(57)【要約】シリコンを主成分とする第１の膜に対して、前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜に対して、高選択にエッチングする技術を提供するために、シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成し、形成された積層膜に複数の第一穴を設けて第１微細パターンを形成する工程と、前記複数の第一穴夫々にチャネルを形成した後、前記夫々のチャネル間に第二穴を設けて第２微細パターンを形成する工程と、前記第２微細パターンにフッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去するエッチング工程と、を有し、前記エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去するように構成する。【選択図】図５
2015115002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成し、形成された積層膜に複数の第一穴を設けて第１微細パターンを形成する工程と、前記複数の第一穴夫々にチャネルを形成した後、前記夫々のチャネル間に第二穴を設けて第２微細パターンを形成する工程と、前記第２微細パターンにフッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去するエッチング工程と、を有し、前記エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する微細パターン形成方法。 
【請求項２】
シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成する工程と、前記積層膜に複数の第一穴を形成する第１エッチング工程と、前記複数の第一穴にチャネルを形成する工程と、前記チャネル間に第二穴を形成する第２エッチング工程と、フッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去する第３エッチング工程と、を有し、前記第３エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を含む積層膜を形成する手順と、前記積層膜に複数の第一穴を形成する手順と、前記複数の第一穴にチャネルを形成する手順と、前記チャネル間に第二穴を形成する手順と、フッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去する手順と、を少なくとも含むプログラムを実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１の膜を除去する手順では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させる基板処理装置。
【請求項４】
コントローラに、シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を含む積層膜を形成する手順と、前記積層膜に複数の第一穴を形成する手順と、前記複数の第一穴にチャネルを形成する手順と、前記チャネル間に第二穴を形成する手順と、フッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去する手順と、を少なくとも実行させるプログラムを読取可能な記録媒体であって、前記コントローラは、前記第１の膜を除去する手順では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させる記録媒体。
【請求項５】
前記第１の膜は、導電膜であってポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜またはアモルファスシリコン(α-Ｓｉ)膜である請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の膜は、絶縁膜であってシリコン膜(Ｓｉ膜)以外の膜であって、シリコン窒化膜(Ｓｉ３Ｎ４膜)、二酸化シリコン膜(ＳｉＯ２膜)、シリコン酸窒化膜(ＳｉＯＮ膜)、シリコンカーバイド膜(ＳｉＣ膜)のうち少なくとも一つを含む請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記チャネルを形成する工程では、前記第一穴の内壁に第１所定膜を形成する工程と、前記チャネルとしての第２所定膜を形成する工程と、を有する請求項２記載の半導体装置の製造方法。→  付記１２の内容
【請求項８】
前記第１所定膜は、ＳｉＯ２膜／Ｓｉ３Ｎ４膜／ＳｉＯ２膜で構成されるＯＮＯ膜である請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２所定膜は、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜またはアモルファスシリコン(α-Ｓｉ)膜である請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２エッチング工程は、前記第１エッチング工程と同じ処理条件である請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第一穴と前記第二穴のそれぞれの幅及び深さは同一である請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第１エッチング工程及び前記第２エッチング工程では、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２混合ガス、或いはＣＦ４／Ｏ２混合ガスのいずれかのガスが使用される請求項１０記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記エッチングガスは、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）ガス、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）ガス、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）ガスの内、いずれかのガスである請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記第３エッチング工程は、等方性エッチングが実施され、前記第１又は第２エッチング工程では、異方性エッチングが実施される請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
更に、前記第３エッチング工程の後、ワード線となるメタル電極等の導電膜を形成する工程を有し、前記メタル電極を形成する工程は、前記導電膜を形成する工程と、前記第３エッチング工程において除去された部分に成膜された金属膜を残すように前記金属膜を除去する工程とを有する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記金属膜を除去する工程は、異方性エッチングが実施される請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記金属膜を除去する工程では、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２混合ガス、或いはＣＦ４／Ｏ２混合ガスのいずれかのガスが使用される請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記金属膜は、タングステン(Ｗ)膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＮ／Ａｌ膜、或いは、ＴａＮ／Ｗ膜から選択される膜である請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第３エッチング工程は、前記第１の膜を除去する工程と、前記エッチングガスの残渣を除去するパージ工程とを有し、前記パージ工程では、基板温度をエッチング処理よりも高い温度に設定される請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第３エッチング工程は、前記第１の膜を除去する工程と、前記エッチングガスの残渣を除去するパージ工程とを有し、前記パージ工程では、前記第１の膜を除去する工程で発生する副生成物の昇華温度よりも基板温度が高く設定される請求項２記載の半導体装置の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の処理ガスを利用したエッチング技術を用いた微細パターン形成方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、更なる高集積化を図る為にパターンの微細化が進められている。微細パターンを実現するために、エッチング工程を用いた様々な手法（例えば特許文献１参照）が検討されている。これらの手法を活用することで、極細の溝や柱を有するパターンを形成することが可能となる。【０００３】
近年、NANDフラッシュメモリに代表されるフラッシュメモリは加工面、電気特性面の双方の点から微細化の継続は困難になってきている。そこで従来の２Ｄ上での素子寸法の微細化によるビット集積度向上のアプローチに比べて素子寸法の微細化を緩和する事ができる３Ｄ構造のNANDフラッシュメモリの開発が進められている。【０００４】
３Ｄ構造のデバイスの製造において、従来の反応性イオンエッチングでは、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜をポリシリコン以外の膜(例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、カーボン膜等)に対して高選択に除去することは困難であった。つまり、ポリシリコン膜とＳｉＯ２膜の積層構造で貫通溝をくり抜いた後に側壁に露出したポリシリコン膜とＳｉＯ２膜の層のうち、ポリシリコン膜のみをエッチングすることは、反応性イオンエッチングを用いた場合、ＳｉＯ２膜等との選択性の問題や、等方性エッチングが必要になる点から非常に困難であった。また、ハードマスク膜(例えば、カーボン膜等)との選択性の問題もあった。【０００５】
また、フッ硝酸を酢酸で希釈したエッチング液等のシリコンのウェットエッチングでは表面張力の問題でパターン倒れ等の問題があった。特に、幅と溝の比(アスペクト比)が１０以上の場合は、このパターン倒れが顕著となっている。【０００６】
このように、従来の反応性イオンエッチングやウェットエッチングでは、上記したシリコンチャネルの側壁にポリシリコン膜とＳｉＯ２膜が露出するようなパターン形状において、適切なエッチングを行うことができなかった。この結果、３Ｄ構造のＮＡＮＤフラッシュメモリを有する半導体装置の製造歩留りの低下が生じる場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４４４９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、シリコンを主成分とする第１の膜を、前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜に対して、高選択にエッチングする技術を用いた微細パターンの形成方法、半導体装置の製造方法、基板処理装置及び記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、  シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成し、形成された積層膜に複数の第一穴を設けて第１微細パターンを形成する工程と、前記複数の第一穴夫々にチャネルを形成した後、前記夫々のチャネル間に第二穴を設けて第２微細パターンを形成する工程と、前記第２微細パターンにフッ素を含むエッチングガスを供給して、前記第二穴に隣接された前記第１の膜を除去するエッチング工程と、を有し、前記エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する微細パターン形成方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によれば、シリコンを主成分とする第１の膜に対して、前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜に対して、高選択にエッチングする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略横断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する第１の処理ユニットの縦断面図である。
【図４】第１の処理ユニットが有するサセプタの縦断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る半導体デバイス作成の一工程である微細パターン形成処理のフローを示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るコントローラの構造図である。
【図７】本発明の実施形態に係る第１微細パターン形成処理の第１段階を示す図である。
【図８】本発明の実施形態に係る第１微細パターン形成処理の第２段階を示す図である。
【図９】本発明の実施形態に係る第２微細パターン形成処理の第１段階を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る第２微細パターン形成処理の第２段階を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る第３微細パターン形成処理を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る第４微細パターン形成処理の第１段階を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る第４微細パターン形成処理の第２段階を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る第１の処理ユニット(第２の処理ユニット)における処理フローを示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る基板処理装置で用いられるエッチングガスの特性を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する第３の処理ユニットの縦断面図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る基板処理装置が有する第３の処理ユニットの縦断面図である。
【図１８】本発明の実施形態に係る第３の処理ユニットにおける処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
発明者等は、上記課題を解決するために、少なくともフッ素を含むエッチングガスを用いたドライエッチングを行うことで、一定の温度領域おいて、少なくとも酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アモルファス・カーボン（ａ−Ｃ）等に対して、シリコン（Ｓｉ）元素を主成分とするＳｉ膜を選択的に除去することができることを見出した。また、少なくともフッ素を含むエッチングガスを用いることによって、エッチングガスをプラズマ化せずに、高い選択性を維持してＳｉ元素を主成分とするＳｉ膜を等方的に除去させることができることを見出した。
【００１３】
ここで、Ｓｉ元素を主成分（シリコンを主成分）とするＳｉ膜とは、例えば、Ｓｉ元素が９０％以上含む膜である。なお、「高い選択性」とは、例えばシリコンを主成分とした第１の膜（例えばシリコン膜）のエッチングレートを、第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜（例えば、シリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜等）である第２の膜よりも高くすることを言う。より良くは、第２の膜をエッチングせずに、第１の膜をエッチングすることを言う。
【００１４】
図１５は、本実施の形態において用いられるエッチングガスの一つであるＩＦ７(若しくはＩＦ５)ガスの蒸気圧特性に関する図である。
【００１５】
図１５に示すように、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）(若しくは、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）)ガスは、後述する本実施の形態におけるエッチング処理条件Ｃにおいて、明らかに気体となる条件である。このような減圧で温度が３０℃〜５０℃である条件でＩＦ７(若しくはＩＦ５)ガスは、上述したように、Ｓｉ膜に対して高い選択性を維持しつつ、Ｓｉ膜に対して等方的にエッチングすることができる。
【００１６】
ここで、ＩＦ７ガスは、公知の製造過程から副生成物としてＩＦ５ガスが生じることが考えられる。しかしながら、後述するエッチング処理条件Ｃのような減圧で温度が３０℃〜５０℃(好ましくは、３０℃〜４０℃)である条件では、ＩＦ７ガスによるエッチングと共に、上述した副生成物として生成されるＩＦ５ガスも気体であるため、基板上に付着することなく容易にパージできると考えられる。
【００１７】
尚、副生成物としてのＩＦ５ガスを除去するには、図１５に示すように基板温度を１００℃以上に加熱することが好ましい。従い、副生成物除去を考慮すると、エッチングガスを処理室から排除するパージ工程において、温度を上昇させることが好ましい。
【００１８】
１．基板処理装置の構成  以下、図面を参照して、本発明の実施形態における基板処理装置を説明する。本実施形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ：Integrated Circuit）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。また、本実施形態の基板処理装置は、１つの処理室で１枚の基板にエッチング処理を行う枚葉装置として構成されている。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略横断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の概略縦断面図である。
【００１９】
図１、図２に示されるように、基板処理装置２０は、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）１００と、ロードロックチャンバ部２００と、トランスファーモジュール部３００と、エッチング処理が行われる処理室を含むプロセスチャンバ部４００を備えている。  なお、図１のｘ方向やｙ方向を横方向と称し、図２のｚ方向を縦方向と称す。そして、本実施形態においては、ｘｙ面は水平面と平行であり、ｚ方向は鉛直方向である。
【００２０】
ＥＦＥＭ１００は、ＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）１１０を載置するロードポート１２０と、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０とロードロックチャンバ２５０，２６０との間で、基板としてのウエハ６０を搬送する第１の搬送部である大気搬送ロボット１３０とを備える。ここで、基板(ウェハ６０)に関する詳細は後述する。
【００２１】
基板収容器であるＦＯＵＰ１１０には、ウエハ６０が２５枚まで収容可能である。未処理基板を収容したＦＯＵＰ１１０は、装置外部の搬送手段により、ロードポート１２０上に載置され、また、処理済み基板を収容したＦＯＵＰ１１０は、装置外部の搬送手段により、ロードポート１２０上から搬出される。
【００２２】
大気搬送ロボット１３０は、５枚のツィーザ１３１を有し、同時に５枚のウエハ６０を搬送することができる。大気搬送ロボット１３０は、図１のｘｙ面において矢印Ｄ１方向に水平回転可能であり、また、矢印Ｄ２方向（ｙｙ´方向）に水平移動可能である。そして、大気搬送ロボット１３０のツィーザ１３１は、図２の矢印Ｄ４方向（ｚｚ´方向）に昇降可能であり、また、図１の矢印Ｄ３方向（ｘｘ´方向）に進退可能である。
【００２３】
ロードロックチャンバ部２００は、ロードロックチャンバ２５０，２６０を備えている。ロードロックチャンバ２５０は、ＦＯＵＰ１１０から搬送されたウエハ６０を保持するバッファユニット２１０を備えている。バッファユニット２１０は、ボート２１１とその下部のインデックスアセンブリ２１２とを備えている。ボート２１１と、その下部のインデックスアセンブリ２１２は、図１の矢印Ｄ５方向に水平回転可能である。この回転により、ボート２１１の基板出し入れ口を、大気搬送ロボット１３０又は真空搬送ロボット３２０へ向けることができる。インデックスアセンブリ２１２は、ボート２１１を昇降させる昇降機構である。
【００２４】
ロードロックチャンバ２６０、及びロードロックチャンバ２６０内に備えられた、バッファユニット２２０、ボート２２１、インデックスアセンブリ２２２は、それぞれ、ロードロックチャンバ２５０、バッファユニット２１０、ボート２１１、インデックスアセンブリ２１２と同様の構造と機能を備えている。
【００２５】
ボート２１１は、水平姿勢のウエハ６０を５枚まで、互いに縦方向（ｚ方向）に間隔を空けた状態で、積載可能である。  ロードロックチャンバ２５０は、真空排気装置（不図示）を備え、後述するコントローラ６００からの指令に基づき、ロードロックチャンバ２５０内を、所定圧力の真空状態（つまり低圧状態）又は大気圧状態にすることが可能である。
【００２６】
トランスファーモジュール部３００は、真空搬送室として用いられるトランスファーモジュール３１０を備えており、先述のロードロックチャンバ２５０（２６０）は、ゲートバルブ３１１（３１２）を介して、トランスファーモジュール３１０に取り付けられている。トランスファーモジュール３１０には、第２の搬送部として用いられる真空搬送ロボット３２０が設けられている。真空搬送ロボット３２０は、ロードロックチャンバ２５０，２６０と処理ユニット４１０，５１０との間でウエハ６０を搬送する。トランスファーモジュール部３００内は、常時、所定圧力の真空状態に維持される。
【００２７】
プロセスチャンバ部４００は、エッチング処理を行う処理ユニット４１０（５１０）を備えている。処理ユニット４１０（５１０）は、ゲートバルブ３１３（３１４）を介してトランスファーモジュール３１０に取り付けられている。処理ユニット４１０，５１０内は、常時、所定圧力の真空状態に維持される。
【００２８】
基板処理装置２０は、更に、基板処理装置２０の各構成に電気的に接続、つまり電気信号により接続されるコントローラ６００を有する。コントローラ６００は各構成の動作を制御する。コントローラ６００の構成は、後述する。
【００２９】
以上のように構成された基板処理装置２０においては、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０から、大気圧状態のロードロックチャンバ２５０（２６０）へ、ウエハ６０が搬送される。この際、まず、図２に示されるように、大気搬送ロボット１３０が、ＦＯＵＰ１１０にツィーザ１３１を挿入し、同時に５枚のウエハをツィーザ１３１上へ載置する。このとき、取り出すウエハ６０の高さ方向の位置に合わせて、大気搬送ロボット１３０のツィーザ１３１を上下させる。
【００３０】
ウエハ６０をツィーザ１３１へ載置してＦＯＵＰ１１０から取出した後、大気搬送ロボット１３０は、矢印Ｄ１方向に回転し、大気圧状態のバッファユニット２１０（２２０）内のボート２１１（２２１）にウエハ６０を搭載する。このとき、ボート２１１（２２１）のＺ方向の動作により、ボート２１１（２２１）は、大気搬送ロボット１３０から５枚のウエハ６０を受け取る。５枚のウエハ６０を受け取った後、ボート２１１（２２１）の最下層にあるウエハ６０の位置が、トランスファーモジュール部３００の高さ位置に合うよう、ボート２１１（２２１）をＺ方向に昇降動作させる。
【００３１】
次に、ロードロックチャンバ２５０（２６０）内を所定圧力の真空状態にした後、ロードロックチャンバ２５０（２６０）内のボート２１１（２２１）に保持されているウエハ６０のうち１枚のウエハ６０を、真空搬送ロボット３２０が、処理ユニット４１０（５１０）内のサセプタテーブル４１１（５１１）上に移載する。このとき、真空搬送ロボット３２０は、ボート２１１（２２１）に保持されている１枚のウエハ６０を、フィンガー３２１に搭載し、ボート２１１（２２１）から取出した後、矢印Ｄ７方向に回転し、さらに矢印Ｄ８方向にフィンガー３２１を延伸し、処理ユニット４１０（５１０）内のサセプタテーブル４１１（５１１）上に移載する。
【００３２】
ウエハ６０を、フィンガー３２１からサセプタテーブル４１１（５１１）へ移載する際は、フィンガー３２１とリフターピン４１３との協働により、ウエハ６０が、サセプタテーブル４１１（５１１）上に移載される。詳しくは、ウエハ６０を載置したフィンガー３２１が、サセプタテーブル４１１（５１１）上の所定の位置に移動してくると、リフターピン４１３が上昇し、フィンガー３２１に載置されたウエハ６０を、フィンガー３２１から離間するように支持する。リフターピン４１３がウエハ６０を支持した後、フィンガー３２１は矢印Ｄ８方向に縮退する。その後、リフターピン４１３が下降することにより、ウエハ６０がサセプタテーブル４１１（５１１）上に載置される。
【００３３】
処理が終了したウエハ６０を、サセプタテーブル４１１（５１１）から、ロードロックチャンバ２５０（２６０）内のボート２１１（２２１）へ搬送する際は、真空搬送ロボット３２０とリフターピン４１３（５１３）は、上述したサセプタテーブル４１１（５１１）上にウエハ６０を移載する動作と逆の動作を行う。
【００３４】
以上説明したように、基板処理装置２０では、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０から、大気圧状態のロードロックチャンバ２５０（２６０）へウエハ６０が搬送される。その後、ロードロックチャンバ２５０（２６０）内が真空引き（真空置換）され、ロードロックチャンバ２５０（２６０）から、トランスファーモジュール３１０を経てウエハ６０が処理ユニット４１０（５１０）へ搬送される。
【００３５】
そして、第１の処理ユニットとしての処理ユニット４１０（５１０）で第１の処理（エッチング処理）がなされ、第１の処理がなされたウエハ６０が、トランスファーモジュール３１０を経て、ロードロックチャンバ２５０（２６０）へ搬送される。その後、ロードロックチャンバ２５０（２６０）内のウエハ６０は、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０へ戻される。ここで、処理ユニット４１０（５１０）へ搬送される前(処理前)のウエハ６０(基板)は、例えば、所定の微細パターンが形成された基板が好ましい。特に、本実施の形態においては、例えば、シリコンを主成分とする第１の膜(ポリシリコン膜)と第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜(ＳｉＯ２膜)を交互に少なくとも２層以上積層した積層膜に貫通穴が形成され、前記貫通穴に形成されたチャネル間に所定の溝パターンが形成された基板が好ましい。
【００３６】
あるいは、処理ユニット４１０での第１の処理と処理ユニット５１０での第２の処理との連続処理を行ってもよい。ここで、第２の処理ユニットとしての処理ユニット５１０は、処理ユニット４１０と異なる処理、例えば、処理ユニット５１０で第２の処理（成膜処理）がなされてもよい。この場合、処理ユニット４１０（５１０）へ搬送される前(処理前)のウエハ６０(基板)は、所定の微細パターンが形成された基板が好ましいが、Ｓｉ基板であってもよい。
【００３７】
あるいは、処理ユニット４１０で第１の処理（エッチング処理）がなされ、エッチング対象物の除去がなされたウエハ６０が、トランスファーモジュール３１０を経て、処理ユニット５１０へ搬送される。そして、処理ユニット５１０で第２の処理（成膜処理）がなされ、第２の処理がなされたウエハ６０が、トランスファーモジュール３１０を経て、再び処理ユニット４１０へ搬送される。そして、処理ユニット４１０で第３の処理（エッチング処理）がなされ、第３の処理がなされたウエハ６０が、トランスファーモジュール３１０を経て、ロードロックチャンバ２５０（２６０）へ搬送され、その後、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０へ戻されるよう搬送することも可能である。ここで、第１の処理がノンプラズマによるエッチング処理であり、第３の処理がプラズマエッチング処理であってもよい。この場合、処理ユニット４１０（５１０）へ搬送される前(処理前)のウエハ６０(基板)は、所定の微細パターンが形成された基板であってもよいし、Ｓｉ基板であってもよい。
【００３８】
このように、基板処理装置２０では、処理ユニット４１０のみによる単独処理や処理ユニット４１０と処理ユニット５１０を用いた連続処理が可能である。
【００３９】
（第１の処理ユニット）  第１の処理ユニット４１０について、図３と図４を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る基板処理装置が有する第１の処理ユニットの縦断面図である。図４は、第１の処理ユニットが有するサセプタの縦断面図である。  第１の処理ユニット４１０は、半導体基板や半導体素子にエッチングを施す処理ユニットである。処理ユニット４１０は、図３に示すように、ガスバッファ室４３０と、半導体基板などのウエハ６０を収容する処理室４４５とを備えている。処理ユニット４１０は、例えば、架台としての水平なベースプレート４４８の上方に、ガスバッファ室４３０を配置し、ベースプレート４４８の下方に処理室４４５を配置して構成される。
【００４０】
ガスバッファ室４３０には、ガス導入口４３３から処理ガスが供給される。ガスバッファ室４３０の壁４３１は、高純度の石英硝子やセラミックスにて筒状に形成されている。壁４３１は、その筒の軸線が垂直になるように配置される。壁４３１の上端には、トッププレート４５４が設けられている。トッププレート４５４は、壁４３１及び外側シールド４３２の上端に支持されている。ガスバッファ室４３０の上端は、トッププレート４５４によって気密に封止される。
【００４１】
トッププレート４５４は、壁４３１の上端を塞ぐ蓋部４５４ａと、蓋部４５４ａを支持する支持部４５４ｂから構成される。蓋部４５４ａのほぼ中央には、ガス導入口４３３が設けられている。壁４３１の先端のフランジ部分（壁４３１から外側に突出した部分）と、支持部４５４ｂとの間には、Ｏリング４５３が設けられ、ガスバッファ室４３０を気密にするよう構成している。
【００４２】
処理室４４５の側壁４４６は、高純度の石英硝子やセラミックスにて筒状に形成されている。側壁４４６は、その筒の軸線が垂直になるように配置される。側壁４４６の上端には、ガスバッファ室４３０の壁４３１が配置されている。側壁４４６の下端には、底板４６９が配置されている。側壁４４６は、処理室４４５内を気密に保つように、底板４６９の上側に気密に設けられる。
【００４３】
処理室４４５の下方には、複数（例えば４本）の支柱４６１によって支持される基板載置部としてのサセプタ４５９が設けられる。サセプタ４５９には、サセプタテーブル４１１と、サセプタ４５９の内部に設けられ、サセプタ４５９上のウエハ６０を加熱する基板加熱部としてのヒータ４６３と、後述するサセプタ冷却剤流路４６４とが具備される。
【００４４】
サセプタ４５９の下方には、排気板４６５が配設される。排気板４６５は、ガイドシャフト４６７を介して底板４６９に支持される。昇降板４７１は、ガイドシャフト４６７をガイドとして、昇降自在に動くように設けられる。昇降板４７１は、少なくとも３本のリフターピン４１３を支持している。
【００４５】
図３に示されるように、リフターピン４１３は、サセプタ４５９のサセプタテーブル４１１を貫通する。そして、リフターピン４１３の頂には、ウエハ６０を支持する支持部４１４が設けられている。支持部４１４は、サセプタ４５９の中心方向に延出している。リフターピン４１３の昇降によって、ウエハ６０をサセプタテーブル４１１に載置し、あるいはサセプタテーブル４１１から持ち上げることができる。
【００４６】
昇降板４７１は、底板４６９を貫通する昇降シャフト４７２に連結されている。昇降シャフト４７２は、昇降駆動部４７３に連結されている。昇降駆動部４７３が昇降シャフト４７２を昇降させることで、昇降板４７１とリフターピン４１３を介して、支持部４１４が昇降する。
【００４７】
サセプタ４５９と排気板４６５の間に、バッフルリング４５８が設けられる。バッフルリング４５８と、サセプタ４５９と、排気板４６５とで囲むように、第１排気室４７４が形成される。円筒状のバッフルリング４５８には、その側面に、通気孔（不図示）が多数均一に設けられている。したがって、第１排気室４７４は、バッフルリング４５８により処理室４４５と仕切られ、また通気孔によって、処理室４４５と連通している。
【００４８】
また、排気板４６５と凹型の底板４６９とで囲むように、第２排気室４７６が形成される。そして、排気板４６５の中心部に、排気連通孔４７５が設けられる。したがって、排気連通孔４７５によって、第１排気室４７４と第２排気室４７６が連通される。
【００４９】
（第１の排気部）  底板４６９を貫通するように、重力方向、つまりｚ方向に延伸された排気管４８０が設けられている。第２排気室４７６は、排気管４８０と連通している。排気管４８０には、上流から順に、圧力調整バルブ４７９、排気ポンプ４８１が設けられている。  このように、サセプタ４５９の下方であって、更に重力方向に排気管４８０を設けることにより、処理室４４５に供給されたガスは、処理室４４５に留まることなく容易に排気される。したがって、保守員によるメンテナンス実施時において、ガスとの接触による危険度を低減することができる。  排気管４８０、圧力調整バルブ４７９を少なくとも有するように、処理室４４５内のガス（雰囲気）を排出する第１の排気部が構成される。なお、排気ポンプ４８１を第１の排気部に含めても良い。
【００５０】
（第１及び第２のガス供給部）  壁４３１上側のトッププレート４５４には、第１のガス供給ユニット４８２（第１のガス供給部）と第２のガス供給ユニット４８３（第２のガス供給部）とが接続されている。第１のガス供給ユニット４８２は、ガス導入口４３３に接続されるガス供給管４８２ａと、ガス供給管４８２ａに接続される不活性ガス供給管４８２ｅとを有する。ガス供給管４８２ａには、上流から順に、第１のガスのガス源である第１ガス源４８２ｂ、マスフローコントローラ４８２ｃ、開閉弁４８２ｄが設けられている。不活性ガス供給管４８２ｅには、上流から順に、不活性ガスのガス源である不活性ガス源４８２ｆ、マスフローコントローラ４８２ｇ、開閉弁４８２ｈが設けられている。
【００５１】
マスフローコントローラ４８２ｃと開閉弁４８２ｄとを制御することで、第１のガスの流量を制御することができる。また、マスフローコントローラ４８２ｇと開閉弁４８２ｈとを制御することで、不活性ガスの流量を制御することができる。不活性ガスは、ガス供給管４８２ａ内の残ガスをパージ（除去）するパージガスとして、更には、ガス供給管４８２ａに供給される第１のガスのキャリアガスとして用いられる。
【００５２】
第１のガス供給ユニット４８２は、ガス供給管４８２ａと、マスフローコントローラ４８２ｃと、開閉弁４８２ｄとを、少なくとも有するように構成される。なお、第１のガス供給ユニット４８２に、パージガス供給管４８２ｅ、マスフローコントローラ４８２ｇ、開閉弁４８２ｈを含めても良い。更には、第１ガス源４８２ｂ、不活性ガス源４８２ｆを含めても良い。
【００５３】
第１のガスとしてのエッチングガスは、本実施形態では、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）ガスが用いられる。なお、第１のガスとして例えば、フッ素ガス(F２)、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の内、いずれかのフッ素を含むガスを用いることもできる。  不活性ガス源４８２ｆから供給される不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ２）ガス等が用いられる。
【００５４】
第２のガス供給ユニット４８３は、壁４３１上側のトッププレート４５４において、ガス供給ユニット４８２と隣接するように設けられている。第２のガス供給ユニット４８３は、ガス導入口４３３に接続されるガス供給管４８３ａを有する。ガス供給管４８３ａには、上流から順に、第２のガスのガス源である第２ガス源４８３ｂと、マスフローコントローラ４８３ｃと、開閉弁４８３ｄとが設けられている。
【００５５】
マスフローコントローラ４８３ｃと開閉弁４８３ｄとを制御することで、第２のガスの流量を制御することができる。第２のガス供給ユニット４８３は、ガス供給管４８３ａと、マスフローコントローラ４８３ｃと、開閉弁４８３ｄとを少なくとも有するように構成される。なお、第２のガス供給ユニット４８３に、第２ガス源４８３ｂを含めても良い。
【００５６】
第２のガスとして、例えば窒素（Ｎ２）等の不活性ガスが用いられる。この不活性ガスは、第１のガスの希釈ガスとして、もしくは処理室４４５内の残ガスのパージガスとして用いられる。
【００５７】
なお、本実施形態においては、第１のガス供給ユニット４８２と第２のガス供給ユニット４８３からのガス導入口を、共通のガス導入口４３３としたが、それに限られるものではなく、第１のガス供給ユニット４８２と第２のガス供給ユニット４８３のそれぞれに対応したガス導入口を設けても良い。
【００５８】
マスフローコントローラ４８２ｃ，４８３ｃ等や、圧力調整バルブ４７９を制御し、ガスの供給量や処理室４４５からのガス排気量を調整することで、処理室４４５内の圧力や導入されるガスの分圧が調整される。
【００５９】
ガスバッファ室４３０内には、多孔性のシャワープレート４８４が設けられている。シャワープレート４８４は、板部４８４ａと、その板部４８４ａに複数設けられた孔部４８４ｂとを有する。ガス導入口４３３から導入されたガスは、シャワープレート４８４の板部４８４ａにぶつかり、孔部４８４ｂを通過して、ウエハ６０の表面に供給される。このように、ガスバッファ室４３０内に導入されたガスは、シャワープレート４８４によって均一に分散され、ウエハ６０上に供給される。
【００６０】
（第１の温度制御部）  図４は、第１の処理ユニット４１０が有するサセプタ４５９の縦断面図である。サセプタテーブル４１１には、ヒータ４６３及びサセプタ冷却剤流路４６４が内包されている。ヒータ４６３及びサセプタ冷却剤流路４６４は、サセプタテーブル４１１内に設けられ、サセプタ４５９上に載置されるウエハ６０の温度を制御する。
【００６１】
ヒータ４６３は、ヒータ電力供給線４８７を介して、ヒータ温度制御部４８５に接続される。ヒータ４６３の近傍には、サセプタ４５９やサセプタ４５９上に載置されるウエハ６０の温度を検出するための温度検出部４８８が設けられている。温度検出部４８８は、コントローラ６００に電気的に接続されている。温度検出部４８８で検出された温度データは、コントローラ６００に入力される。コントローラ６００は、検出された温度データに基づき、ヒータ４６３へ供給する電力量を制御するよう、ヒータ温度制御部４８５に指示し、ウエハ６０が所望の温度となるようヒータ４６３を制御する。
【００６２】
サセプタ冷却剤流路４６４は、外部サセプタ冷却剤流路４８９に接続されている。詳しくは、サセプタ冷却剤流路４６４の冷却剤導入口は、外部サセプタ冷却剤流路４８９ａに接続され、サセプタ冷却剤流路４６４の冷却剤排出口は、外部サセプタ冷却剤流路４８９ｂに接続されている。サセプタ冷却剤流路４６４や外部サセプタ冷却剤流路４８９では、矢印Ｄ１０方向に冷却剤が流れる。  外部サセプタ冷却剤流路４８９には、冷却剤供給ユニット４９１が接続されている。冷却剤供給ユニット４９１は、冷却剤流量制御部４８６からの指示に基づき、外部サセプタ冷却剤流路４８９ａを流れる冷却剤の温度を所定値範囲に保つとともに、その流量を制御する。
【００６３】
冷却剤供給ユニット４９１の上流の外部サセプタ冷却剤流路４８９ｂには、サセプタ冷却剤流路４６４を流れた冷却剤の温度を検出する冷却剤温度検出部４９２が設けられる。冷却剤温度検出部４９２と冷却剤流量制御部４８６は、コントローラ６００と電気的に接続されている。冷却剤温度検出部４９２で検出された温度データは、コントローラ６００に入力される。コントローラ６００は、検出された温度データに基づき、ウエハ６０が所望の温度となるよう、冷却剤流量制御部４８６に対し、外部サセプタ冷却剤流路４８９ａを流れる冷却剤流量を制御するよう指示する。冷却剤流量制御部４８６は、コントローラ６００からの指示に基づき、冷却剤供給ユニット４９１に対し、外部サセプタ冷却剤流路４８９を流れる冷却剤の流量を制御する。
【００６４】
第１の温度制御部は、ヒータ温度制御部４８５と、冷却剤流量制御部４８６とを、少なくとも有するように構成される。なお、第１の温度制御部に、ヒータ４６３、サセプタ冷却剤流路４６４を含めても良い。更には、冷却剤供給ユニット４９１、外部サセプタ冷却剤流路４８９、冷却剤温度検出部４９２、ヒータ電力供給線４８７を含めても良い。また、ヒータ４６３、サセプタ冷却剤流路４６４を、まとめて第１の温度調整機構と呼ぶ。
【００６５】
（第２の処理ユニット）  第２の処理ユニット５１０は、第１の処理ユニット４１０と同じ乾式処理でガスエッチングする処理ユニットで、例えば、プラズマレスでエッチング処理を施す処理ユニットである。但し、これに限定されずに、例えば、半導体基板上に所定の膜を形成する処理ユニットでもよいし、半導体基板上に形成された膜に対しプラズマエッチングを施す処理ユニットでよい。
【００６６】
（第３の処理ユニット）図１６及び図１７を用いて、第３の処理ユニットについて説明する。図１６は半導体デバイスの製造方法を実施するための枚葉式基板処理装置（以下単に、基板処理装置という）における処理時の要部断面図である。図１７は同じく基板処理装置の概略断面図であり、サセプタ４５９が下降して搬送工程を行うことが可能な搬送位置にある状態を示す図である。尚、第３の処理ユニットは、図４で示すサセプタ４５９を有し、そのサセプタ４５９の詳細は図４で開示されている。従い、図１６及び図１７では図示が省略されている部品(ヒータユニット等)がある。
【００６７】
図１６及び図１７において、基板処理装置２０は、基板６０を処理する処理容器３０と、処理容器３０と隣接してこれとの間で基板６０を搬送する基板搬送容器３９とを有する。
【００６８】
処理容器３０は、上部が開口した容器本体３１と、容器本体３１の上部開口を塞ぐ蓋体３２とから構成されて、内部に密閉構造の処理室５０を形成している。なお、処理室５０を、蓋体３２とサセプタ４５９とで囲まれた空間で形成するようにしても良い。また、サセプタ４５９については、図４を用いて詳細は説明されているので、ここでは説明は省略する。
【００６９】
蓋体３２にはシャワーヘッド１０５と処理ガス供給ライン１０６ａ、１０６ｂと、不活性ガス供給ラインが設けられる。ガス供給部としてのシャワーヘッド１０５は、処理室５０内の基板６０と対向して設けられ処理室５０内に処理ガスを供給するために設けられる。このシャワーヘッド１０５は、蓋体３２の内面上部に設けられ、多数のガス孔を有してガスをシャワー状に分散させる図示を省略したガス分散板と、複数のガスを混合する図示を省略した混合室とから構成される。
【００７０】
ガス供給ライン１０６ａ、１０６ｂはシャワーヘッド１０５に接続され、シャワーヘッド１０５を介して基板処理室５０内に処理ガスを供給するように構成されている。ガス供給ラインは、具体的にはシャワーヘッド１０５に接続されて混合室と連通するガス供給管１１５ａ、１１５ｂと、ガス供給管１１５ａ、１１５ｂに設けられたガス流量制御器（マスフロコントローラ：ＭＦＣ）１１６ａ、１１６ｂと、を備えて、基板処理室５０内に所望のガス種を所望のガス流量、所望のガス比率で供給することが可能となるように構成されている。なお、ガス供給源１１７ａ、１１７ｂをガス供給ライン（ガス供給部）に含めて構成しても良い。
【００７１】
容器本体３１には排気口１０７、搬送口１０８、及びヒータユニットを内蔵したサセプタ４５９が設けられる。排気口１０７は、容器本体３１の上側部に設けられ、容器本体３１の上部内周に形成された環状路１１４と連通し、環状路１１４を介して基板処理室５０内を排気するように構成されている。また、搬送口１０８は、容器本体３１の排気口１０７よりも下方の一側部に設けられ、搬送容器３９内に形成される基板搬送室１４０から処理容器３０内の基板処理室５０に搬送口１０８を介してシリコンウェハ等の処理前の基板６０を搬入し、または基板処理室５０から基板搬送室１４０に処理後の基板６０を搬出するように構成されている。なお、容器本体３１の搬送口１０８には、基板搬送室１４０と基板処理室５０との雰囲気隔離を行う開閉弁１０９が開閉自在に設けられている。
【００７２】
処理容器３０の基板処理室５０内に、前述したサセプタ４５９が昇降自在に設けられ、サセプタ４５９の表面に基板６０が保持される。基板６０はサセプタ４５９を介して図示を省略した図４に示すヒータ４６３によって加熱されるようになっている。
【００７３】
基板支持ピン上下機構１１１に複数の支持ピン１０４が立設され、これらの支持ピン１０４はヒータユニット及びサセプタ４５９を貫通可能になっており、サセプタ４５９及び基板支持ピン上下機構１１１の昇降に応じて、サセプタ４５９の表面から出没自在になるように構成されている。
【００７４】
基板処理装置は、サセプタ４５９が下降して搬送工程を行うことが可能な位置にあるとき（図１７。以下、この位置を搬送位置Ａという）、複数の支持ピン１０４がサセプタ４５９から突出して複数の支持ピン１０４上に基板６０を支持可能にし、基板処理室５０と基板搬送室１４０との間で搬送口１０８を介して基板６０の搬送、搬出が行えるように構成されている。また、基板処理装置は、サセプタ４５９が上昇して、搬送位置Ａより上方の中間位置を経て処理工程を行うことが可能な位置にあるとき（図１６。以下、この位置を基板処理位置Ｂという）、支持ピン４は関与せず、サセプタ４５９上に基板６０が載置されるように構成されている。
【００７５】
サセプタ４５９は、その支持軸１２４が昇降機構に連結されて基板処理室５０内を昇降するように設けられている。支持軸１２４の外周には支持軸の直線運動をシールするための図示を省略したベローズが設けられる。昇降機構は、基板搬入工程、基板処理工程、基板搬出工程などの各工程で、基板処理室５０内のサセプタ４５９の上下方向の位置（搬送位置Ａ、基板処理位置Ｂ等）を多段階に調整できるよう構成されている。
【００７６】
また、サセプタ４５９は回転可能になっている。すなわち、前述した筒状の支持軸１２４を図示を省略した回転機構により回転自在として、支持軸を中心にヒータを内蔵したサセプタ４５９を回転自在に設け、基板６０を保持した状態でサセプタ４５９を任意の速度で回転できるように構成されている。一方、サセプタ４５９内に設けた抵抗加熱ヒータは固定とし、筒状の支持軸１２４内に挿通した図示しない固定部によって支持している。このようにサセプタ４５９を回転自在とし、抵抗加熱ヒータを固定とすることによって、抵抗加熱ヒータに対してサセプタ４５９を相対回転させるようになっている。
【００７７】
ところで、図１６に示すように、本実施の形態では、特に、処理容器３０の蓋体３２上部に設けられる上記ガス供給ラインは、処理ガスを導入する処理ガス供給ライン１０６ａの他に、反応ガス制御用の非反応ガスを導入する非反応ガス供給ライン１０６ｂを有している。また、不活性ガス供給ラインは基板６０の中心部と対向するシャワーヘッド１０５の略中心部に接続される。処理ガス供給ライン１０６ａ、１０６ｂは、基板６０の中心部と対向するシャワーヘッド１０５の略中心部以外の部分に接続される。
【００７８】
具体的には、不活性ガス供給ラインを構成する不活性ガス供給管２０は、基板６０の中心部と対向するシャワーヘッド１０５の中心部に接続する。また、処理ガス供給ライン１０６ａ、１０６ｂを構成する処理ガス供給管１１５ａ、１１５ｂは基板６０の中心部と対向する蓋板の中心以外の周辺部に接続して、不活性ガス供給管２０が接続されているシャワーヘッド１０５の中心部から外れるようにする。不活性ガス供給管１１２及び処理ガス供給管１１５ａ、１１５ｂには、ＭＦＣ１２１、１１６ａ、１１６ｂがそれぞれ設けられて、処理室５０内に供給する不活性ガス及び処理ガスの流量を個別に制御することが可能になっている。なお、不活性ガス供給管２０、反応ガス供給管１１５ａ、１１５ｂには、不活性ガス供給源１２２、反応ガス供給源１１７ａ、反応ガス供給源１１７ｂがそれぞれ接続されていても良い。
【００７９】
なお、本図において昇降機構、回転機構、抵抗加熱ヒータ、ＭＦＣ１２１、１１６（１１６ａ、１１６ｂ）等の各部を制御する制御手段は省略してあるが、制御手段としてのコントローラの構造例は後述する図６に示している。但し、後述する図６は、第１処理ユニットに合わせて番号が付与されているため、同じ部品でも第３処理ユニットでの部品番号と異なる場合がある。
【００８０】
上述したような基板処理装置において基板上の薄膜を除去させるには、搬送工程で基板６０を処理室５０内に搬入し、処理工程で処理室５０内に搬入された基板６０にシャワーヘッド１０５を介して処理ガスと非処理ガスとを供給して基板６０を処理し、搬出工程で処理された基板６０を処理室５０内から搬出する。
【００８１】
搬入工程において、サセプタ４５９は搬送位置Ａにあって基板６０を加熱可能な状態にあり、処理容器３０の開閉弁１０９は開いている。基板６０は、図示を省略した搬送機構により、基板搬送室１４０から基板処理室５０に搬送口１０８を介して搬入され、複数の支持ピン１０４に支持される（図１７）。開閉弁１０９は基板搬入後に閉じられる。真空ポンプＰによって、環状路１１４を介して基板処理室５０内が排気される。排気されたガスは、排気口１０７から排気管１４２を通して図示しない工場内の排気機構に排出される。
【００８２】
処理工程において、まず昇降機構により、サセプタ４５９は搬送位置Ａ（図１７）から基板処理位置Ｂ（図１６）まで上昇するが、基板処理位置Ｂに到達する前に基板６０が支持ピン１０４からサセプタ４５９に移載され、ヒータユニットによりサセプタ４５９を介して基板６０は直接加熱されるようになる。基板処理位置Ｂでサセプタ４５９上に移載された基板６０はシャワーヘッド１０５に対面する（図１６）。この状態で、必要に応じてサセプタ４５９を回転機構により回転させて基板６０を回転させる。
【００８３】
そして、処理室５０内の、回転する基板６０の表面にシャワーヘッド１０５を介してガス供給ライン１０６（１０６ａ、１０６ｂ）から、矢印に示すように処理ガスを供給しつつ排気口１０７から排気する。この過程で、基板６０上の所定の膜が除去されるように構成される。処理ガスは、基板６０の中心部に対向するシャワーヘッド１０５に接続された反応ガス供給ライン１０６ａ、１０６ｂからシャワーヘッド１０５内に導入されるように構成されている。但し、この形態に限定されないのは言うまでもない。
【００８４】
このとき、不活性ガスは、基板６０の中心部に対向するシャワーヘッド１０５の中心部に接続された不活性ガス供給ラインから処理室５０内に供給されるように構成されている。そして、不活性ガスを供給することにより、シャワーヘッド１０５の中心部以外の部分からシャワーヘッド１０５内に導入された処理ガスの流れが制御されるようにしてもよい。但し、シャワーヘッド１０５の中心部から処理室５０内に導入された不活性ガスによる処理ガスの流れ制御を行う場合は、シャワーヘッド１０５から基板６０の中心部に供給される処理ガスの流れに淀みが生じないよう、又は基板６０の中心部で処理ガス濃度分布の不均一に起因した処理ガス不足が生じないような形で行われる。
【００８５】
搬出工程において、基板処理後、サセプタ４５９は搬送位置Ａまで降下する（図１７）。降下の際、支持ピン１０４は再び基板６０を突き上げ、サセプタ４５９と基板６０との間に搬送のための隙間を作る。基板６０は搬送口１０８から搬送機構により基板搬送室１４０へ運び出される。
【００８６】
（ガス供給部）処理容器３０の上部の蓋体３２には、図中省略のガス供給設備から所要の複数の処理ガスを供給する為の処理ガス供給管１１５ａ、１１５ｂが付設されている。ガス供給管１１５ａ、１１５ｂには、処理ガスとしてのハロゲン元素含有ガスを基板に供給する処理ガス供給部、除去剤を基板に供給する除去剤供給部、及びその他のガス、ここでは、パージ用のＮ２ガス、クリーニング用の三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等を供給する供給部（不図示）がその必要に応じて設けられている。なお、除去剤としてガスを供給する例を示すが、これに限らず、液体を供給することにより除去可能に構成しても良い。又、アルゴンなどの希ガスを流し、高周波電力を供給してプラズマを発生させてスパッタリングで除去するようにしても良い。ガス供給部にはそれぞれ、流量制御部であるＭＦＣ１１６ａ、１１６ｂ及び開閉弁が設けられており、ガス供給量を制御することが出来る。又、使用するガスを事前に混合してからガス導入口に流しても良い。又、必要に応じてシャワープレートを用いる構造にしても良い。流量制御部及びＡＰＣバルブＶによって供給量、排気量を調整することにより、処理容器３０と処理室５０の圧力が所望の値に制御される。
【００８７】
（コントローラ：制御部）  次に、コントローラ６００の構成について説明する。図６は、本実施形態に係るコントローラの構造図である。図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６００ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）６００ｂ、記憶装置６００ｃ、Ｉ／Ｏポート６００ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ６００ｂ、記憶装置６００ｃ、Ｉ／Ｏポート６００ｄは、内部バス６００eを介して、ＣＰＵ６００ａとデータ交換可能な様に構成されている。コントローラ６００には、例えばタッチパネル等で構成される入出力装置６０１が接続されている。尚、図６のコトンローラ構成は、第１処理ユニットに合わせて番号付けしているため、同じ部品であっても後述する第３処理ユニットでの部品番号が異なることがある。
【００８８】
記憶装置６００ｃ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６００ｃ内には、基板処理装置２０の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理装置２０における基板処理の手順や条件などが記載された処理レシピ等が、読み出し可能に格納されている。更には、処理ガスであるエッチングガスの種類毎に処理条件が記憶されている。ここで、処理条件とは、基板やサセプタの温度帯、処理室の圧力、ガスの分圧、ガス供給量、冷却剤流量、処理時間など、基板を処理する際の条件を言う。
【００８９】
なお、処理レシピは、後述する基板処理装置２０の基板処理工程における手順をコントローラ６００に実行させ、所定の結果を得ることが出来る様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、この処理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、処理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。  ＲＡＭ６００ｂは、ＣＰＵ６００ａ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作業用メモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００９０】
Ｉ／Ｏポート６００ｄは、上述の昇降駆動部４７３、ヒータ温度制御部４８５、温度検出部４８８、圧力調整バルブ４７９、マスフローコントローラ４８２ｃ，４８２ｇ，４８３ｃ、開閉弁４８２ｄ，４８２ｈ，４８３ｄ、排気ポンプ４８１、大気搬送ロボット１３０、ゲートバルブ３１１〜３１４、真空搬送ロボット３２０、冷却剤流量制御部４８６等に接続されている。
【００９１】
ＣＰＵ６００ａは、記憶装置６００ｃから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５０１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置６００ｃから処理レシピを読み出す様に構成されている。そして、ＣＰＵ６００ａは、読み出した処理レシピの内容に沿う様に、昇降駆動部（４７３等）によるリフターピン（４１３等）の上下動作、ヒータ温度制御部（４８５等）によるウエハ６０の加熱動作、圧力調整バルブ（４７９等）による圧力調整動作、マスフローコントローラ（４８２ｃ等）と開閉弁（４８２ｄ等）による処理ガスの流量調整動作、等を制御する様に構成されている。
【００９２】
なお、コントローラ６００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置６０２を用意し、係る外部記憶装置６０２を用いて汎用の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６００を構成することができる。外部記憶装置６０２は、例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（USB Flash Drive）やメモリカード等の半導体メモリで構成される。  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６０２を介して供給する場合に限られない。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６０２を介さずにプログラムを供給する様にしてもよい。
【００９３】
以上のように、記憶装置６００ｃや外部記憶装置６０２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６００ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置６０２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００９４】
２．基板処理工程  次に、本実施形態に係る第１の処理ユニット又は第３の処理ユニットにおける基板処理方法が実施される基板処理工程の一例について、図５を用いて以下に説明する。この基板処理工程は、微細パターンの形成工程や、半導体装置の製造方法の一工程として行われる。図５は、本発明の実施形態に係る基板処理工程の処理フローを示す図である。図７〜図１３は、それぞれ、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法の第１〜６段階を示す図である。
【００９５】
なお、本実施形態の基板処理装置２０においては、図５のステップＳ３(Step３)のＳｉ選択エッチング(第３微細パターン形成)工程のみが実施され、他のステップＳ１(Step１)またはＳ２(Step２)、Ｓ４(Step４)は、基板処理装置２０以外の処理装置若しくは、第１の処理ユニットとしての処理ユニット４１０または後述する第３の処理ユニット以外の処理ユニットにおいて実施される。
【００９６】
まず、図５のステップＳ１(Step1)では、図８に示すように、所望の線幅の微細パターン(第１微細パターン)が、Ｓｉ基板１の表面（Ｓｉ３Ｎ４膜）上に形成される。この線幅は、例えば３０〜１００ｎｍ、深さは、例えば３００〜４０００ｎｍである。本実施における第１微細パターン形成工程は、後述する図７に示す積層膜形成工程及び図８に示す第１エッチング工程を少なくとも有する。詳しくは、後述する図７に示す積層膜形成工程及び図８に示す第１エッチング工程にそれぞれ示されるように、Ｓｉ基板１の表面にＳｉ３Ｎ４膜２を形成し、このＳｉ３Ｎ４膜２上にＳｉＯ２膜３、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４、ＳｉＯ２膜３、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４と、ＳｉＯ２膜３とＰｏｌｙ-Ｓｉ膜４の形成を所定回数繰り返して、所望の厚さの積層膜を形成した後、カーボンを含むハードマスクであるカーボンハードマスク(ＣＨＭ)膜を成膜し、ドライエッチングにて所望の線幅及び深さで削り微細パターン(第１微細パターン)を形成する。
【００９７】
図７は、３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリ作製プロセスにおける積層膜形成(積層膜形成工程)後の断面図を示す。ここで、図７に示す積層膜の形成には、シリコン基板上に例えばＳｉ３Ｎ４膜２を成膜し、その上にＳｉＯ２膜３とＰｏｌｙ−Ｓｉ膜４の積層膜を交互に成膜する。ここで、Ｓｉ３Ｎ４膜２は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法で成膜する。厚さは３０〜６０ｎｍ程度であり、成膜温度は４００〜８００℃である。膜応力を低減する観点から、成膜温度は低い方が望ましい。ドライエッチングの際のストッパー膜としては、本願のＳｉ３Ｎ４膜２の他、カーボン膜やＳｉＣ膜が、ＳｉＯ２膜３、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４の両方でドライエッチング時の高い選択性を確保できるため想定される。但し、製造プロセス中の高温工程でカーボン（Ｃ）がいろんなところに拡散するため、Ｓｉ３Ｎ４膜２が好ましい。また、ＳｉＯ２膜３、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４は、それぞれ膜厚が３０〜６０ｎｍ程度であり、例えば、成膜温度４００〜８００℃であり、いずれもＣＶＤ法により、成膜される。また、ＳｉＯ２膜、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜も、それぞれ膜応力を低減する観点から、成膜温度は低い方が望ましい。尚、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４は、アモルファスシリコン(α-Ｓｉ)膜であってもよい。積層膜は、例えば、１４４０ｎｍになるように、２４回、ポリシリコン膜と酸化膜が繰り返し形成される。尚、ポリシリコン膜と酸化膜が同じ膜厚であるが、この膜厚に限定されず、ポリシリコン膜と酸化膜では、酸化膜の方を厚くすることが好ましく、これによれば、ビット間干渉の緩和という効果を奏することが想定される。
【００９８】
図８は、カーボン膜のハードマスク膜５を用いて図７で形成した積層膜にチャネル用の貫通穴(第一穴)１３を形成（第１エッチング工程）後の図を示す。ハードマスク膜５としてのカーボン膜は、ＣＶＤ法により成膜する。膜厚は、被エッチング層である積層膜をエッチングする際に十分残る膜厚とする。一例として４００ｎｍ以上が望ましい。成膜温度は、２００〜５５０℃である。
【００９９】
尚、被エッチング層である積層膜をエッチングする際のハードマスク膜５は、カーボン膜に限定されるものではなく、シリコン窒化(ＳｉＮ)膜、シリコンカーバイド(ＳｉＣ)膜としてのシリコン膜とカーボン膜の積層膜など、エッチング処理において選択性が取れる膜であればどれでもよい。
【０１００】
上記積層膜のドライエッチング(第１エッチング)処理では、例えば、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４/Ｈ２混合ガス、または、ＣＦ４/Ｏ２混合ガスのいずれかが選択される。
【０１０１】
その後、例えばＯ２ガスを用いた公知のエッチング処理によりハードマスク膜５としてのＣＨＭ膜が除去される(ＣＨＭ膜除去工程)。
【０１０２】
次に、図５のステップＳ２(第２微細パターン形成工程)では、第１エッチング工程で除去した部分に所望のチャネルを形成した後、更に、ワード線(ＷＬ)形成のための所定の溝(第二穴)のパターンが形成される。例えば、図１０に示すような微細パターンが形成される。図１０において、線幅は、例えば３０〜１００ｎｍ、深さは、例えば３０〜４０００ｎｍである。本実施における第２微細パターン形成工程は、チャネル形成工程及び第２エッチング工程を少なくとも有する。詳しくは、後述する図９に示すチャネル形成工程及び図１０に示す第２エッチング工程にそれぞれ示されるように、第１エッチング工程で形成された貫通穴(第一穴)の側面にＯＮＯ膜９を形成した後、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜１０を形成し、上記貫通穴(第一穴)１３にチャネルを形成する。そして、カーボンを含むハードマスクであるカーボンハードマスク(ＣＨＭ)膜１１を所定のパターンで成膜し、ドライエッチングにて所望の線幅及び深さで削り微細パターン(第２微細パターン)を形成する。
【０１０３】
図９は、チャネル用に形成した第一穴としての貫通穴１３の内壁に、例えばＳｉＯ２膜６／Ｓｉ３Ｎ４膜７／ＳｉＯ２膜８のＯＮＯ膜９を成膜し、そして、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)チャネル１０を成膜したチャネル形成（チャネル形成工程）後の断面図を示している。ここで、ＯＮＯ膜９に関して、ＳｉＯ２膜及びＳｉ３Ｎ４膜はそれぞれ成膜され、水平方向(横方向)に積層される。膜厚は、それぞれ０．５ｎｍ〜７ｎｍ、温度は４００〜８００℃の範囲のいずれかである。また、チャネルとしてのポリシリコン膜の成膜条件は、溝が埋まるのに十分な膜厚に設定し、例えば１００ｎｍ程度以上を堆積する。成膜温度は４００〜８００℃。膜応力を低減する観点から、成膜温度は低い方が望ましい。ポリシリコン膜も同様に、ＣＶＤ法で成膜する方が望ましい。また、アモルファスシリコン(α-Ｓｉ)での代替も可能である。アモルファスシリコンを用いた場合の成膜条件は、ポリシリコンと同等の成膜条件内で成膜する。
【０１０４】
尚、貫通穴(第一穴)１３の内壁に形成されたＯＮＯ膜９は、後述するＳｉ選択エッチングの抑止(ストッパー)膜として機能する。ここで、従来(２Ｄ)のＦｌｏａｔｉｎｇ Ｇａｔｅ型から、３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリ作製プロセスでは、電荷がリークしにくい、セル間干渉が小さいなどの特徴を持つＣＴＦ（ＣｈａｒｇｅＴｒａｐＦｌａｓｈ)型に改良される。つまり、３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリにおいて、電荷を書き込んだり、消去したりする機構や構造がＦｌｏａｔｉｎｇ型と違うＣＴＦ構造を作るために上述のＯＮＯ膜は必須になると想定される。
【０１０５】
図１０は、電極としてのワード線形成のために各チャネル間にドライエッチングにより溝(第二穴)のパターン形成(第２エッチング工程)後の図である。尚、第２エッチング処理は、第１エッチング処理と同じ処理条件である。
【０１０６】
ハードマスクとしてのカーボン膜１１は、ＣＶＤ法により成膜する。膜厚は、被エッチング層である積層膜をエッチングする際に十分残る膜厚とする。一例として、４００ｎｍ以上が望ましい。成膜温度は、２００〜５５０℃である。
【０１０７】
上記積層膜のドライエッチング(第２エッチング処理)は、例えば、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４/Ｈ２混合ガス、または、ＣＦ４/Ｏ２混合ガスのいずれかが選択される。
【０１０８】
上記第１エッチング工程と上記第２エッチング工程でのドライエッチング処理は公知の技術であり、エッチング条件も同じであるのが好ましい。エッチング条件を同じにする理由は、ガスを切り替えるとパーティクル要因になる事及びエッチング残りを引き起こすポテンシャルが減る事等が挙げられる。但し、第１エッチング後のチャネル形成では、チャネル形成前にＯＮＯ膜９の形成が必要であるため、そのＯＮＯ膜９の厚さだけ、ドライエッチングの線幅を変更するようにしてもよい。尚、ドライエッチングによる溝１４の深さは第１エッチング工程と第２エッチング工程で同じである。
【０１０９】
尚、ドライエッチング後(第２エッチング工程終了後)は、ＲＣＡ洗浄が行われ、ドライエッチング時の残渣が除去される。この時、上記ＲＣＡ洗浄により、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４は、酸化されてしまうことがあるため、次のステップ(Step３)でのガスエッチング処理前に、ＨＦ処理等を前処理として行うのが望ましい。
【０１１０】
次に、図５のステップＳ３(Step３)に示すＳｉ選択エッチング工程 (第３微細パターン形成処理)は、後述するように、本発明技術であるガスエッチングにより高選択にポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜４を除去する処理を行う。詳しくは、図１１に示すように、シリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）よりもシリコン含有率が少ない膜（例えば、本実施の形態におけるポリシリコン酸化膜３，６やシリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜２及びカーボン膜等のハードマスク膜１１）である第２の膜を除去することなく、つまり、前記第２の膜を残した状態で、前記第１の膜をエッチング処理により除去する。この本実施形態で使用されるエッチングガスは、選択性だけでなく等方性を有するエッチングが行える。従い、本実施の形態におけるポリシリコン膜４(第１の膜)と本実施の形態におけるポリシリコン酸化膜３(第２の膜)で構成される積層膜のうち、前記第２の膜をエッチングせずに、前記第１の膜のみをエッチングすることができる。ここで、シリコン窒化膜(Ｓｉ３Ｎ４膜)２を第３の膜と定義してもよく、この場合でも、本実施の形態によれば、前記第２の膜及び第３の膜をエッチングせずに、前記第１の膜のみをエッチングすることができる。
【０１１１】
本実施の形態におけるフッ素を含むエッチングガスは、Ｓｉ膜(ポリシリコン膜４等)以外には選択性が高いため、Ｓｉ膜以外の膜(ポリシリコン酸化膜３等)を除去する(オーバエッチングする)ことなく、基板表面のＳｉ膜(ポリシリコン膜４等)のみを除去可能である。その理由は、このフッ素を含むエッチングガス第１の膜と第２の膜(ポリシリコン酸化膜３等)に対する選択比が、例えば、ＣｌＦ３ガス、ＸｅＦ２ガスと比較しても十分高いためである。よって、Ｓｉ膜(ポリシリコン膜４等)が十分に除去される時間を確保しておき、Ｓｉ膜(ポリシリコン膜４等)が除去された後、第２の膜(ポリシリコン酸化膜３等)が、例えば、基板表面に露出してもオーバエッチングされることはなく、むしろエッチストッパの役目を果たす。
【０１１２】
ここで、「高い選択性」とは、例えばシリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）のエッチングレートを、第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜（本実施の形態におけるシリコン酸化膜３，６やシリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜２及びカーボン膜等のハードマスク膜１１）である第２の膜よりも極めて高くすることを言う。より良くは、第２の膜をエッチングせずに、第１の膜をエッチングすることを言う。また、ここで、「異方性」とは、一方向に、ここでは垂直方向にのみエッチングすることを言い、「等方性」とは、垂直方向に加えて水平方向（横方向）等の他の方向にもエッチングすることを言う。
【０１１３】
本実施形態では、シリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）の除去処理のエッチングガスとしてＩＦ７ガスを用い、以下の処理条件Ｃ１でエッチング処理を行う。  処理条件Ｃ１は、基板温度が室温（ここでは３０℃）から５０℃の範囲、好ましくは室温から４０℃の範囲、処理室４４５内の圧力が１００Ｐａ〜１０００Ｐａ、好ましくは２００〜５００Ｐａの範囲、ＩＦ７ガスの流量が０．５ｓｌｍ〜４ｓｌｍ、好ましくは０．５ｓｌｍ〜１ｓｌｍの範囲、キャリアガスであるＮ２ガスの流量が０ｓｌｍ〜１ｓｌｍの範囲とする。
【０１１４】
ＩＦ７ガスを使用する場合、５０℃以下で行なうことでＳｉ膜のエッチングレートが向上し、少なくとも下地であるＳｉ３Ｎ４膜及び積層膜を構成するＳｉＯ２膜との高い選択性を維持する(高選択比を確保する)ことが可能となる。また、４０℃以下の場合、更に高選択比を確保できる。また、圧力が１００Ｐａ〜１０００Ｐａの場合、高選択比を確保でき、２００〜５００Ｐａの場合、更に高選択比を確保できる。また、流量が０．５ｓｌｍ〜４ｓｌｍの場合、高選択比を確保でき、０．５ｓｌｍ〜１ｓｌｍの場合、更に高選択比を確保できる。
【０１１５】
本実施の形態において、ＳｉＯ２膜３、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４を交互に積層された積層膜のうち、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４がエッチング工程で除去される。次に、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４が除去された後、フッ素を含むガスエッチングが、前記ＳｉＯ２膜３と同じ膜種である前記ＯＮＯ膜９のＳｉＯ２膜６(ＳｉＯ２膜８)と接触することになる。この時点で、フッ素を含むエッチングガスによる除去が終了する。積層膜に形成されたＰｏｌｙ-Ｓｉ膜４の全てが除去された時点でフッ素を含むエッチングガスによるエッチング工程が終了する。この際、Ｐｏｌｙ-Ｓｉ膜４の除去される速さが積層膜の上下で異なる場合があっても大した問題にはならない。それは、本実施形態におけるエッチングガスの他の膜種(ＳｉＯ２膜３)との選択性がはるかに高いからである。
【０１１６】
こうして、積層膜を構成するＳｉＯ２膜３に対して高い選択性をもって(高選択的に)Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４をエッチングすることができ、かつ、下地のＳｉ３Ｎ４膜２に対しても高選択的にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜４をエッチングできる。つまり、ＳｉＯ２膜３やＳｉ３Ｎ４膜２のエッチングを抑制しつつ、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜４を高選択的にエッチングして除去することを可能とする。そしてこのとき、５０℃以下の温度でエッチングを実施することにより、１００℃以下あるいは４００℃以下の低温で成膜したＳｉＯ２膜が、温度により変化することを防ぐことができる。
【０１１７】
更に、エッチング後、エッチングガスを除去するパージ工程において、ＩＦ７ガスによるエッチングと共に、上述した副生成物として生成されるＩＦ５ガスも気体であるため、基板上に付着することなく容易にパージできると考えられる。但し、より確実に副生成物をパージするには、副生成物の昇華温度である９５℃以上に基板温度を制御するのが好ましい。このように、不活性ガスでパージしながら、基板温度を副生成物の昇華温度以上にすることにより、パージ効率が格段に向上することが期待できる。但し、１００℃以下でＳｉＯ２膜が形成される場合があるので、このとき、基板温度を加熱してしまうと、温度による影響が無視できない場合があるので注意が必要である。
【０１１８】
その後、例えばＯ２ガスを用いた公知のエッチング処理によりハードマスク膜としてのＣＨＭ膜１１が除去される(ＣＨＭ膜除去工程)。なお、特にアモルファスカーボン膜であるＣＨＭ膜の場合は、本基板処理工程の後の後工程で行われる高温アニールプロセス、酸化プロセス、Ｏ２アッシャープロセスに弱いので、後工程において基板裏側の膜剥がれに起因するパーティクルを抑制するため、除去する必要がある。
【０１１９】
次に、図５のステップＳ４に示す電極形成工程 (第４微細パターン形成処理)は、図１３に示すように、本発明技術によるガスエッチングにより形成された第３微細パターンに電極となる所定の導電膜(例えば、金属膜、金属化合物等)を形成する処理を行う。これにより、第４微細パターンを第２微細パターンと同じ線幅で形成する。また、第４微細パターンを形成する工程は、図１２に示す導電膜形成工程及び図１３に示す第４エッチング工程を少なくとも有する。
【０１２０】
図１２は、ワード線となるメタル電極を成膜(導電膜形成工程)後の図である。図では電極に用いる導電膜としてのタングステン膜を一例に示す。成膜方法は、例えばＣＶＤ法で用いる。成膜温度は、１５０〜５００℃の範囲である。また、導電膜としては、タングステン膜の他に、ＴｉＮ膜、ＴｉＮ／Ａｌ膜、或いは、ＴａＮ／Ｗ膜であってもよい。
【０１２１】
図１３は、導電膜(本実施形態におけるタングステン膜)を成膜後にドライエッチングによりワード線を形成(第４エッチング処理)後の図である。
【０１２２】
次に、図１３に示すように、例えばＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２混合ガス、或いはＣＦ４／Ｏ２混合ガスを用いた公知のドライエッチング処理により、前記所定の導電(金属等)膜を加工し、本発明における第４微細パターンを第２微細パターンと同じ線幅で形成する。尚、第４エッチング処理は、第１(または第２)エッチング処理と同じである。
【０１２３】
尚、ポリシリコンを含む積層膜の中でポリシリコンのみを高選択にエッチングする例として３ＤＮＡＮＤのプロセスを例に説明したが、３ＤＮＡＮＤの形成は、上記で説明した３ＤＮＡＮＤの形成プロセスに限定されるものではない。
【０１２４】
(本実施形態の変形例)  例えば、図５に示す本実施形態における微細パターン形成方法における第２微細パターン形成工程では、図９に示すように、ポリシリコン膜のチャネルが形成されている。このチャネル形成工程では、ポリシリコンを成膜する前に第１微細パターン形成時にできた貫通穴１３の側面にＯＮＯ膜９を形成している。このＯＮＯ膜９の代わりにＡｌ２Ｏ３／Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２の膜を用いても良い。この場合、Ａｌ２Ｏ３膜、Ｓｉ３Ｎ４膜、ＳｉＯ２膜は、それぞれ成膜され、積層される。各膜厚は０．５ｎｍ〜７ｎｍの範囲のいずれかであり、温度は４００〜８００℃の範囲のいずれかである。この場合、チャネルとしては、ポリシリコンではなく、アモルファスシリコンが好ましい。それは、結晶粒界起因のデバイス特性のばらつきの影響を抑えることができるからである。
【０１２５】
３．本実施形態の基板処理装置における基板処理方法  次に、本実施形態の基板処理装置２０における基板処理工程の一例について以下に説明する。この基板処理工程では、上述したＳｉ選択エッチング工程Ｓ３を行うものであり、Ｓｉ選択エッチング工程(第３エッチング工程)Ｓ３が、第１の処理ユニット４１０(５１０)を用いて実施される。この基板処理工程は、例えば基板上に半導体装置を製造する半導体製造工程の一工程として実施される。この基板処理工程においては、基板処理装置２０の各構成部の動作は、コントローラ６００によって制御される。以下に説明するＳ２１からＳ８０までを、本実施形態の基板処理装置２０における基板処理工程と呼ぶ。
【０１２６】
（初期冷却剤流量制御工程  Ｓ２１）  第１の処理ユニット４１０において、冷却剤流量制御部４８６は、冷却剤供給ユニット４９１を制御し、予め設定された液量と液温に調整された冷却剤を、外部サセプタ冷却剤流路４８９ａ、サセプタ冷却剤流路４６４、外部サセプタ冷却剤流路４８９ｂにおいて、矢印４８９ｃの方向に循環させる。
【０１２７】
（初期ヒータ温度調整工程  Ｓ２２）  第１の処理ユニット４１０において、ヒータ温度制御部４８５は、予め設定された初期電力をヒータ４６３に供給し、サセプタテーブル４１１が所望の温度となるようヒータ４６３を発熱させる。  第２の処理ユニットにおいても、第２の処理ユニットのヒータ温度制御部は、第１の処理ユニット４１０のヒータ温度制御部４８５と同様の制御を行う。
【０１２８】
（サセプタ温度検出工程  Ｓ２３）  初期冷却剤流量制御工程Ｓ２１及び初期ヒータ温度調整工程Ｓ２２の後、第１の処理ユニット４１０の温度検出部４８８は、サセプタ４５９の温度を検出する。第２の処理ユニット５１０においても、第２の処理ユニット５１０の温度検出部は、サセプタの温度を検出する。検出されたサセプタ温度の情報は、コントローラ６００に入力される。
【０１２９】
（サセプタ温度判定工程  Ｓ２４）  コントローラ６００は、検出された温度データ（サセプタ４５９の温度）が予め定められた温度範囲であると判定した場合、即ち「Ｙｅｓ」の場合、次の基板載置工程Ｓ３１に移行する。
【０１３０】
検出された温度データが、予め定められた温度範囲と異なる情報である場合、即ち「Ｎｏ」である場合、予め定められた温度になるまで、初期冷却剤流量制御工程Ｓ２１及び初期ヒータ温度調整工程Ｓ２２と、その後のサセプタ温度検出工程Ｓ２３を繰り返す。
【０１３１】
Ｓ２１からＳ２４は、ウエハを処理する前の準備段階であり、ここではＳ２１からＳ２４を初期工程と呼ぶ。
【０１３２】
（第１の処理工程）  次に、以下のＳ３１〜Ｓ４０で構成され、第１のエッチング処理工程を含む第１の処理工程を実施する。
【０１３３】
（ウエハ載置工程  Ｓ３１）  サセプタ温度が予め定められた温度範囲となった後、真空搬送ロボット３２０が、処理室４４５へウエハ６０を搬送する。具体的には、ウエハ６０を搭載した真空搬送ロボット３２０のフィンガー３２１が、処理室４４５に進入し、フィンガー３２１が、上昇されたリフターピン４１３にウエハ６０を載置する。ウエハ６０が載置されたリフターピン４１３が下降することにより、サセプタテーブル４１１上にウエハ６０が載置される。  このウエハ６０には、前述した図５に示すステップＳ１及びＳ２が施されている。詳しくは、ウエハ６０の表側には、図１０に示すように、第２微細パターンが形成されている。より詳しくは、このウエハ６０には、シリコンを主成分とする第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を交互に少なくとも２層以上積層された積層膜に複数の貫通穴(第一穴)が設けられ、前記複数の貫通穴(第一穴)１３に埋設されたチャネル１０間に溝(第二穴)１４が形成されている。
【０１３４】
（第３のエッチング処理工程  Ｓ３２）  ステップＳ１〜Ｓ５が施されたウエハ６０がサセプタテーブル４１１上に載置されると、ウエハ６０は、温度制御部によって後述する所定の温度範囲に加熱され、維持される。ここで、所定の温度範囲とは、エッチングガスが外部からの強力なエネルギー（例えば高周波電力）を得ずとも、高い選択性を維持できる温度範囲を言う。例えば、七フッ化ヨウ素の場合は、３０℃以上であって５０℃以下、好ましくは３０℃以上であって４０℃以下である。このとき、温度の下限は、例えば、温度の制御性やガスが液化しない温度を考慮して決定する。
【０１３５】
次に、第２のガス供給ユニット４８３を制御して、希釈ガスとしての窒素ガスを処理室４４５内に供給する。それと併行して、第１のガス供給ユニット４８２を制御して、ガス導入口４３３から処理室４４５内にエッチングガス（例えば、ＩＦ７ガス）を供給する。供給されたエッチングガスは、シャワープレート４８４の板部４８４ａにぶつかり、孔部４８４ｂを介して、拡散された状態でウエハ６０に供給される。拡散することで、均一にウエハ６０上にガスが供給されるため、ウエハ面内を均一にエッチングすることが可能となる。
【０１３６】
このとき、第１のガス供給ユニット４８２において、第１ガス源４８２ｂからのＩＦ７ガスの流量は、０．５ｓｌｍ〜４ｓｌｍのうち、所定のガス流量、好ましくは１ｓｌｍに設定される。不活性ガス源４８２ｆからのＮ２ガス（キャリアガス）の流量は、０ｓｌｍ〜１ｓｌｍのうち、所定のガス流量に設定される。第２のガス供給ユニット４８３からのＮ２ガス（希釈ガス）の流量は、０．１ｓｌｍ〜３ｓｌｍのうち、所定のガス流量、好ましくは０．５ｓｌｍに設定される。処理室４４５内の圧力は、例えば１００Ｐａ〜１０００Ｐａのうち、所定の圧力、好ましくは２００Ｐａ〜５００Ｐａに設定される。
【０１３７】
ところで、上記エッチングガスは、シリコン膜と接触し反応すると発熱する性質を有する。発生した反応熱は、熱伝導により金属膜や基板に伝導し、その結果金属膜の特性劣化や基板の反りが発生することが考えられる。更には、ウエハ６０の温度が所定の温度範囲から外れ、エッチングガスが高い選択性を失うことが考えられる。
【０１３８】
エッチングガスの濃度とエッチングレートは比例関係にあり、更にはエッチングレートと反応熱量は比例関係にあるため、エッチングガスの濃度を高くしてエッチングレートを上昇させる場合、上記の現象がより顕著となる。
【０１３９】
そこで、エッチングガスと共に希釈ガスを処理室４４５に供給することで、エッチングガスの濃度を薄め、反応熱による過度な温度上昇を抑制する。希釈ガスの供給量は、例えばエッチングガスの供給量よりも多くするのが好ましい。
【０１４０】
なお、ここでは希釈ガスとエッチングガスの供給をほぼ同時に開始したが、それに限られるものではなく、より良くは、希釈ガスを供給した後にエッチングガスを供給するのが良い。この場合、エッチングガスとしては例えばハロゲンのような、希釈ガスよりも重い物質を含み、更には外部からの強力なエネルギーを得ずにエッチング可能なガスが好ましい。仮にハロゲンを含むガスと希釈ガスとを同時に供給した場合、希釈ガスよりも先に、ハロゲンを含むガスが基板上に到達する。即ち、濃度の高いエッチングガスが希釈ガスよりも先に基板上に到達してしまう。この場合、急激にエッチングされるため、急激に温度が上昇し、高いエッチング選択性を失うことが考えられる。それを防ぐために、希釈ガスを供給した後にエッチングガスを供給するのが望ましい。
【０１４１】
より良くは、希釈ガス雰囲気で処理室が満たされた状態で、処理室の圧力が安定してからエッチングガスを供給する。これは、希釈ガス量がエッチングガス量に対して十分に多い場合であって、例えばエッチングの深さを制御するプロセス等に有効である。圧力が安定した状態でエッチングを行うので、エッチングレートを安定させることができる。その結果、エッチングの深さを制御し易くなる。
【０１４２】
更に本実施形態においては、エッチングガスがウエハと接触する間、ウエハ６０を所望の温度範囲に維持することで、高いエッチングレートの維持、基板を構成する膜の特性劣化の防止、基板の反りの防止、高いエッチング選択性の維持のいずれか、もしくはそれらのいずれかの組み合わせを同時に達成する。
【０１４３】
（ウエハ温度検出工程  Ｓ３３）  前述のように、エッチングガスがウエハ６０と接触する間、反応熱によってウエハ６０が加熱される。ここでは、反応熱によって加熱されたウエハ６０の温度を温度検出部４８８が検出する。
【０１４４】
（ウエハ温度判定工程  Ｓ３４）  ウエハ温度検出工程Ｓ３３で検出された温度データは、コントローラ６００に入力される。コントローラ６００は、温度データが所定の温度の範囲か否かを判定する。所定の温度範囲である場合、即ち「Ｙｅｓ」の場合、Ｓ３７のヒータ・冷却剤制御維持工程に移行する。検出された温度データが所望の温度の範囲ではない場合、即ち「Ｎｏ」の場合、ウエハ温度が所望の温度となるよう温度制御部を調整する工程（Ｓ３５、Ｓ３６）へ移行する。
【０１４５】
（ヒータ温度調整工程  Ｓ３５）  ウエハ温度判定工程Ｓ３４にて、ウエハ温度が所定の温度範囲ではないと判定されたら、ヒータ温度制御部４８５は、ヒータ４６３への電力供給量を制御する。本実施形態の場合、反応熱によりウエハ６０の温度が所定の温度範囲の上限値よりも高い温度に上昇するため、所定の温度に維持するためにヒータ４６３の温度を下降させる。
【０１４６】
（冷却剤流量調整工程  Ｓ３６）  ウエハ温度が所定の温度範囲ではないと判定されたら、冷却剤流量制御部４８６は、冷却剤の流量や温度を制御する。本実施形態の場合、反応熱によりウエハ６０の温度が所定の温度範囲の上限値よりも高い温度に上昇するため、所定の温度に維持するために、冷却剤の流量を増加又は冷却剤の温度を低下させる。このようにすることで、ウエハ６０の冷却効率を高める。
【０１４７】
ヒータ温度調整工程S３５や冷却剤流量調整工程Ｓ３６のようにヒータ４６３と冷却剤流量を制御することで、ウエハ６０が所定の温度範囲となるよう調整する。調整後、ウエハ温度検出工程Ｓ３３に移行する。こうして、ウエハ６０が所定の温度範囲になるまで、Ｓ３３〜Ｓ３６を繰り返す。
【０１４８】
なお、本実施形態では、ヒータ温度調整工程Ｓ３５の後に冷却剤流量調整工程Ｓ３６を実施しているが、それに限られるものではない。例えば、ウエハ温度判定工程Ｓ３４の後に、冷却剤流量調整工程Ｓ３６を行い、その後ヒータ温度調整工程Ｓ３５を実施しても良い。もしくは、ウエハ温度判定工程Ｓ３４の後に、冷却剤流量調整工程Ｓ３６とヒータ温度調整工程Ｓ３５を並行して実施しても良い。
【０１４９】
また、本実施形態においては、ウエハ６０の温度を下降させるために、ヒータ４６３の温度を下降させ、冷却剤の流量を増加させるように制御したが、それに限られるものではなく、ヒータ４６３の制御と冷却剤流量の制御の協働により、結果的にウエハ６０の温度が低下し所定温度範囲になるよう制御すれば良い。
【０１５０】
また、ウエハ６０の温度が、所定の温度範囲の下限値よりも低くなってしまった場合、ヒータ４６３の制御と冷却剤流量の制御の協働により、結果的にウエハ６０の温度が上昇するよう制御すれば良い。
【０１５１】
（ヒータ・冷却剤制御維持工程  Ｓ３７）  ウエハ温度判定工程Ｓ３４にて、ウエハ温度が所定の温度範囲と判定されたら、それを維持するために、ヒータ４６３の制御と冷却剤流量の制御を維持し、ウエハ６０の温度を維持する。
【０１５２】
（処理時間判定工程  Ｓ３８）  Ｓ３２のエッチング処理時間が所定の時間経過したか否か、つまり、ウエハ６０に対するエッチング処理が終了したか否かを判定する。所定の時間を経過していると判定された場合、即ち「Ｙｅｓ」の場合、Ｓ３９に移行する。所定の時間を経過していないと判定された場合、即ち「Ｎｏ」の場合、Ｓ３２へ戻りエッチング処理を引き続き行う。
【０１５３】
このように、シリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）よりもシリコン含有率が少ない膜（本実施の形態におけるシリコン酸化膜３やシリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜２及びカーボン膜等のハードマスク膜５）である第２の膜を除去することなく、前記第１の膜のみをエッチング処理により除去される。そして、エッチング処理が終了した段階において、ウエハ６０における積層膜を構成するＳｉＯ２膜３を残した状態でＰｏｌｙ−Ｓｉ膜４の全部が除去される。
【０１５４】
（ガス供給停止工程  Ｓ３９）  処理時間判定工程Ｓ３８で所定の時間経過したと判定されたら、第１のガス供給ユニット４８２を制御して、エッチングガスの供給を停止する。エッチングガスの供給を停止した後、エッチングガスが処理室４４５内に残らないよう、第１のガス供給ユニット４８２のパージガス供給系を制御してガス供給管４８２ａの残ガスを排出すると共に、第２のガス供給ユニット４８３を制御して不活性ガスを処理室４４５内に供給し、処理室４４５内の雰囲気を排出する。こうして、処理室４４５内の雰囲気を不活性ガスに置換する。尚、不活性ガスを供給して処理室４４５内をパージしながら、ウエハ温度が所定の温度(例えば、エッチングガスと第１の膜との熱分解により発生される副生成物の昇華温度)以上になるようにヒータ４６３の制御を行うと更に好ましい。但し、第２の膜のうち１００℃以下の低温で成膜されていると、パージ工程時の加熱は、パージ効率は良くなっても上述の第２の膜に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０１５５】
（ウエハ搬出工程  Ｓ４０）  処理室４４５内の雰囲気を不活性ガスに置換した後、ウエハ６０を載置したのと逆の手順で、真空搬送ロボット３２０が、ウエハ６０を、処理室４４５からトランスファーモジュール３１０へ搬出する。
【０１５６】
続いて、真空搬送ロボット３２０が、トランスファーモジュール３１０内のウエハ６０を、ロードロックチャンバ部２００のバッファユニット２１０へ搬送し、次に、大気搬送ロボット１３０が、バッファユニット２１０内のウエハ６０を、ロードポート１２０上のＦＯＵＰ１１０へ搬送する。
【０１５７】
４．本実施形態の基板処理装置における基板処理方法  続いて、図１８を用いて、第３の処理ユニットにかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部品の動作は、コントローラ６００により制御される。
【０１５８】
（基板の搬入工程Ｓ１０）まず、図１８に示すように、シリコン含有膜を有する基板６０が、基板搬送室１４０から基板搬送ロボットによって、搬送口１０８を介して、基板処理室５０に搬送される。尚、第３の処理ユニットにおける基板処理と同様に、この基板６０には、この基板６０には、シリコンを主成分とする第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜４）と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を交互に少なくとも２層以上積層された積層膜に複数の貫通穴(第一穴)が設けられ、前記複数の貫通穴(第一穴)１３に埋設されたチャネル１０間に溝(第二穴)１４が形成されている。
【０１５９】
（シリコン膜除去工程Ｓ２０）次に、基板支持ピン上下機構１１１を下降させ、基板６０をサセプタ４５９上に載置する。ここで基板支持ピン上下機構１１１の昇降は、昇降駆動部により昇降されることで行われる。サセプタ４５９に具備されたヒータは、予め所定の温度に加熱されており、基板６０を所定の基板温度になる様に加熱する。必要に応じて、過剰な熱（反応熱）を排熱するための冷却機構も併用する。ここで、基板温度は、後述の除去ガスや処理ガスが十分に気化している温度帯であって、ウエハ（基板）６０に形成された膜特性が変質しない温度に制御される。尚、第３の処理ユニットでも処理条件Ｃ１で行ってもよい。但し、第１の処理ユニットと第３の処理ユニットは装置構成の違いはあるので、処理条件Ｃ１が最適条件とは限らない。その場合は、処理条件Ｃ１を変更する必要がある。続いて、サセプタ４５９、或いは、サセプタ４５９及び基板支持ピン上下機構１１１を上昇させ、基板処理位置Ｂへ移動させ、サセプタ４５９上に基板６０が載置されるようにする。
【０１６０】
次に、ガス供給管１０６ａ、１０６ｂから所定の処理ガスをシャワーヘッド１０５を介して基板６０に供給し、基板６０からシリコン膜のエッチングを処理条件Ｃ１で行う。シリコン膜のエッチング処理は、処理ガスを基板６０上に供給することにより行われる。エッチング処理ガスとしては、ハロゲン含有ガスが用いられ、例えばフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）の中から二つ以上のハロゲン元素を含むガスである。好ましくは、ハロゲン元素を２種類含むガスが用いられる。例えば、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）などが有る。さらに好ましくは、ＩＦ７が用いられる。ＩＦ７は、シリコン含有膜を高い選択性を維持しつつ(高選択的に)除去させることができる。
【０１６１】
シリコン膜のエッチング後は、新たな次の工程に備えて必要なパージ処理を行うことが好ましい。
【０１６２】
なお、シリコン含有膜上に、数原子程度の自然酸化膜などの酸化膜が形成されている場合、上述の処理ガスを供給する前に、除去ガスを基板に供給することが好ましい。この酸化膜は、数原子層の厚さであっても、例えば、少なくとも一つのフッ素(Ｆ)原子を含むエッチングガス等の処理ガスで除去することができず、シリコン含有膜の除去を阻害する。除去ガスを供給することで、シリコン含有膜や他の膜構成を維持したままシリコン含有膜表面の酸化膜を除去することができ、例えば、フッ素を含むエッチングガス等の処理ガスでのシリコン含有膜の微細な除去を可能にすることができる。
【０１６３】
（パージ工程Ｓ３０）  エッチング処理に用いられたエッチングガスは、処理室５０の側面に設けられた、環状路１１４と連通した、排気口１０７より排出される。続いて、不活性ガス供給管１１２からは、シャワーヘッド１０５の略中心部分から基板６０上に不活性ガスである例えば窒素ガスが供給される。このような構成により窒素ガスを供給することで、基板６０表面の残渣を効率よくパージできるので排ガス効率が良くなる。また、シャワーヘッド５の全面から、本実施の形態においては、不活性ガス供給管１１２、ガス供給管１０６ａ、１０６ｂから窒素ガスを供給してもよい。この場合、それぞれの供給管１１２、１０６ａ、１０６ｂから供給される不活性ガスの流量を調整して、パージ効率を良くするよう構成されている。
【０１６４】
更に、パージ工程において、パージ用ガス(例えば、不活性ガス)を供給するだけでなく、ヒータにより加熱し基板温度をエッチング処理よりも高い温度にするのが好ましい。特に、エッチング工程で発生した副生成物と残渣のいずれか、もしくは両方の昇華温度以上に基板温度を調整した上で、パージ用の不活性ガスを供給するとなお良い。これにより、エッチングの際に発生する副生成物の除去効率を更に向上させることが可能となる。更に、基板温度は、エッチング工程で発生した副生成物と残渣のいずれか、もしくは両方の昇華温度以上、基板上に形成された回路の耐熱温度又は基板処理室５０の周囲に設けられたＯリングの耐熱温度以下に調整されるのが好ましい。例えば、少なくとも基板温度は、副生成物の昇華温度以上の所定の温度(例えば、１００℃以上)に調整されるのが好ましい。
【０１６５】
また、このパージ工程において供給される窒素ガスは、加熱部１２３により加熱された状態で供給してもよい。この場合でも供給される不活性ガスは、エッチング処理よりも高い温度に加熱されているとなお良い。このように、不活性ガスをエッチング処理よりも高い温度に加熱することによって、エッチングの際に発生する副生成物の除去効率を向上させることが可能となる。更に、基板処理室５０に供給する不活性ガスの温度は、エッチング工程で発生した副生成物と残渣のいずれか、もしくは両方の昇華温度以上に加熱されて基板上に供給するとなお良い。
【０１６６】
ＡＰＣバルブＶによって、排気量を調整することにより、基板処理室５０内の圧力を所定の圧力に維持する。例えば、０．１〜１００Ｐａに維持される。エッチングガス流量は、０．１〜１０ＳＬＭ程度の範囲の内、所定の流量に設定する。例えば、３ＳＬＭに設定される。また、基板処理室５０の雰囲気を排気してから所定のガスを供給しても良い。また、エッチングガスが供給され次第、シリコン含有膜のエッチングが開始されるので、圧力やガス流量は速やかに所定の値に設定されることが望ましい。
【０１６７】
必要な除去工程を終えたら処理ガスの供給を停止し、処理容器３０と処理室５０の雰囲気ガスを排気する。そして、基板６０の温度が搬送可能な温度まで待機する。また、支持ピン１０４を上昇させ、基板６０をサセプタ４５９から離して搬送可能な温度まで冷却してもよい。
【０１６８】
（基板搬出工程Ｓ４０）  基板６０が搬送可能な温度まで冷却され、処理室から搬出する準備が整ったら、上述の基板搬入工程Ｓ１０の逆の手順で搬出する。
【０１６９】
本実施形態における基板処理方法によれば、以下に示す(ａ)〜(ｃ)の効果のうち少なくとも１つまたは複数の効果を奏する。
【０１７０】
（ａ）基板を基板支持ピンで支持した後に、不活性ガスを供給することで、基板の表面と不活性ガスの供給口までの距離が短くなり、副生成物或いは残渣を基板から、基板の外側への排出効率を向上させることができる。
【０１７１】
（ｂ）また、不活性ガスを基板の中心側から供給することによって、副生成物或いは残渣を基板中心側から、基板の外側への排出効率を向上させることができる。
【０１７２】
（ｃ）また、基板温度をエッチング処理温度よりも高い温度に加熱することによって、処理ガスから生成される副生成物の除去効率を向上させることができる。
【０１７３】
５．本実施形態における効果  上述した本実施の形態によれば、以下の(１)〜（９）のうち少なくとも一つ以上の効果が得られる。
【０１７４】
（１）Ｓｉ選択エッチング工程において、積層膜を構成するシリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜）とシリコン含有率が少ない膜（本実施の形態におけるシリコン酸化膜やシリコン酸窒化膜やシリコン窒化膜及びカーボン膜等のハードマスク膜）である第２の膜に対して、前記第１の膜としてのポリシリコンを、Ｓｉ以外の膜であるシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）とシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）に対して、高選択比でエッチングすることができる。  （２）第３エッチング処理(Ｓｉ選択エッチング処理)の基板温度を、３０〜５０℃にしたので、高選択的にＳｉのみをプラズマフリーでエッチングできる。また、好ましくは３０〜４０℃にしたので、さらに高選択的にＳｉのみをプラズマフリーでエッチングできる。更に、エッチング後のパージ工程において、副生成物の昇華温度以上に基板温度を加熱することにより、基板表面の残渣を効率よく除去することができる。（３）本発明技術における第３エッチング処理(Ｓｉ選択エッチング処理)は、等方性エッチングであるため、公知技術であるドライエッチングではエッチングできない領域のシリコンを主成分とした第１の膜（本実施の形態におけるポリシリコン膜）をシリコン含有率が少ない膜（本実施の形態におけるシリコン酸化膜等)に対して高選択比でエッチング可能となる。（４）具体的には、第３エッチング処理(Ｓｉ選択エッチング処理)により、垂直方向に加えて水平方向（横方向）にも高選択的にＳｉ膜のみエッチングすることができる。よって、このＳｉ膜が除去された除去部に所定の金属含有膜を成膜することにより、３Ｄ構造のＣＴＭの製作におけるメタル電極の形成が行える。（５）尚、本実施の形態では、第３エッチング処理(Ｓｉ選択エッチング処理)により、垂直方向に加えて水平方向（横方向）にも高選択的にＳｉ膜のみエッチングすることができ、これを半導体装置(デバイス)の製造に適用することができるため、従来の異方性エッチング(プラズマエッチング)では困難とされた、３Ｄのデバイス製造への適用が、本実施のガスエッチング(等方性エッチング) 技術で可能となる。（６）また、ドライエッチング(第２エッチング処理)後、カーボンハード膜除去工程、ＲＣＡ洗浄工程、Ｓｉエッチング工程を実行することにより、微細パターンを形成する従来の方法と、ドライエッチング(第２エッチング処理)後、ＲＣＡ洗浄工程、Ｓｉエッチング工程、カーボンハード膜除去工程を実行することにより、微細パターンを形成する本実施の形態における微細パターン形成方法とを比較すると、ＩＦ７ガスによるガスエッチングでは、ＳｉＯ２/Ｐｏｌｙ−Ｓｉの選択比が１：１０００であるのに対し、通常のドライエッチングでは、ＳｉＯ２/Ｐｏｌｙ−Ｓｉの選択比が１：５０程度であるため、エッチング時間を格段に短縮できる。（７）また、ＲＣＡ洗浄工程で、エッチング対象のＰｏｌｙ−Ｓｉ膜の表面が酸化される恐れがある。よって、本実施の微細パターン形成方法では、ＲＣＡ洗浄工程の後にＨＦによる前処理を行うことが望ましく、このＨＦ前処理工程を行うことにより、水平方向（横方向）にも高選択的にＳｉ膜のみエッチングすることが可能となる。ここで、ＨＦ前処理工程を含めても、上述のように、ＩＦ７ガスによるガスエッチングでは、ＳｉＯ２/Ｐｏｌｙ−Ｓｉの選択比が１：１０００と通常のドライエッチングでは、ＳｉＯ２/Ｐｏｌｙ−Ｓｉの選択比が１：５０程度であり、エッチング速度が２０倍以上異なるため、スループットに問題とならない。（８）また、Ｓｉエッチング工程では、Si膜を除去する工程と、不活性ガスによりエッチングガスの残渣を除去するパージ工程とを有することが好ましく、このパージ工程を行うことにより、エッチングガスの残渣だけでなく副生成物の排出が効率よく行うことができる。（９）また、基板の表面に残渣や副生成物が残るとパーティクル等の原因となるので、パージ工程において、更に、副生成物の昇華温度以上に基板温度を加熱すると、その原因となる副生成物を更に効率よく排出することができる。
【０１７５】
本発明は、前記実施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に変更が可能であることはいうまでもない。
【０１７６】
前記実施形態では、第１の処理ユニットにおいてヒータ及び冷却剤供給路を用いてウエハ温度を調整したが、それに限らず、液化温度が室温より低い温度のエッチングガスであれば、ヒータを用いずに、冷却剤で温度調整をしても良い。又、循環させる液温を調整することで、冷却と加熱の両方の機能を持った温度制御機構としても良い。
【０１７７】
また、前記実施形態では、成膜処理を行う第２の処理ユニットを、プラズマ生成室を含むように構成してもよいし、それに限らず、処理室内にプラズマを持ち込まないリモートプラズマ方式による成膜処理や、プラズマを用いない成膜処理を行うように構成することもできる。
【０１７８】
また、プラズマを用いない成膜処理は、第１の処理ユニットで行うことも可能であり、この場合、第２の処理ユニットは不要である。この場合、処理室内へＩＦ７ガスを導入して、ＩＦ７ガスによるエッチング処理を行い、その後、処理室内を不活性ガスで置換する。その後、処理室内へ所定の処理ガスを導入して、所定の処理ガスによる成膜処理を行い、その後、処理室内を不活性ガスで置換する。その後、必要に応じてＩＦ７ガスによるエッチング処理を行うように構成してもよい。
【０１７９】
また、前記本実施形態では、処理ユニット４１０に搬送される前に第２微細パターンが形成された基板を処理ユニット４１０(５１０)でエッチング処理を行うように構成していたが、１台の基板処理装置において、エッチング処理と成膜処理とを行うように構成してもよく、また、この場合、少なくともエッチング処理と成膜処理を、それぞれ別の処理ユニットで行うように構成することが好ましい。
【０１８０】
また、前記実施形態では枚葉装置を例にして説明したが、複数枚の基板を一度に処理できる多枚葉装置でもよく、更に、本発明は、例えば水平姿勢の基板を基板保持具(例えば、ボート)上に複数積み重ね、そのボートを処理室内へ搬入した状態で処理を行う縦型装置にも適用することができる。
【０１８１】
また、本発明は、半導体メモリの一種であるＤＲＡＭの素子構造や、トランジスタのゲート電極形成等、種々のＳＡＤＰ法に適用することができる。また、前記実施形態では、ＳＡＤＰプロセスの下地にある多層ハードマスクの構造には限定されない。プロセスの種類に応じて、例えば、Ｓｉ基板上にＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＯ２の３層のハードマスクがある場合でもよいし、Ｓｉ３Ｎ４膜とＳｉＯ２膜の２層のハードマスクがある場合であってもよいし、それ以外であってもよい。
【０１８２】
また、本発明において、フッ素を含むエッチングガスを用いたＳｉ膜の選択ドライエッチングにおいて、除去対象のシリコン含有膜表面に存在する膜(自然酸化膜等)を除去する工程と、新たな膜(自然酸化膜等)の発生を抑制する工程と、除去対象のシリコン含有膜に覆われた箇所に存在する膜(自然酸化膜等)を除去する工程と、を組み合わせることで、不要な膜(自然酸化膜等)は除去しながら、シリコンの選択除去が可能な基板処理方法及び基板処理装置を提供するものであって、基板の同時処理枚数、基板を保持する向き、希釈用ガスやパージ用ガスの種類、クリーニング方法、基板処理室や加熱機構及び冷却機構の形状等で実施範囲を限定されるものではない。
【０１８３】
また、本発明では、基板に形成された膜(自然酸化膜等)およびシリコン含有膜のいずれか又は両方をドライエッチングする工程に限らず、基板処理室内に堆積したシリコン含有膜の除去（クリーニング）工程も行うことができる。
【０１８４】
また、本実施形態においては、従来から、更なる高集積化を図る為にパターンの微細化が進められているが、微細化が進むにつれて、微細化したパターン固有の問題が生じている。その一例として、ウェットエッチング時の液体の表面張力によるパターン倒れが挙げられる。例えば、シリコン(Ｓｉ)の除去工程では、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(ＴＭＡＨ)等によるエッチング後に純水洗浄し、純水より表面張力の小さいイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で置換ながら乾燥を行うことで洗浄液の表面張力によるパターンの倒壊を防止していた。しかしながら、パターンの微細化に伴い、この方法を用いてもパターンの倒壊を防ぎきれなくなっている。この問題を解決する手段として、本発明におけるヨウ素を含むエッチングガスによってシリコンの除去を行うドライエッチングによれば、今後のパターンの微細化にも適用できる。
【０１８５】
更に、本実施形態においては、ＮＡＮＤフラシュメモリなどの３Ｄ構造のデバイスの製造において、従来のプラズマを用いた反応性イオンエッチングでは、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜をポリシリコン以外の膜(例えば、シリコン酸化(ＳｉＯ２)膜、シリコン窒化(ＳｉＮ)膜、シリコン酸窒化(ＳｉＯＮ)膜、カーボン(Ｃ)膜等)に対して高選択に除去することは困難であった。つまり、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜とシリコン酸化(ＳｉＯ２)膜の積層構造で貫通溝をくり抜いた後に側壁に露出したポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜とシリコン酸化(ＳｉＯ２)膜の層のうち、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜のみをエッチングすることは、従来のプラズマを用いた反応性イオンエッチングでは、ポリシリコン以外の膜との選択性の問題や、等方性エッチングが必要になる点から非常に困難であった。また、ハードマスク膜(例えば、カーボン膜等)との選択性の問題もあった。このようなパターンの微細化に伴うデバイス構造の煩雑化に対応が困難であった。この問題を解決する手段として、本発明におけるフッ素を含むエッチングガスによって、プラズマフリーでシリコンの除去を行うドライエッチングによれば、等方性エッチングにより、今後のパターンの微細化にも適用できる。特に、フッ素を含むエッチングガスとして七フッ化ヨウ素を含むヨウ素含有ガス(ヨウ素を含むガス)を用いることにより、既存のエッチングガスと比較して、その化学的性質からシリコン以外の膜との選択性が良く、シリコンの除去を行うことができる。従い、今後のパターンの微細化に伴うデバイス構造の煩雑化に適用できる。
【０１８６】
また、本発明は、半導体製造装置だけでなく、ＬＣＤ製造装置のようなガラス基板を処理する装置にも適用できる。また、本発明は、インライン型やクラスタ型等の種々の型の枚葉装置及び多枚葉装置や、横型の基板処理装置等にも適用できる。
【０１８７】
以下に本発明の好ましい態様について付記する。＜付記１＞本発明の一態様によれば、  シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を含む積層膜を形成する工程と、前記積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を形成する第１エッチング工程と、前記複数の貫通穴(第一穴)にチャネルを形成する工程と、前記チャネル間に溝(第二穴)を形成する第２エッチング工程と、フッ素を含むエッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜を含む積層膜のうち、前記第１の膜を除去する第３エッチング工程と、を有し、前記第３エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１８８】
＜付記２＞付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の膜は、導電膜であってポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜またはアモルファスシリコン(α-Ｓｉ)膜である半導体装置の製造方法が提供される。
【０１８９】
＜付記３＞付記２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の膜と前記第２の膜の前記成膜条件は、膜厚３０ｎｍ〜６０ｎｍ程度であり、成膜温度４００℃〜８００℃である半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９０】
＜付記４＞付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第２の膜は、絶縁膜であってシリコン膜(Ｓｉ膜)以外の膜であって、シリコン窒化膜(Ｓｉ３Ｎ４膜)、二酸化シリコン膜(ＳｉＯ２膜)、シリコン酸窒化膜(ＳｉＯＮ膜)、シリコンカーバイド膜(ＳｉＣ膜)のうち少なくとも一つを含む半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９１】
＜付記５＞付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記溝(第二穴)は、幅１００ｎｍ以下であって、前記溝の幅に対して深さの比が１０以上であり、例えば、幅３０ｎｍ〜１００ｎｍ、深さ３００ｎｍ〜４０００ｎｍである半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９２】
＜付記６＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記貫通穴(第一穴)は、幅３０ｎｍ〜１００ｎｍ、深さ３００ｎｍ〜４０００ｎｍである半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９３】
＜付記７＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第１エッチング工程では、前記積層膜の上にハードマスク膜を形成する工程と、前記貫通穴(第一穴)を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９４】
＜付記８＞  付記７の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記ハードマスク膜は、成膜方法は、ＣＶＤ法で、膜厚は、４００ｎｍ以上、成膜温度は、２００℃〜５５０℃である半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９５】
＜付記９＞  付記７の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記ハードマスク膜は、カーボン膜、シリコンカーバイド膜、シリコン膜とカーボン膜の積層膜のうちいずれか一つである半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９６】
＜付記１０＞  付記１又は付記６の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記貫通穴(第一穴)を形成する工程は、前記積層膜のドライエッチングが実行される半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９７】
＜付記１１＞  付記１０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記積層膜のドライエッチングでは、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２混合ガス、或いはＣＦ４／Ｏ２混合ガスのいずれかのガスが使用される半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９８】
＜付記１２＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記チャネルを形成する工程では、前記貫通穴(第一穴)の内壁に第１所定膜を形成する工程と、前記チャネルとしての第２所定膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０１９９】
＜付記１３＞  付記１２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第１所定膜は、ＳｉＯ２膜／Ｓｉ３Ｎ４膜／ＳｉＯ２膜で構成されるＯＮＯ膜で、前記ＳｉＯ２膜とＳｉ３Ｎ４膜は、それぞれ、膜厚０．５ｎｍ〜７ｎｍ、温度は４００〜８００℃の範囲のいずれかである半導体装置の製造方法が提供される。
【０２００】
＜付記１４＞  付記１２の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第２所定膜は、シリコンを主成分とする膜であり、例えば、ポリシリコン(Ｐｏｌｙ-Ｓｉ)膜またはアモルファスシリコン(α-Ｓｉ)膜半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０１】
＜付記１５＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第２エッチング(溝形成)工程は、前記第１エッチング(貫通穴形成)工程と同じ処理条件である半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０２】
＜付記１６＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記貫通穴(第一穴)と前記溝(第二穴)は、同じ処理で形成され、それぞれの幅及び深さは同一である半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０３】
＜付記１７＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第３エッチング工程では、シリコンに対して高いエッチングレートを示し、前記第２の膜に対して高い選択性を持つヨウ素を含むエッチングガスが用いられる半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０４】
＜付記１８＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記エッチングガスは、例えば、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）ガス、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）の内、いずれかのガスである半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０５】
＜付記１９＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記第３エッチングは、等方性エッチングであり、前記第１又は第２エッチングは、異方性エッチングである半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０６】
＜付記２０＞  付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  更に、前記第３エッチング工程の後、ワード線となるメタル電極等の導電膜を形成する工程を有し、前記メタル電極を形成する工程は、前記導電膜を形成する工程と、前記第３エッチング工程において除去された部分に成膜された金属膜を残すように前記金属膜を除去する工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０７】
＜付記２１＞  付記２０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記金属膜を除去する工程は、異方性を有するドライエッチングが実施される半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０８】
＜付記２２＞  付記２１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、  前記ドライエッチングでは、ＳＦ６、ＳｉＣｌ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＦ４／Ｈ２混合ガス、或いはＣＦ４／Ｏ２混合ガスのいずれかのガスが使用される半導体装置の製造方法が提供される。
【０２０９】
＜付記２３＞  付記２０の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記金属膜は、タングステン(Ｗ)膜、ＴｉＮ膜、ＴｉＮ／Ａｌ膜、或いは、ＴａＮ／Ｗ膜から選択される膜である半導体装置の製造方法が提供される。
【０２１０】
＜付記２４＞本発明の他の態様によれば、  シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を含む積層膜を形成する工程と、前記積層膜に貫通穴(第一穴)を形成する第１エッチング工程と、を有する第１パターン形成工程と、前記貫通穴(第一穴)にチャネルを形成する工程と、前記チャネル間に溝(第二穴)を形成する第２エッチング工程と、を有する第２パターン形成工程と、エッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜のうち、前記第１の膜を除去する第３エッチング工程と、を有し、前記第３エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する半導体装置の製造方法が提供される。
【０２１１】
＜付記２５＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成した後、前記積層膜に貫通穴(第一穴)を設けて第１微細パターンを形成する工程と、前記貫通穴(第一穴)にチャネルを形成した後、前記チャネルの間に溝(第二穴)を設けて第２微細パターンを形成する工程と、前記第２微細パターンにエッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜を含む積層膜のうち、前記第１の膜を除去するエッチング工程と、を有し、前記エッチング工程では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する微細パターン形成方法が提供される。
【０２１２】
＜付記２６＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜(シリコン膜)と第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜(シリコン以外の膜を含むシリコン含有膜)を含む積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を設けた後、前記貫通穴(第一穴)にチャネルを形成し、形成されたチャネル間に溝(第二穴)を設けた基板を収容する処理室と、  前記溝(第二穴)の側面に露出した前記第１の膜と前記第２の膜のうち、前記第１の膜を除去するエッチングガスを前記処理室へ供給するガス供給部と、  前記エッチングガスを供給している間、前記基板の温度を所定の温度範囲にするよう制御する制御部と、  を備える基板処理装置が提供される。
【０２１３】
＜付記２７＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜(シリコン膜)と第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜(シリコン以外の膜を含むシリコン含有膜)を含む積層膜を形成する手順と、  前記積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を形成する手順と、前記複数の貫通穴(第一穴)に埋設されたチャネル間に溝(第二穴)を形成する手順と、エッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜のうち、前記第１の膜のみを除去する手順と、を少なくとも含むプログラムを実行するコントローラを備え、前記コントローラは、前記第１の膜を除去する手順では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させる基板処理装置が提供される。
【０２１４】
＜付記２８＞本発明の更に他の態様によれば、コンピュータにシリコンを主成分とする第１の膜(シリコン膜)と第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜(シリコン以外の膜を含むシリコン含有膜)を含む積層膜を形成する手順と、   前記積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を形成する手順と、前記複数の貫通穴(第一穴)に埋設されたチャネル間に溝(第二穴)を形成する手順と、エッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜のうち、前記第１の膜のみを除去する手順と、  を実行させるプログラムを読取可能な記録媒体であって、前記コントローラは、前記第１の膜を除去する手順を、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させる記録媒体が提供される。
【０２１５】
＜付記２９＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜(シリコン膜)と第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜(シリコン以外の膜を含むシリコン含有膜)を含む積層膜を形成する手順と、  前記積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を形成する手順と、前記複数の貫通穴(第一穴)に埋設されたチャネル間に溝(第二穴)を形成する手順と、エッチングガスを供給して、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜のうち、前記第１の膜のみを除去する手順と、  を少なくとも含むプログラムであって、前記第１の膜を除去する手順では、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させるプログラムが提供される。
【０２１６】
＜付記３０＞本発明の更に他の態様によれば、  シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を交互に少なくとも２層以上積層された積層膜に複数の貫通穴(第一穴)が設けられ、前記複数の貫通穴(第一穴)に埋設されたチャネル間に溝(第二穴)が形成された基板を、収容し、前記溝(第二穴)の側面に露出した前記第１の膜と前記第２の膜の交互の層のうち、前記第１の膜のみを除去する第１の処理室と、前記第１の膜が除去された部分に金属含有膜を形成する第２の処理室と、前記金属含有膜を除去する第３の処理室と、を少なくとも備える基板処理装置が提供される。
【０２１７】
＜付記３１＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜を有する基板の表面に前記第１の膜と組成が異なる第３の膜を成膜する工程と、前記第３の膜の表面に前記第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない第２の膜を含む積層膜を形成する工程と、前記積層膜に複数の貫通穴(第一穴)を形成する第１エッチング工程と、前記複数の貫通穴(第一穴)にチャネルを形成する工程と、前記チャネルの間に溝(第二穴)を形成する第２エッチング工程と、前記第１の膜、前記第２の膜、前記第３の膜のぞれぞれの表面にエッチングガスを接触させて、前記溝(第二穴)に隣接された前記第１の膜と前記第２の膜を含む積層膜のうち、前記第１の膜を除去する第３エッチング工程と、を有し、前記第３エッチング工程では、前記第２の膜及び前記第３の膜を除去しないで、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去する半導体装置の製造方法が提供される。
【０２１８】
＜付記３２＞付記１の半導体装置の製造方法であって、更に好ましくは、前記第１の膜を表面に有する基板に前記第１の膜及び前記第２の膜と組成が異なる第３の膜が前記第１の膜の少なくとも一部の表面に形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【０２１９】
＜付記３３＞付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３エッチング工程は、前記第１の膜を除去する工程と、前記エッチングガスの残渣を除去するパージ工程とを有し、前記パージ工程では、基板温度をエッチング処理よりも高い温度に設定される半導体装置の製造方法が提供される。
【０２２０】
＜付記３４＞付記１の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第３エッチング工程は、前記第１の膜を除去する工程と、前記エッチングガスの残渣を除去するパージ工程とを有し、前記パージ工程では、前記第１の膜を除去する工程で発生する副生成物の昇華温度よりも基板温度が高く設定される半導体装置の製造方法が提供される。
【０２２１】
＜付記３５＞付記３３又は付記３４の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、前記第１の膜を除去する工程では、前記基板温度は、前記エッチングガスが液化しない温度よりも高く設定される半導体装置の製造方法が提供される。
【０２２２】
＜付記３６＞本発明の更に他の態様によれば、シリコンを主成分とする第１の膜と前記第１の膜よりもシリコン含有率が少ない膜である第２の膜を交互に少なくとも２層以上積層された積層膜に複数の貫通穴(第一穴)が設けられ、前記複数の貫通穴(第一穴)に埋設されたチャネル間に溝(第二穴)が形成された基板を収容する処理室と、前記基板を載置する基板載置部と、前記基板載置部を上下させる搬送機構と、前記基板にエッチングガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部、前記搬送機構を制御して、前記基板を載置する位置から前記ガス供給部に前記基板を接近させて、前記基板に前記エッチングガスを供給し、前記溝(第二穴)の側面に露出した前記第１の膜と前記第２の膜の交互の層のうち、前記第１の膜のみを除去する制御部と、を備えた基板処理装置が提供される。
【０２２３】
＜付記３７＞付記３６の基板処理装置であって、好ましくは、前記制御部は、前記第２の膜と同じ膜種で形成された前記チャネルを形成する膜に前記エッチングガスが到達するまで前記第１の膜を除去させる基板処理装置が提供される。
【０２２４】
＜付記３８＞付記３６の基板処理装置であって、好ましくは、更に、前記基板の中心部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を備え、前記制御部は、前記第１の膜の除去が終了した後、前記基板に不活性ガスを供給し、前記基板の表面に基板中心部から基板端部への不活性ガスの流れを形成し、前記基板の表面に滞留した前記エッチングガスを排出する基板処理装置が提供される。
【０２２５】
＜付記３９＞付記３６の基板処理装置であって、好ましくは、更に、前記基板を所定の基板温度に制御する加熱部を備え、前記制御部は、前記第１の膜の除去が終了した後、前記基板を加熱し、前記基板温度を前記エッチングガスと基板表面との反応で生成される副生成物の昇華温度より高い温度に制御する基板処理装置が提供される。
【０２２６】
＜付記４０＞付記３６の基板処理装置であって、更に好ましくは、更に、前記基板に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記基板を所定の基板温度に制御する加熱部を備え、前記制御部は、前記第１の膜の除去が終了した後、前記基板に不活性ガスを供給すると共に前記基板を加熱し、前記基板の表面に基板中心部から基板端部への不活性ガスの流れを形成すると共に、基板温度を前記エッチングガスと基板表面との反応で生成される副生成物の昇華温度より高い温度に制御する基板処理装置が提供される。
【０２２７】
この出願は、２０１４年１月２９日に出願された日本出願特願２０１４−０１４２８１を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
【産業上の利用可能性】
【０２２８】
特定の処理ガスを利用したエッチング技術に係り、半導体装置における高集積化のためのパターンの微細化に適用できる。
【符号の説明】
【０２２９】
１…Ｓｉ基板、２…Ｓｉ３Ｎ４膜、３…ＳｉＯ２膜、４…Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、５…カーボンハードマスク(ＣＨＭ)膜、６…ＳｉＯ２膜、７…Ｓｉ３Ｎ４膜、８…ＳｉＯ２膜、９…ＯＮＯ膜、１０…Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、１１…カーボンハードマスク(ＣＨＭ)膜、１２…タングステン(Ｗ)膜、１３…貫通穴(第一穴)、１４…溝(第二穴)、１５…(シリコン)除去部、２０…基板処理装置、３０…処理容器、３１…容器本体、３２…蓋体、３９…基板搬送容器、５０…処理室、６０…ウエハ(基板)、１００…ＥＦＥＭ、１０５…シャワーヘッド、１０６(１０６ａ，１０６ｂ)…ガス供給ライン、１０７…排気口、１０４…支持ピン、１０８…搬送口、１１０…ＦＯＵＰ、１１２…不活性ガス供給管、１１４…管状路、１１５(１１５ａ，１１５ｂ)…ガス供給管、１１６(１１６ａ，１１６ｂ)…ＭＦＣ、１１７(１１７ａ，１１７ｂ)…ガス供給源、１２０…ロードポート、１２１…ＭＦＣ、１２２…不活性ガス供給源、１２４…支持軸、１３０…大気搬送ロボット、１３１…ツィーザ、１４０…基板搬送室、１４２…排気管、２００…ロードロックチャンバ部、２１０…バッファユニット、２１１…ボート、２１２…インデックスアセンブリ、２２０…バッファユニット、２２１…ボート、２２２…インデックスアセンブリ、２５０，２６０…ロードロックチャンバ、３００…トランスファーモジュール部、３１０…トランスファーモジュール、３１１〜３１４…ゲートバルブ、３２０…真空搬送ロボット、３２１…フィンガー、４００…プロセスチャンバ部、４１０…第１の処理ユニット、４１１…サセプタテーブル、４１３…リフターピン、４１４…支持部、４３０…ガスバッファ室、４３１…壁、４３２…外側シールド、４３３…ガス導入口、４４５…処理室、４４６…側壁、４４８…ベースプレート、４５３…Ｏリング、４５４…トッププレート、４５４ａ…蓋部、４５４ｂ…支持部、４５８…バッフルリング、４５９…サセプタ、４６１…支柱、４６３…ヒータ、４６４…サセプタ冷却剤流路、４６５…排気板、４６７…ガイドシャフト、４６９…底板、４７１…昇降板、４７２…昇降シャフト、４７３…昇降駆動部、４７４…第１排気室、４７５…排気連通孔、４７６…第２排気室、４７９…圧力調整バルブ、４８０…排気管、４８１…排気ポンプ、４８２…第１のガス供給ユニット（第１のガス供給部）、４８２ａ…ガス供給管、４８２ｂ…第１ガス源、４８２ｃ，４８２ｇ…マスフローコントローラ、４８２ｄ，４８２ｈ…開閉弁、４８２ｅ…不活性ガス供給管、４８２ｆ…不活性ガス源、４８３…第２のガス供給ユニット（第２のガス供給部）、４８３ａ…ガス供給管、４８３ｂ…第２ガス源、４８３ｃ…マスフローコントローラ、４８３ｄ…開閉弁、４８４…シャワープレート、４８４ａ…板部、４８４ｂ…孔部、４８５…ヒータ温度制御部、４８６…冷却剤流量制御部、４８７…ヒータ電力供給線、４８８…温度検出部、４８９…外部冷却剤流路、４９１…冷却剤供給ユニット、４９２…冷却剤温度検出部、５１０…第２の処理ユニット、５１１…サセプタテーブル、６００…コントローラ（制御部）、６００ａ…ＣＰＵ、６００ｂ…ＲＡＭ、６００ｃ…記憶装置、６００ｄ…Ｉ／Ｏポート、６００ｅ…内部バス、６０１…入出��装置、６０２…外部記憶装置、Ｐ…真空ポンプ、Ｖ…ＡＰＣバルブ。 
【図１】
2015115002.tif 000003
【図２】
2015115002.tif 000004
【図３】
2015115002.tif 000005
【図４】
2015115002.tif 000006
【図５】
2015115002.tif 000007
【図６】
2015115002.tif 000008
【図７】
2015115002.tif 000009
【図８】
2015115002.tif 000010
【図９】
2015115002.tif 000011
【図１０】
2015115002.tif 000012
【図１１】
2015115002.tif 000013
【図１２】
2015115002.tif 000014
【図１３】
2015115002.tif 000015
【図１４】
2015115002.tif 000016
【図１５】
2015115002.tif 000017
【図１６】
2015115002.tif 000018
【図１７】
2015115002.tif 000019
【図１８】
2015115002.tif 000020
【国際調査報告】
2015115002.tif 000021
2015115002.tif 000022
2015115002.tif 000023
2015115002.tif 000024