JP4854317B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理方法に関し、特に、有機物層を除去する基板処理方法に関する。
シリコンウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）から電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法では、ウエハの表面に導電膜や絶縁膜を成膜するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の成膜工程、成膜された導電膜や絶縁膜上に所望のパターンのフォトレジスト層を形成するリソグラフィ工程、及びフォトレジスト層をマスクとして用いて処理ガスから生成されたプラズマによって導電膜をゲート電極に成形し、或いは絶縁膜に配線溝やコンタクトホールを成形するエッチング工程が順次繰り返して実行される。
例えば、或る電子デバイスの製造方法では、ウエハ上に形成された、ＳｉＮ（窒化珪素）層及びポリシリコン層からなるフローティングゲートをＨＢｒ（臭化水素）系の処理ガスを用いてエッチングし、フローティングゲート下の層間ＳｉＯ２膜をＣＨＦ３系の処理ガスを用いてエッチングし、さらに、層間ＳｉＯ２膜の下のＳｉ層をＨＢｒ（臭化水素）系の処理ガスを用いてエッチングすることがある。この場合、ウエハ上に形成されたトレンチ（溝）１８０の側面に３つの層からなるデポジット膜１８１が形成される（図１３参照。）。このデポジット膜は、上述した各処理ガスに対応してＳｉＯＢｒ層１８２、ＣＦ系デポジット層１８３及びＳｉＯＢｒ層１８４からなる。ＳｉＯＢｒ層１８２，１８４はＳｉＯ２層に似た性質を有する疑似ＳｉＯ２層であり、ＣＦ系デポジット層１８３は有機物層である。
ところで、これらのＳｉＯＢｒ層１８２，１８４及びＣＦ系デポジット層１８３は電子デバイスの不具合、例えば、導通不良の原因となるため、除去する必要がある。
疑似ＳｉＯ２層の除去方法として、ウエハにＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理及びＰＨＴ（Post Heat Treatment）処理を施す基板処理方法が知られている。ＣＯＲ処理は、疑似ＳｉＯ２層とガス分子を化学反応させて生成物を生成する処理であり、ＰＨＴ処理は、ＣＯＲ処理が施されたウエハを加熱して、ＣＯＲ処理の化学反応によってウエハに生成された生成物を気化・熱酸化（Thermal Oxidation）させて該ウエハから除去する処理である。
このＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理からなる基板処理方法を実行する基板処理装置として、化学反応処理装置と、該化学反応処理装置に接続された熱処理装置とを備える基板処理装置が知られている。化学反応処理装置はチャンバを備え、該チャンバに収容されたウエハにＣＯＲ処理を施す。熱処理装置もチャンバを備え、該チャンバに収容されたウエハにＰＨＴ処理を施す（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許出願公開第２００４／０１８５６７０号明細書
しかしながら、上述した基板処理装置で疑似ＳｉＯ２層であるＳｉＯＢｒ層１８４を除去した場合、ＣＦ系デポジット層１８３が露出する。該ＣＦ系デポジット層１８３は熱処理を施しても気化することがなく、また、ガス分子と化学反応して生成物を生成することがないため、上述した基板処理装置でＣＦ系デポジット層１８３を除去するのは困難である。すなわち、ＳｉＯＢｒ層１８４及びＣＦ系デポジット層１８３を効率良く除去することは困難である。
本発明の目的は、酸化物層及び有機物層を効率良く除去することができる基板処理方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理方法は、疑似ＳｉＯ２層であるＳｉＯＢｒ層で覆われたＣＦ系有機物層が表面に形成された基板を処理容器内の載置台に載置して前記基板に処理を施す基板処理方法であって、前記ＳｉＯＢｒ層をガス分子と化学反応させて前記表面上に生成物を生成する化学反応処理ステップと、前記生成物が前記表面に生成された前記基板を加熱して前記生成物を気化するステップと、前記生成物が気化して前記ＣＦ系有機物層が露出した前記基板の上方へ向けて酸素ガスを供給すると共に、前記酸素ガスが供給された基板の上方へマイクロ波を導入して前記ＣＦ系有機物層を除去するステップとを有することを特徴とする。
請求項２記載の基板処理方法は、請求項１に記載の基板処理方法において、前記生成物を気化するステップと前記ＣＦ系有機物層を除去するステップは、同じ処理容器内で連続して行われることを特徴とする。
請求項３記載の基板処理方法は、請求項１又は２に記載の基板処理方法において、前記生成物を気化するステップ及び前記ＣＦ系有機物層を除去するステップでは、前記処理容器内に窒素ガスを導入して粘性流を生じさせることを特徴とする。
請求項４記載の基板処理方法は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記ＣＦ系有機物層を除去するステップでは、前記基板の上方へ向けてさらに希ガスが導入されることを特徴とする。
請求項１記載の基板処理方法によれば、ＳｉＯＢｒ層で覆われたＣＦ系有機物層が表面に形成された基板において、ＳｉＯＢｒ層がガス分子と化学反応して基板の表面上に生成物が生成され、該生成物が表面に生成された基板が加熱されて生成物が気化し、ＣＦ系有機物層が露出した基板の上方へ向けて酸素ガスが供給されると共にマイクロ波が導入されてＣＦ系有機物層が分解する。したがって、ＳｉＯＢｒ層に続けてＣＦ系有機物層を連続的に除去することができ、もって、酸化物層及び有機物層を効率良く除去することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。
図１は、本実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。
図１において、基板処理装置１０は、電子デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）（基板）Ｗにエッチング処理を施す第１のプロセスシップ１１と、該第１のプロセスシップ１１と平行に配置され、第１のプロセスシップ１１においてエッチング処理が施されたウエハＷに後述するＣＯＲ処理、ＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施す第２のプロセスシップ１２と、第１のプロセスシップ１１及び第２のプロセスシップ１２がそれぞれ接続された矩形状の共通搬送室としてのローダーユニット１３とを備える。
ローダーユニット１３には、上述した第１のプロセスシップ１１及び第２のプロセスシップ１２の他、２５枚のウエハＷを収容する容器としてのフープ（Front Opening Unified Pod）１４がそれぞれ載置される３つのフープ載置台１５と、フープ１４から搬出されたウエハＷの位置をプリアライメントするオリエンタ１６と、ウエハＷの表面状態を計測する第１及び第２のＩＭＳ（Integrated Metrology System、Therma-Wave, Inc.）１７，１８とが接続されている。
第１のプロセスシップ１１及び第２のプロセスシップ１２は、ローダーユニット１３の長手方向における側壁に接続されると共にローダーユニット１３を挟んで３つのフープ載置台１５と対向するように配置され、オリエンタ１６はローダーユニット１３の長手方向に関する一端に配置され、第１のＩＭＳ１７はローダーユニット１３の長手方向に関する他端に配置され、第２のＩＭＳ１８は３つのフープ載置台１５と並列に配置される。
ローダーユニット１３は、内部に配置された、ウエハＷを搬送するスカラ型デュアルアームタイプの搬送アーム機構１９と、各フープ載置台１５に対応するように側壁に配置されたウエハＷの投入口としての３つのロードポート２０とを有する。搬送アーム機構１９は、フープ載置台１５に載置されたフープ１４からウエハＷをロードポート２０経由で取り出し、該取り出したウエハＷを第１のプロセスシップ１１、第２のプロセスシップ１２、オリエンタ１６、第１のＩＭＳ１７や第２のＩＭＳ１８へ搬出入する。
第１のＩＭＳ１７は光学系のモニタであり、搬入されたウエハＷを載置する載置台２１と、該載置台２１に載置されたウエハＷを指向する光学センサ２２とを有し、ウエハＷの表面形状、例えば、表面層の膜厚、及び配線溝やゲート電極等のＣＤ（Critical Dimension）値を測定する。第２のＩＭＳ１８も光学系のモニタであり、第１のＩＭＳ１７と同様に、載置台２３と光学センサ２４とを有し、ウエハＷの表面におけるパーティクル数を計測する。
第１のプロセスシップ１１は、ウエハＷにエッチング処理を施す第１のプロセスユニット２５と、該第１のプロセスユニット２５にウエハＷを受け渡すリンク型シングルピックタイプの第１の搬送アーム２６を内蔵する第１のロード・ロックユニット２７とを有する。
第１のプロセスユニット２５は、円筒状の処理室容器（チャンバ）と、該チャンバ内に配置された上部電極及び下部電極を有し、該上部電極及び下部電極の間の距離はウエハＷにエッチング処理を施すための適切な間隔に設定されている。また、下部電極はウエハＷをクーロン力等によってチャックするＥＳＣ２８をその頂部に有する。
第１のプロセスユニット２５では、チャンバ内部に処理ガスを導入し、上部電極及び下部電極間に電界を発生させることによって導入された処理ガスをプラズマ化してイオン及びラジカルを発生させ、該イオン及びラジカルによってウエハＷにエッチング処理を施す。
第１のプロセスシップ１１では、ローダーユニット１３の内部圧力は大気圧に維持される一方、第１のプロセスユニット２５の内部圧力は真空に維持される。そのため、第１のロード・ロックユニット２７は、第１のプロセスユニット２５との連結部に真空ゲートバルブ２９を備えると共に、ローダーユニット１３との連結部に大気ゲートバルブ３０を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成される。
第１のロード・ロックユニット２７の内部には、略中央部に第１の搬送アーム２６が設置され、該第１の搬送アーム２６より第１のプロセスユニット２５側に第１のバッファ３１が設置され、第１の搬送アーム２６よりローダーユニット１３側には第２のバッファ３２が設置される。第１のバッファ３１及び第２のバッファ３２は、第１の搬送アーム２６の先端部に配置されたウエハＷを支持する支持部（ピック）３３が移動する軌道上に配置され、エッチング処理が施されたウエハＷを一時的に支持部３３の軌道の上方に待避させることにより、エッチング未処理のウエハＷとエッチング処理済みのウエハＷとの第１のプロセスユニット２５における円滑な入れ換えを可能とする。
第２のプロセスシップ１２は、ウエハＷにＣＯＲ処理を施す第２のプロセスユニット３４（化学反応処理装置）と、該第２のプロセスユニット３４に真空ゲートバルブ３５を介して接続された、ウエハＷにＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施す第３のプロセスユニット３６（熱処理装置）と、第２のプロセスユニット３４及び第２のプロセスユニット３６にウエハＷを受け渡すリンク型シングルピックタイプの第２の搬送アーム３７を内蔵する第２のロード・ロックユニット４９とを有する。
図２は、図１における第２のプロセスユニットの断面図であり、（Ａ）は図１における線II−IIに沿う断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。
図２（Ａ）において、第２のプロセスユニット３４は、円筒状の処理室容器（チャンバ）３８と、該チャンバ３８内に配置されたウエハＷの載置台としてのＥＳＣ３９と、チャンバ３８の上方に配置されたシャワーヘッド４０と、チャンバ３８内のガス等を排気するＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）４１と、チャンバ３８及びＴＭＰ４１の間に配置され、チャンバ３８内の圧力を制御する可変式バタフライバルブとしてのＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ４２とを有する。
ＥＳＣ３９は、内部に直流電圧が印加される電極板（図示しない）を有し、直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってウエハＷを吸着して保持する。また、ＥＳＣ３９は調温機構として冷媒室（図示しない）を有する。この冷媒室には所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン液が循環供給され、当該冷媒の温度によってＥＳＣ３９の上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。さらに、ＥＳＣ３９は、ＥＳＣ３９の上面とウエハの裏面との間に伝熱ガス（ヘリウムガス）を満遍なく供給する伝熱ガス供給系統（図示しない）を有する。伝熱ガスは、ＣＯＲ処理の間、冷媒によって所望の指定温度に維持されたＥＳＣ３９とウエハとの熱交換を行い、ウエハを効率よく且つ均一に冷却する。
また、ＥＳＣ３９は、その上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン５６を有し、これらのプッシャーピン５６は、ウエハＷがＥＳＣ３９に吸着保持されるときにはＥＳＣ３９に収容され、ＣＯＲ処理が施されたウエハＷをチャンバ３８から搬出するときには、ＥＳＣ３９の上面から突出してウエハＷを上方へ持ち上げる。
シャワーヘッド４０は２層構造を有し、下層部４３及び上層部４４のそれぞれに第１のバッファ室４５及び第２のバッファ室４６を有する。第１のバッファ室４５及び第２のバッファ室４６はそれぞれガス通気孔４７，４８を介してチャンバ３８内に連通する。すなわち、シャワーヘッド４０は、第１のバッファ室４５及び第２のバッファ室４６にそれぞれ供給されるガスのチャンバ３８内への内部通路を有する、階層状に積み重ねられた２つの板状体（下層部４３、上層部４４）からなる。
ウエハＷにＣＯＲ処理を施す際、第１のバッファ室４５にはＮＨ３（アンモニア）ガスが後述するアンモニアガス供給管５７から供給され、該供給されたアンモニアガスはガス通気孔４７を介してチャンバ３８内へ供給されると共に、第２のバッファ室４６にはＨＦ（弗化水素）ガスが後述する弗化水素ガス供給管５８から供給され、該供給された弗化水素ガスはガス通気孔４８を介してチャンバ３８内へ供給される。
また、シャワーヘッド４０はヒータ（図示しない）、例えば、加熱素子を内蔵する。この加熱素子は、好ましくは、上層部４４上に配置されて第２のバッファ室４６内の弗化水素ガスの温度を制御する。
また、図２（Ｂ）に示すように、ガス通気孔４７，４８におけるチャンバ３８内への開口部は末広がり状に形成される。これにより、アンモニアガスや弗化水素ガスをチャンバ３８内へ効率よく拡散することができる。さらに、ガス通気孔４７，４８は断面がくびれ形状を呈するので、チャンバ３８で発生した堆積物がガス通気孔４７，４８、引いては、第１のバッファ室４５や第２のバッファ室４６へ逆流するのを防止する。なお、ガス通気孔４７，４８は螺旋状の通気孔であってもよい。
この第２のプロセスユニット３４は、チャンバ３８内の圧力と、アンモニアガス及び弗化水素ガスの体積流量比を調整することによってウエハＷにＣＯＲ処理を施す。また、この第２のプロセスユニット３４は、チャンバ３８内において初めてアンモニアガス及び弗化水素ガスが混合するように設計されている（ポストミックス設計）ため、チャンバ３８内に上記２種類のガスが導入されるまで、該２種類の混合ガスが混合するのを防止して、弗化水素ガスとアンモニアガスとがチャンバ３８内への導入前に反応するのを防止する。
また、第２のプロセスユニット３４では、チャンバ３８の側壁がヒータ（図示しない）、例えば、加熱素子を内蔵し、チャンバ３８内の雰囲気温度が低下するのを防止する。これにより、ＣＯＲ処理の再現性を向上することができる。また、側壁内の加熱素子は、側壁の温度を制御することによってチャンバ３８内に発生した副生成物が側壁の内側に付着するのを防止する。
図３は、図１における第３のプロセスユニットの断面図である。
図３において、第３のプロセスユニット３６は、筐体状の処理室容器（チャンバ）５０と、該チャンバ５０の天井部１８５と対向するように、チャンバ５０内に配置されたウエハＷの載置台としてのステージヒータ５１と、該ステージヒータ５１の近傍に配置され、ステージヒータ５１に載置されたウエハＷを上方に持ち上げるバッファアーム５２とを有する。
ステージヒータ５１は、表面に酸化皮膜が形成されたアルミからなり、内蔵された電熱線等からなるヒータ１８６によって上面に載置されたウエハＷを所定の温度まで加熱する。具体的には、ステージヒータ５１は載置したウエハＷを少なくとも１分間に亘って１００〜２００℃、好ましくは約１３５℃まで直接加熱する。なお、ヒータ１８６の発熱量はヒータ制御装置１８７によって制御される。また、ステージヒータ５１は調温機構としてヒータ１８６の他に冷媒室２２９を有する。この冷媒室２２９には所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン液が循環供給され、有機物層除去処理の際に、当該冷媒の温度によってステージヒータ５１の上面に載置されたウエハＷを所定の温度まで冷却する。さらに、ステージヒータ５１は、ステージヒータ５１の上面とウエハの裏面との間に伝熱ガス（ヘリウムガス）を満遍なく供給する伝熱ガス供給系統（図示しない）を有する。伝熱ガスは、有機物層除去処理の間、冷媒によって所望の指定温度に維持されたステージヒータ５１とウエハＷとの熱交換を行い、ウエハＷを効率よく且つ均一に冷却する。
チャンバ５０の側壁にはカートリッジヒータ１８８が内蔵され、該カートリッジヒータ１８８はチャンバ５０の側壁の壁面温度を２５〜８０℃に制御する。これにより、チャンバ５０の側壁に副生成物が付着するのを防止し、付着した副生成物に起因するパーティクルの発生を防止してチャンバ５０のクリーニング周期を延伸する。なお、チャンバ５０の外周は熱シールド（図示しない）によって覆われており、カートリッジヒータ１８８の発熱量はヒータ制御装置１８９によって制御される。
ウエハＷを上方から加熱するヒータとして、シートヒータや紫外線放射（UV radiation）ヒータを天井部１８５に配してもよい。紫外線放射ヒータとしては、波長１９０〜４００ｎｍの紫外線を放射する紫外線ランプ等が該当する。
バッファアーム５２は、ＣＯＲ処理が施されたウエハＷを一時的に第２の搬送アーム３７における支持部５３の軌道の上方に待避させることにより、第２のプロセスユニット３４や第３のプロセスユニット３６におけるウエハＷの円滑な入れ換えを可能とする。
この第３のプロセスユニット３６は、ウエハＷを加熱することによってウエハＷにＰＨＴ処理を施す。
また、第３のプロセスユニット３６は、マイクロ波源１９０と、アンテナ装置１９１（マイクロ波導入装置）と、酸素ガス供給系１９２と、放電ガス供給系１９３とを備える。
酸素ガス供給系１９２は、酸素ガス源１９４と、バルブ１９５と、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）１９６と、これらを接続する酸素ガス供給路１９７とを有する。また、酸素ガス供給系１９２は酸素ガス供給路１９７によってチャンバ５０の側壁に配された石英製の酸素ガス供給リング１９８に接続されている。
有機物層除去処理の際、酸素ガス源１９４は酸素ガスを供給し、バルブ１９５は開口し、ＭＦＣ１９６は、例えば、ブリッジ回路、増幅回路、コンパレータ制御回路、流量調節バルブ等を有し、酸素ガスの流れに伴う熱移動を検出することによって流量測定を行い、該測定結果に基づいて流量調節バルブによって酸素ガスの流量を制御する。
図４は、図３における酸素ガス供給リングの概略構成を示す平面図である。
図４において、酸素ガス供給リング１９８は、石英からなるリング形状の本体部２０４と、酸素ガス供給路１９７に接続された導入口１９９と、導入口１９９に接続された円環状の流路２００と、流路２００に接続された複数の酸素ガス供給ノズル２０１と、流路２００及び後述するガス排出路２０２に接続された排出口２０３とを有する。複数の酸素ガス供給ノズル２０１は本体部２０４の円周方向に沿って等間隔で配置されており、チャンバ５０内に均一な酸素ガスの流れを形成する。
また、酸素ガス供給リング１９８の流路２００及び酸素ガス供給ノズル２０１はガス排出路２０２に接続され、該ガス排出路２０２はＰＣＶ（Pressure Control Valve）２０５を介して、例えば、ＴＭＰ、スパッターイオンポンプ、ゲッターポンプ、ソープションポンプ、若しくはクライオポンプからなる真空ポンプ２０６に接続されている。したがって、流路２００及び酸素ガス供給ノズル２０１内の（残留）酸素ガスや水分は排出口２０３から排気可能である。これにより、後述する第３のプロセスユニット排気系６７では完全に除去することが困難な、流路２００及び酸素ガス供給ノズル２０１内の（残留）酸素ガスや水分等の残留物を効果的に除去することができる。
ＰＣＶ２０５は、バルブ１９５の開口時に閉口され、バルブ１９５の閉口時に開口されるように制御される。これにより、バルブ１９５が開口される有機物層除去処理時には真空ポンプ２０６は閉口されて、酸素ガスを有機物層除去処理に効率的に使用可能にする。一方、有機物層除去処理の終了後等の有機物層除去処理以外の期間において真空ポンプ２０６は開口され、酸素ガス供給リング１９８の流路２００及び酸素ガス供給ノズル２０１内の残留物が確実に排気される。これにより、以降の有機物層除去処理において残留物の存在に起因する酸素ガス供給ノズル２０１からの酸素ガスの不均一な導入や残留物そのもののウエハＷへの付着を防止することができる。
放電ガス供給系１９３は、放電ガス源２０７と、バルブ２０８と、ＭＦＣ２０９と、これらを接続する放電ガス供給路２１０とを有する。また、放電ガス供給系１９３は放電ガス供給路２１０によってチャンバ５０の側壁に配された石英製の放電ガス供給リング２１１に接続されている。
有機物層除去処理の際、放電ガス源２０７は放電ガス、例えば、希ガス（ネオンガス、キセノンガス、アルゴンガス、ヘリウムガス、ラドンガス、若しくはクリプトンガスのいずれか）にＮ２及びＨ２が混合されたガスを供給する。なお、バルブ２０８、ＭＦＣ２０９、放電ガス供給路２１０及び放電ガス供給リング２１１は、それぞれバルブ１９５、ＭＦＣ１９６、酸素ガス供給路１９７及び酸素ガス供給リング１９８と同様の構成を有するため、これらの説明を省略する。
また、放電ガス供給リング２１１の流路及び放電ガス供給ノズル（いずれも図示しない）はガス排出路２１２に接続され、該ガス排出路２１２はＰＣＶ２１３を介して真空ポンプ２１４に接続されている。なお、ガス排出路２１２、ＰＣＶ２１３及び真空ポンプ２１４は、それぞれガス排出路２０２、ＰＣＶ２０５及び真空ポンプ２０６と同様の構成及び機能を有するため、これらの説明を省略する。
マイクロ波源１９０は、例えば、マグネトロンからなり、通常２．４５ＧＨｚのマイクロ波を、例えば、５ｋＷの出力で発生することができる。また、マイクロ波源１９０は導波管２１５を介してアンテナ装置１９１に接続されている。導波管２１５の途中にはモード変換器２１６が配されている。モード変換器２１６はマイクロ波源１９０が発生したマイクロ波の伝送形態をＴＭ、ＴＥ、若しくはＴＥＭモード等に変換する。なお、図３では、反射してマグネトロンへ戻るマイクロ波を吸収するアイソレータや、この他、ＥＨチューナ、若しくはスタブチューナが省略されている。
アンテナ装置１９１は、円板状の温調板２１７と、円筒状の収納部材２１８と、円板状のスロット電極２１９（アンテナ）と、円板状の誘電板２２０と、収納部材２１８の側面を囲む円環状の電磁波吸収体２２１と、温調板２１７に接続された温度制御装置２２２と、円板状の遅波材２２３とを備える。
収納部材２１８は、上部において温調板２１７を載置すると共に、その内部に遅波材２２３と該遅波材２２３の下部に接触するスロット電極２１９とを収納する。また、スロット電極２１９の下方には誘電板２２０が配置されている。収納部材２１８及び遅波材２２３は熱伝導率が高い材料からなり、その結果、収納部材２１８及び遅波材２２３の温度は温調板２１７の温度とほぼ同じ温度となる。
遅波材２２３は、マイクロ波の波長を短くする所定の誘電率であって、熱伝導率が高い所定の材料からなる。また、チャンバ５０に導入されるマイクロ波の密度を均一にするためにスロット電極２１９に多くの後述するスリット２２４を形成する必要があるが、遅波材２２３は、マイクロ波の波長を短くすることによってスロット電極２１９に多くのスリット２２４を形成することを可能にする。
遅波材２２３の材料としては、例えば、アルミナ系セラミック、ＳｉＮ、ＡｌＮを用いるのが好ましい。例えば、ＡｌＮは比誘電率εｔが約９であり、１／（εｔ）１／２で表される波長短縮率ｎが約０．３３である。これにより、遅波材２２３を通過したマイクロ波の速度及び波長はそれぞれは約０．３３倍となり、スロット電極２１９におけるスリット２２４の間隔を短くすることができ、スロット電極２１９においてより多くのスリット２２４を形成することができる。
スロット電極２１９は、遅波材２２３にねじ止めされており、例えば、直径５０ｃｍ、厚さ１ｍｍ以下の銅板から構成される。スロット電極２１９は、本発明の属する技術分野においてラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）（又は超高能率平面アンテナ）と称される。なお、本実施の形態においてＲＬＳＡ以外の形式のアンテナ、例えば、一層構造導波管平面アンテナや誘電体基板平行平板スロットアレーを用いてもよい。
図５は、図３におけるスロット電極の概略構成を示す平面図である。
図５において、スロット電極２１９の表面は互いに同じ面積を有する複数の領域に仮想的に分割され、各領域においてスリット２２４ａ及び２２４ｂからなる１つのスリット組２２５を有する。したがって、スロット電極２１９の表面におけるスリット組２２５の密度はほぼ一定となる。これにより、スロット電極２１９の下方に配置されている誘電板２２０の表面において均一にイオンエネルギーが分布するため、イオンエネルギーの偏在に起因する誘電板２２０からの元素脱離（遊離）の発生を防止することができる。その結果、誘電板２２０から脱離した元素が酸素ガスに不純物として混入するのを防止することができ、もって、高品質な有機物層除去処理をウエハＷに施すことができる。
また、各スリット組２２５においてスリット２２４ａ及び２２４ｂは略Ｔ字状に配置されると共に互いに僅かに離間する。
各スリット２２４ａ、２２４ｂは、その長さＬ１が導波管２１５内におけるマイクロ波の波長（以下、「管内波長」という。）λの略０．５倍乃至自由空間における波長の略２．５倍のいずれかに設定されると共に、その幅が略１ｍｍに設定され、隣接するスリット組２２５同士の間隔Ｌ２は管内波長λと略同一に設定されている。具体的には、各スリット２２４ａ、２２４ｂの長さＬ１は、下記式で示される範囲内に設定される。
Figure 0004854317
各スリット２２４ａ、２２４ｂはそれぞれスロット電極２１９の中心からの放射線に対して４５°だけ斜交するように配置されている。また、各スリット組２２５の大きさはスロット電極２１９の中心から離間するにつれて大きくなる。例えば、中心から所定の距離に配置されたスリット組２２５に対して、該所定の距離の２倍に該当する距離に配置されたスリット組２２５の大きさは１.２倍乃至２倍のいずれかに設定される。
なお、スロット電極２１９の表面上におけるスリット組の密度を略一定にできる限り、スリット２２４の形状や配置は、上述したものに限られず、また、分割された各領域の形状も上述したものに限られない。例えば、各領域は同一形状を有してもよいし、異なる形状を有してもよい。また、同一形状を有する場合でもその形状は六角形に限定されず、三角形や四角形等の任意の形状を採用することができる。また、各スリット組２２５は同心円状又は渦巻状に配列されてもよい。
本実施の形態において用いることができるスロット電極としては、図５に示すスロット電極２１９に限られず、図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示すスロット電極２２６、スロット電極２２７又はスロット電極２２８も該当する。図６（Ａ）乃至（Ｃ）に示すスロット電極２２６乃至２２８において各領域は４角形を有する。また、スロット電極２２６，２２７はいずれもＴ字形のスリット組２２５を有するが、互いにスリット２２４の寸法と配置において相違する。また、スロット電極２２８では各スリット組２２５において２つのスリットがＶ字形を呈するように配置されている。
また、スロット電極２１９の周縁部、引いては、収納部材２１８の側面を囲むように幅数ｍｍ程度のマイクロ波電力反射防止用放射素子からなる円環状の電磁波吸収体２２１が配されている。電磁波吸収体２２１はスロット電極２１９からのマイクロ波における定在波（横波）を吸収して該定在波の発生を抑制することができ、これにより、チャンバ５０内におけるマイクロ波の分布が定在波によって乱されるのを防止することができ、また、スロット電極２１９のアンテナ効率を上げることができる。
温度制御装置２２２は、温調板２１７に接続された温度センサ及びヒータ（共に図示しない）を有し、温調板２１７に導入される冷却水や冷媒（アルコール、ガルデン液、フロン等）の流量、温度等を調節することによって温調板２１７の温度を所定の温度に制御する。温調板２１７は、熱伝導率が高く、流路を内部に成形し易い材料、例えば、ステンレスからなる。また、遅波材２２３及びスロット電極２１９は収納部材２１８を介して温調板２１７に接触しているため、該温調板２１７によって温度が制御される。したがって、マイクロ波によって温度が上昇する遅波材２２３及びスロット電極２１９の温度を所望の温度に制御することができ、その結果、遅波材２２３及びスロット電極２１９が熱膨張して変形するのを防ぐことができ、もって、遅波材２２３及びスロット電極２１９の変形に起因する、チャンバ５０内におけるマイクロ波の不均一な分布の発生を防止することができる。以上により、マイクロ波の不均一な分布に起因する有機物層除去処理の品質低下を防止することができる。
誘電板２２０は絶縁体からなり、スロット電極２１９とチャンバ５０との間に配置されている。スロット電極２１９と誘電板２２０は、例えば、ロウにより強固にかつ機密に面接合される。なお、焼成されたセラミック又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる誘電板２２０の裏面に、スクリーン印刷等によって銅薄膜を焼き付けるようにスリットを含むスロット電極２１９を形成してもよい。
誘電板２２０は、チャンバ５０内の低圧力に起因するスロット電極２１９の変形、並びに、スロット電極２１９の被スパッタや銅汚染の発生を防止する。また、誘電板２２０は絶縁体からなるので、スロット電極２１９からのマイクロ波は誘電板２２０を透過してチャンバ５０内に導入される。さらに、誘電板２２０を熱伝導率の低い材質で構成することによって、スロット電極２１９がチャンバ５０の温度から影響を受けるのを防止してもよい。
本実施の形態における誘電板２２０の厚みは該誘電板２２０を透過するマイクロ波の波長の０.５倍から０.７５倍のいずれか、好ましくは、約０.６倍から約０.７倍のいずれかに設定されている。２．４５ＧＨｚのマイクロ波は真空中で約１２２．５ｍｍの波長を有する。誘電板２２０がＡｌＮから構成されれば、上述したように、比誘電率εｔが約９であるため波長短縮率が約０．３３となり、誘電板２２０内のマイクロ波の波長は約４０．８ｍｍとなる。したがって、誘電板２２０がＡｌＮから構成されれば、誘電板２２０の厚さは約２０.４ｍｍから約３０.６ｍｍのいずれか、好ましくは、約２４.５ｍｍから約２８.６ｍｍのいずれかに設定される。より一般的には、誘電板２２０の厚さＨは、誘電板２２０を透過するマイクロ波の波長λを用いて、０.５λ＜Ｈ＜０.７５λを満足し、より好ましくは、０.６λ≦Ｈ≦０.７λを満足するのが好ましい。ここで、誘電板２２０を透過するマイクロ波の波長λは、真空中のマイクロ波の波長λ０と波長短縮率ｎ＝１／（εｔ）１／２とを用いて、λ＝λ０×ｎで示される。
ステージヒータ５１には、バイアス用高周波電源２３０とマッチングボックス（整合器）２３１が接続されている。バイアス用高周波電源２３０はウエハＷに負の直流バイアス（例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波）を印加する。したがって、ステージヒータ５１は下部電極としても機能する。マッチングボックス２３１は、並列及び直列に配置されたバリコンを有し、チャンバ５０内の電極浮遊容量やストレーインダクタンス等の影響を防止し、且つ負荷に対してマッチング行うことができる。また、ウエハＷに負の直流バイアスが印加されると、ウエハＷに向かってイオンがそのバイアス電圧によって加速されてイオンによる処理が促進される。イオンエネルギーはバイアス電圧によって定まり、バイアス電圧はバイアス用高周波電源２３０から印加される高周波電力によって制御することができる。バイアス用高周波電源２３０が印加する高周波電力の周波数はスロット電極２１９のスリット２２４の形状、数及び分布に応じて調節することができる。
チャンバ５０内は第３のプロセスユニット排気系６７によって所望の低圧力、例えば、真空に維持される。第３のプロセスユニット排気系６７はチャンバ５０内を均一に排気することによって該チャンバ５０内のプラズマ密度を均一に保つ。第３のプロセスユニット排気系６７は、例えば、ＴＭＰやＤＰ（Dry Pump）（共に図示しない）を有し、ＤＰ等はＰＣＶ（図示しない）やＡＰＣバルブ６９を介してチャンバ５０に接続されている。ＰＣＶとしては、例えば、コンダクタンスバルブ、ゲートバルブ又は高真空バルブ等が該当する。
この第３のプロセスユニット３６は、ＰＨＴ処理が施されたウエハＷに該ＰＨＴ処理に続けて有機物層除去処理を施す。
図１に戻り、第２のロード・ロックユニット４９は、第２の搬送アーム３７を内蔵する筐体状の搬送室（チャンバ）７０を有する。また、ローダーユニット１３の内部圧力は大気圧に維持される一方、第２のプロセスユニット３４及び第３のプロセスユニット３６の内部圧力は真空若しくは大気圧以下に維持される。そのため、第２のロード・ロックユニット４９は、第３のプロセスユニット３６との連結部に真空ゲートバルブ５４を備えると共に、ローダーユニット１３との連結部に大気ドアバルブ５５を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成される。
図７は、図１における第２のプロセスシップの概略構成を示す斜視図である。
図７において、第２のプロセスユニット３４は、第１のバッファ室４５へアンモニアガスを供給するアンモニアガス供給管５７と、第２のバッファ室４６へ弗化水素ガスを供給する弗化水素ガス供給管５８と、チャンバ３８内の圧力を測定する圧力ゲージ５９と、ＥＳＣ３９内に配設された冷却系統に冷媒を供給するチラーユニット６０とを備える。
アンモニアガス供給管５７にはＭＦＣ（図示しない）が設けられ、該ＭＦＣは第１のバッファ室４５へ供給するアンモニアガスの流量を調整すると共に、弗化水素ガス供給管５８にもＭＦＣ（図示しない）が設けられ、該ＭＦＣは第２のバッファ室４６へ供給する弗化水素ガスの流量を調整する。アンモニアガス供給管５７のＭＦＣと弗化水素ガス供給管５８のＭＦＣは協働して、チャンバ３８へ供給されるアンモニアガスと弗化水素ガスの体積流量比を調整する。
また、第２のプロセスユニット３４の下方には、ＤＰ（図示しない）に接続された第２のプロセスユニット排気系６１が配置される。第２のプロセスユニット排気系６１は、チャンバ３８とＡＰＣバルブ４２の間に配設された排気ダクト６２と連通する排気管６３と、ＴＭＰ４１の下方（排気側）に接続された排気管６４とを有し、チャンバ３８内のガス等を排気する。なお、排気管６４はＤＰの手前において排気管６３に接続される。
第３のプロセスユニット３６は、チャンバ５０内の圧力を測定する圧力ゲージ６６と、チャンバ５０内の窒素ガス等を排気する第３のプロセスユニット排気系６７とを備える。
第３のプロセスユニット排気系６７は、チャンバ５０に連通すると共にＤＰ（図示しない）に接続された本排気管６８と、該本排気管６８の途中に配されたＡＰＣバルブ６９と、本排気管６８からＡＰＣバルブ６９を回避するように分岐し、且つＤＰの手前において本排気管６８に接続される副排気管６８ａとを有する。ＡＰＣバルブ６９は、チャンバ５０内の圧力を制御する。
第２のロード・ロックユニット４９は、チャンバ７０へ窒素ガスを供給する窒素ガス供給管７１と、チャンバ７０内の圧力を測定する圧力ゲージ７２と、チャンバ７０内の窒素ガス等を排気する第２のロード・ロックユニット排気系７３と、チャンバ７０内を大気開放する大気連通管７４とを備える。
窒素ガス供給管７１にはＭＦＣ（図示しない）が設けられ、該ＭＦＣはチャンバ７０へ供給される窒素ガスの流量を調整する。第２のロード・ロックユニット排気系７３は１本の排気管からなり、該排気管はチャンバ７０に連通すると共に、ＤＰの手前において第３のプロセスユニット排気系６７における本排気管６８に接続される。また、第２のロード・ロックユニット排気系７３及び大気連通管７４はそれぞれ開閉自在な排気バルブ７５及びリリーフバルブ７６を有し、該排気バルブ７５及びリリーフバルブ７６は協働してチャンバ７０内の圧力を大気圧から所望の真空度までのいずれかに調整する。
図８は、図７における第２のロード・ロックユニットのユニット駆動用ドライエア供給系の概略構成を示す図である。
図８において、第２のロード・ロックユニット４９のユニット駆動用ドライエア供給系７７のドライエア供給先としては、大気ドアバルブ５５が有するスライドドア駆動用のドアバルブシリンダ、Ｎ２パージユニットとしての窒素ガス供給管７１が有するＭＦＣ、大気開放用のリリーフユニットとしての大気連通管７４が有するリリーフバルブ７６、真空引きユニットとしての第２のロード・ロックユニット排気系７３が有する排気バルブ７５、及び真空ゲートバルブ５４が有するスライドゲート駆動用のゲートバルブシリンダが該当する。
ユニット駆動用ドライエア供給系７７は、第２のプロセスシップ１２が備える本ドライエア供給管７８から分岐された副ドライエア供給管７９と、該副ドライエア供給管７９に接続された第１のソレノイドバルブ８０及び第２のソレノイドバルブ８１とを備える。
第１のソレノイドバルブ８０は、ドライエア供給管８２，８３，８４，８５の各々を介してドアバルブシリンダ、ＭＦＣ、リリーフバルブ７６及びゲートバルブシリンダに接続され、これらへのドライエアの供給量を制御することによって各部の動作を制御する。また、第２のソレノイドバルブ８１は、ドライエア供給管８６を介して排気バルブ７５に接続され、排気バルブ７５へのドライエアの供給量を制御することによって排気バルブ７５の動作を制御する。なお、窒素ガス供給管７１におけるＭＦＣは窒素（Ｎ２）ガス供給系８７にも接続されている。
また、第２のプロセスユニット３４や第３のプロセスユニット３６も、上述した第２のロード・ロックユニット４９のユニット駆動用ドライエア供給系７７と同様の構成を有するユニット駆動用ドライエア供給系を備える。
図１に戻り、基板処理装置１０は、第１のプロセスシップ１１、第２のプロセスシップ１２及びローダーユニット１３の動作を制御するシステムコントローラと、ローダーユニット１３の長手方向に関する一端に配置されたオペレーションパネル８８を備える。
オペレーションパネル８８は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなる表示部を有し、該表示部は基板処理装置１０の各構成要素の動作状況を表示する。
また、図９に示すように、システムコントローラは、ＥＣ（Equipment Controller）８９と、３つのＭＣ（Module Controller）９０，９１，９２と、ＥＣ８９及び各ＭＣを接続するスイッチングハブ９３とを備える。該システムコントローラはＥＣ８９からＬＡＮ（Local Area Network）１７０を介して、基板処理装置１０が設置されている工場全体の製造工程を管理するＭＥＳ（Manufacturing Execution System）としてのＰＣ１７１に接続されている。ＭＥＳは、システムコントローラと連携して工場における工程に関するリアルタイム情報を基幹業務システム（図示しない）にフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮して工程に関する判断を行う。
ＥＣ８９は、各ＭＣを統括して基板処理装置１０全体の動作を制御する主制御部（マスタ制御部）である。また、ＥＣ８９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を有し、オペレーションパネル８８においてユーザ等によって指定されたウエハＷの処理方法、すなわち、レシピに対応するプログラムに応じてＣＰＵが各ＭＣに制御信号を送信することにより、第１のプロセスシップ１１、第２のプロセスシップ１２及びローダーユニット１３の動作を制御する。
スイッチングハブ９３は、ＥＣ８９からの制御信号に応じてＥＣ８９の接続先としてのＭＣを切り替える。
ＭＣ９０，９１，９２は、それぞれ第１のプロセスシップ１１、第２のプロセスシップ１２及びローダーユニット１３の動作を制御する副制御部（スレーブ制御部）である。各ＭＣは、ＤＩＳＴ（Distribution）ボード９６によってＧＨＯＳＴネットワーク９５を介して各Ｉ／Ｏ（入出力）モジュール９７，９８，９９にそれぞれ接続される。ＧＨＯＳＴネットワーク９５は、各ＭＣが有するＭＣボードに搭載されたＧＨＯＳＴ（General High-Speed Optimum Scalable Transceiver）と称されるＬＳＩによって実現されるネットワークである。ＧＨＯＳＴネットワーク９５には、最大で３１個のＩ／Ｏモジュールを接続可能であり、ＧＨＯＳＴネットワーク９５では、ＭＣがマスタに該当し、Ｉ／Ｏモジュールがスレーブに該当する。
Ｉ／Ｏモジュール９８は、第２のプロセスシップ１２における各構成要素（以下、「エンドデバイス」という。）に接続された複数のＩ／Ｏ部１００からなり、各エンドデバイスへの制御信号及び各エンドデバイスからの出力信号の伝達を行う。Ｉ／Ｏモジュール９８においてＩ／Ｏ部１００に接続されるエンドデバイスには、例えば、第２のプロセスユニット３４におけるアンモニアガス供給管５７のＭＦＣ、弗化水素ガス供給管５８のＭＦＣ、圧力ゲージ５９及びＡＰＣバルブ４２、第３のプロセスユニット３６におけるＭＦＣ１９６、ＭＦＣ２０９、マイクロ波源１９０、圧力ゲージ６６、ＡＰＣバルブ６９、バッファアーム５２及びステージヒータ５１、第２のロード・ロックユニット４９における窒素ガス供給管７１のＭＦＣ、圧力ゲージ７２及び第２の搬送アーム３７、並びにユニット駆動用ドライエア供給系７７における第１のソレノイドバルブ８０及び第２のソレノイドバルブ８１等が該当する。
なお、Ｉ／Ｏモジュール９７，９９は、Ｉ／Ｏモジュール９８と同様の構成を有し、第１のプロセスシップ１１に対応するＭＣ９０及びＩ／Ｏモジュール９７の接続関係、並びにローダーユニット１３に対応するＭＣ９２及びＩ／Ｏモジュール９９の接続関係も、上述したＭＣ９１及びＩ／Ｏモジュール９８の接続関係と同様の構成であるため、これらの説明を省略する。
また、各ＧＨＯＳＴネットワーク９５には、Ｉ／Ｏ部１００におけるデジタル信号、アナログ信号及びシリアル信号の入出力を制御するＩ／Ｏボード（図示しない）も接続される。
基板処理装置１０において、ウエハＷにＣＯＲ処理を施す際には、ＣＯＲ処理のレシピに対応するプログラムに応じてＥＣ８９のＣＰＵが、スイッチングハブ９３、ＭＣ９１、ＧＨＯＳＴネットワーク９５及びＩ／Ｏモジュール９８におけるＩ／Ｏ部１００を介して、所望のエンドデバイスに制御信号を送信することによって第２のプロセスユニット３４においてＣＯＲ処理を実行する。
具体的には、ＣＰＵが、アンモニアガス供給管５７のＭＦＣ及び弗化水素ガス供給管５８のＭＦＣに制御信号を送信することによってチャンバ３８におけるアンモニアガス及び弗化水素ガスの体積流量比を所望の値に調整し、ＴＭＰ４１及びＡＰＣバルブ４２に制御信号を送信することによってチャンバ３８内の圧力を所望の値に調整する。また、このとき、圧力ゲージ５９がチャンバ３８内の圧力値を出力信号としてＥＣ８９のＣＰＵに送信し、該ＣＰＵは送信されたチャンバ３８内の圧力値に基づいて、アンモニアガス供給管５７のＭＦＣ、弗化水素ガス供給管５８のＭＦＣ、ＡＰＣバルブ４２やＴＭＰ４１の制御パラメータを決定する。
また、ウエハＷにＰＨＴ処理を施す際には、ＰＨＴ処理のレシピに対応するプログラムに応じてＥＣ８９のＣＰＵが、所望のエンドデバイスに制御信号を送信することによって第３のプロセスユニット３６においてＰＨＴ処理を実行する。
具体的には、ＣＰＵが、ＡＰＣバルブ６９に制御信号を送信することによってチャンバ５０内の圧力を所望の値に調整し、ステージヒータ５１に制御信号を送信することによってウエハＷの温度を所望の温度に調整する。また、このとき、圧力ゲージ６６がチャンバ５０内の圧力値を出力信号としてＥＣ８９のＣＰＵに送信し、該ＣＰＵは送信されたチャンバ５０内の圧力値に基づいて、ＡＰＣバルブ６９の制御パラメータを決定する。
さらに、ウエハＷに有機物層除去処理を施す際には、有機物層除去処理のレシピに対応するプログラムに応じてＥＣ８９のＣＰＵが、所望のエンドデバイスに制御信号を送信することによって第３のプロセスユニット３６において有機物層除去処理を実行する。
具体的には、ＣＰＵが、ＭＦＣ１９６及びＭＦＣ２０９に制御信号を送信することによってチャンバ５０内に酸素ガス及び放電ガスを導入し、ＡＰＣバルブ６９に制御信号を送信することによってチャンバ５０内の圧力を所望の値に調整し、ステージヒータ５１に制御信号を送信することによってウエハＷの温度を所望の温度に調整し、マイクロ波源１９０に制御信号を送信することによってアンテナ装置１９１のスロット電極２１９からチャンバ５０内へマイクロ波を導入する。また、このとき、例えば、圧力ゲージ６６がチャンバ５０内の圧力値を出力信号としてＥＣ８９のＣＰＵに送信し、該ＣＰＵは送信されたチャンバ５０内の圧力値に基づいて、ＡＰＣバルブ６９の制御パラメータを決定する。
図９のシステムコントローラでは、複数のエンドデバイスがＥＣ８９に直接接続されることなく、該複数のエンドデバイスに接続されたＩ／Ｏ部１００がモジュール化されてＩ／Ｏモジュールを構成し、該Ｉ／ＯモジュールがＭＣ及びスイッチングハブ９３を介してＥＣ８９に接続されるため、通信系統を簡素化することができる。
また、ＥＣ８９のＣＰＵが送信する制御信号には、所望のエンドデバイスに接続されたＩ／Ｏ部１００のアドレス、及び当該Ｉ／Ｏ部１００を含むＩ／Ｏモジュールのアドレスが含まれているため、スイッチングハブ９３は制御信号におけるＩ／Ｏモジュールのアドレスを参照し、ＭＣのＧＨＯＳＴが制御信号におけるＩ／Ｏ部１００のアドレスを参照することによって、スイッチングハブ９３やＭＣがＣＰＵに制御信号の送信先の問い合わせを行う必要を無くすことができ、これにより、制御信号の円滑な伝達を実現することができる。
ところで、先に述べたように、ウエハＷ上におけるフローティングゲートや層間ＳｉＯ２膜のエッチングの結果、ウエハＷ上に形成されたトレンチの側面にＳｉＯＢｒ層、ＣＦ系デポジット層及びＳｉＯＢｒ層からなるデポジット膜が形成される。なお、ＳｉＯＢｒ層は、上述したようにＳｉＯ２層に似た性質を有する疑似ＳｉＯ２層である。これらのＳｉＯＢｒ層及びＣＦ系デポジット層は電子デバイスの不具合、例えば、導通不良の原因となるため、除去する必要がある。
本実施の形態に係る基板処理方法は、これに対応して、デポジット膜がトレンチの側面に形成されたウエハＷにＣＯＲ処理、ＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施す。
本実施の形態に係る基板処理方法では、ＣＯＲ処理においてアンモニアガス及び弗化水素ガスを用いる。ここで、弗化水素ガスは疑似ＳｉＯ２層の腐食を促進し、アンモニアガスは、酸化膜と弗化水素ガスとの反応を必要に応じて制限し、最終的には停止させるための反応副生成物（By-product）を合成する。具体的には、本実施の形態に係る基板処理方法では、ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理において以下の化学反応を利用する。
（ＣＯＲ処理）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ → ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ↑
ＳｉＦ４＋２ＮＨ３＋２ＨＦ → （ＮＨ４）２ＳｉＦ６
（ＰＨＴ処理）
（ＮＨ４）２ＳｉＦ６ → ＳｉＦ４↑＋２ＮＨ３↑＋２ＨＦ↑
尚、ＰＨＴ処理においては、Ｎ２及びＨ２も若干量発生する。
また、本実施の形態に係る基板処理方法では、有機物層除去処理において酸素ガスから生成された酸素ラジカルを用いる。ここで、ＣＯＲ処理及びＰＨＴ処理が施されたウエハＷでは、トレンチの側面のデポジット膜において最表層のＳｉＯＢｒ層が除去されて有機物層であるＣＦ系デポジット層が露出する。酸素ラジカルは露出したＣＦ系デポジット層を分解する。具体的には、酸素ラジカルに暴露されたＣＦ系デポジット層は化学反応によってＣＯ、ＣＯ２やＦ２等に分解される。これにより、トレンチの側面のデポジット膜においてＣＦ系デポジット層が除去される。
図１０は、本実施の形態に係る基板処理方法としてのデポジット膜除去処理のフローチャートである。
図１０において、基板処理装置１０において、まず、トレンチの側面にＳｉＯＢｒ層、ＣＦ系デポジット層及びＳｉＯＢｒ層からなるデポジット膜が形成されたウエハＷを第２のプロセスユニット３４のチャンバ３８に収容し、該チャンバ３８内の圧力を所定の圧力に調整し、チャンバ３８内にアンモニアガス、弗化水素ガス及び希釈ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを導入して、チャンバ３８内をこれらから成る混合気体の雰囲気とし、最表層のＳｉＯＢｒ層を所定の圧力下において混合気体に暴露する。これにより、ＳｉＯＢｒ層、アンモニアガス及び弗化水素ガスを化学反応させて錯体構造を有する生成物（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）を生成する（ステップＳ１０１）（化学反応処理ステップ）。このとき、最表層のＳｉＯＢｒ層が混合気体に暴露される時間は２〜３分であるのが好ましく、また、ＥＳＣ３９の温度は１０〜１００℃のいずれかに設定されるのが好ましい。
チャンバ３８内における弗化水素ガスの分圧は６．７〜１３．３Ｐａ（５０〜１００ｍＴｏｒｒ）であるのが好ましい。これにより、チャンバ３８内の混合気体の流量比等が安定するため、生成物の生成を助長することができる。また、温度が高いほどチャンバ３８内に発生した副生成物が付着しにくいことから、チャンバ３８内の内壁温度は、側壁に埋設されたヒータ（図示しない）によって５０℃に設定されるのが好ましい。
次いで、生成物が生成されたウエハＷを第３のプロセスユニット３６のチャンバ５０内のステージヒータ５１上に載置し、該チャンバ５０内の圧力を所定の圧力に調整し、チャンバ５０内に放電ガス供給リング２１１等から窒素ガスを導入して粘性流を生じさせ、ステージヒータ５１によってウエハＷを所定の温度に加熱する（ステップＳ１０２）（熱処理ステップ）。このとき、熱によって生成物の錯体構造が分解し、生成物は四弗化珪素（ＳｉＦ４）、アンモニア、弗化水素に分離して気化する。気化したこれらのガス分子はチャンバ５０内に導入された窒素ガスの粘性流に巻き込まれて第３のプロセスユニット排気系６７によってチャンバ５０から排出される。
第３のプロセスユニット３６において、生成物は配位結合を含む錯化合物（Complex compound）であり、錯化合物は結合力が弱く、比較的低温においても熱分解が促進されるので、加熱されたウエハＷの所定の温度は８０〜２００℃であるのが好ましく、さらに、ウエハＷにＰＨＴ処理を施す時間は、３０〜１２０秒であるのが好ましい。また、チャンバ５０に粘性流を生じさせるためには、チャンバ５０内の真空度を高めるのは好ましくなく、また、一定の流量のガス流が必要である。したがって、該チャンバ５０における所定の圧力は、６．７×１０〜１．３×１０２Ｐａ（５００ｍＴｏｒｒ〜１Ｔｏｒｒ）であるのが好ましく、窒素ガスの流量は５００〜３０００ＳＣＣＭであるのが好ましい。これにより、チャンバ５０内において粘性流を確実に生じさせることができるため、生成物の熱分解によって生じたガス分子を確実に除去することができる。
次いで、第３のプロセスユニット３６のチャンバ５０内に、放電ガス供給系１９３から放電ガス供給リング２１１を介して放電ガスを所定の流量で供給すると共に、酸素ガス供給系１９２から酸素ガス供給リング１９８を介して酸素ガスを所定の流量で供給する。酸素ガス供給リング１９８の各酸素ガス供給ノズル２０１は、図４に示すように、チャンバ５０の中心に向けて開口する。また、ステージヒータ５１は平面視においてチャンバ５０の略中心に配置されている。したがって、酸素ガス供給リング１９８はステージヒータ５１に載置されたウエハＷの上方へ向けて酸素ガスを供給する（酸素ガス供給ステップ）（ステップＳ１０３）。
次いで、マイクロ波源１９０からマイクロ波を、導波管２１５を介して遅波材２２３に、例えば、ＴＥＭモードで導入する。遅波材２２３に導入されたマイクロ波は、該遅波材２２３を透過する際にその波長が短縮される。遅波材２２３を透過したマイクロ波はスロット電極２１９に入射し、スロット電極２１９は各スリット組２２５からチャンバ５０内にマイクロ波を導入する。すなわち、スロット電極２１９は酸素ガスが供給されたチャンバ５０内へマイクロ波を導入する（マイクロ波導入ステップ）（ステップＳ１０４）。このとき、マイクロ波が印加された酸素ガスは励起して酸素ラジカルを発生する。発生した酸素ラジカルは最表層のＳｉＯＢｒ層が除去されて露出したＣＦ系デポジット層を化学反応によってＣＯ、ＣＯ２やＦ２等のガス分子に分解する。これらのガス分子は放電ガス供給リング２１１から供給された窒素ガスの粘性流に巻き込まれて第３のプロセスユニット排気系６７によってチャンバ５０から排出される。このとき、酸素ガスをチャンバ５０内に供給する時間は１０秒前後であるのが好ましく、また、ステージヒータ５１の温度は１００〜２００℃のいずれかに設定されるのが好ましい。なお、酸素ガス供給孔１９７から供給される酸素ガスの流量は１〜５ＳＬＭであるのが好ましい。
また、ステップＳ１０４において、遅波材２２３及びスロット電極２１９は所望の温度に維持されて熱膨張等の変形を発生しないので、各スリット組２２５のスリット２２４は最適な長さを維持することができ、これにより、マイクロ波は、均一に（部分的集中なしに）且つ所望の密度で（密度の低下なしに）チャンバ５０内に導入される。
次いで、トレンチの側面のデポジット膜においてＣＦ系デポジット層が除去されて最下層のＳｉＯＢｒ層が露出したウエハＷを第２のプロセスユニット３４のチャンバ３８に収容し、上述したステップＳ１０１と同様の処理を該ウエハＷに施し（ステップＳ１０５）、さらに、該ウエハＷを第３のプロセスユニット３６のチャンバ５０内のステージヒータ５１上に載置し、上述したステップＳ１０２と同様の処理を該ウエハＷに施す（ステップＳ１０６）。これにより、最下層のＳｉＯＢｒ層を除去し、その後、本処理を終了する。
なお、上述したステップＳ１０３及びＳ１０４が有機物層除去処理に該当する。
上述した本実施の形態に係る基板処理装置によれば、第３のプロセスユニット３６はチャンバ５０内に酸素ガスを供給する酸素ガス供給系１９２及び酸素ガス供給リング１９８と、チャンバ５０内にマイクロ波を導入するアンテナ装置１９１とを備える。最表層のＳｉＯＢｒ層で覆われたＣＦ系デポジット層がトレンチの側面に形成されたウエハＷにおいて、アンモニアガス及び弗化水素ガスとの化学反応によってＳｉＯＢｒ層から生成された生成物が加熱されると、該生成物は気化してＣＦ系デポジット層が露出する。また、酸素ガスが供給されたチャンバ５０内にマイクロ波が導入されると、酸素ガスが励起されて酸素ラジカルが発生する。露出した有機物層は発生した酸素ラジカルに暴露され、該酸素ラジカルはＣＦ系デポジット層を化学反応によってＣＯ、ＣＯ２やＦ２等のガス分子に分解する。したがって、最表層のＳｉＯＢｒ層に続けてＣＦ系デポジット層を連続的に除去することができ、もって、ＳｉＯＢｒ層及びＣＦ系デポジット層を効率良く除去することができる。
上述した本実施の形態に係る基板処理装置は、図１に示すような互いに平行に配されたプロセスシップを２つ備えるパラレルタイプの基板処理装置に限られず、図１１や図１２に示すように、ウエハＷに所定の処理を施す真空処理室としての複数のプロセスユニットが放射状に配置された基板処理装置も該当する。
図１１は、上述した本実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の概略構成を示す平面図である。なお、図１１においては、図１の基板処理装置１０における構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１１において、基板処理装置１３７は、平面視六角形のトランスファユニット１３８と、該トランスファユニット１３８の周囲において放射状に配置された４つのプロセスユニット１３９〜１４２と、ローダーユニット１３と、トランスファユニット１３８及びローダーユニット１３の間に配置され、トランスファユニット１３８及びローダーユニット１３を連結する２つのロード・ロックユニット１４３，１４４とを備える。
トランスファユニット１３８及び各プロセスユニット１３９〜１４２は内部の圧力が真空に維持され、トランスファユニット１３８と各プロセスユニット１３９〜１４２とは、それぞれ真空ゲートバルブ１４５〜１４８を介して接続される。
基板処理装置１３７では、ローダーユニット１３の内部圧力が大気圧に維持される一方、トランスファユニット１３８の内部圧力は真空に維持される。そのため、各ロード・ロックユニット１４３，１４４は、それぞれトランスファユニット１３８との連結部に真空ゲートバルブ１４９，１５０を備えると共に、ローダーユニット１３との連結部に大気ドアバルブ１５１，１５２を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成される。また、各ロード・ロックユニット１４３，１４４はローダーユニット１３及びトランスファユニット１３８の間において受渡されるウエハＷを一時的に載置するためのウエハ載置台１５３，１５４を有する。
トランスファユニット１３８はその内部に配置された屈伸及び旋回自在になされたフロッグレッグタイプの搬送アーム１５５を有し、該搬送アーム１５５は、各プロセスユニット１３９〜１４２や各ロード・ロックユニット１４３，１４４の間においてウエハＷを搬送する。
各プロセスユニット１３９〜１４２は、それぞれ処理が施されるウエハＷを載置する載置台１５６〜１５９を有する。ここで、プロセスユニット１３９，１４０は基板処理装置１０における第１のプロセスユニット２５と同様の構成を有し、プロセスユニット１４１は第２のプロセスユニット３４と同様の構成を有し、プロセスユニット１４２は第３のプロセスユニット３６と同様の構成を有する。したがって、プロセスユニット１３９，１４０はウエハＷにエッチング処理を施し、プロセスユニット１４１はウエハＷにＣＯＲ処理を施し、プロセスユニット１４２はウエハＷにＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施すことができる。
基板処理装置１３７では、トレンチの側面にＳｉＯＢｒ層、ＣＦ系デポジット層及びＳｉＯＢｒ層からなるデポジット膜が形成されたウエハＷを、プロセスユニット１４１に搬入してＣＯＲ処理を施し、さらにプロセスユニット１４２に搬入してＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施すことにより、上述した本実施の形態に係る基板処理方法を実行する。
なお、基板処理装置１３７における各構成要素の動作は、基板処理装置１０におけるシステムコントローラと同様の構成を有するシステムコントローラによって制御される。
図１２は、上述した本実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の概略構成を示す平面図である。なお、図１２においては、図１の基板処理装置１０及び図１１の基板処理装置１３７における構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図１２において、基板処理装置１６０は、図１１の基板処理装置１３７に対して、２つのプロセスユニット１６１，１６２が追加され、これに対応して、トランスファユニット１６３の形状も基板処理装置１３７におけるトランスファユニット１３８の形状と異なる。追加された２つのプロセスユニット１６１，１６２は、それぞれ真空ゲートバルブ１６４，１６５を介してトランスファユニット１６３と接続されると共に、ウエハＷの載置台１６６，１６７を有する。プロセスユニット１６１は第１のプロセスユニット２５と同様の構成を有し、プロセスユニット１６２は第２のプロセスユニット３４と同様の構成を有する。
また、トランスファユニット１６３は、２つのスカラアームタイプの搬送アームからなる搬送アームユニット１６８を備える。該搬送アームユニット１６８は、トランスファユニット１６３内に配設されたガイドレール１６９に沿って移動し、各プロセスユニット１３９〜１４２，１６１，１６２や各ロード・ロックユニット１４３，１４４の間においてウエハＷを搬送する。
基板処理装置１６０では、基板処理装置１３７と同様に、トレンチの側面にＳｉＯＢｒ層、ＣＦ系デポジット層及びＳｉＯＢｒ層からなるデポジット膜が形成されたウエハＷを、プロセスユニット１４１又はプロセスユニット１６２に搬入してＣＯＲ処理を施し、さらにプロセスユニット１４２に搬入してＰＨＴ処理及び有機物層除去処理を施すことにより、上述した本実施の形態に係る基板処理方法を実行する。
なお、基板処理装置１６０における各構成要素の動作も、基板処理装置１０におけるシステムコントローラと同様の構成を有するシステムコントローラによって制御される。
本発明の目的は、上述した本実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、ＥＣ８９に供給し、ＥＣ８９のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した本実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記本実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した本実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した本実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
上記プログラムコードの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図１における第２のプロセスユニットの断面図であり、（Ａ）は図１における線II−IIに沿う断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）におけるＡ部の拡大図である。 図１における第３のプロセスユニットの断面図である。 図３における酸素ガス供給リングの概略構成を示す平面図である。 図３におけるスロット電極の概略構成を示す平面図である。 図５のスロット電極の変形例を示す平面図であり、（Ａ）は第１の変形例を示す図であり、（Ｂ）は第２の変形例を示す図であり、（Ｃ）は第３の変形例を示す図である。 図１における第２のプロセスシップの概略構成を示す斜視図である。 図７における第２のロード・ロックユニットのユニット駆動用ドライエア供給系の概略構成を示す図である。 図１の基板処理装置におけるシステムコントローラの概略構成を示す図である。 本実施の形態に係る基板処理方法としてのデポジット膜除去処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る基板処理装置の第１の変形例の概略構成を示す平面図である。 本実施の形態に係る基板処理装置の第２の変形例の概略構成を示す平面図である。 ＳｉＯＢｒ層、ＣＦ系デポジット層及びＳｉＯＢｒ層からなるデポジット膜を示す断面図である。
符号の説明
Ｗ ウエハ
１０，１３７，１６０ 基板処理装置
１１ 第１のプロセスシップ
１２ 第２のプロセスシップ
１３ ローダーユニット
１７ 第１のＩＭＳ
１８ 第２のＩＭＳ
２５ 第１のプロセスユニット
３４ 第２のプロセスユニット
３６ 第３のプロセスユニット
３７ 第２の搬送アーム
３８，５０，７０ チャンバ
３９ ＥＳＣ
４０ シャワーヘッド
４１ ＴＭＰ
４２，６９ ＡＰＣバルブ
４５ 第１のバッファ室
４６ 第２のバッファ室
４７，４８ ガス通気孔
４９ 第２のロード・ロック室
５１ ステージヒータ
５７ アンモニアガス供給管
５８ 弗化水素ガス供給管
５９，６６，７２ 圧力ゲージ
６１ 第２のプロセスユニット排気系
７１ 窒素ガス供給管
６７ 第３のプロセスユニット排気系
７３ 第２のロード・ロックユニット排気系
７４ 大気連通管
８９ ＥＣ
９０，９１，９２ ＭＣ
９３ スイッチングハブ
９５ ＧＨＯＳＴネットワーク
９７，９８，９９ Ｉ／Ｏモジュール
１００ Ｉ／Ｏ部
１３８，１６３ トランスファユニット
１３９，１４０，１４１，１４２，１６１，１６２ プロセスユニット
１７０ ＬＡＮ
１７１ ＰＣ
１８０ トレンチ
１８１ デポジット膜
１８２，１８４ ＳｉＯＢｒ層
１８３ ＣＦ系デポジット層
１９０ マイクロ波源
１９１ アンテナ装置
１９２ 酸素ガス供給系
１９３ 放電ガス供給系
１９８ 酸素ガス供給リング
２０６，２１４ 真空ポンプ
２１１ 放電ガス供給リング
２１７ 温調板
２１８ 収納部材
２１９，２２６，２２７，２２８ スロット電極
２２０ 誘電板
２２１ 電磁波吸収体
２２２ 温度制御装置
２２３ 遅波材
２２４，２２４ａ，２２４ｂ スリット
２２５ スリット組

Claims (4)

  1. 疑似ＳｉＯ２層であるＳｉＯＢｒ層で覆われたＣＦ系有機物層が表面に形成された基板を処理容器内の載置台に載置して前記基板に処理を施す基板処理方法であって、
    前記ＳｉＯＢｒ層をガス分子と化学反応させて前記表面上に生成物を生成する化学反応処理ステップと、
    前記生成物が前記表面に生成された前記基板を加熱して前記生成物を気化するステップと、
    前記生成物が気化して前記ＣＦ系有機物層が露出した前記基板の上方へ向けて酸素ガスを供給すると共に、前記酸素ガスが供給された基板の上方へマイクロ波を導入して前記ＣＦ系有機物層を除去するステップとを有することを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記生成物を気化するステップと前記ＣＦ系有機物層を除去するステップは、同じ処理容器内で連続して行われることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記生成物を気化するステップ及び前記ＣＦ系有機物層を除去するステップでは、前記処理容器内に窒素ガスを導入して粘性流を生じさせることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記ＣＦ系有機物層を除去するステップでは、前記基板の上方へ向けてさらに希ガスが導入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
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