(57)【要約】【課題】  低圧力、低酸素濃度条件でのプラズマ酸化処理の長所を維持しながら、膜厚のパターン疎密依存性が少なく、均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成する。【解決手段】プラズマ処理装置の処理室内に、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を配置する工程と、処理ガスのプラズマを形成し、被処理体表面のシリコンに処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成する工程とを含み、シリコン酸化膜を形成する工程は、処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件でプラズマを形成するとともに、処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させた状態で、プラズマにより被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置の処理室内に、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を配置する工程と、
処理ガスのプラズマを形成し、被処理体表面のシリコンに処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件で前記プラズマを形成するとともに、
前記処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させて、前記プラズマを前記貫通開口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成することを特徴とする、シリコン酸化膜の形成方法。
【請求項２】
前記処理ガス中の酸素の割合が０．５％以上１０％以下である、請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項３】
前記処理圧力が、６．６Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下である、請求項１または請求項２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項４】
前記処理ガスは、水素を０．１％以上１０％以下の割合で含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項５】
処理ガスのプラズマを形成してシリコン酸化膜を形成する際、処理温度が２００℃以上８００℃以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項６】
前記プラズマは、前記処理ガスが、複数のスロットを有する平面アンテナにより透過板を介して前記処理室内に導入されるマイクロ波によって励起されて形成されるマイクロ波励起プラズマである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項７】
前記貫通開口を有する部材と前記透過板との距離が、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項６に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項８】
前記貫通開口の孔径が２．５ｍｍ以上１２ｍｍ以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項９】
前記貫通開口を通過する前記プラズマの電子温度は０．７ｅＶ以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１０】
前記貫通開口の開口率が、１０％以上２０％以下である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１１】
前記処理室内に配置された被処理体と前記貫通開口を有する部材との距離が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１２】
少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を処理するための真空排気可能な処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記被処理体表面のシリコンに前記処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成するプラズマ供給源と、
前記処理室内を排気してその中の圧力を調整する排気装置と、
前記処理ガス供給部、前記プラズマ供給源および前記排気装置を制御する制御部と
を具備し、
前記処理室内のプラズマ発生領域と前記処理室内に配置された被処理体との間に、前記処理室内を区画する複数の貫通開口を有する部材を配置し、
前記制御部は、前記処理ガス供給部、前記プラズマ供給源および前記排気装置を制御して、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件の前記プラズマを生成して該プラズマを前記貫通開口を有する部材の貫通口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成するように制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
コンピュータ上で動作し、処理容器を有するプラズマ処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
プラズマ処理装置の処理室内に、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を配置する工程と、
処理ガスのプラズマを形成し、被処理体表面のシリコンに処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件で前記プラズマを形成するとともに、
前記処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させて、前記プラズマを前記貫通開口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜の形成方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン酸化膜の形成方法に関し、詳細には、例えば、各種半導体装置の製造過程で絶縁膜としてのシリコン酸化膜を形成する場合などに適用可能なシリコン酸化膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体装置の製造過程では、例えばトランジスタのゲート絶縁膜等の絶縁膜としてＳｉＯ２などのシリコン酸化膜の形成が行なわれている。このようなシリコン酸化膜を形成する方法としては、酸化炉やＲＴＰ（Rapid Thermal Process）装置を用いる熱酸化処理と、プラズマ処理装置を用いるプラズマ酸化処理に大別される。例えば、熱酸化処理の一つである酸化炉によるウエット酸化処理では、８００℃超の温度にシリコン基板を加熱し、酸素と水素を燃焼して水蒸気（Ｈ２Ｏ）を生成するＷＶＧ（Water Vapor Generator）装置を用いて酸化雰囲気に曝すことによりシリコン表面を酸化させてシリコン酸化膜を形成する。
【０００３】
一方、プラズマ酸化処理としては、アルゴンガスと酸素ガスを含み、酸素の流量比率が約１％の処理ガスを用い、１３３．３Ｐａのチャンバー内圧力で形成されたマイクロ波励起プラズマをシリコン表面に作用させてプラズマ酸化処理を行なうことにより、膜厚のコントロールが容易で良質なシリコン酸化膜を形成できる酸化膜形成方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
熱酸化処理は、良質なシリコン酸化膜を形成できる方法であると考えられている。しかし、８００℃超の高温で行なわれる処理であることから、酸化レートが高く、過剰の膜厚が形成されてしまうことから極薄膜に形成する場合の制御が困難であるとともに、例えば凹凸を有するシリコンのコーナーにも大きな丸み形状が形成され、その程度を制御することが難しい。さらに、サーマルバジェットが増大し、熱応力によってシリコン基板に歪みなどを生じさせてしまうという問題があった。それに対して、上記特許文献１のプラズマ酸化処理では、処理温度が４００℃前後で低温処理されるため、熱酸化処理におけるサーマルバジェットの増大や基板の歪みなどの問題を回避することができる。また、処理圧力１３３．３Ｐａ程度、処理ガス中のＯ２流量１％の条件（説明の便宜上、「低圧力、低酸素濃度条件」という）でプラズマ処理を行なうことによって、高い酸化レートが得られるとともに、凹凸を有するシリコン表面を酸化した場合にシリコン角部に形成される丸み形状を最適な形状に制御でき、かつ凹凸表面に極薄膜のシリコン酸化膜を形成できるので、この部位からのリーク電流を抑制できるという長所を有している。
【０００５】
しかし、上記低圧力・低酸素濃度条件でプラズマ酸化処理をすると、被処理体表面に形成されたライン＆スペースなどのパターンに疎密がある場合には、密の部位で酸素分圧が低くなることにより、パターンが疎の部位と密の部位とでシリコン酸化膜の形成速度に差が生じてしまい、密の部位においてシリコンに形成される膜厚が薄くなり、均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成することができないという課題があった。凹凸形状を有するシリコン表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚が部位により異なると、これを絶縁膜として用いる半導体装置の信頼性を低下させる一因になる。
【特許文献１】ＷＯ２００４／００８５１９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の目的は、低圧力、低酸素濃度条件でのプラズマ酸化処理の長所を維持しながら、膜厚のパターン依存性が少なく、凹凸形状の表面に均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成することが可能なシリコン酸化膜の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、プラズマ処理装置の処理室内に、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を配置する工程と、
処理ガスのプラズマを形成し、被処理体表面のシリコンに処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件で前記プラズマを形成するとともに、
前記処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させて、前記プラズマを前記貫通開口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成することを特徴とする、シリコン酸化膜の形成方法を提供する。
【０００８】
上記第１の観点において、前記処理ガス中の酸素の割合が０．５％以上１０％以下であることが好ましい。
また、前記処理圧力が、６．６Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下であることが好ましい。
さらに、前記処理ガスは、水素を０．１％以上１０％以下の割合で含むことが好ましい。
また、処理ガスのプラズマを形成してシリコン酸化膜を形成する際、処理温度が２００℃以上８００℃以下であることが好ましい。
【０００９】
また、前記プラズマは、前記処理ガスが、複数のスロットを有する平面アンテナにより透過板を介して前記処理室内に導入されるマイクロ波によって励起されて形成されるマイクロ波励起プラズマであることが好ましい。この場合に、前記貫通開口を有する部材と前記透過板との距離が、２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、前記貫通開口の孔径が２．５ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。
さらに、前記貫通開口を通過する前記プラズマの電子温度は０．７ｅＶ以下であることが好ましい。
さらにまた、前記貫通開口の開口率が、１０％以上２０％以下であることが好ましい。
さらにまた、前記処理室内に配置された被処理体と前記貫通開口を有する部材との距離が３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２の観点は、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を処理するための真空排気可能な処理室と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理室内で前記処理ガスのプラズマを発生させ、前記被処理体表面のシリコンに前記処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成するプラズマ供給源と、
前記処理室内を排気してその中の圧力を調整する排気装置と、
前記処理ガス供給部、前記プラズマ供給源および前記排気装置を制御する制御部と
を具備し、
前記処理室内のプラズマ発生領域と前記処理室内に配置された被処理体との間に、前記処理室内を区画する複数の貫通開口を有する部材を配置し、
前記制御部は、前記処理ガス供給部、前記プラズマ供給源および前記排気装置を制御して、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件の前記プラズマを生成して該プラズマを前記貫通開口を有する部材の貫通口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成するように制御することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第３の観点は、コンピュータ上で動作し、処理容器を有するプラズマ処理装置を制御するプログラムが記憶された記憶媒体であって、
前記プログラムは、実行時に、
プラズマ処理装置の処理室内に、少なくとも表面がシリコンで構成され表面に凹凸パターンを有する被処理体を配置する工程と、
処理ガスのプラズマを形成し、被処理体表面のシリコンに処理ガスのプラズマを作用させて酸化させ、シリコン酸化膜を形成する工程と、を含み、
前記シリコン酸化膜を形成する工程は、前記処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件で前記プラズマを形成するとともに、
前記処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させて、前記プラズマを前記貫通開口を介して被処理体へ導き、被処理体のシリコンを酸化してシリコン酸化膜を形成するシリコン酸化膜の形成方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理ガス中の酸素の割合が０．１％以上１０％以下で、かつ圧力が０．１３３Ｐａ以上１３３．３Ｐａ以下の条件でプラズマを形成するとともに、処理室内のプラズマ発生領域と被処理体との間に複数の貫通開口を有する部材を介在させて処理を行なうことにより、低圧力、低酸素濃度条件でのプラズマ酸化処理の長所である高酸化レート、パターン肩部の丸み形成などの特徴を損なうことなく、パターンの疎密による膜厚差を改善し、均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成することができる。従って、この方法により得られたシリコン酸化膜を絶縁膜として使用する半導体装置に良好な電気的特性を付与できる。また、本発明のシリコン酸化膜の形成方法では、被処理体表面に形成されたパターンの疎密に影響されることなく、均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成できることから、これを絶縁膜として用いる半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、適宜添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。図１は、本発明のシリコン酸化膜の形成方法の実施に適したプラズマ処理装置の一例を模式的に示す断面図である。このプラズマ処理装置は、複数のスロットを有する平面アンテナ、特にＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ被処理体近傍で１．２ｅＶ以下の低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るＲＬＳＡマイクロ波プラズマ処理装置として構成されており、例えば、トランジスタのゲート絶縁膜をはじめとする各種半導体装置における絶縁膜の形成に好適に用いられる。
【００１４】
上記プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、接地された略円筒状のチャンバー１を有している。チャンバー１の底壁１ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁１ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出する排気室１１が設けられている。
【００１５】
チャンバー１内には被処理体である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す）を水平に支持するためのＡｌＮ等のセラミックスからなるサセプタ２が設けられている。このサセプタ２は、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状のＡｌＮ等のセラミックスからなる支持部材３により支持されている。サセプタ２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング４が設けられている。また、サセプタ２には抵抗加熱型のヒータ５が埋め込まれており、このヒータ５はヒータ電源６から給電されることによりサセプタ２を加熱して、その熱で被処理体であるウエハＷを加熱する。このとき、例えば室温から１０００℃までの範囲で温度制御可能となっている。なお、チャンバー１の内周には、石英からなる円筒状のライナー７が設けられている。また、サセプタ２の外周側には、チャンバー１内を均一排気するため、多数の排気孔８ａを有する石英等のバッフルプレート８が環状に設けられ、このバッフルプレート８は、複数の支柱９により支持されている。これによって、チャンバ内は金属汚染が発生しにくい清浄な環境に維持される。
【００１６】
サセプタ２には、ウエハＷを支持して昇降させるためのウエハ支持ピン（図示せず）がサセプタ２の表面に対して突没可能に設けられている。
【００１７】
サセプタ２の上方には、プラズマ中の活性種のうち、イオンのエネルギーを減衰させて通過させるための複数の貫通孔を有するプレート６０が配備されている。このプレート６０は、例えば石英や、サファイヤ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスの誘電体や、シリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン等により構成することができる。なお、本実施形態では不純物が数十ｐｐｍ以下レベルの高純度石英を使用したが、他の材質として、例えば窒化珪素、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン等の高純度材を用いることが好ましい。そして、プレート６０は、その外周部が、チャンバー１内のライナー７から内側に向けて全周にわたって突起した支持部７０と係合することにより支持されている。なお、このプレート６０は、プラズマ中のイオンなどの活性種のエネルギーを減衰させるように作用するものである。これにより、ウエハ近傍でのプラズマの電子温度は０．７ｅＶ以下に制御されるので、プラズマダメージを低減できる。
【００１８】
プレート６０の取付け位置は、ウエハＷに近接した位置が好ましく、プレート６０の下端とウエハＷとの距離は、例えば３〜２０ｍｍが好ましく、１０ｍｍ程度とすることがより好ましい。この場合、プレート６０の上端と透過板２８（後述）の下端との距離は、例えば２０〜５０ｍｍが好ましい。
【００１９】
プレート６０には、複数の貫通孔６０ａが形成されている。図２（ａ），（ｂ）は、プレート６０の詳細を示す図面である。図２（ａ）は、プレート６０を上から見た状態を示しており、図２（ｂ）は、プレート６０の要部断面を示している。
【００２０】
プレート６０の貫通孔６０ａは、図２（ａ）中、破線で示すウエハＷの載置領域に対向して貫通孔６０ａの配設領域が若干大きくなるように略均等に配置されている。具体的には、例えば図２（ａ）では、３００ｍｍ径のウエハＷに対して貫通孔６０ａの配置領域の外延を結ぶ円の直径に相当する長さＬが、ウエハＷの周縁より、略５〜３０ｍｍ外側に拡大して貫通孔６０ａが配設されている。なお、貫通孔６０ａをプレート６０の全面に配設することもできる。
【００２１】
貫通孔６０ａの径Ｄ１は、任意に設定することが可能であり、例えば、２．５ｍｍ、５ｍｍまたは１０ｍｍ程度に設定される。プレート６０内で貫通孔６０ａの位置により孔の大きさを変化させてもよい。この径Ｄ１が小さすぎるとラジカルが通過しにくくなり、径Ｄ１が大きすぎると貫通孔６０ａがないことと同じになるので、径Ｄ１は２〜１５ｍｍが好ましい。また、貫通孔６０ａの配置も、例えば同心円状、放射状、螺旋状等の任意の配列を選択できる。なお、プレート６０の厚さ（Ｔ１）は、設置強度等を考慮すると、例えば２〜２０ｍｍ程度が好ましく、３〜８ｍｍ程度に設定することがより好ましい。
【００２２】
このプレート６０は、プラズマ中のイオンなどの活性種のエネルギーを減衰させるエネルギー減衰手段として作用する。
すなわち、誘電体のプレート６０を配備することにより、主にプラズマ中のラジカルを通過させ、エネルギーの大きなイオン例えばＡｒイオンやＯ２＋イオンなどのエネルギーを減衰させることが可能になる。この目的の為には、後述するように、プレート６０の貫通孔６０ａの開口面積、貫通孔６０ａの径Ｄ１、さらには貫通孔６０ａの形状や配置、プレート６０の厚さＴ１（つまり、壁６０ｂの高さ）、プレート６０の設置位置（ウエハＷからの距離）などを総合的に考慮することが好ましい。その一例として、貫通孔６０ａの孔径を２．５〜１２ｍｍとした場合、プレート６０上のウエハＷに対応する領域内で、ウエハＷの面積に対する貫通孔６０ａの合計の開口面積比率が１０〜５０％となるようにすることが好ましい。
【００２３】
チャンバー１の側壁には環状をなすガス導入部材１５が設けられており、このガス導入部材１５にはガス供給系１６が接続されている。なお、ガス導入部材はシャワー状に配置してもよい。このガス供給系１６は、例えばＡｒガス供給源１７、Ｏ２ガス供給源１８およびＨ２ガス供給源１９を有しており、これらガスが、それぞれガスライン２０を介してガス導入部材１５に至り、ガス導入部材１５からチャンバー１内に導入される。ガスライン２０の各々には、マスフローコントローラ２１およびその前後の開閉バルブ２２が設けられている。なお、前記Ａｒガスに代えて、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｅなどの希ガスを用いることもできる。
【００２４】
上記排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。そしてこの排気装置２４を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気される。これによりチャンバー１内は所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。
【００２５】
チャンバー１の側壁には、プラズマ処理装置１００に隣接する搬送室（図示せず）との間でウエハＷの搬入出を行なうための搬入出口２５と、この搬入出口２５を開閉するゲートバルブ２６とが設けられている。
【００２６】
チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部の周縁部に沿ってリング状の支持部２７が設けられており、この支持部２７に誘電体、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過する透過板２８がシール部材２９を介して気密に設けられている。したがって、チャンバー１内は気密に保持される。
【００２７】
透過板２８の上方には、サセプタ２と対向するように、円板状の平面アンテナ板３１が設けられている。この平面アンテナ板３１はチャンバー１の側壁上端に係止されている。平面アンテナ板３１は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板またはアルミニウム板などの導電性材料からなり、マイクロ波を放射するための多数のスロット状のマイクロ波放射孔３２が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。マイクロ波放射孔３２は、例えば図３に示すように長い形状をなすものが対をなし、典型的には対をなすマイクロ波放射孔３２同士が「Ｔ」字状に配置され、これらの対が複数、同心円状に配置されている。マイクロ波放射孔３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定され、例えばマイクロ波放射孔３２の間隔は、λｇ／４、λｇ／２またはλｇとなるように配置される。なお、図３において、同心円状に形成された隣接する一対のマイクロ波放射孔３２同士の間隔をΔｒで示している。また、マイクロ波放射孔３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。
【００２８】
この平面アンテナ板３１の上面には、真空よりも大きい誘電率を有する遅波材３３が設けられている。この遅波材３３は、例えば石英やＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ板３１と透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ板３１との間は、それぞれ密着しているが、離間させてもよい。
【００２９】
チャンバー１の上面には、これら平面アンテナ板３１および遅波材３３を覆うように、例えばアルミニウムやステンレス鋼等の金属材からなるシールド蓋体３４が設けられている。また、シールド蓋体３４は、導波路の一部として機能し、マイクロ波を均一に伝播させる。チャンバー１の上面とシールド蓋体３４とはシール部材３５によりシールされている。シールド蓋体３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、シールド蓋体３４、遅波材３３、平面アンテナ板３１、透過板２８を冷却するようになっている。なお、シールド蓋体３４は接地されている。
【００３０】
シールド蓋体３４の上壁の中央には、開口部３６が形成されており、この開口部には導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ板３１へ伝播されるようになっている。マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。
【００３１】
導波管３７は、上記シールド蓋体３４の開口部３６から上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、内導体４１は、その下端部において平面アンテナ板３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ板３１へ放射状に効率よく均一に伝播される。
【００３２】
プラズマ処理装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、工程管理者がプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行なうキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース５１が接続されている。
【００３３】
また、プロセスコントローラ５０には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部５２が接続されている。
【００３４】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリーなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３５】
このように構成されたプラズマ処理装置１００は、８００℃以下好ましくは５００℃以下の低い温度でもダメージフリーなプラズマ処理により、良質な膜を形成できるとともに、プラズマ均一性に優れており、プロセスの均一性を実現できる。
【００３６】
このプラズマ処理装置１００は、例えば、トランジスタのゲート絶縁膜としてのシリコン酸化膜、またはシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を窒化してシリコン酸窒化膜を形成する場合や、半導体装置の製造過程で素子分離技術として利用されているシャロートレンチアイソレーション（Shallow Trench Isolation；ＳＴＩ）においてトレンチ内に酸化膜を形成する場合などに、好適に利用可能なものである。
【００３７】
ここでは、プラズマ処理装置１００を用いたシリコン酸化膜形成方法について説明する。まず、ゲートバルブ２６を開にして搬入出口２５から例えばトレンチなどの凹部が形成されたウエハＷをチャンバー１内に搬入し、サセプタ２上に載置する。そして、ガス供給系１６のＡｒガス供給源１７およびＯ２ガス供給源１８等から、Ａｒガス、Ｏ２ガス等を所定の流量でガス導入部材１５を介してチャンバー１内に導入し、チャンバー内圧力およびサセプタ温度を処理条件に調整する。この処理条件として、処理ガス中の酸素の割合は、例えば０．１〜１０％が好ましく、０．５〜１０％とすることがより好ましく、０．５〜５％が望ましい。処理ガスの流量は、Ａｒガス：１０〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス：１〜５００ｍＬ／ｍｉｎの範囲から、全ガス流量に対する酸素の割合が上記値となるように選択することができる。
また、処理圧力は、０．１３３〜１３３．３Ｐａが好ましく、６．６〜１３３．３Ｐａがより好ましい。
また、処理温度は２００℃〜８００℃の範囲から選択でき、４００℃〜５００℃が好ましい。
【００３８】
また、Ａｒガス供給源１７およびＯ２ガス供給源１８からのＡｒガスおよびＯ２ガスに加え、Ｈ２ガス供給源１９からＨ２ガスを所定比率で導入することができる。Ｈ２ガスを供給することにより、プラズマ酸化処理における酸化レートを向上させることができる。これは、Ｈ２ガスを供給することでＯＨラジカルが生成され、これが酸化レート向上に寄与するためである。この場合、Ｈ２の割合は、処理ガス全体の量に対して０．１〜１０％となるようにすることが好ましく、０．１〜５％がより好ましく、０．１〜２％が望ましい。
【００３９】
次いで、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導く。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通って平面アンテナ板３１に供給され、平面アンテナ板３１からマイクロ波透過板２８を経てチャンバー１内におけるウエハＷの上方空間に放射される。マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝播し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ板３１に向けて伝播されていく。この際、マイクロ波発生装置３９のパワー密度は０．４１〜４．１９Ｗ／ｃｍ２、パワーは０．５〜５ｋＷとすることが好ましい。
【００４０】
平面アンテナ板３１からマイクロ波透過板２８を経てチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内で電磁界が形成され、Ａｒガス、Ｏ２ガス等がプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷに形成された凹部内に露出したシリコン表面を酸化する。このマイクロ波プラズマは、マイクロ波が平面アンテナ板３１の多数のマイクロ波放射孔３２から放射されることにより、略１×１０１０〜５×１０１２／ｃｍ３の高密度で、かつウエハＷ近傍では、略１．５ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなる。このようにして形成されるマイクロ波プラズマは、イオン等によるプラズマダメージが少ないものであるが、プレート６０を設けたことにより、プレート６０の上に形成されるプラズマがウエハＷ側へ通過する際に、プラズマ中のイオン等のエネルギーを減衰せしめ、プレート６０の下方側では電子温度が１ｅＶ以下、ウエハＷの近傍では０．７ｅＶ以下のマイルドなプラズマが生成されることとなり、プラズマダメージをよりいっそう低減することができる。
このようにウエハＷとマイクロ波透過板２０との間に貫通孔６０ａを有するプレート６０を配置して、プラズマのエネルギを制御することにより、通過した活性種、主としてＯ（１Ｄ２）ラジカルなどの作用によってシリコン中に酸素が導入されてＳｉ−Ｏ結合が形成され、緻密でトラップの少ない良質なシリコン酸化膜が成膜される。また、凹凸形状のシリコン表面に均一な膜厚でコーナー部の丸み形状も良好なシリコン酸化膜を形成できる。
【００４１】
次に、図４を参照しながら、本発明のシリコン酸化膜の形成方法をＳＴＩにおけるトレンチ内部の酸化膜形成へ適用した例について説明を行なう。図４（ａ）〜図４（ｉ）は、ＳＴＩにおけるトレンチの形成とその後で行なわれる酸化膜形成までの工程を図示している。
【００４２】
まず、図４（ａ）および図４（ｂ）において、シリコン基板１０１に例えば熱酸化などの方法によりＳｉＯ２などのシリコン酸化膜１０２を形成する。次に、図４（ｃ）では、シリコン酸化膜１０２上に、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＳｉ３Ｎ４などのシリコン窒化膜１０３を形成する。さらに、図４（ｄ）では、シリコン窒化膜１０３の上に、フォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィー技術によりパターニングしてレジスト層１０４を形成する。
【００４３】
次に、レジスト層１０４をエッチングマスクとし、例えばフロロカーボン系のエッチングガスを用いてシリコン窒化膜１０３とシリコン酸化膜１０２を選択的にエッチングすることにより、レジスト層１０４のパターンに対応してシリコン基板１０１を露出させる［図４（ｅ）］。つまり、シリコン窒化膜１０３により、トレンチのためのマスクパターンが形成される。図４（ｆ）は、例えば酸素などを含む処理ガスを用いた酸素含有プラズマにより、いわゆるアッシング処理を実施し、レジスト層１０４を除去した状態を示す。
【００４４】
図４（ｇ）では、シリコン窒化膜１０３およびシリコン酸化膜１０２をマスクとして、シリコン基板１０１に対し選択的にエッチングを実施することにより、トレンチ１０５を形成する。このエッチングは、例えばＣｌ２、ＨＢｒ、ＳＦ６、ＣＦ４などのハロゲンまたはハロゲン化合物や、Ｏ２などを含むエッチングガスを使用して行なうことができる。
【００４５】
図４（ｈ）は、形成されたウエハＷ上のＳＴＩにおけるエッチング後のウエハＷのトレンチ１０５に対し、シリコン酸化膜を形成する工程を示している。ここでは、低圧力・低酸素濃度条件によるプラズマ酸化処理が行なわれる。このような条件でプラズマ酸化処理を行なうことにより、トレンチ１０５の肩部１０５ａに対応するシリコン部分およびトレンチ１０５の底部コーナー部１０５ｂに対応するシリコン部分に丸みを持たせることができる。このようにトレンチ１０５の肩部１０５ａおよび底部コーナー部１０５ｂのシリコン部分に丸み形状を持たせ、トレンチ１０５の内部に均一な膜厚でシリコン酸化膜１１１を形成することによって、この部位が鋭角に形成されている場合と比較して、リーク電流の発生を抑制することができる。また、シリコンの面方位に依存することなく、トレンチ１０５の内面［側壁部（１１０）面および底部（１００）面］に均一な膜厚でシリコン酸化膜１１１ａ，１１１ｂを形成できる。このような効果は、低圧力・低酸素濃度条件で行なわれるプラズマ酸化処理において、主にプラズマ中でＯ（１Ｄ２）ラジカルが支配的となることによって得られるものと考えられる。
【００４６】
なお、本発明のシリコン酸化膜の形成方法によってシリコン酸化膜１１１を形成した後は、ＳＴＩによる素子分離領域形成の手順に従い、例えばＣＶＤ法によりトレンチ１０５内にＳｉＯ２などの絶縁膜を埋込んだ後、シリコン窒化膜１０３をストッパー層としてＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって研磨を行ない平坦化する。平坦化した後は、エッチングによってシリコン窒化膜１０３および埋込み絶縁膜の上部を除去することにより、素子分離構造を形成できる。
【００４７】
次に、本発明の効果を確認した試験結果について説明を行なう。
本発明のシリコン酸化膜の形成方法を、疎密を持つパターンが形成されたシリコン表面の酸化膜形成に適用した。図５は、下記の条件Ａおよび条件Ｂのプラズマ酸化処理によって、パターン１１０を有するシリコン基板１０１の表面に酸化膜１１１を形成した後のウエハＷの要部の断面構造を模式的に示したものである。
【００４８】
本試験では、図１のプラズマ処理装置１００を用い、下記の条件Ａでプラズマ酸化処理を行ない、シリコン酸化膜を形成後、パターン１１０が疎な部分（疎部）の肩部１１２のコーナー膜厚ａ、側部膜厚ｂおよび底部膜厚ｃ並びにパターンが密な部分（密部）の肩部１１２のコーナー膜厚ａ’、側部膜厚ｂ’および底部膜厚ｃ’について、それぞれ測定を行なった（本発明の実施例）。また、比較例として、プレート６０を具備しない以外は図１のプラズマ処理装置１００と同様の構成を有するプラズマ処理装置を用いて、下記の条件Ｂでプラズマ酸化処理を行ない、各部の膜厚を測定した。なお、パターンの凹部の深さと開口幅との比（アスペクト比）は疎部が１以下であり、密部が２であった。
【００４９】
形成されたシリコン酸化膜について、コーナー膜厚比（膜厚ａ’／膜厚ｂ’）およびパターン１１０の疎密による膜厚差［（膜厚ｃ’／膜厚ｃ）×１００］を測定した。これらの結果を表１に示した。
【００５０】
＜条件Ａ＞・・・プレート６０使用
Ａｒ流量：５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｏ２流量：５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｈ２流量：５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｏ２ガス比率：約１％
処理圧力：１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
マイクロ波パワー：２７５０Ｗ
処理温度：４００℃
処理時間：１８００秒
マイクロ波透過板２８の面積：１０２７ｍｍ２
プレート６０の開口径：１０ｍｍ
【００５１】
＜条件Ｂ＞・・・プレート６０不使用
Ａｒ流量：５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｏ２流量：５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
Ｏ２ガス比率：約１％
処理圧力：１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
マイクロ波パワー：２７５０Ｗ
処理温度：４００℃
処理時間：３６０秒
マイクロ波透過板２８の面積：１０２７ｍｍ２
【００５２】
【表１】
2008109128.tif 000003
【００５３】
表１より、プレート６０を使用してシリコン酸化膜を形成した場合のコーナー膜厚比は１．１６であり、プレート６０を使用しない比較例の１．３４と同様に良好な結果であった。コーナー膜厚比は、パターンの肩部１１２の丸み形状の度合いを示しており、１以上であれば肩部１１２のシリコン１０１の角に丸みが形成されていることを示している。
一方、プレート６０を使用してシリコン酸化膜を形成した場合のパターンの疎密による膜厚差は８１．６％であり、プレート６０を使用しない比較例の６０．４％に比べて良好な値を示した。
【００５４】
このように、プレート６０を備えたプラズマ処理装置１００において、低圧力、低酸素濃度条件でシリコン酸化膜を形成することにより、パターン１１０の肩部１１２のシリコン１０１の角に丸みを形成できるとともに、パターンの疎密による膜厚差を改善できる。そこで、このような効果が得られる理由について考察する。
【００５５】
図６は、プラズマ処理装置１００内で生成するプラズマ中のラジカルであるＯ（１Ｄ２）およびＯ（３Ｐ２）の原子密度と処理圧力との関係について示している。プラズマ形成条件は、Ａｒ流量５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２流量５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）［Ｏ２ガス混合比率約１％］、処理温度４００℃、マイクロ波パワー１５００Ｗ（パワー密度１．２５Ｗ／ｃｍ２）で処理圧力を９０〜６６７Ｐａの間で変化させた。
この図６より、Ｏ（１Ｄ２）密度は、約１３３．３Ｐａ前後でピークとなり、処理圧力が高くなるに従いＯ（３Ｐ２）密度に比べて速やかに減少する傾向がみられる。
【００５６】
図７は、プラズマ中のＯ（１Ｄ２）密度およびＯ（３Ｐ２）密度と処理ガスの流量比率との関係について示している。プラズマ形成条件は、処理圧力１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）、処理温度４００℃、マイクロ波パワー１５００Ｗ（パワー密度１．２５Ｗ／ｃｍ２）とし、Ａｒ流量３００〜５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２流量１〜２００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）［Ｏ２ガス流量比率；ここでは、（Ｏ２／Ａｒ＋Ｏ２）×１００として０．２〜４０％］の間で変化させた。
この図７より、Ｏ（３Ｐ２）密度は、処理ガス中のＯ２流量比率［（Ｏ２／Ａｒ＋Ｏ２）×１００］による影響をほとんど受けないが、Ｏ（１Ｄ２）密度は、処理ガス中のＯ２流量比率が低い程高く、１％前後に急峻なピークが存在することがわかる。
【００５７】
図６および図７から、プレート６０を備えたプラズマ処理装置１００において、１３３．３Ｐａ、Ｏ２濃度１％の低圧力、低酸素濃度条件では、Ｏ（１Ｄ２）やＯ（３Ｐ２）の密度が最も高いプラズマが形成されることがわかる。このようなラジカル主体のプラズマにより、シリコンを酸化することにより、パターン１１０の肩部１１２に対応するシリコン１０１の角および底部コーナー部に対応するシリコンの角に丸みを形成することができる。また、プレート６０を介在させることにより、酸化に関与するプラズマ中の他の活性種の中でＯ２＋イオン、Ｏ＋イオンなどのイオンの多くを減衰させることができる。その一方、Ｏ（１Ｄ２）などのラジカルはプレート６０の貫通孔６０ａを通過してウエハＷ表面に到達する。その結果、イオンのようにウエハＷに対して垂直に入射するのではなく、等方的に入射するＯ（１Ｄ２）等のラジカル主体の酸化がより支配的に起こり、パターン１１０の疎密による膜厚差が改善されるものと考えられる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば図１では、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置１００を例に挙げたが、例えばＩＣＰプラズマ方式、ＥＣＲプラズマ方式、表面反射波プラズマ方式、マグネトロンプラズマ方式等のプラズマ処理装置であってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、図２に示す均等な開口パターンのプレート６０を用いたが、プレートの構造は特に限定されるものではない。例えば、図８に示すように、貫通孔が形成された貫通孔形成領域８１が、それぞれ貫通孔の径が異なる、ウエハＷの中央部分に対応する第１領域８１ａと、ウエハＷの外側部分に対応するように第１領域８１ａの外周に配置された第２領域８１ｂと、第２領域８１ｂの外周に配置されウエハＷの外方領域を含む第３領域８１ｃとを有する３ゾーンのプレート８０を用いることができる。また２ゾーンのプレートを用いることもできる。
【００６０】
この３ゾーンのプレート８０の場合、第１領域８１ａには最も小さい径を有する貫通孔８２ａが形成されており、第３領域８１ｃには最も大きい径を有する貫通孔８２ｃが形成されており、第２領域８１ｂにはこれらの間の径を有する貫通孔８２ｂが形成されている。ここで、第１領域８１ａの貫通孔８２ａの径、第２領域８１ｂの貫通孔８２ｂの径、第３領域８１ｃの貫通孔８２ｃの径としては、いずれも５〜１５ｍｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは７〜１２ｍｍである。また、貫通孔８２ａの径：貫通孔８２ｂの径：貫通孔８２ｃの径は、１：１〜１．２：１．１〜１．４であることが好ましい。
【００６１】
また、第１領域８１ａの貫通孔８２ａの開口率が最も小さく、第３領域８１ｃの貫通孔８２ｃの開口率が最も大きく、第２領域８１ｂの貫通孔８２ｂの開口率がその間の値であることが好ましい。そして、第１領域８１ａの貫通孔８２ａの開口率は２５〜５５％の範囲が好ましく、第２領域８１ｂの貫通孔８２ｂの開口率が３０〜８５％の範囲が好ましく、第３領域８１ｃの貫通孔８２ｃの開口率は５０〜８０％の範囲が好ましい。第１領域８１ａの貫通孔８２ａの開口率と、第２領域８１ｂの貫通孔８２ｂの開口率と、第３領域８１ｃの貫通孔８２ｃの開口率との比は、１：１〜２．６：１．１〜３．２の範囲が好ましい。
【００６２】
ウエハＷとして３００ｍｍウエハを用いる場合には、第１領域８１ａの貫通孔８２ａの径が７〜１１ｍｍであり、第２領域８１ｂの貫通孔８２ｂの径が７〜１１ｍｍであり、前記第３領域８１ｃの貫通孔８２ｃの径が９〜１３ｍｍであり、第１領域８１ａの直径Ｄ１：８０〜１９０ｍｍ、第２領域８１ｂの直径Ｄ２：２５０〜４５０ｍｍ、第３領域８１ｃの直径Ｄ３：４００〜６５０ｍｍであることが好ましい。このようなプレート８０を用いることにより、イオンエネルギー（プラズマエネルギー）が低いプラズマを形成してウエハＷ全面に均一なプラズマ酸化処理を行い、凹凸形状表面のコーナーの丸め度合いを制御しつつ均一な膜厚でシリコン酸化膜を形成することができる。
【００６３】
また、プレートの他の例として、図９に示すように、貫通孔形成領域の直径を３５０ｍｍとし、中央部の直径２００ｍｍの領域において径９．５ｍｍの貫通孔を１２．５ｍｍピッチ（開口率４４．４％）で形成し、その外側の領域において径１０ｍｍの貫通孔を１２．５ｍｍピッチ（開口率５２．４％）で形成したプレート９０を用いることもできる。
【００６４】
また、本発明は、図５に例示されるような凹凸パターンに沿って高品質な酸化膜形成をする必要性が高いアプリケーション、例えばＳＴＩにおけるトレンチ内部の酸化膜形成やトランジスタのポリシリコンゲート電極側壁の酸化膜形成などに適用できる。また、凹凸が形成されて部位により面方位が相違するシリコン表面例えばフィン構造や溝ゲート構造の３次元トランジスタの製造過程でゲート絶縁膜等としてのシリコン酸化膜を形成する場合にも、本発明を適用可能である。さらに、フラッシュメモリーなどのトンネル酸化膜の形成などにも適用可能である。
【００６５】
また、上記実施形態では、絶縁膜としてシリコン酸化膜を形成する方法に関して述べたが、本発明方法により形成されたシリコン酸化膜をさらに窒化処理してシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）を形成することもできる。この場合、窒化処理の方法は問わないが、例えばＡｒガスとＮ２ガスを含む混合ガスを用いてプラズマ窒化処理をすることが好ましい。
窒化処理条件は、Ａｒガス流量は１００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２ガス流量は５〜５００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｎ２／Ａｒの比は０．００１〜５、好ましくは０．０１〜１、圧力は１．３〜１３３．３Ｐａ、好ましくは６．７〜６６．７Ｐａ、処理温度は３００〜６００℃、パワー密度は０．４１〜４．１９Ｗ／ｃｍ２が好ましい。
【００６６】
また、図１に示すプラズマ処理装置１００では、１枚のプレート６０のみ使用する構成としたが、例えば２枚以上のプレート６０を貫通孔６０ａの位置が重ならないようして配備することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、各種半導体装置の製造において、シリコン酸化膜またはシリコン酸窒化膜を形成する場合などに好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明方法の実施に適したプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図。
【図２】プレートの構造を示す図面であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面図。
【図３】平面アンテナ板の構造を示す図面。
【図４】ＳＴＩによる素子分離への適用例を示すウエハ断面の模式図。
【図５】パターンが形成されたウエハ表面付近の縦断面を示す模式図。
【図６】処理圧力とプラズマ中のラジカルの密度との関係を示すグラフ。
【図７】処理ガス流量比率とプラズマ中のラジカルの密度との関係を示すグラフ。
【図８】他の例のプレートの構造を示す平面図。
【図９】さらに別の例のプレートの構造を示す平面図。
【符号の説明】
【００６９】
１；チャンバー（処理室）
２；サセプタ
３；支持部材
５；ヒータ
１５；ガス導入部材
１６；ガス供給系
１７；Ａｒガス供給源
１８；Ｏ２ガス供給源
１９；Ｈ２ガス供給源
２３；排気管
２４；排気装置
２５；搬入出口
２６；ゲートバルブ
２８；マイクロ波透過板
２９；シール部材
３１；平面アンテナ板
３２；マイクロ波放射孔
３７；導波管
３７ａ；同軸導波管
３７ｂ；矩形導波管
３９；マイクロ波発生装置
４０；モード変換器
５０；プロセスコントローラ
６０；プレート
６０ａ；貫通孔
１００；プラズマ処理装置
１０１；シリコン基板
１０５；トレンチ
１０５ａ；肩部
１１０；パターン
１１１；シリコン酸化膜
１１２；肩部
Ｗ…ウエハ（基板）
【図１】
2008109128.tif 000004
【図２】
2008109128.tif 000005
【図３】
2008109128.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008109128.tif 000010
【図８】
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【図９】
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