(57)【要約】【課題】ゲルマニウム（Ｇｅ）をドライプロセスにより他の材料に対して選択的にエッチングすることができる技術を提供する。【解決手段】ゲルマニウム部分を有する被処理基板に、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを励起された状態で供給し、ゲルマニウム部分をエッチングする。ゲルマニウム部分としては、ゲルマニウム膜を挙げることができる。前記被処理基板は、ゲルマニウム部分とシリコン含有部分とを有し、ゲルマニウム部分を前記シリコン含有部分に対して選択的にエッチングすることができる。シリコン含有部分としては、シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン窒化膜、およびシリコン酸化膜のいずれかを挙げることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルマニウム部分を有する被処理基板に、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを励起された状態で供給し、前記ゲルマニウム部分を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】
前記ゲルマニウム部分は、ゲルマニウム膜であ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】
前記被処理基板は、前記ゲルマニウム部分とシリコン含有部分とを有し、前記ゲルマニウム部分を前記シリコン含有部分に対して選択的にエッチング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】
前記シリコン含有部分は、シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン窒化膜、およびシリコン酸化膜のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記エッチングの際に、圧力を６．７〜１３３Ｐａの範囲とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングの際に、前記被処理基板の温度を２００〜４００℃の範囲とする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】
前記エッチングガスは、プラズマ化された状態で供給され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】
ゲルマニウムを有する被処理基板をエッチングするエッチング装置であって、
前記被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に所定のガスを供給するガス供給部と、
前記所定のガスを励起する励起機構と、
前記処理容器内を加熱する加熱機構と、
前記処理容器内を排気して減圧状態とする排気機構と、
前記ガス供給部、前記励起機構、前記加熱機構、および前記排気機構を制御する制御部と
を具備し、
前記制御部は、
前記排気機構により前記処理容器内を所定の減圧状態に制御し、前記加熱機構により前記処理容器内を所定温度に制御し、
前記ガス供給部からＨ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを供給させ、前記エッチングガスを前記励起機構で励起させ、
励起された状態のエッチングガスにより、前記処理容器内で前記被処理基板のゲルマニウムをエッチングさせることを特徴とするエッチング装置。
【請求項９】
前記励起機構は、プラズマ生成機構であ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】
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７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、ゲルマニウム（Ｇｅ）のエッチング方法およびエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、半導体集積回路装置には、動作の高速化が要求されている。動作の高速化は、主にトランジスタ等の半導体デバイスの微細化、配線の低抵抗化、層間絶縁膜の低誘電率化等によって牽引されている。しかし、これらの技術による動作の高速化では、限界が近づきつつある。そこで、更なる動作の高速化を図るために、従来から用いられている半導体材料であるシリコン（以下、Ｓｉとも記載する）に代えて、よりキャリア移動度が高い半導体材料であるシリコンゲルマニウム（以下、ＳｉＧｅとも記載する）やゲルマニウム（以下、Ｇｅとも記載する）が注目されている。
【０００３】
ＧｅやＳｉＧｅを半導体デバイスに適用する際には、これらを高い選択性でエッチングする技術が求められる。特許文献１には、Ｆ２ガスまたはＦ２ガスとＮＨ３ガスを用いてＳｉＧｅをＳｉに対して選択的にエッチングする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１４３７８１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、特許文献１に記載されているのはＳｉＧｅのエッチングのみであり、Ｇｅをエッチングするものではない。従来、Ｇｅのドライエッチングには、ハロゲンガスや高温の熱酸化処理が用いられているが、他の材料に対する選択性が十分ではない。
【０００６】
したがって、本発明は、ゲルマニウム（Ｇｅ）をドライプロセスにより他の材料に対して選択的にエッチングすることができる技術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、ゲルマニウム部分を有する被処理基板に、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを励起された状態で供給し、前記ゲルマニウム部分を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】
前記エッチング方法において、前記ゲルマニウム部分としては、ゲルマニウム膜を用いることができる。
【０００９】
前記被処理基板は、前記ゲルマニウム部分とシリコン含有部分とを有し、前記ゲルマニウム部分を前記シリコン含有部分に対して選択的にエッチングすることができる。前記シリコン含有部分として、シリコン、シリコンゲルマニウム、シリコン窒化膜、およびシリコン酸化膜のいずれかを挙げることができる。
【００１０】
前記エッチングの際には、圧力を６．７〜１３３Ｐａの範囲とすることが好ましい。また、前記エッチングの際には、前記被処理基板の温度を２００〜４００℃の範囲とすることが好ましい。
【００１１】
前記エッチング方法において、前記エッチングガスは、プラズマ化された状態で供給されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、ゲルマニウムを有する被処理基板をエッチングするエッチング装置であって、前記被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に所定のガスを供給するガス供給部と、前記所定のガスを励起する励起機構と、前記処理容器内を加熱する加熱機構と、前記処理容器内を排気して減圧状態とする排気機構と、前記ガス供給部、前記励起機構、前記加熱機構、および前記排気機構を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記排気機構により前記処理容器内を所定の減圧状態に制御し、前記加熱機構により前記処理容器内を所定温度に制御し、前記ガス供給部からエッチングガスを供給させ、前記エッチングガスを前記励起機構で励起させ、励起された状態のエッチングガスにより、前記処理容器内で前記被処理基板のゲルマニウムをエッチングさせることを特徴とするエッチング装置を提供する。
【００１３】
前記エッチング装置において、前記励起機構は、プラズマ生成機構であることが好ましい。
【００１４】
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、ゲルマニウム（Ｇｅ）をドライプロセスにより他の材料に対して選択的にエッチングすることができる。また、本発明によれば、フッ素（Ｆ）や塩素（Ｃｌ）等のハロゲン系ガスを用いないシンプルなガス系を用いてゲルマニウム（Ｇｅ）をエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る被処理基板の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエッチング方法の実施に用いることができるエッチング装置の一例を示す縦断面図である。
【図３】図２に示すエッチング装置の水平断面図である。
【図４】実験例１におけるエッチング処理前（Ｉｎｉｔｉａｌ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図５】実験例１におけるＮＨ３ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図６】実験例１におけるＨ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図７】実験例１におけるＯ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図８】実験例１におけるＮ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図９】実験例２におけるエッチング処理前（Ｉｎｉｔｉａｌ）のサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【図１０】実験例２におけるＨ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
＜エッチング方法の概要＞
本発明者らは、被処理基板に存在するゲルマニウム（Ｇｅ）部分をエッチング可能な方法について検討を重ねた。その結果、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガス（以下、単にエッチングガスとも記載する）を励起した状態で被処理基板に供給するという極めてシンプルな手法でＧｅ部分をエッチングすることができ、しかも他の材料に対して高い選択性を有することを見出した。
【００１９】
ここで、Ｇｅ部分は典型的にはＧｅ膜である。Ｇｅ膜は、Ｇｅ原料ガスを用いて、ＣＶＤ法により成膜される。Ｇｅ原料ガスとしては、ＣＶＤ法に適用可能なＧｅ含有化合物全般を用いることができ、特に限定されないが、典型的なものとして、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）等のゲルマン系化合物を挙げることができる。ＣＶＤ法により成膜されたＧｅ膜は、不可避不純物として水素（Ｈ）等が含まれる。
【００２０】
エッチングガスは、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含む。エッチングガスは、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスのみであってもよいし、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスの他に不活性ガス、例えばＡｒガス等の希ガスを含んでもよい。
【００２１】
エッチングガスの励起手法は特に限定されないが、プラズマにより励起することが好ましい。プラズマは、処理容器外で適宜の手法でプラズマ化して処理容器に導入するリモートプラズマであってもよいし、処理容器内で生成してもよい。
【００２２】
ゲルマニウム部分をエッチングする際の被処理基板の温度は２００〜４００℃の範囲が好ましく、処理圧力は０．０５〜１．０Ｔｏｒｒ（６．７〜１３３Ｐａ）の範囲が好ましい。
【００２３】
このように、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを励起（プラズマ化）した状態で供給することにより、Ｇｅ部分を有効にエッチングすることができ、しかも他の材料に対して高い選択性を有する。特に、シリコン含有物質に対して高い選択性を有する。このようなシリコン含有物質としては、シリコン（Ｓｉ）、ＳｉＧｅを挙げることができる。例えば、Ｇｅ膜がＳｉＧｅ膜またはＳｉ膜と共存している場合に、ＳｉＧｅ膜またはＳｉ膜がほとんどエッチングされずにＧｅ膜のみをエッチングすることができる。ここで、ＳｉＧｅ膜はＧｅ原料ガスおよびＳｉ原料ガスを用いてＣＶＤ法により成膜され、Ｓｉ膜はＳｉ原料ガスを用いてＣＶＤ法により成膜される。Ｓｉ原料ガスとしては、ＣＶＤ法に適用可能なＳｉ含有化合物全般を用いることができ、特に限定されないが、典型的なものとして、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）等のシラン化合物を挙げることができる。ＳｉＧｅ膜として、９０ａｔ％程度のＧｅリッチのものに対しても高い選択性でＧｅをエッチングすることができる。また、シリコン含有物質として、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）のような絶縁膜に対しても高い選択性でＧｅをエッチングすることができる。
【００２４】
図１は、Ｇｅ部分を有する被処理基板の一例を示す断面図である。本例の被処理基板は、半導体基体２００上にＳｉＯ２膜またはＳｉＮ膜等からなる絶縁膜２０１が形成され、その上にアモルファスＳｉ膜２０２を介してＧｅからなるＧｅ膜２０３が成膜されている。Ｇｅ膜は絶縁膜２０１に成膜されないため、ＳｉシードとしてのアモルファスＳｉ膜２０２が形成される。
【００２５】
絶縁膜２０１、アモルファスＳｉ膜２０２、Ｇｅ膜２０３はいずれもＣＶＤにより成膜することができる。
【００２６】
このような被処理基板にＨ２ガスまたはＮＨ３ガスを含むエッチングガスを励起（プラズマ化）した状態で供給してエッチングすることにより、アモルファスＳｉ膜２０２および絶縁膜２０１はほとんどエッチングされずに高い選択性でＧｅ膜２０３をエッチングすることができる。
【００２７】
＜処理装置の一例＞
図２は本発明の一実施形態に係るエッチング方法の実施に用いることができるエッチング装置の一例を示す縦断面図、図３は図２に示すエッチング装置の水平断面図である。
【００２８】
本例のエッチング装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器１を有している。この処理容器１の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器１内の上端部近傍には、石英製の天井板２が設けられてその下側の領域が封止されている。また、この処理容器１の下端開口部には、円筒体状に成形された金属製のマニホールド３がＯリング等のシール部材４を介して連結されている。
【００２９】
マニホールド３は処理容器１の下端を支持しており、このマニホールド３の下方から被処理基板として複数枚、例えば５０〜１００枚の半導体ウエハ（シリコンウエハ）Ｗを多段に載置した石英製のウエハボート５が処理容器１内に挿入されるようになっている。このウエハボート５は３本のロッド６を有し（図３参照）、ロッド６に形成された溝（図示せず）により複数枚のウエハＷが支持される。
【００３０】
このウエハボート５は、石英製の保温筒７を介してテーブル８上に載置されており、このテーブル８は、マニホールド３の下端開口部を開閉する金属（ステンレス）製の蓋部９を貫通する回転軸１０上に支持される。
【００３１】
そして、この回転軸１０の貫通部には、磁性流体シール１１が設けられており、回転軸１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部９の周辺部とマニホールド３の下端部との間には、処理容器１内のシール性を保持するためのシール部材１２が介設されている。
【００３２】
回転軸１０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１３の先端に取り付けられており、ウエハボート５および蓋部９等を一体的に昇降して処理容器１内に対して挿脱される。なお、テーブル８を蓋部９側へ固定して設け、ウエハボート５を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００３３】
また、エッチング装置１００は、処理容器１内へＨ２ガスまたはＮＨ３ガスからなるエッチングガスを供給するエッチングガス供給機構１５と、処理容器１内へパージガス等として不活性ガス、例えばＮ２ガスやＡｒガスを供給する不活性ガス供給機構１７とを有している。
【００３４】
エッチングガス供給機構１５は、エッチングガス供給源２１と、エッチングガス供給源２１からエッチングガスを導くガス配管２２と、処理容器１内にエッチングガスを導くガス分散ノズル２３とを有している。
【００３５】
ガス分散ノズル２３は、石英からなり、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。これらガス分散ノズル２３の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、それぞれ複数のガス吐出孔２３ａが所定の間隔で形成されている。各ガス吐出孔２３ａから水平方向に処理容器１に向けて略均一にエッチングガスを吐出できる。図３では、ガス分散ノズル２３は１本だけであるが複数本設けてもよい。
【００３６】
不活性ガス供給機構１７は、不活性ガス供給源２７と、不活性ガス供給源２７から不活性ガスを導くガス配管２８と、このガス配管２８に接続され、マニホールド３の側壁を貫通して設けられた短い石英管からなるガスノズル２９とを有している。
【００３７】
ガス配管２２、２８には、それぞれ開閉弁２２ａ、２８ａ、および流量制御器２２ｂ、２８ｂ（例えば、マスフローコントローラ等）が設けられている。
【００３８】
処理容器１の側壁の一部には、プラズマ生成機構３０が形成されている。プラズマ生成機構３０は、Ｈ２ガスまたはＮＨ３ガスからなるエッチングガスを励起、すなわちプラズマ化して処理容器１内に供給するためのものである。
【００３９】
プラズマ生成機構３０は、処理容器１の外壁に気密に溶接されたプラズマ区画壁３２を備えている。プラズマ区画壁３２は、例えば、石英により形成される。プラズマ区画壁３２は断面凹状をなし、処理容器１の側壁に形成された開口３１を覆う。開口３１は、ウエハボート５に支持されている全ての半導体ウエハＷを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。プラズマ区画壁３２により規定される内側空間、すなわち、プラズマ生成空間の内部には、上述した、エッチングガスを吐出するための分散ノズル２３が配置されている。
【００４０】
また、プラズマ生成機構３０は、プラズマ区画壁３２の両側壁の外面に、上下方向に沿って互いに対向するようにして配置された細長い一対のプラズマ電極３３と、一対のプラズマ電極３３のそれぞれに給電ライン３４を介して接続され、一対のプラズマ電極３３に高周波電力を供給する高周波電源３５とをさらに有している。高周波電源３５は、一対のプラズマ電極３３に対し、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加する。これにより、プラズマ区画壁３２により規定されたプラズマ生成空間内に、高周波電界が形成される。分散ノズル２３から吐出されたエッチングガスは、高周波電界が印加されたプラズマ生成空間内においてプラズマ化され、このプラズマ化されたエッチングガスは、開口３１を介して処理容器１の内部へと供給される。
【００４１】
プラズマ区画壁３２の外側には、これを覆うようにして絶縁保護カバー３６が取り付けられている。絶縁保護カバー３６の内側部分には、冷媒通路（図示せず）が設けられており、そこに冷却されたＮＨ３ガス等の冷媒を流すことによりプラズマ電極３３が冷却される。
【００４２】
開口３１に対向する処理容器１の側壁部分には、処理容器１内を真空排気するための排気口３７が設けられている。この排気口３７はウエハボート５に対応して上下に細長く形成されている。処理容器１の排気口３７に対応する部分には、排気口３７を覆うように断面Ｕ字状に成形された排気口カバー部材３８が取り付けられている。この排気口カバー部材３８は、処理容器１の側壁に沿って上方に延びている。排気口カバー部材３８の下部には、排気口３７を介して処理容器１を排気するための排気管３９が接続されている。排気管３９には、処理容器１内の圧力を制御する圧力制御バルブ４０および真空ポンプ等を含む排気装置４１が接続されており、排気装置４１により排気管３９を介して処理容器１内が排気される。また、この処理容器１の外周を囲むようにしてこの処理容器１およびその内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱機構４２が設けられている。
【００４３】
エッチング装置１００は制御部５０を有している。制御部５０は、エッチング装置１００の各構成部の制御、例えばバルブ２２ａ、２８ａの開閉による各ガスの供給・停止、流量制御器２２ｂ、２８ｂによるガス流量の制御、排気装置４１による排気制御、高周波電源３５による高周波電力のオン・オフ制御、および加熱機構４２によるウエハＷの温度の制御等を行う。制御部５０は、ＣＰＵ（コンピュータ）を有し、上記制御を行う主制御部と、入力装置、出力装置、表示装置、および記憶装置を有している。記憶装置には、エッチング装置１００で実行される処理を制御するためのプログラム、すなわち処理レシピが格納された記憶媒体がセットされ、主制御部は、記憶媒体に記憶されている所定の処理レシピを呼び出し、その処理レシピに基づいてエッチング装置１００により所定の処理が行われるように制御する。
【００４４】
＜エッチング装置１００によるエッチング方法＞
次に、このようなエッチング装置１００により実施されるエッチング方法について説明する。
【００４５】
まず、処理容器１内の温度を２００〜４００℃にし、５０〜１００枚のウエハＷが搭載されたウエハボート５を処理容器１内に搬入し、処理容器１内に不活性ガスを流し、排気装置４１により処理容器１内を排気しつつ、処理容器１内を０．０５〜１Ｔｏｒｒ（６．７〜１３３Ｐａ）に調圧する。
【００４６】
次に、処理容器１内を排気しつつ、エッチングガス供給源２１からのＨ２ガスまたはＮＨ３ガスからなるエッチングガスをプラズマ生成機構３０によりプラズマ化する。そして、このプラズマ化したエッチングガスを処理容器１内に供給し、ウエハＷに成膜されているゲルマニウム膜に作用させる。このときの条件は、高周波（ＲＦ）パワー：１００〜１０００Ｗ、時間：１〜１００ｍｉｎが好ましい。また、エッチングガスの流量は、エッチングガスがＮＨ３ガスの場合、１０００〜１００００ｓｃｃｍが好ましく、エッチングガスがＨ２ガスの場合、５００〜５０００ｓｃｃｍが好ましい。
【００４７】
所定時間エッチングを行い、ゲルマニウム膜が所定量エッチングされたらバルブ２２ａを閉じてエッチングを終了し、その後、排気装置４１により排気管３９を介して処理容器１内を排気しつつ、不活性ガスにより処理容器１内のパージを行う。そして、処理容器１内を常圧に戻した後、ウエハボート５を下降させてウエハボート５からウエハＷを搬出する。
【００４８】
＜実験例１＞
次に実験例１について説明する。
図４は、実験例１におけるエッチング処理前（Ｉｎｉｔｉａｌ）のブランケットサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。実験例１では、図４に示すような、Ｓｉ基体上に、熱酸化ＳｉＯ２膜、Ｇｅ膜またはＳｉＧｅ膜またはＳｉ膜が同順に形成されたブランケットサンプル（以下、サンプルと記載）を準備し、これらサンプルに対し図２および図３のエッチング装置を用いてエッチング処理を行った。
【００４９】
実験例１では、熱酸化ＳｉＯ２膜上に成膜される膜としてＧｅの含有率（ａｔ％）が異なる５種類の膜をＣＶＤ法により成膜した複数のサンプルＡ〜Ｅを準備した。具体的には、図４（ａ）に示すＧｅ含有濃度１００％のゲルマニウム膜を有するサンプルＡ、図４（ｂ）に示すＧｅ含有濃度８８％のシリコンゲルマニウム膜を有するサンプルＢ、図４（ｃ）に示すＧｅ含有濃度７５％のシリコンゲルマニウム膜を有するサンプルＣ、図４（ｄ）に示すＧｅ含有濃度６７％のシリコンゲルマニウム膜を有するサンプルＤ、図４（ｅ）に示すＳｉ含有濃度１００％のシリコン膜を有するサンプルＥの５種類である。
【００５０】
なお、上記サンプルＡ〜Ｅには、「不可避不純物」が含まれ得る。「不可避不純物」とは、製造工程において不可避的に混入する不純物を意味し、本例の場合は主に水素（Ｈ）である。
【００５１】
次に、エッチング条件について説明する。実験例１では、上記５種類のサンプルＡ〜Ｅについて、ＮＨ３ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスの４種類のガスをエッチングガスとしてエッチング処理を行った。
エッチング条件としては、以下の通りである。
温度：３００℃
圧力：０．２Ｔｏｒｒ（２６．６Ｐａ）
ガス流量：５ｓｌｍ（Ｈ２ガスのみ２ｓｌｍ）
ＲＦパワー：５００Ｗ
処理時間：３０ｍｉｎ
留意点として、エッチング処理の際のガス流量は、ＮＨ３ガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスは、それぞれ５ｓｌｍ（５０００ｓｃｃｍ）であるが、Ｈ２ガスのみ２ｓｌｍ（２０００ｓｃｃｍ）である。
【００５２】
［ＮＨ３ガスプラズマによるエッチング］
図５は、実験例１におけるＮＨ３ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルＡ〜Ｅの断面を示すＳＥＭ写真である。具体的には、図５（ａ）がサンプルＡ、図５（ｂ）がサンプルＢ、図５（ｃ）がサンプルＣ、図５（ｄ）がサンプルＤ、図５（ｅ）がサンプルＥのエッチング処理後の断面を示すＳＥＭ写真である。
【００５３】
図５（ａ）に示すＳＥＭ写真から、ＮＨ３ガスをエッチングガスとしてエッチング処理した場合、Ｇｅ膜が完全にエッチングされて除去されていることがわかる。Ｇｅ膜は、膜厚が１００ｎｍ以上であることから、エッチング処理時間（３０ｍｉｎ）を考慮すると、少なくとも３．３ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートがあることがわかる。また、熱酸化ＳｉＯ２膜がエッチングされておらず残っていることがわかる。さらに、図５（ｂ）〜（ｅ）に示すＳＥＭ写真から、ＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜がエッチングされておらず残っていることがわかる。
【００５４】
以上のことから、ＮＨ３ガスをエッチングガスとしてエッチング処理する場合、Ｇｅ膜のみがエッチングされ、熱酸化ＳｉＯ２膜、ＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜はエッチングされていないことがわかる。このことから、ＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜さらにはＳｉＯ２膜に対して、Ｇｅ膜が極めて高い選択比で選択的にエッチングされることがわかる。特に、Ｇｅが８８ａｔ％のＧｅリッチのＳｉＧｅ膜に対しても、高いエッチング選択性が得られることがわかる。
【００５５】
［Ｈ２ガスプラズマによるエッチング］
図６は、実験例１におけるＨ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルＡ〜Ｅの断面を示すＳＥＭ写真である。具体的には、図６（ａ）がサンプルＡ、図６（ｂ）がサンプルＢ、図６（ｃ）がサンプルＣ、図６（ｄ）がサンプルＤ、図６（ｅ）がサンプルＥのエッチング処理後の断面を示すＳＥＭ写真である。
【００５６】
図６（ａ）に示すＳＥＭ写真から、Ｈ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理した場合、Ｇｅ膜が完全にエッチングされて除去されていることがわかる。Ｇｅ膜は、膜厚が１００ｎｍ以上であることから、エッチング処理時間（３０ｍｉｎ）を考慮すると、少なくとも３．３ｎｍ／ｍｉｎのエッチングレートがあることがわかる。また、熱酸化ＳｉＯ２膜がエッチングされておらず残っていることがわかる。また、図６（ｂ）に示すＳＥＭ写真から、Ｇｅ濃度８８％のＳｉＧｅ膜の表面が局所的にエッチングされているものの、ほとんどエッチングされていない状態で残っていることがわかる。さらに、図６（ｃ）〜図６（ｅ）に示すＳＥＭ写真から、他のＧｅ濃度のＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜がエッチングされておらず残っていることがわかる。
【００５７】
以上のことから、Ｈ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理する場合、Ｇｅ膜が主にエッチングされ、サンプルＢについては、ＳｉＧｅ膜はほんの少しエッチングされるものの、そのエッチングレートは非常に低く、ほとんどエッチングされておらず、また、サンプルＣ、ＤのＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜はエッチングされないことがわかる。このことから、ＳｉＧｅ膜およびＳｉ膜さらにはＳｉＯ２膜に対して、Ｇｅ膜が選択的にエッチングされることがわかる。特に、Ｇｅが８８ａｔ％のＧｅリッチのＳｉＧｅ膜に対しても、高いエッチング選択性が得られることがわかる。
【００５８】
［Ｏ２ガスプラズマによるエッチング］
図７は、実験例１におけるＯ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルＡ〜Ｅの断面を示すＳＥＭ写真である。具体的には、図７（ａ）がサンプルＡ、図７（ｂ）がサンプルＢ、図７（ｃ）がサンプルＣ、図７（ｄ）がサンプルＤ、図７（ｅ）がサンプルＥのエッチング処理後の断面を示すＳＥＭ写真である。
【００５９】
図７（ａ）〜図７（ｅ）に示すＳＥＭ写真から、Ｏ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理した場合、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜およびシリコン膜のいずれもエッチングされておらず残っていることがわかる。
【００６０】
以上のことから、Ｏ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理する場合、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜およびシリコン膜のいずれもエッチングされないことがわかる。
【００６１】
［Ｎ２ガスプラズマによるエッチング結果］
図８は、実験例１におけるＮ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルＡ〜Ｅの断面を示すＳＥＭ写真である。具体的には、図８（ａ）がサンプルＡ、図８（ｂ）がサンプルＢ、図８（ｃ）がサンプルＣ、図８（ｄ）がサンプルＤ、図８（ｅ）がサンプルＥのエッチング処理後の断面を示すＳＥＭ写真である。
【００６２】
図８（ａ）〜図８（ｅ）に示すＳＥＭ写真から、Ｎ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理した場合、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜およびシリコン膜のいずれもエッチングされておらず残っていることがわかる。
【００６３】
以上のことから、Ｎ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理する場合、ゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜およびシリコン膜のいずれもエッチングされないことがわかる。
【００６４】
＜実験例２＞
次に実験例２について説明する。
図９は、実験例２におけるエッチング処理前（Ｉｎｉｔｉａｌ）のサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。実験例２では、図９に示すような、Ｓｉ基体上に、略同間隔に離間して複数の凹部（トレンチ）を有するＳｉＮ膜、およびＧｅ膜が同順に形成されたサンプルを準備し、このサンプルに対し図２および図３のエッチング装置を用いてエッチング処理を行った。
【００６５】
なお、図９に示すように、実験例２のサンプルでは、ＳｉＮ膜の凹部（トレンチ）が完全には埋め込まれない程度に、Ｇｅ膜を形成した。ただし、このようにして作成されるＧｅ膜には、「不可避不純物」が含まれ得る。「不可避不純物」とは、製造工程において不可避的に混入する微量の不純物を意味し、本例の場合は主に水素（Ｈ）である。
【００６６】
次に、エッチング条件について説明する。実験例２では、上記のようにして作成されたサンプルについて、Ｈ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理を行った。
エッチング条件としては、以下の通りである。
温度：３００℃
圧力：０．２Ｔｏｒｒ（２６．６Ｐａ）
ガス流量：２ｓｌｍ（２０００ｓｃｃｍ）
ＲＦパワー：５００Ｗ
処理時間：２０ｍｉｎ
【００６７】
図１０は、実験例２におけるＨ２ガスによるエッチング処理後（Ｐｏｓｔ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）のサンプルの断面を示すＳＥＭ写真である。図１０に示すＳＥＭ写真から、Ｈ２ガスをエッチングガスとしてエッチング処理した場合、ＳｉＮ膜上のゲルマニウム膜がトレンチ上部から下部へと垂直方向にエッチングされていることがわかる。また、窒化シリコン膜がエッチングされておらず残っていることがわかる。
【００６８】
以上のことから、ゲルマニウム膜のエッチングに異方性を有することがわかる。また、窒化シリコン膜に対して、ゲルマニウム膜が選択的にエッチングされていることがわかる。
【００６９】
＜他の適用＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、この発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００７０】
例えば、上記実施形態では、本発明の方法を縦型のバッチ式装置により実施した例を示したが、これに限らず、横型のバッチ式装置（縦置きにしたウエハを横方向に複数枚並べ、この並べた複数枚のウエハを一括して処理するタイプの装置）や枚葉式装置（横置きにしたウエハを一枚ずつ処理するタイプ）等の他の種々のエッチング装置により実施することもできる。
【００７１】
また、上記実施形態では、一対のプラズマ電極に高周波電力を印加することによりプラズマを生成する例を示したが、プラズマを生成する方法は、これに限らず、他の誘導結合やマイクロ波等の方式によりプラズマを生成してもよい。
【００７２】
さらに、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、これに限らず、フラットパネルディスプレイ用のガラス基板やセラミックス基板等、他の基板にも適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１；処理容器
５；ウエハボート
１５；エッチングガス供給機構
３０；プラズマ生成機構
３３；プラズマ電極
３５；高周波電源
４１；排気装置
４２；加熱機構
１００；エッチング装置
２００；半導体基体
２０１；絶縁膜
２０２；アモルファスシリコン膜
２０３；ゲルマニウム膜
Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）
【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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