(57)【要約】【課題】半導体装置の製造装置において、ウエーハ及びその上に成膜する膜の金属汚染を防止する。【解決手段】半導体装置の製造装置１００は、ウエーハ１３１の処理を行なうためのチャンバー１０１と、チャンバー１０１内壁から突出し且つ金属又は金属セラミックスからなる突出部材１０９と、ハロゲン含有ガスを用いてチャンバー１０１内をクリーニングするクリーニング機構とを備え、突出部材１０９は、ハロゲン含有ガス中のハロゲンと突出部材１０９との反応を防止するための物質によって覆われている。【選択図】図１
2007180340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエーハの処理を行なうためのチャンバーと、
前記チャンバー内壁から突出し且つ金属又は金属セラミックスからなる突出部材と、
ハロゲン含有ガスを用いて前記チャンバー内をクリーニングするクリーニング機構とを備え、
前記突出部材は、前記ハロゲン含有ガス中のハロゲンと前記突出部材との反応を防止するための物質によって覆われていることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記物質は、IV族元素又はIV族元素の化合物であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記IV族元素は、Ｓｉ、Ｇｅ及びＣの少なくとも１つであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つにおいて、
前記物質は、無機絶縁体であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記無機絶縁体は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ＳｉとＧｅとを含む化合物、ＳｉとＣとを含む化合物又はＳｉ3 Ｎ4 セラミックスであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項６】
請求項１において、
前記処理は、前記ウエーハ上に対する材料膜の成膜であり、
前記物質は、前記材料膜と同じ物質又は前記材料膜に含まれる元素を含む化合物であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項７】
ウエーハの処理を行なうためのチャンバーと、
前記チャンバー内壁から突出する突出部材と、
ハロゲン含有ガスを用いて前記チャンバー内をクリーニングするクリーニング機構とを備え、
前記突出部材は、非金属元素からなる材料により形成されていることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記非金属元素からなる材料は、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックス又はＳｉＣセラミックスであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つにおいて、
前記突出部材が、前記チャンバー内にガスを導入するためのガス導入ノズルであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１つにおいて、
前記ハロゲン含有ガスが、フッ素ガスであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置、特に、ハロゲン系ガスを用いたプラズマクリーンを行なうことのできるＣＶＤ成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
微細化が進行して０．２５μｍ以降（０．２５μｍよりも小さい）の加工寸法となった半導体デバイスにおいては、分離領域の形成のために、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）という技術が採用されている。これは、Ｓｉウエーハ（半導体基板）上に作成されるトランジスタ間を絶縁分離するために、Ｓｉウエーハにトレンチを形成し、そこにＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法によりＳｉＯ2 を埋め込み、トレンチ外のＳｉＯ2 膜をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing ）法により除去することで分離領域を形成する技術である。
【０００３】
この技術に用いるＣＶＤ装置は、ＳｉＯ2 によるトレンチの埋め込み性を向上するため、例えば、ＳｉＨ4 、Ｏ2 及びＡｒのガスを用い、０．２〜１．０Ｐａ程度の圧力下においてＩＣＰ（Inductive Coupling Plasma）プラズマにより放電させてプラズマを形成し、ＳｉＨ4 、Ｏ2 によるＣＶＤ成膜とＡｒによるスパッタを同時進行させる方式を用いている。
【０００４】
このようなＣＶＤ装置は、通常の平行平板型の場合よりもプラズマ密度が高いＩＣＰ方式が用いられるため、ＨＤＰ（High Density Plasma）−ＣＶＤと呼ばれることが多い。
【０００５】
ＨＤＰ−ＣＶＤ装置を用いると、プラズマ密度が高く且つスパッタ成分による加熱効果もあることから、半導体装置（ウエーハ）を載せるウエーハステージに加熱機構を設けなくても、成膜中にウエーハ温度が上昇し、場合によっては７００〜８００℃にも上る場合もある。
【０００６】
このＨＤＰ−ＣＶＤ技術は、凹凸の大きい構造を絶縁膜により埋め込む必要がある時に用いられてきた。例えば、０．３５〜０．１８ｍｍ世代の半導体装置のＡｌ配線間をＳｉＯ2 又はＦドープのＳｉＯ2 により埋め込む場合、０．１８ｍｍ世代以降においてトランジスタ構造と第１層Ｃｕ埋め込み配線との間を絶縁するＳｉＯ2 又はＰドープのＳｉＯ2 膜の成膜を行なう場合等である。
【０００７】
図１１（ａ）〜（ｆ）に、従来のＨＤＰ−ＣＶＤ半導体製造装置及びこれを用いたＳｉＯ2 膜形成プロセスを示した。
【０００８】
従来のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０の構造は、図１１（ａ）に示されている。ここに示すように、従来のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０において、チャンバーボディ１１ａとドーム１２とによって基板の処理を行なうチャンバー１１（反応室）が構成されている。チャンバー１１は、ゲートバルブ１３を介してターボポンプ１４によって内部を真空に引くことができる。
【０００９】
また、チャンバーボディ１１ａは、熱伝導率が高く且つ腐食されにくいＡｌ合金を材料として作られている。更に、ドーム１２はＡｌ2 Ｏ3 セラミックスにより作られており、チャンバー１１内にプラズマを発生させるため、その側面を囲むように設置された側面コイル１５及び上に設置された上部コイル１６によって電力を供給する構造になっている。側面コイル１５及び上部コイル１６は、カバー１７によって覆われている。
【００１０】
また、チャンバーボディ１１ａ及びドーム１２の周囲にガスライン１８が配置され、ここから、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズル１９を通してチャンバー１１内にガスが供給される。ガスとは、例えば、ＳｉＨ4 、Ｏ2 及びＡｒである。尚、Ａｒを用いること（導入すること）なく処理を行なうことも可能であり、この場合、スパッタ効果にはＯ（酸素）が寄与する。
【００１１】
また、チャンバー１１内にはウエーハステージ２０が備えられ、この上に処理を行なう対象となる半導体装置（ウエーハ）が置かれる。ウエーハステージ２０には、バイアス（電力）を印加することができるようになっている。更に、チャンバー１１上部には、チャンバー１１の内壁に付着した膜を除去するためのリモートプラズマユニット２１及びリモートプラズマユニット２１からＦラジカル等を導入するための導入管２２が設けられている。
【００１２】
このような従来のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０を用いてＳｉＯ2 膜を成膜する際の標準的なシークエンスを、以下に、図１１（ａ）〜（ｆ）を用いて示す。
【００１３】
まず、図１１（ａ）のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０にウエーハ３１（図１１（ｄ）等を参照）を導入する前に、チャンバー１１の内壁上に薄いＳｉＯ2 膜（プリコート膜３２、図１１（ｃ）を参照）を形成する。これは、後の工程においてウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成する際、酸素によるスパッタ効果によってチャンバー１１の内壁からその材料に含まれるＡｌが叩き出されてウエーハを汚染する可能性があるため、これを防ぐことを目的とする。また、各ウエーハを処理する際のチャンバー１１内の状態を常に一定にするためとも説明できる。
【００１４】
プリコート膜３２を形成するためには、図１１（ｂ）に示すように、ガスライン１８を用いてＳｉＯ2 膜を成膜するために必要なガス、例えば、５０sccmのＳｉＨ4 及び１００sccmのＯ2 を導入する。次に、上部コイル１６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１１内に第１のプラズマ３３を発生させる。このとき、ターボポンプ１４によって真空引きされ、チャンバー１１内の圧力を０．６７Ｐａ程度とする。
【００１５】
このような低圧領域においては、原子の平均自由工程が長くなり、例えばＳｉに比べて重い元素であるＯ（酸素）のイオンはスパッタ効果を発生する。但し、前記の条件に置いては、Ｏイオンによるスパッタ効果よりも、ＳｉＨ4 とＯ2 との反応によるＳｉＯ2 膜の成膜の方が速い。この結果として、図１１（ｃ）に示すように、チャンバー１１の内壁上にＳｉＯ2 膜であるプリコート膜３２が堆積することになる。
【００１６】
次に、図１１（ｄ）に示すように、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０のチャンバー１１内にウエーハ３１（製造中の半導体装置）を導入し、ウエーハステージ２０上に設置する。続いて、ガスライン１８を用いてＳｉＯ2 膜の成膜に必要なガス、例えば、５０sccmのＳｉＨ4 、１００sccmのＯ2 及び２００sccmのＨ2 を導入する。
【００１７】
更に、上部コイル１６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１１内に第２のプラズマ３４を発生させる。また、ウエーハステージ２０にも、バイアスとして３０００Ｗを印加する。このときも、ターボポンプ１４によりチャンバー１１内を真空に引くことにより、圧力を０．６７Ｐａ程度としておく。このような低圧領域であるため、原子の平均自由工程は長くなっており、Ｏ（酸素）のようにＳｉよりも重い元素のイオンはスパッタ効果を発生する。また、ウエーハステージ２０にバイアスを掛けているため、ウエーハ３１にはＯイオンがスパッタ効果をもって入射しやすい。
【００１８】
このような、Ｏによるスパッタ効果と、Ｈによる化学エッチングの効果とにより、ウエーハ３１に形成されているトレンチの角部に形成されるＳｉＯ2 膜は取り除かれ、トレンチの角部からＳｉＯ2 膜が成長することは抑制される。この結果、ＣＶＤ反応により成膜されるＳｉＯ2 膜は、トレンチ内に入り易くなり、良好な埋め込み特性をもって成膜することができる。
【００１９】
以上のようにして、図１１（ｅ）に示すように、段差被覆性の高いＳｉＯ2 膜３５をウエーハ３１上に堆積することができる。このとき、同時にチャンバー１１の内壁上にもＳｉＯ2 膜３６が堆積され、結果として、既に形成されているプリコート膜３２上に積層する。
【００２０】
このように、チャンバー１１の内壁上に形成されたにＳｉＯ2 膜は、ウエーハの処理を行なう際に厚さを増す。厚さの増したＳｉＯ2 膜は、剥がれてパーティクルが発生する原因となる恐れがあるため、定期的に除去する必要がある。
【００２１】
このときの様子を、図１１（ｆ）に示す。まず、ＳｉＯ2 膜３５の形成が終わったウエーハ３１をＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０から搬出した後、リモートプラズマユニット２１内にＡｒ及びＮＦ3 のガスを導入し、プラズマを発生する。これにより、プラズマによって励起されたＦラジカル３７が導入管２２を通じてチャンバー１１内に導入される。Ｆラジカル３７の作用により、チャンバー１１の内壁上に堆積しているプリコート膜３２及びＳｉＯ2 膜３６が除去される。
【００２２】
このようなリモートプラズマユニット２１を用いたリモートプラズマクリーン技術が導入される以前は、チャンバー１１の内壁上に堆積したＳｉＯ2 膜の除去をエッチングにより行なっていた。つまり、ガスライン１８を通じてＣ2 Ｆ2 ガスを導入すると共に側面コイル１５及び上部コイル１６を用いた電力印加によってプラズマを発生させ、該プラズマによるエッチングを行なうことによって除去していた。しかし、現在では、Ｃ2 Ｆ2 ガスを元にしたプラズマが回り込み難い箇所についても容易にクリーニングすることができることから、Ｆラジカルを用いたリモートプラズマクリーン技術を利用するのが主流となっている。
【００２３】
尚、チャンバー１１の内壁上に堆積したＳｉＯ2 膜は、部分的に除去したままにすると不安定で剥がれ易いため、全て除去するようにしている。このため、除去を行なった後には、図１１（ａ）に示しているような、ＳｉＯ2 膜の無い状態となる。
【００２４】
二枚目のウエーハにＳｉＯ2 膜の堆積を行なうときには、図１１（ｂ）及び（ｃ）に示したように、プリコート膜３２を形成するところから再び処理を行ない、順に図１１（ｆ）までの工程を行なえばよい。
【００２５】
また、所定の枚数のウエーハについて膜の堆積を行なった後、図１１（ｃ）のプリコート膜３２の形成までを行なって処理を終了することがある。この場合、再び新たなウエーハの処理を行なう際には、図１１（ｆ）のようにチャンバー１１の内壁上のＳｉＯ2 膜の除去から処理を開始することになる。
【００２６】
以上のように、ウエーハを一枚処理する毎にチャンバー１１の内壁上に堆積したＳｉＯ2 膜を除去することにより、ウエーハ上への成膜を安定して行なうことができる。これに対し、複数枚のウエーハを処理する毎にチャンバー１１の内壁上のＳｉＯ2 膜を除去するようにすることにより、工程を一部省略して処理効率を向上することも考えられる。このような場合、プリコート膜３２は、チャンバー１１の内壁上のＳｉＯ2 膜を除去した後の処理の際に行なえばよい。
【００２７】
尚、半導体装置に前記のようなメタルコンタミネーション（金属汚染）が生じた場合、例えば、ＳＴＩ工程において１×１０14atoms／cm2  程度のＡｌ汚染が発生した場合、ＰＭＯＳトランジスタの耐圧が３Ｖ程度低下する、又は、ドレイン電流が低下する等の問題が生じる（例えば非特許文献１を参照）。また、５×１０13atoms／cm2  程度のＡｌ汚染があると、ｎ型Ｓｉ基板において再結合ライフタイムの低下が見られ、接合リーク電流増加の恐れがある。
【００２８】
更に、ＳｉＯ2 ゲート絶縁膜厚が４．５ｎｍであるトランジスタのＶth変動を、Ｖccの１／１００に抑制するのに必要な許容汚染量は、Ａｌについて５．５×１０10atoms／cm2  、Ｎａ及びＫについて５．５×１０10atoms／cm2  程度と言われており（例えば非特許文献２を参照）、トランジスタのＶｔ変動等の問題が生じる可能性もある。
【００２９】
このような、半導体装置の金属汚染を防止する方法としては、マットソン社による特許文献１の技術が知られている。これは、Rapid Thermal Annealing 等の半導体基板を熱処理するための装置に関し、熱処理工程における汚染発生防止を目標としている。特許文献１には、半導体基板（ウエーハ）を熱処理するための装置において、反応ガスと接触するようなチャンバーの少なくとも一部又はチャンバーの部品を、シリコン又はシリカ−含有層によって被覆することを特徴とする半導体製造装置が提案されている。
【特許文献１】特表２００４−５０９４６１号公報
【非特許文献１】M. Foo他，ISSM 2005, PO08
【非特許文献２】ＵＬＳＩ製造における汚染の実態、リアライズ社、ISBN4-89808-017-0C3055、p.190、平成１１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
しかし、前記ＨＤＰ−ＣＶＤプロセスの場合、次のような問題がある。
【００３１】
まず、Ｆラジカル３７によりチャンバー１１内のクリーニングを行う際に、ＳｉＯ2 膜３６及びプリコート膜（ＳｉＯ2 ）３２の薄い部分又は付着していない部分がチャンバー１１の内壁に存在すると、Ｆラジカル３７と、チャンバーボディ１１ａ等の下地の金属又は金属セラミックスとが反応し、金属フッ化物が形成されることがある。このように金属フッ化物が形成されると、その上にはプリコート膜３２が付着しにくくなる。このため、プリコート膜３２の付着していない部分がＨＤＰ−ＣＶＤによる高密度プラズマ発生時に温度上昇すると、そこから金属フッ化物が昇華し、ウエーハ３１に金属コンタミネーションをおこすことがある。あるいは、プリコート膜によって覆われていない金属フッ化物が剥離してウエーハ３１を汚染することも考えられる。このような問題である。
【００３２】
先に説明した従来の装置及びシークエンスにおいて該問題が発生した場合を、図１１（ａ）〜（ｆ）にそれぞれ順に対応する図１２（ａ）〜（ｆ）を参照して更に説明する。この問題が最も起こりやすいのは、チャンバー１１内に突出した部品の裏面及び側面である。この理由は、このような部分は第１のプラズマ３３には曝されにくいため、プリコート膜３２及びＳｉＯ2 膜３６の形成もされにくいことである。
【００３３】
図１１（ａ）等により説明したように、通常、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０において反応に使用するガスは、ガス導入ノズル１９を通じてチャンバー１１内に導入される。これは、ウエーハ３１面内において、成膜される膜の膜厚分布を均一にすることを目的とし、ウエーハ３１の面上に設けている。図１１（ａ）の例の場合には、ウエーハ３１の中心上及び外周に位置するようにガス導入ノズル１９が設けられている。
【００３４】
ガス導入ノズル１９は、チャンバー１１内に凸に出ている部分であるから、第２のプラズマ３４による温度上昇を防ぐため（チャンバーボディ１１ａ又はドーム１２等に熱を逃がすため）に、熱伝導率が良いことが望まれる。また、側面コイル１５及び上部コイル１６がチャンバー１１内に均一なプラズマを形成する作用に影響しないために、導電性が無い又は低いこととが望まれる。
【００３５】
このような条件を満たす材料として、熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫであるＡｌ2 Ｏ3 又は８０Ｗ／ｍＫであるＡｌＮのセラミックスが現在は選択されている。セラミックスであるのは、ガス導入ノズル１９の形状（例えば直径７ｍｍ程度の円筒状）にＡｌ2 Ｏ3 又はＡｌＮを加工するのが困難だからである。
【００３６】
ガス導入ノズル１９において、プリコート膜３２（ＳｉＯ2 膜）が最も付きにくいのは側面部と考えられる。図１２（ａ）に、図１１（ｆ）の工程において、チャンバー１１内の上部に設けられたガス導入ノズル１９の側面部にＡｌＦ４１が形成された状態を例示する。
【００３７】
図１１（ｂ）及び（ｃ）と同様に、図１２（ｂ）及び（ｃ）の工程においてプリコート膜３２が堆積されるが、ガス導入ノズル１９の側面部にはプラズマ３３が回り込みにくいため、ここにはプリコート膜３２は堆積されにくい。そのため、プリコート膜３２を形成する処理の後も、ＡｌＦ４１はＳｉＯ2 膜ではほとんど覆われていない状態になる。
【００３８】
次に、図１２（ｄ）に示すウエーハ３１上にＳｉＯ2 を成膜する工程において、ウエーハ３１に形成されているトレンチ内にＳｉＯ2 を埋め込むためには、高密度のＳｉＨ4 、Ｏ2 、及びＨ2 のプラズマを長時間発生させる必要がある。この際にウエーハは７００℃を越えるような温度となり、同様に、ガス導入ノズル１９のようにチャンバー１１内に凸に出ている部分も温度が上昇する。通常、チャンバー１１の温度は１２０℃程度に保たれているが、このような突出部分については局所的に６００℃程度になるような場合も考えられる。
【００３９】
ＡｌＦの昇華は６００℃以上で起こるため、ＡｌＦ４１の昇華が起こり、形成されるＳｉＯ2 膜中に取り込まれる。この結果、図１２（ｅ）のように、ＡｌコンタミネーションされたＳｉＯ2 膜３５ａがウエーハ３１上に成膜される。また、半導体装置（ウエーハ３１）がＡｌで汚染されることになる。
【００４０】
続いて、次の工程の際に、図１２（ｆ）のように、ウエーハ３１がチャンバー１１から搬出された後、リモートプラズマユニット２１からＦラジカル３７が供給されたときに、ガス導入ノズル１９側面のＳｉＯ2 膜３６が薄い箇所で再びＡｌＦ４１が形成され、新たな汚染源となるということが繰り返される。
【００４１】
尚、この工程においてＦがガス導入ノズル１９側面に付着してＦのまま残っており、図１２（ｄ）の成膜工程に進んだときに、成膜のための温度上昇によって初めてＡｌＦ化するとことも考えられる。この場合、生成したＡｌＦが成膜のための高温によって昇華し、形成中の膜及びウエーハを汚染することになる。
【００４２】
次に、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックス製であるガス導入ノズル１９と、Ｆラジカル３７との反応について図１３に示した。Ａｌ2 Ｏ3 セラミックスは、ガラス層５１によってＡｌ2 Ｏ3 粒５２が接着された構造を有し、Ｆラジカル３７とＡｌとの反応によりＡｌＦ５３が生じている。また、ガラス層５１中にはＣａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａ等を含む焼結助剤が含まれているため、ガラス層５１とＦとが反応し、新たな腐食相が形成され、Ｃａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａ等の金属汚染を誘発する可能性もある。
【００４３】
尚、ガス導入ノズル１９はＡｌＮセラミックス製とすることもでき、この場合、Ｙ2 Ｏ3 を含む焼結助剤が使われているためＹ汚染を誘発する可能性があることになる。
【００４４】
以上のように、成膜工程とＦを使ったクリーニング工程とを適用する半導体製造装置において、クリーニングに用いるＦラジカルとチャンバーの材料に含まれる金属の反応により、金属フッ化物が生じて金属汚染の原因となる問題がある。このような汚染はプリコート膜の形成によって抑制しているのであるが、チャンバー内に突出する部材（ガス導入ノズル等）の側面及び裏面等には成膜のためのプラズマが回り込み難いためにプリコート膜が薄くなりやすく、このような箇所で金属フッ化物が発生して汚染源となりやすい。また、クリーニング工程中に装置内凸部の金属又は金属セラミックスの部品に付着したＦが、凸部の部品は成膜工程で特に温度上昇することにより金属フッ化物となり、これが昇華することでウエーハに金属汚染を生じる場合もある。更に、セラミックス部品の場合に、そのガラス層とＦとが反応することによる金属汚染が生じるという問題もある。よって、このような問題の解決が課題となっている。
【００４５】
尚、特許文献１の発明において、Ｆラジカル等を用いたクリーニングを行なう場合には、Ｆラジカル等によるクリーニングレートが高いことから被覆部が短期間に消耗し、効果の維持が困難と考えられる。
【００４６】
このような課題に鑑み、本発明は、チャンバー内に金属又は金属セラミックスからなる部品を有し、Ｆによるチャンバー内のクリーニングを行なう機構を有する半導体装置の製造装置において、Ｆと金属元素との反応に起因する金属汚染の防止を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
前記の目的を達成するため、第１の半導体装置の製造装置は、ウエーハの処理を行なうためのチャンバーと、チャンバー内壁から突出し且つ金属又は金属セラミックスからなる突出部材と、ハロゲン含有ガスを用いてチャンバー内をクリーニングするクリーニング機構とを備え、突出部材は、ハロゲン含有ガス中のハロゲンと突出部材との反応を防止するための物質によって覆われている。
【００４８】
第１の半導体装置の製造装置によると、チャンバー内壁から突出した金属又は金属セラミックスからなる突出部材が被覆されており、該突出部材に含まれる金属元素とチャンバー内クリーニングの際に導入されるハロゲン含有ガスとの反応が抑制されている。このため、ＡｌＦ等の金属ハロゲン化物の生成を防止し、その昇華又は剥がれによって、ウエーハ及び該ウエーハ上に形成される膜等が金属汚染を受けるのを防止することができる。
【００４９】
チャンバー内に突出した突出部材の外面、特にその側面及び裏面には、ウエーハの処理のためにチャンバー内発生させるプラズマ等が回り込みにくい。このため、予めチャンバー内にプリコート膜を形成することによってウエーハの金属汚染を抑制する方法を用いた場合にも、突出部材はプリコート膜が形成されにくい箇所となり、汚染の原因となることが多い。そのため、チャンバー内に突出した箇所について被覆することにより、金属汚染抑制の効果が顕著に得られる。
【００５０】
また、金属セラミックスは、金属化合物の粒子を接着するガラス層を有しており、該ガラス層には焼結助剤の成分としてＣａ、Ｍｇ、Ｋ及びＮａ等が含まれている。これらの元素についても金属汚染の原因となるが、やはり、突出部材が前記のように覆われていることから、これらの元素による汚染も抑制されている。
【００５１】
尚、前記の物質は、IV族元素又はIV族元素の化合物であることが好ましい。
【００５２】
このようにすると、突出部材を覆う物質がウエーハに付着する等した場合にも、IV族元素であるからＰ型及びＮ型のどちらになることもなく、ウエーハの導電型を変えて耐圧等を変えてしまうこともない。これらのことから、突出部材を覆うためにはIV族元素又はその化合物を用いるのがよい。
【００５３】
また、IV族元素は、Ｓｉ、Ｇｅ及びＣの少なくとも１つであることが好ましい。
【００５４】
まず、IV族元素がＳｉであった場合、一般に半導体装置を製造する際に用いられるウエーハであるシリコン基板と同じ元素であることから、Ｓｉウエーハ上に付着したとしても金属汚染とはならない。また、ハロゲン含有ガスとしてＦガスを用いた場合、ＳｉとＦとが反応するとＳｉＦ4 等となり、これは気体であるからチャンバー外に排気され、汚染の原因とならない。更に、Ｓｉ、Ｇｅ及びＣのいずれであっても、これらは金属でないIV族元素であるから、金属汚染の原因とはならない。加えて、これらの元素のいずれを用いる場合にも、ウエーハの導電型を変えてしまうことはない。
【００５５】
また、前記の物質は、無機絶縁体からなることが好ましい。
【００５６】
チャンバー内壁から突出した部材が導電性であると、チャンバー内にInductive Coupling等によりプラズマを発生させる際に、影響を及ぼすことが考えられる。そのため、プラズマに対する影響を避けることを目的として、突出部材を覆うためには絶縁体を用いるのがよい。
【００５７】
また、無機絶縁体が、シリコン酸化物、シリコン窒化物、ＳｉとＧｅとを含む化合物、ＳｉとＣとを含む化合物又はＳｉ3 Ｎ4 セラミックスであることが好ましい。
【００５８】
前記したように、Ｓｉ、Ｇｅ及びＣについては、非金属のIV族元素であることから汚染及びウエーハの特性変化の原因にはならない。また、Ｏ（酸素）及びＮについては、非金属の軽元素であり、ウエーハに付着しても金属汚染の場合とは違ってライフタイムを低下させることはない。
【００５９】
また、チャンバーにおいて行なう処理は、ウエーハ上に対する材料膜の成膜であり、物質は、材料膜と同じ物質又は材料膜に含まれる元素を含む化合物であることが好ましい。
【００６０】
このようにすると、成膜を行なう際にも、突出部材を構成する材料に含まれる金属がハロゲン含有ガスに含まれるハロゲンと反応することが防がれており、金属汚染が防止される。この際、突出部材を覆う膜を構成する物質がウエーハに付着したとしても、該物質は、ウエーハ上に形成する材料膜と同様の物質であるため、汚染とはならない。具体例としては、ウエーハ上にＢＳＴ（Ｂａx Ｓｒ1-x ＴｉＯ3 ）膜を成膜する場合、同じＢＳＴからなる膜によって、チャンバー内に突出する突出部材を覆うようにする。
【００６１】
前記の目的を達成するため、第２の半導体装置の製造装置は、ウエーハの処理を行なうためのチャンバーと、チャンバー内壁から突出する突出部材と、ハロゲン含有ガスを用いてチャンバー内をクリーニングするクリーニング機構とを備え、突出部材は、非金属元素からなる材料を用いて形成されている。
【００６２】
第２の半導体装置の製造装置によると、クリーニング工程においてハロゲン含有ガスと反応して金属汚染の原因となりやすいチャンバー内壁から突出する突出部材を、非金属元素からなる材料、言い換えると、金属が含まれない材料によって形成する。金属を含まないのであるから、突出部材にハロゲン（例えばＦ）が付着した場合にも、金属ハロゲン化物（金属フッ化物等）が生成することはない。これにより、ウエーハの金属汚染を防止することができる。
【００６３】
尚、第１の半導体装置の製造装置と同様に、チャンバー内に突出する部分は高温になりやすく且つプリコート膜の形成が起こりにくい箇所であるため、この部分を非金属材料とすることにより、顕著な効果が得られる。
【００６４】
また、非金属元素からなる材料材料は、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックス又はＳｉＣセラミックスであることが好ましい。
【００６５】
ここで、ＳｉＣの熱伝導率は２７０Ｗ／ｍＫ、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスの熱伝導率は１５０Ｗ／ｍＫであり、Ａｌ2 Ｏ3 の３０Ｗ／ｍＫ、ＡｌＮの８０Ｗ／ｍＫよりも大きい。このため、チャンバー内に突出する部材がこれらの材料からなる場合、放熱性が高くなり、成膜等の処理を行なう際の温度上昇を抑えることができる。
【００６６】
また、第１及び第２の半導体装置の製造装置において、突出部材が、チャンバー内にガスを導入するためのガス導入ノズルであることが好ましい。
【００６７】
ガス導入ノズルはチャンバー内に突出する部材であり、ハロゲンと反応して金属汚染の原因となりやすい箇所であるから、これを膜で覆うことによって金属汚染を防ぐ効果が顕著に得られる。ここで、ガス導入ノズルの内側（管であるノズルの内壁）を含めて被覆されているようにすると、より確実に汚染を防止することができ、望ましい。
【００６８】
また、第１及び第２の半導体装置の製造装置において、ハロゲン含有ガスが、フッ素ガスであってもよい。
【００６９】
チャンバー内のクリーニング工程においてはフッ素ガスを用いることが多く、ＡｌＦ等の金属フッ化物の生成が金属汚染の原因として重要であるため、ハロゲン含有ガスとしてフッ素ガスを用いる場合に顕著な効果が得られる。
【発明の効果】
【００７０】
本発明の半導体装置の製造装置によると、チャンバー内のクリーニングを行なうために用いるハロゲン含有ガスと反応して金属ハロゲン化物を生成しやすい、チャンバー内に突出した部材について、金属汚染の原因とならない物質からなる膜によって覆う又は金属を含まない材料により形成することにより、ウエーハ又はその上に成膜される膜等の金属汚染を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施形態について、係る半導体装置の製造装置及びそれを用い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。
【００７２】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ半導体製造装置及びこれを用いたＳｉＯ2 膜形成プロセスを示す図である。
【００７３】
まず、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００は、図１（ａ）に示されている。該装置の構成は、基本的に図１１（ａ）等に示した従来のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１０と同様である。つまり、チャンバーボディ１０１ａとドーム１０２とによって基板の処理を行なうチャンバー１０１（反応室）が構成され、チャンバー１０１は、ゲートバルブ１０３を介してターボポンプ１０４によって内部を真空に引くことができる。
【００７４】
また、チャンバーボディ１０１ａは、熱伝導率が高く且つ腐食されにくいＡｌ合金を材料として作られている。更に、ドーム１０２はＡｌ2 Ｏ3 セラミックスにより作られており、チャンバー１０１内にプラズマを発生させるため、その側面を囲むように設置された側面コイル１０５及び上に設置された上部コイル１０６によって電力を供給する構造になっている。側面コイル１０５及び上部コイル１０６は、カバー１０７によって覆われている。
【００７５】
また、チャンバーボディ１０１ａ及びドーム１０２の周囲にガスライン１０８が配置され、ここから、チャンバー１０１内壁から内側に向けて突出するように設けられたガス導入ノズル１０９を通して、チャンバー１０１内にガスが供給される。ガスとは、例えば、ＳｉＨ4 、Ｏ2 及びＡｒである。尚、Ａｒを用いない（導入しない）で処理を行なうことも可能であり、この場合、スパッタ効果にはＯ（酸素）が寄与する。
【００７６】
チャンバー１０１内にはウエーハステージ１１０が備えられ、この上に処理を行なう対象となる半導体装置（ウエーハ）が置かれる。ウエーハステージ１１０には、バイアス（電力）を印加することができる。更に、チャンバー１０１上部には、チャンバー１０１の内壁に付着した膜を除去するためのリモートプラズマユニット１１１及びリモートプラズマユニット１１１からＦラジカル等を導入するための導入管１１２が設けられている。
【００７７】
ここで、従来のＨＤＰ−ＣＶＤ装置においては、ガス導入ノズルは例えばＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製のものが使われていた。これに対し、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００の場合、ガス導入ノズル１０９は、ＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製である。つまり、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックスの表面をＳｉによって被覆した構成となっている。
【００７８】
このようなＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００を用いる成膜のシークエンスについて、図１（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。該シークエンスにおいて、ガス導入ノズル１０９がＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であるために金属汚染が防止されている。以下に、順に説明する。
【００７９】
まず、図１（ａ）のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００にウエーハ１３１（図１（ｄ）等を参照）を導入する前に、チャンバー１０１の内壁上に薄いＳｉＯ2 膜（プリコート膜１３２、図１（ｃ）を参照）を形成する。これは、後の工程においてウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成する際、酸素によるスパッタ効果によってチャンバー１０１の内壁からその材料に含まれるＡｌが叩き出されてウエーハを汚染する可能性があるため、これを防ぐことを目的とする。また、各ウエーハを処理する際のチャンバー１０１内の状態を常に一定にするためとも説明できる。
【００８０】
プリコート膜１３２を形成するためには、図１（ｂ）に示すように、ガスライン１０８を用いてＳｉＯ2 膜を成膜するために必要なガス、例えば、５０sccmのＳｉＨ4 及び１００sccmのＯ2 を導入する。次に、上部コイル１０６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１０５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１０１内に第１のプラズマ１３３を発生させる。このとき、ターボポンプ１０４を用いて真空引きすることにより、チャンバー１０１内の圧力を０．６７Ｐａ程度とする。
【００８１】
このような低圧領域においては、原子の平均自由工程が長くなり、例えばＳｉに比べて重い元素であるＯ（酸素）のイオンはスパッタ効果を発生する。但し、前記の条件においては、Ｏイオンによるスパッタ効果よりも、ＳｉＨ4 とＯ2 との反応によるＳｉＯ2 膜の成膜の方が速い。この結果として、図１（ｃ）に示すように、チャンバー１０１の内壁上及びウエーハステージ１１０上などにＳｉＯ2 膜であるプリコート膜１３２が堆積することになる。
【００８２】
次に、図１（ｄ）に示すように、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００のチャンバー１０１内にウエーハ１３１（製造中の半導体装置）を導入し、ウエーハステージ１１０上に設置する。続いて、ガスライン１０８を用いてＳｉＯ2 膜の成膜に必要なガス、例えば、５０sccmのＳｉＨ4 、１００sccmのＯ2 及び２００sccmのＨ2 を導入する。
【００８３】
更に、上部コイル１０６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１０５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１０１内に第２のプラズマ１３４を発生させる。また、ウエーハステージ１１０にも、バイアスとして３０００Ｗを印加する。このときも、ターボポンプ１０４によりチャンバー１０１内を真空に引くことにより、圧力を０．６７Ｐａ程度としておく。このような低圧領域であるため、原子の平均自由工程は長くなっており、Ｏ（酸素）のようにＳｉよりも重い元素のイオンはスパッタ効果を発生する。また、ウエーハステージ１１０にバイアスを掛けているため、ウエーハ１３１にはＯイオンがスパッタ効果をもって入射しやすい。
【００８４】
このような、Ｏによるスパッタ効果と、Ｈによる化学エッチングの効果とにより、ウエーハ１３１に形成されているトレンチの角部に形成されるＳｉＯ2 膜は取り除かれ、トレンチの角部からＳｉＯ2 膜が成長することは抑制される。この結果、ＣＶＤ反応により成膜されるＳｉＯ2 膜は、トレンチ内に入り易くなり、良好な埋め込み特性をもって成膜することができる。
【００８５】
以上のようにして、図１（ｅ）に示すように、段差被覆性の高いＳｉＯ2 膜１３５をウエーハ１３１上に堆積することができる。このとき、同時にチャンバー１０１の内壁上にもＳｉＯ2 膜１３６が堆積され、結果として、既に形成されているプリコート膜１３２上にＳｉＯ2 膜１３６が積層することになる。
【００８６】
このように、チャンバー１０１の内壁上に形成されたにＳｉＯ2 膜は、ウエーハの処理を行なう際に厚さを増す。厚さの増したＳｉＯ2 膜は、剥がれてパーティクルが発生する原因となる恐れがあるため、定期的にクリーニングを行なって除去する必要がある。
【００８７】
このときの様子を、図１（ｆ）に示す。まず、ＳｉＯ2 膜１３５の形成が終わったウエーハ１３１をＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００から搬出する。この後、リモートプラズマユニット１１１内にＡｒ及びＮＦ3 のガスを導入し、更にプラズマを発生する。これにより、プラズマによって励起されてＦラジカル１３７が発生し、これが導入管１１２を通じてチャンバー１０１内に導入される。Ｆラジカル１３７の作用により、チャンバー１０１の内壁上に堆積しているプリコート膜１３２及びＳｉＯ2 膜１３６が除去される。
【００８８】
この際、Ｆラジカル１３７は、ＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル１０９にも接触する。該ガス導入ノズル１０９の側面及び裏面には、プリコート膜１３２及びその上のＳｉＯ2 膜１３５が形成されているが、その膜厚は表面よりも薄い。尚、ガス導入ノズル１０９の表面とは、ガス導入ノズル１０９のうち、チャンバー１０１の内側を向いた面を言う。側面及び裏面は、該表面に対応して言うものとする。
【００８９】
ガス導入ノズル１０９の側面及び裏面において、プリコート膜１３２及びその上のＳｉＯ2 膜１３５が他よりも薄くなるのは、このような箇所には第１のプラズマ１３３及び第２のプラズマ１３４が回り込み難いことから成膜が起こり難いためである。
【００９０】
このように他の箇所よりも薄いプリコート膜１３２及びその上のＳｉＯ2 膜１３５は、Ｆラジカル１３７の作用によって速やかにエッチングされ、ガス導入ノズル１０９の部品外表面が長時間、直接Ｆラジカル１３７に曝されることになる。従来、このことが金属ハロゲン化物（例えばＡｌＦ）生成の原因であり、更にはウエーハ等の金属汚染の原因となっていた。
【００９１】
しかし、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００の場合、ガス導入ノズル１０９は、ＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製である。つまり、Ｆと反応してＡｌＦを生成するＡｌを含むＡｌ2 Ｏ3 セラミックスからなる部分が、Ｓｉによって被覆されている。このため、ＡｌとＦとが接触して反応することは防止されており、この結果としてＡｌＦの生成も防止されている。
【００９２】
この様子を、図２に示す。図２は、ガス導入ノズル１０９の外表面付近の一部１５０を拡大して示しており、ガラス層１５１によってＡｌ2 Ｏ3 粒１５２が接着された構造が判るようになっている。また、その表面にはＳｉコート１５３が形成されている。
【００９３】
Ｓｉコート１５３が形成されていることから、Ｆラジカル１３７と、Ａｌ2 Ｏ3 粒１５２のＡｌとが反応してＡｌＦを形成することは防止されている。更に、ガラス層１５１には焼結助剤に由来するＣａ、Ｍｇ、Ｋ又はＮａ等が含まれており、これもＦと反応すると金属汚染の原因となるが、やはりＳｉコート１５３のためにＦとの反応が防がれている。
【００９４】
また、ＳｉとＦとが反応することは考えられるが、この場合に生成するのはＳｉＦ4 等であり、これは気体としてチャンバー１０１外に排気されるため汚染の原因とはならない。また、Ｓｉコート１５３の一部が剥離してウエーハ１３１に付着することも考えられるが、一般に用いるウエーハ１３１はＳｉ製であり、同じ物質であるから汚染とはならない。
【００９５】
以上のようなプラズマクリーニングにより、プリコート膜１３２及びＳｉＯ2 膜１３６は全て除去され、チャンバー１０１の内壁は図１（ａ）のような状態に戻る。
【００９６】
この後、次のウエーハに対する成膜を行なうため、図１（ａ）〜（ｆ）の工程を繰り返す。この際、図１２（ａ）〜（ｆ）に示した従来技術の場合とは異なり、ガス導入ノズル１０９上にＡｌＦは生じていない。このため、ＳｉＯ2 膜１３５を堆積する際（図１（ｄ）の工程）においてチャンバー１０１内が高温となっても、ＡｌＦの昇華によるウエーハ１３１及びＳｉＯ2 膜１３５等の金属汚染は発生しない。また、プラズマクリーンの際にガス導入ノズル１０９上に付着したＦが、成膜の際にＡｌと反応してＡｌＦを生じることもＳｉコート１５３によって防がれており、やはり汚染は防がれている。
【００９７】
具体的には、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００を用いると、Ａｌによる汚染を通常レベルである１×１０10atoms／cm2  以下に保つことが確実に可能である。従来、Ａｌによる汚染が発生した場合は、例えば１×１０12atoms／cm2  程度まで上昇していたが、このようなことは本実施形態においては発生しない。
【００９８】
尚、ＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズル１０９は、Ａｌ2 Ｏ3 製のガス導入ノズルに対し、その表面にＣＶＤ法を用いてＳｉ膜を成長させることによって作成することができる。Ｓｉ膜は、例えば膜厚１００ｎｍ程度とする。この際、ガス導入ノズル１０９の内側（管の内壁）についてもＳｉ膜によって覆われているようにするのが良い。これにより、ガス導入ノズル１０９の内側についても汚染の原因となるＡｌＦの生成を抑制することができる。
【００９９】
また、本実施形態において、図１（ｆ）に示すＳｉＯ2 膜の除去工程のためには、リモートプラズマユニット１１１からＦラジカルとしてＦを供給した。しかし、この方法に代えて、例えばＣ2 Ｆ2 ガスとしてガスライン１０８及びガス導入ノズル１０９を通じてチャンバー１０１内に供給しても良い。この場合、側面コイル１０５及び上部コイル１０６にＲＦ電力を印加してＦイオン及びＦラジカルをチャンバー１０１内に形成する。
【０１００】
また、本実施形態のガス導入ノズル１０９は、ＳｉコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であるが、他の種類のセラミックスであってもよい。たとえば、ＡｌＮセラミックスである。
【０１０１】
また、以上では、ウエーハ１３１を一枚処理する毎に図１（ｆ）に示すＳｉＯ2 膜の除去を行なうとして説明した。このようにすることは、ウエーハ１３１の処理（ＳｉＯ2 膜１３５の成膜）を安定して行なうことができると言う点から望ましい。
【０１０２】
但し、これとは異なり、ウエーハ１３１を複数枚処理する毎にチャンバー１０１内壁上のＳｉＯ2 膜の除去を行なうことにしても良い。このようにすることは、処理工程を一部省略することになるため、処理効率を向上することができると言う点から望ましい。この場合、図１（ｂ）に示すプリコート膜１３３の形成は、チャンバー１０１内壁上のＳｉＯ2 膜を除去した後のウエーハの処理の際に行なえばよい。
【０１０３】
（第１の実施の形態の第１変形例）
次に、第１の実施形態の第１変形例について説明する。図３は、本変形例のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ａを示している。該装置１００ａは、ガス導入ノズル１０９ａがＳｉ3 Ｎ4 セラミックスによりコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であることを除いて第１の実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００（図１（ａ）を参照）と同じ構成を有している。そのため、図３において、ガス導入ノズル１０９ａ以外の構成要素について図１（ａ）と同様の符号を用い、これによって詳しい説明は省略する。
【０１０４】
また、該ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ａを用いてウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成するシークエンスは、図１（ａ）〜（ｆ）に示した第１の実施形態の場合と同様である。そのため、シークエンスの詳細な説明は省略し、第１の実施形態の場合との相違点を主に述べる。
【０１０５】
前記のように、本変形例のガス導入ノズル１０９ａは、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスによりコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製である。図４には、ガス導入ノズル１０９ａの外表面付近の一部１５０ａを拡大して示しており、ガラス層１５１ａによってＡｌ2 Ｏ3 粒１５２ａが接着された構造が判るようになっている。また、その表面にはＳｉ3 Ｎ4 コート１５３ａが形成されている。
【０１０６】
本変形例においても、図１（ｆ）に示したのと同様にして、チャンバー１０１の内壁上に形成されたＳｉＯ2 膜（プリコート膜１３２及びウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成する際に、プリコート膜１３２上に形成される膜）の除去を行なう。従来では、この際にガス導入ノズルに含まれるＡｌとＦとの反応により生じるＡｌＦ等が金属汚染の原因となっていた。
【０１０７】
しかし、本変形例の場合、図４に示すようにＳｉ3 Ｎ4 コート１５３ａによってＡｌを含む部分は覆われており、ＡｌとＦとが反応することは防止されている。この結果、第１の実施形態の場合と同様に、クリーニングの際に生じるＡｌＦを原因とする金属汚染（Ａｌ汚染）を防ぐことができる。ガラス層１５１ａに含まれる金属元素とＦとの反応についても、やはり第１の実施形態と同様に防止されている。
【０１０８】
また、Ｓｉ3 Ｎ4 コート１５３ａとＦとが反応することは考えられる。しかし、Ｓｉは金属でないIV族元素であり、Ｓｉ製のウエーハに付着しても金属汚染とはならない。また、ＳｉがＰ型又はＮ型の不純物となるようなことはないから、ウエーハの導電型を変えて耐圧等の特性に影響を与えることもない。また、Ｎは、金属元素でない軽元素であり、ウエーハに付着しても当然金属汚染とはならず、ライフタイムを低下させることもない。
【０１０９】
更に、チャンバー１０１内のクリーニングの後、次のウエーハを処理する際にも、ガス導入ノズル１０９ａに付着したＦが成膜工程においてＡｌと反応することはなく、成膜工程における金属汚染も防止されている。
【０１１０】
以上の結果、本変形例においても、Ａｌによる汚染を通常レベルである１×１０10atoms／cm2  以下に保つことが確実に可能である。
【０１１１】
また、Ｓｉ3 Ｎ4 コート１５３ａは絶縁膜である。このことは、図１（ｂ）及び（ｄ）と同様の成膜を行なう工程において、Inductive Couplingによるプラズマ発生に影響を及ぼすことを回避できるという点において望ましい。
【０１１２】
尚、Ｓｉ3 Ｎ4 コートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズル１０９ａは、Ａｌ2 Ｏ3 製のガス導入ノズルに対し、その表面に膜を成長させることによって作成することができる。この際、例えば、ＮＨ3 ガスとＳｉＨ4 ガスとを用いるＣＶＤ法により、膜厚２００ｎｍ程度のＳｉ3 Ｎ4 膜を形成する。
【０１１３】
（第１の実施形態の第２変形例）
以下に、第１の実施形態の第２変形例について説明する。図５は、本変形例のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｂを示している。該装置１００ｂは、ガス導入ノズル１０９ａがＧｅによりコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であることを除いて第１の実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００（図１（ａ）を参照）と同じ構成を有している。そのため、図５において、ガス導入ノズル１０９ｂ以外の構成要素について図１（ａ）と同様の符号を用い、これによって詳しい説明は省略する。
【０１１４】
また、第１の実施形態の第１変形例と同様、該ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｂを用いてＳｉＯ2 膜をウエーハ上に成膜する工程は、第１の実施形態と同様である。よって、本変形例についても、第１の実施形態との相違点を主に述べる。
【０１１５】
前記のように、本変形例のガス導入ノズル１０９ｂは、ＧｅによりコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製である。図６には、ガス導入ノズル１０９ｂの外表面付近の一部１５０ｂを拡大して示しており、ガラス層１５１ｂによってＡｌ2 Ｏ3 粒１５２ｂが接着された構造が判るようになっている。また、その表面にはＧｅコート１５３ｂが形成されている。
【０１１６】
本変形例においても、図１（ｆ）と同様のクリーニングを行なう。この際、チャンバー１０１内にＦラジカルが導入されるが、図６に示すＧｅコート１５３ｂが形成されているため、Ｆと、Ａｌを含むガラス層１５１ｂ及びＡｌ2 Ｏ3 粒１５２ｂとが接することはなく、ＡｌとＦとの反応が防止されている。このため、第１の実施形態及びその第１変形例の場合と同様に、ＡｌＦ等によるウエーハ及びＳｉＯ2 膜の汚染が防止されている。
【０１１７】
また、Ｇｅコート１５３ｂと、Ｆとが反応することは考えられる。しかし、Ｇｅがウエーハに付着したとしても、金属元素ではないから金属汚染の原因とはならず、また、IV族元素であるからウエーハの導電型に影響することはない。
【０１１８】
更に、クリーニング後に次のウエーハを処理する際にも、ガス導入ノズル１０９ｂに付着したＦが存在したとしても、これがＡｌと反応することはないから、新たにＡｌＦを生成して汚染を起こすことはない。
【０１１９】
以上により、本変形例においても、Ａｌによる汚染を通常レベルである１×１０10atoms／cm2  以下に保つことが確実に可能である。
【０１２０】
尚、ＧｅコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズル１０９ｂは、例えば、Ａｌ2 Ｏ3 製のガス導入ノズルに対し、ＣＶＤ法によって膜厚２００ｎｍ程度のＧｅ膜を成長させることによって作成することができる。
【０１２１】
また、本変形例ではＧｅコート１５３ｂを用いたが、この他に、Ｇｅ以外のIV族元素又はその化合物を用いてもよい。つまり、Ｓｉ又はＣを用いても良いし、ＳｉＧｅ又はＳｉＣ等を用いても良い。
【０１２２】
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態について説明する。図７（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｃと、これを用いてＢＳＴ膜を形成する際のシークエンスを説明する図である。
【０１２３】
本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｃは、図７（ａ）に示されており、ガス導入ノズル１０９ｃの構成を除いて第１の実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００（図１（ａ）を参照）と同じ構成を有している。本実施形態におけるガス導入ノズル１０９ｃは、ＢＳＴによりコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であり、この点が第１の実施形態（ガス導入ノズル１０９は、Ｓｉによりコートされている）との違いである。その他の構成については、図１（ａ）と同じ符号を用いることにより省略する。
【０１２４】
また、第１の実施形態においては、図１（ａ）〜（ｆ）のシークエンスによりウエーハ１３１上にＳｉＯ2 膜１３５を形成したのに対し、本実施形態では、図７（ａ）〜（ｆ）に示すシークエンスにより、ＢＳＴ膜をウエーハ１３１上に形成する。このシークエンスは、用いるガスの種類及び形成する膜の種類を除いて第１の実施形態のシークエンスと同様である。以下に、主に相違点を説明する。
【０１２５】
本実施形態の場合も、ウエーハ１３１（図７（ｄ）等を参照）をチャンバー１０１内に導入する前に、チャンバー１０１の内壁にプリコート膜１３２ａ（図７（ｃ）を参照）を形成する。ただし、プリコート膜１３２ａは、ＢＳＴ膜である。
【０１２６】
このためには、図７（ａ）に示すように、まずガスライン１０８とガス導入ノズル１０９ｃとを通じてチャンバー１０１内に材料となるガスを導入する。具体的には、例えばＳｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｂａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 及びＴｉ（ＩＯＣ3 Ｈ7 ）4 を導入する。更に、上部コイル１０６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１０５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１０１内に第１のプラズマ１３３ａを発生させる。このとき、ターボポンプ１０４によって真空引きされ、チャンバー１０１内の圧力を０．６７Ｐａ程度とする。
【０１２７】
このような低圧領域においては、原子の平均自由工程が長くなり、スパッタ効果を発生しながら成膜が行なわれる。この結果、チャンバー１０１の内壁上に、図７（ｃ）に示すようにＢＳＴ膜であるプリコート膜１３２ａが形成される。
【０１２８】
次に、図７（ｄ）に示すように、ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｃのチャンバー１０１内にウエーハ１３１（製造中の半導体装置）を導入し、ウエーハステージ１１０上に設置する。続いて、ガスライン１０８を用いてＢＳＴ膜の成膜に必要なガス、ここではプリコート膜１３２ａ形成の際と同じＳｒ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 、Ｂａ（Ｃ11Ｈ19Ｏ2 ）2 及びＴｉ（ＩＯＣ3 Ｈ7 ）4 を導入する。
【０１２９】
更に、上部コイル１０６には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗ、側面コイル１０５には１３．５６ＭＨｚで且つ６０００Ｗの電力を印加し、チャンバー１０１内に第２のプラズマ１３４ａを発生させる。また、ウエーハステージ１１０にも、バイアスとして３０００Ｗを印加する。このときも、ターボポンプ１０４によりチャンバー１０１内を真空に引くことにより、圧力を０．６７Ｐａ程度としておく。このような低圧領域であるため、原子の平均自由工程は長くなっており、スパッタ効果を発生させながら成膜が行なわれる。この結果、図７（ｅ）に示すように、ウエーハ１３１上に、段差被覆性の良好なＢＳＴ膜が堆積される。
【０１３０】
この際、チャンバー１０１の内壁上に、プリコート膜１３２ａに積層するようにＢＳＴ膜１３６ａが堆積される。これについても図７（ｅ）に示されている。
【０１３１】
次に、図１（ｆ）に示す第１の実施形態の場合と同様に、チャンバー１０１内のプラズマクリーニングを行なう。つまり、リモートプラズマユニット１１１内にＡｒ及びＮＦ3 ガスを導入し且つプラズマを発生することにより、Ｆラジカル１３７を発生させてチャンバー１０１内に導入する。Ｆラジカル１３７の作用により、チャンバー１０１の内壁上に堆積しているプリコート膜１３２ａ及びＢＳＴ膜１３６ａを除去する。
【０１３２】
第１の実施形態の場合と同様、ガス導入ノズル１０９ｃの側面及び裏面においては、プリコート膜１３２ａ及びＢＳＴ膜１３６ａは薄くなっており、Ｆラジカル１３７によってすぐに除去される。しかし、本実施形態のガス導入ノズル１０９ｃの場合、予めＢＳＴ膜によってコートされたＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製であることから、ＦとＡｌとの反応は防止されており、ＡｌＦが発生することはない。この結果として、金属汚染（ここでは、ＡｌＦによる汚染）が防止されている。
【０１３３】
図８には、本実施形態のガス導入ノズル１０９ｃについて、外表面付近の一部１５０ｃを拡大して示しており、ガラス層１５１ａによってＡｌ2 Ｏ3 粒１５２ｃが接着された構造が判るようになっている。また、その表面にはＢＳＴコート１５３ｃが形成されている。このようなＢＳＴコート１５３ｃの存在により、Ａｌ2 Ｏ3 粒１５２ｃに含まれるＡｌは、Ｆプラズマと接して反応することがないようになっている。
【０１３４】
尚、ガス導入ノズル１０９ｃをコートしているＢＳＴ膜は、ウエーハ１３１上に形成しようとしているのと同じ膜であり、金属元素は含んでいない。このため、ガス導入ノズル１０９ｃ上から剥がれてウエーハ１３１に付着したとしても、金属汚染とはならず、また、ウエーハ１３１上のＢＳＴ膜１３５ａの組成を変えることも無い。
【０１３５】
チャンバー１０１の内壁上のＢＳＴ膜が除去された後、次のウエーハの処理を行なうために、図７（ａ）〜（ｆ）のシークエンスが繰り返される。ここで、ガス導入ノズル１０９ｃにＦが付着していたとしても、ガス導入ノズル１０９ｃを構成するＡｌとは接しない。そのため、図７（ｄ）の成膜工程等にもＡｌＦを生じて汚染の原因となることはない。
【０１３６】
以上のようにして、本実施形態においても、Ａｌ汚染のレベルは通常レベルである１×１０10atoms／cm2  以下に保つことが確実に可能である。
【０１３７】
尚、ＢＳＴコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズル１０９ｃは、Ａｌ2 Ｏ3 製のガス導入ノズルに対し、その表面にＢＳＴ膜を成膜することにより作製すればよい。例えば、スパッタ、ＣＶＤ法又はゾル−ゲル法を用いて、膜厚２００ｎｍ程度に成膜する。
【０１３８】
また、本実施形態のようにウエーハ１３１上にＢＳＴ膜１３５ａを成膜する場合に限らず、成膜する膜種に合わせてガス導入ノズルをコートする膜を変えることにより、他の種類の膜を形成する場合にも対応できる。例えば、ウエーハ上にＨｆＯ2 膜を形成するのであれば、Ａｌ2 Ｏ3 セラミックス製のガス導入ノズルに対し、予めＨｆＯ2 膜による被覆を行なっておけばよい。
【０１３９】
また、クリーニングに用いるガスとして、本実施形態ではＦを用いたが、他のハロゲン、例えばＣｌを用いる場合にも同様の効果が実現する。
【０１４０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の製造装置及びそれを用い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。
【０１４１】
図９は、本実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｄを示す図である。ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｄは、ガス導入ノズル１０９ｄがＳｉ3 Ｎ4 製であることを除いて第１の実施形態のＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００（図１（ａ））と同様の構成を有している。そこで、図９において、図１（ａ）と同様の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【０１４２】
また、該ＨＤＰ−ＣＶＤ装置１００ｄを用いてウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成するシークエンスは、図１（ａ）〜（ｆ）に示した第１の実施形態の場合と同様である。そのため、シークエンスの詳細な説明は省略し、第１の実施形態の場合との相違点を主に述べる。
【０１４３】
前記のように、本変形例のガス導入ノズル１０９ｄは、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックス製である。図１０には、ガス導入ノズル１０９ｄの外表面付近の一部１５０ｄを拡大して示しており、ガラス層１５１ｄによってＡｌ2 Ｏ3 粒１５２ｄが接着された構造が判るようになっている。また、本発明の他の実施形態の場合と異なり、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスはコートされていない。
【０１４４】
本変形例においても、図１（ｆ）に示したのと同様にして、チャンバー１０１の内壁上に形成されたＳｉＯ2 膜（プリコート膜１３２及びウエーハ上にＳｉＯ2 膜を形成する際に、プリコート膜１３２上に形成される膜）の除去を行なう。この際、ガス導入ノズル１０９ｄの側面等において、ＳｉＯ2 膜は薄く、Ｆラジカルによって速やかに除去される。しかし、Ｆラジカルがガス導入ノズル１０９ｄと接触したとしても、ガス導入ノズル１０９ｄを構成するＳｉ3 Ｎ4 セラミックスには金属元素が含まれていない。そのため、金属汚染は発生しない。チャンバー１０１内のクリーニングの後、次のウエーハの処理を行なう（図１（ｄ）に相当する工程）際にも、ガス導入ノズル１０９ｄには金属元素が含まれていないのであるから、Ｆが付着していたとしても金属ハロゲン化物が生じることはなく、汚染の原因とはならない。
【０１４５】
また、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスの熱伝導率は１５０Ｗ／ｍＫ程度であり、Ａｌ2 Ｏ3 の２０Ｗ／ｍＫに比べて高く、この点も望ましい。
【０１４６】
具体的には、Ａｌによる汚染を通常レベルである１×１０10atoms／cm2  以下に保つことが確実に可能であり、Ａｌ汚染が発生した場合の値である１×１０12atoms／cm2  に達するようなことはない。
【０１４７】
尚、Ｓｉ3 Ｎ4 セラミックスの他に、ＳｉＣセラミックスを用いても良い。ＳｉＣセラミックスの熱伝導率は、２７０Ｗ／ｍＫとＳｉ3 Ｎ4 セラミックスよりも更に高く、この点で優れている。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
本発明の半導体装置の製造装置によると、ガス導入ノズル等の処理室内壁から突起した部材が、クリーニングのためのハロゲン元素等と反応するのを避けるための物質により覆われていることによって金属汚染を避けることができ、ウエーハの処理、特にウエーハ上に膜を形成する処理に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４９】
【図１】図１（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る半導体製造装置及びこれを用いた成膜工程を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係るＳｉコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体製造装置を示す図である。
【図４】図４は、第１の実施形態の第１変形例に係るＳｉ3 Ｎ4 コートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態の第２変形例に係る半導体製造装置を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態の第２変形例に係るＧｅコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態に係る半導体製造装置及びこれを用いた成膜工程を示す図である。
【図８】図８は、第２の実施形態に係るＢＳＴコートＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【図９】図９は、第３の実施形態に係る半導体製造装置を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態に係るＳｉ3 Ｎ4 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｆ）は、従来の半導体装置の製造装置及びこれを用いた成膜工程を示す図である。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｆ）は、従来方法の成膜方法における問題点を示す図である。
【図１３】図１３は、従来のＡｌ2 Ｏ3 セラミックス製ガス導入ノズル及び該ノズルとＦとの反応を示す図である。
【符号の説明】
【０１５０】
１００          ＨＤＰ−ＣＶＤ装置
１００ａ〜ｄ    ＨＤＰ−ＣＶＤ装置
１０１          チャンバー
１０１ａ        チャンバーボディ
１０２          ドーム
１０３          ゲートバルブ
１０４          ターボポンプ
１０５          側面コイル
１０６          上部コイル
１０７          カバー
１０８          ガスライン
１０９          ガス導入ノズル
１０９ａ〜ｄ    ガス導入ノズル
１１０          ウエーハステージ
１１１          リモートプラズマユニット
１１２          導入管
１３１          ウエーハ
１３２          プリコート膜
１３３          第１のプラズマ
１３４          第２のプラズマ
１３５          ＳｉＯ2 膜
１３６          ＳｉＯ2 膜
１３７          Ｆラジカル
１５０          ガス導入ノズル（外表面付近の一部分）
１５０ａ〜ｄ    ガス導入ノズル（外表面付近の一部分）
１５１          ガラス層
１５１ａ〜ｄ    ガラス層
１５２          Ａｌ2 Ｏ3 粒
１５２ａ〜ｃ    Ａｌ2 Ｏ3 粒
１５２ｄ        Ｓｉ3 Ｎ4 粒
１５３          Ｓｉコート
１５３ａ        Ｓｉ3 Ｎ4 コート
１５３ｂ        Ｇｅコート
１５３ｃ        ＢＳＴコート
【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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