(57)【要約】【課題】ＣＶＤ装置の排気経路に付着する塩化アンモニウムの粒子化を防止し、この粒子化した塩化アンモニウムに起因する異物によりＣＶＤの反応室内が汚染すること防止し、均一な窒化膜を得る方法を提供すること。【解決手段】反応副生成物として塩化アンモニウムガスが発生するＣＶＤにより窒化膜を形成する方法において、反応室に接続された排気配管を５０℃〜１１０℃の温度に保持して、塩化アンモニウムガスを捕集し、塩化アンモニウムを層状の膜として付着させるものである。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応副生成物として塩化アンモニウムガスが発生するＣＶＤによる窒化膜の形成方法において、反応室に接続された排気配管を５０℃〜１１０℃の温度に保持して、塩化アンモニウムガスを捕集する窒化膜の形成方法。
【請求項２】
ＣＶＤの処理圧力が０．０５〜５０Ｔｏｒｒであることを特徴とする請求項１に記載の窒化膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置を製造するときに用いるＣＶＤによる窒化膜の形成方法、特に反応副生成物として塩化アンモニウムガスが発生するＣＶＤによる窒化膜の形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による窒化膜、特にシリコン窒化膜の形成においては、反応性ガスとして、ジクロロシランとアンモニアとが用いられており、反応副生成物として、塩化アンモニウムが発生する。この塩化アンモニウムはＣＶＤ等の半導体製造装置内部に固形物として堆積し、特に、低温壁面において顕著であり、排気配管内部に多く付着した。この付着した塩化アンモニウムは、堆積してくると、付着面から剥離し、粒子として反応室内に侵入し、半導体装置を汚染するとの問題があった。
【０００３】
そこで、従来のシリコン窒化膜の形成方法では、ＣＶＤ装置の反応室と排気ポンプを連結する排気配管にジャケットヒータ等の加熱手段を備えるとともに、さらに、フランジなどの継手部にもテープヒータ等の加熱手段を備え、これら排気経路を１５０℃前後に加熱し、これら排気経路の内面に塩化アンモニウムが付着するのを防止し、ＣＶＤ装置の反応室内が、塩化アンモニウムの付着物に起因する粒子により汚染されるのを防止している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０９−２９３７０８号公報（第２ページ、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のシリコン窒化膜の形成方法では、ＣＶＤ装置の反応室と排気ポンプとを連結する排気配管に加熱手段を設け、１５０℃前後に加熱して排気経路の内面に塩化アンモニウムが付着するのを防止しているが、排気配管には、枝配管やバルブが接続されており、そのため、塩化アンモニウムの付着防止のためには排気系全体を１５０℃以上に加熱しなければならない。しかし、排気系全体を１５０℃以上の高温に均一に保つことは難しく、一部に低温部があると、そこに溜まった塩化アンモニウムが粒子状となって付着し、この粒子状の塩化アンモニウムが反応室へ入り込み、異物不良発生の原因となるという課題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ＣＶＤ装置の排気経路に付着した塩化アンモニウムの粒子化を防止し、この粒子化した塩化アンモニウムに起因する異物によりＣＶＤの反応室内が汚染することを防止し、異物不良のない窒化膜を半導体装置に形成する方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の窒化膜の形成方法は、反応副生成物として塩化アンモニウムガスが発生するＣＶＤによる窒化膜の形成方法において、反応室に接続された排気配管を５０℃〜１１０℃の温度に保持して、塩化アンモニウムガスを捕集するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１におけるシリコン窒化膜の形成方法に用いるＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
図１において、ＣＶＤ装置１０の反応室１の内部には、半導体ウェハが載置されるウェハホルダが設けられている（図示せず）。また、反応室１には、反応性ガスを導入するガス導入口２が設けられ、前記反応室１のガス導入口２設けられた反対側には、不要になった反応性ガス及び反応副生成物の塩化アンモニウムガスを排気するガス排気口３が設けられている。そして、ガス排気口３には、例えばフランジなどにより排気配管４が接続され、この排気配管４は真空ポンプ８に連通している。排気配管４と真空ポンプ８との間には、反応室１を真空に保持するためのバルブ５及び圧力を調整するための枝配管６やサブバルブ７が設けられている。そして、排気配管４には、排気配管４の部分を所定の温度に保持するヒータ９が設けられている。
【０００９】
本実施の形態におけるＣＶＤ法によるシリコン窒化膜の形成では、反応室１内のウェハホルダ１１に半導体ウェハ１２を載置し、反応室１及び排気配管４の部分の圧力条件を０．０５〜５０Ｔｏｒｒとし、排気配管４の部分の温度をヒータ９により５０〜１１０℃に保持する。この温度に排気配管４の部分を保持すると、反応室１で生成した反応副生成物である塩化アンモニウムガスが排気配管４で捕集され付着する。排気配管４で捕集された塩化アンモニウム１３は、図２に示すように、排気配管４の内面に黄色の膜状に堆積して付着し、その付着した膜はきれいな層状になる。
【００１０】
排気配管４の温度が５０℃未満であると、捕集された塩化アンモニウムガスは、図３に示すようにが固体化して、細かい粒子状になる。すなわち、排気配管４が５０℃未満であると、付着した塩化アンモニウム１３が細かい粒子状となるので、舞い上がり反応室１へ進入し、反応室１内の半導体ウェハ１２に付着し、異物不良の原因となる。
【００１１】
排気配管４の温度が１１０℃より高いと、反応室１で生成した反応副生成物である塩化アンモニウムガスは、排気配管４に捕集されて付着するが、排気配管４の温度が高いので、排気配管４に層状に付着した塩化アンモニウム１３の一部が再気化する。この再気化した塩化アンモニウムガスは、加熱されていない、バルブ５及び枝配管６の近傍に接触し、この部分が５０℃未満であると、図４に示すように塩化アンモニウム１３は粒子状となって付着し、この粒子が舞い上がり反応室１へ進入し、反応室１内の半導体ウェハ１２に付着し、異物不良の原因となる。
【００１２】
しかし、本実施の形態におけるシリコン窒化膜の形成方法では、ＣＶＤ装置の排気配管４をヒータ９により加熱し、５０〜１１０℃の温度に保持するものであり、反応室１で生成した反応副生成物である塩化アンモニウムガスを、排気配管４で捕集し、層状の膜として付着することができる。
そして、排気配管４の温度が５０℃以上であるので、付着した塩化アンモニウムが粒子状にならず、反応室１内を汚染しない。また、塩化アンモニウムガスが排気配管４でほとんど捕集されるので、バルブ５及び枝配管６などの加熱されていない他の排気経路の部分に付着することがない。
また、排気配管４が１１０℃以下であるので、付着した塩化アンモニウム１３が排気配管４から再気化し、バルブ５及び枝配管６などの加熱されていない他の排気経路の部分に付着することもない。
つまり、排気配管４以外の５０℃未満である排気経路部分には塩化アンモニウムガスが接触しないので、粒子状の塩化アンモニウムが発生せず、反応室１内を汚染することがない。
【００１３】
本実施の形態におけるシリコン窒化膜の形成方法では、反応室１及び排気配管４の部分の圧力が０．０５〜５０Ｔｏｒｒである。この部分の圧力を０．０５Ｔｏｒｒ未満に保持すると反応性ガスの濃度が少なくなり、シリコン窒化膜の形成に時間がかかり、生産性が低下する。
また、排気配管４の部分の圧力が５０Ｔｏｒｒより大きいと、反応室１の壁面に付着する塩化アンモニウムが発生し、半導体ウェハ１２が汚染される。
【００１４】
本実施の形態では、排気配管４を５０〜１１０℃の温度に保持するための加熱手段として、ヒータ９を用いたが、熱媒による加熱あっても良い。
【００１５】
本実施の形態におけるシリコン窒化膜の形成方法では、排気配管を１５０℃以上と高い温度に加熱する必要がなく、バルブ、枝配管及びサブバルブなどを含めた排気経路全体を加熱する必要もなく、排気配管４を５０〜１１０℃の温度に保持するための加熱だけで良いので、簡単な加熱装置による加熱により、ＣＶＤによるシリコン窒化膜の形成時に発生する反応副生成物の塩化アンモニウムに起因する反応室の汚染が防止でき、半導体ウェハの異物による不良を防止でき、信頼性の高い半導体装置が製造できる。
【００１６】
【実施例】
次に、実施例を示し、本発明のシリコン窒化膜の形成方法における効果を説明する。
【００１７】
実施例１．
図１に示す装置を用い、反応室１内のウェハホルダ１１（図示せず）に半導体ウェハ１２（図示せず）を載置し、原料ガスとして、ジクロロシランとアンモニアとを用い、所定の処理圧力である０．４５ＴｏｒｒでＣＶＤ処理を行い、半導体ウェハ１１にシリコン窒化膜を形成する。このとき、加熱により排気配管４を１１０℃に保持し、反応副生成物である塩化アンモニウムガスを排気配管４で捕集する。
このような条件で、１０００枚の半導体ウェハを処理し、塩化アンモニウムに起因する異物による不良率を求めるとともに、保持温度における排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状を観察し、排気配管４以外の排気経路部分での塩化アンモニウム付着の有無を確認した。表１に示すように、半導体ウェハの不良率は８％であり、排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状は膜状であり、他の排気経路に塩化アンモニウムの付着は認められなかった。
【００１８】
実施例２〜４．
排気配管４の温度を表１に示した温度に保持した以外は、実施例１と同様な方法で、半導体ウェハにシリコン窒化膜を形成する。
このような条件で、１０００枚の半導体ウェハを処理し、塩化アンモニウムに起因する異物による不良率を求めるとともに、保持温度における排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状を観察し、排気配管４以外の排気経路部分での塩化アンモニウム付着の有無とを確認した。半導体ウェハの不良率と、排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状と、他の排気経路部での塩化アンモニウム付着の有無とを表１に示した。
【００１９】
実施例５〜６．
ＣＶＤの処理圧力を表１に示す圧力とした以外、実施例１と同様な方法で、半導体ウェハにシリコン窒化膜を形成する。
このような条件で、１０００枚の半導体ウェハを処理し、塩化アンモニウムに起因する異物による不良率を求めるとともに、保持温度における排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状を観察し、排気配管４以外の排気経路部分での塩化アンモニウム付着の有無を確認した。半導体ウェハの不良率と、排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状と、他の排気経路部での塩化アンモニウム付着の有無とを表１に示した。
【００２０】
比較例１〜２．
排気配管４の温度を表１に示した温度に保持した以外は、実施例１と同様な方法で、半導体ウェハにシリコン窒化膜を形成する。
このような条件で、１０００枚の半導体ウェハを処理し、塩化アンモニウムに起因する異物による不良率を求めるとともに、保持温度における排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状を観察し、排気配管４以外の排気経路部分での塩化アンモニウム付着の有無を確認した。半導体ウェハの不良率と、排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状と、他の排気経路部での塩化アンモニウム付着の有無とを表１に示した。
【００２１】
比較例３．
ＣＶＤの処理圧力を表１に示す５５Ｔｏｒｒとした以外、実施例１と同様な方法で、半導体ウェハ１２にシリコン窒化膜を形成する。
このような条件で、１０００枚の半導体ウェハを処理し、塩化アンモニウムに起因する異物による不良率を求めるとともに、保持温度における排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状を観察し、排気配管４以外の排気経路部分での塩化アンモニウム付着の有無を確認した。半導体ウェハの不良率と、排気配管４に付着した塩化アンモニウムの形状と、他の排気経路部での塩化アンモニウム付着の有無とを表１に示した。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
前記の実施例と比較例との結果にあるように、ＣＶＤよる半導体ウェハへのシリコン窒化膜の形成において、処理圧力を０．０５〜５０Ｔｏｒｒとし、排気配管４を加熱し５０〜１１０℃に保持することは、反応副生成物である塩化アンモニウムに起因する半導体ウェハの不良率を１０％以下に抑制でき、特に、排気配管４を７０〜９０℃に保持すると３％以下に抑制でき、信頼性の高い半導体装置の製造方法である。
【００２４】
【発明の効果】
この発明の窒化膜の形成方法は、反応副生成物として塩化アンモニウムガスを発生するＣＶＤによる窒化膜の形成方法において、反応室に接続された排気配管を５０℃〜１１０℃の温度に保持して、塩化アンモニウムガスを捕集するものであり、排気配管部を１５０℃以上と高い温度に加熱する必要もなく、バルブ、枝配管及びサブバルブなどを含めた排気経路全体を加熱する必要がなく、排気配管の加熱だけで良く、簡単な加熱装置による加熱により、ＣＶＤによるシリコン窒化膜の形成時に発生する反応副生成物である塩化アンモニウムに起因する反応室の汚染を防止でき、信頼性の高い半導体装置が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるシリコン窒化膜の形成方法に用いるＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態１において排気配管に捕集され付着した塩化アンモニウムの形状を示する図である。
【図３】排気配管の温度を５０℃未満とした場合の塩化アンモニウムが付着する部分と付着した塩化アンモニウムの形状を示す図である。
【図４】排気配管の温度を１１０℃より大きくした場合の塩化アンモニウムが付着する部分と付着した塩化アンモニウムの形状を示す図である。
【符号の説明】
１  反応室、２  ガス導入口、３  ガス排気口、４  排気配管、５  バルブ、６  枝配管、７  サブバルブ、８  真空ポンプ、９  加熱ヒータ、１０  ＣＶＤ装置、１１  ウェハホルダ、１２  半導体ウェハ、１３  付着した塩化アンモニウム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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