(57)【要約】【課題】  近年の半導体デバイスの微細化に伴って絶縁膜厚も薄膜化され、薄い絶縁膜の成膜方法としてＡＬＤ法が採用されている。このＡＬＤ法においてパーティクルの発生を抑制するためのプリコート膜形成に時間がかかり、設備稼働率を低下させるという問題がある。【解決手段】  本発明のＡＬＤ装置は、成膜用の供給ノズルとプリコート用の供給ノズルを別個に備える。成膜用の供給ノズルは半導体基板中心としてガスが供給される分散型とし、プリコート用の供給ノズルは反応室の下部にもガスが供給されやすいＬ字型とする。少ないサイクル数で反応室の下部にもパーティクルの発生を防止するに十分な特性を有するプリコート膜を形成できる。この構成とすることでパーティクルの少ない、稼動率の高い半導体製造装置が得られる。【選択図】  図３
2007317704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子層レベルで順次成膜する半導体製造装置において、反応室内に原料ガスを導入する配管として、半導体基板上に成膜するためのノズルとは別に、反応室内をコーティングするためのノズルを、少なくとも1本以上有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記反応室には、複数枚の被処理半導体基板を、互いに離散させて厚さ方向に平行に並べることができることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記反応室内をコーティングするためのノズルとして、酸化剤用ガス、金属原料用ガスの少なくとも一方のガスを導入するノズルを有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体基板上に成膜するためのノズルとして、それぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記原料ガスを導入するように、複数の孔を有するノズルを少なくとも１本以上有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記コーティングするためのノズルが、反応室内の被処理半導体基板を配置する部分よりも下方から前記原料ガスを導入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記反応室内をコーティングするコーティング膜が、金属酸化物であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記コーティング膜が、酸化アルミニウムであることを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
原子層レベルで順次成膜する半導体製造装置において、反応室内に酸化剤用ガスを導入する配管として、半導体基板上に成膜するための成膜用ノズルとは別に、反応室内をコーティングするためのコーティング用ノズルを有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
前記成膜用ノズルはそれぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記酸化剤用ガスを導入し、前記コーティング用ノズルは反応室内の被処理半導体基板が配置された位置の下方から前記酸化剤用ガスを導入することを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記成膜用ノズルはそれぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記酸化剤用ガスを導入し、前記コーティング用ノズルは被処理半導体基板を中心とし、反応室内の排気口の反対側から反応室内に前記酸化剤用ガスを導入することを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
前記酸化剤用ガスはオゾンであることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に係り、特に半導体基板に成膜するための原料ノズルとは別に、反応室内をコーティングするためのノズルを反応室内に配置された半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の高集積化にともない、素子パターンの微細化が進んでいる。例えばダイナミック型ランダムアクセスメモリ（以下、ＤＲＡＭと記す。）においては、１ギガビット容量の製品が実用化されている。これらの大容量ＤＲＡＭにおいては素子寸法の微細化に伴って、その表面積も縮小されている。ＤＲＡＭはメモリセルキャパシタに蓄えられる電荷量を記憶情報とすることから、メモリセルキャパシタの容量値はある程度以上の大きさが必要である。そのためメモリセルキャパシタは、そのアスペクト比が非常に大きくなっている。今までは、キャパシタを構成する容量絶縁膜の成膜には、ＣＶＤ法を用いてきた。しかしＣＶＤ法では高アスペクトになるに従って被覆性良く、均一に絶縁膜を成膜することが困難になった。さらにメモリセルキャパシタとしては、記憶情報を保持するために、高い容量値とともに、低いリーク電流が必要である。従って、できるだけ薄くかつ均一な成膜を行う必要がある。
【０００３】
この問題を克服するために、近年原子層成長法（Atomic Layer Deposit：以下ＡＬＤ法と記す）による成膜が行われるようになってきた。ＡＬＤ法は、所望の膜を原子層毎に積層して成膜する方法である。例えば、半導体基板上に、酸化ハフニウム膜を成膜するばあい、有機金属材料であるテトラエチルメチルアミノハフニウム（以下TEMAHと記す）と、オゾン（Ｏ３）とを、半導体基板をある一定の温度に保ちながら、交互に供給する。両者のガス供給の間には、反応室内の真空引き、及び不活性ガスによるガス置換を行うことで、両者のガスは気相中で反応することなく、半導体基板上のみで反応する。これにより、半導体基板上において、原子層毎の薄膜成膜が実現する。
【０００４】
ＡＬＤ法は上記のように、サイクル数により膜厚を再現性良く制御できる。ただし成膜する膜種にもよるが、酸化ハフニウム膜の場合、１サイクルで成膜できる膜厚は０．１nm程度である。例えば５ｎｍ成膜しようとすると、５０サイクルの成膜が必要となる。1サイクルに1分かかったとすると、1枚で1時間弱の成膜時間となるため、枚葉式の装置よりも、バッチ式の装置を使用したほうが、はるかに生産性が向上して現実的である。
【０００５】
図５は、酸化ハフニウム（HfO）を成膜する従来のバッチ式ＡＬＤ装置の1例、図６はその配管構成図である。反応室１１０１を構成する反応管１１０２の頂上部分には真空排気口１１０３が設けられて、反応室内圧力調整バルブ１１０４を介して、真空配管により真空ポンプ１１０５に接続されている。反応室内には、ボートローダー１１０６で支持されて、複数枚の半導体基板１１０７を搭載したボート１１０８が設置されている。反応管の周囲には、半導体基板を加熱するためのヒーター１１０９が配置されている。
【０００６】
原料ガスであるテトラエチルメチルアミノハフニウム（TEMAH）は、TEMAH供給源１１１０から液体流量調整器１１１１及び気化器１１１２を通して、TEMAHノズル１１１３から反応室１１０１内に供給される。気化器１１１２には窒素供給源１１１４から流量調整器１１１５を介して、窒素（Ｎ２）が供給され、TEMAHの気化の補助をする。酸化剤であるオゾン（Ｏ３）は、酸素供給源(図示せず)から流量調整器(図示せず)、オゾン発生器(図示せず)を介して、反応室内にＯ３ノズル１１１３から供給される。また、パージガスとして、窒素（Ｎ２）が、窒素供給源１１１４、流量調整器１１１６を介して、Ｎ２ノズル１１１３から供給される。図ではノズル１１１３は１本のみ図示しているが複数のノズルを備え、それぞれのノズル１１１３からTEMAH、オゾン（Ｏ３）、窒素（Ｎ２）等が供給されるものとする。
【０００７】
本方法で酸化ハフニウム膜を形成すると、ボートの下部に配置した半導体基板と、上部の半導体基板とで、その膜厚が異なったり、膜質が異なったりする問題が発生する場合がある。それは、L字型のノズル１１１３（以下L字型と記す）から供給されたTEMAHやオゾン（Ｏ３）が、下部では充分に供給されるが、下方で消費されてしまい、上部に配置された半導体基板には充分に供給されないためである。ＡＬＤ法の場合、過剰にガスを供給しても、ＣＶＤ法と違い下方で成膜すべき膜が厚くなることはない。しかし、酸化剤は下部電極の酸化などに寄与するため、結果として反応室内全体の半導体基板を、均一に処理することはできない。また、酸化剤のオゾン（Ｏ３）は、高温でのライフタイムが短いため、上部で不足する可能性が高い。
【０００８】
そのための対策として、図７に示すＡＬＤ装置がある。反応室の上部まで伸ばしたノズル１１１７により、ボート上部に配置した半導体基板にも横方向から直接供給できる構成である。図８にノズル（以下分散型と記する）の概略図を示す。ノズル１１１７は各半導体基板に対して、それぞれのノズル孔１１１８が設けられていて、反応室の上部までガスを均一に供給することができる。このノズルを用いて、例えば酸化ハフニウム膜を成膜する場合、ハフニウムHfの原料であるTEMAHと酸化剤であるオゾン（Ｏ３）の両方を横から供給しても良い。また特に高温時のライフタイムの短いオゾン（Ｏ３）だけを分散型ノズルとし、横から供給することでも、大きな効果が期待できる。
【０００９】
これらの薄膜成膜においては、均一な膜厚及び膜質とともに成膜時のパーティクル発生数を抑制する必要がある。成膜時は勿論であるが、装置の立ち上げ、装置の修理やクリーニング後には速やかにパーティクル発生数を抑制する必要がある。しかしＡＬＤ装置に異常が発生したために修理をした後、成膜した半導体基板のパーティクル測定を行ったところ、大量のパーティクルが発生した。修理は装置を大気開放して、故障個所を修理した後、装置内のパージを行った。このとき反応管、ボート、反応管蓋等の石英部材は交換していない。
【００１０】
装置内のパージは、図９に示したサイクルを５０回(1メモリ１５秒、合計約３時間)行った。オゾン（Ｏ３）フロー時の密度は２００g/Nm3、流量はオゾン（Ｏ３）発生前の酸素流量で１０SLM、真空引き時の圧力は約５Pa、窒素（Ｎ２）フロー時の窒素（Ｎ２）流量はオゾン（Ｏ３）と同じく１０SLMとした。ボートにはダミー半導体基板を配置して、半導体基板温度が３００℃となるようにした。半導体基板上で観測したパーティクルの分布を図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す。パーティクルの分布は半導体基板の面内に偏っている場合や、面内にまばらに発生している場合など、さまざまなパターンが発生した。
【００１１】
このパーティクルをＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）により分析したところ、小さな酸化ハフニウム（HfO）膜片であることがわかった。炉内に成膜された酸化ハフニウム膜が、修理で大気開放されたことによる吸湿などにより、剥がれ落ちたと考えられる。この酸化ハフニウム膜片は非常に小さく、１０ミクロン以下のものがほとんどであり、再度炉内を目視しても、確認はできなかった。また、前述したパージを繰り返すことにより、パーティクルの低減を試みた。図１１に示すように、２００回以上(累計約１２時間)実施したが、パーティクル数が安定することはなかった。パーティクル数が多く成膜作業を行えない状態であり、装置が稼働できないという問題が発生した。
【００１２】
このようにパージの効果が見られなかったため、酸化アルミニウム膜によるプリコートの効果を確認した。プリコートの成膜時のサイクルは、図１２（１メモリ５秒）に示す。アルミニウムの原料はトリメチルアルミニウム（以下TMAと記す）を用いた。TMAフロー時の流量は１００sccmである。また真空引き時の圧力は約５Paであり、窒素（Ｎ２）フロー時の流量は１０SLMとした。オゾン（Ｏ３）フロー時の密度は２００g/Nm3、流量はオゾン（Ｏ３）発生前の酸素流量で１０SLMである。パージと同じくボートには半導体基板を配置して、そのときの半導体基板温度は３００℃となるようにした。本条件での１サイクルあたりの酸化アルミニウム膜厚は０．１nmであり、１００サイクルで１０nmの酸化アルミニウム膜が成膜できる。１００サイクルのプリコートには、約２．５時間必要であった。
【００１３】
メンテナンス後、プリコートを１００サイクルずつ行って、その都度HfO成膜を行い、パーティクルチェックを行った結果を図１３と図１４に示す。図１４は図１３の拡大図であり、データは同じでＹ軸のスケールを異ならせている。図に示すように、サイクルパージと異なりパーティクル数は安定したが、それには４００サイクル（厚さ約４０nm）必要である。４００サイクルには、約１０時間が必要である。従来のＣＶＤ法では、１サイクルとして厚さ４０nmを連続成膜可能であり、短期間で実施できる。しかしＡＬＤ法においては原子レベルで成膜することから１サイクルに成膜できる厚さが非常に薄い。従って厚いプリコート膜を成膜するためには非常に多いサイクル数と長い時間が必要となる。
【００１４】
その他、サイクルパージとプリコートを、組み合わせるなど工夫をしたが、有効な方法は見出せなかった。パーティクルを低減するためには、サイクルパージの回数にかかわらず、プリコートを４００回程度行う必要があった。このようにＡＬＤ装置においては、メンテナンスのために大気開放した後にはパーティクル数を安定させるために１０時間以上のプリコート作業が必要となる。そのためにＡＬＤ装置の稼働率を大きく低下させるという問題がある。
【００１５】
この問題を解決するためには、全ての石英部材を交換することも有効である。しかしそのためには数日の日数を要するうえ、修理のたびにその作業を繰り返すことは石英部材が高価であり、現実的ではない。また反応室内を、エッチングガスを用いてクリーニングすることも、有効な手段と考えられる。しかしその方法は現在確立されていない。またエッチングにより石英部材などが劣化することになるので、修理のたびにそれを行うことは、できるだけさけることが得策である。このようにメンテナンスのたびに、パーティクル数を安定させるために１０時間以上のプリコート作業が必要であり、装置稼働率を大きく低下させるという問題がある。
【００１６】
このような薄膜形成法に関する先行文献として下記特許文献がある。特許文献１（特開2002-367992）には、反応ガスを反応室の下側から導入し成膜、残留ガスの希釈、除去工程を繰り返すバッチ方式のＡＬＤ装置が記載されている。特許文献２（特開2005-243737）では、分散型ガス供給ノズルを覆うようにバッファ室を設けバッファ室内を専用排気装置より排気することで残留ガスを効率よく置換することで  パーティクルの発生を抑制している。特許文献３（特開2005-26687）では、クリーニング工程の終了時点でクリーニングガスと異なるガスを導入し、ＲＦエネルギーを印加し、クリーニングガスを除去している。これらの先行文献を参考に、パーティクル発生の抑制することを試みたが解決することはできなかった。メンテナンスのために装置を大気開放した後にはパーティクルの発生を抑制するために１０時間以上のプリコート作業が必要であり、ＡＬＤ装置稼働率を大きく低下させるという問題がある。
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−３６７９９２号公報
【特許文献２】特開２００５−２４３７３７号公報
【特許文献３】特開２００５−２６６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上記したようにメンテナンス後に、パーティクルが多量に発生し、ＡＬＤ装置稼働率を大きく低下させるという問題がある。本発明の目的は、これらの問題に鑑み、メンテナンス後に速やかにパーティクルの発生数を抑制できる半導体製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本願は上記した課題を解決するため、基本的には下記に記載される技術を採用するものである。またその技術趣旨を逸脱しない範囲で種々変更できる応用技術も、本願に含まれることは言うまでもない。
【００２０】
本発明の半導体製造装置は、原子層レベルで順次成膜する装置であり、反応室内に原料ガスを導入する配管として、半導体基板上に成膜するためのノズルとは別に、反応室内をコーティングするためのノズルを、少なくとも1本以上有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体製造装置においては、前記反応室には複数枚の被処理半導体基板を、互いに離散させて厚さ方向に平行に並べることができることを特徴とする。
【００２２】
本発明の半導体製造装置においては、前記反応室内をコーティングするためのノズルとして、酸化剤用ガス、金属原料用ガスの少なくとも一方のガスを導入するノズルを有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の半導体製造装置においては、前記半導体基板上に成膜するためのノズルとして、それぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記原料ガスを導入するように、複数の孔を有するノズルを少なくとも１本以上有することを特徴とする。
【００２４】
本発明の半導体製造装置においては、前記コーティングするためのノズルが、反応室内の被処理半導体基板を配置する部分よりも下方から前記原料ガスを導入することを特徴とする。
【００２５】
本発明の半導体製造装置においては、前記反応室内をコーティングするコーティング膜が、金属酸化物であることを特徴とする。
【００２６】
本発明の半導体製造装置においては、前記コーティング膜が、酸化アルミニウムであることを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体製造装置は、原子層レベルで順次成膜する装置であり、反応室内に酸化剤用ガスを導入する配管として、半導体基板上に成膜するための成膜用ノズルとは別に、反応室内をコーティングするためのコーティング用ノズルを有することを特徴とする。
【００２８】
本発明の半導体製造装置においては、前記成膜用ノズルはそれぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記酸化剤用ガスを導入し、前記コーティング用ノズルは反応室内の被処理半導体基板が配置された位置の下方から前記酸化剤用ガスを導入することを特徴とする。
【００２９】
本発明の半導体製造装置においては、前記成膜用ノズルはそれぞれの被処理半導体基板に対して横方向から前記酸化剤用ガスを導入し、前記コーティング用ノズルは被処理半導体基板を中心とし、反応室内の排気口の反対側から反応室内に前記酸化剤用ガスを導入することを特徴とする。
【００３０】
本発明の半導体製造装置においては、前記酸化剤用ガスはオゾンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の半導体製造装置は、成膜用ノズルと、プリコート用ノズルとを別個に備える。ライフタイムの短いガスは成膜時には分散型ノズルから供給し、プリコート時には装置の下部からのＬ字型ノズルとする。この構成とすることで、排気口の反対側を含めた反応室内部全体に良質のプリコート膜を成膜することができる。少ないサイクル数において反応室内部全体を良質のプリコート膜で覆うことで炉内に成膜された膜の剥れがなくなる効果がある。その結果パーティクルの発生が少ない、稼働率の高い半導体製造装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、本発明の半導体製造装置について図１〜図４を参照して説明する。図１に本発明におけるプリコート後のパーティクル発生数を示す。図２に反応室の位置におけるプリコート膜厚のノズル型依存性を示す。図３にＡＬＤ装置の構成図、図４にガス導入部の模式図を示す。図４においては流量調整器及び気化器等を省略し、ガス種のみを示している。
【００３３】
本発明の半導体製造装置であるＡＬＤ装置の構成について図３、４を参照して説明する。反応室１１０１を構成する反応管１１０２の頂上部分には真空排気口１１０３が設けられて、反応室内圧力調整バルブを介して、真空配管により真空ポンプに接続されている。反応室内には、ボートローダー１１０６で支持されて、複数枚の半導体基板１１０７を搭載したボート１１０８が設置されている。複数枚の半導体基板１１０７は、図に示すようにお互いに離散させて厚さ方向に平行に並べられている。
【００３４】
反応管１１０２の外壁に沿って半導体基板を加熱するためのヒーター１１０９が配置される。これらの構成は図５と同様である。従来図５と異なる点は、ガス供給ノズルが１０７、１０８と別個になっていることである。ノズル１０７は分散型であり、反応室内に延伸され半導体基板１１０７に近接し、横から半導体基板にガスを供給するノズルである。ノズル１０８はＬ字型であり、ボート１１０８の下側からガスを供給するノズルである。各種ノズルを含め、反応室内の部材は、全て石英で作製されている。
【００３５】
本発明のＡＬＤ装置としては、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）の２層構造が成膜可能である。さらに酸化アルミニウム（ＡｌＯ）をプリコートとして成膜可能である。そのために図４に示すようなそれぞれのガス種が供給される。一般的に容量絶縁膜として酸化ハフニウムを用いる場合は、絶縁特性を補うために、酸化アルミニウムとの積層、もしくは酸化アルミニウムとの多層構造を用いられる。従って本装置には、アルミニウムの材料も反応室内に導入できるように構成されている。また、酸化ハフニウム以外の薄膜を容量絶縁膜として使用する場合にも、同様である。
【００３６】
成膜用としては、テトラエチルメチルアミノハフニウム（TEMAH）と、トリメチルアルミニウム（TMA）及びオゾン（Ｏ３）用とを備えている。テトラエチルメチルアミノハフニウム（TEMAH）と、トリメチルアルミニウム（TMA）はＬ字型ノズル１０８から供給し、オゾン（Ｏ３）は分散型ノズル１０７から供給する。酸化剤であるオゾン（Ｏ３）はライフタイムが短いことから半導体基板１１０７に近接させた分散型ノズルから供給する。分散型ノズルは、半導体基板に対して効率良くガスが供給できるように、各半導体基板に対してそれぞれノズル孔を設けた。本装置では半導体基板は３０枚導入できるように作製したため、ガスが噴出す孔も３０個用意した。
【００３７】
プリコート用としては、トリメチルアルミニウム（TMA）、オゾン（Ｏ３）及び窒素（Ｎ２）とを備え、Ｌ字型ノズルから供給している。Ｌ字型ノズルは、反応室内全域に効率良くガスが供給できるように、ノズル孔を上に向けている。本装置では、反応室最下部から１００ｍｍのところに、ノズル孔が来るように配置した。この位置はボートローダー１１０６を形成している蓋（反応室最下部）、及び熱遮蔽板にも十分ガスが供給できる位置である。このようにＬ字型ノズルは排気口の反対側から反応室全体にガスを供給できる位置に配置する。
【００３８】
図３においては、これらのノズルは１個のみ図示しているが、それぞれのガスに対しそれぞれノズルが備えられている。また同じガスに対して複数本のノズルを備えることもできる。図４においては、コート用と成膜用のガス導入部を成膜室の片側にまとめて配置したが、特にまとめる必要は無く分散して配置してもよい。ガス導入部を経由してそれぞれのノズル１０７，１０８から反応室内にガスは導入される。
【００３９】
図３に示すＡＬＤ装置を用いてパーティクルの発生数を確認した。酸化ハフニウム膜を成膜した装置を修理（メンテナンス）のために大気開放した後、L字型のＯ３ノズルを用いて酸化アルミニウム（AlO）をプリコートした。そのパーティクルチェック結果を図１に示す。プリコート膜としては酸化アルミウムを用いた。ハフニウム原料とアルミニウム原料のノズルは、ともにL字型である。プリコートの条件は、従来例で分散型のＯ３ノズルと用いたときと同じ条件で１００サイクル行った。図１２に示すタイムチャートに従い成膜した。１メモリ５秒、TMA（トリメチルアルミニウム）フロー時の流量は１００sccm、真空引き時の圧力は約５Pa、窒素（Ｎ２）フロー時の流量は１０SLM、オゾン（Ｏ３）フロー時の密度は２００g/Nm3、流量はオゾン（Ｏ３）発生前の酸素流量で１０SLMである。半導体基板温度は３００℃である。
【００４０】
パーティクルチェックのための酸化ハフニウム膜の成膜は、図１２のタイムチャートにおいて原料ガスをTMA（トリメチルアルミニウム）からTEMAH（テトラエチルメチルアミノハフニウム）に変更して行った。１メモリ５秒、TEMAH（テトラエチルメチルアミノハフニウム）フロー時の流量は液体時で１cc/m、真空引き時の圧力は約５Pa、窒素（Ｎ２）フロー時の流量は１０SLM、オゾン（Ｏ３）フロー時の密度は２００g/Nm3、流量はオゾン（Ｏ３）発生前の酸素流量で１０SLMである。半導体基板温度は３００℃である。
【００４１】
図１に示すように、１００サイクルのプリコートを実施しただけで、パーティクルの発生数は２０個以下（  >0.12ミクロン）と少ない。プリコートの成膜条件は、従来例の分散型ノズルを使用したプリコートと同じであるから、プリコートに必要な時間は約２．５時間であった。分散型ノズルを使用した場合４００サイクル（約１０時間）に比較し１／４に短縮されている。
【００４２】
図２は、反応室内の数箇所にシリコン片を配置して、プリコート時のAlO膜の膜厚を測定した結果である。図２の横軸は測定位置であり、その測定位置を図３に示す。測定位置１０１はボートローダー１１０６の蓋部分であり、反応室内最下部である。この測定位置１０１はL字型ノズルの噴出し孔よりも、さらに下方に存在する。また測定位置１０２，１０３はボートローダー１１０６の熱遮蔽板であり、分散型ノズルの最も下方のノズル孔よりも下側である。測定位置１０４は半導体基板を搭載するボート１１０８上である。測定位置１０５，１０６はボート上の下領域、中央領域にある半導体基板上である。
【００４３】
図1で評価したときと同じ条件で成膜した。原料であるTMAのノズルはL字型ノズル１０８とし、酸化剤であるＯ３ノズルは比較のためL字型１０８と分散型１０７とを用いて成膜した。Ｏ３ノズルをL字型とした場合のプリコート膜厚を線Ａに、Ｏ３ノズルを分散型とした場合のプリコート膜厚を線Ｂに示す。L字型Ｏ３ノズルと分散型のＯ３ノズルとで、半導体基板が存在する位置１０４，１０５，１０６におけるプリコートAlO膜厚差は認められない。しかし、半導体基板を搭載するボート領域から下側の位置１０１，１０２，１０３においては、分散型ノズルを使用した時のプリコートAlO膜厚が薄い。しかしその厚さの差は１５％程度であり、膜厚差は小さい。パーティクルの発生を抑制するために必要なプリコート膜厚はL字型Ｏ３ノズルでは１１nm（１００サイクル）、分散型のＯ３ノズルでは４０nm弱（４００サイクル）であり、この膜厚差からは説明できない。
【００４４】
このようにパーティクルの発生を抑制するために必要なプリコート膜厚は、L字型ノズルと分散型とにおいて非常に大きな膜厚差となる。これは、分散型ノズルでのプリコートの効果が薄いことを示すものである。プリコートによりパーティクルの発生が抑えられる原因については、明確な解析結果はない。しかしパーティクルがHfO片であることから、その細かいパーティクル片を、プリコートAlO膜により覆うことで、HfO片の剥れを防止する。HfO片の剥れが防止され、パーティクルの発生が抑制されると考えられる。
【００４５】
従ってＯ３ノズルの違いは、膜厚だけではなく、その膜質や被覆性にも影響すると考えられる。その膜質や被覆性の差により、パーティクルの発生を抑制するために必要なプリコート膜厚が異なると考えられる。分散型ノズルから供給されるオゾン（Ｏ３）はボート内の半導体基板に対しては膜質や被覆性が良好である。しかし反応室の下部で排気口の反対側にある位置にオゾン（Ｏ３）が到達する時間が遅くなり、成膜されるプリコート膜の特性は劣る。そのため反応室の下部におけるパーティクルの発生を抑制するための必要プリコート膜厚は厚くなると推定される。
【００４６】
一方L字型ノズルから供給されるオゾン（Ｏ３）は、反応室内部をほぼ均等に充満させ、排気口に向って上昇する。そのため反応室内部に膜剥れ防止には十分な特性のプリコート膜を成膜できる。そのためパーティクルの発生を抑制するための必要プリコート膜厚は薄くても十分となる。つまり酸化剤オゾン（Ｏ３）はライフタイムが短いことから、より短時間で供給し反応させることで、より良好な特性が得られるものと解釈できる。
【００４７】
本発明においては、成膜用の酸化剤オゾン（Ｏ３）の供給ノズルはより半導体基板に近い分散型ノズルとし、プリコート用の酸化剤オゾン（Ｏ３）の供給ノズルは反応室内部全体に供給できるL字型ノズルとする。プリコート用のオゾン（Ｏ３）の供給ノズルをL字型ノズルとすることで、反応室内部全体に膜剥れ防止には十分な特性のプリコート膜を成膜できる。そのため少ないサイクル数でパーティクルの発生を抑制可能なプリコート膜厚が形成できる。成膜時には分散型ノズルとすることで、さらにより良い特性の成膜が得られる。本発明の構成により、パーティクルの発生が抑制できるプリコート膜を少ないサイクル数で成膜でき、装置稼働率が高い半導体製造装置が得られる。
【００４８】
以上本願発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本願発明は前記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能であり、本願に含まれることはいうまでもない。例えば成膜用原料供給ノズルはL字型としたが、オゾン（Ｏ３）の供給ノズルと同じく分散型ノズルとすることもできる。また成膜用とプリコート用のTMAノズルを共通化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明におけるプリコート後のパーティクル発生数を示す図である。
【図２】ノズル型による反応室の位置とプリコート膜厚の相関図である。
【図３】本発明のＡＬＤ装置の構成図である。
【図４】本発明のＡＬＤ装置のガス導入部模式図である。
【図５】従来例のＡＬＤ装置の構成図である。
【図６】従来のＡＬＤ装置の配管構成図である。
【図７】他の従来例のＡＬＤ装置の構成図である。
【図８】分散型ノズルの概略図である。
【図９】パージステップを説明するタイムチャートである。
【図１０】半導体基板におけるパーティクルの分布図（Ａ）,（Ｂ）である。
【図１１】パージサイクル回数とパーティクル個数の相関図である。
【図１２】プリコート成膜ステップを説明するタイムチャートである。
【図１３】プリコートサイクル回数とパーティクル個数の相関図である。
【図１４】図１３の拡大図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６    膜厚測定位置
１０７    分散型ノズル
１０８    Ｌ字型ノズル
１１０１    反応室
１１０２    反応管
１１０３    真空排気口
１１０４    反応室内圧力調整バルブ
１１０５    真空ポンプ
１１０６    ボートローダー
１１０７    半導体基板
１１０８    ボート
１１０９    ヒーター
１１１０    ＴＥＭＡＨ供給源
１１１１    ＴＥＭＡＨ流量調整器
１１１２    ＴＥＭＡＨ気化器
１１１３    Ｌ字型ノズル（ＴＥＭＡＨ、ＴＭＡ、Ｏ３、Ｎ２）
１１１４    窒素供給源
１１１５    TEMAH用窒素流量調整器
１１１６    窒素流量調整
１１１７    分散型ノズル
１１１８    ノズル孔
【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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