JP4700236B2

JP4700236B2 - Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP4700236B2
Application number: JP2001236669A
Authority: JP
Inventors: 謙和水野; 智義稲垣
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003051533A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造技術、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用される基板処理装置であって、半導体素子を含む集積回路が作り込まれるシリコンウエハ（以下、ウエハという。）を処理する基板処理装置のメンテナンス技術に関し、例えば、ウエハに窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびポリシリコン等を堆積（デポジション）させる減圧ＣＶＤ装置に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化シリコンや酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に成膜ガスを供給する成膜ガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入され、処理室に成膜ガスが成膜ガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積するように構成されている。
【０００３】
このようなＣＶＤ装置においては、形成する膜種に関係なく成膜処理回数が増えるに従ってインナチューブの内外壁面やアウタチューブの内壁面およびボートの表面等における累積膜厚が増加し、ある累積膜厚に達すると、パーティクルの発生が急激に増加することが知られている。そこで、このようなＣＶＤ装置が使用されたＩＣの製造方法における成膜工程においては、ある累積膜厚に達すると、インナチューブおよびアウタチューブ等を予め洗浄されたものと全て交換する作業（以下、フル交換という。）を実施することにより、パーティクルの発生を防止することが行われている。
【０００４】
ところが、フル交換によるパーティクル発生防止方法においては、インナチューブやアウタチューブ等の取り付け取り外し作業に長時間が消費されるばかりでなく、プロセスチューブの温度の降下および再上昇に時間が消費されてしまうため、ＣＶＤ装置のダウンタイム（休止時間）がきわめて長く（例えば、一回当たり三十時間）なり、成膜工程ひいてはＩＣの製造方法全体としてのスループットを低下させてしまうという問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解決するための方法として、インナチューブの内外壁面やアウタチューブの内壁面に堆積した堆積膜をドライエッチングの原理を利用して除去するセルフクリーニング方法（Ｉｎ−ｓｉｔｕチャンバクリーニング方法と呼ばれることもある。）が、提案されている。すなわち、このセルフクリーニング方法はプロセスチューブに三弗化窒素（ＮＦ₃ ）ガス等のエッチングガスをクリーニングガスとして流すことにより、堆積膜をエッチングによって除去して清浄化（クリーニング）する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記したセルフクリーニング方法においては、セルフクリーニング方法が実施された直後の最初の成膜工程においてボートの保持部とウエハとの摩擦により、ボートの保持部付近からパーティクルが発生するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
【０００７】
本発明の目的は、基板保持体の保持部からのパーティクルの発生を防止することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、処理室において基板上に薄膜を形成する成膜工程と、前記処理室に空の基板保持体を収容した状態でクリーニングガスを供給し前記成膜工程によって堆積した膜を除去するクリーニング工程と、このクリーニング工程後に前記処理室に空の基板保持体を収容した状態で少なくとも前記基板保持体の基板保持部に対して成膜するコーティング工程とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
前記した手段によれば、クリーニング工程によって露出した基板保持体の保持部の表面をコーティング工程によるコーティング膜によってコーティングすることにより、クリーニング工程が実施された後の成膜工程において基板と基板保持体の保持部との摩擦を低減することができるため、基板保持体の保持部からのパーティクルを発生することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１〜図３に示されているように、本実施の形態に係るＩＣの製造方法の成膜工程に使用されるＣＶＤ装置は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えている。プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構成されており、インナチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１３は石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されている。
【００１２】
インナチューブ１２は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中空部はボートによって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に形成している。インナチューブ１２の下端開口は被処理基板としてのウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１２の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。
【００１３】
アウタチューブ１３は内径がインナチューブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ１２の下端とアウタチューブ１３の下端との間には短尺の円筒形状に形成されたスペーサ１６が介設されており、スペーサ１６はインナチューブ１２およびアウタチューブ１３についての交換等のためにインナチューブ１２およびアウタチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。スペーサ１６がＣＶＤ装置の機枠（図示せず）に支持されることにより、アウタチューブ１３は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１４】
スペーサ１６の側壁の一部には排気管１７が接続されており、排気管１７は高真空排気装置（図示せず）に接続されてプロセスチューブ１１の内部を所定の真空度に真空排気し得るように構成されている。排気管１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された隙間に連通した状態になっており、インナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって排気路１８が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。排気管１７がスペーサ１６に接続されているため、排気管１７は円筒形状の中空体を形成されて垂直に延在した排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。
【００１５】
インナチューブ１２の下端には上下にフランジを有する短尺の円筒形状に形成されたマニホールド１９が同軸に配置されており、マニホールド１９には成膜用のガスを供給する成膜ガス供給管２０と、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給管２１と、ボートの保持部をコーティングするためのガス（以下、コーティングガスという。）を供給するコーティングガス供給管２２Ａ、２２Ｂとがインナチューブ１２の炉口１５にそれぞれ連通するように接続されている。これらのガス供給管２０、２１、２２Ａ、２２Ｂによって炉口１５に供給されたガスは、インナチューブ１２の処理室１４内を流通して排気路１８を通って排気管１７によって排気される。なお、成膜ガスとコーティングガスとが同一である場合は、成膜ガス供給管２０とコーティングガス供給管２２Ａ、２２Ｂとは同一であってもよい。
【００１６】
マニホールド１９には下端開口を閉塞するシールキャップ２３が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２３はマニホールド１９の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１１の外部に設備されたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２３の中心線上には被処理基板としてのウエハ２４を保持するためのボート２５が垂直に立脚されて支持されるようになっている。
【００１７】
基板保持体としてのボート２５は上下で一対の端板２６、２７と、両端板２６、２７間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材２８と、各保持部材２８に長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように没設された多数条の保持溝２９とを備えており、基板保持部としての各保持溝２９間にウエハ２４を挿入されることにより、複数枚のウエハ２４を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するように構成されている。
【００１８】
アウタチューブ１３の外部にはプロセスチューブ１１内を加熱するヒータユニット３０が、アウタチューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット３０はプロセスチューブ１１内を全体にわたって均一に加熱するように構成されている。ヒータユニット３０はＣＶＤ装置の機枠に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１９】
次に、本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程を、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用してウエハにサイドウオールスペーサのための窒化膜を形成する場合について、説明する。
【００２０】
図１（ａ）に示されているように、複数枚のウエハ２４を整列させて保持したボート２５はシールキャップ２３の上にウエハ２４群が並んだ方向が垂直になる状態で載置されて、エレベータによって差し上げられてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ローディング）されて行き、シールキャップ２３に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。この状態で、シールキャップ２３は炉口１５をシールした状態になる。
【００２１】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（数十〜数万Ｐａ）に排気管１７によって排気される。また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度（約６００℃）にヒータユニット３０によって全体にわたって均一に加熱される。
【００２２】
次いで、成膜ガス３１がインナチューブ１２の処理室１４に成膜ガス供給管２０によって供給される。本実施の形態においては、成膜ガス３１としては、ＢＴＢＡＳ〔化学名はBis-Tertiary Butyl Amino Silane 。化学式はＨ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ 〕ガスとアンモニア（ＮＨ₃ ）ガスとが使用される。便宜上、図示を省略しているが、ＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとは別々の成膜ガス供給管２０によってそれぞれ供給することが望ましい。
【００２３】
供給された成膜ガス３１はインナチューブ１２の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成された排気路１８に流出して排気管１７から排気される。成膜ガス３１は処理室１４を通過する際にウエハ２４の表面に接触する。そして、このウエハ２４との接触に伴う成膜ガス３１による次式（１）の熱ＣＶＤ反応により、ウエハ２４の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化（Nitrid）膜（以下、ＢＴＢＡＳ−窒化膜という。）が堆積（デポジション）する。
【００２４】
Ｈ₂ Ｓｉ｛ＨＮＣ（ＣＨ₃ ）₂ ｝₂ ＋ＮＨ₃ →Ｓｉ₃ Ｎ₄ ＋Ｈ₂ Ｃ＝Ｃ（ＣＨ₃ ）＋Ｈ₂ ＮＣ（ＣＨ₃ ）₃ ・・・（１）
【００２５】
ＢＴＢＡＳ−窒化膜が所望の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、ボート２５に保持された状態でウエハ２４群が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（アンローディング）される。
【００２６】
以上の成膜処理において、成膜ガス３１は流れて行く間にウエハ２４だけでなく、インナチューブ１２の内外壁面やアウタチューブ１３の内壁面等に接触するため、これらの表面にもＢＴＢＡＳ−窒化膜が堆積することになる。図１（ｂ）に示されているように、これらの表面に堆積したＢＴＢＡＳ窒化膜（以下、堆積膜という。）３２は前述した成膜工程が繰り返される毎に累積して行くため、その累積した堆積膜３２の厚さは成膜のバッチ処理の回数が増えるに従って増加して行くことになる。そして、この累積した堆積膜３２は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるため、パーティクルの発生が急激に増加する。
【００２７】
そこで、本実施の形態に係るＩＣの製造方法においては、累積した堆積膜３２の厚さがある値に達すると、ＣＶＤ装置に対して次のクリーニング工程が図２に示されているように実施される。
【００２８】
プロセスチューブ１１に累積した堆積膜３２を除去するクリーニング工程の実施に際しては、図２に示されているように、ボート２５はウエハ２４を装填されない状態でエレベータによって差し上げられてインナチューブ１２の炉口１５から処理室１４に搬入（ローディング）され、シールキャップ２３に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。
【００２９】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（１３３０Ｐａ〜４６５５０Ｐａ）に排気管１７によって排気される。また、ヒータユニット３０によってプロセスチューブ１１の内部が所定の温度（約６００℃）に全体にわたって均一に加熱される。
【００３０】
次いで、クリーニングガス３３がインナチューブ１２の処理室１４にクリーニングガス供給管２１によって供給される。本実施の形態においては、クリーニングガス３３としては、ＮＦ₃ ガスが使用される。ＮＦ₃ ガスの流量は５００ｃｃｍ（立方センチメートル毎分）である。クリーニング時間（処理時間）は累積している堆積膜３２の厚さに対応して設定する。堆積膜３２の厚さをＡ（Å）とすると、クリーニング時間Ｔａ（分）は、次式（２）によって求めることが望ましい。
【００３１】
Ｔａ＝Ａ／１００・・・（２）
この式の根拠は次の通りである。クリーニングガスによるエッチングはインナチューブ１２の下部から始まり、上方に徐々に進む。インナチューブ１２の内周面のエッチングが終了すると、次にインナチューブ１２の外周面を下方にエッチングして行く。ウエハの表面にパーティクルの発生を防止することができる堆積膜の適切なエッチング量は、インナチューブの外周面の上半分までエッチングしてあれば充分である。必要以上に長くエッチングすることはパーティクルの弊害の発生を防止することができても、クリーニング時間を無駄に消費してしまう。ここで、３０００Åの堆積膜３２が累積している場合のインナチューブ１２を例にとる。クリーニング時間が１０分ではインナチューブ１２の内周面の下部までが、２０分ではインナチューブ１２の内周面の上端までが、３０分ではインナチューブ１２の外周面の上半分までがエッチングされる。つまり、３０００Åの窒化膜が堆積している場合には、３０分のクリーニング時間が適切である。このときのクリーニング速度は、３０００Å÷３０分＝１００Å／分となる。
【００３２】
以上のクリーニング時間Ｔａが経過すると、プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって排気され、プロセスチューブ１１の内部に残留しているクリーニングガス３３であるＮＦ₃ ガスが排出される。
【００３３】
続いて、不活性ガスである窒素（Ｎ₂ ）ガスがプロセスチューブ１１の内部に成膜処理供給管２０によって供給され、プロセスチューブ１１の内部のクリーニングガス３３が押し流される。この排気ステップと窒素ガスパージステップとは複数回繰り返される。
【００３４】
以上のようにしてプロセスチューブ１１に累積した窒化膜を除去するクリーニング工程が実施されたことになる。
【００３５】
ところで、以上のクリーニング工程が実施された直後の成膜工程における最初のバッチ処理においては、ボート２５の保持溝２９の付近からパーティクルが発生し、二回目のバッチ以降は保持溝２９の付近のパーティクルが減少するという現象が本発明者によって究明された。この現象は次のような原理によって引き起こされるものと考察される。
【００３６】
クリーニング工程後には、図４（ａ）に示されているように、ボート２５の保持溝２９においては堆積膜３２が除去されて石英ガラスの表面が露出した状態になっている。このため、クリーニング工程後の最初の成膜工程においては、保持溝２９に保持されたウエハ２４は石英ガラスの表面に直接的に接触した状態になる。ウエハ２４と保持溝２９との接触面間には摩擦が存在し、しかも、ウエハ２４のシリコンと保持溝２９の石英ガラスとの間の摩擦力ｆはきわめて大きい。クリーニング工程後の成膜工程における最初のバッチ処理において、高温の処理室１４に搬入された時にウエハ２４の熱膨張が起こることによって、保持溝２９との間において擦れが発生するため、パーティクル３４が発生し、また、図４（ｂ）に示されているように、ウエハ２４の保持溝２９との接触部位には擦過傷３５が発生する。そして、発生したパーティクル３４は落下して下側に位置するウエハ２４の上面に、図４（ｃ）に示されているように付着することになる。
【００３７】
このクリーニング工程実施後の成膜工程の最初のバッチ処理におけるパーティクル擦過傷の発生を防止するために、本実施の形態に係るＩＣの製造方法においては、クリーニング工程の実施後に、少なくとも保持溝２９の表面にコーティング膜３８をコーティングするコーティング工程がＣＶＤ装置に対して実施される。
【００３８】
ここで、コーティング膜３８としては、６００℃程度で成膜することができ、かつ、ウエハ２４との摩擦を低減することができるものが望ましい。前述したＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとの反応によって成膜されるＢＴＢＡＳ−窒化膜の処理温度は、６００℃である。また、最初のバッチ処理以降の成膜工程においてウエハ２４と保持溝２９との間には擦過傷やパーティクルの発生が見られないため、ＢＴＢＡＳ−窒化膜のウエハ２４との摩擦は小さいものと考えられる。そこで、本実施の形態においては、コーティング膜３８として、ＢＴＢＡＳ−窒化膜が採用されている。
【００３９】
クリーニング工程の排気ステップおよび窒素ガスパージステップによってはプロセスチューブ１１およびボート２５の表面に吸着した弗素を完全には除去することができないため、プレパージガスとしてのＮＨ₃ ガスがプロセスチューブ１１の内部へ供給され、プロセスチューブ１１の内部がＮＨ₃ ガスによってパージされる。このときのＮＨ₃ ガスの流量は４００ｃｃｍである。
【００４０】
図３（ａ）に示されているように、ＮＨ₃ ガス３６がプロセスチューブ１１の内部へコーティングガス供給管２２Ｂによって流された状態のままで、ＢＴＢＡＳガス３７がプロセスチューブ１１の内部へコーティングガス供給管２２Ａによって供給される。すなわち、本実施の形態においては、コーティング膜３８であるＢＴＢＡＳ−窒化膜を成膜するために、コーティングガスとしては、ＢＴＢＡＳガス３７とＮＨ₃ ガス３６とが使用されている。ＢＴＢＡＳガス３７の流量は、９０ｃｃｍであり、コーティング処理時の圧力は５０Ｐａである。ウエハ２４と保持溝２９の表面との摩擦を低減させるためには、コーティング膜３８の厚さは、３００Å以上が必要である。なお、本実施の形態においては、成膜ガスとコーティングガスとが同一であるので、成膜ガス供給管２０とコーティングガス供給管２２Ａ、２２Ｂとは同一である方が望ましい。
【００４１】
供給されたコーティングガスとしてのＢＴＢＡＳガス３７およびＮＨ₃ ガス３６は、インナチューブ１２の処理室１４を上昇して、上端開口からインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって形成された排気路１８に流出して排気管１７から排気される。ＢＴＢＡＳガス３７およびＮＨ₃ ガス３６はプロセスチューブ１１およびボート２５の表面に接触する。この接触によるＢＴＢＡＳガス３７およびＮＨ₃ ガス３６の熱ＣＶＤ反応により、図３（ｂ）に示されているように、プロセスチューブ１１および保持溝２９を含むボート２５の表面にはコーティング膜３８としてのＢＴＢＡＳ−窒化膜が堆積する。
【００４２】
コーティング膜３８が所定の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、ＢＴＢＡＳガス３７の供給が停止される。ＮＨ₃ ガス３６はポストパージガスとしてプロセスチューブ１１の内部へ供給され続け、プロセスチューブ１１の内部がＮＨ₃ ガス３６によってパージされる。
【００４３】
ちなみに、ＮＨ₃ ガス３６を流さずにＢＴＢＡＳガス３７だけを流すと、コーティング膜３８としてのＢＴＢＡＳ−窒化膜は形成することができないため、コーティング工程の実施に際しては、前述したＢＴＢＡＳガス３７を流す前のプレパージステップにおいてＮＨ₃ ガス３６が流される。また、ＢＴＢＡＳガス３７の供給とＮＨ₃ ガス３６の供給とを同時に停止した場合にはプロセスチューブ１１の内部においてＢＴＢＡＳガス３７だけが残留する可能性があるため、本実施の形態においては、ＢＴＢＡＳガス３７の供給を停止する際に、ＮＨ₃ ガス３６がポストパージガスとして供給され続ける。
【００４４】
次に、プロセスチューブ１１の内部が排気管１７によって排気され、続いて、不活性ガスである窒素ガスがプロセスチューブ１１の内部に成膜ガス供給管２０によって供給され、プロセスチューブ１１の内部のＮＨ₃ ガス３６およびＢＴＢＡＳガス３７が押し流される。この排気ステップと窒素ガスパージステップとは複数回繰り返される。
【００４５】
そして、プロセスチューブ１１の内部は真空状態から大気圧状態に戻される。この後、シールキャップ２３が下降されて炉口１５が開口されるとともに、ボート２５が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出される。
【００４６】
以上のコーティング工程が終了した後に、前述した通常の成膜工程が繰り返されることにより、ウエハにサイドウオールスペーサのためのＢＴＢＡＳ−窒化膜がＣＶＤ装置によってバッチ処理により順次に成膜されて行く。
【００４７】
この成膜工程が実施される際には、ボート２５の保持溝２９の表面にはＢＴＢＡＳ−窒化膜からなるコーティング膜３８が被着されているため、保持溝２９とウエハ２４との接触面間における摩擦は低減されることなる。したがって、クリーニング工程が実施された後の成膜工程における最初のバッチ処理において、ウエハ２４の熱膨張によってウエハ２４と保持溝２９との間に摩擦が発生しても、図５（ａ）に示されているように、ウエハ２４に擦過傷３５は殆ど発生しない。このため、図５（ｂ）に示されているように、下方のウエハ２４の保持溝２９の付近におけるパーティクル３４の付着も殆ど発生しない。
【００４８】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４９】
1) クリーニング工程の実施後にウエハとの摩擦を低減するコーティング膜をボートの保持溝に被着するコーティング工程を実施することにより、ウエハと保持溝との間の摩擦をコーティング膜によって低減することができるため、クリーニング工程実施後の成膜工程における最初のバッチにおいて、ウエハの熱膨張に伴う擦過傷およびパーティクルの発生を防止することができる。
【００５０】
2) クリーニング工程が実施された後の成膜工程の最初のバッチにおけるウエハの擦過傷およびパーティクルの発生を防止することにより、ＣＶＤ装置ひいてはＩＣの製造方法の歩留りを高めることができるため、ＩＣの製造方法全体としてのスループットを高めることができる。
【００５１】
3) コーティング膜としてＢＴＢＡＳ−窒化膜を使用することにより、実績のある膜種によってウエハとの摩擦を効果的に低減することができるため、コーティング工程の付加によるイニシャルコストおよびランニングコストの増加を抑制することができる。
【００５２】
4) コーティング工程の実施に際して、ＢＴＢＡＳガスを供給する前にＮＨ₃ ガスを供給してプロセスチューブの内部をプレパージすることにより、コーティング膜としてのＢＴＢＡＳ−窒化膜を当初から確実に形成することができるため、ボートの保持溝の表面をＢＴＢＡＳ−窒化膜によって確実にコーティングすることができる。
【００５３】
5) コーティング工程の終期において、ＢＴＢＡＳガスの供給を停止後もＮＨ₃ ガスを供給してプロセスチューブの内部をポストパージすることにより、プロセスチューブの内部においてＢＴＢＡＳガスだけが残留するのを防止することができるため、プロセスチューブの内部にＢＴＢＡＳガスの生成物が残留するのを防止することができる。
【００５４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００５５】
例えば、コーティング工程において成膜する膜は、ＢＴＢＡＳ−窒化膜に限らず、ポリシリコン膜や酸化膜等であってもよい。要は、ウエハとの摩擦を低減することができる膜種であればよい。
【００５６】
コーティング工程において使用するコーティングガスは、ＢＴＢＡＳガスおよびＮＨ₃ ガスに限らず、ポリシリコン膜や酸化膜等を成膜するための他のガスを使用してもよい。例えば、ＢＴＢＡＳガスとＯ₂ ガスを用いてＢＴＢＡＳ−酸化膜をコーティングするようにしてもよい。
【００５７】
コーティング膜の膜厚は、３００Åに限らず、３００Å超であってもよい。
【００５８】
クリーニング工程において使用するクリーニングガスは、ＮＦ₃ ガスに限らず、三弗化塩素（ＣｌＦ₃ ）ガス等の他のエッチングガスであってもよい。
【００５９】
成膜工程はＢＴＢＡＳガスとＮＨ₃ ガスとを使用してＢＴＢＡＳ−窒化膜を成膜する場合に限らず、他のガスを使用して他の窒化膜や酸化膜およびポリシリコン等を成膜する場合であってもよい。
【００６０】
クリーニング工程は累積した堆積膜の膜厚に基づいて実施するに限らず、実際のパーティクルの発生状況を検出して不定期的に実施してもよいし、定期的実施と不定期的実施とを併用してもよい。
【００６１】
ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチューブだけのプロセスチューブを備えたものや、横形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置、さらには、枚葉式ＣＶＤ装置等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００６２】
さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限らず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００６３】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、クリーニング工程の実施後に基板との摩擦を低減するコーティング膜を基板保持体の保持部に被着するコーティング工程を実施することにより、基板と保持部との間の摩擦をコーティング膜によって低減することができるため、クリーニング工程実施後の成膜工程における最初のバッチにおいて、基板の熱膨張に伴う擦過傷およびパーティクルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置による本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図２】同じくクリーニング工程を示す正面断面図である。
【図３】同じくコーティング工程を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。
【図４】擦過傷とパーティクルの発生現象を説明するための各説明図である。
【図５】擦過傷とパーティクルの防止効果を説明するための各説明図である。
【符号の説明】
１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…スペーサ、１７…排気管、１８…排気路、１９…マニホールド、２０…成膜ガス供給管、２１…クリーニングガス供給管、２２Ａ、２２Ｂ…コーティングガス供給管、２３…シールキャップ、２４…ウエハ（基板）、２５…ボート、２６、２７…端板、２８…保持部材、２９…保持溝、３０…ヒータユニット、３１…成膜ガス、３２…堆積膜（ＢＴＢＡＳ−窒化膜）、３３…クリーニングガス、３４…パーティクル、３５…擦過傷、３６…ＮＨ₃ ガス（コーティングガス）、３７…ＢＴＢＡＳガス（コーティングガス）、３８…コーティング膜（ＢＴＢＡＳ−窒化膜）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a substrate processing apparatus used in a manufacturing technique of a semiconductor device, in particular, a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), and a silicon wafer in which an integrated circuit including a semiconductor element is fabricated ( Hereinafter, the present invention relates to a maintenance technique for a substrate processing apparatus that processes a wafer). For example, a low-pressure CVD apparatus that deposits silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide (SiO x), polysilicon, and the like on a wafer. It relates to what is effective when used.
[0002]
[Prior art]
In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus is widely used to form a CVD film such as silicon nitride, silicon oxide, and polysilicon on a wafer. A batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) is composed of an inner tube into which a wafer is loaded and an outer tube surrounding the inner tube, and a process tube installed in a vertical shape and a process tube. A film forming gas supply pipe for supplying a film forming gas to the processed chamber, an exhaust pipe for evacuating the process chamber, and a heater unit installed outside the process tube to heat the process chamber. The wafers are loaded into the processing chamber from the lower furnace port in a state in which the wafers are vertically aligned and held by the boat, and the film forming gas is supplied to the processing chamber from the film forming gas supply pipe, and the processing unit is processed by the heater unit. Is heated to deposit a CVD film on the wafer.
[0003]
In such a CVD apparatus, the cumulative film thickness on the inner and outer wall surfaces of the inner tube, the inner wall surface of the outer tube, the surface of the boat, and the like increases as the number of film formation processes increases regardless of the type of film to be formed. It is known that the generation of particles rapidly increases when the value reaches. Therefore, in the film forming step in the IC manufacturing method using such a CVD apparatus, when the accumulated film thickness reaches a certain cumulative film thickness, the inner tube, the outer tube, and the like are all replaced with those that have been cleaned in advance (hereinafter, The occurrence of particles is prevented by carrying out full replacement).
[0004]
However, in the particle generation prevention method by full replacement, not only a long time is consumed for attaching and removing the inner tube and the outer tube, but also a time is consumed for the temperature drop and re-rise of the process tube. There is a problem that the down time (resting time) of the CVD apparatus becomes extremely long (for example, 30 hours per time), and the film forming process and thus the throughput of the entire IC manufacturing method is lowered.
[0005]
As a method for solving such a problem, a self-cleaning method (In-situ chamber cleaning method) that removes deposited films deposited on the inner and outer wall surfaces of the inner tube and the inner wall surface of the outer tube by using the principle of dry etching. Is also proposed). That is, this self-cleaning method is a method in which an etching gas such as nitrogen trifluoride (NF ₃ ) gas is passed as a cleaning gas through a process tube to remove and clean (clean) the deposited film by etching.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the self-cleaning method described above, there is a problem that particles are generated from the vicinity of the boat holding portion due to friction between the boat holding portion and the wafer in the first film forming process immediately after the self-cleaning method is performed. It has been made clear by the inventors.
[0007]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus capable of preventing generation of particles from a holding portion of a substrate holder.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a film forming process for forming a thin film on a substrate in a processing chamber, and a cleaning gas is supplied in a state where an empty substrate holder is accommodated in the processing chamber. A cleaning step for removing the deposited film, and a coating step for forming a film on at least the substrate holding portion of the substrate holder in a state where an empty substrate holder is accommodated in the processing chamber after the cleaning step. It is characterized by that.
[0009]
According to the above-described means, the surface of the holding part of the substrate holder exposed by the cleaning process is coated with the coating film by the coating process, so that the substrate and the substrate holder can be separated in the film forming process after the cleaning process is performed. Since friction with the holding part can be reduced, particles from the holding part of the substrate holder can be generated.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
As shown in FIGS. 1 to 3, the CVD apparatus used in the film forming process of the IC manufacturing method according to the present embodiment is vertically arranged so that the center line is vertical and fixed. The vertical process tube 11 is supported by the above. The process tube 11 includes an inner tube 12 and an outer tube 13. The inner tube 12 is made of quartz glass or silicon carbide (SiC) and is integrally formed into a cylindrical shape, and the outer tube 13 is made of quartz glass. Are integrally formed in a cylindrical shape.
[0012]
The inner tube 12 is formed in a cylindrical shape whose upper and lower ends are opened, and the cylindrical hollow portion of the inner tube 12 substantially includes a processing chamber 14 into which a plurality of wafers held in a state aligned in a vertical direction by a boat are carried. Is formed. The lower end opening of the inner tube 12 substantially constitutes a furnace port 15 for taking in and out a wafer as a substrate to be processed. Therefore, the inner diameter of the inner tube 12 is set to be larger than the maximum outer diameter of the wafer to be handled.
[0013]
The outer tube 13 is formed in a cylindrical shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the inner tube 12 and whose upper end is closed and whose lower end is opened, and the inner tube 12 is covered with a concentric circle so as to surround the outer side. A short cylindrical cylindrical spacer 16 is interposed between the lower end of the inner tube 12 and the lower end of the outer tube 13. The spacer 16 is used for replacement of the inner tube 12 and the outer tube 13. Removably attached to the inner tube 12 and the outer tube 13, respectively. The spacer 16 is supported by a machine frame (not shown) of the CVD apparatus, so that the outer tube 13 is installed vertically.
[0014]
An exhaust pipe 17 is connected to a part of the side wall of the spacer 16, and the exhaust pipe 17 can be connected to a high vacuum exhaust device (not shown) to evacuate the inside of the process tube 11 to a predetermined degree of vacuum. It is configured as follows. The exhaust pipe 17 is in a state of communicating with a gap formed between the inner tube 12 and the outer tube 13, and the exhaust passage 18 has a cross-sectional shape having a constant width by the gap between the inner tube 12 and the outer tube 13. It is configured in a circular ring shape. Since the exhaust pipe 17 is connected to the spacer 16, the exhaust pipe 17 is formed in a cylindrical hollow body and is disposed at the lowermost end portion of the exhaust passage 18 extending vertically.
[0015]
A manifold 19 formed in a short cylindrical shape having upper and lower flanges is coaxially disposed at the lower end of the inner tube 12, and a film forming gas supply pipe 20 for supplying a film forming gas to the manifold 19; A cleaning gas supply pipe 21 for supplying a cleaning gas and coating gas supply pipes 22A and 22B for supplying a gas for coating the holding portion of the boat (hereinafter referred to as coating gas) are provided in the furnace port 15 of the inner tube 12. Each is connected to communicate. The gas supplied to the furnace port 15 by these gas supply pipes 20, 21, 22 </ b> A, 22 </ b> B flows through the processing chamber 14 of the inner tube 12, passes through the exhaust path 18, and is exhausted by the exhaust pipe 17. When the film forming gas and the coating gas are the same, the film forming gas supply pipe 20 and the coating gas supply pipes 22A and 22B may be the same.
[0016]
A seal cap 23 that closes the lower end opening is brought into contact with the manifold 19 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 23 is formed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 19, and is configured to be moved up and down in the vertical direction by an elevator (not shown) installed outside the process tube 11. On the center line of the seal cap 23, a boat 25 for holding a wafer 24 as a substrate to be processed is vertically supported and supported.
[0017]
A boat 25 serving as a substrate holder includes a pair of upper and lower end plates 26 and 27, a plurality of holding members 28 installed between both end plates 26 and 27 and arranged vertically, and a longitudinal direction on each holding member 28. And a plurality of holding grooves 29 disposed so as to be opposed to each other at equal intervals, and by inserting the wafer 24 between the holding grooves 29 as the substrate holding portions. The plurality of wafers 24 are configured to be held horizontally and in a state where their centers are aligned.
[0018]
A heater unit 30 that heats the inside of the process tube 11 is provided outside the outer tube 13 in a concentric circle so as to surround the outer tube 13, and the heater unit 30 uniformly heats the inside of the process tube 11. Is configured to do. The heater unit 30 is vertically installed by being supported by the machine frame of the CVD apparatus.
[0019]
Next, the film forming step in the IC manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in the case where a nitride film for a sidewall spacer is formed on a wafer using the CVD apparatus according to the above configuration. .
[0020]
As shown in FIG. 1A, the boat 25 holding the plurality of wafers 24 in an aligned state is placed on the seal cap 23 in a state where the direction in which the groups of wafers 24 are arranged is vertical. Then, it is lifted up by the elevator, loaded into the processing chamber 14 from the furnace port 15 of the inner tube 12, and remains in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 23. In this state, the seal cap 23 seals the furnace port 15.
[0021]
The inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 17 to a predetermined degree of vacuum (several tens to several tens of thousands Pa). Further, the inside of the process tube 11 is uniformly heated by the heater unit 30 to a predetermined temperature (about 600 ° C.).
[0022]
Next, the film forming gas 31 is supplied to the processing chamber 14 of the inner tube 12 through the film forming gas supply pipe 20. In the present embodiment, the film forming gas 31 is BTBAS [chemical name is Bis-Tertiary Butyl Amino Silane]. The chemical formula is H ₂ Si {HNC (CH ₃ ) ₂ } ₂ ] gas and ammonia (NH ₃ ) gas. Although not shown for convenience, it is desirable to supply the BTBAS gas and the NH ₃ gas through separate film forming gas supply pipes 20.
[0023]
The supplied film forming gas 31 rises in the processing chamber 14 of the inner tube 12, flows out from the upper end opening to the exhaust path 18 formed by the gap between the inner tube 12 and the outer tube 13, and is exhausted from the exhaust pipe 17. . The deposition gas 31 comes into contact with the surface of the wafer 24 when passing through the processing chamber 14. A BTBAS-nitride film (hereinafter referred to as a BTBAS-nitride film) is formed on the surface of the wafer 24 by a thermal CVD reaction of the following formula (1) by the film forming gas 31 accompanying the contact with the wafer 24. Deposit (deposition).
[0024]
H ₂ Si {HNC (CH ₃ ) ₂ } ₂ + NH ₃ → Si ₃ N ₄ + H ₂ C═C (CH ₃ ) + H ₂ NC (CH ₃ ) ₃ (1)
[0025]
When a preset processing time for depositing the desired thickness of the BTBAS-nitride film has elapsed, the seal cap 23 is lowered to open the furnace port 15, and the wafer 24 group is held in the boat 25. It is unloaded from the furnace port 15 to the outside of the process tube 11.
[0026]
In the above film forming process, while the film forming gas 31 flows, not only the wafer 24 but also the inner and outer wall surfaces of the inner tube 12 and the inner wall surface of the outer tube 13 are brought into contact with these surfaces. A film will be deposited. As shown in FIG. 1B, the BTBAS nitride film (hereinafter referred to as a deposited film) 32 deposited on these surfaces accumulates every time the above-described film forming process is repeated. The thickness of the deposited film 32 increases as the number of film forming batch processes increases. Then, when the accumulated deposited film 32 reaches a certain value, it becomes easy to peel off, and the generation of particles increases rapidly.
[0027]
Therefore, in the IC manufacturing method according to the present embodiment, when the accumulated thickness of the deposited film 32 reaches a certain value, the next cleaning process is performed on the CVD apparatus as shown in FIG. Is done.
[0028]
In carrying out the cleaning process for removing the deposited film 32 accumulated in the process tube 11, as shown in FIG. 2, the boat 25 is lifted up by the elevator without the wafers 24 loaded, and the furnace port of the inner tube 12. 15 is loaded into the processing chamber 14 and loaded in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 23.
[0029]
The inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 17 to a predetermined degree of vacuum (1330 Pa to 46550 Pa). Further, the inside of the process tube 11 is uniformly heated to a predetermined temperature (about 600 ° C.) by the heater unit 30.
[0030]
Next, the cleaning gas 33 is supplied to the processing chamber 14 of the inner tube 12 through the cleaning gas supply pipe 21. In the present embodiment, NF ₃ gas is used as the cleaning gas 33. The flow rate of NF ₃ gas is 500 ccm (cubic centimeter per minute). The cleaning time (processing time) is set according to the accumulated thickness of the deposited film 32. When the thickness of the deposited film 32 is A (Å), the cleaning time Ta (min) is desirably obtained by the following equation (2).
[0031]
Ta = A / 100 (2)
The basis for this formula is as follows. Etching with the cleaning gas starts from the bottom of the inner tube 12 and gradually progresses upward. When the etching of the inner peripheral surface of the inner tube 12 is completed, the outer peripheral surface of the inner tube 12 is then etched downward. An appropriate etching amount of the deposited film that can prevent generation of particles on the surface of the wafer is sufficient if etching is performed up to the upper half of the outer peripheral surface of the inner tube. Etching longer than necessary can waste the cleaning time even if it can prevent the harmful effects of particles. Here, the inner tube 12 in the case where the accumulated film 32 of 3000 mm is accumulated is taken as an example. When the cleaning time is 10 minutes, the bottom of the inner peripheral surface of the inner tube 12 is etched, when the cleaning time is 20 minutes, the upper end of the inner peripheral surface of the inner tube 12 is etched, and when the cleaning time is 30 minutes, the upper half of the outer peripheral surface of the inner tube 12 is etched. . That is, when a 3000 窒化 nitride film is deposited, a cleaning time of 30 minutes is appropriate. The cleaning speed at this time is 3000 Å / 30 minutes = 100 Å / min.
[0032]
When the above cleaning time Ta elapses, the inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 17 and the NF ₃ gas that is the cleaning gas 33 remaining inside the process tube 11 is exhausted.
[0033]
Subsequently, nitrogen (N ₂ ) gas, which is an inert gas, is supplied into the process tube 11 by the film forming treatment supply pipe 20, and the cleaning gas 33 inside the process tube 11 is pushed away. This exhausting step and nitrogen gas purging step are repeated a plurality of times.
[0034]
As described above, the cleaning process for removing the nitride film accumulated in the process tube 11 is performed.
[0035]
By the way, in the first batch process in the film forming process immediately after the above cleaning process is performed, particles are generated from the vicinity of the holding groove 29 of the boat 25, and the particles in the vicinity of the holding groove 29 after the second batch. The inventor has investigated the phenomenon of the decrease in the frequency. This phenomenon is considered to be caused by the following principle.
[0036]
After the cleaning process, as shown in FIG. 4A, in the holding groove 29 of the boat 25, the deposited film 32 is removed and the surface of the quartz glass is exposed. For this reason, in the first film-forming process after the cleaning process, the wafer 24 held in the holding groove 29 is in direct contact with the surface of the quartz glass. Friction exists between the contact surfaces of the wafer 24 and the holding groove 29, and the frictional force f between the silicon of the wafer 24 and the quartz glass of the holding groove 29 is extremely large. In the first batch process in the film-forming process after the cleaning process, the thermal expansion of the wafer 24 occurs when the wafer 24 is carried into the high-temperature processing chamber 14, so that rubbing occurs with the holding groove 29. In addition, as shown in FIG. 4B, a scratch 35 is generated at a contact portion of the wafer 24 with the holding groove 29. Then, the generated particles 34 fall and adhere to the upper surface of the wafer 24 positioned on the lower side as shown in FIG.
[0037]
In order to prevent the generation of particle scratches in the first batch process of the film forming process after the cleaning process, in the IC manufacturing method according to the present embodiment, at least the surface of the holding groove 29 after the cleaning process is performed. A coating process for coating the coating film 38 is performed on the CVD apparatus.
[0038]
Here, it is desirable that the coating film 38 can be formed at about 600 ° C. and can reduce friction with the wafer 24. The processing temperature of the BTBAS-nitride film formed by the above-described reaction between the BTBAS gas and the NH ₃ gas is 600 ° C. Further, since no scratches or particles are observed between the wafer 24 and the holding groove 29 in the film forming process after the first batch processing, it is considered that the friction with the BTBAS-nitride film wafer 24 is small. . Therefore, in the present embodiment, a BTBAS-nitride film is employed as the coating film 38.
[0039]
Since the fluorine adsorbed on the surface of the process tube 11 and the boat 25 cannot be completely removed by the exhaust step and the nitrogen gas purge step of the cleaning process, NH ₃ gas as a pre-purge gas is supplied into the process tube 11. The inside of the process tube 11 is purged with NH ₃ gas. At this time, the flow rate of the NH ₃ gas is 400 ccm.
[0040]
As shown in FIG. 3A, the BTBAS gas 37 is applied to the inside of the process tube 11 while the NH ₃ gas 36 is caused to flow into the inside of the process tube 11 by the coating gas supply pipe 22B. It is supplied by the supply pipe 22A. That is, in the present embodiment, in order to form the BTBAS-nitride film as the coating film 38, the BTBAS gas 37 and the NH ₃ gas 36 are used as the coating gas. The flow rate of the BTBAS gas 37 is 90 ccm, and the pressure during the coating process is 50 Pa. In order to reduce the friction between the wafer 24 and the surface of the holding groove 29, the thickness of the coating film 38 needs to be 300 mm or more. In the present embodiment, since the deposition gas and the coating gas are the same, it is desirable that the deposition gas supply pipe 20 and the coating gas supply pipes 22A and 22B are the same.
[0041]
The supplied BTBAS gas 37 and NH ₃ gas 36 as the coating gas ascend the processing chamber 14 of the inner tube 12 and enter an exhaust path 18 formed by a gap between the inner tube 12 and the outer tube 13 from the upper end opening. It flows out and is exhausted from the exhaust pipe 17. The BTBAS gas 37 and the NH ₃ gas 36 contact the process tube 11 and the surface of the boat 25. Due to the thermal CVD reaction of the BTBAS gas 37 and the NH ₃ gas 36 due to this contact, the surface of the boat 25 including the process tube 11 and the holding groove 29 is formed as a coating film 38 as shown in FIG. A BTBAS-nitride film is deposited.
[0042]
When a preset processing time for depositing the coating film 38 to a predetermined thickness has elapsed, the supply of the BTBAS gas 37 is stopped. The NH ₃ gas 36 is continuously supplied to the inside of the process tube 11 as a post purge gas, and the inside of the process tube 11 is purged by the NH ₃ gas 36.
[0043]
Incidentally, if only the BTBAS gas 37 is allowed to flow without flowing the NH ₃ gas 36, the BTBAS-nitride film as the coating film 38 cannot be formed. Therefore, before the BTBAS gas 37 is flowed, the coating process is performed. In the pre-purge step, NH ₃ gas 36 is flowed. Further, when the supply of the BTBAS gas 37 and the supply of the NH ₃ gas 36 are stopped at the same time, only the BTBAS gas 37 may remain inside the process tube 11. Therefore, in the present embodiment, the BTBAS gas When the supply of 37 is stopped, the NH ₃ gas 36 is continuously supplied as a post purge gas.
[0044]
Next, the inside of the process tube 11 is evacuated by the exhaust pipe 17, and then nitrogen gas, which is an inert gas, is supplied to the inside of the process tube 11 by the film forming gas supply pipe 20. ₃ gas 36 and BTBAS gas 37 are swept away. This exhausting step and nitrogen gas purging step are repeated a plurality of times.
[0045]
Then, the inside of the process tube 11 is returned from the vacuum state to the atmospheric pressure state. Thereafter, the seal cap 23 is lowered to open the furnace port 15, and the boat 25 is carried out of the process tube 11 from the furnace port 15.
[0046]
After the above coating process is completed, the normal film forming process described above is repeated, so that a BTBAS-nitride film for a sidewall spacer is sequentially formed on the wafer by batch processing using a CVD apparatus.
[0047]
When this film forming step is performed, since the coating film 38 made of BTBAS-nitride film is deposited on the surface of the holding groove 29 of the boat 25, the distance between the contact surfaces of the holding groove 29 and the wafer 24 is not limited. The friction at is reduced. Therefore, even if friction occurs between the wafer 24 and the holding groove 29 due to the thermal expansion of the wafer 24 in the first batch process in the film forming process after the cleaning process is performed, as shown in FIG. As described above, the scratches 35 hardly occur on the wafer 24. For this reason, as shown in FIG. 5B, the adhesion of the particles 34 in the vicinity of the holding groove 29 of the lower wafer 24 hardly occurs.
[0048]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0049]
1) By performing a coating process in which a coating film that reduces the friction with the wafer is applied to the holding groove of the boat after the cleaning process, the friction between the wafer and the holding groove can be reduced by the coating film. Therefore, in the first batch in the film forming process after the cleaning process is performed, it is possible to prevent the generation of scratches and particles accompanying the thermal expansion of the wafer.
[0050]
2) By preventing the wafer from scratching and the generation of particles in the first batch of the film forming process after the cleaning process has been carried out, the yield of the CVD apparatus and hence the IC manufacturing method can be increased. Throughput of the entire method can be increased.
[0051]
3) By using a BTBAS-nitride film as a coating film, friction with the wafer can be effectively reduced by using a proven film type, thereby suppressing an increase in initial and running costs due to the addition of a coating process. can do.
[0052]
4) When performing the coating process, the BTBAS-nitride film as the coating film can be reliably formed from the beginning by supplying the NH ₃ gas before supplying the BTBAS gas and pre-purging the inside of the process tube. Therefore, the surface of the holding groove of the boat can be reliably coated with the BTBAS-nitride film.
[0053]
5) At the end of the coating process, even after stopping the BTBAS gas supply, NH ₃ gas is supplied to post purge the inside of the process tube to prevent only the BTBAS gas from remaining inside the process tube. Therefore, it is possible to prevent the BTBAS gas product from remaining in the process tube.
[0054]
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0055]
For example, the film formed in the coating process is not limited to the BTBAS-nitride film, and may be a polysilicon film, an oxide film, or the like. In short, any film type that can reduce friction with the wafer may be used.
[0056]
The coating gas used in the coating process is not limited to the BTBAS gas and the NH ₃ gas, and other gases for forming a polysilicon film, an oxide film, or the like may be used. For example, the BTBAS-oxide film may be coated using BTBAS gas and O ₂ gas.
[0057]
The thickness of the coating film is not limited to 300 mm but may be more than 300 mm.
[0058]
The cleaning gas used in the cleaning process is not limited to NF ₃ gas, but may be other etching gas such as chlorine trifluoride (ClF ₃ ) gas.
[0059]
The film forming process is not limited to the case where the BTBAS-nitride film is formed using BTBAS gas and NH ₃ gas, and other nitride films, oxide films, polysilicon, etc. are formed using other gases. It may be the case.
[0060]
The cleaning process is not limited to be performed based on the accumulated film thickness of the deposited film, but may be performed irregularly by detecting the actual state of generation of particles, or may be performed periodically and irregularly. You may use together.
[0061]
The CVD apparatus is not limited to a batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus having a process tube composed of an outer tube and an inner tube, but also a type having a process tube having only an outer tube, a horizontal type hot wall type reduced pressure CVD apparatus, May be another CVD apparatus such as a single wafer CVD apparatus.
[0062]
Furthermore, the substrate processing apparatus is not limited to a CVD apparatus, and is applicable not only to oxidation processing and diffusion but also to all substrate processing apparatuses such as a diffusion apparatus used for carrier activation after ion implantation and reflow for planarization. be able to.
[0063]
In the above embodiment, the case where the wafer is processed has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the substrate and the holding portion are formed by performing the coating step of depositing the coating film that reduces the friction with the substrate on the holding portion of the substrate holder after the cleaning step. In the first batch in the film-forming process after the cleaning process, it is possible to prevent the generation of scratches and particles due to the thermal expansion of the substrate.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 shows a film forming process of an IC manufacturing method according to an embodiment of the present invention by a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, where (a) is a front sectional view and (b) is a front sectional view. It is an expanded sectional view of the b section of (a).
FIG. 2 is a front sectional view showing the cleaning process.
FIGS. 3A and 3B show a coating process, in which FIG. 3A is a front sectional view and FIG. 3B is an enlarged sectional view of a portion b in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a scratch and a phenomenon of generation of particles.
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the effect of preventing scratches and particles.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Process tube, 12 ... Inner tube, 13 ... Outer tube, 14 ... Processing chamber, 15 ... Furnace port, 16 ... Spacer, 17 ... Exhaust pipe, 18 ... Exhaust path, 19 ... Manifold, 20 ... Deposition gas supply pipe 21 ... Cleaning gas supply pipe, 22A, 22B ... Coating gas supply pipe, 23 ... Seal cap, 24 ... Wafer (substrate), 25 ... Boat, 26, 27 ... End plate, 28 ... Holding member, 29 ... Holding groove, 30 ... heater unit, 31 ... film forming gas, 32 ... deposited film (BTBAS- nitride film), 33 ... cleaning gas, 34 ... particles 35 ... abrasions, 36 ... NH ₃ gas (coating gas), 37 ... BTBAS gas ( Coating gas), 38 ... coating film (BTBAS-nitride film).

Claims

In the processing chamber, a plurality of substrates are held in a plurality of substrate holders provided in a substrate holder in a state where the substrates are aligned horizontally and aligned with each other , and a thin film is formed on the plurality of substrates. a membrane process, and a cleaning step of removing the film supplying a cleaning gas in a state of accommodating the substrate holder of the air into the processing chamber deposited by the film forming step, the blank into the processing chamber after the cleaning step with respect to the substrate holder of at least the substrate holder while accommodating the substrate holder, and a coating step of friction with the substrate to deposit a smaller coating film than the friction between the substrate and the substrate holding portion A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

A processing chamber for storing the plurality of substrates in a plurality of substrate holding portions provided in the substrate holder, holding the plurality of substrates in alignment with each other in a state where the centers are aligned with each other, and the processing chamber in a state in which the film-forming gas supply pipe for supplying the gas for film deposition on the substrate and the processing chamber cleaning supply pipe for supplying a cleaning gas into and accommodating the substrate holder of the air into the processing chamber after cleaning with respect to the substrate holder of at least the substrate holder, and a coating gas supply pipe for supplying the gas friction with the substrate to coat the small coating film than the friction between the substrate and the substrate holding portion A substrate processing apparatus.

3. The substrate processing apparatus according to claim 2, wherein the coating film is a nitride film.