特許 7394665 基板処理方法及び基板処理装置

(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】

(24)【登録日】2023-11-30

(45)【発行日】2023-12-08

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20231201BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 301Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020042179

(22)【出願日】2020-03-11

(65)【公開番号】P2021145030

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-11-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】村上 博紀

(72)【発明者】

【氏名】酒井 宗一朗

【審査官】佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５１０５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３５０６２０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１３４６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２３７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３０４１２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に形成されたエッチング対象膜をエッチングする基板処理方法であって、
前記エッチング対象膜を有する前記基板を準備する工程と、
前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、を有し、
前記エッチング対象膜をエッチングする工程は、
エッチャントガスを供給する工程と、
反応ガスをプラズマ励起して、前記基板を晒す工程と、を複数回繰り返し、
前記エッチャントガスを供給する工程における前記エッチャントガスの供給圧力と、前記エッチャントガスの供給時間とに基づいて、エッチング温度を決定する、
基板処理方法。

【請求項2】

前記エッチャントガスは、ハロゲン化水素を含む、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記反応ガスは、Ｈを含むガスである、
請求項１または請求項２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記反応ガスは、
アンモニアガスまたは水素ガスと、窒素ガスと、の混合ガスである、
請求項３に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記エッチング対象膜は、シリコン系膜を含み、
シリコン膜、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、結晶シリコン膜のうち、少なくとも何れか一つを含む、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記エッチング対象膜は、ゲルマニウム系膜を含み、
アモルファスシリコンゲルマニウム膜、多結晶シリコンゲルマニウム膜、単結晶シリコンゲルマニウム膜、アモルファスゲルマニウム膜、多結晶ゲルマニウム膜、単結晶ゲルマニウム膜のうち、少なくとも何れか一つを含む、
請求項５に記載の基板処理方法。

【請求項7】

基板に形成されたシリコン系膜をＳｉＮ、ＳｉＯ _２ に対して選択的にエッチングする基板処理方法であって、
前記基板を準備する工程と、
前記シリコン系膜をエッチングする工程と、を有し、
前記シリコン系膜をエッチングする工程は、
フッ素を含むエッチャントガスを供給して、前記シリコン系膜の表面をフッ化処理してフッ化の反応飽和状態にする工程と、
窒素と水素を含む反応ガスをプラズマ励起して、該プラズマに前記フッ化処理された前記シリコン系膜の表面を晒すことにより、前記フッ化処理された前記シリコン系膜の表面と前記反応ガスのプラズマとが反応して反応生成物を生成し、生成された前記反応生成物を前記基板から昇華させて除去する工程と、を複数回繰り返す、
基板処理方法。

【請求項8】

基板を収容する処理容器と、
前記処理容器にガスを供給するガス供給部と、
高周波電力を印加してプラズマ励起する高周波電力供給部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ガス供給部から供給されたエッチャントガスを前記処理容器に供給する工程と、
前記ガス供給部から供給された反応ガスをプラズマ励起して、前記基板を晒す工程と、
を複数回繰り返し、
前記エッチャントガスを供給する工程における前記エッチャントガスの供給圧力と、前記エッチャントガスの供給時間とに基づいて、エッチング温度を決定する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、基板に形成されたシリコン系膜をエッチングする基板処理装置が知られている。

【0003】

特許文献１には、半導体処理チャンバ内で基板上の層をエッチングするための方法であって、前記チャンバ内に第１のガスを導入するステップであって、前記ガスが、前記層をエッチングするのに適したエッチャントガスであるステップと、前記第１のガスの少なくともいくらかを前記層内に吸着させるのに十分な期間にわたって、前記第１のガスを前記チャンバ内に留めるステップと、前記チャンバ内の前記第１のガスを不活性ガスで実質的に置き換えるステップと、前記不活性ガスから準安定ガスを発生させるステップと、前記準安定ガスで前記層をエッチングするステップと、を備える、方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－５２２１０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一の側面では、本開示は、良好なエッチング特性が得られる基板処理方法及び基板処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板に形成されたエッチング対象膜をエッチングする基板処理方法であって、前記エッチング対象膜を有する前記基板を準備する工程と、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、を有し、前記エッチング対象膜をエッチングする工程は、エッチャントガスを供給する工程と、反応ガスをプラズマ励起して、前記基板を晒す工程と、を複数回繰り返し、前記エッチャントガスを供給する工程における前記エッチャントガスの供給圧力と、前記エッチャントガスの供給時間とに基づいて、エッチング温度を決定する、基板処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0007】

一の側面によれば、良好なエッチング特性が得られる基板処理方法及び基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】プラズマ処理装置の構成例を示す概略図。

【図2】プラズマ処理装置による基板処理の一例を示すフローチャート。

【図3】プラズマ処理装置によるエッチング処理の一例を示すタイムチャート。

【図4】シリコン系膜の膜種ごとにおけるエッチング温度とエッチング量との関係を示すグラフの一例。

【図5】アモルファスシリコン膜と他のシリコン系膜（ＳｉＮ膜、ＳｉＯ_２膜）との選択比を示すグラフの一例。

【図6】プロセス温度と１サイクル当りのエッチング量との関係を示すグラフの一例。

【図7】ゲルマニウム系膜のエッチング量を示すグラフの一例。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〔基板処理装置〕
本実施形態に係るプラズマ処理装置（基板処理装置）１００について、図１を用いて説明する。図１は、プラズマ処理装置１００の構成例を示す概略図である。

【0011】

プラズマ処理装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器１を有する。処理容器１の全体は、例えば石英により形成されている。処理容器１内の上端近傍には、石英により形成された天井板２が設けられており、天井板２の下側の領域が封止されている。処理容器１の下端の開口には、円筒体状に成形された金属製のマニホールド３がＯリング等のシール部材４を介して連結されている。

【0012】

マニホールド３は、処理容器１の下端を支持しており、マニホールド３の下方から基板として多数枚（例えば２５～１５０枚）の半導体ウエハ（以下「基板Ｗ」という。）を多段に載置したウエハボート５が処理容器１内に挿入される。このように処理容器１内には、上下方向に沿って間隔を有して多数枚の基板Ｗが略水平に収容される。ウエハボート５は、例えば石英により形成されている。ウエハボート５は、３本のロッド６を有し（図１では２本を図示する。）、ロッド６に形成された溝（図示せず）により多数枚の基板Ｗが支持される。

【0013】

ウエハボート５は、石英により形成された保温筒７を介してテーブル８上に載置されている。テーブル８は、マニホールド３の下端の開口を開閉する金属（ステンレス）製の蓋体９を貫通する回転軸１０上に支持される。

【0014】

回転軸１０の貫通部には、磁性流体シール１１が設けられており、回転軸１０を気密に封止し、且つ回転可能に支持している。蓋体９の周辺部とマニホールド３の下端との間には、処理容器１内の気密性を保持するためのシール部材１２が設けられている。

【0015】

回転軸１０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１３の先端に取り付けられており、ウエハボート５と蓋体９とは一体として昇降し、処理容器１内に対して挿脱される。なお、テーブル８を蓋体９側へ固定して設け、ウエハボート５を回転させることなく基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。

【0016】

また、プラズマ処理装置１００は、処理容器１内へ処理ガス、パージガス等の所定のガスを供給するガス供給部２０を有する。

【0017】

ガス供給部２０は、ガス供給管２１，２２，２４を有する。ガス供給管２１は、例えば石英により形成されており、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲された石英管からなる。ガス供給管２２は、例えば石英により形成されており、マニホールド３の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に延びる。ガス供給管２２の垂直部分には、ウエハボート５のウエハ支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って、複数のガス孔２２ｇが所定間隔で形成されている。各ガス孔２２ｇは、水平方向にガスを吐出する。ガス供給管２４は、例えば石英により形成されており、マニホールド３の側壁を貫通して設けられた短い石英管からなる。

【0018】

ガス供給管２１には、ガス配管を介してエッチャントガス供給源２１ａからエッチャントガスが供給される。ガス配管には、流量制御器２１ｂ及び開閉弁２１ｃが設けられている。これにより、エッチャントガス供給源２１ａからのエッチャントガスは、ガス配管及びガス供給管２１を介して処理容器１内に供給される。エッチャントガスとしては、例えばフッ化水素（ＨＦ）を利用できる。なお、エッチャントガスは、これに限られるものではなく、Ｆ_２、Ｃｌ_２、Ｂｒ_２、Ｉ_２、ＨＣｌ、ＢＣｌ_３、ＨＢｒ、ＨＩ、ＮＦ_３、ＣｌＦ_３、ＣＦ_４等のハロゲン化水素及びハロゲン化合物を利用できる。

【0019】

ガス供給管２２は、その垂直部分（ガス孔２２ｇが形成される垂直部分）が後述するプラズマ生成空間に設けられている。ガス供給管２２には、ガス配管を介して反応ガス供給源２２ａから水素を含む反応ガスが供給される。ガス配管には、流量制御器２２ｂ及び開閉弁２２ｃが設けられている。また、ガス供給管２２には、ガス配管を介して反応ガス供給源２３ａから窒素ガス（Ｎ_２）が供給される。ガス配管には、流量制御器２３ｂ及び開閉弁２３ｃが設けられている。これにより、反応ガス供給源２２ａ，２３ａからの水素を含む反応ガスと窒素ガスとの混合ガスは、ガス配管及びガス供給管２２を介してプラズマ生成空間に供給され、プラズマ生成空間においてプラズマ化されて処理容器１内に供給される。水素を含む反応ガスとしては、例えばＮＨ_３ガス、Ｈ_２ガスを利用できる。なお、反応ガスは、これに限られるものではなく、Ｈ_２、Ｎ_２Ｈ_４、Ｃ_２Ｈ_４、ＮＨ_３、Ｄ_２等の少なくとも水素（Ｈ）もしくは重水素（Ｄ）を含むガスを利用できる。

【0020】

ガス供給管２４には、ガス配管を介してパージガス供給源（図示せず）からパージガスが供給される。ガス配管（図示せず）には、流量制御器（図示せず）及び開閉弁（図示せず）が設けられている。これにより、パージガス供給源からのパージガスは、ガス配管及びガス供給管２４を介して処理容器１内に供給される。パージガスとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ_２）等の不活性ガスを利用できる。なお、パージガスがパージガス供給源からガス配管及びガス供給管２４を介して処理容器１内に供給される場合を説明したが、これに限定されず、パージガスはガス供給管２１、２２のいずれから供給されてもよい。

【0021】

処理容器１の側壁の一部には、プラズマ生成機構３０が形成されている。プラズマ生成機構３０は、ＮＨ_３ガス（またはＨ_２ガス）をプラズマ化して水素（Ｈ）ラジカルを生成し、Ｎ_２ガスをプラズマ化して窒化のための活性種を生成する。

【0022】

プラズマ生成機構３０は、プラズマ区画壁３２と、一対のプラズマ電極３３（図１では１つを図示する。）と、給電ライン３４と、高周波電源３５と、絶縁保護カバー３６と、を備える。

【0023】

プラズマ区画壁３２は、処理容器１の外壁に気密に溶接されている。プラズマ区画壁３２は、例えば石英により形成される。プラズマ区画壁３２は断面凹状をなし、処理容器１の側壁に形成された開口３１を覆う。開口３１は、ウエハボート５に支持されている全ての基板Ｗを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成される。プラズマ区画壁３２により規定されると共に処理容器１内と連通する内側空間、すなわち、プラズマ生成空間には、ＮＨ_３ガスとＮ_２ガスの混合ガスを吐出するためのガス供給管２２が配置されている。なお、エッチャントガスを吐出するためのガス供給管２１は、プラズマ生成空間の外の処理容器１の内側壁に沿った基板Ｗに近い位置に設けられている。

【0024】

一対のプラズマ電極３３（図１では１つを図示する。）は、それぞれ細長い形状を有し、プラズマ区画壁３２の両側の壁の外面に、上下方向に沿って対向配置されている。各プラズマ電極３３は、例えばプラズマ区画壁３２の側面に設けられた保持部（図示せず）によって保持されている。各プラズマ電極３３の下端には、給電ライン３４が接続されている。

【0025】

給電ライン３４は、各プラズマ電極３３と高周波電源３５とを電気的に接続する。図示の例では、給電ライン３４は、一端が各プラズマ電極３３の下端に接続されており、他端が高周波電源３５と接続されている。

【0026】

高周波電源３５は、各プラズマ電極３３の下端に給電ライン３４を介して接続され、一対のプラズマ電極３３に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。これにより、プラズマ区画壁３２により規定されたプラズマ生成空間内に、高周波電力が印加される。ガス供給管２２から吐出されたＮＨ_３ガス（またはＨ_２ガス）は、高周波電力が印加されたプラズマ生成空間内においてプラズマ化され、これにより生成された水素ラジカルが開口３１を介して処理容器１の内部へと供給される。また、ガス供給管２２から供給されたＮ_２ガスは、高周波電力が印加されたプラズマ生成空間内においてプラズマ化され、これにより生成された窒化のための活性種が開口３１を介して処理容器１の内部へと供給される。

【0027】

絶縁保護カバー３６は、プラズマ区画壁３２の外側に、該プラズマ区画壁３２を覆うようにして取り付けられている。絶縁保護カバー３６の内側部分には、冷媒通路（図示せず）が設けられており、冷媒通路に冷却された窒素（Ｎ_２）ガス等の冷媒を流すことによりプラズマ電極３３が冷却される。また、プラズマ電極３３と絶縁保護カバー３６との間に、プラズマ電極３３を覆うようにシールド（図示せず）が設けられていてもよい。シールドは、例えば金属等の良導体により形成され、接地される。

【0028】

開口３１に対向する処理容器１の側壁部分には、処理容器１内を真空排気するための排気口４０が設けられている。排気口４０は、ウエハボート５に対応して上下に細長く形成されている。処理容器１の排気口４０に対応する部分には、排気口４０を覆うように断面Ｕ字状に成形された排気口カバー部材４１が取り付けられている。排気口カバー部材４１は、処理容器１の側壁に沿って上方に延びている。排気口カバー部材４１の下部には、排気口４０を介して処理容器１を排気するための排気管４２が接続されている。排気管４２には、処理容器１内の圧力を制御する圧力制御バルブ４３及び真空ポンプ等を含む排気装置４４が接続されており、排気装置４４により排気管４２を介して処理容器１内が排気される。

【0029】

また、処理容器１の外周を囲むようにして処理容器１及びその内部の基板Ｗを加熱する円筒体状の加熱機構５０が設けられている。

【0030】

また、プラズマ処理装置１００は、制御部６０を有する。制御部６０は、例えばプラズマ処理装置１００の各部の動作の制御、例えば開閉弁２１ｃ～２３ｃの開閉による各ガスの供給・停止、流量制御器２１ｂ～２３ｂによるガス流量の制御、排気装置４４による排気制御を行う。また、制御部６０は、例えば高周波電源３５による高周波電力のオン・オフ制御、加熱機構５０による基板Ｗの温度の制御を行う。

【0031】

制御部６０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、プラズマ処理装置１００の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。

【0032】

次に、図１に示すプラズマ処理装置１００による基板処理の一例について説明する。図２は、プラズマ処理装置１００による基板処理の一例を示すフローチャートである。プラズマ処理装置１００は、基板Ｗに形成されたエッチング対象膜としてのシリコン系膜をエッチングする。

【0033】

ステップＳ１０１において、シリコン系膜を有する基板Ｗを準備する。具体的には、シリコン系膜を有する基板Ｗがウエハボート５にセットされる。アーム１３は、マニホールド３の下端からウエハボート５を処理容器１内に挿入する。そして、蓋体９によって、処理容器１は気密にされる。

【0034】

ステップＳ１０２において、基板Ｗのシリコン系膜をエッチングする。

【0035】

プラズマ処理装置１００によるエッチング処理について、図３を用いて説明する。図３は、プラズマ処理装置１００によるエッチング処理の一例を示すタイムチャートである。

【0036】

図３に示されるエッチングプロセスは、エッチャントガスを供給する工程Ｓ２０１、パージする工程Ｓ２０２、ＲＦパワーを印加して反応ガスを供給する工程Ｓ２０３、及び、パージする工程Ｓ２０４を所定サイクル繰り返し、エッチャントガスと反応ガスを交互に供給して基板Ｗ上に形成されたシリコン系膜をエッチングするプロセスである。なお、図３では、１サイクルのみを示す。なお、工程Ｓ２０１～Ｓ２０４において、ガス供給管２４からパージガスであるＮ_２ガスがエッチングプロセス中に常時（連続して）供給されている。

【0037】

エッチャントガスを供給する工程Ｓ２０１は、エッチャントガスを処理容器１内に供給する工程である。エッチャントガスを供給する工程Ｓ２０１では、まず、開閉弁２１ｃを開くことにより、エッチャントガス供給源２１ａからガス供給管２１を経てエッチャントガスを処理容器１内に供給する。これにより、エッチャントガス（ＨＦガス）が基板Ｗのシリコン系膜の表面にフッ化処理を施し、シリコン系膜の表面をフッ化の反応飽和状態とする。

【0038】

パージする工程Ｓ２０２は、処理容器１内の余剰のエッチャントガス等をパージする工程である。パージする工程Ｓ２０２では、開閉弁２１ｃを閉じてエッチャントガスの供給を停止する。これにより、ガス供給管２４から常時供給されているパージガスが処理容器１内の余剰のエッチャントガス等をパージする。

【0039】

反応ガスを供給する工程Ｓ２０３は、反応ガスとしてのＮＨ_３ガス及びＮ_２ガスの混合ガスを供給する工程である。反応ガスを供給する工程Ｓ２０３では、開閉弁２２ｃ，２３ｃを開くことにより、反応ガス供給源２２ａ，２３ａからガス供給管２２を経て反応ガスをプラズマ区画壁３２内に供給する。また、高周波電源３５により、プラズマ電極３３にＲＦを印加して、プラズマ区画壁３２内にプラズマを生成する。水素（Ｈ）ラジカル及び窒化の活性種を生成し、開口３１から処理容器１内に供給する。これにより、水素（Ｈ）ラジカル及び窒化の活性種がフッ化処理されたシリコン系膜の表面と反応することで、フッ化されたシリコン系膜の表面の層（１層分）がエッチングされる。

【0040】

具体的には、フッ化処理されたシリコン系膜の表面に水素（Ｈ）ラジカル及び窒化の活性種が供給され、例えば（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６のようなシリコンとフッ素を含む反応生成物が得られる。生成された（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６は昇華して、排気装置４４により処理容器１内から排気される。これにより、シリコン系膜の表面がエッチングされる。反応生成物はＳｉとＦを含む組成であり、本処理温度・圧力帯においては揮発・除去されるものである。

【0041】

パージする工程Ｓ２０４は、処理容器１内の余剰の反応ガスや反応生成物（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）等をパージする工程である。パージする工程Ｓ２０４では、開閉弁２２ｃ，２３ｃを閉じて反応ガスの供給を停止する。これにより、ガス供給管２４から常時供給されているパージガスが処理容器１内の余剰の反応ガスや反応生成物等をパージする。

【0042】

以上のサイクルを繰り返すことで、基板Ｗに形成されたシリコン系膜をエッチングする。

【0043】

本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理では、エッチャントガスによる膜表面のフッ化処理と、フッ化処理された膜表面と反応ガスのプラズマを反応させることによって反応生成物を生成し、生成された反応生成物を基板Ｗから昇華させることを繰り返して、シリコン系膜をエッチングする。これにより、シリコン系膜を均一に（等方的に）エッチングすることができる。即ち、高アスペクト比の凹部を有するシリコン系膜であっても、凹部の側壁の入口側と奥側で均一にエッチングすることができる。その一方で、均一なフッ化処理の後、プラズマによる反応ガスの活性度や活性種の引き込みを深さ方向において制御することで、凹部の開口部側、もしくは上部と底部を優先的にエッチングする制御も可能である。

【0044】

ここで、ステップＳ１０２におけるエッチャントガスと反応ガスを用いたシリコン系膜のエッチング条件の好ましい範囲を以下に示す。
温度：２５～４００℃
圧力：０．１～５０．０Ｔｏｒｒ
ＨＦガス流量：１００～５０００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガス流量：１０００～１００００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガス流量：５０～１００００ｓｃｃｍ
工程Ｓ２０１時間：５．０～１８０秒
工程Ｓ２０２時間：５．０～６０秒
工程Ｓ２０３時間：５．０～３００秒
工程Ｓ２０４時間：５．０～６０秒
ＲＦパワー：５０～５００Ｗ

【0045】

図４は、シリコン系膜の膜種ごとにおけるエッチング温度とエッチング量との関係を示すグラフの一例である。横軸は、エッチング温度（℃）を示し、縦軸は、エッチング量（Ａ）を示す。また、エッチング対象をアモルファスシリコン膜とした場合の結果を実線で示し、ＳｉＮ膜とした場合の結果を破線で示し、ＳｉＯ_２膜とした場合の結果を一点鎖線で示す。

【0046】

図５は、アモルファスシリコン膜と他のシリコン系膜（ＳｉＮ膜、ＳｉＯ_２膜）とのエッチングの選択比を示すグラフの一例である。横軸は、エッチング温度（℃）を示し、縦軸は、選択比を示す。また、ＳｉＮ膜に対するアモルファスシリコン膜の選択比を破線で示し、ＳｉＯ_２膜に対するアモルファスシリコン膜の選択比を一点鎖線で示す。

【0047】

図４及び図５に示すように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理によれば、アモルファスシリコン膜を好適にエッチングすることができる。また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理によれば、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜に対してアモルファスシリコン膜を選択的にエッチングすることができる。

【0048】

なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理では、シリコン膜、ポリシリコン膜や結晶シリコン膜についても同様に、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜に対して高い選択性を有している。このため、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理によれば、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜に対してシリコン膜、ポリシリコン膜や結晶シリコン膜を選択的にエッチングすることができる。

【0049】

図６は、プロセス温度と１サイクル当りのエッチング量（ＥＰＣ）との関係を示すグラフの一例である。横軸は、プロセス温度（℃）を示し、縦軸は、１サイクル当りのエッチング量（Ａ／ｃｙｃｌｅ）を示す。

【0050】

また、グラフ３０１～３０４では、工程２０１（図３参照）におけるＨＦガスの供給圧力と供給時間が異なっている。具体的には、グラフ３０１では、１Ｔｏｒｒ、１０ｓｅｃとした。グラフ３０２では、５Ｔｏｒｒ、３０ｓｅｃとした。グラフ３０３では、９Ｔｏｒｒ、６０ｓｅｃとした。グラフ３０４では、２７Ｔｏｒｒ、６０ｓｅｃとした。

【0051】

なお、ＨＦガスの供給流量は、グラフ３０１～３０４で共通して１ｓｌｍとした。工程２０３（図３参照）におけるＮＨ_３ガスの供給流量、供給圧力、供給時間は、グラフ３０１～３０４で共通して、５ｓｌｍ、０．３Ｔｏｒｒ、１０ｓｅｃとした。

【0052】

図６に示すように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理では、ＨＦガスの供給圧力及び供給時間を制御することで、広範囲な温度域でのエッチングが可能となる。

【0053】

この様に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理では、ＨＦガスの供給圧力と供給時間とに基づいて、エッチング温度を決定することができる。換言すれば、所望のエッチング温度に対して、ＨＦガスの供給圧力と供給時間を適宜選択することにより、良好なエッチング特性が得られる。

【0054】

なお、４００℃付近では、領域３０５に示すように、１サイクル当りのエッチング量の増大が見られた。これは、ＨＦの熱的活性が増大したことによるサーマルエッチング成分が重畳したことによる。

【0055】

また、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理において、エッチング対象膜は、ゲルマニウム系膜であってもよい。ここで、ゲルマニウム系膜は、アモルファスシリコンゲルマニウム膜、多結晶シリコンゲルマニウム膜、単結晶シリコンゲルマニウム膜、アモルファスゲルマニウム膜、多結晶ゲルマニウム膜、単結晶ゲルマニウム膜のうち、少なくとも何れか一つを含む。

【0056】

図７は、ゲルマニウム系膜のエッチング量を示すグラフの一例である。横軸は、シリコンゲルマニウム系膜（ＳｉＧｅ）におけるゲルマニウム（Ｇｅ）の率を示し、縦軸は、エッチング量（Ａ）を示す。また、プロセス温度を７５℃とした場合の結果を実線で示し、１００℃とした場合の結果を破線で示す。

【0057】

ここで、図４及び図７を対比して示すように、ゲルマニウム系膜（図７参照）は、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜（図４参照）と比較して、高いエッチング量を有している。即ち、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理では、ゲルマニウム系膜についても同様に、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜に対して高い選択性を有している。このため、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００によるプラズマエッチング処理によれば、ＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜に対してゲルマニウム系膜を選択的にエッチングすることができる。

【0058】

以上、プラズマ処理装置１００による本実施形態のエッチング方法について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

【0059】

ステップＳ１０１において、シリコン系膜（エッチング対象膜）を有する基板Ｗを準備する工程は、シリコン系膜を有する基板Ｗを処理容器１内にセットするものとして説明したが、これに限られるものではない。プラズマ処理装置１００で処理容器１内の基板Ｗにシリコン系膜を成膜する工程であってもよい。

【符号の説明】

【0060】

Ｗ 基板
１００ プラズマ処理装置（基板処理装置）
１ 処理容器
２ 天井板
２０ ガス供給部
２１，２２，２４ ガス供給管
２１ ガス供給管
２２ ガス供給管
２２ｇ ガス孔
２４ ガス供給管
２１ａ エッチャントガス供給源
２２ａ，２３ａ 反応ガス供給源
３０ プラズマ生成機構（高周波電力供給部）
４４ 排気装置
５０ 加熱機構
６０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】