JP2005086086A - Ｃｖｄ装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ダミー基板を新品のものと交換した場合であっても、交換後、最初の成膜処理において製品となる基板の膜厚が極端に薄くなることがなく、膜厚の均一化を実現する。
【解決手段】ボート２の少なくとも下層部に配設するダミー基板１１０として、表面に予め薄膜が形成されたものを使用することで、ダミー基板１１０を新品のものと交換した後の最初の成膜処理においても、下層部周辺に略均一な上昇気流を発生させることができ、製品となる基板１に対して十分な成膜ガスを供給して膜厚の均一化を実現する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボートの下層部に配設するダミー基板の表面に薄膜を予め形成しておくようにしたＣＶＤ装置、及び、このＣＶＤ装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。

半導体製造工程では、例えば特開平５−１１２８７０号公報に開示されているように、バッチ処理方式の縦型ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）装置を使用して、多数枚の基板の表面に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、多結晶シリコン膜などの薄膜を生成する。

又、縦型ＣＶＤ装置を用いた成膜工程において、ボートに載置した各基板に生成される薄膜の膜厚分布を均一にするためには、各基板の温度を一定にすることが重要であるが、実際にはボートの上部及び下部の近傍は温度変化の影響を受け易く、一定温度に保持することは困難である。

従って、ボートの上部及び下部の近傍には数枚のダミー基板を載置し、中間層に製品となる基板を載置し、製品となる基板の温度が一定になるようにしている。

ところで、製品となる基板の表面に薄膜を生成する過程では、ダミー基板の表面にも薄膜が同様に生成される。ダミー基板は繰り返し使用されるため次第に薄膜が堆積し、やがて剥離する。従って、パーティクルの発生を抑制するためにはダミー基板をあるサイクル毎に交換する必要がある。
特開平５−１１２８７０号公報

ところで、図６に、ボートの特定部位に載置された基板表面の膜厚を、成膜処理毎に測定した結果を示す。同図からも明らかなように、あるチューブサイクルＰ毎に膜厚が極端に薄い基板が検出されることが解る。

これは、ダミー基板を新品のものと交換するサイクルに合致している。ダミー基板を交換した最初の成膜処理において、製品となる基板１の表面に生成される薄膜の膜厚が、この程度に薄い場合であっても直ちに製品不良となる訳ではないが、成膜処理において生成される膜厚は常に均一であることが好ましい。

この対策として、基板の表面に生成する薄膜の膜厚を、チューブサイクルＰにおける膜厚を基準として生成することも考えられるが、常に新品のダミー基板を使用しなければならないので実現性に乏しい。

本発明は、上記事情に鑑み、ダミー基板を新品のものと交換した場合であっても、交換後、最初の成膜処理において、製品となる基板の膜厚が極端に薄くなることがなく、品質の均一化を実現することのできるＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１発明は、炉本体内に、上層部と下層部とにダミー基板を配設すると共に中間層に製品となる複数の基板を配設するボートを挿入して、上記製品となる各基板の表面に薄膜を生成するＣＶＤ装置において、少なくとも上記下層部に配設される上記ダミー基板の表面に薄膜が予め形成されていることを特徴とする。

このような構成では、少なくとも下層部に配設されるダミー基板の表面に薄膜を予め形成したので、ダミー基板を新品のものと交換しても、最初の成膜処理において、製品となる基板に生成される薄膜の膜厚が薄くならず、品質の均一化が実現できる。

又、第２発明は、第１発明において、上記ダミー基板の表面に形成されている薄膜を、製品となる基板の表面に生成する薄膜と同一の材質とすることで、炉本体内への不純物の混入を未然に防止することができる。

更に、第３発明は、第１或いは第２発明において、上記ダミー基板を耐熱性を有する透明基板とすることで、良好な成膜性を得ることができる。

又、本発明による半導体の製造方法は、第１〜第３発明のいずれかに記載のＣＶＤ装置を用て半導体装置を製造することを特徴とする。

このような構成では、第１〜第３発明のいずれかに記載のＣＶＤ装置を用いて半導体装置を製造することで、半導体装置を構成する基板上に形成される複数の薄膜トランジスタ等の膜厚が均一化し、製品の歩留まりが向上すると共に、信頼性が向上する。

本発明によれば、ダミー基板を新品のものと交換した場合であっても、交換後、最初の成膜処理において、製品となる基板の膜厚が極端に薄くなることがなく、品質の均一化を実現することができる。

以下、図１〜図５の図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図１に縦型減圧ＣＶＤ装置の概略構成図を示す。

同図に示す縦型減圧ＣＶＤ装置の炉本体１００は、石英製のチューブ１０１を有している。チューブ１０１は、アウターチューブ１０１ａとインナーチューブ１０１ｂとで構成されている。アウターチューブ１０１ａ内は、その外周に配設されたヒータ１０２で所定の温度（例えば６００℃）に保持され、インナーチューブ１０１ｂ内に設置される基板１に対し、外部から供給される成膜ガスによって化学反応などにより成膜処理を行う。尚、成膜処理時には炉本体１００内が真空引きされる。

又、基板１としては、例えば、ガラス基板、石英基板等の絶縁基板、及びシリコン基板等の単結晶基板がある。

又、チューブ１０１の下端の開口１０３は、基板１の挿入／排出口となっている。チューブ１０１の下端開口１０３を開閉するボートベース１０４には、複数の基板１を載置する石英製のボート２が立設されている。

本形態によるボート２には、最大１４０枚の基板１を載置することができる。図２に示すように、ボート２の上層部２ａと下層部２ｂにダミー基板１１０を載置し、中間層に製品となる基板１を載置する。更に、中間層に載置した基板１に対し、おおよそ２０枚毎にモニタ基板１２０が介装されている。モニタ基板１２０は、各階層で生成される薄膜の厚さ、及びパーティクル付着数等を計測するために配設するものであり、一回の成膜処理毎に、表面に成膜処理の施されていない新品のモニタ基板１２０が使用される。

又、ダミー基板１１０は、炉本体１００内での成膜等の処理条件を整えるために配置されるもので、本形態では、５枚のダミー基板１１０を１組としている。

図４に示すように、本形態で採用するダミー基板１１０は、製品となる基板１と同一の径Ｄ、切欠き部の長さＬ、及び厚さのフリオラ（オリエンテーションフラット）形状を有している。更に、表面には製品となる基板１に生成される薄膜の材質と同一の材質で、膜厚が数十[nm]以上の薄膜１１０ａが形成されている。従って、成膜処理において、製品となる基板１の表面にアモルファスシリコン膜が生成される場合は、薄膜１１０ａもアモルファスシリコン膜で形成する。又、製品となる基板１の表面にＤポリシリコン膜が生成される場合は、薄膜１１０ａはＤポリシリコン膜となる。

又、モニタ基板１２０をダミー基板１１０に転用しても良い。モニタ基板１２０をダミー基板１１０に転用することで、一度しか使用しないモニタ基板１２０を有効活用することができる。

図５に、表面に予め薄膜１１０ａを有するダミー基板１１０をボート２の上層部２ａと下層部２ｂとに各々５枚一組として配設したときの、各成膜処理によって特定階層に載置したモニタ基板１２０の表面に生成される薄膜の膜厚測定結果を示す。

同図に示すように、ダミー基板１１０を新品と交換したときの、チューブサイクルＰでは、図６に示す従来のものに比し、薄膜の膜厚分布が大幅に改善され、品質が均一化される。

ここで、製品となる基板１に成膜処理を施すに際し、ダミー基板１１０として、表面に薄膜１１０ａを形成したものと、表面処理が施されていない無垢のものとを用いた場合、基板１の表面に生成される薄膜の膜厚がなぜ相違するのかについて考察する。

新品のダミー基板が透明の無垢である場合、ダミー基板に熱が加わり難くなり、ダミー基板からの輻射熱が不足気味となる。その結果、成膜ガスが下層部２ｂ周辺で滞留して上昇し難くなり、ダミー基板の近傍に配設されている製品となる基板１に対する薄膜の生成が阻害され、膜厚分布にばらつきが生じ易くなる。

一方、ダミー基板に薄膜が予め形成されている場合は、ダミー基板からの輻射熱により、成膜ガスに略均一な上昇気流が発生し、製品となる基板１に対して成膜ガスが十分に供給されると考えられる。

従って、ボート２の下層部２ｂに配設されているダミー基板１１０側にのみ表面に成膜処理が施されているものを使用し、上層部２ａに配設されているダミー基板は従来と同様、無垢のものを使用しても、ダミー基板を交換した後の最初の成膜処理では同等の効果を得ることができる。

以上のことから、ダミー基板１１０に形成する薄膜１１０ａは、製品となる基板１に生成する薄膜と異なる材質としても良いが、成膜処理の際に不純物となってしまうため、基板１の表面に生成する薄膜と同一の材質で形成することが好ましい。

一方、ダミー基板１１０の材質は、基板１の材質と同一である必要はないが、基板１と同一の材質、すなわち、ガラス基板、石英基板等の絶縁基板、及びシリコン基板等の単結晶基板であっても良い。更に、下層部２ｂ周辺に略均一な上昇気流を発生させることができれば、下層部２ｂに配設される複数枚のダミー基板１１０の全てに薄膜１１０ａを形成する必要はない。

又、上述した縦型減圧ＣＶＤ装置を用いて、電気光学装置などに採用される半導体装置を製造することができる。この場合、基板１は半導体装置を構成し、その表面に生成された薄膜にて複数の薄膜トランジスタ等を形成する。

本形態による縦型減圧ＣＶＤ装置を用いて、半導体装置を製造することで、製品の歩留まり、及び信頼性が向上する。

縦型減圧ＣＶＤ装置の概略構成図である。 縦型減圧ＣＶＤ装置の要部構成図である。 ボートの下層部を示す説明図である。 （ａ）はダミー基板の平面図、（ｂ）はダミー基板の側面図である。 成膜処理におけるチューブサイクル毎の膜厚を示す図表である。 従来の成膜処理におけるチューブサイクル毎の膜厚を示す図表である。

符号の説明

１ 基板、２ ボート、２ａ 上層部、２ｂ 下層部、１００ 炉本体、１０１ チューブ、１０１ａ アウターチューブ、１０１ｂ インナーチューブ、１０２ ヒータ、１０３ 下端開口、１０４ ボートベース、１１０ ダミー基板、１１０ａ 薄膜、１２０ モニタ基板

代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (4)

1. 炉本体内に、上層部と下層部とにダミー基板を配設すると共に中間層に製品となる複数の基板を配設するボートを挿入して、上記製品となる各基板の表面に薄膜を生成するＣＶＤ装置において、
   少なくとも上記下層部に配設される上記ダミー基板の表面に薄膜が予め形成されていることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 上記ダミー基板の表面に形成されている薄膜は、上記製品となる基板の表面に生成される薄膜と同一の材質を有していることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
3. 上記ダミー基板が耐熱性を有する透明基板であることを特徴とする請求項１或いは２に記載のＣＶＤ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣＶＤ装置を用いて半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製造方法 。

Images