特許 6869024 パーティクル除去方法及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6869024

(24)【登録日】2021年4月15日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】パーティクル除去方法及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20210426BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20210426BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20210426BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20210426BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 102

   H01L21/302 101E

   H01L21/302 106

   H01L21/31 B

   H01L21/316 X

   C23C16/44 J

   H01L21/304 645C

   H01L21/304 645A

【請求項の数】13

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-246925(P2016-246925)

(22)【出願日】2016年12月20日

(65)【公開番号】特開2018-101697(P2018-101697A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2019年5月20日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 潤

(72)【発明者】

【氏名】米澤 雅人

(72)【発明者】

【氏名】千葉 貴司

【審査官】 鈴木 聡一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６２９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０９３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５６２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３０５９８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１２−２１／３２

Ｈ０１Ｌ ２１／３６５

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

Ｈ０１Ｌ ２１／４６９−２１／４７５

Ｈ０１Ｌ ２１／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フッ素含有ガスを用いてエッチングを行った膜上のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、
活性化された酸素含有ガスに活性化されていない水素を添加した混合ガスを、前記エッチングを行った膜上に供給する工程を有するパーティクル除去方法。

【請求項2】

前記酸素含有ガスは、アルゴンも更に含む請求項１に記載のパーティクル除去方法。

【請求項3】

前記フッ素含有ガスは、炭素も含むフルオロカーボン系のガスである請求項１又は２に記載のパーティクル除去方法。

【請求項4】

前記エッチングを行った膜は、基板上に形成された膜であり、
該基板は、処理室内に収容され、
該処理室内にガス供給が可能なガス吐出手段、該処理室外にはプラズマ発生室が設けられるとともに、該ガス吐出手段と該プラズマ発生室とは配管で接続され、
前記水素は、前記プラズマ発生室で活性化された前記酸素含有ガスを前記ガス吐出手段に供給する際に、前記配管内に供給される請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパーティクル除去方法。

【請求項5】

前記基板は、前記処理室内に設けられた回転テーブルの表面上に周方向に沿って配置され、
前記ガス吐出手段は、前記回転テーブル上の周方向に沿った所定位置に設けられ、
前記回転テーブルを回転させ、前記基板が前記ガス吐出手段の下方を通過する度に、前記混合ガスが前記エッチングを行った膜上に供給される請求項４に記載のパーティクル除去方法。

【請求項6】

前記ガス吐出手段はシャワーヘッドであり、前記混合ガスは、該シャワーヘッドの底面に設けられたガス吐出孔を介して、上方から前記エッチングを行った膜上に供給される請求項４又は５に記載のパーティクル除去方法。

【請求項7】

基板上に形成された膜上にフッ素含有ガスを供給してエッチングを行う工程と、
活性化された酸素含有ガスに活性化されていない水素を添加した混合ガスを、前記エッチングを行った前記膜上に供給して前記膜上のパーティクルを除去する工程と、を有する基板処理方法。

【請求項8】

前記基板は、処理室内に収容され、
該処理室内にガス供給が可能なガス吐出手段、該処理室外にはプラズマ発生室が設けられるとともに、該ガス吐出手段と該プラズマ発生室とは配管で接続され、
前記エッチングを行う工程において、前記フッ素含有ガスは、前記プラズマ発生室で活性化されてから前記ガス吐出手段を介して前記基板上に形成された膜上に供給され、
前記膜上のパーティクルを除去する工程において、前記水素は、前記プラズマ発生室で活性化された前記酸素含有ガスを前記ガス吐出手段に供給する際に、前記配管内に供給される請求項７に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記基板は、前記処理室内に設けられた回転テーブルの表面上に周方向に沿って配置され、
前記ガス吐出手段は、前記回転テーブル上の周方向に沿った所定位置に設けられ、
前記回転テーブルを回転させ、前記基板が前記ガス吐出手段の下方を通過する度に、前記フッ素含有ガス又は前記混合ガスが前記膜上に供給される請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記ガス吐出手段はシャワーヘッドであり、前記フッ素含有ガス又は前記混合ガスは、該シャワーヘッドに底面に設けられたガス吐出孔を介して、上方から前記膜上に供給される請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記エッチングを行う工程の前に、前記基板上に前記膜を成膜する工程を有する請求項９又は１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記基板上に前記膜を成膜する工程は、前記基板上に原料ガスを供給して吸着させる工程と、
該原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスを前記基板上に供給し、前記基板上に反応生成物を生成する工程と、
前記プラズマ発生室で活性化された前記反応ガスを、前記ガス吐出手段を介して前記基板上に供給し、前記反応生成物を改質する工程と、を有する請求項１１に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記処理室内の前記回転テーブルの上方には、前記回転テーブルの回転方向の上流側から、前記原料ガスを前記基板上に供給する原料ガス供給手段と、前記反応ガスを前記基板上に供給する反応ガス供給手段と、前記ガス吐出手段が設けられ、
前記回転テーブルを前記回転方向に回転させ、前記基板に前記原料ガス供給手段、前記反応ガス供給手段、前記ガス吐出手段の下方を順に通過させることにより、前記基板上に原料ガスを供給して吸着させる工程、前記基板上に反応生成物を生成する工程、前記反応生成物を改質する工程を行う請求項１２に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パーティクル除去方法及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、回転テーブル式のＡＬＤ（Atomic Layer Deposition、原子層堆積法）成膜装置を用いてエッチングを行うことが可能な基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の基板処理装置は、真空容器内に回転可能に設けられ、基板を載置可能な回転テーブルと、回転テーブルの表面に第１の反応ガスを供給可能な第１の反応ガス供給部と、第１の反応ガス供給部から回転テーブルの周方向に離間して設けられ、回転テーブルの表面に第１の反応ガスと反応する第２の反応ガスを供給可能な第２の反応ガス供給部と、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部から前記回転テーブルの周方向に離間して設けられ、回転テーブルの表面に活性化されたフッ素含有ガスを供給可能な吐出部を含む活性化ガス供給部と、を備える。そして、活性化ガス供給部は、吐出部よりも上流側に設けられ、吐出部にフッ素含有ガスを供給可能な配管と、配管に設けられ、配管の内部に水素含有ガスを供給可能な１又は複数の水素含有ガス供給部とを含んで構成される。

【0003】

かかる構成を有する基板処理装置において、成膜を行う際には、第１の反応ガス供給部からＳｉ含有ガス等の原料ガスを供給し、第２の反応ガス供給部からオゾン等の反応ガスを供給しながら回転テーブルを回転させることにより、ＳｉＯ_２等の成膜を行うことができる。そして、成膜したＳｉＯ_２等の膜をエッチングする場合には、第１の反応ガス供給部及び第２の反応ガス供給部からはガスの供給を停止し、活性化ガス供給部でフッ素含有ガスを活性化し、途中の配管で水素含有ガスを添加し、吐出部から水素含有ガスが添加され、活性化されたフッ素含有ガスを供給することにより、基板上に形成された膜をエッチングすることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１６２９３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ＡＬＤ成膜装置をベースにした基板処理装置を用いて、１つの真空容器内で成膜とエッチングを行うのは必ずしも容易ではない。特に、元々が成膜装置であるため、エッチング処理を行った際、エッチング後の膜の品質が不十分な場合もある。例えば、フッ素含有ガスを用いてエッチングを行ったときに、表面にフッ素が残存し、エッチング後の膜上にパーティクルが発生し、エッチング後の膜の表面が粗くなる場合もある。

【0006】

そこで、本発明は、かかるエッチング後の膜の表面に残留するパーティクルを低減させることができるパーティクル除去方法及び基板処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るパーティクル除去方法は、フッ素含有ガスを用いてエッチングを行った膜上のパーティクルを除去するパーティクル除去方法であって、
活性化された酸素含有ガスに活性化されていない水素を添加した混合ガスを、前記エッチングを行った膜上に供給する工程を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、エッチング後の膜上のパーティクルを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】基板処理装置の概略断面図である。

【図2】基板処理装置の概略平面図である。

【図3】基板処理装置における分離領域を説明するための一部断面図である。

【図4】基板処理装置の他の断面を示す一部断面図である。

【図5】基板処理装置における第３の処理領域Ｐ３を説明するための一部断面図である。

【図6】シャワーヘッド部の底面のガス吐出孔の配置の一例を説明するための図である。

【図7】基板処理装置の水素ガス供給部の第１の態様を説明するための概略斜視図である。

【図8】基板処理装置の水素ガス供給部の第２の態様を説明するための概略斜視図である。

【図9】本発明の実施例に係るパーティクル除去方法を実施した実施結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

【0011】

［基板処理装置の構成］
まず、本発明の一実施形態に係るパーティクル除去方法及び基板処理方法に好適に用いられる基板処理装置について説明する。図１は、基板処理装置の概略断面図である。図２は、基板処理装置の概略平面図である。図３は、基板処理装置における分離領域を説明するための一部断面図である。図４は、基板処理装置の他の断面を示す一部断面図である。

【0012】

基板処理装置は、図１及び図２に示すように、ほぼ円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備えている。

【0013】

真空容器１は、基板を収容して基板処理を行うための処理室である。真空容器１は、有底の円筒形状を有する容器本体１２と、容器本体１２の上面に対して、例えばＯ−リング等のシール部材１３を介して気密に着脱可能に配置される天板１１とを有している。

【0014】

回転テーブル２は、中心部にて円筒形状のコア部２１に固定され、このコア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は真空容器１の底部１４を貫通し、その下端が回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分が真空容器１の底部１４の下面に気密に取り付けられており、ケース体２０の内部雰囲気と外部雰囲気との気密状態が維持されている。

【0015】

回転テーブル２の表面には、図２に示すように、回転方向（周方向）に沿って複数（図示の例では５枚）の基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を載置可能な円形状の凹部２４が設けられている。なお、図２では、便宜上、１個の凹部２４だけにウエハＷを示す。この凹部２４は、ウエハＷの直径（例えば３００ｍｍ）よりも僅かに（例えば４ｍｍ）大きい内径と、ウエハＷの厚さにほぼ等しい深さとを有している。したがって、ウエハＷを凹部２４に載置すると、ウエハＷの表面と回転テーブル２の表面（ウエハＷが載置されない領域）とが同じ高さになる。凹部２４の底面には、ウエハＷの裏面を支えてウエハＷを昇降させるための例えば３本の昇降ピンが貫通する貫通孔（いずれも図示せず）が形成されている。

【0016】

回転テーブル２の上方には、図２に示すように、反応ガスノズル３１、３２、分離ガスノズル４１、４２及び活性化ガス供給部９０が配置されている。図示の例では、真空容器１の周方向に間隔をおいて、搬送口１５（後述）から時計回り（回転テーブル２の回転方向）に、活性化ガス供給部９０、分離ガスノズル４１、反応ガスノズル３１、分離ガスノズル４２及び反応ガスノズル３２の順に配列されている。なお、反応ガスノズル３１は第１の反応ガス供給部の一例であり、反応ガスノズル３２は第２の反応ガス供給部の一例である。

【0017】

反応ガスノズル３１、３２は、各々の基端部であるガス導入ポート３１ａ、３２ａが容器本体１２の外周壁に固定され、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して反応ガスノズル３１、３２が平行に伸びるように取り付けられている。

【0018】

分離ガスノズル４１、４２は、各々の基端部であるガス導入ポート４１ａ，４２ａが容器本体１２の外周壁に固定され、真空容器１の外周壁から真空容器１内に導入されている。そして、容器本体１２の半径方向に沿って回転テーブル２に対して分離ガスノズル４１、４２が平行に伸びるように取り付けられている。

【0019】

活性化ガス供給部９０については後述する。

【0020】

反応ガスノズル３１は、例えば石英からなり、不図示の配管及び流量調整器等を介して第１の反応ガスとしてのＳｉ（シリコン）含有ガスの供給源（図示せず）に接続されている。反応ガスノズル３２は、例えば石英からなり、不図示の配管及び流量調整器等を介して、第２の反応ガスとしての酸化ガスの供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスノズル４１、４２は、いずれも不図示の配管及び流量調整バルブ等を介して、分離ガスの供給源（図示せず）に接続されている。

【0021】

Ｓｉ含有ガスとしては、例えば有機アミノシランガスを用いることができ、酸化ガスとしては、例えばＯ_３（オゾン）ガス、Ｏ_２（酸素）ガスを用いることができる。分離ガスとしては、例えばＮ_２（窒素）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガスを用いることができる。

【0022】

反応ガスノズル３１、３２には、回転テーブル２に向かって開口する複数のガス吐出孔３３（図３参照）が、反応ガスノズル３１、３２の長さ方向に沿って、例えば１０ｍｍの間隔で配列されている。反応ガスノズル３１の下方領域は、Ｓｉ含有ガスをウエハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１となる。反応ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理領域Ｐ１においてウエハＷに吸着されたＳｉ含有ガスを酸化させる第２の処理領域Ｐ２となる。

【0023】

図２を参照すると、分離ガスノズル４１、４２と共に分離領域Ｄを構成する、天板１１の裏面から回転テーブル２に向かって突出する凸状部４が真空容器１に設けられている。凸状部４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有し、本実施形態においては、内円弧が突出部５（後述）に連結し、外円弧が真空容器１の容器本体１２の内周面に沿うように配置されている。

【0024】

図３は、反応ガスノズル３１から反応ガスノズル３２まで回転テーブル２の同心円に沿った真空容器１の断面を示している。図３に示すように、真空容器１内には、凸状部４によって、凸状部４の下面である平坦な低い第１の天井面４４と、この第１の天井面４４の周方向両側に位置する、第１の天井面４４よりも高い第２の天井面４５とが存在する。

【0025】

第１の天井面４４は、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、図示のとおり、凸状部４には周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４２が溝部４３内に収容されている。もう一つの凸状部４にも同様に溝部４３が形成され、この溝部４３内に分離ガスノズル４１が収容されている。また、高い第２の天井面４５の下方の空間に反応ガスノズル３１、３２がそれぞれ設けられている。これらの反応ガスノズル３１、３２は、第２の天井面４５から離間してウエハＷの近傍に設けられている。なお、説明の便宜上、図３に示すように、高い第２の天井面４５の下方の空間４８１に反応ガスノズル３１が設けられ、高い第２の天井面４５の下方の空間４８２に反応ガスノズル３２が設けられる。

【0026】

第１の天井面４４は、回転テーブル２に対し、狭隘な空間である分離空間Ｈを形成している。分離空間Ｈは、第１の領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとを分離することができる。具体的には、分離ガスノズル４２からＮ_２ガスを吐出すると、Ｎ_２ガスは、分離空間Ｈを通して空間４８１及び空間４８２へ向かって流れる。このとき、空間４８１及び４８２に比べて容積の小さい分離空間ＨをＮ_２ガスが流れるため、分離空間Ｈの圧力は空間４８１及び４８２の圧力に比べて高くすることができる。すなわち、空間４８１と４８２の間に圧力障壁が形成される。また、分離空間Ｈから空間４８１及び４８２へ流れ出るＮ_２ガスが、第１の領域Ｐ１からのＳｉ含有ガスと、第２の領域Ｐ２からの酸化ガスとに対するカウンターフローとして働く。したがって、Ｓｉ含有ガスも酸化ガスも分離空間Ｈへ流入することは殆どできない。よって、真空容器１内においてＳｉ含有ガスと酸化ガスとが混合し、反応することが抑制される。

【0027】

一方、天板１１の下面には、図２に示すように、回転テーブル２を固定するコア部２１の外周を囲む突出部５が設けられている。この突出部５は、本実施形態においては、凸状部４における回転中心側の部位と連続しており、その下面が第１の天井面４４と同じ高さに形成されている。

【0028】

なお、図２においては、説明の便宜上、第２の天井面４５よりも低くかつ分離ガスノズル４１、４２よりも高い位置にて容器本体１２が切断されているように、容器本体１２及びその内部を示している。

【0029】

先に参照した図１は、図２のＩ−Ｉ'線に沿った断面図であり、第２の天井面４５が設けられている領域を示している一方、図４は、第１の天井面４４が設けられている領域を示す断面図である。

【0030】

図４に示すように、扇型の凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）には、回転テーブル２の外端面に対向するようにＬ字型に屈曲する屈曲部４６が形成されている。この屈曲部４６は、凸状部４と同様に、分離領域Ｄの両側から反応ガスが侵入することを抑制して、両反応ガスの混合を抑制する。扇型の凸状部４は天板１１に設けられ、天板１１が容器本体１２から取り外せるようになっていることから、屈曲部４６の外周面と容器本体１２との間には僅かに隙間がある。屈曲部４６の内周面と回転テーブル２の外端面との隙間、及び屈曲部４６の外周面と容器本体１２との隙間は、例えば回転テーブル２の表面に対する第１の天井面４４の高さと同様の寸法に設定されている。

【0031】

容器本体１２の内周壁は、分離領域Ｄにおいては図３に示すように屈曲部４６の外周面と接近して垂直面に形成されているが、分離領域Ｄ以外においては図１に示すように例えば回転テーブル２の外端面と対向する部位から底部１４に亘って外方側に窪んでいる。以下、説明の便宜上、矩形の断面形状を有する、この窪んだ部分を排気領域Ｅと記す。具体的には、第１の処理領域Ｐ１に連通する排気領域Ｅを第１の排気領域Ｅ１と記し、第２の処理領域Ｐ２に連通する排気領域Ｅを第２の排気領域Ｅ２と記す。これらの第１の排気領域Ｅ１及び第２の排気領域Ｅ２の底部には、各々、第１の排気口６１及び第２の排気口６２が形成されている。第１の排気口６１及び第２の排気口６２は、図１に示すように、各々、排気管６３を介して真空排気手段である例えば真空ポンプ６４に接続されている。また、排気管６３には、圧力調整手段６５が設けられている。

【0032】

回転テーブル２と真空容器１の底部１４との間の空間には、図１及び図４に示すように加熱手段であるヒータユニット７が設けることができ、回転テーブル２を介して回転テーブル２上のウエハＷを、プロセスレシピで決められた温度に加熱することができる。回転テーブル２の周縁付近の下方側には、回転テーブル２の下方領域へのガスの侵入を抑えるために、リング状のカバー部材７１が設けられている。カバー部材７１は、回転テーブル２の上方空間から排気領域Ｅ１、Ｅ２に至るまでの雰囲気とヒータユニット７が置かれている雰囲気とを区画している。

【0033】

このカバー部材７１は、回転テーブル２の外縁部及び外縁部よりも外周側を下方側から臨むように設けられた内側部材７１ａと、この内側部材７１ａと真空容器１の内壁面との間に設けられた外側部材７１ｂと、を備えている。外側部材７１ｂは、分離領域Ｄにおいて凸状部４の外縁部に形成された屈曲部４６の下方にて、屈曲部４６と近接して設けられている。内側部材７１ａは、回転テーブル２の外縁部下方（及び外縁部よりも僅かに外側の部分の下方）において、ヒータユニット７を全周に亘って取り囲んでいる。

【0034】

ヒータユニット７が配置されている空間よりも回転中心側の部位における底部１４は、回転テーブル２の下面の中心部付近におけるコア部２１に接近するように上方側に突出して突出部１２ａをなしている。この突出部１２ａとコア部２１との間は狭い空間になっており、また底部１４を貫通する回転軸２２の貫通穴の内周面と回転軸２２との隙間が狭くなっており、これら狭い空間はケース体２０に連通している。そして、ケース体２０にはパージガスであるＮ_２ガスを狭い空間内に供給してパージするためのパージガス供給管７２が設けられている。

【0035】

また、真空容器１の底部１４には、ヒータユニット７の下方において周方向に所定の角度間隔で、ヒータユニット７の配置空間をパージするための複数のパージガス供給管７３が設けられている（図４には一つのパージガス供給管７３を示す）。また、ヒータユニット７と回転テーブル２との間には、ヒータユニット７が設けられた領域へのガスの侵入を抑えるために、外側部材７１ｂの内周壁（内側部材７１ａの上面）から突出部１２ａの上端部との間を周方向に亘って覆う蓋部材７ａが設けられている。蓋部材７ａは、例えば石英で作製することができる。

【0036】

また、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されており、天板１１とコア部２１との間の空間５２に分離ガスであるＮ_２ガスを供給するように構成されている。この空間５２に供給された分離ガスは、突出部５と回転テーブル２との狭い空間５０を介して回転テーブル２のウエハ載置領域側の表面に沿って周縁に向けて吐出される。空間５０は分離ガスにより空間４８１及び空間４８２よりも高い圧力に維持され得る。したがって、空間５０により、第１の処理領域Ｐ１に供給されるＳｉ含有ガスと第２の処理領域Ｐ２に供給される酸化ガスとが、中心領域Ｃを通って混合することが抑制される。すなわち、空間５０（又は中心領域Ｃ）は分離空間Ｈ（又は分離領域Ｄ）と同様に機能することができる。

【0037】

さらに、真空容器１の側壁には、図２に示すように、外部の搬送アーム１０と回転テーブル２との間で基板であるウエハＷの受け渡しを行うための搬送口１５が形成されている。この搬送口１５は、図示しないゲートバルブにより開閉される。また、回転テーブル２におけるウエハ載置領域である凹部２４では、この搬送口１５に対向する位置にて搬送アーム１０との間でウエハＷの受け渡しが行われる。このため、回転テーブル２の下方側において受け渡し位置に対応する部位に、凹部２４を貫通してウエハＷを裏面から持ち上げるための受け渡し用の昇降ピン及びその昇降機構（いずれも図示せず）が設けられている。

【0038】

次に、図２及び図５から図８を参照しながら、活性化ガス供給部９０について説明する。図５は、基板処理装置における第３の処理領域Ｐ３を説明するための一部断面図である。図６は、シャワーヘッド部のガス吐出孔の配置の一例を説明するための図である。図７及び図８は、基板処理装置の水素ガス供給部９６を説明するための概略斜視図である。

【0039】

活性化ガス供給部９０は、ウエハＷ上に成膜された膜に対して活性化されたフッ素含有ガスを供給し、その膜をエッチングする。活性化ガス供給部９０は、図２及び図５に示すように、プラズマ発生室９１と、ガス供給管９２と、シャワーヘッド部９３と、配管９４と、水素含有ガス供給部９６とを備えている。なお、シャワーヘッド部９３は、吐出部の一例である。

【0040】

プラズマ発生室９１は、ガス供給管９２から供給されたフッ素含有ガスをプラズマ源により活性化する。プラズマ源としては、フッ素含有ガスを活性化することでＦ（フッ素）ラジカルを生成可能であれば、特に限定されるものではない。プラズマ源としては、例えば誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Surface Wave Plasma）を用いることができる。

【0041】

ガス供給管９２は、その一端がプラズマ発生室９１と接続されており、プラズマ発生室９１に、用途に応じたガスを供給する。本実施形態に係るパーティクル除去方法においては、Ａｒ／Ｏ_２等の酸素含有ガスがガス供給管９２から供給される。ガス供給管９２の他端は、例えば開閉バルブ及び流量調整器を介して酸素含有ガスが貯留された酸素含有ガス供給源と接続されている。酸素含有ガスとしては、Ｏ_２、Ｏ_３、Ｈ_２Ｏ等を含有するガスを用いることができるが、プラズマ発生室９１でプラズマを発生させる観点からは、Ｏ_２ガスを用いることが好ましく、更に、プラズマを発生し易くする観点から、Ａｒを含有するＡｒ／Ｏ_２の混合ガスを用いることが好ましい。但し、プラズマ発生室９１において、酸素プラズマを発生させることができれば、酸素含有ガスの種類は問わない。

【0042】

なお、基板処理装置では、エッチング後の膜上のパーティクルを除去するだけでなく、その前のエッチング工程を真空容器１内で行い、膜のエッチングと、エッチング後の膜上のパーティクル除去を、真空容器１内で連続的に行うことが可能である。このような場合には、エッチング工程において、活性化ガス供給部９０は、活性化されたエッチングガスをウエハＷに供給する。その場合、ガス供給管９２からプラズマ発生室９１に供給されるガスは、ウエハＷに成膜された膜をエッチング可能なガスを用いることができる。具体的には、例えば、ＣＨＦ_３（トリフルオロメタン）等のハイドロフルオロカーボン、ＣＦ_４（四フッ化炭素）、Ｃ_３Ｆ_８（八フッ化プロパン）等のフルオロカーボン等、更にＨＦ、Ｆ_２等を含む、酸化シリコン膜をエッチング可能なフッ素含有ガス等を用いることができる。また、これらのフッ素含有ガスに、Ａｒガス、Ｏ_２ガス等を適宜添加してもよい。

【0043】

シャワーヘッド部９３は、配管９４を介してプラズマ発生室９１と接続されており、プラズマ発生室９１で活性化された酸素含有ガス等のガスを真空容器１内に供給する部分である。よって、プラズマ発生室９１は真空容器１の外部に設けられるが、シャワーヘッド部９３は、真空容器１内に活性化ガスの供給が可能なように設けられる。より正確には、シャワーヘッド部９３は、真空容器１の天板１に組み込まれ、シャワーヘッド部９３の底面にあるガス吐出孔１９３が、真空容器１の内部に配置されるように設けられる。シャワーヘッド部９３は、扇型の平面形状を有し、扇型の平面形状の外縁に沿うように形成された押圧部材９５によって下方側に向かって周方向に亘って押圧される。また、押圧部材９５が図示しないボルト等により天板１１に固定されることにより、真空容器１の内部雰囲気が気密状態とされる。天板１１に固定されたときのシャワーヘッド部９３の下面と回転テーブル２の上面との間隔は、例えば０．５ｍｍから５ｍｍ程度とすることができ、このシャワーヘッド部９３の下方領域が、エッチングされた膜上のパーティクルを除去するための第３の処理領域Ｐ３となる。また、例えば、基板処理装置でエッチング処理を行う場合には、第３の処理領域Ｐ３は、シリコン酸化膜等の膜をエッチングするための処理領域となる。これにより、シャワーヘッド部９３を介して真空容器１内に供給される活性化されたガスが効率よくウエハＷの表面上に供給される。

【0044】

シャワーヘッド部９３には、回転テーブル２の角速度の違いに対応して回転中心側で少なく、外周側で多くなるように複数のガス吐出孔１９３が設けられている。複数のガス吐出孔１９３の個数としては、例えば数十〜数百個とすることができる。また、複数のガス吐出孔１９３の直径としては、例えば０．５ｍｍから３ｍｍ程度とすることができる。シャワーヘッド部９３に供給された活性化された酸素含有ガス等のガスは、ガス吐出孔１９３を通って回転テーブル２とシャワーヘッド部９３との間の空間に供給される。このように、シャワーヘッド部９３は、真空容器１の内部に活性化ガスの供給が可能なガス吐出手段として構成される。

【0045】

図６は、シャワーヘッド部９３の底面のガス吐出孔１９３の配置の一例を示した図である。ガス吐出孔１９３は、ウエハＷ上の総ての領域に活性ガスを供給できればよく、回転テーブル２の半径方向において凹部２４を総て覆うことができる形状、配置であれば、その構成は問わないが、例えば、図６に示される構成を有していてもよい。図６においては、回転テーブル２の半径方向全体、つまり回転テーブル２の中心軸側から外周側まで延在するガス吐出孔１９３ａを備えるとともに、軸側領域、中間領域、外周領域に局所的にガスの供給が可能なガス吐出孔１９３ｂ、１９３ｃ、１９３ｄが設けられている。このように、ガス吐出孔１９３は、凹部２４の全体領域に活性化ガスを供給可能なガス吐出孔１９３ａの他、凹部２４の軸側領域、中間領域、外周領域の各々にガスを供給可能なガス吐出孔１９３ｂ〜１９３ｄを備える構成としてもよい。一方で、ガス吐出孔１９３ａのみを設ける構成としてもよい。更に、図６の構成において、ガス吐出孔１９３ａ〜１９３ｄの総てをプラズマ発生室９１に接続する構成としてもよいし、ガス吐出孔１９３ａのみをプラズマ発生室９１に接続し、補助的なガス吐出孔１９３ｂ〜１９３ｄは、プラズマ発生室９１には接続せずに独立したラインとして構成し、活性化されていないガスを供給可能に構成してもよい。このように、シャワーヘッド部９３のガス吐出孔１９３は、用途に応じて種々の構成とすることができる。

【0046】

配管９４は、シャワーヘッド部９３の上流側に設けられ、プラズマ発生室９１とシャワーヘッド部９３とを接続する。回転テーブル２の半径方向における配管９４の外周側には、水素ガス供給部９６が設けられている。

【0047】

水素ガス供給部９６は、その一端が配管９４と接続されており、配管９４の内部に水素ガスを供給する。水素ガス供給部９６の他端は、例えば開閉バルブ及び流量調整器を介して水素ガス供給源と接続されている。

【0048】

また、水素ガス供給部９６は、プラズマ発生室９１よりもシャワーヘッド部９３に近い位置に設けられていることが好ましい。これにより、配管９４の内部に供給される水素ガスがプラズマ発生室９１に逆流することを抑制できる。このため、プラズマ発生室９１においてＨ_２プラズマが発生することを抑制することができる。結果として、プラズマ発生室９１を構成する金属による汚染（コンタミ）の抑制やプラズマ発生室９１を構成する機器の寿命の向上を図ることができる。

【0049】

なお、エッチングされた膜上のパーティクルを除去するパーティクル除去工程を行う場合には、水素ガス供給部９６を介して配管９４内に水素ガスを供給し、活性化された酸素含有ガスに水素を単独で添加してウエハＷ上に形成された膜上に供給すればよいが、基板処理装置でエッチング工程も行う場合には、水素ガス供給部９６には何もガスを供給しないか、又は、水素とＡｒの混同ガスを水素ガス供給部９６に供給してもよい。

【0050】

エッチングを行う場合、プラズマ発生室９１でエッチング用のフッ素含有ガスを活性化させてウエハＷ上の膜に供給するが、水素ガス供給部９６から水素含有ガスを供給しながらエッチング処理を行うプロセス手法もある。

【0051】

その場合、水素含有ガスとしては、例えばＨ_２（水素）ガスとＡｒガスとの混合ガス（以下「Ｈ_２／Ａｒガス」という。）を用いることができる。また、Ｈ_２ガスの供給流量としては、例えば１ｓｃｃｍ以上５０ｓｃｃｍ以下とすることができ、Ａｒガスの供給流量としては、例えば５００ｓｃｃｍ以上１０ｓｌｍ以下とすることができる。なお、その場合、水素ガス供給部９６は、正確には、水素含有ガス供給部９６として機能することになる。

【0052】

なお、図５及び図７の例では、一つの水素ガス供給部９６が回転テーブル２の半径方向における配管９４の外周側に設けられているが、本発明はこの点において限定されるものではない。水素ガス供給部９６は、例えば図８に示すように、回転テーブル２の回転方向における配管９４の前方又は後方に設けられていてもよい。また、配管９４に複数の水素ガス供給部９６が設けられていてもよい。

【0053】

また、基板処理装置には、装置全体の動作のコントロールを行うためのコンピュータからなる制御部１００が設けられている。この制御部１００のメモリ内には、制御部１００の制御の下に、後述する基板処理方法を基板処理装置に実施させるプログラムが格納されている。このプログラムは後述の装置の動作を実行するようにステップ群が組まれており、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等の記憶部１０１から制御部１００内にインストールされる。

【0054】

［パーティクル除去方法及び基板処理方法］
上述の基板処理装置を用いた本発明の実施形態に係るパーティクル除去方法及び基板処理方法の一例について説明する。なお、本発明の実施形態に係るパーティクル除去方法及び基板処理方法は、活性化したガスを基板上に形成された膜上に供給できる構造を有する装置であれば、種々の構造を有する基板処理装置に適用可能であるが、本実施形態においては、説明の容易のため、上述の基板処理装置を用いて実施する例について説明する。

【0055】

なお、上述の基板処理装置は、ＡＬＤ成膜装置をベースとして構成された装置であり、真空容器１内で、成膜工程、エッチング工程、パーティクル除去工程の総ての工程を実施可能に構成されている。よって、以下の実施形態では、基板上に成膜をし、成膜した膜のエッチングを行い、エッチングした膜上のパーティクルを除去するという、総ての工程を含んだ内容について説明する。

【0056】

また、以下の実施形態では、ウエハＷ上に形成された凹形状パターンの１つであるビア内にＳｉＯ_２膜を形成する方法を例として説明する。なお、成膜工程における第１の反応ガスとしてＳｉ含有ガス、第２の反応ガスとして酸化ガス、エッチング工程におけるフッ素含有ガスとしてＣＦ_４とＡｒガスとＯ_２ガスとの混合ガス（以下「ＣＦ_４／Ａｒ／Ｏ_２ガス」という。）、パーティクル除去工程における酸素含有ガスとしてＡｒガスとＯ_２ガスとの混合ガス（以下「Ａｒ／Ｏ_２ガス」という。））をそれぞれ用いる場合を例として説明する。

【0057】

まず、図示しないゲートバルブを開き、図２に示すように、外部から搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを回転テーブル２の凹部２４内に受け渡す。この受け渡しは、凹部２４が搬送口１５に臨む位置に停止したときに凹部２４の底面の貫通孔を介して真空容器１の底部側から不図示の昇降ピンが昇降することにより行われる。このようなウエハＷの受け渡しを、回転テーブル２を間欠的に回転させて行い、回転テーブル２の５つの凹部２４内に各々ウエハＷを載置する。

【0058】

続いてゲートバルブを閉じ、真空ポンプ６４により真空容器１内を引き切りの状態にした後、分離ガスノズル４１、４２から分離ガスであるＮ_２ガスを所定の流量で吐出し、分離ガス供給管５１及びパージガス供給管７２、７３からＮ_２ガスを所定の流量で吐出する。これに伴い、圧力調整手段６５により真空容器１内を予め設定した処理圧力に調整する。次いで、回転テーブル２を時計回りに例えば６０ｒｐｍの回転速度で回転させながらヒータユニット７によりウエハＷを例えば４５０℃に加熱する。

【0059】

次に、成膜工程を実行する。成膜工程では、反応ガスノズル３１からはＳｉ含有ガスを供給し、反応ガスノズル３２からは酸化ガスを供給する。なお、酸化ガスとしては、例えば、Ｏ_３ガスを用いてもよい。また、活性化ガス供給部９０からは、何もガスを供給しないか、又は活性化された酸化ガスを供給する。活性化された酸化ガスとしては、例えば、Ｏ_２ガス、又はＡｒ／Ｏ_２ガスを用いてもよい。活性化ガス供給部９０から供給される活性化された酸化ガスは、Ｓｉ含有ガスと酸化ガスとの反応生成物であるＳｉＯ_２膜を改質するための改質ガスである。

【0060】

ウエハＷが第１の処理領域Ｐ１を通過したときに、原料ガスであるＳｉ含有ガスが反応ガスノズル３１から供給されてウエハＷの表面に吸着する。表面にＳｉ含有ガスが吸着したウエハＷは、回転テーブル２の回転により分離ガスノズル４２を有する分離領域Ｄを通過してパージされた後、第２の処理領域Ｐ２に入る。第２の処理領域Ｐ２では、反応ガスノズル３２から酸化ガスが供給され、Ｓｉ含有ガスに含まれるＳｉ成分が酸化ガスにより酸化され、反応生成物であるＳｉＯ_２がウエハＷの表面に堆積する。次に、ＳｉＯ_２が表面に堆積したウエハＷは、第３の処理領域Ｐ３に入る。第３の処理領域Ｐ３では、ガス吐出孔１９３から活性化された酸素が供給され、未反応のＳｉ成分と反応して更にＳｉＯ_２を生成する。かかる改質工程を行うことにより、堆積したＳｉＯ_２膜が緻密化され、高品質化される。なお、活性化ガス供給部９０から何も供給しない場合には、改質工程を省略することになる。改質工程は、生成した膜を緻密化して高品質化するために行われる選択的な工程であるため、省略することも可能である。

【0061】

第２の処理領域Ｐ２を通過したウエハＷは、分離ガスノズル４１を有する分離領域Ｄを通過してパージされた後、再び第１の処理領域Ｐ１に入る。そして、反応ガスノズル３１からＳｉ含有ガスが供給され、Ｓｉ含有ガスがウエハＷの表面に吸着する。

【0062】

以上、回転テーブル２を複数回連続的に回転させながら、フッ素含有ガスを真空容器１内に供給することなく、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを真空容器１内に供給する。これにより、ウエハＷの表面に反応生成物であるＳｉＯ_２が堆積し、ＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）が成膜される。

【0063】

必要に応じて、所定の膜厚までＳｉＯ_２膜が成膜された後、反応ガスノズル３１からはＳｉ含有ガスの供給を停止し、反応ガスノズル３２からは酸化ガスを供給し続け、回転テーブル２の回転を継続することにより、ＳｉＯ_２膜の改質処理を行うようにしてもよい。

【0064】

成膜工程を実行することにより、凹形状パターンの１つであるビア内にＳｉＯ_２膜が成膜される。最初にビア内に形成されるＳｉＯ_２膜は、凹形状に沿った断面形状を有する。

【0065】

次に、エッチング工程を実行する。エッチング工程では、ＳｉＯ_２膜が、Ｖ字の断面形状にエッチングされる。エッチング工程は、具体的には、以下のように実行される。

【0066】

図２に示すように、反応ガスノズル３１、３２からのＳｉ含有ガス及び酸化ガスの供給を停止し、Ａｒガスをパージガスとして供給する。回転テーブル２は、エッチングに適した温度、例えば６００℃程度に設定される。また、回転テーブル２の回転速度は、例えば６０ｒｐｍに設定される。この状態で、活性化ガス供給部９０のシャワーヘッド部９３からＣＦ_４／Ａｒ／Ｏ_２ガスを供給し、水素ガス供給部９６からは、例えば予め設定した流量のＨ_２／Ａｒガスを供給することで、エッチング処理が開始される。

【0067】

その際、回転テーブル２が低速で回転しているので、ＳｉＯ_２膜はＶ字の断面形状にエッチングされる。ビア内のＳｉＯ_２膜をＶ字形状にエッチングすることにより、最上部の開口が広い孔をＳｉＯ_２膜に形成することができ、次の成膜の際に底部までＳｉＯ_２膜を埋め込むことができ、ボトムアップ性が高く、ボイドが発生し難い成膜を行うことができる。

【0068】

ところで、エッチング工程においてＳｉＯ_２膜に対してエッチングを行う際、ウエハＷ面内における回転中心側と外周側との間でエッチング量が異なることがある。そして、ウエハＷ面内におけるエッチング量が異なると、ウエハＷ面内のエッチング均一性を確保することが困難である。

【0069】

しかしながら、本発明の一実施形態に係る基板処理装置は、活性化ガス供給部９０がシャワーヘッド部９３よりも上方に設けられ、シャワーヘッド部９３にフッ素ガスを供給可能な配管９４と、配管９４に設けられ、配管９４の内部に水素ガスを供給可能な１又は複数の水素含有ガス供給部９６とを含む。

【0070】

かかる水素ガス供給部９６から配管９４の内部に供給される水素含有ガスは、プラズマ発生室９１から配管９４及びシャワーヘッド部９３に供給されたフッ素ガスに含まれるＦラジカルと反応してＨＦ（フッ化水素）を生成する。このため、配管９４及びシャワーヘッド部９３に供給されたフッ素含有ガスに含まれるＦラジカルの量が減少し、Ｆラジカル主体のエッチング反応をＣＦラジカル主体のエッチング反応に調整可能となる。

【0071】

ここで、Ｆラジカルと比較してＣＦラジカルは、ＳｉＯ_２膜をＳｉＮ膜やＳｉに比べて選択的にエッチングする特性を有している。このため、水素含有ガス供給部９６を備える本実施形態に係る基板処理装置では、ＳｉＯ_２膜のみを選択的にエッチングすることが可能となる。

【0072】

また、配管９４に設けられる水素ガス供給部９６の位置や水素含有ガス供給部９６から供給される水素ガスの流量を調整することで、シャワーヘッド部９３から回転テーブル２とシャワーヘッド部９３との間の空間に供給されるＦラジカルの濃度の面内分布を制御することができる。結果として、ウエハＷ面内でのエッチング量分布を制御することができる。

【0073】

なお、水素含有ガス供給部９６から供給される水素含有ガス流量の調整は、予め設定した流量となるように、制御部１００によって制御されてもよく、オペレータによって制御されてもよい。

【0074】

以上、回転テーブル２を複数回連続的に回転させながら、第１の反応ガス及び第２の反応ガスを真空容器１内に供給することなく、フッ素含有ガス及び水素含有ガスを真空容器１内に供給する。これにより、ＳｉＯ_２膜がエッチングされる。

【0075】

次に、再び前述した成膜工程を実行する。成膜工程では、エッチング工程でＶ字状にエッチングされたＳｉＯ_２膜上に更にＳｉＯ_２膜が成膜され、膜厚が増加する。Ｖ字状にエッチングされたＳｉＯ_２膜上に成膜されるため、成膜の際に入口が塞がれず、ＳｉＯ_２膜の底部から膜を堆積することができる。

【0076】

次に、再び前述したエッチング工程を実行する。エッチング工程では、ＳｉＯ_２膜がＶ字形状にエッチングされる。

【0077】

以上に説明した成膜工程とエッチング工程とを必要な回数だけ交互に繰り返し、ＳｉＯ_２膜内にボイドが発生しないようにしながら、ビアを埋め込んでゆく。これらの工程の繰り返し回数は、ビア等の凹形状パターンのアスペクト比を含めた形状に応じて、適切な回数とすることができる。例えばアスペクト比が大きい場合、繰り返し回数は多くなる。また、トレンチよりもビアの方が、繰り返し回数が多くなることが推定される。

【0078】

このように、成膜工程とエッチング工程とを繰り返したときに、エッチング工程の後の膜上に、パーティクルが多く存在する場合がある。例えば、ある計測によれば、エッチング処理終了直後に１４０個計測され、エッチング処理終了から５時間後に計測すると２６，０００個に増加し、エッチング処理終了から８時間後に計測すると３５０個に減少していた事例がある。かかるパーティクルは、ＣＦ_４等を含むフッ素含有ガスでエッチング処理を行った場合に、エッチングを行った膜にフッ素が残留し、残留フッ素に起因して発生していると考えられる。

【0079】

よって、エッチングされた膜に残留するフッ素を除去する処理を行えば、パーティクルを抑制することができると考えられる。かかる残留フッ素を除去するため、本実施形態に係るパーティクル除去方法では、プラズマ発生室９１で酸素含有ガス、例えばＡｒ／Ｏ_２ガスをプラズマ化し、活性化したＡｒ／Ｏ_２ガスを、配管９４を介してシャワーヘッド部９３に供給するとともに、水素ガス供給部９６から水素ガスを添加し、活性化されたＡｒ／Ｏ_２ガスに水素ガスを添加した混合ガスをガス吐出孔１９３からウエハＷ上に供給する。かかるパーティクル除去工程では、水素自体は活性化されていないが、活性化されたＡｒ／Ｏ_２ガスに添加することにより、ラジカルの影響を受け、ある程度水素ガスも活性化し、反応し易い状態になると考えられる。そして、フッ素、酸素、水素の間で反応が起こり、最終的にはＨＦが形成されてＳｉＯ_２膜から離脱すると考えられる。

【0080】

なお、発明者等の実験によれば、図６に示したシャワーヘッドのガス吐出孔１９３の配置において、ガス吐出孔１９３ａはプラズマ発生室９１に連通し、ガス吐出孔１９３ｂ〜１９３ｄはプラズマ発生室９１に連通しない構成としたときに、水素ガス供給部９６から配管９４を介してガス吐出孔１９３ａから供給した場合には、パーティクルを低減させることができたが、ガス吐出孔１９３ｂ〜１９３ｄから単独で水素ガスを供給した場合には、パーティクルを低減させることができなかった。よって、パーティクルを低減させる効果を得るためには、少なくとも活性化された酸素含有ガスに水素ガスを添加することが必要である。これにより、水素ガスが必要な反応エネルギーを得ることができ、残留フッ素の除去に寄与することができる。

【0081】

よって、水素を添加する位置は、酸素ガスが活性化している箇所であればどこでもよく、必ずしも配管９４に接続された水素ガス供給部９６に限定される訳ではない。例えば、シャワーヘッド部９３内で酸素ガスが十分に活性化した状態を保っているようであれば、シャワーヘッド部９３内に供給してもよいし、プラズマ発生室９１内に供給してもよい。

【0082】

パーティクル除去工程は、具体的には、ウエハＷを保持した回転テーブル２を回転させながら、ガス供給管９２からＡｒ／Ｏ_２等の酸素含有ガスをプラズマ発生室９１に供給し、プラズマ発生室９１で発生したプラズマによりＡｒ／Ｏ_２ガスをプラズマ化し、活性化したＡｒ／Ｏ_２ガスを、配管９４を介してシャワーヘッド部９３に供給する際、水素ガス供給部９６から配管９４に水素ガスが添加され、水素ガスが添加された活性化Ａｒ／Ｏ_２ガスがシャワーヘッド部９３に送られる。そして、シャワーヘッド部９３の底面に設けられたガス吐出孔１９３からウエハＷの表面上に形成されたＳｉＯ_２膜上に水素ガスが添加された活性化Ａｒ／Ｏ_２ガスが供給される。これにより、ＳｉＯ_２膜上のパーティクルが除去される。

【0083】

エッチング後の膜に、このようなパーティクル除去工程を行うことにより、膜内の残留フッ素を除去し、これにより膜上のパーティクルを除去することができる。

【0084】

パーティクル除去後は、活性化ガス供給部９０からのガスの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止させ、回転テーブル２の凹部２４上のウエハＷを順次取り出し、真空容器１の外部に搬出する。そして、総てのウエハＷを搬出したら、基板処理が終了する。

【0085】

なお、本実施形態においては、成膜工程とエッチング工程とを繰り返し、ウエハＷの表面に形成された凹形状パターンに埋め込み成膜を行う例について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。例えば、成膜工程を連続的に行った後、エッチング工程のみを連続的に行い、最後にパーティクル除去工程を行うような順番であってもよい。また、平坦な表面を有するウエハＷ上にいわゆるベタ膜を成膜し、エッチング工程、パーティクル除去工程を行うようなプロセスを実施してもよい。パーティクル除去工程をエッチング工程後に行う限り、本実施形態に係るパーティクル除去方法及び基板処理方法は、種々のプロセスに適用可能である。

【0086】

また、例えば、予め表面に膜が形成されたウエハＷを搬入し、エッチング工程及びパーティクル除去工程のみを行うようにしてもよい。更に、既にエッチングが行われた膜が形成されたウエハＷを真空容器１内に搬入し、パーティクル除去工程のみを行うようにしてもよい。このように、エッチング工程後にパーティクル除去工程を行う限り、それ以外の前後の工程は、用途に応じて適宜組み合わせることができる。

【実施例】

【0087】

次に、図９を参照して、本発明の実施形態に係るパーティクル除去方法を実施した実施例について説明する。図９は、実施例に係るパーティクル除去方法を実施した実施結果を示した図である。

【0088】

図６に示す実施例においては、エッチング工程とパーティクル除去工程とを連続して行った。基板処理装置は、図１乃至図６及び図８に示した基板処理装置を用いた。エッチング条件は、基板温度が６２０℃、真空容器１内の圧力が１．３Ｔｏｒｒ、回転テーブル２の回転速度が６０ｒｐｍであった。２０ｎｍの厚さを有するＳｉＯ_２膜に対して、８３秒の時間で５ｎｍのエッチングを行った。フッ素含有ガスであるＣＦ_４の流量は、１０ｓｃｃｍとした。

【0089】

また、パーティクル除去工程においては、基板温度は６２０℃、真空容器１内の圧力が１．３Ｔｏｒｒ、回転テーブル２の回転速度が６０ｒｐｍである点は、エッチング工程の条件と同一である。シャワーヘッド部９３から供給される活性化Ａｒ／Ｏ_２ガスの流量は３５００／１００ｓｃｃｍであり、水素ガス供給部９６から配管９４に添加される水素ガスのシャワーヘッド部９３から供給される流量は３０ｓｃｃｍである。

【0090】

図９において、横軸はパーティクル除去工程における水素の供給時間（ｓｅｃ）、縦軸は、エッチング量（ｎｍ）と表面平均粗さＲａ（ｎｍ）を示している。また、曲線Ａはエッチング量の特性を示し、曲線Ｂは表面平均粗さＲａの特性を示している。また、点Ｃは、成膜のみを行った時の表面粗さを示している。なお、膜の平均表面粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ、Atomic Force Microscope）を用いて観察し、計算した。

【0091】

まず。曲線Ａに示されるように、エッチング量はほぼ一定の６ｎｍに設定した、その時のＳｉＯ_２膜の平均表面粗さＲａは、０．４前後でほぼ一定である。成膜のみを行った膜Ｃの平均表面粗さＲａは０．１７程度であるから、成膜後、６ｎｍ程度のエッチングを施すと、膜の平均表面粗さＲａが２倍以上増加してしまうことが分かる。

【0092】

曲線Ｂに示されるように、水素ガスを活性化した酸素含有ガス（Ａｒ／Ｏ_２）に添加して混合ガスをエッチングされた膜上に供給すると、時間が経過するにつれて、平均表面粗さＲａが減少していることが分かる。特に、最初の１０秒程度は減少の幅が大きい。このように、本実施例に係るパーティクル除去工程を実施することにより、膜の平均表面粗さＲａを低減させ、パーテティクルを低減できることが示された。

【0093】

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0094】

１ 真空容器
２ 回転テーブル
２４ 凹部
３１、３２ 反応ガスノズル
９０ 活性化ガス供給部
９３ シャワーヘッド部
１９３、１９３ａ〜１９３ｄ ガス吐出孔
９４ 配管
９６ 水素ガス供給部
１００ 制御部
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】