JP6979463B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。

３次元構造を持つＮＡＮＤ型Ｆｌｕｓｈメモリのコントロールゲートや、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のワードライン向け電極には、一般的にはタングステン（Ｗ）膜が用いられる。このＷ膜は最終的に穴に埋め込まれた状態となるが、その成膜時には穴の中にＷを完全に埋め込み塞ぎこむ。その際、不要な部分にもＷ膜は成膜されるため、Ｗ成膜工程の後、エッチバック工程を行い、所望の部分にのみＷ膜を残す。

特開２０１５−１０９４１９号公報

Ｗ膜のエッチバックには、従来、ウェット洗浄が主に用いられてきたが、近年、ドライエッチによるエッチバックが検討されている。しかし、たとえば、Ｗ膜をエッチバックする場合、エッチバックされるＷ膜の膜厚は、成膜したＷ膜の膜厚よりも多い（厚い）ため、Ｗ膜が埋め込まれていない部分では他の膜が剥き出しになる場合がある。剥き出しになった他の膜は、エッチングガスと反応して、削られてしまったり、異物を形成してしまったりすることがある。

本発明は、エッチバック時に剥き出しになったエッチング対象膜以外の膜と、エッチングガスが反応することを抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給して、前記第２の金属膜をエッチバックするエッチバック工程と、
前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する除去工程と、
を有する技術が提供される。

本発明によれば、エッチバック時に剥き出しになったエッチング対象膜以外の膜と、エッチングガスが反応することを抑制することができる。

本発明の一実施形態におけるデバイスの概略を示す図である。 本発明の一実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線概略横断面図である。 本発明の一実施形態における基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の一実施形態におけるガス供給のタイミングを示す図である。 本発明の一実施形態による評価時における基板処理装置の処理室内に収容された基板の種類とそれぞれの基板の位置関係を示す図である。 本発明の一実施形態による評価（ＳｉウエハのＸＰＳ分析）の結果を示す図である。 本発明の一実施形態のガス供給のタイミングの変形例を示す図であり、（Ａ）は変形例１を示す図であり、（Ｂ）は変形例２を示す図であり、（Ｃ）は変形例３を示す図であり、（Ｄ）は変形例４を示す図であり、（Ｅ）は変形例５を示す図であり、（Ｆ）は変形例６を示す図である。

たとえば、ＮＡＮＤ型Ｆｌｕｓｈメモリでは、上述のように、Ｗ膜をエッチバックする場合、Ｗ膜が埋め込まれていない部分では他の膜が剥き出しになる場合がある。他の膜としては、たとえば、シリコン膜（Ｓｉ膜）やシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、アルミニウム酸化膜（ＡｌＯ膜）などが挙げられる。また、基板の裏面等、最初から剥き出しとなっている部分もある。たとえば、シリコン（Ｓｉ）基板の場合、裏面にはＳｉが剥き出しになっている。なお、Ｓｉ基板の場合は、シリコン６０１がＳｉ基板に相当する。たとえば、図１に示すように、シリコン６０４の上に、アルミニウム酸化膜６０３、チタン窒化膜６０２が形成されており、タングステン６０１を埋め込む場合がある。

たとえば、Ｓｉが剥き出しになっている場合、エッチングガスと反応してＳｉが削られてしまったり、エッチングされたＷとＳｉが反応し、Ｓｉ中にＷが入り込んでしまうことがある。たとえば、ＡｌＯが剥き出しになっている場合、エッチングガスに含まれる元素と反応して異物を形成し、その異物がＡｌＯ内に残留することがある。エッチングガスとしてハロゲン系エッチングガスを用いる場合、異物は主にＡｌとハロゲン元素で構成される。たとえば、エッチングガスとしてフッ素含有ガスである三フッ化窒素（ＮＦ_３）ガスを用いた場合、ＡｌとＦが反応してＡｌＦが形成される。ＡｌＦは蒸気圧が低いため固体としてＡｌＯ内に残留する可能性がある。

そこで、発明者らは鋭意研究を行い、エッチバック時にエッチングガスと同時に酸素含有ガスを流すことを考えた。たとえば、酸素含有ガスを流すことで、Ｓｉが剥き出しになった部分はＳｉとＯを反応させてＳｉＯを形成することで、エッチングガスとの反応を抑えてＳｉが削られてしまうことを抑制し、エッチングされたＷとＳｉが反応し、Ｓｉ中にＷが入り込んでしまうことを抑制することができる。これは、ＳｉはＷと反応してタングステンシリコン膜（タングステンシリサイド、ＷＳｉ）を形成するが、ＳｉＯはＷと反応しないことに起因する。また、ＡｌＯがエッチングガスと反応することを抑制し、エッチングガスに含まれる元素と反応して異物を形成することを抑制することができる。以下に詳細を説明する。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の一実施形態について、図２〜４を参照しながら説明する。基板処理装１０は半導体装置の製造工程において使用される装置の一例として構成されている。

（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０は、加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられた処理炉２０２を備える。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成するアウタチューブ２０３が配設されている。アウタチューブ２０３は、たとえば石英（ＳｉＯ₂）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウタチューブ２０３の下方には、アウタチューブ２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、たとえばステンレス（ＳＵＳ）などの金属からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部と、アウタチューブ２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、アウタチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。

アウタチューブ２０３の内側には、反応容器を構成するインナチューブ２０４が配設されている。インナチューブ２０４は、たとえば石英（ＳｉＯ₂）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。主に、アウタチューブ２０３と、インナチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成されている。処理容器の筒中空部（インナチューブ２０４の内側）には処理室２０１が形成されている。

処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。

処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０，４３０がマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０には、ガス供給ラインとしてのガス供給管３１０，３２０，３３０が、それぞれ接続されている。このように、基板処理装置１０には３本のノズル４１０，４２０，４３０と、３本のガス供給管３１０，３２０，３３０とが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。

ガス供給管３１０，３２０，３３０には上流側から順に流量制御器（流量制御部）であマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１２，３２２，３３２がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０には、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側には、エッチングガスを供給するガス供給管６１０，６２０，６３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管６１０，６２０，６３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ６１２，６２２，６３２及び開閉弁であるバルブ６１４，６２４，６３４がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２，５３２及び開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。

ガス供給管３１０，３２０，３３０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０がそれぞれ連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０の垂直部は、インナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、かつ鉛直方向に延在するように形成されているチャンネル形状（溝形状）の予備室２０１ａの内部に設けられており、予備室２０１ａ内にてインナチューブ２０４の内壁に沿って上方（ウエハ２００の配列方向上方）に向かって設けられている。

ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から処理室２０１の上部領域まで延在するように設けられており、ウエハ２００と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａが設けられている。これにより、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからそれぞれウエハ２００に処理ガスを供給する。このガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、インナチューブ２０４の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは上述の形態に限定されない。たとえば、インナチューブ２０４の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。

ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられている。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給された処理ガスは、ボート２１７の下部から上部までに収容されたウエハ２００、すなわちボート２１７に収容されたウエハ２００の全域に供給される。ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から上部領域まで延在するように設けられていればよいが、ボート２１７の天井付近まで延在するように設けられていることが好ましい。

ガス供給管３１０からは、処理ガスとして、金属元素を含む原料ガス（金属含有ガス、原料ガス）が、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。原料としては、たとえば金属元素としてのタングステン（Ｗ）を含み、ハロゲン系原料（ハロゲン化物）であってフッ素含有原料ガスとしての六フッ化タングステン（ＷＦ₆）が用いられる。

ガス供給管３２０からは、還元ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。還元ガスとしては、たとえば水素元素（Ｈ）を含むＨ含有ガスとして水素（Ｈ_２）ガスを用いることができる。

ガス供給管３３０からは、酸化ガスが、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。酸化ガスとしては、たとえば酸素元素（Ｏ）を含むＯ含有ガスとして酸素（Ｏ_２）ガスを用いることができる。

ガス供給管５１０，５２０，５３０からは、不活性ガスとして、たとえば窒素（Ｎ₂）ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。なお、以下、不活性ガスとしてＮ₂ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ₂ガス以外に、たとえば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

ガス供給管６１０，６２０，６３０からは、エッチングガスが、それぞれＭＦＣ６１２，６２２，６３２、バルブ６１４，６２４，６３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。エッチングガスとしては、たとえば、ハロゲン元素を含むハロゲン系エッチングガスであってフッ素元素を含むフッ素含有エッチングガスとしての三フッ化窒素（ＮＦ_３）を用いることができる。

主に、ガス供給管３１０，３２０，３３０, ６１０，６２０，６３０、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，６１２，６２２，６３２、バルブ３１４，３２４，３３４，６１４，６２４，６３４、ノズル４１０，４２０，４３０によりガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０のみをガス供給系と考えてもよい。ガス供給管３１０，３３０から原料ガスを流す場合、主に、ガス供給管３１０，３３０、ＭＦＣ３１２，３３２、バルブ３１４，３３４により原料ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４３０を原料ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管３２０から還元ガスを流す場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４により還元ガス供給系が構成されるが、ノズル４２０を還元ガス供給系に含めて考えてもよい。ガス供給管６１０，６２０，６３０からエッチングガスを流す場合、主に、ガス供給管６１０，６２０，６３０、ＭＦＣ６１２，６２２，６３２、バルブ６１４，６２４，６３４によりエッチングガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０をエッチングガス供給系に含めて考えてもよい。主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４により不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給系を、パージガス供給系、希釈ガス供給系、或いは、キャリアガス供給系と称することもできる。

本実施形態におけるガス供給の方法は、インナチューブ２０４の内壁と、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内、すなわち、円筒状の空間内の予備室２０１ａ内に配置したノズル４１０，４２０，４３０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０のウエハと対向する位置に設けられた複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからインナチューブ２０４内にガスを噴出させている。より詳細には、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ及びノズル４３０のガス供給孔４３０ａにより、ウエハ２００の表面と平行方向、すなわち水平方向に向かって原料ガス等を噴出させている。

排気孔（排気口）２０４ａは、インナチューブ２０４の側壁であってノズル４１０，４２０，４３０に対向した位置、すなわち予備室２０１ａとは１８０度反対側の位置に形成された貫通孔であり、たとえば、鉛直方向に細長く開設されたスリット状の貫通孔である。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給され、ウエハ２００の表面上を流れたガス、すなわち、残留するガス（残ガス）は、排気孔２０４ａを介してインナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間に形成された隙間からなる排気路２０６内に流れる。そして、排気路２０６内へと流れたガスは、排気管２３１内に流れ、処理炉２０２外へと排出される。

排気孔２０４ａは、複数のウエハ２００と対向する位置（好ましくはボート２１７の上部から下部と対向する位置）に設けられており、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ２００の表面と平行方向に向かって流れた後、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へと流れる。すなわち、処理室２０１に残留するガスは、排気孔２０４ａを介してウエハ２００の主面に対して平行に排気される。なお、排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。

マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５，ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３，真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気及び真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができる。主に、排気孔２０４ａ，排気路２０６，排気管２３１，ＡＰＣバルブ２４３及び圧力センサ２４５により、排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に鉛直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、たとえばＳＵＳ等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９における処理室２０１の反対側には、ウエハ２００を収容するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、アウタチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって鉛直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７及びボート２１７に収容されたウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送機構）として構成されている。

基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、たとえば２５〜２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、たとえば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、たとえば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる断熱板２１８が水平姿勢で多段（図示せず）に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。たとえば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料からなる筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

図３に示すように、インナチューブ２０４内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０及び４３０と同様にＬ字型に構成されており、インナチューブ２０４の内壁に沿って設けられている。

図４に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ，ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ，記憶装置１２１ｃ，Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、たとえばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

記憶装置１２１ｃは、たとえばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピ、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２，６１２，６２２，６３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４，６１４，６２４，６３４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２，６１２，６２２，６３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４，６１４，６２４，６３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動及び停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御するように構成されている。

コントローラ１２１は、外部記憶装置（たとえば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

（２）基板処理工程
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、シリコン基板としてのウエハ２００上に設けられたパターンであって、表面にＡｌＯ膜、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）が順に形成されたパターンの穴にＷ膜を埋め込むＷ成膜工程およびＷ膜をエッチバックするエッチバック工程の一例について、図５を用いて説明する。Ｗ成膜工程およびエッチバック工程は上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。

本実施形態による半導体装置の製造工程（基板処理工程）は、
表面に第１の金属膜（たとえばＴｉＮ膜）が形成された開口部（穴）に第２の金属膜（たとえばＷ膜）が埋め込まれたウエハ２００に対して、酸素含有ガス（たとえばＯ_２ガス）およびフッ素含有ガス（たとえばＮＦ_３ガス）を供給して、Ｗ膜をエッチバックするエッチバック工程と、
Ｏ_２ガスおよびＮＦ_３ガスを除去する除去工程と、
を含む。

なお、本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体（集合体）」を意味する場合（すなわち、表面に形成された所定の層や膜等を含めてウエハと称する場合）がある。また、本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面（露出面）」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面、すなわち、積層体としてのウエハの最表面」を意味する場合がある。なお、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

（ウエハ搬入）
複数枚の表面にＡｌＯ膜、チタン窒化膜（ＴｉＮ膜）が順に形成されたパターンの穴を有するウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

［Ｗ成膜工程（Ｗ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）］
Ｗ膜を形成するステップを実行する。

（ＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガス供給）
バルブ３１４，３２４を開き、ガス供給管３１０，３２０内にそれぞれＷＦ_６ガス、Ｈ_２ガスを流す。ＷＦ_６ガス、Ｈ_２ガスは、ＭＦＣ３１２，３２４によりそれぞれ流量調整され、ノズル４１０，４２０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａからそれぞれ処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内にＮ₂ガス等の不活性ガスを流してもよい。ガス供給管５１０，５２０内を流れたＮ₂ガスは、ＭＦＣ５１２，５２２により流量調整され、ＷＦ_６ガス、Ｈ_２ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ノズル４３０内へのＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスの侵入を防止するために、バルブ５３４を開き、ガス供給５３０内にＮ₂ガスを流す。Ｎ₂ガスは、ガス供給管３３０、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、たとえば１０〜６６３０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御するＷＦ_６ガスの供給量は、たとえば０．０１〜５ｓｌｍの範囲内の供給量とし、ＭＦＣ３２２で制御するＨ_２ガスの供給流量は、たとえば０．１〜５０ｓｌｍの範囲内の流量とするが、所望の膜厚に応じて決定してもよい。ＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、所望の膜厚に応じて決定する。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、たとえば１００℃〜５００℃の範囲内の温度であって、好ましくは１５０〜４５０℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

処理室２０１内に流しているＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスは、気相中で反応（気相反応）もしくは基板表面で反応（表面反応）し、ウエハ２００上にＷ膜が形成される。このとき、ウエハ２００上に形成された穴の中にはＷ膜が埋め込まれ、さらに、ウエハ２００の表面に形成されたＴｉＮ膜の上にもＷ膜が形成される。

（残留ガス除去）
所定膜厚のＷ膜が形成された後、バルブ３１４，３２４を閉じ、ＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留するＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスを処理室２０１から排除する。このときバルブ５１４，５２４，５３４は開いたままとして、Ｎ_２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＷ膜の形成に寄与した後のＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスを処理室２０１から排除する効果を高めることができる。

［エッチバック工程（Ｅｔｃｈ ｂａｃｋ）］
続いて、Ｗ膜をエッチバックするステップを実行する。

（Ｏ_２ガス供給（連続供給））
バルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内にＯ_２ガスを流す。Ｏ_２ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整され、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａからそれぞれ処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ５３４を開き、ガス供給管５３０内にＮ_２ガス等の不活性ガスを流してもよい。ガス供給管５３０内を流れたＮ_２ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整され、ＷＦ_６ガス、Ｈ_２ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ノズル４３０内へのＷＦ_６ガスおよびＨ_２ガスの侵入を防止するために、バルブ５１４，５２４を開き、ガス供給管５１０，５２０内にＮ_２ガスを流す。Ｎ_２ガスは、ガス供給管３１０，３２０、ノズル４１０，４２０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、たとえば１〜３９９Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３３２で制御するＯ_２ガスの供給量は、たとえば０．１〜３０ｓｌｍの範囲内の供給量とする。Ｏ_２ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、たとえば１〜３６００秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、たとえば３００〜６００℃の範囲内の温度であって、好ましくは３５０〜５００℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。

（ＮＦ_３ガス供給（断続供給））
Ｏ_２ガスを流した状態で、ＮＦ_３ガスを断続的（パルス的）に複数回供給する。具体的には、バルブ６１４，６２４，６３４を開き、ガス供給管６１０，６２０，６３０内にそれぞれＮＦ_３ガスを流す。ＮＦ_３ガスは、ＭＦＣ６１２，６２２，６３２によりそれぞれ流量調整され、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからそれぞれ処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＯ_２ガスおよびＮＦ_３ガスが供給されることとなる。このとき、ガス供給管５１０，５２０，５３０内にＮ_２ガスが流れている場合は、Ｏ_２ガスおよびＮＦ_３ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、ＮＦ_３ガスを供給している間の処理室２０１内の圧力を、たとえば１〜３９９０Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ６１２，６２２，６３２で制御するＮＦ_３ガスの供給量は、たとえば０．１〜１０ｓｌｍの範囲内の供給量とする。ＮＦ_３ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、１回のパルスを、たとえば０．１〜６０秒の範囲内の時間とする。また、ＮＦ_３ガスの累積照射時間（トータル照射時間）はたとえば０．１〜３６００秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、Ｏ_２供給ステップと同等の温度となるよう設定する。

所定の膜厚のエッチバックが完了したら、バルブ６１４，６２４，６３４を閉じ、ＮＦ_３ガスの供給を停止して、最後に、上述のＯ_２供給ステップを行う。

（アフターパージおよび大気圧復帰）
ガス供給管５１０，５２０，５３０のそれぞれからＮ_２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。Ｎ_２ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

（ウエハ搬出）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

図６，７を用いて、評価の結果を説明する。図６に示すように、本実施形態による評価では、評価用のＳｉウエハ（ベアウエハ）を処理室２０１のセンター付近に位置するようボート２１７に収容した。Ｓｉウエハの上段には、Ｓｉウエハ上にＳｉＯ_２膜を形成したＳｉＯ_２／Ｓｉウエハを収容した。Ｓｉウエハの下段には、Ｓｉウエハ上にＴｉＮ膜、Ｗ膜を順に形成したＷ／ＴｉＮ／Ｓｉウエハを収容し、さらにその下段に、Ｓｉウエハ上にＴｉＮ膜を形成したＴｉＮ／Ｓｉウエハを収容した。ＳｉＯ_２／Ｓｉウエハより上段およびＴｉＮ／Ｓｉウエハより下段には、ダミーウエハ（Ｄｕｍｍｙ）を収容して、評価を行った。

図７はＳｉウエハのＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析結果である。エッチバック時に酸素含有ガスを用いなかった（添加しなかった）場合の評価を比較例として示し（点線）、本実施形態による評価（実線）と比較して示した。Ｗ４ｆのＸＰＳスペクトルを表しており、横軸は結合エネルギー（Ｂ．Ｅ．（ｅＶ））を示し、縦軸はタングステン（Ｗ４ｆ）の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す。これらの結果から、ＮＦ_３ガスのみでエッチングした場合、Ｓｉ上にはＷが付着していることがわかる。これは、Ｗ／ＴｉＮ／Ｓｉウエハがエッチングされてガス化したＷ含有物（Ｗ系ガス）が、剥き出しになったＳｉと反応し、Ｓｉ上にＷが付着したことを意味する。一方、本実施形態における評価（ＮＦ_３ガス）にＯ_２ガスを添加した場合は、Ｓｉ上でＷは検出されなかった。これは、添加したＯ_２ガスによりＳｉが酸化されてＳｉＯとなったことで、上述のガス化したＷ含有物との反応が抑制されたためと考えられる。このように、エッチングガスに酸素含有ガスを添加することでエッチングガスと反応してガス化したＷ含有物が、剥き出しになった他の膜と反応してしまうことを抑えることができる。

（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を得ることができる。
（ａ）エッチングガスを供給する際、酸素含有ガスを添加することにより、エッチバック効率を向上させることが可能となり、スループットを向上させることが可能となる。
（ｂ）エッチバック時に、Ｓｉが剥き出しになっている場合、ＳｉとＯを反応させてＳｉＯを形成することで、エッチングガスとの反応を抑えてＳｉが削られてしまうことを抑制することができる。
（ｃ）エッチバック時に、ＡｌＯが剥き出しになっている場合、ＡｌＯがエッチングガスと反応することを抑制し、エッチングガスに含まれる元素と反応して異物を形成することを抑制することができる。
（ｄ）エッチバック時に、酸素含有ガスを連続供給することにより、エッチングガスにより、エッチング対象膜以外の膜が削られたとしても、すぐ酸化させることによりエッチングガスとの反応を最小限に抑制することができる。
（ｅ）エッチバック時に、酸素含有ガスを供給することにより、高い安全性を得られることができる。
（ｆ）エッチバック時に、酸素含有ガスを断続供給することにより、少しずつエッチングを行うことができるため、エッチングガスにより、エッチング対象膜以外の膜が削られたとしても、すぐ酸化させることによりエッチングガスとの反応を最小限に抑制することができる。
（ｇ）エッチバックの開始時に、エッチングガスより先に処理室内に酸素含有ガスを供給することにより、剥き出しになっているＳｉを酸化させて、Ｗと反応しないＳｉＯにさせることができ、エッチングガスの照射（供給）時に発生するＷ含有物（Ｗ、Ｗｘ、ＷＦ_６等）とＳｉが反応してしまうことを抑制することができる。
（ｈ）エッチバックの終了時に、エッチングガスを止めた後、処理室内に酸素含有ガスを供給することにより、残留しているエッチングガスがＷと反応してＷＦｘ（ＷＦ_６等）を形成し、そのＷＦｘがＳｉと反応してしまうことを抑制するようにＳｉをＳｉＯのまま維持させることができる。
（ｉ）エッチングガスを、全てのノズルから処理室内に供給することにより、処理室内におけるエッチングガス分布の均一性を向上させることが可能となり、複数の基板を収容する処理炉においても、基板間でエッチバックの均一性を向上させることが可能となる。

以下に、上述した実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態と同様の箇所は詳細を省き、異なる部分について記載する。

＜変形例１＞
上述した実施形態の変形例１では、図８（Ａ）に示すように、上述したエッチバック工程におけるＯ_２ガス供給（連続供給）ステップを行うと共に、ＮＦ_３ガスを１回供給する。すなわち、処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを流し、所定時間経過後にＮＦ_３ガスを供給し始め、所定時間経過後、ＮＦ_３ガスの供給を止めて、再び処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを処理室２０１内に供給する。ＮＦ_３ガスを流す時間は、Ｏ_２ガスを流す時間より短い。本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができる。

＜変形例２＞
上述した実施形態の変形例２では、図８（Ｂ）に示すように、上述したエッチバック工程におけるＯ_２ガス供給（連続供給）ステップを行うと共に、ＮＦ_３ガスを１回供給する。すなわち、処理室２０１内にＮＦ_３ガスとＯ_２ガスを同じタイミングで流し始め、所定時間経過後にＮＦ_３ガスの供給を止めて、処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを処理室２０１内に供給する。ＮＦ_３ガスを流す時間は、Ｏ_２ガスを流す時間より短い。

本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができると共に、さらに、次の効果を得ることができる。
（ｊ）エッチングガスを酸素含有ガスと同じタイミングで流し始めることにより、処理時間を短くすることができる。

＜変形例３＞
上述した実施形態の変形例３では、図８（Ｃ）に示すように、Ｏ_２ガスの供給と、ＮＦ_３ガスの供給を交互にｎ_１回繰り返す。その際、各ガスの供給の間は、Ｗ成膜工程における残留ガス除去ステップと同様の手順で、処理室２０１内の残留ガスを除去する。すなわち、Ｏ_２ガスとＮＦ_３ガスとを互いに混合しないよう断続供給する。

本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができると共に、さらに、次の効果を得ることができる。
（ｋ）酸素含有ガスとエッチングガスとを断続供給することにより、酸素含有ガスが流れていない状態でエッチングガスが処理室２０１に流れているタイミングがあるため、よりエッチング効率を向上させることができる。

＜変形例４＞
上述した実施形態の変形例４では、図８（Ｄ）に示すように、上述したエッチバック工程におけるＯ_２ガス供給（連続供給）ステップを行うと共に、ＮＦ_３ガスを１回供給する。すなわち、処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを流し、所定時間経過後にＮＦ_３ガスを供給し始め、所定時間経過後、ＮＦ_３ガスとＯ_２ガスの供給を同じタイミングで止める。ＮＦ_３ガスを流す時間は、Ｏ_２ガスを流す時間より短い。

本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができると共に、さらに、次の効果を得ることができる。
（ｌ）エッチングガスおよび酸素含有ガスの供給を同じタイミングで止めることにより、処理時間を短くすることができる。

＜変形例５＞
上述した実施形態の変形例５では、図８（Ｅ）に示すように、変形例４をｎ_２回繰り返す。その際、１回のサイクルごとに、Ｗ成膜工程における残留ガス除去ステップと同様の手順で、処理室２０１内の残留ガスを除去する。すなわち、処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを流し、所定時間経過後にＮＦ_３ガスを供給し始め、所定時間経過後、ＮＦ_３ガスとＯ_２ガスの供給を同じタイミングで止める。そして、処理室２０１内の残留ガスを除去した後、再び処理室２０１内にＮＦ_３ガスが流れていない状態でＯ_２ガスを流し始める。ＮＦ_３ガスを流す時間は、Ｏ_２ガスを流す時間より短い。

本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができると共に、さらに、次の効果を得ることができる。
（ｍ）エッチングガスと反応して生成されたＷＦｘ（ＷＦ_６等）を効率よく排出することができる。

＜変形例６＞
上述した実施形態の変形例６では、図８（Ｆ）に示すように、上述したエッチバック工程におけるＯ_２ガス供給（連続供給）ステップを行うと共に、ＮＦ_３ガスを連続供給する。すなわち、処理室２０１内にＮＦ_３ガスＯ_２ガスを同じタイミングで流し始め、所定時間経過後、ＮＦ_３ガスとＯ_２ガスの供給を同じタイミングで止める。ＮＦ_３ガスを流す時間とＯ_２ガスを流す時間は同じ長さである。本変形例により、上述した実施形態の効果のうち１つまたは複数の効果を得ることができる。

上述の実施形態では、Ｗ膜をエッチバックする例について説明したが、これに限らず、ＴｉＮ膜、タンタル窒化膜（ＴａＮ膜）、コバルト膜（Ｃｏ膜）やその他の期の苦膜、金属窒化膜、金属炭化膜等の金属元素を含む膜をエッチングする場合にも、適用できる。

上述の実施形態では、酸素含有ガスとして、Ｏ_２ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、水（Ｈ_２Ｏ）、オゾン（Ｏ_３）等を用いることも可能である。

上述の実施形態では、エッチングガスとしてフッ素含有ガスであるＮＦ_３ガスを用いる例について説明したが、これに限らず、ハロゲン元素を含む他のガスも用いることが可能である。特に、酸化膜に対するエッチングレートが低いガスが好ましい。

また、上述の実施形態では、ＮＡＮＤ型Ｆｌｕｓｈメモリのコントロールゲートに適用する例について説明したが、これに限らず、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のワードライン向け電極等にも適用できる。

以上、本発明の種々の典型的な実施形態および変形例を説明してきたが、本発明はそれらの実施形態及び実施例に限定されず、適宜組み合わせて用いることもできる。

本発明によれば、エッチバック時に剥き出しになったエッチング対象膜以外の膜と、エッチングガスが反応することを抑制することができる。

１０ 基板処理装置
１２１ コントローラ
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室

Claims (16)

1. 表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスを連続的に供給するとともに、フッ素含有エッチングガスを断続的に複数回供給して、前記第２の金属膜をエッチバックするエッチバック工程と、
   前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する除去工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、
   酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給して、前記第２の金属膜をエッチバックするエッチバック工程と、
   前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する除去工程と、
   を有し、
   前記エッチバック工程は、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する工程と、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを同時に供給する工程と、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する工程と、
   を順に行う半導体装置の製造方法。
3. 前記エッチバック工程は、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを同時に供給する工程と、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する工程と、
   を順に行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
4. 表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給して、前記第２の金属膜をエッチバックするエッチバック工程と、
   前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する除去工程と、
   を有し、
   前記エッチバック工程は、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する工程と、
   前記酸素含有ガスを除去する工程と、
   前記基板に対して、前記フッ素含有エッチングガスを供給する工程と、
   前記フッ素含有エッチングガスを除去する工程と、
   を順に複数回繰り返し行う半導体装置の製造方法。
5. 表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、
   酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給して、前記第２の金属膜をエッチバックするエッチバック工程と、
   前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する除去工程と、
   を有し、
   前記エッチバック工程は、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する工程と、
   前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを同時に供
   給する工程と、
   前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する工程と、
   を順に複数回繰り返し行う半導体装置の製造方法。
6. 前記基板はシリコン基板であり、前記エッチバック工程では、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜が形成されていない前記基板の裏面でシリコン基板が酸化されてシリコン酸化膜が形成される請求項１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
7. 前記第１の金属膜はチタン窒化膜であり、前記第２の金属膜はタングステン膜である請求項１〜６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
8. 前記酸素含有ガスは、酸素ガスであり、フッ素含有エッチングガスは三フッ化窒素ガスである請求項１〜７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
9. 基板を収容する処理室と、
   前記処理室に、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給するガス供給系と、
   前記処理室を排気する排気系と、
   前記ガス供給系および前記排気系を制御して、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板が収容された前記処理室に、前記酸素含有ガスを連続的に供給するとともに、前記フッ素含有エッチングガスを断続的に複数回供給して、前記第２の金属膜をエッチバックする処理と、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する処理と、
   を行うよう構成される制御部と、
   を有する基板処理装置。
10. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室に、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給するガス供給系と、
    前記処理室を排気する排気系と、
    前記ガス供給系および前記排気系を制御して、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する処理と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを同時に供給する処理と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する処理と、
    を順に行い、前記第２の金属膜をエッチバックする処理と、
    前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する処理と、
    を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
11. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室に、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給するガス供給系と、
    前記処理室を排気する排気系と、
    前記ガス供給系および前記排気系を制御して、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する処理と、
    前記基板上から前記酸素含有ガスを除去する処理と、
    前記基板に対して前記フッ素含有エッチングガスを供給する処理と、
    前記基板上から前記フッ素含有エッチングガスを除去する処理と、
    を順に複数回繰り返し行い、前記第２の金属膜をエッチバックする処理と、
    前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する処理と、
    を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
12. 基板を収容する処理室と、
    前記処理室に、酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを供給するガス供給系と、
    前記処理室を排気する排気系と、
    前記ガス供給系および前記排気系を制御して、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、前記酸素含有ガスを供給する処理と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを同時に供給する処理と、
    前記基板上から前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去する処理と、
    を順に複数回繰り返し行い、前記第２の金属膜をエッチバックする処理と、
    を行うよう構成される制御部と、
    を有する基板処理装置。
13. 基板処理装置の処理室に収容された、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスを連続的に供給するとともに、フッ素含有エッチングガスを断続的に複数回供給して、前記第２の金属膜をエッチバックさせる手順と、
    前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
14. 基板処理装置の処理室に収容された、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスを供給させる手順と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを同時に供給させる手順と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスを供給させる手順と、
    を順に行わせて前記第２の金属膜をエッチバックさせる手順と、
    前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
15. 基板処理装置の処理室に収容された、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスを供給させる手順と、
    前記基板上から前記酸素含有ガスを除去させる手順と、
    前記基板に対して、フッ素含有エッチングガスを供給させる手順と、
    前記基板上から前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    を順に複数回繰り返し行わせ、前記第２の金属膜をエッチバックさせる手順と、
    前記処理室から前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
16. 基板処理装置の処理室に収容された、表面に第１の金属膜が形成された開口部に第２の金属膜が埋め込まれた基板に対して、酸素含有ガスを供給させる手順と、
    前記基板に対して、前記酸素含有ガスおよびフッ素含有エッチングガスを同時に供給させる手順と、
    前記基板上から前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    を順に複数回繰り返し行わせ、前記第２の金属膜をエッチバックさせる手順と、
    前記基板上から前記酸素含有ガスおよび前記フッ素含有エッチングガスを除去させる手順と、
    をコンピュータにより前記基板処理装置に実行させるプログラム。
    

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