(57)【要約】【課題】  安全性に優れた一酸化炭素（ＣＯ）ガス供給機構を提供する。【解決手段】  ＣＯガス供給機構３１は、チャンバー１内に配置されたウエハＷに対してエッチング処理を施すためのＣＯガスを供給するものであって、内部に炭素としてのカーボンパウダーを有し、水が供給されることにより、カーボンパウダーと水との反応で一酸化炭素ガスを生成する反応容器３１ｃと、水貯留タンク３１ａおよび水送給ライン３１ｂを有し、水貯留タンク３１ａに貯留された水を水送給ライン３１ｂによって反応容器３１ｃ内に供給する水供給手段と、反応容器３１ｃ内で生成された一酸化炭素ガスをチャンバー１内に供給するＣＯガス供給ライン３１ｄとを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に配置された被処理体に所定の処理を施すための一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給機構であって、
内部に炭素を有し、水が供給されることにより、炭素と水との反応で一酸化炭素ガスを生成する反応容器と、
前記反応容器内に水を供給する水供給手段と、
前記反応容器内で生成された一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給する一酸化炭素ガス供給ラインと
を具備することを特徴とする一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項２】
前記炭素は粉末状であり、
前記水供給手段が水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させることを特徴とする請求項１に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項３】
前記水供給手段は、前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成された水を供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項４】
前記水供給手段は、前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成することを特徴とする請求項３に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項５】
前記反応容器内には、水素と酸素との反応を促進する触媒が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項６】
前記一酸化炭素ガス供給ラインには、通流する一酸化炭素ガスを冷却する冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項７】
前記一酸化炭素ガス供給ラインの前記冷却機構よりも下流側には、一酸化炭素ガスとともに生成された、通流する水素を除去する水素除去機構が設けられ、
前記水素除去機構は水素吸蔵能力を有する材料を有し、
前記冷却機構は、通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却することを特徴とする請求項６に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項８】
前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方には、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去する水素除去機構が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガス供給機構。
【請求項９】
処理容器内に配置された被処理体に所定の処理を施すための一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給方法であって、
内部に炭素を有し、この炭素と水とを反応させて一酸化炭素ガスを生成する反応容器を前記処理容器に接続しておき、
前記反応容器内に水を供給して一酸化炭素ガスを生成し、
前記反応容器内で生成した一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給することを特徴とする一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１０】
前記炭素は粉末状であり、
水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させることを特徴とする請求項９に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１１】
前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成した水を供給することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１２】
前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成することを特徴とする請求項１１に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１３】
前記反応容器内に水素と酸素との反応を促進する触媒を配置しておくことを特徴とする請求項１２に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１４】
前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する一酸化炭素ガスを冷却することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１５】
一酸化炭素ガスとともに生成された、前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を冷却後に除去するように水素吸蔵能力を有する材料を有する水素除去機構を設けておき、
前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却することを特徴とする請求項１４に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１６】
前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方で、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去することを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の一酸化炭素ガス供給方法。
【請求項１７】
内部に被処理体が配置される処理容器と、
前記処理容器内に一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給機構と
を具備し、
前記処理容器に被処理体を配置した状態で前記一酸化炭素ガス供給機構により一酸化炭素ガスを供給して被処理体に所定の処理を施すガス処理装置であって、
前記一酸化炭素ガス供給機構は、
内部に炭素を有し、水が供給されることにより、炭素と水との反応で一酸化炭素ガスを生成する反応容器と、
前記反応容器内に水を供給する水供給手段と、
前記反応容器内で生成された一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給する一酸化炭素ガス供給ラインと
を備えることを特徴とするガス処理装置。
【請求項１８】
前記炭素は粉末状であり、
前記水供給手段が水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させることを特徴とする請求項１７に記載のガス処理装置。
【請求項１９】
前記水供給手段は、前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成された水を供給することを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載のガス処理装置。
【請求項２０】
前記水供給手段は、前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成することを特徴とする請求項１９に記載のガス処理装置。
【請求項２１】
前記反応容器内には、水素と酸素との反応を促進する触媒が配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のガス処理装置。
【請求項２２】
前記一酸化炭素ガス供給ラインには、通流する一酸化炭素ガスを冷却する冷却機構が設けられていることを特徴とする請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２３】
前記一酸化炭素ガス供給ラインの前記冷却機構よりも下流側には、一酸化炭素ガスとともに生成された、通流する水素を除去する水素除去機構が設けられ、
前記水素除去機構は水素吸蔵能力を有する材料を有し、
前記冷却機構は、通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却することを特徴とする請求項２２に記載のガス処理装置。
【請求項２４】
前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方には、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去する水素除去機構が設けられていることを特徴とする請求項１７から請求項２２のいずれか１項に記載のガス処理装置。
【請求項２５】
処理容器内に被処理体を配置する工程と、
被処理体に所定の処理が施されるように前記処理容器内に一酸化炭素ガスを供給する工程と
を含むガス処理方法であって、
前記一酸化炭素ガス供給工程では、
内部に炭素を有し、この炭素と水とを反応させて一酸化炭素ガスを生成する反応容器を前記処理容器に接続しておき、
前記反応容器内に水を供給して一酸化炭素ガスを生成し、
前記反応容器内で生成した一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給することを特徴とするガス処理方法。
【請求項２６】
前記炭素は粉末状であり、
水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させることを特徴とする請求項２５に記載のガス処理方法。
【請求項２７】
前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成した水を供給することを特徴とする請求項２５または請求項２６に記載のガス処理方法。
【請求項２８】
前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成することを特徴とする請求項２７に記載のガス処理方法。
【請求項２９】
前記反応容器内に水素と酸素との反応を促進する触媒を配置しておくことを特徴とする請求項２８に記載のガス処理方法。
【請求項３０】
前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する一酸化炭素ガスを冷却することを特徴とする請求項２５から請求項２９のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【請求項３１】
一酸化炭素ガスとともに生成された、前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を冷却後に除去するように水素吸蔵能力を有する材料を有する水素除去機構を設けておき、
前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却することを特徴とする請求項３０に記載のガス処理方法。
【請求項３２】
前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方で、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去することを特徴とする請求項２５から請求項３０のいずれか１項に記載のガス処理方法。
【請求項３３】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項２５から請求項３２のいずれか１項に記載のガス処理方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理容器内に配置された半導体基板等の被処理体にエッチング処理等の所定の処理を施すための一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給機構および一酸化炭素ガス供給方法、ならびにこのような一酸化炭素ガス供給機構および一酸化炭素ガス供給方法を含むガス処理装置およびガス処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては一般的に、半導体ウエハを収容するチャンバー内に処理ガスを供給して、半導体ウエハに対してエッチング処理や成膜処理等の種々のガス処理を施すといったことが行われており、このようなガス処理には処理ガスとして一酸化炭素（ＣＯ）が用いられている（例えば特許文献１参照）。ＣＯガスは通常、特許文献２等に開示されている方法で大量に生産され、これをガスボンベ等の容器に充填した状態で需要家に供給される。したがって、半導体デバイスの製造プロセスにＣＯガスを適用する場合には、このようなガスボンベ等に充填した状態で大量に貯蔵しておき、このガスボンベ等をＣＯガス供給ラインに接続してチャンバー内にＣＯガスを供給するようにしている。
【０００３】
ところで、ＣＯは強い毒性を有しているため、少量でも人体に取り込まれると死に至らせる危険性があり、一方で、ＣＯは無味・無臭・無色の気体で肌への刺激性も少ないため、その存在を検知しにくい。したがって、前述のようにＣＯガスをガスボンベ等の容器に充填した状態で大量に貯蔵すると、ガスボンベからの漏洩等によって事故につながる危険性が高くなるため、ＣＯガスの貯蔵量を極力少なく抑えることが望ましい。
【特許文献１】特開平１１−３３００５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１７６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、安全性に優れた一酸化炭素ガス供給機構および一酸化炭素ガス供給方法、このような一酸化炭素ガス供給機構を備えたガス処理装置、このような一酸化炭素ガス供給方法を含むガス処理方法、ならびにこのようなガス処理方法を実行させるための制御プログラムを記憶したコンピュータ読取可能な記憶媒体の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、処理容器内に配置された被処理体に所定の処理を施すための一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給機構であって、内部に炭素を有し、水が供給されることにより、炭素と水との反応で一酸化炭素ガスを生成する反応容器と、前記反応容器内に水を供給する水供給手段と、前記反応容器内で生成された一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給する一酸化炭素ガス供給ラインとを具備することを特徴とする一酸化炭素ガス供給機構を提供する。
【０００６】
また、本発明の第２の観点では、処理容器内に配置された被処理体に所定の処理を施すための一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給方法であって、内部に炭素を有し、この炭素と水とを反応させて一酸化炭素ガスを生成する反応容器を前記処理容器に接続しておき、前記反応容器内に水を供給して一酸化炭素ガスを生成し、前記反応容器内で生成した一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給することを特徴とする一酸化炭素ガス供給方法を提供する。
【０００７】
また、本発明の第３の観点では、内部に被処理体が配置される処理容器と、前記処理容器内に一酸化炭素ガスを供給する一酸化炭素ガス供給機構とを具備し、前記処理容器に被処理体を配置した状態で前記一酸化炭素ガス供給機構により一酸化炭素ガスを供給して被処理体に所定の処理を施すガス処理装置であって、前記一酸化炭素ガス供給機構は、内部に炭素を有し、水が供給されることにより、炭素と水との反応で一酸化炭素ガスを生成する反応容器と、前記反応容器内に水を供給する水供給手段と、前記反応容器内で生成された一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給する一酸化炭素ガス供給ラインとを備えることを特徴とするガス処理装置を提供する。
【０００８】
また、本発明の第４の観点では、処理容器内に被処理体を配置する工程と、被処理体に所定の処理が施されるように前記処理容器内に一酸化炭素ガスを供給する工程とを含むガス処理方法であって、前記一酸化炭素ガス供給工程では、内部に炭素を有し、この炭素と水とを反応させて一酸化炭素ガスを生成する反応容器を前記処理容器に接続しておき、前記反応容器内に水を供給して一酸化炭素ガスを生成し、前記反応容器内で生成した一酸化炭素ガスを前記処理容器内に供給することを特徴とするガス処理方法を提供する。
【０００９】
本発明の第１、３の観点において、前記炭素は粉末状であり、前記水供給手段が水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させてもよい。
【００１０】
また、以上の本発明の第１、３の観点において、前記水供給手段は、前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成された水を供給してもよく、この場合に、前記水供給手段は、前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成してもよく、さらにこの場合に、前記反応容器内には、水素と酸素との反応を促進する触媒が配置してもよい。
【００１１】
さらに、以上の本発明の第１、３の観点において、前記一酸化炭素ガス供給ラインには、通流する一酸化炭素ガスを冷却する冷却機構が設けられていることができる。この場合に、前記一酸化炭素ガス供給ラインの前記冷却機構よりも下流側には、一酸化炭素ガスとともに生成された、通流する水素を除去する水素除去機構が設けられ、前記水素除去機構は水素吸蔵能力を有する材料を有し、前記冷却機構は、通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却するように構成することができる。
【００１２】
さらに、以上の本発明の第１、３の観点において、前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方には、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去する水素除去機構が設けられていることができる。
【００１３】
本発明の第２、４の観点において、前記炭素は粉末状であり、水を前記粉末状の炭素に吹き込むように供給することによりバブリングさせて反応させてもよい。
【００１４】
また、以上の本発明の第２、４の観点において、前記反応容器内に水素と酸素とを反応させて生成した水を供給してもよく、この場合に、前記反応容器内で水素と酸素とを反応させて水を生成してもよく、さらにこの場合に、前記反応容器内に水素と酸素との反応を促進する触媒を配置しておいてもよい。
【００１５】
さらに、以上の本発明の第２、４の観点において、前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する一酸化炭素ガスを冷却してもよい。この場合に、一酸化炭素ガスとともに生成された、前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を冷却後に除去するように水素吸蔵能力を有する材料を有する水素除去機構を設けておき、前記一酸化炭素ガス供給ラインを通流する水素を前記水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却するように構成してもよい。
【００１６】
さらに、以上の本発明の第２、４の観点において、前記反応容器および前記一酸化炭素ガス供給ラインの少なくとも一方で、一酸化炭素ガスとともに生成された水素を除去してもよい。
【００１７】
さらに、本発明の第５の観点では、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に前記ガス処理方法が行われるように、コンピュータに処理装置を制御させることを特徴とするコンピュータ読取可能な記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、内部に炭素を有し、この炭素と水とを反応させて一酸化炭素ガスを生成する反応容器を処理容器に接続しておき、反応容器内に水を供給して一酸化炭素ガスを生成し、反応容器内で生成した一酸化炭素ガスを処理容器内に供給するため、一酸化炭素ガスの貯留量を必要最低限に抑えることができる。したがって、ＣＯガスが漏洩する危険性を極力少なくして、安全性を十分に確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る一酸化炭素（ＣＯ）ガス供給機構を備えたガス処理装置としてのエッチング装置の概略図である。
【００２０】
このエッチング装置１００は、被処理体である半導体ウエハＷ（以下、ウエハＷと記す）を収容する処理容器としてのチャンバー１と、ウエハＷの表面に形成されたＳｉＣＯ系材料からなる低誘電率層間絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）をエッチングするための反応ガスおよび希釈ガスからなる処理ガスをチャンバー１内に供給する処理ガス供給機構３０とを具備している。
【００２１】
チャンバー１は、例えばアルミニウム製で気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとを有する段つき円筒状をなしており、このチャンバー１内には、ウエハＷを水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は、例えばアルミニウムで構成されており、セラミックス製の絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。支持テーブル２内には、図示しない冷却機構が設けられ、この冷却機構によってウエハＷを所定の温度に冷却可能となっている。支持テーブル２および支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持テーブル２の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。
【００２２】
チャンバー１は接地されており、支持テーブル２には、マッチングボックス１１を介してＲＦ電源１０が接続されている。ＲＦ電源１０からは例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。
【００２３】
支持テーブル２の表面上には、ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして、電極６ａに電源１２から電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが吸着される。
【００２４】
支持テーブル２の上方の外周には、セラミックス製のフォーカスリング５が設けられ、フォーカスリング５の外側にはバッフル板１３が設けられている。バッフル板１３は、支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。
【００２５】
チャンバー１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１９が形成されており、この排気ポート１９には排気系２０が接続されている。そして排気系２０に設けられた真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。
【００２６】
チャンバー１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリングマグネット２１が配置されており、支持テーブル２とシャワーヘッド１６との間の空間に磁界を及ぼすようになっている。
【００２７】
チャンバー１の天壁部分には、支持テーブル２に対向するようにシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、後述する処理ガス供給機構３０からの処理ガスを導入するためのガス導入部１６ａを上部に有し、導入した処理ガスを拡散させるための空間１７を内部に有し、拡散した処理ガスをチャンバー１内に吐出するための多数のガス吐出孔１８を下部に有している。
【００２８】
処理ガス供給機構３０は、反応ガスとしての一酸化炭素（ＣＯ）ガスを供給するＣＯガス供給機構３１と、反応ガスとしてのＣxＦyガス、例えばＣ4Ｆ8ガスを供給するＣ4Ｆ8ガス供給機構３２と、希釈ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給するＡｒガス供給機構３３と、ＣＯガス供給機構３１からのＣＯガス、Ｃ4Ｆ8ガス供給機構３２からのＣ4Ｆ8ガスおよびＡｒガス供給機構３３からのＡｒガスを合流させてシャワーヘッド１６のガス導入部１６ａに導く、配管等の処理ガス供給ライン３４とを備えている。
【００２９】
Ｃ4Ｆ8ガス供給機構３２は、Ｃ4Ｆ8ガスの供給元であるＣ4Ｆ8ガス供給源３２ａと、Ｃ4Ｆ8ガス供給源３２ａからのＣ4Ｆ8ガスを処理ガス供給ライン３４に導く配管等のＣ4Ｆ8ガス供給ライン３２ｂとを有し、Ｃ4Ｆ8ガス供給ライン３２ｂには、Ｃ4Ｆ8ガスの流量を調整するマスフローコントローラ３２ｃおよびバルブ３２ｄが設けられている。Ａｒガス供給機構３３は、Ａｒガスの供給元であるＡｒガス供給源３３ａと、Ａｒガス供給源３３ａからのＡｒガスを処理ガス供給ライン３４に導く配管等のＡｒガス供給ライン３３ｂとを有し、Ａｒガス供給ライン３３ｂには、Ａｒガスの流量を調整するマスフローコントローラ３３ｃおよびバルブ３３ｄが設けられている。
【００３０】
ＣＯガス供給機構３１は、水（Ｈ2Ｏ）が貯留された水貯留タンク３１ａと、水貯留タンク３１ａに貯留された水を送給する配管等の水送給ライン３１ｂと、内部に粉末状の炭素（Ｃ）であるカーボンパウダーが貯蔵され、このカーボンパウダーと水送給ライン３１ｂによって送給された水とを反応させてＣＯガスを生成する例えば金属製の反応容器３１ｃと、この反応容器３１ｃ内で生成されたＣＯガスを処理ガス供給ライン３４に導く配管等のＣＯガス供給ライン３１ｄとを有している。水送給ライン３１ｂには、水の流量を調整するマスフローコントローラ３１ｅおよびバルブ３１ｆが設けられている。水貯留タンク３１ａおよび水送給ライン３１ｂは、反応容器３１ｃ内に水を供給する水供給手段を構成する。
【００３１】
水貯留タンク３１ａには、内部の水を加熱するヒーター３１ｇが設けられ、このヒーター３１ｇの加熱によって気化した水（水蒸気）が水送給ライン３１ｂによって送給されるようになっている。
【００３２】
反応容器３１ｃには、内部のカーボンパウダーおよび水送給ライン３１ｂによって送給された水を８００℃以上、好ましくは１０００℃以上に加熱する加熱機構としてのヒーター３１ｈが設けられ、このヒーター３１ｈの加熱によってカーボンパウダーと水とが反応してＣＯガスが生成されるようになっている（Ｃ＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2）。また、水送給ライン３１ｂは、反応容器３１ｃ内のカーボンパウダーに埋設されるように延びており、カーボンパウダーに水蒸気を吹き込み、バブリングを発生させて反応性を高めるように構成されている。
【００３３】
ＣＯガス供給ライン３１ｄには、ヒーター３１ｈによって加熱されたＣＯガスを通流の際に冷却する冷却機構３１ｉと、反応容器３１ｃ内でＣＯガスとともに生成された水素（Ｈ2）ガスを通流の際に除去する水素除去機構３１ｊとが設けられている。冷却機構３１ｉは、ＣＯガス供給ライン３１ｄを囲繞するように設けられた、内部に冷却媒体が流通する冷媒流路で構成されている。水素除去機構３１ｊは、ＣＯガス供給ライン３１ｄを通流する水素ガスを吸収して貯蔵する水素吸蔵合金等の水素吸蔵能力を有する材料を備えて構成されている。冷却機構３１ｉは、水素除去機構３１ｊの上流側および下流側に設けられており、ＣＯガスとともに生成されたＨ2ガスを、冷却機構３１ｉを構成する水素吸蔵能力を有する材料が放出しない温度まで冷却するように構成されている。また、ＣＯガス供給ライン３１ｄの水素除去機構３１ｊよりも下流側には、冷却機構３１ｉを構成する水素吸蔵能力を有する材料が水素を放出しないように、内部の圧力を調整する圧力調整バルブ３１ｚが設けられている。このような構成により、Ｈ2ガスを水素除去機構３１ｊによってＣＯガス供給ライン３１ｄから効果的に除去することができる。なお、チャンバー１内には、Ｈ2ガスが流入した際に検知できるようにガス検知器を設けておくことが好ましい。
【００３４】
エッチング装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ４０に接続されて制御される。プロセスコントローラ４０には、工程管理者がエッチング装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、エッチング装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインタフェイス４１と、エッチング装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ４０の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部４２とが接続されている。そして、必要に応じて、ユーザーインタフェイス４１からの指示等にて任意のレシピを記憶部４２から呼び出してプロセスコントローラ４０に実行させることで、プロセスコントローラ４０の制御下で、エッチング装置１００での所望の処理が行われる。前記レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。
【００３５】
このように構成されたエッチング装置１００においては、まず、ウエハＷがチャンバー１内に搬入されて支持テーブル２に載置されたら、排気系２０により排気ポート１９を介してチャンバー１内を排気し、高真空状態に保持する。
【００３６】
チャンバー１内を所定の真空度に保持したら、処理ガスであるＣＯガス、Ｃ4Ｆ8ガスおよびＡｒガスを、ＣＯガス供給機構３１、Ｃ4Ｆ8ガス供給機構３２およびＡｒガス供給機構３３により処理ガス供給ライン３４およびシャワーヘッド１６を介してチャンバー１内に所定の流量で供給し、チャンバー１内を所定の圧力、例えば４．０〜８．０Ｐａ（３０〜６０ｍＴｏｒｒ）に保持する。この際のＣ4Ｆ8ガスの流量は例えば１〜４ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）に設定し、チャンバー１内のＣ4Ｆ8ガスの分圧は例えば０．０９３〜０．４６５Ｐａ（０．０７〜０．３５ｍＴｏｒｒ）に設定し、チャンバー１内に供給されるＣ4Ｆ8ガスに対するＣＯガスの比は例えば３５〜２００の範囲に設定する。ＣＯガス供給機構３１においては、反応容器３１ｃ内に移送される水の流量がマスフローコントローラ３１ｅおよびバルブ３１ｆによって調整されることにより、反応容器３１ｃ内でのＣＯガスの生成量が調整され、すなわちチャンバー１内に供給されるＣＯガスの流量が調整される。反応容器３１ｃ内で生成された高温のＣＯガスは、ＣＯガス供給ライン３１ｄを流通する際に冷却機構３１ｉによって所定の温度に冷却され、反応容器３１ｃ内でＣＯガスとともに生成されたＨ2ガスは、ＣＯガス供給ライン３１ｄを流通する際に水素除去機構３１ｊによって除去されるため、チャンバー１内への流入が防止される。
【００３７】
この状態で、ＲＦ電源１０から支持テーブル２に、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ、パワーが例えば５００〜２５００Ｗの高周波電力を供給するとともに、支持テーブル２の温度を０〜４０℃に保持する。なお、この際には、直流電源１２から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧を印加し、ウエハＷはクーロン力によって吸着しておく。支持テーブル２に高周波電力を印加することにより、シャワーヘッド１６と支持テーブル２との間に高周波電界が形成される。一方、チャンバー１の上部１ａには、ダイポールマグネット２１により磁界が形成されているため、ウエハＷが存在するチャンバー１内にはマグネトロン放電が生じて処理ガスがプラズマ化し、この処理ガスのプラズマによりウエハＷ上に形成されたｌｏｗ−ｋ膜がエッチングされることとなる。
【００３８】
本実施形態では、カーボンパウダーが貯蔵された反応容器３１ｃ内に水を送給し、この水とカーボンパウダーとを反応容器内で反応させてＣＯガスを生成し、このＣＯガスをウエハＷが収容されたチャンバー１内に供給する、すなわちＣＯガスをチャンバー１内への供給に必要な量のみ生成するため、従来のように大量のＣＯガスが貯蔵されたボンベ等のＣＯガス貯蔵部を用いる必要がなく、装置におけるＣＯガスの貯留量を必要最低限に抑えることができる。したがって、ＣＯガスが装置外に漏洩する危険性を極力少なくして、安全性を十分に確保することが可能となる。
【００３９】
次に、ＣＯガス供給機構の変形例について説明する。
図２はＣＯガス供給機構の変形例を示す図である。
【００４０】
ＣＯガス供給機構３１′は、ＣＯガス供給機構３１を変形したものであり、ＣＯガス供給機構３１と同部位については同符号を付して説明を省略する。ＣＯガス供給機構３１′は、Ｈ2ガスの供給元であるＨ2ガス供給源３１ｋと、Ｈ2ガス供給源３１ｋからのＨ2ガスを送給する配管等のＨ2ガス送給ライン３１ｌと、酸素（Ｏ2）ガスの供給元であるＯ2ガス供給源３１ｍと、Ｏ2ガス供給源３１ｍからのＯ2ガスを送給する配管等のＯ2ガス送給ライン３１ｎと、内部に例えば固形状の炭素（Ｃ）が配置され、Ｈ2ガス送給ライン３１ｌによって送給されたＨ2ガスとＯ2ガス送給ライン３１ｎによって送給されたＯ2ガスと反応させて水（水蒸気）を生成し、この水と炭素とを反応させてＣＯガスを生成する反応容器３１ｓと、反応容器３１ｓ内で生成されたＣＯガスをチャンバー１内に供給するＣＯガス供給ライン３１ｄとを備えている。Ｈ2ガス送給ライン３１ｌおよびＯ2ガス送給ライン３１ｎにはそれぞれ、Ｈ2ガスおよびＯ2ガスの流量を調整するマスフローコントローラ３１ｏ、３１ｐおよびバルブ３１ｑ、３１ｒが設けられている。
【００４１】
反応容器３１ｓは、石英やステンレス（ＳＵＳ）等によって管状（筒状）に形成され、一端部にＨ2ガス送給ライン３１ｌおよびＯ2ガス送給ライン３１ｎが接続され、他端部にＣＯガス供給ライン３１ｄが接続されている。反応容器３１ｓの内壁には、Ｈ2ガスとＯ2ガスとの反応性を高めるための金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等の触媒３１ｕがコーティングされており、炭素は、反応容器３１ｓ内の他方寄りに配置されている。
【００４２】
反応容器３１ｓの例えば下方には、反応容器３１ｓ内の気体を８００℃以上、好ましくは１０００℃以上に加熱する加熱機構としてのヒーター３１ｔが設けられ、このヒーター３１ｔの加熱により、Ｈ2ガスとＯ2ガスとが反応して水が生成され、この水と炭素とが反応してＣＯガスが生成されるようになっている。したがって、ここでは、Ｈ2ガス供給源３１ｋ、Ｈ2ガス送給ライン３１ｌ、Ｏ2ガス供給源３１ｍ、Ｏ2ガス送給ライン３１ｎおよびヒーター３１ｔが水供給手段を構成する。
【００４３】
このように構成されたＣＯガス供給機構３１′を有するエッチング装置１００においては、チャンバー１内を所定の真空度に保持したら、Ｃ4Ｆ8ガス供給機構３２からＣ4Ｆ8ガスおよびＡｒガス供給機構３３からＡｒガスをチャンバー１内に所定の流量で供給するのに伴って、Ｈ2ガス供給源３１ｋからのＨ2ガスおよびＯ2ガス供給源３１ｍからのＯ2ガスを所定の流量、例えば、Ｈ2ガスの流量をａ、Ｏ2ガスの流量をｂとするとａ／ｂ≧２、好ましくはａ／ｂ＝２を満たす範囲で反応容器３１ｓ内に送給する。反応容器３１ｓ内へ送給されたＨ2ガスおよびＯ2ガスは、ヒーター３１ｔの加熱により反応して水（水蒸気）が生成される。ここで、Ｈ2ガス送給ライン３１ｌおよびＯ2ガス送給ライン３１ｎを管状の反応容器３１ｓの一端部に接続したのに対して炭素を反応容器３１ｓ内の他方寄りに配置したため、Ｈ2ガスおよびＯ2ガスを反応容器３１ｓ内の例えば一方寄りで優先的に反応させることができる。さらに、反応容器３１ｓ内に触媒３１ｕを設けたことにより、Ｈ2ガスおよびＯ2ガスを反応容器３１ｓ内でより優先的に反応させることができる。
【００４４】
また、反応容器３１ｓ内に送給されるＯ2ガスに対するＨ2ガスの流量比を２以上（Ｈ2ガスの流量をａ、Ｏ2ガスの流量をｂとするとａ／ｂ≧２）とすることにより、Ｏ2ガスをすべてＨ2ガスと反応させることができ、過剰なＯ2ガスがチャンバー１内に供給されてしまうといったことを防止することができる。一方、過剰なＨ2ガスは、水素除去機構３１ｊによって除去することができる。さらに、Ｏ2ガスに対するＨ2ガスの流量比を２とすることによりＨ2ガスとＯ2ガスとを過不足なく反応させることができる。なお、Ｏ2ガスに対するＨ2ガスの流量比を２未満とする場合には、ＣＯガス供給ライン３１ｄに過剰なＯ2ガスを除去する酸素除去機構（図示せず）を設けておくことが好ましい。酸素除去機構は、酸化セリウム等の酸素吸蔵能力を有する材料を備えて構成することができる。
【００４５】
生成された水は、炭素と接触し、ヒーター３１ｔの加熱によって炭素と反応してＣＯガスが生成される。生成されたＣＯガスは、ＣＯガス供給ライン３１ｄに送入され、ＣＯガス供給ライン３１ｄから処理ガス供給ライン３４およびシャワーヘッド１６を介してチャンバー１内に供給されることとなる。なお、図２では、触媒３１ｕを反応容器３１ｓの内壁全体にわたってコーティングした例を示したが、このような触媒は、Ｈ2ガス送給ライン３１ｌおよびＯ2ガス送給ライン３１ｎが接続された反応容器３１ｓ内の一端側から水の生成反応が十分に促進されるだけの所定の幅にコーティングしてあればよい。また、反応容器３１ｓ全体の温度を十分に高く安定して維持できるのであれば、必ずしも触媒を設けなくともよい。さらに、触媒３１ｕを一端部にコーティングすることで水の生成反応に必要な温度を低く抑えられる場合には、ヒーター３１ｔを、反応容器３１ｓの水を生成する一端側に対応する部分とＣＯガスを生成する他端側に対応する部分とに分けて構成し、各々を独立して温度制御できるようにして、ＣＯガスの生成のために高い温度が必要な他端側のヒーターのみを高温（８００℃以上）にしてもよい。
【００４６】
このようなＣＯガス供給機構３１′を用いることによっても、反応容器３１ｓ内でＣＯガスをチャンバー１内への供給に必要な量のみ生成するため、装置におけるＣＯガスの貯留量を常に必要最低限に抑えることができ、これにより、安全性を十分に確保することが可能となる。しかも、反応容器３１ｓ内でＨ2ガスとＯ2ガスとを反応させて水を生成するため、高純度の水を得ることができ、この水と炭素とを反応させて生成されたＣＯガスも高純度のものを得ることができる。したがって、エッチング処理の品質の向上をも図ることが可能となる。
【００４７】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。上記実施形態では、ＣＯガスを他の処理ガスと合流させてチャンバー内に供給したが、ＣＯガスを他の処理ガスと別個にチャンバー内に供給してもよい。また、炭素は、反応容器の内壁にコーティングしておいてもよい。また、上記実施形態では、水素除去機構をＣＯガス供給ラインに設けたが、反応容器内に設けてもよい。また、上記実施形態では、被処理体の処理にＨ2ガスを必要としなかったため、ＣＯガスとともに生成されたＨ2ガスをチャンバー内に流入させないように水素除去機構によって除去したが、被処理体の処理にＨ2ガスが必要な場合には、ＣＯガスとともに生成されたＨ2ガスもチャンバー内に供給するように構成してもよい。さらに、上記実施形態では、反応容器内でＨ2ガスとＯ2ガスとを反応させて水を生成したが、反応容器とは別の容器でＨ2ガスとＯ2ガスとを反応させて水を生成した後、この水を反応容器内に供給してもよい。
【００４８】
さらに、上記実施形態では、半導体ウエハに形成されたＳｉＣＯ系材料からなるｌｏｗ−ｋ膜のエッチング処理に本発明を適用した場合について示したが、これに限らず、他の材料からなるｌｏｗ−ｋ膜のエッチング処理、さらには、シリコン酸化膜等のｌｏｗ−ｋ膜以外の膜のエッチング処理にも適用可能なことはもちろんのこと、エッチング処理以外にも、半導体ウエハに形成された金属膜の表面の酸化物の還元、ＣＶＤによる半導体ウエハへの金属膜の成膜、ＣＶＤによる半導体ウエハへの炭素を含む膜、例えば、ＷＮＣやＴａＣ等からなるバリアメタルカーバイド、ダイアモンドやカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバーからなるカーボン膜の成膜など、ＣＯガスの供給が必要な用途に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、処理容器内にＣＯガスを供給して被処理体に所定の処理を施すガス処理装置全般に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る一酸化炭素ガス供給機構を備えたガス処理装置としてのエッチング装置の概略図である。
【図２】一酸化炭素ガス供給機構の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：チャンバー（処理容器）
３１、３１′：一酸化炭素（ＣＯ）ガス供給機構
３１ａ：水貯留タンク
３１ｂ：水送給ライン
３１ｃ、３１ｓ：反応容器
３１ｄ：一酸化炭素（ＣＯ）ガス供給ライン
３１ｈ、３１ｔ：ヒーター
３１ｉ：冷却機構
３１ｊ：水素除去機構
３１ｋ：水素（Ｈ2）ガス供給源
３１ｌ：水素（Ｈ2）ガス送給ライン、
３１ｍ：酸素（Ｏ2）ガス供給源
３１ｎ：酸素（Ｏ2）ガス送給ライン
３１ｕ：触媒
１００：エッチング装置（ガス処理装置）
Ｗ：ウエハ（被処理体）
【図１】
2008098562.tif 000003
【図２】
2008098562.tif 000004