JP2010118441A

JP2010118441A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2010118441A
Application number: JP2008289726A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yonebayashi; 雅広米林; Kazuyuki Okuda; 和幸奥田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-27

Abstract

【課題】ボート柱部と基板の接触部のパーティクルの発生をなくし、基板裏面の傷を低減できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板保持手段により保持した複数枚の基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、前記処理室内の圧力を降圧する降圧工程と、前記基板保持手段を回転させた状態で、前記処理室内に処理ガスを導入し、前記基板を処理する基板処理工程と、前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記昇圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで昇圧した後に、前記基板保持手段の回転を停止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、成膜工程を有する半導体装置の製造方法に関する。

半導体工程の一つに、プラズマを利用したＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて基板上に所定の薄膜を堆積する成膜工程がある。ＣＶＤ法とは、ガス状原料の気相及び表面での反応を利用して、原料分子に含まれる元素を構成要素とする薄膜を被処理基板上へ堆積する方法である。ＣＶＤ法の中で、薄膜堆積が原子層レベルで制御されているものはＡＬＤ法と呼ばれ、従来のＣＶＤ法に対して基板温度を低く出来ることが大きな特徴である。プラズマは、ＣＶＤ法で堆積する薄膜の反応を促進したり、薄膜から不純物を除去したり、あるいはＡＬＤ法では吸着した成膜原料の化学反応を補助したりする為などに用いられる。

例えば基板温度６５０℃以下の低温で、ＤＣＳ（ジクロロシラン）とＮＨ３（アンモニア）プラズマを用いてＡＬＤ法によるアモルファスシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の形成が行われている。基板上へのＳｉＮ形成の工程は、ＤＣＳ照射工程、ＮＨ３プラズマ照射工程で構成される。この二つの工程を繰り返す処理（以下、サイクルと呼ぶ）ことにより、基板上に所定の膜厚ＳｉＮの堆積を行うことが出来る（特許文献１参照）。ＡＬＤ法では、そのサイクル処理の数で膜厚を制御することができる。

特許３，９４７，１２６号

しかしながら、ＣＶＤ法及びＡＬＤ法においては共に成膜ガス供給管からの距離により基板上で形成される成膜に傾斜が発生する。この傾斜を改善する為に、回転機構を用いて基板を載せるボートを回転させる必要がある。これにより、基板の面内均一性を向上させることが出来、これらの回転速度の範囲は０〜９ｒｐｍと広い範囲で用いられているが、ボートを回転させるとボート柱部と基板の接触部にパーティクルが発生するという問題があった。

本発明は、ボート柱部と基板の接触部のパーティクルの発生をなくし、基板裏面の傷を低減できる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の特徴とするところは、基板保持手段により保持した複数枚の基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、前記処理室内の圧力を降圧する降圧工程と、前記基板保持手段を回転させた状態で、前記処理室内に処理ガスを導入し、前記基板を処理する基板処理工程と、前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記昇圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで昇圧した後に、前記基板保持手段の回転を停止する半導体装置の製造方法にある。

本発明によれば、ボート柱部と基板の接触部のパーティクルの発生をなくし、基板裏面の傷を低減できる。

本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（IC）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図１は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。

図１に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット１００が使用されている本発明の処理装置１は、筐体１０１を備えている。カセット搬入搬出口（図示せず）の筐体１０１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１００はカセットステージ１０５上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１０５上から搬出されるようになっている。
カセットステージ１０５は、工程内搬送装置によって、カセット１００内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１０５は、カセット１００を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１００内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。

筐体１０１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０９が設置されており、カセット棚１０９は複数段複数列にて複数個のカセット１００を保管するように構成されている。カセット棚１０９にはカセット１００が収納される移載棚１２３が設けられている。
また、カセットステージ１０５の上方には予備カセット棚１１０が設けられ、予備的にカセット１００を保管するように構成されている。
カセットステージ１０５とカセット棚１０９との間には、カセット１００を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１５とカセット移載機１１４とで構成されており、カセットエレベータ１１５とカセット移載機１１４との連続動作により、カセットステージ１０５、カセット棚１０９、予備カセット棚１１０との間で、カセット１００を搬送するように構成されている。

カセット棚１０９の後方には、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機１１２およびウエハ移載機１１２を昇降させるための移載エレベータ１１３とで構成されている。移載エレベータ１１３は、耐圧筐体１０１の右側端部に設置されている。これら、移載エレベータ１１３およびウエハ移載機１１２の連続動作により、ウエハ移載機１１２のツイーザ（基板保持体）１１１をウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持手段）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉されるように構成されている。
処理炉２０２の下方にはボート２１７を処理炉２０２に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１の昇降台に連結された連結具としての昇降部材１２２には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
基板保持手段であるボート２１７は複数本のボート柱部２２１を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。

図１に示されているように、カセット棚１０９の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１１８が設けられておりクリーンエアを前記筐体１０１の内部に流通させるように構成されている。

次に、本発明の処理装置１の動作について説明する。
図１に示されているように、カセット１００はカセット搬入搬出口から搬入され、カセットステージ１０５の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１００のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１００は、カセットステージ１０５によって、カセット１００内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１００のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
次に、カセット１００は、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０９ないし予備カセット棚１１０から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。

カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１００からウエハ移載機１１２のツイーザ１１１によってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機１１２はカセット１００に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１１６によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１１６によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１００は筐体１０１の外部へ払出される。

次に、上述した処理炉２０２について図２に基づいて詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示し、図３は、本発明の実施の形態で好適に用いられる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉２０２部分を横断面で示す。

本実施の形態で用いられる処理装置１は制御部であるコントローラ２８０を備え、コントローラ２８０により処理装置１および処理炉２０２を構成する各部の動作等が制御される。

加熱装置（加熱手段）であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する反応容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が立設され、ボート支持台２１８はボートを保持する保持体となっている。そして、ボート２１７は処理室２０１に挿入される。ボート２１７のボート柱部２２１にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。

処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられる。ここでは第１のガス供給管２３２ａからは流量制御装置（流量制御手段）である第１のマスフローコントローラ２４１ａ及び開閉弁である第１のバルブ２４３ａを介し、更に後述する反応管２０３内に形成されたバッファ室２３７を介して処理室２０１に反応ガスが供給され、第２のガス供給管２３２ｂからは流量制御装置（流量制御手段）である第２のマスフローコントローラ２４１ｂ、開閉弁である第２のバルブ２４３ｂ、ガス溜め２４７、及び開閉弁である第３のバルブ２４３ｃを介し、更に後述するガス供給部２４９を介して処理室２０１に反応ガスが供給されている。

処理室２０１はガスを排気するガス排気管２３１により第４のバルブ２４３ｄを介して排気装置（排気手段）である真空ポンプ２４６に接続され、真空排気されるようになっている。また、この第４のバルブ２４３ｄは弁を開閉して処理室２０１の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。

処理室２０１を構成している反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における円弧状の空間には、反応管２０３の下部より上部の内壁にウエハ２００の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室２３７が設けられており、そのバッファ室２３７のウエハ２００と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第１のガス供給孔２４８ａが設けられている。この第１のガス供給孔２４８ａは反応管２０３の中心へ向けて開口している。この第１のガス供給孔２４８ａは、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。

そしてバッファ室２３７の第１のガス供給孔２４８ａが設けられた端部と反対側の端部には、ノズル２３３が、やはり反応管２０３の下部より上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル２３３には複数のガスを供給する供給孔である第２のガス供給孔２４８ｂが設けられている。この第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積は、バッファ室２３７と処理室２０１の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。

本実施の形態においては、第２のガス供給孔２４８ｂの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。このように構成することで、第２の各ガス供給孔２４８ｂよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスをバッファ室２３７に噴出させている。
そして、バッファ室２３７内において、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスの粒子速度差が緩和された後、第１のガス供給孔２４８ａより処理室２０１に噴出させている。よって、各第２のガス供給孔２４８ｂより噴出したガスは、各第１のガス供給孔２４８ａより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。

さらに、バッファ室２３７に、細長い構造を有する第１の電極である第１の棒状電極２６９及び第２の電極である第２の棒状電極２７０が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管２７５に保護されて配設され、この第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０のいずれか一方は整合器２７２を介して高周波電源２７３に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間のプラズマ生成領域２２４にプラズマが生成される。

この電極保護管２７５は、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０のそれぞれをバッファ室２３７の雰囲気と隔離した状態でバッファ室２３７に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管２７５の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、電極保護管２７５にそれぞれ挿入された第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０はヒータ２０７の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管２７５の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて第１の棒状電極２６９又は第２の棒状電極２７０の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。

さらに、第１のガス供給孔２４８ａの位置より、反応管２０３の内周を１２０°程度回った内壁に、ガス供給部２４９が設けられている。このガス供給部２４９は、ＡＬＤ法による成膜においてウエハ２００へ、複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室２３７とガス供給種を分担する供給部である。

このガス供給部２４９もバッファ室２３７と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３のガス供給孔２４８ｃを有し、下部では第２のガス供給管２３２ｂが接続されている。

第３のガス供給孔２４８ｃの開口面積はガス供給部２４９内と処理室２０１内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
本実施の形態においては、第３のガス供給孔２４８ａの開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。

反応管２０３内の中央部には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート柱部２２１を有するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図中省略のボートエレベータ機構により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより、石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。

制御手段であるコントローラ２８０は、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂ、第１〜第４のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃ、２４３ｄ、ヒータ２０７、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２６７、図中省略のボート昇降機構、高周波電源２７３、整合器２７２に接続されており、第１、第２のマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂの流量調整、第１〜第３のバルブ２４３ａ、２４３ｂ、２４３ｃの開閉動作、第４のバルブ２４３ｄの開閉及び圧力調整動作、ヒータ２０７温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２６７の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、高周波電源２７３の電力供給制御、整合器２７２によるインピーダンス制御が行われる。

次にＡＬＤ法による成膜例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＤＣＳ及びＮＨ_３ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例で説明する。

ＣＶＤ法の中の１つであるＡＬＤ法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（またはそれ以上）の原料となる処理ガスを１種類ずつ交互にウエハ上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。

利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ジクロルシラン）とＮＨ_３（アンモニア）を用いて３００〜６５０℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う。）

まず成膜しようとするウエハ２００をボート柱部２２１に載置して、ボート２１７に装填し、処理室２０１に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。

（ステップ１）
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ_３ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。まず第１のガス供給管２３２ａに設けた第１のバルブ２４３ａ、及びガス排気管２３１に設けた第４のバルブ２４３ｄを共に開けて、第１のガス供給管２３２ａから第１のマスフローコントローラ２４３ａにより流量調整されたＮＨ_３ガスをノズル２３３の第２のガス供給孔２４８ｂからバッファ室２３７へ噴出し、第１の棒状電極２６９及び第２の棒状電極２７０間に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加してＮＨ_３をプラズマ励起し、活性種として処理室２０１に供給しつつガス排気管２３１から排気する。ＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、第４のバルブ２４３ｄを適正に調整して処理室２０１内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲であって、例えば５４Ｐａに維持する。第１のマスフローコントローラ２４１ａで制御するＮＨ_３の供給流量は１〜１０ｓｌｍの範囲であって、例えば６ｓｌｍで供給される。ＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ２００を晒す時間は２〜１２０秒間である。このときのヒータ２０７温度はウエハが３００〜６５０℃の範囲であって、例えば４００℃になるよう設定してある。ＮＨ_３は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。

このＮＨ_３をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第２のガス供給管２３２ｂの上流側の第２のバルブ２４３ｂを開け、下流側の第３のバルブ２４３ｃを閉めて、ＤＣＳも流すようにする。これにより第２、第３のバルブ２４３ｂ、２４３ｃ間に設けたガス溜め２４７にＤＣＳを溜める。このとき、処理室２０１内に流しているガスはＮＨ_３をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。したがって、ＮＨ_３は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ_３はウエハ２００上の下地膜などの表面部分と表面反応（化学吸着）する。

（ステップ２）
ステップ２では、第１のガス供給管２３２ａの第１のバルブ２４３ａを閉めて、ＮＨ_３の供給を止めるが、引続きガス溜め２４７へ供給を継続する。ガス溜め２４７に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら上流側の第２のバルブ２４３ｂも閉めて、ガス溜め２４７にＤＣＳを閉じ込めておく。また、ガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄは開いたままにし真空ポンプ２４６により、処理室２０１を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ_３を処理室２０１から排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、更に残留ＮＨ_３を排除する効果が高まる。ガス溜め２４７内には、圧力が２００００Ｐａ以上になるようにＤＣＳを溜める。また、ガス溜め２４７と処理室２０１との間のコンダクタンスが１．５×１０^−３ｍ^３／ｓ以上になるように装置を構成する。また、反応管２０３の容積とこれに対する必要なガス溜め２４７の容積との比として考えると、反応管２０３容積１００ｌ（リットル）の場合においては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としてはガス溜め２４７は処理室容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。

（ステップ３）
ステップ３では、処理室２０１の排気が終わったらガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄを閉じて排気を止める。第２のガス供給管２３２ｂの下流側の第３のバルブ２４３ｃを開く。これによりガス溜め２４７に溜められたＤＣＳが処理室２０１に一気に供給される。このときガス排気管２３１の第４のバルブ２４３ｄが閉じられているので、処理室２０１内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）まで昇圧される。ＤＣＳを供給するための時間は２〜４秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。このときのウエハ温度はＮＨ_３の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持される。ＤＣＳの供給により、ウエハ２００の表面に化学吸着したＮＨ_３とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウエハ２００上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、第３のバルブ２４３ｃを閉じ、第４のバルブ２４３ｄを開けて処理室２０１を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはＮ_２等の不活性ガスを処理室２０１に供給すると、更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを処理室２０１から排除する効果が高まる。また第２のバルブ２４３ｂを開いてガス溜め２４７へのＤＣＳの供給を開始する。

上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。

ＡＬＤ法では、ガスはウエハ２００の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第４のバルブ２４３ｄを閉めたうえで、ガス溜め２４７内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、処理室２０１内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。

また、本実施の形態では、ガス溜め２４７にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ_３ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室２０１の排気をしているので、ＤＣＳを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室２０１内を排気してＮＨ_３ガスを除去しているからＤＣＳを流すので、両者はウエハ２００に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウエハ２００に吸着しているＮＨ_３とのみ有効に反応させることができる。

実施例
図４は、本発明の実施形態に係る成膜シーケンスの説明図である。
本発明の実施形態に係る成膜シーケンスでは、処理室２０１内の温度を一定の成膜温度に保ち、処理室内の圧力を３５Ｔｏｒｒ以上にしてウエハ２００を載せたボート２１７の回転を開始する。そして、圧力を成膜圧力である０．１Ｔｏｒｒ以下に下げた状態で処理室内にガスを導入し、上述のステップ１からステップ３を順次実行し、成膜処理を行う。そして、成膜処理後に圧力を再び３５Ｔｏｒｒ以上まで上げた後にボートの回転を停止する。その結果、ボート柱部２２１とウエハ２００の接触部にパーティクルは発生しなかった。

図５は、本発明の第２の実施形態に係る成膜シーケンスの説明図である。
本発明の第２の実施形態に係る成膜シーケンスでは、処理室２０１内の温度を一定の成膜温度に保ち、処理室内の圧力を３５Ｔｏｒｒ以上にしてウエハ２００を載せたボート２１７の回転を開始する。そして、圧力を０．１Ｔｏｒｒ以下まで下げた状態で処理室内にガスを導入し、上述のステップ１からステップ３を順次実行し、成膜処理を行う。そして、成膜処理後に圧力を再び３５Ｔｏｒｒ以上まで上げ、処理室内の温度を成膜温度から室内程度にまで下げてから、ボートの回転を停止する。その結果、ボート柱部２２１とウエハ２００の接触部にパーティクルは発生しなかった。
即ち、本発明の第２の実施形態に係る成膜シーケンスによれば、パーティクルの発生はなく、パーティクルの発生は、成膜温度と無関係であることが分かる。

比較例
図６は、比較例における成膜シーケンスの説明図である。
比較例における成膜シーケンスでは、処理室２０１内の温度を一定の成膜温度に保ち、処理室内の圧力を３５Ｔｏｒｒ以上から成膜圧力である０．１Ｔｏｒｒ以下へ下げた後にウエハ２００を載せたボート２１７の回転を開始する。そして、処理室２０１内にガスを導入し、上述のステップ１からステップ３を順次実行し、成膜処理中（ボート２１７の回転中）は圧力を０．１Ｔｏｒｒ以下に保つ。そして、成膜処理後にボートの回転を停止し、圧力を再び３５Ｔｏｒｒ以上まで上げる。その結果、ボート柱部２２１とウエハ２００の接触部にパーティクルが発生した。
即ち、比較例における成膜シーケンスによれば、パーティクルが発生しやすい。

図７は、比較例及び実施例にかかる回転速度とパーティクル発生量の関係を示す図である。
図７が示すように、比較例においては、ボート２１７の回転速度を速くするとそれに伴いパーティクル発生量も増えるが、本発明の実施形態によれば、ボート２１７の回転速度に関わらずパーティクルは発生しないことが分かる。

図８は、ボート柱部２２１と接触する部分のウエハ２００の裏面を顕微鏡で拡大した写真で、（ａ）上述の比較例の成膜シーケンスにより処理したもの（ｂ）上述の実施例の成膜シーケンスにより処理したものを示す。
図８で示すように、実施例の処理室２０１内の圧力を３５Ｔｏｒｒ以上にしてボート２１７の回転を開始し、３５Ｔｏｒｒ以上でボート２１７の回転を停止するほうが、比較例によるものと比較してもウエハ裏面の傷が格段に少ないことが分かる。即ち、ボート回転開始時及び停止時の処理室２０１内の圧力を高圧の３５Ｔｏｒｒ以上とすることで、ウエハ２００とボート柱部２２１との擦れが小さくなり接触部の傷は少なくなる。さらに、上述のとおり、ボート回転開始時及び停止時の処理室２０１内の圧力が３５Ｔｏｒｒ以上であればパーティクルは発生を防止することができる。これは、処理室２０１内の圧力が３５Ｔｏｒｒ以上の圧力があれば、図９に示すようにウエハ２００とボート柱部２２１の隙間にＮ_２の層が出来、ウエハとボート柱部の間の摩擦が減るからである。

図１０は、ボート２１７の回転開始から成膜工程を終えて回転停止するまでに、処理室２０１内の圧力と温度を変化させて比較した実験結果を示す。

[テスト１]
処理室２０１内の圧力を０．１Ｔｏｒｒ、ウエハ２００の温度を成膜温度に保った状態でボート２１７を回転開始、回転、回転停止した。
その結果、ウエハ２００にパーティクルが発生した。
即ち、処理室内の圧力を成膜圧力（０．１Ｔｏｒｒ以下）でボートの回転を開始し、ボートの回転を停止させた場合にはパーティクルが発生することが分かった。

[テスト２]
処理室２０１内の圧力を３５Ｔｏｒｒ、ウエハ２００の温度を成膜温度に保った状態でボート２１７を回転開始、回転、回転停止した。
その結果、パーティクルは発生しなかった。
即ち、処理室内の圧力を高圧（３５Ｔｏｒｒ以上）に保った状態で、ボートの回転を開始し、ボートの回転を停止させた場合にはパーティクルが発生しないことが分かった。

[テスト３]
ウエハ２００の温度を成膜温度に保った状態でボート２１７の回転開始時には処理室２０１内の圧力３５Ｔｏｒｒとし、回転中（成膜処理中）は処理室２０１内の圧力を０．１Ｔｏｒｒに下げ、処理室内の圧力を０．１Ｔｏｒｒに保ったままボート２１７の回転を停止した。
その結果、パーティクルは発生した。
即ち、パーティクルが発生したのは、成膜圧力（０．１Ｔｏｒｒ以下）であるボートの回転中若しくは回転停止後のいずれかであることが分かった。

[テスト４]
ウエハ２００の温度を成膜温度に保った状態で処理室２０１内の圧力３５Ｔｏｒｒ時にボート２１７の回転を開始し、回転中（成膜処理中）は処理室２０１内の圧力を０．１Ｔｏｒｒに下げ、処理室内圧力を３５Ｔｏｒｒまで上げてからボートの回転を停止した。
その結果、パーティクルは発生しなかった。
即ち、パーティクルは、ボート回転停止時の圧力が成膜圧力（０．１Ｔｏｒｒ以下）の時に発生していることが分かった。

したがって、テスト１からテスト４の実験結果が示すように、ボートの回転開始及び回転停止の時の圧力が高圧（３５Ｔｏｒｒ以上）の場合には、パーティクルは発生しないことが分かった。

[テスト５]
処理室２０１内の圧力３５Ｔｏｒｒ、ウエハ２００の温度が成膜温度の条件下でボート２１７の回転を開始し、回転中（成膜処理中）は圧力を０．１Ｔｏｒｒに下げる。そして、再び３５Ｔｏｒｒに上げてウエハの温度を室温程度にまで下げてからボートの回転を停止した。
その結果、パーティクルは発生しなかった。
即ち、ボート回転停止時に基板温度を下降させても圧力が３５Ｔｏｒｒ以上であれば、パーティクルは発生せず、温度上昇、下降にかかわらず高圧（３５Ｔｏｒｒ以上）の場合には、パーティクルは発生しないことが分かった。

以上のように本発明の実施形態によれば、以下の少なくとも１つ以上の効果を奏する。
（１）ボート柱部と基板の接触部のパーティクルの発生をなくすことができる。
（２）ボート柱部と基板の接触により発生する基板裏面の傷を低減できる。
（３）ボート回転速度が低速度から高速度（０〜９ｒｐｍ）において、ボート柱部と基板の接触部のパーティクル発生を防止することができる。
（４）ボート回転開始及び回転停止のタイミングにより、ボート柱部と基板の接触部のパーティクル発生を防止することができる。
（５）基板の温度上昇・下降に関わらず、ボート柱部と基板の接触部のパーティクル発生を防止することができる。
（６）好ましくは、ボート回転開始及び回転停止工程における処理室内の圧力は３５Ｔｏｒｒ以上である。

したがって、本発明によれば、ボート回転時でのボート柱部及びパーティクル発生をなくすのに効果的でかつ基板裏面の傷低減に優れている。

なお、本発明は、ＡＬＤ法だけでなくＣＶＤ法などの縦型装置による処理方法全般に適用される。また、ＡＬＤ法による成膜例につきＳｉＮ膜を形成する例を挙げたがこれにかぎらず、膜種、ガス種によらず適用される。

本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次に記載した事項も含まれる。
（１）基板保持手段により保持した複数枚の基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、前記処理室内の圧力を降圧する降圧工程と、前記基板保持手段を回転させた状態で、前記処理室内に処理ガスを導入し、前記基板を処理する基板処理工程と、前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記昇圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで昇圧した後に、前記基板保持手段の回転を停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
（２）（１）であって、前記降圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで降圧した後に、前記基板保持手段の回転を開始する。
（３）（２）であって、前記降圧工程および前記昇圧工程における所定圧とは３５Ｔｏｒｒ以上の一定の圧力である。
（４）（１）であって、前記基板処理工程における前記処理室内の圧力は０．１Ｔｏｒｒ以下であって、前記昇圧工程によって３５Ｔｏｒｒ以上に昇圧される。
（５）（１）であって、前記基板保持手段の回転を停止する際の前記処理室内の温度は、前記基板処理工程における前記処理室内の温度と同じである。
（６）（１）であって、前記基板保持手段の回転を停止する際の前記処理室内の温度は、前記基板処理工程における前記処理室内の温度より低い。
（７）複数枚の基板を積層載置する処理室と、前記基板を保持する基板保持手段と、前記基板保持手段を回転させる回転機構と、前記処理室内に処理ガスを導入し、前記基板を処理する処理ガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記基板保持手段、前記回転機構、前記処理ガス供給手段及び前記排気手段を制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、前記制御部は、前記基板保持手段、前記回転機構、前記処理ガス供給手段及び前記排気手段を制御して、前記基板保持手段を回転させると共に前記処理室内の圧力を第１の圧力まで下げた状態で前記基板を処理し、前記処理室内の圧力を前記第１の圧力より高い第２の圧力まで上げた状態で前記基板保持手段の回転を停止させることを特徴とする基板処理装置。

本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示した図である。本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示した図である。本発明の実施形態に係る成膜シーケンスを示す図である。本発明の第２の実施形態に係る成膜シーケンスを示す図である。比較例に係る成膜シーケンスを示す図である。比較例及び実施例に係る回転速度とパーティクル発生量の関係を示す図である。（ａ）比較例の成膜シーケンスにより処理、（ｂ）実施例の成膜シーケンスにより処理、したボート柱部と接触する部分の基板裏面を顕微鏡で拡大した写真である。本発明のメカニズムを示す図である。ボートの回転開始から停止までの処理室内の圧力と温度の関係を表す実験結果を示す図である。

符号の説明

１基板処理装置
２００ウエハ
２０１処理室
２０２処理炉
２０７ヒータ
２１７ボート
２２１ボート柱部
２３１ガス排気管
２４９ガス供給部
２６７ボート回転機構
２８０コントローラ

Claims

基板保持手段により保持した複数枚の基板を処理室内に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室内の圧力を降圧する降圧工程と、
前記基板保持手段を回転させた状態で、前記処理室内に処理ガスを導入し、前記基板を処理する基板処理工程と、
前記処理室内の圧力を昇圧する昇圧工程と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記昇圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで昇圧した後に、前記基板保持手段の回転を停止することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記降圧工程により前記処理室内の圧力を所定圧まで降圧した後に、前記基板保持手段の回転を開始することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記降圧工程および前記昇圧工程における所定圧とは３５Ｔｏｒｒ以上の一定の圧力であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。