JP2024062579A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比を向上できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による基板処理方法は、シリコン酸化膜を表面に有する基板を準備する工程と、前記基板の前記表面にフッ素含有ガスと塩基性ガスとを含む混合ガスを供給し、前記シリコン酸化膜をエッチングする工程と、前記基板の前記表面をパージする工程と、前記エッチングする工程と前記パージする工程とを交互に繰り返す工程と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。

フッ化水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスを用いてシリコン酸化膜を除去する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－３４３０９４号公報

本開示は、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比を向上できる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理方法は、シリコン酸化膜を表面に有する基板を準備する工程と、前記基板の前記表面にフッ素含有ガスと塩基性ガスとを含む混合ガスを供給し、前記シリコン酸化膜をエッチングする工程と、前記基板の前記表面をパージする工程と、前記エッチングする工程と前記パージする工程とを交互に繰り返す工程と、を有する。

本開示によれば、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比を向上できる。

実施形態に係る基板処理方法を示すフローチャートである。 基板の一例を示す断面図である。 基板の別の一例を示す断面図である。 実施形態に係る基板処理装置を示す概略図である。 エッチング量を評価した結果を示す図である。 ＣＯＲ工程の時間とエッチング量との関係を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

〔基板処理方法〕
図１及び図２を参照し、実施形態に係る基板処理方法について説明する。図１に示されるように、実施形態に係る基板処理方法は、準備工程Ｓ１と、ＣＯＲ工程Ｓ２と、パージ工程Ｓ３と、判定工程Ｓ４と、ＰＨＴ工程Ｓ５とを有する。

準備工程Ｓ１は、図２に示されるように、シリコン窒化膜１０２とシリコン酸化膜１０３とを表面に有する基板１０１を準備することを含む。基板１０１は、例えばシリコンウエハであってよい。シリコン酸化膜１０３は、例えば熱酸化処理により形成される熱酸化膜であってよい。

ＣＯＲ工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１の後に行われる。ＣＯＲ工程Ｓ２は、プラズマを生成することなく、化学的にエッチングを行う化学的酸化物除去処理（ＣＯＲ：chemical oxide removal）により、少なくともシリコン酸化膜１０３の表層を反応生成物に変質させることを含む。ＣＯＲ工程Ｓ２は、例えば基板１０１の表面にフッ素含有ガスと塩基性ガスとを含む混合ガスを供給することを含む。この場合、少なくともシリコン酸化膜１０３と混合ガスとが反応して珪フッ化アンモニウム［（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６］が生成される。フッ素含有ガスは、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガスであってよい。塩基性ガスは、例えばアンモニア（ＮＨ_３）ガスであってよい。塩基性ガスは、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）ガスであってもよい。

ＣＯＲ工程Ｓ２は、基板１０１の温度を第１温度に維持することを含んでよい。第１温度は、例えば０℃以上であってよく、室温より高い温度であってよい。第１温度は、１２０℃以下であってよく、８０℃以下であってもよい。第１温度が１２０℃以下の場合、シリコン酸化膜１０３がエッチングされやすい。

パージ工程Ｓ３は、ＣＯＲ工程Ｓ２の後に行われる。パージ工程Ｓ３は、基板１０１の表面をパージすることを含む。この場合、ＣＯＲ工程Ｓ２においてシリコン窒化膜１０２の表面及びシリコン酸化膜１０３の表面に吸着したフッ素含有ガス、塩基性ガスなどが除去される。また、ＣＯＲ工程Ｓ２において生成される反応生成物が除去される。これにより、シリコン窒化膜１０２の表面及びシリコン酸化膜１０３の表面がＣＯＲ工程Ｓ２前の状態に近づく。パージ工程Ｓ３は、基板１０１の表面に不活性ガスを供給することを含んでよい。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ_２）ガスであってよい。

パージ工程Ｓ３の１回の時間は、例えばシリコン窒化膜１０２の表面がＣＯＲ工程Ｓ２前の状態とほぼ同じになるように設定される。パージ工程Ｓ３の１回の時間は、例えばＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間よりも長くてよい。パージ工程Ｓ３の１回の時間は、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間と同じであってもよく、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間よりも短くてもよい。パージ工程Ｓ３の１回の時間は、例えば６０秒以上６００秒以下であってよい。

パージ工程Ｓ３は、基板１０１の温度をＣＯＲ工程Ｓ２における基板１０１の温度と同じ温度である第１温度に維持することを含んでよい。この場合、ＣＯＲ工程Ｓ２からパージ工程Ｓ３に切り換える際の温度変更が不要となるため、生産性が向上する。特に、熱容量が大きなバッチ式の装置を用いる場合、処理容器全体の温度変更には多くの時間を要する。このため、ＣＯＲ工程Ｓ２からパージ工程Ｓ３に切り替える際の温度変更が不要となると、生産性が大幅に向上する。バッチ式の装置については後述する。

パージ工程Ｓ３は、ＣＯＲ工程Ｓ２と同じ処理容器内で行われてよい。この場合、１つの処理容器内で連続してＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とを行うことができるため、生産性が向上する。ＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とは、基板１０１を棚状に複数収容する処理容器内で行われてよい。この場合、複数の基板１０１に対して一度に処理を行うことができるので、生産性が向上する。

判定工程Ｓ４は、パージ工程Ｓ３の後に行われる。判定工程Ｓ４では、ＣＯＲ工程Ｓ２及びパージ工程Ｓ３が設定回数行われたか否かを判定する。実施回数が設定回数に達していない場合、ＣＯＲ工程Ｓ２及びパージ工程Ｓ３を再度行う。一方、実施回数が設定回数に達している場合、処理をＰＨＴ工程Ｓ５へ進める。判定工程Ｓ４の設定回数は、２回以上であってよい。

ＰＨＴ工程Ｓ５は、基板１０１を第１温度よりも高い第２温度に維持した状態で加熱を行うＰＨＴ（post heat treatment）により、反応生成物を昇華させることを含む。ＰＨＴ工程Ｓ５を行うことにより、基板１０１の表面に残る反応生成物を除去できる。なお、基板１０１の表面の反応生成物がパージ工程Ｓ３ですでに除去されている場合には、ＰＨＴ工程Ｓ５を省略してもよい。

以上に説明した実施形態に係る基板処理方法によれば、ＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とを交互に繰り返す。この場合、パージ工程Ｓ３において、シリコン窒化膜１０２の表面及びシリコン酸化膜１０３の表面がＣＯＲ工程Ｓ２前の状態に近づく。シリコン窒化膜１０２の表面がＣＯＲ工程Ｓ２前の状態に近づくと、パージ工程Ｓ３後のＣＯＲ工程Ｓ２においてシリコン窒化膜１０２がエッチングされにくくなる。これは、ＣＯＲ工程Ｓ２を開始してから所定の時間（以下「エッチング遅れ」という。）が経過した後に、シリコン窒化膜１０２のエッチングが開始されるためと考えられる。一方、シリコン酸化膜１０３の表面がＣＯＲ工程Ｓ２前の状態に近づくと、パージ工程Ｓ３後のＣＯＲ工程Ｓ２においてシリコン酸化膜１０３がエッチングされやすくなる。これは、シリコン酸化膜１０３のエッチング遅れがシリコン窒化膜１０２のエッチング遅れよりも短いこと、及びＣＯＲ工程Ｓ２の時間が長くなるとシリコン酸化膜１０３のエッチングレートが小さくなることによると考えられる。

以上により、ＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とを交互に繰り返すと、ＣＯＲ工程Ｓ２において、シリコン窒化膜１０２のエッチングレートが小さくなるのに対し、シリコン酸化膜１０３のエッチングレートが大きくなる。その結果、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が向上する。

上記の実施形態では、シリコン窒化膜１０２とシリコン酸化膜１０３とを表面に有する基板１０１を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、図３に示されるように、シリコン窒化膜２０２を表面に有する基板２０１であって、シリコン窒化膜２０２の表面に自然酸化膜２０３が生じた基板２０１に対して、自然酸化膜２０３を除去する場合にも上記の基板処理方法を適用できる。この場合、シリコン窒化膜２０２に対して自然酸化膜２０３を選択的に除去できる。

〔基板処理装置〕
図４を参照し、実施形態に係る基板処理装置１について説明する。図４に示されるように、基板処理装置１は、複数枚の基板Ｗに対して一度に処理を行うバッチ式の装置である。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。処理は、成膜処理を含んでよい。処理は、エッチング処理を含んでもよい。

基板処理装置１は、処理容器１０と、ガス供給部３０と、排気部４０と、加熱部５０と、制御部９０とを備える。

処理容器１０は、内部を減圧可能である。処理容器１０は、内部に基板Ｗを収容する。処理容器１０は、内管１１と、外管１２とを有する。内管１１は、上端及び下端が開放された円筒形状を有する。外管１２は、下端が開放されて内管１１の外側を覆う有天井の円筒形状を有する。内管１１及び外管１２は、同軸状に配置されて２重管構造となっている。内管１１及び外管１２は、例えば石英等の耐熱材料により形成される。

処理容器１０の下端は、マニホールド１３により気密に支持される。マニホールド１３は、円筒形状を有する。マニホールド１３は、例えばステンレス鋼により形成される。マニホールド１３の上端には、フランジ１４が形成されており、フランジ１４上に外管１２の下端を設置して支持するようになっている。フランジ１４と外管１２の下端との間にはＯリング等のシール材１５を介在させて外管１２内を気密状態としている。

マニホールド１３の内壁には、円環状の支持部１６が設けられており、支持部１６上に内管１１の下端を設置して支持するようになっている。

マニホールド１３の下端の開口には、蓋体１７がＯリング等のシール材１８を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口、すなわち、マニホールド１３の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体１７は、例えばステンレス鋼により形成される。

蓋体１７の中央部には、図示しない磁性流体シールを介してボート１９を回転可能に支持する回転軸２０が貫通させて設けられている。回転軸２０の下部は、ボートエレベータよりなる昇降機構２１のアーム２２に回転自在に支持されている。

回転軸２０の上端には回転プレート２３が設けられており、回転プレート２３上に石英製の保温台２４を介してボート１９が載置される。従って、昇降機構２１のアーム２２を昇降させることによって蓋体１７とボート１９とが一体として上下動し、ボート１９を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。ボート１９は、処理容器１０内に収容可能である。ボート１９は、複数枚、例えば５０枚～１５０枚の基板Ｗを上下方向に間隔を有して略水平に保持する。

ガス供給部３０は、各種の処理ガスを処理容器１０内に導入可能に構成される。ガス供給部３０は、フッ化水素供給部３１と、アンモニア供給部３２と、窒素供給部３３と、図示しない成膜ガス供給部とを有する。

フッ化水素供給部３１は、処理容器１０内にフッ化水素供給管３１ａを備えると共に、処理容器１０の外部にフッ化水素供給経路３１ｂを備える。フッ化水素供給経路３１ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、フッ化水素源３１ｃ、マスフローコントローラ３１ｄ、フッ化水素用バルブ３１ｅが設けられている。これにより、フッ化水素源３１ｃのフッ化水素ガスは、フッ化水素用バルブ３１ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３１ｄにより所定の流量に調整される。フッ化水素ガスは、フッ化水素供給経路３１ｂからフッ化水素供給管３１ａに流入して、フッ化水素供給管３１ａから処理容器１０内に吐出される。フッ化水素ガスは、フッ素含有ガスの一例である。

アンモニア供給部３２は、処理容器１０内にアンモニア供給管３２ａを備えると共に、処理容器１０の外部にアンモニア供給経路３２ｂを備える。アンモニア供給経路３２ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、アンモニア源３２ｃ、マスフローコントローラ３２ｄ、アンモニア用バルブ３２ｅが設けられている。これにより、アンモニア源３２ｃのアンモニアガスは、アンモニア用バルブ３２ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３２ｄにより所定の流量に調整される。アンモニアガスは、アンモニア供給経路３２ｂからアンモニア供給管３２ａに流入して、アンモニア供給管３２ａから処理容器１０内に吐出される。アンモニアガスは、塩基性ガスの一例である。

窒素供給部３３は、処理容器１０内に窒素供給管３３ａを備えると共に、処理容器１０の外部に窒素供給経路３３ｂを備える。窒素供給経路３３ｂには、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、窒素源３３ｃ、マスフローコントローラ３３ｄ、窒素用バルブ３３ｅが設けられている。これにより、窒素源３３ｃの窒素ガスは、窒素用バルブ３３ｅにより供給タイミングが制御されると共に、マスフローコントローラ３３ｄにより所定の流量に調整される。窒素ガスは、窒素供給経路３３ｂから窒素供給管３３ａに流入して、窒素供給管３３ａから処理容器１０内に吐出される。窒素ガスは、不活性ガスの一例である。

各ガス供給管（フッ化水素供給管３１ａ、アンモニア供給管３２ａ、窒素供給管３３ａ）は、例えば石英により形成される。各ガス供給管は、マニホールド１３に固定される。各ガス供給管は、内管１１の近傍位置を鉛直方向に沿って直線状に延在すると共に、マニホールド１３内においてＬ字状に屈曲して水平方向に延在することで、マニホールド１３を貫通している。各ガス供給管同士は、内管１１の周方向に沿って並んで設けられ、互いに同じ高さに形成されている。各ガス供給管は、内管１１に位置する先端に開口を有し、開口から処理容器１０内に上方に向けてガスを吐出する。

フッ化水素供給管３１ａ及びフッ化水素供給経路３１ｂには、ヒータ３１ｆが取り付けられる。ヒータ３１ｆは、フッ化水素供給管３１ａ及びフッ化水素供給経路３１ｂを流れるフッ化水素を加熱し、フッ化水素ガスによるフッ化水素供給管３１ａ及びフッ化水素供給経路３１ｂの腐食を抑制する。ヒータ３１ｆは、例えば配管ヒータ、カートリッジヒータ又はこれらの組み合わせを含む。ヒータ３１ｆは、フッ化水素供給管３１ａ及びフッ化水素供給経路３１ｂの一方のみに取り付けられていてもよい。

成膜ガス供給部は、他の供給部（フッ化水素供給部３１、アンモニア供給部３２、窒素供給部３３）と同様の構成を有していてよい。成膜ガス供給部は、他の供給部と同様に、成膜ガス供給管と、成膜ガス供給経路と、成膜ガス源と、マスフローコントローラと、成膜ガス用バルブとを備える。

ガス供給部３０は、複数種類のガスを混合して１つの供給管から混合したガスを吐出してもよい。各ガス供給管（フッ化水素供給管３１ａ、アンモニア供給管３２ａ、窒素供給管３３ａ、成膜ガス供給管）は、互いに異なる形状や配置であってもよい。ガス供給部３０は、フッ化水素ガス、アンモニアガス、窒素ガス、成膜ガスの他に、別のガスを供給する構成でもよい。

排気部４０は、内管１１内から排出され、内管１１と外管１２との間の空間を介して排気ポート４１から排出されるガスを排気する。排気ポート４１は、マニホールド１３の上部の側壁であって、支持部１６の上方に形成されている。排気ポート４１には、排気通路４２が接続されている。排気通路４２には、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、圧力調整弁４３及び真空ポンプ４４が設けられている。排気部４０は、制御部９０の動作に基づき圧力調整弁４３及び真空ポンプ４４を動作して、真空ポンプ４４により処理容器１０内のガスを吸引しながら、圧力調整弁４３により処理容器１０内の圧力を調整する。

加熱部５０は、外管１２の径方向外側において外管１２を囲む円筒形状のヒータ５１を有する。ヒータ５１は、処理容器１０の側周囲全体を加熱することで、処理容器１０内に収容された各基板Ｗを加熱する。

制御部９０は、１以上のプロセッサ９１、メモリ９２、図示しない入出力インタフェース及び電子回路を有するコンピュータを適用し得る。プロセッサ９１は、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、複数のディスクリート半導体からなる回路等のうち１つ又は複数を組み合わせたものである。メモリ９２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリ（例えば、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ハードディスク、フラッシュメモリ等）を含み、基板処理装置１を動作させるプログラム、基板処理のプロセス条件等のレシピを記憶している。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラム及びレシピを実行することで、基板処理装置１の各構成を制御して後述するクリーニング方法を実施する。

〔基板処理装置の動作〕
前述した基板処理方法を基板処理装置１により実施する場合の動作について説明する。

まず、制御部９０は、昇降機構２１を制御して、複数枚の基板Ｗを保持したボート１９を処理容器１０内に搬入し、蓋体１７により処理容器１０の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。各基板Ｗは、シリコン窒化膜１０２とシリコン酸化膜１０３とを表面に有する基板１０１であってよい。

続いて、制御部９０は、ＣＯＲ工程Ｓ２を実行するように、ガス供給部３０、排気部４０及び加熱部５０を制御する。具体的には、まず、制御部９０は、排気部４０を制御して処理容器１０内を所定の圧力に減圧し、加熱部５０を制御して基板Ｗの温度を第１温度に調整して維持する。次いで、制御部９０は、ガス供給部３０を制御して処理容器１０内にフッ化水素ガス及びアンモニアガスを供給する。

続いて、制御部９０は、パージ工程Ｓ３を実行するように、ガス供給部３０、排気部４０及び加熱部５０を制御する。具体的には、制御部９０は、排気部４０を制御して処理容器１０内を真空引きしながら、加熱部５０を制御して基板Ｗの温度を第１温度に維持した状態で、ガス供給部３０を制御して処理容器１０内に窒素ガスを供給する。

制御部９０は、ＣＯＲ工程Ｓ２及びパージ工程Ｓ３の実施回数が設定回数に達するまで、ＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とを交互に繰り返す。

ＣＯＲ工程Ｓ２及びパージ工程Ｓ３の実施回数が設定回数に達した後、制御部９０は、ＰＨＴ工程Ｓ５を実行するように、ガス供給部３０、排気部４０及び加熱部５０を制御する。具体的には、制御部９０は、加熱部５０を制御して基板Ｗを第２温度に加熱し、珪フッ化アンモニウムを昇華させる。これにより、シリコン窒化膜１０２を残存させて、シリコン酸化膜１０３を選択的にエッチングして除去できる。

続いて、制御部９０は、処理容器１０内を大気圧に昇圧すると共に、処理容器１０内を搬出温度に降温させた後、昇降機構２１を制御してボート１９を処理容器１０内から搬出する。以上により、複数枚の基板Ｗに対する処理が終了する。

〔実施例〕
（実施例１）
実施形態に係る基板処理方法により、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が向上することを確認するために行った実施例１について説明する。

実施例１では、シリコン酸化膜を表面に有する基板と、シリコン窒化膜を表面に有する基板とを準備し、準備したそれぞれの基板を基板処理装置１の処理容器１０内に収容し、以下に示される条件１Ａ～１Ｄにより処理を行った。実施例１では、シリコン酸化膜として熱酸化膜を用いた。実施例１では、処理を行う前後のシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の膜厚を分光エリプソメータで測定し、両者の差分を求めることにより、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチング量を算出した。

（条件１Ａ）
条件１Ａでは、パージ工程Ｓ３及び判定工程Ｓ４を行うことなく、ＣＯＲ工程Ｓ２及びＰＨＴ工程Ｓ５を行った。条件１Ａでは、ＣＯＲ工程Ｓ２の時間を１８０秒に設定した。

（条件１Ｂ）
条件１Ｂでは、ＣＯＲ工程Ｓ２、パージ工程Ｓ３、判定工程Ｓ４及びＰＨＴ工程Ｓ５を行った。条件１Ｂでは、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間を３０秒に設定し、パージ工程Ｓ３の１回の時間を６０秒に設定し、判定工程Ｓ４の設定回数を６回に設定した。条件１ＢにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の合計時間は、条件１ＡにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の時間と同じ１８０秒である。

（条件１Ｃ）
条件１Ｃでは、ＣＯＲ工程Ｓ２、パージ工程Ｓ３、判定工程Ｓ４及びＰＨＴ工程Ｓ５を行った。条件１Ｃでは、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間を１０秒に設定し、パージ工程Ｓ３の１回の時間を６０秒に設定し、判定工程Ｓ４の設定回数を１８回に設定した。条件１ＣにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の合計時間は、条件１ＡにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の時間と同じ１８０秒である。

（条件１Ｄ）
条件１Ｄでは、ＣＯＲ工程Ｓ２、パージ工程Ｓ３、判定工程Ｓ４及びＰＨＴ工程Ｓ５を行った。条件１Ｄでは、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間を３０秒に設定し、パージ工程Ｓ３の１回の時間を６００秒に設定し、判定工程Ｓ４の設定回数を６回に設定した。条件１ＤにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の合計時間は、条件１ＡにおけるＣＯＲ工程Ｓ２の時間と同じ１８０秒である。

図５は、エッチング量を評価した結果を示す図である。図５は、条件１Ａ、条件１Ｂ、条件１Ｃ及び条件１Ｄによりエッチングされたシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチング量［ｎｍ］を示す。

図５に示されるように、条件１Ａよりも条件１Ｂ、条件１Ｃ及び条件１Ｄの方がシリコン窒化膜のエッチング量が小さくなっていることが分かる。この結果から、ＣＯＲ工程Ｓ２とパージ工程Ｓ３とを交互に繰り返すことで、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が向上することが示された。

図５に示されるように、条件１Ｂよりも条件１Ｃの方が、シリコン酸化膜のエッチング量が大きくかつシリコン窒化膜のエッチング量が小さいことが分かる。この結果から、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間を短くし、判定工程Ｓ４の設定回数を増やすことで、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が向上することが示された。

図５に示されるように、条件１Ｂよりも条件１Ｄの方が、シリコン酸化膜のエッチング量が大きくかつシリコン窒化膜のエッチング量が小さいことが分かる。この結果から、パージ工程Ｓ３の１回の時間を長くすることで、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が向上することが示された。

（実施例２）
実施例２では、ＣＯＲ工程Ｓ２の時間とエッチング量との関係を確認した。実施例２では、シリコン酸化膜を表面に有する基板と、シリコン窒化膜を表面に有する基板とを準備し、準備したそれぞれの基板を基板処理装置１の処理容器１０内に収容し、ＣＯＲ工程Ｓ２を行った。実施例２では、ＣＯＲ工程Ｓ２の時間が異なる３つの条件で処理を行った。実施例２では、シリコン酸化膜として熱酸化膜を用いた。実施例２では、実施例１と同様の方法でシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチング量を算出した。

図６は、ＣＯＲ工程Ｓ２の時間とエッチング量との関係を示す図である。図６において、横軸はＣＯＲ工程Ｓ２の時間を示し、縦軸はエッチング量を示す。図６において、菱形印はシリコン酸化膜のエッチング量を示し、四角印はシリコン窒化膜のエッチング量を示す。

図６に示されるように、シリコン酸化膜のエッチングレートは時間が長くなるにしたがって小さくなるのに対し、シリコン窒化膜のエッチングレートは時間が長くなるにしたがって大きくなることが分かる。この結果から、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間は、シリコン窒化膜のエッチングレートがシリコン酸化膜のエッチングレートよりも小さくなる時間であることが好ましい。これにより、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比を向上させることができる。ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間は、シリコン窒化膜のエッチング量がシリコン酸化膜のエッチング量と等しくなる時間の１／３以下の時間であることが好ましく、１／５以下の時間であることがより好ましい。これにより、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比を向上させることができる。なお、エッチングレートは、図６中の曲線の傾きであってよい。

図６に示されるように、ＣＯＲ工程Ｓ２においてシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜をエッチングする場合にはエッチング遅れがあり、エッチング遅れはシリコン酸化膜よりもシリコン窒化膜の方が長いことが分かる。この結果から、ＣＯＲ工程Ｓ２の１回の時間は、シリコン酸化膜のエッチング遅れよりも長く、かつシリコン窒化膜のエッチング遅れよりも短い時間であることが好ましい。これにより、シリコン窒化膜をエッチングすることなく、シリコン酸化膜を選択的にエッチングできる。その結果、シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が特に向上する。

今回開示された実施形態はすべ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、変更されてもよい。

上記の実施形態では、基板処理装置が複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、基板処理装置は基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。

Ｓ１ 準備工程
Ｓ２ ＣＯＲ工程
Ｓ３ パージ工程
Ｓ４ 判定工程

Claims (10)

1. シリコン酸化膜を表面に有する基板を準備する工程と、
   前記基板の前記表面にフッ素含有ガスと塩基性ガスとを含む混合ガスを供給し、前記シリコン酸化膜をエッチングする工程と、
   前記基板の前記表面をパージする工程と、
   前記エッチングする工程と前記パージする工程とを交互に繰り返す工程と、
   を有する、基板処理方法。
2. 前記エッチングする工程及び前記パージする工程において、前記基板の温度が同じ温度に維持される、
   請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記パージする工程は、前記エッチングする工程と同じ処理容器内で行われる、
   請求項１又は２に記載の基板処理方法。
4. 前記パージする工程は、前記処理容器内を真空引きしながら前記処理容器内に不活性ガスを供給することを含む、
   請求項３に記載の基板処理方法。
5. 前記処理容器は、前記基板を棚状に複数収容する、
   請求項３に記載の基板処理方法。
6. 前記基板は、シリコン窒化膜をさらに前記表面に有し、
   前記シリコン窒化膜のエッチングが開始される前に前記エッチングする工程から前記パージする工程に切り換える、
   請求項１又は２に記載の基板処理方法。
7. 前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスであり、
   前記塩基性ガスは、アンモニアガスである、
   請求項１又は２に記載の基板処理方法。
8. 前記シリコン酸化膜は、熱酸化膜である、
   請求項１又は２に記載の基板処理方法。
9. 前記繰り返す工程の後に、前記エッチングする工程よりも高い温度に前記基板を加熱する工程をさらに有する、
   請求項１又は２に記載の基板処理方法。
10. 処理容器と、
    前記処理容器内にガスを供給するガス供給部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    シリコン酸化膜を表面に有する基板を前記処理容器内に収容する工程と、
    前記基板が収容された前記処理容器内にフッ素含有ガスと塩基性ガスとを含む混合ガスを供給し、前記シリコン酸化膜をエッチングする工程と、
    前記基板が収容された前記処理容器内をパージする工程と、
    前記エッチングする工程と前記パージする工程とを交互に繰り返す工程と、
    を実行する、
    基板処理装置。

Images