JP2005197275A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングガスと内壁構成材との反応に基づく損傷が発生したプラズマ処理室を再使用可能に処理する。
【解決手段】 プラズマＣＶＤ装置１０のプラズマ処理室１１を構成する高純度アルミナ等のセラミックス製の壁１２の内壁面に発生した損傷部分を、内壁面の平均粗面度が１．５μｍ以上、２．８μｍ以下、より好ましくは２．０μｍ以上、２．５μｍ以下になるまで加工処理することで、ウエハ処理に際して上記損傷部分に基づく異物発生を十分に抑えることができるプラズマ処理室１１の再生処理が行える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、プラズマ用いてウエハ上に膜形成等の処理を行うに際して、プラズマ処理室の壁面からの付着物剥離による異物の低減に適用して有効な技術である。

半導体装置の製造に際しては、ウエハ上にシリコン酸化膜等の種々の膜形成が行われる。かかる膜形成に際しては、化学気相成長法と呼ばれるＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ）が用いられている。ＣＶＤ法とは、膜形成原料をガス状態で供給し、ウエハ上に化学反応を用いて堆積させる方法である。特に、ガス化した膜形成原料（プロセスガスとも言う）の化学反応を促進するための活性化を、プラズマを用いて行う方法が、プラズマＣＶＤ法、あるいは、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced CVD プラズマ励起ＣＶＤ）と呼ばれるものである。

プラズマＣＶＤ法では、プラズマ処理室内のサセプタ等のウエハ支持部材に支持させたウエハ上に、プラズマ励起により活性化されたガス状態の膜形成原料を供給し、ウエハ表面で活性化された膜形成原料の化学反応を進行させて膜堆積を行う。かかる堆積は、ウエハ上に限らず、プラズマ処理室の内壁表面上でも発生する。

そのため、１枚〜複数枚のウエハ上に膜堆積を行う度に、堆積処理後のプラズマ処理室内にＮＦ₃等のクリーニングガスを供給して、フッ素ラジカルにより壁面の付着した堆積物の除去を行う。さらに、かかるウエハ毎のＣＶＤ処理の都度行うクリーニングとは別に、クリーニングでは完全に取りきれない内壁面の汚れ等を定期的に除去してプラズマ処理室の再生処理を行う。

処理室内壁面の再生状態の判断は、これまでは目視により行われていた。内壁面の状態を目視で観察して、異物剥がれ等が起きない状態と判断された場合には、再生完了と判断し、ＣＶＤ装置に再装着して次回の定期点検まで使用されることとなる。

プラズマＣＶＤ装置とは異なる構成のドライエッチング装置に関してではあるが、石英チャンバ内で発生させたプラズマによりウエハ等の被加工物のドライエッチング処理を行うに際して、石英チャンバ内壁面に付着した生成物の剥離を防止するのに、石英チャンバの内壁表面の平均粗さを所定範囲に管理することが有効であることが提案されている（特許文献１参照）。

元々石英チャンバの内面は、生成物が付着し易いように粗面加工が施されている。かかる粗面部に付着した生成物がクリーニング時に落ちにくい場合には、フッ酸水溶液等による長時間の浸漬処理を行う必要がある。かかる場合には過剰クリーニングにより粗面部の凹凸が鈍化されて平滑化され、クリーニング後の石英チャンバ内壁面への生成物の付着力が弱くなり、ウエハ処理におけるパーティクル発生の原因となる。

そこで、特許文献１に開示の発明では、クリーニング時の生成物の除去し易さを確保することで過剰クリーニングを防止し、クリーニング後の石英チャンバ内壁面への生成物の付着機能の劣化を防ぐべく、石英チャンバの平均表面粗さを０．２〜５μｍの範囲に抑えている。

このように、当初から石英チャンバの内壁面の表面粗さを上記範囲に設定しておくことで、過剰クリーニングせずに付着物の除去が行えるため、クリーニング後でも当初の石英チャンバ内壁面の凹凸を鈍化させることなく付着機能維持させることができるとするものである。
特開平１０−１６３１８０号公報（図１、３参照）

３００ｍｍ径のウエハにおけるプラズマＣＶＤ法を用いた膜形成を行うプロセスで、それまでの２００ｍｍ径のウエハでは問題とはならなかった異物発生が、異常に大きくなるという現象があった。本発明者は、原因探究の結果、高純度アルミナ等のセラミックス壁を用いたプラズマ処理室内に、略黒色に変化した部分が見られることに気付いた。２００ｍｍウエハの処理に際しては、少なくとも目視確認では、処理室内に同様の部分は見られなかった。

そこで、本発明者は、かかる部分が、２００ｍｍウエハの処理では見られずに３００ｍｍウエハで頻発している異物発生の大きな原因であると想定し、かかる部分の状況を詳細に調査した。その結果、かかる部分は、プラズマ発生に際して使用する高周波印加用のコイル近傍の処理室内壁面に発生していることが確認された。かかる部分は、膜形成原料が処理室内壁面に堆積して形成されるような通常予想される汚れではなかった。

詳細に検討した結果、かかる部分は、クリーニングガスのＮＦ₃から生じたフッ素ラジカルによりプラズマ処理室の壁を構成するアルミナ等のセラミックス部分がエッチングされたり、あるいは反応したりして、壁面を構成するセラミックス素材が別の化合物に異化した、所謂損傷部分であることが分かった。

かかる現象は、特許文献１等に記載の如く、プラズマ処理において一般的に想定されるチャンバ内壁への付着堆積物の現象とは全く異なる現象で、本発明者においても、全くの予想外の事実であった。

プラズマＣＶＤ法の３００ｍｍウエハへの適用に際しては、２００ｍｍウエハで使用する場合よりもウエハ面積が格段に広くなるため、かかる広いウエハ面に均一にプラズマを発生させるための印加電圧が２００ｍｍ適用の場合よりも高く設定されていた。そこで、本発明者は、かかる印加電圧の増大が、２００ｍｍウエハでは少なくとも目視確認できる程には顕在化されていなかった上記クリーニングガスとアルミナ等のセラミックス素材との反応に基づく異化現象の原因と推測した。

さらに、かかる損傷部分では、プラズマＣＶＤ法でシリコン酸化膜等の膜形成を行うに際して付着する堆積物が、非損傷部分に比べて格段に剥離し易いことが判明した。併せて、かかる損傷部分における表面の平均粗面度は、非損傷部分に比べて大きいことも判明した。

かかるプラズマ処理室内壁面の損傷に対しては、プラズマ処理室を構成する壁を交換するのも一つの対策ではあるが、極めてコストがかかり、容易に採用できる方策ではない。そこで、かかる損傷部分を修理して、再使用可能に再生する技術の開発が急務と本発明者は考えた。

本発明の目的は、クリーニングガスと内壁構成材との反応に基づく損傷が発生したプラズマ処理室を再使用可能に処理することにある。

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。

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。

本発明では、プラズマ処理室におけるクリーニングガスと内壁構成材との反応に基づく損傷部分の再生を、所定の粗面度に至るまで加工して行う。

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以下のとおりである。

プラズマ処理室における内壁構成材とクリーニングガスとの反応に基づく損傷部分を所定範囲の粗面度が得られるように再生処理することで、損傷部分に基づく異物発生を抑えながら再生処理後のプラズマ処理室内でウエハ処理を行うことができる。

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、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

図１は、本発明を適用するプラズマＣＶＤ装置の装置構成の一例を模式的に示す説明図である。

プラズマＣＶＤ装置１０には、例えば、図１に示すように、取り外し可能なドームＤに構成されたプラズマ処理室１１が設けられている。プラズマ処理室１１は、９９％以上の高純度アルミナによるセラミックス製の壁１２をドーム型に構成して形成されている。プラズマ処理室１１の壁１２のドーム外周には、高周波印加用のコイル１３がドームの頭頂部側からドームの底部側まで、高周波電源１４に接続されて、同心円状に複数段に設けられている。

プラズマ処理室１１の壁１２には、膜形成原料のガスであるプロセスガスの供給用に、ガス供給口１５が設けられている。また、プラズマ処理室１１内は、排気口１６を介して図示はしない真空ポンプにより、ＣＶＤ処理に際してはプラズマ処理室１１内が所定の真空度に真空引きされるようになっている。

プラズマ処理室１１内には、ウエハＷを支持するウエハ支持部材１７が設けられている。ウエハ支持部材１７は、ウエハＷを静電吸着するチャックを設けた上下動可能な例えばサセプタ１７ａに構成しておけばよい。サセプタ１７ａに構成したウエハ支持部材１７は、一端がアースされた高周波電源１８に接続されている。

かかる構成のプラズマＣＶＤ装置１０では、３００ｍｍ用のウエハ支持部材１７上に、例えば、３００ｍｍのウエハＷを支持した状態で、プラズマ処理室１１内を排気口１６から排気して所定の真空度になるまで真空引きし、併せてガス供給口１５からプロセスガスを供給する。その状態で、コイル１３に高周波電流を流すことで、プラズマ処理室１１内のウエハＷの上方側にプラズマを発生させ、供給されたプロセスガスをプラズマにより活性化させて、ウエハＷ上にプロセスガスの反応に基づく膜を堆積させて膜形成を行う。

所定の膜形成が終了したウエハＷはプラズマ処理室１１内から出され、その後プラズマ処理室１１内にクリーニングガスのＮＦ₃が供給される。供給された状態でプラズマが発生させられ、生成したフッ素ラジカルによりプラズマ処理室１１の壁１２の内表面に堆積した生成物をドライエッチング処理により除去する。このようにしてクリーニングガスＮＦ₃によりプラズマ処理室１１内をクリーニングした後、再度、ウエハＷを導入して、前記要領で膜形成を行う。

このようにして１枚〜複数枚のウエハのＣＶＤ処理毎に、膜形成→クリーニングをその都度繰り返すこととなる。かかる都度の処理を、異物発生が限度内で収まる範囲内で、ウエハ着工数が所定枚数に至るまで行う。着工数が増えるに従って、プラズマ処理室１１を形成するドーム型の壁１２の内壁面には、図２に示すように、同心円状に、略黒色化した部分が次第に顕在化して、目視確認できるようになる。かかる部分は、本発明者の詳細な調査により、壁１２を形成する壁構成材である高純度アルミナがクリーニングガスのＮＦ₃と反応して、フッ化アルミニウム等のアルミナとは別の化学物質に異化した損傷部分Ａであることが判明した。

損傷部分Ａは、ドーム型の壁１２の内壁面一面に薄黒く形成され、特に、図２に示すように、ドーム型の壁１２の外周に同心円状に設けた高周波印加用のコイル１３に相対する内壁部分で、特に濃く黒くなっている。図２は、ドーム状のプラズマ処理室１１の円形内側を見た様子を示す。

因みに、図２に示す損傷部分Ａは、上記膜形成→クリーニングからなる一連の処理をウエハ着工数２５００枚処理した後の状態を示すものである。膜形成は、プロセスガスとしてＳｉＨ₄、Ｏ₂、あるいはＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）、Ｏ₂を用いて、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）を形成した場合である。

尚、図２は、実際の状況が明瞭に把握し易いように、ドームＤの下側から覗いた様子を撮影した写真を図としてトレースしたものである。以下説明する図３（ａ）、（ｂ）も同様である。

本発明では、かかる状態のプラズマ処理室１１の壁１２内面に形成された損傷部分Ａを、ブラスト処理等の表面処理により、内壁面の粗面度（Ｒａ）を、６０マイクロインチ（１．５２４μｍ）以上、１１０マイクロインチ（２．７９４μｍ）以内に入るように削り取った。削り取った後の様子を、図３（ａ）に示す。内壁面は、目視の状態でも一様になっており、図２で確認されたような略黒色化した損傷部分Ａは一切見られない。

尚、図３（ａ）に示す場合は、粗面度を８０マイクロインチ（２．０３２μｍ）以上、１００マイクロインチ（２．５４μｍ）以内に設定した状態を示す。

粗面度を６０マイクロインチ（１．５２４μｍ）以上に設定した理由は、プラズマ処理室１１の平均粗面度が６０マイクロインチ（１．５２４μｍ）未満の場合には、表面の平滑度が大きく、プラズマＣＶＤ処理中にプラズマ処理室１１内壁面に付着した生成物等が剥がれ易く異物発生の原因となるためである。一方、上限を１１０マイクロインチ（２．７９４μｍ）に設定したのは、後記する図６（ｂ）に示すようにウエハ処理における異物発生率の上限を０.５％としたからである。

上記平均粗面度の加工を行うには、ブラスト処理が適法である。壁面構成材がアルミナの場合には、例えば、ブラスト粒種として粒径６０〜１２０メッシュのホワイトアルミナを用いてブラスト投射距離、ブラストノズル移動速度、ブラスト圧力、処理時間等ブラスト条件を適宜に調節して処理すればよい。

一方、図３（ｂ）には、プラズマ処理室１１を構成するドーム型の内壁面をこれまでの再生方式で再生処理させた場合の状況を示すものである。図３（ｂ）に示すように、内壁面はほぼ一様に再生されてはいるものの、一部にまだ略黒色化した損傷部分Ａが見られる。しかし、本発明前では、かかる略黒色化された部分の存在が、成膜時における異物発生の原因であるとの認識はなく、図３（ｂ）に示す如く略黒色化した損傷部分Ａが残っている状態は、これまでの再生処理としては通常の状態であった。

前述の如く、２００ｍｍウエハから３００ｍｍウエハへのプラズマＣＶＤ処理に移行した段階で、２００ｍｍウエハでは起きていなかった異物発生が非常に多くなり、その原因究明において、上記損傷部分Ａでは、膜形成に際してプラズマ処理室１１内の壁面に付着した堆積物が、非損傷部分に比べて格段に剥がれ易いことを見出した。そこで、本発明者は、生成物の付着の度合いは、表面粗さと深く関与しているものと考え、ドームＤの内壁面の粗面度を測定した。

尚、表面粗さを検討した例としては、前掲の如く、特許文献１に、石英チャンバの内面の平均粗さを設定した例があるが、堆積物の付着性は単に表面粗さのみで決まるものではなく、被付着側がどのような材質で形成されているかにも大きく影響される。本発明者が、初めて、プラズマＣＶＤ装置１０に関わる９９％以上の高純度アルミナを構成材とした壁１２についての平均粗面度を検討した。

測定結果を、図４（ａ）に示す。図４（ａ）では、図２に示す状況下での場合と、図３（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す場合とにおける結果を併記した。尚、粗面度の測定に際しては、図４（ｂ）に示すように、ドームＤに構成されたプラズマ処理室１１内を下から見上げた状態で、頭頂部２１から底部２２までを同心円状にセンター２３、ミドル２４、ボトム２５と３帯域に等分し、且つ頭頂部２１を通る直交線と各センター２３、ミドル２４、ボトム２５との仕切線との交わる点を測定点（図中黒丸表示）として選定した。各測定点では３回測定しその平均値を算出し、さらに、同じ帯域に属する複数の測定点の値をさらに平均した値を図４（ａ）に示した。

図４（ａ）では、測定結果をマイクロインチ及びμｍの両単位で示した。１インチ＝２．５４ｃｍの換算を用いている。本明細書及び図面ではかかる換算を用いて、マイクロインチ、μｍの両単位を併記している。

また、測定装置としては接触式プロファイラーの触針で検査表面の凹凸面をスキャンする方式のサートロニックデュオ（テーラーホプソン社製）を用いて粗面度を測定した。

図４（ａ）からは、図２に示す場合には、最大の粗面度はセンター２３の１９８マイクロインチ（５．０２９２μｍ）で、最小の粗面度はボトム２５の１４９マイクロインチ（３．７８４６μｍ）で、各帯域における粗面度の差が大きいことが確認される。

かかる図２の状態のプラズマ処理室１１内をこれまでの再生方式で再生させた場合は、頭頂部２１では最大の粗面度１６０マイクロインチ（４．０６４μｍ）を示し、ボトム２５で最低の８０マイクロインチ（２．０３２μｍ）を示すことが確認された。まだ、各帯域における粗面度の差は大きい。

しかし、本発明を適用して再生処理した場合には、図４（ａ）に示すように、センター２３で最大の粗面度９５マイクロインチ（２．４１３μｍ）を示し、ボトム２５で最低の８２マイクロインチ（２．０８２８μｍ）を示すものの、各帯域における粗面度の差は小さくなり平均化されていることが確認される。

次に、図４（ａ）に示した場合におけるウエハ上の異物発生の状況を図５（ａ）、（ｂ）に比較した。図５に示す場合の異物発生率とは、０．２μｍ以上の異物数がウエハ上に７０個以上見つかった場合を異物規格外と定義し、かかる異物規格外のウエハ数を全着工ウエハ数で割り、１００を乗じたものと定義する。

尚、実際の異物発生率の算出は次のようにして行った。すなわち、ウエハの着工ロット毎に複数枚のウエハを任意抽出して異物検査を行い、異物発生したウエハ数を求めた。求めた異物発生したウエハ数の異物調査を行った全ロットの総ウエハ数に対する割合を異物発生率として算出し、図５（ａ）、（ｂ）に示した。

図５（ａ）には、図４（ａ）のこれまでの再生方式による場合を示し、図５（ｂ）には本発明を適用した再生方式による場合をそれぞれ示す。縦軸に異物数（個）を、横軸にウエハ着工数（枚）を示しているが、明らかに、本発明を適用した再生方式に基づく処理を行ったプラズマ処理室１１を用いた場合の方が、異物発生率は０．３２％と、これまでの再生方式の場合の１．８２％と比べて約１／６に異物発生率が激減していることが分かる。すなわち、本発明に基づく平均粗面度を規定する再生処理方式で再生したプラズマ処理室は、ウエハ処理における異物発生の抑制に極めて有効であることを示している。

次に、再生に際しての粗面度の大きさと、異物発生率との関係を調べた。図６（ａ）には、再生したプラズマ処理室１１の内壁面の粗面度を種々変更し、その各々における異物発生率を調べた結果を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す結果をグラフ表示したものである。

図６（ｂ）のグラフから明らかなように、異物発生率の上限を０．５％と設定する場合には、それに対応する粗面度が１１０マイクロインチ（２．７９４μｍ）であることがグラフから読み取れる。異物発生率を０．５％以内に設定できれば、現行のウエハ処理においてはコスト的にも十分に満足できる値である。一方、１００マイクロインチ（２．５４μｍ）以下、８０マイクロインチ（２．０３２μｍ）以上であれば、図６（ｂ）のグラフに示すように、グラフの線が横になっており、異物発生率が約０．３以下で安定した状態となる。

さらに、図７、８には、全着工ウエハ数を５０００枚とした場合における本発明方式を採用した場合と、これまでの再生方式を採用した場合との異物発生率を示した。図７は、本発明方式を採用した場合の状況を示すもので着工ウエハ数５０００枚に対して異物発生率が０．２６％であった。一方、これまでの再生方式を採用した場合には、すなわち、図３（ｂ）に示すように、損傷部分Ａを一部に残し、且つ平均粗面度の管理を行わない再生方式では異物発生率２．０％となり、図８に示すように、本発明方式を採用する場合に比べて約７７倍も異物発生率が大きいことが分かる。

かかる結果から、本発明を適用すれば、これまでの再生方式を採用する場合には、約５００〜1５００枚程度でプラズマ処理室の再生を行っていたものを、約５０００枚以上の着工数で行うことが可能となり、再生処理の手間及び経費の大幅な削減が行える。当然に、スループットも向上した。

このように本発明を適用することで、プラズマＣＶＤ装置１０に構成するプラズマ処理室１１を、ウエハ処理に際して異物発生率を十分に低く抑えた状態で繰り返し再使用できる程度に、再生することができる。本発明により、ウエハの異物発生率を格段に低く抑えることができ、その分廃棄処理するウエハ数が格段に少なくなり、生産コストの大幅な削減を図ることができた。

このようにプラズマ処理室１１のアルミナ等のセラミックス製の壁１２内面の損傷部分Ａを、内壁面の平均粗面度が１．５μｍ以上２．８μｍ以下、より好ましくは２．０μｍ以上２．５μｍ以下になるように修理して繰り返し使用する構成のプラズマＣＶＤ装置１０は、ＬＳＩ等の半導体装置の製造プロセスにおけるＳＴＩ（shallow trench isolation ）における埋め込みシリコン酸化膜の形成、層間絶縁膜の形成等に工程に適用することができる。

ＳＴＩ工程は次のようにして行われる。すなわち、図９（ａ）に示すように、例えば、単結晶シリコンで形成された３００ｍｍのウエハ上に、熱酸化法により膜厚１０ｎｍ程度のシリコン酸化膜１００を形成する。シリコン酸化膜１００上には、さらに、低圧ＣＶＤ法等により窒化シリコン膜２００を形成する。

このようにして形成されたシリコン窒化膜２００上に、フォトリソグラフィー技術を用いて、デバイス形成領域に相当する活性領域をカバーし、その他の領域を露出させたレジストパターンを形成し、かかるレジストパターンをエッチングマスクとしてシリコン酸化膜１００、シリコン窒化膜２００を除去し、さらにレジストパターンも除去する。

残ったシリコン酸化膜１００、シリコン窒化膜２００をエッチングマスクとして、ウエハＷをエッチングして、図９（ｂ）に示すように、例えば、２００〜３００ｎｍ程度の深さの分離溝３００を形成する。その後、熱酸化により分離溝３００内面に酸化シリコン膜４００を形成する。この状態で、ウエハＷを図１に示すプラズマＣＶＤ装置１０のサセプタ１７ａのチャックに載せてプラズマ処理室１１内の所定位置にセットする。

その後、前記要領でプロセスガスをガス供給口１５からプラズマ処理室１１内に供給ととともに、コイル１３に電流を通してプラズマ処理室１１内にプラズマを発生させ、ＣＶＤ法による埋め込みシリコン酸化膜５００を、図９（ｃ）に示すように形成して、ＳＴＩ工程を終了する。

かかるＳＴＩ処理が終了したら、プラズマ処理室１１内からウエハＷを搬出し、例えばＣＭＰ工程等の次工程に搬送する。ＳＴＩ工程が終了したウエハＷを搬出したプラズマ処理室１１内には、例えばＮＦ₃等のクリーニングガスが導入され、併せて、上記要領でプラズマ処理室１１内にプラズマを発生させ、１枚〜複数枚のウエハＷのＳＴＩ処理の際にプラズマ処理室１１内の壁１２の内壁面に付着した堆積物を除去する。

このようにしてプラズマ処理室１１内のクリーニングが終了したら、再度、図９（ｂ）に示す分離溝３００が形成されたウエハＷを導入して、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜４００を分離溝３００に埋め込む。

かかるウエハＷのプラズマＣＶＤ処理による膜形成、プラズマ処理室１１内のクリーニングを繰り返し、着工枚数が例えば５０００枚になった時点で、プラズマＣＶＤ装置１０からプラズマ処理室１１を形成するドームＤを取り外し、ドームＤ内の内壁面に所定粒径の粒種を用いてサンドブラストを施し、前記損傷部分Ａをも含めて内壁面の平均粗面度が
６０マイクロインチ（１．５２４μｍ）以上、１１０マイクロインチ（２．７９４μｍ）以内、より好ましくは、粗面度を８０マイクロインチ（２．０３２μｍ）以上、１００マイクロインチ（２．５４μｍ）以内になるように加工処理を施して再生処理を行う。

再生処理後のプラズマ処理室１１を、再度プラズマＣＶＤ装置１０に装備して、再び、ウエハＷのＳＴＩ工程を行う。本発明を適用した再生処理を行ったプラズマ処理室１１は、これまでの再生方式とは異なり、ウエハ処理中の異物発生率が極めて少なく、着工枚数で５０００枚に１回の割合でプラズマ処理室１１の再生処理を行えばよく、かかる再生処理工数の削減が行える。併せて、ウエハ処理における異物発生に基づく廃棄ウエハを少なく抑えることができるため、ＳＴＩ工程におけるウエハの歩留まりを格段に改善することができ、ウエハ板枚当たりの生産コストも大幅に低減することができる。

因みに本発明者の試算では、本発明を適用した場合と、これまでの再生方式を採用していた場合とでは、半導体装置としてメタル５層品を月産７５００枚生産したとすると、ウエハ当たりの生産コストを約２７％程度削減でき、年当たり約２.５８億円のコスト削減ができる。かかるコスト削減は、プラズマ処理室の再生コストの低減、再生プラズマ処理室を用いた場合のウエハ処理における異物発生率の低減に伴う廃棄ウエハの低減が大きく関与している。

本発明の適用における以上の説明では、プラズマ処理室を設ける半導体製造装置としてプラズマＣＶＤ装置を用いた場合を例に挙げて説明したが、プラズマ処理室を設ける構成の装置であれば、かかるプラズマＣＶＤ装置、ＰＥ−ＣＶＤ装置の他に、高密度プラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置等の装置にも本発明は十分に適用できるものである。

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。

例えば、上記説明では、プラズマ処理室内にプラズマを発生させる場合を例示したが、リモートプラズマ方式で、他所で発生させたプラズマをプラズマ処理室内に導入して処理を行う場合にも当然に適用できることは言うまでもない。

上記説明では、プラズマ処理室がドーム形状に構成された場合を例に挙げて説明したが、本発明の適用にはプラズマ処理室の形状には関わりなく、例えば、図１０に示すような非ドーム型の構成のプラズマ処理室１１を有し、成膜とスパッタを同時に行うことで高アスペクト比のギャップ埋め込みに好都合な高密度プラズマＣＶＤ装置（High Density Plasma ＣＶＤ装置）に対しても当然に適用できる。

また、クリーニングガスとしてＮＦ₃を例示したが、フッ素ラジカルを生成するものであれば、その他のクリーニングガスを使用することもできる。

本発明は、プラズマ用いてウエハ上に膜形成等の処理を行うに際して、プラズマ処理室の壁面からの付着物剥離による異物の低減を図る等の半導体装置の製造分野において有効に利用することができる。

本発明の一実施の形態の半導体製造装置をプラズマＣＶＤ装置に構成した場合を模式的に示す説明図である。 再生処理前のプラズマ処理室の内壁面の状況を示す説明図である。 （ａ）は本発明を適用して再生処理を行った後のプラズマ処理室の内壁面状況を示す説明図であり、（ｂ）はこれまでの再生処理を行った後のプラズマ処理室の内壁面状況を示す説明図である。 （ａ）は再生処理前と再生処理後のプラズマ処理室の内壁面の粗面度の測定結果を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示した粗面度の測定点を示す説明図である。 （ａ）はこれまでの方式の再生処理を行った後のプラズマ処理室を用いてウエハ処理を行った場合の異物発生率を示す図であり、（ｂ）は本発明を適用して再生処理を行った後のプラズマ処理室を用いてウエハ処理を行った場合の異物発生率を示す図である。 （ａ）は再生したプラズマ処理室の内壁面の粗面度を種々変更しその各々に対応する異物発生率を示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す結果を図示したグラフである。 全着工ウエハ数を５０００枚とした場合における本発明を適用した場合における異物発生率を示すグラフである。 全着工ウエハ数を５０００枚とした場合におけるこれまでの再生処理方式を採用した場合における異物発生率を示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）にＳＴＩ工程の手順を説明する断面図である。 本発明を適用することができる高密度プラズマＣＶＤ装置の構成を模式的に示す説明図である。

符号の説明

１０ プラズマＣＶＤ装置
１１ プラズマ処理室
１２ 壁
１３ コイル
１４ 高周波電源
１５ ガス供給口
１６ 排気口
１７ ウエハ支持部材
１７ａ サセプタ
１８ 高周波電源
２１ 頭頂部
２２ 底部
２３ センター
２４ ミドル
２５ ボトム
Ｄ ドーム
Ｗ ウエハ

Claims (9)

1. セラミックス壁内面を再生処理して繰り返し使用するプラズマ処理室を有し、プラズマ処理室内に設けたウエハ支持部材上にウエハを支持した状態で、前記プラズマ処理室内のプラズマにより前記ウエハに処理を行う半導体製造装置であって、
   再生処理後の前記セラミックス壁内面の平均粗面度が、１．５μｍ以上、２．８μｍ以下であることを特徴とする半導体製造装置。
2. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記セラミックス壁内面の平均粗面度が２．０μｍ以上、２．５μｍ以下であることを特徴とする半導体製造装置。
3. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記プラズマ処理室は、セラミックス壁構成材として９９％以上の高純度アルミナが使用されていることを特徴とする半導体製造装置。
4. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記セラミックス壁内面の再生処理では、セラミックス壁構成材が前記プラズマ処理室の使用により前記セラミックス壁構成材とは異なる物質に異化した損傷部分の修理を行うことを特徴とする半導体製造装置。
5. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記セラミックス壁内面の再生処理では、セラミックス壁構成材のアルミナとクリーニングガスとの反応に基づき、前記アルミナとは異なる物質に異化した損傷部分の修理を行うことを特徴とする半導体製造装置。
6. 請求項１記載の半導体製造装置において、
   前記半導体製造装置は、３００ｍｍ径のウエハ処理用のプラズマＣＶＤ装置であることを特徴とする半導体製造装置。
7. セラミックス壁内面を再生処理して繰り返し使用するプラズマ処理室内で、前記プラズマ処理室内のプラズマによりウエハの処理を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、
   再生処理後の前記セラミックス壁内面の平均粗面度が１．５μｍ以上、２．８μｍ以下に設定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
   前記セラミックス壁内面の平均粗面度が２．０μｍ以上、２．５μｍ以下に設定されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
   前記プラズマ処理室は、９９％以上の高純度アルミナを用いた前記セラミックス壁で形成され、
   前記プラズマ処理室では、３００ｍｍ径の前記ウエハに、プラズマＣＶＤ法により膜形成処理が行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。