JP2001284340A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体装置の製造方法

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JP2001284340A JP2000093139A JP2000093139A JP2001284340A JP 2001284340 A JP2001284340 A JP 2001284340A JP 2000093139 A JP2000093139 A JP 2000093139A JP 2000093139 A JP2000093139 A JP 2000093139A JP 2001284340 A JP2001284340 A JP 2001284340A
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plasma
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Kazuyuki Toyoda
一行 豊田
Osamu Kasahara
修 笠原
Tsutomu Tanaka
田中　　勉
Mamoru Sueyoshi
守 末吉
Nobuhito Shima
信人 嶋
Masanori Sakai
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】反応室等からの金属の放出とプラズマから供給
される高エネルギー粒子による被処理基板への影響を抑
制し、また、被処理基板を高温かつ均一に加熱可能な技
術を提供する。 【解決手段】ホットウォール加熱方式の反応室１の外側
の近傍にプラズマ源２を設け、被処理基板４の表面を挟
んで略対向する位置に、プラズマ源２により生成した活
性種を供給する活性種供給口２３と、排気口９Ａとを設
け、前記活性種を被処理基板４と略平行に流す。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板やガラ
ス基板等の被処理基板の表面に、成膜や膜質改善等の処
理を施す半導体製造装置および半導体装置の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば６４メガビットのＤＲＡＭ（Dyna
mic Random Acces Memory）のキャパシタ部の絶縁膜と
して用いられるタンタルオキサイド（Ｔａ２Ｏ５）膜を
成膜するには、液体原料であるペンタエトキシタンタル
（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）５）を気化したガスおよびＯ２ガ
スを所定の温度に保った反応室内に供給し、例えばＳｉ
からなるウェーハ上に反応させて成膜する。
【０００３】図１６は、このように成膜したＴａ２Ｏ５
膜中の元素状態を示す図である（成膜時の温度４７０
℃）。横軸はＴａ２Ｏ５膜表面からの深さ、左側の縦軸
はＣ、Ｈ、Ｎの原子濃度（原子数／ｃｃ）、右側の縦軸
はＴａ、Ｓｉの２次イオン強度（カウント／秒）を示
す。なお、Ｔａ２Ｏ５膜の膜厚は１００Åである。
【０００４】図１６に示すように、成膜後のＴａ２Ｏ５
膜中には、Ｓｉウェーハと成膜されたＴａ２Ｏ５膜との
界面にはごく微量ではあるが、特性を劣化させる（すな
わち、リーク電流を増大させる。詳細は後述）のに十分
な量のＣ（炭素（カーボン））が存在している。このた
め、該膜の成膜後、通常は、酸素を用いた後処理を行
い、該膜の界面近傍に存在するＣを除去し、リーク電流
を低減させるようにしている。例えば成膜後には、８０
０℃以上のＯ２アニール処理を行う。
【０００５】図１７は、減圧下において、６００℃の温
度にて、Ｏ２アニール処理したＴａ ２Ｏ５膜中の元素状
態を示す図である（成膜時の温度４５０℃）。横軸はＴ
ａ２Ｏ５膜表面からの深さ、左側の縦軸はＣ、Ｈ、Ｎの
原子濃度（原子／ｃｃ）、右側の縦軸はＴａ、Ｓｉの２
次イオン強度（カウント／秒）を示す。なお、Ｔａ２Ｏ
５膜の膜厚は１００Åである。
【０００６】図１７から明らかなように、Ｏ２アニール
処理により水素（Ｈ）は減少したが、Ｃは界面付近に残
ったままとなっている。
【０００７】なお、この酸素を用いた後処理は、低温化
の要求から、プラズマを利用した処理が有効である。プ
ラズマを用いる場合、ウェーハの温度は、例えば３００
〜４００℃に下げることができる。このため、反応性ガ
スを上から下に流す、膜質の均一化に有利なダウンフロ
ー型の装置が利用されはじめている。
【０００８】図１５はこのダウンフロー型のプラズマ処
理装置の反応室の断面図である。
【０００９】反応室１５１はステンレス等からなる反応
室壁１５２で気密に構成され、反応室１５１の上部に
は、プラズマ１５３を形成するためのプラズマ室１５４
が設けられている。プラズマ室１５４の側面には、石英
窓１５５が設けてあり、石英窓１５５の外側に設けたコ
イル１５６から発せられる誘導電磁界がプラズマ室１５
４に導入されるようになっている。プラズマ室１５４の
天井部には反応性ガスを供給するための反応性ガス供給
口１５７が設けてある。
【００１０】反応室１５１内部には、被処理基板、例え
ばウェーハ１５８を載置する被処理基板載置台（サセプ
タ）１５９が設けられ、被処理基板載置台１５９は内蔵
したヒータ１６０でウェーハ１５８を加熱するようにな
っている。
【００１１】次に、本装置の動作について説明する。
【００１２】排気ポンプ（図示省略）によって、排気口
１６１から反応室１５１およびプラズマ室１５４内の気
体を排気した後、ガス供給口１５７から一定流量の反応
性ガスを導入し、反応室１５１およびプラズマ室１５４
内の圧力がある値に安定した後、コイル１５６に高周波
電源（図示省略）の出力を印加して、プラズマ１５３を
生成し、被処理基板載置台１５９に載置されたウェーハ
１５８に所定の処理を施す。
【００１３】プラズマ室１５４に生成されるプラズマ１
５３とウェーハ１５８とは適切な距離が隔てられてお
り、ウェーハ１５８の表面にはプラズマ１５３で生成さ
れた中性の活性種のみがダウンフロー１６２の状態で供
給される。
【００１４】反応性ガスとしては、酸素（Ｏ２）が一般
的である。図１５に示した装置では、プラズマ１５３で
活性化された酸素ラジカル（Ｏ＊）がウェーハ１５８に
ダウンフロー１６２の状態で供給され、Ｔａ２Ｏ５膜表
面のＣと反応してこれを除去する。
【００１５】このＯ２プラズマ処理は、反応室１５１内
の圧力によって酸素ラジカルの生成量や寿命が変わるの
で、酸素ガスの供給量と圧力を排気ポンプの能力の範囲
内で適切に設定する。通常、反応室１５１内の圧力は１
Ｐａ〜１００Ｐａで行われる。
【００１６】ところで、熱ＣＶＤ法で成膜される膜は多
種ある。そのうち、ただ成膜さえすれば機能を果たす膜
もあるが、成膜だけでは不十分で、成膜前に前処理を行
ったり、あるいは、成膜後に後処理を行うことにより良
い特性が得られる膜もある。
【００１７】例えば、成膜後に後処理を行った方が良い
特性が得られる膜の例としては、半導体メモリ等でキャ
パシタ絶縁膜として用いられる前記Ｔａ２Ｏ５（タンタ
ルオキサイド）膜がある。
【００１８】この膜は、成膜後、前述のように、例えば
酸素原子を含むガス、例えばＯ２、Ｏ３（オゾン）、Ｎ
２Ｏ、ＮＯ等の雰囲気中で８００℃以上の高温での熱処
理が実施される。従来は、Ｔａ２Ｏ５膜の成膜は約５０
０℃以下で実施され、成膜温度と後処理温度が大きく離
れているので、後処理は別の反応室または別の装置で行
われる。
【００１９】また、この代替処理として、Ｏ２、Ｏ３、
Ｎ２Ｏ、ＮＯ等の酸素原子を含むガスを、プラズマで励
起した活性種の雰囲気中に、成膜済みのウェーハ１５８
をさらす処理もある。
【００２０】これらのいずれかの処理が行われないと、
Ｔａ２Ｏ５膜は、両側に電極を付けて電圧をかけたとき
のリーク電流が多くて、キャパシタ絶縁膜としての本来
果たすべき、電荷を蓄積しておく機能を果たさないこと
が知られている。
【００２１】これは、Ｔａ２Ｏ５膜の成膜原料であるペ
ンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ ２Ｈ５）５）に炭素
原子Ｃがあり、Ｔａ２Ｏ５膜中にそのＣが取り込まれ、
この量が多いと、Ｔａ２Ｏ５膜が通電性を持ってしま
い、絶縁膜としての機能が低下するからである。
【００２２】酸素原子を含むガス雰囲気中での処理で、
このＣを二酸化炭素（ＣＯ２）の形でＴａ２Ｏ５膜中か
ら除去し、Ｔａ２Ｏ５膜中の炭素濃度を低減することに
より、リーク電流を低減できる。また、この処理は、Ｔ
ａ２Ｏ５膜の成膜時だけでは不足しがちな酸素原子をＴ
ａ２Ｏ５膜に供給する役割も果たしている。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】図１５に示した従来の
半導体製造装置において、問題となるのは、反応室１
５１のステンレス等の金属からなる反応室壁１５２の壁
面からの金属の放出と、 プラズマ１５３から供給される高エネルギーの粒子で
ある。
【００２４】反応室１５１の反応室壁１５２壁面からの
金属の放出は、ウェーハ１５８や膜中の金属汚染の原因
となり、歩留り低下の大きな原因となる。
【００２５】また、プラズマ１５３から供給される高エ
ネルギーの粒子は、金属からなる反応室壁１５２の壁面
から、金属を放出させると共に、ウェーハ１５８に物理
的、電気的ダメージを直接与える可能性が大きい。
【００２６】また、図１５の装置の加熱方式は、被処理
基板載置台１５９のみを処理温度に加熱するコールドウ
ォール方式である。
【００２７】被処理基板載置台１５９にヒータ１６０
を埋設してウェーハ１５８を加熱する場合は、ウェーハ
１５８の反りや平面粗さに起因してウェーハ１５８への
熱伝達が不均一となり、５００℃±１％の均一加熱は困
難である。このため、静電チャック付きヒータの利用が
検討されているが、静電チャック付きヒータは、静電チ
ャックの正常機能を得る上での信頼性の面で問題がある
と共に、非常に高価であり、消耗品であるため、経済性
の面でも問題がある。
【００２８】さらに、前記成膜と後処理に関しては、１
回の成膜と１回の後処理の組み合わせでは、膜の表層部
付近のみに後処理の効果が顕著で、効果が内部にまで十
分浸透していない場合も考えられる。従来の方法で、膜
の要求仕様が満足できればよいが、半導体チップの微細
化、大容量化がさらに進み、膜に対してより高度な品質
（Ｔａ２Ｏ５膜の例では低リーク電流）が求められる場
合は、成膜を複数回に分割し、その間に後処理を挟み、
成膜→後処理→成膜→後処理…と繰り返すことにより、
膜の深さ方向全体に対して効果を上げることができると
考えられる。
【００２９】従来の装置では、反応室内で成膜した後、
いったん反応室から被処理基板を取り出し、別の反応室
内で後処理を行っている。前記繰り返し作業を２つの反
応室で実施するのは、被処理基板の搬送時間の増加が生
じ、その結果、生産時間が増加し、実施が困難となる。
【００３０】本発明の目的は、反応室等からの金属の放
出とプラズマから供給される高エネルギー粒子による被
処理基板への影響を抑制し、被処理基板を高温かつ均一
に加熱可能な半導体製造装置および半導体装置の製造方
法を提供することにある。
【００３１】また、本発明の別の目的は、成膜と前処理
または後処理を効率よく行うことができる半導体製造装
置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の半導体製造装置は、反応室の外側の近傍に
プラズマ源を設け、被処理基板の表面を挟んで略対向す
る位置に、前記プラズマ源により生成した活性種を供給
する活性種供給口と、排気口とを設け、前記活性種を前
記被処理基板と略平行に流すことを特徴とする。反応室
の外側の近傍にプラズマ源を設けた構成により、被処理
基板に対する金属汚染およびプラズマによるダメージの
ない処理ができる。また、活性種を被処理基板と略平行
に流す構成により、２枚葉処理が可能となり、生産性
（スループット）を向上できる。
【００３３】また、前記活性種供給口と前記排気口とに
よって形成される活性種の流れとは逆方向の流れを形成
する活性種供給口と排気口とをさらに設け、前記活性種
の流れの方向を交互に替えて前記活性種を所定回数流す
こと（フリップフロップフローと称される）を特徴とす
る。被処理基板はプラズマの安定領域に置くのが望まし
いが、この構成により、被処理基板をプラズマの不安定
領域に置いた場合でも、被処理基板面内で被処理基板に
対する処理を均一に行うことができる。
【００３４】また、前記プラズマ源と前記被処理基板と
を、前記被処理基板面内で前記活性種の濃度が略一定と
なるような距離を隔てて配置したことを特徴とする。こ
の構成により、被処理基板をプラズマの安定領域に置く
ことができ、被処理基板に対する処理を被処理基板面内
で均一に行うことができる。
【００３５】また、前記反応室の加熱方式が（石英を壁
材とする）ホットウォール方式であることを特徴とす
る。この構成により、被処理基板に対する金属汚染がな
く、被処理基板を５００℃以上の高温でも基板面内で均
一に加熱でき、高温処理が可能となる。また、活性種の
寿命が長くなる。
【００３６】また、前記活性種供給口を有する活性種供
給部を、被処理基板に対応して横長に形成し、前記活性
種供給口として細長い孔もしくは多数の孔を設けたこと
を特徴とする。この構成により、活性種を被処理基板に
均一に供給でき、被処理基板に対する処理を被処理基板
面内で均一に行うことができる。
【００３７】また、本発明の半導体製造装置は、反応室
内に成膜用ガスを供給するガス供給手段と、被処理基板
に対し活性種を供給するプラズマ源とを別個に設けたこ
とを特徴とする。この構成により、ガス供給手段から反
応室にガスを供給して、被処理基板に対して成膜処理を
行い、同一反応室で前記成膜処理と連続して、被処理基
板に対してプラズマ処理を施すことができる。
【００３８】また、前記反応室と前記プラズマ源とを、
少なくとも成膜時に気密に遮断するゲートバルブを設け
たことを特徴とする。この構成により、成膜時にプラズ
マ源（放電管）内部に膜が付着し、それによりプラズマ
処理時の放電条件が変化したり、膜が剥がれて異物が発
生したりするのを防止することができる。
【００３９】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
反応室の外部でプラズマ源により生成した活性種を、被
処理基板と略平行に流すことにより、前記被処理基板に
所定の処理を施す工程を有することを特徴とする。この
構成により、被処理基板に対する金属汚染およびプラズ
マによるダメージのない処理が可能となり、また２枚葉
処理が可能となり、生産性を向上できる。なお、２枚葉
処理については後述する。
【００４０】また、前記工程において、前記活性種を流
れの方向を変えて所定回数流すことを特徴とする。この
構成により、被処理基板面内で被処理基板に対する処理
を均一に行うことができる。
【００４１】また、前記所定の処理は、表面にＴａ２Ｏ
５膜を形成した前記被処理基板に対し、前記プラズマ源
により活性化させた酸素を含むガスを供給することによ
り、前記Ｔａ２Ｏ５膜の膜質を改善する処理（例えば、
Ｃ等の不純物の除去、酸素欠損修復）であることを特徴
とする。本発明によれば、Ｔａ２Ｏ５膜の膜質を良好に
改善することができる。
【００４２】また、前記処理を成膜温度より高温で行う
ことにより、前記Ｔａ２Ｏ５膜の膜質改善と同時に結晶
化を行うことを特徴とする。通常は例えば、Ｔａ２Ｏ５
膜の成膜→膜質改善処理→結晶化という工程を行うが、
本発明では、膜質改善処理を成膜時より高温で行うこと
により、膜質改善と同時に結晶化を行うことが可能であ
る。なお、最適温度としては、結晶化を考慮した場合、
７５０℃以上が好ましく、上限はデバイス構造により制
約され、８００℃程度が限度といえる。
【００４３】また、前記所定の処理は、表面に酸化膜を
形成した前記被処理基板に対し、前記プラズマ源により
活性化させた窒素を含むガスを供給することにより、前
記酸化膜の表面を窒化する処理であることを特徴とす
る。本発明によれば、酸化膜の表面を良好に窒化するこ
とができる。
【００４４】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
被処理基板に対して熱ＣＶＤ法により成膜を行う成膜工
程と、前記成膜と同一反応室で前記成膜工程と連続し
て、前記被処理基板に対してプラズマ処理を施すプラズ
マ処理工程とを有することを特徴とする。この構成によ
り、被処理基板を装置内外に出し入れすることなく、同
一の反応室内で成膜処理とプラズマ処理を行うことがで
き、作業時間を短縮でき、生産性を向上できる。
【００４５】また、前記成膜工程と前記プラズマ処理工
程とを連続して所定回数行うことにより、複数回に分け
て膜を堆積し、所望の膜厚の膜を形成することを特徴と
する。この構成により、同一の反応室内で、被処理基板
を複数回出し入れすることなく、成膜、後処理または前
処理が実施でき、深さ方向の膜全体にわたっての膜質を
よりいっそう向上できる。また、成膜処理と同一の反応
室で、後処理または前処理を実施できるので、被処理基
板の出し入れ時間を省略でき、生産性を向上できる。
【００４６】また、前記成膜工程は、ペンタエトキシタ
ンタルを用いてＴａ２Ｏ５膜を形成する工程であり、前
記プラズマ処理工程は、成膜後の前記被処理基板に対し
酸素を含むガスを活性化させて供給する工程であること
を特徴とする。この構成により、Ｔａ２Ｏ５膜の成膜と
膜質改善処理を同一の反応室で効率よく行うことができ
る。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【００４８】実施の形態１ 図３（ａ）は本発明の実施の形態１の半導体製造装置の
構成を示す上面図、（ｂ）は側面図である。
【００４９】図において、４はウェーハ、３５はウェー
ハ４を収納するウェーハカセット、３１はウェーハ４を
収納したウェーハカセット３５が挿入され、真空引きさ
れるロードロック室、３６はウェーハカセット３５をロ
ードロック室３１に挿入するオートカセットローダ、２
はプラズマを発生させ、供給されたガスを活性化させ、
活性種を生成するＩＣＰ（Inductively Coupled Plasm
a）型のプラズマ源、１はガスの供給手段、真空排気手
段、圧力調整手段を具備し、プラズマ源２からの活性化
されたガスが供給され、ウェーハに種々の処理を施す反
応室、５は反応室１内に設けた被処理基板載置台（２枚
同時処理のため２個ある）、３はウェーハ４をロードロ
ック室３１から反応室１まで真空中で搬送する搬送室、
３２は搬送室３内に設けた搬送ロボット、３３は反応室
１内で加熱されたウェーハ４を冷却する冷却室、３４は
ロードロック室３１と搬送室３との間のゲートバルブ、
６は搬送室３と反応室１との間のゲートバルブである。
【００５０】図１は図３に示した半導体製造装置の反応
室１およびプラズマ源２の平面断面図、図２は側面断面
図である。
【００５１】図１、図２に示すように、反応室１を構成
する例えば石英からなる反応管１１内部には、被処理基
板載置台５が設けられ、ウェーハ（被処理基板）４が搬
送室３内部に設置されている搬送ロボット（図３の３
２）で搬送され、被処理基板載置台５に載置される。被
処理基板載置台５も石英でできている。反応管１１の周
りには抵抗加熱型のヒータ１２が設置され、ホットウォ
ール方式により、常時反応管１１を加熱し、ある一定の
温度に保つことができる。
【００５２】プラズマ源２において、プラズマによるガ
スの活性化にはＩＣＰを用いており、これにより、効率
の良いプラズマ生成を可能としている。プラズマ発生に
必要な電源としては、ＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）を使用
している。
【００５３】反応管１１の両端に、排気マニホールド
（ベースプレート）７Ａと、排気マニホールド７Ｂとを
気密に連結している。
【００５４】排気マニホールド７Ａ、排気マニホールド
７Ｂには、反応性ガス供給口８Ａ、反応性ガス供給口８
Ｂが設けてあり、反応室１に反応性ガスを供給する。
【００５５】排気マニホールド７Ａ、排気マニホールド
７Ｂの下部には、排気口９Ａ、排気口９Ｂが設けてあ
り、反応室１内の気体を排気する。
【００５６】搬送室３と反応室１間のウェーハ４の搬出
入は、搬送室３と反応室１とを気密に遮断するゲートバ
ルブ６を介して行う。
【００５７】反応室１内の各部材は、ウェーハ４も含め
て、反応室１の外側に設けたヒータ１２によって反応管
１１と共に加熱する。
【００５８】反応管１１と連結された排気マニホールド
７Ｂの反対側の端部には、放電管１６が気密に設けてあ
り、放電管１６の内部にプラズマ１７が形成可能になっ
ている。
【００５９】放電管１６の端部には、反応性ガス供給口
（導入口）８Ｃが設けてあり、放電管１６を経由して反
応室１内に、活性種や反応性ガスを供給する。
【００６０】放電管１６の外側周囲には、銅製のパイプ
を巻いてなるコイル１９が設けてあり、発振器２０によ
り出力される高周波電力が整合器２１を介してコイル１
９に印加可能になっている。
【００６１】本実施の形態では、図１に示すように、反
応管１１側の放電管１６の活性種供給部２２をウェーハ
４に対応させ水平方向に伸ばして横長に形成し、放電管
１６の形状を略Ｔ字形とし、活性種供給口２３を多数設
け、活性種をウェーハ４に均一に供給できる構造として
いる。
【００６２】例えば、発振器２０の高周波電力の周波数
としては、１３．５６ＭＨｚを用いるが、４００ｋＨｚ
〜１ＭＨｚでもよく、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使
用してもよい（図７参照）。周波数は、ウェーハ４の処
理に使用する反応性ガスの種類や、処理中の圧力によっ
て最適なものを適宜選択する。
【００６３】反応性ガスをプラズマ化して活性種を発生
させる場合、生成される活性種の種類はプラズマの電子
温度に依存するので、コイル１９に供給する１３．５６
ＭＨｚの高周波電力をパルス状に供給すれば、パルスの
オン／オフの時間割合によって電子温度をある範囲で制
御できるため、生成される活性種の生成比を変えること
ができる。
【００６４】生成された活性種は寿命があり、種類によ
り寿命が異なるため、プラズマ１７（プラズマ源２）と
ウェーハ４との距離は、必要に応じて変更できる方がよ
い。本実施の形態では、放電管１６に巻き付けたコイル
１９が移動可能となっており、コイル１９を移動するこ
とにより、プラズマ１７とウェーハ４との距離を変更で
きる。
【００６５】放電管１６の材質は、処理の仕様によって
適宜選択するが、放電状態が容易に観察できる石英が便
利である。また、高周波電力の誘電損失の少ないセラミ
ックスでもよい。
【００６６】コイル１９は、高周波電流が流れることに
より高温になるため、その材質は電気抵抗の低い銅製と
し、冷却水を循環できるパイプ状の構造がよい。また、
コイル１９は、放電管１６に所定の距離離して巻き付け
るが、放電管１６等の銅汚染を避けるため、コイル１９
の表面にニッケルメッキを施すとよい。
【００６７】このように、本実施の形態の半導体製造装
置は、図２に示したように、反応室１の外側の近傍にプ
ラズマ源２を設け、被処理基板４の表面を挟んで略対向
する位置に、プラズマ源２により生成した活性種を供給
する活性種供給口２３と、排気口９Ａとを設け、活性種
を被処理基板４と略平行に流す構成により、被処理基板
４に対する金属汚染およびプラズマ１７によるダメージ
のない処理ができ、また、活性種を被処理基板４と略平
行に流すので、２枚葉処理が可能となり、生産性（スル
ープット）を向上できる。
【００６８】また、コイル１９の位置が調整可能であ
り、プラズマ源２と被処理基板４とは、ウェーハ４面内
で活性種の濃度が略一定となるような距離を隔てて配置
可能になっている。
【００６９】ここで、ウェーハ４面内で活性種の濃度が
略一定となるような距離について説明する。
【００７０】図１４は、プラズマ源からの距離と活性種
濃度との関係を示す図であり、横軸がプラズマ源からの
距離、縦軸が活性種濃度となっている。
【００７１】曲線Ａは寿命の長い活性種の分布を示して
おり、曲線Ｂは寿命の短い活性種の分布を示している。
また、これらＡとＢを合成したものが、Ｃで表される。
【００７２】本図から活性種濃度はプラズマ源からの距
離が大きくなるにつれ減少し、ある距離で略一定となる
ことがわかる。図では一点鎖線ｄより右側で活性種濃度
が略一定となっており、この部分にウェーハ４を置け
ば、ウェーハ４面内で活性種濃度が略一定となる。
【００７３】この構成により、ウェーハ４をプラズマの
安定領域に置くことができ、ウェーハ４に対する処理を
ウェーハ４面内で均一に行うことができる。
【００７４】また、反応室１の加熱方式をホットウォー
ル方式としたので、ウェーハ４に対する金属汚染がな
く、ウェーハ４を５００℃以上の高温でもウェーハ４面
内で均一に加熱でき、高温処理が可能となる。また、活
性種の寿命が長くなる。
【００７５】また、図１に示したように、活性種供給口
２３を有する活性種供給部２２を、ウェーハ４に対応し
て横長に形成し、活性種供給口２３を多数の孔で構成し
たので、活性種をウェーハ４に均一に供給でき、ウェー
ハ４に対する処理をウェーハ４面内で均一に行うことが
できる。
【００７６】また、図２に示したように、反応室１内に
成膜用ガスを供給する反応性ガス供給口８Ａ、８Ｂと、
ウェーハ４に対し活性種を供給するプラズマ源２とを別
個に設けてあるので、反応性ガス供給口８Ａ、８Ｂから
反応室１に反応性ガスを供給して、ウェーハ４に対して
成膜処理を行い、同一反応室１で成膜処理と連続して、
ウェーハ４に対してプラズマ処理を施すことも可能とな
っている。
【００７７】次に、本実施の形態の半導体製造装置の動
作について説明する。
【００７８】次に、図３、図１、図２を参照して、本半
導体製造装置の動作について説明する。
【００７９】まず、図３に示すように、処理する複数枚
のウェーハ４を収納したウェーハカセット３５をオート
カセットローダ３６に搬入し、オートカセットローダ３
６からロードロック室３１に搬入する。搬入後、ロード
ロック室３１内と搬送室３内を真空引きする。
【００８０】次に、反応室１内を図示しない排気ポンプ
を用い排気口９Ａ、排気口９Ｂを介して排気する。
【００８１】次に、ゲートバルブ６を開き、搬送室３内
に設置されている搬送ロボット３２（図３）により、ロ
ードロック室３１内のウェーハカセット３５から処理す
るウェーハ４を反応室１内に搬送し、反応室１内の被処
理基板載置台５に載置する。
【００８２】ウェーハ４を被処理基板載置台５に載置し
た後、ＩＣＰ型プラズマ源の放電管１６端部の反応性ガ
ス供給口８Ｃから一定流量の反応性ガスを供給し、排気
口９Ａと圧力調整機構により反応室１内を所定の圧力に
制御する。
【００８３】次に、反応室１内の圧力が安定した後、プ
ラズマ源２内の放電管１６に巻いたコイル１９に発振器
（ＲＦ電源）２０から出力される高周波電力（ＲＦ）を
整合器２１を介して供給する。これにより、コイル１９
の発する交番電磁界により放電管１６内のガス中でプラ
ズマ放電が起こり、プラズマ１７が形成される。プラズ
マ１７で活性化された活性種が放電管１６の活性種供給
口２３から反応室１内に供給され、ウェーハ４に所定の
処理を行う。
【００８４】図１、図２の半導体製造装置を用いて、Ｄ
ＲＡＭのキャパシタ部の絶縁膜として用いられるＴａ２
Ｏ５膜に対して、酸素を用いた後処理（カーボン除去処
理）を行う場合について説明する。Ｔａ２Ｏ５膜が形成
されたウェーハ４を反応室１内に搬入後、Ｏ２（酸素）
ガスを放電管１６端部の反応性ガス供給口８Ｃから流量
３００〜４００ｓｃｃｍで反応室１内に供給し（反応性
ガス供給口８Ａ、８Ｂは使用しない）、反応室１内の圧
力が安定した後、放電管１６の周りのコイル１９に高周
波電力を供給する。これにより放電管１６内でプラズマ
放電が起こり、プラズマ１７が形成される。プラズマ１
７で活性化された酸素ラジカルは、活性種供給口２３か
ら反応室１内に供給され、ウェーハ４表面に形成された
Ｔａ２Ｏ ５膜に供給される。ここでは、反応室１内の圧
力１０Ｐａ、反応室１内の温度５００〜７００℃の条件
で、５分、Ｔａ２Ｏ５膜中のカーボン除去処理を行っ
た。なお、本処理は、Ｔａ２Ｏ５膜の酸素欠損を修復す
る役割も果たしているのは既述の通りである。さて、前
述のように、放電管１６内のガスは、誘導磁場によりプ
ラズマ放電を発生し、プラズマ１７が形成される。プラ
ズマ放電によりガスはイオンまたはラジカルとなり、中
にはＯ３（オゾン）となるものもある。このうち、必要
なのはイオンではなく、ラジカルおよびＯ３である。す
なわち、電荷を持ち、加速されるイオンの衝突によるウ
ェーハ４および膜のダメージを抑制するため、プラズマ
源２を反応室１から離したリモートプラズマとしてい
る。反応室１内のウェーハ４は加熱され、さらに、ＩＣ
Ｐ型プラズマ源２のリモートプラズマにより、通常のＯ
２ガスより反応性の高いＯ２ラジカルとＯ３が供給さ
れ、Ｏ ２ラジカルとＯ３の反応により、Ｔａ２Ｏ５膜中
のＳｉウェーハ４との界面のカーボンを良好に除去する
ことができた。この結果、キャパシタ電極間のリーク電
流の改善に著しい効果が得られた。
【００８５】図１３は、本発明の実施の形態１の装置を
用いてＯ２プラズマ処理したＴａ２Ｏ５膜中の元素状態
を示す図である（成膜時の温度４７０℃）。横軸はＴａ
２Ｏ ５膜表面からの深さ、左側の縦軸はＣ、Ｈ、Ｎの原
子濃度（原子／ｃｃ）、右側の縦軸はＴａ、Ｓｉの２次
イオン強度（カウント／秒）を示す。なお、Ｔａ２Ｏ ５
膜の膜厚は１００Åである。
【００８６】図１３から明らかなように、Ｓｉとの界面
付近のカーボンが良好に除去されているのがわかる。
【００８７】このように本実施の形態の装置では、ホッ
トウォール方式の反応室１にＩＣＰ型プラズマ源２を設
けたことにより、Ｔａ２Ｏ５膜中のカーボンを良好に除
去できる。また、ウェーハ４の中心部とエッジとで、同
程度のＣ除去効果があり、ウェーハ４面内で均一にＣを
除去できる。また、Ｔａ２Ｏ５膜中の酸素欠損を良好に
修復できる。また、本膜質改善のＯ２プラズマ処理を成
膜時より高温で行うことにより、Ｔａ２Ｏ５膜の結晶化
と膜質改善を同時に行うことができる。
【００８８】次に、図１、図２の半導体製造装置を用い
て、ＤＲＡＭのゲート酸化膜を窒化する処理について説
明する。表面に酸化膜（ＳｉＯ２膜）が形成されたウェ
ーハ４を反応室１に搬入後、窒素を含むガス、例えば、
Ｎ２（窒素）、ＮＨ３（アンモニア）、Ｎ２Ｏ、ＮＯ等
を放電管１６端部の反応性ガス供給口８Ｃから反応室１
内に供給し、反応室１内の圧力が安定した後、コイル１
９に高周波電力を供給し、放電管１６内でプラズマ１７
を発生させる。プラズマ１７で活性化された活性種は、
活性種供給口２３から反応室１内に供給され、ウェーハ
４表面に形成された酸化膜の表面が窒化される。ここで
は、Ｎ２を用いる場合、流量２００〜４００ｓｃｃｍ
で、ＮＨ３を用いる場合、流量２００〜４００ｓｃｃｍ
で、Ｎ２Ｏを用いる場合、流量２００〜４００ｓｃｃｍ
で、ＮＯを用いる場合、流量２００〜４００ｓｃｃｍ
で、反応室１内に供給し（反応性ガス供給口８Ａ、８Ｂ
は使用しない）、反応室１内の温度が室温〜７５０℃の
範囲で、５分処理したところ、それぞれ酸化膜表面を窒
化できた。
【００８９】なお、図２に示したように、反応室１には
反応性ガス供給口８Ａおよび反応性ガス供給口８Ｂから
反応性ガスが供給可能で、ウェーハ４への成膜等の処理
が可能である。成膜時には、リモートプラズマは用いな
い。反応室１を用いて成膜を行う場合、反応管１１の内
面や、放電管１６の内部には反応生成物が付着する。こ
れらは剥がれてウェーハ４に異物として付着し、歩留り
を低下させる原因となるため、定期的に除去する必要が
ある。この反応生成物を定期的に除去する方法として、
反応性ガスを用いたエッチングがある。その際、プラズ
マ１７を用いてエッチングガスを活性化し、リモートプ
ラズマにより生成された活性種を利用すると、非常に効
率よく、かつ、反応管１１の内面等へのダメージの少な
い状態で反応室１や放電管１６内部をクリーニングする
ことができる。エッチングする膜の種類により使用する
反応性ガスの種類は異なるが、例えばＮＦ３、Ｃ
２Ｆ６、ＣＦ４、Ｎ２、Ｎ２Ｏ、Ｏ２等が使用可能であ
り、これらのうち、適宜のガスを選択し、単独あるいは
組み合わせて用いる。なお、反応管１１内のクリーニン
グ時は、エッチングガスを反応性ガス供給口８Ｃから供
給し、排気口９Ａから排気する。
【００９０】実施の形態２ 図４は、本発明の実施の形態２の半導体製造装置の反応
室１とプラズマ源２の側面断面図で、被処理基板載置台
５の別の構成を示す図である。
【００９１】図１、図２では、反応室１内にウェーハ４
を１枚設置する構成を示したが、本実施の形態の被処理
基板載置台５は、図４に示すように、上下２段となって
おり、ウェーハ４を２枚載置するようになっている。こ
のような構成が取れるのは、反応室１の近傍に設けたプ
ラズマ源２で生成される処理を行うための活性種をウェ
ーハ４と略平行に流す構成になっているからである。こ
のように、１度に２枚処理することができるので、生産
時間を短縮、生産コストを低減できる。
【００９２】実施の形態３ 図５は、本発明の実施の形態３の半導体製造装置の反応
室１とプラズマ源２の側面断面図で、ウェーハ４の処理
状態の均一性確保に好適な半導体製造装置の図である。
【００９３】ウェーハ４の処理状態の均一性確保は重要
な課題であるが、本実施の形態では、図５に示すよう
に、反応室１内に設置された被処理基板載置台５５が回
転可能になっており、ウェーハ４の処理中、被処理基板
載置台５５によりウェーハ４を回転させることにより、
処理状態の均一性が向上する。
【００９４】実施の形態４ 図６は、本発明の実施の形態４の半導体製造装置の反応
室１とプラズマ源２の側面断面図で、ウェーハ４の処理
状態の均一性確保に好適な別の構成の半導体製造装置の
図である。
【００９５】本実施の形態では、排気マニホールド７
Ａ、排気マニホールド７Ｂに、図１、図２で示したのと
同様の活性種供給手段であるプラズマ源２Ａ、２Ｂがそ
れぞれ設けてある。すなわち、活性種供給口２３Ａと排
気口９Ｂとによって形成される活性種の流れとは逆方向
の流れを形成する活性種供給口２３Ｂと排気口９Ａとを
さらに設け、活性種の流れの方向を交互に替えて前記活
性種を所定回数流すことが可能となっている。ウェーハ
４はプラズマの安定領域に置くのが望ましいが、この構
成（フリップフロップフローと称される）により、ウェ
ーハ４をプラズマの不安定領域に置いた場合でも、ウェ
ーハ４の活性種供給側の処理量の偏りを相殺し、ウェー
ハ４に対する処理をウェーハ４面内で均一に行うことが
できる。
【００９６】実施の形態５ 図７は、本発明の実施の形態５の半導体製造装置の反応
室１とプラズマ源２の平面断面図で、高周波電力とし
て、マイクロ波を使用する場合の図である。
【００９７】マイクロ波を使用する場合は、図７に示す
ように、導波管７１を用いてマイクロ波キャビティ７２
を形成するようになっている。
【００９８】実施の形態６ 図８は、本発明の実施の形態６の半導体製造装置の反応
室１とプラズマ源２の平面断面図で、放電管８６の活性
種供給部８２と活性種供給口８３の別の形状を示す図で
ある。
【００９９】すなわち、ウェーハ４の処理条件によって
は、図１に示すように放電管１６を略Ｔ字形としない
で、図８に示すように放電管８６をストレートの管状と
し、活性種供給口８３の形状を円形（円形に限らず、四
角等種々の形状が適用可能）としてもよい。
【０１００】実施の形態７ 図９は、本発明の実施の形態７の半導体製造装置の放電
管１６の活性種供給部９２の活性種供給口９３のさらに
別の形状を示す斜視図である。
【０１０１】ウェーハ４の処理条件によっては、図１に
示したのと同様の略Ｔ字形の放電管９６の活性種供給部
９２に、スリット（細長い孔）状の活性種供給口９３を
設け、活性種をウェーハ４に均一に供給できるようにし
てもよい。
【０１０２】実施の形態８ 図１０は、本発明の実施の形態８の半導体製造装置の反
応室１とプラズマ源２の平面断面図で、ウェーハ４の金
属汚染を防止するための図である。
【０１０３】ウェーハ４の金属汚染を防止するために
は、プラズマ１７とウェーハ４との間に金属を放出する
可能性のある部材は存在しない方がよい。排気マニホー
ルド７Ｂがステンレス等の金属からなる場合は、図１０
に示すように、放電管１６の活性種供給部２２をより反
応室１側に入れた構造にすれば、排気マニホールド７Ｂ
からの金属汚染を著しく低減できる。
【０１０４】実施の形態９ 図１１は、本発明の実施の形態９の半導体製造装置の反
応室１とプラズマ源２の側面断面図である。
【０１０５】３は搬送室、１は反応室、６は搬送室３と
反応室１とを気密に遮断するゲートバルブ、８Ａは反応
室１への反応性ガス供給口、９Ａは反応室１の排気口、
４はウェーハ、２はＩＣＰ型のプラズマ源、１６はプラ
ズマ源２の放電管、１１６は反応室１とプラズマ源２と
を気密に遮断するゲートバルブ、８Ｃはプラズマ源２へ
の反応性ガス供給口、２０は発振器、１１４、１１５は
圧力計、１１８は同圧化バルブである。
【０１０６】本実施の形態の半導体製造装置は、前記実
施の形態１〜８と同じく、反応室１内でプラズマを発生
させるのではなく、プラズマを発生させるプラズマ源２
を反応室１の外側の近傍に別に取り付けた、いわゆるリ
モートプラズマ方式である。そして、所望のガスをプラ
ズマ源２に通過させることにより、ガスを励起し、生成
した活性なラジカルを被処理基板４を置いた反応室１に
輸送し、被処理基板４と反応を起こさせる。プラズマを
反応室１で発生させないのは、被処理基板４にプラズマ
によるダメージが及ばないようにするためである。反応
室１の加熱方式は、前記実施の形態１〜８と同じく、抵
抗加熱により例えば石英からなる反応管１１を常時加熱
しているホットウォール方式である。また、本装置は、
ウェーハ４を上下２段に２枚設置する２枚葉式である。
プラズマ源２と反応室１とは、ゲートバルブ１１６によ
り分離することができる。また、反応室１内に成膜用ガ
スを供給する反応性ガス供給口８Ａと、プラズマ源２と
を別個に設けているので、反応性ガス供給口８Ａから反
応室１内に成膜用ガスを供給してウェーハ４に対して成
膜処理を行い、同一反応室１で成膜処理と連続して、ウ
ェーハ４に対してプラズマ処理を施すことができる。反
応室１での成膜中には、ゲートバルブ１１６を閉じるこ
とにより、成膜用の反応性ガスがプラズマ源２に入っ
て、プラズマ源２の放電管１６の壁面に成膜が生じるの
を防ぐ。プラズマ源２の放電管１６の壁面に成膜が生じ
ると、プラズマの発生状況が変化してしまう恐れがある
からである。
【０１０７】ゲートバルブ１１６が閉から開になるとき
に、プラズマ源２と反応室１との圧力差が大きいと、異
物の巻き上げ等の不具合が発生するため、双方の圧力差
を監視する圧力計１１４、１１５と、同圧化を行う同圧
化バルブ１１８とを備えている。
【０１０８】前記のような構成の装置において、成膜と
後処理を次のように行う。
【０１０９】まず、被処理基板、例えばシリコンウェ
ーハ４を反応室１内に挿入する。
【０１１０】次に、必要があれば成膜時の温度に達す
るまで待った後、被処理基板４への成膜、例えばＴａ２
Ｏ５膜の成膜を開始する。このとき、プラズマ源２と反
応室１との間のゲートバルブ１１６は閉じている。
【０１１１】成膜が終了した後、反応室１内の残留ガ
スを除去するため、数分間、反応室１内のパージを行
う。
【０１１２】パージが終了した後、同圧化バルブ１１
８によりプラズマ源２と反応室１との間で同圧化を行
い、その後、プラズマ源２と反応室１との間のゲートバ
ルブ１１６を開ける。
【０１１３】次に、プラズマ源２の放電管１６内に後
処理を行う反応性ガス、例えば成膜後のＴａ２Ｏ５膜の
Ｃ除去を行う酸素を流し、プラズマを発生させてガスを
励起し、生成された活性のラジカルを反応室１内に輸送
し、ウェーハ４と反応させ、例えばＴａ２Ｏ５膜のＣ除
去を行う。
【０１１４】後処理が終了した後、プラズマ源２への
ガスの供給を止め、プラズマ源２と反応室１との間のゲ
ートバルブ１１６を閉じる。
【０１１５】その後、反応室１内の残留ガスを除去す
るため、数分間、反応室１内のパージを行う。必要があ
れば、ウェーハ４の温度を下げる。
【０１１６】最後に、ウェーハ４を取り出す。
【０１１７】なお、１回の成膜と１回の後処理の組み合
わせでは、膜の表層部付近のみに後処理の効果が顕著
で、膜の内部にまで効果が十分浸透していない場合も考
えられる。その場合は、成膜を複数回に分割し、その間
に後処理を行い、すなわち、成膜→後処理→成膜→後処
理…と繰り返して、膜の深さ方向全体に対して、後処理
の効果を上げることができる。前記の手順で言えば、所
望の膜厚が得られるように〜を所定の回数繰り返し
た後に、でウェーハ４を取り出すことになる。
【０１１８】また、ウェーハ４に対して、成膜を行うの
と同一の反応室１で、成膜前に前処理を行い、その後、
同一の反応室１で成膜を行い、さらにその後、ウェーハ
４に対して同一の反応室１でプラズマを用いた処理を含
む後処理を行うことも可能であり、この場合では、前記
の手順のの前に、ウェーハ４に対する前処理を行って
から、以下の処理を行う。この順序で行う処理の例と
しては、窒素原子Ｎを含むＮ２やＮＨ３やＮ２ＯやＮＯ
等のガスをプラズマ源２で励起させ、プラズマ源２で生
成された活性種を反応室１に流して、ウェーハ４と反応
させ、ウェーハ４表面を窒化し（以上が前処理）、その
後、プラズマ源２と反応室１とをその間にあるゲートバ
ルブ１１６を閉じて分離し、Ｔａ２Ｏ５膜を成膜し、そ
の後、プラズマ源２と反応室１との間にあるゲートバル
ブ１１６を開けて、酸素原子Ｏを含むＯ２、Ｏ３、Ｎ２
Ｏ、ＮＯ等のガスをプラズマ源２で励起し、生成された
活性種を反応室１に流して、Ｔａ２Ｏ５膜と反応させ、
Ｃを除去するとともに、不足酸素を供給する。この場合
の前処理は、Ｔａ２Ｏ５膜の下地が例えば多結晶Ｓｉ系
の膜の場合、Ｔａ２Ｏ５膜の酸素と下地膜が反応してＴ
ａ２Ｏ５膜と下地膜との間に酸化膜（ＳｉＯ２膜）が形
成されるのを防ぐ等の目的で行う。この場合も、成膜と
後処理を任意回数繰り返して行ってもよいことは言うま
でもない。
【０１１９】本実施の形態の装置では、反応室１とプラ
ズマ源２とを、少なくとも成膜時に気密に遮断するゲー
トバルブ１１６を設けたので、少なくとも成膜時にプラ
ズマ源２においてプラズマ発生条件を変化させる成膜反
応が生じるのを防止でき、前処理、成膜、後処理という
作業を、従来の複数の装置を用いての作業よりも短時間
で実施でき、生産性を向上できる。
【０１２０】同一の反応室１で成膜、後処理を実施し、
成膜と後処理を、ウェーハ４を出し入れすることなく、
複数回繰り返すことが可能となり、深さ方向の膜全体に
わたって膜質をよりいっそう向上できる。なお、Ｔａ２
Ｏ５膜の他、ＴｉＯ２（チタンオキサイド）膜の成膜お
よび酸素系のガスを用いた後処理にも適用可能である。
【０１２１】実施の形態１０図１２は、本発明の実施の
形態１０の半導体製造装置の反応室１とプラズマ源２の
側面断面図である。
【０１２２】本実施の形態の装置は、図４に示した装置
に、図１１に示した装置のようにゲートバルブ１１６、
圧力計１１４、１１５、同圧化バルブ１１８を設けたも
のである。動作、作用、効果は実施の形態９と同様であ
る。
【０１２３】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
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において種々変
更可能であることは勿論である。
【０１２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
反応室の外側の近傍にプラズマ源を設けた構成により、
被処理基板に対する金属汚染およびプラズマによるダメ
ージのない処理ができる。また、活性種を被処理基板と
略平行に流す構成により、２枚葉処理が可能となり、生
産性を向上できる。また、被処理基板を装置内外に出し
入れすることなく、同一反応室で成膜処理とプラズマ処
理を行う構成により、作業時間を短縮でき、生産性を向
上できる。このように、本発明によれば、半導体製造工
程において、膜質の良好な膜を生産性よく形成でき、前
処理、後処理も効率よくでき、効果が顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体製造装置の反応
室およびプラズマ源の平面断面図である。
【図２】図１の半導体製造装置の側面断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態１の半導体製造装
置の構成を示す上面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の半導体製造装置の反応
室とプラズマ源の側面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３の半導体製造装置の反応
室とプラズマ源の側面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４の半導体製造装置の反応
室とプラズマ源の側面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５の半導体製造装置の反応
室とプラズマ源の平面断面図である。
【図８】本発明の実施の形態６の半導体製造装置の反応
室とプラズマ源の平面断面図である。
【図９】本発明の実施の形態７の半導体製造装置の放電
管１６の活性種供給部９２の活性種供給口９３のさらに
別の形状を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態８の半導体製造装置の反
応室とプラズマ源の平面断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態９の半導体製造装置の反
応室とプラズマ源の側面断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１０の半導体製造装置の
反応室とプラズマ源の側面断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１の装置を用いてＯ２プ
ラズマ処理したＴａ２Ｏ５膜中の元素状態を示す図であ
る。
【図１４】プラズマ源からの距離と活性濃度との関係を
示す図である。
【図１５】従来の半導体製造装置の反応室およびプラズ
マ室の断面図である。
【図１６】従来のＴａ２Ｏ５膜中の元素状態を示す図で
ある。
【図１７】従来のＯ２アニール処理したＴａ２Ｏ５膜中
の元素状態を示す図である。
【符号の説明】
１…反応室、２、２Ａ、２Ｂ…プラズマ源、３…搬送
室、４…ウェーハ、５…被処理基板載置台、６、１１６
…ゲートバルブ、７Ａ、７Ｂ…排気マニホールド、８
Ａ、８Ｂ、８Ｃ…反応性ガス供給口、９Ａ、９Ｂ…排気
口、１１…反応管、１２…ヒータ、１６、１６Ａ、１６
Ｂ、８６、９６…放電管、１７、１７Ａ、１７Ｂ…プラ
ズマ、１９、１９Ａ、１９Ｂ…コイル、２０…発振器、
２１…整合器、２２、２２Ａ、２２Ｂ、８２、９２…活
性種供給部、２３、２３Ａ、２３Ｂ、８３、９３…活性
種供給口、７１…導波管、７２…マイクロ波キャビテ
ィ、１１４、１１５…圧力計、１１８…同圧化バルブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ (72)発明者 田中 勉 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 末吉 守 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 嶋 信人 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 境 正憲 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA17 BA42 BB12 CA04 CA06 CA12 DA08 FA10 5F045 AA04 AB31 AB33 AC07 AC11 AC12 AC15 BB14 BB16 EE06 EF20 EH11 EH18 EK06 HA22 5F058 BA11 BC03 BF06 BF27 BF29 BH16

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】反応室の外側の近傍にプラズマ源を設け、
    被処理基板の表面を挟んで略対向する位置に、前記プラ
    ズマ源により生成した活性種を供給する活性種供給口
    と、排気口とを設け、前記活性種を前記被処理基板と略
    平行に流すことを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項２】前記活性種供給口と前記排気口とによって
    形成される活性種の流れとは逆方向の流れを形成する活
    性種供給口と排気口とをさらに設け、前記活性種の流れ
    の方向を交互に替えて前記活性種を所定回数流すことを
    特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項３】前記プラズマ源と前記被処理基板とを、前
    記被処理基板面内で前記活性種の濃度が略一定となるよ
    うな距離を隔てて配置したことを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項４】前記反応室の加熱方式がホットウォール方
    式であることを特徴とする請求項１、２または３記載の
    半導体製造装置。
  5. 【請求項５】前記活性種供給口を有する活性種供給部を
    横長に形成し、前記活性種供給口として細長い孔もしく
    は多数の孔を設けたことを特徴とする請求項１、２、３
    または４記載の半導体製造装置。
  6. 【請求項６】反応室内に成膜用ガスを供給するガス供給
    手段と、被処理基板に対し活性種を供給するプラズマ源
    とを別個に設けたことを特徴とする半導体製造装置。
  7. 【請求項７】前記反応室と前記プラズマ源とを、少なく
    とも成膜時に気密に遮断するゲートバルブを設けたこと
    を特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。
  8. 【請求項８】反応室の外部でプラズマ源により生成した
    活性種を、被処理基板と略平行に流すことにより、前記
    被処理基板に所定の処理を施す工程を有することを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項９】前記工程において、前記活性種を流れの方
    向を変えて所定回数流すことを特徴とする請求項８記載
    の半導体装置の製造方法。
  10. 【請求項１０】前記所定の処理は、表面にＴａ２Ｏ５膜
    を形成した前記被処理基板に対し、前記プラズマ源によ
    り活性化させた酸素を含むガスを供給することにより、
    前記Ｔａ２Ｏ５膜の膜質を改善する処理であることを特
    徴とする請求項８または９記載の半導体装置の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】前記処理を成膜温度より高温で行うこと
    により、前記Ｔａ２Ｏ５膜の膜質改善と同時に結晶化を
    行うことを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】前記所定の処理は、表面に酸化膜を形成
    した前記被処理基板に対し、前記プラズマ源により活性
    化させた窒素を含むガスを供給することにより、前記酸
    化膜の表面を窒化する処理であることを特徴とする請求
    項８または９記載の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】被処理基板に対して熱ＣＶＤ法により成
    膜を行う成膜工程と、前記成膜と同一反応室で前記成膜
    工程と連続して、前記被処理基板に対してプラズマ処理
    を施すプラズマ処理工程とを有することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】前記成膜工程と前記プラズマ処理工程と
    を連続して所定回数行うことにより、複数回に分けて膜
    を堆積し、所望の膜厚の膜を形成することを特徴とする
    請求項１３記載の半導体装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】前記成膜工程は、ペンタエトキシタンタ
    ルを用いてＴａ２Ｏ５膜を形成する工程であり、前記プ
    ラズマ処理工程は、成膜後の前記被処理基板に対し酸素
    を含むガスを活性化させて供給する工程であることを特
    徴とする請求項１３または１４記載の半導体装置の製造
    方法。
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