專利名稱：：等離子體氧化處理方法、存儲(chǔ)介質(zhì)和等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及等離子體氧化處理方法，特別涉及例如在各種半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中形成作為絕緣膜的硅氧化膜的情況等下能夠應(yīng)用的等離子體氧化處理方法。
背景技術(shù)：
：在各種半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，例如，作為晶體管的柵極絕緣膜形成Si02等硅氧化膜。作為這樣的硅氧化膜的形成方法，大致分為利用氧化爐或RTP(RapidThermalProcess:快速熱處理)裝置的熱氧化處理和利用等離子體處理裝置的等離子體氧化處理。例如，在熱氧化處理之一的通過(guò)氧化爐進(jìn)行的濕氧化處理中，將硅基板加熱至800°C以上的溫度，利用使氧和氫燃燒而生成水蒸氣(H20)的WVG(WaterVaporGenerator)裝置使其暴露在H20氧化氣氛中，由此，使硅表面氧化而形成硅氧化膜。另一方面，作為等離子體氧化處理，公開有通過(guò)利用等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體氧化處理，形成硅氧化膜的方法，其中，上述等離子體處理裝置通過(guò)徑向線縫隙天線將微波導(dǎo)入處理室內(nèi)而生成等離子體(例如，日本特開2001—160555號(hào)公報(bào))。認(rèn)為，熱氧化處理是能夠形成優(yōu)良的硅氧化膜的方法。與此相對(duì)，在等離子體氧化處理的情況下，發(fā)現(xiàn)在形成的硅氧化膜的膜質(zhì)中存在偏差，例如，硅氧化膜中的Si和O的量偏離了化學(xué)計(jì)量(Stoichiometry)的比率，或由于膜中的Si懸空鍵(danglingbond)導(dǎo)致存在較多的Si-0鍵的缺損等，出現(xiàn)在熱氧化處理情況下不會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。另外，在等離子體氧化處理的情況下，在形成在被處理體表面上的線(line)&間隔(space)等的圖案存在疏密的情況下，在圖案的疏的部位和密的部位產(chǎn)生硅氧化膜的形成速度的差，不能形成均勻膜厚4的硅氧化膜。當(dāng)各部位的硅氧化膜的膜厚不同時(shí)，導(dǎo)致將其作為絕緣膜使用的半導(dǎo)體裝置的可靠性降低。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠形成硅氧化膜的等離子氧化處理方法，該硅氧化膜能夠付與半導(dǎo)體裝置優(yōu)良的電特性，具有Si-O鍵的缺損少的優(yōu)質(zhì)膜質(zhì)，并且膜厚對(duì)凹凸形狀的圖案的疏密的依賴性小，具有均勻的膜厚。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種等離子體氧化處理方法，其包括將表面由硅構(gòu)成且在表面上具有凹凸形狀的圖案的被處理體搬入等離子體處理裝置的處理室內(nèi)的步驟；在上述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20%以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體的步驟；和利用上述等離子體，對(duì)上述被處理體的表面的硅進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜的步驟。在上述第一方面中，優(yōu)選上述處理壓力在400Pa以上667Pa以下。另外，優(yōu)選上述處理氣體中的氧的比例為25~100%。進(jìn)一步，上述處理氣體也可以以0.1~10%的比例含有氫。另外，形成硅氧化膜時(shí)的被處理體的溫度可以為200~800°C。進(jìn)一步，優(yōu)選上述等離子體為由通過(guò)具有多個(gè)縫隙的平面天線導(dǎo)入上述處理室內(nèi)的微波對(duì)上述處理氣體進(jìn)行激勵(lì)而形成的微波激勵(lì)等離子體。另外，上述被處理體的上述凹凸形狀的圖案能夠是形成有該凹凸稀疏的區(qū)域和密集的區(qū)域的圖案。本發(fā)明的第二方面提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上動(dòng)作，且控制具有處理容器的等離子體處理裝置的程序，上述程序在執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制上述等離子體處理裝置，使其執(zhí)行包括如下步驟的等離子氧化處理方法在上述處理室內(nèi)，搬入表面由硅構(gòu)成并且在表面上具有凹凸形狀的圖案的被處理體的步驟；在上述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20%以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體的步驟；和利用上述等離子體，對(duì)上述被處理體的表面的硅進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜的步驟。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種等離子體處理裝置，其包括用于收容被處理體的處理室；將含有氧的處理氣體供向上述處理室內(nèi)的處理氣體供給機(jī)構(gòu)；對(duì)上述處理室內(nèi)進(jìn)行真空排氣的排氣機(jī)構(gòu)；在上述處理室內(nèi)生成上述處理氣體的等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)；控制部，其進(jìn)行控制，使得在上述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20%以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體，利用上述等離子體，對(duì)表面由硅構(gòu)成并且表面具有凹凸形狀的圖案的被處理體的表面進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜。根據(jù)本發(fā)明，能夠形成優(yōu)良膜質(zhì)的硅氧化膜。因此，使用根據(jù)本發(fā)明的方法得到的硅氧化膜作為半導(dǎo)體裝置的絕緣膜能夠得到優(yōu)良的電特性。另外，利用本發(fā)明的硅氧化膜的形成方法，能夠不受形成在被處理體表面上的凹凸形狀的圖案的疏密的影響地形成均勻膜厚的硅氧化膜。因此，能夠提高利用該硅氧化膜作為絕緣膜的半導(dǎo)體裝置的可靠性。圖1是表示適用于本發(fā)明方法的實(shí)施的等離子體處理裝置的一例的概略截面圖。圖2是表示平面天線板的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示通過(guò)濕蝕刻產(chǎn)生的蝕刻量的比較結(jié)果。圖4A是表示等離子體氧化處理時(shí)的氧濃度和硅氧化膜的蝕刻速率(etchingrate)的關(guān)系的圖。圖4B是表示等離子體氧化處理時(shí)的壓力和硅氧化膜的蝕刻速率的關(guān)系的圖。圖5A是表示等離子體氧化處理時(shí)的氧濃度和硅氧化膜的ESR分析中的E'的關(guān)系的圖。圖5B是表示等離子體氧化處理時(shí)的壓力和硅氧化膜的ESR分析中的E'的關(guān)系的圖。圖6是表示XPS分析中膜中的0/Si比率的比較結(jié)果的圖。圖7是表示TZDB試驗(yàn)的結(jié)果的圖。圖8是表示形成有存在疏密的圖案的晶片表面附近的縱截面的示意圖。圖9是表示壓力和疏密比的關(guān)系的圖。圖10是表示等離子體中的氧的比例和疏密比的關(guān)系的圖。具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說(shuō)明。圖1是示意地表示適用于本發(fā)明的硅氧化膜的形成方法的實(shí)施的等離子體處理裝置的一例的截面圖。該等離子體處理裝置構(gòu)成為RLSA微波等離子體處理裝置，其通過(guò)具有多個(gè)縫隙的平面天線、特別是RLSA(RadialLineSlotAntenna;徑向線縫隙天線)將微波導(dǎo)入處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，由此產(chǎn)生高密度且低電子溫度的微波等離子體，該等離子體處理裝置例如能夠適當(dāng)?shù)赜糜谛纬梢跃w管的柵極絕緣膜為首的各種半導(dǎo)體裝置中的絕緣膜。該等離子體裝置100構(gòu)成為密封，具有接地的大致圓筒狀的腔室1。在腔室l的底壁la的大致中央部形成有圓形的開口部10，底壁la上設(shè)置有與該開口部IO連通并向下方突出的排氣室11。腔室1內(nèi)設(shè)置有由AIN等陶瓷構(gòu)成的基座2，其用于水平地支撐作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片(以下稱為"晶片")W。該基座2被從排氣室11的底部中央向上方延伸的圓筒狀的由AIN等陶瓷構(gòu)成的支撐部件3支撐?；?的外緣部上設(shè)置有用于引導(dǎo)晶片W的引導(dǎo)環(huán)4。另外，在基座2中埋入有電阻加熱性的加熱器5，該加熱器5通過(guò)加熱器電源6供電而對(duì)基座2進(jìn)行加熱，利用其熱量對(duì)被處理體即晶片W進(jìn)行加熱。此時(shí)，例如能夠?qū)⑻幚頊囟瓤刂圃趶氖覝氐?00°C的范圍內(nèi)。而且，腔室1的內(nèi)周設(shè)置有由石英構(gòu)成的圓筒狀的套管(liner)7。另外，在基座2的外周側(cè)，為了均勻地對(duì)腔室1內(nèi)進(jìn)行排氣而環(huán)狀地設(shè)置有具有多個(gè)排氣孔8a的石英制的擋板8，該擋板8被多個(gè)支柱9支撐。在基座2上，設(shè)置有相對(duì)于基座2的表面能夠突出或沒入的晶片支撐銷(未圖示)，該晶片支撐銷用于支撐并升降晶片。在腔室1的側(cè)壁上設(shè)置有環(huán)狀的氣體導(dǎo)入部件15，均等地形成有氣體發(fā)射孔。在該氣體導(dǎo)入部件15上連接有氣體供給系統(tǒng)16。氣體導(dǎo)入部件也可以配置為噴淋狀。該氣體供給系統(tǒng)16例如具有Ar氣體供給源17、02氣體供給源18、H2氣體供給源19，這些氣體經(jīng)由各氣體管道20到達(dá)氣體導(dǎo)入部件15，從氣體導(dǎo)入部件15的氣體發(fā)射孔被均勻地導(dǎo)入腔室1內(nèi)。在各氣體管道20上，設(shè)置有質(zhì)量流控制器21以及其前后的開閉閥22。而且，也可以利用其他的稀有氣體例如Kr、He、Ne、Xe等氣體代替Ar氣體，另外，也可以如后述的那樣不含有稀有氣體。上述排氣室11的側(cè)面上連接有排氣管23，在該排氣管23上連接有包括高速真空泵的排氣裝置24。通過(guò)使該排氣裝置24動(dòng)作，腔室l內(nèi)的氣體被均勻地排出至排氣室11的空間lla內(nèi)，經(jīng)排氣管23被排氣。由此，能夠高速地將腔室1內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度例如0.133Pa。在腔室1的側(cè)壁上，設(shè)置有用于與搬送室(未圖示)之間搬入搬出晶片W的搬入搬出口25和開閉該搬入搬出口25的閘閥26，其中，該搬送室與等離子體100連接。腔室1的上部為開口部，沿該開口部的周緣部設(shè)置有環(huán)狀的支撐部27。在該支撐部27上通過(guò)密封部件29密封地設(shè)置有透過(guò)微波的微波透過(guò)板28，該微波透過(guò)板28由電介質(zhì)例如石英、Al203等陶瓷構(gòu)成。從而，保持腔室l內(nèi)的密封性。在微波透過(guò)板28的上方，與基座2相對(duì)地設(shè)置有圓板狀的平面天線31。該平面天線31卡止在腔室1的側(cè)壁上端。平面天線31，例如在對(duì)應(yīng)8英寸的晶片W的情況下，為直徑為300400mm、厚度為l數(shù)mm(例如lmm)的由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的圓板。具體而言，例如由表面鍍銀或鍍金的銅板或鋁板構(gòu)成，以規(guī)定的圖案貫通地形成有多個(gè)微波發(fā)射孔32(縫隙)。也可以為鎳板或不銹鋼板。微波發(fā)射孔32例如形成為圖2所示的長(zhǎng)形狀的對(duì)，典型地成對(duì)的微波發(fā)射孔32彼此配置成"T"字狀，多個(gè)這樣的對(duì)配置成同心圓狀。微波發(fā)射孔32的長(zhǎng)度、排列間隔根據(jù)微波的波長(zhǎng)(Ag)決定，例如微波發(fā)射孔32的間隔配置為Ag/4、入g/2或Ag。而且，在圖2中，以Ar表示形成為同心圓狀的相鄰的微波發(fā)射孔32彼此的間隔。另外，微波發(fā)射孔32也可以為圓形狀、圓弧狀等其他形狀。而且，微波發(fā)射孔32的配置方式?jīng)]有特別的限定，除同心圓狀以外，還能夠配置成螺旋狀、放射狀。在平面天線板31的上表面上，設(shè)置有由具有介電常數(shù)比真空的大的電介質(zhì)材料、例如石英構(gòu)成的慢波部件33。慢波部件33也可以由聚四氟乙烯、聚酰亞胺等樹脂構(gòu)成。由于在真空中微波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)，所以該慢波部件33具有將微波的波長(zhǎng)縮短而調(diào)整等離子體的功能。而且，在平面天線板31和微波透過(guò)板28之間，另外，在慢波部件33和平面天線板31之間，能夠分別使其緊貼或離開地配置。在腔室1的上表面上，以覆蓋這些平面天線板31和慢波部件33的方式，設(shè)置有例如由鋁或不銹鋼、銅等金屬材料構(gòu)成的密封蓋體34。密封蓋體34作為波導(dǎo)的一部分起作用，放射狀地均勻地傳播微波。腔室1的上表面和密封蓋體34通過(guò)密封部件35被密封，在密封蓋體34上形成有冷卻水流路34a，通過(guò)在該處流通冷卻水，對(duì)密封蓋體34、慢波部件33、平面天線板31、微波透過(guò)板28進(jìn)行冷卻。其中，密封蓋體34接地。在密封蓋體34的上壁的中央形成有開口部36，在該開口部上連接有導(dǎo)波管37。在該導(dǎo)波管37的端部經(jīng)由匹配電路38連接有微波產(chǎn)生裝置39。由此，微波產(chǎn)生裝置39產(chǎn)生的例如頻率2.45GHz的微波經(jīng)由導(dǎo)波管37傳播至上述平面天線板31。而且，作為微波的頻率，還能夠利用8.35GHz、1.98GHz等。導(dǎo)波管37具有從上述密封蓋體34的開口部36向上方延伸出的截面為圓形狀的同軸導(dǎo)波管37a，和通過(guò)模式變換器40與該同軸導(dǎo)波管37a的上端部連接且在水平方向上延伸的矩形導(dǎo)波管37b。矩形導(dǎo)波管37b與同軸導(dǎo)波管37a之間的模式變換器40具有將以TE模式在矩形導(dǎo)波管37b內(nèi)傳播的微波變換為TEM模式的功能。在同軸導(dǎo)波管37a的中心延伸設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體41，該內(nèi)導(dǎo)體41的下端部與平面天線板31的中心連接固定。由此，微波經(jīng)由同軸導(dǎo)波管37a的內(nèi)導(dǎo)體41被均勻且高效地向平面天線板31傳播。等離子體處理裝置100的各構(gòu)成部為與具備CPU的處理控制器50連接且被控制的結(jié)構(gòu)。在該處理控制器50上連接有用戶界面51，該用9戶界面51由工序管理者為了管理等離子體處理裝置100而進(jìn)行命令的輸入操作等的鍵盤、和可視化地顯示等離子體處理裝置100的工作狀況的顯示器等構(gòu)成。另外，在處理控制器50上連接有存儲(chǔ)有處理方案的存儲(chǔ)部52，處理方案記錄了通過(guò)處理控制器50的控制而實(shí)現(xiàn)等離子處理裝置100中執(zhí)行的各種處理的控制程序(軟件)、處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等。于是，根據(jù)需要，按照來(lái)自用戶界面51的指示等從存儲(chǔ)部52調(diào)取任意的處理方案而使處理控制器50執(zhí)行。另外，上述控制程序、處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等的處理方案也可以以存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)能夠讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)例如CD-ROM、硬盤、軟盤、閃存等的狀態(tài)被利用，或者從其它裝置例如通過(guò)專線等將其隨時(shí)傳輸而在線利用。這樣構(gòu)成的等離子體處理裝置100在800°C以下優(yōu)選在500°C以下的低溫度下，通過(guò)無(wú)損害的等離子體處理，能夠形成優(yōu)質(zhì)的膜，并且等離子體的均勻性和處理的均勻性優(yōu)良。該等離子體處理裝置100，在如上所述形成作為晶體管的柵極絕緣膜的硅氧化膜的情況下，或在半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中利用作為元件分離技術(shù)的淺溝道隔離(ShallowTrenchIsolation:STI)在溝道內(nèi)形成氧化膜的情況等下，能夠適當(dāng)?shù)乩?。?duì)等離子體處理裝置100進(jìn)行的溝道的氧化處理進(jìn)行說(shuō)明。首先，打開閘閥26，將形成有溝道的晶片W從搬入搬出口25搬入腔室1內(nèi)，載置在基座2上。然后，從氣體供給系統(tǒng)16的Ar氣體供給源17和02氣體供給源18，經(jīng)由氣體導(dǎo)入部件15以規(guī)定的流量將Ar氣體和02氣體導(dǎo)入腔室1內(nèi)，保持規(guī)定的處理壓力。作為此時(shí)的條件，處理氣體中的氧的比例為20%以上即可，例如優(yōu)選25~100%，更優(yōu)選50100%，最優(yōu)選75100%。這樣，通過(guò)對(duì)處理氣體中的氧的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠控制等離子體中的氧離子、氧自由基的量。因此，即使在硅表面上存在例如凸凹、溝等的圖案的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣的分壓，能夠調(diào)節(jié)到達(dá)凹部的深處的氧離子、氧自由基的量，由此能夠形成均勻的膜厚的硅氧化膜。處理氣體的流量能夠從Ar氣體03000mL/min、02氣體10500mL的范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，以使得氧相對(duì)于整個(gè)氣體流量的比例成為上述值。另外，除了來(lái)自Ar氣體供給源17和02氣體供給源18的Ar氣體和02氣體之外，還能夠從1€2氣體供給源19以規(guī)定的比例導(dǎo)入H2氣體。通過(guò)供給H2氣體，能夠提高等離子體氧化處理中的氧化率。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)供給H2氣體而生成0H自由基，其有助于氧化率的提高。在此情況下，H2氣體的比例優(yōu)選相對(duì)于處理氣體整體的量為0.110%，更優(yōu)選0.1~5%，最優(yōu)選0.1~2%。另外，腔室內(nèi)的處理壓力優(yōu)選為400Pa以上例如為400Pa以上1333Pa以下，更優(yōu)選為400Pa以上667Pa以下。另外，處理溫度能夠從200800。C的范圍選擇，優(yōu)選400500。C。接著，將來(lái)自微波產(chǎn)生裝置39的微波經(jīng)匹配電路38導(dǎo)入導(dǎo)波管37。微波依次通過(guò)矩形導(dǎo)波管37b、模式變換器40和同軸導(dǎo)波管37a被供向平面天線板31，從平面天線板31經(jīng)微波透過(guò)板28向腔室1內(nèi)的晶片W的上方空間發(fā)射。微波以TE模式在矩形導(dǎo)波管37b內(nèi)傳播，該TE模式的微波通過(guò)模式變換器40被變換成TEM模式，在同軸導(dǎo)波管37a內(nèi)朝向平面天線板31傳播。此時(shí)，微波產(chǎn)生裝置39的功率密度為0.414.19W/cm2，功率優(yōu)選為0.55kW。利用從平面天線板31經(jīng)微波透過(guò)板28發(fā)射到腔室1的微波在腔室l內(nèi)形成電磁場(chǎng)，Ar氣體、02氣體等等離子體化，利用該等離子體對(duì)露出在形成在晶片W上的凹部?jī)?nèi)的硅表面進(jìn)行氧化。微波從平面天線板31的大量的微波發(fā)射孔32被發(fā)射，由此，該微波等離子體成為大致1X101Q5X1012/cm3或更高的高密度的等離子體，其電子溫度為0.52eV左右，等離子體密度的均勻性為±5%以下。因此，能夠在低溫且短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行氧化處理從而形成薄且均勻的氧化膜，并且具有能夠形成等離子體對(duì)氧化膜的損傷較小的優(yōu)良的硅氧化膜的優(yōu)點(diǎn)。這樣，在400Pa以上1333Pa以下的處理壓力且處理氣體中的氧的比例為20%以上的條件下進(jìn)行等離子體氧化處理，由此，能夠不受到在被處理體表面上形成的凸凹形狀的圖案的疏密的影響地形成優(yōu)良的膜質(zhì)的硅氧化膜。因此，將通過(guò)該方法得到的硅氧化膜作為絕緣膜而使用的半導(dǎo)體裝置能夠具有良好的電特性。接著，對(duì)確認(rèn)本發(fā)明的效果所得的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說(shuō)明。圖3表示以下述條件A條件D在硅表面形成6nm的膜厚的硅氧化膜后，在稀氟酸(HF:H20=1:100)溶液中浸漬IO秒鐘進(jìn)行濕蝕刻處理的情況下的硅氧化膜膜厚的減少量(ATox)的測(cè)定結(jié)果。在此，條件A、條件B為比較方法，條件C是本發(fā)明方法。另外，條件D是熱氧化方法(參照)。<條件入>低氧、低壓力等離子體氧化處理Ar流量500mL/min(sccm)02流量5mlVmin(sccm)H2流量0ml7min(sccm)02氣體比率:約1%處理壓力133.3Pa(1Torr)微波功率2750W微波功率密度2.3W/cm2處理溫度400°C處理時(shí)間360秒〈條件BM氏氧、低壓力、H2添加等離子體氧化處理Ar流量500mL/min(sccm)02流量5mL/min(sccm)H2流量5mL/min(sccm)02氣體比率:約1%處理壓力133.3Pa(1Torr)微波功率2750W微波功率密度2.3W/cm2處理溫度400°C處理時(shí)間55秒<條件0高氧、高壓力、H2添加等離子體氧化處理Ar流量120mL/min(sccm)02流量37mL/min(sccm)12112流量-3mL/min(sccm)02氣體比率約23%處理壓力666.5Pa(5Torr)微波功率2750W微波功率密度2.3W/cm2處理溫度400°C處理時(shí)間444秒<條件D〉WVG熱氧化處理溫度950°C根據(jù)圖3可知，以高氧、高壓力、H2添加的條件C形成硅氧化膜的本發(fā)明方法的情況，與比較方法即低氧、低壓力的條件A或低氧、低壓力、H2添加的條件B相比，稀氟酸的蝕刻量小，僅次于條件D的熱氧化膜處理，硅氧化膜的膜質(zhì)精細(xì)且良好。另外，在下述條件下改變02氣體比率和處理壓力，在硅表面上進(jìn)行等離子體氧化處理，以8nm的膜厚形成硅氧化膜。之后，在稀氟酸(HF:H20=1:100)中浸漬10秒鐘進(jìn)行濕蝕刻處理后，對(duì)濕蝕刻前后的硅氧化膜的膜厚的減少量(ATox:蝕刻量)進(jìn)行測(cè)定。其結(jié)果表示在表1中。另外，圖4A表示02氣體比率(氧濃度)與從ATox換算得到的蝕刻速率的關(guān)系，圖4B表示處理壓力與從ATox對(duì)結(jié)果進(jìn)行換算所得的蝕刻速率的關(guān)系。<條件E>Ar流量990、750或500mL/min(sccm)02流量10、250或500mL/min(sccm)H2流量Om!7min(sccm)02氣體比率約1%、約25%、約50%處理壓力13.3(O.lTorr)、133.3(1Torr)或666.5Pa(5Torr)微波功率4000W微波功率密度3.35W/cm2處理溫度800°C處理時(shí)間30500秒[表l]<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>通過(guò)表1和圖4A、4B能夠確認(rèn)到，在高氧濃度(25%、50%)、高壓(666.5Pa)下形成的硅氧化膜的蝕刻量小，硅氧化膜的精細(xì)性高。另外，針對(duì)通過(guò)上述條件E的等離子體氧化處理形成的硅氧化膜，利用ESR(電子旋轉(zhuǎn)共鳴)分析裝置對(duì)膜中的Si-0鍵的缺損量E'進(jìn)行了測(cè)定。其結(jié)果表示在表2中。另外，圖5A表示02氣體比率(氧濃度)與硅氧化膜的基于ESR分析的E'的關(guān)系，圖5B表示處理壓力與硅氧化膜的基于ESR分析的E'的關(guān)系。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>從表2和圖5A、5B能夠確認(rèn)到，在處理壓力較高(666.5Pa)的情況下，Si-0鍵的缺損量E，為作為檢測(cè)界限的5X10、pins/cm"以下，膜中的缺損少，是優(yōu)良的膜質(zhì)。接著，圖6表示針對(duì)通過(guò)上述條件A條件D的氧化處理形成的硅氧化膜，利用XPS分析裝置(X-RayPhotoelectronSpectroscopyAnalysis:X射線光電子能譜分析)對(duì)膜中的"氧/硅比率(O/Si比率)"進(jìn)行計(jì)測(cè)的結(jié)果。其中，圖6的縱軸是以通過(guò)條件D的WVG熱氧化處理形成的硅氧化膜的O/Si比率為基準(zhǔn)而進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化所得的值。通過(guò)圖6可知，在以高氧、高壓力、H2添加的條件C形成硅氧化膜的本發(fā)明方法的情況下，與作為比較方法的低氧、低壓力的條件A或低氧、低壓力、H2添加的條件B相比，O/Si比率更接近條件D的熱氧化處理，硅氧化膜的膜質(zhì)良好。而且，即使在處理氣體中未添加H2的情況下也能夠得到同樣的結(jié)果。接著，圖7表示針對(duì)通過(guò)上述條件A條件D的氧化處理形成的硅氧化膜，實(shí)施絕緣膜可靠性評(píng)價(jià)試驗(yàn)(TZDB試驗(yàn))所得到的結(jié)果。其中，TZDB測(cè)定對(duì)象的硅氧化膜的厚度(ToX)為6nm，面積(S)為5mm2，測(cè)定地點(diǎn)(N)為112個(gè)點(diǎn)。根據(jù)圖7可知，在以高氧、高壓力、H2添加的條件C形成硅氧化膜的本發(fā)明方法的情況下，與作為比較方法的低氧、低壓力的條件A或低氧、低壓力、H2添加的條件B相比，成品率[合格基準(zhǔn)C+(15^Ebd)]高得多，得到與條件D的熱氧化處理接近的結(jié)果。從該結(jié)果可知，在高氧、高壓力、H2添加的條件C下形成的硅氧化膜的絕緣性良好。另外，即使在處理氣體中未添加H2的情況下也能夠得到同樣的結(jié)果。接著，對(duì)將本發(fā)明的硅氧化膜的形成方法應(yīng)用于在形成有具有疏密的圖案的硅表面上形成氧化膜的例子迸行說(shuō)明。圖8示意地表示通過(guò)條件A條件C的等離子體氧化處理、在具有圖案110的硅基板101的表面上形成氧化膜111后的晶片W的主要部分的截面結(jié)構(gòu)。在該試驗(yàn)中，以上述條件A條件C進(jìn)行了等離子體氧化處理。以各條件形成硅氧化膜后，分別對(duì)圖案稀疏的部分的頂部膜厚a、側(cè)部膜厚b、底部膜厚c以及圖案密集的部分的側(cè)部膜厚b'、底部膜厚c'進(jìn)行了測(cè)定。其結(jié)果表示在表3中。[表3]條件A條件B條件c疏部密部疏部密部疏部密部頂部膜厚(nm)6,1一6.2一7.3一側(cè)部膜厚(nm)6.45,55.94.37.38.0側(cè)部疏密比(°/。)85.972.9109.6底部膜厚(nm)5.73.95.33.26.86.3底部疏密比(％)68.460.492.615疏密比(％)=密部膜厚/疏部膜厚乂100表3的疏密比表示密部(密集部)的膜厚與疏部(稀疏部)的膜厚之比，其越接近100%，則疏密導(dǎo)致的膜厚差越小。如表3所示，在以約23%的高氧濃度、666.5Pa的高壓力條件進(jìn)行等離子體氧化處理的條件C(本發(fā)明方法)中，與以Ar和02氣體系統(tǒng)中的約1%的低氧濃度、133.3Pa的低壓力條件進(jìn)行等離子體氧化處理的條件A或以Ar、02和&氣體系統(tǒng)中的約1%的低氧濃度、133.3Pa的低壓力條件進(jìn)行等離子體氧化處理的條件B相比較，能夠確認(rèn)到能夠形成因晶片W的表面的圖案結(jié)構(gòu)中的疏密引起的膜厚差較小的硅氧化膜。具體而言，表示能夠改善圖案稀疏的部分(疏部)的氧化膜111的膜厚(圖8的符號(hào)b、c)與圖案緊密的部分(密部)的氧化膜111的膜厚(圖8的符號(hào)b'、c，)的膜厚差。其中，圖案的凹部的深度與開口寬度的比(深寬比)為2。根據(jù)表3的結(jié)果，圖9表示了壓力和疏密比的關(guān)系，圖10表示氧比例和疏密比的關(guān)系。從這些圖能夠確認(rèn)到，當(dāng)壓力為400Pa以上、氧的比例為20%以上時(shí)，疏密比為90%以上，密部和疏部的膜厚差變小。而且，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變更。例如在圖1中，以RLSA方式的等離子體處理裝置100為例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，例如也可以為遠(yuǎn)程等離子體(remoteplasma)方式、ICP等離子體方式、ECR等離子體方式，表面反射波等離子體方式、磁控管等離子體方式等的等離子體處理裝置。另外，本發(fā)明能夠應(yīng)用于非常需要沿圖8所示那樣的凹凸形狀的圖案形成高品質(zhì)的氧化膜的應(yīng)用，例如STI的溝道內(nèi)部的氧化膜形成、晶體管的多晶硅柵電極側(cè)壁的氧化膜形成等。另外，在根據(jù)形成有凹凸的部位的不同而面方位不同的硅表面、例如突片(7<y)結(jié)構(gòu)或溝道柵極結(jié)構(gòu)的三維晶體管的制造過(guò)程中形成作為柵極絕緣膜等的硅氧化膜的情況下，也能夠應(yīng)用本發(fā)明。另外，也能夠應(yīng)用于晶體管的柵極絕緣膜的形成、閃存等隧道(tunnel)氧化膜的形成等中。另外，凹凸不限于溝道，例如也可以是孔。進(jìn)一步，在上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)形成硅氧化膜作為絕緣膜的方法進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以進(jìn)一步對(duì)利用本發(fā)明方法形成的硅氧化膜進(jìn)行氮化處理而形成硅氧氮化膜(SiON膜)。在此情況下，不論氮化處理的方法如何，優(yōu)選利用例如含有Ar氣體和N2氣體的混合氣體進(jìn)行等離子體氮化處理。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明在各種半導(dǎo)體裝置的制造中能夠適當(dāng)?shù)貞?yīng)用于形成硅氧化膜的情況等。權(quán)利要求1、一種等離子體氧化處理方法，其特征在于，包括將表面由硅構(gòu)成且在表面上具有凹凸形狀的圖案的被處理體搬入等離子體處理裝置的處理室內(nèi)的步驟；在所述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20％以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體的步驟；和利用所述等離子體，對(duì)所述被處理體的表面的硅進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜的步驟。2、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于所述處理壓力在400Pa以上667Pa以下。3、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于所述處理氣體中的氧的比例為25100%。4、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于所述處理氣體含有比例為0.110%的氫。5、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于形成硅氧化膜時(shí)的被處理體的溫度為200~800°C。6、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于所述等離子體為由通過(guò)具有多個(gè)縫隙的平面天線導(dǎo)入所述處理室內(nèi)的微波對(duì)所述處理氣體進(jìn)行激勵(lì)而形成的微波激勵(lì)等離子體。7、如權(quán)利要求1所述的等離子體氧化處理方法，其特征在于所述被處理體的所述凹凸形狀的圖案形成有該凹凸稀疏的區(qū)域和密集的區(qū)域。8、一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上動(dòng)作，且控制具有處理容器的等離子體處理裝置的程序，該存儲(chǔ)介質(zhì)的特征在于所述程序在執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)控制所述等離子體處理裝置，執(zhí)行包括如下步驟的等離子氧化處理方法將表面由硅構(gòu)成并且在表面上具有凹凸形狀的圖案的被處理體搬入所述處理室內(nèi)的步驟；在所述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20%以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體的步驟；和利用所述等離子體，對(duì)所述被處理體的表面的硅進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜的步驟。9、一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括-用于收容被處理體的處理室；將含有氧的處理氣體供向所述處理室內(nèi)的處理氣體供給機(jī)構(gòu)；對(duì)所述處理室內(nèi)進(jìn)行真空排氣的排氣機(jī)構(gòu)；在所述處理室內(nèi)生成所述處理氣體的等離子體的等離子體生成機(jī)構(gòu)；禾口控制部，其進(jìn)行控制，使得在所述處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20%以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體，利用所述等離子體，對(duì)表面由硅構(gòu)成且表面具有凹凸形狀的圖案的被處理體的表面進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜。全文摘要本發(fā)明提供等離子體氧化處理方法和等離子體處理裝置。該等離子體氧化處理方法，在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，在處理氣體中的氧的比例在20％以上、且處理壓力在400Pa以上1333Pa以下的條件下形成等離子體，利用上述等離子體，對(duì)露出在被處理體的表面的硅進(jìn)行氧化而形成硅氧化膜。文檔編號(hào)H01L21/316GK101523574SQ20078003617公開日2009年9月2日申請(qǐng)日期2007年9月27日優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日發(fā)明者北川淳一,壁義郎,小林岳志,鹽澤俊彥申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社