JPH11340143A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成膜室内に治具が設置される成膜装置におい
て、成膜中における異物の発生が少ない半導体装置の製
造方法を提供することである。 【解決手段】成膜装置成膜室内に設置する防着治具の表
面に対して、高さ３０〜５００ミクロンの凹凸上に高さ
１〜３０ミクロンの凸形状を形成したことにより、防着
治具へ付着する成膜生成物の密着力を向上させた状態で
半導体基板へ成膜することを特徴とする。

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方
法に係り、特に、半導体基板上への成膜中に発塵を防止
する半導体装置の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体デバイス高集積化のトレン
ドが進み、最小加工寸法０.２〜0.35ミクロンの微細加
工が可能になってきている。このような半導体デバイス
を生産する上でもっとも重大な課題は、生産工程中にウ
エハに付着するパーティクル（以下、異物）を如何に低
減させるかということである。異物がウエハに付着する
と、付着部において成膜不良を起こしたり、異物が起点
となって膜にクラックが入る原因となりやすい。このよ
うな異物に起因した不良は、デバイス不良の５０％以上
を占めると推定されている。

【０００３】異物は、成膜やエッチングを行う装置内の
ウエハ以外の場所に付着した膜が割れたり、はがれ落ち
ることにより発生する。それは、付着膜が残留応力を持
つことから、その膜厚が厚くなるほど膜と付着部との界
面に生じるせん断力が大きくなり、ある膜厚に達すると
膜が自己崩壊を起こすためである。

【０００４】成膜室などのウエハ処理室内壁に不要な膜
が付着し、膜厚が増加してはく離し、最終的に異物が発
生するというこの現象は、スパッタ装置，化学気相蒸着
（ＣＶＤ）装置などの成膜を行う半導体デバイス製造装
置に共通して生じている現象であり、異物防止は半導体
デバイスを製造する上で最も重要な課題である。また、
磁気ディスク，光ディスク，薄膜磁気ヘッド，液晶パネ
ルなどのように複数の膜を堆積することで製造される製
品にとっても解決すべき問題となっている。

【０００５】通常、プロセス処理中に異物が発生するこ
とを避けるため、装置内の成膜室内壁を覆う防着治具と
呼ばれるものを設置して成膜室内壁への膜の付着を防止
している。更に、この防着治具に付着した膜がはがれて
異物になることを防止するために、所定の厚さに達する
前に新しい防着治具に交換することが行われている。

【０００６】しかし、この防着治具の交換作業では、成
膜室の大気開放，防着治具の交換，成膜室内の真空引
き，成膜室内ベークによる残留ガスの除去などを行う必
要があり、再び成膜可能な真空状態になるまでには長時
間を要すことが多い。したがって、生産効率を向上させ
るためには、この防着治具の交換頻度を出来る限り少な
くすることが望まれていた。

【０００７】この交換頻度を低減させるための異物防止
技術としては、付着膜の密着強度を強くする方法があ
る。膜密着強度の向上を目指した従来技術としては、防
着治具の膜付着部に対してサンドブラストで直接治具表
面を荒らす、あるいはアルミニウム（以下Ａｌ）などの
溶射を行い、膜付着部の表面粗さを溶射膜で粗くしたこ
とによる投錨効果によって膜の密着力向上を図ってい
た。これらの技術は例えば特開昭62−142758号公報，特
開昭60−120515号公報等に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ここで発明者らは、防
着治具に上記ブラストやＡｌ溶射を行った場合の異物発
生に対する効果を明確にするため、真空装置でよく使用
される材料ＳＵＳ３０４にて製作した防着治具の表面に
ブラストやＡｌ溶射などの表面処理を施してスパッタリ
ング装置成膜室に設置し、窒化チタン（以下ＴｉＮ）を
連続成膜しながら異物数の推移を測定し、比較検討し
た。ＳＵＳ３０４材には次のような表面処理を施した。
なお各処理を行った場合の表面粗さとしてＪＩＳ記載の
最大高さＲｙを測定したので、併記する。

【０００９】 （処理１）処理無し（表面は母材に光沢がある状態） Ｒｙ＜１μｍ （処理２）＃１００程度のアルミナパウダーを用いたブ
ラスト(ブラスト処理Ａ) Ｒｙ＝約１０μｍ （処理３）＃３０程度のアルミナパウダーを用いたブラ
スト（ブラスト処理Ｂ） Ｒｙ＝約３０μｍ （処理４）純アルミニウム溶射(溶射パウダーの粒径は
およそ３０〜１２０μｍ) Ｒｙ＝約１００μｍ まず処理１〜処理４を行った防着治具の表面状態を光学
顕微鏡を用いて観察した。処理１を行ったものは肉眼で
は鏡面状であるが、ミクロ的には直線状の切削痕が残っ
ており、切削によって形成される鋭利な直線状の角部が
表面に並んだ状態になっていた。

【００１０】処理２，処理３を行ったものは、表面にラ
ンダムに大きな凹凸上に小さな凹凸が形成されていた。
ブラストでは鋭利な形状をもつアルミナパウダーで防着
治具表面を研削することから、その各々の凹凸の角部は
鋭い形状になっていた。大きな凹凸の大きさは、ブラス
トに用いたアルミナパウダーの大きさを反映し、大きな
ブラストパウダーでブラストした処理３の方が凹凸は大
きくなる。

【００１１】処理４を行ったものは大きな凹凸が多い
が、処理２，処理３を行ったものと比較すると小さな凹
凸は少ない。また凹凸の形状自体は、鋭利な形状は全く
なく、すべて丸みを帯びた形状になっていた。溶融状態
のアルミニウムパウダーが被着するためと考えられる。

【００１２】処理１〜処理４を施した治具を使用して成
膜した場合の異物数の推移を図７に示す。横軸がウエハ
処理枚数であり、縦軸が８インチウエハあたりの異物の
数である。１回のウエハ処理でウエハ上に０.１μｍ 膜
を堆積させた。また異物数としては１００（個／ウエ
ハ）以下になっていることが望ましい。

【００１３】何も処理を行わない場合は、成膜枚数５０
枚程度から異物が１００（個／ウエハ）以上発生してお
り、成膜枚数増加に伴い、更に異物数は増加している。
ブラスト処理を行った仕様では異物数は始め５０（個／
ウエハ）程度であるが、成膜枚数増加に伴い異物数は増
加している。特にブラスト処理Ａを行った方が成膜枚数
１５０枚くらいから１００（個／ウエハ）以上に増加し
たのに対し、ブラスト処理Ｂを行ったものでは３５０枚
くらいから１００（個／ウエハ）以上になった。純アル
ミニウム溶射を行った場合の異物数は成膜１０００枚を
越えてもほぼ１００（個／ウエハ）以下となっている
が、成膜し始め１００枚以下のときはあまり安定せず、
一部１００（個／ウエハ）以上の場合も認められる。

【００１４】以上の結果から、従来技術では成膜初期か
ら処理枚数１０００枚を超えるような長期間にわたっ
て、異物発生数を安定に１００（個／ウエハ）以下に制
御することが困難であることが分かる。

【００１５】そこで、本発明の目的は、成膜初期から処
理枚数１０００枚を超えるような長期間にわたって、異
物発生数を安定に１００（個／ウエハ）以下に制御する
半導体装置の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】膜付着後、各処理を行っ
た防着治具の表面状態を再度顕微鏡を用いて観察した結
果を説明する。処理１を行ったものは直線状の切削痕に
沿って膜が堆積しており、付着した膜は切削痕に沿って
板状にはがれていた。切削痕に沿ってクラックが入り、
はく離したと考えられる。処理２，処理３を行ったもの
は膜が凹凸に沿って膜が付着しているが、一部１００μ
ｍ角程度の片となってはがれていた。処理４のものは大
きな凹凸に沿って膜が付着しており、特にはがれている
箇所は認められなかった。

【００１７】これらの結果は以下のように考えられる。

【００１８】無処理のものは、（１）表面が鏡面状で凹
凸に乏しく、投錨効果が小さいこと、（２）ミクロ的に
は切削痕が直線的な鋭利部となっており、そこに膜が堆
積すると膜応力が集中してクラックが生じ易いなどの理
由により、付着膜がはがれやすい状態になっていると考
えられる。

【００１９】ブラストを行ったものは、表面に形成され
ている大きな凹凸と細かな凹凸によって付着膜の応力が
分散され、膜厚が１０〜３０μｍ程度になるまで付着膜
ははがれずに安定しているが、更に膜厚が厚くなり凹凸
全体を覆うようになると、応力分散効果が薄れるととも
に凹凸部の鋭利な角部によって膜応力が集中して付着膜
が割れ、はがれたと考えられる。

【００２０】アルミニウム溶射を行ったものは、大きな
凹凸により付着膜厚が厚くなっても凹凸を覆うような膜
厚に達するまでは相対的に応力分散効果が持続し、更に
は表面の凹凸形状に鋭利な角部を持たないため付着膜応
力が集中しにくく、成膜枚数が１０００枚程度になって
も異物数が安定していたと考えられる。成膜枚数100枚
以下のときに異物数が不安定であったが、この理由とし
ては細かな凹凸がブラスト処理を行ったものに比べて少
ないためであると推定される。

【００２１】これらのことから防着治具として好ましい
表面形状としては、（１）高さ数百μｍ〜数十μｍの大
きな凹凸上に細かな凸部が形成されたフラクタル的な形
状を有しており、かつ（２）各々の凸部にはミクロ的に
も鋭利な角部を持たないことであると考えられる。

【００２２】具体的には、半導体製造装置の成膜室内に
設置する防着治具の表面に対して、高さ数百μｍ〜数十
μｍの大きな凹凸形状の上に数十μｍ以下の丸みを帯び
た形状の凸部を形成させることで、半導体基板への成膜
中に防着治具から付着膜がはく離することを抑制でき
る。

【００２３】半導体基板へ成膜を行う半導体装置の製造
方法において、成膜室内部に設置した防着治具からのは
く離を抑制しながら薄膜を堆積させる半導体装置の製造
方法を提供するため、本発明は以下の特徴を備える。

【００２４】本発明の半導体装置の製造方法は、成膜装
置の成膜室内に設置した防着治具に付着した膜のはく離
を防止し、成膜中の異物発生を抑制する成膜する方法で
あって、防着治具表面の少なくとも一部が溶射によって
アルミニウム膜でコーティングされており、該アルミニ
ウム膜表面に高さ数百μｍ〜数十μｍの大きな凹凸上に
高さ数十〜１μｍ程度の小さな凸部が形成された防着治
具を設置した状態で成膜して、半導体装置を製造するこ
とを特徴とする。

【００２５】本発明の半導体装置の製造方法を行うため
に成膜室に設置する防着治具は、溶射装置を用いて、ま
ず第１のアルミニウムパウダーが溶射される第１溶射工
程を行い、この第１溶射工程に連続して第１のアルミニ
ウムパウダーよりも平均粒径が小さな第２のアルミニウ
ムパウダーが溶射される第２溶射工程を行うことによっ
て製作する。ここで第１のアルミニウムパウダーの平均
粒径は例えば３０〜２００μｍ程度に、第２のアルミニ
ウムパウダーの平均粒径は１〜３０μｍ以下にし、必ず
第１のアルミニウムパウダーの平均粒径よりも第２のア
ルミニウムパウダーの平均粒径の方が小さくなるように
する。第２のアルミニウムパウダーの平均粒径は、溶射
が可能な範囲で小さいほど良い。このコーティング処理
によって、該アルミニウム溶射膜表面に高さ数百μｍ〜
数十μｍの大きな凹凸上に高さ数十〜１μｍ程度の小さ
な凸部が形成されている防着治具を得ることが出来る。

【００２６】なお、防着治具表面に対しては、ブラスト
処理などによってコーティング膜と防着治具との密着強
度を向上させることが望ましい。また、防着治具母材を
コーティングする材料としてはアルミニウムに限るもの
ではなく、成膜中に付着する膜の応力を緩和するような
他の材料、例えば、アルミニウム合金，チタン，チタン
合金，銅，銅合金から選択される一つであってもさしつ
かえない。銅を１５％以上含むアルミニウム合金、マグ
ネシウムを５％以上含むアルミニウム合金、シリコンを
１０％以上含むアルミニウム合金、アルミニウムを３０
％以上含むマグネシウム合金、アルミニウムを４％以上
含むチタン合金、アルミニウムを８％以上含む銅合金な
どのような最大伸びを１００％以上もつような材料であ
れば、より好ましい。

【００２７】本発明の半導体装置は、異物発生が抑制さ
れた成膜方法を用いて製造する半導体装置であって、防
着治具表面の少なくとも一部が溶射によってアルミニウ
ム膜でコーティングされており、該アルミニウム膜表面
に高さ数百μｍ〜数十μｍの大きな凹凸上に高さ数十〜
１μｍ程度の小さな凸部が形成された防着治具を、成膜
時に成膜室内に設置した状態で成膜して製造されている
ことを特徴とする。

【００２８】即ち、本発明を用いれば、成膜初期から処
理枚数１０００枚を超えるような長期間にわたって、異
物の発生が抑制された状態で安定に成膜することが可能
となる。このことによって、防着治具の交換頻度を出来
る限り少なくすることができ、生産効率を向上できるこ
とでコスト削減が可能となる。したがって成膜中の異物
発生が低減するため、安定して半導体装置を製造するこ
とが可能となる。また半導体装置の不良率が下がるた
め、高い信頼性をもち且つ低コストである半導体装置を
提供することが可能となる。

【００２９】なお、本発明を活用することが有効である
分野は、半導体装置の製造に関するものだけではなく、
磁気ディスク，光ディスク，薄膜磁気ヘッド，液晶パネ
ルなどの薄膜を堆積して製造を行っているもの全般にお
いて有効である。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について、図
面を参照して説明する。

【００３１】（実施例１）本発明に基づく半導体装置を
製造方法に関する一実施例を、スパッタリング装置にて
薄膜を成膜し、半導体装置を製造する場合を例に説明す
る。

【００３２】本発明の実施例に基づく半導体装置の製造
方法を行うための装置構成を図１に示す。

【００３３】スパッタリング装置の成膜室用真空チャン
バ３内には電極絶縁物２を介してターゲット１が設置さ
れ、ターゲット１に対向する位置にはウエハステージ５
が設置されている。半導体基板６はウエハステージ上に
搬送される。成膜時に真空チャンバ３内にプラズマ生成
用ガスを導入しながらスパッタリングするための適当な
内部圧力に保つため、排気口８は真空ポンプやバルブな
どを含む適当な排気設備に接続され、ガス導入口７は真
空チャンバ３内をスパッタリング時の圧力を維持しなが
らプラズマ生成用ガスを導入するガス流量計やバルブな
どのガス導入設備が接続されている。半導体基板６とタ
ーゲット１の間にスパッタリング用の直流あるいは交流
電力を付加するため、配線９を介して電源１０が接続さ
れている。

【００３４】なお、成膜によって真空チャンバ３内では
半導体基板以外の場所にも膜１３が付着するが、真空チ
ャンバ３内壁などへの膜１３の付着を防止するために防
着治具４が真空チャンバ３の内壁を覆うように取り付け
られている。この防着治具４表面は、付着した膜がはく
離しないようにコーティング膜１１で覆われている。

【００３５】この防着治具４の構造を示すため、１４で
示した○内を拡大したものが図(ｂ)である。本発明では
防着治具交換直後から長期間にわたって異物が発生しな
い成膜を行うため、この防着治具４の表面を覆っている
コーティング膜１１には、表面に高さ５００μｍ〜３０
μｍの大きな凹凸２０が形成され、更にその凹凸２０上
に高さ３０μｍ〜１μｍの小さな凸部２１が形成された
構造になっている。

【００３６】成膜手順について説明する。

【００３７】真空チャンバ内に図１（ａ),（ｂ）にて説
明した構造の防着治具を設置する。真空チャンバ３内は
排気口８を通して排気設備により排気を行う。内部の真
空度が高いほど成膜中に酸化などの影響を受けないた
め、高真空である方が良い。所定の高真空に達してから
ウエハステージ５上に半導体基板６を搬送し、ガス導入
口７からプラズマ生成用のガスを導入する。導入するガ
スには、アルゴンガスやクリプトンガス、あるいはキセ
ノンガスが用いられるが、反応性スパッタリングを行う
ために窒素ガスなどを混合してもよい。真空チャンバ３
内のガス圧がスパッタリングを行うための所定のガス圧
に達した後、ターゲット１と半導体基板６との間に、配
線９を介して電源１０により直流あるいは交流電力を負
荷してプラズマ１２を発生させ、ターゲット材料の薄膜
を半導体基板６上に成膜する。

【００３８】成膜によってプラズマ１２が形成される
と、防着治具４の表面にも膜１３は付着する。膜１３
は、図１（ｂ）のように防着治具４表面の、大きな凹凸
２０上の小さな凸部２１を覆うように付着する。通常の
溶射だけでコーティングした防着治具４を用いた場合、
大きな凹凸は形成されているが小さな凸部はほとんど形
成されていないため、薄い付着膜に対しては応力分散効
果がほとんど期待できない。

【００３９】しかし本発明の成膜方法では、大きな凹凸
上に更に高さ３０μｍ〜１μｍ程度の小さな凸部が形成
されているため、防着治具４表面に３０μｍ以下の薄い
膜しか付着していない場合においても応力分散効果があ
り、防着治具交換直後から長期間にわたって異物の発生
が極めて少ない成膜が可能である。また、防着治具４表
面に付着する膜が３０μｍ以上に成長した場合において
も、防着治具上に高さ５００μｍ〜３０μｍの大きな凹
凸２０が形成されているため応力分散効果が持続し、付
着した膜がはく離して異物となりにくい。

【００４０】なお本発明は、ここで述べた半導体装置の
製造方法に関してのみ有効である訳ではなく、磁気ディ
スク，光ディスク，薄膜磁気ヘッド，液晶パネルなどの
スパッタリング法やＣＶＤ法などの成膜方法を利用して
製造を行っているもの全般に有効である。

【００４１】図１において用いた防着治具４の表面をコ
ーティングする方法を図２を用いて説明する。

【００４２】（第１工程）まず、防着治具母材４ａの表
面をアルミナパウダー３１などを用いてブラストし、表
面を荒らす。その表面粗さは、Ｒｙが１００〜５μｍ程
度になるようにする。最大高さの制御は防着治具母材４
ａ材質に応じて適当なアルミナパウダーの粒径を選択す
ることで可能である。例えば、防着治具母材４ａにＳＵ
Ｓ３０４材を用いた場合、＃１００程度のアルミナパウ
ダーを選択すると表面粗さはＲｙは１０μｍ程度にな
り、＃３０程度のアルミナパウダーを選択するとＲｙは
３０μｍ程度となる。ブラストした後は、防着治具母材
４ａの表面に残留しているアルミナパウダーを、超音波
洗浄などで洗い流す。

【００４３】（第２工程）ブラストされた防着治具母材
４ｂに、第１の溶射装置を用いて、第１アルミニウムパ
ウダー３２ａを溶射し、第１アルミニウム溶射膜３２ｂ
を形成する。

【００４４】第１アルミニウムパウダー３２ａの平均粒
径は、３０μｍ以下である場合、第１溶射膜の表面凹凸
はあまり大きくならず、２００μｍ以上である場合、治
具母材の表面凹凸に溶射パウダーがあまり食い込まずに
治具母材と第１溶射膜の界面にすが生じてしまい、密着
性が低下してしまう。したがって第１アルミニウムパウ
ダー３２ａの平均粒径は３０〜２００μｍ程度であるこ
とが望ましい。

【００４５】また第１アルミニウム溶射膜厚は防着治具
母材４ｂが露出しない程度とする。溶射膜の母材界面か
ら膜表面凸部の頂部までを溶射膜厚と定義すると、一般
にこの溶射膜厚が溶射パウダーの平均粒径の２倍以上に
なると、ほぼ母材４ｂが溶射膜で覆われる。母材４ｂが
露出すると、スパッタ膜の付着時に溶射膜端部で応力が
集中して膜はがれが起きやすいため、好ましくない。溶
射する第１アルミニウムパウダー３２ａの平均粒径が大
きいほど溶射膜の表面が粗くなるため、スパッタ成膜に
よる付着膜が厚くなった場合にも応力分散効果が発揮さ
れやすい。

【００４６】（第３工程）第２工程に連続してあるいは
第２工程の途中から、第１アルミニウム溶射膜３２ｂ上
に、第２溶射設備を用いて第２アルミニウムパウダー３
３ａを溶射し、第２アルミニウム溶射膜（３３ｂまたは
３３ｃ）を形成する。第２アルミニウムパウダー３３ａ
の平均粒径は第１アルミニウムパウダー３２ａの平均粒
径よりも小さくし、例えば１〜３０μｍとする。

【００４７】第３工程の溶射のタイミングは第２工程の
溶射に連続して、あるいは第２工程途中から行うのが良
い。それは、第２工程で形成される第１溶射膜３２ｂが
冷却により熱収縮したり、表面の酸化が進んだりした後
に第２溶射膜（３３ｂまたは３３ｃ）を被着させると、
第１溶射膜と第２溶射膜の間で熱応力が発生したり、表
面の酸化で第１溶射膜／第２溶射膜間の密着力が低下す
ることにより、溶射膜自体がはく離しやすくなるからで
ある。

【００４８】図２のコーティングする方法を実現するた
めの、溶射装置の構成と溶射手順を図３を用いて説明す
る。

【００４９】（第１の装置構成と溶射手順）溶射設備を
２セット用いてコーティングする方法を図３（１）にて
説明する。装置の構成は、単一種類の溶射パウダーをプ
ラズマ溶射する第１，第２の溶射装置４０，５０を用い
る。溶射装置にはそれぞれ溶射ガン４１，５１が備えら
れており、溶射ガンへのパウダー供給とプラズマ発生の
ためのガスや電力の供給を行うためのホースやコード類
４２，５２が、パウダー供給とプラズマ発生のためのガ
スや電力の供給を制御する溶射制御部４３，５３に接続
されている。溶射装置にはそれぞれ平均粒径３０〜２０
０μｍ，１〜３０μｍの溶射パウダー４４，５４を投入
する。

【００５０】まず、第１溶射装置４０を用いて平均粒径
３０〜２００μｍの第１溶射パウダー４４を溶射ガン４
１から溶射流４５にして噴出させ、表面が粗面化された
防着治具母材４ｂの表面に溶射膜１１を被着させ、図２
で説明した大きな凹凸３２ｂを形成する。この工程に連
続して、第２溶射装置５０を用いて第１溶射パウダー４
４よりも平均粒径が小さい第２溶射パウダー５４を溶射
ガン５１から溶射流５５として噴出させ、大きな凹凸３
２ｂ表面に図２で説明した小さい凸形状33ｂあるいは凸
形状を有する膜３３ｃを形成する。

【００５１】第１溶射パウダー４４と第２溶射パウダー
５４の溶射のタイミングを図４の２つのグラフを用いて
説明する。グラフの横軸は時間であり、縦軸は単位時間
当たりに溶射した溶射パウダーの重量である。第２溶射
パウダー５４を溶射し始めるタイミングは、第１溶射パ
ウダー４４を溶射し終わる前とし、第１，第２の溶射パ
ウダーを同時に溶射する時間（図中のΔｔ）が所定の時
間以上になるようにする。このように第１溶射パウダー
４４の溶射と第２溶射パウダー５４の溶射を時間的に重
なるように設定し、大きな凹凸３２ｂ形成工程と小さい
凸部３３ｂ（あるいは３３ｃ）形成工程を連続して行う
と、大きな凹凸３２ｂの表面が酸化する前に第２溶射パ
ウダー５４を溶射できるため、酸化による小さい凸部３
３ｂ（あるいは３３ｃ）の大きな凹凸３２ｂへの密着強
度低下を防止することが可能である。逆に、第１溶射パ
ウダーを溶射した後に時間が経過すると溶射膜が熱収縮
したり、表面の酸化が進むため、第１溶射膜／第２溶射
膜間への熱応力発生や表面酸化によって密着力が低下
し、溶射膜自体がはく離しやすくなるため、好ましくな
い。

【００５２】（第２の装置構成と使用方法）一度に２種
類以上の溶射パウダーを溶射できる装置を用いる場合の
装置構成とその使用方法を図３（２）にて説明する。装
置の構成は、複数の溶射パウダーを投入して溶射を行う
第３の溶射装置６０を用いる。溶射装置６０には溶射ガ
ン６１が備えられており、溶射ガンへのパウダー供給と
プラズマ用ガスや電力の供給を行うためのホースやコー
ド類６２，６３が、パウダー供給とプラズマ発生のため
のガスや電力の供給を制御する溶射制御部６４に接続さ
れている。溶射装置にはそれぞれ平均粒径３０〜２００
μｍ，１〜３０μｍの溶射パウダー４４，５４を投入す
る。平均粒径は溶射パウダー４４よりも溶射パウダー５
４の方が小さいものを使用する。

【００５３】まず、第３溶射装置４０を用いて平均粒径
３０〜２００μｍの第１溶射パウダー４４を溶射ガン６
１から溶射流６５として噴出させ、表面が粗面化された
防着治具母材４ｂの表面に溶射膜１１を被着させ、図２
で説明した大きな凹凸３２ｂを形成する。次に平均粒径
が小さい第２溶射パウダー５４を溶射ガン６１に供給
し、第１溶射パウダー４４と第２溶射パウダー５４の溶
射を同時に行う。第１溶射パウダー４４の供給を止め、
第２溶射パウダー５４のみの溶射を行う。これらの工程
によって、大きな凹凸３２ｂ表面に図２で説明した小さ
い凸部３３ｂあるいは３３ｃが形成される。第１溶射パ
ウダー４４と第２溶射パウダー５４の溶射のタイミング
については、図４のグラフで説明したように、図中のΔ
ｔがを所定の時間以上になるようにする。

【００５４】以上の技術を利用した成膜方法により半導
体装置を製造する方法について図５を用い、図１中の１
５で示した○内を拡大した半導体装置断面を用いて説明
する。

【００５５】（第１工程）半導体基板６上にゲート酸化
膜１００およびゲート電極１０１の形成、絶縁膜１０２
ａの堆積、絶縁膜１０２ｂの堆積、コンタクトホール１
０３の形成までを行ったときの半導体装置断面である。
ここまでの製造方法については、従来から知られている
技術を用いればよい。

【００５６】（第２工程）次に本発明のスパッタ成膜方
法を用いた導電性膜１０４の成膜を行う。導電性膜１０
４は後の工程でエッチングによって配線となるのだが、
導電性膜１０４の成膜時に、本発明のような異物発生を
抑制する成膜方法を用いなければ、成膜中に異物が発生
してウエハに付着し、形成する配線が断線したり、隣接
する配線と短絡する可能性が高くなる。しかし本発明の
成膜方法を用いると、防着治具交換直後から長期間にわ
たって、堆積された配線１０４ａが異物による断線やエ
ッチング不良による短絡を起こすことがほとんど無くな
る。

【００５７】したがって、本発明のような成膜方法を用
いることで、防着治具交換直後から処理枚数１０００枚
を超えるような長期間にわたって、異物の発生が抑制さ
れた状態で安定して成膜することが可能となる。このこ
とによって、高い信頼性をもつ半導体装置を提供するこ
とが可能となる。

【００５８】導電性膜１０４のエッチングを行うことに
より、配線１０４ａを形成する。

【００５９】（第３工程）続いて絶縁膜１０２ｃの堆
積、スルーホール１０５の形成を行った後、第１工程と
同様に導電性膜の堆積，エッチングを行い、配線１０４
ｂを形成する。配線１０４ｂの形成に関しては、前記第
２工程にて説明したのと同様、本発明のスパッタ成膜方
法を用いると、異物の発生が抑えられ、製品の信頼性が
高くなる。この後、絶縁膜１０２ｄの堆積、半導体チッ
プを樹脂でパッケージするときにワイヤ配線を接続する
パットの形成などがあるが、これらの工程に関しては従
来の技術を用いればよい。

【００６０】以上、本発明を用いることによって、防着
治具交換直後から処理枚数１０００枚を超えるような長
期間にわたって、異物の発生が抑制された状態で安定し
て成膜することが可能となる。このことによって、異物
に起因したデバイス不良を低減することが可能になると
ともに、防着治具の交換頻度を出来る限り少なくして生
産効率を向上させることが可能になる。以上のことか
ら、高い信頼性をもち、且つ低コストであるような半導
体装置を提供することが可能となる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく成
膜方法を用いることによって異物発生を低減することが
でき、良好に成膜できるようになる。この成膜方法を用
いることによってスパッタ装置を安定稼動させ、安定し
た成膜によって信頼性が高い半導体装置の製造が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明に基づく実施例１
に係る半導体装置の製造方法を実施する場合の成膜装置
の装置構成図及び同（ａ）の○印拡大断面図である。

【図２】本発明に基づく実施例１に係る半導体装置の製
造方法を実施する場合に使用する防着治具の作製方法の
工程順を示す断面図である。

【図３】本発明に基づく実施例１に係る半導体装置の製
造方法を実施する場合に使用する防着治具へ表面処理す
るためのコーティング設備構成図である。

【図４】図３にて説明したコーティング設備により防着
治具へコーティングする場合の、コーティング方法の説
明する溶射特性図である。

【図５】本発明に基づく実施例１に係る半導体装置の製
造方法の工程順を示す断面図である。

【図６】防着治具への従来の表面処理の違いによる異物
の発生状況の説明する異物発生特性図である。

【符号の説明】

１…ターゲット、２…電極絶縁物、３…成膜室用真空チ
ャンバ、４…防着治具、５…ウエハステージ、６…半導
体基板、７…導入口、８…排気口、９…配線、１０…電
源、１１…コーティング膜、１２…プラズマ、１３…成
膜室内スパッタ付着膜、１４…防着治具断面の拡大部
分、１５…半導体基板断面の拡大部分、２０…凹凸、２
１…凸部、３１…ブラスト用アルミナパウダー、４ａ…
ブラスト処理前の防着治具母材、４ｂ…ブラスト処理後
の防着治具母材、３２ａ…第１アルミニウムパウダー、
３２ｂ…第１アルミニウム溶射膜、３３ａ…第２アルミ
ニウムパウダー、３３ｂまたは３３ｃ…第２アルミニウ
ム溶射膜、４０…第１の溶射装置、５０…第２の溶射装
置、４１…第１の溶射装置の溶射ガン、５１…第２の溶
射装置の溶射ガン、４２…第１の溶射装置のホースやコ
ード類、５２…第２の溶射装置のホースやコード類、４
３…第１の溶射装置の制御部、５３…第２の溶射装置の
制御部、４４…平均粒径３０〜２００μｍの第１の溶射
パウダー、５４…平均粒径１〜３０μｍの第２の溶射パ
ウダー、４５…第１溶射パウダーによる溶射流、５５…
第２溶射パウダーによる溶射流、６０…第３の溶射装
置、６１…溶射ガン、６２，６３…ホースやコード類、
６４…第３の溶射制御部、６５…第１，第２の溶射パウ
ダーによる溶射流、１００…ゲート酸化膜、１０１…ゲ
ート電極、１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ…
絶縁膜、１０４ａ，１０４ｂ…配線用導電性薄膜、１０
３…コンタクトホール、１０５…スルーホール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 秀 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事業部内 (72)発明者 西原 晋治 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事業部内 (72)発明者 内田 淳一 東京都青梅市藤橋三丁目３番２号 株式会 社日立東京エレクトロニクス内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に薄膜を形成する場合に成膜
   装置の成膜室に防着治具を設置し、成膜中の異物発生を
   抑制させた半導体装置の製造方法において、成膜装置の
   成膜室に設置する該防着治具の表面が最大高さ３０〜５
   ００ミクロンの凹凸を有し、さらに該凹凸の表面に高さ
   １〜３０ミクロンの凸部が形成されていることを特徴と
   する半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】スパッタ装置にて導電性薄膜から成る配線
   あるいはコンデンサ電極を形成する場合に成膜装置の成
   膜室に防着治具を設置し、成膜中の異物発生を抑制する
   半導体装置の製造方法において、該スパッタ装置の成膜
   室内部に設置する該防着治具の表面の少なくとも一部が
   溶射によって導電性膜でコーティングされており、該導
   電性膜の表面には高さ５００μｍ〜３０μｍの大きな凹
   凸上に更に高さ３０〜１μｍ程度の小さな凸部が形成さ
   れた防着治具を設置した状態で成膜して、半導体装置を
   製造することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】スパッタ装置にて導電性薄膜から成る配線
   あるいはコンデンサを形成する場合に成膜装置の成膜室
   に防着治具を設置し、成膜中の異物発生を抑制する半導
   体装置の製造方法において、該スパッタ装置の成膜室内
   部に設置する該防着治具の表面の少なくとも一部に平均
   粒径２００μｍ〜３０μｍの溶射パウダーと平均粒径３
   ０〜１μｍの溶射パウダーが溶射されている防着治具を
   設置した状態で成膜して、半導体装置を製造することを
   特徴とする半導体装置の製造方法。