(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／またはシリコン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。【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シリコンおよび／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、アルコールガスと、Ｏ２ガスと、不活性ガスとを励起した状態で供給し、これにより窒化シリコン膜をシリコンおよび／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３
2015228433.tif 000002
【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たシリコンおよび／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、アルコールガスと、Ｏ２ガスと、不活性ガスとを励起した状態で供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記シリコンおよび／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】
前記フッ素含有ガスと、前記アルコールガスと、前記Ｏ２ガスと、前記不活性ガスとを、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に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記アルコールガスを構成するアルコールは、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）、ブタノール（Ｃ４Ｈ９ＯＨ）から選択された少なくとも一種であ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含有ガスは、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＳＦ６ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガスから選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記エッチングを行う際のアルコールガスの分圧は、０．５３〜１．３３Ｐａであ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】
前記エッチングを行う際のＦ含有ガスとアルコールガスとの体積比率は、１：１００〜１００：１の範囲であ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】
前記エッチングを行う際のＦ含有ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：１〜１：１００の範囲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の不活性ガスと他のガスとの体積比率は、１：１００〜１００：１の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
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８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の前記チャンバー内の圧力は、１３〜１３３３Ｐａの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
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１０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、基板に形成された窒化シリコン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、処理ガスとして、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】
ところで、ＣＯＲは酸化物をエッチングする技術として開発されたものであるが、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）膜やシリコン（Ｓｉ）基板等のシリコン（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Ｓｉがエッチングされてしまうため、ＳｉＮ膜をＳｉＯ２膜およびＳｉ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／またはシリコン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たシリコンおよび／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、アルコールガスと、Ｏ２ガスと、不活性ガスとを励起した状態で供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記シリコンおよび／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において、前記フッ素含有ガスと、前記アルコールガスと、前記Ｏ２ガスと、前記不活性ガスとを、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ができる。
【００１０】
また、前記アルコールガスを構成するアルコールとして、エタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）、ブタノール（Ｃ４Ｈ９ＯＨ）から選択された少なくとも一種を好適に用いることができ、また、前記Ｆ含有ガスとして、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＳＦ６ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガスから選択された少なくとも一種を用いることができる。
【００１１】
前記エッチングを行う際のＦ含有ガスとアルコールガスとの体積比率は、１：１００〜１００：１の範囲とすることができる。また、前記エッチングを行う際のＦ含有ガスとＯ２ガスとの体積比率は、１：１〜１：１００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の不活性ガスと他のガスとの体積比率は、１：１００〜１００：１の範囲とすることができる。
【００１２】
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。
【００１３】
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】
【００１４】
本発明によれば、フッ素含有ガスと、アルコールガスと、Ｏ２ガスと、不活性ガスとを、励起した状態でチャンバー内に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、隣接して設けられたＳｉＯ２膜および／またはシリコンに対して極めて高い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】
【００１５】
【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熱処理装置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を示す断面図である。
【図４】実験例１における、エタノールガス流量と各膜のエッチング量との関係、およびエタノールガス流量とＳｉ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。
【図５】実験例１における、載置台の温度と各膜のエッチング量との関係、および載置台の温度とＳｉ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。
【図６】実験例１における、チャンバー内圧力と各膜のエッチング量との関係、およびチャンバー内圧力とＳｉ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。
【図７】実験例２における、エタノールガス分圧とＳｉＮ膜のエッチングレートとの関係、およびエタノールガス分圧と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。
【図８】実験例２における、エタノールガス分圧とＳｉに対するＳｉＮ膜の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】
【００１６】
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。
【００１７】
＜本発明の実施形態に用いる処理システムの一例＞
図１は、本発明の一実施形態に係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。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に対して熱処理を行なう熱処理装置４と、各熱処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、チャンバー内でプラズマを生成することなくウエハＷに対してエッチングを行う本実施形態に係るエッチング装置５と、制御部６とを備えている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、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、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックが熱処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりエッチング装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、熱処理装置４、およびエッチング装置５間で搬送することが可能となっている。
【００２２】
熱処理装置４は、図２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。Ａｒガス等、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いてもよい。
【００２３】
制御部６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、本実施形態に係るエッチング装置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Ｓｉ（基板を構成するＳｉ、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜等）を有するものを用い、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において後述するようにしてエッチング処理を行う。
【００２８】
エッチング処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックによりエッチング処理後のウエハＷを熱処理装置４に搬送し、チャンバー２０内にＮ２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱して、エッチング残渣等を加熱除去する。
【００２９】
熱処理装置４における熱処理が終了した後、ゲートバルブ２２を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台２３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。
【００３０】
なお、エッチング残渣等を除去する必要がない場合には、熱処理装置４を設けなくともよく、その場合には、エッチング処理が終了した後のウエハＷを第２ウエハ搬送機構１７のピックによりロードロック室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に戻せばよい。
【００３１】
＜エッチング装置の構成＞
次に、本実施形態に係るエッチング装置５について詳細に説明する。
図３は、本実施形態に係るエッチング装置を示す断面図である。図３に示すように、エッチング装置は、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にエッチングガス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。
【００３２】
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）により密閉されて、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。
【００３３】
側壁部５１ａには、熱処理装置４のチャンバー２０との間でウエハ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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の他端はプラズマによりガスを励起するガス励起部６３の出側に接続されている。一方、ガス励起部６３の入側には、第２のガス供給配管６４、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にはフッ素（Ｆ）含有ガスであるＣｌＦ３ガスを供給するＣｌＦ３ガス供給源６６が接続され、第３のガス供給配管６５にはアルコールガスであるエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）ガスを供給するエタノールガス供給源６７が接続されている。また、第２のガス供給配管６４の途中には、第４のガス供給配管６８の下流端が接続されていて、第４のガス供給配管６８の上流端には、不活性ガスであるＡｒガスを供給するＡｒガス供給源６９が接続されている。また、第３のガス供給配管６５の途中には、第５のガス供給配管７０および第６のガス供給配管７１の下流端が接続されていて、第５のガス供給配管７０および第６のガス供給配管７１の上流端には、それぞれＯ２ガスを供給するＯ２ガス供給源７２および不活性ガスであるＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源７３が接続されている。
【００３６】
第２〜第６のガス供給配管６４、６５、６８、７０、７１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。
【００３７】
このように構成されるガス供給機構４３においては、ＣｌＦ３ガス供給源６６、エタノールガス供給源６７、Ａｒガス供給源６９、Ｏ２ガス供給源７２、Ｎ２ガス供給源７３から、それぞれＣｌＦ３ガス、エタノールガス、Ａｒガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスがガス励起部６３に供給され、これらのガスがガス励起部６３により励起されて第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内に供給される。
【００３８】
Ｆ含有ガスとしては、ＣｌＦ３ガスに限定されず、他にＦ２ガス、ＳＦ６ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガスを用いることができ、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＳＦ６ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガスから選択された少なくとも一種を用いることができる。
【００３９】
また、アルコールガスを構成するアルコールとしては、エタノールに限定されず他のアルコールを用いることができるが、１価のアルコールが好ましく、１価のアルコールとしては、エタノール以外に、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）、ブタノール（Ｃ４Ｈ９ＯＨ）を好適に用いることができ、これらの少なくとも一種を用いることができる。なお、プロパノールには２種類の構造異性体が存在し、ブタノールには４種類の構造異性体が存在するが、いずれの構造異性体も使用することができる。
【００４０】
不活性ガスとしてのＡｒガスおよびＮ２ガスは、希釈ガスとして用いられる。不活性ガスとしては、これらの一方であってもよい。また、不活性ガスとしては、これらのＮ２ガス、Ａｒガスが好ましいが、Ｈｅ等の他の不活性ガスを用いてもよい。なお、不活性ガスは、希釈ガスの他にチャンバー４０内をパージするパージガスとして用いることができる。その場合には、ガス励起部６３をオフにして不活性ガスとしてのＡｒガスまたはＮ２ガスをチャンバー４０内に供給する。
【００４１】
ガス励起部６３は、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。例えば、その中で適宜の手法で生成したプラズマ、例えばマイクロ波プラズマや誘導結合プラズマをチャンバー４０に導くリモートプラズマを用いることができる。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。例えば、チャンバー４０の上部にシャワーヘッドを設け、シャワーヘッド内でマイクロ波プラズマや誘導結合プラズマを生成して、そのプラズマをシャワーヘッドの吐出孔からチャンバー４０内に導入する手法を用いることもできる。
【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の側壁には、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計として２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが、チャンバー４０内に挿入されるように設けられている。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】
＜エッチング装置によるエッチング方法＞
次に、このように構成されたエッチング装置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、すなわち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Ｓｉを有する構成のウエハ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】
次いで、Ｆ含有ガスであるＣｌＦ３ガス、アルコールガスであるエタノールガス、Ｏ２ガス、不活性ガスであるＡｒガスおよびＮ２ガスを、ガス励起部６３でプラズマにより励起させてチャンバー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ＣｌＦ３ガス供給源６６、エタノールガス供給源６７、Ａｒガス供給源６９、Ｏ２ガス供給源７２、Ｎ２ガス供給源７３から、ＣｌＦ３ガス、エタノールガス、Ａｒガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスを、それぞれ第２〜第６のガス供給配管６４、６５、６８、７０、７１を介して所定の流量および所定の比率でガス励起部６３に供給し、そこでこれらガスをプラズマにより励起させて、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。
【００４８】
このとき、上述したように、Ｆ含有ガスとしては、ＣｌＦ３ガスに限定されず、ＣｌＦ３ガス、Ｆ２ガス、ＳＦ６ガス、ＮＦ３ガス、ＨＦガスのうち、少なくとも一種を用いることができる。また、アルコールガスを構成するアルコールとしては、一価のアルコールを好適に用いることができ、エタノール以外に、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）、プロパノール（Ｃ３Ｈ７ＯＨ）、ブタノール（Ｃ４Ｈ９ＯＨ）を挙げることができる。
【００４９】
これにより、Ｆ含有ガスであるＣｌＦ３ガス、アルコールガスであるエタノールガス、およびＯ２ガスが不活性ガスにより適度に希釈されて、ＳｉＮ膜を高エッチングレートで、かつＳｉＯ２膜およびＳｉに対して高選択比でエッチングすることができる。
【００５０】
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。一方、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。
【００５１】
Ｆ含有ガスの比率を増加させることによりＳｉＮ膜のエッチングレートが上昇する傾向があり、アルコールガスの比率を増加させることによりＳｉＮ膜のエッチング選択比が上昇する傾向がある。アルコールガスの分圧は、０．５３〜１．３３Ｐａ（４〜１０ｍＴｏｒｒ）の範囲が好ましく、０．７８〜１．０６Ｐａ（６〜８ｍＴｏｒｒ）の範囲がより好ましい。また、Ｆ含有ガスとアルコールガスとの体積比率（流量比または分圧比）は、１：１００〜１００：１の範囲が好ましく、１：１０〜１０：１の範囲がより好ましい。また、Ｏ２ガスを増加させることによってもＳｉＮ膜のエッチング選択比が上昇する傾向がある。Ｆ含有ガスとＯ２ガスとの体積比率（流量比または分圧比）は、１：１〜１：１００の範囲が好ましく、１：１〜１：２０の範囲がより好ましい。さらに、Ｆ含有ガス＋Ｏ２ガスとアルコールガスとの体積比率（流量比または分圧比）は、１：１〜１００：１の範囲が好ましく、５：１〜５０：１の範囲がより好ましい。さらにまた、ＳｉＮ膜を高エッチングレートかつ高選択比でエッチングするためには、ＡｒガスやＮ２ガス等の不活性ガスをある程度含有させる必要がある。このとき、他のガス（Ｆ含有ガス＋アルコールガス＋Ｏ２ガス）と不活性ガスとの体積比率（流量比または分圧比）は、１：１００〜１００：１の範囲が好ましく、１：１０〜１０：１の範囲がより好ましい。
【００５２】
このように、Ｆ含有ガス、アルコールガス、Ｏ２ガス、不活性ガスを用い条件を適正化することにより、極めて高いエッチング選択比でＳｉＮ膜をエッチングすることができ、具体的には、ＳｉＯ２膜およびＳｉに対するエッチング選択比を５０以上とすることができる。また、ＳｉＮ膜のエッチングレートも１０ｎｍ／ｍｉｎ以上、さらには２０ｎｍ／ｍｉｎ以上と高い値を得ることができる。そして、さらに条件の最適化を行うことにより、ＳｉＮ膜のエッチングレート：４０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ２膜およびＳｉに対するエッチング選択比：１００以上といった、これまでにない優れたエッチング性を得ることができる。
【００５３】
このようにして、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。
【００５４】
＜実験例＞
次に、実験例について説明する。
［実験例１］
ここでは、ＳｉＮ膜がＳｉＯ２膜やＳｉに隣接するサンプル基板をチャンバー内の載置台に載置し、エッチングガスとしてＣｌＦ３ガス、エタノールガス、Ｏ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスを用い、これらをプラズマにより励起させてチャンバー内に導入し、エッチングを行った。この際の条件としては、チャンバー内圧力：１００〜１０００ｍＴｏｒｒ（１３．３〜１３３Ｐａ）、載置台温度：１０〜６０℃とした。ガス流量については、ＣｌＦ３ガス：１５〜２５ｓｃｃｍ、エタノールガス：３〜１２ｓｃｃｍ、Ｏ２ガス：１５０〜２５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス：５０〜１５０ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス：１００〜５００ｓｃｃｍの範囲とした。また、エッチング時間を６分、ガス励起部のパワーを６００Ｗとした。
【００５５】
図４は、エタノールガス流量と各膜のエッチング量との関係、およびエタノールガス流量とＳｉ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。なお、図４中、「ＳｉＮ  Ｅ／Ｒ」はＳｉＮ膜のエッチングレート、「ＳｉＯ２  Ｅ／Ｒ」はＳｉＯ２膜のエッチングレート、「Ｓｉ  Ｅ／Ｒ」はＳｉのエッチングレート、「Ｓｅｌ  ｔｏ  ＳｉＯ２」は、ＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比、「Ｓｅｌ  ｔｏ  Ｓｉ」は、Ｓｉに対するＳｉＮ膜のエッチング選択比である（図５、図６も同じ）。この図に示すように、エタノールガスが５ｓｃｃｍまでは、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよびエッチング選択比の両方が上昇し、エタノールガスの流量が５ｓｃｃｍを超えると、ＳｉＮ膜のエッチングレートは若干低下する傾向があるものの、エッチング選択比はさらに上昇することが確認された。エタノールガスの流量が１２ｓｃｃｍにおいては、ＳｉＮ膜のエッチングレートが４６ｎｍ／ｍｉｎであり、Ｓｉに対するエッチング選択比およびＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比がいずれも２００と非常に高い値であった。
【００５６】
図５は、載置台の温度と各膜のエッチング量との関係、および載置台の温度とＳｉ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、載置台の温度を最適化（本例では３５℃）することにより、ＳｉＮ膜のエッチングレートを４０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比を１００以上とすることができることが確認された。なお、Ｓｉに対するエッチング選択比は３５℃では５０程度であったが、載置台の温度１０℃まで低下させると２００程度と極めて高い値となった。
【００５７】
図６は、チャンバー内圧力と各膜のエッチング量との関係、およびチャンバー内圧力とＳｉ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、チャンバー内圧力を最適化（本例では５００ｍＴｏｒｒ）することにより、ＳｉＮ膜のエッチングレートを４０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ２膜に対するエッチング選択比を１００以上とすることができることが確認された。なお、他の条件との兼ね合いでＳｉに対するエッチング選択比は５０程度であった。
【００５８】
［実験例２］
ここでは、実験例１とはパターンのみが異なるサンプル基板をチャンバー内の載置台に載置し、エッチングガスとしてＣｌＦ３ガス、エタノールガス、Ｏ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスを用い、これらをプラズマにより励起させてチャンバー内に導入し、エッチングを行った。チャンバー内圧力：１００〜１０００ｍＴｏｒｒ（１３．３〜１３３Ｐａ）、載置台温度：１０〜６０℃とした。ガス流量については、ＣｌＦ３ガス：５〜５０ｓｃｃｍ、エタノールガス：１〜３０ｓｃｃｍ（分圧換算で２．５〜９．５ｍＴｏｒｒ（０．３３〜１．２６Ｐａ））、Ｏ２ガス：１００〜３００ｓｃｃｍ、Ａｒガス：２０〜２００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス：５０〜６００ｓｃｃｍの範囲とした。また、エッチング時間は６分とした。また、ガス励起部のパワーを６００Ｗとした。
【００５９】
図７は、エタノールガス分圧とＳｉＮ膜のエッチングレートとの関係、およびエタノールガス分圧と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り、図８は、エタノールガス分圧とＳｉに対するＳｉＮ膜の選択比との関係を示す図である。
【００６０】
図７に示すように、エタノールガス分圧が７ｍＴｏｒｒ（０．９３Ｐａ）までは、分圧上昇に従ってＳｉＮ膜のエッチングレートおよびＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比がともに上昇するが、エタノールガスの分圧が７ｍＴｏｒｒ（０．９３Ｐａ）を超えると、ＳｉＮ膜のエッチングレートが低下する傾向にあり、ＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比の値は飽和する。また、図８に示すように、Ｓｉに対するＳｉＮ膜の選択比は、エタノールガス分圧が８．５ｍＴｏｒｒ（１．１３Ｐａ）まで測定しているが、測定範囲において、Ｓｉに対するＳｉＮ膜の選択比が単純に増加していることが確認される。これらの図から、エタノールガス分圧が４ｍＴｏｒｒ（０．５３Ｐａ）以上９．５ｍＴｏｒｒ（１．２６Ｐａ）以下の範囲で、ＳｉＮ膜のエッチングレートが１０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ２膜およびＳｉに対するＳｉＮ膜の選択比が５０以上の値が得られることがわかる。また、エタノールガス分圧の範囲としては、６〜８ｍＴｏｒｒ（０．８０〜１．０６Ｐａ）がより好ましく、エタノールガス分圧が７ｍＴｏｒｒ（０．９３Ｐａ）付近で、ＳｉＮ膜のエッチングレートが４６ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯ２膜に対するＳｉＮ膜のエッチング選択比が２００、Ｓｉに対するＳｉＮ膜の選択比が１２０と極めて高いエッチングレートおよびエッチング選択比が得られた。
【００６１】
＜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】
【００６２】
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
６；制御部
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；ガス導入ノズル
６２，６４，６５，６８，７０，７１：ガス供給配管
６３；ガス励起部
６６；ＣｌＦ３ガス供給源
６７；エタノールガス供給源
６９；Ａｒガス供給源
７２；Ｏ２ガス供給源
７３；Ｎ２ガス供給源
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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