(57)【要約】  エッチング方法は、エッチング対象部を有する基板を準備する工程と、基板のエッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする工程と、その後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去する工程と、を有し、ＣＦ系のデポ物を除去する工程は、酸素を含むラジカルによってＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成する工程と、生成された酸化物を、ガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する工程とを有する。
2020066172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング対象部を有する基板を準備する工程と、
前記基板の前記エッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする工程と、
その後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去する工程と、
を有し、
前記ＣＦ系のデポ物を除去する工程は、
酸素を含むラジカルによって前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成する工程と、
ガスによる化学的処理またはラジカル処理により、前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程と、
を有する、エッチング方法。
【請求項２】
前記エッチング対象部は、シリコン酸化膜である、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記酸化物を形成する工程は、Ｏ２ガス単独、またはＯ２ガスと、Ｈ２ガスおよび希ガスの少なくとも１種とにより生成されたプラズマを用いて行う、請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記エッチング対象部は、シリコン含有部分上に形成されており、前記プラズマエッチングする工程により、前記パターン底部に露出する前記シリコン含有部分にＣおよびＦが打ち込まれたダメージ層が形成され、
前記ＣＦ系のデポ物を除去する工程は、前記ＣＦ系のデポ物とともに前記ダメージ層を除去する工程であり、
前記酸化物を形成する工程は、前記酸素を含むラジカルに加えてフッ素を含むラジカルを供給し、前記フッ素を含むラジカルにより前記ダメージ層の表面を除去するとともに、前記酸素を含むラジカルにより前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物および前記ダメージ層の酸化物を形成し、
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、前記ダメージ層の酸化物も除去する、請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記酸化物を形成する工程は、酸素含有ガスとフッ素含有ガスにより生成されたプラズマを用いて行う、請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記酸素含有ガスは、Ｏ２ガスであり、
前記フッ素含有ガスは、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、またはＦ２ガスである、請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記酸素含有ガスに対する前記フッ素含有ガスの体積比率は、１体積％以下である、請求項５または請求項６に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記酸化物を形成する工程は、前記基板が配置される処理空間とは別個のプラズマ生成空間で前記プラズマを生成させるリモートプラズマにより行う、請求項３から請求項７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記酸化物を形成する工程は、１３．３〜２６６．６Ｐａの範囲の圧力で行う、請求項３から請求項８のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記酸化物を形成する工程は、０．１〜１２０℃の範囲の温度で行う、請求項３から請求項９のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、フッ素含有ガスを含む処理ガスによる化学的処理により行う、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記フッ素含有ガスを含む処理ガスは、フッ素含有ガスと、Ｈ２Ｏガスまたは還元性ガスとを含む、請求項１１に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記フッ素含有ガスを含むガスは、前記フッ素含有ガスとしてフッ化水素ガスを含み、還元性ガスとしてＮＨ３ガスを含む、請求項１２に記載のエッチング方法。
【請求項１４】
前記酸化物を除去する工程は、６．６６〜４００Ｐａの範囲の圧力で行う、請求項１３に記載のエッチング方法。
【請求項１５】
前記酸化物を除去する工程は、０．１〜１２０℃の範囲の温度で行う、請求項１３または請求項１４に記載のエッチング方法。
【請求項１６】
前記酸化物を除去する工程は、前記化学的処理の後、生成されたフッ化アンモニウム系化合物を加熱除去する、請求項１３から請求項１５のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１７】
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、ＮＦ３ガスとＮＨ３ガスとを含む処理ガスを活性化させて形成されたＦラジカル、Ｎラジカルを用いたラジカル処理により行う、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１８】
ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングされた基板にエッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去するエッチング残渣の除去方法であって、
酸素を含むラジカルによって前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成する工程と、
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を、ガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する工程と、
を有する、エッチング残渣の除去方法。
【請求項１９】
前記酸化物を形成する工程は、Ｏ２ガス単独、またはＯ２ガスと、Ｈ２ガスおよび希ガスの少なくとも１種とにより生成されたプラズマを用いて行う、請求項１８に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２０】
前記基板の前記プラズマエッチングされた対象部は、シリコン含有部分上に形成されており、前記プラズマエッチングにより、前記パターン底部に露出する前記シリコン含有部分にＣおよびＦが打ち込まれたダメージ層が形成され、
前記ＣＦ系のデポ物を除去する工程は、前記ＣＦ系のデポ物とともに前記ダメージ層を除去する工程であり、
前記酸化物を形成する工程は、前記酸素を含むラジカルに加えてフッ素を含むラジカルを供給し、前記フッ素を含むラジカルにより前記ダメージ層の表面を除去するとともに、前記酸素を含むラジカルにより前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物および前記ダメージ層の酸化物を形成し、
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、前記ダメージ層の酸化物も除去する、請求項１８に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２１】
前記酸化物を形成する工程は、酸素含有ガスとフッ素含有ガスにより生成されたプラズマを用いて行う、請求項２０に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２２】
前記酸素含有ガスは、Ｏ２ガスであり、
前記フッ素含有ガスは、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、またはＦ２ガスである、請求項２１に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２３】
前記酸素含有ガスに対する前記フッ素含有ガスの体積比率は、１体積％以下である、請求項２１または請求項２２に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２４】
前記酸化物を形成する工程は、前記基板が配置される処理空間とは別個のプラズマ生成空間で前記プラズマを生成させるリモートプラズマにより行う、請求項１８から請求項２３のいずれか１項に記載のエッチング残渣の除去。
【請求項２５】
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスを含む処理ガスによる化学的処理により行う、請求項１８から請求項２４のいずれか１項に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２６】
前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を除去する工程は、ＮＦ３ガスとＮＨ３ガスとを含む処理ガスを活性化させて形成されたＦラジカル、Ｎラジカルを用いたラジカル処理により行う、請求項１８から請求項２５のいずれか１項に記載のエッチング残渣の除去方法。
【請求項２７】
コンピュータ上で動作し、処理システムを制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１７のいずれかのエッチング方法が行われるように、コンピュータに前記処理システムを制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エッチング方法、エッチング残渣の除去方法、および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造過程においては、酸化膜をエッチングする工程が存在し、酸化膜のエッチングには、ＣＦ系ガスを含む処理ガスによるプラズマエッチングが多用されている。【０００３】
このようなＣＦ系ガスを含むガスによるプラズマエッチングの後には、エッチング後のパターンにエッチング残渣としてＣＦ系のデポ物（ポリマー層）が残存する。【０００４】
このようなＣＦ系のデポ物を除去する手法としては、Ｏ２ガスを含むガスのプラズマを用いる方法（例えば特許文献１）や、フッ酸や硫酸等の薬液を用いる方法（例えば特許文献２）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２３６８６４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７６８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、エッチング後のパターンにエッチング残渣として残存するＣＦ系デポ物を、パターンへのダメージおよびパターン倒れを抑制しつつ除去することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係るエッチング方法は、エッチング対象部を有する基板を準備する工程と、前記基板の前記エッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする工程と、その後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去する工程と、を有し、前記ＣＦ系のデポ物を除去する工程は、酸素を含むラジカルによって前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成する工程と、前記ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を、ガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、エッチング後のパターンにエッチング残渣として残存するＣＦ系デポ物を、パターンへのダメージおよびパターン倒れを抑制しつつ除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【図２Ａ】第１の実施形態におけるプラズマエッチング後のウエハの状態を示す模式図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態における酸素を含むラジカルによる処理後のウエハの状態を示す模式図である。
【図２Ｃ】第１の実施形態における酸化物除去処理後のウエハの状態を示す模式図である。
【図３】第２の実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【図４Ａ】第２の実施形態におけるプラズマエッチング後のウエハの状態を示す模式図である。
【図４Ｂ】第２の実施形態における酸素を含むラジカルおよびフッ素を含むラジカルによる処理後のウエハの状態を示す模式図である。
【図４Ｃ】第２の実施形態における酸化物除去処理後のウエハの状態を示す模式図である。
【図５】一実施形態のエッチング方法に用いる処理システムの一例を概略的に示す水平断面図である。
【図６】図５の処理システムに搭載された、酸化処理装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図７】図５の処理システムに搭載された、酸化物除去装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図８Ａ】プラズマエッチング処理後のＸＰＳによる表面の元素分析の結果示す図である。
【図８Ｂ】酸化処理後のＸＰＳによる表面の元素分析の結果示す図である。
【図８Ｃ】酸化物除去処理後のＸＰＳによる表面の元素分析の結果示す図である。
【図９Ａ】プラズマエッチング処理後にＸＰＳによりＣ１ｓピーク付近をスキャンした結果を示す図である。
【図９Ｂ】酸化処理後にＸＰＳによりＣ１ｓピーク付近をスキャンした結果を示す図である。
【図９Ｃ】酸化物除去処理後にＸＰＳによりＣ１ｓピーク付近をスキャンした結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら、実施形態について説明する。
【００１１】
＜経緯および概要＞
最初に、本開示の実施形態に係るエッチング方法の経緯および概要について説明する。
半導体デバイスの製造過程において、酸化膜等の非エッチング膜を、ＣＦ系ガスを含むガスによりプラズマエッチングすると、エッチング後のパターンにエッチング残渣としてＣＦ系のデポ物（ポリマー層）が残存する。
【００１２】
これに対し、特許文献１では、Ｏ２ガスを含むガスのプラズマを用いてＣＦ系のデポ物を除去するが、被処理基板を収容しているチャンバー内でプラズマを生成するため、パターンにプラズマ中のイオンによるダメージが生じることがある。
【００１３】
また、特許文献２では、フッ酸や硫酸等の薬液を用いたウエット処理によりＣＦ系のデポ物を除去するが、パターンの微細化がさらに進むと、薬液によるパターン倒れの危険性が高まることが懸念される。
【００１４】
そこで、一態様では、エッチング対象部を有する基板を準備する工程と、基板のエッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする工程と、その後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去する工程とを行う。そして、このＣＦ系のデポ物を除去する処理として、酸素を含むラジカルによってＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成する工程と、ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を、ガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する工程とを行う。
【００１５】
このように、ＣＦ系ガスを含む処理ガスによるプラズマによってプラズマエッチングする工程後のＣＦ系のデポ物を除去する後処理工程がドライ処理であるため、パターン倒れが抑制される。また、この後処理工程が、ラジカル処理およびガスを用いた化学的処理、またはラジカル処理のみで行われるため、パターンに対するイオンダメージが抑制される。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
次に、具体的な第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【００１７】
最初に、エッチング対象部を有する基板を準備する（ステップ１）。基板は、特に限定されるものではないが、シリコンウエハに代表される半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）が例示される。また、エッチング対象部としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）が例示される。ＳｉＯ２膜としては、熱酸化膜や、ＴＥＯＳ膜のようなＣＶＤ膜を挙げることができる。なお、ＴＥＯＳ膜とは、Ｓｉプリカーサとして、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を用いたＣＶＤ膜である。
【００１８】
次に、基板のエッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする（ステップ２）。このエッチングにより微細パターンが形成される。ＣＦ系ガスとは、炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを含むガスであり、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８等のＣおよびＦのみからなるガスでも、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３等のＣ、ＦおよびＨからなるガスであってもよい。処理ガスには、ＣＦ系ガス以外に、Ａｒガス等の他のガスを含んでいてもよい。ステップ２のエッチング工程は、一般的なプラズマエッチングで行うことができ、平行平板型の容量結合型プラズマエッチング装置や、マイクロ波プラズマエッチング装置を用いることができる。
【００１９】
このプラズマエッチングによりエッチング対象部がエッチングされて得られた微細パターンは、例えばトレンチやホール等の凹部を有しており、エッチング後、この凹部の側面および底面にエッチング残渣としてＣＦ系のデポ物（ＣＦポリマー）が残存する。
【００２０】
そのため、エッチング後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物を除去する後処理を行う（ステップ３）。
【００２１】
このステップ３の後処理工程は、最初に酸素を含むラジカルによる酸化処理を行ってＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物を形成し（ステップ３−１）、次いで、ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物をガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する（ステップ３−２）。
【００２２】
被処理基板であるウエハＷにおいて、ＣＦ系ガスを含む処理ガスにより例えば酸化膜をプラズマエッチングした際には、図２Ａに示すように、エッチング後のパターン１の凹部２の内壁（側面、底面）にＣＦ系のデポ物３が形成されている。本実施形態では、ステップ３−１の酸化処理により、図２Ｂに示すように、ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物４を形成し、ステップ３−２の酸化物除去処理により、図２Ｃに示すように、酸化物４を除去する。
【００２３】
ステップ３−１のＣＦ系デポ物の酸化処理は、酸素含有プラズマを生成し、プラズマ中の主に酸素含有ラジカル、典型的にはＯ２ラジカルまたはＯラジカルを作用させることにより行うことができる。このような処理は、リモートプラズマを用いて行うことが好ましい。リモートプラズマは、基板が配置される処理空間とは別個のプラズマ生成空間で酸素含有プラズマを生成させ、プラズマを処理空間に搬送することにより行われる。このとき、酸素含有プラズマ中の酸素イオン（Ｏ２イオン）等のイオンは搬送中に失活しやすく、主に酸素含有ラジカルが処理空間に供給される。ラジカルを主体とする処理を行うことにより、パターンに対するダメージを低減することができる。このときのプラズマ源は特に限定されず、誘導結合プラズマやマイクロ波プラズマ等を用いることができる。
【００２４】
酸素含有プラズマの生成に用いるガスとしては、Ｏ２ガスが好適である。Ｏ２ガス単独でもよいが、Ｏ２ガスに、Ｈ２ガスおよび希ガスの少なくとも一方を加えてもよい。Ｈ２ガスを添加することにより、酸化能力を高めることができる。また、希ガスを加えることにより、プラズマを安定させることができる。希ガスは、特に限定されないが、Ａｒガスが好ましい。また、このときの圧力としては、１３．３〜２６６．６Ｐａ（１００〜２０００ｍＴｏｒｒ）の範囲が好ましく、２６．６〜１３３．３Ｐａ（２００〜１０００ｍＴｏｒｒ）の範囲がより好ましい。また、このときの基板温度としては、０．１〜１２０℃の範囲が好ましく、１５〜１００℃の範囲がより好ましい。
【００２５】
ステップ３−２のＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物の除去処理に用いられる、ガスを用いた化学的処理としては、フッ素含有ガスを含む処理ガスを用いた化学的処理を挙げることができる。この処理により、ＣＦ系デポ物を含む酸化物と処理ガスと反応させて、加熱等により除去可能な化合物を生成させる。
【００２６】
処理ガスに含まれるフッ素含有ガスとしては、フッ化水素（ＨＦ）ガス等を挙げることができ、フッ素含有ガス以外のガスとしては、Ｈ２Ｏガス、および還元性ガスを挙げることができる。還元性ガスとしては、アンモニア（ＮＨ３）ガス、アミン系ガスを挙げることができる。フッ素含有ガスと、Ｈ２Ｏガスまたは還元性ガスとをＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物と反応させることにより、比較的容易に除去可能な化合物を生成することができる。
【００２７】
これらの中では、フッ素含有ガスとしてＨＦガスを用い、還元性ガスとしてＮＨ３ガスを用いることが好ましい。ＨＦガスとＮＨ３ガスとにより、従来から酸化物除去処理として知られている化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）を行うことができる。ＣＯＲ処理では、酸化物の表面にＨＦガスとＮＨ３ガスとを吸着させ、これらを酸化物と反応させてフッ化アンモニウム系化合物を生成する反応処理を行った後、加熱によりフッ化アンモニウム系化合物を昇華させる加熱処理を行う。シリコンウエハの場合は、形成される酸化物は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）を主体とし、その中にＣＦ系デポ物の酸化物が存在したものである。この場合は、ＨＦおよびＮＨ３とＳｉＯ２によりケイフッ化アンモニウムを主体とする化合物が形成される。
【００２８】
加熱処理は、反応処理と別個の装置で行ってもよいし、反応処理を行うチャンバー内で反応処理と加熱処理を繰り返し行って、フッ化アンモニウム系化合物を昇華させてもよい。
【００２９】
このようなＣＯＲ処理では、圧力が６．６６〜４００Ｐａ（５０〜３０００ｍＴｏｒｒ）の範囲が好ましく、１３．３〜２６６．６Ｐａ（１００〜２０００ｍＴｏｒｒ）の範囲がより好ましい。また、この際の基板温度は、０．１〜１２０℃の範囲が好ましく、２０〜１００℃の範囲がより好ましい。
【００３０】
ステップ３−２のＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物の除去処理に用いられるラジカル処理としては、ＮＦ３ガスとＮＨ３ガスとを含む処理ガスを活性化させて形成されたＦラジカル、Ｎラジカルを用いて行うことができる。このような処理は、基板が配置される処理空間とは別個のプラズマ生成空間でＮＦ３ガスとＮＨ３ガスを含むガスのプラズマを生成させ、プラズマを処理空間に搬送するリモートプラズマを用いて行うことが好ましい。ＮＦ３ガス、ＮＨ３ガスの他に、Ｈ２ガスを添加してもよい。
【００３１】
このときの圧力としては、１３．３〜２００Ｐａ（１００〜１５００ｍＴｏｒｒ）の範囲が好ましく、６６．７〜１６０Ｐａ（５００〜１２００ｍＴｏｒｒ）の範囲がより好ましい。また、基板温度は、０．１〜１２０℃の範囲が好ましく、１５〜１００℃の範囲がより好ましい。ステップ３−２をこのようなラジカル処理で行う場合には、ステップ３−１の酸化処理と同一チャンバーで行うこともできる。
【００３２】
ステップ３−１およびステップ３−２によりＣＦ系デポ物を除去することができるが、ＣＦ系デポ物をより完全に除去するために、ステップ３−１とステップ３−２を繰り返し行ってもよい。
【００３３】
本実施形態によれば、ＣＦ系ガスを含む処理ガスによってプラズマエッチングする工程後のＣＦ系のデポ物を除去する後処理工程がドライ処理であるため、ウエット処理の場合に生じるパターン倒れを抑制することができる。また、この後処理工程が、ラジカル処理＋ガスを用いた化学的処理、またはラジカル処理のみで行われるため、プラズマ中のイオンによるパターンのダメージを抑制することができる。
【００３４】
＜第２の実施形態＞
次に、具体的な第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態に係るエッチング方法を示すフローチャートである。
【００３５】
最初に第１の実施形態のステップ１と同様、エッチング対象部を有する基板を準備する（ステップ１１）。基板としては第１の実施形態と同様、特に限定されるものではないが、シリコンウエハに代表される半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）が例示され、表面がＳｉ含有部分、例えばＳｉまたはＳｉＧｅとなっている。また、エッチング対象部としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）が例示される。
【００３６】
次に、第１の実施形態のステップ２と同様、基板のエッチング対象部を、ＣＦ系ガスを含む処理ガスのプラズマにより所定パターンにプラズマエッチングする（ステップ１２）。このエッチングにより微細パターンが形成される。
【００３７】
このプラズマエッチングによりエッチング対象部がエッチングされて得られた微細パターンは、例えばトレンチやホール等の凹部を有しており、エッチング後、この凹部の側面および底面にエッチング残渣としてＣＦ系のデポ物（ＣＦポリマー）が残存する。また、プラズマエッチングの際には、形成された凹部の底部に露出するＳｉ含有部分、例えばＳｉまたはＳｉＧｅ中にＣおよびＦが打ち込まれたダメージ層が形成されることがある。
【００３８】
本実施形態では、プラズマエッチング後、エッチング残渣として残存するＣＦ系のデポ物およびダメージ層を除去する後処理を行う（ステップ１３）。
【００３９】
ダメージ層は、条件によりその厚さが異なる。ダメージ層が存在しても厚さが薄い場合には、ダメージ層を考慮していない第１の実施形態でもステップ３により、ダメージ層をＣＦ系のデポ物とともに除去することができる。しかし、ダメージ層がある程度厚くなると、第１の実施形態のステップ３ではダメージ層が除去できなくなる。より詳しくは、ダメージ層が厚くなると、最初の段階であるステップ３−１の酸素を含むラジカルによる酸化処理を行っても、ダメージ層内に十分酸素を含むラジカルが到達することができず、ダメージ層内のＣやＦの酸化が不十分となる。その結果、ステップ３−２の酸化物を除去する工程を行っても、ダメージ層を十分に除去することが困難となる。
【００４０】
そこで、本実施形態のステップ１３では、最初に、酸素を含むラジカルの他にフッ素を含むラジカルを添加して酸化処理を行う（ステップ１３−１）。これにより、フッ素を含むラジカルによりダメージ層の表面がエッチングされるので、酸素を含むラジカルがダメージ層に侵入して、ダメージ層を酸化改質することができる。そして、その後、ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物およびダメージ層の酸化物をガスによる化学的処理またはラジカル処理により除去する（ステップ１３−２）。
【００４１】
具体的に説明すると、本実施形態では、被処理基板であるウエハＷは、図４Ａに示すように、基体１１上に例えば酸化膜１２が形成された構造を有する。そして、ＣＦ系ガスを含む処理ガスにより酸化膜１２をプラズマエッチングして凹部２を形成した場合には、凹部２の内壁（側面、底面）にＣＦ系のデポ物３が形成されるとともに、凹部２の底部に露出する基体１１表面のＳｉ含有部分、例えばＳｉまたはＳｉＧｅ中にＣおよびＦが打ち込まれたダメージ層５が形成される。
【００４２】
次に、ステップ１３−１の酸素を含むラジカルおよびフッ素を含むラジカルによる処理により、図４Ｂに示すように、ＣＦ系のデポ物の酸化物を含む酸化物４が形成されるとともに、ダメージ層の酸化物６が形成される。すなわち、ダメージ層５はエッチングされやすく、フッ素を含むラジカルによりその表面が薄くエッチングされ、酸素を含むラジカルがダメージ層５の内部に十分到達し、ダメージ層５が酸化物６に改質される。
【００４３】
次に、ステップ１３−２の酸化物除去処理により、図４Ｃに示すように、酸化物４および酸化物６を除去する。
【００４４】
ステップ１３−１の処理は、酸素およびフッ素を含有するプラズマを生成し、プラズマ中の酸素含有ラジカルおよびフッ素含有ラジカルを作用させることにより行うことができる。プラズマ中の酸素含有ラジカルは、典型的にはＯ２ラジカルまたはＯラジカルであり、フッ素含有ラジカルは、典型的にはＦラジカルである。このような処理は、第１の実施形態のステップ３−１と同様、リモートプラズマを用いて行うことが好ましい。リモートプラズマを用いることにより、ラジカルを主体とする処理を行うことができ、パターンに対するダメージを低減することができる。プラズマ源は特に限定されず、ステップ３−１と同様、誘導結合プラズマやマイクロ波プラズマ等を用いることができる。
【００４５】
プラズマの生成に用いるガスとしては、酸素含有ガスおよびフッ素含有ガスを用いることができる。酸素含有ガスとしてはＯ２ガスが好適である。第１の実施形態と同様、酸化能力を高めるために、Ｈ２ガスを添加してもよい。フッ素含有ガスとしては、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、Ｆ２ガス等を用いることができる。また、第１の実施形態と同様、プラズマを安定させるために、希ガス（例えばＡｒガス）を添加してもよい。この処理の際の酸素含有ガスに対するフッ素含有ガスの体積比率（フッ素含有ガス／酸素含有ガス）は、１％（１体積％）以下であることが好ましい。このような範囲でダメージ層を薄くエッチングしつつ、ダメージ層等の酸化を進行させることができる。
【００４６】
また、ステップ１３−１の圧力としては、１３．３〜２６６．６Ｐａ（１００〜２０００ｍＴｏｒｒ）の範囲が好ましく、２６．６〜１３３．３Ｐａ（２００〜１０００ｍＴｏｒｒ）の範囲がより好ましい。また、このときの基板温度としては、０．１〜１２０℃の範囲が好ましく、１５〜１００℃の範囲がより好ましい。
【００４７】
ステップ１３−２のＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物とダメージ層の酸化物を除去する処理は、ガスを用いた化学的処理またはラジカル処理により行うことができ、第１の実施形態のステップ３−２と同様に行うことができる。
【００４８】
ステップ１３−１およびステップ１３−２によりＣＦ系デポ物およびダメージ層を除去することができるが、これらをより完全に除去するために、ステップ１３−１とステップ１３−２を繰り返し行ってもよい。
【００４９】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様、ＣＦ系のデポ物を、パターン倒れ、および、プラズマ中のイオンによるパターンのダメージを抑制しつつ除去できる効果を奏する他、ＣＦ系のデポ物とともにダメージ層も除去することができる。
【００５０】
＜処理システムの一例＞
次に、上記第１および第２の実施形態のエッチング方法に用いる処理システムの一例について説明する。図５は処理システムの一例を概略的に示す水平断面図である。
【００５１】
図５に示すように、本例の処理システム１００は、平面形状が七角形をなす真空搬送室１０１を有している。真空搬送室１０１の４つの壁部には、それぞれゲートバルブＧを介して、処理装置として、プラズマエッチング装置１０２、酸化処理装置１０３、酸化物除去装置１０４および加熱装置１０５が接続されている。真空搬送室１０１内は、真空ポンプにより排気されて所定の真空度に保持される。
【００５２】
また、真空搬送室１０１の他の３つの壁部には３つのロードロック室１０６がゲートバルブＧ１を介して接続されている。ロードロック室１０６は、大気搬送室１０７と真空搬送室１０１との間で被処理基板であるウエハＷを搬送する際に、大気圧と真空との間で圧力制御するものである。ロードロック室１０６を挟んで真空搬送室１０１の反対側には大気搬送室１０７が設けられている。３つのロードロック室１０６は、ゲートバルブＧ２を介して大気搬送室１０７に接続されている。
【００５３】
大気搬送室１０７のロードロック室１０６取り付け壁部とは反対側の壁部にはエッチング対象部を有するウエハＷを収容するキャリア（ＦＯＵＰ等）Ｃを取り付ける３つのキャリア取り付けポート１０８を有している。また、大気搬送室１０７の側壁には、シリコンウエハＷのアライメントを行うアライメントチャンバー１０９が設けられている。大気搬送室１０７内には清浄空気のダウンフローが形成されるようになっている。
【００５４】
真空搬送室１０１内には、ウエハ搬送機構１１０が設けられている。ウエハ搬送機構１１０は、プラズマエッチング装置１０２、酸化処理装置１０３、酸化物除去装置１０４、加熱装置１０５、およびロードロック室１０６に対してウエハＷを搬送する。ウエハ搬送機構１１０は、独立に移動可能な２つの搬送アーム１１０ａ，１１０ｂを有している。
【００５５】
大気搬送室１０７内には、ウエハ搬送機構１１１が設けられている。ウエハ搬送機構１１１は、キャリアＣ、ロードロック室１０６、アライメントチャンバー１０９に対してシリコンウエハＷを搬送するようになっている。
【００５６】
処理システム１００は、全体制御部１１２を有している。全体制御部１１２は、処理システム１００の各処理装置、真空搬送室、ロードロック室等の各構成部の動作を制御するＣＰＵを有する主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置（記憶媒体）を有している。主制御部は、例えば、記憶装置に内蔵された記憶媒体、または記憶装置にセットされた記憶媒体に記憶された処理レシピに基づいて、処理システム１００の各構成部が上述したエッチング方法が行われるように所定の動作を実行させる。
【００５７】
このように構成される処理システム１００においては、まず、搬送機構１１１により大気搬送室１０７に接続されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、アライメントチャンバー１０９を経由した後に、いずれかのロードロック室１０６のゲートバルブＧ２を開けてそのウエハＷをそのロードロック室１０６内に搬入する。ゲートバルブＧ２を閉じた後、ロードロック室１０６内を真空排気し、そのロードロック室１０６が、所定の真空度になった時点でゲートバルブＧ１を開けて、搬送機構１１０の搬送アーム１１０ａ，１１０ｂのいずれかによりロードロック室１０６からウエハＷを取り出す。
【００５８】
そして、搬送アームが保持するウエハＷをプラズマエッチング装置１０２に搬入し、プラズマエッチング装置１０２により、ウエハＷのエッチング対象部をＣＦ系ガスを含む処理ガスでプラズマエッチングする。
【００５９】
次に、プラズマエッチング終了後のウエハＷを搬送アームによりプラズマエッチング装置１０２から搬出し、酸化処理装置１０３へ搬入する。そして酸化処理装置１０３により酸化処理を行い、ＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物を形成する。
【００６０】
次に、酸化処理後のウエハＷを搬送アームにより酸化処理装置１０３から搬出し、酸化物除去装置１０４へ搬入する。そして酸化物除去装置１０４によりＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物を除去する。
【００６１】
酸化物除去処理がＨＦガスとＮＨ３ガスを用いたＣＯＲ処理の場合は、処理後にフッ化アンモニウム系化合物が生成されるので、酸化物除去装置１０４で処理後のウエハＷを加熱装置１０５へ搬入し、加熱により反応生成物を除去する。
【００６２】
このようにプラズマエッチング処理、および酸化処理および酸化物除去処理がなされた後、搬送アームにより処理後のウエハＷをいずれかのロードロック室１０６へ搬送する。そして、そのロードロック室１０６内を大気に戻し、搬送機構１１１によりロードロック室１０６内のウエハＷをキャリアＣに戻す。
【００６３】
以上のような処理を、複数のウエハＷについて同時並行的に行って、所定枚数のウエハＷのエッチング処理が完了する。
【００６４】
＜プラズマエッチング装置＞
上記処理システム１００に搭載されたプラズマエッチング装置１０２は、一般的なプラズマエッチングを行えるものであればよく、平行平板型の容量結合型プラズマエッチング装置や、マイクロ波プラズマエッチング装置が例示される。プラズマエッチングの際には、ＣＦ系ガスを含む処理ガスをイオン化し、そのイオンにより酸化膜等のエッチング対象部を異方性エッチングする。
【００６５】
＜酸化処理装置＞
次に、上記処理システム１００に搭載された酸化処理装置１０３の一例について説明する。
【００６６】
図６は、酸化処理装置の一例を示す断面図である。酸化処理装置１０３は、第１の実施形態のステップ３−１、第２の実施形態のステップ１３−１を行う。図６に示すように、酸化処理装置１０３は、ウエハＷを収容する密閉構造の処理容器１２８を備える。処理容器１２８は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、上端が開放され、処理容器１２８の上端は天井部となる蓋体１２９で閉塞されている。処理容器１２８の側壁部１２８ａには、真空搬送室１０１との間でウエハＷを搬出入する搬出入口１３０が設けられ、当該搬出入口１３０は上述したゲートバルブＧによって開閉可能となっている。
【００６７】
また、処理容器１２８の内部の底部には、ウエハＷを水平状態で載置するステージ１２０が配置されている。ステージ１２０は略円柱状を呈し、ウエハＷを直接載置する載置プレート１３４と、載置プレート１３４を支持するベースブロック１３５とを有する。載置プレート１３４の内部にはウエハＷを温調する温度調節機構１３６が設けられている。温度調節機構１３６は、例えば、温度調節用媒体（例えば、水またはガルデン）が循環する管路（図示せず）を有し、当該管路内を流れる温度調節用媒体とウエハＷの熱交換を行うことによってウエハＷの温度調整を行う。また、ステージ１２０にはウエハＷを処理容器１２８の内部へ搬出入する際に用いる複数の昇降ピン（図示せず）が載置プレート１３４の上面に対して突没可能に設けられている。
【００６８】
処理容器１２８の内部は仕切板１３７によって上方のプラズマ生成空間Ｐと、下方の処理空間Ｓに仕切られる。仕切板１３７は、処理空間Ｓから仕切板３７を見たときに互いに重ならないスリットが設けられた板状部材４３および板状部材４４を有する。したがって、仕切板１３７は、プラズマ生成空間Ｐにおいて誘導結合プラズマが生成される際にプラズマ中のイオンのプラズマ生成空間Ｐから処理空間Ｓへの透過を抑制する、いわゆるイオントラップとして機能する。プラズマ生成空間Ｐはプラズマが生成される空間であり、処理空間ＳはウエハＷにラジカル処理によるエッチングが施される空間である。処理容器１２８の外部には、酸化処理に用いる処理ガスをプラズマ生成空間Ｐに供給する第１のガス供給部１６１と、調圧ガス、パージガスまたは希釈ガス等のプラズマ化しないガス、例えばＮ２ガスまたはＡｒガス等の不活性ガスを処理空間Ｓに供給する第２のガス供給部１６２が設けられている。また、処理容器１２８の底部には排気機構１３９が接続されている。排気機構１３９は真空ポンプを有し、処理空間Ｓの内部の排気を行う。
【００６９】
仕切板１３７の下には、ウエハＷに対向するように遮熱板１４８が設けられている。遮熱板１４８は、プラズマ生成空間Ｐでのプラズマ生成を繰り返すことにより仕切板１３７に蓄積された熱が処理空間Ｓにおけるラジカル分布に影響を与えることを抑制するためのものである。遮熱板１４８は、仕切板１３７の板状部材１４４よりも大きく形成され、周縁部を構成するフランジ部１４８ａは処理容器１２８の側壁部１２８ａに埋設されている。なお、フランジ部１４８ａには冷却機構１５０、例えば、冷媒流路、チラーやペルチェ素子が埋設されている。
【００７０】
第１のガス供給部１６１は、第１の実施形態のステップ３−１を行う場合は、酸素含有ガスとしてのＯ２ガス、または、それに加えてＨ２ガス、希ガス、例えばＡｒガスをプラズマ生成空間Ｐに供給する。これらのガスは、プラズマ生成空間Ｐでプラズマ化され、酸素を含有するプラズマが生成される。なお、希ガスはプラズマ生成ガスとして機能するが、圧力調整ガスやパージガス等としても機能する。
【００７１】
また、第１のガス供給部１６１は、第２の実施形態のステップ１３−１を行う場合は、Ｏ２ガス等に加えてさらにフッ素含有ガスとして、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、またはＦ２ガスをプラズマ生成空間Ｐに供給する。これにより、酸素とフッ素を含有するプラズマが生成される。
【００７２】
また、酸化処理装置１０３はＲＦアンテナを用いる誘導結合型のプラズマエッチング装置として構成されている。処理容器１２８の天井部となる蓋体１２９は、例えば、円形の石英板から形成され、誘電体窓として構成される。蓋体１２９の上には、処理容器１２８のプラズマ生成空間Ｐに誘導結合プラズマを生成するための環状のＲＦアンテナ１４０が形成され、ＲＦアンテナ１４０は整合器１４１を介して高周波電源１４２に接続されている。高周波電源１４２は、誘導結合の高周波放電によるプラズマの生成に適した所定の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ以上）の高周波電力を所定の出力値で出力する。整合器１４１は、高周波電源１４２側のインピーダンスと負荷（ＲＦアンテナ１４０やプラズマ）側のインピーダンスの整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路（図示せず）を有する。
【００７３】
このように構成された酸化処理装置１０３においては、ウエハＷを処理容器１２８内に搬入し、ステージ１２０に載置する。
【００７４】
次に、第２のガス供給部１６２から、調圧ガスとして例えばＮ２ガスを処理容器１２８内に導入し、圧力を調整しつつ、温度調節機構１３６により０．１〜１２０℃に温調されたステージ１２０上で、ウエハＷを所定時間保持し、ウエハ温度を所定温度に安定化させる。
【００７５】
次に、処理容器１２８内をパージした後、処理容器１２８内の圧力を、好ましくは１３．３〜２６６．６Ｐａ（１００〜２０００ｍＴｏｒｒ）、より好ましくは２６．６〜１３３．３Ｐａ（２００〜１０００ｍＴｏｒｒ）とする。また、ステージ１２０の温度を、好ましくは１５〜１００℃とする。
【００７６】
第１の実施形態のステップ３−１の酸化処理を行う場合は、第１のガス供給部１６１からプラズマ生成空間ＰへＯ２ガスを供給するとともに、ＲＦアンテナ１４０に高周波電力を供給して誘導結合プラズマである酸素含有プラズマ（Ｏ２プラズマ）を生成する。このとき、Ｏ２ガスに加えて、Ｈ２ガスおよびＡｒガス等の希ガスの少なくとも１種を供給してもよい。このときのガス流量は、Ｏ２ガス流量：５０〜５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量：５０〜５００ｓｃｃｍ、希ガス（Ａｒガス）流量：５０〜５００ｓｃｃｍが好ましく、プラズマ生成パワーは、１００〜１０００Ｗが好ましい。また、処理時間は、例えば、３０〜１８０ｓｅｃである。
【００７７】
プラズマ生成空間Ｐで生成された酸素含有プラズマ（Ｏ２プラズマ）処理空間Ｓに搬送される。この際に、仕切板１３７でＯ２イオン等のイオンが失活し、プラズマの中の主にＯラジカル、Ｏ２ラジカルが選択的に処理空間Ｓに導入される。このラジカルにより、ウエハＷに酸化処理が施され、パターン凹部の内壁に、ＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物が形成される。
【００７８】
第２の実施形態のステップ１３−１の酸化処理を行う場合は、第１のガス供給部１６１からプラズマ生成空間Ｐへ酸素含有ガスとしてのＯ２ガス、およびフッ素含有ガスとしてのＮＦ３ガスを供給するとともに、ＲＦアンテナ１４０に高周波電力を供給して誘導結合プラズマである酸素とフッ素を含有するプラズマを生成する。このとき、フッ素含有ガスとしては、ＳＦ６ガスやＦ２ガス等であってもよい。また、Ｏ２ガスやＮＦ３ガスに加えて、Ｈ２ガスおよびＡｒガス等の希ガスの少なくとも１種を供給してもよい。このときのガス流量は、例えば、Ｏ２ガス流量：１００〜２５００ｓｃｃｍ、ＮＦ３ガス流量：１〜２０ｓｃｃｍが好ましく、Ｏ２ガスの対するＮＦ３ガスの体積比率（流量比）（ＮＦ３／Ｏ２）は１％（１体積％）以下であることが好ましい。また、プラズマ生成パワーは、１００〜１０００Ｗが好ましい。処理時間は、例えば、３０〜１８０ｓｅｃである。
【００７９】
プラズマ生成空間Ｐで生成された酸素とフッ素を含有するプラズマは、処理空間Ｓに搬送される。この際に、仕切板１３７でイオンが失活し、プラズマの中の主にＯラジカル、Ｏ２ラジカル、Ｆラジカルが選択的に処理空間Ｓに導入される。このとき、Ｆラジカルにより凹部の底部に存在するダメージ層の表面がエッチングされるとともに、Ｏラジカル、Ｏ２ラジカルにより、パターン凹部の内壁のＣＦ系デポ物および凹部底部のダメージ層が酸化され、これらの酸化物が形成される。
【００８０】
＜酸化物除去装置＞
次に、上記処理システム１００に搭載された酸化物除去装置１０４の一例について説明する。本例では、酸化物除去処理としてＣＯＲ処理を行う装置について説明する。
【００８１】
図７は、酸化物除去装置の一例としてのＣＯＲ装置を示す断面図である。図７に示すように、酸化物除去装置１０４は、処理空間を規定する処理容器としての密閉構造のチャンバー１７０を備えており、チャンバー１７０の内部には、ウエハＷを略水平にした状態で載置させる載置台１７２が設けられている。また、酸化物除去装置１０４は、チャンバー１７０内にエッチングガスを供給するガス供給部１７３、チャンバー１７０内を排気する排気部１７４を備えている。
【００８２】
チャンバー１７０は、チャンバー本体１８１と蓋部１８２とによって構成されている。チャンバー本体１８１は、略円筒形状の側壁部１８１ａと底部１８１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部１８２で閉止される。側壁部１８１ａと蓋部１８２とは、シール部材（図示せず）により密閉されて、チャンバー１７０内の気密性が確保される。蓋部１８２の天壁には上方からチャンバー１７０内に向けて第１のガス導入ノズル１９１および第２のガス導入ノズル１９２が挿入されている。
【００８３】
側壁部１８１ａには、真空搬送室１０１との間でウエハＷを搬出入する搬出入口１８３が設けられており、この搬出入口１８３はゲートバルブＧにより開閉可能となっている。
【００８４】
載置台１７２は、平面視略円形をなしており、チャンバー１７０の底部１８１ｂに固定されている。載置台１７２の内部には、載置台１７２の温度を調節する温度調節器１９５が設けられている。温度調節器１９５は、例えば温度調節用媒体（例えば水など）が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台１７２の温度が調節され、載置台１７２上のウエハＷの温度制御がなされる。
【００８５】
ガス供給部１７３は、上述した第１のガス導入ノズル１９１および第２のガス導入ノズル１９２に接続された、第１のガス供給配管２０１および第２のガス供給配管２０２を有しており、さらにこれら第１のガス供給配管２０１および第２のガス供給配管２０２にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源２０３およびＮＨ３ガス供給源２０４を有している。また、第１のガス供給配管２０１には第３のガス供給配管２０５が接続され、第２のガス供給配管２０２には第４のガス供給配管２０６が接続されている。これら第３のガス供給配管２０５および第４のガス供給配管２０６には、それぞれＡｒガス供給源２０７およびＮ２ガス供給源２０８が接続されている。第１〜第４のガス供給配管２０１、２０２、２０５、２０６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器部２０９が設けられている。流量制御部２０９は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
【００８６】
そして、ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管２０１、第１のガス導入ノズル１９１を経てチャンバー１７０内へ供給され、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、第２のガス供給配管２０２および第２のガス導入ノズル１９２を経てチャンバー１７０内へ吐出される。
【００８７】
上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ３ガスは反応ガスであり、これらはそれぞれ第１のガス導入ノズル１９１および第２のガス導入ノズル１９２から別個にチャンバー１７０内に吐出され、チャンバー１７０内で初めて混合されるようになっている。ＡｒガスおよびＮ２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー１７０内に、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ３ガスと、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスとを導入して、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスと酸化物とを反応させ、反応生成物としてフッ化アンモニウム系化合物を生成させる。希釈ガスとしては、Ａｒガスのみ、またはＮ２ガスのみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いても、Ａｒガス、Ｎ２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。
【００８８】
なお、チャンバー１７０の上部にシャワープレートを設け、シャワープレートを介して励起されたガスをシャワー状に供給してもよい。
【００８９】
排気部１７４は、チャンバー１７０の底部１８１ｂに形成された排気口２１１に繋がる排気配管２１２を有している。排気部１７４は、さらに、排気配管２１２に設けられた、チャンバー１７０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）２１３およびチャンバー１７０内を排気するための真空ポンプ２１４を有している。
【００９０】
チャンバー１７０の側壁には、チャンバー１７０内の圧力を計測するための圧力計として、それぞれ高圧用および低圧用の２つのキャパシタンスマノメータ２１６ａ，２１６ｂが、チャンバー１７０内に挿入されるように設けられている。載置台１７２に載置されたウエハＷの近傍には、ウエハＷの温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。
【００９１】
このように構成された酸化物除去装置１０４においては、ウエハＷをチャンバー１７０内に搬入し、載置台１７２に載置する。そして、チャンバー１７０内の圧力を、好ましくは、６．６６〜４００Ｐａ（５０〜３０００ｍＴｏｒｒ）の範囲、より好ましくは、１３．３〜２６６．６Ｐａ（１００〜２０００ｍＴｏｒｒ）の範囲とする。また、載置台１７２の温度調節器１９５によりウエハＷを好ましくは０．１〜１２０℃、より好ましくは、２０〜１００℃とする。
【００９２】
次いで、ガス供給機構１７３によりＨＦガスおよびＮＨ３ガスを、それぞれＡｒガスおよびＮ２ガスで希釈された状態でチャンバー１７０内へ供給する。希釈ガスであるＡｒガス、Ｎ２ガスはいずれか一方でもよい。このときのガス流量は、ＨＦガス流量：５０〜５００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量：５０〜５００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１００〜６００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：１００〜６００ｓｃｃｍ、が好ましい。
【００９３】
これにより、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスがウエハＷに吸着し、これらがパターンの凹部に存在するＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物、またはＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物およびダメージ層の酸化物と反応し、フッ化アンモニウム系化合物が生成される。
【００９４】
反応生成物であるフッ化アンモニウム系化合物は、熱により昇華除去することができ、加熱装置１０５により除去することができる。ただし、本例の酸化物除去装置１０４のチャンバー１７０内で反応処理と加熱処理を繰り返し行って、フッ化アンモニウム系化合物を昇華させてもよい。
【００９５】
酸化物除去装置１０４の他の例としては、ＮＦ３ガスとＮＨ３ガスを含む処理ガスを活性化させて形成されたＦラジカル、Ｎラジカルを用いて酸化物除去処理を行うラジカル処理装置を挙げることができる。このような装置としては、図６に示した酸化処理装置１０３と同様の構成で、第１のガス供給部１６１から供給されるガスを、ＮＦ３ガスとＮＨ３ガスを含む処理ガスに代えたものを用いることができる。また、酸化処理装置１０３の構成の装置の第１のガス供給部１６１から酸化処理のためのガスおよび酸化物除去処理のためのガスを供給できるようにすれば、一つの処理容器内で酸化処理および酸化物除去処理の両方を行える装置を実現することができる。
【００９６】
＜加熱装置＞
上記処理システム１００に搭載された加熱装置１０５は、一般的な構成のものを用いることができる。例えば、図４に示すＣＯＲ装置として構成された酸化物除去装置１０４と同様、チャンバーと、チャンバー内でウエハを載置する載置台と、載置台の温度を所定の温度に加熱する温度調節機構と、熱処理のための処理ガスを供給するガス供給機構を有するものを用いることができる。処理ガスとしては、Ｎ２ガス等の不活性ガスを用いることができる。
【００９７】
なお、上記例では、処理システム１００により、プラズマエッチング処理、酸化処理、酸化物除去処理等をｉｎ−ｓｉｔｕで行う例について示したが、プラズマエッチングエッチング装置、酸化処理装置、酸化物除去装置等をそれぞれ単独で用いてもよい。また、処理システムとして、酸化処理装置、酸化物除去装置、加熱装置を有するものを用い、プラズマエッチング後のウエハに対し、酸化処理および酸化物除去処理を行ってもよい。
【００９８】
＜実験例＞
以下、実験例について説明する。
【００９９】
［実験例１］
ここでは、パターンが形成されていないベアシリコンウエハ上に厚さ１００ｎｍ熱酸化膜を形成したサンプルに対し、プラズマエッチング処理、ラジカル酸化処理、酸化物除去処理を行い、各処理後の表面についてＸＰＳ分析を行った。各処理の条件は以下の通りとした。
【０１００】
（プラズマエッチング処理）
・装置：平行平板型
・圧力：１．３３〜１３．３Ｐａ（１０〜１００ｍＴｏｒｒ）
・ガス：Ｃ４Ｆ６  １０〜５０ｓｃｃｍ
ＣＦ４  ５０〜２００ｓｃｃｍ
Ａｒ  ３００〜６００ｓｃｃｍ
・高周波電力：上部  ２００〜７００Ｗ
下部  ２０００〜３０００Ｗ
・エッチング：フルエッチ
【０１０１】
（酸化処理）
・装置：図４に示す酸化処理装置
・圧力：４０〜９３．３Ｐａ（３００〜７００ｍＴｏｒｒ）
・温度：６０〜１００℃
・ガス：Ｏ２  ２００〜５００ｓｃｃｍ
Ａｒ  ５０〜２００ｓｃｃｍ
・高周波電力：３００〜８００Ｗ
・時間：１００〜１５０ｓｅｃ
【０１０２】
（酸化物除去処理）
・装置：図５に示すＣＯＲ装置
・圧力：４０〜９３．３Ｐａ（３００〜７００ｍＴｏｒｒ）
・温度：６０〜１００℃
・ガス：ＨＦ  １００〜２００ｓｃｃｍ
ＮＨ３  １００〜２００ｓｃｃｍ
Ａｒ  １００〜３００ｓｃｃｍ
・時間：１２０〜５００ｓｅｃ
【０１０３】
図８Ａ〜８Ｃは、各処理終了後のＸＰＳによる表面の元素分析の結果示す図である。図８Ｂに示すように、ラジカル酸化処理によってＯが増加し、その後の酸化物除去処理（ＣＯＲ処理）によって、ＯおよびＦが減少していることがわかる。
【０１０４】
図９Ａ〜９Ｃは、各処理終了後にＸＰＳによりＣ１ｓピーク付近をスキャンした結果を示す図である。図９Ａに示すように、プラズマエッチング後にＣＦ２ピークが検出されており、プラズマエッチングによりＣＦ系デポ物（ＣＦポリマー）が生成されていることが確認された。また、図９Ｂに示すように、酸化処理後にＣ＝Ｏ結合のピークが見られ、ＣＦ系デポ物が酸化されていることがわかる。さらに、図９Ｃに示すように、酸化物除去処理後には、ＣＦ２のピークが低下しており、ＣＦ系デポ物が除去されていることがわかる。ＣＦ２のピークが残っていることから、ＣＦ系デポ物の完全除去には至っていないが、条件のチューニングや、酸化処理と酸化物除去処理とを繰り返すことにより完全除去が可能である。
【０１０５】
［実験例２］
ここでは、シリコン上に形成された酸化膜に、実験例１と同様の条件でプラズマエッチング処理を行って、アスペクト比４０〜７０の凹部パターンを形成した。このとき凹部の壁部にＣＦ系ポリマーが残存し、凹部の底部にはダメージ層が形成されていることが確認された。
【０１０６】
次に、以下の条件で酸化処理を行った。
・装置：図４に示す酸化処理装置
・圧力：６．７〜９３．３Ｐａ（５０〜７００ｍＴｏｒｒ）
・温度：１５〜１００℃
・ガス：Ｏ２  １００〜２５００ｓｃｃｍ
：ＮＦ３  １〜２０ｓｃｃｍ
Ａｒ  ５０〜２００ｓｃｃｍ
ＮＦ３／Ｏ２  ０．２〜１．０体積％
・高周波電力：１００〜１０００Ｗ
・時間：１００〜１５０ｓｅｃ
【０１０７】
その後、実験例１と同じ条件で酸化物除去処理を行った。
その結果、凹部の壁部のＣＦ系ポリマー残渣および凹部の底部のダメージ層がほぼ完全に除去されていることが確認された。
【０１０８】
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【０１０９】
例えば、上記実施形態の装置は例示に過ぎず、種々の構成の装置を用いることができる。また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１；パターン、２；凹部、３；ＣＦ系デポ物、４；ＣＦ系デポ物の酸化物を含む酸化物、５；ダメージ層、６；ダメージ層の酸化物、１００；処理システム、１０２；プラズマエッチング装置、１０３；酸化処理装置、１０４；酸化物除去装置、１０５；加熱装置、Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【図１】
2020066172.tif 000003
【図２Ａ】
2020066172.tif 000004
【図２Ｂ】
2020066172.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【国際調査報告】
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