(57)【要約】【課題】半導体基板の裏面から裏面キズを除去すること。【解決手段】半導体装置の製造方法は、半導体基板のベベル部分を保持しながら、半導体基板の裏面全面に裏面保護膜を形成する工程と、半導体基板の裏面を保持手段で保持しながら、半導体基板の表面上および裏面保護膜上に、熱処理膜を形成する工程と、半導体基板の裏面を洗浄、エッチングして、裏面保護膜と熱処理膜とを除去する工程と、を含んで構成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のベベル部分を保持しながら、前記半導体基板の裏面全面に裏面保護膜を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面を保持手段で保持しながら、前記半導体基板の表面上および前記裏面保護膜上に、熱処理膜を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面を洗浄、エッチングして、前記裏面保護膜と前記熱処理膜とを除去する工程と、
を含んで構成される半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記裏面保護膜は、酸化膜、ポリシリコン膜、および窒化膜のグループから選択された厚膜から成る、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記裏面保護膜を形成する工程は、大気圧プラズマ酸化法を用いて、前記半導体基板の裏面全面に、前記裏面保護膜として裏面保護酸化膜を形成する工程から成る、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記保持手段は、鉛直方向に延在する複数本の支柱と、該複数本の支柱に設けられ、前記半導体基板を保持する保持部と、から構成されたボートから成る、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記保持部は、前記複数本の支柱に設けられた溝から成る、請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ポートは石英ガラス部材から成る、請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記熱処理膜は酸化膜又はＣＶＤ膜から成る、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記熱処理膜を形成する工程は、バッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して、前記熱処理膜を形成する工程から成る、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理膜を形成する工程は、前記バッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して酸化を行うことにより、前記熱処理膜として酸化膜を形成する工程から成る、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理膜を形成する工程は、前記バッチ式縦型ウェハ処理炉を使用してＬＰ−ＣＶＤを行うことにより、前記熱処理膜としてＣＶＤ膜を形成する工程から成る、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、バッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して、複数枚の半導体基板を一括して処理する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の半導体基板（以下、「ウェハ」とも呼ぶ）に対して熱処理や成膜処理等の基板処理を同時に施す半導体装置の製造装置として、バッチ式縦型ウェハ処理炉が知られている。
【０００３】
このバッチ式縦型ウェハ処理炉（酸化、拡散、ＣＶＤ、エッチング）は、１枚あるいは複数枚の半導体基板（ウェハ）を搬送ロボットアームによって、縦型のボート（ウェハ収納治具）に搬送した後、ボートを炉体（ウェハ処理部）に挿入し、プロセス処理（熱処理）を行う。そして、プロセス処理（熱処理）終了後は、逆の動作によって、半導体基板（ウェハ）を搬送する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９４１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バッチ式縦型ウェハ処理炉での熱処理（プロセス処理）中の半導体基板やボートの変形等により、ボートと半導体基板（ウェハ）との接触部分で半導体基板の裏面に裏面キズが発生してしまう。
【０００６】
この裏面キズが発生すると、この裏面キズに異物が付着する可能性が高い。この異物は、その後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題に鑑みて、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板のベベル部分を保持しながら、半導体基板の裏面全面に裏面保護膜を形成する工程と、半導体基板の裏面を保持手段で保持しながら、半導体基板の表面上および裏面保護膜上に、熱処理膜を形成する工程と、半導体基板の裏面を洗浄、エッチングして、裏面保護膜と熱処理膜とを除去する工程と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、熱処理する前に、半導体基板の裏面全面に裏面保護膜を形成しているので、その後の洗浄、エッチング工程によって、半導体基板の裏面から裏面キズを除去できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】関連技術によるバッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して、酸化、ＬＰ−ＣＶＤ（low Pressure Chemical Vapor Deposition）を行う時の、複数枚の半導体基板がボートに積載された状態を示す模式図である。
【図２】半導体基板の裏面に裏面キズが発生し、そこに異物が再付着した状態を示す底面図である。
【図３】関連技術と比較した本発明の第１の実施例によるバッチ式縦型ウェハ処理炉を使用した、酸化、ＬＰ−ＣＶＤ工程の工程フローを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［関連技術］
最初に、本発明の理解を容易にするために、関連技術ついて説明する。
【００１１】
図１は、関連技術によるバッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して、酸化、ＬＰ―ＣＶＤ（熱処理）を行う時の、複数枚の半導体基板（ウェハ）２がボート１に積載された状態を示す模式図である。
【００１２】
ボート１は、縦型であり、半導体基板（ウェハ）２同士に所定間隔を設けて、複数枚の半導体基板（ウェハ）２を鉛直方向（図中上下方向）に積層した状態で、複数枚の半導体基板（ウェハ）２を保持する。すなわち、ボート１は、複数枚の半導体基板（ウェハ）２を保持する保持手段として働く。ボート１に半導体基板（ウェハ）２が保持された状態のとき、複数枚の半導体基板（ウェハ）２は、ウェハ表面に垂直な方向に積層された状態となる。
【００１３】
ボート１の上方には、ウェハ処理部（炉体）（図示せず）が設けられている。ウェハ処理部（炉体）は、ヒータ、その内部の反応管、およびその内部のウェハ処理室等から成る。
【００１４】
ボート１は、図示しないエレベータ機構により、ウェハ処理部（炉体）の内部とウェハ処理部（炉体）の下方の位置との間を、上昇および下降するようになっている。ボート１は、酸化、ＬＰ―ＣＶＤ（以下、単に「熱処理」と呼ぶ）時では、上昇して、ウェハ処理部（炉体）の内部に挿入され、熱処理が終了したとき、ウェハ処理部（炉体）の下方に下降して、ウェハ処理部（炉体）の外に出される。
【００１５】
尚、ボート１の材料としては、汚染物質（メタルコンタミネーションのような金属汚染物質を含む不純物）と熱変形に比較的強い、石英ガラス部材が使用される。すなわち、石英ガラス製のボート１が使用されるのは、被処理物の半導体基板（ウェハ）２を汚染させることなく、且つ、高温耐熱性及び各種処理雰囲気ガス・多くの酸・アルカリ・有機溶媒等の薬液に対して極めて安定な性質を有するなどの耐薬品性に優れていることによる。
【００１６】
ボート１は、各々が鉛直方向に延在する複数本（図示の例では、３本）の支柱１１を備えている。これら３本の支柱１１には、半導体基板（ウェハ）２を保持する保持部としての溝１２が設けられている。これら溝１２に、半導体基板（ウェハ）２が挿入されることで、半導体基板（ウェハ）２が保持される。図１に示されるように、例えば、支柱１１が３本の場合では、半導体基板（ウェハ）２は３ヶ所で保持されることとなる。
【００１７】
図２は、上記熱処理後の半導体基板（ウェハ）２の底面図である。
【００１８】
バッチ式縦型ウェハ処理炉での熱処理中の半導体基板２やボート１の変形等により、ボート１と半導体基板（ウェハ）２との接触部分３で、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに複数の裏面キズ４が発生してしまう。
【００１９】
これら裏面キズ４が発生すると、各裏面キズ４に異物７が付着する可能性が高い。これらの異物７は、その後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまう。
【００２０】
図２は、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに裏面キズ４が発生し、そこに異物７が再付着した状態を示す底面図である。
【００２１】
このように、関連技術では、裏面キズ４が発生すると、そこに異物７が再付着し、この異物７が、その後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【実施例１】
【００２２】
図３は、関連技術と比較した本発明の第１の実施例に係るバッチ式縦型ウェハ処理炉を使用した、酸化、ＬＰ−ＣＶＤ（熱処理）工程の工程フローを示す断面図である。
【００２３】
図３において、左側に関連技術の工程フローを示し、右側に本発明の第１の実施例の工程フローを示す。
【００２４】
先ず、図３（Ａ）に示されるように、関連技術および本発明の第１の実施例の両方とも、半導体基板（ウェハ）２を準備する。
【００２５】
次に、図３（Ｂ）に示されるように、本発明の第１の実施例では、半導体基板（ウェハ）２を、上述したバッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して、酸化あるいはＬＰ―ＣＶＤ（熱処理）を行なう前に、まず、大気圧プラズマ酸化法を用いて、半導体基板（ウェハ）２の「裏面酸化」を行ない、裏面保護酸化膜５を形成する。
【００２６】
この大気圧プラズマ酸化法では、真空チャンバに半導体基板（ウェハ）２を搬送する必要がないため、容易に半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａを保持せずに、半導体基板（ウェハ）２のベベル部分を保持することができる。また、大気中でプラズマを発生させるため、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａのみをプラズマに暴露し、酸化することができる。
【００２７】
したがって、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａ全面にのみ、裏面保護酸化膜５を均一に形成（成膜）することが可能である。
【００２８】
関連技術においては、この裏面酸化工程はない。
【００２９】
次に、図３（Ｃ）に示されるように、関連技術および本発明の第１の実施例の両方とも、バッチ式縦型ウェハ処理炉を使用して「酸化あるいはＬＰ―ＣＶＤ（熱処理）」を行なう。この熱処理工程では、図１に示されるように、半導体基板（ウェハ）２は、ボート１に保持されている。
【００３０】
半導体基板（ウェハ）２の表面２ｂにも裏面２ａにも、酸化膜あるいはＣＶＤ膜６が形成される。すなわち、関連技術では、半導体基板（ウェハ）２の表面２ｂ上および裏面２ａ上に、酸化膜あるいはＣＶＤ膜６が形成される。これに対して、本発明の第１の実施例では、半導体基板（ウェハ）２の表面２ｂ上と裏面保護酸化膜５上に、酸化膜あるいはＣＶＤ膜６が形成（成膜）される。
【００３１】
尚、ここでは、酸化膜あるいはＣＶＤ膜６は、一纏めにして、熱処理膜とも呼ばれる。
【００３２】
この熱処理工程では、半導体基板（ウェハ）２がボート１に保持されているので、ボート１と半導体基板（ウェハ）２との接触部分３（図１参照）には、酸化膜あるいはＣＶＤ膜６が成膜されない。
【００３３】
この時、バッチ式縦型ウェハ処理炉での熱処理中の半導体基板（ウェハ）２やボート１の変形等により、移載されるボート１と半導体基板（ウェハ）２との接触部分３で、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに裏面キズ４が発生してしまう。
【００３４】
本発明の第１の実施例では、裏面保護酸化膜５中に裏面キズ４が発生し、関連技術では、半導体基板１の裏面２ａに裏面キズ４が発生する。
【００３５】
裏面キズ４には、異物７が付着する可能性が高い。この異物７はその後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまう。
【００３６】
引き続いて、図３（Ｄ）に示されるように、関連技術および本発明の第１の実施例の両方とも、露光工程前で、「露光工程前裏面洗浄、エッチング」を行ない、異物７を除去する。この洗浄、エッチング工程では、裏面スピンエッチャーを使用して、エッチングする。この裏面スピンエッチャーでは、半導体基板（ウェハ）２の表面２ｂを下にして、ベルヌーイチャックで半導体基板（ウェハ）２を非接触で保持するので、表面を向いている半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａのみがエッチングされる。
【００３７】
関連技術では、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに形成された熱処理膜６をエッチングして除去しても、裏面キズ４が半導体基板２の裏面２ａに発生しているため、裏面キズ４を除去できず、異物７が残存したり、再付着する可能性が強くなる。その結果、その後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまうという問題がある。
【００３８】
これに対して、本発明の第１の実施例では、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに形成された熱処理膜６および裏面保護酸化膜５をエッチングして除去するため、裏面保護酸化膜５中に発生した裏面キズ４も同時に除去され、異物７の再付着や裏面段差も低減できる。その結果、その後の露光工程において、露光機でデフォーカスを発生させ、製造される半導体装置の歩留まりが低下してしまうという問題を低減できる。
【００３９】
このように、本発明の第１の実施例では、予め半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａ全面にのみ裏面保護酸化膜５を形成することで、ボート１との直接的な接触を防止しているので、接触痕を低減でき、異物７の再付着や裏面段差を低減できる。
【００４０】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００４１】
例えば、以上説明した第１の実施例においては、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａに、裏面保護膜として裏面保護酸化膜５を形成しているが、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａ全面のみに裏面保護膜を形成することが出来ればよい。従って、例えば、裏面保護膜は、ポリシリコン膜や、窒化膜等であっても良い。また、上記第１の実施例では、大気圧プラズマ酸化法を用いて、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａ全面にのみ裏面保護酸化膜５を形成しているが、半導体基板（ウェハ）２のベベル部分を保持して、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａ全面にのみ、低温かつ均一に裏面保護膜を成膜できれば、どのような方法（装置）を採用（使用）してもよい。さらに、上記第１の実施例では、半導体基板（ウェハ）２の裏面２ａを保持する保持手段として、石英ガラス製のボート１を用いているが、高温に対して強く、安定している材料（例えば、テフロン（登録商標））であれば、どのような材料のものを使用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１    ボート（保持手段）
２    半導体基板（ウェハ）
２ａ    裏面
２ｂ    表面
３    接触部分
４    裏面キズ
５    裏面保護酸化膜（裏面保護膜）
６    酸化膜あるいはＣＶＤ膜（熱処理膜）
７    異物
１１    支柱
１２    溝（保持部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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