半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质与流程

1.本公开文本涉及半导体器件的制造方法、衬底处理装置及记录介质。


背景技术：

2.近年来，存在以规定的图案将对象膜掩蔽而对对象膜进行蚀刻的技术。(例如专利文献1)
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2017-157660号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.作为蚀刻技术之一，提出了以对象膜的最表面的原子层为单位进行蚀刻的原子层蚀刻(ale：atomic layer etching)的技术。
8.在这样的技术中，在使含有卤素的第1气体(例如，cl2等)等吸附于衬底上的层(例如，含有si的层)之后，使用中性亚稳态气体(例如，ar等的等离子体)对衬底上的层进行蚀刻。
9.此处，在除去衬底上的层时，由中性亚稳态气体带来的等离子体指向性会产生影响，蚀刻容易在垂直方向上进行，有时掩模下方的侧壁面的层的除去变少。将这样的蚀刻状态称为各向异性蚀刻。
10.如此，当垂直方向与水平方向的蚀刻速度存在差异时，所适用的半导体的制造工序可能受限，希望减少垂直方向与水平方向的蚀刻速度的差异。需要说明的是，将这样垂直方向与水平方向的蚀刻速度的差异少的状态称为各向同性蚀刻。
11.本公开文本的目的在于提供减小等离子体指向性的影响、能够实现各向同性蚀刻的技术。
12.用于解决课题的手段
13.根据本公开文本的一个方式，提供半导体器件的制造方法，其具有：供给改性气体，使未被掩蔽的衬底上的沉积膜改性而形成改性膜的改性工序；和包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形气体的时刻而除去上述改性膜的改性膜除去工序。
14.发明的效果
15.根据本公开文本，提供减小等离子体指向性的影响、能够实现各向同性蚀刻的技术。
附图说明
16.[图1]为示出本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理装置的概略构成例的说明图。
[0017]
[图2]为对本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理装置的控制器进行说明的说明图。
[0018]
[图3](a)为示出本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理工序中的衬底的初始状态的说明图，(b)为示出衬底的表面改性工序的说明图，(c)为示出衬底的改性膜除去工序的说明图，(d)为示出衬底处理的重复工序的说明图。
[0019]
[图4]为对本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0020]
[图5]为衬底处理工序中的处理时间与蚀刻量的关系的坐标图。
[0021]
[图6]为对本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理工序中的蚀刻处理进行说明的说明图。
[0022]
[图7]为对本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理工序中的基于蚀刻处理的改性膜的状态进行说明的说明图。
[0023]
[图8]为对本公开文本的第2实施方式涉及的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0024]
[图9]为示出本公开文本的第3实施方式涉及的衬底处理装置的概略构成例的说明图。
[0025]
[图10]为对本公开文本的第3实施方式涉及的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0026]
[图11]为对本公开文本的第4实施方式涉及的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0027]
[图12]为对比较例的衬底处理工序中的蚀刻处理进行说明的说明图。
[0028]
[图13]为对比较例的衬底处理工序中的基于蚀刻处理的改性膜的状态进行说明的说明图。
[0029]
附图标记说明
[0030]
100 衬底
[0031]
102 沉积膜
[0032]
106 改性膜
[0033]
200 衬底处理装置
[0034]
202 腔室
[0035]
205 处理空间(处理室)
[0036]
243 第一气体供给系统(改性气体供给部)
[0037]
247 第二气体供给系统(除去气体供给部)
[0038]
249 第三气体供给系统(保护膜形成气体供给部)
[0039]
280 控制器(控制部)
[0040]
300 衬底处理装置
具体实施方式
[0041]
以下，参照附图对本公开文本的实施方式进行说明。其中，以下的说明中，有时对同一构成要素标注相同标记而省略重复的说明。需要说明的是，为了使说明更加明确，附图有时与实际方式相比示意性地表示，但这不过是一个例子，并不限定本公开文本的解释。另外，附图中所示的、各要素的尺寸关系、各要素的比率等并非必然与实际一致。另外，在多个附图的彼此之间，各要素的尺寸关系、各要素的比率等也并非必然一致。
[0042]
[本公开文本的第1实施方式]
[0043]
使用图1～图7，对本公开文本的第1实施方式涉及的衬底处理装置、及半导体器件的制造方法进行说明。
[0044]
(1)衬底处理装置的构成
[0045]
图1为对第1实施方式涉及的衬底处理装置进行说明的说明图。以下，具体地说明各构成。
[0046]
(腔室)
[0047]
如图1所示，衬底处理装置200具备作为处理容器的腔室202。腔室202为处理容器的一个例子。腔室202构成为例如横截面为圆形且扁平的密闭容器。另外，腔室202由例如铝(al)、不锈钢(sus)等金属材料构成。腔室202内形成有：对作为衬底的硅衬底等衬底100进行处理的处理空间205；和在将衬底100向处理空间205搬运时衬底100所通过的搬运空间206。腔室202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置有隔板208。
[0048]
在下部容器202b的侧面，设置有与闸阀149邻接的衬底搬入搬出口148，衬底100经由衬底搬入搬出口148而在下部容器202b与未图示的真空搬运室之间移动。在下部容器202b的底部，设置有多个提升销207。此外，下部容器202b接地。
[0049]
构成处理空间205的处理室例如由后述的衬底载置台212和簇射头230构成。即，在支承于上部容器202a的衬底载置台212与簇射头230之间，设置有处理空间205。此处，腔室202内的处理空间205为处理室的一个例子。在处理空间205内设置有载置衬底100的衬底载置部210。衬底载置部210主要具有：载置衬底100的衬底载置面211；在表面具有衬底载置面211的衬底载置台212；和内置于衬底载置台212的作为加热源的加热器213。在衬底载置台212上的与提升销207对应的位置，分别设置有供提升销207贯穿的贯穿孔214。在加热器213上，连接有控制加热器213的温度的温度控制部220。
[0050]
衬底载置台212由轴217支承。轴217的支承部将设置于腔室202底壁的孔215贯穿，进而经由支承板216在腔室202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217及衬底载置台212升降，从而能够使载置于衬底载置面211上的衬底100升降。需要说明的是，轴217下端部的周围被波纹管219覆盖。腔室202内保持气密。
[0051]
衬底载置台212在搬运衬底100时，下降至衬底载置面211与衬底搬入搬出口148相对的位置，在处理衬底100时，如图1所示，上升直至衬底100到达处理空间205内的处理位置。
[0052]
具体而言，在使衬底载置台212下降至衬底搬运位置时，使提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出，使提升销207从下方支承衬底100。此外，在使衬底载置台212上升至衬底处理位置时，使提升销207从衬底载置面211的上表面没入，使衬底载置面211从下方支承衬底100。
[0053]
簇射头230设置于处理空间205的上部(上游侧)。簇射头230具有盖231。盖231具有凸缘232，凸缘232支承于上部容器202a上。此外，盖231具有定位部233。定位部233卡合于上部容器202a，由此将盖231固定。
[0054]
簇射头230具有缓冲空间234。缓冲空间234是指由盖231和定位部233构成的空间。缓冲空间234与处理空间205连通。被供给至缓冲空间234的气体在缓冲空间234内扩散，向处理空间205均匀地供给。此处，将缓冲空间234与处理空间205作为分开的构成进行了说
明，但不限于此，可以将缓冲空间234包括在处理空间205内。
[0055]
处理空间205主要由上部容器202a、衬底处理位置处的衬底载置台212的上部结构构成。将构成处理空间205的结构称为处理室。需要说明的是，处理室只要为构成处理空间205的结构即可，当然不限于上述结构。
[0056]
搬运空间206主要由下部容器202b、衬底处理位置处的衬底载置台212的下部结构构成。将构成搬运空间206的结构称为搬运室。搬运室配置于处理室的下方。需要说明的是，搬运室只要为构成搬运空间206的结构即可，当然不限于上述结构。
[0057]
(气体供给部)
[0058]
接下来，对气体供给部进行说明。在公共气体供给管242上连接有第一气体供给管243a、第二气体供给管247a、第三气体供给管249a。
[0059]
从包含第一气体供给管243a的第一气体供给系统243主要供给第一处理气体，从包含第二气体供给管247a的第二气体供给系统247主要供给第二处理气体，从包含第三气体供给管249a的第三气体供给系统249主要供给第三气体。
[0060]
(第一气体供给系统)
[0061]
在第一气体供给管243a的上游，从上游方向起依次设置有第一气体供给源243b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)243c、及作为开闭阀的阀243d。第1实施方式中，第一处理气体为改性气体。为了使改性气体为等离子体状态，在第一气体供给管243a中的阀243d的下游，设置作为等离子体生成部的远程等离子体单元(rpu)243e。
[0062]
并且，从第一气体供给管243a经由mfc243c、阀243d、公共气体供给管242向簇射头230内供给改性气体。改性气体通过rpu243e而成为等离子体状态。
[0063]
作为改性气体，例如，可使用含有氯(cl)等卤素的气体。从第一气体供给系统243供给例如成为等离子体状态的cl2气体作为改性气体。需要说明的是，可以供给例如成为等离子体状态的hf气体来代替上述的cl2气体。
[0064]
主要由第一气体供给管243a、第一气体供给源243b、mfc243c、阀243d、rpu243e构成第一气体供给系统243。第一气体供给系统243为改性气体供给部的一个例子。
[0065]
如后文所述，通过供给改性气体，从而使未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102改性，形成改性膜106(参见图3)。例如，改性膜106是在沉积膜102的表面形成为层状的改性层。
[0066]
(第二气体供给系统)
[0067]
在第二气体供给管247a上，从上游方向起依次设置有第二气体供给源247b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)247c、及作为开闭阀的阀247d、作为等离子体生成部的远程等离子体单元(rpu)247e。
[0068]
从第二气体供给管247a经由质量流量控制器247c、阀247d、公共气体供给管242向簇射头230供给第二处理气体。第二处理气体通过rpu247e而成为等离子体状态。
[0069]
第1实施方式中，第二处理气体为除去气体。除去气体为被等离子体活化的气体，是将衬底100上的改性膜106蚀刻(除去)的气体。例如，通过使衬底100上的沉积膜102改性成为改性膜106，从而改性膜106容易被蚀刻。从第二气体供给系统247供给例如成为等离子体状态的氩(ar)气体作为除去气体。需要说明的是，可以供给例如成为等离子体状态的dmac(alcl(ch3)2)来代替上述的ar气体。
[0070]
主要由第二气体供给管247a、第二气体供给源247b、质量流量控制器247c、阀247d构成第二气体供给系统247。第二气体供给系统247为除去气体供给部的一个例子。
[0071]
第1实施方式的衬底处理装置200构成为：在从第一气体供给系统243供给改性气体的工序结束后(即，停止改性气体的供给后)，从第二气体供给系统247供给被等离子体活化的除去气体。
[0072]
(第三气体供给系统)
[0073]
在第三气体供给管249a上，从上游方向起依次设置有第三气体供给源249b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)249c、及作为开闭阀的阀249d。
[0074]
从第三气体供给管249a经由质量流量控制器249c、阀249d、公共气体供给管242向簇射头230供给第三气体。第1实施方式中，第三气体为保护膜形成气体。保护膜形成气体具有能够附着于改性膜的表面的性质。保护膜形成气体通过吸附于衬底100上的改性膜106的表面，从而在改性膜106的表面形成保护膜。通过在改性膜106的表面形成保护膜，从而衬底100上的改性膜106不易被除去气体蚀刻。从第三气体供给系统249供给例如ch系(例如，c3h6等)气体作为保护膜形成气体。
[0075]
主要由第三气体供给管249a、第三气体供给源249b、质量流量控制器249c、阀249d构成第三气体供给系统249。第三气体供给系统249为保护膜形成气体供给部的一个例子。
[0076]
衬底处理装置200构成为以包含至少同时供给来自第二气体供给系统247的被等离子体活化的除去气体、和来自第三气体供给系统249的保护膜形成气体的时刻的方式进行供给。关于供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻，在后文中说明。
[0077]
(排气部)
[0078]
对腔室202的气氛进行排气的排气部主要由对处理空间205的气氛进行排气的排气部261构成。
[0079]
排气部261具有与处理空间205连接的排气管261a。排气管261a以与处理空间205连通的方式设置。在排气管261a上设置有将处理空间205内控制或调节为规定压力的作为压力调节器的apc(auto pressure controller：自动压力控制器)261c、对处理空间205的压力进行测定的第一压力检测部261d。apc261c具有能够调节开度的阀体(未图示)，根据来自后述控制器280的指示来调节排气管261a的电导(conductance)。另外，在排气管261a中的apc261c的上游侧设置有阀261b。将排气管261a、阀261b、apc261c、及压力检测部261d统称为排气部261。
[0080]
在排气管261a的下游侧设置有泵278。作为泵278，例如，可使用真空泵、dp(dry pump，干式泵)等。泵278介由排气管261a对处理空间205的气氛进行排气。
[0081]
(控制器)
[0082]
衬底处理装置200具有对衬底处理装置200的各部分的动作进行控制的控制器280。如图2所示，控制器280至少具有运算部(cpu)280a、临时存储部(ram)280b、存储部280c、发送接收部280d。控制器280介由发送接收部280d连接于衬底处理装置200的各个构成，根据上位控制器、使用者的指令从存储部280c调出程序、制程，根据其内容控制各构成的动作。
[0083]
更具体而言，控制器280介由发送接收部280d分别与衬底处理装置200的闸阀149、升降机构218、压力调节器261c、泵278连接。另外，控制器280介由发送接收部280d分别与衬
底处理装置200的mfc243c、mfc247c、mfc249c、阀243d、阀247d、阀249d、压力检测部261d等连接。此外，控制器280介由发送接收部280d分别与控制加热器213的温度的温度控制部220、测定加热器213附近的温度的温度测定部290等连接。
[0084]
需要说明的是，控制器280可以作为专用的计算机而构成，也可以作为通用的计算机而构成。例如，准备储存有上述程序的外部存储装置282，通过用外部存储装置282将程序安装到通用的计算机中，能够构成本实施方式涉及的控制器280。作为外部存储装置282，例如，有磁带，软盘、硬盘等磁盘、cd、dvd等光盘，mo等光磁盘、usb存储器(usb flash drive)、存储卡等半导体存储器等。此外，用于向计算机供给程序的手段不限于介由外部存储装置282进行供给的情况。例如，可以用网络或专用线路等通信手段，也可以介由发送接收部283从上位装置270接收信息，在不通过外部存储装置282的情况下供给程序。另外，还可以用键盘、触控面板等输入输出装置281对控制器280发出指令。
[0085]
需要说明的是，存储部280c、外部存储装置282构成为计算机可读取的记录介质。以下，亦将这些简单地统称作记录介质。需要说明的是，本说明书中使用了记录介质这一用语时，既有仅单独包含存储部280c的情况，也有仅单独包含外部存储装置282的情况，另外，还有包括上述二者的情况。
[0086]
(2)半导体器件的制造方法
[0087]
接下来，对半导体器件的制造方法进行说明。在半导体器件的制造方法中，实施后述的衬底处理工序的各工序。在衬底处理工序中，使用图1所示的衬底处理装置200。以下对具体例进行说明。以下的说明中，构成衬底处理装置200的各部分的动作由控制器280控制。
[0088]
(衬底搬入载置工序)
[0089]
使衬底载置台212下降至衬底100的搬运位置(搬运位置)，使提升销207贯穿衬底载置台212的贯穿孔214。其结果，提升销207处于从衬底载置台212表面突出相应规定高度的状态。与这些动作并行地，对搬运空间206的气氛进行排气，成为与邻接的真空搬运室(未图示)相同压力、或比邻接的真空搬运室的压力低的压力。需要说明的是，此处，搬入在上部侧形成有沉积膜102及将沉积膜102表面的一部分遮蔽的图案104的衬底100(参见图3的(a))。关于在衬底100上形成的沉积膜102等层，在后文中说明。
[0090]
接下来，将闸阀149打开，使搬运空间206与邻接的真空搬运室连通。然后，使用未图示的真空搬运机械手将衬底100从该真空搬运室搬入搬运空间206。
[0091]
(衬底处理位置移动工序)
[0092]
在经过规定时间后，使衬底载置台212上升，将衬底100载置于衬底载置面211上，进而，如图1所示，上升至衬底处理位置。在衬底处理位置中，针对载置于衬底载置面211上的衬底100实施衬底处理工序的各工序。
[0093]
(衬底处理工序的概要)
[0094]
图3表示示出衬底处理工序的说明图。另外，图4示出对衬底处理工序中供给改性气体、除去气体、及保护膜形成气体的时刻进行说明的流程图。如图3所示，衬底处理工序具备改性工序、改性膜除去工序、以及重复进行改性工序和改性膜除去工序的重复工序。
[0095]
图3的(a)示出被处理的衬底100的初始状态。如图3的(a)所示，在衬底100上形成有作为对象膜(其成为处理的对象)的沉积膜102。在沉积膜102的表面形成有将沉积膜102的一部分掩蔽的图案104。图案104不成为处理的对象。作为沉积膜102，例如可使用si膜。需
要说明的是，作为沉积膜102，可以使用例如由al2o3形成的膜来代替si膜。需要说明的是，图3的(a)中，为了容易理解衬底100的构成，示出形成于衬底100上部侧的沉积膜102及图案104，关于衬底100上的其他层，省略图示。需要说明的是，在图3的(b)～(d)、图6等中，也示出形成于衬底100的上部侧的沉积膜102附近的处理状态，关于衬底100上的其他层，省略图示。
[0096]
(改性工序)
[0097]
图3的(b)中，示出改性工序。如图3的(b)所示，在改性工序中，向配置有衬底100的处理空间205(参见图1)供给改性气体(参见图4)。由此，未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102被改性气体改性，形成改性膜106。例如，在使用si膜作为沉积膜102的情况下，作为改性气体，使用成为等离子体状态的cl2等。由此，例如，在衬底100上的沉积膜102的表面形成包含sicl2等的改性膜106。另外，在代替上述材料而例如使用由al2o3形成的膜作为沉积膜102的情况下，可以使用成为等离子体状态的hf气体作为改性气体。
[0098]
在第1实施方式的衬底处理装置200中，从第一气体供给系统243供给等离子体状态的改性气体(参见图1)。改性气体通过rpu243e而变质为等离子体状态。
[0099]
(改性膜除去工序)
[0100]
图3的(c)示出改性膜除去工序。如图3的(c)所示，在改性膜除去工序中，向配置有衬底100的处理空间205(参见图1)供给被等离子体活化的除去气体。另外，在改性膜除去工序中，包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻。如图4所示，在第1实施方式中，同时开始被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的供给，同时停止被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的供给。由此，衬底100上的改性膜106被除去。在改性膜除去工序中，通过保护膜形成气体的供给，模拟地生成蚀刻的饱和状态，衬底100上的改性膜106的侧面蚀刻进行。对于衬底100上的改性膜106被除去的改性膜除去工序的详细情况，在后文中说明。
[0101]
例如，在使用si膜作为沉积膜102、且使用成为等离子体状态的cl2作为改性气体的情况下，作为除去气体，使用成为等离子体状态的氩(ar)等。另外，作为保护膜形成气体，可使用c3h6等。另外，在代替上述材料而使用由al2o3形成的膜作为沉积膜102、且使用成为等离子体状态的hf气体作为改性气体的情况下，可使用成为等离子体状态的dmac(alcl(ch3)2)等作为除去气体，使用c3h6等作为保护膜形成气体。
[0102]
在第1实施方式的衬底处理装置200中，在如图4所示的时刻，从第二气体供给系统247供给等离子体状态的除去气体(参见图1)。除去气体通过rpu247e而变质为等离子体状态。另外，在衬底处理装置200中，在如图4所示的时刻，从第三气体供给系统249供给保护膜形成气体(参见图1)。
[0103]
(重复工序)
[0104]
图3的(d)示出将改性工序和改性膜除去工序重复进行规定次数的重复工序。如图3的(d)所示，在重复工序中，将改性工序和改性膜除去工序作为一个循环，重复进行一个循环。在第1实施方式的重复工序中，将一个循环重复至少1次以上(参见图4)。由此，在第1实施方式中，一个循环被实施2次以上。在第1实施方式中，通过在两次改性膜除去工序中除去衬底100上的改性膜106，从而使得衬底100上的沉积膜102的所期望的膜厚被除去。即，通过重复进行一个循环的重复工序，与在1次改性膜除去工序中延长蚀刻时间的情况相比，可确
保衬底100上的改性膜106的所期望的蚀刻量。需要说明的是，循环的次数根据所要求的蚀刻量而设定。
[0105]
在第1实施方式的衬底处理装置200中，在重复工序中的改性工序中，从第一气体供给系统243供给等离子体状态的改性气体(参见图1)。另外，在衬底处理装置200中，在重复工序中的改性膜除去工序中，从第二气体供给系统247供给等离子体状态的除去气体，从第三气体供给系统249供给保护膜形成气体。
[0106]
(由除去气体和保护膜形成气体的供给带来的影响)
[0107]
此处，对在改性膜除去工序中，由被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的供给带来的影响进行说明。
[0108]
图5示出处理时间与蚀刻量的关系。图5所示的实线的坐标图130是具备供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的工艺的本技术的例子。另外，图5所示的双点划线的坐标图132是具备仅供给被等离子体活化的除去气体的工艺的比较例。如图5所示，在比较例的坐标图132中，通过仅供给被等离子体活化的除去气体，蚀刻量随着处理时间的增加而增加。
[0109]
图12示出比较例中的衬底500上的沉积膜502的改性膜的蚀刻部分508。如图12所示，衬底500上的改性膜的蚀刻部分508处于蚀刻在垂直方向上进行的中途，因此蚀刻在水平方向上几乎不扩展。
[0110]
因此，如图13所示，在比较例中，发生由除去气体(例如，ar等离子体)的等离子体指向性引起的各向异性蚀刻。即，在除去改性膜504时，除去气体的等离子体指向性产生影响，图案104的下侧的侧壁面的改性膜504的除去变少(各向异性蚀刻)。
[0111]
与此相对，如图5所示，本技术例的坐标图130中，在仅供给被等离子体活化的除去气体时，蚀刻量随着处理时间的增加而增加，但通过添加保护膜形成气体，即使处理时间变长，蚀刻量也几乎不增加。
[0112]
图6示出本技术的例子中的衬底100上的沉积膜102的改性膜的蚀刻部分112。如图6所示，本技术的例子中，通过添加保护膜形成气体，就衬底100上的改性膜的蚀刻部分112而言，由于在垂直方向上蚀刻饱和，因此，因过蚀刻而在水平方向上发展。可认为该现象是由以下这样的原因引起的。与除去气体一起供给的保护膜形成气体分解而吸附于衬底100上的沉积膜102的改性膜，在改性膜上形成保护膜。保护膜在垂直方向上比在水平方向上形成得厚。所形成的保护膜降低除去气体在垂直方向上的蚀刻速度。因此，模拟地生成蚀刻的饱和状态。由此，认为在垂直方向上成为饱和状态的蚀刻在处于未饱和状态的水平方向上发展。如此，在垂直方向上降低蚀刻速度的同时促进水平方向上的蚀刻，因此能够实现各向同性蚀刻。
[0113]
因此，如图7所示，在本技术的例子中，衬底100上的沉积膜102的改性膜106的侧面蚀刻进行，因此能够实现各向同性蚀刻。
[0114]
(衬底搬出工序)
[0115]
在利用衬底处理工序将衬底100上的改性膜106除去后，使图1所示的衬底载置台212下降，将衬底100移动至搬运位置。移动至搬运位置后，将衬底100从搬运空间206搬出。
[0116]
(作用及效果)
[0117]
接下来，对第1实施方式的作用及效果进行说明。
[0118]
第1实施方式的半导体器件的制造方法具备下述改性工序，即，供给改性气体，使未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102改性，形成改性膜106。并且，第1实施方式的半导体器件的制造方法具备改性膜除去工序，所述改性膜除去工序包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻而除去衬底100上的改性膜106。
[0119]
在改性工序中，例如，供给等离子体状态的改性气体，由此使未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102改性，形成改性膜106。由此，在沉积膜102的表面侧形成改性膜106。
[0120]
改性膜除去工序包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻。在第1实施方式的半导体器件的制造方法中，同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体，由此，除去衬底100上的改性膜106。
[0121]
例如，如图12所示，在仅供给被等离子体活化的除去气体的比较例中，衬底500上的改性膜的蚀刻部分508处于蚀刻在垂直方向上进行的中途，因此蚀刻在水平方向上几乎不扩展。因此，如图13所示，在除去改性膜504时，由除去气体带来的等离子体指向性产生影响，图案104下方的侧壁面的改性膜504的除去变少(各向异性蚀刻)。
[0122]
与此相对，就第1实施方式的半导体器件的制造方法而言，在改性膜除去工序中，同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体。由此，如图6所示，通过添加保护膜形成气体，保护膜形成气体吸附于衬底100上的沉积膜102的改性膜，形成保护膜，模拟地生成蚀刻的饱和状态。由此，如图7所示，衬底100上的沉积膜102的改性膜106的侧面蚀刻进行。
[0123]
因此，就第1实施方式的半导体器件的制造方法而言，能够减小等离子体指向性的影响，实现各向同性蚀刻。
[0124]
另外，在第1实施方式的半导体器件的制造方法中，在除去气体的供给开始的同时，开始供给保护膜形成气体(参见图4)。由此，供给保护膜形成气体的时刻的控制变得容易，工艺的控制性提高。
[0125]
另外，在第1实施方式的半导体器件的制造方法中，在除去气体的供给停止的同时，停止供给保护膜形成气体(参见图4)。由此，停止保护膜形成气体的供给的时刻的控制变得容易，工艺的控制性提高。
[0126]
另外，在第1实施方式的半导体器件的制造方法中，具有将改性工序和改性膜除去工序作为一个循环、并将一个循环重复进行规定次数的重复工序。就第1实施方式而言，在重复工序中，将一个循环重复1次。例如，在1次改性膜除去工序中，即使增大除去气体的供给量、或者延长处理时间，也难以增加蚀刻量。其原因在于改性工序为饱和反应。与此相对，通过具有将一个循环重复进行规定次数的重复工序，从而能够确保所期望的蚀刻量。
[0127]
另外，衬底处理装置200具备：构成处理衬底100的处理室的处理空间205；将改性气体向处理空间205供给的第一气体供给系统243；将被等离子体活化的除去气体向处理空间205供给的第二气体供给系统247；和将保护膜形成气体向处理空间205供给的第三气体供给系统249。并且，衬底处理装置200具备进行下述处理的控制器280：从第一气体供给系统243供给改性气体，使未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102改性而形成改性膜106的处理；和包含至少同时从第二气体供给系统247供给除去气体和从第三气体供给系统249供给保护膜形成气体的时刻而除去衬底100上的改性膜106的处理。
[0128]
因此，在衬底处理装置200中，能够减小等离子体指向性的影响，实现各向同性蚀
刻。
[0129]
另外，衬底处理装置200的程序利用计算机使衬底处理装置200执行下述步骤：供给改性气体，使未被图案104掩蔽的衬底100上的沉积膜102改性而形成改性膜106的步骤；和包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻而除去衬底100上的改性膜106的步骤。
[0130]
因此，在第1实施方式的程序中，能够减小等离子体指向性的影响，实现各向同性蚀刻。
[0131]
[本公开文本的第2实施方式]
[0132]
接下来，对本公开文本的第2实施方式涉及的衬底处理装置、及半导体器件的制造方法进行说明。需要说明的是，关于与前述的第1实施方式相同的构成部分，标注相同的标记并省略其说明。
[0133]
在第2实施方式中，与第1实施方式同样地使用衬底处理装置200。在第2实施方式中，针对第1实施方式的半导体器件的制造方法变更衬底处理工序的一部分。图8示出对第2实施方式的半导体器件的制造方法中的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0134]
如图8所示，在改性工序中，向配置有衬底100的处理空间205(参见图1)供给改性气体。由此，衬底100上的沉积膜102的一部分被改性气体改性，在沉积膜102的表面侧形成改性膜106(参见图3的(b))。改性工序与第1实施方式的改性工序同样。
[0135]
如图8所示，在改性膜除去工序中，向配置有衬底100的处理空间205(参见图1)供给被等离子体活化的除去气体。进而，在被等离子体活化的除去气体的供给之后，开始保护膜形成气体的供给。在同时供给除去气体和保护膜形成气体的情况下，保护膜形成与除去同时进行，因此蚀刻速度降低。另一方面，在第2实施方式中，蚀刻速度降低被抑制。另外，在被等离子体活化的除去气体的供给停止的同时，停止供给保护膜形成气体。即，第2实施方式的改性膜除去工序也包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻。通过这样的改性膜除去工序，从而衬底100上的改性膜106被除去(参见图3的(c))。在改性膜除去工序中，通过保护膜形成气体的供给，模拟地生成蚀刻的饱和状态，衬底100上的改性膜106的侧面蚀刻进行。
[0136]
如图8所示，在重复工序中，将改性工序和改性膜除去工序作为一个循环，将一个循环重复进行规定次数。就第2实施方式而言，在重复工序中，将一个循环重复1次。由此，衬底100上的沉积膜102的所期望的膜厚被除去。
[0137]
第2实施方式的半导体器件的制造方法除了具有由与第1实施方式的半导体器件的制造方法同样的工序带来的作用及效果外，还具有以下这样的作用及效果。
[0138]
在第2实施方式的半导体器件的制造方法中，在供给被等离子体活化的除去气体之后，开始供给保护膜形成气体。由此，如图8所示，在改性膜除去工序的前侧，存在不供给阻碍垂直方向的蚀刻的保护膜形成气体的时刻。因此，对衬底100上的改性膜106进行蚀刻时的蚀刻速度的降低较少。
[0139]
[本公开文本的第3实施方式]
[0140]
接下来，对本公开文本的第3实施方式涉及的衬底处理装置、及半导体器件的制造方法进行说明。需要说明的是，关于与前述的第1及第2实施方式相同的构成部分，标注相同标记而省略其说明。
[0141]
图9示出第3实施方式的衬底处理装置300。如图9所示，衬底处理装置300具备与公共气体供给管242连接的第四气体供给管345a。从包含第四气体供给管345a的第四气体供给系统345主要供给第四气体。
[0142]
(第四气体供给系统)
[0143]
在第四气体供给管345a上，从上游方向起依次设置有第四气体供给源345b、作为流量控制器(流量控制部)的质量流量控制器(mfc)345c、及作为开闭阀的阀345d。
[0144]
从第四气体供给管345a经由质量流量控制器345c、阀345d、公共气体供给管242向簇射头230供给第四气体。在第3实施方式中，第四气体为后处理气体。后处理气体将通过在衬底100上的改性膜106的表面吸附保护膜形成气体(例如，c3h6等)而形成的保护膜除去。从第四气体供给系统345供给例如氧(o2)、no、n2o等作为后处理气体。例如，通过使用氧(o2)作为后处理气体，能够将保护膜以co2的形式释放。
[0145]
主要由第四气体供给管345a、第四气体供给源345b、质量流量控制器345c、阀345d构成第四气体供给系统345。第四气体供给系统345为供给后处理气体的后处理气体供给部的一个例子。
[0146]
第3实施方式的衬底处理装置300构成为在改性膜除去工序之后从第四气体供给系统345供给后处理气体。
[0147]
图10示出对第3实施方式的半导体器件的制造方法中的衬底处理工序进行说明的流程图。如图10所示，在衬底处理工序中，与第1实施方式的衬底处理工序同样地，具有：供给改性气体的改性工序；和同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的改性膜除去工序。此外，在衬底处理工序中，作为与第1实施方式的衬底处理工序不同的工序，具有在改性膜除去工序之后供给后处理气体从而将衬底100上的改性膜106表面的保护膜除去的保护膜除去工序。
[0148]
此外，如图10所示，在衬底处理工序中，具有将改性工序、改性膜除去工序和保护膜除去工序作为一个循环，并将一个循环重复进行规定次数的重复工序。第3实施方式中，将一个循环重复1次。
[0149]
第3实施方式的半导体器件的制造方法除了具有由与第1实施方式的半导体器件的制造方法同样的工序带来的作用及效果外，还具有以下这样的作用及效果。
[0150]
第3实施方式的半导体器件的制造方法具有在改性膜除去工序之后供给后处理气体从而将衬底100上的改性膜106的表面的保护膜除去的保护膜除去工序。例如，如果保护膜残留，则在下一循环的改性工序中会妨碍对衬底上的沉积膜进行改性。例如，如果保护膜残留，则从保护膜之上供给改性气体，因此改性状态变得稀疏。这样的话，新形成的保护膜也变得稀疏，结果蚀刻状态变得稀疏。与此相对，在第3实施方式的半导体器件的制造方法中，通过将衬底100上的改性膜106表面的保护膜除去，对下一循环中利用改性气体的供给而进行的衬底100上的沉积膜102的改性的影响被抑制。因此，接下来形成的保护膜能够得以均匀地形成。
[0151]
另外，第3实施方式的半导体器件的制造方法具有将改性工序、改性膜除去工序和保护膜除去工序作为一个循环，并将一个循环重复进行规定次数的重复工序。因此，在第3实施方式的半导体器件的制造方法中，对下一循环中利用改性气体的供给而进行的衬底100上的沉积膜102的改性的影响变小，且同时能够确保衬底100上的改性膜106的蚀刻量。
[0152]
[本公开文本的第4实施方式]
[0153]
接下来，对本公开文本的第4实施方式涉及的衬底处理装置、及半导体器件的制造方法进行说明。需要说明的是，关于与前述的第1实施方式～第3实施方式相同的构成部分，标注相同的标记并省略其说明。
[0154]
在第4实施方式中，与第3实施方式同样地使用衬底处理装置300。在第4实施方式中，针对第3实施方式的半导体器件的制造方法变更衬底处理工序的一部分。图11示出对第4实施方式的半导体器件的制造方法中的衬底处理工序进行说明的流程图。
[0155]
如图11所示，在衬底处理工序中，针对第3实施方式的衬底处置工序，将改性膜除去工序中的供给保护膜形成气体的时刻进行变更。在被等离子体活化的除去气体的供给后，开始供给保护膜形成气体。并且，在被等离子体活化的除去气体的供给停止前，停止供给保护膜形成气体。
[0156]
此外，如图11所示，在衬底处理工序中，具有将改性工序、改性膜除去工序和保护膜除去工序作为一个循环，并将一个循环重复进行规定次数的重复工序。就第4实施方式而言，在重复工序中，将一个循环重复1次。
[0157]
第4实施方式的半导体器件的制造方法除了具有由与第3实施方式的半导体器件的制造方法同样的工序带来的作用及效果外，还具有以下这样的作用及效果。
[0158]
就第4实施方式的半导体器件的制造方法而言，在改性膜除去工序中，在被等离子体活化的除去气体的供给后，开始供给保护膜形成气体。由此，如图11所示，在改性膜除去工序的前侧，存在不供给阻碍垂直方向的蚀刻的保护膜形成气体的时刻。因此，对衬底100上的改性膜106进行蚀刻时的蚀刻速度的降低较少，抑制工序时间的增加。
[0159]
另外，在第4实施方式的半导体器件的制造方法中，在被等离子体活化的除去气体的供给停止前，停止供给保护膜形成气体。由此，如图11所示，在改性膜除去工序的后侧，存在不供给阻碍垂直方向的蚀刻的保护膜形成气体的时刻。因此，对衬底100上的改性膜106进行蚀刻时的蚀刻速度的降低较少，抑制工序时间的增加
[0160]
[其他]
[0161]
以上具体地对本公开文本的实施方式进行了说明，但本公开文本不限于上述的各实施方式，可以在不超出其主旨的范围内进行各种变更。
[0162]
就第1实施方式～第4实施方式而言，在改性膜除去工序中，相对于被等离子体活化的除去气体的供给而言开始保护膜形成气体的供给的时刻可以变更。另外，就第1实施方式～第4实施方式而言，在改性膜除去工序中，将被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的供给停止的时刻可以变更。就本公开文本的技术而言，在改性膜除去工序中，包含至少同时供给被等离子体活化的除去气体、和保护膜形成气体的时刻即可。例如，优选在被等离子体活化的除去气体的供给的同时，开始保护膜形成气体的供给、或者在开始被等离子体活化的除去气体的供给之后开始保护膜形成气体的供给。另外，例如，优选在被等离子体活化的除去气体的供给停止的同时，停止保护膜形成气体的供给、或者在停止保护膜形成气体的供给之后停止被等离子体活化的除去气体的供给。
[0163]
另外，就第1实施方式～第4实施方式而言，在改性膜除去工序中，可以在供给被等离子体活化的除去气体的中途，分多次实施保护膜形成气体的供给。由此，蚀刻速度的降低较少，与供给1次保护膜形成气体的情况相比，工艺的控制性提高。
[0164]
另外，就第1实施方式～第4实施方式而言，在重复工序中，将一个循环重复了1次，但本公开文本的技术不限于该构成，也可以在重复工序中将一个循环重复多次。