(57)【要約】【課題】  ウェハ上に形成する膜における膜厚の均一性を損なうことなく、プラズマＣＶＤ装置の稼働率を向上できる技術を提供する。【解決手段】  切り替えバルブ２２により、原料ガス供給ライン２０から第１分岐ライン２３、第１のシランガス供給リング７およびガスノズル７ａを介して、シランガスをチャンバ２内へ導入する。そして、ガスノズル７ａに不具合が生じた場合、切り替えバルブ２２を切り替えて、原料ガス供給ライン２０から第２分岐ライン２４、第２のシランガス供給リング８および複数のガスノズル８ａを介して、シランガスをチャンバ２内へ導入する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ウェハを処理するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、
（ｃ）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、
（ｄ）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、
（ｅ）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、
（ｆ）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、
（ｇ）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、
（ｈ）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、
（ｉ）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、
前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
（ａ）ウェハを処理するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、
（ｃ）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、
（ｄ）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、
（ｅ）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、
（ｆ）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、
（ｇ）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、
（ｈ）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、
（ｉ）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、
前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記第１ガスノズルのガス放出部の高さ位置と前記第２ガスノズルのガス放出部の高さ位置が同じであるプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
（ａ）ウェハを処理するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、
（ｃ）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、
（ｄ）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、
（ｅ）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、
（ｆ）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、
（ｇ）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、
（ｈ）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、
（ｉ）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、
前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記ウェハに形成される膜の膜厚が規定値の範囲からはずれた場合、前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
（ａ）ウェハを処理するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、
（ｃ）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、
（ｄ）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、
（ｅ）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、
（ｆ）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、
（ｇ）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、
（ｈ）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、
（ｉ）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、
前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置であって、
前記第１分岐ラインにガスの流量を制御する第１マスフローコントローラを設け、前記第２分岐ラインに第２マスフローコントローラを設けたプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
（ａ）ウェハを処理するチャンバと、
（ｂ）前記チャンバ内に異なる原料ガスを導入するために設けられた複数の異なる原料ガス供給部を備え、
前記複数の異なる原料ガス供給部のそれぞれは、
（ｂ１）前記チャンバ内に前記原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、
（ｂ２）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、
（ｂ３）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、
（ｂ４）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、
（ｂ５）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、
（ｂ６）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、
（ｂ７）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、
（ｂ８）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを有し、
前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
（ａ）ウェハに素子分離溝を形成する工程と、
（ｂ）前記素子分離溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程とを備え、
前記（ｂ）工程は、前記ウェハを処理するチャンバと、前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備えるプラズマＣＶＤ装置であって、前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を使用して前記絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
（ａ）ウェハ上にＭＩＳＦＥＴを形成する工程と、
（ｂ）前記ＭＩＳＦＥＴを形成したウェハ上に層間絶縁膜を形成する工程とを備え、
前記（ｂ）工程は、前記ウェハを処理するチャンバと、前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備えるプラズマＣＶＤ装置であって、前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、
前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を使用して前記層間絶縁膜を形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置および半導体装置の製造技術に関し、特に、ガスノズルによってチャンバ内に原料ガスを導入するプラズマＣＶＤ装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ上に膜を形成する半導体製造装置として、高密度プラズマを使用したＨＤＰ−ＣＶＤ（High  Density  Plasma−Chemical  Vapor  Deposition）装置がある。この高密度プラズマＣＶＤ装置は、以下に示すようにしてウェハ上に膜を形成する。すなわち、チャンバ（処理室）内にウェハを配置し、チャンバの外部から内部へ貫通するように設けられているガスノズルによって、原料ガスをチャンバ内に導入する。そして、チャンバの周囲に形成されている高周波コイルに高周波電力を印加することにより、チャンバ内に導入されている原料ガスをプラズマ化する。つまり、誘導結合した高周波コイルで原料ガスをプラズマ化する。そして、プラズマ化した原料ガスの化学反応によりウェハ上に膜を形成する。
【０００３】
上記した高密度プラズマＣＶＤ装置では、チャンバの壁面に沿って配置されたガス供給リングが設けられており、このガス供給リングからチャンバの中心部に向かって複数のガスノズルが形成されている。すなわち、ガス供給リングの円周上に均等な間隔をおいて複数のガスノズルが形成されており、この複数のガスノズルによって、チャンバ内へ原料ガスが導入されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、主ガスリングのガスノズルから原料ガスを吹き出すと同時に、新たに設けた補完用ガスリングのガスノズルからも原料ガスを吹き出すことで、ウェハ上に形成される膜の均一性を向上する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２６９１４１号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、高密度プラズマＣＶＤ装置を使用し続けると、ウェハ上に形成される膜の均一性が損なわれる問題点がある。これは、ガスノズルにあるガス通過部（オリフィス）に反応生成物が堆積したり、ガス通過部が腐食したりするためである。つまり、ガス通過部に反応生成物が堆積したり、ガス通過部が腐食すると、例えばガスを放出する穴が目詰まりを起し、複数のガスノズルから均一に原料ガスが放出されない。このため、ウェハ上に形成される膜の膜厚にばらつきが生じる。
【０００６】
そこで、高密度プラズマＣＶＤ装置では、ウェハ上に形成される膜厚を定期的に検査して（ＱＣ：Quality  Control）、膜厚が所定の規定値の範囲内からはずれた場合に、ガスノズルにあるオリフィスの交換を行っている。
【０００７】
しかし、ガスノズルにあるオリフィスの交換には、１回あたり約５時間〜約６時間の時間を要する。したがって、高密度プラズマＣＶＤ装置の稼働率が低下する問題点がある。
【０００８】
本発明の目的は、ウェハ上に形成する膜における膜厚の均一性を損なうことなく、プラズマＣＶＤ装置の稼働率を向上できる技術を提供することにある。
【０００９】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本発明によるプラズマＣＶＤ装置は、（ａ）ウェハを処理するチャンバと、（ｂ）前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、（ｃ）前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、（ｄ）前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、（ｅ）前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、（ｆ）前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、（ｇ）前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、（ｈ）前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、（ｉ）前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、前記第１ガスノズルに不具合が生じた場合、前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するものである。
【００１２】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）ウェハに素子分離溝を形成する工程と、（ｂ）前記素子分離溝を埋め込むように絶縁膜を形成する工程とを備え、前記（ｂ）工程は、前記ウェハを処理するチャンバと、前記チャンバ内に原料ガスを導入するための原料ガス供給ラインと、前記原料ガス供給ラインを分岐するために設けられた切り替えバルブと、前記切り替えバルブにより分岐した第１分岐ラインと、前記切り替えバルブにより分岐した第２分岐ラインと、前記第１分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第１ガス供給リングと、前記第１ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第１ガスノズルと、前記第２分岐ラインに接続されるとともに、前記チャンバの壁面に沿って配置された第２ガス供給リングと、前記第２ガス供給リングから前記チャンバ内へ設けられた複数の第２ガスノズルとを備え、前記切り替えバルブにより、前記原料ガス供給ラインから前記第１分岐ライン、前記第１ガス供給リングおよび前記第１ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成する一方、前記第１ガスノズルに不具合が生じた場合、前記切り替えバルブを切り替えることにより、前記原料ガス供給ラインから前記第２分岐ライン、前記第２ガス供給リングおよび前記第２ガスノズルを介して前記原料ガスを前記チャンバ内に導入し、導入した前記原料ガスをプラズマ化して前記ウェハ上に膜を形成するプラズマＣＶＤ装置を使用して前記絶縁膜を形成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１４】
ウェハ上に形成する膜における膜厚の均一性を損なうことなく、プラズマＣＶＤ装置の稼働率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１６】
（実施の形態１）
本実施の形態１は、ウェハ上に酸化シリコン膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に本発明を適用したものである。
【００１７】
図１は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１の概略構成を示した図である。図１において、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１は、チャンバ２、ステージ３、高周波電源４、コイル５、高周波電源６、第１のシランガス供給リング（第１のガス供給リング）７、第２のシランガス供給リング（第２のガス供給リング）８、第１の酸素ガス供給リング（第１のガス供給リング）９および第２の酸素ガス供給リング（第２のガス供給リング）１０を有している。
【００１８】
チャンバ２は、ウェハ１１上に膜を成膜するための処理室であり、このチャンバ２内にステージ３が設けられている。ステージ３は、ウェハ１１を配置するように構成されているとともに、ステージ３は高周波電源４に接続されている。この高周波電源４により、ステージ３にバイアス電圧が印加される。ステージ３にバイアス電圧を印加することにより、成膜時におけるスパッタリング現象を生じさせることができる。すなわち、ウェハ１１に膜を形成しつつ、膜の一部をスパッタリング現象により除去することで、微細パターンへのカバレッジが良好な膜を形成することができる。
【００１９】
コイル５は、チャンバ２の周囲に形成されており、高周波電源６に接続されている。このコイル５に高周波電源６から電力を供給することにより、チャンバ２内に高周波電界を発生させる。そして、発生した高周波電界により、チャンバ２内に導入される原料ガスをプラズマ化して、ウェハ１１上に膜を形成することができるようになっている。
【００２０】
第１のシランガス供給リング７は、シランガス（ＳｉＨ4）をチャンバ２内に導入するためのものであり、チャンバ２の内周または外周に配置したリング状の形状をしている。つまり、チャンバ２の壁面に沿うように第１のシランガス供給リング７が配置されている。そして、第１のシランガス供給リング７からチャンバ２内の中心部に向かって複数のガスノズル（第１のガスノズル）７ａが形成されている。すなわち、第１のシランガス供給リング７の円周上に複数のガスノズル７ａが形成されており、この複数のガスノズル７ａによって、チャンバ２内へ原料ガスの一つであるシランガスが導入されるようになっている。
【００２１】
第１のシランガス供給リング７の外側には、リング形状をした第２のシランガス供給リング８が設けられている。この第２のシランガス供給リング８は、第１のシランガス供給リング７と同じ高さ位置に設けられている。そして、図１では図示されないが、第２のシランガス供給リング８からチャンバ２内へ複数のガスノズル（第２のガスノズル）が形成されている。このように、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１では、同じ原料ガス種（シランガス）をチャンバ２内に導入する経路として、異なる複数の経路を設けている。すなわち、第１のシランガス供給リング７からシランガスをチャンバ２内へ供給する経路と第２のシランガス供給リング８からシランガスをチャンバ２内へ供給する経路を設けている。
【００２２】
次に、第１のシランガス供給リング７と同一の高さに、第１の酸素ガス供給リング９が設けられている。第１の酸素ガス供給リング９は、酸素ガス（Ｏ2）をチャンバ２内に導入するためのものであり、チャンバ２の周囲を囲むリング形状をしている。そして、第１の酸素ガス供給リング９からチャンバ２内へ図示されない複数のガスノズル（第１のガスノズル）が形成されており、この複数のガスノズルから酸素ガスがチャンバ２内へ放出される。この第１の酸素ガス供給リング９からチャンバ２内へ形成されている複数のガスノズルのガス放出部は、上記した第１のシランガス供給リング７からチャンバ２内へ形成されている複数のガスノズル７ａのガス放出部と同じ高さに形成されている。
【００２３】
第１の酸素ガス供給リング９の外側には、リング形状をした第２の酸素ガス供給リング１０が設けられており、この第２の酸素ガス供給リング１０は、第１の酸素ガス供給リング９と同じ高さに配置されている。また、図１には図示されないが、第２の酸素ガス供給リング１０からもチャンバ２内へ延びる複数のガスノズルが形成されており、このガスノズルから酸素ガスが放出されるようになっている。第２の酸素ガス供給リング１０からチャンバ２内へ形成される複数のガスノズルも上記した第１のシランガス供給リング７からチャンバ２内へ形成されている複数のガスノズル７ａのガス放出部と同じ高さに形成されている。
【００２４】
次に、上記した第１のシランガス供給リング７、第２のシランガス供給リング８、第１の酸素ガス供給リング９および第２のシランガス供給リング１０にそれぞれ設けられているガスノズルは同じ構成をしているため、第１のシランガス供給リング７に設けられているガスノズル７ａを例にとって説明する。
【００２５】
図２（ａ）は、ガスノズル７ａの周辺構造を示した図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。図２（ｂ）に示すように、ガスノズル７ａにはオリフィス１２が設けられており、このオリフィス１２の中心にガスを通すガス通過部１２ａが形成されている。オリフィス１２はガスノズル７ａから着脱可能となっており、オリフィス１２に不具合が生じた場合に新たなオリフィス１２に交換できるようになっている。また、オリフィス１２は、図３に示すように、ガスノズル７ａの先端に取り付けられた先細りの形状をしたものもある。
【００２６】
ガスノズル７ａからは、原料ガスが放出されるが、プラズマＣＶＤ装置１を使用し続けていると、ガスノズル７ａのガス通過部１２ａに反応生成物などが堆積して目詰まりを起す。すると、複数のガスノズル７ａから均一に原料ガスが放出されなくなり、ウェハ１１上に形成される膜の膜厚均一性が損なわれてしまう。このため、目詰まりを起したオリフィス１２の交換が実施されるが、このオリフィス１２の交換には１回あたり約５時間から約６時間もの時間を要する。したがって、プラズマＣＶＤ装置１の稼働率が低下してしまう。
【００２７】
そこで、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１では、同一種類の原料ガスをチャンバ２内に導入する経路を以下に示すように複数設けている。図４は、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１の原料ガス供給部を模式的に示した図である。また、図４は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置１を上部から見た図であり、原料ガス供給部以外の構成については理解を容易にするため、省略している。但し、チャンバ２の位置がわかるように点線でチャンバ２のある位置を示している。なお、図４では、シランガスを供給する原料ガス供給部を図示しているが、酸素ガスを供給する原料ガス供給部も同様の構成をしている。つまり、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１には、異なる原料ガスをチャンバ２に導入するために、複数の異なる原料ガス供給部が設けられているが、図４では、そのうち、シランガスを供給する原料ガス供給部の構成について示している。
【００２８】
図４において、シランガスを供給する原料ガス供給部は、原料ガス供給ライン２０、マスフローコントローラ２１、切り替えバルブ２２、第１分岐ライン２３、バルブ２３ａ、第２分岐ライン２４、バルブ２４ａ、第１のシランガス供給リング７、ガスノズル７ａ、第２のシランガス供給リング８、ガスノズル８ａを有している。
【００２９】
原料ガス供給ライン２０は、シランガスをチャンバ２へ導入するための主配管であり、マスフローコントローラ２１が設けられている。マスフローコントローラ２１は、原料ガス供給ライン２０を流れるシランガスの流量を制御することができるように構成されている。
【００３０】
次に、切り替えバルブ２２は、原料ガス供給ライン２０を複数のラインに分岐するように構成されている。すなわち、切り替えバルブ２２によって、原料ガス供給ライン２０から第１分岐ライン２３または第２分岐ラインのいずれか一方にシランガスを流すことができるようになっている。
【００３１】
第１分岐ライン２３には、第１のシランガス供給リング７が接続されており、この第１のシランガス供給リング７からチャンバ２の中心部に向かって複数のガスノズル７ａが形成されている。すなわち、第１のシランガス供給リング７の円周上に均等な間隔をおいて複数のガスノズル７ａが形成されており、この複数のガスノズル７ａによって、チャンバ２内へシランガスが導入されるようになっている。なお、第１分岐ライン２３には、シランガスのチャンバ２内への供給を停止するためのバルブ２３ａが設けられている。
【００３２】
一方、第２分岐ライン２４には、第１のシランガス供給リング７の外側に配置された第２のシランガス供給リング８が接続されており、この第２のシランガス供給リング８からチャンバ２の中心部に向かって複数のガスノズル８ａが設けられている。このガスノズル８ａも第２のシランガス供給リング８の円周上に均等な間隔をおいて形成されている。このように、ガスノズル７ａ、８ａをチャンバ２の中心部に向かって均等に配置することにより、ウェハ上の領域に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。なお、第２分岐ライン２４にもシランガスのチャンバ２内への供給を停止するためのバルブ２４ａが設けられている。
【００３３】
以上のように本実施の形態１では、シランガスをチャンバ２内に導入する経路として、原料ガス供給ライン２０から第１分岐ライン２３、第１のシランガス供給リング７およびガスノズル７ａを介してチャンバ２内にシランガスを導入する第１経路と、原料ガス供給ライン２０から第２分岐ライン２４、第２のシランガス供給リング８およびガスノズル８ａを介してチャンバ２内にシランガスを導入する第２経路とを設けている。
【００３４】
したがって、まず、シランガスのチャンバ２内への導入経路として上記した第１経路を使用する。そして、第１経路にあるガスノズル７ａに目詰まりなどの不具合が発生した場合、切り替えバルブ２２を切り替えることにより、シランガスのチャンバ２内への導入経路として上記した第２経路を使用する。このように第１経路と第２経路とを使い分けることにより、シランガスのチャンバ２内への導入経路が１つしかない場合に比べて、ガスノズル７ａ、８ａにあるオリフィス１２を交換する頻度を約半分に減少させることができる。また、第１経路を使用した場合と第２経路を使用した場合のいずれの場合も、シランガスを放出するガスノズル７ａ、８ａが均等に配置されているので、ウェハ上に形成される
膜の膜厚均一性を損なうことはない。この結果、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１によれば、膜厚均一性を損なうことなく、プラズマＣＶＤ装置１の稼働率を向上できる。
【００３５】
図５は、図４のＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。図５において、第１のシランガス供給リング７の外側に第２のシランガス供給リング８が設けられており、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８とは同じ高さ位置に設けられている。したがって、第２のシランガス供給リング８から内側に向かって形成されているガスノズル８ａは、第２のシランガス供給リング８から、そのまま直線状に形成すると第１のシランガス供給リングにぶつかってしまう。このため、図５に示すように、ガスノズル８ａは、第１のシランガス供給リング７の近傍で上部方向へ曲がった後、再び水平方向に曲がって第１のシランガス供給リング７の上部を通過する。そして、第１のシランガス供給リング７の上部を通過した後、鉛直方向へ曲がり、さらに第１のシランガス供給リング７と同じ高さにくると、再び水平方向に曲がっている。このようにして、ガスノズル８ａのガス放出部を第１のシランガス供給リング７および第２のシランガス供給リング８の高さ位置を同じにしながら、チャンバ２の内部へガスノズル８ａを形成することができる。
【００３６】
図６は、図４のＢ−Ｂ線で切断した断面図を示す。図６において、第２のシランガス供給リング８の内側に第１のシランガス供給リング７が設けられており、この第１のシランガス供給リング７からチャンバ２内の内側に向かって直線状にガスノズル７ａが形成されている。このため、ガスノズル７ａのガス放出部は、第１のシランガス供給リング７および第２のシランガス供給リング８の高さ位置と同じになる。
【００３７】
図５および図６に示した結果から、ガスノズル７ａとガスノズル８ａとは同じ高さ位置にある。したがって、ガスノズル７ａによりシランガスを放出する場合とガスノズル８ａによりシランガスを放出する場合で、シランガスの供給状態を近づけることができる。つまり、ガスノズル７ａとガスノズル８ａが異なる高さにあると、シランガスの供給状態が異なる。すると、ガスノズル７ａを用いてシランガスを供給した場合とガスノズル８ａを用いてシランガスを供給した場合において、ウェハ上に形成される膜の膜厚分布が異なることになる。しかし、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１のように、ガスノズル７ａとガスノズル８ａとの高さ位置を同じにすることで、ウェハ上に形成される膜の膜厚分布の差を小さくすることができる。
【００３８】
なお、図５において、ガスノズル８ａは、第１のシランガス供給リング７の上部に回り込むように形成されていたが、これに限らず、例えば図７に示すように、ガスノズル８ａは、第１のシランガス供給リング７の下部から回り込むような形状をしていてもよい。また、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８とを同じ高さに設けたが、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８とを同じ高さに設けなくてもよい。すなわち、ガスノズル７ａのガス放出部とガスノズル８ａのガス放出部との高さが同じになるように形成していればよく、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８が同じ高さになくてもよい。さらに、ガスノズル７ａのガス放出部の高さとガスノズル８ａの放出部の高さを同じにすることが望ましいが、同じ高さでなくてもよい。
【００３９】
本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１は、上記のように構成されており、以下に動作および作用について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
まず、図４に示すように、原料ガス供給ライン２０にシランガスを流す。このシランガスの流量は、原料ガス供給ライン２０に設けられたマスフローコントローラ２１によって流量が制御される。続いて、原料ガス供給ライン２０を流れるシランガスは、切り替えバルブ２２によって第１分岐ラインに導入される。そして、シランガスは、第１のシランガス供給リング７および複数のガスノズル７ａを介してチャンバ２内に導入される。なお、酸素ガスも同様にして、図１に示す第１の酸素ガス供給リング９およびガスノズルを介してチャンバ２内に導入される。
【００４１】
次に、図１に示すように、コイル５に高周波電源６により電力を供給する。すると、チャンバ２内に高周波電界が発生し、この発生した高周波電界によりチャンバ２内に導入されたシランガスおよび酸素ガスがプラズマ化する。そして、プラズマ化したシランガスおよび酸素ガスの間で化学反応が生じ、ウェハ１１上に酸化シリコン膜が形成される。このようにして、ウェハの処理を続けると、例えば、シランガスを放出しているガスノズル７ａのガス通過部が反応生成物などにより目詰まりを起す。この状態では、複数のガスノズル７ａから均一にシランガスが導入されないため、ウェハ上に形成される膜の膜厚均一性が損なわれる。
【００４２】
このため、図４に示す切り替えバルブ２２を切り替える。すると、原料ガス供給ライン２０を流れてきたシランガスは、第１分岐ライン２３ではなく、第２分岐ライン２４に導入される。そして、シランガスは、第２のシランガス供給リング８およびガスノズル８ａを介してチャンバ２内に導入される。このとき、ガスノズル８ａは、今まで使用されていなかったため、目詰まりなどは生じない。したがって、複数のガスノズル８ａから均一にシランガスが放出されるため、図１に示すウェハ１１に形成される膜の膜厚均一性は維持される。
【００４３】
このように、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１によれば、ガスノズル７ａの一部に目詰まりなどの不具合が生じても、シランガスの供給経路を変更することにより、引き続きプラズマＣＶＤ装置を稼働させることができる。また、シランガスの供給経路
を変更してガスノズル８ａからシランガスを放出する場合であっても、複数のガスノズル８ａから均一にチャンバ２内へシランガスが導入されるとともに、ガスノズル８ａの高さ位置とガスノズル７ａの高さ位置が同じであるため、ウェハ１１に形成される膜の膜厚均一性は維持される。したがって、本実施の形態１によれば、膜厚均一性を損なうことなく、プラズマＣＶＤ装置１の稼働率を向上できる。
【００４４】
ここで、ガスノズル７ａを使用している場合には、ガスノズル８ａは使用されていないが、ガスノズル８ａもチャンバ２内にある。このため、ウェハ１１の成膜工程でガスノズル８ａにも酸化シリコン膜が形成される。したがって、ガスノズル７ａに目詰まりを起す程、ガスノズル７ａに酸化シリコン膜（反応生成物）が堆積していると、使用していないガスノズル８ａにも目詰まりが生じてしまう程、酸化シリコン膜が堆積してしまうのではないかと思われる。
【００４５】
しかし、プラズマＣＶＤ装置１では、ウェハ１１の処理毎あるいは複数のウェハ１１を処理する毎にチャンバ２内のクリーニングを実施している。このクリーニングは、例えば、チャンバ２の外部でＮＦ3ガスのプラズマを生成し、生成したＮＦ3のプラズマをチャンバ２内に導入してチャンバ２内のクリーニングを行うリモートプラズマクリーニング法や、チャンバ２内に別のガスノズルでＮＦ3ガスを導入し、導入したＮＦ3ガスを直接プラズマ化する方法によって行われる。
【００４６】
このクリーニングによって、チャンバ２の内壁などに形成された酸化シリコン膜は除去される。また、使用していないガスノズル８ａにもチャンバ２の内壁に形成される程度の酸化シリコン膜が形成されているため、このクリーニングによって除去される。これに対し、使用しているガスノズル７ａからはシランガスが放出されており、このシランガスが反応するため、ガスノズル７ａのガス通過部は、他の場所に比べて酸化シリコン膜が形成されやすい。このため、上記したクリーニングによっては、充分に除去されず、目詰りが生じるのである。
【００４７】
以上より、使用しているガスノズル７ａは目詰まりを生じるが、使用していないガスノズル８ａは、目詰まりを起すことはないことがわかる。
【００４８】
次に、本実施の形態１のプラズマＣＶＤ装置１を使用した半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００４９】
図８に示すように、単結晶シリコンにｐ型不純物を導入した半導体ウェハ３０を用意する。そして、半導体ウェハ３０の主面上に酸化シリコン膜３１を形成する。酸化シリコン膜３１は、例えば、熱酸化法によって形成することができる。続いて、酸化シリコン膜３１上に窒化シリコン膜３２を、例えばＣＶＤ法を使用して形成する。
【００５０】
次に、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、酸化シリコン膜３１および窒化シリコン膜３２をパターニングする。パターニングは、素子分離溝を形成する領域に酸化シリコン膜３１および窒化シリコン膜３２が残らないように行う。その後、パターニングした酸化シリコン膜３１および窒化シリコン膜３２をマスクにして、半導体ウェハ３０をエッチングすることにより、図９に示すような素子分離溝３３を形成する。
【００５１】
続いて、素子分離溝３３を形成した半導体ウェハ３０を本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１に搬入する。そして、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１を使用することにより、素子分離溝３３を埋め込むように酸化シリコン膜３４を形成する（図１０参照）。このとき、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１によれば、カバレッジの良好な膜を形成できるので、素子分離溝３３には充分に酸化シリコン膜３４が埋め込まれる。
【００５２】
具体的には、以下に示すようにして、素子分離溝３３を形成した半導体ウェハ３０上に酸化シリコン膜３４を形成する。まず、図４に示すように、原料ガス供給ライン２０から切り替えバルブ２２により第１分岐ライン２３にシランガスを導入する。そして、第１分岐ライン２３に導入されたシランガスは、第１のシランガス供給リング７を通って、複数のガスノズル７ａからチャンバ２内に導入される。また、図示しないガスノズルにより、酸素ガスがチャンバ２内に導入される。
【００５３】
続いて、図１に示すコイル５に高周波電源６により電力を供給する。すると、チャンバ２内に高周波電界が発生し、発生した高周波電界によりチャンバ２内に導入されたシランガスおよび酸素ガスは、プラズマ化する。プラズマ化したシランガスおよび酸素ガスは、化学反応を起し、チャンバ２内に配置された半導体ウェハ３０上に酸化シリコン膜３４が形成される。
【００５４】
このようにして、半導体ウェハ３０上に酸化シリコン膜３４が形成されるが、複数の半導体ウェハ３０上に酸化シリコン膜３４を形成しているうちに、シランガスを放出するガスノズル７ａに目詰まりなどの不具合が生じる。
【００５５】
このとき、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１では、図４に示すように、切り替えバルブ２２を切り替えて、原料ガス供給ライン２０から第２分岐ライン２４にシランガスを導入する。そして、第２分岐ライン２４に導入されたシランガスは、第２のシランガス供給リング８を通って、複数のガスノズル８ａからチャンバ２内に導入される。ガスノズル８ａは、目詰まりなどの不具合を起していないので、半導体ウェハ３０上に均一にシランガスを導入することができる。したがって、目詰まりを起したガスノズル７ａのオリフィスを交換しなくてもプラズマＣＶＤ装置１を正常に稼働させることができる。このため、プラズマＣＶＤ装置１の稼働率を向上させることができる。
【００５６】
次に、図１１に示すように、半導体ウェハ３０上に形成した酸化シリコン膜３４を、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法により研磨する。ＣＭＰによる研磨は、酸化シリコン膜３４の下に形成された窒化シリコン膜３２が露出するまで行う。これにより、素子分離溝３３にだけ酸化シリコン膜３４を埋め込んだ素子分離領域３５が形成される。
【００５７】
続いて、窒化シリコン膜３２を除去した後、図１２に示すように、素子分離領域３５によって分けられた活性領域、すなわちｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴ（Metal  Insulator  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）Ｑ1を形成する領域にｐ型ウェル３６を形成する。ｐ型ウェル３６は、例えばイオン注入法により、ボロン（Ｂ）やフッ化ボロン（ＢＦ2）を導入することによって形成される。同様に、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴＱ2を形成する領域にｎ型ウェル３７を形成する。ｎ型ウェル３７は、例えばイオン注入法により、リン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）を導入することによって形成される。
【００５８】
次に、半導体ウェハ３０上に形成されている酸化シリコン膜３１を除去した後、図１３に示すように、半導体ウェハ３０上にゲート絶縁膜３８を形成する。ゲート絶縁膜３８は、例えば薄い酸化シリコン膜からなり、例えば、熱酸化法を使用して形成することができる。なお、ゲート絶縁膜３８として、酸化シリコン膜の代わりに、酸化シリコン膜より誘電率の高い、いわゆるＨｉｇｈ−ｋ膜を使用してもよい。
【００５９】
そして、ゲート絶縁膜３８上に、例えばＣＶＤ法を使用してポリシリコン膜３９を形成する。その後、図１４に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用してポリシリコン膜３９をパターニングすることにより、ポリシリコン膜３９よりなるゲート電極４０ａ、４０ｂを形成する。
【００６０】
次に、ゲート電極４０ａの両側の領域に半導体領域である低濃度ｎ型不純物拡散領域４１、４２を形成する。低濃度ｎ型不純物拡散領域４１、４２は、例えばイオン注入法を使用してリンなどのｎ型不純物をｐ型ウェル３６内に導入することによって形成される。同様に、ゲート電極４０ｂの両側の領域に半導体領域である低濃度ｐ型不純物拡散領域４３、４４を形成する。低濃度ｐ型不純物拡散領域４３、４４は、例えばイオン注入法を使用してボロンやフッ化ボロンなどのｐ型不純物をｎ型ウェル３７内に導入することによって形成される。
【００６１】
続いて、図１５に示すように、ゲート電極４０ａ、４０ｂの側壁にサイドウォール４５を形成する。サイドウォール４５は、半導体ウェハ３０上に例えばＣＶＤ法を使用して酸化シリコン膜を堆積し、堆積した酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより形成することができる。
【００６２】
サイドウォール４５を形成した後、ゲート電極４０ａの両側の領域に半導体領域である高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７を形成する。高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７は、例えばイオン注入法を使用して、リンなどのｎ型不純物を導入することによって形成することができる。高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７は、前述した低濃度ｎ型不純物拡散領域４１、４２よりも不純物濃度が高くなっている。同様にして、ゲート電極４０ｂの両側の領域に高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９を形成する。高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９は、例えばイオン注入法を使用して、ボロンやフッ化ボロンなどのｐ型不純物を導入することによって形成することができる。この高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９には、低濃度ｐ型不純物拡散領域４３、４４よりも高濃度にｐ型不純物が導入されている。
【００６３】
次に、高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７および高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９の表面を露出させた後、半導体ウェハ３０上に例えばＣＶＤ法を使用してコバルト（Ｃｏ）膜を堆積させる。そして、熱処理を施すことによって、コバルトシリサイド膜５０を形成する。これにより、ポリシリコン膜３９とコバルトシリサイド膜５０よりなるゲート電極４０ａ、４０ｂを形成することができる。また、高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７および高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９にコバルトシリサイド膜５０を形成することができる。したがって、ゲート電極４０ａ、４０ｂを低抵抗化することができるとともに、高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７および高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９のシート抵抗を低抵抗化することができる。その後、未反応のコバルト膜は除去される。
【００６４】
このようにして、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱ1およびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱ2を形成することができる。
【００６５】
続いて、配線工程について説明する。図１６に示すように、半導体ウェハ３０上に、層間絶縁膜となる絶縁膜５１を堆積する。この絶縁膜５１は、例えば酸化シリコン膜よりなり、例えば、本実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１を使用して形成することができる。具体的には、図４に示すように、切り替えバルブ２２により、原料ガス供給ライン２０から、第１分岐ライン２３、第１のシランガス供給リング７およびガスノズル７ａを介して、シランガスをチャンバ２内に導入する。また、図示しないガスノズルにより酸素ガスをチャンバ２内に導入する。そして、チャンバ２内でシランガスおよび酸素ガスをプラズマ化することにより、半導体ウェハ３０上に層間絶縁膜となる絶縁膜５１を形成する。
【００６６】
ここで、半導体ウェハ３０上に絶縁膜５１が形成されるが、複数の半導体ウェハ３０上に絶縁膜５１を形成しているうちに、シランガスを放出するガスノズル７ａに目詰まりなどの不具合が生じる。
【００６７】
このとき、図４に示すように、切り替えバルブ２２を切り替えて、原料ガス供給ライン２０から、第２分岐ライン２４、第２のシランガス供給リング８およびガスノズル８ａを介して、シランガスをチャンバ２内に導入する。そして、導入したシランガスをプラズマ化することにより、半導体ウェハ３０上に絶縁膜５１を形成することができる。このように、目詰まりを起したガスノズル７ａのオリフィスを交換しなくてもプラズマＣＶＤ装置１を正常に稼働させることができる。このため、プラズマＣＶＤ装置１の稼働率を向上させることができる。
【００６８】
その後、図１７に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、絶縁膜５１を貫通するコンタクトホール５２を形成する。コンタクトホール５２の底部では、高濃度ｎ型不純物拡散領域４６、４７および高濃度ｐ型不純物拡散領域４８、４９に形成されたコバルトシリサイド膜５０が露出する。
【００６９】
次に、コンタクトホール５２内にチタン／窒化チタン膜５３ａおよびタングステン膜５３ｂを埋め込んだプラグ５４を形成する。プラグ５４は、例えば以下のようにして形成することができる。まず、コンタクトホール５２内を含む絶縁膜５１上に、例えばスパッタリング法を使用して、チタン／窒化チタン膜５３ａを形成した後、例えばＣＶＤ法を使用してタングステン膜５３ｂをコンタクトホール５２内に埋め込むように形成する。そして、絶縁膜５１上に形成された不要なチタン／窒化チタン膜５３ａおよびタングステン膜５３ｂをＣＭＰ法やエッチバック法を使用して除去することにより、プラグ５４を形成する。
【００７０】
続いて、プラグ５４を形成した絶縁膜５１上にチタン／窒化チタン膜５５ａ、アルミニウム膜５５ｂ、チタン／窒化チタン膜５５ｃを順次形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用して形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、チタン／窒化チタン膜５５ａ、アルミニウム膜５５ｂおよびチタン／窒化チタン膜５５ｃをパターニングすることにより、配線５６を形成する。このようにして、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱ1およびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱ2を含む半導体装置を形成することができる。
【００７１】
以上より、本実施の形態１によれば、一つの原料ガスに対して複数の供給経路を設けたので、ある供給経路のガスノズルに目詰まりなどの不具合が生じても、切り替えバルブで供給経路を切り替えることにより、正常なガスノズルから原料ガスをチャンバ内へ供給することができる。したがって、本実施の形態１によれば、チャンバを開放してガスノズルを交換する頻度を減少させることができる。例えば、原料ガスの供給経路を２つ設置することにより、原料ガスを供給する供給経路が１つの場合に比べて、ガスノズルの交換頻度を半分にすることができる。このため、プラズマＣＶＤ装置の稼働率を向上させることができる。
【００７２】
また、複数の供給経路においてガスノズルに不具合が生じた場合、ガスノズルの交換が行われるが、１回のガスノズル交換で、複数のガスノズルをまとめて交換することにより、メンテナンスの効率を向上させることができる。
【００７３】
また、本実施の形態１によれば、ガスノズルに目詰まりなどの不具合が生じても、切り替えバルブで供給経路を切り替えることにより、正常なガスノズルから原料ガスをチャンバ内へ供給することができるので、ウェハに形成する膜を均一な膜厚にすることができる。このため、エッチング工程やＣＭＰ工程などの他工程への負担を低減することができる。すなわち、不均一な膜を加工するための負担を低減することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、原料ガス供給ライン２０にだけマスフローコントローラ２１が設けられていたが、本実施の形態２では、上記したマスフローコントローラ２１の他に、複数のマスフローコントローラを設ける例について説明する。
【００７５】
図１８は、本実施の形態２におけるプラズマＣＶＤ装置の原料ガス供給部を示したものである。この原料ガス供給部は、プラズマＣＶＤ装置にある複数の原料ガス供給部のうち、例えば、シランガスを供給する原料ガス供給部の構成を示したものであるが、他の原料ガス供給部（例えば酸素ガスを供給する原料ガス供給部）も同様の構成をしている。
【００７６】
図１８において、前記実施の形態１と同様の構成をしている部分の説明は省略し、異なる構成だけ説明する。本実施の形態２において、前記実施の形態１と異なる点は、第１分岐ライン２３にマスフローコントローラ（第１マスフローコントローラ）２３ｂを設け、第２分岐ライン２４にマスフローコントローラ（第２マスフローコントローラ）２４ｂを設けている点である。
【００７７】
このように、切り替えバルブ２２で分岐する第１分岐ライン２３および第２分岐ライン２４に、それぞれ適切なガス流量を設定したマスフローコントローラを設けることにより、原料ガスの供給経路を変える場合、切り替えバルブ２２の切り替えだけを行えばよい。つまり、第１分岐ライン２３および第２分岐ライン２４にマスフローコントローラを設けないと、原料ガスの供給経路を変える場合、切り替えバルブ２２で経路を切り替えるとともに、切り替えた経路に対応したガス流量になるように、マスフローコントローラ２１を調整する必要がある。すなわち、チャンバ２内に供給する原料ガスを同一にするためには、供給経路によって原料ガスの流量を変える必要がある。
【００７８】
しかし、本実施の形態２では、第１分岐ライン２３にマスフローコントローラ２３ｂを設けるとともに第２分岐ライン２４にもマスフローコントローラ２４ｂを設けているので、予めそれぞれの経路に対応した流量を、それぞれのマスフローコントローラ２３ｂ、２４ｂに設定しておくことができる。このため、経路を変える場合であっても、大元のマスフローコントローラ２１の調整は不要となり、自動的にマスフローコントローラ２３ｂまたはマスフローコントローラ２４ｂの設定したガス流量で原料ガスを流すことができる。これにより経路の切り替えを簡略化することができる。
【００７９】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、原料ガスの供給経路を切り替えるための構成の一例を示す。図１９は、本実施の形態３におけるプラズマＣＶＤ装置の原料ガス供給部を主に示した図である。図１９において、前記実施の形態１と同様の構成をしている部分の説明は省略し、異なる構成だけ説明する。本実施の形態３において、前記実施の形態１と異なる点は、膜厚検査装置２５を設け、この膜厚検査装置２５によって切り替えバルブ２２の切り替えを制御するようにした点である。
【００８０】
図１９において、例えば、原料ガス供給ライン２０から第１分岐ライン２３、第１のシランガス供給リング７および複数のガスノズル７ａを介して、シランガスをチャンバ２内へ導入することにより、ウェハ上に酸化シリコン膜を形成しているとする。すると、複数のウェハ上に酸化シリコン膜を形成しているうちに、シランガスを放出するガスノズル７ａに目詰まりなどの不具合が生じる。複数のガスノズル７ａのうち、一部のガスノズル７ａに目詰まりなどが生じると、ウェハ上に均一な酸化シリコン膜が形成されなくなり、ウェハの一部の領域で膜厚が厚くなる現象が起こる。したがって、ウェハ上に形成される酸化シリコン膜の膜厚分布を測定することにより、ガスノズル７ａが目詰まりを起しているか否かを間接的に判断できることになる。
【００８１】
このため、本実施の形態３では、膜厚検査装置２５を設けてウェハ上に形成される膜の膜厚分布を測定している。具体的に、膜厚検査装置２５で、ウェハの所定領域上に形成される膜の膜厚を測定した結果の一例を図２０に示す。図２０において、横軸は、日付を示しており、縦軸はウェハの所定領域上に形成される膜のウェハ面内膜厚均一性（%）を示している。図２０を見てわかるように、例えば１１／２９〜１２／３までは約１．７％の膜厚の膜が形成されているが、その後、１２／５から次第に膜厚が上昇していき、１２／１１で約２．４％の膜厚を超えるまでになっている。したがって、１２／１１の時点では、複数のガスノズル７ａのうち一部が目詰まりを起している可能性が高い。このため、膜厚検査装置２５では、例えば、約２．４％の膜厚を規定値として設定し、この規定値をはずれた場合、ガスノズル７ａに目詰まりが発生していると判断して、切り替えバルブ２２を切り替えるように制御している。つまり、切り替えバルブ２２を切り替えることにより、原料ガス供給ライン２０から第２分岐ライン２４、第２のシランガス供給リング８および複数のガスノズル８ａを介して、シランガスをチャンバ２内に導入するようにしている。
【００８２】
このように本実施の形態３によれば、膜厚検査装置２５を設けてウェハ上に形成される膜の膜厚を測定し、測定した膜厚が予め設定しておいた規定値の範囲からはずれた場合に、切り替えバルブ２２を切り替えて原料ガスの供給経路を変更するように構成したので、ガスノズルの目詰まりを的確に把握することができ、ガスノズルの目詰まりに起因して不均一な膜がウェハに形成されること抑制することができる。
【００８３】
（実施の形態４）
前記実施の形態１では、第１のシランガス供給リング７の径よりも第２のシランガス供給リング８の径が大きい場合について説明したが、本実施の形態４では、第１のシランガス供給リング７の径と第２のシランガス供給リング８の径が同じ場合について説明する。
【００８４】
図２１は、本実施の形態４におけるプラズマＣＶＤ装置の原料ガス供給部を示したものである。この原料ガス供給部は、プラズマＣＶＤ装置にある複数の原料ガス供給部のうち、例えば、シランガスを供給する原料ガス供給部の構成を示したものである。
【００８５】
図２１において、前記実施の形態１と同様の構成をしている部分の説明は省略し、異なる構成だけ説明する。本実施の形態４において、前記実施の形態１と異なる点は、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８が同一の径をしている点である。なお、図２１において、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８とは同一の径をしているため、第２のシランガス供給リング８の下側に設けられている第１のシランガス供給リング７は、図２１に表れない。ただし、第１のシランガス供給リング７からチャンバ２の中心部に向かって複数のガスノズル７ａが設けられている。このガスノズル７ａは、第１のシランガス供給リング７の円周上に均等な間隔をおいて形成されている。また、第２のシランガス供給リング８からもチャンバ２の中心部に向かって複数のガスノズル８ａが設けられており、このガスノズル８ａは、第２のシランガス供給リング８の円周上に均等な間隔をおいて形成されている。そして、上記したガスノズル７ａとガスノズル８ａとは交互に配置されている。このように、ガスノズル７ａ、８ａをチャンバ２の中心部に向かって均等に配置することにより、ウェハ上の領域に形成される膜の膜厚を均一にすることができる。
【００８６】
図２２は、図２１のＡ−Ａ線で切断した断面図を示す。つまり、図２２は、第２のシランガス供給リング８にガスノズル８ａが設けられている部分を切断した断面図である。図２２に示すように、第１のシランガス供給リング７の離間した上側に第２のシランガス供給リング８が設けられており、この第２のシランガス供給リング８には、ガスノズル８ａが形成されている。ガスノズル８ａは、水平方向へ延びた後、鉛直方向の下側に曲がり、第１のシランガス供給リング７と同じ高さになったところで、チャンバ２の内部方向（水平方向）へ曲がっている。このようにして、ガスノズル８ａのガス放出部を第１のシランガス供給リング７の高さと同じにしながら、チャンバ２の内部へガスノズル８ａを形成することができる。
【００８７】
図２３は、図２１のＢ−Ｂ線で切断した断面図を示す。つまり、図２３は、第１のシランガス供給リング７にガスノズル７ａが設けられている部分を切断した断面図である。図２３に示すように、第２のシランガス供給リング８の下側に第１のシランガス供給リング７が設けられており、この第１のシランガス供給リング７からチャンバ２内の内側に向かって直線状にガスノズル７ａが形成されている。このため、ガスノズル７ａのガス放出部は、第１のシランガス供給リング７の高さと同じになる。
【００８８】
図２２と図２３の結果から、本実施の形態４では、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８の径が同じであっても、ガスノズル７ａとガスノズル８ａとの高さ位置を同じにすることができる。このため、ウェハ上に形成される膜の膜厚分布の差を小さくすることができる。このように、本実施の形態４では、第１のシランガス供給リング７と第２のシランガス供給リング８との径が異なる前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００９０】
前記実施の形態では、１種類の原料ガスに対して２本の供給経路を設けた例について説明したが、これに限らず、１種類の原料ガスに対してｎ本の供給経路を設けてもよい。この場合、ガスノズルの交換頻度は、１本の供給経路しか設けない場合に比べて、１／ｎにすることができる。
【００９１】
また、ｎ本のガス供給経路から必要に応じて数本の供給経路を選択し、選択した供給経路から原料ガスをチャンバ内に導入することにより、膜厚分布や成膜速度などの膜質に対する条件出しを行うことができる。
【００９２】
また、前記実施の形態では、シランガスと酸素ガスを原料ガスとして酸化シリコン膜を形成する例について説明したが、これに限らず、例えば、さらに、ＰＨ3ガスやＳｉＦ4ガスを原料ガスに加えて、リンを添加した酸化シリコン膜やフッ素を添加した酸化シリコン膜を形成する場合にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置の概略構成を示した図である。
【図２】（ａ）はガスノズルのガス通過部を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図３】図２とは異なるオリフィスをガスノズルに装着した図である。
【図４】原料ガス供給部の構成を示した図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図７】図５の変形例を示した図である。
【図８】本発明の実施の形態１における半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図９】図８に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１０】図９に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１１】図１０に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１２】図１１に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１３】図１２に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１４】図１３に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程を示した断面図である。
【図１８】実施の形態２における原料ガス供給部の構成を示した図である。
【図１９】実施の形態３における原料ガス供給部の構成を示した図である。
【図２０】膜厚と日付の関係を示した図である。
【図２１】実施の形態４における原料ガス供給部の構成を示した図である。
【図２２】図２１のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図２３】図２１のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１  プラズマＣＶＤ装置
２  チャンバ
３  ステージ
４  高周波電源
５  コイル
６  高周波電源
７  第１のシランガス供給リング（第１のガス供給リング）
７ａ  ガスノズル（第１のガスノズル）
８  第２のシランガス供給リング（第２のガス供給リング）
８ａ  ガスノズル（第２のガスノズル）
９  第１の酸素ガス供給リング（第１のガス供給リング）
１０  第２の酸素ガス供給リング（第２のガス供給リング）
１１  ウェハ
１２  オリフィス
１２ａ  ガス通過部
２０  原料ガス供給ライン
２１  マスフローコントローラ
２２  切り替えバルブ
２３  第１分岐ライン
２３ａ  バルブ
２３ｂ  マスフローコントローラ
２４  第２分岐ライン
２４ａ  バルブ
２４ｂ  マスフローコントローラ
２５  膜厚検査装置
３０  半導体ウェハ
３１  酸化シリコン膜
３２  窒化シリコン膜
３３  素子分離溝
３４  酸化シリコン膜
３５  素子分離領域
３６  ｐ型ウェル
３７  ｎ型ウェル
３８  ゲート絶縁膜
３９  ポリシリコン膜
４０ａ  ゲート電極
４０ｂ  ゲート電極
４１  低濃度ｎ型不純物拡散領域
４２  低濃度ｎ型不純物拡散領域
４３  低濃度ｐ型不純物拡散領域
４４  低濃度ｐ型不純物拡散領域
４５  サイドウォール
４６  高濃度ｎ型不純物拡散領域
４７  高濃度ｎ型不純物拡散領域
４８  高濃度ｐ型不純物拡散領域
４９  高濃度ｐ型不純物拡散領域
５０  コバルトシリサイド膜
５１  絶縁膜
５２  コンタクトホール
５３ａ  チタン／窒化チタン膜
５３ｂ  タングステン膜
５４  プラグ
５５ａ  チタン／窒化チタン膜
５５ｂ  アルミニウム膜
５５ｃ  チタン／窒化チタン膜
５６  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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