JP2014060220A - エッチング装置およびエッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングする際に、エッチング対象膜を他の膜に対して高選択比でエッチングすること。
【解決手段】複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングするエッチング装置５は、被処理基板が収容されるチャンバー４０と、チャンバー４０内を排気する排気機構４４と、チャンバー４０内に処理ガスを導入する処理ガス導入機構４３と、複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光する発光素子９３を有する加熱手段４５とを具備し、発光素子からの光を照射することにより所定の膜の温度を選択的に上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板に形成された所定の材料の膜をエッチングするエッチング装置およびエッチング方法に関する。

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）と呼ばれるノンプラズマドライエッチング技術が注目されている（例えば特許文献１、２）。

ＣＯＲにおいて、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等のシリコン系材料をエッチングする場合には、フッ化水素（ＨＦ）ガス単独、またはＨＦガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスとの混合ガスが用いられている。

特開２００５− ３９１８５号公報 特開２００８−１６００００号公報

ところで、被処理基板である半導体ウエハ（シリコンウエハ）上には、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｓｉ等の複数の膜が積層されており、エッチング処理開始時、またはエッチング処理の過程で、これら複数の膜が露出されることが多い。このような状態で特定の膜のみをエッチングしようとする場合、他の膜に対して高いエッチング選択比でエッチングする必要がある。しかし、上述したＨＦガスやＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガスを用いてＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｓｉ等をエッチングする場合に、十分なエッチング選択比が得られない。

このような選択比の問題は、膜の種類や、エッチング手法、エッチャントの種類等によらず存在する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングする際に、エッチング対象膜を他の膜に対して高選択比でエッチングすることができるエッチング装置およびエッチング方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングするエッチング装置であって、被処理基板が収容されるチャンバーと、前記チャンバー内を排気する排気機構と、前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光する発光素子を有する加熱手段とを具備し、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させることを特徴とするエッチング装置を提供する。

上記第１の観点のエッチング装置として、前記処理ガスにより、プラズマを用いずにいずれかの膜をドライエッチングするものを用いることができる。また、上記第１の観点のエッチング装置において、前記複数の膜はシリコン系材料膜であり、前記処理ガスはＨＦガス、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガス、ＨＦガスとＦ_２ガスとの混合ガスのいずれかである構成とすることができる。また、前記発光素子としてはＬＥＤを用いることができる。

上記第１の観点において、前記所定の膜はエッチング対象膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に上昇させるようにすることができる。また、前記所定の膜はエッチング対象膜以外の膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に低下させるようにすることもできる。

上記第１の観点において、前記加熱手段は、複数の膜の吸収波長にそれぞれ適合する波長の光を発光する複数種の発光素子を有し、前記エッチング装置は、エッチングする膜に応じてこれらの複数種の発光素子のいずれかを選択して発光させる制御手段をさらに具備する構成としてもよい。また、前記発光素子は、発光する光の波長が可変であり、前記エッチング装置は、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させる制御手段をさらに具備する構成としてもよい。

本発明の第２の観点では、複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングするエッチング方法であって、チャンバー内の載置台に、表面に複数の膜が形成された被処理体を載置し、発光素子から、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させ、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させ、前記チャンバー内に処理ガスを導入することにより、いずれかの膜を選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法を提供する。

上記第２の観点において、前記処理ガスにより、プラズマを用いずにいずれかの膜をドライエッチングするエッチングに適用することができる。また、前記複数の膜はシリコン系材料膜であり、前記処理ガスはＨＦガス、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガス、ＨＦガスとＦ_２ガスとの混合ガスのいずれかである構成とすることができる。また、前記発光素子としてはＬＥＤを用いることができる。

上記第２の観点において、前記所定の膜はエッチング対象膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に上昇させるようにすることができる。また、前記所定の膜はエッチング対象膜以外の膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に低下させるようにすることができる。

上記第２の観点において、複数の膜の吸収波長にそれぞれ適合する波長の光を発光する複数種の発光素子を設け、エッチングする膜に応じてこれらの複数種の発光素子のいずれかを選択して発光させるようにしてもよい。また、発光する光の波長が可変の発光素子から、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させ、その光を被処理基板に照射して、前記所定の膜の温度を選択的に上昇させるようにしてもよい。

本発明の第３の観点では、コンピュータ上で動作し、エッチング装置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、上記第２の観点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エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。

本発明によれば、加熱手段の発光素子から、被処理基板に設けられた所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を被処理基板に照射するので、その膜の温度のみを選択的に上昇させることができる。このため、温度上昇にともなってエッチングレートが上昇する場合には、その膜をエッチング対象膜とすることによりエッチングレートを向上させることができ、他の膜に対するエッチング選択比を上昇させることができる。また、温度上昇にともなってエッチングレートが低下する場合には、その膜以外の他の膜をエッチング対象膜とすることにより、他の膜のエッチングレートを向上させることができ、その膜に対する他の膜のエッチングレートを上昇させることができる。

本発明の一実施形態に係るエッチング装置を搭載した処理システムを示す概略構成図である。 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本発明の一実施形態に係るエッチング装置であるＣＯＲ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図３のＣＯＲ処理装置における加熱ユニットの加熱源を拡大して示す断面図である。 ＳｉＮ膜、ＴＥＯＳによるＣＶＤ−ＳｉＯ_２膜、熱酸化によるＳｉＯ_２膜の温度とエッチングレートとの関係を示す図である。

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エッチング装置を搭載した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に対してノンプラズマエッチングであるＣＯＲ処理を行なうＣＯＲ処理装置５とを備えている。ＣＯＲ処理装置５は、本実施形態に係るエッチング装置として機能する。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ウエハ搬送機構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間でのウエハＷを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内を排気する排気路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の排気路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、その上部が開口しており、その開口を塞ぐように、ウエハＷを加熱するための加熱ユニット４５が設けられている。

チャンバー４０の側壁には、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４６が設けられており、この搬入出口４６はゲートバルブ４７により開閉可能となっている。

載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部に固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２を冷却する冷却機構４８が設けられている。冷却機構４８は、例えば冷却媒体（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冷却媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台４２が冷却され、載置台４２上のウエハＷも冷却される。載置台４２に載置されたウエハＷの近傍には、温度センサ（図示せず）が設けられており、この温度センサが検出した温度に基づいて、ウエハＷの加熱および冷却が制御される。

ガス供給機構４３は、チャンバー４０の側壁に設けられた第１のガス導入ノズル５１および第２のガス導入ノズル５２と、これらにそれぞれ接続された第１のガス供給配管５３および第２のガス供給配管５４と、これら第１のガス供給配管５３および第２のガス供給配管５４にそれぞれ接続された第３のガス供給配管５５および第４のガス供給配管５６と、第１のガス供給配管５３および第２のガス供給配管５４にそれぞれ接続されたＨＦガス供給源５７およびＮＨ_３ガス供給源５８と、第３のガス供給配管５５および第４のガス供給配管５６にそれぞれ接続されたＡｒガス供給源５９およびＮ_２ガス供給源６０が接続されている。第１〜第４のガス供給配管５３、５４、５５、５６には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器６１が設けられている。流量制御器６１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。

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。また、Ｆ_２ガスを供給するＦ_２ガス供給源を設けて、ＨＦガスとＦ_２ガスとによる処理を行えるようにしてもよい。

排気機構４４は、チャンバー４０の底部に形成された排気口６２に繋がる排気配管６３を有しており、さらに、排気配管６３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）６４およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ６５を有している。

なお、チャンバー４０の側壁には、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としてキャパシタンスマノメータ（図示せず）が設けられている。

加熱ユニット４５は、冷却部材７１と、冷却部材７１の下面に設けられ、発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）を多数搭載した加熱源７２と、加熱源７２に搭載されたＬＥＤからの光をウエハＷ側に透過する光透過部材７３とを有している。

冷却部材７１は、高熱伝導性材料であるＡｌやＣｕまたはそれらの合金からなり、加熱ユニット４５の本体部を構成している。冷却部材７１はフランジ部８１を有し、フランジ部８１はウルテム等の熱絶縁体８２を介してチャンバー４０の上端に支持されている。熱絶縁体８２は、冷却部材７１とチャンバー４０とを断熱するために設けられている。フランジ部８１と熱絶縁体８２との間、および熱絶縁体８２とチャンバー４０の上端との間にはシール部材８３が介在され、これらの間が密着されている。さらに冷却部材７１の大気に晒される部分は断熱材（図示せず）で覆われている。

冷却部材７１の下面には、載置台４２に載置されたウエハＷに対応するように円形の凹部８４が形成されている。そして、この凹部８４内に加熱源７２が配置されている。また、光透過部材７３は、凹部８４を覆うように設けられている。

冷却部材７１には冷却媒体流路８５が設けられており、その中に、冷却部材７１を０℃以下、例えば−５０℃程度に冷却することができる液体状の冷却媒体、例えばフッ素系不活性液体（商品名フロリナート、ガルデン等）が通流される。冷却部材７１の冷却媒体流路８５には冷却媒体供給配管８６と、冷却媒体排出配管８７が接続されている。これにより、冷却媒体を冷却媒体流路８５に循環させて冷却部材７１を冷却することが可能となっており、ひいては、加熱源７２に搭載されたＬＥＤを冷却して、ＬＥＤ自身の発熱等による発光量の低下を防止するようになっている。

加熱源７２は、図４に拡大して示すように、ＡｌＮなどの絶縁性を有する高熱伝導性材料からなる支持体９１と、支持体９１に電極９２を介して支持された、発光素子である複数のＬＥＤ９３と、支持体９１の裏面側に接合されたＣｕからなる熱拡散部材９４とで構成された複数のＬＥＤアレイ８８を有している。電極９２は支持体９１にパターン形成されており、ＬＥＤ９３は電極９２に銀ペースト等の熱伝導性の高い接合材９５により取り付けられている。また、支持体９１と熱拡散部材９４との間はハンダ等の熱伝導性の高い接合材９６により接合されている。また、ＬＥＤアレイ８８の裏面側の熱拡散部材９４と冷却部材７１とは、これらの間に熱伝導性の高いシリコングリース等の接合材９７が介在された状態でねじ止めされている。このような構成により、冷却媒体により冷却されている冷却部材７１により、ＬＥＤ９３が効率良く冷却されるようになっている。

所定のＬＥＤ９３には、電源から給電部材（いずれも図示せず）を介して直接給電され、他のＬＥＤ９３は給電されたＬＥＤ９３とワイヤ（図示せず）で接続されている。支持体９１の表面の電極９２が設けられていない部分には反射層９８が設けられている。また、隣接するＬＥＤアレイ８８の間には反射板９９が設けられている。これらによりＬＥＤ９３からの光を反射させて効率良くウエハＷに照射できるようになっている。

ＬＥＤアレイ８８は例えば六角形状をなし、１０００〜２０００個程度のＬＥＤ９３が搭載される。このようなＬＥＤアレイ８８が複数、蜂の巣状に配置されて加熱源７２を構成する。

ＬＥＤ加熱は、加熱源の黒体輻射ではなく、電子とホールの再結合による電磁輻射を利用しているため、ウエハＷを高速で昇降温することができる。また、ＬＥＤ９３から放射される光の波長は、ＬＥＤ９３の材料によって変化することから、ＬＥＤ９３の材料として、ウエハＷ上に形成された複数の膜のうち、所定の膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を発光する材料を選択することにより、所定の膜の温度のみを選択的に上昇させることができる。

また、加熱源７２のＬＥＤ９３として、複数の膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を発光する複数の種類のものを予め搭載しておき、加熱しようとする膜、例えばエッチング対象膜の材料に応じて、発光波長がその膜の吸収波長に適合する所望の種類のＬＥＤのみを発光させるように制御してもよい。また、加熱源７２として、波長可変のＬＥＤを搭載したものを用い、加熱しようとする膜の吸収波長に応じて発光波長を変化させるようにしてもよい。

光透過部材７３としては、耐熱性を有し、ＬＥＤ９３から射出される光の波長を透過する材料、例えば石英を用いる。

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１００を有している。制御部１００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１０１を有している。プロセスコントローラ１０１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１０２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１０１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、ＬＥＤ９３への供給電力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１０３が接続されている。レシピは記憶部１０３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１０３から呼び出してプロセスコントローラ１０１に実行させることで、プロセスコントローラ１０１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ガス処理方法について説明する。

最初に、表面にＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜等のシリコン系材料からなる複数の膜が形成されたウエハ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内を密閉状態する。この状態で、冷却機構４８によって載置台４２を所定の温度（例えば２０〜３０℃）に冷却しつつ、加熱ユニット４５の加熱源７２に搭載されたＬＥＤ９３に給電して発光させ、ウエハＷを加熱する。

このとき、冷却部材７１の冷却媒体流路８５には、０℃以下の低温の冷却媒体が通流されており、この冷熱が高熱伝導の部材や接合材を介してＬＥＤ９３を冷却し、ＬＥＤ自身の発熱等による発光量の低下が防止される。

このようにして、加熱源７２のＬＥＤ９３を発光させてウエハＷに光を照射して加熱しつつ、ガス供給機構４３から、エッチングガスとして、ＨＦガスおよびＮＨ_３ガスまたはＨＦガスのみを、必要に応じてＡｒガスおよびＮ_２ガスの少なくとも一方で希釈してチャンバー４０内に供給することにより、所定の膜のエッチングを行う。エッチングガスとしてＨＦガスおよびＦ_２ガスを用いてもよい。

このとき、ＬＥＤ９３の材料として、ウエハＷ上に形成された複数の膜のうち、所定の膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を発光する材料を選択することにより、所定の膜の温度のみを選択的に上昇させることができる。このとき、伝熱により所定の膜以外の膜の温度が上昇しないように、冷却機構４８により載置台４２の温度を冷却しておくことが好ましい。

例えば、ＬＥＤ９３の材料として、エッチング対象膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を射出する材料を選択すれば、エッチングしようとする膜のみの温度を上げるようにすることができる。通常、エッチングレートは温度が上昇するほど上昇するので、これにより選択的エッチングが可能となる。

具体的には、本実施形態においてエッチング対象となり得るシリコン系材料の吸収波長は、以下のようなものとなる。
Ｓｉ−Ｎ：１２００ｎｍ
ＳｉＯ_２：９００ｎｍ
Ｓｉ：１０００ｎｍ
である。

また、ＬＥＤの材料による放射波長は、例えば、
ＧａＡｓ：８５０〜９７０ｎｍ
ＡｌＧａＡｓ：９４０ｎｍ程度
ＩｎＰ：１０００ｎｍ以上
ＩｎＧａＡｓＰ：１３００ｎｍ程度
である。

一方、ＨＦガスおよびＮＨ_３ガスを用いて、ＳｉＮ膜、ＴＥＯＳによるＣＶＤ−ＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ）、熱酸化によるＳｉＯ_２膜（Ｔｈ−Ｏｘ）の温度とエッチングレートとの関係は図５に示すようになり、温度が上昇するほどエッチングレートが上昇する。

したがって、ＬＥＤ９３をエッチング対象膜の吸収波長に適合した波長の光を発光する材料で構成すれば、エッチング対象膜のみを選択的に加熱してエッチングレートを高めることができる。例えば、エッチング対象膜がＳｉＯ_２膜の場合には、ＬＥＤ９３をＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓとし、Ｓｉの場合には、ＩｎＰとし、ＳｉＮの場合にはＩｎＧａＡａＰとすれば、エッチング対象膜のみを選択的に加熱することができる。

そして、例えばＳｉＯ_２膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングしたい場合には、ＬＥＤ９３の材料をＩｎＧａＡｓＰとしてＳｉＮ膜を選択的に１００℃まで加熱すれば、図５から、ＳｉＮのエッチングレートは１００ｎｍ／ｍｉｎとなり、ＳｉＯ_２膜を３０℃程度に冷却すれば、ＳｉＯ_２膜のエッチングレートは１〜２ｎｍ／ｍｉｎとなる。したがって、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を高くした状態でＳｉＮ膜をエッチングすることができる。また、逆に、例えばＳｉＮ膜をマスクとしてＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ）をエッチングする場合等、ＳｉＯ_２膜をＳｉＮ膜に対して高選択比でエッチングする必要がある場合には、ＬＥＤ９３の材料をＧａＡｓとしてＳｉＯ_２膜（ＴＥＯＳ）を選択的に１５０℃程度まで加熱すれば、エッチングレートは２０ｎｍ／ｍｉｎとなり、ＳｉＮ膜を３０℃以下まで冷却すればエッチングレートは１ｎｍ／ｍｉｎ程度となって、ＳｉＮ膜に対して１０以上の選択比でＳｉＯ_２膜をエッチングすることができる。

なお、温度が上昇するほどエッチングレートが低下する場合には、その場合には、上述したように、エッチング対象膜以外の膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を発光する材料を選択すればよい。

また、上述したように、加熱源７２のＬＥＤ９３として、複数の膜の材料の吸収波長と適合した波長の光を射出する複数種のものを搭載しておき、エッチング対象膜の材料に応じて、適合する波長の光を発光する材料のＬＥＤのみを選択的に発光させるように制御することができる。これにより、複数の膜に対して、それぞれ上述したような選択的な加熱を行うことができる。

また、上述したように、加熱源７２として、波長可変のＬＥＤを搭載し、複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させるように制御することができる。これにより、発光波長を加熱しようとする膜の吸収波長に合わせることにより、任意の膜を選択的に加熱することができる。

このようにエッチングした後は、ウエハＷの表面にフルオロケイ酸アンモニウム（ＡＦＳ）等の反応生成物が存在した状態となる。

このため、エッチング処理が終了した後、ウエハＷをＰＨＴ処理装置４に搬送し、ウエハＷを加熱して、ウエハＷ表面の反応生成物を加熱除去する。すなわち、ＣＯＲ装置５でのエッチングが終了した後、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表面のシリコン系材料膜を高い選択比でエッチングすることができる。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。

以上のように、本実施形態によれば、ＣＯＲ装置５によるウエハＷのエッチングにおいて、加熱ユニット４５は、加熱源７２に搭載された多数のＬＥＤ９３から、ウエハＷ上に設けられた所定の膜の吸収波長に適合する波長の光をウエハＷに照射するので、その膜の温度のみを選択的に上昇させることができる。このため、温度上昇にともなってエッチングレートが上昇する場合には、その膜をエッチング対象膜とすることによりエッチングレートを向上させることができ、他の膜に対するエッチング選択比を上昇させることができる。また、温度上昇にともなってエッチングレートが低下する場合には、その膜以外の他の膜をエッチング対象膜とすることにより、他の膜のエッチングレートを向上させることができ、その膜に対する他の膜のエッチングレートを上昇させることができる。

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、エッチング対象をシリコン系材料とした例を示したが、これに限るものではない。また、ノンプラズマエッチングのエッチャントとしてＨＦガスおよびＮＨ_３ガスの混合ガス、ＨＦガス単独、ＨＦガスおよびＦ_２ガスの混合ガスを例示したが、これに限るものではない。さらに、上記実施形態ではノンプラズマエッチングの場合を例示したが、プラズマによりエッチングする場合であってもよい。

さらにまた、上記実施形態では、発光素子としてＬＥＤを用いた場合について示したが、半導体レーザー等の他の発光素子を用いてもよい。さらに、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。

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
４０；チャンバー
４２；載置台
４３；ガス供給機構
４４；排気機構
４５；加熱ユニット
７２；加熱源
７３；光透過部材
９３；ＬＥＤ
１００；制御部
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (17)

1. 複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングするエッチング装置であって、
   被処理基板が収容されるチャンバーと、
   前記チャンバー内を排気する排気機構と、
   前記チャンバー内に処理ガスを導入する処理ガス導入機構と、
   前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光する発光素子を有する加熱手段と
   を具備し、
   前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させることを特徴とするエッチング装置。
2. 前記処理ガスにより、プラズマを用いずにいずれかの膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング装置。
3. 前記複数の膜はシリコン系材料膜であり、前記処理ガスはＨＦガス、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガス、ＨＦガスとＦ_２ガスとの混合ガスのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のエッチング装置。
4. 前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエッチング装置。
5. 前記所定の膜はエッチング対象膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に上昇させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエッチング装置。
6. 前記所定の膜はエッチング対象膜以外の膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に低下させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエッチング装置。
7. 前記加熱手段は、複数の膜の吸収波長にそれぞれ適合する波長の光を発光する複数種の発光素子を有し、前記エッチング装置は、エッチングする膜に応じてこれらの複数種の発光素子のいずれかを選択して発光させる制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング装置。
8. 前記発光素子は、発光する光の波長が可変であり、前記エッチング装置は、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させる制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング装置。
9. 複数の膜が形成された被処理基板のいずれかの膜を選択的にエッチングするエッチング方法であって、
   チャンバー内の載置台に、表面に複数の膜が形成された被処理体を載置し、
   発光素子から、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させ、
   前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させ、
   前記チャンバー内に処理ガスを導入することにより、いずれかの膜を選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
10. 前記処理ガスにより、プラズマを用いずにいずれかの膜をドライエッチングすることを特徴とする請求項９に記載のエッチング方法。
11. 前記複数の膜はシリコン系材料膜であり、前記処理ガスはＨＦガス、ＨＦガスとＮＨ_３ガスとの混合ガス、ＨＦガスとＦ_２ガスとの混合ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載のエッチング方法。
12. 前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のエッチング方法。
13. 前記所定の膜はエッチング対象膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に上昇させることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のエッチング方法。
14. 前記所定の膜はエッチング対象膜以外の膜であり、前記発光素子からの光を照射することにより前記所定の膜の温度を選択的に上昇させて、その膜のエッチングレートを選択的に低下させることを特徴とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載のエッチング方法。
15. 複数の膜の吸収波長にそれぞれ適合する波長の光を発光する複数種の発光素子を設け、エッチングする膜に応じてこれらの複数種の発光素子のいずれかを選択して発光させることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のエッチング方法。
16. 発光する光の波長が可変の発光素子から、前記複数の膜のうちの所定の膜の吸収波長に適合する波長の光を発光させ、その光を被処理基板に照射して、前記所定の膜の温度を選択的に上昇させることを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載のエッチング方法。
17. コンピュータ上で動作し、エッチング装置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９から請求項１６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エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
    

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