[發(fā)明專利]等離子體處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210093444.5
• 申請日: 2012-03-31
• 公開（公告）號: CN102737946A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 壁義郎;小林岳志;米澤亮太
• 申請（專利權(quán)）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32;H01L21/762
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 金世煜;陳劍華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種對被處理體進(jìn)行等離子體處理的等離子體處理方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著半導(dǎo)體器件的微細(xì)化、高集成化，在基板上形成的元件之間形成隔離時，代替以往使用的利用場氧化膜的LOCOS(硅的局部氧化)，而是廣泛采用在元件之間形成溝槽、在該溝槽上形成氧化膜使元件隔離的所謂STI(淺溝槽隔離)技術(shù)。

作為STI技術(shù)中使用的在溝槽上形成氧化膜的方法，已知的有加熱硅基板進(jìn)行的熱氧化處理和用等離子體對硅基板表面進(jìn)行等離子體氧化處理的方法(例如專利文獻(xiàn)1)。

用等離子體處理形成氧化膜時，通常在用微波等產(chǎn)生等離子體的等離子體處理裝置中進(jìn)行。在等離子體處理裝置中，將用微波振蕩器產(chǎn)生的微波通過波導(dǎo)管、天線、電介質(zhì)窗導(dǎo)入處理容器內(nèi)，在處理容器內(nèi)使供給的氬(Ar)氣與氧氣生成等離子體。然后，用該氧氣的等離子體對放置在基板放置臺上的硅基板表面進(jìn)行等離子體氧化處理，在硅基板表面上形成硅氧化膜。

〔專利文獻(xiàn)〕

〔專利文獻(xiàn)1〕日本特開2004-349546號公報

發(fā)明內(nèi)容

人們正對在上述溝槽上形成氧化膜時抑制溝槽側(cè)面的氧化、減小溝槽側(cè)面上形成的氧化膜的膜厚的方法進(jìn)行研究。其原因是，氧化膜的膜厚通常為幾nm～十幾nm，但隨著器件的微細(xì)化，溝槽(元件形成時的通道長(寬))及溝槽上形成的氧化膜占硅基板面積的比例(膜厚)正成為嚴(yán)重的問題。

利用等離子體處理在溝槽上形成氧化膜時，為了將溝槽側(cè)面的氧化膜薄膜化，在低壓力條件下進(jìn)行等離子體處理是有效的。然而，由于伴隨微細(xì)化而產(chǎn)生的微負(fù)載效應(yīng)，在溝槽底部氧化不易進(jìn)行，因此，要在溝槽底部形成所希望厚度的氧化膜就會有需要不少處理時間的問題。結(jié)果，溝槽側(cè)面的氧化膜的膜厚也變厚。此外，還存在溝槽側(cè)面的氧化膜的膜厚在高度方向上會不同的問題。

為了解決該問題，通常采用在基板放置臺下部施加作為離子引入用的偏置的高頻電壓的方法。通過該偏置電壓將等離子體中的離子引入基板側(cè)，以圖使溝槽底部的氧化進(jìn)行，并且使溝槽側(cè)面氧化膜的薄膜化。

然而，研究發(fā)現(xiàn)，在例如圖6(a)所示的在表面上預(yù)先形成熱氧化膜100后再形成了溝槽101的硅基板W上施加離子引入用的電壓、用氬氣與氧氣進(jìn)行等離子化處理時，如圖6(b)所示，溝槽101上部的熱氧化膜100的圖案的邊角會因?yàn)R射而被侵蝕，形成在硅基板W表面上的熱氧化膜100會發(fā)生變形。此外還發(fā)現(xiàn)，受到濺射的熱氧化膜100的(等離子體)流(flux，亦即飛翔物)102會沉積在溝槽101的底部，經(jīng)等離子體處理而形成的氧化膜103在溝槽101底部的表觀膜厚也比實(shí)際形成的氧化膜103的膜厚要厚。這種情況下，難以通過(等離子體)流(飛翔物)102來準(zhǔn)確測定溝槽101底部的氧化膜103的膜厚，因而存在不能評價等離子體處理是否適當(dāng)進(jìn)行的問題。

本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，其目的在于，在有溝槽的基板上通過等離子體處理形成氧化膜時，使在溝槽側(cè)面形成的氧化膜薄膜化，且能抑制溝槽上形成的圖案的邊角被侵蝕。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種在通過微波等離子體處理被處理體的等離子體處理裝置中，在氧化膜形成后將形成有溝槽的基板通過等離子體進(jìn)行氧化處理的等離子體處理方法，其特征在于，所述基板放置在施加有離子引入用高頻電壓的放置臺上，所述用等離子體進(jìn)行的氧化處理是邊將離子引入用高頻電壓施加到基板上邊進(jìn)行的，所述等離子體氧化處理中的處理氣體為包含比氬原子量小的稀有氣體與氧氣的混合氣體，所述等離子體處理在減壓容器內(nèi)于6.7～133Pa的壓力下進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明，在邊將離子引入用高頻電壓施加到基板上邊對該基板上進(jìn)行等離子體氧化處理時，作為處理氣體，使用一種比氬原子量小的稀有氣體即氦氣，在減壓容器內(nèi)于6.7～133Pa的低壓條件下進(jìn)行等離子體處理，因此，在將溝槽側(cè)面的氧化膜薄膜化時，可抑制溝槽上圖案上部邊角被侵蝕。

所述比氬原子量小的稀有氣體可以是氦氣或氖氣。

也可以是，所述比氬原子量小的稀有氣體為氦氣，該氦氣的流量為100～500ml/min(sccm)，所述氧氣的流量為10～300ml/min(sccm)。

所述等離子體處理時的基板溫度可以是200～600℃。

也可以是，所述等離子體氧化處理中的處理氣體中含有氫，所述氫氣的流量為1～100ml/min(sccm)。

所述微波的功率可以是1000～4000W。