JP2020102518A - 成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制可能な成膜方法を提供する。【解決手段】減圧ＣＶＤ装置１が有する反応炉２において、減圧ＣＶＤ装置１が有するボート４に搭載されたウェーハ８の表面に、薄膜を形成する成膜方法であって、ウェーハ８を搭載したボート４を反応炉２にロードする工程（ステップＳ２）と、ボート４がロードされた反応炉２内の温度が安定するまで待機する工程（ステップＳ３）と、温度が安定した反応炉２を真空引きする工程（ステップＳ３）と、を備える、成膜方法。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜方法に関する。

減圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いてウェーハの表面に薄膜を形成する方法が知られている。
例えば特許文献１には、ウェーハを搭載したボートを、減圧ＣＶＤ装置内に形成された反応炉にロードした後に、反応炉内を真空引きし、反応炉内に原料ガスを供給してウェーハの表面に薄膜を形成する方法が開示されている。

特開２００４−１７９４４７号公報

発明者らは、成膜方法に関し、以下の課題を見出した。
ボートを反応炉にロードすると、反応炉内の温度が一時的に低下し、その後上昇する。反応炉内の温度が上昇すると、ボートに搭載されたウェーハは、熱膨張する。熱膨張したウェーハは、ボートと擦れ合ってパーティクルを生じる虞がある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、パーティクルの発生を抑制可能な成膜方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための一態様は、減圧ＣＶＤ装置が有する反応炉において、前記減圧ＣＶＤ装置が有するボートに搭載されたウェーハの表面に、薄膜を形成する成膜方法であって、前記ウェーハを搭載した前記ボートを前記反応炉にロードする工程と、前記ボートがロードされた前記反応炉内の温度が安定するまで待機する工程と、温度が安定した前記反応炉を真空引きする工程と、を備える。

本発明に係る成膜方法は、ウェーハを搭載したボートを反応炉にロードする工程と、ボートがロードされた反応炉内の温度が安定するまで待機する工程と、温度が安定した反応炉を真空引きする工程と、を備える。真空引きを行う前に反応炉内の温度を安定させているため、反応炉内の温度変化によってウェーハが熱膨張する際に、反応炉内の圧力が高い。そのため、ウェーハとボートとの摩擦が大きく、ウェーハが熱膨張してもウェーハとボートとの擦れ合いの発生を抑制することができる。したがって、真空引き時におけるパーティクルの発生を抑制することができる。

本発明によれば、パーティクルの発生を抑制可能な成膜方法を提供することができる。

減圧ＣＶＤ装置の模式断面図である。 本実施の形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。 反応炉内の温度及び圧力を示したグラフである。 パーティクルの発生量を計測した結果を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る成膜方法を実施する減圧ＣＶＤ装置の構成について説明する。図１に示すように、減圧ＣＶＤ装置１は、反応炉２、ヒーター３、ボート４、ガス供給管５、及び排気管６を備える。図１には、減圧ＣＶＤ装置１に加えて、ウェーハ８も図示している。反応炉２は、外管２ａ及び内管２ｂを備える。なお、図１に示す矢印は、ガスの流れの方向を示す。

図１に示すように、反応炉２は、天井を有する筒状の構造体である。外管２ａは、上下方向に延びる筒状の構造体であり、天井を有する。外管２ａの下側の端は、開口端である。内管２ｂは、上下方向に延びる筒状の構造体であり、両端が開口端である。内管２ｂは、外管２ａの内側に配置されている。反応炉２内は、ヒーター３を用いて温度調節される。ヒーター３が配置される位置は、反応炉２内を温度調節可能な位置であれば、特に限定されない。ヒーター３は、図１に示すように、例えば反応炉２の周囲に配置される。

ボート４は、板状の下部と、下部の上面に形成されると共にウェーハ８を搭載可能な上部と、を備える構造体である。ボート４は、図示しない上下動機構を備えており、上下動可能である。ウェーハ８は、薄い板状の部材である。ボート４は、図１に示すように複数のウェーハ８を搭載可能であってもよいし、１のウェーハ８を搭載可能であってもよい。

ボート４の上部は、図１に示すように内管２ｂの内側に入り込むことができる。ボート４は、ボート４の上部が内管２ｂの内側に入り込みつつ、ボート４の下部の上面が外管２ａの開口端と隙間なく接触するように、配置可能である。したがって、図１に示すようにボート４を配置すると、外管２ａとボート４の下部とによって、反応炉２内を閉じた空間とすることができる。

ガス供給管５は、内管２ｂの内側と外部とを連通する管である。ガス供給管５は、内管２ｂの内側に原料ガスを導入することができる。ガス供給管５の外部側の端には、図示しないバルブ及び原料ガスタンク等が接続されている。ガス供給管５を用いて導入された原料ガスは、内管２ｂの内側を通って反応炉２内全体に供給される。原料ガスは、ボート４が搭載するウェーハ８の表面に化学反応によって薄膜を形成することができる。

詳細は後述するが、本実施の形態に係る成膜方法では、ウェーハ８の表面に薄膜を形成する前に、排気管６を介して反応炉２内を真空引きする。排気管６は、図１に示すように、外管２ａと内管２ｂとの間隙と、外部と、を連通している。排気管６の外部側の端は、図示しない真空ポンプ等に接続されている。反応炉２内の空気や原料ガスは、排気管６に接続された真空ポンプ等を用いて排気される。

次に、図２及び図３を参照して、本実施の形態に係る成膜方法について説明する。図２は、本実施の形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。図３は、反応炉内の温度及び圧力を示したグラフである。

図２に示すように、本実施の形態に係る成膜方法は、少なくとも、ボート４を反応炉２にロードする工程（ステップＳ２）と、反応炉２内の温度が安定するまで待機する工程（ステップＳ３）と、反応炉２を真空引きする工程（ステップＳ４）と、を備える。本実施の形態に係る成膜方法は、さらに、ボート４にウェーハ８を搭載する工程（ステップＳ１）、反応炉２内の圧力が安定するまで待機する工程（ステップＳ５）、及びウェーハ８の表面に薄膜を形成する工程（ステップＳ６）等の各工程を備えていてもよいものとする。

本実施の形態に係る成膜方法では、まず、ボート４にウェーハ８を搭載する工程（ステップＳ１）を行う。ボート４には、ウェーハ８を固定する固定具が形成されている。ボート４に形成された固定具は、例えば爪状である。ステップＳ１では、ボート４に形成された固定具を用いてウェーハ８をボート４に固定する。ステップＳ１においてボート４に搭載されるウェーハ８の個数は、特に限定されない。

ステップＳ１は、ボート４の上部が内管２ｂの内側に入り込んでいない状態で行われる。したがって、ステップＳ１を行う前には、通常、ボート４を反応炉２から取り出す工程を行う。ボート４を反応炉２から取り出す工程では、ボート４が備える上下動機構を用いてボート４を降下させ、ボート４の上部が内管２ｂの外側に露出させる。

ボート４にウェーハ８を搭載する工程（ステップＳ１）を行った後に、ボート４を反応炉２にロードする工程（ステップＳ２）を行う。ステップＳ２では、ボート４の上部が内管２ｂの内側に入り込むように、ボート４が備える上下動機構を用いてボート４を上昇させる。ステップＳ２を行うことによって、ボート４に搭載されたウェーハ８を反応炉２内の所定位置に配置することができる。

次に、反応炉２内の温度が安定するまで待機する工程（ステップＳ３）を行う。反応炉２内の温度は、ヒーター３を用いて調節されている。ステップＳ２を行うと、図３に示すように、一時的に反応炉２内の温度が低下する。そこで、ステップＳ３を行い、反応炉２内の温度を安定するまで上昇させる。ステップＳ３を行っている際には、反応炉２内に配置されているウェーハ８は、反応炉２内の温度変化の影響を受けて、熱膨張する。

次に、反応炉２を真空引きする工程（ステップＳ４）を行う。ステップＳ４では、排気管６に接続された真空ポンプ等を用いて、反応炉２を真空引きする。ステップＳ４を行うと、図３に示すように、反応炉２内の圧力が低下する。ステップＳ４を行う際には、図３に示すように、反応炉２内の温度が安定している。

図３に示す点線は、ステップＳ３を行わずにステップＳ４を行う場合における、反応炉２内の圧力を示す。ステップＳ３を行わない場合、図３に示すように、反応炉２内の圧力がステップＳ３を行う場合に比較して低い状態で、反応炉２内の温度が上昇する。反応炉２内の圧力が低いと、ウェーハ８とボート４との摩擦力が小さいため、ウェーハ８が動きやすい。そのため、ウェーハ８が熱膨張する際に、ウェーハ８とボート４とが擦れ合いやすい。つまり、ステップＳ３を行った後にステップＳ４を行うと、ステップＳ３を行わずにステップＳ４を行う場合に比較して、ウェーハ８とボート４とが擦れ合うことを抑制し、パーティクルの発生量を抑制することができる。

次に、反応炉２内の圧力が安定するまで待機する工程（ステップＳ５）を行う。反応炉２を真空引きした直後は反応炉２内の圧力が安定していないため、ステップＳ５を行い、反応炉２内の圧力を安定させる。なお、ステップＳ３において反応炉２内の温度を安定させているため、ステップＳ４において反応炉２を真空引きした後に、反応炉２内の温度が安定するまで待機する必要はない。

次に、ウェーハ８の表面に薄膜を形成する工程（ステップＳ６）を行う。ステップＳ６を行う際には、ガス供給管５を介して原料ガスを反応炉２内に導入する。反応炉２内に配置されたウェーハ８の表面には、原料ガスとの化学反応によって薄膜が形成される。以上のステップＳ１〜ステップＳ６によって、真空引き時に発生するペーティクルを抑制しつつウェーハ８の表面に薄膜を形成することができる。

以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。

［実施例１］
実施例１では、ウェーハ８を搭載したボート４をロードした後に、反応炉２内の温度が安定してから真空引きを行った。真空引き時に発生したパーティクルをロットごとにカウントした結果を図４に示す。

［比較例１］
比較例１では、ウェーハ８を搭載したボート４をロードした後に、反応炉２内の温度が安定する前に真空引きを開始した。真空引き時に発生したパーティクルをカウントした結果を図４に示す。

図４に示した結果を下記の表１にまとめた。

表１に示すように、実施例１では、パーティクルの発生数の平均値が７、標準偏差が４．１であった。また、比較例１では、パーティクルの発生数の平均値が２２、標準偏差が２０であった。つまり、実施例１は、比較例１に比較して、真空引き時におけるパーティクルの発生量が抑制されていた。このことから、本実施の形態に係る成膜方法は、真空引き時におけるパーティクルの発生量を抑制可能であることが確認された。

以上で説明した本実施の形態に係る発明により、パーティクルの発生を抑制可能な成膜方法を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 減圧ＣＶＤ装置
２ 反応炉
２ａ 外管
２ｂ 内管
３ ヒーター
４ ボート
５ ガス供給管
６ 排気管
８ ウェーハ

Claims (1)

1. 減圧ＣＶＤ装置が有する反応炉において、前記減圧ＣＶＤ装置が有するボートに搭載されたウェーハの表面に、薄膜を形成する成膜方法であって、
   前記ウェーハを搭載した前記ボートを前記反応炉にロードする工程と、
   前記ボートがロードされた前記反応炉内の温度が安定するまで待機する工程と、
   温度が安定した前記反応炉を真空引きする工程と、を備える、
   成膜方法。

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