JP2015073035A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

【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、窒化シリコン膜を高エッチングレートで、かつ酸化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。【解決手段】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酸化シリコン膜を有する被処理基板をチャンバー４０内に配置し、チャンバー４０内に、ＨＦガスと、Ｆ２ガスと、不活性ガスと、Ｏ２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

Description

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。

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（ＳｉＯ_２）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（ＮＨ_３）ガスとの混合ガスが用いられている。

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＋Ｆ_２ガスが検討されている（例えば特許文献３）。

特開２００５− ３９１８５号公報 特開２００８−１６００００号公報 特開２０１０−１８２７３０号公報

しかし、半導体ウエハにおいて、ＳｉＮ膜はＳｉＯ_２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Ｆ_２ガスでエッチングする場合、反応生成物として生成するＮＨ_３ガスとＨＦガスによりＳｉＯ_２膜がエッチングされてしまい、ＳｉＯ_２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。また、ＨＦガスおよびＦ_２ガスではＳｉＮ膜のエッチングレートが必ずしも十分とはいえない。

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、窒化シリコン膜を高エッチングレートで、かつ酸化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。

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、ＨＦガスと、Ｆ_２ガスと、不活性ガスと、Ｏ_２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。

上記エッチング方法において、前記Ｆ_２ガスと、前記ＨＦガスと、前記Ｏ_２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。

前記エッチングを行う際に、Ｆ_２ガスとＯ_２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。この場合に、Ｆ_２ガス＋Ｏ_２ガスとＨＦガスとの体積比率は、２：１〜１０００：１であることが好ましい。また、前記エッチングを行う際に、Ｆ_２ガスとＨＦガスとＯ_２ガスとの体積比率は、１：１：２〜１：１：１０００の範囲とすることができる。前記不活性ガスとしては、Ｎ_２ガスおよび／またはＡｒガスを好適に用いることができる。

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。

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。

本発明によれば、ＨＦガスと、Ｆ_２ガスと、不活性ガスと、Ｏ_２ガスとを、励起した状態でチャンバー内へ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ＳｉＯ_２膜に対して高選択比でエッチングすることができる。

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。 Ｆ_２ガス流量を５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量を９５０ｓｃｃｍに固定し、ＨＦガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。 ＨＦガス流量を６０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量を１２００ｓｃｃｍに固定し、Ｆ_２ガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。 ＨＦガス流量を２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量を９５０ｓｃｃｍに固定し、Ｆ_２ガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。 ＨＦガス流量：２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量：９５０ｓｃｃｍ、Ｆ_２ガス流量：２００ｓｃｃｍの条件で、エッチング時間の影響を把握した結果を示す図である。

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。
＜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エッチング装置５と、制御部６とを備えている。

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。

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。

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。

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。

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Ｎ_２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Ｎ_２ガス雰囲気にして熱処理が行われる。Ｎ_２ガスに代えて他の不活性ガスを用いてもよい。

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。

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。

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ＳｉＯ_２膜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。

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。

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。

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Ｎ_２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。

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。

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。

＜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。

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。

側壁部５１ａには、熱処理装置４のチャンバー２０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。

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。

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、第３のガス供給配管６５、および第４のガス供給配管６６が接続されている。そして、第２のガス供給配管６４にはＦ_２ガス供給源６７が接続され、第３のガス供給配管６５にはＨＦガス供給源６８が接続され、第４のガス供給配管６６にはＯ_２ガス供給源６９が接続されている。また、第１のガス供給配管６２には、第５のガス供給配管７０が接続されていて、第５のガス供給配管７０には、Ｎ_２ガスを供給するＮ_２ガス供給源７１が接続されている。

Ｆ_２ガス供給源６７として通常用いられるボンベは、Ｆ_２ガスが極めて活性が高いガスであるため、不活性ガス、典型的にはＮ_２ガスでＦ_２：Ｎ_２＝１：４の体積比で希釈された状態となっている。また、Ｎ_２ガス供給源７１からのＮ_２ガスにより、Ｆ_２ガスをさらに希釈することが可能となっている。

第２〜第５のガス供給配管６４、６５、６６、７０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。

このような構成のガス供給機構４３においては、Ｆ_２ガス供給源６７から供給された、Ｎ_２ガス希釈Ｆ_２ガス、ＨＦガス供給源６８から供給されたＨＦガス、およびＯ_２ガス供給源６９から供給されたＯ_２ガスが、ガス励起部６３でプラズマにより励起されて、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内へ導入される。このとき、必要に応じて、励起されたガスをＮ_２ガス供給源７１からのＮ_２ガスでさらに希釈してもよい。なお、Ｎ_２ガス供給源７１からのＮ_２ガスはパージガスとして用いることもできる。

Ｆ_２ガス供給源６７において、Ｆ_２ガスを希釈する不活性ガスとしてＮ_２ガス以外を用いてもよく、Ｎ_２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、Ｎ_２ガス供給源７１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_２ガス、希釈ガスとしての不活性ガス、ＨＦガス、Ｏ_２ガスであり、不活性ガスとしてはＮ_２ガスおよび／またはＡｒガスが好適である。

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。

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。

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。

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（Ａｌ_２Ｏ_３）を形成することが好ましい。

＜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ＳｉＯ_２膜が形成された構成のウエハ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。

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。

次いで、Ｎ_２ガスで希釈されたＦ_２ガス、ＨＦガス、およびＯ_２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_２ガス供給源６７からＮ_２ガスで希釈された所定量のＦ_２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、ＨＦガス供給源６８から所定量のＨＦ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、Ｏ_２ガス供給源６９から所定量のＯ_２ガスを第４のガス供給配管６６を介してガス励起部６３に供給して、ガス励起部６３に供給するＦ_２ガス、ＨＦガスおよびＯ_２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Ｎ_２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。

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_２ガス、ＨＦガスおよびＯ_２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、かつＳｉＯ_２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。

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。

流量に関しては、Ｆ_２ガスおよびＯ_２ガスに対するＨＦガス量を増加させると、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよびＳｉＯ_２膜に対する選択比が高くなる傾向がある。また、ＨＦガスおよびＯ_２ガスに対するＦ_２ガス量を増加させると、ＳｉＮ膜のエッチングレートは上昇するが、ＳｉＯ_２膜に対する選択比があまり変化しないか、場合によっては低下する傾向がある。これらの点を考慮すると、Ｆ_２ガスとＯ_２ガスとの体積比率は、１：２〜１：１０００の範囲が好ましく、１：４〜１：２００の範囲がさらに好ましい。一層好ましくは、１：４〜１：５０である。また、Ｆ_２ガス＋Ｏ_２ガスとＨＦガスとの体積比率は、２：１〜１０００：１の範囲が好ましく、４：１〜２００：１の範囲がさらに好ましい。一層好ましくは、４：１〜５０：１である。さらに、ＨＦガス＋Ｏ_２ガスとＦ_２ガスとの体積比率は、２：１〜１０００：１の範囲が好ましく、４：１〜２００：１の範囲がさらに好ましい。一層好ましくは、４：１〜５０：１である。そして、以上の点からＦ_２ガスとＨＦガスとＯ_２ガスとの体積比率は、１：１：２〜１：１：１０００の範囲が好ましく、１：１：４〜１：１：２００の範囲がさらに好ましい。一層好ましくは、１：１：４〜１：１：５０である。

このように、励起されたＦ_２ガス、ＨＦガスおよびＯ_２ガスを用い条件を適正化することにより、エッチングレートが２ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を５０以上とすることができ、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を３０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を６０以上とすることができる。

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。

＜実験例＞
次に、実験例について説明する。
本実験例においては、シリコン基板上に熱酸化膜（ＳｉＯ_２膜）を１００ｎｍの厚さで形成した後、ジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＣｌ_２Ｈ_２）を原料としてＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を２００〜３００ｎｍ程度の厚さで成膜したサンプルについて、エッチングガスとしてＦ_２ガス、ＨＦガス、Ｏ_２ガスを用い、これら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：０．１〜１０Ｔｏｒｒ（１３〜１３３３Ｐａ）、載置台温度：１５〜５５℃とした。なお、ガス流量については、Ｆ_２ガス（換算値）：０〜２００ｓｃｃｍ、ＨＦガス：０〜５００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス：０〜２０００ｓｃｃｍの範囲とした。

図４は、Ｆ_２ガス流量を５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量を９５０ｓｃｃｍに固定し、ＨＦガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。この図に示すように、Ｆ_２ガスの流量を５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガスの流量を９５０ｓｃｃｍに固定した場合には、ＨＦガス流量が０ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍに増加する過程で、エッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比が概ね増加する傾向にあることがわかる。

図５は、ＨＦガス流量を６０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量を１２００ｓｃｃｍに固定し、Ｆ_２ガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。この図に示すように、ＨＦガスの流量を６０ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガスの流量を１２００ｓｃｃｍに固定した場合には、Ｆ_２ガス流量が０ｓｃｃｍから６０ｓｃｃｍに増加する過程で、エッチング量は増加するが、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比は低下することがわかる。

図６は、図４から最適であると考えられる、ＨＦガス流量：２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量：９５０ｓｃｃｍに固定し、Ｆ_２ガス流量を変化させて５分間エッチングした場合の、ＳｉＮ膜のエッチング量およびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比を示す図である。この図に示すように、ＨＦガス流量：２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量：９５０ｓｃｃｍに固定した場合には、Ｆ_２ガス流量が２５ｓｃｃｍから２００ｓｃｃｍに増加する過程で、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比はあまり変化しないが、エッチング量が増加することがわかる。

図７は、図６から最適と考えられる、ＨＦガス流量：２００ｓｃｃｍ、Ｏ_２ガス流量：９５０ｓｃｃｍ、Ｆ_２ガス流量：２００ｓｃｃｍの条件で、エッチング時間の影響を把握した結果を示す図である。この図に示すように、時間経過とともにエッチング量が増加するとともに、ＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比が８０程度と極めて高く維持されることがわかる。

以上の実験例から、Ｆ_２ガス、ＨＦガスおよびＯ_２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で、かつ、ＳｉＯ_２膜に対して高選択比でエッチングすることが可能であることが確認された。特に、Ｆ_２ガスとＯ_２ガスとの体積比率を１：４〜１：５０とし、Ｆ_２ガス＋Ｏ_２ガスとＨＦガスとの体積比率を４：１〜２０：１とした場合に、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよびＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比が高くなることが確認された。

＜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。

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
６３；ガス励起部
６７；Ｆ_２ガス供給源
６８；ＨＦガス供給源
６９；Ｏ_２ガス供給源
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (9)

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、ＨＦガスと、Ｆ_２ガスと、不活性ガスと、Ｏ_２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。
2. 前記Ｆ_２ガスと、前記ＨＦガスと、前記Ｏ_２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。
3. 前記エッチングを行う際に、Ｆ_２ガスとＯ_２ガスとの体積比率は、１：２〜１：１０００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。
4. 前記エッチングを行う際に、Ｆ_２ガス＋Ｏ_２ガスとＨＦガスとの体積比率は、２：１〜１０００：１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。
5. 前記エッチングを行う際に、Ｆ_２ガスとＨＦガスとＯ_２ガスとの体積比率は、１：１：２〜１：１：１０００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。
6. 前記不活性ガスは、Ｎ_２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。
7. 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６のいずれか１項に記載のエッチング方法。
8. 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７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
9. 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８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。

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