[发明专利]等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理方法。

背景技术

近年来，随着半导体器件的微细化、高集成化，在基板上形成的元件之间形成隔离时，代替以往使用的利用场氧化膜的LOCOS(硅的局部氧化)，而是广泛采用在元件之间形成沟槽、在该沟槽上形成氧化膜使元件隔离的所谓STI(浅沟槽隔离)技术。

作为STI技术中使用的在沟槽上形成氧化膜的方法，已知的有加热硅基板进行的热氧化处理和用等离子体对硅基板表面进行等离子体氧化处理的方法(例如专利文献1)。

用等离子体处理形成氧化膜时，通常在用微波等产生等离子体的等离子体处理装置中进行。在等离子体处理装置中，将用微波振荡器产生的微波通过波导管、天线、电介质窗导入处理容器内，在处理容器内使供给的氩(Ar)气与氧气生成等离子体。然后，用该氧气的等离子体对放置在基板放置台上的硅基板表面进行等离子体氧化处理，在硅基板表面上形成硅氧化膜。

〔专利文献〕

〔专利文献1〕日本特开2004-349546号公报

发明内容

人们正对在上述沟槽上形成氧化膜时抑制沟槽侧面的氧化、减小沟槽侧面上形成的氧化膜的膜厚的方法进行研究。其原因是，氧化膜的膜厚通常为几nm～十几nm，但随着器件的微细化，沟槽(元件形成时的通道长(宽))及沟槽上形成的氧化膜占硅基板面积的比例(膜厚)正成为严重的问题。

利用等离子体处理在沟槽上形成氧化膜时，为了将沟槽侧面的氧化膜薄膜化，在低压力条件下进行等离子体处理是有效的。然而，由于伴随微细化而产生的微负载效应，在沟槽底部氧化不易进行，因此，要在沟槽底部形成所希望厚度的氧化膜就会有需要不少处理时间的问题。结果，沟槽侧面的氧化膜的膜厚也变厚。此外，还存在沟槽侧面的氧化膜的膜厚在高度方向上会不同的问题。

为了解决该问题，通常采用在基板放置台下部施加作为离子引入用的偏置的高频电压的方法。通过该偏置电压将等离子体中的离子引入基板侧，以图使沟槽底部的氧化进行，并且使沟槽侧面氧化膜的薄膜化。

然而，研究发现，在例如图6(a)所示的在表面上预先形成热氧化膜100后再形成了沟槽101的硅基板W上施加离子引入用的电压、用氩气与氧气进行等离子化处理时，如图6(b)所示，沟槽101上部的热氧化膜100的图案的边角会因溅射而被侵蚀，形成在硅基板W表面上的热氧化膜100会发生变形。此外还发现，受到溅射的热氧化膜100的(等离子体)流(flux，亦即飞翔物)102会沉积在沟槽101的底部，经等离子体处理而形成的氧化膜103在沟槽101底部的表观膜厚也比实际形成的氧化膜103的膜厚要厚。这种情况下，难以通过(等离子体)流(飞翔物)102来准确测定沟槽101底部的氧化膜103的膜厚，因而存在不能评价等离子体处理是否适当进行的问题。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，在有沟槽的基板上通过等离子体处理形成氧化膜时，使在沟槽侧面形成的氧化膜薄膜化，且能抑制沟槽上形成的图案的边角被侵蚀。

为了达成上述目的，本发明提供一种在通过微波等离子体处理被处理体的等离子体处理装置中，在氧化膜形成后将形成有沟槽的基板通过等离子体进行氧化处理的等离子体处理方法，其特征在于，所述基板放置在施加有离子引入用高频电压的放置台上，所述用等离子体进行的氧化处理是边将离子引入用高频电压施加到基板上边进行的，所述等离子体氧化处理中的处理气体为包含比氩原子量小的稀有气体与氧气的混合气体，所述等离子体处理在减压容器内于6.7～133Pa的压力下进行。

根据本发明，在边将离子引入用高频电压施加到基板上边对该基板上进行等离子体氧化处理时，作为处理气体，使用一种比氩原子量小的稀有气体即氦气，在减压容器内于6.7～133Pa的低压条件下进行等离子体处理，因此，在将沟槽侧面的氧化膜薄膜化时，可抑制沟槽上图案上部边角被侵蚀。

所述比氩原子量小的稀有气体可以是氦气或氖气。

也可以是，所述比氩原子量小的稀有气体为氦气，该氦气的流量为100～500ml/min(sccm)，所述氧气的流量为10～300ml/min(sccm)。

所述等离子体处理时的基板温度可以是200～600℃。

也可以是，所述等离子体氧化处理中的处理气体中含有氢，所述氢气的流量为1～100ml/min(sccm)。

所述微波的功率可以是1000～4000W。