(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＥＭＳ技術を用いたカンチレバー構造センサを製造するに際し、可動電極に対してウエットエッチングの選択性が大きい犠牲膜の形成を提供する。【解決手段】基板処理装置２００において、制御電極、台座及び対向電極を有する基板１００を処理室２０２に搬入し、第一ガス供給管２４３ａから処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管２４４ａから処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座及び前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電極、台座、対向電極を有する基板を処理室に搬入する工程と、
第一ガス供給管から前記処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管から前記処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記不純物は、炭素またはボロンである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
さらに、
前記第二ガス供給管には希釈ガスを供給する希釈ガス供給管が接続され、前記犠牲膜を形成する工程では、前記希釈ガスの供給量を制御する
請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記希釈ガスはアルゴンガスである請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
更に、前記犠牲膜を形成した後、前記犠牲膜の不純物を脱離して改質する工程と、
前記改質する工程の後、前記犠牲膜上に可動電極を形成する工程と、
前記可動電極を形成する工程の後、前記犠牲膜を除去する工程と、
を有する請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
処理室内に設けられ、制御電極、台座、対向電極を有する基板を支持する基板支持部と、
不純物およびシリコンを含む第一処理ガスを供給可能とし、前記処理室に連通するよう構成される第一ガス供給管と、
酸素を含む第二処理ガスを供給可能とし、プラズマ生成部が設けられると共に前記処理室に連通するよう構成される第二ガス供給管と、
前記第一ガス供給管から前記処理室にノンプラズマ状態の前記第一処理ガスを供給すると共に、前記第二ガス供給管から前記処理室にプラズマ状態の前記第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成するよう制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項７】
制御電極、台座、対向電極を有する基板を処理室に搬入する手順と、
第一ガス供給管から前記処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管から前記処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年半導体装置の一つとして、ＭＥＭＳ技術を用いたセンサが生産されている。その一つがカンチレバー構造である。カンチレバー構造を採用したスイッチの製造方法については、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。ここでは、ドライエッチングで可動電極を形成し、その後可動電極の下方に形成された犠牲膜をウエットエッチングする方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２―８６３１５号公報
【特許文献２】特開２０１３―２３９８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カンチレバー構造における可動電極はドライエッチングによって形成される。発明者による鋭意研究の結果、ドライエッチングによって可動電極を構成する材質が劣化するという問題を見出した。
【０００５】
劣化により、可動電極のウエットエッチングレートが低下すると、犠牲膜のウエットエッチングレートに近づくという問題がある。したがって犠牲膜をウエットエッチングする際、可動電極もウエットエッチングされることが懸念される。
【０００６】
本技術は、カンチレバー構造センサを製造するに際して、可動電極に対してウエットエッチングの選択性を有する、高ウエットエッチングレートの犠牲膜の形成を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
制御電極、台座、対向電極を有する基板を処理室に搬入し、第一ガス供給管から前記処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管から前記処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する技術を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本技術によれば、カンチレバー構造センサを製造するに際して、可動電極に対してウエットエッチングの選択性を有する、高ウエットエッチングレートの犠牲膜を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】基板の構成を説明する説明図である。
【図２】基板の構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す説明図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。
【図５】本発明の第一実施形態における犠牲膜の状態を説明する説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態における犠牲膜の改質状態を説明する説明図である。
【図７】比較例における犠牲膜の状態を説明する説明図である。
【図８】比較例における犠牲膜の改質状態を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
最初に、本実施形態において処理する基板の構成について図１、図２を用いて説明する。図１、図２ではカンチレバー構造を採用したＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する。製造するにあたっては、図１（ａ）の状態の基板に対して、図１（ｂ）から図１（ｆ）の順で処理し、更に図２（ｇ）から図２（ｊ）の順に処理をする。
【００１２】
図１（ａ）に記載の基板１００を説明する。ここでは、基板１００上に、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。制御電極１０１は後述する可動電極１１１を制御し、台座１０２は可動電極１１１を支持し、対向電極１０３は可動電極１１１と対となる電極である。詳細は後述する。
【００１３】
図１（ｂ）は、基板１００、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３上に犠牲膜１０４を形成した状態である。可動電極１１１を稼働可能とするために犠牲膜１０４は後の工程で除去される。犠牲膜１０４の形成方法は後述する。
【００１４】
図１（ｃ）は、犠牲膜１０４上にレジスト１０５を形成し、更にパターン１０６を形成した状態である。
【００１５】
図１（ｄ）は、パターン１０６に合わせて犠牲膜１０４をドライエッチングした状態である。これにより、台座１０２の表面が露出するよう孔１０７が形成された。ドライエッチングでは、既知のプラズマエッチングを行う。
【００１６】
図1（ｅ）は、レジスト１０５を除去した状態である。レジスト１０５は既知のプラズマアッシングで除去される。
【００１７】
図1（ｆ）は、台座１０２および犠牲膜１０４上にポリシリコン膜１０８を形成した状態の図である。ポリシリコン膜１０８は、後に加工されて可動電極１１１となる。ポリシリコン膜１０８は、台座１０２と電気的に接続される。
【００１８】
続いて、図２を説明する。図２（ｇ）は図１（ｆ）の後の処理状態である。ここでは、ポリシリコン膜１０８上にレジスト１０９を形成し、更にパターン１１０を形成した状態である。
【００１９】
図２（ｈ）は、パターン１１０に合わせてポリシリコン膜１０８をドライエッチングした状態である。これにより、ポリシリコン膜１０８は可動電極１１１の形状に加工された。エッチングでは、既知のプラズマエッチングを行う。
【００２０】
図２（ｉ）は、レジスト１０９を除去した状態である。レジスト１０９は既知のプラズマアッシングで除去される。
【００２１】
図２（ｊ）は、犠牲膜１０４をウエットエッチングで除去した状態の図である。これにより、可動電極１１１と制御電極１０１、対向電極１０３を離間させる。
【００２２】
次に、以上説明したＭＥＭＳスイッチの製造方法に関して、発明者が見出した問題点を説明する。この方法では、例えば図２（ｇ）から図２（ｈ）にかけて、ポリシリコン膜１０８をプラズマエッチングしたり、あるいは図２（ｈ）から図２（ｉ）にかけて、レジスト１０９をプラズマアッシングで除去したりする工程が存在する。このときポリシリコン膜１０８がプラズマに晒されてダメージを受けて劣化し、その結果強度が低下する等の問題がある。
【００２３】
劣化したポリシリコン膜１０８はウエットエッチングレートが高くなるという問題がある。そのため、犠牲膜１０４と可動電極１１１のウエットエッチングレートが近づいてしまう。そうなると、犠牲膜１０４をウエットエッチングする際、ポリシリコン膜１０８の劣化部分もエッチングされてしまう。そのような状態で可動電極１１１に電力を供給すると、劣化部分に電力が集中したり、あるいは電力が流れにくくなる等の問題がある。
【００２４】
それを解決するために、犠牲膜１０４と可動電極１１１のウエットエッチングレートに差がつくよう、ウエットエッチングの選択性を持たせることが必要である。そこで本実施形態では、加工後のポリシリコン膜１０８よりも高いウエットエッチングレートを有する犠牲膜１０４を形成する。
【００２５】
次に、図３を用いて、犠牲膜１０４を形成する基板処理装置２００の一例について説明する。
【００２６】
（チャンバ）
まずチャンバを説明する。
基板処理装置２００はチャンバ２０２を有する。チャンバ２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。チャンバ２０２内には、基板としてのシリコン基板等の基板１００を処理する処理空間２０５と、基板１００を処理空間２０５に搬送する際に基板１００が通過する搬送空間２０６とが形成されている。チャンバ２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０８が設けられる。処理される基板１００は、図１（ａ）に記載されている状態である。そのため、基板１００には、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。
【００２７】
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９に隣接した基板搬入出口１４８が設けられており、基板１００は基板搬入出口１４８を介して図示しない真空搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
【００２８】
処理空間２０５を構成する処理室は、例えば後述する基板載置台２１２とシャワーヘッド２３０で構成される。処理空間２０５内には、基板１００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、基板１００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。ヒータ２１３には、ヒータ２１３の温度を制御する温度制御部２２０が接続される。
【００２９】
基板載置台２１２はシャフト２１７によって支持される。シャフト２１７の支持部はチャンバ２０２の底壁に設けられた穴２１５を貫通しており、更には支持板２１６を介してチャンバ２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面２１１上に載置される基板１００を昇降させることが可能となっている。なお、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われている。チャンバ２０２内は気密に保持されている。
【００３０】
基板載置台２１２は、基板１００の搬送時には、基板載置面２１１が基板搬入出口１４８に対向する位置まで下降し、基板１００の処理時には、図３で示されるように、基板１００が処理空間２０５内の処理位置となるまで上昇する。
【００３１】
具体的には、基板載置台２１２を基板搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７が基板１００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２を基板処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１が基板１００を下方から支持するようになっている。
【００３２】
処理空間２０５の上部（上流側）には、シャワーヘッド２３０が設けられている。
シャワーヘッド２３０は、蓋２３１を有する。蓋２３１はフランジ２３２を有し、フランジ２３２は上部容器２０２ａ上に支持される。更に、蓋２３１は位置決め部２３３を有する。位置決め部２３３が上部容器２０２ａに勘合されることで、蓋２３１が固定される。
【００３３】
シャワーヘッド２３０は、バッファ空間２３４を有する。バッファ空間２３４は、蓋２３１と位置決め部２３２で構成される空間をいう。バッファ空間２３４と処理空間２０５は連通している。バッファ空間２３４に供給されたガスはバッファ空間内２３４で拡散し、処理空間２０５に均一に供給される。ここではバッファ空間２３４と処理空間２０５を別の構成として説明したが、それに限るものではなく、バッファ空間２３４を処理空間２０５に含めてもよい。
【００３４】
処理空間２０５は、主に上部容器２０２ａ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の上部構造で構成される。処理空間２０５を構成する構造を処理室と呼ぶ。なお、処理室は処理空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。
【００３５】
搬送空間２０６は、主に下部容器２０２ｂ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の下部構造で構成される。搬送空間２０６を構成する構造を搬送室と呼ぶ。搬送室は処理室の下方に配される。なお、搬送室は搬送空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。
【００３６】
（ガス供給部）
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４４ａが接続されている。
【００３７】
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一処理ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４４ａを含む第二ガス供給系２４４からは主に第二処理ガスが供給される。
【００３８】
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａには、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。
【００３９】
第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下、「第一処理ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
【００４０】
第一処理ガスは、炭素（Ｃ）もしくはボロン（Ｂ）等の不純物と、シリコン（Ｓｉ）を含む処理ガスである。すなわち、第一処理ガスは、シリコン含有ガスとも呼ぶ。シリコン含有ガスとして、例えばオルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４。ＴＥＯＳとも呼ぶ。）ガスが用いられる。
【００４１】
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一処理ガス供給系２４３（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
【００４２】
更には、第一ガス供給源２４３ｂを、第一処理ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
【００４３】
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４４ａの上流には、上流方向から順に、反応ガス供給源２４４ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４４ｄが設けられている。反応ガスをプラズマ状態とする場合には、バルブ２４４ｄの下流にプラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４４ｅを設ける。
【００４４】
そして、第二ガス供給管２４４ａからは、反応ガスが、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。反応ガスはＲＰＵ２４４ｅによりプラズマ状態とされる。  
【００４５】
反応ガスは、処理ガスの一つであり、酸素ガスである。酸素ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。  
【００４６】
主に、第二ガス供給管２４４ａ、ＭＦＣ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、ＲＰＵ２４４ｅにより、反応ガス供給系２４４が構成される。なお、反応ガス供給系２４４は、反応ガス供給源２４４ｂ、後述する希釈ガス供給系を含めて考えてもよい。  
【００４７】
第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、希釈ガス供給管２４５ａの下流端が接続されている。希釈ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、希釈ガス供給源２４５ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。そして、希釈ガス供給管２４５ａからは、希釈ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。後述するように、希釈ガスの量を調整することで、犠牲膜中の不純物の量を調整可能としている。  
【００４８】
希釈ガスは、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスまたは窒素（Ｎ２）ガスを用いることができる。窒素はＡｒに比べてシリコンとの結合度が高く、後の犠牲膜の改質処理にて脱離しにくいので、より良くはＡｒガスを用いるのが望ましい。  
【００４９】
主に、希釈ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄにより、希釈ガス供給系が構成される。なお、希釈ガス供給系は、希釈ガス供給源２４５ｂ、第二ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４４ｅを含めて考えてもよい。また、希釈ガス供給系は、第二ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
【００５０】
（排気部）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気系は、処理空間２０５の雰囲気を排気する排気系２６１で主に構成される。
【００５１】
排気系２６１は、処理空間２０５に接続される排気管２６１ａを有する。排気管２６１ａは、処理空間２０５に連通するよう設けられる。排気管２６１ａには、処理空間２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６１ｃ、処理空間２０５の圧力を計測する圧力検出部２６１ｄが設けられる。ＡＰＣ２６１ｃは開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、後述するコントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６１ａのコンダクタンスを調整する。また、排気管２６１ａにおいてＡＰＣ２６１ｃの上流側にはバルブ２６１ｂが設けられる。排気管２６１とバルブ２６１ｂ、ＡＰＣ２６１ｃ、圧力検出部２６１ｄをまとめて処理室排気系２６１と呼ぶ。
【００５２】
排気管２６１ａの下流側には、ＤＰ（Ｄｒｙ  Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６１ａを介して、処理空間２０５の雰囲気を排気する。
【００５３】
（コントローラ）
基板処理装置２００は、基板処理装置２００の各部の動作を制御するコントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図４に記載のように、演算部（ＣＰＵ）２８０ａ、一時記憶部２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、送受信部２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、送受信部２８０ｄを介して基板処理装置２００の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成してもよいし、汎用のコンピュータとして構成してもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ  Ｆｌａｓｈ  Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）２８２を用意し、外部記憶装置２８２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすることにより、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用いても良いし、上位装置２７０から送受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。また、キーボードやタッチパネル等の入出力装置２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしても良い。
【００５４】
なお、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００５５】
（基板処理工程）
次に、半導体製造工程の一工程として、上述した構成の基板処理装置２００を用いて基板１００上に犠牲膜１０４を形成する工程を説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
【００５６】
更には、犠牲膜１０４を改質する工程について説明する。犠牲膜１０４を改質する装置は、例えば並行平板方式の装置のような一般的なプラズマ処理装置であればよいので、装置の説明を省略する。
【００５７】
（犠牲膜形成工程）
ここでは、図３に記載の基板処理装置２００を用いる。第一処理ガスとしてＴＥＯＳガスを用い、第二処理ガスとしてＯ２ガスを用いる。以下に具体例を説明する。
【００５８】
（基板搬入載置工程） 
基板載置台２１２を基板１００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させ、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。これらの動作と並行して、搬送空間２０６の雰囲気を排気し、隣接する真空搬送室（図示せず）と同圧、あるいは隣接する真空搬送室の圧力よりも低い圧力とする。
【００５９】
続いて、ゲートバルブ１４９を開いて、搬送空間２０６を隣接する真空搬送室と連通させる。そして、この真空搬送室から図示しない真空搬送ロボット用いて基板１００を搬送空間２０６に搬入する。
【００６０】
搬入された基板１００は、図１（ａ）に記載されている状態である。そのため、基板１００には、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。
【００６１】
（基板処理ポジション移動工程）
所定の時間経過後、基板載置台２１２を上昇させ、基板載置面２１１上に基板１００を載置し、さらに図３のように、基板処理ポジションまで上昇させる。
【００６２】
（犠牲膜の成膜工程）   
続いて、犠牲膜１０４の成膜工程について説明する。
【００６３】
（処理ガス供給工程）
基板載置台２１２が基板処理ポジションに移動したら、排気管２６２を介して処理室２０４の雰囲気を排気して、処理空間２０４の圧力を調整する。
【００６４】
所定の圧力に調整しつつ、基板１００の温度が所定の温度、例えば５００℃から６００℃に到達したら、第一ガス供給系２４３からはプラズマ状態ではない、ノンプラズマ状態のＴＥＯＳガスを供給する。それと並行して、第二ガス供給系２４４からプラズマ状態のＯ２ガスを供給する。Ｏ２ガスは、ＲＰＵ２４４ｅによってプラズマ状態となる。ノンプラズマ状態のＴＥＯＳガスとプラズマ状態の酸素ガスは、バッファ空間２３４、処理空間２０４で反応し、それによって生成された反応物が基板１００上に堆積され、図５のような犠牲膜１０４を形成する。
【００６５】
図５に記載のように、形成される犠牲膜１０４は、ＴＥＯＳガスに含まれるシリコンおよび炭素成分と、Ｏ２ガスの酸素成分とを含む、炭素含有ＳｉＯ膜である。なお、第一処理ガスとして、シリコン成分およびボロン成分を含むガスを用いてもよい。この場合、図５においては、炭素成分の替わりにボロン成分を含むボロン含有ＳｉＯ膜が形成される。
【００６６】
ＴＥＯＳガスはプラズマレベルまで分解されていない。故に、後述する比較例のように炭素成分の気化する量が少ないため、気化して処理空間２０５から排気する量が少ない。すなわち成膜時、処理空間２０５には多くの炭素成分が存在する。したがって、犠牲膜１０４には多くの炭素成分が含有される。
【００６７】
所定時間経過し、所望膜厚の炭素含有ＳｉＯ膜が形成されたら、各処理ガスの供給を停止する。
【００６８】
（基板搬出工程）
所望の膜厚の犠牲膜が形成されたら、基板載置台２１２を下降させ、基板１００を搬送ポジションに移動する。搬送ポジションに移動後、搬送空間２０６から基板１００を搬出する。
【００６９】
（犠牲膜の改質工程）
続いて、形成した犠牲膜１０４を改質する工程を説明する。犠牲膜の改質工程は、例えば並行平板方式の一般的なプラズマ枚葉装置で行われる。そのため、装置の説明は省略する。
【００７０】
最初に、プラズマ枚葉装置の処理室に基板１００を搬入する。搬入したら、図６に記載のように、酸素成分を含む酸素含有ガスをプラズマ状態とし、犠牲膜１０４に照射する。
【００７１】
照射されたプラズマ中の酸素成分と、犠牲膜１０４中の炭素成分とが反応し、炭素成分を脱離させる。その際に、炭素成分が脱離した個所が空孔１１２となる。このようにして、犠牲膜１０４は空孔１１２を含む膜である改質膜１１３に改質される。
【００７２】
なお、脱離した炭素成分はプラズマ中の酸素成分と反応してＣＯ２ガスとなり、排気される。
【００７３】
所定時間プラズマ処理をしたら、プラズマ枚葉装置から基板１００を搬出する。
【００７４】
以上のように、多くの空孔１１２を形成することで、犠牲膜１０４の膜密度を低下させ、強度を低下させる。犠牲膜１０４の強度が低下されたので、犠牲膜１０４のウエットエッチングレートを高くできる。
【００７５】
次に、第一ガス供給管２３４ａをＲＰＵ２４４ｅの下流で合流する理由を説明する。
まず比較例として、第一ガス供給管２３４ａがＲＰＵ２４４ｅの上流で接続される場合の問題点を説明する。
【００７６】
図７を用いて比較例で形成した犠牲膜１２０を説明する。
比較例では、第一ガス供給管２３４ａがＲＰＵ２４４ｅの上流に接続されている。そのため、第一処理ガスであるＴＥＯＳはＲＰＵ２４４ｅを介して処理空間２０５に供給される。犠牲膜１２０を形成する際は、第一処理ガスと第二処理ガスとを反応させるため、第一処理ガスと並行して第二処理ガスを供給している。
【００７７】
したがって、ＲＰＵ２４４ｅを第一処理ガス、第二処理ガスが通過する際は、両方のガスがプラズマ状態となり、分解される。そのため、バッファ空間２３４では、シリコン成分、炭素成分、酸素成分が分解された状態で均一に存在する。
【００７８】
この場合、炭素成分の一部は酸素成分と反応してＣＯ２ガスとなり、犠牲膜の形成に寄与しない。したがって、比較例の犠牲膜は、図５の本実施形態の状態に比べて、図７のように炭素成分の量が少なくなってしまう。そうすると、前述のように改質して炭素成分を脱離させ図８のように改質膜１２２を形成したとしても空孔１２１の量は少ない。
【００７９】
以上のように、比較例では少量の空孔１２１を形成するに過ぎないので、犠牲膜１２１の膜密度を低下させることが困難である。すなわち、ウエットエッチングレートを高くできない。
【００８０】
また、比較例では、プラズマによって各成分に分解した後に再結合して炭素含有ＳｉＯ膜を形成するので、各成分間の結合度が高くなる。その場合、改質工程において炭素成分を除去するためには、高エネルギー状態の酸素プラズマを供給する必要がある。高エネルギー状態のプラズマを生成するには、それに対応する電極等を新たに準備する必要があり、コスト増につながることから、望ましくない。
【００８１】
一方、本実施形態では第一ガス供給管２３４ａをＲＰＵ２４４ｅの下流に設けている。このようにすると、第一処理ガスはＲＰＵ２４４ｅで分解されないので、処理空間２０５では、シリコン成分と炭素成分の結合を維持しつつ、酸素プラズマと反応する。そのため、多くの炭素成分が犠牲膜に混入される。したがって、後の改質工程にて多くの空孔を形成でき、ウエットエッチングレートを高くできる。
【００８２】
また、本実施形態では希釈ガスの供給量を調整可能としている。調整することで含有する炭素の量を調整できる。
【００８３】
具体的には、希釈ガスの供給量を多くすると、希釈ガスと酸素プラズマの衝突回数が増加して失活量が多くなり、ＣＯ２ガスが生成されにくい。基板１００に多くの炭素成分が供給されるので、犠牲膜１０４中の炭素成分の量が多くなる。したがって、ウエットエッチングレートを高くできる。
【００８４】
一方、希釈ガスの供給量を少なくすると、希釈ガスと酸素プラズマの衝突回数が少なく、プラズマは高いエネルギーを維持できるため、ＣＯ２ガスを生成しやすい。すなわち、多くの炭素成分が気体となって排出される。したがって、犠牲膜１０４中の炭素成分の量は少なくなり、ウエットエッチングレートを低くできる。
【００８５】
このようにして希釈ガスの供給量を調整することで、ウエットエッチングレートを調整できる。したがって、ウエットエッチングする際のエッチング液濃度を最適な条件にすることができる。
【００８６】
希釈ガスとしては、ＡｒガスまたはＮ２ガスを用いることができるが、より良くはＡｒガスを使用する。犠牲膜１０４を形成する際、希釈ガスの成分が炭素含有ＳｉＯ膜の膜中に含有する可能性がある。希釈ガスがＮ２ガスである場合、Ｎ成分はシリコンとの結合度が高くなる性質を有するので、窒素が結合された炭素含有ＳｉＯが形成される。結合度の高い膜が形成されるので、ウエットエッチングレートが低くなってしまう恐れがある。
【００８７】
Ａｒガスはシリコンとの結合度が強くないので、炭素含有ＳｉＯ膜中に取り込まれることが無い。すなわち、Ｎ２ガス使用する場合に比べて、高いウエットエッチングレートとすることができる。
【００８８】
以上に、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８９】
例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理において、第一元素含有ガス（第一処理ガス）としてＴＥＯＳガスを用い、第二元素含有ガス（第二処理ガス）として酸素ガスを用いてＳｉＯ膜を形成する場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、第一処理ガスとしては不純物を含むものであればよい。
【符号の説明】
【００９０】
１００・・・基板
１０１・・・制御電極
１０２・・・台座
１０３・・・対向電極
１０４・・・犠牲膜
２００…基板処理装置
２８０…コントローラ
【図１】
2020053469.tif 000003
【図２】
2020053469.tif 000004
【図３】
2020053469.tif 000005
【図４】
2020053469.tif 000006
【図５】
2020053469.tif 000007
【図６】
2020053469.tif 000008
【図７】
2020053469.tif 000009
【図８】
2020053469.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月19日(2019.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御電極、台座、対向電極を有する基板を処理室に搬入する工程と、  第一ガス供給管から前記処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管から前記処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する工程と、  を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記不純物は、炭素またはボロンである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
さらに、  前記第二ガス供給管には希釈ガスを供給する希釈ガス供給管が接続され、前記犠牲膜を形成する工程では、前記希釈ガスの供給量を制御する  請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記希釈ガスはアルゴンガスである請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
更に、前記犠牲膜を形成した後、前記犠牲膜の不純物を脱離して改質する工程と、前記改質する工程の後、前記犠牲膜上に可動電極を形成する工程と、前記可動電極を形成する工程の後、前記犠牲膜を除去する工程と、を有する請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第二ガス供給部にはプラズマ生成部が設けられ、前記第一ガス供給管は前記プラズマ生成部の下流で前記第二ガス供給部と合流する請求項１から請求項５のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
処理室内に設けられ、制御電極、台座、対向電極を有する基板を支持する基板支持部と、不純物およびシリコンを含む第一処理ガスを供給可能とし、前記処理室に連通するよう構成される第一ガス供給管と、  酸素を含む第二処理ガスを供給可能とし、プラズマ生成部が設けられると共に前記処理室に連通するよう構成される第二ガス供給管と、前記第一ガス供給管から前記処理室にノンプラズマ状態の前記第一処理ガスを供給すると共に、前記第二ガス供給管から前記処理室にプラズマ状態の前記第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成するよう制御する制御部と、  を有する基板処理装置。
【請求項８】
制御電極、台座、対向電極を有する基板を処理室に搬入する手順と、  第一ガス供給管から前記処理室に不純物およびシリコンを含むノンプラズマ状態の第一処理ガスを供給すると共に、第二ガス供給管から前記処理室に酸素を含むプラズマ状態の第二処理ガスを供給して、前記制御電極、前記台座、前記対向電極上に、前記不純物を含む犠牲膜を形成する手順と、  をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】主に、希釈ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄにより、希釈ガス供給系が構成される。なお、希釈ガス供給系は、希釈ガス供給源２４５ｂ、第二ガス供給管２４４ａ、ＲＰＵ２４４ｅを含めて考えてもよい。また、希釈ガス供給系は、第二ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】（処理ガス供給工程）  基板載置台２１２が基板処理ポジションに移動したら、排気管２６２を介して処理室２０４の雰囲気を排気して、処理空間２０５の圧力を調整する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】以上のように、比較例では少量の空孔１２１を形成するに過ぎないので、犠牲膜１２０の膜密度を低下させることが困難である。すなわち、ウエットエッチングレートを高くできない。