JP2006261318A

JP2006261318A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2006261318A
Application number: JP2005075276A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Akatsuka; 紳一郎赤塚; Tatsuyuki Konagaya; 龍之小長谷; Hiroshi Watabe; 博志渡部; Masaki Abe; 征樹阿部
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】ＣＶＤ装置において、大気圧ベント配管の閉塞を防止することにより、反応室での異物の発生を抑制する。
【解決手段】反応室２に生成ガスを供給して反応させ、未反応ガスを反応室２に接続された排気管６を通して排気する機能を有し、排気管６につながる大気圧ベント配管１０の一端は反応室２と第１バルブ７との間の排気管６に連結され、他端は真空ポンプ８と除害設備９との間の排気管６に連結されたＬＰＣＶＤ装置１を用いて、大気圧ベント配管１０にパージ配管１４からパージガスを供給しながら、反応室２に装填された半導体ウエハ３上に薄膜を形成する。
【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、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置のように反応室へ反応ガスを供給して反応させ、反応後の未反応ガスを排気する機能を有する半導体製造装置に適用して有効な技術に関するものである。

例えば成膜終了後に処理室を大気圧に戻す際、排気管の排気口付近の反応生成物が処理室に逆流するのを防止するために、処理室の内部の排気口に排気方向へ向かってパージガスを供給する手段を備えた半導体基板処理装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。

また、真空排気系を作動させて処理を行うときに、常圧排気系の一対の弁を閉じ、これら両弁間を真空引きすることにより、真空下での処理中に常圧排気系からの排ガス等の逆流を防止する技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。

また、減圧ＣＶＤ装置において、大気圧維持状態時、ニードル弁で導入量と排気量とのバランスを取ることにより、大気圧を維持して反応室内に層流を形成し、乱流の発生を防止する技術が開示されている（例えば特許文献３参照）。

また、処理室にてウエハ処置が行われていない間、排気管内の雰囲気を排気することにより、排気管に付着した副生成物によるパーティクルが、処理室内に逆流するという問題を解決する技術が開示されている（例えば特許文献４参照）。

また、一端を圧力計取り付け配管に連結し、他端を反応室から真空ポンプにつながる排気管に連結した排気弁と配管によって、圧力計および圧力計取り付け配管の内部に滞る残留生成ガスを排気する技術が開示されている（例えば特許文献５参照）。

また、パージガスにより排ガス管を介して排気管内を負圧吸引してその内壁に付着した反応生成物から発生する汚染ガスを局所的に吸引して除外することにより、処理後の大気圧開放時において処理室内に汚染ガスが流入することを防止する技術が開示されている（例えば特許文献６参照）。

また、Ｎ_２ガスを流して排気ラインの異物を除去する技術が開示されている（例えば特許文献７，８，９，１０，１１，１２参照）。
特開平９−６３９６３号公報特開平７−６６１４５号公報特開２００１−６０５５５号公報特開２００４−２４１５６６号公報特開２００３−２７３０３１号公報特開平９−２４６２５７号公報特開平１１−２３３４４４号公報特開２００３−１９７５４３号公報特開平７−１０６２５３号公報特開２００３−２２９４１７号公報特開平５−１５２２１７号公報特開２０００−２１９９７１号公報

ＬＰ（Low Pressure）ＣＶＤ装置では、半導体ウエハ上にＣＶＤ膜を形成する成膜時は、１〜１００Ｐａ程度に保った反応室に反応ガスが流れる。未反応ガスは真空ポンプを通り、除害設備を経て排気ダクトへ排気される。また、例えば半導体ウエハの出し入れやスタンバイ状態など、反応室が大気圧の時は、反応室にパージガス、例えば窒素（以下、Ｎ_２と記す）ガスが流れる。パージガスは大気圧ベント配管を通り、除害設備を経て排気ダクトへ排気される。

ところで、真空ポンプと同じ除害設備につながる成膜時の大気圧ベント配管は、大気圧ベント配管に備わるエアバルブが閉まるため、ガスの流れのない配管となる。大気圧ベント配管のうち、中間に設置されたエアバルブから反応室側は真空ポンプによる排気がなされているため真空度が高いので副生成物は堆積しないが、上記エアバルブから除害設備につながる排気側、またはチェックバルブが備わっている大気圧ベント配管ではチェックバルブから除害設備につながる排気側は、真空ポンプにより排気される未反応ガスが除害設備に排気される前の部分で対流し、真空度が低いために副生成物が堆積する。大気圧ベント配管が副生成物の堆積により閉塞すると、反応室が大気圧の時、反応室へ供給されたパージガスが大気圧ベント配管から十分に排気されず反応室を対流して異物を巻き上げ、反応室に異物を発生させてしまう。

副生成物が堆積する量は成膜条件によって異なるため、ＬＰＣＶＤ装置の定期的な清掃を行っても、大気圧ベント配管の閉塞を完全に予防することができない。また、大気圧ベント配管の閉塞は、大気圧ベント配管の排気側の接続先を真空ポンプにつながる除害設備とは別の除害設備とすることによって回避することは可能であるが、大気圧ベント配管専用の除害設備を設ける必要があり、装置コストが高くなってしまう。また、上記特許文献１〜１２に記載された技術は、ＣＶＤ装置の反応室または排気管の汚染を防止する技術であって、これら技術では、ＣＶＤ装置の大気圧ベント配管の堆積物による閉塞を防止することができない。

本発明の目的は、ＣＶＤ装置において、大気圧ベント配管の閉塞を防止することにより、反応室での異物の発生を抑制することのできる技術を提供することにある。

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。

本発明による半導体装置の製造方法は、反応室に生成ガスを供給して反応させ、未反応ガスを反応室に接続された排気管を通して排気し、排気管に接続される除害設備を通して大気中に排気する機能を有するＣＶＤ装置を用いて上記生成ガスによる成膜を行なう際、排気側が真空ポンプと除害設備との間の排気管に連結される大気圧ベント配管にパージガスを供給しながら、反応室に装填された半導体ウエハ上に薄膜を形成するものである。

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以下のとおりである。

成膜時に、大気圧ベント配管にパージガスを流すことにより、大気圧ベント配管での未反応ガスの滞留が解消されて、副生成物の堆積による大気圧ベント配管の閉塞を防止することができるので、大気圧時における反応室でのパージガスの対流が防止できて、異物の巻き上げによる異物の発生を抑制することができる。

本実施の形態においては、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、本実施の形態においては、電界効果トランジスタを代表するＭＩＳＦＥＴをＭＩＳと略し、ｐチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｐＭＩＳと略し、ｎチャネル型のＭＩＳＦＥＴをｎＭＩＳと略す。

また、本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。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。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１であるＬＰＣＶＤ装置の構成図の一例を図１に示す。

ＬＰＣＶＤ装置１はホットウォール縦型バッチ方式を採用しており、反応室２の内部には、処理するべき複数枚の半導体ウエハ３が、反応ガスの流れる方向に対して垂直かつ等間隔に配列されてサセプタと呼ばれる支持台４に載置されている。この反応室２へ複数種の反応ガスを供給し、反応室２の圧力を所定の真空圧として、反応室２に装填されヒータで加熱された半導体ウエハ３の主面上に化学的気相成長によって絶縁膜、半導体膜または金属・導体膜を堆積させる。

反応室２には、複数の管、例えばガス供給管５、排気管６などが接続されている。排気管６は第１バルブ７を介して真空ポンプ８に接続され、さらに除害設備９に接続されている。また、排気管６の適部に大気圧ベント配管１０が付加されており、この大気圧ベント配管１０の一端は反応室２と第１バルブ７との間の排気管６に連結され、他端は真空ポンプ８と除害設備９との間の排気管６に接続されている。

大気圧ベント配管１０の途中には第１エアバルブ１１が接続されており、第１エアバルブ１１から排気側の大気圧ベント配管１０には、排気ガスの逆流を防止するチェックバルブ１２が接続されている。さらに、第１エアバルブ１１とチェックバルブ１２との間には第２エアバルブ１３を介してパージ配管１４が接続されている。

次に、本発明の実施の形態１であるＬＰＣＶＤ装置内のガスの流れを図２および図３を用いて説明する。図２は、半導体ウエハ３の主面上へ絶縁膜、半導体膜または金属・導体膜を成膜する時のガスの流れを示し、図３は反応室２内を大気圧とした時のガスの流れを示す。また、図中、ガスの流れを矢印で示し、各種バルブのうち、閉じたバルブは網掛けのハッチングで示す。

成膜時は、図２に示すように、ガス供給管５から反応室２へ反応ガス１５を供給して、半導体ウエハ３上に所望の膜を形成する。この際、排気管６に設けられた第１バルブ７を開き、大気圧ベント配管１０に設けられた第１エアバルブ１１を閉じることにより、未反応ガスは排気管６に接続された真空ポンプ８を通り、除害設備９を経て排気ダクトへ排気される。さらに、パージ配管１４に設けられた第２エアバルブ１３を開いて、パージ配管１４から大気圧ベント配管１０へ不活性なパージガス１６、例えばＮ_２を大気圧ベント配管１０へ供給することにより、真空ポンプ８により排気される未反応ガスの大気圧ベント配管１０内での滞留を防いで、チェックバルブ１２から排気側の大気圧ベント配管１０に副生成物が堆積するのを防止する。第１エアバルブ１１から反応室２側の大気圧ベント配管１０は真空度が高いので副生成物はほとんど堆積しない。

大気圧時は、図３に示すように、ガス供給管５から反応室２へ不活性なパージガス１７、例えばＮ_２ガスが供給される。この際、排気管６に設けられた第１バルブ７を閉じ、大気圧ベント配管１０に設けられた第１エアバルブ１１を開き、パージ配管１４に設けられた第２エアバルブ１３を閉じることにより、パージガス１７は、大気圧ベント配管１０を通り、除害設備９を経て排気ダクトへ排気される。前述した成膜時に、副生成物が大気圧ベント配管１０にほとんど堆積していないので、パージガス１７を詰まらせることなく、排気することができる。これにより、反応室２でのパージガス１７の対流を防止できるので、異物の巻き上げによる異物の発生を抑制することができる。

なお、本実施の形態１では、本発明を本発明者らによって検討されたホットウォール縦型バッチ方式のＬＰＣＶＤ装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えばＡＰ（Atmospheric Pressure）ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）またはヘリコン波プラズマ等を用いるＨＤＰ（High Density Plasma）ＣＶＤ装置などいかなるＣＶＤ装置にも適用することができる。さらに、例えばチャンバ方式（バッチ方式または枚葉式）、ウォール方式（ホットウォール方式またはコールドウォール方式）、加熱方式などいかなる方式のＣＶＤ装置にも適用することができる。

本発明の実施の形態１であるＬＰＣＶＤ装置の構成図の他の例を図４に示す。

ＬＰＣＶＤ装置１８は、前述した図１のＬＰＣＶＤ装置１と同じ方式のＣＶＤ装置であるが、パージ配管１４に流量計１９を備えている。流量計１９を用いることにより、大気圧ベント配管１０の閉塞、排気管６の閉塞または除害設備９の排気能力の低下などを検知することができる。

これにより、前述したＬＰＣＶＤ装置１よりも、反応室２での異物の巻き上げによる異物の発生をより低減することができる。

次に、本発明の実施の形態１であるＣＶＤ装置をＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイスの製造に適用した一例を図５〜図１０を用いて説明する。

図５に示すように、例えばｐ型のシリコン単結晶からなる半導体基板（円形の薄い板状に加工した半導体ウエハ）２１を用意する。次に、この半導体基板２１を熱酸化してその表面に厚さ０.０１μｍ程度の薄い酸化シリコン膜２２を形成し、続いて前記図１に記載したＬＰＣＶＤ装置１を用いて、その上層にＣＶＤ法により厚さ０.１μｍ程度の窒化シリコン膜２３を堆積する。

窒化シリコン膜２３は、例えば以下のように形成することができる。まず、ＬＰＣＶＤ装置１のガス供給管５からパージガス１７を供給して反応室２を大気圧とし、半導体基板２１が載置された支持台４を反応室２へ搬入する。この時、第１バルブ７を閉め、第１エアバルブ１１を開けることにより、パージガス１７は大気圧ベント配管１０を流れる。次に、パージガス１７の供給を止めた後は、第１エアバルブ１１を閉め、第１バルブ７を開けて、真空ポンプ８により反応室２を減圧する。続いて、ヒータによって半導体基板２１を、例えば７８０℃程度に加熱し、さらにガス供給管５から反応室２へ反応ガス１５、例えばジクロルシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスとを供給し、反応させて、半導体基板２１上に窒化シリコン膜２３を形成する。成膜時の圧力は、例えば２０〜４０Ｐａ、ジクロルシランの流量は、例えば３０ｓｃｃｍ程度、アンモニアガスの流量は、例えば３３０ｓｃｃｍ程度である。未反応ガスは真空ポンプ８を通り、除害設備９を経て排気ダクトへ排気される。前述したように、反応ガス１５を流している間は、第２エアバルブ１３を開けて、大気圧ベント配管１０へパージガス１６を流しており、大気圧ベント配管１０のチェックバルブ１２から排気側に未反応ガスによる副生成物が付着するのを抑制して大気圧ベント配管１０の閉塞を防いでいる。

成膜が終了すると、半導体基板２１の加熱および反応ガス１５の供給を止める。次に、第１バルブ７および第２エアバルブ１３を閉め、第１エアバルブ１１を開けて、ガス供給管５からパージガス１７を供給し、大気圧ベント配管１０を通して排気し、反応室２を大気圧にする。その後、半導体基板２１が載置された支持台４を反応室２から搬出する。前述したように、副生成物の付着による大気圧ベント配管１０の閉塞を防いでいることから、反応室２を大気圧にした際、反応室２でのパージガス１７の対流を防止することができる。これにより、異物の巻き上げによる異物の発生を抑制して、半導体基板２１上への異物の付着を低減することができる。

次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして窒化シリコン膜２３、酸化シリコン膜２２および半導体基板２１を順次エッチングすることにより、素子分離領域の半導体基板２１に深さ０.３５μｍ程度の素子分離溝２４ａを形成する。

次に、図６に示すように、半導体基板２１上にプラズマＣＶＤ装置を用いて酸化シリコン膜２４ｂを堆積する。酸化シリコン膜２４ｂは、例えばＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane：Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）とオゾン（Ｏ_３）とをソースガスに用いたプラズマＣＶＤ法により堆積されたＴＥＯＳ酸化膜で構成される。この酸化シリコン膜２４ｂの成膜に、前述したＬＰＣＶＤ装置１と同様、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。

次に、図７に示すように、半導体基板２１上に酸化シリコン膜２４ｂを、例えばＣＭＰ（chemical Mechanical polishing）法により研磨して、素子分離溝２４ａの内部に酸化シリコン膜２４ｂを残すことによって素子分離領域を形成する。続いて熱リン酸を用いたウェットエッチングで窒化シリコン膜２３を除去した後、半導体基板２１に温度１０００℃程度の熱処理を施すことにより、素子分離溝２４ａに埋め込んだ酸化シリコン膜２４ｂを焼き締める。

次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして半導体基板２１に不純物をイオン注入し、ｐウェル２５およびｎウェル２６を形成する。ｐウェル２５にはｐ型の導電型を示す不純物、例えばボロンをイオン注入し、ｎウェル２６にはｎ型の導電型を示す不純物、例えばリンをイオン注入する。この後、各ウェル領域にＭＩＳのしきい値を制御するための不純物をイオン注入してもよい。

次に、半導体基板２１上にゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜２７ａ、ゲート電極となるシリコン多結晶膜２８ａおよびキャップ絶縁膜となる酸化シリコン膜２９ａを順次堆積して積層膜を形成する。酸化シリコン膜２７ａは、例えば熱酸化法により形成することができ、シリコン多結晶膜２８ａおよび酸化シリコン膜２９ａは、例えばＣＶＤ法により堆積することができる。このシリコン多結晶膜２８ａの成膜に、前述した縦型ＬＰＣＶＤ装置１と同様、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えた熱ＣＶＤ装置を用いることができる。また、この酸化シリコン膜２９ａの成膜には、前述した縦型ＬＰＣＶＤ装置１と同様、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。

次に、図８に示すように、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとして上記積層膜をエッチングして、ゲート絶縁膜２７、ゲート電極２８およびキャップ絶縁膜２９を形成する。続いて半導体基板２１上にＣＶＤ法により酸化シリコン膜を堆積する。この酸化シリコン膜の成膜には、前述した縦型ＬＰＣＶＤ装置１と同様、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。その後、この酸化シリコン膜を異方性エッチングすることにより、ゲート電極２８の側壁にサイドウォール３０を形成する。

次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｐウェル２５にｎ型不純物、例えばヒ素をイオン注入し、ゲート電極２８の両側のｐウェル２５にｎ型半導体領域３１を形成する。ｎ型半導体領域３１は、ゲート電極２８およびサイドウォール３０に対して自己整合的に形成され、ｎＭＩＳのソース・ドレインとして機能する。同様に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしてｎウェル２６にｐ型不純物、例えばフッ化ボロンをイオン注入し、ゲート電極２８の両側のｎウェル２６にｐ型半導体領域３２を形成する。ｐ型半導体領域３２は、ゲート電極２８およびサイドウォール３０に対して自己整合的に形成され、ｐＭＩＳのソース・ドレインとして機能する。

次に、図９に示すように、半導体基板２１上にＣＶＤ法により酸化シリコン膜３３を形成した後、この酸化シリコン膜３３を、例えばＣＭＰ法によって研磨することによりその表面を平坦化する。この酸化シリコン膜３３の成膜には、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたプラズマＣＶＤ装置を用いることができる。

次に、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングによって酸化シリコン膜３３に接続孔３４を形成する。この接続孔３４はｎ型半導体領域３１またはｐ型半導体領域３２上などの必要部分に形成する。続いて接続孔３４の内部を含む半導体基板２１の全面に窒化チタン膜を、例えばＣＶＤ法により形成し、さらに接続孔３４を埋め込むタングステン膜を、例えばＣＶＤ法により形成する。これら窒化チタン膜およびタングステン膜の成膜には、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたＬＰＣＶＤ装置を用いることができる。その後、接続孔３４以外の領域の窒化チタン膜およびタングステン膜を、例えばＣＭＰ法により除去して接続孔３４の内部にプラグ３５を形成する。

次に、半導体基板２１上に、例えばタングステン膜を形成した後、フォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングによりタングステン膜を加工し、第１層目の配線３６を形成する。タングステン膜は、スパッタ法により形成することができる。

次に、図１０に示すように、配線３６を覆う絶縁膜、例えば酸化シリコン膜をＣＶＤ法により形成した後、その絶縁膜を、例えばＣＭＰ法で研磨することにより、表面が平坦化された層間絶縁膜３７を形成する。この酸化シリコン膜の成膜には、排気系の大気圧ベント配管にパージ配管を備えたＬＰＣＶＤ装置を用いることができる。続いてフォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングによって層間絶縁膜３７の所定の領域に接続孔３８を形成する。

次に、接続孔３８の内部を含む半導体基板２１の全面にバリアメタル層を形成し、さらに接続孔３８を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜などであり、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。銅膜は主導体層として機能し、例えばメッキ法により形成することができる。メッキ法による銅膜の形成前に、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法によりシード層として薄い銅膜を形成できる。その後、接続孔３８以外の領域の銅膜およびバリアメタル層を、例えばＣＭＰ法により除去して接続孔３８の内部にプラグ３９を形成する。

次に、半導体基板２１上にストッパ絶縁膜４０を形成し、さらに配線形成用の絶縁膜４１を形成する。ストッパ絶縁膜４０は、例えば窒化シリコン膜とし、絶縁膜４１は、例えば酸化シリコン膜とし、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。続いてフォトリソグラフィ法により形成されたレジストパターンをマスクとしたエッチングによってストッパ絶縁膜４０および絶縁膜４１の所定の領域に配線溝４２を形成する。

次に、配線溝４２の内部を含む半導体基板２１の全面にバリアメタル層４３を形成し、さらに配線溝４２を埋め込む銅膜を形成する。バリアメタル層４３は、例えば窒化チタン膜、タンタル膜または窒化タンタル膜などであり、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法により形成することができる。銅膜は主導体層として機能し、例えばメッキ法により形成することができる。メッキ法による銅膜の形成前に、例えばスパッタ法またはＣＶＤ法によりシード層として薄い銅膜を形成できる。その後、配線溝４２以外の領域の銅膜およびバリアメタル層４３を、例えばＣＭＰ法により除去して配線溝４２の内部に銅膜を主導体層とする第２層目の配線４４を形成する。

その後、さらに上層の配線を形成した後、パッシベーション膜で半導体基板２１の全面を覆うことにより、ＣＭＯＳデバイスが略完成する。

なお、本実施の形態１では、パージガスとしてＮ_２を例示したが、その他の不活性ガス、例えばアルゴンまたはヘリウムなどを用いることも可能であり、同様の効果が得られる。

このように、本実施の形態１によれば、ＬＰＣＶＤ装置１の大気圧ベント配管１０にパージガス１６を流すことにより、成膜時における大気圧ベント配管１０のチェックバルブ１２から排気側の未反応ガスの滞留が解消されて、副生成物による大気圧ベント配管１０の閉塞を防止することができる。さらに、大気圧ベント配管１０の閉塞を防止することにより、大気圧時における反応室２でのパージガスの対流を防止して、異物の巻き上げによる異物の発生を抑制することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２であるＬＰＣＶＤ装置の構成図の一例を図１１に示す。

ＬＰＣＶＤ装置５１はロードロック付きホットウォール縦型バッチ方式を採用している。ロードロック室５２と反応室２とはゲートバルブにより仕切られており、半導体ウエハ３の搬入および搬出をロードロック室５２で行うことにより、反応室２の真空を保持することができる。ロードロック室５２は、半導体ウエハ３の搬入および搬出を行う際に、大気圧からの真空引きが必要とされる。このため、ロードロック室５２には、排気管５３が接続され、さらに排気管５３は第２バルブ５４を介して、真空ポンプ８に接続された排気管６に連結されている。また、ロードロック室５２の排気系には大気圧ベント配管５５が付加されており、この大気圧ベント配管５５の一端はロードロック室５２に連結され、他端は真空ポンプ８と除害設備９との間の排気管６に接続されている。大気圧ベント配管５５の途中には第３エアバルブ５６が接続されており、第３エアバルブ５６から排気側の大気圧ベント配管５５には、排気ガスの逆流を防止するチェックバルブ５７が接続されている。さらに、第３エアバルブ５６とチェックバルブ５７との間には第４エアバルブ５８を介してパージ配管５９が接続されている。

ロードロック室５２においても大気圧時でのロードロック室のガスパージ時において、反応室２と同様、反応室からの未反応生成物の堆積による大気圧ベント配管５５の閉塞を起因とした異物の巻き上げによる半導体ウエハ３への異物の付着が問題となる。しかし、反応室２において成膜する際に、パージ配管５９から大気圧ベント配管５５へ不活性なパージガス６０、例えばＮ_２ガスを供給することにより、真空ポンプ８により排気される未反応ガスの大気圧ベント配管５５内での滞留を防いで、チェックバルブ５７から排気側の大気圧ベント配管５５に副生成物が堆積するのを防止することができる。

従って、パージガスを供給してロードロック室５２を大気圧としても、副生成物が大気圧ベント配管５５にほとんど堆積しないので、パージガスを詰まらせることなく、排気することができる。これにより、ロードロック室５２でのパージガスの対流を防止できるので、異物の巻き上げによる異物の発生を抑制することができる。

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、前記実施の形態では、ＣＶＤ装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、反応ガスを反応室へ供給し、未反応ガスを反応室から排気するようなガスの流れを有する半導体製造装置、例えばエピタキシャル成長装置などにも適用することができる。

本発明は、反応室へ反応ガスを供給して反応させた後、未反応ガスを排気する排気系に大気圧ベント配管が備わる半導体製造装置に適用することができる。

本発明の実施の形態１によるＬＰＣＶＤ装置の構成図の一例である。本発明の実施の形態１による成膜時のＬＰＣＶＤ装置内におけるガスの流れを説明する装置構成図である。本発明の実施の形態１による大気圧時のＬＰＣＶＤ装置内におけるガスの流れを説明する装置構成図である。本発明の実施の形態１によるパージ配管に流量計を備えるＬＰＣＶＤ装置の構成図の一例である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態１によるＣＭＯＳデバイスの製造工程を示す半導体基板の要部断面図である。本発明の実施の形態２によるロードロック付きＬＰＣＶＤ装置の構成図の一例である。

符号の説明

１ＬＰＣＶＤ装置
２反応室
３半導体ウエハ
４支持台
５ガス供給管
６排気管
７第１バルブ
８真空ポンプ
９除害設備
１０大気圧ベント配管
１１第１エアバルブ
１２チェックバルブ
１３第２エアバルブ
１４パージ配管
１５反応ガス
１６パージガス
１７パージガス
１８ＬＰＣＶＤ装置
１９流量計
２１半導体基板
２２酸化シリコン膜
２３窒化シリコン膜
２４ａ素子分離溝
２４ｂ酸化シリコン膜
２５ｐウェル
２６ｎウェル
２７ゲート絶縁膜
２７ａ酸化シリコン膜
２８ゲート電極
２８ａシリコン多結晶膜
２９キャップ絶縁膜
２９ａ酸化シリコン膜
３０サイドウォール
３１ｎ型半導体領域
３２ｐ型半導体領域
３３酸化シリコン膜
３４接続孔
３５プラグ
３６配線
３７層間絶縁膜
３８接続孔
３９プラグ
４０ストッパ絶縁膜
４１絶縁膜
４２配線溝
４３バリアメタル層
４４配線
５１ＬＰＣＶＤ装置
５２ロードロック室
５３排気管
５４第２バルブ
５５大気圧ベント配管
５６第３エアバルブ
５７チェックバルブ
５８第４エアバルブ
５９パージ配管
６０パージガス

Claims

反応室に生成ガスを供給して反応させ、未反応ガスを前記反応室に接続された排気管を通して排気し、前記排気管に接続される除害設備を通して大気中に排気する機能を有する半導体製造装置を用いて前記生成ガスにより成膜を行なう半導体装置の製造方法であって、
前記排気管につながる大気圧ベント配管にパージガスを供給しながら、前記反応室に装填された半導体ウエハ上に薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記排気管には第１バルブを介して真空ポンプが接続され、さらに前記真空ポンプの先に前記除害設備が接続されており、前記大気圧ベント配管の一端は前記反応室と前記第１バルブとの間の前記排気管に連結され、他端は前記真空ポンプと前記除害設備との間の前記排気管に連結されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記大気圧ベント配管に前記パージガスを供給するパージ配管に流量計が備わっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、前記パージガスは、窒素、アルゴンまたはヘリウム等の不活性ガスであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
反応室に生成ガスを供給して反応させ、未反応ガスを前記反応室に接続された第１排気管を通して排気し、前記第１排気管に接続される除害設備を通して大気中に排気する機能を有する半導体製造装置を用いて前記生成ガスにより成膜を行なう半導体装置の製造方法であって、
前記第１排気管につながる第１大気圧ベント配管にパージガスを供給しながら、前記反応室に装填された半導体ウエハ上に薄膜を形成し、前記反応室にロードロック室が接続され、前記ロードロック室に第２排気管および第２大気圧ベント配管が接続されており、前記第２大気圧ベント配管に前記パージガスを供給しながら、前記第２排気管を通して前記ロードロック室を排気することを特徴とする半導体装置の製造方法。