JP2007201422A - 成膜方法及び成膜装置並びに記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板表面に窒化シリコン膜を形成する成膜方法において、パーティクルの発生を抑えることができる技術を提供すること。
【解決手段】基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内に処理ガスを供給すると共に加熱手段により反応容器内を加熱してシリコン窒化膜を成膜し、次いで反応容器から基板保持具を搬出する一連の工程において、基板保持具に成膜前の基板を互いに並列に保持させて、基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、加熱手段を制御するための設定温度を上昇させながら搬入する。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板表面に窒化シリコン膜を形成する成膜方法及び成膜装置、並びに前記成膜方法を実施するためのコンピュータプログラムを格納した記憶媒体に関する。

半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗ等の基板の表面に窒化シリコン膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜（以下「ＳｉＮ膜」という））を形成する処理があり、このＳｉＮ膜は、例えば周囲から加熱手段にて加熱される縦型の石英製の反応容器内に、ウエハＷを多段に載置したウエハ保持具を搬入し、前記反応容器内を所定の圧力に維持すると共に、反応容器内に成膜に必要なガスを供給する方式の成膜装置であるバッチ式の熱処理装置を用いて、ＣＶＤ(Chemical Vapor Diposition)法により成膜される。

前記成膜装置においてＳｉＮ膜の成膜処理を繰り返し行うと、ＳｉＮ膜の成膜反応の主生成物や副生成物が反応容器の内壁やウエハ保持具に付着して次第に堆積して行き、累積膜厚が所定の厚さになると、次の処理の際、反応容器内を加熱したときに、前記膜からガスが発生したり、堆積した膜にクラックが入り、膜が剥がれてパーティクルの原因になることから、成膜処理を終了する毎にパージ処理を行っている。

このパージ処理は、処理済みのウエハＷを搭載したウエハ保持具を反応容器から搬出し、次に処理が行われる未処理のウエハを搭載したウエハ保持具を再び反応容器内に搬入する間に、例えばウエハを搭載しない空のウエハ保持具を反応容器内に搬入し、反応容器内を所定の圧力、所定の温度に設定した状態で、パージガス例えば窒素（Ｎ₂）ガスを反応容器内に導入して、反応容器を急速に冷却したり、真空排気したり、加熱したりして、ガスによるパージ処理により、反応容器内に付着している膜の表層部を積極的に剥がし、ガスやパーティクルの発生を抑制するものである。ここでパージ処理によって除去される膜は、今にも剥がれそうな状態で反応容器内に付着している膜の表層部であるが、これを除去することにより、パージ処理に引き続いて行われる成膜処理でのガスやパーティクルの発生を抑えている。このようにパージ処理を行って、反応容器に付着している膜を強制的に除去することは、非常に有効である。

ところで、パージ処理後の反応容器内に付着している膜は、反応容器内にウエハ保持具を搬入（ロード）する際、及び反応容器内の温度をプロセス温度から搬出（アンロード）する温度まで降温させる際等において、反応容器内の処理雰囲気の温度が低下するため、それに伴って熱収縮をして膜に亀裂が入り、膜剥がれが起き易い。そのためウエハ保持具のロード時及びアンロード時には、反応容器内にパーティクルが発生するおそれが大きい。またウエハ保持具の搬入時には、設定温度を一定にして加熱制御を行っているが、冷たいウエアを搭載した、炉内温度よりも低温のウエハ保持具が搬入されるので、反応容器の内壁温度の低下が避けられない。

そこで反応容器の下方側のローディングエリアに設けられたインジェクタによりウエハ保持具に向けてＮ₂ガスを吹き付けることで、ウエハの表面に付着したパーティクルを除去している。またウエハ保持具のロード時及びアンロード時には、反応容器の上部に設けられた排気管を介して排気ポンプによって反応容器内を排気して、パーティクルを排出するようにしている。

このようにウエハ保持具のロード時及びアンロード時に、ウエハの表面に付着するパーティクルの抑制を図っているが、まだ十分ではなく、特にロード時にウエハの表面にパーティクルが付着すると、その上にＳｉＮ膜が成膜されるため、今後素子の微細化が進むと、歩留まりの低下の要因になってしまうという問題がある。

一方特許文献１には、半導体基板を載せて炉に出し入れするボートの一部が炉の均熱帯にかかった時に、炉入口側のセットポイント温度を目的熱処理温度よりも高く昇温させ、その後、降温させて目的熱処理温度となるように変化させることで、炉内の半導体基板が場所によって加熱過不足とならないようにすることが記載されているが、炉内にボートを搬入する際、炉温が低下しているため、上述した課題を解決することはできない。

特開昭５９−１７５７１９号公報（特許請求の範囲（３）及び図４）

本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、基板表面に窒化シリコン膜を形成する成膜方法において、パーティクルの発生を抑えることができる技術を提供することにある。

本発明の成膜方法は、基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内に処理ガスを供給すると共に加熱手段により反応容器内を加熱してシリコン窒化膜を成膜する成膜工程と、次いで反応容器から基板保持具を搬出する搬出工程と、基板保持具に成膜前の基板を互いに並列に保持させて、基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、加熱手段を制御するための設定温度を上昇させる搬入工程と、を含むことを特徴とする。
上述の成膜方法において、基板保持具の搬入開始時の反応容器内の温度は、前記搬入工程時に反応容器内の温度が降温しない温度であることが望ましい。また前記搬出工程と搬入工程との間に、反応容器における基板保持具の搬入出口を閉じて、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜を強制的に剥離するために反応容器内の温度を急速に降温させる工程を行うようにしてもよい。さらに反応容器内の温度を急速に降温させる工程は、反応容器内の温度を昇温させた後に行われることが望ましい。

また本発明は、基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内にて処理ガスによりシリコン窒化膜を成膜する成膜装置において、基板保持具を反応容器内に搬入出するための搬入出手段と、反応容器の周囲を囲むように設けられた加熱手段と、反応容器内の設定温度に基づいて加熱手段を制御するための制御信号を出力し、基板を保持した基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、設定温度を上昇させるように制御動作する制御部と、を備えたことを特徴とする。

上述の成膜装置において、前記制御部は、基板保持具の搬入開始時の反応容器内の温度を、前記搬入工程時に反応容器内の温度が降温しない温度に設定するように構成してもよいし、前記反応容器内の温度を急速に降温させるための強制冷却手段を備え、成膜された基板を反応容器から搬出した後、反応容器における基板保持具の搬入出口を閉じて、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜を強制的に剥離するために反応容器内の温度を急速に降温させるように、前記強制冷却手段に制御信号を出力するようにしてもよい。また反応容器内の温度を急速に降温させる制御動作を行う前に、反応容器内の温度を昇温させる制御動作を行うことが望ましい。

さらに本発明は、基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内にて処理ガスによりシリコン窒化膜を成膜する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、前記コンピュータプログラムは、基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内に処理ガスを供給すると共に加熱手段により反応容器内を加熱してシリコン窒化膜を成膜する成膜工程と、次いで反応容器から基板保持具を搬出する搬出工程と、基板保持具に成膜前の基板を互いに並列に保持させて、基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、加熱手段を制御するための設定温度を上昇させる搬入工程と、または前記搬出工程と搬入工程との間に、反応容器における基板保持具の搬入出口を閉じて、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜を強制的に剥離するために反応容器内の温度を急速に降温させる工程と、を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする。前記基板保持具の搬入開始時の反応容器内の温度は、前記搬入工程時に反応容器内の温度が降温しない温度であることが望ましい。また反応容器内の温度を急速に降温させる工程は、反応容器内の温度を昇温させた後に行われることが望ましい。

また記憶媒体としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等を挙げることができる。

本発明によれば、基板を保持した基板保持具を、反応容器内の設定温度を昇温させながら搬入しているので、搬入時に、反応容器の内壁に付着しているシリコン窒化膜が、熱収縮によって亀裂を生じるおそれがなく、成膜前の基板のパーティクルを抑えられる。

また、基板保持具を搬入する前に反応容器内の温度を急速に降温させるようにすれば、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜が予め強制的に剥離されるので、成膜前の基板表面へのパーティクルの付着をより一層抑えることができる。

本発明の実施の形態に係る成膜装置について説明する。図１は、成膜装置であるバッチ式の減圧ＣＶＤ装置であり、図１中２は例えば石英により縦型の円筒状に形成された反応容器である。この反応容器２の下端は、搬入出口（炉口）として開口され、その開口部２１の周縁部にはフランジ２２が一体に形成されている。前記反応容器２の下方には、フランジ２２の下面に当接して開口部２１を気密に閉塞する、例えば石英製の第１の蓋体２３が昇降機構２０ａにより昇降自在に構成されたボートエレベータ２０により上下方向に開閉可能に設けられている。前記第１の蓋体２３の中央部には回転軸２４が貫通して設けられ、その上端部には、基板保持具であるウエハボート２５が搭載されている。

このウエハボート２５は、３本以上例えば４本の支柱２６を備えており、複数枚例えば１２５枚の被処理体であるウエハＷを棚状に保持できるように、前記支柱２６に溝（スロット）が形成されている。但し、１２５枚のウエハＷの保持領域の内、上下両端部については複数枚のダミーウエハが保持され、その間の領域に製品ウエハが保持されることになる。前記回転軸２４の下部には、当該回転軸２４を回転させる駆動部をなすモータＭが設けられており、従ってウエハボート２５はモータＭにより回転することになる。また蓋体２３の上には前記回転軸２４を囲むように保温ユニット２７が設けられている。

こうしてウエハボート２５はボートエレベータ２０により、第１の蓋体２３が反応容器２を塞いだときの反応容器２内の位置と、反応容器２の下方側に設けられた、ウエハＷの搬出エリアであるローディングエリア２８内の位置との間で昇降自在に構成されている。また前記反応容器２の下方には、第１の蓋体２３がローディングエリア２８内に位置するときに、反応容器２の開口部２１を気密に閉塞するための、例えば石英製の第２の蓋体２９が駆動機構２９ａにより水平方向に移動自在に設けられ、ウエハボート２５がローディングエリア２８内に位置するときにも反応容器２内に気密に塞ぐことができるように構成されている。

前記反応容器２の下部のフランジ２２には、反応容器２内のウエハＷにガスを供給するためのＬ字型のインジェクタ３１が挿入して設けられており、ガス供給管３２の他端側は、供給制御部３３を介して複数例えば２個の成膜ガス供給源３４，３５と、パージガス供給源３６に接続され、前記ガス供給管３２、インジェクタ３１を介して反応容器２の中に成膜に必要なガスを供給できるようになっている。前記供給制御部３３は、バルブＶ１〜Ｖ３、流量調整部Ｍ１〜Ｍ３等を含む供給制御機器群により構成されている。

この例では成膜ガス供給源３４，３５は夫々ＳｉＨ₂Ｃｌ₂（ジクロロシラン：ＤＣＳ）ガス、アンモニア（ＮＨ₃）ガスの供給源である。また前記パージガス供給源３６は、不活性ガス例えばＮ₂ガス等の供給源である。なお、パージガスは不活性ガスに限られない。

また反応容器２の上方には、反応容器２内を排気するための排気口が形成されており、この排気口には、反応容器２内を所望の真空度に減圧排気可能な真空排気手段をなす真空ポンプ４１及び例えばバタフライバルブからなる圧力調整部４２を備えた排気管４３が接続されている。

反応容器２の周囲には、反応容器２内の所定の分割領域例えば３段に分割された領域を加熱するための加熱手段であるヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）を夫々備えた加熱炉５２が設けられている。前記ヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）としては、コンタミネーションがなく昇降温特性が優れたカーボンワイヤー等が用いられる。また前記ヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）の近傍には、夫々ヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）の温度を夫々検出する温度検出部である熱電対６（６ａ，６ｂ，６ｃ）が設けられている。また反応容器２及びヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）は、後述するようにウエハボート２５を反応容器２内に搬入する際に、反応容器２の内壁温度が下がらない程度の熱容量を備えている。

そして各段のヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）毎に発熱量を制御するための電力制御部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）が設けられており、各電力制御部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）は、例えば熱電対６（６ａ，６ｂ，６ｃ）による温度検出値と後述する予め設定された反応容器２内の設定温度とに基づいてヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）の供給電力を制御して発熱量を制御するように構成されている。即ち、反応容器２の内壁温度が予め設定された反応容器２内の設定温度となるように熱電対６（６ａ，６ｂ，６ｃ）によって反応容器２の内壁温度を検知し、この検知結果と予め設定された反応容器２内の設定温度との偏差に基づいてヒータ５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ）の発熱量を制御している。なお、熱電対６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は反応容器２の外に設けられているが、例えば熱電対６（６ａ，６ｂ，６ｃ）の検出温度と反応容器２内の実際の温度との差が電力制御部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）側にて把握されている。

図２は制御部７０の一部と電力制御部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）の一つとを示している。前記制御部７０は予め設定された反応容器２内の設定温度を出力する温度設定値出力部６１を備え、この温度設定値出力部６１には、この例ではウエハＷの表面に窒化シリコン膜（Ｓｉ₃Ｎ₄膜（以下「ＳｉＮ膜」という）を成膜するに当たって、前記ＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガスとＮＨ₃ガスとを成膜ガスとして用いたレシピに対応する反応容器２内の設定温度が記憶されている。

前記温度設定値出力部６１の出力側には、反応容器２内の設定温度と熱電対６の温度検出結果とを比較する（差分を検出する）比較演算部６２が設けられている。前記比較演算部６２の出力側には増幅器６３が設けられ、この増幅器６３は比較演算部６２の比較結果（動作信号）を増幅して、電源部６４からヒータ５１に供給される電力を制御するためのスイッチ部６５の制御信号として出力される。この例では電源部６４及びスイッチ部６５により電力制御部７（７ａ，７ｂ，７ｃ）が構成される。

前記制御部７０は、例えばコンピュータからなり、ボートエレベータ２０の昇降機構２０ａ、第２の蓋体２９の駆動機構２９ａ、ヒータ５１の電力制御部７、供給制御部３３、圧力調整部４２、エア供給系５８等を制御するように構成されている。より具体的には、制御部７０は、反応容器２内で行われる後述の一連の処理のステップを実行するためのシーケンスプログラムを記憶した記憶部、各プログラムの命令を読み出して各部に制御信号を出力する手段などを備えている。なお、このプログラムは、例えばハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカード等の記憶媒体に格納された状態で制御部７０に格納される。

次に上述の実施の形態の作用について説明を行う。この例では、図３に示すように、ｎ−１回目の成膜処理の終了から次に行われるｎ回目の成膜処理の開始までについて説明を行うものとする。図３に示すように成膜ガス供給源３４，３５から所定量のＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガス及びＮＨ₃ガスを反応容器２内に供給することでウエハボート２５に棚状に保持されているウエハＷの表面にＳｉＮ膜を成膜するｎ−１回目の成膜処理が行われる。この成膜処理時における反応容器２内の設定温度は例えば７００℃である。そしてｎ−１回目の成膜処理が終わった後、反応容器２内の温度を６００℃まで降温させ、ウエハボート２５の搬出（アンロード）が行われる。

図４に示すようにウエハボート２５の搬出は、ウエハボート２５を昇降機構２０ａによって反応容器２からローディングエリア２８まで下降することにより行われる。そして待機エリアで待機している第２の蓋体２９を駆動機構２９ａによって反応容器２まで水平に移動させて再び反応容器２の開口部２１を気密に閉塞する。

続いてパージガス供給源３７から所定量のＮ２ガスを反応容器２内に供給しながら反応容器２内の温度を急速に降温させることによって、ｎ−１回目の成膜あるいはそれ以前の成膜処理によって付着した膜を取り除くためのパージ処理（ストレージパージ処理）が行われる。このパージ処理における反応容器２内の設定温度は６００℃から例えば８００℃まで昇温させた後、８００℃から例えば３５０℃まで急速に降温するように設定されている。この際、真空ポンプ４１により反応容器２内は真空排気されている。また８００℃から３５０℃まで急速に降温させる時には、反応容器２と加熱炉５２との間に例えば０℃のエアを送気ポート５３から供給し、当該エアを排気路５７から排気することで急速な冷却が行われる。

このように反応容器２を急速冷却することにより、反応容器２の内壁に付着していている反応主生成物や反応副生成物の膜に、石英よりなる反応容器２の熱容量の差でクラックを入れて今まさに剥がれようとしている膜の表層部を剥がし、剥がれた膜を反応容器２の外部に排出するようにしている。

図４に示すように反応容器２内をパージ処理している間に、ローディングエリア２８で待機しているウエハボート２５においてｎ−１回目の成膜処理が終わったウエハＷと次の成膜処理（ｎ回目の成膜処理）を行うためのウエハＷとの積み替えが行われる。そしてパージ処理が終わった後、反応容器２の開口部２１を気密に閉塞している第２の蓋体２９を駆動機構２９ａによって待機エリアまで水平に移動させた後、ウエハボート２５を昇降機構２０ａによって上昇させて反応容器２内に搬入し、第１の蓋体２３によって反応容器２の開口部２１を気密に閉塞する。このウエハボート２５が反応容器２内に搬入され始めたときから反応容器２の開口部２１がウエハボート２５によって気密に閉塞されるときまでの反応容器２内の設定温度は、３５０℃から例えば４５０℃まで上昇するように設定されている。即ち、反応容器２内の設定温度を上昇させながら反応容器２内にウエハボート２５の搬入が行われる。このウエハボート２５の搬入時におけるヒータ５１の昇温速度は例えば２℃／ｍｉｎである。

ウエハボート２５及び保温ユニット２７は、反応容器２の外に置かれていることから冷やされており、そしてウエハボート２５に冷たい未処理のウエハＷが多数枚保持されることから、ウエハボート２５の上端部が反応容器２内に入ると、反応容器２内の雰囲気を介してヒータ５１が冷やされようとする。そしてヒータ５１の熱容量により温度低下が抑えられようとし、また設定温度が上昇してヒータ５１への供給電力が多くなることから、ヒータ５１の温度は低下せずに上昇しようとし、このため図５に示すように反応容器２内の温度も低下せずに上昇することになる。

このように冷たいウエハボート２５が反応容器２内に入ってきてもヒータ５１の温度が低下しないのは、その熱容量の大きさと温度とが関係しているからであり、この例のヒータ５１を用いた場合には、３５０℃でローディング（基板の搬入）を開始しかつ設定温度を上昇すれば、結果としてヒータ５１の温度が低下しない。そしてヒータ５１として更に大きな熱容量のものを用いれば、３５０℃よりも高い温度でローディングを開始してもヒータ５１の温度が低下しないが、熱容量の小さいヒータ５１を用いる場合には、ローディングを開始するときの反応容器２内の温度を３５０℃よりも小さくする必要がある。

そしてまた設定温度を一定にする場合には、反応容器２内の温度はオーバーシュートが起こり、その反動で温度降下が起こるが、設定温度を上昇させる場合には、オーバーシュートが起こりにくく、設定温度に追従して昇温する。

こうして反応容器２内にウエハボート２５の搬入が終わった後、反応容器２内の温度を例えば７００℃まで昇温させ、ｎ回目の成膜処理が行われる。このように上述の実施の形態における成膜装置は、温度設定値出力部６１に記憶されている反応容器２内の設定温度に基づいて順次成膜処理及びパージ処理が行われることになる。

上述の実施の形態によれば、ウエハＷを保持したウエハボート２５を、反応容器２内の設定温度を昇温させながら搬入しているので、搬入時に、反応容器２の内壁に付着しているシリコン窒化膜が、熱収縮によって亀裂を生じるおそれがなく、成膜前の基板のパーティクルを抑えられる。

また、ウエハボート２５を搬入する前に反応容器２内の温度を急速に降温させるようにすれば、反応容器２内に付着しているシリコン窒化膜が予め強制的に剥離されるので、成膜前のウエハＷ表面へのパーティクルの付着をより一層抑えることができる。この場合、反応容器２内の温度を一旦昇温させることが好ましく、そのピーク温度はプロセス温度よりも高いことが望ましい。

この例では、設定温度を上昇させることで反応容器２内の温度が上昇するが、反応容器２内の温度が一定に維持されるように設定温度を上昇するようにしても、同様の効果が期待できることから、本発明の範囲に含まれる。また設定温度を上昇させるタイミングは、パージ処理が終わって第２の蓋体２９が開いた時点からとしてもよいが、本発明の効果を得るためには、ウエハボート２５の上端が反応容器２内に入った時点からとすることができる。

また上述の実施の形態では、ウエアＷの表面にＳｉＮ膜を成膜するに当たって、ＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガスとＮＨ₃ガスとを成膜ガスとして用いたレシピに対応する反応容器２内の設定温度に基づいて成膜処理が行われたが、ウエハＷの表面にＳｉＮ膜を成膜する成膜ガスとしてはＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガスとＮＨ₃ガスに限られず、Ｓｉ₂Ｃｌ₆（ＨＣＤ）ガスとＮＨ₃ガスあるいはビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガスとＮＨ₃ガスであってもよい。

次に本発明の効果を確認するために行った実験について述べる。

（実施例）
以下に示す実験では、ＳｉＮ膜の成膜処理を繰り返し行い、反応容器２内の累積膜厚が所定の厚さとなっている図１に示す成膜装置と同種の成膜装置を用いている。この成膜装置を用い、反応容器２内にウエハボート２５を搬入してウエハＷの表面にシリコン窒化膜を成膜した。ウエハボート２５が反応容器２内に搬入され始めたときの反応容器２内の設定温度は４００℃であり、反応容器２の開口部２１がウエハボート２５によって気密に閉塞されたときの反応容器２内の設定温度は４５０℃である。この時のヒータ５１の昇温速度は３℃／ｍｉｎである。プロセス時における反応容器２内の設定温度は７１０℃であり、反応容器２内の設定圧力は３３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）である。またプロセス時における成膜ガスとしては、ＤＣＳ（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）ガス及びＮＨ₃ガスを用い、ＤＣＳガス及びＮＨ₃ガスの流量は夫々１２０ｓｃｃｍ及び１２００ｓｃｃｍである。また図６に実施例の温度プロファイルを実線で示しておく。

（比較例）
実施例においてウエハボート２５が反応容器２内に搬入され始めたときから反応容器２の開口部２１がウエハボート２５によって気密に閉塞されたときまでの反応容器２内の設定温度を４５０℃に一定に維持した他は、実施例と同様の反応容器２内の設定温度及び処理条件で成膜処理を行った。また図６に比較例の温度プロファイルを鎖線で示しておく。
（観察方法）
成膜処理を行った後、反応容器２からウエハボート２５を搬出し、ウエハボート２５の上段に載置されているウエハ（ＴＯＰ）、ウエハボート２５の中段に載置されているウエハ（ＣＴＲ）及びウエハボート２５の下段に載置されているウエハ（ＢＴＭ）を夫々一枚取出して、各ウエハ（ＴＯＰ、ＣＴＲ、ＢＴＭ）の表面に光を照射させて、ウエハの表面に付着しているパーティクを観察した。また、続けて実施例及び比較例共に同じ条件で成膜処理を行い、成膜処理後、上述のようにして２回目のパーティクルの観察を行った。
（結果及び考察）
図７に、実施例及び比較例の結果を示す。図７に示すように実施例は、比較例に比べて各ウエハ（ＴＯＰ、ＣＴＲ、ＢＴＭ）の表面に付着しているパーティクルの数が大幅に減少していることが分かる。この結果からウエハボートの搬入時に反応容器２内の設定温度を昇温させて、反応容器２の内壁温度を低下させないようにすることで、反応容器２の内壁に付着しているシリコン窒化膜の膜剥がれを抑えられることが分かる。

本発明に係る成膜方法を実施するための成膜装置の一例を示す縦断断面図である。 この実施の形態で用いられる制御部を示すブロック図である。 前記制御部に格納されている反応容器内の設定温度を示す特性図である。 前記反応容器内の設定温度に基づいて実施される成膜処理を説明するための工程図である。 本発明において基板保持具の搬入時における反応容器内の設定温度と反応容器の内壁温度との関係を示す特性図である。 実施例及び比較例の温度プロファイルを示す説明図である。 基板表面に付着しているパーティクの数及びパーティクルの大きさを示す特性図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
２ 反応容器
２０ ボートエレベータ
２３ 第１の蓋体
２５ ウエハボート
２９ 第２の蓋体
３１ インジェクタ
３２ ガス供給管
３３ 供給制御部
３４，３５ 成膜ガス供給源
３６ パージガス供給源
４１ 真空ポンプ
５１ ヒータ
５２ 加熱炉
５３ 送気ポート
７ 電力制御部
７０ 制御部

Claims (9)

1. 基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内に処理ガスを供給すると共に加熱手段により反応容器内を加熱してシリコン窒化膜を成膜する成膜工程と、
   次いで反応容器から基板保持具を搬出する搬出工程と、
   基板保持具に成膜前の基板を互いに並列に保持させて、基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、加熱手段を制御するための設定温度を上昇させる搬入工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
2. 基板保持具の搬入開始時の反応容器内の温度は、前記搬入工程時に反応容器内の温度が降温しない温度であることを特徴とする請求項１記載の成膜方法。
3. 前記搬出工程と搬入工程との間に、反応容器における基板保持具の搬入出口を閉じて、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜を強制的に剥離するために反応容器内の温度を急速に降温させる工程を行うことを特徴とする請求項１または２記載の成膜方法。
4. 反応容器内の温度を急速に降温させる工程は、反応容器内の温度を昇温させた後に行われることを特徴とする請求項３記載の成膜方法。
5. 基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内にて処理ガスによりシリコン窒化膜を成膜する成膜装置において、
   基板保持具を反応容器内に搬入出するための搬入出手段と、
   反応容器の周囲を囲むように設けられた加熱手段と、
   反応容器内の設定温度に基づいて加熱手段を制御するための制御信号を出力し、基板を保持した基板保持具が反応容器内に搬入され始めてから反応容器の搬入出口が閉じられるまでの間、設定温度を上昇させるように制御動作する制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
6. 前記制御部は、基板保持具の搬入開始時の反応容器内の温度を、前記搬入工程時に反応容器内の温度が降温しない温度に設定することを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
7. 前記反応容器内の温度を急速に降温させるための強制冷却手段を備え、前記制御部は、成膜された基板を反応容器から搬出した後、反応容器における基板保持具の搬入出口を閉じて、反応容器内に付着しているシリコン窒化膜を強制的に剥離するために反応容器内の温度を急速に降温させるように、前記強制冷却手段に制御信号を出力することを特徴とする請求項５または６に記載の成膜装置。
8. 前記制御部は、反応容器内の温度を急速に降温させる制御動作を行う前に、反応容器内の温度を昇温させる制御動作を行うことを特徴とする請求項７記載の成膜装置。
9. 基板保持具に互いに並列に保持されている基板に対し、反応容器内にて処理ガスによりシリコン窒化膜を成膜する成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを格納する記憶媒体であって、
   前記コンピュータプログラムは、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の工程を実施するようにステップ群が組まれていることを特徴とする記憶媒体。

Images