記の、パーティクルの発生状態の著しい
差異は、２回目以降の基板処理を受けるウェハ４は、搬
送室（図１の符号２１で示す）において、その成膜前に
先行処理されたウェハを、反応炉２０からアンロードす
る際に、処理されたウェハ上またはボート等の石英部材
上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜からの出ガスに触れ
ているのに対して、１回目の基板処理を受けるウェハ４
は、成膜前にそのような出ガスに触れることがない、と
いうことに起因すると考えられる。 【００２０】すなわち、先行処理されたウェハを、反応
炉２０からアンロードする際に、ウェハ４上或いは石英
部材（ボートや反応管）上のＢＴＢＡＳ−窒化膜からは
ごく微量の出ガス（図５の（ｆ）中、波線矢印で示す）
が生じる。この出ガス成分がウェハ４を搬送する搬送室
（図１の符号２１で示す）内に拡散してしまう。搬送室
には次バッチのウェハ４が、ボート６ｂに保持されて、
すでに存在し、このウェハ４に出ガス成分が吸着してし
まう。上記の、ＢＴＢＡＳ−窒化膜からのガス放出は以
下のようにして確認されている。 【００２１】図６に、ＢＴＢＡＳ−窒化膜を昇温脱離法
（ＴＤＳ分析）による出ガス成分の分析結果を示す。図
中、質量数２、１６、１７、１８、２７、２８、４４の
イオン電流（任意尺）を表示しているが、質量数２と１
８の場合のみを区別して示す。図に見られるように、出
ガス成分として質量数１８の水、質量数２の水素が主な
成分として検出されている。 【００２２】このことから、パーティクルの発生を抑制
するには、上記処理されたウェハ上またはボート等の石
英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜からの出ガス
の発生を抑制すればよい、と考えられる。上記出ガスの
発生を抑制する有効な手段は、反応炉２０と搬送室２１
との隔たりが無くなるとき、すなわち、ウェハ４が反応
炉２０からアンロードされるときのウェハ４上または石
英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜の温度を低下
させることである。この理由は、図６より、温度が低い
ほど、出ガス量が少ない点から説明できる。そのために
は、ウェハ４が反応炉２０からアンロードされるときの
反応炉２０内の温度を低下させればよい。 【００２３】本発明に係る半導体装置の製造方法は、基
板処理後の基板を反応炉からアンロードするときの反応
炉の温度以外の事項に関しては、従来技術と変わりがな
い。 【００２４】図１は、本発明の実施の形態を、ＢＴＢＡ
Ｓを気化させたガス（以下、ＢＴＢＡＳガスと略す）と
ＮＨ３とを用いて基板であるウェハ４上にＳｉ３Ｎ４膜
（窒化膜）を形成する方法（ＢＴＢＡＳ−窒化膜形成方
法）を例として、説明する図であり、この方法に用いら
れる基板処理装置の主要部を示している。図において、
１は反応管であり、反応管１は石英アウタチューブ１ａ
と石英インナチューブ１ｂとから構成されており、３ａ
はＢＴＢＡＳガス噴出口であり、３ｂはアンモニア噴出
口であり、４は基板であるウェハ４であり、ウェハ４は
垂直方向に積層されてボート６ａに装填され、ボート６
ａは、キャップ７を介して、ステンレス製蓋１２上、反
応炉２０の中心部に固定されている。８は反応炉２０内
を加熱するヒータであり、９ａはＢＴＢＡＳガス導入管
であり、９ｂはアンモニア導入管であり、１０は排気口
であり、１１は石英インナチューブ１ｂ内部への反応ガ
ス導入部分であり、１５は予備排気バルブであり、１６
は主排気バルブである。予備排気バルブ１５及び主排気
バルブ１６は排気用のポンプ（図示せず）に連結してい
る。 【００２５】図１に示した基板処理装置の反応炉２０を
用いるＢＴＢＡＳ−窒化膜形成工程において、ボート６
ａに装填されたウェハ４は、ヒータ８で加熱され、反応
ガスとの反応によって、その表面上に窒化膜が形成され
る。反応ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスがＢＴＢＡＳガ
ス導入管９ａを通り、ＢＴＢＡＳガス噴出口３ａから反
応ガス導入部分１１に噴出し、アンモニアがアンモニア
導入管９ｂを通り、アンモニア噴出口３ｂから反応ガス
導入部分１１に噴出する。この２つのガスは反応ガス導
入部分１１において混じり合い、反応ガスとなって、石
英インナチューブ１ｂ内を上昇し、ウェハ４と反応し、
その結果として、ウェハ４の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化
膜が形成される。反応後のガスは、石英アウタチューブ
１ａと石英インナチューブ１ｂとの間を下降し、排気口
１０に到り、そこから、予備排気バルブ１５、主排気バ
ルブ１６及びポンプ（図示せず）からなる排気系によっ
て排気される。 【００２６】図１に示した基板処理装置を用い、基板で
あるウェハ４を処理し、ウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒化
膜を形成する工程においては、少なくとも２つの、ウェ
ハ保持用のボート６ａ及び６ｂを用いる。図１に示した
ように、ボート６ａが反応炉２０中にあって、ボート６
ａに装填されたウェハ４がＢＴＢＡＳ−窒化膜形成のた
めの基板処理を受けている間に、ボート６ｂは搬送室２
１内にあって、次に処理を行うウェハ４が移載機１４に
よってボート６ｂに移載される。 【００２７】ボート６ａに装填されたウェハ４の基板処
理が終了後、従来技術とは異なり、反応炉２０内の温度
を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の基板
であるウェハ４を保持したボート６ａを反応炉２０外ヘ
アンロードする。このようにして、アンロードされたウ
ェハ４の温度は、従来技術の場合（反応炉２０内の温度
を基板処理時の温度に保ったままボート６ａをアンロー
ドする場合）に比べて低くなっている。したがって、ウ
ェハ４上または石英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒
化膜からの出ガスの量が従来技術の場合に比べて極めて
少なくなり、搬送室２１内の出ガスの濃度も従来技術の
場合に比べて極めて低くなる。その結果として、ボート
６ｂに移載されている次に処理を行うウェハ４への出ガ
スの影響も極めて小さくなり、このウェハ４が、つぎ
に、反応炉２０内に入れられて基板処理を受けた場合の
パーティクルの発生も少なくなる。 【００２８】ボートアンロード時の炉内温度ＴＵＮＬ
は、成膜時(基板処理時)の炉内温度ＴＦＦＭ よりも６
０〜８０℃程度降下させればよい。例えば、ＴＦＦＭ
が６００℃のとき、ＴＵＮＬ はＴＦＦＭ から８０℃程
度下げた５２０℃で十分である。ＴＵＮＬ をＴＦＦＭ
から１００℃、２００℃下げても同様の効果が得られる
が、温度を低下させるために必要以上の時間を要してし
まうため、好ましくない。また、３０℃、４０℃下げた
程度では、出ガスを十分に防止することはできない。 【００２９】図２に、ＴＦＦＭ が６００℃のときの、
ＴＵＮＬ と（次回の処理による）ウェハ４上パーティ
クル増加量との関係を示す。図中、ＴＵＮＬ ＝６００
℃＝Ｔ ＦＦＭ （従来技術）のときに、３本の棒が示さ
れているが、左の棒はボートの上部から採取したウェハ
４におけるパーティクル増加量を示し、中央の棒はボー
トの中央部から採取したウェハ４におけるパーティクル
増加量を示し、右の棒はボートの下部から採取したウェ
ハ４におけるパーティクル増加量を示している。Ｔ
ＵＮＬ ＝５２０℃、４８０℃、４２０℃の場合には、
ウェハ４上パーティクル増加量がすべての場合について
０であったので、図には、それぞれの３本の棒に対応し
て、３つの０のみが記入されている。この図から、Ｔ
ＵＮＬ ＝５２０℃以下、すなわち、ＴＦＦＭ −Ｔ
ＵＮＬ ＝８０℃以下とすれば、十分な効果が現われる
ことが判る。 【００３０】ＴＵＮＬ まで低下させた炉内温度は、つ
ぎの基板処理を行う場合に、ＴＦＦ Ｍ にまで戻して、
基板処理を行うことはいうまでもない。すなわち、炉内
温度をＴＦＦＭ にまで戻してから、処理前のウェハ４
を保持したボート６ａまたは６ｂを反応炉２０内に挿入
して、基板処理を行う。 【００３１】上記の説明においては、ＢＴＢＡＳ−窒化
膜形成方法を例として説明を行ったが、本発明の適用範
囲はこれに限られるものではない。 【００３２】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の実施に
よって、複数枚の基板を保持するボートを複数台有する
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制することが可能とな
る。
方法に関し、特に、ボートに保持された基板を反応炉内
で処理する、半導体装置の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置を製造する
工程において、基板を反応炉内で加熱し、酸化処理、拡
散処理、化学気相堆積（ＣＶＤ）処理等の処理を施す、
半導体装置の製造方法が実行されている。 【０００３】上記の半導体装置の製造方法の一例とし
て、基板を反応炉内で加熱し、ＣＶＤ法により基板上に
シリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）を形成する方法があ
る。このような窒化膜形成法の具体例としては、基板で
あるシリコンウェハを反応炉内で加熱し、これに、液体
原料であるビス−ターシャリブチルアミノシラン（Bis-
Tertiary Butyl Amino Silane、以下、ＢＴＢＡＳと略
す）を気化させたガス（以下ＢＴＢＡＳガスと略す)と
アンモニア（ＮＨ３）との混合ガスを作用させる処理を
行うことによって、ウェハ上に窒化膜（以下、ＢＴＢＡ
Ｓ−窒化膜と称する）を形成する方法がある。 【０００４】ＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成する方法の一例
として、基板であるウェハを保持するボートを複数用い
る方法について以下に説明する。 【０００５】この方法に用いる基板処理装置である熱Ｃ
ＶＤ装置の反応炉の部分を図４に示す。図において、１
は反応管であり、反応管１は石英アウタチューブ１ａと
石英インナチューブ１ｂとから構成されており、３ａは
ＢＴＢＡＳガス噴出口であり、３ｂはアンモニア噴出口
であり、４は基板であるウェハであり、ウェハ４は垂直
方向に積層されてボート６ａに装填され、ボート６ａ
は、キャップ７を介して、ステンレス製蓋１２上、反応
炉２０の中心部に固定されている。８は反応炉２０内を
加熱するヒータであり、９ａはＢＴＢＡＳガス導入管で
あり、９ｂはアンモニア導入管であり、１０は排気口で
あり、１１は石英インナチューブ１ｂ内部への反応ガス
導入部分であり、１５は予備排気バルブであり、１６は
主排気バルブである。予備排気バルブ１５及び主排気バ
ルブ１６は排気用のポンプ（図示せず）に連結してい
る。 【０００６】図４に示した基板処理装置の反応炉２０を
用いるＢＴＢＡＳ−窒化膜形成工程において、ボート６
ａに装填されたウェハ４は、ヒータ８で加熱され、反応
ガスとの反応によって、その表面上に窒化膜が形成され
る。反応ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスがＢＴＢＡＳガ
ス導入管９ａを通り、ＢＴＢＡＳガス噴出口３ａから反
応ガス導入部分１１に噴出し、アンモニアがアンモニア
導入管９ｂを通り、アンモニア噴出口３ｂから反応ガス
導入部分１１に噴出する。この２つのガスは反応ガス導
入部分１１において混じり合い、反応ガスとなって、石
英インナチューブ１ｂ内を上昇し、ウェハ４表面や石英
上で反応し、その結果として、ウェハ４の表面にはＢＴ
ＢＡＳ−窒化膜が形成される。反応後のガスは、石英ア
ウタチューブ１ａと石英インナチューブ１ｂとの間を下
降し、排気口１０に到り、そこから、予備排気バルブ１
５、主排気バルブ１６及びポンプ（図示せず）からなる
排気系によって排気される。 【０００７】図４に示した基板処理装置を用いて、基板
であるウェハ４を処理し、ウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒
化膜を形成する工程においては、少なくとも２つの、ウ
ェハ保持用のボート６ａ及び６ｂを用いることが可能で
あり、以下その方法について説明する。 【０００８】図５は、上記の工程の開始時から、２回目
の基板処理をするまでの各段階を示している。図におい
て、１ａは石英アウタチューブであり、これは、反応炉
２０を簡略化して表しているものとする。図中、６ａ及
び６ｂはウェハ保持用の２つのボートであり、１４は、
ウェハ搬送ロボットの役割を兼ねる、ウェハ４の移載機
である。図中、ウェハ４は単に水平の線分で表し、これ
には符号「４」を付していない。ボート６ａまたは６ｂ
が石英アウタチューブ１ａ内にあるときは、そのボート
に保持されたウェハ４は反応炉２０内において処理を受
けている状態にあるものとする。図中、Ａ、Ｂ及びＣは
反応炉外のボートの位置を示し、Ａは、ウェハ４を、移
載機１４によって、基板収納容器からボートへ、あるい
はボートから基板収納容器へ移載するときのボートの位
置である。Ｂは、反応炉直下のエレベータ位置であり、
ボートは、エレベータ（図示せず）によって、この位置
から反応炉内に挿入され、反応炉からこの位置へ降ろさ
れる。Ｃは、１つのボートがエレベータによって上昇あ
るいは降下するときに、他の１つのボートが待避する待
避位置である。 【０００９】図５の（ａ）から（ｅ）までが、工程の開
始から１回目の基板処理までの段階を示している。ま
ず、（ａ）に示したように、移載位置Ａにあるボート６
ａに、移載機１４によって、ウェハ４を移載し、ボート
６ａをエレベータ位置Ｂに移動させる。つぎに、（ｂ）
に示したように、エレベータ位置Ｂにあるボート６ａを
エレベータによって反応炉２０内に挿入し、前述の成膜
処理を行なう。すなわち、ＢＴＢＡＳガスとＮＨ３ガス
はガス導入管９ａ、９ｂより反応管１内に送り込まれ
る。反応管１内に導入されたＢＴＢＡＳガスとＮＨ３は
熱分解し、ボート６ａ中のウェハ４上または石英製のボ
ート６ａや反応管１内にＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成す
る。反応管１内部の温度は６００℃である。 【００１０】上記の成膜処理が行われている間に、
（ｃ）及び（ｄ）に示したように、他方のボート６ｂを
待避位置Ｃから移載位置Ａへ移動させ、（ｅ）に示した
ように、ボート６ｂに、移載機１４によって、ウェハ４
を移載する。このように、ボー卜６ｂには次バッチの処
理待ちのウェハ４をあらかじめ保持しておく事ができ
る。 【００１１】図５の（ｆ）から（ｉ）までが、１回目の
基板処理の終了時から２回目の基板処理までの段階を示
している。ボート６ａ中のウェハ４の処理が終わると、
（ｆ）に示したように、ボート６ａを反応炉２０より引
き出す（アンロードする）。アンロード時の温度は６０
０℃であり、成膜温度（基板処理温度）と同じである。
ボート６ａの引き出し（アンロード）が終わると、ボ
ート６ａを待避位置Ｃへ移動させる（図５の（ｆ））。
つぎに、図５の（ｇ）に示したように、処理前のウェハ
４を保持したボート６ｂを移載位置Ａからエレベータ位
置Ｂへ移動させ、エレベータによって反応炉２０内に挿
入し、上述と同じ基板処理（基板処理としては２回目）
を施す。この基板処理が行われている間に、図５の
（ｈ）に示したように、ボート６ａを待避位置Ｃから、
エレベータ位置Ｂを経て、移載位置Ａにまで移動させ、
（ｉ）に示したように、移載機１４によって、処理済み
のウェハ４を回収し、それに換えて、処理前のウェハ４
をボート６ａに移載する。この段階は、図５の（ｅ）に
示した段階におけるボート６ａとボート６ｂとを入れ替
えた場合に該当するので、処理前のウェハ４をボート６
ａに移載する操作の終了後に、（ｆ）から（ｉ）に示し
た操作（ただし、ボートは入れ替わっている）によって
３回目の基板処理を行う。以下同様にして、（ｅ）から
（ｉ）までの操作の繰り返しによって、４回目以降の基
板処理を行うことができる。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】上記の基板処理によっ
て、基板であるウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒化膜を形成
することができるのであるが、このような処理の後のウ
ェハ４の表面には、しばしば、パーティクル（粒子状凹
凸）が発生することが認められる。そのようなパーティ
クルが発生したウェハ４表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）で観察すると、図７に示したように、表面に多数の
凹凸が観測された。 【００１３】上記のパーティクルの発生は、この基板処
理後の工程における良品の歩留まりを低下させる原因と
なるので、このパーティクルの発生を抑制することは、
実用上重要な課題となる。 【００１４】本発明が解決しようとする課題は、上記の
ような、複数枚の基板を保持するボートを複数台有する
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制することにある。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、請求項１に記載したように、複数枚の基
板を保持するボートを複数台有する基板処理装置を使用
し、前記ボートのうち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、前記反応炉外で前記ボートのう
ちの他の一台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、前記反応炉内の温度
を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の基板
を保持した前記ボートを前記反応炉外ヘアンロードする
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を構成する。 【００１６】 【発明の実施の形態】本発明においては、複数枚の基板
を保持するボートを複数台有する基板処理装置を使用
し、前記ボートのうちの一台に保持された基板を反応炉
内で処理し、その基板の処理が終了した後、反応炉内の
温度を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の
基板を保持したボートを反応炉外ヘアンロードすること
を特徴とする。 【００１７】このような方法が、基板処理によって基板
上に起こるパーティクルの発生を抑制することに有効で
あろう、という推定は、本願発明の発明者が、パーティ
クルの発生の原因を究明する過程において得られた。す
なわち、本願発明の発明者は、図４に示した基板処理装
置を用い、基板であるウェハ４を保持するボートを複数
用いて、複数回のＢＴＢＡＳ−窒化膜形成を行った場合
に、１回目の基板処理によって窒化膜を堆積されたウェ
ハ４には、ほとんどパーティクルの発生が認められない
が、２回目以降の基板処理によって窒化膜を堆積された
ウェハ４には著しいパーティクルの発生が認められるこ
とを見いだした。そのようなパーティクルの発生の程度
の差異を図３に示す。 【００１８】図３の（ａ）は上記の２回目以降の基板処
理によって窒化膜を堆積されたウェハ４上のパーティク
ルの発生状態を示し、（ｂ）は上記の１回目の基板処理
によって窒化膜を堆積されたウェハ４上のパーティクル
の発生状態を示している。図中、パーティクルの発生位
置はウェハ４上の点で表されている。ウェハ４の右下に
示したパーティクルの個数は、基板処理によって増加し
たパーティクルの個数を示している。この個数を比較す
れば明らかなように、１回目の基板処理によって窒化膜
を堆積されたウェハ４には、ほとんどパーティクルの発
生が認められないが、２回目以降の基板処理によって窒
化膜を堆積されたウェハ４には著しいパーティクルの発
生が認められる。 【００１９】上記の、パーティクルの発生状態の著しい
差異は、２回目以降の基板処理を受けるウェハ４は、搬
送室（図１の符号２１で示す）において、その成膜前に
先行処理されたウェハを、反応炉２０からアンロードす
る際に、処理されたウェハ上またはボート等の石英部材
上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜からの出ガスに触れ
ているのに対して、１回目の基板処理を受けるウェハ４
は、成膜前にそのような出ガスに触れることがない、と
いうことに起因すると考えられる。 【００２０】すなわち、先行処理されたウェハを、反応
炉２０からアンロードする際に、ウェハ４上或いは石英
部材（ボートや反応管）上のＢＴＢＡＳ−窒化膜からは
ごく微量の出ガス（図５の（ｆ）中、波線矢印で示す）
が生じる。この出ガス成分がウェハ４を搬送する搬送室
（図１の符号２１で示す）内に拡散してしまう。搬送室
には次バッチのウェハ４が、ボート６ｂに保持されて、
すでに存在し、このウェハ４に出ガス成分が吸着してし
まう。上記の、ＢＴＢＡＳ−窒化膜からのガス放出は以
下のようにして確認されている。 【００２１】図６に、ＢＴＢＡＳ−窒化膜を昇温脱離法
（ＴＤＳ分析）による出ガス成分の分析結果を示す。図
中、質量数２、１６、１７、１８、２７、２８、４４の
イオン電流（任意尺）を表示しているが、質量数２と１
８の場合のみを区別して示す。図に見られるように、出
ガス成分として質量数１８の水、質量数２の水素が主な
成分として検出されている。 【００２２】このことから、パーティクルの発生を抑制
するには、上記処理されたウェハ上またはボート等の石
英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜からの出ガス
の発生を抑制すればよい、と考えられる。上記出ガスの
発生を抑制する有効な手段は、反応炉２０と搬送室２１
との隔たりが無くなるとき、すなわち、ウェハ４が反応
炉２０からアンロードされるときのウェハ４上または石
英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒化膜の温度を低下
させることである。この理由は、図６より、温度が低い
ほど、出ガス量が少ない点から説明できる。そのために
は、ウェハ４が反応炉２０からアンロードされるときの
反応炉２０内の温度を低下させればよい。 【００２３】本発明に係る半導体装置の製造方法は、基
板処理後の基板を反応炉からアンロードするときの反応
炉の温度以外の事項に関しては、従来技術と変わりがな
い。 【００２４】図１は、本発明の実施の形態を、ＢＴＢＡ
Ｓを気化させたガス（以下、ＢＴＢＡＳガスと略す）と
ＮＨ３とを用いて基板であるウェハ４上にＳｉ３Ｎ４膜
（窒化膜）を形成する方法（ＢＴＢＡＳ−窒化膜形成方
法）を例として、説明する図であり、この方法に用いら
れる基板処理装置の主要部を示している。図において、
１は反応管であり、反応管１は石英アウタチューブ１ａ
と石英インナチューブ１ｂとから構成されており、３ａ
はＢＴＢＡＳガス噴出口であり、３ｂはアンモニア噴出
口であり、４は基板であるウェハ４であり、ウェハ４は
垂直方向に積層されてボート６ａに装填され、ボート６
ａは、キャップ７を介して、ステンレス製蓋１２上、反
応炉２０の中心部に固定されている。８は反応炉２０内
を加熱するヒータであり、９ａはＢＴＢＡＳガス導入管
であり、９ｂはアンモニア導入管であり、１０は排気口
であり、１１は石英インナチューブ１ｂ内部への反応ガ
ス導入部分であり、１５は予備排気バルブであり、１６
は主排気バルブである。予備排気バルブ１５及び主排気
バルブ１６は排気用のポンプ（図示せず）に連結してい
る。 【００２５】図１に示した基板処理装置の反応炉２０を
用いるＢＴＢＡＳ−窒化膜形成工程において、ボート６
ａに装填されたウェハ４は、ヒータ８で加熱され、反応
ガスとの反応によって、その表面上に窒化膜が形成され
る。反応ガスとしては、ＢＴＢＡＳガスがＢＴＢＡＳガ
ス導入管９ａを通り、ＢＴＢＡＳガス噴出口３ａから反
応ガス導入部分１１に噴出し、アンモニアがアンモニア
導入管９ｂを通り、アンモニア噴出口３ｂから反応ガス
導入部分１１に噴出する。この２つのガスは反応ガス導
入部分１１において混じり合い、反応ガスとなって、石
英インナチューブ１ｂ内を上昇し、ウェハ４と反応し、
その結果として、ウェハ４の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化
膜が形成される。反応後のガスは、石英アウタチューブ
１ａと石英インナチューブ１ｂとの間を下降し、排気口
１０に到り、そこから、予備排気バルブ１５、主排気バ
ルブ１６及びポンプ（図示せず）からなる排気系によっ
て排気される。 【００２６】図１に示した基板処理装置を用い、基板で
あるウェハ４を処理し、ウェハ４上にＢＴＢＡＳ−窒化
膜を形成する工程においては、少なくとも２つの、ウェ
ハ保持用のボート６ａ及び６ｂを用いる。図１に示した
ように、ボート６ａが反応炉２０中にあって、ボート６
ａに装填されたウェハ４がＢＴＢＡＳ−窒化膜形成のた
めの基板処理を受けている間に、ボート６ｂは搬送室２
１内にあって、次に処理を行うウェハ４が移載機１４に
よってボート６ｂに移載される。 【００２７】ボート６ａに装填されたウェハ４の基板処
理が終了後、従来技術とは異なり、反応炉２０内の温度
を基板処理時の温度よりも降下させた後で処理後の基板
であるウェハ４を保持したボート６ａを反応炉２０外ヘ
アンロードする。このようにして、アンロードされたウ
ェハ４の温度は、従来技術の場合（反応炉２０内の温度
を基板処理時の温度に保ったままボート６ａをアンロー
ドする場合）に比べて低くなっている。したがって、ウ
ェハ４上または石英部材上に形成されたＢＴＢＡＳ−窒
化膜からの出ガスの量が従来技術の場合に比べて極めて
少なくなり、搬送室２１内の出ガスの濃度も従来技術の
場合に比べて極めて低くなる。その結果として、ボート
６ｂに移載されている次に処理を行うウェハ４への出ガ
スの影響も極めて小さくなり、このウェハ４が、つぎ
に、反応炉２０内に入れられて基板処理を受けた場合の
パーティクルの発生も少なくなる。 【００２８】ボートアンロード時の炉内温度ＴＵＮＬ
は、成膜時(基板処理時)の炉内温度ＴＦＦＭ よりも６
０〜８０℃程度降下させればよい。例えば、ＴＦＦＭ
が６００℃のとき、ＴＵＮＬ はＴＦＦＭ から８０℃程
度下げた５２０℃で十分である。ＴＵＮＬ をＴＦＦＭ
から１００℃、２００℃下げても同様の効果が得られる
が、温度を低下させるために必要以上の時間を要してし
まうため、好ましくない。また、３０℃、４０℃下げた
程度では、出ガスを十分に防止することはできない。 【００２９】図２に、ＴＦＦＭ が６００℃のときの、
ＴＵＮＬ と（次回の処理による）ウェハ４上パーティ
クル増加量との関係を示す。図中、ＴＵＮＬ ＝６００
℃＝Ｔ ＦＦＭ （従来技術）のときに、３本の棒が示さ
れているが、左の棒はボートの上部から採取したウェハ
４におけるパーティクル増加量を示し、中央の棒はボー
トの中央部から採取したウェハ４におけるパーティクル
増加量を示し、右の棒はボートの下部から採取したウェ
ハ４におけるパーティクル増加量を示している。Ｔ
ＵＮＬ ＝５２０℃、４８０℃、４２０℃の場合には、
ウェハ４上パーティクル増加量がすべての場合について
０であったので、図には、それぞれの３本の棒に対応し
て、３つの０のみが記入されている。この図から、Ｔ
ＵＮＬ ＝５２０℃以下、すなわち、ＴＦＦＭ −Ｔ
ＵＮＬ ＝８０℃以下とすれば、十分な効果が現われる
ことが判る。 【００３０】ＴＵＮＬ まで低下させた炉内温度は、つ
ぎの基板処理を行う場合に、ＴＦＦ Ｍ にまで戻して、
基板処理を行うことはいうまでもない。すなわち、炉内
温度をＴＦＦＭ にまで戻してから、処理前のウェハ４
を保持したボート６ａまたは６ｂを反応炉２０内に挿入
して、基板処理を行う。 【００３１】上記の説明においては、ＢＴＢＡＳ−窒化
膜形成方法を例として説明を行ったが、本発明の適用範
囲はこれに限られるものではない。 【００３２】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の実施に
よって、複数枚の基板を保持するボートを複数台有する
基板処理装置を使用して行う基板処理によって基板上に
起こるパーティクルの発生を抑制することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法を説明する
図である。 【図２】本発明の効果を説明する図である。 【図３】ウェハ上のパーティクルの発生状態を比較する
図であり、（ａ）は２回目以降の基板処理によるパーテ
ィクルの発生状態を示し、（ｂ）は１回目の基板処理に
よるパーティクルの発生状態を示す。 【図４】従来技術を説明する図である。 【図５】従来技術を説明する図である。 【図６】成膜処理後ウェハからの出ガス成分を示す図で
ある。 【図７】パーティクルが発生したウェハ表面の走査型電
子顕微鏡写真である。 【符号の説明】 １…反応管、１ａ…石英アウタチューブ、１ｂ…石英イ
ンナチューブ、３ａ…ＢＴＢＡＳガス噴出口、３ｂ…ア
ンモニア噴出口、４…ウェハ、６ａ、６ｂ…ボート、７
…キャップ、８…ヒータ、９ａ…ＢＴＢＡＳガス導入
管、９ｂ…アンモニア導入管、１０…排気口、１１…反
応ガス導入部分、１２…ステンレス製蓋、１４…移載
機、１５…予備排気バルブ、１６…主排気バルブ、２０
…反応炉、２１…搬送室、Ａ…移載位置、Ｂ…エレベー
タ位置、Ｃ…待避位置。
図である。 【図２】本発明の効果を説明する図である。 【図３】ウェハ上のパーティクルの発生状態を比較する
図であり、（ａ）は２回目以降の基板処理によるパーテ
ィクルの発生状態を示し、（ｂ）は１回目の基板処理に
よるパーティクルの発生状態を示す。 【図４】従来技術を説明する図である。 【図５】従来技術を説明する図である。 【図６】成膜処理後ウェハからの出ガス成分を示す図で
ある。 【図７】パーティクルが発生したウェハ表面の走査型電
子顕微鏡写真である。 【符号の説明】 １…反応管、１ａ…石英アウタチューブ、１ｂ…石英イ
ンナチューブ、３ａ…ＢＴＢＡＳガス噴出口、３ｂ…ア
ンモニア噴出口、４…ウェハ、６ａ、６ｂ…ボート、７
…キャップ、８…ヒータ、９ａ…ＢＴＢＡＳガス導入
管、９ｂ…アンモニア導入管、１０…排気口、１１…反
応ガス導入部分、１２…ステンレス製蓋、１４…移載
機、１５…予備排気バルブ、１６…主排気バルブ、２０
…反応炉、２１…搬送室、Ａ…移載位置、Ｂ…エレベー
タ位置、Ｃ…待避位置。
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
する基板処理装置を使用し、前記ボートのうちの一台に
保持された基板を反応炉内で処理している間に、前記反
応炉外で前記ボートのうちの他の一台に次回処理する基
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、前記反応炉内の温度を基板処理時の温度よりも降下
させた後で処理後の基板を保持した前記ボートを前記反
応炉外ヘ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 |
|---|---|---|---|
| JP2002085810A JP2003282457A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002085810A JP2003282457A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006349787A Division JP4332550B2 (ja) | 2006-12-26 | 2006-12-26 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003282457A true JP2003282457A (ja) | 2003-10-03 |
Family
ID=29232631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002085810A Pending JP2003282457A (ja) | 2002-03-26 | 2002-03-26 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003282457A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2002
- 2002-03-26 JP JP2002085810A patent/JP2003282457A/ja active Pending
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