(57)【要約】【課題】下地膜のエッチングを抑制しつつ、シリコン又は酸化シリコンのシリコン含有膜を残渣無く、かつ高レートでエッチングする。【解決手段】フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスを被処理物９０に接触させ、下地膜９２上のシリコン含有膜９３をエッチングする。流速調節手段６０によって、処理ガスの被処理物９０上での流速をエッチングの進行に応じて変化させる。好ましくは、処理ガスの流量を調節し、ガス流速を変化させる。より好ましくは、流速調節用ガスを処理ガス供給系１０に混合し、又は混合を停止し、処理ガスの流量を調節する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする方法において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、
前記処理ガスの被処理物上での流速をエッチングの進行に応じて変化させることを特徴とするシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記流速をエッチングが進むにしたがって大きくすることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に大きくすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする期間（以下「第１エッチング工程」と称す）の前記流速を相対的に小さくし、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第１エッチング工程後に残った部分をエッチングする期間（以下「第２エッチング工程」と称す）の前記流速を相対的に大きくすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記第１エッチング工程で前記流速を段階的に大きくし、前記第２エッチング工程での前記流速を前記第１エッチング工程の最終段階より大きくすることを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記処理ガスの流量を変化させることにより、前記流速を変化させることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記フッ素系反応成分が、フッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通して生成され、
前記プラズマ空間より上流側で前記フッ素系原料ガスに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記フッ素系反応成分が、フッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通して生成され、
前記プラズマ空間より下流側で前記処理ガスに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記流速調節用ガスが、不活性ガスであることを特徴とする請求項７又は８に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記処理ガスが、酸化性反応ガスを含み、
前記酸化性反応ガスの流量を変化させることにより、前記処理ガスの流量を変化させ、ひいては前記流速を変化させることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
前記流速調節用ガスが、酸化性反応ガスであることを特徴とする請求項７又は８に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系と、
前記処理ガスの被処理物上での流速をエッチングの進行に応じて変化させる流速調節手段と、
を備えたことを特徴とするシリコン含有膜のエッチング装置。
【請求項１３】
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって大きくすることを特徴とする請求項１２に記載のエッチング装置。
【請求項１４】
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に大きくすることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のエッチング装置。
【請求項１５】
前記流速調節手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記流速を相対的に小さくし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記流速を相対的に大きくすることを特徴とする請求項１２〜１４の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１６】
前記流速調節手段が、前記処理ガスの流量を調節することを特徴とする請求項１２〜１５の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１７】
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、
前記流速調節手段が、前記原料供給ラインに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１８】
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、
前記流速調節手段が、前記プラズマ空間より下流側の処理ガス供給系に流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１９】
前記処理ガス供給系が、前記フッ素系反応成分を含有するフッ素系反応ガスを前記被処理物に供給するフッ素系反応ガス供給系と、酸化性反応成分を含有する酸化性反応ガスを前記被処理物に供給する酸化性反応ガス供給系とを含み、
前記流速調節手段が、前記酸化性反応ガス供給系の供給ガス流量を調節することを特徴とする請求項１２〜１６の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項２０】
シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系からの処理ガスが被処理物に吹き付けられたときの被処理物上での流速が互いに異なることを特徴とするシリコン含有膜のエッチング装置。
【請求項２１】
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記流速が相対的に大きい処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項２０に記載のエッチング装置。
【請求項２２】
前記切替手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記流速が相対的に小さい処理ガス供給系を選択し、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記流速が相対的に大きい処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項２０又は２１に記載のエッチング装置。
【請求項２３】
前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系の処理ガスの流量が、互いに異なることを特徴とする請求項２０〜２２の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項２４】
各処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、
少なくとも１つの処理ガス供給系の原料供給ラインに流速調節用ガスを合流させる流速調節用ガス供給部が接続されていることを特徴とする請求項２０〜２３の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項２５】
各処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フ
ッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏ又はＯＨ基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、
少なくとも１つの処理ガス供給系の前記プラズマ空間より下流側の処理ガス供給系に流速調節用ガスを合流させる流速調節用ガス供給部が接続されていることを特徴とする請求項２０〜２３の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項２６】
前記流速調節用ガスが、不活性ガスであることを特徴とする請求項１７、１８、２４、２５の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項２７】
前記流速調節用ガスが、酸化性反応ガスであることを特徴とする請求項１７、１８、２４、２５の何れか１項に記載のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン原子を含有するシリコン含有膜をエッチングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化シリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスを含む処理ガスによってエッチングできる。アモルファスシリコン等ほぼシリコン原子からなるシリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスとオゾンなどの酸化性反応ガスを混合した処理ガスによってエッチングできる。
例えば、特許文献１、２には、ウェハ表面のシリコンをオゾンによって酸化させ、酸化シリコンとしたうえで（式１）、フッ酸を用いてエッチングすることが記載されている。
フッ酸は、フッ酸蒸気発生器で蒸発させ、これをウェハ表面に導いている。
特許文献３には、ＣＦ４等のフッ素系ガス中に大気圧近傍放電を起こすことによりＨＦ、ＣＯＦ２等を生成し、更にＣＯＦ２についてはＣＦ４等に混合させておいた水と反応させてＨＦとし（式２）、このようにして得たＨＦによって酸化シリコンをエッチング（式３）することが記載されている。
Ｓｉ＋２Ｏ３→ＳｉＯ２＋２Ｏ２                  （式１）
ＣＯＦ２＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２ＨＦ                （式２）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ    （式３）
特許文献４には、加湿したＣＦ４から大気圧プラズマ放電によってＨＦを得（式４）、これにＯ３を添加し、酸化シリコンをエッチングすることが記載されている。
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→ ４ＨＦ＋ＣＯ２              （式４）
特許文献５には、ＣＦ４とＯ２を大気圧放電させてラジカルを得、これをプラズマ空間から温度２０℃又は１００℃の基板に導き、単結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献６には、加湿ＣＦ４又は乾燥ＣＦ４を大気圧放電させ、基板温度９０℃で結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献７には、低圧チャンバー内でのシリコンのエッチングにおいて、下地膜が露出するのと同時もしくは直前に、エッチングガスの成分を下地に対する選択比が高いガス種に置換した後に、オーバーエッチングをする方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６４１６０号公報
【特許文献２】特開２００４−５５７５３号公報
【特許文献３】特開２０００−５８５０８号公報
【特許文献４】特開２００２−２７０５７５号公報
【特許文献５】特開平０４−３５８０７６号公報
【特許文献６】特開２０００−１６４５５９号公報
【特許文献７】特開２００２−３４３７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン含有膜のエッチングでは、フッ素系反応成分を生成するためのフッ素系原料に添加する水（式４参照）やエッチング反応によって生成される水（式３参照）が、シリコン含有膜の表面に付着して凝縮する。凝縮した水の層がある箇所ではエッチング反応が阻害される。したがって、シリコン含有膜の全体を均一にエッチングすることができず、シリコン含有膜の一部が斑点状に残りやすい。
シリコン含有膜の表面に水分が付着する度に乾燥工程を行なって水分を除去することも考えられるが、処理時間が長くなり、実用的ではない。
オーバーエッチングを十分に行なうと、斑点状に残ったシリコン含有をエッチングして除去することができるが、下地膜が必要以上にエッチングされてしまう。
下地膜の成分等によっては水分が多いほうがシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が大きくなることも考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする方法において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、
前記処理ガスの被処理物上での流速をエッチングの進行に応じて変化させることを特徴とする。
エッチングにより水が生成される（式３参照）。また、処理ガスに水分が含まれている場合もある（式４参照）。ここで、処理ガスの被処理物上での流速を大きくすると、上記の水分が、処理ガスの勢いによって被処理物の表面から飛散して行きやすい。したがって、処理ガスの流速を調節することで被処理物の表面に付着する水分の量を調節できる。下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレートが良好な水分量になるよう処理ガスの流速を設定するとよい。これにより、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階では、シリコン含有膜の下地膜に対するエッチングの選択比が大きな水分量になるよう処理ガスの流速を設定するとよい。これにより、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜が斑点状に残るのを防止できる。
【０００６】
前記シリコン含有膜を構成するシリコン含有物として、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）等が挙げられる。シリコン（Ｓｉ）は、アモルファスシリコンでもよく、多結晶シリコンでもよく、単結晶シリコンでもよい。前記シリコン含有膜が、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）等である場合、前記処理ガスが、酸化性反応成分を更に含むことが好ましい。酸化性反応成分は、シリコン等の物質に対し酸化作用を有するガス成分である。これにより、シリコン含有膜を酸化でき（式１参照）、その後、酸化シリコンと同様にしてエッチングできる（式３参照）。炭化シリコン（ＳｉＣ）や酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）は、加熱によりシリコン（Ｓｉ）に変換でき、その後、シリコンと同様にしてエッチングできる（式１、式３参照）。酸化性反応成分としては、Ｏ３、Ｏラジカル、Ｈ２Ｏ２、Ｏ２、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等が挙げられ、好ましくはＯ３が挙げられる。
【０００７】
下地膜は、エッチング対象のシリコン含有膜とは異なる成分で構成されていればよく、シリコン含有物であってもよい。エッチング対象のシリコン含有膜がシリコン（Ｓｉ）である場合、下地膜は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。エッチング対象のシリコン含有膜が酸化シリコン（ＳｉＯ２）である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。エッチング対象のシリコン含有膜が炭化シリコン（ＳｉＣ）又は酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等である。
【０００８】
前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させるのが好ましい。これにより、流速の制御を容易化できる。「段階的」とは、前記流速の変化が不連続的ないしはステップ状であることを言う。
前記流速をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
流速の変化は少なくとも１回あればよい。変化させるタイミングは、予め実験で決めておくのが好ましい。
【０００９】
前記流速をエッチングが進むにしたがって大きくすることが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、処理ガスの流速を相対的に小さくし、被処理物の表面に付着する水分量を十分多くできる。したがって、シリコン含有膜のエッチングレートを高くできる。エッチングが進み、下地膜に影響する段階になると、処理ガスの流速を相対的に大きくすることで、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、被処理物の表面の水分付着量の減少に伴なう下地膜のエッチングレートの低下の度合いは、シリコン等で構成されるシリコン含有膜より大きい。したがって、シリコン含有膜の下地膜に対するエッチングの選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１０】
前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に大きくするが好ましい。これにより、流速の制御を容易化できる。
前記流速をエッチングが進むにしたがって連続的に漸増させてもよい。
【００１１】
下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記流速を段階的又は連続的に低くしてもよい。
【００１２】
前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半（又はほぼ全体）をエッチングする期間（以下「第１エッチング工程」と称す）の前記流速を相対的に小さくし、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第１エッチング工程後に残った部分をエッチングする期間（以下「第２エッチング工程」と称す）の前記流速を相対的に大きくすることが好ましい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする際は、被処理物の表面に水分が付着しやすい状態にでき、エッチングレートを確実に高くできる。したがって、処理時間を確実に短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングする際は、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
ここで、「大半」とは、シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち例えば５０〜９９．９％を言い、好ましくは７０〜９９．９％を言い、より好ましくは８０〜９９．９％を言い、一層好ましくは９０〜９９．９％を言う。「ほぼ全体」とは、上記「大半」の上限部分であり、シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち例えば９０〜９９．９％を言う。
【００１３】
前記第１エッチング工程で前記流速を段階的に大きくし、前記第２エッチング工程での前記流速を前記第１エッチング工程の最終段階より大きくしてもよい。
これによって、下地膜のオーバーエッチングを一層確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１４】
前記処理ガスの流量を変化させることにより、前記流速を変化させることが好ましい。
これにより、簡易かつ確実に流速を変化させることができる。
前記処理ガスの流量をエッチングが進むにしたがって大きくすることが好ましい。第１エッチング工程では処理ガスの流量を相対的に小さくし、第２エッチング工程では処理ガスの流量を相対的に大きくすることが好ましい。
【００１５】
前記処理ガスに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止することで、処理ガスの流量を変化させることが好ましい。
これによって、処理ガスの流量変化に拘わらず、処理ガス中の反応成分の流量についてはあまり変動しないようにでき、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。
前記流速調節用ガスの流量をエッチングが進むにしたがって大きくすることが好ましい。第１エッチング工程では流速調節用ガスの流量を相対的に小さくし、第２エッチング工程では流速調節用ガスの流量を相対的に大きくすることが好ましい。
前記混合によって、前記流速調節用ガスが前記処理ガスの一成分となる。
【００１６】
前記フッ素系反応成分が、フッ素系原料を含みＨ２Ｏが添加されたフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通して生成されるようにしてもよい。
前記プラズマ空間より上流側で前記フッ素系原料ガスに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することにしてもよい。
フッ素系原料の流量については一定に維持できるため、フッ素系反応成分の生成量の変動を抑制でき、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。この場合、流速調節用ガスは、フッ素系原料のための希釈ガスであってもよく、希釈ガスとは別のガスであってもよい。
【００１７】
前記プラズマ空間より下流側で前記処理ガスに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することが好ましい。
この場合、前記流速の変化に拘らず、プラズマ空間に導入されるガスの各成分の流量比及び流量を一定に維持できる。これによって、プラズマ空間での放電を安定させることができる。よって、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を一層確実に抑制できる。
なお、第１エッチング工程における流速調節用ガスの流量はゼロであってもよい。
【００１８】
本発明は、シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系と、
前記処理ガスの被処理物上での流速をエッチングの進行に応じて変化させる流速調節手段と、
を備えたことを他の特徴とする。
この特徴によれば、前記流速の調節によって、被処理物の表面の水分付着量を調節できる。これによって、下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるように調節できる。したがって、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が良好になるよう調節できる。したがって、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１９】
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させることが好ましい。これによって、流速調節手段の制御を容易化できる。
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
【００２０】
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって大きくすることが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、処理ガスの流速を相対的に小さくし、被処理物の表面に付着する水分量を多くして、シリコン含有膜のエッチングレートを高くできる。したがって、処理時間を確実に短縮できる。エッチングが進み、下地膜に影響する段階になると、処理ガスの流速を相対的に大きくすることで、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２１】
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって段階的に大きくすることが好ましい。これによって、流速調節手段の制御を容易化できる。
前記流速調節手段が、前記流速をエッチングが進むにしたがって連続的に漸増させてもよい。
【００２２】
下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記流速調節手段が前記流速を段階的又は連続的に小さくしてもよい。
【００２３】
前記流速調節手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記流速を相対的に小さくし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、
前記流速を相対的に大きくすることが好ましい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする際は、被処理物の表面の水分付着量を大きくしてエッチングレートを確実に高くできる。したがって、処理時間を確実に短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングする際は、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２４】
前記流速調節手段が、前記処理ガスの流量を調節する流量調節手段であることが好ましい。
これにより、流速調節手段を簡易な構造にでき、かつ流速を確実に変化させることができる。
前記流速調節手段（流量調節手段）が、前記処理ガスの流量をエッチングが進むにしたがって大きくすることが好ましい。
前記流速調節手段（流量調節手段）が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記処理ガスの流量を相対的に小さくし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記処理ガスの流量を相対的に大きくすることが好ましい。前記流速調節手段が、前記処理ガスの流量をエッチングが進むにしたがって小さくしてもよい。
【００２５】
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏが添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含むことが好ましい。
前記流速調節手段が、前記原料供給ラインに流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節してもよい。
これにより、フッ素系原料の流量については一定に維持できるため、フッ素系反応成分の生成量の変動を抑制でき、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。
前記流速調節用ガスは、前記処理ガスの一成分を構成する。
【００２６】
前記流速調節部が、前記プラズマ空間より下流側の処理ガス供給系に流速調節用ガスを混合し、又は混合を停止し、この流速調節用ガスの流量によって前記流速を調節することが好ましい。
これによって、前記流速の変化に拘らず、プラズマ空間に導入されるガスの各成分の流量比及び流量を一定に維持できる。したがって、プラズマ空間での放電を安定させることができる。よって、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を一層確実に抑制できる。
【００２７】
本発明は、シリコン含有膜が下地膜に積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系からの処理ガスが被処理物に吹き付けられたときの被処理物上での流速が互いに異なることを他の特徴とする。
この特徴によれば、前記処理ガス供給系の選択によって、被処理物に吹き付けられた処理ガスの被処理物上での流速を調節できる。この流速の違いによって被処理物の表面の水分付着量を調節できる。これによって、下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるように調節できる。したがって、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が良好になるよう調節できる。したがって、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２８】
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記流速が相対的に大きい処理ガス供給系を選択することが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、流速が小さい供給系からの処理ガスを被処理物に吹き付けることで、被処理物の表面の水分付着量を大きくでき、シリコン含有膜のエッチングレートを確実に高くできる。したがって、処理時間を確実に短縮できる。エッチングが進み、下地膜に影響する段階になると、流速が大きい供給系からの処理ガスを被処理物に吹き付けることで、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２９】
前記切替手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記流速が相対的に小さい処理ガス供給系を選択し、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記流速が相対的に大きい処理ガス供給系を選択することが好ましい。  これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする際は、被処理物の表面の水分付着量を大きくしてエッチングレートを確実に高くできる。したがって、処理時間を確実に短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングする際は、被処理物の表面から水分を飛散させ、被処理物の表面の水分付着量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００３０】
前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系の処理ガスの流量が、互いに異なることが好ましい。
これにより、処理ガス供給系を切り替えて、被処理物に噴き付けられる処理ガスの流量を変えることで、被処理物上での処理ガスの流速を変化させることができる。前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって処理ガスの流量が相対的に大きい処理ガス供給系を選択するのが好ましい。前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって処理ガスの流量が相対的に小さい処理ガス供給系を選択することにしてもよい。
【００３１】
各処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏが添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、少なくとも１つの処理ガス供給系の原料供給ラインに流速調節用ガスを合流させる流速調節用ガス供給部が接続されていてもよい。
上記流速調節用ガス供給部が接続された処理ガス供給系については、流速調節用ガス供給部が接続されていない処理ガス供給系より処理ガスの噴き出し流量を容易に大きくでき、ひいては被処理物上でのガス流速を容易に大きくできる。
【００３２】
各処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みＨ２Ｏが添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、を含み、少なくとも１つの処理ガス供給系の前記プラズマ空間より下流側の処理ガス供給系に流速調節用ガスを合流させる流速調節用ガス供給部が接続されていることが好ましい。
上記流速調節用ガス供給部が接続された処理ガス供給系については、流速調節用ガス供給部が接続されていない処理ガス供給系より処理ガスの噴き出し流量を容易に大きくでき、ひいては被処理物上でのガス流速を容易に大きくできる。しかも、上記流速調節用ガス供給部が接続された処理ガス供給系においてもプラズマ空間には流速調節用ガスが導入されることがなく、放電を安定させることができ、反応成分を安定的に生成できる。
上記流速調節用ガス供給部が接続された処理ガス供給系が２つ以上あってもよい。その場合、これら２つ以上の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系について、上記流速調節用ガス供給部からの流速調節用ガスの合流量を互いに異ならせてもよい。
【００３３】
前記フッ素系原料としては、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２等が挙げられる。ＰＦＣとしては、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等が挙げられる。ＨＦＣとしては、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等が挙げられる。
Ｈ２Ｏに代えてＯＨ含有化合物を用いてもよい。ＯＨ基含有化合物としては、過酸化水素水、アルコール等が挙げられる。
前記フッ素系原料の希釈ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスの他、Ｎ２等が挙げられる。
フッ素系反応成分としては、ＨＦ、ＣＯＦ２等が挙げられる。希釈ガスを前記流速調節用ガスとして用い、希釈ガスの流量を変化させてもよい。
【００３４】
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン、炭化窒化シリコン等である場合、前記処理ガス供給系が、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給することが好ましい。これにより、前記シリコン含有物を酸化性反応成分にて酸化でき（式１）、その後、フッ素系反応成分にてエッチングできる（式３）。
前記シリコン含有物が、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、加熱手段を更に備えることが好ましい。加熱手段で被処理物を加熱することで、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等をシリコン化でき、その後、シリコン含有物がシリコンである場合と同様にしてエッチングできる。
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと、酸化性反応成分（Ｏ３、Ｏラジカル等）となる酸素系原料ガスとのうち少なくともフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入することが好ましい。
【００３５】
前記流速調節用ガスは、不活性ガス又は酸化性反応ガスであることが好ましい。
不活性ガスとして、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスの他、窒素（Ｎ２）が挙げられる。ランニングコストを下げる観点からは、前記流速調節用ガスとなる不活性ガスとして、窒素を用いることが好ましい。
【００３６】
酸化性反応ガスは、前記酸化性反応成分（オゾン（Ｏ３）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、酸素（Ｏ２）など）を含み、好ましくはオゾン（Ｏ３）を含む。酸化性反応ガスは、複数種の酸化性反応成分を含んでいてもよく、酸化性反応成分の原料成分を含んでいてもよい。例えば、酸化性反応ガスが、オゾン（Ｏ３）と酸素（Ｏ２）の混合ガスでもよい。更に、酸化性反応ガスが、窒素、Ａｒ等の不活性ガスを含んでいてもよい。
【００３７】
上述したように、シリコン（Ｓｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭化酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、炭化窒化シリコン（ＳｉＣＮ）等の、酸化反応を経てエッチングされるシリコン含有膜においては、処理ガスが、前記酸化反応を起こすための酸化性反応ガスを含む。この場合、酸化性反応ガスの流量を変化させることにより、前記処理ガスの流量を変化させ、ひいては前記流速を変化させることにしてもよい。これによって、酸化性反応ガスを流速調節用ガスとしても代用することができる。したがって、流速調節専用のガスを別途に用意する必要がなく、使用するガス種を減らすことができる。また、処理ガス全体の流量変化に拘わらず、フッ素系原料ガス又はフッ素系反応ガスについては流量を一定に維持できる。したがって、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。
シリコン含有膜をエッチングするのに酸化性反応成分を必要としない場合でも、流速調節用ガスとして酸化性反応ガスを用いてもよい。
【００３８】
前記処理ガス供給系が、前記フッ素系反応成分を含有するフッ素系反応ガスを前記被処理物に供給するフッ素系反応ガス供給系と、酸化性反応成分を含有する酸化性反応ガスを前記被処理物に供給する酸化性反応ガス供給系とを含み、前記流速調節手段が、前記酸化性反応ガス供給系の供給ガス流量を調節することにしてもよい。
これによって、エッチングの進行に応じて、酸化性反応ガスの供給流量を変え、ひいては処理ガス全体の供給流量を変えることができる。この結果、処理ガスの流速を調節できる。酸化性反応ガスを、シリコン含有膜のエッチング（酸化反応）に用いるとともに、流速調節用ガスとしても用いることができる。したがって、流速調節専用のガスが不要であり、所要のガス種を減らすことができる。
フッ素系反応ガス供給系と酸化性反応ガス供給系を別々に設けることで、酸化性反応ガスの流量調節に拘わらず、フッ素系反応ガス供給系によるフッ素系反応ガスの供給流量を一定に維持することができる。これによって、シリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。
【００３９】
酸化性反応ガスは、酸素系原料ガスを原料とし、プラズマ生成部やオゾナイザー等のガス励起装置によって生成できる。プラズマ生成部に酸素系原料ガスとして例えば酸素ガス（Ｏ２）を導入してプラズマ化することで、酸素ラジカル等の酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスを生成できる。オゾナイザーに酸素系原料ガスとして酸素ガス（Ｏ２）を導入することで、オゾン含有ガスからなる酸化性反応ガスを生成できる。
酸化性反応ガスを流速調節用ガスとして代用する場合、プラズマ放電部やオゾナイザーへの酸素系原料ガスの供給流量を調節するとよい。これによって、酸化性反応ガスの流量を調節でき、ひいては処理ガスの流量を調節できる。
【００４０】
酸素系原料ガスは、酸化性反応ガスの原料となるガスである。酸素系原料ガスとしては、Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等が挙げられ、好ましくはＯ２が挙げられる。これら酸素系原料ガスは、それ自体が多少の酸化作用を有しており、酸化性反応ガスとしても機能する。
【００４１】
前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと前記酸素系原料ガスを混合して前記プラズマ空間に導入するようになっていてもよい。
酸素系原料ガスを前記原料供給ラインとは別のラインでプラズマ化、励起活性化、又はオゾン化し、前記酸化性反応成分を得ることにしてもよい。その場合、前記原料供給ラインからのフッ素系反応成分と前記別のラインからの酸化性反応成分とは混合したうえで被処理物に供給してもよく、別々の吹き出し口から被処理物に供給することにしてもよい。
【００４２】
酸化性反応ガスを流速調節用ガスとして代用する場合、酸化性反応ガスを前記別のラインにて生成することが好ましい。これによって、フッ素系反応ガスの生成効率を、酸化性反応ガスの流量変化に拘わらず確実に一定に維持することができる。ひいては、シリコン含有膜のエッチングレートを安定させることができる。
【００４３】
前記処理ガス供給系（又は前記酸化性反応ガス供給系）が、酸化性反応ガスを蓄えたボンベなどの容器を含んでいてもよい。この容器から酸化性反応ガスをそのまま被処理物に供給してもよい。これによって、酸化性反応ガスを生成するためのプラズマ放電部やオゾナイザーを省略できる。
酸化性反応ガスを流速調節用ガスとして用いる場合は、前記容器からの酸化性反応ガスの供給流量を調節するとよい。前記容器からの酸化性反応ガス供給路は、フッ素系反応ガス生成用のプラズマ生成部より下流のフッ素系反応ガス供給路に合流させることが好ましい。
【００４４】
大気圧近傍とは、１．０１３×１０４〜５０．６６３×１０４Ｐａの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａが好ましく、９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａがより好ましい。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、シリコン含有膜を残渣無く、かつ高レートでエッチングでき、しかも下地膜のエッチングを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図２】図２（ａ）は、エッチング前の被処理物の断面図であり、図２（ｂ）は、第１エッチング工程の終了時の被処理物の平面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の断面図であり、図２（ｄ）は、第２エッチング工程の終了時の被処理物の平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図４】図４は、本発明の第３実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図５】図５は、本発明の第４実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図６】図６は、本発明の第５実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図７】図７は、本発明の第６実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図８】図８は、本発明の第７実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図９】図９は、本発明の第８実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図１０】図１０は、実施例２の結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、実施例３の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施形態を説明する。
第１実施形態
本発明は、被処理物に形成されたシリコン含有膜のエッチングに適用される。
図２（ａ）は、エッチング前の被処理物９０の一例を示したものである。被処理物９０は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラスを基板９１とし、このガラス基板９１上に下地膜９２が形成され、この下地膜９２上にエッチング対象のシリコン含有膜９３が積層されている。下地膜９２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる。エッチング対象のシリコン含有膜９３は、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる。図示は省略するが、被処理物９０のシリコン含有膜９３のうちエッチングすべきでない部分にはレジスト等のマスクが被せられている。シリコン含有膜９３のうちマスクされていない部分が、エッチングされるべき部分となる。
【００４８】
図１は、シリコン含有膜９３のエッチングに用いるエッチング装置１の一例を示したものである。エッチング装置１は、処理ガス供給系１０と、支持部２０を備えている。支持部２０によって被処理物９０が支持されている。支持部２０は例えばステージで構成されている。支持部２０の内部に加熱部２１が設けられている。加熱部２１によって被処理物９０を加熱することができる。
【００４９】
処理ガス供給系１０は、原料供給ライン３０と、プラズマ生成部４０を含んでいる。原料供給ライン３０の上流端にはフッ素系原料供給部３１が設けられている。フッ素系原料供給部３１は、フッ素系原料ガスを原料供給ライン３０に送出する。フッ素系原料として、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２などが挙げられる。ここでは、フッ素系原料としてＣＦ４が用いられている。フッ素系原料は、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の希釈ガスで希釈されていてもよく、希釈されていなくてもよい。ここでは、フッ素系原料ガスとしてＡｒで希釈されたＣＦ４が用いられている。ＣＦ４とＡｒの体積混合比は、ＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜８０：２０が好ましく、ＣＦ４：Ａｒ＝１０：９０〜３０：７０がより好ましい。
【００５０】
原料供給ライン３０には、添加部３２が接続されている。添加部３２は、液体の水（Ｈ２Ｏ）を蓄えた加湿器で構成され、液体の水を気化させて、原料供給ライン３０のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に添加するようになっている。添加の方法として、原料供給ライン３０を流れるフッ素系原料ガスの一部を添加部３２に分流させ、この分流ガスを添加部３２の液面に接触させて、水を分流ガス中に気化させてもよく、分流ガスを添加部３２の水中でバブリングさせて水を気化させてもよい。水をヒータで加熱して気化させ原料供給ライン３０に供給してもよい。
【００５１】
原料供給ライン３０の添加部３２よ・BR>濶コ流側に酸素系原料供給部３４が連なっている。原料供給部３４は、酸素系原料ガスを原料供給ライン３０に供給する。これにより、原料供給ライン３０内でフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとが混合される。酸素系原料として、Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等が挙げられる。ここでは、酸素系原料ガスとしてＯ２ガスが用いられている。酸素系原料供給部３４の原料供給ライン３０への接続箇所は、添加部３２より上流側であってもよい。
【００５２】
原料供給ライン３０には、流速調節用ガス供給部６０（流速調節手段）が接続されている。流速調節用ガス供給部６０の原料供給ライン３０への接続箇所は、水添加部３２より下流側であり、かつ酸素系原料供給部３４との接続部より下流側であるが、これに限定されるものではなく、酸素系原料供給部３４より上流側であってもよく、水添加部３２より上流側であってもよい。
【００５３】
流速調節用ガス供給部６０は、流速調節用ガスを蓄えている。流速調節用ガスは、不活性ガスであることが好ましい。不活性ガスとして、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスの他、Ｎ２が挙げられる。ここでは、流速調節用ガスとしてＮ２が用いられている。
【００５４】
流速調節用ガス供給部６０は、原料供給ライン３０に流速調節用ガスを混合する混合モードと、混合を停止する停止モードの２つの状態をとり得る。詳細な図示は省略するが、流速調節用ガス供給部６０には開閉弁や流量制御弁が設けられている。これら弁によって、混合モードと停止モードの何れかを選択したり、混合モードにおける流速調節用ガス（Ｎ２）の流量を調節したりするようになっている。フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）と流速調節用ガス（Ｎ２）との混合比は、（ＣＦ４＋Ａｒ）：Ｎ２＝１０：１〜２：１の範囲で設定するのが好ましい。
【００５５】
原料供給ライン３０の下流端は、プラズマ生成部４０へ延びている。
プラズマ生成部４０は、互いに対向する一対の電極４１，４１を有している。少なくとも一方の電極４１の対向面には固体誘電体層（図示せず）が設けられている。これら電極４１，４１のうち一方は、電源４２に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源４２からの電圧供給によって電極４１，４１間の空間４３が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間４３の上流端に原料供給ライン３０が連なっている。プラズマ空間４３の下流端にはノズルからなる噴出部５９が設けられている。噴出部５９は、支持部２０上の被処理物９０に面している。噴出部５９が、支持部２０の両端間を往復するように支持部２０に対し相対移動（スキャン）されるようになっていてもよい。
【００５６】
図示は省略するが、噴出部５９の底面はある程度の面積を持ち、被処理物９０との間にガス路を画成する。噴出部５９の開口から噴き出された処理ガスは、上記ガス路内を被処
理物９０の表面に沿って噴出部５９の開口から離れる方向へ流れるようになっている。
【００５７】
上記構成のエッチング装置１を用いて、被処理物９０のシリコン含有膜９３をエッチングする方法を説明する。
エッチングの工程は、エッチングの初期から中期（終期に至る前）までの第１エッチング工程と、エッチング終期に行なう第２エッチング工程とに分けられる。
【００５８】
［第１エッチング工程］
第１エッチング工程では、フッ素系原料供給部３１からフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を原料供給ライン３０に送出する。このフッ素系原料ガスに、添加部３２によって水（Ｈ２Ｏ）を添加する。水の添加量を添加部３２によって調節する。水の添加量は、結露が生じない程度になるべく多くする。好ましくは、フッ素系原料ガスが露点温度１０〜５０℃の水分を含むようにする。フッ素系原料ガスの露点温度は、雰囲気温度や被処理物９０の温度より低いことが好ましい。これによって、原料供給ライン３０を構成する配管内や被処理物９０の表面上での結露を防止することができる。被処理物９０を加熱部２１によって加熱せず、室温にする場合、フッ素系原料ガスの露点が１５〜２０℃になるようにするのが好ましい。
【００５９】
水を添加した後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）に、酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（Ｏ２）を混合し、混合原料ガスを生成する。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、フッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：９〜９：１が好ましく、フッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。水の体積比率はフッ素系原料ガス及び酸素系原料ガスに対して十分に小さいため、水を添加する前のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比と、水を添加した後のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比とは、ほとんど同じである。
【００６０】
第１エッチング工程では、流速調節用ガス供給部６０を停止モードにし、流速調節用ガス（Ｎ２）の原料供給ライン３０への混合を停止しておく。上記の混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）は、流速調節用ガス（Ｎ２）が混合されることなく、そのまま原料供給ライン３０の下流端から電極間空間４３に導入される。
【００６１】
併行して、電源４２から電極４１に電圧を供給し、電極間空間４３内に大気圧近傍プラズマを生成する。これによって、混合ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む）され、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第１エッチング工程の処理ガスを、適宜「第１処理ガス」と称す。第１処理ガスは、シリコン９３を高レートでエッチングできるレシピになっている。フッ素系反応成分としては、ＨＦ、ＣＯＦ２等が挙げられる。これらフッ素系反応成分は、主にＣＦ４及びＨ２Ｏが分解して生成されたものである。酸化性反応成分としては、Ｏ３、Ｏラジカル等が挙げられる。これら酸化性反応成分は、主にＯ２を原料として生成されたものである。
【００６２】
第１処理ガスが、プラズマ生成部４０から噴き出され、支持部２０上の被処理物９０に噴き付けられる。第１処理ガスは被処理物９０の表面上を流れる。被処理物９０の表面上でのガス流速は、後記の第２エッチング工程より小さい。この第１処理ガス中の酸化性反応成分が、アモルファスシリコンからなるシリコン含有膜９３と接触し、シリコンの酸化反応が起き、酸化シリコンが生成される（式１）。この酸化シリコンにフッ素系反応成分が接触し（式３）、揮発性のＳｉＦ４が生成される。こうして、シリコン含有膜９３が良好なエッチングレートでエッチングされていく。
【００６３】
第１処理ガスには、プラズマ空間４３内で分解されなかった混合原料ガスの成分も含ま
れており、したがって水も含まれている。この水の一部は、フッ素系反応成分のＣＯＦ２と反応してＨＦを生成し（式２）、シリコンのエッチングに寄与する。残りの水の一部は、被処理物９０の表面に付着して凝縮する。また、ＨＦによるエッチング反応（式３）によって水が生成され、この水の一部も被処理物９０の表面に付着して凝縮する。これによって、被処理物９０の表面に水の凝縮層が形成される。第１処理ガスの被処理物９０上での流速は、被処理物９０の表面上の水分をあまり飛散させない程度の大きさである。よって、凝縮層を適度な厚さにでき、シリコンのエッチングレートを十分高くすることができる。
【００６４】
一方、被処理物９０の表面のところどころで水の凝縮層が必要以上に厚くなることがある。凝縮層が厚い箇所では、エッチング反応が阻害される。そのため、図２（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、エッチングが終期に至る直前の被処理物９０の表面には、下地膜９２が露出した箇所と、エッチングすべきシリコン含有膜９３が未だ残っている箇所とが出来る。残ったシリコン含有膜９３を、残膜９３ａと称す。残膜９３ａは、斑点状（まだら状）になっている。
【００６５】
［第２エッチング工程］
図２（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、エッチングが進み、下地膜９２の一部が露出したとき、又は露出する直前に、第１エッチング工程から第２エッチング工程に切り替える。下地膜９２の露出や下地膜９２上に残っているシリコン含有膜９３の厚みを検知して第２エッチング工程に切り替えてもよいし、予め実験などにより切り替えるタイミングを決めておき、そのタイミングで第２エッチング工程に切り替えてもよい。
【００６６】
第２エッチング工程では、流速調節用ガス供給部６０を混合モードにする。それ以外の動作及び処理条件については第１エッチング工程と好ましくは同じにする。したがって、第１エッチング工程と同成分かつ同流量の混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）に流速調節用ガス供給部６０から流速調節用ガス（Ｎ２）が混合される。これにより、原料ガスの流量が増える。
【００６７】
混合後の原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋Ｎ２）をプラズマ空間４３に導入してプラズマ化する。これにより、ＨＦ、ＣＯＦ２等のフッ素系反応成分と、Ｏ３、Ｏラジカル等の酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第２エッチング工程の処理ガスを、適宜「第２処理ガス」と称す。第２処理ガスの流量は、流速調節用ガス（Ｎ２）の混合分だけ第１エッチング工程における第１処理ガスの流量より大きい。第２処理ガス中のフッ素系反応成分（ＨＦ等）及び酸化性反応成分（Ｏ３等）の量は、第１エッチング工程と略等しい。
【００６８】
この第２処理ガスを噴出部５９から噴き出し、被処理物９０に吹き付ける。ガス流量が増大したのに対し、噴出部５９の開口度は一定であるため、第２処理ガスの噴出部５９からの吹き出し速度は、第１エッチング工程での第１処理ガスの吹き出し速度より大きくなる。さらに、第２処理ガスは、被処理物９０の表面上を流れる。ガス流量が増大したのに対し、噴出部５９と被処理物９０との間の距離（ワーキングディスタンス）は一定であるため、第２処理ガスの被処理物９０の表面上での流速は、第１エッチング工程での第１処理ガスの流速より大きくなる。
【００６９】
ガス流速の増大によって、被処理物９０の表面上の水分が飛散されやすくなる。したがって、被処理物９０の表面の水分付着量が第１エッチング工程より小さくなり、凝縮層の厚さが第１エッチング工程より小さくなる。凝縮層が減少すると、下地の窒化シリコン膜９２のエッチングレートが低下する。この窒化シリコンのエッチングレートの低下度合いは、シリコンの凝縮層減少に伴なうエッチングレートの低下度合いより大きい。したがって、エッチング対象膜９３の下地膜９２に対する選択比を大きくできる。また、第２処理ガス中のフッ素系反応成分（ＨＦ等）及び酸化性反応成分（Ｏ３等）の量は第１エッチング工程と略等しいため、シリコンのエッチングレートの低下を抑制できる。これにより、図２（ｃ）に示すように、斑点状の残膜９３ａを良好なエッチングレートで選択的にエッチングして除去でき、下地膜９２のオーバーエッチング量ｄを小さくできる。
【００７０】
第１エッチング工程から第２エッチング工程への切替は、流速調節用ガス供給部６０を停止モードから混合モードに切り替えるだけで容易に行なうことができ、例えば添加部３２によって水の添加率を変えるよりも応答性が良好である。
【００７１】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
第２実施形態
図３に示すように、第２実施形態では、流速調節用ガスの処理ガス供給系１０への混合箇所が第１実施形態（図１）と異なっている。流速調節用ガス供給部６０は、プラズマ生成部４０より上流側の原料供給ライン３０にではなく、プラズマ生成部４０より下流側の噴出ライン５０に接続されている。
【００７２】
噴出ライン５０は、プラズマ空間４３から延びている。噴出ライン５０の下流端に噴出部５９が設けられている。噴出ライン５０の中間部に流速調節用ガス供給部６０が接続されている。
【００７３】
流速調節用ガス供給部６０は、第１エッチング工程では停止モードになる。したがって、第１エッチング工程の動作は、第１実施形態と同じである。
【００７４】
第２エッチング工程では流速調節用ガス供給部６０が混合モードになる。原料供給ライン３０では、第１エッチング工程と同一成分かつ同一流量の混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を生成し、プラズマ生成部４０に導入する。プラズマ生成部４０への導入前の混合原料ガスに流速調節用ガスが混合されることはない。したがって、第１エッチング工程から第２エッチング工程に切り替わっても、プラズマ空間４３でのガス状態が変化することはなく、放電を安定させることができる。
【００７５】
プラズマ空間４３でのプラズマ化により、フッ素系反応成分（ＨＦ等）及び酸化性反応成分（Ｏ３等）を含む処理ガスを得る。これら反応成分の生成量は、第１エッチング工程と同じにできる。
【００７６】
この処理ガスを噴出ライン５０に導出する。この処理ガスに供給部６０から流速調節用ガス（Ｎ２）を混合する。これにより、処理ガスの流量が増大する。したがって、第１実施形態の第２エッチング工程と同様に、被処理物９０上でのガス流速を大きくすることができる。
【００７７】
第３実施形態
図４に示すように、第３実施形態の処理ガス供給系１０は、フッ素系反応成分と酸化性反応成分とを別々に生成するようになっている。処理ガス供給系１０は、フッ素系反応ガス供給系３３と、酸化性反応ガス供給系３５を別々に有している。フッ素系反応ガス供給系３３は、原料供給ライン３０と、プラズマ生成部４０と、フッ素系噴出路５１とを含む。原料供給ライン３０は、酸素系原料供給部３４が接続されていない点を除き、第２実施形態（図３）と同じになっている。フッ素系噴出路５１に流速調節用ガス供給部６０が接続されている。原料供給ライン３０は、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）だけをプラズマ生成部４０に導入する。プラズマ生成部４０には酸素系原料ガスは導入されない。プラズマ生成部４０のプラズマ空間４３の下流端からフッ素系噴出路５１が延びている。
【００７８】
酸化性反応ガス供給系３５は、酸素系原料供給部３４と、プラズマ生成部４０とは別のプラズマ生成部４４と、酸素系噴出路５２とを含む。
プラズマ生成部４４は、互いに対向する一対の電極４５，４５を有している。少なくとも一方の電極４５の対向面には固体誘電体層（図示せず）が設けられている。これら電極４５，４５のうち一方は、電源４６に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源４６からの電圧供給によって電極４５，４５間の空間４７が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間４７の上流端に酸素系原料供給部３４が連なっている。プラズマ生成部４４のプラズマ空間４７の下流端から酸素系噴出路５２が延びている。
【００７９】
フッ素系反応ガス供給系３３の噴出路５１と酸化性反応ガス供給系３５の噴出路５２が互いに合流している。この合流部に共通噴出部５３が連なっている。共通噴出部５３が、支持部２０上の被処理物９０に面している。共通噴出部５３が、支持部２０の両端間を往復するように支持部２０に対し相対移動されるようになっていてもよい。
【００８０】
第３実施形態では、フッ素系反応ガス供給系３３において、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ生成部４０でプラズマ化して、フッ素系反応成分（ＨＦ等）を含むフッ素系反応ガスを生成し、噴出路５１に導出する。これと併行して、酸化性反応ガス供給系３５において、酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（Ｏ２）をプラズマ生成部４４のプラズマ空間４７に導入してプラズマ化し、酸化性反応成分（Ｏ３等）を含む酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスをプラズマ生成部４４から噴出路５２に導出し、噴出路５１からのフッ素系反応ガスと混合する。フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：９〜９：１が好ましく、フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。混合により、フッ素系反応成分及び酸化性反応成分を含む処理ガスが得られる。この処理ガスを噴出部５３から被処理物９０に噴き付ける。
【００８１】
第３実施形態では、フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスを別々のプラズマ生成部４０，４４でプラズマ化するため、フッ素系反応成分の生成量と酸化性反応成分の生成量をそれぞれ十分に大きくすることができる。これにより、第１、第２の各エッチング工程でのシリコン含有膜９３のエッチングレートを高めることができ、処理時間を一層短縮することができる。
【００８２】
第３実施形態において、第１エッチング工程では流速調節用ガス供給部６０が停止モードになり、第２エッチング工程では流速調節用ガス供給部６０が混合モードになる点は、既述の実施形態と同様である。したがって、第２エッチング工程では、供給部６０からの流速調節用ガス（Ｎ２）が、噴出路５１に導入され、フッ素系反応ガスと混合される。
【００８３】
第４実施形態
図５に示すように、第４実施形態では、酸化性反応ガス供給系３５における酸化性反応ガスの生成装置としてプラズマ生成部４４に代えてオゾナイザー４８が用いられている。酸素系原料供給部３４からの酸素ガス（Ｏ２）がオゾナイザー４８に導入され、Ｏ３を含む酸化性反応ガスが生成され、この酸化性反応ガスが噴出路５２に導出されるようになっている。
その他の構成及び動作は、第３実施形態（図４）と同様である。
【００８４】
第５実施形態
図６に示すように、第５実施形態のエッチング装置１は、複数（２つ）の処理ガス供給系１０を備えている。各処理ガス供給系１０は、第１、第２実施形態（図１、図３）の処理ガス供給系１０と略同じ構成になっている。２つの供給系１０を区別するときは、第１の処理ガス供給系１０Ａの各構成要素には、既述の実施形態の処理ガス供給系１０における対応する構成要素と同じ符号にＡを付し、第２の処理ガス供給系１０Ｂの各構成要素には、既述の実施形態の処理ガス供給系１０における対応する構成要素と同じ符号にＢを付す。
【００８５】
第１処理ガス供給系１０Ａが第１、第２実施形態（図１、図３）の処理ガス供給系１０と異なっているところは、流速調節用ガス供給部６０が接続されていない点である。したがって、第１処理ガス供給系１０Ａからは、流速調節用ガス（Ｎ２）を含まない第１処理ガスが常時噴き出される。この供給系１０Ａからの第１処理ガスの成分及び流量は、第１、第２実施形態の第１エッチング工程における第１処理ガスと同じである。
【００８６】
第２処理ガス供給系１０Ｂは、第２実施形態（図３）の処理ガス供給系１０と同一構成になっている。ただし、第２処理ガス供給系１０Ｂの流速調節用ガス供給部６０Ｂは、常時混合モードで運転されるようになっている。したがって、第２処理ガス供給系１０Ｂからは、流速調節用ガス（Ｎ２）を含む第２処理ガスが常時噴き出される。この供給系１０Ｂからの第２処理ガスの成分及び流量は、第１、第２実施形態の第２エッチング工程における第２処理ガスと同じである。
【００８７】
第１処理ガス供給系１０Ａの噴き出し流量は、流速調節用ガスを混合しない分だけ相対的に小さく、第２処理ガス供給系１０Ｂの噴き出し流量は、流速調節用ガスの混合分だけ相対的に大きい。一方、第１処理ガス供給系１０Ａの噴出部５９Ａの開口度と、第２処理ガス供給系１０Ｂの噴出部５９Ａの開口度は、互いに等しい。したがって、第１処理ガス供給系１０Ａからの吹き出し流速は相対的に小さい。第２処理ガス供給系１０Ａからの吹き出し流速は相対的に大きい。
【００８８】
支持部２０には移動手段２２が接続されている。詳細な図示は省略するが、移動手段２２は、例えばモータ等の駆動部と、この駆動部によって進退されるスライド部とを有し、スライド部に支持部２０が接続されている。移動手段２２によって、支持部２０が、第１処理ガスの噴出部５９Ａと対向する第１位置（図６の実線）と、第２処理ガスの噴出部５９Ａと対向する第２位置（図６の二点鎖線）との間で移動されるようになっている。
【００８９】
第１エッチング工程では、移動手段２２によって支持部２０を第１位置に位置させる。これによって、第１処理ガス供給系１０Ａから噴き出された第１処理ガスが被処理物９０に接触する。この第１処理ガスの噴き出し流速ひいては被処理物９０上での流速は比較的小さい。したがって、被処理物９０の表面に適度な厚さの水の凝縮層が形成されやすく、シリコン含有膜９３のエッチングレートを高くできる。
【００９０】
シリコン含有膜９３の大半がエッチングされた時点で、移動手段２２によって支持部２０を第１位置から第２位置に移動させる。これによって、第１エッチング工程から第２エッチング工程に時間をほとんど置かずに移行することができる。第２エッチング工程では、第２処理ガス供給系１０Ｂから噴き出された第２処理ガスが被処理物９０に接触する。
この第２処理ガスの噴き出し流速ひいては被処理物９０上での流速は、上記第１処理ガス供給系１０Ａのガス流速より大きい。したがって、被処理物９０の表面から水分を飛散させることができ、被処理物９０の表面に水の凝縮層が形成されるのを抑制できる。よって、シリコンの窒化シリコンに対する選択比を大きくでき、下地膜９２のオーバーエッチングを抑制しつつ、残膜９３ａを選択的にエッチングできる。
移動手段２２は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂを選択的に切り替える切替手段を構成する。
支持部２０の移動速度や、第１エッチング工程で用いられる処理ガス供給系１０の数は、予め実験により第１エッチング工程で下地膜９２が露出し出すように、または下地膜９２上に残っているシリコン含有膜９３の厚みが極わずかになるように決めておく。
【００９１】
移動手段２２が、支持部２０に代えて噴出部５９Ａ，５９Ｂに接続されていてもよく、支持部２０を第１位置と第２位置との間で移動させるのに代えて、噴出部５９Ａ，５９Ｂを移動させることにより、第１エッチング工程では噴出部５９Ａを支持部２０と対向させ、第２エッチング工程では噴出部５９Ｂを支持部２０と対向させてもよい。
【００９２】
第６実施形態
図７に示すように、第６実施形態では、被処理物９４が連続シート状になっている。連続シート状の被処理物９４は、繰り出しロール２３から繰り出され、巻き取りロール２４に巻き取られるようになっている。ロール２３，２４の間の被処理物９４の裏側に加熱部２１が設けられている。
【００９３】
ロール２３，２４の間の繰り出しロール２３寄りの位置に第１処理ガス供給系１０Ａの噴出部５９Ａが配置されている。ロール２３，２４の間の巻き取りロール２４寄りの位置に第２処理ガス供給系１０Ｂの噴出部５９Ｂが配置されている。
【００９４】
繰り出しロール２３から繰り出された被処理物９４は、第１処理ガス供給系１０Ａからの小流量、低速の第１処理ガスと接触する。その後、第２処理ガス供給系１０Ｂからの大流量、高速の第２処理ガスと接触する。これによって、第１エッチング工程から第２エッチング工程に連続的に移行することができる。繰り出しロール２３及び巻き取りロール２４は、ステージ状の支持部２０に代わる被処理物支持部として機能する。かつ、繰り出しロール２３及び巻き取りロール２４は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂを選択的に切り替える切替手段を構成する。
【００９５】
第７実施形態
処理ガスの流量ひいては流速の変更は２段階に限られず、３段階以上行なうことにしてもよい。第１エッチング工程でガス流量ひいては流速を２段階以上にわたって変更してもよい。第２エッチング工程でガス流量ひいては流速を２段階以上にわたって変更してもよい。
【００９６】
図８は、処理ガスの流量ひいては流速を、第１エッチング工程と第２エッチング工程の全体で３段階にわたって変更する実施形態を示したものである。
エッチング装置１は、３つの処理ガス供給系１０を備えている。これら３つの処理ガス供給系１０を互いに区別するときは、１段目（図８において左側）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＸを付し、２段目（図８において中央）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＹを付し、３段目（図８において右側）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＺを付す。１段目と２段目の処理ガス供給系１０Ｘ，１０Ｙが、第１エッチング工程を実行する第１処理ガス供給系になる。最終段（３段目）の処理ガス供給系１０Ｚが、第２エッチング工程を実行する第２処理ガス供給系になる。
【００９７】
１段目の処理ガス供給系１０Ｘは、第５実施形態（図６）及び第６実施形態（図７）の第１処理ガス供給系１０Ａと同一の構成になっている。すなわち、処理ガス供給系１０Ｘには流速調節用ガス供給部６０が接続されていない。第１処理ガス供給系１０Ａから噴き出される処理ガスは、流速調節用ガス（Ｎ２）を含まず、小流量になる。
【００９８】
２段目の処理ガス供給系１０Ｙは、第５、第６実施形態（図６、図７）の第２処理ガス供給系１０Ｂと同一の構成になっており、流速調節用ガス供給部６０Ｙが常時混合モードで運転される。ただし、流速調節用ガスの混合流量は、上記第２処理ガス供給系１０Ｂの流速調節用ガスの混合流量より小さい。
【００９９】
３段目（最終段）の処理ガス供給系１０Ｚは、第５、第６実施形態（図６、図７）の第２処理ガス供給系１０Ｂと同一の構成になっており、流速調節用ガス供給部６０Ｙが常時混合モードで運転される。流速調節用ガスの混合流量についても、上記第２処理ガス供給系１０Ｂと同じである。
【０１００】
３段目の流速調節用ガス供給部６０Ｚによる流速調節用ガスの混合流量は、２段目の流速調節用ガス供給部６０Ｙによる流速調節用ガスの混合流量の好ましくは１倍〜４倍であり、より好ましくは２倍〜３倍である。
【０１０１】
したがって、後段の処理ガス供給系１０になるほど処理ガスの噴き出し流量が大きい。
【０１０２】
３つの処理ガス供給系１０の噴出部５９が間隔を置いて一列に並べられている。これら噴出部５９の下方にローラコンベア２５が設置されている。ローラコンベア２５は、噴出部５９の配列方向に延設されている。ローラコンベア２５によって被処理物９０が１段目の噴出部５９Ｘの下方、２段目の噴出部５９Ｙの下方、３段目の噴出部５９Ｚの下方の順に搬送される。
ローラコンベア２５は、被処理物９０の搬送手段及び支持手段を構成する。かつ、ローラコンベア２５は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０を選択的に切り替える切替手段を構成する。
ローラーコンベア２５の移動速度や、処理ガス供給系１０の数は、予め実験により決めておく。
【０１０３】
[第１エッチング工程]
被処理物９０は、ローラコンベア２５による搬送に伴ない、先ず１段目の処理ガス供給系１０Ｘからの処理ガスと接触し、エッチングされる。１段目の処理ガスには流速調節用ガス（Ｎ２）が混合されておらず、被処理物９０上でのガス流速が比較的小さい。したがって、被処理物９０の表面上に必要十分な厚さの凝縮層を形成でき、シリコン９３を高エッチングレートでエッチングできる。１段目のエッチングでは、シリコン含有膜９３の表面が粗くなり凸凹の状態になる。下地の窒化シリコン膜９２は未だ露出しない。
【０１０４】
次に、被処理物９０は、２段目の処理ガス供給系１０Ｙからの処理ガスと接触し、エッチングされる。２段目の処理ガスには流速調節用ガス（Ｎ２）が混合される。したがって、２段目の処理ガスの流量は１段目より大きく、被処理物９０上でのガス流速が１段目より大きい。これにより、被処理物９０の表面上から水分を飛散させ、被処理物９０の表面上の凝縮層の厚さを１段目のときより小さくできる。よって、シリコン含有膜９３の下地膜９２に対する選択比を大きくできる。したがって、シリコン含有膜９３の凸凹な表面の凹の部分が下地膜９２との界面に到達したとき、下地膜９２が削れるのを抑制できる。
【０１０５】
[第２エッチング工程]
次に、被処理物９０は、３段目（最終段）の処理ガス供給系１０Ｚからの処理ガスと接触し、エッチングされる。３段目の処理ガスには２段目（第１エッチング工程の最終段階）より多量の流速調節用ガス（Ｎ２）が混合される。したがって、３段目の処理ガスの流量は２段目より更に大きく、被処理物９０上でのガス流速が２段目より更に大きい。これにより、被処理物９０の表面上から水分を十分に飛散させることができ、被処理物９０の表面上の凝縮層の厚さを２段目のときより更に小さくできる。よって、シリコン含有膜９３の下地膜９２に対する選択比を更に大きくできる。下地膜９２のオーバーエッチング量ｄ（図２（ｄ））を十分に小さくしつつ、斑点状の残膜９３ａを確実に除去できる。
【０１０６】
第８実施形態
図９は、本発明の第８実施形態を示したものである。第８実施形態では、酸化性反応ガスを流速調節用ガスとして代用している。
詳述すると、第８実施形態の処理ガス供給系１０は、第４実施形態（図５）と同様に、フッ素系反応ガス供給系３３と、オゾナイザー４８を有する酸化性反応ガス供給系３５とを含む。フッ素系反応ガス供給系３３には、第４実施形態と異なり、流速調節手段としての流速調節用ガス供給部６０が接続されていない。これに代えて、酸化性反応ガス供給系３５の酸素系原料供給部３４とオゾナイザー４８とを結ぶライン上に、流速調節手段として酸化性反応ガス流量調節部６１が設けられている。流量調節部６１は、流量制御弁やマスフローコントローラにて構成されている。流量調節部６１が、酸素系原料供給部３４からオゾナイザー４８に供給される酸素系原料ガス（Ｏ２）の流量を調節し、ひいては、オゾナイザー４８からの酸化性反応ガス（Ｏ２＋Ｏ３）の供給ガス流量を調節する。
流量調節部６１をオゾナイザー４８より下流の噴出路５２に設けてもよい。
【０１０７】
［第１エッチング工程］
第８実施形態の第１エッチング工程は、第３及び第４実施形態の第１エッチング工程と実質的に同じである。フッ素系反応ガス供給系３３において、加湿フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ化し、フッ素系反応ガスを生成する。併行して、酸化性反応ガス供給系３５の酸素系原料供給部３４から酸素系原料ガス（Ｏ２）をオゾナイザー４８に供給し、オゾナイザー４８によって酸化性反応ガス（Ｏ２＋Ｏ３）を生成する。これらフッ素系反応ガスと酸化性反応ガスを混合して処理ガスを得る。この処理ガスを噴出部５３から噴出し、被処理物９０に接触させる。第１エッチング工程におけるフッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、例えばフッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝２：１〜１：２程度が好ましい。
【０１０８】
［第２エッチング工程］
第８実施形態の第２エッチング工程では、流量調節部６１によって酸素系原料ガス（Ｏ２）ひいては酸化性反応ガス（Ｏ２＋Ｏ３）の供給流量を第１エッチング工程より大きくする。フッ素系反応ガスの供給流量は、好ましくは第１エッチング工程と同じにする。第２エッチング工程におけるフッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの混合比は、例えばフッ素系反応ガス：酸化性反応ガス ＝ ９：５〜１：３程度が好ましく、１：１〜１：２強程度がより好ましい。
【０１０９】
酸化性反応ガスの流量を増大させることによって、処理ガス全体の流量が増大する。これにより、被処理物９０上での処理ガスの流速が増大する。したがって、被処理物９０の表面上の水分が飛散されやすくなる。よって、第１実施形態と同様に、シリコン膜９３の下地膜９２に対する選択比を大きくできる。フッ素系反応ガスについては、第１エッチング工程と同じ流量にすることにより、シリコンのエッチングレートの低下を抑制できる。この結果、シリコン残膜９３ａを良好なエッチングレートで選択的にエッチングして除去でき、かつ下地膜９２のオーバーエッチング量ｄを小さくできる。
【０１１０】
第８実施形態では、酸化性反応ガスが流速調節用ガスを兼ねるため、流速調節専用のガス（例えばＮ２）が不要である。したがって、所要のガス種を減らすことができる。
【０１１１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者に自明の範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、エッチング対象のシリコン含有膜９３は、アモルファスシリコンに限られず、ポリシリコンであってもよく、単結晶シリコンでもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３は、シリコンに限られず、酸化シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等であってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が酸化シリコンである場合、処理ガスが酸化性反
応成分を含む必要はない。したがって、酸素系原料供給部３４を省略できる。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が、炭化シリコン又は酸化炭化シリコンである場合、加熱操作によりシリコンに変換でき、その後、上記実施形態と同様にしてエッチングできる。
【０１１２】
下地膜９２は、窒化シリコンに限られず、エッチング対象のシリコン含有膜９３とは異なる成分であればよい。
アモルファスシリコン等のシリコンからなるシリコン含有膜９３に対し、下地膜９２が酸化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が酸化シリコンである場合、下地膜は例えば窒化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が炭化シリコンや酸化炭化シリコンである場合、下地膜９２は例えば窒化シリコン又は酸化シリコンであってもよい。
【０１１３】
下地膜の成分等によっては、エッチングが進行するにしたがってシリコンの下地膜に対する選択比を大きくするために、被処理物９０上での処理ガス流速を小さくしてもよい。第２エッチング工程での処理ガス流速を第１エッチング工程より小さくしてもよい。処理ガス流速を小さくした後、大きくしてもよい。処理ガス流速を大きくした後、小さくしてもよい。処理ガス流速を段階的に変化させるのに限られず、連続的に変化（漸減又は漸増）させてもよい。
流速調節用ガス供給部６０が、混合モードのとき、流速調節用ガス（Ｎ２）の混合流量を段階的または連続的に変化させてもよい。
【０１１４】
流速調節手段が、処理ガスの流速を変化させるために、処理ガス供給系１０に流速調節用ガス（Ｎ２）を混合するのに代えて、又は流速調節用ガス（Ｎ２）を混合するのに加えて、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）の流量を変化させてもよく、フッ素系原料ガス中の希釈ガス（Ａｒ）の流量を変化させてもよく、酸素系原料（Ｏ２）の流量を変化させてもよい。
【０１１５】
流速調節手段が、処理ガスの流速を変化させるために、ガス流量を調節するのに代えて、又はガス流量を調節するのに加えて、噴出部５９の開口度を調節してもよい。噴出部５９と被処理物９０との間に画成されたガス路の厚さ（噴出部５９と被処理物９０との間の距離）を調節してもよい。
【０１１６】
フッ素系原料として、ＣＦ４に代えて、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等の他のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を用いてもよく、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を用いてもよく、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２等のＰＦＣ及びＨＦＣ以外のフッ素含有化合物を用いてもよい。
希釈ガスとして、Ａｒに代えて、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２等の他の不活性ガスを用いてもよい。
酸素系原料として、Ｏ２に代えて、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等の酸素含有化合物を用いてもよい。
水（Ｈ２Ｏ）に代えて、ＯＨ基含有化合物を用いてもよい。ＯＨ基含有化合物として、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）やエタノールやメタノール等のアルコールが挙げられる。ただし、過酸化水素水の場合は、反応性が高く、安定してフッ素系反応成分のガスに添加することが難しい。また、アルコールの場合は、プラズマ中に導入された際に炭素成分（Ｃ）が反応し、有機重合体が生成されるため、その分解・除去が必要になる。そのため、簡便で安定に供給できるＨ２Ｏが好ましい。
【０１１７】
酸化性反応成分をプラズマ生成部４４又はオゾナイザー４８を用いて生成するのに代えて、Ｏ３等の酸化性反応成分そのものをタンク等に蓄えておき、このタンクから酸化性反
応成分を取り出してフッ素系反応成分と混合してもよい。
第３実施形態（図４）及び第４実施形態（図５）において、フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスとを混合せずに互いに別の噴出部から被処理物へ向けて吹き出すようにしてもよい。
【０１１８】
第１エッチング工程から第２エッチング工程に切り替えるタイミングは、下地膜９２が露出した段階に限られず、下地膜９２が露出する少し前の段階に設定してもよい。
【０１１９】
処理ガス供給系１０を複数設け、被処理物９０に対向する系１０を切替手段で選択的に切り替える場合、処理ガス供給系１０は２つ（第５、第６実施形態（図６、図７））又は３つ（第７実施形態（図８））に限られず、４つ以上設けてもよい。
複数の処理ガス供給系１０のうち少なくとも２つの処理ガス供給系１０のガス流量ひいては流速が異なっていればよく、複数の処理ガス供給系１０のすべてのガス流量ひいては流速が１段ずつ異なっているのに限られず、複数（３つ以上）の処理ガス供給系１０のうち一部（２つ以上）の処理ガス供給系１０のガス流量ひいては流速が互いに同じであってもよい。
【０１２０】
第７実施形態（図８）において、処理ガス供給系１０Ｘを２つ並設し、装置１全体で処理ガス供給系１０を４つ設けてもよい。この構造は、シリコン含有膜９３の厚さが大きく、１つの処理ガス供給系１０Ｘでエッチングできる量がシリコン含有膜９３の厚さの半分未満である場合に好適である。すなわち、処理ガス供給系１０Ｘを２つ設けることで、シリコン含有膜９３の半分以上ないしは大部分を良好なエッチングレートでエッチングできる。その後、処理ガス供給系１０Ｙでシリコンの選択比を大きくしてエッチングし、続いて処理ガス供給系１０Ｚでシリコンの選択比を更に大きくしてエッチングする。
シリコン含有膜９３の厚さによっては、処理ガス供給系１０Ｘを３つ以上並設してもよい。
第７実施形態（図８）において、１段目の処理ガス供給系１０Ｘにも流速調節用ガス供給部６０を設けてもよい。
【０１２１】
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第３〜第７実施形態（図４〜図８）の流速調節用ガス供給部６０を、第１実施形態（図１）と同様に原料供給ライン３０に接続してもよい。
第５〜第７実施形態（図６〜図８）の各処理ガス供給系１０を、第３、第４実施形態（図４、図５）と同様にフッ素系反応成分と酸化性反応成分とが互いに別ルートで生成される構成にしてもよい。
第８実施形態（図９）において、オゾナイザー４８に代えて、第３実施形態（図４）のプラズマ生成部４４を用いてもよい。
第１、第２実施形態（図１、図２）において、第８実施形態と同様に、流速調節用ガス供給部６０を省略し、これに代えて、酸素系原料供給部３４の原料供給ライン３０への接続路上に流量調節部６１を設け、酸素系原料ガスひいては酸化性反応成分を、流速調節用ガスとして代用してもよい。この場合、酸素系原料ガスの流量変化に伴なう、プラズマ生成部４０における放電の安定性及びフッ素系反応ガスの生成効率に対する影響に留意する。
第５、第６実施形態（図６、図７）において、第８実施形態と同様に、処理ガス供給系１０Ｂの流速調節用ガス供給部６０Ｂを省略し、これに代えて、酸素系原料供給部３４Ｂの原料供給ライン３０Ｂへの接続路上に流量調節部６１を設け、酸素系原料ガスひいては酸化性反応成分を、流速調節用ガスとして代用してもよい。この場合、酸素系原料ガスの流量変化に伴なう、プラズマ生成部４０Ｂにおける放電の安定性及びフッ素系反応ガスの生成効率に対する影響に留意する。
第７実施形態（図８）において、第８実施形態と同様に、処理ガス供給系１０Ｙ，１０Ｚの流速調節用ガス供給部６０Ｙ，６０Ｚを省略し、これに代えて、酸素系原料供給部３４Ｙ，３４Ｚの原料供給ライン３０Ｙ，３０Ｚへの各接続路上に流量調節部６１を設け、酸素系原料ガスひいては酸化性反応成分を、流速調節用ガスとして代用してもよい。この場合、酸素系原料ガスの流量変化に伴なう、プラズマ生成部４０Ｘ，４０Ｘの放電における安定性及びフッ素系反応ガスの生成効率に対する影響に留意する。
第５〜第７実施形態（図６〜図８）の各処理ガス供給系１０を、第３、第４実施形態（図４、図５）と同様にフッ素系反応成分と酸化性反応成分とが互いに別ルートで生成される構成にし、かつ、処理ガス供給系１０Ｂ，１０Ｘ，１０Ｙについて、第８実施形態（図９）と同様に酸化性反応成分を流速調節用ガスとして代用する構成にしてもよい。この場合、酸素系原料ガスの流量変化に拘わらず、プラズマ生成部４０Ｂ，４０Ｘ，４０Ｙにおける放電の安定性を確保でき、フッ素系反応ガスの生成効率を安定させることができ、ひいてはシリコン含有膜のエッチングレートの変動を抑制できる。
【０１２２】
本発明のエッチング方法及びエッチング装置は、レジスト等でパターニングされた被処理物のパターンエッチングの他、被処理物の表面に付着したシリコンを含む汚染物質の除去、シリコンウェハやガラスの粗化部分の平坦化、シリコンウェハやガラスの表面又は裏面の粗化等にも応用できる。
【実施例１】
【０１２３】
実施例を説明する。本発明は、この実施例に限定されない。
図５のエッチング装置を用い、アモルファスシリコン膜を第１エッチング工程と第２エッチング工程の２段階でエッチング処理を行なった。下地膜は窒化シリコンであり、この下地膜にアモルファスシリコンが積層されたサンプルを用いた。
まず、第１エッチング工程を行なった。
フッ素系原料としてＣＦ４を用いた。希釈ガスとしてＡｒを用いた。ＣＦ４をＡｒで希釈してフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を得た。混合比は以下の通り。
ＣＦ４：Ａｒ＝１０：９０
【０１２４】
上記のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に市販の水分添加装置で水分を添加した。水分量は、露点温度が１８℃になるよう制御した。
流速調節用ガス供給部６０は停止モードとした。
水添加後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ生成部４０でプラズマ化し、フッ素系反応ガスを得た。プラズマ放電条件は以下のとおりである。
電極間間隔：  １ｍｍ
電極間電圧：  １２ｋＶ
電源周波数：  ４０ｋＨｚ（パルス波）
別途、酸素系原料ガスとしてＯ２ガスをオゾナイザー４８に導入して酸化性反応ガス（Ｏ２＋Ｏ３）を得た。酸化性反応ガスのオゾン濃度は約８％であった。
プラズマ生成部４０からのフッ素系反応ガスとプラズマ生成部４４からの酸化性反応ガスとを混合し第１処理ガスを得た。フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は１：１とした。
【０１２５】
被処理物９０をステージ２０に載せ、その上方に噴出部５３を配置した。噴出部５３から第１処理ガスを吹き出しながら、噴出部５３を被処理物９０の一端から他端までの間を往復するように移動（スキャン）させた。移動速度は、４ｍ／ｍｉｎとした。往方向又は復方向の片道移動をスキャン１回として、スキャンを１８回行ない、第１エッチング工程を終了した。このとき、被処理物９０の表面には、０．１〜１０μｍの斑点状のアモルファスシリコン９３ａが残っていた（図２（ｂ）（ｃ）参照）。
第１エッチング工程のアモルファスシリコン膜のエッチングレートは、１０．１ｎｍ／ｓｃａｎであり、アモルファスシリコン膜のシリコン窒化膜に対する選択比は約１．３であった。
【０１２６】
続いて、第２エッチング工程を行なった。第２エッチング工程では、流速調節用ガス供給部６０を混合モードにした。フッ素系反応ガスと流速調節用ガス（Ｎ２）との混合比は、フッ素系反応ガス：流速調節用ガス＝２：３とした。噴出部５３のスキャン回数は４回とした。第２エッチング工程のその他の処理条件は、第１エッチング工程と同じとした。
【０１２７】
第２エッチング工程によって残アモルファスシリコン９３ａを完全に除去することができた。
第２エッチング工程のアモルファスシリコン膜のエッチングレートは、８．６ｎｍ／ｓｃａｎであり、アモルファスシリコン膜のシリコン窒化膜に対する選択比は、第１エッチング工程より高く、約２．３であった。したがって、下地のシリコン窒化膜９２のオーバーエッチングを小さくできることが確認された。
【実施例２】
【０１２８】
流速調節用ガスの処理ガスへの混合比と、アモルファスシリコンの窒化シリコンに対する選択比との関係を調べた。実施例１と同様に、図５のエッチング装置を用いた。処理ガスの原料成分及び生成条件は実施例１と同じとした。この処理ガスに流速調節用ガスとして窒素（Ｎ２）を混合し、かつ窒素の混合流量を変化させた。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のエッチングレートを測定し、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）に対する選択比を算出した。
【０１２９】
結果を図１０に示す。同図に示すように、流速調節用ガス（Ｎ２）の混合比が増大するにしたがって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のエッチングレートも窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のエッチングレートも共に低下したが、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のほうがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）よりエッチングレートの低下度合いが大きかった。そのため、流速調節用ガス（Ｎ２）の混合比が増大するにしたがって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）に対する選択比が増大した。この結果から、第２エッチング工程において、適宜な量の流速調節用ガスを処理ガスに混合して流速を増大させることで、窒化シリコン膜９２のオーバーエッチングを抑制できることが確認された。
【実施例３】
【０１３０】
図９のエッチング装置を用い、流速調節用ガスを酸化性反応ガスで代用した場合の、酸化性反応ガスのフッ素系反応ガスへの混合比と、アモルファスシリコンの窒化シリコンに対する選択比との関係を調べた。
フッ素系反応ガスの原料成分及び生成条件は実施例１と同じとした。ただし、実施例３では、実施例１と異なり、流速調節用ガスとしてのＮ２ガスを使用していない。別途、実施例１と同様に、オゾナイザー４８によってオゾン含有ガス（Ｏ２＋Ｏ３）からなる酸化性反応ガスを生成した。フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比を２：１〜１：２となるように酸化性反応ガスの流量を変化させた。フッ素系反応ガスの流量は一定とした。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）と窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のエッチングレートを測定し、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）に対する選択比を算出した。
【０１３１】
結果を図１１に示す。同図に示すように、酸化性反応ガスの混合比が増大するにしたがって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）のエッチングレートも窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のエッチングレートも共に低下したが、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）のほうがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）よりエッチングレートの低下度合いが大きかった。そのため、酸化性反応ガスの混合比が増大するにしたがって、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の窒化シリコン（ＳｉＮｘ）に対する選択比が増大した。この結果から、第２エッチング工程において、酸化性反応ガスの流量を増加させ、処理ガスの流速を増大させることで、窒化シリコン膜９２のオーバーエッチングを抑制できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体ウェハの製造に適用可能である。
【符号の説明】
【０１３３】
１      エッチング装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ    処理ガス供給系
１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ  処理ガス供給系
２１    加熱部
２２    移動手段（切替手段）
２５    ローラコンベア（切替手段）
３０    原料供給ライン
３１    フッ素系原料供給部
３２    添加部
３３    フッ素系反応ガス供給系
３４    酸素系原料供給部
３５    酸化性反応ガス供給系
３６    希釈ガス供給部
３８    流量調節部（流速調節手段）
４０    プラズマ生成部
４３    プラズマ空間
４４    別のプラズマ生成部
４７    プラズマ空間
４８    オゾナイザー
５９    噴出部
６０，６０Ｂ，６０Ｙ，６０Ｚ  流速調節用ガス供給部（流速調節手段）
９０    被処理物
９２    下地膜
９３    シリコン含有膜
９３ａ  残シリコン膜
９４    連続シート状被処理物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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