(57)【要約】【課題】シリコン層のエッチング処理において、基板への不要なダメージを最小限に抑えつつ、シリコン層と堆積物を効率的に除去することができる技術を提供する。【解決手段】シリコン層と、前記シリコン層の一面に形成され露出している第１の酸化シリコン含有膜と、前記シリコン層の他の面に形成され露出している第２の酸化シリコン含有膜と、を有する基板に第１のエッチングガスを供給して、前記第１の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、前記基板に、前記シリコン層を選択的に除去する第２のエッチングガスを供給して、前記シリコン層を除去する工程と、前記第２の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、を有する。【選択図】図７
2017157660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン層と、前記シリコン層の一面に形成され露出している第１の酸化シリコン含有膜と、前記シリコン層の他の面に形成され露出している第２の酸化シリコン含有膜と、を有する基板に第１のエッチングガスを供給して、前記第１の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、
前記基板に、前記シリコン層を選択的に除去する第２のエッチングガスを供給して、前記シリコン層を除去する工程と、
前記第２の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の酸化シリコン含有膜を除去する工程では、前記第１のエッチングガスを含むガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
シリコン層と、前記シリコン層の一面に形成され露出している第１の酸化シリコン含有膜と、前記シリコン層の他の面に形成され露出している第２の酸化シリコン含有膜と、を有する基板が収容される処理室と、
前記処理室に第１のエッチングガスを供給する第１ガス供給部と、
前記処理室に、前記シリコン層を選択的に除去する第２のエッチングガスを供給する第２ガス供給部と、
前記処理室に前記第１のエッチングガスを供給して、前記第１の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、前記処理室に前記第２のエッチングガスを供給して、前記シリコン層を除去する工程と、前記第２の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、を実行するように前記第１ガス供給部と前記第２ガス供給部を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＬＳＩ）の微細化に伴って、パターニング技術の微細化も進んでいる。パターニング技術として、例えばハードマスク等の用途で基板上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層を除去（エッチング）する工程を実施する際に、Ｓｉ層をエッチングする特性を有するガスを用いて基板を処理することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０１６１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
酸化シリコン（ＳｉＯ）等の膜をエッチングした際にハードマスクとして用いられたＳｉ層の表面には、ＳｉＯ等のエッチング対象膜を主成分とする堆積物（ポリマー）が付着することがある。しかしながら、Ｓｉ層を除去する際に、Ｓｉ層に対してエッチング選択性を有する例えば七フッ化ヨウ素（ＩＦ7）ガスなどのエッチングガスのみでは、この堆積物が残留してしまう。また、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガスなどのエッチングガスを用いてエッチングを行うと、この堆積物だけでなく、パターンとして形成された他のＳｉＯ膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜等にまでエッチングによるダメージを与えてしまう。
【０００５】
本発明は、Ｓｉ層のエッチング処理において、基板への不要なダメージを最小限に抑えつつ、Ｓｉ層と堆積物を効率的に除去することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
シリコン層と、前記シリコン層の一面に形成され露出している第１の酸化シリコン含有膜と、前記シリコン層の他の面に形成され露出している第２の酸化シリコン含有膜と、を有する基板に第１のエッチングガスを供給して、前記第１の酸化シリコン含有膜を除去する工程と、
前記基板に、前記シリコン層を選択的に除去する第２のエッチングガスを供給して、前記シリコン層を除去する工程と、
前記第２の酸化シリコン含有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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリコン層のエッチング処理において、基板への不要なダメージを最小限に抑えつつ、シリコン層と堆積物を効率的に除去することができる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための縦断面図であって基板処理位置Ｂでの状態を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための縦断面図であって搬送位置Ａでの状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る基板処理装置を説明するための上面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するためのフロー例である。
【図６】本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するための概念図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照してより詳細に説明する。
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
図３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１０という）の上面断面図である。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。また、基板処理装置１０では、基板１２を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）１００が使用されている。
【００１２】
（真空側の構成）
図３に示されているように、基板処理装置１０は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る第１搬送室１０３を備えている。第１搬送室１０３の筐体１０１は平面視が例えば五角形であり、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
【００１３】
第１搬送室１０３内には、基板１２を移載する第１基板移載機１１２が設けられている。
【００１４】
筐体１０１の五枚の側壁のうち前側に位置する側壁には、予備室（ロードロック室）１２２，１２３がそれぞれゲートバルブ１２６，１２７を介して連結されている。予備室１２２，１２３は、基板１２を搬入する機能と基板１２を搬出する機能とを併用可能に構成され、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。
【００１５】
第１搬送室１０３の筐体１０１の五枚の側壁のうち後ろ側（背面側）に位置する四枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第１プロセスユニット２０２ａと、第２プロセスユニット２０２ｂ、第３プロセスユニット２０２ｃ、第４プロセスユニット２０２ｄがゲートバルブ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介してそれぞれ隣接して連結されている。
【００１６】
（大気側の構成）
予備室１２２，１２３の前側には、大気圧下の状態で基板１２を搬送することができる第２搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２搬送室１２１には、基板１２を移載する第２基板移載機１２４が設けられている。
【００１７】
第２搬送室１２１の左側にはノッチ合わせ装置１０６が設けられている。なお、ノッチ合わせ装置１０６は、オリエンテーションフラット合わせ装置であってもよい。また、第２搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニットが設けられている。
【００１８】
第２搬送室１２１の筐体１２５の前側には、基板１２を第２搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１３４と、ポッドオープナ１０８と、が設けられている。基板搬入搬出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ロードポート（ＩＯステージ）１０５が設けられている。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉すると共に基板搬入搬出口１３４を閉塞可能なクロージャを備えている。ロードポート１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉することにより、ポッド１００に対する基板１２の出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＯＨＴなど）によって、ロードポート１０５に対して、供給および排出されるようになっている。
【００１９】
図１は基板処理装置１０が備える第１プロセスユニット２０２ａにおける、基板処理を行う基板処理位置Ｂにある状態を示す要部断面図である。図２は同じく基板処理装置の概略断面図であり、サセプタが下降して搬送工程を行うことが可能な搬送位置Ａにある状態を示す図である。なお、本実施形態では第１プロセスユニット２０２ａにおいて基板処理を行う例について説明するが、第２プロセスユニット２０２ｂ、第３プロセスユニット２０２ｃ、第４プロセスユニット２０２ｄにおいて、同様の基板処理を行うことができる。以下の説明では、第１〜第４プロセスユニット２０２ａ〜２０２ｄを単にプロセスユニット２０２と称する。同様に、ゲートバルブ７０ａ〜７０ｄを単にゲートバルブ７０と称する。
【００２０】
（処理容器）
プロセスユニット２０２は、基板１２を処理する処理容器１４を備えており、処理容器１４はゲートバルブ７０を介して第１搬送室１０３と連通している。
【００２１】
処理容器１４は、上部が開口した容器本体１８と、容器本体１８の上部開口を塞ぐ蓋体２０とから構成されて、内部に密閉構造の処理室２２を形成している。なお、処理室２２を、蓋体２０とサセプタ６４とで囲まれた空間で形成するようにしても良い。
【００２２】
（ガス導入部）
蓋体２０にはガス導入部２６と、ガス供給部２８が設けられている。ガス導入部２６は、蓋体２０に設けられ、処理室２２内の基板１２と対向するように配置され、処理室２２内に処理ガスを供給するために設けられる。ガス導入部２６は、ガス導入上流側に設けられ、複数のガス孔を有するガス分散板３０と、ガス分散板３０のガス導入下流側に設けられ、多数のガス孔を有してガスをシャワー状に分散するシャワープレート３２と、を有するように構成される。
【００２３】
（ガス供給部）
ガス供給部２８は、ガス導入部２６の上面略中央に形成されたガス導入口３４に接続され、ガス導入部２６を介して処理室２２内に処理ガスを供給するように構成されている。
ガス供給部２８は、ガス導入口３４に連通されるガス供給管３６と、ガス供給管３６のガス供給上流側で分岐されるガス供給管３８ａ，３８ｂ，３８ｃと、ガス供給管３８ａのガス供給上流側で分岐されるガス供給管３８ｄと、ガス供給管３８ａ，３８ｂ，３８ｃ，３８ｄに設けられたガス流路を開閉する開閉弁であるバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ及びガス流量制御器であるマスフロコントローラ（ＭＦＣ）４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを備えて、処理室２２内に所望の種類のガスを、所望のガス流量、所望のガス比率で供給される。
【００２４】
すなわち、ガス供給管３８ａには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ａ、ＭＦＣ４２ａ、バルブ４０ａ、及びバルブ４０ｅが設けられている。ガス供給管３８ｂには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ｂ、ＭＦＣ４２ｂ、及びバルブ４０ｂが設けられている。ガス供給管３８ｃには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ｃ、ＭＦＣ４２ｃ、及びバルブ４０ｃが設けられている。ガス供給管３８ｄには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ｄ、ＭＦＣ４２ｄ、及びバルブ４０ｄが設けられてガス供給管３８ａのバルブ４０ｅの上流側に接続されている。
【００２５】
ガス供給管３８ａからは、第１のエッチングガスである例えばＨＦガスが、ガス供給源４４ａ、ＭＦＣ４２ａ、バルブ４０ａ、バルブ４０ｅ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。また、ガス供給管３８ｂからは、第２のエッチングガスである例えばＩＦ7ガスが、ガス供給源４４ｂ、ＭＦＣ４２ｂ、バルブ４０ｂ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。ガス供給管３８ｃからは、不活性ガス及び／又は希釈ガスである例えばＮ2ガスが、ガス供給源４４ｃ、ＭＦＣ４２ｃ、バルブ４０ｃ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。また、ガス供給管３８ｄからは、アルコールである例えばメタノールガスが、ガス供給源４４ｄ、ＭＦＣ４２ｄ、バルブ４０ｄ、バルブ４０ｅ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。なお、ガス供給源４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄをガス供給ライン（ガス供給部）に含めて構成しても良い。ガス供給源４４ｃから供給されるＮ2ガスは、後述するパージ工程における不活性ガス（パージガス）として用いてもよく、エッチングガスの希釈ガスとして用いても良い。
【００２６】
（サセプタ周辺）
容器本体１８には排気口４８、搬送口６０、及びヒータ６２を内蔵したサセプタ６４が設けられる。排気口４８は、容器本体１８に設けられ、容器本体１８の上部内周に形成された環状路６６と連通し、環状路６６を介して処理室２２内を排気するように構成されている。また、搬送口６０は、容器本体１８の排気口４８よりも下方の一側部に設けられている。シリコンウェハ等の処理前の基板１２は、第１搬送室１０３から処理室２２内に、搬送口６０を介して搬入され、処理後の基板１２は、処理室２２から第１搬送室１０３へ、搬送口６０を介して搬出される。なお、容器本体１８の搬送口６０には、第１搬送室１０３と処理室２２との雰囲気隔離を行う開閉弁としてのゲートバルブ７０が開閉自在に設けられている。
【００２７】
（サセプタ）
処理容器１４の処理室２２内に、サセプタ６４が昇降自在に設けられ、サセプタ６４の表面に基板１２が保持される。基板１２はサセプタ６４を介してヒータ６２によって加熱されるようになっている。
【００２８】
容器本体１８の内側底部に複数の支持ピン７４が立設され、これらの支持ピン７４はヒータ６２及びサセプタ６４を貫通可能になっており、サセプタ６４の昇降に応じて、サセプタ６４の表面から出没自在になるように構成されている。
【００２９】
プロセスユニット２０２は、サセプタ６４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２。以下、この位置を搬送位置Ａという）、複数の支持ピン７４がサセプタ６４から突出して複数の支持ピン７４上に基板１２を支持可能にし、処理室２２と第１搬送室１０３との間で搬送口６０を介して基板１２の搬送、搬出が行えるように構成されている。また、プロセスユニット２０２は、サセプタ６４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１。以下、この位置を基板処理位置Ｂという）、支持ピン７４は関与せず、サセプタ６４上に基板１２が載置されるように構成されている。
【００３０】
サセプタ６４は、その支持軸７６が昇降回転機構７７に連結されて処理室２２内を昇降するように設けられている。支持軸７６の外周には支持軸７６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。昇降回転機構７７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、処理室２２内のサセプタ６４の上下方向の位置（搬送位置Ａ及び基板処理位置Ｂ等）を多段階に調整できるよう構成されている。
【００３１】
また、サセプタ６４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７６を昇降回転機構７７により回転自在として、支持軸７６を中心にヒータ６２を内蔵したサセプタ６４を回転自在に設け、基板１２を保持した状態でサセプタ６４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６４内に設けたヒータ６２は固定とし、筒状の支持軸７６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６４を回転自在とし、ヒータ６２を固定とすることによって、ヒータ６２に対してサセプタ６４を相対回転させるようになっている。
【００３２】
（排気部）
プロセスユニット２０２は、処理室２２内の雰囲気を排気する排気部４６を備えている。排気部４６は、処理室２２内の排気経路に設けられた環状路６６と、排気口４８に接続される排気配管５０と、排気配管を開閉するエアバルブ５４と、処理室２２内の圧力を調整する圧力調整器（ＡＰＣ）５６と、真空ポンプ５８とを備え、排気口４８を介して処理室２２内の雰囲気を排気する。また、排気配管５０には圧力センサ５２が設けられ、処理室２２内の圧力が監視される。圧力センサ５２で取得された圧力値に基づいて、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、エアバルブ５４、ＡＰＣ５６等を制御して、ガスの供給量及び排気量を調整することにより、処理室２２内の圧力は所望の値に制御される。
【００３３】
（制御部）
制御部（制御手段）としてのコントローラ５００は、後述の基板処理工程を行うように、上述の各部を制御する。
図４に示すように、コントローラ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５００ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄは、内部バス５００ｅを介して、ＣＰＵ５００ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ５００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置５０１やディスプレイ等の表示装置４７２が接続されている。
【００３４】
記憶装置５００ｃ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５００ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ５００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るよう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、このプロセス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、プロセス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。また、ＲＡＭ５００ｂは、ＣＰＵ５００ａ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メモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００３５】
Ｉ／Ｏポート５００ｄは、上述のヒータ６２、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ、バルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，５４、ＡＰＣ５６、真空ポンプ５８、ゲートバルブ７０、昇降回転機構７７、第１基板移載機１１２等に接続されている。
【００３６】
ＣＰＵ５００ａは、記憶装置５００ｃ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５００ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ５００ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ヒータ６２による基板１２の加熱・冷却動作、ＡＰＣ５６による圧力調整動作、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとバルブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，５４による処理ガスの流量調整動作、昇降回転機構７７によるサセプタ６４の上下回転動作等を制御するように構成されている。
【００３７】
なお、コントローラ５００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（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）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３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５００を構成することができる。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１２３を介して供給する場合に限らない。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１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置５００ｃや外部記憶装置１２３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５００ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００３８】
（２）基板処理工程
続いて、図５〜図７を用いて、本実施形態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。図５は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図６は、本実施形態に係る基板処理工程における、処理室２２内の圧力値、第１のエッチングガスとしてのＨＦガスの供給量、アルコールの供給量、第２のエッチングガスとしてのＩＦ7ガスの供給量、希釈又は不活性ガスの供給量、サセプタの温度の履歴を示す概念図である。図７は、本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するための概念図である。かかる工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。なお、本工程において、サセプタ６４の温度は一定に保たれている。また、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ５００により制御される。
【００３９】
本実施形態に係る基板処理工程は、Ｓｉ層をハードマスクとしてＳｉＯ層をエッチングした後に、マスクとして用いられたＳｉ層を除去するために行うものである。
本基板処理工程の前に実施される事前エッチング工程では、ＳｉＯ層上にハードマスクとしてのＳｉ層を形成し、例えばＨＦガス等のエッチングガスによりＳｉＯ層のエッチングが行われる。ハードマスクとして用いられるＳｉ層は、トレンチ状又は柱状の構造を有しており、Ｓｉ層の高さは例えば１０００ｎｍ以上であって、ＳｉＯ層をエッチングした後のＳｉ層のアスペクト比は例えば５０：１以上である。この事前エッチング工程の後、Ｓｉ層の上面には、第１の酸化シリコン含有膜としての自然酸化膜が形成されると共に、Ｓｉ層の側面（側壁）には、第２の酸化シリコン含有膜としてのＳｉＯを主成分とした堆積物（ポリマー）が付着する。この堆積物は、ＳｉＯ膜のエッチングの際に付着するもので、エッチング対象であるＳｉＯを主成分とする他に、エッチングガスに含まれる成分も含んでいる。
本実施形態に係る基板処理工程では、ハードマスクとして用いられたＳｉ層の他に、Ｓｉ層の表面に形成された自然酸化膜及びＳｉＯを主成分とした堆積物であるポリマーを少なくとも除去するものである。
なお、本実施形態に係る基板処理工程が開始される時点においては、このＳｉ層の表面は自然酸化膜と堆積物に覆われているため、実質的に基板の表面において露出していない。
また、ＳｉＯを主成分とした堆積物は、結晶構造を有している。
【００４０】
（基板搬入工程Ｓ１０）
まず、図２に示すように、Ｓｉ層を有する基板１２が、第１搬送室１０３から基板搬送ロボット（第１基板移載機１１２）によって、搬送口６０を介して、処理室２２内に搬送される。処理室２２内に搬入された基板１２は、支持ピン７４上に載置される。このとき、排気部４６から処理室２２内の雰囲気を排気しつつ、基板１２の搬入経路は減圧下で不活性ガス（例えばＮ2ガス）によってパージされている。
【００４１】
（パージ・加熱工程Ｓ２０）
次に、ゲートバルブ７０が閉じられた後、図１に示す基板処理位置Ｂまでサセプタ６４が昇降回転機構７７の作用により上昇され、基板１２がサセプタ６４上に載置される。このとき、処理室２２内は不活性ガスによってパージされており、処理室２２内の雰囲気ガスが排気され、基板１２が搬入された際に処理室２２内に入り込んだ不要な水分等が排気される。必要に応じて一旦、到達真空まで真空引きしても良い。又、サセプタ６４に内包されたヒータ６２は予め所定の温度に設定されており、基板１２を０℃〜１００℃程度の範囲の内、所定の温度になる様に加熱する。また、過剰な熱を排熱するための冷却機構を併用してもよい。なお、所定の基板の温度とは室温未満であっても良く、この場合基板１２はサセプタ６４によって冷却されることとなる。基板１２を冷却する場合には搬出時等に結露しない様に、基板温度と雰囲気の露点に注意する。
【００４２】
（自然酸化膜除去工程Ｓ３０）
基板１２が所定の温度になったところで、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ層上に形成された自然酸化膜を除去する処理を実施する。このときＳｉ層は露出しておらず、上面に自然酸化膜が形成されている。本工程では、ＳｉＯを主成分とする堆積物は除去対象とせず、自然酸化膜のみをターゲットにした条件で、図７（ｂ）に示すように、処理室２２内へＨＦガスを供給する。このときの処理室圧力Ｐ1は、例えば１０〜１０００Ｐａ、本実施形態では５００Ｐａであり、ガス供給管３８ａから供給されるＨＦガス供給量Ｘ1は、例えば５０〜５００ｓｃｃｍ、本実施形態では５０ｓｃｃｍであり、ＨＦガスの供給時間は、例えば１０〜１８０ｓｅｃ、本実施形態では６０ｓｅｃである。また、このときのＨＦガス供給量Ｘ1は、後述するＳｉＯを主成分とする堆積物の除去工程Ｓ５０におけるＨＦガス供給量Ｘ2より少なく、供給時間も短く、処理室圧力Ｐ1は、Ｓ５０における処理室圧力Ｐ3よりも低いことが望ましい。これにより、自然酸化膜やＳｉＯを主成分とする堆積物とは異なるＳｉＯ層又はＳｉＮ層の少なくとも一方を含むパターンへのダメージを抑制しつつ、自然酸化膜を除去することができる。自然酸化膜は、ＳｉＯを主成分とする堆積物や、パターン中の他部分のＳｉＯ層、ＳｉＮ層等に比べて薄い。また、一般的に当該堆積物は、自然酸化膜に比べてＨＦガスによりエッチングされにくい性質を有している。すなわち、自然酸化膜に対するエッチングレートの方が、当該堆積物に対するものよりも高い。これは、当該堆積物が事前エッチング工程において用いられたエッチングガスに含まれる成分等も含んでいるためであると推測される。従って、処理室２２内へ供給するガスの供給量、処理時間等の調整により、自然酸化膜のみをターゲットにした条件で除去することが可能である。
【００４３】
なお、ＳｉＯを主成分とする堆積物は、自然酸化膜よりも厚く、また、一般的に自然酸化膜よりも除去されにくい性質を備えているため、上記条件において処理した結果、ＳｉＯを主成分とする堆積物は、少なくとも一部が除去されずに残存するが、自然酸化膜の除去と同時にエッチングされたり、表面改質を起こしてもよい。本工程において堆積物に対するエッチングや表面改質が進むことにより、後述するＳｉＯを主成分とする堆積物の除去工程Ｓ５０における除去を促進し、処理に好適な影響を及ぼすこととなる。
【００４４】
また、本工程において、ＨＦガスに適切な混合比でアルコールである例えばメタノールを添加しても良い。アルコールを添加することによりＳｉＯに対するエッチングレートを上げ、本工程でＳｉＯを主成分とした堆積物もできるだけ除去することにより後の工程でのエッチング時間を短縮できる。
【００４５】
また、本工程において、自然酸化膜を完全に除去できなくとも、Ｓｉ層の少なくとも一部が露出するように除去できればよく、後述するＳｉ層除去工程Ｓ４０において、エッチングガスがＳｉ層まで到達し、反応できる程度の除去が行われていればよい。但し、Ｓｉ層の露出面積をより多くするため、自然酸化膜はできるだけ除去されることが望ましい。また、本工程においては、必要に応じて希釈ガスや不活性ガスを導入してもよい。
そして、本工程終了時に一旦処理室２２内の雰囲気を排気する。
【００４６】
（Ｓｉ層除去工程Ｓ４０）
本工程では、図７（ｃ）に示すように、Ｓｉ層に対して、本格的なＳｉ層の除去（エッチング）を行う。具体的には、ＳｉエッチングガスであるＩＦ7ガスを処理室２２内に供給し、所定の基板温度、ガス流量、圧力を所定の時間保持することでＳｉ層の除去を行う。このときの処理室圧力Ｐ2は、例えば１０〜１０００Ｐａ、本実施形態では５００Ｐａであり、ガス供給管３８ｂから供給されるＩＦ7ガス供給量Ｚ1は、例えば１００〜１０００ｓｃｃｍ、本実施形態では２００ｓｃｃｍであり、ＩＦ7ガスの供給時間は、例えば１０〜１８０ｓｅｃ、本実施形態では６０ｓｅｃである。ＩＦ7ガスは、Ｓｉに対して高い選択性を有し、選択的に除去する。ここで、「選択的」とは、Ｓｉ層に対するエッチングレートが他の種類の層に対するエッチングレートよりも高いことを言う。例えば、ＩＦ7ガスによる、ＳｉＯ層、ＳｉＮ層、ＴｉＮ層のエッチングレートに対するＳｉ層のエッチングレートの比率はそれぞれ、１Ｅ＋５（＝１×１０5）、１Ｅ＋５（＝１×１０5）、１Ｅ＋３（＝１×１０3）である。すなわち、ＩＦ7ガスは、ＳｉＯに対するエッチングレートよりもＳｉに対するエッチングレートの方が高い。この結果、Ｓｉ層が選択的に除去されるため、Ｓｉ層の側面に付着していたＳｉＯを主成分とする堆積物のみが残される。すなわち図７（ｃ）に示すように、本工程前にＳｉ層と接することで露出していなかった堆積物の面が、Ｓｉ層が除去されることにより露出される。これにより、ＳｉＯを主成分とする堆積物の体積当たりの露出面積が増加するため、その後のＳｉＯを主成分とする堆積物の除去工程Ｓ５０において、処理時間を短くし、ガス供給量を少なくし、圧力を小さく抑えて、効率よく堆積物を除去することができる。
なお、本工程においても、必要に応じて希釈ガスや不活性ガスを供給しても良い。
そして、本工程終了時に一旦処理室２２内の雰囲気を排気する。
【００４７】
（ＳｉＯを主成分とする堆積物の除去工程Ｓ５０）
本工程では、図７（ｄ）に示すように、ＨＦガスにアルコールである例えばメタノールを添加して供給し、Ｓｉ層の側面に堆積していたＳｉＯを主成分とする堆積物の除去を行う。このときの処理室圧力Ｐ3は、例えば１０〜１０００Ｐａ、本実施形態では５００Ｐａであり、ガス供給管３８ａから供給されるＨＦガス供給量Ｘ2は、例えば５０〜５００ｓｃｃｍ、本実施形態では５０ｓｃｃｍであり、ガス供給管３８ｄから供給されるメタノール供給量Ｙ1は、例えば２５０〜１０００ｓｃｃｍ、本実施形態では２５０ｓｃｃｍであり、ＨＦガス及びメタノールの供給時間は、例えば１０〜１８０ｓｅｃ、本実施形態では６０ｓｅｃである。メタノールは、パターン中の他部分の構造との選択性に優れており、蒸気圧が比較的高い。上述したＳｉ層除去工程Ｓ４０において、Ｓｉ層は除去されているので、ＳｉＯを主成分とする堆積物は、露出面積（表面積）が大きい状態になっており、エッチングガスに曝される体積当たりの表面積を大きくすることができる。すなわち、ＳｉＯを主成分とする堆積物を内側と外側との両側から除去することができ、メタノールを添加したＨＦガスとの反応がより進みやすく、本工程において処理時間を短くし、ガス供給量を少なくし、圧力を小さく抑えて、効率よく除去することができる。
結果として、基板上の自然酸化膜やＳｉＯを主成分とする堆積物とは異なるＳｉＯ層又はＳｉＮ層の少なくとも一方を含むパターンへのエッチングダメージを抑制しながら、Ｓｉ層とその表面上の堆積物を除去することができる。なお、この時、必要に応じて希釈ガスや不活性ガスを供給してもよい。また、本工程では、ＨＦガスにメタノールを添加した例について説明したが、これに限らず、ＨＦガスのみを供給するようにしてもよい。
【００４８】
上述の通り、ＨＦガスによるＳｉＯを主成分とする堆積物に対するエッチングレートは、自然酸化膜に対するエッチングレートよりも低い。従って、自然酸化膜除去工程Ｓ３０においてエッチングレートの高い自然酸化膜を先に除去し、ＳｉＯを主成分とする堆積物の除去工程Ｓ５０において、エッチングレートの低い当該堆積物を、露出面積の増大した除去効率がより良好な状態で全て除去するので、自然酸化膜除去工程Ｓ３０においては、基板１２上へ他の構造物へのエッチングダメージを抑えることができ、例えばＨＦガスの処理時間、供給流量、供給圧力等を小さく抑えることができる。
【００４９】
（パージ・冷却工程Ｓ６０）
次に、メタノールを添加したＨＦガスの供給を停止し、処理室２２内の雰囲気ガスを排気する。この時、パージ用の希釈ガスや不活性ガスである例えばＮ2ガスを供給しながら排気しても良い。エッチングガスを処置室２２内に残留させない為に充分なパージを行う。また、図２の搬送位置Ａまでサセプタ６４を降下させ、基板１２を支持ピン７４上に載置してサセプタ６４から離して、搬送可能な温度まで冷却する。また、本工程までに基板１２がサセプタ６４によって冷却されていた場合には、本工程において基板温度は上昇することになる。基板温度が低い場合には搬出した際に結露が起きない様に搬出時の基板温度に留意する。
【００５０】
（基板搬出工程Ｓ７０）
次に、基板１２が冷却され、処理室２２内から搬出する準備が整ったら、希釈ガスや不活性ガスである例えばＮ2ガスを供給しながら、上述の基板搬入工程Ｓ１０の逆の手順で搬出する。
【００５１】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、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、ＨＦガスに添加するアルコールの種類、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く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５２】
また、本発明において用いられる第１のエッチングガスは、ＨＦガスに限られず、他のエッチングガスを用いることも可能である。例えば、フッ化アンモニウム水溶液や、水素プラズマなどを用いた方法がある。
【００５３】
また、上述の実施形態においては、ＳｉＯ膜のエッチングにより付着したＳｉＯを主成分とする堆積物の除去を行うが、本発明はＳｉＮ膜のエッチングにより付着したＳｉＮを主成分とする堆積物の除去について適用することも可能である。
【００５４】
また、本発明において用いられる第２のエッチングガスは、ＩＦ7ガスに限られず、他のエッチングガスを用いることも可能である。例えばハロゲン元素を含むガス、特にフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）の中から選択される２つ以上のハロゲン元素を含むガスが好ましい。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、Ｓｉ層を高い選択性をもって除去させることができる特性を有しているＩＦ7ガスが用いられる。
【００５５】
また、本発明において第１のエッチングガスに添加されるアルコールとして、メタノールを用いる例について説明したが、これに限らず、エタノール、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等を用いることができる。アルコールを添加することで、ＨＦがアニオン（ＨＦ2-：ビフルオリド）となり、ＳｉＯとの反応性が向上する。
【００５６】
また、本発明は、本実施形態に係る基板処理装置のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置等に限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）製造装置、太陽電池製造装置等の基板処理装置、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）製造装置におけるエッチング処理にも適用できる。
【００５７】
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
【００５８】
（ａ）本実施形態によれば、Ｓｉ層のドライエッチングにおいて、Ｓｉ層の側面に堆積したＳｉＯを主成分とする堆積物（ＳｉＯ含有膜）をパターンの他部分に与えるダメージを抑制しながら除去することができる。
【００５９】
（ｂ）本実施形態によれば、第２のエッチングガスとしてＩＦ7ガスを用いることで、Ｓｉ層を高い選択性で除去することができる。
【００６０】
（ｃ）本実施形態によれば、第１のエッチングガスに添加するアルコールとしてメタノールを用いることで、パターン中の他部分との選択性を最も高めた条件で処理することができる。
【００６１】
（ｄ）本実施形態によれば、第１のエッチングガスに添加するアルコールとしてメタノールを用いることで、気化効率を高め簡便な供給が可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１０        基板処理装置
１２        基板
１４        処理容器
１８        容器本体
２２        処理室
２６        ガス導入部
２８        ガス供給部
４６        排気部
４８        排気口
５２        圧力センサ
６０        搬送口
６４        サセプタ
５００      コントローラ
【図１】
2017157660.tif 000003
【図２】
2017157660.tif 000004
【図３】
2017157660.tif 000005
【図４】
2017157660.tif 000006
【図５】
2017157660.tif 000007
【図６】
2017157660.tif 000008
【図７】
2017157660.tif 000009