(57)【要約】【課題】  エッチングプロセス及び／又はクリーニングプロセス中の物理的損傷及び／又は化学的損傷から、プラズマ反応器又は反応性種発生器等の半導体処理装置の内部コンポーネントを保護する装置及び方法を提供すること。【解決手段】  ストロンチウムビスマスタンタレート（ＳＢＴ）等の３種以上の金属元素を有する層状超格子材料を使用して、反応室の内部コンポーネントの表面上に保護バリヤーを形成する。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に層状超格子材料からなる耐食性膜をコーティングしてなる化学反応室。
【請求項２】
前記層状超格子材料が、下式：
【化１】
2006060237.tif 000009
（式中、項Ａ１、Ａ２、．．．及びＡｊはペロブスカイト型構造におけるＡ部位元素を表し、項Ｓ１、Ｓ２、．．．及びＳｋは超格子生成元素を表し、項Ｂ１、Ｂ２、．．．及びＢlはペロブスカイト型構造におけるＢ部位元素を表し、項Ｑはアニオンを表し、上付添字は元素の原子価を示し且つ単位格子における平均原子数を表し、下付添字ｗ、ｘ、ｙ及びｚは下式：
【数１】
2006060237.tif 000010
で表される制約数を有する整数又は分数であることができる）
で表されるものである、請求項１に記載の化学反応室。
【請求項３】
前記Ａ部位元素は、ストロンチウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、カドミウム及び鉛からなる群から選択される、請求項２に記載の化学反応室。
【請求項４】
前記Ｓ部位超格子生成元素は、ビスマス、イットリウム、スカンジウム、ランタン、アンチモン、クロム、タリウム及び原子価が＋３である元素からなる群から選択される、請求項３に記載の化学反応室。
【請求項５】
前記Ｂ部位元素は、チタン、タンタル、ハフニウム、タングステン、ニオブ及びジルコニウムからなる群から選択される、請求項４に記載の化学反応室。
【請求項６】
前記アニオン元素は、酸素、フッ素、塩素又はこれらのアニオン元素の組み合わせからなる群から選択される、請求項５に記載の化学反応室。
【請求項７】
内面に耐食性コーティングを施した半導体プロセスチャンバーであって、ストロンチウムビスマスタンタライト、ストロンチウムビスマスニオベート、ストロンチウムビスマスタンタレートニオベート、ＢａＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＰｂＢｉ2Ｔａ2Ｏ9及びＢａＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9からなる群から選択された層状ストロンチウム系超格子材料からなる耐食性コーティングを含むことを特徴とする、半導体プロセスチャンバー。
【請求項８】
前記超格子材料からなるコーティングが、式Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｔａ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）で表される、請求項７に記載の半導体プロセスチャンバー。
【請求項９】
前記ストロンチウム系超格子材料が、式（ＳＢＮ）Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｎｂ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）で表されるストロンチウムビスマスニオベートである、請求項７に記載の半導体プロセスチャンバー。
【請求項１０】
前記ストロンチウム系超格子材料が、式（ＳＢＴＮ）Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)ＴａyＮｂ(2-y)Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９であり、ｙ＝０〜２である）で表されるストロンチウムビスマスタンタレートニオベートである、請求項７に記載の半導体プロセスチャンバー。
【請求項１１】
前記コーティング材料は、式ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9で表される、請求項７に記載の半導体プロセスチャンバー。
【請求項１２】
ハロゲン含有ガスへの暴露により半導体プロセスチャンバーの内面へ耐食性を付与する方法であって、
Ｃｌ2、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＮＦ3、Ｆ2及びＨＦからなる群から選択された前記ハロゲン含有ガスに暴露される前に、前記内面上に層状超格子材料からなる耐食性コーティングを適用する工程を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１３】
前記半導体プロセスチャンバーの前記内面に、厚さが１ｎｍ〜１００μｍである層状超格子材料からなる膜をコーティングする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記厚さが、１０ｎｍ〜１０μｍである、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記半導体プロセスチャンバーの前記内面が、酸化珪素、石英、炭化珪素、窒化珪素、ステンレス鋼、チタン及びアルミニウムからなる群から選択された材料から構成されている、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記超格子材料からなるコーティングが、ストロンチウムビスマスタンタライト、ストロンチウムビスマスニオベート及びストロンチウムビスマスタンタレートニオベートからなる群から選択されたストロンチウム系材料である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記超格子材料からなるコーティングが、式Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｔａ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）で表される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記ストロンチウム系超格子材料が、式Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｎｂ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）で表されるストロンチウムビスマスニオベートである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ストロンチウム系超格子材料が、式（ＳＢＴＮ）Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)ＴａyＮｂ(2-y)Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９であり、ｙ＝０〜２である）で表されるストロンチウムビスマスタンタレートニオベートである、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
プラズマ処理に使用するのに適した耐食性ハードマスクを加工する方法であって、前記ハードマスクのパターンマスク上に層状超格子材料をコーティングすることを含む、方法。
【請求項２１】
ハロゲン含有ガスに暴露される微小電子機械システムにおいてコンポーネント表面を保護する方法であって、前記ハロゲン含有ガスに暴露される前に、前記コンポーネント表面に層状超格子材料をコーティングすることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングプロセス及び／又はクリーニングプロセス中の物理的損傷及び／又は化学的損傷から、プラズマ反応器又は反応性種発生器等の反応性処理装置の内部コンポーネントを保護する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路（ＩＣ）の製造において、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）及び酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）等の誘電材料は、トランジスターゲート用絶縁体として広く使用されてきた。ＩＣ装置の形状大きさが縮小化されるにしたがって、ゲート誘電体層が次第に薄くなってきている。極めて小さな厚さ（≦１０ｎｍ）で十分な破壊電圧を維持するために、ｋが約４．１（二酸化珪素のｋ）を超える材料として定義される高誘電率（高ｋ）材料を、トランジスターゲート構造における絶縁層及び深いトレンチコンデンサにおけるバリヤー層として使用できる。最新で且つ最も有望な高ｋ材料は、金属酸化物、例えばＡｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＺｒＯ2及びそれらの混合物、並びに金属シリケート、例えばＨｆＳｉxＯy、ＺｒＳｉxＯy及びそれらの混合物である。場合によっては、窒素を、これらの金属酸化物及び金属シリケート高ｋ材料に組み込むことができる。
【０００３】
半導体プロセスチャンバー、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）チャンバー、とりわけ原子層蒸着（ＡＬＤ）チャンバー（高ｋ膜の付着に用いられる）は、半導体コンポーネントの処理中又は定期的なクリーニング中（堆積した蒸着残留物を内面から除去する）に、しばしば非常に腐食性のあるガスにさらされる。処理及びクリーニングに用いられる非常に腐食性のあるガスには、ハロゲン含有薬剤、Ｃｌ2、ＨＣｌ、ＢＣｌ3、ＮＦ3、Ｆ2、ＨＦ及び／又はＢＣｌ3／ＮＦ3の組み合わせがある。現場（ｉｎ  ｓｉｔｕ）プラズマ、リモートプラズマ及び／又は熱的加熱により活性化される非常に腐食性のあるハロゲン系化学反応を用いて高ｋＡＬＤ／ＣＶＤチャンバーをクリーニングすることは、極めて効果的であることが明らかとなった。しかしながら、ＢＣｌ3又はＢＣｌ3／ＮＦ3現場プラズマは極めて攻撃的であるので、これらのハロゲン系現場プラズマは、例えば反応器表面から高ｋ蒸着残留物を除去するだけでなく、ＡＬＤ／ＣＶＤ蒸着チャンバーの内部コンポーネント及び表面をエッチング及び腐食する。
【０００４】
以下の特許文献を、半導体コンポーネントの処理中、及び時々おこなわれるクリーニングでのハロゲンガスにさらされるＡＬＤ及びＣＶＤ反応器の腐食及びエッチングに対する耐性を付与する方法の例として示す。
【０００５】
特許文献１及び２は、プラズマチャンバー等の半導体処理装置への耐食性コンポーネントの組み込みを開示している。アルミニウム及びアルミニウム合金から一般的に構成されている壁、電極、支持体等へのプラズマチャンバーガスの腐食作用により生じるエロージョンを防止するために、ダイヤモンドライクコーティングをこのような内面に適用する。
【０００６】
特許文献３及び４は、炭窒化物コーティングに基づく半導体処理装置用耐食性コンポーネントを開示している。これらのコーティングは処理装置の表面に付着させる。このような表面には、例えばセラミック、ステンレス鋼、耐火物だけでなく、アルミナ、ＳｉＣ又はＳｉ3Ｎ4でコーティングしたものなどがある。
【０００７】
特許文献５は、プラズマ反応器チャンバーの部品を含む半導体処理装置の金属、セラミック及びポリマー表面の内部コンポーネントに耐食性を付与する方法を開示している。硬質カーボン中間層を、チャンバー表面に組み込んでいる。硬質カーボン介在物には、フラーレン類、例えばＣ60及びＣ70等のフラーレン（バッキーボール又はバックミスターフラーレン類）、ダイヤモンド、炭化物、炭窒化物、ホウ化物などがある。
【０００８】
特許文献６は、ＡｌＦ3の主結晶相を組み込んだ膜を上方に有する支持体に基づく耐食性部材を開示している。このような膜により、腐食性フッ素化合物、例えばＷＦ6の存在下で高温に加熱されたときの、アルミニウムを含有する金属、アルミニウムを含有するセラミック等のベース部材に耐食性及びエロージョン耐性が付与される。 
【０００９】
特許文献７及び８は、イットリウムアルミニウムペロブスカイトとイットリウムアルミニウムガーネットの混合物から形成されたプラズマ反応器チャンバーに、モノリシックセラミックワークピースを適用することを開示している。このような混合物は、フッ素処理ガスによる腐食及び磨耗を受けやすい内部チャンバーコンポーネントのエロージョンを防止する役割を果たす。
【００１０】
特許文献９は、浸食性及び腐食性プラズマ環境にさらされる半導体材料用コンポーネントを開示している。このようなコンポーネントは、ストロンチウム、ランタン及びジスプロシウムの酸化物、窒化物、ホウ化物、炭化物及び／又はフッ化物の少なくとも一種、又はハフニウムの窒化物、ホウ化物、炭化物又はフッ化物からなるセラミックコーティングに基づいている。
【００１１】
特許文献１０及び１１は、種々の二元金属化合物、例えば窒化アルミニウム、窒化ホウ素及び特に、窒化ホウ素／酸化イットリウム及び酸化セリウムを用いることによる、半導体処理チャンバーを保護する種々の方法を開示している。
【００１２】
【特許文献１】国際公開第０２／０５４４５４号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６５３７４２９号明細書
【特許文献３】米国特許第６５３３９１０号明細書
【特許文献４】国際公開第０２／０５３７９４号パンフレット
【特許文献５】国際公開第０２／０５３７９７号パンフレット
【特許文献６】欧州特許出願公開第１０２６２８１号明細書
【特許文献７】米国特許出願公開第２００３／０１５９６５７号明細書
【特許文献８】国際公開第０３／００１５５９号パンフレット
【特許文献９】国際公開第０３／０８０８９２号パンフレット
【特許文献１０】米国特許第６６１３４４２号明細書
【特許文献１１】国際公開第２００４／００３９６２号パンフレット
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、一般的に非常に腐食性な雰囲気にしばしばさらされる化学反応室、特にこのような腐食性ハロゲン系雰囲気にさらされる内面及び内部コンポーネントを備えた、半導体プロセスチャンバー、例えばＡＬＤ、ＣＶＤ及びプラズマエッチングチャンバーに関する。３種以上の金属元素を有する層状超格子材料、例えばストロンチウムビスマスタンタレート（ＳＢＴ）を使用して、このような反応室及び半導体処理装置の内部コンポーネントの表面上に、腐食及びエロージョンに対する保護バリヤーを形成する。さらに、本発明は、このようなチャンバーの内部表面及び内部コンポーネントに耐食性を付与するための方法に関する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のプロセスには、以下のような利点がある：
半導体処理装置上に、このような装置の処理及びクリーニングに用いられる数多くの腐食性ハロゲンガスに対して耐性のある保護膜を形成することができる；
プラズマ処理に用いられるハードマスク用保護膜を形成できる；及び
微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）におけるコンポーネントの表面等の移動コンポーネントの表面上に保護膜を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、その一面によれば、反応室の内部コンポーネント、例えば半導体処理装置、微小電子機械反応器に用いられるものを、ハロゲンガスから保護、及び／又は反応種発生器を物理的及び／又は化学的損傷から保護する方法が提供される。この方法は、特に高誘電率材料を付着させるのに使用される化学蒸着（ＣＶＤ）原子層付着（ＡＬＤ）チャンバーを、チャンバークリーニング操作により引き起こされる損傷から保護するのに有用である。
【００１６】
ＣＶＤ及びＡＬＤチャンバー等の半導体処理装置の内部コンポーネントの構成材料は、典型的にはシリコン（珪素）又はシリコン化合物、例えば酸化珪素、石英、ガラス、炭化珪素、窒化珪素及び／又は酸窒化珪素等；ホウ素及びホウ素化合物、例えば窒化ホウ素、炭化ホウ素、セラミック、例えばアルミナ、金属、例えばアルミニウム、チタン、鋼、炭素鋼、ステンレス鋼等及び／又は金属化合物、例えば窒化アルミニウム、窒化チタン、炭化チタン、酸化チタン等、炭素又は炭素含有化合物、例えばポリマー、例えばポリイミド及び／又はテフロン（登録商標）等を主成分としている。アルミニウムチャンバーは、非常に一般的であり、且つ種々のハロゲン系化学反応でクリーニングしたときには非常に腐食しやすい種類のチャンバーである。
【００１７】
層状超格子材料を内面に適用したときには、極めて安定であり、且つハロゲン系エッチング／クリーニングプロセス中の物理的スパッタリング及び化学的腐食／エッチングに対して負活性であることが分かった。これらの超格子材料のコーティング又は膜を、チャンバーの内面に適用して、ハロゲン系チャンバークリーニングプロセスにより引き起こされる損傷から、半導体処理チャンバーの内部コンポーネントを保護する。
【００１８】
層状超格子材料は、（１）単一の化学式を有し；及び（２）明瞭に異なる結晶構造を有する交互層状を形成する、材料として定義される。有効であるためには、超格子材料の薄膜は、３種以上の金属元素を含有しなければならず、且つ金属元素の少なくとも一つは、揮発性酸化物、ハロゲン化物又は水素化物等を形成してはならない。層状構造は、１層以上のペロブスカイト型層の部分格子及び１層以上の中間非ペロブスカイト型層の部分格子から構成されている。ペロブスカイト型層の部分格子と非ペロブスカイト型層の部分格子は、相互に依存した方法で連結されて、超格子を形成している。代表的な層状超格子材料は、層状超格子材料についての以下の一般式によりまとめられる：
【００１９】
【化１】
2006060237.tif 000002
【００２０】
上式において、項Ａ１、Ａ２、．．．及びＡｊはペロブスカイト型構造におけるＡ部位元素を表す。Ａ部位元素としては、例えばストロンチウム、カルシウム、バリウム、ビスマス、カドミウム及び鉛等がある。項Ｓ１、Ｓ２、．．．．及びＳｋは、超格子生成元素を表す。超格子生成元素としては、例えば、ビスマス、イットリウム、スカンジウム、ランタン、アンチモン、クロム、タリウム及び原子価が＋３である他の元素である。項Ｂ１、Ｂ２、．．．及びＢlは、ペロブスカイト型構造におけるＢ部位元素を表す。Ｂ部位元素としては、例えばチタン、タンタル、ハフニウム、タングステン、ニオブ及びジルコニウム等である。上記式における項Ｑは、アニオンを表し、最も一般的なアニオン元素は酸素であるが、アニオンはフッ素、塩素、又はアニオン元素の組み合わせ、例えばオキシフッ化物及びオキシ塩化物等の組み合わせでもよい。式（１）における上付添字は、元素の原子価を示す。式（１）における下付添字は、単位格子における平均原子数を表す。下付添字ｗ、ｘ、ｙ及びｚは、以下の制約数を有する整数又は分数であることができる：
【００２１】
【数１】
2006060237.tif 000003
【００２２】
層状超格子材料の最も一般的な例は、式ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9で表されるストロンチウムビスマスタンタレート（ＳＢＴ）である。ＳＢＴ超格子材料の他の組成変数は、式Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｔａ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）で表される。ストロンチウム系超格子材料の他の例には、ストロンチウムビスマスニオベート（ＳＢＮ）Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)Ｎｂ2Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９である）及びストロンチウムビスマスタンタレートニオベート（ＳＢＴＮ）Ｓｒ(1-X)Ｂｉ(2+0.6667X)ＴａyＮｂ(2-y)Ｏ9（式中、ｘ＝０〜０．９９であり、ｙ＝０〜２である）などがある。層状超格子材料の他の例には、ＢａＢｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＰｂＢｉ2Ｔａ2Ｏ9及びＢａＢｉ2Ｎｂ2Ｏ9などがある。
【００２３】
超格子材料からなる薄膜は、多結晶形であっても、無定形であってもよい。これらは、非孔質及び緻密でなければならない。また、これらは、無定形であるか、又はそれらの粒子が十分に小さく、反応性ハロゲン種が、延びている粒界を通って拡散できない程度でなければならない。保護超格子バリヤーコーティングの厚さは、一般的に１ｎｍ〜１００μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜１０μｍ、最も好ましくは１００ｎｍ〜１μｍである。
【００２４】
ＳＢＴ等の層状超格子材料からなる薄膜を、従来のコーティング法により反応室表面上にコーティングできる。このような方法には、液体前駆体を用いた霧化蒸着、均一水溶液の適用後に溶媒の蒸発、アニーリング、金属有機化学蒸着（ＭＯＣＶＤ）、金属有機分解、前駆体を含有するゾルゲルの適用後に高速熱処理、化学蒸着（ＣＶＤ）、原子層付着（ＡＬＤ）、原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）、スパッタリング、スパッタリング付着、スパッタコーティング及び物理蒸着（ＰＶＤ）、浸漬コーティング、電子線蒸発及び凝縮、イオンビーム蒸着、熱間静水圧圧縮成形、冷間静水圧圧縮成形、圧縮成形、鋳造、コンパクティング及び焼結、プラズマ溶射、溶射、火炎溶射、はけ塗り、大気プラズマ蒸着、誘電バリヤー放電蒸着、中空陰極放電蒸着などがある。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明の種々の実施態様を説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例には限定されない。
【００２６】
例１
超格子材料を有するシリコンウエハ
まず、シリコンウエハに酸化珪素（ＳｉＯ2）を厚さ約３００ｎｍにコーティング後、厚さ約５００ｎｍのＳＢＴ層をコーティングした。Ｘ線結晶回折パターンの計算結果によれば、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9のものであった。Ｘ線反射率データ、並びにデータに最も適合しているモード、すなわち、予測Ｘ線反射率データと測定Ｘ線反射率データとの間が最もよく一致するのは、膜厚約５０４ｎｍ、密度８．２５０ｇ／ｃｍ3であることが分かった。この密度は、単結晶ＳＢＴの密度８．７８ｇ／ｃｍ3よりもわずかに小さいだけであった。これは、この膜には顕著な細孔がなかったことを示している。
【００２７】
例２
半導体処理装置におけるリモートＮＦ3プラズマ下流エッチングに対する超格子材料のバリヤー抵抗
この例の目的は、例１のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9超格子材料が、半導体処理装置における内面及びコンポーネントに対してバリヤー、すなわち、耐食性を付与して、このような表面及びコンポーネントが、半導体処理チャンバー等の反応チャンバーの処理、又は清浄化中に使用されるハロゲンガスに暴露されたときに耐えることができるかどうかを判断することである。
【００２８】
例１においてＳＢＴウエハから切断された約１インチ角の試料クーポンを、キャリアウエハ上に配置した。比較例として、むき出しのシリコンウエハから切断した１インチ角の対照クーポンを、ＳＢＴクーポンに隣接して配置した。キャリアウエハ上にクーポンを配置する前に、両方のクーポンの重量を測定した。次に、両方の試験クーポンの縁を、カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）テープでシールした。クーポンの縁をシールして試験クーポンの裏面からのエッチング反応の恐れをなくして、各クーポンの上面のみがＮＦ3反応ガスに暴露するようにした。
【００２９】
次に、試験ウエハを、アストロン（Ａｓｔｒｏｎ）リモートプラズマ発生器の下流に位置する反応器に入れた。反応器チャンバーを排気後、リモートプラズマを、以下の方法で発生させた：ＮＦ3流量１００ｓｃｃｍ（標準ｃｍ3／分）、Ａｒ流量１００ｓｃｃｍ、下流チャンバー圧力４トール及びＲＦパワー１ｋＷ。アストロン装置を止め、プロセスガス流を、１０分間の処理後に停止した。反応器を、完全に排気した後、窒素でベントした。試験ウエハ及び対照ウエハを、反応器から取り出し、再び重量を測定した。結果を、第１表に示す。
【００３０】
【表１】
2006060237.tif 000004
【００３１】
周知のように、リモートＮＦ3プラズマは、シリコンをエッチング／除去するのに非常に効果的であり、このことは、第１表における対照Ｓｉクーポンにより明らかである。むきだしの対照シリコンクーポンについて、１．４８ｍｇ／分の高重量損失率（エッチング速度）が観察された。これに対して、ＳＢＴコーティングを施したクーポンについては、重量損失はなかった。このことは、ＮＦ3リモートプラズマにより発生した反応種が、ＳＢＴ膜に浸透せず、その下に位置するＳｉをエッチングしなかったことによるものである。
【００３２】
この例から、（１）ＳＢＴ膜が、典型的なリモートＮＦ3プラズマ下流クリーニングプロセスによりエッチング及び腐食されにくいこと、及び（２）ＳＢＴ膜を、例１のプロセスにより基板上にコーティングすることができ、無孔性且つ緻密な非腐食面を備えたクーポンを得ることができることが明らかである。このデータから、超格子ＳＢＴ膜からなる薄層により、ＮＦ3リモートプラズマにより発生する反応性フッ素種に対して有効な保護バリヤーを形成できると結論される。 
【００３３】
例３
反応性イオンエッチャにおけるＨＣｌに対するバリヤー抵抗
例１と同様なＳＢＴ試料クーポンを、４インチのキャリアウエハ上に配置した。次に、キャリアウエハを、容量結合反応性イオンエッチャの下電極上に配置した。下電極を、自動マッチングネットワークを介して、１３．５６ＭＨｚＲＦ発生器により作動させた。ＲＦ作動下電極の温度を、再循環チラーにより２０°Ｃに設定した。プロセスガスを、接地上電極上のシャワーヘッドを介して反応器に供給した。 
【００３４】
本例において、塩化水素（ＨＣｌ）を、反応性ガス（エッチャント）として使用した。ＳＢＴ膜の厚さを、プラズマ処理前後の両方に、反射率計により測定した。ＳＢＴ膜の厚さの変化を使用して、ＳＢＴの損失があったかどうかを判断した。第２表に、２つの試験プロセス法と結果をまとめて示す。
【００３５】
【表２】
2006060237.tif 000005
【００３６】
第２表における負のエッチング速度は、処理後に膜厚がわずかに増加したことを示している。これは、主に塩素原子が部分的にＳＢＴ超格子構造に組み込まれたことによるものと思われる。いずれにしても、ＳＢＴ膜又はその下に位置するシリコンの損失はなかった。
【００３７】
ＳＢＴ試料クーポンを、接地反応器表面上ではなく、ＲＦ作動電極上に配置したので、ＳＢＴ膜が、より過酷な試験である高ＤＣバイアス電圧により示される高エネルギーイオン衝撃及び反応種に暴露されたことも重要である。
【００３８】
このように、ＳＢＴ膜の薄層は、現場ＨＣｌプラズマにより発生されるイオン衝撃及び反応性塩素種に対して効果的な保護バリアを形成できることが明らかである。
【００３９】
例４
反応性イオンエッチャ中のＢＣｌ3に対するバリア耐性
ＳＢＴ試料クーポン及び現場プラズマ反応器は、例３に用いたものと同様である。本例におけるプロセスガスは、三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）である。第３表に、方法と結果をまとめて示す。
【００４０】
【表３】
2006060237.tif 000006
【００４１】
例３と同様に、膜厚が、ＢＣｌ3プラズマ処理後にわずかに増加した。ＳＢＴ又はその下に位置するシリコンの損失は見られなかった。
【００４２】
本例から、ＳＢＴ膜の薄層は、現場ＢＣｌ3プラズマにより発生されるイオン衝撃及び反応性塩素種に対して効果的な保護バリアを形成できることが明らかである。
【００４３】
例５
反応性イオンエッチャ中のＣｌ2に対するバリア耐性
ＳＢＴ試料クーポン及び現場プラズマ反応器は、例３に用いたものと同様である。本例におけるプロセスガスは、塩素（Ｃｌ2）である。第４表に、試験方法と結果とをまとめて示す。
【００４４】
【表４】
2006060237.tif 000007
【００４５】
例３と同様に、膜厚がＣｌ2プラズマ処理後にわずかに増加した。ＳＢＴ又はその下に位置するシリコンの損失は見られなかった。
【００４６】
本例から、ＳＢＴ膜の薄層は、現場Ｃｌ2プラズマにより発生されるイオン衝撃及び反応性塩素種に対して効果的な保護バリアを形成できることが明らかである。
【００４７】
例６
反応性イオンエッチャにおけるＢＣｌ3／ＮＦ3／Ｈｅに対するバリア耐性
ＳＢＴ試料クーポン及び現場プラズマ反応器は、例３に用いたものと同様である。本例におけるプロセスガスは、ＢＣｌ3／ＮＦ3／Ｈｅからなる混合物である。第５表に、方法と結果をまとめて示す。
【００４８】
【表５】
2006060237.tif 000008
【００４９】
例３と同様に、薄膜厚が、処理後にわずかに増加した。ＳＢＴ又はその下に位置するシリコンの損失は見られなかった。
【００５０】
本例から、ＳＢＴ膜の薄層は、現場ＢＣｌ3／ＮＦ3／Ｈｅプラズマにより発生されるイオン衝撃及び反応性塩素及びフッ素種に対して効果的な保護バリアを形成できることが明らかである。
【００５１】
例７
熱エッチ反応器中のＣｌＦ3に対するバリア耐性
ＳＢＴ試料クーポンは、例３のものと同様のものを用いた。このＳＢＴ試料クーポンを、４インチのキャリアウエハとともに、熱エッチ反応器内の加熱したペデスタル上に配置した。試料を配置した後、反応器を基準圧力まで排気し、ペデスタル抵抗ヒーターを入れた。ペデスタルが温度設定点に到達したら、プロセスガスである三フッ化塩素（ＣｌＦ3）を反応器に導入して、圧力を１００トールとした。２０分間暴露させた後、プロセスＣｌＦ3流量を停止し、反応器チャンバーを排気した。次に、チャンバーを、窒素でベントし、試験試料を回収した。
【００５２】
得られた結果から明らかなように、基板温度５００°Ｃでは、ＣｌＦ3熱処理に付した後には、ＳＢＴのエッチングは見られなかった。
【００５３】
本例から、ＳＢＴ膜の薄層がＣｌＦ3熱処理に対して効果的な保護バリヤーを形成できることが明らかである。
【００５４】
要するに、例２〜例７から、ＡＬＤ及びＣＶＤチャンバー等の半導体プロセスチャンバーを含む化学反応室で用いられる種類の超格子コーティングを施した表面が、攻撃的なハロゲン化学反応に過酷な処理条件下で暴露されても、耐食性を示すことが明らかである。これらのハロゲン化学反応と条件は、半導体工業で用いられる広範囲のウエハエッチング及びチャンバークリーニングプロセスの代表である。例えば、このようなハロゲン化学反応は、高ｋ材料（例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＨｆＳｉＯ4等又はそれらの混合物）の付着と関連してＡＬＤ及びＣＶＤ反応室等の反応室の内面上に発生した付着物を除去するのに用いられる。
【００５５】
得られた結果はさらに、半導体処理装置の内部コンポーネントの表面上に設けたＳＢＴ等の超格子材料からなる薄膜は、半導体処理中の腐食又は損傷からコンポーネントを効果的に保護できることも示している。