JP2004079845A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボート保持溝とウエハの擦れによるパーティクル発生を防止する。
【解決手段】複数枚のウエハ１を一括して処理する処理室１４と、処理室１４において複数枚のウエハ１を複数条の保持溝２５の保持面２５によってそれぞれ保持するボート２１と、処理室１４のウエハ１群を過熱するヒータユニット３０とを備えているＣＶＤ装置において、保持面２６のエッジ部に曲率半径が１ｍｍ以上のＲ面取り部２７を形成する。
【効果】ウエハの反りが発生してもウエハの被保持面に保持面のエッジが擦れることがないため、ウエハに被着された被膜が剥離するのを防止でき、パーティクルの発生を防止できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用される基板処理装置であって、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）を処理する基板処理装置に関し、例えば、ウエハにドープドポリシリコン（Ｄｏｐｅｄ−Ｐｏｌｙ　Ｓｉ　）膜やノンドープドポリシリコン（ＮｏｎＤｏｐｅｄ−Ｐｏｌｙ　Ｓｉ）膜や窒化シリコン（Ｓｉ_３　Ｎ_４　）膜や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜を堆積（デポジション）させる熱ＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法においては、ウエハにドープドポリシリコン膜やノンドープドポリシリコン膜や窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等のＣＶＤ膜を形成するのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が、広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に成膜ガス等を供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、複数枚のウエハを複数段の保持溝によって保持して処理室に対して搬入搬出するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で、予熱された処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、処理室が所定の熱処理温度にヒータユニットによって加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記したＣＶＤ装置において、ウエハが予熱された処理室にボートローディングされる際には、ウエハの温度がヒータに近い側である周辺部から上昇し遠い側である中央部が遅れて上昇することによるウエハ面内の温度差と、ウエハの自重との関係により、ウエハは凹形状に反ることが知られている。このウエハの反りに伴って、ボートのウエハ保持溝の保持面とウエハの下面における周辺部の被保持面とが擦れ合うため、前の工程で既にウエハの下面に被着された被膜が剥離される。剥離された被膜はパーティクルとなって保持溝の保持面から溢れ落ちて、直下のウエハにおけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するため、ＩＣの製造方法の歩留りを低下させる原因になる。
【０００４】
本発明の目的は、基板の被保持面からのパーティクルの発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、この処理室において前記基板を保持する基板支持具と、前記処理室の前記基板を加熱するヒータとを備えている基板処理装置において、
前記基板支持具の前記基板保持面のエッジ部に曲率半径が１ｍｍ以上のＲ面取り部が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
前記した手段によれば、基板支持具の基板保持面のエッジ部にＲ面取り部が形成されていることにより、基板の反りが発生しても基板の被保持面に基板支持具の基板保持面のエッジが擦れることがないため、基板の被膜が剥離するのを防止することができる。したがって、基板の被膜の剥離によるパーティクルの発生を未然に防止することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００８】
本実施の形態において、図１に示されているように、本発明に係る基板処理装置はＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として構成されている。図１に示されたＣＶＤ装置は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構成されている。インナチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１３は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形されている。インナチューブ１２は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中空部は基板支持具としてのボートによって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１２の下端開口は被処理基板としてのウエハを出し入れするための炉口１５を構成している。したがって、インナチューブ１２の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。アウタチューブ１３は内径がインナチューブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ１２の下端とアウタチューブ１３の下端との間は円形リング形状に形成されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６がＣＶＤ装置の筐体３１によって支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられている。
【０００９】
マニホールド１６の側壁の上部には真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）に接続された排気管１７が接続されており、排気管１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された隙間からなる排気路１８に連通した状態になっている。排気路１８はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されており、排気管１７はマニホールド１６に接続されているため、排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。マニホールド１６の側壁の下部にはガス供給管１９がインナチューブ１２の炉口１５に連通するように接続されており、ガス供給管１９には成膜ガスや不活性ガスの供給源（図示せず）が接続されるようになっている。ガス供給管１９によって炉口１５に供給されたガスは、インナチューブ１２の処理室１４を流通して排気路１８を通って排気管１７によって排気される。マニホールド１６の下端面には処理室１４を閉塞するシールキャップ２０が下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１１の外部に設備されたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。
【００１０】
シールキャップ２０の中心線上には被処理基板としてのウエハ１を保持するためのボート２１が垂直に立脚されて支持されるようになっている。ボート２１は全体的に炭化シリコンが使用されて構成されており、上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３間に架設されて垂直に配設された複数本（図示例では三本）の保持部材２４とを備えている。各保持部材２４には多数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されており、図２に示されているように、各保持溝２５の上向き面から構成された保持面２６の外周縁辺（エッジ）にはＲ面取り部２７が施されている。Ｒ面取り部２７の曲率半径は後述する実験結果に基づいて、１ｍｍ以上に設定されている。ウエハ１は複数本の保持部材２４相互間の同一の段の保持溝２５に外周部を挿入されて、その下面における周辺部を保持面２６によって受けられることによって保持される。各保持溝２５によってそれぞれ保持された状態において、複数枚のウエハ１はボート２１に水平にかつ互いに中心を揃えて整列させた状態になる。
【００１１】
アウタチューブ１３の外部にはプロセスチューブ１１内を加熱するヒータユニット３０が、アウタチューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット３０はプロセスチューブ１１内を全体にわたって均一または予め設定された温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット３０はＣＶＤ装置の筐体３１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１２】
次に、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法の熱処理（ＣＶＤ法による成膜）工程を説明する。
【００１３】
図１に示されているように、複数枚のウエハ１を整列させて保持したボート２１はシールキャップ２０の上にウエハ１群が並んだ方向が垂直になる状態で載置されて、エレベータによって差し上げられてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４にボートローディングされて行き、シールキャップ２０に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。この際、処理室１４は熱処理温度よりも低く熱処理温度に上昇させ易い入炉温度（例えば、３００〜６００℃）に維持されている。また、ウエハ１の表面には例えばドープドポリシリコン膜等の膜２が前の成膜工程において被着されている。このドープドポリシリコン膜等の膜２は比較的に脆いために剥離し易い。
【００１４】
シールキャップ２０が上限に達して炉口１５を気密シールした状態になると、処理室１４の内部が所定の真空度（数十〜数万Ｐａ）に排気管１７によって排気され、処理室１４が所定の熱処理温度（例えば、５００〜８００℃）にヒータユニット３０によって昇温される。なお、熱処理温度と入炉温度が等しい場合は、昇温を省略することができる。次いで、処理ガス３２が処理室１４にガス供給管１９によって供給される。供給された処理ガス３２はインナチューブ１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成された排気路１８に流出して排気管１７から排気される。
【００１５】
予め設定された熱処理時間が経過すると、シールキャップ２０が下降されて処理室１４の炉口１５が開口されるとともに、ボート２１に保持された状態でウエハ１群が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
【００１６】
以上の熱処理工程において、ウエハ１が入炉温度に維持された処理室１２にボートローディングされる際には、ウエハ１の温度はユニットヒータ３０に近い側である周辺部から上昇し遠い側である中央部が遅れて上昇する状態になり、このウエハ１の面内の温度差とウエハ１の自重との関係により、ウエハ１は凹形状（中央部が下がり周辺部が上がった形状）に反る現象が起こる。このウエハ１の反りに伴って、ボート２１の保持溝２５の保持面２６とウエハ１の下面における周辺部の被保持面とが擦れ合うため、前の工程で被着された脆弱なドープドポリシリコン膜等の膜２が剥離される危険性が発生する。剥離されたドープドポリシリコン膜等の膜２はパーティクルとなって保持溝２５の保持面２６から溢れ落ちて、直下のウエハ１におけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するため、ＩＣの製造方法の歩留りを低下させる原因になる。
【００１７】
しかし、本実施の形態においては、保持溝２５の保持面２６のエッジ部にＲ面取り部２７が形成されていることにより、ウエハ１の反りが発生しても、ウエハ１の被保持面が保持面２６のエッジに擦れることがないため、前の工程でウエハ１に被着された脆弱なドープドポリシリコン膜等の膜が剥離するのを防止することができる。その結果、ドープドポリシリコン膜等の膜２の剥離によるパーティクルの発生を未然に防止することができるため、パーティクルの発生によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができる。
【００１８】
図３はＲ面取り部の曲率半径とパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。図３において、縦軸にはウエハに付着した０．１８μｍのパーティクルの個数が取られており、横軸には曲率半径の異なる面取り部がそれぞれ取られている。各面取り部における棒Ｔはボートのトップ部におけるウエハに付着したパーティクルの個数を示し、棒Ｃはボートのセンタ部におけるウエハに付着したパーティクルの個数を示し、棒Ｂはボートのボトム部におけるウエハに付着したパーティクルの個数を示している。なお、実験条件は各場合相互において同一であり、前述した熱処理工程に準じている。また、ボートは炭化シリコン製のものを使用した。また、ウエハには直径３００ｍｍのウエハが使用された。
【００１９】
図３によれば、保持面のＲ面取り部の曲率半径が１ｍｍ以上になると、トップ部、センタ部およびボトム部のいずれの場合もパーティクルの個数が少なくなる（５個を下回る）ことが理解される。したがって、保持面２６のＲ面取り部２７の曲率半径は１ｍｍ以上に設定するのが好ましい。但し、Ｒ面取り部２７の曲率半径を過度に大きく設定すると、保持面２６のウエハ１を保持するための有効保持面積が小さくなり、ウエハ１に反りが発生すると、ウエハ１が保持面２６から滑り落ちる危惧が発生するため、保持面２６のＲ面取り部２７の曲率半径はその危惧を回避可能な値（例えば、２ｍｍ）以下に設定する必要がある。なお、上記傾向は、特に、炭化シリコン製のボートを用いた場合に顕著となることが、この実験により確認されている。
【００２０】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２１】
１）　保持溝の保持面のエッジ部にＲ面取り部を形成することにより、ウエハの反りが発生しても、ウエハの被保持面が保持面のエッジに擦れるのを回避することができるため、前の工程でウエハに被着された脆弱なドープドポリシリコン膜等の膜が剥離するのを防止することができる。
【００２２】
２）　前の工程でウエハに被着された膳弱なドープドポリシリコン膜等の膜の剥離を防止することにより、ドープドポリシリコン膜等の膜の剥離によるパーティクルの発生を未然に防止することができるため、パーティクルの発生によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができる。
【００２３】
３）　保持面のＲ面取り部の曲率半径を１ｍｍ以上に設定することにより、トップ部、センタ部およびボトム部のいずれの位置においてもパーティクルの個数を減少させることができるため、ボートの全長にわたってパーティクルの発生を確実に防止することができる。
【００２４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２５】
例えば、ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチューブだけのプロセスチューブを備えたものや、横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置、さらには、枚葉式ＣＶＤ装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００２６】
さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限らず、酸化や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール等の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　）を施す熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ　）等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００２７】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板の被保持面からのパーティクルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図２】ボートの保持溝を示す斜視図である。
【図３】Ｒ面取り部の曲率半径とパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、２…ドープドポリシリコン膜等の膜、１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気管、１８…排気路、１９…ガス供給管、２０…シールキャップ、２１…ボート、２２、２３…端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…保持面、２７…Ｒ面取り部、３０…ヒータユニット、３１…筐体、３２…処理ガス。

Claims (2)

1. 基板を処理する処理室と、この処理室において前記基板を保持する基板支持具と、前記処理室の前記基板を加熱するヒータとを備えている基板処理装置において、
   前記基板支持具の前記基板保持面のエッジ部に曲率半径が１ｍｍ以上のＲ面取り部が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板支持具は炭化シリコンが使用されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。

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