[发明专利]等离子体处理装置和等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用等离子体对半导体基板等被处理基板进行处理，进行在被处理基板表面形成氧化膜、氮化膜、氮氧化膜等的处理的等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在各种半导体装置的制造过程中，以形成绝缘膜等为目的，进行硅等的氧化处理。硅氧化膜非常稳定，具有作为外部保护膜的功能，所以其成膜技术在半导体装置制造中不可缺少。近年来，伴随半导体装置的精细化，需要形成薄膜厚度为1nm以下的优质的硅氧化膜的技术。

以前，在硅表面形成氧化膜时，在大多情况下使用热氧化法。但是，在1000℃左右的高温下进行的热氧化法中，发生掺杂的杂质的再扩散等因热而导致损害的问题。而且，在LP-CVD、RTO(Rapid ThermalOxidation)等热氧化中，在形成数nm厚的薄膜时存在有难以控制膜厚的问题。

另一方面，作为通过等离子体处理形成硅氧化膜的技术，提案有：在至少含有O₂和稀有气体的处理气体的存在下，使用配置有具有开口部的分隔板的等离子体处理装置，对硅基板的表面进行氧化处理的方法(例如专利文献1)。

专利文献1：国际公开WO2004/047157号

发明内容

一般地，作为在通过等离子体氧化处理形成氧化膜的情况下的课题，例如列举：由于等离子体中的离子等的作用，会对所形成的氧化膜、基膜等产生等离子体损害。为此，在前述专利文献1中，通过使具有开口部的分隔板介于之间存在，使等离子体的离子能量和离子密度减少，来缓和等离子体损害。但是，尤其是在想要以1nm以下的薄膜厚度形成氧化膜的情况下，过度氧化使得膜厚变厚等，膜厚很难被控制，会因部位的不同而产生膜厚差。特别是在300mm以上的大型化基板中担心膜厚的均匀性遭到破坏。前述专利文献1的方法是一种通过具有开口部的分隔板降低等离子体损害的好方法，但是在以1.5nm以下(特别是1nm以下)的薄膜厚度形成氧化膜的情况下是否能够应用还没有被研究。

因此，本发明的目的是提供在利用等离子体形成硅氧化膜时，即使在薄膜形成中也能够控制膜厚的等离子体处理装置和等离子体处理方法。

为了解决上述课题，根据本发明的第一观点，提供一种等离子体处理装置，该装置包括：容纳被处理基板的处理腔室；在前述处理腔室内载置被处理基板的基板保持台；和使从前述处理腔室的上部向载置在前述基板保持台上的被处理基板供给的处理气体的等离子体的流动弯曲的等离子体弯曲单元。

前述等离子体弯曲单元，能够通过将形成有多个贯通开口部的两块以上的板以该贯通孔开口部的位置不重合的方式配置而成。在这样的情况下，前述板优选是由电介质构成的板。并且，优选在前述两块以上的板之间，配置有调整板与板之间的间隔的间隔调整部件。在这样的情况下，前述间隔调整部件优选为环状部件。

另外，前述等离子体弯曲单元，能够是由多孔质电介质构成的板。在这样的情况下，前述多孔质电介质的气孔率优选为70～80％。

另外，等离子体处理装置，优选具有用于将微波导入前述处理腔室内的多个缝隙(slot)的平面天线。

根据本发明的第二观点，提供一种等离子体处理方法，该方法在等离子体氧化处理装置的腔室内，使含氧等离子体与被处理基板表面的硅发生反应从而进行氧化处理，形成硅氧化膜，使用来使前述等离子体的流动弯曲的等离子体弯曲单元介于前述处理腔室内的等离子体发生区域和前述被处理基板之间从而进行处理。

前述等离子体弯曲单元，能够通过将形成有多个贯通开口部的两块以上的板以该贯通孔开口部的位置不重合的方式配置而成。在这样的情况下，前述板优选是通过电介质构成的板。

另外，前述等离子体弯曲单元，能够是由多孔质电介质构成的板。在这样的情况下，前述多孔质电介质的气孔率优选为70～80％。

进一步，在上述第二观点中，所形成的氧化膜的膜厚能够为1nm以下。并且，前述含氧等离子体，优选通过具有多个缝隙的平面天线向前述处理腔室内导入微波而形成。

本发明的等离子体处理装置，具有当等离子体通过时使等离子体的流动弯曲的等离子体弯曲单元。因此，能够抑制等离子体中的离子的作用，调节氧化反应或者氮化反应的进行。例如，对于1.5nm，尤其是1nm以下的薄的硅氧化膜，能够在高精度地控制膜厚的同时形成。并且，所形成的氧化膜的均匀性也良好，所以在精细化不断进步的半导体装置的制造过程中具有很高的利用价值。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的等离子体氧化处理装置的一个示例的概略截面图。

图2A是用于二重板的说明的平面图。