特許 7313402 半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及びエッチング方法

(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】

(24)【登録日】2023-07-13

(45)【発行日】2023-07-24

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及びエッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20230714BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 201A

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2021107284

(22)【出願日】2021-06-29

(65)【公開番号】P2023005410

(43)【公開日】2023-01-18

【審査請求日】2022-03-23

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川西 真登

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 匠

(72)【発明者】

【氏名】中谷 公彦

【審査官】船越 亮

(56)【参考文献】

【文献】特許第７１７４０１６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０２１－８２７７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／４６１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする工程と、
を有するエッチング方法。

【請求項2】

（ａ）では、前記第１ガスが分解する雰囲気下で、前記第１ガスを供給する請求項１記載のエッチング方法。

【請求項3】

（ｂ）では、前記第２ガスが分解しない雰囲気下で、前記第２ガスを供給する請求項１又は２に記載のエッチング方法。

【請求項4】

（ｄ）（ｃ）では、（ｂ）の後に前記基板が配置される処理容器内をパージする工程をさらに有する請求項１から３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項5】

（ｄ）（ｃ）では、（ｂ）の後に前記基板が配置される処理容器内をパージする工程を有さない請求項１から３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項6】

（ａ）と（ｂ）の間でパージを行わない請求項１から５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項7】

前記第１４族元素は、シリコンであり、
前記第１ガスは、シラン系ガス又はクロロシラン系ガスである
請求項１から６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項8】

前記第１４族元素は、シリコンであり、
前記第１ガスは、クロロシラン系ガスである
請求項１から６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項9】

前記クロロシラン系ガスは、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、四塩化ケイ素の少なくとも１つ以上を含むガスである請求項８に記載のエッチング方法。

【請求項10】

前記ハロゲンは、塩素である請求項１から９のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項11】

前記第２ガスは、塩素ガス、塩化水素ガス、三塩化ホウ素ガス、四塩化ケイ素ガス、モノシランガスと塩素ガスの混合ガスの少なくとも１つ以上である請求項１から９のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項12】

前記第１４族元素を含む膜は、シリコンを主成分とする膜である請求項１から１１のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項13】

前記第１４族元素を含む膜が形成された基板は、所定元素がドープされたシリコン膜と、所定元素がドープされていないシリコン膜が表面に形成された基板であり、
（ｃ）では、前記所定元素がドープされていないシリコン膜をエッチングする
請求項１から１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項14】

前記第１４族元素を含む膜が形成された基板は、結晶性シリコン膜と、非結晶性シリコン膜が表面に形成された基板であり、
（ｃ）では、前記結晶性シリコン膜と、前記非結晶性シリコン膜との両方をエッチングする
請求項１から８のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項15】

前記第１４族元素を含む膜が形成された基板は、酸化膜と、非酸化膜が表面に形成された基板であり、
（ｃ）では、前記非酸化膜をエッチングする
請求項１から１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項16】

前記第１４族元素を含む膜が形成された基板は、窒化膜と、非窒化膜が表面に形成された基板であり、
（ｃ）では、前記非窒化膜をエッチングする
請求項１から１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項17】

（ｄ）（ｃ）の途中で、酸素含有ガスを供給する請求項１から１６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項18】

（ａ）第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応
により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項19】

第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスと、ハロゲンを含む第２ガスと、を供給するガス供給系と、
（ａ）前記基板に前記第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する処理と、
（ｂ）（ａ）の後に前記基板に前記第２ガスを供給する処理と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする処理と、を行わせるように、前記ガス供給系を制御することが可能なように構成される制御部と、
を有する基板処理装置。

【請求項20】

（ａ）第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する手順と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する手順と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体装置の製造方法、基板処理装置、プログラム及びエッチング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン層が露出した基板に対して、シラン系ガスを含む原料ガスと、塩素系もしくはフッ素系ガスと、水素系ガスとを順に複数回繰り返し供給して、シリコン層上に膜を成長させるようにすることがある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００５－１８３５１４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、エッチングの制御性を高めることが可能な技術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】

【0005】

本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内に配置され、第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする工程と、
を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、エッチングの制御性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本開示の一実施形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略を示す縦断面図である。

【図2】図１におけるＡ－Ａ線概略横断面図である。

【図3】本開示の一実施形態における基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。

【図4】本開示の一実施形態における基板処理シーケンスを示す図である。

【図5】図５（Ａ）～図５（Ｄ）は、図４に示す基板処理シーケンスにおける基板表面の状態を説明するための模式図である。

【図6】本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。

【図7】本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。

【図8】図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す図である。

【図9】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、本開示の他の実施形態における基板処理装置の処理炉の概略を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～５を参照しながら説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0009】

（１）基板処理装置の構成
基板処理装置１０は、加熱手段（加熱機構、加熱系）としてのヒータ２０７が設けられた処理炉２０２を備える。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられている。

【0010】

ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に処理容器を構成するアウタチューブ２０３が配設されている。アウタチューブ２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウタチューブ２０３の下方には、アウタチューブ２０３と同心円状に、マニホールド（インレットフランジ）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス（ＳＵＳ）などの金属で構成され、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部と、アウタチューブ２０３との間には、シール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベースに支持されることにより、アウタチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となる。

【0011】

アウタチューブ２０３の内側には、処理容器を構成するインナチューブ２０４が配設されている。インナチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ_２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）などの耐熱性材料で構成され、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。主に、アウタチューブ２０３と、インナチューブ２０４と、マニホールド２０９とにより処理容器が構成されている。処理容器の筒中空部（インナチューブ２０４の内側）には処理室２０１が形成されている。

【0012】

処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で鉛直方向に多段に配列した状態で収容可能に構成されている。

【0013】

処理室２０１内には、ノズル４１０，４２０，４３０がマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０には、ガス供給管３１０，３２０，３３０が、それぞれ接続されている。ただし、本実施形態の処理炉２０２は上述の形態に限定されない。

【0014】

ガス供給管３１０，３２０，３３０には上流側から順に流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１２，３２２，３３２がそれぞれ設けられている。また、ガス供給管３１０，３２０，３３０には、開閉弁であるバルブ３１４，３２４，３３４がそれぞれ設けられている。ガス供給管３２０のバルブ３２４の下流側には、ガス供給管３４０が接続されている。ガス供給管３４０には、上流側から順に、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４が設けられている。ガス供給管３１０，３２０，３３０のバルブ３１４，３２４，３３４の下流側（ガス供給管３２０においては、さらにガス供給管３４０との合流部の下流側）には、不活性ガスを供給するガス供給管５１０，５２０，５３０がそれぞれ接続されている。ガス供給管５１０，５２０，５３０には、上流側から順に、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ５１２，５２２，５３２及び開閉弁であるバルブ５１４，５２４，５３４がそれぞれ設けられている。

【0015】

ガス供給管３１０，３２０，３３０の先端部にはノズル４１０，４２０，４３０がそれぞれ連結接続されている。ノズル４１０，４２０，４３０は、Ｌ字型のノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁及びインナチューブ２０４を貫通するように設けられている。ノズル４１０，４２０，４３０の垂直部は、インナチューブ２０４の径方向外向きに突出し、かつ鉛直方向に延在するように形成されているチャンネル形状（溝形状）の予備室２０１ａの内部に設けられており、予備室２０１ａ内にてインナチューブ２０４の内壁に沿って上方（ウエハ２００の配列方向上方）に向かって設けられている。

【0016】

ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から処理室２０１の上部領域まで延在するように設けられており、ウエハ２００と対向する位置にそれぞれ複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａが設けられている。これにより、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからそれぞれウエハ２００に処理ガスを供給する。このガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、インナチューブ２０４の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一の開口面積を有し、さらに同一の開口ピッチで設けられている。ただし、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは上述の形態に限定されない。例えば、インナチューブ２０４の下部から上部に向かって開口面積を徐々に大きくしてもよい。これにより、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから供給されるガスの流量をより均一化することが可能となる。

【0017】

ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａは、後述するボート２１７の下部から上部までの高さの位置に複数設けられている。そのため、ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給された処理ガスは、ボート２１７の下部から上部までに収容されたウエハ２００の全域に供給される。ノズル４１０，４２０，４３０は、処理室２０１の下部領域から上部領域まで延在するように設けられていればよいが、ボート２１７の天井付近まで延在するように設けられていることが好ましい。

【0018】

ガス供給管３１０からは、処理ガスとして、第１４族元素を含む第１ガスが、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。

【0019】

ガス供給管３２０からは、処理ガスとして、ハロゲンを含むハロゲン含有ガスが、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。

【0020】

ガス供給管３３０からは、処理ガスとして、酸素含有ガスが、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。

【0021】

ガス供給管３４０からは、処理ガスとして、水素含有ガスが、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４、ガス供給管３２０、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給される。

【0022】

本開示では、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給されるハロゲン含有ガスと水素含有ガスとの組み合わせによるガスを、第２ガスとして用いる。

【0023】

ガス供給管５１０，５２０，５３０からは、不活性ガスとして、例えば窒素（Ｎ_２）ガスが、それぞれＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４、ノズル４１０，４２０，４３０を介して処理室２０１内に供給される。以下、不活性ガスとしてＮ_２ガスを用いる例について説明するが、不活性ガスとしては、Ｎ_２ガス以外に、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等の希ガスを用いてもよい。

【0024】

主に、ガス供給管３１０，３２０，３３０，３４０、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４、ノズル４１０，４２０，４３０により処理ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０，４２０，４３０のみを処理ガス供給系と考えてもよい。処理ガス供給系は単にガス供給系と称してもよい。ガス供給管３１０から第１ガスを流す場合、主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４により第１ガス供給系が構成されるが、ノズル４１０を第１ガス供給系に含めて考えてもよい。また、第１ガス供給系を、第１４族元素含有ガス供給系と称することもできる。また、ガス供給管３２０からハロゲン含有ガスと水素含有ガスを流す場合、主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４によりハロゲン含有ガス供給系が、ガス供給管３４０、ＭＦＣ３４２、バルブ３４４、ガス供給管３２０により水素含有ガス供給系が構成され、ハロゲン含有ガス供給系と水素含有ガス供給系とにより第２ガス供給系が構成されるが、ノズル４２０を第２ガス供給系に含めて考えてもよい。また、ガス供給管３３０から酸素含有ガスを流す場合、主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４により酸素含有ガス供給系が構成されるが、ノズル４３０を酸素含有ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、ガス供給管５１０，５２０，５３０、ＭＦＣ５１２，５２２，５３２、バルブ５１４，５２４，５３４により不活性ガス供給系が構成される。

【0025】

本開示におけるガス供給の方法は、インナチューブ２０４の内壁と、複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円環状の縦長の空間内の予備室２０１ａ内に配置したノズル４１０，４２０，４３０を経由してガスを搬送している。そして、ノズル４１０，４２０，４３０のウエハと対向する位置に設けられた複数のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａからインナチューブ２０４内にガスを噴出させている。より詳細には、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａ、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａ、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａにより、ウエハ２００の表面と平行方向に向かって処理ガス等を噴出させている。

【0026】

排気孔（排気口）２０４ａは、インナチューブ２０４の側壁であってノズル４１０，４２０，４３０に対向した位置に形成された貫通孔であり、例えば、鉛直方向に細長く開設されたスリット状の貫通孔である。ノズル４１０，４２０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内に供給され、ウエハ２００の表面上を流れたガスは、排気孔２０４ａを介してインナチューブ２０４とアウタチューブ２０３との間に形成された隙間で構成された排気路２０６内に流れる。そして、排気路２０６内へと流れたガスは、排気管２３１内に流れ、処理炉２０２外へと排出される。

【0027】

排気孔２０４ａは、複数のウエハ２００と対向する位置に設けられており、ガス供給孔４１０ａ，４２０ａ，４３０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向に向かって流れた後、排気孔２０４ａを介して排気路２０６内へと流れる。排気孔２０４ａはスリット状の貫通孔として構成される場合に限らず、複数個の孔により構成されていてもよい。

【0028】

マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気及び真空排気停止を行うことができ、更に、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができる。主に、排気孔２０４ａ、排気路２０６、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３及び圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。

【0029】

マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に鉛直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は、例えばＳＵＳ等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９における処理室２０１の反対側には、ウエハ２００を収容するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、アウタチューブ２０３の外部に垂直に設置された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって鉛直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ボート２１７を処理室２０１内外に搬入及び搬出することが可能なように構成されている。ボートエレベータ１１５は、ボート２１７及びボート２１７に収容されたウエハ２００を、処理室２０１内外に搬送する搬送装置（搬送系）として構成されている。

【0030】

基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００枚のウエハ２００を、水平姿勢で、かつ、互いに中心を揃えた状態で鉛直方向に間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される断熱板２１８が水平姿勢で多段（図示せず）に支持されている。この構成により、ヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わりにくくなっている。ただし、本実施形態は上述の形態に限定されない。例えば、ボート２１７の下部に断熱板２１８を設けずに、石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成される筒状の部材として構成された断熱筒を設けてもよい。

【0031】

図２に示すように、インナチューブ２０４内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０，４２０，４３０と同様にＬ字型に構成されており、インナチューブ２０４の内壁に沿って設けられている。

【0032】

図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１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１２２が接続されている。

【0033】

記憶装置１２１ｃ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１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることができ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、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。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、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａ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。

【0034】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４，５１４，５２４，５３４、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

【0035】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃ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１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３１２，３２２，３３２，３４２，５１２，５２２，５３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４，３２４，３３４，３４４，５１４，５２４，５３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動及び停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転及び回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、ボート２１７へのウエハ２００の収容動作等を制御することが可能なように構成されている。

【0036】

コントローラ１２１は、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メモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置１２１ｃ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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体は、記憶装置１２１ｃ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。コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。

【0037】

（２）基板処理工程
半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハ２００に形成されたシリコン（Ｓｉ）等の第１４族元素を含む第１４族元素含有膜をエッチングする工程（エッチング方法）の一例について、図４及び図５(Ａ）～図５（Ｄ）を用いて説明する。本工程は、上述した基板処理装置１０の処理炉２０２を用いて実行される。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１２１により制御可能に構成される。

【0038】

本開示による基板処理工程（半導体装置の製造工程）では、
（ａ）処理容器内に配置され、第１４族元素を含む膜が形成されたウエハ２００に、第１４族元素を含む第１ガスを、ウエハ２００に形成された膜に含まれる第１４族元素との反応により生じる反応副生成物がウエハ２００に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、ウエハ２００に形成された第１４族元素を含む膜をエッチングする工程と、
を有する。

【0039】

本明細書において「ウエハ」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのもの」を意味する場合や、「ウエハとその表面に形成された所定の層や膜等との積層体」を意味する場合がある。本明細書において「ウエハの表面」という言葉を用いた場合は、「ウエハそのものの表面」を意味する場合や、「ウエハ上に形成された所定の層や膜等の表面」を意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。

【0040】

（ウエハ搬入）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入（ボートロード）され、処理容器内に配置される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介してアウタチューブ２０３の下端開口を閉塞した状態となる。

【0041】

（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間は継続して行われる。

【0042】

（第１ガス（第１４族元素含有ガス）供給、第１ステップ）
バルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内に第１ガスを流す。第１ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整され、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。

【0043】

このとき、第１ガスを、ウエハ２００に形成された第１４族元素含有膜に含まれる第１４族元素との反応により生じる反応副生成物がウエハ２００上に飽和吸着するように供給する。ここで、本開示において、飽和とは、吸着可能なサイトが全部埋まってなくてもよく、実質的に飽和していればよい。つまり、生産性向上のため、完全に飽和していない状態であってもよく、言い換えると、反応が完全に収束していない状態であってもよい。また、ガス供給時間に対する反応量の特性が、ある供給時間よりも大きい領域において飽和的カーブを有するガス種と膜種の組み合わせにおいて、飽和的カーブ上の完全に飽和していない状態を用いる物も、本開示における飽和吸着と称しても良い。飽和的カーブ上の一つの供給時間であれば、本開示の少なくとも１つの効果を得ることができる。この様な飽和的カーブが得られる供給時間の領域で供給時間を設定する場合は、飽和吸着特性を利用した供給と呼ぶこともできる。

【0044】

またこのとき、ウエハ２００に対して第１ガスが分解する雰囲気下で供給される。第１ガスが分解する雰囲気とは、ウエハ２００の温度が、例えば３５０℃～５００℃の範囲内の温度となるような温度である。具体的には、第１ガスとして例えばジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガスを用いた場合、３５０℃～５００℃の範囲内の温度となるような温度である。

【0045】

すなわち、ヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば３５０～５００℃の範囲内の温度となるような温度に設定して行う。なお、本開示における「３５０～５００℃」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「３５０～５００℃」とは「３５０℃以上５００℃以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。

【0046】

また、このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば２０～１００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御する第１４族元素含有ガスの供給流量は、例えば０．１～１．０ｓｌｍの範囲内の流量とする。第１ガスをウエハ２００に対して供給する時間は、例えば１５～３０秒の範囲内の時間とする。

【0047】

第１ガスとしては、例えば第１４族元素であるシリコン（Ｓｉ）を含むガスであり、クロロシラン系ガスである、ＤＣＳガスを用いることができる。

【0048】

具体的には、例えば第１ガスとしてＤＣＳガスを用い、第１４族元素含有膜としてＳｉを主成分とする膜であるＳｉ膜を用いた場合、図５（Ａ）に示すように、ＤＣＳガスの供給により、表面にＳｉ膜が形成されたウエハ２００（表面の下地膜）上に、ＤＣＳガスが分解された状態で吸着する。このとき、ウエハ２００表面のＳｉと、ＤＣＳガスから分解されたＣｌとが反応して反応副生成物であるＳｉＣｌが生成される。また、生成されたＳｉＣｌはウエハ２００表面から解離するとともに、解離した分子は重合する。

【0049】

そして、図５（Ｂ）に示すように、解離したＳｉＣｌや重合した分子が、ウエハ２００上に再吸着する。この再吸着は吸着可能な吸着サイトが時間と共に減るため、吸着量は飽和していく。この様に飽和することを、セルフリミットがかかるとも呼ぶ。すなわち、ウエハ２００表面に、ＳｉＣｌ_２、ＳｉＣｌ_４等のＳｉＣｌが主成分のＳｉＣｌ層（インヒビター層）が生成される。このＳｉＣｌ層は、新たに供給されるＤＣＳガスや新たに生成される解離したＳｉＣｌや重合した分子の吸着を抑制する効果を有し、この効果をインヒビター効果と呼び、この様な層をインヒビター層と呼ぶ。ここで、未分解ガスでは、ＳｉＣｌの生成が生じ難く、インヒビター効果を得られ難い。即ち、未分解のガスでは、ガスの分子そのものの物理吸着が発生し、物理吸着量が増加し続け、飽和しない可能性や、未分解のガスとＳｉ膜が反応して、エッチングが進み続け、エッチングが停止しない可能性がある。ＤＣＳガスを分解する雰囲気下で、ウエハ２００上のＳｉ膜に対して供給することにより、ＤＣＳガスに含まれるＣｌと、ウエハ２００上のＳｉとを反応させて、ＳｉＣｌの生成を促進させることができる。

【0050】

（第２ガス（ハロゲン含有ガスと水素含有ガス）供給、第２ステップ）
第１ガスの供給を開始してから所定時間経過後に、バルブ３１４を閉じて、第１ガスの処理室２０１内への供給を停止する。このときバルブ３２４，３４４を開き、ガス供給管３２０内に、ハロゲン含有ガスと水素含有ガスを同時に流す。つまり、第１ガスの供給後にパージガスを供給しないで第２ガスの供給を開始する。

【0051】

ハロゲン含有ガスと水素含有ガスは、それぞれＭＦＣ３２２，３４２により流量調整され、ノズル４２０のガス供給孔４２０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、第２ガスが供給されることとなる。

【0052】

このとき、ウエハ２００に対してハロゲン含有ガスと水素含有ガスの組み合わせである第２ガスが分解しない雰囲気下で供給される。第２ガスが分解しない雰囲気とは、ウエハ２００の温度が、例えば３５０℃～５００℃の範囲内の温度となるような温度である。具体的には、例えば第２ガスとしてＣｌ_２ガスを用いた場合、３５０℃～５００℃の範囲内の温度となるような温度である。

【0053】

このときＡＰＣバルブ２４３を調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば２０～１００Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３２２で制御するハロゲン含有ガスの供給流量は、例えば０．０１～０．１０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ３４２で制御する水素含有ガスの供給流量は、例えば０．１～２．０ｓｌｍの範囲内の流量とする。ハロゲン含有ガスと水素含有ガスを同時にウエハ２００に対して供給する時間は、例えば２～５秒の範囲内の時間とする。

【0054】

このとき、ウエハに対してハロゲン含有ガスと水素含有ガスの混合ガスである第２ガスが供給されることとなる。

【0055】

第２ガスとしては、例えばハロゲン含有ガスである塩素（Ｃｌ_２）ガスと、水素含有ガスである水素（Ｈ_２）ガスを用いることができる。

【0056】

具体的には、例えば第２ガスとしてＣｌ_２ガスとＨ_２ガスを用いた場合、図５（Ｃ）に示すように、第２ガスの供給により、ウエハ２００表面に生成されたＳｉＣｌ層の一部が反応し、反応副生成物が生成される。すなわち、ＳｉＣｌ層に含まれるＳｉとＣｌ_２ガスに含まれるＣｌやＨ_２ガスに含まれるＨとが結合して、ウエハ２００上のＳｉ膜がエッチングされる。具体的には、ウエハ２００上に吸着したＳｉやＣｌやＨの分子が第２ガスとしてのＣｌ_２ガスやＨ_２ガスと反応することにより、ＳｉＣｌ層からＳｉやＣｌやＨが解離され、表面のＳｉ膜がエッチングされる。つまり、第２ガスを分解させないことにより、Ｃｌ_２を、第１ステップにおいてウエハ２００表面に生成されたＳｉＣｌ層に供給することができ、ＳｉＣｌ層の除去効率を向上させることができる。これにより、Ｓｉ膜のエッチング制御性を向上させることができる。

【0057】

ここで、第１ガス供給と第２ガス供給の間でパージを行った場合、Ｓｉ膜表面に吸着したＳｉＣｌが除去され、エッチング対象であるＳｉ膜が露出し、層毎のエッチング特性が得られ難く、エッチングレートが下がる可能性がある。第１ガス供給と第２ガス供給の間でパージを行わないことにより、エッチング対象であるＳｉ膜表面にＳｉＣｌが覆われた状態に保たれ、層毎のエッチング効果がより得られやすくなる。すなわち、エッチングレートや、エッチングによる面内均一性を向上させることができる。

【0058】

（パージ、第３ステップ）
第２ガスの供給を開始してから所定時間経過後であって例えば１～３０秒後にバルブ３２４，３４４を閉じ、第２ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。このとき、バルブ５１４，５２４，５３４を開き、パージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、処理容器内をパージする。不活性ガスはパージガスとして作用し、ウエハ２００上から残留ガスを除去して、処理室２０１内に残留する未反応の第２ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。ＭＦＣ５１２，５２２，５３２で制御する不活性ガスの供給流量は、それぞれ例えば０．１～２．０ｓｌｍとする。

【0059】

このように、パージを行うことにより、図５（Ｄ）に示すように、エッチングにより生じた反応副生成物を除去することができる。また、サイクル処理を行う場合に、パージを行うことにより、第２ガスと、反応副生成物と、第１ガスとの反応を抑制することができる。また、第２ガスと、反応副生成物と、第１ガスとの反応により第１ガス供給時のセルフリミット効果が薄れてしまうのを抑制することができる。すなわち、パージを行うことにより、第１ガス供給時のセルフリミット効果を向上させることができる。

【0060】

（所定回数実施）
上述した第１ステップ～第３ステップを順に行うサイクルを所定回数（Ｎ回）、１回以上実行することにより、ウエハ２００に形成された第１４族元素を含む膜がエッチングされる。すなわち、第１ステップ～第３ステップを交互に繰り返し行うことにより、ウエハ２００に形成された第１４族元素を含む膜をエッチングすることができる。

【0061】

（アフターパージおよび大気圧復帰）
ガス供給管５１０～５３０のそれぞれから不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気管２３１から排気する。不活性ガスはパージガスとして作用し、これにより処理室２０１内が不活性ガスでパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。

【0062】

（ウエハ搬出）
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、アウタチューブ２０３の下端が開口される。そして、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態でアウタチューブ２０３の下端からアウタチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。

【0063】

（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を得ることができる。
（ａ）第１４族元素を含む膜のエッチングの制御性を向上させることができる。
（ｂ）第１４族元素を含む膜の微細加工を行うことができる。

【0064】

（４）他の実施形態
以上、本開示の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本開示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。

【0065】

（変形例１）
図６は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す。
本変形例では、上述した第１ステップと第２ステップを順に行うサイクルを所定回数（Ｎ回）、１回以上実行することにより、ウエハ２００に形成された第１４族元素含有膜をエッチングする。すなわち、上述した第３ステップのパージを行わない。この場合であっても、第１４族元素を含む膜をエッチングすることができる。

【0066】

（変形例２）
図７は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す。
本変形例では、上述した第１ステップ～第３ステップを順に行うサイクルを所定回数（Ｎ回）行った後に、酸素含有ガス供給系から酸素含有ガスを供給する。そして、不活性ガス（パージガス）を供給した後、第１ステップ～第３ステップを順に行うサイクルを所定回数（Ｍ回）行う。すなわち、上述した第１ステップ～第３ステップを繰り返し行う途中で、酸素含有ガスを供給して、表面を酸化させる。これにより、エッチングの途中でウエハ２００表面が酸化され、過剰なエッチングを抑制することができる。また、エッチング量（エッチング膜厚）を調整することができ、エッチングの制御性を高めることができる。

【0067】

酸素含有ガスとして、酸素（Ｏ_２）ガス、オゾン（Ｏ_３）ガス、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）等を用いることができる。

【0068】

（変形例３）
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、本開示の一実施形態における基板処理シーケンスの変形例を示す。
本変形例では、図８（Ａ）に示すように、上述した第１ステップにおける第１ガスとして、第１４族元素含有ガスに加えて水素含有ガスを供給する。すなわち、上述した第１ステップにおける第１４族元素含有ガス供給と並行して、水素含有ガスを供給する。そして、第２ステップにおける第２ガスとしてハロゲン含有ガスを供給する。すなわち、第２ステップでは、水素含有ガスを供給しない。

【0069】

また、図８（Ｂ）に示すように、上述した第１ステップと第２ステップの両方において、それぞれのガスに加えて水素含有ガスを供給するようにしてもよい。すなわち、第１ステップにおける第１４族元素含有ガス供給と、第２ステップにおけるハロゲン含有ガス供給と、それぞれ並行して水素含有ガスを供給するようにしてもよい。

【0070】

すなわち、第１ステップと、第２ステップのいずれか又は両方で、それぞれのガスの供給に加えて水素含有ガスを供給する。これにより、反応副生成物を除去しながら、各工程を行うことができ、処理品質を向上させつつ、エッチングの制御性を高めることができる。

【0071】

水素含有ガスとして、水素（Ｈ_２）ガスや、活性化した水素ガス等を用いることができる。

【0072】

（変形例４）
次に、エッチング対象である第１４族元素を含む膜を、所定元素であるリン（Ｐ）がドープされたドープＳｉ膜と、ＰがドープされていないノンドープＳｉ膜とし、ドープＳｉ膜とノンドープＳｉ膜が表面に形成されたウエハ２００に対して、上述した第１ステップ～第３ステップを行った場合の、上述したエッチングの効果について説明する。

【0073】

先ず、第１ステップにおける第１ガスの供給により、ドープＳｉ膜上とノンドープＳｉ膜上では、上述した第１ステップにおける図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すような同じ反応が生じる。

【0074】

そして、第２ステップにおける第２ガスの供給により、ノンドープＳｉ膜上と比較してドープＳｉ膜上では反応が抑制され、ノンドープＳｉ膜上では、上述した第２ステップにおける図５（Ｃ）に示すような反応が生じ、エッチングされる。

【0075】

すなわち、上述した第１ステップ～第３ステップを行うことにより、ノンドープＳｉ膜を選択的にエッチングすることが可能となる。

【0076】

（変形例５）
次に、エッチング対象である第１４族元素を含む膜を、単結晶Ｓｉ膜又は多結晶Ｓｉ膜である結晶性Ｓｉ膜と、アモルファスＳｉ膜である非結晶性Ｓｉ膜とし、結晶性Ｓｉ膜と非結晶性Ｓｉ膜が表面に形成されたウエハ２００に対して、上述した第１ステップ～第３ステップを行った場合の、上述したエッチングの効果について説明する。

【0077】

通常は、結晶性Ｓｉ膜と比較して非結晶性Ｓｉ膜の方がエッチングし易い。つまり、結晶性Ｓｉ膜のエッチングレートに合わせてエッチングを行った場合に、非結晶性Ｓｉ膜が所定の膜厚よりも多くエッチングされてしまい、オーバーエッチングしてしまうことがある。これは、結晶の粒界や、原子の配列によりエッチングレートが異なるためであると考えられる。

【0078】

上述した第１ステップ～第３ステップを行うことにより、結晶性Ｓｉ膜と、非結晶性Ｓｉ膜との両方がエッチングされる。これは、インヒビター効果により、第１ガスによるエッチングが自己停止（飽和停止）するため、結晶性によるエッチングレートの差を受け難いためであると考えられる。すなわち、本開示によれば、結晶性Ｓｉ膜と非結晶性Ｓｉ膜とのエッチングレートの差を低減することができ、オーバーエッチングを抑制することができる。

【0079】

（変形例６）
次に、エッチング対象である第１４族元素を含む膜を、酸化膜であるシリコン酸化（ＳｉＯ_２）膜と、非酸化膜であるＳｉ膜とし、ＳｉＯ_２膜とＳｉ膜が表面に形成されたウエハ２００に対して、上述した第１ステップ～第３ステップを行った場合の、上述したエッチングの効果について説明する。

【0080】

上述した第１ステップ～第３ステップを行うことにより、非酸化膜であるＳｉ膜がエッチングされる。すなわち、非酸化膜を選択的にエッチングすることが可能となる。ここで、非酸化膜として、Ｓｉ膜の他、ＰがドープされたドープＳｉ膜や、シリコン窒化（ＳｉＮ）膜等を用いることができる。

【0081】

（変形例７）
次に、エッチング対象である第１４族元素を含む膜を、窒化膜であるＳｉＮ膜と、非窒化膜であるＳｉ膜とし、ＳｉＮ膜とＳｉ膜が表面に形成されたウエハ２００に対して、上述した第１ステップ～第３ステップを行った場合の、上述したエッチングの効果について説明する。

【0082】

上述した第１ステップ～第３ステップを行うことにより、非窒化膜であるＳｉ膜がエッチングされる。すなわち、非窒化膜を選択的にエッチングすることが可能となる。

【0083】

（変形例８）
次に、エッチング対象である第１４族元素を含む膜を、非酸化膜であるＳｉ膜とし、酸化膜であるＳｉＯ_２膜の上に非酸化膜であるＳｉ膜が形成された積層膜が形成されたウエハ２００に対して、上述した第１ステップ～第３ステップを行った場合の、上述したエッチングの効果について説明する。

【0084】

上述した第１ステップ～第３ステップを行うことにより、非酸化膜であるＳｉ膜がエッチングされる。すなわち、酸化膜であるＳｉＯ_２膜がエッチングストッパとなり、非酸化膜を選択的にエッチングすることが可能となる。

【0085】

なお、上記実施形態では、第１ガス供給と第２ガス供給の間でパージを行わない場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、第１ガス供給と第２ガス供給の間でパージを行っても良い。

【0086】

また、上記実施形態では、第１４族元素を含む膜であるＳｉを主成分とするＳｉ含有膜として、Ｓｉ膜を用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、Ｓｉ含有膜として、単結晶Ｓｉ膜、多結晶Ｓｉ膜、アモルファスＳｉ膜、ＳｉＮ膜、ドープＳｉ膜、ノンドープＳｉ膜等を用いることができる。

【0087】

ドープＳｉ膜として、ドーパントとしてのリン（Ｐ）がドープされたＳｉ膜や、ドーパントとしてのホウ素（Ｂ）がドープされたＳｉ膜を用いることができる。

【0088】

また、上記実施形態では、第１４族元素を含む膜として、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）等の他の第１４族元素を含む膜を用いる場合にも、好適に適用できる。

【0089】

また、上記実施形態では、第１ガスとしての第１４族元素を含むガスとして、例えばシリコン（Ｓｉ）を含むＤＣＳガスを用いる場合を用いて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の他の第１４族元素を含むガスを用いる場合にも、好適に適用できる。

【0090】

具体的には、第１ガスとしては、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、略称：ＤＣＳ）ガスや、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６、略称：ＨＣＤＳ）ガスや、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）ガスの少なくとも1つ以上を含むガス等のクロロシラン系ガスを用いることができる。また、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガス、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガス、トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）ガス等のシラン系ガスを用いることができる。好ましくは、飽和反応が生じやすいＳｉとＣｌを含むクロロシラン系ガスが用いられる。また、シラン系ガスの場合には、サイクル供給することにより、クロロシラン系ガスと同様の効果が得られる。即ち、Ｘサイクル目で供給した第２ガスのハロゲン種が、Ｘ＋１サイクル目以降まで残留することにより、同種の効果を得ることができる。ここで、Ｘは整数である。

【0091】

また、Ｇｅを含む第１ガスとしては、例えば、クロロゲルマン（ＧｅＨ_２Ｃｌ_２）ガスや、ヘキサクロロジゲルマン（Ｇｅ_２Ｃｌ_６、別名ジゲルマニウムヘキサクロリド）ガスや、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ_４）ガスの少なくとも１つ以上を含むガス等のクロロゲルマン系ガスを用いることができる。また、モノゲルマン（ＧｅＨ_４）ガス、ジゲルマン（Ｇｅ_２Ｈ_６）ガス、トリゲルマン（Ｇｅ_３Ｈ_８）ガス等のゲルマン系ガスを用いることができる。好ましくは、飽和反応が生じやすいＧｅとＣｌを含むクロロゲルマン系ガスが用いられる。また、ゲルマン系ガスの場合には、サイクル供給することにより、クロロゲルマン系ガスと同様の効果が得られる。即ち、Ｘサイクル目で供給した第２ガスのハロゲン種が、Ｘ＋１サイクル目以降まで残留することにより、同種の効果を得ることができる。ここで、Ｘは整数である。

【0092】

また、第２ガスとしては、例えば、ハロゲン含有ガスであり、塩素を含むガスである塩素（Ｃｌ_２）ガスや、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガス、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）ガス、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスとＣｌ_２ガスの混合ガスの、これらの少なくとも１つ以上と水素含有ガスとの組み合わせを用いることができる。また、水素含有ガスとしては、Ｈ_２ガス等を用いることができる。

【0093】

また、第２ガスとして、例えば、塩素（Ｃｌ_２）ガスや、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガス、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）ガス、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスとＣｌ_２ガスの混合ガスの、これらの少なくとも１つ以上と、フッ素（Ｆ）系ガス又は臭素（Ｂｒ）系ガスとの組み合わせを用いることができる。

【0094】

また、第２ガスとして、塩素を含むＣｌ系ガスを用いることにより、エッチングの選択性を向上させることができるが、Ｆ系ガスやＢｒ系ガスを用いた場合であっても同様の効果が得られる。

【0095】

また、第２ガスとして、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ_４）ガス、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスを、四塩化ゲルマニウム（ＧｅＣｌ_４）ガス、モノゲルマン（ＧｅＨ_４）の様なガスに置き換えて用いても良い。

【0096】

また、上記実施形態では、ハロゲン含有ガスと水素含有ガスを、同じノズル４２０を介して処理室２０１内に供給する例について説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、別のノズルから供給するようにしても良い。

【0097】

また、上記実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の縦型装置である基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されず、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる。

【0098】

例えば、図９（Ａ）に示す処理炉３０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本開示は好適に適用できる。処理炉３０２は、処理室３０１を形成する処理容器３０３と、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するシャワーヘッド３０３ｓと、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台３１７と、支持台３１７を下方から支持する回転軸３５５と、支持台３１７に設けられたヒータ３０７と、を備えている。シャワーヘッド３０３ｓのインレット（ガス導入口）には、上述の第１ガスを供給するガス供給ポート３０４ａと、上述の第２ガスを供給するガス供給ポート３０４ｂと、上述の第３ガスを供給するガス供給ポート３０４ｃが接続されている。ガス供給ポート３０４ａには、上述の実施形態の第１ガス供給系と同様の第１ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート３０４ｂには、上述の実施形態の第２ガス供給系と同様の第２ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート３０４ｃには、上述の酸素含有ガス供給系と同様の酸素含有ガス供給系が接続されている。シャワーヘッド３０３ｓのアウトレット（ガス排出口）には、処理室３０１内にガスをシャワー状に供給するガス分散板が設けられている。処理容器３０３には、処理室３０１内を排気する排気ポート３３１が設けられている。排気ポート３３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

【0099】

また例えば、図９（Ｂ）に示す処理炉４０２を備えた基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、本開示は好適に適用できる。処理炉４０２は、処理室４０１を形成する処理容器４０３と、１枚または数枚のウエハ２００を水平姿勢で支持する支持台４１７と、支持台４１７を下方から支持する回転軸４５５と、処理容器４０３のウエハ２００に向けて光照射を行うランプヒータ４０７と、ランプヒータ４０７の光を透過させる石英窓４０３ｗと、を備えている。処理容器４０３には、上述の第１ガスを供給するガス供給ポート４３２ａと、上述の第２ガスを供給するガス供給ポート４３２ｂと、上述の酸素含有ガスを供給するガス供給ポート４３２ｃが接続されている。ガス供給ポート４３２ａには、上述の実施形態の第１ガス供給系と同様の第１ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｂには、上述の実施形態の第２ガス供給系と同様の第２ガス供給系が接続されている。ガス供給ポート４３２ｃには、上述の実施形態の酸素含有ガス供給系と同様の酸素含有ガス供給系が接続されている。処理容器４０３には、処理室４０１内を排気する排気ポート４３１が設けられている。排気ポート４３１には、上述の実施形態の排気系と同様の排気系が接続されている。

【0100】

これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様なシーケンス、処理条件にてエッチングを行うことができる。

【0101】

これらの基板処理に用いられるプロセスレシピ（処理手順や処理条件等が記載されたプログラム）は、基板処理の内容（エッチングする薄膜の膜種、組成比、膜質、膜厚、処理手順、処理条件等）に応じて、それぞれ個別に用意する（複数用意する）ことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理の内容に応じて、複数のプロセスレシピの中から、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。具体的には、基板処理の内容に応じて個別に用意された複数のプロセスレシピを、電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体（外部記憶装置１２３）を介して、基板処理装置が備える記憶装置１２１ｃ内に予め格納（インストール）しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、基板処理装置が備えるＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のプロセスレシピの中から、基板処理の内容に応じて、適正なプロセスレシピを適宜選択することが好ましい。このように構成することで、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の薄膜を汎用的に、かつ、再現性よくエッチングすることができるようになる。また、オペレータの操作負担（処理手順や処理条件等の入力負担等）を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。

【0102】

また、本開示は、例えば、既存の基板処理装置のプロセスレシピを変更することでも実現できる。プロセスレシピを変更する場合は、本開示に係るプロセスレシピを電気通信回線や当該プロセスレシピを記録した記録媒体を介して既存の基板処理装置にインストールしたり、また、既存の基板処理装置の入出力装置を操作し、そのプロセスレシピ自体を本開示に係るプロセスレシピに変更したりすることも可能である。

【0103】

以上、本開示の種々の典型的な実施形態を説明してきたが、本開示はそれらの実施形態に限定されず、適宜組み合わせて用いることもできる。

【0104】

＜本開示の好ましい態様＞
以下に、本開示の好ましい態様について付記する。

【0105】

（付記１）
本開示の一態様によれば、
（ａ）処理容器内に配置され、第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0106】

（付記２）
付記１に記載の方法であって、
（ａ）では、前記第１ガスが分解する雰囲気下で、前記第１ガスを供給する。

【0107】

（付記３）
付記１又は２に記載の方法であって、
（ｂ）では、前記第２ガスが分解しない雰囲気下で、前記第２ガスを供給する。

【0108】

（付記４）
付記１から３のいずれか記載の方法であって、
（ｄ）（ｃ）では、（ｂ）の後に前記処理容器内をパージする工程をさらに有する。

【0109】

（付記５）
付記１から３のいずれか記載の方法であって、
（ｄ）（ｃ）では、（ｂ）の後に前記処理容器内をパージする工程を有さない。

【0110】

（付記６）
付記１から５のいずれか記載の方法であって、
（ａ）と（ｂ）の間でパージを行わない。

【0111】

（付記７）
付記１から６のいずれか記載の方法であって、
前記第１４族元素は、シリコンであり、
前記第１ガスは、シラン系ガス又はクロロシラン系ガスである。

【0112】

（付記８）
付記１から６のいずれか記載の方法であって、
前記第１４族元素は、シリコンであり、
前記第１ガスは、クロロシラン系ガスである。

【0113】

（付記９）
付記８に記載の方法であって、
前記クロロシラン系ガスは、ジクロロシラン、ヘキサクロロジシラン、四塩化ケイ素の少なくとも１つ以上を含むガスである。

【0114】

（付記１０）
付記１から９のいずれか記載の方法であって、
前記ハロゲンは、塩素を含むガスである。

【0115】

（付記１１）
付記１０に記載の方法であって、
前記第２ガスは、塩素ガス、塩化水素ガス、三塩化ホウ素ガス、四塩化ケイ素ガス、モノシランガスと塩素ガスの混合ガスの少なくとも１つ以上である。

【0116】

（付記１２）
付記１から１１のいずれか記載の方法であって、
前記第１４族元素を含む膜は、シリコンを主成分とする膜である。

【0117】

（付記１３）
付記１から１２のいずれか記載の方法であって、
前記基板の表面には、所定元素がドープされたシリコン膜と、所定元素がドープされていないシリコン膜が形成され、
（ｃ）では、前記所定元素がドープされていないシリコン膜をエッチングする。

【0118】

（付記１４）
付記１から８のいずれか記載の方法であって、
前記基板の表面には、結晶性シリコン膜と、非結晶性シリコン膜が形成され、
（ｃ）では、前記結晶性シリコン膜と、前記非結晶性シリコン膜との両方をエッチングする。

【0119】

（付記１５）
付記１から１４のいずれか記載の方法であって、
前記基板の表面には、酸化膜と、非酸化膜が形成され、
（ｃ）では、前記非酸化膜をエッチングする。

【0120】

（付記１６）
付記１から１５のいずれか記載の方法であって、
前記基板の表面には、窒化膜と、非窒化膜が形成され、
（ｃ）では、前記非窒化膜をエッチングする。

【0121】

（付記１７）
付記１から１６のいずれか記載の方法であって、
（ｄ）（ｃ）の途中で、酸素含有ガスを供給する。

【0122】

（付記１８）
本開示の他の態様によれば、
処理容器内の第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスと、ハロゲンを含む第２ガスと、を供給するガス供給系と、
（ａ）前記基板に前記第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する処理と、
（ｂ）（ａ）の後に前記基板に前記第２ガスを供給する処理と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする処理と、を行わせるように、前記ガス供給系を制御することが可能なように構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0123】

（付記１９）
本開示のさらに他の態様によれば、
（ａ）基板処理装置の処理容器内に配置され、第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する手順と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する手順と、
（ｃ）（ａ）と（ｂ）を交互に繰り返し行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。

【0124】

（付記２０）
本開示のさらに他の態様によれば、
（ａ）処理容器内に配置され、第１４族元素を含む膜が形成された基板に、前記第１４族元素を含む第１ガスを、前記基板に形成された膜に含まれる前記第１４族元素との反応により生じる反応副生成物が前記基板に飽和吸着するように供給する工程と、
（ｂ）（ａ）の後にハロゲンを含む第２ガスを供給する工程と、を有し、
（ａ）と（ｂ）をこの順序で所定回数行うことにより、前記基板に形成された前記第１４族元素を含む膜をエッチングする
エッチング方法が提供される。

【符号の説明】

【0125】

１０ 基板処理装置
１２１ コントローラ
２００ ウエハ（基板）
２０１ 処理室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】