JP2001226773A - 処理装置およびそれに用いられる耐食性部材 - Google Patents

処理装置およびそれに用いられる耐食性部材

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理容器内壁の腐食の問題が生じ難い処理装
置を提供すること。また、耐プラズマ性および耐腐食ガ
ス性に優れた、処理装置に用いられる耐食性部材を提供
すること。 【解決手段】 被処理基板であるウエハＷを収容するチ
ャンバー１１と、チャンバーの１１上方に設けられたベ
ルジャー１２と、ベルジャー１２内に誘導電磁界を形成
するためのアンテナ部材としてのコイル６５と、コイル
６５に高周波電力を印加する高周波電源６６と、処理ガ
スを供給するガス供給機構４０とを具備し、ベルジャー
１２内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成し
てウエハＷを処理する処理装置において、ベルジャー１
２は、その内壁が周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜
１４からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、処理装置およびそ
れに用いられる耐食性部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、最近
の高密度化および高集積化の要請に対応して、回路構成
を多層配線構造にする傾向にあり、このため、下層の半
導体デバイスと上層の配線層との接続部であるコンタク
トホールや、上下の配線層同士の接続部であるビアホー
ルなどの層間の電気的接続のための埋め込み技術が重要
になっている。
【０００３】このようなコンタクトホールやビアホール
の埋め込みには、一般的にＡｌ（アルミニウム）やＷ
（タングステン）、あるいはこれらを主体とする合金が
用いられる。この中でＡｌまたはＡｌ合金を用いた場合
にはこのような金属や合金が下層のＳｉ（シリコン）基
板やＡｌ配線と直接接触すると、これらの境界部分にお
いてＡｌの吸い上げ効果等に起因して両金属の合金が形
成されるおそれがある。このようにして形成される合金
は抵抗値が大きく、このような合金が形成されることは
近時デバイスに要求されている省電力化および高速動作
の観点から好ましくない。また、ＷまたはＷ合金をコン
タクトホールの埋め込み層として用いる場合には、埋め
込み層の形成に用いるＷＦ６ガスがＳｉ基板に侵入して
電気的特性等を劣化させる傾向となり、やはり好ましく
ない結果をもたらす。
【０００４】そこで、これらの不都合を防止するため
に、コンタクトホールやビアホールに埋め込み層を形成
する前に、これらの内壁にバリア層を形成し、その上か
ら埋め込み層を形成することが行われており、このよう
なバリア層としてＴｉＮ膜が用いられている。
【０００５】一方、高集積化にともない、キャパシタゲ
ート材としては、スケールを変えることなく高いキャパ
シタンスを得るために、Ｔａ２Ｏ５等の高誘電率材を用
いるようになってきている。しかし、このような高誘電
率材は従来キャパシタゲート材として用いていたＳｉＯ
２に比べ安定でないために、従来よりその上部電極とし
て用いられているｐｏｌｙ−Ｓｉを用いた場合には、キ
ャパシタ作成後の熱履歴により酸化されてしまい、安定
したデバイス素子の形成が不可能となってしまう。この
ため、より酸化されにくいＴｉＮ膜が上部電極として必
要とされている。
【０００６】従来、このようなＴｉＮ膜は物理的蒸着
（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近のようにデ
バイスの微細化および高集積化が特に要求され、デザイ
ンルールが特に厳しくなっており、埋め込み性の悪いＰ
ＶＤでは十分な特性を得ることが困難となっている。そ
こで、ＴｉＮ膜をより良質の膜を形成することが期待で
きる化学的蒸着（ＣＶＤ）で成膜することが行われてい
る。具体的には、反応ガスとしてＴｉＣｌ４とＮＨ
３（アンモニア）またはＭＭＨ（モノメチルヒドラジ
ン）を用い熱ＣＶＤにより成膜されている。
【０００７】ところで、このように熱ＣＶＤによってＴ
ｉＮ膜を成膜する場合には、膜中にＣｌ（塩素）が残留
しやすい。Ｃｌが残留すると成膜される膜は比抵抗値が
高くなり、キャパシタ上部電極に適用した場合に十分な
特性が得られない。また、柱状結晶であるＴｉＮ膜は粒
界拡散が生じやすいため、バリア性が低くなってしま
う。特に、このバリア性の低さはＴｉＮ膜をＣｕ配線の
バリア層として用いる場合やキャパシタ上部電極のＴａ
２Ｏ５配線の酸素拡散バリアの場合に問題となる。つま
り、残留塩素によるＣｕ配線腐食や酸素の拡散によるＴ
ａ２Ｏ５の容量低下が問題となる。
【０００８】膜中のＣｌは、成膜温度を高温にすること
により除去することは可能ではあるが、高温プロセスは
Ｃｕ，Ａｌ等の配線材料の腐食等の問題があり好ましく
ない。
【０００９】一方、プラズマＣＶＤの一手法として、ベ
ルジャーの周囲にコイル等のアンテナ部材を設け、これ
に高周波電力を印加し、誘導電磁界を形成してプラズマ
を形成するＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）−Ｃ
ＶＤがあり、このようなＩＣＰ−ＣＶＤによってＴｉＮ
膜を成膜する場合には、成膜されたＴｉＮ膜は低抵抗お
よび低Ｃｌであり、低温成膜でもＣｌ残留量は少ない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このようなＩＣＰ−Ｃ
ＶＤ装置によりＴｉＮ膜を成膜する場合には、石英やア
ルミナ製のベルジャーが用いられているが、これらは耐
プラズマ性が悪く、また、ＴｉＮ膜成膜後に装置内をク
リーニングするために使用されるＣｌＦ３等の腐食ガス
に対する耐腐食性が悪いという問題点がある。
【００１１】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、処理容器内壁の腐食の問題が生じ難い処理装
置を提供することを目的とする。また、耐プラズマ性お
よび耐腐食ガス性に優れた、処理装置に用いられる耐食
性部材を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点によれば、被処理基板を収容す
る処理容器と、前記処理容器内の被処理基板に処理を施
す処理機構とを具備する処理装置であって、前記処理容
器は、その内壁が周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜
からなることを特徴とする処理装置が提供される。
【００１３】このように上記本発明の第１の観点におい
ては、耐食性の高い周期律表第３ａ族元素化合物を含む
膜を形成するので、処理容器の腐食の問題が生じ難い処
理装置が実現される。処理機構がプラズマ処理、腐食性
ガスによる処理を行うものである場合に、処理容器内壁
の腐食が特に問題となるが、処理容器の内壁を前記周期
律表第３ａ族元素化合物を含む膜で構成することによ
り、このような場合であっても高い耐食性が実現され
る。また、前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜は
耐熱性も高く、処理機構が加熱処理を行う場合にも有効
である。
【００１４】本発明の第２の観点によれば、被処理基板
を収容するチャンバーと、チャンバーの上方に設けられ
たベルジャーと、ベルジャー内に誘導電磁界を形成する
ためのアンテナ手段と、前記アンテナ手段に高周波電力
を印加する高周波印加手段と、処理ガスを供給するガス
供給手段とを具備し、ベルジャー内に形成された誘導電
磁界によりプラズマを形成して処理を行う処理装置であ
って、前記ベルジャーは、その内壁が周期律表第３ａ族
元素化合物を含む膜からなることを特徴とする処理装置
が提供される。
【００１５】このように上記本発明の第２の観点におい
ては、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜をベルジャ
ーの内壁に形成するが、このような膜は耐食性が高いの
で、プラズマやクリーニングガスによって腐食され難
く、したがってＩＣＰ−ＣＶＤ等のベルジャーを用いた
プラズマＣＶＤ方式を採用しつつ、ベルジャーの腐食の
問題が生じ難い処理装置が実現される。
【００１６】本発明の第３の観点によれば、被処理基板
を収容するチャンバーと、チャンバーの上方に設けられ
たベルジャーと、ベルジャー内に誘導電磁界を形成する
ためのアンテナ手段と、前記アンテナ手段に高周波電力
を印加する高周波印加手段と、プラズマ生成ガスおよび
処理ガスを供給するガス供給手段とを具備し、ベルジャ
ー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成して
処理を行う処理装置であって、前記ベルジャーは、その
内壁が周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜からなり、
前記ガス供給手段は、前記ベルジャー内にプラズマ生成
ガスを吐出するプラズマ生成ガス吐出部と、前記チャン
バーの上部に吐出口を有する処理ガス吐出部とを有する
ことを特徴とする処理装置が提供される。
【００１７】このように上記本発明の第３の観点におい
ては、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜をベルジャ
ーの内壁に形成するとともに、ガス供給手段は、前記ベ
ルジャー内にプラズマ生成ガスを吐出するプラズマ生成
ガス吐出部と、前記チャンバーの上部に吐出口を有する
処理ガス吐出部とを有するので、ＩＣＰ−ＣＶＤ等のベ
ルジャーを用いたプラズマＣＶＤ方式を採用しつつ、ベ
ルジャーの腐食の問題が生じず、かつベルジャー内壁へ
の処理ガスに起因する付着物が付着し難い処理装置が実
現される。
【００１８】上記第３の観点の処理装置において、前記
ガス供給手段は、前記ベルジャーの上部に設けられたシ
ャワーヘッドを有し、前記処理ガス吐出部は、前記シャ
ワーヘッドから前記チャンバーの上部まで延びている構
造とすることができる。
【００１９】本発明の第４の観点によれば、被処理基板
を収容するチャンバーと、チャンバーの上方に設けられ
たベルジャーと、ベルジャー内に誘導電磁界を形成する
ためのアンテナ手段と、前記アンテナ手段に高周波電力
を印加する高周波印加手段と、プラズマ生成ガスおよび
処理ガスを供給するガス供給手段とを具備し、ベルジャ
ー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成して
処理を行う処理装置であって、前記ガス供給手段は、前
記ベルジャー内にプラズマ生成ガスを吐出するプラズマ
生成ガス吐出部と、前記チャンバーの上部に吐出口を有
する処理ガス吐出部とを有することを特徴とする処理装
置が提供される。
【００２０】このように上記本発明の第４の観点におい
ては、ガス供給手段は、前記ベルジャー内にプラズマ生
成ガスを吐出するプラズマ生成ガス吐出部と、前記チャ
ンバーの上部に吐出口を有する処理ガス吐出部とを有す
るので、処理ガスはベルジャーの内壁にほとんど到達せ
ず、ベルジャー内壁には処理ガスに起因する付着物がほ
とんど付着しない。
【００２１】上記第４の観点の処理装置において、前記
ガス供給手段は、前記ベルジャーの上部に設けられたシ
ャワーヘッドを有し、前記処理ガス吐出部は、前記シャ
ワーヘッドから前記チャンバーの上部まで延びている構
造とすることができる。
【００２２】さらにまた、前記チャンバーの内壁は、周
期律表第３ａ族元素化合物を含む膜からなることが好ま
しい。これによりチャンバーの内壁の耐食性をも高める
ことができる。
【００２３】本発明の第５の観点によれば、被処理基板
を処理する処理装置に用いられる耐食性部材であって、
基材と、その上に形成された周期律表第３ａ族元素化合
物を含む膜とを具備することを特徴とする耐食性部材が
提供される。
【００２４】このように上記本発明の第５の観点におい
ては、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を基材上に
形成するので、腐食の問題が生じ難い耐食性部材が実現
される。
【００２５】上記いずれの発明においても、前記周期律
表第３ａ族元素化合物を含む膜としては、周期律表第３
ａ族元素化合物単独であっても他の物質と複合されてい
てもよく、他の物質と複合されたものとしては周期律表
第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるも
のとすることができる。このような膜としてはＹ２Ｏ ３
とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものが例示され、この
場合にはＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を０．５以上とす
ることが好ましい。このような膜としては溶射膜が好適
である。
【００２６】本発明の第６の観点によれば、被処理基板
を収容するチャンバーと、チャンバーの上方に設けられ
たベルジャーと、ベルジャー内に誘導電磁界を形成する
ためのアンテナ手段と、前記アンテナ手段に高周波電力
を印加する高周波印加手段と、前記チャンバーと前記ベ
ルジャーとの間に設けられ、その内周側の全周にわたっ
て処理ガスを吐出する複数の吐出口が設けられた環状の
ガス供給手段とを具備し、ベルジャー内に形成された誘
導電磁界によりプラズマを形成して処理を行うことを特
徴とする処理装置が提供される。
【００２７】このように上記本発明の第６の観点におい
ては、前記チャンバーと前記ベルジャーとの間に設けら
れ、その内周側の全周にわたって処理ガスを吐出する複
数の吐出口が設けられた環状のガス供給手段を具備する
ので、処理を施す被処理基板に近い位置から処理ガスを
均一に供給することができる。また、処理ガスを被処理
基板に近い位置から供給するので前記ベルジャー内壁に
処理ガスに起因する付着物が付着し難くすることができ
る。
【００２８】上記第６の観点の処理装置において、前記
ベルジャーは、半球状、円筒状の部分と、この円筒状の
部分の上方に形成された球面状の部分からなるドーム
状、有蓋筒状とすることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発
明の第１の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示す断面図
である。このＣＶＤ成膜装置はＴｉＮ薄膜を成膜するも
のであり、略円筒状のチャンバー１１と、チャンバー１
１の上方にチャンバー１１に連続して設けられた略円筒
状のベルジャー１２とを有しており、ベルジャー１２
は、チャンバー１１よりも小径となっている。チャンバ
ー１１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウ
ムで構成されている。ベルジャー１２は、例えばセラミ
ックス材料からなる基材１３と、その内壁に形成された
周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４とで構成され
ている。
【００３０】周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４
としては、Ｙ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｄｙ等の酸化
物、フッ化物等を含むものを挙げることができる。この
ような酸化物、フッ化物等としてはＹ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ
３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、
ＳｃＦ３、ＹＦ３等が例示される。周期律表第３ａ族元
素化合物を含む膜１４に含まれる第３ａ族元素は単独で
あっても複数であってもよい。周期律表第３ａ族元素化
合物を含む膜１４は、周期律表第３ａ族元素化合物の
み、例えばＹ２Ｏ３のみで構成されていてもよく、他の
物質と複合されていてもよい。他の物質と複合されたも
のとしては、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３
とから実質的になるものが挙げられる。このような膜と
してはＹ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になるものが
例示され、この場合にはＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を
０．５以上とすることが好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３／
Ｙ２Ｏ３重量比は２．５以下が好ましい。より耐食性を
良好にする観点からは、イットリウム・アルミニウム・
ガーネット（ＹＡＧ）組成（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）である
Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比で０．７５の組成が好まし
い。また、必ずしもＹＡＧが晶出している必要はない
が、耐食性が特に優れたＹＡＧ結晶を含むことが一層好
ましい。また、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１
４としては、実施的にＹ２Ｏ３からなる膜であっても高
い耐食性を得ることができる。周期律表第３ａ族元素化
合物を含む膜１４は、溶射膜であっても焼結膜であって
もよい。これらの中では比較的厚い膜を簡単に形成する
ことができることから、溶射膜が好ましい。溶射膜でＡ
ｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３膜を形成する場合には、Ａｌ２Ｏ３
およびＹ２Ｏ３の混合物を溶射してもよいし、ＹＡＧ等
の上記組成範囲内の複合酸化物の状態で溶射してもよ
い。周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４としてＹ
ＡＧの結晶を含む膜を確実に形成するためには焼結膜で
あることが好ましい。基材１３を構成するセラミックス
としては、Ａｌ２Ｏ３、石英やシリカガラス等のＳｉＯ
２、ＡｌＮが例示される。なお、ここではチャンバー１
１の内壁にはこのような膜を設けてはいないが、チャン
バー１１の内壁にもこのような膜を形成してもよい。
【００３１】チャンバー１１内の底部にはセラミックな
どの絶縁板１５および支持台１６を介して、被処理体で
ある半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）Ｗを載置す
るための略円柱状のサセプタ１７が設けられている。
【００３２】前記支持台１６の内部には、冷媒室１８が
設けられており、この冷媒室１８には冷媒が冷媒導入管
１９を介して導入され排出管２０から排出されて循環
し、その冷熱が前記サセプタ１７を介してウエハＷに伝
熱される。また、サセプタ１７には発熱体２１が埋め込
まれており、この発熱体２１は電源２２から給電される
ことによりウエハＷを所定の温度に加熱する。電源２２
にはコントローラー２３が接続されている。そして、冷
媒の冷熱および発熱体２１の熱によりウエハＷの温度が
制御される。
【００３３】前記サセプタ１７は、その上にウエハＷと
略同形の静電チャック２４が設けられている。静電チャ
ック２４は、絶縁材２５の間に電極２６が介在されてお
り、電極２６に接続された直流電源２７から直流電圧が
印加されることにより、クーロン力等によってウエハＷ
を静電吸着する。
【００３４】ベルジャー１２の上部には、アルミニウ
ム、アルマイトニッケル合金等の金属材料、または、セ
ラミックス材料で構成され、その外周面に前述したベル
ジャー１２の内壁と同様に周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜１４が形成されたシャワーヘッド３０が設けら
れている。このシャワーヘッド３０には下方へガスを吐
出するための多数のガス吐出孔３０ａ、３０ｂおよび３
０ｃが形成されている。そして、シャワーヘッド３０に
はガス供給機構４０の配管５５、５６および５７が接続
されている。すなわち後述するようにガス吐出孔３０ａ
にはＡｒガスを供給する配管５６が接続されており、ガ
ス吐出孔３０ｂにはＮＨ３ガスを供給する配管５５が接
続されており、ガス吐出孔３０ｃにはＴｉＣｌ４ガスお
よびＡｒガス、または、ＣｌＦ３ガスを供給する配管５
７が接続されていて、シャワーヘッド３０を介してベル
ジャー１２内へ所定のガスが導入されるようになってい
る。このようにシャワーヘッド３０はマトリックスタイ
プであり、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３
ガスが異なる吐出孔から吐出され、吐出後に混合される
ポストミックス方式が採用される。なお、ここではシャ
ワーヘッド３０の外周面に周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜１４を形成することによりシャワーヘッド３０
外周面の耐食性を高めた場合を示したが、シャワーヘッ
ド３０の外周面に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜
１４を形成することは必須ではない。
【００３５】ガス供給機構４０は、クリーニングガスで
あるＣｌＦ３を供給するＣｌＦ３供給源４１、成膜ガス
であるＴｉＣｌ４を供給するＴｉＣｌ４供給源４２、キ
ャリアガスとして用いられるＡｒを供給する第１のＡｒ
供給源４３、プラズマガスとして用いられるＡｒを供給
する第２のＡｒ供給源４４、成膜ガスであるＮＨ３を供
給するＮＨ３供給源４５を有している。そして、ＣｌＦ
３供給源４１にはガスライン４６が、ＴｉＣｌ４供給源
４２にはガスライン４７が、第１のＡｒ供給源４３には
ガスライン４８が、第２のＡｒ供給源４４にはガスライ
ン４９が、ＮＨ ３供給源４５にはガスライン５０がそれ
ぞれ接続されている。そして、各ガスラインにはバルブ
５１、マスフローコントローラ５２およびバルブ５３が
設けられている。
【００３６】ＴｉＣｌ４供給源４２から延びるガスライ
ン４７は、バルブ５１、マスフローコントローラ５２お
よびバルブ５３を介して配管５７に通じており、この配
管５７には第１のＡｒ供給源４３から延びるガスライン
４８が合流しており、ガスライン４７および配管５７を
通ってＡｒガスにキャリアされたＴｉＣｌ４ガスがシャ
ワーヘッド３０に至り、ガス吐出孔３０ｃからベルジャ
ー１２内へ導入可能となっている。また、ＣｌＦ３供給
源４１から延びるガスライン４６は配管５７に合流して
おり、ガスライン４６に設けられたバルブ５１および５
３を開けることにより、クリーニングガスであるＣｌＦ
３がガスライン４６および配管５７を通ってシャワーヘ
ッド３０に至り、ガス吐出孔３０ｃからベルジャー１２
内へ導入可能となっている。第２のＡｒ供給源４４から
延びるガスライン４９は配管５６に通じており、第２の
Ａｒ供給源４４からのＡｒガスはガスライン４９および
配管５６を通ってシャワーヘッド３０に至り、ガス吐出
孔３０ａからベルジャー１２内へ導入可能となってい
る。ＮＨ３供給源４５から延びるガスライン５０は配管
５５に通じており、ＮＨ３供給源４５からのＮＨ３ガス
はガスライン５０および配管５５を通ってシャワーヘッ
ド３０に至り、ガス吐出孔３０ｂからベルジャー１２内
へ導入可能となっている。なお、前記ＮＨ３の代わりに
モノメチルヒドラジン（ＭＭＨ）を用いてもよい。
【００３７】チャンバー１１の底壁には、排気管６１が
接続されており、この排気管６１には真空ポンプを含む
排気装置６２が接続されている。そして排気装置６２を
作動させることによりチャンバー１１およびベルジャー
１２内を所定の真空度まで減圧することができる。
【００３８】また、チャンバー１１の側壁にはゲートバ
ルブ６３が設けられており、このゲートバルブ６３を開
にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示
せず）との間で搬送されるようになっている。
【００３９】ベルジャー１２の周囲にはアンテナ部材と
してのコイル６５が巻回されており、コイル６５には高
周波電源６６が接続されている。高周波電源６６は例え
ば１３．５６ＭＨｚの周波数を有している。そして、高
周波電源６６からコイル６５に高周波電力を供給するこ
とにより、ベルジャー１２内に誘導電磁界が形成される
ようになっている。コイル６５は、ジャケット８４によ
り覆われており、このジャケット８４内に冷媒供給装置
８３からの冷媒を冷媒導入管８１を介して導入し、排出
管８２から排出して循環することによりコイル６５を冷
却することが可能である。
【００４０】このように構成される装置においては、ゲ
ートバルブ６３を開にして、チャンバー１１内にウエハ
Ｗを装入し、サセプタ１７に設けられた静電チャック２
４上にウエハＷを載置する。その後、ゲートバルブ６３
を閉じ、排気装置６２によりチャンバー１１およびベル
ジャー１２内を排気して所定の減圧状態にし、引き続
き、第２のＡｒ供給源４４からベルジャー１２内にＡｒ
ガスを導入しつつ、高周波電源６６からコイル６５に高
周波電力を供給してベルジャー１２内に誘導電磁界を形
成する。この高周波電界によりプラズマが生成されると
ともに、電極２６に直流電源２７から直流電圧を印加す
ることによりウエハＷが静電チャック２４に吸着され
る。
【００４１】その後、ＮＨ３供給源４５およびＴｉＣｌ
４供給源４２から、それぞれＮＨ３ガスおよびＴｉＣｌ
４ガスを所定の流量でベルジャー１２内へ導入し、これ
らをプラズマ化させてチャンバー１１内に導き、このプ
ラズマによりウエハＷ上にＴｉＮ薄膜が成膜される。こ
の際のＴｉＮ薄膜の成膜は、発熱体２１への出力および
冷媒の流量を制御して３００〜４５０℃程度の温度で行
う。
【００４２】成膜後、チャンバー１１からウエハＷが搬
出され、ベルジャー１２およびチャンバー１１内にクリ
ーニングガスであるＣｌＦ３ガスが導入されてベルジャ
ー１２およびチャンバー１１内がクリーニングされる。
【００４３】以上の処理においては、ベルジャー１２内
に生成されるプラズマによりベルジャー１２の内壁がア
タックされ、クリーニング時には腐食性ガスであるＣｌ
Ｆ３ガスに曝される。このような環境下では、従来の石
英やＡｌ２Ｏ３製のベルジャーでは、耐腐食性が十分で
はなく、寿命が短いという欠点があったが、本実施形態
では、ベルジャー１２の内壁を上記構成の耐食性の高い
周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で形成してい
るので、プラズマやクリーニングガスが接触しても腐食
し難くベルジャーの寿命を長くすることができる。さら
に、基材１３の材料はセラミックスに限らず、硬質プラ
スチック（エンジニアリングプラスチック）であっても
よい。また、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４
は通常絶縁膜であるから、基材１３の材料としてアルミ
ニウム等の金属もしくはステンレス鋼等の合金を用いる
ことも可能である。また、周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜１４として溶射膜を用いる場合には、溶射膜は
焼結品に比較して低コストであり、膜形成が短時間に行
えるといった大きな利点がある。なお、上述のように、
チャンバー１１の内壁にも周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜を形成することができ、チャンバー１１の内壁
にこのような膜を形成することによりチャンバー１１の
耐食性をも向上させることができる。
【００４４】次に、このような膜の耐食性を確認した実
験結果について説明する。ここでは、平行平板型プラズ
マエッチング装置を用い、１３．５６ＭＨｚで１３００
Ｗの高周波電力を印加し、チャンバー内圧力：１３３．
３Ｐａ（１０００ｍＴｏｒｒ）、ガス流量比ＣＦ４：Ａ
ｒ：Ｏ２＝９５：９５０：１０（トータル流量１．０５
５Ｌ／ｍｉｎ（１０５５ｓｃｃｍ））として２０時間プ
ラズマを照射した。
【００４５】本発明例のサンプルとしては、２０×２０
×２ｍｍのアルミニウム基材にＡｌ ２Ｏ３およびＹ２Ｏ
３からなる溶射膜、ならびに、Ｙ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、
ＳｃＦ３、ＹＦ３、Ｌａ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｅｕ２Ｏ３
およびＤｙ２Ｏ３の溶射膜を、それぞれ２００μｍの厚
さで形成し、表面を研磨したものを用いた。Ａｌ２Ｏ ３
およびＹ２Ｏ３からなる溶射膜としては、具体的には重
量比でＡｌ２Ｏ３／Ｙ ２Ｏ３＝０．５として溶射したも
の、および純度９９．９％のＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ
５Ｏ１２；重量比でＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３＝０．７５）
を溶射したものを用いた。図２の（ａ）に示すように、
このようなサンプルの中央部１０ｍｍ角を残して外周部
をポリイミドフィルムマスキングしてプラズマを照射し
た。そして、耐プラズマ性をプラズマによる削れ量で評
価した。削れ量は、表面粗さ計を用いて、図２の（ｂ）
に示すように深さで評価した。比較のため、他の材料の
サンプルも同様に耐食性を評価した。その結果を表１に
示す。表１の削れ量は、アルミナの削れ量を１として規
格化して示す。
【００４６】
【表１】
【００４７】この表に示すように、周期律表第３ａ族元
素化合物を含む膜は、他の材料よりもプラズマに対する
耐食性が著しく高いことが確認された。また、このよう
な膜のうち、Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３からなる溶射膜
は、ＹＡＧ組成とすることにより特に高い耐食性を示し
た。
【００４８】次に、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比をそ
れぞれ０．４３、０．６６、１．５０とし、これら混合
粉をアルミニウム基材に溶射して溶射膜を形成した。こ
れらのＸ線回折パターンを図３、４、５に示す。これら
の図に示すように、いずれの溶射膜もＡｌ２Ｏ３および
Ｙ２Ｏ３の結晶に対応する回折ピークが主体であった
が、ＹＡｌＯ３やＹ４Ａｌ２Ｏ９といった複合酸化物の
回折ピークも確認された。これら複合酸化物の生成率
は、図６に示すように、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比
が増加するに従って増加することがわかる。
【００４９】これらサンプルについて、前述と同様にし
てプラズマによる耐食性試験を実施した。削れ量の評価
は、上記１０ｍｍ角の部分のうちのエッジ部分を除く中
央部分の深さを計測することにより行った。その結果を
図７に示す。この図から、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量
比が０．５以上で耐食性が良好になることがわかる。上
述したようにＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３の重量比が増加する
に従って、複合酸化物の生成率が増加していることか
ら、複合酸化物が耐食性に寄与している可能性がある。
【００５０】一方、最初の試験において耐食性を評価し
たＹＡＧの溶射膜は、Ｘ線回折パターンが図８に示すよ
うにほぼ非晶質であった。このことから、ＹＡＧ組成は
非晶質でも高い耐食性が得られることがわかる。
【００５１】次に、周期律表第３ａ族元素化合物を含む
膜の厚さと、耐絶縁性および耐電圧性との関係について
説明する。アルミニウムからなる基材に膜厚５０〜３５
０μｍのＹＡＧ組成の溶射膜を形成し、直流電圧を印加
してそれぞれの膜厚における絶縁破壊電圧の大きさを測
定した。結果を図９に示す。図９より、膜厚５０μｍ以
上とすることにより、十分に高い絶縁破壊電圧を得られ
ることが確認された。
【００５２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図１０は本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ
成膜装置を示す断面図である。本実施形態ではベルジャ
ーおよびシャワーヘッドの構造が第１の実施形態と異な
っているが、他は実質的に同じであるから、図１０中図
１と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００５３】この装置では、チャンバー１１の上方に設
けられたベルジャー１２’は、Ａｌ ２Ｏ３、ＳｉＯ２、
ＡｌＮ等のセラミックス材料からなっている。また、ベ
ルジャー１２’の上部に設けられ、アルミニウム、アル
マイトニッケル合金等の金属材料、または、セラミック
ス材料で構成されたシャワーヘッド７０には、下方へガ
スを吐出するためのガス吐出孔７０ａ，７０ｂ，７０ｃ
が形成されている。そして、シャワーヘッド７０にはガ
ス供給機構４０の配管が接続されており、後述するよう
にガス吐出孔７０ａにはＡｒガスを供給する配管５６が
接続されており、ガス吐出孔７０ｂにはＮＨ３ガスを供
給する配管５５が接続されており、ガス吐出孔７０ｃに
はＡｒガスにキャリアされたＴｉＣｌ４ガスまたはクリ
ーニングガスであるＣｌＦ３を供給する配管５７が接続
されている。ガス吐出孔７０ｂおよび７０ｃには、それ
ぞれチャンバー１１の上部まで延びるガス吐出部材７１
および７２が接続されており、ガス吐出部材７１の内部
にはガス吐出孔７１ａが、ガス吐出部材７２の内部には
ガス吐出孔７２ａが形成されている。
【００５４】このように構成されるＣＶＤ成膜装置にお
いては、第１の実施形態と同様にウエハＷをチャンバー
１１内に搬入した後、Ａｒガスをプラズマ生成ガスとし
て用いてシャワーヘッド７０のガス吐出孔７０ａを介し
てベルジャー１２’内に導入し、コイル６５に高周波電
源６６から高周波電力を供給することによりベルジャー
１２’内に形成された誘導電磁界によりＡｒガスのプラ
ズマが発生する。一方、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガス
およびＮＨ３ガスは、それぞれガス吐出部材７１および
７２を介して直接にチャンバー１１に導入され、ベルジ
ャー１２’からチャンバー１１に拡散したＡｒガスのプ
ラズマにより励起されてチャンバー１１内でプラズマ化
する。これによりウエハＷの表面で反応が生じてウエハ
Ｗ上にＴｉＮ薄膜が成膜される。
【００５５】この実施形態においても、成膜後、チャン
バー１１からウエハＷが搬出され、ベルジャー１２’お
よびチャンバー１１内にクリーニングガスであるＣｌＦ
３ガスが導入されてベルジャー１２’およびチャンバー
１１内がクリーニングされる。
【００５６】ベルジャーの上方から成膜ガスを導入する
タイプのＣＶＤ成膜装置は、ベルジャー内壁に付着物が
付着しやすく、ＴｉＮ膜を成膜する場合には導電性膜が
付着してプラズマが減衰し、成膜が困難になる場合が生
じるが、本実施形態においては、ベルジャー１２’には
プラズマ生成用のＡｒガスのみ供給し、成膜ガスである
ＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスはガス吐出部材７１お
よび７２を介してチャンバー１１内に直接供給されるの
で、成膜ガスはベルジャー１２’の内壁にほとんど到達
せず、ベルジャー１２’の内壁には成膜ガスに起因する
付着物がほとんど付着しない。したがって、従来のよう
に成膜ガスによってベルジャー内壁に導電性膜が付着し
てプラズマが減衰し、成膜が困難になるといった不都合
が生じない。
【００５７】次に本発明の第３の実施形態について説明
する。図１１は本発明の第３の実施形態に係るＣＶＤ成
膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置は第１の
実施形態と同様、例えばセラミックス材料からなる基材
１３と、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４とか
らなるベルジャー１２を有しており、シャワーヘッド７
０の外周面も周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４
で構成されているが、他は第２の実施形態と略同様に構
成されている。
【００５８】したがって、第３の実施形態によれば、ベ
ルジャー１２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含
む膜１４で構成しているので、プラズマやクリーニング
ガスが接触しても腐食し難くベルジャーの寿命を長くす
ることができるとともに、ベルジャー１２内壁には成膜
ガスに起因する付着物がほとんど付着しないので、従来
のように成膜ガスによってベルジャー内壁に導電性膜が
付着してプラズマが減衰し、成膜が困難になるといった
不都合が生じない。また、シャワーヘッド７０の側壁も
周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成してい
るのでシャワーヘッド７０の耐食性も高められている。
【００５９】なお、第２および第３の実施形態において
も、チャンバー１１の内壁に上記の膜を形成することが
でき、チャンバー１１の内壁にこのような膜を形成する
ことによりチャンバー１１の耐食性をも向上させること
ができる。
【００６０】また、上記第２および第３の実施形態にお
いて、成膜ガスをチャンバーに導入するために複数のガ
ス吐出部材を用いたが、これに限らず、図１２のように
１本のガス導入部材９１によりベルジャーの上部からチ
ャンバーの上部へ成膜ガスを導き、その下端に連続する
らせん状のガス吐出部９２の下面に形成された多数のガ
ス吐出孔から成膜ガスを供給するようにしてもよいし、
図１３に示すように、１本のガス導入部材９３によりベ
ルジャーの上部からチャンバーの上部へ成膜ガスを導
き、その下端から分岐した複数のガス吐出部９４の下面
に形成された多数のガス吐出孔から成膜ガスを供給する
ようにしてもよい。また、２種類の成膜ガスを別個に導
入するようにしたが、一緒に導入するようにしてもよ
い。
【００６１】次に本発明の第４の実施形態について説明
する。図１４は本発明の第４の実施形態に係るＣＶＤ成
膜装置を示す断面図であり、図１５は本実施形態におけ
るシャワーヘッドの斜視図、図１６（ａ）、（ｂ）およ
び（ｃ）はシャワーヘッドの断面図である。本実施形態
の装置では、シャワーヘッドの構造およびその位置が第
１の実施例と異なっているが、他は実質的に同じである
から、図１４中図１と同じものには同じ符号を付して説
明を省略する。
【００６２】図１４に示すように、このＣＶＤ成膜装置
においては、ベルジャー１２’’およびチャンバー１１
内にガス供給するシャワーヘッド１００が、ベルジャー
１２’’とチャンバー１１との間に配置されている。ま
た、ベルジャー１２’’の上部には、内壁が周期律表第
３ａ族元素化合物を含む膜１４で構成された蓋体８５が
設けられている。なお、膜１４が絶縁性であれば蓋体８
５は導体で構成してもよい。
【００６３】図１５および図１６（ａ）、（ｂ）および
（ｃ）に示すように、シャワーヘッド１００は、円環状
の形状を有しており、いずれもアルミニウム、アルマイ
トニッケル合金等の金属材料、または、セラミックス材
料で構成された、上側部材１００ｂと、中央部材１００
ａと、下側部材１００ｃとが重なり合った三層構造とな
っている。中央部材１００ａの外周側には、ガス供給機
構４０の配管５６が接続され、Ａｒガスが導入されるガ
ス導入孔１０１ａと、ガス供給機構４０の配管５５が接
続され、ＮＨ３ガスが導入されるガス導入孔１０１ｂ
と、ガス供給機構４０の配管５７が接続され、ＴｉＣｌ
４ガスまたはＣｌＦ３ガスが導入されるガス導入孔１０
１ｃとが設けられている。また、中央部材１００ａの内
周側の全周にわたって、Ａｒガスを吐出するガス吐出孔
１０５ａと、ＮＨ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｂ
と、ＴｉＣｌ４ガスまたはＣｌＦ３ガスを吐出するガス
吐出孔１０５ｃとのそれぞれ複数が、所定のパターンを
繰り返すように設けられている。
【００６４】ガス導入孔１０１ａは、中央部材１００ａ
に設けられた環状の流路１０２ａを介してガス吐出孔１
０５ａと連通しており、ガス導入孔１０１ｂは、上側部
材１００ｂに設けられた環状の流路１０２ｂを介してガ
ス吐出孔１０５ｂと連通しており、ガス導入孔１０１ｃ
は、下側部材１００ｃに設けられた環状の流路１０２ｃ
を介してガス吐出孔１０５ｃと連通している。このよう
にシャワーヘッド１００はマトリックスタイプであり、
Ａｒガス、ＴｉＣｌ４ガスおよびＮＨ３ガスが異なる吐
出孔から吐出され、成膜ガスであるＴｉＣｌ４ガスおよ
びＮＨ３ガスが吐出後に混合されるポストミックス方式
が採用される。また、このシャワーヘッド１００におい
ては、１つおきに配置されたガス吐出孔１０５ａの間に
交互にガス吐出孔１０５ｂまたはガス吐出孔１０５ｃが
配置されているので、ベルジャー１２’’およびチャン
バー１１内に均一にガス吐出することができる。
【００６５】このように、第４の実施形態によれば、ベ
ルジャー１２’’とチャンバー１１との間にシャワーヘ
ッド１００を設けたので、ベルジャーの上方から成膜ガ
スを導入する場合に問題となるベルジャー１２’’内壁
への付着物の付着はほとんど生じない。かつ、ベルジャ
ー１２’’の上部に内壁を周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜１４で構成した蓋体８５を設けたので、ベルジ
ャー１２’’の内壁全体を周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜１４で構成することができ、これによりベルジ
ャー１２’’の内壁全体を腐食し難くしてベルジャーの
寿命を極めて長くすることができる
【００６６】なお、本実施形態におけるシャワーヘッド
１００において、ガス吐出孔１０５ａ、ガス吐出孔１０
５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを配列するパターンは図
１５に示したものに限られるものではなく、均一にガス
吐出することができることを条件に、変更することが可
能である。また、ガス吐出孔１０５ａ、ガス吐出孔１０
５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを一列に配列することは
必須ではなく、例えば、図１７に示すシャワーヘッド１
００’のように、中央部材１００ａ’にＡｒガスを吐出
するガス吐出孔１０５ａを設け、上側部材１００ｂ’に
ＮＨ３ガスを吐出するガス吐出孔１０５ｂを設け、下側
部材１００ｃ’にＴｉＣｌ４ガスまたはＣｌＦ３ガスを
吐出するガス吐出孔１０５ｃを設けた三段の配列として
もかまわない。この場合にも、ガス吐出孔１０５ａ、ガ
ス吐出孔１０５ｂおよびガス吐出孔１０５ｃを配列する
パターンは変更してもよい。さらに、シャワーヘッド１
００の表面に、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を
形成してもよい。
【００６７】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図１８は本発明の第５の実施形態に係るＣＶＤ
成膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置では、
ベルジャーの構造等の一部が第４の実施例と異なってい
るが、他は実質的に同じであるから、図１８中図１４と
同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
【００６８】図１８に示すように、このＣＶＤ成膜装置
においては、例えばセラミックス材料からなる基材１２
１と、周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜１２２とか
らなるベルジャー１２０が半球状に形成されており、こ
の半球状のベルジャー１２０の外周にアンテナ部材とし
てのコイル１２３が巻回され、コイル１２３には高周波
電源１２４が接続されている。また、サセプタ１７には
交流電源２９が接続されており、サセプタ１７に所定の
電力を印加しながらプラズマ処理を行うことができるよ
うに構成されている。ただし、交流電源２９は必須の構
成ではなく、省略することが可能である。チャンバー１
１の底壁には排気管６１が設けられている。
【００６９】本実施形態によれば、ベルジャー１２０の
壁面を表面積／体積の比が小さい球面とすることによ
り、腐食されたり付着物が付着するベルジャー１２内壁
の面積を最小限とすることができ、これに加えてベルジ
ャー１２０内壁の全面を周期律表第３ａ族元素化合物を
含む膜１２２で構成することとにより、ベルジャー１２
０の腐食を一層効果的に防止し、ベルジャー１２０の寿
命を極めて長くすることができる。
【００７０】なお、本実施形態におけるベルジャーの形
状は図１８に示した半球状のものに限られるものではな
く、例えば図１９に示すＣＶＤ成膜装置におけるベルジ
ャー１２０’のように、円筒状の下部１２０’ａの上方
に球面部１２０’ｂが接続されたドーム状に構成しても
よい。この場合に、球面部１２０’ｂの形状は半球に限
られず、必要に応じて、球の部分的な形状とすることが
できる。
【００７１】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図２０は本発明の第６の実施形態に係るＣＶＤ
成膜装置を示す断面図である。本実施形態の装置では、
ベルジャーおよびアンテナの構造が異なる点で第５の実
施例と異なるが他は実質的に同じであるから、図２０中
図１８と同じものには同じ符号を付して説明を省略す
る。
【００７２】図２０に示すように、このＣＶＤ成膜装置
におけるベルジャー１３０は、断面コの字型の有蓋円筒
状の形状を有し、ベルジャー１３０の側壁および天壁は
基材１３２とその内壁を構成する周期律表第３ａ族元素
化合物を含む膜１３１から構成されている。このベルジ
ャー１３０の外周にはアンテナ部材としてのコイル１３
３が巻回されており、コイル１３３には高周波電源１３
４が接続されている。また、ベルジャー１３０の天壁上
方には同じくアンテナ部材としての渦巻き状コイル１３
５が配置されており、渦巻き状コイル１３５には高周波
電源１３６が接続されている。
【００７３】このＣＶＤ成膜装置においては、ベルジャ
ー１３０のシャワーヘッド１００上部からの高さＨは
０．６５〜１０ｃｍとすることが好ましい。また、ベル
ジャー１３０のウエハＷ上面からの高さｈは３．８〜３
０ｃｍとすることが好ましい。より好ましいＨの範囲は
０．６５〜５ｃｍ、ｈの範囲は３．８〜２０ｃｍであ
る。
【００７４】上記のように構成されたＣＶＤ成膜装置に
おいては、コイル１３３および渦巻き状コイル１３５に
高周波電力を供給することによりベルジャー１３０内に
誘導電磁界を形成し、この高周波電界によりプラズマを
生成し、上記の実施形態と同様にしてＣＶＤ成膜を行う
ことができる。このように、第１から第５の実施形態と
は誘導電界を形成する手法の異なる本実施形態のＣＶＤ
成膜装置においても、ベルジャー１３０の内壁に周期律
表第３ａ族元素化合物を含む膜１３１を形成することに
より、プラズマやクリーニングガスが接触してもベルジ
ャー１３０を腐食し難くすることができ、ベルジャー１
３０の寿命を長くすることができる。
【００７５】なお、以上の実施形態ではＣＶＤ成膜装置
としてＴｉＮ薄膜形成用のものについて示したが、これ
に限らず他の膜を形成するものであってもよい。特に、
Ｔｉ含有材料またはＳｉ含有材料を成膜する際には塩素
含有ガスを原料ガスとして用いるので、本発明はこれら
の材料を成膜する装置に対して有効である。このような
材料としては、ＴｉＮの他、Ｔｉ、ＴｉＳｉＮや、近
時、低誘電率の層間絶縁膜として用いられているＳｉＯ
Ｆ等のｌｏｗｋ材料、さらにはＣｕのバリアやエッチン
グストップとして用いられているＳｉＮが挙げられる。
また、Ｔａ含有材料を成膜するものであってもよい。Ｔ
ａ含有材料としてはバリア膜として用いられているＴ
ａ、ＴａＮ、キャパシターの絶縁膜として用いられてい
るＴａ２Ｏ５が挙げられる。さらに、Ｔａ２Ｏ５と同様
にキャパシターの絶縁膜として用いられるＢＳＴ、Ｒｕ
Ｏ、ＺｒＯの成膜に適用することもできる。
【００７６】次に本発明の第７の実施形態について説明
する。図２１は、本発明の第７の実施形態に係るＣＶＤ
成膜装置を示す断面図である。このＣＶＤ成膜装置１５
０はＷＳｉ成膜用のものであり、アルミニウム等の金属
からなるチャンバー（処理容器）１５２を有しており、
このチャンバー１５２内には、ウエハＷ（被処理体）を
載置するためのサセプタ１５３が設けられている。サセ
プタ１５３は円筒状の支持部材１５４により支持されて
いる。ウエハＷの外側上方を覆うようにシールドリング
１５５が設けられている。このシールドリング１５５
は、支持部材１５４に支持されており、サセプタ１５３
の裏面等、下部側への成膜を防止、および後述するハロ
ゲンランプ１５７の熱線が上方に照射されることを防止
するとともに、クリーニング時にクリーニングガスの流
路を確保する機能を有している。サセプタ１５３の真下
の処理室底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過
窓１５６が設けられ、その下方にはハロゲンランプ１５
７を収容する加熱室１５８が設けられている。ハロゲン
ランプ１５７から放出された熱線は、透過窓１５６を透
過してサセプタ１５３の下面を照射してこれを加熱し得
るようになっている。チャンバー１５２の天井部には、
処理ガスや洗浄ガス等を導入するためのシャワーヘッド
１５９が設けられている。このシャワーヘッド１５９の
下面には多数のガス吐出孔１６０が形成されており、そ
の上面にはガス導入管１６１が接続されている。そし
て、このガス導入管１６１には、例えばそれぞれＷＦ６
ガスおよびＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを供給する処理ガス源１
６２，１６３が接続されており、さらに、ＣｌＦ３ガス
等のハロゲン含有洗浄ガスを供給する洗浄ガス源１６４
が接続されている。また、チャンバー１５２の底部近傍
には排気口１６５が設けられており、図示しない真空ポ
ンプによりこの排気口１６５を介してチャンバー１５２
内が排気され、その中が、例えば０．７Ｔｏｒｒの真空
度に維持し得るようになっている。
【００７７】このＣＶＤ成膜装置１５０において、チャ
ンバー１５２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含
む膜１５２ａで構成することができる。このようにする
ことで、チャンバー１５２のＣｌＦ３ガス等のハロゲン
含有ガスに対する耐食性を高くすることができ、処理ガ
スによる成膜処理の後、ＣｌＦ３ガスからなる洗浄ガス
に切り換えて洗浄ガスをチャンバー１５２内に導入し、
チャンバー１５２内をｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングする
際に、チャンバー１５２をエッチングされ難くすること
ができる。
【００７８】また、サセプタ１５３、支持部材１５４、
シールドリング１５５、シャワーヘッド１５９として、
それぞれの基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む
膜１５３ａ、１５４ａ、１５５ａ、１５９ａを形成した
構成とすることができる。これにより、これらの部材の
ＣｌＦ３ガス等のハロゲン含有ガスに対する耐食性を高
くすることができ、クリーニングの際にこれらの部材を
エッチングされ難くすることができる。
【００７９】次に本発明の第８の実施形態について説明
する。図２２は、本発明の第８の実施形態に係るプラズ
マエッチング処理装置を示す断面図である。このプラズ
マエッチング処理装置２００は、電極板が上下平行に対
向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量型平
行平板エッチング装置として構成されている。
【００８０】このプラズマエッチング処理装置２００
は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）され
たアルミニウムからなり円筒状をなすチャンバー２０２
を有しており、このチャンバー２０２内の底部には、ウ
エハＷを載置するための略円柱状のサセプタ２０３が設
けられている。サセプタ２０３内には図示しない冷媒体
流路が設けられており、そこを通流する液体窒素等の冷
媒により前記サセプタ２０３を介してウエハＷが冷却さ
れる。このサセプタ２０３は下部電極として機能する。
【００８１】前記サセプタ２０３は、その上中央部が凸
状の円板状に成形され、その上にウハＷと略同形の静電
チャック２０４が設けられている。静電チャック２０４
は、絶縁材の間に電極２０５が介在されており、電極２
０５に直流電源２０６から例えば１．５ｋＶの直流電圧
が印加されることにより、例えばクーロン力によってウ
エハＷを静電吸着する。前記サセプタ２０３の上端周縁
部には、静電チャック２０４上に載置されたウエハＷを
囲むように、環状のフォーカスリング２０７が配置され
ている。このフォーカスリング２０７によりエッチング
の均一性が向上される。サセプタ２０３は、昇降機構２
０８により昇降可能となっており、サセプタ２０３の下
方中央の駆動部分は大気雰囲気となっており、その部分
はベローズ２０９で覆われ、真空部分と大気部分が分離
されている。
【００８２】前記サセプタ２０３上方には、このサセプ
タ２０３と平行に対向して上部電極２１０が設けられて
いる。この上部電極２１０は、絶縁材２１５を介して、
チャンバー２０２の上部に支持されており、サセプタ２
０３との対向面を構成するとともに多数のガス吐出孔２
１２を有する電極板２１１と、この電極板２１１を支持
し例えば表面がアルマイト処理されたアルミニウムから
なる電極支持体２１３とによって構成されている。電極
板２１１の下面外周部にはシールドリング２２０が設け
られている。前記電極支持体２１３にはガス導入口２１
６が設けられ、このガス導入口２１６には、ガス導入管
２１７が接続されている。そして、このガス導入管２１
７には、エッチングガスとして例えばＣＦ４ガス等のハ
ロゲン含有ガスを導入するための処理ガス源２１８と、
エッチングガスとしてＯ２ガス等の他のガスを導入する
ための処理ガス源２１９とが接続されており、これら処
理ガスがガス導入管２１７、ガス導入口２１６を経て電
極支持体２１３の内部に至り、電極板２１１のガス吐出
孔２１２からチャンバー２０２内に吐出される。チャン
バー２０２の底部近傍には排気口２２１が設けられてお
り、図示しない真空ポンプによりこの排気口２２１を介
してチャンバー２０２内が排気され、その中が所定の真
空状態に維持し得るようになっている。またチャンバー
２０２の内周面にはエッチングの際の副生成物がチャン
バー２０２の内壁に付着することを防止するためのデポ
シールド２２２が着脱自在に設けられている。さらにチ
ャンバー２０２の側壁にはゲートバルブ２２３が設けら
れており、このゲートバルブ２２３を開にした状態でウ
エハＷの搬入出が行われる。
【００８３】上部電極２１０には、整合器２２４を介し
てプラズマ形成用の第１の高周波電源２２５が接続され
ている。この第１の高周波電源２２５から上部電極２１
０に例えば６０ＭＨｚの高周波電力を印加することによ
りチャンバー２０２内にプラズマを形成する。下部電極
としてのサセプタ２０３には、イオン引き込み用の第２
の高周波電源２２７が接続されており、その給電線には
整合器２２６が介在されている。この第２の高周波電源
２２７からサセプタ２０３に例えば２ＭＨｚの高周波電
力を印加することによりエッチングの際にウエハＷにイ
オンを引き込む。
【００８４】このプラズマエッチング装置２００におい
て、チャンバー２０２の内壁、すなわちデポシールド２
２２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２２
２ａで構成することができる。また、チャンバー２０２
内に配置された部材である、サセプタ２０３、フォーカ
スリング２０７、上部電極２１０の電極板２１１、シー
ルドリング２２０として、それぞれの基材上に周期律表
第３ａ族元素化合物を含む膜２０３ａ、２０７ａ、２１
１ａ、２２０ａを形成した構成とすることができる。
【００８５】このようなプラズマエッチング装置２００
においては、ウエハＷをチャンバー２０２内に搬入し、
チャンバー２０２を所定の真空度に維持し、ウエハＷを
静電チャック２０４に吸着させた状態でエッチングのた
めの処理ガスを導入しつつ、上部電極２１０に高周波電
力を印加してチャンバー２０２内にプラズマを形成し、
ウエハＷ上の所定の膜にエッチング処理を施すが、チャ
ンバー２０２の内壁を周期律表第３ａ族元素化合物を含
む膜２２２ａで構成することにより処理ガスとして用い
るハロゲン含有ガスに対するチャンバー２０２の耐食性
を高めることができる。また、上記の部材をそれぞれの
基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２０３
ａ、２０７ａ、２１１ａ、２２０ａを形成した構成とす
ることにより、これらの部材のハロゲン含有ガスに対す
る耐食性を高めることができる。
【００８６】次に本発明の第９の実施形態について説明
する。図２３は、本発明の第９の実施形態に係るＲＴＰ
装置を示す断面図である。このＲＴＰ装置は、ウエハＷ
に不純物をドープした後のアニール処理等に適用され
る。図２３において、ＲＴＰ装置２５０はチャンバー２
５１を有し、このチャンバー２５１は上部チャンバー２
５１ａおよび下部チャンバー２５１ｂに分離可能となっ
ている。上部チャンバー２５１ａおよび下部チャンバー
２５１ｂの間には石英窓２５２が設けられている。チャ
ンバー２５１の上方には発熱部２５３が着脱可能に設け
られている。発熱部２５３は、水冷構造のジャケット２
５４と、その下面に複数配列されたタングステンランプ
２５５とを有している。チャンバー２５１の下方には半
導体ウエハＷを保持する水冷構造のプラテン２５６が着
脱可能に設けられている。このプラテン２５６の上面に
はウエハ支持ピン２５７が設けられており、ウエハＷは
このウエハ支持ピン２５７に支持される。発熱部２５３
のジャケット２５４と上部チャンバー２５１ａとの間、
上部チャンバー２５１ａと石英窓２５２との間、石英窓
２５２と下部チャンバー２５１ｂとの間、下部チャンバ
ー２５１ｂとプラテン２５６との間にはシール部材Ｓが
介在されており、チャンバー２５１は気密状態となる。
チャンバー２５１内は図示しない排気装置により減圧可
能となっている。
【００８７】このようなＲＴＰ装置においては、チャン
バー２５１内にウエハＷをセットし、その中に気密な空
間を形成し、排気装置により排気してその中を真空状態
とする。次いで、発熱部２５３のタングステンランプ２
５５をオンにすると、タングステンランプ２５５で発生
した熱が石英窓２５２を通過してウエハＷに至り、ウエ
ハＷが急速に加熱される。加熱が終了した後は、チャン
バー２５１内を大気圧に戻し、発熱部２５３を退避させ
るとともに、プラテン２５６を下降させてウエハＷを急
速に冷却する。このようにして、所望の急速加熱処理が
実現される。
【００８８】ここで、下部チャンバー２５１ｂの内壁を
周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２５１ｃで構成す
ることができる。また、プラテン２５６として、基材上
に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜２５６ａを形成
した構成とすることができる。周期律表第３ａ族元素化
合物を含む膜は耐熱性も高いので、上記のような加熱処
理に対しても高い耐性を示す。
【００８９】なお、上記実施形態では基板として半導体
ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず液
晶表示装置（ＬＣＤ）のガラス基板であってもよい。
【００９０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
その処理容器内で被処理基板の処理を行う処理装置にお
いて、処理容器の内壁に周期律表第３ａ族元素化合物を
含む膜を形成するが、このような膜は耐食性が高いの
で、プラズマやクリーニングガス等の高腐食性の雰囲気
で被処理基板の処理やクリーニング等を行っても腐食さ
れ難い処理装置を提供することができる。また、本発明
の処理装置をベルジャーを用いた処理装置に適用する場
合には、ベルジャー内壁に周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜を形成することにより、ベルジャーの腐食の問
題が生じ難い処理装置が実現される。
【００９１】さらに、ベルジャーの上方から処理ガスを
導入するタイプの処理装置は、ベルジャー内壁に付着物
が付着しやすく、導電性膜が付着してプラズマが減衰
し、成膜が困難になる場合が生じるが、前記ベルジャー
内にプラズマ生成ガスを吐出するプラズマ生成ガス吐出
部と、前記チャンバーの上部に吐出口を有する処理ガス
吐出部とを設けることにより、成膜ガスがベルジャーの
内壁にほとんど到達せず、ベルジャー内壁には処理ガス
に起因する付着物がほとんど付着しない処理装置が実現
される。
【００９２】さらにまた、周期律表第３ａ族元素化合物
を含む膜をベルジャーの内壁に形成するとともに、ガス
供給手段は、前記ベルジャー内にプラズマ生成ガスを吐
出するプラズマ生成ガス吐出部と、前記チャンバーの上
部に吐出口を有する処理ガス吐出部とを設けることによ
り、ＩＣＰ−ＣＶＤ等のベルジャーを用いたプラズマＣ
ＶＤ方式の成膜処理を、ベルジャーの腐食の問題を生じ
ることなく、かつベルジャー内壁への処理ガスに起因す
る付着物をほとんど付着させることなく行うことが可能
な処理装置が実現される。
【００９３】さらにまた、前記処理装置に用いられる部
材の基材上に周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜を形
成することにより、プラズマやクリーニングガス等の高
腐食性の雰囲気に曝されても腐食され難い耐食性部材が
実現される。
【００９４】さらにまた、チャンバー上部にベルジャー
が設けられた処理装置において、前記チャンバーと前記
ベルジャーとの間に設けられ、その内周側の全周にわた
って処理ガスを吐出する複数の吐出口が設けられた環状
のガス供給手段を具備することにより、処理を施す被処
理基板に近い位置から処理ガスを均一に供給することが
できる処理装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ成膜装置
を示す断面図。
【図２】エッチングによる腐食試験のサンプルおよび評
価基準を示す図。
【図３】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝０．４３の際の
溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図４】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝０．６６の際の
溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図５】Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比＝１．５０の際の
溶射膜のＸ線回折パターンを示す図。
【図６】溶射膜のＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比を変化さ
せた場合における複合酸化物の比率を示すグラフ。
【図７】溶射膜のＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比とプラズ
マによる削れ量との関係を示す図。
【図８】ＹＡＧを用いて溶射を行った際の溶射膜のＸ線
回折パターンを示す図。
【図９】膜厚と絶縁破壊電圧との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ成膜装
置を示す断面図。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るＣＶＤ成膜装
置を示す断面図。
【図１２】ガス吐出部材の他の例を示す斜視図。
【図１３】ガス吐出部材のさらに他の例を示す斜視図。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係るＣＶＤ成膜装
置を示す断面図。
【図１５】図１４に示したＣＶＤ成膜装置のシャワーヘ
ッドを示す斜視図。
【図１６】図１５に示したシャワーヘッドの断面図。
【図１７】シャワーヘッドの他の例を示す図。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係るＣＶＤ成膜装
置を示す断面図。
【図１９】図１８に示したＣＶＤ成膜装置の変形例を示
す断面図。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係るＣＶＤ成膜装
置を示す断面図。
【図２１】本発明の第７の実施形態に係る処理装置およ
び耐食性部材が適用されるＣＶＤ成膜装置を示す断面
図。
【図２２】本発明の第８の実施形態に係る処理装置およ
び耐食性部材が適用されるプラズマエッチング処理装置
を示す断面図。
【図２３】本発明の第９の実施形態に係る処理装置およ
び耐食性部材が適用されるＲＴＰ装置を示す断面図。
【符号の説明】
１１；チャンバー １２，１２’，１２’’，１２０，１２０’，１３０；
ベルジャー １３；基材 １４；周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜 ３０，７０，１００，１００’；シャワーヘッド ４０；ガス供給機構 ４１；ＣｌＦ３供給源 ４２；ＴｉＣｌ４供給源 ４３；第１のＡｒ供給源 ４４；第２のＡｒ供給源 ４５；ＮＨ３供給源 ７１，７２；ガス吐出部材 Ｗ；半導体ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｃ２３Ｆ 4/00 Ｚ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｅ 21/31 Ｃ Ｂ 21/302 Ｎ

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板を収容する処理容器と、 前記処理容器内の被処理基板に処理を施す処理機構とを
    具備する処理装置であって、 前記処理容器は、その内壁が周期律表第３ａ族元素化合
    物を含む膜からなることを特徴とする処理装置。
  2. 【請求項２】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む
    膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とから
    実質的になることを特徴とする請求項１に記載の処理装
    置。
  3. 【請求項３】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む
    膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になることを
    特徴とする請求項２に記載の処理装置。
  4. 【請求項４】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む
    膜におけるＡｌ２Ｏ ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上で
    あることを特徴とする請求項３に記載の処理装置。
  5. 【請求項５】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含む
    膜は、溶射膜であることを特徴とする請求項１から請求
    項４のいずれか１項に記載の処理装置。
  6. 【請求項６】 前記処理機構は、被処理基板にプラズマ
    処理を施すことを特徴とする請求項１から請求項５のい
    ずれか１項に記載の処理装置。
  7. 【請求項７】 前記処理機構は、処理容器内に腐食性ガ
    スを供給して処理を施すことを特徴とする請求項１から
    請求項５のいずれか１項に記載の処理装置。
  8. 【請求項８】 前記処理機構は、被処理基板に加熱処理
    を施すことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれ
    か１項に記載の処理装置。
  9. 【請求項９】 被処理基板を収容するチャンバーと、 チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、 ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手
    段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手
    段と、 処理ガスを供給するガス供給手段とを具備し、ベルジャ
    ー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成して
    処理を行う処理装置であって、 前記ベルジャーは、その内壁が周期律表第３ａ族元素化
    合物を含む膜からなることを特徴とする処理装置。
  10. 【請求項１０】 被処理基板を収容するチャンバーと、 チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、 ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手
    段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手
    段と、 プラズマ生成ガスおよび処理ガスを供給するガス供給手
    段とを具備し、ベルジャー内に形成された誘導電磁界に
    よりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、 前記ベルジャーは、その内壁が周期律表第３ａ族元素化
    合物を含む膜からなり、 前記ガス供給手段は、前記ベルジャー内にプラズマ生成
    ガスを吐出するプラズマ生成ガス吐出部と、前記チャン
    バーの上部に吐出口を有する処理ガス吐出部とを有する
    ことを特徴とする処理装置。
  11. 【請求項１１】 前記ガス供給手段は、前記ベルジャー
    の上部に設けられたシャワーヘッドを有し、前記処理ガ
    ス吐出部は、前記シャワーヘッドから前記チャンバーの
    上部まで延びていることを特徴とする請求項１０に記載
    の処理装置。
  12. 【請求項１２】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とか
    ら実質的になることを特徴とする請求項９から請求項１
    １のいずれか１項に記載の処理装置。
  13. 【請求項１３】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になること
    を特徴とする請求項１２に記載の処理装置。
  14. 【請求項１４】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上
    であることを特徴とする請求項１３に記載の処理装置。
  15. 【請求項１５】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、溶射膜であることを特徴とする請求項９から請
    求項１４のいずれか１項に記載の処理装置。
  16. 【請求項１６】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜の厚さは５０μｍ以上であることを特徴とする請求
    項９から請求項１５のいずれか１項に記載の処理装置。
  17. 【請求項１７】 被処理基板を収容するチャンバーと、 チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、 ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手
    段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手
    段と、 プラズマ生成ガスおよび処理ガスを供給するガス供給手
    段とを具備し、ベルジャー内に形成された誘導電磁界に
    よりプラズマを形成して処理を行う処理装置であって、 前記ガス供給手段は、前記ベルジャー内にプラズマ生成
    ガスを吐出するプラズマ生成ガス吐出部と、前記チャン
    バーの上部に吐出口を有する処理ガス吐出部とを有する
    ことを特徴とする処理装置。
  18. 【請求項１８】 前記ガス供給手段は、前記ベルジャー
    の上部に設けられたシャワーヘッドを有し、前記処理ガ
    ス吐出部は、前記シャワーヘッドから前記チャンバーの
    上部まで延びていることを特徴とする請求項１７に記載
    の処理装置。
  19. 【請求項１９】 前記チャンバーは、その内壁が周期律
    表第３ａ族元素化合物を含む膜からなることを特徴とす
    る請求項９から請求項１８のいずれか１項に記載の処理
    装置。
  20. 【請求項２０】 被処理基板を処理する処理装置に用い
    られる耐食性部材であって、基材と、その上に形成され
    た周期律表第３ａ族元素化合物を含む膜とを具備するこ
    とを特徴とする耐食性部材。
  21. 【請求項２１】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、周期律表第３ａ族元素化合物とＡｌ２Ｏ３とか
    ら実質的になることを特徴とする請求項２０に記載の耐
    食性部材。
  22. 【請求項２２】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、Ｙ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とから実質的になること
    を特徴とする請求項２１に記載の耐食性部材。
  23. 【請求項２３】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜におけるＡｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３重量比が０．５以上
    であることを特徴とする請求項２２に記載の耐食性部
    材。
  24. 【請求項２４】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜は、溶射膜であることを特徴とする請求項２０から
    請求項２３のいずれか１項に記載の耐食性部材。
  25. 【請求項２５】 前記周期律表第３ａ族元素化合物を含
    む膜の厚さは５０μｍ以上であることを特徴とする請求
    項２０から請求項２４のいずれか１項に記載の耐食性部
    材。
  26. 【請求項２６】 被処理基板を収容するチャンバーと、 チャンバーの上方に設けられたベルジャーと、 ベルジャー内に誘導電磁界を形成するためのアンテナ手
    段と、 前記アンテナ手段に高周波電力を印加する高周波印加手
    段と、 前記チャンバーと前記ベルジャーとの間に設けられ、そ
    の内周側の全周にわたって処理ガスを吐出する複数の吐
    出口が設けられた環状のガス供給手段とを具備し、ベル
    ジャー内に形成された誘導電磁界によりプラズマを形成
    して処理を行うことを特徴とする処理装置。
  27. 【請求項２７】 前記ベルジャーは、半球状であること
    を特徴とする請求項２６に記載の処理装置
  28. 【請求項２８】 前記ベルジャーは、円筒状の部分と、
    この円筒状の部分の上方に形成された球面状の部分とを
    有するドーム状であることを特徴とする請求項２６に記
    載の処理装置。
  29. 【請求項２９】 前記ベルジャーは、有蓋筒状であるこ
    とを特徴とする請求項２６に記載の処理装置。
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