(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された被処理膜を少なくとも部分的に除去する基板処理方法であって、
前記被処理膜へ第１のエッチングを施す第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第２のエッチングを施す第２のエッチング工程とを備え、
前記第１のエッチング工程では、
まず、第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、さらに前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し続けながら、第１の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、前記被処理膜を前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを含む混合ガスに暴露させることで反応生成物に変質させ、さらに、前記反応生成物を昇華させ、
前記第２のエッチング工程は、
前記第１のエッチングが施された被処理膜へ前記第１の処理ガスの分子を吸着させる吸着工程と、
余剰の前記第１の処理ガスを排出する排出工程と、
前記第１の処理ガスの分子が吸着した被処理膜へ向けて前記第２の処理ガスを供給して前記被処理膜、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを反応させて生成物を生成する生成工程と、
前記生成された生成物を昇華させて除去する除去工程とを有し、
前記第２のエッチング工程はＡＬＥ工程であり、
前記ＡＬＥ工程では、前記被処理膜を完全に除去せずに一部を残存させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記第１のエッチング工程は、前記被処理膜を他の生成物に変質させる反応工程と、前記他の生成物を昇華させて除去する他の除去工程とを有することを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記第１のエッチング工程を複数回繰り返して実行した後、前記第２のエッチング工程を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記被処理膜は前記基板の表面に形成された溝の内部に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記第１の処理ガスはハロゲン系のガスであり、前記第２の処理ガスは塩基系のガスであり、前記被処理膜はシリコン系の膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記第２のエッチング工程において前記基板の温度は７０℃〜１２０℃の間に保持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項７】
表面に被処理膜が形成された基板を載置する載置台と、
前記載置台を収容する処理室と、
前記処理室の内部へ第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、  前記処理ガス供給部の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記載置台に前記基板が載置される際、前記被処理膜へ第１のエッチングを施す第１のエッチング工程と、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第２のエッチングを施す第２のエッチング工程とを実行し、  
前記制御部は、前記第１のエッチング工程において、前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、さらに前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し続けながら、前記第１の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、前記被処理膜を前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを含む混合ガスに暴露させることで反応生成物に変質させ、さらに、前記反応生成物を昇華させ、
前記制御部は、前記第２のエッチング工程において、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第１の処理ガスの分子を吸着させ、余剰の前記第１の処理ガスを排出させ、さらに、前記第１の処理ガスの分子が吸着した被処理膜へ向けて第２の処理ガスを供給し、前記被処理膜、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを反応させて生成物を生成し、
前記第２のエッチング工程はＡＬＥ工程であり、
前記ＡＬＥ工程では、前記被処理膜を完全に除去せずに一部を残存させることを特徴とする基板処理装置。
【請求項８】
前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２のエッチング工程において、前記温度調節部の動作を制御することにより、前記生成された生成物を昇華させて除去することを特徴とする請求項７記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１のエッチング工程では、溝を埋めるように形成された被処理膜のうち、前記溝の隅部において残存する被処理膜の構造が疎となることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハを用いる基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）を用いた電子デバイスの製造方法では、例えば、ウエハの表面に導電膜や絶縁膜を成膜する成膜工程、成膜された導電膜や絶縁膜上に所定のパターンのフォトレジスト層を形成するリソグラフィ工程、フォトレジスト層をマスクとして用い、処理ガスから生成されたプラズマによって導電膜をゲート電極に成形し、若しくは、絶縁膜に配線溝やコンタクトホールを成形するエッチング工程等が実行される。
【０００３】
例えば、或る電子デバイスの製造方法では、ウエハＷの表面に形成されたポリシリコン膜８０に所定のパターンで溝を形成した後に、この溝を埋める酸化膜であるＳｉＯ２層８１を形成し（図７（Ａ））、次いで、形成されたＳｉＯ２層８１を、所定の厚さとなるようにエッチング等によって部分的に除去する。
【０００４】
このとき、ＳｉＯ２層８１の除去方法として、ウエハＷにＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理及びＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理を施す基板処理方法が知られている。ＣＯＲ処理はＳｉＯ２層８１とガス分子を化学反応させて反応生成物を生成する処理である。ＰＨＴ処理はＣＯＲ処理が施されたウエハＷを加熱し、ＣＯＲ処理において生成された反応生成物を昇華させてウエハＷから除去する処理である。
【０００５】
ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理からなる基板処理方法を実行する基板処理装置として、化学反応処理室（ＣＯＲ処理室）と、化学反応処理室に接続された熱処理室（ＰＨＴ処理室）とを備える基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、同じ処理室内において、ウエハＷに対して低温でＣＯＲ処理を行った後に、ウエハＷを加熱して所定温度に昇温することでＰＨＴ処理を行う基板処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。いずれの基板処理装置でも、ＣＯＲ処理において弗化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを用い、ＳｉＯ２層８１から反応生成物を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６００００号公報
【特許文献２】特開２００７−２６６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＣＯＲ処理において用いられるＨＦガスは反応性が高く、ＮＨ３ガスやＳｉＯ２層８１と接すると直ちに化学反応を起こして反応生成物を生成する。すなわち、ＨＦガスはガスが拡散しにくい場所、例えば、溝の隅部へ到達する前にＮＨ３ガスやＳｉＯ２層８１と化学反応を起こすため、溝の隅部のＳｉＯ２層（以下、「隅部ＳｉＯ２層」という。）８２は反応生成物に変質せず、続くＰＨＴ処理において昇華させることができない。すなわち、ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理からなる基板処理方法を実行しても隅部ＳｉＯ２層８２が残存し（図７（Ｂ））、平坦なＳｉＯ２層８１を得るのは困難である。
【０００８】
そこで、溝の隅部までＨＦガスが拡散できるほどＣＯＲ処理を長時間に亘って実行し、隅部ＳｉＯ２層８２を強引に反応生成物へ変質させることも考えられるが、この場合、隅部ＳｉＯ２層８２以外のＳｉＯ２層８１が必要以上に反応生成物へ変質し、やはり、平坦なＳｉＯ２層８１を得るのは困難である（図７（Ｃ））。
【０００９】
本発明の目的は、平坦な被処理膜を得ることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理方法は、基板の表面に形成された被処理膜を少なくとも部分的に除去する基板処理方法であって、前記被処理膜へ第１のエッチングを施す第１のエッチング工程と、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第２のエッチングを施す第２のエッチング工程とを備え、前記第１のエッチング工程では、まず、第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、さらに前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し続けながら、第１の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、前記被処理膜を前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを含む混合ガスに暴露させることで反応生成物に変質させ、さらに、前記反応生成物を昇華させ、前記第２のエッチング工程は、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ前記第１の処理ガスの分子を吸着させる吸着工程と、余剰の前記第１の処理ガスを排出する排出工程と、前記第１の処理ガスの分子が吸着した被処理膜へ向けて前記第２の処理ガスを供給して前記被処理膜、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを反応させて生成物を生成する生成工程と、前記生成された生成物を昇華させて除去する除去工程とを有し、前記第２のエッチング工程はＡＬＥ（Atomic Layer Etching）工程であり、前記ＡＬＥ工程では、前記被処理膜を完全に除去せずに一部を残存させることを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の基板処理装置は、表面に被処理膜が形成された基板を載置する載置台と、前記載置台を収容する処理室と、前記処理室の内部へ第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガス供給部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記載置台に前記基板が載置される際、前記被処理膜へ第１のエッチングを施す第１のエッチング工程と、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第２のエッチングを施す第２のエッチング工程とを実行し、前記制御部は、前記第１のエッチング工程において、前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、さらに前記第２の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し続けながら、前記第１の処理ガスを前記被処理膜へ向けて供給し、前記被処理膜を前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとを含む混合ガスに暴露させることで反応生成物に変質させ、さらに、前記反応生成物を昇華させ、前記制御部は、前記第２のエッチング工程において、前記第１のエッチングが施された被処理膜へ第１の処理ガスの分子を吸着させ、余剰の前記第１の処理ガスを排出させ、さらに、前記第１の処理ガスの分子が吸着した被処理膜へ向けて第２の処理ガスを供給し、前記被処理膜、前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスを反応させて生成物を生成し、前記第２のエッチング工程はＡＬＥ工程であり、前記ＡＬＥ工程では、前記被処理膜を完全に除去せずに一部を残存させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１のエッチングが施された被処理膜へ第１の処理ガスの分子を吸着させ、第１の処理ガスの分子が吸着した被処理膜へ向けて第２の処理ガスが供給され、第１の処理ガス及び第２の処理ガスが反応して生成物が生成され、生成された生成物が昇華されて除去される。第１のエッチングが施された後に残存する被処理膜の非平坦部分は、第１のエッチングによって構造が疎となっているために表面積が増え、多量の第１の処理ガスの分子が吸着する。したがって、第２の処理ガスが供給されると、被処理膜の非平坦部分は被処理膜の他の部分よりも積極的に第２の処理ガスと反応し、被処理膜の非平坦部分は殆ど生成物へ変質する。その結果、生成物を昇華させることにより、非平坦部分を殆ど除去することができ、もって、平坦な被処理膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を備える基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１におけるエッチング装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】本実施の形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。
【図４】隅部ＳｉＯ２層の微少の凹部や微少の空隙の表面にＨＦガスの分子が吸着する様子を説明するための拡大部分断面図である。
【図５】本実施の形態に係る基板処理方法の変形例を説明するための工程図である。
【図６】本発明の比較例及び実施例１乃至３におけるウエハの表面のＳＥＭ写真であり、図６（Ａ）は比較例を示し、図６（Ｂ）は実施例１を示し、図６（Ｃ）は実施例２を示し、図６（Ｄ）は実施例３を示す。
【図７】従来の酸化膜除去処理を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置を備える基板処理システムの構成を概略的に示す平面図である。
【００１６】
図１において、基板処理システム１は、基板としてのウエハＷを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられ、ウエハＷに熱処理を施す熱処理装置４と、各熱処理装置４にそれぞれ隣接して設けられ、ウエハＷに対してエッチング処理の一例である酸化膜除去処理（後述のＣＯＲ処理とＰＨＴ処理）（第１のエッチング工程）を施すエッチング装置５と、制御部６とを備える。
【００１７】
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構７が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）８を有する。第１ウエハ搬送機構７は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム７ａ，７ｂを有する。搬送室８の長手方向の側部には載置台９が設けられ、載置台９には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが、例えば、３つほど載置、接続することができる。また、搬送室８に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行うオリエンタ１０が設置される。
【００１８】
搬入出部２において、ウエハＷは搬送アーム７ａ，７ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構７の駆動によって略水平面内で直進移動、昇降されることにより、所望の位置に搬送される。そして、搬送アーム７ａ，７ｂが進退することにより、載置台９上のキャリアＣ、オリエンタ１０、ロードロック室３に対してそれぞれウエハＷを搬入出させることができる。
【００１９】
各ロードロック室３は、搬送室８との間にそれぞれゲートバルブ１１が介在された状態で、搬送室８にそれぞれ連結される。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１２が設けられる。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成される。
【００２０】
第２ウエハ搬送機構１２は多関節アーム（図示しない）を有し、さらに、多関節アームの先端に設けられてウエハＷを略水平に保持するピック１２ａを有している。第２ウエハ搬送機構１２では、多関節アームを縮めた状態でピック１２ａがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことによってピック１２ａが熱処理装置４に到達し、更に伸ばすことによりエッチング装置５に到達することができる。すなわち、第２ウエハ搬送機構１２はウエハＷをロードロック室３、熱処理装置４及びエッチング装置５の間で搬送することができる。
【００２１】
熱処理装置４は真空引き可能なチャンバ１３を有する。チャンバ１３の内部にはウエハＷを載置する不図示の載置台が設けられ、載置台には不図示のヒータが埋設される。熱処理装置４では、エッチング装置５で酸化膜除去処理が施された後のウエハＷが載置台に載置され、ヒータがウエハＷを加熱することによってウエハＷに残存する残渣を気化させる熱処理を施す。チャンバ１３のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハＷを搬送する搬入出口（図示しない）が設けられ、この搬入出口はゲートバルブ１４によって開閉可能となっている。また、チャンバ１３のエッチング装置５側にはエッチング装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口（図示しない）が設けられ、この搬入出口はゲートバルブ１５によって開閉可能となっている。
【００２２】
チャンバ１３の側壁上部には、不図示のガス供給路が接続され、このガス供給路は不図示のガス供給ユニットに接続される。また、チャンバ１３の底壁には不図示の排気路が接続され、この排気路は不図示の真空ポンプに接続される。なお、ガス供給ユニットからチャンバ１３へのガス供給路には流量調節弁が設けられ、一方、排気路には圧力調整弁が設けられ、これらの弁を調整することにより、チャンバ１３内を所定圧力に保持して熱処理を行うことができる。
【００２３】
図２は、図１におけるエッチング装置５の構成を概略的に示す断面図である。
【００２４】
図２において、エッチング装置５は、処理室容器であるチャンバ１６と、チャンバ１６内に配置されてウエハＷを載置する載置台１７と、チャンバ１６の上方において載置台１７と対向するように配置されたシャワーヘッド１８とを有する。また、エッチング装置５は、チャンバ１６内のガス等を排気する排気ユニットとして、ＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）１９と、ＴＭＰ１９及びチャンバ１６に接続された排気ダクト２０の間に配置され、チャンバ１６内の圧力を制御する可変式バルブとしてのＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ２１とを有する。
【００２５】
シャワーヘッド１８はそれぞれ板状の下層部２２及び上層部２３からなる２層構造を有し、下層部２２及び上層部２３のそれぞれは第１のバッファ室２４及び第２のバッファ室２５を有する。第１のバッファ室２４及び第２のバッファ室２５はそれぞれガス通気孔２６，２７を介してチャンバ１６内に連通する。すなわち、シャワーヘッド１８は、第１のバッファ室２４及び第２のバッファ室２５にそれぞれ供給されるガスのチャンバ１６内への内部通路を有する、階層状に積み重ねられた２つの板状体（下層部２２、上層部２３）からなる。
【００２６】
チャンバ１６は、アンモニア（ＮＨ３）ガス供給系２８（処理ガス供給部）と弗化水素（ＨＦ）ガス供給系２９（処理ガス供給部）とを有するガス供給ユニットと接続される。シャワーヘッド１８の下層部２２はＮＨ３ガス供給系２８に接続される。ＮＨ３ガス供給系２８は、下層部２２の第１のバッファ室２４に連通するＮＨ３ガス供給管３０と、ＮＨ３ガス供給管３０に配されたＮＨ３ガスバルブ３１と、ＮＨ３ガス供給管３０に接続されたＮＨ３ガス供給部３２とを有する。ＮＨ３ガス供給部３２はＮＨ３ガス供給管３０を介して第１のバッファ室２４へＮＨ３ガスを供給し、さらに供給するＮＨ３ガスの流量を調節する。ＮＨ３ガスバルブ３１は、ＮＨ３ガス供給管３０の遮断・連通を自在に行う。
【００２７】
ＮＨ３ガス供給系２８は、窒素（Ｎ２）ガス供給部３３と、Ｎ２ガス供給部３３に接続されたＮ２ガス供給管３４と、Ｎ２ガス供給管３４に配されたＮ２ガスバルブ３５とを有する。また、Ｎ２ガス供給管３４は、第１のバッファ室２４及びＮＨ３ガスバルブ３１の間においてＮＨ３ガス供給管３０に接続される。Ｎ２ガス供給部３３は、Ｎ２ガス供給管３４及びＮＨ３ガス供給管３０を介して第１のバッファ室２４へＮ２ガスを供給する。また、Ｎ２ガス供給部３３は供給するＮ２ガスの流量を調節する。Ｎ２ガスバルブ３５はＮ２ガス供給管３４の遮断・連通を自在に行う。ＮＨ３ガス供給系２８では、ＮＨ３ガスバルブ３１及びＮ２ガスバルブ３５の開閉を切り替えることによって第１のバッファ室２４、ひいてはチャンバ１６内へ供給するガス種を選択的に切り替えることができる。
【００２８】
シャワーヘッド１８の上層部２３はＨＦガス供給系２９に接続される。ＨＦガス供給系２９は、上層部２３の第２のバッファ室２５に連通するＨＦガス供給管３６と、ＨＦガス供給管３６に配されたＨＦガスバルブ３７と、ＨＦガス供給管３６に接続されたＨＦガス供給部３８とを備える。ＨＦガス供給部３８はＨＦガス供給管３６を介して第２のバッファ室２５へＨＦガスを供給し、さらに供給するＨＦガスの流量を調節する。ＨＦガスバルブ３７はＨＦガス供給管３６の遮断・連通を自在に行う。シャワーヘッド１８の上層部２３は不図示のヒータを内蔵し、このヒータによって第２のバッファ室２５内のＨＦガスを加熱することができる。
【００２９】
ＨＦガス供給系２９は、アルゴン（Ａｒ）ガス供給部３９と、Ａｒガス供給部３９に接続されたＡｒガス供給管４０と、Ａｒガス供給管４０に配されたＡｒガスバルブ４１とを有する。Ａｒガス供給管４０は、第２のバッファ室２５及びＨＦガスバルブ３７の間においてＨＦガス供給管３６に接続される。Ａｒガス供給部３９は、Ａｒガス供給管４０及びＨＦガス供給管３６を介して第２のバッファ室２５へＡｒガスを供給する。また、Ａｒガス供給部３９は供給するＡｒガスの流量を調節する。Ａｒガスバルブ４１は、Ａｒガス供給管４０の遮断・連通を自在に行う。
【００３０】
エッチング装置５では、ＮＨ３ガス供給系２８のＮＨ３ガス供給部３２とＨＦガス供給系２９のＨＦガス供給部３８とが協働して、シャワーヘッド１８からチャンバ１６内へ供給されるＮＨ３ガスとＨＦガスの体積流量比を調整する。また、エッチング装置５は、チャンバ１６内において初めてＮＨ３ガス及びＨＦガスが混合するように設計（ポストミックス設計）される。これにより、ＮＨ３ガスとＨＦガスがチャンバ１６内に導入される前に混合されて反応するのを防止する。さらに、エッチング装置５は、チャンバ１６の側壁に不図示のヒータを内蔵し、これにより、チャンバ１６内の雰囲気温度の低下を防止することができ、ひいては、酸化膜除去処理の再現性を向上させることができる。なお、側壁の温度を制御することにより、酸化膜除去処理の際にチャンバ１６内において昇華した反応生成物や気化した副生成物が側壁の内側へ再付着するのを抑制することができる。
【００３１】
載置台１７は平面視略円形を呈し、チャンバ１６の底部に固定される。載置台１７の内部には該載置台１７の温度を調節する温度調節器４２（温度調節部）が設けられる。温度調節器４２は、例えば、水等の温度調節用媒体が循環する管路を備え、該管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行われることにより、載置台１７の温度が調節され、載置台１７上のウエハＷの温度制御が行われる。また、載置台１７は、第２ウエハ搬送機構１２との間でウエハＷの受け渡しを行うために、ウエハＷを載置台１７の上面上で昇降させる不図示のリフトピンを有する。なお、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の詳細については後述する。
【００３２】
図１の説明に戻り、制御部６は、基板処理システム１の各構成要素を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ４３を有する。プロセスコントローラ４３には、オペレータが基板処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボード（図示しない）や、基板処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザインタフェース４４が接続される。また、プロセスコントローラ４３には、基板処理システム１で実行される各種処理、例えば、エッチング装置５で行われる酸化膜除去処理に用いられる処理ガスの供給やチャンバ１６内の排気等をプロセスコントローラ４３の制御にて実現するための制御プログラム、処理条件に応じて基板処理システム１の各構成要素に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピ、及び各種データベース等が格納される記憶部４５が接続される。なお、処理レシピ等は、記憶部４５の中の記憶媒体（図示せず）に記憶される。そして、必要に応じて、任意の処理レシピを記憶部４５から呼び出してプロセスコントローラ４３に実行させることで、プロセスコントローラ４３の制御下で基板処理システム１での所望の処理が行われる。
【００３３】
本実施の形態では、例えば、まず、エッチング装置５での酸化膜除去処理の対象となるＳｉＯ２層（被処理膜）を有するウエハＷがキャリアＣ内に収納されて、基板処理システム１に搬送される。その後、基板処理システム１では、大気側のゲートバルブ１１を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構７の搬送アーム７ａ，７ｂのいずれかによってウエハＷを１枚、ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１２のピック１２ａに受け渡す。その後、大気側のゲートバルブ１１を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いで、ゲートバルブ１５を開いて、ピック１２ａをエッチング装置５まで移動させてウエハＷをエッチング装置５へ搬送する。
【００３４】
その後、ピック１２ａをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ１５を閉じ、エッチング装置５において後述の酸化膜除去処理を行う。酸化膜除去処理が終了した後、ゲートバルブ１４，１５を開き、第２ウエハ搬送機構１２のピック１２ａによって酸化膜除去処理後のウエハＷを熱処理装置４に搬送し、熱処理装置４に設けられた載置台に載置する。次いで、チャンバ１３内にＮ２ガス等を導入しつつ、ヒータによって載置台上のウエハＷを加熱して、ウエハＷの残渣等を加熱して除去する。
【００３５】
次いで、熱処理装置４での熱処理が終了した後、ゲートバルブ１４を開き、第２ウエハ搬送機構１２のピック１２ａによって熱処理装置４の載置台上のウエハＷをロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構７の搬送アーム７ａ，７ｂのいずれかによってキャリアＣに戻す。これにより、一枚のウエハの処理が完了する。
【００３６】
なお、基板処理システム１において、熱処理装置４は必須ではない。熱処理装置４を設けない場合には、酸化膜除去処理が終了した後のウエハＷを第２ウエハ搬送機構１２のピック１２ａによりロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構７の搬送アーム７ａ，７ｂのいずれかによりキャリアＣに戻せばよい。
【００３７】
次に、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理について詳細に説明する。
【００３８】
酸化膜除去処理では、まず、ＳｉＯ２層（被処理膜）を有するウエハＷがエッチング装置５へ搬送されて載置台１７に載置されると、Ｎ２ガス供給部３３及びＡｒガス供給部３９からチャンバ１６内へＮ２ガス及びＡｒガスが供給される。また、ＴＭＰ１９の稼動により、チャンバ１６内の圧力が大気圧よりも低い所定の真空度に減圧された状態に維持される。さらに、温度調節器４２により、ウエハＷの温度が７０℃〜１２０℃の範囲の一定温度、例えば、１２０℃に保持される。なお、ウエハＷは、酸化膜除去処理が終了するまでの間、載置台１７上で一定温度に保持される。
【００３９】
次いで、ＳｉＯ２層の一部をＮＨ３ガス及びＨＦガスと反応させて反応生成物（他の生成物）に変化させる反応工程（以下、「ＣＯＲ工程」という。）を実行する。ＣＯＲ工程では、まず、ＮＨ３ガス供給部３２からチャンバ１６内へＮＨ３ガスが供給される。このとき、チャンバ１６内にはＡｒガスも供給されるがＮ２ガスの供給は停止される。なお、逆に、Ｎ２ガスを供給してＡｒガスの供給を停止してもよく、若しくは、Ｎ２ガスとＡｒガスのいずれも供給し続けてもよい。
【００４０】
その後、チャンバ１６内にＮＨ３ガスを供給し続けながら、ＨＦガス供給部３８からチャンバ１６内へＨＦガスを供給し始める。このとき、チャンバ１６内には、予めＮＨ３ガスが供給されているので、ＨＦガスが供給されることにより、チャンバ１６内の雰囲気はＨＦガスとＮＨ３ガスとを含む混合ガスとなる。そして、ＳｉＯ２層が混合ガスに暴露されることで、以下の反応式に従い、フルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６：Ammonium hexa-fluorosilicate）等の反応生成物に変質し、反応生成物が生成される。
ＳｉＯ２＋４ＨＦ  →  ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ↑
ＳｉＦ４＋２ＮＨ３＋２ＨＦ  →  （ＮＨ４）２ＳｉＦ６
【００４１】
次いで、ＣＯＲ工程において生成した反応生成物（主にフルオロケイ酸アンモニウム）を昇華させることによってウエハＷから除去するための昇華工程（以下「ＰＨＴ工程」という）（他の除去工程）を実行する。ＰＨＴ工程では、チャンバ１６内へのＨＦガスとＮＨ３ガスの供給を停止すると共に、Ａｒガス又はＮ２ガスを供給する。このとき、ウエハＷの温度はＣＯＲ工程と同じ温度に保持されるが、ＣＯＲ工程において生成した反応生成物は熱によって昇華し、ＴＭＰ１９の稼動により、チャンバ１６内から排出される。
【００４２】
すなわち、酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程及びＰＨＴ工程を通じて、ＳｉＯ２層から反応生成物を生成し、さらに、生成された反応生成物を昇華させることにより、ＳｉＯ２層を除去する。なお、ＳｉＯ２層の除去量は、主にＣＯＲ工程におけるＮＨ３ガスやＨＦガスの供給量によって制御される。
【００４３】
ところで、ＣＯＲ工程においてチャンバ１６内へＨＦガスを供給し始めた際、ＨＦガスは反応性が高く、ＮＨ３ガスやＳｉＯ２層と接すると直ちに化学反応を起こして反応生成物を生成する。すなわち、ＨＦガスはガスが拡散しにくい場所、例えば、ウエハＷの表面に形成された溝の隅部へ到達する前にＮＨ３ガスやＳｉＯ２層と化学反応を起こすため、溝の隅部のＳｉＯ２層は反応生成物に変質せず、続くＰＨＴ工程において昇華させることができない。すなわち、エッチング装置５で酸化膜除去処理を実行しても、ウエハＷにおいて溝の隅部にＳｉＯ２層が残存する。本実施の形態では、これに対応して、エッチング装置５で酸化膜除去処理を実行した後、溝の隅部に残存するＳｉＯ２層の除去処理を実行する。
【００４４】
図３は、本実施の形態に係る基板処理方法を説明するための工程図である。図３の基板処理方法は、記憶部４５から呼び出された処理レシピをプロセスコントローラ４３が実行することによって実現される。また、図３の基板処理方法が施されるウエハＷは、シリコン（Ｓｉ）からなる基部の表面に形成されたポリシリコン膜４６に所定のパターンで溝が形成され、この溝を埋めるようにＳｉＯ２層４７が形成された構造を有する。図３の基板処理方法ではＳｉＯ２層４７の一部を除去するものとする。
【００４５】
図３の基板処理方法では、最初に酸化膜除去処理を実行する。例えば、ウエハＷがエッチング装置５へ搬送されて載置台１７に載置されると、まず、ＣＯＲ工程を実行する。すなわち、ウエハＷの温度を７０℃〜１２０℃の範囲の一定温度、例えば、１２０℃に保持したまま、チャンバ１６内の圧力を大気圧よりも低い所定の真空度に減圧し、さらに、チャンバ１６内へＡｒガス及びＮＨ３ガスを供給した後、ＨＦガスを供給する（図３（Ａ））。このとき、上述したように、ＳｉＯ２層４７の一部がＮＨ３ガスやＨＦガスと反応して主な反応生成物であるフルオロケイ酸アンモニウム（以下、「ＡＦＳ」という。）４８に変質する（図３（Ｂ））。一方、溝の隅部のＳｉＯ２層（以下、「隅部ＳｉＯ２層」という。）４９は、上述した理由により、ＡＦＳ４８へ変質しない。なお、ＳｉＯ２層４７の変質量はＮＨ３ガスやＨＦガスの供給量によって制御される。
【００４６】
次いで、ＰＨＴ工程を実行する。すなわち、ウエハＷの温度をＣＯＲ工程と同じ温度に保持したまま、チャンバ１６内へのＨＦガスとＮＨ３ガスの供給を停止する。これにより、ＳｉＯ２層４７のＡＦＳ４８への変質は停止し、生成されたＡＦＳ４８は熱によって昇華され、チャンバ１６内から排出される。その結果、酸化膜除去処理により、ＳｉＯ２層４７の一部が除去され、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７は平坦化される。一方、ＡＦＳ４８へ変質していない隅部ＳｉＯ２層４９は昇華されることなく残存する。
【００４７】
次いで、隅部ＳｉＯ２層４９の除去処理（以下、「隅部除去処理」という。）（第２のエッチング工程）を実行する。隅部ＳｉＯ２層４９の除去処理では、被処理膜の表面に略一層の処理ガスの分子を吸着させて当該被処理膜を化学反応で除去するＡＬＥ（Atomic Layer Etching）工程を用いる。具体的には、ウエハＷの温度を酸化膜除去処理と同じ温度に保持したまま、ＣＯＲ工程において変質したＡＦＳ４８をＰＨＴ工程において完全に昇華させた後、まず、Ｎ２ガス供給部３３及びＡｒガス供給部３９からチャンバ１６内へＮ２ガス及びＡｒガスを供給し、さらに、所定の期間に限り、ＨＦガス供給部３８からチャンバ１６内へＨＦガス（第１の処理ガス）を供給する（図３（Ｃ））。このとき、チャンバ１６内にはＮＨ３ガスが存在しないため、ＨＦガスは酸化膜除去処理後に溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７や隅部ＳｉＯ２層４９と反応することなくそのまま溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７や隅部ＳｉＯ２層４９の表面へ到達し、隅部ＳｉＯ２層４９等の表面にはＨＦガスの分子が吸着する（吸着工程）（図３（Ｄ））。
【００４８】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、ＨＦガスの供給を停止し、さらに、積極的にＴＭＰ１９を稼働させることにより、隅部ＳｉＯ２層４９等の表面に吸着していない余剰のＨＦガスをチャンバ１６内から排出する（排出工程）。
【００４９】
ところで、ＣＯＲ工程では、隅部ＳｉＯ２層４９へ全くＨＦガスが到達しない訳では無く、微量のＨＦガスが到達する。したがって、隅部ＳｉＯ２層４９の極一部が微量のＡＦＳ４８へ変質し、続くＰＨＴ工程において隅部ＳｉＯ２層４９に含まれる微量のＡＦＳ４８が昇華する。その結果、隅部ＳｉＯ２層４９の構造は、酸化膜除去処理後に溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７の構造よりも疎となり、隅部ＳｉＯ２層４９の表面には微少の凹部が数多く存在し、さらに、内部に微少の空隙が数多く存在する。そして、隅部ＳｉＯ２層４９にＨＦガスの分子が吸着する際、図４に示すように、隅部ＳｉＯ２層４９の微少の凹部や微少の空隙の表面にＨＦガスの分子が吸着する。これにより、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面に吸着するＨＦガスの分子の数は、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７の表面に吸着するＨＦガスの分子の数よりも遙かに多くなる。すなわち、余剰のＨＦガスをチャンバ１６内から排出した後、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面には、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７の表面に吸着するＨＦガスの分子の数よりも遙かに多い数のＨＦガスの分子が吸着する。また、上述したように、余剰のＨＦガスがチャンバ１６内から排出されるため、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面へ過剰にＨＦガスの分子が吸着するのを防止することができ、結果として隅部ＳｉＯ２層４９の各表面は略一層のＨＦガスの分子によって覆われる。
【００５０】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、所定の期間に限り、ＮＨ３ガス供給部３２からチャンバ１６内へＮＨ３ガス（第２の処理ガス）を供給する。チャンバ１６内へＮＨ３ガスは溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７や隅部ＳｉＯ２層４９の表面に到達するが、上述したように、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面には、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７の表面に吸着するＨＦガスの分子の数よりも遙かに多い数のＨＦガスの分子が吸着しているため、隅部ＳｉＯ２層４９は溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７よりも積極的にＨＦガスやＮＨ３ガスと反応し、隅部ＳｉＯ２層４９は殆どＡＦＳ４８へ変質し、ＡＦＳ４８が生成される（生成工程）（図３（Ｅ））。一方、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７の表面に吸着するＨＦガスの分子の数は少ないため、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７は殆どＡＦＳ４８へ変質しない。
【００５１】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、ＨＦガスの供給を停止し、ＡＦＳ４８への変質を停止させる。このとき、変質されたＡＦＳ４８は載置台１７の温度調節器４２からの熱によって昇華され、チャンバ１６内から排出されるが、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７は殆どＡＦＳ４８へ変質していない一方、隅部ＳｉＯ２層４９は殆どＡＦＳ４８へ変質しているため、結果として隅部ＳｉＯ２層４９が選択的に除去される（除去工程）（図３（Ｆ））。その後、本方法を終了する。
【００５２】
図３の基板処理方法によれば、酸化膜除去処理が施されたウエハＷに残存する隅部ＳｉＯ２層４９へＨＦガスの分子を吸着させ、ＨＦガスの分子が吸着した隅部ＳｉＯ２層４９へ向けてＮＨ３ガスが供給され、隅部ＳｉＯ２層４９、ＨＦガス及びＮＨ３ガスが反応してＡＦＳ４８が生成され、ＡＦＳ４８が昇華されて除去される。酸化膜除去処理が施された後にウエハＷに残存する隅部ＳｉＯ２層４９は、酸化膜除去処理によって構造が疎となっているために表面積が増え、多量のＨＦガスの分子が吸着する。したがって、ＮＨ３ガスが供給されると、隅部ＳｉＯ２層４９は溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７よりも積極的にＮＨ３ガスと反応し、隅部ＳｉＯ２層４９は殆どＡＦＳ４８へ変質する。その結果、ＡＦＳ４８を昇華させることにより、隅部ＳｉＯ２層４９を選択的に除去することができ、もって、溝において平坦なＳｉＯ２層４７を得ることができる。
【００５３】
また、通常、所定のパターンの溝を埋めるように形成されたＳｉＯ２層４７に酸化膜除去処理を施して平坦なＳｉＯ２層４７を得るには、１回のＣＯＲ工程を実行する期間を極力短くしてＨＦガスの拡散度合いの差を少なくしてＨＦガスが到達しにくい領域を減らすことも考えられる。しかしながら、この場合、一定量のＳｉＯ２層４７を除去するために、期間が極力短くされたＣＯＲ工程を数多く繰り返す必要があるため、スループットが低下するという問題がある。これに対し、図３の基板処理方法では、一回の酸化膜除去処理でＳｉＯ２層４７を大きく除去し、残存する隅部ＳｉＯ２層４９を一回の隅部除去処理で除去することができるため、大幅にスループットを向上することができる。
【００５４】
さらに、図３の基板処理方法では、隅部ＳｉＯ２層４９へＨＦガスの分子を吸着させた後、且つ隅部ＳｉＯ２層４９へ向けてＮＨ３ガスを供給する前に、余剰のＨＦガスをチャンバ１６内から排出する。これにより、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７へ過剰にＨＦガスの分子が吸着するのを防止することができ、もって、溝の中央部に残存するＳｉＯ２層４７が必要以上にＡＦＳ４８へ変質して除去され、隅部ＳｉＯ２層４９の形状が崩れるのを防止することができる。また、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面へも過剰にＨＦガスの分子が吸着するのを防止することができ、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面は略一層のＨＦガスの分子によって覆われる。これにより、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面をミクロに観察すれば、隅部ＳｉＯ２層４９の各表面において微量のＡＦＳ４８が生じることになる。その結果、いわゆるサイズ効果によってＡＦＳ４８の昇華に必要な時間が極端に短くすることができ、よりスループットを向上させることができる。なお、ここでのサイズ効果とは、物質の大きさを小さくしていくと、ある特定の大きさよりも小さくなると物質の性質（物性）が変わる効果であり、例えば、通常の金（Ａｕ）の融点が１０６４℃であるにもかかわらず、直径２．４ｎｍの粒子の金は融点が１００℃近くまで低下する効果として知られている。サイズ効果の要因は、物質を構成する粒子の大きさが小さくなると１つの粒子における原子や分子の表面積の比率が大きくなり、外的作用等の影響を受ける部分が大きくなることにある。
【００５５】
また、図３の基板処理方法では、隅部除去処理で用いられるガスの種類が、酸化膜除去処理で用いられるガスの種類と同じである。したがって、いずれの処理もエッチング装置５が実行することができ、これによっても、スループットをさらに向上することができる。また、酸化膜除去処理及び隅部除去処理を同じエッチング装置５で実行する場合、エッチング装置５のガス供給系の種類を増やす必要がないため、エッチング装置５の構成が複雑になるのを防止することができる。
【００５６】
上述した図３の基板処理方法における隅部除去処理では、吸着工程、排出工程、生成工程及び除去工程のいずれにおいてもチャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスが供給されたが、いずれの工程においても、Ｎ２ガス及びＡｒガスの一方のみがチャンバ１６内へ供給されてもよい。
【００５７】
また、上述した図３の基板処理方法における隅部除去処理では、吸着工程においてチャンバ１６内へＨＦガスを供給し、その後、排出工程において余剰のＨＦガスをチャンバ１６内から排出し、さらに、生成工程においてチャンバ１６内へＮＨ３ガスを供給したが、ガスの供給順序はこれに限られない。例えば、まず、吸着工程においてチャンバ１６内へＮＨ３ガスを供給して隅部ＳｉＯ２層４９等の表面へ吸着させ、その後、排出工程において余剰のＮＨ３ガスをチャンバ１６内から排出し、さらに、生成工程においてチャンバ１６内へＨＦガスを供給して隅部ＳｉＯ２層４９をＡＦＳ４８へ変質させてもよい。
【００５８】
図５は、本実施の形態に係る基板処理方法の変形例を説明するための工程図である。図５の基板処理方法も記憶部４５から呼び出された処理レシピをプロセスコントローラ４３が実行することによって実現される。また、図５の基板処理方法が施されるウエハＷは、Ｓｉからなる基部５０の表面に一対の窒化珪素（ＳｉＮ）の壁部５１が形成され、一対の壁部５１によって構成される溝の底部にゲート酸化膜５２が形成され、さらにゲート酸化膜５２の上方をポリシリコン膜５３が溝の内部において覆う構造を有する。図５の基板処理方法ではポリシリコン膜５３を全て除去するものとする。なお、図５の基板処理方法もエッチング装置５が実行するが、用いられるガスの種類が図３の基板処理方法と異なる。
【００５９】
図５の基板処理方法では、最初にポリシリコン膜除去処理（第１のエッチング工程）を実行する。例えば、ウエハＷがエッチング装置５へ搬送されて載置台１７に載置されると、まず、ＣＯＲ工程を実行する。具体的には、ウエハＷの温度を７０℃〜１２０℃の範囲の一定温度に保持したまま、チャンバ１６内の圧力を大気圧よりも低い所定の真空度に減圧し、さらに、チャンバ１６内へＡｒガス及びＮＨ３ガスを供給した後、Ｆ２ガスを供給する（図５（Ａ））。このとき、ポリシリコン膜５３がＮＨ３ガスやＦ２ガスと反応してＡＦＳ４８に変質する（図５（Ｂ））が、Ｆ２ガスもＨＦガスと同様に反応性が高く、ガスが拡散しにくい場所、例えば、壁部５１によって構成された溝の隅部へ到達する前にＮＨ３ガスやポリシリコン膜５３と化学反応を起こすため、溝の隅部のポリシリコン膜（以下、「隅部ポリシリコン膜」という。）５４はＡＦＳ４８へ変質しない。
【００６０】
次いで、ＰＨＴ工程を実行する。具体的には、ウエハＷの温度をＣＯＲ工程と同じ温度に保持したまま、チャンバ１６内へのＦ２ガスとＮＨ３ガスの供給を停止する。これにより、ポリシリコン膜５３のＡＦＳ４８への変質は停止し、生成されたＡＦＳ４８は熱によって昇華され、チャンバ１６内から排出される。その結果、ポリシリコン膜除去処理により、大部分のポリシリコン膜５３が除去されるがＡＦＳ４８へ変質していない隅部ポリシリコン膜５４は昇華されることなく残存する。
【００６１】
次いで、隅部ポリシリコン膜５４の除去処理（第２のエッチング工程）を実行する。隅部ポリシリコン膜５４の除去処理でも、ＡＬＥ工程を用いる。具体的には、ウエハＷの温度をポリシリコン膜除去処理と同じ温度に保持したまま、ＣＯＲ工程において変質したＡＦＳ４８をＰＨＴ工程において完全に昇華させた後、まず、チャンバ１６内へＮ２ガス及びＡｒガスを供給し、さらに、所定の期間に限り、チャンバ１６内へＦ２ガス（第１の処理ガス）を供給する（図５（Ｃ））。このとき、チャンバ１６内にはＮＨ３ガスが存在しないため、Ｆ２ガスは残存する隅部ポリシリコン膜５４と反応することなく隅部ポリシリコン膜５４の表面へ到達し、隅部ポリシリコン膜５４の表面にはＦ２ガスの分子が吸着する（吸着工程）（図５（Ｄ））。
【００６２】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、Ｆ２ガスの供給を停止し、さらに、積極的にＴＭＰ１９を稼働させることにより、隅部ポリシリコン膜５４等の表面に吸着していない余剰のＦ２ガスをチャンバ１６内から排出する（排出工程）。
【００６３】
ところで、図５の基板処理方法においても、図３の基板処理方法と同様に、ＣＯＲ工程では、隅部ポリシリコン膜５４へ全くＦ２ガスが到達しない訳では無く、微量のＦ２ガスが到達する。したがって、隅部ポリシリコン膜５４の極一部が微量のＡＦＳ４８へ変質し、続くＰＨＴ工程において隅部ポリシリコン膜５４に含まれる微量のＡＦＳ４８が昇華する。その結果、隅部ポリシリコン膜５４の構造は疎となり、隅部ＳｉＯ２層４９と同様に、隅部ポリシリコン膜５４の表面には微少の凹部が数多く存在し、さらに、内部に微少の空隙が数多く存在する。そして、隅部ポリシリコン膜５４にＦ２ガスの分子が吸着する際、隅部ポリシリコン膜５４の微少の凹部や微少の空隙の表面にＦ２ガスの分子が吸着する。これにより、隅部ポリシリコン膜５４の各表面に吸着するＦ２ガスの分子の数は非常に多くなる。また、上述したように、余剰のＦ２ガスがチャンバ１６内から排出されるため、隅部ポリシリコン膜５４の各表面へ過剰にＦ２ガスの分子が吸着するのを防止することができ、結果として隅部ポリシリコン膜５４の各表面は略一層のＦ２ガスの分子によって覆われる。
【００６４】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、所定の期間に限り、チャンバ１６内へＮＨ３ガス（第２の処理ガス）を供給する。チャンバ１６内へＮＨ３ガスは隅部ポリシリコン膜５４の表面に到達するが、上述したように、隅部ポリシリコン膜５４の各表面には非常に多い数のＦ２ガスの分子が吸着しているため、隅部ポリシリコン膜５４は積極的にＦ２ガスやＮＨ３ガスと反応し、隅部ポリシリコン膜５４は殆どＡＦＳ４８へ変質し、ＡＦＳ４８が生成される（生成工程）（図５（Ｅ））。
【００６５】
次いで、チャンバ１６内へのＮ２ガス及びＡｒガスの供給を継続したまま、Ｆ２ガスの供給を停止し、ＡＦＳ４８への変質を停止させる。このとき、変質されたＡＦＳ４８は載置台１７の温度調節器４２からの熱によって昇華され、チャンバ１６内から排出されるが、隅部ポリシリコン膜５４は殆どＡＦＳ４８へ変質しているため、結果として隅部ポリシリコン膜５４を選択的に除去することができる（除去工程）（図５（Ｆ））。その結果、溝において壁部５１によって構成された溝からポリシリコン膜５３を完全に除去することができ、もって、溝の底部にゲート酸化膜５２を露出させることができる。その後、本方法を終了する。
【００６６】
上述した図５の基板処理方法の変形例における隅部除去処理では、吸着工程においてチャンバ１６内へＦ２ガスを供給し、その後、排出工程において余剰のＦ２ガスをチャンバ１６内から排出し、さらに、生成工程においてチャンバ１６内へＮＨ３ガスを供給したが、ガスの供給順序はこれに限られない。例えば、まず、吸着工程においてチャンバ１６内へＮＨ３ガスを供給して隅部ポリシリコン膜５４等の表面へ吸着させ、その後、排出工程において余剰のＮＨ３ガスをチャンバ１６内から排出し、さらに、生成工程においてチャンバ１６内へＦ２ガスを供給して隅部ポリシリコン膜５４をＡＦＳ４８へ変質させてもよい。
【００６７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、図３及び図５の基板処理方法では、ＣＯＲ工程、ＰＨＴ工程及びＡＬＥ工程が１回ずつ実行されたが、各工程の実施回数は１回に限られない。具体的には、ＣＯＲ工程及びＰＨＴ工程を複数回繰り返す場合、ＣＯＲ工程、ＰＨＴ工程及びウエハＷを冷却するＣＳＴ（Cooling Storage）工程を組合せ、該組合せを複数回繰り返して実行した後、ＡＬＥ工程を１回実行するか、ＡＬＥ工程及びＰＨＴ工程を１回ずつ実行するか、若しくは、ＣＯＲ工程、ＡＬＥ工程及びＰＨＴ工程を１回ずつ実行してもよい。また、ＣＯＲ工程においてＡＦＳ４８が殆ど発生しない場合、基板処理方法において、ＰＨＴ工程を省略してＣＯＲ工程及びＡＬＥ工程を１回ずつ実行するだけでもよく、若しくは、ＣＯＲ工程及びＡＬＥ工程を１回ずつ実行した後にＰＨＴ工程を１回だけ実行してもよい。
【００６８】
また、図３及び図５の基板処理方法では、第１のエッチング工程において化学反応を主とするエッチング（ＣＯＲ工程、ＰＨＴ工程）を利用したが、第１のエッチング工程ではドライエッチングを利用できればよく、例えば、プラズマエッチングを利用してもよい。
【００６９】
さらに、図３及び図５の基板処理方法では、ＡＬＥ工程を用いてＳｉＯ２やシリコンからなり且つ溝の隅部に残存する層（隅部ＳｉＯ２層４９や隅部ポリシリコン膜５４）を除去したが、同様に、ＡＬＥ工程を用いてＳｉＮからなり且つ溝の隅部に残存する層を除去してもよい。この場合も、溝の隅部に残存する、ＳｉＮからなる層を選択的に除去することができる。
【００７０】
また、本発明の目的は、例えば、上述した本実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、プロセスコントローラ４３に供給し、プロセスコントローラ４３が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００７１】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した本実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【実施例】
【００７２】
次に本発明の実施例について説明する。
【００７３】
まず、シリコンからなる基部の表面に形成されたポリシリコン膜４６の所定のパターンの溝を埋めるようにＳｉＯ２層４７が形成された構造を有するテスト用のウエハＷを比較例として準備し、当該ウエハＷをエッチング装置５へ搬送し、エッチング装置５において図３の基板処理方法における酸化膜除去処理を実行した後、ウエハＷを基板処理システム１から取り出し、ウエハＷの表面をＳＥＭで確認した（図６（Ａ））。
【００７４】
次いで、比較例１と同じウエハＷを実施例１として準備し、エッチング装置５において図３の基板処理方法における酸化膜除去処理及び隅部除去処理を当該ウエハＷへ施した後、ウエハＷを基板処理システム１から取り出し、ウエハＷの表面をＳＥＭで確認した（図６（Ｂ））。実施例１の隅部除去処理では載置台１７の温度調節器４２によってウエハＷの温度が１００℃に保持された。
【００７５】
次いで、比較例１と同じウエハＷを実施例２として準備し、エッチング装置５において図３の基板処理方法における酸化膜除去処理及び隅部除去処理を当該ウエハＷへ施した後、ウエハＷを基板処理システム１から取り出し、ウエハＷの表面をＳＥＭで確認した（図６（Ｃ））。実施例２の隅部除去処理ではウエハＷの温度が８０℃に保持された。
【００７６】
次いで、比較例１と同じウエハＷを実施例３として準備し、エッチング装置５において図３の基板処理方法における酸化膜除去処理及び隅部除去処理を当該ウエハＷへ施した後、ウエハＷを基板処理システム１から取り出し、ウエハＷの表面をＳＥＭで確認した（図６（Ｄ））。実施例３の隅部除去処理ではウエハＷの温度が６０℃に保持された。
【００７７】
比較例１及び実施例１乃至３のＳＥＭの確認結果から、比較例１では隅部ＳｉＯ２層４９が除去されていないことが確認された一方、実施例１，２では隅部ＳｉＯ２層４９が除去され、特に、実施例２では隅部ＳｉＯ２層４９が殆ど残存していないことが確認された。したがって、隅部ＳｉＯ２層４９の除去にＡＬＥ工程を利用する隅部除去処理が大変に有効であることが分かった。
【００７８】
また、上述したように、実施例１，２では隅部ＳｉＯ２層４９が除去されたことが確認された一方、実施例３では隅部にＡＦＳ４８が残存していることが確認された。これは、実施例３の隅部除去処理におけるウエハＷの温度が６０℃と低く、隅部除去処理において隅部ＳｉＯ２層４９から変質したＡＦＳ４８が十分に昇華しなかったためと推察された。
【００７９】
以上より、ＡＬＥ工程を利用する隅部除去処理では、隅部ＳｉＯ２層４９を除去するために、ウエハＷの温度を７０℃〜１２０℃の間に保持するのがよく、好ましくは、８０℃〜１００℃の間、さらには１００℃に近い温度に保持するのがよいことが分かった。
【符号の説明】
【００８０】
Ｗ    ウエハ
１    基板処理システム
５    エッチング装置
１７    載置台
１６    チャンバ
４２    温度調節器
４３    プロセスコントローラ
４７    ＳｉＯ２層
４８    ＡＦＳ
４９    隅部ＳｉＯ２層
５３    ポリシリコン膜
５４    隅部ポリシリコン膜  
５５    ＳｉＮ層
５６    隅部ＳｉＮ層
【図１】
0006643045.tif 000002
【図２】
0006643045.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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