JP2011165964A

JP2011165964A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2011165964A
Application number: JP2010027938A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Yoneshima; 利彦米島; Takashi Ozaki; 貴志尾崎
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】面内均一性の高い膜を形成する。
【解決手段】石英材で構成された複数のリング状プレートを、少なくとも表面が炭化珪素材で構成された複数本の支柱にて支持したボートにて、各リング状プレートの内周側に基板周縁が配置されるように複数の基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに酸化シリコン膜を形成する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にリング状プレートを有するボートを用いて基板上に薄膜を形成する半導体装置の製造方法に関する。

一般に、複数枚の基板を一括して成膜処理する場合、基板上の膜の膜厚の面内均一性を向上するために、リング状プレートを有するボートを用いて処理することがある。ボートは、支柱とリング状プレートとから主に構成されている。従来、支柱とリング状プレートとは同じ材質、例えば石英材で構成されている。

石英材で構成されたボートを用いて基板上に膜を形成する際、反応生成物が反応室を構成する反応管の内壁や基板を保持するボートの表面に形成される。したがって、必要に応じて壁や表面を洗浄して反応生成物を除去する。

しかし、ボートの洗浄によってリング状プレートの表面が粗くなると、基板への成膜時、リング状プレートの表面にヘイズ状の膜、例えば直径が５０ｍｍ以下の小さな粒子が多く存在することにより、くもり度の大きい膜が異常成長してしまうという現象を本発明者は知得した。リング状プレートの表面積が増加する。これにより、リング状プレートに近接する基板周縁の膜厚が低下し、膜厚の面内均一性が悪化するという問題があった。この問題は、酸化シリコン膜を基板上に形成する場合に顕著であった。

また、窒化シリコン膜を基板上に形成する場合には、窒化シリコン膜と石英製のリング状プレートとの熱膨張率が大きく異なるため、リング状プレートに形成された窒化シリコン堆積膜が剥がれ易くなる。このため、リング状プレートに近接する基板にパーティクルが付着しやすく、また、上述したようにリング状プレートに近接する基板周縁の膜厚が低下し、膜厚の面内均一性が悪化するという問題があった。

特開２００７−４８７７１号公報

上述したように、基板上に形成する膜とリング状プレートと熱特性等が同じ材質で形成されている従来のボートを用いて薄膜を形成すると、所望の膜を形成することが困難であった。

本発明の目的は、面内均一性の高い膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、石英材で構成された複数のリング状プレートを、少なくとも表面が炭化珪素材で構成された複数本の支柱にて支持したボートにて、前記複数のリング状プレートの内周側に基板の周縁が配置されるように基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに酸化シリコン膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、面内均一性の高い膜を形成することができる。

本発明の一実施の形態のボートの全体構成図である。本発明の一実施の形態のボートの要部縦断面図である。本発明の一実施の形態のボートの平断面図である。本発明の一実施の形態の支柱に対するリング状プレートの取り付け手段を示す説明図である。本発明の一実施の形態の支柱に対するリング状プレートの取り付け手段を示す説明図である。本発明の一実施の形態の支柱に対するリング状プレートの取り付け手段を示す説明図である。本発明の一実施の形態の支柱に対するリング状プレートの取り付け手段を示す説明図である。本発明の他の実施の形態のボートの平断面図である。本発明の他の一実施の形態のボートの要部縦断面図である。本発明の一実施の形態における基板処理装置としての半導体製造装置の全体構成を示す斜視図である。本発明の一実施の形態における縦型炉の縦断面図である。本発明を説明するための種々の材料に対する熱膨張係数の温度特性図である。従来例のボートの問題点を示す説明図である。

［本発明の一態様］
以下に本発明の基板処理装置及び基板保持具としてのボートを、縦型炉を有する半導体製造装置に適用した一実施の形態を説明する。なお、半導体製造装置では、シリコンなどの基板より半導体装置としてのＩＣ等の半導体素子を製造する。

既に述べた通り、ボートを構成する支柱とリング状プレートとが同じ材料から構成されていると、成膜用のガス種によっては、基板に近接するリング状プレートに膜が堆積しやすくなったり、リング状プレートに堆積した膜の膜剥がれが起こりやすくなったりする結果、基板上の膜の膜厚の面内均一性が保てない。本発明の一態様によれば、酸化シリコン膜を成膜する場合は、リング状プレートに石英材を用いることでリング状プレートの表面の粗さを小さくすることができ、これによりリング状プレートに堆積する膜の表面積が増加するのを低減して基板周辺部の膜厚低下を抑制する。窒化珪素膜を成膜する場合は、リング状プレートに炭化珪素（ＳｉＣ）材を用い、これにより、リング状プレートに堆積する膜の膜剥がれを起こり難くしてパーティクルの発生を抑制する。このようにリング状プレートを基板上に成膜する膜種に合わせた材料で構成することにより、膜厚の面内均一性を確保することが可能となる。

図１０は半導体装置の製造方法を実施するための縦型炉を有する半導体製造装置の概略透視斜視図であり、図１１は縦型炉としての減圧ＣＶＤ処理炉の縦断面図である。図１０に示すように、筐体１０内部の前側にカセットローダ６が位置し、カセットローダ６の後側にカセット棚１が設けられる。カセット棚１の上方にバッファカセット棚７が設けられ、カセット棚１の後側にウェハ移載機２が設けられる。ウェハ移載機２の後側に基板保持具としてのボート２１７を昇降させるボートエレベータ８が設けられ、ボートエレベータ８の上方に縦型炉５が設けられる。これら半導体製造装置を構成する各ユニットは、コン
トローラ３００に電気的に接続され、コントローラ３００により制御される。

縦型炉５は、図１１に示すように、外管（以下、アウタチューブ２０５）と内管（以下、インナチューブ２０４）とを有する。アウタチューブ２０５は例えば石英（ＳｉＯ_２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形態である。インナチューブ２０４は、上端及び下端の両端に開口を有する円筒状の形態を有し、アウタチューブ２０５内に同軸的に配置されている。アウタチューブ２０５とインナチューブ２０４との間の空間は筒状空間２５０を成す。インナチューブ２０４の上部開口から上昇したガスは、筒状空間２５０を通過して排気管２３１から排気されるようになっている。排気管２３１の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ５０３が接続されている。また、圧力センサ５０３の下流側には、圧力調整器５０４が接続されている。さらに、圧力調整器５０４の下流側には真空排気装置５０５が接続されている。真空排気装置５０５は、処理室２０１内の圧力が１Ｐａ程度の減圧状態で維持可能なように構成されている。圧力センサ５０３および圧力調整器５０４には、圧力制御部５０９が電気的に接続されており、圧力制御部５０９は圧力センサ５０３により検出された圧力に基づいて圧力調整器５０４により、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。

アウタチューブ２０５およびインナチューブ２０４の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド２０９が係合され、このマニホールド２０９にアウタチューブ２０５およびインナチューブ２０４が保持されている。このマニホールド２０９は保持手段（以下ヒータベース２５１）に固定される。アウタチューブ２０５の下端部およびマニホールド２０９の上部開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、両者の間が気密にシールされている。

マニホールド２０９には、その外側からインナチューブ２０４内の下方にガス供給部としての第１のガス供給管２３２が挿入されて、ガスをインナチューブ２０４内に供給できるようになっている。

マニホールド２０９の下端開口部には、例えばステンレス等よりなる円盤状の蓋体（以下シールキャップ２１９）が気密シール可能に着脱自在に取り付けられている。シールキャップ２１９には、その外側からインナチューブ２０４内の上方にガス供給部としての第２のガス供給管２３２ａおよび第３のガス供給管２３２ｂが挿入され、インナチューブ２０４内に処理ガスを導入できるようになっている。この第２のガス供給管２３２ａ、第３のガス供給管２３２ｂには、複数のウェハ２００に向けられた複数のガス孔（図示せず）が設けられ、インナチューブ２０４内に導入された処理ガスを各ウェハに供給できるようになっている。第１のガス供給管２３２、第２のガス供給管２３２ａ、第３のガス供給管２３２ｂの上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ５０１が接続されている。また、ＭＦＣ５０１の上流側には、ガス供給源５０２が接続されている。ＭＦＣ５０１には、ガス流量制御部５０８が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。

シールキャップ２１９の上にボートキャップ２１１を介して基板保持具（以下ボート２１７）が載置されている。また、シールキャップ２１９には、回転部（以下回転軸２５４）が連結されており、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に多段に保持されている複数のウェハ２００を回転させる。又、シールキャップ２１９に昇降部（図示略）が連結されていて、ボート２１７を昇降させる。回転軸２５４及び昇降部には、駆動制御部５０７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。

アウタチューブ２０５の外周には加熱部（以下ヒータ２０７）が同軸的に配置されている。ヒータ２０７は、アウタチューブ２０５内の温度を所定の処理温度にするよう温度検出部（以下温度センサ２６３）により温度を検出する。前述したインナチューブ２０４、アウタチューブ２０５と、マニホールド２０９とで、ボート２１７に支持されたウェハ２００を収納して処理するための処理室２０１を構成する。ヒータ２０７と熱電対２６３には、電気的に温度制御部５０６が接続されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合を調整するように構成されている。ガス流量制御部５０８、圧力制御部５０９、駆動制御部５０７、温度制御部５０６は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部に電気的に接続されている。ガス流量制御部５０８、圧力制御部５０９、駆動制御部５０７、温度制御部５０６、主制御部はコントローラ３００として構成されている。

ところで、上述した減圧ＣＶＤ処理において、ウェハ２００上に形成される薄膜の膜厚の面内均一性を向上させるためには、図１〜図３の様な、支柱１５にリング状プート１３を設ける構造のボート２１７を用いる。

以下、本発明の一実施の形態のボートを図１〜図３を用いて説明する。図１はボートの全体構成図であり、図２はボートの要部縦断面図、図３はボートの平断面図である。

［ボート］
ボート２１７は複数枚のウェハ２００を保持する。図１〜図３に示すように、ボート２１７は、円板１１，１７、支柱１５、ウェハ支持ピン１６、及びリング状プレート１３を備えて構成される。リング状プレート１３は、支柱１５によって支持される。ボート２１７の外観は略円筒形をしている。

［円板］
円板１１，１７は、上下に離間して配置された二枚の平行な底円板１７及び天円板１１から構成される。

［支柱］
支柱１５は、略円筒形をしたボート２１７の骨格を形成する。支柱１５は、底円板１７及び天板１１を連結するために上下方向に複数本設けられている。各支柱１５は略円柱状をしており、その下端部が底円板１７に、その上端部が天円板１１に略半円状にそれぞれ配列固定されている（図３参照）。複数本の支柱１５の数は、ウェハ２００及びリング状プレート１３を安定かつシンプルに支持するためには、３本であることが好ましいが、３本以上であっても良い。

［ウェハ支持ピン］
図２に示すように、ウェハ支持ピン１６はウェハ２００を支持する。ウェハ支持ピン１６は、リング状プレート１３、１３間に設けられる。ウェハ支持ピン１６は各支柱１５に取り付けられ、３本で１枚のウェハ２００を支持するようになっている（図３参照）。３本のウェハ支持ピン１６上に、ウェハ２００の周縁を支持するようになっている。ウェハ支持ピン１６は、各支柱１５に多段に設けられる。各ウェハ支持ピン１６は略円柱状をしており、ボート２１７の中心、すなわちリング状プレート１３の中心に向けて突設されている。これにより、複数のウェハ２００を垂直方向に所定の間隔で略水平に載置することができるようになっている。

ウェハ支持ピン１６は水平度が保たれているのが好ましい。水平度が保たれることにより、ウェハ搬送時にウェハ２００がウェハ支持ピン１６に接触する等の干渉を回避し、またボート２１７にウェハ２００が載置された状態でのウェハ上に均一なガスの流れを確保
する。

ウェハ支持ピン１６は、支柱１５とは別体に設けられて、支柱１５の周面に設けたウェハ支持ピン挿入孔２３に挿入され（図２）、支柱１５に溶着されている。これにより、支柱１５とウェハ支持ピン１６との固着部の強度は高く且つ長寿命化が可能となる。なお、ウェハ支持ピン１６は、当初から支柱１５に一体に取り付けても良い。

［リング状プレート］
リング状プレート１３は、ウェハ２００上に成膜される膜の周縁の膜厚が厚くなるのを改善する。リング状プレート１３は、底円板１７と天円板１１との間に複数枚設けられる。各リング状プレート１３は、中央に内径穴１４を有するリング状の円板で形成される（図３参照）。各リング状プレート１３は、３本の支柱１５に略水平になるように取り付けられる。各リング状プレート１３は、それらの上に同一高さに配置される直近の３本のウェハ支持ピン１６と対をなす（図２、図３参照）。３本のウェハ支持ピン１６で支持されるウェハ２００の周縁が、３本のウェハ支持ピン１６の直下にあるリング状プレート１３の内周側に配置されるようになる。これにより、ウェハ２００の周縁の膜厚が厚くなるのが改善される。

リング状プレート１３は、各支柱１５に一体的に取り付けるようにしてもよいが、各支柱１５に対して取付け取外しが容易にできる構造となっているのがより好ましい。各支柱１５には、それぞれリング状プレート１３を保持するための複数の溝１５ａが形成されている。これらの溝１５ａは、リング状プレート１３を水平に保持するために水平に形成されている。溝１５ａの深さは、支柱１５による膜厚への悪影響を低減するために、支柱１５がリング状プレート１３の内径穴１４へ入り込まない深さとするのがよい。リング状プレート１３の外周縁が支柱１５に形成された溝１５ａに挿入される。その結果、ウェハ２００が支柱１５に保持される。

［ボートの材料］
リング状プレート１３は石英製であることもＳｉＣ製であることもある。リング状プレート１３が石英製である場合、支柱１５はＳｉＣ製とする。また、リング状プレート１３がＳｉＣ製である場合、支柱１５は石英製とする。これらの組合せは、膜種に応じて決定する。

具体的には、図１１に示す第２のガス供給管２３２ａから処理室２０１に処理ガスとしてシリコン含有ガスを供給し、第３のガス供給管２３２ｂから処理室２０１に処理ガスとして酸素含有ガスを供給し、ボート２１７に保持された複数のウェハ２００及び複数のリング状プレート１３に酸化シリコン膜を形成する場合は、複数のリング状プレート１３には、石英材で構成されたものを用い、支柱１５には炭化珪素材（ＳｉＣ材）で構成されたものを用いる。なお、支柱１５は、少なくとも表面がＳｉＣ材で構成されていればよい。

ここで、シリコン含有ガスは、例えばＳｉＨ_４（モノシラン）ガス、ＳｉＣｌ_４（テトラクロロシラン）ガス、ＳｉＨＣｌ_３（トリクロロシラン）ガス及びＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン）ガスから選ばれる１種以上のガスであり、酸素含有ガスは、例えばＮ_２Ｏ（二窒化酸素）ガスである。ボート２１７されたウェハ２００及びリング状プレート１３に形成される酸化シリコン膜は、例えばＨＴＯ（ＨｉｇｈＴｅｍｐａｒａｔｕｒｅＯｘｉｄｅ：高温酸化膜ＳｉＯ_２）膜である。酸化シリコン膜は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、またはサイクリックＣＶＤ法で成膜する。

また、第２のガス供給管２３２ａから処理室２０１に処理ガスとしてシリコン含有ガスを供給し、第３のガス供給管２３２ｂから処理室２０１に処理ガスとして窒素含有ガスを
供給し、ボート２１７に保持された複数のウェハ２００及び複数のリング状プレート１３に窒化シリコン膜を形成する場合は、複数のリング状プレート１３には、ＳｉＣ材で構成されたものを用い、支柱１５には石英材で構成されたものを用いる。なお、リング状プレート１３は、少なくとも表面がＳｉＣ材で構成されていればよい。

シリコン含有ガスは、例えばＳｉＨ_４（モノシラン）ガス、ＳｉＣｌ_４（テトラクロロシラン）ガス、ＳｉＨＣｌ_３（トリクロロシラン）ガス及びＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロロシラン）ガスから選ばれる１種以上のガスであり、窒素含有ガスは、例えばＮ_２Ｏ（二窒化酸素）ガス、ＮＨ_３から選ばれる１種以上のガスである。ボート２１７に保持されたウェハ２００上及びリング状プレート１３に形成される窒化シリコン膜は、例えばＳｉＮ膜、Ｓｉ_３Ｎ_４膜、Ｓｉ_ｘＮ_ｙ膜が挙げられ、一般的には、高温でのＣＶＤ膜や高温で熱窒化したＳｉ窒化膜の組成は、Ｓｉ_３Ｎ_４膜となる。窒化シリコン膜は、ＡＬＤ、ＣＶＤ、またはサイクリックＣＶＤ法で成膜する。

［処理方法］
図１１に示した処理炉による減圧ＣＶＤ処理方法（成膜ＲＵＮともいう）の一例を説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ３００により制御される。まず、昇降手段によりボート２１７を下降させる。ボート２１７に複数枚のウェハ２００を保持する。次いで、ヒータ２０７により加熱しながら、処理室２０１内の温度を所定の処理温度にする。第１のガス供給管２３２により予め処理室２０１内を不活性ガスで充填しておき、昇降手段により、ボート２１７を上昇させて処理室２０１内に移し、処理室２０１の内部温度を所定の処理温度に維持する。処理室２０１内を所定の真空状態まで排気した後、回転軸２５４により、ボート２１７及びボート２１７上に保持されているウェハ２００を回転させる。同時に第２のガス供給管２３２ａから処理用のガスを供給する。供給された処理ガスは、各ウェハ２００に対して均等に供給される。
減圧ＣＶＤ処理中の処理室２０１内は、排気管２３１を介して排気され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行って、ウェハ２００上に薄膜を形成する。

このようにして減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウェハ２００の減圧ＣＶＤ処理に移るべく、処理室２０１内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、昇降手段によりボート２１７を下降させて、ボート２１７及び処理済のウェハ２００を処理室２０１から取り出す。処理室２０１から取り出されたボート２１７上の処理済のウェハ２００は、未処理のウェハ２００と交換され、再度前述同様にして処理室２０１内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理が成される。

［ＨＴＯ膜の形成］
本実施の形態の処理炉にて、例えば、ＨＴＯ膜を成膜する場合、ボート２１７を構成する材料は、上述したように、支柱１５がＳｉＣ材、リング状プレート１３は石英材である。ウェハの成膜条件としては、例えば、処理温度２０℃〜（７８０℃）〜８５０℃、処理圧力１０Ｐａ〜（２５Ｐａ）〜５００Ｐａ、ガス種は、ＳｉＨ_４（モノシラン）やＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロルシラン）、Ｎ_２Ｏ（二窒化酸素）ガスである。ガス供給流量は、それぞれ１０ｓｃｃｍ〜１０００ｓｓｃｍ、１０ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍの範囲内のある値で一定に維持することでウェハに成膜処理がなされる。

［Ｓｉ_３Ｎ_４膜の形成］
本実施の形態の処理炉にて、例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４膜を成膜する場合、ボート２１７を構成する材料は、上述したように、支柱１５が石英材、リング状プレート１３はＳｉＣ材である。ウェハの成膜条件としては、例えば、処理温度２０℃〜（７８０℃）〜８５０℃、処理圧力１０Ｐａ〜（２５Ｐａ）〜５００Ｐａ、ガス種は、ＳｉＨ_４（モノシラン）やＳｉＨ_２Ｃｌ_２（ジクロルシラン）、ＮＨ_３ガスである。ガス供給流量は、それぞれ１０ｓ
ｃｃｍ〜１０００ｓｓｃｍ、１０ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｃｍの範囲内のある値で一定に維持することでウェハに成膜処理がなされる。

［本発明の一態様の効果］
上述した一態様によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を奏する。
（１）従来、全部が同じ材料で製作されていたボートを、リング状プレートと支柱とで材料を異ならせて製作し、支柱にＳｉＣ材を用いた場合にはリング状プレートには石英材を用い、支柱に石英材を用いた場合にはリング状プレートにはＳｉＣ材を用い、これらの支柱及びリング状プレートを組み合わせるようにしてボートを構成するので、ボートを複数の異なる成膜プロセス条件に対応させることが可能となる。
（２）ＨＴＯ膜の場合
リング状プレートを石英材ではなくＳｉＣ材で構成すると、リング状プレート表面の表面粗さはＲａ１．０程度となり、この結果、面内均一性が１０％程度となる。これに対し、リング状プレートに石英材を用いると、表面粗さはＲａ０．１程度とＳｉＣ製の１０分の１程度とすることができ、ＨＴＯ膜の膜厚の面内均一性を６％と向上することができる。

また、リング状プレート以外の部分、すなわち支柱をＳｉＣ製とすることで、石英に比べ強度が強く（曲げ強さ約３倍）、耐熱温度が高いことから経時的な変形量が少ない。支柱の表面をＣＶＤコートによってＳｉＣ製とする場合、洗浄でのエッチング量が少ないため、ＣＶＤコートが剥がれないかぎり支柱を継続使用することができ、石英に比べ、長寿命化が可能となる。

（２）Ｓｉ_３Ｎ_４膜の場合
図１２に示すように、石英（ＳｉＯ_２）に比べてＳｉＣの熱膨張係数はかなり大きいが、Ｓｉ_３Ｎ_４とＳｉＣの熱膨張係数が近似し、それらの差は小さい。熱膨張係数の差が小さいと、膜剥がれが発生し難いと考えられる。例えば、Ｓｉ_３Ｎ_４膜を形成する炉（Ｓｉ_３Ｎ_４炉）に全体がＳｉＣ製であるボートを使用すると、全体がＳｉＯ_２製であるボートを使用するより膜剥がれが発生し難いため、メンテナンス周期が延びることが知られている。

リング状プレートがＳｉＣ材の場合、リング状プレートに付着、堆積するＳｉ_３Ｎ_４膜との熱膨張率が近似するため、石英製と比較して、ＳｉＣ製リング状プレート表面に堆積するＳｉ_３Ｎ_４堆積膜が剥がれ難く、リング状プレートに近接するウェハに堆積膜が付着することによるパーティクルの問題が起こり難くなる。その結果、パーティクルが形成する段差による窒化シリコン膜の面内均一性の低下を回避できる。なお、膜種がＳｉ_３Ｎ_４膜の場合、リング状プレート表面の堆積膜が剥がれ難くなるので、ＨＴＯ膜の場合と比べて、リング状プレートの表面粗さはあまり問題とならない。なお、ＨＴＯ膜とＳｉ_３Ｎ_４膜の連続成膜処理においても、パーティクル発生要因はＳｉ_３Ｎ_４膜が支配的なため、ＳｉＣ製リング状プレートを用いることでパーティクル対策としては同様の効果がある。

リング状プレート以外の部分、すなわち支柱の材質を石英製すると、製作費を抑えることができるとともに、熱伝導率がＳｉＣの約１／１００のため、支柱を通しての処理室下方への熱逃げを少なくすることができる。

［本発明の他の態様］
上述した実施の形態では、ＨＴＯ膜やＳｉ_３Ｎ_４膜を成膜する場合、ボート２１７を構成する支柱及びリング状プレートの材料を、それらの膜種に合わせて変えるようにして、基板上に形成される膜の膜厚面内均一性を図ることができた。さらなる好適なものとして、ボートの支柱またはリング状プレートの材料を変えることに加えるか、もしくは材料を
変えずに以下のように構成すると良い。

本発明の他の態様では、支柱に対してリング状プレートを容易に取付け取外しできる構成としている。

以下、支柱に対して容易にリング状プレートを取付け取外しできる構造を、具体的に説明する。

支柱にリング状プレートを取付け、取外しが容易にできる構造とする場合、リング状プレートを支柱に精度良くセットする必要がある。そのためには次のような種々の構造がある。

（１）矩形キー溝タイプ（図４）
図４（ａ）はボート２１７の平断面図、図４（ｂ）は要部の縦断面図、図４（ｃ）は要部の斜視図である。支柱１５側に矩形のキー３０を設け、リング状プレート１３側にキー溝３１を設けて、はめ込み構造としたものである。各支柱１５に設けた溝１５ａの底面に矩形状のキー３０を設ける。キー３０は溝１５ａの底面中央に凸状で、径方向内方に伸びるように設けられる。キー溝３１はリング状プレート１３に１８０度、９０度、９０度の角度をなして３個設ける。３個のキー溝３１は、リング状プレート１３の外周部を矩形状に切り欠いて形成されている。支柱１５に対するリング状プレート１３の取り付け、取り外しは、支柱１５に対しリング状プレート１３を相対的に動かして、支柱１５に設けたキー３０に対し、リング状プレート１３に設けたキー溝３１を挿入、又はキー溝３１を引き出すことにより、容易に行える。

（２）凹凸タイプ（図５）
図５（ａ）はボート２１７の底面側から見た平断面図、図５（ｂ）は要部の縦断面図である。この凹凸タイプが、図４の矩形キー溝タイプと異なる点は、キー溝３１及びキー３０を凸部３２及び凹部３３に置き換えた点である。凸部３２はピン状をしており、リング状プレート１３の幅方向の中間部に設けられる。各支柱１５に設けた溝１５ａの底面にピン孔状の凹部３３は設けられる。凹部３３は溝１５ａ底面の中央に設けられる。支柱１５に対するリング状プレート１３の取り付け、取り外しは、支柱１５に対し、リング状プレート１３を相対的に動かして、支柱１５に設けた凹部３３に対し、リング状プレート１３に設けた凸部３２を落とし込むか、又は凹部３３から凸部３２を引き上げることにより、容易に行える。

（３）三角キー溝タイプ（図６）
図６（ａ）はボート２１７の平断面図、図６（ｂ）は要部の縦断面図、図６（ｃ）は要部の斜視図である。図４の矩形キー溝タイプと異なる点は、キー３４及びキー溝３５の形状を三角形とした点である。各支柱１５に設けた溝１５ａの底面に二等辺三角形状のキー３４を設ける。キー３４は溝１５ａ底面の中央に隆起し、三角形のキー底辺が溝壁１５ｂと接し、キー頂点がボート２１７の径方向内方を向くように設けられる。３個のキー溝３５は、リング状プレート１３の外周部を三角形状に切り欠いて形成されている。キー３４及びキー溝３５の三角形の斜辺が取り付ける際のガイドになるので、支柱１５に対するリング状プレート１３の取り付け、取り外しは、矩形キー溝タイプよりも容易に行える。

（４）エッジフランジタイプ（図７）
図７（ａ）はボート２１７の底面側からみた平断面図、図７（ｂ）は要部の縦断面図である。このエッジフランジタイプは、図５と同じ凹凸タイプであるが、異なる点は凸部３６がリング状プレートの外周縁に設けられた長楕円形状のエッジフランジであり、凹部３７が溝壁１５ｂに接するように設けられて長孔形状をしている点である。このエッジフラ
ンジタイプは凹凸部３６、３７がエッジに形成されているので、図５の凹凸部タイプよりも、落とし込みや引き上げが容易になる。

以上の構成によれば以下の少なくとも一つ以上の効果を奏する。
（１）ボート洗浄によって発生するボートの表面荒れ、マイクロクラックなどは、ウェハの成膜プロセスに与える影響が大きいが、リング状プレートの交換、位置決めが容易にできるため、新品に交換すれば、ボートの表面荒れ、マイクロクラック等が低減することができ、これらに起因したボート全体の寿命を延ばすことができる。

（２）リング状プレートにおけるリングの内径穴１４の寸法がウェハ面内均一性に影響を及ぼす際にも、リング状プレートをボートに対して容易に取り付け取り外し、ボートに対して位置決めできるので、リングの内径穴の異なるリング状プレートに交換しやすく、すみやかにウェハ面内均一性を向上させることができる。

（３）縦型反応管に形成される処理室２０１内は、頂部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＴＲ）、及び底部（ＢＴＭ）の３つのゾーンで評価することが多いが、リング状プレートをボートに対して容易に取り付け取り外すことができ、かつボートに対して位置決めができるので、ＴＯＰゾーンにあるウェハとＢＴＭゾーンにあるウェハ間で膜の盛り上がり具合を均一にする場合等において、ボートの調整（チューニング）が容易となる。

（４）リング状ホルダを有するボートは、構造が複雑であっても安価となり、また、ボートを製作し評価し結果を判断するのに要する時間が低減できるため、ランニングコスト低減、ダウンタイム低減に寄与することができる。

（５）ボートの長寿命化のためには、全体を石英材ではなくＳｉＣ材とするのが好ましく、特にリング状ホルダを有するボートは構造的に複雑なため、全体をＳｉＣ化することが困難であるが、部分的にＳｉＣ化すればよいため、長寿命化が容易となる。

［本発明の他の態様の効果］

本発明の他の実施の形態によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を有する。

（１）リング状プレートを容易に取り外し取り付け可能な構造とすることで、表面荒れ、マイクロクラックなどのウェハの成膜プロセスヘの影響度が大きくなる前に、表面荒れ、マイクロクラックなどが発生した部品のみの交換が可能となり、ボート全体を交換する必要がなくなるので、結果的にボート寿命を延ばすことができる。

（２）リング状プレートを容易に取り外し取り付け可能な構造とすることで、成膜調整が容易になる。すなわち、内径穴の内径の異なる種々のリング状プレートを製作し、支柱に対するリング状プレートの取付部を同じ形態とすることで、成膜評価する際にも、リング状プレートを容易に交換することができる。

（３）ボート全体を石英製としても、リング状プレートの表面粗さをＲａ０．１程度とすることができるが、成膜ＲＵＮを繰り返し、堆積膜の累積が増えるとリング状プレート表面の粗面化により、面内均一性が悪化する。この面内均一性が、悪化するメカニズムを図１３に示す。
図１３に、リング状プレート１３表面（図１３（ａ））に、成膜ＲＵＮにより異常成長したヘイズ状の膜３８により表面積が増加し（図１３（（ｂ））、この膜３８上への成膜が促進されてしまう影響から、ウェハ２００周縁の膜（酸化シリコン膜）３９の膜厚が低下する様子（図１３（（ｃ））。これを回避するために、ボート洗浄を行うが、洗浄を繰
り返すことでエッチングによる表面荒れによるボート表面、特にリング状プレートの粗面化が生じる。リング状プレート１３の表面が粗くなると、表面積が多くなるため、成膜用ガスがリング状プレート１３の表面で成膜しやすくなり、ウェハへの成膜膜厚均一性が悪化してしまう。この問題を是正するためには、ボートを新たなボートに交換する必要がある。しかし、ボート全体の交換ではコストがかかる。これに対し、リング状プレートを容易に取外し取付け可能な構造とすることで、リング状プレートの表面が粗くなったり、劣化、破損したりした場合には、全体を交換することなく、リング状プレートのみを容易に交換することが可能となる。したがって、石英材で構成されたリング状プレートの表面粗さを規定して、表面粗さが規定値を超えた場合に、ボート全体ではなく、リング状プレートのみを交換することにより、ウェハ上の窒化シリコン膜の膜厚の面内均一性を確保することができる。

（４）リング状プレートを容易に取外し取付可能な構造とすることで、リング状プレートの内径穴の異なるリング状プレートを、ボートに積載された複数のウェハの頂部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＴＲ）、及び底部（ＢＴＭ）からなる３つのゾーン毎に変更することが可能となる。したがって、ボート全体を変更することなく、リング状プレートを交換するだけで成膜調整が容易になり、ＴＯＰゾーンとＢＴＭゾーンでの膜の盛り上がりなどを均質化できる。

（５）リング状プレートの支柱に対する取り付けは、リング状プレートと支柱とをキー溝タイプ、凹凸タイプのようなはめ込み構造として、容易に位置決めできるようにしたので、リング状プレートを支柱に精度良くセットすることができる。
（６）リング状プレートと支柱との種々のセット形状を用意しておけば、種々の組合せのボートを実現することができる。

［本発明の別な他の態様］
上述した一態様では、支柱１５がリング状プレート１３の外周縁よりはみ出している部分の断面積の割合は特に規定していない。図３の態様ではその割合は１／３、図４〜図７の他の態様でも１／２程度であるが、このはみ出し部の割合は、反応炉の外径が許容できる範囲で、かつ支柱１５にリング状プレート１３を係止できる範囲で、大きいほど良い。図８に示すように、ウェハ２００の周縁から支柱１５が離れている程、支柱１５の影響によるウェハ面内均一性が悪化するのを改善できる。はみ出し部は、好ましくは４／５以上とするのが良い。支柱１５をウェハ２００の周縁から距離を離すことで、支柱１５の影響による面内均一性の悪化を改善することができる。

図８及び図９に示すようにウェハ支持ピン１６は段付ピンで構成するのがよい。ウェハ支持ピン１６は円柱又は角柱で構成される。ウェハ支持ピン１６は外径を２段にした段付ピンとする。段付ピンは、支柱１５のピン挿入孔２３に一部が挿入固定される基部１６ａと、基部１６ａよりも外径が小さい又は対角線が小さく、基部１６ａからピン軸上に延設されてウェハ２００を裏面側から支持する先端部１６ｂとから構成される。ウェハ支持ピン１６を段付ピンとしたことにより、ウェハ２００の芯出し（位置出し）、ウェハ２００のズレ、落下を確実に防止することができる。

［本発明の別な態様の効果」
本発明の別な態様によれば、支柱をウェハの周縁から離すようにしたので、支柱の影響による膜厚面内均一性の悪化を改善することができる。また、ウェハ支持ピンを段付にしたのでウェハの位置出し、ズレ、落下を確実に防止することができる。

なお、上述した実施の形態では半導体本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置だけでなくＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する製造方法にも適用できる。

［付記］
以下に本発明の好ましい態様を付記する。

本発明の一実施の態様によれば、石英材で構成された複数のリング状プレートを少なくとも表面が炭化珪素材で構成された複数本の支柱にて支持したボートにて、前記複数のリング状プレートの内周側に基板の周縁が配置されるように基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに酸化シリコン膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。本発明の一態様によれば、リング状プレートが石英材で構成され、支柱が炭化珪素材で構成されたボートを用いるので、リング状プレートの表面粗さが炭化珪素材で構成される場合と比べて小さくなる。

本発明の他の実施の態様によれば、少なくとも表面が炭化珪素材で構成された複数のリング状プレートを石英材で構成された複数本の支柱にて支持したボートにて、前記複数のリング状プレートの内周側に基板の周縁が配置されるように基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに窒化シリコン膜を形成する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。

これらの場合において、前記支柱に対して前記リング状プレートは交換可能に設けられることが好ましい。

前記支柱の断面積のうち、前記リング状プレートの外周縁から径方向外方にはみ出す部分の断面積が４／５以上あることが好ましい。

前記支柱に設けた基板支持用のピンを使って基板を裏面から支持することが好ましい。

前記ピンを、前記支柱に固定される基部と、該基部よりも小径で前記基板を支持する先端部とを備えた段付ピンとすることが好ましい。

１３リング状プレート
１５支柱
２１７ボート
２００ａウェハ周縁（基板周縁）
２０１処理室
２３２ａ第２処理用のガス供給管（シリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給するガス供給管）
３９酸化シリコン膜

Claims

石英材で構成された複数のリング状プレートを、少なくとも表面が炭化珪素材で構成された複数の支柱にて支持したボートにて、各リング状プレートの内周側に基板周縁が配置されるように複数の基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、
前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに酸化シリコン膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。
少なくとも表面が炭化珪素材構成された複数のリング状プレートを、石英材で構成された複数本の支柱にて支持したボートにて、各リング状プレートの内周側に基板周縁が配置されるように複数の基板を保持しつつ処理室に搬入する工程と、
前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスを供給し、前記ボートに保持された前記複数の基板上及び前記複数のリング状プレートに窒化シリコン膜を形成する工程と
を有する半導体装置の製造方法。