ＳｉＣ形成方法、膜形成方法、チャンバへのＳｉＣ形成方法、半導体製造装置の製造方法、ＳｉＣ形成装置及びこれらで形成された膜構造
【課題】基板上やチャンバ内壁面にＳｉＣの形成を可能とする。
【解決手段】チャンバ１０内の基板２２ａへ珪素を供給すると共に、チャンバ１０内へハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材２０ｂから基板２２ａへ炭素を供給することによって基板２２ａにＳｉＣを形成する。
【解決手段】チャンバ１０内の基板２２ａへ珪素を供給すると共に、チャンバ１０内へハロゲン含有ガスを供給し、ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材２０ｂから基板２２ａへ炭素を供給することによって基板２２ａにＳｉＣを形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ形成方法、膜形成方法、チャンバへのＳｉＣ形成方法、半導体製造装置の製造方法、ＳｉＣ形成装置及びこれらで形成された膜構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料として四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）とメタン（ＣＨ4）とを組み合わせて、化学気相成長（ＣＶＤ）を行うことによって対象物の表面にＳｉＣ膜をコーティングする方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＳｉＣｌ4とＣＨ4との組み合わせの他に、水素ガスをキャリアガスとして、ＣＨ3ＳｉＣｌ3、（ＣＨ3）3、ＳｉＣｌ、ＣＨ3ＳｉＨＣｌ2等の有機珪素化合物を気相で還元熱分解させることによりＳｉＣ膜を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７６１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、珪素化合物ガスと炭化物ガスを用いた気相成長法では、成膜装置へ供給ガスを供給するための設備が必要であり、成膜装置の構成が複雑化かつ大型化してしまう問題がある。特に、ＳｉＣ膜以外の成膜を行うことを可能とするためには、珪素化合物ガス及び炭化物ガス以外のガス供給設備も設ける必要があり、さらに成膜装置の構成が複雑化かつ大型化してしまう。
【０００６】
本発明は、ＳｉＣ形成方法、膜形成方法、チャンバへのＳｉＣ形成方法、半導体製造装置の製造方法、ＳｉＣ形成装置及びこれらで形成された膜構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより前記対象物の表面上にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法である。
【０００８】
また、本発明は、ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素膜を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより、前記珪素膜の一部のみをＳｉＣ化させ、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成する膜形成方法である。例えば、前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させる時間等を調整することによって、珪素を含む膜の一部のみにＳｉＣ化を生じさせる方法等が挙げられる。
【０００９】
また、本発明は、チャンバ内の対象物へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から前記対象物へ炭素を供給することによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法である。
【００１０】
また、本発明は、チャンバの壁面へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給することによって前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とするチャンバへのＳｉＣ形成方法である。
【００１１】
例えば、チャンバを備えた半導体製造装置を製造する工程において、前記チャンバ内へ珪素含有部材を配置するステップと、前記チャンバの壁面の温度を前記珪素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記珪素含有部材から珪素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、前記チャンバ内の前記珪素含有部材と炭素含有部材とを交換するステップと、前記チャンバの壁面の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、を備え、前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とする半導体製造装置へのＳｉＣ形成方法である。
【００１２】
ここで、前記対象物へ炭素を供給するステップにおいて、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することが好適である。例えば、チャンバの内壁にＳｉＣを形成する場合、チャンバの壁の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することが好適である。このような条件下では、解離されたハロゲン含有ガスによる還元反応が起こると推察され、良質なＳｉＣを形成することが可能になる。
【００１３】
また、前記対象物へ珪素を供給する処理においても、チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して珪素含有部材から前記対象物へ珪素を供給してもよい。このとき、前記対象物へ珪素を供給するステップの後に前記対象物へ炭素を供給するステップを行うことが好適である。また、ＳｉＣ膜を形成する際に、必要とされるＳｉＣの膜厚に応じて、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を繰り返してもよい。
【００１４】
なお、ハロゲン含有ガスを解離する方法としては、プラズマアンテナを用いてチャンバ外部からチャンバ内部へと電力を導入することによってハロゲン含有ガスプラズマを発生させる方法がある。また、ハロゲン含有ガスを熱励起によって解離してもよい。
【００１５】
また、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、の間に前記対象物に形成された珪素の酸化膜を除去するステップを備えることも好適である。すなわち、珪素の表面の不要物を除去した後に炭素を供給することによって、より良質なＳｉＣを形成することができると考えられる。
【００１６】
また、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を別々に行わず、前記対象物へ珪素を供給しつつ、同時に前記対象物へ炭素を供給してもよい。
【００１７】
ここで、前記珪素を含んでなる膜の一部のみをＳｉＣ化することによって、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成するものとしてもよい。
【００１８】
また、本発明は、チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内に炭素含有部材を設置する部材固定部と、を備え、前記チャンバ内へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記部材固定部に設置された前記炭素含有部材から炭素を供給することによって対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成装置である。これにより、上記本発明における各方法を実現することができる。
【００１９】
ここで、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する温度制御手段を備えることが好適である。例えば、チャンバの壁面にＳｉＣを形成する際には、前記温度制御手段は、前記チャンバの壁面の少なくとも一部の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する手段とする。また、チャンバ内部に配置された基板にＳｉＣを形成する際には、基板の温度を調整する手段としてもよい。
【００２０】
ここで、前記温度制御手段は、炭素含有部材の温度よりも前記対象物の温度を低く制御できることが好適であり、特に、前記対象物の温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御できることが好適である。その温度に制御することによって、前記対象物のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００２１】
また、ハロゲン含有ガスを励起する手段として、前記チャンバの外部から前記チャンバの内部へ電力を導入するプラズマアンテナを備えることが好適である。また、前記ガス供給手段は、前記チャンバの内壁へ向けてハロゲン含有ガスを吹き付けるガス供給ノズルを含むことも好適である。例えば、前記プラズマアンテナは、前記チャンバの外壁に沿って配置され、前記炭素含有部材は、前記チャンバの内壁に沿って配置され、一部に開口穴が設けられていることによって、前記チャンバの内壁に効率よくＳｉＣを形成することができる。
【００２２】
また、前記チャンバとゲートバルブを介して接続され、前記炭素含有部材を前記部材固定部に設置するための部材交換手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、より簡易かつより小型なＳｉＣ形成装置を提供することができる。また、半導体製造装置等のチャンバ内壁に容易にＳｉＣを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
［装置構成］
第１の実施の形態におけるＳｉＣ形成装置１００は、図１の装置全体の断面図に示すように、チャンバ１０、天板１２、プラズマアンテナ１４、整合器１６、電源１８、部材固定部２０、基板サセプタ２２、冷媒循環手段２４、加熱手段２６、真空ポンプ２８、真空ゲージ３０、ガス供給ノズル３２、ガス流量制御器３４、ロードロックチャンバ３６、真空ポンプ３８、真空ゲージ４０、部材搬送手段４２及びゲートバルブ４４を含んで構成される。
【００２５】
チャンバ１０は、絶縁材料からなる部材で構成される。本実施の形態では、チャンバ１０は円筒状としているが、これに限定されるものではない。例えば、チャンバ１０は、球状等の他の外形を有してもよい。チャンバ１０の上面には開口部が設けられ、下部には排気口が設けられている。チャンバ１０の上面の開口部は、取り外し可能な天板１２により塞がれる。天板１２は、ガラスやアルミナ等の絶縁材料により円盤状に形成される。また、チャンバ１０の排気口には真空ポンプ２８が接続される。真空ポンプ２８は、チャンバ１０内の気体を排気口から排気する。真空ゲージ３０により圧力を測定しつつ、真空ポンプ２８を作動させることによってチャンバ１０内を所定の圧力となるように維持させることができる。
【００２６】
ロードロックチャンバ３６も、金属材料（例えば、アルミ、ステンレス、チタン等）により形成される。ロードロックチャンバ３６には排気口が設けられている。ロードロックチャンバ３６の排気口には真空ポンプ３８が接続される。真空ポンプ３８は、ロードロックチャンバ３６内の気体を排気口から排気する。真空ゲージ４０により圧力を測定しつつ、真空ポンプ３８を作動させることによってロードロックチャンバ３６内を所定の圧力となるように維持させることができる。
【００２７】
ゲートバルブ４４を閉じた状態において、ロードロックチャンバ３６を大気開放することによって、チャンバ１０を真空状態に保ったままロードロックチャンバ３６に成膜用の部材を導入することができる。ロードロックチャンバ３６には部材導入フランジ（図示しない）が設けられ、ロードロックチャンバ３６を大気開放することによって部材導入フランジから珪素含有部材（例えば、珪素単体からなる部材等）や炭素を含む炭素含有部材（例えば、炭素単体からなる部材、珪素及び炭素を含む部材等）を部材搬送手段４２に装着する。部材搬送手段４２は、搬送用ロボットアーム等を含んで構成される。珪素含有部材及び炭素含有部材を導入した後、ロードロックチャンバ３６は真空排気される。ロードロックチャンバ３６に導入された珪素含有部材及び炭素含有部材は、ゲートバルブ４４を開いた状態で、部材搬送手段４２を用いてチャンバ１０内へ搬送され、部材固定部２０に設置される。珪素含有部材及び炭素含有部材は、例えば、チャンバ１０へ交互に搬送・設置される。
【００２８】
本実施の形態では、部材固定部２０は、チャンバ１０内において天板１２の近傍に設けられる。部材固定部２０は、このようにプラズマアンテナ１４の近傍に配置することが好ましい。部材固定部２０は、珪素含有部材及び炭素含有部材をチャンバ１０内にて支持する。珪素含有部材及び炭素含有部材は、例えば、チャンバ１０の内壁の周方向に亘って複数に分割された形状を有することが好ましい。珪素含有部材及び炭素含有部材は、部材固定部２０によって、チャンバ１０の内壁からチャンバ１０の中心に向かって突出するように設置される。
【００２９】
基板サセプタ２２は、チャンバ１０の上部に配置される珪素含有部材及び炭素含有部材に基板設置面が対向するように、チャンバ１０内の下方に設けられる。基板サセプタ２２は、一般的に、円盤形状をしている。基板サセプタ２２上の基板設置面には、ＳｉＣ膜をコーティングする対象となる対象物（例えば、シリコン基板等の半導体基板、ガラス等の絶縁基板）が設置される。また、例えば、別途設けられるロードロックチャンバ（図示しない）から、ゲートバルブを介して、基板サセプタ２２上に基板２２ａを設置できるような構成としてもよい。
【００３０】
基板サセプタ２２には、冷媒循環手段２４が設けられる。冷媒循環手段２４は、制御部（図示しない）による制御によって外部から供給された冷媒を基板サセプタ２２内に循環させることによって、基板サセプタ２２の温度を調整する温度調整手段の一部として用いられる。また、基板サセプタ２２には、加熱手段２６が設けられる。加熱手段２６は、抵抗加熱ヒーター等とすることができる。加熱手段２６は、制御部による制御によって基板サセプタ２２の温度を調整する温度調整手段の一部として用いられる。
【００３１】
円筒状のチャンバ１０の側壁には、後述する基板サセプタ２２の上面より上方にガス供給ノズル３２が設けられる。ガス供給ノズル３２は、例えば、チャンバ１０の周囲に亘って８箇所に設けられる。ガス供給ノズル３２には、ガス流量制御器３４を介して、ガス供給装置（図示しない）が接続される。ガス供給ノズル３２は、塩素を含有するガス（ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスにより塩素濃度が５０％以下、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス（Ｃｌ2））をチャンバ１０内に供給するために設けられる。ガス流量制御器３４は、金属膜の成膜時にチャンバ１０内に供給される供給ガスが所定の流量となるように制御する。
【００３２】
なお、供給ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスで希釈された塩素ガス（Ｃｌ2）に限定されるものではなく、ハロゲン含有ガスであればよい。例えば、塩素ガス（Ｃｌ2）を単独で使用してもよい。後述する珪素供給処理と炭素供給処理において、チャンバ１０内に供給するハロゲン含有ガスの種類・組成を適宜調整してもよい。
【００３３】
天板１２の外部上面にはプラズマアンテナ１４が配置される。プラズマアンテナ１４は、チャンバ１０の上面方向からみて平面的なコイル（渦巻き）状に成形される。プラズマアンテナ１４の一端は、整合器１６を介して、電源１８に接続される。また、プラズマアンテナ１４の他端は接地される。プラズマアンテナ１４、整合器１６及び電源１８はプラズマ発生手段を構成する。
【００３４】
なお、本実施の形態では、プラズマアンテナ１４は平面コイル状としたが、これに限定されるものではない。プラズマアンテナ１４は、チャンバ１０の外形に沿った形状であればよい。プラズマアンテナ１４を、チャンバ１０の外形に沿って配置することによって、チャンバ１０の外部から内部へと電力を効率良く導入することが可能となり、ハロゲン含有ガスを効率良く解離させることができる。
【００３５】
［ＳｉＣ形成処理］
ＳｉＣを基板サセプタ２２上に設置された基板２２ａの表面に形成する処理について説明する。ＳｉＣ形成処理は、図２に示すフローチャートに沿って行われる。
【００３６】
ステップＳ１０では、ＳｉＣを形成する前に、基板サセプタ２２上に基板２２ａを設置する。ＳｉＣの形成対象となる基板２２ａは、例えば、シリコン基板等の半導体基板、ガラス基板等の絶縁基板、アルミニウム等の金属を含む基板とすることができる。次に、真空ポンプ２８を用いて、チャンバ１０内を必要な真空度となるまで排気する。
【００３７】
ステップＳ１２では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０内に珪素含有部材２０ａを導入し、部材固定部２０に珪素含有部材２０ａを取り付ける。
【００３８】
ステップＳ１４では、基板２２ａの表面上にＳｉが形成される。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。このとき、真空ポンプ２８に流量制御バルブ等を設け、真空ゲージ３０で検出される圧力値に基づいて流量制御バルブの開度をフィードバック制御することによって、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値とすることができる。
【００３９】
基板サセプタ２２に設けられている冷媒循環手段２４及び加熱手段２６を制御部（図示しない）により制御することによって、Ｓｉ形成時における基板２２ａの温度は、珪素含有部材２０ａよりも低い温度に制御される。例えば、珪素含有部材２０ａよりも低い温度として、基板２２ａの温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することが好適である。
【００４０】
供給ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が解離されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源１８から供給される電磁波の周波数，パワー、供給ガスの流量，圧力等を調整することによって、成膜時には天板１２に設けられたプラズマアンテナ１４下にプラズマを発生させることができる。
【００４１】
例えば、供給ガスとして塩素ガス（Ｃｌ2）を供給した場合、塩素ガスが解離されて塩素ガスプラズマが発生する。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち珪素含有部材２０ａ近傍の空間に発生する。
【００４２】
塩素ガスプラズマにより、珪素含有部材２０ａがエッチングされ、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素含有部材２０ａは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＳｉxＣｌy）は、珪素含有部材２０ａよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。基板２２ａに搬送された前駆体（ＳｉxＣｌy）は還元反応によりＳｉラジカルのみとなった状態で基板２２ａの表面に当たり、基板２２ａの表面にＳｉ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００４３】
このときの反応は、次式で表すことができると推察される。
Ｓｉ＋２Ｃ１2 → ＳｉＣｌ4 → Ｓｉ↓＋２Ｃｌ2↑
【００４４】
ステップＳ１６では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０からロードロックチャンバ３６へ珪素含有部材２０ａを搬出し、代わりに、ロードロックチャンバ３６からチャンバ１０内へ炭素含有部材２０ｂを導入し、部材固定部２０に炭素含有部材２０ｂを取り付ける。
【００４５】
ステップＳ１８では、ＳｉＣが形成される。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。このとき、Ｓｉ形成時と同様に、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値とすることができる。また、基板サセプタ２２に設けられている冷媒循環手段２４及び加熱手段２６を制御部（図示しない）により制御することによって、基板２２ａの温度は、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度に制御される。例えば、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度として、基板２２ａの温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することが好適である。
【００４６】
ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、プラズマ（塩素ガスプラズマ）を発生させる。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち炭素含有部材２０ｂ近傍の空間に発生する。
【００４７】
塩素ガスプラズマにより、炭素含有部材２０ｂがエッチングされ、前駆体（ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、炭素含有部材２０ｂは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＣmＣｌn）は、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。
【００４８】
このときのＣの供給は、次式で表すことができると推察される。
Ｃ＋２Ｃ１2 → ＣＣｌ4 → Ｃ↓＋２Ｃｌ2↑
【００４９】
上記反応式はＣの供給を表したものであるが、本実施例では、基板２２ａの表面には予めＳｉ膜が形成されており、この上から前駆体（ＣmＣｌn）が輸送されることで、Ｓｉ膜にＣ成分が浸潤すると考えられ、その結果、基板２２ａ上にＳｉＣ膜が形成される。具体的には、基板２２ａの表面に対して塩素ラジカルと前駆体（ＣmＣｌn）とが輸送されると、基板２２ａの表面近傍においてＳｉ成分がＣ成分に置換されながら、Ｃ成分がＳｉ膜内に拡散しつつ塩素成分が離脱する還元反応が生じていると考えられ、その結果、基板２２ａ上にＳｉＣ膜が形成される。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００５０】
本実施の形態では、Ｓｉ膜の全体をＳｉＣ膜としなくてもよい。例えば、基板表面がＳｉ等の酸化膜で構成される場合において、基板２２ａ（実際には酸化膜）上にＳｉ膜の膜厚を比較的厚く形成し、この上から前駆体（ＣmＣｌn）とハロゲンのラジカルとを供給し、成膜時間等の成膜条件を制御することにより、Ｓｉ膜に対するＣ成分の置換・拡散の度合いを制御し、Ｓｉ膜の下層を残したままで、表層部分をＳｉＣ膜とすることも可能である。これにより、図１０に示すように、ＳｉＣ膜８０と酸化膜８２との間に中間層８４、具体的にはアモルファスＳｉ層が介在することとなる。これにより、中間層８４がＳｉＣ膜８０と酸化膜８２との間の応力緩和層となって、熱膨張等によるＳｉＣ膜の破壊や剥離を有効に防止することができる。
【００５１】
なお、ステップＳ１８において基板２２ａにＣを供給する前に、予め形成されたＳｉの表面に形成された不純物（例えば、酸化珪素膜等）を除去したうえでＣを供給することが好適である。例えば、電源１８から供給するパワーを高く設定してエッチング反応が高まる条件で生成された塩素ガスプラズマを基板２２ａの表面に当て、その後パワーを低下させてＣを供給することによって、Ｓｉの表面から不純物を除去して良質なＳｉＣ膜を形成することができる。
【００５２】
また、必要とされるＳｉＣ膜の膜厚に応じて、ステップＳ１２〜Ｓ１８の工程を繰り返してもよい。例えば、前駆体（ＣmＣｌn）に含まれるＣ成分が浸潤可能な厚さでＳｉ膜を形成し、上述したようにＣ成分の浸潤によりＳｉＣ膜を形成し、このステップを複数回繰り返すことによって所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成することができる。また、このようにしてＳｉＣ膜を積層することにより、仮に１層目のＳｉＣ薄膜にピンホール等の孔が形成されたとしても、この上から２層目のＳｉＣ薄膜を積層するので、膜厚方向に連通するピンホールが形成されるのを有効に防止することもできる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ステップＳ１２でチャンバ１０内に珪素含有部材２０ａを設置し、ステップＳ１４で塩素ガスプラズマを用いてＳｉを形成したが、これに限定されるものではない。Ｓｉの形成処理には他の方法を用いてもよい。例えば、ステップＳ１２及びステップＳ１４での処理を、シラン等のガスを用いた化学気相成長法（ＣＶＤ法）やスパッタリング等の物理的成膜方法によるＳｉ膜のコーティングに置き換えてもよい。
【００５４】
＜変形例１＞
上記ＳｉＣ形成処理では、珪素含有部材２０ａと炭素含有部材２０ｂを交互に設置し、Ｓｉを供給する処理とＣを供給する処理とを別々に行っている。しかし、これに限定されるものではなく、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材２０ｃを用いてもＳｉＣを形成することができる。変形例１におけるＳｉＣ形成処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５５】
ステップＳ２０では、上記ステップＳ１０と同様に、基板２２ａの設置、及び、チャンバ１０内の真空排気が行われる。
【００５６】
ステップＳ２２では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０内に珪素・炭素含有部材２０ｃを導入し、部材固定部２０に珪素・炭素含有部材２０ｃを取り付ける。
【００５７】
ステップＳ２４では、ＳｉＣの形成が行われる。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。この場合も、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値に調整する。また、基板２２ａの温度は、珪素・炭素含有部材２０ｃよりも低い温度に制御される。
【００５８】
供給ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が励起されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源１８から供給される電磁波の周波数、パワー、供給ガスの流量、圧力等を調整することによって、成膜時には天板１２に設けられたプラズマアンテナ１４下にプラズマを発生させることができる。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち珪素・炭素含有部材２０ｃ近傍の空間に発生する。
【００５９】
塩素ガスプラズマにより、珪素・炭素含有部材２０ｃがエッチングされ、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素・炭素含有部材２０ｃは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は、珪素・炭素含有部材２０ｃよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。基板２２ａに搬送された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は還元反応によりＳｉラジカル及びＣラジカルとなった状態で基板２２ａの表面に当たり、基板２２ａの表面にＳｉＣが形成される。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００６０】
［半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理］
上記のＳｉＣの形成処理は、ＳｉＣ形成装置１００のチャンバ１０の内壁へのＳｉＣ形成処理にも適用することができる。
【００６１】
ＳｉＣ形成装置１００のチャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成する場合、図１に示すように、チャンバ１０の温度を調整するための温度制御手段４６を設ける。温度制御手段４６は、外壁に沿わせて配置された冷媒循環手段や加熱手段を含むものとすることができる。このパイプに冷媒を循環させることによって、ＳｉＣの形成時において、チャンバ１０の内壁の温度を珪素含有部材２０ａ，炭素含有部材２０ｂ及び珪素・炭素含有部材２０ｃの温度よりも低く維持することができる。
【００６２】
温度制御手段４６を用いてチャンバ１０の内壁の温度を珪素含有部材２０ａ及び炭素含有部材２０ｂの温度よりも低く維持した状態において、上記ステップＳ１２〜Ｓ１８を実行することによって、チャンバ１０の内壁へＳｉラジカル及びＣラジカルを交互に供給し、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成することができる。
【００６３】
また、温度制御手段４６を用いてチャンバ１０の内壁の温度を珪素・炭素含有部材２０ｃの温度よりも低く維持した状態において、上記ステップＳ２４を実行することによって、チャンバ１０の内壁へＳｉラジカル及びＣラジカルを供給し、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成することもできる。
【００６４】
以上のように、ＳｉＣ形成装置１００では、チャンバ１０の温度を調整することによってチャンバ１０の内壁にＳｉＣを容易に形成することができる。また、チャンバ１０の内壁に亀裂等が発生した場合には、ＳｉＣをコーティングすることによって亀裂等の傷を塞ぐことができる。また、このように形成されたＳｉＣは結晶性が高く、チャンバ内壁のエッチング耐性、特に塩素ラジカル等によるエッチング耐性等を高めるために有効である。
【００６５】
また、一般的に、半導体製造装置のチャンバ内壁にＳｉＣ膜をコーティングするためには、チャンバを対象物として処理可能な容量を有するチャンバを備えたＳｉＣ形成装置を用意するか、又は、対象物となるチャンバ内部に珪素化合物ガス及び炭化物ガスを供給して気相成長を行うことができる設備を用意する必要があったが、ＳｉＣ形成装置１００においてチャンバ１０の温度を調整するだけで、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを容易に形成することができる。
【００６６】
すなわち、本発明は、半導体製造装置の製造プロセスにも適用可能である。ここで、半導体製造装置の一例として、例えば、基板に金属膜を形成する薄膜作製装置等が挙げられる。このような薄膜作製装置の一例としては、例えば、ウェハ等の基板が収容される真空容器であるチャンバ内に金属ハロゲン化物を形成し得る材料からなる被エッチング部材が設置され、このチャンバ内にハロゲン含有ガスが導入され、プラズマ等によりチャンバ内にハロゲンラジカルを生成し、そのハロゲンラジカルにより被エッチング部材をエッチングすることにより、ハロゲンと金属とからなる前駆体を形成すると共に、基板の温度を被エッチング部材の温度よりも低く制御することにより、前駆体を基板に輸送すると共に基板に前駆体に含まれる金属を析出させることで、基板に金属膜を作製する薄膜作製装置等が挙げられる。そして、このような薄膜作製装置においては、被エッチング部材を交換する交換手段を備えている場合、この交換手段を用いることにより、上述したように、珪素含有部材と炭素含有部材とを交換しながらチャンバ内において所望のＳｉＣを形成することが可能となり、特にチャンバの温度を被エッチング部材の温度よりも低く制御可能に構成することで、ＳｉＣ膜をチャンバの内壁に選択的に形成することが可能となる。すなわち、ＳｉＣコーティングされたチャンバを用意して薄膜作製装置を組み立てなくても、薄膜作製装置の製造プロセスにおいて、例えば、被エッチング部材の交換手段を組み付けた後、この交換手段を利用して、チャンバの内壁にハロゲン又はハロゲンラジカル等に対するエッチング耐性を有するＳｉＣ膜を形成することが可能となる。
【００６７】
なお、上述した薄膜作製装置において、基板２２ａにＳｉＣを形成する際には、温度調整手段４６を用いてチャンバ１０の温度をできるだけ高く維持することによって、チャンバ１０の内壁へのＳｉＣの形成を抑制してもよい。
【００６８】
なお、上記実施の形態、変形例１及び半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理では、供給ガスとして塩素ガスを単独で用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。塩素以外のフッ素等のハロゲンを含有するガスとしてもよい。また、Ｈｅ，Ａｒ等の希ガスで希釈されたハロゲンガスを用いた場合にも同様の反応が起こる。これらは第２の実施の形態以降でも同様である。
【００６９】
特に、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを用いた場合、プラズマとして塩化水素ガスプラズマが生成される。珪素含有部材２０ａではエッチングにより生成される前駆体はＳｉxＣｌy（：ｘ，ｙは１以上の整数）、炭素含有部材２０ｂではエッチングにより生成される前駆体はＣmＣｌn（：ｍ，ｎは１以上の整数）となる。このように、塩素ガスと塩化水素ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
また、チャンバの製造工程において、チャンバにガス供給ノズル、プラズマアンテナを取り付け、ハロゲン含有ガスプラズマの作用を利用してチャンバの内壁にＳｉＣを形成することもできる。
【００７１】
チャンバ内壁へのＳｉＣ形成処理を行う場合、図４の透過斜視図及び図５の分解組立図に示すように、チャンバ５０の製造工程においてチャンバ５０にガス供給ノズル５２、プラズマアンテナ５４、整合器５６、電源５８、部材６０及び真空ポンプ６２を取り付ける。
【００７２】
本実施の形態では、ガス供給ノズル５２は、円盤状の天板６６の中心から突き出すように配置される。天板６６をチャンバ５０の上面に取り付けることによって、円筒形状のチャンバ５０の中心軸に沿って突き出すようにガス供給ノズル５２が配置される。ガス供給ノズル５２には周壁にはガス吹き出し孔が多数設けられる。このように、ガス供給ノズル５２は、チャンバ５０の内周壁に向けてガスの流れができるように塩素含有ガスを吹き付けることができる形状にすることが好ましい。
【００７３】
また、チャンバ５０の外壁の形状に沿ってプラズマアンテナ５４を配置する。本実施の形態では、例として円筒状のチャンバ５０を用いているので、チャンバ５０の外周壁にコイル状に巻かれたプラズマアンテナ５４が取り付けられる。プラズマアンテナ５４の一端は、整合器５６を介して、電源５８に接続される。また、プラズマアンテナ５４の他端は接地される。プラズマアンテナ５４、整合器５６及び電源５８はプラズマ発生手段を構成する。
【００７４】
また、チャンバ５０内には原料部材６０が配置される。原料部材６０は、固定部６０ａと部材本体６０ｂから構成される。原料部材６０は、チャンバ５０の内壁の形状に沿った形状を有し、一部に開口穴が設けられることが好ましい。
【００７５】
本実施の形態では、チャンバ５０は円筒状であるので、原料部材６０は、一部に開口穴が設けられた円筒形状とする。具体的には、チャンバ５０の内周壁の径よりわずかに小さい径を有する円環状の固定部６０ａを上下に配置し、上下の固定部６０ａの間に短冊状の部材本体６０ｂを円環に沿って複数配置する構成としている。固定部６０ａは絶縁体により構成することができる。また、部材本体６０ｂは、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材とすることができる。また、珪素含有部材と炭素含有部材とを交互に入れ替えてコーティング処理を行ってもよい。
【００７６】
これにより、ガス供給ノズル５２から塩素含有ガスが部材本体６０ｂに向けて吹き付けられ、塩素ガスプラズマと部材本体６０ｂとを効率よく反応させることができると共に、部材本体６０ｂの間からチャンバ５０の内周壁等へ向けてＳｉラジカルやＣラジカルを効率よく供給することができる。
【００７７】
なお、原料部材６０の具体的な形状はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、チャンバ５０の内周壁の径よりわずかに小さい径を有する円環状の固定部６０ａを上下に配置し、上下の固定部６０ａの間に多数孔が開けられた円筒状の部材本体６０ｃを配置する構成としてもよい。
【００７８】
コーティング処理時には、まずチャンバ５０内の真空排気を行なう。続いて、ガス供給ノズル５２から塩素含有ガスをチャンバ５０内に導入する。この場合も、チャンバ５０内の供給ガスの圧力を所定の値に調整することが好ましい。
【００７９】
供給ガスを供給した状態下において、電源５８からプラズマアンテナ５４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器５６によりチャンバ５０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ５４を介してチャンバ５０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が励起されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源５８から供給される電磁波の周波数、パワー、供給ガスの流量、圧力等を調整することによって、プラズマアンテナ５４が巻き付けられているチャンバ５０の内周壁の近傍にプラズマを発生させることができる。
【００８０】
塩素ガスプラズマは、チャンバ５０の内周壁近傍に設けられている部材本体６０ｂ（６０ｃ）と反応し、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、部材本体６０ｂ（６０ｃ）は、塩素ガスプラズマによりチャンバ５０の内周壁の温度よりも高い所定の温度に維持されている。生成された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は、部材本体６０ｂの間又は部材本体６０ｃの孔を通ってチャンバ５０の内壁へ搬送される。これにより、チャンバ５０の内壁面にＳｉＣ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００８１】
このとき、上記半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理と同様に、チャンバ５０の壁面に冷媒循環手段や加熱手段等の温度調整手段（図示しない）を設けて、チャンバ５０の内壁の温度を成膜に適した温度となるように制御してもよい。このとき、原料部材６０よりも低い温度としてチャンバ５０の壁面温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することによって、その温度範囲に制御された壁面領域のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００８２】
＜変形例２＞
チャンバ５０の内壁面へのＳｉＣの形成装置の変形例を示す。図７の透過斜視図及び図８の分解組立図に示すように、チャンバ５０の製造工程においてチャンバ５０にガス供給ノズル５２、プラズマアンテナ６８、整合器５６、電源５８、部材７０及び真空ポンプ６２を取り付ける。このような装置によっても上記実施の形態と同様にチャンバ５０の内壁にＳｉＣを形成することができる。
【００８３】
本実施の形態では、天板６６の上面にコイル状のプラズマアンテナ６８が取り付けられる。プラズマアンテナ６８の一端は、整合器５６を介して、電源５８に接続される。また、プラズマアンテナ６８の他端は接地される。プラズマアンテナ６８、整合器５６及び電源５８はプラズマ発生手段を構成する。
【００８４】
また、チャンバ５０内には原料部材７０が配置される。本実施の形態では、原料部材７０は、チャンバ５０の内周壁の内周と略等しい外径を有する円環状の固定部７０ａと、固定部７０ａの中心に向けて突出するように固定部７０ａに固定された部材本体７０ｂと、から構成されている。固定部７０ａは絶縁体により構成することができる。
【００８５】
また、上記実施の形態と同様に、部材本体７０ｂは、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材とすることができる。また、珪素含有部材と炭素含有部材とを交互に入れ替えてコーティング処理を行ってもよい。部材本体７０ｂは、固定部７０ａの周囲に亘って幾つかに分割される。
【００８６】
塩素ガスプラズマは、部材本体７０ｂと反応し、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素・炭素含有原料部材７０ｃは、塩素ガスプラズマによりチャンバ５０の内周壁の温度よりも高い所定の温度に維持されている。ガス供給ノズル５２からチャンバ５０の内壁に向けて塩素含有ガスが吹き付けられ、部材本体７０ｂから発生した前駆体が効率よくチャンバ５０の内壁へ供給される。これにより、チャンバ５０の内壁面にＳｉＣ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００８７】
このときも、上記実施の形態と同様に、チャンバ５０の壁面に冷媒循環手段や加熱手段等の温度調整手段（図示しない）を設けて、チャンバ５０の内壁の温度を成膜に適した温度となるように制御してもよい。具体的には、原料部材６０よりも低い温度としてチャンバ５０の壁面温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することによって、その温度範囲に制御された壁面領域のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００８８】
なお、上記実施の形態及び変形例２において、図９に示すように、ガス供給ノズル７２をチャンバ５０の内周壁から突出させ、内周壁へ向けて折り返すような構造としてもよい。このような構造とした場合、ガス供給ノズル７２はチャンバ５０の内周に沿って複数設けることが好ましい。このような構造としても、チャンバ５０の内周壁に向けてガスの流れができ、チャンバ５０の内壁にＳｉＣ膜を効率的にコーティングすることができる。
【００８９】
本実施の形態及び変形例２によれば、チャンバの製造工程において部材等を設置するだけでチャンバにＳｉＣを形成することができる。また、塩素ガスプラズマを発生させることができる装置である場合、使用中のチャンバであったとしても、装置を解体することなく部材を設置するだけでＳｉＣを形成することができる。
【００９０】
特に、上記実施の形態及び変形例で形成されるＳｉＣは結晶性が高く、耐塩素性等のエッチング耐性を高くすることができるので、エッチング反応を含む処理を行うチャンバの内壁の強化に有効である。また、通常のＣＶＤ法に比べて前駆体が拡散し易いと考えられており、ＳｉＣの埋め込み特性が良好である。例えば、ＳｉＣ膜に穴等のダメージが生じている場合、これを補修（修復）するためには、一般的に、ダメージを受けているＳｉＣ膜を一旦除去した後、新たにＳｉＣ膜をコーティングすること等が必要となるが、上記実施の形態及び変形例で示したＳｉＣ形成方法によれば、前駆体が比較的拡散し易いと考えられるため、面へのコーティングだけでなく、複雑な形状をした部材へのコーティングや穴のような箇所の埋め込み補修においても極めて有効である。
【００９１】
なお、本実施の形態及び変形例２におけるＳｉＣの形成処理は、金属膜、半導体膜、絶縁体膜等の各種膜について成膜処理、エッチング処理、加工処理等の種々の処理に用いられるチャンバに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ膜のコーティング処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ膜のコーティング処理の変形例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の分解・組立図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の部材の別例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の変形例の分解・組立図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置のガス供給ノズルの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態において形成される膜の構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ チャンバ、１２ 天板、１４ プラズマアンテナ、１６ 整合器、１８ 電源、２０ 部材固定部、２０ａ 珪素含有部材、２０ｂ 炭素含有部材、２０ｃ 珪素・炭素含有部材、２２ 基板サセプタ、２２ａ 基板、２４ 冷媒循環手段、２６ 加熱手段、２８ 真空ポンプ、３０ 真空ゲージ、３２ ガス供給ノズル、３４ ガス流量制御器、３６ ロードロックチャンバ、３８ 真空ポンプ、４０ 真空ゲージ、４２ 部材搬送手段、４４ ゲートバルブ、４６ 温度制御手段、５０ チャンバ、５２ ガス供給ノズル、５４ プラズマアンテナ、５６ 整合器、５８ 電源、６０ 原料部材、６０ａ 固定部、６０ｂ 部材本体、６０ｃ 部材本体、６２ 真空ポンプ、６６ 天板、６８ プラズマアンテナ、７０ 原料部材、７０ａ 固定部、７０ｂ 部材本体、７２ ガス供給ノズル、８０ ＳｉＣ膜、８２ 酸化膜（酸化珪素膜）、８４ 中間層（アモルファスＳｉ層）、１００ ＳｉＣ形成装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳｉＣ形成方法、膜形成方法、チャンバへのＳｉＣ形成方法、半導体製造装置の製造方法、ＳｉＣ形成装置及びこれらで形成された膜構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原料として四塩化珪素（ＳｉＣｌ4）とメタン（ＣＨ4）とを組み合わせて、化学気相成長（ＣＶＤ）を行うことによって対象物の表面にＳｉＣ膜をコーティングする方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、ＳｉＣｌ4とＣＨ4との組み合わせの他に、水素ガスをキャリアガスとして、ＣＨ3ＳｉＣｌ3、（ＣＨ3）3、ＳｉＣｌ、ＣＨ3ＳｉＨＣｌ2等の有機珪素化合物を気相で還元熱分解させることによりＳｉＣ膜を形成する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７６１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、珪素化合物ガスと炭化物ガスを用いた気相成長法では、成膜装置へ供給ガスを供給するための設備が必要であり、成膜装置の構成が複雑化かつ大型化してしまう問題がある。特に、ＳｉＣ膜以外の成膜を行うことを可能とするためには、珪素化合物ガス及び炭化物ガス以外のガス供給設備も設ける必要があり、さらに成膜装置の構成が複雑化かつ大型化してしまう。
【０００６】
本発明は、ＳｉＣ形成方法、膜形成方法、チャンバへのＳｉＣ形成方法、半導体製造装置の製造方法、ＳｉＣ形成装置及びこれらで形成された膜構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより前記対象物の表面上にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法である。
【０００８】
また、本発明は、ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素膜を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより、前記珪素膜の一部のみをＳｉＣ化させ、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成する膜形成方法である。例えば、前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させる時間等を調整することによって、珪素を含む膜の一部のみにＳｉＣ化を生じさせる方法等が挙げられる。
【０００９】
また、本発明は、チャンバ内の対象物へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から前記対象物へ炭素を供給することによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法である。
【００１０】
また、本発明は、チャンバの壁面へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給することによって前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とするチャンバへのＳｉＣ形成方法である。
【００１１】
例えば、チャンバを備えた半導体製造装置を製造する工程において、前記チャンバ内へ珪素含有部材を配置するステップと、前記チャンバの壁面の温度を前記珪素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記珪素含有部材から珪素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、前記チャンバ内の前記珪素含有部材と炭素含有部材とを交換するステップと、前記チャンバの壁面の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、を備え、前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とする半導体製造装置へのＳｉＣ形成方法である。
【００１２】
ここで、前記対象物へ炭素を供給するステップにおいて、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することが好適である。例えば、チャンバの内壁にＳｉＣを形成する場合、チャンバの壁の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することが好適である。このような条件下では、解離されたハロゲン含有ガスによる還元反応が起こると推察され、良質なＳｉＣを形成することが可能になる。
【００１３】
また、前記対象物へ珪素を供給する処理においても、チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して珪素含有部材から前記対象物へ珪素を供給してもよい。このとき、前記対象物へ珪素を供給するステップの後に前記対象物へ炭素を供給するステップを行うことが好適である。また、ＳｉＣ膜を形成する際に、必要とされるＳｉＣの膜厚に応じて、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を繰り返してもよい。
【００１４】
なお、ハロゲン含有ガスを解離する方法としては、プラズマアンテナを用いてチャンバ外部からチャンバ内部へと電力を導入することによってハロゲン含有ガスプラズマを発生させる方法がある。また、ハロゲン含有ガスを熱励起によって解離してもよい。
【００１５】
また、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、の間に前記対象物に形成された珪素の酸化膜を除去するステップを備えることも好適である。すなわち、珪素の表面の不要物を除去した後に炭素を供給することによって、より良質なＳｉＣを形成することができると考えられる。
【００１６】
また、前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を別々に行わず、前記対象物へ珪素を供給しつつ、同時に前記対象物へ炭素を供給してもよい。
【００１７】
ここで、前記珪素を含んでなる膜の一部のみをＳｉＣ化することによって、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成するものとしてもよい。
【００１８】
また、本発明は、チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給するガス供給手段と、前記チャンバ内に炭素含有部材を設置する部材固定部と、を備え、前記チャンバ内へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記部材固定部に設置された前記炭素含有部材から炭素を供給することによって対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成装置である。これにより、上記本発明における各方法を実現することができる。
【００１９】
ここで、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する温度制御手段を備えることが好適である。例えば、チャンバの壁面にＳｉＣを形成する際には、前記温度制御手段は、前記チャンバの壁面の少なくとも一部の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する手段とする。また、チャンバ内部に配置された基板にＳｉＣを形成する際には、基板の温度を調整する手段としてもよい。
【００２０】
ここで、前記温度制御手段は、炭素含有部材の温度よりも前記対象物の温度を低く制御できることが好適であり、特に、前記対象物の温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御できることが好適である。その温度に制御することによって、前記対象物のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００２１】
また、ハロゲン含有ガスを励起する手段として、前記チャンバの外部から前記チャンバの内部へ電力を導入するプラズマアンテナを備えることが好適である。また、前記ガス供給手段は、前記チャンバの内壁へ向けてハロゲン含有ガスを吹き付けるガス供給ノズルを含むことも好適である。例えば、前記プラズマアンテナは、前記チャンバの外壁に沿って配置され、前記炭素含有部材は、前記チャンバの内壁に沿って配置され、一部に開口穴が設けられていることによって、前記チャンバの内壁に効率よくＳｉＣを形成することができる。
【００２２】
また、前記チャンバとゲートバルブを介して接続され、前記炭素含有部材を前記部材固定部に設置するための部材交換手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、より簡易かつより小型なＳｉＣ形成装置を提供することができる。また、半導体製造装置等のチャンバ内壁に容易にＳｉＣを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
［装置構成］
第１の実施の形態におけるＳｉＣ形成装置１００は、図１の装置全体の断面図に示すように、チャンバ１０、天板１２、プラズマアンテナ１４、整合器１６、電源１８、部材固定部２０、基板サセプタ２２、冷媒循環手段２４、加熱手段２６、真空ポンプ２８、真空ゲージ３０、ガス供給ノズル３２、ガス流量制御器３４、ロードロックチャンバ３６、真空ポンプ３８、真空ゲージ４０、部材搬送手段４２及びゲートバルブ４４を含んで構成される。
【００２５】
チャンバ１０は、絶縁材料からなる部材で構成される。本実施の形態では、チャンバ１０は円筒状としているが、これに限定されるものではない。例えば、チャンバ１０は、球状等の他の外形を有してもよい。チャンバ１０の上面には開口部が設けられ、下部には排気口が設けられている。チャンバ１０の上面の開口部は、取り外し可能な天板１２により塞がれる。天板１２は、ガラスやアルミナ等の絶縁材料により円盤状に形成される。また、チャンバ１０の排気口には真空ポンプ２８が接続される。真空ポンプ２８は、チャンバ１０内の気体を排気口から排気する。真空ゲージ３０により圧力を測定しつつ、真空ポンプ２８を作動させることによってチャンバ１０内を所定の圧力となるように維持させることができる。
【００２６】
ロードロックチャンバ３６も、金属材料（例えば、アルミ、ステンレス、チタン等）により形成される。ロードロックチャンバ３６には排気口が設けられている。ロードロックチャンバ３６の排気口には真空ポンプ３８が接続される。真空ポンプ３８は、ロードロックチャンバ３６内の気体を排気口から排気する。真空ゲージ４０により圧力を測定しつつ、真空ポンプ３８を作動させることによってロードロックチャンバ３６内を所定の圧力となるように維持させることができる。
【００２７】
ゲートバルブ４４を閉じた状態において、ロードロックチャンバ３６を大気開放することによって、チャンバ１０を真空状態に保ったままロードロックチャンバ３６に成膜用の部材を導入することができる。ロードロックチャンバ３６には部材導入フランジ（図示しない）が設けられ、ロードロックチャンバ３６を大気開放することによって部材導入フランジから珪素含有部材（例えば、珪素単体からなる部材等）や炭素を含む炭素含有部材（例えば、炭素単体からなる部材、珪素及び炭素を含む部材等）を部材搬送手段４２に装着する。部材搬送手段４２は、搬送用ロボットアーム等を含んで構成される。珪素含有部材及び炭素含有部材を導入した後、ロードロックチャンバ３６は真空排気される。ロードロックチャンバ３６に導入された珪素含有部材及び炭素含有部材は、ゲートバルブ４４を開いた状態で、部材搬送手段４２を用いてチャンバ１０内へ搬送され、部材固定部２０に設置される。珪素含有部材及び炭素含有部材は、例えば、チャンバ１０へ交互に搬送・設置される。
【００２８】
本実施の形態では、部材固定部２０は、チャンバ１０内において天板１２の近傍に設けられる。部材固定部２０は、このようにプラズマアンテナ１４の近傍に配置することが好ましい。部材固定部２０は、珪素含有部材及び炭素含有部材をチャンバ１０内にて支持する。珪素含有部材及び炭素含有部材は、例えば、チャンバ１０の内壁の周方向に亘って複数に分割された形状を有することが好ましい。珪素含有部材及び炭素含有部材は、部材固定部２０によって、チャンバ１０の内壁からチャンバ１０の中心に向かって突出するように設置される。
【００２９】
基板サセプタ２２は、チャンバ１０の上部に配置される珪素含有部材及び炭素含有部材に基板設置面が対向するように、チャンバ１０内の下方に設けられる。基板サセプタ２２は、一般的に、円盤形状をしている。基板サセプタ２２上の基板設置面には、ＳｉＣ膜をコーティングする対象となる対象物（例えば、シリコン基板等の半導体基板、ガラス等の絶縁基板）が設置される。また、例えば、別途設けられるロードロックチャンバ（図示しない）から、ゲートバルブを介して、基板サセプタ２２上に基板２２ａを設置できるような構成としてもよい。
【００３０】
基板サセプタ２２には、冷媒循環手段２４が設けられる。冷媒循環手段２４は、制御部（図示しない）による制御によって外部から供給された冷媒を基板サセプタ２２内に循環させることによって、基板サセプタ２２の温度を調整する温度調整手段の一部として用いられる。また、基板サセプタ２２には、加熱手段２６が設けられる。加熱手段２６は、抵抗加熱ヒーター等とすることができる。加熱手段２６は、制御部による制御によって基板サセプタ２２の温度を調整する温度調整手段の一部として用いられる。
【００３１】
円筒状のチャンバ１０の側壁には、後述する基板サセプタ２２の上面より上方にガス供給ノズル３２が設けられる。ガス供給ノズル３２は、例えば、チャンバ１０の周囲に亘って８箇所に設けられる。ガス供給ノズル３２には、ガス流量制御器３４を介して、ガス供給装置（図示しない）が接続される。ガス供給ノズル３２は、塩素を含有するガス（ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスにより塩素濃度が５０％以下、好ましくは１０％程度に希釈された塩素ガス（Ｃｌ2））をチャンバ１０内に供給するために設けられる。ガス流量制御器３４は、金属膜の成膜時にチャンバ１０内に供給される供給ガスが所定の流量となるように制御する。
【００３２】
なお、供給ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスで希釈された塩素ガス（Ｃｌ2）に限定されるものではなく、ハロゲン含有ガスであればよい。例えば、塩素ガス（Ｃｌ2）を単独で使用してもよい。後述する珪素供給処理と炭素供給処理において、チャンバ１０内に供給するハロゲン含有ガスの種類・組成を適宜調整してもよい。
【００３３】
天板１２の外部上面にはプラズマアンテナ１４が配置される。プラズマアンテナ１４は、チャンバ１０の上面方向からみて平面的なコイル（渦巻き）状に成形される。プラズマアンテナ１４の一端は、整合器１６を介して、電源１８に接続される。また、プラズマアンテナ１４の他端は接地される。プラズマアンテナ１４、整合器１６及び電源１８はプラズマ発生手段を構成する。
【００３４】
なお、本実施の形態では、プラズマアンテナ１４は平面コイル状としたが、これに限定されるものではない。プラズマアンテナ１４は、チャンバ１０の外形に沿った形状であればよい。プラズマアンテナ１４を、チャンバ１０の外形に沿って配置することによって、チャンバ１０の外部から内部へと電力を効率良く導入することが可能となり、ハロゲン含有ガスを効率良く解離させることができる。
【００３５】
［ＳｉＣ形成処理］
ＳｉＣを基板サセプタ２２上に設置された基板２２ａの表面に形成する処理について説明する。ＳｉＣ形成処理は、図２に示すフローチャートに沿って行われる。
【００３６】
ステップＳ１０では、ＳｉＣを形成する前に、基板サセプタ２２上に基板２２ａを設置する。ＳｉＣの形成対象となる基板２２ａは、例えば、シリコン基板等の半導体基板、ガラス基板等の絶縁基板、アルミニウム等の金属を含む基板とすることができる。次に、真空ポンプ２８を用いて、チャンバ１０内を必要な真空度となるまで排気する。
【００３７】
ステップＳ１２では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０内に珪素含有部材２０ａを導入し、部材固定部２０に珪素含有部材２０ａを取り付ける。
【００３８】
ステップＳ１４では、基板２２ａの表面上にＳｉが形成される。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。このとき、真空ポンプ２８に流量制御バルブ等を設け、真空ゲージ３０で検出される圧力値に基づいて流量制御バルブの開度をフィードバック制御することによって、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値とすることができる。
【００３９】
基板サセプタ２２に設けられている冷媒循環手段２４及び加熱手段２６を制御部（図示しない）により制御することによって、Ｓｉ形成時における基板２２ａの温度は、珪素含有部材２０ａよりも低い温度に制御される。例えば、珪素含有部材２０ａよりも低い温度として、基板２２ａの温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することが好適である。
【００４０】
供給ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が解離されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源１８から供給される電磁波の周波数，パワー、供給ガスの流量，圧力等を調整することによって、成膜時には天板１２に設けられたプラズマアンテナ１４下にプラズマを発生させることができる。
【００４１】
例えば、供給ガスとして塩素ガス（Ｃｌ2）を供給した場合、塩素ガスが解離されて塩素ガスプラズマが発生する。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち珪素含有部材２０ａ近傍の空間に発生する。
【００４２】
塩素ガスプラズマにより、珪素含有部材２０ａがエッチングされ、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素含有部材２０ａは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＳｉxＣｌy）は、珪素含有部材２０ａよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。基板２２ａに搬送された前駆体（ＳｉxＣｌy）は還元反応によりＳｉラジカルのみとなった状態で基板２２ａの表面に当たり、基板２２ａの表面にＳｉ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００４３】
このときの反応は、次式で表すことができると推察される。
Ｓｉ＋２Ｃ１2 → ＳｉＣｌ4 → Ｓｉ↓＋２Ｃｌ2↑
【００４４】
ステップＳ１６では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０からロードロックチャンバ３６へ珪素含有部材２０ａを搬出し、代わりに、ロードロックチャンバ３６からチャンバ１０内へ炭素含有部材２０ｂを導入し、部材固定部２０に炭素含有部材２０ｂを取り付ける。
【００４５】
ステップＳ１８では、ＳｉＣが形成される。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。このとき、Ｓｉ形成時と同様に、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値とすることができる。また、基板サセプタ２２に設けられている冷媒循環手段２４及び加熱手段２６を制御部（図示しない）により制御することによって、基板２２ａの温度は、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度に制御される。例えば、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度として、基板２２ａの温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することが好適である。
【００４６】
ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、プラズマ（塩素ガスプラズマ）を発生させる。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち炭素含有部材２０ｂ近傍の空間に発生する。
【００４７】
塩素ガスプラズマにより、炭素含有部材２０ｂがエッチングされ、前駆体（ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、炭素含有部材２０ｂは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＣmＣｌn）は、炭素含有部材２０ｂよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。
【００４８】
このときのＣの供給は、次式で表すことができると推察される。
Ｃ＋２Ｃ１2 → ＣＣｌ4 → Ｃ↓＋２Ｃｌ2↑
【００４９】
上記反応式はＣの供給を表したものであるが、本実施例では、基板２２ａの表面には予めＳｉ膜が形成されており、この上から前駆体（ＣmＣｌn）が輸送されることで、Ｓｉ膜にＣ成分が浸潤すると考えられ、その結果、基板２２ａ上にＳｉＣ膜が形成される。具体的には、基板２２ａの表面に対して塩素ラジカルと前駆体（ＣmＣｌn）とが輸送されると、基板２２ａの表面近傍においてＳｉ成分がＣ成分に置換されながら、Ｃ成分がＳｉ膜内に拡散しつつ塩素成分が離脱する還元反応が生じていると考えられ、その結果、基板２２ａ上にＳｉＣ膜が形成される。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００５０】
本実施の形態では、Ｓｉ膜の全体をＳｉＣ膜としなくてもよい。例えば、基板表面がＳｉ等の酸化膜で構成される場合において、基板２２ａ（実際には酸化膜）上にＳｉ膜の膜厚を比較的厚く形成し、この上から前駆体（ＣmＣｌn）とハロゲンのラジカルとを供給し、成膜時間等の成膜条件を制御することにより、Ｓｉ膜に対するＣ成分の置換・拡散の度合いを制御し、Ｓｉ膜の下層を残したままで、表層部分をＳｉＣ膜とすることも可能である。これにより、図１０に示すように、ＳｉＣ膜８０と酸化膜８２との間に中間層８４、具体的にはアモルファスＳｉ層が介在することとなる。これにより、中間層８４がＳｉＣ膜８０と酸化膜８２との間の応力緩和層となって、熱膨張等によるＳｉＣ膜の破壊や剥離を有効に防止することができる。
【００５１】
なお、ステップＳ１８において基板２２ａにＣを供給する前に、予め形成されたＳｉの表面に形成された不純物（例えば、酸化珪素膜等）を除去したうえでＣを供給することが好適である。例えば、電源１８から供給するパワーを高く設定してエッチング反応が高まる条件で生成された塩素ガスプラズマを基板２２ａの表面に当て、その後パワーを低下させてＣを供給することによって、Ｓｉの表面から不純物を除去して良質なＳｉＣ膜を形成することができる。
【００５２】
また、必要とされるＳｉＣ膜の膜厚に応じて、ステップＳ１２〜Ｓ１８の工程を繰り返してもよい。例えば、前駆体（ＣmＣｌn）に含まれるＣ成分が浸潤可能な厚さでＳｉ膜を形成し、上述したようにＣ成分の浸潤によりＳｉＣ膜を形成し、このステップを複数回繰り返すことによって所望の膜厚のＳｉＣ膜を形成することができる。また、このようにしてＳｉＣ膜を積層することにより、仮に１層目のＳｉＣ薄膜にピンホール等の孔が形成されたとしても、この上から２層目のＳｉＣ薄膜を積層するので、膜厚方向に連通するピンホールが形成されるのを有効に防止することもできる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ステップＳ１２でチャンバ１０内に珪素含有部材２０ａを設置し、ステップＳ１４で塩素ガスプラズマを用いてＳｉを形成したが、これに限定されるものではない。Ｓｉの形成処理には他の方法を用いてもよい。例えば、ステップＳ１２及びステップＳ１４での処理を、シラン等のガスを用いた化学気相成長法（ＣＶＤ法）やスパッタリング等の物理的成膜方法によるＳｉ膜のコーティングに置き換えてもよい。
【００５４】
＜変形例１＞
上記ＳｉＣ形成処理では、珪素含有部材２０ａと炭素含有部材２０ｂを交互に設置し、Ｓｉを供給する処理とＣを供給する処理とを別々に行っている。しかし、これに限定されるものではなく、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材２０ｃを用いてもＳｉＣを形成することができる。変形例１におけるＳｉＣ形成処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５５】
ステップＳ２０では、上記ステップＳ１０と同様に、基板２２ａの設置、及び、チャンバ１０内の真空排気が行われる。
【００５６】
ステップＳ２２では、ロードロックチャンバ３６を用いて、チャンバ１０内に珪素・炭素含有部材２０ｃを導入し、部材固定部２０に珪素・炭素含有部材２０ｃを取り付ける。
【００５７】
ステップＳ２４では、ＳｉＣの形成が行われる。ガス供給ノズル３２から塩素含有ガスをチャンバ１０内に導入する。この場合も、チャンバ１０内の供給ガスの圧力を所定の値に調整する。また、基板２２ａの温度は、珪素・炭素含有部材２０ｃよりも低い温度に制御される。
【００５８】
供給ガスを供給した状態下において、電源１８からプラズマアンテナ１４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器１６によりチャンバ１０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ１４を介してチャンバ１０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が励起されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源１８から供給される電磁波の周波数、パワー、供給ガスの流量、圧力等を調整することによって、成膜時には天板１２に設けられたプラズマアンテナ１４下にプラズマを発生させることができる。塩素ガスプラズマは、チャンバ１０内のプラズマアンテナ１４付近の空間、すなわち珪素・炭素含有部材２０ｃ近傍の空間に発生する。
【００５９】
塩素ガスプラズマにより、珪素・炭素含有部材２０ｃがエッチングされ、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素・炭素含有部材２０ｃは、塩素ガスプラズマにより基板２２ａの温度よりも高い所定の温度に維持されている。チャンバ１０内で生成された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は、珪素・炭素含有部材２０ｃよりも低い温度に制御された基板２２ａの表面へ搬送される。基板２２ａに搬送された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は還元反応によりＳｉラジカル及びＣラジカルとなった状態で基板２２ａの表面に当たり、基板２２ａの表面にＳｉＣが形成される。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００６０】
［半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理］
上記のＳｉＣの形成処理は、ＳｉＣ形成装置１００のチャンバ１０の内壁へのＳｉＣ形成処理にも適用することができる。
【００６１】
ＳｉＣ形成装置１００のチャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成する場合、図１に示すように、チャンバ１０の温度を調整するための温度制御手段４６を設ける。温度制御手段４６は、外壁に沿わせて配置された冷媒循環手段や加熱手段を含むものとすることができる。このパイプに冷媒を循環させることによって、ＳｉＣの形成時において、チャンバ１０の内壁の温度を珪素含有部材２０ａ，炭素含有部材２０ｂ及び珪素・炭素含有部材２０ｃの温度よりも低く維持することができる。
【００６２】
温度制御手段４６を用いてチャンバ１０の内壁の温度を珪素含有部材２０ａ及び炭素含有部材２０ｂの温度よりも低く維持した状態において、上記ステップＳ１２〜Ｓ１８を実行することによって、チャンバ１０の内壁へＳｉラジカル及びＣラジカルを交互に供給し、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成することができる。
【００６３】
また、温度制御手段４６を用いてチャンバ１０の内壁の温度を珪素・炭素含有部材２０ｃの温度よりも低く維持した状態において、上記ステップＳ２４を実行することによって、チャンバ１０の内壁へＳｉラジカル及びＣラジカルを供給し、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを形成することもできる。
【００６４】
以上のように、ＳｉＣ形成装置１００では、チャンバ１０の温度を調整することによってチャンバ１０の内壁にＳｉＣを容易に形成することができる。また、チャンバ１０の内壁に亀裂等が発生した場合には、ＳｉＣをコーティングすることによって亀裂等の傷を塞ぐことができる。また、このように形成されたＳｉＣは結晶性が高く、チャンバ内壁のエッチング耐性、特に塩素ラジカル等によるエッチング耐性等を高めるために有効である。
【００６５】
また、一般的に、半導体製造装置のチャンバ内壁にＳｉＣ膜をコーティングするためには、チャンバを対象物として処理可能な容量を有するチャンバを備えたＳｉＣ形成装置を用意するか、又は、対象物となるチャンバ内部に珪素化合物ガス及び炭化物ガスを供給して気相成長を行うことができる設備を用意する必要があったが、ＳｉＣ形成装置１００においてチャンバ１０の温度を調整するだけで、チャンバ１０の内壁にＳｉＣを容易に形成することができる。
【００６６】
すなわち、本発明は、半導体製造装置の製造プロセスにも適用可能である。ここで、半導体製造装置の一例として、例えば、基板に金属膜を形成する薄膜作製装置等が挙げられる。このような薄膜作製装置の一例としては、例えば、ウェハ等の基板が収容される真空容器であるチャンバ内に金属ハロゲン化物を形成し得る材料からなる被エッチング部材が設置され、このチャンバ内にハロゲン含有ガスが導入され、プラズマ等によりチャンバ内にハロゲンラジカルを生成し、そのハロゲンラジカルにより被エッチング部材をエッチングすることにより、ハロゲンと金属とからなる前駆体を形成すると共に、基板の温度を被エッチング部材の温度よりも低く制御することにより、前駆体を基板に輸送すると共に基板に前駆体に含まれる金属を析出させることで、基板に金属膜を作製する薄膜作製装置等が挙げられる。そして、このような薄膜作製装置においては、被エッチング部材を交換する交換手段を備えている場合、この交換手段を用いることにより、上述したように、珪素含有部材と炭素含有部材とを交換しながらチャンバ内において所望のＳｉＣを形成することが可能となり、特にチャンバの温度を被エッチング部材の温度よりも低く制御可能に構成することで、ＳｉＣ膜をチャンバの内壁に選択的に形成することが可能となる。すなわち、ＳｉＣコーティングされたチャンバを用意して薄膜作製装置を組み立てなくても、薄膜作製装置の製造プロセスにおいて、例えば、被エッチング部材の交換手段を組み付けた後、この交換手段を利用して、チャンバの内壁にハロゲン又はハロゲンラジカル等に対するエッチング耐性を有するＳｉＣ膜を形成することが可能となる。
【００６７】
なお、上述した薄膜作製装置において、基板２２ａにＳｉＣを形成する際には、温度調整手段４６を用いてチャンバ１０の温度をできるだけ高く維持することによって、チャンバ１０の内壁へのＳｉＣの形成を抑制してもよい。
【００６８】
なお、上記実施の形態、変形例１及び半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理では、供給ガスとして塩素ガスを単独で用いた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。塩素以外のフッ素等のハロゲンを含有するガスとしてもよい。また、Ｈｅ，Ａｒ等の希ガスで希釈されたハロゲンガスを用いた場合にも同様の反応が起こる。これらは第２の実施の形態以降でも同様である。
【００６９】
特に、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを用いた場合、プラズマとして塩化水素ガスプラズマが生成される。珪素含有部材２０ａではエッチングにより生成される前駆体はＳｉxＣｌy（：ｘ，ｙは１以上の整数）、炭素含有部材２０ｂではエッチングにより生成される前駆体はＣmＣｌn（：ｍ，ｎは１以上の整数）となる。このように、塩素ガスと塩化水素ガスとの混合ガスを用いてもよい。
【００７０】
＜第２の実施の形態＞
また、チャンバの製造工程において、チャンバにガス供給ノズル、プラズマアンテナを取り付け、ハロゲン含有ガスプラズマの作用を利用してチャンバの内壁にＳｉＣを形成することもできる。
【００７１】
チャンバ内壁へのＳｉＣ形成処理を行う場合、図４の透過斜視図及び図５の分解組立図に示すように、チャンバ５０の製造工程においてチャンバ５０にガス供給ノズル５２、プラズマアンテナ５４、整合器５６、電源５８、部材６０及び真空ポンプ６２を取り付ける。
【００７２】
本実施の形態では、ガス供給ノズル５２は、円盤状の天板６６の中心から突き出すように配置される。天板６６をチャンバ５０の上面に取り付けることによって、円筒形状のチャンバ５０の中心軸に沿って突き出すようにガス供給ノズル５２が配置される。ガス供給ノズル５２には周壁にはガス吹き出し孔が多数設けられる。このように、ガス供給ノズル５２は、チャンバ５０の内周壁に向けてガスの流れができるように塩素含有ガスを吹き付けることができる形状にすることが好ましい。
【００７３】
また、チャンバ５０の外壁の形状に沿ってプラズマアンテナ５４を配置する。本実施の形態では、例として円筒状のチャンバ５０を用いているので、チャンバ５０の外周壁にコイル状に巻かれたプラズマアンテナ５４が取り付けられる。プラズマアンテナ５４の一端は、整合器５６を介して、電源５８に接続される。また、プラズマアンテナ５４の他端は接地される。プラズマアンテナ５４、整合器５６及び電源５８はプラズマ発生手段を構成する。
【００７４】
また、チャンバ５０内には原料部材６０が配置される。原料部材６０は、固定部６０ａと部材本体６０ｂから構成される。原料部材６０は、チャンバ５０の内壁の形状に沿った形状を有し、一部に開口穴が設けられることが好ましい。
【００７５】
本実施の形態では、チャンバ５０は円筒状であるので、原料部材６０は、一部に開口穴が設けられた円筒形状とする。具体的には、チャンバ５０の内周壁の径よりわずかに小さい径を有する円環状の固定部６０ａを上下に配置し、上下の固定部６０ａの間に短冊状の部材本体６０ｂを円環に沿って複数配置する構成としている。固定部６０ａは絶縁体により構成することができる。また、部材本体６０ｂは、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材とすることができる。また、珪素含有部材と炭素含有部材とを交互に入れ替えてコーティング処理を行ってもよい。
【００７６】
これにより、ガス供給ノズル５２から塩素含有ガスが部材本体６０ｂに向けて吹き付けられ、塩素ガスプラズマと部材本体６０ｂとを効率よく反応させることができると共に、部材本体６０ｂの間からチャンバ５０の内周壁等へ向けてＳｉラジカルやＣラジカルを効率よく供給することができる。
【００７７】
なお、原料部材６０の具体的な形状はこれに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、チャンバ５０の内周壁の径よりわずかに小さい径を有する円環状の固定部６０ａを上下に配置し、上下の固定部６０ａの間に多数孔が開けられた円筒状の部材本体６０ｃを配置する構成としてもよい。
【００７８】
コーティング処理時には、まずチャンバ５０内の真空排気を行なう。続いて、ガス供給ノズル５２から塩素含有ガスをチャンバ５０内に導入する。この場合も、チャンバ５０内の供給ガスの圧力を所定の値に調整することが好ましい。
【００７９】
供給ガスを供給した状態下において、電源５８からプラズマアンテナ５４に所定の周波数及び所定のパワーの高周波電力を供給する。併せて、整合器５６によりチャンバ５０内に対するインピーダンスの整合を調整することによって、プラズマアンテナ５４を介してチャンバ５０内に電磁波を照射する。これによって、供給ガスに含まれる塩素ガス（Ｃｌ2）が励起されてプラズマ（塩素ガスプラズマ）が発生する。電源５８から供給される電磁波の周波数、パワー、供給ガスの流量、圧力等を調整することによって、プラズマアンテナ５４が巻き付けられているチャンバ５０の内周壁の近傍にプラズマを発生させることができる。
【００８０】
塩素ガスプラズマは、チャンバ５０の内周壁近傍に設けられている部材本体６０ｂ（６０ｃ）と反応し、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、部材本体６０ｂ（６０ｃ）は、塩素ガスプラズマによりチャンバ５０の内周壁の温度よりも高い所定の温度に維持されている。生成された前駆体（ＳｉxＣｌy，ＣmＣｌn）は、部材本体６０ｂの間又は部材本体６０ｃの孔を通ってチャンバ５０の内壁へ搬送される。これにより、チャンバ５０の内壁面にＳｉＣ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００８１】
このとき、上記半導体製造装置へのＳｉＣ形成処理と同様に、チャンバ５０の壁面に冷媒循環手段や加熱手段等の温度調整手段（図示しない）を設けて、チャンバ５０の内壁の温度を成膜に適した温度となるように制御してもよい。このとき、原料部材６０よりも低い温度としてチャンバ５０の壁面温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することによって、その温度範囲に制御された壁面領域のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００８２】
＜変形例２＞
チャンバ５０の内壁面へのＳｉＣの形成装置の変形例を示す。図７の透過斜視図及び図８の分解組立図に示すように、チャンバ５０の製造工程においてチャンバ５０にガス供給ノズル５２、プラズマアンテナ６８、整合器５６、電源５８、部材７０及び真空ポンプ６２を取り付ける。このような装置によっても上記実施の形態と同様にチャンバ５０の内壁にＳｉＣを形成することができる。
【００８３】
本実施の形態では、天板６６の上面にコイル状のプラズマアンテナ６８が取り付けられる。プラズマアンテナ６８の一端は、整合器５６を介して、電源５８に接続される。また、プラズマアンテナ６８の他端は接地される。プラズマアンテナ６８、整合器５６及び電源５８はプラズマ発生手段を構成する。
【００８４】
また、チャンバ５０内には原料部材７０が配置される。本実施の形態では、原料部材７０は、チャンバ５０の内周壁の内周と略等しい外径を有する円環状の固定部７０ａと、固定部７０ａの中心に向けて突出するように固定部７０ａに固定された部材本体７０ｂと、から構成されている。固定部７０ａは絶縁体により構成することができる。
【００８５】
また、上記実施の形態と同様に、部材本体７０ｂは、珪素及び炭素の両方を含む珪素・炭素含有部材とすることができる。また、珪素含有部材と炭素含有部材とを交互に入れ替えてコーティング処理を行ってもよい。部材本体７０ｂは、固定部７０ａの周囲に亘って幾つかに分割される。
【００８６】
塩素ガスプラズマは、部材本体７０ｂと反応し、前駆体（ＳｉxＣｌy：ｘ，ｙは１以上の整数、及び、ＣmＣｌn：ｍ，ｎは１以上の整数）が発生する。このとき、珪素・炭素含有原料部材７０ｃは、塩素ガスプラズマによりチャンバ５０の内周壁の温度よりも高い所定の温度に維持されている。ガス供給ノズル５２からチャンバ５０の内壁に向けて塩素含有ガスが吹き付けられ、部材本体７０ｂから発生した前駆体が効率よくチャンバ５０の内壁へ供給される。これにより、チャンバ５０の内壁面にＳｉＣ膜がコーティングされる。反応に関与しないガス及びエッチング生成物は排気口から排気される。
【００８７】
このときも、上記実施の形態と同様に、チャンバ５０の壁面に冷媒循環手段や加熱手段等の温度調整手段（図示しない）を設けて、チャンバ５０の内壁の温度を成膜に適した温度となるように制御してもよい。具体的には、原料部材６０よりも低い温度としてチャンバ５０の壁面温度を５００℃以下、好ましくは４００℃以下、より好ましくは３５０℃以下、更に好ましくは３００℃以下に制御することによって、その温度範囲に制御された壁面領域のみに選択的にＳｉＣを形成することができる。
【００８８】
なお、上記実施の形態及び変形例２において、図９に示すように、ガス供給ノズル７２をチャンバ５０の内周壁から突出させ、内周壁へ向けて折り返すような構造としてもよい。このような構造とした場合、ガス供給ノズル７２はチャンバ５０の内周に沿って複数設けることが好ましい。このような構造としても、チャンバ５０の内周壁に向けてガスの流れができ、チャンバ５０の内壁にＳｉＣ膜を効率的にコーティングすることができる。
【００８９】
本実施の形態及び変形例２によれば、チャンバの製造工程において部材等を設置するだけでチャンバにＳｉＣを形成することができる。また、塩素ガスプラズマを発生させることができる装置である場合、使用中のチャンバであったとしても、装置を解体することなく部材を設置するだけでＳｉＣを形成することができる。
【００９０】
特に、上記実施の形態及び変形例で形成されるＳｉＣは結晶性が高く、耐塩素性等のエッチング耐性を高くすることができるので、エッチング反応を含む処理を行うチャンバの内壁の強化に有効である。また、通常のＣＶＤ法に比べて前駆体が拡散し易いと考えられており、ＳｉＣの埋め込み特性が良好である。例えば、ＳｉＣ膜に穴等のダメージが生じている場合、これを補修（修復）するためには、一般的に、ダメージを受けているＳｉＣ膜を一旦除去した後、新たにＳｉＣ膜をコーティングすること等が必要となるが、上記実施の形態及び変形例で示したＳｉＣ形成方法によれば、前駆体が比較的拡散し易いと考えられるため、面へのコーティングだけでなく、複雑な形状をした部材へのコーティングや穴のような箇所の埋め込み補修においても極めて有効である。
【００９１】
なお、本実施の形態及び変形例２におけるＳｉＣの形成処理は、金属膜、半導体膜、絶縁体膜等の各種膜について成膜処理、エッチング処理、加工処理等の種々の処理に用いられるチャンバに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ形成装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ膜のコーティング処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態におけるＳｉＣ膜のコーティング処理の変形例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の分解・組立図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の部材の別例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置の変形例の分解・組立図である。
【図９】本発明の実施の形態におけるチャンバへのＳｉＣ膜のコーティング装置のガス供給ノズルの変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態において形成される膜の構造の例を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１０ チャンバ、１２ 天板、１４ プラズマアンテナ、１６ 整合器、１８ 電源、２０ 部材固定部、２０ａ 珪素含有部材、２０ｂ 炭素含有部材、２０ｃ 珪素・炭素含有部材、２２ 基板サセプタ、２２ａ 基板、２４ 冷媒循環手段、２６ 加熱手段、２８ 真空ポンプ、３０ 真空ゲージ、３２ ガス供給ノズル、３４ ガス流量制御器、３６ ロードロックチャンバ、３８ 真空ポンプ、４０ 真空ゲージ、４２ 部材搬送手段、４４ ゲートバルブ、４６ 温度制御手段、５０ チャンバ、５２ ガス供給ノズル、５４ プラズマアンテナ、５６ 整合器、５８ 電源、６０ 原料部材、６０ａ 固定部、６０ｂ 部材本体、６０ｃ 部材本体、６２ 真空ポンプ、６６ 天板、６８ プラズマアンテナ、７０ 原料部材、７０ａ 固定部、７０ｂ 部材本体、７２ ガス供給ノズル、８０ ＳｉＣ膜、８２ 酸化膜（酸化珪素膜）、８４ 中間層（アモルファスＳｉ層）、１００ ＳｉＣ形成装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより前記対象物の表面上にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項２】
ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素膜を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより、前記珪素膜の一部のみをＳｉＣ化させ、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成する膜形成方法。
【請求項３】
チャンバ内の対象物へ珪素を供給すると共に、
前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から前記対象物へ炭素を供給することによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ炭素を供給するステップにおいて、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップの後に前記対象物へ炭素を供給するステップを行うことを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を繰り返すことを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、の間に前記対象物に形成された珪素の酸化膜を除去するステップを備えることを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項８】
請求項３又は４に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給しつつ、同時に前記対象物へ炭素を供給することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項９】
請求項３〜７のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記珪素を供給する処理において、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して珪素含有部材から前記対象物へ珪素を供給することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ前記珪素を供給する処理を行った後、前記チャンバ内の前記珪素含有部材を前記炭素含有部材に交換し、前記対象物へ前記炭素を供給する処理を行うことによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記珪素を含んでなる膜の一部のみをＳｉＣ化することによって、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成するＳｉＣ形成方法。
【請求項１２】
チャンバの壁面へ珪素を供給すると共に、
前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給することによって前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とするチャンバへのＳｉＣ形成方法。
【請求項１３】
チャンバを備えた半導体製造装置を製造する工程において、
前記チャンバ内へ珪素含有部材を配置するステップと、
前記チャンバの壁面の温度を前記珪素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記珪素含有部材から珪素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、
前記珪素含有部材と炭素含有部材とを交換するステップと、
前記チャンバの壁面の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給して前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成するステップと、を備えたことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１４】
チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内に炭素含有部材を設置する部材固定部と、を備え、
前記チャンバ内へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記部材固定部に設置された前記炭素含有部材から炭素を供給することによって対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する温度制御手段を備えることを特徴するＳｉＣ形成装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記温度制御手段は、前記チャンバの壁面の少なくとも一部の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する手段であることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記ガス供給手段は、前記チャンバの内壁へ向けて前記ハロゲン含有ガスを吹き付けるガス供給ノズルを含むことを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記チャンバの外部から前記チャンバの内部へ電力を導入するプラズマアンテナを備え、
前記プラズマアンテナは、前記チャンバの外壁に沿って配置され、
前記炭素含有部材は、前記チャンバの内壁に沿って配置され、一部に開口穴が設けられていることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記チャンバとゲートバルブを介して接続され、前記炭素含有部材を前記部材固定部に設置するための部材交換手段を備えることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項２０】
珪素酸化膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜構造。
【請求項１】
ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより前記対象物の表面上にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項２】
ハロゲン含有ガスを解離して得たラジカルを炭素含有部材に作用させることによりハロゲンと炭素とからなる前駆体を生成し、表面に珪素膜を有する対象物に対して前記前駆体を供給すると共に前記ラジカルを作用させることにより、前記珪素膜の一部のみをＳｉＣ化させ、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成する膜形成方法。
【請求項３】
チャンバ内の対象物へ珪素を供給すると共に、
前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から前記対象物へ炭素を供給することによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項４】
請求項３に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ炭素を供給するステップにおいて、前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップの後に前記対象物へ炭素を供給するステップを行うことを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、を繰り返すことを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給するステップと、前記対象物へ炭素を供給するステップと、の間に前記対象物に形成された珪素の酸化膜を除去するステップを備えることを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項８】
請求項３又は４に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ珪素を供給しつつ、同時に前記対象物へ炭素を供給することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項９】
請求項３〜７のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記珪素を供給する処理において、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して珪素含有部材から前記対象物へ珪素を供給することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記対象物へ前記珪素を供給する処理を行った後、前記チャンバ内の前記珪素含有部材を前記炭素含有部材に交換し、前記対象物へ前記炭素を供給する処理を行うことによって前記対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成方法。
【請求項１１】
請求項３〜１０のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成方法であって、
前記珪素を含んでなる膜の一部のみをＳｉＣ化することによって、酸化珪素膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜を形成するＳｉＣ形成方法。
【請求項１２】
チャンバの壁面へ珪素を供給すると共に、
前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給することによって前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成することを特徴とするチャンバへのＳｉＣ形成方法。
【請求項１３】
チャンバを備えた半導体製造装置を製造する工程において、
前記チャンバ内へ珪素含有部材を配置するステップと、
前記チャンバの壁面の温度を前記珪素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記珪素含有部材から珪素を前記チャンバの壁面へ供給するステップと、
前記珪素含有部材と炭素含有部材とを交換するステップと、
前記チャンバの壁面の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低く維持しつつ、前記チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記炭素含有部材から炭素を前記チャンバの壁面へ供給して前記チャンバの壁面にＳｉＣを形成するステップと、を備えたことを特徴とする半導体製造装置の製造方法。
【請求項１４】
チャンバ内へハロゲン含有ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内に炭素含有部材を設置する部材固定部と、を備え、
前記チャンバ内へ珪素を供給すると共に、前記チャンバ内へ前記ハロゲン含有ガスを供給し、当該ハロゲン含有ガスを解離して前記部材固定部に設置された前記炭素含有部材から炭素を供給することによって対象物にＳｉＣを形成することを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記対象物の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する温度制御手段を備えることを特徴するＳｉＣ形成装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記温度制御手段は、前記チャンバの壁面の少なくとも一部の温度を前記炭素含有部材の温度よりも低い温度に制御する手段であることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１７】
請求項１４に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記ガス供給手段は、前記チャンバの内壁へ向けて前記ハロゲン含有ガスを吹き付けるガス供給ノズルを含むことを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記チャンバの外部から前記チャンバの内部へ電力を導入するプラズマアンテナを備え、
前記プラズマアンテナは、前記チャンバの外壁に沿って配置され、
前記炭素含有部材は、前記チャンバの内壁に沿って配置され、一部に開口穴が設けられていることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項１９】
請求項１４〜１８のいずれか１つに記載のＳｉＣ形成装置であって、
前記チャンバとゲートバルブを介して接続され、前記炭素含有部材を前記部材固定部に設置するための部材交換手段を備えることを特徴とするＳｉＣ形成装置。
【請求項２０】
珪素酸化膜とＳｉＣ膜との間にアモルファスＳｉ層を有する膜構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３１４６９（Ｐ２００８−２３１４６９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６９８３２（Ｐ２００７−６９８３２）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（５０６２３９６５８）株式会社フィズケミックス (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（５０６２３９６５８）株式会社フィズケミックス (37)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]