(57)【要約】      （修正有）【課題】基板上のシリコン含有膜をエッチングする際に、エッチング量の面内分布を適切に制御するエッチング方法を提供する。【解決手段】ウェハＷ上のＳｉＧｅ膜をエッチングする際に、ＳｉＧｅ膜に対して、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを供給し、エッチングガスの流速を制御することで、ＳｉＧｅ膜の中心部と外周部のエッチング量を制御する。エッチングガスの流速を低速にすることで、ＳｉＧｅ膜の外周部のエッチング量が中心部のエッチング量よりも大きくなる。エッチングガスの流速を高速にすることで、ＳｉＧｅ膜の中心部のエッチング量が外周部のエッチング量よりも大きくなる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上のシリコン含有膜をエッチングする方法であって、
前記シリコン含有膜に対して、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを供給し、
前記エッチングガスの流速を制御することで、前記シリコン含有膜の中心部と外周部のエッチング量を制御す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】
エッチング条件設定用の基板上の前記シリコン含有膜に対して、前記エッチングガスを供給して当該シリコン含有膜をエッチングし、
その後、エッチングされた前記シリコン含有膜のエッチング量の面内分布を測定し、
その後、測定された前記エッチング量の面内分布に基づいて、前記エッチングガスの流速を設定することを特徴とする、請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記シリコン含有膜のエッチングとは別で行われる他の工程の後の、当該シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速を制御することを特徴とする、請求項１に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記他の工程は、エッチングの前に行われる工程であって、
前記シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速をフィードフォワード制御することを特徴とする、請求項３に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項５】
前記他の工程は、エッチングの後に行われる工程であって、
前記シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速をフィードバック制御することを特徴とする、請求項３に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングガスの流速の制御は、前記エッチングガスの流量又はエッチングが行われる処理空間の圧力を制御して行うことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記フッ素含有ガスの分子量は３８以下であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記シリコン含有膜はシリコンゲルマニウム膜であり、
前記エッチングガスは、前記シリコンゲルマニウム膜をエッチングするＦ２ガスを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項９】
前記シリコン含有膜はシリコン膜であり、
前記エッチングガスは、前記シリコン膜をエッチングするＦ２ガスと塩基性ガスを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項１０】
前記基板の上方から前記前記シリコン含有膜に対して前記エッチングガスを供給すると共に、前記基板の側方且つ下方から前記エッチングガスを排出することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシリコン含有膜のエッチング方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエッチング方法をエッチング装置によって実行させるように、当該エッチング装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体。
【請求項１２】
基板上のシリコン含有膜をエッチングする装置であって、
前記基板を収容するチャンバと、
前記シリコン含有膜に対して、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを供給する給気部と、
前記チャンバ内の前記エッチングガスを排出する排気部と、
前記給気部と前記排気部を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記エッチングガスの流速を制御して、前記シリコン含有膜の中心部と外周部のエッチング量を制御することを特徴とする、シリコン含有膜のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上のシリコン含有膜のエッチング方法、コンピュータ記録媒体、及びシリコン含有膜のエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスにおいて、シリコンを含有する膜は、広範で様々な用途に適用される。例えばシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜やシリコン（Ｓｉ）膜は、ゲート電極やシード層などに用いられている。そして、半導体デバイスの製造工程では、これらＳｉＧｅ膜やＳｉ膜を基板上に形成した後、所定のパターンにエッチングすることが行われている。
【０００３】
ＳｉＧｅ膜やＳｉ膜などのシリコン含有膜のエッチングは、従来、種々の方法で行われている。例えば特許文献１には、Ｆ２、ＨＦ、ＣｌＦ３又はＨＣｌを含むエッチングガスに、ＳｉＧｅ膜又はＳｉ膜を曝露することで、当該ＳｉＧｅ膜又はＳｉ膜をエッチングすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３６１１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エッチングの前の工程を行った後のシリコン含有膜の状態によっては、当該シリコン含有膜をエッチングする際に、エッチング量の面内分布の制御が必要な場合がある。例えば前の工程を行った後のシリコン含有膜の膜厚に偏りがある場合、例えばシリコン含有膜の中心部のエッチング量を、外周部のエッチング量に比べて増減させるなど、エッチング量の面内分布を制御することで、エッチングの面内均一性の向上が図れる。
【０００６】
また、エッチングの後の工程を行った後にも同様に、シリコン含有膜の状態に応じて、エッチング量の面内分布の制御が必要な場合がある。特に、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、パターンも微細化しており、このようなエッチング量の制御は有用である。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたエッチング方法では、エッチングと別工程（前の工程や後の工程）を行った後の、シリコン含有膜の状態は考慮されていない。したがって、従来のシリコン含有膜のエッチング方法には改善の余地がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、基板上のシリコン含有膜をエッチングする際に、当該シリコン含有膜のエッチング量の面内分布を適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するため、本発明者が鋭意検討した結果、シリコン含有膜をエッチングするに際し、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを用い、当該エッチングガスの流速を制御してシリコン含有膜に供給すると、シリコン含有膜の中心部と外周部のエッチング量を制御できることが分かった。すなわち、シリコン含有膜のエッチングガスとしてＣｌＦ３ガスを用いた場合、シリコン含有膜のエッチング量の面内分布の制御はできなかった。なお、上述したフッ素含有ガスを含むエッチングガスの流速を制御して、エッチング量の面内分布を制御できることは、後述の実施形態において詳細に説明する。
【００１０】
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、本発明は、基板上のシリコン含有膜をエッチングする方法であって、前記シリコン含有膜に対して、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを供給し、前記エッチングガスの流速を制御することで、前記シリコン含有膜の中心部と外周部のエッチング量を制御することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、上述したフッ素含有ガスを含むエッチングガスの流速を制御してシリコン含有膜に供給することで、シリコン含有膜のエッチング量を制御することができる。その結果、例えばエッチングと別工程（前の工程や後の工程）を行った後の、シリコン含有膜の状態に基づいて、シリコン含有膜のエッチング量を面内で適切に制御することができる。そして、エッチングの面内均一性を向上させることも可能となる。
【００１２】
エッチング条件設定用の基板上の前記シリコン含有膜に対して、前記エッチングガスを供給して当該シリコン含有膜をエッチングし、その後、エッチングされた前記シリコン含有膜のエッチング量の面内分布を測定し、その後、測定された前記エッチング量の面内分布に基づいて、前記エッチングガスの流速を設定してもよい。
【００１３】
前記シリコン含有膜のエッチングとは別で行われる他の工程の後の、当該シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速を制御してもよい。
【００１４】
前記他の工程は、エッチングの前に行われる工程であって、前記シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速をフィードフォワード制御してもよい。
【００１５】
前記他の工程は、エッチングの後に行われる工程であって、前記シリコン含有膜の状態に基づいて、前記エッチングガスの流速をフィードバック制御してもよい。
【００１６】
前記エッチングガスの流速の制御は、前記エッチングガスの流量又はエッチングが行われる処理空間の圧力を制御して行ってもよい。
【００１７】
前記フッ素含有ガスの分子量は３８以下であってもよい。
【００１８】
前前記シリコン含有膜はシリコンゲルマニウム膜であり、前記エッチングガスは、前記シリコンゲルマニウム膜をエッチングするＦ２ガスを含んでいてもよい。
【００１９】
前記シリコン含有膜はシリコン膜であり、前記エッチングガスは、前記シリコン膜をエッチングするＦ２ガスと塩基性ガスを含んでいてもよい。
【００２０】
前記基板の上方から前記前記シリコン含有膜に対して前記エッチングガスを供給すると共に、前記基板の側方且つ下方から前記エッチングガスを排出してもよい。
【００２１】
別な観点による本発明によれば、前記エッチング方法をエッチング装置によって実行させるように、当該エッチング装置を制御する制御部のコンピュータ上で動作するプログラムを格納した読み取り可能なコンピュータ記憶媒体が提供される。
【００２２】
別な観点による本発明は、基板上のシリコン含有膜をエッチングする装置であって、前記基板を収容するチャンバと、前記シリコン含有膜に対して、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスを供給する給気部と、前記チャンバ内の前記エッチングガスを排出する排気部と、前記給気部と前記排気部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記エッチングガスの流速を制御して、前記シリコン含有膜の中心部と外周部のエッチング量を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、基板上のシリコン含有膜をエッチングする際に、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素含有ガスを含むエッチングガスの流速を制御することで、シリコン含有膜のエッチング量の面内分布を適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係るエッチング装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】ＣｌＦ３ガスとＡｒガスを含むエッチングガスの流量を変化させた場合の、エッチング量の面内分布の検証結果を示す説明図である。
【図３】Ｆ２ガスとＡｒガスを含むエッチングガスの流量を変化させた場合の、エッチング量の面内分布の検証結果を示す説明図である。
【図４】Ｆ２ガスを含むエッチングガスの流量を変化させた場合の、エッチング量の面内分布の検証結果を示す説明図である。
【図５】Ｆ２ガスとＡｒガスを含むエッチングガスを用い、チャンバ内の圧力を変化させた場合の、エッチング量の面内分布の検証結果を示す説明図である。
【図６】エッチングガスとしてＦ２ガスを含むエッチングガスを用いた場合のエッチング状態を示す説明図である。
【図７】Ｆ２とＣｌＦ３のインキュベーション時間の違いを示すグラフである。
【図８】Ｆ２とＣｌＦ３の反応性の違いを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
＜エッチング装置＞
先ず、本発明の実施形態に係るエッチング装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るエッチング装置１の構成の概略を示す縦断面図である。本実施形態においては、エッチング装置１において、基板としてのウェハＷ上に形成された、シリコン含有膜としてのシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜をエッチングする場合について説明する。また、エッチング装置１で行われるエッチングは、プラズマを用いないガスエッチングである。
【００２７】
図１に示すようにエッチング装置１は、ウェハＷを収容するチャンバ１０と、チャンバ１０内でウェハＷを載置する載置台１１と、載置台１１の上方から載置台１１に向けて処理ガスを供給する給気部１２と、チャンバ１０内の処理ガスを排出する排気部１３と、を有している。
【００２８】
チャンバ１０は、チャンバ本体２０と蓋体２１を有している。チャンバ本体２０の上部は開口し、この開口が蓋体２１で閉止される。そして、チャンバ本体２０の側壁上面と蓋体２１の下面とは、シール材（図示せず）により密閉されて、チャンバ１０内の気密性が確保されている。そして、チャンバ１０内に気密なエッチング処理空間が形成される。なお、チャンバ本体２０の側壁には、ウェハＷを搬入出するための搬入出口（図示せず）が設けられ、この搬入出口はゲートバルブ（図示せず）により開閉自在になっている。
【００２９】
載置台１１は、ウェハＷを載置する上部台３０と、チャンバ本体２０の底面に固定され、上部台３０を支持する下部台３１とを有している。上部台３０の内部には、ウェハＷの温度を調節する温度調節器３２が設けられている。温度調整器２３は、例えば水などの温度調節媒体を循環させることにより載置台１１の温度を調整し、載置台１１上のウェハＷの温度を所定温度に制御する。
【００３０】
給気部１２は、載置台１１に載置されたウェハＷに処理ガスを供給するシャワーヘッド４０を有している。シャワーヘッド４０は、チャンバ１０の蓋体２１の下面において、載置台１１に対向して設けられている。シャワーヘッド４０の下面（シャワープレート）には、処理ガスを供給する供給口４１が複数設けられている。なお、シャワーヘッド４０は、載置台１１に載置されたウェハＷの表面全体に均一に処理ガスを供給するため、少なくともウェハＷの径よりも大きい径を有していることが好ましい。
【００３１】
また、給気部１２は、Ｆ２ガスを供給するＦ２ガス供給源５０と、ＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源５１と、ＨＦガスを供給するＨＦガス供給源５２と、Ａｒガスを供給するＡｒガス供給源５３とを有している。Ｆ２ガス供給源５０にはＦ２ガス供給配管５４が接続され、ＮＨ３ガス供給源５１にはＮＨ３ガス供給配管５５が接続され、ＨＦガス供給源５２にはＨＦガス供給配管５６が接続され、Ａｒガス供給源５３にはＡｒガス供給配管５７が接続されている。これら供給配管５４〜５７は集合配管５８に接続され、集合配管５８は上述したシャワーヘッド４０に接続されている。そして、Ｆ２ガス、ＮＨ３ガス、ＨＦガス、Ａｒガスはそれぞれ、供給配管５４〜５７及び集合配管５８を経てシャワーヘッド４０からチャンバ１０へ供給されるようになっている。
【００３２】
Ｆ２ガス供給配管５４、ＮＨ３ガス供給配管５５、ＨＦガス供給配管５６及びＡｒガス供給配管５７には、それぞれ当該供給配管５４〜５７の開閉動作、及び処理ガスの流量を調節する流量調節器５９が設けられている。流量調節器５９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。
【００３３】
この給気部１２から供給される処理ガスのうち、Ｆ２ガスはメインのエッチングに用いられるエッチングガスである。また、ＮＨ３ガスとＨＦガスは自然酸化膜除去やエッチング処理後の膜の終端処理に用いられる。また、Ａｒガスは、希釈ガスやパージガスとして用いられる。Ａｒガスの代わりにＮ２ガス等の他の不活性ガスを用いてもよく、２種以上の不活性ガスを用いてもよい。
【００３４】
なお、本実施形態の給気部１２では、シャワーヘッド４０からウェハＷに処理ガスを供給するようにしたが、処理ガスの供給方法はこれに限定されない。例えばチャンバ１０の蓋体２１の中央部にガス供給ノズル（図示せず）を設け、当該ガス供給ノズルから処理ガスを供給するようにしてもよい。
【００３５】
排気部１３は、載置台１１の外側方において、チャンバ１０のチャンバ本体２０の底部に設けられた排気管６０を有している。排気管６０には、チャンバ１０内を真空引きして排気する排気機構６１が接続されている。また、排気管６０には、自動圧力制御弁（ＡＰＣ）６２が設けられている。これら排気機構６１と自動圧力制御弁６２により、チャンバ１０内の圧力が制御される。
【００３６】
エッチング装置１には、制御部７０が設けられている。制御部７０は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、エッチング装置１におけるエッチング処理を制御するプログラムが格納されている。なお、前記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されたものであって、その記憶媒体から制御部７０にインストールされたものであってもよい。
【００３７】
＜エッチング方法＞
次に、以上のように構成されたエッチング装置１におけるエッチング方法について説明する。上述したように本実施形態のエッチング装置１では、ウェハＷ上に形成されたＳｉＧｅ膜をエッチングする。
【００３８】
先ず、ゲートバルブを開放した状態で、チャンバ１０内にウェハＷを搬入し、載置台１１に載置する。載置台１１は温度調節器３２で温調されており、載置台１１に載置されたウェハＷの温度が所定温度に制御される。また、ウェハＷが載置台１１に載置されると、ゲートバルブを閉じてチャンバ１０内を密閉状態にし、当該チャンバ１０内にエッチング処理空間を形成する。
【００３９】
その後、チャンバ１０内の圧力を調節しつつ、ＮＨ３ガス及びＨＦガスをチャンバ１０内へ供給し、ウェハＷに形成された自然酸化膜を除去する。このとき、ＮＨ３ガス及びＨＦガスの他、希釈ガスとしてＡｒガスを供給してもよい。また、ＮＨ３ガスを先にチャンバ１０内に供給して圧力を安定させた後にＨＦガスを導入することが好ましい。
【００４０】
その後、チャンバ１０内にパージガスとしてＡｒガスを供給しつつ真空排気してチャンバ１０内のパージを行う。
【００４１】
その後、チャンバ１０内にエッチングガスとしてＦ２ガスを供給する。このとき、希釈ガスとしてＡｒガスを加えてもよい。そして、エッチングガスによって、ウェハＷ上のＳｉＧｅ膜がエッチングされる。
【００４２】
＜エッチング制御＞
エッチング装置１では、以上のようにウェハＷ上のＳｉＧｅ膜がエッチングされる。次に、このＳｉＧｅ膜のエッチングに際し、エッチング量の面内分布の制御方法について説明する。
【００４３】
本発明者は、様々なエッチング条件で検証を行った結果、ＳｉＧｅ膜をエッチングするに際し、Ｆ２ガスを含むエッチングガスの流速を制御すると、ＳｉＧｅ膜の中心部と外周部のエッチング量を制御できるという知見を得るに至った。ここでいうエッチングガスの流速は、チャンバ１０内のＳｉＧｅ膜に供給されるエッチングガスの流速である。そして、エッチングガスの流速の制御は、チャンバ１０内のＳｉＧｅ膜に供給されるエッチングガスの流量、又はチャンバ１０内の圧力を制御することで行われる。以下、検証結果に基づいて、上記知見について説明する。
【００４４】
ＳｉＧｅ膜のエッチングガスには通常、Ｆ２ガス又はＣｌＦ３ガスを用いることが多い。そこで、本発明者は、これらＦ２ガス又はＣｌＦ３ガスを用いたそれぞれの場合に、エッチングガスの流量を変化させ、エッチング量の面内分布の比較を行った。エッチングガスの流量の制御は、例えば流量調節器５９によって行われる。また、エッチングガスには希釈ガスとしてＡｒガスが含まれており、本検証においてはＡｒガスの流量を変化させて、エッチングガス全体の流量を変化させた。なお、Ｆ２ガス又はＣｌＦ３ガスを用いたそれぞれの検証において、チャンバ１０内の圧力は１５０〜２５０ｍＴで一定である。
【００４５】
本検証結果を図２及び図３に示す。図２は、ＣｌＦ３ガスを用いた場合の検証結果であり、図３は、Ｆ２ガスを用いた場合の検証結果を示している。
【００４６】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＣｌＦ３ガスの流量を１〜５０ｓｃｃｍで一定とし、Ａｒガスの流量を１５０〜２５０ｓｃｃｍ、４００〜６００ｓｃｃｍ、７００〜１０００ｓｃｃｍに変化させた。かかる場合、エッチングガスの流量をいずれに変化させても、中心部のエッチング量が外周部のエッチング量に比べて大きくなり、エッチング量の面内分布の傾向に変化はなかった。換言すれば、エッチングガスにＣｌＦ３ガスを用いた場合には、エッチング量の面内分布を制御することができなかった。
【００４７】
一方、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｆ２ガスの流量を５０〜１００ｓｃｃｍで一定とし、Ａｒガスの流量を５０〜１００ｓｃｃｍ、２００〜３００ｓｃｃｍ、３００〜５００ｓｃｃｍに変化させた。かかる場合、図３（ａ）に示すようにエッチングガスの流量が少ない場合、外周部のエッチング量が中心部のエッチング量よりも大きかった。一方、図３（ｃ）に示すようにエッチングガスの流量が多い場合、中心部のエッチング量が外周部のエッチング量よりも大きかった。なお、図３（ｂ）に示すようにエッチングガスの流量が中間の場合、エッチング量を面内でほぼ均一にすることもできた。このように、エッチングガスにＦ２ガスを用いた場合、エッチングガスの流量を制御することで、エッチング量の面内分布を制御することができた。そして、エッチングの面内均一性を向上させることも可能となる。
【００４８】
なお、上記図３に示した検証においては、エッチングガスに希釈ガスであるＡｒガスを混合していたが、図４に示すようにエッチングガスとしてＦ２ガス単独で用いた場合でも、同様の傾向が得られた。図４に示す検証においては（ａ）〜（ｄ）に示すように、Ｆ２ガスの流量を１０〜５０ｓｃｃｍ、５０〜１００ｓｃｃｍ、１００〜２００ｓｃｃｍ、２００〜３００ｓｃｃｍに変化させた。なお、チャンバ１０内の圧力は５０〜２００ｍＴで一定である。
【００４９】
図４（ａ）、（ｂ）に示すようにエッチングガスの流量が少ない場合、外周部のエッチング量が中心部のエッチング量よりも大きかった。一方、図４（ｄ）に示すようにエッチングガスの流量が多い場合、中心部のエッチング量が外周部のエッチング量よりも大きかった。なお、図４（ｃ）に示すようにエッチングガスの流量が中間の場合、エッチング量を面内でほぼ均一にすることもできた。このようにエッチングガスとしてＦ２ガス単独で用いた場合でも、当該Ｆ２ガスの流量を制御することで、エッチング量の面内分布を制御することができた。
【００５０】
また、上記図３に示した検証においては、エッチングガスの流量を制御してエッチング量の面内分布を制御したが、図５に示すようにチャンバ１０内の圧力を制御してもエッチング量の面内分布を制御することができた。図５に示す検証においては、例えば排気部１３の排気機構６１と自動圧力制御弁６２により、チャンバ１０内の圧力が制御される。そして、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、チャンバ１０内の圧力を５０〜１００ｍＴ、１５０〜２５０ｍＴ、３００〜５００ｍＴに変化させた。なお、エッチングガスであるＦ２ガスの流量は５０〜１００ｓｃｃｍで一定であり、Ａｒガスの流量は２００〜４００ｓｃｃｍで一定である。
【００５１】
図５（ａ）に示すようにチャンバ１０内の圧力が小さい場合、中心部のエッチング量が外周部のエッチング量よりも大きかった。一方、図５（ｃ）に示すようにチャンバ１０内の圧力が大きい場合、外周部のエッチング量が中心部のエッチング量よりも大きかった。なお、図５（ｂ）に示すようにチャンバ１０内の圧力が中間の場合、エッチング量を面内でほぼ均一にすることもできた。このように、エッチングガスにＦ２ガスを用いた場合、チャンバ１０内の圧力を制御することで、エッチング量の面内分布を制御することができた。
【００５２】
以上のとおり、図２〜図５に示した検証結果によれば、ＳｉＧｅ膜をエッチングするに際し、Ｆ２ガスを含むエッチングガスの流速（エッチングガスの流量又はチャンバ１０内の圧力）を制御すると、ＳｉＧｅ膜の中心部と外周部のエッチング量を制御できる。
【００５３】
＜エッチング制御のメカニズム＞
次に、以上のように、Ｆ２ガスを含むエッチングガスの流速を制御することで、ＳｉＧｅ膜の中心部と外周部のエッチング量を制御できることのメカニズムについて説明する。図６は、エッチングガスとしてＦ２ガスを用いた場合のエッチング状態を示す説明図である。
【００５４】
図６（ａ）は、エッチングガスの流速が低速の場合であり、エッチングガスの流量が少ない、及び／又は、チャンバ１０内の圧力が大きい場合である。かかる場合、エッチングガスはその流速が遅いため、排気部１３の方に引っ張られる傾向がある。このため、Ｆ２ガスはＳｉＧｅ膜の外周部（図中の点線箇所）に供給されやすくなるが、中心部には供給されにくくなる。その結果、ＳｉＧｅ膜の外周部のエッチング量が中心部のエッチング量よりも大きくなる。
【００５５】
一方、図６（ｃ）は、エッチングガスの流速が高速の場合であり、エッチングガスの流量が多い、及び／又は、チャンバ１０内の圧力が小さい場合である。かかる場合、エッチングガスはその流速が速いため、排気部１３に排気される前に、ＳｉＧｅ膜に供給される傾向がある。このため、Ｆ２ガスはＳｉＧｅ膜の中心部（図中の点線箇所）に供給されやすくなるが、外周部には供給されにくくなる。その結果、ＳｉＧｅ膜の中心部のエッチング量が外周部のエッチング量よりも大きくなる。
【００５６】
なお、図６（ｂ）は、エッチングガスの流速が中速の場合である。かかる場合、エッチングガスはＳｉＧｅ膜に対し、ほぼ面内均一に供給される。その結果、ＳｉＧｅ膜のエッチング量を中心部と外周部でほぼ均一にすることができる。
【００５７】
以上のように、エッチングガスの流速の高低によって、ＳｉＧｅ膜の中心部と外周部のエッチング量が変化するのは、当該エッチングガスに含まれるＦ２の分子量が３８と小さいためである。すなわち、後述するようにＦ２は、その分子量が小さく、インキュベーション時間も長く、また反応性も適度であるため、エッチングガスの流速に応じて、エッチング量の面内分布が変化する。
【００５８】
これに対して、ＣｌＦ３のように分子量が９２．４５と大きい場合、エッチングガスの流速に関わらず、ＳｉＧｅ膜の中心部に供給されやすくなる。このため、ＣｌＦ３ガスを含むエッチングガスでは、中心部のエッチング量が外周部のエッチング量に比べて大きくなり、エッチング量の面内分布を制御することができない。
【００５９】
また、図７に示すように、ＣｌＦ３はＦ２に比べてインキュベーション時間が短い。インキュベーション時間は、エッチングガスが供給されてからエッチングが始まるまでの時間である。図７は、Ｆ２とＣｌＦ３のインキュベーション時間の違いを示すグラフであって、横軸は分子量であり、縦軸はインキュベーション時間である。Ｆ２とＣｌＦ３を比較すると、分子量の大きいＣｌＦ３の方が分子量の小さいＦ２に比べて、インキュベーション時間が短い。しかも、この傾向は分圧に依存せず、高分圧であっても低分圧であっても同じ傾向になる。このため、ＣｌＦ３ガスを含むエッチングガスでは、エッチングガスの流速を変化させても、ＣｌＦ３がＳｉＧｅとすぐに反応し、エッチング量の面内分布を制御することが難しい。
【００６０】
さらに、図８に示すように、ＣｌＦ３はＦ２に比べて反応性が高い。図８は、Ｆ２とＣｌＦ３の反応性の違いを示すグラフであって、横軸はエッチング時間であり、縦軸はエッチング量である。Ｆ２とＣｌＦ３を比較すると、ＣｌＦ３の方がＦ２に比べてグラフの傾きが大きく、すなわち反応が早い。このため、ＣｌＦ３ガスを含むエッチングガスでは、エッチングガスの流速を変化させても、ＣｌＦ３がＳｉＧｅと反応しやすく、エッチング量の面内分布を制御することが難しい。
【００６１】
以上のとおり、ＣｌＦ３はＦ２に比べて分子量が大きく、この分子量の違いに伴いインキュベーション時間も短い。しかも、ＣｌＦ３はＦ２に比べて反応性が高い。したがって、ＣｌＦ３ガスを含むエッチングガスでは、エッチング量の面内分布を制御することができない。
【００６２】
換言すれば、Ｆ２はＣｌＦ３に比べて分子量が小さく、この分子量の違いに伴いインキュベーション時間も長い。また、反応性も適度である。このため、Ｆ２ガスを含むエッチングガスを用いた場合、上記図６に示したように、エッチング量の面内分布を制御することができる。
【００６３】
さらに、本発明者が検討したところ、エッチングガスが、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素系ガスを含んでいれば、インキュベーション時間が長くなり、また反応性も適度になることも見出した。このため、エッチング量の面内分布に、上記図６に示した傾向と同様の傾向を得ることができる。したがって、ＣｌＦ３の分子量未満のフッ素系ガスを含むエッチングガスの流速を制御することで、ＳｉＧｅ膜のエッチング量の面内分布を制御することが可能となる。
【００６４】
＜エッチング制御の適用例＞
次に、以上のエッチング制御の適用例について説明する。適用例としては、エッチングの条件設定に適用した場合（適用例１）、エッチングの前の工程を行った後のシリコン含有膜の状態に基づくフィードフォワード制御に適用した場合（適用例２）、エッチングの後の工程を行った後のシリコン含有膜の状態に基づくフィードバック制御に適用した場合（適用例３）、エッチング直後のシリコン含有膜の状態に基づくフィードバック制御に適用した場合（適用例４）について説明する。
【００６５】
（適用例１）
適用例１のエッチング条件設定について説明する。本適用例１では、先ず、エッチング条件設定用のウェハＷｃに対し、Ｆ２ガスを含むエッチングガスを供給してＳｉＧｅ膜をエッチングする。このウェハＷｃは、インラインで製造される製品用のウェハＷではなく、エッチングの条件設定をするためだけに用いられるウェハである。その後、エッチングされたＳｉＧｅ膜のエッチング量の面内分布を測定する。このエッチング量の測定には、公知の任意の方法を用いることができる。その後、測定結果に基づいて、エッチング後のＳｉＧｅ膜が面内で所望の寸法になるように、ＳｉＧｅ膜のエッチング量が面内で設定され、これに基づいて、エッチングガスの流速が設定される。例えばＳｉＧｅ膜の中心部のエッチング量を外周部のエッチング量より大きくしたい場合、エッチングガスの流速が速くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。そして、この設定された条件で、製品用のウェハＷに対してエッチングが行われる。
【００６６】
（適用例２）
適用例２のフィードフォワード制御について説明する。本適用例２では、インラインで製造されるウェハＷに対し、エッチングの前の工程を行う。その後、エッチング装置１に搬入される直前において、ウェハＷ上に形成されたＳｉＧｅ膜の状態、例えばＳｉＧｅ膜の膜厚を測定する。この膜厚の測定には、公知の任意の方法を用いることができる。その後、測定結果に基づいて、エッチングの流速を補正する。例えば測定結果が、ＳｉＧｅ膜の中心部の膜厚が外周部の膜厚より大きい場合、エッチング工程では、中心部のエッチング量を外周部のエッチング量よりも大きく設定する。かかる場合、エッチングガスの流速が速くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。一方、例えば測定結果が、ＳｉＧｅ膜の外周部の膜厚が中心部の膜厚より小さい場合、エッチング工程では、外周部のエッチング量を中心部のエッチング量よりも大きく設定する。かかる場合、エッチングガスの流速が遅くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。そして、この補正された設定された条件で、当該ウェハＷに対してエッチングが行われる。
【００６７】
（適用例３）
適用例３のフィードバック制御について説明する。本適用例３では、インラインで製造されるウェハＷに対し、エッチングの後の工程を行った後、ウェハＷ上に形成されたＳｉＧｅ膜の状態、例えばＳｉＧｅ膜の膜厚を測定する。その後、測定結果に基づいて、エッチングの流速を補正する。例えば測定結果が、ＳｉＧｅ膜の中心部の膜厚が外周部の膜厚より大きい場合、エッチング工程では、中心部のエッチング量を外周部のエッチング量よりも大きく設定する。かかる場合、エッチングガスの流速が速くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。一方、例えば測定結果が、ＳｉＧｅ膜の外周部の膜厚が中心部の膜厚より小さい場合、エッチング工程では、外周部のエッチング量を中心部のエッチング量よりも大きく設定する。かかる場合、エッチングガスの流速が遅くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。そして、この補正された設定された条件で、次のウェハＷに対してエッチングが行われる。
【００６８】
（適用例４）
適用例４のフィードバック制御について説明する。本適用例４では、インラインで製造されるウェハＷに対し、エッチング直後において、ウェハＷ上に形成されたＳｉＧｅ膜の状態、例えばＳｉＧｅ膜の膜厚を測定する。その後、測定結果に基づいて、エッチングの流速を補正する。例えばＳｉＧｅ膜の中心部のエッチング量を外周部のエッチング量より大きくしたい場合、エッチングガスの流速が速くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。一方、例えばＳｉＧｅ膜の外周部のエッチング量を中心部のエッチング量より大きくしたい場合、エッチングガスの流速が遅くなるように、エッチングガスの流量とチャンバ１０内の圧力を設定する。そして、この補正された設定された条件で、次のウェハＷに対してエッチングが行われる。
【００６９】
＜他の実施形態＞
以上の実施形態では、ＳｉＧｅ膜をエッチングする際のエッチング制御について説明したが、本発明のエッチング制御は、他のシリコン含有膜にも適用できる。
【００７０】
例えばシリコン（Ｓｉ）膜をエッチングする場合、エッチングガスには、例えばＦ２ガスとＮＨ３ガスの混合ガスが用いられる。なお、Ｆ２ガスに混合されるガスは、ＮＨ３ガスに限定されず、塩基性ガスであればよい。
【００７１】
そして、上記実施形態と同様に、Ｆ２ガスとＮＨ３ガスを含むエッチングガスの流速を制御することで、Ｓｉ膜のエッチング量の面内分布を制御することができる。すなわち、エッチングガスの流速を高速にすることで、Ｓｉ膜の中心部のエッチング量を外周部のエッチング量よりも大きくすることができる。また、エッチングガスの流速を低速にすることで、Ｓｉ膜の外周部のエッチング量を中心部のエッチング量よりも大きくすることができる。なお、このＳｉ膜のエッチング制御のメカニズムは、上記実施形態のＳｉＧｅ膜のエッチング制御のメカニズムと同様であるので詳細な説明を省略する。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７３】
１      エッチング装置
１０    チャンバ
１１    載置台
１２    給気部
１３    排気部
２０    チャンバ本体
２１    蓋体
３０    上部台
３１    下部台
３２    温度調節器
４０    シャワーヘッド
４１    供給口
５０    Ｆ２ガス供給源
５１    ＮＨ３ガス供給源
５２    ＨＦガス供給源
５３    Ａｒガス供給源
５４    Ｆ２ガス供給配管
５５    ＮＨ３ガス供給配管
５６    ＨＦガス供給配管
５７    Ａｒガス供給配管
５８    集合配管
５９    流量調節器
６０    排気管
６１    排気機構
６２    自動圧力制御弁
７０    制御部
Ｗ      ウェハ
【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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