JP6529956B2 - 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、半導体装置は高集積化の傾向にあり、それに伴って電極間や配線間が微細化される。このため、それら構成間において電気的容量が大きくなってきている。
一般的に電気的容量が大きくなるに伴いリーク電流が増加することが知られているが、半導体装置の使用効率の問題から、リーク電流の増加は望ましくない。そのため、例えば電極においては、その周囲に絶縁物で構成される側壁を設けてリーク耐性を向上させ、リーク電流の発生を抑制するよう構成している。
ところで、側壁を形成する際のエッチング処理では、側壁が過度にエッチングされることがある。過度にエッチングされて側壁が薄くなるとリーク電流が増加する恐れがある。これに対する対策の一例として、特許文献１に記載のように、側壁中に炭素を混入させてエッチング耐性を向上させる技術が存在する。ところが、炭素の添加は誘電率の増加に結びつくため、リーク電流を増加させてしまうという問題がある。
そこで本発明は、リーク電流耐性およびエッチング耐性の高い電極側壁を形成可能な技術を提供することを目的とする。
特開２０１１−２３８８９４
上記課題を解決するために、ゲート電極と、前記ゲート電極の側面に、側壁の一部として構成される絶縁膜を有する基板をチャンバ内に構成された処理空間に搬入する工程と、前記処理空間に炭素含有ガスを供給し、前記絶縁膜の表面に、炭窒成分を含む耐エッチング膜を形成する工程とを有する技術を提供する。
本発明に係る技術によれば、リーク耐性およびエッチング耐性の高い電極側壁を形成可能な技術を提供することができる。
デバイス構造を説明する説明図である。 デバイス構造を説明する説明図である。 基板処理装置を説明する説明図である。 基板処理装置の供給系を説明する説明図である。 基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。 基板の処理フローを説明する説明図である。 基板処理装置の供給系を説明する説明図である。 基板の処理フローを説明する説明図である。 基板処理装置を説明する説明図である。
（第一の実施形態）
以下に本発明の第一の実施形態について説明する。
最初に図１を用いて本実施形態で処理する基板１００の状態について説明する。基板１００上には、ゲート電極１０１が形成されている。ゲート電極１０１は、窒化チタン（ＴｉＮ）膜やタングステン（Ｗ）膜で構成される。ゲート電極の周囲には、側壁として構成される絶縁膜１０２が形成されている。絶縁膜１０２は、窒素含有シリコン層であり、例えばシリコン窒化（ＳｉＮ）膜で構成されている。
絶縁膜１０２は炭素成分を含まないよう構成される。従って、炭素が添加されていないシリコン窒化膜であるとして、窒素含有シリコン層を炭素無添加窒素含有シリコン層とも呼ぶ。炭素が添加されていないので、リーク電流の増加を抑制することができる。
続いて、図２を用いて本実施形態で形成する炭窒素含有シリコン層を説明する。後述する炭窒素含有シリコン層形成工程にて、窒素含有シリコン層である絶縁膜１０２表面に、炭窒素含有シリコン層である耐エッチング膜１０３を形成する。耐エッチング膜１０３は側壁の一部として構成される。
耐エッチング膜１０３は、後述するように炭素成分を含有するため、エッチング耐性の高い膜である。一方、炭素成分を含有すると、前述のようにリーク電流の増加につながるので、ゲート電極１０１に接触しない状態で形成される。このような性質であるので、耐エッチング膜１０３は、エッチングガスと接触する部分であり且つゲート電極とは接触しない部分である場所に形成される。具体的には、耐エッチング膜１０３はゲート電極１０１から見て絶縁膜１０２の外周に形成される。なお、炭窒素含有シリコン層は炭素添加窒素含有シリコン層とも呼ぶ。
続いて、図３、図４を用いて、本実施形態にて耐エッチング膜１０３を形成する基板処理装置２００を説明する。
＜基板処理装置＞
基板処理装置２００を構成するチャンバ２０２は、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ウエハ等の基板１００を処理する処理空間２０１と、基板１００を処理空間２０１に搬送する際に基板１００が通過する搬送空間２０３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２０４が設けられる。
下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ２０５に隣接した基板搬入出口２０６が設けられており、基板１００は基板搬入出口２０６を介して図示しない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。
処理空間２０１内には、基板１００を支持する基板支持部２１０が設けられている。基板支持部２１０は、基板１００を載置する載置面２１１と、載置面２１１を表面に持つ載置台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、通電具合を制御するヒータ制御部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及び支持台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。なお、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２０６に対向する位置（ウエハ搬送位置、ウエハ搬送ポジション）まで下降し、基板１００の処理時には、図７で示されるように、基板１００が処理空間２０１内の処理位置（ウエハ処理位置、ウエハ処理ポジション）となるまで上昇する。
処理空間２０１の上部（上流側）には、ガス分散機構としてのシャワーヘッド２３０が設けられている。シャワーヘッド２３０の蓋２３１には第一分散機構２４１が挿入される貫通孔２３１ａが設けられる。第一分散機構２４１は、シャワーヘッド内に挿入される先端部２４１ａと、蓋２３１に固定されるフランジ２４１ｂを有する。先端部２４１ａは柱状であり、例えば円柱状に構成される。円柱の側面には分散孔が設けられている。後述するガス供給部（供給系）から供給されるガスは、先端部２４１ａを介してバッファ空間２３２に供給される。
シャワーヘッド２３０は、ガスを分散させるための第二分散機構としての分散板２３４を備えている。この分散板２３４の上流側がバッファ空間２３２であり、下流側が処理空間２０１である。分散板２３４には、複数の貫通孔２３４ａが設けられている。分散板２３４は、基板載置面２１１と対向するように配置されている。
上部容器２０２ａはフランジを有し、フランジ上に支持ブロック２３３が載置され、固定される。支持ブロック２３３はフランジを有し、フランジ上には分散板２３４が載置され、固定される。
（供給系）
シャワーヘッド２３０の蓋２３１に設けられたガス導入孔２３１ａには、第一分散機構２４１が装入される。第一分散機構２４１には、共通ガス供給管２４２が接続されている。第一分散機構２４１にはフランジが設けられ、ねじ等によって、蓋２３１や共通ガス供給管２４２のフランジに固定される。
第一分散機構２４１と共通ガス供給管２４２は、管の内部で連通しており、共通ガス供給管２４２から供給されるガスは、第一分散機構２４１、ガス導入孔２３１ａを介してシャワーヘッド２３０内に供給される。共通ガス供給管２４２には、第一ガス供給管２４３ａが接続されている。
（第一ガス供給系）
第一ガス供給管２４３ａ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。
第一ガス供給管２４３ａから、第一元素を含有するガス（以下「第一元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄ、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。
第一元素含有ガスは、改質ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えば炭素（Ｃ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えば炭素含有ガスである。具体的には、炭素含有ガスとして、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガスが用いられる。
第一ガス供給管２４３ａのバルブ２４３ｄよりも下流側には、第一不活性ガス供給管２４６ａの下流端が接続されている。第一不活性ガス供給管２４６ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４６ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４６ｃ、及びバルブ２４６ｄが設けられている。不活性ガスはキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
ここで、不活性ガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガスである。なお、不活性ガスとして、Ｎ２ガスのほか、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスを用いることができる。
主に、第一ガス供給管２４３ａ、マスフローコントローラ２４３ｃ、バルブ２４３ｄにより、第一ガス供給系２４３が構成される。第一ガス供給系２４３は第一ガス供給部とも呼ぶ。
また、主に、第一不活性ガス供給管２４６ａ、マスフローコントローラ２４６ｃ及びバルブ２４６ｄにより第一不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４６ｂ、第一ガス供給管２４３ａを、第一不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
更には、第一ガス供給源２４３ｂ、第一不活性ガス供給系を、第一ガス供給系２４３に含めて考えてもよい。
（排気部）
チャンバ２０２の雰囲気を排気する排気系は、チャンバ２０２に接続された複数の排気管を有する。具体的には、搬送空間２０３と連通する排気管２６１と、処理空間２０１と連通される排気管２６２とを有する。また、各排気管の下流側には、排気管２６４が接続される。
排気管２６１は、搬送空間２０３の側方に設けられる。排気管２６１には、ＴＭＰ（Ｔｕｒｂｏ Ｍｏｒｅｃｕｌａｒ Ｐｕｍｐ）２６５とバルブ２６６が設けられる。ＴＭＰ２６５とバルブ２６６の協働により、搬送空間２０３の雰囲気が制御される。
排気管２６２は、処理空間２０１の側方に設けられる。排気管２６２には、処理空間２０１内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２７６が設けられる。ＡＰＣ２７６は後述するコントローラ２８０からの指示に応じて排気管２６２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２６２においてＡＰＣ２７６の上流側にはバルブ２７５が設けられる。排気管２６２とバルブ２７５、ＡＰＣ２７６をまとめて処理空間排気部と呼ぶ。
排気管２６４には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２６７が設けられる。図示のように、排気管２６４には、その上流側から排気管２６２、排気管２６１が接続され、さらにそれらの下流にＤＰ２７８が設けられる。ＤＰ２７８は、排気管２６２、排気管２６１のそれぞれを介して処理空間２０１および搬送空間２０３のそれぞれの雰囲気を排気する。
（コントローラ）
次に、図５を用いてコントローラ２８０の詳細を説明する。基板処理装置１０は、基板処理装置１０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の概略を図５に示す。制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２８０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２８０ｂ、記憶部としての記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、内部バス２８０ｆを介して、ＣＰＵ２８０ａとデータ交換可能なように構成されている。基板処理装置１０内のデータの送受信は、ＣＰＵ２８０ａの一つの機能でもある送受信指示部２８０ｅの指示により行われる。
コントローラ２８０には、例えばタッチパネル等で構成された入出力装置２８１や、外部記憶装置２８２が接続可能に構成されている。更に、上位装置２７０にネットワークを介して接続される送受信部２８３が設けられる。
記憶装置２８０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２８０ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ、後述するテーブル等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることが出来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。また、ＲＡＭ２８０ｂは、ＣＰＵ２８０ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、ゲートバルブ２０５、昇降機構２１８、ヒータ２１３等、基板処理装置２００の各構成に接続されている。
ＣＰＵ２８０ａは、記憶装置２８０ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２８１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２８０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２８０ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ２０５の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、各ポンプのオンオフ制御、マスフローコントローラの流量調整動作、バルブ等を制御可能に構成されている。プロセスレシピとしては、各基板に対応したレシピが記録される。これらのレシピは、上位装置等からそれぞれの基板を処理する指示を受信すると、読み出すよう構成される。
なお、コントローラ２８０は、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）２８２を用いてコンピュータにプログラムをインストールすること等により、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。なお、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、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良い。なお、記憶装置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。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。
＜基板処理方法＞
続いて図６を用いて、基板処理装置に搬入された基板１００の絶縁膜１０２上に、耐エッチング膜１０３を形成する方法について説明する。なお、搬入された基板１００は図１の状態である。
以下、第一の処理ガスとして炭素含有ガスであるプロピレンガスを用いて、耐エッチング膜１０３を形成する例について説明する。
（基板搬入・載置工程Ｓ１０２）
基板処理装置２００では基板載置台２１２を基板１００の搬送位置（搬送ポジション）まで下降させる。続いて、ゲートバルブ２０５を開いて搬送空間２０３を移載室（図示せず）と連通させる。そして、この移載室からウエハ移載機（図示せず）を用いて基板１００を搬送空間２０３に搬入し、基板載置台２１２上に基板１００を移載する。
チャンバ２０２内に基板１００を搬入したら、ウエハ移載機をチャンバ２０２の外へ退避させ、ゲートバルブ２０５を閉じてチャンバ２０２内を密閉する。その後、基板載置台２１２を上昇させ、前述した処理空間２０１内の処理位置（基板処理ポジション）まで基板１００を上昇させる。
基板１００が搬送空間２０３に搬入された後、処理空間２０１内の処理位置まで上昇すると、バルブ２６６を閉とする。これにより、搬送空間２０３とＴＭＰ２６５の間が遮断され、ＴＭＰ２６５による搬送空間２０３の排気が終了する。一方、バルブ２７５を開き、処理空間２０１とＡＰＣ２７６の間を連通させる。ＡＰＣ２７６は、排気管２６２のコンダクタンスを調整することで、ＤＰ２６７による処理空間２０１の排気流量を制御し、処理空間２０１を所定の圧力（例えば１０−5〜１０−1Ｐａの高真空）に維持する。
また、基板１００を基板載置台２１２の上に載置する際は、基板載置台２１２の内部に埋め込まれたヒータ２１３に電力を供給し、基板１００の表面が所定の温度となるよう制御される。基板１００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７００℃以下である。この際、ヒータ２１３の温度は、温度センサにより検出された温度情報に基づいてコントローラ２８０が制御値を抽出し、温度制御部２２０によってヒータ２１３への通電具合を制御することによって調整される。
（炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４）
続いて炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４を行う。
炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４では第一ガス供給系からチャンバ２０２に、炭素含有ガスであるプロピレンを供給する。プロピレンはプラズマ生成部２４３ｅを介して供給されるため、基板１００にはプラズマ状態のプロピレンが供給される。
プロピレンはプラズマ状態とされることで水素成分と炭素成分とに分離される。そのうちの炭素成分が、窒化シリコン層表層に供給され、表層中の窒素およびシリコンと結合することで、図２に記載のように、炭窒素含有シリコン層で構成される耐エッチング膜１０３が形成される。
耐エッチング膜１０３は炭素を含有するものであるので、エッチング耐性を向上させることができる。従って、耐エッチング膜１０３のエッチング耐性は、炭素成分が存在しない、あるいは耐エッチング膜よりも炭素成分の含有率が少ないシリコン窒化膜１０２よりも高くなる。
炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４では、処理空間２０１の圧力を１００Ｐａ〜１０００Ｐａ、基板１００の温度を１５０℃〜４００℃とすると共に、炭素含有ガスの流量を１０００ｓｃｃｍ〜３０００ｓｃｃｍとする。所定時間経過し、所望の膜厚の炭窒素含有シリコン層を形成したら、プロピレンの供給を停止する。
絶縁膜１０２の膜厚は、少なくとも３ｎｍから４ｎｍを確保できるよう、耐エッチング膜１０３の厚さを調整することが望ましい。この膜厚は、量子力学上、リーク電流が漏洩しない厚みである。また耐エッチング膜１０３は、絶縁膜１０２よりも薄くなるよう構成される。薄くすることで、絶縁膜１０２間の幅１０４を確保することができるので、隣接する電極間の距離が短くなったとしても、絶縁性を確保することができる。
（基板搬出工程Ｓ１０６）
炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４が終了したら、基板搬出工程Ｓ１０６を実施する。基板搬出工程Ｓ１０６では、基板搬入・載置工程Ｓ１０２と逆の手順を行い、基板１００を搬出する。
このように、絶縁膜１０２の外周に耐エッチング膜１０３を形成することで、リーク電流が抑制され、且つエッチング耐性を有する膜を形成することができる。
（第２の実施形態）
続いて図７、図８を用いて第２の実施形態を説明する。
図７は第２の実施形態におけるガス供給部を示し、図８は第２の実施形態における基板処理フローを示す。第一の実施形態と相違する点は、第二ガス供給系と第三ガス供給系を有する点、窒素含有ガス供給工程を有する点である。
続いて具体的内容について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略する。
（第二ガス供給系）
第二ガス供給系は、第二ガス供給部と呼ぶ。
第二ガス供給管２４４ａには、上流方向から順に、第二ガス供給源２４４ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４４ｃ、及びバルブ２４４ｄが設けられている。
第二ガス供給管２４４ａからは、第二元素を含有するガス（以下「第二元素含有ガス」）が、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄ、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。
第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。第二元素含有ガスは、炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４で形成した耐エッチング膜１０３に含まれる不純物を除去する性質を有する。第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素は、窒素含有ガスであって、例えばアンモニア（ＮＨ３）である。
主に、第二ガス供給管２４４ａ、マスフローコントローラ２４４ｃ、バルブ２４４ｄにより、第二ガス供給系２４４が構成される。
また、第二ガス供給管２４４ａのバルブ２４４ｄよりも下流側には、第二不活性ガス供給管２４７ａの下流端が接続されている。第二不活性ガス供給管２４７ａには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２４７ｂ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）２４７ｃ、及びバルブ２４７ｄが設けられている。
第二不活性ガス供給管２４７ａからは、不活性ガスが、マスフローコントローラ２４７ｃ、バルブ２４７ｄ、第二ガス供給管２４７ａを介して、シャワーヘッド２３０内に供給される。不活性ガスは、第二の拡散防止膜形成工程（Ｓ１０４）ではキャリアガス或いは希釈ガスとして作用する。
主に、第二不活性ガス供給管２４７ａ、マスフローコントローラ２４７ｃ及びバルブ２４７ｄにより第二不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２４７ｂを第二不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。
更には、第二ガス供給源２４７ｂ、第二不活性ガス供給系を、第二ガス供給系２４４に含めて考えてもよい。
（第三ガス供給系）
第三ガス供給系は、第三ガス供給部と呼ぶ。
第三ガス供給管２４５ａには、上流方向から順に、第三ガス供給源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。
第三ガス供給管２４５ａから、パージガスとしての不活性ガスが、マスフローコントローラ２４５ｃ、バルブ２４５ｄ、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。
不活性ガス供給源２４５ｂから供給される不活性ガスは、基板処理工程では、チャンバ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。
主に、第三ガス供給管２４５ａ、マスフローコントローラ２４５ｃ及びバルブ２４５ｄにより第三ガス供給系が構成される。なお、第三ガス供給源２４５ｂを第三ガス供給系に含めて考えてもよい。
（窒素含有ガス供給工程Ｓ１０５）
続いて、窒素含有ガス供給工程Ｓ１０５を説明する。窒素含有ガス供給工程Ｓ１０５は第１の実施形態における炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４の後に行う。
炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４の後、第三ガス供給系２４５から不活性ガスを処理空間２０１に供給し、処理空間２０１中の炭素含有ガス雰囲気を排気する。
炭素含有ガス雰囲気を排気した後、第二ガス供給系２４４から処理空間２０１にアンモニアガスを供給する。アンモニアガスは例えばリモートプラズマ部２４４ｅでプラズマ状態とされ、水素成分と窒素成分とに分解された状態で処理空間２０１に供給される。
ここで、炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４の後に窒素含有ガス供給工程Ｓ１０５を実施する理由を説明する。処理空間２０１を構成する壁や基板載置台等の部品が石英製の場合、石英がプラズマによってアタックされ、酸素成分が析出されることがある。また、基板を入れ替える際のパージガスに酸素成分が含まれることがある。この場合、炭素含有膜である耐エッチング膜１０３の表面と酸素成分が反応し、耐エッチング膜１０３表面に酸素成分を含む炭窒素含有シリコン層が形成される。酸素成分は耐エッチング膜１０３にとって不純物であり、酸素成分を含む炭窒素含有シリコン層は耐エッチング性能を低下させることが考えられる。
そこで本実施形態においては、窒素含有ガスを供給して酸素成分を含む炭素含有シリコン層と反応させて、窒素成分と酸素成分を置換する。具体的には、酸素成分と窒素成分を反応させてＮＯガスにすると共に、酸素の結合が切断された箇所に窒素を結合させる。このようにすることで、酸素含有時よりも炭素含有層表面の窒素濃度を向上させ、耐エッチング性能を向上させることができる。
（第３の実施形態）
続いて第３の実施形態を説明する。
第３の実施形態は、図３に記載の基板処理装置２００の構造において、主に処理空間２０１に直接プラズマを生成可能な構造が追加された点で異なる。具体的には、図９に記載の基板処理装置２００’に記載のように、プラズマ生成部２５０と、基板載置台２１２に接続されるアース等の構成が追加された。
プラズマ生成部２５０は、電源２５１と整合器２５２を主に有する。電源２５１は、整合器と異なる側がアースに接続される。電源２５１は、整合器２５２を介して分散板２３４に電気的に接続される。分散板２３４は、上部容器２０２ａと絶縁物２５３を介して隣接し、蓋２３１とは絶縁物２５４を介して隣接するよう構成される。即ち、分散板２３４は、蓋２３１と上部容器２０２ａに対して電気的に絶縁されている。
処理空間２０１中にプラズマを生成する際は、電源２５１から電力を供給し、処理空間２０１中に供給されたガスをプラズマ状態とする。
プラズマ状態とされるガスは、例えば炭素含有ガス供給工程Ｓ１０４にて供給される炭素含有ガスである。基板１００上でエネルギーの高いプラズマを生成することで、炭素成分を密な状態として絶縁膜１０２上に耐エッチング膜１０３を形成することができる。
また、一般的に知られているように、プロピレン等の炭素含有ガスは石英に付着しやすい性質を有している。そのため、プラズマ生成部と基板との距離が遠いと、プロピレン等のガスは途中の石英部品に付着してしまうため、基板１００への到達効率が悪くなるという問題がある。即ち、炭素含有ガスの使用効率が悪くなる。
これに対して本実施形態のように基板１００の近傍でプラズマを生成することで、プロピレンを確実に基板１００に到達させることが可能となり、炭素含有ガスの使用効率を高くすることができる。
尚、上記実施形態においては塩素含有ガスとしてプロピレンガスを用いて説明したが、それに限るものではなく、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスやエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス等を用いてもよい。
（主な効果）
以上の実施形態に伴う主な効果を以下に記す。
（ａ）電極周囲のシリコン窒化膜表面に炭素含有シリコン窒化膜を形成することが可能であるので、リーク電流抑制と耐エッチング性能の向上を同時に達成することが可能となる。
（ｂ）炭素含有シリコン窒化膜を形成した後、窒化処理を行うので、より窒素密度を高くし、エッチング耐性を向上させることができる。
１００・・・基板
１０１・・・ゲート電極
１０２・・・絶縁膜
１０３・・・耐エッチング膜
２００・・・基板処理装置
２０１・・・処理空間
２０２・・・チャンバ

Claims (6)

  1. ゲート電極と、前記ゲート電極の側面に、側壁の一部として構成される絶縁膜を有する基板をチャンバ内に構成された処理空間に搬入する工程と、
    前記処理空間に炭素含有ガスを供給し、前記絶縁膜の表面に、炭窒成分を含む耐エッチング膜を形成する工程と、
    前記耐エッチング膜を形成する工程の後に、前記処理空間に窒素含有ガスを供給して前記耐エッチング膜に含まれる酸素成分を窒素成分に置換する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  2. 前記耐エッチング膜の炭素含有率は、前記絶縁膜よりも高くなるよう構成される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記耐エッチング膜を形成する工程では、
    前記炭素含有ガスをプラズマ状態として、前記絶縁膜表面に前記炭素含有ガスの炭素成分を供給する
    請求項１または請求項２のうち、いずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記炭素含有ガスをプラズマ状態とする際は、前記処理空間でプラズマ状態とされる請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. ゲート電極と、前記ゲート電極の側面に、側壁の一部として構成される絶縁膜とを有する基板を処理するチャンバと、
    前記チャンバに連通し、前記絶縁膜の表面に、耐エッチング膜を形成するよう、前記チャンバ内に構成された処理空間に少なくとも炭素含有ガスを供給し、その後前記耐エッチング膜に含まれる酸素成分を窒素成分に置換するよう前記処理空間に窒素含有ガスを供給するガス供給部と、
    を有する基板処理装置。
  6. ゲート電極と、前記ゲート電極の側面に、側壁の一部として構成される絶縁膜を有する基板をチャンバ内に構成された処理空間に搬入する処理と、
    前記処理空間に炭素含有ガスを供給し、前記絶縁膜の表面に、耐エッチング膜を形成する処理と、
    前記耐エッチング膜を形成する処理の後に、前記処理空間に窒素含有ガスを供給して前記耐エッチング膜に含まれる酸素成分を窒素成分に置換する処理と、
    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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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7175162B2 (ja) * 2018-11-05 2022-11-18 東京エレクトロン株式会社 被処理体のプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
US20210317574A1 (en) * 2020-04-14 2021-10-14 Wonik Ips Co., Ltd. Substrate processing apparatus

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05136163A (ja) * 1991-11-11 1993-06-01 Yamaha Corp 電界効果トランジスタの製法
US5756391A (en) * 1995-03-24 1998-05-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Anti-oxidation layer formation by carbon incorporation
JPH10326837A (ja) * 1997-03-25 1998-12-08 Toshiba Corp 半導体集積回路装置の製造方法、半導体集積回路装置、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法
US5935873A (en) * 1997-09-29 1999-08-10 Siemens Aktiengesellschaft Deposition of carbon into nitride layer for improved selectivity of oxide to nitride etchrate for self aligned contact etching
JPH11317450A (ja) * 1998-05-06 1999-11-16 Sony Corp 半導体装置の製造方法
JP4049214B2 (ja) * 2001-08-30 2008-02-20 東京エレクトロン株式会社 絶縁膜の形成方法及び絶縁膜の形成装置
JP3988982B2 (ja) * 2001-12-07 2007-10-10 株式会社アルバック ＳｉＣＮ薄膜の形成方法
JP2004134687A (ja) * 2002-10-15 2004-04-30 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2005268699A (ja) 2004-03-22 2005-09-29 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
JP2006165081A (ja) 2004-12-03 2006-06-22 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法および半導体装置
US7303962B2 (en) * 2005-11-16 2007-12-04 United Microelectronics Corp. Fabricating method of CMOS and MOS device
JP4434149B2 (ja) 2006-01-16 2010-03-17 東京エレクトロン株式会社 成膜方法、成膜装置及び記憶媒体
US8252653B2 (en) * 2008-10-21 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Method of forming a non-volatile memory having a silicon nitride charge trap layer
CN101937866B (zh) * 2009-07-03 2012-07-11 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 金属布线的制作方法
JP5654862B2 (ja) 2010-04-12 2015-01-14 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置
US20130217241A1 (en) * 2011-09-09 2013-08-22 Applied Materials, Inc. Treatments for decreasing etch rates after flowable deposition of silicon-carbon-and-nitrogen-containing layers
JP5806612B2 (ja) * 2011-12-27 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 シリコン酸炭窒化膜の形成方法
US20130189841A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Applied Materials, Inc. Engineering dielectric films for cmp stop
JP5936507B2 (ja) * 2012-09-27 2016-06-22 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置の製造方法
JP5886381B2 (ja) * 2014-07-23 2016-03-16 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラムおよび記録媒体
US9455200B2 (en) * 2014-08-11 2016-09-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for semiconductor device fabrication
JP2016178224A (ja) * 2015-03-20 2016-10-06 東京エレクトロン株式会社 シリコン窒化膜の形成方法、および、シリコン窒化膜の形成装置

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