[发明专利]硅氧化膜的形成方法，等离子体处理装置以及存储介质

说明书

技术领域

本发明涉及硅氧化膜的形成方法、等离子体处理装置以及存储介质，特别涉及例如可以适用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等的硅氧化膜的形成方法、等离子体处理装置以及存储介质。

背景技术

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而形成SiO₂等硅氧化膜。作为这样的硅氧化膜的形成方法，大致分为使用氧化炉或RTP(快速热处理：Rapid Thermal Process)装置的热氧化处理和使用等离子体处理装置的等离子体氧化处理。例如，热氧化处理之一的通过氧化炉进行的湿氧化处理中，将硅基板加热至超过800℃的温度，使用将氧和氢燃烧生成水蒸气(H₂O)的WVG(水蒸气发生：Water Vapor Generator)装置，使硅基板暴露在氧化气氛中，由此使硅表面氧化而形成硅氧化膜。

另一方面，作为等离子体氧化处理，使用含有氩气和氧气且氧的流量比率为大致1％的处理气体。将在133.3Pa的腔室内压力下形成的微波激励等离子体作用在硅表面而进行等离子体氧化处理，由此可以容易控制膜厚地形成优良的硅氧化膜(例如，专利文献1)。

专利文献1：WO2004/008519号

考虑利用可以形成优良的硅氧化膜的方法进行热氧化处理。但是，由于在超过800℃的高温下进行处理，氧化速率高而形成过剩的膜厚，因此在形成极薄膜的情况下的控制很困难。例如，在具有凸凹的硅的角部也形成大的圆角形状，其程度难以控制。进一步，存在热预算(thermal budget)增大，因热应力使硅基板产生歪曲等的问题。相对于此，在上述专利文献1的等离子体处理中，由于在处理温度400℃左右下进行低温热处理，因此可以避免热氧化处理中的热预算在增大和基板歪曲等的问题。另外，在处理压力133.3Pa左右、处理气体中的O₂流量1％的条件(为了便于说明，称为“低压力、低氧浓度条件”)下进行等离子体处理，可以得到高氧化速率并且在对具有凸凹的硅表面进行氧化的情况下可以将形成在硅角部的圆角形状控制为合适的形状，还可以在凸凹表面形成极薄膜的硅氧化膜，抑制来自该部位的漏电流。

但是，以上述低压力·低氧浓度条件下进行等离子体氧化处理时，形成在被处理物表面的线和空间等的图案存在疏密，在此情况下，由于密集部位的氧分压降低，在图案稀疏部位和密集部位上硅氧化膜的形成速度出现差别。因此，存在，在密集部位处形成在硅上的膜厚变薄，不能形成均匀膜厚的硅氧化膜的问题。在具有凸凹形状的硅表面形成的硅氧化膜的膜厚在各个部位上存在有差异，若将这样的材料作为绝缘膜而利用在半导体装置上则会使可靠性降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种硅氧化膜的形成方法，该方式可以维持在低压力·低氧浓度条件下的等离子体氧化处理的优点，且使膜厚对图案依赖性降低，在凸凹形状的表面上以均匀膜厚形成硅氧化膜。

本发明的硅氧化膜的形成方法，其特征在于，包括：在等离子体处理装置的处理室内配置在表面具有凸凹图案的硅制的被处理体的工序；和形成处理气体的等离子体，对上述被处理体表面的硅作用该处理气体的等离子体而进行氧化，形成硅氧化膜的工序，在上述形成硅氧化膜的工序中，在上述处理气体中的氧的比例为0.1％以上10％以下，且压力为0.133Pa以上133.3Pa以下的条件下，形成上述等离子体，并且在上述处理室内的等离子体产生区域和被处理体之间设置具有多个贯通开口的部件，经由该贯通孔向上述被处理体引导上述等离子体，对上述硅进行氧化而形成上述硅氧化膜。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，上述处理气体中的氧的比例为0.5％以上10％以下。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，上述处理压力为6.6Pa以上133.3Pa以下。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，上述处理气体含有氢的比例为0.1％以上10％以下。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，在形成处理气体的等离子体而形成硅氧化膜时，处理温度为200℃以上800℃以下。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，上述等离子体为利用上述处理气体和微波形成的微波激励等离子体，上述微波利用具有多个缝隙的平面天线经过透过板而被导入到上述处理室内。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，上述贯通开口的孔径为2.5mm以上12mm以下。

本发明的硅氧化膜的形成方法中，通过上述贯通开口的上述等离子体的电子温度为0.7eV以下。