(57)【要約】  チャンバー内に表面にパターン状のシリコン酸化膜が形成された被処理体を収容し、チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを供給して、これらとシリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去してエッチングするにあたり、チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスの他に希釈ガスを供給し、その量を調整して、チャンバー内の圧力を、エッチング残りが存在せず、かつ垂直性の高いエッチング形状となるように調整する。
2013175872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に表面にパターン状のシリコン酸化膜が形成された被処理体を収容し、前記チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを供給して、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去してエッチングするガス処理方法であって、
前記チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスの他に希釈ガスを供給し、前記希釈ガスの量を調整して、前記チャンバー内の圧力を、エッチング残りが存在せず、かつ垂直性の高いエッチング形状となるように調整する、ガス処理方法。
【請求項２】
前記反応させる処理の処理温度を４０℃以下、前記チャンバー内の圧力を２００ｍＴｏｒｒ以上とする、請求項１に記載のガス処理方法。
【請求項３】
前記反応させる処理の処理温度を３５℃以下とする、請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項４】
ＨＦガスの分圧を５〜５０ｍＴｏｒｒ、ＮＨ３ガスの分圧を５〜５０ｍＴｏｒｒ、希釈ガスの分圧を２００ｍＴｏｒｒ以上とする、請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項５】
前記チャンバー内の圧力を３００ｍＴｏｒｒ以上とする、請求項２に記載のガス処理方法。
【請求項６】
シャロートレンチアイソレーション構造のパターン状の熱酸化膜をエッチングするものである、請求項１に記載のガス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガスを用いて化学的酸化物除去処理を行うガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体デバイスの製造過程で、ドライエッチングやウエットエッチングに代わる微細化エッチングが可能な方法として、化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれる手法が注目されている。【０００３】
ＣＯＲとしては、真空に保持されたチャンバー内で、被処理体である半導体ウエハの表面に存在するシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）に、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを吸着させ、これらをシリコン酸化膜と反応させてフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６；ＡＦＳ）を生成させ、次工程で加熱によりこのフルオロケイ酸アンモニウムを昇華させることにより、シリコン酸化膜をエッチングするプロセスが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。【０００４】
上記のようにシリコン酸化膜をエッチングする場合、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスの混合ガスとシリコン酸化膜とを反応させる際には、チャンバー内の圧力を１０〜１００ｍＴｏｒｒ（１．３３〜１３．３Ｐａ）、半導体ウエハの温度を３０〜４０℃、全ガスの流量を１００〜２００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）とする条件が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−  ３９１８５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６００００号公報
【発明の概要】
【０００６】
ところで、ウエハ表面のパターン状のシリコン酸化膜をエッチングする場合、パターンの微細化とともにパターン底面でのエッチレートが減少し、パターン底面でシリコン酸化膜が残存してしまうという不都合が発生する。このようなエッチング残りが発生した場合には、通常処理の温度を上昇させてエッチングレートを上昇させるが、温度を上昇させた場合にはエッチング形状がテーパー状となってしまう。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスの混合ガスによりパターン状のシリコン酸化膜をエッチングする場合に、パターン底面でのエッチング残りが生じず、かつ垂直性の高いエッチングを行うことができるガス処理方法を提供することにある。
【０００８】
本発明者は、パターン状のシリコン酸化膜が形成された被処理体を反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスで処理し、反応ガスとシリコン酸化膜との反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去してエッチングするにあたり、これら反応ガスに加える希釈ガスの量を調整してチャンバー内の圧力を高くすることにより、エッチング残りが存在せず、かつ垂直性の高いエッチング形状が得られることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明によれば、チャンバー内に表面にパターン状のシリコン酸化膜が形成された被処理体を収容し、前記チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスを供給して、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させる処理を行い、その後、この反応により生成した反応生成物を加熱して分解除去してエッチングするガス処理方法であって、前記チャンバー内に反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスの他に希釈ガスを供給し、前記希釈ガスの量を調整して、前記チャンバー内の圧力を、エッチング残りが存在せず、かつ垂直性の高いエッチング形状となるように調整するガス処理方法が提供される。
【００１０】
本発明において、前記反応させる処理の処理温度を４０℃以下、前記チャンバー内の圧力を２００ｍＴｏｒｒ以上とすることが好ましい。前記反応させる処理の処理温度を３５℃以下とすることがより好ましい。
【００１１】
ＨＦガスの分圧を５〜５０ｍＴｏｒｒ、ＮＨ３ガスの分圧を５〜５０ｍＴｏｒｒ、希釈ガスの分圧を２００ｍＴｏｒｒ以上とすることが好ましい。
【００１２】
また、前記チャンバー内の圧力を３００ｍＴｏｒｒ以上とすることが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明のガス処理は、シャロートレンチアイソレーション構造のパターン状の熱酸化膜のエッチングに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る処理システムの概略構成を示す平面図である。
【図２】図１の処理システムに搭載されたＰＨＴ処理装置を示す断面図である。
【図３】図１の処理システムに搭載されたＣＯＲ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に適用される被処理体（ウエハ）の構造を示す断面図である。
【図５】５０ｎｍ以下のパターンに対し、従来の条件でＣＯＲ処理を行った後に熱処理してエッチングしたときのパターンの状態を示す模式図である。
【図６】図５に対し、温度を上昇させた条件でＣＯＲ処理を行った後に熱処理してエッチングしたときのパターンの状態を示す模式図である。
【図７】圧力を１０〜１００ｍＴｏｒｒとした従来条件でＣＯＲ処理を行った後に加熱処理を行った場合のパターン状態を示す模式図である。
【図８】圧力を２００ｍＴｏｒｒ以上とした高圧力条件でＣＯＲ処理を行った後に加熱処理を行った場合のパターン状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るガス処理方法を実施するための処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＰＨＴ（Ｐｏｓｔ  Ｈｅａｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行なうＰＨＴ処理装置（ＰＨＴ）４と、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置（ＣＯＲ）５とを備えている。ロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５は、この順に一直線上に並べて設けられている。
【００１６】
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、この載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。
【００１７】
搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動、または昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。
【００１８】
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。
【００１９】
第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックがＰＨＴ処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりＣＯＲ処理装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４、およびＣＯＲ処理装置５間で搬送することが可能となっている。
【００２０】
ＰＨＴ処理装置４は、図２に示すように、真空引き可能なチャンバー２０と、その中でウエハＷを載置する載置台２３を有し、載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりＣＯＲ処理が施された後のウエハＷを加熱してＣＯＲ処理により生成した反応生成物を気化（昇華）させるＰＨＴ処理を行なう。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のＣＯＲ処理装置５側にはＣＯＲ処理装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。さらに、チャンバー２０に例えば窒素ガス（Ｎ２）などの不活性ガスを供給するガス供給路２５を備えたガス供給機構２６、およびチャンバー２０内を排気する排気路２７を備えた排気機構２８が備えられている。ガス供給路２５は、窒素ガス供給源３０に接続されている。そして、ガス供給路２５には、流路の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁３１が介設されている。排気機構２８の排気路２７には、開閉弁３２および真空ポンプ３３が設けられている。
【００２１】
ＣＯＲ処理装置５は、図３に示すように、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部には、ウエハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４２が設けられている。また、ＣＯＲ処理装置５には、チャンバー４０にＨＦガスおよびＮＨ３ガス等を供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４が設けられている。
【００２２】
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により封止されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。
【００２３】
側壁部５１ａには、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０に対してウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００２４】
蓋部５２は、外側を構成する蓋部材５５と、蓋部材５５の内側に嵌め込まれ、載置台４２に臨むように設けられたシャワーヘッド５６とを有している。シャワーヘッド５６は円筒状をなす側壁５７ａと上部壁５７ｂとを有する本体５７と、本体５７の底部に設けられたシャワープレート５８とを有している。本体５７とシャワープレート５８とで形成される空間には、シャワープレート５８と平行にプレート５９が設けられており、本体５７の上部壁５７ｂとプレート５９との間は第１の空間６０ａとなっており、プレート５９とシャワープレート５８との間は第２の空間６０ｂとなっている。
【００２５】
第１の空間６０ａには、ガス供給機構４３の第１のガス供給配管７１が挿入されており、第１の空間６０ａに繋がる複数のガス通路６１がプレート５９からシャワープレート５８に延びている。このガス通路６１は、シャワープレート５８に形成された複数の第１のガス吐出孔６２に繋がっている。一方、第２の空間６０ｂには、ガス供給機構の第２のガス供給配管７２が挿入されており、この第２の空間６０ｂには、シャワープレート５８に形成された複数の第２のガス吐出孔６３が繋がっている。
【００２６】
そして、第１のガス供給配管７１から第１の空間６０ａに供給されたガスがガス通路６１および第１のガス吐出孔６２を経てチャンバー４０内へ吐出される。また、第２のガス供給配管７２から第２の空間６０ｂに供給されたガスが第２のガス吐出孔６３から吐出される。
【００２７】
載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部５１ｂに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器６５が設けられている。温度調節器６５は、例えば温度調節用媒体（例えば水など）が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台４２の温度が調節され、載置台４２上のウエハＷの温度制御がなされる。
【００２８】
ガス供給機構４３は、上述した第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２を有しており、さらにこれら第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源７３およびＮＨ３ガス供給源７４を有している。また、第１のガス供給配管７１には第３のガス供給配管７５が接続され、第２のガス供給配管７２には第４のガス供給配管７６が接続されていて、これら第３のガス供給配管７５および第４のガス供給配管７６には、それぞれＡｒガス供給源７７およびＮ２ガス供給源７８が接続されている。第１〜第４のガス供給配管７１、７２、７５、７６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器７９が設けられている。流量制御器７９は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
【００２９】
そして、ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管７１、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出され、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、第２のガス供給配管７２および第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出される。
【００３０】
上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ３ガスは反応ガスであり、これらはシャワーヘッド５６から吐出されるまで混合されることなく、チャンバー４０内で初めて混合されるようになっている。ＡｒガスおよびＮ２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー４０内に、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスと、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスとを所定流量で導入してチャンバー４０内を所定圧力に維持しつつ、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスとウエハＷ上に形成された酸化膜（ＳｉＯ２）とを反応させ、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）を生成させる。
【００３１】
希釈ガスとしては、Ａｒガスのみ、またはＮ２ガスのみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いても、Ａｒガス、Ｎ２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。
【００３２】
排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。
【００３３】
チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。
【００３４】
ＣＯＲ処理装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。チャンバー４０を構成するＡｌ材は無垢のものであってもよいし、内面（チャンバー本体５１の内面、シャワーヘッド５６の下面など）に陽極酸化処理を施したものであってもよい。一方、載置台４２を構成するＡｌの表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが好ましい。
【００３５】
図１に示すように、処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０は、処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたコントローラを有している。コントローラには、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等が接続されている。また、コントローラには、処理システム１で実行される各種処理、例えばＣＯＲ処理装置５における処理ガスの供給やチャンバー４０内の排気などをコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部が接続されている。レシピは記憶部の中の適宜の記憶媒体に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部から呼び出してコントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。
【００３６】
次に、このような処理システム１を用いた本実施形態のガス処理方法について説明する。
本実施形態では、ウエハＷの表面に存在するパターン化されたシリコン酸化膜をエッチングする。例えば、図４に示すような、熱酸化膜２０２を有するシリコン基板２０１にシャロートレンチ２０３を形成し、シャロートレンチ２０３を、ＴＥＯＳを用いたＣＶＤによりシリコン酸化膜（ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜）２０４で埋めたシャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）構造のウエハＷを準備し、表面に残存しているパターン状の熱酸化膜２０２を処理システム１によりエッチングする。
【００３７】
最初に、図４に示す状態ウエハＷをキャリアＣ内に収納し、処理システム１に搬送する。処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
【００３８】
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ２２および５４を開いて、ピックをＣＯＲ処理装置５まで伸ばして載置台４２にウエハＷを載置する。
【００３９】
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ２２および５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態する。この状態で、温度調節器６５によって載置台４２上のウエハＷの温度を所定の目標値（例えば２０〜４０℃）に調節し、ガス供給機構４３から、ＨＦガスおよびＡｒガスを、第１のガス供給配管７１、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出し、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスを、第２のガス供給配管７２および第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出する。
【００４０】
これにより、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスは、シャワーヘッド５６内で混合することなくチャンバー４０内に供給され、チャンバー４０内の雰囲気はＨＦガスとＮＨ３ガスとを含む雰囲気となり、ウエハＷの表面に残存する熱酸化膜２０２が選択的にこれらと反応する。
【００４１】
すなわち、熱酸化膜２０２は、フッ化水素ガスの分子およびアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）や水等が生成され、ウエハＷの表面に保持された状態になる。
【００４２】
このような処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上の処理後のウエハＷを受け取り、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０内の載置台２３上に載置する。そして、ピックをロードロック室３に退避させ、ゲートバルブ２２、５４を閉じ、チャンバー２０内にＮ２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱する。これにより、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物が加熱されて気化し、除去される。
【００４３】
このように、ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理を行なうことにより、ドライ雰囲気で熱酸化膜２０２を除去することができ、ウォーターマーク等が生じない。また、プラズマレスでエッチングできるのでダメージの少ない処理が可能となる。さらに、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜に対して選択比の高いエッチングが可能である。さらにまた、ＣＯＲ処理は、所定時間経過後、エッチングが進まなくなるので、オーバーエッチをかけても反応が進まず、エンドポイント管理が不要となる。
【００４４】
ところで、ＣＯＲ処理は、従来、チャンバー内の圧力が１０〜１００ｍＴｏｒｒ（１．３３〜１３．３Ｐａ）、半導体ウエハの温度が２０〜４０℃、全ガスの流量が１００〜２００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）とする条件が採用されていたが、パターンの微細化とともにパターン底面でのエッチレートが減少し、パターン底面で酸化シリコン膜が残存してしまうという不都合が発生することがある。図５は、５０ｎｍ以下のパターンに対し、従来条件でＣＯＲ処理を行った後に熱処理してエッチングしたときのパターンの状態を示す図である。この図に示すように、エッチングによって得られたパターン２０５の底部に熱酸化膜のエッチング残り２０６が生じている。
【００４５】
このようなエッチング残りは、通常、処理の温度を上昇させてエッチングレートを上昇させることにより解消される。
【００４６】
しかし、温度を上昇させると、図６に示すように、エッチング残りは解消されるものの、エッチングの形状性が悪化してしまうことが判明した。
【００４７】
そこで、エッチング性とエッチングの形状性を両立すべく検討した。
その結果、温度および反応ガスの量を基本的に変化させず、圧力を上昇させることにより、エッチング性とエッチングの形状性を両立できることが見出された。
【００４８】
すなわち、温度が２０〜４０℃では、反応種（ＨＦおよびＮＨ３）は吸着しやすいため、熱酸化膜のパターンエッチングの際に、パターンの底部でエッチングが進みにくくなり、エッチング残りが発生する。これを防止するために温度を上昇させると、吸着よりも反応が支配的となるため、エッチング残りが生じずに熱酸化膜をエッチングすることができる。しかし、温度を上昇させることにより、ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜もエッチングされ、選択性の高いエッチングが困難となってエッチングの形状性（垂直性）が悪化してしまう。
【００４９】
これに対して、温度を上げずに圧力を上げた場合には、反応種の平均自由行程が短くなるため、反応種の移動が制限されて直進性が高くなり、パターン底部の熱酸化膜に有効に作用するとともにエッチングの垂直性がより高くなるのである。
【００５０】
このため、本実施形態では、チャンバー４０内の圧力を上昇させることにより、エッチング残りを解消するとともに、エッチングの形状性を良好なものとする。すなわち、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスの流量および処理温度を維持したまま、希釈ガスの量を増加させてチャンバー４０内の圧力を上昇させることにより、エッチング性およびエッチングの形状性を上昇させることができる。
【００５１】
具体的な条件としては、処理温度：４０℃以下、好ましくは３５℃以下、ＨＦガス流量：１０〜１００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）、ＮＨ３ガス流量：１０〜１００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）とし、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスのトータル流量を増加して、チャンバー４０内の圧力を２００ｍＴｏｒｒ（２６．７Ｐａ）以上とすることが好ましい。より好ましくは３００ｍＴｏｒｒ（４０．０Ｐａ）以上である。
【００５２】
このときの希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスのトータル流量は、５００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）以上であることが好ましく、８００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）以上であることがより好ましい。また、ＨＦガス分圧：５〜５０ｍＴｏｒｒ（０．６７〜６．７Ｐａ）、ＮＨ３ガス分圧：５〜５０ｍＴｏｒｒ（０．６７〜６．７Ｐａ）、希釈ガス分圧：２００ｍＴｏｒｒ（２６．７Ｐａ）以上であることが好ましい。
【００５３】
実際に、温度：４０℃以下、ＨＦガスの流量：１０〜１００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）、ＮＨ３ガスの流量：１０〜１００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）で固定し、圧力を変化させてＣＯＲ処理を行った。条件Ａは、圧力を１０〜１００ｍＴｏｒｒとした従来条件、条件Ｂは、圧力を２００ｍＴｏｒｒ以上とした高圧力条件である。その後、ＰＨＴ処理装置で熱処理を行って、反応生成物であるＡＦＳを除去した。
【００５４】
図７および図８は、これらの条件でエッチングを行った後のパターンの状態を示す模式図である。これらに示すように、パターン２０５の垂直性はいずれも良好であるが、従来条件である条件Ａでは、パターンサイズが５０ｎｍより大きいときには、パターン２０５の底部に丸みが形成される程度であるものの、パターンサイズが５０ｎｍより小さいときには、熱酸化膜のエッチング残り２０６が生じた。これに対し、条件Ｂではパターンサイズが５０ｎｍより小さくても熱酸化膜のエッチング残りが生じなかった。このことから、エッチング残りと形状性を両立するためには、高圧化が有効であることが確認された。
【００５５】
以上のように、本実施形態によれば、希釈ガスの量を調整して、チャンバー内の圧力を調整するので、エッチング残りが存在せず、かつ垂直性の高いエッチングを行うことができる。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、シャロートレンチアイソレーション構造の熱酸化膜のエッチングに本発明を適用したが、他の構造におけるシリコン酸化膜のエッチングにも適用できるし、熱酸化膜に限らず、他のシリコン酸化膜のエッチングに適用することも可能である。また、希釈ガスとしてＡｒガスおよびＮ２ガスを用いたが、Ａｒガスのみ、またはＮ２ガスのみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いても、Ａｒガス、Ｎ２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、被処理体を１枚ずつ連続的に搬送する例について示したが、２枚以上ずつ連続して搬送するものであってもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１；処理システム、２；搬入出部、３；ロードロック室、４；ＰＨＴ処理装置、５；ＣＯＲ処理装置、１１；第１ウエハ搬送機構、１７；第２ウエハ搬送機構、４０；チャンバー、４３；ガス供給機構、４４；排気機構、５６；シャワーヘッド、７３：ＨＦガス供給源、７４；ＮＨ３ガス供給源、７７；Ａｒガス供給源、７８；Ｎ２ガス供給源、８６ａ，８６ｂ：キャパシタンスマノメータ、９０；制御部、２０１；シリコン基板、２０２；熱酸化膜、２０３；シャロートレンチ、２０４；ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜、２０５；パターン、２０６；エッチング残り、Ｗ；半導体ウエハ
【図１】
2013175872.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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