特開 2024-124712 処理方法及び処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024124712

(43)【公開日】2024-09-13

(54)【発明の名称】処理方法及び処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240906BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240906BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240906BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 C

H01L21/302 101H

H01L21/302 101F

C23C16/44 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023032588

(22)【出願日】2023-03-03

(71)【出願人】

【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】村上 博紀

【テーマコード（参考）】

4K030

5F004

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030BA10

4K030BA42

4K030BA43

4K030BA46

4K030DA06

4K030EA04

4K030FA01

4K030FA10

4K030GA06

4K030JA09

4K030JA10

4K030KA41

5F004AA15

5F004AA16

5F004BB13

5F004BB19

5F004BB24

5F004BD04

5F004DA00

5F004DA04

5F004DA20

5F004DA24

5F004DA25

5F004DA26

5F004DA27

5F004DA29

5F004DB12

5F004DB13

5F004DB14

5F045AA08

5F045AB04

5F045AB31

5F045AB33

5F045AC15

5F045AC16

5F045BB08

5F045DP19

5F045DP28

5F045EB06

5F045EE13

5F045EE18

5F045EF03

5F045EH06

5F045EH13

5F045EK06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ドライプロセスで処理容器内の金属酸化膜を除去する処理方法及び処理装置を提供する。
【解決手段】処理容器内にハロゲン含有ガスを供給し、前記処理容器内の金属酸化膜を除去する工程を有する方法であって、プリコート工程Ｓ１０と、成膜工程Ｓ２０と、判定工程Ｓ３０と、膜除去工程Ｓ４０と、を有する。プリコート工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０及び膜除去工程Ｓ４０は、同じ処理容器内で行われる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理容器内にハロゲン含有ガスを供給し、前記処理容器内の金属酸化膜を除去する工程を有する、
処理方法。

【請求項2】

前記金属酸化膜を除去する工程は、前記処理容器内を室温以上４０℃以下の温度に維持することを含む、
請求項１に記載の処理方法。

【請求項3】

前記ハロゲン含有ガスは、フッ化水素ガスであり、
前記金属酸化膜は、酸化アルミニウム膜であり、
前記金属酸化膜を除去する工程は、前記処理容器内を１３．３ｋＰａ以上に維持することを含む、
請求項２に記載の処理方法。

【請求項4】

前記処理容器内に酸素ラジカルを供給し、前記金属酸化膜を除去する工程において生成される金属ハロゲン化物を除去する工程と、
前記金属酸化膜を除去する工程と前記金属ハロゲン化物を除去する工程とを交互に繰り返す工程と、
を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の処理方法。

【請求項5】

前記処理容器を構成する材料よりも前記ハロゲン含有ガスに対するエッチング耐性が高い膜によって前記処理容器内を被覆する工程と、
前記処理容器内に基板を収容し、前記基板に前記金属酸化膜を形成することを１回又は２回以上行う工程と、
を有し、
前記被覆する工程と、前記金属酸化膜を形成することを１回又は２回以上行う工程と、前記繰り返す工程とをこの順に行う、
請求項４に記載の処理方法。

【請求項6】

処理容器と、
前記処理容器内にハロゲン含有ガスを供給するガス供給部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記処理容器内に前記ハロゲン含有ガスを供給し、前記処理容器内の金属酸化膜を除去する工程を行うよう前記ガス供給部を制御する、
処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、処理方法及び処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

クリーニング溶液を用いて洗浄対象物の表面に付着した金属酸化膜を洗浄により除去する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１６７０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、ドライプロセスで金属酸化膜を除去できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による処理方法は、処理容器内にハロゲン含有ガスを供給し、前記処理容器内の金属酸化膜を除去する工程を有する。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、ドライプロセスで金属酸化膜を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。

【図2】膜除去工程の一例を示すフローチャートである。

【図3】実施形態に係る処理装置を示す縦断面図である。

【図4】実施形態に係る処理装置を示す横断面図である。

【図5】エッチング圧力とＡｌＯ膜のエッチング量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0009】

〔処理方法〕
図１及び図２を参照し、実施形態に係る処理方法について説明する。図１は、実施形態に係る処理方法を示すフローチャートである。図２は、膜除去工程Ｓ４０の一例を示すフローチャートである。

【0010】

図１に示されるように、実施形態に係る処理方法は、プリコート工程Ｓ１０と、成膜工程Ｓ２０と、判定工程Ｓ３０と、膜除去工程Ｓ４０とを有する。プリコート工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０及び膜除去工程Ｓ４０は、同じ処理容器内で行われる。

【0011】

プリコート工程Ｓ１０は、処理容器の内部をプリコート膜で被覆することを含む。プリコート工程Ｓ１０は、例えば処理容器の内部に金属酸化膜が成膜される前に行われる。プリコート膜は、処理容器を構成する材料よりもハロゲン含有ガスに対するエッチング耐性が高い膜である。プリコート膜を構成する材料としては、アモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、炭窒化シリコン（ＳｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タングステンが好適である。プリコート膜で被覆する対象（以下「被覆対象」ともいう。）は、膜除去工程Ｓ４０で処理容器内に供給されるハロゲン含有ガスによってエッチングされる部材、例えば石英製の部材を少なくとも含む。例えば、石英製の処理容器が用いられる場合、被覆対象は処理容器の内壁を含む。例えば、処理容器の内部で石英製の部品が用いられる場合、被覆対象は石英製の部品を含む。

【0012】

プリコート工程Ｓ１０を行うことで、石英製の部材の表面がプリコート膜で被覆される。これにより、膜除去工程Ｓ４０において石英製の部材のエッチングを防止できる。その結果、石英製の部品の寿命を延ばすことができる。なお、処理容器の内部にハロゲン含有ガスによってエッチングされる部材が含まれない場合や、処理容器の内部がすでにプリコート膜で被覆されている場合等には、プリコート工程Ｓ１０を省略してもよい。

【0013】

成膜工程Ｓ２０は、プリコート工程Ｓ１０の後に行われる。成膜工程Ｓ２０は、処理容器の内部に基板を収容し、該基板に対して金属酸化膜を成膜することを含む。成膜工程Ｓ２０では、基板の表面に金属酸化膜が成膜されると共に、処理容器の内部にも金属酸化膜が堆積する。金属酸化膜は、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）膜、酸化チタン（ＴｉＯ）膜、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）膜等のｈｉｇｈ－ｋ膜であってよい。

【0014】

判定工程Ｓ３０は、成膜工程Ｓ２０の後に行われる。判定工程Ｓ３０では、成膜工程Ｓ２０を設定回数実施したか否かが判定される。実施回数が設定回数に達していない場合（判定工程Ｓ３０のＮＯ）、成膜工程Ｓ２０を再び実施する。実施回数が設定回数に達している場合（判定工程Ｓ３０のＹＥＳ）、膜除去工程Ｓ４０を実施する。このように、実施回数が設定回数に達するまで成膜工程Ｓ２０が繰り返される。設定回数は、１回であってもよく、２回以上であってもよい。設定回数は、例えば成膜工程Ｓ２０で処理容器の内部に堆積する金属酸化膜の膜厚に応じて定められる。

【0015】

膜除去工程Ｓ４０は、判定工程Ｓ３０の後に行われる。膜除去工程Ｓ４０は、図２に示されるように、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１と、酸素ラジカル供給工程Ｓ４２と、判定工程Ｓ４３とを有する。

【0016】

ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１は、処理容器内にハロゲン含有ガスを供給し、処理容器内の金属酸化膜を除去することを含む。金属酸化膜は、成膜工程Ｓ２０で処理容器の内部に堆積した金属酸化膜を含む。ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素ガスであってよい。ハロゲン化水素ガスとしては、例えばフッ化水素（ＨＦ）ガス、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、臭化水素（ＨＢｒ）ガス、ヨウ化水素（ＨＩ）ガスが挙げられる。ハロゲン含有ガスは、ハロゲンガスであってもよい。ハロゲンガスとしては、例えばフッ素（Ｆ_２）ガス、塩素（Ｃｌ_２）ガス、臭素（Ｂｒ_２）ガス、ヨウ素（Ｉ_２）ガスが挙げられる。ハロゲン含有ガスは、ハロゲン化水素ガスとハロゲンガスとの混合ガスであってもよい。

【0017】

金属酸化膜は、希フッ酸（ＤＨＦ）を用いたウェットエッチングによりエッチングされやすい。これに対し、ハロゲン含有ガス、特に反応性の高いフッ素含有ガスを用いたドライエッチングでは、ハロゲン含有ガスが金属酸化膜と反応して金属フッ化物が生成される。金属フッ化物は非常に高い融点を有するため、エッチングして除去することが困難である。

【0018】

そこで、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１では、処理容器の内部でハロゲン含有ガスを用いたウェット（液相）ライクな反応が生じる環境を形成することで、処理容器の内部の金属酸化膜を除去する。具体的には、処理容器内を室温以上４０℃以下の温度に維持し、かつ処理容器内を高圧に維持することで、ウェットライクな反応が生じる環境を形成できる。室温とは、１０℃以上３０℃以下の温度であってよく、例えば２３℃である。例えば、金属酸化膜がＡｌＯ膜、ハロゲン含有ガスがフッ化水素ガスである場合、処理容器内を室温以上４０℃以下の温度に維持し、処理容器内の圧力を１００Ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）以上の高圧に維持することで、ウェットライクな反応が生じる環境を形成できる。

【0019】

ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１では、完全なウェットエッチングによる反応で金属酸化膜を除去するものではないため、金属ハロゲン化物が生成されうる。特に、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１を継続して行うと、表面から深い位置まで金属酸化膜のハロゲン化が進行し、金属酸化膜のエッチングが停滞しうる。そこで、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１を継続して所定の時間行うごとに、後述する酸素ラジカル供給工程Ｓ４２を行って金属ハロゲン化物を除去することが好ましい。

【0020】

酸素ラジカル供給工程Ｓ４２は、処理容器内に酸素ラジカルを供給することを含む。ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１で生成される金属ハロゲン化物（例えばＡｌＦ）は、酸素ラジカルによって、金属酸化物（例えばＡｌＯ）やハロゲン（例えばＦ）等の気体となって処理容器の内部から排出される。これにより、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１で生成される金属ハロゲン化物が除去される。酸素ラジカルは、例えば処理容器内に酸素含有ガスを供給し、酸素含有ガスからプラズマを生成することで得られる。酸素含有ガスは、酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）、又はこれらの組み合わせであってよい。酸素含有ガスには、水素（Ｈ_２）ガスが添加されてもよい。なお、金属酸化膜のエッチング速度が低下しない場合等には、酸素ラジカル供給工程Ｓ４２を省略してもよい。

【0021】

判定工程Ｓ４３は、酸素ラジカル供給工程Ｓ４２の後に行われる。判定工程Ｓ４３では、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１及び酸素ラジカル供給工程Ｓ４２を設定回数実施したか否かが判定される。実施回数が設定回数に達していない場合（判定工程Ｓ４３のＮＯ）、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１及び酸素ラジカル供給工程Ｓ４２を再び実施する。実施回数が設定回数に達している場合（判定工程Ｓ４３のＹＥＳ）、膜除去工程Ｓ４０を終了する。このように、実施回数が設定回数に達するまで、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１と酸素ラジカル供給工程Ｓ４２とが交互に繰り返される。この場合、エッチング速度をほとんど低下させることなく、金属酸化膜を継続してエッチングできる。設定回数は、１回であってもよく、２回以上であってもよい。設定回数は、例えば膜除去工程Ｓ４０を開始する直前に処理容器の内部に堆積した金属酸化膜の膜厚に応じて定められる。

【0022】

以上に説明したように、実施形態に係る処理方法によれば、処理容器内にハロゲン含有ガスを供給し、処理容器内の金属酸化膜を除去する。この場合、ドライプロセスで金属酸化膜を除去できる。これにより、処理容器内の金属酸化膜を除去するために生じる処理装置のダウンタイムを低減できる。その結果、処理装置の稼働率が向上する。

【0023】

これに対し、クリーニング溶液を用いたウェットエッチングによって処理容器内の金属酸化膜を除去する場合、例えば処理容器内を大気開放して金属酸化膜を除去する対象の部品を処理装置から取り外して洗浄する。このため、処理容器内の金属酸化膜を除去するために生じる装置のダウンタイムが長くなる。その結果、処理装置の稼働率が低下する。

【0024】

〔処理装置〕
図３及び図４を参照し、実施形態に係る処理装置１００について説明する。図３及び図４に示されるように、処理装置１００は、主として、処理容器１と、ガス供給部２０と、プラズマ生成部３０と、排気部４０と、加熱部５０と、制御部６０とを備える。

【0025】

処理容器１は、下端が開口された有天井の縦型の筒体状を有する。処理容器１の全体は、例えば石英により形成される。処理容器１内の上端近傍には天井板２が設けられ、天井板２の下側の領域が封止される。天井板２は、例えば石英により形成される。処理容器１の下端の開口には、筒体状に成形された金属製のマニホールド３がシール部材４を介して連結される。シール部材４は、例えばＯリングであってよい。

【0026】

マニホールド３は、処理容器１の下端を支持する。マニホールド３の下方からボート５が処理容器１内に挿入される。ボート５は、複数枚（例えば２５枚～１５０枚）の基板Ｗを上下方向に沿って間隔を有して略水平に保持する。基板Ｗは、例えば半導体ウエハであってよい。ボート５は、例えば石英により形成される。ボート５は、例えば３本の支柱６を有し、支柱６に形成された溝により複数枚の基板Ｗが支持される。

【0027】

ボート５は、保温筒７を介して回転台８の上に載置される。保温筒７は、例えば石英により形成される。保温筒７は、マニホールド３の下端の開口からの放熱を抑制する。回転台８は、回転軸１０の上に支持される。マニホールド３の下端の開口は、蓋体９によって開閉される。蓋体９は、例えばステンレス鋼等の金属材料により形成される。回転軸１０は、蓋体９を貫通する。

【0028】

回転軸１０の貫通部には、磁性流体シール１１が設けられる。磁性流体シール１１は、回転軸１０を気密に封止し、かつ回転可能に支持する。蓋体９の周辺部とマニホールド３の下端との間には、処理容器１内の気密性を保持するためのシール部材１２が設けられる。シール部材１２は、例えばＯリングであってよい。

【0029】

回転軸１０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構に支持されたアーム１３の先端に取り付けられる。アーム１３が昇降することにより、ボート５、保温筒７、回転台８及び蓋体９が回転軸１０と一体で昇降し、処理容器１内に対して挿脱される。

【0030】

ガス供給部２０は、処理容器１内へ各種のガスを供給する。ガス供給部２０は、例えば４本のガスノズル２１～２４を有する。ガス供給部２０は、例えば４本のガスノズル２１～２４に加えて更に別のガスノズルを有してもよい。

【0031】

ガスノズル２１は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２１は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりもプラズマ生成空間Ｐの側に設けられる。ガスノズル２１は、例えばその垂直部分が処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりも排気口４１の側に設けられてもよい。ガスノズル２１は、１又は２以上の処理ガスの供給源と接続される。処理ガスは、プリコート工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０、膜除去工程Ｓ４０で用いられる各種のガスを含んでよい。例えば、処理ガスは、シリコン含有ガスと、金属含有ガスとを含む。ガスノズル２１の垂直部分には、ボート５の基板支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス孔２１ａが間隔を空けて形成される。ガス孔２１ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向に処理ガスを吐出する。ガス孔２１ａは、例えばプラズマ生成空間Ｐ側に配向してもよく、処理容器１の近傍の内壁側に配向してもよい。

【0032】

ガスノズル２２は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２２は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりもプラズマ生成空間Ｐの側に設けられる。ガスノズル２２は、例えばその垂直部分が処理容器１内における該処理容器１の中心Ｃよりも排気口４１の側に設けられてもよい。ガスノズル２２は、１又は２以上の処理ガスの供給源と接続される。処理ガスは、プリコート工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０、膜除去工程Ｓ４０で用いられる各種のガスを含んでよい。例えば、処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含む。ガスノズル２２の垂直部分には、ボート５の基板支持範囲に対応する上下方向の長さ方向に亘って複数のガス孔２２ａが間隔を空けて形成される。ガス孔２２ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向に処理ガスを吐出する。ガス孔２２ａは、例えばプラズマ生成空間Ｐ側に配向してもよく、処理容器１の近傍の内壁側に配向してもよい。

【0033】

ガスノズル２３は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に伸びるＬ字形状を有する。ガスノズル２３は、その垂直部分がプラズマ生成空間Ｐに設けられる。ガスノズル２３は、１又は２以上の処理ガスの供給源と接続される。処理ガスは、プリコート工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２０、膜除去工程Ｓ４０で用いられる各種のガスを含んでよい。例えば、処理ガスは酸素含有ガスを含む。ガスノズル２３の垂直部分には、ボート５の基板支持範囲に対応する上下方向の長さ方向に亘って複数のガス孔２３ａが間隔を空けて形成される。ガス孔２３ａは、例えば処理容器１の中心Ｃに配向し、処理容器１の中心Ｃに向かって水平方向に処理ガスを吐出する。

【0034】

ガスノズル２４は、例えば石英により形成され、マニホールド３の側壁を貫通して水平に伸びる直管形状を有する。ガスノズル２４は、その先端部分がプラズマ生成空間Ｐの外部、例えば処理容器１内に設けられる。ガスノズル２４は、パージガスの供給源と接続される。ガスノズル２４は、先端部分が開口しており、開口から処理容器１内にパージガスを供給する。パージガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスが挙げられる。

【0035】

プラズマ生成部３０は、処理容器１の側壁の一部に設けられる。プラズマ生成部３０は、ガスノズル２３から供給される処理ガスからプラズマを生成する。プラズマ生成部３０は、プラズマ区画壁３２と、一対のプラズマ電極３３と、給電ライン３４と、ＲＦ電源３５と、絶縁保護カバー３６とを有する。

【0036】

プラズマ区画壁３２は、処理容器１の外壁に気密に溶接される。プラズマ区画壁３２は、例えば石英により形成される。プラズマ区画壁３２は断面凹状をなし、処理容器１の側壁に形成された開口３１を覆う。開口３１は、ボート５に支持される全ての基板Ｗを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。プラズマ区画壁３２により規定されると共に処理容器１内と連通する内側空間であるプラズマ生成空間Ｐにはガスノズル２３が配置される。ガスノズル２１及びガスノズル２２は、プラズマ生成空間Ｐの外部の処理容器１の内側壁に沿った基板Ｗに近い位置に設けられる。

【0037】

一対のプラズマ電極３３は、それぞれ細長い形状を有し、プラズマ区画壁３２の両側の壁の外面に、上下方向に沿って対向して配置される。各プラズマ電極３３の下端には、給電ライン３４が接続される。

【0038】

給電ライン３４は、各プラズマ電極３３とＲＦ電源３５とを電気的に接続する。給電ライン３４は、例えば一端が各プラズマ電極３３の短辺の側部である下端に接続され、他端がＲＦ電源３５と接続される。

【0039】

ＲＦ電源３５は、各プラズマ電極３３の下端に給電ライン３４を介して電気的に接続される。ＲＦ電源３５は、一対のプラズマ電極３３に例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ電力を供給する。これにより、プラズマ区画壁３２により規定されたプラズマ生成空間Ｐに、ＲＦ電力が印加される。

【0040】

絶縁保護カバー３６は、プラズマ区画壁３２の外側に、該プラズマ区画壁３２を覆うようにして取り付けられる。絶縁保護カバー３６の内側部分には、冷媒通路（図示せず）が設けられる。冷媒通路に冷却された窒素ガス等の冷媒を流すことにより、プラズマ電極３３が冷却される。プラズマ電極３３と絶縁保護カバー３６との間に、プラズマ電極３３を覆うようにシールド（図示せず）が設けられてもよい。シールドは、例えば金属等の良導体により形成され、電気的に接地される。

【0041】

排気部４０は、開口３１に対向する処理容器１の側壁部分に形成された排気口４１に設けられる。排気口４１は、ボート５に対応して上下に細長く形成される。処理容器１の排気口４１に対応する部分には、排気口４１を覆うように断面Ｕ字状に成形されたカバー部材４２が取り付けられる。カバー部材４２は、処理容器１の側壁に沿って上方に延びる。カバー部材４２の下部には、排気配管４３が接続される。排気配管４３には、ガスの流通方向の上流側から下流側に向かって順に、圧力調整弁４４及び真空ポンプ４５が設けられる。排気部４０は、制御部６０の制御に基づき圧力調整弁４４及び真空ポンプ４５を動作して、真空ポンプ４５に処理容器１内のガスを吸引しながら、圧力調整弁４４により処理容器１内の圧力を調整する。

【0042】

加熱部５０は、ヒータ５１を含む。ヒータ５１は、処理容器１の径方向外側において処理容器１を囲む円筒形状を有する。ヒータ５１は、処理容器１の側周囲全体を加熱することで、処理容器１内に収容された各基板Ｗを加熱する。

【0043】

制御部６０は、例えば処理装置１００の各部の動作を制御する。制御部６０は、例えばコンピュータであってよい。また、処理装置１００の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

【0044】

〔処理装置の動作〕
処理装置１００において実施形態に係る処理方法を実施する場合の動作について説明する。以下では、プリコート膜がａ－Ｓｉ膜であり、金属酸化膜がＡｌＯ膜である場合を例に挙げて説明する。プリコート膜がａ－Ｓｉ膜以外の膜であり、金属酸化膜がＡｌＯ膜以外の膜である場合についても同様であってよい。

【0045】

まず、制御部６０は、プリコート工程Ｓ１０を実行するように処理装置１００の各部の動作を制御する。具体的には、制御部６０は、昇降機構を制御して、基板Ｗを保持していない空のボート５を処理容器１内に搬入し、蓋体９により処理容器１の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。続いて、制御部６０は、排気部４０を制御して処理容器１内を所定の圧力に減圧し、加熱部５０を制御して処理容器１内を所定の温度に調整して安定化させる。続いて、制御部６０は、ガス供給部２０を制御して処理容器１内にシリコン含有ガスを供給する。これにより、処理容器の内部がａ－Ｓｉ膜で被覆される。続いて、制御部６０は、処理容器１内を大気圧に昇圧し、処理容器１内を搬出温度に降温させた後、昇降機構を制御してボート５を処理容器１内から搬出する。

【0046】

次に、制御部６０は、成膜工程Ｓ２０を実行するように処理装置１００の各部の動作を制御する。具体的には、制御部６０は、昇降機構を制御して、複数枚の基板Ｗを保持したボート５を処理容器１内に搬入し、蓋体９により処理容器１の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。続いて、制御部６０は、排気部４０を制御して処理容器１内を所定の圧力に減圧し、加熱部５０を制御して処理容器１内を所定の温度に調整して安定化させる。続いて、制御部６０は、ガス供給部２０を制御して、処理容器１内にＡｌ含有ガス及び酸素含有ガスを供給する。これにより、各基板ＷにＡｌＯ膜が成膜される。このとき、制御部６０は、プラズマ生成部３０を制御してＲＦ電源３５から一対のプラズマ電極３３にＲＦ電力を供給し、処理容器１内に供給された酸素含有ガスからプラズマを生成してもよい。続いて、制御部６０は、処理容器１内を大気圧に昇圧し、処理容器１内を搬出温度に降温させた後、昇降機構を制御してボート５を処理容器１内から搬出する。

【0047】

次に、制御部６０は、成膜工程Ｓ２０の実施回数が設定回数に達するまで、成膜工程Ｓ２０を繰り返すよう処理装置１００の各部の動作を制御する（判定工程Ｓ３０）。

【0048】

成膜工程Ｓ２０の実施回数が設定回数に達した後、制御部６０は、膜除去工程Ｓ４０を実行するように処理装置１００の各部の動作を制御する。具体的には、制御部６０は、昇降機構を制御して、基板Ｗを保持していない空のボート５を処理容器１内に搬入し、蓋体９により処理容器１の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。続いて、制御部６０は、排気部４０を制御して処理容器１内を所定の圧力に減圧し、加熱部５０を制御して処理容器１内を所定の温度に調整して安定化させる。続いて、制御部６０は、ガス供給部２０を制御して処理容器１内にハロゲン含有ガスを供給する。このとき、制御部６０は、排気部４０を制御して処理容器１内の圧力を調整することで、処理容器の内部でハロゲン含有ガスを用いたウェット（液相）ライクな反応が生じる環境を形成する。これにより、成膜工程Ｓ２０が繰り返し行われることで処理容器１の内壁、ボート５等に堆積したＡｌＯ膜を除去できる。なお、完全なウェットエッチングによる反応でＡｌＯ膜を除去するものではないため、ＡｌＦが生成されうる。特に、ハロゲン含有ガスを継続して供給する時間が長くなると、表面から深い位置までＡｌＯ膜のハロゲン化が進行し、ＡｌＯ膜のエッチングが停滞しうる。そこで、制御部６０は、処理容器１内にハロゲン含有ガスを所定の時間供給するごとに、処理容器１内へのハロゲン含有ガスの供給を停止する。続いて、制御部６０は、ガス供給部２０を制御して処理容器１内に酸素含有ガスを供給すると共に、プラズマ生成部３０を制御してＲＦ電源３５から一対のプラズマ電極３３にＲＦ電極を供給し、処理容器１内に供給された酸素含有ガスからプラズマを生成する。これにより、ＡｌＦが、酸素ラジカルによって、ＡｌＯやハロゲン（例えばＦ）等の気体となって処理容器の内部から排出される。このように、制御部６０は、処理容器１内にハロゲン含有ガスを所定の時間供給するごとに、処理容器１内へのハロゲンガスの供給を停止して、処理容器１内に酸素ラジカルを供給するようガス供給部２０を制御する。この場合、エッチング速度をほとんど低下させることなく、金属酸化膜を継続してエッチングできる。続いて、制御部６０は、処理容器１内を大気圧に昇圧し、処理容器１内を搬出温度に降温させた後、昇降機構を制御してボート５を処理容器１内から搬出する。

【0049】

〔実施例〕
実施形態に係る処理方法により、金属酸化膜であるＡｌＯ膜を除去できることを確認した実施例について説明する。

【0050】

実施例では、ＡｌＯ膜を表面に有するシリコンウエハを準備し、準備したシリコンウエハを前述の処理装置１００内に収容し、実施形態に係る膜除去工程Ｓ４０を実施した。実施例では、処理容器１内の圧力が異なる複数の条件で膜除去工程Ｓ４０を実施し、シリコンウエハの表面に形成されたＡｌＯ膜のエッチング量を測定した。膜除去工程Ｓ４０の条件は以下である。

【0051】

（ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１）
温度：室温
圧力：４０Ｔｏｒｒ、５０Ｔｏｒｒ、６０Ｔｏｒｒ、７０Ｔｏｒｒ、１００Ｔｏｒｒ
ハロゲン含有ガス：フッ化水素ガス＋窒素ガス
時間：１０分
（酸素ラジカル供給工程Ｓ４２）
温度：室温
圧力：０．３Ｔｏｒｒ
酸素含有ガス：酸素ガス
ＲＦ電力：１００Ｗ
時間：１０分
（判定工程Ｓ４３）
設定回数：１０回

【0052】

図５は、エッチング圧力とＡｌＯ膜のエッチング量との関係を示す図である。図５中、横軸はハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１における処理容器１内の圧力であるエッチング圧力［Ｔｏｒｒ］を示し、縦軸はＡｌＯ膜のエッチング量［ｎｍ］を示す。

【0053】

図５に示されるように、エッチング圧力が４０Ｔｏｒｒ～７０Ｔｏｒｒの場合にはＡｌＯ膜がエッチングされていないが、エッチング圧力が１００Ｔｏｒｒの場合にはＡｌＯ膜がエッチングされていることが分かる。この結果から、ハロゲン含有ガス供給工程Ｓ４１における処理容器１内の圧力を１００Ｔｏｒｒ以上にすることで、ＡｌＯ膜をエッチングできることが示された。

【0054】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0055】

上記の実施形態では、処理装置が複数の基板に対して一度に処理を行うバッチ式の装置である場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理装置は基板を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。例えば、処理装置は処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数の基板を回転テーブルにより公転させ、第１ガスが供給される領域と第２ガスが供給される領域とを順番に通過させて基板に対して処理を行うセミバッチ式の装置であってもよい。

【0056】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0057】

１ 処理容器
２０ ガス供給部
６０ 制御部
１００ 処理装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】