JP2022184730A - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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Abstract

To suppress roughness on the surface of an etched silicon film.SOLUTION: A first step for supplying processing gas containing halogen-containing gas and basic gas to a substrate in which a silicon film is formed on the surface and the substrate itself is set to a first temperature and generating a reaction product by altering the surface of the silicon film and a second step for removing the reaction product by setting the substrate to the second temperature after the first step.SELECTED DRAWING: Figure 1C

Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。 The present disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.

半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ(以下、ウエハと記載する)の表面に形成されたSi膜及びSiGe膜のうちのSi膜を選択的にエッチングする場合が有る。例えば特許文献1ではFガス及びNHガスをエッチングガスとして用い、エッチングガスに対するNHガスの比率を所定の値に設定することで、上記の選択的なエッチングを行うことが記載されている。 2. Description of the Related Art In manufacturing a semiconductor device, a Si film out of a Si film and a SiGe film formed on a surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), which is a substrate, may be selectively etched. For example, Patent Document 1 describes that the above selective etching is performed by using F2 gas and NH3 gas as etching gases and setting the ratio of NH3 gas to the etching gas to a predetermined value. .

特許第6426489号公報Japanese Patent No. 6426489

本開示は、エッチング後のシリコン膜の表面のラフネスを抑制することができる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of suppressing surface roughness of a silicon film after etching.

本開示の基板処理方法は、表面にシリコン膜が形成されて第1の温度とされた基板に、ハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを含む処理ガスを供給し、前記シリコン膜の表面を変質させて反応生成物を生成させる第1の工程と、
前記第1の工程の後に前記基板を第2の温度として前記反応生成物を除去する第2の工程と、
を含む。
In the substrate processing method of the present disclosure, a processing gas containing a halogen-containing gas and a basic gas is supplied to a substrate having a silicon film formed thereon and set to a first temperature, thereby altering the surface of the silicon film. a first step of producing a reaction product;
a second step of removing the reaction product by setting the substrate to a second temperature after the first step;
including.

本開示によれば、エッチング後のシリコン膜の表面のラフネスを抑制することができる。 According to the present disclosure, surface roughness of the silicon film after etching can be suppressed.

本開示の第1の実施形態に係る処理がなされるウエハの縦断側面図である。1 is a longitudinal side view of a wafer to be processed according to the first embodiment of the present disclosure; FIG. 前記ウエハの縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the wafer. 前記ウエハの縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the wafer. 前記ウエハの縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the wafer. 前記ウエハの縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the wafer. 前記ウエハの縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the wafer. ウエハの表面を示す縦断側面図である。It is a longitudinal side view showing the surface of a wafer. ウエハの表面を示す縦断側面図である。It is a longitudinal side view showing the surface of a wafer. 前記処理を行うための基板処理装置の一実施形態を示す平面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the substrate processing apparatus for performing the said process. 前記基板処理装置に設けられる処理モジュールの一例を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows an example of the processing module provided in the said substrate processing apparatus. 本開示の第2の実施形態に係る処理がなされるウエハの縦断側面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional side view of a wafer to be processed according to a second embodiment of the present disclosure; 前記ウエハに形成される凹部の縦断側面図である。It is a longitudinal side view of the recessed part formed in the said wafer. 前記凹部の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the said recessed part. 前記凹部の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the said recessed part. 前記凹部の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the said recessed part. 前記凹部の変化を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the change of the said recessed part. 評価試験の結果を示す平面図である。It is a top view which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示す平面図である。It is a top view which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すウエハの凹部の模式図である。It is a schematic diagram of the recessed part of a wafer which shows the result of an evaluation test. 評価試験の結果を示すグラフ図である。It is a graph chart which shows the result of an evaluation test.

〔第1の実施形態〕
本開示の基板処理方法の第1の実施形態である処理について、その概要を説明する。図1Aは処理前の基板であるウエハWの表面の縦断側面図であり、当該ウエハWの表面にはSi(シリコン)膜11、及びシリコン含有膜であるSiGe(シリコンゲルマニウム)膜12が露出している。これらSi膜11及びSiGe膜12のうち、Si膜11を選択的にその一部のみをエッチングする。即ち処理後、Si膜11がウエハWに残るようにエッチングを行う。
[First Embodiment]
The outline of the processing that is the first embodiment of the substrate processing method of the present disclosure will be described. FIG. 1A is a longitudinal side view of the surface of a wafer W, which is a substrate before processing. On the surface of the wafer W, a Si (silicon) film 11 and a SiGe (silicon germanium) film 12, which is a silicon-containing film, are exposed. ing. Of the Si film 11 and the SiGe film 12, only a portion of the Si film 11 is selectively etched. That is, etching is performed so that the Si film 11 remains on the wafer W after processing.

上記の選択的なエッチングがなされるように、このエッチングとしては、ハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを処理ガスとしてウエハWに供給し、Si膜11の表面及びSiGe膜12の表面のうち、Si膜11の表面を選択的に変質させて反応生成物を生成させるステップS1を行う。本実施形態において、ハロゲン含有ガスとしてはF(フッ素)ガスであり、塩基性ガスとしてはNH(アンモニア)ガスである。このステップS1(第1の工程)の実施後、加熱処理によって当該反応生成物を昇華させるステップS2(第2の工程)を行うことで、Si膜11の表面が選択的にエッチングされる。上記の反応生成物は、アンモニアフルオロシリケート(AFS)である。 In this etching, a halogen-containing gas and a basic gas are supplied to the wafer W as processing gases so that the above-described selective etching can be performed. Step S1 of selectively altering the surface of 11 to generate a reaction product is performed. In this embodiment, the halogen-containing gas is F 2 (fluorine) gas, and the basic gas is NH 3 (ammonia) gas. After step S1 (first step) is performed, the surface of the Si film 11 is selectively etched by performing step S2 (second step) in which the reaction product is sublimated by heat treatment. The above reaction product is ammonia fluorosilicate (AFS).

上記の反応生成物の生成と昇華とが繰り返される。即ち、第1の工程と第2の工程とが順番に繰り返される繰り返し工程が行われ、Si膜11のエッチング量が制御される。この繰り返し工程の終了時(即ちエッチングの終了時)にSi膜11はウエハWの表面に残留するようにするが、後に評価試験で示すように処理ガスを供給する際の処理条件によっては、処理後に残留するSi膜11の表面に凹凸が形成され、当該表面のラフネス(表面粗さ)が比較的大きくなってしまう。本実施形態の処理は、この表面のラフネスが抑制されるように行われる。 The formation and sublimation of the reaction product described above are repeated. That is, a repetition process is performed in which the first process and the second process are repeated in order, and the etching amount of the Si film 11 is controlled. The Si film 11 is made to remain on the surface of the wafer W at the end of this repeated process (that is, at the end of the etching). Concavities and convexities are formed on the surface of the Si film 11 that remains later, and the roughness of the surface becomes relatively large. The processing of the present embodiment is performed so as to suppress this surface roughness.

続いて図1~図3を参照して、ウエハWに対して行われる処理について、順を追って説明する。各図中の矢印は処理ガスを示しており、各図で示す処理はウエハWが処理容器に搬入され、当該処理容器内が排気されて所定の圧力の真空雰囲気とされた状態で行われる。処理中のウエハWは所望の温度となるように調整される。なお、本実施形態ではステップS1と、ステップS2とは異なる処理容器内で行われる。 Next, with reference to FIGS. 1 to 3, the processing performed on the wafer W will be described in order. The arrows in each drawing indicate the processing gas, and the processing shown in each drawing is performed in a state in which the wafer W is loaded into a processing container and the inside of the processing container is evacuated to a vacuum atmosphere of a predetermined pressure. The wafer W being processed is adjusted to a desired temperature. In this embodiment, steps S1 and S2 are performed in different processing containers.

先ず、例えば処理容器内が排気されて例えば100mTorr(13.3Pa)~10Torr(1333Pa)とされ、ウエハWの温度が第1の温度である例えば-20℃~60℃となるように調整される。このような温度範囲とするのは、上記した処理ガスによるAFSを生成させる反応が起こるが、当該AFSが昇華しないようにするためである。昇華させない理由としては後述する。室温ないしは室温に近い温度で処理することで、処理に使用するエネルギーの量を抑える上で有利であるため、このウエハWの温度については例えば20℃~30℃とすることがより好ましい。 First, for example, the inside of the processing container is evacuated to, for example, 100 mTorr (13.3 Pa) to 10 Torr (1333 Pa), and the temperature of the wafer W is adjusted to a first temperature, for example, -20°C to 60°C. . Such a temperature range is used to prevent sublimation of the AFS, although the above-described reaction for generating AFS occurs due to the processing gas. The reason why sublimation is not performed will be described later. It is more preferable to set the temperature of the wafer W to, for example, 20.degree. C. to 30.degree.

そのようにウエハWが温度調整された状態で、処理ガスであるFガス及びNHガスが処理容器内に供給され、上記したようにSi膜11の表面が変質し、当該Si膜11の表面にAFS層13が形成される。例えば処理容器内におけるガスの濃度分布や流れなどのばらつきにより、このAFS層13の厚さにばらつきが生じたとする(図1B)。しかし、このAFS層13が昇華せず残留するようにウエハWの温度が調整されているため、当該AFS13がSi膜11を被覆した状態で、さらに処理ガスがウエハWに供給される。 While the temperature of the wafer W is adjusted in this manner, the F2 gas and the NH3 gas, which are processing gases, are supplied into the processing chamber, and the surface of the Si film 11 is altered as described above. An AFS layer 13 is formed on the surface. For example, it is assumed that the thickness of the AFS layer 13 varies due to variations in gas concentration distribution and flow in the processing container (FIG. 1B). However, since the temperature of the wafer W is adjusted so that the AFS layer 13 remains without sublimation, the processing gas is further supplied to the wafer W while the AFS 13 covers the Si film 11 .

その処理ガスについて、AFS層13が比較的薄い部位については当該AFS層13を浸透して下方のSi膜11に達し、当該Si膜11を変質させる。しかし、AFS層13が比較的厚い部位については処理ガスの下方への浸透を阻み、当該比較的厚い部位の下方ではSi膜の変質が起こり難い。従って、AFS層13の厚さは、均一化される(図1C)。そのようにAFS層13の厚さが均一化されると、処理ガスの供給が停止してステップS1が終了する。 The processing gas permeates through the AFS layer 13 to reach the underlying Si film 11 at a portion where the AFS layer 13 is relatively thin, thereby altering the Si film 11 . However, the portion where the AFS layer 13 is relatively thick prevents the processing gas from permeating downward, and the deterioration of the Si film is less likely to occur below the portion where the AFS layer 13 is relatively thick. Therefore, the thickness of the AFS layer 13 is homogenized (FIG. 1C). When the thickness of the AFS layer 13 is uniformized in this manner, the supply of the processing gas is stopped, and step S1 ends.

続いてステップS2(第2のステップ)が行われ、ウエハWはステップS1(第1のステップ)における温度よりも高い温度である第2の温度、例えば80℃~300℃に加熱される。この加熱によりAFS層13が昇華して除去され、当該AFS層13に被覆されていたSi膜11が露出する(図2A)。このように一連のステップS1及びステップS2で、Si膜11の表面がエッチングされるが、既述したようにステップS1においてAFS層13の厚さが揃えられているため、Si膜11の各部は均一性高くエッチングされる。従って、エッチング後のSi膜11の表面においては凹凸の形成が抑制されている。 Subsequently, step S2 (second step) is performed, and the wafer W is heated to a second temperature higher than the temperature in step S1 (first step), eg, 80.degree. C. to 300.degree. This heating sublimates and removes the AFS layer 13, exposing the Si film 11 covered with the AFS layer 13 (FIG. 2A). In this way, the surface of the Si film 11 is etched in a series of steps S1 and S2. Etched with high uniformity. Therefore, formation of unevenness is suppressed on the surface of the Si film 11 after etching.

その後、ステップS1が再度行われる。従って、既述した温度に調整されたウエハWに処理ガスが供給されてSi膜11の表面が選択的にAFS層13となる(図2B)。そして、当該AFS層13が残留した状態でさらに処理ガスの供給が続けられることでAFS層13の各部の厚さが均一化される(図2C)。続いて、ステップS2が再度行われる。従って、2回目のステップS1で形成されたAFS層13が昇華する(図3A)。このように処理が進行することで、2回目のエッチング後(2回目のステップS1及びステップS2の実施後)のSi膜11の表面についても凹凸の形成が抑制されている。 After that, step S1 is performed again. Therefore, the processing gas is supplied to the wafer W adjusted to the temperature described above, and the surface of the Si film 11 selectively becomes the AFS layer 13 (FIG. 2B). By continuing to supply the processing gas while the AFS layer 13 remains, the thickness of each portion of the AFS layer 13 is made uniform (FIG. 2C). Subsequently, step S2 is performed again. Therefore, the AFS layer 13 formed in the second step S1 is sublimated (FIG. 3A). As the process progresses in this way, the formation of irregularities on the surface of the Si film 11 after the second etching (after the second steps S1 and S2 are performed) is suppressed.

これ以降もステップS1及びステップS2からなるサイクルが繰り返し行われ、Si膜11の選択的なエッチングが進行する。そして、残留するSi膜11が所望の厚さとなると、このステップS1及びステップS2の繰り返しの処理が停止する。即ち、Si膜11がウエハWに残留するようにエッチング処理が停止する(図3B)。3回目以降のサイクルでも、1,2回目のサイクルと同様にSi膜11の表面の凹凸の形成が抑制されるので、この処理停止後のSi膜11の表面についても凹凸の形成が抑制されている。つまり、Si膜11の表面のラフネスが抑制された状態で処理が終了する。 After that, the cycle consisting of steps S1 and S2 is repeated, and the selective etching of the Si film 11 progresses. Then, when the remaining Si film 11 reaches a desired thickness, the repeated processing of steps S1 and S2 is stopped. That is, the etching process is stopped so that the Si film 11 remains on the wafer W (FIG. 3B). In the third and subsequent cycles, the formation of irregularities on the surface of the Si film 11 is suppressed in the same manner as in the first and second cycles. there is In other words, the process is finished with the roughness of the surface of the Si film 11 suppressed.

続いて、図1~図3で説明した一連の処理を行う基板処理装置の一実施形態である基板処理装置2について、図4の平面図を参照して説明する。基板処理装置2は、ウエハWを搬入出するための搬入出部21と、搬入出部21に隣接して設けられた2つのロードロック室31と、2つのロードロック室31に各々隣接して設けられた2つの熱処理モジュール30と、2つの熱処理モジュール30に各々隣接して設けられた2つの処理モジュール4と、を備えている。 Next, a substrate processing apparatus 2, which is an embodiment of the substrate processing apparatus that performs the series of processes described with reference to FIGS. 1 to 3, will be described with reference to the plan view of FIG. The substrate processing apparatus 2 includes a loading/unloading section 21 for loading/unloading the wafer W, two load-lock chambers 31 provided adjacent to the loading/unloading section 21, and two load-lock chambers 31 adjacent to each other. Two heat treatment modules 30 provided and two treatment modules 4 provided adjacent to the two heat treatment modules 30 are provided.

搬入出部21は、第1の基板搬送機構22が設けられると共に常圧雰囲気とされる常圧搬送室23と、当該常圧搬送室23の側部に設けられた、ウエハWを収納するキャリア24が載置されるキャリア用載置台25と、を備えている。図中26は常圧搬送室23に隣接するオリエンタ室であり、ウエハWを回転させて偏心量を光学的に求め、第1の基板搬送機構22に対するウエハWの位置合わせを行うために設けられる。第1の基板搬送機構22は、キャリア用載置台25上のキャリア24とオリエンタ室26とロードロック室31との間でウエハWを搬送する。 The loading/unloading section 21 includes a normal pressure transfer chamber 23 in which a first substrate transfer mechanism 22 is provided and a normal pressure atmosphere, and a carrier provided on the side of the normal pressure transfer chamber 23 for storing the wafer W. and a carrier mounting table 25 on which 24 is mounted. Reference numeral 26 in the figure denotes an orienter chamber adjacent to the normal pressure transfer chamber 23, which is provided for rotating the wafer W to optically obtain the amount of eccentricity and aligning the wafer W with the first substrate transfer mechanism 22. . The first substrate transfer mechanism 22 transfers the wafer W between the carrier 24 on the carrier mounting table 25 , the orienter chamber 26 and the load lock chamber 31 .

各ロードロック室31内には、例えば多関節アーム構造を有する第2の基板搬送機構32が設けられており、当該第2の基板搬送機構32は、ウエハWをロードロック室31と熱処理モジュール30と処理モジュール4との間で搬送する。熱処理モジュール40を構成する処理容器内及び処理モジュール4を構成する処理容器内は、真空雰囲気とされており、ロードロック室31内は、これらの真空雰囲気の処理容器内と常圧搬送室23との間でウエハWの受け渡しを行えるように、常圧雰囲気と真空雰囲気とが切り替えられる。 A second substrate transfer mechanism 32 having, for example, a multi-joint arm structure is provided in each load lock chamber 31 . and the processing module 4. The inside of the processing container that constitutes the heat treatment module 40 and the inside of the processing container that constitutes the processing module 4 are in a vacuum atmosphere, and the inside of the load lock chamber 31 includes the inside of these vacuum atmosphere processing containers and the normal pressure transfer chamber 23 . A normal pressure atmosphere and a vacuum atmosphere are switched so that the wafer W can be transferred between the two.

図中33は開閉自在なゲートバルブであり、常圧搬送室23とロードロック室31との間、ロードロック室31と熱処理モジュール30との間、熱処理モジュール30と処理モジュール4との間に各々設けられている。熱処理モジュール30については、上記の処理容器、当該処理容器内を排気して真空雰囲気を形成するための排気機構及び処理容器内に設けられると共に載置されたウエハWを加熱可能なステージなどを含み、既述のステップS2を実行できるように構成されている。 In the figure, 33 is a gate valve that can be opened and closed between the normal pressure transfer chamber 23 and the load lock chamber 31, between the load lock chamber 31 and the heat treatment module 30, and between the heat treatment module 30 and the treatment module 4, respectively. is provided. The heat treatment module 30 includes the above-described processing container, an exhaust mechanism for evacuating the inside of the processing container to form a vacuum atmosphere, a stage provided in the processing container and capable of heating the wafer W mounted thereon, and the like. , is configured to be able to execute step S2.

処理モジュール4について、図5の縦断側面図を参照して説明する。この処理モジュール4は、既述のステップS1を実行する。図中41は処理モジュール4を構成する処理容器である。図中42は、処理容器41の側壁に開口するウエハWの搬送口であり、上記のゲートバルブ33により開閉される。処理容器41内にはウエハWを載置するステージ51が設けられており、当該ステージ51には図示しない昇降ピンが設けられる。その昇降ピンを介して上記の第2の基板搬送機構32とステージ51とのウエハWの受け渡しが行われる。 The processing module 4 will be described with reference to the longitudinal side view of FIG. This processing module 4 executes step S1 already described. Reference numeral 41 in the drawing denotes a processing container that constitutes the processing module 4 . Reference numeral 42 in the drawing denotes a transfer port for wafers W which opens in the side wall of the processing container 41 and is opened and closed by the gate valve 33 described above. A stage 51 on which the wafer W is placed is provided in the processing container 41, and the stage 51 is provided with lifting pins (not shown). The wafer W is transferred between the second substrate transfer mechanism 32 and the stage 51 via the elevating pins.

ステージ51には温度調整部52が埋設されており、ステージ51に載置されたウエハWが既述した温度とされる。この温度調整部52は、例えば水などの温度調整用の流体が流通する循環路の一部をなす流路として構成されており、当該流体との熱交換によりウエハWの温度が調整される。ただし温度調整部52としては、そのような流体の流路であることに限られず、例えば抵抗加熱を行うためのヒーターにより構成されていてもよい。 A temperature adjustment unit 52 is embedded in the stage 51, and the temperature of the wafer W placed on the stage 51 is set to the temperature described above. The temperature adjustment unit 52 is configured as a flow path forming a part of a circulation path in which a temperature adjustment fluid such as water flows, and the temperature of the wafer W is adjusted by heat exchange with the fluid. However, the temperature adjustment unit 52 is not limited to being such a fluid flow path, and may be configured by a heater for performing resistance heating, for example.

また、処理容器41内には排気管53の一端が開口しており、当該排気管53の他端は圧力変更機構であるバルブ54を介して、例えば真空ポンプにより構成される排気機構55に接続されている。バルブ54の開度が調整されることによって処理容器41内の圧力が既述した範囲の圧力とされて処理が行われる。 One end of the exhaust pipe 53 is open in the processing container 41, and the other end of the exhaust pipe 53 is connected to an exhaust mechanism 55 composed of, for example, a vacuum pump via a valve 54, which is a pressure change mechanism. It is By adjusting the degree of opening of the valve 54, the pressure in the processing container 41 is set within the range described above, and processing is performed.

処理容器41内の上部側には、ステージ51に対向するように、処理ガス供給機構であるガスシャワーヘッド56が設けられている。ガスシャワーヘッド56には、ガス供給路61~64の下流側が接続されており、ガス供給路61~64の上流側は流量調整部65を各々介して、ガス供給源66~69に接続されている。各流量調整部65は、バルブ及びマスフローコントローラを備えている。ガス供給源66~69から供給されるガスについては、当該流量調整部65に含まれるバルブの開閉によって、下流側へ給断される。 A gas shower head 56 , which is a processing gas supply mechanism, is provided on the upper side inside the processing container 41 so as to face the stage 51 . The downstream side of the gas supply paths 61 to 64 is connected to the gas shower head 56, and the upstream side of the gas supply paths 61 to 64 is connected to the gas supply sources 66 to 69 via the flow rate adjusting section 65, respectively. there is Each flow control unit 65 has a valve and a mass flow controller. The gas supplied from the gas supply sources 66 to 69 is supplied or cut off to the downstream side by opening and closing valves included in the flow rate adjusting section 65 .

ガス供給源66、67、68、69からは、Fガス、NHガス、Ar(アルゴン)ガス、N(窒素)ガスが夫々供給される。従ってガスシャワーヘッド56からは、処理容器41内に、これらのHFガス、NHガス、Arガス、Nガスを各々供給することができる。Arガス及びNガスはキャリアガスとして、Fガス及びNHガスと共に処理容器41内に供給される。そのように処理容器41内に供給されるFガスの流量、NHガスの流量について、Fガスの流量が例えば100sccm~1000sccm、NHガスの流量が例えば4sccm~80sccmである。 Gas supply sources 66, 67, 68, and 69 supply F2 gas, NH3 gas, Ar (argon) gas, and N2 (nitrogen) gas, respectively. Therefore, these HF gas, NH 3 gas, Ar gas, and N 2 gas can be supplied into the processing container 41 from the gas shower head 56 . Ar gas and N 2 gas are supplied into the processing container 41 together with F 2 gas and NH 3 gas as carrier gases. Regarding the flow rate of the F 2 gas and the NH 3 gas supplied into the processing chamber 41 in such a manner, the flow rate of the F 2 gas is, for example, 100 sccm to 1000 sccm, and the flow rate of the NH 3 gas is, for example, 4 sccm to 80 sccm.

ところで、図4に示すように基板処理装置2はコンピュータである制御部20を備えており、この制御部20は、プログラム、メモリ、CPUを備えている。プログラムには、既述したウエハWの処理及びウエハWの搬送が行われるように命令(各ステップ)が組み込まれており、このプログラムは、記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、DVD等に格納され、制御部20にインストールされる。制御部20は当該プログラムにより基板処理装置2の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。具体的には、処理モジュール4の動作、熱処理モジュール30の動作、第1の基板搬送機構22、第2の基板搬送機構32の動作、オリエンタ室26の動作が制御信号により制御される。上記の処理モジュール4の動作としては、例えばステージ51に供給される流体の温度、ガスシャワーヘッド56からの各ガスの給断、バルブ54による排気流量の調整などの各動作が含まれる。 By the way, as shown in FIG. 4, the substrate processing apparatus 2 has a control section 20 which is a computer, and the control section 20 has a program, a memory, and a CPU. The program incorporates commands (each step) to perform the above-described wafer W processing and wafer transfer. etc., and installed in the control unit 20 . The control unit 20 outputs a control signal to each unit of the substrate processing apparatus 2 according to the program, and controls the operation of each unit. Specifically, the operation of the processing module 4, the operation of the heat treatment module 30, the operations of the first substrate transfer mechanism 22, the second substrate transfer mechanism 32, and the orienter chamber 26 are controlled by control signals. The operation of the processing module 4 includes, for example, the temperature of the fluid supplied to the stage 51, the supply/stop of each gas from the gas shower head 56, and the adjustment of the exhaust flow rate by the valve 54.

基板処理装置2におけるウエハWの搬送経路を説明する。図1Aで説明したように各膜が形成されたウエハWを格納したキャリア24がキャリア用載置台25に載置される。そして、このウエハWは、常圧搬送室23→オリエンタ室26→常圧搬送室23→ロードロック室31の順に搬送され、熱処理モジュール30を介して処理モジュール4に搬送される。そして、既述のようにステップS1として述べた処理が行われて、AFS層13の形成が行われる。続いて、ウエハWは熱処理モジュール40に搬送されて、ステップS2のAFS層13の昇華が行われる。 A transfer route of the wafer W in the substrate processing apparatus 2 will be described. The carrier 24 storing the wafer W on which each film is formed as described with reference to FIG. 1A is mounted on the carrier mounting table 25 . Then, the wafer W is transferred in the order of normal pressure transfer chamber 23 →orienter chamber 26 →normal pressure transfer chamber 23 →load lock chamber 31 and transferred to processing module 4 via heat treatment module 30 . Then, as described above, the processing described as step S1 is performed to form the AFS layer 13 . Subsequently, the wafer W is transferred to the heat treatment module 40, and sublimation of the AFS layer 13 in step S2 is performed.

その後、ウエハWは処理モジュール4と、熱処理モジュール40との間を往復するように搬送されることで所定の回数、ステップS1、S2が繰り返し行われる。その後、ウエハWは熱処理モジュール40から、ロードロック室31→常圧搬送室23の順で搬送されて、キャリア24に戻される。 Thereafter, the wafer W is transported back and forth between the processing module 4 and the thermal processing module 40, thereby repeating steps S1 and S2 a predetermined number of times. After that, the wafer W is transferred from the heat treatment module 40 to the load lock chamber 31 →the normal pressure transfer chamber 23 in this order and returned to the carrier 24 .

本実施形態で示した処理手法によれば、上記したようにSi膜11及びSiGe膜12のうちSi膜11を選択的にエッチングすることができ、且つエッチング処理後のSi膜11の表面におけるラフネスを抑制することができる。従って、エッチング処理後のウエハWから製造される半導体製品の歩留りを高くすることができる。 According to the processing method shown in this embodiment, as described above, the Si film 11 can be selectively etched from among the Si film 11 and the SiGe film 12, and the roughness of the surface of the Si film 11 after the etching process can be reduced. can be suppressed. Therefore, the yield of semiconductor products manufactured from the wafer W after the etching process can be increased.

上記した処理例では、Si膜11をエッチングするにあたり、ステップS1、S2を3回以上繰り返すように示したが、繰り返しの回数は上記の例に限られず、例えば2回であってもよい。そして、繰り返しを行わず、ステップS1~S2を1回のみ行ってもよい。また、上記の基板処理装置2では、処理モジュール4と熱処理モジュール40との間でウエハWを搬送し、ステップS1、S2が互いに異なる処理容器内で行われる。そのように処理を行うことに限られず、例えば処理モジュール4のステージ51の温度を変更することで、ステップS1、S2が行われるようにしてもよい。つまりステップS1、S2が同じ処理容器内で行われるようにしてもよい。ただしその場合はステップS1、S2を繰り返し行うにあたり、ステップS2実行後に再度ステップS1を行うためにステージ51を降温させる時間が必要になる。そのため、ステップS1、S2を繰り返すにあたり高いスループットを得るためには、既述したようにステップS1、S2を互いに異なる処理容器内のステージに載置して処理を行うことが好ましい。 In the processing example described above, steps S1 and S2 are shown to be repeated three times or more in etching the Si film 11, but the number of repetitions is not limited to the above example, and may be, for example, two times. Steps S1 and S2 may be performed only once without being repeated. In the substrate processing apparatus 2 described above, the wafer W is transferred between the processing module 4 and the thermal processing module 40, and steps S1 and S2 are performed in different processing containers. The steps S1 and S2 may be performed by changing the temperature of the stage 51 of the processing module 4, for example. That is, steps S1 and S2 may be performed in the same processing container. However, in this case, when steps S1 and S2 are repeatedly performed, time is required to lower the temperature of the stage 51 in order to perform step S1 again after performing step S2. Therefore, in order to obtain a high throughput in repeating steps S1 and S2, it is preferable that steps S1 and S2 be placed on stages in different processing vessels as described above.

なお、シリコン含有膜として既述した例ではSiGe膜12がウエハWの表面に露出しているが、SiGe膜12の代わりに例えばSiN膜、SiO膜がウエハWの表面に露出していてもよい。これらのSiN膜及びSiO膜はSi膜に比べるとSiの含有率が少ない。そのためSi膜11に比べればNHガス及びFガスにより、AFSを生じ難い。従ってSiGe膜12の代わりにSiN膜及びSiO膜がウエハWの表面に露出していても、Si膜11を選択的にエッチングすることができる。また、ハロゲンガスとしてはFガスを用いることに限られず、例えばIFガス、IFガス、ClFガス、SFガスを用いてもAFS層13を生成して同様の処理を行うことができる。 Although the SiGe film 12 is exposed on the surface of the wafer W in the example described above as the silicon-containing film, a SiN film or SiO 2 film, for example, may be exposed on the surface of the wafer W instead of the SiGe film 12. good. These SiN films and SiO 2 films have a lower Si content than Si films. Therefore, compared to the Si film 11, AFS is less likely to occur due to NH 3 gas and F 2 gas. Therefore, even if the SiN film and the SiO 2 film are exposed on the surface of the wafer W instead of the SiGe film 12, the Si film 11 can be selectively etched. Halogen gas is not limited to F2 gas. For example, IF7 gas, IF5 gas, ClF3 gas, and SF6 gas may be used to form the AFS layer 13 and perform similar processing. can.

そして上記の例ではFガス及びNHガスを同時にウエハWに供給して処理を行っている、つまりFガスを供給する期間と、NHガスを供給する期間とが一致しているが、そのように各ガスを供給することに限られない。例えばFガスとNHガスとを交互に繰り返し供給し、Si膜11に吸着したFガス及びNHガスのうちの一方のガスに対して他方のガスが反応することで、AFSが生成するようにしてもよい。つまりFガスを供給する期間とNHガスを供給する期間とが互いに重ならないように、これらの各ガスを供給してもよい。また、Fガスを供給する期間と、NHガスを供給する期間とについて一部のみが重なるように各ガスを供給してもよい。ただし図1~図3の処理のようにFガス及びNHガスを同時に供給することで、既述したAFS層13の形成とAFS層13の厚さの均一化を速やかに行うことができ、スループットを高めることができるため好ましい。 In the above example, the F 2 gas and the NH 3 gas are simultaneously supplied to the wafer W for processing, that is, the F 2 gas supply period and the NH 3 gas supply period coincide. , is not limited to supplying each gas as such. For example, F 2 gas and NH 3 gas are supplied alternately and repeatedly, and one of the F 2 gas and NH 3 gas adsorbed on the Si film 11 reacts with the other gas to generate AFS. You may make it In other words, each of these gases may be supplied so that the period of supplying the F2 gas and the period of supplying the NH3 gas do not overlap each other. Further, each gas may be supplied so that the period of supplying the F2 gas and the period of supplying the NH3 gas only partially overlap. However, by supplying F 2 gas and NH 3 gas at the same time as in the processes of FIGS. , is preferable because it can increase the throughput.

AFS層13を昇華させるにあたり、上記の例ではステップS1よりもステップS2におけるウエハWの温度を高くすることで行っているが、そのようにウエハWの温度を変化させることで行うことには限られない。例えば、ステップS2においてもステップS1と同じく処理モジュール4で行うものとする。そして、ステップS2の実行時にはステップS1の実行時よりも排気管53のバルブ54の開度を大きくする。それにより、ステップS1の実行時よりもステップS2の実行時における処理容器41内の圧力を低下させる。その圧力変化によって、AFS層13を昇華させてもよい。 In the above example, sublimation of the AFS layer 13 is performed by raising the temperature of the wafer W in step S2 higher than that in step S1. can't For example, it is assumed that step S2 is also performed by the processing module 4 in the same manner as step S1. Then, when step S2 is executed, the opening of the valve 54 of the exhaust pipe 53 is made larger than when step S1 is executed. As a result, the pressure in the processing container 41 during execution of step S2 is made lower than that during execution of step S1. The pressure change may cause the AFS layer 13 to sublimate.

〔第2実施形態〕
第2の実施形態について、図6に示す構造体71が表面に形成されたウエハWに対して処理が行われるものとして説明する。図6は当該構造体71の縦断側面図である。構造体71はSi膜を備えており、当該Si膜を縦方向(ウエハWの厚さ方向)に穿設される凹部72と、その凹部72の左側の側壁、右側の側壁から夫々左方、右方へと向うように当該Si膜に穿設された凹部73と、を含む。凹部72はウエハWの表面に開口しており、ウエハWに供給された各ガスは、当該凹部72を介して凹部73内に導入される。凹部73については、凹部72に対する左側及び右側の各々において、縦方向の互いに異なる高さに多数形成されていることから、凹部72の左右の側方には凹部73とSi膜とが縦方向に交互に並んでいる。
[Second embodiment]
The second embodiment will be described assuming that the wafer W having the structure 71 shown in FIG. 6 formed thereon is processed. FIG. 6 is a longitudinal side view of the structure 71. As shown in FIG. The structure 71 is provided with a Si film, and a recess 72 is formed in the Si film in the vertical direction (thickness direction of the wafer W). and a recess 73 bored in the Si film so as to face rightward. The recess 72 is open to the surface of the wafer W, and each gas supplied to the wafer W is introduced into the recess 73 through the recess 72 . Since the recesses 73 are formed at different heights in the vertical direction on the left and right sides of the recesses 72 , the recesses 73 and the Si film are formed in the vertical direction on the left and right sides of the recesses 72 . They are lined up alternately.

凹部73の一つを拡大して模式的に示した図7の縦断側面図を参照して、構造体71についてさらに説明する。既述のような構成であるため、凹部73を形成する上壁及び下壁はSi膜によって形成されており、図中でSi膜74として示している。また、凹部73を形成する側壁については、SiGe膜75により構成されている。この第2の実施形態では、SiGe膜75に対して凹部73の上壁及び下壁をなすSi膜74を選択的にエッチングし、Si膜74の縦方向の厚さを縮小化する。即ち、凹部73の開口幅を広げる。このエッチングについて、エッチング後のSi膜74の表面のラフネスが抑制されるように行われる。 The structure 71 will be further described with reference to the vertical cross-sectional side view of FIG. Since the structure is as described above, the upper and lower walls forming the recess 73 are formed of a Si film, which is shown as a Si film 74 in the drawing. Moreover, the sidewalls forming the recess 73 are made of the SiGe film 75 . In the second embodiment, the Si film 74 forming the upper and lower walls of the recess 73 is selectively etched with respect to the SiGe film 75 to reduce the vertical thickness of the Si film 74 . That is, the opening width of the concave portion 73 is widened. This etching is performed so as to suppress roughness of the surface of the Si film 74 after etching.

以下、第2の実施形態におけるエッチング処理について、第1の実施形態のエッチング処理との差異点を中心に、図8~図11を参照して説明する。図8~図11は、処理中に発生していると推定されるSi膜74の変化の様子を表す模式図である。この処理ではNHガスの他に、フッ素含有ガスとしてFガス及びHF(フッ化水素)ガスを使用する。図中、Fガスを81、NHガスを82、HFガスを83として表している。 The etching process in the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 8 to 11, focusing on differences from the etching process in the first embodiment. 8 to 11 are schematic diagrams showing how the Si film 74 changes presumably during processing. In this process, in addition to NH3 gas, F2 gas and HF (hydrogen fluoride) gas are used as fluorine-containing gases. In the figure, F2 gas is represented by 81, NH3 gas by 82, and HF gas by 83.

先ず、ウエハWが格納される処理容器41内の圧力及び当該処理容器41内のウエハWの温度について、例えば第1の実施形態のステップS1と同様の圧力及び温度に調整された状態で、当該ステップS1と同様にFガス81及びNHガス82の供給とが同時に行われる(図8、ステップT1)。それによって凹部73をなすSi膜74の表層が変質し、AFS層13が生じる。このAFS層13が形成される際に各ガスの作用によってSi膜74の表層には微細な凹凸が形成され、そのように凹凸が形成されたSi膜74を被覆するようにAFS層13が形成される(図9)。 First, the pressure in the processing container 41 in which the wafers W are stored and the temperature of the wafers W in the processing container 41 are adjusted to the same pressure and temperature as in step S1 of the first embodiment, for example. As in step S1, the F2 gas 81 and the NH3 gas 82 are simultaneously supplied (FIG. 8, step T1). As a result, the surface layer of the Si film 74 forming the recess 73 is altered, and the AFS layer 13 is produced. When the AFS layer 13 is formed, fine unevenness is formed on the surface layer of the Si film 74 by the action of each gas, and the AFS layer 13 is formed so as to cover the Si film 74 having such unevenness. (Fig. 9).

処理容器41内へのFガス81及びNHガス82が停止した後、処理容器41内にNガスが供給されると共に排気が行われる状態となり、残留していたFガス81及びNHガス82がパージされて、処理容器41内から除去される(ステップT2)。その後、処理容器41内にHFガス83が供給され(図10:ステップT3)、当該HFガス83と、AFS層13と、AFS((NH4)2SiF6)層13に接するSi膜74との間で下記の式1によって示す反応が起きると考えられる。
2Si+((NH4)2SiF6)+4HF→SiF+SiH4+(NH4)2SiF6・・・式1
After the F 2 gas 81 and NH 3 gas 82 into the processing container 41 are stopped, the N 2 gas is supplied into the processing container 41 and exhausted, and the remaining F 2 gas 81 and NH 3 gas are discharged. 3 gas 82 is purged and removed from the processing container 41 (step T2). Thereafter, HF gas 83 is supplied into the processing container 41 (FIG. 10: step T3), and the HF gas 83, the AFS layer 13, and the Si film 74 in contact with the AFS ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) layer 13 are It is considered that the reaction represented by the following formula 1 occurs between
2Si+( ( NH4 ) 2SiF6 )+4HF→ SiF6 + SiH4 + ( NH4 ) 2SiF6 Formula 1

上記の反応について詳しく述べると、ステップT1で形成されたAFS層13には、比較的多くのフッ素が含まれている。ステップT3にて同じくフッ素を含有するHFガス83が供給されることによって、このAFS層13のフッ素はさらに過剰な状態となり、AFS層13に接したSi膜74の極表面をフッ化させて、変質層75とする。このように、フッ素含有ガスの供給をトリガーとして、AFS層13に含まれるフッ素が利用されることで、Si膜74の極表面の変質層75への変化が起きると考察される。 To describe the above reaction in detail, the AFS layer 13 formed in step T1 contains a relatively large amount of fluorine. By supplying the HF gas 83 also containing fluorine in step T3, the fluorine in the AFS layer 13 becomes even more excessive, and the extreme surface of the Si film 74 in contact with the AFS layer 13 is fluorinated. It is referred to as an altered layer 75 . In this way, it is considered that the fluorine contained in the AFS layer 13 is used with the supply of the fluorine-containing gas as a trigger, so that the extreme surface of the Si film 74 is changed to the deteriorated layer 75 .

その後、処理容器41内へのHFガス83の供給が停止し、処理容器41内にNガスが供給されると共に排気が行われる状態となり、残留していたHFがパージされて処理容器41内から除去される(ステップT4)。然る後、第1の実施形態のステップS2と同様に、ウエハWはステップT1~T4における温度よりも高い温度、例えば80℃~300℃に加熱される。この加熱によってAFS層13及び変質層75が昇華して除去され、これらの層に被覆されていたSi膜74が露出する(図11:ステップT5)。 After that, the supply of the HF gas 83 into the processing container 41 is stopped, the N 2 gas is supplied into the processing container 41, and the processing container 41 is exhausted. (step T4). After that, similarly to step S2 of the first embodiment, the wafer W is heated to a temperature higher than that in steps T1 to T4, eg, 80.degree. C. to 300.degree. By this heating, the AFS layer 13 and the altered layer 75 are sublimated and removed, exposing the Si film 74 covering these layers (FIG. 11: step T5).

以上のように、ステップT1終了後に凹凸が形成されていたSi膜74の極表面が除去されることで、ステップT5で露出するSi膜74の表面のラフネスは抑制されている。なお、第1の実施形態と同様、以上の処理によってSi膜74及びSiGe膜75のうち、Si膜74が選択的にエッチングされる。そして、これ以降もステップT1~T5からなるサイクルが繰り返し行われ、Si膜11の選択的なエッチングが進行し、Si膜74の薄層化が進行し、Si膜74が所望の厚さとなると、このステップT1~T5の繰り返しの処理が停止する。 As described above, the surface roughness of the Si film 74 exposed in step T5 is suppressed by removing the extreme surface of the Si film 74 on which unevenness is formed after step T1. As in the first embodiment, the Si film 74 is selectively etched out of the Si film 74 and the SiGe film 75 by the above process. After that, the cycle consisting of steps T1 to T5 is repeated, the selective etching of the Si film 11 progresses, the thinning of the Si film 74 progresses, and when the Si film 74 reaches a desired thickness, The repeated processing of steps T1 to T5 is stopped.

以上に述べた第2の実施形態のエッチング処理によれば、後の評価試験でも示すように、エッチング後のSi膜のラフネスを、より確実に抑制することができる。この第2の実施形態のエッチング処理についても例えば図4で説明した基板処理装置2を用いることができ、ステップT1~T4は処理モジュール4において行われ、ステップT5は熱処理モジュール40において行われる。なお、処理モジュール4において行うステップT1~T4は、Si膜74を変質させて反応生成物を生成させる第1の工程に相当する。そして、そのうちのステップT1は、第1のフッ素含有ガスであるFガスのウエハWへの供給と、塩基性ガスであるNHガスのウエハWへの供給とを並行して行う第1供給工程に相当する。また、ステップT3は第2供給工程に相当し、上記のように本例では第1のフッ素含有ガスとは種類が異なる第2のフッ素含有ガスであるHFガスをウエハWに供給するように行われる。 According to the etching process of the second embodiment described above, the roughness of the Si film after etching can be more reliably suppressed, as will be shown in later evaluation tests. For example, the substrate processing apparatus 2 described with reference to FIG. 4 can also be used for the etching process of this second embodiment. Note that steps T1 to T4 performed in the processing module 4 correspond to a first step of altering the Si film 74 to generate a reaction product. In the step T1, the first supply of the F2 gas, which is the first fluorine-containing gas, to the wafer W and the supply of the NH3 gas, which is a basic gas, to the wafer W in parallel. It corresponds to a process. Further, step T3 corresponds to the second supply step, and in this example, the HF gas, which is the second fluorine-containing gas different in kind from the first fluorine-containing gas, is supplied to the wafer W as described above. will be

そのようにステップT1~T4を行う処理モジュール4については、例えば既述した各ガス供給源66~69の他に、HFガスの供給源が設けられ、当該HFガス供給源とガスシャワーヘッド56とが流路を介して接続された構成とされる。そして、当該HFガスの流路には他のガスの流路と同様に流量調整部65が介設され、所望の流量でガスシャワーヘッド56を介して処理容器41内にHFガスが供給される。なお、このHFガスを処理容器41内へ供給する際にも、例えばArガス及びNガスが、キャリアガスとして処理容器41内に供給される。 For the processing module 4 that performs steps T1 to T4 in this manner, for example, in addition to the gas supply sources 66 to 69 already described, an HF gas supply source is provided. are connected via a channel. A flow rate adjusting unit 65 is interposed in the HF gas flow path in the same manner as other gas flow paths, and the HF gas is supplied into the processing container 41 at a desired flow rate through the gas shower head 56. . When supplying the HF gas into the processing container 41, for example, Ar gas and N 2 gas are also supplied into the processing container 41 as carrier gases.

ところで、ステップT3においてはAFS層13に作用することで、AFS層13に含まれるフッ素とSi膜74との反応を引き起こせるガスを用いればよく、HFガスの代わりに他のフッ素含有ガス、例えばFガス、NF(三フッ化窒素)ガスなどを用いることが考えられる。Fガスを用いる場合には、ステップT1とステップT3とで同じ種類のフッ素含有ガスを用いることになる。上記した処理例では、ステップT3の処理がステップT1で用いられるガスの影響を受けることが抑制されるように、ステップT2で不活性ガスであるNガスによるパージを行うが、そのようにステップT1、T3で共にFガスを用いる場合は当該ステップT2を省いてもよい。具体的には、先ずステップT1でFガス及びNHガスを共に処理容器41内に供給し、その後、Fガス及びNHのうちのNHガスの供給を停止することでFガスのみが処理容器41内に供給される状態とすることで、ステップT2を省いてステップT3の処理が行われるようにすることができる。 By the way, in step T3, a gas that acts on the AFS layer 13 to cause a reaction between the fluorine contained in the AFS layer 13 and the Si film 74 may be used. F 2 gas, NF 3 (nitrogen trifluoride) gas, or the like may be used. When F2 gas is used, the same type of fluorine-containing gas is used in steps T1 and T3. In the processing example described above, purging with N2 gas, which is an inert gas, is performed in step T2 so that the processing in step T3 is suppressed from being affected by the gas used in step T1. If F2 gas is used in both T1 and T3, step T2 may be omitted. Specifically, first, both the F2 gas and the NH3 gas are supplied into the processing container 41 in step T1, and then the supply of the NH3 gas out of the F2 gas and the NH3 gas is stopped to supply the F2 gas. By setting the state in which only is supplied into the processing container 41, step T2 can be omitted and the processing of step T3 can be performed.

また、ステップT3においてはフッ素含有ガスの代わりにNHガスを供給してもよい。上記したようにAFS層13には多くのフッ素が含まれるが、NHガスを供給することによって、そのAFS層13のフッ素とNHとSi膜74の極表面とが反応することで、当該Si膜74の極表面が変質して反応生成物となり、ステップT5においてAFS層13と共に昇華し、除去される。それによって、ステップT5の実施後のSi膜74の表面におけるラフネスが抑制される。このようにステップT3でNHガスを供給する場合も、ステップT3でFガスを用いる場合と同様にステップT2を省いてよい。 Also, in step T3, NH 3 gas may be supplied instead of the fluorine-containing gas. As described above, the AFS layer 13 contains a large amount of fluorine. By supplying NH 3 gas, the fluorine of the AFS layer 13, NH 3 and the extreme surface of the Si film 74 react with each other. The extreme surface of the Si film 74 is transformed into a reaction product, which is sublimated and removed together with the AFS layer 13 in step T5. Roughness on the surface of the Si film 74 after step T5 is thereby suppressed. When NH 3 gas is supplied in step T3 as described above, step T2 may be omitted as in the case of using F 2 gas in step T3.

以上に述べたように、Fガス(第1のフッ素含有ガス)のウエハWへの供給と、NHガスのウエハWへの供給とを並行して行う第1供給工程を行った後の第2供給工程でウエハWに供給するガスとしては、第1のフッ素含有ガスとは種類が異なる第2のフッ素含有ガスであることには限られない。ところで第1の実施形態にて、本明細書ではFガス及びNHガスの供給期間が一致すること(供給開始のタイミングが各ガスで同じであり且つ供給終了のタイミングが各ガスで同じであること)が、同時に供給することであるとして述べた。第2の実施形態において、Fガスの供給とNHガスの供給とを並行して行うにあたり、これらの各ガスの供給開始のタイミングを同じとすることには限られない。つまり、Fガス及びNHガスの供給については本明細書でいう同時であることには限られない。 As described above, after performing the first supply step in which the F 2 gas (first fluorine-containing gas) is supplied to the wafer W and the NH 3 gas is supplied to the wafer W in parallel, The gas supplied to the wafer W in the second supply step is not limited to the second fluorine-containing gas different in kind from the first fluorine-containing gas. By the way, in the first embodiment, the supply periods of the F2 gas and the NH3 gas are the same in this specification (the supply start timing is the same for each gas and the supply end timing is the same for each gas). being) is to supply at the same time. In the second embodiment, when the F 2 gas and the NH 3 gas are supplied in parallel, the timing of starting the supply of these gases is not limited to be the same. In other words, the supply of F2 gas and NH3 gas is not limited to the simultaneous supply described in this specification.

また、ステップT1~T5は繰り返して複数回行うことに限られず、一回のみ行われてもよい。さらに、構造体71の横方向に向けて形成される凹部73の壁面をエッチングする例を示したが、エッチングする箇所としては任意であり、当該壁面のエッチングを行うことには限られない。 In addition, steps T1 to T5 are not limited to being repeatedly performed multiple times, and may be performed only once. Furthermore, although an example of etching the wall surface of the concave portion 73 formed in the lateral direction of the structure 71 has been shown, the portion to be etched is arbitrary, and the etching is not limited to the wall surface.

なお、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更、組み合わせがなされてもよい。 In addition, the embodiment disclosed this time should be considered as an example and not restrictive in all respects. The above-described embodiments may be omitted, substituted, modified, and combined in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.

〔評価試験〕
・評価試験1
本開示の技術に関連して行われた評価試験について説明する。評価試験1として、ウエハWに対して、実施形態で説明したようにステップS1、S2を複数回繰り返すエッチング処理を行った。この処理に用いたウエハWについては、実施形態で示したようにSi膜11及びSiGe膜12が表面に露出している。この評価試験1のステップS1では、ウエハWを格納する処理容器内へ供給するFガスの流量及びNHガスの流量については、夫々既述した範囲内の値に設定した。なお実施形態で述べたように、これらのFガスの流量及びNHガスと共に、Arガス及びNガスについても処理容器内へ供給した。また、処理容器内の圧力及びステップS1におけるウエハWの温度についても、実施形態で述べた範囲内の値に設定した。
〔Evaluation test〕
・Evaluation test 1
Evaluation tests conducted in relation to the technology of the present disclosure will be described. As an evaluation test 1, the wafer W was subjected to an etching process in which steps S1 and S2 were repeated multiple times as described in the embodiment. As for the wafer W used in this process, the Si film 11 and the SiGe film 12 are exposed on the surface as shown in the embodiment. In step S1 of this evaluation test 1, the flow rate of the F2 gas and the flow rate of the NH3 gas supplied into the processing container storing the wafer W were set to values within the ranges described above. As described in the embodiment, together with the flow rate of F2 gas and NH3 gas, Ar gas and N2 gas were also supplied into the processing container. Further, the pressure in the processing container and the temperature of the wafer W in step S1 are also set to values within the range described in the embodiment.

この評価試験1では、1回のステップS1における処理ガス(Fガス及びNHガス)の供給時間と、ステップS1、S2の繰り返し回数とを、ウエハW毎に変更して処理を行った。そして処理後の各ウエハWについて、Si膜11の表面の画像を取得すると共に、エッチング選択比(=Si膜11のエッチング量/SiGe膜12のエッチング量)の算出を行った。評価試験1-1として、処理ガスの供給時間を30秒、上記の繰り返し回数を6回とした。評価試験1-2として、処理ガスの供給時間を45秒、上記の繰り返し回数を4回とした。評価試験1-3として、処理ガスの供給時間を60秒、上記の繰り返し回数を3回とした。従って、評価試験1-1~1-3の各々において、ウエハWへの処理ガスの供給時間の合計としては180秒である。 In this evaluation test 1, the process was performed by changing the supply time of the processing gas ( F2 gas and NH3 gas) in one step S1 and the number of repetitions of steps S1 and S2 for each wafer W. For each processed wafer W, an image of the surface of the Si film 11 was obtained, and an etching selectivity (=etching amount of Si film 11/etching amount of SiGe film 12) was calculated. As evaluation test 1-1, the process gas supply time was set to 30 seconds, and the number of repetitions was set to 6 times. As evaluation test 1-2, the process gas supply time was set to 45 seconds, and the number of repetitions was set to 4 times. As evaluation test 1-3, the processing gas supply time was set to 60 seconds, and the number of repetitions was set to 3 times. Therefore, in each of the evaluation tests 1-1 to 1-3, the total time for supplying the processing gas to the wafer W was 180 seconds.

評価試験1-1~1-3においてエッチング選択比は30以上であり、従って、Si膜11はSiGe膜12に対して選択的にエッチングされていた。そして図12は、評価試験1-1~1-3にて取得された画像、及び処理を行う前のSi膜11から得られた画像を模式的に示している。取得された画像は、Si膜11の表面の凹凸が白黒のコントラストとして示されている。図12で表した画像は、その凹凸の凹部の部分を囲み、ドットを付して示したものであり、密集している凸部については図示の便宜上、まとめて囲むことで一つの凸部として示している。この図12に示すように、評価試験1-1の画像では凹凸の形成が確認された。しかし、評価試験1-2、1-3ではわずかな凹凸しか形成されていなかった。 In evaluation tests 1-1 to 1-3, the etching selectivity was 30 or more, and therefore the Si film 11 was selectively etched with respect to the SiGe film 12. FIG. FIG. 12 schematically shows images obtained in evaluation tests 1-1 to 1-3 and an image obtained from the Si film 11 before processing. In the obtained image, unevenness on the surface of the Si film 11 is shown as black and white contrast. In the image shown in FIG. 12, the recessed portions of the unevenness are surrounded and shown with dots. showing. As shown in FIG. 12, formation of unevenness was confirmed in the image of the evaluation test 1-1. However, only slight unevenness was formed in Evaluation Tests 1-2 and 1-3.

このように1回のステップS1で処理ガスの供給時間が比較的長い評価試験1-2、1-3ではSi膜11の表面のラフネスが抑制されている。これは評価試験1-1では、処理ガスとSi膜11の表層との反応が不十分で、AFS層13の厚さの均一性が低い状態でステップS2の昇華が行われる。その一方で評価試験1-2、1-3ではSi膜11の表層が十分に処理ガスと反応して、実施形態で述べたように均一性高い厚さでAFS層13が形成されたことによるものと考えられる。 In this way, the roughness of the surface of the Si film 11 is suppressed in the evaluation tests 1-2 and 1-3 in which the process gas supply time is relatively long in one step S1. This is because in evaluation test 1-1, the reaction between the processing gas and the surface layer of the Si film 11 is insufficient, and the sublimation in step S2 is performed in a state in which the thickness uniformity of the AFS layer 13 is low. On the other hand, in evaluation tests 1-2 and 1-3, the surface layer of the Si film 11 sufficiently reacted with the processing gas, and the AFS layer 13 was formed with a highly uniform thickness as described in the embodiment. It is considered to be a thing.

そして供給時間が45秒である評価試験1-2では表面のラフネスが十分に抑えられており、45秒よりも若干短い供給時間であってもこのラフネスが抑えられると考えられる。ただし、処理ガスの供給時間が30秒である評価試験1-1ではラフネスが若干見られる。以上のことから、処理ガスの供給時間としては40秒以上が好ましいと考えられる。ただし処理ガスの供給時間が長すぎると、処理ガスは形成されたAFS層13に阻まれ、Si膜11に作用できなくなるので、処理ガスを無駄に消費してしまうことになる。処理ガスの供給時間が60秒でSi膜11のラフネスが適切に抑えられていることを考えると、その供給時間よりも長い供給時間以下、例えば120秒以下にすることが好ましいと考えられる。 In the evaluation test 1-2 in which the supply time was 45 seconds, the surface roughness was sufficiently suppressed, and it is considered that this roughness could be suppressed even if the supply time was slightly shorter than 45 seconds. However, some roughness is observed in the evaluation test 1-1 in which the processing gas supply time is 30 seconds. From the above, it is considered that the supply time of the processing gas is preferably 40 seconds or longer. However, if the processing gas supply time is too long, the processing gas is blocked by the formed AFS layer 13 and cannot act on the Si film 11, resulting in wasteful consumption of the processing gas. Considering that the processing gas supply time is 60 seconds and the roughness of the Si film 11 is appropriately suppressed, it is considered preferable to set the supply time to a longer supply time or less, for example, 120 seconds or less.

・評価試験2
続いて評価試験2について説明する。この評価試験2では評価試験1と同様に、複数のウエハWに対してステップS1、S2を繰り返し行うことでSi膜11をエッチングした。そして、Si膜11の表面の画像の取得と、エッチング選択比の算出とを行った。この評価試験2では1回のステップS1における処理ガスの供給時間は、各ウエハW間で同じ30秒、ステップS1、S2の繰り返しの回数は各ウエハW間で同じ6回として処理を行った。従って、1回の処理ガスの供給時間及びS1、S2の繰り返しの回数については上記の評価試験1-1と同じである。ただしNHガスの流量については評価試験1-1とは異なる。この評価試験2(2-1、2-2)のNHガスの流量について、評価試験2-1<評価試験1-1<評価試験2-2という関係になっている。なお評価試験2において、NHガスの流量以外の処理条件は、評価試験1の処理条件と同様に設定した。
Evaluation test 2
Next, evaluation test 2 will be described. In this evaluation test 2, steps S1 and S2 were repeatedly performed on a plurality of wafers W in the same manner as in evaluation test 1, thereby etching the Si film 11 . Then, an image of the surface of the Si film 11 was acquired and an etching selectivity was calculated. In this evaluation test 2, the process gas supply time in one step S1 was set to 30 seconds for each wafer W, and steps S1 and S2 were repeated six times for each wafer W. Therefore, the processing gas supply time for one time and the number of repetitions of S1 and S2 are the same as in the evaluation test 1-1. However, the flow rate of NH 3 gas is different from Evaluation Test 1-1. Regarding the flow rate of the NH 3 gas in this evaluation test 2 (2-1, 2-2), there is a relationship of evaluation test 2-1<evaluation test 1-1<evaluation test 2-2. In Evaluation Test 2, the processing conditions other than the flow rate of NH 3 gas were set to be the same as those in Evaluation Test 1.

評価試験2-1、2-2のエッチング選択比は30以上であり、従ってSi膜11はSiGe膜12に対して選択的にエッチングされていた。図13は、評価試験2-1~2-2にて取得された画像を、評価試験1と同様に模式的に表したものである。試験結果の把握を容易にするために、図12に示した評価試験1-1の画像の模式図も図13中に示している。この図13に示すように評価試験2-1では評価試験1-1に比べてラフネスが大きく、評価試験2-2ではラフネスが抑制されている。従って、NHガスの流量が大きいほどラフネスが抑制されている。これは、Fガスについては比較的大きい流量で供給しているため、NHガスの流量が大きいほどSi膜11の表層においてAFS層13に変質する量も多くなり、既述したようにAFS層13の厚さの均一性が高くなったことによると考えられる。 The etching selectivity of Evaluation Tests 2-1 and 2-2 was 30 or more, and therefore the Si film 11 was selectively etched with respect to the SiGe film 12. FIG. FIG. 13 schematically shows the images obtained in Evaluation Tests 2-1 and 2-2, similarly to Evaluation Test 1. FIG. 13 also shows a schematic diagram of the image of the evaluation test 1-1 shown in FIG. 12 in order to facilitate understanding of the test results. As shown in FIG. 13, evaluation test 2-1 has greater roughness than evaluation test 1-1, and evaluation test 2-2 suppresses roughness. Therefore, the roughness is suppressed as the flow rate of the NH 3 gas increases. This is because the F 2 gas is supplied at a relatively large flow rate, so the higher the flow rate of the NH 3 gas, the more the surface layer of the Si film 11 is transformed into the AFS layer 13 . This is believed to be due to the increased thickness uniformity of the layer 13 .

なお評価試験1-1において、Fガスの流量に対するNHガスの流量の割合(NHガスの流量/Fガスの流量)は0.026である。上記したように評価試験1-1では若干凹凸が見られることから、当該割合について0.026よりも大きくすることが好ましいことが確認された。また、評価試験2-2においてはNHガスを実施形態で述べた範囲内の値に設定しており、NHガスの流量/Fガスの流量は0.036である。従って、当該割合を0.036以上とすると、より好ましいことが確認された。 In evaluation test 1-1, the ratio of the flow rate of NH 3 gas to the flow rate of F 2 gas (flow rate of NH 3 gas/flow rate of F 2 gas) was 0.026. As described above, since some unevenness was observed in the evaluation test 1-1, it was confirmed that it is preferable to set the ratio to be larger than 0.026. In the evaluation test 2-2, the NH 3 gas was set to a value within the range described in the embodiment, and the flow rate of NH 3 gas/flow rate of F 2 gas was 0.036. Therefore, it was confirmed that setting the ratio to 0.036 or more is more preferable.

・評価試験3
次に評価試験3について説明する。図6、図7で説明した構造体71が形成された複数のウエハWに対して、第2の実施形態で説明したステップT1~T5からなるサイクルを10回繰り返して処理を行った。ステップT3で処理容器41内に供給するHFガスの流量については、処理を行うウエハW毎に変更した。そして、処理済みのウエハWについてSEMにより画像を取得し、構造体71におけるSi膜74の表面の状態を観察した。HFガスの流量を100sccm、200sccm、450sccmに設定して行った試験を、夫々評価試験3-1、3-2、3-3とする。
Evaluation test 3
Next, evaluation test 3 will be described. A plurality of wafers W on which the structures 71 described with reference to FIGS. 6 and 7 are formed are processed by repeating the cycle of steps T1 to T5 described in the second embodiment ten times. The flow rate of the HF gas supplied into the processing container 41 in step T3 was changed for each wafer W to be processed. An image of the processed wafer W was obtained by SEM, and the state of the surface of the Si film 74 in the structure 71 was observed. Evaluation Tests 3-1, 3-2, and 3-3 were performed by setting the flow rate of the HF gas to 100 sccm, 200 sccm, and 450 sccm, respectively.

なお、処理容器41内の圧力については実施形態で述べた範囲内の値に設定し、HFガスの供給時間としては30秒に設定した。また、HFガスと共に処理容器41内に供給するArガスの流量、Nガスの流量については各々275sccmに設定した。また評価試験3-4として、ステップT3及びステップT4(HFガス供給後のNガスによるパージ)を行わないことを除いて評価試験3-1~3-3と同様の条件で処理を行い、SEMにより画像を取得した。従って、この評価試験3-4における処理は、第1の実施形態で述べたステップS1、S2を繰り返す行う処理である。 The pressure inside the processing vessel 41 was set to a value within the range described in the embodiment, and the supply time of the HF gas was set to 30 seconds. In addition, the flow rate of Ar gas and the flow rate of N 2 gas supplied into the processing chamber 41 together with the HF gas were each set to 275 sccm. In addition, as evaluation test 3-4, processing was performed under the same conditions as in evaluation tests 3-1 to 3-3 except that step T3 and step T4 (purging with N 2 gas after HF gas supply) were not performed. Images were acquired by SEM. Therefore, the process in this evaluation test 3-4 is a process of repeating steps S1 and S2 described in the first embodiment.

図14の上段、中段、下段に、評価試験3-1、3-2、3-4において夫々取得された画像の模式図を示している。評価試験3-4に比べると、評価試験3-1~3-3ではSi膜74表面のラフネスが抑制されていた。従って、第2の実施形態で説明したように、HFガスを供給することが好ましいことが示された。評価試験3-1~3-3の中では、評価試験3-1よりも評価試験3-2、3-3の方が上記のラフネスについて抑制されており、実用上望ましいレベルとなっていた。なお、評価試験3-2、3-3でラフネスの状態は同様であったため、図14にはこれらの評価試験3-2、3-3のうちの3-2の模式図のみを示している。 Schematic diagrams of images obtained in evaluation tests 3-1, 3-2, and 3-4 are shown in the upper, middle, and lower stages of FIG. Compared to Evaluation Test 3-4, the roughness of the surface of the Si film 74 was suppressed in Evaluation Tests 3-1 to 3-3. Therefore, it was shown that it is preferable to supply HF gas as described in the second embodiment. Among Evaluation Tests 3-1 to 3-3, the above roughness was suppressed more in Evaluation Tests 3-2 and 3-3 than in Evaluation Test 3-1, which was at a practically desirable level. In addition, since the state of roughness was the same in evaluation tests 3-2 and 3-3, only the schematic diagram of 3-2 of these evaluation tests 3-2 and 3-3 is shown in FIG. .

以上の結果から、ステップT3でウエハWに供給するHFガスの流量については、100sccmよりも大きくすることが好ましく、200sccm以上とすることがより好ましいことが確認された。上記したようにHFガスの供給中に不活性ガスであるArガス及びNガスを250sccmずつ供給している。そのため、処理容器41内に供給する全てのガスの流量に対するHFガスの流量の割合は、下記の式2で表される。なお、式2中のXは、HFガスの流量である。
Xsccm/(X+250+250)sccm・・・式2
From the above results, it was confirmed that the flow rate of the HF gas supplied to the wafer W in step T3 is preferably greater than 100 sccm, and more preferably greater than 200 sccm. As described above, 250 sccm of Ar gas and N 2 gas, which are inert gases, are supplied during the supply of HF gas. Therefore, the ratio of the flow rate of the HF gas to the flow rate of all the gases supplied into the processing chamber 41 is expressed by Equation 2 below. Note that X in Equation 2 is the flow rate of HF gas.
Xsccm/(X+250+250)sccm Expression 2

X=100sccmのときに式2より0.1667であり、X=200sccmのときに式2より0.2857である。従ってこの評価試験3から、処理容器41内に供給する全てのガスの流量に対するHFガスの流量の割合としては0.1667より大きくすることが好ましく、0.2857以上にすることがより好ましいことが分かる。なお評価試験3―2、3-3間でラフネスの状態が同様であったのは、既述したようにAFS層13中のフッ素の作用でSi膜74が変質することでラフネスが改善されるが、HFガスの流量を多くしても、AFS層13中でのSi膜74の変質に寄与できるフッ素の量が限られることによるためと考えられる。 It is 0.1667 from Equation 2 when X=100 sccm, and 0.2857 from Equation 2 when X=200 sccm. Therefore, from this evaluation test 3, it is preferable that the ratio of the flow rate of the HF gas to the flow rate of all the gases supplied into the processing container 41 is greater than 0.1667, and more preferably 0.2857 or more. I understand. The reason why the roughness was the same between the evaluation tests 3-2 and 3-3 is that the fluorine in the AFS layer 13 modifies the Si film 74, thereby improving the roughness. However, even if the flow rate of the HF gas is increased, the amount of fluorine that can contribute to the deterioration of the Si film 74 in the AFS layer 13 is limited.

・評価試験4
次に評価試験4について説明する。評価試験4では、構造体71が形成されたウエハWに対して、第2の実施形態におけるステップT1、T2、T5からなるサイクルを9回繰り返して処理を行った。そして、上記のように処理を行った後は構造体71のSEM画像を取得し、凹部73における開口部付近のエッチング量と奥付近(開口部とは反対側の端部付近)のエッチング量とを測定した。なお、これらのエッチング量の差が小さいほど好ましい。ステップS1における、処理容器41内に供給するNHガスの流量について、ウエハW毎に変更して設定しており、5sccm、8sccm、10sccm、12sccm、14sccmのうちのいずれかに設定した。
Evaluation test 4
Next, evaluation test 4 will be described. In evaluation test 4, the wafer W on which the structures 71 were formed was processed by repeating the cycle of steps T1, T2, and T5 in the second embodiment nine times. Then, after performing the processing as described above, an SEM image of the structure 71 is acquired, and the amount of etching near the opening of the recess 73 and the amount of etching near the back (near the end opposite to the opening) are calculated. was measured. Note that the smaller the difference between these etching amounts, the better. The flow rate of the NH 3 gas supplied into the processing container 41 in step S1 is changed for each wafer W, and set to any one of 5 sccm, 8 sccm, 10 sccm, 12 sccm, and 14 sccm.

ステップS1の他の処理条件について説明すると、処理容器41内へ供給するFガスの流量、Arガスの流量は夫々500sccm、200sccmとした。Nガスの流量についてはNHガスの流量に応じて変更しており、Nガスの流量とNHガスの流量との合計が700sccmとなるように、当該Nガスの流量を設定した。そして、1サイクルにおけるFガス及びNHガスの供給時間は15秒とした。また、ウエハWの温度としては、実施形態で述べた範囲内の値に設定した。 Another processing condition of step S1 will be described. The flow rate of the N2 gas was changed according to the flow rate of the NH3 gas, and the flow rate of the N2 gas was set so that the total flow rate of the N2 gas and the NH3 gas was 700 sccm. . The supply time of F2 gas and NH3 gas in one cycle was set to 15 seconds. Also, the temperature of the wafer W was set to a value within the range described in the embodiment.

図15は評価試験4の結果をまとめたグラフであり、縦軸、横軸にエッチング量(単位:nm)、NHガスの流量(単位:sccm)を夫々示している。縦軸の目盛りはAに対して2nm増加する毎に付しているが、このAは実数である。グラフに示すように、NHガスの流量が5sccmでは開口部付近のエッチング量に比べて奥付近のエッチング量が小さく、これらのエッチング量について比較的大きい。NHガスの流量が8sccmの場合は、開口部付近のエッチング量に比べて奥付近のエッチング量が小さく、5sccmの場合に比べるとこれらのエッチング量の差は小さいが、実用上、当該エッチング量の差についてはさらに小さいことが望ましい。 FIG. 15 is a graph summarizing the results of Evaluation Test 4, in which the vertical axis and horizontal axis indicate the etching amount (unit: nm) and the flow rate of NH 3 gas (unit: sccm), respectively. The vertical axis is scaled every 2 nm increase with respect to A, and A is a real number. As shown in the graph, when the NH 3 gas flow rate is 5 sccm, the etching amount near the back is smaller than the etching amount near the opening, and these etching amounts are relatively large. When the flow rate of the NH 3 gas is 8 sccm, the etching amount near the back is smaller than the etching amount near the opening. It is desirable that the difference between is even smaller.

そしてNHガスの流量が10sccm以上の場合は、当該エッチング量の差については十分に小さいものとなった。このような結果となったのは、NHガスの流量が10sccm以上の場合は、凹部73内の開口部から奥に至るまで十分に当該NHガスが供給されたことで、凹部73をなすSi膜74からなる上壁及び下壁の表面に、AFS層13が十分に形成されたためと考えられる。 When the flow rate of NH 3 gas was 10 sccm or more, the difference in etching amount was sufficiently small. The reason for this result is that when the flow rate of the NH 3 gas is 10 sccm or more, the NH 3 gas is sufficiently supplied from the opening in the recess 73 to the back, so that the recess 73 is formed. This is probably because the AFS layer 13 was sufficiently formed on the surfaces of the upper and lower walls made of the Si film 74 .

上記のように評価試験4では処理容器41内へのFガス、NHガスの供給を互いに並行して行って凹部73における各部を均一性高くエッチングするにあたり、NHガスの流量を8sccmより大きくすることが好ましく、10sccm以上とすることがより好ましいという結果となった。上記のようにFガスを500sccmで供給している。従ってこの評価試験4では、Fガスの流量に対するNHガスの流量の割合としては、8sccm/500sccm=0.016より大きいことが好ましく、10sccm/500sccm=0.02以上であることがより好ましいという結果となった。 As described above, in Evaluation Test 4, the F 2 gas and the NH 3 gas were supplied into the processing chamber 41 in parallel to etch each portion of the concave portion 73 with high uniformity. As a result, it is preferable to increase it, and it is more preferable to set it to 10 sccm or more. F 2 gas is supplied at 500 sccm as described above. Therefore, in this evaluation test 4, the ratio of the flow rate of NH3 gas to the flow rate of F2 gas is preferably greater than 8 sccm/500 sccm = 0.016, and more preferably 10 sccm/500 sccm = 0.02 or more. This is the result.

W ウエハ
11 Si膜
13 AFS層
W wafer 11 Si film 13 AFS layer

Claims (16)

表面にシリコン膜が形成されて第1の温度とされた基板に、ハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを含む処理ガスを供給し、前記シリコン膜の表面を変質させて反応生成物を生成させる第1の工程と、
前記第1の工程の後に前記基板を第2の温度として前記反応生成物を除去する第2の工程と、
を含む基板処理方法。
A first step of supplying a processing gas containing a halogen-containing gas and a basic gas to a substrate having a silicon film formed thereon and having a first temperature to alter the surface of the silicon film to generate a reaction product. the process of
a second step of removing the reaction product by setting the substrate to a second temperature after the first step;
A substrate processing method comprising:
前記第1の工程、第2の工程を順番に繰り返す工程を含む請求項1記載の基板処理方法。 2. The substrate processing method according to claim 1, further comprising repeating the first step and the second step in order. 前記繰り返す工程の終了時に前記基板に前記シリコン膜が残留する請求項2記載の基板処理方法。 3. The substrate processing method according to claim 2, wherein said silicon film remains on said substrate when said repeating step is completed. 前記第2の温度は前記第1の温度よりも高い温度である請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板処理方法。 4. The substrate processing method according to claim 1, wherein said second temperature is higher than said first temperature. 前記基板は、前記シリコン膜とは異なるシリコン含有膜が表面に形成され、
前記第1の工程及び前記第2の工程は、前記シリコン膜を前記シリコン含有膜に対して選択的に変質させて除去する工程である請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板処理方法。
the substrate has a silicon-containing film different from the silicon film formed on its surface;
5. The substrate processing according to claim 1, wherein said first step and said second step are steps of selectively altering and removing said silicon film with respect to said silicon-containing film. Method.
前記シリコン含有膜はSiGe膜である請求項5記載の基板処理方法。 6. The substrate processing method according to claim 5, wherein said silicon-containing film is a SiGe film. 前記第1の温度は-20℃~60℃である請求項1ないし6のいずれか一つに記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the first temperature is -20°C to 60°C. 前記第1の工程において、前記ハロゲン含有ガス及び前記塩基性ガスは同時に前記基板に供給される請求項1ないし7のいずれか一つに記載の基板処理方法。 8. The substrate processing method according to claim 1, wherein in said first step, said halogen-containing gas and said basic gas are simultaneously supplied to said substrate. 前記第1の工程において、前記ハロゲン含有ガス及び前記塩基性ガスは同時に前記基板に40秒以上供給される請求項8記載の基板処理方法。 9. The substrate processing method according to claim 8, wherein in said first step, said halogen-containing gas and said basic gas are simultaneously supplied to said substrate for 40 seconds or longer. 前記ハロゲン含有ガスはフッ素ガスであり、前記塩基性ガスはアンモニアガスである請求項1ないし9のいずれか一つに記載の基板処理方法。 10. The substrate processing method according to claim 1, wherein said halogen-containing gas is fluorine gas, and said basic gas is ammonia gas. 前記第1の工程において、
前記基板を格納する処理容器内への前記フッ素ガスの供給と、当該処理容器内への前記フッ素ガスの供給と、が並行して行われ、
前記処理容器内に供給されるフッ素ガスの流量に対する前記処理容器内に供給されるアンモニアガスの流量の割合は、0.16より大きい請求項10記載の基板処理方法。
In the first step,
supplying the fluorine gas into a processing container that stores the substrate and supplying the fluorine gas into the processing container are performed in parallel,
11. The substrate processing method according to claim 10, wherein a ratio of a flow rate of ammonia gas supplied into said processing chamber to a flow rate of fluorine gas supplied into said processing chamber is greater than 0.16.
前記第1の工程は、
前記ハロゲン含有ガスの前記基板への供給と、前記塩基性ガスの前記基板への供給とを並行して行う第1供給工程と、
前記第1供給工程の後に、前記ハロゲン含有ガス及び前記塩基性ガスのいずれか一方のみを前記基板に供給する第2供給工程と、
を含む請求項1ないし11のいずれか一つに記載の基板処理方法。
The first step is
a first supply step of simultaneously supplying the halogen-containing gas to the substrate and supplying the basic gas to the substrate;
a second supply step of supplying only one of the halogen-containing gas and the basic gas to the substrate after the first supply step;
The substrate processing method according to any one of claims 1 to 11, comprising:
前記ハロゲン含有ガスは、
前記第1供給工程において前記基板に供給される第1のフッ素含有ガスと、
前記第2供給工程において前記基板に供給される第2のフッ素含有ガスと、からなり、
前記第1のフッ素含有ガスと、前記第2のフッ素含有ガスとは、互いに種類が異なる請求項12記載の基板処理方法。
The halogen-containing gas is
a first fluorine-containing gas supplied to the substrate in the first supply step;
a second fluorine-containing gas supplied to the substrate in the second supply step;
13. The substrate processing method according to claim 12, wherein the first fluorine-containing gas and the second fluorine-containing gas are of different types.
前記第1のフッ素含有ガスはフッ素ガスであり、
前記第2のフッ素含有ガスはフッ化水素ガスである請求項13記載の基板処理方法。
the first fluorine-containing gas is fluorine gas;
14. The substrate processing method according to claim 13, wherein said second fluorine-containing gas is hydrogen fluoride gas.
表面にシリコン膜が形成された基板に、ハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを含む処理ガスを供給し、前記シリコン膜の表面を変質させて反応生成物を生成させる工程と、
次いで、前記反応生成物が前記シリコン膜上に残留する状態で前記処理ガスを前記基板に供給する工程と、
続いて前記反応生成物を除去する工程と、
を含む基板処理方法。
supplying a processing gas containing a halogen-containing gas and a basic gas to a substrate having a silicon film formed thereon to alter the surface of the silicon film to generate a reaction product;
then, supplying the processing gas to the substrate while the reaction product remains on the silicon film;
subsequently removing the reaction product;
A substrate processing method comprising:
表面にシリコン膜が形成された基板を格納する処理容器と、
前記処理容器内にハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理ガスにより前記シリコン膜の表面を変質させて反応生成物を生成させ、当該反応生成物が前記シリコン膜上に残留する状態で当該処理ガスを供給する第1のステップと、前記第1のステップの後に、前記反応生成物を除去する第2のステップと、が実施されるように制御信号を出力する制御部と、
を備える基板処理装置。
a processing container for storing a substrate having a silicon film formed on its surface;
a processing gas supply mechanism for supplying a processing gas containing a halogen-containing gas and a basic gas into the processing container;
a first step in which the surface of the silicon film is altered by the processing gas to generate a reaction product, and the processing gas is supplied in a state in which the reaction product remains on the silicon film; a control unit that outputs a control signal so that after the step, a second step of removing the reaction product is performed;
A substrate processing apparatus comprising:
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