特開 2024-35837 基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035837

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20240307BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 301S

H01L21/306 E

【審査請求】有

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023142764

(22)【出願日】2023-09-04

(31)【優先権主張番号】10-2022-0111573

(32)【優先日】2022-09-02

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】517187614

【氏名又は名称】テス カンパニー、リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100166338

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 正夫

(72)【発明者】

【氏名】クォン ボン－ス

(72)【発明者】

【氏名】キム ド－ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】パク ユ－リ

(72)【発明者】

【氏名】キム セ－チャン

【テーマコード（参考）】

5F004

5F043

【Ｆターム（参考）】

5F004AA02

5F004AA09

5F004BB26

5F004CA04

5F004DA00

5F004DA20

5F004DA23

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA10

5F043AA35

5F043BB23

5F043DD07

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シリコン窒化物層の湿式エッチングの際、再成長酸化物が生成されるようにする代わりに、後工程において、乾式エッチング方法で再成長酸化物を除去する基板処理方法を提供する。
【解決手段】シリコン酸化物層とシリコン窒化物層とが積層された基板におけるシリコン窒化物層を選択的にエッチングする基板処理方法であって、リン酸系エッチング液を用いて、前記シリコン窒化物層を湿式エッチングするステップと、エッチングガスを用いて、前記湿式エッチングステップにおいて前記シリコン酸化物層表面に生成された再成長酸化物を乾式エッチングするステップと、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコン酸化物層とシリコン窒化物層とが積層された基板における前記シリコン窒化物層を選択的にエッチングする基板処理方法において、
（ａ）リン酸系エッチング液を用いて、前記シリコン窒化物層を湿式エッチングするステップと、このとき、シリコン酸化物層表面に再成長酸化物が生成される；
（ｂ）エッチングガスを用いて、上記（ａ）ステップにおいて前記再成長酸化物を乾式エッチングするステップと、を含むことを特徴とする、
基板処理方法。

【請求項2】

上記（ｂ）ステップにおいて、前記エッチングガスは、フッ化水素とアンモニアとを含むことを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであり、
前記アンモニアの流量は、４０ｓｃｃｍ以下であることを特徴とする、
請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

上記（ｂ）ステップにおいて、前記エッチングガスは、フッ化水素からなることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであることを特徴とする、
請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

上記（ｂ）ステップは、８０～１２０℃の基板温度で行われることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項7】

上記（ｂ）ステップは、０．３～１．０Ｔｏｒｒの工程圧力で行われることを特徴とする、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項8】

シリコン酸化物層表面の、前記シリコン酸化物層の密度より低密度を有する再成長酸化物を選択的にエッチングする、基板処理方法において、
エッチングガスを用いて、前記再成長酸化物を乾式エッチングするステップを含むことを特徴とする、
基板処理方法。

【請求項9】

前記エッチングガスは、フッ化水素とアンモニアとを含むことを特徴とする、
請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであり、
前記アンモニアの流量は、４０ｓｃｃｍ以下であることを特徴とする、
請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記乾式エッチング後、反応副産物を除去するため基板を昇温するステップを更に含むことを特徴とする、
請求項９に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記エッチングガスは、フッ化水素からなることを特徴とする、
請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであることを特徴とする、
請求項１２に記載の基板処理方法。

【請求項14】

前記乾式エッチング後、基板表面のフッ素含量を低減するため基板を昇温するステップを更に含むことを特徴とする、
請求項１２に記載の基板処理方法。

【請求項15】

前記乾式エッチングは、８０～１２０℃の基板温度で行われることを特徴とする、
請求項８に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記乾式エッチングは、０．３～１．０Ｔｏｒｒの工程圧力で行われることを特徴とする、
請求項８に記載の基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理方法に関する。より詳細は、リン酸系エッチング液を用いたシリコン窒化物層の湿式エッチング中に、シリコン酸化物層のコーナーに生成された再成長酸化物を効率良く除去することができる、基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体素子が微細化するにつれて、半導体素子は、高集積化しつつある。シリコン窒化膜は、化学的に安定的な特性を有している誘電膜又は絶縁膜として使用されるため、メモリ素子の基本的な素子分離工程のみならず、コンタクト（Ｃｏｎｔａｃｔ）工程やキャッピング（Ｃａｐｐｉｎｇ）工程において、サイドウォール（Ｓｉｄｅｗａｌｌ）素材として使用されるなど、ＤＲＡＭ及びＦＬＡＳＨ Ｍｅｍｏｒｙ製造工程で広範囲に使用されている。

【0003】

一方、半導体素子の製造に際して、基板上にシリコン酸化物層及びシリコン窒化物層が交互に多層形成される場合がある。この場合、シリコン窒化物層を選択的にエッチングするためには、シリコン酸化物層に比べ、高いエッチング選択比を有するエッチング液を適用しなければならない。

【0004】

従来、シリコン酸化物層に比べ、高いエッチング選択比を有するエッチング液としては、リン酸系エッチング液が知られている。リン酸系エッチング液を用いたシリコン窒化物層のエッチングは、湿式エッチングに該当する。

【0005】

リン酸系エッチング液を用いたシリコン窒化物層の湿式エッチングは、下記の反応式１による反応を伴い、高温で行われることが知られている。

【0006】

［反応式１］
３Ｓｉ_３Ｎ_４＋２７Ｈ_２Ｏ＋４Ｈ_３ＰＯ_４⇔４（ＮＨ_４）_３ＰＯ_４＋９Ｈ_２ＯＳｉＯ_２

【0007】

このとき、リン酸系エッチング液を用いたシリコン窒化物層の湿式エッチング中に、シリコン酸化物層のコーナー部分で発生する再成長酸化物（Ｒｅｇｒｏｗｔｈ Ｏｘｉｄｅ）の生成が問題とされる。

【0008】

図１は、湿式エッチング時間が経過するにつれて、再成長酸化物の生成及び厚さの増加を概略的に示したものである。

【0009】

これら再成長酸化物は、後続工程に影響を及ぼして、最終的に製造される半導体素子の電気的特性を低下させる要因であることが知られている。

【0010】

一般的に、リン酸系エッチング液にシリコン系化合物が添加剤として含まれることで、再成長酸化物が生成されることが知られている。これを解決するため現在までの方法は、リン酸系エッチング液に含まれる添加剤の調整などによって、シリコン窒化物層の湿式エッチング中に、再成長酸化物の生成自体を抑制することが提案されている（例えば、ＫＲ１０－２３２５９０５Ｂ、ＫＲ１０－２０１９－００９６７８５Ａ）。しかし、この方法の場合、シリコン窒化物層に対する湿式エッチング工程時間が非常に長くなるという短所がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明で解決しようとする課題は、シリコン窒化物層の湿式エッチング中に、再成長酸化物の生成自体を抑制する方法は、工程時間が非常に長くなる短所があることから、シリコン窒化物層の湿式エッチングの際、再成長酸化物が生成されるようにする代わりに、後工程において、乾式エッチング方法で再成長酸化物を除去することができる、基板処理方法を提供することである。

【0012】

また、本発明で解決しようとする課題は、蒸着などによって形成された酸化物に対する再成長酸化物のエッチング選択比が高められる、基板処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために本発明の一実施例による基板処理方法は、シリコン酸化物層とシリコン窒化物層とが積層された基板における前記シリコン窒化物層を選択的にエッチングする基板処理方法において、（ａ）リン酸系エッチング液を用いて、前記シリコン窒化物層を湿式エッチングするステップ－このとき、シリコン酸化物層表面に再成長酸化物が生成される－；と、（ｂ）エッチングガスを用いて、上記（ａ）ステップにおいて前記再成長酸化物を乾式エッチングするステップと、を含むことを特徴とする。

【0014】

上記（ｂ）ステップにおいて、前記エッチングガスは、フッ化水素のみからなるか、フッ化水素とアンモニアとを含むことができる。前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであり、前記アンモニアの流量は、４０ｓｃｃｍ以下であってもよい。

【0015】

上記（ｂ）ステップは、８０～１２０℃の基板温度で行うことができる。

【0016】

上記（ｂ）ステップは、０．３～１．０Ｔｏｒｒの工程圧力で行うことができる。

【0017】

上記課題を解決するために本発明の実施例による基板処理方法は、シリコン酸化物層表面の、前記シリコン酸化物層の密度より低密度を有する再成長酸化物を選択的にエッチングする、基板処理方法において、エッチングガスを用いて、前記再成長酸化物を乾式エッチングするステップを含むことを特徴とする。

【0018】

前記エッチングガスは、フッ化水素とアンモニアとを含むことができる。この場合、前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであり、前記アンモニアの流量は、４０ｓｃｃｍ以下であってもよい。前記乾式エッチング後、反応副産物を除去するため基板を昇温するステップを更に含むことができる。

【0019】

前記エッチングガスは、フッ化水素からなっていてもよい。この場合、前記フッ化水素の流量は、２０～６０ｓｃｃｍであってもよい。前記乾式エッチング後、基板表面のフッ素含量を低減するため基板を昇温するステップを更に含むことができる。

【0020】

前記乾式エッチングは、８０～１２０℃の基板温度で行うことができる。

【0021】

前記乾式エッチングは、０．３～１．０Ｔｏｒｒの工程圧力で行うことができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明による基板処理方法によれば、シリコン窒化物層の湿式エッチングの際に生成された再成長酸化物を乾式エッチングによって効果的に除去することができる。

【0023】

また、本発明で解決しようとする課題は、エッチングガスの種類及び流量、基板温度、工程圧力の制御によって、蒸着などによって形成された酸化物に対する再成長酸化物のエッチング選択比を高めることができる。

【0024】

本発明の効果は、以上で言及した効果に限らず、言及していないさらに他の効果は、下記の詳細な説明から当業者にとって明確に理解することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】湿式エッチング時間が経過するにつれて、再成長酸化物の生成及び厚さの増加を概略的に示した図面である。

【図2】ウエハ温度による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【図3】工程圧力による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【図4】ＮＨ_３の流量による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【図5】ＨＦの流量による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【図6】エッチングガスの種類による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【図7a】再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示した図面である。

【図7b】再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示した図面である。

【図7c】再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示した図面である。

【図7d】再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示した図面である。

【図7e】再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示した図面である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達する方法は、添付の図面と共に詳細に後述する実施例を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示の実施例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態に具現されるものである。但し、本実施例は、本発明の開示を完全なものにして、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範疇によって定義されるだけである。

【0027】

要素又は層が、他の要素又は層の「上部」又は「下部」にあると言及されていることは、他の要素又は層の真上又は真下だけでなく、その間に他の層又は他の要素を介在した場合をいずれも含む。また、ある要素が他の要素に「連結」、「結合」又は「接続」されると記載した場合、上記要素は、互いに直接に連結されるか又は接続されていてもよいものの、各要素の間に他の要素が「介在」するか、各要素が他の要素を介して「連結」、「結合」又は「接続」されていてもよいものと理解しなければならない。

【0028】

本明細書で使われている用語は、実施例を説明するためのものであり、よって、本発明を制限するためのものではない。本明細書において、単数の形は、文段において特に言及しない限り、複数の形も含む。明細書で使われる「含む」及び／又は「包含する」は、言及した要素、素子、ステップ及び／又は動作は、１以上の他の要素、素子、ステップ及び／又は動作の存在又は追加を排除しない。

【0029】

以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例による基板処理方法について詳説すると、次のとおりである。

【0030】

本発明の実施例による基板処理方法は、シリコン酸化物層とシリコン窒化物層とが積層された基板における前記シリコン窒化物層を選択的にエッチングする方法に関する。シリコン酸化物層とシリコン窒化物層は、交互に形成されて、スタックを形成することができる。

【0031】

より具体的に、本発明の実施例による基板処理方法は、シリコン窒化物層の湿式エッチングステップと、再成長酸化物の乾式エッチングステップとを含む。

【0032】

シリコン窒化物層の湿式エッチングステップでは、リン酸系エッチング液を用いてシリコン窒化物層を湿式エッチングする。リン酸系エッチング液は、リン酸を含む公知のエッチング液を用いることができる。リン酸系エッチング液には、シリコン酸化物層に対するシリコン窒化物層のエッチング選択比を高めるために、ヘキサフルオロケイ酸塩、ＴＥＯＳなどのようなシリコン系化合物が含まれていてもよい。

【0033】

前述したように、シリコン酸化物層とシリコン窒化物層とが積層された基板におけるシリコン窒化物層を選択的にエッチングするために、リン酸系エッチング液を用いてシリコン窒化物層を湿式エッチングすると、シリコン酸化物層表面に再成長酸化物が生成し得る。これら再成長酸化物は、蒸着などによって形成されたシリコン酸化物層に比べて相対的に低密度を有し、緻密でない、かつ、ソフトな特性を有する点で、蒸着や熱酸化などによって形成されたシリコン酸化物層と区別される。再成長酸化物は、シリコン酸化物になってもよい。これら再成長酸化物は、素子の電気的特性を阻害し得るところ、除去される必要がある。

【0034】

従来は、リン酸系エッチング液の添加剤などを制御することによって、湿式エッチング過程で再成長酸化物の生成自体を抑制する方法を用いていたが、これは工程時間が非常に長いという短所がある。このため、本発明では、湿式エッチング過程で再成長酸化物の生成を抑制しない代わり、乾式エッチングによって、湿式エッチング過程で生成された再成長酸化物を除去する。

【0035】

より具体的に、乾式エッチングステップでは、エッチングガスを用いて湿式エッチングステップにおいてシリコン酸化物層表面に生成された再成長酸化物を乾式エッチングする。具体的には、シリコン酸化物層表面の、前記シリコン酸化物層の密度より低密度を有する再成長酸化物を選択的に乾式エッチングする。乾式エッチングは、１サイクルで行うことができ、必要に応じては、複数サイクル（ｎサイクル）で行うこともできる。乾式エッチングが複数サイクルで行われる場合、例えば、下部ダメージの改善など、さらなる利点をもたらし得る。

【0036】

このとき、重要なことは、蒸着、熱酸化などによって前もって形成されたシリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比を高めることである。シリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比は、５：１以上であってもよく、１０：１以上が好ましく、１５：１以上がより好ましい。これらシリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比は、後述するように、基板温度、工程圧力、エッチングガスの種類及び流量などの調節によって制御することができる。

【0037】

一例では、エッチングガスは、フッ化水素とアンモニアとを含むことができる。他の例では、エッチングガスは、フッ化水素のみからなっていてもよい。フッ化水素及び／又はアンモニアは、アルゴンガスのような不活性ガスと共に反応チャンバの内部に供給することができる。

【0038】

アンモニアの流量は、４０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましく、３０ｓｃｃｍ以下であるのがより好ましい。エッチングガスにアンモニアが含まれていないか、含まれていても、その流量が４０ｓｃｃｍ以下であるとき、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を得ることができる。一方、フッ化水素の流量は、大きな制限はないものの、エッチング速度及びエッチング選択比をいずれも考慮すると、２０～６０ｓｃｃｍが好ましい。

【0039】

一方、フッ化水素のみからなるエッチングガスが、フッ化水素とアンモニアとを含むエッチングガスに比べて顕著に高いエッチング選択比を示したところ、フッ化水素のみからなるエッチングガスを用いることがより好ましい。

【0040】

フッ素とアンモニアとを含むエッチングガスを用いた乾式エッチング後は、反応副産物を除去するために、基板を約１５０～３００℃に昇温するステップを加えることができる。ここで、基板を昇温する加熱手段は、特に限定されず、ランプ加熱、サセプタ加熱、及び高温ガス供給など、様々な手段を用いることができる。また、フッ素のみからなるエッチングガスを用いた乾式エッチング後も、フッ素を低減する目的で昇温ステップを行うことができる。エッチングステップ及び／又は昇温ステップ後、反応チャンバの内部をパージするパージステップ及び／又は反応チャンバの内部ガスを除去するポンピングステップを更に含むことができる。エッチングガスの種類によって、昇温ステップを適用するか否か及び工程順序が異なり得る。

【0041】

例えば、フッ化水素とアンモニアとを含むエッチングガスを用いた１サイクル乾式エッチングは、エッチング、昇温、パージ、及びポンピングから構成することができる。

【0042】

他の例では、フッ化水素のみからなるエッチングガスを用いた１サイクル乾式エッチングは、エッチング、パージ、ポンピング、及び昇温から構成することができる。

【0043】

さらに他の例では、フッ化水素とアンモニアとを含むエッチングガスを用いたｎサイクル乾式エッチングは、エッチング＆昇温ｎサイクル、パージ、及びポンピングから構成することができる。

【0044】

さらに他の例では、フッ化水素のみからなるエッチングガスを用いたｎサイクル乾式エッチングは、エッチング＆パージｎサイクル、ポンピング、及び昇温から構成することができる。

【0045】

再成長酸化物を除去するため乾式エッチングステップは、８０～１２０℃の基板温度で行うことが好ましい。基板温度が８０℃未満である場合、５：１以上のシリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比を得にくい。他方、基板温度が１２０℃を超える場合、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を得にくくなり得、シリコン酸化物層のみならず、再成長酸化物のエッチング速度が急激に減少して、エッチストップ（ｅｔｃｈ ｓｔｏｐ）が発生し得る。

【0046】

また、再成長酸化物を除去するため乾式エッチングステップは、０．３～１．０Ｔｏｒｒの工程圧力で行うことが好ましい。工程圧力が１．０Ｔｏｒｒを超える場合、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を得にくくなり得る。他方、工程圧力が０．３Ｔｏｒｒ未満である場合、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を得にくくなり得、かつ、エッチストップが発生し得る。

【0047】

以下では、本発明の好ましい実施例によって本発明の構成及び作用をより詳説することとする。但し、これは、本発明の好ましい例示として提示されたものであり、どのような意味でも、これによって本発明が制限されるとは解釈されない。

【0048】

ここに記載していない内容は、この技術分野における熟練者であれば、技術的に十分類推することができ、その説明を省略することとする。

【0049】

図２及び後述する図面におけるエッチング選択比（ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）は、シリコン酸化物層のエッチング量（単位：ａｎｇｓｔｒｏｍ ｕｎｉｔ；ａ．ｕ．）を１としたとき、再成長酸化物のエッチング量、つまり再成長酸化物のエッチング量÷シリコン酸化物層のエッチング量を意味する。

【0050】

［基板温度による再成長酸化物のエッチング特性評価］
工程条件は、次のとおりである。

【0051】

工程温度：６０℃、８０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１４０℃
工程圧力：１Ｔｏｒｒ
エッチングガス：ＨＦ２８ｓｃｃｍ＋ＮＨ_３１９ｓｃｃｍ＋Ａｒ１２６ｓｃｃｍ
サイクル数：１サイクル

【0052】

図２は、基板温度による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【0053】

図２を参照すると、基板温度が８０～１２０℃である場合、エッチング量、つまりエッチング速度が早いだけでなく、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を示すことが分かる。一方、基板温度が６０℃であって、低過ぎる場合、シリコン酸化物層のエッチング量が大きく増加して、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比が大きく低くなることが分かる。また、基板温度が１４０℃であって、高過ぎる場合、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比が低いだけでなく、シリコン酸化物層、再成長酸化物のエッチング量自体が非常に低いことが分かる。

【0054】

［工程圧力による再成長酸化物のエッチング特性評価］
工程条件は、次のとおりである。

【0055】

工程温度：１１０℃
工程圧力：０．１Ｔｏｒｒ、０．３Ｔｏｒｒ、０．５Ｔｏｒｒ、０．８Ｔｏｒｒ、１Ｔｏｒｒ、１．５Ｔｏｒｒ
エッチングガス：ＨＦ２８ｓｃｃｍ＋ＮＨ_３１９ｓｃｃｍ＋Ａｒ１２６ｓｃｃｍ
サイクル数：１サイクル

【0056】

図３は、工程圧力による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【0057】

図３を参照すると、工程圧力が０．３～１．０Ｔｏｒｒである場合、エッチング量が高いだけでなく、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物の高いエッチング選択比を示すことが分かる。一方、工程圧力が１．５Ｔｏｒｒであって、高過ぎる場合、シリコン酸化物層のエッチング量が大きく増加して、シリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比が大きく低くなることが分かる。また、工程圧力が０．１Ｔｏｒｒであって、低過ぎる場合、シリコン酸化物層、再成長酸化物のエッチング量自体が非常に低いことが分かる。

【0058】

［ＮＨ_３の流量による再成長酸化物のエッチング特性評価］
工程条件は、次のとおりである。

【0059】

工程温度：１１０℃
工程圧力：０．８Ｔｏｒｒ
エッチングガス：ＨＦ２８ｓｃｃｍ＋Ａｒ１２６ｓｃｃｍ＋ＮＨ_３０ｓｃｃｍ、１９ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍ、５０ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ
サイクル数：１サイクル

【0060】

図４は、ＮＨ_３の流量による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【0061】

図４を参照すると、ＮＨ_３の流量によってエッチング選択比及び再成長酸化物のエッチング量に影響を及ぼすことが分かり、これらをいずれも考慮すると、ＮＨ_３の流量は、４０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましいと言える。一方、ＮＨ_３の流量が０ｓｃｃｍ、１９ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍにおいて、特に高いシリコン酸化物層に対する再成長酸化物のエッチング選択比を示しており、珍しく、ＮＨ_３の流量が０ｓｃｃｍ、つまりエッチングガスがＨＦのみからなる場合が、より高いエッチング選択比を示した。

【0062】

［ＨＦの流量による再成長酸化物のエッチング特性評価］
工程条件は、次のとおりである。

【0063】

工程温度：１１０℃
工程圧力：０．８Ｔｏｒｒ
エッチングガス：ＨＦ２８ｓｃｃｍ、４５ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍ＋ＮＨ_３０ｓｃｃｍ＋Ａｒ１２６ｓｃｃｍ
サイクル数：１サイクル

【0064】

図５は、ＨＦの流量による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【0065】

図５を参照すると、エッチングガスとしてＨＦのみを用いた場合、ＨＦの流量によって、エッチング選択比及び再成長酸化物のエッチング量にある程度影響を及ぼすものの、２８ｓｃｃｍ、４５ｓｃｃｍ、６０ｓｃｃｍにおいて、いずれも良好なエッチング量及びエッチング選択比を示した。かかる点で、ＨＦの流量は、６０ｓｃｃｍ以下であるのが好ましい。但し、ＨＦの流量が２０ｓｃｃｍ未満である場合、再成長酸化物のエッチング量が大きく減少し得るところ、エッチングガスとしてＨＦのみを用いた場合、ＨＦの流量は、２０～６０ｓｃｃｍであるのがより好ましく、４５～６０ｓｃｃｍであるのが最も好ましい。

【0066】

図６は、エッチングガスの種類による再成長酸化物と熱酸化物の乾式エッチング特性を示したグラフである。

【0067】

図６の左側は、エッチングガスとしてフッ化水素とアンモニアを用いた場合であって、１１０℃、０．８ＴｏｒｒにおけるＨＦ２８ｓｃｃｍ、ＮＨ_３１９ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、１サイクルの条件で、再成長酸化物のエッチング特性を評価した。他方、図５の右側は、エッチングガスとしてフッ化水素のみを用いた場合であって、１１０℃、１．２ＴｏｒｒにおけるＨＦ５６ｓｃｃｍ、ＮＨ_３０ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、１サイクルの条件で、再成長酸化物のエッチング特性を評価した。

【0068】

図６を参照すると、エッチングガスとしてフッ化水素とアンモニアを用いることよりは、フッ化水素のみを用いることが、再成長酸化物のエッチング選択比特性により有利であることが分かる。

【0069】

図７ａ～図７ｅは、再成長酸化物の乾式エッチング前後のパターン写真を示したものである。

【0070】

より具体的に、図７ａは、再成長酸化物の乾式エッチング前のパターン写真、つまりリン酸系エッチング液でエッチングした後のパターン写真を示した図面である。

【0071】

図７ｂは、１１０℃、１．２ＴｏｒｒにおけるＨＦ５６ｓｃｃｍ、ＮＨ_３０ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、１サイクルの条件で、再成長酸化物をエッチングしたときのパターン写真を示したものである。

【0072】

図７ｃは、８０℃、０．８ＴｏｒｒにおけるＨＦ２８ｓｃｃｍ、ＮＨ_３０ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、３サイクルの条件で、再成長酸化物をエッチングしたときのパターン写真を示したものである。

【0073】

図７ｄは、８０℃、０．８ＴｏｒｒにおけるＨＦ２８ｓｃｃｍ、ＮＨ_３０ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、１サイクルの条件で、再成長酸化物をエッチングしたときのパターン写真を示したものである。

【0074】

図７ｅは、１１０℃、０．８ＴｏｒｒにおけるＨＦ２８ｓｃｃｍ、ＮＨ_３１９ｓｃｃｍ、Ａｒ１２６ｓｃｃｍ、１サイクルの条件で、再成長酸化物をエッチングしたときのパターン写真を示したものである。

【0075】

図７ａを参照すると、リン酸系エッチング液で湿式エッチングした後は、シリコン酸化物層のパターン末端側の厚さが増加したことが分かり、これは、湿式エッチングの際にシリコン酸化物層表面に再成長酸化物が生成されたことを意味する。

【0076】

図７ｂ～図７ｅを参照すると、フッ化水素で再成長酸化物を乾式エッチングするか、フッ化水素及びアンモニアを用いて再成長酸化物を乾式エッチングすることによって、シリコン酸化物層のパターン末端側の厚さがさらに薄くなったことが分かり、これは、これら乾式エッチングによって再成長酸化物が成功的に除去されたことを意味する。

【0077】

また、ｎサイクル（１分×３回）が適用された図７ｃと、１サイクル（３分）が適用された図７ｄとを比較すると、ｎサイクルが適用された図７ｃの場合が、相対的に下部ダメージを改善するためより有利であることが示された。

【0078】

以上、説明したように、本発明による基板処理方法によれば、シリコン窒化物層の湿式エッチングの際に生成された再成長酸化物を乾式エッチングによって効果的に除去することができ、エッチングガスの種類及び流量、基板温度、工程圧力の制御によって、蒸着などによって形成された酸化物に対する再成長酸化物のエッチング選択比を高めることができる。

【0079】

以上では、本発明の実施例を中心に説明したが、当業者の水準における様々な変更や変形を加えることができる。これら変更と変形は、本発明の範囲を外れない限り、本発明に属すると言える。よって、本発明の権利範囲は、以下に記載する請求の範囲によって判断すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図7e】