[发明专利]等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用等离子体对半导体基板等被处理体进行氧化膜形成等处理的等离子体处理方法。

背景技术

在各种半导体装置的制造过程中，以绝缘膜形成等目的频繁地进行氧化硅膜的形成。因为氧化硅膜是极其稳定的，还具有作为从外部进行保护的保护膜的功能，所以其成膜技术在半导体装置制造中占有不可缺少的重要位置。特别是，近年来，半导体装置的微细化得到发展，有必要薄到几nm的程度、高精度地形成优质的氧化硅膜的技术。

现阶段，为了要在硅表面上形成氧化膜，一般使用热氧化法。但是，在高温下进行的热氧化法中，存在着产生所掺杂的杂质再扩散等，伴随着热处理引起的损坏这样的问题。

另一方面，作为通过等离子体处理形成氧化硅膜的技术，提出有在至少含有O₂和稀有气体的处理气体存在下，利用基于经由具有多个窄缝的平面天线部件的微波照射的等离子体，在以Si为主要成分的被处理基体的表面上形成SiO₂膜的方法(例如，专利文献1)。

专利文献1：国际公开WO2002/058130号

在使用等离子体形成氧化硅膜时，因为能够在低温下进行成膜，所以，虽然因热氧化引起的问题多已解决，但是作为等离子体特有的问题，因等离子体中所含有的活性种等的作用影响到半导体晶片的、所谓等离子体损坏成为问题。特别是，在使用含有氢和氧的气体等离子体形成氧化膜时，产生在等离子体中由OH自由基引起的紫外区的强发光，存在着使所形成的氧化膜本身的膜质劣化的可能性。另一方面，如果抑制等离子体中紫外区域的发光，则氧化作用也削弱，还存在着氧化速率降低这样的问题。

发明内容

因而，本发明的目的在于提供一种通过控制紫外区域内的发光，而能够抑制等离子体损坏的处理的等离子体处理方法，特别是作为优选方式，提供一种能够以足够的氧化速率进行氧化膜形成的等离子体处理方法。

为了解决上述课题反复仔细研究的结果，本发明人发现能够通过使用脉冲状的电磁波来抑制等离子体的发光而一边降低对被处理体的等离子体损坏一边进行等离子体处理，并且，特别是在等离子体氧化处理中，能够以实用上足够的氧化速率形成氧化膜，完成本发明。

因此，本发明第一方面提供一种等离子体处理方法，其特征在于：

其是在等离子体处理装置的处理室内通过对被处理体作用等离子体，而使硅氧化并形成氧化硅膜的等离子体处理方法，其中，

上述等离子体利用脉冲状的电磁波而形成。

在上述第一方面中，优选上述电磁波是微波。

此外，优选控制脉冲条件，使得由上述脉冲状的电磁波引起的等离子体的紫外区域内的发光强度，与由连续电磁波引起的等离子体的紫外区域内的发光强度相比为其50％以下，而且，由上述脉冲状的电磁波的等离子体引起的氧化速率，与由连续电磁波的等离子体引起的氧化速率相比为其55％以上。在此时，优选使用含有稀有气体与氧与氢的气体作为处理气体。

此外，优选紫外区域内的发光是由OH自由基引起的发光。

此外，优选控制脉冲条件，使得由上述脉冲状的电磁波引起的等离子体的紫外区域内的发光强度，与由连续电磁波引起的等离子体的紫外区域内的发光强度相比为其90％以下，而且，由上述脉冲状的电磁波的等离子体引起的氧化速率，与由连续电磁波的等离子体引起的氧化速率相比为其80％以上。在此时，优选使用含有稀有气体与氧的气体作为处理气体。

此外，优选上述脉冲的频率为1～100kHz，占空比(duty rate)为10～90％，而且，更优选上述脉冲的频率为5～50kHz，占空比为50～90％。

此外，优选处理压力为66.7～266.6Pa。

本发明第二方面提供一种等离子体处理方法，其特征在于：

其是在等离子体处理装置的处理室内通过对被处理体作用等离子体，而使硅氧化并形成氧化硅膜的等离子体处理方法，其中，

通过将脉冲状的电磁波导入上述处理室内而产生等离子体，并且测定上述处理室内的等离子体的发光强度，并根据该值来变更脉冲条件，由此，控制发光强度。

本发明第三方面提供一种等离子体处理方法，其特征在于：

其是在等离子体处理装置的处理室内对被处理体作用等离子体来进行处理的等离子体处理方法，其中，通过将脉冲状的电磁波导入上述处理室内而产生等离子体，并且通过脉冲条件控制上述处理室内的等离子体的发光强度。

在上述第三方面中，优选测定上述处理室内的等离子体的发光强度，并根据该值变更脉冲条件，由此来控制发光强度。此外，优选等离子体的发光是紫外区域内的发光。