KR102567010B1 - 기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램 Download PDF

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다카시 나카가와
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Abstract

본 발명은, 에칭의 제어성을 높인다. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과, (b) 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 개질층과 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 하지를 반응시키는 공정을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 하지를 에칭한다.

Description

기판 처리 방법, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, SUBSTRATE PROCESSING DEVICE, AND PROGRAM}
본 개시는, 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 장치 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판의 표면에 노출된 하지를 에칭하는 처리가 행하여지는 경우가 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2019-160962호 공보
본 개시의 목적은, 에칭의 제어성을 높이는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 양태에 의하면,
(a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
(b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 행하는 기술이 제공된다.
본 개시에 의하면, 에칭의 제어성을 높이는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 종단면도로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 종형 처리로의 개략 구성도이며, 처리로(202) 부분을 도 1의 A-A선 단면도로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 개시의 일 양태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 컨트롤러(121)의 개략 구성도이며, 컨트롤러(121)의 제어계를 블록도로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 개시의 일 양태에서의 가스 공급 시퀀스를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)의 표면을 전처리해서 하지(200a)의 표면을 OH 종단시키는 모습을 나타내는 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. (b)는 표면을 OH 종단시킨 하지(200a)에 대하여 개질제를 공급해서 하지(200a)의 표면에 개질층(200b)을 형성하는 모습을 나타내는 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. (c)는 개질층(200b)에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급해서 개질층(200b)과 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 하지(200a)를 반응시키는 모습을 나타내는 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다. (d)는 할로겐 함유 라디칼과의 반응에 의해 하지(200a)의 표층이 에칭된 후의 웨이퍼(200)의 표면에서의 단면 부분 확대도이다.
도 6은 하지의 에칭 레이트의 측정 결과를 도시하는 도면이다.
<본 개시의 일 양태>
이하, 본 개시의 일 양태에 대해서, 주로, 도 1 내지 도 4를 참조하면서 설명한다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
도 1에 도시한 바와 같이, 처리로(202)는, 가열 기구(온도 조정부)로서의 히터(207)를 갖는다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보유 지지판에 지지됨으로써 수직으로 거치되어 있다. 히터(207)는, 가스를 열로 활성화(여기)시키는 활성화 기구(여기부)로서도 기능한다.
히터(207)의 내측에는, 히터(207)와 동심원상으로 반응관(203)이 배치되어 있다. 반응관(203)은, 예를 들어 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등의 내열성 재료에 의해 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(203)의 하방에는, 반응관(203)과 동심원상으로, 매니폴드(209)가 배치되어 있다. 매니폴드(209)는, 예를 들어 스테인리스강(SUS) 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 상단 및 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)의 상단부는, 반응관(203)의 하단부에 걸림 결합하고 있어, 반응관(203)을 지지하도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)와 반응관(203)의 사이에는, 시일 부재로서의 O링(220a)이 마련되어 있다. 반응관(203)은, 히터(207)와 마찬가지로 수직으로 거치되어 있다. 주로, 반응관(203)과 매니폴드(209)에 의해 처리 용기(반응 용기)가 구성된다. 처리 용기의 통 중공부에는 처리실(201)이 형성된다. 처리실(201)은, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 수용 가능하게 구성되어 있다. 이 처리실(201) 내에서 웨이퍼(200)에 대한 처리가 행하여진다.
처리실(201) 내에는, 제1 내지 제3 공급부로서의 노즐(249a 내지 249c)이, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 마련되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)을 각각 제1 내지 제3 노즐이라고도 칭한다. 노즐(249a 내지 249c)은, 예를 들어 석영 또는 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)에는, 가스 공급관(232a 내지 232c)이 각각 접속되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)은, 각각 다른 노즐이며, 노즐(249a, 249c) 각각은, 노즐(249b)에 인접해서 마련되어 있다.
가스 공급관(232a 내지 232c)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(241a 내지 241c) 및 개폐 밸브인 밸브(243a 내지 243c)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232c)의 밸브(243a 내지 243c)보다도 하류측에는, 가스 공급관(232d 내지 232f)이 각각 접속되어 있다. 가스 공급관(232d 내지 232f)에는, 가스류의 상류측부터 순서대로 MFC(241d 내지 241f) 및 밸브(243d 내지 243f)가 각각 마련되어 있다. 가스 공급관(232a 내지 232f)은, 예를 들어, SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 노즐(249a 내지 249c)은, 반응관(203)의 내벽과 웨이퍼(200)의 사이에서의 평면으로 보아 원환상의 공간에, 반응관(203)의 내벽 하부로부터 상부를 따라, 웨이퍼(200)의 배열 방향 상방을 향해서 직립되도록 각각 마련되어 있다. 즉, 노즐(249a 내지 249c)은, 웨이퍼(200)가 배열되는 웨이퍼 배열 영역의 측방의, 웨이퍼 배열 영역을 수평하게 둘러싸는 영역에, 웨이퍼 배열 영역을 따르도록 각각 마련되어 있다. 평면으로 보아, 노즐(249b)은, 처리실(201) 내에 반입되는 웨이퍼(200)의 중심을 사이에 두고 후술하는 배기구(231a)와 일직선 상에 대향하도록 배치되어 있다. 노즐(249a, 249c)은, 노즐(249b)과 배기구(231a)의 중심을 통과하는 직선(L)을, 반응관(203)의 내벽(웨이퍼(200)의 외주부)을 따라 양측으로부터 사이에 두도록 배치되어 있다. 직선(L)은, 노즐(249b)과 웨이퍼(200)의 중심을 통과하는 직선이기도 하다. 즉, 노즐(249c)은, 직선(L)을 사이에 두고 노즐(249a)과 반대측에 마련되어 있다고 할 수도 있다. 노즐(249a, 249c)은, 직선(L)을 대칭 축으로 해서 선 대칭으로 배치되어 있다. 노즐(249a 내지 249c)의 측면에는, 가스를 공급하는 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)이 각각 마련되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 각각이, 평면으로 보아 배기구(231a)와 대향(대면)하도록 개구되어 있어, 웨이퍼(200)를 향해서 가스를 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 가스 공급 구멍(250a 내지 250c)은, 반응관(203)의 하부로부터 상부에 걸쳐 복수 마련되어 있다.
가스 공급관(232a)으로부터는, 개질제로서, 실리콘(Si) 함유 가스가, MFC(241a), 밸브(243a), 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. Si 함유 가스로서는, Si와 아미노기를 포함하는 가스인 아미노실란계 가스를 사용할 수 있다. 아미노기란, 1개의 N 원자에, 1개 이상의 C 원자를 포함하는 탄화수소기가 1개 또는 2개 배위한 관능기(NH2로 표현되는 아미노기의 H의 한쪽 또는 양쪽을 1개 이상의 C 원자를 포함하는 탄화수소기로 치환한 관능기)를 말한다. 아미노기의 일부를 구성하는 탄화수소기가 1개의 N에 2개 배위하고 있을 경우에는, 그 2개가 동일한 탄화수소기이어도 되고, 다른 탄화수소기이어도 된다. 탄화수소기는, 알킬기와 같이 단결합을 포함하고 있어도 되고, 이중 결합이나 삼중 결합 등의 불포화 결합을 포함하고 있어도 된다. 아미노기는 환상 구조를 갖고 있어도 된다. 아미노기는, 아미노실란 분자의 중심 원자인 Si에 결합하고 있으므로, 아미노실란에서의 아미노기를, 리간드(배위자) 또는 아미노 리간드라고 칭할 수도 있다. 아미노실란계 가스는, Si와 아미노기를 포함하는 것 외에, 또한 탄화수소기를 포함하고 있어도 된다. 탄화수소기는, 알킬기와 같이 단결합을 포함하고 있어도 되고, 이중 결합이나 삼중 결합 등의 불포화 결합을 포함하고 있어도 된다. 탄화수소기는 환상 구조를 갖고 있어도 된다. 탄화수소기는, 아미노실란 분자의 중심 원자인 Si에 결합하고 있어도 되며, 그 경우, 아미노실란에서의 탄화수소기를, 리간드 또는 탄화수소 리간드라고 칭할 수도 있다. 아미노실란계 가스로서는, 예를 들어 디메틸아미노트리메틸실란((CH3)2NSi(CH3)3, 약칭: DMATMS) 가스를 사용할 수 있다. 또한, DMATMS의 중심 원자인 Si에는, 1개의 아미노기(디메틸아미노기)가 결합하고 있는 것 외에, 3개의 알킬기(메틸기)가 결합하고 있다. 즉, DMATMS는, 1개의 아미노 리간드와, 3개의 알킬 리간드를 포함하고 있다.
가스 공급관(232b)으로부터는, 할로겐 함유 가스가, MFC(241b), 밸브(243b), 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. 할로겐에는, 염소(Cl), 불소(F), 요오드(I) 등이 포함된다. 할로겐 함유 가스로서는, 예를 들어 불소(F2) 가스를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232c)으로부터는, 산소(O) 및 수소(H)를 포함하는 가스가, MFC(241c), 밸브(243c), 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. O 및 H를 포함하는 가스로서는, 예를 들어 수증기(H2O 가스)를 사용할 수 있다.
가스 공급관(232d 내지 232f)으로부터는, 불활성 가스로서, 예를 들어 질소(N2) 가스가, 각각 MFC(241d 내지 241f), 밸브(243d 내지 243f), 가스 공급관(232a 내지 232c), 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급된다. N2 가스는, 퍼지 가스, 캐리어 가스, 희석 가스 등으로서 작용한다.
주로, 가스 공급관(232a), MFC(241a), 밸브(243a)에 의해, 개질제 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232b), MFC(241b), 밸브(243b)에 의해, 할로겐 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232c), MFC(241c), 밸브(243c)에 의해, O 및 H 함유 가스 공급계가 구성된다. 주로, 가스 공급관(232d 내지 232f), MFC(241d 내지 241f), 밸브(243d 내지 243f)에 의해, 불활성 가스 공급계가 구성된다.
상술한 각종 공급계 중, 어느 것, 혹은 모든 공급계는, 밸브(243a 내지 243f)나 MFC(241a 내지 241f) 등이 집적되어 이루어지는 집적형 공급 시스템(248)으로서 구성되어 있어도 된다. 집적형 공급 시스템(248)은, 가스 공급관(232a 내지 232f) 각각에 대하여 접속되어, 가스 공급관(232a 내지 232f) 내에의 각종 가스의 공급 동작, 즉, 밸브(243a 내지 243f)의 개폐 동작이나 MFC(241a 내지 241f)에 의한 유량 조정 동작 등이, 후술하는 컨트롤러(121)에 의해 제어되도록 구성되어 있다. 집적형 공급 시스템(248)은, 일체형, 혹은 분할형의 집적 유닛으로서 구성되어 있고, 가스 공급관(232a 내지 232f) 등에 대하여 집적 유닛 단위로 착탈을 행할 수 있어, 집적형 공급 시스템(248)의 메인터넌스, 교환, 증설 등을, 집적 유닛 단위로 행하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
반응관(203)의 측벽 하방에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기구(231a)가 마련되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 배기구(231a)는, 평면으로 보아, 웨이퍼(200)를 사이에 두고 노즐(249a 내지 249c)(가스 공급 구멍(250a 내지 250c))과 대향(대면)하는 위치에 마련되어 있다. 배기구(231a)는, 반응관(203)의 측벽의 하부로부터 상부를 따라, 즉, 웨이퍼 배열 영역을 따라서 마련되어 있어도 된다. 배기구(231a)에는 배기관(231)이 접속되어 있다.
배기관(231)에는, 처리실(201) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(244)를 통해서, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 접속되어 있다. APC 밸브(244)는, 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서 밸브를 개폐함으로써, 처리실(201) 내의 진공 배기 및 진공 배기 정지를 행할 수 있고, 또한 진공 펌프(246)를 작동시킨 상태에서, 압력 센서(245)에 의해 검출된 압력 정보에 기초하여 밸브 개방도를 조절함으로써, 처리실(201) 내의 압력을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), APC 밸브(244), 압력 센서(245)에 의해, 배기계가 구성된다. 진공 펌프(246)를 배기계에 포함해서 생각해도 된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 시일 캡(219)이 마련되어 있다. 시일 캡(219)은, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 시일 캡(219)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220b)이 마련되어 있다.
시일 캡(219)의 하방에는, 후술하는 보트(217)를 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)의 회전축(255)은, 시일 캡(219)을 관통해서 보트(217)에 접속되어 있다. 회전 기구(267)는, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 시일 캡(219)은, 반응관(203)의 외부에 설치된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. 보트 엘리베이터(115)는, 시일 캡(219)을 승강시킴으로써, 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내외로 반입 및 반출(반송)하는 반송 장치(반송 기구)로서 구성되어 있다.
매니폴드(209)의 하방에는, 시일 캡(219)을 강하시켜 보트(217)를 처리실(201) 내로부터 반출한 상태에서, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구 덮개로서의 셔터(219s)가 마련되어 있다. 셔터(219s)는, 예를 들어 SUS 등의 금속 재료에 의해 구성되고, 원반상으로 형성되어 있다. 셔터(219s)의 상면에는, 매니폴드(209)의 하단과 맞닿는 시일 부재로서의 O링(220c)이 마련되어 있다. 셔터(219s)의 개폐 동작(승강 동작이나 회동 동작 등)은, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 제어된다.
기판 지지구로서의 보트(217)는, 복수매, 예를 들어 25 내지 200매의 웨이퍼(200)를 수평 자세이면서 또한 서로 중심을 맞춘 상태에서 수직 방향으로 정렬시켜서 다단으로 지지하도록, 즉, 간격을 두고 배열시키도록 구성되어 있다. 보트(217)는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성된다. 보트(217)의 하부에는, 예를 들어 석영이나 SiC 등의 내열성 재료에 의해 구성되는 단열판(218)이 다단으로 지지되어 있다.
반응관(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치되어 있다. 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도를 조정함으로써, 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포로 된다. 온도 센서(263)는, 반응관(203)의 내벽을 따라 마련되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(121)는, CPU(Central Processing Unit)(121a), RAM(Random Access Memory)(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(121b), 기억 장치(121c), I/O 포트(121d)는, 내부 버스(121e)를 통해서, CPU(121a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(121)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(122)가 접속되어 있다.
기억 장치(121c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(121c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로세스 레시피 등이, 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리에서의 각 수순을 컨트롤러(121)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 프로세스 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여, 단순히, 프로그램이라고도 한다. 또한, 프로세스 레시피를, 단순히, 레시피라고도 한다. 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우에는, 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. RAM(121b)은, CPU(121a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(121d)는, 상술한 MFC(241a 내지 241f), 밸브(243a 내지 243f), 압력 센서(245), APC 밸브(244), 진공 펌프(246), 온도 센서(263), 히터(207), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(115), 셔터 개폐 기구(115s) 등에 접속되어 있다.
CPU(121a)는, 기억 장치(121c)로부터 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(122)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(121c)로부터 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. CPU(121a)는, 판독한 레시피의 내용을 따르도록, MFC(241a 내지 241f)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작, 밸브(243a 내지 243f)의 개폐 동작, APC 밸브(244)의 개폐 동작 및 압력 센서(245)에 기초하는 APC 밸브(244)에 의한 압력 조정 동작, 진공 펌프(246)의 기동 및 정지, 온도 센서(263)에 기초하는 히터(207)의 온도 조정 동작, 회전 기구(267)에 의한 보트(217)의 회전 및 회전 속도 조절 동작, 보트 엘리베이터(115)에 의한 보트(217)의 승강 동작, 셔터 개폐 기구(115s)에 의한 셔터(219s)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(121)는, 외부 기억 장치(123)에 저장된 상술한 프로그램을, 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 외부 기억 장치(123)는, 예를 들어 HDD 등의 자기 디스크, CD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리 등의 반도체 메모리 등을 포함한다. 기억 장치(121c)나 외부 기억 장치(123)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 단순히, 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서 기록 매체라는 말을 사용한 경우에는, 기억 장치(121c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(123) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그들 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(123)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 반도체 장치의 제조 공정의 일 공정으로서, 기판으로서의 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)를 에칭하는 처리 시퀀스 예에 대해서, 주로, 도 4, 도 5의 (a) 내지 도 5의 (d)를 사용해서 설명한다. 이하의 설명에서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(121)에 의해 제어된다.
도 4에 도시하는 처리 시퀀스에서는,
웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)에 대하여 개질제로서 DMATMS 가스를 공급함으로써, 하지(200a)의 표면에 개질층(200b)을 형성하는 스텝(DMATMS 가스 공급)과,
개질층(200b)에 대하여 할로겐 함유 가스로서 F2 가스를 공급함으로써, 개질층(200b)과 F2 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼로서 F 함유 라디칼(F*)을 발생시켜, 이 F*와 하지(200a)를 반응시키는 스텝(F2 가스 공급)
을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행한다.
또한, 도 4에 도시하는 처리 시퀀스의 사이클에서는, DMATMS 가스 공급을 행하기 전에, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)에 대하여 O 및 H를 포함하는 가스로서 H2O 가스를 공급함으로써, 하지(200a)의 표면을 전처리하는 스텝(H2O 가스 공급)을 행한다.
또한, 도 4에 도시하는 처리 시퀀스에서는, 각 스텝을, 논 플라스마의 분위기 하에서 행한다.
본 명세서에서는, 상술한 처리 시퀀스를, 편의상, 이하와 같이 나타내는 경우도 있다. 이하의 변형예 등의 설명에서도, 마찬가지의 표기를 사용한다.
(H2O→DMATMS→F2)×n
본 명세서에서 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼와 그 표면에 형성된 층이나 막의 적층체를 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「웨이퍼 상에 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면 상에 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼 상에 형성된 층 등의 위에 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「기판」이라는 말을 사용한 경우도, 「웨이퍼」라는 말을 사용한 경우와 동의이다.
또한, 본 명세서에서 「하지」라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체를 의미하는 경우나, 웨이퍼의 표면에 형성된 층이나 막을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「하지의 표면」이라는 말을 사용한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면을 의미하는 경우나, 웨이퍼의 표면에 형성된 층 등의 표면을 의미하는 경우가 있다. 본 명세서에서 「하지의 표면에 층을 형성한다」라고 기재한 경우에는, 웨이퍼 그 자체의 표면에 층을 직접 형성하는 것을 의미하는 경우나, 웨이퍼의 표면에 형성된 층 등의 표면에 층을 형성하는 것을 의미하는 경우가 있다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
복수매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 셔터 개폐 기구(115s)에 의해 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 개방된다(셔터 오픈). 그 후, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(200)를 지지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져서 처리실(201) 내에 반입(보트 로드)된다. 이 상태에서, 시일 캡(219)은, O링(220b)을 개재해서 매니폴드(209)의 하단을 시일한 상태로 된다. 또한, 웨이퍼(200)의 표면에는, 에칭 처리의 대상인 하지(200a)로서, 예를 들어 실리콘 산화막(SiO막)이 노출된 상태로 되어 있다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(201) 내, 즉, 웨이퍼(200)가 존재하는 공간이 원하는 압력(진공도)으로 되도록, 진공 펌프(246)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 이때, 처리실(201) 내의 압력은 압력 센서(245)로 측정되어, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(244)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)가 원하는 처리 온도로 되도록, 히터(207)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(201) 내가 원하는 온도 분포로 되도록, 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(207)에의 통전 정도가 피드백 제어된다. 또한, 회전 기구(267)에 의한 웨이퍼(200)의 회전을 개시한다. 처리실(201) 내의 배기, 웨이퍼(200)의 가열 및 회전은 모두, 적어도 웨이퍼(200)에 대한 처리가 종료될 때까지의 동안에는 계속해서 행하여진다.
(에칭)
그 후, 다음의 스텝 1 내지 3을 순차 실행한다.
[스텝 1]
이 스텝에서는, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 즉, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)에 대하여 H2O 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243c)를 개방하여, 가스 공급관(232c) 내에 H2O 가스를 흘린다. H2O 가스는, MFC(241c)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249c)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 H2O 가스가 공급된다(H2O 가스 공급). 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
후술하는 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 H2O 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)의 표면을 전처리하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로는, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이, 하지(200a)의 표면을 히드록시기(OH기)로 종단시키는 것, 즉, OH 종단시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 하지(200a)의 표면에 형성되는 OH 종단은, 후술하는 DMATMS 가스 공급에 있어서, DMATMS 가스에 포함되는 Si의 하지(200a)의 표면에의 흡착을 촉진시키는 흡착 사이트로서 기능한다.
하지(200a)의 표면을 전처리한 후, 밸브(243c)를 닫아, 처리실(201) 내에의 H2O 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다. 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c)을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급한다. 노즐(249a 내지 249c)로부터 공급되는 N2 가스는, 퍼지 가스로서 작용하여, 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지된다(퍼지).
H2O 가스 공급에서의 처리 조건으로서는,
H2O 가스 공급 유량: 10 내지 2000sccm
H2O 가스 공급 시간: 5 내지 1800초
N2 가스 공급 유량(가스 공급관마다): 0 내지 10000sccm
처리 온도: 30 내지 300℃
처리 압력: 5 내지 1000Pa
이 예시된다.
또한, 본 명세서에서의 「5 내지 1000Pa」과 같은 수치 범위의 표기는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어 「5 내지 1000Pa」이란 「5Pa 이상 1000Pa 이하」를 의미한다. 다른 수치 범위에 대해서도 마찬가지이다.
O 및 H를 포함하는 가스로서는, H2O 가스 외에, 예를 들어 과산화수소(H2O2) 가스 등의 O-H 결합을 포함하는 O 함유 가스, 즉, OH기를 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 또한, O 및 H를 포함하는 가스로서는, O2 가스+H2 가스 등의 O 함유 가스 및 H 함유 가스를 사용할 수 있다.
불활성 가스로서는, N2 가스 외에, Ar 가스, He 가스, Ne 가스, Xe 가스 등의 희가스를 사용할 수 있다. 이 점은, 후술하는 각 스텝에서도 마찬가지이다.
[스텝 2]
스텝 1이 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 즉, 표면이 OH 종단된 하지(200a)에 대하여 DMATMS 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243a)를 개방하여, 가스 공급관(232a) 내에 DMATMS 가스를 흘린다. DMATMS 가스는, MFC(241a)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249a)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 DMATMS 가스가 공급된다(DMATMS 가스 공급). 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
후술하는 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 DMATMS 가스를 공급함으로써, 하지(200a)의 표면을 개질시켜, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 하지(200a)의 표면에, DMAMTS 가스에 포함되는 Si, 즉, 아미노실란에 포함되는 Si를 흡착시키는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 하지(200a)의 표면에, 개질층(200b)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 또한, 여기에서 말하는 개질이란, 하지(200a)의 표층의 원자에, DMATMS 가스가 물리 흡착 또는 화학 흡착하는 것, 또는, DMATMS 가스와 하지(200a)의 표층의 원자가 화학 반응해서 화합물을 형성하는 것을 의미한다. 또한, 하지(200a)의 표면에 흡착시킨 Si는, 후술하는 F2 가스 공급에 있어서, 하지(200a)의 에칭에 기여시키는 불소 라디칼(F*)의 생성을 촉진시키도록 작용한다.
DMATMS 가스의 공급을 소정 시간 계속하면, 하지(200a)의 표면에의 Si의 흡착이 포화한다. 즉, 하지(200a)의 표면에의 Si의 흡착에는 셀프 리미트가 걸린다. 즉, 하지(200a)의 표면 상에 1원자층, 혹은, 1원자층 미만의 소정의 포화 두께의 Si층이 형성되면, 더 이상 하지(200a)의 표면 상에 Si가 흡착되지 않게 된다. 하지(200a)의 표면 상에 흡착되는 Si의 양, 즉, 개질층(200b)에 포함되는 Si의 양은, 하지(200a)의 표면 전역에 걸쳐 대략 균일한 양이 된다. 이것은, 후술하는 바와 같이, 본 스텝에서의 처리 조건을, 처리실(201) 내에서 DMATMS 가스가 기상 분해하지 않는 조건으로 하고 있기 때문이다. 본 스텝에서는, 처리실(201) 내에서 DMATMS 가스가 기상 분해하지 않으므로, DMATMS에 포함되는 Si의 하지(200a)의 표면에의 다중 퇴적이 억제되게 된다. 또한, 이러한 처리 조건 하에서 DMATMS 가스 공급을 행함으로써, 하지(200a)의 표면에 형성되는 개질층(200b)은, DMATMS 가스에 포함되는 Si 외에, 알킬기 등의 탄화수소기(여기서는 메틸기) 등을 포함하는 층이 된다. 또한, 개질층(200b)의 표면은, 탄화수소기 등에 의해 종단된 상태로 된다. 또한, DMATMS 가스에 포함되는 Si가 하지(200a)에 흡착될 때, Si로부터 탈리한 아미노기(여기서는 디메틸아미노기) 등은, 하지(200a)의 표면을 종단하고 있던 OH기에 포함되는 H 등과 결합해서 가스 상태 물질이 되어, 배기구(231a)로부터 배기된다.
하지(200a)의 표면에의 개질층(200b)의 형성이 완료된 후, 밸브(243a)를 닫아, 처리실(201) 내에의 DMATMS 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
DMATMS 가스 공급에서의 처리 조건으로서는,
DMATMS 가스 공급 유량: 10 내지 2000sccm
DMATMS 가스 공급 시간: 5 내지 1800초
처리 온도: 30 내지 300℃, 바람직하게는 30 내지 200℃
처리 압력: 1 내지 5000Pa, 바람직하게는 5 내지 1000Pa
이 예시된다. 다른 처리 조건은, 스텝 1의 H2O 가스 공급에서의 처리 조건과 마찬가지로 한다. 상술한 바와 같이, 여기에서 설명한 조건은, 처리실(201) 내에서 DMATMS 가스가 기상 분해하지 않는 조건, 즉, 하지(200a)의 표면에의 Si의 흡착에 셀프 리미트가 생겨, Si의 흡착이 포화하는 조건이다.
개질제로서는, DMATMS 가스 외에, 예를 들어 하기 화학식 [1]로 표현되는 아미노실란계 가스를 사용할 수 있다.
SiAx[(NB2)(4-x)] [1]
식 [1] 중, A는, 수소 원자, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기, 또는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 부톡시기 등의 알콕시기를 나타낸다. 알킬기는, 직쇄상 알킬기뿐만 아니라, 이소프로필기, 이소부틸기, 세컨더리부틸기, 터셔리부틸기 등의 분지상 알킬기이어도 된다. 알콕시기는, 직쇄상 알콕시기뿐만 아니라, 이소프로폭시기, 이소부톡시기 등의 분지상 알콕시기이어도 된다. B는, 수소 원자, 또는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등의 알킬기를 나타낸다. 알킬기는, 직쇄상 알킬기뿐만 아니라, 이소프로필기, 이소부틸기, 세컨더리부틸기, 터셔리부틸기 등의 분지상 알킬기이어도 된다. 복수의 A는, 동일하여도 달라도 되고, 2개의 B는 동일하여도 달라도 된다. x는 1 내지 3의 정수이다.
[스텝 3]
스텝 2가 종료된 후, 처리실(201) 내의 웨이퍼(200)에 대하여, 즉, 하지(200a)의 표면에 형성된 개질층(200b)에 대하여 F2 가스를 공급한다.
구체적으로는, 밸브(243b)를 개방하여, 가스 공급관(232b) 내에 F2 가스를 흘린다. F2 가스는, MFC(241b)에 의해 유량 조정되어, 노즐(249b)을 통해서 처리실(201) 내에 공급되어, 배기구(231a)로부터 배기된다. 이때, 웨이퍼(200)에 대하여 F2 가스가 공급된다(F2 가스 공급). 이때, 밸브(243d 내지 243f)를 개방하여, 노즐(249a 내지 249c) 각각을 통해서 처리실(201) 내에 N2 가스를 공급하도록 해도 된다.
후술하는 조건 하에서 웨이퍼(200)에 대하여 F2 가스를 공급함으로써, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 개질층(200b)과 F2 가스를 반응시켜서 불소 함유 라디칼(F*)을 발생시켜, 이 F*와 하지(200a)를 반응시키는 것이 가능하게 된다. 그리고, 개질층(200b)과 F2 가스의 반응에 의해 발생시킨 F*에 의해, 하지(200a)의 표면을 에칭하는 것이 가능하게 된다. 개질층(200b)에 포함되는 Si는, F2 가스와의 반응에 의해 하지(200a)의 표면으로부터 탈리하여, F와의 화합물을 구성하거나 하여 배기구(231a)로부터 배기된다.
또한, 개질층(200b)과 F2 가스의 반응에 의해 발생시킨 F*에 의해 하지(200a)를 에칭함으로써, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 높이는 것이 가능하게 된다. 왜냐하면, 개질층(200b)에 포함되는 Si가 상술한 반응에 의해 하지(200a)로부터 모두 탈리하면(소비되면), F*의 발생은 종식하게 된다. 따라서, 본 형태과 같이, 개질층(200b)에 포함시키는 Si의 양을 소정의 양으로 하도록 제어함으로써, 본 스텝 1회당에 있어서의 F*의 발생량을 그에 따른 양으로 하도록 제한할 수 있어, 결과적으로, 본 스텝 1회당에 있어서의 F*에 의한 하지(200a)의 에칭양을 정밀하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 본 형태과 같이, DMATMS 가스 공급에 있어서 개질층(200b)에 포함시키는 Si의 양을 웨이퍼 면내 전역에 걸쳐 1원자층, 혹은, 1원자층 미만의 일정량으로 한 경우, 본 스텝 1회당에 있어서의 F*의 발생량은, 웨이퍼 면내 전역에 걸쳐 그 양에 대응한 일정량으로 되어, 결과적으로, F*에 의한 하지(200a)의 에칭양을, 웨이퍼 면내 전역에 걸쳐 예를 들어 1원자층(분자층), 혹은, 1원자층(분자층) 미만의 일정량으로 하도록 제어하는 것이 가능하게 된다.
F2 가스 공급에서의 처리 조건으로서는,
F2 가스 공급 유량: 10 내지 1000sccm
F2 가스 공급 시간: 5 내지 600초
처리 온도: 30 내지 250℃, 바람직하게는 30 내지 200℃
처리 압력: 5 내지 1000Pa
이 예시된다. 다른 조건은, 스텝 1의 H2O 가스 공급에서의 처리 조건과 마찬가지로 한다.
또한, 본 스텝에서의 처리 조건은, F2 가스와 개질층(200b)의 반응이, F2 가스와 하지(200a)의 반응보다도 진행하는 조건으로 한다. 즉, 본 스텝에서의 처리 조건은, F2 가스와 개질층(200b)의 반응에서 개질층(200b)과 반응하는 F2 가스의 양이, F2 가스와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)와 반응하는 F2 가스의 양보다 더 큰 조건으로 한다. 이에 의해, F2 가스로 하지(200a)를 직접 에칭하는 것을 억제하면서, 하지(200a)의 에칭에 기여시키는 F*의 생성을 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 스텝에서의 처리 조건은, F2 가스와 개질층(200b)의 반응이 진행하고, F2 가스와 하지(200a)의 반응이 진행하지 않는 조건으로 할 수 있다. 이에 의해, F2 가스로 하지(200a)를 직접 에칭하는 것을 확실하게 억제하면서, 하지(200a)의 에칭에 기여시키는 F*의 생성을 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 스텝에서의 처리 조건은, F*와 하지(200a)의 반응이, F2 가스와 하지(200a)의 반응보다도 진행하는 조건으로 한다. 즉, 본 스텝에서의 처리 조건은, F*와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)와 반응하는 F*의 양이, F2 가스와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)와 반응하는 F2 가스의 양보다 더 큰 조건으로 한다. 이에 의해, F2 가스로 하지(200a)를 직접 에칭하는 것을 억제하고, F*에 의한 하지(200a)의 에칭 반응이 지배적으로 생기도록 하는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 스텝에서의 처리 조건은, F*와 하지(200a)의 반응이 진행하고, F2 가스와 하지(200a)의 반응이 진행하지 않는 조건으로 할 수 있다. 이에 의해, F2 가스로 하지(200a)를 직접 에칭하는 것을 확실하게 억제하고, F*에 의한 하지(200a)의 에칭 반응이 보다 지배적으로 생기도록 하는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
개질층(200b)과 F2 가스의 반응에 의해 발생시킨 F*에 의한 하지(200a)의 에칭이 종료된 후, 밸브(243b)를 닫아, 처리실(201) 내에의 F2 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 스텝 1에서의 퍼지와 마찬가지의 처리 수순에 의해, 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스 등을 처리실(201) 내로부터 배제한다(퍼지).
할로겐 함유 가스로서는, F2 가스 외에, 삼불화염소(ClF3) 가스, 불화니트로실(FNO) 가스, 불화염소(ClF) 가스, 삼불화질소(NF3) 가스, 불화수소(HF) 가스, 염소(Cl2) 가스, 염화수소(HCl) 가스, 칠불화요오드(IF7) 가스, 오불화요오드(IF5) 가스 등을 사용할 수 있다. 그리고, 이들 가스와 개질층(200b)를 반응시켜, 할로겐 함유 라디칼로서, F* 외에, 염소 함유 라디칼(Cl*), 요오드 함유 라디칼(I*) 등을 발생시켜, 이들의 라디칼과 하지(200a)를 반응시킴으로써, 하지(200a)의 에칭을 진행시킬 수 있다.
[소정 횟수 실시]
상술한 스텝 1 내지 3을 비동시에, 즉, 동기시키지 않고 행하는 사이클을 소정 횟수(n회, n은 1 이상의 정수) 행함으로써, 도 5의 (d)에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)를 원하는 깊이로 에칭하는 것이 가능하게 된다. 상술한 사이클은, 복수회 반복하는 것이 바람직하다. 즉, 1사이클당 에칭되는 층의 두께를 원하는 두께보다도 얇게 하여, 에칭에 의해 제거되는 층의 두께가 원하는 두께로 될 때까지, 상술한 사이클을 복수회 반복하는 것이 바람직하다.
(애프터 퍼지 및 대기압 복귀)
하지(200a)의 에칭이 완료된 후, 노즐(249a 내지 249c) 각각으로부터 퍼지 가스로서의 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, 배기구(231a)로부터 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내가 퍼지되어, 처리실(201) 내에 잔류하는 가스나 반응 부생성물이 처리실(201) 내로부터 제거된다(애프터 퍼지). 그 후, 처리실(201) 내의 분위기가 불활성 가스로 치환되고(불활성 가스 치환), 처리실(201) 내의 압력이 상압으로 복귀된다(대기압 복귀).
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
보트 엘리베이터(115)에 의해 시일 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구된다. 그리고, 처리가 끝난 웨이퍼(200)가, 보트(217)에 지지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 반응관(203)의 외부로 반출(보트 언로드)된다. 보트 언로드의 후에는 셔터(219s)가 이동되어, 매니폴드(209)의 하단 개구가 O링(220c)을 개재해서 셔터(219s)에 의해 시일된다(셔터 클로즈). 처리가 끝난 웨이퍼(200)는, 반응관(203)의 외부에 반출된 후, 보트(217)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
(3) 본 형태에 의한 효과
본 형태에 의하면, 이하에 나타내는 1개 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(a) 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)의 표면에 개질층(200b)을 형성하는 DMATMS 가스 공급과, 개질층(200b)과 F2 가스의 반응에 의해 발생시킨 F*와 하지(200a)를 반응시키는 F2 가스 공급을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양을 정밀하게 제어하는 것이 가능하게 된다. 즉, 개질층(200b)과 F2 가스의 반응에 의해 발생시킨 F*에 의해 하지(200a)를 에칭함으로써, 하지(200a)의 에칭양을, 예를 들어 1원자층(분자층) 이하의 레벨로 제어하는 것이 가능하게 된다.
(b) F2 가스 공급을, F2 가스와 개질층(200b)의 반응이, F2 가스와 하지(200a)의 반응보다도 진행하는 조건 (즉, F2 가스와 개질층(200b)의 반응에서 개질층(200b)과 반응하는 F2 가스의 양이, F2 가스와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)와 반응하는 F2 가스의 양보다 더 큰 조건) 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 F2 가스의 폭로량에 의존해서 변동하는 것을 억제할 수 있게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 하지(200a)의 표면에 트렌치나 홀 등의 3D 구조가 형성되어 있고, F2 가스의 폭로량이 국소적으로 저하되기 쉬워지는 상황 하나, 처리실(201) 내에서의 F2 가스의 분압이 장소에 따라서 일정하지 않은 상황 하에서도, F2 가스 공급을 상술한 처리 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 웨이퍼면 내에 걸쳐 균일해지도록 제어하는 것이 가능하게 된다.
(c) F2 가스 공급을, F2 가스와 개질층(200b)의 반응이 진행하고, F2 가스와 하지(200a)의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 F2 가스의 폭로량에 의존해서 변동하는 것을 확실하게 억제할 수 있게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 하지(200a)의 표면에 트렌치나 홀 등의 3D 구조가 형성되어 있고, F2 가스의 폭로량이 국소적으로 저하되기 쉬워지는 상황 하나, 처리실(201) 내에서의 F2 가스의 분압이 장소에 따라서 일정하지 않은 상황 하에서도, F2 가스 공급을 상술한 처리 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 웨이퍼면 내에 걸쳐 균일해지도록 제어하는 것이 확실하게 가능하게 된다.
(d) F2 가스 공급을, F*와 하지(200a)의 반응이, F2 가스와 하지(200a)의 반응보다도 진행하는 조건 (즉, F*와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)와 반응하는 F* 의 양이, F2 가스와 하지(200a)의 반응에서 하지(200a)과 반응하는 F2 가스의 양보다 더 큰 조건) 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 F2 가스의 폭로량에 의존해서 변동하는 것을 억제할 수 있게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 하지(200a)의 표면에 트렌치나 홀 등의 3D 구조가 형성되어 있고, F2 가스의 폭로량이 국소적으로 저하되기 쉬워지는 상황 하나, 처리실(201) 내에서의 F2 가스의 분압이 장소에 따라서 일정하지 않은 상황 하에서도, F2 가스 공급을 상술한 처리 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 웨이퍼면 내에 걸쳐 균일해지도록 제어하는 것이 가능하게 된다.
(e) F2 가스 공급을, F*와 하지(200a)의 반응이 진행하고, F2 가스와 하지(200a)의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 F2 가스의 폭로량에 의존해서 변동하는 것을 확실하게 억제할 수 있게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 하지(200a)의 표면에 트렌치나 홀 등의 3D 구조가 형성되어 있고, F2 가스의 폭로량이 국소적으로 저하되기 쉬워지는 상황 하나, 처리실(201) 내에서의 F2 가스의 분압이 장소에 따라서 일정하지 않은 상황 하에서도, F2 가스 공급을 상술한 처리 조건 하에서 행함으로써, 하지(200a)의 에칭양이 웨이퍼면 내에 걸쳐 균일해지도록 제어하는 것이 확실하게 가능하게 된다.
(f) DMATMS 가스 공급에 있어서, 개질제로서 Si 함유 가스인 DMATMS 가스를 사용하여, 하지(200a)의 표면에 DMATMS 가스에 포함되는 Si를 흡착시킴으로써, 그 후에 행하여지는 F2 가스 공급에 있어서, 하지(200a)의 에칭에 기여시키는 F*의 생성을 촉진시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다.
(g) DMATMS 가스 공급에 있어서, 개질제로서 아미노실란계 가스인 DMATMS 가스를 사용하여, 하지(200a)의 표면에 DMATMS 가스에 포함되는 Si를 흡착시킴으로써, 하지(200a)의 표면에 형성되는 개질층(200b)의 두께의 웨이퍼면 내에서의 균일성, 즉, Si의 흡착량의 웨이퍼면 내에서의 균일성을 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, F2 가스 공급에 있어서 발생시키는 F*의 웨이퍼면 내에서의 양을 균일화시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 웨이퍼면 내에 걸쳐 더욱 높일 수 있어, 하지(200a)의 에칭양을, 웨이퍼면 내에 걸쳐 예를 들어 1원자층(분자층) 이하의 레벨로 제어하는 것이 확실하게 가능하게 된다.
(h) DMATMS 가스 공급에 있어서, 하지(200a)의 표면에의 Si의 흡착이 포화하는 조건, 즉, Si의 흡착에 셀프 리미트가 생기는 조건 하에서 DMATMS 가스를 공급함으로써, 하지(200a)의 표면에 형성되는 개질층(200b)의 두께의 웨이퍼면 내에서의 균일성, 즉, Si의 흡착량의 웨이퍼면 내에서의 균일성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, F2 가스 공급에 있어서 발생시키는 F*의 웨이퍼면 내에서의 양을 보다 균일화시키는 것이 가능하게 된다. 결과로서, 하지(200a)를 에칭할 때의 에칭양의 제어성을 웨이퍼면 내에 걸쳐 더욱 높일 수 있어, 하지(200a)의 에칭양을, 웨이퍼면 내에 걸쳐 예를 들어 1원자층(분자층) 이하의 레벨로 제어하는 것이 확실하게 가능하게 된다.
(i) DMATMS 가스 공급을 행하기 전에, 하지(200a)의 표면을 전처리해서 OH 종단시키는 H2O 가스 공급을 행함으로써, 그 후에 행하여지는 DMATMS 가스 공급에 있어서, 하지(200a)의 표면에의 개질층(200b)의 형성을 촉진시키는 것이 가능하게 된다.
(j) 각 스텝을 논 플라스마의 분위기 하에서 행함으로써, 각 스텝에서의 처리의 제어성을 높여, 결과적으로, 에칭양의 제어성을 보다 높이는 것이 가능하게 된다. 또한, 웨이퍼(200)나 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 각 하지에의 플라스마 대미지를 회피하는 것도 가능하게 된다.
(k) 상술한 효과는, DMATMS 가스 이외의 개질제를 사용하는 경우나, F2 이외의 할로겐 함유 가스를 사용하는 경우나, H2O 가스 이외의 O 및 H를 포함하는 가스를 사용하는 경우나, N2 가스 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우에도, 마찬가지로 얻을 수 있다.
<본 개시의 다른 양태>
이상, 본 개시의 양태를 구체적으로 설명하였다. 그러나, 본 개시는 상술한 양태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 이하에 나타내는 기판 처리 시퀀스와 같이, 각 사이클에 있어서, H2O 가스 공급을 불실시로 해도 된다. 이 경우에 있어서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또한, 사이클 타임을 단축시켜, 기판 처리의 생산성을 향상시키는 것이 가능하게 된다. 단, DMATMS 가스 공급에 있어서, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)의 표면에의 개질층(200b)의 형성을 촉진시키기 위해서는, 상술한 양태과 같이, DMATMS 가스 공급을 행하기 전에, H2O 가스 공급을 행하는 것이 바람직하다.
(DMATMS→F2)×n
또한 예를 들어, 웨이퍼(200)의 표면에 노출된 하지(200a)는, SiO막에 한하지 않고, 실리콘 산탄질화막(SiOCN막), 실리콘 산질화막(SiON막), 실리콘 산탄화 막(SiOC막), 실리콘 질화막(SiN막), 실리콘 탄화막(SiC막), 실리콘 탄질화막(SiCN막), 실리콘 붕질화막(SiBN막), 실리콘 붕탄질화막(SiBCN막), 게르마늄막(Ge막), 실리콘 게르마늄막(SiGe막) 등의 반금속 원소를 포함하는 막이나, 티타늄 질화막(TiN막), 텅스텐막(W막) 등의 금속 원소를 포함하는 막이어도 된다. 이들 경우에 있어서도, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
각 처리에 사용되는 레시피는, 처리 내용에 따라 개별로 준비하여, 전기 통신 회선이나 외부 기억 장치(123)를 통해서 기억 장치(121c) 내에 저장해 두는 것이 바람직하다. 그리고, 각 처리를 개시할 때, CPU(121a)가, 기억 장치(121c) 내에 저장된 복수의 레시피 중에서, 처리 내용에 따라 적정한 레시피를 적절히 선택하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1대의 기판 처리 장치에서 다양한 에칭 처리를, 재현성 좋게 실현할 수 있게 된다. 또한, 오퍼레이터의 부담을 저감할 수 있어, 조작 미스를 회피하면서, 각 처리를 신속하게 개시할 수 있게 된다.
상술한 레시피는, 새롭게 작성하는 경우에 한하지 않고, 예를 들어 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 변경함으로써 준비해도 된다. 레시피를 변경하는 경우에는, 변경 후의 레시피를, 전기 통신 회선이나 당해 레시피를 기록한 기록 매체를 통해서, 기판 처리 장치에 인스톨해도 된다. 또한, 기존의 기판 처리 장치가 구비하는 입출력 장치(122)를 조작하여, 기판 처리 장치에 이미 인스톨되어 있던 기존의 레시피를 직접 변경해도 된다.
상술한 양태에서는, 한번에 복수매의 기판을 처리하는 뱃치식 기판 처리 장치를 사용해서 에칭 처리를 행하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 예를 들어 한번에 1매 또는 수매의 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치를 사용해서 에칭 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다. 또한, 상술한 양태에서는, 핫월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 에칭 처리를 행하는 예에 대해서 설명하였다. 본 개시는 상술한 양태에 한정되지 않고, 콜드월형의 처리로를 갖는 기판 처리 장치를 사용해서 에칭 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용할 수 있다.
이들 기판 처리 장치를 사용하는 경우에도, 상술한 양태와 마찬가지의 처리 수순, 처리 조건에서 각 처리를 행할 수 있고, 상술한 양태와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
상술한 양태는, 적절히 조합해서 사용할 수 있다. 이때의 처리 수순, 처리 조건은, 예를 들어 상술한 양태의 처리 수순, 처리 조건과 마찬가지로 할 수 있다.
[실시예]
상술한 기판 처리 장치를 사용하여, 도 4에 도시하는 가스 공급 시퀀스에 의해, 웨이퍼의 표면에 노출된 하지인 SiO막, SiN막을 각각 에칭하여, 그것들의 에칭양을 측정하였다. 처리 조건은, 상술한 양태에 기재된 처리 조건 범위 내의 소정의 조건으로 하였다.
도 6에, 에칭양의 측정 결과를 나타낸다. 도 6의 횡축은 스텝 1 내지 3을 포함하는 사이클의 실시 횟수(회)를, 종축은 하지의 막 두께 변화량, 즉, 하지의 에칭양(Å)을 각각 나타내고 있다. 도면 중, ■ 표시는 SiO막의 측정 결과를, ◆ 표시는 SiN막의 측정 결과를 각각 나타내고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, SiO막 및 SiN막의 어느 경우든, 1사이클당 에칭양을 0.5 내지 1Å의 범위 내에 수용하는 것이 가능한 것, 즉, 하지의 에칭양을, 예를 들어 1원자층(분자층) 이하의 레벨로 제어하는 것이 가능한 것을 알 수 있다.

Claims (27)

  1. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하고,
    (b)에서는,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는,
    기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, (b)에서는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응에 의해 발생시킨 상기 할로겐 함유 라디칼에 의해 상기 하지를 에칭하는, 기판 처리 방법.
  3. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하고,
    (b)에서는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응에 의해 발생시킨 상기 할로겐 함유 라디칼에 의해 상기 하지를 에칭하고,
    (b)에서는,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는,
    기판 처리 방법.
  4. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 실리콘 함유 가스를 포함하는 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 상기 실리콘 함유 가스에 포함되는 실리콘을 흡착시켜서 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 개질제는 아미노실란을 포함하고,
    (a)에서는, 상기 하지의 표면에 상기 아미노실란에 포함되는 실리콘을 흡착시키는, 기판 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서, (a)에서는, 상기 하지의 표면에의 실리콘의 흡착이 포화하는 조건 하에서, 상기 개질제를 공급하는, 기판 처리 방법.
  7. 제4항에 있어서, (a)에서는, 상기 하지의 표면에의 실리콘의 흡착에 셀프 리미트가 생기는 조건 하에서, 상기 개질제를 공급하는, 기판 처리 방법.
  8. 제5항에 있어서, (a)에서는, 상기 하지의 표면에의 실리콘의 흡착이 포화하는 조건 하에서, 상기 개질제를 공급하는, 기판 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 사이클은, (a)를 행하기 전에, (c) 상기 하지의 표면을 전처리하는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, (c)에서는, 상기 하지의 표면에 흡착 사이트를 형성하는, 기판 처리 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 사이클은, (a)를 행하기 전에, (c) 상기 하지의 표면을 OH 종단시키는 공정을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. (c) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 산소 및 수소를 포함하는 가스를 공급함으로써, 상기 하지의 표면을 전처리하는 공정과,
    (a) 상기 전처리 후의 상기 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하는, 기판 처리 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스는, 불소 함유 가스, 염소 함유 가스 및 요오드 함유 가스 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 할로겐 함유 라디칼은, 불소 함유 라디칼, 염소 함유 라디칼 및 요오드 함유 라디칼 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 하지는, 반금속 원소 및 금속 원소 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 기판 처리 방법.
  16. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하고,
    (b)에서는,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는,
    반도체 장치의 제조 방법.
  17. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하고,
    (b)에서는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응에 의해 발생시킨 상기 할로겐 함유 라디칼에 의해 상기 하지를 에칭하고,
    (b)에서는,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는,
    반도체 장치의 제조 방법.
  18. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 실리콘 함유 가스를 포함하는 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 상기 실리콘 함유 가스에 포함되는 실리콘을 흡착시켜서 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  19. (c) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 산소 및 수소를 포함하는 가스를 공급함으로써, 상기 하지의 표면을 전처리하는 공정과,
    (a) 상기 전처리 후의 상기 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 공정과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 공정
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 공정을 포함하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 개질제를 공급하는 개질제 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급하는 할로겐 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서, (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 상기 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 처리와, (b) 상기 개질층에 대하여 상기 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하도록 하고, (b)에서는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하도록, 상기 개질제 공급계 및 상기 할로겐 함유 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  21. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 개질제를 공급하는 개질제 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급하는 할로겐 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서, (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 상기 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 처리와, (b) 상기 개질층에 대하여 상기 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하도록 하고, (b)에서는, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응에 의해 발생시킨 상기 할로겐 함유 라디칼에 의해 상기 하지를 에칭하고, (b)에서는, 상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는, 상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하도록, 상기 개질제 공급계 및 상기 할로겐 함유 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 실리콘 함유 가스를 포함하는 개질제를 공급하는 개질제 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급하는 할로겐 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서, (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 상기 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 상기 실리콘 함유 가스에 포함되는 실리콘을 흡착시켜서 개질층을 형성하는 처리와, (b) 상기 개질층에 대하여 상기 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 처리를 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하도록, 상기 개질제 공급계 및 상기 할로겐 함유 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  23. 기판이 처리되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 산소 및 수소를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 개질제를 공급하는 개질제 공급계와,
    상기 처리실 내의 기판에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급하는 할로겐 함유 가스 공급계와,
    상기 처리실 내에서, (c) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 상기 산소 및 수소를 포함하는 가스를 공급함으로써, 상기 하지의 표면을 전처리하는 처리와, (a) 상기 전처리 후의 상기 하지에 대하여 상기 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 처리와, (b) 상기 개질층에 대하여 상기 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 처리를, 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하도록, 상기 가스 공급계, 상기 개질제 공급계 및 상기 할로겐 함유 가스 공급계를 제어하는 것이 가능하게 구성되는 제어부
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  24. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 수순
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 수순과,
    (b)에 있어서,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  25. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 수순
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 수순과,
    (b)에 있어서, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 개질층의 반응에 의해 발생시킨 상기 할로겐 함유 라디칼에 의해 상기 하지를 에칭하는 수순과,
    (b)에 있어서,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응보다도, 진행하는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하거나, 또는,
    상기 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지의 반응이 진행하고, 상기 할로겐 함유 가스와 상기 하지의 반응이 진행하지 않는 조건 하에서, 상기 할로겐 함유 가스를 공급하는 수순,
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  26. (a) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 실리콘 함유 가스를 포함하는 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 상기 실리콘 함유 가스에 포함되는 실리콘을 흡착시켜서 개질층을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 수순
    을 비동시에 행하는 사이클을 소정 횟수 행함으로써, 상기 하지를 에칭하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
  27. (c) 기판의 표면에 노출된 하지에 대하여 산소 및 수소를 포함하는 가스를 공급함으로써, 상기 하지의 표면을 전처리하는 수순과,
    (a) 상기 전처리 후의 상기 하지에 대하여 개질제를 공급함으로써, 상기 하지의 표면에 개질층을 형성하는 수순과,
    (b) 상기 개질층에 대하여 할로겐 함유 가스를 공급함으로써, 상기 개질층과 상기 할로겐 함유 가스를 반응시켜서 할로겐 함유 라디칼을 발생시켜, 이 할로겐 함유 라디칼과 상기 하지를 반응시키는 수순
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