WO2013111420A1 - 被処理基体の処理方法 - Google Patents

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processed
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井上　雅喜
俊久 小津
雄洋 谷川
吉川　潤
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
    • H01L29/6659—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate with both lightly doped source and drain extensions and source and drain self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly doped drain [LDD] MOSFET, double diffused drain [DDD] MOSFET

Definitions

  • Various aspects of the present invention relate to a method for processing a substrate to be processed.
  • Patent Document 1 describes a kind of substrate processing method.
  • the method described in Patent Document 1 relates to a method for manufacturing a MOS transistor.
  • a silicon oxide film and a polysilicon film formed on a semiconductor substrate are patterned to form a gate electrode, and (b) a gate electrode is used as a mask on the semiconductor substrate.
  • Ion implantation is performed to form a low-concentration diffusion region, (c) a first sidewall spacer layer and a second sidewall spacer layer are formed in order on the sidewall of the gate electrode, and (d) using these sidewall spacer layers as a mask.
  • Ions are implanted into the semiconductor substrate used to form a high concentration diffusion region, and (e) a nickel silicide layer is formed on the gate electrode and the high concentration diffusion region.
  • the first sidewall spacer layer may be composed of silicon oxide and the second sidewall spacer layer may be composed of silicon nitride.
  • the second sidewall spacer layer may be removed by dry etching after the nickel silicide layer is formed.
  • a gas containing carbon and fluorine (CF gas) and a mixed gas containing oxygen gas are generally used.
  • the nickel silicide layer includes Residue derived from Ni may be deposited on the substrate to be processed.
  • a substrate to be processed in which a first layer containing nickel silicide and a second layer containing silicon nitride are exposed on the surface are contained in a processing container.
  • a step of etching the second layer wherein a first processing gas containing carbon and fluorine and not oxygen is supplied into the processing container, and plasma is generated in the processing container. Including the step of generating.
  • a mixed gas containing a gas containing carbon and fluorine and an oxygen gas is generally used.
  • a residue containing Ni may be generated on the substrate to be processed. This residue is assumed to be generated by the mechanism described below. That is, nickel silicide is etched, and Ni is combined with carbon radicals and oxygen radicals. As a result, Ni (CO) 4 is generated.
  • the processing method of the substrate to be processed according to one aspect since the first processing gas supplied into the processing container does not contain oxygen, the above-described residue containing Ni is suppressed from being generated. Is possible.
  • the first process gas may further contain hydrogen. Hydrogen combines with fluorine in the first process gas and can contribute to suppressing excessive silicon etching. This hydrogen may be supplied as H 2 gas.
  • a processing method of a substrate to be processed is a step of removing residues from the substrate to be etched in the etching step, and includes a second container containing nitrogen and hydrogen and not containing oxygen.
  • the method may further include the step of supplying a processing gas and generating plasma in the processing container.
  • a residue derived from carbon and fluorine contained in the first processing gas can be deposited on the substrate to be processed.
  • generation of the residue containing Ni can be suppressed.
  • the step of removing the residue containing carbon and fluorine may be performed in the same processing container without taking out the substrate to be processed from the processing container. According to this embodiment, oxygen can be prevented from entering the processing container. Therefore, it is possible to suppress the generation of a residue containing Ni.
  • the second processing gas may include H 2 gas and N 2 gas. Radicals generated from H 2 gas combine with fluorine in the residue containing carbon and fluorine, and radicals generated from N 2 gas combine with carbon in the residue containing carbon and fluorine. Therefore, according to this embodiment, the residue containing carbon and fluorine can be effectively removed.
  • a substrate to be processed in which a first layer containing nickel silicide and a second layer containing silicon nitride are exposed on the surface is placed in a processing container.
  • a step of supplying a processing gas and generating a plasma in the processing container is provided.
  • the surface of the first layer is oxidized before the second layer is etched. Therefore, the first layer is etched when the second layer is etched. Generation
  • production of the residue derived from Ni contained in this layer is suppressed.
  • FIG. 1 is a flowchart showing a processing method of a substrate to be processed according to an embodiment.
  • a substrate to be processed W is prepared in step S1.
  • the substrate to be processed W has a layer (first layer) containing nickel silicide (NiSi) and a layer (second layer) containing silicon nitride (SiN).
  • the layer containing nickel silicide and the layer containing silicon nitride are exposed on the surface of the substrate W to be processed.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a substrate to be processed to which the processing method shown in FIG. 1 can be applied.
  • FIG. 2 shows an example of a substrate to be processed generated in an intermediate process of a method for manufacturing a MOS transistor.
  • a processing method for a substrate to be processed according to an embodiment will be described by taking the substrate to be processed shown in FIG. 2 as an example.
  • a substrate 100 includes a substrate 100, an insulating film 102, a gate electrode 104, a low concentration diffusion region 108, a first sidewall spacer layer 110, a second sidewall spacer layer 112, a high concentration diffusion region 114, and Nickel silicide layers 116 and 118 are provided.
  • the substrate 100 is, for example, a first conductivity type (one of p-type and n-type) Si substrate.
  • An insulating film 102 is provided over the substrate 100, and a gate electrode 104 is provided over the insulating film 102.
  • the insulating film 102 is, for example, a SiO 2 film.
  • the gate electrode 104 is made of, for example, polysilicon.
  • a nickel silicide layer 118 is provided on the gate electrode 104.
  • a first sidewall spacer layer 110 and a second sidewall spacer layer 112 are sequentially provided on each of the pair of sidewalls of the gate electrode 104. That is, the first sidewall spacer layer 110 is provided so as to be in contact with the sidewall of the gate electrode 104, and is provided between the sidewall of the gate electrode 104 and the second sidewall spacer layer 112.
  • the first sidewall spacer layer 110 is made of SiO 2
  • the second sidewall spacer layer 112 is made of silicon nitride (SiN).
  • the substrate 100 is provided with a low concentration diffusion region 108 below the first sidewall spacer layer 110 and the second sidewall spacer layer 112.
  • the low concentration diffusion region 108 is formed from the surface of the substrate 100 to a certain depth inside the substrate 100.
  • the low concentration diffusion region 108 has the second conductivity type (the other of the p-type and the n-type).
  • the high concentration diffusion region 114 is provided in the substrate 100 on the side of the low concentration diffusion region 108.
  • High-concentration diffusion region 114 has the second conductivity type (the other of p-type and n-type).
  • the second conductivity type impurity is diffused at a higher concentration than the concentration of the second conductivity type impurity in the low concentration diffusion region 108.
  • a nickel silicide layer 116 is provided on the high concentration diffusion region 114.
  • step (a) a SiO 2 film and a polysilicon film are formed on the substrate 100 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • step (b) the insulating film 102 and the gate electrode 104 are formed by patterning the SiO 2 film and the polysilicon film formed in the step (a) by photolithography and etching.
  • the low-concentration diffusion region 108 is formed by diffusing ions of the second conductivity type into the substrate 100 using the gate electrode 104 as a mask.
  • an SiO 2 film is formed by, for example, a CVD method so as to cover the surface of the product created in the step (c), and the SiO 2 film is etched back, whereby the first sidewall spacer is formed.
  • Layer 110 is formed.
  • a SiN film is formed by, for example, a CVD method so as to cover the surface of the product created in the step (d), and the SiN film is etched back, whereby the second sidewall spacer layer 112 is formed.
  • the high concentration diffusion region 114 is formed by diffusing ions of the second conductivity type into the substrate 100 using the second sidewall spacer layer 112 as a mask.
  • a nickel film is formed by sputtering or the like so as to cover the surface of the product created in step (f), and the nickel silicide layers 116 and 118 are formed by annealing.
  • the substrate W to be processed can be obtained by removing the unreacted Ni film.
  • the second sidewall spacer layer 112 containing silicon nitride is exposed on the surface, and the nickel silicide layers 116 and 118 are exposed on the surface.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a plasma processing apparatus that can be used in the processing method shown in FIG.
  • the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 3 includes a processing container 12, a stage 14, a microwave generator 16, an antenna 18, and a dielectric window 20.
  • the plasma processing apparatus 10 is a microwave plasma processing apparatus that generates plasma by microwaves from an antenna 18.
  • the processing container 12 defines a processing space S for performing plasma processing on the substrate W to be processed.
  • the processing container 12 may include a side wall 12a and a bottom 12b.
  • the side wall 12a has a substantially cylindrical shape extending in the axis X direction (that is, the extending direction of the axis X).
  • the bottom 12b is provided on the lower end side of the side wall 12a.
  • the bottom 12b is provided with an exhaust hole 12h for exhaust.
  • the upper end of the side wall 12a is open.
  • the upper end opening of the side wall 12 a is closed by the dielectric window 20.
  • An O-ring 21 is interposed between the dielectric window 20 and the upper end of the side wall 12a. The O-ring 21 ensures the sealing of the processing container 12 more reliably.
  • the microwave generator 16 generates a microwave of 2.45 GHz, for example.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a tuner 22, a waveguide 24, a mode converter 26, and a coaxial waveguide 28.
  • the microwave generator 16 is connected to the waveguide 24 via the tuner 22.
  • the waveguide 24 is, for example, a rectangular waveguide.
  • the waveguide 24 is connected to a mode converter 26, and the mode converter 26 is connected to the upper end of the coaxial waveguide 28.
  • the coaxial waveguide 28 extends along the axis X.
  • the coaxial waveguide 28 includes an outer conductor 28a and an inner conductor 28b.
  • the outer conductor 28a has a substantially cylindrical shape extending in the axis X direction.
  • the inner conductor 28b is provided inside the outer conductor 28a.
  • the inner conductor 28b has a substantially cylindrical shape extending along the axis X.
  • the microwave generated by the microwave generator 16 is guided to the mode converter 26 via the tuner 22 and the waveguide 24.
  • the mode converter 26 converts a microwave mode and supplies the microwave after the mode conversion to the coaxial waveguide 28. Microwaves from the coaxial waveguide 28 are supplied to the antenna 18.
  • the antenna 18 radiates a microwave for plasma excitation based on the microwave generated by the microwave generator 16.
  • the antenna 18 includes a slot plate 30, a dielectric plate 32, and a cooling jacket 34.
  • the slot plate 30 is a slot plate constituting a radial line slot antenna.
  • the slot plate 30 is made of a metal disc having conductivity.
  • the slot plate 30 is formed with a plurality of slot pairs. Each slot pair includes two slots extending in directions intersecting or orthogonal to each other.
  • the plurality of slot pairs are arranged at predetermined intervals in the radial direction with respect to the axis X, and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction.
  • the dielectric plate 32 is provided between the slot plate 30 and the lower surface of the cooling jacket 34.
  • the dielectric plate 32 is made of, for example, quartz and has a substantially disk shape.
  • the surface of the cooling jacket 34 may have conductivity.
  • the cooling jacket 34 cools the dielectric plate 32 and the slot plate 30.
  • a coolant channel is formed in the cooling jacket 34.
  • the lower end of the outer conductor 28 a is electrically connected to the upper surface of the cooling jacket 34.
  • the lower end of the inner conductor 28 b is electrically connected to the slot plate 30 through a hole formed in the cooling jacket 34 and the central portion of the dielectric plate 32.
  • the microwave from the coaxial waveguide 28 is propagated to the dielectric plate 32 and is introduced into the processing space S from the slot of the slot plate 30 through the dielectric window 20.
  • the dielectric window 20 has a substantially disc shape and is made of, for example, quartz.
  • the dielectric window 20 is provided between the processing space S and the antenna 18 and is provided immediately below the antenna 18 in the axis X direction.
  • a conduit 36 passes through the inner hole of the inner conductor 28 b of the coaxial waveguide 28.
  • the conduit 36 extends along the axis X and is connected to the gas supply units G1, G2, G3, and G4.
  • the gas supply unit G1 supplies a gas containing carbon and fluorine to the conduit 36.
  • the gas containing carbon and fluorine is, for example, CH 3 F gas, CF 4 gas, or CH 2 F 2 gas.
  • the gas supply unit G1 may include a gas source G1a, a valve G1b, and a flow rate controller G1c.
  • the gas source G1a is a gas source of a gas containing carbon and fluorine.
  • the valve G1b switches between supply and stop of gas supply from the gas source G1a.
  • the flow rate controller G1c is, for example, a mass flow controller, and adjusts the flow rate of gas from the gas source G1a.
  • the gas supply unit G2 supplies H 2 gas to the conduit 36.
  • the gas supply unit G2 may include a gas source G2a, a valve G2b, and a flow rate controller G2c.
  • the gas source G2a is a gas source of H 2 gas.
  • the valve G2b switches between supply and stop of gas supply from the gas source G2a.
  • the flow rate controller G2c is, for example, a mass flow controller, and adjusts the flow rate of gas from the gas source G2a.
  • the gas supply unit G3 supplies Ar gas to the conduit 36.
  • the gas supply unit G3 may include a gas source G3a, a valve G3b, and a flow rate controller G3c.
  • the gas source G3a is a gas source of Ar gas.
  • the valve G3b switches between supply and stop of gas supply from the gas source G3a.
  • the flow rate controller G3c is a mass flow controller, for example, and adjusts the flow rate of the gas from the gas source G3a.
  • the gas supply unit G4 supplies N 2 gas to the conduit 36.
  • the gas supply unit G4 may include a gas source G4a, a valve G4b, and a flow rate controller G4c.
  • the gas source G4a is a gas source of N 2 gas.
  • the valve G4b switches between supply and stop of gas supply from the gas source G4a.
  • the flow rate controller G4c is a mass flow controller, for example, and adjusts the flow rate of the gas from the gas source G4a.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes an injector 41.
  • the injector 41 supplies the gas from the conduit 36 to the through hole 20 h formed in the dielectric window 20.
  • the gas supplied to the through hole 20 h of the dielectric window 20 is supplied to the processing space S.
  • the plasma processing apparatus 10 further includes a conduit 42.
  • the conduit 42 supplies gas from the periphery of the axis X to the processing space S between the stage 14 and the dielectric window 20.
  • the conduit 42 extends annularly about the axis X between the dielectric window 20 and the stage 14.
  • a plurality of gas supply holes 42 b are formed in the conduit 42.
  • the plurality of gas supply holes 42 b are arranged in an annular shape, open toward the axis X, and supply the gas supplied to the conduit 42 toward the axis X.
  • the conduit 42 is connected to the gas supply units G5, G6, G7, and G8 via the conduit 46.
  • the gas supply unit G5 supplies the conduit 42 with the same kind of gas as the gas supply unit G1, that is, a gas containing carbon and fluorine.
  • the gas supply unit G5 may include the same components as the gas supply unit G1, that is, a gas source G5a, a valve G5b, and a flow rate controller G5c.
  • the gas supply unit G6 supplies the same type of gas as the gas supply unit G2, that is, H 2 gas, to the conduit 42.
  • the gas supply unit G6 may include the same components as the gas supply unit G2, that is, a gas source G6a, a valve G6b, and a flow rate controller G6c.
  • the gas supply unit G7 supplies the same type of gas as the gas supply unit G3, that is, Ar gas, to the conduit 42.
  • the gas supply unit G7 may include the same components as the gas supply unit G3, that is, a gas source G7a, a valve G7b, and a flow rate controller G7c.
  • the gas supply unit G8 supplies the same type of gas as the gas supply unit G4, that is, N 2 gas, to the conduit 42.
  • the gas supply unit G8 may include the same components as the gas supply unit G4, that is, a gas source G8a, a valve G8b, and a flow rate controller G8c.
  • the stage 14 is provided so as to face the dielectric window 20 in the axis X direction.
  • the stage 14 is provided so as to sandwich the processing space S between the dielectric window 20 and the stage 14.
  • a substrate W to be processed is placed on the stage 14.
  • the stage 14 can include a table 14 a, an electrostatic chuck 15, and a focus ring 17.
  • the base 14 a is supported by a cylindrical support portion 48.
  • the cylindrical support portion 48 is made of an insulating material and extends vertically upward from the bottom portion 12b.
  • a conductive cylindrical support 50 is provided on the outer periphery of the cylindrical support 48.
  • the cylindrical support portion 50 extends vertically upward from the bottom portion 12 b of the processing container 12 along the outer periphery of the cylindrical support portion 48.
  • An annular exhaust passage 51 is formed between the cylindrical support portion 50 and the side wall 12a.
  • An annular baffle plate 52 provided with a plurality of through holes is attached to the upper part of the exhaust passage 51.
  • An exhaust device 56 is connected to the lower portion of the exhaust hole 12 h via an exhaust pipe 54.
  • the exhaust device 56 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump. The exhaust device 56 can depressurize the processing space S in the processing container 12 to a desired degree of vacuum.
  • the stand 14a also serves as a high-frequency electrode.
  • a high frequency power source 58 for RF bias is electrically connected to the base 14 a via a matching unit 60 and a power feeding rod 62.
  • the high frequency power supply 58 outputs a predetermined frequency suitable for controlling the energy of ions drawn into the substrate W to be processed, for example, high frequency power of 13.65 MHz at a predetermined power.
  • the matching unit 60 accommodates a matching unit for matching between the impedance on the high-frequency power source 58 side and the impedance on the load side such as electrodes, plasma, and the processing container 12.
  • This matching unit includes a blocking capacitor for generating a self-bias.
  • An electrostatic chuck 15 that is a holding member for holding the substrate to be processed W is provided on the upper surface of the table 14a.
  • the electrostatic chuck 15 holds the substrate W to be processed with an electrostatic attraction force.
  • a focus ring 17 that surrounds the periphery of the substrate to be processed W and the periphery of the electrostatic chuck 15 in an annular shape is provided.
  • the electrostatic chuck 15 includes an electrode 15d, an insulating film 15e, and an insulating film 15f.
  • the electrode 15d is made of a conductive film, and is provided between the insulating film 15e and the insulating film 15f.
  • a high-voltage DC power source 64 is electrically connected to the electrode 15d through a switch 66 and a covered wire 68.
  • the electrostatic chuck 15 can hold the substrate to be processed W by a Coulomb force generated by a DC voltage applied from the DC power supply 64.
  • An annular refrigerant chamber 14g extending in the circumferential direction is provided inside the table 14a.
  • a refrigerant having a predetermined temperature for example, cooling water, is circulated and supplied to the refrigerant chamber 14g from a chiller unit (not shown) via pipes 70 and 72.
  • the processing temperature of the substrate W to be processed on the electrostatic chuck 15 can be controlled by the temperature of the refrigerant.
  • a heat transfer gas for example, He gas is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 15 and the rear surface of the substrate W to be processed via the gas supply pipe 74.
  • gas is supplied along the axis X into the processing space S from the through hole 20h of the dielectric window 20 through the conduit 36 and the through hole 41h of the injector 41. Further, gas is supplied from the conduit 42 toward the axis X below the through hole 20h. Further, microwaves are introduced from the antenna 18 into the processing space S through the dielectric window 20. As a result, plasma is generated in the processing space S.
  • plasma can be generated without applying a magnetic field.
  • the substrate W to be processed placed on the stage 14 can be processed by the plasma of the gas supplied to the processing space S.
  • step S ⁇ b> 1 shown in FIG. 1 the substrate to be processed W is placed on the stage 14, that is, on the upper surface of the electrostatic chuck 15.
  • step S2 the layer containing silicon nitride, that is, the second sidewall spacer layer 112 is etched.
  • the second sidewall spacer layer 112 is partially or completely removed by etching in step S2.
  • step S ⁇ b> 2 a gas containing carbon and fluorine is supplied from the gas supply units G ⁇ b> 1 and G ⁇ b> 5 of the plasma processing apparatus 10 into the processing container 12, and plasma is generated in the processing container 12.
  • a microwave is introduced from the antenna 18 into the processing space S through the dielectric window 20 as a plasma excitation source. Thereby, plasma is generated in the processing space S in the processing container 12.
  • H 2 gas may be supplied into the processing space S from the gas supply unit G2 and G6.
  • Ar gas may be supplied to processing space S from gas supply parts G3 and G7 in process S2.
  • the gas supplied to the processing space in step S2 constitutes the first processing gas.
  • the first processing gas supplied into the processing container 12 in step S2 does not contain oxygen. Therefore, in step S2, it is possible to suppress the generation of a residue containing Ni.
  • the H 2 gas supplied in step S2 can be combined with fluorine in the first processing gas, and excessive silicon etching by fluorine can be suppressed.
  • NH 3 gas may be supplied instead of H 2 gas.
  • the residue is removed from the substrate to be processed W etched in step S2.
  • the residue removed in step S3 is derived from carbon and fluorine contained in the first processing gas used in step S2. That is, the residue is a compound containing carbon and fluorine.
  • the etched substrate W is placed on the stage 14, and a second processing gas containing nitrogen and hydrogen and not containing oxygen is supplied into the processing container 12, and the processing container Plasma is generated within 12.
  • step S3 H 2 gas is supplied into the processing container 12 from the gas supply units G2 and G6, and N 2 gas is supplied into the processing container 12 from the gas supply units G4 and G8.
  • step S ⁇ b> 3 microwaves are introduced from the antenna 18 into the processing space S through the dielectric window 20. Thereby, plasma is generated in the processing space S in the processing container 12.
  • nitrogen radicals and hydrogen radicals are generated in the processing container 12. Nitrogen radicals are combined with carbon contained in the residue, and hydrogen radicals are combined with fluorine contained in the residue. Therefore, the residue on the to-be-processed base
  • step S3 may be performed after step S2 without removing the substrate W to be processed from the processing container 12. Thereby, oxygen can be prevented from entering the processing container 12. Therefore, it is possible to more effectively suppress the generation of the residue containing Ni.
  • Processing space S pressure 20 mTorr (2.666 Pa) Power from high frequency power supply 58W Power of microwave generator 16 2000W Flow rate of the second processing gas N 2 gas 200 sccm H 2 gas 200sccm
  • the flow ratio of the gas from the conduit 36 to the gas from the conduit 42 100: 0 Processing time: 15 seconds
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a control unit that the plasma processing apparatus illustrated in FIG. 3 may include.
  • the plasma processing apparatus 10 may further include a control unit C10.
  • the plasma processing apparatus 10 may perform the above-described steps S2 and S3 under the control of the control unit C10.
  • the control unit C10 may be a computer having components such as a CPU and a memory, and may give a control signal to each component of the plasma processing apparatus 10 according to a program stored in the memory.
  • the control unit C10 includes the valve G1b, the flow rate controller G1c, the valve G2b, the flow rate controller G2c, the valve G3b, the flow rate controller G3c, the valve G5b, the flow rate controller G5c, and the valve G6b.
  • the first processing gas can be supplied into the processing container 12 by giving control signals to the flow rate controller G6c, the valve G7b, and the flow rate controller G7c.
  • the control unit C ⁇ b> 10 can supply a microwave to the processing container 12 by giving a control signal to the microwave generator 16.
  • step S ⁇ b> 2 the control unit C ⁇ b> 10 gives a control signal to the high frequency power supply 58 to adjust the power from the high frequency power supply 58, and gives a control signal to the exhaust device 56 to give a degree of vacuum in the processing space S in the processing container 12. Can be adjusted.
  • step S3 the control unit C10 gives control signals to the valve G2b, the flow rate controller G2c, the valve G4b, the flow rate controller G4c, the valve G6b, the flow rate controller G6c, the valve G8b, and the flow rate controller G8c,
  • the second processing gas can be supplied into the processing container 12.
  • the control unit C ⁇ b> 10 can supply a microwave to the processing container 12 by giving a control signal to the microwave generator 16.
  • step S ⁇ b> 2 the control unit C ⁇ b> 10 gives a control signal to the high frequency power supply 58 to adjust the power from the high frequency power supply 58, and gives a control signal to the exhaust device 56 to give a degree of vacuum in the processing space S in the processing container 12. Can be adjusted.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a method for processing a substrate to be processed according to an embodiment.
  • the substrate to be processed is prepared in a processing container as in step S1 of FIG.
  • the substrate to be processed may be the substrate to be processed W shown in FIG.
  • a plasma processing apparatus similar to the plasma processing apparatus 10 shown in FIG. 3 can be used.
  • oxygen gas for example, O 2 gas is supplied as the gas supplied from the gas supply units G2 and G6 or the gas supply units G4 and G8.
  • step S4 oxygen plasma is generated in the processing container to oxidize the surface of the layer containing nickel silicide, for example, the layers 116 and 118 of the substrate W to be processed.
  • oxygen gas is supplied from the gas supply units G2 and G4 or the gas supply units G6 and G8 into the processing container 12, and plasma is generated in the processing container 12.
  • Ar gas may be supplied to processing space S from gas supply parts G3 and G7 in process S4.
  • step S5 a layer containing silicon nitride, for example, the second sidewall spacer layer 112 is etched.
  • the second sidewall spacer layer 112 is partially or completely removed by etching in step S5.
  • step S5 a gas containing carbon and fluorine is supplied from the gas supply units G1 and G5 of the plasma processing apparatus 10 into the processing container 12, and plasma is generated in the processing container 12. Moreover, in process S5, Ar gas may be supplied to the process space S from the gas supply parts G3 and G7.
  • the surface of the layer containing nickel silicide for example, the layers 116 and 118 is oxidized before the layer containing silicon nitride, for example, the layer 112 is etched.
  • the layer containing silicon nitride is etched, generation of a residue derived from Ni contained in the layer containing nickel silicide is suppressed.
  • a plasma processing apparatus that can be used in the method for processing a substrate to be processed according to an embodiment is not limited to a microwave plasma processing apparatus, and may be any plasma processing apparatus such as a parallel plate type plasma processing apparatus. May be.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma processing apparatus, 12 ... Processing container, 14 ... Stage, 16 ... Microwave generator, 18 ... Antenna, 20 ... Dielectric window, 28 ... Coaxial waveguide, 30 ... Slot plate, 32 ... Dielectric plate, 34 ... Cooling jacket, 36 ... Conduit, 41 ... Injector, 42 ... Conduit, 56 ... Exhaust device, 58 ... High frequency power supply, C10 ... Control part, G1-G8 ... Gas supply part, W ... Substrate to be processed, 100 ... Substrate, DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 ... Insulating film, 104 ... Gate electrode, 108 ... Low concentration diffusion region, 110 ... First side wall spacer layer, 112 ... Second side wall spacer layer (layer containing silicon nitride), 114 ... High concentration diffusion region, 116 118 Nickel silicide layer.

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Abstract

　一実施形態では、表面にＮｉ及びＳｉを含む第１の層と、Ｓｉ及びＮを含む第２の層とが露出した被処理基体において、第２の層をエッチングする方法を提供する。一実施形態の方法は、（ａ）被処理基体を処理容器内において準備する工程と、（ｂ）処理容器内に炭素及びフッ素を含み酸素を含まない第１の処理ガスを供給し、当該処理容器内においてプラズマを発生させる工程と、を含む。

Description

被処理基体の処理方法
　本発明の種々の側面は、被処理基体の処理方法に関するものである。
　下記の特許文献１には、一種の被処理基体の処理方法が記載されている。特許文献１に記載された方法は、ＭＯＳトランジスタの製造方法に関するものである。特許文献１に記載された方法では、（ａ）半導体基板上に形成されたシリコン酸化膜及びポリシリコン膜をパターニングして、ゲート電極を形成し、（ｂ）ゲート電極をマスクとして用い半導体基板にイオン注入を行って、低濃度拡散領域を形成し、（ｃ）ゲート電極の側壁に順に第１の側壁スペーサ層及び第２の側壁スペーサ層を形成し、（ｄ）これら側壁スペーサ層をマスクとして用い半導体基板にイオンを注入して、高濃度拡散領域を形成し、（ｅ）ゲート電極及び高濃度拡散領域上にニッケルシリサイド層を形成する。
　ＭＯＳトランジスタの製造方法においては、第１の側壁スペーサ層が酸化シリコンから構成され、第２の側壁スペーサ層が窒化シリコンから構成されることがある。また、ニッケシリサイド層の形成後に第２の側壁スペーサ層がドライエッチングにより除去されることがある。第２の側壁スペーサ層のドライエッチングには、一般的に、炭素及びフッ素を含むガス（ＣＦ系ガス）及び酸素ガスを含有する混合ガスが用いられる。
特開２００６－３３９３２７号公報
　上述したＭＯＳトランジスタの製造方法のように、ニッケルシリサイドを含む層及び窒化シリコンを含む層をその表面に有する被処理基体において、窒化シリコンを含む層をドライエッチングにより除去すると、ニッケルシリサイド層に含まれるＮｉに由来する残留物（Ｒｅｓｉｄｕｅ）が被処理基体上に堆積することがある。
　したがって、当技術分野においては、窒化シリコンを含む層にドライエッチングを適用する際に、ニッケルシリサイドに含まれるＮｉに由来する残留物の発生を抑制することが必要とされている。
　本発明の一側面に係る被処理基体の処理方法は、（ａ）ニッケルシリサイドを含む第１の層と、窒化シリコンを含む第２の層とが表面に露出した被処理基体を処理容器内において準備する工程と、（ｂ）第２の層をエッチングする工程であって、該処理容器内に炭素及びフッ素を含み酸素を含まない第１の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む該工程と、を含む。
　窒化シリコン層及びニッケシリサイド層を表面に有する被処理基体において窒化シリコン層をドライエッチングにより除去する場合には、一般的に、炭素及びフッ素を含むガスと酸素ガスとを含有する混合ガスが用いられる。これは、ニッケルシリサイド層に対して窒化シリコン層を選択的にエッチングするためである。しかしながら、この混合ガスを用いたドライエッチングでは、被処理基体上にＮｉを含む残留物が発生することがある。この残留物は、以下に説明するメカニズムにより発生するものと推測される。即ち、ニッケルシリサイドがエッチングされ、Ｎｉが炭素ラジカル及び酸素ラジカルと結合する結果、Ｎｉ（ＣＯ）４が生成される。そして、Ｎｉ（ＣＯ）４が解離して酸素ガスと反応する結果、〔Ｎｉ（ＣＯ）ｘ〕ｎが生成され、当該〔Ｎｉ（ＣＯ）ｘ〕ｎが残留物として被処理基体上に堆積する。なお、ｘ及びｎは１以上の整数である。
　一方、一側面に係る被処理基体の処理方法によれば、処理容器内に供給される第１の処理ガスに酸素が含まれていないので、Ｎｉを含む上述の残留物が発生することを抑制することが可能である。
　一実施形態においては、第１の処理ガスは更に水素を含んでいてもよい。水素は、第１の処理ガス中のフッ素と結合し、過剰なシリコンのエッチングを抑制することに寄与し得る。この水素は、Ｈ２ガスとして供給されてもよい。
　一実施形態においては、被処理基体の処理方法は、エッチングする工程においてエッチングされた被処理基体から残留物を除去する工程であって、処理容器内に窒素及び水素を含み酸素を含まない第２の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む該工程を更に含んでいてもよい。
　上述した第１の処理ガスを用いたエッチング後には、第１の処理ガスに含まれる炭素及びフッ素に由来する残留物（炭素及びフッ素を含む残留物）が被処理基体上に堆積し得る。炭素及びフッ素を含む残留物を除去するために処理容器内に供給する第２の処理ガスにも酸素を含めないことにより、Ｎｉを含む残留物の発生を抑制することが可能である。
　一実施形態においては、エッチングする工程の後、処理容器から被処理基体を取り出さずに、同一の処理容器内において、炭素及びフッ素を含む残留物を除去する工程が行われてもよい。この実施形態によれば、処理容器内に酸素が入り込むことを抑制することができる。したがって、Ｎｉを含む残留物の発生を抑制することが可能である。
　一実施形態においては、第２の処理ガスは、Ｈ２ガス及びＮ２ガスを含んでいてもよい。Ｈ２ガスから生成されるラジカルは、炭素及びフッ素を含む残留物中のフッ素と結合し、Ｎ２ガスから生成されるラジカルは、炭素及びフッ素を含む残留物中の炭素と結合する。したがって、この実施形態によれば、炭素及びフッ素を含む残留物を効果的に除去し得る。
　本発明の別の側面に係る被処理基体の処理方法は、（ａ）ニッケルシリサイドを含む第１の層と、窒化シリコンを含む第２の層とが表面に露出した被処理基体を処理容器内において準備する工程と、（ｂ）処理容器内において第１の層の表面を酸化させる工程と、（ｃ）第２の層をエッチングする工程であって、処理容器内に炭素及びフッ素を含む第１の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む、該工程と、を含む。この別の側面に係る被処理基体の処理方法によれば、第２の層をエッチングする前に、第１の層の表面が酸化されるので、第２の層をエッチングする際に、第１の層に含まれるＮｉに由来する残留物の発生が抑制される。
　以上説明したように、本発明の種々の側面及び種々の実施形態によれば、窒化シリコンを含む層にドライエッチングを適用する際に、ニッケルシリサイドに含まれるＮｉに由来する残留物の発生を抑制することが可能な被処理基体の処理方法が提供される。
一実施形態に係る被処理基体の処理方法を示す流れ図である。 図１に示す処理方法を適用することができる被処理基体の一例を示す図である。 図１に示す処理方法に用いることができるプラズマ処理装置の一例を示す図である。 図３に示すプラズマ処理装置が備え得る制御部を示す図である。 別の実施形態に係る被処理基体の処理方法を示す流れ図である。
　以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る被処理基体の処理方法を示す流れ図である。図１に示すように、一実施形態の被処理基体の処理方法では、まず、工程Ｓ１において、被処理基体Ｗが準備される。この被処理基体Ｗは、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）を含む層（第１の層）及び窒化シリコン（ＳｉＮ）を含む層（第２の層）を有している。ニッケルシリサイドを含む層及び窒化シリコンを含む層は、被処理基体Ｗの表面に露出している。
　図２は、図１に示す処理方法を適用することができる被処理基体の一例を示す図である。図２には、ＭＯＳトランジスタを製造する方法の中間工程において生成される被処理基体の一例が示されている。以下、図２に示す被処理基体を例に挙げて、一実施形態の被処理基体の処理方法について説明する。
　図２に示す被処理基体Ｗは、基板１００、絶縁膜１０２、ゲート電極１０４、低濃度拡散領域１０８、第１の側壁スペーサ層１１０、第２の側壁スペーサ層１１２、高濃度拡散領域１１４、並びに、ニッケルシリサイド層１１６及び１１８を備えている。
　基板１００は、例えば、第１の導電型（ｐ型及びｎ型の一方）のＳｉ基板である。基板１００上には、絶縁膜１０２が設けられており、当該絶縁膜１０２上には、ゲート電極１０４が設けられている。絶縁膜１０２は、例えば、ＳｉＯ２膜である。ゲート電極１０４は、例えば、ポリシリコンから構成される。このゲート電極１０４上にはニッケルシリサイド層１１８が設けられている。
　ゲート電極１０４の一対の側壁の各々には、第１の側壁スペーサ層１１０及び第２の側壁スペーサ層１１２が順に設けられている。即ち、第１の側壁スペーサ層１１０は、ゲート電極１０４の側壁に接するように設けられており、ゲート電極１０４の側壁と第２の側壁スペーサ層１１２との間に設けられている。第１の側壁スペーサ層１１０は、ＳｉＯ２から構成されており、第２の側壁スペーサ層１１２は、窒化シリコン（ＳｉＮ）から構成されている。
　基板１００には、第１の側壁スペーサ層１１０及び第２の側壁スペーサ層１１２の下方において低濃度拡散領域１０８が設けられている。低濃度拡散領域１０８は、基板１００の表面から当該基板１００の内部のある深さまで形成されている。低濃度拡散領域１０８は、第２の導電型（ｐ型及びｎ型の他方）を有している。
　高濃度拡散領域１１４は、基板１００内において低濃度拡散領域１０８の側方に設けられている。高濃度拡散領域１１４は、第２の導電型（ｐ型及びｎ型の他方）を有している。高濃度拡散領域１１４には、低濃度拡散領域１０８における第２の導電型の不純物の濃度よりも高濃度に第２の導電型の不純物が拡散されている。高濃度拡散領域１１４上には、ニッケルシリサイド層１１６が設けられている。
　図２に示す被処理基体Ｗは、以下に説明するように作成することができる。まず、工程（ａ）において、基板１００上に、ＳｉＯ２膜及びポリシリコン膜を例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。続く工程（ｂ）では、工程（ａ）で形成したＳｉＯ２膜及びポリシリコン膜をフォトリソグラフィー及びエッチングによりパターニングして、絶縁膜１０２及びゲート電極１０４を形成する。
　続く工程（ｃ）では、ゲート電極１０４をマスクとして用い第２の導電型のイオンを基板１００内に拡散させることにより、低濃度拡散領域１０８を形成する。続く工程（ｄ）では、工程（ｃ）において作成した生産物の表面を覆うように、例えばＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜を形成し、当該ＳｉＯ２膜をエッチバックすることにより、第１の側壁スペーサ層１１０を形成する。
　続く工程（ｅ）では、工程（ｄ）において作成した生産物の表面を覆うように、例えばＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を形成し、当該ＳｉＮ膜をエッチバックすることにより、第２の側壁スペーサ層１１２を形成する。
　続く工程（ｆ）では、第２の側壁スペーサ層１１２をマスクとして用い第２の導電型のイオンを基板１００内に拡散させることにより、高濃度拡散領域１１４を形成する。続く工程（ｇ）では、工程（ｆ）において作成した生産物の表面を覆うようにスパッタ法等によりＮｉ膜を形成し、アニーリングを行うことによって、ニッケルシリサイド層１１６及び１１８を形成する。そして、未反応のＮｉ膜を除去することにより、被処理基体Ｗを得ることができる。このように作成される被処理基体Ｗでは、窒化シリコンを含む第２の側壁スペーサ層１１２が表面に露出しており、また、ニッケルシリサイド層１１６及び１１８が表面に露出している。
　再び図１を参照する。図１に示す工程Ｓ１では、被処理基体Ｗが処理容器内に準備される。以下、一実施形態の被処理基体の処理方法に用いることができるプラズマ処理装置の一例について説明する。図３は、図１に示す処理方法に用いることができるプラズマ処理装置の一例を示す図である。
　図３に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２、ステージ１４、マイクロ波発生器１６、アンテナ１８、及び誘電体窓２０を備えている。プラズマ処理装置１０は、アンテナ１８からのマイクロ波によりプラズマを発生させるマイクロ波プラズマ処理装置である。
　処理容器１２は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、及び、底部１２ｂを含み得る。側壁１２ａは、軸線Ｘ方向（即ち、軸線Ｘの延在方向）に延在する略筒形状を有している。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。底部１２ｂには、排気用の排気孔１２ｈが設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。
　側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓２０によって閉じられている。この誘電体窓２０と側壁１２ａの上端部との間にはＯリング２１が介在している。このＯリング２１により、処理容器１２の密閉がより確実なものとなる。
　マイクロ波発生器１６は、例えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。プラズマ処理装置１０は、チューナ２２、導波管２４、モード変換器２６、及び同軸導波管２８を更に備えている。
　マイクロ波発生器１６は、チューナ２２を介して導波管２４に接続されている。導波管２４は、例えば、矩形導波管である。導波管２４は、モード変換器２６に接続されており、当該モード変換器２６は、同軸導波管２８の上端に接続されている。
　同軸導波管２８は、軸線Ｘに沿って延びている。この同軸導波管２８は、外側導体２８ａ及び内側導体２８ｂを含んでいる。外側導体２８ａは、軸線Ｘ方向に延びる略円筒形状を有している。内側導体２８ｂは、外側導体２８ａの内部に設けられている。この内側導体２８ｂは、軸線Ｘに沿って延びる略円筒形状を有している。
　マイクロ波発生器１６によって発生されたマイクロ波は、チューナ２２及び導波管２４を介してモード変換器２６に導波される。モード変換器２６は、マイクロ波のモードを変換して、モード変換後のマイクロ波を同軸導波管２８に供給する。同軸導波管２８からのマイクロ波は、アンテナ１８に供給される。
　アンテナ１８は、マイクロ波発生器１６によって発生されるマイクロ波に基づいて、プラズマ励起用のマイクロ波を放射する。アンテナ１８は、スロット板３０、誘電体板３２、及び冷却ジャケット３４を含んでいる。
　スロット板３０は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板である。スロット板３０は、導電性を有する金属製の円板から構成される。スロット板３０には、複数のスロット対が形成されている。各スロット対は、互いに交差又は直交する方向に延びる二つのスロットを含んでいる。複数のスロット対は、軸線Ｘに対して径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。
　誘電体板３２は、スロット板３０と冷却ジャケット３４の下側表面の間に設けられている。誘電体板３２は、例えば石英製であり、略円板形状を有している。冷却ジャケット３４の表面は、導電性を有し得る。冷却ジャケット３４は、誘電体板３２及びスロット板３０を冷却する。そのために、冷却ジャケット３４内には、冷媒用の流路が形成されている。この冷却ジャケット３４の上部表面には、外側導体２８ａの下端が電気的に接続されている。また、内側導体２８ｂの下端は、冷却ジャケット３４及び誘電体板３２の中央部分に形成された孔を通って、スロット板３０に電気的に接続されている。
　同軸導波管２８からのマイクロ波は、誘電体板３２に伝播され、スロット板３０のスロットから誘電体窓２０を介して、処理空間Ｓ内に導入される。誘電体窓２０は、略円板形状を有しており、例えば石英によって構成される。この誘電体窓２０は、処理空間Ｓとアンテナ１８との間に設けられており、軸線Ｘ方向においてアンテナ１８の直下に設けられている。
　同軸導波管２８の内側導体２８ｂの内孔には、導管３６が通っている。導管３６は、軸線Ｘに沿って延在しており、ガス供給部Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、及びＧ４に接続されている。ガス供給部Ｇ１は、導管３６に炭素及びフッ素を含むガスを供給する。炭素及びフッ素を含むガスは、例えば、ＣＨ３Ｆガス、ＣＦ４ガス、又は、ＣＨ２Ｆ２ガスである。ガス供給部Ｇ１は、ガス源Ｇ１ａ、弁Ｇ１ｂ、及び流量制御器Ｇ１ｃを含み得る。ガス源Ｇ１ａは、炭素及びフッ素を含むガスのガス源である。弁Ｇ１ｂは、ガス源Ｇ１ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器Ｇ１ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源Ｇ１ａからのガスの流量を調整する。
　ガス供給部Ｇ２は、導管３６にＨ２ガスを供給する。ガス供給部Ｇ２は、ガス源Ｇ２ａ、弁Ｇ２ｂ、及び流量制御器Ｇ２ｃを含み得る。ガス源Ｇ２ａは、Ｈ２ガスのガス源である。弁Ｇ２ｂは、ガス源Ｇ２ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器Ｇ２ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源Ｇ２ａからのガスの流量を調整する。
　ガス供給部Ｇ３は、導管３６にＡｒガスを供給する。ガス供給部Ｇ３は、ガス源Ｇ３ａ、弁Ｇ３ｂ、及び流量制御器Ｇ３ｃを含み得る。ガス源Ｇ３ａは、Ａｒガスのガス源である。弁Ｇ３ｂは、ガス源Ｇ３ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器Ｇ３ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源Ｇ３ａからのガスの流量を調整する。
　ガス供給部Ｇ４は、導管３６にＮ２ガスを供給する。ガス供給部Ｇ４は、ガス源Ｇ４ａ、弁Ｇ４ｂ、及び流量制御器Ｇ４ｃを含み得る。ガス源Ｇ４ａは、Ｎ２ガスのガス源である。弁Ｇ４ｂは、ガス源Ｇ４ａからのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器Ｇ４ｃは、例えば、マスフローコントローラであり、ガス源Ｇ４ａからのガスの流量を調整する。
　プラズマ処理装置１０は、インジェクタ４１を更に備えている。インジェクタ４１は、誘電体窓２０に形成された貫通孔２０ｈに導管３６からのガスを供給する。誘電体窓２０の貫通孔２０ｈに供給されたガスは、処理空間Ｓに供給される。
　プラズマ処理装置１０は、導管４２を更に備えている。導管４２は、ステージ１４と誘電体窓２０との間において、軸線Ｘの周囲からガスを処理空間Ｓに供給する。導管４２は、誘電体窓２０とステージ１４との間において軸線Ｘを中心に環状に延在している。導管４２には、複数のガス供給孔４２ｂが形成されている。複数のガス供給孔４２ｂは、環状に配列されており、軸線Ｘに向けて開口しており、導管４２に供給されたガスを軸線Ｘに向けて供給する。導管４２は、導管４６を介して、ガス供給部Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、及びＧ８に接続されている。
　ガス供給部Ｇ５は、ガス供給部Ｇ１と同種のガス、即ち、炭素及びフッ素を含むガスを導管４２に供給する。ガス供給部Ｇ５は、ガス供給部Ｇ１と同様の構成要素、即ち、ガス源Ｇ５ａ、弁Ｇ５ｂ、及び流量制御器Ｇ５ｃを含み得る。ガス供給部Ｇ６は、ガス供給部Ｇ２と同種のガス、即ち、Ｈ２ガスを導管４２に供給する。ガス供給部Ｇ６は、ガス供給部Ｇ２と同様の構成要素、即ち、ガス源Ｇ６ａ、弁Ｇ６ｂ、及び流量制御器Ｇ６ｃを含み得る。ガス供給部Ｇ７は、ガス供給部Ｇ３と同種のガス、即ちＡｒガスを導管４２に供給する。ガス供給部Ｇ７は、ガス供給部Ｇ３と同様の構成要素、即ち、ガス源Ｇ７ａ、弁Ｇ７ｂ、及び流量制御器Ｇ７ｃを含み得る。ガス供給部Ｇ８は、ガス供給部Ｇ４と同種のガス、即ちＮ２ガスを導管４２に供給する。ガス供給部Ｇ８は、ガス供給部Ｇ４と同様の構成要素、即ち、ガス源Ｇ８ａ、弁Ｇ８ｂ、及び流量制御器Ｇ８ｃを含み得る。
　ステージ１４は、軸線Ｘ方向において誘電体窓２０と対面するように設けられている。このステージ１４は、誘電体窓２０と当該ステージ１４との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。ステージ１４上には、被処理基体Ｗが載置される。ステージ１４は、台１４ａ、静電チャック１５、及び、フォーカスリング１７を含み得る。
　台１４ａは、筒状支持部４８によって支持されている。筒状支持部４８は、絶縁性の材料で構成されており、底部１２ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部４８の外周には、導電性の筒状支持部５０が設けられている。筒状支持部５０は、筒状支持部４８の外周に沿って処理容器１２の底部１２ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５０と側壁１２ａとの間には、環状の排気路５１が形成されている。
　排気路５１の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５２が取り付けられている。排気孔１２ｈの下部には、排気管５４を介して排気装置５６が接続されている。排気装置５６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置５６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
　台１４ａは、高周波電極を兼ねている。台１４ａには、マッチングユニット６０及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源５８が電気的に接続されている。高周波電源５８は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６０は、高周波電源５８側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
　台１４ａの上面には、被処理基体Ｗを保持するための保持部材である静電チャック１５が設けられている。静電チャック１５は、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック１５の径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲及び静電チャック１５の周囲を環状に囲むフォーカスリング１７が設けられている。
　静電チャック１５は、電極１５ｄ、絶縁膜１５ｅ、及び、絶縁膜１５ｆを含んでいる。電極１５ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜１５ｅと絶縁膜１５ｆとの間に設けられている。電極１５ｄには、スイッチ６６及び被覆線６８を介して高圧の直流電源６４が電気的に接続されている。静電チャック１５は、直流電源６４から印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基体Ｗを保持することができる。
　台１４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室１４ｇが設けられている。この冷媒室１４ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管７０，７２を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。この冷媒の温度によって静電チャック１５上の被処理基体Ｗの処理温度を制御できる。また、プラズマ処理装置１０では、伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管７４を介して静電チャック１５の上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。
　このように構成されたプラズマ処理装置１０では、導管３６及びインジェクタ４１の貫通孔４１ｈを介して、誘電体窓２０の貫通孔２０ｈから処理空間Ｓ内に軸線Ｘに沿ってガスが供給される。また、貫通孔２０ｈよりも下方において、導管４２から軸線Ｘに向けてガスが供給される。さらに、アンテナ１８から誘電体窓２０を介して処理空間Ｓにマイクロ波が導入される。これにより、処理空間Ｓにおいてプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置１０によれば、磁場を加えずに、プラズマを発生させることができる。このプラズマ処理装置１０では、ステージ１４上に載置された被処理基体Ｗを、処理空間Ｓに供給されたガスのプラズマによって処理することができる。
　再び図１を参照する。図１に示す工程Ｓ１では、ステージ１４上、即ち、静電チャック１５の上面に被処理基体Ｗが載置される。次いで、工程Ｓ２において、窒化シリコンを含む層、即ち、第２の側壁スペーサ層１１２がエッチングされる。工程Ｓ２におけるエッチングにより、第２の側壁スペーサ層１１２は、部分的に又は完全に除去される。
　工程Ｓ２においては、プラズマ処理装置１０のガス供給部Ｇ１及びＧ５から炭素及びフッ素を含むガスが処理容器１２内に供給され、当該処理容器１２内においてプラズマが生成される。プラズマ処理装置１０では、プラズマの励起源として、アンテナ１８から誘電体窓２０を介してマイクロ波が処理空間Ｓに導入される。これにより、処理容器１２内の処理空間Ｓにプラズマが発生する。一実施形態では、工程Ｓ２において、Ｈ２ガスがガス供給部Ｇ２及びＧ６から処理空間Ｓに供給されてもよい。また、一実施形態では、工程Ｓ２において、Ａｒガスがガス供給部Ｇ３及びＧ７から処理空間Ｓに供給されてもよい。
　工程Ｓ２において処理空間に供給されるガスは第１の処理ガスを構成する。上述したように、工程Ｓ２において処理容器１２内に供給される第１の処理ガスには、酸素が含まれていない。したがって、工程Ｓ２では、Ｎｉを含む残留物が発生することを抑制することが可能である。また、工程Ｓ２において供給されるＨ２ガスは、第１の処理ガス中のフッ素と結合し、フッ素による過剰なシリコンのエッチングを抑制し得る。なお、一実施形態においては、Ｈ２ガスに代えて、ＮＨ３ガスが供給されてもよい。
　ここで、工程Ｓ２をプラズマ処理装置１０で実施する場合の処理条件の一例を以下に示す。
処理空間Ｓの圧力　　　１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
高周波電源５８からの電力　　　３０Ｗ
マイクロ波発生器１６の電力　　　１８００Ｗ
第１の処理ガスの流量
　Ａｒガス　　　１０００ｓｃｃｍ
　ＣＨ３Ｆガス　　　６ｓｃｃｍ
　Ｈ２ガス　　　３０ｓｃｃｍ
導管３６からのガスと導管４２からのガスの流量比（導管３６からのガスの流量：導管４２からのガスの流量）　　　９５：５
処理時間：３００秒
　一実施形態の被処理基体の処理方法では、続く工程Ｓ３において、工程Ｓ２でエッチングされた被処理基体Ｗから残留物の除去が行われる。工程Ｓ３で除去される残留物は、工程Ｓ２で用いられた第１の処理ガスに含まれる炭素及びフッ素に由来するものである。即ち、当該残留物は炭素及びフッ素を含む化合物である。この工程Ｓ３では、エッチングされた被処理基体Ｗがステージ１４上に載置され、当該処理容器１２内に窒素及び水素を含み酸素を含まない第２の処理ガスが供給され、また、当該処理容器１２内においてプラズマが生成される。
　一実施形態においては、工程Ｓ３において、Ｈ２ガスがガス供給部Ｇ２及びＧ６から処理容器１２内に供給され、Ｎ２ガスがガス供給部Ｇ４及びＧ８から処理容器１２内に供給される。また、工程Ｓ３では、アンテナ１８から誘電体窓２０を介してマイクロ波が処理空間Ｓに導入される。これにより、処理容器１２内の処理空間Ｓにプラズマが発生する。工程Ｓ３の処理により、処理容器１２内では窒素ラジカル及び水素ラジカルが発生する。窒素ラジカルは、残留物に含まれる炭素と結合し、水素ラジカルは残留物に含まれるフッ素と結合する。したがって、工程Ｓ３により、被処理基体Ｗ上の残留物が除去される。また、工程Ｓ３においても酸素を含まない第２の処理ガスを用いることにより、Ｎｉを含む残留物の発生を抑制することが可能となる。
　一実施形態においては、工程Ｓ３は、工程Ｓ２の後、被処理基体Ｗを処理容器１２から取り出さずに行われてもよい。これにより、処理容器１２内に酸素が入り込むことを抑制することができる。したがって、Ｎｉを含む残留物の発生をより効果的に抑制することが可能となる。
　以下、工程Ｓ３をプラズマ処理装置１０で実施する場合の処理条件の一例を以下に示す。
処理空間Ｓの圧力　　　２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
高周波電源５８からの電力　　　０Ｗ
マイクロ波発生器１６の電力　　　２０００Ｗ
第２の処理ガスの流量
　Ｎ２ガス　　　２００ｓｃｃｍ
　Ｈ２ガス　　　２００ｓｃｃｍ
導管３６からのガスと導管４２からのガスの流量比（導管３６からのガスの流量：導管４２からのガスの流量）　　　１００：０
処理時間：１５秒
　以下、図４を参照する。図４は、図３に示すプラズマ処理装置が備え得る制御部を示す図である。一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃ１０を更に備え得る。プラズマ処理装置１０は、上述した工程Ｓ２及び工程Ｓ３を制御部Ｃ１０による制御下で実施してもよい。制御部Ｃ１０は、ＣＰＵ及びメモリといった構成要素を有するコンピュータであってもよく、メモリに格納されたプログラムに従って、プラズマ処理装置１０の各構成要素に制御信号を与えてもよい。
　より具体的には、工程Ｓ２においては、制御部Ｃ１０は、弁Ｇ１ｂ、流量制御器Ｇ１ｃ、弁Ｇ２ｂ、流量制御器Ｇ２ｃ、弁Ｇ３ｂ、流量制御器Ｇ３ｃ、弁Ｇ５ｂ、流量制御器Ｇ５ｃ、弁Ｇ６ｂ、流量制御器Ｇ６ｃ、弁Ｇ７ｂ、流量制御器Ｇ７ｃに制御信号を与えて、第１の処理ガスを処理容器１２内に供給することができる。また、工程Ｓ２において、制御部Ｃ１０は、マイクロ波発生器１６に制御信号を与えてマイクロ波を処理容器１２内に供給することができる。また、工程Ｓ２において、制御部Ｃ１０は、高周波電源５８に制御信号を与えて高周波電源５８からの電力を調整し、排気装置５６に制御信号を与えて処理容器１２内の処理空間Ｓの真空度を調整することができる。
　また、工程Ｓ３においては、制御部Ｃ１０は、弁Ｇ２ｂ、流量制御器Ｇ２ｃ、弁Ｇ４ｂ、流量制御器Ｇ４ｃ、弁Ｇ６ｂ、流量制御器Ｇ６ｃ、弁Ｇ８ｂ、流量制御器Ｇ８ｃに制御信号を与えて、第２の処理ガスを処理容器１２内に供給することができる。また、工程Ｓ２において、制御部Ｃ１０は、マイクロ波発生器１６に制御信号を与えてマイクロ波を処理容器１２内に供給することができる。また、工程Ｓ２において、制御部Ｃ１０は、高周波電源５８に制御信号を与えて高周波電源５８からの電力を調整し、排気装置５６に制御信号を与えて処理容器１２内の処理空間Ｓの真空度を調整することができる。
　以下、別の実施形態について説明する。図５は、一実施形態に係る被処理基体の処理方法を示す流れ図である。図５に示す実施形態の被処理基体の処理方法では、まず、図１の工程Ｓ１と同様に、被処理基体が処理容器内に準備される。一実施形態においては、被処理基体は、図２に示した被処理基体Ｗであり得る。また、一実施形態においては、図３に示したプラズマ処理装置１０と同様のプラズマ処理装置が用いられ得る。但し、図５に示す実施形態の被処理基体の処理方法では、ガス供給部Ｇ２及びＧ６又はガス供給部Ｇ４及びＧ８から供給するガスとして、酸素ガス、例えば、Ｏ２ガスが供給される。
　次いで、図５に示す実施形態の被処理基体の処理方法では、工程Ｓ４において、被処理基体Ｗに酸化処理が施される。この工程Ｓ４では、処理容器内において酸素プラズマを発生させることにより、ニッケルシリサイドを含む層、例えば、被処理基体Ｗの層１１６及び１１８の表面が酸化される。一実施形態においては、工程Ｓ４において、ガス供給部Ｇ２及びＧ４又はガス供給部Ｇ６及びＧ８から、酸素ガスが処理容器１２内に供給され、当該処理容器１２内においてプラズマが生成される。また、一実施形態では、工程Ｓ４において、Ａｒガスがガス供給部Ｇ３及びＧ７から処理空間Ｓに供給されてもよい。
　ここで、工程Ｓ４をプラズマ処理装置１０で実施する場合の処理条件の一例を以下に示す。
処理空間Ｓの圧力　　　２０ｍＴｏｒｒ～１００ｍＴｏｒｒ
高周波電源５８からの電力　　　０～１００Ｗ
マイクロ波発生器１６の電力　　　３ｋＷ（１３．５６ＭＨｚ）
第１の処理ガスの流量
供給ガスの流量
　酸素ガス（Ｏ２ガス）：３５０ｓｃｃｍ、又は
　酸素ガス（Ｏ２ガス）：３５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス：３５０ｓｃｃｍ
処理時間：３０秒
　次いで、図５に示す実施形態の被処理基体の処理方法では、工程Ｓ５において、窒化シリコンを含む層、例えば、第２の側壁スペーサ層１１２がエッチングされる。工程Ｓ５におけるエッチングにより、第２の側壁スペーサ層１１２は、部分的に又は完全に除去される。
　工程Ｓ５においては、プラズマ処理装置１０のガス供給部Ｇ１及びＧ５から炭素及びフッ素を含むガスが処理容器１２内に供給され、当該処理容器１２内においてプラズマが生成される。また、工程Ｓ５においては、Ａｒガスがガス供給部Ｇ３及びＧ７から処理空間Ｓに供給されてもよい。
　ここで、工程Ｓ５をプラズマ処理装置１０で実施する場合の処理条件の一例を以下に示す。
処理空間Ｓの圧力　　　１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）
高周波電源５８からの電力　　　３０Ｗ
マイクロ波発生器１６の電力　　　１８００Ｗ
供給ガスの流量
　Ａｒガス　　　１０００ｓｃｃｍ
　ＣＨ３Ｆガス又はＣＨ２Ｆ２ガス　　　６ｓｃｃｍ
導管３６からのガスと導管４２からのガスの流量比（導管３６からのガスの流量：導管４２からのガスの流量）　　　９５：５
　以上説明した図５の被処理基体の処理方法では、窒化シリコンを含む層、例えば、層１１２をエッチングする前に、ニッケルシリサイドを含む層、例えば、層１１６及び１１８の表面が酸化されるので、窒化シリコンを含む層をエッチングする際に、ニッケルシリサイドを含む層に含まれるＮｉに由来する残留物の発生が抑制される。
　以上、種々の実施形態について説明してきたが上述した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、一実施形態の被処理基体の処理方法に用いられ得るプラズマ処理装置は、マイクロ波プラズマ処理装置に限定されるものではなく、平行平板型のプラズマ処理装置等の任意のプラズマ処理装置であってもよい。
　１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…ステージ、１６…マイクロ波発生器、１８…アンテナ、２０…誘電体窓、２８…同軸導波管、３０…スロット板、３２…誘電体板、３４…冷却ジャケット、３６…導管、４１…インジェクタ、４２…導管、５６…排気装置、５８…高周波電源、Ｃ１０…制御部、Ｇ１～Ｇ８…ガス供給部、Ｗ…被処理基体、１００…基板、１０２…絶縁膜、１０４…ゲート電極、１０８…低濃度拡散領域、１１０…第１の側壁スペーサ層、１１２…第２の側壁スペーサ層（窒化シリコンを含む層）、１１４…高濃度拡散領域、１１６，１１８…ニッケルシリサイド層。

Claims (7)

  1. 　被処理基体を処理する方法であって、
    　ニッケルシリサイドを含む第１の層と、窒化シリコンを含む第２の層とが表面に露出した被処理基体を処理容器内において準備する工程と、
    　前記第２の層をエッチングする工程であって、前記処理容器内に炭素及びフッ素を含み酸素を含まない第１の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む、該工程と、
    を含む方法。
  2. 　前記第１の処理ガスは更に水素を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 　前記第１の処理ガスは、Ｈ２ガスを含む、請求項２に記載の方法。
  4. 　前記エッチングする工程においてエッチングされた前記被処理基体から残留物を除去する工程であって、前記処理容器内に窒素及び水素を含み酸素を含まない第２の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む、該工程を更に含む、請求項１～３の何れか一項に記載の方法。
  5. 　前記エッチングする工程の後、前記処理容器から前記被処理基体を取り出さずに、前記残留物を除去する工程が行われる、請求項４に記載の方法。
  6. 　前記第２の処理ガスは、Ｈ２ガス及びＮ２ガスを含む、請求項４又は５に記載の方法。
  7. 　被処理基体を処理する方法であって、
    　ニッケルシリサイドを含む第１の層と、窒化シリコンを含む第２の層とが表面に露出した被処理基体を処理容器内において準備する工程と、
    　前記処理容器内において前記第１の層の表面を酸化させる工程と、
    　前記第２の層をエッチングする工程であって、前記処理容器内に炭素及びフッ素を含む第１の処理ガスを供給し、該処理容器内においてプラズマを発生させることを含む、該工程と、
    を含む方法。
PCT/JP2012/079140 2012-01-25 2012-11-09 被処理基体の処理方法 WO2013111420A1 (ja)

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