JP2010232240A - 半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上のシリコンを含む領域を選択的に酸化させて修復する際に、基板上の金属を含む領域の酸化を抑制することが可能な半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板２００上に絶縁膜１０２を形成する工程と、絶縁膜１０２上に、金属を含む電極を形成する工程と、絶縁膜１０２及び電極に対してエッチング処理を施すことで、絶縁膜１０２の側壁及び電極１０５Ａの側壁を露出させる工程と、酸素ガス、水素ガス、及び希ガスの混合ガス中における希ガスの割合が４０％以上であるその混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、露出した絶縁膜１０２の側壁及び露出した電極１０５Ａの側壁を有する基板２００を、プラズマ状態の混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する。
【選択図】図５
【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板２００上に絶縁膜１０２を形成する工程と、絶縁膜１０２上に、金属を含む電極を形成する工程と、絶縁膜１０２及び電極に対してエッチング処理を施すことで、絶縁膜１０２の側壁及び電極１０５Ａの側壁を露出させる工程と、酸素ガス、水素ガス、及び希ガスの混合ガス中における希ガスの割合が４０％以上であるその混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、露出した絶縁膜１０２の側壁及び露出した電極１０５Ａの側壁を有する基板２００を、プラズマ状態の混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する。
【選択図】図５
Description
本発明は、半導体装置の製造方法、及び半導体製造装置に関する。
ＩＣ（Integrated circuit）やＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体装置の製造方法では、シリコンウエハ等の基板上に絶縁膜を形成する工程、絶縁膜上に導電膜を積層する工程、絶縁膜及び導電膜をドライエッチング等の手法を用いてパターニングして基板上にゲート絶縁膜（ＳｉＯ２）及びゲート電極膜を形成する工程、が順次実施される。上述のゲート絶縁膜及びゲート電極膜を形成する工程においては、エッチングによりゲート絶縁膜の側壁がダメージを受けてしまう場合があった。この側壁のダメージは、半導体装置の信頼性を低下させたり、半導体装置の製造歩留りを悪化させたりする一要因となりうる。そこで、側壁のダメージを修復するため、ゲート絶縁膜の側壁に酸素ガスを供給してゲート絶縁膜の側壁を熱酸化させる修復工程が、ゲート絶縁膜及びゲート電極膜を形成する工程の後に行われてきた。
図１に示すように、近年、半導体装置の高集積化に伴い、ゲート電極幅や配線の幅が比較的狭くなっている。ゲート電極幅は狭いほど、ゲート電極のシート抵抗値が高くなる。ゲート電極の低抵抗化を図るため、ゲート電極膜の材料として、これまで用いられてきたポリシリコンに代わり、例えば、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）などの金属化合物や、タングステン（Ｗ），ルテニウム（Ｒｕ），タンタル（Ｔａ），モリブデン（Ｍｏ）といった金属材料が用いられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。例えば、ＷＳｉやＷを採用したゲート電極は、図１に示すように、比較的低いシート抵抗値を有する。
しかしながら、金属材料からなるゲート電極膜は酸化し易いため、上述の修復工程を実施するとゲート電極膜までもが酸化されてしまい、ゲート電極膜の抵抗値が上昇してしまう場合があった。
本発明は、基板上のシリコンを含む領域を選択的に酸化させて修復する際に、基板上の金属を含む領域の酸化を抑制することが可能な半導体装置の製造方法及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に、金属を含む電極を形成する工程と、前記絶縁膜及び前記電極に対してエッチング処理を施すことで、前記絶縁膜の側壁及び前記電極の側壁を露出させる工程と、前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガス中における前記希ガスの割合が４０％以上である該混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、側壁が露出した絶縁膜及び側壁が露出した電極を有する基板を処理する処理室と、酸素ガスを前記処理室内へ供給する酸素ガス供給部と、水素ガスを前記処理室内へ供給する水素ガス供給部と、希ガスを前記処理室内へ供給する希ガス供給部と、前記処理室内へ供給された前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガスを、プラズマ状態とするプラズマ発生部と、前記処理室内を排気するガス排気ラインと、前記酸素ガス供給部、前記水素ガス供給部、及び前記希ガス供給部が、前記混合ガス中における前記希ガスの割合を４０％以上とするように、それぞれのガスを前記処理室内に供給し、前記混合ガスを、前記プラズマ発生部によってプラズマ状態とし、露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理するように制御する制御部と、を有する半導体製造装置が提供される。
本発明にかかる半導体装置の製造方法及び半導体製造装置によれば、基板上のシリコンを含む領域を選択的に酸化させて修復する際に、基板上の金属を含む領域の酸化を抑制することができる。
＜本発明の第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置として、例えばＭＭＴ装置を採用する。ＭＭＴ装置は、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラ
ズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用い、例えば基板としてのウエハを、プラズマを用いて処理する装置である。ＭＭＴ装置は、例えば、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワーヘッドを介してプロセスガスを処理室に導入し、処理室を一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界を形成し、マグネトロン放電を起こす。そして、ＭＭＴ装置は、放電用電極から放電された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成することができる。このようにＭＭＴ装置は、プラズマ化されたプロセスガスで、基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板に対して各種のプラズマ処理を施すことができる。
本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置として、例えばＭＭＴ装置を採用する。ＭＭＴ装置は、電界と磁界とにより高密度プラズマを発生できる変形マグネトロン型プラ
ズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用い、例えば基板としてのウエハを、プラズマを用いて処理する装置である。ＭＭＴ装置は、例えば、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワーヘッドを介してプロセスガスを処理室に導入し、処理室を一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界を形成し、マグネトロン放電を起こす。そして、ＭＭＴ装置は、放電用電極から放電された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成することができる。このようにＭＭＴ装置は、プラズマ化されたプロセスガスで、基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板に対して各種のプラズマ処理を施すことができる。
以下に、本発明の第１の実施形態にかかる基板処理装置（プラズマ処理装置）の構成について、図面を参照しながら説明する。尚、基板処理装置は、本発明にかかる半導体製造装置の一実施形態に相当する。
（基板処理装置２０の構成）
図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置２０の断面構成図である。
図２に示すように、基板処理装置２０は、例えばシリコンからなる基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２は、ウエハ２００を収容する処理室２０１と、処理室２０１内にプロセスガスを供給するガス供給ライン（ガス供給部）２３００と、処理室２０１内を排気するガス排気ライン２３１０と、処理室２０１内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構（プラズマ発生部）２７０と、処理室２０１内に収容された基板を加熱する加熱機構２１７ｈと、上記ガス供給ライン２３００，ガス排気ライン２３１０，プラズマ発生機構２７０，および加熱機構２１７ｈをそれぞれ制御する制御部としてのコントローラ１２１と、本発明にかかる半導体装置の製造方法に関するプログラム１２１２やデータ１２１３を記憶する記憶部としてのメモリ１２１１と、を有する。
プロセスガスは、例えば酸素（Ｏ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスと希ガス（具体的にはヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスなど）との混合ガスである。本実施形態にかかるプロセスガスは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスである。
図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置２０の断面構成図である。
図２に示すように、基板処理装置２０は、例えばシリコンからなる基板としてのウエハ２００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２は、ウエハ２００を収容する処理室２０１と、処理室２０１内にプロセスガスを供給するガス供給ライン（ガス供給部）２３００と、処理室２０１内を排気するガス排気ライン２３１０と、処理室２０１内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構（プラズマ発生部）２７０と、処理室２０１内に収容された基板を加熱する加熱機構２１７ｈと、上記ガス供給ライン２３００，ガス排気ライン２３１０，プラズマ発生機構２７０，および加熱機構２１７ｈをそれぞれ制御する制御部としてのコントローラ１２１と、本発明にかかる半導体装置の製造方法に関するプログラム１２１２やデータ１２１３を記憶する記憶部としてのメモリ１２１１と、を有する。
プロセスガスは、例えば酸素（Ｏ２）ガスと水素（Ｈ２）ガスと希ガス（具体的にはヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスなど）との混合ガスである。本実施形態にかかるプロセスガスは、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスである。
（処理室２０１）
図２に示すように、処理炉２０２が備える処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１と、を備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被せられることにより、上側容器２１０及び下側容器２１１内に処理室２０１が構成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料により構成され、下側容器２１１は、例えばアルミニウムにより構成されている。
図２に示すように、処理炉２０２が備える処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１と、を備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被せられることにより、上側容器２１０及び下側容器２１１内に処理室２０１が構成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料により構成され、下側容器２１１は、例えばアルミニウムにより構成されている。
処理室２０１内の底側中央には、ウエハ２００を保持するための基板保持手段としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、ウエハ２００上に形成する膜の金属汚染を低減することができるよう、例えば、窒化アルミニウムやセラミックス、又は石英等の非金属材料により構成されている。
サセプタ２１７の内部には、加熱機構２１７ｈとしてのヒータが一体的に埋め込まれており、サセプタ２１７上に載置されたウエハ２００を加熱できるようになっている。このヒータに電力を供給することで、ウエハ２００の温度を所定の温度（例えば約３５０℃〜８００℃）に昇温できるようになっている。
サセプタ２１７は、下側容器２１１とは電気的に絶縁されている。サセプタ２１７の内
部には、インピーダンスを変化させる電極としての第２の電極（図中省略）が装備されている。この第２の電極は、インピーダンス可変手段（第１の高周波整合器）２７４を介して接地されている。インピーダンス可変手段２７４は、例えば、可変コイルや可変コンデンサを有し、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第２の電極（図中省略）及びサセプタ２１７を介して、ウエハ２００の電位を制御できるようになっている。
部には、インピーダンスを変化させる電極としての第２の電極（図中省略）が装備されている。この第２の電極は、インピーダンス可変手段（第１の高周波整合器）２７４を介して接地されている。インピーダンス可変手段２７４は、例えば、可変コイルや可変コンデンサを有し、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第２の電極（図中省略）及びサセプタ２１７を介して、ウエハ２００の電位を制御できるようになっている。
サセプタ２１７には、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降手段２６８が設けられている。サセプタ２１７には、貫通孔２１７ａが設けられている。一方、下側容器２１１底面には、ウエハ２００を突上げるウエハ突上げピン２６６が、少なくとも３箇所設けられている。サセプタ昇降手段２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時には、ウエハ突上げピン２６６が、サセプタ２１７とは非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるように、貫通孔２１７ａ及びウエハ突上げピン２６６がそれぞれ配置されている。
下側容器２１１の側壁には、仕切弁としてのゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４を開けることにより、搬送手段（図中省略）を用いて処理室２０１内外にウエハ２００を搬送することができるよう構成されている。ゲートバルブ２４４を閉めることにより、処理室２０１を気密に封止することができるよう構成されている。
（ガス供給ライン２３００）
処理室２０１の上部には、処理室２０１内へ反応ガスや不活性ガスを供給するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９を備えている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されるプロセスガス（Ｈ２ガスとＯ２ガスと希ガスとの混合ガス）や不活性ガスを分散して処理室２０１内へ供給する分散空間として機能する。
処理室２０１の上部には、処理室２０１内へ反応ガスや不活性ガスを供給するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３、ガス導入口２３４、バッファ室２３７、開口２３８、遮蔽プレート２４０、ガス吹出口２３９を備えている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されるプロセスガス（Ｈ２ガスとＯ２ガスと希ガスとの混合ガス）や不活性ガスを分散して処理室２０１内へ供給する分散空間として機能する。
ガス導入口２３４は、例えば、反応ガスとしての酸素（Ｏ２）ガスを供給する酸素ガス供給管２３２ａと、反応ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素ガス供給管２３２ｂと、ヘリウム（Ｈｅ）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスなどの希ガスを供給する希ガス供給管２３２ｃと、不活性ガス（パージガス）としての窒素（Ｎ２）ガスを供給する不活性ガス供給管２３２ｄとを有する。
詳細には、ガス導入口２３４は、酸素ガス供給管２３２ａと、水素ガス供給管２３２ｂと、希ガス供給管２３２ｃと、不活性ガス供給管２３２ｄとが、合流するように接続されている。
希ガスとしては、例えば、Ｈｅガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、Ａｒガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスなどを挙げることができる。本実施形態では希ガスとしてＨｅガスを採用する。
詳細には、ガス導入口２３４は、酸素ガス供給管２３２ａと、水素ガス供給管２３２ｂと、希ガス供給管２３２ｃと、不活性ガス供給管２３２ｄとが、合流するように接続されている。
希ガスとしては、例えば、Ｈｅガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、Ａｒガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスなどを挙げることができる。本実施形態では希ガスとしてＨｅガスを採用する。
酸素ガス供給管２３２ａには、酸素ガス供給源２５０ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５１ａ、開閉弁であるバルブ２５２ａが上流から順に接続されている。酸素ガス供給管２３２ａ、酸素ガス供給源２５０ａ、マスフローコントローラ２５１ａ、及びバルブ２５２ａを酸素ガス供給部２３００ａと呼ぶ。酸素ガス供給部２３００ａは、酸素ガスを処理室２０１内へ供給する。
水素ガス供給管２３２ｂには、水素ガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５１ｂ、開閉弁であるバルブ２５２ｂが上流から順に接続されている。水素ガス供給管２３２ｂ、水素ガス供給源２５０ｂ、マスフローコントローラ２５１ｂ、及びバルブ２５２ｂを水素ガス供給部２３００ｂと呼ぶ。水素ガス供給部２３００ｂは、水素ガスを処理室内２０１内へ供給する。
希ガス供給管２３２ｃには、希ガス供給源２５０ｃ、流量制御装置としてのマスフロー
コントローラ２５１ｃ、開閉弁であるバルブ２５２ｃが上流から順に接続されている。希ガス供給管２３２ｃ、希ガス供給源２５０ｃ、マスフローコントローラ２５１ｃ、及びバルブ２５２ｃを希ガス供給部２３００ｃと呼ぶ。希ガス供給部２３００ｃは、希ガスを処理室内２０１内へ供給する。
不活性ガス供給管２３２ｄには、不活性ガス供給源２５０ｄ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５１ｄ、開閉弁であるバルブ２５２ｄが上流から順に接続されている。不活性ガス供給管２３２ｄ、不活性ガス供給源２５０ｄ、マスフローコントローラ２５１ｄ、及びバルブ２５２ｄを不活性ガス供給部２３００ｄと呼ぶ。不活性ガス供給部２３００ｄは、不活性ガスを処理室内２０１内へ供給する。
水素ガス供給管２３２ｂには、水素ガス供給源２５０ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５１ｂ、開閉弁であるバルブ２５２ｂが上流から順に接続されている。水素ガス供給管２３２ｂ、水素ガス供給源２５０ｂ、マスフローコントローラ２５１ｂ、及びバルブ２５２ｂを水素ガス供給部２３００ｂと呼ぶ。水素ガス供給部２３００ｂは、水素ガスを処理室内２０１内へ供給する。
希ガス供給管２３２ｃには、希ガス供給源２５０ｃ、流量制御装置としてのマスフロー
コントローラ２５１ｃ、開閉弁であるバルブ２５２ｃが上流から順に接続されている。希ガス供給管２３２ｃ、希ガス供給源２５０ｃ、マスフローコントローラ２５１ｃ、及びバルブ２５２ｃを希ガス供給部２３００ｃと呼ぶ。希ガス供給部２３００ｃは、希ガスを処理室内２０１内へ供給する。
不活性ガス供給管２３２ｄには、不活性ガス供給源２５０ｄ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５１ｄ、開閉弁であるバルブ２５２ｄが上流から順に接続されている。不活性ガス供給管２３２ｄ、不活性ガス供給源２５０ｄ、マスフローコントローラ２５１ｄ、及びバルブ２５２ｄを不活性ガス供給部２３００ｄと呼ぶ。不活性ガス供給部２３００ｄは、不活性ガスを処理室内２０１内へ供給する。
主に、酸素ガス供給管２３２ａ、水素ガス供給管２３２ｂ、希ガス供給管２３２ｃ、不活性ガス供給管２３２ｄ、酸素ガス供給源２５０ａ、水素ガス供給源２５０ｂ、希ガス供給源２５０ｃ、不活性ガス供給源２５０ｄ、マスフローコントローラ２５１ａ〜２５１ｄ、バルブ２５２ａ〜２５２ｄで、ガス供給ライン２３００が構成されている。
基板処理装置２０は、バルブ２５２ａ〜２５２ｄを開閉させることにより、マスフローコントローラ２５１ａ〜２５２ｄにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、希ガス（Ｈｅガス等）、不活性ガス（Ｎ２ガス等）を供給自在に構成されている。
基板処理装置２０は、バルブ２５２ａ〜２５２ｄを開閉させることにより、マスフローコントローラ２５１ａ〜２５２ｄにより流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内に、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、希ガス（Ｈｅガス等）、不活性ガス（Ｎ２ガス等）を供給自在に構成されている。
（ガス排気ライン２３１０）
下側容器２１１の側壁下方にはガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１が接続されている。ガス排気管２３１には、圧力調整器であるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂ、排気装置である真空ポンプ２４６が、上流から順に接続されている。主に、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６により、処理室２０１内のガスを排気するガス排気ライン２３１０が構成されている。真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３ｂを開けることにより、処理室２０１内を排気することが可能なように構成されている。また、ＡＰＣ２４２の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力値を調整自在に構成されている。
下側容器２１１の側壁下方にはガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１が接続されている。ガス排気管２３１には、圧力調整器であるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂ、排気装置である真空ポンプ２４６が、上流から順に接続されている。主に、ガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６により、処理室２０１内のガスを排気するガス排気ライン２３１０が構成されている。真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３ｂを開けることにより、処理室２０１内を排気することが可能なように構成されている。また、ＡＰＣ２４２の開度を調整することにより、処理室２０１内の圧力値を調整自在に構成されている。
（プラズマ発生機構（プラズマ発生部）２７０）
処理容器２０３（上側容器２１０）の外周側には、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲うように、第１の電極としての筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５には、インピーダンスの整合を行うための整合器（第２の高周波整合器）２７２を介して、高周波電力を発生する高周波電源２７３が接続されている。
処理容器２０３（上側容器２１０）の外周側には、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲うように、第１の電極としての筒状電極２１５が設けられている。筒状電極２１５は、筒状、例えば円筒状に形成されている。筒状電極２１５には、インピーダンスの整合を行うための整合器（第２の高周波整合器）２７２を介して、高周波電力を発生する高周波電源２７３が接続されている。
また、筒状電極２１５の外側表面の上下端側には、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂがそれぞれ取り付けられている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、筒状、例えばリング状に形成された永久磁石によりそれぞれ構成されている。上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂは、処理室２０１の半径方向に沿った両端（すなわち、各磁石の内周端と外周端）にそれぞれ磁極を有している。そして、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの磁極の向きは、互いに逆向きになるよう配置されている。すなわち、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂの内周部の磁極同士は異極となっている。これにより、筒状電極２１５の内側表面に沿って、円筒軸方向の磁力線が形成される。
主に、筒状電極２１５、整合器２７２、高周波電源２７３、上部磁石２１６ａ、下部磁石２１６ｂで、プラズマ発生機構２７０が構成される。処理室２０１内にＯ２ガスとＨ２ガスと希ガス（Ｈｅガス等）との混合ガスを導入した後、筒状電極２１５に高周波電力を供給して電界を形成するとともに、上部磁石２１６ａ及び下部磁石２１６ｂを用いて磁界
が形成されることにより、処理室２０１内にマグネトロン放電プラズマが生成され、混合ガスがプラズマ状態となる。この際、上述の電磁界が、放出された電子を周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命の高密度プラズマを生成させることができる。つまり、プラズマ発生部２７０は、処理室２０１内へ供給された酸素ガスと水素ガスと希ガスとの混合ガスをプラズマ状態とすることが可能である。
が形成されることにより、処理室２０１内にマグネトロン放電プラズマが生成され、混合ガスがプラズマ状態となる。この際、上述の電磁界が、放出された電子を周回運動させることにより、プラズマの電離生成率が高まり、長寿命の高密度プラズマを生成させることができる。つまり、プラズマ発生部２７０は、処理室２０１内へ供給された酸素ガスと水素ガスと希ガスとの混合ガスをプラズマ状態とすることが可能である。
なお、筒状電極２１５、上部磁石２１６ａ、及び下部磁石２１６ｂの周囲には、これらが形成する電磁界が外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電磁界を有効に遮蔽するための遮蔽板２２３が設けられている。
（制御部１２１）
制御手段としての制御部（コントローラ）１２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２，バルブ２４３ｂ，及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降手段２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２，及び高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ２５１ａ〜２５１ｄ、バルブ２５２ａ〜２５２ｄを、信号線Ｆを通じてサセプタ２１７に埋め込まれたヒータ（加熱機構２１７ｈ）を、信号線Ｇを通じてインピーダンス可変手段２７４をそれぞれ制御するように構成されている。
また、制御部１２１は、例えばメモリ１２１１に記憶されているプログラム１２１２やデータ１２１３に基づいて、プログラム１２１２を実行して基板処理装置２０の各構成要素を制御することにより、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実現する。
制御手段としての制御部（コントローラ）１２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２，バルブ２４３ｂ，及び真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降手段２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２，及び高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ２５１ａ〜２５１ｄ、バルブ２５２ａ〜２５２ｄを、信号線Ｆを通じてサセプタ２１７に埋め込まれたヒータ（加熱機構２１７ｈ）を、信号線Ｇを通じてインピーダンス可変手段２７４をそれぞれ制御するように構成されている。
また、制御部１２１は、例えばメモリ１２１１に記憶されているプログラム１２１２やデータ１２１３に基づいて、プログラム１２１２を実行して基板処理装置２０の各構成要素を制御することにより、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実現する。
（半導体装置の製造方法）
続いて、上記基板処理装置２０により実施される、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置２０を構成する各部の動作は、制御部１２１により制御される。
続いて、上記基板処理装置２０により実施される、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置２０を構成する各部の動作は、制御部１２１により制御される。
図３は、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置２０の動作を説明するための図である。図２から図４を参照しながら、本実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明する。
本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、基板搬入工程（ＳＴ１）、基板昇温工程（ＳＴ２）、基板処理工程（ＳＴ３）、基板搬出準備工程（ＳＴ７）、及び基板搬出工程（ＳＴ８）を有する。基板処理工程（ＳＴ３）は、混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）、混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５）、及び選択酸化処理工程（ＳＴ６）を有する。
（基板搬入工程（ＳＴ１））
基板（ウエハ）２００は、処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハ２００を搬送する図中省略の搬送手段によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。
基板（ウエハ）２００は、処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハ２００を搬送する図中省略の搬送手段によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。
詳細には、基板（ウエハ）２００の搬送位置まで、サセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２１７ａにウエハ突上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。
続いて、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送手段を用いて処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。
なお、処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、搬送手段を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプタ昇降手段２６８を用いてサセプタ２１７を上昇させる。その結果、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に配置される。その後、ウエハ２００を所定の処理位置まで上昇させる。
なお、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する際には、ガス排気ライン２３１０から処理室２０１内に不活性ガスとしてのＮ２ガスを供給し、処理室２０１内をＮ２ガスで満たすと共に、酸素濃度を低減させておくことが好ましい。すなわち、真空ポンプ２４６を作動させ、バルブ２４３ｂを開けることにより、処理室２０１内を排気しつつ、バルブ２５２ｄを開けることにより、バッファ室２３７を介して処理室２０１内にＮ２ガスを供給することが好ましい。
上述した処理室２０１内に搬入されるウエハ２００には、例えばＷＳｉ，ＴｉＮなどの金属化合物や、タングステン（Ｗ），ルテニウム（Ｒｕ），タンタル（Ｔａ），モリブデン（Ｍｏ）などの金属材料からなる電極層と、ポリシリコン層とが露出した状態で形成されている。
ウエハ２００上に本発明の一実施形態にかかる半導体装置が形成される様子を、図５（Ａ）〜５（Ｃ）に示す。
まず、図５（Ａ）に示すように、シリコンからなるウエハ２００上に、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜（酸化膜）１０２を形成する（絶縁膜形成工程（ＳＴ１Ａ））。続いて、ポリシリコン層１０３を絶縁膜（酸化膜）１０２上に形成する。続いて、金属材料を含むバリア層（金属層）１０４をポリシリコン層１０３上に形成する。続いて、例えば、タングステン（Ｗ）などの金属材料や金属化合物からなる電極層（金属層）１０５を、バリア層１０４上に形成する（電極形成工程（ＳＴ１Ｂ））。続いて、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）などの窒化物からなるハードマスク層１０６を、電極層（金属層）１０５上に形成する。
次に、ハードマスク層１０６をマスクとし、ドライエッチング等の製法を用いて、電極層１０５、バリア層１０４、ポリシリコン層１０３、及び絶縁膜１０２をエッチングする。その結果、図５（Ｂ）に示すように、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ａ、ポリシリコン層１０３Ａ、バリア層（金属層）１０４Ａ、電極層（金属層）１０５Ａ、ハードマスク層１０６が順次積層される。このように、絶縁膜１０２および電極１０５などに対してエッチング処理を施すことにより、絶縁膜（シリコン層）１０２Ａの側壁１０２Ｂおよび電極１０５の側壁が露出する（エッチング処理工程（ＳＴ１Ｃ））。
上記絶縁膜形成工程（ＳＴ１Ａ），電極形成工程（ＳＴ１Ｂ），エッチング処理工程（ＳＴ１Ｃ）を、本実施形態にかかる基板処理装置が行うが、例えばこの基板処理装置以外の装置が行ってもよい。
なお、図５（Ｂ）に示されるように、絶縁層（シリコン層）１０２Ａの側壁１０２Ｂとポリシリコン層（シリコン層）１０３Ａの側壁１０３Ｂは、上記エッチングの際にダメージを受けている。
絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａは、基板に形成されたシリコン層を含む領域の一実施形態に相当する。バリア層１０４Ａ，電極層１０５Ａは、基板に形成された金属を含む領域の一実施形態に相当する。
上記絶縁膜形成工程（ＳＴ１Ａ），電極形成工程（ＳＴ１Ｂ），エッチング処理工程（ＳＴ１Ｃ）を、本実施形態にかかる基板処理装置が行うが、例えばこの基板処理装置以外の装置が行ってもよい。
なお、図５（Ｂ）に示されるように、絶縁層（シリコン層）１０２Ａの側壁１０２Ｂとポリシリコン層（シリコン層）１０３Ａの側壁１０３Ｂは、上記エッチングの際にダメージを受けている。
絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａは、基板に形成されたシリコン層を含む領域の一実施形態に相当する。バリア層１０４Ａ，電極層１０５Ａは、基板に形成された金属を含む領域の一実施形態に相当する。
フラッシュメモリなどのゲート構造を有する半導体装置の製造方法に、本発明にかかる半導体装置の製造方法を適用する場合、上記ポリシリコン層１０３（１０３Ａ）としては、下部ポリシリコン層、ＯＮＯ（酸化膜−窒化膜−酸化膜）構造のインターポリシリコン
層、上部ポリシリコン層が順次積層された構造とすればよい。
層、上部ポリシリコン層が順次積層された構造とすればよい。
（基板昇温工程（ＳＴ２））
続いて、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ（加熱機構２１７ｈ）に電力を供給し、ウエハ２００の温度が室温〜約７００℃の範囲内、所定のウエハ処理温度（本実施形態では５００℃以上、好ましくは約７００℃）になるように加熱を行う。
続いて、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ（加熱機構２１７ｈ）に電力を供給し、ウエハ２００の温度が室温〜約７００℃の範囲内、所定のウエハ処理温度（本実施形態では５００℃以上、好ましくは約７００℃）になるように加熱を行う。
（基板処理工程（ＳＴ３））
基板処理工程（ＳＴ３）は、上述したように、混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）、混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５）、及び選択酸化処理工程（ＳＴ６）を有する。
基板処理工程（ＳＴ３）は、上述したように、混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）、混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５）、及び選択酸化処理工程（ＳＴ６）を有する。
（混合ガス流量制御工程（ＳＴ４））
続いて、バルブ２５２ｄを閉め、バルブ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃを開け、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスをバッファ室２３７を介して処理室２０１内に導入（供給）する。
詳細には、制御部１２１は、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が４０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整する。具体的には、例えば混合ガス中のＯ２ガスの流量を５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を５００ｓｃｃｍ、Ｈｅガスの流量を１００ｓｃｃｍとするように制御を行う。
例えば、上記混合ガスの供給前に、Ｈ２ガスを処理室２０１内に導入して、処理室２０１内が所定の圧力となるように調整してもよい。こうすることにより、混合ガス供給開始時、処理室２０１内の圧力を保持した状態で、金属層１０４Ａ，１０５に対する急激な酸化を抑制することができる。
続いて、バルブ２５２ｄを閉め、バルブ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃを開け、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスをバッファ室２３７を介して処理室２０１内に導入（供給）する。
詳細には、制御部１２１は、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が４０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整する。具体的には、例えば混合ガス中のＯ２ガスの流量を５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量を５００ｓｃｃｍ、Ｈｅガスの流量を１００ｓｃｃｍとするように制御を行う。
例えば、上記混合ガスの供給前に、Ｈ２ガスを処理室２０１内に導入して、処理室２０１内が所定の圧力となるように調整してもよい。こうすることにより、混合ガス供給開始時、処理室２０１内の圧力を保持した状態で、金属層１０４Ａ，１０５に対する急激な酸化を抑制することができる。
また、混合ガス供給後の処理室２０１内の圧力が、所定の圧力、例えば１５Ｐａ以上２５０Ｐａ以下（本実施形態では１２０Ｐａ）となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整する。
（混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５））
混合ガスの導入を開始して所定時間経過後（例えば数秒経過後）、筒状電極２１５に対して、高周波電源２７３から整合器（第２の高周波整合器）２７２を介して高周波電力を印加することにより、処理室２０１内（ウエハ２００の上方のプラズマ生成領域２２４内）にマグネトロン放電プラズマを生成し、混合ガスをプラズマ状態とする。なお、印加する電力は、例えば約１００〜８００Ｗ（本実施形態では８００Ｗ）の出力値とする。このときのインピーダンス可変手段（第１の高周波整合器）２７４は、予め所定のインピーダンス値に制御しておく。
混合ガスの導入を開始して所定時間経過後（例えば数秒経過後）、筒状電極２１５に対して、高周波電源２７３から整合器（第２の高周波整合器）２７２を介して高周波電力を印加することにより、処理室２０１内（ウエハ２００の上方のプラズマ生成領域２２４内）にマグネトロン放電プラズマを生成し、混合ガスをプラズマ状態とする。なお、印加する電力は、例えば約１００〜８００Ｗ（本実施形態では８００Ｗ）の出力値とする。このときのインピーダンス可変手段（第１の高周波整合器）２７４は、予め所定のインピーダンス値に制御しておく。
上述のようにプラズマを生成させることにより、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４で、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスが活性化する。この際、希ガス（Ｈｅガス）はプラズマ放電の安定化に寄与しており、例えば希ガスを添加しない場合と比べて、比較的高いプラズマ密度を均一に得ることができる。
（選択酸化処理工程（ＳＴ６））
そして、このプラズマ化した（プラズマ状態となった）混合ガスを、露出した絶縁膜１０２Ａの側壁及び露出した電極１０５Ａの側壁が形成されたウエハ２００に供給して、ウエハ２００にプラズマ処理（選択酸化処理）を施す。詳細には、Ｈ２ガスとＯ２ガスと希ガス（Ｈｅガス）を含む混合ガスが、プラズマにより活性化されると、Ｈ及びＯＨ等が生成される。
上記ＯＨが、ウエハ２００上のシリコンを含む領域の表面に作用して、その表面を酸化
する。上記Ｈは、このシリコンを含む領域に対して比較的小さい還元性を有する。
そして、このプラズマ化した（プラズマ状態となった）混合ガスを、露出した絶縁膜１０２Ａの側壁及び露出した電極１０５Ａの側壁が形成されたウエハ２００に供給して、ウエハ２００にプラズマ処理（選択酸化処理）を施す。詳細には、Ｈ２ガスとＯ２ガスと希ガス（Ｈｅガス）を含む混合ガスが、プラズマにより活性化されると、Ｈ及びＯＨ等が生成される。
上記ＯＨが、ウエハ２００上のシリコンを含む領域の表面に作用して、その表面を酸化
する。上記Ｈは、このシリコンを含む領域に対して比較的小さい還元性を有する。
つまり、ＯＨが基板２００上のシリコンを含む領域に作用すると、図５（Ｃ）に示すように、シリコンを含む領域（絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａ）の表面に新たな酸化膜が形成され、エッチングによるダメージが修復される。詳細には、絶縁膜１０２Ａの側壁１０２Ｂに新たな酸化膜１０２Ｃが形成され、ポリシリコン層１０３Ａの側壁１０３Ｂに新たな酸化膜１０３Ｃが形成される。
一般的に、ウエハ２００上の金属を含む領域の表面に対して、上記ＯＨは酸化性を有し、上記Ｈは還元性を有する。
例えば、ＯＨ濃度が比較的高い（Ｈ濃度が比較的低い）場合、ウエハ２００上の金属を含む領域の表面は酸化する。つまり、この場合、Ｈによる還元作用より、ＯＨによる酸化作用が大きい。
一方、ＯＨ濃度が比較的低い（Ｈ濃度が比較的高い）場合、ウエハ２００上の金属を含む領域の表面は酸化しない（還元する）。つまり、この場合、ＯＨによる酸化作用より、Ｈによる還元作用が大きい。
例えば、ＯＨ濃度が比較的高い（Ｈ濃度が比較的低い）場合、ウエハ２００上の金属を含む領域の表面は酸化する。つまり、この場合、Ｈによる還元作用より、ＯＨによる酸化作用が大きい。
一方、ＯＨ濃度が比較的低い（Ｈ濃度が比較的高い）場合、ウエハ２００上の金属を含む領域の表面は酸化しない（還元する）。つまり、この場合、ＯＨによる酸化作用より、Ｈによる還元作用が大きい。
本実施形態では、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を４０％以上となるように制御して、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃそれぞれの開度を調整し、プラズマ化した混合ガスにより、ウエハ２００に対してプラズマ処理を施している。このため、上記ウエハ２００上の金属を含む領域に対して、ＯＨによる酸化作用と比較してＨによる還元作用が大きくなり、上記ウエハ２００上の金属を含む領域（金属層１０５Ａ，バリア層１０４Ａ）の表面の酸化が抑制される（酸化されたとしても還元する）。
（基板搬出準備工程（ＳＴ７））
高周波電源２７３を制御して、処理室２０１内におけるプラズマ生成を停止したら、バルブ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃを閉めて処理室内への混合ガスの供給を停止し、処理室２０１内を排気する。この際、バルブ２５２ｄを開けて処理室２０１内へＮ２ガスを供給し、処理室２０１内に残留している反応ガスや反応生成物の排出を促す。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整して所定の圧力（例えば約１〜１００Ｐａ）にする。この圧力は、例えば選択酸化処理後の工程に応じて適宜の調整する。
高周波電源２７３を制御して、処理室２０１内におけるプラズマ生成を停止したら、バルブ２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃを閉めて処理室内への混合ガスの供給を停止し、処理室２０１内を排気する。この際、バルブ２５２ｄを開けて処理室２０１内へＮ２ガスを供給し、処理室２０１内に残留している反応ガスや反応生成物の排出を促す。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整して所定の圧力（例えば約１〜１００Ｐａ）にする。この圧力は、例えば選択酸化処理後の工程に応じて適宜の調整する。
（基板の搬出工程（ＳＴ８））
処理室２０１内の圧力が大気圧に復帰したら、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置にまで降下させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送手段を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出し、本実施形態にかかる半導体装置の製造を終了する。その後、ゲート絶縁膜やゲート電極膜が形成されていないウエハ２００表面近傍に、ソース領域やドメイン領域を形成する工程や、ハードマスク層を除去する工程が実施される。
処理室２０１内の圧力が大気圧に復帰したら、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置にまで降下させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送手段を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出し、本実施形態にかかる半導体装置の製造を終了する。その後、ゲート絶縁膜やゲート電極膜が形成されていないウエハ２００表面近傍に、ソース領域やドメイン領域を形成する工程や、ハードマスク層を除去する工程が実施される。
（本実施形態にかかる効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、図５（Ｂ），５（Ｃ）に示すように、絶縁膜１０２Ａの側壁１０２Ｂと、ポリシリコン層１０３Ａの側壁１０３Ｂとが、プラズマ化した混合ガスに晒される。その結果、絶縁膜１０２Ａの側壁１０２Ｂに新たな酸化膜１０２Ｃが形成されるとともに、ポリシリコン層１０３Ａの側壁１０３Ｂに新たな酸化膜１０３Ｃが形成され、ドライエッチングの際に受けたダメージが修復される。その結果、半導体装置の信頼性が向上し、半導体装置の製造歩留りが改善する。
（ｂ）本実施形態によれば、金属材料からなるバリア層１０４の側壁と、タングステン（Ｗ）などの金属材料からなる電極層１０５の側壁とが、プラズマ化した（プラズマ状態の）混合ガスに晒されることとなる。しかしながら、本実施形態では、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を４０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整している。そのため、バリア層１０４と電極層１０５の酸化を抑制でき（酸化されたとしても還元でき）、バリア層１０４と電極層１０５の抵抗値の上昇を抑制することができる。
なお、電極層１０５の酸化具合は、電極層に対する上記プラズマ化した混合ガスによる選択酸化処理前と選択酸化処理後の電極層１０５のシート抵抗値を測定することにより把握することができる。電極層１０５の金属材料が酸化すると、シート抵抗値が増加するからである。
図６は、混合ガス中のＯ２ガスとＨ２ガスとの流量比を変化させたときの電極層のシート抵抗値を示す図（実験結果）である。図６において、横軸は「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対するＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）を示し、縦軸は電極層１０５のシート抵抗値Ｒ（Ω／ｓｑ）を示している。
電極層１０５の形成材料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）を採用した。ＴｉＮは、例えばＷ等の金属材料と比べて酸化されやすい性質を有する。このため、ＴｉＮからなる電極層が酸化されない条件で、Ｗ等の金属材料からなる電極層に対して、本実施形態にかかる選択酸化処理を施したとしても、その電極層は酸化されない。
また、基板温度が７００℃、高周波電源２７３による高周波電力が約８００Ｗ、処理室内の圧力が１２０Ｐａ、プラズマ放電の時間が約４０秒となるように、それぞれを設定した。図６におけるその他の条件は、上述の実施形態と同様である。
電極層１０５の形成材料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）を採用した。ＴｉＮは、例えばＷ等の金属材料と比べて酸化されやすい性質を有する。このため、ＴｉＮからなる電極層が酸化されない条件で、Ｗ等の金属材料からなる電極層に対して、本実施形態にかかる選択酸化処理を施したとしても、その電極層は酸化されない。
また、基板温度が７００℃、高周波電源２７３による高周波電力が約８００Ｗ、処理室内の圧力が１２０Ｐａ、プラズマ放電の時間が約４０秒となるように、それぞれを設定した。図６におけるその他の条件は、上述の実施形態と同様である。
図６に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が約４０％以上の場合、シート抵抗値（Ｒ）は、選択酸化処理前の電極層１０５のシート抵抗値（以下、初期値（ＩＶ）と記載する）より、低い値を示す。これは、本実施形態にかかる選択酸化処理により、電極層１０５の酸化が抑制されたことを示している。詳細には、電極層１０５に形成されていた自然酸化膜が、還元されたことを示している。
一方、混合ガス中のＨ２の流量比が約４０％より低い場合、詳細には３０％以下の場合、シート抵抗値（Ｒ）は、初期値（ＩＶ）より高い値を示した。上記条件では、選択酸化処理により電極層１０５が酸化されたことを示している。
上述したように、図６によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量（Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２））が４０％以上であれば、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
なお、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が大きすぎると、つまりＯ２ガスの流量が少なすぎると、シリコン層（絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａ）の表面での酸化速度が遅くなりすぎる。このため、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量は、例えば４０％以上かつ９５％以下とすることが好ましい。
なお、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が大きすぎると、つまりＯ２ガスの流量が少なすぎると、シリコン層（絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａ）の表面での酸化速度が遅くなりすぎる。このため、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量は、例えば４０％以上かつ９５％以下とすることが好ましい。
具体的には、本実施形態によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を、例えば４０％以上かつ９５％以下とすることで、電極層１０５の酸化を抑制して、Ｈ２ガスの量を低減するとともに、比較的高い酸化速度で
シリコン層（絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａ）の表面を酸化することができる。
シリコン層（絶縁層１０２Ａ，ポリシリコン層１０３Ａ）の表面を酸化することができる。
（ｃ）本実施形態によれば、ＭＭＴ装置で上記選択酸化処理を行っている。ＭＭＴ装置は、一般的なプラズマ処理装置と比較して、混合ガス中のＨ２ガスの流量比を増やしても、酸化レートが低下しないという優れた特性を有する。詳細には、本実施形態にかかるＭＭＴ装置は、インピーダンス可変機構２７４を制御して、ウエハ２００の電位を調整することで、ウエハ２００に対するプラズマ化した混合ガスのプラズマ密度を増加させることができる。このため、混合ガス中のＨ２ガスの流量比が比較的大きい（Ｏ２ガスの流量比が比較的小さい）場合でも、シリコン層に対する酸化の速度の低下を抑制することができる。
（ｄ）本実施形態によれば、ＭＭＴ装置では、一般的なプラズマ処理装置と比較して、Ｈｅが混合ガスのプラズマの安定化に比較的大きく寄与するので、比較的高い効率で上記選択処理を行うことができる。
（ｅ）本実施形態によれば、ＭＭＴ装置では、プラズマ化された混合ガス中のＨｅが安定状態に戻る時に放出されたエネルギーにより、Ｈ２が効率的に活性化（プラズマ化）されるため、Ｈ２の添加量を低減することができる。このため、Ｈ２による半導体装置に対する信頼性の低下を低減することができる。
（ｆ）本実施形態によれば、ＭＭＴ装置で、ウエハ２００の温度が比較的低温、例えば約７００℃程度となるように、サセプタ２１７の内部に埋め込まれたヒータ２１７ｈを加熱した状態で、プラズマ化した混合ガスによる選択酸化処理を行うので、一般的な熱酸化法と比べて、半導体装置に対する信頼性の低下を抑制することができる。
（ｇ）本実施形態によれば、ウエハ２００が、プラズマ化された混合ガス中に晒される時間を４０秒程度としている。そのため、電極層の酸化を確実に抑制し、電極層の抵抗値の上昇をより確実に抑制することができる。
＜本発明の第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置は、第１実施形態と略同じ構成である。第１実施形態と同様な構成については、説明を省略する。
本発明の第２の実施形態にかかる基板処理装置は、第１実施形態と略同じ構成である。第１実施形態と同様な構成については、説明を省略する。
第１実施形態と同様に、基板搬入工程（ＳＴ１）（絶縁膜形成工程、電極形成工程、エッチング処理工程を含む）、基板昇温工程（ＳＴ２）を行った後、基板処理装置２０の制御部１２１は、基板処理工程（ＳＴ３）の混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）において、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量を４０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整する。具体的には、例えば混合ガス中のＯ２ガスの流量が８００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量が２００ｓｃｃｍ、Ｈｅガスの流量が１０００ｓｃｃｍとなるように制御を行う。
そして、上記混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）の後、第１実施形態と同様に、混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５）、及び選択酸化処理工程（ＳＴ６）で、ウエハ２００表面が、プラズマ化された混合ガスに晒されて、選択酸化処理が行われる。
続いて、第１実施形態と同様に、基板搬出準備工程（ＳＴ７）、及び基板の搬出工程（ＳＴ８）が順次行われる。
続いて、第１実施形態と同様に、基板搬出準備工程（ＳＴ７）、及び基板の搬出工程（ＳＴ８）が順次行われる。
（本実施形態にかかる効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。尚、第１実施形態と同様な効果については説明を省略する。
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。尚、第１実施形態と同様な効果については説明を省略する。
（ａ）本実施形態によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が４０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整している。そして、金属材料からなるバリア層１０４と、タングステン（Ｗ）などの金属材料からなる電極層１０５とが、プラズマ化された混合ガスに晒されることとなる。そのため、バリア層１０４と電極層１０５の酸化を抑制でき（酸化されたとしても還元でき）、バリア層１０４と電極層１０５の抵抗値の上昇を抑制することができる。
図７は、混合ガス中のＯ２ガスとＨ２ガスとＨｅの流量比を変化させたときの電極層のシート抵抗値を示す図（実験結果）である。
図７において、横軸は「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨｅガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対するＨｅガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）を示し、縦軸は電極層のシート抵抗値Ｒ（Ω／ｓｑ）を示している。
図中において、複数の曲線はそれぞれ、「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対するＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）が、１５％，２０％，３０％，４０％，６０％，８０％，９５％の場合のデータに対応している。
また、他の実験条件としては、基板温度が７００℃、高周波電源２７３による高周波電力が約８００Ｗ、処理室内の圧力が１２０Ｐａ、プラズマ放電の時間が約４０秒となるように、それぞれを設定した。電極層１０５の形成材料としては、上記実施形態と同様にＴｉＮを採用した。図７におけるその他の条件は、上述の実施形態と同様である。
図７において、横軸は「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨｅガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対するＨｅガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）を示し、縦軸は電極層のシート抵抗値Ｒ（Ω／ｓｑ）を示している。
図中において、複数の曲線はそれぞれ、「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対するＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）が、１５％，２０％，３０％，４０％，６０％，８０％，９５％の場合のデータに対応している。
また、他の実験条件としては、基板温度が７００℃、高周波電源２７３による高周波電力が約８００Ｗ、処理室内の圧力が１２０Ｐａ、プラズマ放電の時間が約４０秒となるように、それぞれを設定した。電極層１０５の形成材料としては、上記実施形態と同様にＴｉＮを採用した。図７におけるその他の条件は、上述の実施形態と同様である。
図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量に対するＨ２ガスの流量比を一定にした場合、混合ガス中のＨｅガスの流量が大きいほど、ＴｉＮ材料からなる電極層１０５のシート抵抗値（Ｒ）が減少する傾向が示された。
詳細には、図７に示されるように、例えば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が４０％，３０％，２０％，１５％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスとの合計流量に対するＨｅガスの流量を０％から５０％に増加すると、シート抵抗値が低下する。
また、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が８０％，９５％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスとの合計流量に対するＨｅガスの流量が０％以上５０％以下では、シート抵抗値は略一定値を示している。
また、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が８０％，９５％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスとの合計流量に対するＨｅガスの流量が０％以上５０％以下では、シート抵抗値は略一定値を示している。
また、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの合計流量に対するＨｅガスの流量が４０％以上のとき、混合ガス中の酸素ガスの流量と水素ガスの流量との合計流量に対する水素ガスの流量が、１５％，２０％，３０％，４０％，６０％，８０％，９５％のいずれの場合であっても、ＴｉＮ膜のシート抵抗値が、初期値（ＩＶ）よりも低い値を示している。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの合計流量に対するＨｅガスの流量が、４０％以上であれば、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの合計流量に対するＨｅガスの流量が、４０％以上であれば、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
なお、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が多すぎると、シリコン層の酸化の進行が遅くなりすぎる。このため、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの合計流量に対するＨｅガスの流量は、４０
％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
詳細には、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が１５％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が約３３％以上では、ＴｉＮ膜のシート抵抗値が、初期値（ＩＶ）よりも低い値を示している。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が１５％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が３３％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が１５％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が３３％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
また、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が２０％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が約２１％以上では、ＴｉＮ膜のシート抵抗値が、初期値（ＩＶ）よりも低い値を示している。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が２０％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が２１％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が２０％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が２１％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
また、図７に示されるように、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が３０％の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が約１０％以上では、ＴｉＮ膜のシート抵抗値が、初期値（ＩＶ）よりも低い値を示している。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が３０％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が１０％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
このため、図７によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が３０％以下の場合、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスの流量との合計流量に対するＨｅガスの流量が１０％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
つまり、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＨｅガスとの合計流量に対するＨｅガスの流量が、所定値（具体的には、電極層１０５が酸化しないように規定された混合ガス中のＨｅガスの流量比の下限値）以上とすれば、電極層１０５が酸化しない。上記所定値は、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量に応じて規定される。基板処理装置２０の制御部１２１は、予め上記所定値に関するデータを１２１３をメモリ１２１１に記憶しており、そのデータ１２１３とプログラム１２１２に基づいて、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を実行する。
（ｂ）本実施形態では、プラズマ化した混合ガス中にＨｅが添加されているので、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が、第１実施形態と同じ流量または少ない流量でも、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
例えば、混合ガスに過剰にＨ２が添加されると、Ｈ２が絶縁層１０２に侵入して半導体デバイスが劣化する不具合が生じる場合があるが、本実施形態では、Ｈ２の添加量が比較的少ないので、上記不具合が生じることなく、半導体デバイスの劣化を抑制することができる。また、Ｈ２ガスの使用量を低減することができる。
例えば、混合ガスに過剰にＨ２が添加されると、Ｈ２が絶縁層１０２に侵入して半導体デバイスが劣化する不具合が生じる場合があるが、本実施形態では、Ｈ２の添加量が比較的少ないので、上記不具合が生じることなく、半導体デバイスの劣化を抑制することができる。また、Ｈ２ガスの使用量を低減することができる。
（ｃ）本実施形態によれば、ＭＭＴ装置により、選択酸化処理を行っているので、一般的なプラズマ処理装置と比較して、Ｈ２ガスが少ない場合でも、プラズマ化した混合ガス中のＨｅが安定状態に戻る時に放出されるエネルギーにより、Ｈ２が効率的にプラズマ化されるために、電極層１０５への酸化の抑制が比較的大きい。
（ｄ）本実施形態によれば、上述したようにＭＭＴ装置によりプラズマ状態の混合ガスにより選択酸化処理を行っている。この際、プラズマ状態の混合ガス中のＨｅがプラズマ安定化に比較的大きく寄与する理由としては、下記の通りである。
プラズマ化の容易さ示す電離電圧は、Ｈｅでは２４．６ｅＶであり、Ｈでは１３．６ｅＶであり、Ｏ（酸素）では１３．６ｅＶである。つまり、Ｈｅは比較的高い電離電圧を有するので、プラズマ化しにくい。Ｈｅが一旦プラズマ状態となると、混合ガスのプラズマ全体のプラズマポテンシャルが比較的高くなり、プラズマ状態が略均一となり、プラズマ状態が安定する。
プラズマ化の容易さ示す電離電圧は、Ｈｅでは２４．６ｅＶであり、Ｈでは１３．６ｅＶであり、Ｏ（酸素）では１３．６ｅＶである。つまり、Ｈｅは比較的高い電離電圧を有するので、プラズマ化しにくい。Ｈｅが一旦プラズマ状態となると、混合ガスのプラズマ全体のプラズマポテンシャルが比較的高くなり、プラズマ状態が略均一となり、プラズマ状態が安定する。
＜本発明の第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態にかかる基板処理装置は、第１実施形態及び第２実施形態と略同じ構成である。第１実施形態及び第２実施形態と同様な構成については、説明を省略する。
本発明の第３の実施形態にかかる基板処理装置は、第１実施形態及び第２実施形態と略同じ構成である。第１実施形態及び第２実施形態と同様な構成については、説明を省略する。
本実施形態では、希ガス供給源２５０ｃは、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する。
基板処理工程（ＳＴ３）の混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）において、制御部１２１は、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を４０％以上とするか、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が、５０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整する。具体的には、例えば混合ガス中のＯ２ガスの流量が２００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量が３００ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量が１０００ｓｃｃｍとなるように制御を行う。
混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を４０％以上とした場合については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量を４０％以上とした場合については、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
そして、上記混合ガス流量制御工程（ＳＴ４）の後、第１実施形態と同様に、混合ガスのプラズマ化工程（ＳＴ５）、及び選択酸化処理工程（ＳＴ６）で、ウエハ２００表面が、プラズマ化された混合ガスに晒されて、選択酸化処理が行われる。
続いて、第１実施形態と同様に、基板搬出準備工程（ＳＴ７）、及び基板の搬出工程（ＳＴ８）が順次行われる。
続いて、第１実施形態と同様に、基板搬出準備工程（ＳＴ７）、及び基板の搬出工程（ＳＴ８）が順次行われる。
（本実施形態にかかる効果）
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。尚、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果については説明を省略する。
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。尚、第１実施形態及び第２実施形態と同様な効果については説明を省略する。
（ａ）本実施形態によれば、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が５０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整している。そして、金属材料からなるバリア層１０４と、タングステン（Ｗ）などの金属材料からなる電極層１０５とが、プラズマ化された混合ガスに晒されることとなる。そのため、バリア層１０４と電極層１０５の酸化を抑制でき（酸化されたとしても還元でき）、バリア層１０４と電極層１０５の抵抗値の上昇を抑制することができる。
図８は、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が一定値（５０％）で、混合ガス中のＯ２ガスとＨ２ガスの流量比を変化させたときの電極層（ＴｉＮ）のシート抵抗値を示す図（実験結果）である。図８において、横軸は「混合ガス中のＯ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）とＨ２ガスの流量（ｓｃｃｍ）との合計流量に対する水素ガスの流量（ｓｃｃｍ）」（％）を示し、縦軸は電極層
のシート抵抗値Ｒ（Ω／ｓｑ）を示している。
のシート抵抗値Ｒ（Ω／ｓｑ）を示している。
また、図８では、比較例として、Ｏ２ガスとＨ２ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いた場合の電極層のシート抵抗値も記載している。
他の実験条件としては、基板温度が７００℃、高周波電源２７３による高周波電力が約８００Ｗ、処理室内の圧力が１２０Ｐａ、プラズマ放電の時間が約３００秒となるように、それぞれを設定した。また、Ｈ２ガスの流量とＯ２ガスの流量との合計流量が５００ｓｃｃｍ、Ａｒガス（Ｈｅガス）の流量が５００ｓｃｃｍとなるように、それぞれを設定した。電極層の形成材料としてはＴｉＮを採用した。
図８に示されるように、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスにＨｅガスを添加した場合（第２実施形態）と略同様に、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスにＡｒガスを添加した場合、電極層１０５への酸化を抑制することが確認することができる。
しかし、図８に示されるように、希ガスとしてＡｒガスを用いた場合、混合ガス中の希ガスとしてＨｅガスを用いた場合と比較して、電極層１０５への酸化の抑制の度合いが小さい。
しかし、図８に示されるように、希ガスとしてＡｒガスを用いた場合、混合ガス中の希ガスとしてＨｅガスを用いた場合と比較して、電極層１０５への酸化の抑制の度合いが小さい。
このため、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が５０％以上となるように、マスフローコントローラ２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃの開度をそれぞれ調整することが好ましい。そして、バリア層１０４と電極層１０５とが、プラズマ化された混合ガスに晒されることとなる。そのため、バリア層１０４と電極層１０５の酸化を抑制でき（酸化されたとしても還元でき）、バリア層１０４と電極層１０５の抵抗値の上昇を抑制することができる。
詳細には、上記混合ガス中のＡｒガスの流量比を約５０％以上、具体的には、６０％，７０％，８０％，９０％，９５％等とすれば、電極層への酸化を抑制することができる。
詳細には、図８に示されるように、Ｈ２ガスとＯ２ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いた場合、Ｈ２ガスとＯ２ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いた場合と比較すると、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約１８％のとき、電極層に対する還元の効果が約７０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約３０％のとき、電極層に対する還元の効果が約２０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約６０％のとき、電極層に対する還元の効果が約１０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約９５％のとき、電極層に対する還元の効果が略同じであるので、上記混合ガス中のＡｒガスの流量比を約５０％以上とすれば、ガス総量に対するＨ２の流量比を低減しながら、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
詳細には、図８に示されるように、Ｈ２ガスとＯ２ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いた場合、Ｈ２ガスとＯ２ガスとＨｅガスとの混合ガスを用いた場合と比較すると、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約１８％のとき、電極層に対する還元の効果が約７０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約３０％のとき、電極層に対する還元の効果が約２０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約６０％のとき、電極層に対する還元の効果が約１０％小さく、Ｈ２／（Ｈ２＋Ｏ２）が約９５％のとき、電極層に対する還元の効果が略同じであるので、上記混合ガス中のＡｒガスの流量比を約５０％以上とすれば、ガス総量に対するＨ２の流量比を低減しながら、電極層１０５の酸化を抑制することができる。
なお、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が大きすぎると、シリコン層の酸化速度が遅くなりすぎる。このため、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量とＡｒガスの流量との合計流量に対するＡｒガスの流量が５０％以上かつ８０％以下とすることが好ましい。
なお、混合ガス中のＯ２ガスの流量とＨ２ガスの流量との合計流量に対するＨ２ガスの流量が４０％以上とし、プラズマ化したその混合ガスで基板に対して選択酸化処理を施した場合も、基板上のシリコンを含む領域を選択的に酸化させて修復するとともに、基板上の金属を含む領域の酸化を抑制することができる。その理由は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。
＜本発明にかかる実施例および比較例＞
次に、本発明にかかる実施例を、第１の比較例および第２の比較例を参照しながら説明する。
図９（Ａ）は、本発明の実施例にかかる半導体装置の製造方法の効果を説明するための図である。図９（Ｂ）は、第１の比較例にかかる半導体装置を説明するための図である。図９（Ｃ）は、第２の比較例にかかる半導体装置を説明するための図である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）は、図９（Ｃ）に示した第２の比較例にかかる半導体装置の製造方法を説明するための図である。
次に、本発明にかかる実施例を、第１の比較例および第２の比較例を参照しながら説明する。
図９（Ａ）は、本発明の実施例にかかる半導体装置の製造方法の効果を説明するための図である。図９（Ｂ）は、第１の比較例にかかる半導体装置を説明するための図である。図９（Ｃ）は、第２の比較例にかかる半導体装置を説明するための図である。図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）は、図９（Ｃ）に示した第２の比較例にかかる半導体装置の製造方法を説明するための図である。
（本発明にかかる実施例）
本発明の実施例にかかる半導体装置の製造方法は、図９（Ａ），図５（Ａ），図５（Ｂ），図６に示すように、ウエハ２００に対してエッチング処理を行う工程と、Ｏ２ガスとＨ２ガスと希ガスとの混合ガスをプラズマ化し、そのプラズマ化した混合ガスにより選択酸化処理を行う工程とを有するので、比較的簡単に高性能の半導体装置を作製することができる。
本発明の実施例にかかる半導体装置の製造方法は、図９（Ａ），図５（Ａ），図５（Ｂ），図６に示すように、ウエハ２００に対してエッチング処理を行う工程と、Ｏ２ガスとＨ２ガスと希ガスとの混合ガスをプラズマ化し、そのプラズマ化した混合ガスにより選択酸化処理を行う工程とを有するので、比較的簡単に高性能の半導体装置を作製することができる。
（第１の比較例）
第１の比較例では、例えばシリコンからなるウエハ２００上に、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜（酸化膜）１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層（金属層）１０４Ｅ、電極層（金属層）１０５Ｅ、ハードマスク層１０６Ｅが順次形成される。
次に、ハードマスク層１０６Ｅをマスクとし、ドライエッチング等の手法を用いて、絶縁膜１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層１０４Ｅ、及び電極層１０５Ｅがエッチングされる。その結果、図９（Ｂ）に示すように、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層（金属層）１０４Ｅ、電極層（金属層）１０５Ｅ、ハードマスク層１０６Ｅが順次積層される。
絶縁層（シリコン層）１０２Ｅとポリシリコン層（シリコン層）１０３は、上記エッチングの際にダメージを受けている。
続いて、第１の比較例では、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた熱酸化処理の手法により修復酸化処理が行われ、絶縁層（シリコン層）１０２Ｅに新たな酸化膜１０２Ｓと、ポリシリコン層（シリコン層）１０３Ｅの側壁に新たな酸化膜１０３Ｓとが形成され、エッチングによるダメージが修復される。
しかし、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた熱酸化処理では、熱酸化処理時の基板温度が比較的高いので、絶縁層１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層１０４Ｅ、金属層１０５Ｅが、熱によるダメージを受ける場合がある。このため、半導体装置の信頼性が低下する場合がある。
また、第１の比較例にかかる熱酸化処理において、バリア層（金属層）１０４ｂや電極層（金属層）１０５ｂへの還元性を向上させるには、混合ガスに過剰にＨ２ガスを添加することを要する。
しかし、Ｈ２ガスが過剰に添加された混合ガスにより熱酸化処理を行うと、Ｈ２が絶縁層１０２Ｅやポリシリコン層１０３Ｅに侵入して、それぞれの層が劣化する場合がある。このため、第１の比較例にかかる半導体装置は、信頼性が低下する場合がある。
第１の比較例では、例えばシリコンからなるウエハ２００上に、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜（酸化膜）１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層（金属層）１０４Ｅ、電極層（金属層）１０５Ｅ、ハードマスク層１０６Ｅが順次形成される。
次に、ハードマスク層１０６Ｅをマスクとし、ドライエッチング等の手法を用いて、絶縁膜１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層１０４Ｅ、及び電極層１０５Ｅがエッチングされる。その結果、図９（Ｂ）に示すように、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層（金属層）１０４Ｅ、電極層（金属層）１０５Ｅ、ハードマスク層１０６Ｅが順次積層される。
絶縁層（シリコン層）１０２Ｅとポリシリコン層（シリコン層）１０３は、上記エッチングの際にダメージを受けている。
続いて、第１の比較例では、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた熱酸化処理の手法により修復酸化処理が行われ、絶縁層（シリコン層）１０２Ｅに新たな酸化膜１０２Ｓと、ポリシリコン層（シリコン層）１０３Ｅの側壁に新たな酸化膜１０３Ｓとが形成され、エッチングによるダメージが修復される。
しかし、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた熱酸化処理では、熱酸化処理時の基板温度が比較的高いので、絶縁層１０２Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅ、バリア層１０４Ｅ、金属層１０５Ｅが、熱によるダメージを受ける場合がある。このため、半導体装置の信頼性が低下する場合がある。
また、第１の比較例にかかる熱酸化処理において、バリア層（金属層）１０４ｂや電極層（金属層）１０５ｂへの還元性を向上させるには、混合ガスに過剰にＨ２ガスを添加することを要する。
しかし、Ｈ２ガスが過剰に添加された混合ガスにより熱酸化処理を行うと、Ｈ２が絶縁層１０２Ｅやポリシリコン層１０３Ｅに侵入して、それぞれの層が劣化する場合がある。このため、第１の比較例にかかる半導体装置は、信頼性が低下する場合がある。
（第２の比較例）
第２の比較例として、金属ゲート電極の酸化を回避する一具体例を説明する。
第２の比較例では、図１０（Ａ）に示すように、シリコンからなるウエハ２００上に、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜（酸化膜）１０２Ｆ、ポリシリコン層１０３Ｆ、バリア層（金属層）１０４Ｆ、電極層（金属層）１０５Ｆ、ハードマスク層１０６Ｆが順次形成される。
続いて、図１０（Ｂ）に示すように、ハードマスク層１０６Ｆをマスクとし、ドライエッチング等の手法を用いて、電極層１０５Ｆ、バリア層１０４Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅの途中までエッチングが行われ、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｆ、ポリシリコン層１０３Ｇ、バリア層１０４Ｇ、及び電極層１０５Ｅが形成される。
第２の比較例として、金属ゲート電極の酸化を回避する一具体例を説明する。
第２の比較例では、図１０（Ａ）に示すように、シリコンからなるウエハ２００上に、ＳｉＯ２等からなる絶縁膜（酸化膜）１０２Ｆ、ポリシリコン層１０３Ｆ、バリア層（金属層）１０４Ｆ、電極層（金属層）１０５Ｆ、ハードマスク層１０６Ｆが順次形成される。
続いて、図１０（Ｂ）に示すように、ハードマスク層１０６Ｆをマスクとし、ドライエッチング等の手法を用いて、電極層１０５Ｆ、バリア層１０４Ｅ、ポリシリコン層１０３Ｅの途中までエッチングが行われ、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｆ、ポリシリコン層１０３Ｇ、バリア層１０４Ｇ、及び電極層１０５Ｅが形成される。
続いて、ポリシリコン層１０３Ｇ上側に窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７が成膜される。その結果、図１０（Ｃ）に示すように、バリア層１０４Ｇの側壁、電極層１０５Ｆの側壁、ハードマスク層１０６Ｆの側壁及び上部に、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７が形成される。
続いて、ドライエッチング等の手法を用いて、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７、ポリシリコン層１０３Ｇ、絶縁層１０２Ｆがエッチングされる。
その結果、図１０（Ｄ）に示すように、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｇ、ポリシリコン層１０３Ｈ、バリア層（金属層）１０４Ｇ、電極層（金属層）１０５Ｇ、ハードマスク層１０６Ｆが形成される。また、ハードマスク層１０６Ｆ、電極層（金属層）１０５Ｇ、バリア層（金属層）１０４Ｇそれぞれの側壁、及びポリシリコン層１０３Ｈの一部分上に、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７Ａが形成される。
上記エッチング処理の際、絶縁層（シリコン層）１０２Ｇの側壁１０２Ｊとポリシリコン層１０３Ｈの露出した側壁１０３Ｊは、上記エッチングの際にダメージを受けている。
その結果、図１０（Ｄ）に示すように、ウエハ２００上には、絶縁膜１０２Ｇ、ポリシリコン層１０３Ｈ、バリア層（金属層）１０４Ｇ、電極層（金属層）１０５Ｇ、ハードマスク層１０６Ｆが形成される。また、ハードマスク層１０６Ｆ、電極層（金属層）１０５Ｇ、バリア層（金属層）１０４Ｇそれぞれの側壁、及びポリシリコン層１０３Ｈの一部分上に、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７Ａが形成される。
上記エッチング処理の際、絶縁層（シリコン層）１０２Ｇの側壁１０２Ｊとポリシリコン層１０３Ｈの露出した側壁１０３Ｊは、上記エッチングの際にダメージを受けている。
続いて、第２の比較例では、Ｏ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた熱酸化処理の手法による修復酸化処理が行われ、図９（Ｃ），図１０（Ｅ）に示されるように、絶縁層（シリコン層）１０２Ｇに新たな酸化膜１０２Ｋと、ポリシリコン層１０３Ｅの側壁１０３Ｊに新たな酸化膜１０３Ｋとが形成され、エッチングによるダメージが修復される。
第２比較例では、修復酸化処理時、上記製造工程により、金属層表面に、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７Ａやハードマスク層１０６Ｆが形成されているので、金属層が酸化から保護される。このため、第２比較例では、例えば第１の比較例のように混合ガス中にＨ２ガスを過剰に添加することなく、選択酸化処理を行うことができる。
しかし、第２比較例では、デバイスの微細化による保護膜成膜によるセル間の寄生容量増加などで、デバイス特性が劣化する場合がある。このため、第２比較例では、上記プロセスの後、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７Ａを除去するという煩雑な工程を要する。
しかし、第２比較例では、デバイスの微細化による保護膜成膜によるセル間の寄生容量増加などで、デバイス特性が劣化する場合がある。このため、第２比較例では、上記プロセスの後、窒化酸化膜（ＳｉＮ）１０７Ａを除去するという煩雑な工程を要する。
一方、本発明にかかる実施例では、上述したように比較的簡単に高性能の半導体装置を製造することができる。
＜本発明の他の実施形態＞
図１１（Ａ），図１１（Ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかる半導体装置１００（フローティングゲートタイプのフラッシュメモリ）の製造方法を説明するための図である。
図１１（Ａ），図１１（Ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかる半導体装置１００（フローティングゲートタイプのフラッシュメモリ）の製造方法を説明するための図である。
本実施形態では、例えばフラッシュデバイスのゲート構造を有する半導体装置に、本発明にかかる半導体装置の製造方法を適用した場合を説明する。
シリコン基板２００に選択酸化処理を施す前、図１１（Ａ）に示すように、本発明の一実施形態にかかる半導体装置１００（フラッシュデバイス）のゲート構造１０１は、シリコン基板２００上に、ゲート酸化膜（ＳｉＯ２）１０２Ｇ，ポリシリコンからなるフローティング電極１０３１，ＯＮＯ（酸化膜−窒化膜−酸化膜）構造のインターポリシリコン層１０３５，ポリシリコン層１０３２と金属層１０５Ａの２層構造からなるコントロール電極１０５Ｈが順次積層された構造を有する。
金属層１０５Ａの形成材料としては、例えばＷ，Ｒｕ，Ｔａ，Ｍｏ，窒化チタン（ＴｉＮ）などの金属材料を挙げることができる。シリコン層１０３Ｇは、フローティング電極１０３１と、ＯＮＯ（酸化膜−窒化膜−酸化膜）構造のインターポリシリコン層１０３５と、ポリシリコン層１０３２と、を有する。このシリコン層１０３Ｇは、シリコンを含む領域の一実施形態に相当する。金属層１０５Ａは、金属を含む領域の一実施形態に相当する。
絶縁層１０２Ｇとシリコン層１０３Ｇの露出した部分１０３Ｍは、ゲート構造を形成する際のエッチング工程時に、ダメージを受けている。
続いて、上記構造を有するシリコン基板２００に対して、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法の選択酸化処理を施す。すると、図１１（Ｂ）に示すように、ゲート絶縁層１０２とシリコン層１０３Ｇの側壁に、新たな酸化膜１０３Ｎが形成される。
以上、図１１（Ａ），図１１（Ｂ）に示すように、上記工程により、ゲート絶縁層１０２Ｇとシリコン層１０３Ｎの側壁に、エッチングによるダメージが修復される。また、上記工程により、金属層１０５Ａの酸化を抑制することができる。
また、上述したように、フラッシュメモリなどのゲート構造を有する半導体装置に関しても、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を適用することにより、比較的高い信頼性のフラッシュメモリを製造することができる。
図１２（Ａ），図１２（Ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかる半導体装置１００Ｂ（チャージトラップタイプのフラッシュデバイス）を説明するための図である。
本実施形態では、チャージトラップタイプのフラッシュメモリである半導体装置１００Ｂに、本発明にかかる半導体装置の製造方法を適用した場合を説明する。
本実施形態では、チャージトラップタイプのフラッシュメモリである半導体装置１００Ｂに、本発明にかかる半導体装置の製造方法を適用した場合を説明する。
本実施形態にかかる選択酸化処理を施す前、図１２（Ａ）に示すように、半導体装置１００Ｂのゲート構造１０１Ｋは、シリコン基板２００上に、絶縁膜（トンネル酸化膜：ＳｉＯ２）１０２Ｋ，窒化シリコン（ＳｉＮ）で形成されたチャージトラップ層１０８、Ａｌ２Ｏ３で形成されたブロッキング層１０９、金属（例えばＴａＮ）を含むコントロール電極（金属層）１０５Ｋが順次積層された構造を有する。図１２（Ａ）に示される半導体装置１００Ｂは、いわゆるＴＡＮＯＳ（ＴａＮ／Ａｌ２Ｏ３／ＳｉＮ／ＳｉＯ２／Ｓｉ）型と呼ばれる。上記絶縁膜１０２Ｋとブロッキング層１０９との間に形成されたチャージトラップ層１０８には、電荷を蓄えることが可能である。
絶縁膜１０２Ｋの側壁、チャージトラップ層１０８の側壁、ブロッキング層１０９の側壁は、ゲート構造を形成する際のエッチング工程時に、ダメージを受ける。
続いて、上記構造を有するシリコン基板２００Ｂに対して、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法の選択酸化処理を施す。すると、図１２（Ｂ）に示すように、金属層１０５Ｋは酸化されずに、絶縁膜１０２Ｋの側壁及び基板２００の表面が酸化されることにより、基板２００上及び絶縁膜１０２の側壁に酸化膜２００Ｓが形成される。
以上、図１２（Ａ），図１２（Ｂ）に示すように、上記工程により、絶縁膜１０２Ｋの側壁における、エッチングによるダメージが修復される。
また、本実施形態では、絶縁膜１０２Ｋの側壁が酸化されるとともに、酸化膜２００Ｓが形成されるので、絶縁膜１０２Ｋの側壁からのリーク電流を抑制することができる。
また、本実施形態では、絶縁膜１０２Ｋの側壁が酸化されるとともに、酸化膜２００Ｓが形成されるので、絶縁膜１０２Ｋの側壁からのリーク電流を抑制することができる。
また、本実施形態では、上記工程により、ＴａＮで形成されたコントロール電極（金属層）１０５Ａの酸化を抑制することができ、デバイス特性の劣化を抑制することができる。
また、Ａｌ２Ｏ３で形成されたブロッキング層１０９、及びＳｉＮで形成されたチャージトラップ層１０８は、絶縁体であるので、リーク電流が発生しない。また、ブロッキング層１０９の側壁及びチャージトラップ層１０８の側壁は、エッチングによりダメージを
受けたとしても、デバイス特性の劣化が小さい。
受けたとしても、デバイス特性の劣化が小さい。
また、本実施形態では、ブロッキング層１０９，チャージトラップ層１０８の劣化を抑制しつつ、絶縁膜１０２の側壁及び基板２００Ｂに酸化処理を施すことができる。そのため、例えば、ブロッキング層１０９の側壁の劣化によるブロッキング層１０９から金属層１０５Ａへのリーク電流の発生、ブロッキング層１０９の側壁の劣化によるチャージトラップ層１０８での電荷の蓄積不良の発生、などの不具合を抑制することができる。
すなわち、上述したように、本発明の一実施形態にかかる半導体装置の製造方法を用いることにより、比較的高い信頼性を有するチャージトラップタイプのフラッシュメモリのゲート構造を有する半導体装置１００Ｂを製造することができる。
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、金属を含む電極を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記電極に対してエッチング処理を施すことで、前記絶縁膜の側壁及び前記電極の側壁を露出させる工程と、
前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガス中における前記希ガスの割合が４０％以上である該混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、金属を含む電極を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記電極に対してエッチング処理を施すことで、前記絶縁膜の側壁及び前記電極の側壁を露出させる工程と、
前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガス中における前記希ガスの割合が４０％以上である該混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記希ガスは、ヘリウムガスである
半導体装置の製造方法が提供される。
半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記希ガスは、アルゴンガスであって、前記混合ガス中の前記アルゴンガスの割合が５０％以上である
半導体装置の製造方法が提供される。
半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
側壁が露出した絶縁膜及び側壁が露出した電極を有する基板を処理する処理室と、
酸素ガスを前記処理室内へ供給する酸素ガス供給部と、
水素ガスを前記処理室内へ供給する水素ガス供給部と、
希ガスを前記処理室内へ供給する希ガス供給部と、
前記処理室内へ供給された前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガスを、プラズマ状態とするプラズマ発生部と、
前記処理室内を排気するガス排気ラインと、
前記酸素ガス供給部、前記水素ガス供給部、及び前記希ガス供給部が、前記混合ガス中における前記希ガスの割合を４０％以上とするように、それぞれのガスを前記処理室内に供給し、
前記混合ガスを、前記プラズマ発生部によってプラズマ状態とし、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理するように制御する制御部と、を有する
半導体製造装置が提供される。
側壁が露出した絶縁膜及び側壁が露出した電極を有する基板を処理する処理室と、
酸素ガスを前記処理室内へ供給する酸素ガス供給部と、
水素ガスを前記処理室内へ供給する水素ガス供給部と、
希ガスを前記処理室内へ供給する希ガス供給部と、
前記処理室内へ供給された前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガスを、プラズマ状態とするプラズマ発生部と、
前記処理室内を排気するガス排気ラインと、
前記酸素ガス供給部、前記水素ガス供給部、及び前記希ガス供給部が、前記混合ガス中における前記希ガスの割合を４０％以上とするように、それぞれのガスを前記処理室内に供給し、
前記混合ガスを、前記プラズマ発生部によってプラズマ状態とし、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理するように制御する制御部と、を有する
半導体製造装置が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
酸素ガスと水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスをプラズマ化する工程と、
シリコンを含む領域と金属を含む領域とが形成された基板に対して、前記プラズマ化した混合ガスを供給し、前記シリコンを含む領域を選択的に酸化する工程と、を有し、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を４０％以上とする、
半導体装置の製造方法が提供される。
酸素ガスと水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスをプラズマ化する工程と、
シリコンを含む領域と金属を含む領域とが形成された基板に対して、前記プラズマ化した混合ガスを供給し、前記シリコンを含む領域を選択的に酸化する工程と、を有し、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を４０％以上とする、
半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量を４０％以上かつ９５％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を４０％以上かつ８０％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が１５％以下の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を３３％以上かつ８０％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が２０％以下の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を２１％以上かつ８０％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が３０％以下の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を１０％以上かつ８０％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
酸素ガスと水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスをプラズマ化する工程と、
シリコンを含む領域と金属を含む領域とが形成された基板に対して、前記プラズマ化した混合ガスを供給し、前記シリコンを含む領域を選択的に酸化する工程と、を有し、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量を５０％以上とする、
半導体装置の製造方法が提供される。
酸素ガスと水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスをプラズマ化する工程と、
シリコンを含む領域と金属を含む領域とが形成された基板に対して、前記プラズマ化した混合ガスを供給し、前記シリコンを含む領域を選択的に酸化する工程と、を有し、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量を５０％以上とする、
半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量を４０％以上かつ９５％以下とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量を５０％以上かつ８０％以下）とする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に酸素ガスと水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内のガスを排出するガス排気ラインと、
前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス供給ライン、前記排気ライン、前記プラズマ発生機構、及び前記加熱機構それぞれを制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が４０％以上となるように、前記ガス供給ラインを制御する、
基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に酸素ガスと水素ガスとヘリウムガスとの混合ガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内のガスを排出するガス排気ラインと、
前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス供給ライン、前記排気ライン、前記プラズマ発生機構、及び前記加熱機構それぞれを制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が４０％以上となるように、前記ガス供給ラインを制御する、
基板処理装置が提供される。
また、好ましくは、前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が４０％以上かつ９５％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が４０％以上かつ９５％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
また、好ましくは、コイル及びコンデンサを備える第１の高周波整合器と、前記基板を支持するとともに、前記第１の高周波整合器を介して接地されるサセプタと、を有し、
前記プラズマ発生機構は、第２の高周波整合器と、前記処理室周囲に配置された筒状電極及び磁力線形成部と、前記筒状電極に前記第２の高周波整合器を介して接続された高周波電源と、を有し、
前記制御部は、
前記サセプタのインピーダンスを変化させて前記基板の電位を調整するように、前記第１の高周波整合器のコイルのインダクタンス値または前記コンデンサの容量値を制御し、
前記筒状電極に高周波電力を印加するように、前記高周波電源を制御する
基板処理装置が提供される。
前記プラズマ発生機構は、第２の高周波整合器と、前記処理室周囲に配置された筒状電極及び磁力線形成部と、前記筒状電極に前記第２の高周波整合器を介して接続された高周波電源と、を有し、
前記制御部は、
前記サセプタのインピーダンスを変化させて前記基板の電位を調整するように、前記第１の高周波整合器のコイルのインダクタンス値または前記コンデンサの容量値を制御し、
前記筒状電極に高周波電力を印加するように、前記高周波電源を制御する
基板処理装置が提供される。
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が４０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
半導体装置の製造方法が提供される。
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が４０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
半導体装置の製造方法が提供される。
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が１５％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が３３％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が１５％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量が３３％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が２０％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を２１％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が２０％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を２１％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
また、好ましくは、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が３０％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を１０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が３０％以上の場合、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記ヘリウムガスの流量との合計流量に対する前記ヘリウムガスの流量を１０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
また、本発明の他の態様は、
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に酸素ガスと水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内のガスを排出するガス排気ラインと、
前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス供給ライン、前記排気ライン、前記プラズマ発生機構、及び前記加熱機構それぞれを制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量が５０％以上となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
前記処理室内に酸素ガスと水素ガスとアルゴンガスとの混合ガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内のガスを排出するガス排気ラインと、
前記処理室内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理室内に収容された前記基板を加熱する加熱機構と、
前記ガス供給ライン、前記排気ライン、前記プラズマ発生機構、及び前記加熱機構それぞれを制御する制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量が５０％以上となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
好ましくは、
制御部は、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が４０％以上かつ９５％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
制御部は、前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量との合計流量に対する前記水素ガスの流量が４０％以上かつ９５％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量が５０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
前記制御部は、
前記混合ガス中の前記酸素ガスの流量と前記水素ガスの流量と前記アルゴンガスの流量との合計流量に対する前記アルゴンガスの流量が５０％以上かつ８０％以下となるように、前記ガス供給ラインを制御する
基板処理装置が提供される。
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態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。
また、本発明は、上述した第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、他の実施形態、を組み合わせてもよい。
また、本発明は、上述した第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態、他の実施形態、を組み合わせてもよい。
また、上記第１の実施形態にかかる基板処理装置は、処理室２０１内でプラズマを生成する構成を有していたが、本発明は、この形態に限られるものではない。基板処理装置は、例えば、リモートプラズマ装置、処理室外でプラズマを生成し、生成されたプラズマを処理室内に供給することで、処理室内の基板にプラズマ処理による、本発明にかかる選択酸化処理を行ってもよい。
２０ 基板処理装置
１００ 半導体装置
１０２ 絶縁膜（ＳｉＯ２：シリコンを含む領域）
１０３ ポリシリコン層（シリコンを含む領域）
１０４ バリア層（金属を含む領域）
１０５ 電極層（金属を含む領域）
１０６ ハードマスク層
１２１ 制御部（コントローラ）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２７０ プラズマ発生機構（プラズマ発生部）
２３００ ガス供給ライン
２３００ａ 酸素ガス供給部
２３００ｂ 水素ガス供給部
２３００ｃ 希ガス供給部
２３１０ ガス排気ライン
１００ 半導体装置
１０２ 絶縁膜（ＳｉＯ２：シリコンを含む領域）
１０３ ポリシリコン層（シリコンを含む領域）
１０４ バリア層（金属を含む領域）
１０５ 電極層（金属を含む領域）
１０６ ハードマスク層
１２１ 制御部（コントローラ）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室
２７０ プラズマ発生機構（プラズマ発生部）
２３００ ガス供給ライン
２３００ａ 酸素ガス供給部
２３００ｂ 水素ガス供給部
２３００ｃ 希ガス供給部
２３１０ ガス排気ライン
Claims (4)
- 基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、金属を含む電極を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記電極に対してエッチング処理を施すことで、前記絶縁膜の側壁及び前記電極の側壁を露出させる工程と、
前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガス中における前記希ガスの割合が４０％以上である該混合ガスを、プラズマ状態とする工程と、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理する工程と、を有する
半導体装置の製造方法。 - 前記希ガスは、ヘリウムガスである請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記希ガスは、アルゴンガスであって、
前記混合ガス中の前記アルゴンガスの割合が５０％以上である
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 側壁が露出した絶縁膜及び側壁が露出した電極を有する基板を処理する処理室と、
酸素ガスを前記処理室内へ供給する酸素ガス供給部と、
水素ガスを前記処理室内へ供給する水素ガス供給部と、
希ガスを前記処理室内へ供給する希ガス供給部と、
前記処理室内へ供給された前記酸素ガス、前記水素ガス、及び前記希ガスの混合ガスを、プラズマ状態とするプラズマ発生部と、
前記処理室内を排気するガス排気ラインと、
前記酸素ガス供給部、前記水素ガス供給部、及び前記希ガス供給部が、前記混合ガス中における前記希ガスの割合を４０％以上とするように、それぞれのガスを前記処理室内に供給し、
前記混合ガスを、前記プラズマ発生部によってプラズマ状態とし、
露出した前記絶縁膜の側壁及び露出した前記電極の側壁を有する前記基板を、前記プラズマ状態の前記混合ガスによって酸化処理するように制御する制御部と、
を有する半導体製造装置。
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-
2009
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