JP2015079876A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】分子量の大きな副生成物が発生するプロセスにおいて、十分な処理均一性を確保することができる基板処理方法および基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板Ｗを収容するチャンバー４０と、チャンバー４０にエッチングガスを供給するガス供給機構４３と、チャンバー４０内を排気するターボ分子ポンプ８４を有する排気機構４４とを備えたエッチング装置５を用い、チャンバー４０内に処理ガスを供給し、チャンバー４０内の基板Ｗ上で処理ガスを反応させて基板を処理する。そして、処理ガスの反応により、処理ガスよりも分子量の大きな副生成物が生成される場合に、チャンバー４０内の圧力を所定値として、ターボ分子ポンプ８４の回転数を調節することにより、処理の均一性を調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板に所定の処理を施す基板処理方法および基板処理装置に関する。
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（ＳｉＯ２膜）に、フッ化水素（ＨＦ）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスを吸着させ、これらをシリコン酸化膜と反応させ、その際に発生するケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６；ＡＦＳ）を主体とする副生成物を、次工程で加熱することにより昇華させるエッチングプロセスが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
また、最近では、このようなＣＯＲの技術を応用して、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜等のシリコン（Ｓｉ）をフッ素ガス（Ｆ２ガス）とＮＨ３ガスを用いてエッチングすることも検討されている。この際にも、同様の副生成物が発生し、これを次工程で加熱して昇華させる。
特開２００５− ３９１８５号公報 特開２００８−１６００００号公報
しかしながら、上記のようなエッチング処理ではエッチングの均一性が十分ではない場合がある。一般的に、エッチングの均一性を改善するためには、温度、圧力、ガス比率やガス導入分布等のパラメータを調整することが考えられるが、上記のような分子量の大きな副生成物が生成される処理では、これらのパラメータを調整してもエッチング均一性を十分に改善することが困難であることが判明した。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、ＣＯＲ処理のような分子量の大きな副生成物が発生するプロセスにおいて、十分な処理均一性を確保することができる基板処理方法および基板処理装置を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、ＣＯＲ処理のような副生成物が発生するプロセスにおいて、副生成物の分子量が処理ガスの分子量よりも大きい場合に、処理容器内における副生成物の存在が処理の均一性に影響をおよぼすこと、およびこのような処理の均一性は、排気装置に用いられるターボ分子ポンプの回転数を調整して、処理容器内での副生成物の割合を変化させることにより改善できることを見出した。
すなわち、本発明の第１の観点では、基板を収容する処理容器と、前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内を排気するターボ分子ポンプを有する排気機構とを備えた処理装置を用い、前記処理容器内に処理ガスを供給し、前記処理容器内の基板上で処理ガスを反応させて基板を処理する基板処理方法であって、前記処理ガスの反応により、処理ガスよりも分子量の大きな副生成物が生成される場合に、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節することを特徴とする基板処理方法を提供する。
上記本発明の第１の観点において、前記ターボ分子ポンプの回転数をより低い値に調節することが好ましい。
また、前記基板処理方法は、処理ガスを用いて処理を行う処理ステップと、その後処理容器内を排気する排気ステップとを有し、前記処理ステップでは、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節し、前記排気ステップでは、ターボ分子ポンプの回転数を前記処理ステップよりも上昇させることが好ましい。
さらに、処理条件に応じて、予め、前記処理容器内の圧力が所定値のときの、前記ターボ分子ポンプの最適な回転数を求めておき、その回転数で処理を行うようにすることができる。
前記処理としては、前記処理ガスとしてエッチングガスを用いて所定の膜をエッチングするエッチング処理を挙げることができる。この場合に、前記エッチングガスとして、フッ素および水素および窒素を含有するものを用い、前記所定の膜はシリコン含有膜であり、副生成物はケイフッ化アンモニウムを主体とするものとすることができる。
本発明の第２の観点では、基板を収容する処理容器と、前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理室内の圧力を自動的に制御する自動圧力制御バルブおよび前記処理室内を排気するターボ分子ポンプを有する排気機構と、前記ターボ分子ポンプの回転数を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記処理ガスの反応により、処理ガスよりも分子量の大きな副生成物が生成される場合に、前記自動圧力制御バルブにより、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節することを特徴とする基板処理装置を提供する。
本発明の第３の観点では、コンピュータ上で動作し、基板処理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１の観点の基板処理方法が行われるように、コンピュータに前記基板処理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、分子量の大きな副生成物が発生するプロセスにおいて、処理の均一性を調節するパラメータとしてターボ分子ポンプの回転数を用いることにより、十分な処理の均一性を確保することができる。
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の一例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エッチング装置を示す断面図である。 エッチング装置の排気機構に用いられたターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。 エッチング方法の工程を示すフロー図である。 実験例におけるターボ分子ポンプの回転数とエッチング量との関係を示す図である。 実験例におけるターボ分子ポンプの回転数とエッチング均一性（ばらつき）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。
本実施形態においては、被処理基板として、表面にシリコン酸化膜を有する半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）を用い、ウエハ表面のシリコン酸化膜をＨＦガスおよびＮＨ３ガスを用いてノンプラズマドライエッチングする場合について説明する。
＜処理システムの構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置を備え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、被処理基板としてウエハ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）処理を行なう熱処理装置４と、各熱処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してエッチング処理としてＣＯＲ処理を施すエッチング装置５と、制御部６とを備えている。ロードロック室３、熱処理装置４およびエッチング装置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、ピックが熱処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりエッチング装置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、熱処理装置４、およびエッチング装置５間で搬送することが可能となっている。
熱処理装置４は、チャンバー２０を有し、その中に設けられたヒーターが埋設された載置台（図示せず）上でウエハＷを所定温度に加熱するものであり、チャンバー２０はゲートバルブ２２が介在された状態でロードロック室３に連結されている。
エッチング装置５は、チャンバー４０内でウエハＷ表面のシリコン酸化膜をエッチングするものであり、チャンバー４０はゲートバルブ５４が介在された状態で熱処理装置４のチャンバー２０に連結されている。エッチング装置５の詳細は後述する。
制御部６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キーボードや、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。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、例えば後述するエッチング装置５における処理ガスの供給やチャンバー内の排気などをプロセス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。
このような処理システム１では、表面にエッチング対象であるシリコン酸化膜が形成されたものを用い、そのようなウエハＷを複数枚キャリアＣ内に収納して処理システム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５４を開いて、ピックをエッチング装置５まで伸ばしてウエハＷをエッチング装置５へ搬送する。
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、エッチング装置５において後述するようにしてＨＦガスおよびＮＨ３ガスによりエッチング処理を行う。
エッチング処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックによりエッチング処理後のウエハＷを熱処理装置４に搬送し、チャンバー２０内に不活性ガスを導入しつつ、ヒーターにより載置台上のウエハＷを加熱して、エッチングにより生成された副生成物を加熱除去する。
熱処理装置４における熱処理が終了した後、ゲートバルブ２２を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台上のエッチング処理後のウエハＷをロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻す。これにより、一枚のウエハの処理が完了する。
＜エッチング装置＞
次に、エッチング装置５について説明する。図２はエッチング装置５の断面図である。エッチング装置５は、密閉構造のチャンバー４０と、チャンバー４０の内部に設けられた、基板であるウエハＷを略水平にした状態で載置する載置台４２と、チャンバー４０にエッチングガスを供給するガス供給機構４３と、チャンバー４０内を排気する排気機構４４とを備えている。
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。蓋部５２の天壁には上方からチャンバー４０内に向けて第１のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２が挿入されている。
側壁部５１ａには、熱処理装置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。
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５５が設けられている。温度調節器５５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のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２にそれぞれ接続された第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ＮＨ３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Ｎ２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および第１のガス導入ノズル６１を経てチャンバー４０内へ吐出され、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスは、第２のガス供給配管７２および第２のガス導入ノズル６２を経てチャンバー４０内へ吐出される。なお、シャワープレートを用いてガスをシャワー状に吐出してもよい。
上記ガスのうちＨＦガスとＮＨ３ガスはエッチングガスであり、これらはチャンバー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Ｎ２ガスは希釈ガスである。そして、チャンバー４０内に、エッチングガスである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ＮＨ３ガスとウエハＷ表面に形成された酸化膜（ＳｉＯ２）とを反応させ、副生成物としてケイフッ化アンモニウム（ＡＦＳ）等を生成させる。
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。
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と、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と、ターボ分子ポンプ８４と、ドライポンプ８５とを有している。自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３、ターボ分子ポンプ８４、およびドライポンプ８５は、排気口８１からその順で排気配管８２に設けられている。ターボ分子ポンプ８４およびドライポンプ８５の間には開閉バルブ８６が設けられている。ドライポンプ８５は粗引き用の補助ポンプであり、ターボ分子ポンプ８４が真空度を調整するメインポンプである。
図３に示すように、ターボ分子ポンプ８４は、ハウジング１０１と、その中に中心軸として設けられたステータ１０２と、軸受１０３を介して回転自在に設けられたロータ１０４と、ロータ１０４の上部に設けられた多数の動翼１０５と、ハウジング１０１の上部に設けられた多数の静翼１０６と、ロータ１０４を回転させるモータ１０７とを有している。ハウジング１０１の天壁には給気口１０８が設けられ、ハウジング１０１の側壁下部には排気口１０９が設けられている。また、多数の動翼１０５は、互いに隣接する静翼１０６の間に位置している。
したがって、モータ１０７によりロータ１０４が回転されると、多数の動翼１０５が静翼１０６に対して高速で回転され、これにより、チャンバー４０内の気体が排気配管８２および給気口１０８を介して吸引され、排気口１０９を介して下流側の排気配管８２に排出される。これにより、チャンバー４０内を高真空度に排気することができる。また、ターボ分子ポンプ８４の回転数は、制御部６の指令に基づいてコントローラ８７により制御可能となっている。なお、制御部６の指令に基づかず、オペレータが回転数を調節するようにしてもよい。
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高圧力用および低圧力用の２つのキャパシタンスマノメータ８８ａ，８８ｂが設けられている。自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３は、キャパシタンスマノメータ８８ａ，８８ｂの検出圧力に基づいて動作するようになっている。載置台４２の表面近傍位置には温度センサ（図示せず）が設けられている。
このように構成されたエッチング装置においては、まず、ゲートバルブ５４を開放した状態で、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックにより、表面にエッチング対象であるシリコン酸化膜を有するウエハＷを搬入出口５３からチャンバー４０内に搬入し、載置台４２に載置する。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内を密閉状態とし、エッチング処理を行う。
図４に示すように、エッチング処理は、調圧ステップ（ステップ１）、エッチングステップ（ステップ２）、排気ステップ（ステップ３）からなる。
ステップ１の調圧ステップにおいては、ガス供給機構４３から、ＮＨ３ガスとＮ２ガスを、第２のガス供給配管７２および第２のガス導入ノズル６２を経てチャンバー４０内に導入しつつ、自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３により排気量を制御しながらターボ分子ポンプ８４により排気して、チャンバー４０内の調圧を行う。なお、ドライポンプ８５は、メンテナンス時等、大気圧に戻した際の粗引きに用いられ、連続的に処理を行っている間は、ターボ分子ポンプ８４のバックアップポンプとして、ターボ分子ポンプ８４の背圧を下げる目的で常に稼働している。
ステップ２のエッチングステップは、調圧ステップの後、ＮＨ３ガスとＮ２ガスに加え、ＨＦガスおよびＡｒガスを、第１のガス供給配管７１および第１のガス導入ノズル６１を経てチャンバー４０内へ導入し、エッチングを行う。この際には、自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３によりチャンバー４０内を調圧された圧力に制御しつつ、ターボ分子ポンプ８４による排気を継続する。
このように、チャンバー４０内にＨＦガスおよびＮＨ３ガスが供給されることにより、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、シリコン酸化膜がエッチングされる。このとき、ケイフッ化アンモニウム（ＡＦＳ）を主体とする副生成物が、ウエハＷの表面に保持された状態になる。
ステップ３の排気ステップでは、エッチングステップが終了した後、チャンバー４０内にＡｒガスまたはＮ２ガスを導入しつつ、ターボ分子ポンプ８４によりチャンバー４０内を排気する。
エッチング処理が終了後、ゲートバルブ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上のエッチング処理後のウエハＷをチャンバー４０から搬出する。その後、上述したように、ウエハＷを熱処理装置４のチャンバー２０へ搬送して、ウエハＷに付着した副生成物を昇華させる。
ところで、ＣＯＲ処理は、ＨＦガスとＮＨ３ガスをシリコン酸化膜と反応させて、ＡＦＳを主体とする分子量の大きな副生成物を生成させる処理であるため、このような副生成物が気化して、チャンバー４０内に存在すると、エッチングガスであるＨＦガスとＮＨ３ガスがチャンバー４０内で拡散する妨げとなり、温度、圧力、ガス比率やガス導入分布等のパラメータを調整してもエッチング均一性を改善することが困難となる。
本実施形態では、エッチング均一性を改善するため、ターボ分子ポンプ８４の回転数に着目した。一般的に、ターボ分子ポンプは、回転数を調節することができるようになっているが、これは排気量を初期調整するためのものであり、通常は、回転数を最大にして用いており、エッチングの均一性にターボ分子ポンプの回転数を調節するという発想は存在しなかった。
しかし、ターボ分子ポンプ８４は、回転数によって、副生成物も含めたガス比を変更できることが判明した。すなわち、ターボ分子ポンプは、回転数が高くなると、全体的に吸引するガス量は増加するが、重い分子、つまり分子量の大きい分子よりも、軽い分子、つまり分子量の小さい分子が相対的に引きやすくなり、分子量の大きい分子の比率が高まる。一方、回転数が低くなると、全体的に吸引するガス量は減少するが、逆に、分子量の小さい分子の比率が高まる。したがって、本実施形態のように、エッチングガスであるＨＦガスとＮＨ３ガスの分子量よりも分子量が大きいＡＦＳを主体とする副生成物が生成される場合には、従来のように、ターボ分子ポンプの回転数を最大にしてエッチング処理を行う際には、分子量の大きい副生成物の比率が相対的に高い状態となって、ＨＦガスとＮＨ３ガスが均一拡散しにくい状態となる。
そこで、本実施形態では、チャンバー４０内の圧力を所定値に保持したまま、ターボ分子ポンプ８４の回転数を調節して、エッチングガスと副生成物の比率を変化させることにより、エッチングの均一性を調節する。チャンバー内の圧力は自動圧力制御弁（ＡＰＣ）により制御されるため、このようにターボ分子ポンプ８４の回転数を変化させてガスの吸引量を変動させてもチャンバー内の圧力は変化しない。
具体的には、従来のようにターボ分子ポンプ８４の回転数を最大にせず、副生成物の比率が相対的に低くなって均一なエッチングが行える所定値まで回転数を減少させて、エッチングの均一性を改善する。このとき、副生成物の比率が相対的に低くなるため、エッチング量も増加する。ターボ分子ポンプ８４の回転数は、より低い値に調節することが好ましい。
この際に、処理レシピにターボ分子ポンプ８４の回転数をパラメータとして加え、レシピ毎に予め求めた最適な回転数を記憶させておいて、それに基づいてターボ分子ポンプ８４の回転数を調節するようにしてもよいし、オペレータがターボ分子ポンプ８４の回転数が最適になるように調節してもよい。
このように、従来にはエッチング均一性のパラメータとして用いられていなかったターボ分子ポンプ８４の回転数をパラメータとして用いることにより、従来エッチングの均一性を得ることが困難であった条件でも、所望のエッチング均一性を得ることができる。
ところで、エッチングステップにおいては、このように、ターボ分子ポンプ８４の回転数を最大値よりも低い所定の回転数にするが、排気ステップでは自動圧力制御弁（ＡＰＣ）を全開にして短時間で排気する必要がある。このため、ターボ分子ポンプ８４の回転数を上げて吸引力を上げることが有利である。このため、エッチングステップまではターボ分子ポンプ８４の回転数をエッチングの均一性が得られる値に調節し、排気ステップのときは回転数を極力上昇させることが好ましく、回転数を最大にすることが最も好ましい。
＜実験例＞
次に、本発明の効果を確認した実験例について説明する。
本実験例においては、図２に示す構成のエッチング装置を用いて、シリコン基板上のシリコン酸化膜をＨＦガスおよびＮＨ３ガスによりエッチングした。この際に、チャンバー内の圧力が６００ｍＴｏｒｒになるように自動圧力制御弁（ＡＰＣ）により制御し、ターボ分子ポンプの回転数を変化させた。このエッチングの際の他の条件は、載置台温度：７５℃、ＨＦガス流量：２００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量：２００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：１００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：０ｓｃｃｍとした。
図５はターボ分子ポンプの回転数とエッチング量との関係を示す図、図６はターボ分子ポンプの回転数とエッチング均一性（ばらつき）との関係を示す図である。なお、両図ともチャンバー内の圧力を併せて示している。
図５、６に示すように、チャンバー内の圧力が変わらないにもかかわらず、ターボ分子ポンプの回転数が最大の３３０００ｒｐｍの場合にはエッチング量が１１．８ｎｍ、ばらつきが３．８％であるのに対し、ターボ分子ポンプの回転数が減少するに従って、エッチング量が増加し、エッチングのばらつきが減少（エッチング均一性が増加）する傾向にあり、２２０００ｒｐｍではエッチング量が１２．２ｎｍ、ばらつきが３．０％、１６０００ｒｐｍではエッチング量が１２．２ｎｍ、ばらつきが２．４％となった。
＜本発明の他の適用＞
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、エッチングガスとしてＨＦガスおよびＮＨ３ガスを用いてシリコン酸化膜をエッチングする場合について示したが、Ｆ２ガスおよびＮＨ３ガスでシリコンをエッチングする場合も同様に、エッチングガスよりも分子量が大きいＡＦＳを主体とする副生成物が生成され、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、フッ素および水素および窒素を含有するエッチングガスを用いてシリコン含有膜をエッチングし、エッチングガスよりも分子量が大きいＡＦＳを主体とする副生成物が生成する場合に、本発明を適用することが可能である。
また、本発明の原理上、ＨＦガスおよびＮＨ３ガスを用いてシリコン酸化膜をエッチングする場合や、Ｆ２ガスおよびＮＨ３ガスでシリコンをエッチングする場合に限らず、エッチングガスよりも分子量が大きい副生成物が生成される場合の全般に適用可能である。また、エッチングに限らず、処理ガスよりも分子量が大きい副生成物が生成される処理であれば、成膜等の他の処理でも本発明を適用することが可能である。
また、上記実施形態の装置は例示に過ぎず、種々の構成の装置により本発明のエッチング方法を実施することができる。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；熱処理装置
５；エッチング装置
６；制御部
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
８２；排気配管
８３；自動圧力制御弁
８４；ターボ分子ポンプ
１０１；ハウジング
１０２；ステータ
１０４；ロータ
１０５；動翼
１０６；静翼
１０７；モータ
１０８；給気口
１０９；排気口
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (8)

  1. 基板を収容する処理容器と、前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内を排気するターボ分子ポンプを有する排気機構とを備えた処理装置を用い、前記処理容器内に処理ガスを供給し、前記処理容器内の基板上で処理ガスを反応させて基板を処理する基板処理方法であって、
    前記処理ガスの反応により、処理ガスよりも分子量の大きな副生成物が生成される場合に、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節することを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記ターボ分子ポンプの回転数をより低い値に調節することを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記基板処理方法は、処理ガスを用いて処理を行う処理ステップと、その後処理容器内を排気する排気ステップとを有し、前記処理ステップでは、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節し、前記排気ステップでは、ターボ分子ポンプの回転数を前記処理ステップよりも上昇させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 処理条件に応じて、予め、前記処理容器内の圧力が所定値のときの、前記ターボ分子ポンプの最適な回転数を求めておき、その回転数で処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  5. 前記処理は、前記処理ガスとしてエッチングガスを用いて所定の膜をエッチングするエッチング処理であ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項に記載の基板処理方法。
  6. 前記エッチングガスは、フッ素および水素および窒素を含有するものであり、前記所定の膜はシリコン含有膜であり、副生成物はケイフッ化アンモニウムを主体とするものであることを特徴とする請求項５に記載の基板処理方法。
  7. 基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
    前記処理容器内の圧力を自動的に制御する自動圧力制御バルブおよび前記処理容器内を排気するターボ分子ポンプを有する排気機構と、
    前記ターボ分子ポンプの回転数を制御する制御部と
    を有し、
    前記制御部は、前記処理ガスの反応により、処理ガスよりも分子量の大きな副生成物が生成される場合に、前記自動圧力制御バルブにより、前記処理容器内の圧力を所定値として、前記ターボ分子ポンプの回転数を調節することにより、処理の均一性を調節することを特徴とする基板処理装置。
  8. コンピュータ上で動作し、基板処理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１から請求項６のいずれかの基板処理方法が行われるように、コンピュータに前記基板処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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