CN115547822A - 衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造方法 - Google Patents

衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造方法。本发明能够提高蚀刻的控制性。其具有：(a)向配置于处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底，以使得通过与形成于衬底上的膜中所含的第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于衬底的方式供给包含第14族元素的第1气体的工序；(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的工序；和(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于衬底上的含第14族元素的膜进行蚀刻的工序。

Description

衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造 方法
技术领域
本公开文本涉及衬底处理方法、衬底处理装置、记录介质及半导体器件的制造方法。
背景技术
有时向露出了硅层的衬底依次重复多次供给包含硅烷系气体的原料气体、氯系或氟系气体、和氢系气体，从而在硅层上生长膜(例如参见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-183514号公报
发明内容
发明所要解决的课题
本公开文本的目的在于提供能够提高蚀刻的控制性的技术。
用于解决课题的手段
根据本公开文本的一个方式，提供下述技术，其具有：
(a)向配置于处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底，以使得通过与形成于上述衬底上的膜中所含的上述第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于上述衬底的方式供给包含上述第14族元素的第1气体的工序；
(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的工序；和
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于上述衬底上的上述含第14族元素的膜进行蚀刻的工序。
发明的效果
根据本公开文本，能够提高蚀刻的控制性。
附图说明
[图1]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理装置的立式处理炉的概略的纵截面图。
[图2]为图1中的A-A线概略横截面图。
[图3]为本公开文本的一个实施方式中的衬底处理装置的控制器的概略构成图，是以框图示出控制器的控制系统的图。
[图4]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的图。
[图5]图5的(A)～图5的(D)为用于对图4所示的衬底处理顺序中的衬底表面的状态进行说明的示意图。
[图6]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图7]为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图8]图8的(A)及图8的(B)为示出本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例的图。
[图9]图9的(A)及图9的(B)为示出本公开文本的另一个实施方式中的衬底处理装置的处理炉的概略的纵截面图。
附图标记说明
10衬底处理装置；121控制器；200晶片(衬底)；201处理室
具体实施方式
以下，参见图1～5进行说明。需要说明的是，以下的说明中使用的附图均为示意图，附图中示出的各要素的尺寸关系、各要素的比率等并不必然与实际一致。另外，在多个附图彼此之间，各要素的尺寸关系、各要素的比率等也并不必然一致。
(1)衬底处理装置的构成
衬底处理装置10具备处理炉202，所述处理炉202设置有作为加热手段(加热机构、加热系统)的加热器207。加热器207为圆筒形状，通过支承在作为保持板的加热器基座(未图示)上而被垂直地安装。
在加热器207的内侧，与加热器207呈同心圆状地配置有构成处理容器的外管203。外管203由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端闭塞、下端开口的圆筒形状。在外管203的下方，与外管203呈同心圆状地配置有歧管(入口法兰)209。歧管209由例如不锈钢(SUS)等金属构成，形成上端及下端开口的圆筒形状。在歧管209的上端部与外管203之间设置有作为密封部件的O型圈220a。歧管209支承在加热器基座上，由此使得外管203成为被垂直地安装的状态。
在外管203的内侧配置有构成处理容器的内管204。内管204由例如石英(SiO2)、碳化硅(SiC)等耐热性材料构成，形成为上端闭塞、下端开口的圆筒形状。处理容器主要由外管203、内管204、和歧管209构成。在处理容器的筒中空部(内管204的内侧)形成有处理室201。
处理室201以能够利用后述的晶舟217将作为衬底的晶片200在以水平姿态沿铅垂方向多层地排列的状态下收纳的方式构成。
在处理室201内，以贯通歧管209的侧壁及内管204的方式设置有喷嘴410、420、430。在喷嘴410、420、430上分别连接有气体供给管310、320、330。但是，本实施方式的处理炉202不限于上述的形态。
在气体供给管310、320、330上，从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(MFC)312、322、332。另外，在气体供给管310、320、330上，分别设置有作为开闭阀的阀314、324、334。在气体供给管320的阀324的下游侧连接有气体供给管340。在气体供给管340上，从上游侧起依次设置有MFC342、阀344。在气体供给管310、320、330的阀314、324、334的下游侧(在气体供给管320中，进一步在与气体供给管340的合流部的下游侧)分别连接有供给非活性气体的气体供给管510、520、530。在气体供给管510、520、530上，从上游侧起依次分别设置有作为流量控制器(流量控制部)的MFC512、522、532及作为开闭阀的阀514、524、534。
在气体供给管310、320、330的前端部分别连结连接有喷嘴410、420、430。喷嘴410、420、430以L字型的喷嘴的形式构成，其水平部以贯通歧管209的侧壁及内管204的方式设置。喷嘴410、420、430的垂直部设置在通道形状(槽形)的预备室201a的内部，在预备室201a内沿着内管204的内壁朝向上方(晶片200的排列方向的上方)设置，其中，预备室201a以在内管204的径向向外突出且在铅垂方向上延伸的方式形成。
喷嘴410、420、430以从处理室201的下部区域延伸至处理室201的上部区域的方式设置，在与晶片200对置的位置分别设置有多个气体供给孔410a、420a、430a。由此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a分别向晶片200供给处理气体。该气体供给孔410a、420a、430a在从内管204的下部至上部的范围内设置有多个，各自具有相同的开口面积，并且以相同的开口节距设置。但是，气体供给孔410a、420a、430a不限于上述形态。例如，也可以使开口面积从内管204的下部朝上部逐渐增大。由此，能够使从气体供给孔410a、420a、430a供给的气体的流量更均匀化。
喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a在从后述的晶舟217的下部至上部的高度位置设置有多个。因此，从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内供给的处理气体被供给至收纳于晶舟217的下部至上部的晶片200的全部区域。喷嘴410、420、430只要以从处理室201的下部区域延伸至上部区域的方式设置即可，优选以延伸至晶舟217的顶部附近的方式设置。
从气体供给管310经由MFC312、阀314、喷嘴410向处理室201内供给含第14族元素的第1气体作为处理气体。
从气体供给管320经由MFC322、阀324、喷嘴420向处理室201内供给包含卤素的含卤气体作为处理气体。
从气体供给管330经由MFC332、阀334、喷嘴430向处理室201内供给含氧气体作为处理气体。
从气体供给管340经由MFC342、阀344、气体供给管320、喷嘴420向处理室201内供给含氢气体作为处理气体。
本公开文本中，将经由喷嘴420向处理室201内供给的含卤气体与含氢气体组合而成的气体用作第2气体。
从气体供给管510、520、530，分别经由MFC512、522、532、阀514、524、534、喷嘴410、420、430向处理室201内供给例如氮(N2)气体作为非活性气体。以下，对使用N2气体作为非活性气体的例子进行说明，但作为非活性气体，除了使用N2气体以外，例如，也可以使用氩(Ar)气体、氦(He)气体、氖(Ne)气体、氙(Xe)气体等稀有气体。
处理气体供给系统主要由气体供给管310、320、330，340、MFC312、322、332、342、阀314、324、334、344、喷嘴410、420、430构成，但也可以仅将喷嘴410、420、430认为是处理气体供给系统。处理气体供给系统可以简称为气体供给系统。从气体供给管310流入第1气体的情况下，第1气体供给系统主要由气体供给管310、MFC312、阀314构成，可以考虑将喷嘴410包括在第1气体供给系统中。另外，也可以将第1气体供给系统称为含第14族元素的气体供给系统。另外，从气体供给管320流入含卤气体和含氢气体的情况下，含卤气体供给系统主要由气体供给管320、MFC322、阀324构成，含氢气体供给系统主要由气体供给管340、MFC342、阀344、气体供给管320构成，第2气体供给系统主要由含卤气体供给系统和含氢气体供给系统构成，可以考虑将喷嘴420包括在第2气体供给系统中。另外，从气体供给管330流入含氧气体的情况下，含氧气体供给系统主要由气体供给管330、MFC332、阀334构成，可以考虑将喷嘴430包括在含氧气体供给系统中。另外，非活性气体供给系统主要由气体供给管510、520、530、MFC512、522、532、阀514、524、534构成。
本公开文本中的气体供给的方法中，经由配置在预备室201a(其在由内管204的内壁和多张晶片200的端部所定义的圆环状的纵长空间内)内的喷嘴410、420、430来输送气体。并且，从设置在喷嘴410、420、430的与晶片对置的位置的多个气体供给孔410a、420a、430a向内管204内喷出气体。更详细而言，通过喷嘴410的气体供给孔410a、喷嘴420的气体供给孔420a、喷嘴430的气体供给孔430a，朝向与晶片200的表面平行的方向喷出处理气体等。
排气孔(排气口)204a是在内管204的侧壁与喷嘴410、420、430对置的位置形成的贯通孔，例如，是在铅垂方向上细长地开设的狭缝状贯通孔。从喷嘴410、420、430的气体供给孔410a、420a、430a向处理室201内供给、且流过晶片200的表面上的气体经由排气孔204a在排气路206内流动，所述排气路206由在内管204与外管203之间形成的间隙构成。并且，向排气路206内流动的气体在排气管231内流动，向处理炉202外排出。
排气孔204a设置在与多个晶片200对置的位置，从气体供给孔410a、420a、430a供给至处理室201内的晶片200的附近的气体朝向水平方向流动后，经由排气孔204a向排气路206内流动。排气孔204a不限于构成为狭缝状贯通孔的情况，也可以由多个孔构成。
在歧管209上，设置有对处理室201内的气氛进行排气的排气管231。在排气管231上，从上游侧起依次连接有检测处理室201内的压力的作为压力检测器(压力检测部)的压力传感器245、APC(Auto Pressure Controller，自动压力控制器)阀243、作为真空排气装置的真空泵246。APC阀243通过在使真空泵246工作的状态下将阀开闭，从而能够进行处理室201内的真空排气及真空排气停止，此外，通过在使真空泵246工作的状态下调节阀开度，从而能够调节处理室201内的压力。排气系统主要由排气孔204a、排气路206、排气管231、APC阀243及压力传感器245构成。可以考虑将真空泵246包括在排气系统中。
在歧管209的下方，设置有能够将歧管209的下端开口气密地闭塞的作为炉口盖体的密封盖219。密封盖219以从铅垂方向下侧与歧管209的下端抵接的方式构成。密封盖219由例如SUS等金属构成，形成为圆盘状。在密封盖219的上表面，设置有与歧管209的下端抵接的作为密封部件的O型圈220b。在密封盖219的与处理室201相反的一侧，设置有使收纳晶片200的晶舟217旋转的旋转机构267。旋转机构267的旋转轴255贯通密封盖219而与晶舟217连接。旋转机构267以通过使晶舟217旋转而使晶片200旋转的方式构成。密封盖219以通过垂直地设置于外管203的外部的作为升降机构的晶舟升降机115而沿铅垂方向升降的方式构成。晶舟升降机115以能够通过使密封盖219升降从而将晶舟217搬入至处理室201内、及向处理室201外搬出的方式构成。晶舟升降机115构成为将晶舟217及收纳于晶舟217中的晶片200向处理室201内外搬运的搬运装置(搬运系统)。
作为衬底支承件的晶舟217以将多张例如25～200张晶片200以水平姿态且使中心相互对齐的状态在铅垂方向上隔开间隔地排列的方式构成。晶舟217由例如石英、SiC等耐热性材料构成。在晶舟217的下部，以水平姿态、多层(未图示)方式支承由例如石英、SiC等耐热性材料构成的隔热板218。通过该构成，来自加热器207的热不易传导至密封盖219侧。但是，本实施方式不限于上述的形态。例如，也可以在晶舟217的下部不设置隔热板218，而是设置以由石英、SiC等耐热性材料构成的筒状部件的形式构成的隔热筒。
如图2所示，在内管204内设置有作为温度检测器的温度传感器263，构成为：基于由温度传感器263检测到的温度信息来调节向加热器207的通电量，由此使处理室201内的温度成为所期望的温度分布。温度传感器263与喷嘴410、420、430同样地构成为L字型，沿着内管204的内壁设置。
如图3所示，作为控制部(控制机构)的控制器121以具备CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)121a、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)121b、存储装置121c、I/O端口121d的计算机的形式构成。RAM121b、存储装置121c、I/O端口121d构成为能够经由内部总线与CPU121a进行数据交换。在控制器121上，连接有例如构成为触摸面板等的输入输出装置122。
存储装置121c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)等构成。在存储装置121c内，以能够读取的方式储存有对衬底处理装置的动作进行控制的控制程序、记载有后述的半导体器件的制造方法的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是使控制器121执行后述的半导体器件的制造方法中的各工序(各步骤)并能够获得规定结果的方式组合而成的，作为程序发挥功能。以下，也将该工艺制程、控制程序等一并简称为程序。本说明书中，使用程序这一用语的情况包括仅包含工艺制程的情况、仅包含控制程序的情况、或者包含工艺制程及控制程序的组合的情况。RAM121b构成为暂时保持由CPU121a读取到的程序、数据等的存储区域(工作区)。
I/O端口121d与上述的MFC312、322、332、342、512、522、532、阀314、324、334、344、514、524、534、压力传感器245、APC阀243、真空泵246、加热器207、温度传感器263、旋转机构267、晶舟升降机115等连接。
CPU121a构成为从存储装置121c读取并执行控制程序、并根据来自输入输出装置122的操作命令的输入等从存储装置121c读取制程等。CPU121a构成为能够按照所读取的制程的内容控制以下动作：利用MFC312、322、332、342、512、522、532进行的各种气体的流量调节动作、阀314、324、334，344，514、524、534的开闭动作、APC阀243的开闭动作及基于压力传感器245的利用APC阀243进行的压力调节动作、基于温度传感器263的加热器207的温度调节动作、真空泵246的起动及停止、利用旋转机构267进行的晶舟217的旋转及旋转速度调节动作、利用晶舟升降机115进行的晶舟217的升降动作、晶片200向晶舟217的收纳动作等。
控制器121可通过将外部存储装置(例如，磁带、软盘、硬盘等磁盘、CD、DVD等光盘、MO等光磁盘、USB存储器、存储卡等半导体存储器)123中储存的上述程序安装于计算机而构成。存储装置121c、外部存储装置123构成为计算机可读取的记录介质。以下，也将它们一并简称为记录介质。本说明书中，记录介质包括仅包含存储装置121c的情况、仅包含外部存储装置123的情况、或者包含这两者的情况。向计算机的程序提供也可以不使用外部存储装置123而使用互联网、专用线路等通信手段进行。
(2)衬底处理工序
使用图4及图5的(A)～图5的(D)，对作为半导体器件(设备)的制造工序的一个工序的、对形成于晶片200上的包含硅(Si)等第14族元素的含第14族元素的膜进行蚀刻的工序(蚀刻方法)的一个例子进行说明。本工序使用上述的衬底处理装置10的处理炉202执行。以下的说明中，以下述方式构成：构成衬底处理装置10的各部分的动作能够由控制器121控制。
基于本公开文本的衬底处理工序(半导体器件的制造工序)中，包括：
(a)向配置于处理容器的形成有含第14族元素的膜的晶片200，以使得通过与形成于晶片200上的膜中所含的第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于晶片200的方式供给包含第14族元素的第1气体的工序；
(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的工序；和
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于晶片200上的含第14族元素的膜进行蚀刻的工序。
本说明书中，使用“晶片”这一用语的情况包括表示“晶片本身”的情况和表示“晶片与在其表面形成的规定层、膜的层叠体”的情况。本说明书中，使用“晶片的表面”这一用语的情况包括表示“晶片本身的表面”的情况和表示“形成于晶片上的规定的层、膜等的表面”的情况。本说明书中，使用“衬底”这一用语的情况也与使用“晶片”这一用语的情况含义相同。
(晶片搬入)
若多张晶片200被装填(晶片填充)于晶舟217，则如图1所示，利用晶舟升降机115将支承有多张晶片200的晶舟217提起，向处理室201内搬入(晶舟加载)，配置于处理容器内。在该状态下，密封盖219成为借助O型圈220将外管203的下端开口闭塞的状态。
(压力调节及温度调节)
利用真空泵246进行真空排气，以使得处理室201内、即晶片200所存在的空间成为所期望的压力(真空度)。此时，处理室201内的压力由压力传感器245测定，基于该测得的压力信息，对APC阀243进行反馈控制(压力调节)。真空泵246至少在直至针对晶片200的处理完成的期间始终维持工作的状态。另外，以使处理室201内成为所期望的温度的方式利用加热器207进行加热。此时，以使处理室201内成为所期望的温度分布的方式，基于温度传感器263检测到的温度信息，对向加热器207的通电量进行反馈控制(温度调节)。利用加热器207进行的处理室201内的加热至少在直至针对晶片200的处理完成的期间持续进行。
(第1气体(含第14族元素的气体)供给，第1步骤)
将阀314打开，在气体供给管310内流入第1气体。第1气体利用MFC312进行流量调节，从喷嘴410的气体供给孔410a向处理室201内供给，从排气管231排气。
此时，以通过与形成于晶片200上的含第14族元素的膜中所含的第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于晶片200上的方式供给第1气体。此处，本公开文本中，所谓饱和，可以是能吸附的位点未被全部填埋，只要实质上饱和即可。即，为了提高生产率，可以是未完全饱和的状态，换言之，可以是反应没有完全结束的状态。另外，下述情况也可以称为本公开文本的饱和吸附：在反应量相对于气体供给时间的特性为大于某供给时间的区域中具有饱和曲线的气体种类与膜种类的组合中，使用饱和曲线上的尚未完全饱和的状态。只要是饱和曲线上的一个供给时间，即可获得本公开文本的至少一个效果。在这样的可得到饱和曲线的供给时间的区域中设定供给时间的情况下，也可以称为利用了饱和吸附特性的供给。
另外，此时，在第1气体分解的气氛下向晶片200供给。所谓第1气体分解的气氛，是指晶片200的温度成为例如350℃～500℃的范围内的温度这样的温度。具体而言，在使用例如二氯硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体作为第1气体的情况下，是成为350℃～500℃的范围内的温度这样的温度。
即，对于加热器207的温度，以使晶片200的温度成为例如350～500℃的范围内的温度这样的温度而设定处理。需要说明的是，本公开文本中的“350～500℃”这样的数值范围的表述是指其范围内包含下限值及上限值。因此，例如，“350～500℃”是指“350℃以上500℃以下”。关于其他数值范围，也同样。
另外，此时调节APC阀243，使处理室201内的压力为例如20～100Pa的范围内的压力。由MFC312控制的含第14族元素的气体的供给流量例如设为0.1～1.0slm的范围内的流量。向晶片200供给第1气体的时间例如设为15～30秒的范围内的时间。
作为第1气体，例如为包含作为第14族元素的硅(Si)的气体，可以使用作为氯硅烷系气体的DCS气体。
具体而言，例如在使用DCS气体作为第1气体、使用以Si为主成分的膜即Si膜作为含第14族元素的膜的情况下，如图5的(A)所示，通过供给DCS气体，DCS气体以分解的状态吸附于表面形成有Si膜的晶片200(表面的基底膜)上。此时，晶片200表面的Si、与由DCS气体分解得到的Cl反应而生成作为反应副产物的SiCl。另外，生成的SiCl从晶片200表面解离，并且已解离的分子发生聚合。
然后，如图5的(B)所示，已解离的SiCl、已聚合的分子再吸附于晶片200上。就该再吸附而言，由于能够吸附的吸附位点随着时间而减少，因此吸附量逐渐饱和。也将这样饱和的情况称为施加自限制(self-limit)。即，在晶片200表面生成以SiCl2、SiCl4等SiCl为主成分的SiCl层(抑制层)。该SiCl层具有抑制新供给的DCS气体、新生成的已解离的SiCl、已聚合的分子的吸附的效果，将该效果称为抑制效果，将这样的层称为抑制层。此处，就未分解气体而言，难以发生SiCl的生成，难以获得抑制效果。即，就未分解的气体而言，存在下述可能性：发生气体分子本身的物理吸附，物理吸附量持续增加，达不到饱和；未分解的气体与Si膜反应，蚀刻持续进行，蚀刻不会停止。通过在分解DCS气体的气氛下将其供给至晶片200上的Si膜，从而能够使DCS气体中所含的Cl与晶片200上的Si反应，促进SiCl的生成。
(第2气体(含卤气体和含氢气体)供给、第2步骤)
在从开始第1气体的供给起经过规定时间后，将阀314关闭，停止第1气体向处理室201内的供给。此时将阀324、344打开，向气体供给管320内同时流入含卤气体和含氢气体。即，在第1气体的供给后，在不供给吹扫气体的情况下开始第2气体的供给。
含卤气体和含氢气体分别利用MFC322、342进行流量调节，从喷嘴420的气体供给孔420a向处理室201内供给，从排气管231排气。此时向晶片200供给了第2气体。
此时，在作为含卤气体与含氢气体的组合的第2气体不分解的气氛下向晶片200供给。所谓第2气体不分解的气氛，是指晶片200的温度成为例如350℃～500℃的范围内的温度这样的温度。具体而言，例如使用Cl2气体作为第2气体的情况下，是成为350℃～500℃的范围内的温度这样的温度。
此时调节APC阀243，使处理室201内的压力为例如20～100Pa的范围内的压力。由MFC322控制的含卤气体的供给流量例如设为0.01～0.10slm的范围内的流量。由MFC342控制的含氢气体的供给流量例如设为0.1～2.0slm的范围内的流量。将含卤气体和含氢气体同时向晶片200供给的时间设为例如2～5秒的范围内的时间。
此时，向晶片供给含卤气体与含氢气体的混合气体即第2气体。
作为第2气体，例如可以使用作为含卤气体的氯(Cl2)气体、和作为含氢气体的氢(H2)气体。
具体而言，例如在使用Cl2气体和H2气体作为第2气体的情况下，如图5的(C)所示，通过第2气体的供给，在晶片200表面上生成的SiCl层的一部分发生反应，生成反应副产物。即，SiCl层中所含的Si与Cl2气体中所含的Cl、H2气体中所含的H键合，晶片200上的Si膜被蚀刻。具体而言，吸附于晶片200上的Si、Cl、H的分子与作为第2气体的Cl2气体、H2气体反应，由此Si、Cl、H从SiCl层解离，表面的Si膜被蚀刻。即，通过不分解第2气体，从而能够将Cl2供给至在第1步骤中于晶片200表面生成的SiCl层，能够提高SiCl层的除去效率。由此，能够提高Si膜的蚀刻控制性。
此处，在第1气体供给与第2气体供给之间进行吹扫的情况下，吸附于Si膜表面的SiCl被除去，作为蚀刻对象的Si膜露出，难以获得每层的蚀刻特性，蚀刻速率可能下降。通过在第1气体供给与第2气体供给之间不进行吹扫，保持为在作为蚀刻对象的Si膜表面覆盖有SiCl的状态，更容易获得每层的蚀刻效果。即，能够提高蚀刻速率、基于蚀刻的面内均匀性。
(吹扫、第3步骤)
在从开始第2气体的供给起经过规定时间后，例如1～30秒后，将阀324、344关闭，停止第2气体的供给。此时，在排气管231的APC阀243打开的状态下，利用真空泵246对处理室201内进行真空排气，将残留气体从晶片200上除去，将残留于处理室201内的未反应的第2气体、反应副产物从处理室201内排除。此时，将阀514、524、534打开，将作为吹扫气体的非活性气体向处理室201内供给，对处理容器内进行吹扫。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，能够提高将残留气体从晶片200上除去、将残留于处理室201内的未反应的第2气体、反应副产物从处理室201内排除的效果。由MFC512、522、532控制的非活性气体的供给流量分别设为例如0.1～2.0slm。
如此，通过进行吹扫，能够如图5的(D)所示将因蚀刻而产生的反应副产物除去。另外，在进行循环处理的情况下，通过进行吹扫，能够抑制第2气体与反应副产物与第1气体的反应。另外，能够抑制因第2气体与反应副产物与第1气体的反应而使得供给第1气体时的自限制效果减弱。即，通过进行吹扫，能够提高供给第1气体时的自限制效果。
(实施规定次数)
通过将依次进行上述的第1步骤～第3步骤的循环执行规定次数(N次，1次以上)，从而形成于晶片200上的含第14族元素的膜被蚀刻。即，通过将第1步骤～第3步骤交替地重复进行，从而能够对形成于晶片200上的含第14族元素的膜进行蚀刻。
(后吹扫及大气压恢复)
分别从气体供给管510～530向处理室201内供给非活性气体，并从排气管231排气。非活性气体作为吹扫气体发挥作用，由此处理室201内被非活性气体吹扫，处理室201内残留的气体、反应副产物被从处理室201内除去(后吹扫)。然后，处理室201内的气氛被置换为非活性气体(非活性气体置换)、处理室201内的压力恢复至常压(大气压恢复)。
(晶片搬出)
然后，利用晶舟升降机115使密封盖219下降，外管203的下端打开。然后，处理完成的晶片200在支承于晶舟217的状态下被从外管203的下端搬出至外管203的外部(晶舟卸载)。然后，处理完成的晶片200被从晶舟217取出(晶片取出)。
(3)由本实施方式带来的效果
根据本实施方式，能够获得以下所示的1个或多个效果。
(a)能够提高含第14族元素的膜的蚀刻的控制性。(b)能够进行含第14族元素的膜的微细加工。
(4)其他实施方式
以上，对本公开文本的实施方式具体地进行了说明。然而，本公开文本不限于上述实施方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更。
(变形例1)
图6表示本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例。
本变形例中，通过将依次进行上述的第1步骤和第2步骤的循环执行规定次数(N次、1次以上)，从而对形成于晶片200上的含第14族元素的膜进行蚀刻。即，不进行上述的第3步骤的吹扫。在该情况下，也能够蚀刻含第14族元素的膜。
(变形例2)
图7表示本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例。
本变形例中，将依次进行上述的第1步骤～第3步骤的循环执行规定次数(N次)后，由含氧气体供给系统供给含氧气体。然后，在供给非活性气体(吹扫气体)之后，将依次进行第1步骤～第3步骤的循环执行规定次数(M次)。即，在重复进行上述的第1步骤～第3步骤的中途，供给含氧气体而使表面氧化。由此，在蚀刻的中途，晶片200表面被氧化，能够抑制过度的蚀刻。另外，能够调节蚀刻量(蚀刻膜厚)，能够提高蚀刻的控制性。
作为含氧气体，可以使用氧(O2)气体、臭氧(O3)气体、水蒸气(H2O)等。
(变形例3)
图8的(A)及图8的(B)表示本公开文本的一个实施方式中的衬底处理顺序的变形例。
本变形例中，如图8的(A)所示，作为上述的第1步骤中的第1气体，除了供给含第14族元素的气体以外，还供给含氢气体。即，与上述的第1步骤中的含第14族元素的气体供给并行地供给含氢气体。此外，作为第2步骤中的第2气体，供给含卤气体。即，第2步骤中，不供给含氢气体。
另外，如图8的(B)所示，在上述的第1步骤和第2步骤这两者中，除了供给各自的气体以外，还可以供给含氢气体。即，可以分别与第1步骤中的含第14族元素的气体供给、和第2步骤中的含卤气体供给并行地供给含氢气体。
即，在第1步骤和第2步骤中的任一者或两者中，除了供给各自的气体以外，还供给含氢气体。由此，能够在除去反应副产物的同时进行各工序，能够提高处理品质，并且提高蚀刻的控制性。
作为含氢气体，可以使用氢(H2)气、经活化的氢气等。
(变形例4)
接着，对如下情况的上述蚀刻效果进行说明：将作为蚀刻对象的含第14族元素的膜制成掺杂有作为规定元素的磷(P)的掺杂Si膜、和未掺杂P的非掺杂Si膜，对表面形成有掺杂Si膜与非掺杂Si膜的晶片200进行上述的第1步骤～第3步骤。
首先，通过第1步骤中的第1气体的供给，从而在掺杂Si膜上和非掺杂Si膜上，发生如上述的第1步骤中的图5的(A)及图5的(B)所示的相同的反应。
然后，通过第2步骤中的第2气体的供给，与在非掺杂Si膜上相比，在掺杂Si膜上反应被抑制，而在非掺杂Si膜上发生如上述的第2步骤中的图5的(C)所示的反应，被蚀刻。
即，通过进行上述的第1步骤～第3步骤，能够选择性地蚀刻非掺杂Si膜。
(变形例5)
接着，对如下情况的上述蚀刻效果进行说明：将作为蚀刻对象的含第14族元素的膜制成作为单晶Si膜或多晶Si膜的结晶性Si膜、和作为无定形Si膜的非结晶性Si膜，对表面形成有结晶性Si膜与非结晶性Si膜的晶片200进行上述的第1步骤～第3步骤。
通常，与结晶性Si膜相比，非结晶性Si膜更容易蚀刻。即，根据结晶性Si膜的蚀刻速率进行蚀刻时，有时非结晶性Si膜被蚀刻得多于规定膜厚，发生过蚀刻。认为其原因在于，蚀刻速率因结晶的晶界、原子的排列而有所不同。
通过进行上述的第1步骤～第3步骤，结晶性Si膜与非结晶性Si膜这两者被蚀刻。认为其原因在于，通过抑制效果，利用第1气体进行的蚀刻自停止(饱和停止)，因此不易受到由结晶性带来的蚀刻速率的差异的影响。即，根据本公开文本，能够降低结晶性Si膜与非结晶性Si膜的蚀刻速率的差异，能够抑制过蚀刻。
(变形例6)
接着，对如下情况的上述蚀刻效果进行说明：将作为蚀刻对象的含第14族元素的膜制成作为氧化膜的硅氧化(SiO2)膜、和作为非氧化膜的Si膜，对表面形成有SiO2膜与Si膜的晶片200进行上述的第1步骤～第3步骤。
通过进行上述的第1步骤～第3步骤，作为非氧化膜的Si膜被蚀刻。即，能够选择性地蚀刻非氧化膜。此处，作为非氧化膜，除了Si膜以外，还可以使用掺杂有P的掺杂Si膜、硅氮化(SiN)膜等。
(变形例7)
接着，对如下情况的上述蚀刻效果进行说明：将作为蚀刻对象的含第14族元素的膜制成作为氮化膜的SiN膜、和作为非氮化膜的Si膜，对表面形成有SiN膜与Si膜的晶片200进行上述的第1步骤～第3步骤。
通过进行上述的第1步骤～第3步骤，作为非氮化膜的Si膜被蚀刻。即，能够选择性地蚀刻非氮化膜。
(变形例8)
接着，对如下情况的上述蚀刻效果进行说明：将作为蚀刻对象的含第14族元素的膜制成作为非氧化膜的Si膜，对形成有下述层叠膜的晶片200进行上述的第1步骤～第3步骤，所述层叠膜是在作为氧化膜的SiO2膜之上形成作为非氧化膜的Si膜而成的。
通过进行上述的第1步骤～第3步骤，作为非氧化膜的Si膜被蚀刻。即，作为氧化膜的SiO2膜成为蚀刻阻挡层(etching stopper)，能够选择性地蚀刻非氧化膜。
需要说明的是，上述实施方式中，使用在第1气体供给与第2气体供给之间不进行吹扫的情况进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以在第1气体供给与第2气体供给之间进行吹扫。
另外，上述实施方式中，使用下述情况进行了说明，即，使用Si膜作为以Si为主成分的含Si膜(含第14族元素的膜)的情况，但本公开文本不限于此，作为含Si膜,可以使用单晶Si膜、多晶Si膜、无定形Si膜、SiN膜、掺杂Si膜、非掺杂Si膜等。
作为掺杂Si膜，可以使用掺杂有磷(P)作为掺杂剂的Si膜、掺杂有硼(B)作为掺杂剂的Si膜。
另外，上述实施方式中，也能够合适地应用于例如使用包含锗(Ge)等其他第14族元素的膜作为含第14族元素的膜的情况。
另外，上述实施方式中，使用下述情况进行了说明，即，将例如含有硅(Si)的DCS气体用作作为第1气体的含第14族元素的气体的情况，但本公开文本不限于此，也能够合适地应用于使用包含锗(Ge)等其他第14族元素的气体的情况。
具体而言，作为第1气体，例如，可以使用包含二氯硅烷(SiH2Cl2，简称：DCS)气体、六氯二硅烷(Si2Cl6，简称：HCDS)气体、四氯化硅(SiCl4)气体中的至少一种以上的气体等氯硅烷系气体。另外，可以使用甲硅烷(SiH4)气体、二硅烷(Si2H6)气体、三硅烷(Si3H8)气体等硅烷系气体。优选使用容易发生饱和反应的包含Si和Cl的氯硅烷系气体。另外，在硅烷系气体的情况下,通过进行循环供给,可获得与氯硅烷系气体同样的效果。即，通过将第X次循环中供给的第2气体的卤素种类残留至第X+1次循环以后，能够获得同种的效果。此处，X为整数。
另外，作为包含Ge的第1气体，例如，可以使用包含氯锗烷(GeH2Cl2)气体、六氯二锗烷(Ge2Cl6，别名二锗六氯化物)气体、四氯化锗(GeCl4)气体中的至少一种以上的气体等氯锗烷系气体。另外，可以使用甲锗烷(GeH4)气体、二锗烷(Ge2H6)气体、三锗烷(Ge3H8)气体等锗烷系气体。优选使用容易发生饱和反应的包含Ge和Cl的氯锗烷系气体。另外，在锗烷系气体的情况下，通过进行循环供给，可获得与氯锗烷系气体同样的效果。即，通过将第X次循环中供给的第2气体的卤素种类残留至第X+1次循环以后，能够获得同种的效果。此处，X为整数。
另外，作为第2气体，例如为含卤气体，可以使用作为包含氯的气体的氯(Cl2)气体、氯化氢(HCl)气体、三氯化硼(BCl3)气体、四氯化硅(SiCl4)气体、甲硅烷(SiH4)气体与Cl2气体的混合气体，以及它们中的至少一种以上与含氢气体的组合。另外，作为含氢气体，可以使用H2气体等。
另外，作为第2气体，例如，可以使用下述气体中的至少一种以上与氟(F)系气体或溴(Br)系气体的组合，所述气体为氯(Cl2)气体、氯化氢(HCl)气体、三氯化硼(BCl3)气体、四氯化硅(SiCl4)气体、甲硅烷(SiH4)气体与Cl2气体的混合气体。
另外，通过使用包含氯的Cl系气体作为第2气体，能够提高蚀刻的选择性，在使用F系气体、Br系气体的情况下，也可获得同样的效果。
另外，作为第2气体，也可以将四氯化硅(SiCl4)气体、甲硅烷(SiH4)气体替换为四氯化锗(GeCl4)气体、甲锗烷(GeH4)这样的气体而使用。
另外，上述实施方式中，对经由相同的喷嘴420向处理室201内供给含卤气体和含氢气体的例子进行了说明，但本公开文本不限于此，也可以从不同的喷嘴进行供给。
另外，上述实施方式中，对使用一次处理多张衬底的分批式的立式衬底处理装置进行成膜的例子进行了说明，但本公开文本不限于此，也能够合适地应用于使用一次处理1张或数张衬底的单片式衬底处理装置进行成膜的情况。
例如，本公开文本也能够合适地应用于使用具备图9的(A)所示的处理炉302的衬底处理装置来形成膜的情况。处理炉302具备：形成处理室301的处理容器303；将气体以簇射状向处理室301内供给的簇射头303s；以水平姿态支承1张或数张晶片200的支承台317；从下方对支承台317进行支承的旋转轴355；和设置于支承台317中的加热器307。在簇射头303s的入口(气体导入口)连接有供给上述的第1气体的气体供给端口304a、供给上述的第2气体的气体供给端口304b、和供给上述的第3气体的气体供给端口304c。在气体供给端口304a连接有与上述实施方式的第1气体供给系统同样的第1气体供给系统。在气体供给端口304b连接有与上述实施方式的第2气体供给系统同样的第2气体供给系统。在气体供给端口304c连接有与上述的含氧气体供给系统同样的含氧气体供给系统。在簇射头303s的出口(气体排出口)设置有将气体以簇射状供给至处理室301内的气体分散板。处理容器303中设置有对处理室301内进行排气的排气端口331。在排气端口331连接有与上述实施方式的排气系统同样的排气系统。
另外，例如，本公开文本也能够合适地应用于使用具备图9的(B)所示的处理炉402的衬底处理装置来形成膜的情况。处理炉402具备：形成处理室401的处理容器403；以水平姿态支承1张或数张晶片200的支承台417；从下方对支承台417进行支承的旋转轴455；朝处理容器403中的晶片200进行光照射的灯加热器407；和使灯加热器407的光透过的石英窗403w。在处理容器403中连接有供给上述的第1气体的气体供给端口432a、供给上述的第2气体的气体供给端口432b、和供给上述的含氧气体的气体供给端口432c。在气体供给端口432a连接有与上述实施方式的第1气体供给系统同样的第1气体供给系统。在气体供给端口432b连接有与上述实施方式的第2气体供给系统同样的第2气体供给系统。在气体供给端口432c连接有与上述实施方式的含氧气体供给系统同样的含氧气体供给系统。处理容器403中，设置有对处理室401内进行排气的排气端口431。在排气端口431连接有与上述实施方式的排气系统同样的排气系统。
在使用上述衬底处理装置的情况下，也可以在与上述实施方式同样的顺序、处理条件下进行蚀刻。
用于上述衬底处理的工艺制程(记载有处理步骤、处理条件等的程序)优选根据衬底处理的内容(进行蚀刻的薄膜的膜种类、组成比、膜质、膜厚、处理步骤、处理条件等)而分别单独准备(准备多个)。并且，优选在开始衬底处理时根据衬底处理的内容从多个工艺制程中适当选择合适的工艺制程。具体而言，优选：将根据衬底处理的内容而单独准备的多个工艺制程经由电信线路、记录有该工艺制程的记录介质(外部存储装置123)预先储存(安装)在衬底处理装置所具备的存储装置121c内。并且，优选：在开始衬底处理时，衬底处理装置所具备的CPU121a根据衬底处理的内容从储存于存储装置121c内的多个工艺制程中适当选择合适的工艺制程。通过这样的构成，能够利用1台衬底处理装置通用地且再现性良好地对各种膜种类、组成比、膜质、膜厚的薄膜进行蚀刻。另外，能够降低操作者的操作负担(处理步骤、处理条件等的输入负担等)，避免操作失误，并且能够迅速地开始衬底处理。
另外，本公开文本也能够通过例如变更现有的衬底处理装置的工艺制程而实现。变更工艺制程的情况下，也可以将本公开文本涉及的工艺制程经由电信线路、记录有该工艺制程的记录介质而安装于现有的衬底处理装置，或者对现有的衬底处理装置的输入输出装置进行操作，将其工艺制程自身变更为本公开文本涉及的工艺制程。
以上对本公开文本的各种典型的实施方式进行了说明，但本公开文本不限于这些实施方式，也可以适当组合而使用。

Claims (20)

1.衬底处理方法，其具有：
(a)向配置于处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底，以使得通过与形成于所述衬底上的膜中所含的所述第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于所述衬底的方式供给包含所述第14族元素的第1气体的工序；
(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的工序；和
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于所述衬底上的所述含第14族元素的膜进行蚀刻的工序。
2.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，在(a)中，在所述第1气体分解的气氛下供给所述第1气体。
3.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，在(b)中，在所述第2气体不分解的气氛下供给所述第2气体。
4.如权利要求1所述的衬底处理方法，其还具有：
(d)在(c)中，在(b)之后对所述处理容器内进行吹扫的工序。
5.如权利要求1所述的衬底处理方法，其不具有：
(d)在(c)中，在(b)之后对所述处理容器内进行吹扫的工序。
6.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，在(a)与(b)之间不进行吹扫。
7.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，所述第14族元素为硅，
所述第1气体为硅烷系气体或氯硅烷系气体。
8.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，所述第14族元素为硅，
所述第1气体为氯硅烷系气体。
9.如权利要求8所述的衬底处理方法，其中，所述氯硅烷系气体为包含二氯硅烷、六氯二硅烷、四氯化硅中的至少一种以上的气体。
10.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，所述卤素为包含氯的气体。
11.如权利要求10所述的衬底处理方法，其中，所述第2气体为氯气、氯化氢气体、三氯化硼气体、四氯化硅气体、甲硅烷气体与氯气的混合气体中的至少一种以上。
12.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，所述含第14族元素的膜是以硅为主成分的膜。
13.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，
在所述衬底的表面形成有掺杂了规定元素的硅膜、和未掺杂规定元素的硅膜，
在(c)中，对所述未掺杂规定元素的硅膜进行蚀刻。
14.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，
在所述衬底的表面形成有结晶性硅膜和非结晶性硅膜，
在(c)中，对所述结晶性硅膜和所述非结晶性硅膜这两者进行蚀刻。
15.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，
在所述衬底的表面形成有氧化膜和非氧化膜，
在(c)中，对所述非氧化膜进行蚀刻。
16.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，
在所述衬底的表面形成有氮化膜和非氮化膜，
在(c)中，对所述非氮化膜进行蚀刻。
17.如权利要求1所述的衬底处理方法，其中，(d)在(c)的中途供给含氧气体。
18.衬底处理装置，其具有：
气体供给系统，其向处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底供给包含所述第14族元素的第1气体、和包含卤素的第2气体；和
控制部，其构成为能够控制所述气体供给系统以进行下述处理，
(a)向所述衬底以使得通过与形成于所述衬底上的膜中所含的所述第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于所述衬底的方式供给所述第1气体的处理；
(b)在(a)之后向所述衬底供给所述第2气体的处理；
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于所述衬底上的所述含第14族元素的膜进行蚀刻的处理。
19.计算机可读取的记录介质，其记录有利用计算机使衬底处理装置执行下述步骤的程序：
(a)向配置于衬底处理装置的处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底，以使得通过与形成于所述衬底上的膜中所含的所述第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于所述衬底的方式供给包含所述第14族元素的第1气体的步骤；
(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的步骤；和
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于所述衬底上的所述含第14族元素的膜进行蚀刻的步骤。
20.半导体器件的制造方法，其具有：
(a)向配置于处理容器内的形成有含第14族元素的膜的衬底，以使得通过与形成于所述衬底上的膜中所含的所述第14族元素的反应而产生的反应副产物饱和吸附于所述衬底的方式供给包含所述第14族元素的第1气体的工序；
(b)在(a)之后供给包含卤素的第2气体的工序；和
(c)通过将(a)与(b)交替地重复进行，从而对形成于所述衬底上的所述含第14族元素的膜进行蚀刻的工序。
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