JP6807420B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム Download PDF

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Description

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。
近年、人体内を超音波で診断する超音波診断装置が利用されている。超音波診断装置には、超音波トランスデューサとして機能するCMUT(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)デバイスが用いられる。CMUTデバイスは、半導体製造技術の一種であるMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術により形成されるもので、メンブレン構造の振動膜を有し、その振動膜を振動させることで外部に超音波を放射したり外部からの超音波を検出したりするように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−072661号公報
CMUTデバイスにおいては、振動膜が何度も繰り返し振動するため、その振動膜を支持するメンブレン構造の劣化が懸念される。メンブレン構造の劣化は、例えば、振動膜の撓みによる対向電極同士の接触等を招き得るため、CMUTデバイスの不具合発生に繋がるおそれがある。
本開示は、CMUTデバイスのように振動する膜を有して構成される半導体装置について、その膜の振動に対する耐性を向上させる技術を提供する。
一態様によれば、
振動可能な絶縁膜を有する半導体装置の製造に関する技術であって、
前記絶縁膜を形成する工程として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する工程と、第一シリコン窒化膜を形成する工程と、第二シリコン酸化膜を形成する工程と、第二シリコン窒化膜を形成する工程とを備え、
これらの各工程を、上部電極および下部電極を有する処理室へのガス供給を行うように構成されるとともに、前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して高周波電力または低周波電力のいずれかをスイッチ切換により選択的に供給するように構成された基板処理装置を用いて行い、
前記第一シリコン酸化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第一シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン酸化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、技術が提供される。
本開示に係る技術によれば、振動する膜を有して構成される半導体装置について、その膜の振動に対する耐性を向上させることができる。
半導体装置の一種であるCMUTデバイスの構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を模式的に示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置が有するガス供給部の構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程の基本的な手順を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程の一部分の詳細な手順を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置での成膜工程の際に行われるスイッチ切換の具体的な態様を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程によって形成される絶縁膜の構成例を模式的に示す側断面図である。
<一実施形態>
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(1)半導体装置の構成
まず、本開示に係る技術が適用される半導体装置について説明する。本実施形態では、半導体装置の一種であるCMUTデバイスを例に挙げる。
CMUTデバイスは、MEMS技術によって基板上にメンブレン構造(CMUTセル)が形成されたものであり、単独のセル構造のものであってもよいし、多数のセルが配置されるアレイ構造のものであってもよい。以下、単独のセル構造のCMUTデバイスを例に挙げる。
図1は、半導体装置の一種であるCMUTデバイスの構成例を示す断面図である。
図1に示すように、CMUTデバイスは、基板101の上層に絶縁膜102,103を介して下部電極104が形成され、その上層に絶縁膜105,106に囲まれた空洞部107が形成されている。また、空洞部107の上方には、絶縁膜106を介して、その空洞部107と重なる位置に上部電極108が形成されている。そして、上部電極108の上層には、絶縁膜109,110が形成されている。
このように、CMUTデバイスでは、空洞部107を挟んで、一対の電極膜を構成する下部電極104および上部電極108が対向配置されている。下部電極104は、絶縁膜102の上面に形成された配線121に接続されている。また、上部電極108は、絶縁膜102の上面に形成された配線122に接続されている。これにより、下部電極104と上部電極108との間は、電圧印加や静電容量変化の検出等を行うことができるようになっている。
また、空洞部107の上方に形成された絶縁膜106,109には、これらの膜を貫通するホール部130が形成されている。ホール部130は、空洞部107を形成するためのエッチング孔として機能するものであり、空洞部107の形成後に絶縁膜110によって埋め込まれている。
このような構成のCMUTデバイスでは、空洞部107の上方に形成された絶縁膜106,109,110および上部電極108が振動可能に支持されて、メンブレン構造を構成する。つまり、上部電極108およびこれに付設される絶縁膜106,109,110は、メンブレン構造の振動膜(メンブレン)として機能する。そして、CMUTデバイスにおいて、例えば、下部電極104と上部電極108との間に電圧を印加すると、静電気力が働いて印加電圧の周波数で振動膜が振動することで、超音波を発信する。逆に、受信の場合は、外部からの超音波の圧力により振動膜が振動すると、下部電極104と上部電極108との間の距離が変化するため、静電容量の変化として超音波を検出できる。
(2)基板処理装置の構成
続いて、上述した構成のCMUTデバイスの製造に用いられる基板処理装置について説明する。
本実施形態で説明する基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板に対して一枚ずつ処理を行う枚葉式の基板処理装置として構成されている。処理対象となる基板としては、例えば、半導体ウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)が挙げられる。また、基板処理装置が行う処理としては、例えば、酸化処理、拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール、成膜処理等があるが、本実施形態では特に成膜処理を行う場合を例に挙げる。
以下、基板処理装置の構成を、図面を参照しながら具体的に説明する。
図2は本実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を模式的に示す側断面図であり、図3は本実施形態に係る基板処理装置が有するガス供給部の構成例を模式的に示すブロック図であり、図4は本実施形態に係る基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。
(処理容器)
図2に示すように、基板処理装置200は、処理容器(容器)202を備えている。容器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、容器202は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)等の金属材料により構成されている。容器202内には、シリコンウエハ等の基板100を処理する処理室201と、基板100を処理室201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。
容器202の側面には、ゲートバルブ203に隣接した基板搬入出口204が設けられており、その基板搬入出口204を介して基板100が図示しない搬送室との間を移動する。容器202の底部には、リフトピン207が複数設けられている。
処理室201には、基板100を支持する基板支持部210が配される。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と、基板載置台212内に設けられた加熱源としてのヒータ213と、下部電極215と、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の温度を制御するヒータ制御部223が通信線222を介して接続され、後述するコントローラ400の指示によって所望の温度に加熱される。下部電極215には、配線281が電気的に接続される。
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は、処理容器202の底部を貫通しており、さらに処理容器202の外部で昇降部218に接続されている。そして、昇降部218を作動させてシャフト217および基板載置台212を昇降させることにより、基板載置台212は、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は、処理容器202と絶縁されている。また、シャフト217下端部の周囲はベローズ219により覆われており、これにより処理室201内は気密に保持されている。
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204に対向する位置まで下降し、基板100の処理時には、図1で示されるように、基板100が処理室201内の処理位置となるまで上昇する。
処理室201の上部(上流側)には、上部電極として用いられるシャワーヘッド230が設けられている。シャワーヘッド230は後述するガス供給部と連通し、供給されたガスを処理室201に供給する役割を有する。シャワーヘッド230には、後述する配線282が電気的に接続されている。
(ガス供給部)
ガス供給部は、シャワーヘッド230と連通するよう構成される。ガス供給部としては、図3に示すように、第一ガス供給部240と、第二ガス供給部250と、第三ガス供給部260と、を有する。
(第一ガス供給部)
図3(a)に示すように、第一ガス供給部240は、シャワーヘッド230と連通する第一ガス供給管241を有する。
第一ガス供給管241には、上流方向から順に、第一ガス源242、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)243、および、開閉弁であるバルブ244が設けられている。
第一ガス源242は、第一元素を含有する第一ガス(以下「第一元素含有ガス」とも呼ぶ。)の供給源である。第一元素含有ガスは、第一元素を含有する原料ガスであり、処理ガスの一つである。
ここで、第一元素は、シリコン(Si)である。すなわち、第一元素含有ガスは、シリコン含有ガスである。具体的には、シリコン含有ガスとして、例えば、テトラエトキシシラン(Si(OC:TEOS)ガス、モノシラン(SiH)ガス、ジクロロシラン(SiHCl:DCS)ガス、ヘキサクロロジシラン(SiCl:HCDS)ガス等が用いられる。
主に、第一ガス供給管241、MFC243、バルブ244により、第一ガス供給部(以下「シリコン含有ガス供給部」ともいう。)240が構成される。
(第二ガス供給部)
図3(b)に示すように、第二ガス供給部250は、シャワーヘッド230と連通する第二ガス供給管251を有する。
第二ガス供給管251には、上流方向から順に、第二ガス源252、流量制御器(流量制御部)であるMFC253、および、開閉弁であるバルブ254が設けられている。
第二ガス源252は、第二元素を含有する第二ガス(以下「第二元素含有ガス」とも呼ぶ。)の供給源である。第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスとして考えてもよい。
ここで、第二元素含有ガスは、第一元素とは異なる第二元素を含有する。第二元素は、酸素(O)である。すなわち、第二元素含有ガスは、酸素含有ガスである。具体的には、酸素含有ガスとして、例えば、酸素(O)ガスが用いられる。
主に、第二ガス供給管251、MFC253、バルブ254により、第二ガス供給部(以下「酸素含有ガス供給部」ともいう。)250が構成される。
(第三ガス供給部)
図3(c)に示すように、第三ガス供給部260は、シャワーヘッド230と連通する第三ガス供給管261を有する。
第三ガス供給管261には、上流方向から順に、第三ガス源262、流量制御器(流量制御部)であるMFC263、および、開閉弁であるバルブ264が設けられている。
第三ガス源262は、第三元素を含有する第三ガス(以下「第三元素含有ガス」とも呼ぶ。)の供給源である。第三元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第三元素含有ガスは、反応ガスまたは不活性ガスとして考えてもよい。
ここで、第三元素含有ガスは、第一元素および第二元素のいずれとも異なる第三元素を含有する。第三元素は、窒素(N)である。すなわち、第三元素含有ガスは、窒素含有ガスである。具体的には、窒素含有ガスとして、例えば、アンモニア(NH)ガス、窒素(N)ガス等が用いられる。
主に、第三ガス供給管261、MFC263、バルブ264により、第三ガス供給部(以下「窒素含有ガス供給部」ともいう。)260が構成される。
なお、第三ガス供給部260から窒素含有ガスとしてNガスを供給する場合、そのNガス(不活性ガス)は、基板処理工程では、容器202やシャワーヘッド230内に留まったガスをパージするパージガスとして作用するものであってもよい。
以上に説明した第一ガス供給部240、第二ガス供給部250、第三ガス供給部260のいずれか、またはその組み合わせを、ガス供給部またはガス供給系と呼ぶ。
(排気部)
図2に示すように、容器202の雰囲気を排気する排気部は、処理室201に連通するように、容器202に接続された排気管272を有する。
排気管272には、処理室201内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるAPC(Auto Pressure Controller)273が設けられる。APC273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400からの指示に応じて排気管272のコンダクタンスを調整する。また、排気管272において、APC273の上流側には、バルブ274が設けられる。排気管272とバルブ274、APC273をまとめて排気部271と呼ぶ。
さらに、排気管272には、ドライポンプ(Dry Pump:DP)275が設けられる。DP275は、排気管272を介して処理室201の雰囲気を排気する。
(プラズマ生成部)
また図2に示すように、基板支持部210の下部電極215に接続される配線281は、配線283と配線284とに分岐される。そして、配線283の一端がスイッチ切換部287に接続されるとともに、配線284の一端がスイッチ切換部288に接続される。
一方、上部電極として用いられるシャワーヘッド230に接続される配線282は、配線285と配線286とに分岐される。そして、配線285の一端がスイッチ切換部288に接続されるとともに、配線286の一端がスイッチ切換部287に接続される。
スイッチ切換部287には、配線283,286の他に、低周波電力供給部291が接続される。
低周波電力供給部291は、シャワーヘッド230または下部電極215に低周波電力を供給するものである。そのために、低周波電力供給部291は、スイッチ287と接続される配線291aを有する。配線291aには、上流から順に、低周波電源291bと、整合器291cとが設けられる。低周波電源291bはアースに接続される。
ここで、低周波とは、例えば、1〜500KHz程度、好ましくは250〜400KHz程度のことをいう。
スイッチ切換部288には、配線284,285の他に、高周波電力供給部292が接続される。
高周波電力供給部292は、シャワーヘッド230または下部電極215に高周波電力を供給するものである。そのために、高周波電力供給部292は、スイッチ287と接続される配線292aを有する。配線292aには、上流から順に、高周波電源292bと、整合器292cとが設けられる。高周波電源292bはアースに接続される。
ここで、高周波とは、例えば、13.56MHz程度のことをいう。
主に、低周波電力供給部291、高周波電力供給部292、および、スイッチ切換部287,288により、本実施形態におけるプラズマ生成部が構成される。
このような構成のプラズマ生成部では、スイッチ切換部287でのスイッチ切換を行うことで、低周波電力供給部291による低周波電力の供給先が、シャワーヘッド230または下部電極215のいずれかに切り換わる。また、スイッチ切換部288でのスイッチ切換を行うことで、高周波電力供給部292による高周波電力の供給先が、シャワーヘッド230または下部電極215のいずれかに切り換わる。
なお、スイッチ切換部287,288でのスイッチ切換(すなわち、電力供給先の選択)は、後述するコントローラ400の指示によって行われる。
(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制御部としてのコントローラ400を有している。
図4に示すように、コントローラ400は、演算部としてのCPU(Central Processing Unit)401、一時記憶部としてのRAM(Random Access Memory)402、大容量記憶部としてのHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置403、I/Oポート404を少なくとも有したコンピュータとして構成されている。
また、コントローラ400は、例えば、外部記憶装置406、タッチパネル等の入出力装置409が接続可能に構成されている。さらに、コントローラ400には、受信部408を通じてネットワークが接続可能に構成されている。このことは、コントローラ400がネットワーク上に存在するホストコンピュータ等の上位装置407とも接続可能であることを意味する。
また、コントローラ400は、I/Oポート404を介して、基板処理装置200の各構成に接続される。そして、上位装置407や使用者の指示に応じて、基板処理装置200の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等を記憶装置403から読み出し、その内容に応じてスイッチ切換部287,288、低周波電力供給部291、高周波電力供給部292等の各構成に動作指示を与える。動作指示の送受信制御は、例えば、CPU401内の送受信指示部405が行う。
なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ400に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
以上のようなコントローラ400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)406を用意し、外部記憶装置406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400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406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よいし、上位装置407から受信部408を介して情報を受信し、外部記憶装置406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409を用いて、コントローラ400に指示をしてもよい。
コントローラ400における記憶装置403およびコントローラ400に接続可能な外部記憶装置406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、記憶装置403単体のみを含む場合、外部記憶装置406単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
(3)半導体装置の製造方法
次に、上述した構成の基板処理装置200を用いて実行する半導体装置の製造方法について、CMUTデバイスを製造する場合を例に挙げて説明する。
(CMUTデバイスの形成手順の概要)
まず、CMUTデバイスの形成する手順の概要を、図1を参照しながら説明する。
CMUTデバイスの形成にあたっては、半導体基板101上にプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により例えば400nm厚のシリコン酸化膜(以下、シリコン酸化膜を「SiO膜」ともいう。)による絶縁膜102を形成する。そして、絶縁膜102上に窒化チタンとアルミニウム合金との積層膜により配線121,122を形成し、その後、プラズマCVD法により例えば500nm厚のSiO膜による絶縁膜103を、配線121,122を覆うように形成する。さらに、絶縁膜103に、配線121,122に達する開口部をリソグラフィ技術とドライエッチング技術で形成する。
その後、下部電極104となる導電膜をスパッタリング法により形成する。この際に、絶縁膜103の開口部も埋め込まれる。そして、リソグラフィ技術とドライエッチング技術により、下部電極104および上部電極108への電気接続部を形成する。下部電極104となる導電膜は、窒化チタンとアルミニウム合金との積層膜であってもよいし、通常の半導体プロセスで使用されるタングステン(W)やチタン(Ti)、アルミニウム(Al)や銅(Cu)およびそれらの合金や窒化物、シリコン化合物等であってもよい。導電膜は、例えば100nm程度の厚さで構わない。そして、下部電極104上にプラズマCVD法によりSiO膜による絶縁膜105を例えば200nm厚で堆積する。
次いで、絶縁膜105の上面にアモルファスシリコン膜をプラズマCVD法により例えば100nm厚で堆積し、続いて、リソグラフィ技術とドライエッチング技術によりアモルファスシリコン膜を加工することで、その後の工程で空洞部107となる犠牲層を形成する。犠牲層を形成したら、続いて、その犠牲層および絶縁膜105を覆うように、プラズマCVD法によりSiO膜による絶縁膜106を例えば200nm厚で堆積する。そして、絶縁膜105,106に、リソグラフィ技術とドライエッチング技術により、上部電極108と接続するための開口部を形成する。
その後、上部電極108となる導電膜をスパッタリング法により形成する。この際に、絶縁膜105,106の開口部も埋め込まれる。そして、リソグラフィ技術とドライエッチング技術により、上部電極108を形成する。上部電極108となる導電膜は、窒化チタンとアルミニウム合金との積層膜であってもよいし、通常の半導体プロセスで使用されるWやTi、AlやCuおよびそれらの合金や窒化物、シリコン化合物等であってもよい。導電膜は、例えば400nm程度の厚さで形成する。
そして、上部電極108を形成したら、プラズマCVD法により、シリコン窒化膜(以下、シリコン窒化膜を「SiN膜」ともいう。)による絶縁膜109を、絶縁膜106および上部電極108を覆うように例えば300nm厚で堆積する。続いて、絶縁膜106,109に、リソグラフィ技術とドライエッチング技術を使用して、犠牲層に到達するホール部130を形成する。
その後、ホール部130を介して、犠牲層をフッ化キセノンガス(XeF)によりエッチング除去することで、空洞部107を形成する。空洞部107を形成したら、その形成に用いたホール部130を埋め込むために、プラズマCVD法により絶縁膜110を例えば800nm厚で堆積する。
このような手順を経ることで、上述した構成のCMUTデバイスを形成することができる。
(メンブレン構成膜の製造手順)
次に、上述した構成のCMUTデバイスにおいて、振動膜(メンブレン)を構成する膜を形成する手順を、詳細に説明する。
ここでは、メンブレンの構成膜の一つとして、絶縁膜110を形成する場合を例に挙げて説明する。ただし、以下に説明する手順は、メンブレンの構成膜であれば、絶縁膜110に限らず、他の絶縁膜105,106,109を形成する場合にも適用可能である。
絶縁膜110は、上述した構成の基板処理装置200を用いて形成される。その場合に、基板処理装置200は、処理室201に収容された被処理物である基板100に対して、以下に説明する基板処理工程を行う。基板処理工程は、少なくとも、基板搬入工程と、成膜工程と、基板搬出工程と、を含む。なお、以下の説明において、基板処理装置200を構成する各部の動作は、コントローラ400により制御される。
(基板搬入工程)
基板搬入工程では、被処理物である基板100として、半導体基板101上に絶縁膜109までが形成され、さらにホール部130を介した犠牲層エッチングにより空洞部107が形成されたものを、処理室201に搬入する。具体的には、基板搬入出口204を通じて容器202内に基板100を搬入した後、その基板100を基板載置台212の載置面211上に載置し、さらに基板支持部210を上昇させて基板100を処理室201内の処理位置(基板処理ポジション)に位置させる。
そして、処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように、排気管272を介して処理室201内を排気する。これにより、処理室201の圧力を、例えば10−5〜10−1Paの高真空に維持する。
また、処理室201内が所望の温度となるように、ヒータ213への通電量をフィードバック制御する。このときの温度は、例えば室温以上800℃以下であり、好ましくは、室温以上であって500℃以下である。
これで成膜工程前の準備が完了することになる。
(成膜工程)
処理室201内の処理位置に基板100を位置させたら、続いて、基板処理装置200では、成膜工程を行う。成膜工程は、絶縁膜110を形成する工程である。なお、成膜工程については、その詳細を後述する。
(基板搬出工程)
成膜工程の終了後、続いて、基板処理装置200では、基板搬出工程を行い、処理済みの基板100を容器202から搬出させる。具体的には、容器202内を基板200の搬出可能温度まで降温させ、処理室201内を不活性ガスとしてのNガスでパージし、容器202内が搬送可能な圧力に調圧される。調圧後、基板支持部210を下降させ、基板100を搬送空間206に移動する。そして、ゲートバルブ203を開放して、基板搬入出口204を通じて基板100を容器202の外へ搬出する。
(4)成膜工程の具体的な手順
次に、上述した基板処理工程のうちの成膜工程について、具体的な手順を説明する。
図5は本実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程の基本的な手順を示すフロー図であり、図6は本実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程の一部分の詳細な手順を示すフロー図であり、図7は本実施形態に係る基板処理装置での成膜工程の際に行われるスイッチ切換の具体的な態様を示す説明図であり、図8は本実施形態に係る基板処理装置で行われる成膜工程によって形成される絶縁膜の構成例を模式的に示す側断面図である。
絶縁膜110を形成する成膜工程は、図5に示すように、第一シリコン酸化膜形成工程(ステップ102、以下ステップを「S」と略す。)と、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)と、低応力積層膜形成工程(S106)と、第三シリコン窒化膜形成工程(S108)と、を備える。
また、これらの各工程のうち、低応力積層膜形成工程(S106)は、図6に示すように、少なくとも、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)と、第二シリコン窒化膜形成工程(S204)と、を備える。
以下、これらの各工程について、順に詳しく説明する。
(第一シリコン酸化膜形成工程:S102)
第一シリコン酸化膜形成工程(S102)は、被処理物である基板100における絶縁膜109上に、第一シリコン酸化膜としてのSiO膜111を形成する処理を行う工程である。
そのために、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)では、第一ガス供給部240からシャワーヘッド230を通じて処理室201内にシリコン含有ガスとして例えばTEOSガスを供給するとともに、第二ガス供給部250からシャワーヘッド230を通じて処理室201内に酸素含有ガスとして例えばOガスを供給する。これにより、処理室201内には、シリコン含有ガスとしてのTEOSガスと酸素含有ガスとしてのOガスとが供給される。
さらに、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)では、図7(a)に示すように、高周波電力供給部292が配線285と接続するようにスイッチ切換部288のスイッチ切換を行うとともに、低周波電力供給部291が配線283と接続するようにスイッチ切換部287のスイッチ切換を行う。これにより、高周波電力供給部292からの高周波電力が上部電極としてのシャワーヘッド230に供給され、低周波電力供給部291からの低周波電力が下部電極215に供給される。
処理室201内に供給されたTEOSガスおよびOガスは、シャワーヘッド230および下部電極215への電力供給によりプラズマ状態とされ、被処理物である基板100の絶縁膜109上に照射されて堆積する。これにより、図8(a)に示すように、SiN膜による絶縁膜109上には、Si元素およびO元素を含有する膜であるSiO膜111が第一シリコン酸化膜として形成される。
このとき、SiO膜111は、シャワーヘッド230に高周波電力が印加され、下部電極215に低周波電力が印加される状況下で形成される。つまり、SiO膜111を形成するための処理ガスは、高周波によって高密度のプラズマ状態にされるとともに、低周波によってプラズマ中のイオンが基板100の絶縁膜109上に照射される。そのため、Si元素とO元素が高密度に結合してSiO膜111が形成される一方で、Si元素とH元素が結合したSi−H結合等の不純物結合が低周波によって切断される。したがって、絶縁膜109上には、Si元素およびO元素が密に並んで構成された膜、すなわち緻密なSiO膜111が形成されることになる。
(第一シリコン窒化膜形成工程:S104)
第一シリコン酸化膜形成工程(S102)の次に行う第一シリコン窒化膜形成工程(S104)は、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)で形成したSiO膜111上に、第一シリコン窒化膜としてのSiN膜112を形成する処理を行う工程である。
そのために、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)では、第一ガス供給部240からシャワーヘッド230を通じて処理室201内にシリコン含有ガスとして例えばSiHガスを供給するとともに、第三ガス供給部260からシャワーヘッド230を通じて処理室201内に窒素含有ガスとして例えばNHガスを供給する。これにより、処理室201内には、シリコン含有ガスとしてのSiHガスと酸素含有ガスとしてのNHガスとが供給される。
さらに、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)では、図7(a)に示すように、高周波電力供給部292が配線285と接続するようにスイッチ切換部288のスイッチ切換を行うとともに、低周波電力供給部291が配線283と接続するようにスイッチ切換部287のスイッチ切換を行う。これにより、高周波電力供給部292からの高周波電力が上部電極としてのシャワーヘッド230に供給され、低周波電力供給部291からの低周波電力が下部電極215に供給される。
処理室201内に供給されたSiHガスおよびNHガスは、シャワーヘッド230および下部電極215への電力供給によりプラズマ状態とされ、被処理物である基板100のSiO膜111上に照射されて堆積する。これにより、図8(b)に示すように、SiO膜111上には、Si元素およびN元素を含有する膜であるSiN膜112が第一シリコン窒化膜として形成される。
このとき、SiN膜112は、シャワーヘッド230に高周波電力が印加され、下部電極215に低周波電力が印加される状況下で形成される。つまり、SiN膜112を形成するための処理ガスは、高周波によって高密度のプラズマ状態にされるとともに、低周波によってプラズマ中のイオンが基板100のSiO膜111上に照射される。そのため、Si元素とN元素が高密度に結合してSiN膜112が形成される一方で、Si元素とH元素が結合したSi−H結合等の不純物結合が低周波によって切断される。したがって、SiO膜111上には、Si元素およびN元素が密に並んで構成された膜、すなわち緻密なSiN膜112が形成されることになる。
(第二シリコン酸化膜形成工程:S202)
第一シリコン窒化膜形成工程(S104)の次に行う第二シリコン酸化膜形成工程(S202)は、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)で形成したSiN膜112上に、第二シリコン酸化膜としてのSiO膜113を形成する処理を行う工程である。
そのために、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)では、第一ガス供給部240からシャワーヘッド230を通じて処理室201内にシリコン含有ガスとして例えばTEOSガスを供給するとともに、第二ガス供給部250からシャワーヘッド230を通じて処理室201内に酸素含有ガスとして例えばOガスを供給する。これにより、処理室201内には、シリコン含有ガスとしてのTEOSガスと酸素含有ガスとしてのOガスとが供給される。
さらに、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)では、図7(b)に示すように、高周波電力供給部292が配線284と接続するようにスイッチ切換部288のスイッチ切換を行うとともに、低周波電力供給部291が配線286と接続するようにスイッチ切換部287のスイッチ切換を行う。これにより、高周波電力供給部292からの高周波電力が下部電極215に供給され、低周波電力供給部291からの低周波電力が上部電極としてのシャワーヘッド230に供給される。
処理室201内に供給されたTEOSガスおよびOガスは、シャワーヘッド230および下部電極215への電力供給によりプラズマ状態とされ、被処理物である基板100のSiN膜112上に照射されて堆積する。これにより、図8(c)に示すように、SiN膜112上には、Si元素およびO元素を含有する膜であるSiO膜113が第二シリコン酸化膜として形成される。
なお、SiO膜113は、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)の場合とは逆に、シャワーヘッド230に低周波電力が印加され、下部電極215に高周波電力が印加される状況下で形成される。そのため、SiO膜113は、第一シリコン酸化膜としてのSiO膜111に比べると、Si元素およびO元素の並びが粗であり、内部応力が緩和されたSiO膜113として形成されることになる。
(第二シリコン窒化膜形成工程:S204)
第二シリコン酸化膜形成工程(S202)の次に行う第二シリコン窒化膜形成工程(S204)は、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)で形成したSiO膜113上に、第二シリコン窒化膜としてのSiN膜114を形成する処理を行う工程である。
そのために、第二シリコン窒化膜形成工程(S204)では、第一ガス供給部240からシャワーヘッド230を通じて処理室201内にシリコン含有ガスとして例えばSiHガスを供給するとともに、第三ガス供給部260からシャワーヘッド230を通じて処理室201内に窒素含有ガスとして例えばNHガスを供給する。これにより、処理室201内には、シリコン含有ガスとしてのSiHガスと酸素含有ガスとしてのNHガスとが供給される。
さらに、第二シリコン窒化膜形成工程(S204)では、図7(b)に示すように、高周波電力供給部292が配線284と接続するようにスイッチ切換部288のスイッチ切換を行うとともに、低周波電力供給部291が配線286と接続するようにスイッチ切換部287のスイッチ切換を行う。これにより、高周波電力供給部292からの高周波電力が下部電極215に供給され、低周波電力供給部291からの低周波電力が上部電極としてのシャワーヘッド230に供給される。
処理室201内に供給されたSiHガスおよびNHガスは、シャワーヘッド230および下部電極215への電力供給によりプラズマ状態とされ、被処理物である基板100のSiO膜113上に照射されて堆積する。これにより、図8(d)に示すように、SiO膜113上には、Si元素およびN元素を含有する膜であるSiN膜114が第二シリコン窒化膜として形成される。
なお、SiN膜114は、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)の場合とは逆に、シャワーヘッド230に低周波電力が印加され、下部電極215に高周波電力が印加される状況下で形成される。そのため、SiN膜114は、第一シリコン窒化膜としてのSiN膜112に比べると、Si元素およびO元素の並びが粗であり、内部応力が緩和されたSiN膜114として形成されることになる。
(低応力積層膜形成工程:S106)
上述した第二シリコン酸化膜形成工程(S202)および第二シリコン窒化膜形成工程(S204)を含む低応力積層膜形成工程(S106)では、図6に示すように、これらの各工程(S202,S204)の終了後に、これらの各工程(S202,S204)を予め設定された所定回数(例えば2〜5回)実施したか否かを判断する(S206)。そして、所定回数実施するまで、これらの各工程(S202,S204)を繰り返し実施する。
各工程(S202,S204)を所定回数実施した後は、各工程(S202,S204)の繰り返しによって得られた積層膜の最上層(例えばSiN膜114)が、その最上層を覆うことになる保護膜(具体的には、後述する第三シリコン窒化膜形成工程(S108)で形成されるSiN膜116)と同一組成であるか否かを判断する(S208)。そして、同一組成であれば、それぞれの組成を相違させるべく、再度、第二シリコン酸化膜形成工程(S210)を実施する。なお、第二シリコン酸化膜形成工程(S210)は、上述した第二シリコン酸化膜形成工程(S202)と同様の処理を行う。
これにより、図8(e)に示すように、SiN膜112上には、SiO膜113とSiN膜114とが積層されてなる積層膜が、低応力積層膜115として形成されることになる。
(第三シリコン窒化膜形成工程:S108)
低応力積層膜形成工程(S106)の次に行う第三シリコン窒化膜形成工程(S108)は、低応力積層膜形成工程(S106)で形成した低応力積層膜115上に、第三シリコン窒化膜としてのSiN膜116を形成する処理を行う工程である。
そのために、第三シリコン窒化膜形成工程(S108)では、第一ガス供給部240からシャワーヘッド230を通じて処理室201内にシリコン含有ガスとして例えばSiHガスを供給するとともに、第三ガス供給部260からシャワーヘッド230を通じて処理室201内に窒素含有ガスとして例えばNHガスを供給する。これにより、処理室201内には、シリコン含有ガスとしてのSiHガスと酸素含有ガスとしてのNHガスとが供給される。
さらに、第三シリコン窒化膜形成工程(S108)では、図7(a)に示すように、高周波電力供給部292が配線285と接続するようにスイッチ切換部288のスイッチ切換を行うとともに、低周波電力供給部291が配線283と接続するようにスイッチ切換部287のスイッチ切換を行う。これにより、高周波電力供給部292からの高周波電力が上部電極としてのシャワーヘッド230に供給され、低周波電力供給部291からの低周波電力が下部電極215に供給される。
処理室201内に供給されたSiHガスおよびNHガスは、シャワーヘッド230および下部電極215への電力供給によりプラズマ状態とされ、被処理物である基板100の低応力積層膜115上に照射されて堆積する。これにより、図8(f)に示すように、低応力積層膜115上には、Si元素およびN元素を含有する膜であるSiN膜116が第三シリコン窒化膜として形成される。
このように、SiN膜116は、低応力積層膜115の最上層を覆うように形成される。そのため、SiN膜116は、低応力積層膜115の保護膜として十分な機能を発揮し得るものであることが好ましい。
この点につき、SiN膜116は、シャワーヘッド230に高周波電力が印加され、下部電極215に低周波電力が印加される状況下で形成されるため、Si元素およびN元素が密に並んで構成された膜、すなわち緻密なSiN膜116として形成される。したがって、SiN膜116は、保護膜として機能する上で非常に好適なものとなる。
また、SiN膜116は、保護膜として機能するものであるから、他のSiO膜111,113やSiN膜112,114等に比べて厚膜に形成されていると、保護性能のマージン向上を図る上で好ましい。
以上のような第一シリコン酸化膜形成工程(S102)、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)、低応力積層膜形成工程(S106)および第三シリコン窒化膜形成工程(S108)を順に経ることで、図8(f)に示すように、絶縁膜109上に、SiO膜111と、SiN膜112と、SiO膜113およびSiN膜114が積層されてなる低応力積層膜115と、SiN膜116とによる積層体が、絶縁膜110として形成される。
このように、絶縁膜110は、SiO膜111,113とSiN膜112,114とが積層されて構成されている。一般に、SiO膜は圧縮応力が高く、SiN膜は引張応力が高いことが知られている。すなわち、SiO膜とSiN膜は、膜応力に関して逆の特性を有する。したがって、絶縁膜110は、SiO膜111,113の特性とSiN膜112,114の特性とが互いに相殺するように作用することになり、振動に対して優れた耐性を有したものとなる。
しかも、絶縁膜110は、緻密なSiO膜111およびSiN膜112と、これらよりも粗であり内部応力が緩和されたSiO膜113およびSiN膜114とが、積層されて構成されている。したがって、絶縁膜110は、内部応力が緩和された積層部分を有することで、振動に対する耐性が非常に優れたものとなる。
(5)本実施形態の効果
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
(a)本実施形態において、基板処理工程のうちの成膜工程は、少なくとも、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)と、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)と、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)と、第二シリコン窒化膜形成工程(S204)と、を備える。そして、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)では、処理室201にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、シャワーヘッド230に高周波電力を供給し下部電極215に低周波電力を供給するようにスイッチ切換部287,288のスイッチ切換を行う。また、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)では、処理室201にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、シャワーヘッド230に高周波電力を供給し下部電極215に低周波電力を供給するようにスイッチ切換部287,288のスイッチ切換を行う。また、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)では、処理室201にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、シャワーヘッド230に低周波電力を供給し下部電極215に高周波電力を供給するようにスイッチ切換部287,288のスイッチ切換を行う。また、第二シリコン窒化膜形成工程(S204)では、処理室201にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、シャワーヘッド230に低周波電力を供給し下部電極215に高周波電力を供給するようにスイッチ切換部287,288のスイッチ切換を行う。
したがって、本実施形態によれば、SiO膜111,113とSiN膜112,114とが積層されて絶縁膜110が構成されることになり、振動に対して優れた耐性を有する絶縁膜110を形成することができる。しかも、その絶縁膜110は、緻密なSiO膜111およびSiN膜112と、これらよりも粗であり内部応力が緩和されたSiO膜113およびSiN膜114とが積層されて構成されるので、振動に対する耐性が非常に優れたものとなる。
つまり、本実施形態では、スイッチ切換部287,288を利用してシャワーヘッド230および下部電極215への印加電力の周波数を切り換えることにより、成膜工程で形成される積層膜について、圧縮応力および引張応力の幅広い範囲での調整に対応することが可能となる。このことは、積層膜を構成する各膜における膜応力の組み合わせの適切化を実現可能にし、これにより振動に対して非常に優れた耐性を有する膜を形成できる成膜技術を提供し得ることを意味する。
本実施形態による成膜技術は、特に、振動可能な絶縁膜を有して構成される半導体装置に適用した場合に有効である。具体的には、本実施形態で説明したように、CMUTデバイスのメンブレン構造に適用すると非常に有効である。
CMUTデバイスのメンブレン構造は、振動膜を振動させるように構成されている。そのため、振動膜が振動に対して非常に優れた耐性を有していれば、振動膜が何度も繰り返し振動する場合であっても、その振動によるメンブレン構造の劣化を抑制することができる。メンブレン構造の劣化を抑制できれば、振動膜の撓みによる電極間の導通等といったCMUTデバイスの不具合発生についても抑制することができる。
CMUTデバイスのメンブレン構造に求められる撓み耐性は、NAND型メモリのような他の半導体装置に構成膜の比ではない。このことからも、本実施形態による成膜技術は、CMUTデバイスのメンブレン構造に適用して非常に有効である。
(b)本実施形態では、第二シリコン酸化膜形成工程(S202)と第二シリコン窒化膜形成工程(S204)とを予め設定された所定回数実施するまで複数回繰り返し、これにより低応力積層膜115を形成する。低応力積層膜115は、内部応力が緩和されたSiO膜113とSiN膜114との積層膜である。
したがって、本実施形態によれば、絶縁膜110における低応力積層膜115の占める割合が大きくなるので、より一層絶縁膜110の振動に対する耐性を向上させることができる。
(c)本実施形態では、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)および第二シリコン窒化膜形成工程(S204)とは別に、第三シリコン窒化膜形成工程(S108)を備える。そして、第三シリコン窒化膜形成工程(S108)では、処理室201にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、シャワーヘッド230に高周波電力を供給し下部電極215に低周波電力を供給するようにスイッチ切換部287,288のスイッチ切換を行う。
したがって、本実施形態によれば、最上層を覆う保護膜として、緻密なSiN膜116を形成することができ、保護膜として機能させる上で非常に好適なものとなる。なお、保護性能のマージン向上を図る上では、SiN膜116は、他のSiO膜111,113やSiN膜112,114等に比べて厚膜に形成されていることが好ましい。
(d)本実施形態では、CMUTデバイスの空洞部107を形成するための犠牲層を、その犠牲層を覆う被覆膜である絶縁膜106,109に設けられたホール部130を通じてエッチング除去した後に、絶縁膜109上に絶縁膜110を形成する成膜工程を行ってホール部130を封止する。そして、絶縁膜110を形成する成膜工程は、少なくとも、第一シリコン酸化膜形成工程(S102)、第一シリコン窒化膜形成工程(S104)および低応力積層膜形成工程(S106)を順に経る。
したがって、本実施形態によれば、ホール部130を封止する絶縁膜110が複数工程の分割デポによって形成されるので、非分割デポの場合に比べると、ホール部130の封止を容易かつ確実に行うことができる。また、分割デポであれば、厚膜化にも容易に対応することができる。つまり、本実施形態によれば、ホール部130に対する埋め込み性を十分に確保しつつ、厚膜化への対応の容易化を図ることができる。
<他の実施形態>
以上に、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本開示が上述の実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
上述した実施形態では、半導体装置がCMUTデバイスであ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、本発明は、振動可能な絶縁膜を有する半導体装置の製造に適用可能であり、CMUTデバイス以外に適用してもよい。
また、上述した実施形態では、絶縁膜110の形成にあたり、第一シリコン酸化膜としてのSiO膜111、第一シリコン窒化膜としてのSiN膜112、第二シリコン酸化膜としてのSiO膜113、および、第二シリコン窒化膜としてのSiN膜114について、これらを順に積層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、これらの各膜111〜114の積層順は、特に限定されるものではなく、上述した実施形態とは異なる積層順に入れ替えても構わない。
<本開示の好ましい態様>
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。
[付記1]
本開示の一態様によれば、
振動可能な絶縁膜を有する半導体装置の製造方法であって、
前記絶縁膜を形成する工程として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する工程と、第一シリコン窒化膜を形成する工程と、第二シリコン酸化膜を形成する工程と、第二シリコン窒化膜を形成する工程とを備え、
これらの各工程を、上部電極および下部電極を有する処理室へのガス供給を行うように構成されるとともに、前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して高周波電力または低周波電力のいずれかをスイッチ切換により選択的に供給するように構成された基板処理装置を用いて行い、
前記第一シリコン酸化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第一シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン酸化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
半導体装置の製造方法が提供される。
[付記2]
好ましくは、
前記第二シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第二シリコン窒化膜を形成する工程とを、複数回繰り返す
付記1に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
[付記3]
好ましくは、
前記絶縁膜を形成する工程として、前記第一シリコン窒化膜を形成する工程および前記第二シリコン窒化膜を形成する工程とは別に、第三のシリコン窒化膜を形成する工程を備え、
前記第三のシリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う
付記1または2に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
[付記4]
好ましくは、
前記絶縁膜を振動可能にするために形成された犠牲層を、前記犠牲層を覆う被覆膜に設けられたホール部を通じて除去した後に、当該被覆膜上に前記絶縁膜を形成する工程を行って前記ホール部を封止する
付記1から3のいずれか1態様に記載の半導体装置の製造方法が提供される。
[付記5]
本開示の他の一態様によれば、
被処理物を収容する処理室と、
前記処理室にシリコン含有ガスを供給する第一ガス供給部と、
前記処理室に酸素含有ガスを供給する第二ガス供給部と、
前記処理室に窒素含有ガスを供給する第三ガス供給部と、
前記処理室内に配置される上部電極および下部電極と、
前記上部電極または前記下部電極に高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
前記上部電極または前記下部電極に低周波電力を供給する低周波電力供給部と、
前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して前記高周波電力供給部からの高周波電力または前記低周波電力供給部からの低周波電力のいずれを供給するか選択するスイッチ切換部と、
前記第一ガス供給部、前記第二ガス供給部および前記第三ガス供給部によるガス供給、並びに、前記スイッチ切換部による電力供給の選択切り換えを制御する制御部と、
を備え、
前記被処理物への振動可能な絶縁膜の形成にあたり、少なくとも、
前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第一シリコン酸化膜を形成する処理と、
前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第一シリコン窒化膜を形成する処理と、
前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第二シリコン酸化膜を形成する処理と、
前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第二シリコン窒化膜を形成する処理と、
を行うように構成されている基板処理装置が提供される。
[付記6]
本開示のさらに他の一態様によれば、
振動可能な絶縁膜を形成する手順として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する手順と、第一シリコン窒化膜を形成する手順と、第二シリコン酸化膜を形成する手順と、第二シリコン窒化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とともに、
前記基板処理装置として、上部電極および下部電極を有する処理室へのガス供給を行うように構成されるとともに、前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して高周波電力または低周波電力のいずれかをスイッチ切換により選択的に供給するように構成されたものを用い、
前記第一シリコン酸化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第一シリコン窒化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン酸化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン窒化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
プログラムが提供される。
[付記7]
本開示のさらに他の一態様によれば、
振動可能な絶縁膜を形成する手順として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する手順と、第一シリコン窒化膜を形成する手順と、第二シリコン酸化膜を形成する手順と、第二シリコン窒化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とともに、
前記基板処理装置として、上部電極および下部電極を有する処理室へのガス供給を行うように構成されるとともに、前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して高周波電力または低周波電力のいずれかをスイッチ切換により選択的に供給するように構成されたものを用い、
前記第一シリコン酸化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第一シリコン窒化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン酸化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
前記第二シリコン窒化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
プログラムが記録された記録媒体が提供される。
100…基板、104…下部電極、107…空洞部、106,109,110…絶縁膜、108…上部電極、111…SiO膜(第一シリコン酸化膜)、112…SiN膜(第一シリコン窒化膜)、113…SiO膜(第二シリコン酸化膜)、114…SiN膜(第二シリコン窒化膜)、115…低応力積層膜、116…SiN膜(第三シリコン窒化膜)、130…ホール部、200…基板処理装置、201…処理室、215…下部電極、230…シャワーヘッド(上部電極)、240…第一ガス供給部、250…第二ガス供給部、260…第三ガス供給部、287,288…スイッチ切換部、291…低周波電力供給部、292…高周波電力供給部、400…コントローラ

Claims (8)

  1. 振動可能な絶縁膜を有する半導体装置の製造方法であって、
    前記絶縁膜を形成する工程として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する工程と、第一シリコン窒化膜を形成する工程と、第二シリコン酸化膜を形成する工程と、第二シリコン窒化膜を形成する工程とを備え、
    前記第二シリコン酸化膜を形成する工程では、処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記処理室に備えられた上部電極に低周波電力を供給し前記処理室に備えられた下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
    前記第二シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
    半導体装置の製造方法。
  2. 前記第一シリコン酸化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
    前記第一シリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
    請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第二シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第二シリコン窒化膜を形成する工程とを、複数回繰り返す
    請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記絶縁膜を形成する工程として、前記第一シリコン窒化膜を形成する工程および前記第二シリコン窒化膜を形成する工程とは別に、第三のシリコン窒化膜を形成する工程を備え、
    前記第三のシリコン窒化膜を形成する工程では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に高周波電力を供給し前記下部電極に低周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う
    請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第二シリコン酸化膜を形成する工程と、前記第二シリコン窒化膜を形成する工程とを、複数回繰り返す際、最上層が前記第三のシリコン窒化膜と同一組成であれば、それぞれの組成を相違させるよう、前記第二シリコン酸化膜を形成する工程を行う、
    請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記絶縁膜を振動可能にするために形成された犠牲層を、前記犠牲層を覆う被覆膜に設けられたホール部を通じて除去した後に、当該被覆膜上に前記絶縁膜を形成する工程を行って前記ホール部を封止する
    請求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 被処理物を収容する処理室と、
    前記処理室にシリコン含有ガスを供給する第一ガス供給部と、
    前記処理室に酸素含有ガスを供給する第二ガス供給部と、
    前記処理室に窒素含有ガスを供給する第三ガス供給部と、
    前記処理室内に配置される上部電極および下部電極と、
    前記上部電極または前記下部電極に高周波電力を供給する高周波電力供給部と、
    前記上部電極または前記下部電極に低周波電力を供給する低周波電力供給部と、
    前記上部電極と前記下部電極のそれぞれに対して前記高周波電力供給部からの高周波電力または前記低周波電力供給部からの低周波電力のいずれを供給するか選択するスイッチ切換部と、
    前記第一ガス供給部、前記第二ガス供給部および前記第三ガス供給部によるガス供給、並びに、前記スイッチ切換部による電力供給の選択切り換えを制御する制御部と、
    を備え、
    前記被処理物への振動可能な、第一シリコン酸化膜、第一シリコン窒化膜、第二シリコン酸化膜、第二シリコン窒化膜を有する絶縁膜の形成にあたり、少なくとも、
    前記処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第二シリコン酸化膜を形成する処理と、
    前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行って、前記絶縁膜を構成する第二シリコン窒化膜を形成する処理と、
    を行うように構成されている基板処理装置。
  8. 振動可能な絶縁膜を形成する手順として、少なくとも、第一シリコン酸化膜を形成する手順と、第一シリコン窒化膜を形成する手順と、第二シリコン酸化膜を形成する手順と、第二シリコン窒化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とともに、
    前記第二シリコン酸化膜を形成する手順では、処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを供給するとともに、前記処理室に備えられた上部電極に低周波電力を供給し前記処理室に備えられた下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行い、
    前記第二シリコン窒化膜を形成する手順では、前記処理室にシリコン含有ガスと窒素含有ガスとを供給するとともに、前記上部電極に低周波電力を供給し前記下部電極に高周波電力を供給するようにスイッチ切換を行う、
    プログラム。
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