特開 2024-129577 基板処理方法、基板処理装置及びソフトウエア

(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】P2024129577

(43)【公開日】2024-09-27

(54)【発明の名称】基板処理方法、基板処理装置及びソフトウエア

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20240919BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 201A

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023038885

(22)【出願日】2023-03-13

(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】110002756

【氏名又は名称】弁理士法人弥生特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】浅田 泰生

(72)【発明者】

【氏名】戸田 聡

(72)【発明者】

【氏名】木嶋 隆浩

(72)【発明者】

【氏名】小林 希

(72)【発明者】

【氏名】平出 圭介

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004AA05

5F004BA19

5F004BB19

5F004BB22

5F004BB24

5F004BB25

5F004BB29

5F004BC01

5F004BC03

5F004BC06

5F004CA02

5F004CA04

5F004DA00

5F004DA18

5F004DA20

5F004DA25

5F004DA29

5F004DB00

5F004DB01

5F004DB03

5F004EA28

5F004EA34

(57)【要約】

【課題】アンモニアガス及びアミンガスのうちの少なくとも一方を少なくとも含むエッチングガスを用いて基板にエッチング処理を行うにあたり、当該基板の面内の各部で均一性高い処理を行う。
【解決手段】本開示のエッチング方法は、第１エッチングガス、アンモニアガス及びアミンガスのうちの少なくとも一方を含む第２エッチングガスの各々を、ガス供給源からガス供給路に供給する工程と、
前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、前記ガス供給路に設けられる貯留部に貯留して、当該貯留部の内部を昇圧させる貯留工程と、
前記ガス供給路において前記貯留部の下流側に設けられるバルブを開いて、前記貯留部に貯留された前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、内部に基板が格納された処理容器に供給し、前記基板に形成された第１膜をエッチングするガス供給工程と、
を実施する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１エッチングガス、アンモニアガス及びアミンガスのうちの少なくとも一方を含む第２エッチングガスの各々を、ガス供給源からガス供給路に供給する工程と、
前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、前記ガス供給路に設けられる貯留部に貯留して、当該貯留部の内部を昇圧させる貯留工程と、
前記ガス供給路において前記貯留部の下流側に設けられるバルブを開いて、前記貯留部に貯留された前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、内部に基板が格納された処理容器に供給し、前記基板に形成された第１膜をエッチングするガス供給工程と、
を含むエッチング方法。

【請求項2】

前記第１エッチングガスはハロゲン含有ガスであり、
前記第１膜はシリコン含有膜である請求項１記載のエッチング方法。

【請求項3】

前記第１膜を繰り返しエッチングするために、前記バルブの開閉を繰り返して前記ガス供給工程を繰り返し行う開閉工程を含む請求項２記載のエッチング方法。

【請求項4】

前記貯留工程は、
前記貯留部内を第１圧力から前記第１圧力よりも高い第２圧力とする初期貯留工程と、
前記ガス供給工程を行うことで前記第２圧力よりも低く、且つ前記第１圧力よりも高い第３圧力とされた前記貯留部内を再度当該第２圧力とする再貯留工程と、を含み、
前記ガス供給工程と、前記再貯留工程とからなるサイクルが繰り返し行われる請求項３記載のエッチング方法。

【請求項5】

前記バルブの開放に応じたタイミングで、前記処理容器内の圧力を一の圧力から低下させて他の圧力に変更する工程と、
前記バルブを開いてから次に当該バルブを開くまでに前記処理容器内の圧力を前記他の圧力から前記一の圧力へ上昇させる工程と、
を備える請求項３記載のエッチング方法。

【請求項6】

前記貯留部は、第１貯留部及び第２貯留部を含み、
前記バルブは、第１バルブ及び第２バルブを含み、
前記貯留工程は、前記第１エッチングガス、前記第２のエッチングガスを第１貯留部、第２貯留部に夫々貯留する工程を含み、
前記ガス供給工程は、前記第１貯留部の下流側に設けられる前記第１バルブ、前記第２貯留部の下流側に設けられる前記第２バルブを夫々開く工程を含む請求項２記載のエッチング方法。

【請求項7】

前記ガス供給工程は、前記第１バルブ及び前記第２バルブを同時に開く工程を含む請求項６記載のエッチング方法。

【請求項8】

前記基板には前記第１膜とは異なる種類の第２膜が形成され、
前記第１膜及び前記第２膜のうち第１膜が選択的にエッチングされるように、前記バルブの閉鎖と、前記処理容器内の排気と、を行う請求項２記載のエッチング方法。

【請求項9】

前記第１膜は酸化シリコン膜であり、前記第２膜は窒化シリコン膜である請求項８記載のエッチング方法。

【請求項10】

駆動機構により、前記処理容器内で前記基板を載置するステージを昇降させて、前記ステージと前記処理容器の天井との距離を変更する工程を備え、
前記ガス供給工程は、
前記基板の処理条件に応じて設定された高さに位置した前記ステージ上の当該基板に、前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを供給する工程を含む請求項１記載のエッチング方法。

【請求項11】

前記貯留部内の圧力を圧力センサにより検出する工程と、
前記圧力に基づいて異常の有無の判定を行う工程と、
を含む請求項３記載のエッチング方法。

【請求項12】

前記圧力の検出は、開閉が繰り返される前記バルブについて、
開かれる期間毎、且つ閉じられる期間毎に行われる請求項１１記載のエッチング方法。

【請求項13】

前記処理容器内で前記基板を載置するステージが、当該処理容器内に複数設けられ、
前記ガス供給工程は、前記各ステージに載置された前記基板に一括して前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを供給する工程を含む請求項１記載のエッチング方法。

【請求項14】

第１エッチングガス、アンモニア及びアミンガスのうちの少なくとも一方を含む第２エッチングガスの各々を供給するガス供給源と、
前記ガス供給源から前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスが供給されるガス流路と、
第１膜が形成された基板が格納され、前記ガス流路の下流端が接続される処理容器と、
前記ガス流路に設けられる貯留部と、
前記ガス流路において前記貯留部の下流側に設けられ、前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスが前記貯留部に貯留されて当該貯留部の内部が昇圧するように閉じられた後に、当該第１エッチングガス及び当該第２エッチングガスを前記処理容器内に供給して前記第１膜をエッチングするために開かれるバルブと、
を備えるエッチング装置。

【請求項15】

エッチング装置に用いられるソフトウエアであって、
第１エッチングガス、アンモニアガス及びアミンガスのうちの少なくとも一方を含む第２エッチングガスの各々を、ガス供給源からガス供給路に供給するステップと、
前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、前記ガス供給路に設けられる貯留部に貯留して、当該貯留部の内部を昇圧させる貯留ステップと、
前記ガス供給路において前記貯留部の下流側に設けられるバルブを開いて、前記貯留部に貯留された前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、内部に基板が格納された処理容器に供給し、前記基板に形成された第１膜をエッチングするガス供給ステップと、
を含むソフトウエア。

【請求項16】

前記貯留部は、第１貯留部及び第２貯留部を含み、
前記バルブは、第１バルブ及び第２バルブを含み、
前記貯留ステップは、前記第１エッチングガス、前記第２のエッチングガスを第１貯留部、第２貯留部に夫々貯留するステップを含み、
前記ガス供給工程は、前記第１貯留部の下流側に設けられる前記第１バルブ、前記第２貯留部の下流側に設けられる前記第２バルブを同時に開くステップを含み、
前記第１貯留部内の仮想の圧力を算出するために設定された第１パラメータと、前記第２貯留部内の仮想の圧力を算出するために設定された第２パラメータと、に基づいて、
前記第１貯留部内と前記第２貯留部内との仮想の圧力の差の異常を検出するステップを実行する請求項１５記載のソフトウエア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法、基板処理装置及びソフトウエアに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）などの基板を処理に対して、タンクに一旦貯留したガスを処理容器内に放出して処理を行う場合が有る。特許文献１では、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）製造用の基板に対して、そのようにタンクに貯留されたＨｅ、ＨＣｌ、ＳＦ_６の各ガスを放出してエッチング処理を行うことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５２３５２９３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、アンモニア及びアミンガスのうちの少なくとも一方を少なくとも含むエッチングガスを用いて基板にエッチング処理を行うにあたり、当該基板の面内の各部で均一性高い処理を行うことができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示のエッチング方法は、第１エッチングガス、アンモニアガス及びアミンガスのうちの少なくとも一方を含む第２エッチングガスの各々を、ガス供給源からガス供給路に供給する工程と、
前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、前記ガス供給路に設けられる貯留部に貯留して、当該貯留部の内部を昇圧させる貯留工程と、
前記ガス供給路において前記貯留部の下流側に設けられるバルブを開いて、前記貯留部に貯留された前記第１エッチングガス及び前記第２エッチングガスを、内部に基板が格納された処理容器に供給し、前記基板に形成された第１膜をエッチングするガス供給工程と、
を含むエッチング方法。

【発明の効果】

【0006】

本開示は、アンモニア及びアミンガスのうちの少なくとも一方を少なくとも含むエッチングガスを用いて基板にエッチング処理を行うにあたり、当該基板の面内の各部で均一性高い処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態であるエッチング装置の縦断正面図である。

【図2】前記エッチング装置の縦断側面図である。

【図3】前記エッチング装置の内部を示す概略斜視図斜視図である。

【図4】前記エッチング装置により行われる処理のタイミングチャートである。

【図5】前記エッチング装置の動作を示す作用図である。

【図6】前記エッチング装置の動作を示す作用図である。

【図7】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図8】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図9】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図10】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図11】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図12】エッチング処理されるウエハの表面の縦断面を示す模式図である。

【図13】前記エッチング装置により行われる他の処理のタイミングチャートである。

【図14】前記エッチング装置の動作を示す作用図である。

【図15】前記エッチング装置により行われる他の処理のタイミングチャートである。

【図16】評価試験での処理を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本開示のエッチング装置の一実施形態であると共に、本開示に係るエッチング方法を実施するエッチング装置１について、図１、図２に縦断正面図、縦断側面図を夫々示している。エッチング装置１において行われる処理の概要を先に説明する。このエッチング装置１は、エッチングガスとしてハロゲン含有ガス及び塩基性ガスを用いることで、真空雰囲気である所望の圧力下で、ウエハＷの表面のエッチングを行う。なお、このエッチングを行うにあたり、ウエハＷの周囲にプラズマは形成されない。

【0009】

エッチング装置１に搬送される上記のウエハＷには、第１膜であるＳｉＯｘ（酸化シリコン）膜１０１の他に第２膜であるＳｉＮ（窒化シリコン膜）１０２が形成されており、各々ウエハＷの表面に露出した状態となっている。ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２のいずれも、エッチングガスに対して被エッチング性を有する。つまり、第１エッチングガスであるハロゲン含有ガスと、第２エッチングガスである塩基性ガスとが揃って供給された状態になると、ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２はいずれもエッチングされる。

【0010】

エッチング装置１はＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２のうち、ＳｉＯｘ膜１０１を選択的に、且つウエハＷの面内において均一性高くエッチングできるように構成されている。詳しく述べると、エッチング装置１ではＳｉＯｘ膜１０１とＳｉＮ膜１０２との間におけるエッチングガス（ハロゲン含有ガス及び塩基性ガス）に対するインキュベーションタイムが異なることを利用して、上記の選択的エッチングが行われる。インキュベーションタイムとは、ガスが基板上の膜に吸着してから当該膜に対して反応が開始されるまでの時間である。

【0011】

上記のハロゲン含有ガスとしてはフッ素含有ガス、より具体的にはフッ化水素（ＨＦ）ガスが用いられ、塩基性ガスとしてはＮＨ_３（アンモニア）ガスまたはアミンガスが用いられる。アミンガスについて、さらに具体的にはトリメチルアミン（Tri Methyl Amine:ＴＭＡ）ガスが用いられる。これらのエッチングガスを用いた場合のインキュベーションタイムについては、ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２のうち、ＳｉＯｘ膜１０１の方が短い。つまりハロゲン含有ガス、塩基性ガスの両方がウエハＷに供給された状態となった直後は、ＳｉＯｘ膜１０１がエッチングされる一方で、ＳｉＮ膜１０２はエッチングされない。

【0012】

エッチング装置１については、処理容器１１内にウエハＷを格納して排気された状態とする一方で、上記したエッチングガスをタンクに貯留して加圧された状態とする。そして、このエッチングガスを、タンクから処理容器１１内に放出するように構成されている。それにより、当該エッチングガスを速やかに処理容器１１内に拡散させる。そして、エッチングガスの供給を開始してから比較的短い時間で、この供給を停止する。このエッチングガス供給の停止と、処理容器１１内の排気とによって、エッチングガスを処理容器１１から除去し、ＳｉＮ膜１０２がエッチングされることを抑制する。

【0013】

このような処理容器１１内へのエッチングガスの給断は、タンクの下流側に設けたバルブにより行う。このバルブの開閉を比較的高い速度で、繰り返し行うことにより、ＳｉＯｘ膜１０１について選択的にエッチングし、且つエッチング量を所望のものとする。なお、上記したようにタンク内から放出されるエッチングガスは、処理容器１１内を速やかに拡散することで、ウエハＷの面内各部においてエッチングガスが吸着するタイミングのばらつきが抑えられるので、ウエハＷの面内で均一性高くエッチングがなされることになる。

【0014】

上記のタンクとして、ハロゲン含有ガス用のタンク、塩基性ガス用のタンクが夫々設けられる。つまりＨＦガスと、ＮＨ_３ガスあるいはＴＭＡガスと、は別々のタンク（タンク８１、８２）に貯留される。それにより、ハロゲン含有ガスと塩基性ガスとが、タンクに貯留されている間に互いに反応してしまうことが防止されるようにしている。そのようにガス種毎にタンクが設けられることに合わせて、上記のバルブはバルブＶ１、Ｖ２として、タンク８１の下流側、タンク８２の下流側に夫々設けられている。

【0015】

本例ではバルブＶ１、Ｖ２間における開閉のタイミングが揃えられる。即ち、ＨＦガスが処理容器１１内に供給される期間と、ＮＨ_３ガスあるいはＴＭＡガスが処理容器１１内に供給される期間とは一致する。また、処理容器１１には２つのウエハＷが格納され、処理容器１１内にて左右に並んで設けられるステージ５に各々載置される。上記したエッチング処理は、この２つのウエハＷに対して互いに同様に且つ一括して行われる。それにより、装置のスループットの向上が図られている。

【0016】

続いて、上記したエッチング装置１の概略構成について、当該装置の内部を示す図３の斜視図も参照して説明する。上記したエッチング装置１を構成する処理容器１１は、蓋１２と、容器本体１３と、により構成されている。容器本体１３は、処理容器１１の側壁及び底壁を形成する。この容器本体１３としては、縦断面視で各々凹部形状をなす外壁部１４と、内壁部１５と、を備えており、内壁部１５は外壁部１４内に位置することによって、処理容器１１の側壁及び底壁は二重壁として形成されている。

【0017】

内壁部１５に囲まれて処理空間形成部材４１が設けられる。処理空間形成部材４１は、容器本体１３に囲まれる領域を左右に区画することで、ウエハＷを各々処理する処理空間４を２つ形成するための部材である。ステージ５に対するウエハＷの受け渡しが妨げられないように、処理空間形成部材４１は昇降自在である。なお２つの処理空間４について、以降は処理空間４Ａ、４Ｂとして互いに区別して示す場合が有る。

【0018】

処理容器１１の蓋１２の下面には、左右に離れて２つのシャワープレート３が設けられており、処理空間形成部材４１と共に処理空間４Ａ、４Ｂを形成すると共に、当該処理空間４Ａ、４Ｂに夫々ガスを供給する。また、処理空間４Ａ、４Ｂには、ウエハＷを載置するステージ５が各々設けられる。各ステージ５は昇降可能であり、所望の高さにウエハＷが配置されて処理がなされる。また、処理空間４Ａ、４Ｂは、容器本体１３の底部の左右の中央に開口する排気口２８により、排気される。

【0019】

続いて、エッチング装置１の各部の構成を詳しく説明する。以降の説明では、シャワープレート３について、処理空間４Ａを形成するもの、処理空間４Ｂを形成するものを夫々３Ａ、３Ｂとして互いに区別して示す場合が有る。またステージ５について、処理空間４Ａに設けられるもの、処理空間４Ｂに設けられるものを夫々５Ａ、５Ｂとして互いに区別して示す場合が有る。ところで、処理空間４ＡでのウエハＷの処理に用いられる構成要素と、処理空間４ＢでのウエハＷの処理に用いられる構成部材のうち、互いに同じものについては同じ数字の符号を付して示す。また左右方向、前後方向について、図中では互いに直交するＸ方向、Ｙ方向として夫々示している。

【0020】

上記した容器本体１３をなす内壁部１５の上端部は外方に広がることで、フランジ１６を形成し、当該フランジ１６が外壁部１４の上端部に下方から支持される。なお、内壁部１５は、外壁部１４に対して着脱が自在である。外壁部１４と内壁部１５との間には隙間１７が形成されている。後述するように内壁部１５、外壁部１４の各所には、処理容器１１内でステージ５、処理空間形成部材４１を昇降させるために開口する孔や排気用の孔が形成されている。これらの各孔の孔縁に沿ってシール部材であるＯリング３７が設けられており、外壁部１４と内壁部１５とに密着している。それにより、隙間１７がこれらの孔とは連通せず、密閉空間として構成されている。

【0021】

処理容器１１の外側から接続される図示しないガス供給管及び排気管を介して、隙間１７に対して不活性ガスの供給と排気とがなされ、ウエハＷの処理中、隙間１７は比較的低い圧力に保たれる。それによって、処理空間４から処理容器１１の外部へのガスの漏洩が防止されると共に、処理空間４における処理容器１１の外部に対する断熱効果が得られる。

【0022】

また、容器本体１３をなす外壁部１４、内壁部１５における前方側の壁部には、貫通孔１８、１９が夫々形成されており、これらの貫通孔１８、１９は前後方向（Ｙ方向）において互いに重なる（図２参照）。貫通孔１８、１９は左右方向（Ｘ方向）に長尺なスリット形状であり、左右に長尺な筒状部材２１が貫通孔１８、１９を形成する周面に密着すると共に、貫通孔１８から貫通孔１９に跨がるように前後に伸びて設けられる。

【0023】

筒状部材２１に囲まれる領域は、ウエハＷの搬送口２２として構成されており、当該搬送口２２の左側領域、右側領域をウエハＷが夫々通過して、ステージ５Ａ、５Ｂに受け渡される。搬送口２２は、外壁部１４に対して前方側に設けられるゲートバルブ２３により開閉される。図示しない搬送機構によって、搬送口２２を介して処理容器１１の内外におけるウエハＷの搬送が行われる。

【0024】

また内壁部１５のフランジ１６上には、当該フランジ１６に沿って形成された図示しないヒータを介して、蓋１２の周縁部が支持されている。蓋１２の下面にはシャワープレート３（３Ａ、３Ｂ）が互いに左右に離れて設けられている。シャワープレート３は平面視で円形に構成され、ガスを水平方向に拡散させる拡散空間３２と、拡散空間３２に接続されるガス吐出口３３と、を各々備えている。ガス吐出口３３はシャワープレート３の下面に分散して多数形成され、ステージ５の上面に向けて各々開口する。

【0025】

処理容器１１の蓋１２の上部側には流路形成部３４が設けられている。この流路形成部３４には後述する配管系６が接続され、当該配管系６から供給されるガスが当該流路形成部３４に形成された流路を介してシャワープレート３Ａ、３Ｂの拡散空間３２に供給される。配管系６において上記したエッチングガスを供給するラインは、シャワープレート３Ａ、３Ｂに共用される。流路形成部３４における流路は、当該ラインから供給されるエッチングガスをシャワープレート３Ａ、３Ｂの各拡散空間３２へと分配するように構成されている。

【0026】

容器本体１３をなす内壁部１５の底部に、左右に間隔を空けて２つの貫通孔２４が形成されている。外壁部１４の底部において、この貫通孔２４に重なる部位は、底部形成部１０として構成されている。各底部形成部１０上に、起立した円筒体である下部内壁２５が設けられている。下部内壁２５の胴部は貫通孔２４内に位置し、下部内壁２５の上端部は、貫通孔２４よりも上方の位置で外方へ広がることでフランジ２６を形成する。また、下部内壁２５の下方側の側壁には貫通孔である排気路２７が形成されており、下部内壁２５の内外が当該排気路２７を介して連通する。

【0027】

また外壁部１４の底部において、左右方向における先述の貫通孔２４が設けられる位置の間に、排気口２８が開口している。内壁部１５の底部で排気口２８の上方には、貫通孔２９が形成されており、当該貫通孔２９を介して排気口２８は内壁部１５に囲まれる領域を排気可能である。外壁部１４の底部には下方から、排気口２８に開口するように排気管２０の一端が接続されている。そして排気管２０の他端は、バルブＶ１０を介して排気機構２Ａに接続されている。排気機構２Ａは、例えばターボ分子ポンプ、ドライポンプなどにより構成されており、バルブＶ１０の開度が調整されることで処理容器１１内の圧力の調整がなされる。

【0028】

上記した処理空間形成部材４１について詳しく述べる。処理空間形成部材４１は左右に伸びるように形成され、鉛直方向に形成された貫通孔４２が２つ、左右に離れて設けられている。各貫通孔４２は処理空間４を形成するための孔であり、平面視で円形である。処理空間形成部材４１の上縁部は外方へ広がり、上側フランジ４３を形成する。また、各貫通孔４２の上側の孔縁部には、貫通孔４２の周に沿ったＯリング３８が設けられている。

【0029】

そして、各貫通孔４２の下端部は、当該貫通孔４２の中心軸へと向かうように突出することで下側フランジ４４を形成しており、下側フランジ４４上には貫通孔４２の周に沿ったＯリング３９が設けられる。下側フランジ４４は、下部内壁２５のフランジ２６の下方に位置する。なお、貫通孔４２を形成する周面のうち、下側フランジ４４の上方側における部位を、内周面４５として示している。

【0030】

処理空間形成部材４１の左右の中央下部は、支柱４６に支持されており、支柱４６は処理容器１１の底部を貫通して、処理容器１１の外部に設けられる昇降機構４７に接続されている。なお図中４８は、処理容器１１の外側において支柱４６に設けられるフランジである。図中４９は鉛直方向に伸縮可能なベローズであり、支柱４６を囲んでフランジ４８と処理容器１１の底部とに接続されることで、処理容器１１内の気密性を担保する。なお、支柱４６及び昇降機構４７が設けられる位置は、排気口２８が形成される位置に対して後方側にずれている。当該昇降機構４７により、処理空間形成部材４１は上方側の処理位置と下方側の待機位置との間を昇降する。

【0031】

図１、図２は、処理空間形成部材４１が処理位置、待機位置に夫々位置する状態を示している。処理位置において、上側フランジ４３上のＯリング３８はシャワープレート３の周縁に、下側フランジ４４上のＯリング３９は下部内壁２５のフランジ２６に夫々密着する。それにより、シャワープレート３、処理空間形成部材４１、下部内壁２５、外壁部１４の底部によって囲まれる空間が、処理容器１１内の左右に形成される。当該空間にはステージ５が設けられるが、当該空間におけるステージ５の上方の領域が処理空間４である。各処理空間４は、上記した下部内壁２４の排気路２７を介して、排気口２８より排気される。また図２に示すように、待機位置における処理空間形成部材４１の上端は搬送口２２の下方に位置することで、処理容器１１内に対するウエハＷの搬送が可能となっている。

【0032】

なお上側フランジ４３の左方側、右方側から下方に伸びるシャフト４０が設けられ、内壁部１５、外壁部１４を貫通する。シャフト４０は、処理空間形成部材４１の昇降時の揺らぎを防ぐ役割を有する。シャフト４０についても支柱４６と同様に、フランジ４８を備えると共に、当該フランジ４８及び処理容器１１の底部に接続されるベローズ４９に囲まれた構成とされることで、処理容器１１内の気密性が担保されている。

【0033】

ところで上記したように処理容器１１内における排気経路が形成されるにあたり、処理容器１１でエッチングガスに接する部位、エッチングガスに接するおそれが有る部位には、当該エッチングガスに対する腐食防止用の保護膜が形成されている。従って、この保護膜は、処理容器１１を構成する母材とは異なる材質の膜である。具体的には、例えば内壁部１５において処理空間４に向う側周面や底面、外壁部１４をなす底部形成部１０の上面に当該保護膜が形成されており、内壁部１５、底部形成部１０は処理容器１１を構成する他の部位に対して着脱可能であり、装置のメンテナンスを行うことが容易である。処理容器１１の母材は例えばアルミニウムであり、保護膜の材質としては使用するエッチングガスに応じて適宜選択すればよい。本例のようにＨＦガス、ＮＨ_３ガス、ＴＭＡガスを用いる場合、保護膜は例えばＮｉ（ニッケル）により構成される。

【0034】

続いて、ステージ５（５Ａ、５Ｂ）について説明する。各ステージ５は平面視円形であり、その上面はシャワープレート３の下面に対向し、その側面は処理空間形成部材４１の貫通孔４２をなす内周面４５に対向する。ステージ５の上部側は静電チャックとして構成されており、ステージ５の上面に載置されたウエハＷを吸着する。ステージ５の下部側には流体の流路５１が形成されている。図示しない温度調整機構により温度調整された流体が当該流路５１に供給されることで、ステージ５に吸着されたウエハＷが所望の温度とされる。なお、ステージ５には流路５１に対する流体の供給管及び排出管が接続されるが、図示は省略する。

【0035】

各ステージ５の下部には、縦断面視で凹形の囲み部５２の上端が接続され、囲み部５２とステージ５の下面とに囲まれる密閉空間に水平板５３が設けられている。水平板５３上には、鉛直に伸びるピン５４が３本（図中では２本のみ表示）設けられる。水平板５３は、囲み部５２の底部、処理容器１１の底部形成部１０を貫通する支柱５５に接続され、支柱５５の下端部は、処理容器１１の外部に設けられる昇降機構５６に接続されている。ウエハＷ支持用のピン５４は、昇降機構５６によってステージ５の上面にて突没し、図示しない搬送機構とステージ５との間でウエハＷを受け渡す。なお、図中５０はステージ５に設けられる貫通孔であり、ピン５４が挿通される。

【0036】

また、囲み部５２を下方から支持する支柱５７が、処理容器１１の底部形成部１０を貫通して設けられており、処理容器１１の外部に設けられる昇降機構５８に接続されている。支柱５７及び上記の支柱５５を囲むと共に鉛直方向に伸縮可能なベローズ５９が、下部内壁２５に囲まれて設けられている。ベローズ５９については、囲み部５２の周縁に上端が、外壁部１４の底部に下端が夫々接続されており、上記したベローズ４９と同様に処理容器１１内の気密性を担保する役割を有する。

【0037】

ところで支柱５７、昇降機構５８及びベローズ５９については、ステージ５毎に設けられている。そのため、ステージ５Ａ、５Ｂについては個別に高さを調整することができるが、本例ではステージ５Ａ、５Ｂ上のウエハＷに対して同様の処理を行うために、ステージ５間の高さは揃えられる。なお、このようにステージ５が昇降可能であることは、ステージ５の上方領域である処理空間４の容積について調整可能であるということである。

【0038】

続いて、配管系６について説明する。配管系６は、下流端が流路形成部３４に接続される配管６１、６２、６３、６４を備えている。配管６１、６２は、夫々シャワープレート３Ａ、３Ｂに接続されている。そして配管６１、６２の上流側は、流量調整機構６０を介してＮ_２ガス供給源７１Ａ、７１Ｂに夫々接続されている。流量調整機構６０は、バルブ及びマスフローコントローラにより構成され、流路の下流側へのガスの給断の切替え、及びガスの流量の調整を行う。なお後述する配管６１、６２以外の配管に設けられる流量調整機構６０についても、配管６１、６２に介設される流量調整機構６０と同様の構成である。Ｎ_２ガス供給源７１から供給されるＮ_２（窒素）ガスは、エッチングガスのキャリアガス且つ処理容器１１内をパージするパージガスの役割を果たす。

【0039】

配管６３、６４は貯留部が介設されるガス流路として構成されている。配管６３の下流端は、流路形成部３４の流路を介してシャワープレート３Ａ、３Ｂに接続される。そして、この配管６３については上流側に向けて、バルブＶ１、タンク８１、バルブＶ３がこの順に介設されている。そして、バルブＶ３の上流側で当該配管６３は分岐して、配管６３Ａ、６３Ｂを形成する。配管６３Ａは、流量調整機構６０を介してＨＦガス供給源７２に接続されている。配管６３Ｂは、流量調整機構６０を介してＮ_２ガス供給源７３に接続されている。Ｎ_２ガス供給源７３から供給されるＮ_２ガスは、ＨＦガスに対する希釈ガスである。バルブＶ３については、第１貯留部であるタンク８１に各ガスを供給して貯留する期間中は開かれ、第１バルブであるバルブＶ１の開放中はタンク８１に貯留されたガスが配管６３を逆流することを防止するために閉鎖される。

【0040】

配管６４の下流端は、流路形成部３４の流路を介してシャワープレート３Ａ、３Ｂに接続される。そして、この配管６４については上流側に向けて、バルブＶ２、タンク８２、バルブＶ４がこの順に介設されている。そしてバルブＶ４の上流側で当該配管６４は分岐して、配管６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃを形成する。配管６４Ａ～６４Ｃには、流量調整機構６０が各々介設されている。そして配管６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ上流端は夫々ＴＭＡガス供給源７４、ＮＨ_３ガス供給源７５、Ｎ_２ガス供給源７６に接続されている。ＮＨ_３ガス及びＴＭＡガスのいずれかが、タンク８２へ向けて供給される。Ｎ_２ガス供給源７６から供給されるＮ_２ガスは、ＮＨ_３ガス及びＴＭＡガスに対する希釈ガスである。バルブＶ４については、第２貯留部であるタンク８２に各ガスを供給して貯留する期間中は開かれ、第２バルブであるバルブＶ２の開放中はタンク８２に貯留されたガスが配管６４を逆流することを防止するために閉鎖される。

【0041】

タンク８１、８２の各々には圧力センサ８０が設けられており、タンク８１、８２内の圧力についての検出信号を、後述の制御部９０に送信する。制御部９０はその検出信号に基づいて、タンク８１、８２内の圧力を検出することができる。なお検出信号は、１００ミリ秒よりも短い間隔、具体的には例えば１０ミリ秒間隔で制御部９０に送信され、制御部９０は同間隔でタンク８１、８２内の圧力を検出することができる。この圧力の検出間隔は、バルブＶ１、Ｖ２について、開いた状態及び閉じた状態のうちの一方から他方へと移行する時間よりも短い。従って、後述するようにバルブＶ１、Ｖ２の開閉によって、ウエハＷに対して行う処理のステップが切り替わるが、ステップ毎にタンク８１、８２の圧力を検出し、異常の有無を判定することが可能である。

【0042】

図１に示すように、エッチング装置１はコンピュータである制御部９０を備えており、この制御部９０は、ソフトウエア、メモリ、ＣＰＵ、操作部、アラーム出力部を備えている。操作部はエッチング装置１のユーザーが各種の設定を行うためのデータ入力装置であり、例えばタッチパネル等などにより構成されている。操作部から、後述するタンク８１、８２内の圧力に異常が生じた際の動作設定や、処理レシピに関する各設定を行うことができる。各種の設定は、制御部９０のメモリに記憶される。アラーム出力部としては例えばディスプレイやスピーカーなどにより構成され、所定の画面表示や所定の音声をアラームとして、後述する異常や判定結果をユーザーに報知する。

【0043】

ソフトウエアには、後述するウエハＷの処理を行うことができるように命令（各ステップ）が組み込まれており、このソフトウエアは、記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、メモリーカード、光磁気ディスク、ＤＶＤ等に格納され、制御部９０にインストールされる。制御部９０は当該ソフトウエアによりエッチング装置１の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御することで、ウエハＷに対する処理を実行することができる。具体的にはバルブＶ１～Ｖ４の開閉、バルブＶ１０の開度調整、流量調整機構６０による各配管の下流側への各ガスの供給、昇降機構５８によるステージ５の高さの調整、昇降機構４７、５６による処理空間形成部材４１、ピン５４の昇降、ゲートバルブ２３による搬送口２２の開閉などの各動作が制御される。

【0044】

上記のソフトウエアには、上記した検出信号からのタンク８１、８２内における圧力の検出と、当該検出圧力が所定の範囲内に収まるか否かの判定と、当該判定により検出圧力が所定の範囲内に収まらないと判定された場合の対処動作と、を行うためのプログラムが含まれる。この対処動作としては例えば、実行中のウエハＷの処理を中止すると共にアラームを出力すること、アラームの出力と共に次に装置に搬送されるウエハＷの処理を中止すること（実行中のウエハＷの処理は継続する）、ウエハＷの処理の中止は行わずにアラームの出力のみ行うことである。これらの中から、ユーザーによって予め設定された動作が実行される。

【0045】

ところでウエハＷを処理する前に、ウエハＷをどのような処理レシピで処理するかがユーザーにより選択される。処理レシピはウエハＷの処理条件に関するパラメータの組み合わせであり、制御部９０のメモリに記憶される。その組み合わせをなす個々のパラメータとしては、具体的には処理容器１１内の圧力、ウエハＷの処理温度、及び処理容器１１内へ供給する各ガスに関するパラメータが挙げられる。上記の各ガスに関するパラメータには、各流量調整機構６０による下流側へのガスの供給のタイミング及び供給時の流量、バルブＶ１～Ｖ４の開閉のタイミングに関するパラメータが含まれる。

【0046】

上記のソフトウエアには、処理レシピの作成を補助するプログラムが含まれる。このプログラムはウエハＷの処理を行う前に、ユーザーがパラメータを入力することで、タンク８１、８２内の各圧力を算出し、この算出値が適正なものであるか否かを判定するプログラムである。この算出値が適正であるか否かの判定としては、ガスが貯留された各タンク８１、８２内の圧力が許容範囲に収まるか否か（即ち、上限の閾値、下限の閾値を超えるか否か）の判定の他に、バルブＶ１、Ｖ２が共に開放状態に切り替わった際のタンク８１、８２内の圧力差が許容範囲に収まるか否かの判定が含まれる。なお、判定によって算出値が許容範囲に収まらないとされた場合には、当該プログラムは、アラーム出力部からその旨のアラームを出力するように構成されている。

【0047】

タンク８１、８２内の圧力差の判定についてさらに述べると、上記したように本例ではタンク８１、８２の下流側のバルブＶ１、Ｖ２は同時に開かれることでシャワープレート３に向けて各ガスが供給される。仮にタンク８１、８２内の圧力差が大き過ぎると、タンク８１、８２のうちの一方のタンクから供給されたガスが、シャワープレート３を介して他方のタンクへ向けて流れる。つまり配管系６において、ガスの逆流が起きてしまう。そうなるとガス同士の望まない反応が起きるなどして、ウエハＷに正常な処理がなされなくなってしまうおそれが有る。そのような不具合が防止されるように、本プログラムは、上記のように圧力差の判定を行い、設定が不適切な場合にはアラームを出力させることにより、ユーザーにパラメータの再設定を促す構成とされている。この圧力差の判定方法については、エッチング装置１の動作例を説明した後に具体的に述べる。

【0048】

続いて、エッチング装置１における動作例について、タイミングチャートである図４、処理容器１１へのガスの供給状態及び処理容器１１内におけるガスの流れを示す図５、図６を参照して説明する。また、ウエハＷの表面の変化を模式的に示す図７～図１２も適宜参照する。なお、本例ではＴＭＡガスを用いるものとするが、ＴＭＡガスの代わりにＮＨ_３ガスを用いる場合も同様の手順で処理を行うことができる。

【0049】

図４のタイミングチャートについては、タンク８１、８２内の圧力変化、バルブＶ１、Ｖ２の開閉状態、タンク８１へのＨＦガス供給のタイミング、タンク８２へのＴＭＡガス供給のタイミング、処理容器１１内の圧力変化（即ち、処理空間４の圧力変化）について示している。なお、処理容器１１内の圧力についてはバルブＶ１０の開度によって変化するので、この圧力変化のチャートは、バルブＶ１０の開度の変化を示していることになる。図５、図６では配管系６を構成する各配管について、ガスが流通している部位を他の部位よりも太く示している。図７～図１２のうちのいくつかの図では、ＨＦガスを１０３、ＴＭＡガスを１０４として夫々模式的に示している。

【0050】

先ず、処理空間形成部材４１が待機位置にて待機すると共に、ステージ５がウエハＷの搬送に干渉しないように比較的低い位置で待機する状態で、搬送機構によって処理容器１１内にウエハＷが２つ搬送される。図７は、そのように処理容器１１内に搬送されるウエハＷの表面を示している。これらのウエハＷが、ピン５４を介して各ステージ５上に各々吸着されて所望の温度、例えば－２０℃～１５０℃となる。

【0051】

搬送機構が処理容器１１から退避した後、処理空間形成部材３１が処理位置へと上昇し、処理空間４が形成される。各ステージ５が所定の高さ位置へと上昇し、シャワープレート３Ａ、３Ｂに夫々近接する。そして、Ｎ_２ガス供給源７１Ａ、７１Ｂからシャワープレート３Ａ、３Ｂを介して処理空間４Ａ、４Ｂに夫々Ｎ_２ガスが供給される一方で、バルブＶ１０の開度が所定の開度（第１開度とする）となるように調整され、処理容器１１内における処理空間４Ａ、４Ｂが所定の一の圧力となる。

【0052】

バルブＶ１、Ｖ２が閉じられ、且つバルブＶ３、Ｖ４が開かれた状態とされる。そして、空の状態のタンク８１にＨＦガス供給源７２、Ｎ_２ガス供給源７３からＨＦガス及びＮ_２ガスの供給が開始されると共に、空の状態のタンク８２にＴＭＡガス供給源７４、Ｎ_２ガス供給源７６からＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給が開始される（チャート中、時刻ｔ１、図６）。タンク８１、８２に各ガスが貯留され、当該タンク８１、８２内の圧力が、ガスの供給が開始される前の初期圧力（第１圧力）から上昇する。タンク８１、８２内が所望の第２圧力（以降、放出圧力と記載する）になった状態で、バルブＶ３、Ｖ４が閉じられる一方、バルブＶ１、Ｖ２が開かれる（時刻ｔ２）。また、この時刻ｔ２では、バルブＶ１０の開度が第１開度よりも大きい所定の第２開度となるように変更されると共に、流量調整機構６０により、タンク８１、８２へ向けたＨＦガス、ＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給が停止する。

【0053】

バルブＶ１、Ｖ２が開放されることで、タンク８１、８２に貯留されたガスが処理空間４Ａ、４Ｂに放出され、当該処理空間４全体に速やかに拡散する（図６）。また、バルブＶ１０の開度が第２開度に変更されたことで、処理空間４Ａ、４Ｂの圧力が低下し、所定の圧力（他の圧力と呼称する）となる。その圧力低下によっても、各ガスは処理空間４Ａ、４Ｂに速やかに拡散する。なお、上記のようにタンク８１、８２から各ガスを放出する瞬間においては、当該処理空間４Ａ、４Ｂの圧力を比較的高い圧力（一の圧力と呼称する）としておくのは、タンク８１、８２と処理空間４Ａ、４Ｂとの差圧が大きすぎることによって発生する不具合を防ぐためである。具体的には、供給されるガスの圧力によるウエハＷの位置ずれや、処理容器１１内に形成される気流によってパーティクルの巻き上げが生じることを防ぐ。なお処理空間４Ａ、４Ｂの、一の圧力、他の圧力は例えば０．１３３Ｐａ～６６６Ｐａの範囲内における圧力である。

【0054】

処理空間４Ａ、４Ｂに拡散したＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４は、ウエハＷの表面全体、即ちＳｉＯｘ膜１０１、ＳｉＮ膜１０２の各々の表面全体に吸着する（図８）。そして既述したインキュベーションタイムの違いにより、ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２のうち、ＳｉＯｘ膜１０１についてのみ、エッチングが開始される（図９）。然る後、例えばタンク８１、８２内が初期圧力に戻る前にバルブＶ１、Ｖ２が閉じられ（時刻ｔ３）、タンク８１、８２から処理空間４Ａ、４Ｂへのガス供給が停止する。この際のタンク８１、８２の圧力を待機圧力（第３圧力）とする。なお速やかにバルブＶ１、Ｖ２を閉じることで、本例では（待機圧力－初期圧力）＞（放出圧力－待機圧力）となっている。

【0055】

処理空間４Ａ、４Ｂの排気、及びＮ_２ガス供給源７１Ａ、７１Ｂから供給されるＮ_２ガスのパージ作用によって、処理空間４Ａ、４ＢからＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４が除去される。処理空間４Ａ、４Ｂの圧力が比較的低い他の圧力とされているため、このＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４の除去は効率良く進行し、処理空間４Ａ、４ＢにおけるＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４の濃度が急激に低下する。その濃度低下により、ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２に吸着したＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４は、当該ＳｉＯｘ膜１０１及びＳｉＮ膜１０２から処理空間４Ａ、４Ｂへと脱離する（図１０、図１１）。従って、ＳｉＯｘ膜１０１についてはエッチングの進行が停止し、ＳｉＮ膜１０２についてはエッチングの開始が阻害される。

【0056】

その後、バルブＶ３、Ｖ４が開かれ、流量調整機構６０によりタンク８１へのＨＦガス及びＮ_２ガスの供給と、タンク８２へのＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給と、が再開されると共に、バルブＶ１０の開度が第１開度に戻り（時刻ｔ４）、処理空間４Ａ、４Ｂの圧力が上昇して一の圧力に戻る。従って、時刻ｔ４では時刻ｔ１と同様の動作が行われ、処理容器１１の状態としては図５の状態に戻る。

【0057】

タンク８１、８２内の圧力が待機圧力から上昇して放出圧力となると、時刻ｔ２と同様の動作が行われる。即ち、バルブＶ３、Ｖ４の閉鎖、バルブＶ１、Ｖ２の開放、バルブＶ１０の開度の第２開度への変更、流量調整機構６０によるタンク８１、８２へ向けたＨＦガス、ＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給停止が行われる（時刻ｔ５）。従って、この時刻ｔ５における装置の動作は時刻ｔ２の動作と同じである。この動作により、タンク８１、８２に貯留されたガスが処理空間４Ａ、４Ｂへの放出される一方、処理空間４Ａ、４Ｂの圧力は低下し、他の圧力となる。処理容器１１としては再度、図６の状態となり、ＳｉＯｘ膜１０１の選択的エッチングが再度開始される。

【0058】

然る後、時刻ｔ３と同じくバルブＶ１、Ｖ２が閉鎖され（時刻ｔ６）、処理空間４Ａ、４ＢからＨＦガス１０３及びＴＭＡガス１０４が除去されて、ＳｉＯｘ膜１０１についてはエッチングの進行が停止し、ＳｉＮ膜１０２についてはエッチングの開始が阻害される。そしてバルブＶ３、Ｖ４が開かれ、タンク８１へのＨＦガス及びＮ_２ガスの供給と、タンク８２へのＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給とが再度開始されると共に、バルブＶ１０の開度が第１開度に戻る（時刻ｔ７）。即ち、時刻ｔ７では時刻ｔ４と同様に装置の動作が行われる。そしてタンク８１、８２内の圧力が待機圧力から上昇して放出圧力となると、時刻ｔ２、ｔ５と同様の動作が行われる（時刻ｔ８）。

【0059】

このように時刻ｔ５～ｔ８では、時刻ｔ２～ｔ５における一連の動作が、再度行われる。そして、時刻ｔ８以降も同様の動作が繰り返される。このようにサイクル動作が行われることで、ＳｉＯｘ膜１０１の選択的なエッチングが繰り返される。所定の回数のサイクルが終了して、ＳｉＯｘ膜１０１のエッチング量が所望のものとなると（図１２）、処理容器１１内への搬入時とは逆の手順で、各ウエハＷが処理容器１１内から搬出される。

【0060】

以上のように、先ずタンク８１、８２にガスを貯留するステップ（初回貯留ステップとする）が行われる。そして、それ以降はタンク８１、８２から処理空間４にガスを放出するガス放出ステップ、タンク８１、８２からのガスの放出を停止して処理空間４から各ガスを排気する排気ステップ、放出された分のガスをタンク８１、８２に供給する再貯留ステップからなるサイクルが繰り返されることで、ウエハＷが処理される。排気ステップと、再貯留ステップと、は並行して実施される。

【0061】

なお、ガス放出ステップが行われる期間は、バルブＶ１、Ｖ２が開かれる期間であり、時刻ｔ２－ｔ３間、時刻ｔ５－ｔ６間の各々が該当する。１回のガス放出ステップが行われる期間は比較的短く、例えば１秒以下である。そのため、上記した処理例ではバルブＶ１、Ｖ２の開放時にタンク８１、８２内のガスのすべてが処理空間４に放出されず、一部が残留する。従って空の状態のタンク８１、８２にガスを貯留する初回貯留ステップ（時刻ｔ１－ｔ２間）は、再貯留ステップ（時刻ｔ４－ｔ５間、時刻ｔ７－ｔ８間）よりも長い。

【0062】

以上に述べたように、エッチング装置１においては、タンク８１、８２内に貯留されることで加圧された比較的、大量のＨＦガス及びＴＭＡガスが、バルブＶ１、Ｖ２が開かれることで処理空間４に放出される。そのためＨＦガス及びＴＭＡガスが処理空間４全体に短時間で行き渡ることになるので、ウエハＷの面内の各部のＳｉＯｘ膜１０１にＨＦガス及びＴＭＡガスが同時ないしは略同時に吸着し、エッチングが開始される。そのため、ウエハＷの面内におけるＳｉＯｘ膜１０１のエッチングの均一性を高くすることができる。また、バルブＶ１、Ｖ２の解放後、当該バルブＶ１、Ｖ２が速やかに閉鎖される。具体的にはタンク８１、８２内が初期圧力に戻る前にバルブＶ１、Ｖ２が閉鎖されることで、ＳｉＮ膜１０２のエッチングを抑え、ＳｉＯｘ膜１０１のエッチングを選択的に行うことができる。

【0063】

なお、初回貯留ステップ（時刻ｔ１－ｔ２間）の後のサイクルは、上記の説明では３回以上繰り返されるように述べたが、繰り返しの回数は任意である。また、必要なエッチング量が微量である場合にはサイクルは繰り返さず、１回のみ行うようにしてもよい。
また上記の処理では、バルブＶ１、Ｖ２の開放と同時にバルブＶ１０の開度を変更して処理空間４の圧力を低下させているが、バルブＶ１、Ｖ２の開放時点に対して僅かな所定の時間だけ先、あるいは僅かな所定の時間だけ後のタイミングでバルブＶ１０の開度が変更されてもよい。そのように毎回のバルブＶ１、Ｖ２の開放時点から所定の時間（予め定めた時間）だけずれたタイミングでバルブＶ１０の開度が変更されることも、開放時点と同時にバルブＶ１０の開度が変更されることと同様、バルブの開放に応じたタイミングで処理容器内の圧力を低下させることに含まれる。

【0064】

ところで上記の初回貯留ステップ及びその後のサイクルの実行中、タンク８１、８２の各圧力センサ８０から検出信号が制御部９０に所定の間隔で送信され続けて、タンク８１、８２内の圧力が監視される。この検出信号の送信間隔は、バルブＶ１、Ｖ２が開かれてガス放出ステップが行われる時間（時刻ｔ２－ｔ３間、ｔ５－ｔ６間）よりも短い。従って、バルブＶ１、Ｖ２が開かれた状態となるガス放出ステップ、バルブＶ１、Ｖ２が閉じられる状態となる他のステップの各々について、当該圧力が検出される。つまり、バルブＶ１、Ｖ２について開かれる期間毎、且つ閉じられる期間毎に圧力の検出がなされる。そしてその圧力に基づいて、異常の有無が監視される。従って、装置の動作の異常を速やかに発見することができ、ウエハＷから製造される半導体製品の歩留りの低下を防止することができる。

【0065】

上記したユーザーによる処理レシピの作成を補助するためのタンク８１、８２内の圧力差の判定について補足して説明する。この圧力差の判定を行うために、タンク８１、８２内の各々について、下流側のバルブＶ１またはＶ２が開かれる際の圧力の算出が行われる。以降はタンク８１に関して説明する。前提として、タンク８１の容積（単位：ｃｃ）は一定であるため、タンク８１内の圧力は、タンク８１へのガス供給量（単位：ｃｃ）と、タンク８１からのガス吐出量（単位：ｃｃ）と、に応じて変化することになる。ガス吐出量はタンク８１の圧力による影響を受けるが、バルブＶ１がごく短い間のみ開く場合は、このガス吐出量はタンク８１の圧力によってのみ変化するとみなすことができる。また、定常運転状態（バルブＶ１、Ｖ２の開閉が繰り返される、既述したチャートの時刻ｔ２以降の状態）ではバルブＶ１が開かれる各タイミングでのタンク８１内の圧力は同じ圧力であり、ガス供給量＝ガス吐出量である。なお、ガス供給量はタンク８１へ供給するガスの流量×時間であり、ガスの流量とは、タンク８１へはＨＦガス及びＮ_２ガスを供給するので（ＨＦガスの流量＋Ｎ２ガスの流量）である。

【0066】

上記の前提の下、ユーザーは図４の時刻ｔ１～時刻２の時間（即ち、タンク８１が空の状態からガスが充填されてバルブＶ１が開放されるまでの時間）と、タンク８１の上流側に設けられる流量調整機構６０からタンク８１へ供給されるＨＦガス及びＮ_２ガスの各流量をパラメータとして設定する。この時刻ｔ１～時刻２の時間×（ＨＦガスの流量＋Ｎ_２ガスの流量）がタンク８１へのガス供給量であり、このガス供給量はタンク８１の容積を超えない値とする。そしてこのガス供給量と、タンク８１の容積と、所定の計算式とにより、時刻ｔ２でバルブＶ１が開放される際のタンク８１内の圧力が自動で算出される。
なお、上記したようにバルブＶ１の開放によるガス吐出量はタンク８１内の圧力によって決まり、算出されたバルブＶ１開放の際のタンク８１の圧力から、そのガス吐出量が所定の計算式をもって算出される。上記したようにガス吐出量＝圧力の低下を補填するためのガス供給量である。そして、ＨＦガスの流量＋Ｎ_２ガスの流量は既に設定されているため、このガス流量とガス供給量とから、タンク８１にガスの再充填を行うために必要な時間（図４のチャートの時刻ｔ４－ｔ５の時間、ｔ７－ｔ８の時間）についても自動的に算出されてユーザーが知ることができる。

【0067】

以上に述べたようにユーザーの各設定により、バルブＶ１の開放時のタンク８１内の圧力を算出することができる。タンク８２内についても同様にタンク８２に供給される各ガスの流量及び時刻ｔ１～時刻２の時間の設定により、バルブＶ２が開かれる際の圧力を算出することができる。なお、ユーザーが設定するタンク８１への各ガスの流量、供給時間は、第１パラメータに相当し、タンク８２への各ガスの流量、供給時間は、第２パラメータに相当する。そのように算出されるタンク８１、８２内の圧力（仮想の圧力）について、同じ時刻におけるタンク８１内の圧力と、タンク８２内の圧力との差（仮想の圧力差）が算出され、その算出値について許容範囲内に収まるか否かが判定される（即ち、異常の有無が検出される）ことになる。

【0068】

バルブＶ１がごく短い間開くことで、タンク８１の圧力の変化量が一定且つガス吐出量がタンク８１内の圧力のみによって変化するとみなすものとしたが、実際にはタンク８１内の圧力とバルブＶ１の開く時間とによって、タンク８１の圧力の変化量及びガス吐出量が変化する。上記したように時刻ｔ２でバルブＶ１が開放される際のタンク８１内の圧力が自動で算出されるが、バルブＶ１の開く時間と、このバルブＶ１を開く際のタンク８１の圧力と、からバルブＶ１の開放終了後の圧力が計算されるように、所定の計算式を用意するようにしてもよい。そして、その計算式によって算出された開放終了後のバルブＶ１の圧力から、上記したようにバルブＶ１開放終了後のタンク８１内へのガス再充填を行うために必要な時間が算出されるようにしてもよい。なお、このバルブＶ１開放中においてもタンク８１にガスを供給する場合は、そのガスを供給した分だけ、バルブＶ１の開放によるタンク８１内の圧力の減少量が減ることになり、タンク８１からのガスの吐出量及びタンク８１の圧力変化量は影響を受けることになる。そのため、上記の計算式は、そのバルブＶ１の開放中のガスの供給時間、流量についてもベースにして、バルブＶ１の開放終了後の圧力を算出するように設定されるものとする。バルブＶ１の開放時間、このバルブＶ１の開放中におけるタンク８１内へのガスの供給時間及び供給するガスの流量についてはユーザーが設定する。

【0069】

なお、タンク８１内の圧力を計算するにあたり、タンク８１の圧力の上昇量についてタンク８１への各ガスの流量×供給時間×所定の係数を、タンク８１の圧力の上昇量とする。また、バルブＶ１の開放時間に応じた分だけ、タンク８１の圧力低下が起きるものと見なして、例えばバルブＶ１の開放時間×所定の係数をタンク８１の圧力の低下量とする。従って、図４の時刻ｔ１－ｔ２間における時間及びタンク８１に供給されるＨＦガス及びＮ_２ガスの流量について、ユーザーが設定する。また、サイクルの実行中におけるバルブＶ１が開かれる時刻ｔ５－ｔ６間の時間、サイクルの実行中における再貯留ステップである時刻ｔ４－ｔ５間における時間及びタンク８１に供給されるＨＦガス及びＮ_２ガスの流量について、ユーザーが設定する。その設定によって、バルブＶ１が開かれる時刻ｔ２、ｔ５におけるタンク８１内の圧力が算出されるようにしてもよい。タンク８２内についても同様にパラメータが設定されることで、バルブＶ２が開かれる時刻ｔ２、ｔ５における圧力が算出される。そして、時刻ｔ２、ｔ５の各々におけるタンク８１、８２内の圧力差が算出され、許容範囲内に収まるか否かの判定がなされるようにしてもよい。なお、ウエハＷの処理中においてはタンク８１、８２内の個々の圧力が監視されるように述べたが、処理レシピの作成時と同じく、タンク８１、８２内の圧力差を算出し、当該圧力差に基づいて異常の有無の判定が行われてもよい。

【0070】

ところで、例示したＨＦガス及びＴＭＡガスのように、両方のガスの相互作用によりウエハＷの反応が進行するガスを用いる場合は、各ガスが共にウエハＷの供給されている状態とすればよい。つまり、一方のガスがウエハＷに吸着されている状態となっている間（ウエハＷからの脱離が完了していない間）に、他方のガスがウエハＷに供給されるようにすればよい。そのため、各ガスを同時にウエハＷに供給することには限られず、各ガスを交互にウエハＷに供給してもよい。即ち、図４に示した処理ではバルブＶ１、Ｖ２が開放される期間が揃えられるが、バルブＶ１が開放される期間、バルブＶ２がされる期間が互いにずれていてもよい。

【0071】

図１３に示すタイミングチャートは、そのようにバルブＶ１、Ｖ２が開放される期間がずれる処理例を示しており、図４のタイミングチャートの処理と比較すると、バルブＶ２の開放、タンク８２内へのＴＭＡガスの供給についてタイミングが遅れるように設定されている。具体的に処理を説明すると、バルブＶ１の開放によるＨＦガスの処理空間４への放出、バルブＶ１の閉鎖、バルブＶ２の開放によるＴＭＡガスの処理空間４への放出、バルブＶ２の閉鎖が順番に繰り返される。バルブＶ１、Ｖ２のうちの一方が閉鎖されてから他方が開放されるまでは間隔が空けられ、その間に処理空間４のパージと排気とが行われる。ただし、ウエハＷに一方のエッチングガスを供給してから他方のエッチングガスを供給するまでに、その一方のエッチングガスはＳｉＯｘ膜１０１から脱離することになる。そのためＳｉＯｘ膜１０１に対するエッチング性を高めて装置のスループットを高くする観点からは、図４で説明した処理のように、バルブＶ１、Ｖ２が開放する期間を揃えることが好ましい。

【0072】

なおバルブＶ１、Ｖ２間で開放されるタイミングがずれ、且つ開かれる期間が重なってもよい。従って、例えばバルブＶ１の開放に若干遅れてバルブＶ２が開放されることで、バルブＶ１、Ｖ２が共に開かれた状態となり、タンク８１、８２から処理空間４へ各ガスが供給されるようにしてもよい。ただし、上記したシャワープレート３を介しての一方のタンクから他方のタンクへ向けたガスの逆流を防ぐために、バルブＶ１、Ｖ２は同時に開くことが好ましい。

【0073】

ところで、タンク８１、８２から供給されたガスを速やかに処理空間４に拡散させるためには、処理空間４の容積が小さいほど好ましい。従って図５、図６で例示したようにステージ５を、処理容器１１の天井を形成するシャワープレート３に近接するように配置することが好ましい。ただし、処理レシピ次第では、ステージ５とシャワープレート３との距離が近接しすぎることが望ましくないことが考えられる。一例を挙げると、バルブＶ１、Ｖ２の開放時のタンク８１、８２内の圧力が比較的大きい処理レシピを設定した場合、シャワープレート３からのガスの吐出圧が過大になり過ぎることで、ウエハＷ表面におけるシャワープレート３のガス吐出口３３の直下領域がダメージを受けることが考えられる。

【0074】

従って、ウエハＷに処理を行うにあたり、ステージ５は一律に同じ高さに位置するようにしてもよいが、ウエハＷの処理条件に応じた高さに配置することが好ましい。図１４は図５と同様に、ウエハＷの処理中のエッチング装置１の縦断側面図を示しており、図５に示す例に比べて、ステージ５の高さ位置が低い。バルブＶ１、Ｖ２開放時のタンク８１、８２内の圧力が比較的低い場合には図５に示す高さに、比較的低い場合には図１４に示す高さに、夫々ステージ５を配置して処理を行う運用とすることができる。そのようにステージ５の高さを変更するにあたり、当該ステージ５の上面とシャワープレート３との距離Ｈ１（図１４参照）について、例えば１０ｍｍ～１００ｍｍの範囲で変更することが好ましい。なお、装置のユーザーは処理レシピを複数設定する際に、各処理レシピに対応付けてステージ５の高さについても設定し、その対応が制御部９０のメモリに記憶されるようにする。ユーザーが複数の処理レシピから使用する処理レシピを選択すると、そのメモリ内のデータに従って、ステージ５が選択した処理レシピ（即ち、選択した処理条件）に対応する高さに位置して、ウエハＷに処理が行われるようにする運用としてもよい。

【0075】

ところでエッチング装置１ではハロゲン含有ガスとしてＨＦ、塩基性ガスとしてＮＨ_３またはＴＭＡガスを夫々用いてＳｉＯｘ膜をエッチングするが、このようなエッチング処理を行うことに限られない。例えばエッチング対象の膜としては、ＳｉＯｘ膜以外の酸素を含有するＳｉ膜であってもよく、ＳｉＯＣＮ膜やオルトケイ酸テトラエチル（Tetraethyl ortho silicate）などの膜であってもよい。そしてハロゲン含有ガスとして、ＨＦ以外にはＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ、ＳＦ_６などの各ガスを用いることができる。

【0076】

また、酸素を含有するＳｉ膜をエッチングするにあたっては、ＴＭＡ以外のアミンを用いることができる。具体的にはジメチルアミン、ジメチルエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノターシャリーブチルアミン、ピロリジン、ピリジンなどの各種のアミン化合物のガスを用いることができる。また、アミン化合物の他の具体例として、上記化合物のＣ－Ｈ結合の一部、もしくは全部をＣ－Ｆ結合とした化合物（１，１，１－トリフルオロジメチルアミン等）を用いることができる。

【0077】

またエッチング装置１でエッチングを行うにあたって、ＳｉＯｘ膜１０１、ＳｉＮ膜１０２のようにインキュベーションタイムが異なる膜が、共にウエハＷに露出して、インキュベーションタイムが短い膜を選択的にエッチングすることが特に有効であるが、そのようにエッチング対象の膜が限定されるものではない。例えばウエハＷ表面に単一の膜のみが露出し、当該膜をエッチング対象膜としてエッチングする場合にも、エッチング装置１を用いることができる。

【0078】

なお、エッチング対象膜については、上記した酸素を含有するＳｉ膜であることには限られず、それ以外のＳｉを含有する膜であってもよい。具体的にはＳｉ膜、ＳｉＧｅ膜などのシリコン含有膜であってもよい。これらのＳｉ膜、ＳｉＧｅ膜をエッチングするにあたってはハロゲン含有ガスとして、Ｆ_２ガス、ＩＦ_７ガス、ＩＦ_５ガス、ＣｌＦ_３ガス、ＳＦ_６などを用い、塩基性ガスとしてはＮＨ_３ガスを用いることができる。なお、本明細書で膜やガスを構成する化合物がある物質を「含有する」とは、その物質を不純物として含有する意味では無く、化合物を構成する主成分として含有する意味である。

【0079】

例えばＦ_２ガス及びＮＨ_３ガスを用いてＳｉ膜をエッチング処理するにあたり、これらのガス供給時のウエハＷの処理温度によっては、Ｓｉ膜が変質したＡＦＳ（（ＮＨ_４）ＳｉＦ_６）が残留し、後にウエハＷを加熱することで当該ＡＦＳが除去される。本願におけるエッチングとしてはガスによって膜が除去されることの他に、変質のみが起きることが含まれる。つまり、上記したＳｉ膜をＡＦＳに変質させる処理についてもエッチング処理に含まれる。

【0080】

ところでＮＨ_３ガス及びアミンガスのうちの一方を選択して使用するように述べてきたが、両方のガスを用いてもよい。従って、これらのＮＨ_３ガス及びアミンガスによって構成される混合ガスをウエハＷに供給してもよい。また、そのように混合ガスとしてウエハＷに供給するにあたり、上記のタンク８２にＮＨ_３ガス及びアミンガスを共に貯留してもよいし、ＮＨ_３ガス、アミンガス毎に個別にタンクに貯留され、処理容器１１内に供給された際に、混合されるようにしてもよい。従って、タンクが設けられるライン（供給路）としては２つであることには限られない。なお、ハロゲン含有ガス、塩基性ガスが、同じ共タンクに貯留されてもよい。ただし上記したようにハロゲン含有ガスと塩基性ガスとがタンクに貯留されている間に互いに反応してしまうおそれが有るため、これまでに述べたように別々のタンクに貯留することが好ましい。

【0081】

また、タンク８１、８２を利用してウエハＷを処理するにあたり、図４、図１３で説明したチャートの処理ではガスの放出後、速やかにバルブＶ１、Ｖ２を閉鎖しているが、そのような処理とすることには限られない。その処理の一例として、図１５に示すチャートの処理（説明の便宜上、連続供給処理として記載する）について、図４で説明した処理（パルス供給処理として記載する場合が有る）との差違点を中心に説明する。図１５中の時刻ｔ１１ではタンク８１、８２へＨＦガス、ＴＭＡガスの供給を夫々開始される。従って、時刻ｔ１１の動作は、パルス供給処理の時刻ｔ１の動作と同様である。その後、時刻ｔ１２でバルブＶ１、Ｖ２を開放してタンク８１、８２から処理空間３Ａ、３Ｂへのガス供給を行う。時刻ｔ１２の動作は、バルブＶ３、Ｖ４の閉鎖を行わず、ＨＦガス供給源７２、Ｎ_２ガス供給源７３からタンク８１へのＨＦガス及びＮ_２ガスの供給と、ＴＭＡガス供給源７４、Ｎ_２ガス供給源７６からタンク８２へのＴＭＡガス及びＮ_２ガスの供給とを継続して行うという点で、パルス供給処理の時刻ｔ２の動作と異なる。

【0082】

タンク８１、８２の圧力は、内部で加圧されたガスの放出により急激に低下した後、緩やかに低下して初期圧力に戻ると、バルブＶ１～Ｖ４が閉じられ、流量調整機構６０により各ガス供給源からのタンク８１、８２へ向けてのガス供給が停止し、バルブＶ１０の開度が第１開度から第２開度に変更される（時刻ｔ１３）。そして、処理空間４の圧力が位置の圧力から他の圧力となるように低下し、処理空間４からの各ガスの排気が進行する。

【0083】

以上の一連の動作が、サイクル動作として繰り返し行われることで、所望の量のＳｉＯ_２膜１０１がエッチングされる。このような処理においても、ＨＦガス及びＴＭＡガスをウエハＷの表面全体に速やかに拡散させることができるので、ウエハＷの面内各部でＳｉＯ_２膜１０１を均一性高くエッチングすることができる。しかし、ＳｉＮ膜１０２が比較的長い時間、ＨＦガス及びＴＭＡガスに曝されることになるので、ＳｉＯ_２膜１０１のエッチング選択性を高くするためには、図４で説明したパルス供給処理を行うことが有効である。

【0084】

今回開示された実施形態は、全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、添付の特許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、組み合わせがなされてもよい。

【0085】

〔評価試験〕
以下、本技術に関して行われた評価試験について説明する。この評価試験では、エッチング装置１を用いて、パターンが形成された基板に対して処理を行い、エッチング前後におけるパターンの様子を観察した。そして、エッチング前後でウエハＷの表面に露出すると共に当該パターンを形成するＳｉＯｘ膜１０１、ＳｉＮ膜１０２について、エッチング量を検出し、選択比（＝ＳｉＯｘ膜１０１のエッチング量／ＳｉＮ膜１０２のエッチング量）を算出した。評価試験１－１～１－３として、互いに異なる態様でエッチングを行った。

【0086】

評価試験１－１として、図１６のタイミングチャートで示すように装置の各部の動作を行って処理を行っている。この図１６の処理（非加圧処理とする）について、図４のパルス供給処理との差異点を説明する。時刻ｔ２１で、流量調整機構６０よりタンク８１、８２に各ガスを供給する一方、閉鎖されていたバルブＶ１、Ｖ２を開放する。そして、時刻ｔ２２でバルブＶ１、Ｖ２を閉鎖すると共に、第１開度とされていたバルブＶ１０を第２開度として処理容器１１内の圧力を低下させる。以上の一連の処理をサイクルとすると、このサイクルを５回繰り返すことで、ウエハＷにエッチングを行った。このように評価試験１－１では、タンク８１、８２を設けてはいるが、タンク８１、８２によるガスの貯留、加圧の作用がなされないように、各ガスを処理空間４に供給している。評価試験１－２としては、図１５で説明した連続供給処理を行った。サイクルの実施回数は５回とした。評価試験１－３としては、図４のパルス供給処理を行った。初回貯留ステップの後のサイクルの実施回数は２５回とした。

【0087】

選択比について評価試験１－１では１．２であり、評価試験１－２では３．１であり、評価試験１－３では５２．３であった。従って、評価試験１－３が最も好ましく、評価試験１－２が次に好ましい結果となった。この試験結果から、ＨＦガス及びＴＭＡガスを各々タンク８１、８２に貯留して処理容器１１内に供給することの有効性が確認された。また、バルブＶ１、Ｖ２については、タンク８１、８２内からガスが放出されきって当該タンク８１、８２内が初期圧力に戻る前に閉鎖することが有効であることが示された。

【符号の説明】

【0088】

Ｗ ウエハ
１１ 処理容器
６３、６４ 配管
７２、７４ ガス供給源
８１、８２ タンク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】