(57)【要約】【課題】下地膜のエッチングを抑制しつつ、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。フッ素系反応成分は、フッ素系原料（ＣＦ４）を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間４３に通して生成する。原料含有率調節部３７によってフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させる。【選択図】図１
2010062433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地膜にシリコン含有膜が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した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、前記フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率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】
前記含有率をエッチングが進むにしたがって高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】
前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高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）の前記含有率を相対的に低くし、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）の前記含有率を相対的に高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エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝３：９７〜９７：３であり、
前記第２エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み又は含まず、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝５：９５〜１００：０であ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】
前記第１エッチング工程のフッ素系原料ガスのフッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝５：９５〜３０：７０であり、
前記第２エッチング工程のフッ素系原料ガスのフッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝７５：２５〜１００：０であることを特徴とする請求項４又は５に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記第１エッチング工程で前記含有率を段階的に高くし、前記第２エッチング工程での前記含有率を前記第１エッチング工程の最終段階より高くすることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
下地膜にシリコン含有膜が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を備え、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、
前記原料供給ラインのフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させる原料含有率調節部と、
を含む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９】
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって高くすることを特徴とする請求項８に記載のエッチング装置。
【請求項１０】
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くすることを特徴とする請求項８又は９に記載のエッチング装置。
【請求項１１】
前記原料含有率調節部が、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、前記含有率を相対的に低くし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率を相対的に高くすることを特徴とする請求項８〜１０の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１２】
前記原料供給ラインが、フッ素系原料とキャリアとを混合して前記フッ素系原料ガスを生成し、
前記原料含有率調節部が、フッ素系原料とキャリアの混合比を調節することを特徴とする請求項８〜１１の何れか１項に記載のエッチング装置。
【請求項１３】
下地膜にシリコン含有膜が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、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、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フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率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１４】
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項１３に記載のエッチング装置。
【請求項１５】
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、前記含有率が相対的に低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、前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のエッチング装置。
【請求項１６】
前記複数の処理ガス供給系の原料供給ラインの処理ガス流量が互いに略等しく、各原料供給ラインがフッ素系原料とキャリアを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することを特徴とする請求項１３〜１５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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。フッ素系原料に添加する水の量をエッチングの終期に小さくすることも考えられる。しかし、そうするとエッチングレートが低下する。
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膜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】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、下地膜にシリコン含有膜が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した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、前記フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率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。
下地膜に影響しない段階では、フッ素系原料が無駄にならない範囲でシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるようフッ素系原料の含有率を設定するとよい。これにより、処理時間を短縮でき、かつ原料コストを抑えることができる。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くなるようフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率を設定するとよい。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。
【０００５】
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）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）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。これにより、シリコンを酸化でき（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）。酸化性反応成分としては、Ｏ３、Ｏラジカル、Ｏ２等が挙げられ、好ましくはＯ３が挙げられる。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）。
【０００６】
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。
【０００７】
前記含有率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、含有率の制御を容易化できる。「段階的」とは、前記含有率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。
前記含有率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。
【０００８】
前記含有率をエッチングが進むにしたがって高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、エッチングレートが良好な範囲でフッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、フッ素系原料の含有率を高くすることで、プラズマ中でＨ２Ｏをフッ素系原料とより多く反応させ、ＨＦの生成量を増大させ、かつＨ２Ｏの量を減少させることがでる。ＨＦの増大はシリコンのエッチングレートを上昇させる方向に働く。Ｈ２Ｏの減少はシリコンのエッチングレートを低下させる方向に働く。したがって、シリコン含有膜のエッチングレートは差し引きして前記含有率を高くする前の段階とあまり変わらない。一方、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、Ｈ２Ｏの減少に伴ない下地膜のエッチングレートは低下する。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できる。これにより、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、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。
【０００９】
前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くするのが好ましい。これにより、含有率の制御を容易化できる。
前記含有率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。
【００１０】
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、前記含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。
【００１１】
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）の前記含有率を相対的に低くし、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）の前記含有率を相対的に高くすることが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半を良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングできる。その後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を、エッチングレートを良好に維持しつつ選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを確実に抑制することができ、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。
【００１２】
前記第１エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝３：９７〜９７：３であることが好ましく、フッ素系原料：キャリア＝５：９５〜３０：７０であることがより好ましい。
前記第２エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み又は含まず、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料：キャリア＝５：９５〜１００：０であることが好ましく、フッ素系原料：キャリア＝７５：２５〜１００：０であることがより好ましい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、下地膜のエッチングを確実に抑制することができ、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。
【００１３】
前記第１エッチング工程で前記含有率を段階的に高くし、前記第２エッチング工程での前記含有率を前記第１エッチング工程の最終段階より高くしてもよい。
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】
本発明は、下地膜にシリコン含有膜が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を備え、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、
前記原料供給ラインのフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させる原料含有率調節部と、
を含むことを他の特徴とする。
この特徴によれば、前記含有率の調節によって、原料ガス中のＨ２Ｏが大気圧プラズマにより分解される量を調節できる。したがって、処理ガス中のＨ２Ｏの含有量を調節でき、ひいては被処理物の表面上のＨ２Ｏの量を調節することができる。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。
前記原料含有率調節部が、前記含有率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、原料含有率調節部の制御を容易化できる。
前記原料含有率調節部が、前記含有率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。
【００１５】
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって高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、エッチングレートが良好な範囲でフッ素原料の含有率を相対的に低くし、フッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、フッ素系原料の含有率を高くすることで、プラズマ中でＨ２Ｏをフッ素系原料とより多く反応させ、シリコン含有膜のエッチングレートを維持しつつ、Ｈ２Ｏの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、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、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。
【００１６】
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くすることが好ましい。これによって、原料含有率調節部の制御を容易化できる。
前記原料含有率調節部が、前記含有率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。
【００１７】
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、前記原料含有率調節部が前記含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。
【００１８】
前記原料含有率調節部が、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、前記含有率を相対的に低くし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率を相対的に高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良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングできる。その後、残りのシリコン含有膜をエッチングするときは、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持でき、かつ下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、下地膜に対する選択比を大きくできる。したがって、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、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。
【００１９】
前記原料供給ラインが、フッ素系原料とキャリアとを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することが好ましい。前記原料含有率調節部が、フッ素系原料とキャリアの混合比を調節することが好ましい。これにより、フッ素系原料の含有率を確実に調節できる。
フッ素系原料ガスの流量を一定にし、フッ素系原料とキャリアの混合比を変化させることが好ましい。
【００２０】
本発明は、下地膜にシリコン含有膜が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、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、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フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率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る処理ガスのプラズマ化前のフッ素系原料の含有率を調節できる。この含有率の違いによって原料ガス中のＨ２Ｏが大気圧プラズマで分解される量を調節できる。したがって、処理ガス中のＨ２Ｏの含有量を調節できる。ひいては、被処理物の表面上のＨ２Ｏの量を調節することができる。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。
【００２１】
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に高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、フッ素系原料の含有率が相対的に低い処理ガス供給系の処理ガスを被処理物に吹き付け、エッチングレートが良好な範囲でフッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、処理ガス供給系の切り替えによって、被処理物に吹き付けられる処理ガスのＨ２Ｏの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、シリコン含有膜のエッチングレートを維持しつつ、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。
【００２２】
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、前記含有率が相対的に低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、前記含有率が相対的に高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、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半を良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングでき、その後、残りのシリコン含有膜をエッチングするときは、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ下地膜に対する選択比を大きくでき、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、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。
【００２３】
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に低い処理ガス供給系を選択することにしてもよい。
【００２４】
前記複数の処理ガス供給系の原料供給ラインの処理ガス流量が互いに略等しいことが好ましい。各原料供給ラインがフッ素系原料とキャリアを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することが好ましい。これにより、少なくとも２つの処理ガス供給系どうしの処理ガス流量を互いに略等しくしつつ、フッ素系原料の含有率を互いに異なる値にできる。
【００２５】
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。
前記キャリアとしては、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。
【００２６】
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。
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。
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。
【００２７】
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】
【００２８】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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ガス供給部３１が設けられている。フッ素系ガス供給部３１は、フッ素系原料供給部３５とキャリア供給部３６を含んでいる。フッ素系原料供給部３５はフッ素系原料を蓄えている。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。キャリア供給部３６は、キャリア（希釈ガス）を蓄えている。キャリアとして、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２等が挙げられる。ここでは、キャリアとしてＡｒが用いられている。フッ素系原料供給部３５からのＣＦ４が、キャリア供給部３６からのＡｒによって希釈され、フッ素系原料ガスとしてライン３０に送出される。或いは、キャリア供給部３６からのＡｒ供給量がゼロになり、フッ素系原料供給部３５からのＣＦ４がそのままフッ素系原料ガス（ＣＦ４  １００％のガス）としてライン３０に送出されることもある。
【００３２】
フッ素系ガス供給部３１には、更にフッ素系原料含有率調節部３７が設けられている。原料含有率調節部３７は、例えばマスフローコントローラーや流量制御弁等で構成され、ＣＦ４とＡｒの混合比すなわちフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）中のフッ素原料の含有率を調節する。ＣＦ４とＡｒの流量比は、例えばＣＦ４：Ａｒ＝３：９７〜１００：０の範囲で調節される。ＣＦ４とＡｒの流量比が変更されても、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）の流量は常に一定になるよう調節される。
【００３３】
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。
【００３４】
原料供給ライン３０の添加部３２より下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。
【００３５】
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４９が設けられている。噴出部４９は、支持部２０上の被処理物９０に面している。噴出部４９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。
【００３６】
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。
【００３７】
［第１エッチング工程］
第１エッチング工程では、フッ素系ガス供給部３１において、フッ素系原料供給部３５からのＣＦ４とキャリア供給部３６からのＡｒとを混合し、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を得る。以下、第１エッチング工程のフッ素系原料ガスを、適宜「第１フッ素系原料ガス」と称す。この第１フッ素原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）中のフッ素原料（ＣＦ４）の含有率を含有率調節部３７によって調節する。具体的には、第１フッ素系原料ガスのＣＦ４とＡｒの混合比（モル比）をＣＦ４：Ａｒ＝３：９７〜９７：３になるようにするのが好ましく、ＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜３０：７０になるようにするのがより好ましい。フッ素系原料（ＣＦ４）の量が必要以上に多くならないようにすることで、フッ素系原料の無駄を抑えることができる。
【００３８】
フッ素系ガス供給部３１で得られたフッ素系原料ガス（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）を所定量添加する。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。
【００３９】
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。
【００４０】
上記の混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を原料供給ライン３０の下流端から電極間空間４３に導入する。
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、シリコンを高レートでエッチングでき、かつＣＦ４の無駄を抑えた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。
【００４１】
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。これにより、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。
【００４２】
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。適度な厚さの水の凝縮層によってシリコンのエッチングが促進される。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。
【００４３】
［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。
【００４４】
第２エッチング工程では、フッ素系原料含有率調節部３７によって、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）中のＣＦ４の含有率を第１エッチング工程での含有率とは異なる大きさに変更する。それ以外の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。
【００４５】
詳述すると、フッ素系ガス供給部３１において、フッ素系原料供給部３５からのＣＦ４とキャリア供給部３６からのＡｒとを混合し、フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を得る。以下、第２エッチング工程のフッ素系原料ガスを、適宜「第２フッ素系原料ガス」と称す。この第２フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）中のＣＦ４含有率を、含有率調節部３７によって第１フッ素系原料ガスのＣＦ４含有率より高くする。具体的には、第２フッ素系原料ガスのＣＦ４とＡｒの混合比（モル比）をＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜１００：０になるようにするのが好ましく、ＣＦ４：Ａｒ＝７５：２５〜１００：０になるようにするのがより好ましい。
【００４６】
ＣＦ４とＡｒを合計した流量（フッ素系原料ガス流量）は、第１エッチング工程と同じにする。したがって、第２エッチング工程のＡｒ流量は、第１エッチング工程よりＣＦ４流量が増えた分だけ減少する。
【００４７】
上記の第２フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に添加部３２の水（Ｈ２Ｏ）を添加する。水の添加量は第１エッチング工程と同じにする。
【００４８】
水を添加した後の第２フッ素系原料ガスに酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（Ｏ２）を混合して、混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を得る。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、第１エッチング工程と同じにする。この混合原料ガスをプラズマ空間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。
【００４９】
第２エッチング工程では、ＣＦ４の含有率が高いため、プラズマ中でＨ２ＯがＣＦ４とより多く反応して分解される。したがって、第１エッチング工程よりＨＦの生成量が増大し、かつＨ２Ｏの量が減少する。ＨＦの増大はシリコンのエッチングレートを上昇させる方向に働く。Ｈ２Ｏの減少はシリコンのエッチングレートを低下させる方向に働く。したがって、シリコンからなる膜９３のエッチングレートは差し引きして第１エッチング工程とあまり変わらない。一方、下地の窒化シリコン膜９２のエッチングレートは、Ｈ２Ｏの減少によって低下する。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Ｈ２Ｏ減少に因る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。これにより、図２（ｃ）に示すように、シリコンのエッチングレートを良好に維持しつつ、斑点状の残膜９３ａを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。
【００５０】
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ＣＦ４の含有率を変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。
【００５１】
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省略する。
第２実施形態
図３に示すように、第２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。フッ素系ガス供給部３１から延びる原料供給ライン３０には酸素系原料供給部３４が接続されていない。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。
【００５２】
酸素系原料供給部３４は、プラズマ生成部４０とは別のプラズマ生成部４４に接続されている。
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。
【００５３】
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。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。これら噴出路５１，５２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。
【００５４】
フッ素系原料供給部３５からの路とキャリア供給部３６からの路とが、フッ素系原料含有率調節部３７を介して合流している点は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
第２実施形態の第１エッチング工程では、第１実施形態の第１エッチング工程と同様に、ＣＦ４とＡｒを、ＣＦ４の含有率が相対的に低くなるよう混合して第１フッ素系原料ガスを得、これに水（Ｈ２Ｏ）を添加する。そして、水添加後の第１フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）を、Ｏ２を混合することなく、プラズマ空間４３に導入してプラズマ化する。これにより、ＣＦ４やＨ２Ｏが分解され、ＨＦやＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含む第１フッ素系反応ガスが生成される。第１フッ素系反応ガスは、噴出路５１に導出される。
【００５６】
併行して、酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（例えば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、Ｏ３やＯ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からの第１フッ素系反応ガスと混合する。第１フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの混合ガスが、第１処理ガスになる。第１フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第１フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：９〜９：１が好ましく、第１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。これにより、シリコンのエッチングレートが高く、かつＣＦ４の無駄を抑えた処理ガスレシピが得られる。この処理ガスを噴出部５３から被処理物９０に噴き付け、シリコン含有膜９３のエッチングすべき部分の大半をエッチングし、下地膜９２の一部を露出させる。
【００５７】
続いて、第２エッチング工程では、第１実施形態の第２エッチング工程と同様に、ＣＦ４とＡｒを、ＣＦ４の含有率が相対的に高くなるよう混合して第２フッ素系原料ガスを得、これに水（Ｈ２Ｏ）を添加する。そして、水添加後の第２フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）を、Ｏ２を混合することなく、プラズマ空間４３に導入してプラズマ化する。これにより、ＣＦ４やＨ２Ｏが分解され、ＨＦやＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含む第２フッ素系反応ガスが生成される。第２フッ素系原料ガスのＣＦ４の含有率が第１フッ素系原料ガスより高いため、Ｈ２Ｏがより多く分解され、ＨＦがより多く生成される、したがって、第２フッ素系反応ガスは、第１フッ素系反応ガスよりＨＦ量が多く、Ｈ２Ｏ量が少ない。この第２フッ素系反応ガスを噴出路５１に導出する。
【００５８】
プラズマ生成部４４では、第１エッチング工程から引き続いて、酸素系原料ガス（例えばＯ２）をプラズマ化することにより、酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスを噴出路５２に導出し、噴出路５１からの第２フッ素系反応ガスと混合し、第２処理ガスを得る。第２フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第２フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：９〜９：１が好ましく、第２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。混合後の第２処理ガスを噴出部５３から被処理物９０に噴き付ける。第２処理ガス中のＨＦの含有率が高く、かつ水の含有率が低いため、良好なエッチングレートを維持しながら残膜９３ａを選択的にエッチングでき、下地膜９２のエッチングを抑制できる。更には、シリコンの斑点状の残膜９３ａを確実に除去できる。
【００５９】
第２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。
【００６０】
第３実施形態
図４に示すように、第３実施形態では、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２実施形態と同様である。
【００６１】
第４実施形態
図５に示すように、第４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実施形態（図１）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、第１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、第１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。
【００６２】
各処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂが第１実施形態（図１）の処理ガス供給系１０と異なっているところは、フッ素系ガス供給部３１からフッ素系原料含有率調節部３７が省かれている点である。フッ素系ガス供給部３１は、エッチング処理の途中でＣＦ４とＡｒの混合比を変えることがなく、処理の全期間中、ＣＦ４とＡｒの混合比を一定に維持する。第１処理ガス供給系１０Ａのフッ素系ガス供給部３１ＡのＣＦ４とＡｒの混合比と、第２処理ガス供給系１０Ｂのフッ素系ガス供給部３１ＢのＣＦ４とＡｒの混合比は、互いに異なっている。
【００６３】
フッ素系ガス供給部３１ＡにおけるＣＦ４とＡｒの混合比は、第１実施形態の第１エッチング工程と同様であり、ＣＦ４の比率が相対的に小さい。フッ素系ガス供給部３１ＢにおけるＣＦ４とＡｒの混合比は、第１実施形態の第２エッチング工程と同様であり、ＣＦ４の比率が相対的に大きい。したがって、第１処理ガス供給系１０Ａは第１処理ガスを噴き出す。第２処理ガス供給系１０Ｂは第２処理ガスを噴き出す。
【００６４】
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４９Ａと対向する第１位置（図５の実線）と、第２処理ガスの噴出部４９Ａと対向する第２位置（図５の二点鎖線）との間で移動されるようになっている。
【００６５】
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から噴き出された処理ガスが被処理物９０に接触し、シリコン含有膜９３の大半がエッチングされる。その後、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から噴き出された処理ガスが被処理物９０に接触する。この第２処理ガス供給系１０Ｂからの処理ガスは、フッ素系原料ＣＦ４の含有率が第１処理ガス供給系より高い。これにより、残膜９３ａを、良好なエッチングレートを維持しながら選択的にエッチングでき、下地膜９２のエッチングを抑制でき、シリコンの斑点状の残膜９３ａを確実に除去できる。
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。
【００６６】
移動手段２２が、支持部２０に代えて噴出部４９Ａ，４９Ｂ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４９Ａ，４９Ｂ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４９Ａを支持部２０と対向させ、第２エッチング工程では噴出部４９Ｂを支持部２０と対向させてもよい。
【００６７】
第５実施形態
図６に示すように、第５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。
【００６８】
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４９Ａ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４９Ｂが配置されている。
【００６９】
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。
【００７０】
第６実施形態
フッ素原料ＣＦ４の含有率の変更は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ＣＦ４含有率を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ＣＦ４含有率を２段階以上にわたって変更してもよい。
【００７１】
図７は、ＣＦ４の含有率を、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。各処理ガス供給系１０は、第４実施形態（図５）及び第５実施形態（図６）の処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂと同じ構成になっている。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７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７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７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。
【００７２】
１段目のフッ素系ガス供給部３１ＸでのＣＦ４含有率は、第１実施形態の第１エッチング工程と同程度にするとよい。すなわち、好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝３：９７〜９７：３とし、より好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜３０：７０とする。
【００７３】
２段目のフッ素系ガス供給部３１ＹでのＣＦ４の含有率は、１段目より高くし、好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜１００：０とし、より好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝４０：６０〜８０：２０とする。
【００７４】
３段目（最終段）のフッ素系ガス供給部３１ＺでのＣＦ４含有率は、２段目より更に高くし、第１実施形態の第２エッチング工程と同程度にするとよい。すなわち、好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜１００：０とし、より好ましくはＣＦ４：Ａｒ＝７５：２５〜１００：０とする。
よって、後段の処理ガス供給系１０になるほどＣＦ４含有率が段階的に高くなる。
【００７５】
３つの処理ガス供給系１０のＣＦ４とＡｒの合計流量は互いに等しく、処理ガスの吹き出し流量は互いに略等しい。したがって、Ａｒ流量は、後段の処理ガス供給系１０になるほど減少する。最終段においてＣＦ４：Ａｒ＝１００：０のときは、Ａｒ流量はゼロである。
【００７６】
３つの処理ガス供給系１０のプラズマ生成部４０の噴出部４９が間隔を置いて一列に並べられている。これら噴出部４９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４９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４９Ｘの下方、２段目の噴出部４９Ｙの下方、３段目の噴出部４９Ｚ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。
【００７７】
[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段目の処理ガスのレシピは、シリコンを高いレートでエッチングでき、かつＣＦ４の無駄を抑えるように設定されている。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。
【００７８】
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ＣＦ４含有率は１段目より高い。したがって、Ｈ２Ｏが１段目より多く分解され、ＨＦの生成量が増え、かつ吹き出しガス中のＨ２Ｏ量が減少する。したがって、シリコン含有膜９３の良好なエッチングレートを維持しつつ、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。これによって、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。
【００７９】
[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ＣＦ４含有率は２段目（第１エッチング工程の最終段階）より更に高い。したがって、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。これにより、下地膜９２のオーバーエッチング量ｄ（図２（ｄ））を十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜９３ａを確実に除去できる。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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、ＣＦ４含有率を低くしてもよい。第２エッチング工程のＣＦ４含有率を第１エッチング工程より低くしてもよい。ＣＦ４含有率を低くした後、高くしてもよい。ＣＦ４含有率を高くした後、低くしてもよい。ＣＦ４含有率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。
【００８３】
Ａｒの流量を一定に維持しながら、ＣＦ４の流量を増減させることで、ＣＦ４の含有率を変更してもよい。
【００８４】
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。
キャリア（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。
【００８５】
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２実施形態（図３）及び第３実施形態（図４）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。
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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４、第５実施形態（図５、図６））又は３つ（第６実施形態（図７））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ＣＦ４含有率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ＣＦ４含有率が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ＣＦ４含有率が互いに同じであってもよい。
【００８８】
第６実施形態（図７）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、かつＣＦ４の無駄を抑えながらエッチングできる。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。
【００８９】
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第４〜第６実施形態（図５〜７）の各処理ガス供給系１０を、第２、第３実施形態（図３、図４）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。
【００９０】
第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、原料含有率調節部３７がＣＦ４含有率を３段階以上にわたって段階的に高くする（変化させる）ようにしてもよい。そうすると、第６実施形態と同様に、エッチングレートを確実に高くしつつ、下地膜９２のオーバーエッチング量ｄを十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜９３ａを確実に除去できる。
第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、原料含有率調節部３７がＣＦ４含有率を連続的に漸増させてもよい。
下地膜９２の成分等によっては、第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、原料含有率調節部３７がＣＦ４含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。
【００９１】
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】
【００９２】
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３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おこなった。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（キャリア）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
【００９３】
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。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を別のプラズマ生成部４４に導入して大気圧下でプラズマ化し、酸化性反応ガスを得た。プラズマ放電条件は、上記プラズマ生成部４０と同じとした。
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。
【００９４】
被処理物９０をステージ２０に載せ、その上方にプラズマ噴出部５３を配置した。プラズマ噴出部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、９．８ｎｍ／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。
【００９５】
続いて、第２エッチング工程を行なった。処理条件は、フッ素系原料ガスのＣＦ４含有率及び噴出部５３のスキャン回数を除き、第１エッチング工程と同一とした。第２エッチング工程でのＣＦ４含有率は第１エッチング工程より高くし、ＣＦ４とＡｒの混合比で以下の通りとした。
ＣＦ４：Ａｒ＝８０：２０
【００９６】
第２エッチング工程のスキャン回数は４回とした。これにより、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、１０．２ｎｍ／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２．６であった。したがって、エッチング対象のアモルファスシリコンのエッチングレートを高く維持しつつ、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。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】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】（ａ）は、エッチング前の被処理物の断面図であり、（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、（ｃ）は、（ｂ）の断面図であり、（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】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】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】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】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】本発明の第６実施形態の概略構成を示す解説図である。
【符号の説明】
【００９９】
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
３４    酸素系原料供給部
３１    フッ素系ガス供給部
３５    フッ素系原料供給部
３６    キャリア供給部
３７    原料含有率調節部
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
４９    噴出部
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】
2010062433.tif 000003
【図２】
2010062433.tif 000004
【図３】
2010062433.tif 000005
【図４】
2010062433.tif 000006
【図５】
2010062433.tif 000007
【図６】
2010062433.tif 000008
【図７】
2010062433.tif 000009