(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする方法において、
フッ素系反応成分を含み更にＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、エッチング途中のあるタイミングまでの期間（以下「第１エッチング工程」と称す）は、前記処理ガス中の前記添加成分の含有率を相対的に高くし、前記タイミング以降の期間（以下「第２エッチング工程」と称す）は、前記含有率を相対的に低くし、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定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】
前記第２エッチング工程では、露点温度６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことによりフッ素系反応成分を生成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】
前記第１エッチング工程では、露点温度１５〜２０℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことによりフッ素系反応成分を生成し、
前記第２エッチング工程では、露点温度６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことによりフッ素系反応成分を生成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４】
前記第１エッチング工程では、露点温度１５〜２０℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことによりフッ素系反応成分及び水を含む第１フッ素系反応ガスを生成し、前記第１エッチング工程の処理ガスが、前記第１フッ素系反応ガスと、酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスとを１：９〜９：１の体積混合比で含有し、
前記第２エッチング工程では、露点温度６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、第１フッ素系反応ガスより低い含有率の水とフッ素系反応成分とを含む第２フッ素系反応ガスを生成し、前記第２エッチング工程の処理ガスが、前記第２フッ素系反応ガスと、酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスとを１：９〜９：１の体積混合比で含有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記第１エッチング工程で処理ガス中の前記添加成分の含有率を段階的に低くし、前記第２エッチング工程での処理ガス中の前記添加成分の含有率を前記第１エッチング工程の最終段階より低くすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、前記添加部による前記添加成分の添加率をエッチングの進行に応じて変化させる添加率調節部と、を含み、前記添加率調節部が、エッチング途中のあるタイミングまでは前記添加率を相対的に高くし、前記タイミング以降は前記添加率を相対的に低くし、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定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。
【請求項７】
下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、各処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、
を含み、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系の添加部による前記添加成分の添加率が互いに異なり、前記切替手段が、エッチング途中のあるタイミングまでは、前記添加率が相対的に高い処理ガス供給系を選択し、前記タイミング以降は、前記添加率が相対的に低い処理ガス供給系を選択し、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定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、アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン原子を含有するシリコン含有膜をエッチングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化シリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスを含む処理ガスによってエッチングできる。アモルファスシリコン等ほぼシリコン原子からなるシリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスとオゾンなどの酸化性反応ガスを混合した処理ガスによってエッチングできる。
例えば、特許文献１、２には、ウェハ表面のシリコンをオゾンによって酸化させ、酸化シリコンとしたうえで（式１）、フッ酸を用いてエッチングすることが記載されている。フッ酸は、フッ酸蒸気発生器で蒸発させ、これをウェハ表面に導いている。
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、ＣＯＦ２等を生成し、更にＣＯＦ２についてはＣＦ４等に混合させておいた水と反応させてＨＦとし（式２）、このようにして得たＨＦによって酸化シリコンをエッチング（式３）することが記載されている。
Ｓｉ＋２Ｏ３→ＳｉＯ２＋２Ｏ２                  （式１）
ＣＯＦ２＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２ＨＦ                （式２）
ＳｉＯ２＋４ＨＦ＋Ｈ２Ｏ→ＳｉＦ４＋３Ｈ２Ｏ    （式３）
特許文献４には、加湿したＣＦ４から大気圧プラズマ放電によってＨＦを得（式４）、これにＯ３を添加し、酸化シリコンをエッチングすることが記載されている。
ＣＦ４＋２Ｈ２Ｏ→ ４ＨＦ＋ＣＯ２              （式４）
特許文献５には、ＣＦ４とＯ２を大気圧放電させてラジカルを得、これをプラズマ空間から温度２０℃又は１００℃の基板に導き、単結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献６には、加湿ＣＦ４又は乾燥ＣＦ４を大気圧放電させ、基板温度９０℃で結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献７には、低圧チャンバー内でのシリコンのエッチングにおいて、下地膜が露出するのと同時もしくは直前に、エッチングガスの成分を下地に対する選択比が高いガス種に置換した後に、オーバーエッチングをする方法が記載されている。
【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
【特許文献４】特開２００２−２７０５７５号公報
【特許文献５】特開平０４−３５８０７６号公報
【特許文献６】特開２０００−１６４５５９号公報
【特許文献７】特開２００２−３４３７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン含有膜のエッチングでは、フッ素系反応成分を生成するためのフッ素系原料に添加する水（式４参照）やエッチング反応によって生成される水（式３参照）が、シリコン含有膜の表面に付着して凝縮する。凝縮した水の層がある箇所ではエッチング反応が阻害される。したがって、シリコン含有膜の全体を均一にエッチングすることができず、シリコン含有膜の一部がまだら（斑点）状に残りやすい。
シリコン含有膜の表面に水分が付着する度に乾燥工程を行なって水分を除去することも考えられるが、処理時間が長くなり、実用的ではない。
オーバーエッチングを十分に行なうと、まだら状に残ったシリコン含有膜をエッチングして除去することができるが、下地膜が必要以上にエッチングされてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする方法において、フッ素系反応成分（ＨＦ、ＣＯＦ２等）を含み更にＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物（アルコール等）、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、前記処理ガス中の前記添加成分の含有率をエッチングの進行に応じて変化させることを特許請求しない特徴とする。本発明の特許請求するシリコン含有膜のエッチング方法は、下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする方法において、フッ素系反応成分を含み更にＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、エッチング途中のあるタイミングまでの期間（以下「第１エッチング工程」と称す）は、前記処理ガス中の前記添加成分の含有率を相対的に高くし、前記タイミング以降の期間（以下「第２エッチング工程」と称す）は、前記含有率を相対的に低くし、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定することを特徴とする。
下地膜に影響しない段階ではエッチング対象であるシリコン含有膜のエッチングレート優先で前記添加成分の含有率を設定するとよい。これにより、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対するエッチングの選択比優先で前記添加成分の含有率を設定するとよい。これにより、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜が斑点状に残るのを防止できる。
【０００５】
前記シリコン含有膜を構成するシリコン含有物として、シリコン（Ｓｉ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）等が挙げられる。シリコン（Ｓｉ）は、アモルファスシリコンでもよく、多結晶シリコンでもよく、単結晶シリコンでもよい。前記シリコン含有膜がシリコン（Ｓｉ）である場合、前記処理ガスが酸化性反応成分を更に含むことが好ましい。これにより、シリコンを酸化でき（式１参照）、その後、酸化シリコンと同様にしてエッチングできる（式３参照）。酸化性反応成分としては、Ｏ３、Ｏラジカル、Ｏ２等が挙げられ、好ましくはＯ３が挙げられる。炭化シリコン（ＳｉＣ）や酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）は、加熱によりシリコン（Ｓｉ）に変換でき、その後、シリコンと同様にしてエッチングできる（式１、式３参照）。
【０００６】
下地膜は、エッチング対象のシリコン含有膜とは異なる成分で構成されていればよく、シリコン含有物であってもよい。エッチング対象のシリコン含有膜がシリコン（Ｓｉ）である場合、下地膜は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。エッチング対象のシリコン含有膜が酸化シリコン（ＳｉＯ２）である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）等である。エッチング対象のシリコン含有膜が炭化シリコン（ＳｉＣ）又は酸化炭化シリコン（ＳｉＯＣ）である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等である。
【０００７】
上記特許請求しないエッチング方法において、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させるのが好ましい。これにより、含有率の制御を容易化できる。「段階的」とは、前記添加成分の含有率の変化が不連続的ないしはステップ状であることを言う。前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
【０００８】
上記特許請求しないエッチング方法において、前記含有率をエッチングが進むにしたがって低くすることが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコンや酸化シリコン等で構成されている場合、下地膜に影響する段階でのシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくでき、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
なお、下地膜が酸化シリコンである場合、エッチング対象のシリコン含有膜は、酸化シリコン以外のシリコン含有物であり、例えばシリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である。
【０００９】
上記特許請求しないエッチング方法において、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に低くするのが好ましい。これにより、含有率の制御を容易化できる。前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に漸減させてもよい。
【００１０】
下地膜の成分等によっては水分が多いほうがシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が大きくなることも考えられる。そこで、上記特許請求しないエッチング方法において、下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記水含有率を段階的又は連続的に高くしてもよい。
【００１１】
上記特許請求しないエッチング方法において、フッ素系反応成分と前記添加成分とを含む第１処理ガスを前記被処理物に接触させ、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体をエッチングする第１エッチング工程と、フッ素系反応成分と前記添加成分とを含む第２処理ガスを前記被処理物に接触させ、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第１エッチング工程後に残った部分をエッチングする第２エッチング工程と、を順次実行し、前記第１処理ガス中の前記添加成分の含有率と前記第２処理ガス中の前記添加成分の含有率とが互いに異なるようにしてもよい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄はシリコン含有膜のエッチングレートが高くなるように前記添加成分の含有率を調節することで、処理時間を短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングするときは下地膜に対するシリコン含有膜の選択比が大きくなるように前記添加成分の含有率を調節することで、残りのシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去でき、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記第１処理ガス及び第２処理ガスが酸化性反応成分（Ｏ３，Ｏラジカル、Ｏ２等）を更に含むことが好ましい。
【００１２】
上記特許請求しないエッチング方法において、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする期間（以下「第１エッチング工程」と称す）の前記含有率を相対的に高くし、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第１エッチング工程後に残った部分をエッチングする期間（以下「第２エッチング工程」と称す）の前記含有率を相対的に低くすることが好ましい。或いは、前記第１処理ガス中の前記添加成分の含有率が相対的に高く、前記第２処理ガス中の前記添加成分の含有率が相対的に低いことが好ましい。  これによって、下地膜が窒化シリコンや酸化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体を比較的高いエッチングレートでエッチングした後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜が出来るのを確実に防止できる。
【００１３】
前記第２エッチング工程では、露点温度０〜４０℃、望ましくは６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、（前記第２処理ガスの）フッ素系反応成分を生成することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコンや酸化シリコン等で構成されている場合、エッチングすべき部分の大半又はほぼ全体をエッチングした後に残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を確実に選択的にエッチングでき、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。    
【００１４】
前記第１エッチング工程では、露点温度１０〜５０℃、望ましくは１５〜２０℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、（前記第１処理ガスの）フッ素系反応成分を生成し、
前記第２エッチング工程では、前記第１エッチング工程のフッ素系原料ガスより低露点であって露点温度０〜４０℃、望ましくは６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、（前記第２処理ガスの）フッ素系反応成分を生成することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコンや酸化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体を十分高いエッチングレートでエッチングでき、その後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を確実に選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１５】
前記シリコン含有膜が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等で構成されている場合、前記第１エッチング工程では、露点温度１０〜５０℃、望ましくは１５〜２０℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、フッ素系反応成分及び水を含む第１フッ素系反応ガスを生成し、前記第１エッチング工程の（第１）処理ガスが、前記第１フッ素系反応ガスと、酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスとを１：９〜９：１の体積混合比で含有し、
前記第２エッチング工程では、前記第１エッチング工程のフッ素系原料ガスより低露点であって露点温度０〜４０℃、望ましくは６〜１２℃の水分を含むフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通すことにより、第１フッ素系反応ガスより低い含有率の水とフッ素系反応成分とを含む第２フッ素系反応ガスを生成し、前記第２エッチング工程の（第２）処理ガスが、前記第２フッ素系反応ガスと、酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスとを１：９〜９：１の体積混合比で含有することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体を十分高いエッチングレートでエッチングでき、その後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を確実に選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１６】
前記第１エッチング工程で（第１）処理ガス中の前記添加成分の含有率を段階的に低くし、前記第２エッチング工程での（第２）処理ガス中の前記添加成分の含有率を前記第１エッチング工程の最終段階より低くしてもよい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、下地膜に影響しない段階ではエッチングレートを確実に高くでき、下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を確実に高くでき、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１７】
本発明の特許請求しないエッチング装置は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、前記添加部による前記添加成分の添加率をエッチングの進行に応じて変化させる添加率調節部と、を含むことを特徴とする。
本発明の特許請求するエッチング装置は、下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、前記添加部による前記添加成分の添加率をエッチングの進行に応じて変化させる添加率調節部と、を含み、前記添加率調節部が、エッチング途中のあるタイミングまでは前記添加率を相対的に高くし、前記タイミング以降は前記添加率を相対的に低くし、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定することを特徴とする。
下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレート優先で前記添加成分の添加率を調節するとよい。これにより、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比優先で前記添加成分の添加率を調節するとよい。これにより、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜が斑点状に残るのを防止できる。
前記添加率調節部が、前記添加率をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させてもよい。これによって、添加率調節部の制御を容易化できる。
前記添加率調節部が、前記添加率をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
【００１８】
上記特許請求しないエッチング装置において、前記添加率調節部が、前記添加率をエッチングが進むにしたがって低くすることが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、下地膜に影響する段階でのシリコン含有の下地膜に対する選択比を大きくでき、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００１９】
上記特許請求しないエッチング装置において、前記添加率調節部が、前記添加率をエッチングが進むにしたがって段階的に低くすることが好ましい。これによって、添加率調節部の制御を容易化できる。前記添加率調節部が、前記添加率をエッチングが進むにしたがって連続的に漸減させてもよい。
【００２０】
上記特許請求しないエッチング装置において、下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記添加率調節部が前記添加率を段階的又は連続的に高くしてもよい。
【００２１】
上記特許請求しないエッチング装置において、前記添加率調節部が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄、前記添加率を相対的に高くし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記添加率を相対的に低くすることにしてもよい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体を比較的高いエッチングレートでエッチングした後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２２】
本発明の特許請求しない他のエッチング装置は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、各処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、
を含み、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系の添加部による前記添加成分の添加率が互いに異なることを特徴とする。
本発明の特許請求する他のエッチング装置は、下地膜にシリコン含有膜が積層され、前記シリコン含有膜がＳｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、又はＳｉＯＣからなり、前記下地膜がＳｉＯ２又はＳｉＮであって前記シリコン含有膜とは異なる成分からなる被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、各処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、
を含み、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも２つの処理ガス供給系の添加部による前記添加成分の添加率が互いに異なり、前記切替手段が、エッチング途中のあるタイミングまでは、前記添加率が相対的に高い処理ガス供給系を選択し、前記タイミング以降は、前記添加率が相対的に低い処理ガス供給系を選択し、前記タイミングを、前記下地膜の一部が露出してエッチングすべき前記シリコン含有膜が斑状になった時に設定することを特徴とする。
前記切替手段で処理ガス供給系を切り替えることにより被処理物に接触する処理ガスの前記添加成分の含有量を変化させることができる。これによって、下地膜に影響しない段階では高エッチングレートを得るようにでき、下地膜に影響する段階では下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２３】
上記特許請求しない他のエッチング装置において、前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記添加率が相対的に低い処理ガス供給系を選択することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、下地膜に影響する段階でのシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくでき、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２４】
上記特許請求しない他のエッチング装置において、前記切替手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記添加率が相対的に高い処理ガス供給系を選択し、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記添加率が相対的に低い処理ガス供給系を選択することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン又は酸化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体を比較的高いエッチングレートでエッチングした後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２５】
上記特許請求しない他のエッチング装置において、前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記添加率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することにしてもよい。
【００２６】
本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、
前記処理ガス供給系が、大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、前記フッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する添加部と、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄の前記添加部による前記添加成分の添加率と残りのシリコン含有膜をエッチングするときの前記添加部による前記添加成分の添加率とを互いに異ならせる添加率調節部と、を含むことを他の特許請求しない特徴とする。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄の間はシリコン含有膜のエッチングレートが高くなるように添加率調節部を用いて前記添加成分の含有率を調節することで、処理時間を短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングするときは下地膜に対するシリコン含有膜の選択比が大きくなるように添加率調節部を用いて前記添加成分の含有率を調節することで、残りのシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去でき、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２７】
本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む第１処理ガスを噴き出す第１処理ガス供給系と、
フッ素系反応成分を含む第２処理ガスを噴き出す第２処理ガス供給系と、
前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄は前記被処理物を前記第１処理ガスに接触させ、残りのシリコン含有膜をエッチングするときには前記被処理物を前記第２処理ガスに接触させる切替手段と、
を備え、前記第１処理ガス供給系が、大気圧近傍の第１プラズマ空間を形成する第１プラズマ生成部と、前記第１処理ガスのフッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスと酸化性反応成分となる酸素系原料ガスとのうち少なくともフッ素系原料ガスを前記第１プラズマ空間に導入する第１原料供給ラインと、前記第１原料供給ラインのフッ素系原料ガスにＨ２Ｏ、ＯＨ基含有化合物、過酸化水素水のうち１つからなる添加成分を添加する第１添加部と、を含み、
前記第２処理ガス供給系が、大気圧近傍の第２プラズマ空間を形成する第２プラズマ生成部と、前記第２処理ガスのフッ素系反応成分となるフッ素系原料ガスと酸化性反応成分となる酸素系原料ガスとのうち少なくともフッ素系原料ガスを前記第２プラズマ空間に導入する第２原料供給ラインと、前記第２原料供給ラインのフッ素系原料ガスに前記添加成分を添加する第２添加部と、を含み、
前記第１添加部による前記添加成分の添加率と前記第２添加部による前記添加成分の添加率とが互いに異なることを他の特許請求しない特徴とする。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体がエッチングされる迄の間は、シリコン含有膜のエッチングレートが高くなるように第１処理ガスの前記添加成分の含有率を設定することで、処理時間を短縮できる。その後、残ったシリコン含有膜をエッチングするときは下地膜に対するシリコン含有膜の選択比が大きくなるように第２処理ガスの前記添加成分の含有率を設定することで、残りのシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を選択的にエッチングして除去でき、下地膜のエッチングを抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
【００２８】
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記処理ガス供給系が、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給することが好ましい。これにより、前記シリコン含有物を酸化性反応成分にて酸化でき（式１）、その後、フッ素系反応成分にてエッチングできる（式３）。
前記シリコン含有物が、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、加熱手段を更に備えることが好ましい。加熱手段で被処理物を加熱することで、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等をシリコン化でき、その後、シリコン含有物がシリコンである場合と同様にしてエッチングできる。
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと、酸化性反応成分（Ｏ３、Ｏラジカル等）となる酸素系原料ガスとのうち少なくともフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入することが好ましい。
酸素系原料ガスとしては、Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等が挙げられ、好ましくはＯ２が挙げられる。
前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと前記酸素系原料ガスを混合して前記プラズマ空間に導入するようになっていてもよい。
酸素系原料ガスを前記原料供給ラインとは別のラインでプラズマ化、励起活性化、又はオゾン化し、前記酸化性反応成分を得ることにしてもよい。その場合、前記原料供給ラインからのフッ素系反応成分と前記別のラインからの酸化性反応成分とは混合したうえで被処理物に供給してもよく、別々の吹き出し口から被処理物に供給することにしてもよい。
【００２９】
ここで、大気圧近傍とは、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便化を考慮すると、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】
【００３０】
本発明によれば、処理時間を短縮でき、かつ下地膜のエッチングを抑制しつつ、シリコン含有膜を残渣無くエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を説明する。
第１実施形態
本発明は、被処理物に形成されたシリコン含有膜のエッチングに適用される。
図２（ａ）は、エッチング前の被処理物９０の一例を示したものである。被処理物９０は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラスを基板９１とし、このガラス基板９１上に下地膜９２が形成され、この下地膜９２上にエッチング対象のシリコン含有膜９３が積層されている。下地膜９２は、例えば窒化シリコン（ＳｉＮｘ）からなる。エッチング対象のシリコン含有膜９３は、例えばアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）からなる。図示は省略するが、被処理物９０のシリコン含有膜９３のうちエッチングすべきでない部分にはレジスト等のマスクが被せられている。シリコン含有膜９３のうちマスクされていない部分が、エッチングされるべき部分となる。
【００３２】
図１は、シリコン含有膜９３のエッチングに用いるエッチング装置１の一例を示したものである。エッチング装置１は、処理ガス供給系１０と、支持部２０を備えている。支持部２０によって被処理物９０が支持されている。支持部２０は例えばステージで構成されている。支持部２０の内部に加熱部２１が設けられている。加熱部２１によって被処理物９０を加熱することができる。
【００３３】
処理ガス供給系１０は、原料供給ライン３０と、プラズマ生成部４０を含んでいる。原料供給ライン３０の上流端にはフッ素系原料供給部３１が設けられている。フッ素系原料供給部３１は、フッ素系原料ガスを原料供給ライン３０に送出する。フッ素系原料として、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２などが挙げられる。フッ素系原料は、ＡｒやＮ２等の希釈ガスで希釈されていてもよく、希釈されていなくてもよい。ここでは、フッ素系原料ガスとしてＡｒで希釈されたＣＦ４が用いられている。ＣＦ４とＡｒの体積混合比は、ＣＦ４：Ａｒ＝５：９５〜８０：２０が好ましく、ＣＦ４：Ａｒ＝１０：９０〜３０：７０がより好ましい。
【００３４】
原料供給ライン３０には、添加部３２が接続されている。添加部３２は、液体の水（Ｈ２Ｏ）を蓄えた加湿器で構成され、液体の水を気化させて、原料供給ライン３０のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に添加するようになっている。添加の方法として、原料供給ライン３０を流れるフッ素系原料ガスの一部を添加部３２に分流させ、この分流ガスを添加部３２の液面に接触させて、水を分流ガス中に気化させてもよく、分流ガスを添加部３２の水中でバブリングさせて水を気化させてもよい。水をヒータで加熱して気化させ原料供給ライン３０に供給してもよい。
【００３５】
添加部３２には、添加率調節部３３が付加されている。添加率調節部３３は、添加部３２からフッ素系原料ガスに添加される水の添加率を調節する。原料供給ライン３０を流れるフッ素系原料ガスの一部を添加部３２に分流させて水を添加する場合、フッ素系原料ガスの分流量を調節することによって、添加率を調節することにしてもよい。水をヒータで加熱して気化させる場合、ヒータの出力を調節することにしてもよい。
【００３６】
原料供給ライン３０の添加部３２より下流側に酸素系原料供給部３４が連なっている。原料供給部３４は、酸素系原料ガスを原料供給ライン３０に供給する。これにより、原料供給ライン３０内でフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとが混合される。酸素系原料として、Ｏ２、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等が挙げられる。ここでは、酸素系原料ガスとしてＯ２が用いられている。酸素系原料供給部３４の原料供給ライン３０への接続箇所は、添加部３２より上流側であってもよい。
【００３７】
原料供給ライン３０の下流端は、プラズマ生成部４０へ延びている。
プラズマ生成部４０は、互いに対向する一対の電極４１，４１を有している。少なくとも一方の電極４１の対向面には固体誘電体層（図示せず）が設けられている。これら電極４１，４１のうち一方は、電源４２に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源４２からの電圧供給によって電極４１，４１間の空間４３が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間４３の上流端に原料供給ライン３０が連なっている。プラズマ空間４３の下流端にはノズルからなる噴出部４９が設けられている。噴出部４９は、支持部２０上の被処理物９０に面している。噴出部４９が、支持部２０の両端間を往復するように支持部２０に対し相対移動（スキャン）されるようになっていてもよい。
【００３８】
上記構成のエッチング装置１を用いて、被処理物９０のシリコン含有膜９３をエッチングする方法を説明する。
エッチングの工程は、エッチングの初期から中期（終期に至る前）までの第１エッチング工程と、エッチング終期に行なう第２エッチング工程とに分けられる。
【００３９】
［第１エッチング工程］
第１エッチング工程では、フッ素系原料供給部３１からフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を原料供給ライン３０に送出する。このフッ素系原料ガスに、添加部３２によって水（Ｈ２Ｏ）を添加する。この水の添加量を添加率調節部３３によって調節する。水の添加量は、結露が生じない程度になるべく多くする。好ましくは、フッ素系原料ガスが露点温度１０〜５０℃の水分を含むようにする。フッ素系原料ガスの露点温度は、雰囲気温度や被処理物９０の温度より低いことが好ましい。これによって、原料供給ライン３０を構成する配管内や被処理物９０の表面上での結露を防止することができる。被処理物９０を加熱部２１によって加熱せず、室温にする場合、フッ素系原料ガスの露点が１５〜２０℃になるようにするのが好ましい。
【００４０】
水を添加した後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）に、酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（Ｏ２）を混合し、混合原料ガスを生成する。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、フッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：９〜９：１が好ましく、フッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。水の体積比率はフッ素系原料ガス及び酸素系原料ガスに対して十分に小さいため、水を添加する前のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比と、水を添加した後のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比とは、ほとんど同じである。
【００４１】
上記の混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を原料供給ライン３０の下流端から電極間空間４３に導入する。
併行して、電源４２から電極４１に電圧を供給し、電極間空間４３内に大気圧近傍プラズマを生成する。これによって、混合ガスがプラズマ化（分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む）され、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第１エッチング工程の処理ガスを、適宜「第１処理ガス」と称す。フッ素系反応成分としては、ＨＦ、ＣＯＦ２等が挙げられる。これらフッ素系反応成分は、主にＣＦ４及びＨ２Ｏが分解して生成されたものである。添加部３２からの水の添加量をなるべく多くしたことによって、フッ素系反応成分の生成量を多くすることができる。酸化性反応成分としては、Ｏ３、Ｏラジカル等が挙げられる。これら酸化性反応成分は、主にＯ２を原料として生成されたものである。
【００４２】
この第１処理ガスが、プラズマ生成部４０から噴き出され、支持部２０上の被処理物９０に噴き付けられる。これにより、第１処理ガス中の酸化性反応成分が、シリコン含有膜９３と接触し、シリコンの酸化反応が起き、酸化シリコンが生成される（式１）。この酸化シリコンにフッ素系反応成分が接触し（式３）、揮発性のＳｉＦ４が生成される。こうして、シリコン含有膜９３がエッチングされていく。第１処理ガスにはフッ素系反応成分が多く含まれているため、エッチングレートを十分に大きくすることができる。
【００４３】
第１処理ガスには、プラズマ空間４３内で分解されなかった混合原料ガスの成分も含まれており、したがって水も含まれている。この水の一部は、フッ素系反応成分のＣＯＦ２と反応してＨＦを生成し（式２）、シリコンのエッチングに寄与する。残りの水の一部は、被処理物９０の表面に付着して凝縮する。また、ＨＦによるエッチング反応（式３）によって水が生成され、この水の一部も被処理物９０の表面に付着して凝縮する。これによって、被処理物９０の表面に水の凝縮層が形成される。適度な厚さの水の凝縮層によってシリコンのエッチングが促進される。一方、被処理物９０の表面のところどころで水の凝縮層が必要以上に厚くなることがある。凝縮層が厚い箇所では、エッチング反応が阻害される。そのため、図２（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、エッチングが終期に至る直前の被処理物９０の表面には、下地膜９２が露出した箇所と、エッチングすべきシリコン含有膜９３が未だ残っている箇所とが出来る。（残ったシリコン含有膜９３を、残膜９３ａと称す。）残膜９３ａは、斑点状（まだら状）になっている。
【００４４】
［第２エッチング工程］
図２（ｂ）及び同図（ｃ）に示すように、エッチングが進み、下地膜９２の一部が露出したとき、第１エッチング工程から第２エッチング工程に切り替える。
【００４５】
第２エッチング工程では、添加部３２による水の添加率を第１エッチング工程での添加率とは異なる大きさに変更する。それ以外の処理条件については第１エッチング工程と同じにするのが好ましい。
【００４６】
詳述すると、第１エッチング工程から引き続いて、フッ素系原料供給部３１からフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）を原料供給ライン３０に送出する。このフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に添加部３２の水（Ｈ２Ｏ）を添加する。この添加量を、添加率調節部３３によって第１エッチング工程のときより低くする。原料供給ライン３０を流れるフッ素系原料ガスの一部を添加部３２に分流させ、この分流ガスに水を気化させる場合、添加率調節部３３によって、フッ素系原料ガスの分流量を第１エッチング工程のときより小さくする。これによって、第１エッチング工程のフッ素系原料ガスより低露点温度の水分を含むフッ素系原料ガスを得る。好ましくは露点温度０〜４０℃の水分を含むフッ素系原料ガスを得る。被処理物９０を加熱部２１によって加熱せず、室温にする場合、フッ素系原料ガスが露点温度６〜１２℃の水分を含むようにするのが好ましい。
【００４７】
水を添加した後の第２フッ素系原料ガスに酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（Ｏ２）を混合して、混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）を得る。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、第１エッチング工程と同様にフッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：９〜９：１が好ましく、フッ素系原料ガス：酸素系原料ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。この混合原料ガスをプラズマ空間４３に導入してプラズマ化する。これにより、ＨＦ、ＣＯＦ２等のフッ素系反応成分と、Ｏ３、Ｏラジカル等の酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第２エッチング工程の処理ガスを、適宜「第２処理ガス」と称す。第２処理ガス中の水の含有率は、第１エッチング工程での第１処理ガス中の水の含有率より低くなっている。この第２処理ガスをプラズマ生成部４０から噴き出し、被処理物９０の表面に露出した下地膜９２及び残膜９３ａに接触させる。
【００４８】
第２処理ガスの水の含有率が低いため、シリコンの窒化シリコンに対する選択比が大きくなる。要するに、アモルファスシリコンからなる残膜９３ａのエッチングレートが、窒化シリコンからなる下地膜９２のエッチングレートに対し相対的に高くなる。これによって、図２（ｃ）に示すように、残膜９３ａと下地膜９２とのうち、残膜９３ａを選択的にエッチングして除去することができる。また、下地膜９２のエッチングを抑制することができる。したがって、下地膜９２のオーバーエッチング量ｄを小さくできる。また、シリコン膜の表面に付着して凝縮する水分量が少ないため、まだら状の残シリコンが生成されにくく、均一にエッチングすることができる。
プラズマ化前の第１処理ガスと第２処理ガスの成分構成は互いに同じであり、水の添加率が異なるだけであるので、第１エッチング工程から第２エッチング工程への切り替えをスムーズに行なうことができ、切り替え時間をほとんど必要としない。
【００４９】
次に、本発明の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。
第２実施形態
図３に示すように、第２実施形態の処理ガス供給系１０は、フッ素系反応成分と酸化性反応成分とを別々に生成するようになっている。フッ素系原料供給部３１から延びる原料供給ライン３０には酸素系原料供給部３４が接続されていない。原料供給ライン３０は、水が添加されたフッ素系原料ガスだけをプラズマ生成部４０に導入する。プラズマ生成部４０には酸素系原料ガスは導入されない。
【００５０】
酸素系原料供給部３４は、プラズマ生成部４０とは別のプラズマ生成部４４に接続されている。
プラズマ生成部４４は、互いに対向する一対の電極４５，４５を有している。少なくとも一方の電極４５の対向面には固体誘電体層（図示せず）が設けられている。これら電極４５，４５のうち一方は、電源４６に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源４６からの電圧供給によって電極４５，４５間の空間４７が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間４７の上流端に酸素系原料供給部３４が連なっている。
【００５１】
プラズマ生成部４０のプラズマ空間４３の下流端からフッ素系噴出路５１が延びている。プラズマ生成部４４のプラズマ空間４７の下流端から酸素系噴出路５２が延びている。これら噴出路５１，５２が互いに合流している。この合流部に共通噴出部５３が連なっている。共通噴出部５３が、支持部２０上の被処理物９０に面している。共通噴出部５３が、支持部２０の両端間を往復するように支持部２０に対し相対移動されるようになっていてもよい。
【００５２】
原料供給ライン３０に添加部３２が接続されている点、及び添加部３２に添加率調節部３３が付加されている点は、第１実施形態と同様である。
【００５３】
第２実施形態の第１エッチング工程では、フッ素系原料供給部３１からのフッ素系原料ガス（例えばＣＦ４＋Ａｒ）に添加部３２から水（Ｈ２Ｏ）を添加する。添加する水分量は、第１実施形態の第１エッチング工程と同様になるべく多くし、好ましくは露点温度で１０〜５０℃になる量とする。添加後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）を原料供給ライン３０からプラズマ生成部４０のプラズマ空間４３に導入してプラズマ化し、ＨＦやＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含むフッ素系反応ガスを生成する。この第１エッチング工程で生成するフッ素系反応ガスを、以下適宜「第１フッ素系反応ガス」と称す。水の添加量が多いため、第１フッ素系反応ガス中のフッ素系反応成分の濃度を高くすることができる。第１フッ素系反応ガスは、フッ素系反応成分の他、プラズマ空間４３で分解されなかった水などの原料成分を含む。この第１フッ素系反応ガスを噴出路５１に導出する。
【００５４】
併行して、酸素系原料供給部３４からの酸素系原料ガス（例えばＯ２）をプラズマ生成部４４のプラズマ空間４７に導入してプラズマ化し、Ｏ３やＯラジカル等の酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスをプラズマ生成部４４から噴出路５２に導出し、噴出路５１からの第１フッ素系反応ガスと混合する。第１フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第１フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：９〜９：１が好ましく、第１フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。第１フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの混合によって、フッ素系反応成分と酸化性反応成分と水とを含む第１処理ガスが得られる。この第１処理ガスを噴出部５３から被処理物９０に噴き付け、シリコン含有膜９３のエッチングすべき部分の大半又はほぼ全体をエッチングし、下地膜９２の一部を露出させる。第１処理ガス中のフッ素系反応成分の濃度が高いため、シリコン含有膜９３のエッチングレートを高くでき、処理時間を短縮できる。
【００５５】
続いて、第２エッチング工程では、フッ素系原料供給部３１からのフッ素系原料ガス（例えばＣＦ４＋Ａｒ）に第１エッチング工程とは異なる量の水（Ｈ２Ｏ）を添加部３２から添加する。添加する水分量は、第１実施形態の第２エッチング工程と同様に第１エッチング工程より少なくし、好ましくは露点温度で０〜４０℃になる量とする。添加後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）を原料供給ライン３０からプラズマ生成部４０のプラズマ空間４３に導入してプラズマ化し、ＨＦやＣＯＦ２等のフッ素系反応成分を含むフッ素系反応ガスを生成する。この第２エッチング工程で生成するフッ素系反応ガスを、以下適宜「第２フッ素系反応ガス」と称す。第２フッ素系反応ガスは、フッ素系反応成分の他、プラズマ空間４３で分解されなかった水などの原料成分を含む。第２フッ素系反応ガス中の水の含有率は、第１エッチング工程での第１フッ素系反応ガス中の水の含有率より低い。この第２フッ素系反応ガスを噴出路５１に導出する。
【００５６】
プラズマ生成部４４では、第１エッチング工程から引き続いて、酸素系原料ガス（例えばＯ２）をプラズマ化することにより、酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスを噴出路５２に導出し、噴出路５１からの第２フッ素系反応ガスと混合する。第２フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第２フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：９〜９：１が好ましく、第２フッ素系反応ガス：酸化性反応ガス＝１：２〜２：１がより好ましい。第２フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの混合によって、フッ素系反応成分と酸化性反応成分と水とを含む第２処理ガスが得られる。第２処理ガス中の水の含有率は、第１エッチング工程での第１処理ガス中の水の含有率より低い。この第２処理ガスを噴出部５３から被処理物９０に噴き付ける。第２処理ガス中の水の含有率が低いため、残膜９３ａを選択的にエッチングして除去でき、下地膜９２のエッチングを抑制できる。また、シリコン膜の表面に付着して凝縮する水分量が少ないため、まだら状の残シリコンが生成されにくく、均一にエッチングすることができる。
【００５７】
第２実施形態では、フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスを別々のプラズマ生成部４０，４４でプラズマ化するため、フッ素系反応成分の生成量と酸化性反応成分の生成量をそれぞれ十分に大きくすることができる。これにより、第１、第２の各エッチング工程でのシリコン膜のエッチングレートを高めることができ、処理時間を一層短縮することができる。
【００５８】
第３実施形態
図４に示すように、第３実施形態では、酸化性反応ガスの生成装置としてプラズマ生成部４４に代えてオゾナイザー４８が用いられている。酸素系原料供給部３４からの酸素ガス（Ｏ２）がオゾナイザー４８に導入され、Ｏ３を含む酸化性反応ガスが生成され、この酸化性反応ガスが噴出路５２に導出されるようになっている。
その他の構成及び動作は、第２実施形態と同様である。
【００５９】
第４実施形態
図５に示すように、第４実施形態のエッチング装置１は、複数の処理ガス供給系１０を備えている。各処理ガス供給系１０は、添加率調節部３３が省かれている点を除き、第１実施形態（図１）の処理ガス供給系１０と同じ構成になっている。２つの供給系１０を区別するときは、第１の処理ガス供給系１０Ａ及びその各構成要素には、第１実施形態の処理ガス供給系１０における対応する構成要素と同じ符号にＡを付し、第２の処理ガス供給系１０Ｂ及びその各構成要素には、第１実施形態の処理ガス供給系１０における対応する構成要素と同じ符号にＢを付す。
【００６０】
第１処理ガス供給系１０Ａは、第１原料供給ライン３０Ａと、第１プラズマ生成部４０Ａを含んでいる。原料供給ライン３０Ａに第１添加部３２Ａが接続されている。フッ素系原料供給部３１Ａからフッ素系原料ガス（例えばＣＦ４＋Ａｒ）が原料供給ライン３０Ａに送出される。このフッ素系原料ガスに添加部３２Ａから所定量の水（Ｈ２Ｏ）が添加される。水の添加量は、第１実施形態の第１エッチング工程と同様になるべく多くし、好ましくはフッ素系原料ガスの露点が１０〜５０℃となる量にする。水が添加された後のフッ素系原料ガスに酸素系原料供給部３４Ａから酸素系原料ガス（例えばＯ２）が混合され、混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）が生成される。この混合原料ガスが、第１プラズマ生成部４０Ａの第１プラズマ空間４３Ａに導入されてプラズマ化され、第１処理ガスが生成される。第１処理ガスは、フッ素系反応成分（ＨＦ、ＣＯＦ２等）及び酸化性反応成分（Ｏ３、Ｏラジカル等）の他、プラズマ空間４３Ａで分解されなかった水等の混合原料ガス成分を含む。
【００６１】
第２処理ガス供給系１０Ｂは、第２原料供給ライン３０Ｂと、第２プラズマ生成部４０Ｂを含んでいる。原料供給ライン３０Ｂに第２添加部３２Ｂが接続されている。フッ素系原料供給部３１Ｂからフッ素系原料ガス（例えばＣＦ４＋Ａｒ）が原料供給ライン３０Ｂに送出される。このフッ素系原料ガスに、第１添加部３２Ａとは異なる所定量の水（Ｈ２Ｏ）が第２添加部３２Ｂから添加される。第２添加部３２Ｂによる水の添加量は、第１実施形態の第２エッチング工程と同様であり、第１添加部３２Ａによる添加量より少なくし、好ましくはフッ素系原料ガスの露点が０〜４０℃となる量にする。これにより、原料供給ライン３０Ｂのフッ素系原料ガスが、原料供給ライン３０Ａのフッ素系原料ガスより低露点になる。水が添加された後のフッ素系原料ガスに酸素系原料供給部３４Ｂから酸素系原料ガス（例えばＯ２）が混合され、混合原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｏ２＋Ｈ２Ｏ）が生成される。この混合原料ガスが、第２プラズマ生成部４０Ｂの第２プラズマ空間４３Ｂに導入されてプラズマ化され、第２処理ガスが生成される。第２処理ガスは、フッ素系反応成分（ＨＦ、ＣＯＦ２等）及び酸化性反応成分（Ｏ３、Ｏラジカル等）の他、プラズマ空間４３Ｂで分解されなかった水等の混合原料ガス成分を含む。第２処理ガス中の水の含有率は、第１処理ガス中の水の含有率より低い。
【００６２】
支持部２０には移動手段２２が接続されている。詳細な図示は省略するが、移動手段２２は、例えばモータ等の駆動部と、この駆動部によって進退されるスライド部とを有し、スライド部に支持部２０が接続されている。移動手段２２によって、支持部２０が、第１処理ガスの噴出部４９Ａと対向する第１位置（図５の実線）と、第２処理ガスの噴出部４９Ａと対向する第２位置（図５の二点鎖線）との間で移動されるようになっている。
【００６３】
第１エッチング工程では、移動手段２２によって支持部２０を第１位置に位置させる。これによって、プラズマ空間４３Ａから噴き出された第１処理ガスが被処理物９０に接触し、シリコン含有膜９３の大半又はほぼ全体がエッチングされる。その後、移動手段２２によって支持部２０を第１位置から第２位置に移動させる。これによって、第１エッチング工程から第２エッチング工程に時間をほとんど置かずに移行することができる。第２エッチング工程では、プラズマ空間４３Ｂから噴き出された第２処理ガスが被処理物９０に接触し、残膜９３ａが除去される。
移動手段２２は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂを選択的に切り替える切替手段を構成する。
【００６４】
移動手段２２が、支持部２０に代えて噴出部４９Ａ，４９Ｂに接続されていてもよく、支持部２０を第１位置と第２位置との間で移動させるのに代えて、噴出部４９Ａ，４９Ｂを移動させることにより、第１エッチング工程では噴出部４９Ａを支持部２０と対向させ、第２エッチング工程では噴出部４９Ｂを支持部２０と対向させてもよい。
【００６５】
第５実施形態
図６に示すように、第５実施形態では、被処理物９４が連続シート状になっている。連続シート状の被処理物９４は、繰り出しロール２３から繰り出され、巻き取りロール２４に巻き取られるようになっている。ロール２３，２４の間の被処理物９４の裏側に加熱部２１が設けられている。
【００６６】
ロール２３，２４の間の繰り出しロール２３寄りの位置に第１処理ガス供給系１０Ａの噴出部４９Ａが配置されている。ロール２３，２４の間の巻き取りロール２４寄りの位置に第２処理ガス供給系１０Ｂの噴出部４９Ｂが配置されている。
【００６７】
繰り出しロール２３から繰り出された被処理物９４は、第１処理ガス供給系１０Ａからの第１処理ガスと接触する。その後、第２処理ガス供給系１０Ｂからの第２処理ガスと接触する。これによって、第１エッチング工程から第２エッチング工程に連続的に移行することができる。繰り出しロール２３及び巻き取りロール２４は、ステージ状の支持部２０に代わる被処理物支持部として機能する。かつ、繰り出しロール２３及び巻き取りロール２４は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂを選択的に切り替える切替手段を構成する。
【００６８】
第６実施形態
水の添加量の変更は２段階に限られず、３段階以上行なうことにしてもよい。第１エッチング工程で水添加量を２段階以上にわたって変更してもよい。第２エッチング工程で水添加量を２段階以上にわたって変更してもよい。
【００６９】
図７は、水の添加量を、第１エッチング工程と第２エッチング工程の全体で３段階にわたって変更する実施形態を示したものである。
エッチング装置１は、３つの処理ガス供給系１０を備えている。各処理ガス供給系１０は、第４実施形態（図５）及び第５実施形態（図６）の処理ガス供給系１０Ａ，１０Ｂと同じ構成になっている。これら３つの処理ガス供給系１０を互いに区別するときは、１段目（図７において左側）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＸを付し、２段目（図７において中央）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＹを付し、３段目（図７において右側）の処理ガス供給系１０及びその構成要素の符号にＺを付す。１段目と２段目の処理ガス供給系１０Ｘ，１０Ｙが、第１エッチング工程を実行する第１処理ガス供給系になる。最終段（３段目）の処理ガス供給系１０Ｚが、第２エッチング工程を実行する第２処理ガス供給系になる。
【００７０】
１段目の添加部３２Ｘによる水の添加量は、第１実施形態の第１エッチング工程と同様になるべく多くし、好ましくはフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）の露点が１０〜５０℃となる量にする。したがって、噴出部４９Ｘから噴き出される処理ガス中の水含有量が比較的に大きい。
【００７１】
２段目の添加部３２Ｙによる水の添加量は、１段目より小さくし、好ましくはフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）の露点が５〜４５℃となる量にする。したがって、噴出部４９Ｙから噴き出される処理ガス中の水含有量は、１段目より小さい。
【００７２】
３段目（最終段）の添加部３２Ｚによる水の添加量は、２段目より更に小さくし、第１実施形態の第２エッチング工程と同程度とし、好ましくはフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）の露点が０〜４０℃となる量にする。したがって、噴出部４９Ｚから噴き出される処理ガス中の水含有量は、２段目より更に小さい。
よって、後段の処理ガス供給系１０になるほど処理ガス中の水含有率が段階的に低くなる。
【００７３】
３つの処理ガス供給系１０のプラズマ生成部４０の噴出部４９が間隔を置いて一列に並べられている。これら噴出部４９の下方にローラコンベア２５が設置されている。ローラコンベア２５は、噴出部４９の配列方向に延設されている。ローラコンベア２５によって被処理物９０が１段目の噴出部４９Ｘの下方、２段目の噴出部４９Ｙの下方、３段目の噴出部４９Ｚの下方の順に搬送される。
ローラコンベア２５は、被処理物９０の搬送手段及び支持手段を構成する。かつ、ローラコンベア２５は、処理ガスが被処理物９０に吹き付けられる処理ガス供給系１０を選択的に切り替える切替手段を構成する。
【００７４】
[第１エッチング工程]
被処理物９０は、ローラコンベア２５による搬送に伴ない、先ず１段目の処理ガス供給系１０Ｘからの処理ガスと接触し、エッチングされる。１段目の水添加率は十分大きいから、エッチングレートを高くできる。１段目のエッチングでは、シリコン含有膜９３の表面が粗くなり凸凹の状態になる。下地の窒化シリコン膜９２は未だ露出しない。
【００７５】
次に、被処理物９０は、２段目の処理ガス供給系１０Ｙからの処理ガスと接触し、エッチングされる。２段目の水添加率は１段目より小さい。したがって、シリコン含有膜９３の下地膜９２に対する選択比が大きくなる。これによって、シリコン含有膜９３の凸凹な表面の凹の部分が下地膜９２との界面に到達したとき、下地膜９２が削れるのを抑制できる。
【００７６】
[第２エッチング工程]
次に、被処理物９０は、３段目（最終段）の処理ガス供給系１０Ｚからの処理ガスと接触し、エッチングされる。３段目の添加部３２Ｚは２段目（第１エッチング工程の最終段階）より更に水添加量が小さい。したがって、シリコン含有膜９３の下地膜９２に対する選択比を更に大きくできる。これにより、下地膜９２のオーバーエッチング量ｄ（図２（ｄ））を十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。２段目のエッチングレートは、１段目と比べると低下するが、３段目よりは大きい。したがって、全体のエッチング処理時間が過大になるのを防止できる。
【００７７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者に自明の範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスを混合した後、水を添加してもよい。混合ガス中のフッ素系原料ガスのみに対する水の添加量が、第１エッチング工程では露点で１０〜５０℃になる量にし、第２エッチング工程では露点で０〜４０℃になる量にするのが好ましい。第２エッチング工程の第２処理ガスには水が殆ど含まれていなくてもよい。
フッ素系反応成分をプラズマ生成部４０（４０Ａ，４０Ｂ）を用いて生成するのに代えて、ＨＦやＣＯＦ２等のフッ素系反応成分そのものをタンク等に蓄えておき、このタンクからフッ素系反応成分を取り出して水を添加してもよい。
酸化性反応成分をプラズマ生成部４４又はオゾナイザー４８を用いて生成するのに代えて、Ｏ３等の酸化性反応成分そのものをタンク等に蓄えておき、このタンクから酸化性反応成分を取り出してフッ素系反応成分と混合してもよい。
第２実施形態（図３）及び第３実施形態（図４）において、フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスとを混合せずに互いに別の噴出部から被処理物へ向けて吹き出すようにしてもよい。
【００７８】
エッチング対象のシリコン含有膜９３は、アモルファスシリコンに限られず、ポリシリコンであってもよく、単結晶シリコンでもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３は、シリコンに限られず、酸化シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等であってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が酸化シリコンである場合、処理ガスが酸化性反応成分を含む必要はない。したがって、酸素系原料供給部３４を省略できる。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が、炭化シリコン又は酸化炭化シリコンである場合、加熱操作によりシリコンに変換でき、その後、上記実施形態と同様にしてエッチングできる。
【００７９】
下地膜９２は、窒化シリコンに限られず、エッチング対象のシリコン含有膜９３とは異なる成分であればよい。
アモルファスシリコン等のシリコンからなるシリコン含有膜９３に対し、下地膜９２が酸化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が酸化シリコンである場合、下地膜は例えば窒化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜９３が炭化シリコンや酸化炭化シリコンである場合、下地膜９２は例えば窒化シリコン又は酸化シリコンであってもよい。
【００８０】
特許請求しないが、下地膜の成分等によっては、エッチングが進行するにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、水の含有率又は添加率を高くしてもよい。第２エッチング工程での第２処理ガスの水の含有率を、第１エッチング工程での第１処理ガスの水の含有率より高くしてもよい。
水の含有率または添加率を段階的に高くしてもよい。水の含有率または添加率を段階的に低くした後、段階的に高くしてもよく、段階的に高くした後、段階的に低くしてもよい。水の含有率または添加率を段階的に変化させるのに限られず、連続的に変化（漸減又は漸増）させてもよい。
【００８１】
第１処理ガス又は第２処理ガスの含有成分として、水（Ｈ２Ｏ）に代えて、ＯＨ基含有化合物や過酸化水素水を用いてもよい。ＯＨ基含有化合物として、エタノールやメタノール等のアルコールが挙げられる。ただし、過酸化水素水の場合は、反応性が高く、安定してフッ素系反応成分のガスに添加することがむずかしい。また、アルコールの場合は、プラズマ中に導入された際に炭素成分（Ｃ）が反応し、有機重合体が生成されるため、その分解・除去が必要になる。そのため、簡便で安定に供給できるＨ２Ｏが好ましい。
【００８２】
フッ素系原料として、ＣＦ４に代えて、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８等の他のＰＦＣ（パーフルオロカーボン）を用いてもよく、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ等のＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を用いてもよく、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２等のＰＦＣ及びＨＦＣ以外のフッ素含有化合物を用いてもよい。
キャリアとして、Ａｒに代えて、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２等の他の不活性ガスを用いてもよい。
酸素系原料として、Ｏ２に代えて、ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ等の酸素含有化合物を用いてもよい。
【００８３】
第１エッチング工程から第２エッチング工程に切り替えるタイミングは、下地膜９２が露出した段階に限られず、下地膜９２が露出する少し前の段階に設定してもよい（特許請求せず）。
【００８４】
処理ガス供給系１０を複数設け、被処理物９０に対向する系１０を切替手段で選択的に切り替える場合、処理ガス供給系１０は２つ（第４、第５実施形態（図５、図６））又は３つ（第６実施形態（図７））に限られず、４つ以上設けてもよい。
複数の処理ガス供給系１０のうち少なくとも２つの処理ガス供給系１０の水含有率または水添加率が異なっていればよく、複数の処理ガス供給系１０のすべての水含有率または水添加率が１段ずつ異なっているのに限られず、複数（３つ以上）の処理ガス供給系１０のうち一部（２つ以上）の処理ガス供給系１０の水含有率または水添加率が互いに同じであってもよい。
【００８５】
第６実施形態（図７）において、処理ガス供給系１０Ｘを２つ並設し、装置１全体で処理ガス供給系１０を４つ設けてもよい。この構造は、シリコン含有膜９３の厚さが大きく、１つの処理ガス供給系１０Ｘでエッチングできる量がシリコン含有膜９３の厚さの半分未満である場合に好適である。すなわち、処理ガス供給系１０Ｘを２つ設けることで、シリコン含有膜９３の半分以上ないしは大部分を高エッチングレートでエッチングできる。その後、処理ガス供給系１０Ｙでシリコンの選択比を大きくしてエッチングし、続いて処理ガス供給系１０Ｚでシリコンの選択比を更に大きくしてエッチングする。
シリコン含有膜９３の厚さによっては、処理ガス供給系１０Ｘを３つ以上並設してもよい。
【００８６】
複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第４〜第６実施形態（図５〜７）の各処理ガス供給系１０を、第２、第３実施形態（図３、図４）と同様にフッ素系反応成分と酸化性反応成分とが互いに別ルートで生成される構成にしてもよい。
【００８７】
第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、添加率調節部３３が水添加率を３段階以上にわたって段階的に低くしてもよい。そうすると、第６実施形態と同様に下地膜９２のオーバーエッチング量ｄを十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜が出来るのを確実に防止できる
第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、添加率調節部３３が水添加率を連続的に漸減させてもよい。
下地膜９２の成分等によっては、第１〜第３実施形態（図１〜図４）において、添加率調節部３３が水添加率を段階的又は連続的に高くしてもよい。
【００８８】
本発明のエッチング方法及びエッチング装置は、レジスト等でパターニングされた被処理物のパターンエッチングの他、被処理物の表面に付着したシリコンを含む汚染物質の除去、シリコンウェハやガラスの粗化部分の平坦化、シリコンウェハやガラスの表面又は裏面の粗化等にも応用できる。
【実施例１】
【００８９】
実施例を説明する。本発明は、この実施例に限定されない。
実施例として、図３のエッチング装置１を用い、被処理物９０をエッチングした。下地膜９２は、窒化シリコンであり、エッチング対象のシリコン含有膜９３は、アモルファスシリコンであった。
まず、第１エッチング工程を行なった、
フッ素系原料としてＣＦ４を用いた。ＣＦ４はＡｒで希釈した。ＣＦ４とＡｒの体積混合比は、ＣＦ４：Ａｒ＝１：９とした。このフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ）に水を添加した。水の添加量は、フッ素系原料ガスの露点が１８℃になる量とした。
水を添加した後のフッ素系原料ガス（ＣＦ４＋Ａｒ＋Ｈ２Ｏ）をプラズマ生成部４０に導入して大気圧下でプラズマ化し、フッ素系反応ガスを得た。プラズマ放電条件は以下の通りである。
電極間間隔：  １ｍｍ
電極間電圧：  １０ｋＶ
電源周波数：  ２５ｋＨｚ（パルス波）
別途、酸素系原料ガスとしてＯ２をプラズマ生成部４４に導入して大気圧下でプラズマ化し、酸化性反応ガスを得た。プラズマ放電条件は、上記プラズマ生成部４０と同じとした。
プラズマ生成部４０からのフッ素系反応ガスとプラズマ生成部４４からの酸化性反応ガスとを混合し第１処理ガスを得た。フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は１：１とした。この第１処理ガスを噴出部５３から噴き出し、被処理物９０に接触させた。噴出部５３は、被処理物９０の一端から他端までの間を２ｍ／ｍｉｎの速度で往復するように移動（スキャン）させた。往方向又は復方向の片道移動をスキャン１回として、第１エッチング工程ではスキャンを１８回行なった。このとき、被処理物９０の表面には、０．１〜１０μｍの斑点状のアモルファスシリコン９３ａが残っていた（図２（ｂ）（ｃ）参照）。
【００９０】
続いて、第２エッチング工程を行なった。処理条件は、フッ素系原料ガスへの水の添加量及び噴出部５３のスキャン回数を除き、第１エッチング工程と同一とした。
フッ素系原料ガスへの水の添加量は、フッ素系原料ガスの露点が１２℃になる量とした。このフッ素系原料ガスをプラズマ生成部４０でプラズマして得たフッ素系反応ガスと、プラズマ生成部４４からの酸化性反応ガスとを混合し第２処理ガスを得、この第２処理ガスを被処理物９０に接触させた。
噴出部５３のスキャン回数は、５回とした。
この第２エッチング工程によって、残アモルファスシリコン９３ａは完全に除去され、下地のシリコン窒化膜９２がきれいに露出した（図２（ｄ）参照）。
【００９１】
第１エッチング工程の第１処理ガスによるアモルファスシリコンの窒化シリコンに対する選択比は、約１．２であった。
第２エッチング工程の第２処理ガスによるアモルファスシリコンの窒化シリコンに対する選択比は、約２．４であった。これにより、第２エッチング工程でフッ素系反応ガスの露点温度を下げることによりシリコンの選択比が高まることが確認された。
下地の窒化シリコン膜９２の減り量ｄ（図２）は、約７ｎｍであった。
【００９２】
［比較例１］
比較例１として、実施例１の第１エッチング工程の第１処理ガスのまま、第２エッチング工程を実施例１と同じスキャン回数（５回）だけ行なった。その結果、下地の窒化シリコン膜９２の減り量ｄは、約２４ｎｍであった。
【００９３】
［比較例２］
また、比較例２として、実施例１の第２処理ガスと同じ処理ガスを用い、被処理物９０の表面が実施例１の第１エッチング工程の終了時と同じ状態になるまで第１エッチング工程を行ない、引き続いて同じ処理ガスで第２エッチング工程を実施例１と同じスキャン回数（５回）行なった。この場合、第１エッチング工程に要したスキャン回数は２６回であった。
【００９４】
以上の結果より、本発明によれば、下地膜９２のエッチングを抑制しつつ、シリコン含有膜９３を残渣無くエッチングでき、しかも処理時間を短くできることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）や半導体ウェハの製造に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の第１実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図２】（ａ）は、エッチング前の被処理物の断面図であり、（ｂ）は、第１エッチング工程の終了時の被処理物の平面図であり、（ｃ）は、（ｂ）の断面図であり、（ｄ）は、第２エッチング工程の終了時の被処理物の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図４】本発明の第３実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図５】本発明の第４実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図６】本発明の第５実施形態の概略構成を示す解説図である。
【図７】本発明の第６実施形態の概略構成を示す解説図である。
【符号の説明】
【００９７】
１      エッチング装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ    処理ガス供給系
１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ  処理ガス供給系
１１，１２    処理ガス供給系
２１    加熱部
２２    移動手段（切替手段）
２３    繰り出しロール（切替手段）
２４    巻き取りロール（切替手段）
２５    ローラコンベア（切替手段）
３０    原料供給ライン
３０Ａ，３０Ｂ    原料供給ライン
３１    フッ素系原料供給部
３２    添加部
３２Ａ，３２Ｂ  添加部
３３    添加率調節部
３４    酸素系原料供給部
４０    プラズマ生成部
４０Ａ，４０Ｂ    プラズマ生成部
４３    プラズマ空間
４３Ａ，４３Ｂ    プラズマ空間
４４    別のプラズマ生成部
４７    プラズマ空間
４８    オゾナイザー
４９    噴出部
９０    被処理物
９２    下地膜
９３    シリコン含有膜
９３ａ  残シリコン膜
９４    連続シート状被処理物
【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】
0004540729.tif 000006
【図６】
0004540729.tif 000007
【図７】
0004540729.tif 000008