(57)【要約】【課題】酸化膜除去量を、ウエハの配置された位置にかかわらず、同一のウエハでもその部分にかかわらず均一にすることができる処理装置及び処理方法を提供する。【解決手段】この処理装置２１は、処理容器２５と、この処理容器２５の内部にウエハを配置するウエハボート２９と、励起されてウエハと反応する反応ガスを処理容器２５に供給するＮＦ３ガス源５５及びガス分散管４９と、励起ガスであるＨ２、Ｎ２ガスを供給するＨ２ガス源４１、Ｎ２ガス源４５及びこれらＨ２、Ｎ２を励起するプラズマキャビティ３５と、ＮＦ３ガス源からＮＦ３ガスを処理容器２５内に供給して、ウエハの表面にＮＦ３ガスを吸着させ、Ｈ２、Ｎ２ガス源からプラズマキャビティ３５を通して励起されたＨ２，Ｎ２ガスを処理容器２５内に供給して、吸着されたＮＦ３ガスを励起させてウエハ表面と反応させるように制御する制御装置６１とを備えており、この処理方法では、反応ガスであるＮＦ３をウエハの表面に吸着させる工程と、励起ガスであるＨ２、Ｎ２ガスを供給することによって、吸着しているＮＦ３ガスを励起し、この励起されたＮＦ３ガスとウエハの表面とを反応させるようにしている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起ガスによって反応ガスを励起して、この励起された反応ガスと被処理体とを反応させる処理方法において、
前記反応ガスを前記被処理体の表面に吸着させる工程と、
前記励起ガスを供給することによって、吸着している前記反応ガスを励起し、この励起された反応ガスと前記被処理体の表面とを反応させることを特徴とする処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の工程を複数回繰り返すことを特徴とする処理方法。
【請求項３】
前記被処理体が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項４】
前記被処理体は基板であり、この基板は略水平に位置せしめられ互いに平行に配設されていることを特徴とする請求項３に記載の処理方法。
【請求項５】
前記被処理体は基板であり、この基板は前記反応ガスの流れ方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項６】
前記反応ガスはＮＦ３ガスであり、前記励起ガスはＨ２ガス及びＮ２ガスであることを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項７】
前記励起された反応ガスと反応するのは前記被処理体表面に形成された自然酸化膜であり、
この自然酸化膜が前記反応ガスと反応して形成された生成膜を加熱して昇華する工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
【請求項８】
処理容器と、
この処理容器の内部に被処理体を保持する保持装置と、
励起されて前記被処理体と反応する反応ガスを前記処理容器に供給する反応ガス供給装置と、
前記反応ガスを励起するために供給される励起ガスを前記処理容器に供給する励起ガス供給装置と、
前記反応ガス供給装置から前記反応ガスを前記処理容器内に供給して、前記被処理体の表面に前記反応ガスを吸着させ、前記励起ガス供給装置から前記励起ガスを前記処理容器内に供給して、前記吸着された反応ガスを励起させて前記被処理体の表面と反応させるように、前記反応ガス供給装置と前記励起ガス供給装置を制御する制御装置と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項９】
前記反応ガス供給装置の前記処理容器への供給口と、前記励起ガス供給装置の前記処理容器への供給口とは、それぞれの供給ガスが前記処理容器内を上から下へ流れるように前記処理容器に接続され、
前記被処理体は基板であり、前記保持装置は複数の前記基板を水平方向に配置していることを特徴とする請求項８に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記被処理体は基板であり、前記保持装置は複数の前記基板を前記処理容器内の前記反応ガス及び前記励起ガスの流れ方向に沿う方向に配置していることを特徴とする請求項８に記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体表面に形成された除去対象となる膜を均一に除去する処理方法及びこの方法に使用する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハに形成された微細なホール内の自然酸化膜を有効に除去する方法としては、例えば、以下のような表面処理方法がある。
【０００３】
すなわち、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをプラズマによって活性化して活性ガス種を形成し、この活性ガス種のダウンフローにＮＦ３ガスを添加してＮＦ３ガスを活性化する。その後、この活性化されたＮＦ３ガスをウエハ表面の自然酸化膜と反応させて生成膜を形成し、この生成膜をウエハを所定の温度に加熱することによって昇華させてウエハから除去する。
【０００４】
このような方法に使用される装置としては、例えば図４に示すような処理装置１１が知られている。この処理装置１１は、真空引きができるようになされた処理容器１３を有しており、この処理容器１３内には処理される複数のウエハＷ１…Ｗ４がそれぞれ水平方向に保持されている。この処理容器１３の天井部には、プラズマ形成管１５が設けられ、このプラズマ形成管１５を通って、Ｈ２、Ｎ２の活性ガス種が供給されるようになっている。また、このプラズマ供給管１３の接続部の周囲にはガス分散管１７が配置されており、ＮＦ３ガスを供給するようになっている。
【０００５】
上記従来の技術に関する特許文献としては、以下のものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３３５３１６号公報
【特許文献２】
特開２００１−５３０５５号公報
【特許文献３】
特開平０４−１８８７２１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような処理装置１１において、プラズマ形成管１５を通ってＨ２、Ｎ２の活性ガス種を供給し、ガス分散管１７からＮＦ３ガスを供給すると、Ｈ２、Ｎ２の活性ガス種によってＮＦ３ガスが活性化され、ウエハＷ１…Ｗ４に供給される。この際、活性化されたＮＦ３ガスは、最上部にあるウエハＷ１に対しては、上方からウエハＷ１中心部に向かって流れ、その後ウエハの外周部に向かって半径方向に流れていく。一方、２段目以下のウエハＷ２，Ｗ３，Ｗ４については、ＮＦ３ガスは、その外周部から進入して反応が行われる。この際、活性化されたＮＦ３ガスとウエハとの反応は、ガス濃度の高いところから漸次進んでいく。このため、最上部のウエハＷ１については、ＮＦ３の流れの上流側である中心部のほうが外周部よりＮＦ３との反応が進みやすい。一方、２段目以下のウエハＷ２，Ｗ３，Ｗ４については、上流側である外周部のほうがその中心部より反応が進みやすい。したがって、形成される生成膜の量は、最上部のウエハＷ１についてはグラフＥ１に示すように中心部で大きく外周部で小さくなるのに対して、２段目以下のウエハＷ２，Ｗ３，Ｗ４についてはグラフＥ２，Ｅ３，Ｅ４で示すように中心部で小さく外周部で大きくなってしまう。このように、生成膜形成量がウエハの配置された位置で不均一になるとともに、同一のウエハでもその部分によって不均一になるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決することをその課題とし、均一なエッチングができる処理方法及びこの方法に使用される装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、励起ガスによって反応ガスを励起して、この励起された反応ガスと被処理体とを反応させる処理方法において、前記反応ガスを前記被処理体の表面に吸着させる工程と、前記励起ガスを供給することによって、吸着している前記反応ガスを励起し、この励起された反応ガスと前記被処理体の表面とを反応させることである。
【００１０】
本発明の第２の特徴は、上記本発明の第１の特徴に記載の工程を複数回繰り返すことである。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、前記被処理体が複数配置されていることである。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、前記被処理体は基板であり、この基板は略水平に位置せしめられ互いに平行に配設されていることである。
【００１３】
本発明の第５の特徴は、前記被処理体は基板であり、この基板は前記反応ガスの流れ方向に沿って配置されていることである。
【００１４】
本発明の第６の特徴は、前記反応ガスはＮＦ３ガスであり、前記励起ガスはＨ２ガス及びＮ２ガスであることである。
【００１５】
本発明の第７の特徴は、前記励起された反応ガスと反応するのは前記被処理体表面に形成された自然酸化膜であり、この自然酸化膜が前記反応ガスと反応して形成された生成膜を加熱して昇華する工程をさらに備えたことである。
【００１６】
本発明の第８の特徴は、処理容器と、この処理容器の内部に被処理体を保持する保持装置と、励起されて前記被処理体と反応する反応ガスを前記処理容器に供給する反応ガス供給装置と、前記反応ガスを励起するために供給される励起ガスを前記処理容器に供給する励起ガス供給装置と、前記反応ガス供給装置から前記反応ガスを前記処理容器内に供給して、前記被処理体の表面に前記反応ガスを吸着させ、前記励起ガス供給装置から前記励起ガスを前記処理容器内に供給して、前記吸着された反応ガスを励起させて前記被処理体の表面と反応させるように、前記反応ガス供給装置と前記励起ガス供給装置を制御する制御装置とを備えたことである。
【００１７】
本発明の第９の特徴は、前記反応ガス供給装置の前記処理容器への供給口と、前記励起ガス供給装置の前記処理容器への供給口とは、それぞれの供給ガスが前記処理容器内を上から下へ流れるように前記処理容器に接続され、前記被処理体は基板であり、前記保持装置は複数の前記基板を水平方向に配置していることである。
【００１８】
本発明の第１０の特徴は、前記被処理体は基板であり、前記保持装置は複数の前記基板を前記処理容器内の前記反応ガス及び前記励起ガスの流れ方向に沿う方向に配置していることである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態である処理装置２１を示す。この処理装置２１は、筐体２３を有している。この筐体２３内には、石英からなる処理容器２５が設けられており、この処理容器２５内が処理室２７となされている。この処理容器２５内には、石英からなるウエハボート２９がウエハボート支持材３１に載置されて設けられている。このウエハボート２９は、複数枚のウエハを水平状態で保持できるようになっており、ウエハボート支持材３１とともに回転機構（図示せず）によって回転されるようになっている。
【００２１】
処理容器２５の頂部にはプラズマ形成管３３が接続されており、このプラズマ形成管３３には、プラズマキャビティ３５が接続されている。このプラズマキャビティ３５には、ガス供給管３７が接続されており、このガス供給管３７には流量制御器３９を介してＨ２ガスを充填したＨ２ガス源４１、及び流量制御器４３を介してＮ２ガスを充填したＮ２ガス源４５が接続されている。また、プラズマキャビティ３５には、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するマイクロ波発生源４７が接続されている。そして、プラズマキャビティ３５において、Ｈ２ガス源４１、Ｎ２ガス源４５からのＨ２ガス、Ｎ２ガスに２．４５ＧＨｚのマイクロ波を供給して活性化し、これらＨ２、Ｎ２の活性ガス種をプラズマ生成管３３から処理室２７に供給する。
【００２２】
一方、処理容器２５のウエハボート２９の上方には、ガス分散管４９が設けられている。このガス分散管４９には、ガス供給管５１が接続され、このガス供給管５１には、流量制御器５３を介してＮＦ３ガス源５５が接続されている。そして、ＮＦ３ガス源５５から供給されたＮＦ３ガスは、ガス分散管４９からウエハボート２９に向かって下方に流下するようになっている。
【００２３】
また、処理容器２５の底部には、排気管５７が設けられている。この排気管５７には、排気ポンプ５９が接続されており、処理容器２５内の排気及び真空引きができるようになっている。
【００２４】
さらに、この処理装置２１は制御装置６１を有しており、上記流量制御器３９，４３，５３、マイクロ波発生源４７、排気ポンプ５９等に指令を出すことにより、以下に述べるような所定の動作をさせるようになっている。
【００２５】
次に、上記処理装置２１を用いて行うエッチングについて図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２６】
まず、ウエハボート２９に多数のウエハを水平状態かつ所定のピッチで多段に載置する。
【００２７】
ウエハボート２９に複数枚のウエハが装填されたら、処理容器２５を密閉し、内部を排気ポンプ５９で真空引きする。
【００２８】
次いで、図２に示すように、十分な量のＮＦ３ガスが、ＮＦ３ガス源５５からガス供給管５１、ガス分散管４９を通って処理室２７に供給される。このＮＦ３ガスは、ガス分散管４９からウエハボート２９に向かって下方に流下され、ウエハボート２９上に載置されたウエハ表面に吸着する。
【００２９】
ここで、処理容器２５内には、ＮＦ３ガスのみが供給されＨ２ガスやＮ２ガスの活性ガス種は供給されていない。このため、ＮＦ３ガスのウエハ表面への吸着のみが行われウエハ表面との反応は行われない。また、ウエハ表面へのＮＦ３ガスの吸着は温度にほぼ比例し、その濃度には左右されない。従って、温度を一定にしておけば、ＮＦ３ガスが一定量吸着するとそれ以上吸着せず吸着量を一定にすることができる（吸着律速）。このようにして、ウエハ表面には未反応のＮＦ３が一定量吸着している状態になる。
【００３０】
なお、ガス分散管４９は、多数の吐出口を有しているためＮＦ３をウエハに対してより均一に吐出することができる。しかしながら、本実施の形態においては、ＮＦ３の一様な供給はあくまでガスの吸着によって行い、従ってガス分散管がなくても本発明は成立する。もっとも、ＮＦ３がガス分散管４９からより均一に吐出されることによって、ＮＦ３ガスの吸着時間を短縮することはできる。
【００３１】
その後、図２に示すように、真空容器２５内の過剰なＮＦ３を取り除くため、処理室２７へのＮＦ３の供給を停止し、排気ポンプ５９を作動させて処理容器２５内を真空引きする。
【００３２】
次に、Ｈ２ガス源４１、Ｎ２ガス源４５からＨ２ガス、Ｎ２ガスをプラズマキャビティ３５に供給し、マイクロ波発生源４７からのマイクロ波によって活性化して活性ガス種を形成させる。そして、図２に示すように、このＨ２ガス、Ｎ２ガスの活性種を処理容器内のウエハに供給する。すると、これらＨ２ガス、Ｎ２ガスの活性種が、ウエハ上に吸着しているＮＦ３を活性化させ、ウエハ上の自然酸化膜（ＳｉＯ２）と反応して生成膜を形成する。
【００３３】
ここで、ウエハ上に吸着しているＮＦ３の量は一定であるから、多量、高濃度の活性ガス種が供給されたとしても、自然酸化膜と反応しうるＮＦ３の量は一定である。従って、活性ガス種の量に左右されず常に一定量のエッチング反応を行うことができる。
【００３４】
ウエハ上に吸着されたＮＦ３と自然酸化膜とを反応させて生成膜を形成したら、活性ガス種の供給を停止し図２に示すように真空引きを行う。
【００３５】
以上の手順を必要に応じて複数回繰り返し、ウエハ上の自然酸化膜を生成膜に変化させる。
【００３６】
その後、生成膜が形成されたウエハを処理容器２５から取り出し、加熱炉（図示せず）に搬送して、ここでウエハを加熱して生成膜を昇華し除去する。
【００３７】
以上説明したように、この処理装置２１は、処理容器２５と、この処理容器２５の内部にウエハを配置するウエハボート２９と、励起されてウエハと反応する反応ガスを処理容器２５に供給するＮＦ３ガス源５５及びガス分散管４９と、励起ガスであるＨ２、Ｎ２を供給するＨ２ガス源４１、Ｎ２ガス源４５及びこれらＨ２ガス、Ｎ２ガスを励起するプラズマキャビティ３５と、ＮＦ３ガス源からＮＦ３ガスを処理容器２５内に供給して、ウエハの表面にＮＦ３ガスを吸着させ、Ｈ２、Ｎ２ガス源からプラズマキャビティ３５を通して励起されたＨ２，Ｎ２ガスを処理容器２５内に供給して、吸着されたＮＦ３ガスを励起させてウエハ表面と反応させるように制御する制御装置６１とを備えており、この処理方法では、反応ガスであるＮＦ３をウエハの表面に吸着させる工程と、励起ガスであるＨ２、Ｎ２ガスを供給することによって、吸着しているＮＦ３ガスを励起し、この励起されたＮＦ３ガスとウエハの表面とを反応させるようにしているから、ウエハに対するＮＦ３ガスの反応量を一定にすることができ、従ってウエハ上の生成膜形成量を、ウエハの配置された位置にかかわらず、同一のウエハでもその部分にかかわらず均一にすることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施の形態について図３を参照して説明する。なお、この図に示した処理装置７１において、処理装置２１と同一構成の部分には同一符号付し、その説明を省略する。
【００３９】
図３において、符号７３は、ウエハボート支持材３１の上に設けられた載置台を示している。この載置台７３には、ウエハを垂直に保持するウエハガイド７５が設けられている。そして、このウエハガイド７５には、ウエハＷが上下方向に垂直に載置されている。
【００４０】
このように、この処理装置７１にあっては、ウエハＷを載置台７３に設けられたウエハガイド７５によって処理容器２５内に垂直に保持しているから、ウエハ表面をＮＦ３ガス、Ｈ２ガス、Ｎ２ガスの活性種の流下する方向に沿わせて配設することができる。このため、ウエハへのＮＦ３ガスの吸着及び吸着されたＮＦ３ガスへのＨ２ガス，Ｎ２ガスの活性種の供給をさらにむらなく均一に行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の処理方法にあっては、励起ガスによって反応ガスを励起して、この励起された反応ガスと被処理体とを反応させる処理方法において、前記反応ガスを前記被処理体の表面に吸着させる工程と、前記励起ガスを供給することによって、吸着している前記反応ガスを励起し、この励起された反応ガスと前記被処理体の表面とを反応させるようにしており、本発明の処理装置にあっては、処理容器と、この処理容器の内部に被処理体を配置する保持装置と、励起されて前記被処理体と反応する反応ガスを前記処理容器に供給する反応ガス供給装置と、前記反応ガスを励起するために供給される励起ガスを前記処理容器に供給する励起ガス供給装置と、前記反応ガス供給装置から前記反応ガスを前記処理容器内に供給して、前記被処理体の表面に前記反応ガスを吸着させ、前記励起ガス供給装置から前記励起ガスを前記処理容器内に供給して、前記吸着された反応ガスを励起させて前記被処理体の表面と反応させるように、前記反応ガス供給装置と前記励起ガス供給装置を制御する制御装置とを備えているから、ウエハへの反応ガスの反応量を、ウエハの配置された位置にかかわらず、同一のウエハでもその部分にかかわらず均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である処理装置の概略を示す正面図。
【図２】処理容器内に供給されるガスの圧力を時間経過に沿って示す図。
【図３】本発明の第２の実施の形態である処理装置の概略を示す正面図。
【図４】従来の処理装置及び処理方法の概略を示す断面図。
【符号の説明】
２１　処理装置
２５　処理容器
２９　ウエハボート
３５　プラズマキャビティ
４１　Ｈ２ガス源
４５　Ｎ２ガス源
６１　制御装置
７１　処理装置
７３　載置台
７５　ウエハガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004128382.tif 000006