アモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置
【課題】カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置を提供する。
【解決手段】制御部１００は、昇温用ヒータ１６を制御して、複数枚の半導体ウエハＷが収容された反応管２内を所定の温度に加熱する。次に、制御部１００は、ＭＦＣ制御部を制御して、加熱された反応管２内にアミノ系シランガスを供給する。そして、制御部１００は、昇温用ヒータ１６を制御して、反応管２内を所定の温度に加熱し、ＭＦＣ制御部を制御して、加熱された反応管２内に処理ガス導入管１７からエチレンを供給することにより、半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜を形成する。
【解決手段】制御部１００は、昇温用ヒータ１６を制御して、複数枚の半導体ウエハＷが収容された反応管２内を所定の温度に加熱する。次に、制御部１００は、ＭＦＣ制御部を制御して、加熱された反応管２内にアミノ系シランガスを供給する。そして、制御部１００は、昇温用ヒータ１６を制御して、反応管２内を所定の温度に加熱し、ＭＦＣ制御部を制御して、加熱された反応管２内に処理ガス導入管１７からエチレンを供給することにより、半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造プロセスにおいては、配線部の抵抗や容量の一層の低減を図るために、低誘電率の層間絶縁膜の開発が進められており、低誘電率の層間絶縁膜として、アモルファスカーボン膜を用いることが提案されている。また、集積回路の製造工程では、ハードマスクとして、アモルファスカーボン膜が使用されている。
【０００３】
このようなアモルファスカーボン膜は、例えば、特許文献１に、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、チャンバ内に環状炭化水素ガスを供給し、チャンバ内にプラズマを生成して成膜することが提案されているように、枚葉式のプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５９８１０００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような枚葉式のプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜の形成では、一般に、カバレッジ性能が悪いという傾向がある。このため、カバレッジ性能の良い装置、例えば、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いて、アモルファスカーボン膜を形成することが検討されている。
【０００６】
しかし、縦型のバッチ式ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成すると、形成されたアモルファスカーボン膜表面の平坦度が悪く、表面ラフネスが悪化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかるアモルファスカーボン膜の形成方法は、
複数枚の被処理体が収容された反応室内を所定の温度に加熱し、加熱した反応室内に成膜用ガスを供給して被処理体にアモルファスカーボン膜を形成するアモルファスカーボン膜の形成方法であって、
前記被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する前に、前記反応室内にアミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とする。
【０００９】
前記反応室内に、前記アモルファスカーボン膜を形成する反応室内の温度よりも低い温度で前記アミノ系シランガスを供給することが好ましい。
前記反応室内の温度を室温〜７００℃に設定することが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点にかかるアモルファスカーボン膜の形成装置は、
複数枚の被処理体を収容する反応室と、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記反応室内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記反応室内にアミノ系シランガスを供給するアミノ系シランガス供給手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アミノ系シランガス供給手段を制御して前記反応室内にアミノ系シランガスを供給した後、前記加熱手段を制御して反応室内を所定の温度に加熱し、前記成膜用ガス供給手段を制御して所定の温度に加熱された反応室内に成膜用ガスを供給して当該被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の熱処理装置を示す図である。
【図２】図１の制御部の構成を示す図である。
【図３】高温Ｎ２パージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図４】高温Ｎ２パージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の成膜レートを示す図である。
【図５】高温Ｎ２パージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面ラフネス及びカバレッジ性能を示す図である。
【図６】アンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図７】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の成膜レートを示す図である。
【図８】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面ラフネス及びカバレッジ性能を示す図である。
【図９】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の形成条件及び表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【図１０】ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図１１】ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜、及び、アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【図１２】ＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図１３】ＤＣＳ、ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施し、成膜したアモルファスカーボン膜の表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置について説明する。本実施の形態では、図１に示すバッチ式の縦型熱処理装置を用いた場合を例に本発明を説明する。
【００１４】
図１に示すように、熱処理装置１は、反応室を形成する反応管２を備えている。反応管２は、例えば、長手方向が垂直方向に向けられた略円筒状に形成されている。反応管２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
【００１５】
反応管２の上端には、上端側に向かって縮径するように略円錐状に形成された頂部３が設けられている。頂部３の中央には反応管２内のガスを排気するための排気口４が設けられ、排気口４には排気管５が気密に接続されている。排気管５には、図示しないバルブ、後述する真空ポンプ１２７などの圧力調整機構が設けられ、反応管２内を所望の圧力（真空度）に制御する。
【００１６】
反応管２の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。また、蓋体６は、後述するボートエレベータ１２８により上下動可能に構成されている。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６が上昇すると、反応管２の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ１２８により蓋体６が下降すると、反応管２の下方側（炉口部分）が開口される。
【００１７】
蓋体６の上部には、保温筒７が設けられている。保温筒７は、反応管２の炉口部分からの放熱による反応管２内の温度低下を防止する抵抗発熱体からなる平面状のヒータ８と、このヒータ８を蓋体６の上面から所定の高さに支持する筒状の支持体９とから主に構成されている。
【００１８】
また、保温筒７の上方には、回転テーブル１０が設けられている。回転テーブル１０は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容するウエハボート１１を回転可能に載置する載置台として機能する。具体的には、回転テーブル１０の下部には回転支柱１２が設けられ、回転支柱１２はヒータ８の中央部を貫通して回転テーブル１０を回転させる回転機構１３に接続されている。回転機構１３は図示しないモータと、蓋体６の下面側から上面側に気密状態で貫通導入された回転軸１４を備える回転導入部１５とから主に構成されている。回転軸１４は回転テーブル１０の回転支柱１２に連結され、モータの回転力を回転支柱１２を介して回転テーブル１０に伝える。このため、回転機構１３のモータにより回転軸１４が回転すると、回転軸１４の回転力が回転支柱１２に伝えられて回転テーブル１０が回転する。
【００１９】
回転テーブル１０上には、ウエハボート１１が載置されている。ウエハボート１１は、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚収容可能に構成されている。このため、回転テーブル１０を回転させるとウエハボート１１が回転し、この回転により、ウエハボート１１内に収容された半導体ウエハＷが回転する。ウエハボート１１は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
【００２０】
また、反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ１６が設けられている。この昇温用ヒータ１６により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。
【００２１】
反応管２の下端近傍の側壁には、複数の処理ガス導入管１７が挿通（接続）されている。なお、図１では処理ガス導入管１７を１つだけ描いている。処理ガス導入管１７には、図示しない処理ガス供給源が接続されており、処理ガス供給源から処理ガス供給管１７を介して所望量の処理ガスが反応管２内に供給される。
【００２２】
処理ガスとしては、アモルファスカーボン膜を成膜する成膜用ガスがある。アモルファスカーボン膜を成膜する成膜用ガスとしては、例えば、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）等が挙げられる。本実施の形態では、後述するように、成膜用ガスとして、Ｃ２Ｈ４が用いられている。
【００２３】
また、後述するように、アモルファスカーボン膜を成膜する被処理体（半導体ウエハＷ）にシリコン層（Ｓｉ層）を形成する場合、Ｓｉ層を形成するためのシリコンソースが処理ガスとして、処理ガス供給管１７を介して、反応管２内に供給される。
シリコンソースとしては、アミノ系シラン、ＤＣＳ（ジクロロシラン）、ＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン）等が用いられる。アミノ系シランとしては、塩素（Ｃｌ）を含まないアミノ系シランであることが好ましい。塩素を含まないことにより、インキュベーションタイムが短くすることができるためである。このようなアミノ系シランとしては、例えば、ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）、ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）、ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）、ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、およびＢＡＳ（ブチルアミノシラン）が挙げられる。本実施の形態では、後述するように、シリコンソースとして、ＢＴＢＡＳ、ＤＣＳが用いられている。
【００２４】
反応管２の下端近傍の側面には、パージガス供給管１８が挿通されている。パージガス供給管１８には、図示しないパージガス供給源が接続されており、パージガス供給源からパージガス供給管１８を介して所望量のパージガス、例えば、窒素ガスが反応管２内に供給される。
【００２５】
また、後述するように、パージガスとして、アンモニアを反応管２内に供給する場合、図示しないアンモニア供給源がパージガス供給管１８または処理ガス導入管１７に接続され、アンモニア供給源からパージガス供給管１８または処理ガス導入管１７を介して、所望量のアンモニアが反応管２内に供給される。本実施の形態では、アンモニア供給源が処理ガス導入管１７に接続され、処理ガス導入管１７を介して、所望量のアンモニアが反応管２内に供給される。
【００２６】
また、熱処理装置１は、装置各部の制御を行う制御部１００を備えている。図２に制御部１００の構成を示す。図２に示すように、制御部１００には、操作パネル１２１、温度センサ（群）１２２、圧力計（群）１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等が接続されている。
【００２７】
操作パネル１２１は、表示画面と操作ボタンとを備え、オペレータの操作指示を制御部１００に伝え、また、制御部１００からの様々な情報を表示画面に表示する。
【００２８】
温度センサ（群）１２２は、反応管２内、排気管５内、処理ガス導入管１７内等の各部の温度を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
圧力計（群）１２３は、反応管２内、排気管５内、処理ガス導入管１７内等の各部の圧力を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
【００２９】
ヒータコントローラ１２４は、ヒータ８、及び、昇温用ヒータ１６を個別に制御するためのものであり、制御部１００からの指示に応答して、これらに通電してこれらを加熱し、また、これらの消費電力を個別に測定して、制御部１００に通知する。
【００３０】
ＭＦＣ制御部１２５は、処理ガス導入管１７、及び、パージガス供給管１８に設けられた図示しないマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を制御して、これらに流れるガスの流量を制御部１００から指示された量にするとともに、実際に流れたガスの流量を測定して、制御部１００に通知する。
【００３１】
バルブ制御部１２６は、各管に配置されたバルブの開度を制御部１００から指示された値に制御する。真空ポンプ１２７は、排気管５に接続され、反応管２内のガスを排気する。
【００３２】
ボートエレベータ１２８は、蓋体６を上昇させることにより、回転テーブル１０上に載置されたウエハボート１１（半導体ウエハＷ）を反応管２内にロードし、蓋体６を下降させることにより、回転テーブル１０上に載置されたウエハボート１１（半導体ウエハＷ）を反応管２内からアンロードする。
【００３３】
制御部１００は、レシピ記憶部１１１と、ＲＯＭ１１２と、ＲＡＭ１１３と、Ｉ／Ｏポート１１４と、ＣＰＵ１１５と、これらを相互に接続するバス１１６とから構成されている。
【００３４】
レシピ記憶部１１１には、セットアップ用レシピと複数のプロセス用レシピとが記憶されている。熱処理装置１の製造当初は、セットアップ用レシピのみが格納される。セットアップ用レシピは、各熱処理装置に応じた熱モデル等を生成する際に実行されるものである。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う熱処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、例えば、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みのウエハＷをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、処理ガスの供給の開始及び停止のタイミングと供給量などを規定する。
【００３５】
ＲＯＭ１１２は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ１１５の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１５のワークエリアなどとして機能する。
【００３６】
Ｉ／Ｏポート１１４は、操作パネル１２１、温度センサ１２２、圧力計１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等に接続され、データや信号の入出力を制御する。
【００３７】
ＣＰＵ（Central Processing Unit)１１５は、制御部１００の中枢を構成し、ＲＯＭ１１２に記憶された制御プログラムを実行し、操作パネル１２１からの指示に従って、レシピ記憶部１１１に記憶されているレシピ（プロセス用レシピ）に沿って、熱処理装置１の動作を制御する。すなわち、ＣＰＵ１１５は、温度センサ（群）１２２、圧力計（群）１２３、ＭＦＣ制御部１２５等に反応管２内、処理ガス導入管１７内、及び、排気管５内の各部の温度、圧力、流量等を測定させ、この測定データに基づいて、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７等に制御信号等を出力し、上記各部がプロセス用レシピに従うように制御する。
バス１１６は、各部の間で情報を伝達する。
【００３８】
次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いたアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。本発明のアモルファスカーボン膜の形成方法は、被処理体としての半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜を形成する前に、半導体ウエハＷのアモルファスカーボン膜形成領域に水が吸着されることを防止する吸着防止工程を実施する。吸着防止工程としては、高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水を除去する窒素パージ工程（高温Ｎ２パージ工程）、アンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージ工程、半導体ウエハＷに疎水性材料、例えば、ケイ素（Ｓｉ）の層を形成する疎水性層形成工程などが挙げられる。以下、これらの工程を含むアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。
【００３９】
まず、吸着防止工程として、高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水を除去する高温Ｎ２パージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図３に高温Ｎ２パージ工程を備えるアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００４０】
なお、本実施の形態では、半導体ウエハＷにエチレン（Ｃ２Ｈ４）を供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のアモルファスカーボン膜を形成する場合を例に本発明を説明する。また、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各部の動作は、制御部１００（ＣＰＵ１１５）により制御されている。また、各処理における反応管２内の温度、圧力、ガスの流量等は、前述のように、制御部１００（ＣＰＵ１１５）がヒータコントローラ１２４（ヒータ８、昇温用ヒータ１６）、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７等を制御することにより、図３に示すレシピに従った条件になる。
【００４１】
まず、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍ（１リットル／ｍｉｎ）の窒素を供給し、アモルファスカーボン膜を形成する被処理体としての半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００４２】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、９５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、２０００Ｐａ（１５Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００４３】
ここで、反応管２内の温度は、８００℃〜９５０℃であることが好ましく、８５０℃〜９００℃であることがより好ましい。８００℃より低いと半導体ウエハＷからの水を除去できないおそれがあり、９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生するおそれがあるためである。
また、反応管２内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００４４】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、５ｓｌｍの窒素（Ｎ２）を供給する窒素パージを行う（高温Ｎ２パージ工程）。この高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水が除去され、アモルファスカーボン膜形成領域に水が発生（吸着）しなくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスを良好にすることができる。
【００４５】
次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、８５０℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００４６】
反応管２内の温度は、８００℃〜９００℃であることが好ましく、８００℃〜８５０℃であることがより好ましい。反応管２内の温度が９００℃より高いと、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。一方、反応管２内の温度が８００℃より低いと、反応管２内の圧力を低くすることができず、形成されるアモルファスカーボン膜表面の平坦度が悪化するおそれがあるためである。反応管２内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００４７】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガスを反応管２内に導入する。本実施の形態では、例えば、図３（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ（１リットル／ｍｉｎ）供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００４８】
このように、成膜工程前に、半導体ウエハＷからの水を除去する高温Ｎ２パージを実施しているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００４９】
半導体ウエハＷの表面に所定厚、例えば、３０ｎｍのアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。なお、反応管２内のガスを確実に排出するために、反応管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すことが好ましい。
【００５０】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図３（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００５１】
次に、高温Ｎ２パージの効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例１）、成膜工程での反応管２内の温度及び圧力を８００℃、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例２）、実施例１、２の条件で高温Ｎ２パージ工程を実施せずにアモルファスカーボン膜を形成した場合（比較例１、２）の成膜レートを測定した。その結果を図４に示す。また、その表面及び断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面ラフネスについて、非常に良い「◎」、良い「○」、やや悪い「△」、悪い「×」の４段階で評価した。さらに、カバレッジ性能についても測定した。これらの結果を図５に示す。
【００５２】
実施例１、２と、比較例１、２とから、全ての被処理体について、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、成膜レート（ｎｍ／ｍｉｎ）が向上することが確認できた。また、全ての被処理体について、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、表面ラフネスが良好になることが確認できた。なお、カバレッジ性能は、高温Ｎ２パージ工程の実施の有無に拘わらず、全て９０％以上と良好であった。このように、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、成膜レートが向上するとともに、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。
【００５３】
次に、吸着防止工程として、アンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図６にアンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００５４】
まず、反応管２内を、図６（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００５５】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、９５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図６（ｂ）に示すように、１６０００Ｐａ（１２０Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００５６】
ここで、反応管２内の温度は、８００℃〜９５０℃であることが好ましい。８００℃より低いと表面ラフネスを良好にできないおそれがあり、９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、８５０℃〜９５０℃であることがより好ましい。係る範囲内で表面ラフネスが特に良好になるためである。
また、反応管２内の圧力は、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００５７】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図６（ｅ）に示すように、２ｓｌｍのアンモニア（ＮＨ３）を供給するアンモニアパージを行う（アンモニアパージ工程）。このアンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水が除去され、アモルファスカーボン膜形成領域に水が発生（吸着）しなくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなる。さらに、アンモニアパージにより、半導体ウエハＷの表面窒化が促進されるので、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しにくくなる。
【００５８】
アンモニアパージが終了すると、処理ガス導入管１７からのアンモニアの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図６（ｂ）に示すように、２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、８５０℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００５９】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図６（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００６０】
このように、成膜工程前に、半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージを行っているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。特に、アモルファスカーボン膜の膜厚が薄く、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しやすい場合であっても、アンモニアパージにより、半導体ウエハＷの表面窒化を促進しているので、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しにくい。このため、表面ラフネスをより良好にすることができる。
また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００６１】
半導体ウエハＷの表面に所定厚、例えば、３０ｎｍのアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００６２】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図６（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００６３】
次に、アンモニアパージの効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例３）、成膜工程での反応管２内の温度及び圧力を８００℃、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例４）の成膜レートを測定した。その結果を図７に示す。また、その表面及び断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面ラフネスについて、前述と同様に、非常に良い「◎」、良い「○」、やや悪い「△」、悪い「×」の４段階で評価した。さらに、カバレッジ性能についても測定した。これらの結果を図８に示す。なお、比較のため、前述の比較例１、２の結果を図７、８に示す。
【００６４】
実施例３、４と、比較例１、２とから、全ての被処理体について、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レート（ｎｍ／ｍｉｎ）が向上することが確認できた。また、全ての被処理体について、アンモニアパージ工程を実施することにより、表面ラフネスがさらに良好になることが確認できた。カバレッジ性能については、アンモニアパージ工程の実施の有無に拘わらず、全て９０％以上と良好であった。このように、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レートが向上するとともに、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。
【００６５】
また、表面ラフネスについて、電子顕微鏡（ＳＥＭ）での観察とは異なる評価方法により評価を行った。具体的には、図９（ａ）に示す各条件で、１５ｎｍ厚のアモルファスカーボン膜を形成し、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した。この結果を図９（ｂ）に示す。
【００６６】
図９に示すように、高温Ｎ２パージ工程を実施するよりもアンモニアパージ工程を実施する方が表面粗さ（Ｒａ）の値が小さくなることが確認できた。このため、アモルファスカーボン膜の膜厚が薄く、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しやすい場合には、高温Ｎ２パージ工程よりもアンモニアパージ工程を実施することが好ましいことが確認できた。なお、高温Ｎ２パージ工程での表面ラフネスの結果は、アンモニアパージ工程の結果に比べて悪いだけであり、この値であっても問題は生じない。
【００６７】
また、アンモニアパージ工程での反応管２内の温度を８００℃〜９５０℃にすることにより、表面ラフネスが良好になることが確認でき、さらに、８５０℃〜９５０℃にすることにより表面ラフネスが良好になることが確認できた。
【００６８】
次に、吸着防止工程として、半導体ウエハＷに疎水性材料の層を形成する疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。なお、本実施の形態では、半導体ウエハＷにＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）を供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する場合と、疎水性材料としてアミノ系シラン、例えば、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）を用いて、半導体ウエハＷ上に所定厚の疎水性層（ケイ素（Ｓｉ）の層）を形成する場合と、疎水性材料としてジクロロシラン（ＤＣＳ）を用いて疎水性層（Ｓｉの層）を形成する場合とを例に本発明を説明する。
【００６９】
まず、ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図１０にＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００７０】
まず、反応管２内を、図１０（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００７１】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、５５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１０（ｂ）に示すように、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００７２】
ここで、反応管２内の温度は、９５０℃以下であることが好ましい。９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生し、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、後述する成膜工程時の反応管２内の温度以下であることが好ましい。Ｓｉ層の形成は、比較的低温でも可能であり、成膜工程時の反応管２内の温度以下にすることにより、反応管２内の温度を低温化させることができるためである。例えば、成膜工程時の反応管２内の温度が７００℃の場合、反応管２内の温度は、室温〜７００℃であることが好ましく、４００℃〜７００℃であることがさらに好ましい。４００℃以上とすることにより、ＢＴＢＡＳの供給によってＳｉ層が確実に形成されるためである。
また、反応管２内の圧力は、１．３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００７３】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図１０（ｅ）に示すように、０．１ｓｌｍのＢＴＢＡＳを供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する（疎水性層形成工程）。このＳｉ層は、疎水性の層であり、アモルファスカーボン膜形成領域に水が吸着しにくくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスを良好にすることができる。
【００７４】
半導体ウエハＷ上に所定厚のＳｉ層が形成されると、処理ガス導入管１７からのＢＴＢＡＳの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１０（ｂ）に示すように、３３２５０Ｐａ（２５０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、７００℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００７５】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図１０（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００７６】
このように、成膜工程前に、Ｓｉ層を形成する疎水性層形成工程を行っているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜（反応）が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００７７】
さらに、本実施の形態では、疎水性層形成工程時の反応管２内の温度を、成膜工程時の反応管２内の温度である７００℃以下にしているので、反応管２内の温度を低温化させることができる。
【００７８】
半導体ウエハＷの表面に所定厚のアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００７９】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図１０（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００８０】
次に、Ｓｉ層形成の効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成し（実施例１２）、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した。また、比較のため、疎水性層形成工程に変えて、９５０℃、１６０００Ｐａ（１２０Ｔｏｒｒ）でのアンモニアパージ工程を実施し、アモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例１３）についても同様に表面ラフネスを評価した。この結果を図１１に示す。
【００８１】
図１１に示すように、疎水性層形成工程を実施することによりアンモニアパージ工程と同様に、表面ラフネスが良好になることが確認できた。また、実施例１２、１３について、カバレッジ性能を確認したところ、全て９０％以上と良好であった。このため、疎水性層形成工程を実施することにより、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。さらに、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化できることが確認できた。
【００８２】
次に、ＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図１２にＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００８３】
まず、反応管２内を、図１２（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００８４】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、６３０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１２（ｂ）に示すように、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００８５】
反応管２内の温度は、ＢＴＢＡＳを用いた場合と同様に、９５０℃以下であることが好ましい。９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生し、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、成膜工程時の反応管２内の温度以下であることが好ましい。Ｓｉ層の形成は、比較的低温でも可能であり、成膜工程時の反応管２内の温度以下にすることにより、反応管２内の温度を低温化させることができるためである。例えば、成膜工程時の反応管２内の温度が８００℃の場合、反応管２内の温度は、室温〜８００℃であることが好ましく、４００℃〜８００℃であることがさらに好ましい。
反応管２内の圧力は、１．３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００８６】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図１０（ｅ）に示すように、０．１ｓｌｍのＤＣＳを供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する（疎水性層形成工程）。
【００８７】
半導体ウエハＷ上に所定厚のＳｉ層が形成されると、処理ガス導入管１７からのＤＣＳの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１２（ｂ）に示すように、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、８００℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００８８】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図１２（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００８９】
半導体ウエハＷの表面に所定厚のアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００９０】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図１２（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００９１】
次に、ＤＣＳを用いたＳｉ層形成の効果を確認するため、被処理体としてＳｉＯ２ウエハを用い、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成し、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した（実施例１４）。なお、本例では、反応管２の上部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＥＮＴＥＲ）、下部（ＢＯＴＴＯＭ）の３箇所の位置で形成したアモルファスカーボン膜について表面ラフネスを評価した。また、ＢＴＢＡＳを用いてＳｉ層を形成し、同様の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合についても表面ラフネスを評価した（実施例１５）。なお、ＤＣＳを用いたＳｉ層形成ではＤＣＳを１０分間供給してＳｉ層を形成し、ＢＴＢＡＳを用いたＳｉ層形成ではＤＣＳを１０分間供給してＳｉ層を形成した。この結果を図１３に示す。
【００９２】
図１３に示すように、実施例１４、１５の疎水性層形成工程を実施することにより、表面ラフネスが良好になることが確認できた。また、実施例１４、１５について、カバレッジ性能を確認したところ、全て９０％以上と良好であった。このため、ＤＣＳを用いた疎水性層形成工程を実施しても、ＢＴＢＡＳを用いた疎水性層形成工程を実施しても、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。さらに、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化できることが確認できた。また、ＤＣＳよりも、塩素を含まないＢＴＢＡＳを用いた疎水性層形成工程を実施する方が表面ラフネスが良好になることが確認できた。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜の形成する前に、高温Ｎ２パージ工程、アンモニアパージ工程、または、疎水性層形成工程の吸着防止工程を実施することにより、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。さらに、高温Ｎ２パージ工程、または、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レートを向上させることができ、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化することができる。
【００９４】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
【００９５】
上記実施の形態では、高温Ｎ２パージ工程、アンモニアパージ工程、または、疎水性層形成工程のいずれかの工程を実施した場合を例に本発明を説明したが、例えば、アモルファスカーボン膜を形成する下地層の種類、デバイスへの影響等を考慮し、これらの工程を組み合わせてもよい。
【００９６】
上記実施の形態では、疎水性層形成工程において、Ｓｉ層を形成した場合を例に本発明を説明したが、疎水性層はＳｉ層に限定されるものではなく、デバイスへの影響がない範囲で、各種の疎水性材料からなる層を形成することが可能である。
【００９７】
上記実施の形態では、疎水性層形成工程のＳｉ層形成にＢＴＢＡＳ、ＤＣＳを用いた場合を例に本発明を説明したが、Ｓｉ層を形成するための処理ガスは、これらに限定されるものでなく、ＴＤＭＡＳのようなアミノシラン、ＨＣＤであってもよい。また、反応室２内の温度は、処理ガスにＢＴＢＡＳを用いた場合には室温〜６００℃、処理ガスにＤＣＳを用いた場合には４００℃〜６３０℃、処理ガスにＨＣＤを用いた場合には３００℃〜５５０℃、処理ガスにＴＤＭＡＳを用いた場合には室温〜５５０℃とすることが好ましい。
【００９８】
上記実施の形態では、熱処理装置として、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。
【００９９】
本発明の実施の形態にかかる制御部１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部１００を構成することができる。
【０１００】
そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜の形成に有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 熱処理装置
２ 反応管
３ 頂部
４ 排気口
５ 排気管
６ 蓋体
７ 保温筒
８ ヒータ
９ 支持体
１０ 回転テーブル
１１ ウエハボート
１２ 回転支柱
１３ 回転機構
１４ 回転軸
１５ 回転導入部
１６ 昇温用ヒータ
１７ 処理ガス導入管
１８ パージガス供給管
１００ 制御部
１１１ レシピ記憶部
１１２ ＲＯＭ
１１３ ＲＡＭ
１１４ Ｉ／Ｏポート
１１５ ＣＰＵ
１１６ バス
１２１ 操作パネル
１２２ 温度センサ
１２３ 圧力計
１２４ ヒータコントローラ
１２５ ＭＦＣ制御部
１２６ バルブ制御部
１２７ 真空ポンプ
１２８ ボートエレベータ
Ｗ 半導体ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造プロセスにおいては、配線部の抵抗や容量の一層の低減を図るために、低誘電率の層間絶縁膜の開発が進められており、低誘電率の層間絶縁膜として、アモルファスカーボン膜を用いることが提案されている。また、集積回路の製造工程では、ハードマスクとして、アモルファスカーボン膜が使用されている。
【０００３】
このようなアモルファスカーボン膜は、例えば、特許文献１に、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を用いて、チャンバ内に環状炭化水素ガスを供給し、チャンバ内にプラズマを生成して成膜することが提案されているように、枚葉式のプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を用いて形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５９８１０００号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような枚葉式のプラズマＣＶＤ装置を用いた薄膜の形成では、一般に、カバレッジ性能が悪いという傾向がある。このため、カバレッジ性能の良い装置、例えば、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いて、アモルファスカーボン膜を形成することが検討されている。
【０００６】
しかし、縦型のバッチ式ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成すると、形成されたアモルファスカーボン膜表面の平坦度が悪く、表面ラフネスが悪化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかるアモルファスカーボン膜の形成方法は、
複数枚の被処理体が収容された反応室内を所定の温度に加熱し、加熱した反応室内に成膜用ガスを供給して被処理体にアモルファスカーボン膜を形成するアモルファスカーボン膜の形成方法であって、
前記被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する前に、前記反応室内にアミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とする。
【０００９】
前記反応室内に、前記アモルファスカーボン膜を形成する反応室内の温度よりも低い温度で前記アミノ系シランガスを供給することが好ましい。
前記反応室内の温度を室温〜７００℃に設定することが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点にかかるアモルファスカーボン膜の形成装置は、
複数枚の被処理体を収容する反応室と、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記反応室内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記反応室内にアミノ系シランガスを供給するアミノ系シランガス供給手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アミノ系シランガス供給手段を制御して前記反応室内にアミノ系シランガスを供給した後、前記加熱手段を制御して反応室内を所定の温度に加熱し、前記成膜用ガス供給手段を制御して所定の温度に加熱された反応室内に成膜用ガスを供給して当該被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態の熱処理装置を示す図である。
【図２】図１の制御部の構成を示す図である。
【図３】高温Ｎ２パージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図４】高温Ｎ２パージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の成膜レートを示す図である。
【図５】高温Ｎ２パージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面ラフネス及びカバレッジ性能を示す図である。
【図６】アンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図７】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の成膜レートを示す図である。
【図８】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面ラフネス及びカバレッジ性能を示す図である。
【図９】アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の形成条件及び表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【図１０】ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図１１】ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜、及び、アンモニアパージ工程を実施して成膜したアモルファスカーボン膜の表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【図１２】ＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するレシピを示した図である。
【図１３】ＤＣＳ、ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施し、成膜したアモルファスカーボン膜の表面粗さ（Ｒａ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のアモルファスカーボン膜の形成方法および形成装置について説明する。本実施の形態では、図１に示すバッチ式の縦型熱処理装置を用いた場合を例に本発明を説明する。
【００１４】
図１に示すように、熱処理装置１は、反応室を形成する反応管２を備えている。反応管２は、例えば、長手方向が垂直方向に向けられた略円筒状に形成されている。反応管２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
【００１５】
反応管２の上端には、上端側に向かって縮径するように略円錐状に形成された頂部３が設けられている。頂部３の中央には反応管２内のガスを排気するための排気口４が設けられ、排気口４には排気管５が気密に接続されている。排気管５には、図示しないバルブ、後述する真空ポンプ１２７などの圧力調整機構が設けられ、反応管２内を所望の圧力（真空度）に制御する。
【００１６】
反応管２の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。また、蓋体６は、後述するボートエレベータ１２８により上下動可能に構成されている。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６が上昇すると、反応管２の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ１２８により蓋体６が下降すると、反応管２の下方側（炉口部分）が開口される。
【００１７】
蓋体６の上部には、保温筒７が設けられている。保温筒７は、反応管２の炉口部分からの放熱による反応管２内の温度低下を防止する抵抗発熱体からなる平面状のヒータ８と、このヒータ８を蓋体６の上面から所定の高さに支持する筒状の支持体９とから主に構成されている。
【００１８】
また、保温筒７の上方には、回転テーブル１０が設けられている。回転テーブル１０は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容するウエハボート１１を回転可能に載置する載置台として機能する。具体的には、回転テーブル１０の下部には回転支柱１２が設けられ、回転支柱１２はヒータ８の中央部を貫通して回転テーブル１０を回転させる回転機構１３に接続されている。回転機構１３は図示しないモータと、蓋体６の下面側から上面側に気密状態で貫通導入された回転軸１４を備える回転導入部１５とから主に構成されている。回転軸１４は回転テーブル１０の回転支柱１２に連結され、モータの回転力を回転支柱１２を介して回転テーブル１０に伝える。このため、回転機構１３のモータにより回転軸１４が回転すると、回転軸１４の回転力が回転支柱１２に伝えられて回転テーブル１０が回転する。
【００１９】
回転テーブル１０上には、ウエハボート１１が載置されている。ウエハボート１１は、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚収容可能に構成されている。このため、回転テーブル１０を回転させるとウエハボート１１が回転し、この回転により、ウエハボート１１内に収容された半導体ウエハＷが回転する。ウエハボート１１は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
【００２０】
また、反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ１６が設けられている。この昇温用ヒータ１６により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。
【００２１】
反応管２の下端近傍の側壁には、複数の処理ガス導入管１７が挿通（接続）されている。なお、図１では処理ガス導入管１７を１つだけ描いている。処理ガス導入管１７には、図示しない処理ガス供給源が接続されており、処理ガス供給源から処理ガス供給管１７を介して所望量の処理ガスが反応管２内に供給される。
【００２２】
処理ガスとしては、アモルファスカーボン膜を成膜する成膜用ガスがある。アモルファスカーボン膜を成膜する成膜用ガスとしては、例えば、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、メタン（ＣＨ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ブチン（Ｃ４Ｈ６）等が挙げられる。本実施の形態では、後述するように、成膜用ガスとして、Ｃ２Ｈ４が用いられている。
【００２３】
また、後述するように、アモルファスカーボン膜を成膜する被処理体（半導体ウエハＷ）にシリコン層（Ｓｉ層）を形成する場合、Ｓｉ層を形成するためのシリコンソースが処理ガスとして、処理ガス供給管１７を介して、反応管２内に供給される。
シリコンソースとしては、アミノ系シラン、ＤＣＳ（ジクロロシラン）、ＨＣＤ（ヘキサクロロジシラン）等が用いられる。アミノ系シランとしては、塩素（Ｃｌ）を含まないアミノ系シランであることが好ましい。塩素を含まないことにより、インキュベーションタイムが短くすることができるためである。このようなアミノ系シランとしては、例えば、ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）、ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）、ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）、ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、およびＢＡＳ（ブチルアミノシラン）が挙げられる。本実施の形態では、後述するように、シリコンソースとして、ＢＴＢＡＳ、ＤＣＳが用いられている。
【００２４】
反応管２の下端近傍の側面には、パージガス供給管１８が挿通されている。パージガス供給管１８には、図示しないパージガス供給源が接続されており、パージガス供給源からパージガス供給管１８を介して所望量のパージガス、例えば、窒素ガスが反応管２内に供給される。
【００２５】
また、後述するように、パージガスとして、アンモニアを反応管２内に供給する場合、図示しないアンモニア供給源がパージガス供給管１８または処理ガス導入管１７に接続され、アンモニア供給源からパージガス供給管１８または処理ガス導入管１７を介して、所望量のアンモニアが反応管２内に供給される。本実施の形態では、アンモニア供給源が処理ガス導入管１７に接続され、処理ガス導入管１７を介して、所望量のアンモニアが反応管２内に供給される。
【００２６】
また、熱処理装置１は、装置各部の制御を行う制御部１００を備えている。図２に制御部１００の構成を示す。図２に示すように、制御部１００には、操作パネル１２１、温度センサ（群）１２２、圧力計（群）１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等が接続されている。
【００２７】
操作パネル１２１は、表示画面と操作ボタンとを備え、オペレータの操作指示を制御部１００に伝え、また、制御部１００からの様々な情報を表示画面に表示する。
【００２８】
温度センサ（群）１２２は、反応管２内、排気管５内、処理ガス導入管１７内等の各部の温度を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
圧力計（群）１２３は、反応管２内、排気管５内、処理ガス導入管１７内等の各部の圧力を測定し、その測定値を制御部１００に通知する。
【００２９】
ヒータコントローラ１２４は、ヒータ８、及び、昇温用ヒータ１６を個別に制御するためのものであり、制御部１００からの指示に応答して、これらに通電してこれらを加熱し、また、これらの消費電力を個別に測定して、制御部１００に通知する。
【００３０】
ＭＦＣ制御部１２５は、処理ガス導入管１７、及び、パージガス供給管１８に設けられた図示しないマスフローコントローラ（ＭＦＣ）を制御して、これらに流れるガスの流量を制御部１００から指示された量にするとともに、実際に流れたガスの流量を測定して、制御部１００に通知する。
【００３１】
バルブ制御部１２６は、各管に配置されたバルブの開度を制御部１００から指示された値に制御する。真空ポンプ１２７は、排気管５に接続され、反応管２内のガスを排気する。
【００３２】
ボートエレベータ１２８は、蓋体６を上昇させることにより、回転テーブル１０上に載置されたウエハボート１１（半導体ウエハＷ）を反応管２内にロードし、蓋体６を下降させることにより、回転テーブル１０上に載置されたウエハボート１１（半導体ウエハＷ）を反応管２内からアンロードする。
【００３３】
制御部１００は、レシピ記憶部１１１と、ＲＯＭ１１２と、ＲＡＭ１１３と、Ｉ／Ｏポート１１４と、ＣＰＵ１１５と、これらを相互に接続するバス１１６とから構成されている。
【００３４】
レシピ記憶部１１１には、セットアップ用レシピと複数のプロセス用レシピとが記憶されている。熱処理装置１の製造当初は、セットアップ用レシピのみが格納される。セットアップ用レシピは、各熱処理装置に応じた熱モデル等を生成する際に実行されるものである。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う熱処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、例えば、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みのウエハＷをアンロードするまでの、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、処理ガスの供給の開始及び停止のタイミングと供給量などを規定する。
【００３５】
ＲＯＭ１１２は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ１１５の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ１１３は、ＣＰＵ１１５のワークエリアなどとして機能する。
【００３６】
Ｉ／Ｏポート１１４は、操作パネル１２１、温度センサ１２２、圧力計１２３、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７、ボートエレベータ１２８等に接続され、データや信号の入出力を制御する。
【００３７】
ＣＰＵ（Central Processing Unit)１１５は、制御部１００の中枢を構成し、ＲＯＭ１１２に記憶された制御プログラムを実行し、操作パネル１２１からの指示に従って、レシピ記憶部１１１に記憶されているレシピ（プロセス用レシピ）に沿って、熱処理装置１の動作を制御する。すなわち、ＣＰＵ１１５は、温度センサ（群）１２２、圧力計（群）１２３、ＭＦＣ制御部１２５等に反応管２内、処理ガス導入管１７内、及び、排気管５内の各部の温度、圧力、流量等を測定させ、この測定データに基づいて、ヒータコントローラ１２４、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７等に制御信号等を出力し、上記各部がプロセス用レシピに従うように制御する。
バス１１６は、各部の間で情報を伝達する。
【００３８】
次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いたアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。本発明のアモルファスカーボン膜の形成方法は、被処理体としての半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜を形成する前に、半導体ウエハＷのアモルファスカーボン膜形成領域に水が吸着されることを防止する吸着防止工程を実施する。吸着防止工程としては、高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水を除去する窒素パージ工程（高温Ｎ２パージ工程）、アンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージ工程、半導体ウエハＷに疎水性材料、例えば、ケイ素（Ｓｉ）の層を形成する疎水性層形成工程などが挙げられる。以下、これらの工程を含むアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。
【００３９】
まず、吸着防止工程として、高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水を除去する高温Ｎ２パージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図３に高温Ｎ２パージ工程を備えるアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００４０】
なお、本実施の形態では、半導体ウエハＷにエチレン（Ｃ２Ｈ４）を供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のアモルファスカーボン膜を形成する場合を例に本発明を説明する。また、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各部の動作は、制御部１００（ＣＰＵ１１５）により制御されている。また、各処理における反応管２内の温度、圧力、ガスの流量等は、前述のように、制御部１００（ＣＰＵ１１５）がヒータコントローラ１２４（ヒータ８、昇温用ヒータ１６）、ＭＦＣ制御部１２５、バルブ制御部１２６、真空ポンプ１２７等を制御することにより、図３に示すレシピに従った条件になる。
【００４１】
まず、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍ（１リットル／ｍｉｎ）の窒素を供給し、アモルファスカーボン膜を形成する被処理体としての半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００４２】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、９５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、２０００Ｐａ（１５Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００４３】
ここで、反応管２内の温度は、８００℃〜９５０℃であることが好ましく、８５０℃〜９００℃であることがより好ましい。８００℃より低いと半導体ウエハＷからの水を除去できないおそれがあり、９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生するおそれがあるためである。
また、反応管２内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００４４】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、５ｓｌｍの窒素（Ｎ２）を供給する窒素パージを行う（高温Ｎ２パージ工程）。この高温Ｎ２パージにより半導体ウエハＷからの水が除去され、アモルファスカーボン膜形成領域に水が発生（吸着）しなくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスを良好にすることができる。
【００４５】
次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図３（ｂ）に示すように、２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、８５０℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００４６】
反応管２内の温度は、８００℃〜９００℃であることが好ましく、８００℃〜８５０℃であることがより好ましい。反応管２内の温度が９００℃より高いと、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。一方、反応管２内の温度が８００℃より低いと、反応管２内の圧力を低くすることができず、形成されるアモルファスカーボン膜表面の平坦度が悪化するおそれがあるためである。反応管２内の圧力は、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００４７】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガスを反応管２内に導入する。本実施の形態では、例えば、図３（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ（１リットル／ｍｉｎ）供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００４８】
このように、成膜工程前に、半導体ウエハＷからの水を除去する高温Ｎ２パージを実施しているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００４９】
半導体ウエハＷの表面に所定厚、例えば、３０ｎｍのアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。なお、反応管２内のガスを確実に排出するために、反応管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すことが好ましい。
【００５０】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図３（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図３（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図３（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００５１】
次に、高温Ｎ２パージの効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例１）、成膜工程での反応管２内の温度及び圧力を８００℃、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例２）、実施例１、２の条件で高温Ｎ２パージ工程を実施せずにアモルファスカーボン膜を形成した場合（比較例１、２）の成膜レートを測定した。その結果を図４に示す。また、その表面及び断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面ラフネスについて、非常に良い「◎」、良い「○」、やや悪い「△」、悪い「×」の４段階で評価した。さらに、カバレッジ性能についても測定した。これらの結果を図５に示す。
【００５２】
実施例１、２と、比較例１、２とから、全ての被処理体について、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、成膜レート（ｎｍ／ｍｉｎ）が向上することが確認できた。また、全ての被処理体について、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、表面ラフネスが良好になることが確認できた。なお、カバレッジ性能は、高温Ｎ２パージ工程の実施の有無に拘わらず、全て９０％以上と良好であった。このように、高温Ｎ２パージ工程を実施することにより、成膜レートが向上するとともに、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。
【００５３】
次に、吸着防止工程として、アンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図６にアンモニアパージ工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００５４】
まず、反応管２内を、図６（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００５５】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、９５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図６（ｂ）に示すように、１６０００Ｐａ（１２０Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００５６】
ここで、反応管２内の温度は、８００℃〜９５０℃であることが好ましい。８００℃より低いと表面ラフネスを良好にできないおそれがあり、９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、８５０℃〜９５０℃であることがより好ましい。係る範囲内で表面ラフネスが特に良好になるためである。
また、反応管２内の圧力は、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜５３２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）〜２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００５７】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図６（ｅ）に示すように、２ｓｌｍのアンモニア（ＮＨ３）を供給するアンモニアパージを行う（アンモニアパージ工程）。このアンモニアパージにより半導体ウエハＷからの水が除去され、アモルファスカーボン膜形成領域に水が発生（吸着）しなくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなる。さらに、アンモニアパージにより、半導体ウエハＷの表面窒化が促進されるので、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しにくくなる。
【００５８】
アンモニアパージが終了すると、処理ガス導入管１７からのアンモニアの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図６（ｂ）に示すように、２６６０Ｐａ（２０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、８５０℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００５９】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図６（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００６０】
このように、成膜工程前に、半導体ウエハＷからの水を除去するアンモニアパージを行っているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。特に、アモルファスカーボン膜の膜厚が薄く、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しやすい場合であっても、アンモニアパージにより、半導体ウエハＷの表面窒化を促進しているので、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しにくい。このため、表面ラフネスをより良好にすることができる。
また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００６１】
半導体ウエハＷの表面に所定厚、例えば、３０ｎｍのアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００６２】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図６（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図６（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図６（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００６３】
次に、アンモニアパージの効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例３）、成膜工程での反応管２内の温度及び圧力を８００℃、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）としてアモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例４）の成膜レートを測定した。その結果を図７に示す。また、その表面及び断面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、表面ラフネスについて、前述と同様に、非常に良い「◎」、良い「○」、やや悪い「△」、悪い「×」の４段階で評価した。さらに、カバレッジ性能についても測定した。これらの結果を図８に示す。なお、比較のため、前述の比較例１、２の結果を図７、８に示す。
【００６４】
実施例３、４と、比較例１、２とから、全ての被処理体について、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レート（ｎｍ／ｍｉｎ）が向上することが確認できた。また、全ての被処理体について、アンモニアパージ工程を実施することにより、表面ラフネスがさらに良好になることが確認できた。カバレッジ性能については、アンモニアパージ工程の実施の有無に拘わらず、全て９０％以上と良好であった。このように、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レートが向上するとともに、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。
【００６５】
また、表面ラフネスについて、電子顕微鏡（ＳＥＭ）での観察とは異なる評価方法により評価を行った。具体的には、図９（ａ）に示す各条件で、１５ｎｍ厚のアモルファスカーボン膜を形成し、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ：Atomic Force Microscope）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した。この結果を図９（ｂ）に示す。
【００６６】
図９に示すように、高温Ｎ２パージ工程を実施するよりもアンモニアパージ工程を実施する方が表面粗さ（Ｒａ）の値が小さくなることが確認できた。このため、アモルファスカーボン膜の膜厚が薄く、半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生しやすい場合には、高温Ｎ２パージ工程よりもアンモニアパージ工程を実施することが好ましいことが確認できた。なお、高温Ｎ２パージ工程での表面ラフネスの結果は、アンモニアパージ工程の結果に比べて悪いだけであり、この値であっても問題は生じない。
【００６７】
また、アンモニアパージ工程での反応管２内の温度を８００℃〜９５０℃にすることにより、表面ラフネスが良好になることが確認でき、さらに、８５０℃〜９５０℃にすることにより表面ラフネスが良好になることが確認できた。
【００６８】
次に、吸着防止工程として、半導体ウエハＷに疎水性材料の層を形成する疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。なお、本実施の形態では、半導体ウエハＷにＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）を供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する場合と、疎水性材料としてアミノ系シラン、例えば、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）を用いて、半導体ウエハＷ上に所定厚の疎水性層（ケイ素（Ｓｉ）の層）を形成する場合と、疎水性材料としてジクロロシラン（ＤＣＳ）を用いて疎水性層（Ｓｉの層）を形成する場合とを例に本発明を説明する。
【００６９】
まず、ＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図１０にＢＴＢＡＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００７０】
まず、反応管２内を、図１０（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００７１】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、５５０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１０（ｂ）に示すように、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００７２】
ここで、反応管２内の温度は、９５０℃以下であることが好ましい。９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生し、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、後述する成膜工程時の反応管２内の温度以下であることが好ましい。Ｓｉ層の形成は、比較的低温でも可能であり、成膜工程時の反応管２内の温度以下にすることにより、反応管２内の温度を低温化させることができるためである。例えば、成膜工程時の反応管２内の温度が７００℃の場合、反応管２内の温度は、室温〜７００℃であることが好ましく、４００℃〜７００℃であることがさらに好ましい。４００℃以上とすることにより、ＢＴＢＡＳの供給によってＳｉ層が確実に形成されるためである。
また、反応管２内の圧力は、１．３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００７３】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図１０（ｅ）に示すように、０．１ｓｌｍのＢＴＢＡＳを供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する（疎水性層形成工程）。このＳｉ層は、疎水性の層であり、アモルファスカーボン膜形成領域に水が吸着しにくくなる。このため、アモルファスカーボン膜成膜の際に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜反応が起こりにくくなり、表面ラフネスを良好にすることができる。
【００７４】
半導体ウエハＷ上に所定厚のＳｉ層が形成されると、処理ガス導入管１７からのＢＴＢＡＳの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１０（ｂ）に示すように、３３２５０Ｐａ（２５０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、７００℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００７５】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図１０（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００７６】
このように、成膜工程前に、Ｓｉ層を形成する疎水性層形成工程を行っているので、成膜工程中に、半導体ウエハＷとアモルファスカーボン膜との界面でエッチングのような異常な成膜（反応）が起こりにくくなり、表面ラフネスが良好になる。また、バッチ式の縦型ＣＶＤ装置を用いてアモルファスカーボン膜を形成しているので、カバレッジ性能が良好なアモルファスカーボン膜を形成できる。このため、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。
【００７７】
さらに、本実施の形態では、疎水性層形成工程時の反応管２内の温度を、成膜工程時の反応管２内の温度である７００℃以下にしているので、反応管２内の温度を低温化させることができる。
【００７８】
半導体ウエハＷの表面に所定厚のアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００７９】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１０（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図１０（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１０（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００８０】
次に、Ｓｉ層形成の効果を確認するため、被処理体としてＳｉウエハ、ＳｉＯ２ウエハ、ＳｉＮウエハのそれぞれについて、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成し（実施例１２）、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した。また、比較のため、疎水性層形成工程に変えて、９５０℃、１６０００Ｐａ（１２０Ｔｏｒｒ）でのアンモニアパージ工程を実施し、アモルファスカーボン膜を形成した場合（実施例１３）についても同様に表面ラフネスを評価した。この結果を図１１に示す。
【００８１】
図１１に示すように、疎水性層形成工程を実施することによりアンモニアパージ工程と同様に、表面ラフネスが良好になることが確認できた。また、実施例１２、１３について、カバレッジ性能を確認したところ、全て９０％以上と良好であった。このため、疎水性層形成工程を実施することにより、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。さらに、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化できることが確認できた。
【００８２】
次に、ＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法について説明する。図１２にＤＣＳを用いて疎水性層形成工程を実施するアモルファスカーボン膜の形成方法を説明するためのレシピを示す。
【００８３】
まず、反応管２内を、図１２（ａ）に示すように、３００℃に設定する。また、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、半導体ウエハＷが収容されているウエハボート１１を蓋体６上に載置し、ボートエレベータ１２８により蓋体６を上昇させ、半導体ウエハＷを反応管２内にロードする（ロード工程）。
【００８４】
次に、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給するとともに、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、６３０℃に設定する。また、反応管２内のガスを排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１２（ｂ）に示すように、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）に減圧する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（安定化工程）。
【００８５】
反応管２内の温度は、ＢＴＢＡＳを用いた場合と同様に、９５０℃以下であることが好ましい。９５０℃より高いと半導体ウエハＷ上で表面荒れが発生し、表面ラフネスが悪化するおそれがあるためである。さらに、反応管２内の温度は、成膜工程時の反応管２内の温度以下であることが好ましい。Ｓｉ層の形成は、比較的低温でも可能であり、成膜工程時の反応管２内の温度以下にすることにより、反応管２内の温度を低温化させることができるためである。例えば、成膜工程時の反応管２内の温度が８００℃の場合、反応管２内の温度は、室温〜８００℃であることが好ましく、４００℃〜８００℃であることがさらに好ましい。
反応管２内の圧力は、１．３３Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ）〜１３３０Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）であることが好ましく、１３．３Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）〜１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）であることがより好ましい。
【００８６】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８から窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量、例えば、図１０（ｅ）に示すように、０．１ｓｌｍのＤＣＳを供給して、半導体ウエハＷ上に所定厚のケイ素（Ｓｉ）の層を形成する（疎水性層形成工程）。
【００８７】
半導体ウエハＷ上に所定厚のＳｉ層が形成されると、処理ガス導入管１７からのＤＣＳの供給を停止する。次に、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給する。続いて、反応管２内のガスを排気管５に排出し、反応管２を所定の圧力、例えば、図１２（ｂ）に示すように、６６５０Ｐａ（５０Ｔｏｒｒ）に設定する。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、８００℃に設定する。そして、反応管２内をこの温度及び圧力で安定させる（パージ・安定化工程）。
【００８８】
反応管２内が所定の圧力および温度で安定すると、パージガス供給管１８からの窒素の供給を停止する。続いて、処理ガス導入管１７から所定量の成膜用ガス、例えば、図１２（ｄ）に示すように、エチレン（Ｃ２Ｈ４）を１ｓｌｍ供給する。反応管２内に成膜用ガスが導入されると、成膜用ガスが反応管２内で加熱され、半導体ウエハＷの表面にアモルファスカーボン膜が形成される（成膜工程）。
【００８９】
半導体ウエハＷの表面に所定厚のアモルファスカーボン膜が形成されると、処理ガス導入管１７からの成膜用ガスの導入を停止する。そして、反応管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１８から所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、反応管２内のガスを排気管５に排出する（パージ工程）。
【００９０】
続いて、パージガス供給管１８から反応管２内に所定量、例えば、図１２（ｃ）に示すように、１ｓｌｍの窒素を供給して、図１２（ｂ）に示すように、反応管２内の圧力を常圧に戻す。また、反応管２内を所定の温度、例えば、図１２（ａ）に示すように、３００℃に設定する。そして、ボートエレベータ１２８により蓋体６を下降させることにより、半導体ウエハＷ（ウエハボート１１）を反応管２内からアンロードする（アンロード工程）。これにより、アモルファスカーボン膜の形成が終了する。
【００９１】
次に、ＤＣＳを用いたＳｉ層形成の効果を確認するため、被処理体としてＳｉＯ２ウエハを用い、前述の条件でアモルファスカーボン膜を形成し、ＪＩＳ Ｂ０６０１に準拠した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて表面粗さ（Ｒａ）を測定し、表面ラフネスを評価した（実施例１４）。なお、本例では、反応管２の上部（ＴＯＰ）、中央部（ＣＥＮＴＥＲ）、下部（ＢＯＴＴＯＭ）の３箇所の位置で形成したアモルファスカーボン膜について表面ラフネスを評価した。また、ＢＴＢＡＳを用いてＳｉ層を形成し、同様の条件でアモルファスカーボン膜を形成した場合についても表面ラフネスを評価した（実施例１５）。なお、ＤＣＳを用いたＳｉ層形成ではＤＣＳを１０分間供給してＳｉ層を形成し、ＢＴＢＡＳを用いたＳｉ層形成ではＤＣＳを１０分間供給してＳｉ層を形成した。この結果を図１３に示す。
【００９２】
図１３に示すように、実施例１４、１５の疎水性層形成工程を実施することにより、表面ラフネスが良好になることが確認できた。また、実施例１４、１５について、カバレッジ性能を確認したところ、全て９０％以上と良好であった。このため、ＤＣＳを用いた疎水性層形成工程を実施しても、ＢＴＢＡＳを用いた疎水性層形成工程を実施しても、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜が形成されることが確認できた。さらに、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化できることが確認できた。また、ＤＣＳよりも、塩素を含まないＢＴＢＡＳを用いた疎水性層形成工程を実施する方が表面ラフネスが良好になることが確認できた。
【００９３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、半導体ウエハＷにアモルファスカーボン膜の形成する前に、高温Ｎ２パージ工程、アンモニアパージ工程、または、疎水性層形成工程の吸着防止工程を実施することにより、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜を形成することができる。さらに、高温Ｎ２パージ工程、または、アンモニアパージ工程を実施することにより、成膜レートを向上させることができ、疎水性層形成工程を実施することにより反応管２内の温度を低温化することができる。
【００９４】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
【００９５】
上記実施の形態では、高温Ｎ２パージ工程、アンモニアパージ工程、または、疎水性層形成工程のいずれかの工程を実施した場合を例に本発明を説明したが、例えば、アモルファスカーボン膜を形成する下地層の種類、デバイスへの影響等を考慮し、これらの工程を組み合わせてもよい。
【００９６】
上記実施の形態では、疎水性層形成工程において、Ｓｉ層を形成した場合を例に本発明を説明したが、疎水性層はＳｉ層に限定されるものではなく、デバイスへの影響がない範囲で、各種の疎水性材料からなる層を形成することが可能である。
【００９７】
上記実施の形態では、疎水性層形成工程のＳｉ層形成にＢＴＢＡＳ、ＤＣＳを用いた場合を例に本発明を説明したが、Ｓｉ層を形成するための処理ガスは、これらに限定されるものでなく、ＴＤＭＡＳのようなアミノシラン、ＨＣＤであってもよい。また、反応室２内の温度は、処理ガスにＢＴＢＡＳを用いた場合には室温〜６００℃、処理ガスにＤＣＳを用いた場合には４００℃〜６３０℃、処理ガスにＨＣＤを用いた場合には３００℃〜５５０℃、処理ガスにＴＤＭＡＳを用いた場合には室温〜５５０℃とすることが好ましい。
【００９８】
上記実施の形態では、熱処理装置として、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。
【００９９】
本発明の実施の形態にかかる制御部１００は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部１００を構成することができる。
【０１００】
そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、カバレッジ性能、及び、表面ラフネスの良好なアモルファスカーボン膜の形成に有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１ 熱処理装置
２ 反応管
３ 頂部
４ 排気口
５ 排気管
６ 蓋体
７ 保温筒
８ ヒータ
９ 支持体
１０ 回転テーブル
１１ ウエハボート
１２ 回転支柱
１３ 回転機構
１４ 回転軸
１５ 回転導入部
１６ 昇温用ヒータ
１７ 処理ガス導入管
１８ パージガス供給管
１００ 制御部
１１１ レシピ記憶部
１１２ ＲＯＭ
１１３ ＲＡＭ
１１４ Ｉ／Ｏポート
１１５ ＣＰＵ
１１６ バス
１２１ 操作パネル
１２２ 温度センサ
１２３ 圧力計
１２４ ヒータコントローラ
１２５ ＭＦＣ制御部
１２６ バルブ制御部
１２７ 真空ポンプ
１２８ ボートエレベータ
Ｗ 半導体ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の被処理体が収容された反応室内を所定の温度に加熱し、加熱した反応室内に成膜用ガスを供給して被処理体にアモルファスカーボン膜を形成するアモルファスカーボン膜の形成方法であって、
前記被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する前に、前記反応室内にアミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とするアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項２】
前記反応室内に、前記アモルファスカーボン膜を形成する反応室内の温度よりも低い温度で前記アミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とする請求項１に記載のアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項３】
前記反応室内の温度を室温〜７００℃に設定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項４】
複数枚の被処理体を収容する反応室と、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記反応室内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記反応室内にアミノ系シランガスを供給するアミノ系シランガス供給手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アミノ系シランガス供給手段を制御して前記反応室内にアミノ系シランガスを供給した後、前記加熱手段を制御して反応室内を所定の温度に加熱し、前記成膜用ガス供給手段を制御して所定の温度に加熱された反応室内に成膜用ガスを供給して当該被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する、ことを特徴とするアモルファスカーボン膜の形成装置。
【請求項１】
複数枚の被処理体が収容された反応室内を所定の温度に加熱し、加熱した反応室内に成膜用ガスを供給して被処理体にアモルファスカーボン膜を形成するアモルファスカーボン膜の形成方法であって、
前記被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する前に、前記反応室内にアミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とするアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項２】
前記反応室内に、前記アモルファスカーボン膜を形成する反応室内の温度よりも低い温度で前記アミノ系シランガスを供給する、ことを特徴とする請求項１に記載のアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項３】
前記反応室内の温度を室温〜７００℃に設定する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のアモルファスカーボン膜の形成方法。
【請求項４】
複数枚の被処理体を収容する反応室と、
前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱手段と、
前記反応室内に成膜用ガスを供給する成膜用ガス供給手段と、
前記反応室内にアミノ系シランガスを供給するアミノ系シランガス供給手段と、
装置の各部を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記アミノ系シランガス供給手段を制御して前記反応室内にアミノ系シランガスを供給した後、前記加熱手段を制御して反応室内を所定の温度に加熱し、前記成膜用ガス供給手段を制御して所定の温度に加熱された反応室内に成膜用ガスを供給して当該被処理体にアモルファスカーボン膜を形成する、ことを特徴とするアモルファスカーボン膜の形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−８０１０９（Ｐ２０１２−８０１０９Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１８８０（Ｐ２０１１−２５１８８０）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【分割の表示】特願２０１０−９４４１７（Ｐ２０１０−９４４１７）の分割
【原出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【分割の表示】特願２０１０−９４４１７（Ｐ２０１０−９４４１７）の分割
【原出願日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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