JP6568769B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関し、特に、酸化膜を除去する基板処理方法及び基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing method and a substrate processing apparatus for removing an oxide film.

シリコンウエハ（以下「ウエハ」という）を用いた半導体装置の製造方法では、例えば、ウエハの表面に導電膜や絶縁膜を成膜する成膜工程、成膜された導電膜や絶縁膜上に所定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、フォトレジスト層をマスクとして用い、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等が、繰り返し実行される。   In a method for manufacturing a semiconductor device using a silicon wafer (hereinafter referred to as “wafer”), for example, a film forming process for forming a conductive film or an insulating film on the surface of the wafer, a predetermined film on the formed conductive film or insulating film, for example. A lithography process for forming a photoresist layer of the pattern, an etching process using a photoresist layer as a mask, forming a conductive film into a gate electrode by plasma generated from a processing gas, or forming a wiring groove or a contact hole in an insulating film Etc. are repeatedly executed.

一例として、或る電子デバイスの製造方法では、ウエハの表面に形成されたポリシリコン膜に所定のパターンで溝を形成した後に、この溝を埋めるＳｉＯ２層を形成し、続いて、このＳｉＯ２層を、所定の厚さとなるようにエッチング等により除去することがある。 As an example, in the manufacturing method of an electronic device, after forming the grooves in a predetermined pattern to the polysilicon film formed on the surface of the wafer, to form a SiO 2 layer to fill the trench, followed by the SiO 2 The layer may be removed by etching or the like so as to have a predetermined thickness.

このとき、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、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る。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或いは昇華させて、ウエハから除去する処理である。 At this time, as a method for removing the SiO 2 layer, a substrate processing method in which a wafer is subjected to COR (Chemical Oxide Removal) processing and PHT (Post Heat Treatment) processing is known. The COR process is a process for generating a product by chemically reacting the SiO 2 layer and gas molecules. The PHT process is a process in which a wafer subjected to the COR process is heated, and a product generated on the wafer by a chemical reaction of the COR process is vaporized or sublimated to be removed from the wafer.

これら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、化学反応処理室（ＣＯＲ処理室）と、化学反応処理室に接続された熱処理室（ＰＨＴ処理室）とを備える基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、同じ処理室内において、ウエハに対して低温でＣＯＲ処理を行った後に、ウエハを加熱して所定温度に昇温することでＰＨＴ処理を行う基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。   As a substrate processing apparatus for executing the substrate processing method including these COR processing and PHT processing, a substrate processing including a chemical reaction processing chamber (COR processing chamber) and a heat treatment chamber (PHT processing chamber) connected to the chemical reaction processing chamber. An apparatus is known (see, for example, Patent Document 1). In addition, there has been proposed a substrate processing apparatus that performs PHT processing by performing COR processing on a wafer at a low temperature in the same processing chamber and then heating the wafer to raise the temperature to a predetermined temperature (for example, Patent Documents). 2).

特開２００８−１６００００号公報JP 2008-160000 A 特開２００７−２６６４５５号公報JP 2007-266455 A

しかしながら、化学反応処理室と熱処理室とを別々に備えた基板処理装置では、処理室数が増え、しかも、化学反応処理室と熱処理室との間でウエハを搬送する搬送装置が必要となり、その設置スペースが必要になることで、基板処理装置全体が大型化してしまうという問題がある。また、ウエハの搬送時間が長くなってしまい、生産性の低下を招くという問題もある。一方、化学的処理と熱処理とを同一処理室で行う基板処理装置でも、ウエハの温度を変化させるために時間を要してしまうため、生産性を高めることが容易ではないという問題がある。   However, in the substrate processing apparatus provided with the chemical reaction processing chamber and the heat treatment chamber separately, the number of the processing chambers is increased, and a transfer device for transferring the wafer between the chemical reaction processing chamber and the heat treatment chamber is required. Since the installation space is required, there is a problem that the entire substrate processing apparatus is increased in size. In addition, there is a problem that the wafer transfer time becomes long and the productivity is lowered. On the other hand, even in a substrate processing apparatus that performs chemical processing and heat treatment in the same processing chamber, it takes time to change the temperature of the wafer, so that there is a problem that it is not easy to increase productivity.

本発明の目的は、酸化膜除去処理のスループットを高め、生産性を向上させることができる基板処理方法及び基板処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of increasing the throughput of oxide film removal processing and improving productivity.

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、基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、前記反応工程では、前記ハロゲン元素含有ガスの供給時間を２秒〜５秒とすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate processing method according to claim 1 is a substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate, wherein the substrate is accommodated in a processing chamber. A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a halogen element-containing gas and a basic gas, and the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber are stopped and inert to the processing chamber A sublimation step of sublimating the reaction product by supplying a gas and removing it from the substrate, and the reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times. In the reaction step, the halogen element The supply time of the contained gas is 2 to 5 seconds .

請求項２記載の基板処理方法は、基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、前記反応工程は、前記処理室を大気圧よりも低い減圧雰囲気にして行われ、前記昇華工程は、前記処理室を前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気にして行われ、前記反応工程から前記昇華工程へ移行する際に、前記処理室を減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記処理室への供給を停止するタイミングよりも、所定時間、遅らせることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 2 is a substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate, wherein a halogen element-containing gas and a basic gas are applied to the substrate accommodated in a processing chamber. A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a reaction product, and stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber and supplying an inert gas to the processing chamber. A sublimation step of sublimating a product to remove it from the substrate, and the reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times, and the reaction step is performed under a reduced pressure atmosphere in which the processing chamber is lower than atmospheric pressure. The sublimation step is performed in a reduced-pressure atmosphere in which the processing chamber is further depressurized than the reaction step, and the processing chamber is depressurized when moving from the reaction step to the sublimation step. The that timing than said timing of stopping the supply to the processing chamber of the halogen-containing gas, wherein the predetermined time delay.

請求項３記載の基板処理方法は、基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、１回の前記反応工程で除去される前記酸化膜の層の厚さが３ｎｍ以下であることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 3 is a substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate, wherein a halogen element-containing gas and a basic gas are applied to the substrate housed in a processing chamber. A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a reaction product, and stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber and supplying an inert gas to the processing chamber. A sublimation step of sublimating a product to remove the product from the substrate, and the reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times, and the oxide film layer is removed in one reaction step. The thickness is 3 nm or less.

請求項４記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記昇華工程では、前記塩基性ガスの前記処理室への供給を停止することを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 4 is the substrate processing method according to any one of claims 1 to 3, wherein the supply of the basic gas to the processing chamber is stopped in the sublimation step. And

請求項５記載の基板処理方法は、請求項２記載の基板処理方法において、前記処理室を減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記処理室への供給を停止するタイミングよりも、１秒〜３秒遅らせることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 5 is the substrate processing method according to claim 2 , wherein the timing at which the processing chamber is depressurized is 1 second higher than the timing at which the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber is stopped. It is delayed by ~ 3 seconds.

請求項６記載の基板処理方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法において、酸化膜はＳｉＯ２であり、前記ハロゲン元素含有ガスは弗化水素ガスであり、前記塩基性ガスはアンモニアガスであり、前記不活性ガスは、窒素ガス又はアルゴンガスであることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 6 is the substrate processing method according to any one of claims 1 to 5 , wherein the oxide film is SiO 2 , the halogen element-containing gas is hydrogen fluoride gas, and The basic gas is ammonia gas, and the inert gas is nitrogen gas or argon gas.

請求項７記載の基板処理方法は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記反応工程と前記昇華工程とは、前記基板の温度が同じ温度に設定されて行われることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 7 wherein the wherein the substrate processing method according to any one of claims 1 to 6, wherein the reaction step and the sublimation process, the temperature of the substrate is set to the same temperature line It is characterized by being.

請求項８記載の基板処理方法は、請求項７記載の基板処理方法において、前記基板の温度が９０℃以上１２０℃以下に設定されることを特徴とする。 The substrate processing method according to claim 8 is the substrate processing method according to claim 7 , wherein the temperature of the substrate is set to 90 ° C. or higher and 120 ° C. or lower.

請求項９記載の基板処理方法は、請求項３記載の基板処理方法において、前記昇華工程における前記処理室の内部の圧力を前記反応工程における前記処理室の内部の圧力と同じにすることを特徴とする。The substrate processing method according to claim 9 is the substrate processing method according to claim 3, wherein a pressure inside the processing chamber in the sublimation step is the same as a pressure inside the processing chamber in the reaction step. And

上記目的を達成するために、請求項１０記載の基板処理装置は、基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバと、前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、前記制御部は、前記反応工程における前記ハロゲン元素含有ガスの供給時間を２秒〜５秒とすることを特徴とする。In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to claim 10 adjusts the temperature of a mounting table on which a substrate is mounted, a chamber that houses the mounting table, and a substrate mounted on the mounting table. A temperature control unit; a gas supply unit that selectively supplies a halogen element-containing gas, a basic gas, and an inert gas to the interior of the chamber; an exhaust unit that exhausts the interior of the chamber; a temperature control unit; and the gas A controller that controls operations of the supply unit and the exhaust unit, the controller holding the substrate mounted on the mounting table at a predetermined temperature and setting the chamber to a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure; By holding and supplying the halogen element-containing gas and the basic gas to the chamber, the oxide film formed on the substrate placed on the mounting table is converted into a reaction product. The reaction step, and the chamber is set to a reduced-pressure atmosphere that is further reduced in pressure than the reaction step, and the supply of the halogen element-containing gas to the chamber is stopped and the inert gas is supplied to the chamber. A sublimation step of sublimating the product and removing it from the substrate a plurality of times, and the control unit sets the supply time of the halogen element-containing gas in the reaction step to 2 to 5 seconds. Features.

請求項１１記載の基板処理装置は、基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバと、前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、前記制御部は、前記反応工程から前記昇華工程へ移行する際に、前記チャンバを減圧するタイミングを前記ハロゲン元素含有ガスの前記チャンバへの供給を停止するタイミングよりも、所定時間、遅らせることを特徴とする。 The substrate processing apparatus according to claim 11 is a mounting table for mounting a substrate, a chamber for storing the mounting table, a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the substrate mounted on the mounting table, and a halogen element-containing substrate. A gas supply unit that selectively supplies gas, basic gas, and inert gas to the inside of the chamber, an exhaust unit that exhausts the interior of the chamber, a temperature control unit, operations of the gas supply unit, and the exhaust unit A control unit for controlling the substrate, the control unit holding the substrate mounted on the mounting table at a predetermined temperature and holding the chamber in a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure to the chamber. A reaction step of changing an oxide film formed on the substrate placed on the mounting table into a reaction product by supplying an element-containing gas and the basic gas; And the reaction product is sublimated by stopping the supply of the halogen-containing gas to the chamber and supplying an inert gas to the chamber. The sublimation process for removing the substrate from the substrate is repeatedly performed a plurality of times, and the control unit sets a timing for depressurizing the chamber when the reaction process shifts to the sublimation process. It is characterized by being delayed by a predetermined time from the timing at which the supply to is stopped.

請求項１２記載の基板処理装置は、基板を載置する載置台と、前記載置台を収容するチャンバと、前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、１回の前記反応工程で除去される前記酸化膜の層の厚さが３ｎｍ以下であることを特徴とする。 The substrate processing apparatus according to claim 12 is a mounting table for mounting a substrate, a chamber for storing the mounting table, a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the substrate mounted on the mounting table, and a halogen element-containing substrate. A gas supply unit that selectively supplies gas, basic gas, and inert gas to the inside of the chamber, an exhaust unit that exhausts the interior of the chamber, a temperature control unit, operations of the gas supply unit, and the exhaust unit A control unit for controlling the substrate, the control unit holding the substrate mounted on the mounting table at a predetermined temperature and holding the chamber in a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure to the chamber. A reaction step of changing an oxide film formed on the substrate placed on the mounting table into a reaction product by supplying an element-containing gas and the basic gas; And the reaction product is sublimated by stopping the supply of the halogen-containing gas to the chamber and supplying an inert gas to the chamber. The sublimation process for removing from the substrate is repeatedly performed a plurality of times, and the thickness of the oxide film removed in one reaction process is 3 nm or less.

請求項１３記載の基板処理装置は、請求項１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記チャンバを減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記チャンバへの供給を停止するタイミングよりも１秒〜３秒遅らせることを特徴とする。The substrate processing apparatus according to claim 13 is the substrate processing apparatus according to claim 11, wherein the control unit depressurizes the chamber at a timing lower than a timing at which the supply of the halogen element-containing gas to the chamber is stopped. It is delayed by 1 to 3 seconds.

本発明によれば、表面に酸化膜が形成された基板に対して、ハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、ハロゲン元素含有ガスの供給を停止して処理室へ不活性ガスを供給することにより反応生成物を昇華させて基板から除去する昇華工程とを複数回、繰り返し実行する。これにより、酸化膜除去処理を効率よく実行することができ、スループットを向上させて生産性を高めることが可能になる。   According to the present invention, a reaction step of transforming an oxide film into a reaction product by supplying a halogen element-containing gas and a basic gas to a substrate having an oxide film formed on the surface, and a halogen element-containing gas The sublimation process of sublimating the reaction product and removing it from the substrate by supplying the inert gas to the processing chamber by stopping the supply of the gas is repeatedly performed a plurality of times. As a result, the oxide film removal process can be executed efficiently, and the throughput can be improved and the productivity can be increased.

本発明の実施の形態に係る基板処理装置を備える基板処理システムの概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of a substrate processing system provided with the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図１の基板処理システムが備えるエッチング装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the etching apparatus with which the substrate processing system of FIG. 1 is provided. 図２のエッチング装置を用いた半導体ウエハに対する第１の酸化膜除去処理を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the 1st oxide film removal process with respect to the semiconductor wafer using the etching apparatus of FIG. 半導体ウエハに対する第２の酸化膜除去処理のタイミングチャートと、実際の圧力変化とガス供給／停止の状態を示すチャートである。It is a timing chart of the 2nd oxide film removal process with respect to a semiconductor wafer, and a chart which shows the state of an actual pressure change and gas supply / stop. 半導体ウエハに対する第３の酸化膜除去処理のタイミングチャートと、実際の圧力変化とガス供給／停止の状態を示すチャートである。It is a timing chart of the 3rd oxide film removal process with respect to a semiconductor wafer, and a chart which shows the state of an actual pressure change and gas supply / stop. １回のＣＯＲ工程で除去される被エッチング膜の量と、そのとき生成される反応生成物の昇華に必要な時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the quantity of the to-be-etched film removed by one COR process, and the time required for sublimation of the reaction product produced | generated at that time. 図２のエッチング装置を用いた半導体ウエハに対する第４の酸化膜除去処理を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the 4th oxide film removal process with respect to the semiconductor wafer using the etching apparatus of FIG. 半導体ウエハに対する第４の酸化膜除去処理のタイミングチャートである。It is a timing chart of the 4th oxide film removal processing to a semiconductor wafer.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施の形態に係る基板処理装置を備える基板処理システム１の概略構成を示す平面図である。   FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of a substrate processing system 1 including a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

基板処理システム１は、被処理基板である半導体ウエハＷ（以下「ウエハＷ」と記す）を搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられ、ウエハＷに対して熱処理を行う熱処理装置４と、各熱処理装置４にそれぞれ隣接して設けられ、ウエハＷに対してエッチング処理の一例である酸化膜除去処理（後述のＣＯＲ処理とＰＨＴ処理）を行うエッチング装置５と、制御部６とを備える。   The substrate processing system 1 includes a load / unload unit 2 for loading / unloading a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as “wafer W”) that is a substrate to be processed, and two load lock chambers (adjacent to the load / unload unit 2). L / L) 3, a heat treatment apparatus 4 that is provided adjacent to each load lock chamber 3 and performs a heat treatment on the wafer W, and a heat treatment apparatus 4 that is provided adjacent to each heat treatment apparatus 4 and An etching apparatus 5 that performs an oxide film removal process (COR process and PHT process described later), which is an example of an etching process, and a control unit 6 are provided.

搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有する。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有する。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが、例えば３つ、載置、接続することができるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行うオリエンタ１４が設置されている。   The loading / unloading unit 2 includes a transfer chamber (L / M) 12 in which a first wafer transfer mechanism 11 for transferring the wafer W is provided. The first wafer transfer mechanism 11 has two transfer arms 11a and 11b that hold the wafer W substantially horizontally. A mounting table 13 is provided on the side of the transfer chamber 12 in the longitudinal direction. For example, three carriers C capable of accommodating a plurality of wafers W arranged side by side are mounted and connected to the mounting table 13. Can be done. In addition, an orienter 14 is installed adjacent to the transfer chamber 12 for rotating and aligning the wafer W by optically determining the amount of eccentricity.

搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動、昇降されることにより、所望の位置に搬送される。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、ウエハＷを搬入出させることができるようになっている。   In the loading / unloading unit 2, the wafer W is held by the transfer arms 11 a and 11 b and is moved to a desired position by moving straight up and down in a substantially horizontal plane by driving the first wafer transfer mechanism 11. The wafers W can be loaded and unloaded by moving the transfer arms 11a and 11b back and forth with respect to the carrier C, the orienter 14 and the load lock chamber 3 on the mounting table 13, respectively.

各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。   Each load lock chamber 3 is connected to the transfer chamber 12 with a gate valve 16 interposed between the load lock chamber 3 and the transfer chamber 12. In each load lock chamber 3, a second wafer transfer mechanism 17 for transferring the wafer W is provided. The load lock chamber 3 is configured to be evacuated to a predetermined degree of vacuum.

第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックが熱処理装置４に到達し、更に伸ばすことによりエッチング装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、熱処理装置４及びエッチング装置５間で搬送することが可能となっている。   The second wafer transfer mechanism 17 has an articulated arm structure, and has a pick that holds the wafer W substantially horizontally. In the second wafer transfer mechanism 17, the pick is positioned in the load lock chamber 3 with the articulated arm contracted, and the pick reaches the heat treatment apparatus 4 by extending the articulated arm and further extends. It is possible to reach the etching apparatus 5, and the wafer W can be transferred between the load lock chamber 3, the heat treatment apparatus 4, and the etching apparatus 5.

熱処理装置４は、真空引き可能なチャンバ２０を有する。チャンバ２０の内部には、ウエハＷを載置する不図示の載置台が設けられており、この載置台には不図示のヒータが埋設されている。熱処理装置４では、エッチング装置５で酸化膜除去処理が施された後のウエハＷが載置台に載置され、ヒータによって加熱されることによりウエハＷに存在する残渣が気化され、除去される。   The heat treatment apparatus 4 has a chamber 20 that can be evacuated. A mounting table (not shown) on which the wafer W is placed is provided inside the chamber 20, and a heater (not shown) is embedded in the mounting table. In the heat treatment apparatus 4, the wafer W that has been subjected to the oxide film removal process in the etching apparatus 5 is placed on a mounting table, and the residue present on the wafer W is vaporized and removed by being heated by a heater.

チャンバ２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口が設けられており、この搬入出口はゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバ２０のエッチング装置５側にはエッチング装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口が設けられており、この搬入出口はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。   A loading / unloading port for transferring a wafer to / from the loadlock chamber 3 is provided on the loadlock chamber 3 side of the chamber 20, and this loading / unloading port can be opened and closed by a gate valve 22. A loading / unloading port for transferring the wafer W to / from the etching device 5 is provided on the etching device 5 side of the chamber 20, and this loading / unloading port can be opened and closed by a gate valve 54.

チャンバ２０の側壁上部には、不図示のガス供給路が接続され、このガス供給路は、不図示のガス供給ユニットに接続されている。また、チャンバ２０の底壁には不図示の排気路が接続され、この排気路は不図示の真空ポンプに接続されている。なお、ガス供給ユニットからチャンバ２０へのガス供給路には流量調節弁が設けられており、一方、排気路には圧力調整弁が設けられており、これら弁を調整することにより、チャンバ２０内を所定圧力に保持して熱処理を行うことができるようになっている。   A gas supply path (not shown) is connected to the upper portion of the side wall of the chamber 20, and this gas supply path is connected to a gas supply unit (not shown). An exhaust path (not shown) is connected to the bottom wall of the chamber 20, and this exhaust path is connected to a vacuum pump (not shown). The gas supply path from the gas supply unit to the chamber 20 is provided with a flow rate adjustment valve, while the exhaust path is provided with a pressure adjustment valve. By adjusting these valves, Can be kept at a predetermined pressure for heat treatment.

図２は、エッチング装置５の概略構成を示す断面図である。エッチング装置５は、円筒状の処理室容器であるチャンバ４０と、チャンバ４０内に配置されたウエハＷの載置台としての載置台３９と、チャンバ４０の上方において載置台３９と対向するように配置されたシャワーヘッド５０とを有する。また、エッチング装置５は、チャンバ４０内のガス等を排気する排気ユニットとして、ＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）４１と、ＴＭＰ４１とチャンバ４０に設けられた排気ダクト６２との間に配置され、チャンバ４０内の圧力を制御する可変式バルブとしてのＡＰＣ（Adaptive Pressure Control）バルブ４２とを有する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the etching apparatus 5. The etching apparatus 5 is disposed so as to face the mounting table 39 above the chamber 40, a chamber 40 that is a cylindrical processing chamber container, a mounting table 39 as a mounting table for the wafer W disposed in the chamber 40. The shower head 50 is provided. The etching apparatus 5 is disposed between a TMP (Turbo Molecular Pump) 41 and an exhaust duct 62 provided in the chamber 40 as an exhaust unit for exhausting gas in the chamber 40. And an APC (Adaptive Pressure Control) valve 42 as a variable valve for controlling the pressure.

シャワーヘッド５０は下層部４３及び上層部４４からなる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４０内に連通する。すなわち、シャワーヘッド５０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４０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。   The shower head 50 has a two-layer structure including a lower layer portion 43 and an upper layer portion 44, and has a first buffer chamber 45 and a second buffer chamber 46 in each of the lower layer portion 43 and the upper layer portion 44. The first buffer chamber 45 and the second buffer chamber 46 communicate with the interior of the chamber 40 through gas vents 47 and 48, respectively. That is, the shower head 50 includes two plate-like bodies (lower layers) stacked in a layered manner having internal passages into the gas chamber 40 for the gases supplied to the first buffer chamber 45 and the second buffer chamber 46, respectively. Part 43 and upper layer part 44).

チャンバ４０は、アンモニア（ＮＨ３）ガス供給系１０５と弗化水素（ＨＦ）ガス供給系１２７とを有するガス供給ユニットと接続されている。シャワーヘッド５０の下層部４３は、アンモニアガス供給系１０５に接続されている。アンモニアガス供給系１０５は、下層部４３の第１のバッファ室４５に連通するアンモニアガス供給管５７と、アンモニアガス供給管５７に配されたアンモニアガスバルブ１０６と、アンモニアガス供給管５７に接続されたアンモニアガス供給部１０７とを備える。アンモニアガス供給部１０７は、アンモニアガス供給管５７を介して第１のバッファ室４５へアンモニアガスを供給し、その際に供給するアンモニアガスの流量を調節する。アンモニアガスバルブ１０６は、アンモニアガス供給管５７の遮断・連通を自在に行うことができる。 The chamber 40 is connected to a gas supply unit having an ammonia (NH 3 ) gas supply system 105 and a hydrogen fluoride (HF) gas supply system 127. The lower layer 43 of the shower head 50 is connected to the ammonia gas supply system 105. The ammonia gas supply system 105 is connected to the ammonia gas supply pipe 57 communicating with the first buffer chamber 45 of the lower layer portion 43, the ammonia gas valve 106 disposed in the ammonia gas supply pipe 57, and the ammonia gas supply pipe 57. And an ammonia gas supply unit 107. The ammonia gas supply unit 107 supplies ammonia gas to the first buffer chamber 45 via the ammonia gas supply pipe 57 and adjusts the flow rate of the ammonia gas supplied at that time. The ammonia gas valve 106 can freely block and communicate the ammonia gas supply pipe 57.

アンモニアガス供給系１０５は、窒素（Ｎ２）ガス供給部１０８と、窒素ガス供給部１０８に接続された窒素ガス供給管１０９と、窒素ガス供給管１０９に配された窒素ガスバルブ１１０とを有する。また、窒素ガス供給管１０９は、第１のバッファ室４５及びアンモニアガスバルブ１０６の間においてアンモニアガス供給管５７に接続されている。窒素ガス供給部１０８は、窒素ガス供給管１０９及びアンモニアガス供給管５７を介して、第１のバッファ室４５へ窒素ガスを供給する。また、窒素ガス供給部１０８は、供給する窒素ガスの流量を調節する。窒素ガスバルブ１１０は、窒素ガス供給管１０９の遮断・連通を自在に行うことができる。 The ammonia gas supply system 105 includes a nitrogen (N 2 ) gas supply unit 108, a nitrogen gas supply pipe 109 connected to the nitrogen gas supply unit 108, and a nitrogen gas valve 110 disposed in the nitrogen gas supply pipe 109. The nitrogen gas supply pipe 109 is connected to the ammonia gas supply pipe 57 between the first buffer chamber 45 and the ammonia gas valve 106. The nitrogen gas supply unit 108 supplies nitrogen gas to the first buffer chamber 45 via the nitrogen gas supply pipe 109 and the ammonia gas supply pipe 57. Further, the nitrogen gas supply unit 108 adjusts the flow rate of the supplied nitrogen gas. The nitrogen gas valve 110 can freely block and communicate the nitrogen gas supply pipe 109.

アンモニアガスバルブ１０６及び窒素ガスバルブ１１０の開閉を切り替えることによって第１のバッファ室４５、ひいてはチャンバ４０内へ供給するガス種を選択的に切り替えることができる。   By switching between the opening and closing of the ammonia gas valve 106 and the nitrogen gas valve 110, the gas type supplied into the first buffer chamber 45 and thus into the chamber 40 can be selectively switched.

シャワーヘッド５０の上層部４４は、弗化水素ガス供給系１２７に接続されている。弗化水素ガス供給系１２７は、上層部４４の第２のバッファ室４６に連通する弗化水素ガス供給管５８と、弗化水素ガス供給管５８に配された弗化水素ガスバルブ１１４と、弗化水素ガス供給管５８に接続された弗化水素ガス供給部１１５とを備える。弗化水素ガス供給部１１５は、弗化水素ガス供給管５８を介して第２のバッファ室４６へ弗化水素ガスを供給する。また、弗化水素ガス供給部１１５は、供給する弗化水素ガスの流量を調節する。弗化水素ガスバルブ１１４は、弗化水素ガス供給管５８の遮断・連通を自在に行うことができる。シャワーヘッド５０の上層部４４は、不図示のヒータを内蔵しており、このヒータにより、第２のバッファ室４６内の弗化水素ガスを加熱することができるようになっている。   The upper layer portion 44 of the shower head 50 is connected to a hydrogen fluoride gas supply system 127. The hydrogen fluoride gas supply system 127 includes a hydrogen fluoride gas supply pipe 58 communicating with the second buffer chamber 46 of the upper layer portion 44, a hydrogen fluoride gas valve 114 disposed in the hydrogen fluoride gas supply pipe 58, A hydrogen fluoride gas supply unit 115 connected to the hydrogen fluoride gas supply pipe 58. The hydrogen fluoride gas supply unit 115 supplies hydrogen fluoride gas to the second buffer chamber 46 via the hydrogen fluoride gas supply pipe 58. Further, the hydrogen fluoride gas supply unit 115 adjusts the flow rate of the supplied hydrogen fluoride gas. The hydrogen fluoride gas valve 114 can freely block and communicate the hydrogen fluoride gas supply pipe 58. The upper layer portion 44 of the shower head 50 incorporates a heater (not shown), and the hydrogen fluoride gas in the second buffer chamber 46 can be heated by this heater.

弗化水素ガス供給系１２７は、アルゴン（Ａｒ）ガス供給部１１１と、アルゴンガス供給部１１１に接続されたアルゴンガス供給管１１２と、アルゴンガス供給管１１２に配されたアルゴンガスバルブ１１３とを有する。アルゴンガス供給管１１２は、第２のバッファ室４６及び弗化水素ガスバルブ１１４の間において弗化水素ガス供給管５８に接続されている。アルゴンガス供給部１１１は、アルゴンガス供給管１１２及び弗化水素ガス供給管５８を介して第２のバッファ室４６へアルゴンガスを供給する。また、アルゴンガス供給部１１１は、供給するアルゴンガスの流量を調節する。アルゴンガスバルブ１１３は、アルゴンガス供給管１１２の遮断・連通を自在に行うことができる。   The hydrogen fluoride gas supply system 127 includes an argon (Ar) gas supply unit 111, an argon gas supply pipe 112 connected to the argon gas supply part 111, and an argon gas valve 113 disposed in the argon gas supply pipe 112. . The argon gas supply pipe 112 is connected to the hydrogen fluoride gas supply pipe 58 between the second buffer chamber 46 and the hydrogen fluoride gas valve 114. The argon gas supply unit 111 supplies argon gas to the second buffer chamber 46 via the argon gas supply pipe 112 and the hydrogen fluoride gas supply pipe 58. Further, the argon gas supply unit 111 adjusts the flow rate of the supplied argon gas. The argon gas valve 113 can freely block and communicate the argon gas supply pipe 112.

アンモニアガス供給系１０５のアンモニアガス供給部１０７と弗化水素ガス供給系１２７の弗化水素ガス供給部１１５とが協働して、シャワーヘッド５０からチャンバ４０内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。   The ammonia gas supply unit 107 of the ammonia gas supply system 105 and the hydrogen fluoride gas supply unit 115 of the hydrogen fluoride gas supply system 127 cooperate to fluorinate the ammonia gas supplied from the shower head 50 into the chamber 40. Adjust the volume flow ratio of hydrogen gas.

エッチング装置５は、チャンバ４０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（ポストミックス設計）されている。こうして、アンモニアガスと弗化水素ガスとがチャンバ４０内に導入される前に混合されて反応してしまうことを防止している。また、エッチング装置５は、チャンバ４０の側壁に不図示のヒータを内蔵しており、これにより、チャンバ４０内の雰囲気温度の低下を防止することができ、ひいては、酸化膜除去処理の再現性を向上させることができる。なお、側壁の温度を制御することによって、酸化膜除去処理の際にチャンバ４０内において生成した反応生成物や副生成物が側壁の内側に付着することを抑制することができる。   The etching apparatus 5 is designed so that ammonia gas and hydrogen fluoride gas are mixed in the chamber 40 for the first time (postmix design). Thus, the ammonia gas and the hydrogen fluoride gas are prevented from being mixed and reacted before being introduced into the chamber 40. In addition, the etching apparatus 5 incorporates a heater (not shown) on the side wall of the chamber 40, thereby preventing a decrease in the atmospheric temperature in the chamber 40, and thus reproducibility of the oxide film removal process. Can be improved. Note that by controlling the temperature of the side wall, it is possible to suppress the reaction products and by-products generated in the chamber 40 during the oxide film removal process from adhering to the inside of the side wall.

載置台３９は、平面視略円形をなしており、チャンバ４０の底部に固定されている。載置台３９の内部には、載置台３９の温度を調節する温度調節器３６が設けられている。温度調節器３６は、例えば、水等の温度調節用媒体が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行われることにより、載置台３９の温度が調節され、載置台３９上のウエハＷの温度制御がなされる。   The mounting table 39 has a substantially circular shape in plan view and is fixed to the bottom of the chamber 40. Inside the mounting table 39, a temperature adjuster 36 for adjusting the temperature of the mounting table 39 is provided. The temperature adjuster 36 includes a pipe line through which a temperature adjusting medium such as water circulates, and heat exchange is performed with the temperature adjusting medium flowing in the pipe line. The temperature is adjusted, and the temperature of the wafer W on the mounting table 39 is controlled.

なお、載置台３９は、第２ウエハ搬送機構１７との間でウエハＷの受け渡しを行うために、ウエハＷを載置台３９の上面上で昇降させる不図示のリフトピンを備える。なお、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の詳細については、後に図３乃至図５を参照して説明する。   The mounting table 39 includes lift pins (not shown) that move the wafer W up and down on the upper surface of the mounting table 39 in order to transfer the wafer W to and from the second wafer transfer mechanism 17. The details of the oxide film removal process executed by the etching apparatus 5 will be described later with reference to FIGS.

図１の説明に戻る。制御部６は、基板処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ９１を有する。プロセスコントローラ９１には、オペレータが基板処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザインタフェース９２が接続されている。また、プロセスコントローラ９１には、基板処理システム１で実行される各種処理、例えば、エッチング装置５で行われる酸化膜除去処理に用いられる処理ガスの供給やチャンバ４０内の排気等をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて基板処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピ、各種データベース等が格納された記憶部９３が接続されている。なお、処理レシピ等は、記憶部９３の中の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で基板処理システム１での所望の処理が行われる。   Returning to the description of FIG. The control unit 6 includes a process controller 91 including a microprocessor (computer) that controls each component of the substrate processing system 1. Connected to the process controller 91 is a user interface 92 having a keyboard on which an operator inputs commands for managing the substrate processing system 1, a display for visualizing and displaying the operating status of the substrate processing system 1, and the like. ing. The process controller 91 also supplies various processing executed by the substrate processing system 1, for example, supply of processing gas used for oxide film removal processing performed by the etching apparatus 5 and exhaust of the chamber 40. A storage unit 93 storing a processing recipe, various databases, and the like, which are control programs for causing each component of the substrate processing system 1 to execute a predetermined process according to a control program to be realized by control and processing conditions. It is connected. The processing recipe and the like are stored in a storage medium (not shown) in the storage unit 93. Then, if necessary, an arbitrary recipe is called from the storage unit 93 and is executed by the process controller 91, thereby performing a desired process in the substrate processing system 1 under the control of the process controller 91.

上述した構成を有する基板処理システム１では、例えば、エッチング装置５での酸化膜除去処理の対象となるシリコン酸化膜を有するウエハＷがキャリアＣ内に収納されて、基板処理システム１に搬送される。そして、基板処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ，１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚、ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。   In the substrate processing system 1 having the above-described configuration, for example, a wafer W having a silicon oxide film to be subjected to an oxide film removal process in the etching apparatus 5 is accommodated in the carrier C and transferred to the substrate processing system 1. . In the substrate processing system 1, one wafer W is transferred from the carrier C of the loading / unloading unit 2 to one of the transfer arms 11 a and 11 b of the first wafer transfer mechanism 11 with the atmospheric gate valve 16 opened. The wafer is transferred to the load lock chamber 3 and transferred to the pick of the second wafer transfer mechanism 17 in the load lock chamber 3.

その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ５４を開いて、ピックをエッチング装置５まで伸ばしてウエハＷをエッチング装置５へ搬送する。   Thereafter, the gate valve 16 on the atmosphere side is closed and the load lock chamber 3 is evacuated, then the gate valve 54 is opened, the pick is extended to the etching apparatus 5, and the wafer W is transferred to the etching apparatus 5.

その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、エッチング装置５において後述の通りに酸化膜除去処理を行う。酸化膜除去処理が終了した後、ゲートバルブ２２，５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより酸化膜除去処理後のウエハＷを熱処理装置４に搬送し、熱処理装置４に設けられた載置台に載置する。そして、チャンバ２０内にＮ２ガス等を導入しつつ、ヒータにより載置台上のウエハＷを加熱して、ウエハＷの残渣等を加熱除去する。 Thereafter, the pick is returned to the load lock chamber 3, the gate valve 54 is closed, and an oxide film removing process is performed in the etching apparatus 5 as described later. After the oxide film removal process is completed, the gate valves 22 and 54 are opened, and the wafer W after the oxide film removal process is transferred to the heat treatment apparatus 4 by the pick of the second wafer transfer mechanism 17, and the mounting provided in the heat treatment apparatus 4 is performed. Place it on the table. Then, while introducing N 2 gas or the like into the chamber 20, the wafer W on the mounting table is heated by the heater, and the residue of the wafer W is removed by heating.

熱処理装置４での熱処理が終了した後、ゲートバルブ２２を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより熱処理装置４の載置台上のウエハＷをロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ，１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻す。これにより、一枚のウエハの処理が完了する。   After the heat treatment in the heat treatment apparatus 4 is completed, the gate valve 22 is opened, and the wafer W on the mounting table of the heat treatment apparatus 4 is retracted to the load lock chamber 3 by the pick of the second wafer transfer mechanism 17, and the first wafer transfer mechanism 11 is returned to the carrier C by one of the 11 transfer arms 11a and 11b. Thereby, processing of one wafer is completed.

なお、基板処理システム１において、熱処理装置４は必須ではない。熱処理装置４を設けない場合には、酸化膜除去処理が終了した後のウエハＷを第２ウエハ搬送機構１７のピックによりロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ，１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻せばよい。   In the substrate processing system 1, the heat treatment apparatus 4 is not essential. When the heat treatment apparatus 4 is not provided, the wafer W after the oxide film removal process is completed is retracted to the load lock chamber 3 by the pick of the second wafer transfer mechanism 17, and the transfer arms 11 a, It may be returned to the carrier C by any one of 11b.

次に、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の第１の実施の形態（以下「第１の酸化膜除去処理」という）について説明する。図３は、ウエハＷに対する第１の酸化膜除去処理を模式的に示す図である。図３（ａ）に示すように、ここでは、ウエハＷは、基材であるシリコン（Ｓｉ）層２００の表面に形成されたポリシリコン膜２０１に所定のパターンで溝が形成され、この溝にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）２０２が形成された構造を有するものとし、このシリコン酸化膜２０２を完全に除去する処理について説明することとする。 Next, a first embodiment (hereinafter referred to as “first oxide film removal process”) of the oxide film removal process executed by the etching apparatus 5 will be described. FIG. 3 is a diagram schematically showing the first oxide film removal process for the wafer W. As shown in FIG. As shown in FIG. 3A, here, in the wafer W, grooves are formed in a predetermined pattern in the polysilicon film 201 formed on the surface of the silicon (Si) layer 200 as a base material. Assume that a silicon oxide film (SiO 2 ) 202 is formed, and a process for completely removing the silicon oxide film 202 will be described.

なお、ウエハＷは、概略、Ｓｉ層２００の表面にポリシリコン膜２０１を形成する工程、ポリシリコン膜２０１上に所定パターンのレジスト膜を形成する工程、レジスト膜をエッチングマスクとしてポリシリコン膜２０１をエッチングして溝を形成する工程、レジスト膜を除去する工程、シリコン酸化膜２０２を形成する工程、表面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理工程によって作製されている。よって、図３（ａ）に示すように、第１の酸化膜除去処理の実行前では、シリコン酸化膜２０２とポリシリコン膜２０１とが同じ高さとなっている。シリコン酸化膜２０２が形成されている溝は、例えば、メモリデバイスにおける素子分離領域である。   The wafer W is roughly formed by a step of forming a polysilicon film 201 on the surface of the Si layer 200, a step of forming a resist film having a predetermined pattern on the polysilicon film 201, and using the resist film as an etching mask. Etching is used to form a groove, resist film is removed, silicon oxide film 202 is formed, and the surface is manufactured by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process. Therefore, as shown in FIG. 3A, the silicon oxide film 202 and the polysilicon film 201 are at the same height before the execution of the first oxide film removal process. The trench in which the silicon oxide film 202 is formed is, for example, an element isolation region in a memory device.

ウエハＷが載置台３９上に載置され、チャンバ４０が密閉されると、窒素ガス供給部１０８とアルゴンガス供給部１１１からチャンバ４０内へ、アルゴンガスが、例えば２００ｓｃｃｍの流量で、窒素ガスが、例えば５００〜１０００ｓｃｃｍの流量で供給される。また、ＴＭＰ４１の稼動により、チャンバ４０内の圧力が大気圧よりも低い所定の真空度、例えば２０００ｍＴｏｒｒ（＝２６６．６３Ｐａ）に減圧された状態に維持される。更に、温度調節器３６により、ウエハＷの温度が９０℃〜１２０℃の範囲の一定温度、例えば１２０℃に保持される。なお、ウエハＷは、第１の酸化膜除去処理が終了するまでの間、載置台３９上で一定温度に保持される。   When the wafer W is placed on the mounting table 39 and the chamber 40 is sealed, the argon gas is introduced into the chamber 40 from the nitrogen gas supply unit 108 and the argon gas supply unit 111 at a flow rate of, for example, 200 sccm. For example, it is supplied at a flow rate of 500 to 1000 sccm. Further, the operation of the TMP 41 keeps the pressure in the chamber 40 reduced to a predetermined vacuum level lower than the atmospheric pressure, for example, 2000 mTorr (= 266.63 Pa). Furthermore, the temperature controller 36 holds the wafer W at a constant temperature in the range of 90 ° C. to 120 ° C., for example, 120 ° C. The wafer W is held at a constant temperature on the mounting table 39 until the first oxide film removal process is completed.

続いて、シリコン酸化膜２０２の表面側の一部をアンモニアガス及び弗化水素ガスと反応させて反応生成物に変化させる反応工程（以下「ＣＯＲ工程」という）の処理を行う。ＣＯＲ工程では、まず、アンモニアガス供給部１０７からチャンバ４０内へアンモニアガスが供給される。このとき、アンモニアガスの流量は、例えば８０ｓｃｃｍとされ、供給時間は、例えば１０秒とされる。また、チャンバ４０内には、アルゴンガスが、例えば１４０ｓｃｃｍの流量で供給されるが、窒素ガスの供給は停止される。なお、逆に、窒素ガスを供給して、アルゴンガスの供給を停止してもよいし、窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスで流量を調整してもよい。更に、ＴＭＰ４１の稼動制御により、チャンバ４０内の圧力は、例えば９００ｍＴｏｒｒに調整される。   Subsequently, a reaction process (hereinafter referred to as “COR process”) in which a part of the surface side of the silicon oxide film 202 is reacted with ammonia gas and hydrogen fluoride gas to be converted into a reaction product is performed. In the COR process, first, ammonia gas is supplied from the ammonia gas supply unit 107 into the chamber 40. At this time, the flow rate of ammonia gas is, for example, 80 sccm, and the supply time is, for example, 10 seconds. Further, argon gas is supplied into the chamber 40 at a flow rate of, for example, 140 sccm, but supply of nitrogen gas is stopped. Conversely, the supply of nitrogen gas may be stopped to stop the supply of argon gas, or the flow rate may be adjusted with a mixed gas of nitrogen gas and argon gas. Furthermore, the pressure in the chamber 40 is adjusted to, for example, 900 mTorr by the operation control of the TMP 41.

その後、チャンバ４０内にアンモニアガスを、例えば８０ｓｃｃｍの流量で供給し続けながら、弗化水素ガス供給部１１５からチャンバ４０内へ弗化水素ガスを、例えば８０ｓｃｃｍの流量で供給する。アンモニアガスと弗化水素ガスの供給時間は、例えば６０秒とされる。このとき、ＴＭＰ４１の稼動制御により、チャンバ４０内の圧力を、例えば２０００ｍＴｏｒｒに調整する。   Thereafter, while supplying ammonia gas into the chamber 40 at a flow rate of, for example, 80 sccm, hydrogen fluoride gas is supplied from the hydrogen fluoride gas supply unit 115 into the chamber 40 at a flow rate of, for example, 80 sccm. The supply time of ammonia gas and hydrogen fluoride gas is, for example, 60 seconds. At this time, the pressure in the chamber 40 is adjusted to, for example, 2000 mTorr by the operation control of the TMP 41.

チャンバ４０内には、予めアンモニアガスが供給されているので、弗化水素ガスが供給されることにより、チャンバ４０内の雰囲気は弗化水素ガスとアンモニアガスとを含む混合ガスとなり、シリコン酸化膜２０２が混合気体に暴露されることで、フルオロケイ酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６：Ammonium hexa-fluorosilicate）や水分等の反応生成物が、
ＳｉＯ２＋４ＨＦ → ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ↑
ＳｉＦ４＋２ＮＨ３＋２ＨＦ → （ＮＨ４）２ＳｉＦ６
の反応式にしたがって生成される。 Since ammonia gas is supplied into the chamber 40 in advance, when hydrogen fluoride gas is supplied, the atmosphere in the chamber 40 becomes a mixed gas containing hydrogen fluoride gas and ammonia gas, and the silicon oxide film When 202 is exposed to a mixed gas, reaction products such as ammonium fluorosilicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 : Ammonium hexa-fluorosilicate) and moisture
SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O ↑
SiF 4 + 2NH 3 + 2HF → (NH 4 ) 2 SiF 6
It is produced according to the reaction formula of

図３（ｂ）は、上記反応式にしたがって弗化水素ガスとアンモニアガスとがシリコン酸化膜２０２を変質させるＣＯＲ工程を模式的に示しており、図３（ｃ）は、主な反応生成物であるフルオロケイ酸アンモニウム（図３において「ＡＦＳ」と記す）がシリコン酸化膜２０２上に形成された状態を模式的に示している。なお、反応生成物の１つである水分は気化するため、チャンバ４０内から排気ダクト６２を通して排出される。   FIG. 3 (b) schematically shows a COR process in which hydrogen fluoride gas and ammonia gas alter the silicon oxide film 202 in accordance with the above reaction formula, and FIG. 3 (c) shows the main reaction products. 3 schematically shows a state where ammonium fluorosilicate (referred to as “AFS” in FIG. 3) is formed on the silicon oxide film 202. Note that water, which is one of the reaction products, is vaporized and is discharged from the chamber 40 through the exhaust duct 62.

次に、ＣＯＲ工程において生成した反応生成物（主にフルオロケイ酸アンモニウム）を昇華させることによってウエハＷから除去するための昇華工程（以下「ＰＨＴ工程」という）の処理を行う。ＰＨＴ工程では、チャンバ４０内への弗化水素ガスとアンモニアガスの供給を停止すると共に、アルゴンガス又は窒素ガスを、例えば３００ｓｃｃｍの流量で供給する。また、ＴＭＰ４１の稼動制御により、チャンバ４０内の圧力は、例えば３００ｍＴｏｒｒに調整される。更に、ウエハＷの温度は、ＣＯＲ工程と同じ温度に保持される。   Next, a sublimation process (hereinafter referred to as “PHT process”) for removing the reaction product (mainly ammonium fluorosilicate) generated in the COR process from the wafer W by sublimation is performed. In the PHT process, the supply of hydrogen fluoride gas and ammonia gas into the chamber 40 is stopped, and argon gas or nitrogen gas is supplied at a flow rate of, for example, 300 sccm. Further, the pressure in the chamber 40 is adjusted to, for example, 300 mTorr by the operation control of the TMP 41. Further, the temperature of the wafer W is maintained at the same temperature as in the COR process.

このように、ＰＨＴ工程では、チャンバ４０内の圧力をＣＯＲ工程の実行時よりも更に減圧して（ＣＯＲ工程よりもチャンバ４０内の真空度を上げて）、反応生成物の昇華を促進し、昇華ガスの排出を促進する。また、ＰＨＴ工程では、不活性ガスをチャンバ４０内に供給することにより、反応生成物近傍の昇華ガスの濃度を不活性ガスによって拡散させて低下させることにより、反応生成物の昇華速度を速めて排出を促進する。これにより、例えば、不活性ガスを供給せずにＰＨＴ工程を行った場合（チャンバ４０内に不活性ガスを供給せずに、チャンバ４０内を所定の減圧状態に維持した場合）よりも、大幅に処理時間を短縮することができる。   As described above, in the PHT process, the pressure in the chamber 40 is further reduced than when the COR process is performed (the degree of vacuum in the chamber 40 is increased than in the COR process) to promote sublimation of the reaction product, Promotes sublimation gas emissions. Further, in the PHT process, by supplying an inert gas into the chamber 40, the concentration of the sublimation gas in the vicinity of the reaction product is diffused and reduced by the inert gas, thereby increasing the sublimation rate of the reaction product. Promote emissions. Thereby, for example, when the PHT process is performed without supplying the inert gas (when the inert gas is not supplied into the chamber 40 and the inside of the chamber 40 is maintained in a predetermined reduced pressure state), this is much greater. The processing time can be shortened.

図３（ｄ）は、主な反応生成物であるフルオロケイ酸アンモニウムが昇華している状態を模式的に示している。ＰＨＴ工程の処理時間は、ＣＯＲ工程での反応生成物の生成量（ＣＯＲ工程の時間の長さ）に応じて変わるため、ＣＯＲ工程の処理条件に合わせて、反応生成物を実質的に完全に除去することができる時間であって、可能な限り短い時間に設定される。具体的には、６０秒のＣＯＲ工程に対して、ＰＨＴ工程の処理時間は、例えば、３０秒〜１２０秒に設定される。   FIG. 3D schematically shows a state where ammonium fluorosilicate, which is a main reaction product, is sublimated. Since the processing time of the PHT process varies depending on the amount of reaction product generated in the COR process (length of time of the COR process), the reaction product is substantially completely adjusted according to the processing conditions of the COR process. The time that can be removed is set to the shortest possible time. Specifically, for the COR process of 60 seconds, the processing time of the PHT process is set to 30 seconds to 120 seconds, for example.

１回目のＣＯＲ工程とこれに続く１回目のＰＨＴ工程が終了した後（図３（ｅ））は、シリコン酸化膜２０２が所定の厚さになるまで、複数回、ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程を繰り返し実行する。図３（ｆ）は２回目のＣＯＲ工程を、図３（ｇ）は２回目のＰＨＴ工程を、図３（ｈ）は３回目のＣＯＲ工程を、図３（ｉ）は３回目のＰＨＴ工程をそれぞれ模式的に示している。ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程は、必要に応じて４回以上行われることもあれば、２回で終了する場合もある。   After the first COR process and the subsequent first PHT process (FIG. 3E), the COR process and the PHT process are repeated a plurality of times until the silicon oxide film 202 has a predetermined thickness. Run. 3 (f) shows the second COR process, FIG. 3 (g) shows the second PHT process, FIG. 3 (h) shows the third COR process, and FIG. 3 (i) shows the third PHT process. Is schematically shown. The COR process and the PHT process may be performed four or more times as necessary, or may be completed in two times.

なお、２回目及び３回目のＣＯＲ工程の処理条件は、１回目のＣＯＲ工程の処理条件と同じであり、２回目及び３回目のＰＨＴ工程の処理条件は、１回目のＰＨＴ工程の処理条件と同じであるため、これらの工程についての説明は省略する。   The processing conditions for the second and third COR processes are the same as the processing conditions for the first COR process, and the processing conditions for the second and third PHT processes are the same as the processing conditions for the first PHT process. Since these are the same, description of these steps is omitted.

図３（ｊ）は、最終的にシリコン酸化膜２０２が完全に除去された状態を模式的に示している。酸化膜除去処理が終了したウエハＷは、熱処理装置４へ搬送され、ウエハＷを所定温度に加熱した状態でアンモニアガスと窒素ガス（又はアルゴンガス）を所定時間（例えば、５秒）、チャンバ２０内へ供給することにより、ウエハＷに存在する残渣を気化し、除去する。なお、この残渣除去処理は、エッチング装置５にて、最後のＰＨＴ工程と連続して行うこともできる。   FIG. 3J schematically shows a state in which the silicon oxide film 202 is finally completely removed. The wafer W that has been subjected to the oxide film removal process is transferred to the heat treatment apparatus 4, and ammonia gas and nitrogen gas (or argon gas) are supplied for a predetermined time (for example, 5 seconds) while the wafer W is heated to a predetermined temperature. By supplying the inside, the residue existing on the wafer W is vaporized and removed. This residue removal process can also be performed continuously with the last PHT process in the etching apparatus 5.

以上の説明の通り、第１の酸化膜除去処理によれば、シリコン酸化膜２０２の表面の一部を弗化水素ガスとアンモニアガスとによって変質させるＣＯＲ工程に対して、ＣＯＲ工程によって生成した反応生成物を減圧雰囲気において不活性ガスを供給しながら昇華させるＰＨＴ工程を組み合わせているため、反応生成物の除去に要する時間を大幅に短縮することができる。また、ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程とを、同一のチャンバ４０内においてウエハＷを移動させることなく、且つ、ウエハＷの温度を変更することなく実行しているため、第１の酸化膜除去処理全体の処理時間を短縮してスループットを高め、生産性を向上させることができる。   As described above, according to the first oxide film removal process, the reaction generated by the COR process is different from the COR process in which a part of the surface of the silicon oxide film 202 is altered by hydrogen fluoride gas and ammonia gas. Since the PHT process for sublimating the product while supplying an inert gas in a reduced-pressure atmosphere is combined, the time required for removing the reaction product can be greatly shortened. In addition, since the COR process and the PHT process are executed without moving the wafer W in the same chamber 40 and without changing the temperature of the wafer W, the entire first oxide film removal process is performed. Processing time can be shortened, throughput can be increased, and productivity can be improved.

次に、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の第２の実施の形態（以下「第２の酸化膜除去処理」という）について説明する。第１の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程における弗化水素ガスとアンモニアガスの同時供給時間を約６０秒とした。これに対して、第２の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程における弗化水素ガスとアンモニアガスの同時供給時間は、例えば２秒〜１０秒、好ましくは２秒〜５秒に設定される。   Next, a second embodiment of the oxide film removal process (hereinafter referred to as “second oxide film removal process”) executed by the etching apparatus 5 will be described. In the first oxide film removal process, the simultaneous supply time of hydrogen fluoride gas and ammonia gas in the COR process was set to about 60 seconds. On the other hand, in the second oxide film removal process, the simultaneous supply time of hydrogen fluoride gas and ammonia gas in the COR process is set to, for example, 2 seconds to 10 seconds, preferably 2 seconds to 5 seconds.

これに応じて、弗化水素ガスとアンモニアガスの同時供給の前段において、アンモニアガスと不活性ガスとをチャンバ４０内に供給する時間も、５秒〜１５秒程度とする。また、１回のＣＯＲ工程で生成する反応生成物の量が少なくなるため、これに応じて、ＰＨＴ工程の処理時間も、第１の酸化膜除去処理におけるＰＨＴ工程の処理時間よりも短い時間、例えば、１０秒〜３０秒に設定される。   Accordingly, the time for supplying the ammonia gas and the inert gas into the chamber 40 before the simultaneous supply of the hydrogen fluoride gas and the ammonia gas is set to about 5 to 15 seconds. Further, since the amount of reaction products generated in one COR process is reduced, the processing time of the PHT process is accordingly shorter than the processing time of the PHT process in the first oxide film removal process. For example, it is set to 10 seconds to 30 seconds.

第２の酸化膜除去処理では、このような短時間のＣＯＲ工程とＰＨＴ工程とをシリコン酸化膜２０２が所定の厚さになるまで繰り返し行う。例えば、図３（ａ）に示したシリコン酸化膜２０２を完全に除去する処理を行う場合、第２の酸化膜除去処理でのＣＯＲ工程とＰＨＴ工程の実行回数は、第１の酸化膜除去処理でのＣＯＲ工程とＰＨＴ工程の実行回数よりも多くなる。   In the second oxide film removal process, such a short-time COR process and PHT process are repeated until the silicon oxide film 202 has a predetermined thickness. For example, when the process of completely removing the silicon oxide film 202 shown in FIG. 3A is performed, the number of executions of the COR process and the PHT process in the second oxide film removal process is the first oxide film removal process. More than the number of executions of the COR process and the PHT process.

第２の酸化膜除去処理では、短い供給時間の間に弗化水素ガスとアンモニアガス（特に、弗化水素ガス）をチャンバ４０内に均一に分布させる必要があるため、チャンバ４０としては、容積の小さく、且つ、ガスを均一に分布させることが可能なものが好適である。   In the second oxide film removal process, it is necessary to uniformly distribute hydrogen fluoride gas and ammonia gas (particularly, hydrogen fluoride gas) in the chamber 40 during a short supply time. And a gas that can uniformly distribute the gas is preferable.

なお、第２の酸化膜除去処理での短時間のＣＯＲ工程とＰＨＴ工程のそれぞれで生じている変化は、第１の酸化膜除去処理でのＣＯＲ工程とＰＨＴ工程のそれぞれで生じている変化と同じであり、短時間のＣＯＲ工程でも図３（ｂ），（ｃ）に示した反応が、短時間のＰＨＴ工程でも図３（ｄ），（ｅ）に示した反応がそれぞれ進行する。図３（ｂ）〜（ｅ）の反応の内容については既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。   Note that the changes occurring in the short-time COR process and the PHT process in the second oxide film removal process are the changes occurring in the COR process and the PHT process in the first oxide film removal process, respectively. The reaction shown in FIGS. 3B and 3C proceeds in the short COR process, and the reaction shown in FIGS. 3D and 3E also proceeds in the short PHT process. Since the contents of the reactions in FIGS. 3B to 3E have already been described, description thereof is omitted here.

短時間のＣＯＲ工程とＰＨＴ工程とを繰り返し実行する第２の酸化膜除去処理では、第１の酸化膜除去処理と同様に、減圧雰囲気において不活性ガスを供給するＰＨＴ工程を採用しているため、反応生成物の除去に要する時間を短縮してスループットを高め、生産性を向上させることができる。   The second oxide film removal process that repeatedly executes the short-time COR process and the PHT process employs a PHT process that supplies an inert gas in a reduced-pressure atmosphere, as in the first oxide film removal process. The time required for removing the reaction product can be shortened to increase the throughput and improve the productivity.

ここで、ＣＯＲ工程では、シリコン酸化膜２０２の表面からＳｉＯ２と弗化水素ガス及びアンモニアガスとの反応が始まり、弗化水素ガス及びアンモニアガスが反応生成物を通過してシリコン酸化膜２０２の深部へ拡散することで、反応はシリコン酸化膜２０２の表面から深部へ向けて徐々に進む。そのため、１回のＣＯＲ工程の処理時間内において、反応生成物の生成速度は時間を追って遅くなると考えられる。 Here, in the COR process, the reaction between SiO 2 , hydrogen fluoride gas, and ammonia gas starts from the surface of the silicon oxide film 202, and the hydrogen fluoride gas and ammonia gas pass through the reaction products to form the silicon oxide film 202. By diffusing into the deep part, the reaction gradually proceeds from the surface of the silicon oxide film 202 toward the deep part. Therefore, it is considered that the production rate of the reaction product decreases with time within the processing time of one COR process.

これに対して、第２の酸化膜除去処理では、シリコン酸化膜２０２の表面近傍で生成した反応生成物を通して弗化水素ガス及びアンモニアガスをシリコン酸化膜２０２の深部へ拡散させるための時間を設けず、シリコン酸化膜２０２の表面近傍での速やかな反応生成物の生成と昇華を繰り返す構成としている。これにより、処理効率を高めて、スループットを更に向上させることができる。   On the other hand, in the second oxide film removal process, a time is provided for diffusing hydrogen fluoride gas and ammonia gas into the deep portion of the silicon oxide film 202 through reaction products generated in the vicinity of the surface of the silicon oxide film 202. In other words, the reaction product is rapidly generated and sublimated in the vicinity of the surface of the silicon oxide film 202 repeatedly. Thereby, the processing efficiency can be increased and the throughput can be further improved.

第２の酸化膜除去処理での利点の１つは、ラフネス（表面荒さ）の改善効果にある。すなわち、１回のＣＯＲ工程において、反応生成物はシリコン酸化膜２０２の表面に生成し、その生成量は多くはなく、そのため、続くＰＨＴ工程では、反応生成物を実質的に完全に除去することができる。また、ＣＯＲ工程の処理時間が短いために、ポリシリコン膜２０１に対するダメージが小さい。これらの効果により、第２の酸化膜除去処理によって露出するポリシリコン膜２０１の壁面でのラフネスを改善することができる。   One of the advantages of the second oxide film removal process is an effect of improving roughness (surface roughness). That is, in one COR process, a reaction product is generated on the surface of the silicon oxide film 202, and the amount of the generated product is not large. Therefore, in the subsequent PHT process, the reaction product is substantially completely removed. Can do. Further, since the processing time of the COR process is short, damage to the polysilicon film 201 is small. With these effects, the roughness on the wall surface of the polysilicon film 201 exposed by the second oxide film removal process can be improved.

第２の酸化膜除去処理での別の利点は、ローディング特性の改善効果にある。ローディング特性は、酸化膜除去処理による除去深さの均一性（酸化膜を残す場合には、結果的に、残った酸化膜の厚さの均一性）である。   Another advantage of the second oxide film removal process is the effect of improving the loading characteristics. The loading characteristic is the uniformity of the removal depth by the oxide film removal process (if the oxide film is left as a result, the uniformity of the thickness of the remaining oxide film).

図３（ａ）では、シリコン酸化膜２０２が形成された１つの溝のみを示しているが、一般的に、ポリシリコン膜２０１には溝幅の異なる複数の溝が形成され、各溝にシリコン酸化膜２０２が形成される。各種ガスは、広い溝に対して容易に拡散するが、幅の狭い溝に対しては拡散し難い。そのため、ＣＯＲ工程の処理時間が長い第１の酸化膜除去処理では、幅の狭い溝に形成されたシリコン酸化膜よりも幅の広い溝に形成されたシリコン酸化膜の方が除去され易くなり、幅の狭い溝と幅の広い溝とでシリコン酸化膜が除去された後の溝の深さに差が生じるおそれがある。   FIG. 3A shows only one groove in which the silicon oxide film 202 is formed, but in general, a plurality of grooves having different groove widths are formed in the polysilicon film 201, and silicon is formed in each groove. An oxide film 202 is formed. Various gases easily diffuse into wide grooves, but hardly diffuse into narrow grooves. Therefore, in the first oxide film removal process in which the processing time of the COR process is long, the silicon oxide film formed in the wide groove is more easily removed than the silicon oxide film formed in the narrow groove, There may be a difference in the depth of the groove after the silicon oxide film is removed between the narrow groove and the wide groove.

この問題に対して、第２の酸化膜除去処理では、短時間のＣＯＲ工程とＰＨＴ工程とを繰り返すことにより、１回のＣＯＲ工程とＰＨＴ工程とで除去されるシリコン酸化膜の深さが溝幅の影響を受け難くなり、これにより、良好なローディング特性を得ることができる。   In response to this problem, in the second oxide film removal process, the depth of the silicon oxide film removed in one COR process and the PHT process is reduced by repeating the short-time COR process and the PHT process. It becomes difficult to be affected by the width, and thus good loading characteristics can be obtained.

第２の酸化膜除去処理での更に別の利点は、酸化膜／窒化膜選択比を高める効果が得られることにある。弗化水素ガス及びアンモニアガスを含む混合ガスを用いたＣＯＲ処理において、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の窒化膜が処理雰囲気に暴露されている場合には、シリコン酸化膜のみならず、窒化膜も混合ガスと反応してしまう。しかし、シリコン酸化膜と混合ガスとは速やかに反応が始まるのに対して、窒化膜には混合ガスに対する耐性があるため、混合ガスが窒化膜に接触しても直ぐに反応は進行せず、数秒程度の時間経過後に反応が始まる。   Yet another advantage of the second oxide film removal process is that an effect of increasing the oxide film / nitride film selection ratio can be obtained. In a COR process using a mixed gas containing hydrogen fluoride gas and ammonia gas, when a nitride film such as silicon nitride (SiN) is exposed to the processing atmosphere, not only a silicon oxide film but also a nitride film is mixed. It reacts with gas. However, while the reaction between the silicon oxide film and the mixed gas starts quickly, the nitride film is resistant to the mixed gas. Therefore, even if the mixed gas comes into contact with the nitride film, the reaction does not proceed immediately, and a few seconds. The reaction starts after a certain amount of time.

そこで、第２の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程における弗化水素ガスの供給時間を、例えば２〜５秒とし、続くＰＨＴ工程において、ＣＯＲ工程でチャンバ４０内に供給された混合ガスをチャンバ４０内から排出している。そのため、混合ガスと窒化膜との反応が生じ難く、これにより、酸化膜／窒化膜選択比を高める効果が得られる。   Therefore, in the second oxide film removal process, the supply time of the hydrogen fluoride gas in the COR process is set to, for example, 2 to 5 seconds. In the subsequent PHT process, the mixed gas supplied into the chamber 40 in the COR process is used as the chamber 40. It is discharged from the inside. For this reason, the reaction between the mixed gas and the nitride film hardly occurs, and the effect of increasing the oxide film / nitride film selection ratio can be obtained.

次に、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の第３の実施の形態（以下「第３の酸化膜除去処理」という）について説明する。第３の酸化膜除去処理は、第２の酸化膜除去処理での弗化水素ガスのチャンバ４０内での分布の均一性を改善することによって、ウエハＷに対する酸化膜除去処理の面内均一性を改善したものである。そのため、先ず、第２の酸化膜除去処理のタイミングチャートについて説明する。   Next, a third embodiment (hereinafter referred to as “third oxide film removal process”) of the oxide film removal process executed by the etching apparatus 5 will be described. In the third oxide film removal process, the uniformity of the distribution of hydrogen fluoride gas in the chamber 40 in the second oxide film removal process is improved, so that the in-plane uniformity of the oxide film removal process on the wafer W is improved. Is an improvement. Therefore, first, a timing chart of the second oxide film removal process will be described.

図４（ａ）は、第２の酸化膜除去処理のタイミングチャートであり、プロセスコントローラ９１で設定され、実行される。なお、アンモニアガス、弗化水素ガス及びアルゴンガス／窒素ガスのそれぞれについて、「ＯＮ」はガスが供給されていることを、「ＯＦＦ」はガスの供給が停止されたことを示しており、流量を変化させても供給されている限りは「ＯＮ」で示されている。   FIG. 4A is a timing chart of the second oxide film removal process, which is set and executed by the process controller 91. For each of ammonia gas, hydrogen fluoride gas, and argon gas / nitrogen gas, “ON” indicates that the gas is supplied, and “OFF” indicates that the gas supply is stopped. As long as it is supplied even if it is changed, it is indicated as “ON”.

図４（ａ）のタイミングチャートでは、時刻ｔ０でＣＯＲ工程が開始され、アンモニアガスと窒素ガス（又はアルゴンガス）がチャンバ４０内に供給される。時刻ｔ１において、弗化水素ガスがチャンバ４０内へ供給される。時刻ｔ２においてＣＯＲ工程からＰＨＴ工程へ切り替えるために、窒素ガス（又はアルゴンガス）の供給を続けながら、弗化水素ガスとアンモニアガスの供給が停止されると共にチャンバ４０内の圧力が下げられ、時刻ｔ３でＰＨＴ工程が終了する。 In the timing chart of FIG. 4A, the COR process is started at time t 0 , and ammonia gas and nitrogen gas (or argon gas) are supplied into the chamber 40. At time t 1 , hydrogen fluoride gas is supplied into the chamber 40. At time t 2 to switch from the COR process to PHT step, while continuing the supply of the nitrogen gas (or argon gas), the pressure in the chamber 40 is lowered together with the supply of the hydrogen fluoride gas and the ammonia gas is stopped, The PHT process ends at time t3.

図４（ｂ）は、図４（ａ）のタイミングチャートが実行されたときの実際のチャンバ４０内の圧力変化とガス供給／停止の状態を示すチャートである。図２を参照して説明したように、アンモニアガス供給部１０７とチャンバ４０とを結ぶ配管の途中にアンモニアガスの供給／停止を制御するアンモニアガスバルブ１０６が設けられており、アンモニアガスバルブ１０６からチャンバ４０までには一定の配管長さがある。同様に、弗化水素ガス供給部１１５とチャンバ４０とを結ぶ配管の途中に弗化水素ガスの供給／停止を制御する弗化水素ガスバルブ１１４が設けられており、弗化水素ガスバルブ１１４からチャンバ４０までには一定の配管長さがある。   FIG. 4B is a chart showing the actual pressure change in the chamber 40 and the state of gas supply / stop when the timing chart of FIG. 4A is executed. As described with reference to FIG. 2, the ammonia gas valve 106 for controlling supply / stop of ammonia gas is provided in the middle of the pipe connecting the ammonia gas supply unit 107 and the chamber 40. There is a certain pipe length. Similarly, a hydrogen fluoride gas valve 114 for controlling supply / stop of hydrogen fluoride gas is provided in the middle of a pipe connecting the hydrogen fluoride gas supply unit 115 and the chamber 40, and from the hydrogen fluoride gas valve 114 to the chamber 40. There is a certain pipe length.

そのため、時刻ｔ０でアンモニアガスバルブ１０６を、時刻ｔ１で弗化水素ガスバルブ１１４をそれぞれ開いても、図４（ｂ）に示すように、実際にはアンモニアガスと弗化水素ガスがチャンバ４０内に供給されるまでに時間Δの遅延が生じる。ここでは、説明を簡単にするために、アンモニアガスの遅延時間と弗化水素ガスの遅延時間を同じとしている。そして、ガス供給を停止する場合も同様に、時刻ｔ２でアンモニアガスバルブ１０６と弗化水素ガスバルブ１１４をそれぞれ閉めても、チャンバ４０内が減圧されながらアンモニアガスと弗化水素ガスがチャンバ４０内に供給される。 Therefore, even if the ammonia gas valve 106 is opened at time t 0 and the hydrogen fluoride gas valve 114 is opened at time t 1 , ammonia gas and hydrogen fluoride gas are actually in the chamber 40 as shown in FIG. A delay of time Δ occurs before being supplied to. Here, in order to simplify the explanation, the delay time of ammonia gas and the delay time of hydrogen fluoride gas are the same. Similarly, when the gas supply is stopped, even when the ammonia gas valve 106 and the hydrogen fluoride gas valve 114 are closed at time t 2 , ammonia gas and hydrogen fluoride gas are brought into the chamber 40 while the pressure in the chamber 40 is reduced. Supplied.

第２の酸化膜除去処理では、弗化水素ガスのチャンバ４０内への供給時間が短いため、予定量の弗化水素ガスがチャンバ４０内に供給される前にチャンバ４０内の減圧が始まってしまうと、予定量の弗化水素ガスがシリコン酸化膜２０２との反応に関与せずにチャンバ４０内から排出され、また、弗化水素ガスのチャンバ４０内での均一性が低下することによってウエハＷに対する酸化膜除去処理の面内均一性が低下するおそれがある。この問題は、弗化水素ガスのチャンバ４０内への供給時間が短いほど、例えば、５秒よりも２秒の場合に、顕著となる。   In the second oxide film removing process, since the supply time of hydrogen fluoride gas into the chamber 40 is short, the pressure reduction in the chamber 40 starts before a predetermined amount of hydrogen fluoride gas is supplied into the chamber 40. As a result, a predetermined amount of hydrogen fluoride gas is discharged from the chamber 40 without participating in the reaction with the silicon oxide film 202, and the uniformity of the hydrogen fluoride gas in the chamber 40 is reduced, thereby causing the wafer to be removed. The in-plane uniformity of the oxide film removal process with respect to W may be reduced. This problem becomes more prominent when the supply time of the hydrogen fluoride gas into the chamber 40 is shorter, for example, when it is 2 seconds than 5 seconds.

なお、第２の酸化膜除去処理でも、アンモニアガスの供給時間は、弗化水素ガスの供給時間よりも長いために、アンモニアガスの供給遅延は、弗化水素ガスほどは問題とならない。また、第１の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程での弗化水素ガスとアンモニアガスの双方の供給時間が６０秒と長いため、時間Δの遅延は殆ど問題とならない。   Even in the second oxide film removal process, the supply time of the ammonia gas is longer than the supply time of the hydrogen fluoride gas, so the delay in supplying the ammonia gas is not as problematic as the hydrogen fluoride gas. Further, in the first oxide film removal process, the supply time of both hydrogen fluoride gas and ammonia gas in the COR process is as long as 60 seconds, so that the delay of time Δ hardly causes a problem.

そこで、第３の酸化膜除去処理では、少なくとも弗化水素ガスの配管長さに起因する供給遅延に応じて、チャンバ４０内の圧力を下げるタイミングを調整することで、弗化水素ガスのチャンバ４０内への供給が終了するタイミングと、ＣＯＲ工程からＰＨＴ工程へ移行するためにチャンバ４０内の圧力を下げるタイミングとを合わせる。   Therefore, in the third oxide film removal process, the timing of lowering the pressure in the chamber 40 is adjusted according to at least the supply delay caused by the pipe length of the hydrogen fluoride gas, thereby the hydrogen fluoride gas chamber 40. The timing at which the supply to the inside ends is matched with the timing at which the pressure in the chamber 40 is lowered in order to shift from the COR process to the PHT process.

図５（ａ）は、第３の酸化膜除去処理のタイミングチャートであり、プロセスコントローラ９１で設定され、実行される。図５（ａ）に示されるアンモニアガス、弗化水素ガス及び窒素ガス（又はアルゴンガス）のタイミングチャートは、図４（ａ）のタイミングチャートと同じである。一方、第３の酸化膜除去処理では、時刻ｔ２から時間Δ１（ここでは、Δ１＝Δとしている）だけ遅い時刻ｔ４で、チャンバ４０内の圧力を下げて、ＣＯＲ工程からＰＨＴ工程へと移行させるタイミングチャートとなっている。そして、ＰＨＴ工程の終了タイミングを時刻ｔ３から時間Δ１だけ遅い時刻ｔ５へ延長することで、ＰＨＴ工程の処理時間を確保している。 FIG. 5A is a timing chart of the third oxide film removal process, which is set and executed by the process controller 91. The timing chart of ammonia gas, hydrogen fluoride gas, and nitrogen gas (or argon gas) shown in FIG. 5A is the same as the timing chart of FIG. On the other hand, in the third oxide film removal process, the pressure in the chamber 40 is lowered at time t 4 which is later by time Δ 1 (here, Δ 1 = Δ) from time t 2 , and the COR process to the PHT process are performed. It is a timing chart to shift to. Then, by extending the time t3 the end timing of the PHT process to only latest time t 5 time delta 1, it has secured the processing time of the PHT process.

時間Δ１は、弗化水素ガスバルブ１１４からチャンバ４０までの配管長さにも依存するが、時間Δと同等又はそれよりも若干長くすることが好ましく、概ね、１秒〜３秒、好ましくは２秒で十分であり、不要に長い時間を設定してしまうと、スループットを低下させてしまうため、好ましくない。 The time Δ 1 depends on the pipe length from the hydrogen fluoride gas valve 114 to the chamber 40, but is preferably equal to or slightly longer than the time Δ, and is generally 1 second to 3 seconds, preferably 2 Seconds are sufficient, and setting an unnecessarily long time is not preferable because throughput is reduced.

図５（ｂ）は、図５（ａ）のタイミングチャートが実行されたときの実際のチャンバ４０内の圧力変化とガス供給／停止の状態を示すチャートである。図５（ｂ）におけるアンモニアガス、弗化水素ガス及び窒素ガス（又はアルゴンガス）のチャートでのＯＮ／ＯＦＦのタイミングは、図４（ｂ）に示したアンモニアガス、弗化水素ガス及び窒素ガス（又はアルゴンガス）のチャートでのＯＮ／ＯＦＦのタイミングと同じである。一方、弗化水素ガスのチャンバ４０内への供給が終了するタイミングに合わせて、チャンバ４０内の圧力を下げることができている。これにより、予定量の弗化水素ガスをチャンバ４０内に供給し、チャンバ４０内での弗化水素ガスの均一性を改善して、ウエハＷに対する酸化膜除去処理の面内均一性を改善することができる。   FIG. 5B is a chart showing the actual pressure change in the chamber 40 and the state of gas supply / stop when the timing chart of FIG. 5A is executed. The timing of ON / OFF in the chart of ammonia gas, hydrogen fluoride gas and nitrogen gas (or argon gas) in FIG. 5B is the ammonia gas, hydrogen fluoride gas and nitrogen gas shown in FIG. It is the same as the ON / OFF timing in the chart of (or argon gas). On the other hand, the pressure in the chamber 40 can be lowered in accordance with the timing when the supply of hydrogen fluoride gas into the chamber 40 is completed. As a result, a predetermined amount of hydrogen fluoride gas is supplied into the chamber 40, the uniformity of the hydrogen fluoride gas in the chamber 40 is improved, and the in-plane uniformity of the oxide film removal process on the wafer W is improved. be able to.

次に、エッチング装置５で実行される酸化膜除去処理の第４の実施の形態（以下「第４の酸化膜除去処理」という）について説明する。第２の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程における弗化水素ガスとアンモニアガスの同時供給時間は、例えば２秒〜１０秒、好ましくは２秒〜５秒に設定される。これに対して、第４の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程における弗化水素ガスとアンモニアガスの同時供給時間がさらに短く設定され、１回のＣＯＲ工程で除去される被エッチング膜（シリコン酸化膜２０２）の層の厚さが３ｎｍ以下となるように同時供給時間が設定される。   Next, a fourth embodiment (hereinafter referred to as “fourth oxide film removal process”) of the oxide film removal process executed in the etching apparatus 5 will be described. In the second oxide film removal treatment, the simultaneous supply time of hydrogen fluoride gas and ammonia gas in the COR process is set to, for example, 2 seconds to 10 seconds, preferably 2 seconds to 5 seconds. On the other hand, in the fourth oxide film removal process, the simultaneous supply time of hydrogen fluoride gas and ammonia gas in the COR process is set shorter, and the film to be etched (silicon oxide film removed in one COR process). The simultaneous supply time is set so that the thickness of the layer 202) is 3 nm or less.

ところで、本発明に先立ち、本発明者が１回のＣＯＲ工程において除去される被エッチング膜の量を極端に少なくしたところ、当該ＣＯＲ工程において生成された反応生成物の昇華に必要な時間が予想よりも極端に短くなることを確認した。具体的には、図６に示すように、１回のＣＯＲ工程で除去される被エッチング膜の厚さが３ｎｍ以下では生成した反応生成物の昇華に０．５秒も必要とせず、１回のＣＯＲ工程で除去される被エッチング膜の厚さが１ｎｍ以下では生成された反応生成物の昇華に必要な時間がほぼ０秒に等しくなる（すなわち、反応生成物が生成されるとほぼ同時に昇華していく）ことを確認した。一般に、物質の大きさを小さくしていくと、ある特定の大きさよりも小さくなると物質の性質（物性）が変わることが知られている。例えば、通常の金（Ａｕ）の融点は１０６４℃であるが、直径２．４ｎｍの粒子の金は融点が１００℃近くまで低下する。このような大きさの変化に伴う物性の変化はサイズ効果として知られ、その要因は、物質を構成する粒子の大きさが小さくなると１つの粒子における原子や分子の表面積の比率が大きくなり、外的作用等の影響を受ける部分が大きくなることにある。本発明者は、反応生成物の昇華に必要な時間が極端に短くなるのは、生成される反応生成物が微量になるとサイズ効果によって昇華が急激に促進されるためだと推察した。本実施の形態では、サイズ効果を利用して反応生成物の昇華に必要な時間を大幅に短縮する。   By the way, prior to the present invention, when the inventor has extremely reduced the amount of the film to be etched that is removed in one COR process, the time required for sublimation of the reaction product generated in the COR process is expected. It was confirmed that it became extremely shorter than. Specifically, as shown in FIG. 6, when the thickness of the film to be etched removed in one COR process is 3 nm or less, the sublimation of the generated reaction product does not require 0.5 seconds, and once When the thickness of the film to be etched removed in the COR process is less than 1 nm, the time required for sublimation of the generated reaction product becomes substantially equal to 0 second (that is, sublimation occurs almost simultaneously with the generation of the reaction product). Confirmed). In general, it is known that when the size of a substance is reduced, the properties (physical properties) of the substance change when it is smaller than a specific size. For example, the melting point of normal gold (Au) is 1064 ° C., but the gold of particles having a diameter of 2.4 nm drops to near 100 ° C. Such a change in physical properties accompanying a change in size is known as a size effect, and the cause of this is that if the size of the particles that make up the material decreases, the ratio of the surface area of atoms and molecules in one particle increases. The part that is affected by the mechanical action is to become larger. The present inventor has inferred that the time required for sublimation of the reaction product becomes extremely short because sublimation is rapidly accelerated by the size effect when the amount of the reaction product produced is very small. In the present embodiment, the time required for sublimation of the reaction product is significantly shortened using the size effect.

図７は、半導体ウエハに対する第４の酸化膜除去処理を模式的に示す図である。   FIG. 7 is a diagram schematically showing a fourth oxide film removal process for a semiconductor wafer.

図７（ａ）に示すように、ここでも、図３の処理と同様に、ウエハＷは、基材であるシリコン層２００の表面に形成されたポリシリコン膜２０１に所定のパターンで溝が形成され、この溝にシリコン酸化膜２０２が形成され、ＣＭＰ処理工程によってシリコン酸化膜２０２とポリシリコン膜２０１とが同じ高さとなっている構造を有するものとする。   As shown in FIG. 7A, here again, as in the process of FIG. 3, the wafer W is formed with grooves in a predetermined pattern in the polysilicon film 201 formed on the surface of the silicon layer 200 as a base material. The silicon oxide film 202 is formed in the trench, and the silicon oxide film 202 and the polysilicon film 201 have the same height by the CMP process.

ウエハＷが載置台３９上に載置され、チャンバ４０が密閉されると、窒素ガス供給部１０８とアルゴンガス供給部１１１からチャンバ４０内へ、アルゴンガス及び窒素ガスが供給される。また、ＴＭＰ４１の稼動により、チャンバ４０内の圧力が大気圧よりも低い所定の真空度、例えば２０００ｍＴｏｒｒに減圧された状態に維持される。更に、温度調節器３６により、ウエハＷは、第４の酸化膜除去処理が終了するまでの間、９０℃〜１２０℃の範囲の一定温度、例えば１２０℃に保持される。   When the wafer W is mounted on the mounting table 39 and the chamber 40 is sealed, argon gas and nitrogen gas are supplied from the nitrogen gas supply unit 108 and the argon gas supply unit 111 into the chamber 40. Further, the operation of the TMP 41 keeps the pressure in the chamber 40 reduced to a predetermined degree of vacuum lower than atmospheric pressure, for example, 2000 mTorr. Further, the temperature controller 36 holds the wafer W at a constant temperature in the range of 90 ° C. to 120 ° C., for example, 120 ° C. until the fourth oxide film removal process is completed.

続いて、ＣＯＲ工程の処理を行う。ＣＯＲ工程では、まず、アンモニアガス供給部１０７からチャンバ４０内へアンモニアガスが供給される。このとき、アンモニアガスの流量は、例えば８０ｓｃｃｍとされる。なお、このとき、アルゴンガスを供給しながら窒素ガスの供給を停止してもよいし、逆に、窒素ガスを供給しながらアルゴンガスの供給を停止してもよいし、窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスの流量を変更してもよい。   Subsequently, the COR process is performed. In the COR process, first, ammonia gas is supplied from the ammonia gas supply unit 107 into the chamber 40. At this time, the flow rate of ammonia gas is set to 80 sccm, for example. At this time, the supply of the nitrogen gas may be stopped while supplying the argon gas. Conversely, the supply of the argon gas may be stopped while supplying the nitrogen gas, or the nitrogen gas and the argon gas may be stopped. The flow rate of the mixed gas may be changed.

その後、チャンバ４０内にアンモニアガスを供給し続けながら、弗化水素ガス供給部１１５からチャンバ４０内へ弗化水素ガスを、例えば８０ｓｃｃｍの流量で供給する。このとき、チャンバ４０内の雰囲気は弗化水素ガスとアンモニアガスとを含む混合ガスとなり（図７（ｂ））、シリコン酸化膜２０２が混合気体に暴露されることで、ＡＦＳや水分等の反応生成物２０３が生成される（図７（ｃ））。第４の酸化膜除去処理では、アンモニアガスと弗化水素ガスの供給時間は、１回のＣＯＲ工程で除去されるシリコン酸化膜２０２の厚さが３ｎｍ以下となるように設定される。また、ＴＭＰ４１の稼動制御により、チャンバ４０内の圧力を、例えば２０００ｍＴｏｒｒに調整する。   Thereafter, hydrogen fluoride gas is supplied from the hydrogen fluoride gas supply unit 115 into the chamber 40 at a flow rate of, for example, 80 sccm while continuing to supply ammonia gas into the chamber 40. At this time, the atmosphere in the chamber 40 becomes a mixed gas containing hydrogen fluoride gas and ammonia gas (FIG. 7B), and the silicon oxide film 202 is exposed to the mixed gas, thereby causing a reaction such as AFS or moisture. A product 203 is generated (FIG. 7C). In the fourth oxide film removal process, the supply time of ammonia gas and hydrogen fluoride gas is set such that the thickness of the silicon oxide film 202 removed in one COR process is 3 nm or less. Further, the pressure in the chamber 40 is adjusted to, for example, 2000 mTorr by the operation control of the TMP 41.

次に、ＰＨＴ工程の処理を行う。ＰＨＴ工程では、チャンバ４０内への弗化水素ガスとアンモニアガスの供給を停止すると共に、アルゴンガス又は窒素ガスを、例えば３００ｓｃｃｍの流量で供給するが、アンモニアガスの供給が停止されて反応生成物２０３の生成が停止すると、生成された反応生成物２０３は昇華する（図７（ｄ））。第４の酸化膜除去処理では、１回のＣＯＲ工程で除去されるシリコン酸化膜２０２の厚さが３ｎｍ以下と微量であるため、サイズ効果によって反応生成物２０３の昇華が急激に促進される。これにより、第１の酸化膜除去処理の様に、反応生成物の昇華を促進するためにチャンバ４０内をＣＯＲ工程の実行時よりも減圧する必要が無い。したがって、ＰＨＴ工程では、ＴＭＰ４１の稼動制御により、チャンバ４０内の圧力は、ＣＯＲ工程における圧力と同じ、例えば２０００ｍＴｏｒｒに調整される。また、微量の反応生成物２０３の昇華が急激に進行するため、昇華に要する時間は極端に短く、例えば、１回のＣＯＲ工程で除去されるシリコン酸化膜２０２の厚さが１ｎｍ以下であれば、上述したように、昇華に要する時間はほぼ０秒に等しくなる。これに対応して、第４の酸化膜除去処理におけるＰＨＴ工程の実行時間は、第１の酸化膜除去処理におけるＰＨＴ工程の実行時間よりも極端に短く設定される。なお、ＰＨＴ工程では、ウエハＷの温度は、ＣＯＲ工程と同じ温度に保持される。   Next, the PHT process is performed. In the PHT process, the supply of hydrogen fluoride gas and ammonia gas into the chamber 40 is stopped and argon gas or nitrogen gas is supplied at a flow rate of, for example, 300 sccm, but the supply of ammonia gas is stopped and the reaction product When the production of 203 stops, the produced reaction product 203 sublimes (FIG. 7 (d)). In the fourth oxide film removal process, since the thickness of the silicon oxide film 202 removed in one COR process is as small as 3 nm or less, sublimation of the reaction product 203 is rapidly accelerated by the size effect. Thus, unlike the first oxide film removal process, it is not necessary to reduce the pressure in the chamber 40 compared to when the COR process is performed in order to promote sublimation of the reaction product. Therefore, in the PHT process, the pressure in the chamber 40 is adjusted to the same pressure as that in the COR process, for example, 2000 mTorr by the operation control of the TMP 41. Further, since the sublimation of a small amount of reaction product 203 proceeds rapidly, the time required for sublimation is extremely short. For example, if the thickness of the silicon oxide film 202 removed in one COR process is 1 nm or less. As described above, the time required for sublimation is approximately equal to 0 seconds. Correspondingly, the execution time of the PHT process in the fourth oxide film removal process is set to be extremely shorter than the execution time of the PHT process in the first oxide film removal process. In the PHT process, the temperature of the wafer W is maintained at the same temperature as in the COR process.

１回目のＣＯＲ工程とこれに続く１回目のＰＨＴ工程が終了した（図７（ｅ））後、シリコン酸化膜２０２が所定の厚さになるまで、複数回、ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程を繰り返し実行する。図７（ｆ）は２回目のＣＯＲ工程を、図７（ｇ）は２回目のＰＨＴ工程を、図７（ｈ）は３回目のＣＯＲ工程を、図７（ｉ）は３回目のＰＨＴ工程をそれぞれ模式的に示している。ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程は、必要に応じて４回以上行われることもあれば、２回で終了する場合もある。なお、２回目以降のＣＯＲ工程の処理条件は、１回目のＣＯＲ工程の処理条件と同じであり、２回目以降のＰＨＴ工程の処理条件は、１回目のＰＨＴ工程の処理条件と同じであるため、これらの工程についての説明は省略する。   After the first COR process and the subsequent first PHT process are completed (FIG. 7E), the COR process and the PHT process are repeatedly performed a plurality of times until the silicon oxide film 202 has a predetermined thickness. To do. 7 (f) shows the second COR process, FIG. 7 (g) shows the second PHT process, FIG. 7 (h) shows the third COR process, and FIG. 7 (i) shows the third PHT process. Is schematically shown. The COR process and the PHT process may be performed four or more times as necessary, or may be completed in two times. The processing conditions for the second and subsequent COR processes are the same as the processing conditions for the first COR process, and the processing conditions for the second and subsequent PHT processes are the same as the processing conditions for the first PHT process. Description of these steps is omitted.

図７（ｊ）は、最終的にシリコン酸化膜２０２が完全に除去された状態を模式的に示している。第１の酸化膜除去処理と同様に、シリコン酸化膜２０２が除去されたウエハＷは、熱処理装置４へ搬送され、ウエハＷを所定温度に加熱した状態で窒素ガスを所定時間、チャンバ２０内へ供給することにより、ウエハＷに存在する残渣を気化し、除去する。   FIG. 7J schematically shows a state where the silicon oxide film 202 is finally completely removed. Similar to the first oxide film removal process, the wafer W from which the silicon oxide film 202 has been removed is transferred to the heat treatment apparatus 4, and nitrogen gas is introduced into the chamber 20 for a predetermined time while the wafer W is heated to a predetermined temperature. By supplying, the residue present on the wafer W is vaporized and removed.

図８は、第４の酸化膜除去処理のタイミングチャートであり、プロセスコントローラ９１で設定され、実行される。なお、図４（ａ）と同様に、アンモニアガス、弗化水素ガス及びアルゴンガス／窒素ガスのそれぞれについて、「ＯＮ」はガスが供給されていることを、「ＯＦＦ」はガスの供給が停止されたことを示しており、流量を変化させても供給されている限りは「ＯＮ」で示されている。また、「圧力」はチャンバ４０内の圧力を示す。   FIG. 8 is a timing chart of the fourth oxide film removal process, which is set and executed by the process controller 91. As in FIG. 4A, for each of ammonia gas, hydrogen fluoride gas, and argon gas / nitrogen gas, “ON” indicates that gas is supplied, and “OFF” indicates that gas supply is stopped. As long as it is supplied even if the flow rate is changed, it is indicated as “ON”. “Pressure” indicates the pressure in the chamber 40.

図８のタイミングチャートでは、時刻ｔ０でＣＯＲ工程が開始され、アンモニアガスと窒素ガス（又はアルゴンガス）がチャンバ４０内に供給される。時刻ｔ１において、弗化水素ガスがチャンバ４０内へ供給される。時刻ｔ２においてＣＯＲ工程からＰＨＴ工程へ切り替えるために、窒素ガス（又はアルゴンガス）の供給を続けながら、弗化水素ガスとアンモニアガスの供給が停止され、時刻ｔ３でＰＨＴ工程が終了するが、上述したように、第４の酸化膜除去処理では、１回のＣＯＲ工程で除去されるシリコン酸化膜２０２の厚さが３ｎｍ以下と微量であり、サイズ効果によって反応生成物２０３の昇華が急激に進行するため、昇華に要する時間は極端に短い。したがって、ＰＨＴ工程を実行する時刻ｔ２〜時刻ｔ３は非常に短い。また、酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程及びＰＨＴ工程を実行した結果、チャンバ４０内の圧力が乱れることがあるため、ＰＨＴ工程の後、次のＣＯＲ工程が実行されるまでの間に、弗化水素ガスとアンモニアガスの供給が停止された状態で、アルゴンガス及び窒素ガスの流量を調整し、且つＴＭＰ４１の稼動制御を行うことにより、チャンバ４０内の圧力をＣＯＲ工程の実行に適した圧力、例えば２０００ｍＴｏｒｒに調整する調圧工程が実行されることがある。図８において、調圧工程は時刻ｔ３〜時刻ｔ６において実行される。調圧工程でも、アンモニアガスの供給が停止されるため、微量の反応生成物２０３は昇華可能である。したがって、第４の酸化膜除去処理において、ＰＨＴ工程を実行する時刻ｔ２〜時刻ｔ３をほぼ０秒としても、続く調圧工程において微量の反応生成物２０３を十分に昇華させて除去することができる。すなわち、第４の酸化膜除去処理では、調圧工程を実行する場合、実質的にＰＨＴ工程を省略することができる。 In the timing chart of FIG. 8, the COR process is started at time t 0 , and ammonia gas and nitrogen gas (or argon gas) are supplied into the chamber 40. At time t 1 , hydrogen fluoride gas is supplied into the chamber 40. At time t 2 to switch from the COR process to PHT step, while continuing the supply of the nitrogen gas (or argon gas), feed of hydrogen fluoride gas and the ammonia gas is stopped, but PHT process at time t 3 is completed As described above, in the fourth oxide film removal process, the thickness of the silicon oxide film 202 removed in one COR process is a very small amount of 3 nm or less, and the sublimation of the reaction product 203 is abruptly caused by the size effect. Therefore, the time required for sublimation is extremely short. Therefore, the time t 2 ~ time t 3 when performing the PHT process is very short. In the oxide film removal process, as a result of executing the COR process and the PHT process, the pressure in the chamber 40 may be disturbed. Therefore, after the PHT process and before the next COR process is performed, fluorination is performed. With the supply of hydrogen gas and ammonia gas stopped, the flow rate of argon gas and nitrogen gas is adjusted, and the operation of the TMP 41 is controlled, so that the pressure in the chamber 40 is set to a pressure suitable for executing the COR process, For example, a pressure adjusting process of adjusting to 2000 mTorr may be executed. In FIG. 8, the pressure adjusting process is executed from time t 3 to time t 6 . Even in the pressure adjusting step, the supply of ammonia gas is stopped, so that a small amount of reaction product 203 can be sublimated. Therefore, in the fourth oxide film removal process, even if the time t 2 to time t 3 at which the PHT process is performed is set to approximately 0 seconds, a trace amount of the reaction product 203 is sufficiently sublimated and removed in the subsequent pressure adjusting process. Can do. That is, in the fourth oxide film removal process, when the pressure adjusting process is executed, the PHT process can be substantially omitted.

以上の説明の通り、第４の酸化膜除去処理によれば、１回のＣＯＲ工程で除去されるシリコン酸化膜２０２の厚さが３ｎｍ以下であるので、サイズ効果によって反応生成物２０３の昇華を急激に促進することができる。その結果、ＰＨＴ工程の実行に要する時間を大幅に短縮することができ、もって、スループットをより向上することができる。   As described above, according to the fourth oxide film removal process, since the thickness of the silicon oxide film 202 removed in one COR process is 3 nm or less, the reaction product 203 is sublimated by the size effect. It can be promoted rapidly. As a result, the time required for executing the PHT process can be greatly shortened, and the throughput can be further improved.

また、第４の酸化膜除去処理では、サイズ効果によって反応生成物２０３の昇華が急激に促進されるため、反応生成物２０３の昇華を促進するためにチャンバ４０内をＣＯＲ工程の実行時よりも減圧する必要が無い。すなわち、ＣＯＲ工程からＰＨＴ工程へ移行する際、チャンバ４０内を減圧するための調整が必要無いため、さらにスループットを向上することができる。   Further, in the fourth oxide film removal process, the sublimation of the reaction product 203 is rapidly accelerated due to the size effect. Therefore, in order to promote the sublimation of the reaction product 203, the inside of the chamber 40 is more than when the COR process is performed. There is no need to depressurize. That is, when shifting from the COR process to the PHT process, it is not necessary to adjust the pressure in the chamber 40, so that the throughput can be further improved.

さらに、第４の酸化膜除去処理では、ＣＯＲ工程とＰＨＴ工程が、複数回、繰り返し実行される際、ＰＨＴ工程の後、次のＣＯＲ工程が実行されるまでの間に調圧工程が実行されるため、調圧工程において微量の反応生成物２０３を十分に昇華させて除去することができる。その結果、実質的にＰＨＴ工程を省略することができ、スループットをさらに大きく向上することができる。   Further, in the fourth oxide film removal process, when the COR process and the PHT process are repeatedly executed a plurality of times, the pressure adjusting process is executed after the PHT process until the next COR process is executed. Therefore, a minute amount of the reaction product 203 can be sufficiently sublimated and removed in the pressure adjusting step. As a result, the PHT process can be substantially omitted, and the throughput can be further improved.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、酸化膜除去処理の対象物となるシリコン酸化膜に限定はなく、自然酸化膜やＢＰＳＧ膜、ＨＤＰ−ＳｉＯ２膜等の種々のシリコン酸化膜であってもよい。また、本発明は、ＣＯＲ処理に限らず、処理室内にハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスとの混合ガスを供給して基板表面のＳｉＮ膜を除去する処理にも適用が可能である。また、上記実施の形態では、不活性ガスとして窒素ガスとアルゴンガスを用いたが、いずれか一方のみを用いてもよいし、ヘリウムガスやキセノンガス等の他の不活性ガスを単独で又は混合して用いてもよい。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, the silicon oxide film that is an object of the oxide film removal process is not limited, and various silicon oxide films such as a natural oxide film, a BPSG film, and an HDP-SiO 2 film may be used. The present invention is not limited to the COR process, and can be applied to a process of removing a SiN film on the substrate surface by supplying a mixed gas of a halogen element-containing gas and a basic gas into the process chamber. In the above embodiment, nitrogen gas and argon gas are used as the inert gas. However, only one of them may be used, or other inert gas such as helium gas or xenon gas may be used alone or in combination. May be used.

本発明の目的は、例えば、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、プロセスコントローラ９１に供給し、プロセスコントローラ９１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。   The object of the present invention is to supply, for example, a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiment to the process controller 91, and the process controller 91 stores the program codes stored in the storage medium. It is also achieved by reading and executing.

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。   In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the program code and the storage medium storing the program code constitute the present invention. .

１ 基板処理システム
５ エッチング装置
３６ 温度調節器
３９ 載置台
４０ チャンバ
４１ ＴＭＰ
５０ シャワーヘッド
１０７ アンモニアガス供給部
１０８ 窒素ガス供給部
１１１ アルゴンガス供給部
１１５ 弗化水素ガス供給部
２００ Ｓｉ層
２０１ ポリシリコン膜
２０２ シリコン酸化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing system 5 Etching device 36 Temperature controller 39 Mounting table 40 Chamber 41 TMP
50 Shower head 107 Ammonia gas supply unit 108 Nitrogen gas supply unit 111 Argon gas supply unit 115 Hydrogen fluoride gas supply unit 200 Si layer 201 Polysilicon film 202 Silicon oxide film

Claims (13)

基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、
処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、
前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、
前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、
前記反応工程では、前記ハロゲン元素含有ガスの供給時間を２秒〜５秒とすることを特徴とする基板処理方法。 A substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate,
A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a halogen element-containing gas and a basic gas to the substrate housed in a processing chamber;
A sublimation step of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber and sublimating the reaction product by supplying an inert gas to the processing chamber and removing it from the substrate.
The reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times ,
In the reaction step, a supply time of the halogen element-containing gas is set to 2 seconds to 5 seconds . 基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、A substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate,
処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a halogen element-containing gas and a basic gas to the substrate housed in a processing chamber;
前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、A sublimation step of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber and sublimating the reaction product by supplying an inert gas to the processing chamber and removing it from the substrate.
前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、The reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times,
前記反応工程は、前記処理室を大気圧よりも低い減圧雰囲気にして行われ、The reaction step is performed with the processing chamber in a reduced pressure atmosphere lower than atmospheric pressure,
前記昇華工程は、前記処理室を前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気にして行われ、The sublimation step is performed in a reduced pressure atmosphere in which the processing chamber is further depressurized than the reaction step,
前記反応工程から前記昇華工程へ移行する際に、前記処理室を減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記処理室への供給を停止するタイミングよりも、所定時間、遅らせることを特徴とする基板処理方法。When shifting from the reaction step to the sublimation step, the timing of decompressing the processing chamber is delayed by a predetermined time from the timing of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber. Substrate processing method. 基板の表面に形成された酸化膜を除去する基板処理方法であって、A substrate processing method for removing an oxide film formed on a surface of a substrate,
処理室の内部に収容された前記基板に対してハロゲン元素含有ガスと塩基性ガスを供給することによって、前記酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、A reaction step of transforming the oxide film into a reaction product by supplying a halogen element-containing gas and a basic gas to the substrate housed in a processing chamber;
前記処理室への前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記処理室へ不活性ガスを供給することにより前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを有し、A sublimation step of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber and sublimating the reaction product by supplying an inert gas to the processing chamber and removing it from the substrate.
前記反応工程と前記昇華工程が、複数回、繰り返し実行され、The reaction step and the sublimation step are repeatedly performed a plurality of times,
１回の前記反応工程で除去される前記酸化膜の層の厚さが３ｎｍ以下であることを特徴とする基板処理方法。A substrate processing method, wherein the thickness of the oxide film removed in one reaction step is 3 nm or less. 前記昇華工程では、前記塩基性ガスの前記処理室への供給を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。 Wherein in the sublimation process, a substrate processing method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to stop the supply to the processing chamber of the basic gas. 前記処理室を減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記処理室への供給を停止するタイミングよりも、１秒〜３秒遅らせることを特徴とする請求項２記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 2 , wherein the timing of decompressing the processing chamber is delayed by 1 to 3 seconds from the timing of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the processing chamber. 前記酸化膜はＳｉＯ２であり、前記ハロゲン元素含有ガスは弗化水素ガスであり、前記塩基性ガスはアンモニアガスであり、前記不活性ガスは、窒素ガス又はアルゴンガスであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板処理方法。 The oxide film is SiO 2 , the halogen element-containing gas is hydrogen fluoride gas, the basic gas is ammonia gas, and the inert gas is nitrogen gas or argon gas. The substrate processing method of any one of Claims 1 thru | or 5 . 前記反応工程と前記昇華工程とは、前記基板の温度が同じ温度に設定されて行われることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板処理方法。 Wherein the reaction step and the sublimation process, a substrate processing method according to any one of claims 1 to 6 the temperature of the substrate is characterized by being performed is set to the same temperature. 前記基板の温度が９０℃以上１２０℃以下に設定されることを特徴とする請求項７記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 7, wherein the temperature of the substrate is set to 90 ° C. or more and 120 ° C. or less. 前記昇華工程における前記処理室の内部の圧力を前記反応工程における前記処理室の内部の圧力と同じにすることを特徴とする請求項３記載の基板処理方法。 The substrate processing method according to claim 3 , wherein a pressure inside the processing chamber in the sublimation step is made the same as a pressure inside the processing chamber in the reaction step. 基板を載置する載置台と、
前記載置台を収容するチャンバと、
前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、
ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、
前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、
温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、
前記制御部は、前記反応工程における前記ハロゲン元素含有ガスの供給時間を２秒〜５秒とすることを特徴とする基板処理装置。 A mounting table for mounting the substrate;
A chamber containing the mounting table;
A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the substrate placed on the mounting table,
A gas supply unit that selectively supplies a halogen-containing gas, a basic gas, and an inert gas into the chamber;
An exhaust unit for exhausting the interior of the chamber;
A control unit for controlling the operation of the temperature adjustment unit, the gas supply unit and the exhaust unit;
The control unit holds the substrate placed on the mounting table at a predetermined temperature and holds the chamber in a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure so that the halogen element-containing gas and the basic gas are supplied to the chamber. By supplying, a reaction step of transforming an oxide film formed on the substrate placed on the mounting table into a reaction product, and a reduced-pressure atmosphere in which the chamber is further reduced in pressure compared to the reaction step, are transferred to the chamber. A sublimation step of sublimating the reaction product to remove the reaction product from the substrate by repeatedly supplying the inert gas to the chamber and stopping the supply of the halogen element-containing gas, a plurality of times ,
The substrate processing apparatus , wherein the control unit sets a supply time of the halogen element-containing gas in the reaction step to 2 seconds to 5 seconds . 基板を載置する載置台と、A mounting table for mounting the substrate;
前記載置台を収容するチャンバと、A chamber containing the mounting table;
前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the substrate placed on the mounting table,
ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、A gas supply unit that selectively supplies a halogen-containing gas, a basic gas, and an inert gas into the chamber;
前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、An exhaust unit for exhausting the interior of the chamber;
温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、A control unit for controlling the operation of the temperature adjustment unit, the gas supply unit and the exhaust unit;
前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、The control unit holds the substrate placed on the mounting table at a predetermined temperature and holds the chamber in a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure so that the halogen element-containing gas and the basic gas are supplied to the chamber. By supplying, a reaction step of transforming an oxide film formed on the substrate placed on the mounting table into a reaction product, and a reduced-pressure atmosphere in which the chamber is further reduced in pressure compared to the reaction step, are transferred to the chamber. A sublimation step of sublimating the reaction product to remove the reaction product from the substrate by repeatedly supplying the inert gas to the chamber and stopping the supply of the halogen element-containing gas, a plurality of times,
前記制御部は、前記反応工程から前記昇華工程へ移行する際に、前記チャンバを減圧するタイミングを前記ハロゲン元素含有ガスの前記チャンバへの供給を停止するタイミングよりも、所定時間、遅らせることを特徴とする基板処理装置。The controller, when shifting from the reaction process to the sublimation process, delays the timing of decompressing the chamber by a predetermined time from the timing of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the chamber. A substrate processing apparatus. 基板を載置する載置台と、A mounting table for mounting the substrate;
前記載置台を収容するチャンバと、A chamber containing the mounting table;
前記載置台に載置された基板の温度を調節する温度調節ユニットと、A temperature adjustment unit for adjusting the temperature of the substrate placed on the mounting table,
ハロゲン元素含有ガス、塩基性ガス及び不活性ガスを選択的に前記チャンバの内部へ供給するガス供給ユニットと、A gas supply unit that selectively supplies a halogen-containing gas, a basic gas, and an inert gas into the chamber;
前記チャンバの内部を排気する排気ユニットと、An exhaust unit for exhausting the interior of the chamber;
温度調節ユニット、前記ガス供給ユニット及び前記排気ユニットの動作を制御する制御部を有し、A control unit for controlling the operation of the temperature adjustment unit, the gas supply unit and the exhaust unit;
前記制御部は、前記載置台に載置された基板を所定の温度に保持すると共に前記チャンバを大気圧よりも低い減圧雰囲気に保持して前記チャンバへ前記ハロゲン元素含有ガスと前記塩基性ガスを供給することにより、前記載置台に載置された基板に形成された酸化膜を反応生成物に変質させる反応工程と、前記チャンバを前記反応工程よりも更に減圧された減圧雰囲気とし、前記チャンバへの前記ハロゲン元素含有ガスの供給を停止すると共に前記チャンバへ不活性ガスを供給することにより、前記反応生成物を昇華させて前記基板から除去する昇華工程とを、複数回、繰り返し実行し、The control unit holds the substrate placed on the mounting table at a predetermined temperature and holds the chamber in a reduced-pressure atmosphere lower than atmospheric pressure so that the halogen element-containing gas and the basic gas are supplied to the chamber. By supplying, a reaction step of transforming an oxide film formed on the substrate placed on the mounting table into a reaction product, and a reduced-pressure atmosphere in which the chamber is further reduced in pressure compared to the reaction step, are transferred to the chamber. A sublimation step of sublimating the reaction product to remove the reaction product from the substrate by repeatedly supplying the inert gas to the chamber and stopping the supply of the halogen element-containing gas, a plurality of times,
１回の前記反応工程で除去される前記酸化膜の層の厚さが３ｎｍ以下であることを特徴とする基板処理装置。The substrate processing apparatus, wherein the thickness of the oxide film layer removed in one reaction step is 3 nm or less. 前記制御部は、前記チャンバを減圧するタイミングを、前記ハロゲン元素含有ガスの前記チャンバへの供給を停止するタイミングよりも１秒〜３秒遅らせることを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。 12. The substrate processing apparatus according to claim 11 , wherein the control unit delays the timing of decompressing the chamber by 1 to 3 seconds from the timing of stopping the supply of the halogen element-containing gas to the chamber.
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