JP2014013841A - 処理方法およびコンデショニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＯＲ処理装置におけるチャンバーのコンデショニングを短時間で行うこと。
【解決手段】ＣＯＲ処理装置の第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、第１のチャンバーと加熱処理装置の第２のチャンバーとの間の開閉機構を閉じ、第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらとシリコン酸化膜とを反応させた後、コンデショニング用基板を第２のチャンバーに搬送し、開閉機構を開放し、第１および第２のチャンバーを密閉状態として、コンデショニング用基板を加熱することにより、コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させて第１のチャンバーをコンデショニングする。
【選択図】図５

Description

本発明は、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスを用いて化学的酸化物除去処理を行う処理方法およびその際のチャンバーのコンデショニング方法に関する。

近時、半導体デバイスの製造過程で、ドライエッチングやウエットエッチングに代わる微細化エッチングが可能な方法として、化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれる手法が注目されている。

ＣＯＲ処理としては、被処理体である半導体ウエハの表面に存在するシリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）に、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスを吸着させ、これらをシリコン酸化膜と反応させてフルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６；ＡＦＳ）を生成させ、次工程で加熱によりこのＡＦＳを昇華させることにより、シリコン酸化膜をエッチングするプロセスが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

このようなＣＯＲ処理は、上記特許文献２に記載されているように、チャンバー内で載置台に表面にシリコン酸化膜を有する半導体ウエハを載置し、ＨＦガスとＮＨ_３ガスを供給してこれらガスとシリコン酸化膜とを反応させてＡＦＳを生成させるＣＯＲ処理装置と、ＡＦＳが付着している半導体ウエハに対してチャンバー内でＰＨＴ処理（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を行なうＰＨＴ処理装置とを有する処理システムが用いられている。

特開２００５− ３９１８５号公報 特開２００８−１６００００号公報

ところで、ＣＯＲ処理装置でＨＦガスおよびＮＨ_３ガスとシリコン酸化膜を反応させる場合、条件によっては反応生成物であるＡＦＳが載置台に付着する場合がある。そして、ＡＦＳの載置台への付着量が増加していくと、一定の付着量になるまでシリコン酸化膜をエッチングする際のエッチングレートが低下していき安定しない。そのため、載置台へのＡＦＳ付着量が、シリコン酸化膜のエッチングレートが安定する値になるまで、シリコン酸化膜を有するダミーウエハを流してチャンバーのコンデショニングを行ってから実ウエハの処理を行う場合がある。

しかし、一枚のダミーウエハの処理によるＡＦＳの付着量はわずかであるため、エッチングレートが安定するまでに非常に多くのダミーウエハを流す必要があり、チャンバーのコンデショニングに極めて長い時間がかかってしまう。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ＣＯＲ処理装置におけるチャンバーのコンデショニングを短時間で行うことを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、シリコン酸化膜を有する基板を収容する第１のチャンバーと、前記第１のチャンバー内で基板を載置する載置台と、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを導入するガス導入機構と、前記第１のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させるＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置、前記ＣＯＲ処理後の基板を収容する第２のチャンバーと、前記第２のチャンバー内で基板を加熱して基板上の反応生成物を分解除去する加熱機構とを有する加熱処理装置、および前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間を開閉する開閉機構を有する処理システムを用いて、基板表面のシリコン酸化膜をエッチングする処理方法であって、前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記コンデショニング用基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を開放し、かつ前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態として、前記コンデショニング用基板を加熱することにより、前記コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させ、その反応生成物を前記第１のチャンバー内の前記載置台に付着させて前記第１のチャンバーをコンデショニングする工程と、前記コンデショニング後の前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有する実処理基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記実処理基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を閉じた状態で前記実処理基板を加熱処理して前記実処理基板上の反応生成物を除去する工程とを有することを特徴とする処理方法を提供する。

本発明の第２の観点では、シリコン酸化膜を有する基板を収容する第１のチャンバーと、前記第１のチャンバー内で基板を載置する載置台と、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを導入するガス導入機構と、前記第１のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させるＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置、前記ＣＯＲ処理後の基板を収容する第２のチャンバーと、前記第２のチャンバー内で基板を加熱して基板上の反応生成物を分解除去する加熱機構とを有する加熱処理装置、および前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間を開閉する開閉機構を有する処理システムを用いて、基板表面のシリコン酸化膜をエッチングするに先立ち、前記第１のチャンバーをコンデショニングするコンデショニング方法であって、前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記コンデショニング用基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を開放し、かつ前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態として、前記コンデショニング用基板を加熱することにより、前記コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させ、その反応生成物を前記第１のチャンバー内の前記載置台に付着させて前記第１のチャンバーをコンデショニングすることを特徴とするコンデショニング方法を提供する。

本発明において、コンデショニングする際に、前記載置台の温度を２０〜４０℃に制御することが好ましい。

また、前記加熱処理装置は、前記第２のチャンバーにガスを供給するガス供給機構と、前記第２のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバーをコンデショニングする際に、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの前記排気機構を閉じて前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態とすることができる。

本発明によれば、第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、開閉機構を閉じ、第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらとシリコン酸化膜とを反応させた後、コンデショニング用基板を第２のチャンバーに搬送し、開閉機構を開放し、かつ第１のチャンバーおよび第２のチャンバーを密閉状態として、コンデショニング用基板を加熱することにより、コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させ、その反応生成物を第１のチャンバー内の載置台に付着させるので、１回の処理で載置台に大量の反応生成物を付着させることができ、長時間のコンデショニングが不要となる。

本発明の一実施形態に係る処理方法を実施するための処理システムの概略構成を示す平面図である。 図１の処理システムに搭載されたＰＨＴ処理装置を示す断面図である。 図１の処理システムに搭載されたＣＯＲ処理装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る処理方法のコンデショニング工程を示すフローチャートである。 本発明の効果を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る処理方法を実施するための処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＰＨＴ（Ｐｏｓｔ Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）処理を行なうＰＨＴ処理装置（ＰＨＴ）４と、各ＰＨＴ処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置（ＣＯＲ）５とを備えている。ロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５は、この順に一直線上に並べて設けられている。

搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、この載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。

搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送装置１１の駆動により略水平面内で直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。

各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。

第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックがＰＨＴ処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりＣＯＲ処理装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、ＰＨＴ処理装置４、およびＣＯＲ処理装置５間で搬送することが可能となっている。

ＰＨＴ処理装置４は、図２に示すように、真空引き可能なチャンバー２０と、その中でウエハＷを載置する載置台２３を有し、載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりＣＯＲ処理が施された後のウエハＷを加熱してＣＯＲ処理により生成した反応生成物（ＡＦＳ）を気化（昇華）させるＰＨＴ処理を行なう。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のＣＯＲ処理装置５側にはＣＯＲ処理装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。さらに、チャンバー２０に例えば窒素ガス（Ｎ_２）などの不活性ガスを供給するガス供給路２５を備えたガス供給機構２６、およびチャンバー２０内を排気する排気配管２７を備えた排気機構２８が備えられている。ガス供給路２５は、窒素ガス供給源３０に接続されている。そして、ガス供給路２５には、流路の開閉動作および窒素ガスの供給流量の調節が可能な流量調整弁３１が介設されている。排気機構２８の排気配管２７には、開閉弁３２および真空ポンプ３３が設けられている。

ＣＯＲ処理装置５は、図３に示すように、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０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４２が設けられている。また、ＣＯＲ処理装置５には、チャンバー４０にＨＦガスおよびＮＨ_３ガス等を供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４が設けられている。

チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により封止されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。チャンバー４０（チャンバー本体５１）の壁部にはヒーター（図示せず）が埋設されており、チャンバー４０の壁部の温度が６０〜１４０℃に制御されるようになっている。

側壁部５１ａには、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０に対してウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。

蓋部５２は、外側を構成する蓋部材５５と、蓋部材５５の内側に嵌め込まれ、載置台４２に臨むように設けられたシャワーヘッド５６とを有している。シャワーヘッド５６は円筒状をなす側壁５７ａと上部壁５７ｂとを有する本体５７と、本体５７の底部に設けられたシャワープレート５８とを有している。本体５７とシャワープレート５８とで形成される空間には、シャワープレート５８と平行にプレート５９が設けられており、本体５７の上部壁５７ｂとプレート５９との間は第１の空間６０ａとなっており、プレート５９とシャワープレート５８との間は第２の空間６０ｂとなっている。

第１の空間６０ａには、ガス供給機構４３の第１のガス供給配管７１が挿入されており、第１の空間６０ａに繋がる複数のガス通路６１がプレート５９からシャワープレート５８に延びている。このガス通路６１は、シャワープレート５８に形成された複数の第１のガス吐出孔６２に繋がっている。一方、第２の空間６０ｂには、ガス供給機構の第２のガス供給配管７２が挿入されており、この第２の空間６０ｂには、シャワープレート５８に形成された複数の第２のガス吐出孔６３が繋がっている。

そして、第１のガス供給配管７１から第１の空間６０ａに供給されたガスがガス通路６１および第１のガス吐出孔６２を経てチャンバー４０内へ吐出される。また、第２のガス供給配管７２から第２の空間６０ｂに供給されたガスが第２のガス吐出孔６３から吐出される。

載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部５１ｂに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器６５が設けられている。温度調節器６５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４２の温度が例えば２０〜７５℃に調節され、載置台４２上のウエハＷの温度制御がなされる。

ガス供給機構４３は、上述した第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２を有しており、さらにこれら第１のガス供給配管７１および第２のガス供給配管７２にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源７３およびＮＨ_３ガス供給源７４を有している。また、第１のガス供給配管７１には第３のガス供給配管７５が接続され、第２のガス供給配管７２には第４のガス供給配管７６が接続されていて、これら第３のガス供給配管７５および第４のガス供給配管７６には、それぞれＡｒガス供給源７７およびＮ_２ガス供給源７８が接続されている。第１〜第４のガス供給配管７１、７２、７５、７６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器７９が設けられている。流量制御器７９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。

そして、ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管７１、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出され、ＮＨ_３ガスおよびＮ_２ガスは、第２のガス供給配管７２および第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出される。

上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ_３ガスは反応ガスであり、これらはシャワーヘッド５６から吐出されるまで混合されることなく、チャンバー４０内で初めて混合されるようになっている。ＡｒガスおよびＮ_２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー４０内に、反応ガスであるＨＦガスおよびＮＨ_３ガスと、希釈ガスであるＡｒガスおよびＮ_２ガスとを所定流量で導入してチャンバー４０内を所定圧力に維持しつつ、ＨＦガスおよびＮＨ_３ガスとウエハＷ上に形成された酸化膜（ＳｉＯ_２）とを反応させ、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）を生成させる。

希釈ガスとしては、Ａｒガスのみ、またはＮ_２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、Ｎ_２ガスおよび他の不活性ガスの２種以上を用いてもよい。

排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。

チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。

ＣＯＲ処理装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。チャンバー４０を構成するＡｌ材は無垢のものであってもよいし、内面（チャンバー本体５１の内面、シャワーヘッド５６の下面など）に陽極酸化処理を施したものであってもよい。一方、載置台４２を構成するＡｌの表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を形成することが好ましい。

図１に示すように、処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０は、処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ９１を有している。プロセスコントローラ９１には、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行う入力手段や、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザーインターフェース９２が接続されている。ディスプレイとしてはタッチパネルの操作によりコマンドの入力を行えるものを用いることができる。また、プロセスコントローラ９１には、処理システム１で実行される各種処理、例えばＣＯＲ処理装置５における処理ガスの供給やチャンバー４０内の排気などをコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部９３が接続されている。レシピは記憶部９３の中の適宜の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。

次に、このような処理システム１を用いた本実施形態の処理方法について説明する。

本実施形態に係る処理方法は、図４に示すように、チャンバーのコンデショニング（工程１）を行い、その後、ウエハに対して実際のガス処理（実プロセス）（工程２）を行う。

工程２の実プロセスでは、最初に、表面にシリコン酸化膜を有するウエハＷをキャリアＣ内に収納し、処理システム１に搬送する。処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。

その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ２２および５４を開いて、ピックをＣＯＲ処理装置５まで伸ばして載置台４２にウエハＷを載置する。

その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態にする。この状態で、温度調節器６５によって載置台４２の温度を目標値に調節して（例えば２０〜７５℃）、その上のウエハＷの温度を制御し、ガス供給機構４３から、ＨＦガスおよびＡｒガスを、第１のガス供給配管７１を介してシャワーヘッド５６に供給し、第１の空間６０ａおよびガス通路６１を経て第１のガス吐出孔６２からチャンバー４０内へ吐出させるとともに、ＮＨ_３ガスおよびＮ_２ガスを、第２のガス供給配管７２を介してシャワーヘッド５６に供給し、第２の空間６０ｂを経て第２のガス吐出孔６３からチャンバー４０内へ吐出させる。なお、希釈ガスであるＡｒガス、Ｎ_２ガスはいずれか一方でもよい。

これにより、ＨＦガスおよびＮＨ_３ガスは、シャワーヘッド５６内で混合することなくチャンバー４０内に吐出され、これらのガスによりウエハＷがＣＯＲ処理される。

すなわち、ウエハＷの表面のシリコン酸化膜が、フッ化水素ガスの分子およびアンモニアガスの分子と化学反応して、反応生成物としてフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）や水等が生成され、ウエハＷの表面に保持された状態になる。このとき、チャンバー４０（チャンバー本体５１）の壁部の温度はヒーター（図示せず）により６０〜１４０℃に制御され、チャンバー４０の壁部にデポが生じないようにされる。

このような処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上の処理後のウエハＷを受け取り、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０内の載置台２３上に載置する。そして、ピックをロードロック室３に退避させ、ゲートバルブ２２、５４を閉じ、チャンバー２０内にＮ_２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱する。これにより、上記ＣＯＲ処理によって生じた反応生成物が加熱されて気化し、除去される。

このように、ＣＯＲ処理の後、ＰＨＴ処理を行なうことにより、ドライ雰囲気でウエハＷ表面のシリコン酸化膜を除去することができ、ウォーターマーク等が生じない。また、プラズマレスでエッチングできるのでダメージの少ない処理が可能となる。さらにまた、ＣＯＲ処理は、所定時間経過後、エッチングが進まなくなるので、オーバーエッチをかけても反応が進まず、エンドポイント管理が不要となる。

ＣＯＲ処理のその他の条件の好ましい範囲は、以下の通りである。
処理温度（載置台温度）：２０〜７５℃、より好ましくは２０〜４０℃
圧力：１０〜２０００ｍＴｏｒｒ（１．３３〜２６７Ｐａ）
ＨＦガス流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＮＨ_３ガス流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）
ＡｒガスおよびＮ_２ガスのトータル流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）

ＰＨＴ処理の条件の好ましい範囲は、以下の通りである。
処理温度：１００〜３００℃
圧力：１０〜５０００ｍＴｏｒｒ（１．３３〜６６７Ｐａ）
Ｎ_２ガス流量：１０〜２０００ｓｃｃｍ（ｍＬ／ｍｉｎ）

ところで、ＣＯＲ処理装置５でＨＦガスおよびＮＨ_３ガスとシリコン酸化膜を反応させる場合、チャンバー４０の壁部は６０〜１４０℃に加熱されているため、チャンバー４０の壁部には反応生成物であるＡＦＳは付着しないが、載置台４２の温度は低いのでＡＦＳが載置台４２に付着する場合がある。具体的には、載置台４２の設定温度が２０〜４０℃と低い場合にＡＦＳが載置台４２に付着しやすくなる。そして、ＡＦＳの載置台への付着量が増加していくと、一定の付着量になるまでシリコン酸化膜をエッチングする際のエッチングレートが低下していく。このため、安定したエッチングレートで処理するために、工程２の実プロセスに先立って、工程１のチャンバーのコンデショニングを行う。

従来のチャンバーのコンデショニングは、載置台へのＡＦＳ付着量がシリコン酸化膜のエッチングレートが安定する値になるまで、シリコン酸化膜を有するコンデショニング用ウエハを実際のプロセスレシピで流すことにより行っていた。

しかし、シリコン酸化膜のエッチングレートが安定するまでの付着量を得るためには５００枚程度のコンデショニング用ウエハを流す必要があり、従来はコンデショニングに２日以上もかかっていた。

そこで、本実施形態では、短時間でコンデショニングが行える以下のような手法で工程１のチャンバーのコンデショニングを行う。
図５は工程１のチャンバーコンデショニングを説明するためのフローチャートである。

チャンバーコンデショニングは、シリコン酸化膜を有するコンデショニング用ウエハをキャリアＣに収納し、ディスプレイの入力画面でメンテナンスモードを選択し、以下の手順で行う。なお、コンデショニング用ウエハとしては実ウエハを用いてもよいし、実ウエハと同様の構造を有するダミーウエハを用いてもよい。

最初に、入力画面上の「ｍｏｖｅ ｗａｆｅｒ」のアイコンをタッチしてコンデショニング用ウエハをキャリアＣからＣＯＲ処理装置５に搬送し、載置台４２にコンデショニング用ウエハを載置する（工程１−１）。

次いで、ＣＯＲ処理装置のアイコンをタッチし、さらにレシピ編集モードにし、マニュアルでレシピを選択して、通常のプロセスでＣＯＲ処理を行い、コンデショニング用ウエハの表面にＡＦＳを生成させる（工程１−２）。この際の処理条件は実際のＣＯＲ処理と同じ条件が採用される。したがって、載置台４２の温度は２０〜７５℃、より好ましくは２０〜４０℃に制御される。

次いで、入力画面上の「ｍｏｖｅ ｗａｆｅｒ」のアイコンをタッチしてコンデショニング用ウエハをＣＯＲ処理装置５のチャンバー４０からＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０へ搬送する（工程１−３）。

次いで、入力画面上での操作により、ＰＨＴ処理装置４およびＣＯＲ処理装置５の間のゲートバルブ５４をオープン、ＰＨＴ処理装置４における排気配管２７の開閉弁３２をクローズ、ＣＯＲ処理装置５における排気配管８２の自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３をクローズとし、ＰＨＴ処理装置４のチャンバー２０およびＣＯＲ処理装置５のチャンバー４０を連通するとともに密閉状態とする（工程１−４）。

次いで、入力画面上での操作により、コンデショニング用ウエハをＰＨＴ処理装置４の載置台２３に載せ、コンデショニング用ウエハを加熱して反応生成物であるＡＦＳを気化（昇華）させる（工程１−５）。この際の加熱処理の条件は実際のＰＨＴ処理と同じ条件が採用される。

これにより、気化されたＡＦＳは、排気されず、搬入出口２０ｂおよび搬入出口５３を経てＣＯＲ処理装置５のチャンバー４０内に導かれ、チャンバー４０内で最も温度が低い載置台４２に付着する。このとき、加熱によりＡＦＳを昇華させるため、載置台４２へのＡＦＳの付着量は極めて多く、１回の処理でシリコン酸化膜のエッチングレートが安定する程度の量のＡＦＳを載置台４２へ付着させることが可能となる。また、コンデショニング用ウエハによっては１回の処理で載置台４２への付着量が十分でない場合もあり得るが、このような場合でも上記処理を２〜３回程度繰り返せば、載置台４２にエッチングレートが安定する程度のＡＦＳを付着させることができる。

このため、工程１のチャンバーのコンデショニングの時間を著しく短縮することができる。具体的には、従来、コンデショニングに２日程度かかっていたものを１時間以内で行うことができる。

次に、本実施形態のコンデショニングのＣＯＲ処理でのエッチング量への影響を把握した。図６は、横軸にウエハのサイクル数をとり、縦軸にエッチング量をとって、通常のＣＯＲ処理を繰り返した際のエッチング量の変化と、本実施形態のコンデショニングを行った後のエッチング量の変化とを示す図である。この図に示すように、通常のＣＯＲ処理を繰り返すと、白丸で示すように、５００サイクル付近までエッチングレートが低下していき、この範囲ではエッチングレートが安定しない。これに対して、本実施形態のコンデショニングを１回行うことにより、エッチング量が略定常状態まで低下し、その後安定したエッチング量が得られることが確認された。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ウエハ表面の酸化膜として、熱酸化膜を例にとって説明したが、自然酸化膜であっても、ＣＶＤで形成されたシリコン酸化膜であってもよい。さらに、処理システムの構成は、上記実施形態のものに限らず、種々の構成を採用することができる。例えばＣＯＲ処理装置のガス導入部としてＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを別個のガス吐出孔から吐出するポストミックスタイプのシャワーヘッドを設けたが、これらが吐出するガス吐出孔を共通なものとしたシャワーヘッドでもよく、また、ガス導入部は必ずしもシャワーヘッドに限るものでもない。さらに、上記実施形態では、被処理体を１枚ずつ連続的に搬送する例について示したが、２枚以上ずつ連続して搬送するものであってもよい。

１；処理システム
２；搬入出部
３；ロードロック室
４；ＰＨＴ処理装置
５；ＣＯＲ処理装置
１１；第１ウエハ搬送機構
１７；第２ウエハ搬送機構
２７，８２；排気配管
３２；開閉弁
４０；チャンバー
４３；ガス供給機構
４４；排気機構
５４；ゲートバルブ
５６；シャワーヘッド
８３；自動圧力制御弁（ＡＰＣ）
８６ａ，８６ｂ：キャパシタンスマノメータ
９０；制御部
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (6)

1. シリコン酸化膜を有する基板を収容する第１のチャンバーと、前記第１のチャンバー内で基板を載置する載置台と、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを導入するガス導入機構と、前記第１のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させるＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置、
   前記ＣＯＲ処理後の基板を収容する第２のチャンバーと、前記第２のチャンバー内で基板を加熱して基板上の反応生成物を分解除去する加熱機構とを有する加熱処理装置、および
   前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間を開閉する開閉機構
   を有する処理システムを用いて、基板表面のシリコン酸化膜をエッチングする処理方法であって、
   前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記コンデショニング用基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を開放し、かつ前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態として、前記コンデショニング用基板を加熱することにより、前記コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させ、その反応生成物を前記第１のチャンバー内の前記載置台に付着させて前記第１のチャンバーをコンデショニングする工程と、
   前記コンデショニング後の前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有する実処理基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記実処理基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を閉じた状態で前記実処理基板を加熱処理して前記実処理基板上の反応生成物を除去する工程と
   を有することを特徴とする処理方法。
2. 前記コンデショニングする工程において、前記載置台の温度を２０〜４０℃に制御することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
3. 前記加熱処理装置は、前記第２のチャンバーにガスを供給するガス供給機構と、前記第２のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバーをコンデショニングする際に、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの前記排気機構を閉じて前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理方法。
4. シリコン酸化膜を有する基板を収容する第１のチャンバーと、前記第１のチャンバー内で基板を載置する載置台と、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを導入するガス導入機構と、前記第１のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させるＣＯＲ処理を行うＣＯＲ処理装置、
   前記ＣＯＲ処理後の基板を収容する第２のチャンバーと、前記第２のチャンバー内で基板を加熱して基板上の反応生成物を分解除去する加熱機構とを有する加熱処理装置、および
   前記第１のチャンバーと前記第２のチャンバーとの間を開閉する開閉機構
   を有する処理システムを用いて、基板表面のシリコン酸化膜をエッチングするに先立ち、前記第１のチャンバーをコンデショニングするコンデショニング方法であって、
   前記第１のチャンバーに、表面にシリコン酸化膜を有するコンデショニング用基板を搬入し、前記開閉機構を閉じ、前記第１のチャンバー内にＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを供給し、これらと前記シリコン酸化膜とを反応させた後、前記コンデショニング用基板を前記第２のチャンバーに搬送し、前記開閉機構を開放し、かつ前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態として、前記コンデショニング用基板を加熱することにより、前記コンデショニング用基板上の反応生成物を気化させ、その反応生成物を前記第１のチャンバー内の前記載置台に付着させて前記第１のチャンバーをコンデショニングすることを特徴とするコンデショニング方法。
5. コンデショニングする際に、前記載置台の温度を２０〜４０℃に制御することを特徴とする請求項４に記載のコンデショニング方法。
6. 前記加熱処理装置は、前記第２のチャンバーにガスを供給するガス供給機構と、前記第２のチャンバーを排気する排気機構とを有し、前記第１のチャンバーをコンデショニングする際に、前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーの前記排気機構を閉じて前記第１のチャンバーおよび前記第２のチャンバーを密閉状態とすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のコンデショニング方法。

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