JP2009158524A

JP2009158524A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2009158524A
Application number: JP2007331647A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Teranaka; 一彦寺中; Yoko Omori; 陽光大森; Hiroshi Horikawa; 洋堀川; Takaharu Kirino; 隆治桐野
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】プラズマＣＶＤ装置のウエハ処理室とターボ分子ポンプの間には、ウエハ処理室から異物が落下してターボ分子ポンプに障害を与えないように、異物遮蔽板が設けられている。しかし、これによって確かに、ウエハ処理室からのマクロ異物の落下等は防止できるものの、逆にターボ分子ポンプからウエハ処理室へもたらされるミクロ異物は回避できない。
【解決手段】本願発明は気相処理装置の気相処理室とターボ分子ポンプの間に置く異物遮蔽板を二重にした状態で気相処理を実行するものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に半導体装置（または半導体集積回路装置）の製造方法におけるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)技術に適用して有効な技術に関する。

日本特開２００６−２９９９６８号公報（特許文献１）には、ターボ分子ポンプへ高真空側からオー・リング等の破片などの異物が入り込まないように、開口率が０．８から０．９程度と比較的高開口率である単一のパンチング・ボードをターボ分子ポンプの高真空側に設けることが開示されている。ここでは、格子を形成する単位開口形状として正方形、長方形、略長方形（横長の六角形）が示されており、長辺（長径）は７から８ミリメートル程度であり、短辺（短径）は３から４ミリメートル程度である。

日本特開平１１−２４７７９０号公報（特許文献２）には、ターボ分子ポンプへ高真空側から異物が入り込まないように、最大厚みが１ミリメートル程度と比較的薄く、角孔最大径５ミリメートル程度である単一のメッシュをターボ分子ポンプの高真空側に設けることが開示されている。

特開２００６−２９９９６８号公報特開平１１−２４７７９０号公報

本願発明者らは、ノベラス・テクノロジー社(Novellus Technology)の３００φウエハ用ＨＤＰ−ＣＶＤ（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition）装置である「コンセプト３スピード（Concept Three Speed）」その他後継機種等類似の装置による半導体装置の製造プロセスにおける異物の問題を検討した結果、以下のような問題点を発見した。

すなわち、この装置のウエハ処理室とターボ分子ポンプの間には、ウエハ処理室から異物が落下してターボ分子ポンプに障害を与えないように、メッシュ状またはパンチング・ボード（厚手のものも含む）状の市販のルーバ・スクリーン（Louver Screen）、すなわち異物遮蔽板が設けられている。このルーバ・スクリーンは直径２６０センチメートル程度のアルミニウム合金製円板で、厚さは８ミリメートル程度である。このルーバ・スクリーンには、開口率を０．８以上または０．９以上とするため、ほぼ４５度の角度で貫通孔が周辺取り付け部を除くほぼ全面に密集して設けられている。この貫通孔の形状は略長方形で長辺（長径）は６５ミリメートル程度であり、短辺（短径）は１０ミリメートル程度である。

しかし、これによって確かに、ウエハ処理室からのマクロ異物の落下等は防止できるものの、逆にターボ分子ポンプからウエハ処理室へもたらされるミクロ異物は回避できないことが明らかとなった。

本発明の目的は、高信頼性の半導体装置の製造プロセスを提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

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下記の通りである。

すなわち、本願発明は気相処理装置の気相処理室とターボ分子ポンプの間に置く異物遮蔽板を二重にした状態で気相処理を実行するものである。

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下記のとおりである。

すなわち、気相処理装置の気相処理室とターボ分子ポンプの間に置く異物遮蔽板を二重にした状態で気相処理を実行することにより、ターボ分子ポンプ側から気相処理室への異物の逆流を低減することができる。

〔実施の形態の概要〕
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。

１．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理装置の気相処理室内のウエハ・ステージにウエハを設置する工程；
（ｂ）前記ウエハを前記ウエハ・ステージに設置した状態で、前記気相処理室をターボ分子ポンプで真空引きしながら、前記気相処理室に反応ガスを供給することによって、前記ウエハに気相処理を施す工程、
ここで、前記気相処理室と前記ターボ分子ポンプの間には、それらを隔離するように、主面同士がほぼ平行であって相互に近接した第１及び第２の異物遮蔽板が設けられている。

２．前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々は、表面開口率が、その正射影開口率よりも実質的に大きい。

３．前記１または２項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の合成正射影開口率は、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記正射影開口率のいずれよりも実質的に小さい。

４．前記１から３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々は、ほぼ全域に敷き詰められた多数の貫通開口を有する。

５．前記４項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、それぞれの主面に立てた法線に対して、傾きを持つ。

６．前記５項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の前記主要な貫通開口の前記傾きは３０度以上、６０度未満である。

７．前記５項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の前記主要な貫通開口の前記傾きは相互にほぼ同一である。

８．前記１から７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板はほぼ同一の形状を有する。

９．前記１から８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板は相互に方位が異なるように配置されている。

１０．前記９項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記方位の差は２０度から９０度の範囲内にある。

１１．前記９項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記方位の差は６０度から９０度の範囲内にある。

１２．前記４から１１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、扁平略長方形形状を有する。

１３．前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記主要な貫通開口の前記扁平略長方形形状の短辺の寸法は、前記工程（ｂ）における空気の常温における平均自由行程と同程度である。

１４．前記１から１３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の正射影開口率は０．３未満である。

１５．前記１から１４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の正射影開口率は０．１未満である。

１６．前記１から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理はプラズマＣＶＤ処理である。

１７．前記１から１５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理はプラズマ・エッチング処理である。

１８．前記１から１７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の正射影開口率は負である。

１９．前記１から１８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の方位の差は３０度から９０度の範囲内にある。

２０．前記１から１８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の方位の差は４０度から９０度の範囲内にある。

２１．前記１から２０項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の多数の貫通開口の内の主要な貫通開口の傾きは約４５度である。

２２．前記１から２１項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の多数の貫通開口の内の扁平略長方形形状の主要な貫通開口の前記扁平略長方形形状の短辺の寸法は、前記工程（ｂ）における空気の常温における平均自由行程と同程度である。

２３．前記１から２２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、それぞれの主面に立てた法線に対して、傾きを持つ。

２４．前記１から２３項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の多数の貫通開口の内の主要な貫通開口の傾きは３０度以上、６０度未満である。

２５．前記１から２４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の多数の貫通開口の内の主要な貫通開口の前記傾きは相互にほぼ同一である。

２６．前記１から２５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の方位の差は２０度から９０度の範囲内にある。

２７．前記１から２５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の方位の差は６０度から９０度の範囲内にある。

２８．前記１から２７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理はＳＴＩ工程における素子分離溝を埋め込むためのシリコン酸化膜を堆積するプラズマＣＶＤ処理である。

２９．前記１から２７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理は高密度プラズマＣＶＤ処理である。

３０．以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理装置の気相処理室内のウエハ・ステージにウエハを設置する工程；
（ｂ）前記ウエハを前記ウエハ・ステージに設置した状態で、前記気相処理室をターボ分子ポンプで真空引きしながら、前記気相処理室に反応ガスを供給することによって、前記ウエハに気相処理を施す工程、
ここで、前記気相処理室と前記ターボ分子ポンプの間には、それらを隔離するように、多数の貫通開口を有する異物遮蔽板が設けられており、前記多数の貫通開口の平均開口形状比は１０以上である。

３１．前記３０項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口の前記平均開口形状比は１５以上である。

３２．前記３０項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口の前記平均開口形状比は２０以上である。

３３．前記３０項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口は前記異物遮蔽板のほぼ全域に敷き詰められている。

３４．前記３０から３２項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口は前記異物遮蔽板のほぼ全域に敷き詰められている。

３５．前記３０から３４項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記異物遮蔽板の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、それぞれの主面に立てた法線に対して、傾きを持つ。

３６．前記３０から３５項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記異物遮蔽板の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口の傾きは３０度以上、６０度未満である。

３７．前記３０から３６項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記異物遮蔽板の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、扁平略長方形形状を有する。

３８．前記３０から３７項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、扁平略長方形形状を有する主要な貫通開口のの短辺の寸法は、前記工程（ｂ）における空気の常温における平均自由行程と同程度である。

３９．前記３０から３８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理はプラズマＣＶＤ処理である。

４０．前記３０から３８項のいずれか一つの半導体装置の製造方法において、前記気相処理はプラズマ・エッチング処理である。

〔本願における記載形式・基本的用語・用法の説明〕
１．本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクションに分けて記載する場合もあるが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しを省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。

２．同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、SiGe合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。同様に、「酸化シリコン膜」と言っても、比較的純粋な非ドープ酸化シリコン(Undoped Silicon Dioxide)だけでなく、FSG（Fluorosilicate Glass）、TEOSベース酸化シリコン(TEOS-based silicon oxide)、SiOC(Silicon Oxicarbide)またはカーボンドープ酸化シリコン(Carbon-doped Silicon oxide)またはOSG(Organosilicate glass)、PSG(Phosphorus Silicate Glass)、BPSG(Borophosphosilicate Glass)等の熱酸化膜、CVD酸化膜、SOG(Spin ON Glass)、ナノ・クラスタリング・シリカ（Nano-Clustering Silica:NSC）等の塗布系酸化シリコン、これらと同様な部材に空孔を導入したシリカ系Low-k絶縁膜（ポーラス系絶縁膜）、およびこれらを主要な構成要素とする他のシリコン系絶縁膜との複合膜等を含むことは言うまでもない。

３．同様に、図形、位置、属性等に関して、好適な例示をするが、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、厳密にそれに限定されるものではないことは言うまでもない。

４．さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。

５．「ウエハ」というときは、通常は半導体装置（半導体集積回路装置、電子装置も同じ）をその上に形成する単結晶シリコンウエハを指すが、エピタキシャルウエハ、ＳＯＩウエハ、絶縁基板と半導体層等の複合ウエハ等も含むことは言うまでもない。

６．「異物遮蔽板」は一般に「ルーバ・スクリーン」と呼ばれており、通常、円形のメッシュあるいはパンチング・ボード等の金属その他の板状部材にその主面に垂直又は傾いた等断面積の貫通開口をあけたものが用いられる。一般に、貫通孔はガスに対するコンダクタンスを下げないために異物遮蔽板の周辺取り付け部を除く内部領域（有効領域）のほぼ全面に密集配列される。

７．異物遮蔽板について「開口率」とは、主要な貫通開口径と比較して厚さが十分に薄い場合（薄い異物遮蔽板）には全開口面積を有効領域面積で割ったものである。開口等に関して「主要な」とは、その占める面積が最も大きい同種のものを指す。また、開口等に関して「平均」とは、その占める面積について重み付けしたものを意味する。

しかし、主要な貫通開口径と比較して厚さが同程度または相対的に厚くなってくると（厚い異物遮蔽板の場合）、定義が複雑になってくる。ここで、「ＢはＡと同程度」というときは、「（Ｂ/２）≦Ａ≦２Ｂ」の関係を満たすことを言う。

すなわち、厚い異物遮蔽板でのガスのコンダクタンスは第一義的には表面の開口の大きさ（面積）に依存する。そこで、異物遮蔽板の表面の開口の全面積を有効領域面積で割ったものを「表面開口率」とする。一般にガスに対するコンダクタンスを確保するため、貫通開口の厚さ方向の断面積は等しいから、表面開口率がガスのコンダクタンスを決定する。断面積が異なる場合は、最も狭いところの断面積（律速断面積）が「表面開口の面積」となる。

一方、ミクロ異物に対するコンダクタンスを決めるものは（比例するというわけではない）、「正射影開口率」であり、正の値の場合は直感的に説明できる。すなわち、異物遮蔽板の主面に垂直な平行光線を当てたとき、反対側に置かれた同主面に平行なスクリーン上にできる明パターンの総面積を有効領域面積で割ったものである。ただし、異物遮蔽板は光の完全吸収体であるとする。負の値の場合は後に図でもって説明する。特に、複数枚の要素異物遮蔽板からなる複合異物遮蔽板（重ね合わせ異物遮蔽板）の全体としての正射影開口率を個々の要素異物遮蔽板のものと区別するときは、「合成正射影開口率」という。同様に、複合異物遮蔽板の表面開口率を個々の要素異物遮蔽板のものと区別するときは、「合成表面開口率」という。

ここで、表面開口率を正射影開口率で割ったものを「開口形状比」という。この量はミクロ異物に対する阻止能の目安である。

貫通開口の２次元的形状は円形、楕円形、正方形、ひし形、長方形またはこれらに類似する略円形（正六角形等を含む）、略楕円形、略正方形（面取りした正方形等を含む、以下同じ）、略ひし形、略長方形（略楕円の一部を含む）等を取りうる。特に、多用されるものとして、「扁平略長方形形状」がある。ここで、「扁平」とは、長辺の長さＬ，短辺の幅Ｗとするとき、（Ｌ/Ｗ）≧３の関係を満たすものを言う（ここでＬ/Ｗを「扁平率」という）。この扁平性のために長辺は平均自由行程より十分に長いので、ガス分子が十分に自由な経路を取ってルーバを通過することができる。

複合異物遮蔽板は通常、同一形状の要素異物遮蔽板を重ね合わせて構成するが、ここで、「同一形状」とは、主要な貫通開口の形状及び配列がほぼ同一であることを言う。もちろん、作製は複雑になるが、異なる形状の要素異物遮蔽板を重ね合わせて構成してもよい。ただし、同一形状といっても、方位、配向等は異なる場合が多い。主要な貫通開口の中心軸の方向（裏面から表面へ）が「方位」であり、通常、異物遮蔽板の主面への正射影間の角度、すなわち、「方位の差（θ）」が合成正射影開口率を決定する。「配向」は、そのまま重ね合わせるか、一方を表裏反転して重ね合わせるか等の方位以外の相互関係を示す。複数の要素異物遮蔽板（２枚に限らず、３枚以上でもよい）の組み合わせ方は、方位、配向等の組み合わせで無限にある。特に、方位の差、主要な貫通開口の中心軸の方向の（異物遮蔽板の主面に立てた方線からの）傾き、すなわち「開口傾斜角」等の角度の表記に関しては、正値の０度から９０度（等価角度を含む）の鋭角範囲でのみ表示する。これは、その他の任意の角度は、この鋭角範囲の所定の角度の回転またはそれプラス配向の反転に等価だからである。なお、ここでは方位の差について、「直角、直交またはほぼ直角、直交」とは７０度以上を意味する。

〔実施の形態の詳細〕
実施の形態について更に詳述する。各図中において、同一または同様の部分は同一または類似の記号または参照番号で示し、説明は原則として繰り返さない。また、図において異物遮蔽板の貫通開口は、見易さを確保するために、ほぼ全面を埋め尽くしているすべてを描かずに、原則として注目する貫通開口のみを表示することにする。

１．本実施の形態の半導体装置の製造方法におけるプラズマＣＶＤプロセス及びそれに使用するプラズマCVD装置の説明（主に図１から７）
図１は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の正面模式断面図である。図２は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の真空系全体を含めた正面模式断面図である。図３は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置のゲート・バルブ周辺部の模式断面図である。図４は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の開状態のゲート・バルブの模式断面図である。図５は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の閉状態のゲート・バルブの模式断面図である。図６は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の全体上面図である。図７は本実施の形態の半導体装置の製造方法の装置プロセス・フローを示すブロック・フロー図である。

先ず図１により、本実施の形態に使用する誘導結合型(Inductively Coupled)プラズマＣＶＤ装置５５（いわゆる高密度プラズマ炉に分類され、誘導結合型成膜用プラズマ励起コイル５３を有する）の構成を説明する。

図１、図２及び図６において、まず、成膜時の各部の動作の概略を説明する。３００φ単結晶シリコンウエハ等の被処理ウエハ１は図６に示すように密閉ウエハ容器すなわちフープ（Foup）１０２ａ，１０２ｂに複数、収容された状態でプラズマＣＶＤ装置５５のロードポート１０１に設置される。次に、大気圧下搬送ロボット１０４によって、大気圧下前室１０３（実際には大気圧より若干陽圧にされている）を介してロードロック室１０５ａに導入され、真空状態にされた後、真空搬送室１０６を通って真空搬送ロボット１０７によって、目的とする成膜処理室５２ａ（他の成膜処理室５２ｂ，５２ｃでもよい）へ移送される。図１に示すように、移送されたウエハ１は、成膜処理室５２内（たとえば高さ約５５０ミリメートルで下部は６００ミリメートル径の円筒状、上部はハーフドーム状）に設けられた下部電極６６上の静電チャック５６（ウエハサセプタまたはウエハ・ステージでもある）上にデバイス面１ａすなわち第１の主面を上にして置かれる。下部電極６６はバイアス電源に接続されている。所定の真空度で反応ガス１４１（通常、その他の添加ガスを含む）が成膜反応ガス供給口６０から供給され、RF電源からマッチング・ボックスを介してRF電力が励起コイル５３に供給されると、誘導結合によりプラズマが生成され、それによって成膜反応が進行する。なお、成膜処理室５２の下方にはリモート・プラズマ・クリーニング用のリモート・プラズマ生成室５１が設けられている。以下の説明では、統計データとの関係でリモート・プラズマ・クリーニングを使用しないものについて説明するが、個々に説明する例は、装置構成、異物遮蔽板の構造等に本質的な変化はなく、インサイチュー・プラズマ・クリーニング（成膜室でプラズマを生成するクリーニング）をリモート・プラズマ・クリーニングに変更したことに伴う必要なプロセス手順の変更のみで、そのまま適用できる。

図１又は図２に示すように、真空系は２系統に分岐している。高真空系は成膜処理室５２からルーバ・スクリーン７１（異物遮蔽板）、ゲートバルブ７３を介して、ターボ分子ポンプ７４に連結されている（これらで高真空系インターフェース部７２を構成している）。ターボ分子ポンプ７４は高真空系配管７７を介して、分岐バルブ７５に連結されており、それより先は共通の荒引きポンプ７６（ドライポンプ）に連結され、大気に至っている。低真空系は分岐バルブ７５で分岐して、低真空系バルブ７９、低真空系配管９８を介して直接、成膜処理室５２に連結されている。

成膜が終わると、図６に示すように、処理が完了したウエハ１は真空搬送室１０６を介して真空搬送ロボット１０７により、ロードロック室１０５ｂに移送される。そこで、大気圧に戻されて大気圧下搬送ロボット１０４によって、大気圧下前室１０３を介してもとのフープ１０２ａ，１０２ｂに戻される。

次に図７に基づいて前記プラズマＣＶＤ装置５５を用いた本実施の形態のプラズマＣＶＤプロセスの流れを説明する。図７に示すように、高真空系インターフェース部７２のゲート・バルブ７３が開き、ターボ分子ポンプ７４による真空引きが開始する（ゲート・オープン・ステップ３５）。なお、プラズマ励起電力は装置の正常稼働中は原則的に常時オンの状態にある。プラズマ電力を常時オンにするのは、プラズマ電力を切ると、プラズマ中にトラップされていた微細異物（パーティクル）が重力により落下し、ウエハ１等に付着するからである。その後、成膜処理室５２に成膜反応ガス供給口６０から酸素及び水素が供給され、不所望な残留ハロゲン等を除去するための水素前処理３６が行われる（詳細は図２３参照、以下同じ）。このとき、ゲート・バルブ７３は開いた状態のままで、ターボ分子ポンプ７４による真空引きが行われており、圧力は０．５パスカル程度である。次に、成膜反応ガス供給口６０からモノシランガス、酸素ガス、ヘリウムガスが供給されて、成膜処理室５２にある程度目的とする膜と同一の膜を付けて、炉体の状態を安定させるプリコート処理３７が実行される。このとき、ゲート・バルブ７３は開いた状態のままで、ターボ分子ポンプ７４による真空引きが行われており、圧力は０．５パスカル程度である。ここまでは、ウエハ１が、成膜処理室５２にない状態で行われるが、ここでウエハ１が成膜処理室５２に導入され、ウエハ・ステージ５６上に設置される。その状態で、成膜反応ガス供給口６０からモノシランガス、酸素ガス、ヘリウムガスが供給されて、単位ウエハ群（Ｎ枚）の最初のウエハ１に対して目的とするシリコン酸化膜の成膜が行われる（成膜処理３８）。このとき、ゲート・バルブ７３は開いた状態のままで、ターボ分子ポンプ７４による真空引きが行われており、圧力は０．５パスカル程度である。成膜が完了するとウエハ１は先に説明したように、成膜処理室５２から外に搬出される。それと入れ違いに次のウエハ１が搬入される。このようにして単位ウエハ群（Ｎ枚）の最終ウエハ１の処理（成膜処理Ｎ）が完了すると、次の工程に移行する。ここで、Ｎは炉体の状態及び膜に要求される仕様により１枚から１２枚程度が好適である。この例では、Ｎは４枚程度と仮定して説明する。次のステップでは、ゲートバルブ７３が閉じられ（ゲート・クローズ・ステップ４５）、真空系が低真空系に切り替わる。この後、三フッ化窒素、酸素等が成膜反応ガス供給口６０から供給され、成膜処理室５２内に厚く積もった堆積膜を除去するためのクリーニング処理４６が行われる。このとき、ゲート・バルブ７３は閉じた状態のままで、成膜処理室５２は低真空系配管７８を介してドライ・ポンプ７６による真空引きが行われており、圧力は２００パスカル程度である。もちろん、この間もプラズマ励起電極はオンのままである。その後、成膜反応ガス供給口６０から酸素ガス、水素ガス等が供給され、残留フッ素等を除去するための水素後処理４７が行われる。このとき、ゲート・バルブ７３は閉じた状態のままで、成膜処理室５２は低真空系配管７８を介してドライ・ポンプ７６による真空引きが行われており、圧力は２００パスカル程度である。これで成膜サイクルが完成する。通常、この成膜サイクルが繰り返されて、半導体装置の生産が進行する。

次に、図３から５に基づいて、高真空系インターフェース部７２について説明する。図３に示すように、高真空系インターフェース部７２の成膜処理室５２側の端部には複合異物遮蔽板７１（ルーバ・スクリーン）が設置されている。これは、通常は成膜処理室５２からのマクロ異物の落下等を防止するものであるが、ここではそれに加えて、逆に、ターボ分子ポンプ７４を含めたゲート・バルブ８３側からの微細異物の逆流を防止するために設置されたものである。ここでは、たとえば同一の形状の円板状の２枚の異物遮蔽板７１ａ，７１ｂを方位を変えて（円の中心の周りに９０度回転）重ね合わせたものである。このようにすることによって、貫通開口８１，８２の相互の配置が異ならせ、そのことによってガスに対するコンダクタンスをさほど犠牲にすることなく、ミクロ異物の通過を有効に阻止することができる。ゲート・バルブ８３にはゲート８４を有するゲート・ハウジング８９内にゲート・プレート８７とバッキング・プレート８８を保持するシャフト８６がある。開いている状態は図４に示されている。一方、図５に示すように、このシャフト８６が移動して、ゲート・プレート８７が受け座８５に達すると閉の状態になる。閉の状態ではシャフト８６のボール収納孔９２（図４）にあるボール９１がゲート・プレート８７を成膜処理室５２側のゲート８４周辺のゲート・ハウジング８９の壁面に押し付けるようになっている。このとき、ゲート・プレート８７のオーリング溝９３にはオーリング９６が設置されており、それによって真空が保たれるようになっている。開状態では、図４に示すように、ボール９１はゲート・プレート８７とバッキング・プレート８８のボール収容溝９５に戻るようになっている。

図３に示すように、ゲート・バルブ８３を挟んで成膜処理室５２と反対側には、ターボ分子ポンプ７４が連結されているが、このターボ分子ポンプ７４は周辺のステータ９７と中央で高速回転するロータ９８等からできている。ここで、ミクロ異物のソースとしては、ゲート・バルブ８３またはロータ９８に付着した反応生成物が考えられる。以下、この詳細を更に説明する。

２．ルーバ・スクリーン（異物遮蔽板）の詳細説明（主に図８から１５および３８）
図８は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の上面図である。図９は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板（図９（ａ））とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板（図９（ｂ））の上面図である。図１０は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板におけるそれぞれの扁平略長方形貫通開口間の面積的関係を示す上面図である。図１１は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板におけるそれぞれの扁平略長方形貫通開口間の位置関係を示す上面図である。図１２は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板の模式断面図（説明対象の貫通開口のみに着目、それ以外は省略、以下同じ）である。図１３は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成するターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の模式断面図である。図１４は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板およびターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の模式断面図である。図１５は本実施の形態の半導体装置の製造方法によるウエハ上の異物数と従来の方法によるものを比較したウエハ上異物数推移図である。図３８は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板がある角度をなす場合における扁平略長方形貫通開口間の有効な面積的の関係を示す上面図である。これらに基づいて、セクション１で説明したルーバ・スクリーンの詳細説明を行う。

図８は図３で説明した複合異物遮蔽板７１の内の上側の要素異物遮蔽板７１ａをより詳細に説明したものである。もっとも、この例では下側の要素異物遮蔽板７１ｂも方位は異なるものの、同一形状であるので、共通部分は上側の要素異物遮蔽板７１ａについてだけ説明する。方位は図中に矢印で示す。なお、要素異物遮蔽板７１ａ、７１ｂは、たとえば、８ミリメートル程度の厚さのアルミニウム又はアルミニウム合金円板からできている。直径は２５７ミリメートル程度であり、有効部分１３１の直径は２５４ミリメートル程度である。図８に示すように、貫通開口８１の内、主要なものは、同一の扁平略長方形形状をしており、円板の中央から順次、密集して敷き詰められている。中央部の表面開口８１ａｔと裏面開口８１ａｂを円板の主面に立てた法線から（矢印の方位の方向に）４５度傾いた同一断面積の斜方形の貫通開口を例にとると、表面開口８１ｂｔまでは同一形状の繰り返しであるが、円板の端では、長さが足りないので表面開口８１ｐｔのように幅が同じで、長さが短いものとなる。このような配列を半ピッチずらせて右（表面開口８１ｃｔ，８１ｄｔ）と左で繰り返す。主要な貫通開口の表面開口の扁平略長方形形状の寸法は、たとえば、長辺６５ミリメートル程度、短辺１０ミリメートル程度である。この幅は、０．５パスカル、常温における空気の平均自由行程と同程度である。表面開口間の間隔（長手方向）は０．５ミリメートル程度である（短手方向もほぼ同じ。両方とも最も薄いところを表す。）。これで、表面開口率が０．９またはそれ以上となるので、ガスに対するコンダクタンスの低下は問題とならない。一般に表面開口率は０．８以上が望ましい。それ以下でも可能であるが、その分、ターボ分子ポンプ７４の能力を上げる必要があり、大きな負担となる。

次に、図９を用いて、上側の要素異物遮蔽板７１ａ（図９（ａ））と下側の要素異物遮蔽板７１ｂ（図９（ｂ））の関係を説明する。図９に示すように、上側の要素異物遮蔽板７１ａを円板の中心軸の周りに反時計回りに（プラス回転）９０度回転させたものが、下側の要素異物遮蔽板７１ｂとなる。この場合、マイナス９０度回転（時計回りに）しても、幾何学的には異なるが、ルーバ・スクリーンとしては、ほぼ等価の結果となると考えられる。

図１０において、上側の要素異物遮蔽板７１ａと下側の要素異物遮蔽板７１ｂを前記のような方位差で重ね合わせた場合を説明する。図１０に示すように、上側の要素異物遮蔽板７１ａの扁平略長方形形状の表面開口８１ａｔと裏面開口８１ａｂの積集合が正射影開口１１１となり、正射影開口１１１の面積は表面開口８１ａｔのそれの２０％程度である。同様に、下側の要素異物遮蔽板７１ｂの扁平略長方形形状の表面開口８２ａｔと裏面開口８２ａｂの積集合が正射影開口１１２となり、正射影開口１１２の面積は表面開口８２ａｔのそれの２０％程度である。すなわち、各要素異物遮蔽板の正射影開口率は、０．２程度と考えられる。そうすると、合成正射影開口率は各々の積であるから０．０４程度となる。すなわち、１枚の異物遮蔽板を２枚方位を９０度ずらせて重ね合わせたときの正射影開口率は、１枚の異物遮蔽板の正射影開口率の２０％程度になると考えられる。従って、ミクロ異物を有効に阻止するためには、要素異物遮蔽板の正射影開口率は０．３未満が好適である。

このことは、図１５からも推測可能である。このグラフは前記のＣＶＤ装置により成膜したウエハの異物量（異物径０．２マイクロメータ以上）を時系列的に示したものである。１００日目と１２０日目の間で、単一ルーバ・スクリーンから個々に説明した複合ルーバ・スクリーンに変更したものである。交換前は１００個前後を中心に激しくばらついていた異物数が、交換後はその数分の一に減少して、ばらつきも顕著に少なくなっている。

次に、図１１から図１４に基づいて、これまでの説明に引き続き、異物遮蔽板の断面構造について詳しく説明する。図１２は上側の要素異物遮蔽板７１ａについての図１１のＸＸ’断面を示す。図１２に示すように、貫通開口８１の正射影開口１１１の面積が正値である。すなわち、表面開口８１ａｔの鈍角側端部から下ろした垂線と裏面開口８１ａｂの交点と裏面開口８１ａｂの鈍角側端部とを結ぶ線分が正の長さを持つ。図中の矢印は方位である。

図１３は上側の要素異物遮蔽板７１ａ（下側の要素異物遮蔽板７１ｂ）についての図１１のＹＹ’断面（ＺＺ’断面）を示す。図１３に示すように、この部分では要素異物遮蔽板の表面から裏面が垂直に見渡せる状態になっている。

図１４は複合異物遮蔽板７１についての図１１のＺＺ’断面を示す。これと図１０をあわせてみると、合成正射影開口率が顕著に縮小されているのがわかる。

この例では、方位の差を９０度とそれと実質的に等価な角度としたが、これに限定されるものではない。実際、角度の効果は図３８に示すように、上側の要素異物遮蔽板７１ａと下側の要素異物遮蔽板７１ｂの各表面開口８１ａｔの８２ａｔ積領域１１５の面積Ｓが方位の差の正弦に反比例し、それが合成正射影開口率に反映される。しかし、方位の差が２０度未満では、扁平率が相当高いのでなければ（たとえば１０以上）、要素異物遮蔽板を重ねる効果はあまりないと見られる。また、方位の差が４５度を越えると９０度の場合とあまり大きく変わらない値となる。したがって、９０度が数学的には合成正射影開口率の圧縮効果が最大であるが、実際的には７０度以上はほとんど変わりはないと見られる。これらから、ほぼ同一の形状の要素異物平板を円の中心を一致させて重ね合わせる場合、方位の差は２０度から９０度が望ましい。更に、ミクロ異物阻止能を上げるには、方位の差は３０度から９０度が好適である。更に、ミクロ異物阻止能を上げるには、方位の差は４０度から９０度が更に好適である（４０度以上では扁平率をあまり極端に上げなくて済むメリットがある。この傾向は方位の差が大きくなるに連れて大きくなる。９０度で最大となる。）。更に、ミクロ異物阻止能を上げるには、方位の差は６０度から９０度が更に好適である。ここでは９０度近傍（７０度から９０度）を最適の例として示す。

３．ルーバ・スクリーンの貫通開口の断面形状および配向の説明（主に図１６から１９）
図１６は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の貫通開口形状（正射影開口率＞０の場合、すなわち、法線１１６ａ，１１６ｂ間が開口になっている）を説明する模式断面図である。図１７は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板のその他の例に関する貫通開口形状（正射影開口率＝０の場合）を説明する模式断面図である。図１８は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板のその他の例に関する貫通開口形状（正射影開口率＜０の場合）を説明する模式断面図である。図１９は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板の他の例（裏表反転型）を示す模式断面図である。これらに基づいて、ルーバ・スクリーンの貫通開口の断面形状および配向について詳しく説明する。

前記セクション１及び２で説明した例では、図１６に示すように、複合異物遮蔽板７１、上側の要素異物遮蔽板７１ａまたは下側の要素異物遮蔽板７１ｂの貫通開口８１，８２が異物遮蔽板の主面に垂直に見通せる形状であったが（正射影開口１１１の面積が正値）、それに限定されるものではない。貫通開口８１，８２の傾き（開口傾斜角）と表面開口の幅の関係を調整すれば、正射影開口率をそれ以外の値に設定することができる。たとえば、図１７は正射影開口率を０としたものであるが、この場合も表面開口率はほどんど変化しないので、ガスに対するコンダクタンスを犠牲にすることなく、ミクロ異物に対する阻止能を高めることができる。

更に図１８のように、正射影開口率を負値とすることもできる。この場合は、ガスに対するコンダクタンスを犠牲にすることなく、ミクロ異物に対する阻止能を更に高めることができる。ただし、あまり貫通開口の傾き（開口傾斜角）が大きくなると実効的な表面開口面積（ガス通路の幅）が低下する点に留意する必要がある。一般に、開口傾斜角は４５度を中心として、３０度以上６０度未満が好適である。なお、実質的開口率および表面開口率を高い値に維持するためには、一つの円板（要素異物遮蔽板）内の傾斜角を同一にすることが望ましい。これは敷き詰め面積効率から明らかである。また、複数の要素異物遮蔽板の貫通開口全体としての形状はほぼ同一とするのが加工上有利である。アルミニウム又はアルミニウム合金鋳物として簡単に複製できるからである。また、無垢の金属円板から切削加工で製作する際も、設定の手間を大幅に削減することができる。ただ、方位や配向を異ならせると最適の条件を簡単に作り出すことができ、複雑な貫通開口の加工を回避することができる。これらから、ミクロ異物を効率的にに阻止するためには、要素異物遮蔽板の正射影開口率は０．１未満（負値を含む）が好適である。

また、これまでの例では、主に上側の要素異物遮蔽板７１ａと下側の要素異物遮蔽板７１ｂの配向が同一の場合を説明したが、図１９に示すように、いずれかの要素異物遮蔽板を反転させたり、同一配向で１８０度前後回転させたり、上下の要素異物遮蔽板で貫通開口の位置をずらせたりすることも可能である。図１９の例は、要素異物遮蔽板の正射影開口率を正に保ったままで（正射影開口１１１ａ，１１ｂの面積は正値）合成正射影開口率を負値にした複合異物遮蔽板である。この例では、ガスに対する実質的な開口率を高い値に保ったまま、ミクロ異物に対する阻止能を高くすることが容易となる。

４．ミクロ異物逆流阻止メカニズムの説明（主に図２０から２２）
図２０は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための垂直貫通開口を有する異物遮蔽板の模式断面図である。図２１は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための正射影開口率＜０となる屈曲貫通開口を有する異物遮蔽板の模式断面図である。図２２は本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための正射影開口率＜０となるパンチング・ボード組み合わせ異物遮蔽板の模式断面図である。これらに基づいてルーバ・スクリーンのミクロ異物阻止能について、詳しく説明する。

図２０には、垂直な密集貫通開口１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを持つ（これまで同様その他の開口は作図上の都合で明示せず。以下同じ）貫通開口密集配列型のルーバ・スクリーン７１が示されている。図中のλはこの真空度および常温の条件下における空気の平均自由行程（矢印で対応する長さを表示）である。これでは、マクロ異物の通過は阻止できるが、貫通開口の径よりも小さなミクロ異物１２３ａ，１２３ｂの通過はまったく阻止できない。ただし、壁面で多重反射するミクロ異物１２３ｂは壁にトラップされる可能性がある。一方、ガス分子１２２ａ，１２２ｂの方は、平均自由行程が貫通開口の径と同程度であるので、壁面以外でも方向転換が可能なため、比較的自由に経路を選択可能である。すなわち、通過経路が多いのでコンダクタンスの減少は小さいと考えられる。ミクロ異物がガス分子に比べて、質量が非常に大きいので、平均自由行程は実質的に無限大と考えられる。すなわち、壁面に衝突する以外はその方向をほとんど変えない。従って、このような表面開口率と正射影開口率が同等（開口形状比が１に近い）のルーバ・スクリーンはミクロ異物阻止能が低いと考えられる。従って、異物遮蔽板全体としての平均開口形状比は、１０以上が望ましい。また、安定な異物削減を実現するためには平均開口形状比は、１５以上が好適である。更に、今後の微細化を考慮すると、２０以上を確保することが必要となる。

図２１には、屈曲した密集貫通開口１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃを持つ貫通開口密集配列型のルーバ・スクリーン７１が示されている。これは単一円板でできており、非複合型であるが、要素異物遮蔽板を裏表反転して張り合わせて（又は重ね合わせて）作ることもできる。これでは表面開口率は０．９又はそれ以上で、正射影開口率が負値になる。そうすると、図２１に示されているように、ミクロ異物１２３ａ，１２３ｂの通過経路はごく限られたものとなる。一方、ガス分子１２２ａ，１２２ｂの方は、平均自由行程が貫通開口の径と同程度であるので、壁面以外でも方向転換が可能なため、比較的自由に経路を選択可能である。すなわち、通過経路が多いのでコンダクタンスの減少は小さいと考えられる。このような効果は、正射影開口率が負値でなくとも、表面開口率に比べて正射影開口率が十分小さい場合（開口形状比が１よりも０に近いか、または負である）に期待できる。基本的にこのカテゴリーに属するものは、図１４及び図１９等に説明した異物遮蔽板である。このように、ミクロ異物を高率で阻止するためには、異物遮蔽板全体又は個々の要素異物遮蔽板の正射影開口率は負値が好適である。

図２２には、これまで説明してきた複合ルーバ・スクリーンと厚さは同等であるが、構造が異なり、低開口率の２枚の薄いパンチングボードを所定の間隔（前記例の複合ルーバ・スクリーンの厚さと同程度の間隙１２５を有する）を置いて平行に保持した貫通開口非密集配列型の複合ルーバ・スクリーンが示されている。この場合、合成表面開口率は各パンチングボードの開口率の積となり、合成正射影開口率は負値となる。この場合、ミクロ異物１２３ａ，１２３ｂの通過経路はほとんど見つからず、通過の可能性はほとんどないと見られる。従って、ミクロ異物阻止能は高いといえる。ただし、ガスに対するコンダクタンスの低下も大きいので（パンチングボードがオリフィスとして作用する）、できるだけ開口率の高いパンチングボードを使用するほか、ターボ分子ポンプの排気能力の余裕を十分にとっておく必要がある。また、間隙１２５の幅はλと同程度又はそれ以上とすることがガスに対するコンダクタンスの低下を防ぐ上で有効である。

以上のセクション１から４に説明したＣＶＤ装置及び異物遮蔽板の具体的ＣＶＤプロセス、デバイスへの適用に関しては、後続のセクション５（ＣＶＤプロセス１）およびセクション６（ＣＶＤプロセス２）において説明する。

５．素子分離工程に適用したプロセスの説明（主に図２３から２７）
図２３から図２７により、STI(Shallow Trench Isolation)型の素子分離工程の素子分離溝埋め込み工程に適用したプロセスの説明を行う。この素子分離溝埋め込み工程はHDP-CVD法(High Density Plasma CVD)によって実施される。プラズマ炉としては、図１等に説明した枚葉式のICP型の高密度プラズマCVD炉を用いる。この方式では一般に０．２７Paから１．３Pa程度の真空領域が用いられる。反応ガスは一般にモノシランである。ここでは、セクション１から４に説明した異物遮蔽板の内、いずれかを用いる。ＳＴＩ工程は、素子のアクティブ領域に直接関係するためミクロ異物の低減は特に重要である。

このHDP-CVDの装置運用手順を図２３により説明する。セクション１で図７に関して説明したように、まず、最初に装置のクリーン度を所定のレベルまで引き上げるため水素前処理工程３６（被処理ウエハがない状態で）を実行する。次に処理室５２の内面やその他部分に酸化膜を堆積するプリコート工程３７（被処理ウエハがない状態で）を実行する。続いて、ウエハ１を処理室５２のウエハ・ステージ５４にセットした状態で成膜処理３８を実行する。成膜が完了するとウエハ１を処理室５２の外に排出する。この成膜処理３９から４０を後続のＮ−１枚のウエハ１に対して、先と同様に繰り返す。その後、ゲートがクローズして低真空状態に移行して、処理室５２の中に被処理ウエハがない状態で、クリーニング工程４６を実行する。その後、クリーニング工程４６で残留したフッ素等を除去するための水素後処理４７を実行する。その後は、ゲートが開いて高真空状態に移行して水素前処理３６にもどる。このように所定のロットに属するウエハ全体の処理が完了するまで、この水素前処理３６から水素後処理４７までの成膜サイクルを繰り返す。プロセス・ステップの間もプラズマ電力はオンのままであり、図２３に示すようにアイドリング状態１５１に維持される。

図２３の成膜工程３３を図２４から図２７により詳しく説明する。図２４は素子分離溝形成工程のデバイス断面図である。窒化シリコン膜２を対ドライエッチングマスクとしてシリコン・ウエハ（基板）１に素子分離溝３が形成される。

図２５は素子分離溝埋め込み工程を示す。先の素子分離溝３がCVDシリコン酸化膜４により、埋め込まれている（CVDプロセス１；HDP-CVD-1）。

図２６はCMP工程完了時のデバイス断面図である。ここでは素子分離溝３外のCVDシリコン酸化膜４が除去されている。

図２７は窒化シリコン膜除去工程を示す。ここでは、ウエット・エッチングによって、窒化シリコン膜２が除去される。

６．アルミニウム配線工程に適用したプロセスの説明（主に図２８から図３１）
図２８から図３１によりILD膜形成工程を説明する。図２８はアルミニウム配線パターニング工程のデバイス断面図である。下層のILD膜１９上に形成されたアルミニウム配線は中間のアルミニウム合金層５と上下のTiN等のバリア・メタル層６からなる。一般に、アルミニウム配線パターニングはレジスト膜を対エッチング・マスクとしてドライ・エッチングで行われる。

図２９はHDP-CVD膜１４の成膜（CVDプロセス２；HDP-CVD-2）の完了の状態を示す。その上に、図３０に示すようにTEOS(Tetraethyl-orthosilicate)を用いたプラズマCVDシリコン酸化膜、すなわちP-TEOS SIO₂膜７が形成される（CVDプロセス３；P-TEOS-1）。その後、CMPによる平坦化処理が施される。更に、CMP処理の後に５０から１００nm程度の薄いP-TEOS SIO₂膜等が形成されることもある（CVDプロセス４；P-TEOS-2）。図３１は層間CMPプロセス完了時のデバイス断面図である。

P-TEOSプロセスは一般に図１に示した炉と類似するが若干形式の異なった枚葉プラズマ炉（高密度型ではない）を用いて行われる。用いられる圧力領域は一般に６７Paから２０００Paである。

７．プリ・メタル工程に適用したプロセスの説明（主に図３２から図３６）
図３２から図３６により、プリ・メタル絶縁膜形成工程のNSG膜(Non-Doped silicate glass film)すなわちノン・ドープ・シリコン酸化膜の形成を大気圧(Atmospheric)すなわち１．０X１０^５Pa前後、または準大気圧(Sub-Atmospheric)下で（約２,７００Paから８０,０００Pa）のオゾンおよびＴＥＯＳ（Tetraethyl-orthosilicate）を用いた熱CVD(Thermal CVD)により実行する場合について説明する（いわゆるオゾンTEOSシリコン酸化膜）。この場合の真空排気系は一般に単一ポンプ構成でメカニカル・ドライポンプをメインポンプとしている。一般に、大気圧下のものをAP-CVD(Atmospheric CVD)と呼び、準大気圧のものをSA-CVD(Sub-Atmospheric CVD)と呼ぶ。前者には一般にバッチ炉が、後者には図１に説明したものに類似した（プラズマ炉ではないが）枚葉炉が使用される。以下の説明は枚葉炉の場合を具体的に説明する。

図３２に先の図２３と同様な装置運用手順の一例を示す。先の図とは、プリコート４１の位置と、水素前処理３６がプリクリーニング４２（プリコート４１で付きすぎた膜の一部を除去する）に変わっている点が、成膜工程４３とクリーニング工程４４は詳細条件以外は、ほぼ同様である。前処理の順序等はプロセスや装置の特性によって、適宜変更すればよいので、説明の繰り返しは避ける。以下図３３から図３６により、プロセスの詳細を説明する。

図３３はゲート電極パターン関係時のデバイス略断面図である。ゲート電極部分９とその周りの基板１の第１の主面（デバイス面）にソース又はドレイン領域８が形成されている。

図３４はNSG−CVD膜１０を形成した後の断面構造である（CVDプロセス５；O₃-TEOS-1）。図３５はその上に同様の熱CVDによりBPSG膜１１(Borophosphosilicate Glass Film)を形成したときのデバイス断面である（CVDプロセス６；O₃-TEOS-2）。この場合、プロセスガスは一般にＴＭＰ（Trimethylphosphite），ＴＥＰＯ（Triethylphosphate），ＴＭＢ（trimethylborate），ＴＥＢ（Triethylborate）等が使用される。図３６は更にその上に先と同様のP-TEOS SIO₂膜１２を形成（CVDプロセス７；P-TEOS-3）した後、プリ・メタル絶縁膜１３に対するCMP完了時のデバイス断面を示す。

８．対象デバイスの例示的な断面構造の説明（主に図３７）
図３７は図２３から図３６に説明したプロセスおよび手法を適用して製造された４層アルミニウム配線を有するMOSまたはMIS型の半導体装置の一例を示す断面図である。アルミニウム配線間はTiN等からなるバリア・メタル層１６で囲まれたタングステン・プラグ１５によって接続されている。最上層の膜１７はプラズマ・シリコン・ナイトライド等からなるファイナル・パッシベーション膜（CVDプロセス８；P-SiN-1）である。

９．サマリ
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれ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言うまでもない。

例えば、前記実施の形態ではシリコン酸化膜のCVDプロセスを主体に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、SiNその他の絶縁膜、タングステンその他のメタル膜、チタン・ナイトライドその他のメタル窒化物膜、酸化ルテニウムその他のメタル酸化膜等のCVDプロセスへも適用できることは言うまでもない。更に、CVDプロセスのみでなく、プラズマ・エッチング等の気相処理にも適用できることは言うまでもない。

また、プラズマ炉の形式については、ＩＣＰ型(Inductively Coupled Plasma furnace)の枚葉炉(Single Wafer Processing Furnace)を例にとり詳しく説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、サイクロトロン型や平行平板型のものにも適用できることは言うまでもない。

また、前記実施の形態ではアルミニウム配線を使用した半導体装置の製造方法を例にとり具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、銅配線、銀配線等のダマシン配線を使用した半導体装置の製造方法にも適用できることは言うまでもない。

本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の正面模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の真空系全体を含めた正面模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置のゲート・バルブ周辺部の模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の開状態のゲート・バルブの模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の閉状態のゲート・バルブの模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の全体上面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法の装置プロセス・フローを示すブロック・フロー図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の上面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板（図９（ａ））とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板（図９（ｂ））の上面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板におけるそれぞれの扁平略長方形貫通開口間の面積的関係を示す上面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板におけるそれぞれの扁平略長方形貫通開口間の位置関係を示す上面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板の模式断面図（説明対象の貫通開口のみに着目、それ以外は省略、以下同じ）である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成するターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板およびターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法によるウエハ上の異物数と従来の方法によるものを比較したウエハ上異物数推移図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板の貫通開口形状（正射影開口率＞０の場合）を説明する模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板のその他の例に関する貫通開口形状（正射影開口率＝０の場合）を説明する模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板、またはそれを構成する気相処理室側の異物遮蔽板またはターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板のその他の例に関する貫通開口形状（正射影開口率＜０の場合）を説明する模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板の他の例（裏表反転型）を示す模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための垂直貫通開口を有する異物遮蔽板の模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための正射影開口率＜０となる屈曲貫通開口を有する異物遮蔽板の模式断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の異物遮蔽板の原理を説明するための正射影開口率＜０となるパンチング・ボード組み合わせ異物遮蔽板の模式断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例を示す装置処理フロー図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例である素子分離工程の内の素子分離溝形成工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例である素子分離工程の内の素子分離溝埋め込み工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例である素子分離工程の内の素子分離ＣＭＰ工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例である素子分離工程の内の窒化シリコン素子分離パターニング膜除去工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例であるアルミニウム配線工程の内の配線パターン形成工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例であるアルミニウム配線工程の内の配線パターン埋め込み工程１を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例であるアルミニウム配線工程の内の配線パターン埋め込み工程２を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤプロセスの一例であるアルミニウム配線工程の内の配線層間絶縁膜ＣＭＰ工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる熱ＣＶＤプロセスの一例を示す装置処理フロー図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる熱ＣＶＤプロセスの一例であるゲート形成・プリメタル工程の内のゲート形成工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる熱ＣＶＤプロセスの一例であるゲート形成・プリメタル工程の内のゲート上ＮＳＧ膜形成工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる熱ＣＶＤプロセスの一例であるゲート形成・プリメタル工程の内のゲート上ＢＰＳＧ膜形成工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法に用いる熱ＣＶＤプロセスの一例であるゲート形成・プリメタル工程の内のＣＭＰ工程を表すデバイス断面図である。本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法によって製造されたデバイスの一例を示すデバイス断面図である。本実施の形態の半導体装置の製造方法において使用するプラズマCVD装置の重ね合わせ異物遮蔽板を構成する気相処理室側の異物遮蔽板とターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板がある角度をなす場合における扁平略長方形貫通開口間の有効な面積的の関係を示す上面図である。

符号の説明

１ウエハ
３８気相処理（プラズマＣＶＤ処理）
５２気相処理室（プラズマＣＶＤ処理室）
５５ウエハ処理装置
５６ウエハ・ステージ（静電チャック）
７１ａ第１の異物遮蔽板（プラズマＣＶＤ処理室側の異物遮蔽板）
７１ｂ第２の異物遮蔽板（ターボ分子ポンプ側の異物遮蔽板）
７４ターボ分子ポンプ
１４１反応ガス

Claims

以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理装置の気相処理室内のウエハ・ステージにウエハを設置する工程；
（ｂ）前記ウエハを前記ウエハ・ステージに設置した状態で、前記気相処理室をターボ分子ポンプで真空引きしながら、前記気相処理室に反応ガスを供給することによって、前記ウエハに気相処理を施す工程、
ここで、前記気相処理室と前記ターボ分子ポンプの間には、それらを隔離するように、主面同士がほぼ平行であって相互に近接した第１及び第２の異物遮蔽板が設けられている。
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々は、表面開口率が、その正射影開口率よりも実質的に大きい。
前記２項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の合成正射影開口率は、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記正射影開口率のいずれよりも実質的に小さい。
前記３項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々は、ほぼ全域に敷き詰められた多数の貫通開口を有する。
前記４項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、それぞれの主面に立てた法線に対して、傾きを持つ。
前記５項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の前記主要な貫通開口の前記傾きは３０度以上、６０度未満である。
前記５項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の前記主要な貫通開口の前記傾きは相互にほぼ同一である。
前記４項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板はほぼ同一の形状を有する。
前記８項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板は相互に方位が異なるように配置されている。
前記９項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記方位の差は２０度から９０度の範囲内にある。
前記９項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の前記方位の差は６０度から９０度の範囲内にある。
前記４項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の前記多数の貫通開口の内の主要な貫通開口は、扁平略長方形形状を有する。
前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記主要な貫通開口の前記扁平略長方形形状の短辺の寸法は、前記工程（ｂ）における空気の常温における平均自由行程と同程度である。
前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の正射影開口率は０．３未満である。
前記１２項の半導体装置の製造方法において、前記第１及び第２の異物遮蔽板の各々の正射影開口率は０．１未満である。
前記１項の半導体装置の製造方法において、前記気相処理はプラズマＣＶＤ処理である。
以下の工程を含む半導体装置の製造方法：
（ａ）ウエハ処理装置の気相処理室内のウエハ・ステージにウエハを設置する工程；
（ｂ）前記ウエハを前記ウエハ・ステージに設置した状態で、前記気相処理室をターボ分子ポンプで真空引きしながら、前記気相処理室に反応ガスを供給することによって、前記ウエハに気相処理を施す工程、
ここで、前記気相処理室と前記ターボ分子ポンプの間には、それらを隔離するように、多数の貫通開口を有する異物遮蔽板が設けられており、前記多数の貫通開口の平均開口形状比は１０以上である。
前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口の前記平均開口形状比は１５以上である。
前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口の前記平均開口形状比は２０以上である。
前記１７項の半導体装置の製造方法において、前記多数の貫通開口は前記異物遮蔽板のほぼ全域に敷き詰められている。