[发明专利]等离子体氧化处理方法、等离子体处理装置和存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体氧化处理方法，更详细的是，涉及例如在各种半导体装置的制造过程中形成作为绝缘膜的硅氧化膜的情况下等能够适用的等离子体氧化处理方法。 

背景技术

在各种半导体装置的制造过程中，例如作为晶体管的栅极绝缘膜等的绝缘膜进行SiO₂等的硅氧化膜的形成。作为形成这样的硅氧化膜的方法，使用利用氧化炉、RTP(Rapid Thermal Process：快速热处理)装置的热氧化处理。例如作为热氧化处理之一的基于氧化炉的湿式氧化处理中，使用将硅基板加热至超过800℃的温度，燃烧氧和氢生成水蒸气(H₂O)的WVG(Water Vapor Generator)装置将硅基板暴露在水蒸气(H₂O)的氧化气氛中，从而使硅表面氧化形成硅氧化膜。 

热氧化处理被认为是能够形成优质的硅氧化膜的方法。但是，由于必须利用超过800℃的高温进行处理，所以热预算(thermal budget)增大，产生由热应力导致硅基板弯曲等问题。 

相对于此，由于处理温度为400℃左右，作为能够避免热氧化处理中的热预算的增大和基板的弯曲等问题的技术，提出了下述氧化膜形成方法，即，使用包含氩气和氧气，氧的流量比率大约为1％的处理气体，使用以133.3Pa的腔室内压力形成的微波激励等离子体，作用于以硅为主要成分的电子器件的表面进行氧化处理，由此能够容易进行膜厚的控制并且能够形成优质的硅氧化膜(例如，WO2001/69673号)。 

按照处理压力为133.3Pa左右，处理气体中的O₂流量为1％的条件(为了便于说明，将其称作“低压力、低氧浓度条件”)进行等离子体处理的情况下，例如，当在被处理体表面形成的沟槽、线和线间距(space)等的图案有疏密的情况下，在图案疏的部位和图案密的部位在硅氧化膜的形成速度产生差异，存在不能以均匀的膜厚形成硅氧化膜的情况。如果硅氧化膜的膜厚因部位不同而有所不同，则成为将该硅氧化膜用作绝缘膜的半导体装置的可靠性降低的原因之一。 

为了避免该问题，按照处理压力为667Pa左右、处理气体中的O₂流量为25％左右的条件(为了说明的方便，称作“高压力、高氧浓度条件”)进行等离子体氧化处理的情况下，在凹凸表面上形成硅氧化膜时，不仅密的部分的氧化速率降低，而且在凸部上端的角部不能充分导入圆角形状，有可能因该部位的电场集中导致漏电电流的发生、因硅氧化膜的应力导致裂纹(crack)的发生。 

即，在通过等离子体氧化处理形成硅氧化膜的情况下，优选能够同时实现得到与图案的疏密无关的均匀的膜厚，和能够向凸部上端的角部导入圆角形状这两方面。另外，优选能够以极高的生产率形成这样的硅氧化膜。 

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体氧化处理方法，其能够不因图案的疏密导致膜厚差，能够将图案的凸部上端的硅的角形成为圆角形状，并且能够以均匀的膜厚形成硅氧化膜。 

另外，本发明的其它目的是，提供能够以极高的生产率形成如上所述的硅氧化膜的等离子体氧化处理方法。 

依据本发明的第一观点，提供一种等离子体氧化处理方法，其包括：在等离子体处理装置的处理容器内，配置表面由硅构成且在表面具有凹凸形状的图案的被处理体；在上述处理容器内，按照处理气体中的氧的比例在5～20％范围，并且处理压力在267Pa以上400Pa以下的范围的条件形成等离子体；并且，通过上述等离子体，氧化上述被处理体的表面的硅形成硅氧化膜。 

在上述第一观点中优选，上述等离子体是，由上述处理气体和通过具有多个槽缝的平面天线导入上述处理容器内的微波形成的微波激励等离子体。 

在本发明的第二观点中，提供一种等离子体氧化处理方法，其包括：在等离子体处理装置的处理容器内，配置表面具有硅的被处理体；从具有多个槽缝的平面天线向上述处理容器内放射微波并在上述处理 容器内利用微波形成包含稀有气体和氧的处理气体的等离子体；并且，利用上述等离子体氧化被处理体表面的硅形成硅氧化膜，在该等离子体氧化处理方法中， 

将包含5～20％的氧的处理气体，按照在上述处理容器内实际有效地被实施等离子体处理的等离子体处理空间的容积每1mL为0.128mL/min以上的流量供给到上述处理容器内，并且使处理压力为267Pa以上400Pa以下形成上述等离子体，利用该等离子体氧化被处理体表面的硅形成硅氧化膜。