(57)【要約】【課題】下地膜との密着性を上げるためのプラズマ処理後に行われる成膜過程において発生する膜の異常成長を防止する。【解決手段】ヘリウムプラズマ４により、半導体装置基板１に絶縁膜を堆積する前に、下地膜との密着性を上げるために基板表面の改質を図る。除電処理にて、半導体装置基板１を、リフトピン５にて、一旦、半導体装置基板１をステージ３から上昇させ、そこに不活性ガスであるヘリウムガス６を排気しながら数秒流す。その後、ヘリウムガス６を止め、リフトピン５を下げ、再びステージ３の上に半導体装置基板１を載置する。半導体装置基板１をリフトピン５にて上昇させ、半導体装置基板１の表面と裏面とをヘリウムガス６にさらすことによって、効率的に除電する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に第１のガスを含む雰囲気中でプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、
前記プラズマ処理工程に続いて、前記半導体基板の電荷を除去する第１の除電工程と、
前記第１の除電工程に続いて、前記半導体基板に第１の絶縁膜を堆積させる第１の絶縁膜堆積工程とからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の除電工程が、前記半導体基板が搭載されたステージから離れた状態で第２のガスを導入しながら除電する工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁膜堆積工程が、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）と酸素とを含む雰囲気中で行われるプラズマＣＶＤによってシリコン酸化膜を堆積する工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ処理工程における第１のガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の絶縁膜堆積工程が、ＳｉＣ膜またはＳｉＮ膜を堆積する工程であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載のプラズマ処理工程における第１のガスとしてアンモニアガスを用いることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記プラズマ処理工程と、前記第１の除電工程と、前記第１の絶縁膜堆積工程とを同一の処理室内で行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜堆積工程の後に、前記半導体基板の電荷を除去する第２の除電工程と、
前記第２の除電工程に続いて、前記半導体基板に第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積させる第２の絶縁膜堆積工程とを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記プラズマ処理工程と、前記第１の除電工程と、前記第１の絶縁膜堆積工程と、前記第２の除電工程と、前記第２の絶縁膜堆積工程とを同一の処理室内で行うことを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置基板にプラズマを用いて絶縁膜を堆積する化学気相成長（ＣＶＤ）工程において、成膜処理中に発生するパーティクルや膜の異常成長を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造プロセスにおいて、プラズマを用いた絶縁膜ＣＶＤ工程では、成膜処理後に半導体装置基板に残留する電荷が、パーティクル発生の原因となることから、残留電荷を除去する除電処理を行うことが一般的であり、その方法についても種々の方法が提案されている。
【０００３】
一例として、特許文献１に記載の発明では、成膜処理後に付着するパーティクルに着眼し、除電方法に特徴をもたせている。
【特許文献１】特開平７−０９４５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
絶縁膜堆積工程において発生する膜の欠陥に関しては、膜堆積後に付着するパーティクル以外にも膜堆積の初期もしくは中間で付着するもの、あるいは膜の異常成長やピンホールなどがある。これらは、いずれも半導体装置基板を形成する過程において、正常にパターンを形成する上での妨げになり、半導体装置の歩留低下の原因となり得る。
【０００５】
従来、絶縁膜を形成する手法として、材料ガスにＴＥＯＳと酸素を用いたプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜を形成する方法があるが、近年、下地膜との密着性を上げるために、前処理としてヘリウムを用いたプラズマ処理を行うことが一般的になっている。
【０００６】
しかしながら、ヘリウムプラズマ処理を行うと、その後のＴＥＯＳと酸素プラズマによる成膜過程において、膜の異常成長が発生することが解かった。この異常成長は、その後の半導体装置基板のパターン形成の妨げとなり、半導体装置の歩留低下の原因として課題となっている。
【０００７】
この異常成長のメカニズムについては次のようなことが考えられる。すなわち、一般的に、ＴＥＯＳと酸素を用いたプラズマ気相成長過程では、高周波により発生したＴＥＯＳの中間体や酸素のラジカル成分が、気相拡散により半導体基板に到達し反応して堆積する。これに対し、ヘリウムプラズマによる前処理を行った場合は、半導体装置基板が負の電荷に帯電し、その後のＴＥＯＳと酸素プラズマによる膜の堆積過程において、ＴＥＯＳの中間体や酸素のラジカル成分に加え、イオン成分が半導体基板に引き付けられ、そこが核となり異常成長を引き起こすものと考えられる。
【０００８】
前記従来の技術の課題に鑑み、本発明は、ヘリウムなどの不活性ガスを用いたプラズマ処理を前処理として行うプラズマＣＶＤ工程において、膜の異常成長を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、半導体基板に第１のガスを含む雰囲気中でプラズマ処理を行うプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理工程に続いて、前記半導体基板の電荷を除去する第１の除電工程と、前記第１の除電工程に続いて、前記半導体基板に第１の絶縁膜を堆積させる第１の絶縁膜堆積工程とからなることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、第１の除電工程が、半導体基板が搭載されたステージから離れた状態で第２のガスを導入しながら除電する工程であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜堆積工程が、ＴＥＯＳと酸素とを含む雰囲気中で行われるプラズマＣＶＤによってシリコン酸化膜を堆積する工程であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の半導体装置の製造方法において、請求項１に記載のプラズマ処理工程における第１のガスとして不活性ガスを用いることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜堆積工程が、ＳｉＣ膜またはＳｉＮ膜を堆積する工程であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、請求項１に記載のプラズマ処理工程における第１のガスとしてアンモニアガスを用いることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、プラズマ処理工程と、第１の除電工程と、第１の絶縁膜堆積工程とを同一の処理室内で行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法において、第１の絶縁膜堆積工程の後に、半導体基板の電荷を除去する第２の除電工程と、第２の除電工程に続いて、半導体基板に第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積させる第２の絶縁膜堆積工程とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の半導体装置の製造方法において、プラズマ処理工程と、第１の除電工程と、第１の絶縁膜堆積工程と、第２の除電工程と、第２の絶縁膜堆積工程とを同一の処理室内で行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ヘリウムなどの不活性ガスを用いたプラズマ処理を前処理として行った際にも、異常成長を抑制した所望のプラズマＣＶＤ膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方法の実施形態１であるＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ処理工程の説明図である。
【００２１】
本実施形態のプラズマＣＶＤ処理では、半導体装置基板１は、処理室２内においてステージ３上に載置され、ステップ１（図１（ａ））において、第１のガスとしての不活性ガスであるヘリウムガスによるヘリウムプラズマ４により基板表面に対するプラズマ処理が行われる。ステップ１では、後述する膜を堆積する前に下地膜との密着性を上げるために、基板表面の改質を図るものである。
【００２２】
次に、ステップ２（図１（ｂ））において第１の除電処理を行う。ステップ２では、半導体装置基板１を、処理室２に搬送する際に用いるリフトピン５にて、一旦、半導体装置基板１をステージ３から突き上げて上昇させ、この状態で第２のガスとして不活性ガスであるヘリウムガス６を排気しながら数秒流す。その後、ヘリウムガス６を止め、リフトピン５を下げ、再びステージ３の上に半導体装置基板１を載置する。半導体装置基板１をリフトピン５にて上昇させる目的は、半導体装置基板１における表面と裏面との両面をヘリウムガス６にさらすことによって、効率的に除電することにある。
【００２３】
この後、ステップ３（図１（ｃ））において第１の絶縁膜堆積処理として、ＴＥＯＳと酸素ガスを用いたＴＥＯＳプラズマ７を発生させ、所望とするシリコン酸化膜としてのＴＥＯＳ膜８を堆積させる。
【００２４】
（実施形態２）
実施形態１では、ＴＥＯＳ膜をプラズマＣＶＤ法により堆積する場合について説明してたが、同様に下地膜の改質を目的にプラズマを用いた前処理を行う例として、第１の絶縁膜堆積処理においてＳｉＮ膜あるいはＳｉＣ膜を堆積する場合には、前記プラズマ処理工程における第１のガスとして不活性ガスではなく、アンモニアガスを用いることが一般的であるが、この前処理の後にも、前記第１の除電処理を同様に行うことが有効である。
【００２５】
（実施形態３）
また、前処理が上述したように下地膜の改質を目的とした処理に限らず、実際に成膜を行うような場合、例えば、ＳｉＣＯ膜上にＳｉＣＮ膜を堆積するような異種膜の積層処理をする場合においても、膜と膜の堆積の合間に前記のような除電処理を行うことは有効である。
【００２６】
実施形態１を参照して説明すると、プラズマＣＶＤ処理と第１の除電処理とを実行し、第１の絶縁膜堆積処理を行って第１の絶縁膜を堆積させた後に、半導体装置基板の電荷を除去する第２の除電処理を行い、この第２の除電処理に続いて、半導体装置基板に第１の絶縁膜とは異なる第２の絶縁膜を堆積させる第２の絶縁膜堆積処理を行うようにするとよい。
【００２７】
いずれにせよ、前記膜を堆積する前に、半導体装置基板上にある電荷を、同一処理室にて除電処理を行うことにより、異常成長を抑制した所望の膜を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、半導体装置における基板の製造方法に適用され、ヘリウムなどの不活性ガスを用いたプラズマ処理を前処理として行う際に、異常成長を抑制した所望のプラズマＣＶＤ膜を得る技術として有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方法の実施形態であるＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ処理工程の説明図
【符号の説明】
【００３０】
１  半導体装置基板
２  処理室
３  ステージ
４  ヘリウムプラズマ
５  リフトピン
６  ヘリウムガス
７  ＴＥＯＳプラズマ
８  ＴＥＯＳ膜
【図１】
2008182001.tif 000003