(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン化された炭素含有薄膜が形成された被処理体を酸化装置の処理容器内へ搬入する搬入工程と、
前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ前記酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするスリミング工程と、
を有することを特徴とする炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項２】
パターン化された炭素含有薄膜が形成された被処理体を酸化装置の処理容器内へ搬入する搬入工程と、
前記処理容器内へ水分を供給する水分供給工程と、
前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ前記酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするスリミング工程と、
を有することを特徴とする炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項３】
前記スリミング工程における前記水分の供給量は、前記被処理体１枚当たりにつき０．０５〜５ｓｃｃｍの範囲内であることを特徴とする請求項１又は２記載の炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項４】
前記炭素含有薄膜は、レジスト膜、カーボン膜及び反射防止膜よりなる群から選択される１つの膜よりなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項５】
前記酸化ガスは、酸素含有ガスよりなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項６】
前記酸化処理は、酸素雰囲気中のプラズマ酸化であることを特徴とする請求項５記載の炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項７】
前記酸化処理は、酸素雰囲気中の熱酸化処理又はオゾン雰囲気中の熱酸化処理であることを特徴とする請求項５記載の炭素含有薄膜のスリミング方法。
【請求項８】
真空引き可能になされた処理容器と、
パターン化された炭素含有薄膜が形成された複数枚の被処理体を処理容器内で保持する保持手段と、
前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記処理容器内へ水分を供給する水分供給手段と、
前記酸素ガスを活性化させるための活性化手段と、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法を実行するように装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする酸化装置。
【請求項９】
真空引き可能になされた処理容器と、
パターン化された炭素含有薄膜が形成された複数枚の被処理体を処理容器内で保持する保持手段と、
前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、
前記処理容器内へ水分を供給する水分供給手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項１乃至５及び７のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法を実行するように装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする酸化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に形成されているパターン化されたレジスト膜等の炭素含有薄膜のスリミング方法及び酸化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜の除去処理等の各種の処理が行なわれる。これらの処理を特許文献１等に開示されている縦型の、いわゆるバッチ式の熱処理装置にて行う場合には、まず、半導体ウエハを複数枚、例えば２５枚程度収容できるカセットから、半導体ウエハを縦型のウエハボートへ移載してこれに多段に支持させる。このウエハボートは、例えばウエハサイズにもよるが３０〜１５０枚程度のウエハを載置できる。このウエハボートは、排気可能な処理容器内にその下方より搬入（ロード）された後、処理容器内が気密に維持される。そして、処理ガスの流量、プロセス圧力、プロセス温度等の各種のプロセス条件を制御しつつ所定の熱処理が施される。
【０００３】
ここで半導体集積回路の高集積化に伴って、製造プロセスで要求される配線幅や分離幅は、増々微細化されている。一般的に、上記半導体集積回路を形成する微細パターンは、フォトリソグラフィ技術が適用して形成されている。例えば半導体ウエハ上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト膜のパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして下地膜をエッチングすることにより微細パターンを形成している。
【０００４】
上記フォトリソグラフィ技術では、微細化の要請に応じるために最近では、波長の短いＡｒＦレーザ光を用い、露光装置の解像度を上げるためにウエハと露光装置との間に空気より屈折率の大きい水などの液体を介在させて実効的に露光波長を短くする液浸手法が採用されている。しかし、近年の微細化の要請は、上記したフォトリソグラフィ技術の解像限界よりも更に微細化された寸法が求められている。
【０００５】
そこで、最近にあっては、更なる微細化の要請に応じて、パターン化されたレジスト膜等の炭素含有薄膜上へシリコン酸化膜を形成する成膜プロセスとＳＷＴ（サイドウォールトランスファープロセス）法やＬＬＥ（リソグラフィリソグラフィエッチング）法と組み合わせる微細パターンの形成方法が提案されている（例えば特許文献２、３）。
【０００６】
上記ＳＷＴ法では、例えばレジスト膜等で形成したパターンの凸部の部分の表面全体を適度に酸化して除去するスリミング処理を行うことにより凸部の寸法幅を実質的に小さくている。そして、このレジストパターン上にシリコン酸化膜を形成し、このシリコン酸化膜を適度にエッチバックして上記凸部の側面に形成されていた側壁（サイドウォール）を残留させ、露出したレジストパターンを除去して残った側壁をマスクとしてエッチング対象層である下地層をエッチングすることにより、フォトリソグラフィ技術の解像限界以下の微細パターンを得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１６１１６２号公報
【特許文献２】特開２００４−０８００３３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述のように、パターン化されたレジスト膜等の炭素含有薄膜の凸部の表面を酸化して除去するスリミング処理は、一般的にはバッチ式の縦長の処理容器内に複数枚の被処理体を収容し、この処理容器内に酸化ガスとして例えば酸素を流しつつこの酸素雰囲気中でプラズマを生成して酸素活性種により炭素含有薄膜の表面を適宜酸化して削り取るようになっている。
【０００９】
しかしながら、このスリミング方法にあっては、処理容器内に一度に収容するウエハの枚数に依存して、或いはスリミング処理毎にスリミング量（削り取り量）にばらつきが発生して再現性が十分ではない、といった問題があった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、レジスト等の炭素含有薄膜のパターンの凸部のスリミング処理時のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制してスリミング処理毎の再現性を向上させることが可能な炭素含有薄膜のスリミング方法及び酸化装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、スリミング処理について鋭意研究した結果、レジスト膜等の炭素含有薄膜のスリミング処理時のスリミング量のばらつきの原因は、ウエハ中に含まれる水分やスリミング処理時に発生する反応副生成物である水分に依存していることを見出し、この水分の影響を抑制するには、上記水分量よりも過剰な量の水分をあえて供給することによりスリミング量のばらつきを抑制することができる、という知見を得ることにより、本発明に至ったものである。
【００１２】
請求項１に係る発明は、パターン化された炭素含有薄膜が形成された被処理体を酸化装置の処理容器内へ搬入する搬入工程と、前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ前記酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするスリミング工程と、を有することを特徴とする炭素含有薄膜のスリミング方法である。
【００１３】
このように、前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることが可能となる。
【００１４】
本発明の関連技術は、パターン化された炭素含有薄膜が形成された被処理体を酸化装置の処理容器内へ搬入する搬入工程と、前記処理容器内へ水分を供給する水分供給工程と、酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするスリミング工程と、を有することを特徴とする炭素含有薄膜のスリミング方法である。
【００１５】
このように、スリミング処理を行う直前に処理容器内へ水分を供給するようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、パターン化された炭素含有薄膜が形成された被処理体を酸化装置の処理容器内へ搬入する搬入工程と、前記処理容器内へ水分を供給する水分供給工程と、前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ前記酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするスリミング工程と、を有することを特徴とする炭素含有薄膜のスリミング方法である。
【００１７】
このように、スリミング処理を行う直前に処理容器内へ水分を供給し、更に、前記処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ酸化ガスにより前記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより前記パターンの凸部の幅を小さくするようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることが可能となる。
【００１８】
請求項８に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、パターン化された炭素含有薄膜が形成された複数枚の被処理体を処理容器内で保持する保持手段と、前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、前記処理容器内へ水分を供給する水分供給手段と、前記酸素ガスを活性化させるための活性化手段と、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法を実行するように装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする酸化装置である。
【００１９】
請求項９に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、パターン化された炭素含有薄膜が形成された複数枚の被処理体を処理容器内で保持する保持手段と、前記処理容器内へ酸化ガスを供給する酸化ガス供給手段と、前記処理容器内へ水分を供給する水分供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、請求項１乃至５及び７のいずれか一項に記載の炭素含有薄膜のスリミング方法を実行するように装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする酸化装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る炭素含有薄膜のスリミング方法及び酸化装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ酸化ガスにより炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することによりパターンの凸部の幅を小さくするようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることができる。
本発明の関連技術によれば、スリミング処理を行う直前に処理容器内へ水分を供給するようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることができる。
請求項２及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、スリミング処理を行う直前に処理容器内へ水分を供給し、更に、処理容器内へ水分と酸化ガスとをそれぞれ供給しつつ酸化ガスにより炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することによりパターンの凸部の幅を小さくするようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の係る酸化装置の実施形態を示す縦断面構成図である。
【図２】成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図である。
【図３】本発明に係るスリミング方法を含む微細パターンの形成方法を説明するための半導体ウエハの断面を模式的に示す断面図である。
【図４】スリミング方法を含む微細パターンの形成方法を説明するフローチャートである。
【図５】本発明方法の第１の変形実施例のスリミング方法を含む微細パターンの形成方法の一部を示すフローチャートである。
【図６】第１の検証実験を説明するための説明図である。
【図７】スリミング処理時に発生する水分量のモニタウエハの枚数に対する依存性を示すグラフである。
【図８】第２の検証実験を説明するための説明図である。
【図９】ＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜付きのダミーウエハ（水分多量）の存在下でスリミング処理を連続的に行った時の削り取り量の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明のスリミング方法の検証実験を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る炭素含有薄膜のスリミング方法及び酸化装置の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の係る酸化装置の実施形態を示す縦断面構成図、図２は成膜装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図である。尚、ここでは酸化ガスとして酸素を用いる場合を例にとって説明する。
【００２３】
図示するように、プラズマを形成することができるこの酸化装置２は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器４を有している。この処理容器４の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器４内の天井には、石英製の天井板６が設けられて封止されている。また、この処理容器４の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド８がＯリング等のシール部材１０を介して連結されている。尚、ステンレス製のマニホールド８を設けないで、全体を円筒体状の石英製の処理容器で構成した装置もある。
【００２４】
上記処理容器４の下端は、上記マニホールド８によって支持されており、このマニホールド８の下方より複数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを多段に載置した保持手段としての石英製のウエハボート１２が昇降可能に挿脱自在になされている。本実施形態の場合において、このウエハボート１２の支柱１２Ａには、例えば５０〜１５０枚程度の直径が３００ｍｍのウエハＷを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。
【００２５】
このウエハボート１２は、石英製の保温筒１４を介してテーブル１６上に載置されており、このテーブル１６は、マニホールド８の下端開口部を開閉する例えばステンレススチール製の蓋部１８を貫通する回転軸２０の上端に支持される。そして、この回転軸２０の貫通部には、例えば磁性流体シール２２が介設され、この回転軸２０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部１８の周辺部とマニホールド８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材２４が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。
【００２６】
上記した回転軸２０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム２６の先端に取り付けられており、ウエハボート１２及び蓋部１８等を一体的に昇降して処理容器４内へ挿脱できるようになされている。尚、上記テーブル１６を上記蓋部１８側へ固定して設け、ウエハボート１２を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００２７】
このマニホールド８には、処理容器４内に酸化ガスとして例えば酸素を供給する酸化ガス供給手段２８と、水分を供給する水分供給手段３０と、パージガスとして不活性ガス、例えばＮ２ ガスを供給するパージガス供給手段３４とが設けられる。
【００２８】
具体的には、上記酸化ガス供給手段２８は、上記マニホールド８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなるガスノズル３８を有している。このガスノズル３８には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔３８Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射孔３８Ａから水平方向に向けて略均一に酸素（Ｏ２ ）を噴射できるようになっている。このようなタイプのガスノズルを分散形のガスノズルと称す。
【００２９】
また同様に上記水分供給手段３０も、上記マニホールド８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなるガスノズル４０を有している。このガスノズル４０には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔４０Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射孔４０Ａから水平方向に向けて略均一に水分である水蒸気を噴射できるようになっている。尚、この水分は、実際にはＮ２ やＯ２ 等のキャリアガスと共に水分含有ガスとして供給される。
【００３０】
また同様にパージガス供給手段３４も、上記マニホールド８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなるガスノズル４４を有している。このガスノズル４４には、上記原料ガスのガスノズル４０と同様にその長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔４４Ａ（図２参照）が所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射孔４４Ａから水平方向に向けて略均一にＮ２ ガスを噴射できるようになっている。
【００３１】
上記各ノズル３８、４０、４４には、それぞれのガス通路４８、５０、５４が接続されている。そして、各ガス通路４８、５０、５４には、それぞれマスフローコントローラのような流量制御器４８Ａ、５０Ａ、５４Ａ及び開閉弁４８Ｂ、５０Ｂ、５４Ｂが介設されており、酸素ガス、水蒸気及びＮ２ ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給できるようになっている。上記水分供給手段３０のガス通路５０の上流側には、図示しない蒸気発生器が接続されている。尚、ここでは水分供給手段３０を別個に設けたが、この水分供給手段を酸化ガス供給手段２８やパージガス供給手段３４と兼用させ、水分（水蒸気）をノズル３８、或いはノズル４４から噴射させるようにしてもよい。
【００３２】
一方、上記処理容器４の側壁の一部には、その高さ方向に沿ってプラズマを発生させて酸素ガスを活性化させる活性化手段６６が形成されると共に、この活性化手段６６に対向する処理容器４の反対側には、この内部雰囲気を真空排気するために処理容器４の側壁を、例えば上下方向へ削りとることによって形成した細長い排気口６８が設けられている。具体的には、上記活性化手段６６は、上記処理容器４の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長い開口７０を形成し、この開口７０をその外側より覆うようにして断面凹部状になされた上下に細長い例えば石英製のプラズマ区画壁７２を容器外壁に気密に溶接接合することにより形成されている。
【００３３】
これにより、この処理容器４の側壁の一部を凹部状に外側へ窪ませることにより一側が処理容器４内へ開口されて連通されたプラズマ室７３が形成されることになる。すなわちプラズマ区画壁７２の内部空間は、上記処理容器４内に一体的に連通された状態となっている。上記開口７０は、ウエハボート１２に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分に長く形成されている。尚、この開口７０に、多数のスリットを有するスリット板を設ける場合もある。
【００３４】
そして、上記プラズマ区画壁７２の両側壁の外側面には、その長さ方向（上下方向）に沿って互いに対向するようにして細長い一対のプラズマ電極７４が設けられると共に、このプラズマ電極７４にはプラズマ発生用の高周波電源７６が給電ライン７８を介して接続されており、上記プラズマ電極７４に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することによりプラズマを発生し得るようになっている。尚、この高周波電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚに限定されず、他の周波数、例えば４００ｋＨｚ等を用いてもよい。
【００３５】
そして、上記処理容器４内を上方向に延びて行く酸化ガス用のガスノズル３８は途中で処理容器４の半径方向外方へ屈曲されて、上記プラズマ室７３内の一番奥（処理容器４の中心より一番離れた部分）に位置され、この一番奥の部分に沿って上方に向けて起立させて設けられている。従って、高周波電源７６がオンされている時に上記ガスノズル３８のガス噴射孔３８Ａから噴射された酸素ガスはここで活性化されて処理容器４の中心に向けて拡散しつつ流れるようになっている。
【００３６】
そして上記プラズマ区画壁７２の外側には、これを覆うようにして例えば石英よりなる絶縁保護カバー８０が取り付けられている。また、この絶縁保護カバー８０の内側部分には、図示しない冷媒通路が設けられており、冷却された窒素ガスや冷却水を流すことにより上記プラズマ電極７４を冷却し得るようになっている。
【００３７】
そして上記プラズマ室７３の開口７０の外側近傍、すなわち開口７０の外側（処理容器４内）には、上記水分用のガスノズル４０とパージガス用のガスノズル４４とがそれぞれ起立させて設けられており、各ノズル４０、４４に設けた各ガス噴射孔４０Ａ、４４Ａより処理容器４の中心方向に向けて水蒸気とパージガスであるＮ２ ガスとをそれぞれ噴射し得るようになっている。
【００３８】
一方、上記開口７０に対向させて設けた排気口６８には、これを覆うようにして石英よりなる断面コ字状に成形された排気口カバー部材８２が溶接により取り付けられている。この排気口カバー部材８２は、上記処理容器４の側壁に沿って上方に延びており、処理容器４の上方のガス出口８４に連通されている。そして、このガス出口８４には、排気系８６が接続されている。この排気系８６は、上記ガス出口８４に接続される排気通路８８を有しており、この排気通路８８には、処理容器４内の圧力を調整する圧力調整弁９０及び真空ポンプ９２が順次介設されて、処理容器４内を所定の圧力に維持しつつ真空引きできるようになっている。そして、この処理容器４の外周を囲むようにしてこの処理容器４及びこの内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱手段９４が設けられている。尚、この加熱手段４４は設けない場合もある。
【００３９】
そして、このように構成された成膜装置２の全体の動作、例えばプロセス圧力、プロセス温度、各開閉弁の開閉による各ガス（水蒸気を含む）の供給、供給停止、ガス流量の制御及び高周波のオン・オフ制御等は例えばコンピュータ等よりなる装置制御部９６により行われる。そして、この装置制御部９６は、上記制御を行うためのプログラムが記憶されている記憶媒体９８を有している。この記憶媒体９８としては、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等を用いることができる。また、この装置制御部９６は、図示しないユーザインタフェースにも接続されており、レシピを含む各種のデータ送信ができるようになされている。
【００４０】
次に、以上のように構成された酸化装置２を用いて行なわれる本発明のスリミング方法について図３及び図４も参照して説明する。図３は本発明に係るスリミング方法を含む微細パターンの形成方法を説明するための半導体ウエハの断面を模式的に示す断面図、図４はスリミング方法を含む微細パターンの形成方法を説明するフローチャートである。まず、本発明に係るスリミング方法を行う上記熱処理装置２の動作について説明する。
【００４１】
まず、常温の多数枚、例えば５０〜１５０枚の３００ｍｍサイズのウエハＷが載置された状態のウエハボート１２を予め所定の温度になされた処理容器４内にその下方より上昇させてロードして搬入し、蓋部１８でマニホールド８の下端開口部を閉じることにより処理容器４内を密閉する。上記ウエハＷの表面には、後述するように、炭素含有薄膜であるレジスト膜がパターン化されて凹凸状になされている。
【００４２】
そして処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段９４への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させてプロセス温度を維持する。尚、プラズマによる酸素の活性化が十分な場合には、上記加熱手段９４を動作させなくてもよい。例えばプラズマを用いた場合に加熱手段９４により水分及びウエハを活性化する時は、使用する材料にもよるが例えば熱ＣＶＤカーボン膜の場合、最大８５０℃程度まで昇温させる。従って、加熱手段９４を有する酸化装置の場合のヒータ温度は室温である２５℃〜８５０℃までとする。そして、酸化ガス供給手段２８から酸素ガスを処理容器４内へ供給し、水分供給手段３０からは水分である水蒸気を処理容器４内へ供給する。具体的には、流量制御された酸素ガスが酸化ガス用のガスノズル３８の各ガス噴射孔３８Ａより水平方向へ向けて噴射されて、プラズマ室７３を介して処理容器４内に供給される。また、流量制御された水蒸気が水分用のガスノズル４０の各ガス噴射孔４０Ａより水平方向へ向けて噴射されて処理容器４内に供給される。
【００４３】
上記ガスの供給と同時に、上記活性化手段６６の一対のプラズマ電極７４には、高周波電源７６より高周波電圧が印加されており、これにより上記プラズマ室７３内にプラズマが生成されてここに供給された上記酸素ガスはプラズマにより活性化される。この酸素ガスの活性種により、上記ウエハＷの表面に形成されていた炭素含有薄膜である例えばレジスト膜の表面を酸化処理して除去することにより、後述するように上記レジスト膜のパターンの凸部の幅を小さくするスリミングを行うことになる。
【００４４】
この際、処理容器４内へはこのウエハＷ自体に含まれていた水分が持ち込まれたり、或いは酸化反応によって反応副生成物として水分が発生することから、これらの水分の悪影響によって、スリミング量にばらつきが生ずる危惧が発生する。しかし、本発明方法では上述したように、この酸化処理と同時に、上記水分量よりも多い水分を水蒸気として供給するようにしているので、後述するように、ウエハＷにより処理容器４内へ持ち込まれた水分量や反応副生成物として発生する水分量が、これよりも多く供給された上記水分量により希釈化されて、その悪影響が無視できるまでに低減化されることになり、この結果、ラン毎（スリミング処理毎）のスリミング量のばらつきの発生を抑制することが可能となる。
【００４５】
そして、上述のように酸化処理を開始すると、排気系８６が駆動して真空ポンプ９２は連続的に回転駆動されて処理容器４内を真空引きしているので、処理容器４内で酸化反応によって発生した各種のガスは排気ガスとして排気口６８から排出されて、ガス出口８４を介して排気通路８８内を流下して行く。
【００４６】
次に、以上のような炭素含有薄膜のスリミング方法が含まれる微細パターンの形成方法について、図３及び図４を参照して説明する。まず、図３（Ａ）に示すように、被処理体としての半導体ウエハＷの上面には、下から順に最終的にパターンエッチングされる被エッチング対象膜１００及び反射防止膜１０２が形成されている。上記反射防止膜１０２は、この上に形成されるレジスト膜に対するフォトリソグラフィを適用する際の反射防止膜（ＢＡＲＣ）として機能すると共に下地の被エッチング対象膜１００をエッチングする際のマスクとしても機能する。
【００４７】
上記ウエハＷは、例えばシリコン基板よりなり、必要に応じて、この上面には各種の半導体素子や回路パターンが形成されている。上記被エッチング対象膜１００は、特に限定されず、例えば窒化シリコン、酸化シリコン、酸窒化シリコン、アモルファスシリコン又はポリシリコンを含む膜を用いることができる。また、この被エッチング対象膜１００の厚さは、例えば２０〜２００ｎｍ程度である。
【００４８】
また、反射防止膜１０２は、特に限定されるものではなく、アモルファスカーボン、ポリフェノールやフォトレジスト等の有機系の材料を用いることができ、フォトリソグラフィ技術による露光時のレーザ光に対する屈折率が調整されている。
【００４９】
さて、上述のように形成されている半導体ウエハＷの表面、すなわち反射防止膜１０２上に、図３（Ｂ）に示すように炭素含有薄膜１０４を形成する（Ｓ１）。この炭素含有薄膜１０４の厚さは、例えば５０〜２００ｎｍ程度の範囲内である。この炭素含有薄膜１０４としては、レジスト膜等の炭素と水素とを含む有機材料を用いることができ、例えばＡｒＦレーザ光により感光される特性を有する。このような炭素含有薄膜１０４が例えばレジスト膜ならば、このレジスト膜は回転塗布装置を用いて形成することができる。
【００５０】
次に、この炭素含有薄膜１０４は、図示しないマスクと例えば液浸法を用いてフォトリソグラフィの例えばＡｒＦレーザ光により露光、現像がなされ、図３（Ｃ）に示すように、パターン化される（Ｓ２）。このパターン化によって炭素含有薄膜１０４には、下地にまで達する凹部１０４Ａ及び凸部１０４Ｂが凹凸状にパターン形成されることになる。この時の凹部１０４Ａの幅Ｄ１は例えば４０ｎｍ程度であり、凸部１０４Ｂの幅（厚さ）Ｌ１は例えば４０ｎｍ程度である。ここで凹部１０４Ａの底面は、下地の反射防止膜１０２が露出している。
【００５１】
このように、炭素含有薄膜１０４がパターン化されたならば、このウエハを、先に図１及び図２を参照して説明した酸化装置２の処理容器４内へ搬入する搬入工程を行う（Ｓ３）。この場合、先に説明したように、複数枚のウエハＷがウエハボート１２に多段に支持された状態で処理容器４内へ収容される。そして、この酸化装置２において、前述したように処理容器４内へ酸化ガスとして例えば酸素ガスを流すと共にこの酸素ガスを高周波電力によって発生したプラズマによって活性化する。これと同時に更に、処理容器４内へ水蒸気を多量に供給して図３（Ｄ）に示すように、上記パターン化されている炭素含有薄膜１０４の表面を酸化処理して除去し、凸部１０４Ｂの幅を小さくする（Ｓ４）。この処理をスリミング処理と称す。
【００５２】
この酸化時の反応式は次のように表すことができる。
ＣｘＨｙ＋Ｏ２ （プラズマ）→ｘＣＯ２ ＋１／２・ｙＨ２ Ｏ
ここでＣｘＨｙはレジスト膜（有機材料）を示し、ｘ、ｙはそれぞれ任意の正の整数である。この時の水分供給手段３０により供給される水分の量は、処理すべきウエハＷの枚数にもよるが、例えば直径が３００ｍｍのウエハＷを１００枚収容する場合には、５〜５０ｓｃｃｍ程度である。換言すれば、ウエハ１枚当たりの供給水分量は、０．０５〜５ｓｃｃｍ程度である。また、この時の酸素の流量は、例えば１００ｓｃｃｍ〜１００００ｓｃｃｍ、スリミング時間は削り取るべき厚さにもよるが、例えば３０分程度である。
【００５３】
上記スリミング処理により、上記炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂの表面は、酸化されて削り取られるので、凸部１０４Ｂ自体は薄くなり、その幅（厚さ）はＬ２となる（Ｌ２＜Ｌ１）。具体的には、上記幅Ｌ１が例えば４０ｎｍから幅Ｌ２が例えば１０ｎｍ程度に小さくなる。尚、凸部１０４Ｂの高さも少し低くなるが、ここでは特に記載していない。
【００５４】
ここで先に説明したように、処理容器４内へはこのウエハＷ自体に含まれていた水分が持ち込まれたり、或いは酸化反応によって反応副生成物として水分が発生することから、これらの水分の悪影響によって、スリミング量にばらつきが生ずる危惧が発生する。しかし、本発明方法では上述したように、この酸化処理と同時に、上記水分量よりも多い水分を水蒸気として供給するようにしているので、後述するように、ウエハＷにより処理容器４内へ持ち込まれた水分量や反応副生成物として発生する水分量が、これよりも多く供給された上記水分量により希釈化されて、その悪影響が無視できるまでに低減化されることになり、この結果、ラン毎（スリミング処理毎）のスリミング量のばらつきの発生を抑制することが可能となる。
【００５５】
すなわち、ウエハＷと共に持ち込まれた水分量や反応副生成物として発生した水分量は、本発明方法で意図的に供給した水分量よりも遥かに少ないので、持ち込まれた水分量や反応副生成物として発生した水分量が変動しても、この変動は抑制されてしまうことになる。この結果、スリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して凸部１０４Ｂの幅（厚さ）を一定にすることができる。この場合、上記隣り合う凸部１０４Ｂ間の距離である凹部１０４Ａの幅Ｄ１は、上記凸部１０４Ｂの側面の削り取り量だけ広くなる。
【００５６】
このようにして、スリミング処理がなされたウエハＷは、処理容器４内から取り出され、他の成膜装置へ搬送され、ここで図３（Ｅ）に示すように、上記スリミング処理された凹凸状の炭素含有薄膜１０４上及び反射防止膜１０２上に、薄膜として例えばシリコン酸化膜１０６を形成する（Ｓ５）。このシリコン酸化膜１０６は上記炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂの上面及び側面（凹部１０４Ａの側面）や凹部１０４Ａの底面にも所定の厚さで一面に堆積されることになる。この薄膜としては、シリコン酸化膜１０６に限定されず、例えばＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、アモルファスＳｉ膜、ポリＳｉ膜等を適用することができる。尚、上記薄膜であるシリコン酸化膜１０６は、上記スリミング処理を行った処理容器４内にて、ウエハＷを取り出すことなく連続的に成膜することも可能である。
【００５７】
次に、上記シリコン酸化膜１０６の形成されたウエハＷに対してエッチング処理（エッチバック処理）を施すことにより、図３（Ｆ）に示すように、炭素含有薄膜１０４のパターンの凸部１０４Ｂの上面及び凹部１０４Ａの底部に位置するシリコン酸化膜１０６を除去し、このパターンの凸部１０４Ｂの側面に堆積していたシリコン酸化膜、すなわち、サイドウォール１０６Ａを残す（Ｓ６）。
【００５８】
次に、上記エッチバックによって表面が露出されたレジスト膜よりなる炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂに対してアッシング処理を施して除去し、上記サイドウォール１０６Ａを残留させ、この残留したサイドウォール１０６Ａをマスクとしてエッチング処理を施すことにより上記反射防止膜１０２を図３（Ｇ）に示すようにパターン化する（Ｓ７）。
【００５９】
次に、サイドウォール１０６Ａとパターン化された反射防止膜１０２Ａとよりなるパターンをマスクとしてエッチング処理を施すことにより、図３（Ｈ）に示すように、上記被エッチング対象膜１００をエッチングして所望するピッチのパターンを得ることになる（Ｓ８）。このようにして得られた図３（Ｇ）に示す被エッチング対象膜１００のパターンの凹部及び凸部のピッチは、図３（Ｃ）に示す炭素含有薄膜１０４のパターンの凹部１０４Ａ及び凸部１０４Ｂのピッチよりもかなり小さくすることが可能となる。
【００６０】
このように、本発明では、上記処理容器内へ水分を供給しつつ酸化ガスにより上記炭素含有薄膜の表面を酸化処理して除去することにより上記パターンの凸部の幅を小さくするようにしたので、一度に処理する被処理体の枚数に依存することなく、しかもスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきを抑制して再現性を向上させることができる。
【００６１】
上記実施例では、スリミング処理される被エッチング対象膜１０、パターン材である炭素含有薄膜１０４としてレジスト膜よりなる有機材料を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、反射防止膜（ＢＡＲＣ）として機能する有機材料やカーボン膜等を用いることができる。このカーボン膜を成膜するには、塗布装置によりコーティングして成膜するようにしてもよいし、或いはプラズマＣＶＤ処理又は加熱ＣＶＤ処理により成膜処理するようにしてもよく、その製法は問わない。また、カーボン膜へのパターン形成については、フォトリソグラフィーではなく、予め上部に形成されたパターンをマスクとしたエッチングにより行われるため、カーボン膜下部に反射防止膜は必ずしも必要としない。
【００６２】
＜第１の変形実施例＞
次に本発明の第１の変形実施例について説明する。先に、図４を参照して説明した本発明方法の実施例にあっては、スリミング工程を行う時に処理容器４内へ水分を供給することとしたが、これに限定されず、例えばスリミング工程を行う直前に処理容器４内へ水分を供給するようにしてもよい。図５はこのような本発明方法の第１の変形実施例のスリミング方法を含む微細パターンの形成方法の一部を示すフローチャートである。図５は図４に示すフローチャートの一部を変更したものであり、主要部以外の記載は省略している。
【００６３】
この第１の変形実施例では、図３（Ｃ）にし示すようなパターン化された炭素含有薄膜１０４が形成された複数枚のウエハＷをウエハボート１２に載置して酸化装置の処理容器４内へ搬入（ロード）して処理容器４内を密閉する搬入工程を行ったならば（Ｓ３）、次に、処理容器４内へ水分を供給する水分供給工程を行う（Ｓ３−１）。この水分供給工程では、先に説明したステップＳ４におけるスリミング工程と同様に水分を水蒸気として流量制御しつつ処理容器４内へ供給して同時に真空引きも行って排気する。これにより、処理容器４内の壁面、ウエハボート１２の表面などの容器内構造物の表面及びウエハＷの表面に多量に水分が付着することになる。
【００６４】
このような状態において、次に、処理容器４内に酸化ガスを流すと共にプラズマを生成してスリミング工程を行う（Ｓ４−１）。これにより、上記炭素含有薄膜１０４の表面を酸化処理して除去することによりパターンの凸部１０４Ｂの幅（厚さ）を小さくする。この際、処理容器４内へは、先に上記水分供給工程において水分が供給されているので、水分を供給する必要がない。
【００６５】
このようにして、水分を供給しないスリミング工程Ｓ４−１が終了したならば、次に図４に示したようにステップＳ５以降の各工程を順次行って行くことになる。この場合にも、先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。尚、この第１の変形実施例において、スリミング工程Ｓ４−１においても処理容器４内へ水分を供給するようにしてもよい。この場合には、図４に示すスリミング工程Ｓ４と同様な操作となる。
【００６６】
＜水分の影響に対する検証＞
本発明では、例えばレジスト膜よりなる炭素含有薄膜のスリミング処理毎のスリミング量（削り取り量）のばらつきの原因は水分にあるとして対応策を講じたが、ここで上記スリミング量のばらつきの原因が実際に水分にあるのか否かについて検証実験を行ったので、その第１〜第３の検証実験について説明する。
【００６７】
まず、第１の検証実験について説明する。図６は第１の検証実験を説明するための説明図であり、図６（Ａ）は異なる枚数のウエハをウエハボートに載置した状態を示し、図６（Ｂ）は異なる枚数のウエハに対するスリミング処理時の削り取り量の変化を示すグラフである。この第１の検証実験では、ウエハボートの高さ方向の中心部にシリコン基板よりなるモニタウエハＷを１枚収容した場合と７枚収容した場合の２種類の態様で実験をした。ウエハボートの空き領域の部分にはダミーウエハを載置してそれぞれ満載状態とした。
【００６８】
上記１枚及び７枚の各モニタウエハＷの表面には、図３（Ｃ）に示すように凹部１０４Ａ及び凸部１０４Ｂを有するように凹凸状にパターン化された炭素含有薄膜１０４が予め形成されている。このようなモニタウエハに対して、図１及び図２に示すような酸化装置を用いてＯ２ プラズマ雰囲気中（水分供給なし）でスリミング処理を施した。
【００６９】
この時の炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂの幅の変化を削り取り量”Ｌ１−Ｌ２”（図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）参照）として求めた。その結果を図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）に示すように、モニタウエハが１枚の場合も７枚の場合も、スリミング時間が長くなるに従って、削り取り量は直線的に増加しているが、モニタウエハが１枚の場合よりも７枚の場合の方がスリミング時間が長くなるに従って、削り取り量の増加の傾向が大きくなる（直線の傾きが大きい）ことが判る。このことは、処理すべきウエハ枚数に従って削り取り量が変動し、再現性が劣化することを意味する。この原因は、スリミング処理時に発生する反応副生成物である水分による影響及び／または７枚のモニタウエハが処理容器内に持ち込んだ水分の影響であると考えられる。
【００７０】
次に、スリミング処理時における処理容器４内における水分量の変化について実際に調べたので、その結果を図７に示す。ここでは、一方のウエハボートに５枚の上述したようなモニタウエハを載置し、他方のウエハボートには５０枚の上述したようなモニタウエハを載置してそれぞれスリミング処理を行った。
【００７１】
尚、空き領域にはダミーウエハを載置して満載状態にしている。図７はスリミング処理時に発生する水分量のモニタウエハの枚数に対する依存性を示すグラフである。図７（Ａ）はモニタウエハが５枚の場合の水分量の変化を示し、図７（Ｂ）はモニタウエハが５０枚の場合の水分量を示す。グラフ中において、縦軸は”ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ”（検出器の強度を規格化したもの）を示し、水分量が多い程、大きな数値となる。図示するように、モニタウエハ５枚に対してモニタウエハ５０枚の方が多量に水分が発生していることが判る。
【００７２】
次に第２の検証実験について説明する。図８は第２の検証実験を説明するための説明図であり、図８（Ａ）は含有水分状態が異なるダミーウエハをウエハボートに載置した状態を示し、図８（Ｂ）は含有水分状態が異なるダミーウエハの存在下のスリミング処理時の削り取り量の変化を示すグラフである。この第２の検証実験では、ウエハボートの高さ方向の中心部にシリコン基板よりなるモニタウエハＷを共に１枚収容し、ウエハボートの空き領域の部分にはダミーウエハを載置してそれぞれ満載状態とした。
【００７３】
ここで、一方のウエハボートの全てのダミーウエハの表面には、熱酸化処理により厚さが０．１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２ ）が予め形成されている。また他方のウエハボートの全てのダミーウエハの表面には、ＣＶＤ処理により厚さが１μｍのＳｉＯ２ 膜が予め形成されている。この場合、熱酸化膜によるＳｉＯ２ 膜は吸水性が少ないことから水分が少なく、ＣＶＤによるＳｉＯ２ 膜は吸水性に富むことから多量の水分が含まれている。
【００７４】
上記各モニタウエハＷの表面には、図３（Ｃ）に示すように凹部１０４Ａ及び凸部１０４Ｂを有するように凹凸状にパターン化された炭素含有薄膜１０４が予め形成されている。このようなモニタウエハに対して、図１及び図２に示すような酸化装置を用いてＯ２ プラズマ雰囲気中（水分供給なし）でスリミング処理を施した。
【００７５】
この時の炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂの幅の変化を削り取り量”Ｌ１−Ｌ２”（図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）参照）として求めた。その結果を図８（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）に示すように、熱酸化膜付きのダミーウエハの場合もＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜付きのダミーウエハの場合も、スリミング時間が長くなるに従って、削り取り量は直線的に増加している。そして、熱酸化膜付きのダミーウエハの場合よりもＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜付きのダミーウエハの場合の方がスリミング時間が長くなるに従って、削り取り量の増加の傾向が大きくなる（直線の傾きが大きい）ことが判る。
【００７６】
この結果、ダミーウエハの状態に応じて、すなわち、外部より持ち込まれる水分が多い場合（ＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜）には、水分が少ない場合（熱酸化膜のＳｉＯ２ ）よりもスリミング処理時における削り取り量が多くなることが判る。
【００７７】
ここで処理容器内に持ち込まれる水分量の影響を確実に認識するためにＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜が形成されたダミーウエハの存在下で連続的にスリミング処理を行ってその時の削り取り量の変化について調べた。この時の結果を図９に示す。図９はＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜付きのダミーウエハ（水分多量）の存在下でスリミング処理を連続的に行った時の削り取り量の変化を示すグラフである。ここでは図８（Ａ）に示すようにウエハボートの中央部に１枚の前述したようなモニタウエハを載置し、他の空き領域にＣＶＤ処理によるＳｉＯ２ 膜の付着したダミーウエハを満載状態で載置した。
【００７８】
このＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜の付着したダミーウエハは、ウエハボートに移載する前に大気中に２日間放置してＳｉＯ２ 膜に十分な量の水分が吸収されている。このようなダミーウエハをウエハボートに載置した状態で、スリミング処理を行う毎に中央に位置されたモニタウエハを変換して連続１０回のスリミング処理を行った。図９には各回毎の削り取り量を示している。
【００７９】
また、７回目から１０回目までのスリミング処理では、その直前に、不活性ガス（例えばＮ２ ガス）の供給と真空引きを交互に繰り返し行って処理容器内の雰囲気の排気を促進させるサイクルパージを所定の時間だけ行っている。このサイクルパージの時間は、７回目の直前は２時間行い、８回目の直前は４時間行い、９回目の直前は６時間行い、１０回目の直前は１２時間行っている。また１回のスリミング処理時間は、１５分間程度である。
【００８０】
そして、図９において右端は参考値として、熱酸化膜によるＳｉＯ２ 膜の付着したダミーウエハ（水分小量）をウエハボートの空き領域に満載状態で収容した時の削り取り量を示している。図９に示すように、１回目から４回目までのスリミング処理では、右下に向けて緩く傾斜している矢印１１０に示すように、削り取り量は約１２ｎｍ程度から１０．５ｎｍ程度まで少しずつ低下している。この理由は、スリミング処理を１回行う毎に、ダミーウエハの表面のＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜中から排出される水分がその都度少なくなっているからであると考えられる。
【００８１】
そして、４回目から６回目までのスリミング処理では、水平方向に向いている矢印１１２に示すように、削り取り量は約１０．５ｎｍ程度で一定になっている。これはスリミング処理のラン間でダミーウエハの表面のＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜中に取り込まれる水分量とスリミング処理中に排出される水分量が平衡状態となっているためと考えられる。
【００８２】
しかしながら、このような状態になっても、７回目から１０回目に示すように、それぞれ直前にサイクルパージを行うと、右下に向けて緩く傾斜する矢印１１４に示すように、削り取り量は１０．５ｎｍ程度から９ｎｍ程度まで少しずつ再度低下している。この理由は、サイクルパージを行うことによりＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜中に含まれる水分が更に排出されて少なくなる結果、スリミング処理時にこのＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜より排出される水分量が更に順次少なくなるからであると考えられる。
【００８３】
しかしながら、このように複数回のサイクルパージを行ってもＣＶＤ−ＳｉＯ２ 膜中にはある程度の水分が含まれており、この時の削り取り量である９ｎｍは、グラフ中の右端に示す熱酸化膜（ＳｉＯ２ 膜）付きのダミーウエハを用いた場合の削り取り量である８ｎｍ程度よりも大きいことが判る。以上の点より、削り取り量がスリミング処理毎にばらついて再現性が劣化する理由は、前述したように処理容器４内に持ち込まれる水分や反応副生成物として発生する水分にあることが判る。
【００８４】
＜本発明方法の評価＞
次に、本発明に係るスリミング方法を実際に行ったので、その評価結果について説明する。図１０は本発明のスリミング方法の検証実験を説明するための説明図であり、図１０（Ａ）は含有水分状態が異なるダミーウエハをウエハボートに載置した状態を示し、図１０（Ｂ）は含有水分状態が異なるダミーウエハの存在下で且つ水分を供給した場合と供給しない場合のスリミング処理時の削り取り量の変化を示すグラフである。水分を供給しない場合は従来のスリミング方法に対応し、水分を供給した場合は本発明のスリミング方法に対応する。本発明方法の検証実験では、ウエハボートの高さ方向のトップ（ＴＯＰ）とセンタ（ＣＴＲ）とボトム（ＢＴＭ）にシリコン基板よりなるモニタウエハＷをそれぞれ収容し、ウエハボートの空き領域の部分にはダミーウエハを載置してそれぞれ満載状態とした。
【００８５】
ここで、一方のウエハボートの全てのダミーウエハの表面には、熱酸化処理により厚さが０．１μｍの熱酸化膜（ＳｉＯ２ ）が予め形成されている。また他方のウエハボートの全てのダミーウエハの表面には、ＣＶＤ処理により厚さが２μｍのＳｉＯ２ 膜が予め形成されている。この場合、熱酸化膜によるＳｉＯ２ 膜は吸水性が少ないことから水分が少なく、ＣＶＤによるＳｉＯ２ 膜は吸水性に富むことから多量の水分が含まれている。
【００８６】
上記各モニタウエハＷの表面には、図３（Ｃ）に示すように凹部１０４Ａ及び凸部１０４Ｂを有するように凹凸状にパターン化された炭素含有薄膜１０４が予め形成されている。このようなモニタウエハに対して、図１及び図２に示すような酸化装置を用いてＯ２ プラズマ雰囲気中で水分供給無しの場合と水分供給有りの場合でそれぞれスリミング処理を施した。この水分供給有りの場合の水分供給量は５０ｓｃｃｍである。
【００８７】
この時の炭素含有薄膜１０４の凸部１０４Ｂの幅の変化を削り取り量”Ｌ１−Ｌ２”（図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）参照）として求めた。その結果を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）の左側の縦軸には削り取り量をとり、右側の縦軸にはＣＶＤ膜ダミーと熱酸化膜ダミーにおける削り取り量比（ＣＶＤ膜ダミー／熱酸化膜ダミー）をとっている。
【００８８】
図１０（Ｂ）中の左側半分にて示すように、水分供給無しの従来のスリミング方法の場合には、熱酸化膜ダミーとＣＶＤ膜ダミーとの差がＴＯＰ、ＣＴＲ及びＢＴＭに関係なく大きくなっており、例えば削り取り量比では１．２７〜１．３０程度に達して削り取り量の変動量が大き過ぎることが判る。これに対して、図１０（Ｂ）中の右側半分にて示すように、水分供給有りの本発明の場合には、熱酸化膜ダミーとＣＶＤ膜ダミーとの差が非常に少なく、例えば削り取り量比では１．０３〜１．０９程度であり、削り取り量の変動量を大幅に抑制できることを確認することができた。
【００８９】
尚、以上の実施例においては、スリミング処理時に酸化ガスとして酸素ガスを用いてプラズマにより活性化させる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化ガスとして酸素を用いてプラズマを用いないようにしてもよい。また、上記実施例では、酸化ガスとして主に酸素を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、Ｈ２ Ｏ，ＮＯ，Ｎ２ Ｏ，Ｏ３ 等も用いることができる。また、この場合にも、プラズマを用いてもよいし、或いは用いないようにしてもよい。
【００９０】
プラズマを用いない場合には、図１及び図２に示す酸化装置においてプラズマを発生させる活性化手段６６及びこれに付随する部材は設ける必要がなくなるが、酸化力を高めるためにウエハＷの温度を上げることが望ましい。従って、この場合には処理容器４の外周側に設けた加熱手段９４は必ず設けるようにする。この場合、スリミング処理時のウエハ温度は、酸化ガスが酸素の場合には例えば２００℃以上に設定し、酸化ガスがオゾンであってプラズマを用いない場合には例えば１００℃以上に設定する。また、上限温度は、例えば熱ＣＶＤカーボン膜の場合は８５０℃程度である。
【００９１】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
２  酸化装置
４  処理容器
１２  ウエハボート（保持手段）
２８  酸化ガス供給手段
３０  水分供給手段
６６  活性化手段
７３  プラズマ室
９４  加熱手段
９６  装置制御部
１００  被エッチング対象膜
１０２  反射防止膜
１０４  炭素含有薄膜
１０４Ａ  炭素含有薄膜の凹部
１０４Ｂ  炭素含有薄膜の凸部
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
0005682290.tif 000002
【図２】
0005682290.tif 000003
【図３】
0005682290.tif 000004
【図４】
0005682290.tif 000005
【図５】
0005682290.tif 000006
【図６】
0005682290.tif 000007
【図７】
0005682290.tif 000008
【図８】
0005682290.tif 000009
【図９】
0005682290.tif 000010
【図１０】
0005682290.tif 000011