JP2007335608A

JP2007335608A - 半導体デバイスの製造方法

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Publication number: JP2007335608A
Application number: JP2006165291A
Authority: JP
Inventors: Takashi Koshimizu; 隆史小清水; Yuji Takebayashi; 雄二竹林; Taketoshi Sato; 武敏佐藤; Osamu Kasahara; 修笠原
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2026-06-14
Also published as: JP4829013B2

Abstract

【課題】処理室内の酸素成分を除去して、複数の基板表面が酸化するのを抑制する。
【解決手段】半導体デバイスの製造方法は、複数の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、前記処理室内に反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、前記反応ガスのプラズマを用いて基板表面を処理する工程と、前記基板を降温させる工程と、処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイスの製造方法に係り、特に複数の基板表面をプラズマ処理する半導体デバイスの製造方法に関する。

一般に、シリコンウェハなどの基板の表面にプラズマを利用してエッチングしたり、薄膜を形成したりする半導体デバイスを製造する装置として、プラズマ処理装置が知られている。特に複数の基板を同時に処理するバッチプラズマ処理装置では、処理室内に複数の基板を装填するとともに、反応性ガスを供給し、処理室内で反応性ガスのプラズマを発生させて基板表面をプラズマ処理している。
この場合、基板表面に自然酸化膜が形成されているとプラズマ処理に不具合が生じる。また、基板処理の過程において、処理室内に残存している酸素分子や、処理室表面に付着している酸素により、不必要な酸化膜が基板表面に形成されることがある。
そこで、基板処理に際して、基板表面の自然酸化膜、又は搬入後に基板表面に形成される酸化膜を除去することが行われている。

例えば、自然酸化膜の影響を本質的に除いて良質なゲート酸化膜を形成することを目的として、５００℃以下でウエハを搬入し、５００℃程度以上とした第一の雰囲気（水素などの還元性ガスを利用）で自然酸化膜を除去し、次に第二の雰囲気でガスを置換し１０００℃程度まで昇温を行ってから熱酸化を行い、熱酸化の後、不活性雰囲気に置換し、降温して基板を搬出している。

また、高温水素処理と酸化膜の形成処理を連続して行い、自然酸化膜を除去することを目的として、Ｎ₂雰囲気でウエハを挿入し、その後Ｎ₂ガスをＨ₂に置換し高温下（１０００〜１２００℃）で水素処理を行い、その後Ｈ₂をＮ₂に置換している。

さらに、基板挿入時の酸素混入による不必要な酸化膜の形成を防止することを目的として、反応室の温度が４００℃程度で処理基板を挿入し、Ｈ₂またはＨｅを流入させ続け、基板表面上の自然酸化膜の成長を抑制する。このとき、酸素等の気体も混入するが、基板が酸化される温度に至る頃には反応室外へ追い出される。約１２００℃に達したら、所定の不活性ガスと切り替え、不純物の拡散処理を行う。処理終了後、再びＨ₂またはＨｅを反応室内に流入させ、４００℃程度で高速降温している。

しかし、上述した特許文献１〜３に記載の発明では、何れも基板表面に形成された自然酸化膜を除去することを主な目的としているために、基板挿入時の酸素混入による不必要な酸化膜の形成を防止する場合であっても、基板処理前に５００℃〜１２００℃と高温の処理を必要としていた。また、水素ガスのみによる還元処理を行っているが、水素は比重が軽く処理室内の水素濃度が不均一になるおそれがあるため、基板挿入時の酸素混入による不必要な酸化膜の形成を均一に抑制することが困難であった。
また、上述した特許文献１、３に記載の発明では、基板処理の後、処理室内を不活性雰囲気又は水素ガスに置換することも行われている。しかし、特に熱処理が選択酸化の場合のように、基板上の酸化を抑制した部位が、選択酸化時の残留酸素成分により酸化されるという問題が生じやすいが、不活性雰囲気だけではそのような酸化を防止することが困難であり、また水素ガス雰囲気だけでも、上述した理由から、そのような酸化を均一に抑制することが困難であった。
これらの問題は、特に、複数の基板を同時に処理するバッチ処理の場合にあっては、処理室を形成する処理容器が縦型である等その容積が大きいため、特に問題となっていた。

本発明の課題は、処理室内の酸素成分を除去して、複数の基板表面が酸化するのを抑制することが可能な半導体デバイスの製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、複数の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、前記処理室内に反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、前記基板を降温させる工程と、処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、複数の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、前記処理室内に酸素成分を含む反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、前記基板を降温させる工程と、処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記基板を降温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法が提供される。

本発明によれば、処理室内の酸素成分を除去して、複数の基板表面が酸化するのを確実に抑制することができる。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の一実施形態に係る半導体デバイスの製造方法を実施するためのプラズマ処理装置である。

図５に示すように、筐体１０１の内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取り付けられている。又、カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられると共にカセットステージ１０５の上方にも予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方にはクリーンユニット１１８が設けられクリーンエアを筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。

筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられ、処理炉２０２の下方にはシリコンウェハ等の基板５を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２２を処理炉２０２に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が設けられ、ボートエレベータ１２１に取り付けられた昇降部材１２２の先端部には蓋体としてのシールキャップ２５が取り付けられボート２２を垂直に支持している。ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、昇降手段としての移載エレベータ１１３が設けられ、移載エレベータ１１３には搬送手段としてのウェハ移載機１１２が取り付けられている。又、ボートエレベータ１２１の横には、開閉機構を持ち処理炉２０２の下側のウェハ搬入出口１３１を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ１１６が設けられている。

基板５が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５に基板５が上向き姿勢で搬入され、基板５が水平姿勢となるようカセットステージ１０５で９０°回転させられる。更に、カセット１００は、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及びカセット移載機１１４の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ１０５からカセット棚１０９又は予備カセット棚１１０に搬送される。

カセット棚１０９にはウェハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３があり、基板５の移載に供されるカセット１００はカセットエレベータ１１５、カセット移載機１１４により移載棚１２３に移載される。

カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウェハ移載機１１２の進退動作、回転動作及び移載エレベータ１１３の昇降動作の協働により移載棚１２３から降下状態のボート２２に基板５を移載する。

ボート２２に所定枚数の基板５が移載されるとボートエレベータ１２１によりボート２２が処理炉２０２に挿入され、シールキャップ２５により処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内では基板５が加熱されると共に処理ガスが処理炉２０２内に供給され、基板５に処理がなされる。

基板５への処理が完了すると、基板５は上記した作動の逆の手順により、ボート２２から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００はカセット移載機１１４により移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体１０１の外部に搬出される。

炉口シャッタ１１６は、ボート２２が降下状態の際に処理炉２０２のウェハ搬入出口１３１を気密に閉塞し、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。

カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。

図６は、プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。

図６に示すように、処理炉２０２は、処理室１を内部に形成する反応管２と、処理室１内を加熱するヒータ１４とから構成される。処理室１は、反応管２およびシールキャップ２５で気密に構成され、反応管２の周囲には、ヒータ１４が処理室１を取り囲むように設けられている。反応管２は、石英などの誘導体で構成する。

処理室１にはガス導入ポート１０が連通して設けられており、処理室１の内部に所要のガスを導入できるようになっている。処理室１は、排気管６を介してポンプ７に接続され、処理室１の内部のガスを排気できる構造となっている。

処理室１の内部には、ボート２２がシールキャップ２５の上に載置されている。ボート２２は、通常、石英やセラミックスなどの誘電体で構成する。

ボート２２には、電極板２１が一定間隔で多段に取り付けられている。ボート２２の多段に重ねて配置された電極板２１の間にはシリコンウェハ等の基板５が電極板２１と接触しないように配置される構造となっている。

基板５が、ボート２２に設けた電極板２１の間に等間隔で載置できるように、ボート２２には基板５を載置するための溝（図示せず）が設けてあり、ウェハ移載機１１２により基板５を自動で搬送できる機構となっている。

基板５の搬送時には、ウェハ移載機１１２の基板５を乗せるツィーザ（図示せず）は電極板２１の間に挿入され、基板５を直接ボート２２に載せて保持させることができるため、サセプタ電極上へ直接基板５を載置する場合と異なり、基板５を一時的に支持するピンが不要である。このため、電極板２１にはピンを貫通させるための孔を設けていない。

基板５と電極板２１とは、接触しないように配置されているため、基板５をサセプタに載置する構造と比べると、ピンによる受け渡しがない分、基板５の搬送が容易である。

このようなプラズマ処理装置を用いた本発明の半導体デバイスの製造方法の一実施形態について説明する。参照する図において、図１は、酸化処理の一例を示すプロセスシーケンス図である。

本実施の形態では、本発明を適用するのに好適な基板５の処理として、選択酸化処理の場合で説明する。選択酸化処理は、例えば、ゲート酸化膜上に形成したポリシリコン膜の上部にタングステン（Ｗ）などの金属膜を積層した構造としたポリメタル構造のゲート電極において、タングステン（Ｗ）などの金属膜表面の酸化を抑え、シリコン基板やポリシリコン膜表面のみを選択的に熱酸化して酸化膜を形成する処理である。

プラズマ処理装置の筐体１０１内に基板５を準備する。この基板５は、本実施例によっては、自然酸化膜の除去が既に行われていることを前提としている。この自然酸化膜除去は、通常８４０℃より高い温度で行われる。
処理室１が大気圧の状態で、エレベータ機構（図５の昇降部材１２２参照）を用いて電極板２１が多段に設けられたボート２２を載せたシールキャップ２５を下げる。基板搬送用ロボット（図５のウェハ移載機１１２参照）により、プラズマ処理装置の筐体１０１内に準備された所用の数の基板５を、ボート２２の各電極板２１の間に１枚ずつ載置する。その後、シールキャップ２５を上昇させてボート２２を処理室１内に挿入する（ボートロード、図１におけるｔ１〜ｔ２）。なお、図６では４枚の基板５を載置した状態を示している。また、あらかじめヒータ１４に電力を投入し、反応管２、電極板２１など処理室１内部の部材を所定の温度に加熱しておき、処理室１内の温度を、例えば２００℃〜３００℃（図示例では２００℃）としている。

反応管２がシールキャップ２５により気密に閉塞されると、ガス導入ポート１０から、水素ガスと窒素ガスの混合ガス（Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガス）を導入する（ｔ２〜ｔ３）。ここで、水素ガスと不活性ガスとは、処理室１内に供給してから混合するよりも、処理室１内に供給する前に混合することが好ましい。処理室１内に供給する前に混合することにより、処理室内の水素ガスをより均一に不活性ガスである窒素ガスと混合できるからである。

混合ガスを導入すると同時に、あるいはそれ以前よりポンプ７により排気管６から処理室１内のガスを排気して、処理室１内をＨ₂＋Ｎ₂混合ガスに入れ替える。なお、選択酸化の場合、Ｗは２００℃で酸化が始まり、また基板５を処理室１内に搬入するときは既に処理室１内が２００℃〜３００℃となっていることから、処理室１内に基板５を入れた後、速やかにＨ₂＋Ｎ₂混合ガスを導入するのが好ましい。

Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガスは、処理室１内の残留酸素成分を除去して、処理室１内を還元性雰囲気にして、基板の酸化を防止するために導入される。そのため、Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガス中のＨ₂の割合は、基板の酸化防止を達成できる範囲で任意に決定することができるが、Ｈ₂の割合が少ない方がコストを抑えられることと、Ｈ₂の燃焼性を下げることができることから、なるべくＨ₂の割合が少ないのが望ましい。例えば、Ｗの酸化を防止する目的の場合、Ｈ₂の流量比を１０％〜１００％とすることができる。水素ガスの混合比率は１０％〜１００％が好ましい。混合比率が１０％〜１００％であれば、確実な酸化抑制が得られやすく、コストも安価になる。

このＨ₂＋Ｎ₂混合ガスの導入は、本実施形態では、処理室１の昇温前に完了しておくのがよい。基板５の酸化は、基板上に形成された膜種に応じて、所定の高温域で酸素に晒された場合に進行し、本実施形態のように、Ｗを有する基板の選択酸化処理の場合には、Ｗの酸化開始温度が２００℃程度と低いからである。なお、シリコンの酸化は７００℃前後で開始する。

Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガスの導入の後、ポンプ７による排気が完了し、圧力が安定したら、ヒータ１４により処理室１が昇温されて基板５が処理温度まで加熱される（ｔ３〜ｔ４）。図示例では処理温度は８４０℃である。
この昇温過程において、処理室１内がＨ₂＋Ｎ₂混合ガスの雰囲気になっていることにより、処理室１内に残存した酸素及び反応管２の表面に付着した酸素による基板上のＷの酸化が抑えられる。

また、水素ガスのみを導入した場合には、水素ガスは非常に軽いガスであるため処理室１内が高温である場合、水素ガスが処理室１内の上方にのみ溜まり、下方において酸化の抑制ができないことがある。特に、処理炉が縦型炉の場合にこのような問題が生じやすい。しかし、本実施形態の方法によれば、水素ガスと窒素ガス（不活性ガス）を混合させた上で処理室１内に導入しているため、混合ガス全体としての密度が重くなり、処理室１内に均一に分散しやすく、結果的に処理室１内での複数の基板５の上下の配置位置にかかわらず、均一にＷの酸化を防止できる。この効果は、処理室１内に、Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガスを上方から導入する場合に特に顕著である。

基板５が所定の温度になった時点で、選択酸化処理のための処理ガスをガス導入ポート１０から導入し、図示しない圧力調整機構によって処理室１内の圧力を所定の値に保持する。処理室１内部の圧力が所定の圧力になった時点で、多段に積まれた電極板２１に高周波電力を供給してプラズマを生成し、基板５を選択酸化処理する（ｔ４〜ｔ５）。

選択酸化処理のためには、例えば、水素を継続して導入しつつ、酸素含有ガスを導入する。この酸素の導入の際には、水素／酸素の流量比が２．０より大きい水素リッチ条件とすることで、シリサイド膜（ＷＳｉ₂）や金属薄膜（Ｗ）の酸化を防止しつつ、シリコン基板や多結晶シリコン膜表面を保護する熱酸化膜を選択的に形成できる。
なお、酸素含有ガスとしては、酸素ガス（Ｏ₂）、亜酸化窒素ガス（Ｎ₂Ｏ）及び一酸化窒素ガス（ＮＯ）よりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。

選択酸化処理が終了すると、ポンプ７で排気しながら、ガス導入ポート１０からＨ₂＋Ｎ₂混合ガスを再度供給する（ｔ５〜ｔ６）。これにより処理室１内が還元性の雰囲気になる。処理室１内の雰囲気が十分に入れ替わったら、処理室１内を降温させる（ｔ６〜ｔ７）。

このように、降温時にＨ₂＋Ｎ₂混合ガスを導入することにより、選択酸化処理のために処理室１内に導入された酸素を含むガスの残留酸素成分により、基板５が降温時に酸化されるのが防止される。また、降温時にＮ₂ガスを処理室１内に供給することにより、反応管２をクリーニングできる。

そして、処理室１内が十分に冷却された後、シールキャップ２５を開いてボート２２を反応管２から取り出し（ボートアンロード、ｔ７〜ｔ８）、次のバッチプラズマ処理が続けられる。

以上のような本実施形態の半導体デバイスの製造方法によれば、処理室１の昇温時及び降温時における基板５上のＷの酸化が防止される。その際、導入されるＨ₂＋Ｎ₂混合ガスは、水素ガスのみの場合と比較してコストが低く、製造コストを下げることができる。また、Ｈ₂＋Ｎ₂混合ガスは、水素ガスと比較して、水素ガス濃度が低いため、製造時の安全性がより高いだけでなく、処理室１内で、水素ガスが均一に分散するため、処理室１内での基板５の位置によらず、どの基板５も均一に酸化が防止される。

また、実施形態のＨ₂＋Ｎ₂混合ガスによる酸化抑制の狙いは、自然酸化膜の除去ではなく、処理室１内の残留酸素成分の除去である。自然酸化膜の除去は、処理室１内に基板を搬入する前に既に行っていることを前提としているからである。従って、自然酸化膜除去ほどの高温（１０００℃以上）を必要とせず、２００℃ないし８００℃低度の低い温度で済む。

以上本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。

前記実施形態においては、選択酸化膜を形成する場合に、昇温前にＨ₂＋Ｎ₂混合ガスの導入を完了させたが、必ずしも、昇温前にＨ₂＋Ｎ₂混合ガスの導入が完了している必要はない。例えば、ゲート酸化膜を形成する場合には、シリコンの酸化が７００℃程度から開始するので、昇温開始後、処理室１内の温度が７００℃に達する前にＨ₂＋Ｎ₂混合ガスの導入が完了していればよい。つまり、基板上の膜種の酸化温度に達する前に水素ガスと不活性ガスの混合ガスの導入が完了していればよい。
また、本発明は、選択酸化、ゲート酸化膜形成以外の処理であって、処理室内に残留酸素成分が生じ、しかも不必要な酸化を抑制することが要請されるような基板処理、例えば酸化膜形成等の処理にも適用可能である。

また、前記実施形態においては、処理室１の昇温時と降温時の両方においてＨ₂＋Ｎ₂混合ガスを導入することとしたが、必ずしも降温時にＨ₂＋Ｎ₂混合ガスを導入しなくてもよい。すなわち、本実施形態においては、選択酸化処理において、選択酸化性のガスを導入していたが、処理において酸化を行わない場合には、降温時に基板の酸化の懸念が少ないため、処理ガスを残したままか、不活性ガスに置き換えて降温させてもよい。

また、前記実施形態においては、水素と混合する不活性ガスとしてＮ₂を用いたが、Ｎ₂に代えて、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等の不活性ガスを混合するか、これらのガスを混合して用いてもよい。もっとも、Ｎ₂は入手しやすく、環境への影響も少ないため、Ｎ₂を用いるのが望ましい。

次に、本発明の好適な実施例を比較例とともに説明する。

（実施例）
前記した一実施形態と同様のバッチプラズマ処理装置を用いて、プラズマによる選択酸化処理を行った。なおＳＬＭは、０℃、１ａｔｍ状態での流量（Ｌ／ｍｉｎ）を示す。
ヒータ温度８４０℃
流量水素ガス１ＳＬＭ
酸素ガス０．２ＳＬＭ
圧力３５Ｐａ
高周波出力５００Ｗ

プラズマ処理前の昇温時及び処理後の降温時には、次の条件で処理室内にガスを供給した。
処理室導入ガスＨ₂＋Ｎ₂混合ガス（混合ガス中の水素の流量比１０％）
流量水素ガス０．４５ＳＬＭ
窒素ガス０．０５ＳＬＭ
圧力３５Ｐａ

（比較例１）
選択酸化処理条件は実施例と同様とした。また、プラズマ処理前の昇温時及び処理後の降温時には、次の条件で処理室内にガスを供給した。
処理室導入ガスＮ₂
流量３．６ＳＬＭ
圧力１００Ｐａ

（比較例２）
選択酸化処理条件は実施例と同様とした。また、プラズマ処理前の昇温時及び処理後の降温時には、次の条件で処理室内にガスを供給した。
処理室導入ガスＨ₂
流量０．５ＳＬＭ
圧力３５Ｐａ

以上の結果、比較例１では、図２に示すＳＥＭ像のように、Ｗの異常酸化を示すウィスカ（針状結晶）が成長したのに対し、図３に示す比較例２及び図４に示す実施例においては、いずれもウィスカの成長が見られなかった。
すなわち、Ｈ₂の濃度（Ｈ₂とＮ₂との混合比率）が１０％であっても、Ｈ₂の濃度が１００％の場合と同様に、Ｗの酸化が抑制されていることが確認できた。

また、Ｗの平均酸化膜厚を測定したところ比較例１では、約４１Å（約４．１ｎｍ）であったのに対し、実施例では約２６Å（約２．６ｎｍ）であった。

本発明の好ましい態様を以下に付記する。

第１の態様は、複数の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、前記処理室内に反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、前記基板を降温させる工程と、処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法である。
基板を処理温度まで昇温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給することによって、昇温過程における処理室内の酸素成分を除去することができるので、基板表面の酸化を抑制することができる。
また、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するので、水素ガスのみを供給する場合に比べて、混合ガスの密度が重くなって処理室内に均一に分散しやすくなるので、昇温時における基板表面の酸化を均一に抑制することができる。また、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するので、水素ガスのみを供給する場合に比べて原料コストを低減できる。

第２の態様は、複数の基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、前記処理室内に酸素成分を含む反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、前記基板を降温させる工程と、処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記基板を降温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法である。

基板を降温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給することによって、基板処理工程における処理室内の酸素成分を除去することができるので、降温時における基板表面の酸化を確実に抑制することができる。
特に、基板処理時に酸素成分を含む処理を行う場合には、処理後に酸素が残る可能性があるので、この降温時の水素ガスと不活性ガスの混合ガスの供給により、酸化膜の成長を防止することができる。

第３の態様は、第１の態様において、前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、前記基板温度が該基板表面の被酸化物の酸化温度になる前に、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法である。
酸化させたくない非酸化物（膜）の酸化温度に応じて、混合ガスを流すタイミングを異ならせるので、基板表面の酸化をより確実に抑制することができる。ここで、被酸化物は、例えばタングステン（Ｗ）やシリコン（Ｓｉ）である。

第４の態様は、第１ないし第３の態様において、前記水素ガスの窒素ガスとの混合比率（水素ガス／（水素ガス＋窒素ガス））を１０％〜１００％とした半導体デバイスの製造方法である。
水素ガスの混合比率がこの範囲であれば、確実な酸化抑制が得られやすく、コストも安価になる。

本発明の一実施形態における酸化処理の一例を示すプロセスシーケンス図である。比較例１の処理後の基板のＳＥＭ像である。比較例２の処理後の基板のＳＥＭ像である。本発明の一実施例の処理後の基板のＳＥＭ像である。本発明の一実施形態における半導体デバイスの製造方法を実施するプラズマ処理装置である。本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。

符号の説明

１処理室
２反応管
５基板
６排気管
７ポンプ
１０ガス導入ポート
１４ヒータ
１７、１８電極
２２ボート
２０２処理炉

Claims

複数の基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、
前記処理室内に反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、
前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、
前記基板を降温させる工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と
を有し、
前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法。
複数の基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板を処理温度まで昇温させる工程と、
前記処理室内に酸素成分を含む反応ガスを供給してプラズマ化する工程と、
前記反応ガスのプラズマを用いて前記基板表面を処理する工程と、
前記基板を降温させる工程と、
処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と
を有し、
前記基板を降温させる過程において、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する半導体デバイスの製造方法。
前記基板を処理温度まで昇温させる過程において、前記基板温度が該基板表面の被酸化物の酸化温度になる前に、水素ガスと不活性ガスとの混合ガスを前記処理室内に供給する請求項１に記載の半導体デバイスの製造方法。