JP2019004026A - 膜をエッチングする方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】流量制御器の較正後に順次処理される被加工物の膜のエッチングの結果の差を低減させることが可能な方法が提供される。【解決手段】一実施形態の方法では、第１のガスがチャンバに供給されているときのチャンバの圧力上昇レートから、第１のガス用の流量制御器が較正される。次いで、第２のガスがチャンバに供給される。次いで、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスがチャンバに供給される。次いで、第１のガスと第２のガスを含む混合ガスにより被加工物の膜から反応生成物が生成される。反応生成物は、昇華されて除去される。【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、膜をエッチングする方法に関するものである。
電子デバイスの製造においては、被加工物の膜の加工のために、又は、不要な膜の除去のために、膜のエッチングが行われる。例えば、シリコン酸化膜のエッチングが行われる。シリコン酸化膜のエッチングの一種として、化学的酸化物除去（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ）処理、即ちＣＯＲ処理が知られている。
ＣＯＲ処理では、シリコン酸化膜を有する被加工物が、第１のチャンバ内に配置される。そして、第１のチャンバにＨＦガス及びＮＨ３ガスが供給される。供給されたＨＦガス及びＮＨ３ガスがシリコン酸化膜と反応することにより、反応生成物が形成される。次いで、反応生成物を有する被加工物が、第２のチャンバ内において加熱される。被加工物が加熱されることにより、反応生成物が昇華して、排気される。これにより、シリコン酸化膜がエッチングされる。このようなＣＯＲ処理については、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
特開２００９−４９２８４号公報 特開２０１４−１３８４１号公報
一般的に、チャンバに供給されるガスの流量は、流量制御器によって設定流量に制御される。上述したＣＯＲ処理のように、二種以上のガスを用いて膜から反応生成物を生成し、当該反応生成物を昇華させて除去するエッチングにおいても、チャンバに供給されるガスの流量は、流量制御器によって設定流量に制御される。このようなエッチングにおいて、流量制御器の流量制御の精度は、被加工物の膜のエッチング結果に影響を与える。したがって、流量制御器は、ガスが設定流量でチャンバに供給されるよう較正される。
流量制御器の較正手法として、ビルドアップ法が知られている。ビルドアップ法では、その流量が流量制御器によって調整されたガスがチャンバに供給されている状態で、チャンバの圧力上昇レートが求められる。求められた圧力上昇レートから、チャンバに供給されたガスの流量の測定値が取得される。この測定値を用いて、流量制御器が較正される。
上述した二種以上のガスのうち第１のガスの流量を制御する流量制御器の較正が行われると、チャンバを画成する壁面及びチャンバ内のステージの表面には、当該第１のガスを構成する粒子（例えば分子）が付着する。第１のガスを構成する粒子が壁面及びステージに付着した状態で、上述した二種以上のガスを用いたエッチングが複数の被加工物に対して順次実行されると、最初に処理される被加工物の膜のエッチングの結果と後に処理される被加工物のエッチングの結果に差が生じる。したがって、流量制御器の較正後に順次処理される被加工物の膜のエッチングの結果の差を低減させることが必要である。
一態様においては、処理システムを用いて被加工物の膜をエッチングする方法が提供される。処理システムは、第１の処理装置及び第２の処理装置を有する。第１の処理装置は第１のチャンバ本体、ステージ、ガス供給部、排気装置、及び、バルブを有する。第１のチャンバ本体は、その内部空間を第１のチャンバとして提供する。ステージは、第１のチャンバ内に設けられている。ガス供給部は、第１のチャンバに第１のガス及び第２のガスを供給するよう構成されている。ガス供給部は、第１のガスの流量を制御する流量制御器を有する。第１のガス及び第２のガスは被加工物の膜と反応して反応生成物を形成する。排気装置は、第１のチャンバを排気するよう構成されている。バルブは、第１のチャンバと排気装置との間で接続されている。第２の処理装置は、第２のチャンバを提供する第２のチャンバ本体、及び、第２のチャンバ内で被加工物を加熱するためのヒータを有する。
一態様に係る方法は、（ｉ）流量制御器を較正する工程であり、バルブが閉じられ、且つ、その流量が流量制御器によって調整された第１のガスが第１のチャンバに供給されている状態における第１のチャンバの圧力の上昇レートから、第１のガスの流量の測定値が取得され、該測定値を用いて流量制御器が較正される、該工程と、（ｉｉ）第１のチャンバに第２のガスを供給する工程と、（ｉｉｉ）第１のチャンバを排気する工程と、（ｉｖ）ステージ上に物体が載置されていない状態で第１のチャンバに第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスを供給する工程と、（ｖ）被加工物がステージ上に載置されている状態で第１のチャンバに第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスを供給することにより、被加工物の膜から反応生成物を形成する工程と、（ｖｉ）反応生成物を有する被加工物が第２のチャンバに収容された状態で、反応生成物を有する被加工物を加熱することにより、反応生成物を除去する工程と、を含む。
一態様に係る方法では、第１のガス用の流量制御器が較正された後に、第１のチャンバに第２のガスが供給される。これにより、第１のチャンバ本体の壁面及びステージの表面に付着している第１のガスを構成する粒子の量が低減される。その後に、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスが第１のチャンバに供給されることにより、第１のチャンバ本体の壁面及びステージの表面の状態が、膜から反応生成物を形成する処理の実行時の定常的な状態になる。その結果、被加工物の膜から反応生成物を形成する工程及び反応生成物を除去する工程を含むエッチングによって、複数の被加工物が順次に処理されても、当該複数の被加工物の膜のエッチング結果の差が低減される。また、第１のガスを構成する粒子の量が事前に低減されているので、上述した定常的な状態が短時間で形成される。
一実施形態では、膜はシリコン酸化膜であり、第１のガスはＨＦ（フッ化水素）ガスであり、第２のガスはＮＨ３（アンモニア）ガスである。別の実施形態では、膜はシリコン酸化膜であり、第１のガスはＨＦガスであり、第２のガスはエタノールを含む。更に別の実施形態では、膜はシリコン膜であり、第１のガスはＦ２（フッ素）ガスであり、第２のガスはＮＨ３ガスである。
一実施形態において、ガス供給部は、更に不活性ガスを供給可能であるように構成されている。第２のガスを供給する工程において、第１のチャンバに不活性ガスが更に供給される。一実施形態において、不活性ガスは、窒素ガス及び希ガスのうち少なくとも一方を含む。
一実施形態の反応生成物を形成する工程において、第１のチャンバ本体の温度は、ステージの温度より高い温度に設定される。第２のガスを供給する工程において、ステージの温度は、反応生成物を形成する工程におけるステージの温度と同一の温度に設定され、第１のチャンバ本体の温度は、反応生成物を形成する工程における第１のチャンバ本体の温度と同一になるように設定される。
以上説明したように、流量制御器の較正後に順次処理される被加工物の膜のエッチング結果の差を低減させることが必要である。
一実施形態に係る膜をエッチングする方法を示す流れ図である。 図１に示す方法の実施において利用可能な処理システムの例を示す図である。 図２に示す処理システムで採用可能な第１の処理装置の例を示す図である。 図２に示す処理システムで採用可能な第２の処理装置の例を示す図である。 図５の（ａ）、図５の（ｂ）、及び、図５の（ｃ）は、図１に示す方法の各工程を説明するための図である。 実験結果を示すグラフである。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係る膜をエッチングする方法を示す流れ図である。図１に示す方法は、処理システムを用いて被加工物の膜をエッチングするために実行される。被加工物Ｗ（図５の（ａ）を参照）は、例えば、下地層ＵＬ及び膜ＥＦを有する。膜ＥＦは下地層ＵＬ上に設けられている。膜ＥＦは、シリコン含有膜であり得る。一例において膜ＥＦは、シリコン酸化膜である。シリコン酸化膜は、限定されるものではないが、シリコン層の表面を含む一部が酸化することにより形成された自然酸化膜であり得る。別の一例において、膜ＥＦは、シリコン膜であり得る。シリコン膜は、多結晶シリコン膜、単結晶シリコン膜、又は、アモルファスシリコン膜であり得る。
方法ＭＴでは、膜ＥＦから反応生成物ＲＰ（図５の（ｂ）を参照）を形成するために用いられる混合ガスのうち第１のガスの流量を制御する流量制御器の較正が行われる。次いで、第１のガスが供給された第１のチャンバのコンディショニング処理が行われる。次いで、膜ＥＦのエッチングが行われる。この方法ＭＴの実施には、処理システムが用いられる。
図２は、図１に示す方法の実施において利用可能な処理システムの例を示す図である。図２に示す処理システム１は、台２ａ、２ｂ，２ｃ，２ｄ、容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、ローダーモジュールＬＭ、アライナＡＮ、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２、搬送モジュールＴＭ、プロセスモジュールＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４を備えている。なお、処理システム１の台の個数、容器の個数、ロードロックモジュールの個数は、１個以上の任意の個数であり得る。
台２ａ、２ｂ，２ｃ，２ｄは、ローダーモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄはそれぞれ、台２ａ、２ｂ，２ｃ，２ｄ上に配置されている。容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、その内部に被加工物Ｗを収容するように構成されている。容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各々は、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）と称される容器であり得る。
ローダーモジュールＬＭは、その内部にチャンバＬＣを提供している。チャンバＬＣの圧力は、大気圧に設定される。ローダーモジュールＬＭは、搬送装置ＴＵ１を備えている。搬送装置ＴＵ１は、例えば多関節ロボットである。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各々とアライナＡＮとの間、アライナＡＮとロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々との間、容器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの各々とロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々との間で、チャンバＬＣを介して、被加工物Ｗを搬送するように構成されている。アライナＡＮは、ローダーモジュールＬＭに接続されている。アライナＡＮは、その内部において被加工物Ｗの位置を較正する。
ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２は、ローダーモジュールＬＭと搬送モジュールＴＭの間に設けられている。ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供している。ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々の予備減圧室とチャンバＬＣとの間にはゲートバルブが設けられている。
搬送モジュールＴＭは、その内部にチャンバＴＣを提供している。チャンバＴＣは、減圧可能に構成されている。チャンバＴＣとロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々の間にはゲートバルブが設けられている。搬送モジュールＴＭは、搬送装置ＴＵ２を有している。搬送装置ＴＵ２は、例えば多関節ロボットである。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２の各々とプロセスモジュールＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４の各々の間、プロセスモジュールＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４のうち任意の二つのプロセスモジュールの間で、チャンバＴＣを介して、被加工物Ｗを搬送するように構成されている。
プロセスモジュールＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４の各々は、専用の基板処理を実行する装置である。プロセスモジュールＰＭ１，ＰＭ２，ＰＭ３，ＰＭ４の各々のチャンバは、ゲートバルブを介してチャンバＴＣに接続されている。なお、処理システム１におけるプロセスモジュールの個数は、二以上の任意の個数であり得る。一例において、プロセスモジュールＰＭ１は、第１の処理装置として用いられ、プロセスモジュールＰＭ４は第２の処理装置として用いられる。
処理システム１は、制御部ＭＣを更に備え得る。制御部ＭＣは、方法ＭＴの実行において、処理システム１の各部を制御するように構成されている。制御部ＭＣは、プロセッサ（例えばＣＰＵ）、及び、メモリといった記憶装置、制御信号の入出力インタフェイスを備えたコンピュータ装置であり得る。記憶装置には、制御プログラム及びレシピデータが記憶されている。プロセッサが制御プログラム及びレシピデータに従って動作することにより、処理システム１の各部に制御信号が送出される。このような制御部ＭＣの動作により、方法ＭＴが実行され得る。
図３は、図２に示す処理システムで採用可能な第１の処理装置の例を示す図である。図３に示す第１の処理装置１０は、第１のチャンバ本体１２を備えている。第１のチャンバ本体１２は、その内部空間を第１のチャンバ１２ｃとして提供している。
第１のチャンバ１２ｃ内には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４上には、被加工物Ｗが略水平な状態で載置される。ステージ１４は、その上に載置された被加工物Ｗを支持するよう構成されている。ステージ１４は、平面視において略円形をなしている。ステージ１４は、第１のチャンバ本体１２の底部に固定されている。ステージ１４は、温度調整機構１４ａを有する。温度調整機構１４ａは、一例では、ステージ１４の内部に形成された流路を含む。第１のチャンバ本体１２の外部には、熱交換媒体の供給器が設けられている。ステージ１４の内部の流路には、当該供給器から熱交換媒体（例えば、冷媒）が供給される。ステージ１４の内部の流路に供給された熱交換媒体は、供給器に戻される。即ち、供給器とステージ１４の内部の流路との間では熱交換媒体が循環される。熱交換媒体がステージ１４の内部の流路に供給されることにより、ステージ１４の温度が調整される。
第１の処理装置１０は、圧力センサ１９を更に備えている。圧力センサ１９は、例えばキャパシタンスマノメータである。圧力センサ１９は、第１のチャンバ１２ｃの圧力を測定するように構成されている。
第１のチャンバ本体１２は、一例において、第１部材１６及び第２部材１８を含んでいる。第１部材１６は、第１のチャンバ１２ｃの側方及び下方において延在している。第１部材１６は、側壁部１６ａ及び底部１６ｂを含んでいる。側壁部１６ａは、略円筒形状を有している。底部１６ｂは、側壁部１６ａの下端に連続している。側壁部１６ａには、通路１２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、第１のチャンバ本体１２の外部から第１のチャンバ１２ｃに搬入されるとき、及び、第１のチャンバ１２ｃから第１のチャンバ本体１２の外部に搬出されるときに、通路１２ｐを通過する。この通路１２ｐの開放及び閉鎖のために、ゲートバルブ２０が側壁部１６ａに沿って設けられている。ゲートバルブ２０が通路１２ｐを開放すると、第１のチャンバ１２ｃと搬送モジュールＴＭのチャンバＴＣが互いに連通する。一方、ゲートバルブ２０が通路１２ｐを閉鎖すると、第１のチャンバ１２ｃが搬送モジュールＴＭのチャンバＴＣから隔離される。
第１部材１６は、その上端に開口を提供している。第２部材１８は、第１部材１６の上端の開口を閉じるように、第１部材１６上に設けられている。第１のチャンバ本体１２の壁部内には、ヒータ１２ｈが設けられている。ヒータ１２ｈは、例えば抵抗加熱ヒータである。ヒータ１２ｈは、第１のチャンバ本体１２を加熱する。
第２部材１８は、蓋部２２及びシャワーヘッド２４を含んでいる。蓋部２２は、第２部材１８の外側部分を構成している。シャワーヘッド２４は、蓋部２２の内側に設けられている。シャワーヘッド２４は、ステージ１４の上方に設けられている。シャワーヘッド２４は、本体２６及びシャワープレート２８を含んでいる。本体２６は、側壁２６ａ及び上壁２６ｂを含んでいる。側壁２６ａは略筒状をなしており、上壁２６ｂは側壁２６ａの上端に連続しており、側壁２６ａの上端を閉じている。
シャワープレート２８は、本体２６の下端側、且つ、本体２６の内側に設けられている。本体２６の上壁２６ｂとシャワープレート２８の間には、シャワープレート２８と平行にプレート３０が設けられている。本体２６とシャワープレート２８の間の空間は、第１の空間２４ａ及び第２の空間２４ｂを含む。第１の空間２４ａは、本体２６の上壁２６ｂとプレート３０との間の空間である。第２の空間２４ｂは、プレート３０とシャワープレート２８との間の空間である。
第１の処理装置１０は、ガス供給部４０を更に備えている。シャワーヘッド２４の第１の空間２４ａには、ガス供給部４０の第１のガス供給配管４１が接続されている。第１の空間２４ａには、複数のガス通路３２が接続している。複数のガス通路３２は、プレート３０からシャワープレート２８まで延在している。複数のガス通路３２は、シャワープレート２８に形成された複数の第１のガス吐出孔２８ａにそれぞれ繋がっている。第１のガス供給配管４１から第１の空間２４ａに供給されたガスは、複数のガス通路３２及び複数の第１のガス吐出孔２８ａを介して第１のチャンバ１２ｃへ吐出される。
シャワーヘッド２４の第２の空間２４ｂには、ガス供給部４０の第２のガス供給配管４２が接続されている。第２の空間２４ｂには、シャワープレート２８に形成された複数の第２のガス吐出孔２８ｂが繋がっている。第２のガス供給配管４２から第２の空間２４ｂに供給されたガスは、複数の第２のガス吐出孔２８ｂから第１のチャンバ１２ｃに吐出される。
ガス供給部４０は、第１のチャンバ１２ｃに第１のガス及び第２のガスを供給するよう構成されている。一実施形態において、ガス供給部４０は、第１のチャンバ１２ｃに更に不活性ガスを供給可能であるように構成されている。ガス供給部４０は、第１のガス供給配管４１及び第２のガス供給配管４２に加えて、複数の流量制御器４４ａ〜４４ｄを含んでいる。複数の流量制御器４４ａ〜４４ｄの各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。流量制御器４４ａ〜４４ｄの各々は、その入力に供給されたガスの流量を設定流量に調整して、流量が調整されたガスをその出力から出力する。
流量制御器４４ａの入力は、ガスソース４６ａに接続されている。ガスソース４６ａは、第１のガスのソースである。流量制御器４４ａの出力は、第１のガス供給配管４１に接続されている。第１のガスは、膜ＥＦがシリコン酸化膜である場合には、ＨＦ（フッ化水素）ガスである。膜ＥＦがシリコン膜である場合には、第１のガスは、Ｆ２（フッ素）ガスである。
流量制御器４４ｂの入力は、ガスソース４６ｂに接続されている。ガスソース４６ｂは、第２のガスのソースである。流量制御器４４ｂの出力は、第２のガス供給配管４２に接続されている。第２のガスは、膜ＥＦがシリコン酸化膜である場合には、ＮＨ３（アンモニア）ガス又はエタノールから構成されたガスである。膜ＥＦがシリコン膜である場合には、第２のガスは、ＮＨ３（アンモニア）ガスである。
流量制御器４４ｃの入力は、ガスソース４６ｃに接続されている。流量制御器４４ｃの出力は、第１のガス供給配管４１に接続されている。流量制御器４４ｄの入力は、ガスソース４６ｄに接続されている。流量制御器４４ｄの出力は、第２のガス供給配管４２に接続されている。ガスソース４６ｃ及びガスソース４６ｄの各々は不活性ガスのソースである。ガスソース４６ｃは、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｋｒガスといった希ガスのソースである。ガスソース４６ｄは、Ｎ２（窒素）ガスのソースである。
第１の処理装置１０は、バルブ３６及び排気装置３８を更に備えている。第１のチャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅは、第１のチャンバ１２ｃに連通している。排気装置３８は、バルブ３６を介して、排気口１２ｅに接続されている。バルブ３６は、例えば自動圧力制御弁である。排気装置３８は、ドライポンプ、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを含んでいる。
第１のチャンバ１２ｃに被加工物Ｗが収容されている状態で、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスが第１のチャンバ１２ｃに供給されると、第１のガス及び第２のガスが膜ＥＦと反応して、膜ＥＦから反応生成物ＲＰ（図５の（ｂ）参照）が形成される。反応生成物ＲＰは、第２の処理装置において除去される。
図４は、図２に示す処理システムで採用可能な第２の処理装置の例を示す図である。図４に示す第２の処理装置６０は、第２のチャンバ本体６２を備えている。第２のチャンバ本体６２は、その内部空間を第２のチャンバ６２ｃとして提供している。第２のチャンバ６２ｃ内には、ステージ６４が設けられている。ステージ６４は、その上に載置される被加工物Ｗを支持するように構成されている。ステージ６４内にはヒータ６６が設けられている。ヒータ６６は、例えば抵抗発熱ヒータである。
第２のチャンバ本体６２の側壁には、通路６２ｐが形成されている。被加工物Ｗは、第２のチャンバ本体６２の外部から第２のチャンバ６２ｃに搬入されるとき、及び、第２のチャンバ６２ｃから第２のチャンバ本体６２の外部に搬出されるときに、通路６２ｐを通過する。この通路６２ｐの開放及び閉鎖のために、ゲートバルブ６８が第２のチャンバ本体６２の側壁に沿って設けられている。ゲートバルブ６８が通路６２ｐを開放すると、第２のチャンバ６２ｃと搬送モジュールＴＭのチャンバＴＣが互いに連通する。一方、ゲートバルブ６８が通路１２ｐを閉鎖すると、第２のチャンバ６２ｃが搬送モジュールＴＭのチャンバＴＣから隔離される。
第２の処理装置６０は、ガス供給部７０を更に備えている。ガス供給部７０は、流量制御器７２を備えている。流量制御器７２は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。流量制御器７２は、その入力に供給されたガスの流量を設定流量に調整して、流量が調整されたガスをその出力から出力する。流量制御器７２の入力には、ガスソース７４が接続されている。ガスソース７４は、不活性ガスのソース、例えばＮ２（窒素）ガスのソースである。流量制御器７２の出力は、配管７６を介して、第２のチャンバ６２ｃに接続されている。第２の処理装置６０は、開閉弁８０及び排気装置８２を更に備えている。排気装置８２は、ドライポンプ又はターボ分子ポンプといった真空ポンプを含んでおり、開閉弁８０を介して第２のチャンバ６２ｃに接続されている。
上述した反応生成物を有する被加工物Ｗは、第１のチャンバ１２ｃからチャンバＴＣを介して第２のチャンバ６２ｃに搬送される。第２のチャンバ６２ｃ内において、被加工物Ｗはステージ６４上に載置される。そして、ヒータ６６によってステージ６４が加熱され、被加工物Ｗが加熱される。被加工物Ｗが加熱されると、反応生成物が昇華して、排気される。これにより、膜ＥＦがエッチングされる。
再び図１を参照する。以下、図１を参照しつつ、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下の説明では、図５の（ａ）、図５の（ｂ）、及び、図５の（ｃ）も参照する。図５の（ａ）、図５の（ｂ）、及び、図５の（ｃ）は、図１に示す方法の各工程を説明するための図である。なお、以下の説明では、第１の処理装置１０及び第２の処理装置６０を有する処理システム１を用いて実施される場合を例にとって、方法ＭＴを説明する。しかしながら、方法ＭＴは、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスをそのチャンバに供給可能な別の処理装置、及び、反応生成物を有する被加工物を加熱可能な別の処理装置を有する別の処理システムを用いて実施されてもよい。
図１に示すように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１で開始する。工程ＳＴ１では、流量制御器４４ａが較正される。工程ＳＴ１の実行中には、ステージ１４上には物体は載置されない。流量制御器４４ａの較正は、ビルドアップ法に基づく。具体的に、工程ＳＴ１では、その流量が流量制御器４４ａによって調整された第１のガスが、第１のチャンバ１２ｃに供給される。また、バルブ３６が開かれ、排気装置３８によって第１のチャンバ１２ｃが減圧される。第１のチャンバ１２ｃの圧力が安定すると、バルブ３６が閉じられる。バルブ３６が閉じられた後、第１のチャンバ１２ｃの圧力の上昇レート、即ち、第１のチャンバ１２ｃの圧力の上昇速度が求められる。なお、第１のチャンバ１２ｃの圧力の上昇レートは、圧力センサ１９によって測定された圧力を用いて求められる。
工程ＳＴ１では、第１のチャンバ１２ｃの圧力の上昇レートから第１のガスの流量の測定値が取得される。第１のガスの流量の測定値は、式（１）によって求められる。式（１）において、Ｑは第１のガスの流量の測定値であり、ΔＰ／Δｔは第１のチャンバ１２ｃの圧力の上昇レートであり、Ｖは第１のチャンバ１２ｃの既知の容積であり、Ｃは、２２．４／Ｒであり、Ｒは気体定数であり、Ｔは第１のチャンバ１２ｃの温度である。第１のチャンバ１２ｃの温度は温度センサによって測定され得る。
Ｑ＝（ΔＰ／Δｔ）×Ｖ×Ｃ（＝２２．４／Ｒ）／Ｔ（温度） …（１）
工程ＳＴ１では、求められた第１のガスの流量の測定値を用いて流量制御器４４ａが較正される。工程ＳＴ１の実行中には、第１のガスを構成する粒子が第１のチャンバ本体１２の壁面、及び、ステージ１４の表面等に付着する。
方法ＭＴでは、次いで、第１の処理装置１０のコンディショニング処理ＣＰが実行される。コンディショニング処理ＣＰは、ステージ１４上に物体が載置されていない状態で実行される。コンディショニング処理ＣＰは、工程ＳＴ２〜工程ＳＴ６を含む。
工程ＳＴ２では、第２のガスが、ガス供給部４０から第１のチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ２の実行中、バルブ３６が開かれ、排気装置３８によって第１のチャンバ１２ｃ内のガスが排気される。工程ＳＴ２では、第１のガスを構成する粒子と第２のガスを構成する粒子との反応により形成された粒子が排気される。これにより、第１のチャンバ本体１２の壁面及びステージ１４の表面に付着している第１のガスを構成する粒子の量が低減される。続く工程ＳＴ３では、第１のチャンバ１２ｃにガスが供給されていない状態で、排気装置３８を用いて第１のチャンバ１２ｃの排気が実行される。
続く工程ＳＴ４では、ガス供給部４０から第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスが第１のチャンバ１２ｃ内に供給される。この混合ガスは、不活性ガスを含んでいてもよい。不活性ガスは、窒素ガス及び希ガスのうち少なくとも一方を含む。工程ＳＴ４の実行中には、バルブ３６が開かれ、排気装置３８によって第１のチャンバ１２ｃが減圧される。
一実施形態の工程ＳＴ４では、第１のガスの流量は、後述の工程ＳＴ８における第１のガスの流量と同一の流量に設定され、第２のガスの流量は、工程ＳＴ８における第２のガスの流量と同一の流量に設定される。不活性ガスが供給される場合には、不活性ガスの流量も工程ＳＴ８における不活性ガスの流量と同一の流量に設定される。一実施形態の工程ＳＴ４では、第１のチャンバ本体１２の温度は工程ＳＴ８における第１のチャンバ本体１２の温度と同一の温度に設定され、ステージ１４の温度は工程ＳＴ８におけるステージ１４の温度と同一の温度に設定される。第１のチャンバ本体１２の温度はヒータ１２ｈによって調整される。ステージ１４の温度は、温度調整機構１４ａによって調整される。一実施形態の工程ＳＴ４では、第１のチャンバ１２ｃの圧力は、工程ＳＴ８における第１のチャンバ１２ｃの圧力と同一の圧力に設定される。
続く工程ＳＴ５では、第１のチャンバ１２ｃのパージが実行される。工程ＳＴ５では、不活性ガス、例えばガスソース４６ｃからの希ガス及びガスソース４６ｄからの窒素ガスが第１のチャンバ１２ｃに供給される。工程ＳＴ５では、バルブ３６が開かれ、排気装置３８によって第１のチャンバ１２ｃ内のガスが排気される。続く工程ＳＴ６では、第１のチャンバ１２ｃにガスが供給されていない状態で、排気装置３８を用いて第１のチャンバ１２ｃの排気が実行される。
方法ＭＴでは、コンディショニング処理ＣＰの実行後、被加工物Ｗの膜ＥＦのエッチングＥＰが実行される。このエッチングＥＰの実行前に、工程ＳＴ７が実行され、第１のチャンバ１２ｃに被加工物Ｗが搬入される。図５の（ａ）に示すように、被加工物Ｗはステージ１４上に載置される。
ステージ１４上に被加工物Ｗが載置されると、エッチングＥＰが実行される。図１に示すように、エッチングＥＰは、工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０を含む。工程ＳＴ８では、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスが、ガス供給部４０から第１のチャンバ１２ｃに供給される。この混合ガスは、不活性ガスを含んでいてもよい。不活性ガスは、窒素ガス及び希ガスのうち少なくとも一方を含む。工程ＳＴ８の実行中には、バルブ３６が開かれ、排気装置３８によって第１のチャンバ１２ｃが減圧される。一実施形態の工程ＳＴ８では、第１のチャンバ本体１２の温度は、ステージ１４の温度より高い温度に設定される。例えば、第１のチャンバ本体１２の温度は、６０℃以上、１００℃以下の温度に設定され、ステージ１４の温度は、１０℃以上、９０℃以下の温度に設定される。第１のチャンバ本体１２の温度はヒータ１２ｈによって調整される。ステージ１４の温度は、温度調整機構１４ａによって調整される。
工程ＳＴ８では、混合ガスに含まれる第１のガス及び第２のガスが膜ＥＦと反応して、図５の（ｂ）に示すように、膜ＥＦから反応生成物ＲＰが形成される。膜ＥＦがシリコン酸化膜であり、第１のガスがＨＦガスであり、第２のガスがＮＨ３ガスである場合には、膜ＥＦの酸化シリコンからフルオロケイ酸アンモニウムが反応生成物として形成される。膜ＥＦがシリコン酸化膜であり、第１のガスがＨＦガスであり、第２のガスがエタノールから構成されている場合には、膜ＥＦの酸化シリコンからＳｉＦ４、ＳｉＯ２、Ｓｉ（ＯＨ）４、Ｈ２ＳｉＯ３などが反応生成物として形成される。また、膜ＥＦがシリコン膜であり、第１のガスがＦ２ガスであり、第２のガスがＮＨ３ガスである場合には、膜ＥＦのシリコンからＳｉＦ４が反応生成物として形成される。
続く工程ＳＴ９では、反応生成物ＲＰを有する被加工物Ｗが、第１のチャンバ１２ｃから第２のチャンバ６２ｃに、チャンバＴＣを介して搬送される。即ち、減圧された空間のみを介して、被加工物Ｗが第１のチャンバ１２ｃから第２のチャンバ６２ｃに搬送される。第２のチャンバ６２ｃ内では、被加工物Ｗはステージ６４上に載置される。
続く工程ＳＴ１０では、第２のチャンバ６２ｃ内で被加工物Ｗが加熱される。具体的には、ヒータ６６によりステージ６４が加熱されて、被加工物Ｗが加熱される。ステージ６４及び被加工物Ｗの温度は、例えば、１７５℃以上、２００℃以下の温度に設定される。工程ＳＴ１０の実行中には、第２のチャンバ６２ｃに不活性ガスが供給され、第２のチャンバ６２ｃ内のガスが排気される。工程ＳＴ１０では、反応生成物ＲＰが昇華して、排気される。これにより、図５の（ｃ）に示すように、膜ＥＦがエッチングされる。
方法ＭＴでは、次いで、別の被加工物Ｗを処理するか否かが判定される。別の被加工物Ｗを処理する場合には、別の被加工物Ｗに対して工程ＳＴ７〜工程ＳＴ１０が再び実行される。一方、別の被加工物Ｗを処理しない場合には、方法ＭＴは終了する。
方法でＭＴは、工程ＳＴ１において第１のガス用の流量制御器４４ａが較正された後、第１のチャンバ１２ｃに第２のガスが供給される。これにより、第１のチャンバ本体１２の壁面及びステージ１４の表面に付着している第１のガスを構成する粒子の量が低減される。その後に、第１のガス及び第２のガスを含む混合ガスが第１のチャンバ１２ｃに供給されることにより、第１のチャンバ本体１２の壁面及びステージ１４の表面の状態が、膜から反応生成物を形成する処理（工程ＳＴ８）の実行時の定常的な状態になる。その結果、工程ＳＴ８及び工程ＳＴ１０を含むエッチングＥＰによって、複数の被加工物Ｗが順次に処理されても、複数の被加工物Ｗの膜ＥＦのエッチング結果の差が低減される。
以下、方法ＭＴに関して行った評価実験について説明する。評価実験では、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ６を実行し、次いで、シリコン酸化膜を有する五つのサンプルに対して、順次、工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０のエッチングを実行した。そして、五つのサンプルのシリコン酸化膜のエッチング量、即ち、シリコン酸化膜の膜厚の減少量を求めた。以下、評価実験における諸条件を示す。なお、第１のガスとしてはＨＦガスを用い、第２のガスとしてはＮＨ３ガスを用い、不活性ガスとしてはＡｒガスとＮ２ガスを用いた。
＜評価実験の諸条件＞
・工程ＳＴ２
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
第１のチャンバ１２ｃの圧力：２５Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：１０秒
・工程ＳＴ３
実行時間：５秒
・工程ＳＴ４
ＨＦガスの流量：２０ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
Ａｒガスの流量：１５０ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの流量：１２５ｓｃｃｍ
第１のチャンバ１２ｃの圧力：１３．３Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：１００秒
・工程ＳＴ５
Ａｒガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
バキュームパージによる第１のチャンバ１２ｃの圧力：１Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：５秒
・工程ＳＴ６
実行時間：５秒
・工程ＳＴ８
ＨＦガスの流量：２０ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
Ａｒガスの流量：１５０ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの流量：１２５ｓｃｃｍ
第１のチャンバ１２ｃの圧力：１３．３Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：２２秒
・工程ＳＴ９
Ｎ２ガスの流量：８００ｓｃｃｍ
第２のチャンバ６２ｃの圧力：１３３．３Ｐａ
ステージ６４の温度：１７０℃
実行時間：５５秒
また、比較のために、第１〜第３の比較実験を行った。第１の比較実験では、流量制御器４４ａの較正は行わず、第１工程において不活性ガスを第１のチャンバ１２ｃに供給し、第２工程ＳＴ２において混合ガスを第１のチャンバ１２ｃに供給し、第３工程において第１のチャンバ１２ｃのパージを実行し、第４工程ＳＴ４において第１のチャンバ１２ｃの排気を実行し、しかる後に、シリコン酸化膜を有する五つのサンプルに対して、順次、上述の評価実験の工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０の条件と同一の条件で、工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０のエッチングを実行した。そして、五つのサンプルのシリコン酸化膜のエッチング量を求めた。以下、第１の比較実験の諸条件を示す。
＜第１の比較実験の諸条件＞
・第１工程
Ａｒガスの流量：２７０ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの流量：１００ｓｃｃｍ
バキュームパージによる第１のチャンバ１２ｃの圧力：１.５Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：９０秒
・第２工程
ＨＦガスの流量：２０ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
Ａｒガスの流量：２５０ｓｃｃｍ
第１のチャンバ１２ｃの圧力：３０Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：１００秒
・第３工程
Ａｒガスの流量：２００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：２０ｓｃｃｍ
第１のチャンバ１２ｃの圧力：３．５Ｐａ
第１のチャンバ本体１２の温度：６０℃
ステージ１４の温度：３１．５℃
実行時間：１０秒
・第４工程
実行時間：１０秒
第２の比較実験では、上述の評価実験の工程ＳＴ１と同じく流量制御器４４ａの較正を行い、次いで、シリコン酸化膜を有する五つのサンプルに対して、順次、上述の評価実験の工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０の条件と同一の条件で、工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０のエッチングを実行した。そして、五つのサンプルのシリコン酸化膜のエッチング量を求めた。
第３の比較実験では、上述の評価実験の工程ＳＴ１と同じく流量制御器４４ａの較正を行い、第１の比較実験の第１工程〜第４工程の条件と同条件の四つの工程を順次実行し、しかる後に、シリコン酸化膜を有する五つのサンプルに対して、順次、上述の評価実験の工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０の条件と同一の条件で、工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０のエッチングを実行した。そして、五つのサンプルのシリコン酸化膜のエッチング量を求めた。
図６は、実験の結果を示すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸は、サンプル番号を示している。即ち、図６のグラフにおいて、横軸は、評価実験及び第１〜第３の比較実験の各々において順に処理されたサンプルの番号を示している。最初に処理されたサンプルの番号は「１」であり、最後に処理されたサンプルの番号は「５」である。縦軸は、エッチング量を示している。第１の比較実験では、流量制御器４４ａの較正を行わずに、上述の第１工程〜第４工程を含むコンディショニング処理を行ったので、図６に示すように、五つのサンプルのエッチング量の差は比較的小さかった。第２の比較実験では、流量制御器４４ａの較正を行った後にコンディショニング処理を行わなかったので、サンプル番号の増加に伴い、エッチング量が増加し、数個のサンプルに対する工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０の実行後に、エッチング量が安定した。即ち、第２の比較実験では、五つのサンプルのエッチング量の差は比較的大きくなった。第３の比較実験では、流量制御器４４ａの較正を行った後に、上述の第１工程〜第４工程を含むコンディショニング処理を行ったが、サンプル番号の増加に伴い、エッチング量が増加し、数個のサンプルに対する工程ＳＴ８〜工程ＳＴ１０の実行後に、エッチング量が安定した。即ち、第３の比較実験では、五つのサンプルのエッチング量の差は比較的大きくなった。一方、評価実験では、五つのサンプルのエッチング量の差が相当に小さかった。したがって、方法ＭＴの有効性が確認された。
１…処理システム、１０…第１の処理装置、１２…第１のチャンバ本体、１２ｃ…第１のチャンバ、１４…ステージ、３６…バルブ、３８…排気装置、４０…ガス供給部、４４ａ…流量制御器、６０…第２の処理装置、６２…第２のチャンバ本体、６２ｃ…第２のチャンバ、６４…ステージ、６６…ヒータ、Ｗ…被加工物、ＥＦ…膜、ＲＰ…反応生成物。

Claims (7)

  1. 処理システムを用いて被加工物の膜をエッチングする方法であって、
    前記処理システムは、第１の処理装置及び第２の処理装置を有し、
    前記第１の処理装置は、
    第１のチャンバを提供する第１のチャンバ本体と、
    前記第１のチャンバ内に設けられたステージと、
    前記第１のチャンバに第１のガス及び第２のガスを供給するガス供給部であり、該第１のガスの流量を制御する流量制御器を有し、該第１のガス及び該第２のガスは前記膜と反応して反応生成物を形成する、該ガス供給部と、
    前記第１のチャンバを排気する排気装置と、
    前記第１のチャンバと前記排気装置との間で接続されたバルブと、
    を有し、
    前記第２の処理装置は、
    第２のチャンバを提供する第２のチャンバ本体と、
    前記第２のチャンバ内で被加工物を加熱するためのヒータと、
    を有し、
    該方法は、
    前記流量制御器を較正する工程であり、前記バルブが閉じられ、且つ、その流量が該流量制御器によって調整された前記第１のガスが前記第１のチャンバに供給されている状態における前記第１のチャンバの圧力の上昇レートから、前記第１のガスの流量の測定値が取得され、該測定値を用いて前記流量制御器が較正される、該工程と、
    前記第１のチャンバに前記第２のガスを供給する工程と、
    前記第１のチャンバを排気する工程と、
    前記ステージ上に物体が載置されていない状態で前記第１のチャンバに前記第１のガス及び前記第２のガスを含む混合ガスを供給する工程と、
    前記被加工物が前記ステージ上に載置されている状態で前記第１のチャンバに前記第１のガス及び前記第２のガスを含む混合ガスを供給することにより、前記膜から前記反応生成物を形成する工程と、
    前記反応生成物を有する前記被加工物が前記第２のチャンバに収容された状態で、前記反応生成物を有する前記被加工物を加熱することにより、前記反応生成物を除去する工程と、
    を含む、膜をエッチングする方法。
  2. 前記膜は、シリコン酸化膜であり、
    前記第１のガスは、ＨＦガスであり、
    前記第２のガスは、ＮＨ３ガスである、
    請求項１に記載の膜をエッチングする方法。
  3. 前記膜は、シリコン酸化膜であり、
    前記第１のガスは、ＨＦガスであり、
    前記第２のガスは、エタノールを含む、
    請求項１に記載の膜をエッチングする方法。
  4. 前記膜は、シリコン膜であり、
    前記第１のガスは、Ｆ２ガスであり、
    前記第２のガスは、ＮＨ３ガスである、
    請求項１に記載の膜をエッチングする方法。
  5. 前記ガス供給部は、更に不活性ガスを供給可能であり、
    前記第２のガスを供給する前記工程において、前記第１のチャンバに前記不活性ガスが更に供給される、請求項１〜４の何れか一項に記載の膜をエッチングする方法。
  6. 前記不活性ガスは、窒素ガス及び希ガスのうち少なくとも一方を含む、請求項５に記載の膜をエッチングする方法。
  7. 前記反応生成物を形成する前記工程において、前記第１のチャンバ本体の温度は、前記ステージの温度より高い温度に設定され、
    前記第２のガスを供給する前記工程において、前記ステージの温度は、前記反応生成物を形成する前記工程における前記ステージの前記温度と同一の温度に設定され、前記第１のチャンバ本体の温度は、前記反応生成物を形成する前記工程における前記第１のチャンバ本体の前記温度と同一になるように設定される、
    請求項１〜６の何れか一項に記載の膜をエッチングする方法。
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