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CN111962041A - 成膜方法 - Google Patents

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CN111962041A
CN111962041A CN202010401194.1A CN202010401194A CN111962041A CN 111962041 A CN111962041 A CN 111962041A CN 202010401194 A CN202010401194 A CN 202010401194A CN 111962041 A CN111962041 A CN 111962041A
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CN
China
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gas
silicon oxide
oxide film
film
substrate
Prior art date
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Application number
CN202010401194.1A
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English (en)
Inventor
千叶贵司
佐藤润
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种成膜方法。提供一种能够在凹部埋入不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的硅氧化膜。本公开的一技术方案的成膜方法具有以下步骤：使氨基硅烷气体吸附于表面形成有凹部的基板之上；向所述基板供给氧化气体，使吸附于所述基板之上的所述氨基硅烷气体氧化而在所述基板之上堆积硅氧化膜；以及利用等离子体使包含氦和氧的混合气体活性化并向所述硅氧化膜供给，从而进行所述硅氧化膜的改性处理。

Description

成膜方法
技术领域
本公开涉及一种成膜方法。
背景技术
公知有一种通过相对于形成在基板的凹部交替地供给互相反应的第1反应气体和第2反应气体，从而在凹部使第1反应气体与第2反应气体的反应产物成膜的方法(例如参照专利文献1)。在该方法中，在供给第1反应气体之前，进行使羟基以期望的分布吸附于形成在基板的凹部的内表面的步骤。另外，作为使羟基以期望的分布吸附的一个例子，记载有如下例子：在使羟基吸附的步骤中，将基板暴露于由包含含氢气体的气体生成的氧等离子体，来补充不足的羟基。
专利文献1：日本特开2013－135154号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够在凹部埋入不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的硅氧化膜。
用于解决问题的方案
本公开的一技术方案的成膜方法具有以下步骤：使氨基硅烷气体吸附于表面形成有凹部的基板之上；向所述基板供给氧化气体，使吸附于所述基板之上的所述氨基硅烷气体氧化而在所述基板之上堆积硅氧化膜；以及利用等离子体使包含氦和氧的混合气体活性化并向所述硅氧化膜供给，从而进行所述硅氧化膜的改性处理。
发明的效果
根据本公开，能够在凹部埋入不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的硅氧化膜。
附图说明
图1是表示一实施方式的成膜装置的结构例的剖视图。
图2是表示图1的成膜装置的真空容器内的结构的立体图。
图3是表示图1的成膜装置的真空容器内的结构的俯视图。
图4是沿着以能够旋转的方式设于图1的成膜装置的真空容器内的旋转台的同心圆剖切的该真空容器的剖视图。
图5是图1的成膜装置的另一剖视图。
图6是设于图1的成膜装置的等离子体产生源的剖视图。
图7是设于图1的成膜装置的等离子体产生源的另一剖视图。
图8是设于图1的成膜装置的等离子体产生源的俯视图。
图9是用于说明一实施方式的成膜方法的示意图(1)。
图10是用于说明一实施方式的成膜方法的示意图(2)。
图11是用于说明实施例中的评价方法的图。
图12是表示实施例的实施结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本公开的非限定性的例示的实施方式。在添附的所有附图中，对相同或对应的构件或零部件标注相同或对应的附图标记，并省略重复的说明。
(成膜装置)
说明针对实施一实施方式的成膜方法所优选的成膜装置。参照图1至图3，成膜装置包括：扁平的真空容器1，其具有大致圆形的平面形状；以及旋转台2，其设于真空容器1内，并在真空容器1的中心具有旋转中心。真空容器1具有：容器主体12，其具有有底的圆筒形状；以及顶板11，其相对于容器主体12的上表面借助例如O型密封环等密封构件13(图1)以气密且能够装卸的方式配置。
旋转台2在中心部固定于圆筒形状的芯部21。芯部21固定于沿着铅垂方向延伸的旋转轴22的上端。旋转轴22贯穿真空容器1的底部14，其下端安装于使旋转轴22(图1)绕铅垂轴线旋转的驱动部23。旋转轴22和驱动部23收纳在上表面开口的筒状的壳体20内。壳体20的设于其上表面的凸缘部分气密地安装于真空容器1的底部14的下表面，从而维持壳体20的内部气氛与外部气氛之间的气密状态。
如图2和图3所示，在旋转台2的表面沿着旋转方向(周向)设有圆形状的凹部24，该圆形状的凹部24用于载置多张(图示的例子中为5张)基板即半导体晶圆(以下称作“晶圆W”)。此外，在图3中为了方便仅在一个凹部24示出晶圆W。凹部24具有比晶圆W的直径略大例如4mm的内径以及与晶圆W的厚度大致相等的深度。因而，在将晶圆W收纳于凹部24时，晶圆W的表面与旋转台2的表面(不载置晶圆W的区域)成为相同的高度。在凹部24的底面形成有供例如三个升降销贯穿的贯通孔(均未图示)，该升降销用于支承晶圆W的背面并使晶圆W升降。
图2和图3是用于说明真空容器1内的构造的图，为了方便说明，省略了顶板11的图示。如图2和图3所示，在旋转台2的上方沿着真空容器1的周向(图3的由箭头A所示的旋转台2的旋转方向)互相空开间隔地配置有例如由石英形成的反应气体喷嘴31、32、33和分离气体喷嘴41、42。在图示的例子中，自后述的输送口15向顺时针方向(旋转台2的旋转方向)依次排列有反应气体喷嘴33、分离气体喷嘴41、反应气体喷嘴31、分离气体喷嘴42以及反应气体喷嘴32。这些反应气体喷嘴31、32、33的基端部和分离气体喷嘴41、42的基端部即气体导入口31a、32a、33a、41a、42a(图3)固定于容器主体12的外周壁。而且，反应气体喷嘴31、32、33和分离气体喷嘴41、42以自真空容器1的外周壁向真空容器1内导入并沿着容器主体12的半径方向相对于旋转台2水平延伸的方式安装。
此外，在反应气体喷嘴33的上方如图3中由虚线简化表示那样设有等离子体产生源80。对等离子体产生源80后述说明。
反应气体喷嘴31经由配管和流量控制器等(未图示)连接于氨基硅烷气体的供给源(未图示)。作为氨基硅烷气体，能够利用例如DIPAS[二异丙基氨基硅烷]、3DMAS[三(二甲基氨基)硅烷]气体、BTBAS[双(叔丁基氨基)硅烷]。
反应气体喷嘴32经由配管和流量控制器等(未图示)连接于氧化气体的供给源(未图示)。作为氧化气体，能够利用例如臭氧(O3)气体。
反应气体喷嘴33经由未图示的配管和流量控制器等(未图示)连接于改性气体的供给源(未图示)。作为改性气体，能够利用例如氩气(Ar)气体、氦气(He)气体、氧气(O2)气体。
分离气体喷嘴41、42均经由配管和流量控制阀等(未图示)连接于分离气体的供给源(未图示)。作为分离气体，能够利用例如Ar气体、氮气(N2)气体。
在反应气体喷嘴31、32沿着反应气体喷嘴31、32的长度方向以例如10mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个喷出孔31h、32h(图4)。反应气体喷嘴31的下方区域成为用于使氨基硅烷气体吸附于晶圆W的氨基硅烷气体吸附区域P1。反应气体喷嘴32的下方区域成为使在氨基硅烷气体吸附区域P1吸附于晶圆W的氨基硅烷气体氧化的氧化气体供给区域P2。此外，对图4中未示出的反应气体喷嘴33的结构后述说明。
参照图2和图3，在真空容器1内设有两个凸状部4。凸状部4与分离气体喷嘴41、42一起构成分离区域D，因此，如下所述，该凸状部4以朝向旋转台2突出的方式安装于顶板11的背面。另外，凸状部4具有顶部被切断成圆弧状的扇形的平面形状，在一实施方式中，以内圆弧与突出部5(后述)连结、外圆弧沿着真空容器1的容器主体12的内周面的方式配置。
图4表示自反应气体喷嘴31到反应气体喷嘴32沿着旋转台2的同心圆剖切的真空容器1的剖面。如图4所示，在顶板11的背面安装有凸状部4。因此，在真空容器1内存在：凸状部4的下表面即平坦的较低的顶面(第1顶面44)、和位于第1顶面44的周向两侧的高于第1顶面44的顶面(第2顶面45)。第1顶面44具有顶部被切断成圆弧状的扇形的平面形状。另外，如图所示，在凸状部4的周向中央形成有以沿半径方向延伸的方式形成的槽部43，在槽部43内收纳有分离气体喷嘴42。在另一凸状部4也同样地形成有槽部43，在槽部43收纳有分离气体喷嘴41。另外，在第2顶面45的下方的空间分别设有反应气体喷嘴31、32。这些反应气体喷嘴31、32自第2顶面45分离开并设于晶圆W的附近。如图4所示，在凸状部4的右侧的第2顶面45的下方的空间481设有反应气体喷嘴31，在左侧的第2顶面45的下方的空间482设有反应气体喷嘴32。
另外，在收纳于凸状部4的槽部43的分离气体喷嘴42沿着分离气体喷嘴42的长度方向以例如10mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个喷出孔42h(参照图4)。另外，在收纳于另一凸状部4的槽部43的分离气体喷嘴41也同样地沿着分离气体喷嘴41的长度方向以例如10mm的间隔排列有朝向旋转台2开口的多个喷出孔41h。
第1顶面44相对于旋转台2形成狭窄的空间即分离空间H。在自分离气体喷嘴42的喷出孔42h供给Ar气体时，Ar气体穿过分离空间H朝向空间481、482流动。此时，由于分离空间H的容积小于空间481、482的容积，因此，利用Ar气体能够使分离空间H的压力高于空间481、482的压力。即，在空间481、482之间形成压力较高的分离空间H。另外，自分离空间H向空间481、482流出的Ar气体作为相对于来自氨基硅烷气体吸附区域P1的氨基硅烷气体和来自氧化气体供给区域P2的氧化气体的逆流发挥作用。因而，来自氨基硅烷气体吸附区域P1的氨基硅烷气体和来自氧化气体供给区域P2的氧化气体利用分离空间H分离。由此抑制氨基硅烷气体和氧化气体在真空容器1内混合并反应。
考虑成膜时的真空容器1内的压力、旋转台2的旋转速度、分离气体(Ar气体)的流量等，将第1顶面44的相对于旋转台2的上表面的高度h1设定为适于使分离空间H的压力高于空间481、482的压力的高度。
另一方面，在顶板11的下表面设有突出部5(图2和图3)，该突出部5包围使旋转台2固定的芯部21的外周。在一实施方式中，突出部5与凸状部4的靠旋转中心侧的部位连续，突出部5的下表面形成为与第1顶面44相同的高度。
之前参照的图1是沿着图3的I－I'线的剖视图，示出设有第2顶面45的区域。另一方面，图5是表示设有第1顶面44的区域的剖视图。如图5所示，在扇形的凸状部4的周缘(真空容器1的外缘侧的部位)以与旋转台2的外端面相对的方式形成有呈L字形弯曲的弯曲部46。弯曲部46与凸状部4同样地，通过抑制反应气体自分离区域D的两侧侵入来抑制氨基硅烷气体与氧化气体的混合。扇形的凸状部4设于顶板11，由于顶板11能够自容器主体12拆下，因而在弯曲部46的外周面与容器主体12之间略微存在间隙。弯曲部46的内周面与旋转台2的外端面之间的间隙、以及弯曲部46的外周面与容器主体12之间的间隙设定为例如与第1顶面44的相对于旋转台2的上表面的高度相同的尺寸。
在分离区域D，容器主体12的内周壁以靠近弯曲部46的外周面的方式形成为垂直面(图5)，但在分离区域D以外的部位，容器主体12的内周壁自例如与旋转台2的外端面相对的部位开始持续到底部14地向外方凹陷(图1)。以下，为了方便说明，将具有大致矩形的截面形状的凹陷的部分标记为排气区域E。具体而言，将与氨基硅烷气体吸附区域P1连通的排气区域标记为第1排气区域E1，将与氧化气体供给区域P2连通的区域标记为第2排气区域E2。如图1至图3所示，在该第1排气区域E1的底部形成有第1排气口61，在该第2排气区域E2的底部形成有第2排气口62。第1排气口61和第2排气口62如图1所示分别经由排气管63连接于真空排气部即例如真空泵64。此外，在图1中，示出了压力控制器65。
如图1和图5所示，在旋转台2与真空容器1的底部14之间的空间设有作为加热部的加热器单元7，旋转台2上的晶圆W隔着旋转台2被加热至由工艺制程确定的温度(例如400℃)。在旋转台2的周缘附近的下方设有圆环状的罩构件71(图5)。罩构件71对自旋转台2的上方空间到第1排气区域E1和第2排气区域E2的气氛和放置有加热器单元7的气氛进行划分而抑制气体向旋转台2的下方区域的侵入。罩构件71包括以自下方面向旋转台2的外缘和比外缘靠外周侧的位置的方式设置的内侧构件71a以及设于内侧构件71a与真空容器1的内周面之间的外侧构件71b。外侧构件71b在分离区域D设于在凸状部4的外缘形成的弯曲部46的下方且靠近弯曲部46地设置。内侧构件71a在旋转台2的外缘下方(以及比外缘略靠外侧的部分的下方)在整周上包围加热器单元7。
底部14的位于比配置有加热器单元7的空间靠旋转中心侧的部位以靠近旋转台2的下表面的中心部附近处的芯部21的方式向上方突出而形成突出部12a。突出部12a与芯部21之间成为狭窄的空间，而且，底部14的供旋转轴22贯穿的贯通孔的内周面与旋转轴22之间的间隙变窄，且这些狭窄的空间与壳体20连通。而且，在壳体20设有吹扫气体供给管72，该吹扫气体供给管72用于将作为吹扫气体的Ar气体向狭窄的空间内供给并进行吹扫。另外，在真空容器1的底部14，在加热器单元7的下方沿着周向以规定的角度间隔设有用于对加热器单元7的配置空间进行吹扫的多个吹扫气体供给管73(图5中示出一个吹扫气体供给管73)。另外，为了抑制气体向设有加热器单元7的区域的侵入，在加热器单元7与旋转台2之间设有盖构件7a，该盖构件7a在周向上连续地覆盖自外侧构件71b的内周壁(内侧构件71a的上表面)到突出部12a的上端之间的部分。盖构件7a由例如石英形成。
另外，在真空容器1的顶板11的中心部连接有分离气体供给管51，构成为向顶板11与芯部21之间的空间52供给作为分离气体的Ar气体。供给到空间52的分离气体经由突出部5与旋转台2之间的狭窄的间隙50沿着旋转台2的晶圆载置区域侧的表面朝向周缘喷出。间隙50能够利用分离气体维持为高于空间481、482的压力的压力。因而，利用间隙50，能够抑制向氨基硅烷气体吸附区域P1供给的氨基硅烷气体和向氧化气体供给区域P2供给的氧化气体穿过中心区域C而混合。即，间隙50(或中心区域C)与分离空间H(或分离区域D)相同地发挥功能。
而且，如图2和图3所示，在真空容器1的侧壁形成有输送口15，该输送口15用于在外部的输送臂10与旋转台2之间进行晶圆W的交接。输送口15利用未图示的闸阀开闭。在旋转台2的下方且在与晶圆W的交接位置对应的部位设有交接用的升降销及其升降机构(均未图示)，其贯穿凹部24并用于将晶圆W自背面抬起。
接着，参照图6至图8说明等离子体产生源80。图6是设于图1的成膜装置的等离子体产生源80的剖视图，表示等离子体产生源80的沿着旋转台2的半径方向的剖面。图7是设于图1的成膜装置的等离子体产生源80的另一剖视图，表示等离子体产生源80的沿着与旋转台2的半径方向正交的方向的剖面。图8是设于图1的成膜装置的等离子体产生源80的俯视图。为了方便图示，在这些附图中简化了一部分的构件。
参照图6，等离子体产生源80包括：框架构件81、法拉第遮蔽板82、绝缘板83、天线85。框架构件81由高频透过性的材料制作，具有自上表面凹陷的凹部，并嵌入于形成在顶板11的开口部11a。法拉第遮蔽板82收纳于框架构件81的凹部内，具有上部开口的大致箱状的形状。绝缘板83配置在法拉第遮蔽板82的底面上。天线85支承于绝缘板83的上方，形成为具有大致八边形的平面形状的线圈状。
顶板11的开口部11a具有多个台阶部，在其中的一个台阶部在整周上形成有槽部，在槽部嵌入有例如O型密封圈等的密封构件81a。另一方面，框架构件81具有与开口部11a的台阶部对应的多个台阶部。由此，在将框架构件81嵌入于开口部11a时，多个台阶部中的一个台阶部的背面与嵌入于开口部11a的槽部的密封构件81a接触，而维持顶板11与框架构件81之间的气密性。另外，如图6所示，设有沿着嵌入于顶板11的开口部11a的框架构件81的外周的按压构件81c，由此，框架构件81相对于顶板11被向下方按压。因此，更可靠地维持顶板11与框架构件81之间的气密性。
框架构件81的下表面与真空容器1内的旋转台2相对，并在该框架构件81的下表面的外周设有在整周上向下方(朝向旋转台2)突起的突起部81b。突起部81b的下表面靠近旋转台2的表面，由突起部81b、旋转台2的表面以及框架构件81的下表面在旋转台2的上方划分形成等离子体处理区域P3。此外，突起部81b的下表面与旋转台2的表面之间的间隔可以和分离空间H(图4)中的第1顶面44的相对于旋转台2的上表面的高度h1大致相同。
另外，贯穿了突起部81b的反应气体喷嘴33向等离子体处理区域P3延伸。在一实施方式中，如图6所示，在反应气体喷嘴33连接有填充有Ar气体的氩气供给源90、填充有He气体的氦气供给源91、填充有O2气体的氧气供给源92。自氩气供给源90、氦气供给源91以及氧气供给源92以规定的流量比(混合比)向等离子体处理区域P3供给利用对应的流量控制器93、94、95对流量进行了控制的Ar气体、He气体以及O2气体。
另外，在反应气体喷嘴33沿着其长度方向以规定间隔(例如10mm)形成有多个喷出孔33h，自喷出孔33h喷出上述的Ar气体、He气体以及O2气体。如图7所示，喷出孔33h自相对于旋转台2垂直的方向朝向旋转台2的旋转方向上的上游侧倾斜。因此，自反应气体喷嘴33供给的混合气体朝向与旋转台2的旋转方向相反的方向喷出，具体而言，朝向突起部81b的下表面与旋转台2的表面之间的间隙喷出。由此，抑制氧化气体、分离气体自沿着旋转台2的旋转方向位于比等离子体产生源80靠上游侧的位置的第2顶面45的下方的空间向等离子体处理区域P3内流入。另外，如上所述，由于沿着框架构件81的下表面的外周形成的突起部81b靠近旋转台2的表面，因此，利用来自反应气体喷嘴33的气体能够容易地将等离子体处理区域P3内的压力维持地较高。由此，也会抑制氧化气体、分离气体向等离子体处理区域P3内流入。
法拉第遮蔽板82由金属等导电性材料制作，虽省略图示，但该法拉第遮蔽板82接地。如图8明确地示出那样，在法拉第遮蔽板82的底部形成有多个狭缝82s。各狭缝82s以与具有大致八边形的平面形状的天线85的对应的边大致正交的方式延伸。
另外，如图7和图8所示，法拉第遮蔽板82在上端的两个部位具有向外侧弯折的支承部82a。通过将支承部82a支承于框架构件81的上表面，从而将法拉第遮蔽板82支承于框架构件81内的规定位置。
绝缘板83利用例如石英玻璃制作，具有略小于法拉第遮蔽板82的底面的大小，并载置于法拉第遮蔽板82的底面。绝缘板83使法拉第遮蔽板82与天线85之间绝缘，并且使自天线85放射的高频向下方透过。
天线85通过以平面形状成为大致八边形的方式将铜制的中空管(管)卷绕例如3层而形成。在管内能够使冷却水循环，由此，防止由向天线85供给的高频导致天线85被加热至高温。另外，在天线85设有竖立设置部85a，在竖立设置部85a安装有支承部85b。利用支承部85b将天线85维持在法拉第遮蔽板82内的规定位置。另外，在支承部85b经由匹配器86连接有高频电源87。高频电源87产生具有例如13.56MHz的频率的高频。
根据该等离子体产生源80，在经由匹配器86自高频电源87向天线85供给高频电力时，利用天线85产生电磁场。由于电磁场中的电场分量被法拉第遮蔽板82遮蔽，因而无法向下方传播。另一方面，磁场分量穿过法拉第遮蔽板82的多个狭缝82s向等离子体处理区域P3内传播。利用磁场分量，由自反应气体喷嘴33以规定的流量比(混合比)向等离子体处理区域P3供给的改性气体产生等离子体。利用这样产生的等离子体，能够降低对堆积在晶圆W上的薄膜产生的照射损伤、真空容器1内的各构件的损伤等。
另外，如图1所示，在成膜装置设有用于进行装置整体的动作的控制的控制部100，该控制部100由计算机形成。在控制部100的存储器内存储有在控制部100的控制下使成膜装置实施后述的成膜方法的程序。程序编入有步骤组，从而执行后述的成膜方法。程序存储于硬盘、光盘、光磁盘、存储卡、软盘等介质102，利用规定的读取装置被读入到存储部101，并安装于控制部100内。
接着，说明利用由等离子体产生源80生成的等离子体进行活性化的改性气体。一般而言，在将氨基硅烷气体作为原料气体而成膜硅氧化膜(SiO2膜)的情况下，羟基(OH基)成为吸附位点，氨基硅烷气体吸附在OH基上。然而，对于在晶圆W的表面形成有沟槽、通孔等凹部，并向该凹部埋入来进行成膜的情况，为了堵塞凹部的上部的开口而不在内部形成空隙，优选自凹部的底面逐渐向上方进行成膜的自下而上成膜(ボトムアップ成膜)。为了进行该自下而上成膜，需要使OH基不在晶圆W的表面形成。例如，在作为改性气体而利用等离子体使氢(H2)气体与O2气体的混合气体(以下称作“H2/O2气体”。)活性化时，能够成膜膜质良好的硅氧化膜。然而，在作为改性气体而使用H2/O2气体时，由H2/O2生成OH基，而在晶圆W的上表面形成作为氨基硅烷气体的吸附位点的OH基，因此难以进行自下而上成膜。
另外，为了进行自下而上成膜，存在使用不包含H2气体的改性气体，例如Ar气体与O2气体的混合气体(以下称作“Ar/O2气体”。)的情况。然而，在作为改性气体而使用Ar/O2气体时，对于之后的蚀刻工序，例如在利用干式蚀刻对埋入于凹部内的硅氧化膜的局部进行蚀刻并去除的工序中，具有在凹部内产生缝隙(接口)的情况。
于是，在一实施方式中，通过包含利用等离子体使He气体与O2气体的混合气体(以下称作“He/O2气体”。)活性化并进行供给的改性处理在内的工序来成膜硅氧化膜，并填充(埋入)在形成于晶圆W的表面的凹部内。如此，若改性处理中使用利用等离子体被活性化了的He/O2气体，则对于之后的蚀刻工序，例如在利用干式蚀刻对埋入于凹部内的硅氧化膜的局部进行蚀刻并去除的工序中，能够抑制在凹部内产生缝隙。
通过利用等离子体使He/O2气体活性化并进行供给，从而不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的机制被认为是如下机制。第一，He的离子化能量为Ar的离子化能量的1.6倍，因而改性效果较强。因此，通过使用He/O2气体，能够成膜比使用Ar/O2气体成膜的膜质良好的(例如致密的)硅氧化膜。其结果，耐蚀刻性提高，在之后的蚀刻工序中能够抑制在凹部内产生缝隙。第二，在400℃下，He的平均自由程(MFP：Mean Free Path)为Ar的平均自由程的2.7倍，因此，He比Ar更容易到达凹部的深处。因此，在硅氧化膜呈大致V字状地埋入于凹部的过程中，硅氧化膜的表面彼此结合时的结合表面的膜质良好。其结果，在之后的蚀刻工序中，该结合表面的耐蚀刻性提高，从而抑制在凹部内产生缝隙。
(成膜方法)
列举使用上述的成膜装置成膜硅氧化膜的情况的例子说明一实施方式的成膜方法。图9和图10是用于说明一实施方式的成膜方法的示意图。在一实施方式中，如图9的(a)所示，列举向表面形成有沟槽T的晶圆W的沟槽T埋入硅氧化膜来成膜的情况的例子进行说明。此外，沟槽T为形成于晶圆W的表面U的凹部的一个例子，除沟槽T以外，还可以形成有通孔等。
首先，打开闸阀，从外部利用输送臂10经由输送口15向旋转台2的凹部24内交接晶圆W。晶圆W的交接是通过在使凹部24停止于面向输送口15的位置时使升降销经由凹部24的底面的贯通孔相对于真空容器1的底部侧升降而进行的。使旋转台2间歇地旋转并进行这样的晶圆W的交接，从而在旋转台2的五个凹部24内分别载置晶圆W。
接着，关闭闸阀，利用真空泵64从真空容器1内排气，直到真空容器1内可达到的真空度为止。然后，自分离气体喷嘴41、42作为分离气体以规定流量喷出Ar气体，自分离气体供给管51和吹扫气体供给管72以规定流量喷出Ar气体。另外，利用压力控制器65将真空容器1内控制为预先设定的处理压力。接下来，一边使旋转台2向顺时针方向以例如5rpm的旋转速度旋转，一边利用加热器单元7将晶圆W加热至例如400℃。
之后，自反应气体喷嘴31供给氨基硅烷气体，自反应气体喷嘴32供给O3气体。另外，自反应气体喷嘴33供给He/O2气体，以例如4000W的电力相对于等离子体产生源80的天线85供给具有13.56MHz的频率的高频。由此，在等离子体产生源80与旋转台2之间的等离子体处理区域P3生成氧等离子体。在氧等离子体中生成有氧离子、氧自由基等活性种、高能粒子。
利用旋转台2的旋转，晶圆W反复按顺序穿过氨基硅烷气体吸附区域P1、分离区域D、氧化气体供给区域P2、等离子体处理区域P3以及分离区域D。在氨基硅烷气体吸附区域P1，如图9的(b)所示，在晶圆W的表面U、沟槽T的内表面吸附有氨基硅烷气体的分子Ms，而形成氨基硅烷的分子层110。穿过了分离区域D之后，在氧化气体供给区域P2，如图9的(c)所示，吸附于晶圆W的表面U、沟槽T的内表面的氨基硅烷气体被O3气体分子Mo氧化。由此，如图9的(d)所示，沿着沟槽T的内表面成膜硅氧化膜111的层。另外，在氨基硅烷气体被氧化时，作为副产物而生成OH基Hy，生成的OH基Hy吸附于硅氧化膜111的表面。
接着，在晶圆W到达等离子体产生源80的等离子体处理区域P3时，如图9的(e)所示，晶圆W暴露于氧等离子体Po。此时，吸附于硅氧化膜111的OH基Hy的一部分因氧等离子体Po中的例如高能粒子的碰撞而自硅氧化膜111的层脱离。氧等离子体Po到达晶圆W的表面U、沟槽T的开口附近，但难以到达沟槽T的底部附近。因此，在晶圆W的表面U和沟槽T的开口附近的侧面，相对大量的OH基Hy脱离。其结果，如图9的(e)所示，OH基Hy以OH基Hy的密度在沟槽T的底部和底部附近的侧面较高且随着去向沟槽T的开口和晶圆W的表面U而密度降低的方式分布。此时，作为改性气体而利用等离子体使He/O2气体活性化并进行供给。由此，如上所述，能够成膜不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的硅氧化膜111。
接着，在利用旋转台2的旋转使晶圆W再次到达氨基硅烷气体吸附区域P1时，自反应气体喷嘴31供给的氨基硅烷气体的分子Ms吸附于晶圆W的表面U、沟槽T的内表面。此时，由于氨基硅烷气体的分子Ms容易被OH基Hy吸附，因此，如图9的(f)所示，该氨基硅烷气体的分子Ms按照依据OH基Hy的分布的分布吸附于晶圆W的表面U、沟槽T的内表面。即，氨基硅烷气体的分子Ms以密度在沟槽T的底部和底部附近的侧面较高且随着去向沟槽T的开口而密度降低的方式吸附于沟槽T的内表面。
接着，当晶圆W穿过氧化气体供给区域P2时，吸附于晶圆W的表面U、沟槽T的内表面的氨基硅烷气体被O3气体氧化，如图10的(a)所示，再次成膜硅氧化膜111。此时，硅氧化膜111的膜厚分布反应吸附于沟槽T的内表面的氨基硅烷气体的密度。即，硅氧化膜111在沟槽T的底部和底部附近的侧面较厚且随着去向沟槽T的开口而变薄。而且，因氨基硅烷气体的氧化而生成的OH基Hy吸附于硅氧化膜111的表面。
接着，在晶圆W再次到达等离子体产生源80的等离子体处理区域P3时，如上所述，OH基Hy以OH基Hy的密度在沟槽T的底部和底部附近的侧面较高且随着去向沟槽T的开口而密度降低的方式分布。
之后，若重复上述的工艺，则如图10的(b)所示，硅氧化膜111自沟槽T的底部开始变厚。在硅氧化膜111进一步变厚时，如图10的(c)所示，能够不产生空隙地利用硅氧化膜111填埋沟槽T，如图10的(d)所示，沟槽T的填埋完成。
如以上说明的那样，根据一实施方式的成膜方法，对于在等离子体处理区域P3中进行的硅氧化膜111的改性处理，作为改性气体而利用等离子体使He/O2气体活性化并进行供给。由此，如上所述，能够成膜不易由于之后的蚀刻工序而产生缝隙的硅氧化膜。
此外，在一实施方式的成膜方法中，由于未供给利用等离子体被活性化了的H2/O2气体，因此不会由于改性气体而生成OH基。因此，晶圆W的表面U上的硅氧化膜的膜厚具有形成得较薄的倾向，而能够进行自下而上成膜。
另外，还可以是，在进行上述的成膜处理之前，在晶圆W的表面作为底膜而预先形成有氮化硅膜，在底膜之上进行利用图9和图10说明的成膜处理。
另外，在上述的成膜处理之前，优选进行利用ALD工艺成膜硅氧化膜的工序，该ALD工艺包含利用Ar/O2气体进行的改性处理。利用等离子体被活性化了的Ar/O2气体的使晶圆W的表面氧化的作用小于利用等离子体被活性化了的He/O2气体的使晶圆W的表面氧化的作用。因此，能够抑制晶圆W的氧化并且成膜硅氧化膜。其结果，在之后的蚀刻工序中，在对埋入于沟槽T内的硅氧化膜111的局部进行蚀刻并去除时，能够抑制晶圆W被蚀刻，而抑制沟槽T的角部变圆。相对于此，若晶圆W的表面被氧化，则在之后的蚀刻工序中对硅氧化膜111的局部进行蚀刻并去除时，晶圆W的表面与硅氧化膜111一起被蚀刻，沟槽T的角部变圆。此外，包含利用Ar/O2气体进行的改性处理在内的ALD工艺能够通过将包含上述的利用He/O2气体进行的改性处理在内的ALD工艺中的改性气体从He/O2气体变更为Ar/O2气体来执行。另外，包含利用Ar/O2气体进行的改性处理在内的ALD工艺和包含利用He/O2气体进行的改性处理在内的ALD工艺例如不使晶圆W暴露于大气地连续进行。
另外，在上述的成膜方法中，示出了利用等离子体使He/O2气体活性化并进行供给、而进行硅氧化膜的改性处理的情况，但改性处理所使用的气体包含He气体和O2气体即可，也可以还包含其他的气体(例如Ar气体)。
(实施例)
说明实施一实施方式的成膜方法并进行了实施结果的评价的实施例。图11是用于说明实施例的评价方法的图。在实施例中，作为晶圆W，使用表面形成有沟槽501a的硅晶圆501。
首先，在上述的成膜装置的旋转台2的凹部24内载置硅晶圆501，自分离气体喷嘴41、42喷出Ar气体作为分离气体，自分离气体供给管51和吹扫气体供给管72喷出Ar气体。另外，利用压力控制器65将真空容器1内控制为预先设定的处理压力。接着，一边使旋转台2向顺时针方向旋转一边利用加热器单元7将晶圆W加热至处理温度。
之后，自反应气体喷嘴31供给氨基硅烷气体，并自反应气体喷嘴32供给氧化气体。另外，自反应气体喷嘴33供给改性气体，并相对于等离子体产生源80的天线85供给具有13.56MHz的频率的高频。
然后，利用旋转台2的旋转，使晶圆W反复按顺序穿过氨基硅烷气体吸附区域P1、分离区域D、氧化气体供给区域P2、等离子体处理区域P3以及分离区域D，而在沟槽501a内埋入硅氧化膜502来成膜。图11的(a)表示在沟槽501a内埋入硅氧化膜502来成膜的状态。
以下为处理条件。
处理温度：400℃
处理压力：240Pa(1.8Torr)
氨基硅烷气体：二异丙基氨基硅烷(DIPAS)气体
氧化气体：O3气体
改性气体：He/O2气体、Ar/O2气体
高频电力：4000W
旋转台2的旋转速度：20rpm
接着，如图11的(b)所示，利用化学机械研磨(CMP：Chemical MechanicalPolishing)法使埋入于沟槽501a的硅氧化膜502的上表面502u平坦化。
接着，如图11的(c)所示，利用干式蚀刻法对埋入于沟槽501a内的硅氧化膜502进行蚀刻并去除，直到该硅氧化膜502到达沟槽501a的高度的大约一半为止。
接着，使用透射电子显微镜(TEM：Transmission Electron Microscope)确认在残留于沟槽501a内的硅氧化膜502是否产生了缝隙。
图12是表示实施例的实施结果的图，表示埋入于沟槽501a内的硅氧化膜502的截面的TEM图像。图12的左图表示使用了He/O2气体作为改性气体时的TEM图像，图12的右图表示使用了Ar/O2气体作为改性气体时的TEM图像。
如图12的右图所示，在使用了Ar/O2气体作为改性气体的情况下，在埋入于沟槽501a内的硅氧化膜502产生了较大的缝隙，其高度为6.0mm左右。另一方面，如图12的左图所示，在使用了He/O2气体作为改性气体的情况下，在埋入于沟槽501a内的硅氧化膜502产生略微的缝隙，其高度为2.0mm左右。
如此，根据实施例的结果表示，通过使用He/O2气体作为改性气体，能够在沟槽501a内埋入不易由于干式蚀刻而产生缝隙的硅氧化膜502。
应该认为，此次公开的实施方式在所有方面为例示，而并不是限制性的。上述的实施方式只要不偏离所附的权利要求书及其主旨，就能够以各种各样的形态进行省略、置换、变更。

Claims (8)

1.一种成膜方法，其中，
该成膜方法具有以下步骤：
使氨基硅烷气体吸附于表面形成有凹部的基板之上；
向所述基板供给氧化气体，使吸附于所述基板之上的所述氨基硅烷气体氧化而在所述基板之上堆积硅氧化膜；以及
利用等离子体使包含氦和氧的混合气体活性化并向所述硅氧化膜供给，从而进行所述硅氧化膜的改性处理。
2.根据权利要求1所述的成膜方法，其中，
该成膜方法周期性地重复使所述氨基硅烷气体吸附的步骤、使所述硅氧化膜堆积的步骤以及进行所述改性处理的步骤。
3.根据权利要求1或2所述的成膜方法，其中，
该成膜方法重复使所述氨基硅烷气体吸附的步骤、使所述硅氧化膜堆积的步骤以及进行所述改性处理的步骤，直到在所述凹部填充有所述硅氧化膜为止。
4.根据权利要求3所述的成膜方法，其中，
在通过重复使所述氨基硅烷气体吸附的步骤、使所述硅氧化膜堆积的步骤以及进行所述改性处理的步骤从而在所述凹部填充所述硅氧化膜的工序之前，进行通过重复以下步骤从而在所述凹部的表面成膜所述硅氧化膜的工序：
使氨基硅烷气体吸附于所述基板之上；
向所述基板供给氧化气体，使吸附于所述基板之上的所述氨基硅烷气体氧化而在所述基板之上堆积硅氧化膜；以及
利用等离子体使包含氩和氧的混合气体活性化并向所述硅氧化膜供给，从而进行所述硅氧化膜的改性处理。
5.根据权利要求4所述的成膜方法，其中，
成膜所述硅氧化膜的工序和填充所述硅氧化膜的工序不使所述基板暴露于大气地连续进行。
6.根据权利要求4或5所述的成膜方法，其中，
在使所述氨基硅烷气体吸附的步骤与使所述硅氧化膜堆积的步骤之间、以及进行所述硅氧化膜的改性处理的步骤与使所述氨基硅烷气体吸附的步骤之间分别设有向所述基板供给第1吹扫气体和第2吹扫气体的步骤。
7.根据权利要求6所述的成膜方法，其中，
所述基板沿着设于真空容器内的旋转台上的周向配置，
在所述真空容器内的所述旋转台的上方沿着所述旋转台的旋转方向设有氨基硅烷气体吸附区域、第1分离区域、氧化气体供给区域、等离子体处理区域、第2分离区域，通过使所述旋转台旋转从而重复成膜所述硅氧化膜的工序和填充所述硅氧化膜的工序中的使所述氨基硅烷气体吸附的步骤、供给所述第1吹扫气体的步骤、使所述硅氧化膜堆积的步骤、进行所述硅氧化膜的改性处理的步骤以及供给所述第2吹扫气体的步骤。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的成膜方法，其中，
在所述基板的表面预先形成有由氮化硅膜形成的底膜。
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