(57)【要約】【課題】シリコンエッチングにおける処理ムラを抑え、均一性を向上させる。【解決手段】略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを噴出部４１から被処理物１０に吹き付けながら、噴出部４１を含む処理ヘッド３９を被処理物１０に対し左右に往復又は片道移動させ、被処理物１０の表面に形成されたシリコンをエッチングする。被処理物１０の表面上に形成される凝縮層１８の厚さｔが所定以下になるよう、前記移動速度を所定以上、好ましくは３〜４ｍ／ｍｉｎ以上に設定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させる工程と、
前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定する工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記凝縮層の厚さが２μｍ以下になるよう前記速度設定を行なう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】
前記凝縮層の厚さが、２０Å〜６０Åになるよう前記速度設定を行なう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】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させる工程と、
１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定する工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
フッ素原料と水を含む露点１２℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが１００Å以下になるよう前記速度設定を行なう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】
フッ素原料と水を含む露点１４℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが６０Å以下になるよう前記速度設定を行なう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７】
フッ素原料と水を含む露点１６℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが４０Å以下になるよう前記速度設定を行なう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８】
フッ素原料と水を含む露点１８℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが２５Å以下になるよう前記速度設定を行なう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９】
前記相対移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上に設定することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項１０】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させ、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上に設定することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を１ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上７０ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を２ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上１５ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を３ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上８ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１４】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を４ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上４ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１５】
１の噴出部より前記移動方向の下流側で前記被処理物を強制乾燥させることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項１６】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１７】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１８】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
を備え、前記移動の速度が３ｍ／ｍｉｎ以上に設定されていることを特徴とするエッチング装置。
【請求項１９】
請求項１〜１５の何れかに記載のエッチング方法または請求項１６〜１８の何れかに記載のエッチング装置にてエッチングされたことを特徴とする被処理物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、略大気圧下において、被処理物上に形成されたアモルファスシリコン等のシリコン層をエッチングする方法及び装置並びにエッチングされた被処理物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１、２には、ウェハ表面のシリコンをＯ３によって酸化したうえで（式１１）、ＨＦを用いてエッチングすることが記載されている。
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を生成し、このＨＦによって酸化シリコンをエッチング（式１２）することが記載されている。
Ｓｉ＋２Ｏ３→ＳｉＯ２＋２Ｏ２                  （式１１）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ    （式１２）
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１２に示すように、従来のシリコンエッチングでは、被処理物１０を相対的にスキャンさせながら、ＨＦ及びＯ３を含む処理ガスを被処理物１０に吹き付けた場合、例えばＳｉＮ層１３が析出した段階になっても、場所によってシリコン層１６が斑点状に残留し、処理ムラが出来るという問題があった。残留シリコン層１６は、例えば基板１１上のゲート線１２に対応する部分の周辺に設けられた隅角部１９等に形成されやすい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明者は、上記問題点を解決するために、鋭意研究、考察を行なった。
被処理物の表面の処理ガスが当たっている領域には、処理ガス中の水やエッチング反応で生成された水が一時的に凝縮し、凝縮層が形成されることが知られている。この凝縮層にＨＦ及びＯ３が溶解して拡散し、被処理物の表面に到達することにより、エッチング反応が維持される。一方、被処理物には場所によって凝縮層が集まりやすく水溜り状になる所があると考えられる。例えば、図１２の隅角部１９がそれであるが、平坦面上にも水溜り状になる所が存在する。このような箇所では、Ｏ３が溶解してから被処理物の表面に到達するまでに必要な拡散距離が大きくなり、被処理物の表面上でのＯ３の反応が減る。したがって、エッチングが進まず、これが処理ムラを惹き起こしていると考えられる。【０００５】
本発明は、上記考察に基づいてなされたものであり、略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動（スキャン）させる工程と、前記移動の速度を所定以上に設定する工程と、を含む。前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定することが好ましい。或いは、１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定することが好ましい。【０００６】
また、本発明は、略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定する設定部と、
を備えている。前記設定部は、前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定するのが好ましい。或いは、前記設定部は、１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定するのが好ましい。【０００７】
上記の移動速度を適切に設定することによって、凝縮層が水溜り状になるのを防止できる。この結果、処理ムラを抑えることができ、エッチングの品質を高めるとともに均一性を確保することができる。【０００８】
前記凝縮層の厚さが、好ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下、一層好ましくは６０Å以下になるように、前記移動の速度設定を行なうとよい。前記凝縮層の厚さの下限は２０Å程度が好ましい。これによって、エッチング反応が確実に行なわれるようにすることができる（図８参照）。前記凝縮層の厚さが２０〜６０Åになるよう前記速度設定を行ない、かつ前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔（ギャップ）が２ｍｍ以下になるようにするのがより好ましい。【０００９】
被処理物において前記凝縮層が形成される箇所は、噴出部との相対位置に応じて時間的に変移する。前記凝縮層は、被処理物の表面のうち処理ガスと接触する部分に主に形成される。処理ガスが接触する部分のなかでも、処理ガスが直接吹き付けられる部分の周辺では凝縮層の厚さが相対的に大きく、そこから遠ざかるにしたがって凝縮層の厚さが小さくなる。【００１０】
被処理物上のどの位置においても、当該位置での凝縮層の厚さが最大になった時、その最大厚さが前記所定厚さを越えないよう、前記相対移動の速度を設定するのが好ましい。【００１１】
凝縮層の厚さは、例えば光学干渉計を用いて測定できる。また、凝縮層の厚さは、エッチング深さと一定の関係があるため（図９）、エッチング深さを測定することにより推定できる。【００１２】
前記相対的な移動の速度（スキャン速度）は、３ｍ／ｍｉｎ以上に設定してもよく、４ｍ／ｍｉｎ以上に設定してもよく、６ｍ／ｍｉｎ以上に設定してもよく、９ｍ／ｍｉｎ以上に設定してもよい。これによって、前記凝縮層の厚さが過大になるのを確実に抑えることができ、処理ムラを確実に防止することができ、エッチングの品質を高めることができる。【００１３】
前記移動速度の上限は、装置のスキャン能力等を考慮して設定するとよい。一方、移動速度が大きくなると、噴出部と被処理物との間に巻き込まれる雰囲気ガス量が増える。そうすると処理ガスの濃度が低下し、凝縮層を維持できなくなる。このため、移動速度の上限は、前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔（ギャップ）に応じて設定するのが好ましい。ギャップが小さいほど、移動速度の上限を大きく設定できる（図１０）。
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を１ｍｍ以下又は約１ｍｍにするときは、前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上７０ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することにしてもよい。
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を２ｍｍ以下又は約２ｍｍにするときは、前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上１５ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することにしてもよい。
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を３ｍｍ以下又は約３ｍｍにするときは、前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上８ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することにしてもよい。
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を４ｍｍ以下又は約４ｍｍにするときは、前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上４ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することにしてもよい。【００１４】
上記の速度設定により、１回の片道移動すなわち往移動又は復移動（これを１スキャンと称する）でエッチングされる量が減るため、その分、スキャン回数を増大させるとよい。スキャン１回あたりのエッチング深さは１５０Åを越えないようにするのが好ましい。例えばシリコン層の厚さ１０００Åあたり、スキャン回数を好ましくは３〜４回以上とし、より好ましく５〜８回以上とし、さらに好ましくは６〜７回以上とし、さらに好ましくは９回以上とし、さらに好ましくは１０回以上（スキャン１回あたりのエッチング深さ１００Å以下）とする。ギャップが２ｍｍ以下のときは、スキャン１回あたりのエッチング深さは１０〜５０Åにするのがよい。スキャン１回あたりのエッチング深さは、反応長に応じて設定するとよい。ここで、反応長とは、噴出部から噴出された処理ガスが被処理物の表面に沿って流れる距離であり、噴出部と吸引部が対になっているときは、噴出部と吸引部の間の距離と実質等しく、噴出部を挟んでその両側に吸引部が配置されているときは、両側の吸引部間の距離と実質等しい。【００１５】
エッチングの品質（処理残の有無）は、前記処理ガスの原料中の水の濃度にも依存する。濃度が小さい場合、前記移動速度を例えば１〜３ｍ／ｍｉｎの比較的小さい範囲で設定しても、良好なエッチングを行なうことができる（実施例１の表１及び表２）。【００１６】
フッ素原料と水を含むフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成する場合において、前記フッ化水素原料ガスの露点が１２℃以下であれば、１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが１００Å以下になるよう前記速度設定を行なうことにしてもよい。このときの速度範囲は１ｍ／ｍｉｎ以上とすることができる（実施例１の表１）。
前記フッ化水素原料ガスの露点が１４℃以下であれば、前記エッチング深さが６０Å以下になるよう前記速度設定を行なうことにしてもよい。このときの速度範囲は２ｍ／ｍｉｎ以上とすることができる（実施例１の表２）。【００１７】
前記フッ化水素原料ガスの露点が１６℃以下であれば、前記エッチング深さが４０Å以下になるよう前記速度設定を行なうことが好ましい。このときの速度範囲は５ｍ／ｍｉｎ以上とするのが好ましい（実施例１の表３）。
前記フッ化水素原料ガスの露点が１８℃以下であれば、前記エッチング深さが２５Å以下になるよう前記速度設定を行なうことが好ましい。このときの速度範囲は１０ｍ／ｍｉｎ以上とするのが好ましい（実施例１の表４）。
前記フッ化水素の生成後に、該フッ化水素含有ガスにオゾン含有ガスを混合して前記処理ガスを生成するのが好ましい。
スキャン回数の上限は、エッチングすべきシリコンの厚さや装置のスキャン能力やタクト時間等を考慮して適宜設定するとよい。
ちなみに、一般的な大気圧プラズマ処理におけるスキャン速度は、１〜２ｍ／ｍｉｎ程度であり、シリコン層の厚さ１０００Åあたりのスキャン回数は、１〜２回程度である。【００１８】
１の噴出部より前記移動方向の下流側で前記被処理物を強制乾燥させることにしてもよい。
１の噴出部に対し前記移動の方向の下流側に、前記被処理物の乾燥を促す強制乾燥部が設けられていてもよい。噴出部が複数並べられている場合、噴出部ごとに強制乾燥部が設けられていてもよく、複数の噴出部に対し１つの強制乾燥部が設けられていてもよい。
これにより、処理ガスが吹き付けられる箇所より下流側の部分の凝縮層を確実に減衰させ、ないしは消滅させることができ、スキャンの度に凝縮層が累積していくのを防止することができる。
前記乾燥部は、乾燥ガスを噴き出す乾燥ガス供給部であってもよく、被処理物を加熱する加熱部であってもよい。【００１９】
また、本発明は、上記のエッチング方法又はエッチング装置にてエッチングされた被処理物を提供するものである。
本発明は、略大気圧でのエッチング処理に適用される。ここで、略大気圧とは、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易化を考慮すると、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】
【００２０】
本発明によれば、移動速度の設定することによって、凝縮層が水溜り状になるのを防止できる。この結果、処理ムラを抑えることができ、エッチングの品質を高めるとともに均一性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図２】上記装置の被処理物の拡大断面図であり、（ａ）は、シリコンエッチング前の状態を示し、（ｂ）は、シリコンエッチング後の状態を示す。
【図３】上記装置のスキャン機構の一例を示す正面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図７】移動速度と凝縮層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】凝縮層の厚さと単位処理幅及び単位時間あたりのエッチング体積との関係を示すグラフである。
【図９】凝縮層の厚さとスキャン１回あたりのエッチング深さとの関係を示すグラフである。
【図１０】移動速度と単位処理幅及び単位時間あたりのエッチング体積との関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るエッチング装置の概略構成図である。
【図１２】従来のシリコンエッチングを施した被処理物の拡大断面図であり、エッチング前のシリコン層を二点鎖線で示す。
【符号の説明】
【００２２】
Ｍ，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５  エッチング装置
１０    被処理物
１１    ガラス基板
１２    ゲート線
１３    ＳｉＮｘ層
１４    α−Ｓｉ層
１５    ｎ＋層
１６    シリコン層
１７    レジスト
１８    凝縮層
２０    設置部
３０    処理ガス供給部
３１    フッ化水素生成部
３２    炭化フッ素供給部
３３    プラズマ生成部
３４    水添加部
３５    電極
３６    オゾン生成部
３７    酸素供給部
３８    オゾナイザー
３９    処理ヘッド
４０    ノズル部
４１    噴出口（噴出部）
４２    吸引口（吸引部）
５０    吸引手段
６０    スキャン機構（移動機構）
７０    設定部（設定手段）
８０    乾燥ガス供給源
８１    乾燥ガス供給口（強制乾燥部）
９０    加熱部（強制乾燥部）
Ｒ１    処理ガスとの接触領域（反応領域）
ｔ      凝縮層の厚さ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を説明する。
[第１実施形態]
図１に示すように、エッチング装置Ｍは、設置部２０と、処理ガス供給部３０と、スキャン機構６０（移動機構）と、設定部７０（設定手段）とを有している。【００２４】
設置部２０には、被処理物１０が配置されている。被処理物１０のベースは、例えばガラス基板１１で構成されているが、これに限定されるものではない。
図２（ａ）に示すように、ガラス基板１１の表面には、ゲート線１２のパターンが設けられ、さらにＳｉＮｘ層１３、α−Ｓｉ層１４、ｎ＋層１５が下から順次積層されている。ｎ＋層１５上のゲート線１２に対応する部分には、レジスト１７が設けられている。
α−Ｓｉ層１４は、アモルファスシリコンにて構成されている。ｎ＋層１５は、シリコンにリン（Ｐ）をドーピングしたものである。これらα−Ｓｉ層１４とｎ＋層１５とが、本発明のエッチング対象のシリコン１６を構成する。α−Ｓｉ層１４とｎ＋層１５を合計したシリコン層１６の厚さは、例えば２０００Ａ程度である。【００２５】
処理ガス供給部３０は、フッ化水素生成部３１と、オゾン生成部３６とを備えている。
フッ化水素生成部３１は、フッ素系原料供給部３２と、水添加部３４と、プラズマ生成部３３とを有している。原料供給部３２からのＣＦ４に水添加部３４からの水蒸気（Ｈ２Ｏ）が添加されて、フッ素系原料ガスが生成され、このフッ素系原料ガスがプラズマ生成部３３に導入されるようになっている。
原料供給部３２においてＣＦ４を不活性ガスで希釈し、これに添加部３４においてＨ２Ｏを添加して、フッ素系原料ガスを得ることにしてもよい。不活性ガスとしては、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ等の希ガスやＮ２を用いるとよい。【００２６】
プラズマ生成部３３は、一対の電極３５を含んでいる。これら電極３５の間に電界が印加されることにより、大気圧グロー放電が生成されるようになっている。印加電界は、例えばパルス波（間欠波）とするが、これに限定されるものではなく、連続波状の高周波でもよい。この電極３５間の空間に、上記フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ｈ２Ｏ）が導入されるようになっている。これにより、原料ガスがプラズマ化され、下式（１）の反応が起き、フッ化水素（ＨＦ）を含むエッチャントが生成されるようになっている。
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ  →  ４ＨＦ＋ＣＯ２    …式（１）【００２７】
オゾン生成部３６は、酸素源３７とオゾナイザー３８を備えている。酸素源３７からの酸素（Ｏ２）を用いて、オゾナイザー３８によってオゾン（Ｏ３）が生成されるようになっている。【００２８】
プラズマ生成部３３の一対の電極３５の下流側において、オゾナイザー３８からのオゾン含有ガスと一対の電極３５間からのフッ化水素含有ガス（エッチャント）とが混合され、フッ化水素とオゾンを主成分とする処理ガスが生成されるようになっている。【００２９】
プラズマ生成部３３の下側にノズル部４０が設けられている。ノズル部４０は、設置部２０の被処理物１０の上方に配置されている。プラズマ生成部３３及びノズル部４０により、処理ヘッド３９が構成されている。
図において、ノズル部４０の下面と被処理物９の上面との間の距離（ギャップｇ）は、誇張されている。【００３０】
ノズル部４０には、噴出口４１（噴出部）と、この噴出口４１を挟むようにしてその左右に設けられた一対の吸引口４２（吸引部）とが形成されている。これら噴出口４１及び吸引口４２は、図１の紙面と直交する前後方向に延びている。
上記処理ガス（ＨＦ＋Ｏ３）が噴出口４１に導入され、下方へ吹出されるようになっている。
吸引口４２は、真空ポンプ等を含む吸引手段５０に接続されている。吸引口４２の下端周辺のガスが吸引口４２に吸込まれ、吸引手段５０にて吸引排気されるようになっている。【００３１】
ノズル部４０を含む処理ヘッド３９は、スキャン機構６０に接続されている。スキャン機構６０は、モータ等の駆動部やスライドガイド等を有し、処理ヘッド３９を図１において左右方向に往復移動（スキャン）させるようになっている。スキャン機構６０の出力速度は、例えば０〜２０ｍ／ｍｉｎの範囲内で増減できるようになっている。スキャン機構６０には設定部７０が接続されている。この設定部７０によってスキャン機構６０の出力すなわち処理ヘッド３９の往復移動速度を設定できるようになっている。【００３２】
図３は、スキャン機構６０の一例を示したものである。スキャン機構６０は、モータ６１と、このモータ６１に伝達機構６２を介して連結されたリードスクリュー６３と、スライドガイド６４とを有している。伝達機構６２は、モータ６１の出力軸に接続されたプーリ６２ａと、リードスクリュー６３の一端部に接続されたプーリ６２ｂと、これらプーリ６２ａ，６２ｂに架け渡されたエンドレスベルト６２ｃとを含んでいる。伝達機構６２としてギア列等を用いてもよい。モータ６１の出力軸にリードスクリュー６３が直接連結されていてもよい。リードスクリュー６３は、左右に延びている。処理ヘッド３９の袖部３９Ｂに設けられたナット６５がリードスクリュー６３に螺合されている。スライドガイド６４は、リードスクリュー６３と平行に延びている。袖部３９Ｂに設けられたスライダ６６がスライドガイド６４に摺動可能に係合されている。【００３３】
モータ６１にはコントローラ７１が接続されている。コントローラ７１は、図示しないＣＰＵやモータ駆動回路や設定部７０を含んでいる。設定部７０は、例えばタッチパネルやダイヤル等で構成されている。この設定部７０を操作することによって処理ヘッド３９のスキャン速度の設定入力が行なわれる。コントローラ７１は、モータ６１の回転数を調節し、処理ヘッド３９が設定速度でスキャンされるよう制御を行なう。【００３４】
スキャン機構６０の構成は、上記に限定されるものではなく、例えば流体圧アクチュエータで処理ヘッド３９を移動させるようになっていてもよく、その他、種々の公知の移動機構を採用することができる。【００３５】
処理ヘッド３９の往復移動の範囲は、被処理物１０の処理範囲に対応させるのが好ましい。移動範囲を処理範囲より広くし、噴出口４１が処理範囲より外側で折り返すようにするのがより好ましい。
上記に代えて、スキャン機構６０を設置部２０に接続し、設置部２０を移動させる一方、処理ヘッド３９を固定してもよい。その場合、スキャン機構６０及び設置部２０としてローラコンベアやベルトコンベアを用いてもよい。【００３６】
上記構成のエッチング装置Ｍによるシリコンエッチング方法を説明する。
設置工程
設置部２０に被処理物１０を設置する。圧力環境は、略大気圧とし、好ましくは大気圧とする。
温調工程
被処理物１０の温度は、好ましくは２０〜６０℃、より好ましくは２５〜３５℃になるように調節する。【００３７】
処理ガス供給工程
処理ガス供給部３０によって、ＨＦとＯ３を主成分とする処理ガスを生成し、噴出口４１から吹出す。このとき、フッ素系原料供給部３２からのＣＦ４の流量は、被処理物Ｗの前後方向（図１の紙面直交方向）の長さ１ｍあたり、５〜２０ｓｌｍとするのが好ましく、５〜１０ｓｌｍとするのがより好ましい。
添加部３４による水蒸気の添加量は、その大部分が式（１）のプラズマ化反応によって消費される量に設定するのが好ましく、具体的にはＨ２Ｏ／（ＣＦ４＋Ｈ２Ｏ）＝１０〜５０ｖｏｌ％とするのが好ましく、１０〜２５ｖｏｌ％とするのがより好ましい。必要に応じＡｒ、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ等の不活性ガスで希釈してもよい。
プラズマ生成部３３の電極３５間における電界強度は、１〜２０ｋＶ／ｍｍとするのが好ましく、５〜１０ｋＶ／ｍｍとするのがより好ましく、周波数は、５〜１００ＫＨｚとするのが好ましく、１０〜５０ＫＨｚとするのがより好ましい。
オゾン生成部３６によるオゾン生成量は、爆発限界以下とし、具体的にはオゾナイザー３８の出口でＯ３／（Ｏ２＋Ｏ３）＝１〜１０ｖｏｌ％であるのが好ましく、５〜８ｖｏｌ％であるのがより好ましい。【００３８】
噴出口４１からの処理ガスの噴出流量は、噴出口４１の前後（図１の紙面直交方向）の単位長さ（１ｍ）あたり１０〜５００ｓｌｍに設定するのが好ましく、１００〜２００ｓｌｍに設定するのがより好ましい。
噴出口４１からの処理ガス中のＨＦ濃度は、処理ガス全体に対し例えば０．１〜５ｖｏｌ％となるようにしてもよく、０．３〜１ｖｏｌ％となるようにしてもよい。ＨＦ濃度の下限値は、処理ガス全体に対し０．１ｖｏｌ％以上が好ましく、１ｖｏｌ％以上がより好ましい。ＨＦ濃度の上限値は、処理ガス全体に対し８ｖｏｌ％以下が好ましく、５ｖｏｌ％以下がより好ましい。ＨＦ濃度をあまり大きくしても凝縮層の制御が難しくなる。ＨＦ濃度の最適値は、ノズル部４０の下面と被処理物９の上面との間の距離（ギャップｇ）や移動速度に応じて設定するとよい。
噴出口４１からの処理ガス中のＯ３濃度は、処理ガス全体に対し１〜５ｖｏｌ％となるようにするのが好ましく、３〜４ｖｏｌ％となるようにするのがより好ましい。噴出口４１からの処理ガス中の水分濃度は、０．００１〜０．０１％（水蒸気分圧で０．０１ｋＰａ〜０．１ｋＰａ）が好ましい。【００３９】
噴出口４１から噴き出された処理ガスは、左右の吸引口４２へ向かって流れ、これら吸引口４２から吸引される。したがって、被処理物１０の表面の左右の吸引口４２に対応する部分の間が、処理ガスとの接触領域（反応領域）Ｒ１となる。この反応領域Ｒ１には、一時的に凝縮層１８が形成される。凝縮層１８は、処理ガス中のＨ２Ｏ又は後記の反応式（２）の右辺第２項の２Ｈ２Ｏが凝縮したものである。図１において、凝縮層１８の厚さは誇張して示されている。凝縮層１８の厚さは、噴出口４１の直下近傍で最大になり、吸引口４２の直下近傍へ向かうにしたがって薄くなる。以下、単に凝縮層１８の厚さと言うときは、特に断らない限り最大厚さを言うものとする。この凝縮層１８に処理ガス中のＨＦが溶解し、凝縮層１８がＨＦ水溶液となる。さらに、Ｏ３が溶解する。上記被処理物１０の温度設定により、Ｏ３の溶解速度を十分に高く維持することができる。【００４０】
溶解したＯ３は、凝縮層１８中を拡散し、被処理物１０の表面のシリコン（ｎ＋層１５及びα−Ｓｉ層１４）に到達することにより、該シリコンを酸化する。この酸化シリコンとＨＦが反応する。こうして全体として式（２）で示される反応が起き、シリコンがエッチングされる。
４ＨＦ＋２Ｏ３＋Ｓｉ  →  ＳｉＦ４＋２Ｈ２Ｏ＋２Ｏ２    …式（２）【００４１】
移動工程
処理ガスの噴出と併行して、スキャン機構６０によって処理ヘッド３９を被処理物１０に対し往復移動（スキャン）させる。見かけ上、この処理ヘッド３９に追随するようにして、凝縮層１８も被処理物１０の表面上を移動する。通常のエッチングでは、スキャンは１回〜２回である。これに対し、本発明では、スキャンを好ましくは３〜４回以上とし、より好ましく５〜８回以上とし、さらに好ましくは９回以上する。こで、１回のスキャンとは、片側移動すなわち往方向への１回の移動、又は復方向への１回の移動を意味し、１回の往復は、２回のスキャンに対応する。【００４２】
移動速度設定工程
ここで、凝縮層１８の厚さｔが所定以下になるよう、設定部７０によって処理ヘッド３９の移動速度（スキャン速度）を所定以上に設定する。凝縮層１８の厚さｔは、２μｍ以下になるようにするのが好ましく、ｔ＝０．５〜２μｍになるようにしてもよく、ｔ＝０．５〜１μｍになるようにしてもよい。凝縮層１８の厚さｔは、好ましくはｔ＝２０〜６０Åになるようにする。
処理ヘッド３９の移動速度の下限は、３ｍ／ｍｉｎ程度に設定するのが好ましく、３〜９ｍ／ｍｉｎに設定してもよく、６〜９ｍ／ｍｉｎに設定してもよい。
処理ヘッド３９の移動速度の上限は、スキャン機構６０の能力にも依るが、９〜２０ｍ／ｍｉｎとしてもよく、１０〜１５ｍ／ｍｉｎとしてもよい。移動速度が大きくなると、処理ヘッド３９と被処理物１０との間への雰囲気ガスの巻き込み量が増大し、処理ガスが希釈されるため、移動速度の上限は、処理ヘッド３９と被処理物１０との間の間隔（ギャップｇ）に応じて設定するのが好ましい。処理ヘッド３９と被処理物１０との間の間隔（ギャップｇ）がｇ＝１ｍｍ程度のときは、７０ｍ／ｍｉｎ以下にするとよく、ギャップがｇ＝２ｍｍ程度のときは、１５ｍ／ｍｉｎ以下にするとよく、ギャップがｇ＝３ｍｍ程度のときは、８ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定するとよく、ギャップがｇ＝４ｍｍ程度のときは、４ｍ／ｍｉｎ以下にするとよい。これによって、処理ヘッド３９と被処理物１０との間への雰囲気ガスの巻き込み量を抑えることができ、エッチングが確実に行なわれるようにすることができる（図１０）。【００４３】
上記の速度設定により、被処理物１０上のどの場所においても、凝縮層１８中のＯ３が被処理物１０の表面に確実に到達することができ、エッチング反応が確実に起きるようにすることができる。したがって、図２（ｂ）に示すように、レジスト１７が設けられた部分以外のシリコン層１６を確実に除去できる。隅角部１９のシリコン層１６をも確実に除去することができる。この結果、処理ムラ（エッチング残）が出来るのを防止することができ、エッチングの品質を良好にでき均一性を向上させることができる。【００４４】
上記の移動速度設定により、１回のスキャン（往方向への移動又は復方向への移動）でエッチングされるシリコン層１６の厚さは、１００〜５００Å程度になる。したがって、スキャンを上記の回数行なうことにより、シリコン層１６の全体（厚さ２０００Å）をエッチングすることができる。【００４５】
凝縮層の厚さと、１回のスキャンすなわち噴出部４１が被処理物１０と対向する位置を相対的に１回通過するときのシリコンのエッチング深さとは、一定の関係がある（図９）。そこで、上記エッチング深さが所定以下になるよう、処理ヘッド３９の移動速度を所定以上に設定することにしてもよい。上記エッチング深さの上限は、ＨＦ生成部３１におけるフッ素系原料ガスの露点（水蒸気濃度）に応じて設定するのが好ましい。露点が小さい場合、移動速度が比較的小さくても良好なエッチング品質を得ることができる（実施例１の表１及び表２）。フッ素系原料ガスの露点が１２℃以下のときは、上記エッチング深さが１００Å以下になるよう速度設定を行なうとよい。このときの移動速度の下限は１ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる（実施例１の表１）。フッ素系原料ガスの露点が１４℃程度のときは、上記エッチング深さが６０Å以下になるよう速度設定を行なうとよい。このときの移動速度の下限は２ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる（実施例１の表２）。フッ素系原料ガスの露点が１６℃程度のときは、上記エッチング深さが４０Å以下になるよう速度設定を行なうとよい。このときの移動速度の下限は５ｍ／ｍｉｎ程度とするのが好ましい（実施例１の表３）。フッ素系原料ガスの露点が１８℃程度のときは、上記エッチング深さが２５Å以下になるよう速度設定を行なうとよい。このときの移動速度の下限は１０ｍ／ｍｉｎ程度とするのが好ましい（実施例１の表４）。【００４６】
次に、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。【００４７】
[第２実施形態]
図４に示すエッチング装置Ｍ２では、ノズル部４０の乾燥ガス供給口８１（乾燥ガス供給部）が設けられている。乾燥ガス供給口８１は、ノズル部４０の下面の周縁に沿う底面視四角形の環状をなしている。【００４８】
乾燥ガス供給口８１に乾燥ガス供給源８０が連なっている。乾燥ガス供給源８０において、所定の温度及び湿度に調節された窒素や空気などの乾燥ガスが、乾燥ガス供給口８１から吹出される。乾燥ガスの温度は、２０〜１００℃程度が好ましく、２０〜３０℃程度がより好ましい。乾燥ガスの相対湿度は、０〜１％程度が好ましく、０〜０．０１％程度がより好ましい。
これによって、被処理物Ｗのエンチャント接触領域Ｒ１の外部では乾燥を促進させることができ、凝縮層１８を減衰させて確実に消滅させることができる。したがって、スキャンの回数が増えるにしたがって凝縮層１８が累積するのを防止でき、凝縮層１８の厚さｔを所定以下に確実に抑えることができる。
凝縮層の厚さが０．１μｍ以下の場合、クリーンルームの中の相対湿度５０％程度でも１〜２秒以下で乾燥を行なうことができる。【００４９】
エンチャント接触領域Ｒ１に対しスキャン方向の下流側の乾燥ガス供給口８１だけから乾燥ガスが吹出されるようにしてもよい。【００５０】
[第３実施形態]
図５に示すエッチング装置Ｍ３では、ノズル部４０の左右の吸引口４２のさらに外側に、一対の加熱部９０が設けられている。加熱部９０は、電熱ヒータで構成されていてもよく、赤外線等の輻射ヒータで構成されていてもよい。【００５１】
この実施形態によれば、加熱部９０によって、被処理物Ｗの処理ガス接触領域Ｒ１の外側の部分を加熱し、乾燥を促進させることができる。これによって、スキャンの回数が増えるにしたがって凝縮層１８が累積するのを防止でき、凝縮層１８の厚さｔを所定以下に確実に抑えることができる。
加熱部９０による被処理物１０の加熱温度は、２０〜１００℃程度が好ましく、２５〜５０℃程度がより好ましく、２５〜３０℃がさらに好ましく、３０〜５０℃程度にしてもよい。【００５２】
処理ガス接触領域Ｒ１に対しスキャン方向の下流側の加熱部９０だけをオンし、処理ガス接触領域Ｒ１の下流側の部分だけを加熱することにしてもよい。そうすると、処理ガスの吹きつけ前に被処理物１０が高温化されるのを防止でき、エッチングレートが減殺されるのを防止することができる。
加熱部９０は、ノズル部４０の吸引口４２より外側だけに限られず、噴出口４１と吸引口４２の間に配置してもよく、ノズル部４０の噴出口４１及び吸引口４２を除くほぼ全域に配置してもよく、左右どちらか一方にだけ配置してもよい。処理ヘッド３９から離してその外側に配置してもよい。加熱部９０は、被処理物１０を裏側（下側）から加熱するようになっていてもよい。【００５３】
[第４実施形態]
図６に示すエッチング装置Ｍ４では、処理ヘッド３９が左右（移動方向）に一定の間隔を置いて複数（図では３つだけ図示）設けられている。各処理ヘッド３０には、吸引口４２が噴出口４１の片側（ここでは右側）にだけ設けられている。噴出口４１から噴き出された処理ガスのほぼ全量が右側へ流れ、１つの吸引口４２から吸引される。被処理物１０の表面における各処理ヘッド３９の噴出口４１と吸引口４２との間に対応する部分が反応領域Ｒ１となる。【００５４】
スキャン機構６０は、設置部２０を介して被処理物１０を左から右へ移動させるようになっている。したがって、被処理物１０上での処理ガスの流れ方向と、処理ヘッド３９に対する被処理物１０の移動方向とが、互いに一致している。
設置部２０及びスキャン機構６０としてローラコンベア等の搬送コンベアを用いてもよい。被処理物１０に代えて、第１実施形態と同様に処理ヘッド３９を移動させるようになっていてもよい。【００５５】
隣り合う処理ヘッド３９，３９どうしの間隔は、被処理物９の表面上の各ポイントが、これら処理ヘッド３９，３９のうち上流側の処理ヘッド３９の反応領域から下流側の処理ヘッド３９の反応領域へ移行する期間中に、凝縮層が乾燥し得る程度に設定されている。上記間隔は、乾燥に必要な時間（例えば数秒）と被処理物９の移動速度との積により求められる。
なお、上記間隔は、処理ヘッド３９と被処理物９との間の間隔（ギャップｇ）より十分に大きい。図においては、ギャップｇが誇張されている。【００５６】
この第４実施形態では、１回のスキャン（片道移動）で処理ヘッド３９の台数分のエッチングを行なうことができる。したがって、処理ヘッド３９の台数を増やすと、スキャンを１回行なうだけで被エッチング膜１６の全体をエッチングできる。【００５７】
図７は、図６の装置をモデル化し、移動速度と凝縮層１８の厚さとの関係をシミュレーションしたものである。諸条件は以下の通り。
反応領域Ｒ１の長さ（噴出口４１から吸引口４２までの距離）：  ４ｃｍ
処理ガス流量  ７．９Ｌ／ｍｉｎ（単位処理幅（図１の紙面直交方向の１ｍ）あたり）
ＨＦ濃度  ２．２５ｖｏｌ％
オゾン濃度  ３ｖｏｌ％
雰囲気温度  ２５℃  相対湿度５０％
ギャップ  ｇ＝１〜４ｍｍ
移動速度：  ０．２５〜１０２．５ｍ／ｍｉｎ
処理ヘッド３９の台数：１回のスキャン（片道移動）でシリコン層１６の全体がエッチングされるだけの台数【００５８】
図７に示すように、移動速度が小さいと凝縮層が厚く形成される。移動速度が大きくなるにしたがって凝縮層の厚さが小さくなる。移動速度が２ｍ／ｍｉｎ以下の領域では移動速度が大きくなるにしたがって凝縮層の厚さが急激に小さくなる。移動速度が３ｍ／ｍｉｎ程度では、凝縮層の厚さは十分に小さくなる（約６０Å以下）。３ｍ／ｍｉｎより高速の領域では、凝縮層の厚さは僅かずつ漸減していく。
処理ヘッド３９と被処理物１０との間のギャップｇが小さいほど、凝縮層の厚さが大きい。
なお、グラフ表示は省略するが、処理ガス接触領域Ｒ１の長さが大きくなるほど、凝縮層の厚さが増大する。【００５９】
図８は、図７と同じ条件下における凝縮層の厚さとシリコンのエッチング量（１ｍ幅あたりの体積）との関係をシミュレーションしたものである。図８の縦軸は、単位処理幅（図６の紙面直交方向の１ｍ）及び単位時間（１秒）あたりにエッチングされるシリコンの体積を示し、エッチング深さとスキャン速度との積から算出したものである（図１０において同じ）。【００６０】
図８に示すように、凝縮層の厚さが０のときはエッチング体積も０であり、エッチング反応が起きない。凝縮層の厚さが約２０Åになったとき、エッチング体積が急激に立ち上がり、エッチング反応が起きる。したがって、凝縮層の厚さが少なくとも２０Å程度以上になるよう、スキャン速度を設定するのが好ましい。【００６１】
凝縮層が１００〜１５０Å以降の領域では、凝縮層が大きくなるにしたがってエッチング体積が漸減する。これはオゾンの拡散律速が効いてくるためである。すなわち、凝縮層が厚くなると、凝縮層中に溶解後のオゾンが被処理物１０の表面に到達しにくくなり、オゾンと被処理物１０との反応が減る。【００６２】
処理ヘッド３９と被処理物１０との間のギャップｇが小さいほど、エッチング体積が大きい。
なお、グラフ表示は省略するが、反応領域Ｒ１の長さが大きくなるほど、エッチング体積は大きくなる。【００６３】
図９は、図７と同じ条件下における凝縮層の厚さと１スキャンあたりのエッチング深さとの関係をシミュレーションしたものである。凝縮層の厚さが大きくなるにしたがって、エッチングの深さも大きくなる。ギャップｇが小さいほど、エッチングの深さが大きい。
なお、グラフ表示は省略するが、反応領域Ｒ１の長さが大きくなるほど、エッチング深さは大きくなる。【００６４】
このように、凝縮層の厚さとエッチング深さは一定の関係がある。したがって、エッチング深さを測定することにより凝縮層の厚さを推測することができる。【００６５】
図１０は、図７と同じ条件下における移動速度とエッチング体積（単位処理幅（図６の紙面直交方向の１ｍ）及び単位時間（１秒）あたり）との関係をシミュレーションしたものである。
移動速度が低速域から大きくなるにしたがって、エッチング体積が増大する。凝縮層が薄くなり反応が促進される効果と、速度が増すことによりエッチング面積が広がる効果が相俟ったものである。移動速度がある大きさになった時点でエッチング体積がピークに達し、それより高速側では速度が増すにしたがってエッチング体積が減少していく。これは、外部の雰囲気ガス（外気）がノズル部４０と被処理物１０との間に巻き込まれるためである。移動速度がある大きさに達すると、エッチング体積が不連続的に０になる。上記の巻き込み量が大きくなり過ぎ、凝縮層が生成されなくなり、反応が起きなくなるためである。【００６６】
上記の巻き込み量は、移動速度の他、処理ヘッド３９と被処理物１０との間のギャップｇの大きさにも依存する。ギャップｇが小さいほど巻き込み量が少なくなり、処理ガスの濃度低下が抑制される。そのため、ギャップｇが小さくなるにしたがって、エッチング体積が大きくなり、かつエッチング体積が０になる移動速度が高速側にシフトする。
なお、グラフ表示は省略するが、反応領域Ｒ１の長さが大きくなるほど、エッチング体積のピークが大きくなるが、エッチング体積が不連続的に０になる移動速度は、反応領域Ｒ１の長さに依らずギャップｇが同じであればほぼ一定である。【００６７】
図１０より、ギャップがｇ＝１ｍｍ程度のときは、移動速度が７０ｍ／ｍｉｎ以下であれば、エッチング反応を十分確保することができる。ギャップがｇ＝２ｍｍ程度のときは、移動速度が１５ｍ／ｍｉｎ以下であれば、エッチング反応を十分確保することができる。ギャップがｇ＝３ｍｍ程度のときは、移動速度が８ｍ／ｍｉｎ以下であれば、エッチング反応を十分確保することができる。ギャップがｇ＝４ｍｍ程度のときは、移動速度が４ｍ／ｍｉｎ以下であれば、エッチング反応を十分確保することができる。ｇ＝１〜４ｍｍ、特にｇ＝２〜３ｍｍのギャップ量およびそれに対応する移動速度は、ローラコンベアなどの簡易な搬送装置で容易に実現することができる。ｇ＝２〜３ｍｍ程度であれば、経時変化によるローラーのぶれなども十分吸収でき、コスト面でもメリットが大きい。【００６８】
[第５実施形態]
図１１に示すエッチング装置Ｍ５では、処理ヘッド３９が一定の間隔を隔てて複数設けられている。これら処理ヘッド３９は、スキャン機構６０による移動方向に沿って一列に並べられている。隣接する処理ヘッド３９，３９どうしの間隔は、第４実施形態と同様に被処理物９の表面上の各ポイントがこれら処理ヘッド３９，３９間を通り過ぎるときに凝縮層が乾燥し得る程度に設定されている。各処理ヘッド３９には、噴出口４１と吸引口４２が設けられている。ここでは、第１実施形態と同様に、噴出口４１を挟んでその両側に吸引口４２が配置されている。各噴出口４１から第１実施形態（図１）と等量の処理ガスが噴き出され、各吸引口４２から吸引されるようになっている。
スキャン機構６０は、設置部２０を介して被処理物１０を移動させるようになっているが、これに代えて、複数の処理ヘッド３９をまとめて移動させるようになっていてもよい。【００６９】
この第５実施形態では、第４実施形態と同様に、１回のスキャン（片道移動）で処理ヘッド３９の台数分のエッチングを行なうことができる。したがって、処理ヘッド３９が１台だけの場合（例えば第１実施形態（図１））に対しスキャン回数を処理ヘッド３９の台数分の１にすることができる。例えば、装置Ｍ５の処理ヘッド３９の数が１０台であった場合、１台だけではスキャンを１００回要するシリコン膜１６に対しては１０回のスキャンで済む。また、装置Ｍ５の処理ヘッド３９の数が１００台であった場合、１台だけではスキャンを１００回要するシリコン膜１６に対して１回のスキャンで済む。すなわち、往方向に片道移動するだけでエッチングを終了できる。【００７０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、ＨＦのフッ素原料は、ＣＦ４に限られず、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８等のフルオロカーボン、ＳＦ６、ＮＦ３のフッ素含有化合物を用いてもよく、フッ素単体（Ｆ２）を用いてもよい。
ＨＦの水素原料は、Ｈ２Ｏに限られず、アルコール等のＯＨ基含有化合物を用いてもよい。
ＨＦの供給手段として、フッ化水素を蓄えたボンベを用いてもよく、フッ酸水溶液を気化又は霧化してキャリアガスで搬送するフッ酸ベーパーを用いてもよい。フッ酸の気化方法としては、フッ酸水溶液にキャリアガスを通したり、フッ酸水溶液を加熱して気化させ、気化したフッ化水素をキャリアガスに接触させたりするとよい。弗酸の霧化方法としては、弗酸水溶液をキャリアガス中に霧化させるとよい。キャリアガスとしては、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ等の希ガスやＮ２を用いるとよい。
オゾン生成部３６としてプラズマ生成装置を用いてもよい。
上記第１〜第５実施形態のうち２以上の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第２実施形態の乾燥ガス供給と、第３実施形態の強制加熱とを組み合わせてもよい。第４、第５実施形態の各処理ヘッド３９に第２、第３実施形態の乾燥機構を組み込むことにしてもよい。そうすると、隣接する処理ヘッド３９，３９どうしの間隔を小さくすることができる。
【実施例１】
【００７１】
実施例を説明するが、本発明がこの実施例に限定されるものでないのは当然である。
図１に示す装置Ｍと実質的に同様の装置を用い、被処理物１０のシリコン層１６のエッチングを行なった。装置構成及び処理条件は以下の通りである。
噴出口４１の幅（図１の左右方向の寸法）：  ２ｍｍ
噴出口４１の長さ（図１の紙面直交方向の寸法）：  １００ｍｍ
吸引口４２の幅（図１の左右方向の寸法）：  ０．７ｍｍ
吸引口４２の長さ（図１の紙面直交方向の寸法）：  １００ｍｍ
噴出口４１と左側の吸引口４２との間の距離：  ２０ｍｍ
噴出口４１と右側の吸引口４２との間の距離：  ２０ｍｍ
ノズル部４０の下面と被処理物１０との間の間隔（ワーキングディスタンスすなわちギャップｇ）：ｇ＝１ｍｍ
電極３５への印加電圧：  Ｖｐｐ＝１３５ｖ（パルス電圧）
一対の電極３５間の距離：  １ｍｍ
上記印加電圧の周波数：  ２０ｋＨｚ
上記印加電圧のパルス幅：  １０μｓ
被処理物１０の温度：  ３０℃
処理ガス
プラズマ生成部３３へ導入されるフッ素系原料ガス：
ＣＦ４＋Ｈ２Ｏ＋Ａｒ  約０．５ｓｌｍ
成分ごとに記述すると
ＣＦ４  ０．０５ｓｌｍ
Ａｒ  ０．４５ｓｌｍ
Ｈ２Ｏ  ０．００７０〜０．０１１７ｓｌｍ
上記フッ素系原料ガスの露点：  １２〜２０℃
オゾン生成部３６からのオゾン含有ガス：      Ｏ３＋Ｏ２  ０．３ｓｌｍ
上記オゾン含有ガスのＯ３濃度（Ｏ３／（Ｏ３＋Ｏ２））：８ｖｏｌ％
すなわち、Ｏ２  ０．２７６ｓｌｍ、Ｏ３  ０．０２４ｓｌｍ
左右の吸引口４２からの合計吸引流量：  １．５ｓｌｍ
スキャン機構６０による相対移動速度：  ５００〜１００００ｍｍ／ｍｉｎ
スキャンの回数：  ＳｉＮｘ層１３が析出するまで
シリコン層１６の厚さ：  ２０００Å
ここで、露点１２℃のときの上記フッ素系原料ガス中のＨ２Ｏ流量は、０．００７０ｓｌｍである。露点１４℃のときの上記フッ素系原料ガス中のＨ２Ｏ流量は、０．００８０ｓｌｍである。露点１６℃のときの上記フッ素系原料ガス中のＨ２Ｏ流量は、０．００９１ｓｌｍである。露点１８℃のときの上記フッ素系原料ガス中のＨ２Ｏ流量は、０．０１０３ｓｌｍである。露点２０℃のときの上記フッ素系原料ガス中のＨ２Ｏ流量は、０．０１１７ｓｌｍである。【００７２】
結果を下記の表１〜表５に示す。
【表１】
2008102807.tif 000003
【表２】
2008102807.tif 000004
【表３】
2008102807.tif 000005
【表４】
2008102807.tif 000006
【表５】
2008102807.tif 000007
【００７３】
上記の表１〜５の「エッチング残」は、顕微鏡観察において見られる処理ムラによる残留シリコンの有無を示す。０％とは、残留シリコンがほとんど観測できない状態をいい、望ましい状態である。
これにより、スキャン機構６０による移動速度を大きくするにしたがって処理の均一性が向上することが確認された。プラズマ生成部３３へ導入される加湿フッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ｈ２Ｏ＋Ａｒ）の露点が低いほど、すなわち、水添加部３４からのＨ２Ｏの添加量が小さいほど、移動速度が小さくても処理ムラを小さくできることが確認された。移動速度は、Ｈ２Ｏの添加量に応じて１ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ以上にするとよく、好ましくは５ｍ／ｍｉｎ〜１０ｍ／ｍｉｎ以上にするとよいことが確認された。【００７４】
詳述すると、表１より、フッ素系原料ガスの露点が１２℃以下のときは、スキャン１回あたりのエッチング深さが１００Å以下になるよう速度設定を行なうと、エッチング品質を十分に確保できることが確認された。このときの移動速度の下限は１ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる。
表２より、フッ素系原料ガスの露点が１４℃程度のときは、スキャン１回あたりのエッチング深さが６０Å以下になるよう速度設定を行なうと、エッチング品質を十分に確保できることが確認された。このときの移動速度の下限は２ｍ／ｍｉｎ程度とすることができる【００７５】
表３より、フッ素系原料ガスの露点が１６℃程度のときは、スキャン１回あたりのエッチング深さが４０Å以下になるよう速度設定を行なうと、エッチング品質を十分に確保できることが確認された。このときの移動速度は約５ｍ／ｍｉｎ以上である。
表４より、フッ素系原料ガスの露点が１８℃程度のときは、スキャン１回あたりのエッチング深さが２５Å以下になるよう速度設定を行なうと、エッチング品質を十分に確保できることが確認された。このときの移動速度は約１０ｍ／ｍｉｎ以上である。
【実施例２】
【００７６】
図４に示す装置Ｍ２と実質的に同様の装置を用い、被処理物１０のシリコン層１６のエッチングを行なった。乾燥ガス供給口８１から乾燥ガスとしてＮ２を吹出した。Ｎ２の流量は、前後左右の４つの乾燥ガス供給口８１全体で２ｓｌｍとした。Ｎ２の温度は２５℃とし、相対湿度は０．１％以下とした。
その他の装置構成及び処理条件は、実施例１と同様とした。ただし、スキャン機構６０による相対移動速度は、１００００ｍｍ／ｍｉｎの一通りとし、スキャンは１１０回行なった。
その結果、処理ムラはほとんど現れず、均一エッチングできることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
この発明は、例えば半導体ウェハや液晶等のフラットパネルガラスなどの製造において、表面のシリコン層をエッチングするのに適用可能である。
【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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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月20日(2008.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させる工程と、
前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定する工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記凝縮層の厚さが２μｍ以下になるよう前記速度設定を行なう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】
前記凝縮層の厚さが、２０Å〜６０Åになるよう前記速度設定を行なう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】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させる工程と、
１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記移動の速度を所定以上に設定する工程と、を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項５】
フッ素原料と水を含む露点１２℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが１００Å以下になるよう前記速度設定を行なう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】
フッ素原料と水を含む露点１４℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが６０Å以下になるよう前記速度設定を行なう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７】
フッ素原料と水を含む露点１６℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが４０Å以下になるよう前記速度設定を行なう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８】
フッ素原料と水を含む露点１８℃以下のフッ化水素原料ガスを略大気圧下でプラズマ化することにより前記フッ化水素を生成し、
前記エッチング深さが２５Å以下になるよう前記速度設定を行なう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９】
前記相対移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上に設定することを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項１０】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物の表面に形成されたシリコンをエッチングする方法であって、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並んだ複数の噴出部を、前記被処理物に対し前記一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させ、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上に設定することを特徴とするエッチング方法。
【請求項１１】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を１ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上７０ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を２ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上１５ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を３ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上８ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１４】
前記噴出部が前記被処理物と対向するときの噴出部と被処理物との間の間隔を４ｍｍ以下になるようにし、
前記移動の速度を３ｍ／ｍｉｎ以上４ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のエッチング方法。
【請求項１５】
１の噴出部より前記移動方向の下流側で前記被処理物を強制乾燥させることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに記載のエッチング方法。
【請求項１６】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
前記被処理物の表面上に形成される凝縮層の厚さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１７】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
１の噴出部が前記被処理物と対向する位置を相対的に１回通過するときの前記シリコンのエッチング深さが所定以下になるよう、前記スキャン機構による移動の速度を所定以上に設定する設定部と、
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１８】
略大気圧下において、フッ化水素とオゾンを含む処理ガスを被処理物に吹き付け、前記被処理物上に形成されたシリコンをエッチングする装置であって、
前記被処理物が配置されるべき設置部と、
前記処理ガスを噴き出す１又は一方向に並べられた複数の噴出部と、
前記１又は複数の噴出部を、前記設置部に対し一方向に沿って相対的に往復又は片道移動させるスキャン機構と、
を備え、前記移動の速度が３ｍ／ｍｉｎ以上に設定されていることを特徴とするエッチング装置。
【国際調査報告】
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