(57)【要約】【課題】チャンバー内にプラズマを生成させない手法により、窒化シリコン膜を酸化シリコン膜および／またはポリシリコン膜に対して高選択比でエッチングすることができるエッチング方法を提供すること。【解決手段】表面に窒化シリコン膜を有し、窒化シリコン膜に隣接して設けられたポリシリコン膜および／または酸化シリコン膜を有する被処理基板Ｗをチャンバー４０内に配置し、チャンバー４０内に、フッ素含有ガスとＯ２ガスとを、少なくともＯ２ガスを励起した状態として供給し、これにより窒化シリコン膜をポリシリコン膜および／または酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に窒化シリコン膜を有し、前記窒化シリコン膜に隣接して設けられたポリシリコン膜および／または酸化シリコン膜を有する被処理基板をチャンバー内に配置し、
前記チャンバー内に、フッ素含有ガスとＯ２ガスとを、少なくともＯ２ガスを励起した状態として供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記ポリシリコン膜および／または前記酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
さらに不活性ガスを供給してエッチング処理を行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Ｆ含有ガスと、前記Ｏ２ガスとを、前記チャンバー外で一括してプラズマにより励起させた後に前記チャンバー内に導入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記Ｆ含有ガスと、前記Ｏ２ガスとを、前記チャンバー外で別個にプラズマにより励起させ、別個に前記チャンバー内に導入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記Ｆ含有ガスは、励起させずに前記チャンバー内に導入し、前記Ｏ２ガスは、前記チャンバー外でプラズマにより励起させた後に前記チャンバー内に導入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングに先だって、前記被処理基板に酸素プラズマを供給して前記被処理基板の表面の事前酸化処理を行うことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記Ｆ含有ガスは、不活性ガスで希釈したＦ２ガスであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記エッチングを行う際に、Ｆ２ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：２〜１：１０００の範囲であることを特徴とする請求項７に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記Ｆ含有ガスは、ＣｌＦ３ガスであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記エッチングを行う際に、ＣｌＦ３ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：４〜１：１０００の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
前記不活性ガスは、Ｎ２ガスおよび／またはＡｒガスであることを特徴とする請求項２または請求項７に記載のエッチング方法。
【請求項１２】
前記エッチングを行う際に、前記チャンバー内で前記被処理基板を載置する載置台の温度を１０〜２００℃の範囲とすることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１３】
前記エッチングを行う際に、前記チャンバー内の圧力を１３〜１３３３Ｐａの範囲とすることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１４】
コンピュータ上で動作し、エッチング装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１３のいずれかのエッチング方法が行われるように、コンピュータに前記エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に形成された所定の材料の膜をエッチングするエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体デバイスの製造過程で、ドライエッチングやウエットエッチングに代わる微細化エッチングが可能な方法として、化学的酸化物除去処理（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれるドライエッチング技術が注目されている（例えば特許文献１、２）。酸化物として酸化シリコン（ＳｉＯ２）をエッチングする場合には、フッ化水素（ＨＦ）ガス単独、またはＨＦガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとの混合ガスが用いられている。
【０００３】
ＣＯＲは酸化物をエッチングする技術であるが、チャンバー内にプラズマを生成せずにエッチングを行う低ダメージのエッチング技術であるため、最近では、この技術を窒化シリコン（ＳｉＮ）膜のエッチングに適用することが検討されている。チャンバー内にプラズマを生成せずにＳｉＮ膜をエッチングする場合のエッチングガスとしてはＨＦガス＋Ｆ２ガスが検討されている（例えば特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−  ３９１８５号公報
【特許文献２】特開２００８−１６００００号公報
【特許文献３】特開２０１０−１８２７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体ウエハにおいて、ＳｉＮ膜は、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜やＳｉ基板等のＳｉや、ＳｉＯ２膜と隣接していることが多く、このような状態でＳｉＮ膜をＨＦガスおよびＦ２ガスでエッチングする場合、低温においては反応生成物として生成するＮＨ３ガスとＨＦガスによりＳｉＯ２膜がエッチングされてしまい、高温においてはｐｏｌｙ−Ｓｉがエッチングされてしまうため、ＳｉＮ膜をＳｉＯ２膜およびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対して高選択比でエッチングし難いという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、チャンバー内にプラズマを生成させない手法により、窒化シリコン膜を酸化シリコン膜および／またはポリシリコン膜に対して高選択比でエッチングすることができるエッチング方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、表面に窒化シリコン膜を有し、前記窒化シリコン膜に隣接して設けられたポリシリコン膜および／または酸化シリコン膜を有する被処理基板をチャンバー内に配置し、前記チャンバー内に、フッ素含有ガスとＯ２ガスとを、少なくともＯ２ガスを励起した状態として供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記ポリシリコン膜および／または前記酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングすることを特徴とするエッチング方法を提供する。
【０００８】
上記エッチング方法において、さらに不活性ガスを供給してエッチング処理を行うことができる。この場合に、前記不活性ガスとしては、Ｎ２ガスおよび／またはＡｒガスを好適に用いることができる。
【０００９】
上記エッチング方法を行う際に、前記Ｆ含有ガスと、前記Ｏ２ガスとを、前記チャンバー外で一括してプラズマにより励起させた後に前記チャンバー内に導入してもよいし、前記Ｆ含有ガスと、前記Ｏ２ガスとを、前記チャンバー外で別個にプラズマにより励起させ、別個に前記チャンバー内に導入してもよいし、前記Ｆ含有ガスは、励起させずに前記チャンバー内に導入し、前記Ｏ２ガスは、前記チャンバー外でプラズマにより励起させた後に前記チャンバー内に導入してもよい。
【００１０】
また、前記エッチングに先だって、前記被処理基板に酸素プラズマを供給して前記被処理基板の表面の事前酸化処理を行ってもよい。
【００１１】
前記エッチングを行う際に、前記Ｆ含有ガスとして、不活性ガスで希釈したＦ２ガスを好適に用いることができる。前記不活性ガスとしては、Ｎ２ガスおよび／またはＡｒガスを好適に用いることができる。この場合に、Ｆ２ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：２〜１：１０００の範囲とすることができる。
【００１２】
前記エッチングを行う際に、前記Ｆ含有ガスとして、ＣｌＦ３ガスも好適に用いることができる。この場合に、ＣｌＦ３ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：４〜１：１０００の範囲とすることができる。
【００１３】
さらに、前記エッチングを行う際に、前記チャンバー内で前記被処理基板を載置する載置台の温度を１０〜２００℃の範囲とすることができる。さらに、前記エッチングを行う際に、前記チャンバー内の圧力を１３〜１３３３Ｐａの範囲とすることができる。
【００１４】
また、本発明は、コンピュータ上で動作し、エッチング装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記エッチング方法が行われるように、コンピュータに前記エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フッ素含有ガスとＯ２ガスとを、少なくともＯ２ガスを励起した状態として供給することにより、チャンバー内にプラズマを生成することなく、被処理基板の表面のＳｉＮ膜を、高エッチングレートで、かつＳｉＮ膜に隣接して設けられたＳｉＯ２膜および／またはｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対して高選択比でエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るエッチング方法を実施するために用いられるエッチング装置を搭載した処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】図１の処理システムに搭載されたエッチング装置の一例の概略構成を示す断面図である。
【図３】図１の処理システムに搭載されたエッチング装置の他の例の概略構成を示す断面図である。
【図４】図１の処理システムに搭載されたエッチング装置のさらに他の例の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るエッチング方法を実施するために用いられるエッチング装置を搭載した処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図６】図５の処理システムに搭載された熱処理装置を示す断面図である。
【図７】Ｆ含有ガスとしてＮ２ガスで希釈されたＦ２ガスを用いた場合における、Ｆ２ガスに対するＯ２ガスの流量比（Ｏ２／Ｆ２）と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図８】Ｆ含有ガスとしてＮ２ガスで希釈されたＦ２ガスを用いた場合における、載置台の温度と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図９】Ｆ含有ガスとしてＮ２ガスで希釈されたＦ２ガスを用いた場合における、チャンバー内圧力と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図１０】Ｆ含有ガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合における、ＣｌＦ３ガスに対するＯ２ガスの流量比（Ｏ２／ＣｌＦ３）と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図１１】Ｆ含有ガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合における、載置台の温度と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図１２】Ｆ含有ガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合における、チャンバー内圧力と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【図１３】Ｆ含有ガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合における、事前酸化処理の条件と、ＳｉＮ膜のエッチング量、ならびにポリシリコンおよびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
＜本発明の実施形態に用いる処理システムの一例＞
図１は、本発明のエッチング方法を実施するためのエッチング装置を搭載した処理システムの一例を示す概略構成図である。この処理システム１は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してプラズマを生成することなくエッチングを行うエッチング装置５とを備えている。
【００１９】
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、載置台１３が設けられており、この載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。
【００２０】
搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。
【００２１】
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。
【００２２】
第２ウエハ搬送機構１７は、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、ピックをロードロック室３とエッチング装置５との間で移動させることが可能となっており、これによりウエハＷをロードロック室３とエッチング装置５との間で搬送することが可能となっている。
【００２３】
処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０は、処理システム１の各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）を備えたプロセスコントローラ９１を有している。プロセスコントローラ９１には、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザーインターフェース９２が接続されている。また、プロセスコントローラ９１には、処理システム１で実行される各種処理、例えば後述するエッチング装置５における処理ガスの供給やチャンバー内の排気などをプロセスコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや処理条件に応じて処理システム１の各構成部に所定の処理を実行させるための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部９３が接続されている。レシピは記憶部９３の中の適宜の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。
【００２４】
なお、エッチング装置５の具体的な構成については、後で詳細に説明する。
【００２５】
このような処理システム１では、ウエハＷとして、表面にエッチング対象であるＳｉＮ膜を有し、それと隣接してＳｉＯ２膜およびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の少なくとも一方が形成されたものを用い、そのようなウエハＷを複数枚キャリアＣ内に収納して処理システム１に搬送する。処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
【００２６】
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ５４を開いて、ピックをエッチング装置５まで伸ばしてウエハＷをエッチング装置５へ搬送する。
【００２７】
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、エッチング装置５においてエッチング処理が行われる。
【００２８】
エッチング装置５におけるエッチング処理が終了した後、ゲートバルブ５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上のエッチング処理後のウエハＷをロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻す。これにより、一枚のウエハの処理が完了する。
【００２９】
＜エッチング装置およびそれによるエッチング方法＞
次に、エッチング装置およびそれによるエッチング方法について説明する。
図２はエッチング装置５の一例を示す断面図である。図２に示すように、エッチング装置５は、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部には、ウエハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４２が設けられている。また、エッチング装置５は、チャンバー４０にＦ含有ガスおよびＯ２ガス等を供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４を備えている。
【００３０】
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により封止されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。蓋部５２の天壁には上方からチャンバー４０内に向けてガス導入ノズル６１が挿入されている。
【００３１】
側壁部５１ａには、ロードロック室３に対してウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００３２】
載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部５１ｂに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器５５が設けられている。温度調節器５５は、例えば温度調節用媒体（例えば水など）が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台４２の温度が調節され、載置台４２上のウエハＷの温度制御がなされる。
【００３３】
ガス供給機構４３は、上述したガス導入ノズル６１に接続された第１のガス供給配管６２を有しており、第１のガス供給配管６２にはプラズマによりガスを励起するガス励起部６３が接続されている。また、ガス励起部６３には、第２のガス供給配管６４および第３のガス供給配管６５が接続されている。そして、第２のガス供給配管６４にはＦ含有ガス供給源６６が接続され、第３のガス供給配管６５にはＯ２ガス供給源６７が接続されている。第１のガス供給配管６２には、第４のガス供給配管６８が接続されていて、第４のガス供給配管６８には、Ｎ２ガスを供給するＮ２ガス供給源６９が接続されている。
【００３４】
Ｆ含有ガス供給源６６は、フッ素（Ｆ）を含有するガスを供給するものであり、Ｆ含有ガスとしては、反応性の高いガス、例えばＦ２ガスまたはＣｌＦ３ガスを挙げることができる。
【００３５】
Ｆ含有ガスがＦ２ガスの場合、通常用いられるボンベは、Ｆ２ガスが極めて活性が高いため、不活性ガス、典型的にはＮ２ガスでＦ２：Ｎ２＝１：４の体積比で希釈されている。このため、Ｆ含有ガスとしてＦ２ガスを用いる場合には、エッチングガス中に必然的に不活性ガスが含まれることとなる。
【００３６】
Ｆ含有ガスがＣｌＦ３ガスの場合、必ずしも不活性ガスを含む必要はない。
【００３７】
Ｆ含有ガスがいずれの場合にも、Ｎ２ガス供給源６９からのＮ２ガスにより、Ｆ含有ガスをさらに希釈することが可能となっている。
【００３８】
第２〜第４のガス供給配管６４、６５、６８には流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器８０が設けられている。流量制御器８０は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
【００３９】
このような構成のガス供給機構４３においては、Ｆ含有ガス供給源６６から供給された、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガス供給源６７から供給されたＯ２ガスが、ガス励起部６３でプラズマにより励起され、励起されたガスが必要に応じてＮ２ガス供給源６９からのＮ２ガスでさらに希釈された状態で、第１のガス供給配管６２およびガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入される。なお、Ｎ２ガス供給源６９からのＮ２ガスはパージガスとして用いることもできる。
【００４０】
Ｆ含有ガス供給源６６から供給されるＦ含有ガスがＦ２ガスの場合において、Ｆ２ガスを希釈する不活性ガスとしてＮ２ガス以外を用いてもよく、Ｎ２ガス以外の不活性ガスとしてＡｒガスを好適に用いることができる。また、Ｎ２ガス供給源６９の代わりに他の不活性ガスの供給源を設けてもよく、他の不活性ガスとしてＡｒガスを好適に用いることができる。すなわち、エッチング処理の際にガス供給機構４３から供給されるガスは、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスであり、Ｆ含有ガスがＦ２ガスの場合には、この他に不活性ガスが供給される。不活性ガスとしてはＮ２ガスおよび／またはＡｒガスが好適である。Ｆ含有ガスがＣｌＦ３ガスの場合は、不活性ガスは必要に応じて供給される。
【００４１】
ガス励起部６３は、プラズマによりガスを励起することができれば、その構成は特に限定されない。また、チャンバー４０に隣接した位置でガスを励起して、チャンバー４０を区画する壁部、例えば天壁に形成された孔から励起したガスをチャンバー４０内に導入するようにしてもよい。
【００４２】
排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。
【００４３】
チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。載置台４２に載置されたウエハＷの近傍には、ウエハＷの温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。
【００４４】
エッチング装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。チャンバー４０を構成するＡｌ材は無垢のものであってもよいし、内面（チャンバー本体５１の内面など）に陽極酸化処理を施したものであってもよい。一方、載置台４２を構成するＡｌの表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが好ましい。
【００４５】
次に、このようなエッチング装置５によるエッチング方法について説明する。
本例では、ゲートバルブ５４を開放した状態で、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックにより上述した構成のウエハＷを搬入出口５３からチャンバー４０内に搬入し、載置台４２に載置する。
【００４６】
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態する。
【００４７】
この状態で、最初に必要に応じて酸素プラズマによる事前酸化処理を行う。事前酸化処理は、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の温度に調節し、ガス供給機構４３のＯ２ガス供給源６７からのＯ２ガスをガス励起部６３で励起してプラズマ化し、生成された酸素プラズマを第１のガス供給配管６２およびガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入することにより行われる。
【００４８】
このＯ２プラズマによる事前酸化処理は、ポリシリコン膜の表面にＳｉＯ２を形成してエッチングから保護するとともに、ＳｉＮ膜の表面を酸化（ＳｉＮＯを形成）することでエッチングしやすくするものである。この事前酸化処理によりウエハＷの表面が改質されることにより、次のエッチング処理において、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および／またはＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比をより高めることができる。
【００４９】
このときのチャンバー４０内の圧力は１３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）の範囲が好ましく、載置台４２の温度は１０〜２００℃の範囲が好ましい。また、処理時間が長くなるほど効果は高くなるが、スループットの観点から１８０ｓｅｃ以下が好ましい。
【００５０】
なお、この事前処理は、エッチング装置５のチャンバー４０ではなく、別個のチャンバーで行ってもよい。
【００５１】
必要に応じて改質処理を行った後、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスを、プラズマにより励起された状態でチャンバー４０内へ導入し、ＳｉＮ膜を選択的にエッチングする。具体的には、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の範囲に調節し、チャンバー４０内の圧力を所定の範囲に調節して、ガス供給機構４３のＦ含有ガス供給源６６から所定量のＦ含有ガスを第２のガス供給配管６４を介してガス励起部６３に供給し、Ｏ２ガス供給源６７から所定量のＯ２ガスを第３のガス供給配管６５を介してガス励起部６３に供給し、ガス励起部６３に供給するＦ含有ガスおよびＯ２ガスの比率を所定比率とする。そして、これらをガス励起部６３内でプラズマにより励起させ、励起されたガスを必要に応じてＮ２ガスで希釈して、第１のガス供給配管６２およびガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入し、ＳｉＮ膜のエッチングを行う。Ｎ２ガスの代わりにＡｒガス等の他の不活性ガスを用いてもよい。
【００５２】
このようにしてエッチング処理を行うことにより、励起されたＦ含有ガスおよびＯ２ガスがＳｉＮ膜に作用して、ＳｉＮ膜を高エッチングレートでエッチングすることができる。このとき、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスによるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜のエッチングレートを低くすることができ、これら膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。また、下地としてＳｉＯ２膜を用いた場合に、ＳｉＯ２膜に対する荒れ等のダメージを与えずにエッチングすることが可能となる。
【００５３】
Ｆ含有ガスとしては、Ｆ２ガスまたはＣｌＦ３ガスを好適に用いることができる。上述したように、Ｆ含有ガスがＦ２ガスの場合、通常用いられるボンベは、不活性ガスであるＮ２ガスでＦ２：Ｎ２＝１：４の体積比で希釈されているため、エッチングガス中に必然的に不活性ガスが含まれる。
【００５４】
このエッチング処理におけるチャンバー４０内の圧力は１３〜１３３３Ｐａ（０．１〜１０Ｔｏｒｒ）の範囲が好ましい。さらに好ましくは、６６〜６６６Ｐａ（０．５〜５Ｔｏｒｒ）であり、一層好ましくは、１３３〜３３３Ｐａ（１〜２．５Ｔｏｒｒ）である。また、載置台４２の温度（ほぼウエハの温度）は、低温が好ましく、例えば３５℃またはそれよりも低い温度で良好な特性を得ることができる。しかし、２００℃を超えるとエッチング特性が低下する。このため、載置台４２の温度は１０〜２００℃の範囲が好ましい。さらに好ましくは１０〜１００℃であり、一層好ましくは１５〜５５℃である。
【００５５】
Ｆ含有ガスがＮ２ガス等の不活性ガスで希釈されたＦ２ガスの場合には、Ｆ２ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：２〜１：１０００の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、１：４〜１：２００の範囲である。ガス流量は、被処理基板によって大きく異なるが、Ｆ２ガスとＯ２ガスのトータルが１００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、不活性ガスが１０〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が好ましい。
【００５６】
Ｆ含有ガスがＣｌＦ３ガスの場合には、ＣｌＦ３ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：４〜１：１０００の範囲であることが好ましい。さらに好ましくは、１：１０〜１：３００の範囲である。ガス流量は、被処理基板によって大きく異なるが、ＣｌＦ３ガスとＯ２ガスのトータルが１００〜５０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）であることが好ましい。不活性ガスを導入する場合には、１０〜２０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）が好ましい。
【００５７】
このように、励起されたＦ含有ガスおよびＯ２ガスを用い条件を適正化してエッチング処理を行うことにより、ＳｉＮ膜のエッチングレートを８ｎｍ／ｍｉｎ以上、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比を４０以上とすることができる。
【００５８】
このように、エッチング装置５におけるエッチング処理が終了した後、ゲートバルブ５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台４２上のエッチング処理後のウエハＷをチャンバー４０から搬出し、エッチング装置５によるエッチングが終了する。
【００５９】
なお、上述の事前酸化処理は必要に応じて行う任意の処理であるが、Ｆ含有ガスがＣｌＦ３ガスの場合に、特に効果が大きい。
【００６０】
＜エッチング装置の他の例＞
以上が典型的な実施形態であるが、エッチング装置が図３のような構造や、図４に示す構造であってもよい。
【００６１】
図３の例では、Ｆ含有ガスとＯ２ガスを別個に励起する例を示す。図３のエッチング装置は、チャンバー４０の蓋部５２の天壁に、上方からチャンバー４０内に向けて第１のガス導入ノズル６１ａおよび第２のガス導入ノズル６１ｂが挿入されている。そして、ガス供給機構４３は、第１のガス導入ノズル６１ａおよび第２のガス導入ノズル６１ｂにそれぞれ接続された、第１のガス供給配管６２ａおよび第２のガス供給配管６２ｂを有している。第１のガス供給配管６２ａには第１のガス励起部６３ａが接続され、第２のガス供給配管６２ｂには第２のガス励起部６３ｂが接続されている。これらガス励起部は、第１の例のガス励起部６３と同様、プラズマによりガスを励起するようになっている。また、第１のガス励起部６３ａには第３のガス供給配管７１が接続され、この第３のガス供給配管７１にはＦ含有ガス供給源６６が接続されている。一方、第２のガス励起部６３ｂには、第４のガス供給配管７２が接続され、この第４のガス供給配管７２にはＯ２ガス供給源６７が接続されている。第１のガス供給配管６２ａには、第５のガス供給配管６８ａが接続されており、この第５のガス供給配管６８ａには、Ｎ２ガスを供給する第１のＮ２ガス供給源６９ａが接続されている。第２のガス供給配管６２ｂには、第６のガス供給配管６８ｂが接続されており、この第６のガス供給配管６８ｂには、Ｎ２ガスを供給する第２のＮ２ガス供給源６９ｂが接続されている。
【００６２】
第３〜第６のガス供給配管７１、７２、６８ａ、６８ｂには流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器８０が設けられている。流量制御器８０は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。
【００６３】
本例のガス供給機構４３においては、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスが、それぞれ第１のガス励起部６３ａおよび第２のガス励起部６３ｂで別個にプラズマにより励起され、励起されたガスが必要に応じてＮ２ガスで希釈された状態で、それぞれ第１のガス供給配管６２ａおよび第２のガス供給配管６２ｂを経て、第１のガス導入ノズル６１ａおよび第２のガス導入ノズル６１ｂからチャンバー４０内へ導入される。
【００６４】
第１のＮ２ガス供給源６９ａおよび第２のＮ２ガス供給源６９ｂからのＮ２ガスはパージガスとして用いることもできる。また、これらＮ２ガス供給源の代わりに他の不活性ガスの供給源を設けてもよく、他の不活性ガスとしてＡｒガスを好適に用いることができる。
【００６５】
本例でも第１および第２のガス励起部６３ａ、６３ｂは、プラズマによりガスを励起することができれば、その構成は特に限定されない。また、チャンバー４０に隣接した位置でガスを励起して、チャンバー４０を区画する壁部、例えば天壁に形成された孔から励起したガスをチャンバー４０内に導入するようにしてもよい。
【００６６】
このような図３のエッチング装置によりエッチング処理を行う場合には、チャンバー４０内にウエハＷを搬入して、載置台４２に載置した後、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスを、プラズマにより励起された状態でチャンバー４０内へ導入し、ＳｉＮ膜を選択的にエッチングする。具体的には、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の範囲に調節し、チャンバー４０内の圧力を所定の範囲に調節して、ガス供給機構４３のＦ含有ガス供給源６６からＦ含有ガスを第３のガス供給配管７１を介して第１のガス励起部６３ａに所定流量で供給し、Ｏ２ガス供給源６７からＯ２ガスを第４のガス供給配管７２を介して第２のガス励起部６３ｂに所定流量で供給し、各ガス励起部でプラズマにより励起させ、励起されたガスを必要に応じてＮ２ガスで希釈して、それぞれ第１のガス供給配管６２ａおよび第２のガス供給配管６２ｂを経て、第１のガス導入ノズル６１ａおよび第２のガス導入ノズル６１ｂからチャンバー４０内へ導入し、ＳｉＮ膜のエッチングを行う。
【００６７】
このようにしてエッチング処理を行うことにより、図２のエッチング装置と同様、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスがＳｉＮ膜に作用して、ＳｉＮ膜を高エッチングレートでエッチングすることができる。また、図２の装置と同様、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスによるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜のエッチングレートを低くすることができ、これら膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。また、下地としてＳｉＯ２膜を用いた場合に、ＳｉＯ２膜に対する荒れ等のダメージを与えずにエッチングすることが可能となる。この際の好ましい条件は図２のエッチング装置の場合と同様である。また、このようにしてエッチング処理を行うことにより、図２のエッチング装置の場合と同様、ＳｉＮ膜のエッチングレートを８ｎｍ／ｍｉｎ以上、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比を４０以上とすることができる。
【００６８】
図４のエッチング装置は、第１のガス励起部６３ａが存在せず、第１のガス供給配管６２ａに直接Ｆ含有ガス供給源６６を接続した以外は、図３に示すエッチング装置と同様に構成されている。したがって、Ｆ含有ガス供給源６６からＦ含有ガスは、第１のガス供給配管６２ａおよび第１のガス導入ノズル６１ａを介して励起されずにチャンバー４０内へ導入され、Ｏ２ガスは第２の例と同様、第２のガス励起部６３ｂにより励起された後、第２のガス供給配管６２ｂおよび第２のガス導入ノズル６１ｂを介してチャンバー４０内へ導入される。
【００６９】
図４の例では、Ｆ含有ガスが励起されずにチャンバー４０内に供給されるが、Ｆ含有ガスは反応性が高いため、励起されたＯ２ガスと共存した状態で、高いエッチングレートでＳｉＮ膜をエッチングすることができる。特に、Ｆ含有ガスがＦ２ガスの場合には、反応性が極めて高いため、プラズマ化することなく、図２のエッチング装置と同程度のエッチングレートを得ることができる。また、図２および図３のエッチング装置と同様、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスによるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜のエッチングレートを低くすることができ、これら膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。また、下地としてＳｉＯ２膜を用いた場合に、ＳｉＯ２膜に対する荒れ等のダメージを与えずにエッチングすることが可能となる。
【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、エッチング装置５によりウエハＷの表面に存在するＳｉＮ膜を、Ｆ含有ガスとＯ２ガスとを、少なくともＯ２ガスを励起した状態で供給してエッチングすることにより、ＳｉＮ膜を高エッチングレートで、かつＳｉＯ２膜および／またはｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対して高選択比でエッチングすることができる。
【００７１】
＜本発明の実施形態に用いる処理システムの他の例＞
次に、本発明の実施形態に用いる処理システムの他の例について説明する。
エッチング装置５によるエッチング条件によっては、エッチング残渣が多く存在することがある。その場合には、エッチング処理後にウエハＷを加熱してエッチング残渣を除去する熱処理装置をシステムに搭載することが好ましい。図５はそのような熱処理装置を搭載した処理システムを示す概略構成図である。この処理システム１′は、ロードロック室（Ｌ／Ｌ）３とエッチング装置５との間に、熱処理装置４が設けられている点が、上記処理システム１とは異なっている。この処理システム１′では、ロードロック室３の第２ウエハ搬送機構１７が、エッチング装置５および熱処理装置４の両方にアクセス可能となっており、エッチング装置５でのエッチング処理の後、ウエハＷを熱処理装置４に搬送して残渣除去のための熱処理を行うことができる。
【００７２】
熱処理装置４は、図６に示すように、真空引き可能なチャンバー２０と、その中でウエハＷを載置する載置台２３を有し、載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりエッチング処理が施された後のウエハＷを加熱してウエハＷに存在するエッチング残渣を気化して除去する。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のエッチング装置５側にはエッチング装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。チャンバー２０の側壁上部にはガス供給路２５が接続され、ガス供給路２５はＮ２ガス供給源３０に接続されている。また、チャンバー２０の底壁には排気路２７が接続され、排気路２７は真空ポンプ３３に接続されている。ガス供給路２５には流量調節弁３１が設けられており、排気路２７には圧力調整弁３２が設けられていて、これら弁を調整することにより、チャンバー２０内を所定圧力のＮ２ガス雰囲気にして熱処理が行われる。Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いてもよい。
【００７３】
＜実験例＞
次に、実験例について説明する。
［実験例１］
本実験例においては、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成したサンプル、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を１５０〜２００ｎｍ程度の厚さで成膜したサンプル、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＣｌ２Ｈ２）を原料としてＣＶＤによりＳｉＮ膜を２００〜３００ｎｍ程度の厚さで成膜したサンプルについて、Ｆ含有ガスとしてＮ２ガスで希釈されたＦ２ガスを用い、Ｆ２ガスに対するＯ２ガスの流量比（体積比率）（Ｏ２／Ｆ２）を０〜９の間で変化させ、プラズマにより励起させた状態でチャンバー内に導入してエッチングを行った。このエッチングの際の他の条件は、チャンバー内圧力：０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）〜１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）、載置台温度：１０〜２００℃、エッチング時間：３０〜１８００ｓｅｃ、Ｆ２ガス流量（換算値）：１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：０〜５０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量（換算値）：０．２〜２０００ｓｃｃｍ、ガス励起部のパワー：４００Ｗとした。
【００７４】
実験結果を図７に示す。図７は、横軸にＯ２／Ｆ２の値をとり、縦軸にＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量をとって、これらの関係を示す図である。この図に示すように、Ｏ２／Ｆ２の値が０の時、すなわちＦ２ガスのみでエッチングした時には、ＳｉＮ膜のエッチング量が大きく、高いエッチングレートでエッチングされるが、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜のエッチング量がＳｉＮ膜のエッチング量以上であり、ＳｉＯ２膜も相当量エッチングされ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比が不十分なものとなった。これに対し、Ｏ２ガスを増加させて行くと、ＳｉＮ膜のエッチングレートは低下するが、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜のエッチングレートも低下し、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比が上昇して行く傾向が見られた。そして、Ｏ２／Ｆ２の値が４のとき、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比（ＳｉＮ／ｐｏｌｙ−Ｓｉ）は５００以上、ＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比（ＳｉＮ／ＳｉＯ２）は３０以上と極めて高い値となった。Ｏ２／Ｆ２の値が４を超えると、ＳｉＮ膜のエッチング量が低下するが、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜やＳｉＯ２膜のエッチング量はほぼ０であり、エッチング選択比はあまり低下しない。この結果から、Ｏ２／Ｆ２の値が４のときに、ＳｉＮ膜のエッチング量およびエッチング選択比のバランスが最も良好になること、およびＯ２／Ｆ２の値が４を超えてＳｉＮ膜のエッチング量が低下してもエッチング選択比はあまり低下せず比較的好ましい結果となることが確認された。
【００７５】
［実験例２］
次に、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＣｌ２Ｈ２）を原料としてＳｉＮ膜を６ｎｍの厚さで形成したサンプルに対し、Ｆ２ガスに対するＯ２ガスの流量比（Ｏ２／Ｆ２）を４とし、他の条件は上記実験と同様の条件でエッチングを行った。この際の条件は、上記実験結果から見てＳｉＮ膜に対して十分なオーバーエッチングの条件となる。その結果、ＳｉＮ膜が完全にエッチングされ、下地のＳｉＯ２膜は露出したが、ＳｉＯ２膜の表面にダメージは見られなかった。
【００７６】
［実験例３］
本実験例においては、実験例１と同様のサンプルについて、載置台の温度を変化させ、Ｆ２ガスおよびＯ２ガスをプラズマにより励起させた状態でチャンバー内に導入してエッチングを行った。このエッチングの際の他の条件は、チャンバー内圧力：０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）〜１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）、Ｏ２／Ｆ２：１９．５、エッチング時間：３０〜１８００ｓｅｃ、Ｆ２ガス流量（換算値）：１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：０〜５０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量（換算値）：０．２〜２０００ｓｃｃｍ、ガス励起部のパワー：４００Ｗとした。
【００７７】
実験結果を図８に示す。図８は、横軸に載置台の温度をとり、縦軸にＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量をとって、これらの関係を示す図である。この図に示すように、温度が低いほどＳｉＮ膜のエッチング量が大きく、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比も高いことがわかる。特に１０〜１００℃、さらには１５〜５５℃が良好であることがわかる。
【００７８】
［実験例４］
本実験例においては、実験例１と同様のサンプルについて、チャンバー内圧力を変化させ、Ｆ２ガスおよびＯ２ガスをプラズマにより励起させた状態でチャンバー内に導入してエッチングを行った。このエッチングの際の他の条件は、載置台温度３５℃、Ｏ２／Ｆ２：１９．５、エッチング時間：３０〜１８００ｓｅｃ、Ｆ２ガス流量（換算値）：１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：０〜５０００ｓｃｃｍ、ガス励起部のパワー：４００Ｗとした。
【００７９】
実験結果を図９に示す。図９は、横軸にチャンバー内圧力をとり、縦軸にＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量をとって、これらの関係を示す図である。この図に示すように、圧力が上昇するにつれてＳｉＮ膜のエッチング量が増加していることがわかる。特に、１５００〜２５００ｍＴｏｒｒ（２００〜３３３Ｐａ）の範囲でＳｉＮ膜のエッチング量が急激に増加する。一方、２５００ｍＴｏｒｒを超えるとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜のエッチング量も増加する。このため、チャンバー内圧力は５００〜５０００ｍＴｏｒｒの範囲が特に好ましく、１０００〜２５００ｍＴｏｒｒの範囲がさらに一層好ましいことが確認された。
【００８０】
［実験例５］
本実験例においては、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成したサンプル、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を１５０〜２００ｎｍ程度の厚さで成膜したサンプル、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ２）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＣｌ２Ｈ２）を原料としてＣＶＤによりＳｉＮ膜を２００〜３００ｎｍ程度の厚さで成膜したサンプルについて、Ｆ含有ガスとしてＣｌＦ３ガスを用い、ＣｌＦ３ガスに対するＯ２ガスの流量比（体積比率）（Ｏ２／ＣｌＦ３）を変化させ、プラズマにより励起させた状態でチャンバー内に導入してエッチングを行った。このエッチングの際の他の条件は、チャンバー内圧力：０．５〜３Ｔｏｒｒ、載置台温度：１５〜６０℃、エッチング時間：３００ｓｅｃ、ＣｌＦ３ガス流量：１〜１００ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス流量：１００〜２０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：０〜５００ｓｃｃｍ、ガス励起部のパワー：４００Ｗとした。
【００８１】
実験結果を図１０〜１２に示す。図１０は、ＣｌＦ３ガスに対するＯ２ガスの流量比（Ｏ２／ＣｌＦ３）と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図、図１１は、載置台の温度と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図、図１２は、載置台の温度と、ＳｉＮ膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜、ＳｉＯ２膜のエッチング量との関係を示す図である。
【００８２】
図１０に示すように、Ｏ２／ＣｌＦ３の値が低い場合には、ＳｉＮ膜のエッチレートが高くなるが、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜のエッチレートも高く、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対するエッチング選択比が低くなる傾向にある。Ｏ２／ＣｌＦ３の値が１００以上になるとｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対するエッチング選択比が高くなる。ＳｉＯ２膜はＯ２／ＣｌＦ３の値にかかわらずエッチングレートを低く維持することができる。
【００８３】
図１１に示すように、温度が低いほどＳｉＮ膜のエッチング量が大きく、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比も高いことがわかる。１５〜６０℃の範囲では、ＳｉＮ膜のエッチレートが高く、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対するエッチング選択比も高いことが確認された。
【００８４】
図１２に示すように、圧力が上昇するにつれてＳｉＮ膜のエッチング量が増加しており、圧力が１０００ｍＴｏｒｒ（１３３Ｐａ）以上で、ＳｉＮ膜のエッチング量およびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対する選択比が大きくなることが確認された。
【００８５】
［実験例６］
本実験例においては、事前酸化処理の効果を確認した。サンプルとしては実験例５と同様なものを用い、事前酸化処理を、時間：７５ｓｅｃ、１３５ｓｅｃ、圧力：２．２５Ｔｏｒｒ（３０００Ｐａ）、３Ｔｏｒｒ（４０００Ｐａ）の間で変化させて行った後、Ｆ含有ガスとしてのＣｌＦ３ガスおよびＯ２ガスをプラズマにより励起させた状態でチャンバー内に導入してエッチングを行った。事前酸化処理の他の条件は、温度：３５℃、ガス励起部のパワー：４００Ｗとし、エッチングの際の他の条件は、チャンバー内圧力：０．１〜１０Ｔｏｒｒ、載置台温度：３５℃、エッチング時間：３００ｓｅｃ、ＣｌＦ３ガス流量：１〜２０ｓｃｃｍ、Ｏ２ガスの流量：１０００〜２０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：０〜５００ｓｃｃｍ、ガス励起部のパワー：４００Ｗとした。
【００８６】
実験結果を図１３に示す。図１３は、事前酸化処理の条件と、ＳｉＮ膜のエッチング量、ならびにポリシリコンおよびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比との関係を示す図である。この図に示すように、事前酸化処理の時間および圧力が上昇するにつれて、ポリシリコンに対するＳｉＮ膜のエッチング選択比が増加していることがわかる。
【００８７】
以上の実験例から、Ｆ含有ガスおよびＯ２ガスを励起した状態で適切な範囲で供給することにより、ＳｉＮ膜を、高エッチングレートを維持したまま、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ２膜に対して高選択比でエッチングすることが可能であり、ＳｉＯ２膜の表面荒れも生じ難いことが確認された。また、エッチングに先立って、酸素プラズマにより事前酸化処理を行うことにより、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜がエッチングされ難くなり、ＳｉＮ膜のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対するエッチング選択比を上昇させる得ることがわかる。
【００８８】
＜本発明の他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態の装置は例示に過ぎず、種々の構成の装置により本発明のエッチング方法を実施することができる。また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１；処理システム
２；搬入出部
３；ロードロック室
５；エッチング装置
１１；第１ウエハ搬送機構
１７；第２ウエハ搬送機構
４０；チャンバー
４３；ガス供給機構
４４；排気機構
６１，６１ａ，６１ｂ；ガス導入ノズル
６３，６３ａ，６３ｂ；ガス励起部
６６；Ｆ２ガス供給源
６７；Ｏ２ガス供給源
９０；制御部
Ｗ；半導体ウエハ
【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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【図１３】
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