(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で溝部を配列したボート支柱を複数使用してウェーハ支持溝部内に挿入した半導体ウェーハの外周部の複数箇所を支持し、複数の半導体ウェーハを積載して縦型熱処理炉内に装入し、ウェーハ裏面に薄膜を気相成長するに際し、ボートの各溝部におけるウェーハ裏面との接触部を水平から1°〜20°の下り傾斜を持たせウェーハ裏面との接触面積を低減させ、かつ各半導体ウェーハを水平から1°〜6°の範囲で平行に傾斜起立させた半導体ウェーハの気相成長成膜方法。
【請求項２】
請求項1において、ボートの各溝部にウェーハの非成膜面同士を合わせて2枚重ねにして挿入する半導体ウェーハの気相成長成膜方法。
【請求項３】
ボートの各溝部におけるウェーハ裏面との接触部を水平から1°〜20°の下り傾斜を持たせウェーハ裏面との接触面積を低減させ、かつ各半導体ウェーハを水平から1°〜6°の範囲で平行に傾斜起立させたボート支柱を複数用いて、複数の半導体ウェーハを積載して熱処理炉内に装入可能にした縦型熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、デバイスプロセスにおいて高信頼性デバイスを可能にしたゲッターリング構造を付与するため、ウェーハ裏面にポリシリコン薄膜（ＰＢＳ）等を気相成長させる成膜方法に係り、縦型熱処理炉を使用して１サイクル処理の生産性を向上させることを可能にした半導体ウェーハの気相成長成膜方法と縦型熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デバイスプロセスでの重金属汚染に対し、シリコンウェーハのデバイス活性領域の品質を改善する方法として、裏面にポリシリコンあるいは窒化珪素を成長させることにより、エクストリンシックゲッターリング（ＥＧ）効果を付与させる手法がある。
【０００３】
通常、ボリシリコンまたは窒化珪素を成長させるプロセスは、縦型熱処理炉または横型熱処理炉を使用する。
縦型熱処理炉においては、複数枚のウェーハを積載するボートの１溝に対してウェーハ１枚を移載して成膜処理を実施している。
一方、横型熱処理炉においては、ウェーハの非成膜面同士を合わせて２枚重ねにして成膜処理する手法（Ｂａｃｋ  ｔｏ  Ｂａｃｋ法）も用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、縦型熱処理炉において、処理効率の良いＢａｃｋ  ｔｏＢａｃｋ法ができなかった理由としては、ボートは複数のボート支柱から構成され、ボート支柱は所定間隔で棚となる溝部を配列した細幅の部材で、このボート支柱を複数用いてウェーハの外周の複数箇所を溝部で支持することによりウェーハを載置支持するが、（Ａ）この溝部にウェーハを２枚積載した場合、成膜プロセス中で上載せウェーハが落下することがあったこと、（Ｂ）ボートの１溝に２枚積載した際の下側ウェーハのボート支柱の溝部内の支持接触部では、膜厚が減少する、という問題があった。
【０００５】
この発明は、かかる現状に鑑み、縦型熱処理炉でＢａｃｋ  ｔｏ  Ｂａｃｋ方式が実現でき、ボートの１棚に２枚のウェーハを安定して載せることができかつ成膜厚みを均一にでき、生産性を向上させた半導体ウェーハの気相成長成膜方法と縦型熱処理装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
縦型熱処理炉でＢａｃｋ  ｔｏ  Ｂａｃｋ方式行った際の問題点である、上載せウェーハが落下すること、ボート支柱の溝部近傍での膜厚みの減少の解消を目的に種々検討した結果、ボートの棚を形成する溝部のウェーハ接触面を、ウェーハの中心ヘ向かって下方へ傾斜する、すなわち、ウェーハの最外周部分のみ接触するよう構成することにより成膜厚みを均一にできること、ウェーハを所要角度だけ傾斜させて載置することにより上載せウェーハの落下を防止でき、目的が達成できることを知見し、この発明を完成した。
【０００７】
この発明は、所定間隔で溝部を配列したボート支柱を複数使用してウェーハ支持溝部内に挿入した半導体ウェーハの外周部の複数箇所を支持し、前記の1つの溝部に1枚あるいはウェーハの非成膜面同士を合わせて2枚重ねにして挿入し、複数の半導体ウェーハを積載して縦型熱処理炉内に装入し、ウェーハ裏面に薄膜を気相成長するに際し、
(1)ボートの各溝部におけるウェーハ裏面との接触部を水平から1°〜20°の下り傾斜を持たせウェーハ裏面との接触面積を低減させ、
(2)かつ各半導体ウェーハを水平から1°〜6°の範囲で平行に傾斜起立させ、
生産性を向上させた半導体ウェーハの気相成長成膜方法である。
【0008】
また、この発明は、ボートの各溝部におけるウェーハ裏面との接触部を水平から1°〜20°の下り傾斜を持たせウェーハ裏面との接触面積を低減させ、かつ各半導体ウェーハを水平から1°〜10°の範囲で平行に傾斜起立させたボート支柱を複数用いて、複数の半導体ウェーハを積載して熱処理炉内に装入可能にした縦型熱処理装置を併せて提案する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
縦型熱処理炉において使用されていた従来のボート支柱１０は、図１のＢに示すごとく、半導体ウェーハ５を載置した際に棚となる溝部１１を所定間隔で配列した細幅の部材で、図２のＢに示すごとく、このボート支柱１０を複数図示するが、例えば３〜５本用いてボート１２を形成し、半導体ウェーハ５の外周の複数箇所をボート支柱１０の該溝部１１で支持することにより、半導体ウェーハ５を載置支持していた。
【００１０】
この発明によるボート支柱１は、図１のＡに示すごとく、溝部２のウェーハ支持部領域３が水平から１〜４５°の下り傾斜面を形成しており、溝部２内に挿入した半導体ウェーハ５裏面のウェーハ支持部領域３との接触面積が従来のボート支柱１０の場合に比較して著しく減少し、例えば、ポリシリコン反応時にボート支柱１の溝部２のウェーハ支持領域３と半導体ウェーハ５裏面の接触面近傍に、より効率よくソースガスを導入させることが可能で、気相成膜される膜の膜厚均一性を大きく向上させることができる。
【００１１】
この発明において、ボート支柱１の溝部２のウェーハ支持部領域３に形成する下り傾斜面の角度（θ）は、支持部と半導体ウェーハ５裏面の接触面積を低減させるためには少なくとも１°以上が必要であるが、該傾斜角度が大きくなると半導体ウェーハ５の支持が困難になるため４５°以下とする。好ましい傾斜角度は８°から２０°である。
【００１２】
また、この発明は、図２のＡに示す如く、例えば、半導体ウェーハ５直径方向の図面の左側ボート支柱１の溝部２位置より、中央側のボート支柱１の溝部２の位置を高位置に設置させることにより、半導体ウェーハ５を水平より１°から２０°傾斜起立させており、半導体ウェーハ５を同一溝部２に非成膜面同士を合わせて２枚重ねにして挿入させても、滑りによる半導体ウェーハ５の落下を防止することができる。
【００１３】
半導体ウェーハ５の傾斜角度は、半導体ウェーハ５の落下を防止するためには少なくとも１°以上が必要であるが、該傾斜角度が大きくなると成膜膜厚みのばらつきがが極めて大きくなるため、２０°以下が好ましい、また、傾斜角度が１０°を越えるとバラツキが５％以上となるため、より好ましい傾斜角度は１°〜１０°である。
【００１４】
また、図３に示すようにこの発明によるボート６にウェーハを２枚積載させかつウェーハを所要角度だけ傾斜させて載置して成膜プロセスした場合、熱処理中でのウェーハの落下を防止できかつ下側に移載した半導体ウェーハ５裏面のボート支柱１の溝部２内の接触部の膜厚減少も解消でき、縦型熱処理炉での生産性を大幅に向上させることができる。
【００１５】
【実施例】
実施例１
ボート支柱溝部のウェーハ支持部領域の傾斜角度を１°、８°、２０°、４５°にした種々のボートを用い、酸化膜付きシリコンウェーハを各々のボート支柱溝部に１枚移載し、成膜温度６２０〜６７０℃、炉内圧力０．１〜０．８Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ４ガスの条件でポリシリコン薄膜を約１．４μｍ成長させた。
【００１６】
その後、エリプソメーターにてウェーハの面内５点の膜厚を測定した結果を表１に示す。ボートのウェーハ支持部領域以外の面内バラツキはほぼ均一であるが、支持部領域はその傾斜角度が大きくなるにつれて該領域とそれ以外の面内との膜厚差が減少している。しかしながら該傾斜角度が大きくなるとウェーハ支持が困難になるため、好ましくは８°から２０°程度がよいことがわかった。
【００１７】
比較例１
ボート支柱溝部のウェーハ支持部領域の傾斜角度０°の従来のボートを使用し、実施例１と同様にポリシリコン膜を成長させ、エリブソメーターにて膜厚を測定した結果を表１に示す。ボートのウェーハ支持部領域における膜厚差は該接触部以外の領域に比較して約２０％程度の膜厚低下が生じた。
【００１８】
実施例２
図２Ａに示すボート支柱溝部のウェーハ支持部領域の傾斜角度が８°のボートにウェーハを傾斜起立角度ａが１°、３°、６°、１０°、２０°の種々の角度に傾斜起立させて１溝部にウェーハを２枚積載させ、実施例１と同条件でポリシリコン膜を約１．４μｍ成長させた。
その後、エリプソメーターにて上下積載ウェーハのウェーハ支持部以外の面内の膜厚を測定した。上下ウェーハ間の膜厚の差はみられず、また傾斜角度が１０°以内であればウェーハ面内膜厚バラツキが５％以内であり、傾斜角度が１０°より大きくなるとバラツキが５％を越えるため、好ましい傾斜角度は１°から１０°である。
【００１９】
【表１】
0003575567.tif 000002
【００２０】
【表２】
0003575567.tif 000003
【００２１】
【発明の効果】
この発明は、縦型熱処理炉において、処理効率の良いＢａｃｋ  ｔｏＢａｃｋ法を実現したもので、ボート支柱の溝部のウェーハ支持部領域に下り傾斜面を形成して、実施例に示すようにボートの各棚にウェーハを２枚積載させてかつウェーハを所要角度だけ傾斜させて載置して成膜プロセスすると、熱処理中でのウェーハの落下を防止しかつ下側に移載したウェーハ裏面のボート支柱の溝部内の接触部の膜厚減少も解消でき、縦型熱処理炉での生産性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａはこの発明による縦型熱処理装置用のボート支柱の説明図であり、Ｂは従来のボート支柱の説明図である。
【図２】Ａはこの発明によるボートを用いた気相成長成膜方法を示す説明図であり、Ｂは従来のボートを用いた気相成長成膜方法を示す説明図である。
【図３】この発明によるボートを用いた気相成長成膜方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１０  ボート支柱
２，１１  溝部
３  ウェーハ支持領域
５  半導体ウェーハ
６，１２    ボート
【図１】
0003575567.tif 000004
【図２】
0003575567.tif 000005
【図３】
0003575567.tif 000006