JP6863940B2 - 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

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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。
近年半導体装置の一つとして、ＭＥＭＳ技術を用いたセンサが生産されている。その一つがカンチレバー構造である。カンチレバー構造を採用したスイッチの製造方法については、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。ここでは、ドライエッチングで可動電極を形成し、その後可動電極の下方に形成された犠牲膜をウエットエッチングする方法が開示されている。
特開２０１２―８６３１５号公報 特開２０１３―２３９８９９号公報
カンチレバー構造における可動電極はドライエッチングによって形成される。発明者による鋭意研究の結果、ドライエッチングによって可動電極を構成する材質が劣化するという問題を見出した。
劣化により、可動電極のウエットエッチングレートが低下すると、犠牲膜のウエットエッチングレートに近づくという問題がある。したがって犠牲膜をウエットエッチングする際、可動電極もウエットエッチングされることが懸念される。
本技術は、カンチレバー構造センサを製造するに際して、可動電極に対してウエットエッチングの選択性を有するよう、高ウエットエッチングレートの犠牲膜の形成を目的とする。
制御電極、台座、対向電極を覆うように形成され、不純物を含有した犠牲膜を有する基板を基板載置部に載置し、前記基板を加熱し、加熱した後、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給して、前記犠牲膜から前記不純物を脱離させて改質犠牲膜に改質する技術を提供する。
本技術によれば、カンチレバー構造センサを製造するに際して、可動電極に対してウエットエッチングの選択性を有するよう、高ウエットエッチングレートの犠牲膜を形成できる。
基板の構成を説明する説明図である。 基板の構成を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略構成例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。 本発明の実施形態における犠牲膜の状態を説明する説明図である。 本発明の実施形態における犠牲膜の改質状態を説明する説明図である。 本発明の実施形態における犠牲膜の状態を説明する説明図である。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施形態において処理する基板の構成について図１、図２を用いて説明する。図１、図２ではカンチレバー構造を採用したＭＥＭＳスイッチの製造方法を説明する。製造するにあたっては、図１（ａ）の状態の基板に対して、図１（ｂ）から図１（ｆ）の順で処理し、更に図２（ｇ）から図２（ｊ）の順に処理をする。
図１（ａ）に記載の基板１００を説明する。ここでは、基板１００上に、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。制御電極１０１は後述する可動電極１１１を制御し、台座１０２は可動電極１１１を支持し、対向電極１０３は可動電極１１１と対となる電極である。詳細は後述する。
図１（ｂ）は、基板１００、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３上に犠牲膜１０４を形成した状態である。可動電極１１１を稼働可能とするために犠牲膜１０４は後の工程で除去される。犠牲膜１０４の形成方法は後述する。
図１（ｃ）は、犠牲膜１０４上にレジスト１０５を形成し、更にパターン１０６を形成した状態である。
図１（ｄ）は、パターン１０６に合わせて犠牲膜１０４をドライエッチングした状態である。これにより、台座１０２の表面が露出するよう孔１０７が形成された。ドライエッチングでは、既知のプラズマエッチングを行う。
図1（ｅ）は、レジスト１０５を除去した状態である。レジスト１０５は既知のプラズマアッシングで除去される。
図1（ｆ）は、台座１０２および犠牲膜１０４上にポリシリコン膜１０８を形成した状態の図である。ポリシリコン膜１０８は、後に加工されて可動電極１１１となる。ポリシリコン膜１０８は、台座１０２と電気的に接続される。
続いて、図２を説明する。図２（ｇ）は図１（ｆ）の後の処理状態である。ここでは、ポリシリコン膜１０８上にレジスト１０９を形成し、更にパターン１１０を形成した状態である。
図２（ｈ）は、パターン１１０に合わせてポリシリコン膜１０８をドライエッチングした状態である。これにより、ポリシリコン膜１０８は可動電極１１１の形状に加工された。エッチングでは、既知のプラズマエッチングを行う。
図２（ｉ）は、レジスト１０９を除去した状態である。レジスト１０９は既知のプラズマアッシングで除去される。
図２（ｊ）は、犠牲膜１０４をウエットエッチングで除去した状態の図である。これにより、可動電極１１１と制御電極１０１、対向電極１０３を離間させる。
次に、以上説明したＭＥＭＳスイッチの製造方法に関して、発明者が見出した問題点を説明する。この方法では、例えば図２（ｇ）から図２（ｈ）にかけて、ポリシリコン膜１０８をプラズマエッチングしたり、あるいは図２（ｈ）から図２（ｉ）にかけて、レジスト１０９をプラズマアッシングで除去したりする工程が存在する。このときポリシリコン膜１０８がプラズマに晒されてダメージを受けて劣化し、その結果強度が低下する等の問題がある。
劣化したポリシリコン膜１０８はウエットエッチングレートが高くなるという問題がある。そのため、犠牲膜１０４と可動電極１１１のウエットエッチングレートが近づいてしまう。そうなると、犠牲膜１０４をウエットエッチングする際、ポリシリコン膜１０８の劣化部分もエッチングされてしまう。そのような状態で可動電極１１１に電力を供給すると、劣化部分に電力が集中したり、あるいは電力が流れにくくなる等の問題がある。
それを解決するために、犠牲膜１０４と可動電極１１１のウエットエッチングレートに差がつくよう、ウエットエッチングの選択性を持たせることが必要である。そこで本実施形態では、加工後のポリシリコン膜１０８よりも高ウエットエッチングレートを有する犠牲膜１０４を形成する。
次に、図３を用いて、犠牲膜１０４を形成する基板処理装置２００の一例について説明する。
（チャンバ）
まずチャンバを説明する。
基板処理装置２００はチャンバ２０２を有する。チャンバ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、チャンバ２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。チャンバ２０２内には、基板としてのシリコン基板等の基板１００を処理する処理空間２０５と、基板１００を処理空間２０５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。チャンバ２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０８が設けられる。ここで処理される基板１００は、図１（ａ）に記載されている状態である。そのため、基板１００には、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９に隣接した基板搬入出口１４８が設けられており、基板１００は基板搬入出口１４８を介して図示しない真空搬送室との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。更に、下部容器２０２ｂは接地されている。
処理空間２０５を構成する処理室は、例えば後述する基板載置台２１２とシャワーヘッド２３０で構成される。処理空間２０５内には、基板１００が載置される基板載置部２１０が設けられている。基板載置部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、基板載置台２１２に内包された加熱源としてのヒータ２１３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の温度を制御する温度制御部２２０が接続される。
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の支持部はチャンバ２０２の底壁に設けられた穴２１５を貫通しており、更には支持板２１６を介してチャンバ２０２の外部で昇降機構２１８に接続されている。昇降機構２１８を作動させてシャフト２１７及び基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置面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。尚、シャフト２１７下端部の周囲はベローズ２１９により覆われている。チャンバ２０２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１４８に対向する位置まで下降し、基板１００の処理時には、図３で示されるように、基板１００が処理空間２０５内の処理位置となるまで上昇する。
具体的には、基板載置台２１２を基板搬送位置まで下降させた時には、リフトピン２０７の上端部が基板載置面２１１の上面から突出して、リフトピン２０７が基板１００を下方から支持するようになっている。また、基板載置台２１２を基板処理位置まで上昇させたときには、リフトピン２０７は基板載置面２１１の上面から埋没して、基板載置面２１１が基板１００を下方から支持するようになっている。
処理空間２０５の上部（上流側）には、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、蓋２３１を有する。蓋２３１はフランジ２３２を有し、フランジ２３２は上部容器２０２ａ上に支持される。更に、蓋２３１は位置決め部２３３を有する。位置決め部２３３が上部容器２０２ａに勘合されることで、蓋２３１が固定される。
シャワーヘッド２３０は、バッファ空間２３４を有する。バッファ空間２３４は、蓋２３１と位置決め部２３２で構成される空間をいう。バッファ空間２３４と処理空間２０５は連通している。バッファ空間２３４に供給されたガスはバッファ空間内２３２で拡散し、処理空間２０５に均一に供給される。ここではバッファ空間２３４と処理空間２０５を別の構成として説明したが、それに限るものではなく、バッファ空間２３４を処理空間２０５に含めてもよい。
処理空間２０５は、主に上部容器２０２ａ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の上部構造で構成される。処理空間２０５を構成する構造を処理室と呼ぶ。尚、処理室は処理空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。
搬送空間２０６は、主に下部容器２０２ｂ、基板処理ポジションにおける基板載置台２１２の下部構造で構成される。搬送空間２０６を構成する構造を搬送室と呼ぶ。搬送室は処理室の下方に配される。尚、搬送室は搬送空間２０５を構成する構造であればよく、上記構造にとらわれないことは言うまでもない。
（ガス供給部）
続いてガス供給部を説明する。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａ、第二ガス供給管２４７ａ、第三ガス供給管２４９ａが接続されている。
第一ガス供給管２４３ａを含む第一ガス供給系２４３からは第一処理ガスが主に供給され、第二ガス供給管２４７ａを含む第二ガス供給系２４７からは主に第二処理ガスが供給され、第三ガス供給管２４９ａを含む第三ガス供給系２４９からは主に不活性ガスが供給される。
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａの上流には、上流方向から順に、第一ガス供給源２４３ｂ、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）２４３ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４３ｄが設けられている。第一処理ガスをプラズマ状態とするには、バルブ２４４ｄの下流にプラズマ生成部としてのリモートプラズマユニット（ＲＰＵ）２４３ｅを設ける。
そして、第一ガス供給管２４３ａからは、第一ガスが、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、共通ガス供給管２４２を介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。第一処理ガスはＲＰＵ２４３ｅによりプラズマ状態とされる。
第一処理ガスは処理ガスの一つであり、酸素含有ガスである。酸素含有ガスとしては、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
主に、第一ガス供給管２４３ａ、ＭＦＣ２４３ｃ、バルブ２４３、ＲＰＵ２４３ｅにより、第一処理ガス供給系２４３が構成される。尚、第一処理ガス供給系２４３は、第一ガス供給源２４３ｂ、後述する水素含有ガス供給系を含めて考えてもよい。
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、水素含有ガス供給管２４５ａの下流端が接続されている。水素含有ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、水素含有ガス供給源２４５ｂ、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）２４５ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４５ｄが設けられている。そして、水素含有ガス供給管２４５ａからは、水素含有ガスが、ＭＦＣ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、第一ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４３ｅを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。後述するように、水素含有ガスを供給することで、犠牲膜１０４を水素終端させる。
水素含有ガスは、例えば、水素（Ｈ２）ガスや水（Ｈ２Ｏ）ガスを用いることができる。
主に、水素含有ガス供給管２４５ａ、ＭＦＣ２４５ｃ、及びバルブ２４５ｄにより、水素含有ガス供給系が構成される。尚、水素含有ガス供給系は、水素含有ガス供給源２４５ｂ、第一ガス供給管２４３ａ、ＲＰＵ２４３ｅを含めて考えてもよい。また、水素含有ガス供給系は、第一ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
（第二ガス供給系）
第二ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、第二ガス供給源２４７ｂ、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）２４７ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４７ｄが設けられている。
第二ガス供給管２４７ａから、第二元素を含有するガス（以下、「第二処理ガス」）が、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、共通ガス供給管２４２を介してシャワーヘッド２３０に供給される。
第二処理ガスはシリコン（Ｓｉ）を含む処理ガスである。すなわち、第二処理ガスは、シリコン含有ガスとも呼ぶ。シリコン含有ガスとして、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）が用いられる。
主に、第二ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄにより、第二処理ガス供給系２４７（シリコン含有ガス供給系ともいう）が構成される。
（第三ガス供給系）
第三ガス供給管２４９ａには、上流方向から順に、第三ガス源２４９ｂ、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）２４９ｃ、及び開閉弁であるバルブ２４９ｄが設けられている。
第三ガス源２４９ｂは不活性ガス源である。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスである。
主に、第三ガス供給管２４９ａ、マスフローコントローラ２４９ｃ、バルブ２４９ｄにより、第三ガス供給系２４９が構成される。
不活性ガス源２４９ｂから供給される不活性ガスは、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。後述する加熱工程で供給してもよい。
（排気部）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気部は、処理空間２０５の雰囲気を排気する排気部２６１で主に構成される。
排気部２６１は、処理空間２０５に接続される排気管２６１ａを有する。排気管２６１ａは、処理空間２０５に連通するよう設けられる。排気管２６１ａには、処理空間２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２６１ｃ、処理空間２０５の圧力を計測する第一の圧力検出部２６１ｄが設けられる。ＡＰＣ２６１ｃ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２８０からの指示に応じて排気管２６１ａのコンダクタンスを調整する。また、排気管２６１ａにおいてＡＰＣ２６１ｃの上流側にはバルブ２６１ｂが設けられる。排気管２６１とバルブ２６１ｂ、ＡＰＣ２６１ｃ、圧力検出部２６１ｄをまとめて処理室排気部２６１と呼ぶ。
排気管２６１ａの下流側には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６１ａを介して、処理空間２０５の雰囲気を排気する。
（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コントローラ２８０を有している。コントローラ２８０は、図４に記載のように、演算部（ＣＰＵ）２８０ａ、一時記憶部２８０ｂ、記憶部２８０ｃ、送受信部２８０ｄを少なくとも有する。コントローラ２８０は、送受信部２８０ｄを介して基板処理装置２００の各構成に接続され、上位コントローラや使用者の指示に応じて記憶部２８０ｃからプログラムやレシピを呼び出し、その内容に応じて各構成の動作を制御する。尚、コントローラ２８０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）２８２を用意し、外部記憶装置２８２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２８０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２８２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良いし、上位装置２７０から送受信部２８３を介して情報を受信し、外部記憶装置２８２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２８１を用いて、コントローラ２８０に指示をしても良い。
尚、記憶部２８０ｃや外部記憶装置２８２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。尚、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（基板処理工程）
次に、半導体製造工程を説明する。
ここでは、犠牲膜１０４を形成する工程と、犠牲膜１０４を改質する工程とを説明する。
（犠牲膜形成工程）
ここでは、一般的なプラズマＣＶＤ装置を用いて形成する。例えば、一般的な並行平板プラズマ方式の基板処理装置を使用する。したがって、犠牲膜を形成する基板処理装置の説明は省略する。
まず、プラズマＣＶＤ装置に、基板１００を搬入する。基板１００は図１（ａ）に記載されている状態である。そのため、基板１００には、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３が形成されている。
基板１００を搬入後、基板１００を所定温度に加熱したら、処理室にシリコン含有ガスと酸素含有ガスを供給する。シリコン含有ガスは、炭素成分やボロン成分等の不純物を含む。シリコン含有ガスとして、例えばオルトケイ酸テトラエチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４。ＴＥＯＳとも呼ぶ。）ガスが用いられる。酸素含有ガスとして、例えば酸素（Ｏ２）ガスが用いられる。
処理室に供給されたＴＥＯＳガスとＯ２ガスは互いに反応し、基板１００の一部、制御電極１０１、台座１０２、対向電極１０３上に、犠牲膜１０４が形成される。図５に記載のように、形成される犠牲膜１０４は、ＴＥＯＳガスに含まれるシリコンおよび炭素成分と、Ｏ２ガスの酸素成分とを含む、炭素含有ＳｉＯ２膜である。尚、シリコン含有ガスとして、シリコン成分およびボロン成分を含むガスを用いてもよい。この場合、図５においては、炭素成分の替わりにボロン成分を含むボロン含有ＳｉＯ２膜が形成される。
所定時間経過し、所望膜厚の炭素含有ＳｉＯ２膜が形成されたら、各処理ガスの供給を停止する。
（犠牲膜の改質工程）
続いて、犠牲膜１０４の改質工程について説明する。犠牲膜１０４の改質工程では図３に記載の基板処理装置２００を用いる。以下に具体例を説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。
（基板搬入載置工程）
基板載置台２１２を基板１００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させ、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。これらの動作と並行して、搬送空間２０６の雰囲気を排気し、隣接する真空搬送室（図示せず）と同圧、あるいは隣接する真空搬送室の圧力よりも低い圧力とする。尚、ここでは、前述した炭素等の不純物を含有した犠牲膜１０４が形成された基板１００が搬入される。
続いて、ゲートバルブ１４９を開いて、搬送空間２０６を隣接する真空搬送室と連通させる。そして、この真空搬送室から図示しない真空搬送ロボット用いて基板１００を搬送空間２０６に搬入する。
（基板処理ポジション移動工程）
所定の時間経過後、基板載置台２１２を上昇させ、基板載置面２１１上に基板１００を載置し、さらに図３に記載のように、基板処理ポジションまで上昇させる。
（加熱工程）
基板載置台２１２が基板処理ポジションに移動したら、排気管２６２を介して処理室２０４の雰囲気を排気して、処理空間２０４の圧力を調整する。所定の圧力に調整しつつ、基板１００の温度が所定の温度、例えば５００℃から６００℃に加熱する。
不純物を含有した状態で加熱することで、犠牲膜１０４中のＳｉ―Ｓｉや、Ｓｉ―Ｏの結合度を高める。結合度を高めることで、ＳｉＯ２膜の骨格が確立される。加熱する際、第三ガス供給系から不活性ガスを供給する。不活性ガスを供給する替わりに第一ガス供給系からＯ２ガスを供給してもよい。
（改質工程）
所定時間基板１００を加熱したら、加熱状態を維持しつつ、第一ガス供給系２４３からプラズマ状態のＯ２ガスを供給する。Ｏ２ガスは、ＲＰＵ２４３ｅによってプラズマ状態に変質される。
図６に記載のように、酸素成分を含む酸素含有ガスをプラズマ状態とし、犠牲膜１０４に照射する。照射されたプラズマ中の酸素成分と、犠牲膜１０４中の炭素成分とが反応し、炭素成分を脱離させる。その際に、炭素成分が脱離した個所が空孔１１２となる。このようにして、犠牲膜１０４は空孔１１２を含む膜である改質犠牲膜１１３に改質される。酸素含有ガスは、犠牲膜を改質する性質を有することから、改質ガスとも呼ぶ。
改質犠牲膜１１３は空孔１１２を内包するので、高ウエットエッチングレートを実現できる。したがって、改質犠牲膜は、後に形成する可動電極に対してエッチングの選択性を持つことができる。
尚、脱離した炭素成分はプラズマ中の酸素成分と反応してＣＯ２ガスとなり、排気される。
次に、比較例として、加熱工程を行わずに改質工程を行う場合を説明する。改質工程では、基板１００を加熱すると共に、酸素含有ガスでプラズマ処理する。このように処理することで、ＳｉＯ２膜中の炭素成分を脱離させる。炭素成分が脱離した後、図６と同様に空孔が形成される。
空孔の形成と並行して基板１００が加熱されるので、ＳｉＯ２膜は、空孔が形成された後も加熱される。ところで、基板１００を加熱すると各成分の結合度が高くなるため、膜が収縮する。更に、比較例においては、犠牲膜中に空孔が形成されている。以上の点から、空孔を形成しつつ加熱を継続すると、犠牲膜が著しく収縮し、変形してしまう。この場合、改質犠牲膜１１３のウエットエッチングレートが低くなるという問題がある。
また、犠牲膜が変形すると、その上に形成されるポリシリコン膜は、変形した犠牲膜の形状に合わせて形成される。そのため、ポリシリコン膜の下面が凹凸になる恐れがある。そのような状態で可動電極１１１に電力を供給すると、電力が凹凸部分に集中したり、あるいは電力が流れにくくなる等の問題がある。
これに対して、本実施形態では、加熱工程にて結合度を高めてＳｉＯ２膜の骨格を確立しているので、空孔が形成された状態で加熱したとしても、膜が収縮することが無く、したがって変形しない。そのため、高ウエットエッチングレートを実現できる。更には、犠牲膜１０４上に凹凸の無いポリシリコン膜を形成できる。
（疎水加工工程）
所定時間Ｏ２プラズマを照射したら、バルブ２４３ｄを閉にしてＯ２プラズマの供給を停止する共に、バルブ２４５ｄを開としてＨ２プラズマを供給する。水素含有ガス供給系２４５から供給された水素はＲＰＵ２４３ｅにてプラズマ状態とされる。
基板１００上に供給されたＨ２プラズマは、改質犠牲膜１１３の表面のＳｉ成分、Ｏ成分と反応し、改質犠牲膜１１３の表面は水素終端される。水素終端することで、改質犠牲膜１１３表面に疎水性を持たせる。
このように疎水性を持たせることで、大気中の水分が改質犠牲膜１１３内部の空孔１１２に浸透することを抑制する。尚、ここでいう大気とは、例えば基板１００を次の基板処理装置に移動する際等で接触する大気をいう。
ここで、改質犠牲膜１１３内部に水分が浸透した場合を説明する。図１から図２で説明したように、犠牲膜１０４をウエットエッチングするまで、様々な工程が存在する。その内、例えばポリシリコン膜１０８を形成する工程では基板１００を加熱処理するが、その際に犠牲膜１０４中の水分が熱膨張し、犠牲膜１０４が変形したり破壊されたりする恐れがある。
犠牲膜１０４が変形等すれば、前述のようにポリシリコン膜１０８の下面は凹凸になる恐れがある。そのような状態で可動電極１１１に電力を供給すると、電力が凹凸部分に集中したり、あるいは電力が流れにくくなる等の問題がある。
一方、本実施形態のように水素終端すると改質犠牲膜１１３内部に水分が浸透することがないので、犠牲膜１０４の変形等を抑制できる。すなわち、可動電極１１１に電力を供給した場合に、電力が凹凸部分に集中したり、あるいは電力が流れにくくなることを抑制できる。
より良くは、水素含有ガスを供給する替わりに、第二ガス供給系２４７からシリコン含有ガスを供給すると共に、第一ガス供給系２４３から酸素含有ガスを供給して、図７のように改質犠牲膜１１３上にカバー膜であるＳｉＯ２膜１１４を形成することが望ましい。
一般的に知られているように、水素終端をした場合、ポリシリコン等の密着性が低い。そのため、改質犠牲膜１１３上にポリシリコン膜１０８を形成しにくい。一方、ＳｉＯ２膜であれば、ＳｉＯ２膜中のシリコンや酸素成分とポリシリコンとが結合しやすいので、ポリシリコン膜１０８を容易に形成できる。
所定時間経過し、改質犠牲膜１１３表面が水素終端されたら、もしくは所望膜厚のカバー膜が形成されたら、各処理ガスの供給を停止する。
（基板搬出工程）
所望の膜厚の犠牲膜が形成されたら、基板載置台２１２を下降させ、基板１０を搬送ポジションに移動する。搬送ポジションに移動後、搬送空間２０６から基板１００を搬出する。
以上に、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の各実施形態に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。
例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理において、第一元素含有ガス（第一処理ガス）として酸素ガスを用いて改質する場合を説明したが、犠牲膜中の不純物と反応し脱離させる性質を有すればよく、例えば水（Ｈ２Ｏ）ガスでも良い。
１００・・・基板
１０１・・・制御電極
１０２・・・台座
１０３・・・対向電極
１０４・・・犠牲膜
２００…基板処理装置
２８０…コントローラ

Claims (10)

  1. 制御電極、台座、対向電極を覆うように形成され、不純物を含有したシリコン酸化膜で構成される犠牲膜を有する基板を基板載置部に載置する工程と、
    前記犠牲膜に不純物を含んだ状態で、Ｓｉ−Ｓｉ結合またはＳｉ−Ｏ結合の結合度を高め、前記犠牲膜の骨格を確立するよう、前記基板を加熱する工程と、
    前記加熱する工程の後、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給して、前記骨格が確立された状態で、前記犠牲膜から前記不純物を脱離させて改質犠牲膜に改質する工程と
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記加熱する工程では、前記酸素含有ガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記加熱する工程では、不活性ガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記改質する工程の後、前記改質犠牲膜上に水素含有ガスを供給して、前記改質犠牲膜を水素終端する疎水加工工程を行う請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記水素含有ガスは、プラズマ状態である請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記疎水加工工程は、前記改質する工程と同じ処理室で連続して行われる請求項４または請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記改質する工程の後、前記改質犠牲膜上に、酸素含有ガスとシリコン含有ガスを供給してカバー膜を形成する疎水加工工程を行う請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記カバー膜を形成した後、前記カバー膜上にシリコン含有膜を形成する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 制御電極、台座、対向電極を覆うように形成され、不純物を含有したシリコン酸化膜で構成される犠牲膜を有する基板を載置する基板載置部と、
    前記基板を加熱するヒータと、
    不純物を含んだ状態で、Ｓｉ−Ｓｉ結合またはＳｉ−Ｏ結合の結合度を高め、前記犠牲膜の骨格を確立するよう前記基板を加熱する処理と、
    その後、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給して、前記骨格が確立された状態で、前記犠牲膜から前記不純物を脱離させて改質犠牲膜に改質するよう、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給する処理とを行う制御部と、
    を有する基板処理装置。
  10. 制御電極、台座、対向電極を覆うように形成され、不純物を含有したシリコン酸化膜で構成される犠牲膜を有する基板を基板載置部に載置する手順と、
    不純物を含んだ状態で、Ｓｉ−Ｓｉ結合またはＳｉ−Ｏ結合の結合度を高め、前記犠牲膜の骨格を確立するよう前記基板を加熱する手順と、
    その後、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給して、前記骨格が確立された状態で、前記基板にプラズマ状態の酸素含有ガスを供給して、前記犠牲膜から前記不純物を脱離させて改質犠牲膜に改質する手順と
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

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