WO2017026001A1 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体 - Google Patents

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WO2017026001A1
WO2017026001A1 PCT/JP2015/072465 JP2015072465W WO2017026001A1 WO 2017026001 A1 WO2017026001 A1 WO 2017026001A1 JP 2015072465 W JP2015072465 W JP 2015072465W WO 2017026001 A1 WO2017026001 A1 WO 2017026001A1
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processing chamber
etching gas
gas
etching
substrate
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PCT/JP2015/072465
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English (en)
French (fr)
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康寿 坪田
真 檜山
野内　英博
富大 天野
圭太 市村
Original Assignee
株式会社日立国際電気
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate processing apparatus, and a recording medium.
  • LSIs Large Scale Integrated Circuits
  • a patterning technique when a step of removing (etching) a silicon (Si) layer formed on the substrate is performed, the substrate is processed using a gas having a characteristic of etching the Si layer. (For example, refer to Patent Document 1).
  • an etching gas such as IF 7 shows an extremely high etching rate in a state where the etching reaction of Si stably occurs, but tries to perform etching at a desired etching rate. In some cases, handling is difficult due to reasons such as unstable etching reaction.
  • An object of the present invention is to provide a technique that is excellent in selectivity and can obtain a desired etching rate.
  • FIG. It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the structure of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state in the substrate processing position B.
  • FIG. It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the structure of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state in the conveyance position A.
  • FIG. It is an upper surface sectional view for explaining a substrate processing apparatus concerning one embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a top sectional view of a single-wafer type substrate processing apparatus (hereinafter simply referred to as a substrate processing apparatus 10) for carrying out a semiconductor device manufacturing method.
  • the transfer device of the cluster type substrate processing apparatus 10 according to the present embodiment is divided into a vacuum side and an atmosphere side.
  • a FOUP (Front Opening Unified Pod) 100 is used as a carrier for transporting the substrate 12.
  • the substrate processing apparatus 10 includes a first transfer chamber 103 that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state.
  • the casing 101 of the first transfer chamber 103 is, for example, a pentagon in plan view, and is formed in a box shape with both upper and lower ends closed.
  • a first substrate transfer machine 112 for transferring the substrate 12 is provided in the first transfer chamber 103.
  • Preliminary chambers (load lock chambers) 122 and 123 are connected to the side walls located on the front side of the five side walls of the casing 101 through gate valves 126 and 127, respectively.
  • the preliminary chambers 122 and 123 are configured to be able to use both the function of loading the substrate 12 and the function of unloading the substrate 12, and each has a structure capable of withstanding negative pressure.
  • first process unit 202a for performing desired processing on the substrate
  • second process unit a first process unit 202b
  • third process unit 202c, and the fourth process unit 202d are connected adjacently through gate valves 70a, 70b, 70c, and 70d, respectively.
  • a second transfer chamber 121 that can transfer the substrate 12 under atmospheric pressure is connected to the front sides of the preliminary chambers 122 and 123 through gate valves 128 and 129.
  • the second transfer chamber 121 is provided with a second substrate transfer machine 124 for transferring the substrate 12.
  • a notch aligning device 106 is provided on the left side of the second transfer chamber 121.
  • the notch aligning device 106 may be an orientation flat aligning device.
  • a clean unit for supplying clean air is provided in the upper part of the second transfer chamber 121.
  • a substrate loading / unloading port 134 for loading / unloading the substrate 12 to / from the second transfer chamber 121 and a pod opener 108 are provided on the front side of the casing 125 of the second transfer chamber 121.
  • a load port (IO stage) 105 is provided on the opposite side of the pod opener 108 across the substrate loading / unloading port 134, that is, on the outside of the housing 125.
  • the pod opener 108 includes a closure capable of opening and closing the cap 100a of the pod 100 and closing the substrate loading / unloading port 134. By opening and closing the cap 100a of the pod 100 placed on the load port 105, the substrate 12 can be taken in and out of the pod 100.
  • the pod 100 is supplied to and discharged from the load port 105 by an in-process transfer device (OHT or the like) (not shown).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing a state in a substrate processing position B where substrate processing is performed in the first process unit 202a provided in the substrate processing apparatus 10.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the substrate processing apparatus, showing a state where the susceptor is lowered and in a transfer position A where a transfer process can be performed.
  • substrate processing is performed in the first process unit 202a will be described.
  • similar substrate processing can be performed in the second process unit 202b, the third process unit 202c, and the fourth process unit 202d.
  • the first to fourth process units 202a to 202d are simply referred to as process units 202.
  • the gate valves 70a to 70d are simply referred to as the gate valve 70.
  • the process unit 202 includes a processing container 14 for processing the substrate 12, and the processing container 14 communicates with the first transfer chamber 103 via a gate valve 70.
  • the processing container 14 includes a container body 18 having an upper opening and a lid 20 that closes the upper opening of the container body 18, and forms a sealed processing chamber 22 therein.
  • the processing chamber 22 may be formed in a space surrounded by the lid 20 and the susceptor 64.
  • the lid 20 is provided with a gas introduction part 26 and a gas supply part 28.
  • the gas introduction unit 26 is provided in the lid 20, is disposed so as to face the substrate 12 in the processing chamber 22, and is provided to supply the processing gas into the processing chamber 22.
  • the gas introduction unit 26 is provided on the gas introduction upstream side, and is provided on the gas introduction plate 30 having a plurality of gas holes, and on the gas introduction downstream side of the gas dispersion plate 30, and has a number of gas holes to shower the gas. And a shower plate 32 dispersed in a shape.
  • the gas supply unit 28 is connected to a gas introduction port 34 formed substantially at the center of the upper surface of the gas introduction unit 26, and is configured to supply a processing gas into the processing chamber 22 via the gas introduction unit 26.
  • the gas supply unit 28 is provided in a gas supply pipe 36 that communicates with the gas introduction port 34, gas supply pipes 38 a and 38 b that are branched on the gas supply upstream side of the gas supply pipe 36, and gas supply pipes 38 a and 38 b.
  • valves 40a and 40b which are on-off valves for opening and closing the gas flow paths, and mass flow controllers (MFC) 42a, 42b which are gas flow controllers, for supplying a desired type of gas into the processing chamber 22. It is supplied at a gas flow rate and a desired gas ratio.
  • MFC mass flow controllers
  • the gas supply pipe 38a is provided with a gas supply source 44a, an MFC 42a, and a valve 40a in order from the gas supply upstream direction.
  • a gas supply source 44b, an MFC 42b, and a valve 40b are provided in this order from the gas supply upstream direction.
  • IF 7 gas which is an etching gas
  • the gas supply pipe 38 a is supplied from the gas supply pipe 38 a into the processing chamber 22 through the MFC 42 a, the valve 40 a, the gas supply pipe 36, the gas inlet 34, and the gas inlet 26.
  • N 2 gas which is an inert gas and / or a dilution gas passes through the MFC 42 b, the valve 40 b, the gas supply pipe 36, the gas inlet 34 and the gas inlet 26 to the processing chamber. 22 is supplied.
  • the gas supply sources 44a and 44b may be included in the gas supply line (gas supply unit).
  • the N 2 gas supplied from the gas supply source 44b may be used as an inert gas (purge gas) in a purge process described later, or may be used as a dilution gas for the etching gas.
  • the container main body 18 is provided with an exhaust port 48, a transport port 60, and a susceptor 64 incorporating a heater 62.
  • the exhaust port 48 is provided in the container main body 18, communicates with an annular path 66 formed in the upper inner periphery of the container main body 18, and is configured to exhaust the inside of the processing chamber 22 through the annular path 66.
  • the transport port 60 is provided on one side below the exhaust port 48 of the container body 18.
  • the unprocessed substrate 12 such as a silicon wafer is carried into the processing chamber 22 from the first transfer chamber 103 via the transfer port 60, and the processed substrate 12 is transferred from the processing chamber 22 to the first transfer chamber 103. It is unloaded through the transfer port 60.
  • a gate valve 70 as an opening / closing valve for isolating the atmosphere between the first transfer chamber 103 and the processing chamber 22 is provided at the transfer port 60 of the container body 18 so as to be freely opened and closed.
  • a susceptor 64 is provided in the processing chamber 22 of the processing container 14 so as to be movable up and down, and the substrate 12 is held on the surface of the susceptor 64.
  • the substrate 12 is heated by a heater 62 via a susceptor 64.
  • a plurality of support pins 74 are erected on the inner bottom portion of the container body 18, and these support pins 74 can penetrate the heater 62 and the susceptor 64, and appear and disappear from the surface of the susceptor 64 as the susceptor 64 moves up and down. It is configured to be free.
  • a transfer position A When the process unit 202 is at a position where the susceptor 64 can be lowered to perform a transfer process (FIG. 2, this position is hereinafter referred to as a transfer position A), a plurality of support pins 74 protrude from the susceptor 64 and The substrate 12 can be supported on the support pins 74, and the substrate 12 can be transported and unloaded through the transport port 60 between the processing chamber 22 and the first transport chamber 103. Further, when the process unit 202 is at a position where the susceptor 64 is raised and a processing step can be performed via an intermediate position above the transfer position A (FIG. 1), this position is hereinafter referred to as a substrate processing position B. ), The support pins 74 are not involved, and the substrate 12 is configured to be placed on the susceptor 64.
  • the susceptor 64 is provided such that the support shaft 76 is connected to the up-and-down rotation mechanism 77 to move up and down in the processing chamber 22.
  • a bellows (not shown) for sealing the linear motion of the support shaft 76 is provided on the outer periphery of the support shaft 76.
  • the up-and-down rotation mechanism 77 has a multi-stage position of the susceptor 64 in the processing chamber 22 in the vertical direction (transport position A, substrate processing position B, etc.) in each process such as a substrate loading process, a substrate processing process, and a substrate unloading process. It is configured to be adjustable.
  • the susceptor 64 is rotatable. That is, the above-described cylindrical support shaft 76 can be rotated by the up-and-down rotation mechanism 77, the susceptor 64 having the heater 62 built in is rotatably provided around the support shaft 76, and the susceptor 64 can be arbitrarily set while holding the substrate 12. It can be rotated at a speed of.
  • the heater 62 provided in the susceptor 64 is fixed and supported by a fixing portion (not shown) inserted through a cylindrical support shaft 76.
  • the process unit 202 includes an exhaust unit 46 that exhausts the atmosphere in the processing chamber 22.
  • the exhaust unit 46 adjusts the pressure in the processing chamber 22, an annular path 66 provided in the exhaust path in the processing chamber 22, an exhaust pipe 50 connected to the exhaust port 48, an air valve 54 that opens and closes the exhaust pipe.
  • a pressure regulator (APC) 56 and a vacuum pump 58 are provided, and the atmosphere in the processing chamber 22 is exhausted through the exhaust port 48.
  • the exhaust pipe 50 is provided with a pressure sensor 52 to monitor the pressure in the processing chamber 22.
  • the pressure in the processing chamber 22 is a desired value. Controlled.
  • the controller 500 is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit) 500a, a RAM (Random Access Memory) 500b, a storage device 500c, and an I / O port 500d.
  • the RAM 500b, the storage device 500c, and the I / O port 500d are configured to exchange data with the CPU 500a via the internal bus 500e.
  • an input / output device 501 configured as a touch panel or the like is connected to the controller 500.
  • the storage device 500c includes, for example, a flash memory, a HDD (Hard Disk Drive), and the like.
  • a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus, a process recipe that describes the procedure and conditions of the substrate processing described later, and the like are stored in a readable manner.
  • the process recipe is a combination of functions so that a predetermined result can be obtained by causing the controller 500 to execute each procedure in a substrate processing step to be described later, and functions as a program.
  • the process recipe, the control program, and the like are collectively referred to as simply a program.
  • the RAM 500b is configured as a memory area (work area) in which programs, data, and the like read by the CPU 500a are temporarily stored.
  • the I / O port 500d is connected to the above-described heater 62, MFC 42a, 42b, valves 40a, 40b, 54, APC 56, vacuum pump 58, gate valve 70, elevating rotation mechanism 77, first substrate transfer machine 112, and the like. Yes.
  • the CPU 500a is configured to read and execute a control program from the storage device 500c, and to read a process recipe from the storage device 500c in response to an operation command input from the input / output device 501. Then, the CPU 500a performs heating / cooling operation of the substrate 12 by the heater 62, pressure adjustment operation by the APC 56, and process gas flow rate adjustment operation by the MFC 42a, 42b and the valves 40a, 40b, 54 so as to follow the contents of the read process recipe.
  • the vertical rotation operation of the susceptor 64 by the up-and-down rotation mechanism 77 is controlled.
  • the controller 500 is not limited to being configured as a dedicated computer, but may be configured as a general-purpose computer.
  • an external storage device for example, a magnetic tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, an optical disk such as a CD or a DVD, a magneto-optical disk such as an MO, a USB memory (USB Flash Drive) or a memory card that stores the above-described program.
  • the controller 500 according to the present embodiment can be configured by preparing a semiconductor memory) 123 and installing a program in a general-purpose computer using the external storage device 123.
  • the means for supplying the program to the computer is not limited to supplying the program via the external storage device 123.
  • the program may be supplied without using the external storage device 123 by using communication means such as the Internet or a dedicated line.
  • the storage device 500c and the external storage device 123 are configured as computer-readable recording media. Hereinafter, these are collectively referred to simply as a recording medium. Note that when the term “recording medium” is used in this specification, it may include only the storage device 500c alone, may include only the external storage device 123 alone, or may include both.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a substrate processing process according to this embodiment.
  • FIG. 6 shows the susceptor temperature, the exhaust amount from the processing chamber, the supply amount of inert gas or dilution gas, the supply amount of IF 7 gas as an etching gas, and the pressure in the processing chamber 22 in the substrate processing step according to this embodiment.
  • It is a conceptual diagram which shows the log
  • a case where no dilution gas is flowed in the pretreatment (Si layer modification) step is illustrated.
  • Such a process is performed by the substrate processing apparatus 10 described above.
  • the temperature of the susceptor 64 is kept constant.
  • the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 10 is controlled by the controller 500.
  • the substrate 12 having the Si layer on the surface is transferred from the first transfer chamber 103 to the inside of the processing chamber 22 by the substrate transfer robot (first substrate transfer machine 112) through the transfer port 60. It is conveyed to.
  • the substrate 12 carried into the processing chamber 22 is placed on the support pins 74.
  • the atmosphere in the processing chamber 22 is exhausted from the exhaust unit 46 with the exhaust amount Et , and the loading path of the substrate 12 is purged with an inert gas (for example, N 2 gas) under reduced pressure (inert gas). Supply amount Xt) .
  • the heater 62 included in the susceptor 64 is set to a predetermined temperature in advance, and heats the substrate 12 to a predetermined temperature within a range of about 0 ° C. to 100 ° C. Further, a cooling mechanism for exhausting excess heat may be used in combination.
  • the temperature of the predetermined substrate may be less than room temperature. In this case, the substrate 12 is cooled by the susceptor 64. When the substrate 12 is cooled, attention should be paid to the substrate temperature and the dew point of the atmosphere so that condensation does not occur at the time of carrying out.
  • the inside of the processing chamber 22 can be made an atmosphere in which the inert gas does not exist (or is reduced).
  • Substrate processing can be performed in an atmosphere where the partial pressure of the active gas is low. However, you may transfer to the next process in a state where the supply of the inert gas is stopped without going through the step of maximizing the displacement.
  • etching gas confinement state (contained state)
  • the generation of an etching gas flow in the processing chamber 22 is suppressed.
  • the concentration distribution of the gas contacting the Si layer formed on the surface of the substrate 12 may be uneven due to the influence of the gas flow, but by confining the etching gas, This unevenness can be reduced. Further, by eliminating the gas flow, it is possible to increase the chance (probability) that the etching gas adsorbs and reacts with the Si layer.
  • the pressure sensor 52 can monitor the pressure fluctuation in the processing chamber 22 caused by the reaction between the etching gas and the Si layer.
  • the etching gas When the supply of the etching gas into the processing chamber 22 is started, the etching gas may be supplied while controlling the APC 56 to reduce the exhaust amount instead of completely stopping the exhaust from the beginning. . Further, after the supply of the etching gas is started, the exhaust amount may be reduced or the exhaust may be stopped. However, when the etching gas is supplied in parallel with the exhaust, a gas flow of the etching gas is generated in the processing chamber 22, and the above-described effect (S30) may not be sufficiently obtained. Therefore, it is desirable to start supplying the etching gas in this step in a state in which the exhaust from the exhaust unit 46 is stopped.
  • the atmospheric gas in the processing chamber 22 is once exhausted with the maximum exhaust amount (E max ).
  • E max the maximum exhaust amount
  • an inert gas includes an etching gas remaining in the processing chamber 22 after the preprocessing step S30, a reaction product of the etching gas and Si, other reaction products, a gas mixed in the processing chamber 22 due to leakage, and the like. Purge with (supply amount X 2-1 ). It is easier to control the subsequent etching process if the inside of the processing chamber 22 is purged with an inert gas in advance.
  • IF 7 gas as an etching gas is supplied, for example, as shown in FIG. 6 in a state where the APC 56 and the gas supply unit 28 of the exhaust unit 46 are controlled to adjust the inside of the processing chamber 22 to a predetermined pressure.
  • supplying an inert gas which is at the same time diluting gas is supplied in an amount Y 2 at a feed rate X 2-2.
  • the processing chamber 22 is evacuated with an exhaust amount E rem while maintaining a predetermined substrate temperature, etching gas and dilution gas flow rates, and pressure in the processing chamber 22 for a predetermined time. Accordingly, in this step, a gas flow of an etching gas diluted with a dilution gas is generated while the processing chamber 22 is exhausted. By exposing the substrate 12 to an etching gas accompanied by a gas flow, the Si layer modified in the pretreatment process is removed.
  • the concentration of the etching gas is lowered by using a dilution gas in this step, and a desired gas flow rate is ensured.
  • a mixed gas of IF 7 gas that is an etching gas and N 2 gas that is a dilution gas is used, and the pressure in the processing chamber 22 is preferably 10 Pa or more, more preferably about 35 Pa (partial pressure of IF 7 gas). Is about 1 Pa).
  • the etching rate can be adjusted to a desired value without using a dilution gas, only the etching gas may be used.
  • the partial pressure of the etching gas in the processing chamber 22 in this step is lower than the partial pressure in the pretreatment step described above.
  • the partial pressure of the etching gas in the pretreatment step is 20 Pa
  • the partial pressure of the etching gas in this step is 1 Pa.
  • the sublimation of the modified Si layer and Removal is performed.
  • the gas is supplied onto the surface of the substrate 12 at a high flow rate, the radiation of the etching reaction heat is promoted.
  • the partial pressure of the etching gas is lowered and heat can be efficiently dissipated, for example, damage to the TiN film, which is the base film of the Si layer, can be reduced.
  • the supply of the etching gas is stopped, and the atmospheric gas in the processing chamber 22 is exhausted with the maximum exhaust amount (E max ).
  • the inert gas is a example N 2 gas for purging may be evacuated while flowing at a feed rate X t. Sufficient purging is performed so that the etching gas does not remain in the treatment chamber 22.
  • the susceptor 64 is lowered to the transfer position A in FIG. 2, the substrate 12 is placed on the support pins 74, separated from the susceptor 64, and cooled to a transferable temperature. If the substrate 12 has been cooled by the susceptor 64 by this step, the substrate temperature will increase in this step. When the substrate temperature is low, pay attention to the substrate temperature at the time of unloading so that condensation does not occur when the substrate is unloaded.
  • substrate unloading step S60 Next, when the substrate 12 is cooled and ready to be unloaded from the processing chamber 22, the substrate 12 is unloaded by the reverse procedure of the above-described substrate loading step S10.
  • FIG. 7 is a view showing a comparative example when etching is performed by exhausting the processing chamber while supplying the IF 7 gas as the etching gas without performing the pretreatment process.
  • FIG. 7 (a) the relationship between the abrasion amount of IF 7 gas supply time and polysilicon (Poly-Si) layer when supplied into the processing chamber 22 the IF 7 gas at a partial pressure of 300 Pa (etching amount)
  • FIG. 7 (b) there is shown a diagram illustrating the relationship between the amount of chipping of IF 7 gas supply time and Poly-Si layer in the case of supplying the IF 7 gas at a partial pressure 20 Pa. As shown in FIG.
  • the etching gas is not formed on the Si layer by exposing the Si layer to the etching gas atmosphere in a state where the exhaust from the processing chamber 22 is not performed (preferably the state where the etching gas supply is also stopped). Make molecules stay longer.
  • a dilution gas for example, N 2 gas which is an inert gas
  • the supply amount of the etching gas and the partial pressure in the processing chamber 22 can be easily controlled.
  • the degree of modification of the Si layer can be adjusted by the composition ratio of the etching gas in the introduced gas, the amount of gas introduced, and the holding time.
  • FIG. 8 is a graph in which the horizontal axis represents the confinement time during which the exhaust in the pretreatment process is stopped, and the vertical axis represents the amount of abrasion of the Poly-Si layer.
  • IF 7 gas was introduced as the etching gas in the first 3 seconds.
  • the pressure in the processing chamber 22 rose to about 18 Pa.
  • the pressure in the processing chamber 22 and the amount of scraping of the Poly-Si layer when processing is performed at a confinement time of 10 seconds, 30 seconds, and 60 seconds are as illustrated.
  • FIG. 8 shows that there is a correlation between the pressure in the processing chamber 22 and the amount of abrasion of the Poly-Si layer.
  • the amount of abrasion of the Poly-Si layer is a result of the reaction between IF 7 and Si, and can be regarded as having the same tendency as the degree of modification of the Si layer.
  • removal (etching) of the Si layer occurs in this pretreatment process, the main reaction between IF 7 and Si in this pretreatment process proceeds as a modification reaction of the Si layer.
  • the amount of scraping of the Si layer is limited compared to the removal step.
  • FIG. 9 shows the amount of abrasion of the Poly-Si layer when a predetermined Si layer removal step is additionally performed after the pretreatment step similar to the experiment shown in FIG. 8 is performed.
  • the predetermined Si layer removal step common processing conditions including the partial pressure of IF 7 gas (1 Pa in this experiment, the processing chamber pressure is 35 Pa) and the processing time are used.
  • the confinement time in the pretreatment process is 10 seconds
  • the Poly-Si layer is not etched even if the Si layer removal process is additionally performed. This is because the modification reaction of the Si layer under the pretreatment conditions (confinement time 10 seconds) was insufficient, so that etching did not occur for the low IF 7 gas partial pressure conditions in the Si layer removal step. It means that.
  • the Si layer removal process is additionally performed under the common treatment conditions, etching with a sufficient removal amount compared to the removal amount in the pretreatment process can be performed. You can see that. This is the Si layer removal step performed under the same IF 7 gas partial pressure conditions because the Si layer modification reaction was sufficient in the 30 seconds or 60 seconds confinement time in the pretreatment step. This also means that a sufficient amount of etching has occurred. In other words, even if the IF 7 gas partial pressure in the Si layer removal process is low enough to not realize a sufficient amount of Si layer scraping even if only the process is performed, the Si layer modification process in the pretreatment process is sufficient. By performing for a long time, a sufficient amount of the Si layer can be removed.
  • the pressure (partial pressure) of the IF 7 gas in the confined state in the pretreatment step is at least about 1 Pa, the Si layer reforming effect can be expected.
  • the partial pressure is 10 Pa to 20 Pa.
  • the partial pressure of the IF 7 gas is 100 Pa or more, the amount of wear in the pretreatment process becomes too large, so the controllability of the amount of wear in the pretreatment process is lowered, and the effects of the present invention are sufficiently obtained. Absent.
  • stable Si layer etching may not be performed under the condition that the IF 7 gas partial pressure in the Si layer removal process is less than 300 Pa. Therefore, the above-described effects can be obtained by performing the pretreatment step in the present embodiment under the condition that the IF 7 gas partial pressure in the Si layer removal step is less than 300 Pa. Further, by performing the pretreatment step in the present embodiment, stable Si layer etching can be realized if the IF 7 gas partial pressure in the Si layer removal step is at least 0.5 Pa or more.
  • the etching rate is 1000 ⁇ / min or less, the latent time until the start of etching may become obvious. Application of processing steps is preferred. When the etching rate is 100 ⁇ / min or less, the incubation time becomes longer, so that the pretreatment process is more preferably applied to ensure the controllability of etching.
  • FIG. 8 shows that there is a correlation between the processing chamber pressure in the confined state in the pretreatment step and the amount of scraping of the Si layer (that is, the degree of Si layer modification).
  • FIG. 9 shows that there is a correlation between the amount of Si layer scraping due to the pretreatment and the amount of Si layer scraping in the Si layer removal step. Therefore, the processing chamber pressure while confined in the pretreatment step, as described above, the pretreatment reaction of Si and IF 7 in confinement steps (i.e. the degree of modification of the Si layer) and an indication of reaction rates In addition, it can be used as an index of the amount of scraping of the Si layer in a series of substrate processing.
  • the fluctuation of the pressure in the processing chamber 22 in the confined state in the pretreatment process is monitored, and the result is fed back to adjust the processing conditions of each process.
  • the pressure in the processing chamber 22 in the confined state in the pretreatment process is monitored by the pressure sensor 52 of the exhaust unit 46, and the process immediately proceeds to the next process when a predetermined pressure value is reached. .
  • rate change amount of the pressure value per time
  • the etching quality can be improved by comparing the etching result with the monitoring result of the pressure sensor 52 and adjusting the gas pressure, time, etc. in the pretreatment process.
  • the etching quality can be improved by changing the process conditions such as the partial pressure of the etching gas in the Si layer removing process according to the monitoring result of the pressure sensor 52.
  • the application method is not limited to this specific example, and various applications are possible within the scope of general knowledge for those skilled in the art.
  • the present invention combines a pretreatment process specialized in shortening or eliminating the incubation time until an etching reaction occurs stably in non-plasma dry etching of Si using an etching gas, particularly IF 7 gas, Furthermore, the present invention provides a substrate processing method that suitably removes Si by adjusting processing conditions from information obtained from the preprocessing step.
  • the scope of the present invention is not limited by the number of substrates processed simultaneously, the orientation of holding the substrate, the type of dilution gas or purge gas, the cleaning method, the shape of the substrate processing chamber, heating mechanism, and cooling mechanism, etc. Absent.
  • the etching gas used in the present invention is not limited to the IF 7 gas, and other etching gases can be used.
  • a gas containing a halogen element particularly a gas containing two or more halogen elements selected from fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and iodine (I) is preferable.
  • chlorine (ClF 3 ) chlorine (ClF 3 ).
  • IF 7 gas having a characteristic capable of removing the Si layer with high selectivity is used.
  • “selective” means, for example, that the etching rate of the Si layer is higher than the etching rates of other types of layers.
  • the present invention is not limited to a semiconductor manufacturing apparatus that processes a semiconductor wafer such as the substrate processing apparatus according to the present embodiment, but also a substrate processing apparatus such as an LCD (Liquid Crystal Display) manufacturing apparatus or a solar cell manufacturing apparatus, MEMS. (Micro Electro Mechanical Systems) It is applicable also to the etching process in a manufacturing apparatus.
  • the present invention can be applied to a process for processing a transistor for driving an LCD, c-Si, Poly-Si, or amorphous silicon (a-Si) used for a solar battery.
  • the Si layer on the substrate can be modified to a state in which the layer is easily scraped by the etching gas. Accordingly, even when the etching gas is supplied at a low gas partial pressure after that, the time until the etching of the Si layer by the etching gas supply is shortened (or reduced to 0) and the modified layer is formed. On the other hand, etching can be stably generated, and the amount of etching (etching amount) of the Si layer can be easily controlled. Even when the degree of crystallization of the Si layer is high, the etching amount can be controlled with high controllability, which is particularly preferable.
  • the etching gas is promoted to be adsorbed to the etching layer, and the etching layer is modified. Quality can be done efficiently.
  • C By supplying the etching gas to the substrate while exhausting after modifying the Si layer in the pretreatment step, the Si layer modified by the flow of the etching gas can be obtained even at a low etching gas partial pressure. Sublimation can be removed. In addition, the heat of the reaction heat generated by etching can be promoted by the gas flow.
  • ⁇ Appendix 1> Carrying a substrate having a silicon layer formed on the surface thereof into a processing chamber; Supplying an etching gas for etching silicon into the processing chamber after carrying the substrate into the processing chamber; Maintaining the state where the supply of the etching gas and the exhaust of the processing chamber are stopped; Supplying the etching gas into the processing chamber while exhausting the processing chamber; A method for manufacturing a semiconductor device or a substrate processing method.
  • the substrate is a substrate on which a silicon layer is formed, The method for manufacturing a semiconductor device or the substrate processing method according to appendix 1, wherein the etching gas is iodine heptafluoride gas.
  • ⁇ Appendix 4> In the step of maintaining the state where the supply of the etching gas and the exhaust of the processing chamber are stopped, the pressure in the processing chamber is measured, Based on the measured pressure in the processing chamber (for example, when the measured pressure in the processing chamber reaches a predetermined value), the supply of the etching gas and the exhaust of the processing chamber are maintained stopped. The method for manufacturing a semiconductor device or the substrate processing method according to appendix 1, wherein the step of performing is completed.
  • ⁇ Appendix 5> The method for manufacturing a semiconductor device or a substrate processing method according to claim 1, wherein the step of supplying the etching gas into the processing chamber is started after the exhaust of the processing chamber is stopped.
  • ⁇ Appendix 6> The partial pressure of the etching gas in the processing chamber in the step of maintaining the state where the supply of the etching gas and the exhaust of the processing chamber are stopped is as follows: The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of appendix 1 to appendix 5, wherein the etching gas is higher than a partial pressure of the etching gas in the processing chamber in the step of supplying the etching gas into the processing chamber while exhausting the processing chamber. Or a substrate processing method.
  • ⁇ Appendix 7> The semiconductor device manufacturing method or the substrate processing method according to appendix 3, wherein a partial pressure of the etching gas in the processing chamber in the step of supplying the etching gas into the processing chamber while exhausting the processing chamber is less than 300 Pa. .
  • ⁇ Appendix 8> The etching rate (rate) of the layer to be etched formed on the substrate surface in the step of supplying the etching gas into the processing chamber while exhausting the processing chamber is 1000 min / min or less. 8.
  • a processing chamber for accommodating a substrate having a surface formed with a layer to be removed by etching;
  • An etching gas supply unit for supplying an etching gas into the processing chamber;
  • An exhaust section for exhausting the processing chamber;
  • a control unit configured to control the etching gas supply unit and the exhaust unit;
  • the controller is Supplying the etching gas from the etching gas supply unit into the processing chamber in which the substrate is accommodated in a state where the exhaust by the exhaust unit is stopped; Thereafter, stopping the exhaust by the exhaust unit and maintaining the stop state of stopping the supply of the etching gas by the etching gas supply unit;
  • a substrate processing apparatus configured to control the etching gas supply unit and the exhaust unit so as to perform the step of supplying the etching gas from the etching gas supply unit while exhausting by the exhaust unit.
  • the controller is In the step of stopping the exhaust by the exhaust unit and maintaining the stop state of stopping the supply of the etching gas by the etching gas supply unit, the stop state is based on the pressure in the processing chamber measured by the pressure sensor.
  • ⁇ Appendix 12> A procedure for carrying a substrate with a layer formed on the surface to be removed by the etching process into the processing chamber; A procedure for supplying an etching gas into the processing chamber; A procedure for maintaining the supply of the etching gas and the exhaust of the processing chamber stopped; A procedure of supplying the etching gas into the processing chamber while exhausting the processing chamber; Or a recording medium readable by a computer that records the program.

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Abstract

シリコン層のエッチング処理において、所望のエッチングレートで安定したエッチングを実現することができる技術を提供する。　シリコン層が表面に形成された基板を処理室内に搬入する工程と、基板を処理室内に搬入した後、処理室内にシリコンをエッチングするエッチングガスを供給する工程と、エッチングガスの供給と処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、処理室内の排気を行いながら、エッチングガスを処理室内に供給する工程と、を有する。

Description

半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体
　本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置および記録媒体に関する。
　大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ　Ｓｃａｌｅ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＬＳＩ）の微細化に伴って、パターニング技術の微細化も進んでいる。パターニング技術としては、基板上に形成されたシリコン（Ｓｉ）層を除去（エッチング）する工程を実施する際に、Ｓｉ層をエッチングする特性を有するガスを用いて基板を処理することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－０６４０６９号
　しかしながら、Ｓｉ層をエッチングする特性を有するガス、例えばＩＦ7などのエッチングガスは、Ｓｉのエッチング反応が安定的に起きる状態では極めて高いエッチングレートを示すものの、所望のエッチングレートでエッチングを行おうとする際に、エッチング反応が安定しない等の理由により、取り扱いが困難である場合があった。
　本発明は、選択性に優れ、所望のエッチングレート得ることができる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、
　シリコン層が表面に形成された基板を処理室に搬入する工程と、
　前記基板を前記処理室に搬入した後、前記処理室内にシリコンをエッチングするエッチングガスを供給する工程と、
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、
　前記処理室内の排気を行いながら、前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程と、
　を有する半導体装置の製造方法が提供される。
　本発明によれば、シリコン層のエッチング処理において、所望のエッチングレートで安定したエッチングを実現することができる技術が提供される。
本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための縦断面図であって基板処理位置Ｂでの状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を説明するための縦断面図であって搬送位置Ａでの状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置を説明するための上面断面図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するためのフロー例である。 本発明の一実施形態に係る基板処理工程を説明するための概念図である。 前処理工程を行わずに、エッチングガスを供給しつつ処理室内を排気してエッチングを行った場合の比較例を示す図である。 前処理工程における処理室圧力とＳｉ層の削れ量との関係を示す図である。 前処理工程での閉じ込め時間とＳｉ層の削れ量との関係を示す図である。
　次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
　以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照してより詳細に説明する。
（１）基板処理装置の構成
　図３は半導体デバイスの製造方法を実施するための枚葉式基板処理装置（以下単に、基板処理装置１０という）の上面断面図である。本実施形態にかかるクラスタ型の基板処理装置１０の搬送装置は、真空側と大気側とに分かれている。また、基板処理装置１０では、基板１２を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ　Ｏｐｅｎｉｎｇ　Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｐｏｄ：以下、ポッドという。）１００が使用されている。
（真空側の構成）
　図３に示されているように、基板処理装置１０は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐え得る第１搬送室１０３を備えている。第１搬送室１０３の筐体１０１は平面視が例えば五角形であり、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
　第１搬送室１０３内には、基板１２を移載する第１基板移載機１１２が設けられている。
　筐体１０１の五枚の側壁のうち前側に位置する側壁には、予備室（ロードロック室）１２２，１２３がそれぞれゲートバルブ１２６，１２７を介して連結されている。予備室１２２，１２３は、基板１２を搬入する機能と基板１２を搬出する機能とを併用可能に構成され、それぞれ負圧に耐え得る構造で構成されている。
　第１搬送室１０３の筐体１０１の五枚の側壁のうち後ろ側（背面側）に位置する四枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第１プロセスユニット２０２ａと、第２プロセスユニット２０２ｂ、第３プロセスユニット２０２ｃ、第４プロセスユニット２０２ｄがゲートバルブ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄを介してそれぞれ隣接して連結されている。
（大気側の構成）
　予備室１２２，１２３の前側には、大気圧下の状態で基板１２を搬送することができる第２搬送室１２１がゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第２搬送室１２１には、基板１２を移載する第２基板移載機１２４が設けられている。
　第２搬送室１２１の左側にはノッチ合わせ装置１０６が設けられている。なお、ノッチ合わせ装置１０６は、オリエンテーションフラット合わせ装置であってもよい。また、第２搬送室１２１の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニットが設けられている。
　第２搬送室１２１の筐体１２５の前側には、基板１２を第２搬送室１２１に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口１３４と、ポッドオープナ１０８と、が設けられている。基板搬入搬出口１３４を挟んでポッドオープナ１０８と反対側、すなわち筐体１２５の外側には、ロードポート（ＩＯステージ）１０５が設けられている。ポッドオープナ１０８は、ポッド１００のキャップ１００ａを開閉すると共に基板搬入搬出口１３４を閉塞可能なクロージャを備えている。ロードポート１０５に載置されたポッド１００のキャップ１００ａを開閉することにより、ポッド１００に対する基板１２の出し入れを可能にする。また、ポッド１００は図示しない工程内搬送装置（ＯＨＴなど）によって、ロードポート１０５に対して、供給および排出されるようになっている。
　図１は基板処理装置１０が備える第１プロセスユニット２０２ａにおける、基板処理を行う基板処理位置Ｂにある状態を示す要部断面図である。図２は同じく基板処理装置の概略断面図であり、サセプタが下降して搬送工程を行うことが可能な搬送位置Ａにある状態を示す図である。なお、本実施形態では第１プロセスユニット２０２ａにおいて基板処理を行う例について説明するが、第２プロセスユニット２０２ｂ、第３プロセスユニット２０２ｃ、第４プロセスユニット２０２ｄにおいて、同様の基板処理を行うことができる。以下の説明では、第１～第４プロセスユニット２０２ａ～２０２ｄを単にプロセスユニット２０２と称する。同様に、ゲートバルブ７０ａ～７０ｄを単にゲートバルブ７０と称する。
（処理容器）
　プロセスユニット２０２は、基板１２を処理する処理容器１４を備えており、処理容器１４はゲートバルブ７０を介して第１搬送室１０３と連通している。
　処理容器１４は、上部が開口した容器本体１８と、容器本体１８の上部開口を塞ぐ蓋体２０とから構成されて、内部に密閉構造の処理室２２を形成している。なお、処理室２２を、蓋体２０とサセプタ６４とで囲まれた空間で形成するようにしても良い。
（ガス導入部）
　蓋体２０にはガス導入部２６と、ガス供給部２８が設けられている。ガス導入部２６は、蓋体２０に設けられ、処理室２２内の基板１２と対向するように配置され、処理室２２内に処理ガスを供給するために設けられる。ガス導入部２６は、ガス導入上流側に設けられ、複数のガス孔を有するガス分散板３０と、ガス分散板３０のガス導入下流側に設けられ、多数のガス孔を有してガスをシャワー状に分散するシャワープレート３２と、を有するように構成される。
（ガス供給部）
　ガス供給部２８は、ガス導入部２６の上面略中央に形成されたガス導入口３４に接続され、ガス導入部２６を介して処理室２２内に処理ガスを供給するように構成されている。
　ガス供給部２８は、ガス導入口３４に連通されるガス供給管３６と、ガス供給管３６のガス供給上流側で分岐されるガス供給管３８ａ，３８ｂと、ガス供給管３８ａ，３８ｂに設けられたガス流路を開閉する開閉弁であるバルブ４０ａ，４０ｂ及びガス流量制御器であるマスフロコントローラ（ＭＦＣ）４２ａ，４２ｂとを備えて、処理室２２内に所望の種類のガスを、所望のガス流量、所望のガス比率で供給される。
　すなわち、ガス供給管３８ａには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ａ、ＭＦＣ４２ａ、及びバルブ４０ａが設けられている。ガス供給管３８ｂには、ガス供給上流方向から順に、ガス供給源４４ｂ、ＭＦＣ４２ｂ、及びバルブ４０ｂが設けられている。
　ガス供給管３８ａからは、エッチングガスである例えばＩＦ7ガスが、ＭＦＣ４２ａ、バルブ４０ａ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。また、ガス供給管３８ｂからは、不活性ガス及び／又は希釈ガスである例えばＮ2ガスが、ＭＦＣ４２ｂ、バルブ４０ｂ、ガス供給管３６、ガス導入口３４及びガス導入部２６を介して、処理室２２内に供給される。なお、ガス供給源４４ａ、４４ｂをガス供給ライン（ガス供給部）に含めて構成しても良い。ガス供給源４４ｂから供給されるＮ2ガスは、後述するパージ工程における不活性ガス（パージガス）として用いてもよく、エッチングガスの希釈ガスとして用いても良い。
（サセプタ周辺）
　容器本体１８には排気口４８、搬送口６０、及びヒータ６２を内蔵したサセプタ６４が設けられる。排気口４８は、容器本体１８に設けられ、容器本体１８の上部内周に形成された環状路６６と連通し、環状路６６を介して処理室２２内を排気するように構成されている。また、搬送口６０は、容器本体１８の排気口４８よりも下方の一側部に設けられている。シリコンウェハ等の処理前の基板１２は、第１搬送室１０３から処理室２２内に、搬送口６０を介して搬入され、処理後の基板１２は、処理室２２から第１搬送室１０３へ、搬送口６０を介して搬出される。なお、容器本体１８の搬送口６０には、第１搬送室１０３と処理室２２との雰囲気隔離を行う開閉弁としてのゲートバルブ７０が開閉自在に設けられている。
（サセプタ）
　処理容器１４の処理室２２内に、サセプタ６４が昇降自在に設けられ、サセプタ６４の表面に基板１２が保持される。基板１２はサセプタ６４を介してヒータ６２によって加熱されるようになっている。
　容器本体１８の内側底部に複数の支持ピン７４が立設され、これらの支持ピン７４はヒータ６２及びサセプタ６４を貫通可能になっており、サセプタ６４の昇降に応じて、サセプタ６４の表面から出没自在になるように構成されている。
　プロセスユニット２０２は、サセプタ６４が下降して搬送工程を行うことが可能な位置にあるとき（図２。以下、この位置を搬送位置Ａという）、複数の支持ピン７４がサセプタ６４から突出して複数の支持ピン７４上に基板１２を支持可能にし、処理室２２と第１搬送室１０３との間で搬送口６０を介して基板１２の搬送、搬出が行えるように構成されている。また、プロセスユニット２０２は、サセプタ６４が上昇して、搬送位置Ａより上方の中間位置を経て処理工程を行うことが可能な位置にあるとき（図１。以下、この位置を基板処理位置Ｂという）、支持ピン７４は関与せず、サセプタ６４上に基板１２が載置されるように構成されている。
　サセプタ６４は、その支持軸７６が昇降回転機構７７に連結されて処理室２２内を昇降するように設けられている。支持軸７６の外周には支持軸７６の直線運動をシールするための図示を省略したベローズが設けられる。昇降回転機構７７は、基板搬入工程、基板処理工程、基板搬出工程などの各工程で、処理室２２内のサセプタ６４の上下方向の位置（搬送位置Ａ及び基板処理位置Ｂ等）を多段階に調整できるよう構成されている。
　また、サセプタ６４は回転可能になっている。すなわち、前述した筒状の支持軸７６を昇降回転機構７７により回転自在として、支持軸７６を中心にヒータ６２を内蔵したサセプタ６４を回転自在に設け、基板１２を保持した状態でサセプタ６４を任意の速度で回転できるように構成されている。一方、サセプタ６４内に設けたヒータ６２は固定とし、筒状の支持軸７６内に挿通した図示しない固定部によって支持している。このようにサセプタ６４を回転自在とし、ヒータ６２を固定とすることによって、ヒータ６２に対してサセプタ６４を相対回転させるようになっている。
（排気部）
　プロセスユニット２０２は、処理室２２内の雰囲気を排気する排気部４６を備えている。排気部４６は、処理室２２内の排気経路に設けられた環状路６６と、排気口４８に接続される排気配管５０と、排気配管を開閉するエアバルブ５４と、処理室２２内の圧力を調整する圧力調整器（ＡＰＣ）５６と、真空ポンプ５８とを備え、排気口４８を介して処理室２２内の雰囲気を排気する。また、排気配管５０には圧力センサ５２が設けられ、処理室２２内の圧力が監視される。圧力センサ５２で取得された圧力値に基づいて、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂ、エアバルブ５４、ＡＰＣ５６等を制御して、ガスの供給量及び排気量を調整することにより、処理室２２内の圧力は所望の値に制御される。
（制御部）
　制御部（制御手段）としてのコントローラ５００は、後述の基板処理工程を行うように、上述の各部を制御する。
　図４に示すように、コントローラ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）５００ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄは、内部バス５００ｅを介して、ＣＰＵ５００ａ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５００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置５０１が接続されている。
　記憶装置５００ｃは、例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５００ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ５００に実行させ、所定の結果を得ることが出来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や制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ５００ｂは、ＣＰＵ５００ａ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５００ｄは、上述のヒータ６２、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂ、バルブ４０ａ，４０ｂ，５４、ＡＰＣ５６、真空ポンプ５８、ゲートバルブ７０、昇降回転機構７７、第１基板移載機１１２等に接続されている。
　ＣＰＵ５００ａは、記憶装置５００ｃ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５０１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置５００ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ５００ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ヒータ６２による基板１２の加熱・冷却動作、ＡＰＣ５６による圧力調整動作、ＭＦＣ４２ａ，４２ｂとバルブ４０ａ，４０ｂ，５４による処理ガスの流量調整動作、昇降回転機構７７によるサセプタ６４の上下回転動作等を制御するように構成されている。
　なお、コントローラ５００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、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（ＵＳＢ　Ｆｌａｓｈ　Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ５００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置５００ｃ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る。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置５００ｃ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。
（２）基板処理工程
　続いて、図５及び図６を用いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。図５は、本実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。図６は、本実施形態に係る基板処理工程における、サセプタ温度、処理室からの排気量、不活性ガス又は希釈ガスの供給量、エッチングガスとしてのＩＦ7ガスの供給量、処理室内２２の圧力値の履歴を示す概念図である。ここでは、前処理（Ｓｉ層改質）工程において希釈ガスを流さない場合を例示している。かかる工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。なお、本工程において、サセプタ６４の温度は一定に保たれている。また、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５００により制御される。
（基板搬入工程Ｓ１０）
　まず、図２に示すように、Ｓｉ層を表面に有する基板１２が、第１搬送室１０３から基板搬送ロボット（第１基板移載機１１２）によって、搬送口６０を介して、処理室２２内に搬送される。処理室２２内に搬入された基板１２は、支持ピン７４上に載置される。このとき、排気部４６から処理室２２内の雰囲気を排気量Ｅtで排気しつつ、基板１２の搬入経路は減圧下で不活性ガス（例えばＮ2ガス）によってパージされている（不活性ガス供給量Ｘt)。
（パージ・加熱工程Ｓ２０）
　次に、ゲートバルブ７０が閉じられた後、図１に示す基板処理位置Ｂまでサセプタ６４が昇降回転機構７７の作用により上昇され、基板１２がサセプタ６４上に載置される。このとき、処理室２２内は不活性ガスによってパージされており（不活性ガス供給量Ｘph）、基板１２が搬入された際に処理室２２内に入り込んだ不要な水分等が排気量Ｅphで排出される。必要に応じて一旦、到達真空まで真空引きしても良い。又、サセプタ６４に内包されたヒータ６２は予め所定の温度に設定されており、基板１２を０℃～１００℃程度の範囲の内、所定の温度になる様に加熱する。また、過剰な熱を排熱するための冷却機構を併用してもよい。なお、所定の基板の温度とは室温未満であっても良く、この場合基板１２はサセプタ６４によって冷却されることとなる。基板１２を冷却する場合には搬出時等に結露しない様に、基板温度と雰囲気の露点に注意する。
　また、本工程終了時には一旦不活性ガスの供給を停止すると共に、処理室２２内の雰囲気ガスを排気量を最大（Ｅmax）にして排気することが望ましい。この場合、次の工程が開始される時点において、処理室２２内を不活性ガスが存在しない（もしくは低減された）雰囲気とすることができるので、次の工程において、エッチングガスのみの（もしくは不活性ガスの分圧が低い）雰囲気下で基板処理を実行することができる。但し、排気量を最大にするステップを経ずに、不活性ガスの供給を停止した状態で、次の工程に移行してもよい。
（前処理（Ｓｉ層改質）工程Ｓ３０）
　基板温度を所定の温度とした後、基板１２の面上に形成されたＳｉ層を改質する為の前処理工程を実施する。具体的には、エアバルブ５４を閉じて排気部４６からの排気を停止（排気量Ｅpre＝０）し、不活性ガスの供給を停止（不活性ガス供給量Ｘ1＝０）した状態で、エッチングガスであるＩＦ7ガスを処理室２２内に例えば供給量Ｙ1で３秒間供給し、供給を停止した状態で例えば３０秒間置く。すなわち、処理室２２内をエッチングガスの雰囲気とした後、処理室２２内の排気も、エッチングガス及び不活性ガスの供給も停止した状態（エッチングガスの閉じ込め状態（封じ込め状態））を所定時間維持する。
　ここで、処理室２２内へのガスの供給と排気を一旦停止させることにより、処理室２２内でのエッチングガスのガス流発生が抑制される。ガス流が発生した状態では、ガスの流れの影響で基板１２の面上に形成されているＳｉ層に接触するガスの濃度分布にむらが生じる可能性があるが、エッチングガスを閉じ込めることにより、このむらを小さくすることができる。また、ガスの流れをなくすことで、エッチングガスがＳｉ層に吸着して反応する機会（確率）を高めることができる。
　また、本工程においてエッチングガスの閉じ込め状態を維持し、さらにＳｉ層除去工程（Ｓ４０）と組み合わせることにより、後に詳述するような顕著な効果、例えば低いエッチング速度（レート）においても安定したＳｉ層のエッチングを実現できるという効果を得ることができる。
　さらに、処理室２２内をエッチングガスの閉じ込め状態に維持することにより、エッチングガスとＳｉ層の反応に起因する処理室２２内の圧力変動を、圧力センサ５２により監視することが可能となる。
　なお、エッチングガスの処理室２２内への供給を開始する際には、排気を最初から完全に停止するのではなく、ＡＰＣ５６を制御して排気量を減少させながらエッチングガスを供給してもよい。また、エッチングガスの供給を開始した後に、排気量の減少、又は排気の停止を行ってもよい。
　但し、排気と並行してエッチングガスの供給を行う場合、処理室２２内においてエッチングガスのガス流が発生し、上述のような本工程（Ｓ３０）による効果が十分に得られない場合がある。従って本工程におけるエッチングガスの供給開始は、排気部４６からの排気を停止した状態で行うことが望ましい。
　そして、本工程終了時に一旦処理室２２内の雰囲気ガスを、排気量を最大（Ｅmax）にして排気する。なお、排気量を最大にしないでそのまま次の工程に移行してもよい。
（Ｓｉ層除去工程Ｓ４０）
　本工程では、前処理工程Ｓ３０において改質処理がなされたＳｉ層に対して、本格的なＳｉ層の除去（エッチング）を行う。まず、前処理工程Ｓ３０後に処理室２２内に残留しているエッチングガス、エッチングガスとＳｉの反応生成物、その他の反応生成物や、リークによって処理室２２内に混入したガスなどを不活性ガス（供給量Ｘ2-1）でパージする。事前に不活性ガスで処理室２２内をパージした方が、その後のエッチングプロセスを制御しやすい。
　続いて、排気部４６のＡＰＣ５６やガス供給部２８を制御して、処理室２２内を所定の圧力に調圧した状態で、図６に示すように、エッチングガスであるＩＦ7ガスを例えば供給量Ｙ2で供給すると同時に希釈ガスである不活性ガスを供給量Ｘ2-2で供給する。より具体的には、所定の基板温度、エッチングガスと希釈ガスのガス流量、処理室２２内の圧力を所定の時間保持しつつ、処理室２２内を排気量Ｅremで排気する。従って本工程では、処理室２２内を排気しながら、希釈ガスで希釈されたエッチングガスのガス流が生じている。ガス流を伴うエッチングガスに基板１２が曝されることにより、前処理工程において改質されたＳｉ層の除去が行われる。
　ここで、本実施形態では、本工程において希釈ガスを用いることで、エッチングガスの濃度を下げて、所望のガス流速を確保している。例えば、本工程ではエッチングガスであるＩＦ7ガスと希釈ガスであるＮ2ガスの混合ガスを用い、好ましくは処理室２２内の圧力を１０Ｐａ以上、さらに好ましくは３５Ｐａ程度（ＩＦ7ガスの分圧は１Ｐａ程度）とする。ただし、希釈ガスを用いなくても所望のエッチングレートの値に調整可能な場合には、エッチングガスのみを用いても良い。
　また、本実施形態では、本工程におけるエッチングガスの処理室２２内の分圧を、上述した前処理工程における分圧よりも低くしている。例えば、前処理工程におけるエッチングガスの分圧は２０Ｐａとし、本工程におけるエッチングガスの分圧は１Ｐａとする。
　本工程によれば、エッチングガスを非常に低い分圧で、且つ高い流速で、基板１２の面上の改質されたＳｉ層に供給することにより、主に改質されたＳｉ層の昇華及び除去が行われる。また、高い流速で基板１２の面上にガスを供給するので、エッチング反応熱の放熱が促進される。
　本工程では、エッチングガスの分圧を低くし、放熱も効率的に行えるので、例えばＳｉ層の下地膜であるＴｉＮ膜等へのダメージを軽減することもできる。
（パージ・冷却工程Ｓ５０）
　次に、エッチングガスの供給を停止し、処理室２２内の雰囲気ガスを排気量を最大（Ｅmax）にして排気する。この時、パージ用の不活性ガスである例えばＮ2ガスを供給量Ｘtで流しながら排気しても良い。エッチングガスを処置室２２内に残留させない為に充分なパージを行う。また、図２の搬送位置Ａまでサセプタ６４を降下させ、基板１２を支持ピン７４上に載置してサセプタ６４から離して、搬送可能な温度まで冷却する。また、本工程までに基板１２がサセプタ６４によって冷却されていた場合には、本工程において基板温度は上昇することになる。基板温度が低い場合には搬出した際に結露が起きない様に搬出時の基板温度に留意する。
（基板搬出工程Ｓ６０）
　次に、基板１２が冷却され、処理室２２内から搬出する準備が整ったら、上述の基板搬入工程Ｓ１０の逆の手順で搬出する。
（３）前処理（Ｓｉ層改質）工程とＳｉ層除去工程
　ここでは、本実施形態にかかる前処理（Ｓｉ層改質）工程（Ｓ３０）とＳｉ層除去工程（Ｓ４０）について詳述する。
［ガス分圧によるエッチングの安定性］
　図７は、前処理工程を行わずに、エッチングガスであるＩＦ7ガスを供給しつつ処理室内を排気してエッチングを行った場合の比較例を示す図である。
　図７（ａ）には、ＩＦ7ガスを分圧３００Ｐａで処理室２２内に供給した場合のＩＦ7ガス供給時間とポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）層の削れ量（エッチング量）との関係を示す図が示されている。図７（ｂ）には、ＩＦ7ガスを分圧２０Ｐａで供給した場合のＩＦ7ガス供給時間とＰｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量との関係を示す図が示されている。図７（ａ）に示されているように、ＩＦ7ガスを分圧３００Ｐａ以上で供給する場合には、供給開始後すぐにエッチングが開始される。しかし、図７（ｂ）に示されているように、ＩＦ7ガスを分圧２０Ｐａ程度の低圧で供給する場合には、単位時間当たりの削れ量が減少するだけでなく、インキュベーションタイム（エッチングが始まるまでの潜伏期間ｔ）が長くなる傾向がある。また、ＩＦ7ガスの分圧が低いと、エッチングが生じるタイミングのバラつきも大きくなる傾向があり、基板面内におけるエッチング発生のムラが生じ易くなる。特に単結晶シリコン（ｃ－Ｓｉ）等の結晶化の程度が高いＳｉ層ほど上述の傾向は顕著になる。また、ＩＦ7ガスの分圧を低くするほど上述の傾向は顕著になる。
　ここで、結晶化したＳｉ（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ、ｃ－Ｓｉ）をＩＦ7ガスによってエッチングする場合、特にエッチング反応が始まる初期段階において、Ｓｉ層上にＩＦ7分子を長く滞在させることでＩＦ7ガスの吸着が促進され、ＩＦ7によってＳｉ層を効率的に改質することができる。Ｓｉ層が本工程において改質されることにより、その後のエッチング工程（Ｓｉ層除去工程）において除去（エッチング）され易い状態となるので、インキュベーションタイムが短縮され、エッチング発生タイミングのバラつきも小さくなり、エッチングガスであるＩＦ7ガスの分圧が低くても削れ量の制御が相対的に容易になる。
　したがって、本実施形態では、処理室２２から排気が成されていない状態（エッチングガス供給も停止されている状態が望ましい）で、Ｓｉ層をエッチングガス雰囲気に曝すことによってＳｉ層上にエッチングガスの分子を長く滞在させる。この時、希釈ガス（例えば不活性ガスであるＮ2ガス）を同時に混ぜても良い。希釈ガスを用いることにより、例えばエッチングガスの供給量や処理室２２内分圧の制御が容易となる。また、Ｓｉ層の改質の程度は、導入するガス中のエッチングガスの組成比、ガス導入量、保持時間によって調整することが出来る。
　なお、Ｓｉ層に対するＩＦ7ガスによる改質処理では、例えば次のような反応が生じていると推測される。すなわち、ＳｉとＩＦ7の間では、理想的には「Ｓｉ+２ＩＦ7→ＳｉＦ4+２ＩＦ5」で示される反応が生じる。しかし、実際にはこの反応の間に中間段階としての反応が生じており、本工程における改質処理では、主にこの中間段階の反応が進んでいると推測される。
［前処理工程における処理室内圧力の変動］
　次に図６の排気が停止（Ｅpre＝０）された状態にある、前処理工程における処理室圧力（Ｐ）について詳述する。まず工程開始直後のＰY1分の圧力上昇は処理室２２内に導入されたＩＦ7ガスによるものである。ＩＦ7とＳｉ層との化学反応が起こらなければ、処理室圧力はこの値で飽和する。次に、ＩＦ7とＳｉ層が徐々に反応して反応ガスが生じることで、具体的には、ＳｉとＩＦ7の反応によって生じるガス、例えばＳｉＦ4ガスの分だけ圧力が増加し、処理室圧力がＰP1を経由してＰP2に上昇して飽和する。ＰY1は処理室容積とガス導入量により事前に計算可能であり、ＰP1とＰP2及びそれぞれの圧力値に到達するまでに要する時間が処理室中の実際の反応量及び反応速度の指標となる。
　ここで、Ｓｉ層の結晶性が高くエッチングし難い程、ＰY1からＰP2まで長い時間をかけて圧力上昇する傾向があることが分かっている。これは、Ｓｉ層の結晶性が高い程、ＩＦ7との反応が始まる潜伏時間が長く反応速度が遅い為であると理解出来る。また、処理室圧力値がＰY1からＰP2まで移行する経過を圧力センサ５２から取得する圧力値を観察することで、前処理（Ｓｉ層改質）の進行の程度を確認することが出来る。
［前処理工程による効果］
　図８は、横軸に前処理工程における排気を停止した閉じ込め時間、縦軸にＰｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量をとったグラフを示す。尚、本実験ではエッチングガスとしてＩＦ7ガスが最初の３秒間で導入されており、この際、処理室２２内の圧力は約１８Ｐａまで上昇した。閉じ込め時間１０秒、３０秒、６０秒で処理した場合の処理室２２内の圧力とＰｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量は図示した通りである。図８によれば、処理室２２内の圧力とＰｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量との間に相関があることが分かる。ここで、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量は、ＩＦ7とＳｉが反応した結果であり、Ｓｉ層の改質の程度と同傾向であると見なせる。
　なお、本前処理工程においてもＳｉ層の除去（エッチング）は発生しているが、本前処理工程におけるＩＦ7とＳｉの主な反応はＳｉ層の改質反応として進行しており、Ｓｉ層除去工程に比べてＳｉ層の削れ量は限定的である。
　図９は、図８に示した実験と同様の前処理工程実施後に、所定のＳｉ層除去工程を追加実施した際のＰｏｌｙ－Ｓｉ層の削れ量を示している。所定のＳｉ層除去工程として、ＩＦ7ガスの分圧（本実験では１Ｐａ、処理室内圧力は３５Ｐａ）及び処理時間を含む、共通の処理条件を用いている。
　図９によれば、前処理工程での閉じ込め時間が１０秒の場合、Ｓｉ層除去工程を追加実施してもＰｏｌｙ－Ｓｉ層がエッチングされていないことが分かる。これは、当該前処理条件（閉じ込め時間１０秒）でのＳｉ層の改質反応が不十分であったために、Ｓｉ層除去工程における低いＩＦ7ガス分圧の条件に対してエッチングが発生しなかったことを意味している。
　一方、前処理工程での閉じ込め時間が３０秒又は６０秒の場合、共通の処理条件でＳｉ層除去工程を追加実施すると、前処理工程時の削れ量に対して更に十分な削れ量のエッチングがされていることが分かる。これは、前処理工程での３０秒又は６０秒の閉じ込め時間において、Ｓｉ層の改質反応が十分であったために、同じＩＦ7ガス分圧の条件で実施されたＳｉ層除去工程であっても、十分な削れ量のエッチングが発生したことを意味している。
　即ち、Ｓｉ層除去工程におけるＩＦ7ガス分圧が、当該工程のみを実施しても十分なＳｉ層の削れ量を実現できない程度に低くても、前処理工程におけるＳｉ層の改質処理を十分な時間行うことにより、十分な量のＳｉ層の削れ量を実現することができる。
　前処理工程の閉じ込め状態におけるＩＦ7ガスの圧力（分圧）は、少なくとも１Ｐａ程度あればＳｉ層の改質効果は見込める。例えば分圧を１０Ｐａ～２０Ｐａとする。一方、ＩＦ7ガスの分圧が１００Ｐａ以上の場合、前処理工程における削れ量が大きくなり過ぎるため、前処理工程における削れ量の制御性が低下してしまい、本発明における効果が十分に得られない。
　また、前処理工程を行わない場合、Ｓｉ層除去工程におけるＩＦ7ガス分圧が３００Ｐａ未満の条件では、安定的なＳｉ層のエッチングが行われない場合がある。従って、Ｓｉ層除去工程におけるＩＦ7ガス分圧が３００Ｐａ未満の条件において本実施形態における前処理工程を行うことによって、上述の効果を得ることができる。また、本実施形態における前処理工程を行うことによって、Ｓｉ層除去工程におけるＩＦ7ガス分圧が少なくとも０．５Ｐａ以上であれば、安定的なＳｉ層エッチングを実現することができる。
　また、より一般的には、Ｓｉ層除去工程において、エッチング速度が１０００Å／ｍｉｎ以下の場合、エッチング開始までの潜伏時間が顕在化する可能性があるため、エッチングの制御性を確保するために前処理工程の適用が好適である。エッチング速度が１００Å／ｍｉｎ以下の場合、潜伏時間がより長くなるため、エッチングの制御性を確保するために前処理工程の適用がより好適である。
［前処理工程における処理室内圧力とＳｉ層削れ量の相関］
　図８では、前処理工程における閉じ込め状態での処理室圧力とＳｉ層の削れ量（即ちＳｉ層改質の程度）との間に相関があることが示されている。また、図９では、前処理によるＳｉ層の削れ量と、Ｓｉ層除去工程でのＳｉ層の削れ量との間に相関があることが示されている。従って、前処理工程における閉じ込め状態での処理室圧力は、前述の通り、前処理工程の閉じ込め状態におけるＳｉとＩＦ7の反応量（即ちＳｉ層の改質の程度）や反応速度の指標となるだけでなく、一連の基板処理におけるＳｉ層の削れ量の指標とすることもできる。
　これを応用して、前処理工程における閉じ込め状態での処理室２２内の圧力の変動を監視し、その結果をフィードバックして各工程の処理条件を調整する。具体的には、例えば、前処理工程における閉じ込め状態での処理室２２内の圧力を排気部４６の圧力センサ５２で監視し、所定の圧力値になった時点で即座に次の工程に移行する。または、圧力値の上昇速度（時間当たりの圧力値の変化量）が所定の値を下回った時点で次の工程に移行するように構成しても良い。これにより、スループットを向上させることができる。また、エッチング結果と圧力センサ５２の監視結果を比較して、前処理工程でのガス圧力や時間等を調整することにより、エッチング品質を向上させることができる。また、圧力センサ５２の監視結果に応じて、Ｓｉ層除去工程でのエッチングガスの分圧等のプロセス条件を変更することにより、エッチング品質を向上させることができる。応用方法はこの具体例に限らず、当業者に一般的な知見の範囲で、種々の応用が可能である。
＜本発明の他の実施形態＞
　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変更可能である。
　また、本発明は、エッチングガス、特にＩＦ7ガスを用いたＳｉの非プラズマドライエッチングにおいて、エッチング反応が安定的に起きるまでのインキュベーションタイムを短縮若しくは無くすことに特化した前処理工程を組み合わせ、更に、当該前処理工程から得られる情報から処理条件を調整することで、好適にＳｉを除去する基板処理方法を提供することを特徴とするものである。本発明は、基板の同時処理枚数、基板を保持する向き、希釈用ガスやパージ用ガスの種類、クリーニング方法、基板処理室や加熱機構及び冷却機構の形状等で実施範囲を限定されるものではない。
　また、本発明において用いられるエッチングガスは、ＩＦ7ガスに限られず、他のエッチングガスを用いることも可能である。例えばハロゲン元素を含むガス、特にフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）の中から選択される２つ以上のハロゲン元素を含むガスが好ましい。例えば、五フッ化ヨウ素（ＩＦ5）、七フッ化ヨウ素（ＩＦ7）、三フッ化臭素（ＢｒＦ3）、五フッ化臭素（ＢｒＦ5）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ2）、三フッ化塩素（ＣｌＦ3）などが有る。さらに好ましくは、Ｓｉ層を高い選択性をもって除去させることができる特性を有しているＩＦ7ガスが用いられる。ここで、「選択的」とは、例えば、Ｓｉ層のエッチングレートが他の種類の層のエッチングレートよりも高いことを言う。例えば、他の種類の層であるＳｉＯ層、ＳｉＮ層、ＴｉＮ層のエッチングレートに対するシリコン層のエッチングレートの比率はそれぞれ、１Ｅ＋５（＝１×１０5）、１Ｅ＋５（＝１×１０5）、１Ｅ＋３（＝１×１０3）である。
　また、本発明は、本実施形態に係る基板処理装置のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置などに限らず、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）製造装置、太陽電池製造装置等の基板処理装置、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）製造装置におけるエッチング処理にも適用できる。例えば、ＬＣＤを駆動させるトランジスタや、太陽電池に用いられるｃ－Ｓｉ、Ｐｏｌｙ－Ｓｉ、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）を加工する処理にも適用することができる。
（４）本実施形態に係る効果
　本実施形態によれば、少なくとも以下に示す効果を奏する。
（ａ）前処理工程においてエッチングガスの閉じ込め状態を設けることにより、基板上のＳｉ層を、エッチングガスによる層の削れ発生が起こりやすい状態に改質できる。従って、その後に低いガス分圧でエッチングガスを供給する場合であっても、エッチングガス供給によるＳｉ層のエッチングが発生するまでの時間を短縮（若しくは０に）するとともに、改質された層に対して安定的にエッチングを発生させることができ、Ｓｉ層の削れ量（エッチング量）の制御を容易にすることができる。Ｓｉ層の結晶化程度が高い場合であっても、高い制御性でエッチング量を制御できるため特に好適である。
（ｂ）前処理工程においてエッチングガスの閉じ込め状態を設けて、処理室内でのエッチングガスの流れの発生を抑制することにより、エッチングガスがエッチング層に吸着するのを促進して、エッチング層の改質を効率的に行うことができる。
（ｃ）前処理工程でＳｉ層を改質した後に排気を行いながらエッチングガスを基板に供給することにより、低いエッチングガス分圧であっても、エッチングガスの流れによって改質されたＳｉ層を昇華、除去することができる。また、ガスの流れにより、エッチングにより発生する反応熱の放熱も促進することができる。
（ｄ）低いエッチングガス分圧でエッチングが可能となるため、エッチングガスによるＳｉ層以外の下地膜へのダメージも軽減することができる。
（ｅ）エッチングガスとしてＩＦ7ガスによるＳｉ層エッチングの場合、ＩＦ7ガスの分圧が低い条件下ではエッチング発生までのインキュベーションタイムの長さや、エッチング発生時の基板面内での削れ量のバラつきが特に顕著である。従ってＩＦ7ガスを低い分圧条件下で用いる場合、エッチングを制御性良く行うため、本発明の適用は特に好適である。
（ｆ）処理室内圧力に基づいてＳｉ層除去工程の適当な開始タイミングを把握して制御できるので、Ｓｉ層除去工程を効率よく開始することができ、スループット向上につながる。
（ｇ）前処理工程におけるエッチングガスの閉じ込め状態の雰囲気を形成するまでの間に流れるエッチングガスにより、意図しないＳｉ層のエッチングが発生する可能性がある。排気を停止した後にエッチングガス供給を開始することにより、制御されないエッチング発生を最小限にすることができる。
（ｈ）Ｓｉ層除去工程において、エッチングガスが３００Ｐａ未満の場合、エッチングの発生が不安定になる場合があるため、エッチングの制御性を確保するために本発明の適用が好適である。
（ｉ）Ｓｉ層除去工程において、エッチング速度が１０００Å／ｍｉｎ以下の場合、エッチング開始までのインキュベーションタイムが顕在化する可能性があるため、エッチングの制御性を確保するために本発明の適用が好適である。エッチング速度が１００Å／ｍｉｎ以下の場合、インキュベーションタイムがより長くなるため、エッチングの制御性を確保するために本発明の適用がより好適である。
（ｊ）前処理工程後に不活性ガスで処理室内をパージすることにより、処理室内を所望の状態にすることができる。そのため、その後のＳｉ層除去工程におけるエッチングガス分圧等のプロセス条件を制御しやすくなり、エッチング量の制御性を高めることができる。
＜本発明の好ましい態様＞
　以下に、付記として本発明の態様を記す。
＜付記１＞
　シリコン層が表面に形成された基板を処理室内に搬入する工程と、
　前記基板を前記処理室内に搬入した後、前記処理室内にシリコンをエッチングするエッチングガスを供給する工程と、
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、
　前記処理室内の排気を行いながら、前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程と、
　を有する半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記２＞
　前記エッチングガスは２種類以上のハロゲン元素を含むガスである、付記１記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記３＞
　前記基板は、表面にシリコン層が形成されている基板であり、
　前記エッチングガスは七フッ化ヨウ素ガスである、付記１記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記４＞
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程において、前記処理室内の圧力を測定し、
　測定された前記処理室内の圧力に基づいて（例えば、測定された前記処理室内の圧力が所定の値となるタイミングで）、前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程を終了する、付記１記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記５＞
　前記処理室内にエッチングガスを供給する工程は、前記処理室内の排気を停止した後に開始する、付記１記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記６＞
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧は、
　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧よりも高い、付記１乃至付記５のいずれか記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記７＞
　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧は３００Ｐａ未満である、付記３記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記８＞
　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における、前記基板表面に形成されたエッチングされる層のエッチング速度（レート）は１０００Å／ｍｉｎ以下である、付記３又は付記７のいずれか記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記９＞
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程との間に、前記処理室内を不活性ガスによりパージするバージ工程を更に有する、付記１乃至付記８のいずれか記載の半導体装置の製造方法、又は基板処理方法。
＜付記１０＞
　エッチング処理により除去される層が表面に形成された基板を収容する処理室と、
　エッチングガスを前記処理室内に供給するエッチングガス供給部と、
　前記処理室内を排気する排気部と、
　前記エッチングガス供給部と前記排気部を制御するよう構成された制御部と、を有し、
　前記制御部は、
　前記排気部による排気を停止した状態で、前記エッチングガス供給部から前記基板が収容された前記処理室内に前記エッチングガスを供給させる工程と、
　その後、前記排気部による排気を停止させると共に前記エッチングガス供給部による前記エッチングガスの供給を停止させる停止状態を維持させる工程と、
　その後、前記排気部による排気をさせながら、前記エッチングガス供給部から前記エッチングガスを供給させる工程と、を行うように前記エッチングガス供給部と前記排気部を制御するよう構成される、基板処理装置。
＜付記１１＞
　前記処理室内の圧力を測定する圧力センサを有し、
　前記制御部は、
　前記排気部による排気を停止させると共に前記エッチングガス供給部による前記エッチングガスの供給を停止させる停止状態を維持させる工程において、前記圧力センサにより測定された前記処理室内の圧力に基づいて、前記停止状態を維持させる工程を終了させるよう構成される、付記１０記載の基板処理装置。
＜付記１２＞
　エッチング処理により除去される層が表面に形成された基板を処理室に搬入する手順と、
　前記処理室内にエッチングガスを供給する手順と、
　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する手順と、
　前記処理室内の排気を行いながら、前記エッチングガスを前記処理室内に供給する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、又は当該プログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
１０　　　　基板処理装置
１２　　　　基板
１４　　　　処理容器
１８　　　　容器本体
２２　　　　処理室
２６　　　　ガス導入部
２８　　　　ガス供給部
４６　　　　排気部
４８　　　　排気口
５２　　　　圧力センサ
６０　　　　搬送口
６４　　　　サセプタ
５００　　　コントローラ

Claims (11)

  1. 　シリコン層が表面に形成された基板を処理室内に搬入する工程と、
    　前記基板を前記処理室内に搬入した後、前記処理室内にシリコンをエッチングするエッチングガスを供給する工程と、
    　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、
    　前記処理室内の排気を行いながら、前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程と、
    　を有する半導体装置の製造方法。
  2. 　前記エッチングガスは２種類以上のハロゲン元素を含むガスである、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 　前記エッチングガスは七フッ化ヨウ素ガスである、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程において、前記処理室内の圧力を測定し、
    　測定された前記処理室内の圧力に基づいて、前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程を終了する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 　前記基板を前記処理室内に搬入した後、前記処理室内にエッチングガスを供給する工程は、前記処理室内の排気を停止した後に開始する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧は、
    　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧よりも高い、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における前記処理室内の前記エッチングガスの分圧は３００Ｐａ未満である、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 　前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程における、前記基板表面に形成されたシリコン層のエッチング速度は１０００Å／ｍｉｎ以下である、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する工程と、前記処理室内の排気を行いながら前記エッチングガスを前記処理室内に供給する工程との間に、前記処理室内を不活性ガスによりパージする工程を更に有する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
  10. 　シリコン層が表面に形成された基板を収容する処理室と、
    　シリコンをエッチングするエッチングガスを前記処理室内に供給するエッチングガス供給部と、
    　前記処理室内を排気する排気部と、
    　前記エッチングガス供給部と前記排気部を制御するよう構成された制御部と、を有し、
    　前記制御部は、
    　前記排気部による排気を停止した状態で、前記エッチングガス供給部から前記基板が収容された前記処理室内に前記エッチングガスを供給させる工程と、
    　その後、前記排気部による排気を停止させると共に前記エッチングガス供給部による前記エッチングガスの供給を停止させる停止状態を維持させる工程と、
    　その後、前記排気部による排気をさせながら、前記エッチングガス供給部から前記エッチングガスを供給させる工程と、を行うように前記エッチングガス供給部と前記排気部を制御するよう構成される、基板処理装置。
  11. 　シリコン層が表面に形成された基板を処理室内に搬入する手順と、
    　前記基板を前記処理室内に搬入した後、前記処理室内にシリコンをエッチングするエッチングガスを供給する手順と、
    　前記エッチングガスの供給と前記処理室内の排気が停止された状態を維持する手順と、
    　前記処理室内の排気を行いながら、前記エッチングガスを前記処理室内に供給する手順と、
    　をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
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