JP2022114412A - 基板処理方法、部品処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板又は部品の表面に存在する物質を除去できる基板処理方法、部品処理方法及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】一つの例示的実施形態において、基板処理装置のチャンバ内に配置された基板支持部上の基板を処理する方法が提供される。当該方法は、（ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、（ｂ）基板支持部の温度を第１温度に、チャンバ内のフッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、（ｃ）基板支持部の温度を第２温度に、チャンバ内のフッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程とを含む。横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に第１温度及び第１圧力が位置し、吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に第２温度及び第２圧力が位置する。
【選択図】図４

Description

本開示の例示的実施形態は、基板処理方法、部品処理方法及び基板処理装置に関する。

特許文献１は、フッ素を含有した剥離液を用いて半導体基板上に付着しているエッチング残渣物を除去する方法を開示する。

特開２００３－１８８１３９号公報

本開示は、基板又は部品の表面に存在する物質を除去できる基板処理方法、部品処理方法及び基板処理装置を提供する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置のチャンバ内に配置された基板支持部上の基板を処理する方法が提供される。当該方法は、（ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、（ｂ）前記基板支持部の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、（ｃ）前記基板支持部の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程と、を含む。横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する。

一つの例示的実施形態によれば、基板又は部品の表面に存在する物質を除去できる基板処理方法、部品処理方法及び基板処理装置が提供される。

図１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 図２は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 図３は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置の部分拡大図である。 図４は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。 図５は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法が適用され得る一例の基板の部分拡大断面図である。 図６は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線及び飽和蒸気圧曲線の一例を示すグラフである。 図７は、基板の表面においてフッ化水素が吸着する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。 図８は、吸着したフッ化水素が脱離する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。 図９は、基板処理装置から生成された物質が付着した表面を有する一例の基板の平面図である。 図１０は、一つの例示的実施形態に係る部品処理方法のフローチャートである。 図１１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法が適用され得る一例の基板の部分拡大断面図である。 図１２は、基板の表面においてフッ化水素が吸着する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。 図１３は、吸着したフッ化水素が脱離する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。 図１４の（ａ）及び（ｂ）は、一例の基板の表面の部分拡大平面図である。 図１５は、フッ化水素ガスの圧力とエッチング量との関係の例を示すグラフである。 図１６は、基板支持部の温度とエッチング量との関係の例を示すグラフである。 図１７は、吸着時間とマスクの厚さ又はマスクの開口の寸法との関係の例を示すグラフである。 図１８は、温度とマスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度との関係の例を示すグラフである。 図１９は、圧力とマスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度との関係の例を示すグラフである。 図２０は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。 図２１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。 図２２は、凹部の深さと凹部の寸法との関係の例を示すグラフである。 図２３は、マスクの開口の位置の例を示すグラフである。 図２４は、一例の基板の部分拡大断面図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置のチャンバ内に配置された基板支持部上の基板を処理する方法が提供される。当該方法は、（ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、（ｂ）前記基板支持部の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、（ｃ）前記基板支持部の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程と、を含む。横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する。

上記実施形態の方法によれば、例えばエッチング残渣又はパーティクル等の物質が基板の表面に存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。

前記グラフにおいて、前記第１領域はフッ化水素の飽和蒸気圧曲線よりも下に位置してもよい。前記第１温度及び前記第２温度が－１４０℃以上０℃以下の範囲内にあり、前記第１圧力及び前記第２圧力が１Ｐａ以上１×１０^５Ｐａ以下の範囲内にあってもよい。

前記基板が、シリコン含有膜を備えてもよい。この場合、フッ化水素の脱離と共に、シリコン含有膜から生成された物質を除去できる。

前記基板が、金属含有膜を備えてもよい。この場合、フッ化水素の脱離と共に、金属含有膜から生成された物質を除去できる。

前記（ｂ）において、前記基板の表面上に、前記基板処理装置から生成された物質が付着していてもよい。この場合、フッ化水素の脱離と共に、基板処理装置から生成された物質を除去できる。

前記処理ガスが不活性ガスを含んでもよい。この場合、不活性ガスの流量比を調整することにより、除去される物質の量を調整できる。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置のチャンバ内に配置された部品を処理する方法が提供される。当該方法は、（ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、（ｂ）前記部品の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、（ｃ）前記部品の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程と、を含む。横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する。

上記実施形態の方法によれば、例えばエッチング残渣又はパーティクル等の物質が部品の表面に存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置が提供される。当該基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部と、フッ化水素ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板支持部の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御し、前記基板支持部の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御するように構成される。横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する。

上記実施形態の基板処理装置によれば、例えばエッチング残渣又はパーティクル等の物質が基板の表面に存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。

一つの例示的実施形態において、基板を処理する方法が提供される。当該方法は、（ａ）下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える前記基板を提供する工程と、（ｂ）プラズマを用いて前記下地膜をエッチングする工程と、（ｃ）前記（ｂ）により前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクにフッ化水素を供給する工程と、を含む。

上記実施形態の方法によれば、（ｃ）においてフッ化水素により堆積物を除去できる。

前記（ｃ）において、プラズマを生成することなくフッ化水素ガスが供給されてもよい。この場合、プラズマによるマスクのエッチングが抑制される。

前記（ｃ）において、フッ化水素酸が供給されてもよい。この場合、フッ化水素酸により堆積物を除去できる。

上記方法は、（ｄ）前記（ｃ）の後、プラズマを用いて前記下地膜をエッチングする工程を更に含んでもよい。この場合、（ｃ）において堆積物が除去される。そのため、その後のエッチングにより、所望の形状を有する凹部を下地膜に形成できる。

上記方法は、（ｅ）前記（ｄ）の後、前記（ｄ）により前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクにフッ化水素を供給する工程を更に含んでもよい。この場合、（ｅ）においてフッ化水素により堆積物を除去できる。

前記マスクはシリコンを含有してもよい。

前記下地膜は炭素を含有してもよい。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置が提供される。当該基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板が、下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、第１処理ガスと、フッ化水素ガスを含む第２処理ガスとをそれぞれ前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、前記チャンバ内において前記第１処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記プラズマを用いて前記下地膜をエッチングするよう前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成され、前記制御部は、前記下地膜をエッチングすることによって前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクに前記第２処理ガスを供給するよう前記ガス供給部を制御するように構成される。

上記実施形態の基板処理装置によれば、フッ化水素ガスを含む第２処理ガスにより堆積物を除去できる。

一つの例示的実施形態において、基板処理装置が提供される。当該基板処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板が、下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、第１処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、前記チャンバ内において前記第１処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、フッ化水素酸を収容するための容器を備えるウェット処理装置と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記プラズマを用いて前記下地膜をエッチングするよう前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成され、前記制御部は、前記下地膜をエッチングすることによって前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクに前記フッ化水素酸を供給するよう前記ウェット処理装置を制御するように構成される。

上記実施形態の基板処理装置によれば、フッ化水素酸により堆積物を除去できる。

以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１及び図２は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。本実施形態の基板処理装置は、例えばプラズマ処理システムである。

一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：ＨｅｌｉｃｏｎＷａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。
プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

図３は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置の部分拡大図である。図３に示されるように、基板支持部１１は、本体部１１１、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュール１１３を含んでもよい。温調モジュール１１３は、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、温調モジュール１１３は、本体部１１１の内部に形成された冷媒流路１１３ａを備える。チラーユニットから出力された例えば冷却水及びブライン等の冷却媒体は、冷媒入口配管１１３ｂ、冷媒流路１１３ａ、冷媒出口配管１１３ｃと流れ、チラーユニットに戻り、所定の温度に制御されて上述の経路を循環する。これにより、本体部１１１は抜熱され、冷却される。

図４は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。図４に示される基板処理方法（以下、「方法ＭＴ１」という）は、上記実施形態の基板処理装置により実行され得る。方法ＭＴ１は、基板Ｗに適用される。方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を含む。工程ＳＴ１、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３は、順に実行される。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１と同時に実行されてもよい。

以下、方法ＭＴ１について、方法ＭＴ１が上記実施形態の基板処理装置を用いて基板Ｗに適用される場合を例にとって、説明する。プラズマ処理装置１が用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において方法ＭＴ１が実行され得る。

方法ＭＴ１では、図２に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板支持部１１上の基板Ｗを処理する。方法ＭＴ１により、基板Ｗはクリーニング（又はエッチング）され得る。

図５は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法が適用され得る一例の基板の部分拡大断面図である。図５に示されるように、一実施形態において、基板Ｗは、下地領域ＵＲと、金属含有膜ＭＦと、シリコン含有膜ＳＦとを備える。シリコン含有膜ＳＦ及び金属含有膜ＭＦは、下地領域ＵＲ上に設けられ、基板Ｗの表面Ｗａに位置している。

シリコン含有膜ＳＦは、酸素及び窒素のうち少なくとも１つを含有してもよい。シリコン含有膜ＳＦは、単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。シリコン含有膜ＳＦは、シリコン膜であってもよいし、シリコン酸化膜であってもよいし、シリコン窒化膜であってもよい。

シリコン含有膜ＳＦは、１つ以上の凹部ＲＳを有してもよい。凹部ＲＳは、開口であってもよい。凹部ＲＳは例えばホール又はトレンチである。凹部ＲＳは、プラズマ処理装置１を用いたエッチングにより形成され得る。凹部ＲＳの底には金属含有膜ＭＦが露出し得る。金属含有膜ＭＦは、シリコン含有膜ＳＦのうち隣り合う凹部ＲＳ間の部分の下方に配置されていない。

シリコン含有膜ＳＦ上には、凹部ＲＳをエッチングにより形成するためのマスクが形成されてもよい。マスクは例えば炭素を含む。基板Ｗの表面Ｗａには、例えば凹部ＲＳをエッチングにより形成する際に生成されたエッチング残渣ＲＤ１又はＲＤ２が付着していることがある。エッチング残渣ＲＤ１は、シリコン含有膜ＳＦから生成された残渣（反応副生成物）である。エッチング残渣ＲＤ２は、金属含有膜ＭＦから生成された残渣（反応副生成物）である。

工程ＳＴ１では、プラズマ処理チャンバ１０内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する。処理ガスは、実質的にフッ化水素ガスのみからなってもよいし、フッ化水素ガス以外のガスを含んでもよい。一実施形態において、処理ガスは、フッ化水素ガスと不活性ガスとを含む。不活性ガスの例はアルゴンガス等の希ガスを含む。

工程ＳＴ２では、基板支持部１１の温度Ｔを第１温度Ｔ１に、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを第１圧力Ｐ１に、それぞれ制御する。制御部２は、そのような制御を行うように構成される。

図６は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線及び飽和蒸気圧曲線の一例を示すグラフである。横軸は温度（℃）である。縦軸は圧力（ｍＴｏｒｒ）である。図６のグラフの吸着平衡圧曲線Ｃ１上の温度及び圧力において、フッ化水素の吸着及び脱離は平衡となる。吸着平衡圧曲線Ｃ１は、ＢＥＴの吸着理論に基づき、測定データを用いて近似された指数関数により描かれてもよい。

第１温度Ｔ１及び第１圧力Ｐ１は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線Ｃ１よりも上の第１領域Ｒ１に位置する。これにより、工程ＳＴ２では、基板Ｗの表面Ｗａにおいてフッ化水素が吸着する。第１領域Ｒ１はフッ化水素の飽和蒸気圧曲線Ｃ２より下に位置してもよい。この場合、フッ化水素は基板Ｗの表面Ｗａに気相吸着する。第１温度Ｔ１及び第１圧力Ｐ１が飽和蒸気圧曲線Ｃ２より上に位置する場合、フッ化水素は基板Ｗの表面Ｗａに液相吸着する。第１温度Ｔ１は、－１４０℃以上０℃以下の範囲内にあってもよいし、－７０℃以上－３０℃以下の範囲内にあってもよい。第１圧力Ｐ１は１Ｐａ以上１×１０^５Ｐａ以下の範囲内にあってもよいし、３０Ｐａ以上１００Ｐａ以下の範囲内にあってもよい。工程ＳＴ２の時間は、フッ化水素吸着による反応生成物が生成する範囲であれば時間的な制約は問わず、工程ＳＴ２の時間に応じてクリーニング量が決定される。基板支持部１１の温度Ｔは、温調モジュール１１３を用いて調整され得る。基板Ｗの温度は基板支持部１１の温度Ｔと同じであってもよい。プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐは、流量制御器２２によりフッ化水素ガスの流量を制御することによって調整され得る。処理ガスがフッ化水素ガス以外のガスを含む場合、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐはフッ化水素ガスの分圧である。工程ＳＴ２においてプラズマは生成されない。

図７は、基板の表面においてフッ化水素が吸着する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。図７に示されるように、基板Ｗの表面Ｗａにおいてフッ化水素は吸着する。フッ化水素ガス中のフッ化水素分子ＨＦ１は、基板Ｗの表面Ｗａに吸着し得る。これにより、基板Ｗの表面Ｗａ上にはフッ化水素を含む層ＨＦ２が形成され得る。層ＨＦ２は、例えばフッ化水素分子層である。層ＨＦ２は、エッチング残渣ＲＤ１又はＲＤ２を覆うように形成される。層ＨＦ２中のフッ化水素は、エッチング残渣ＲＤ１又はＲＤ２と反応して、例えばフッ化ケイ素等の反応生成物ＨＦ３（図８参照）となってもよい。

工程ＳＴ１の前に、フッ化水素ガスを含まず、不活性ガスを含む処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給してもよい。この場合、基板支持部１１の温度Ｔを第１温度Ｔ１に、プラズマ処理チャンバ１０内の不活性ガスの圧力を第１圧力Ｐ１に、それぞれ制御してもよい。その後、不活性ガスを含む処理ガスを、フッ化水素ガスを含む処理ガスに置換することによって、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を同時に開始してもよい。

工程ＳＴ３では、基板支持部１１の温度Ｔを第２温度Ｔ２に、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを第２圧力Ｐ２に、それぞれ制御する。制御部２は、そのような制御を行うように構成される。図６のグラフにおいて、吸着平衡圧曲線Ｃ１よりも下の第２領域Ｒ２に第２温度Ｔ２及び第２圧力Ｐ２が位置する。これにより、工程ＳＴ３では、基板Ｗの表面Ｗａに吸着したフッ化水素が脱離する。第２温度Ｔ２は、－１４０℃以上０℃以下の範囲内にあってもよいし、－７０℃以上－３０℃以下の範囲内にあってもよい。第２圧力Ｐ２は１Ｐａ以上１×１０^５Ｐａ以下の範囲内にあってもよいし、３０Ｐａ以上１００Ｐａ以下の範囲内にあってもよい。工程ＳＴ３の時間は、フッ化水素吸着による反応生成物が脱離できる範囲であれば時間的制約は問わない。第２温度Ｔ２は第１温度Ｔ１より高くてもよい。第２圧力Ｐ２は第１圧力Ｐ１より低くてもよい。工程ＳＴ３は、フッ化水素の脱離を促進するために、フッ化水素ガスを含む処理ガスの供給を停止した後に行われ得る。工程ＳＴ３においてプラズマは生成されない。

図８は、吸着したフッ化水素が脱離する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。工程ＳＴ３において、基板Ｗの表面Ｗａにおいて吸着したフッ化水素は、脱離する。基板Ｗの表面Ｗａに吸着したフッ化水素分子は、脱離してフッ化水素ガスとなる。フッ化水素の脱離と共に、エッチング残渣ＲＤ１又はＲＤ２は基板Ｗの表面Ｗａから離れ得る。あるいは、図８に示されるように、工程ＳＴ２において生成された反応生成物ＨＦ３は、基板Ｗの表面Ｗａから脱離する。このように、工程ＳＴ３において、エッチング残渣ＲＤ１又はＲＤ２は基板Ｗの表面Ｗａから除去され得る。

上記方法ＭＴ１によれば、例えばエッチング残渣ＲＤ１，ＲＤ２等の物質が基板Ｗの表面Ｗａに存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。

基板Ｗがシリコン含有膜ＳＦを備える場合、フッ化水素の脱離と共に、シリコン含有膜ＳＦから生成された物質を除去できる。基板Ｗが金属含有膜ＭＦを備える場合、フッ化水素の脱離と共に、金属含有膜ＭＦから生成された物質を除去できる。

処理ガスが不活性ガスを含む場合、不活性ガスの流量比を調整することにより、除去される物質の量を調整できる。例えば、不活性ガスの流量比を大きくすると、フッ化水素ガスの流量比が小さくなるので、除去される物質の量は少なくなる。

工程ＳＴ１の前に、プラズマ処理チャンバ１０内において生成されたプラズマを用いて基板Ｗをエッチングしてもよい。例えば、エッチングにより凹部ＲＳを形成した後、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を行ってもよい。これにより、プラズマ処理チャンバ１０から基板Ｗを外に出すことなくｉｎ－ｓｉｔｕで連続的にエッチング及びクリーニングを行うことができる。

図９は、基板処理装置から生成された物質が付着した表面を有する一例の基板の平面図である。工程ＳＴ２において、図９に示されるように、基板Ｗの表面Ｗａ上に、上記実施形態の基板処理装置から生成された物質が付着していてもよい。当該物質は、プラズマ処理装置１から生成されたシリコン含有パーティクルＰＴ１であってもよいし、プラズマ処理装置１から生成された金属含有パーティクルＰＴ２であってもよい。シリコン含有パーティクルＰＴ１は、例えばシリコン酸化物を含有する。金属含有パーティクルＰＴ２は、例えばイットリウム又はアルミニウムを含有する。金属含有パーティクルＰＴ２は、例えばイットリウム酸化物又はアルミニウム酸化物を含有する。

図９の基板Ｗに対して方法ＭＴ１を適用すると、シリコン含有パーティクルＰＴ１又は金属含有パーティクルＰＴ２等の物質を除去できる。

図１０は、一つの例示的実施形態に係る部品処理方法のフローチャートである。図１０に示される部品処理方法（以下、「方法ＭＴ２」という）は、上記実施形態の基板処理装置により実行され得る。方法ＭＴ２は、プラズマ処理装置１に適用される。方法ＭＴ２が実行される際に、基板Ｗはプラズマ処理チャンバ１０内に存在していなくてもよい。方法ＭＴ２は、工程ＳＴ１１、工程ＳＴ１２及び工程ＳＴ１３を含む。工程ＳＴ１１、工程ＳＴ１２及び工程ＳＴ１３は、順に実行される。工程ＳＴ１２は、工程ＳＴ１１と同時に実行されてもよい。

以下、方法ＭＴ２について、方法ＭＴ２が上記実施形態の基板処理装置を用いてリングアセンブリ１１２（図３参照）に適用される場合を例にとって、説明する。プラズマ処理装置１が用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において方法ＭＴ２が実行され得る。

方法ＭＴ２では、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された部品としてのリングアセンブリ１１２を処理する。リングアセンブリ１１２の表面１１２ａには、例えば図９に示されるシリコン含有パーティクルＰＴ１又は金属含有パーティクルＰＴ２等の物質が付着していることがある。方法ＭＴ２により、リングアセンブリ１１２はクリーニング（又はエッチング）され得る。

工程ＳＴ１１では、プラズマ処理チャンバ１０内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する。工程ＳＴ１１は、基板Ｗが基板支持部１１上に配置されていないこと以外は工程ＳＴ１と同様に実行され得る。

工程ＳＴ１２では、リングアセンブリ１１２の温度ＴＲを第１温度Ｔ１に、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを第１圧力Ｐ１に、それぞれ制御する。これにより、リングアセンブリ１１２の表面１１２ａにおいてフッ化水素が吸着する。工程ＳＴ１２は、基板Ｗが基板支持部１１上に配置されていないこと以外は工程ＳＴ２と同様に実行され得る。リングアセンブリ１１２の温度ＴＲは、基板支持部１１の温度Ｔと同じであってもよく、温調モジュール１１３を用いて調整され得る。リングアセンブリ１１２の温度ＴＲは、温調モジュール１１３とは異なる温調モジュールを用いて調整されてもよい。

工程ＳＴ１３では、リングアセンブリ１１２の温度ＴＲを第２温度Ｔ２に、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを第２圧力Ｐ２に、それぞれ制御する。これにより、リングアセンブリ１１２の表面１１２ａに吸着したフッ化水素が脱離する。工程ＳＴ１３は、基板Ｗが基板支持部１１上に配置されていないこと以外は工程ＳＴ３と同様に実行され得る。

上記方法ＭＴ２によれば、例えばシリコン含有パーティクルＰＴ１又は金属含有パーティクルＰＴ２等の物質がリングアセンブリ１１２の表面１１２ａに存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。

以下、方法ＭＴ１が上記実施形態の基板処理装置を用いて基板Ｗ１に適用される場合を例にとって、説明する。この場合、方法ＭＴ１を実行する際に、上述の基板Ｗに代えて基板Ｗ１が用いられる。方法ＭＴ１により、基板Ｗ１はクリーニング（又はエッチング）され得る。

図１１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法が適用され得る一例の基板の部分拡大断面図である。図１１に示されるように、一実施形態において、基板Ｗ１は、炭素含有膜ＡＣと、炭素含有膜ＡＣ上に設けられたマスクＭＳとを備える。炭素含有膜ＡＣは、１つ以上の凹部ＲＳを有してもよい。炭素含有膜ＡＣはアモルファスカーボン膜であってもよい。マスクＭＳは、凹部ＲＳをエッチングにより形成するためのマスクであってもよい。マスクＭＳは、凹部ＲＳ上に位置する開口ＭＳａを有してもよい。マスクＭＳは、シリコン、酸素及び窒素を含有する膜であってもよい。マスクＭＳの開口ＭＳａには、例えば凹部ＲＳをエッチングにより形成する際に生成された堆積物ＤＰが付着していることがある。堆積物ＤＰは、シリコン及び酸素を含有してもよい。堆積物ＤＰにより、マスクＭＳの開口ＭＳａの寸法ＣＤが減少し得る。

図１２は、基板の表面においてフッ化水素が吸着する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。工程ＳＴ２において、図１２に示されるように、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａにおいてフッ化水素が吸着する。フッ化水素ガス中のフッ化水素分子ＨＦ１は、マスクＭＳの開口ＭＳａに吸着し得る。これにより、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａ上にはフッ化水素を含む吸着層が形成され得る。吸着層は、堆積物ＤＰを覆うように形成される。吸着層中のフッ化水素は、堆積物ＤＰと反応して、例えばフッ化ケイ素等の反応生成物ＨＦ３（図１３参照）となってもよい。

図１３は、吸着したフッ化水素が脱離する場合における一例の基板の部分拡大断面図である。工程ＳＴ３において、基板Ｗ１の表面Ｗ１ａに吸着したフッ化水素は、脱離する。基板Ｗ１の表面Ｗ１ａに吸着したフッ化水素分子は、脱離してフッ化水素ガスとなる。フッ化水素の脱離と共に、堆積物ＤＰは基板Ｗの表面Ｗａから離れ得る。あるいは、図１３に示されるように、工程ＳＴ２において生成された反応生成物ＨＦ３は、マスクＭＳの開口ＭＳａから脱離する。このように、工程ＳＴ３において、堆積物ＤＰは基板Ｗ１の表面Ｗ１ａから除去され得る。

上記方法ＭＴ１によれば、例えば堆積物ＤＰ等の物質がマスクＭＳの開口ＭＳａに存在する場合に、フッ化水素の脱離と共に当該物質を除去できる。方法ＴＭ１によれば、プラズマエッチングにより物質を除去する場合に比べて、マスクＭＳの厚さＴＨの減少を抑制しつつマスクＭＳの開口ＭＳａの寸法ＣＤを増大させることができる。

以下、方法ＭＴ１の評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。

（第１実験）
第１実験では、シリコン酸化膜とシリコン酸化膜上のマスクとを備える基板Ｗを準備した。マスクを用いてシリコン酸化膜のエッチングを行って凹部ＲＳを形成した。その後、上記プラズマ処理システムを用いて基板Ｗに対して上記方法ＭＴ１を実行した。工程ＳＴ２において、第１温度Ｔ１は、－７０℃であり、第１圧力Ｐ１は５０Ｐａである。工程ＳＴ３において、第２温度Ｔ２は、－７０℃であり、第２圧力Ｐ２は２Ｐａである。

図１４の（ａ）及び（ｂ）は、一例の基板の表面の部分拡大平面図である。図１４の（ａ）は、上記方法ＭＴ１を実行する前の基板Ｗの表面Ｗａを示す。図１４の（ｂ）は、上記方法ＭＴ１を実行した後の基板Ｗの表面Ｗａを示す。図１４の（ａ）では、基板Ｗの表面Ｗａにエッチング残渣ＲＤ１が付着していた。一方、図１４の（ｂ）では、基板Ｗの表面Ｗａからエッチング残渣ＲＤ１が除去されていた。このように、フッ化水素溶液を用いた場合と同等の効果が得られた。

（第２実験）
第２実験では、シリコン酸化膜を備える基板Ｗを準備した。基板支持部１１の温度Ｔを－７０℃に固定し、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを変化させて、基板Ｗに対して上記方法ＭＴ１を実行した。その後、シリコン酸化膜のエッチング量（膜厚減少量）を測定した。エッチング量が大きくなるほどクリーニング効果が高くなる。結果を図１５に示す。また、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ化水素ガスの圧力Ｐを３５０ｍＴｏｒｒ（１ｍＴｏｒｒ＝０．１３３３２２Ｐａ）に固定し、基板支持部１１の温度Ｔを変化させて、基板Ｗに対して上記方法ＭＴ１を実行した。その後、シリコン酸化膜のエッチング量を測定した。結果を図１６に示す。

図１５は、フッ化水素ガスの圧力とエッチング量との関係の例を示すグラフである。縦軸は、エッチング量（ｎｍ）を示す。横軸は、フッ化水素ガスの圧力Ｐ（ｍＴｏｒｒ）を示す。各圧力Ｐについて２回の実験を行った。Ｅ１，Ｅ２は２回の実験結果を示す。図１５から、圧力Ｐが上昇するに連れてエッチング量が増加することが分かった。よって、圧力Ｐを調整することによって、エッチング量を制御できる。さらに、２００ｍＴｏｒｒ以下の低圧領域においてエッチング量の制御性が高くなることも分かった。また、圧力Ｐの上昇プロファイルは、ラングミュア吸着線に近似していることも分かった。これは、フッ化水素ガス分子の吸着及び脱離が支配的である可能性を示す。

図１６は、基板支持部の温度とエッチング量との関係の例を示すグラフである。縦軸は、エッチング量（ｎｍ）を示す。横軸は、基板支持部１１の温度Ｔ（℃）を示す。各温度Ｔについて２回の実験を行った。Ｅ３，Ｅ４は２回の実験結果を示す。図１６から、温度Ｔが上昇するに連れてエッチング量が減少することが分かった。温度Ｔが－３５℃の場合、－７０℃に比べてエッチング量が減少する。

（第３実験）
第３実験では、アモルファスカーボン膜とアモルファスカーボン膜上のマスクとを備える基板Ｗ１（図１１参照）を準備した。マスクはＳｉＯＮ膜である。マスクを用いてアモルファスカーボン膜のエッチングを行って凹部ＲＳを形成した。その後、上記プラズマ処理システムを用い、工程ＳＴ２における時間（吸着時間）を変化させて、基板Ｗ１に対して上記方法ＭＴ１を実行した。工程ＳＴ２における第１温度Ｔ１及び第１圧力Ｐ１は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線Ｃ１よりも上の第１領域Ｒ１に位置する。その後、マスクの厚さ及びマスクの開口の寸法を測定した。結果を図１７に示す。

図１７は、吸着時間とマスクの厚さ又はマスクの開口の寸法との関係の例を示すグラフである。縦軸は、マスクの厚さ又はマスクの開口の寸法（ｎｍ）を示す。横軸は、吸着時間（秒）を示す。吸着時間がゼロの結果は、方法ＭＴ１が実行される前の基板Ｗ１における厚さ又は寸法を示す。図１７から、吸着時間が６０秒程度である場合に、マスクの厚さの減少を抑制しながらマスクの開口の寸法を増大できることが分かった。

（第４実験）
第４実験では、第３実験と同じ基板Ｗ１を準備し、マスクを用いてアモルファスカーボン膜のエッチングを行って凹部ＲＳを形成した。その後、上記プラズマ処理システムを用い、工程ＳＴ２における第１温度Ｔ１を変化させて、基板Ｗ１に対して上記方法ＭＴ１を実行した。工程ＳＴ２における第１温度Ｔ１及び第１圧力Ｐ１は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線Ｃ１よりも上の第１領域Ｒ１に位置する。その後、マスクの厚さ及びマスクの開口の寸法を測定し、マスクの厚さの減少速度及びマスクの開口の寸法の増加速度を算出した。結果を図１８に示す。

図１８は、温度とマスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度との関係の例を示すグラフである。縦軸は、マスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度（ｎｍ／分）を示す。横軸は、温度（℃）を示す。図１８から、温度が低い程、マスクの厚さの減少を抑制しながらマスクの開口の寸法を増大できることが分かった。

（第５実験）
第５実験では、第３実験と同じ基板Ｗ１を準備し、マスクを用いてアモルファスカーボン膜のエッチングを行って凹部ＲＳを形成した。その後、上記プラズマ処理システムを用い、工程ＳＴ２における第１圧力Ｐ１を変化させて、基板Ｗ１に対して上記方法ＭＴ１を実行した。工程ＳＴ２における第１温度Ｔ１及び第１圧力Ｐ１は、フッ化水素の吸着平衡圧曲線Ｃ１よりも上の第１領域Ｒ１に位置する。その後、マスクの厚さ及びマスクの開口の寸法を測定し、マスクの厚さの減少速度及びマスクの開口の寸法の増加速度を算出した。結果を図１９に示す。

図１９は、圧力とマスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度との関係の例を示すグラフである。縦軸は、マスクの厚さの減少速度又はマスクの開口の寸法の増加速度（ｎｍ／分）を示す。横軸は、圧力（ｍＴｏｒｒ）を示す。図１９から、圧力が高い程、マスクの厚さの減少を抑制しながらマスクの開口の寸法を増大できることが分かった。

図２０は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法のフローチャートである。図２０に示される基板処理方法（以下、「方法ＭＴ３」という）は、上記実施形態の基板処理装置により実行され得る。プラズマ処理装置１が用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において方法ＭＴ３が実行され得る。方法ＭＴ３は、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、工程ＳＴ２４及び工程ＳＴ２５を含む。工程ＳＴ２１～工程ＳＴ２５は、順に実行され得る。工程ＳＴ２１～工程ＳＴ２５は、ｉｎ－ｓｉｔｕで行われてもよいし、異なるチャンバ内で行われてもよい。例えば、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４がプラズマ処理チャンバ１０内で行われる一方、工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２５がプラズマ処理チャンバ１０とは異なるチャンバ内で行われてもよい。工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２５はバッチ処理又は枚葉処理され得る。工程ＳＴ２４及び工程ＳＴ２５のうち少なくとも１つは省略されてもよい。

以下、図１１～図１３及び図２０を参照しながら、方法ＭＴ３が上記実施形態の基板処理装置を用いて基板Ｗ１に適用される場合を例にとって、説明する。方法ＭＴ３により、基板Ｗ１はクリーニング（又はエッチング）され得る。

工程ＳＴ２１では、基板Ｗ１を提供する。基板Ｗ１は、下地膜としての炭素含有膜ＡＣと、炭素含有膜ＡＣ上に設けられ開口ＭＳａを有するマスクＭＳとを備える。基板Ｗ１は、図２に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板支持部１１上に載置され得る。

マスクＭＳはシリコンを含有し得る。マスクＭＳは、シリコン含有膜であってもよい。シリコン含有膜は、シリコン膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、及びシリコン酸窒化膜のうち少なくとも１つを含んでもよい。シリコン含有膜はシリコン酸化膜を含まなくてもよい。

炭素含有膜ＡＣは、カーボンを含む膜であればよく、例えば、スピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜、アモルファスカーボン膜及びレジスト膜のうち少なくも１つを含んでもよい。レジスト膜は、ＡｒＦレジスト膜又はＫｒＦレジスト膜等であってもよい。下地膜として炭素含有膜ＡＣとは異なる膜が用いられてもよい。炭素含有膜ＡＣとは異なる下地膜としては、例えば、多結晶シリコン膜、アモルファスシリコン膜及びＳｉＧｅ膜のうち少なくとも１つが用いられてもよい。

工程ＳＴ２２では、図１１に示されるように、プラズマを用いて炭素含有膜ＡＣをエッチングする。プラズマは、プラズマ処理チャンバ１０内に供給される第１処理ガスから生成され得る。エッチングにより、炭素含有膜ＡＣに凹部ＲＳが形成されると共に、マスクＭＳの開口ＭＳａに堆積物ＤＰが付着する。

工程ＳＴ２３では、図１２及び図１３に示されるように、堆積物ＤＰを除去するようにマスクＭＳにフッ化水素を供給する。一つの例示的実施形態において、フッ化水素ガスを含む第２処理ガスがプラズマ処理チャンバ１０内に供給される。工程ＳＴ２３では、上述の方法ＭＴ１の工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行され得る。フッ化水素ガス中のフッ化水素分子ＨＦ１が堆積物ＤＰと反応することによって、フッ化ケイ素等の反応生成物ＨＦ３が生成され得る。反応生成物ＨＦ３が揮発することによって、堆積物ＤＰが除去され得る。一つの例示的実施形態において、プラズマを生成することなくフッ化水素ガスを含む第２処理ガスが供給される。この場合、プラズマによるマスクＭＳのエッチングを抑制できる。その結果、マスクＭＳの変形を抑制できる。

工程ＳＴ２４では、工程ＳＴ２２と同様に、プラズマを用いて炭素含有膜ＡＣをエッチングする。

工程ＳＴ２５では、工程ＳＴ２３と同様に、工程ＳＴ２４により形成された堆積物ＤＰを除去するようにマスクＭＳにフッ化水素を供給する。

工程ＳＴ２５の後、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２３を更に繰り返してもよい。これにより、凹部ＲＳを深くすることができる。

上記方法ＭＴ３によれば、工程ＳＴ２３においてマスクＭＳの変形を抑制しながらフッ化水素により堆積物ＤＰを除去できる。よって、工程ＳＴ２４において、所望の形状を有する凹部ＲＳを炭素含有膜ＡＣに形成できる。例えば、フッ化水素ではないフッ素含有ガスから生成されるプラズマを用いて堆積物ＤＰを除去する場合に比べて、凹部ＲＳの形状不良（ボーイング）を抑制できる。これは、マスクＭＳの肩部の傾きが小さい状態で工程ＳＴ２４を実行できるからと考えられる。

所望の形状を有する凹部ＲＳは、一例において、炭素含有膜ＡＣの厚み方向と平行な側壁を有する。所望の形状を有する凹部ＲＳは、他の例において、炭素含有膜ＡＣの厚み方向に対して傾斜した側壁を有する。例えば、凹部ＲＳの側壁はテーパー形状を有する。

図２１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理装置を概略的に示す図である。図２１に示される基板処理装置を用いて方法ＭＴ３を基板Ｗ１に適用してもよい。

図２１の基板処理装置は、プラズマ処理装置１と、制御部２と、ウェット処理装置２００とを備える。基板処理装置は、プラズマ処理装置１とウェット処理装置２００との間で基板Ｗ１を搬送する搬送ロボットを備えてもよい。制御部２は、プラズマ処理装置１及びウェット処理装置２００の各部を制御するように構成される。制御部２の制御により、図２１の基板処理装置において方法ＭＴ３が実行され得る。

ウェット処理装置２００は、フッ化水素酸を収容するための容器２１０と、リンス液を収容するための容器２１２と、純水を収容するための容器２１４とを備え得る。ウェット処理装置２００は、基板Ｗ１を乾燥させるための乾燥機を備えてもよい。

ウェット処理装置２００は、プラズマ処理装置１から搬出された基板Ｗ１を受け入れるための搬入口２１６と、基板Ｗ１をプラズマ処理装置１に搬出するための搬出口２１８と、基板Ｗ１を搬送するための搬送ロボット２２０とを備え得る。搬送ロボット２２０は、基板Ｗ１を搬入口２１６から容器２１０に搬送する。搬送ロボット２２０は、基板Ｗ１を容器２１０から容器２１２に搬送する。搬送ロボット２２０は、基板Ｗ１を容器２１２から容器２１４に搬送する。搬送ロボット２２０は、基板Ｗ１を容器２１４から搬出口２１８に搬送する。

図２１の基板処理装置において方法ＭＴ３が実行される場合、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４はプラズマ処理装置１において行われ得る。工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２５はウェット処理装置２００において行われ得る。工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２５において、基板Ｗ１にフッ化水素酸が供給される。その結果、堆積物ＤＰはフッ化水素酸により除去される。基板Ｗ１は、容器２１０内においてフッ化水素酸中に浸漬され得る。その後、基板Ｗ１は、容器２１２内においてリンス液中に浸漬され得る。その後、基板Ｗ１は、容器２１４内において純水中に浸漬され得る。その後、基板Ｗ１は、ウェット処理装置２００の乾燥機において乾燥され得る。あるいは、基板Ｗ１は、プラズマ処理装置１のプラズマ処理チャンバ１０内の減圧により乾燥され得る。

以下、方法ＭＴ３の評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。

（第６実験）
第６実験では、アモルファスカーボン膜とアモルファスカーボン膜上に設けられたマスクとを備える基板を準備した。マスクは、シリコン酸窒化膜である。その後、基板に対して上記方法ＭＴ３の工程ＳＴ２１～工程ＳＴ２３を実行した。工程ＳＴ２２では、プラズマを用いてアモルファスカーボン膜をエッチングした。工程ＳＴ２３では、フッ化水素酸中に基板を浸漬した。これにより、エッチングによりマスクの開口に付着した堆積物を除去した。

（第７実験）
第７実験では、工程ＳＴ２２の後、工程ＳＴ２３を行わず、フッ化水素ではないフッ素含有ガスから生成されたプラズマを用いてマスクの開口に付着した堆積物を除去した。

（結果）
第６実験及び第７実験において得られた基板の断面画像から、アモルファスカーボン膜に形成された凹部の深さ及び寸法を測定した。結果を図２２に示す。

図２２は、凹部の深さと凹部の寸法との関係の例を示すグラフである。縦軸は、アモルファスカーボン膜に形成された凹部の深さ（μｍ）を示す。縦軸の値が０μｍとなる位置は、アモルファスカーボン膜とマスクとの境界位置である。横軸は、アモルファスカーボン膜に形成された凹部の寸法（ｎｍ）を示す。グラフ中、Ｅ６は第６実験の結果を示し、Ｅ７は第７実験の結果を示す。図２２に示されるように、－０．５～０μｍの深さ範囲及び－３～－１μｍの深さ範囲において、第６実験における凹部の寸法が第７実験における凹部の寸法よりも小さくなっていた。これは、第６実験では第７実験に比べて凹部の形状不良（ボーイング）が抑制されることを示す。

さらに、第６実験及び第７実験において得られた基板の断面画像から、マスクの開口の位置を測定した。結果を図２３に示す。

図２３は、マスクの開口の位置の例を示すグラフである。縦軸は、マスクの厚さ方向の位置（μｍ）を示す。縦軸の値が０μｍとなる位置は、アモルファスカーボン膜とマスクとの境界位置である。横軸は、基板の面方向（マスクの厚さ方向と直交する方向）の位置（ｎｍ）を示す。横軸の値が０μｍとなる位置は、マスクの開口の中心位置である。グラフ中、Ｅ８は第６実験の結果を示し、Ｅ９は第７実験の結果を示す。図２３に示されるように、第６実験におけるマスクの厚みが第７実験におけるマスクの厚みよりも大きくなっていた。これは、第６実験では第７実験に比べてマスクのエッチングが抑制されることを示す。また、図２３に示されるように、第６実験におけるマスクの肩部の基板Ｗ１の面方向に対する傾きＥ８ａが第７実験におけるマスクの肩部の基板Ｗ１の面方向に対する傾きＥ９ａよりも小さくなっていた。これは、第６実験では第７実験に比べてマスクの肩部が変形し難いことを示す。

図２４は、一例の基板の部分拡大断面図である。図２４に示されるように、基板Ｗ１の断面において、マスクＭＳの肩部は、基板Ｗ１の面方向に対して角度θだけ傾斜している。角度θが小さいと、プラズマ中のイオンＩ１はマスクの肩部に衝突し、マスクをスパッタする。一方、角度θが大きいと、プラズマ中のイオンＩ２はマスクの肩部によって凹部ＲＳ内へ反射され得る。その結果、イオンＩ２によって凹部ＲＳの側壁がエッチングされるため、凹部の形状不良（ボーイング）が生じ易い。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

例えば、基板処理装置は、プラズマ生成部１２を備えなくてもよい。この場合、基板処理装置のチャンバ内においてプラズマ処理は行われない。そのような基板処理装置を用いて方法ＭＴ１，ＭＴ２を行うこともできる。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

２…制御部、１０…プラズマ処理チャンバ、１１…基板支持部、２０…ガス供給部、１１２…リングアセンブリ、１１２ａ…表面、Ｃ１…吸着平衡圧曲線、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｗ，Ｗ１…基板。

Claims (18)

1. 基板処理装置のチャンバ内に配置された基板支持部上の基板を処理する方法であって、
   （ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
   （ｂ）前記基板支持部の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、
   （ｃ）前記基板支持部の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程と、
   を含み、
   横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する、方法。
2. 前記グラフにおいて、前記第１領域はフッ化水素の飽和蒸気圧曲線よりも下に位置する請求項１に記載の方法。
3. 前記第１温度及び前記第２温度が－１４０℃以上０℃以下の範囲内にあり、前記第１圧力及び前記第２圧力が１Ｐａ以上１×１０^５Ｐａ以下の範囲内にある、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記基板が、シリコン含有膜を備える、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記基板が、金属含有膜を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記（ｂ）において、前記基板の表面上に、前記基板処理装置から生成された物質が付着している、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記処理ガスが不活性ガスを含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 基板処理装置のチャンバ内に配置された部品を処理する方法であって、
   （ａ）前記チャンバ内に、フッ化水素ガスを含む処理ガスを供給する工程と、
   （ｂ）前記部品の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御する工程と、
   （ｃ）前記部品の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御する工程と、
   を含み、
   横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する、方法。
9. チャンバと、
   前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部と、
   フッ化水素ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記基板支持部の温度を第１温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第１圧力に、それぞれ制御し、
   前記基板支持部の温度を第２温度に、前記チャンバ内の前記フッ化水素ガスの圧力を第２圧力に、それぞれ制御するように構成され、
   横軸が温度であり、縦軸が圧力であるグラフにおいて、フッ化水素の吸着平衡圧曲線よりも上の第１領域に前記第１温度及び前記第１圧力が位置し、前記吸着平衡圧曲線よりも下の第２領域に前記第２温度及び前記第２圧力が位置する、基板処理装置。
10. 基板を処理する方法であって、
    （ａ）下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える前記基板を提供する工程と、
    （ｂ）プラズマを用いて前記下地膜をエッチングする工程と、
    （ｃ）前記（ｂ）により前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクにフッ化水素を供給する工程と、
    を含む、方法。
11. 前記（ｃ）において、プラズマを生成することなくフッ化水素ガスが供給される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記（ｃ）において、フッ化水素酸が供給される、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. （ｄ）前記（ｃ）の後、プラズマを用いて前記下地膜をエッチングする工程を更に含む、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の方法。
14. （ｅ）前記（ｄ）の後、前記（ｄ）により前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクにフッ化水素を供給する工程を更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記マスクはシリコンを含有する、請求項１０～１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記下地膜は炭素を含有する、請求項１０～１５のいずれか一項に記載の方法。
17. チャンバと、
    前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板が、下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、
    第１処理ガスと、フッ化水素ガスを含む第２処理ガスとをそれぞれ前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
    前記チャンバ内において前記第１処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記プラズマを用いて前記下地膜をエッチングするよう前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成され、
    前記制御部は、前記下地膜をエッチングすることによって前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクに前記第２処理ガスを供給するよう前記ガス供給部を制御するように構成される、基板処理装置。
18. チャンバと、
    前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持部であり、前記基板が、下地膜と前記下地膜上に設けられ開口を有するマスクとを備える、基板支持部と、
    第１処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
    前記チャンバ内において前記第１処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
    フッ化水素酸を収容するための容器を備えるウェット処理装置と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記プラズマを用いて前記下地膜をエッチングするよう前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成され、
    前記制御部は、前記下地膜をエッチングすることによって前記マスクの前記開口に付着した堆積物を除去するように、前記マスクに前記フッ化水素酸を供給するよう前記ウェット処理装置を制御するように構成される、基板処理装置。

Images