(57)【要約】【課題】  繰り返し再生しても消耗が少なく、形状や重量、熱容量が変化せずにより長い間成膜工程に使用可能な成膜用治具を提供する。【解決手段】  ポリシリコン膜の成膜工程に使用されるダミーウェハ1ａを繰り返し成膜工程に使用し、成膜工程で付着したポリシリコン膜をエッチングにより除去して再生する。再生処理の際、ダミーウェハ1ａにあって、成膜中に露出する露出面Ｄ0の少なくとも一部を予め窒化膜２０１で覆っておく。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの内部で第１の膜を生成する成膜工程に使用され、使用後に前記成膜工程において付着された付着物が除去される成膜用治具であって、
前記第１の膜の生成中に前記チャンバ内で露出する露出面の少なくとも一部が窒化膜で覆われていることを特徴とする成膜用治具。
【請求項２】
前記露出面がガラス製であって、前記第１の膜がポリシリコン膜であることを特徴とする請求項1に記載の成膜用治具。
【請求項３】
成膜されるウェハを包囲する反応管であることを特徴とする請求項２に記載の成膜用治具。
【請求項４】
成膜されるウェハを支持するボートであることを特徴とする請求項２に記載の成膜用治具。
【請求項５】
成膜に使用されるウェハと共にチャンバ内に置かれるダミーウェハであることを特徴とする請求項２に記載の成膜用治具。
【請求項６】
チャンバの内部で第１の膜を生成する成膜工程に使用される成膜用治具の再生方法であって、
前記第１の膜の生成中に前記チャンバ内で露出する露出面の少なくとも一部に窒化膜を生成する窒化膜生成工程と、
前記窒化膜生成工程で生成された窒化膜上から前記第１の膜を生成する第１膜生成工程と、
前記第１膜生成工程を複数回繰り返した後、第１膜生成工程において付着された付着物を除去する付着物除去工程と、
を含むことを特徴とする成膜用治具の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜用治具及び成膜用治具の再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体等の製造において、膜を生成する工程がある（以降成膜工程という。）。成膜工程の主たる方法として、化学気相成長法(以下、ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）と、物理気相成長法(以下、ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition)とが挙げられる。ＣＶＤ、ＰＶＤのいずれの場合にも、成膜は、気化された膜材料にチャンバ内でエネルギーを与え、ウェハ等の被成膜面上に膜材料を堆積させることによって行われる。
【０００３】
ところで、ウェハ上に成膜するチャンバは、ガスを循環させるための反応管（チューブ）やウェハを支えるボート、あるいはダミーウェハ等の治具を内部に備えている。ＣＶＤやＰＶＤを使った成膜工程では、膜材料が被成膜面以外の治具等にも付着する。付着物は、付着量が多くなると治具からはがれてチャンバ内を汚し、生成される膜の品質を劣化させるおそれがある。このため、成膜に使用される治具は、定期的に洗浄され、付着された膜材料の除去を受ける。なお、本明細書では、付着物を治具から除去する処理を治具の再生と記す。
【０００４】
ウェハに付着した膜材料を除去する従来技術としては、例えば、シリコンのウェハ上に成膜されたポリシリコン膜を除去して再使用するものがある。このような従来技術では、ウェハ上のポリシリコン膜をアルカリエッチング液でエッチングした後、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を用いてウェハ表面を研磨している（特許文献１）。
【特許文献１】特開平７−１２２５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
チューブやダミーウェハといった成膜に使用される治具は、その多くが石英ガラスやシリコンといったガラス材料でできている。このため、ポリシリコンをエッチングする際に治具もエッチングされ、繰り返しエッチングされる間には治具の重さや熱容量が変化する可能性がある。治具の重さや熱容量の変化は、以降の成膜の状態に影響する。
しかしながら、上記した従来技術は、いったん成膜されたウェハからポリシリコン膜を取り除き、再びデバイスの製造プロセスに戻すことを目的にしている。このため、従来技術は、そもそもウェハは繰り返し成膜に使用されてエッチングされるものでなく、エッチングによるウェハの消耗を考慮していない。
【０００６】
このような従来技術を治具の再生に適用すると、治具のエッチング回数によっては成膜の状態が一定に維持できなくなり、成膜工程の信頼性が損なわれるおそれがある。したがって、従来技術は、再生回数が制限されて治具の寿命が短くなるという欠点があるものといえる。
本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、エッチングを繰り返しても消耗が少なく、より長い間使用可能な成膜用治具及び成膜用治具の再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、本発明の成膜用治具は、チャンバの内部で第１の膜を生成する成膜工程に使用され、使用後に前記成膜工程において付着された付着物が除去される成膜用治具であって、前記第１の膜の生成中に前記チャンバ内で露出する露出面の少なくとも一部が窒化膜で覆われていることを特徴とする。
このような発明によれば、成膜工程に使用される治具の露出面の少なくとも一部に予め窒化膜を生成することができる。このため、第1の膜のエッチングによる除去の際、窒化膜は、治具が第１の膜と一緒にエッチングされることを防ぐことができる。したがって、本発明は、エッチングを繰り返しても消耗が少なく、より長い間使用可能な成膜用治具を提供することができる。
【０００８】
また、本発明の成膜用治具は、前記露出面がガラス部材であると共に、前記第１の膜がポリシリコン膜であることを特徴とする。
このような発明によれば、ガラス部材上を覆う窒化膜上のポリシリコンを除去することによって治具を再生することができる。窒化膜はポリシリコンとの選択比が充分に高いため、ポリシリコンを除去するのに充分な時間をとってエッチングしたとしても治具が損なわれることがない。したがって、本発明は、エッチングを繰り返しても消耗が少なく、より長い間使用可能な成膜用治具を提供することができる。
【０００９】
また、本発明の成膜用治具は、成膜されるウェハを包囲する反応管であることを特徴とする。
このような発明によれば、本発明の成膜用治具を反応管として構成し、反応管を消耗させることなく反応管に付着した付着物を除去することができる。
また、本発明の成膜用治具は、成膜されるウェハを支持するボートであることを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、本発明の成膜用治具をボートとして構成し、ボートを消耗させることなくボートに付着した付着物を除去することができる。
また、本発明の成膜用治具は、成膜に使用されるウェハと共にチャンバ内に置かれるダミーウェハであることを特徴とする。
このような発明によれば、本発明の成膜用治具をダミーウェハとして構成し、ダミーウェハを消耗させることなくダミーウェハに付着した付着物を除去することができる。
【００１１】
また、本発明の成膜用治具の再生方法は、チャンバの内部で第１の膜を生成する成膜工程に使用される成膜用治具の再生方法であって、前記第１の膜の生成中に前記チャンバ内で露出する露出面の少なくとも一部に窒化膜を生成する窒化膜生成工程と、前記窒化膜生成工程で生成された窒化膜上から前記第１の膜を生成する第１膜生成工程と、前記第１膜生成工程を複数回繰り返した後、第１膜生成工程において付着された付着物を除去する付着物除去工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、成膜工程に使用される治具の露出面の少なくとも一部に予め窒化膜を生成することができる。このため、付着した第1の膜のエッチングによる除去の際、窒化膜は、治具が第１の膜と一緒にエッチングされることを防ぐことができる。したがって、本発明は、エッチングを繰り返しても消耗が少なく、より長い間使用可能な成膜用治具の再生方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図を参照して本発明に係る成膜用治具及び成膜用治具の再生方法の一実施の形態を説明する。図１は、本実施形態の成膜用治具を説明するための図であって、縦型ＣＶＤ装置の石英チャンバを示している。図示した石英チャンバは、熱ＣＶＤに用いられるチャンバである。石英チャンバの材料である石英は、高温に強く、活性ガスとの化学変化も起こし難い等の利点からＣＶＤ用のチャンバに多く多く用いられている。
【００１４】
図示した石英チャンバは、ポリシリコン膜を生成するチャンバである。ヒータ１０１の内部に石英ガラスのアウターチューブ１０３を備え、アウターチューブ１０３内にさらに石英ガラス製のインナーチューブ１０５を備えている。オペレータは、ノブ１１３を把持してドア部１１１を開き、縦型の石英ボート１１５に複数のウェハ１をセットして石英チャンバの内部に挿入する。
【００１５】
石英チャンバ内には、ポリシリコン膜の材料ガスＧを導入するための導入口１０９、排気口１０７がある。導入口１０９から導入された材料ガスＧは、インナーチューブ１０５、アウターチューブ１０３の内部で矢線Ａ、矢線Ｂの方向に流れる。そして、ヒータ１０１の熱によって活性化し、石英ボート１１５にセットされたウェハ１表面で化学反応してポリシリコン膜を生成する。ポリシリコン膜にならなかった材料ガスＧは、一定の流量で排気口１０７から外部に排気される。
【００１６】
また、本実施形態では、ダミーウェハ１ａがウェハ1と共に石英ボート１１５にセットされている。本実施形態では、ウェハ１をシリコンウェハとし、ダミーウェハ１ａに石英ウェハを用いた。ダミーウェハ１ａは、材料ガスＧを最初に受ける位置にあって、後のウェハ１に対する材料ガスＧの流量を制御、緩和する。このようなダミーウェハ１ａは、ポリシリコン膜の生成の目的で置かれたものではない。
【００１７】
しかし、ダミーウェハ１ａにも材料ガスＧが供給され、ポリシリコン膜と同様の組成を持った物質が付着する。この物質を、本実施形態では以降付着物と記す。また、本実施形態は、ダミーウェハ１ａに付着した付着物を定期的に除去し、再生して繰り返し使用する。
図１に示した石英チャンバにあって、アウターチューブ１０３、インナーチューブ１０５、石英ボート１１５及びダミーウェハ１ａは、本実施形態でいう成膜用治具である。インナーチューブ１０５、アウターチューブ１０３、石英ボート１１５、ダミーウェハ１ａといった治具は、石英チャンバの内部でポリシリコン膜を生成する成膜工程に使用され、使用後に付着した付着物が除去される。付着物を除去する処理を、本実施形態では再生処理と記す。再生された治具は、ポリシリコン膜の成膜工程に繰り返し使用される。
【００１８】
以上述べた本実施形態の治具は、ポリシリコン膜の生成中に石英チャンバ内で露出する露出面の少なくとも一部を覆う窒化膜を備えている。
図２は、本実施形態の成膜用治具の再生方法を説明するための工程図である。なお、本実施形態では、説明の簡単のため、成膜用治具のうち、ダミーウェハ１ａについてのみ窒化膜の生成を説明するものとする。
【００１９】
図２に示すように、本実施形態では、先ず、ダミーウェハ１ａに窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）２０１を減圧ＣＶＤ等の方法で生成する。本実施形態では、この際の窒化膜の厚さを１５０ｎｍとした（ステップＳ１）。
本実施形態では、窒化膜２０１をダミーウェハ１ａの露出面の少なくとも一部に成膜するものとする。図１に示した石英チャンバでは、ダミーウェハ１ａは、石英ボート１１５に支持されていて、面Ｄ1と面Ｄ2とを合わせたほぼ全面が石英チャンバ内で露出する露出面Ｄ0となる。窒化膜の生成は、露出面Ｄ0の全面であってもよいし、特にポリシリコン膜の付着量が多い材料ガスＧの流れに対向する側の面Ｄ1だけであってもよい。
【００２０】
なお、図２に示した工程では、面Ｄ1と面Ｄ1とを合わせた露出面Ｄ0のほぼ全面に窒化膜２０１を生成するものとした。ダミーウェハ１ａの両面に窒化膜２０１を生成することにより、本実施形態は、窒化膜２０１によってダミーウェハ１ａにかかる応力を低減し、ダミーウェハ１ａの耐久性をより高めている。
次に、本実施形態では、窒化膜２０１が生成されたダミーウェハ１ａを、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜の成膜工程に使用する。成膜工程において、ポリシリコン膜２０３は、ウェハ１上のみならず、ダミーウェハ１ａ上にも付着する。この際、ウェハ１ではシリコン表面にポリシリコン膜が直接生成されるが、ダミーウェハ１ａでは、石英ガラスの表面に窒化膜２０１があり、ポリシリコン膜２０３が窒化膜２０１上に付着する（ステップＳ２）。
【００２１】
ダミーウェハ１ａは、ポリシリコン膜の生成工程に複数回使用される。そして、ダミーウェハ１ａにポリシリコン膜２０３が所定量付着したと考えられるタイミングで再生される。本実施形態では、ポリシリコン膜２０３の付着量が約１０μｍの厚さに達したときダミーウェハを再生するものとし、付着量を成膜工程の回数あるいは成膜時間の累積から推定している。
【００２２】
本実施形態では、ダミーウェハ１ａの再生を、付着したポリシリコン膜２０３のウェットエッチングによって行う（ステップＳ３）。本実施形態で使用したウェットエッチングの条件は、以下のとおりである。
エッチング液の混合比        硝酸：フッ酸：酢酸＝１０：２：３
上記したエッチング液によれば、窒化膜２０１、ポリシリコン膜２０３を、それぞれ以下の速度でエッチングすることができる。
窒化膜                    ３５Å／ｍｉｎ
ポリシリコン膜            ５０００Å／ｍｉｎ
上記したエッチング速度から、本実施形態の再生処理では、窒化膜とポリシリコン膜とのエッチングにおいて、１４２程度の選択比を得ることができる。
【００２３】
以上のように、エッチングの高選択比が得られる本実施形態では、再生時のエッチングに充分な時間のマージンをとっても石英ガラスがエッチングされることがなく、治具の使用期間を延ばすことができる。
また、一般的に、窒化膜の表面は石英ガラス表面よりも滑らかであることが知られている。このことから、本実施形態は、ポリシリコン膜下に窒化膜を設けたことによってポリシリコン膜をより短時間でダミーウェハ１ａから除去することができる。本実施形態では、窒化膜上のポリシリコン膜をエッチングによって除去した場合、石英ガラス直上の窒化膜を除去した場合の５倍の速度でポリシリコン膜を除去することができた。なお、この際、窒化膜下の石英ガラスをエッチングすることなく良好な状態の再生ウェハを得ることができた。
【００２４】
以上述べた実施形態によれば、ポリシリコンの成膜工程に使用される治具の露出面の少なくとも一部に予め窒化膜を生成する。窒化膜は、ポリシリコンとのエッチングの選択比が充分に高い部材であるので、ポリシリコン膜の除去（再生）の際にポリシリコン下の石英ガラスを保護することができる。したがって、本実施形態は、エッチングを繰り返しても消耗が少なく、より長い間使用可能な成膜用治具及び成膜用治具の再生方法を提供することができる。
【００２５】
なお、本発明は、以上述べた実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、ダミーウェハ１ａについてのみ窒化膜の生成、ポリシリコン膜のエッチングについて説明した。しかし、本実施形態は対象をダミーウェハに限定されるものでなく、アウターチューブ１０３、インナーチューブ１０５、石英ボート１１５に対しても同様に適用することができる。
【００２６】
さらに、ＣＶＤ装置には、図示した治具の他にも石英ガラス製の部品や治具が用いられている。本実施形態は、このような他の治具及び部品に対してもダミーウェハ同様にして適用することが可能である。
また、本実施形態は、縦型の熱ＣＶＤ装置の成膜用治具を図示して説明している。しかし、本実施形態はこのような例に限定されるものでなく、縦型、横型の別によらずガラス部材を使ったＣＶＤ装置の治具に適用可能である。さらに、成膜の手法についても熱ＣＶＤによらず、プラズマＣＶＤ、ＰＶＤのチャンバで使用される治具に適用することができる。
【００２７】
また、本実施形態は、ポリシリコンの成膜工程に使用される治具に限定されるものではない。すなわち、少なくとも一つのエッチング条件下で窒化膜よりも充分高速にエッチングされる膜であれば、どのような膜が付着した治具に対しても治具を保護しながら膜だけを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の成膜用治具を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施形態の成膜用治具の再生方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２９】
1  ウェハ、１ａ  ダミーウェハ、１０１  ヒータ、１０３  アウターチューブ、
１０５  インナーチューブ、１０７  排気口、１０９  導入口、１１５  石英ボート、
２０１  窒化膜、２０３  ポリシリコン膜Ａ、Ｄ0  露出面
【図１】
2006032608.tif 000003
【図２】
2006032608.tif 000004