JP2003197616A

JP2003197616A - 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003197616A
Application number: JP2001396182A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kawai; 和彦河合; Akira Takamatsu; 朗高松; Kenji Tsuji; 兼司辻
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガスの分解反応
系に窒素や窒素化合物ガスが存在することを防止し、酸
化窒素（ＮＯｘ）の生成を防止する。【解決手段】基板（ウエハ）をプラズマＣＶＤ装置１
００のＣＶＤチャンバ１０１内に搭載し、テトラエトキ
シシランや酸素等の原料ガスを供給することにより、基
板（ウエハ）の上部に酸化シリコン膜を堆積した後、Ｃ
ＶＤチャンバ１０１の底部や側壁に付着した酸化シリコ
ンを、ＰＦＣガスを供給することによって除去し、ＣＶ
Ｄチャンバ１０１から排出されたＰＦＣガスを酸素等の
添加ガスＡＧによって分解する場合において、ターボ分
子ポンプ１０２や補助用ドライブポンプ１０４の駆動の
際に、パージガスＰＧとして窒素ガスもしくは窒素化合
物よりなるガスを含まない不活性ガスを供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、パーフ
ロロ化合物（ＰＦＣ）ガスを用いる半導体装置の製造装
置および半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置は、半導体基板上に、絶縁膜
や導電性膜等の堆積およびこれらの膜のエッチング（パ
ターニング）を繰り返すことによって形成される。従っ
て、半導体装置の製造方法においては、絶縁膜や導電性
膜等の堆積工程やエッチング工程が欠かせないものとな
っている。

【０００３】例えば、半導体基板上に絶縁膜として酸化
シリコン膜を形成する場合には、テトラエトキシシラン
（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）と酸素（Ｏ₂）を供給しながら気
相成長させる方法がある。このような膜の形成は、ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて行われ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように気相成長に
より膜を形成する場合は、半導体基板上のみならず、装
置の側壁や底部にも成膜成分が堆積することから、膜を
形成した後には、クリーニングガスを供給することによ
り、装置内に堆積した成膜成分を除去している。

【０００５】このクリーニングガスには、パーフロロ化
合物（ＰＦＣ：per-fluoro-compounds)が用いられる。
具体的には、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆もしくはＳＦ₆等が用いられ
る。

【０００６】また、酸化シリコン膜等のエッチングの際
にもＰＦＣガスが用いられる。クリーニングやエッチン
グの際に生じる反応については、後述する実施の形態の
欄で詳細に説明する。

【０００７】この半導体装置の製造工程で用いられるＰ
ＦＣガスは、温暖化係数が大きく、例えば、ＣＯ₂（二
酸化炭素）を１とした場合、その数値は、６０００〜２
４０００となる。

【０００８】従って、半導体装置の製造工程で用いられ
たＰＦＣガスを大気中に放出することは地球環境に悪影
響を及ぼすため、ＰＦＣガスを分解して放出する必要が
ある。例えば、ＰＦＣガスとＨ₂Ｏ（水蒸気）とを反応
させ、二酸化炭素（ＣＯ₂）やフッ化水素（ＨＦ）等の
温暖化係数が小さい物質に分解する。

【０００９】一方、前述した気相成長やエッチングは減
圧下で行われることが多く、減圧ポンプがＣＶＤ装置や
エッチング装置に組み込まれている。この減圧ポンプに
は、駆動部の軸保護（軸シール）のため、窒素（Ｎ₂）
ガスを供給しながら駆動される。

【００１０】また、減圧ポンプ内に高濃度の原料ガスや
エッチングガスが侵入することによる故障を防止するた
めにも、これらのガスの希釈用ガスとして窒素ガスが用
いられている。また、減圧ポンプ内に反応生成物が堆積
することを防止するために、窒素ガスが減圧ポンプ内に
供給される。

【００１１】しかしながら、このような減圧ポンプ内に
供給される窒素が、前述したＰＦＣの分解反応の系に存
在すると、酸化窒素（ＮＯｘ）が生成する恐れがある。
このような酸化窒素の中には毒性を有するものがあり、
さらに、有機物と反応すると爆発性のあるニトロ化合物
を生成し得る。

【００１２】従って、酸化窒素を除去する必要がある
が、かかる酸化窒素を除去することは容易ではなく、Ｐ
ＦＣガスの分解反応系に窒素ガスが存在することが問題
となり得る。

【００１３】本発明の目的は、半導体装置の製造装置に
おいて、ＰＦＣガスの分解反応系に窒素や窒素化合物ガ
スが存在することを防止し、酸化窒素の生成を防止する
ことにある。

【００１４】また、本発明の他の目的は、酸化窒素の生
成の恐れをなくすことにより、地球環境に配慮した半導
体装置の製造方法を提供することにある。

【００１５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】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、
次のとおりである。

【００１７】本発明の半導体装置の製造装置は、ＰＦＣ
ガスを供給しながら半導体基板表面の処理を行う半導体
装置の製造装置であって、前記半導体基板表面の処理を
行う処理部と、前記ＰＦＣガスを酸素もしくは酸素化合
物よりなるガスを用いて分解する分解部と、前記処理部
に設けられた減圧ポンプと、前記減圧ポンプにガスを供
給するガス供給部と、を有し、前記減圧ポンプに供給さ
れるガスは、窒素ガスもしくは窒素化合物よりなるガス
を含有しないものである。

【００１８】本発明の半導体装置の製造装置は、ＰＦＣ
ガスを供給しながら半導体基板表面の処理を行う半導体
装置の製造装置であって、前記半導体基板表面の処理を
行う処理部と、前記ＰＦＣガスを酸素もしくは酸素化合
物よりなるガスを用いて分解する分解部と、前記処理部
と分解部との間に設けられた減圧ポンプと、前記減圧ポ
ンプに窒素ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを含有
しない不活性ガスを供給するガス供給部と、を有するも
のである。

【００１９】前記ＰＦＣガスの分解は、減圧下もしくは
大気圧下で行うことができる。

【００２０】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）減圧ポンプが接続された処理部とＰＦＣガス分解
部とを有する製造装置を準備する工程と、（ｂ）前記処
理部内に半導体基板を設置し、化学気相成長法により前
記半導体基板上に膜を形成する工程と、（ｃ）前記処理
部内をＰＦＣガスを供給しながらクリーニングする工程
と、（ｄ）前記（ｃ）工程で用いられた前記ＰＦＣガス
を、前記ＰＦＣガス分解部において、酸素もしくは酸素
化合物よりなるガスを用いて分解する工程と、を有し、
前記（ｂ）および（ｃ）工程は、前記減圧ポンプに、窒
素ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを含有しない不
活性ガスを供給しながら行われるものである。

【００２１】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
（ａ）減圧ポンプが接続された処理部とＰＦＣガス分解
部とを有する製造装置を準備する工程と、（ｂ）前記処
理部内に、その上部に膜が形成された半導体基板を設置
し、前記膜をＰＦＣガスを供給しながらエッチングする
工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程で用いられた前記ＰＦＣ
ガスを、前記ＰＦＣガス分解部において、酸素もしくは
酸素化合物よりなるガスを用いて分解する工程と、を有
し、前記（ｂ）工程は、前記減圧ポンプに、窒素ガスも
しくは窒素化合物よりなるガスを含有しない不活性ガス
を供給しながら行われるものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【００２３】（実施の形態１）まず、本実施の形態の半
導体装置の製造方法に用いるプラズマＣＶＤ装置および
当該装置に接続されるＰＦＣ分解装置について説明す
る。

【００２４】図１に、プラズマＣＶＤ装置および当該装
置に接続されるＰＦＣ分解装置の概略図を示す。

【００２５】図示するように、プラズマＣＶＤ装置１０
０は、成膜処理が行われるＣＶＤチャンバ１０１を有
し、ＣＶＤチャンバ１０１の下部には、高真空ポンプで
あるターボ分子ポンプ１０２が接続されている。このタ
ーボ分子ポンプ１０２によって、ＣＶＤチャンバ１０１
内が減圧状態に保たれる。

【００２６】図２に、ＣＶＤチャンバ１０１の内部構造
の一例を示す。図示するように、ＣＶＤチャンバ１０１
内には、半導体基板（ウエハ）１が搭載されるサセプタ
（ステージ）２０１があり、その上部には、電極を兼ね
たシャワープレート２０２が設置されている。このシャ
ワープレート２０２に、高周波電位Ｅｖを印加すること
により、半導体基板１（サセプタ）と、シャワープレー
ト（高周波電極）２０２との間にプラズマを発生させ
る。このプラズマにより、原料ガスが、活性状態に励起
され、気相成長（成膜）が促進される。

【００２７】また、ターボ分子ポンプ１０２には、排気
管Ｔが接続されており、この排気管Ｔの先端は、工場ダ
クト１０５に接続されている。この排気管Ｔを通じて、
ＣＶＤチャンバ１０１内に供給される原料ガスやクリー
ニングガス（ＰＦＣガス）等が排出され、また、ＣＶＤ
チャンバ１０１内に堆積した成膜成分等が除去される。
なお、排気管Ｔの途中には、補助用ドライブポンプ１０
４が接続されており、前述のターボ分子ポンプ１０２お
よび補助用ドライブポンプ１０４の一方もしくは両方を
制御することにより、ＣＶＤチャンバ１０１や後述する
ＰＦＣ分解装置内の減圧状態を制御することができる。
以下、ターボ分子ポンプ１０２および補助用ドライブポ
ンプ１０４を減圧ポンプという。

【００２８】これらの減圧ポンプ（１０２、１０４）に
は、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスが、パージガスＰ
Ｇとして供給される。１０２ａおよび１０４ａは、パー
ジガス供給部である。

【００２９】ここで、このパージガスＰＧには、窒素ガ
スもしくは窒素化合物よりなるガスを含有しない不活性
ガスを用いる。このような不活性ガスとして、Ａｒの
他、キセノン（Ｘｅ）やクリプトン（Ｋｒ）等を用いる
ことができる。

【００３０】このパージガスＰＧは、減圧ポンプ（１０
２、１０４）の駆動部を構成する軸の保護（軸シール）
のため供給される。また、減圧ポンプ（１０２、１０
４）や排気管Ｔ内に、高濃度の原料ガスやクリーニング
ガスが侵入することによる腐食を防止し、また、ポンプ
や排気管内に侵入し得る反応生成物等の異物を除去する
ために供給される。

【００３１】また、ターボ分子ポンプ１０２と補助用ド
ライブポンプ１０４との間の排気管Ｔには、ＰＦＣ分解
装置１０３が接続され、かかる装置内で、ＣＶＤチャン
バ１０１内のクリーニングガスとして用いられるＰＦＣ
ガスが分解され、排出される。このＰＦＣ分解装置１０
３には、添加ガスＡＧとして、Ｏ₂（酸素）やＨ₂Ｏ（水
蒸気）が供給される。１０３ａは、添加ガス供給部を示
す。図１においては、ＰＦＣ分解装置１０３の上部の排
気管Ｔ部に、添加ガス供給部１０３ａを接続している
が、ＰＦＣ分解装置１０３に直接添加ガス供給部１０３
ａを接続してもよい。

【００３２】図３に、ＰＦＣ分解装置の一例を示す。図
示する装置は、プラズマ式と呼ばれるもので、プラズマ
のエネルギーを利用してＰＦＣを分解するものである。
なお、プラズマ式の他、触媒式、燃焼式のＰＦＣ分解装
置を用いることも可能である。触媒式は、触媒によって
分解反応を促進するものであり、燃焼式は、熱によって
分解反応を促進するものである。

【００３３】図３に示すように、プラズマ式のＰＦＣ分
解装置１０３の内部には、コイルＣが設置されており、
このコイルに電流を流すことによってＰＦＣ分解装置内
にプラズマが生じる。このプラズマにより、ＰＦＣガス
や添加ガスが活性化し、分解反応が促進される。なお、
図中の１０３ｂは、コイルＣへ高周波電力を供給し、コ
イルＣにてガスをプラズマ化する高周波を発生させ安定
制御を行う制御部である。また、ＰＦＣガスの分解は、
減圧下で行ってもよいし、また、大気圧下で行ってもよ
い。

【００３４】図４に、ＰＦＣガスの一種であるＣＦ₄の
分解反応式を示す。図示するように、ＣＦ₄とＨ₂Ｏが反
応することにより二酸化炭素（ＣＯ₂）とフッ化水素
（ＨＦ）が生成する。なお、ＰＦＣガスの分解には、Ｈ
₂Ｏの他、酸素等、酸素原子を含むガスを用いることが
できる。

【００３５】このように、本実施の形態のプラズマＣＶ
Ｄ装置１００においては、その排気管ＴにＰＦＣ分解装
置１０３を接続したので、温暖化係数の高いＰＦＣガス
を分解し、地球温暖化ガスの排出を低減することができ
る。

【００３６】また、減圧ポンプ（１０２、１０４）を保
護するために供給されるパージガスＰＧとして、アルゴ
ン（Ａｒ）等の窒素ガスもしくは窒素化合物よりなるガ
スを含有しない不活性ガスを用いたので、例えば、ＣＶ
Ｄチャンバ１０１から供給されるＰＦＣガスを添加ガス
供給部１０３ａから供給されるＯ₂（酸素）やＨ₂Ｏ（水
蒸気）を添加しプラズマ処理する時にパージガス供給部
１０２ａから供給される窒素もしくは窒素化合物が同時
に存在した場合、これらの混合ガスがプラズマ処理され
ることで発生するＮとＯが再結合することでできる有害
なＮＯｘの発生を防止することができる。なお、ＰＦＣ
ガス等の分解によって生じる酸素含有物質と、窒素等と
の化学反応によってもＮＯｘが生成し得るが、このＮｏ
ｘの発生も防止することができる。

【００３７】即ち、減圧ポンプ（１０２、１０４）を保
護するために供給されるパージガスＰＧとして、窒素ガ
スもしくは窒素化合物よりなるガスを用いた場合には、
減圧ポンプ（１０２）のパージガスＰＧが、ＰＦＣガス
およびＰＦＣガスの分解に必要なＯ₂（酸素）やＨ₂Ｏ
（水蒸気）と同時にＰＦＣ分解装置１０３内でプラズマ
処理されることにより有害なＮＯｘが発生する。また、
減圧ポンプ（１０４）をＰＦＣ分解装置１０３の排気側
に設けた場合、前記ＮＯｘ以外に、ＰＦＣ分解装置１０
３から排気された反応性酸素（例えば、Ｏ₃）または酸
素を含む反応性ガスと、減圧ポンプ（１０４）のパージ
ガスＰＧが反応し、有害なＮＯｘが発生する場合があ
る。さらに、このＮＯｘは、有機化合物と反応し、ニト
ロ化合物を生成する恐れがあり、ＮＯｘの除去や安全対
策のため、さらなる設備を組み込む必要がる。

【００３８】これに対して、本実施の形態の装置によれ
ば、かかる問題を解消することができ、既存の設備を用
いて地球温暖化ガスの排出を低減するとともに、有害な
ＮＯｘの発生を防止することができる。

【００３９】また、有害なＮＯｘの発生を防止すること
ができ、ニトロ化合物の発生の恐れがなくなるため、例
えば、ＰＦＣ分解装置の後段に、活性炭を用いた物理吸
着式乾式ガス除外装置を設置することが可能となる。

【００４０】次いで、このようなプラズマＣＶＤ装置お
よびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製造方法につ
いて説明する。半導体装置の構造は様々であるが、ここ
では、半導体基板の主表面にＭＩＳＦＥＴ（Metal Insu
lator Semiconductor FieldEffect Transistor）および
これに接続される配線を有する半導体装置を、その一例
として説明する。

【００４１】図５〜図７および図９は、本実施の形態の
半導体装置の製造方法を示す基板の要部断面図である。

【００４２】まず、図５に示すように、半導体基板（以
下、単に基板という）１をエッチングして溝を形成した
後、この溝の内部に酸化シリコン膜７を埋め込むことに
より素子分離２を形成する。次に、基板１にｐ型不純物
（例えば、ホウ素（Ｂ））およびｎ型不純物（例えば、
リン（Ｐ））をイオン打ち込みした後、熱処理でこれら
の不純物を拡散させることによって、基板１にｐ型ウエ
ル３およびｎ型ウエル４を形成する。

【００４３】次に、フッ酸系の洗浄液を用いて基板１
（ｐ型ウエル３およびｎ型ウエル４）の表面をウェット
洗浄した後、熱酸化によりｐ型ウエル３およびｎ型ウエ
ル４のそれぞれの表面に清浄なゲート酸化膜８を形成す
る。

【００４４】次に、ゲート酸化膜８の上部に低抵抗多結
晶シリコン膜９をＣＶＤ（ChemicalVapor Deposition）
法で堆積し、さらにその上部にＣＶＤ法で窒化シリコン
膜１０を堆積する。

【００４５】次に、フォトレジスト膜（図示せず、以下
単に「レジスト膜」という）をマスクにして窒化シリコ
ン膜１０および多結晶シリコン膜９をドライエッチング
することにより、ゲート電極Ｇを形成する。このゲート
電極Ｇの上部には、窒化シリコン膜１０からなるキャッ
プ絶縁膜が形成される。

【００４６】次に、ｐ型ウエル３上のゲート電極Ｇの両
側にリン（Ｐ）イオンをイオン打ち込みすることによっ
てｎ^-型半導体領域１１を形成する。次いで、ｎ型ウエ
ル４上のゲート電極Ｇの両側にフッ化ホウ素（ＢＦ）イ
オンをイオン打ち込みすることによってｐ^-型半導体領
域１２を形成する。

【００４７】次に、図６に示すように、基板１上にＣＶ
Ｄ法で窒化シリコン膜を堆積した後、異方的にエッチン
グすることによって、ゲート電極の側壁にサイドウォー
ルスペーサ１３を形成する。

【００４８】次に、ｐ型ウエル３上のゲート電極Ｇの両
側にヒ素（Ａｓ）イオンをイオン打ち込みすることによ
ってｎ⁺型半導体領域１４（ソース、ドレイン）を形成
する。次いで、ｎ型ウエル４上のゲート電極Ｇの両側に
フッ化ホウ素（ＢＦ）イオンを、イオン打ち込みするこ
とによってｐ⁺型半導体領域１５（ソース、ドレイン）
を形成する。

【００４９】ここまでの工程で、ＬＤＤ(Lightly Doped
Drain)構造のソース、ドレイン（ｎ^-型半導体領域１１
およびｎ⁺型半導体領域１４、ｐ^-型半導体領域１２およ
びｐ⁺型半導体領域１５）を備えたｎチャネル型ＭＩＳ
ＦＥＴＱｎおよびｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐが形成
される。

【００５０】次に、図７に示すように、これらのＭＩＳ
ＦＥＴ（Ｑｎ、Ｑｐ）の上部に、テトラエトキシシラン
（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）および酸素（Ｏ₂）を原料とした
プラズマＣＶＤ法で酸化シリコン膜（ＴＥＯＳ膜）１６
を堆積する。

【００５１】この際、図１〜図３に示した、プラズマＣ
ＶＤ装置およびＰＦＣ分解装置を用いて酸化シリコン膜
１６を形成する。

【００５２】即ち、図６に示す基板（ウエハ）１を複数
枚準備し、順次、図１〜図３に示すプラズマＣＶＤ装置
のサセプタ２０１の上部に搭載し、原料ガス（この場
合、テトラエトキシシランや酸素）を供給することによ
り、基板（ウエハ）１の上部に酸化シリコン膜１６を堆
積する。この酸化シリコン膜１６の堆積の際、ＣＶＤチ
ャンバ１０１の底部や側壁にも酸化シリコン膜が付着す
る。この際、ＣＶＤチャンバ１０１内は、ターボ分子ポ
ンプ１０２や補助用ドライブポンプ１０４によって減圧
状態となっている。従って、これらのポンプの保護等の
ため、窒素ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを含ま
ない不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）等）が、パ
ージガスＰＧとして供給されている。

【００５３】酸化シリコン膜１６の形成工程が終了した
後は、基板（ウエハ）１は、ＣＶＤチャンバ１０１から
搬送され、プラズマＣＶＤ装置１００と隣接するウエハ
収納部（図示せず）に格納される。なお、この成膜処理
および搬送は、複数の処理室と、ウエハ収納部がある、
いわゆるマルチチャンバを用いて、大気に晒されること
なく行うことが可能である。

【００５４】次に、この基板（ウエハ）１が、ＣＶＤチ
ャンバ１０１から取り出された後は、クリーニングガス
をＣＶＤチャンバ１０１内に供給し、ＣＶＤチャンバ１
０１の底部や側壁に付着した酸化シリコン膜を、排気管
Ｔを通じて除去する。

【００５５】このクリーニングガスには、ＰＦＣガスが
用いられる。例えば、ＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ ₆、ＳＦ₆、Ｃ₃Ｆ₈、
もしくはＮＦ₃等をクリーニングガスとしてＣＶＤチャ
ンバ内に供給する。図８に、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）
とＣＦ₄（ＣＦ₄がイオン化した際の生成物）の反応を示
す。図示するように、酸化シリコンとＣＦ₄が反応する
ことにより、酸化シリコンが、ＳｉＦ（固体）およびＣ
ＯやＣＯ₂のようなガスとなり、除去される。

【００５６】この際、酸化シリコンと反応しなかったＰ
ＦＣガス（例えば、ＣＦ₄）は、ＣＶＤチャンバ１０１
から、ターボ分子ポンプ１０２や補助用ドライブポンプ
１０４によって排気される。前述したように、このター
ボ分子ポンプ１０２もしくは補助用ドライブポンプ１０
４の駆動時には、ポンプの保護等のため、窒素ガスもし
くは窒素化合物よりなるガスを含まない不活性ガス（例
えば、アルゴン（Ａｒ）等）がパージガスＰＧとして供
給されている。

【００５７】また、クリーニング時には、図１に示した
添加ガス供給部１０３ａから添加ガスＡＧ（Ｏ₂、Ｈ
₂Ｏ）が供給され、酸化シリコンと反応しなかったＰＦ
Ｃガス（例えば、ＣＦ₄）が、図４に示したような分解
反応により分解される。

【００５８】このように、本実施の形態によれば、ター
ボ分子ポンプ１０２もしくは補助用ドライブポンプ１０
４の駆動時に、ポンプの保護等のため、窒素ガスもしく
は窒素化合物よりなるガスを含まない不活性ガス（例え
ば、アルゴン（Ａｒ）等）をパージガスＰＧとして供給
したので、有害なＮＯｘの発生を防止することができ
る。

【００５９】次いで、２枚目の基板（ウエハ）１を、Ｃ
ＶＤチャンバ１０１内に搬送し、同様に酸化シリコン膜
１６を成膜をした後、１枚目と同様にクリーニング処理
を行う。このように、基板（ウエハ）１上に成膜をした
後、ＣＶＤチャンバ１０１内のクリーニング処理を繰り
返す。なお、基板（ウエハ）１を１枚処理する毎にクリ
ーニング処理を行う他、複数枚の基板（ウエハ）を処理
する毎にクリーニング処理を行ってもよい。

【００６０】次いで、図９に示すように、酸化シリコン
膜（ＴＥＯＳ膜）１６の表面をＣＭＰ（Chemical Mecha
nical Polishing）法により研磨し、酸化シリコン膜１
６の上部のレジスト膜（図示せず）をマスクにしたドラ
イエッチングを行うことによって、ｎチャネル型ＭＩＳ
ＦＥＴＱｎのｎ⁺型半導体領域１４の上部にコンタクト
ホール２２を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐの
ｐ⁺型半導体領域１５の上部にコンタクトホール２３を
形成する。

【００６１】次いで、コンタクトホール２２、２３内を
含む酸化シリコン膜１６の上部にＣＶＤ法で薄いＴｉＮ
膜（図示せず）を堆積し、さらに、ＣＶＤ法で、Ｗ膜を
堆積した後、酸化シリコン膜１６の上部のＷ膜およびＴ
ｉＮ膜をＣＭＰ法で研磨し、これらの膜をコンタクトホ
ール２２、２３の内部にのみに残すことによってプラグ
２７を形成する。

【００６２】次に、酸化シリコン膜１６およびプラグ２
７の上部にＣＶＤ法でＷ膜を堆積した後、レジスト膜
（図示せず）をマスクにしてこのＷ膜をドライエッチン
グすることによって第１層配線３０〜３３を形成する。

【００６３】この後、第１層配線３０〜３３上に酸化シ
リコン膜等の絶縁膜、プラグおよび配線の形成を繰り返
すことにより、多層の配線を形成してもよいが、それら
の図示および詳細な説明は省略する。また、最上層配線
の上部には、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜
との積層膜からなるパッシベーション膜（保護膜）が形
成されるが、その図示および詳細な説明は省略する。

【００６４】なお、本実施の形態においては、酸化シリ
コン膜１６を図１〜図３に示すプラズマＣＶＤ装置およ
びＰＦＣ分解装置を用いて形成したが、窒化シリコン膜
のような絶縁膜や、配線３０〜３３もしくはプラグ２７
を構成するタングステン膜等の導電性膜をかかる装置を
用いて形成してもよい。

【００６５】即ち、前述のプラズマＣＶＤ装置を用いて
これらの膜を形成し、ＰＦＣガス（例えば、ＣＦ₄、Ｃ₂
Ｆ₆、ＳＦ₆等）を用いて装置内のクリーニングを行う場
合には、排出されたＰＦＣガスの分解をＰＦＣ分解装置
を用いて行う。この際、装置内を減圧状態とする減圧ポ
ンプの保護等のため窒素ガスもしくは窒素化合物よりな
るガスを含まない不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａ
ｒ）等）をパージガスとして供給する。その結果、前述
したように、地球温暖化ガスの排出を低減することがで
き、また、有害なＮＯｘの発生を防止することができ
る。なお、ＰＦＣガス自身が窒素化合物である場合や、
クリーニング対象物が窒素化合物である場合には、これ
らの組成中のＮによりＮＯｘが発生し得るが、パージガ
スによるＮＯｘの発生は防止することができるため、Ｎ
Ｏｘの発生量を低減することができる。

【００６６】また、有害なＮＯｘの発生を防止すること
ができ、ニトロ化合物の発生の恐れがなくなるため、例
えば、ＰＦＣ分解装置の後段に、活性炭を用いた物理吸
着式乾式ガス除外装置を設置することが可能となる。こ
れにより半導体装置の製造過程で生じる種々の排ガスを
効果的に除去することができる。

【００６７】（実施の形態２）実施の形態１において
は、プラズマＣＶＤ装置のクリーニング処理時に本発明
を適用したが、エッチング処理時に本発明を適用しても
よい。

【００６８】図１０に本実施の形態で用いられるプラズ
マエッチング装置３００および当該装置に接続されるＰ
ＦＣ分解装置１０３を示す。なお、本実施の形態で用い
られるエッチング装置およびＰＦＣ分解装置は、図１に
示した装置のＣＶＤチャンバ１０１が、エッチングチャ
ンバ３０１に対応する以外は、その構成が同様であるた
め、その詳細な説明を省略する。

【００６９】図１１に、エッチングチャンバ３０１の内
部構造の一例を示す。図示するように、エッチングチャ
ンバ３０１内には、一対の平行平板型電極３０１ａ、３
０１ｂがあり、この電極の一方に高周波電位Ｅｖを印加
し、他方を接地電位とし、どちらかの電極上に半導体基
板（ウエハ）１が搭載される。この電極（３０１ａ、３
０１ｂ）間に、プラズマが発生する。

【００７０】また、エッチングチャンバ３０１内には、
ＰＦＣガス等のエッチングガスＥＧが供給され、エッチ
ングガスＥＧが、プラズマによりラジカル化し、反応が
促進される。この際の反応は、実施の形態１において図
８を参照しながら説明したクリーニング処理時の反応と
同様であるためその詳細な説明を省略する。

【００７１】このようなプラズマエッチング装置３００
およびＰＦＣ分解装置１０３を用い、実施の形態１で説
明した半導体装置を構成する膜のエッチング、例えば、
酸化シリコン膜１６をエッチングすることによりコンタ
クトホール２２、２３を形成する。

【００７２】即ち、図１２に示す基板（ウエハ）１、即
ち、実施の形態１で説明した図７の酸化シリコン膜１６
の表面が平坦化された基板（ウエハ）１、を複数枚準備
し、順次、図１０および図１１に示すエッチング装置３
００の電極の上部に搭載し、エッチングを行う。

【００７３】つまり、エッチングチャンバ３０１内に、
エッチングガス（この場合、ＣＦ₄）を供給し、酸化シ
リコン膜１６の上部のレジスト膜（図示せず）をマスク
にしたドライエッチングを行うことによって、ｎチャネ
ル型ＭＩＳＦＥＴＱｎのｎ⁺型半導体領域１４の上部に
コンタクトホール２２を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦ
ＥＴＱｐのｐ⁺型半導体領域１５の上部にコンタクトホ
ール２３を形成する（図１３）。

【００７４】この際、エッチングチャンバ３０１内は、
ターボ分子ポンプ１０２や補助用ドライブポンプ１０４
によって減圧状態となっている。従って、これらのポン
プの保護等のため、窒素ガスもしくは窒素化合物よりな
るガスを含まない不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａ
ｒ）等）が、パージガスＰＧとして供給されている。な
お、エッチングガスとしては、ＣＦ₄の他、Ｃ₂Ｆ₆もし
くはＳＦ₆等のＰＦＣガスを用いてもよい。

【００７５】また、酸化シリコン膜１６と反応しなかっ
たＰＦＣガス（例えば、ＣＦ₄）は、エッチングチャン
バ３０１から、ターボ分子ポンプ１０２や補助用ドライ
ブポンプ１０４によって排気される。前述したように、
このターボ分子ポンプ１０２もしくは補助用ドライブポ
ンプ１０４の駆動時には、ポンプの保護等のため、窒素
ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを含まない不活性
ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）等）のパージガスＰＧ
が供給されている。

【００７６】また、エッチング時には、図１０に示した
添加ガス供給部１０３ａから添加ガスＡＧ（Ｏ₂、Ｈ
₂Ｏ）が供給され、酸化シリコンと反応しなかったＰＦ
Ｃガス（例えば、ＣＦ₄）が、図４に示したような分解
反応により分解される。従って、地球温暖化ガスの排出
を低減することができる。なお、ＰＦＣガスの分解は、
減圧下で行ってもよいし、また、大気圧下で行ってもよ
い。

【００７７】このように、本実施の形態によれば、ター
ボ分子ポンプ１０２もしくは補助用ドライブポンプ１０
４の駆動時に、ポンプの保護等のため、窒素ガスもしく
は窒素化合物よりなるガスを含まない不活性ガス（例え
ば、アルゴン（Ａｒ）等）をパージガスＰＧとして供給
したので、有害なＮＯｘの発生を防止することができ
る。

【００７８】次いで、２枚目の基板（ウエハ）１を、エ
ッチングチャンバ３０１内に搬送し、同様に酸化シリコ
ン膜１６のエッチング処理を行う。

【００７９】なお、コンタクトホール２２、２３形成後
の工程、例えば、プラグ２７の形成工程や配線３０〜３
３の形成工程等は、実施の形態１と同様であるためその
説明を省略する。

【００８０】また、本実施の形態においては、酸化シリ
コン膜１６のエッチングを図１０および図１１に示すエ
ッチング装置およびＰＦＣ分解装置を用いて行ったが、
実施の形態１で説明したゲート電極Ｇや配線３０〜３３
のパターニング（エッチング）の際にかかる装置を用い
てもよい。

【００８１】即ち、前述のエッチング装置中にこれらの
導電性膜（多結晶シリコン膜やタングステン膜）が形成
された半導体基板１を設置し、ＰＦＣガス（例えば、Ｃ
ＨＦ ₃、ＳＦ₆等）を用いてエッチングを行う場合には、
排出されたＰＦＣガスの分解をＰＦＣ分解装置を用いて
行う。この際、装置内を減圧状態とする減圧ポンプの保
護等のため窒素ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを
含まない不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ）等）を
パージガスとして供給する。その結果、前述したよう
に、地球温暖化ガスの排出を低減することができ、ま
た、有害なＮＯｘの発生を防止することができる。

【００８２】また、有害なＮＯｘの発生を防止すること
ができ、ニトロ化合物の発生の恐れがなくなるため、例
えば、ＰＦＣ分解装置の後段に、活性炭を用いた物理吸
着式乾式ガス除外装置を設置することが可能となる。こ
れにより半導体装置の製造過程で生じる種々の排ガスを
効果的に除去することができる。

【００８３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき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
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００８４】特に、実施の形態１および２においては、
プラズマＣＶＤ装置やエッチング装置に接続されるＰＦ
Ｃ分解装置を例に説明したが、本発明はＰＦＣガスを用
いる装置に広く適用可能である。

【００８５】また、実施の形態１および２においては、
ＭＩＳＦＥＴを有する半導体装置を例に説明したが、こ
のようなＭＩＳＦＥＴを有するメモリの他、ＥＥＰＲＯ
Ｍやバイポーラ等、他の半導体素子の製造方法にも広く
適用可能である。

【００８６】

【発明の効果】本願によっ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、
以下の通りである。

【００８７】ＰＦＣガスを供給しながら半導体基板表面
の処理を行う半導体装置の製造装置に、半導体基板表面
の処理を行う処理部と、ＰＦＣガスを酸素等を用いて分
解する分解部と、処理部に設けられた減圧ポンプと、減
圧ポンプにガスを供給するガス供給部と、を有し、ＰＦ
Ｃガスを供給しながら半導体基板表面の処理を行う半導
体装置の製造装置の減圧ポンプに、窒素ガスもしくは窒
素化合物よりなるガスを含有しないガスを供給したの
で、地球温暖化ガスの排出を低減することができ、ま
た、酸化窒素の発生を防止することができる。

【００８８】また、減圧ポンプが接続された処理部とＰ
ＦＣガス分解部とを有する製造装置を準備し、処理部内
に半導体基板を設置し、ＰＦＣガスを用いて処理を行
い、処理後のＰＦＣガスをＰＦＣガス分解部で、酸素等
を用いてＰＦＣを分解する際、減圧ポンプに、窒素ガス
もしくは窒素化合物よりなるガスを含有しない不活性ガ
スを供給しながら行ったので、地球温暖化ガスの排出を
低減することができ、また、酸化窒素の発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法に用いられるプラズマＣＶＤ装置およびＰＦＣ分解
装置を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法に用いられるプラズマＣＶＤ装置を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法に用いられるＰＦＣ分解装置を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法において用いられるＰＦＣの分解反応の一例を示す
図である。

【図５】本発明の実施の形態１であるプラズマＣＶＤ装
置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製造方法
を示す基板の要部断面図である。

【図６】本発明の実施の形態１であるプラズマＣＶＤ装
置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製造方法
を示す基板の要部断面図である。

【図７】本発明の実施の形態１であるプラズマＣＶＤ装
置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製造方法
を示す基板の要部断面図である。

【図８】本発明の実施の形態１である半導体装置の製造
方法において用いられるクリーニング処理時の反応の一
例を示す図である。

【図９】本発明の実施の形態１であるプラズマＣＶＤ装
置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製造方法
を示す基板の要部断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態２である半導体装置の製
造方法に用いられるプラズマエッチング装置およびＰＦ
Ｃ分解装置を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態２である半導体装置の製
造方法に用いられるプラズマエッチング装置を示す図で
ある。

【図１２】本発明の実施の形態２であるプラズマエッチ
ング装置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製
造方法を示す基板の要部断面図である。

【図１３】本発明の実施の形態２であるプラズマエッチ
ング装置およびＰＦＣ分解装置を用いた半導体装置の製
造方法を示す基板の要部断面図である。

【符号の説明】

１基板（半導体基板）２素子分離３ｐ型ウエル４ｎ型ウエル７酸化シリコン膜８ゲート酸化膜Ｇゲート電極９多結晶シリコン膜１０窒化シリコン膜１１ｎ^-型半導体領域１２ｐ^-型半導体領域１３サイドウォールスペーサ１４ｎ⁺型半導体領域１５ｐ⁺型半導体領域１６酸化シリコン膜２２コンタクトホール２３コンタクトホール２７プラグ３０〜３３第１層配線１００プラズマＣＶＤ装置１０１ＣＶＤチャンバ１０２ターボ分子ポンプ１０２ａパージガス供給部１０３ＰＦＣ分解装置１０３ａ添加ガス供給部１０４補助用ドライブポンプ１０４ａパージガス供給部１０５工場ダクト２０１サセプタ２０２シャワープレート３００プラズマエッチング装置３０１エッチングチャンバ３０１ａ、３０１ｂ平行平板型電極ＡＧ添加ガスＰＧパージガスＥＧエッチングガスＥｖ高周波電位Ｇゲート電極ＣコイルＴ排気管Ｑｎｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴＱｐｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者辻兼司東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 DA06 EA12 4M104 BB01 BB18 BB30 CC01 CC05 DD04 DD08 DD16 DD43 DD44 DD45 DD65 DD75 DD91 EE03 EE05 EE06 EE09 EE16 EE17 FF18 FF22 GG08 5F004 AA15 BC02 BC03 BD04 DA00 DA01 DA02 DA18 DA23 DA26 DB03 5F045 AA05 AB32 AC02 AC07 AC11 EB06 EE14 EG07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガスを供給
しながら半導体基板表面の処理を行う半導体装置の製造
装置であって、前記半導体基板表面の処理を行う処理部と、前記ＰＦＣガスを酸素もしくは酸素化合物よりなるガス
を用いて分解する分解部と、前記処理部に設けられた減圧ポンプと、前記減圧ポンプにガスを供給するガス供給部と、を有
し、前記減圧ポンプに供給されるガスは、窒素ガスもしくは
窒素化合物よりなるガスを含有しないことを特徴とする
半導体装置の製造装置。
【請求項２】パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガスを供給
しながら半導体基板表面の処理を行う半導体装置の製造
装置であって、前記半導体基板表面の処理を行う処理部と、前記ＰＦＣガスを酸素もしくは酸素化合物よりなるガス
を用いて分解する分解部と、前記処理部と分解部との間に設けられた減圧ポンプと、前記減圧ポンプに窒素ガスもしくは窒素化合物よりなる
ガスを含有しない不活性ガスを供給するガス供給部と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】前記パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガスの
分解は、減圧下もしくは大気圧下で行われることを特徴
とする請求項１または２記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】（ａ）減圧ポンプが接続された処理部と
パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガス分解部とを有する製造
装置を準備する工程と、（ｂ）前記処理部内に半導体基板を設置し、化学気相成
長法により前記半導体基板上に膜を形成する工程と、（ｃ）前記処理部内をパーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガス
を供給しながらクリーニングする工程と、（ｄ）前記（ｃ）工程で用いられた前記ＰＦＣガスを、
前記ＰＦＣガス分解部において、酸素もしくは酸素化合
物よりなるガスを用いて分解する工程と、を有し、前記（ｂ）および（ｃ）工程は、前記減圧ポンプに、窒
素ガスもしくは窒素化合物よりなるガスを含有しない不
活性ガスを供給しながら行われることを特徴とする半導
体装置の製造方法。
【請求項５】（ａ）減圧ポンプが接続された処理部と
パーフロロ化合物（ＰＦＣ）ガス分解部とを有する製造
装置を準備する工程と、（ｂ）前記処理部内に、その上部に膜が形成された半導
体基板を設置し、前記膜をＰＦＣガスを供給しながらエ
ッチングする工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程で用いられた前記ＰＦＣガスを、
前記ＰＦＣガス分解部において、酸素もしくは酸素化合
物よりなるガスを用いて分解する工程と、を有し、前記（ｂ）工程は、前記減圧ポンプに、窒素ガスもしく
は窒素化合物よりなるガスを含有しない不活性ガスを供
給しながら行われることを特徴とする半導体装置の製造
方法。