JP2004247678A - 半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置のクリーニング方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】パーティクルの数を従来よりも低減することができる半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置のクリーニング方法を提供すること。
【解決手段】シリコン（半導体）基板２０をチャンバ１内に容れてプラズマ化学的気相成長法によりシリコン基板２０の上方に層間絶縁膜２９を形成する工程と、層間絶縁膜２９を形成した後にシリコン基板２０をチャンバ１から取り出す工程と、シリコン基板２０を取り出した後、チャンバ１内にクリーニング用のガスを供給してチャンバ１内をクリーニングする工程と、チャンバ１内をクリーニングした後、該チャンバ１内を絶縁薄膜で被覆する工程と、絶縁薄膜で被覆した後、チャンバ１への不活性ガスの供給とチャンバ１の真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法による。
【選択図】 図２
【解決手段】シリコン（半導体）基板２０をチャンバ１内に容れてプラズマ化学的気相成長法によりシリコン基板２０の上方に層間絶縁膜２９を形成する工程と、層間絶縁膜２９を形成した後にシリコン基板２０をチャンバ１から取り出す工程と、シリコン基板２０を取り出した後、チャンバ１内にクリーニング用のガスを供給してチャンバ１内をクリーニングする工程と、チャンバ１内をクリーニングした後、該チャンバ１内を絶縁薄膜で被覆する工程と、絶縁薄膜で被覆した後、チャンバ１への不活性ガスの供給とチャンバ１の真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法による。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法と半導体製造装置のクリーニング方法とに関する。より詳細には、本発明は、プラズマ化学的気相成長法を使用した半導体装置の製造方法と、プラズマ化学的気相成長法で成膜が行われる半導体製造装置のクリーニング方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ等の半導体装置では、層間絶縁膜や反射防止膜にシリコン酸化膜等の絶縁膜が用いられるが、そのような絶縁膜はプラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）によって成膜される。プラズマＣＶＤが行われるチャンバ内には、シリコンウエハを載置するためのペデスタルと呼ばれる基板載置台の他に、チャンバ内に余計な絶縁膜が形成されるのを防止するためのシールド等の治具が設けられており、絶縁膜を形成する際には、この治具の表面にも絶縁膜が形成されることになる。
【０００３】
治具に形成された絶縁膜は、そのまま放っておくと治具から乖離してチャンバ内を舞うパーティクルの原因となり、チャンバ１内の半導体基板上にそのパーティクルが付着してしまう。
【０００４】
成膜する絶縁膜が層間絶縁膜である場合には、絶縁膜を形成後にＣＭＰ法（化学機械研磨法）によりその表面を平坦化することがあるが、上記のように基板上にパーティクルが存在したのでは、ＣＭＰの際にパーティクルによって絶縁膜表面に損傷を与えてしまう。
【０００５】
また、成膜する膜が層間絶縁膜ではなく反射防止膜の場合には、その反射防止膜上のフォトレジストを露光する際にパーティクルによって露光光が散乱し、フォトレジストにパターン欠陥が生じてしまう。こうなると、反射防止膜下の金属膜を所定の形状にパターニングすることができず、配線のショート等の不都合を招いてしまう。
【０００６】
いずれにせよ、チャンバ内にパーティクルが舞うのは好ましくなく、この種のチャンバにおいては絶縁膜の形成の他にその内部をクリーニングするステップが行われるのが普通である。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、反応容器内をフッ素系ガスでクリーニングした後、水蒸気によるパージを複数回繰り返すことにより反応容器内に残留するフッ素系物質を除去することが開示される。
【０００８】
一方、特許文献２においては、サセプタ近傍の反応生成物を分解するための第１のプラズマ発生部と、真空処理室において排気側に近い部分の反応生成物を分解するための第２のプラズマ発生部とを設け、反応生成物が堆積する領域をサセプタから遠ざけることが開示されている。
【０００９】
また、ＣＶＤ装置ではなく、エッチング装置においてもチャンバ内をクリーニングする必要があり、そのクリーニング方法の一例が特許文献３、及び特許文献４に開示される。
【００１０】
このうち、特許文献３においては、フッ素系ガスによるプラズマクリーニングの後、水を主とするガスでチャンバ内をプラズマ処理することにより、クリーニング時間とクリーニング後の高真空復帰時間の短縮化を図ることが開示される。更に、この特許文献３においては、Ｎ２パージを繰り返し行うことにより、上記プラズマ処理の際に処理室内面に吸着された水が除去され、高真空復帰時間の短縮が図られることも開示される。
【００１１】
そして、特許文献４では、製品ウエハの合間にダミーウエハをエッチングチャンバに容れ、そのダミーウエハを用いてチャンバ内をクリーニングする方法が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−１４８２５５号公報（段落番号００３８）
【特許文献２】
特開２０００−２１５９８号公報
【特許文献３】
特開平５−２９２８５号公報（段落番号００１４）
【特許文献４】
特開平１０−２３３３８７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した特許文献１に記載の方法では、水蒸気を使用することで反応容器内に水蒸気が残留し、次に絶縁膜を成膜する際にその水蒸気によって絶縁膜の屈折率が変化することがある。
【００１４】
しかしながら、層間絶縁膜にそのような屈折率の変化が生じている膜は、層間絶縁膜のストレスが一様でないことを示しておりウエハに反りが発生するという問題を引き起こしてしまう。また、反射防止絶縁膜にあっては、その屈折率をフォトレジストの厚みに応じて調節することで露光光の反射を防止しているので、屈折率が変化すると露光光の反射を抑えることができず、フォトレジストのパターニング精度が悪化してしまう。
【００１５】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、パーティクルの数を従来よりも低減することができる半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置のクリーニング方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、半導体基板をチャンバ内に容れてプラズマ化学的気相成長法により前記半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を形成した後に前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、前記半導体基板を取り出した後、前記チャンバ内にクリーニング用のガスを供給して前記チャンバ内をクリーニングする工程と、前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
【００１７】
又は、上記した課題は、プラズマ化学的気相成長法により絶縁膜の成膜が行われるチャンバ内をクリーニング用のガスでクリーニングする工程と、前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法によって解決する。
【００１８】
次に、本発明の作用について説明する。
【００１９】
本発明によれば、絶縁膜の成膜が終了したチャンバ内にクリーニング用のガスを供給してチャンバ内に形成された余分な絶縁膜を除去し、更にチャンバ内を絶縁薄膜で被覆することによりチャンバ内のパーティクルをこの絶縁薄膜でコーティングし、パーティクルの数を減少させる。
【００２０】
しかも、絶縁薄膜を形成した後に不活性ガスパージを複数サイクル行うので、それを１サイクル行う場合と比較してチャンバ内のパーティクルの数が更に低減される。
【００２１】
また、この不活性ガスパージにおいて水分不添加の不活性ガスを使用するので、チャンバ内に水分が残留せず、チャンバ内において次に成膜される絶縁膜の屈折率が水分により変動されるのが防止される。
【００２２】
そのため、本発明は、層間絶縁膜や反射防止絶縁膜等の屈折率変動に敏感な絶縁膜を形成する場合に特に有効となる。
【００２３】
更に、半導体基板を加熱する抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することにより、複雑な構造を有して被クリーニング部の面積が広いランプ加熱等の他の加熱手段を用いるチャンバよりもパーティクルの数が更に低減される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態で使用されるプラズマＣＶＤ装置の断面図である。
【００２６】
図１に示すように、成膜用のチャンバ１内には、ヒータ１７が内蔵されたペデスタル３が設けられ、そのペデスタル３上にシリコン基板５が載置される。ヒータ１７は抵抗加熱で発熱し、シリコン基板５を所望の温度に加熱するよう機能する。
【００２７】
シリコン酸化膜等の絶縁膜はシリコン基板５上にのみ成膜されればよく、それがチャンバ１の内壁にも形成されてしまうとそれを除去するのが大変になるから、セラミック等よりなる治具２がチャンバ１内に設けられ、チャンバ１に絶縁膜が形成されるのを防止している。但し、図では一部の治具２のみを示しており、上記のように絶縁膜が形成されるのを防ぐためのシールドと称される治具は省いてある。
【００２８】
ペデスタル３は、ベローズ４によって昇降自在となっており、絶縁膜をシリコン基板５上に成膜する際には、シリコンウエハ５がベローズ４によりチャンバ１の底面から最適な高さに保持される。
【００２９】
ペデスタル３の上方には、それと対向するシャワーヘッド８が設けられるが、そのシャワーヘッド８にはガスをチャンバ１内に均一に分散させるための多数の開口が形成されると共に、ガスをプラズマ化するための高周波電源９が電気的に接続される。
【００３０】
シャワーヘッド８は、チャンバ１の外に延びる主配管１５に連通しており、更にこの主配管１５は、Ｎ２用配管１０、Ｈｅ用配管１１、ＣＦ４用配管１２、Ｎ２Ｏ用配管１３、及びＳｉＨ４用配管１４に分岐する。各配管１０〜１４には、ガスボックス１６内において不図示のＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌａｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が取り付けられており、それにより配管内を流れるガスの流量が調節される。
【００３１】
また、チャンバ１の側壁には不図示のドライポンプに連通する排気口６が設けられ、そのドライポンプと排気口６との間にスロットルバルブ７が介在し、ドライポンプが動作している状態でスロットルバルブ７を開くとチャンバ１内が所望の圧力に減圧される。
【００３２】
次に、上記したチャンバ１のクリーニング方法について説明する。このクリーニングを行うタイミングは、以下のように、一枚のシリコン基板に絶縁膜を形成した後にその都度毎回行うものとする。
【００３３】
まず、３５０℃に加熱されたペデスタル５上に、不図示のウエハ搬送機構を用いてシリコン基板５を載置する。ペデスタル５の温度は、以下の成膜時及びクリーニング時には常に３５０℃に保持される。そして、ガスボックス１６内のＭＦＣ（不図示）を調節することによりチャンバ１にＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量で供給しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ内の圧力を５．５Ｔｏｒｒに保ち、このような状態を２０秒間保持する。
【００３４】
続いて、上記の各ガスの流量とチャンバ１内の圧力を保持しながら高周波電源９から周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力をシャワーヘッド８に１０秒間印加する。これにより、シリコン基板５上には厚さ約３１ｎｍのシリコン酸化膜がプラズマＣＶＤ法により形成されることになる。
【００３５】
次に、全てのガスの供給と止めると共にスロットルバルブ７を全開にし、チャンバ１内に残留するガスを約１５秒間排気する。その後に、不図示のウエハ搬送機構によりシリコン基板１はチャンバ１の外に取り出される。
【００３６】
次に、上記の成膜の際に治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を取り除くべく、図２に示すような条件でチャンバ１内をクリーニングする。図２は、クリーニング時に各ガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフであり、ハッチングが掛けられた部分は高周波電力が印加される期間を示す。
【００３７】
まず、ＣＦ４を１５００ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍの流量で流しながらスロットルバルブ７を調整してチャンバ１内の圧力を４．５Ｔｏｒｒに２０秒間安定させる。
【００３８】
続いて、上記のガス流量をそのままにし、周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１５００Ｗの高周波電力を高周波電源９からシャワーヘッド８に５０秒間印加してチャンバ１内の雰囲気をプラズマ化することにより、治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を取り除く。
【００３９】
次いで、ＣＦ４とＮ２Ｏの供給と高周波電力の印加とを止め、スロットルバルブ７を全開にしながらＮ２を４５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に１５秒間供給し、更にその後１５秒間チャンバ１を真空引きすることにより、チャンバ１内に残留するＣＦ４とＮ２Ｏとをチャンバ１内から追い出す。
【００４０】
ここまでのステップによりプラズマクリーニングが終了する。
【００４１】
その後、ＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に供給すると共に、スロットルバルブ７の開きを調整してチャンバ１内を５．５Ｔｏｒｒの圧力に１０秒間安定させる。
【００４２】
次いで、ガス流量を上記の状態に保持しつつ、周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力を高周波電源９からシャワーヘッド８に１５秒間印加してチャンバ１内の雰囲気をプラズマ化することにより、治具２の表面にシリコン酸化膜を４５ｎｍ程度の薄い厚さに形成する。
【００４３】
その後、上記の各ガスの供給を止め、スロットルバルブ７を全開にしながらＮ２を４５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に供給することにより、チャンバ１内に残留するフッ素イオン等をチャンバ１の中から追い出す。
【００４４】
ここまでのステップにより、シーズニングと呼ばれる工程が終了する。上記したように、このシーズニング工程では薄いシリコン酸化膜（絶縁薄膜）を形成するので、治具２の表面に付着していたパーティクルがこのシリコン酸化膜によってコーティングされ、チャンバ１内に舞うパーティクルの個数を減少させることが可能となる。
【００４５】
その後、Ｎ２の供給を停止し、スロットルバルブ７を３０秒間全開にしてチャンバ１内を予備真空引きする。
【００４６】
次いで、Ｎ２を１５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に流しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ１内の圧力を５Ｔｏｒｒに１５秒間保持した後、Ｎ２の供給を停止し、スロットルバルブ７を全開にしてチャンバ１内を真空引きしてその圧力を７０ｍＴｏｒｒ程度にまで減圧する。このように真空引きの前にＮ２の供給を行うことにより、Ｎ２を供給しない場合よりもチャンバ１内の残留ガスを効率良く排気することが可能となり、チャンバ１内のクリーニング効果が高められる。また、そのＮ２としては、水分が少ないもの、より好適には水分不添加のものを使用するのが望ましい。
【００４７】
このＮ２供給と真空引きとを１サイクルとする第１の不活性ガスパージの後、第２の不活性ガスパージを上記と同一の条件で繰り返す。本実施形態では不活性ガスパージを２サイクル行うが、本発明はこれに限定されず、不活性ガスパージを３サイクル以上行ってもよい。また、これらの不活性ガスパージにおいて使用される不活性ガスは上記のＮ２に限定されず、水分不添加のＡｒやＮｅ等を代わりにしても良い。但し、これらのガスはＮ２よりも高価であり、不活性ガスパージにおいては多量の不活性ガスが必要なため、本実施形態のようにＮ２を使用することでプロセスコストを低減することが可能となる。
【００４８】
以上により、チャンバ１のクリーニング工程が終了する。
【００４９】
このクリーニング方法の効果を確かめるため、本発明者は図３に示すような条件のクリーニングを行い、残留するパーティクルの数を本実施形態と比較した。
【００５０】
図３に示す比較例では、プラズマクリーニングとシーズニングの条件は本実施形態と同じであるが、最終の不活性ガスパージを一回しか行っていない。また、本実施形態と比較するため、予備真空引きの時間ｔ１と、不活性ガスパージにおけるＮ２の供給時間ｔ２とを振り、チャンバ１内に残留するパーティクルの数を計数した。
【００５１】
図４は、本実施形態と比較例とにおいて、上記のクリーニング工程が終了した後にペデスタル３上に直径２００ｍｍのシリコンウエハを載置し、そのシリコンウエハ上に付着した直径０．２μｍ以上のパーティクルの計数結果を示すグラフである。
【００５２】
図４に示すように、比較例においては、上記の時間ｔ１、ｔ２を１２０秒以上長くしてもパーティクルの数は減少しなかった。これは、単に真空引き時間ｔ１を長くするだけでは、プラズマクリーニング時のＣＦ４ガスから発生するフッ素イオンの濃度を下げることができても、治具２の温度が高いままであるため、熱膨張した状態のシリコン酸化膜が治具２から剥がれやすい状態となっており、それによりパーティクルが減少し難いためであると推測される。
【００５３】
また、Ｎ２の供給時間ｔ２を長くしてもパーティクル数が減少しないのは、治具２の温度をＮ２によって下げることができても、ＣＦ４ガスから発生するフッ素イオンがチャンバ１内に残留するため、残留したＣＦ４ガスによって治具２表面の化学的に安定でないシリコン酸化膜が剥がれやすくなり、それがパーティクル源となるためであると推測される。
【００５４】
それに対し、本実施形態のように不活性ガスパージを二回行い、予備の真空引きから第２の不活性ガスパージの終了までの時間ｔ３を１２０秒とすると、比較例と比べてパーティクルの数が大幅に減少し、不活性ガスパージを複数サイクル行うことがパーティクルの低減に有効であることが明らかとなった。
【００５５】
また、ランプ加熱型のチャンバよりも、本実施形態のように抵抗加熱型のヒータ１７を用いたチャンバ１においてパーティクルの数が減少することも明らかとなった。この理由は、ランプ加熱型のチャンバは複雑な構造を有しており、クリーニング面積が広いためである。
【００５６】
しかも、本実施形態では、不活性ガスパージにおいて使用される不活性ガス中に水を添加していないので、特許文献１のように絶縁膜の屈折率が変化することが無い。よって、上記したクリーニング工程は、屈折率の変化に敏感な層間絶縁膜や反射防止絶縁膜を成膜するチャンバに対して特に有効となる。
【００５７】
（第２実施形態）
本実施形態では、層間絶縁膜や反射防止絶縁膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置に対して既述の第１実施形態を適用する。図５〜図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について示すための断面図である。
【００５８】
最初に、図５（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５９】
まず、ｎ型シリコン基板２０表面の所定領域に熱酸化膜を成長させて素子分離絶縁膜２４とした後、その素子分離絶縁膜２４で覆われていない部分のシリコン基板２０にｐ型不純物を拡散させてｐウエル２１を形成する。なお、このような素子分離絶縁膜２４の形成方法はＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法と呼ばれるが、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成した絶縁膜を素子分離絶縁膜２４として使用してもよい。
【００６０】
次いで、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる第１〜第３のｎ型不純物拡散領域２２ａ〜２２ｃ、第１〜第３の高融点金属シリサイド層２３ａ〜２３ｃ、ゲート絶縁膜２５、ゲート電極２７ａ、２７ｂ、サイドウォールスペーサ２６を公知の方法により形成し、ｐウエル２１上にｎチャネルＭＯＳトランジスタを完成させる。
【００６１】
その後に、ＭＯＳトランジスタを覆うカバー絶縁膜２８として厚さ約２００ｎｍの酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜をプラズマＣＶＤ法によりシリコン基板２０の全面に形成する。
【００６２】
次に、図５（ｂ）に示すように、厚さが約９５０ｎｍの層間絶縁膜２９をカバー絶縁膜２８上にＨＤＰＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ＣＶＤ）法により形成する。
【００６３】
続いて、図６（ａ）に示すように、層間絶縁膜２９をＣＭＰ法により研磨してその表面を平坦化するとともに、その厚さを約７００ｎｍ程度とする。
【００６４】
次に、図６（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００６５】
まず、スパッタ法によりアルミニウム膜を層間絶縁膜２９上に厚さ約４００ｎｍ程度に形成し、それを金属膜３０とする。金属膜３０はこのような単層構造に限定されず、例えば、下から順に窒化チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜、及び窒化チタン膜を積層した複数層構造であってもよい。
【００６６】
その後に、不図示のウエハ搬送機構を使用し、シリコン基板２０を図１のペデスタル３上に載置する。そして、ガスボックス１６内のＭＦＣ（不図示）を調節することによりチャンバ１にＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量で供給しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ内の圧力を５．５Ｔｏｒｒに保ち、このような状態を２０秒間保持する。
【００６７】
続いて、上記の各ガスの流量とチャンバ１内の圧力を保持しながら高周波電源９から周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力をシャワーヘッド８に１０秒間印加する。
【００６８】
これにより、図６（ｂ）に示すように、金属膜３０上に厚さが約３１ｎｍの反射防止絶縁膜３１がプラズマＣＶＤ法により形成されることになる。
【００６９】
その後、反射防止絶縁膜３１を形成した際に図１の治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を除去するために、ウエハ搬送機構によりシリコン基板１をチャンバ１から取り出し、チャンバ１のクリーニング工程を行う。
【００７０】
そのクリーニング工程は、第１実施形態で説明した図２のタイミングに従い、プラズマクリーニング、シーズニング、第１の不活性ガスパージ、及び第２の不活性ガスパージがこの順に行われる。なお、これら各ステップの条件は第１実施形態と同様なので、その説明は省略する。
【００７１】
次に、図７に示す断面を得るまでの工程について説明する。
【００７２】
まず、反射防止絶縁膜３１上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、配線形状のレジストパターン３２とする。フォトレジストを露光する際、フォトレジストの厚みに応じて反射防止絶縁膜３１の厚みと屈折率とを予め調節しておくことにより、フォトレジスト内における露光光の多重反射が抑えられ、多重反射に起因するレジストパターン３２のパターン寸法の変動を低減することが可能となる。
【００７３】
続いて、このレジストパターン３２をエッチングマスクとして使用しながら反射防止絶縁膜３１と金属膜３０とをプラズマエッチングによりエッチングして、金属膜３０を金属配線３０ａ、３０ｂとする。その後、レジストパターン３２はアッシングにより除去される。
【００７４】
以上説明した本実施形態によれば、反射防止絶縁膜３１を形成した後にチャンバ１をクリーニングするので、反射防止絶縁膜３１上のパーティクルによってレジストパターン３２にパターン欠陥が発生する確率が小さくなり、例えば０．１８μｍの設計ルールで金属配線３０ａ、３０ｂをパターニングしてもそれがショートする危険性を低減することが可能となり、ひいては半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００７５】
しかも、上記の不活性ガスパージにおいては、特許文献１のような水を含有するガスを使用しないので、クリーニング後にチャンバ１内に水分が残ることが無く、クリーニング後にチャンバ１内で層間絶縁膜２９や反射防止絶縁膜３１を形成しても、水分によってそれらの膜の屈折率が変化しない。これにより、屈折率の変化を有して層間絶縁膜２９のストレスが変化してシリコン基板２０が反ったり、反射防止絶縁膜３１が反射防止膜としての機能を果たさなくなるのを防止することが可能となる。
【００７６】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【００７７】
（付記１） 半導体基板をチャンバ内に容れてプラズマ化学的気相成長法により前記半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、
前記半導体基板を取り出した後、前記チャンバ内にクリーニング用のガスを供給して前記チャンバ内をクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００７８】
（付記２） 前記不活性ガスパージにおいて、水分不添加の不活性ガスを使用することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００７９】
（付記３） 前記絶縁膜として層間絶縁膜又は反射防止絶縁膜を形成することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
【００８０】
（付記４） 前記絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記３に記載の半導体装置の製造方法。
【００８１】
（付記５） 前記チャンバとして、前記半導体基板を加熱する抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８２】
（付記６） 前記クリーニング用のガスとしてフッ素を含むガスを使用することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８３】
（付記７） 前記不活性ガスとして窒素を使用することを特徴とする付記１乃至付記６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８４】
（付記８） 前記チャンバ内に治具が設けられ、該治具の表面に前記絶縁薄膜が形成されることを特徴とする付記１乃至付記７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８５】
（付記９） 前記絶縁薄膜としてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８６】
（付記１０） プラズマ化学的気相成長法により絶縁膜の成膜が行われるチャンバ内をクリーニング用のガスでクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャンバに対して不活性ガスパージを複数サイクル行うので、不活性ガスパージを一回のみ行う場合と比較してチャンバ内のパーティクルの数を減少させることができる。
【００８８】
また、この不活性ガスパージにおいて水分不添加の不活性ガスを使用するので、チャンバ内で成膜される層間絶縁膜や反射防止絶縁膜の屈折率が水分によって変動するのを防止することができる。
【００８９】
更に、半導体基板を加熱するための抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することにより、複雑な構造を有して被クリーニング部の面積が広いランプ加熱等の他の加熱手段を用いるチャンバよりもパーティクルの数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の各実施形態で使用されるプラズマＣＶＤ装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の各実施形態において、チャンバのクリーニング時にガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に対する比較例において、チャンバのクリーニング時にガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態と比較例とにおいて、チャンバのクリーニングが終了した後にチャンバ内に残留するパーティクルの計数結果を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その３）である。
【符号の説明】
１…チャンバ、２…治具、３…ペデスタル、４…ベローズ、５、２０…シリコン基板、６…排気口、７…スロットルバルブ、８…シャワーヘッド、９…高周波電源、１０…Ｎ２用配管、１１…Ｈｅ用配管、１２…ＣＦ４用配管、１３…Ｎ２Ｏ用配管、１４…ＳｉＨ４用配管、１５…主配管、１６…ガスボックス、１７…ヒータ、２１…ｐウエル、２２ａ〜２２ｃ…第１〜第３のｎ型不純物拡散領域、２３ａ〜２３ｂ…第１〜第３の高融点金属シリサイド層、２４…素子分離絶縁膜、２５…ゲート絶縁膜、２６…サイドウォールスペーサ、２７ａ、２７ｂ…ゲート電極、２８…カバー絶縁膜、２９…層間絶縁膜、３０…金属膜、３０ａ、３０ｂ…金属配線、３１…反射防止絶縁膜、３２…レジストパターン。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法と半導体製造装置のクリーニング方法とに関する。より詳細には、本発明は、プラズマ化学的気相成長法を使用した半導体装置の製造方法と、プラズマ化学的気相成長法で成膜が行われる半導体製造装置のクリーニング方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ等の半導体装置では、層間絶縁膜や反射防止膜にシリコン酸化膜等の絶縁膜が用いられるが、そのような絶縁膜はプラズマＣＶＤ法（プラズマ化学的気相成長法）によって成膜される。プラズマＣＶＤが行われるチャンバ内には、シリコンウエハを載置するためのペデスタルと呼ばれる基板載置台の他に、チャンバ内に余計な絶縁膜が形成されるのを防止するためのシールド等の治具が設けられており、絶縁膜を形成する際には、この治具の表面にも絶縁膜が形成されることになる。
【０００３】
治具に形成された絶縁膜は、そのまま放っておくと治具から乖離してチャンバ内を舞うパーティクルの原因となり、チャンバ１内の半導体基板上にそのパーティクルが付着してしまう。
【０００４】
成膜する絶縁膜が層間絶縁膜である場合には、絶縁膜を形成後にＣＭＰ法（化学機械研磨法）によりその表面を平坦化することがあるが、上記のように基板上にパーティクルが存在したのでは、ＣＭＰの際にパーティクルによって絶縁膜表面に損傷を与えてしまう。
【０００５】
また、成膜する膜が層間絶縁膜ではなく反射防止膜の場合には、その反射防止膜上のフォトレジストを露光する際にパーティクルによって露光光が散乱し、フォトレジストにパターン欠陥が生じてしまう。こうなると、反射防止膜下の金属膜を所定の形状にパターニングすることができず、配線のショート等の不都合を招いてしまう。
【０００６】
いずれにせよ、チャンバ内にパーティクルが舞うのは好ましくなく、この種のチャンバにおいては絶縁膜の形成の他にその内部をクリーニングするステップが行われるのが普通である。
【０００７】
例えば、特許文献１においては、反応容器内をフッ素系ガスでクリーニングした後、水蒸気によるパージを複数回繰り返すことにより反応容器内に残留するフッ素系物質を除去することが開示される。
【０００８】
一方、特許文献２においては、サセプタ近傍の反応生成物を分解するための第１のプラズマ発生部と、真空処理室において排気側に近い部分の反応生成物を分解するための第２のプラズマ発生部とを設け、反応生成物が堆積する領域をサセプタから遠ざけることが開示されている。
【０００９】
また、ＣＶＤ装置ではなく、エッチング装置においてもチャンバ内をクリーニングする必要があり、そのクリーニング方法の一例が特許文献３、及び特許文献４に開示される。
【００１０】
このうち、特許文献３においては、フッ素系ガスによるプラズマクリーニングの後、水を主とするガスでチャンバ内をプラズマ処理することにより、クリーニング時間とクリーニング後の高真空復帰時間の短縮化を図ることが開示される。更に、この特許文献３においては、Ｎ２パージを繰り返し行うことにより、上記プラズマ処理の際に処理室内面に吸着された水が除去され、高真空復帰時間の短縮が図られることも開示される。
【００１１】
そして、特許文献４では、製品ウエハの合間にダミーウエハをエッチングチャンバに容れ、そのダミーウエハを用いてチャンバ内をクリーニングする方法が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平９−１４８２５５号公報（段落番号００３８）
【特許文献２】
特開２０００−２１５９８号公報
【特許文献３】
特開平５−２９２８５号公報（段落番号００１４）
【特許文献４】
特開平１０−２３３３８７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した特許文献１に記載の方法では、水蒸気を使用することで反応容器内に水蒸気が残留し、次に絶縁膜を成膜する際にその水蒸気によって絶縁膜の屈折率が変化することがある。
【００１４】
しかしながら、層間絶縁膜にそのような屈折率の変化が生じている膜は、層間絶縁膜のストレスが一様でないことを示しておりウエハに反りが発生するという問題を引き起こしてしまう。また、反射防止絶縁膜にあっては、その屈折率をフォトレジストの厚みに応じて調節することで露光光の反射を防止しているので、屈折率が変化すると露光光の反射を抑えることができず、フォトレジストのパターニング精度が悪化してしまう。
【００１５】
本発明は係る従来例の問題点に鑑みて創作されたものであり、パーティクルの数を従来よりも低減することができる半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置のクリーニング方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、半導体基板をチャンバ内に容れてプラズマ化学的気相成長法により前記半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を形成した後に前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、前記半導体基板を取り出した後、前記チャンバ内にクリーニング用のガスを供給して前記チャンバ内をクリーニングする工程と、前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法によって解決する。
【００１７】
又は、上記した課題は、プラズマ化学的気相成長法により絶縁膜の成膜が行われるチャンバ内をクリーニング用のガスでクリーニングする工程と、前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法によって解決する。
【００１８】
次に、本発明の作用について説明する。
【００１９】
本発明によれば、絶縁膜の成膜が終了したチャンバ内にクリーニング用のガスを供給してチャンバ内に形成された余分な絶縁膜を除去し、更にチャンバ内を絶縁薄膜で被覆することによりチャンバ内のパーティクルをこの絶縁薄膜でコーティングし、パーティクルの数を減少させる。
【００２０】
しかも、絶縁薄膜を形成した後に不活性ガスパージを複数サイクル行うので、それを１サイクル行う場合と比較してチャンバ内のパーティクルの数が更に低減される。
【００２１】
また、この不活性ガスパージにおいて水分不添加の不活性ガスを使用するので、チャンバ内に水分が残留せず、チャンバ内において次に成膜される絶縁膜の屈折率が水分により変動されるのが防止される。
【００２２】
そのため、本発明は、層間絶縁膜や反射防止絶縁膜等の屈折率変動に敏感な絶縁膜を形成する場合に特に有効となる。
【００２３】
更に、半導体基板を加熱する抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することにより、複雑な構造を有して被クリーニング部の面積が広いランプ加熱等の他の加熱手段を用いるチャンバよりもパーティクルの数が更に低減される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態で使用されるプラズマＣＶＤ装置の断面図である。
【００２６】
図１に示すように、成膜用のチャンバ１内には、ヒータ１７が内蔵されたペデスタル３が設けられ、そのペデスタル３上にシリコン基板５が載置される。ヒータ１７は抵抗加熱で発熱し、シリコン基板５を所望の温度に加熱するよう機能する。
【００２７】
シリコン酸化膜等の絶縁膜はシリコン基板５上にのみ成膜されればよく、それがチャンバ１の内壁にも形成されてしまうとそれを除去するのが大変になるから、セラミック等よりなる治具２がチャンバ１内に設けられ、チャンバ１に絶縁膜が形成されるのを防止している。但し、図では一部の治具２のみを示しており、上記のように絶縁膜が形成されるのを防ぐためのシールドと称される治具は省いてある。
【００２８】
ペデスタル３は、ベローズ４によって昇降自在となっており、絶縁膜をシリコン基板５上に成膜する際には、シリコンウエハ５がベローズ４によりチャンバ１の底面から最適な高さに保持される。
【００２９】
ペデスタル３の上方には、それと対向するシャワーヘッド８が設けられるが、そのシャワーヘッド８にはガスをチャンバ１内に均一に分散させるための多数の開口が形成されると共に、ガスをプラズマ化するための高周波電源９が電気的に接続される。
【００３０】
シャワーヘッド８は、チャンバ１の外に延びる主配管１５に連通しており、更にこの主配管１５は、Ｎ２用配管１０、Ｈｅ用配管１１、ＣＦ４用配管１２、Ｎ２Ｏ用配管１３、及びＳｉＨ４用配管１４に分岐する。各配管１０〜１４には、ガスボックス１６内において不図示のＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌａｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が取り付けられており、それにより配管内を流れるガスの流量が調節される。
【００３１】
また、チャンバ１の側壁には不図示のドライポンプに連通する排気口６が設けられ、そのドライポンプと排気口６との間にスロットルバルブ７が介在し、ドライポンプが動作している状態でスロットルバルブ７を開くとチャンバ１内が所望の圧力に減圧される。
【００３２】
次に、上記したチャンバ１のクリーニング方法について説明する。このクリーニングを行うタイミングは、以下のように、一枚のシリコン基板に絶縁膜を形成した後にその都度毎回行うものとする。
【００３３】
まず、３５０℃に加熱されたペデスタル５上に、不図示のウエハ搬送機構を用いてシリコン基板５を載置する。ペデスタル５の温度は、以下の成膜時及びクリーニング時には常に３５０℃に保持される。そして、ガスボックス１６内のＭＦＣ（不図示）を調節することによりチャンバ１にＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量で供給しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ内の圧力を５．５Ｔｏｒｒに保ち、このような状態を２０秒間保持する。
【００３４】
続いて、上記の各ガスの流量とチャンバ１内の圧力を保持しながら高周波電源９から周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力をシャワーヘッド８に１０秒間印加する。これにより、シリコン基板５上には厚さ約３１ｎｍのシリコン酸化膜がプラズマＣＶＤ法により形成されることになる。
【００３５】
次に、全てのガスの供給と止めると共にスロットルバルブ７を全開にし、チャンバ１内に残留するガスを約１５秒間排気する。その後に、不図示のウエハ搬送機構によりシリコン基板１はチャンバ１の外に取り出される。
【００３６】
次に、上記の成膜の際に治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を取り除くべく、図２に示すような条件でチャンバ１内をクリーニングする。図２は、クリーニング時に各ガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフであり、ハッチングが掛けられた部分は高周波電力が印加される期間を示す。
【００３７】
まず、ＣＦ４を１５００ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍの流量で流しながらスロットルバルブ７を調整してチャンバ１内の圧力を４．５Ｔｏｒｒに２０秒間安定させる。
【００３８】
続いて、上記のガス流量をそのままにし、周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１５００Ｗの高周波電力を高周波電源９からシャワーヘッド８に５０秒間印加してチャンバ１内の雰囲気をプラズマ化することにより、治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を取り除く。
【００３９】
次いで、ＣＦ４とＮ２Ｏの供給と高周波電力の印加とを止め、スロットルバルブ７を全開にしながらＮ２を４５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に１５秒間供給し、更にその後１５秒間チャンバ１を真空引きすることにより、チャンバ１内に残留するＣＦ４とＮ２Ｏとをチャンバ１内から追い出す。
【００４０】
ここまでのステップによりプラズマクリーニングが終了する。
【００４１】
その後、ＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に供給すると共に、スロットルバルブ７の開きを調整してチャンバ１内を５．５Ｔｏｒｒの圧力に１０秒間安定させる。
【００４２】
次いで、ガス流量を上記の状態に保持しつつ、周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力を高周波電源９からシャワーヘッド８に１５秒間印加してチャンバ１内の雰囲気をプラズマ化することにより、治具２の表面にシリコン酸化膜を４５ｎｍ程度の薄い厚さに形成する。
【００４３】
その後、上記の各ガスの供給を止め、スロットルバルブ７を全開にしながらＮ２を４５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に供給することにより、チャンバ１内に残留するフッ素イオン等をチャンバ１の中から追い出す。
【００４４】
ここまでのステップにより、シーズニングと呼ばれる工程が終了する。上記したように、このシーズニング工程では薄いシリコン酸化膜（絶縁薄膜）を形成するので、治具２の表面に付着していたパーティクルがこのシリコン酸化膜によってコーティングされ、チャンバ１内に舞うパーティクルの個数を減少させることが可能となる。
【００４５】
その後、Ｎ２の供給を停止し、スロットルバルブ７を３０秒間全開にしてチャンバ１内を予備真空引きする。
【００４６】
次いで、Ｎ２を１５００ｓｃｃｍの流量でチャンバ１内に流しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ１内の圧力を５Ｔｏｒｒに１５秒間保持した後、Ｎ２の供給を停止し、スロットルバルブ７を全開にしてチャンバ１内を真空引きしてその圧力を７０ｍＴｏｒｒ程度にまで減圧する。このように真空引きの前にＮ２の供給を行うことにより、Ｎ２を供給しない場合よりもチャンバ１内の残留ガスを効率良く排気することが可能となり、チャンバ１内のクリーニング効果が高められる。また、そのＮ２としては、水分が少ないもの、より好適には水分不添加のものを使用するのが望ましい。
【００４７】
このＮ２供給と真空引きとを１サイクルとする第１の不活性ガスパージの後、第２の不活性ガスパージを上記と同一の条件で繰り返す。本実施形態では不活性ガスパージを２サイクル行うが、本発明はこれに限定されず、不活性ガスパージを３サイクル以上行ってもよい。また、これらの不活性ガスパージにおいて使用される不活性ガスは上記のＮ２に限定されず、水分不添加のＡｒやＮｅ等を代わりにしても良い。但し、これらのガスはＮ２よりも高価であり、不活性ガスパージにおいては多量の不活性ガスが必要なため、本実施形態のようにＮ２を使用することでプロセスコストを低減することが可能となる。
【００４８】
以上により、チャンバ１のクリーニング工程が終了する。
【００４９】
このクリーニング方法の効果を確かめるため、本発明者は図３に示すような条件のクリーニングを行い、残留するパーティクルの数を本実施形態と比較した。
【００５０】
図３に示す比較例では、プラズマクリーニングとシーズニングの条件は本実施形態と同じであるが、最終の不活性ガスパージを一回しか行っていない。また、本実施形態と比較するため、予備真空引きの時間ｔ１と、不活性ガスパージにおけるＮ２の供給時間ｔ２とを振り、チャンバ１内に残留するパーティクルの数を計数した。
【００５１】
図４は、本実施形態と比較例とにおいて、上記のクリーニング工程が終了した後にペデスタル３上に直径２００ｍｍのシリコンウエハを載置し、そのシリコンウエハ上に付着した直径０．２μｍ以上のパーティクルの計数結果を示すグラフである。
【００５２】
図４に示すように、比較例においては、上記の時間ｔ１、ｔ２を１２０秒以上長くしてもパーティクルの数は減少しなかった。これは、単に真空引き時間ｔ１を長くするだけでは、プラズマクリーニング時のＣＦ４ガスから発生するフッ素イオンの濃度を下げることができても、治具２の温度が高いままであるため、熱膨張した状態のシリコン酸化膜が治具２から剥がれやすい状態となっており、それによりパーティクルが減少し難いためであると推測される。
【００５３】
また、Ｎ２の供給時間ｔ２を長くしてもパーティクル数が減少しないのは、治具２の温度をＮ２によって下げることができても、ＣＦ４ガスから発生するフッ素イオンがチャンバ１内に残留するため、残留したＣＦ４ガスによって治具２表面の化学的に安定でないシリコン酸化膜が剥がれやすくなり、それがパーティクル源となるためであると推測される。
【００５４】
それに対し、本実施形態のように不活性ガスパージを二回行い、予備の真空引きから第２の不活性ガスパージの終了までの時間ｔ３を１２０秒とすると、比較例と比べてパーティクルの数が大幅に減少し、不活性ガスパージを複数サイクル行うことがパーティクルの低減に有効であることが明らかとなった。
【００５５】
また、ランプ加熱型のチャンバよりも、本実施形態のように抵抗加熱型のヒータ１７を用いたチャンバ１においてパーティクルの数が減少することも明らかとなった。この理由は、ランプ加熱型のチャンバは複雑な構造を有しており、クリーニング面積が広いためである。
【００５６】
しかも、本実施形態では、不活性ガスパージにおいて使用される不活性ガス中に水を添加していないので、特許文献１のように絶縁膜の屈折率が変化することが無い。よって、上記したクリーニング工程は、屈折率の変化に敏感な層間絶縁膜や反射防止絶縁膜を成膜するチャンバに対して特に有効となる。
【００５７】
（第２実施形態）
本実施形態では、層間絶縁膜や反射防止絶縁膜を形成するためのプラズマＣＶＤ装置に対して既述の第１実施形態を適用する。図５〜図７は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について示すための断面図である。
【００５８】
最初に、図５（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５９】
まず、ｎ型シリコン基板２０表面の所定領域に熱酸化膜を成長させて素子分離絶縁膜２４とした後、その素子分離絶縁膜２４で覆われていない部分のシリコン基板２０にｐ型不純物を拡散させてｐウエル２１を形成する。なお、このような素子分離絶縁膜２４の形成方法はＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）法と呼ばれるが、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法で形成した絶縁膜を素子分離絶縁膜２４として使用してもよい。
【００６０】
次いで、ｎチャネルＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域となる第１〜第３のｎ型不純物拡散領域２２ａ〜２２ｃ、第１〜第３の高融点金属シリサイド層２３ａ〜２３ｃ、ゲート絶縁膜２５、ゲート電極２７ａ、２７ｂ、サイドウォールスペーサ２６を公知の方法により形成し、ｐウエル２１上にｎチャネルＭＯＳトランジスタを完成させる。
【００６１】
その後に、ＭＯＳトランジスタを覆うカバー絶縁膜２８として厚さ約２００ｎｍの酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）膜をプラズマＣＶＤ法によりシリコン基板２０の全面に形成する。
【００６２】
次に、図５（ｂ）に示すように、厚さが約９５０ｎｍの層間絶縁膜２９をカバー絶縁膜２８上にＨＤＰＣＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｌａｓｍａ ＣＶＤ）法により形成する。
【００６３】
続いて、図６（ａ）に示すように、層間絶縁膜２９をＣＭＰ法により研磨してその表面を平坦化するとともに、その厚さを約７００ｎｍ程度とする。
【００６４】
次に、図６（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００６５】
まず、スパッタ法によりアルミニウム膜を層間絶縁膜２９上に厚さ約４００ｎｍ程度に形成し、それを金属膜３０とする。金属膜３０はこのような単層構造に限定されず、例えば、下から順に窒化チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜、及び窒化チタン膜を積層した複数層構造であってもよい。
【００６６】
その後に、不図示のウエハ搬送機構を使用し、シリコン基板２０を図１のペデスタル３上に載置する。そして、ガスボックス１６内のＭＦＣ（不図示）を調節することによりチャンバ１にＳｉＨ４を６０ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏを１００ｓｃｃｍ、Ｈｅを２０００ｓｃｃｍの流量で供給しながらスロットルバルブ７の開きを調節してチャンバ内の圧力を５．５Ｔｏｒｒに保ち、このような状態を２０秒間保持する。
【００６７】
続いて、上記の各ガスの流量とチャンバ１内の圧力を保持しながら高周波電源９から周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー１００Ｗの高周波電力をシャワーヘッド８に１０秒間印加する。
【００６８】
これにより、図６（ｂ）に示すように、金属膜３０上に厚さが約３１ｎｍの反射防止絶縁膜３１がプラズマＣＶＤ法により形成されることになる。
【００６９】
その後、反射防止絶縁膜３１を形成した際に図１の治具２に付着した余分なシリコン酸化膜を除去するために、ウエハ搬送機構によりシリコン基板１をチャンバ１から取り出し、チャンバ１のクリーニング工程を行う。
【００７０】
そのクリーニング工程は、第１実施形態で説明した図２のタイミングに従い、プラズマクリーニング、シーズニング、第１の不活性ガスパージ、及び第２の不活性ガスパージがこの順に行われる。なお、これら各ステップの条件は第１実施形態と同様なので、その説明は省略する。
【００７１】
次に、図７に示す断面を得るまでの工程について説明する。
【００７２】
まず、反射防止絶縁膜３１上にフォトレジストを塗布し、それを露光、現像することにより、配線形状のレジストパターン３２とする。フォトレジストを露光する際、フォトレジストの厚みに応じて反射防止絶縁膜３１の厚みと屈折率とを予め調節しておくことにより、フォトレジスト内における露光光の多重反射が抑えられ、多重反射に起因するレジストパターン３２のパターン寸法の変動を低減することが可能となる。
【００７３】
続いて、このレジストパターン３２をエッチングマスクとして使用しながら反射防止絶縁膜３１と金属膜３０とをプラズマエッチングによりエッチングして、金属膜３０を金属配線３０ａ、３０ｂとする。その後、レジストパターン３２はアッシングにより除去される。
【００７４】
以上説明した本実施形態によれば、反射防止絶縁膜３１を形成した後にチャンバ１をクリーニングするので、反射防止絶縁膜３１上のパーティクルによってレジストパターン３２にパターン欠陥が発生する確率が小さくなり、例えば０．１８μｍの設計ルールで金属配線３０ａ、３０ｂをパターニングしてもそれがショートする危険性を低減することが可能となり、ひいては半導体装置の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００７５】
しかも、上記の不活性ガスパージにおいては、特許文献１のような水を含有するガスを使用しないので、クリーニング後にチャンバ１内に水分が残ることが無く、クリーニング後にチャンバ１内で層間絶縁膜２９や反射防止絶縁膜３１を形成しても、水分によってそれらの膜の屈折率が変化しない。これにより、屈折率の変化を有して層間絶縁膜２９のストレスが変化してシリコン基板２０が反ったり、反射防止絶縁膜３１が反射防止膜としての機能を果たさなくなるのを防止することが可能となる。
【００７６】
以下に、本発明の特徴を付記する。
【００７７】
（付記１） 半導体基板をチャンバ内に容れてプラズマ化学的気相成長法により前記半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、
前記半導体基板を取り出した後、前記チャンバ内にクリーニング用のガスを供給して前記チャンバ内をクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００７８】
（付記２） 前記不活性ガスパージにおいて、水分不添加の不活性ガスを使用することを特徴とする付記１に記載の半導体装置の製造方法。
【００７９】
（付記３） 前記絶縁膜として層間絶縁膜又は反射防止絶縁膜を形成することを特徴とする付記２に記載の半導体装置の製造方法。
【００８０】
（付記４） 前記絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記３に記載の半導体装置の製造方法。
【００８１】
（付記５） 前記チャンバとして、前記半導体基板を加熱する抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することを特徴とする付記１乃至付記４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８２】
（付記６） 前記クリーニング用のガスとしてフッ素を含むガスを使用することを特徴とする付記１乃至付記５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８３】
（付記７） 前記不活性ガスとして窒素を使用することを特徴とする付記１乃至付記６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８４】
（付記８） 前記チャンバ内に治具が設けられ、該治具の表面に前記絶縁薄膜が形成されることを特徴とする付記１乃至付記７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８５】
（付記９） 前記絶縁薄膜としてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記１乃至付記８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【００８６】
（付記１０） プラズマ化学的気相成長法により絶縁膜の成膜が行われるチャンバ内をクリーニング用のガスでクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャンバに対して不活性ガスパージを複数サイクル行うので、不活性ガスパージを一回のみ行う場合と比較してチャンバ内のパーティクルの数を減少させることができる。
【００８８】
また、この不活性ガスパージにおいて水分不添加の不活性ガスを使用するので、チャンバ内で成膜される層間絶縁膜や反射防止絶縁膜の屈折率が水分によって変動するのを防止することができる。
【００８９】
更に、半導体基板を加熱するための抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することにより、複雑な構造を有して被クリーニング部の面積が広いランプ加熱等の他の加熱手段を用いるチャンバよりもパーティクルの数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の各実施形態で使用されるプラズマＣＶＤ装置の断面図である。
【図２】図２は、本発明の各実施形態において、チャンバのクリーニング時にガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に対する比較例において、チャンバのクリーニング時にガスを流すタイミングとその流量とを示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態と比較例とにおいて、チャンバのクリーニングが終了した後にチャンバ内に残留するパーティクルの計数結果を示すグラフである。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その１）である。
【図６】図６（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その２）である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法について示す断面図（その３）である。
【符号の説明】
１…チャンバ、２…治具、３…ペデスタル、４…ベローズ、５、２０…シリコン基板、６…排気口、７…スロットルバルブ、８…シャワーヘッド、９…高周波電源、１０…Ｎ２用配管、１１…Ｈｅ用配管、１２…ＣＦ４用配管、１３…Ｎ２Ｏ用配管、１４…ＳｉＨ４用配管、１５…主配管、１６…ガスボックス、１７…ヒータ、２１…ｐウエル、２２ａ〜２２ｃ…第１〜第３のｎ型不純物拡散領域、２３ａ〜２３ｂ…第１〜第３の高融点金属シリサイド層、２４…素子分離絶縁膜、２５…ゲート絶縁膜、２６…サイドウォールスペーサ、２７ａ、２７ｂ…ゲート電極、２８…カバー絶縁膜、２９…層間絶縁膜、３０…金属膜、３０ａ、３０ｂ…金属配線、３１…反射防止絶縁膜、３２…レジストパターン。
Claims (5)
- 半導体基板をチャンバ内に容れてプラズマ化学的気相成長法により前記半導体基板に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後に前記半導体基板を前記チャンバから取り出す工程と、
前記半導体基板を取り出した後、前記チャンバ内にクリーニング用のガスを供給して前記チャンバ内をクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記不活性ガスパージにおいて、水分不添加の不活性ガスを使用することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記絶縁膜として層間絶縁膜又は反射防止絶縁膜を形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記チャンバとして、前記半導体基板を加熱する抵抗加熱型のヒータを備えたチャンバを使用することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
- プラズマ化学的気相成長法により絶縁膜の成膜が行われるチャンバ内をクリーニング用のガスでクリーニングする工程と、
前記チャンバ内をクリーニングした後、該チャンバ内を絶縁薄膜で被覆する工程と、
前記絶縁薄膜で被覆した後、前記チャンバへの不活性ガスの供給と前記チャンバの真空引きとを１サイクルとする不活性ガスパージを複数サイクル行う工程と、
を有することを特徴とする半導体製造装置のクリーニング方法。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017069230A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム |
| US9895727B2 (en) | 2015-09-28 | 2018-02-20 | Hitachi Kokusai Electric, Inc. | Method of manufacturing semiconductor device, method of cleaning interior of process chamber, substrate processing apparatus, and recording medium |
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