特許 6073172 エッチング方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6073172

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】エッチング方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/302 20060101AFI20170123BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20170123BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 201A

   H01L21/302 301S

   H01L21/302 301Z

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-72444(P2013-72444)

(22)【出願日】2013年3月29日

(65)【公開番号】特開2014-197603(P2014-197603A)

(43)【公開日】2014年10月16日

【審査請求日】2016年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000158312

【氏名又は名称】岩谷産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】守谷 修司

(72)【発明者】

【氏名】妹尾 武彦

(72)【発明者】

【氏名】吉野 裕

(72)【発明者】

【氏名】堀口 誠

(72)【発明者】

【氏名】相田 敏広

(72)【発明者】

【氏名】枇榔 智也

【審査官】 内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−０４１３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１０１５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７７８０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５６−０２１３３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【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て設けられたポリシリコン膜および／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ＮＯガスと、ＨＦガスとを供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記ポリシリコン膜および／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】

前記エッチングに先だって、前記被処理基板にオゾンガスまたは酸素プラズマを供給して前記被処理基板の表面の改質処理を行う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ＮＯガスと前記ＨＦガスとの体積比率は、１：０．１〜１：３０の範囲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７０〜２００℃の範囲とす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に、前記チャンバー内の圧力を１．６〜８０ｋＰａの範囲とす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】

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５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。

【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）と呼ばれるノンプラズマ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。

【0003】

ところで、ＣＯＲは、酸化物をエッチングする技術であるが、最近では、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）のような酸化物のみならず、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜をエッチングすることも検討されている。ノンプラズマで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）。

【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】

半導体ウエハにおいて、ＳｉＮ膜は、ポリシリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜やＳｉ基板等のＳｉや、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、低温においては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、高温においてはｐｏｌｙ−Ｓｉがエッチングされてしまう。このように、ＳｉＮ膜をＳｉＯ_２膜およびｐｏｌｙ−Ｓｉ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。

【0006】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ＳｉＮ膜をＳｉＯ_２膜および／またはｐｏｌｙ−Ｓｉ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。

【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て設けられたポリシリコン膜および／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ＮＯガスと、ＨＦガスとを供給し、これにより前記窒化シリコン膜を前記ポリシリコン膜および／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】

前記エッチングに先だって、前記被処理基板にオゾンガスまたは酸素プラズマを供給して前記被処理基板の表面の改質処理を行ってもよい。

【0009】

前記ＮＯガスと前記ＨＦガスとの体積比率は、１：０．１〜１：３０の範囲であることが好ましい。

【0010】

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７０〜２００℃の範囲とすることが好ましく、また、前記チャンバー内の圧力を１．６〜８０ｋＰａの範囲とすることが好ましい。

【0011】

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】

【0012】

本発明によれば、チャンバー内にＮＯガスと、ＨＦガスとを供給することにより、被処理基板の表面のＳｉＮ膜を高いエッチングレートでエッチングすることができ、ＳｉＮ膜に隣接して設けられたＳｉＯ_２膜および／またはｐｏｌｙ−Ｓｉ膜はほとんどエッチングされないので、これらの膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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エッチング装置の第１の例の概略構成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の第２の例の概略構成を示す断面図である。

【図4】図１の処理システムに搭載されたエッチング装置の第３の例の概略構成を示す断面図である。

【図5】図１の処理システムに搭載されたエッチング装置の第４の例の概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

＜本発明の実施形態に用いる処理システム＞
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に対してノンプラズマエッチングを行うエッチング装置５とを備えている。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

第２ウエハ搬送機構１７は、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。このウエハ搬送機構１７においては、ピックをロードロック室３とエッチング装置５との間で移動させることが可能となっており、これによりウエハＷをロードロック室３とエッチング装置５との間で搬送することが可能となっている。

【0020】

処理システム１は制御部９０を有している。制御部９０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。

【0021】

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膜およびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の少なくとも一方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。

【0022】

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。

【0023】

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においてエッチング処理が行われる。

【0024】

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。

【0025】

＜エッチング装置の第１の例およびそれによるエッチング方法＞
次に、エッチング装置５の第１の例について説明する。
図２はエッチング装置５の第１の例を示す断面図である。図２に示すように、第１の例のエッチング装置５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ＨＦガスおよびＮＯガス等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。

【0026】

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内に第１のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２が挿入されている。

【0027】

側壁部５１ａには、ロードロック室３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。

【0028】

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。

【0029】

ガス供給機構４３は、上述した第１のガス導入ノズル６１および第２のガス導入ノズル６２にそれぞれ接続された第１のガス供給配管６３および第２のガス供給配管６４を有している。第１のガス供給配管６３にはＨＦガス供給源６５が接続されている。また、第２のガス供給配管６４にはＮＯガス供給源６６が接続されている。

【0030】

第１のガス供給配管６３には第３のガス供給配管６７が接続されていて、第３のガス供給配管６７には、Ａｒガスを供給するＡｒガス供給源６８が接続されている。また、第２のガス供給配管６４には第４のガス供給配管６９が接続されていて、第４のガス供給配管６９にはＮ_２ガス供給源７０が接続されている。第２のガス供給配管６４には、さらに第５のガス供給配管７１が接続されており、第５のガス供給配管７１には、Ｏ_２ガス供給源７２およびオゾン発生器７３が設けられている。そして、Ｏ_２ガス供給源７２から送出されたＯ_２ガスがオゾン発生器７３によりオゾン化されるようになっている。

【0031】

第１〜第５のガス供給配管６３、６４、６７、６９、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。

【0032】

ＨＦガスおよびＡｒガスは、第１のガス供給配管６３および第１のガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入され、ＮＯガス、Ｎ_２ガス、およびオゾンガスは、第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２を介してチャンバー４０内へ導入される。

【0033】

これらガスのうち、ＨＦガスおよびＮＯガスはエッチングのための処理ガスとして用いられ、オゾンガスはエッチング前の改質処理のためのガスとして用いられ、ＡｒガスおよびＮ_２ガスは、希釈ガスまたはパージガスとして用いられる。パージガスとして用いられるＡｒガスおよびＮ_２ガスは、いずれか一種のみであってもよく、また、他の不活性ガスを用いてもよい。

【0034】

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。

【0035】

チャンバー４０の側壁からチャンバー４０内に、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計としての２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが設けられている。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。

【0036】

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。

【0037】

次に、このような第１の例の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。

【0038】

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。

【0039】

この状態で、最初に必要に応じてオゾンガスによる改質処理を行う。改質処理は、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の温度に調節し、ガス供給機構４３のＯ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスをオゾン発生器７３でオゾン化し、生成されたオゾンガスを第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２からチャンバー４０内へ導入することにより行われる。

【0040】

このオゾンガスによる改質処理は、ポリシリコン膜の表面にＳｉＯ_２を形成してエッチングから保護するとともに、ＳｉＮ膜の表面を酸化（ＳｉＮＯを形成）することでエッチングしやすくするものである。この改質処理によりウエハＷの表面が改質されることにより、次のエッチング処理において、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよびｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および／またはＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比をより高めることができる。

【0041】

このときのチャンバー４０内の圧力は８０〜１５０ｋＰａの範囲が好ましく、載置台４２の温度は７０〜２００℃の範囲が好ましい。

【0042】

なお、この改質処理は、エッチング装置５のチャンバー４０ではなく、別個のチャンバーで行ってもよい。また、この改質処理は必須ではない。改質処理を別個のチャンバーで行う場合、または改質処理を行わない場合には、第５のガス供給配管７１、Ｏ_２ガス供給源７２、オゾン発生器７３は不要である。

【0043】

必要に応じて改質処理を行った後、チャンバー４０内に、ＮＯガスおよびＨＦガスを供給して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ＮＯガス供給源６６からＮＯガスを第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２を介してチャンバー４０内に導入するとともに、ＨＦガス供給源６５からＨＦガスを第１のガス供給配管６３および第１のガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入する。このとき、ＡｒガスおよびＮ_２ガスの両方または一方を希釈ガスとして供給してもよい。

【0044】

このようにしてエッチング処理を行うことにより、ＮＯガスおよびＨＦ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る。

【0045】

このとき、ＮＯガスおよびＨＦガスによるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ_２膜のエッチングレートは低く、これら膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。また、ＨＦガスを単独で用いた場合には、ＳｉＮ膜をエッチングした際にアンモニアが生成され、下地として存在するＳｉＯ_２膜に荒れ等のダメージを与えるが、ＨＦガスにＮＯガスを添加することで、ＳｉＯ_２膜のダメージを抑えることができる。

【0046】

このエッチング処理におけるチャンバー４０内の圧力は１．６〜８０ｋＰａの範囲が好ましく、載置台４２の温度は７０〜２００℃の範囲が好ましい。また、ＮＯガスとＨＦガスとの体積比率は、１：０．１〜１：３０の範囲であることが好ましい。また、エッチング処理は改質処理と同じ温度で行うことが好ましい。

【0047】

ＨＦガスおよびＮＯガスを用いてエッチング処理を行うことにより、エッチングレートを１０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および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る。

【0048】

このように、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。

【0049】

＜エッチング装置の第２の例およびそれによるエッチング方法＞
次に、エッチング装置５の第２の例について説明する。
この例では、エッチングのための処理ガスとして第１の例のＮＯガスの代わりにオゾンガスを用いる。すなわち、エッチングのための処理ガスとしてＨＦガスとオゾンガスとを用いる。

【0050】

図３は、エッチング装置５の第２の例を示す断面図である。図３に示すように、第２の例のエッチング装置５は、ＮＯガス供給源が存在せず、第２のガス供給配管６４にＯ_２ガス供給源７２およびオゾン発生器７３が設けられている。

【0051】

このような第２の例のエッチング装置によりエッチング処理を行う場合には、チャンバー４０内にウエハＷを搬入して、載置台４２に載置した後、第１の例と同様に、必要に応じてオゾンガスによる改質処理を行い、その後、チャンバー４０内に、オゾンガスおよびＨＦガスを供給して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Ｏ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスをオゾン発生器７３でオゾン化し、生成されたオゾンガスを第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２からチャンバー４０内へ導入するとともに、ＨＦガス供給源６５からＨＦガスを第１のガス供給配管６３および第１のガス導入ノズル６１を介してチャンバー４０内へ導入する。このとき、ＡｒガスおよびＮ_２ガスの両方または一方を希釈ガスとして供給してもよい。

【0052】

このようにしてエッチング処理を行うことにより、オゾンガスおよびＨＦ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る。

【0053】

このとき、オゾンガスおよびＨＦガスによるｐｏｌｙ−Ｓｉ膜およびＳｉＯ_２膜のエッチングレートは低く、これら膜に対してＳｉＮ膜を高選択比でエッチングすることができる。

【0054】

このエッチング処理におけるチャンバー４０内の圧力は１．６〜８０ｋＰａの範囲が好ましく、載置台４２の温度は７０〜２００℃の範囲が好ましい。また、オゾンガスとＨＦガスとの体積比率は、１：１〜１：７の範囲であることが好ましい。また、エッチング処理は改質処理と同じ温度で行うことが好ましい。

【0055】

オゾンガスおよびＮＯガスを用いてエッチング処理を行うことにより、エッチングレートを１０ｎｍ／ｍｉｎ以上、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および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る。

【0056】

以上の第１の例、第２の例では、ＨＦガスに混合するガスをＮＯガスまたはオゾンガスとしているが、ＮＯガスおよびオゾンガスの両方を用いてもよい。その場合には、図２に示すエッチング装置を用いて、エッチング処理の際に、ＮＯガスおよびオゾンガスの両方を供給できるようにする。

【0057】

＜エッチング装置の第３の例およびそれによるエッチング方法＞
次に、エッチング装置５の第３の例について説明する。
図４はエッチング装置５の第３の例を示す断面図である。この例では、図２の装置のオゾン発生器７３に代えてリモートプラズマ源７４を設け、オゾンガスの代わりに酸素プラズマ（Ｏ_２プラズマ）をチャンバー４０内に導入できるようになっている。

【0058】

このエッチング装置５の第３の例では、改質処理を酸素プラズマにより行う。この例では、改質処理は、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の温度に調節し、ガス供給機構４３のＯ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスをリモートプラズマ源７４でプラズマ化し、生成された酸素プラズマを第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２からチャンバー４０内へ導入することにより行われる。

【0059】

この酸素プラズマによる改質処理は、オゾンガスの場合と同様、ポリシリコン膜の表面にＳｉＯ_２を形成してエッチングから保護するとともに、ＳｉＮ膜の表面を酸化（ＳｉＮＯを形成）することでエッチングしやすくするものである。酸素プラズマによる改質処理によってウエハＷの表面が改質されることにより、次のエッチング処理において、ＳｉＮ膜のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および／またはＳｉＯ_２膜に対するエッチング選択比をより高めることができる。

【0060】

このときのチャンバー４０内の圧力は８０〜１５０ｋＰａの範囲が好ましく、載置台４２の温度は７０〜２００℃の範囲が好ましい。

【0061】

このように改質処理を行った後のエッチング処理は、ＨＦガスおよびＮＯガスを用いて、第１の例と同様に行うことができ、同様に、ＳｉＮ膜を高エッチングレートで、かつｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および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。

【0062】

＜エッチング装置の第４の例およびそれによるエッチング方法＞
次に、エッチング装置５の第４の例について説明する。
図５はエッチング装置５の第４の例を示す断面図である。この例では、図３の装置と同様、オゾン発生器７３を有しているが、さらにリモートプラズマ源７４を設け、Ｏ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスを切り替えバルブ７５により、オゾン発生器７３およびリモートプラズマ源７４に選択的に供給できるようにし、オゾンガスおよび酸素プラズマ（Ｏ_２プラズマ）をチャンバー４０内に導入できるようになっている。オゾン発生器７３で発生したオゾンガスは第２のガス供給配管６４に導かれ、リモートプラズマ源７４で発生した酸素プラズマは第５のガス供給配管７１を経て第２のガス供給管６４に導かれる。

【0063】

このエッチング装置５の第４の例においても、第３の例と同様、改質処理を酸素プラズマにより行う。この例では、改質処理は、温度調節器５５によって載置台４２の温度を所定の温度に調節し、ガス供給機構４３のＯ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスをリモートプラズマ源７４に導いてプラズマ化し、生成された酸素プラズマを第２のガス供給配管６４および第２のガス導入ノズル６２からチャンバー４０内へ導入することにより、第３の例と同様に行われる。

【0064】

このように改質処理を行った後のエッチング処理は、切り替えバルブ７５によりＯ_２ガス供給源７２からのＯ_２ガスをオゾン発生器７３に導くようにし、ＨＦガスおよびオゾンガスを用いて、第２の例と同様に行うことができ、同様に、ＳｉＮ膜を高エッチングレートで、かつｐｏｌｙ−Ｓｉ膜および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。

【0065】

以上のように、本実施形態によれば、エッチング装置５によりウエハＷの表面に存在するＳｉＮ膜を、ＮＯガスまたは／およびオゾンガスと、ＨＦガスとによりノンプラズマでエッチングすることにより、ＳｉＮ膜を高エッチングレートで、かつＳｉＯ_２膜および／またはｐｏｌｙ−Ｓｉ膜に対して高選択比でエッチングすることができる。また、エッチング処理に先立って、オゾンガスまたは酸素プラズマ（Ｏ_２プラズマ）で改質処理を行うことにより、ＳｉＮ膜のエッチングレートおよび選択比を一層高めることができる。

【0066】

＜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、ＳｉＯ_２膜の上に、シリコン基板上にジクロロシラン（ＤＣＳ；ＳｉＣｌ_２Ｈ_２）を原料としてＳｉＮ膜を成膜したサンプル（サンプルＡ）と、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ；Ｓｉ_２Ｃｌ_６）を原料としてＳｉＮ膜を成膜したサンプル（サンプルＢ）、および、ＳｉＯ_２膜の上にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を成膜したサンプル（サンプルＣ）、シリコン基板上に熱酸化膜を形成したサンプル（サンプルＤ）、ＳｉＯ_２膜上にＳｉＮ膜を形成したサンプル（サンプルＥ）の５種類のサンプルについて、２００℃でのオゾン処理、７０℃でのオゾン処理、２００℃でのオゾン＋ＨＦ処理を２ｍｉｎずつ行った。

【0067】

その結果、２００℃でのオゾン＋ＨＦ処理を２ｍｉｎ行うことにより、サンプルＡ、Ｂ、ＥのＳｉＮ膜は１０〜２０ｎｍエッチングされていることが確認された。これに対し、ＳｉＯ_２膜、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜はオゾン＋ＨＦ処理を２ｍｉｎ行ってもほとんどエッチングされないことが確認された。また、いずれのサンプルもオゾンガスのみでは、ほとんどエッチングされないことが確認された。

【0068】

＜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一例に過ぎず、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】

【0069】

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
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；第１のガス導入ノズル
６２；第２のガス導入ノズル
６５；ＨＦガス供給源
６６；ＮＯガス供給源
７２；Ｏ_２ガス供給源
７３；オゾン発生器
７４；リモートプラズマ源
９０；制御部
Ｗ；半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】