(57)【要約】【課題】高い選択性、高い制御性、および高いスループットを兼ね備えたエッチング装置を実現する。【解決手段】処理室２１と、反応種の供給部と、真空紫外光照射用ランプ４３とを具備するエッチング装置を用意する。このエッチング装置では、ウェハ１３の表面に反応種を吸着させて反応生成物を形成する第１工程と、真空紫外光照射用ランプ４３によってウェハ１３の表面に真空紫外光を照射し、反応生成物を脱離させる第２工程と、脱離した反応生成物を排気する第３工程とを繰り返すことによりエッチングを行うことができるため、ウェハ１３の冷却などに要する時間を省略することができる。【選択図】図１
2015185594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内に設けられ、被処理体を戴置するステージと、
前記処理室にラジカルを供給するためのラジカル源と、
前記処理室を減圧するための真空ポンプと、
前記処理室の上部から、前記被処理体に近紫外光または真空紫外光を照射するランプと、
を有し、
前記処理室内に前記ラジカル源から前記ラジカルを供給し、前記被処理体の表面に前記ラジカルを吸着させることで、前記被処理体の表面に反応生成物を形成する第１工程と、
前記第１工程の後、前記ランプから前記被処理体の表面に近紫外光または真空紫外光を照射することで、前記反応生成物を前記被処理体から脱離させる第２工程と、
前記第２工程により脱離させた前記反応生成物を、前記真空ポンプを用いて前記処理室の外に排気する第３工程と、
を繰り返し行うことにより、前記被処理体をエッチングする、エッチング装置。
【請求項２】
処理室と、
前記処理室内に設けられ、被処理体を戴置するステージと、
前記処理室内にラジカルを形成するためのガスを導入するために用いられるガス供給部と、
前記処理室内にプラズマを生成するために前記処理室の外周部に設置されたコイルと、
前記処理室を減圧するための真空ポンプと、
前記処理室の上部から、前記被処理体に近紫外光または真空紫外光を照射するランプと、
を有するエッチング装置であって、
前記処理室内に前記ガス供給部から前記ガスを供給しながら前記コイルに電流を流して前記処理室内の所定の領域に前記プラズマを生成し、これにより生じた前記ラジカルを前記被処理体の表面に吸着させることで、前記被処理体の表面に反応生成物を形成する第１工程と、
前記第１工程の後、前記ランプから前記被処理体の表面に近紫外光または真空紫外光を照射することで、前記反応生成物を前記被処理体から脱離させる第２工程と、
前記第２工程により脱離させた前記反応生成物を、前記真空ポンプを用いて前記処理室の外に排気する第３工程と、
を繰り返し行うことにより、前記被処理体をエッチングする、エッチング装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエッチング装置において、
前記被処理体に吸着させる蒸気を前記処理室内に供給するために用いる蒸気供給部をさらに有し、
前記第１工程では、前記被処理体の表面に前記ラジカルおよび前記蒸気を吸着させることで、前記被処理体の表面に前記反応生成物を形成する、エッチング装置。
【請求項４】
請求項２に記載のエッチング装置において、
前記被処理体に吸着させる蒸気を前記処理室内に供給するために用いる蒸気供給部をさらに有し、
前記第１工程では、前記被処理体の表面に前記ラジカルおよび前記蒸気を吸着させることで、前記被処理体の表面に前記反応生成物を形成する、エッチング装置。
【請求項５】
請求項２に記載のエッチング装置において、
前記ステージと前記領域との間に、前記被処理体にイオンが入射することを防ぐための多孔プレートをさらに有する、エッチング装置。
【請求項６】
請求項１に記載のエッチング装置において、
前記ステージの温度を一定に保つための冷却装置をさらに有する、エッチング装置。
【請求項７】
請求項１に記載のエッチング装置において、
前記ステージは、前記処理室内において固定されている、エッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチング装置に関し、特に、吸着脱離方式により試料のエッチング処理を行うエッチング装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型化・高性能化は、それを構成する半導体デバイスの微細化・高集積化により進んできている。近年では、このようなデバイスの微細化・高集積化の進展に伴って、デバイス構造の高アスペクト比化が急速に進んでいる。
【０００３】
アスペクト比の高い微細パターンを作製する場合には、薬液を用いたウェット洗浄工程やウェット除去工程において、リンス液乾燥時の表面張力によるパターン倒壊が生じやすくなる。例えばＳｉの高アスペクト比パターンを用いた場合には、パターン間隔を狭くしていった際に倒壊が始まるパターン間隔の限界値が、アスペクト比の２乗に比例して大きくなることが知られている。したがって、微細化・高アスペクト比化の進展にしたがって、今後、ウェット洗浄・除去工程におけるパターン倒壊の問題が大きな課題になると予測される。
【０００４】
近年ではこれに対して、薬液を用いない洗浄・除去技術として、ガスまたはラジカルなどを用いた吸着脱離方式のエッチング装置が実用化されている。吸着脱離方式では、まずウェハを戴置した処理室内にガス、ラジカル、またはベーパ（蒸気）などのエッチャントを供給して除去対象膜の表面に吸着させた後、ウェハを加熱することで、エッチャントと除去対象膜が反応して生成した反応生成物を脱離させる。この吸着と脱離の工程を１サイクルとして、これを繰り返し必要回数行うことで、対象膜をエッチング除去する。
【０００５】
この手法では薬液を用いないので、除去工程におけるパターンの倒壊を防ぐことができる。また、吸着と脱離の１サイクルにおけるエッチング量が少なく一定であり、サイクルの繰り返し回数でエッチング量を制御するので、エッチング量の制御性が高い。また、汎用的なエッチング手法である反応性イオンエッチングと異なり、イオン衝撃を用いないため、下地材料との選択性が高いなどの利点がある。
【０００６】
吸着脱離方式を用いたエッチング装置については、特許文献１（米国特許出願公開２００４／０１８５６７０号公報）に、化学処理用チャンバと熱処理用チャンバを有し、ＨＦガスとＮＨ3ガスを用いて、ウェハ上のＳｉＯ2膜をエッチング除去する装置が記載されている。また、反応種吸着用のウェハステージと、脱離処理用の加熱シャワープレートとが一つのチャンバ内に設けられたエッチング装置が、特許文献２（米国特許出願公開２００８／０２６８６４５号公報）に記載されている。また、エッチャント吸着用のウェハステージと、加熱用のハロゲンランプとが一つのチャンバに設けられたエッチング装置が、特許文献３（特開２００３−３４７２７８号公報）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開２００４／０１８５６７０号公報
【特許文献２】米国特許出願公開２００８／０２６８６４５号公報
【特許文献３】特開２００３−３４７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、反応生成物を脱離させるために加熱を用いるエッチング装置では、ウェハ処理のスループットが低いという問題がある。また、加熱専用のチャンバを設けることで装置が大型化する問題、または処理室内に機械駆動部があり異物が発生する問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、エッチング工程におけるウェハ処理のスループットを高めることが可能なエッチング装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される実施の形態のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
一実施の形態であるエッチング装置は、処理室と、反応種の供給部と、真空紫外光照射用ランプとを具備し、ウェハの表面に反応種を吸着させて反応生成物を形成する第１工程と、真空紫外光照射用ランプによってウェハの表面に真空紫外光を照射し、反応生成物を脱離させる第２工程と、脱離した反応生成物を排気する第３工程とを繰り返すことによりエッチングを行うものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１４】
本発明によれば、エッチング装置の性能を向上させることができる。特に、エッチング装置の高スループット化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１であるエッチング装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態２であるエッチング装置の概略図である。
【図３】第１比較例であるエッチング装置の概略図である。
【図４】第２比較例であるエッチング装置の概略図である。
【図５】第３比較例であるエッチング装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なときを除き、同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１７】
（実施の形態１）
本実施の形態は、ＮＦ3（三フッ化窒素）ガスとＮＨ3（アンモニア）ガスのラジカルを用いて、Ｓｉ（シリコン）ウェハ上のＳｉＯＮ（酸窒化シリコン）膜をエッチング除去する装置において、紫外光を用いたエッチングを行うことで、エッチング装置の性能を向上させるものである。本実施の形態について、以下に図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態のエッチング装置の構成を示す概略図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態のエッチング装置は、真空チャンバを構成する容器１０を有しており、容器１０内は処理室２１である。処理室２１内にはウェハステージ１４が設けられており、処理室２１の直上に石英ガラス板３２を挟んでランプユニット４２が設けられている。ランプユニット４２内には複数の真空紫外光照射用ランプ４３が配置されており、ランプユニット４２の直上にはラジカル源４４が設けられている。処理室２１、石英ガラス板３２、およびランプユニット４２は、Ｏリングなどの真空シール手段で気密構造となるように構成されている。
【００１９】
処理室２１内のガスまたは塵埃などは、容器１０に可変コンダクタンスバルブ１９を介して接続された真空ポンプ２０により排気されている。また、処理室２１には、複数のガスボンベ１５および複数のバルブ１６からなるガス供給部が、ラジカル源４４を介して接続されており、各ガスボンベ１５から供給されるガスは、バルブ１６を介してラジカル源４４に導入される。ラジカル源４４内に導入されたガスは、ラジカル源４４内で活性化されてラジカルを生成し、生成されたラジカルはガス導入管４５を通って処理室２１内に供給される。ラジカル源４４は、ラジカル源４４を構成する容器の外周部に巻き付くように配置されたコイル状アンテナ４６を有している。コイル状アンテナ４６の一方の端部である給電点４８には高周波電源４７の出力が接続され、他方の端部である接地点４９は接地されている。
【００２０】
また、ウェハステージ１４は、サーキュレータ３３および冷却ライン３４からなる冷却装置により冷却されている。サーキュレータ３３は容器１０の外部に設置されており、サーキュレータ３３に接続された冷却ライン３４は、ウェハステージ１４内に配管されている。容器１０は、その側壁に、被処理体であるウェハ１３を処理室２１内に搬入するために用いられ、開閉が可能なウェハ搬送口４１を有している。
【００２１】
処理室２１の内壁を構成する容器１０の材料は、プラズマ耐性に優れ、ウェハステージ１４に載せるウェハ１３に重金属汚染や異物による汚染を発生させにくいものが望ましい。容器１０の材料は、例えば、内側の表面をアルマイト処理したＡｌ（アルミニウム）などからなることが望ましい。または、容器１０は、アルミニウムの基材からなる容器の内側の表面に、Ｙ2Ｏ3（イットリア）、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）、ＳｉＯ2（酸化ケイ素）などの材料を溶射したものでもよい。処理室２１内の圧力は、処理室２１に接続された可変コンダクタンスバルブ１９と真空ポンプ２０とにより、ガスボンベ１５などから所望の流量の処理ガスを流した状態で、一定に保つことができる。
【００２２】
また、ウェハステージ１４の材料は、表面をアルマイト処理したアルミニウムまたはチタン（Ｔｉ）合金が望ましい。また、ウェハステージ１４の温度は、サーキュレータ３３および冷却ライン３４により、エッチング装置の動作時においても２０℃に制御することが可能である。さらに、ウェハステージ１４には、ウェハ昇降用のリフトピン（図示しない）が備えられている。
【００２３】
処理室２１上には、Ｏリングなどの真空シール手段により処理室２１と気密状態を保つように設置された石英ガラス板３２が具備されている。つまり、処理室２１の上部は、ガス導入管４５が設けられた箇所を除き、石英ガラス板３２に覆われている。石英ガラス板３２は、真空紫外光の透過率が高い素材を用いることが望ましい。石英ガラス板３２には、純度が極めて高い原料であって、例えば、酸水素炎で溶融して形成した超高純度溶融石英ガラス、または、ＳｉＣｌ4（四塩化ケイ素）をベルヌーイ法にて加水分解して得られる石英ガラスを用いることが望ましい。
【００２４】
なお、本実施の形態では、処理室２１と真空紫外光照射用ランプ４３との間の窓に溶融石英ガラスを用いた例について説明するが、この窓の材料は真空紫外光の透過性に優れる材料であれば溶融石英ガラスに限るものでなく、例えばＣａＦ2（フッ化カルシウム）またはＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）などのフッ化物材料を用いても良い。また、整流部であるガス導入管４５は石英ガラス板３２の中央部を貫通しており、ラジカル源４４内で活性化されたガスを処理室２１内に供給できるようになっている。
【００２５】
当該整流部の形状は、処理室２１内へのラジカルの供給形態を変える目的で適宜選択されるものである。例えば円盤状のシャワープレート、またはドーナツ状の形状を有する導入管を用いれば、真空チャンバ内に均一にラジカルを導入することが可能である。その際、整流部の材料としては、プラズマ耐性が高く、異物になりにくく、処理室内を汚染しにくい材料、すなわち、溶融石英またはイットリア焼結体などが望ましい。
【００２６】
石英ガラス板３２の上部には、複数の真空紫外光照射用ランプ４３を内部に具備したランプユニット４２が備えられている。真空紫外光照射用ランプ４３としては、例えば希ガスの誘電体バリア放電を励起源として用いたランプなどを用いることができる。真空紫外光照射用ランプ４３は、Ｘｅ2（キセノン）の放電を励起源とする中心波長１７２ｎｍの真空紫外光を照射するランプである。真空紫外光照射用ランプ４３の電力密度は２０ｍＷ／ｃｍ2である。
【００２７】
後述するように、ラジカルなどのエッチャントを除去対象膜の表面に吸着させ、エッチャントと除去対象膜とが反応して生成された反応生成物を除去する方法としては、ハロゲンランプなどによる加熱を行うことが考えられる。これに対し、上記のような真空紫外光照射用ランプ４３から照射される真空紫外光を用いれば、反応生成物の分解に必要な、結合エネルギー以上の大きさの光エネルギーを当該反応生成物に与えることができる。このため、反応生成物の結合を切断し、反応生成物を効率的に脱離させることができる。
【００２８】
反応生成物の脱離のために真空紫外光照射用ランプ４３から照射する真空紫外光の波長は、１０ｎｍから２００ｎｍである。ただし、波長が２００ｎｍから３８０ｎｍの範囲にある近紫外光でも同様に反応生成物を脱離する効果を得ることができる。また、本実施の形態の真空紫外光照射用ランプ４３の電力密度は２０ｍＷ／ｃｍ2であり小さいため、真空紫外光照射用ランプ４３からの光照射によるウェハ１３の温度上昇は小さく、冷却ライン３４により冷却されたウェハ１３の温度は２０℃に保たれる。
【００２９】
また、本実施の形態の真空紫外光照射用ランプ４３は、Ｘｅ2放電による中心波長が１７２ｎｍの真空紫外光を照射するものである。これに対し、ＫｒＣｌ（塩化クリプトン）放電により中心波長が２２２ｎｍの近紫外光を照射するランプ、または、ＸｅＣｌ（塩化キセノン）放電により中心波長が３０８ｎｍの近紫外光を照射するランプなどを用いても良い。つまり、反応生成物の脱離のために照射する光は、真空紫外光に限らず近紫外光であってもよい。
【００３０】
ラジカル源４４に接続された高周波電源４７の周波数は、４００ｋＨｚから４０ＭＨｚの間で適宜選択される。本実施の形態における高周波電源４７の周波数は１３．５６ＭＨｚである。また、高周波電源４７は周波数マッチング機能を備えている。すなわち、高周波電源４７は、中心周波数１３．５６ＭＨｚに対して±５％から±１０％の範囲で出力周波数を変化させることができ、かつ高周波電源４７の出力部でモニタされる進行波電力Ｐfと反射波電力Ｐrの比率であるＰr／Ｐfが小さくなるように周波数をフィードバック制御できる機能を有している。
【００３１】
ラジカル源４４に複数のガスボンベ１５から供給するガスの種類は、エッチング処理を行う対象膜に応じて適宜選択されるものである。エッチング処理により例えばＳｉＯ2膜やＳｉＯＮ膜を除去する場合には、Ｈ（水素）を含有するガスと、Ｆ（フッ素）を含有するガスの組合せを用いる。水素を含有するガスの例としては、無水ＨＦ（フッ化水素）、Ｈ2（水素）、ＮＨ3（アンモニア）、ＣＨ4（メタン）、ＣＨ3Ｆ（フルオロメタン）、またはＣＨ2Ｆ2（ジフルオロメタン）などが挙げられる。また、フッ素を含有するガスの例としては、ＮＦ3（三フッ化窒素）、ＣＦ4（四フッ化炭素）、ＳＦ6（六フッ化硫黄）、ＣＨＦ3（トリフルオロメタン）、ＣＨ2Ｆ2（ジフルオロメタン）、ＣＨ3Ｆ（フルオロメタン）、無水ＨＦ（フッ化水素）などが挙げられる。
【００３２】
また、水素を含有するガスと、フッ素を含有するガスに、Ａｒ（アルゴン）やＨｅ（ヘリウム）、またはＮ2（窒素）などの不活性ガスを加えることで、ガスを適宜希釈することも可能である。
【００３３】
また、エッチング処理によりＳｉＮ（窒化シリコン）膜を除去する場合には、上記のように水素を含有するガスとフッ素を含有するガスとの組合せに加えて、Ｎ（窒素）とＯ（酸素）とＦ（フッ素）とを含有する混合ガスを用いる。窒素を含有するガスの例としては、Ｎ2（窒素）、ＮＯ（一酸化窒素）、Ｎ2Ｏ（亜酸化窒素）、ＮＯ2（二酸化窒素）、またはＮ2Ｏ5（五酸化二窒素）などがある。酸素を含有するガスの例としては、Ｏ2（酸素）、ＣＯ2（二酸化炭素）、Ｈ2Ｏ（水）、ＮＯ（一酸化窒素）、またはＮ2Ｏ（亜酸化窒素）などがある。
【００３４】
上記のように本実施の形態のエッチング装置は、処理室２１、ウェハステージ１４、ガスボンベ１５、バルブ１６、可変コンダクタンスバルブ１９、真空ポンプ２０、石英ガラス板３２、サーキュレータ３３、冷却ライン３４、ランプユニット４２、真空紫外光照射用ランプ４３、ラジカル源４４、ガス導入管４５、コイル状アンテナ４６、および高周波電源４７を有している。
【００３５】
本実施の形態におけるＳｉＯＮ膜のエッチングは、以下の３つの工程を繰り返し行うことで進行するものである。すなわち、ＳｉＯＮ膜が形成されているＳｉウェハに水素およびフッ素を含むラジカルを供給して前記ＳｉＯＮ膜に吸着させ、化学的に反応させる第１工程と、真空紫外光あるいは近紫外光をＳｉウェハに照射して前記化学反応により生成された副産物、すなわち反応生成物を脱離させる第２工程と、脱離した反応生成物を排気する第３工程とを繰り返し行うことによりエッチングが進行する。
【００３６】
以下に、本実施の形態のエッチング装置を用いたエッチング工程の具体的な手順を説明する。まず、ＳｉＯＮ膜を除去すべきウェハ１３を、ウェハ搬送装置（図示しない）によってウェハ搬送口４１から搬入し、ウェハステージ１４上に戴置する。この時、ウェハステージ１４の温度は、サーキュレータ３３および冷却ライン３４によって２０℃に制御されており、ウェハ温度はその後も２０℃に保持される。ウェハ１３は例えば単結晶Ｓｉからなる。
【００３７】
その後、ウェハ搬送口４１が閉じられて処理室２１の気密が維持された状態で、処理室２１が真空ポンプ２０によって可変コンダクタンスバルブ１９を介して排気される。一方、ラジカル源４４内には、各ガスボンベ１５からＮＦ3ガスとＮＨ3ガスとが供給されると共に、高周波電源４７からの高周波電力がコイル状アンテナ４６に供給されることで、プラズマ５０が形成される。つまり、コイル状アンテナ４６に電流を流すことで、ラジカル源４４内にプラズマ５０が発生する。この時、ＮＦ3ガスの流量は１０ｓｃｃｍ、ＮＨ3ガスの流量は５０ｓｃｃｍである。なお、図１において、プラズマ５０は破線により囲まれた位置に発生する。
【００３８】
ＮＦ3とＮＨ3からなる原料ガスは、プラズマ５０により活性化されることでラジカルを含むエッチャントとなり、ガス導入管４５を通って処理室２１に流れ込む。処理室２１に流れ込んだラジカルを含むエッチャントは、処理室２１の全体に均一に拡散し、ウェハステージ１４上に戴置されたウェハ１３の上面の全面に吸着する。ウェハ１３に吸着したエッチャントはウェハ１３表面に露出しているＳｉＯＮ膜と反応し、Ｓｉ、Ｎ、Ｈ、Ｆ、Ｏの混合した反応生成物を形成する。反応生成物の組成は、例えば（ＮＨ4）2ＳｉＦ6である。
【００３９】
上記の工程を行い、反応生成物を形成するために設定された処理時間が経過した後は、バルブ１６による原料ガスの供給を停止すると共に、ラジカル源４４も停止する。また、処理室２１に残留するガスは、可変コンダクタンスバルブ１９および真空ポンプ２０により排気される。
【００４０】
次に、真空紫外光照射用ランプ４３を点灯し、ウェハ１３の上面に、中心波長１７２ｎｍの真空紫外光を照射する。照射光のパワー密度は２０ｍＷ／ｃｍ2、照射時間は１分間である。中心波長１７２ｎｍの真空紫外光は、６９７．５ｋＪ／ｍｏｌと高いフォトンエネルギーを持つため、反応生成物を構成する（ＮＨ4）2ＳｉＦ6のボンドおよびバックボンドを切断し、ＮＨ3、ＨＦ、またはＳｉＦ4（四フッ化ケイ素）などの形でウェハ表面から脱離する。その結果、被処理体であるウェハ１３の表面からＳｉＯＮ膜の一部または全てが除去される。
【００４１】
この反応に際して、ウェハ１３はサーキュレータ３３および冷却ライン３４を用いて冷却されており、温度は２０℃に保たれている。また、真空紫外光照射用ランプ４３からの照射光のパワー密度は２０ｍＷ／ｃｍ2であり小さいため、ウェハ１３の温度は上昇せず、サーキュレータ３３および冷却ライン３４の効果により、ウェハ温度は、上記の全工程を通じて２０℃に保持される。
【００４２】
ウェハ１３の表面の反応生成物を脱離させるために設定された処理時間が経過した後は、真空紫外光照射用ランプ４３が消灯し、処理室２１の残留ガスが真空ポンプ２０を用いて排気される。
【００４３】
以上のように、本実施の形態のエッチング装置により行われるエッチング工程は、ラジカルを含むエッチャントをウェハ１３に吸着させて反応生成物を形成する吸着工程と、真空紫外光の照射により反応生成物を脱離させる脱離工程とを有する。この吸着工程と脱離工程により、ＳｉＯＮ膜の一部がエッチング除去される。この吸着と脱離の１サイクルにおける典型的なエッチング量は１ｎｍであり、要した時間は２分である。つまりこの１サイクルのエッチング工程によりＳｉＯＮ膜の上面が後退する量は１ｎｍである。このため、例えば４ｎｍのエッチングが必要な場合には、上記サイクルを４回繰り返し、計８分を要する。
【００４４】
以下では、図３〜図５のそれぞれに示す第１〜第３比較例を用いて、本実施の形態の効果について説明する。図３、図４および図５は、第１、第２、および第３比較例のエッチング装置の概略図をそれぞれ示している。ここでは、吸着脱離方式を用いる各比較例のエッチング装置において、製造工程のスループットが低下する問題などが生じる理由を説明する。各比較例は、吸着用ガスとしてＨＦガスとＮＨ3ガスとを用い、Ｓｉウェハ上のＳｉＯ2膜を除去するものである。
【００４５】
まず、図３に、第１比較例のエッチング装置を示す。当該エッチング装置は、容器７により構成される吸着用処理室１１と、吸着用処理室１１に接続され、容器８により構成される加熱用処理室１２との２つの処理室を用いるエッチング装置である。加熱用処理室１２は、ウェハ１３に形成された反応生成物を除去する熱処理を、抵抗加熱ヒータ１７を用いて行う処理室である。処理室を２つに分けている理由は、一つの処理室内の一つのウェハステージ上で、吸着と、熱による脱離との両方を行う場合には、吸着工程で必要なウェハステージの温度である室温と、脱離工程で必要なウェハステージの温度である１２０℃との２つの温度水準の間で温度を行き来させる必要があり、温度調整に要する時間が長くなり、ウェハ処理のスループットが低下するためである。
【００４６】
ここで、吸着用処理室１１内には冷却用のウェハステージ１４が配置されており、さらにガスボンベ１５および真空ポンプ２０がバルブ１６および可変コンダクタンスバルブ１９を介してそれぞれ接続されている。また、吸着用処理室１１の隣に設置された加熱用処理室１２内には、ウェハ１３を加熱して脱離工程を行うための加熱用ウェハステージ１８が配置されている。吸着用処理室１１と加熱用処理室１２とは互いに接続されており、吸着用処理室１１内を排気すれば加熱用処理室１２内も排気される。
【００４７】
この装置を用いた場合のエッチング手順は以下の通りである。まずウェハ１３を２０℃に温度調整された冷却用のウェハステージ１４上に戴置する。次に、ガスボンベ１５からバルブ１６を介して無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスを供給し、これらのガスをウェハ１３の上面に吸着させる。これにより、吸着した無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスと除去対象であるＳｉＯ2膜とが反応し、（ＮＨ4）2ＳｉＦ6が生成される。
【００４８】
次に、ウェハ１３を加熱用処理室１２に搬送し、抵抗加熱ヒータ１７が内蔵された加熱用ウェハステージ１８上に戴置する。続いて、加熱用ウェハステージ１８を１２０℃に加熱し、反応生成物である（ＮＨ4）2ＳｉＦ6をウェハ１３から脱離させ、可変コンダクタンスバルブ１９を介して真空ポンプ２０で排気する。本装置では、このような吸着、脱離、排気の手順を１サイクルとして、このサイクルを繰り返すことでエッチングを進める。この装置を用いた場合には、加熱および冷却の時間を短縮するために２つの処理室を設けていることから、装置が大型化するという問題がある。またウェハ１３を２つの処理室の間で行き来させるため処理時間が長く、ウェハのエッチング処理のスループットが低いという問題がある。
【００４９】
次に、図４に、一つの処理室２１内で吸着と加熱脱離の両方を行う第２比較例のエッチング装置の概略図を示す。つまり、第２比較例のエッチング装置は容器７により構成される処理室２１を有しており、その内部に冷却部および加熱部を有している。本装置では、脱離工程において、加熱したシャワープレートからの熱放射を用いる。この装置を用いた場合のエッチング手順は以下の通りである。
【００５０】
第２比較例のエッチング工程では、まずウェハ１３を処理室２１内のウェハステージ１４上に戴置する。次に、ガスボンベ１５からバルブ１６を介して無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスを処理室２１内に供給し、ウェハ１３の上面に吸着させる。これにより、ウェハ１３に吸着した無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスと、除去対象であるＳｉＯ2膜とが反応して、（ＮＨ4）2ＳｉＦ6が生成される。
【００５１】
次に、ウェハステージ１４の下面に接続された移動シャフト２３およびモータ２２を用いてウェハステージ１４を上昇させ、ウェハ１３を、処理室２１内の上部に設けられたシャワープレート２４に接近させる。このとき、シャワープレート２４は抵抗加熱ヒータ２５により加熱されている。このため、ウェハ１３の表面の反応生成物である（ＮＨ4）2ＳｉＦ6は、シャワープレート２４からの放射熱で加熱されて脱離する。次に、脱離した反応生成物を、可変コンダクタンスバルブ１９を介して真空ポンプ２０を用いて排気した後、ウェハステージ１４を下降させて元の位置、つまり吸着工程を行う位置に戻す。次に、冷却用のウェハステージ１４でウェハ１３の温度を２０℃に冷却し、次の吸着工程に備える。なお、図４では、シャワープレートを破線で示している。
【００５２】
本装置では、このような吸着、脱離、排気の手順を１サイクルとして、このサイクルを繰り返すことでエッチングを進める。この装置を用いた場合には、処理室内に機械駆動部があるため、処理室内に異物が発生しやすいという問題がある。また、同一のステージ上で加熱と冷却を行うため、加熱と冷却のサイクルに時間がかかることに起因して、ウェハ処理のスループットが低いという問題がある。また、ウェハを上下に行き来させることも、時間を要するため、スループット低下の一因となる。
【００５３】
次に、図５に、一つの処理室２１内で吸着と加熱脱離の両方を行い、脱離工程にハロゲンランプ３１による加熱を行う第３比較例のエッチング装置の概略図を示す。この装置を用いた場合のエッチング手順は以下の通りである。
【００５４】
まず、ウェハ１３を処理室２１内のウェハステージ１４上に戴置する。次に、ガスボンベ１５からバルブ１６を介して無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスを処理室２１内に供給し、ウェハ１３上に吸着させる。すると、吸着した無水ＨＦガスおよびＮＨ3ガスとＳｉＯ2とが反応することで、ウェハ１３の上面に（ＮＨ4）2ＳｉＦ6が生成される。次に、処理室２１内の上部に設けられたハロゲンランプ３１を用いて、石英ガラス板３２を介してウェハ１３の上面に赤外光を照射し、ウェハ１３を加熱する。その結果、ウェハ１３の表面の反応生成物である（ＮＨ4）2ＳｉＦ6が昇華して脱離する。続いて、脱離した反応生成物を、可変コンダクタンスバルブ１９を介して真空ポンプ２０を用いて排気する。次に、処理室２１の外のサーキュレータ３３と、ウェハステージ１４内の冷却ライン３４とを用いてウェハステージ１４を２０℃に冷却し、次の吸着工程に備える。
【００５５】
本装置では、このような吸着、脱離、排気の手順を１サイクルとして、このサイクルを繰り返すことでエッチングを進める。この装置を用いた場合には、同一のステージ上で加熱と冷却を行うため、加熱と冷却のサイクルに時間がかかることにより、ウェハ処理のスループットが低いという問題がある。
【００５６】
吸着脱離方式によりエッチングを行うエッチング装置は、高い選択性および高い制御性を有しているが、上記の各比較例のように、脱離工程において加熱を行う場合には、ウェハ温度を１００℃に上昇させて脱離した後、次の吸着工程に進める前にウェハ温度を２０℃に冷却する時間を設ける必要がある。このため、各比較例の場合には１ｎｍエッチングすることが可能な１サイクルの工程を行うために３分を要し、４ｎｍエッチングするために４サイクル繰り返した場合には、計１２分を要する。このように、加熱による吸着脱離方式を用いたエッチング装置では、いずれの場合もウェハ処理のスループットが低いという課題がある。
【００５７】
これに対し、本実施の形態によれば、パワー密度の低い真空紫外光照射により、ウェハの表面の反応生成物を脱離させることができる。よって、脱離工程でウェハの温度が必要以上に高くなることが無いため、ウェハ温度を冷却するために必要な時間を、各比較例よりも大幅に減少させることができる。結果として、本実施の形態のエッチング装置を用いることで、半導体ウェハのエッチング工程のスループットを向上させることができる。つまり、高い選択性、高い制御性を有する吸着脱離方式のエッチング装置において、高いスループットを実現することをできる。
【００５８】
また、第１比較例のエッチング装置（図３参照）は、ウェハステージの加熱・冷却に要する時間を短縮するために吸着用処理室と加熱用処理室とを別々に設けていることで、装置が大きくなり半導体装置の製造コストが増大する問題がある。これに対し、本実施の形態のエッチング装置は加熱用処理室を別に設ける必要がなく、処理室が一つで済むため、装置の大きさを小さくすることができる。このため、本実施の形態のエッチング装置を用いることで、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００５９】
また、第２比較例のエッチング装置（図４参照）は、処理室内に機械駆動部があるため、処理室内に異物が発生する確率が高く、ウェハの表面に異物が付着しやすい問題がある。これに対し、本実施の形態のエッチング装置は、処理室内にウェハステージを昇降させることなどを目的とする機械駆動部がないため、処理室内に異物が発生することを防ぐことができる。つまり、ウェハステージは処理室内において固定されている。これにより、本実施の形態のエッチング装置を用いることで、処理室内の塵埃などの排気を容易にすることができ、半導体装置の歩留まりを高めることができ、さらに、半導体装置の信頼性を高めることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態のエッチング装置の構成においては、ラジカル源としてコイル状アンテナ４６（図１参照）を用いた場合について説明したが、マイクロ波励起のラジカル源を用いても良い。また、上記においてはラジカル源４４（図１参照）を用い、エッチャントとしてＮＨ3ガスとＮＦ3ガスからなるラジカルを用いたが、たとえばラジカル源を用いずに、エッチャントとしてＨ2Ｏベーパと無水ＨＦガスの組合せを用いても良い。この場合、本実施の形態のエッチング装置はガス供給部に加えて、処理室の外部にベーパ（蒸気）供給部を有する。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態について、図２を用いて説明する。ここでは、ＣＦ4（四フッ化炭素）プラズマから供給するラジカルとＮＯ（一酸化窒素）ガスを用いてＳｉウェハ上のＳｉＮ（窒化シリコン）膜をエッチング除去する工程に用いる本実施の形態のエッチング装置について説明する。図２は、本実施の形態のエッチング装置の構成を示す概略図である。
【００６２】
図２に示すように、本実施の形態のエッチング装置は、円筒状の容器１０内の処理室２１を有し、処理室２１内の下部には、ウェハステージ１４が配置されている。容器１０は、その側壁に、ウェハ１３を処理室２１内に搬入するために用いられ、開閉が可能なウェハ搬送口４１を有している。処理室２１上には、石英製の多孔プレート５１を挟んで処理室２１と連続的に設けられた円筒状の容器９内のプラズマ発生室５２と、容器９の外周部に巻き付くように設けられた螺旋状アンテナ５３とが設けられている。プラズマ発生室５２上には、石英ガラス板３２を挟んでランプユニット４２が設けられており、ランプユニット４２内には、複数の近紫外光照射用ランプ５５が配置されている。
【００６３】
処理室２１と多孔プレート５１との間、多孔プレート５１とプラズマ発生室５２との間、プラズマ発生室５２と石英ガラス板３２との間、および、石英ガラス板３２とランプユニット４２との間は、Ｏリングなどの真空シール手段により気密構造となっている。多孔プレート５１を通じてガスが行き来することができる処理室２１およびプラズマ発生室５２は、処理室２１に可変コンダクタンスバルブ１９を介して接続された真空ポンプ２０により排気することができる。処理室２１内の圧力は、所望の流量の処理ガスをガスボンベ１５から流した状態で、可変コンダクタンスバルブ１９と真空ポンプ２０とにより一定に保つことができる。
【００６４】
なお、処理室２１とプラズマ発生室５２とは、一部を多孔プレート５１により区切られた一つの処理室と考えることができる。つまり、処理室２１とプラズマ発生室５２と互いの間においては、ガスまたはベーパなどの往来が可能であり、また、気圧を同一に保つことができる。
【００６５】
また、本装置には複数のガスボンベ１５およびバルブ１６などからなるガス供給部が設けられており、各ガスボンベ１５のうちの一部のガスボンベ１５から供給されるガスは、バルブ１６を介してドーナツ状のガス整流器５４からプラズマ発生室５２の内周部に導入される。プラズマ発生室５２内に導入されたガスは、高周波電源４７から螺旋状アンテナ５３、つまりコイルに与えられた高周波電力によりプラズマ発生室５２内に生成するプラズマ５０により活性化されてラジカルを生じる。これにより生じたラジカルは、プラズマ発生室５２において拡散し、石英製の多孔プレート５１の複数の孔を通過して処理室２１に供給され、ウェハ１３の表面に到達する。
【００６６】
また、複数のガスボンベ１５のうち、他の一部のガスボンベ１５は、バルブ１６およびガス導入管４５を順に介して、プラズマ発生室５２に接続されている。ガス導入管４５が接続されている箇所は、プラズマ発生室５２を囲う容器９の側壁の下部である。つまり、当該ガスボンベ１５内のガスは、バルブ１６およびガス導入管４５を順に介して、プラズマ発生室５２内の下部であって石英製の多孔プレート５１の上の領域に導入される。
【００６７】
また、ウェハステージ１４には、熱電モジュール５６が具備されており、図示しない熱交換器に放熱することにより、エッチング工程中にウェハステージ１４上に載置されるウェハ１３の温度を３０℃以下に冷却することができる。また、ウェハステージ１４には、図示しないウェハ昇降用のリフトピンが備えられている。
【００６８】
プラズマ発生室５２を囲う容器９の材料は、プラズマ耐性が高く、誘電体損失が小さく、異物または汚染の発生の原因になりにくい材料であることが望ましい。よって、容器９の材料には、例えば、溶融石英、高純度なアルミナ焼結体、またはイットリア焼結体などを用いることが望ましい。また、処理室２１を囲う容器１０の材料は、プラズマ耐性に優れ、ウェハ１３に重金属汚染または異物による汚染を発生させにくい金属などであることが望ましい。よって、容器１０の材料は、例えば、表面をアルマイト処理したアルミニウムなどであることが望ましい。前記ウェハステージ１４の材料は、表面をアルマイト処理したアルミニウムやチタン合金が望ましい。
【００６９】
上記したプラズマ発生室５２上には、容器９の上部の開口部を塞ぐように、石英ガラス板３２が配置されている。プラズマ発生室５２と石英ガラス板３２との間は、Ｏリングなどの真空シール手段により気密状態が保たれている。石英ガラス板３２の材料には、近紫外光の透過率が高い材料を用いることが望ましい。よって、石英ガラス板３２の材料には、純度が極めて高い原料を用いることが望ましく、例えば、酸水素炎で溶融した超高純度溶融石英ガラス、または四塩化ケイ素をベルヌーイ法にて加水分解して得られる石英ガラスを用いることが望ましい。
【００７０】
なお、本実施の形態では、プラズマ発生室５２とランプユニットとの間の窓に石英ガラスを用いた例について説明するが、この窓の材料には、例えばＣａＦ2（フッ化カルシウム）またはＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）などのフッ化物材料を用いても良い。
【００７１】
また、プラズマ発生室５２内の上部であって石英ガラス板３２の近傍には、整流部としてガスドーナツ状のガス整流器５４が設けられており、ガスボンベ１５から供給されたガスをプラズマ発生室５２の上部に供給できるようになっている。なお、整流部の形状は、処理室２１へのラジカルの供給形態を変える目的で適宜選択されるものである。例えば円盤状のシャワープレートを用いれば、処理室２１内に均一性良くラジカルを導入することが可能である。その際、整流部を構成する構造体の材料としては、プラズマ耐性が高く、異物や汚染になりにくい材料、すなわち、溶融石英、高純度なアルミナ焼結体、またはイットリア焼結体などが望ましい。
【００７２】
前記した石英ガラス板３２上には、近紫外光照射用ランプ５５を具備したランプユニット４２が備えられている。近紫外光照射用ランプ５５には、例えば希ガスの誘電体バリア放電を励起源として用いたランプなどを用いることができる。本実施の形態では、ＸｅＣｌの放電を励起源とする中心波長３０８ｎｍのランプを用いた。近紫外光照射用ランプ５５の電力密度は１０ｍＷ／ｃｍ2である。このような近紫外光を用いれば、反応生成物の分解に必要な、結合エネルギー以上の大きさの光エネルギーを与えることができる。このため、反応生成物の結合（ボンド）を切断し、反応生成物を効率的に脱離させることができる。
【００７３】
また、本実施の形態の近紫外光照射用ランプ５５の電力密度は１０ｍＷ／ｃｍ2である。このように電力密度が比較的小さいランプを用いることで、近紫外光照射用ランプ５５からの光照射によるウェハ１３の温度上昇を小さく抑えることができ、ウェハ１３の温度は３０℃以下に保たれる。なお、ここではＸｅＣｌ放電による中心波長３０８ｎｍの近紫外光照射用ランプ５５を用いる例を示したが、Ａｒ2（アルゴン）放電による中心波長１２６ｎｍのランプ、またはＫｒ2（クリプトン）放電による中心波長１４６ｎｍのランプなどのように、真空紫外光を照射するランプを用いても良い。
【００７４】
螺旋状アンテナ５３に接続された高周波電源４７の周波数は、４００ｋＨｚから４０ＭＨｚの間で適宜選択される。本実施の形態では、高周波電源４７の周波数を２７．１２ＭＨｚとしている。また、高周波電源４７は、図示しない装置により周波数マッチング機能を備えている。すなわち、高周波電源４７は、中心周波数２７．１２ＭＨｚに対して±５％から±１０％の範囲で出力周波数を変化させることができ、かつ高周波電源４７の出力部でモニタされる進行波電力Ｐfと反射波電力Ｐrの比率であるＰr／Ｐfが小さくなるように周波数をフィードバック制御できる機能を有している。
【００７５】
プラズマ発生室５２に供給するガスの種類は、エッチング処理を行う対象膜に応じて適宜選択されるものである。例えばＳｉＯ2膜またはＳｉＯＮ膜を除去する場合には、水素を含有するガスと、フッ素を含有するガスの組合せを用いる。水素を含有するガスの例としては、無水ＨＦ、Ｈ2、ＮＨ3、ＣＨ4、ＣＨ3Ｆ、ＣＨ2Ｆ2、またはＣＨ3Ｆなどが挙げられる。また、フッ素を含有するガスの例としては、ＮＦ3、ＣＦ4、ＳＦ6、ＣＨＦ3、ＣＨ2Ｆ2、ＣＨ3Ｆ、または無水ＨＦなどが挙げられる。
【００７６】
また、水素を含有するガスと、フッ素を含有するガスに、Ａｒ、Ｈｅ、またはＮ2などの不活性ガスを加えることで適宜希釈することも可能である。また、ＳｉＮ膜を除去する場合には、上記のように水素を含有するガスとフッ素を含有するガスとの組合せに加えて、窒素と酸素とフッ素とを含有する混合ガスを用いることも有効である。窒素を含有するガスの例としては、Ｎ2、ＮＯ、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、またはＮ2Ｏ5などがある。酸素を含有するガスの例としては、Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ、ＮＯ、またはＮ2Ｏなどがある。
【００７７】
上記のように本実施の形態のエッチング装置は、処理室２１、多孔プレート５１、プラズマ発生室５２、ウェハステージ１４、熱電モジュール５６、石英ガラス板３２、ランプユニット４２、近紫外光照射用ランプ５５、およびラジカル源４４を有している。さらに、本実施の形態のエッチング装置は、ガスボンベ１５、バルブ１６、可変コンダクタンスバルブ１９、真空ポンプ２０、ガス導入管４５、螺旋状アンテナ５３、ガス整流器５４、および高周波電源４７を有している。
【００７８】
本実施の形態におけるＳｉＮ膜のエッチングは、ＳｉＮ膜が形成されているシリコンウェハにフッ素を含むラジカル、およびＮＯガスを供給して前記ＳｉＮ膜に吸着させ、化学的に反応させる工程と、真空紫外光を照射して前記化学反応により生成された副産物、すなわち反応生成物を脱離させる工程と、脱離した反応生成物を排気する工程との繰り返しにより進行する。以下に、本実施の形態のエッチング装置を用いたエッチング工程の具体的な手順を説明する。
【００７９】
まず、図示しない装置を用いて、ウェハ１３の上面にＳｉＮ膜を形成する。その後、ウェハ１３の上面上にＳｉＮ膜を介してレジスト膜などからなるマスクを形成する。次に、ＳｉＮ膜を除去すべきウェハ１３を、ウェハ搬送装置（図示しない）によってウェハ搬送口４１から搬入して、ウェハステージ１４上に戴置する。この時、ウェハステージ１４の温度は、熱電モジュール５６によって２５℃に制御されており、ウェハ１３の温度は２５℃に保持される。その後、ウェハ搬送口４１が閉じられ、処理室２１の気密が維持された状態で、可変コンダクタンスバルブ１９を介して真空ポンプ２０を用い、処理室２１を排気する。
【００８０】
一方、ガスボンベ１５からバルブ１６およびガス整流器５４を介してプラズマ発生室５２内にＣＦ4ガスが供給されると共に、高周波電源４７からの高周波電力が螺旋状アンテナ５３に供給され、螺旋状アンテナ５３に電流が流れることで、プラズマ発生室５２内にプラズマ５０が形成される。なお、図２において、プラズマ５０は破線により囲まれた位置に発生する。このとき、ＣＦ4ガスの流量は１００ｓｃｃｍである。ＣＦ4からなる原料ガスは、プラズマ５０により活性化されてラジカルを含むエッチャントとなり、石英製の多孔プレート５１の複数の孔を通過して処理室２１に流れ込む。
【００８１】
また、他のガスボンベ１５からバルブ１６およびガス導入管４５を介してプラズマ発生室５２内の下部にＮＯガスが供給される。プラズマ発生室５２内の下部に供給されたＮＯガスは、石英製の多孔プレート５１の複数の孔を通過して処理室２１に流れ込む。処理室２１に流れ込んだラジカルを含むエッチャントおよびＮＯガスは、処理室２１の全体に均一に拡散し、ウェハステージ１４に戴置されたウェハ１３の上面の全面に吸着する。ウェハ１３に吸着したエッチャントはウェハ１３の表面のＳｉＮ膜と反応し、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、ＣおよびＦの混合した反応生成物が形成される。ここで、石英製の多孔プレート５１がウェハ１３とプラズマ５０が発生する領域との間に設けてあることの効果により、プラズマ５０中に生成するイオンはウェハ１３にほとんど入射しない。したがってイオン入射に起因する非選択的なエッチングは発生せず、ＳｉＮを選択的にエッチングすることができる。
【００８２】
上記の工程により各エッチャントをウェハ１３に吸着させ、反応生成物を形成するために設定された処理時間が経過した後は、バルブ１６を閉めて原料ガスの供給を停止すると共に、高周波電源４７を停止させる。また、処理室２１に残留するガスは、可変コンダクタンスバルブ１９および真空ポンプ２０により排気する。
【００８３】
続いて、近紫外光照射用ランプ５５を点灯し、ウェハ１３の表面に中心波長３０８ｎｍの近紫外光を照射する。照射光のパワー密度は１０ｍＷ／ｃｍ2、照射時間は５０秒である。波長３０８ｎｍの近紫外光のフォトンエネルギーは３８９．５ｋＪ／ｍｏｌであり、比較的高いため、Ｓｉ、Ｎ、Ｃ、またはＦを含む反応生成物のボンドおよびバックボンドは切断され、反応生成物はＨＣＮ（シアン化水素）、ＮＨ3、またはＳｉＦ4などの形でウェハ表面から脱離する。その結果、ウェハ１３の表面からＳｉＮ膜の一部または全てが除去される。
【００８４】
なお、この近紫外光照射による反応に際して、ウェハ１３は熱電モジュール５６により温度制御されており、ウェハ１３の温度は２５℃に保たれている。なお、照射光のパワー密度は１０ｍＷ／ｃｍ2であり比較的小さいため、ウェハ１３の温度に与える影響は小さく、熱電モジュール５６を用いない場合でも、ウェハ温度は３０℃以下に維持される。
【００８５】
ウェハ１３の表面の反応生成物を脱離させるために設定された処理時間が経過した後は、近紫外光照射用ランプ５５を消灯し、処理室２１の残留ガスを真空ポンプ２０により排気する。
【００８６】
以上のように、ラジカルを含むエッチャントの吸着工程と、近紫外光照射による反応生成物の脱離工程により、ＳｉＮ膜の一部がエッチング除去される。この吸着と脱離の１サイクルにおけるエッチング量は例えば０．５ｎｍであり、当該１サイクルの工程に要する時間は１分３０秒である。このため、例えば３ｎｍのエッチングが必要な場合には、上記サイクルを６回繰り返す必要がある。この場合、所要時間は計９分である。
【００８７】
一方、上述した第３比較例（図５参照）のように、脱離工程においてハロゲンランプによる加熱を行う場合には、ウェハの温度を１２０℃に上昇させて脱離した後に、次の吸着工程に進める前にウェハの温度を２０℃に冷却する必要がある。このため１サイクルの工程に要する時間は３分程度必要であり、本実施の形態の場合よりも所要時間が長い。したがって、第３比較例においてウェハの表面を３ｎｍエッチングするために６サイクル繰り返した場合の所要時間は、計１８分である。なお、ＳｉＮの下地材料であるＳｉの削れ量は測定限界以下であり、ＳｉＮとＳｉの選択性は５００以上である。
【００８８】
これに対し、本実施の形態では、パワー密度の低い近紫外光照射により反応生成物を脱離させることができる。よって、脱離工程でウェハの温度が必要以上に高くなることがないため、ウェハを冷却するために必要な時間を、上記の各比較例に対して大幅に減少させることができる。よって、本実施の形態のエッチング装置を用いることで、半導体ウェハのエッチング工程におけるスループットを大幅に向上させることができる。つまり、高い選択性、高い制御性を有する吸着脱離方式のエッチング装置において、高いスループットを実現することができる。
【００８９】
なお、本実施の形態では、近紫外光照射用ランプ５５をプラズマ発生室５２の外部に設ける構成について説明したが、近紫外光照射用ランプ５５をプラズマ発生室５２の内部に設けても良い。
【００９０】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の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ことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００９１】
７〜１０    容器
１１    吸着用処理室
１２    加熱用処理室
１３    ウェハ
１４    ウェハステージ
１５    ガスボンベ
１６    バルブ
１７    抵抗加熱ヒータ
１８    加熱用ウェハステージ
１９    可変コンダクタンスバルブ
２０    真空ポンプ
２１    処理室
２２    モータ
２３    移動シャフト
２４    シャワープレート
２５    抵抗加熱ヒータ
３１    ハロゲンランプ
３２    石英ガラス板
３３    サーキュレータ
３４    冷却ライン
４１    ウェハ搬送口
４２    ランプユニット
４３    真空紫外光照射用ランプ
４４    ラジカル源
４５    ガス導入管
４６    コイル状アンテナ
４７    高周波電源
４８    給電点
４９    接地点
５０    プラズマ
５１    多孔プレート
５２    プラズマ発生室
５３    螺旋状アンテナ（コイル）
５４    ガス整流器
５５    近紫外光照射用ランプ
５６    熱電モジュール
【図１】
2015185594.tif 000003
【図２】
2015185594.tif 000004
【図３】
2015185594.tif 000005
【図４】
2015185594.tif 000006
【図５】
2015185594.tif 000007