CN115483097A - 基板处理方法和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置，抑制蚀刻后的硅膜的表面粗糙度。实施以下工序：第一工序，向在表面形成有硅膜且被设为第一温度的基板供给包含含卤素气体和碱性气体的处理气体，使所述硅膜的表面改性而生成反应产物；以及第二工序，在所述第一工序之后，将所述基板设为第二温度来去除所述反应产物。

Description

基板处理方法和基板处理装置
技术领域
本公开涉及一种基板处理方法和基板处理装置。
背景技术
在制造半导体装置时，有时选择性地蚀刻形成于作为基板的半导体晶圆(以下记载为晶圆)的表面的Si膜和SiGe膜中的Si膜。例如在专利文献1中记载有如下内容：使用F2气体和NH3气体作为蚀刻气体，并将NH3气体相对于蚀刻气体的比率设定为规定的值，由此进行上述的选择性的蚀刻。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6426489号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够抑制蚀刻后的硅膜的表面粗糙度的技术。
用于解决问题的方案
本公开的基板处理方法包括：第一工序，向在表面形成有硅膜且被设为第一温度的基板供给包含含卤素气体和碱性气体的处理气体，使所述硅膜的表面改性而生成反应产物；以及第二工序，在所述第一工序之后，将所述基板设为第二温度来去除所述反应产物。
发明的效果
根据本公开，能够抑制蚀刻后的硅膜的表面粗糙度。
附图说明
图1A是本公开的第一实施方式所涉及的要被进行处理的晶圆的纵剖侧视图。
图1B是所述晶圆的纵剖侧视图。
图1C是所述晶圆的纵剖侧视图。
图2A是所述晶圆的纵剖侧视图。
图2B是所述晶圆的纵剖侧视图。
图2C是所述晶圆的纵剖侧视图。
图3A是表示晶圆的表面的纵剖侧视图。
图3B是表示晶圆的表面的纵剖侧视图。
图4是表示用于进行所述处理的基板处理装置的一个实施方式的俯视图。
图5是表示设置于所述基板处理装置的处理模块的一例的纵剖侧视图。
图6是本发明的第二实施方式所涉及的要被进行处理的晶圆的纵剖侧视图。
图7是形成于所述晶圆的凹部的纵剖侧视图。
图8是表示所述凹部的变化的说明图。
图9是表示所述凹部的变化的说明图。
图10是表示所述凹部的变化的说明图。
图11是表示所述凹部的变化的说明图。
图12是表示评价试验的结果的俯视图。
图13是表示评价试验的结果的俯视图。
图14是表示评价试验的结果的晶圆的凹部的示意图。
图15是表示评价试验的结果的曲线图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
对作为本公开的基板处理方法的第一实施方式的处理的概要进行说明。图1A是作为处理前的基板的晶圆W的表面的纵剖侧视图，Si(硅)膜11和作为含硅膜的SiGe(硅锗)膜12在该晶圆W的表面露出。仅对该Si膜11和SiGe膜12中的Si膜11选择性地蚀刻其一部分。即，以在处理后晶圆W残留有Si膜11的方式进行蚀刻。
为了进行上述的选择性的蚀刻，作为该蚀刻，进行步骤S1，在该步骤S1中，向晶圆W供给含卤素气体和碱性气体作为处理气体，来使Si膜11的表面和SiGe膜12的表面中的Si膜11的表面选择性地改性而生成反应产物。在本实施方式中，作为含卤素气体是F2(氟)气体，作为碱性气体是NH3(氨)气体。在实施该步骤S1(第一工序)之后，进行通过加热处理使该反应产物升华的步骤S2(第二工序)，由此选择性地蚀刻Si膜11的表面。上述反应产物是氟硅酸铵(AFS)。
重复上述的反应产物的形成和升华。即，进行依次重复第一工序和第二工序的重复工序，来控制Si膜11的蚀刻量。使得在该重复工序结束时(即蚀刻结束时)晶圆W的表面残留有Si膜11，但如后文在评价试验中所示那样，根据供给处理气体时的处理条件，在处理后残留的Si膜11的表面形成凹凸，该表面的粗糙度(表面粗糙度)比较大。进行本实施方式的处理以抑制该表面的粗糙度。
接着，参照图1～图3来依次说明对晶圆W进行的处理。各图中的箭头表示处理气体，各图中所示的处理是在将晶圆W搬入到处理容器并对该处理容器内进行排气来设为规定压力的真空气氛的状态下进行的。将处理中的晶圆W调整为期望的温度。此外，在本实施方式中，步骤S1和步骤S2在不同的处理容器内进行。
首先，例如对处理容器内进行排气来设为例如100mTorr(13.3Pa)～10Torr(1333Pa)，并将晶圆W的温度调整为作为第一温度的例如-20℃～60℃。设为这样的温度范围是为了使得发生通过上述的处理气体生成AFS的反应，但不使该AFS升华。作为不使该AFS升华的理由将在后文叙述。通过在室温或接近室温的温度下进行处理，在抑制在处理中使用的能量的量的方面是有利的，因此该晶圆W的温度更优选设为例如20℃～30℃。
在像这样对晶圆W进行了温度调整的状态下，向处理容器内供给作为处理气体的F2气体和NH3气体，如上述那样，Si膜11的表面改性，在该Si膜11的表面形成AFS层13。例如由于处理容器内的气体的浓度分布、流动等的偏差引起该AFS层13的厚度产生了偏差(图1B)。但是，由于晶圆W的温度被调整，使得该AFS层13不升华而残留，因此在该AF层S13覆盖了Si膜11的状态下，进一步向晶圆W供给处理气体。
对于AFS层13比较薄的部位，该处理气体渗透该AFS层13而到达下方的Si膜11，使该Si膜11改性。但是，对于AFS层13比较厚的部位，阻碍处理气体向下方浸透，在该比较厚的部位的下方，难以发生Si膜的改性。因而，使得AFS层13的厚度均匀化(图1C)。当像这样使得AFS层13的厚度均匀化时，停止处理气体的供给，结束步骤S1。
接着，进行步骤S2(第二步骤)，将晶圆W加热为比步骤S1(第一步骤)中的温度高的温度的第二温度、例如80℃～300℃。通过该加热，AFS层13升华而被去除，被该AFS层13覆盖的Si膜11露出(图2A)。像这样通过一系列的步骤S1和步骤S2来蚀刻Si膜11的表面，但是由于如上所述在步骤S1中使AFS层13的厚度一致，因此Si膜11的各部被以均匀性高的方式蚀刻。因而，在蚀刻后的Si膜11的表面抑制了凹凸的形成。
然后，再次进行步骤S1。因而，向被调整为已述的温度的晶圆W供给处理气体而使Si膜11的表面选择性地成为AFS层13(图2B)。然后，通过在该AFS层13残留的状态下进一步继续处理气体的供给，来使得AFS层13的各部的厚度均匀化(图2C)。接着，再次进行步骤S2。因而，在第二次的步骤S1中形成的AFS层13升华(图3A)。通过像这样使处理进展，也对于第二次的蚀刻后(第二次的步骤S1以及步骤S2的实施后)的Si膜11的表面抑制凹凸的形成。
此后也重复进行由步骤S1和步骤S2构成的循环，使Si膜11的选择性的蚀刻进展。然后，当残留的Si膜11成为期望的厚度时，停止该步骤S1和步骤S2的重复的处理。即，停止蚀刻处理以使在晶圆W残留有Si膜11(图3B)。由于在第三次以后的循环中，也与第一次、第二次的循环同样地抑制Si膜11的表面的凹凸的形成，因此对于该处理停止后的Si膜11的表面也抑制凹凸的形成。也就是说，在抑制了Si膜11的表面粗糙度的状态下结束处理。
接着，参照图4的俯视图，来说明作为进行通过图1～图3说明的一系列的处理的基板处理装置的一个实施方式的基板处理装置2。基板处理装置2具备用于搬入搬出晶圆W的搬入搬出部21、与搬入搬出部21邻接地设置的2个加载互锁室31、与2个加载互锁室31分别邻接地设置的2个热处理模块30以及与2个热处理模块30分别邻接地设置的2个处理模块4。
搬入搬出部21具备：常压搬送室23，其设置有第一基板搬送机构22，并且被设为常压气氛；以及承载件用载置台25，其设置于该常压搬送室23的侧部，用于载置收纳晶圆W的承载件24。图中的26是与常压搬送室23邻接的定位室，是为了使晶圆W旋转并以光学方式求出偏心量来进行晶圆W相对于第一基板搬送机构22的定位而设置的。第一基板搬送机构22在承载件用载置台25上的承载件24、定位室26以及加载互锁室31之间搬送晶圆W。
在各加载互锁室31内设置有例如具有多关节臂构造的第二基板搬送机构32，该第二基板搬送机构32在加载互锁室31、热处理模块30以及处理模块4之间搬送晶圆W。构成热处理模块30的处理容器内和构成处理模块4的处理容器内被设为真空气氛，加载互锁室31内被在常压气氛与真空气氛之间进行切换，使得能够在这些真空气氛下的处理容器内与常压搬送室23之间进行晶圆W的交接。
图中的33是开闭自如的闸阀，分别设置在常压搬送室23与加载互锁室31之间、加载互锁室31与热处理模块30之间、热处理模块30与处理模块4之间。热处理模块30包括上述的处理容器、用于对该处理容器内进行排气来形成真空气氛的排气机构以及设置于处理容器内并且能够对所载置的晶圆W进行加热的工作台等，热处理模块30构成为能够执行上述的步骤S2。
参照图5的纵剖侧视图来说明处理模块4。该处理模块4执行已述的步骤S1。图中的41是构成处理模块4的处理容器。图中的42是在处理容器41的侧壁开口的晶圆W的搬送口，利用上述的闸阀33进行开闭。在处理容器41内设置有用于载置晶圆W的工作台51，在该工作台51设置有未图示的升降销。经由该升降销进行上述的第二基板搬送机构32与工作台51之间的晶圆W的交接。
在工作台51埋设有温度调整部52，将载置于工作台51的晶圆W设为已述的温度。该温度调整部52例如构成为形成供水等温度调整用的流体流通的循环路的一部分的流路，通过与该流体的热交换来调整晶圆W的温度。但是，作为温度调整部52，不限于是这样的流体的流路，例如也可以由用于进行电阻加热的加热器构成。
另外，排气管53的一端在处理容器41内开口，该排气管53的另一端经由作为压力变更机构的阀54来与例如由真空泵构成的排气机构55连接。通过调整阀54的开度将处理容器41内的压力设为已述的范围的压力后进行处理。
在处理容器41内的上部侧，以与工作台51相向的方式设置有作为处理气体供给机构的气体喷淋头56。气体喷淋头56与气体供给路61～64的下游侧连接，气体供给路61～64的上游侧分别经由流量调整部65来与气体供给源66～69连接。各流量调整部65具备阀和质量流量控制器。对于从气体供给源66～69供给的气体，通过该流量调整部65所包含的阀的开闭来向下游侧供给或切断。
从气体供给源66、67、68、69分别供给F2气体、NH3气体、Ar(氩)气体、N2(氮)气体。因而，能够从气体喷淋头56向处理容器41内分别供给这些HF气体、NH3气体、Ar气体、N2气体。Ar气体及N2气体作为载气与F2气体及NH3气体一起向处理容器41内供给。关于像这样向处理容器41内供给的F2气体的流量、NH3气体的流量，F2气体的流量例如为100sccm～1000sccm，NH3气体的流量例如为4sccm～80sccm。
另外，如图4所示，基板处理装置2具备作为计算机的控制部20，该控制部20具备程序、存储器、CPU。在程序中编入有命令(各步骤)以进行已述的晶圆W的处理和晶圆W的搬送，该程序被保存于存储介质、例如光盘、硬盘、光磁盘、DVD等，被安装于控制部20。控制部20通过该程序向基板处理装置2的各部输出控制信号，来控制各部的动作。具体而言，通过控制信号来控制处理模块4的动作、热处理模块30的动作、第一基板搬送机构22、第二基板搬送机构32的动作、定位室26的动作。作为上述的处理模块4的动作，例如包括向工作台51供给的流体的温度、来自气体喷淋头56的各气体的供给切断、由于阀54进行的排气流量的调整等各动作。
对基板处理装置2中的晶圆W的搬送路径进行说明。将收纳了如在图1A中说明的那样形成有各膜的晶圆W的承载件24载置于承载件用载置台25。然后，按照常压搬送室23→定位室26→常压搬送室23→加载互锁室31的顺序搬送该晶圆W，将该晶圆W经由热处理模块30搬送到处理模块4。然后，如已述那样进行作为步骤S1叙述的处理，来进行AFS层13的形成。接着，将晶圆W搬送到热处理模块30，来进行步骤S2的AFS层13的升华。
之后，通过以在处理模块4与热处理模块30之间往复的方式搬送晶圆W，来将步骤S1、S2重复进行规定次数。之后，从热处理模块30按照加载互锁室31→常压搬送室23的顺序搬送晶圆W，使该晶圆W返回到承载件24。
根据在本实施方式中所示的处理方法，如上所述，能够选择性地蚀刻Si膜11和SiGe膜12中的Si膜11，且能够抑制蚀刻处理后的Si膜11的表面的粗糙度。因而，能够提高从蚀刻处理后的晶圆W制造的半导体产品的成品率。
在上述的处理例中，示出了在蚀刻Si膜11时将步骤S1、S2重复3次以上，但重复的次数不限于上述的例子，例如也可以是2次。而且，也可以不进行重复，仅进行一次步骤S1～S2。另外，在上述的基板处理装置2中，在处理模块4与热处理模块30之间搬送晶圆W，在互不相同的处理容器内进行步骤S1、S2。不限于像这样进行处理，例如也可以通过变更处理模块4的工作台51的温度来进行步骤S1、S2。也就是说，也可以在相同的处理容器内进行步骤S1、S2。但是，在该情况下，在重复进行步骤S1、S2时，为了在执行步骤S2后再次进行步骤S1，需要使工作台51降温的时间。因此，为了在重复步骤S1、S2时得到高的生产量，优选如上述那样将晶圆载置于互不相同的处理容器内的工作台来进行处理。
此外，在作为含硅膜而已述的例子中，SiGe膜12在晶圆W的表面露出，但例如也可以是SiN膜、SiO2膜代替SiGe膜12在晶圆W的表面露出。当这些SiN膜及SiO2膜与Si膜相比较时，Si的含有率少。因此，如果与Si膜11相比较，难以通过NH3气体和F2气体产生AFS。因而，即使SiN膜和SiO2膜代替SiGe膜12在晶圆W的表面露出，也能够选择性地蚀刻Si膜11。另外，作为卤素气体，不限于使用F2气体，例如即使使用IF7气体、IF5气体、ClF3气体、SF6气体，也能够生成AFS层13并进行同样的处理。
而且，在上述的例子中，向晶圆W同时供给F2气和NH3气来进行处理，也就是说，供给F2气体的期间与供给NH3气体的期间一致，但不限于像这样供给各气体。例如，也可以是，交替地重复供给F2气体和NH3气体，相对于吸附于Si膜11的F2气体和NH3气体中的一方的气体，使另一方气体发生反应，由此生成AFS。也就是说，也可以以供给F2气体的期间和供给NH3气体的期间彼此不重叠的方式供给这些各气体。另外，对于供给F2气体的期间和供给NH3气体的期间，也可以以仅一部分重叠的方式供给各气体。但是，通过如图1～图3的处理那样同时供给F2气体和NH3气体，能够迅速地进行已述的AFS层13的形成和AFS层13的厚度的均匀化，从而能够提高生产量，因此是优选的。
在使AFS层13升华时，在上述的例子中，通过使步骤S2中的晶圆W的温度比步骤S1中的晶圆W的温度高来进行，但不限于像这样通过使晶圆W的温度变化来进行。例如，在步骤S2中，也与步骤S1同样，设为由处理模块4进行。而且，在执行步骤S2时，与执行步骤S1时相比较，增大排气管53的阀54的开度。由此，与执行步骤S1时相比较，使执行步骤S2时的处理容器41内的压力降低。也可以通过该压力变化来使AFS层13升华。
〔第二实施方式〕
对于第二实施方式，作为对在表面形成有图6所示的构造体71的晶圆W进行处理的情况来进行说明。图6是该构造体71的纵剖侧视图。构造体71具备Si膜，构造体71包括沿纵向(晶圆W的厚度方向)对该Si膜进行打孔设置得到的凹部72和以从该凹部72的左侧的侧壁、右侧的侧壁起分别朝向左方、右方的方式打孔设置于该Si膜的凹部73。凹部72在晶圆W的表面开口，被供给到晶圆W的各气体经由该凹部72被导入到凹部73内。在相对于凹部72的左侧及右侧分别以纵向的互不相同的高度形成有大量凹部73，因此在凹部72的左右的侧方沿纵向交替排列有凹部73与Si膜。
参照放大凹部73中的一个示意性地示出的图7的纵剖侧视图，来进一步说明构造体71。由于是已述的结构，因此形成凹部73的上壁和下壁是由Si膜形成的，在图中表示为Si膜74。另外，形成凹部73的侧壁由SiGe膜75构成。在该第二实施方式中，相对于SiGe膜75选择性地蚀刻形成凹部73的上壁及下壁的Si膜74，使Si膜74的纵向的厚度缩小化。即，扩大凹部73的开口宽度。以抑制蚀刻后的Si膜74的表面粗糙度的方式进行该蚀刻。
以下，参照图8～图11，以与第一实施方式的蚀刻处理的不同点为中心，来说明第二实施方式的蚀刻处理。图8～图11是表示估计为在处理期间产生的Si膜74的变化的情形的示意图。在该处理中，除了NH3气以外，还使用F2气体和HF(氟化氢)气体来作为含氟气体。图中，将F2气体表示为81，将NH3气体表示为82，将HF气体表示为83。
首先，在将收纳晶圆W的处理容器41内的压力和该处理容器41内的晶圆W的温度调整为例如与第一实施方式的步骤S1同样的压力和温度的状态下，与该步骤S1同样，同时进行F2气体81和NH3气体82的供给(图8，步骤T1)。由此，使形成凹部73的Si膜74的表层改性，产生AFS层13。在形成该AFS层13时，由于各气体的作用而在Si膜74的表层形成微细的凹凸，以覆盖像这样形成有凹凸的Si膜74的方式形成AFS层13(图9)。
在向处理容器41内的F2气体81和NH3气体82停止之后，成为向处理容器41内供给N2气体并且进行排气的状态，残留的F2气体81和NH3气体82被吹扫而从处理容器41内被去除(步骤T2)。之后，向处理容器41内供给HF气体83(图10：步骤T3)，认为在该HF气体83、AFS层13以及与AFS((NH4)2SiF6)层13相接的Si膜74之间发生由下述的式1表示的反应。
2Si((NH4)2SiF6)+4HF→SiF6+SiH4+(NH4)2SiF6…式1如果详细地叙述上述的反应，则在步骤T1中形成的AFS层13中含有比较多的氟。通过在步骤T3中供给同样含有氟的HF气体83，该AFS层13的氟成为进一步过剩的状态，使与AFS层13相接的Si膜74的极表面氟化，而形成改性层75。考察得出通过像这样以含氟气体的供给为触发来利用AFS层13中包含的氟，发生Si膜74的极表面向改性层75的变化。
之后，停止向处理容器41内供给HF气体83，成为向处理容器41内供给N2气体并且进行排气的状态，残留的HF被吹扫而从处理容器41内被去除(步骤T4)。然后，与第一实施方式的步骤S2同样，将晶圆W加热为比步骤T1～T4中的温度高的温度、例如80℃～300℃。通过该加热，AFS层13和改性层75升华而被去除，被这些层覆盖的Si膜74露出(图11：步骤T5)。
如上所述，通过去除在步骤T1结束后形成了凹凸的Si膜74的极表面，抑制了在步骤T5露出的Si膜74的表面粗糙度。此外，与第一实施方式同样，通过以上的处理选择性地蚀刻Si膜74和SiGe膜75中的Si膜74。而且，此后也重复进行包括步骤T1～T5的循环，Si膜11的选择性蚀刻进展，进行Si膜74的薄层化进展，当Si膜74成为期望的厚度时，停止该步骤T1～T5的重复的处理。
根据以上叙述的第二实施方式的蚀刻处理，如在后面的评价试验中也示出的那样，能够更可靠地抑制蚀刻后的Si膜的粗糙度。对于该第二实施方式的蚀刻处理，例如也能够使用在图4中说明的基板处理装置2，步骤T1～T4在处理模块4中进行，步骤T5在热处理模块30中进行。此外，在处理模块4中进行的步骤T1～T4相当于使Si膜74改性而生成反应产物的第一工序。而且，其中的步骤T1相当于第一供给工序，在该第一供给工序中，并行地进行作为第一含氟气体的F2气体向晶圆W的供给和作为碱性气体的NH3气体向晶圆W的供给。另外，步骤T3相当于第二供给工序，如上述那样，在本例中进行步骤T3，以向晶圆W供给作为与第一含氟气体不同种类的第二含氟气体的HF气体。
关于像这样进行步骤T1～T4的处理模块4，例如设为如下结构：除了设置有已述的各气体供给源66～69以外，还设置有HF气体的供给源，经由流路将该HF气体供给源与气体喷淋头56连接。而且，与其它气体的流路同样，在该HF气体的流路设置有流量调整部65，经由气体喷淋头56向处理容器41内以期望的流量供给HF气体。此外，在向处理容器41内供给该HF气体时，例如也向处理容器41内供给Ar气体和N2气体来作为载气。
另外，在步骤T3中使用通过作用于AFS层13而引起AFS层13中包含的氟与Si膜74的反应的气体即可，考虑使用其它含氟气体、例如F2气体、NF3(三氟化氮)气体等来代替HF气体。在使用F2气体的情况下，在步骤T1和步骤T3中使用相同种类的含氟气体。在上述的处理例中，为了抑制步骤T3的处理受到在步骤T1中使用的气体的影响，在步骤T2中通过作为非活性气体的N2气体来进行吹扫，但在像这样在步骤T1、T3中均使用F2气体的情况下，也可以省略该步骤T2。具体而言，能够设为，通过首先在步骤T1中将F2气体和NH3气体一起向处理容器41内供给，然后停止F2气体和NH3中的NH3气体的供给，来形成仅向处理容器41内供给F2气体的状态，由此省略步骤T2地进行步骤T3的处理。
另外，在步骤T3中，也可以供给NH3气体来代替供给含氟气体。如上所述，在AFS层13中包含大量的氟，但是通过供给NH3气体，该AFS层13的氟、NH3以及Si膜74的极表面发生反应，由此该Si膜74的极表面改性而成为反应产物，在步骤T5中与AFS层13一起升华而被去除。由此，抑制步骤T5实施后的Si膜74的表面的粗糙度。在像这样在步骤T3中供给NH3气体的情况下，与在步骤T3中使用F2气体的情况同样，也可以省略步骤T2。
如以上所述，作为在进行了第一供给工序后的第二供给工序中向晶圆W供给的气体，不限于与第一含氟气体不同种类的第二含氟气体，该第一供给工序是并行地进行F2气体(第一含氟气体)向晶圆W的供给和NH3气体向晶圆W的供给的工序。另外，在第一实施方式中，在本说明书中将F2气体和NH3气体的供给期间一致(各气体的供给开始的定时相同且各气体的供给结束的定时相同)叙述为同时供给。在第二实施方式中，在并行地进行F2气体的供给和NH3气体的供给时，不限于使这些各气体的供给开始的定时相同。也就是说，F2气体和NH3气体的供给不限于是本说明书中所说的同时。
另外，步骤T1～T5不限于重复进行多次，也可以仅进行一次。并且，示出了对朝向构造体71的横向形成的凹部73的壁面进行蚀刻的例子，但作为蚀刻的部位是任意的，不限于进行该壁面的蚀刻。
此外，应该认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示而非限制性的。上述的实施方式也可以不脱离所附的权利要求书及其主旨地，以各种方式进行省略、置换、变更、组合。
〔评价试验〕
·评价试验1
对与本公开的技术相关联地进行的评价试验进行说明。作为评价试验1，如在实施方式中说明的那样，对晶圆W进行了重复多次步骤S1、S2的蚀刻处理。关于在该处理中使用的晶圆W，如在实施方式中示出的那样，在该晶圆W的表面露出Si膜11和SiGe膜12。在该评价试验1的步骤S1中，将向收纳晶圆W的处理容器内供给的F2气体的流量和NH3气体的流量分别设定为已述的范围内的值。此外，如在实施方式中叙述的那样，与这些F2气体和NH3气体一起，还向处理容器内供给了Ar气和N2气。另外，将处理容器内的压力和步骤S1中的晶圆W的温度也设定为了在实施方式中叙述的范围内的值。
在该评价试验1中，针对每个晶圆W变更一次的步骤S1中的处理气体(F2气体和NH3气体)的供给时间和步骤S1、S2的重复次数进行了处理。而且，针对处理后的各晶圆W获取Si膜11的表面的图像，并且进行了蚀刻选择比(＝Si膜11的蚀刻量/SiGe膜12的蚀刻量)的计算。作为评价试验1-1，将处理气体的供给时间设为了30秒，将上述的重复次数设为了6次。作为评价试验1-2，将处理气体的供给时间设为了45秒，将上述的重复次数设为了4次。作为评价试验1-3，将处理气体的供给时间设为了60秒，将上述的重复次数设为了3次。因而，在评价试验1-1～1-3的各评价试验中，处理气体向晶圆W的供给时间的合计为180秒。
在评价试验1-1～1-3中，蚀刻选择比为30以上，因而，Si膜11相对于SiGe膜12被选择性地进行了蚀刻。而且，图12示意性地示出在评价试验1-1～1-3中获取到的图像、以及从被进行处理前的Si膜11得到的图像。在所获取到的图像中，将Si膜11的表面的凹凸表示为黑白的对比度。图12所示的图像是包围该凹凸的凹部的部分并附加点来示出的图像，对于密集的凸部，为了便于图示，通过一并包围而示出为一个凸部。如该图12所示，在评价试验1-1的图像中确认出凹凸的形成。但是，在评价试验1-2、1-3中仅形成了微小的凹凸。
在像这样在一次步骤S1中处理气体的供给时间较长的评价试验1-2、1-3中，抑制了Si膜11的表面的粗糙度。这是在评价试验1-1中，处理气体与Si膜11的表层的反应不充分，在AFS层13的厚度的均匀性低的状态下进行步骤S2的升华。另一方面，认为在评价试验1-2、1-3中，Si膜11的表层与处理气体充分地反应，如在实施方式中所述以均匀性高的厚度形成了AFS层13。
而且认为，在供给时间为45秒的评价试验1-2中，表面的粗糙度被充分地抑制，即使是比45秒稍短的供给时间，该粗糙度也被抑制。但是，在处理气体的供给时间为30秒的评价试验1-1中，观察到一些粗糙度。根据以上情况，认为作为处理气体的供给时间优选为40秒以上。但是，当处理气体的供给时间过长时，处理气体被所形成的AFS层13阻挡，从而无法作用于Si膜11，因此会白白地消耗处理气体。如果考虑到处理气体的供给时间为60秒适当地抑制了Si膜11的粗糙度，则认为优选设为比该供给时间长的供给时间以下、例如120秒以下。
·评价试验2
接着，对评价试验2进行说明。在该评价试验2中，与评价试验1同样，通过对多个晶圆W重复进行步骤S1、S2来对Si膜11进行了蚀刻。而且，进行了Si膜11的表面的图像的获取和蚀刻选择比的计算。在该评价试验2中，使一次的步骤S1中的处理气体的供给时间在各晶圆W之间相同地设为30秒，且使步骤S1、S2的重复次数在各晶圆W之间相同地设为6次进行了处理。因而，一次的处理气体的供给时间及S1、S2的重复次数与上述的评价试验1-1相同。但是，NH3气体的流量与评价试验1-1不同。关于该评价试验2(2-1、2-2)的NH3气体的流量，成为评价试验2-1＜评价试验1-1＜评价试验2-2这样的关系。此外，在评价试验2中，对于除NH3气体的流量以外的处理条件，与评价试验1的处理条件同样地进行了设定。
评价试验2-1、2-2的蚀刻选择比为30以上，因而，Si膜11相对于SiGe膜12被选择性地进行了蚀刻。图13是与评价试验1同样地示意性地表示出在评价试验2-1～2-2中获取到的图像的图。为了容易掌握试验结果，在图13中也示出了在图12中示出的评价试验1-1的图像的示意图。如该图13所示，在评价试验2-1中，与评价试验1-1相比较粗糙度大，在评价试验2-2中，抑制了粗糙度。因而，NH3气体的流量越大，粗糙度越被抑制。认为这是因为由于以比较大的流量供给F2气体，因此NH3气的流量越大，在Si膜11的表层改性为AFS层13的量也越多，如已述那样AFS层13的厚度的均匀性变高。
此外，在评价试验1-1中，NH3气体的流量相对于F2气体的流量的比例(NH3气的流量/F2气的流量)为0.026。如上所述，在评价试验1-1中观察到一些凹凸，因此确认出该比例优选大于0.026。另外，在评价试验2-2中，将NH3气体设定为在实施方式中叙述的范围内的值，NH3气体的流量/F2气体的流量为0.036。因而，确认出更优选地将该比例设为0.036以上。
·评价试验3
接下来，对评价试验3进行说明。对形成有在图6、图7中说明的构造体71的多个晶圆W，重复10次由在第二实施方式中说明的步骤T1～T5构成的循环进行了处理。针对被进行处理的每个晶圆W变更了在步骤T3中向处理容器41内供给的HF气体的流量。而且，通过SEM对已处理的晶圆W获取图像，来观察构造体71中的Si膜74的表面的状态。将HF气体的流量设定为100sccm、200sccm、450sccm而进行的试验分别作为评价试验3-1、3-2、3-3。
此外，将处理容器41内的压力设定为在实施方式中叙述的范围内的值，作为HF气体的供给时间设定为30秒。另外，将与HF气体一起向处理容器41内供给的Ar气体的流量、N2气体的流量分别设定为275sccm。另外，作为评价试验3-4，除了不进行步骤T3和步骤T4(HF气体供给后的利用N2气体进行的吹扫)以外，以与评价试验3-1～3-3同样的条件进行处理，通过SEM获取到图像。因而，该评价试验3-4中的处理是在第一实施方式中叙述的重复进行步骤S1、S2的处理。
在图14的上段、中段、下段示出在评价试验3-1、3-2、3-4中分别获取到的图像的示意图。当与评价试验3-4相比较时，在评价试验3-1～3-3中抑制了Si膜74表面的粗糙度。因而，如在第二实施方式中说明的那样，示出了优选地供给HF气体。在评价试验3-1～3-3中，评价试验3-2、3-3的一方比评价试验3-1更抑制上述粗糙度，成为实用上期望的水平。此外，在评价试验3-2、3-3中，粗糙度的状态是同样的，因此在图14中仅示出这些评价试验3-2、3-3中的3-2的示意图。
根据以上的结果确认出，在步骤T3中向晶圆W供给的HF气体的流量优选大于100sccm，更优选为200sccm以上。如上所述，在HF气体的供给期间，将作为非活性气体的Ar气体和N2气体各供给250sccm。因此，HF气体的流量相对于向处理容器41内供给的全部气体的流量的比例由下述的式2表示。此外，式2中的X为HF气体的流量。
Xsccm/(X+250+250)sccm…式2
在X＝100sccm时，根据式2，所述比例为0.1667，在X＝200sccm时，根据式2，所述比例为0.2857。因而，根据该评价试验3可知，作为HF气体的流量相对于向处理容器41内供给的全部气体的流量的比例优选为大于0.1667，更优选为0.2857以上。此外，认为评价试验3-2、3-3之间的粗糙度的状态同样是因为，虽然通过如已叙述的那样使Si膜74在AFS层13中的氟的作用下改性，来改善粗糙度，但即使增多HF气体的流量，也能够有助于AFS层13中的Si膜74的改性的氟的量也受到限制。
·评价试验4
接下来，对评价试验4进行说明。在评价试验4中，对形成有构造体71的晶圆W重复9次由第二实施方式中的步骤T1、T2、T5构成的循环来进行了处理。然后，在如上述那样进行了处理之后获取构造体71的SEM图像，并测定了凹部73中的开口部附近的蚀刻量和深处附近(与开口部相反侧的端部附近)的蚀刻量。此外，它们的蚀刻量之差越小越优选。关于步骤S1中的向处理容器41内供给的NH3气体的流量，针对每个晶圆W变更地设定，设定为5sccm、8sccm、10sccm、12sccm、14sccm中的任一者。
当说明步骤S1的其它处理条件时，向处理容器41内供给的F2气体的流量、Ar气体的流量分别设为了500sccm、200sccm。关于N2气体的流量，根据NH3气的流量来进行变更，以使N2气体的流量与NH3气体的流量的合计为700sccm的方式设定了该N2气体的流量。而且，将1个循环中的F2气体和NH3气体的供给时间设为了15秒。另外，作为晶圆W的温度，设定为在实施方式中叙述的范围内的值。
图15是汇总评价试验4的结果的曲线图，纵轴、横轴分别表示蚀刻量(单位：nm)、NH3气体的流量(单位：sccm)。纵轴的刻度是相对于A每增加2nm而标注的，该A是实数。如曲线图所示，当NH3气体的流量为5sccm时，深处附近的蚀刻量比开口部附近的蚀刻量小，它们的蚀刻量之差比较大。在NH3气体的流量为8sccm的情况下，深处附近的蚀刻量比开口部附近的蚀刻量小，当与5sccm的情况相比较时，它们的蚀刻量之差小，但在实用上，期望该蚀刻量之差更小。
而且，在NH3气体的流量为10sccm以上的情况下，该蚀刻量的差足够小。认为成为这样的结果是因为，在NH3气体的流量为10sccm以上的情况下，由于从凹部73内的开口部至深处均被充分地供给了该NH3气体，在由构成凹部73的Si膜74构成的上壁和下壁的表面充分地形成了AFS层13。
如上所述，在评价试验4中结果是，在彼此并行地进行向处理容器41内的F2气体、NH3气体的供给来均匀性高地蚀刻凹部73的各部时，优选使NH3气体的流量大于8sccm，更优选为10sccm以上。如上所述，以500sccm供给F2气体。因而，在该评价试验4中，结果是，作为NH3气体的流量相对于F2气体的流量的比例，优选为大于8sccm/500sccm＝0.016，更优选为10sccm/500sccm＝0.02以上。
附图标记说明
W：晶圆；11：Si膜；13：AFS层。

Claims (16)

1.一种基板处理方法，包括：
第一工序，向在表面形成有硅膜且被设为第一温度的基板供给包含含卤素气体和碱性气体的处理气体，使所述硅膜的表面改性而生成反应产物；以及
第二工序，在所述第一工序之后，将所述基板设为第二温度来去除所述反应产物。
2.根据权利要求1所述的基板处理方法，其中，
包括重复的工序，在该重复的工序中依次重复所述第一工序和第二工序。
3.根据权利要求2所述的基板处理方法，其中，
在所述重复的工序结束时，在所述基板有所述硅膜残留。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的基板处理方法，其中，
所述第二温度为比所述第一温度高的温度。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的基板处理方法，其中，
所述基板在表面形成有与所述硅膜不同的含硅膜，
所述第一工序及所述第二工序是使所述硅膜相对于所述含硅膜选择性地改性而将所述硅膜去除的工序。
6.根据权利要求5所述的基板处理方法，其中，
所述含硅膜为SiGe膜。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的基板处理方法，其中，
所述第一温度为-20℃～60℃。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的基板处理方法，其中，
在所述第一工序中，向所述基板同时供给所述含卤素气体及所述碱性气体。
9.根据权利要求8所述的基板处理方法，其中，
在所述第一工序中，向所述基板同时供给所述含卤素气体和所述碱性气体40秒以上。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的基板处理方法，其中，
所述含卤素气体为氟气，所述碱性气体为氨气。
11.根据权利要求10所述的基板处理方法，其中，
在所述第一工序中，并行地进行向收纳所述基板的处理容器内的所述氟气的供给和向该处理容器内的所述氨气的供给，
向所述处理容器内供给的氨气的流量相对于向所述处理容器内供给的氟气的流量的比例大于0.16。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的基板处理方法，其中，
所述第一工序包括：
第一供给工序，并行地进行所述含卤素气体向所述基板的供给和所述碱性气体向所述基板的供给；以及
第二供给工序，在所述第一供给工序之后，向所述基板仅供给所述含卤素气体和所述碱性气体中的任一者。
13.根据权利要求12所述的基板处理方法，其中，
所述含卤素气体包括在所述第一供给工序中向所述基板供给的第一含氟气体和在所述第二供给工序中向所述基板供给的第二含氟气体，
所述第一含氟气体和所述第二含氟气体的种类互不相同。
14.根据权利要求13所述的基板处理方法，其中，
所述第一含氟气体为氟气，
所述第二含氟气体为氟化氢气体。
15.一种基板处理方法，包括以下工序：
向在表面形成有硅膜的基板供给包含含卤素气体和碱性气体的处理气体，使所述硅膜的表面改性而生成反应产物；
接着，在所述反应产物残留于所述硅膜上的状态下向所述基板供给所述处理气体；
接着，去除所述反应产物。
16.一种基板处理装置，具备：
处理容器，其收纳在表面形成有硅膜的基板；
处理气体供给机构，其向所述处理容器内供给包含含卤素气体和碱性气体的处理气体；以及
控制部，其输出控制信号以实施第一步骤和第二步骤，在所述第一步骤中，利用所述处理气体使所述硅膜的表面改性而生成反应产物，在该反应产物残留于所述硅膜上的状态下供给该处理气体，在所述第二步骤中，在所述第一步骤之后，去除所述反应产物。
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