JPWO2012026241A1 - 半導体装置の製造方法、及び基板処理装置 - Google Patents

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清久 石橋
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Abstract

複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給しつつ、収容予定領域の他端側から処理室内を排気するとともに、第１のエッチングガス及び第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより収容予定領域の一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより収容予定領域の他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする。

Description

本発明は、半導体装置の製造方法、及び基板処理装置に関する。
半導体装置の製造方法の一工程として、基板をエッチングするエッチング工程が実施されることがある。かかるエッチング工程では、基板処理装置が備える処理室内に基板を収容し、処理室内を目標となる温度まで加熱し、温度を安定化させた後、処理室内に塩素ガスや塩化水素ガスなどのエッチングガスを供給することにより基板をエッチングする（例えば、特許文献１〜４を参照）。
特開２００８−１６０１２３号公報 特開２００９−２６００１５号公報 特表２００９−５０５４１９号公報 特開平１０−６４８８９号公報
しかしながら、複数枚の積層された基板をエッチングする場合、面内あるいは異なる基板間のエッチング均一性が低下するという場合があった。本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、面内あるいは異なる基板間のエッチング均一性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法、及び基板処理装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給するガス供給部と、
前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気する排気部と、を有し、
前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする基板処理装置が提供される。
また、本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給するガス供給部と、
前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
前記ガス供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記ガス供給部により塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記塩素ガス及び前記塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルのうちの一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングさせ、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングさせる基板処理装置が提供される。
また、本発明の更に他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記収容予定領域の前記一端と反対側の他端との間の所定領域に少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記収容予定領域の前記他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部、及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第１のガス供給部により前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記第２のガス供給部により前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給させて前記基板をエッチングさせる基板処理装置が提供される。
本発明によれば、エッチング均一性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法、及び基板処理装置を提供することができる。
第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図である。 第１の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。 第１の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。 第１の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。 エッチング時における各エッチングガスの寄与を、（ａ）第１の実施形態の場合と（ｂ）従来の場合とを比較して例示する図である。 エッチング均一性及びエッチング速度の測定結果を示す図である。 第２の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。 第２の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。 第３の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。 第３の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。 第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成を備えた処理室の概略構成図である。 第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成におけるガス供給系の概略構成図である。 第４の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。 第５の実施形態における絶縁膜が形成されたウエハに対するエッチング工程を説明する図である。 第６の実施形態における基板処理工程のフローチャート図である。 第６の実施形態における基板処理の工程を説明する図である。
＜第１の実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
図１は、第１の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図である。図２は、第１の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。図３は、第１の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。
図１に示すように、処理炉１００は加熱機構（加熱手段）としてのヒータ１０１を有する。ヒータ１０１は、図２に示すように、処理炉１００の上部から下部に向って、上部ヒータ１０１ａ、中央上部ヒータ１０１ｂ、中央ヒータ１０１ｃ、中央下部ヒータ１０１ｄ、下部ヒータ１０１ｅが順に分割して配置された構成となっている。ヒータ１０１を構成する上部ヒータ１０１ａ、中央上部ヒータ１０１ｂ、中央ヒータ１０１ｃ、中央下部ヒータ１０１ｄ、下部ヒータ１０１ｅのそれぞれは円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示は省略）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１０１は、後述するようにエッチングガスを熱で活性化（ラジカル化）させる活性化機構（活性化手段）として機能する。
図２に示すように、ヒータ１０１の内側には、ヒータ１０１と同心円状に、反応容器（処理容器）を構成する反応管１０３が配設されている。反応管１０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等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。反応管１０３の筒中空部には処理室１０９が形成されている。処理室１０９内には、複数枚の積層されたウエハ（基板）１３０を収容する収容予定領域１０６が設けられている。詳しくは、予定収容領域１０６では、ウエハ２００が後述するボート１０５によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列された状態で収容されるようになっている。
反応管１０３の下方には、インレットフランジ１１８が設けられている。インレットフランジ１１８は、反応管１０３の下端に垂直方向下端から当接されるようになっている。インレットフランジ１１８は、例えば、ステンレス等の金属からなり、円筒状に形成されている。インレットフランジ１１８の上面には、反応管１０３の下端と当接するシール部材としてのＯリング１１８ａが設けられている。
反応管１０３内には、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２が設けられている。第１ノズル２０１、第２ノズル２０２は、インレットフランジ１１８の側壁を貫通し、インレットフランジ１１８内で反応管１０３側に曲折し、反応管１０３の側壁１０３ａとウエハ１３０との間の円弧状の空間を、ウエハ１３０の積載方向上方に沿って立ち上がるように設けられている。第１ノズル２０１、第２ノズル２０２は、その先端部（下流端）がボート１０５の上端付近に配置されるように構成されており、上述の予定収容領域１０６の一端側であるボート１０５の上端側からガスを供給するように構成されている。すなわち、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２は、ボート１０５の上端と反応管１０３の上端との間の領域にガスを供給するように構成されている。第１ノズル２０１の上流端には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１ガス供給管２０１ａの下流端、第２ガス供給管２０２ａの下流端がそれぞれ接続されている。このように、反応管１０３には、２本のノズル（第１ノズル２０１、第２ノズル２０２）が設けられ、反応管１０３内へ複数種類のガスを供給できるように構成されている。
第１ガス供給管２０１ａには、図３（ａ）に示すように、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２０１ｂ、及び開閉弁であるバルブ２０１ｃが設けられている。また、第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃよりも下流側には、第１キャリアガス供給管２０１ｄの下流端が接続されている。この第１キャリアガス供給管２０１ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０１ｅ、及び開閉弁であるバルブ２０１ｆが設けられている。
第２ガス供給管２０２ａには、図３（ｂ）に示すように、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２０２ｂ、及び開閉弁であるバルブ２０２ｃが設けられている。第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃよりも下流側には、第２キャリアガス供給管２０２ｄの下流端が接続されている。この第２キャリアガス供給管２０２ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０２ｅ、及び開閉弁であるバルブ２０２ｆが設けられている。また、第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃよりも下流側には、第１成膜ガス供給管２０２ｇの下流端が接続されている。この第１成膜ガス供給管２０２ｇには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０２ｈ、及び開閉弁であるバルブ２０２ｉが設けられている。
本実施形態に係るガス供給部１８０は、主に、第１ガス供給管２０１ａ、マスフローコントローラ２０１ｂ、バルブ２０１ｃ、第１キャリアガス供給管２０１ｄ、マスフローコントローラ２０１ｅ、バルブ２０１ｆ、第１ノズル２０１、第２ガス供給管２０２ａ、マスフローコントローラ２０２ｂ、バルブ２０２ｃ、第２キャリアガス供給管２０２ｄ、マスフローコントローラ２０２ｅ、バルブ２０２ｆ、第１成膜ガス供給管２０２ｇ、マスフローコントローラ２０２ｈ、バルブ２０２ｉ、第２ノズル２０２により構成される。
第１ガス供給管２０１ａからは、第１のエッチングガスとしての例えば塩素（Ｃｌ２）ガス等が、マスフローコントローラ２０１ｂ、バルブ２０１ｃ、第１ノズル２０１を介して処理室１０９内に供給される。第１キャリアガス供給管２０１ｄからは、例えば水素（Ｈ２）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等のキャリアガスが、マスフローコントローラ２０１ｅ、バルブ２０１ｆ、第１ノズル２０１を介して処理室１０９内に供給される。
第２ガス供給管２０２ａからは、第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスとしての例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス等が、マスフローコントローラ２０２ｂ、バルブ２０２ｃ、第２ノズル２０２を介して処理室１０９内に供給される。第２キャリアガス供給管２０２ｄからは、例えば水素（Ｈ２）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等のキャリアガスが、マスフローコントローラ２０２ｅ、バルブ２０２ｆ、第２ノズル２０２を介して処理室１０９内に供給される。第１成膜ガス供給管２０２ｇからは、例えばシリコン原料ガス、すなわちシリコン（Ｓｉ）を含む成膜ガス（以下では「シリコン含有ガス」と称する）が、マスフローコントローラ２０２ｈ、バルブ２０２ｉ、第２ノズル２０２を介して処理室１０９内に供給される。シリコン含有ガスとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等が挙げられる。
図２に示すように、インレットフランジ１１８には、処理室１０９内の雰囲気を排気するガス排気管１１６が設けられている。図１に示すように、ガス排気管１１６には、上流側から、処理室１０９内の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ１１６ａ、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ１１６ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ１４３が設けられており、処理室１０９内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。なお、ＡＰＣバルブ１１６ｂは、弁を開閉して処理室１０９内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能となっている開閉弁である。本実施形態に係る排気部１９０は、主に、ガス排気管１１６、ＡＰＣバルブ１１６ｂ、真空ポンプ１４３により構成される。
図２に示すように、インレットフランジ１１８の下端は、反応管１０３を支持する支持部材としてのベース１１２が設けられている。ベース１１２は、インレットフランジ１１８の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。ベース１１２は、例えば、ステンレス等の金属からなり、円環状に形成されている。ベース１１２の上面には、インレットフランジ１１８の下端と当接するシール部材としてのＯリング１１２ａが設けられている。
ベース１１２の下方には、インレットフランジ１１８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１１３が設けられている。シールキャップ１１３は、ベース１１２の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ１１３は、例えば、ステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ１１３の上面には、ベース１１２の下端と当接するシール部材としてのＯリング１１３ａが設けられている。シールキャップ１１３の処理室１０９と反対側には、後述するボート１０５を回転させる回転機構１１４が設置されている。回転機構１１４の回転軸は、シールキャップ１１３を貫通してボート１０５に接続されており、ボート１０５を回転させることによってウエハ１３０を回転させるように構成されている。シールキャップ１１３は、反応管１０３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によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート１０５を処理室１０９内外に搬入搬出することが可能となっている。
基板支持部としてのボート１０５は、例えば、石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ１３０を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて、多段に支持するように構成されている。なお、ボート１０５の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料からなる複数の断熱板１０７が多段に設けられており、ヒータ１０１からの熱がシールキャップ１１３側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、上述の断熱板１０７に代えて、ボート１０５の下方に断熱部材を設け、ボート１０５の下端付近に取り付けられた支持部材によって断熱部材が支持された構成であってもよい。
反応管１０３内には、温度検出器としての温度センサ１１１が設置されている。温度センサ１１１は、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２と同様にＬ字型に構成されており、反応管１０３の側壁１０３ａとウエハ１３０との間における円弧状の空間に、反応管１０３の側壁１０３ａに沿って、ウエハ１３０の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。本実施形態では、ヒータ１０１の通電量が、温度センサ１１１で検出された温度情報に基づいて調整されるようになっており、これにより、処理室１０９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。
図１に示すように、処理炉１００の下方には、ウエハ移載機構１５１が設置されている。ウエハ移載機構１５１は、ウエハ１３０を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機（基板移載機）１５１ａと、ウエハ移載機１５１ａを昇降させるウエハ移載機エレベータ（基板移載機エレベータ）１５１ｂとで構成されている。ウエハ移載機エレベータ１５１ｂは、図１に示すように、処理室１０９内から降下されたボート１０５と、基板処理前又は基板処理後のウエハ１３０を収容するウエハカセット１５２との間に設置されている。ウエハ移載機構１５１は、ウエハ移載機１５１ａとウエハ移載エレベータ１５１ｂとの連続動作により、ウエハ１３０をボート１０５とウエハカセット１５２との間で移送可能なように構成されている。
制御部としてのコントローラ１４１は、上述のガス供給部１８０及び排気部１９０等と接続され、これらを制御して基板処理を行うように構成されている。詳しくは、コントローラ１４１は、マスフローコントローラ２０１ｂ、２０１ｅ、２０２ｂ、２０２ｅ、２０２ｈ、バルブ２０１ｃ、２０１ｆ、２０２ｃ、２０２ｆ、２０２ｉ、圧力センサ１１６ｃ、ＡＰＣバルブ１１６ｂ、真空ポンプ１４３、ヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）、温度センサ１１１、回転機構１１４、ボートエレベータ１１５等と接続されている。コントローラ１４１により、マスフローコントローラ２０１ｂ、２０１ｅ、２０２ｂ、２０２ｅ、２０２ｈによる各種ガス（第１，第２のエッチングガス、キャリアガス、成膜ガス）の流量調整動作、バルブ２０１ｃ、２０１ｆ、２０２ｃ、２０２ｆ、２０２ｉの開閉動作、ＡＰＣバルブ１１６ｂの開閉及び圧力センサ１１６ａに基づく圧力調整動作、温度センサ１１１に基づくヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）の温度調整動作、真空ポンプ１４３の起動、停止、回転機構１１４の回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５の昇降動作等の制御が行われる。
（２）基板処理工程
次に、本実施形態の基板処理装置において実施される半導体装置の製造工程の一工程である、基板処理工程について説明する。図４は、第１の実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。図５は、エッチング時における各エッチングガスの寄与を、（ａ）第１の実施形態の場合と（ｂ）従来の場合とを比較して例示する図である。
本実施形態の基板処理工程は、図４に示すように、ウエハ搬入工程Ｓ１０、ボートロード工程Ｓ２０、減圧工程Ｓ３０、昇温工程Ｓ４０、温度安定工程Ｓ５０、エッチング工程Ｓ６０、パージ工程Ｓ７０、大気圧復帰工程Ｓ８０、ボートアンロード工程Ｓ９０、ウエハ降温工程Ｓ１００、及びウエハ搬出工程Ｓ１１０を有する。以下、本実施形態に係る基板処理工程を具体的に説明する。
（ウエハ搬入工程Ｓ１０）
まず、図１のウエハ移載機構１５１によりウエハ移載機１５１ａを図１のウエハカセット１５２まで移動させる。ウエハ移載機１５１ａは、ウエハ移載機エレベータ１５１ｂとの連続動作により、ウエハ１３０をウエハカセット１５２から取り出してボート１０５内に装填する。ボート１０５内に装填されたウエハ１３０は、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列され、多段に支持された状態となる。
（ボートロード工程Ｓ２０）
所定の枚数のウエハ１３０をボート１０５内に装填し、図１のボートエレベータ１１５によりボート１０５を持ち上げて、処理室１０９内の予定収容領域１０６に収容する。その後、インレットフランジ１１８の下端を、Ｏリング１１３ａを介してシールキャップ１１３で密閉（シール）する。このとき、ガス供給部のバルブ２０１ｃ、２０１ｆ、２０２ｃ、２０２ｆ、２０２ｉ、排気部１９０のＡＰＣバルブ１１６ｂは閉じており、インレットフランジ１１８の下端がシールキャップ１１３により密閉（シール）されることで処理室１０９が密閉された状態となっている。なお、ボート１０５を処理室１０９内に収容する際には、処理室１０９内の温度は４００℃以下に設定する。
（減圧工程Ｓ３０）
次に、排気部１９０のＡＰＣバルブ１１６ｂを開き、密閉状態の処理室１０９内を所望の圧力（真空度）になるまで排気する。その際、処理室１０９内の圧力を圧力センサ１１６ａで測定し、測定した圧力値に基づいてＡＰＣバルブ１１６ｂの動作をフィードバック制御する。
（昇温工程Ｓ４０、温度安定工程Ｓ５０）
また、処理室１０９内を排気するとともに、ヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）により処理室１０９内を加熱する（昇温工程Ｓ４０）。その際、処理室１０９内の温度を温度センサ１１１で測定し、測定した温度に基づいてヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）への通電量（発熱量）をフィードバック制御している。このとき、ヒータ１０１への通電量を適正に調整して、処理室１０９内の温度を４００℃以上かつ７００℃未満に設定する。続いて、ボート１０５の回転を開始させる。処理室１０９内を所望の温度まで加熱すると、処理室１０９内の温度が安定するまで待機する（温度安定工程Ｓ５０）。
（エッチング工程Ｓ６０）
次に、ウエハ１３０にエッチングを行う。第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃを開き、第１ガス供給管２０１ａ内に塩素（Ｃｌ２）ガスを流す。第１ガス供給管２０１ａを流れる塩素ガスは、マスフローコントローラ２０１ｂにより流量調整される。流量調整された塩素ガスは、ヒータ１０１により加熱されながら第１ノズル２０１の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管１１６から排気される。このとき、同時に第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆを開き、第１キャリアガス供給管２０１ｄに水素（Ｈ２）ガスを流す。第１キャリアガス供給管２０１ｄを流れる水素ガスは、マスフローコントローラ２０１ｅにより流量調整される。流量調整された水素ガスは、ヒータ１０１により加熱されながら塩素ガスと一緒に第１ノズル２０１の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給される。水素ガスは、処理室１０９内での塩素ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管１１６から排気される。
また、第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃを開き、第２ガス供給管２０２ａ内に塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流す。第２ガス供給管２０２ａを流れる塩化水素ガスは、マスフローコントローラ２０２ｂにより流量調整される。流量調整された塩化水素ガスは、ヒータ１０１により加熱されながら第２ノズル２０２の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管１１６から排気される。このとき、同時に第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを開き、第２キャリアガス供給管２０２ｄに水素（Ｈ２）ガスを流す。第２キャリアガス供給管２０２ｄを流れる水素ガスは、マスフローコントローラ２０２ｅにより流量調整される。流量調整された水素ガスは、ヒータ１０１により加熱されながら塩化水素ガスと一緒にボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給される。水素ガスは、処理室１０９内での塩化水素ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管１１６から排気される。
したがって、エッチング工程Ｓ６０においては、分解速度の異なる２種類のエッチングガス（塩素ガス、塩化水素ガス）が処理室１０９内に同時に供給される。
このとき、ＡＰＣバルブ１１６ｂを適正に調整して、処理室１０９内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内に設定する。第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃを適正に調整して、塩素ガスの流量を、例えば０〜１００ｓｃｃｍの範囲内に設定する。第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃを適正に調整して、塩化水素ガスの流量を、例えば０〜５００ｓｃｃｍの範囲に設定する。第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆ、及び第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを適正に調整して、水素ガスや窒素（Ｎ２）ガス等のキャリアガスの流量を、例えば０〜２００００ｓｃｃｍの範囲に設定する。
なお、上述では、塩素ガス及び塩化水素ガスの流量の最小値を「０」と記載しているが、ここで言う「０」とは、極めて微量のエッチングガスが少なくとも供給されていることを示すものである。すなわち、エッチング工程Ｓ６０では、２種類のエッチングガスによってウエハ１３０がエッチングされることを示しており、一方のエッチングガスのみではエッチングを行わないことを示している。
ここで、エッチング工程Ｓ６０において、分解速度の異なる２種類のエッチングガスを処理室１０９内に同時に供給する理由について以下に説明する。
複数枚の積層されたウエハ（基板）１３０が処理室１０９内に収容されると、隣り合うウエハ１３０間の間隔によってウエハ１３０間の隙間領域が制限されてしまう。そうすると、エッチングガスは、ウエハ周縁部からウエハ中央部に向かって進出することとなる。
そこで、例えば分解速度の速いエッチングガス（例えば塩素ガス）を使用した場合、処理室１０９内に供給されたエッチングガスはすぐに分解する。そうすると、図５（ａ）に示すように、エッチングガスの多くはウエハ周縁部で消費され、ウエハ中央部に十分なエッチングガスが供給されなくなる。すなわち、この場合には、ウエハ中央部よりもウエハ周縁部のほうがエッチング速度が高くなってウエハ１３０面内を均一にエッチングすることができない。すなわち、ウエハ中央部ではエッチングがあまり進行せず、ウエハ周縁部の方でエッチングがより進行して、ウエハ１３０の主面は凸形状になりやすいので、ウエハ１３０面内におけるエッチング均一性が低下する。
また、この場合、エッチングガスの多くがガス流の上流側で消費されてしまい、下流側ではエッチングガスが不足する。そうすると、ガス流の下流側におけるエッチング速度が低下するので、上流側のウエハ１３０と下流側のウエハ１３０との間におけるエッチング均一性が低下する。
これに対して、例えば、分解速度の遅いエッチングガス（例えば塩化水素ガス）を使用した場合、処理室１０９内に供給されたエッチングガスはすぐには分解されない。そうすると、ウエハ周縁部からウエハ中央部に向けて進出するエッチングガスの多くはウエハ周縁部で消費されることなく、ウエハ中央部まで進出することとなる。その後、ウエハ中央部で分解されたエッチングガスは、主にウエハ中央部で消費されるので、ウエハ周縁部よりもウエハ中央部の方がエッチング速度が速くなり、ウエハを均一にエッチングすることができない。すなわち、この場合には、ウエハ周縁部ではエッチングがあまり進行せず、ウエハ中央部の方がエッチングがより進行して、ウエハ１３０の主面は凹形状になりやすいので、ウエハ１３０面内におけるエッチング均一性が低下する。また、ガス流の下流側では、エッチングガスの分解がより進むため、エッチングガスの多くがウエハ周縁部で消費され、ウエハ中央部に十分なエッチングガスが供給されなくなる場合がある。そうすると、ウエハ１３０の主面は凸形状になりやすいので、この場合も、ウエハ１３０面内におけるエッチング均一性が低下する。
また、エッチングガスの分解が進み消費されてゆくと、下流側に達するまでにエッチングガスが不足する場合もあり得る。そうすると、下流側におけるエッチング速度が低下するので、上流側のウエハ１３０と下流側のウエハ１３０との間におけるエッチング均一性が低下する場合もある。
複数枚のウエハ１３０が積層された場合でも、エッチングガスの流量を抑えれば、ウエハ１３０をある程度均一にエッチングすることも可能ではあるが、この場合エッチング速度が低下するので、必ずしも有効な手段であるとは言えない。また、エッチング速度の低下によりエッチング時間がより長くなるので、生産性が悪化してしまう。
そこで、本実施形態では、分解時間の異なる２種類のエッチングガスを処理室１０９内に同時に供給して、分解時間の早いエッチングガス（塩素ガス）により主にウエハ周縁部をエッチングさせるとともに、分解時間の遅いエッチングガス（塩化水素ガス）により主にウエハ中央部をエッチングさせ、これにより、エッチング量のウエハ１３０面内均一性を向上させることとした。また、塩素ガスによりガス流の上流側をエッチングさせ、塩化水素ガスにより塩素ガスの不足分を補って中流側、下流側エッチングさせ、これにより、エッチング量のウエハ１３０間均一性を向上させることとした。
ここで、エッチング工程Ｓ６０の説明に戻る。処理室１０９内に供給される塩素ガスは、すでにヒータ１０１により加熱されている。そのため、分解速度が速い塩素ガスは処理室１０９内に供給されるとすぐに熱分解して反応性の高い塩素ラジカルを発生させる。また、一部の塩素ガスは、第１ノズル２０１内で熱分解して塩素ラジカルを発生させる場合もあり得る。塩素ラジカルは、ボート１０５と、反応管１０３の側壁１０３ａとの間の領域を、ボート１０５の下端側（他端側）に向かって流れる。その過程では、一部の塩素ラジカルが、ボート１０５の上端側のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部は、隣りのウエハ１３０、すなわち、ボート１０５の下端側（他端側）で隣り合うウエハ１３０間の隙間領域に進出する。このように、ガスの流れに沿って、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部が、ボート１０５の下端側（収容予定領域１０６の他端側）に向けて配置される残りのウエハ１３０間の隙間領域に進出する。
ウエハ１３０間の隙間領域に進出した塩素ラジカルは、その多くがウエハ周縁部で消費され、主にウエハ周縁部をエッチングする（図５（ｂ）を参照）。そして、ウエハ周縁部で消費されなかった一部の塩素ラジカルは、ウエハ周縁部を通過してウエハ中心部まで進行する。ウエハ１３０をエッチングすることで生成される化合物は、ガスの流れに沿ってボート１０５の下端側に流れ、ガス排気管１１６から排気される。
一方、処理室１０９内に供給される塩化水素ガスは、すでにヒータ１０１により加熱されている。しかしながら、分解速度が遅い塩化水素ガスは、一部が分解されて塩素ラジカルを発生させるものの、その多くが処理室１０９内に供給されても長時間熱分解されずに処理室１０９内を流れる。塩化水素ガスは、ボート１０５と、反応管１０３の側壁１１３ａとの間の領域を、ボート１０５の下端側（他端側）に向かって流れる。その過程では、一部の塩化水素ガスが、ボート１０５の上端側のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。残りの塩化水素ガスのうちの少なくとも一部は、隣りのウエハ１３０、すなわち、ボート１０５の下端側（他端側）で隣り合うウエハ１３０間の隙間領域に進出する。このように、ガスの流れに沿って、残りの塩化水素ガスのうちの少なくとも一部が、ボート１０５の下端側（収容予定領域１０６の他端側）に向けて配置される残りのウエハ１３０間の隙間領域に進出する。ウエハ１３０間の隙間領域に進出した塩化水素ガスは、その多くがウエハ周縁部を通過してウエハ中心部まで進行する。
そして、ウエハ中心部では、塩素ガスから発生した残りの塩素ラジカルにより塩化水素ガスの熱分解が促進され、塩化水素ガス由来の塩素ラジカルを発生させる。また、加熱された一部の塩化水素ガスも熱分解により塩素ラジカルを発生させる。ウエハ中心部で発生した塩素ラジカルは、その多くがウエハ中心部で消費され、主にウエハ中心部をエッチングし、残りの塩素ラジカルがウエハ周縁部をエッチングする（図５（ｂ）を参照）。エッチングにより、塩素ラジカルとウエハ１３０とが反応して生成される反応物（以下では「エッチング反応物」と称する）は、ガスの流れに沿ってボート１０５の下端側に流れ、ガス排気管１１６から排気される。
このように、本実施形態のエッチング工程Ｓ６０では、分解速度の速い塩素ガスと塩素ガスよりも分解速度が遅い塩化水素ガスとを処理室１０９内に同時に供給してウエハ１３０をエッチングする。分解速度が速い塩素ガスには主にウエハ周縁部をエッチングさせ、分解速度が遅い塩化水素ガスには主にウエハ中央部をエッチングさせ、これにより、エッチング量のウエハ１３０面内均一性を向上させている。
また、エッチング量のウエハ１３０間の均一性向上についても向上させることができる。ボート１０５の上端側では、上述したように、分解速度が速い塩素ガスが主にウエハ周縁部をエッチングする。そのため、塩素ガスの多くがボート１０５の上端側で消費されてしまい、下端側では塩素ガスが不足してしまう。しかしながら、ボート１０５の下端側では塩化水素ガスの分解が進み、塩化水素ガス由来の塩素ラジカルが塩素ガスの不足分を補ってウエハ１３０をエッチングする。このように、ボート１０５の下端側のエッチング速度の低下を抑え、エッチング量のウエハ１３０間均一性を向上させている。
（パージ工程Ｓ７０、大気圧復帰工程Ｓ８０）
ウエハ１３０に対するエッチングが完了したら、パージ工程Ｓ７０を実行する。
まず、第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃ、第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆ、第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃ、第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを閉じ、処理室１０９内への塩素ガス、塩化水素ガス、水素ガスの供給を停止する。次に、第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆを開き、第１キャリアガス供給管２０１ｄに窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを流す。第１キャリアガス供給管２０１ｄを流れる窒素ガスは、マスフローコントローラ２０１ｅにより流量調節させる。流量調整した不活性ガスは、第１ノズル２０１の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管１１６から排気させる。処理室１０９内に不活性ガスを流すことで、エッチング工程Ｓ６０完了後に処理室１０９内に残留する、エッチングガス（塩素ガス、塩化水素ガス、塩素ラジカル）、エッチング反応物等を不活性ガスとともにガス排気管１１６から排出する。
このようにして、処理室１０９内をパージして、処理室１０９内の雰囲気を不活性ガスで置換する（パージ工程Ｓ７０）。処理室１０９内のパージが完了すると、ガス排気管１１６のＡＰＣバルブ１１６ｂの開度を調整しつつ処理室１０９内に不活性ガスを供給し、処理室１０９内の圧力を大気圧に復帰させる（大気圧復帰工程Ｓ８０）。なお、ここでは、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２を用いて処理室１０９内に不活性ガスを供給する例について説明したが、少なくとも一方のノズルから不活性ガスを供給するようになっていてもよい。
（ボートアンロード工程Ｓ９０〜ウエハ搬出工程Ｓ１１０）
その後、ウエハ１３０の回転を停止し、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させることでインレットフランジ１１８の下端を開口し、ボート１０５をインレットフランジ１１８の下方へ下降させて反応管１０３の外部に搬出する（ボートアンロード工程Ｓ９０）。その後、ボート１０５に装填した状態のまま、ウエハ１３０が冷却されるまで待機する期間を設ける（ウエハ降温工程Ｓ１００）。その後、ウエハ１３０が冷却されると、ウエハ移載機構１５１により処理済みのウエハ１３０をボート１０５から取り出し、ウエハカセット１５２に移送させる（ウエハ搬出工程Ｓ１１０）。これらの工程（Ｓ１０〜Ｓ１１０）により、本実施形態に係る基板処理工程が完了する。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１又は複数の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、エッチング工程Ｓ６０では、処理室１０９内のボート１０５の上端と処理室１０９の上端との間の領域に向けて、第１ノズル２０１から塩素ガス、第２ノズルから塩化水素ガスがそれぞれ供給される。分解速度が速い塩素ガスは処理室１０９内に供給されるとすぐに分解されて、反応性の高い塩素ラジカルを発生させるので、隣り合うウエハ１３０間の隙間領域に進出する際に、主にウエハ周縁部をエッチングし、一部の塩素ラジカルがウエハ中央部をエッチングする。一方、分解速度が遅い塩化水素ガスは、処理室１０９内に供給されてもすぐに分解されず、ウエハ間の隙間領域に進出する際に、その多くはウエハ周縁部を通過してウエハ中央部まで進出する。ウエハ中央部の塩化水素ガスは、その一部が熱分解されて塩素ラジカルを発生させるとともに、ウエハ中央部まで進出した塩素ガス由来の塩素ラジカルの熱分解作用により分解され、塩化水素ガス由来の塩素ラジカルを発生させる。塩化水素ガス由来の塩素ラジカルは、主にウエハ中央部をエッチングし、一部の塩素ラジカルがウエハ周縁部をエッチングする。このように、複数枚のウエハ１３０が積層された場合であっても、ウエハ周縁部、ウエハ中央部をエッチングすることが可能となるので、ウエハ面内（基板面内）におけるエッチング均一性を向上させることができる。
（ｂ）また、本実施形態によれば、処理室１０９内に供給されたエッチングガスは、ボート１０５の上端側（一端側）から下端側（他端側）に向かって流れる。塩素ガス及び塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルのうちの一部の塩素ラジカルにより予定収容領域１０６に収容されたボート１０５の上端側（一端側）の基板をエッチングし、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部の塩素ラジカルにより予定収容領域１０６に収容されたボート１０５の下端側（他端側）に向けて配置される残りの基板をエッチングする。そして、ボート１０５の下端側では、塩化水素ガスの熱分解が進み、塩化水素ガス由来の塩素ラジカルが、塩素ガス由来の塩素ラジカルの不足分を補っている。このように、ボート１０５の下端側では、塩化水素ガス由来の塩素ラジカル及び塩素ガス由来の塩素ラジカルが、ウエハ１３０をエッチングするので、ボート１０５の上端側のウエハ１３０と下端側のウエハ１３０との間（基板間）におけるエッチング均一性を向上させることができる。
（ｃ）また、本実施形態によれば、塩素ガス、塩化水素ガスの２種類のエッチングガスを同時供給してエッチングしているので、エッチング力が増し、一方のエッチングガスのみでエッチングした場合と比較してエッチング速度を向上させることができる。
（ｄ）また、本実施形態によれば、ヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）の通電量を適正に調整することで、処理室１０９内の温度を７００℃未満に設定してエッチングを行っている。このように、塩化水素ガスがウエハ中央部に進出するまでに分解するのを抑制し、ウエハ中央部で塩化水素ガスを効率的に分解させることが可能となる。また、ウエハ１３０への熱供給量が抑制されるので、エッチング処理時におけるウエハ１３０へのダメージを低減することができる。また、高価な電極等を用いたプラズマ発生源を設ける必要もなく、また、プラズマ発生源から発生するプラズマの影響により、処理室１０９内の構成部材が劣化してしまうことや、劣化に伴うパーティクルや汚染物の発生してしまうことを抑制することができる。
（４）実施例
本実施形態に係るこれらの効果を示す測定結果の一例を以下に示す。図６は、エッチング均一性及びエッチング速度の測定結果を示す図である。図６によれば、エッチングガスとして塩素ガス及び塩化水素ガスを用いた場合（実施例）と、塩素ガスのみを用いた場合（比較例）とを示している。いずれも、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを使用している。また、実施例、比較例のそれぞれの場合において、エッチング対象面の対向面、すなわち、積層されるウエハの裏面がシリコン（Ｓｉ）面である場合と、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）面である場合とがさらに示されている。これらのデータは、処理室内の温度６５０℃、圧力５０Ｐａ以下、塩素ガスの流量１００ｓｃｃｍ以下、塩化水素ガスの流量３００ｓｃｃｍ以下の各条件下で測定されたものである。
図６によれば、塩素ガスのみでエッチングした場合（比較例）よりも、塩素ガス及び塩化水素ガスによりエッチングした場合（実施例）の方が、エッチング量のウエハ面内均一性、エッチング速度が向上していることがわかる。なお、図６における面内均一性は、ウエハ面内の凸凹の度合いを示すものである。すなわち、面内均一性の数値が大きくなるとウエハ面内が凸凹であることを示しており、面内均一性の数値が小さくなるとウエハ面内が均一であることを示している。また、エッチング対象面の対向面がシリコン（Ｓｉ）面の場合よりも、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）面の場合の方が、エッチング量のウエハ面内均一性、エッチング速度が向上していることがわかる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、塩化水素ガス（第２のエッチングガス）を供給するノズルを多系統ノズルとし、塩化水素ガスの供給箇所（所定位置）を増やしている点が第１の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態に係る処理炉１００と同様である。すなわち、本実施形態では、複数枚の積層された基板１３０が収容される処理室１０９内の収容予定領域１０６の上端側（一端側）から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、収容予定領域１０６の下端側（他端側）から処理室１０９内を排気するとともに、収容予定領域１０６の上端（一端）と下端（他端）との間の所定位置から塩化水素ガスをさらに供給してウエハ（基板）１３０をエッチングする。
ここで、塩化水素ガスを多系統ノズルとした理由について説明する。処理室１０９内におけるエッチングガス（塩素ガス、塩化水素ガス）、塩素ラジカルの流れは、ウエハの積層方向、すなわち、ボート１０５（収容予定領域１０６）の上端から下端に向かう方向が主流となる。そのため、ボート１０５の上端付近よりも下端側、すなわち、ガス流の中流側、下流側では、エッチングガス、塩素ラジカル進出しにくくなり、ウエハ１３０間の隙間領域へのエッチングガス、塩素ラジカルの供給量が不足する場合がある。そうすると、ウエハ中央部におけるエッチング速度が低下してウエハ１３０を均一にエッチングできなくなる。特に分解速度が速い塩素ガスは、処理室１０９内に供給されるとすぐに塩素ラジカルを発生させるので、塩素ガス由来の塩素ラジカルの多くはボート１０５の上端側で消費されてしまい、ボート１０５の下端側では不足しやすくなる。
そこで、本実施形態では、ボート１０５の上端と下端との間で塩化水素ガスを途中供給して、ウエハ１３０間の隙間領域にエッチングガス、塩素ラジカルを確実に供給させ、これにより、エッチング量のウエハ１３０面内均一性を向上させることとした。また、塩化水素ガスにより塩素ガスの不足分を補って中流側、下流側エッチングさせ、これにより、エッチング量のウエハ１３０間均一性を向上させることとした。
（１）基板処理装置
図７は、第２の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。図８は、第２の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。図７に示すように、本実施形態では、インレットフランジ１１８内に、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２に加えて、塩化水素ガス（第２のエッチングガス）を処理室１０９内に供給する第３ノズル２０３、第４ノズル２０４、第５ノズル２０５、第６ノズル２０６が設けられている。これらのノズルは、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２と同様の構成となっている。
それぞれのノズル（第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６）の先端部は、ボート１０５と反応管１０３の側壁１０３ａとの間の領域において、ウエハ１３０の積層方向に沿って互いに位置（高さ）が異なる複数の途中箇所にそれぞれ位置決めされている。例えば、第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６の各先端部は、予定収容領域１０６の上部１０６ａ、中央上部１０６ｂ、中央下部１０６ｃ、下部１０６ｄ付近の所定位置にそれぞれ配置され、第６ノズル２０６に向かうごとにノズルの先端部の位置が低くなるように構成されている。第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６の上流端には、図８（ｂ）に示すように、第３ガス供給管２０３ａ〜第６ガス供給管２０６ａの下流端がそれぞれ接続されている。また、第３ガス供給管２０３ａ〜第６ガス供給管２０６ａは、第１の実施形態と同様に、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２０３ｂ〜２０６ｂ、及び開閉弁であるバルブ２０３ｃ〜２０６ｃがそれぞれ設けられている。
第３ガス供給管２０３ａ〜第６ガス供給管２０６ａのバルブ２０３ｃ〜２０６ｃよりも下流側には、第３キャリアガス供給管２０３ｄ〜第６キャリアガス供給管２０６ｄの下流端がそれぞれ接続されている。この第３キャリアガス供給管２０３ｄ〜第６キャリアガス供給管２０６ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０３ｅ〜２０６ｅ、及び開閉弁であるバルブ２０３ｆ〜２０６ｆがそれぞれ設けられている。また、第３ガス供給管２０３ａ〜第６ガス供給管２０６ａのバルブ２０３ｃ〜２０６ｃよりも下流側には、第２成膜ガス供給管２０３ｇ〜第５成膜ガス供給管２０６ｇの下流端がそれぞれ接続されている。この第２成膜ガス供給管２０３ｇ〜第５成膜ガス供給管２０６ｇには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０３ｈ〜２０６ｈ、及び開閉弁であるバルブ２０３ｉ〜２０６ｉがそれぞれ設けられている。
本実施形態のコントローラは、第３ガス供給管２０３ａ〜第６ガス供給管２０６ａのマスフローコントローラ２０３ｂ〜２０６ｂ、バルブ２０３ｃ〜２０６ｃ、第３キャリアガス供給管２０３ｄ〜第６キャリアガス供給管２０６ｄのマスフローコントローラ２０３ｅ〜２０６ｅ、バルブ２０３ｆ〜２０６ｆ、第２成膜ガス供給管２０３ｇ〜第５成膜ガス供給管２０６ｇのマスフローコントローラ２０３ｈ〜２０６ｈ、バルブ２０３ｉ〜２０６ｉとも接続され、これらを制御して第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６へのガス供給量を調整するように構成されている。
（２）基板処理工程
次に、このような構成を備えた基板処理装置における基板処理工程について説明する。ここでは、第１の実施形態と重複する説明を省略し、図４のエッチング工程Ｓ６０についてのみ説明する。
エッチング工程Ｓ６０では、第１の実施形態と同様、処理室１０９内に、第１ノズル２０１から塩素（Ｃｌ２）ガスを供給しつつ、第２ノズル２０２から、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを供給する。さらに、第３ノズル２０３から、予定収容領域１０６（ボート１０５）の上部１０６ａと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩化水素ガスを供給し、第４ノズル２０４から、予定収容領域１０６の中央上部１０６ｂと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩化水素ガスを供給し、第５ノズル２０５から、予定収容領域１０６の中央下部１０６ｃと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩化水素ガスを供給し、第６ノズル２０６から、予定収容領域１０６の下部１０６ｄと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩化水素ガスを供給する。
第３ノズル２０３から供給した塩化水素ガスは、主に、ボート１０５の上部（予定収容領域１０６の上部１０６ａ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第４ノズル２０４から供給した塩化水素ガスは、主に、ボート１０５の中央上部（予定収容領域１０６の中央上部１０６ｂ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第５ノズル２０５から供給した塩化水素ガスは、主に、ボート１０５の中央下部（予定収容領域１０６の中央下部１０６ｃ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第６ノズル２０６から供給した塩化水素ガスは、主に、ボート１０５の下部（予定収容領域１０６の下部１０６ｄ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。それぞれの隙間領域に進出した塩化水素ガスの多くは、ウエハ周縁部を通過しウエハ中央部まで進行する。このように、それぞれのウエハ１３０のウエハ中央部に塩化水素ガスを供給する。
本実施形態では、第２ノズル２０２からの塩化水素ガスの供給量が、第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６からの塩化水素ガスの供給量よりも多くなるように調整している。また、第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６からの塩化水素ガスの供給量は、第６ノズル２０６に近づくごとに減少させて、ボート１０５の下端側でのエッチングガスの不足分を適切に補うように調整している。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１の実施形態に示した効果に加え、以下に示す１又は複数の効果をさらに奏する。
すなわち、本実施形態によれば、塩化水素ガスをボート１０５の上端と下端との間に途中供給することによって、ボート１０５の下端側におけるエッチングガスの不足分を補うようにしている。このように、それぞれのウエハ１３０のウエハ中央部で、エッチングに十分な塩化水素ガス由来の塩素ラジカルを発生させてエッチング速度を向上させているので、異なるウエハ１３０間でのエッチング均一性をより一層向上させることができる。
また、第２ノズル２０２からの塩化水素ガスの供給量が、第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６からの塩化水素ガスの供給量よりも多くなるようにするとともに、第３ノズル２０３〜第６ノズル２０６からの塩化水素ガスの供給量が、第６ノズル２０６に近づくごとに減少させるようにすることで、処理室１０９内に供給する塩化水素ガスの量を適切に調整している。このように、それぞれのウエハ１３０におけるエッチング速度をより均一にすることができるので、異なるウエハ１３０間におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、塩素ガス（第２のエッチングガス）を供給するノズルを多系統ノズルとし、塩素ガスの供給箇所（所定位置）を増やしている点が第１、第２の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態に係る処理炉１００と同様である。すなわち、本実施形態では、複数枚の積層された基板１３０が収容される処理室１０９内の収容予定領域１０６の上端側（一端側）から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、収容予定領域１０６の下端側（他端側）から処理室１０９内を排気するとともに、収容予定領域１０６の上端（一端）と下端（他端）との間の所定位置から塩素ガスをさらに供給してウエハ（基板）１３０をエッチングする。
ここで、塩素ガスを多系統ノズルとした理由について説明する。分解速度が速い塩素ガスは、処理室１０９内に供給されるとすぐに塩素ラジカルを発生させる。そのため、塩素ガス由来の塩素ラジカルの多くはボート１０５の上端側で消費されてしまい、下端側では塩素ガスが不足しやすくなる。そこで、本実施形態では、ボート１０５の上端と下端との間で塩化水素ガスを途中供給することでエッチングガスの不足分を補いつつ、ガス流の中流側、下流側をエッチングさせ、これにより、エッチング量のウエハ１３０間均一性を向上させることとした。また、ウエハ１３０間の隙間領域に塩素ガスを確実に供給させ、これにより、エッチング量のウエハ１３０面内均一性を向上させることとした。
（１）基板処理装置
図９は、第３の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。図１０は、第３の実施形態におけるガス供給系の概略構成図である。本実施形態では、図９に示すように、インレットフランジ１１８内に第１ノズル２０１、第２ノズル２０２、塩素ガス（第１のエッチングガス）を処理室１０９内に供給する第７ノズル２０７、第８ノズル２０８、第９ノズル２０９、第１０ノズル２１０が設けられている。これらのノズルは、第１ノズル２０１、第２ノズル２０２と同様の構成となっている。
それぞれのノズル（第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０）の先端部は、ボート１０５と反応管１０３の側壁１０３ａとの間の領域において、ウエハ１３０の積層方向に沿って互いに位置（高さ）が異なる複数の途中箇所にそれぞれ位置決めされている。例えば、第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０の各先端部は、予定収容領域１０６の上部１０６ａ、中央上部１０６ｂ、中央下部１０６ｃ、下部１０６ｄ付近の所定位置にそれぞれ配置され、第１０ノズル２１０に向かうごとにノズルの先端部の位置が低くなるように構成されている。第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０の上流端には、図１０（ｂ）に示すように、第７ガス供給管２０７ａ〜第１０ガス供給管２１０ａの下流端がそれぞれ接続されている。また、第７ガス供給管２０７ａ〜第１０ガス供給管２１０ａは、第１の実施形態と同様に、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２０７ｂ〜２１０ｂ、及び開閉弁であるバルブ２０７ｃ〜２１０ｃがそれぞれ設けられている。
第７ガス供給管２０７ａ〜第１０ガス供給管２１０ａのバルブ２０３ｃ〜２０６ｃよりも下流側には、第７キャリアガス供給管２０７ｄ〜第１０キャリアガス供給管２１０ｄの下流端がそれぞれ接続されている。この第７キャリアガス供給管２０７ｄ〜第１０キャリアガス供給管２１０ｄには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ２０７ｅ〜２１０ｅ、及び開閉弁であるバルブ２０７ｆ〜２１０ｆがそれぞれ設けられている。
本実施形態のコントローラは、第７ガス供給管２０７ａ〜第１０ガス供給管２１０ａのマスフローコントローラ２０７ｂ〜２１０ｂ、バルブ２０７ｃ〜２１０ｃ、第７キャリアガス供給管２０７ｄ〜第１０キャリアガス供給管２１０ｄのマスフローコントローラ２０７ｅ〜２１０ｅ、バルブ２０７ｆ〜２１０ｆとも接続され、これらを制御して第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０へのガス供給量を調整するように構成されている。
（２）基板処理工程
次に、このような構成を備えた基板処理装置における基板処理工程について説明する。ここでも、第１の実施形態と重複する説明を省略し、図４のエッチング工程Ｓ６０についてのみ説明する。
エッチング工程Ｓ６０では、第１の実施形態と同様、処理室１０９内に、第１ノズル２０１から塩素（Ｃｌ２）ガスを供給しつつ、第２ノズル２０２から、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを供給する。さらに、第７ノズル２０７から、予定収容領域１０６（ボート１０５）の上部１０６ａと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩素ガスを供給し、第８ノズル２０８から、予定収容領域１０６の中央上部１０６ｂと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩素ガスを供給し、第９ノズル２０９から、予定収容領域１０６の中央下部１０６ｃと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩素ガスを供給し、第１０ノズル２１０から、予定収容領域１０６の下部１０６ｄと反応管１０３の側壁１０３ａとの間の円弧状の領域に塩素ガスを供給する。
本実施形態では、第１ノズル２０１からの塩素ガスの供給量が、第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０からの塩化水素ガスの供給量よりも多くなるように調整している。また、第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０からほぼ同量の塩素ガスを供給するように調整している。
第７ノズル２０７から供給した塩素ガスは、すぐに熱分解して塩素ラジカルを発生させ、ボート１０５の上部（予定収容領域１０６の上部１０６ａ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第８ノズル２０８から供給した塩素ガスは、すぐに熱分解して塩素ラジカルを発生させ、ボート１０５の中央上部（予定収容領域１０６の中央上部１０６ｂ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第９ノズル２０９から供給した塩素ガスは、すぐに熱分解して塩素ラジカルを発生させ、ボート１０５の中央下部（予定収容領域１０６の中央下部１０６ｃ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。第１０ノズル２１０から供給した塩素ガスは、すぐに熱分解して塩素ラジカルを発生させ、ボート１０５の下部（予定収容領域１０６の下部１０６ｄ）のウエハ１３０間の隙間領域に進出する。それぞれの隙間領域に進出した塩素ラジカルの多くはウエハ周縁部をエッチングし、残りの塩素ラジカルはウエハ中央部に進行する。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１の実施形態に示した効果に加え、以下に示す１又は複数の効果をさらに奏する。
すなわち、本実施形態によれば、塩素ガスをボート１０５の上端と下端との間に途中供給することによって、ボート１０５の下端側におけるエッチングガスの不足分を補うようにしている。このように、それぞれのウエハ１３０に対して、エッチングに十分なエッチングガスを供給することができるので、異なるウエハ１３０間でのエッチング均一性をより一層向上させることができる。
また、第１ノズル２０１からの塩素ガスの供給量が、第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０からの塩素ガスの供給量よりも多くなるようにするとともに、第７ノズル２０７〜第１０ノズル２１０からほぼ同量の塩素ガスを供給するように調整している。このように、分解してすぐに消費されやすい塩素ガスを適切に途中供給することにより、それぞれのウエハ１３０におけるエッチング速度をより均一化し、異なるウエハ１３０間におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態によれば、塩素ガスを途中供給して、それぞれのウエハ１３０間の隙間領域に塩素ガス、塩素ラジカルをより確実に供給できるようにしている。これにより、ウエハ中央部におけるエッチング速度を向上させ、それぞれのウエハ１３０面内におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
ここで、本実施形態と、上述の第２の実施形態とを組み合わせた構成も、エッチング均一性を向上させるのに効果的である。図１１は、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成を備えた処理室の概略構成図である。図１２は、第２の実施形態と第３の実施形態とを組み合わせた構成におけるガス供給系の概略構成図である。
図１１、図１２に示す構成においては、複数枚の積層された基板１３０が収容される処理室１０９内の収容予定領域１０６の上端側（一端側）から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、収容予定領域１０６の下端側（他端側）から処理室１０９内を排気するとともに、収容予定領域１０６の上端（一端）と下端（他端）との間の所定位置から塩素ガス及び塩化水素ガスをさらに供給してウエハ（基板）１３０をエッチングする。
この構成によれば、ボート１０５の上端と下端との間で途中供給する塩化水素ガス、塩素ガスをより適切に調整することができるので、それぞれのウエハ１３０面内のエッチング均一性をより一層向上させることができるとともに、異なるウエハ１３０間におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態では、塩素ガス、塩化水素ガスを供給するノズルに複数のガス供給孔が設けられている点が第１〜第３の実施形態と異なる。その他の構成は、第１の実施形態に係る処理炉１００と同様である。すなわち、本実施形態では、ウエハ１３０の積層方向に沿ってノズルに複数のガス供給孔を設けることにより、ボート１０５の上端と下端との間の複数の所定位置から塩素ガス、塩化水素ガスを供給しながらウエハ１３０をエッチングする。
（１）基板処理装置
図１３は、第４の実施形態で好適に用いられる処理室の概略構成図である。なお、本実施形態におけるガス供給系は、図２で示したものと同様である。図１３に示すように、第１ノズル２０１には、ノズルの延在方向（ウエハ１３０の積層方向）に沿って複数のガス供給孔２２１が設けられている。これらのガス供給孔２２１は、ボート１０５に装填されたウエハ１３０のそれぞれと対応するように形成され、対応するウエハ１３０間の隙間領域にガスを供給するように構成されている。詳しくは、それぞれのガス供給孔２２１は、対応するウエハ１３０を延在方向に延ばして第１ノズル２０１と交差する位置と、このウエハ１３０の主面側で隣り合うウエハ１３０を延在方向に延ばして第１ノズル２０１と交差する位置との間に設けられるように構成されている。
また、第２ノズル２０２には、ノズルの延在方向（ウエハ１３０の積層方向）に沿って複数のガス供給孔２２２が設けられている。これらのガス供給孔２２２は、ボート１０５に装填されたウエハ１３０のそれぞれと対応するように形成され、対応するウエハ１３０間の隙間領域にガスを供給するように構成されている。詳しくは、それぞれのガス供給孔２２２は、対応するウエハ１３０を延在方向に延ばして第２ノズル２０２と交差する位置と、このウエハ１３０の主面側で隣り合うウエハ１３０を延在方向に延ばして第２ノズル２０２と交差する位置との間に設けられるように構成されている。
（２）基板処理工程
次に、このような構成を備えた基板処理装置における基板処理工程について説明する。ここでも、第１の実施形態と重複する説明を省略し、図４のエッチング工程Ｓ６０についてのみ説明する。
エッチング工程Ｓ６０では、第１の実施形態と同様に処理室１０９内に、第１ノズル２０１の先端部から塩素（Ｃｌ２）ガスを供給しながら、第２ノズル２０２の先端部から塩化水素（ＨＣｌ）ガスを供給する。さらに、第１ノズル２０１のガス供給孔２２１からウエハ１３０間の隙間領域に塩素ガスを直接供給しつつ、第２ノズルのガス供給孔２２２からウエハ１３０間の隙間領域に塩化水素ガスを直接供給する。
ガス供給孔２２１から供給した塩素ガスは、すぐに熱分解して塩素ラジカルを発生させる。ここで発生した塩素ラジカルの多くは、それぞれのガス供給孔２２１と対応するウエハ１３０間の隙間領域にほぼ垂直に進出する。それぞれの隙間領域に進出した塩素ラジカルの多くはウエハ周縁部をエッチングし、残りの塩素ラジカルはウエハ中央部に進行する。
ガス供給孔２２２から供給した塩化水素ガスの多くは、それぞれのガス供給孔２２１と対応するウエハ１３０間の隙間領域にほぼ垂直に進出する。それぞれの隙間領域に進出した塩化水素ガスの多くは、ウエハ周縁部を通過してウエハ中央部に進行する。ウエハ中央部では、塩素ラジカルにより塩化水素ガスの熱分解反応が促進され、塩化水素ガス由来の塩素ラジカルを発生させる。また、加熱された一部の塩化水素ラジカルも熱分解により塩素ラジカルを発生させる。ウエハ中央部で発生した塩素ラジカルは、主にウエハ中央部をエッチングする。
なお、ガス供給孔２２１、２２２から供給される塩素ガス、塩化水素ガスは、ウエハ１３０間の隙間領域に対する垂直方向のみならず垂直方向を中心とした角度４５度以内の範囲内で使用可能である。そのため、各隙間領域では、ある隙間領域に向けて供給したこれらの塩素ガス、塩化水素ガスの一部が、近くの隙間領域に供給される場合もありうる。
（３）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、第１の実施形態に示した効果に加え、以下に示す１又は複数の効果をさらに奏する。
すなわち、本実施形態によれば、第１ノズル２０１の延在方向（ウエハ１３０の積層方向）に沿って、第１ノズル２０１に複数のガス供給孔２２１を設けることにより、ボート１０５の上端と下端との間で塩素ガスを途中供給し、ボート１０５の上端部付近で消費されるエッチングガスの不足分を補っている。また、第２ノズル２０２の延在方向（ウエハ１３０の積層方向）に沿って、第２ノズル２０２に複数のガス供給孔２２２を設けることにより、ボート１０５の上端と下端との間で塩化水素ガスを途中供給し、ボート１０５の上端部付近で消費されるエッチングガスの不足分を補っている。このように、それぞれのウエハ１３０間の隙間領域に、エッチングに十分なエッチングガスをより確実に供給し、異なるウエハ１３０間におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態によれば、ボート１０５の上端と下端との間で塩素ガス、塩化水素ガスを途中供給して、それぞれのウエハ１３０間の隙間領域に塩素ガス、塩化水素ガス、塩素ラジカルを確実に供給できるようにしている。これにより、ウエハ中央部におけるエッチング速度を向上させ、それぞれのウエハ１３０面内におけるエッチング均一性をより一層向上させることができる。
また、本実施形態では、それぞれのガス供給孔２２１は、対応するウエハ１３０を延在方向に延ばして第１ノズル２０１と交差する位置と、このウエハ１３０の主面側で隣り合うウエハ１３０を延在方向に延ばして第１ノズル２０１と交差する位置との間に設けられるように構成されている。また、それぞれのガス供給孔２２２は、対応するウエハ１３０を延在方向に延ばして第２ノズル２０２と交差する位置と、このウエハ１３０の主面側で隣り合うウエハ１３０を延在方向に延ばして第２ノズル２０２と交差する位置との間に設けられるように構成されている。これにより、それぞれのウエハ１３０間の隙間領域に対してほぼ垂直に塩化水素ガス、塩素ガス、塩素ラジカルを供給することとなるので、ウエハ中央部まで塩化水素ガス、塩素ガス、塩素ラジカルをより確実に到達させることができ、エッチングガスをより効率的に使用することができる。
また、本実施形態によれば、塩素ガス、塩化水素ガス供給用に複数のノズルを設けることなく、ボート１０５の上端と下端との間に塩素ガス、塩化水素ガスを途中供給することができるので、処理室１０９内の部品数を削減することができるとともに、基板処理装置の製造コストを低減させることができる。また、塩素ガス、塩化水素ガスがそれぞれ１系統となるので、ガス供給系が簡略化されて基板処理工程における制御が容易となる。
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。本実施形態では、ウエハ１３０に絶縁膜とシリコン膜（Ｓｉ）とが露出した場合におけるエッチングについて説明する。なお、本実施形態では、シリコン基板を用いた場合を例示しているのでシリコン基板がシリコン膜を兼ねた構成となっているが、シリコン以外の材質からなる基板にシリコン膜が形成され、シリコン膜の一部を露出させるように絶縁膜が形成されている場合にも適用することが可能である。
図１４は、第５の実施形態における絶縁膜が形成されたウエハ１３０に対するエッチング工程を説明する図である。図１４に示すように、エッチング工程前のウエハ１３０には、ウエハ１３０の一部を露出させるように二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等からなる絶縁膜１３１が形成されている。
このような構成を有するウエハ１３０に対して塩素ガス、塩化水素ガスを供給し、ウエハ１３０をエッチングする。このとき、塩素ガス、塩化水素ガス、塩素ラジカルは、選択的にウエハ１３０をエッチングする。すなわち、絶縁膜１３１よりも露出したウエハ１３０の方がエッチング速度が速いので、絶縁膜１３１はほとんどエッチングされず、露出した部分のウエハ１３０がエッチングが進む。したがって、エッチング工程後のウエハ１３０は、図１４に示すように、露出した部分のウエハ１３０がエッチングされ、絶縁膜１３１に覆われた部分のウエハ１３０はエッチングされない。
本実施形態によれば、絶縁膜１３１を有するウエハ１３０をエッチングした場合にも、ウエハ１３０面内、異なるウエハ１３０間において、露出した部分のウエハ１３０を均一にエッチングすることができる。
＜第６の実施形態＞
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。本実施形態では、図４のエッチング工程Ｓ６０の後に、選択成長膜を成膜する工程を設けている。図１５は、第６の実施形態における基板処理工程のフローチャート図である。図１６は、第６の実施形態における基板処理の工程を説明する図である。
なお、以下の説明では、第１の実施形態の基板処理装置を用いた場合について説明しているが、これに限らず、第２〜第３の実施形態の基板処理装置を用いてもよい。
本実施形態の基板処理は、図１５に示すように、ウエハ搬入工程Ｓ１０、ボートロード工程Ｓ２０、減圧工程Ｓ３０、昇温工程Ｓ４０、温度安定工程Ｓ５０、エッチング工程Ｓ６０、パージ工程Ｓ７０、選択成長工程Ｓ７５、パージ工程Ｓ７６、大気圧復帰工程Ｓ８０、ボートアンロード工程Ｓ９０、ウエハ降温工程Ｓ１００、及びウエハ搬出工程Ｓ１１０を有する。このうち、選択成長工程Ｓ７５、パージ工程Ｓ７６以外の工程は、第１の実施形態と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
（選択成長工程Ｓ７５）
ウエハ１３０をエッチングして処理室１０９内をパージした後（パージ工程Ｓ７０完了後）、処理室１０９内にシリコン含有ガスとエッチングガスとを同時に供給して、ウエハ１３０に、例えばシリコン（Ｓｉ）膜やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜等を成膜する。
まず、第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆを閉じ、処理室１０９内への窒素ガスの供給を停止する。次に、第１成膜ガス供給管２０２ｇのバルブ２０２ｉを開き、第１成膜ガス供給管２０２ｇに成膜ガスとしてのシリコン含有ガスを流す。第１成膜ガス供給管２０２ｇを流れるシリコン含有ガスは、マスフローコントローラ２０１ｈにより流量調節させる。流量調整したシリコン含有ガスは、第２ノズル２０２の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管１１６から排気させる。このとき、同時に第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを開き、第２キャリアガス供給管２０２ｄに水素（Ｈ２）ガスを流す。第２キャリアガス供給管２０２ｄを流れる水素ガスは、マスフローコントローラ２０２ｅにより流量調整される。流量調整された水素ガスは、ヒータ１０１により加熱されながら塩化水素ガスと一緒にボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給。水素ガスは、処理室１０９内での成膜ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管１１６から排気される。なお、ＳｉＧｅ膜を成膜する場合には、上述のシリコン含有ガスに加えて、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）等のゲルマニウム含有ガス（成膜ガス）をキャリアガスとともに処理室１０９内に供給する。
また、第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃを開き、第１ガス供給管内に塩素ガスを流すか、あるいは、第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃを開き、第２ガス供給管２０２ａ内に塩化水素ガスを流す。
このとき、ＡＰＣバルブ１１６ｂを適正に調整して、処理室１０９内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内に設定する。第１成膜ガス供給管２０２ｇのバルブ２０２ｉを適正に調整して、シリコン含有ガスの流量を、例えば０〜１０００ｓｃｃｍの範囲に設定する。第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆ、及び第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを適正に調整して、水素ガスや窒素（Ｎ２）ガス等のキャリアガスの流量を、例えば０〜２００００ｓｃｃｍの範囲に設定する。ゲルマニウム含有ガスの流量を、例えば０〜１０００ｓｃｃｍの範囲に設定する。塩素ガス、塩化水素ガス（エッチングガス）の流量を、例えば０〜５００ｓｃｃｍの範囲に設定する。ヒータ１０１（１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ）を適正に調整して、処理室１０９内の温度を、例えば４００〜８００℃の範囲に設定する。
処理室１０９内に成膜ガス、エッチングガスを同時に供給すると、選択成長膜１３２が露出したウエハ１３０において選択的に成膜される。これについて以下で説明する。成膜ガスを供給すると、露出したウエハ１３０と絶縁膜１３１においてシリコン含有膜が成膜される。しかしながら、絶縁膜１３１における成膜速度は、露出したウエハ１３０における成膜速度よりも遅いので、絶縁膜１３１ではあまり成膜が進まない。さらに、絶縁膜１３１ではエッチングガスによるエッチング速度の方が成膜速度よりも速いので、絶縁膜１３１に成膜されるシリコン含有膜はエッチングされ、その結果、絶縁膜１３１にはシリコン含有膜がほとんど残らない。これに対して、露出したウエハ１３０では、絶縁膜１３１よりも速い速度でシリコン含有膜が成膜される。さらに、露出したウエハ１３０では、成膜速度の方がエッチング速度よりも速いので、膜の一部がエッチングされつつもシリコン含有膜が成長が進み、その結果、露出したウエハ１３０に選択成長膜１３２が成膜される。
（パージ工程Ｓ７６、大気圧復帰工程Ｓ８０）
選択成長工程Ｓ７５が完了したら、パージ工程Ｓ７６を実行する。
まず、第１成膜ガス供給管２０２ｇのバルブ２０２ｉを閉じ、エッチングガスとして塩素ガスを供給している場合には、第１ガス供給管２０１ａのバルブ２０１ｃ、第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆを閉じ、エッチングガスとして塩化水素ガスを供給している場合には、第２ガス供給管２０２ａのバルブ２０２ｃ、第２キャリアガス供給管２０２ｄのバルブ２０２ｆを閉じ、処理室１０９内への成膜ガス、塩素ガス、塩化水素ガス、水素ガスの供給を停止する。次に、第１キャリアガス供給管２０１ｄのバルブ２０１ｆを開き、第１キャリアガス供給管２０１ｄに窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを流す。第１キャリアガス供給管２０１ｄを流れる窒素ガスは、マスフローコントローラ２０１ｅにより流量調節させる。流量調整した不活性ガスは、第１ノズル２０１の先端部からボート１０５の上端部と反応管１０３の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管１１６から排気される。処理室１０９内に不活性ガスを流すことで、選択成長工程Ｓ７５完了後に処理室１０９内に残留する、成膜ガス、エッチングガス（塩素ガス、塩化水素ガス、塩素ラジカル）、選択成長反応物、エッチング反応物等を不活性ガスとともにガス排気管１１６から排出する。
このようにして、処理室１０９内をパージして、処理室１０９内の雰囲気を不活性ガスで置換する（パージ工程Ｓ７６）。処理室１０９内のパージが完了すると、ガス排気管１１６のＡＰＣバルブ１１６ｂを適切に調整しながら処理室１０９内に不活性ガスを供給し、処理室１０９内の圧力を大気圧に復帰させる（大気圧復帰工程Ｓ８０）。
本実施形態によれば、それぞれのウエハ１３０に対してエッチングガスを均一に供給しながら選択成長工程Ｓ７５を実施するので、絶縁膜１３２上のシリコン含有膜をエッチングし、露出したウエハ１３０のみにシリコン（Ｓｉ）膜やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜等からなる選択成長膜１３２を確実に成膜することができる。
＜本発明のその他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、エッチングを行うウエハ１３０の主面と対向するウエハ対向面の材質を変更することによって、エッチング速度を向上させるようにしてもよい。具体的には、ウエハ対向面が主面よりもエッチング速度が遅い材質で構成されていれば、エッチングガスが主面とウエハ対向面との間の隙間領域に進出した際にも、主面側が選択的にエッチングされ、主面側でより多くのエッチングガスが消費されることとなるので、ウエハ１３０のエッチング速度を向上させることができる。さらに具体的には、シリコン基板の主面側をエッチングする際、ウエハ対向面に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）を配置すればよい。二酸化シリコンはシリコン基板と比較してエッチング速度が遅いので、シリコン基板が選択的にエッチングされるので、シリコン基板のエッチング速度が向上する。また、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）以外にも、ウエハ対向面に単結晶シリコン（Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁膜を使用することにより、主面側のエッチング速度を制御するようにしてもよい。
また、上述の第１〜第４の実施形態では、エッチング工程Ｓ６０において、主にウエハ１３０そのものをエッチングする場合について説明してきたが、これに限らず、ウエハ１３０に形成された、絶縁膜、金属膜、その他の膜をエッチングする場合にも適用可能である。
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記第１のエッチングガスとして塩素ガスを用い、前記第２のエッチングガスとして塩化水素ガスを用いる。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を処理室内の収容予定領域に搬入する工程と、
前記収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給し、塩素ガス及び塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルにより複数の前記基板をエッチングするとともに、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するエッチング工程と、
複数の前記基板を前記処理室内から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
前記塩素ガス及び前記塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルのうちの一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも前記第１のエッチングガス若しくは前記第２のエッチングガスをさらに供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置から塩素ガスを供給する場合には、前記収容予定領域の前記一端側からの塩素ガスの供給量を、前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くし、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置から塩化水素ガスを供給する場合には、前記収容予定領域の前記一端側からの塩化水素ガスの供給量を、前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガスを供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端側からの塩化水素ガスの供給量を、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置からの塩化水素ガスの供給量よりも多くする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置から、塩化水素ガス及び塩素ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
また好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端側からの塩素ガスの供給量を、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の前記一端と反対側の他端側から前記処理室内を排気するとともに、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩素ガスをさらに供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端側からの塩素ガスの供給量を、前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記処理室内を室温以上７００度未満に維持して塩素ガス及び塩化水素ガスを熱分解させる半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置が前記基板の積層方向に沿って複数設けられ、前記他端側に近づくごとに前記所定位置からの塩化水素ガスの供給量を減少させる半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記基板のエッチング処理時において、
前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置が前記基板の積層方向に沿って複数設けられ、全ての前記所定位置からほぼ同量の塩素ガスを供給する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給するガス供給部と、
前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気する排気部と、を有し、
前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記ガス供給部は、前記第１のエッチングガスとして塩素ガスを供給し、前記第２のエッチングガスとして塩化水素ガスを供給する。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給するガス供給部と、
前記収容予定領域の前記他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
前記ガス供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記ガス供給部により塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記塩素ガス及び前記塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルのうちの一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングさせ、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングさせる基板処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、
複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給する第１のガス供給部と、
前記収容予定領域の前記一端と反対側の他端との間の所定領域に少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスを供給する第２のガス供給部と、
前記収容予定領域の前記他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部、及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記第１のガス供給部により前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記第２のガス供給部により前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給させて前記基板をエッチングさせる基板処理装置が提供される。
１３０ ウエハ
１０６ 収容予定領域
１０９ 処理室

Claims (8)

  1. 複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
    前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする半導体装置の製造方法。
  2. 前記第１のエッチングガスとして塩素ガスを用い、前記第２のエッチングガスとして塩化水素ガスを用いる請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 複数枚の積層された基板が収容される処理室内の収容予定領域の一端側から塩素ガス及び塩化水素ガスを供給しつつ、前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気するとともに、
    前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給して前記基板をエッチングする半導体装置の製造方法。
  4. 前記基板のエッチング処理時において、
    前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置から塩素ガスを供給する場合には、前記収容予定領域の前記一端側からの塩素ガスの供給量を、前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くし、
    前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の前記所定位置から塩化水素ガスを供給する場合には、前記収容予定領域の前記一端側からの塩化水素ガスの供給量を、前記所定位置からの塩素ガスの供給量よりも多くする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
    前記収容予定領域の一端側から第１のエッチングガス、及び前記第１のエッチングガスよりも分解速度が遅い第２のエッチングガスを供給するガス供給部と、
    前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気する排気部と、を有し、
    前記第１のエッチングガス及び前記第２のエッチングガスから発生したラジカルのうちの一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングし、残りのラジカルのうちの少なくとも一部のラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングする基板処理装置。
  6. 前記ガス供給部は、前記第１のエッチングガスとして塩素ガスを供給し、前記第２のエッチングガスとして塩化水素ガスを供給する請求項５に記載の基板処理装置。
  7. 複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
    前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給するガス供給部と、
    前記収容予定領域の他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
    前記ガス供給部及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記ガス供給部により塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記塩素ガス及び前記塩化水素ガスから発生した塩素ラジカルのうちの一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記一端側の基板をエッチングさせ、残りの塩素ラジカルのうちの少なくとも一部の塩素ラジカルにより前記収容予定領域の前記他端側に向けて配置される残りの基板をエッチングさせる基板処理装置。
  8. 複数枚の積層された基板を収容予定領域に収容する処理室と、
    前記収容予定領域の一端側から前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給する第１のガス供給部と、
    前記収容予定領域の前記一端と反対側の他端との間の所定領域に少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスを供給する第２のガス供給部と、
    前記収容予定領域の前記他端側から前記処理室内を排気する排気部と、
    前記第１のガス供給部、前記第２のガス供給部、及び前記排気部を制御する制御部と、を有し、
    前記制御部は、前記第１のガス供給部により前記処理室内に塩素ガス及び塩化水素ガスを供給させつつ、前記排気部により前記処理室内を排気させるとともに、前記第２のガス供給部により前記収容予定領域の前記一端と前記他端との間の所定位置から少なくとも塩化水素ガス若しくは塩素ガスをさらに供給させて前記基板をエッチングさせる基板処理装置。
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