JP4759073B2 - 基板支持体、基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板支持体、基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、基板支持体、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法であって、例えば、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にドープドポリシリコン（Doped-Poly Si ）膜やノンドープドポリシリコン（NonDoped-Poly Si）膜や窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）膜等の膜を熱ＣＶＤ装置を使用して堆積（デポジション）させる工程に利用して有効な技術に関する。
ＩＣの製造方法においては、ウエハにドープドポリシリコン膜やノンドープドポリシリコン膜や窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等のＣＶＤ膜を形成する工程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、ウエハが収容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等を供給するガス供給管と、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、複数枚のウエハを複数段の保持溝によって保持して処理室に対して搬入搬出するボートと、処理室への搬入搬出に対してボートが待機する待機室とを備えており、待機室において複数枚のウエハがボートに装填（ウエハチャージング）された後に、待機室から予熱された処理室に搬入（ボートローディング）され、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、処理室が所定の熱処理温度にヒータユニットによって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（例えば、特許文献１参照）。
従来のこの種のＣＶＤ装置においてボートローディングする方法としては、処理室および待機室が共に大気圧の状態でボートローディングする方法と、処理室および待機室を窒素（Ｎ2 ）ガスに置換（パージ）してボートローディングする方法と、処理室および待機室を真空に排気してボートローディングする方法とがある。
処理室および待機室が共に大気圧の状態でボートローディングする方法においては、ボートローディング時に自然酸化膜が生成し易いため、ＩＣの製造方法の歩留りに悪影響が及ぶという問題点がある。
処理室および待機室を窒素ガスに置換してボートローディングする方法においては、大気圧の状態でボートローディングする場合に比べて自然酸化膜の生成を抑制することができるが、置換された窒素ガスから完全に酸素（Ｏ2 ）を除去することはできないために、ある程度の自然酸化膜は増加してしまう。
処理室および待機室を真空に排気してボートローディングする方法においては、酸素を略完全に除去することができるため、窒素ガス雰囲気下でボートローディングする方法に比べて、自然酸化膜の増加をさらに抑制することができる。
しかしながら、処理室および待機室を真空に排気してボートローディングする場合には、パーティクルが発生することが究明された。
すなわち、ウエハが予熱された処理室にボートローディングされる際には、ウエハの温度がヒータに近い側である周辺部から上昇し遠い側である中央部が遅れて上昇することによるウエハ面内の温度差とウエハの自重との関係により、ウエハは凹形状に反ることが知られている。このウエハの反りに伴って、ボートのウエハ保持溝の保持面とウエハの下面における周辺部の被保持面とが擦れ合う。この際、処理室および待機室が真空に排気されていると、ウエハの被保持面とボートの保持面との摩擦力が大きくなるため、前の工程でウエハの下面に被着された被膜が剥離される。剥離された被膜はパーティクルとなって保持溝の保持面から溢れ落ちて、直下のウエハにおけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するため、ＩＣの製造方法の歩留りを低下させる。
本発明の目的は、減圧下での基板の被保持面からのパーティクルによる歩留りの低下を防止することができる基板支持体、基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、少なくとも１枚の基板を処理する処理室と、前記少なくとも１枚の基板を支持する基板支持体と、この基板支持体を収容する予備室と、前記少なくとも１枚の基板を支持した前記基板支持体を前記予備室から前記処理室へ搬入する際のの圧力が大気圧よりも低い圧力となるように制御する制御装置と、を有する基板処理装置であって、前記基板支持体は前記基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とを有することを特徴とする。
この基板処理装置によれば、基板支持体の支持部と基板の被保持面との間に摩擦が発生して基板の被膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルは受け皿部で受け止められることにより基板に落下するのを防止されるため、基板の被膜の剥離による歩留りの低下を防止することができる。
また、本発明は、少なくとも１枚の基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁から外方に延び出た受け皿部とを有する基板支持体に前記少なくとも１枚の基板を支持するステップと、前記少なくとも１枚の基板を支持した前記基板支持体を大気圧よりも低い圧力で処理室に搬入するステップと、前記処理室において前記基板支持体によって支持された前記少なくとも１枚の基板を処理するステップと、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法、である。
この半導体装置の製造方法によれば、基板支持体の支持部と基板の被保持面との間に摩擦が発生して基板の被膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルは受け皿部で受け止められることにより基板に落下するのを防止されるため、基板の被膜の剥離による歩留りの低下を防止することができる。
以上説明したように、本発明によれば、減圧下での基板の被保持面からのパーティクルによる歩留りの低下を防止することができる。
本発明の第一の実施の形態であるＣＶＤ装置を示す正面断面図である。 ボートローディングステップ後の主要部を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。 ボートの保持溝を示す斜視図である。 保持面の形状とパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。 パーティクルの分布図であり、（ａ）は凸部の無い場合を示しており、（ｂ）は凸部の有る場合を示している。 本発明の第一の実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程における圧力に関するタイムチャートである。 本発明の第二の実施の形態であるＣＶＤ装置のボートの保持溝の部分を示す斜視図である。 本発明の第二の実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程における圧力に関するタイムチャートである。 受け皿部の大きさとパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。 図９の実験に使用された受け皿部のそれぞれを示す比較図である。 パーティクルの分布図であり、（ａ）は従来例を示しており、（ｂ）は本実施の形態に係る場合を示している。 本発明の第三の実施の形態であるＣＶＤ装置のボートの保持溝の部分を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面断面図、（ｃ）は正面断面図である。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態においては、本発明に係る半導体装置の製造方法における成膜工程は、図１および図２に示されたＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）によって実施される。
図１および図２に示された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を備えており、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とから構成されている。インナチューブ１２は石英（ＳｉＯ2 ）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は石英または炭化シリコンが使用されて円筒形状に一体成形されている。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。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の下端との間は円形リング形状に形成されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６がＣＶＤ装置の筐体３１によって支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられている。マニホールド１６の下端開口は炉口ゲートバルブ２９によって開閉されるようになっている。
マニホールド１６の側壁の上部には真空ポンプ等からなる排気装置４１に排気ライン４２を介して接続された排気管１７が接続されており、排気ライン４２には流量制御弁４３および圧力計４４が設備されている。流量制御弁４３は制御装置４０によって制御されるように構成されており、圧力計４４は計測結果を制御装置４０に送信す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からなる排気路１８に連通した状態になっている。排気路１８はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されており、排気管１７はマニホールド１６に接続されているため、排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。
マニホールド１６の側壁の下部にはガス供給管１９がインナチューブ１２の炉口１５に連通するように接続されており、ガス供給管１９には成膜ガス供給源５０と窒素ガス供給源６０とが、成膜ガス供給ライン５１と窒素ガス供給ライン６１とを介してそれぞれ接続されている。成膜ガス供給ライン５１と窒素ガス供給ライン６１とには、制御装置４０によってそれぞれ制御される成膜ガス流量制御弁５２と窒素ガス流量制御弁６２とがそれぞれ設けられている。ガス供給管１９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。
マニホールド１６の下端面には処理室１４を閉塞するシールキャップ２０が下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ（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２０の中心線上には被処理基板としてのウエハ１を保持するためのボート２１が垂直に立脚されて支持されるようになっている。ボート２１は全体的に石英または炭化シリコンが使用されて構成されており、上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３間に架設されて垂直に配設された複数本（図示例では三本）の保持部材２４とを備えている。各保持部材２４には多数条の保持溝２５が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刻設されており、図２および図３に示されているように、各保持溝２５の上向き面から構成された保持面２６の外周縁辺（エッジ）にはＲ面取り部２７が施されている。Ｒ面取り部２７の曲率半径は１ｍｍ以上に設定されている。さらに、保持面２６の中央部には半球形状に形成された凸部２８が突設されている。
ウエハ１は複数本の保持部材２４相互間の同一の段の保持溝２５に外周部を挿入されて、その下面における周辺部の複数箇所（本実施の形態においては三箇所）を保持面２６の凸部２８によって受けられることによって保持される。したがって、凸部２８はウエハを支持する支持部を構成している。各保持溝２５によってそれぞれ保持された状態において、複数枚のウエハ１はボート２１に水平にかつ互いに中心を揃えて整列された状態になる。
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または予め設定された温度分布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装置の筐体３１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。
図１に示されているように、筐体３１はヒータユニット設置室３２と、ボート２１が処理室１４に対しての搬入搬出に待機する待機室３３とを備えており、待機室３３はロードロック方式（ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式）に構築されている。
筐体３１の待機室３３の側壁には待機室３３を排気する排気管３４と、待機室３３にパージガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給管３５とがそれぞれ接続されている。排気管３４は流量制御弁４６および圧力計４７が設備された排気ライン４５を介して排気装置４１に接続されている。流量制御弁４６は制御装置４０によって制御されるように構成されており、圧力計４７は計測結果を制御装置４０に送信するように構成されている。窒素ガス供給管３５は流量制御弁６４が設備された窒素ガス供給ライン６３を介して窒素ガス供給源６０に接続されており、流量制御弁６４は制御装置４０によって制御されるように構成されている。
なお、待機室３３の他の側壁にはゲートバルブによって開閉されるウエハ搬入搬出口が開設されている。待機室３３の内部にはシールキャップ２０を昇降させるボートエレベータ（図示せず）が設置されている。
次に、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用した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、ウエハにドープドポリシリコン膜を形成する場合について説明する。
複数枚のウエハ１がボート２１に装填されるウエハチャージングステップにおいては、図１に示されているように、ボート２１が待機室３３に待機された状態で、複数枚のウエハ１がボート２１にウエハ移載装置（wafer transfer equipment )によって装填されて行く。この際、待機室３３は窒素ガス供給管３５によって供給された窒素ガスによってパージされる。すなわち、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６４を制御することによって窒素ガス供給源６０の窒素ガスを窒素ガス供給ライン６３を通じて窒素ガス供給管３５から待機室３３に供給させ、図６（ａ）に示されているように、待機室３３の圧力を大気圧（約１０１３ｈＰａ）に維持する。この待機室３３の窒素ガスパージによって、ウエハ１における自然酸化膜の生成を防止しつつ、大気圧下でのウエハチャージング作業を実施することができる。この際、炉口ゲートバルブ２９は閉じられている。
所定の枚数のウエハ１が装填されたボート２１が処理室１４にボートローディングされるボートローディングステップにおいては、炉口ゲートバルブ２９が開けられ炉口１５が開口された後に、ボート２１はボート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にボートローディングされて行き、図２に示されているように、炉口１５を気密シールしたシールキャップ２０に支持されたままの状態で、処理室１４に存置される。
このボートローディングに際して、待機室３３および処理室１４はそれぞれ２００Ｐａとなるように窒素ガス供給管３５およびガス供給管１９から窒素ガスを供給しつつ、排気管３４および排気管１７によってそれぞれ排気される。すなわち、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６４を制御することによって窒素ガス供給管３５から待機室３３への窒素ガス流量を制御し、流量制御弁４６を制御することによって待機室３３を排気し、図６（ａ）に示されているように、待機室３３を２００Ｐａまで減圧して維持する。また、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６２を制御することによってガス供給管１９から処理室１４への窒素ガス流量を制御し、流量制御弁４３を制御することによって処理室１４を排気し、図６（ｂ）に示されているように、処理室１４の圧力を２００Ｐａに維持する。
この際、炉口ゲートバルブ２９は閉じられており、炉口１５が気密にシールされている。また、処理室１４の温度は熱処理温度（例えば、５３０℃）を維持するように制御されている。この状態すなわち待機室３３と処理室１４との圧力が略等しくなった状態で、炉口ゲートバルブ２９が開けられることにより、処理室１４と待機室３３が連通し、２００Ｐａの圧力のもとボートローディングが行われる。
処理室１４においてボート２１によって保持されたウエハ１を処理する処理ステップにおいては、処理室１４の内部が所定の真空度（１１０Ｐａ）となるようにガス供給管１９から窒素ガスを流しつつ、排気管１７によって排気される。すなわち、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６２を制御することによってガス供給管１９から処理室１４への窒素ガス流量を制御し、流量制御弁４３を制御することによって処理室１４を排気し、図６（ｂ）に示されているように、処理室１４の圧力を１１０Ｐａに減圧する。
次いで、処理ガス３６が処理室１４にガス供給管１９によって供給され、ウエハ１の表面に所望の成膜としてのドープドポリシリコン膜２が熱ＣＶＤ法により堆積（デポジション）される。すなわち、制御装置４０は成膜ガス流量制御弁５２を制御することによって処理ガス３６としてのモノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスおよびホスフィン（ＰＨ3 ）ガスを処理室１４へガス供給管１９によって供給する。供給された処理ガス３６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。
予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２０が下降されて処理室１４の炉口１５が開口されるとともに、ボート２１に保持された状態でウエハ１群が炉口１５からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
このボートアンローディングステップにおいては、図６に示されているように、処理室１４の圧力は２００Ｐａに増圧され、２００Ｐａに維持されている待機室３３の圧力と略同一となる。すなわち、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６２を制御することによってガス供給管１９から処理室１４への窒素ガス流量を制御し、流量制御弁４３を制御することによって、図６（ｂ）に示されているように、処理室１４の圧力を２００Ｐａに増圧し維持する。このようにして、ボートアンローディングステップが２００Ｐａのような低圧下において実施されると、処理済のウエハ１の自然酸化膜の生成をきわめて効果的に防止することができる。
待機室３３にボートアンローディングされたボート２１から処理済のウエハ１が脱装されるウエハディスチャージングステップにおいては、図６（ａ）に示されているように、待機室３３は窒素ガス供給管３５によって供給された窒素ガスによってパージされる。すなわち、制御装置４０は窒素ガス流量制御弁６４を制御することによって窒素ガス供給源６０の窒素ガスを窒素ガス供給ライン６３を通じて窒素ガス供給管３５から待機室３３に供給させ、図６（ａ）に示されているように、待機室３３の圧力を大気圧まで増圧して維持する。この待機室３３の窒素ガスパージによって、高温になった処理済のウエハ１を強制的に冷却することができる。
処理済のウエハ１の温度がウエハ移載装置の取扱可能温度まで低下すると、処理済のウエハ１群がボート２１からウエハ移載装置によって脱装される。この際、待機室３３は窒素ガスパージされているので、処理済のウエハ１における自然酸化膜の生成を防止しつつ、大気圧下でのウエハディスチャージング作業を実施することができる。
以降、前述した各ステップが反復されることにより、成膜工程が繰り返し実施されて行く。
以上の成膜工程において、ウエハ１が処理温度に維持された処理室１４にボートローディングされる際には、ウエハ１の温度はヒータユニット３０に近い側である周辺部から上昇し遠い側である中央部が遅れて上昇する状態になり、このウエハ１の面内の温度差とウエハ１の自重との関係により、ウエハ１は凹形状（中央部が下がり周辺部が上がった形状）に反る現象が起こる。このウエハ１の反りに伴って、ボート２１の保持溝２５の保持面２６とウエハ１の下面における周辺部の被保持面とが擦れ合うため、前の成膜工程でボート２１に被着された脆弱な膜が剥離する。剥離した膜はパーティクルとなって保持溝２５の保持面２６から溢れ落ちて、直下のウエハ１におけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するため、ＩＣの製造方法の歩留りを低下させる原因になる。
しかし、本実施の形態においては、ウエハ１は保持溝２５の保持面２６の中央部に突設された凸部２８によって保持面２６から浮き上げられた状態で保持されているため、ボート２１の凸部２８とウエハ１の被保持面との間に摩擦が発生して膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルはボート２１の保持面２６に落下して受け止められることによりウエハに落下するのを防止される。つまり、ボート２１の凸部２８とウエハ１の被保持面との間に摩擦が発生して膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルは直下のウエハ１におけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するのを防止することができるため、パーティクルの発生によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができる。したがって、保持面２６はウエハ１を支持する支持部である凸部２８によって発生するパーティクルを受け止める受け皿部を構成している。
図４は保持面の形状とパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。ここで、パーティクルの増加量とは処理前のパーティクル量に対する処理後のパーティクルの増加量を意味する。
図４において、縦軸には０．１６μｍのパーティクルの増加個数が取られており、横軸には凸部の無い従来の場合と、凸部の有る本実施の形態の場合とが示されている。各場合における棒ＴＯＰはボートのトップ部におけるパーティクルの増加個数を示し、棒ＢＯＴＴＯＭはボートのボトム部におけるパーティクルの増加個数を示している。
なお、実験条件は各場合相互において同一であり、ボートローディングステップにおける処理室１４の温度は５３０℃に設定し、待機室３３および処理室１４の圧力は２００Ｐａに設定した。
図４によれば、本実施の形態においては、トップ部およびボトム部のいずれについてもパーティクルの増加個数を２０個以下に低減することが理解される。
図５はパーティクルの分布図であり、（ａ）は凸部の無い従来の場合を示しており、（ｂ）は凸部の有る本実施の形態の場合を示している。
図５（ａ）に示された凸部の無い従来例の場合においては、パーティクルが保持部材２４に対応する部位に偏在している。これに対して、図５（ｂ）に示された凸部の有る本実施の形態の場合においては、パーティクルが保持部材２４に対応する部位に偏在せず、全体的に散在している。これはパーティクルが保持面２６に受け止められることにより、ウエハ１の上面に落下していないことを示しているものと、考察される。
ところで、ボートローディングステップにおける待機室および処理室の圧力が低くなるほどパーティクルの発生量が多くなり、高くなるほどパーティクルの発生量が少なくなる。図４の場合においては、ボートローディングステップにおける待機室３３および処理室１４の圧力は２００Ｐａと低く設定されているが、パーティクルの増加個数は２０個以下に抑制されている。したがって、本実施の形態に係るボートローディングステップにおける待機室３３および処理室１４の圧力は、２００Ｐａ以上に設定することが望ましい。
但し、ボートローディングステップにおける待機室３３および処理室１４の圧力をむやみに高くすると、処理ステップにおける処理圧力（本実施の形態においては、１１０Ｐａ）との差が大きくなることにより、圧力調整時間が長くなってしまう。
また、圧力を高く設定し過ぎると、自然酸化膜の増加を充分に抑制することができなくなってしまう。例えば、ボートローディングステップにおける圧力を比較的に高い圧力である大気圧（約１０１３ｈＰａ）に設定すると、圧力調整に時間がかかりスループットに悪影響が及ぶことになり、また、自然酸化膜の抑制も不充分になる。そのため、ボートローディングステップにおける待機室３３および処理室１４の圧力は大気圧よりも低い圧力、例えば、３０００Ｐａ以下とすることが好ましい。大気圧よりも低い圧力、好ましくは３０００Ｐａ以下に設定すれば、ボートローディングステップから処理ステップへの以降に際しての圧力調整時間をスループットに影響を及ぼさない程度の時間とすることができ、しかも、自然酸化膜の生成を充分に防止することができる。
要するに、ボートローディングステップにおける待機室および処理室の圧力は、２００Ｐａ以上で大気圧未満、好ましくは２００Ｐａ以上で３０００Ｐａ以下に設定することが望ましい。
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
1) ウエハを保持溝の保持面の中央部に突設した凸部によって保持面から浮き上げた状態で保持することにより、ボートの凸部とウエハの被保持面との間に摩擦が発生して先に被着された被膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルをボートの保持面によって受け止めることにより、パーティクルがウエハに落下するのを防止することができる。
2) ボートの凸部とウエハの被保持面との間に摩擦が発生して被膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルが直下のウエハにおけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するのを防止することができるため、パーティクルの発生によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができる。
3) ボートローディングステップにおける待機室および処理室の圧力を、２００Ｐａ以上で大気圧未満、好ましくは２００Ｐａ以上で３０００Ｐａ以下に設定することにより、ボートローディングステップから処理ステップへの以降に際しての圧力調整時間をスループットに影響を及ぼさない程度の時間とすることができるし、かつ、自然酸化膜の生成を充分に防止することができるため、スループットの低下を防止しつつ、自然酸化膜の生成を確実に防止することができる。
図７は本発明の第二の実施の形態であるＣＶＤ装置のボートの保持溝の部分を示す斜視図である。図８は本発明の第二の実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程における圧力に関するタイムチャートである。図９は受け皿部の大きさとパーティクルの増加量との関係を示すグラフであり、図１０はその実験に使用された受け皿部のそれぞれを示す比較図である。図１１はパーティクルの低減効果を示す分布図である。
図７に示されているように、本実施の形態に係るボート２１の保持部材２４における保持溝２５の部分には、ウエハ１の下面に接触して支持する支持部２８Ａがウエハ１の径方向内向きに水平に突設されているとともに、支持部２８Ａの下には支持部２８Ａで発生するパーティクルを受け止める受け皿部２６Ａが、支持部２８Ａの外周縁の一部すなわち支持部２８Ａの外周縁のうち保持部材２４の支柱部分と接していない部分の三方から外方に延び出るようにウエハ１の径方向内向きに水平に突設されている。
支持部２８Ａは保持部材２４と同質の材料が使用されて平面視が長方形の直方体形状に形成されている。受け皿部２６Ａは支持部２８Ａと同質の材料が使用されて平面視が長方形の平板形状に形成されている。受け皿部２６Ａの支持部２８Ａの外周縁の保持部材２４の支柱部分と接していない部分の三方から外方への延び出し量Ｌ（図７に示された支持部２８Ａのエッジから受け皿部２６Ａのエッジまでの距離Ｌ）は、６ｍｍ以上、好ましくは６ｍｍ〜１５ｍｍに設定することが望ましい。
次に、前記構成に係るボートを有するＣＶＤ装置を使用した本発明の第二の実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程を、ウエハ上に窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を形成する場合を例にして、図８について説明する。
複数枚のウエハ１がボート２１に装填されるウエハチャージングステップにおいては、図８（ａ）に示されているように、待機室３３が窒素ガスによってパージされることにより、待機室３３の圧力は大気圧（約１０１３ｈＰａ）に維持される。この待機室３３の窒素ガスパージによって、ウエハ１における自然酸化膜の生成を防止しつつ、大気圧下でのウエハチャージング作業を実施することができる。
所定の枚数のウエハ１が装填されたボート２１が処理室１４にボートローディングされるボートローディングステップにおいては、図８（ａ）に示されているように、待機室３３は２００Ｐａまで減圧されて維持され、また、図８（ｂ）に示されているように、処理室１４の圧力は２００Ｐａに維持される。この際、処理室１４の温度は熱処理温度である７５０℃を維持するように制御されているが、ボート２１の搬入に伴って若干低下する。
ボート２１によって保持されたウエハ１群を処理する処理ステップにおいては、図８（ｂ）に示されているように、処理室１４の圧力は３０Ｐａに減圧される。この際、待機室３３の圧力は２００Ｐａに維持される。
次いで、処理ガスとしてのジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスおよびアンモニア（ＮＨ3 ）が処理室１４へ供給され、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜がウエハ１の上に堆積される。
予め設定された処理時間が経過した後のボートアンローディングステップにおいては、図８（ａ）に示されているように、処理室１４の圧力は２００Ｐａに増圧され、２００Ｐａに維持されている待機室３３の圧力と略等しくされる。このようにして、ボートアンローディングステップが２００Ｐａのような低圧下において実施されると、処理済のウエハ１の自然酸化膜の生成をきわめて効果的に防止することができる。
待機室３３にボートローディングされたボート２１から処理済のウエハ１が脱装されるウエハディスチャージングステップにおいては、図８（ａ）に示されているように、待機室３３は窒素ガスによってパージされることにより、待機室３３の圧力は大気圧に増圧されて維持される。この待機室３３の窒素ガスパージによって、高温になった処理済のウエハ１を強制的に冷却することができる。
処理済のウエハ１の温度がウエハ移載装置の取扱可能温度まで低下すると、処理済のウエハ１群がボート２１からウエハ移載装置によって脱装される。この際、待機室３３は窒素ガスパージされているので、処理済のウエハ１における自然酸化膜の生成を防止しつつ、大気圧下でのウエハディスチャージング作業を実施することができる。
以降、前述したステップが反復されることにより、成膜工程が繰り返し実施されて行く。
以上の成膜工程において、ウエハ１が処理温度に維持された処理室１４にボートローディングされる際には、ウエハ１の温度はヒータユニット３０に近い側である周辺部から上昇し遠い側である中央部が遅れて上昇する状態になり、このウエハ１の面内の温度差とウエハ１の自重との関係により、ウエハ１は凹形状（中央部が下がり周辺部が上がった形状）に反る現象が起こる。このウエハ１の反りに伴って、ボート２１の支持部２８Ａとウエハ１の下面における周辺部の被保持面とが擦れ合うため、前の成膜工程でボート２１に被着された脆弱な膜が剥離して落下するが、落下したパーティクルは支持部２８Ａの下の受け皿部２６Ａに受け止められることにより、ウエハに落下するのを防止される。つまり、ボート２１の支持部２８Ａとウエハ１の被保持面との間に摩擦が発生して膜が剥離したとしても、剥離によるパーティクルは直下のウエハ１におけるＩＣが作り込まれる面である上面に付着するのを防止することができるため、パーティクルの発生によるＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができる。
図９は受け皿部の大きさとパーティクルの増加量との関係を示すグラフである。
ここで、パーティクルの増加量とは処理前のパーティクル量に対する処理後のパーティクルの増加量を意味する。図９において、縦軸には０．２μｍ超のパーティクルの増加個数が取られており、横軸には図１０に示された比較例および実施例が取られている。なお、実験条件は各場合相互において同一であり、ボートローディングステップにおける処理室１４の温度は７５０℃に設定し、待機室３３および処理室１４の圧力は２００Ｐａに設定した。
図９によれば、従来例の場合にパーティクルの増加量は１３３個であるのに対し、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４の場合にはパーティクルの増加量は、それぞれ４５個、２２個、１０個、１１個となり、いずれの場合においても４５個以下に低減し得ることが、理解される。すなわち、受け皿部２６Ａの支持部２８Ａの先端の片側のコーナーからの延び出し量Ｌを２ｍｍ以上に設定することにより、パーティクルの増加量を４５個以下に低減することができる。また、受け皿部２６Ａの延び出し量Ｌを６ｍｍ以上に設定すれば、パーティクルの増加量を２０個程度以下に低減することができる。さらに、受け皿部２６Ａの延び出し量Ｌを１０ｍｍ以上に設定すれば、パーティクルの増加量を１０個程度以下に低減することができる。また、実施例３と実施例４との比較から明らかな通り、受け皿部２６Ａの延び出し量Ｌが１５ｍｍの実施例４の場合においてパーティクルの低減の効果は飽和する。つまり、受け皿部２６Ａの支持部２８Ａの外周縁からの延び出し量Ｌは２ｍｍ〜１５ｍｍに設定することが望ましい。さらに、望ましくは６ｍｍ〜１５ｍｍに設定するのがよい。
図１１はパーティクルの分布図であり、（ａ）は受け皿部の無い図１０の従来例の場合を示しており、（ｂ）は図１０の実施例４の場合を示している。図１１（ａ）に示された従来例の場合においては、パーティクルが保持部材２４に対応する部位に偏在している。これに対して、図１１（ｂ）に示された実施例４の場合においては、パーティクルが保持部材２４に対応する部位に偏在せず、全体的に散在している。これはパーティクルが受け皿部２６Ａに受け止められることにより、ウエハ１の上面に落下していないことを示しているものと、考察される。
以上説明したように、本実施の形態においても、前記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
図１２は本発明の第三の実施の形態であるＣＶＤ装置のボートの保持溝の部分を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面断面図、（ｃ）は正面断面図である。
本実施の形態においては、第一実施の形態および第二実施の形態と同様に、ボートは保持部材を複数本例えば３本備えている。
図１２に示されているように、本実施の形態に係るボート２１の保持部材２４Ｂは円柱形状に形成されており、保持溝２５Ｂは保持部材２４Ｂの外周面におけるウエハ１の中心に向いた部分に切削加工によって形成されている。保持溝２５Ｂにはウエハ１の下面に接触して支持する支持部２８Ｂがウエハ１の径方向内向きに水平に形成されているとともに、支持部２８Ｂで発生するパーティクルを受け止める受け皿部２６Ｂが支持部２８Ｂよりも低い位置（支持部２８Ｂの下方）に支持部２８Ｂのエッジ全体にわたって形成されている。
支持部２８Ｂは平面視の形状が山形、正確には台形の平板形状に形成されており、山の頂部すなわち台形の上底（短い方の辺）がウエハ１の中心を向き、山の底部すなわち台形の下底（長い方の辺）がウエハ１の中心側と反対側を向いた形状に形成されている。すなわち、支持部２８Ｂは平面視において図１２（ｂ）にハッチングで示された保持部材２４Ｂの支柱の部分側からウエハ１の中心方向に向かうに従い、その幅が狭くなる形状に形成されている。また支持部２８Ｂの台形の上底部のウエハを載置する部分には、Ｒ面取りが施されている。この台形形状の支持部２８Ｂは保持溝２５Ｂの切削加工に際して同時に形成することができる。
受け皿部２６Ｂの平面視の形状は保持部材２４Ｂの受け皿部２６Ｂの部分の円形断面から保持部材２４Ｂの図１２（ｂ）のハッチングで示された支柱の部分の断面形状と支持部２８Ｂの台形形状とを切り欠いた形状になっており、受け皿部２６Ｂは保持部材２４Ｂの支柱の部分から支持部２８Ｂのエッジ（台形の二つの斜辺と上底）にかけてこれらに沿うように連続的に設けられる。受け皿部２６Ｂは保持部材２４Ｂに保持溝２５Ｂと支持部２８Ｂとを切削加工する際に、同時に形成することができる。
本実施の形態によれば、前述した実施の形態に係る効果に加えて次のような効果が得られる。
受け皿部２６Ｂおよび支持部２８Ｂは保持溝２５Ｂの保持部材２４Ｂへの切削加工のみにより同時に形成することができるので、加工工数を低減することができ、また、支持部２８Ｂと受け皿部２６Ｂと保持部材２４Ｂとを一体ものとして形成できるので部品点数を減らすことができ、ボートひいてはＣＶＤ装置の製造コストを低減することができる。支持部２８Ｂは平面視が台形の平板形状に形成されており、ウエハ１の中心に向かう方向に行くに従って幅が狭くなるように形成されているので、保持部材２４Ｂの切削加工が容易となり、さらに、保持部材２４Ｂの機械的強度を維持しつつウエハとの接触面積を小さくすることができる。すなわち、ボートの加工が容易となるだけでなく、ボートがウエハの重量を支持する際の構造強度を充分に確保すると同時に、ウエハとの接触面積を小さくしてウエハの裏面に対する接触による汚染（コンタミネーション）の度合いを低減することができる。
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。
例えば、ドープドポリシリコン膜や窒化シリコン膜の成膜工程に限らず、ノンドープポリシリコン膜、ノンドープアモルファスシリコン膜、ドープドアモルファスシリコン膜、酸化シリコン膜、さらには、酸化タンタル膜、酸化ジルコニウム膜等の金属酸化膜等、ＣＶＤによる成膜工程全般に適用することができる。特に、ＣＶＤによる成膜工程の場合には前の工程で、ボートに被着した膜の支持部における剥離による影響を防止できるので好ましい。
半導体装置の製造方法の特徴を実施する半導体製造装置は、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枚葉式ＣＶＤ装置等の他のＣＶＤ装置、さらには、各種の熱処理工程を実施する熱処理装置（furnace ）であってもよい。
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。
１…ウエハ、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…マニホールド、１７…排気管、１８…排気路、１９…ガス供給管、２０…シールキャップ、２１…ボート、２２、２３…端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…保持面、２７…Ｒ面取り部、２８…凸部、２９…炉口ゲートバルブ、３０…ヒータユニット、３１…筐体、３２…ヒータユニット設置室、３３…待機室、３４…排気管、３５…窒素ガス供給管、３６…処理ガス、４０…制御装置、４１…排気装置、４２…排気ライン、４３…流量制御弁、４４…圧力計、４５…排気ライン、４６…流量制御弁、４７…圧力計、５０…成膜ガス供給源、５１…成膜ガス供給ライン、５２…成膜ガス流量制御弁、６０…窒素ガス供給源、６１…窒素ガス供給ライン、６２…窒素ガス流量制御弁、６３…窒素ガス供給ライン、６４…流量制御弁。

Claims (8)

  1. 基板を支持する基板支持体であって、
    前記基板支持体は、垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が山形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されていることを特徴とする基板支持体。
  2. 基板を支持する基板支持体であって、
    前記基板支持体は、垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が台形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されていることを特徴とする基板支持体。
  3. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内で基板を支持する基板支持体とを有し、
    前記基板支持体は、垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が山形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されていることを特徴とする基板処理装置。
  4. 基板を処理する処理室と、
    前記処理室内で基板を支持する基板支持体とを有し、
    前記基板支持体は、垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が台形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されていることを特徴とする基板処理装置。
  5. 垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が山形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されている基板支持体により基板を支持するステップと、
    基板を前記基板支持体により支持した状態で処理室内に搬入するステップと、
    前記処理室内で基板を前記基板支持体により支持した状態で処理するステップと、
    処理後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
    を有することを特徴とする基板処理方法。
  6. 垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が台形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されている基板支持体により基板を支持するステップと、
    基板を前記基板支持体により支持した状態で処理室内に搬入するステップと、
    前記処理室内で基板を前記基板支持体により支持した状態で処理するステップと、
    処理後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
    を有することを特徴とする基板処理方法。
  7. 垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が山形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されている基板支持体により基板を支持するステップと、
    基板を前記基板支持体により支持した状態で処理室内に搬入するステップと、
    前記処理室内で基板を前記基板支持体により支持した状態で処理するステップと、
    処理後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 垂直に配設された複数の保持部材を有し、前記各保持部材は円柱形状であり、前記各保持部材には、複数の保持溝が設けられ、前記各保持溝には基板と接触する支持部と、この支持部の下方に設けられてこの支持部の外周縁の一部から外方に延び出た受け皿部とが形成されており、前記支持部は平面視が台形の平板形状であり、基板の中心側に向かうに従いその幅が狭くなるように形成され、前記受け皿部は前記保持部材の円形断面の一部により構成されている基板支持体により基板を支持するステップと、
    基板を前記基板支持体により支持した状態で処理室内に搬入するステップと、
    前記処理室内で基板を前記基板支持体により支持した状態で処理するステップと、
    処理後の基板を前記処理室内から搬出するステップと、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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