JP7072440B2 - シリコン含有膜のエッチング方法、コンピュータ記憶媒体、及びシリコン含有膜のエッチング装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載されたエッチング方法では、上記表面粗さについては考慮されていない。
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方法であって、少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を少なくとも1回ずつ交互に行うことを特徴としている。
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、少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスと少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスとの両方を、前記シリコン含有膜に対して供給する給気部と、を有し、前記第1のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングすることと、前記第2のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングすることと、を少なくとも1回ずつ交互に行うことを特徴としている。
先ず、本発明の実施形態に係るエッチング装置の構成及び上記エッチング装置のエッチング対象のシリコン含有膜について説明する。図1は、本実施形態に係るエッチング装置によるエッチング対象であるシリコン含有膜の模式断面図である。図2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。
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に形成されているSi膜をエッチングする。
また、上述の例では、ClF3ガスを用いたエッチングを行う回数とF2ガス及びNH3ガスを用いたエッチングを行う回数は同じであったが、異ならせても良い。例えば、ClF3ガスを用いたエッチングを行う回数とF2ガス及びNH3ガスを用いたエッチングとの2種のエッチングを所定回数ずつ交互に行った後、上記2種のエッチングのうち最初に行ったエッチングを最後に再度行ってもよい。
続いて、本実施形態の効果について説明する。
それに対し、図4に示すように、ClF3ガスを用いてエッチングした場合、エッチング後のポリシリコン膜Spの表面には、アスペクト比の小さい凹凸であって隣接する凹凸間の間隔が広いものが形成されていた。なお、ClF3ガスを用いてポリシリコンをエッチングした場合、算術平均粗さSaが3.40nmであり、自乗平均平方根粗さRMSが4.38nmであった。
このように、F2ガス及びNH3ガスを用いてエッチングした場合と、ClF3ガスを用いてエッチングした場合とでは、エッチング後のポリシリコン膜すなわちシリコン含有膜の表面の状態は正反対の傾向を示していた。
次に、以上のように、F2ガス及びNH3ガスとClF3ガスとの両方を用いることでエッチング後のSi膜の表面粗さを小さくすることができることのメカニズムについて説明する。図6は、F2ガス及びNH3ガスを用いてエッチングした場合のSi膜の状態を示す説明図である。図7は、ClF3ガスを用いてエッチングした場合のSi膜の状態を示す説明図である。図6(a)及び図7(a)はエッチング前の状態を示し、図6(b)及び図7(b)はエッチング後の状態を示す。
反応種の表面への拡散・供給、吸着、そして反応生成物の生成、さらに表面からの脱離・拡散によってエッチングは進むところ、F2ガスは、反応性が弱いため、結晶粒界Bのならず、グレインG全体についてもエッチングが進み、比較的間隔の狭い凹凸が形成されると考えられる。
次に、本実施形態の他の効果について説明する。
それに対し、図9に示すように、ClF3ガスを用いてエッチングした場合、パターンPの孔Pa内におけるエッチング後のSi膜の表面は下側に凹む凹形状となっていた。
このように、F2ガス及びNH3ガスを用いてエッチングした場合と、ClF3ガスを用いてエッチングした場合とでは、パターンPの孔Paの内部におけるエッチング後のSi膜の表面の形状は正反対となっていた。言い換えれば、F2ガス及びNH3ガスとClF3ガスとでは、孔Paの中心部分におけるエッチングレートと孔Pa内部の周縁部分におけるエッチングレートとの比が互いに異なっていた。
次に、以上のように、F2ガス及びNH3ガスとClF3ガスとの両方を用いることでパターンの孔の内部におけるエッチング後のSi膜の表面を平坦にすることができることのメカニズムについて説明する。図11は、ClF3ガスとF2ガス及びNH3ガスを用いてエッチングした場合のパターンの孔の内部におけるSi膜の状態を示す説明図である。
また、Si膜Sのエッチングが進むと、Si膜Sの表面に到達するエッチングガス分子の密度が、パターンPの孔Pa内部における周縁部より中央部が高くなる。
ClF3ガスのみを用いる場合を考えると、ClF3ガスの表面吸着性または反応特性から、パターンPの孔Pa内部において、Si膜Sの表面等に沿ってウェハWの表面と平行な方向に広がりにくい。したがって、Si膜Sに対するエッチングガスがClF3ガスのみである場合、図9に示したように、パターンPの孔Pa内におけるエッチング後のSi膜の表面は下側に凹む凹形状になる、と考えられる。
以上では、Si膜のエッチング方法について説明したが、本発明のエッチング方法は、他のシリコン含有膜にも適用できる。
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 ClF3ガス供給源
53 N2ガス供給源
54 F2ガス供給配管
55 NH3ガス供給配管
56 ClF3ガス供給配管
57 N2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
S シリコン含有膜
W ウェハ
Claims (6)
- 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、
少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスと、少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスとの両方を用いて、前記シリコン含有膜をエッチング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。 - 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、
少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を少なくとも1回ずつ交互に行うことを特徴とする、シリコン含有膜のエッチング方法。 - 前記第1のフッ素含有ガスと前記第2のフッ素含有ガスを同時に供給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1~3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。
- 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、
少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスと少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスとの両方を、前記シリコン含有膜に対して供給する給気部と、を有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。 - 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、
少なくともF2ガス及び塩基性ガスを含む第1のフッ素含有ガスと少なくともClF3ガス、IF7ガス、IF5ガスまたはSF6ガスを含む第2のフッ素含有ガスとの両方を、前記シリコン含有膜に対して供給する給気部と、を有し、
前記第1のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングすることと、前記第2のフッ素含有ガスを供給して前記シリコン含有膜をエッチングすることと、を少なくとも1回ずつ交互に行うことを特徴とする、シリコン含有膜のエッチング装置。
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