JP2001044167A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板表面の窒化シリコン層を効率的にエッチ
ングすることが可能なエッチング方法を提供することを
目的とする。 【解決手段】 基板表面の窒化シリコン層をエッチング
する方法であって、基板表面を酸化性溶液に晒すことに
よって、前記窒化シリコン層表面に酸化膜を形成する第
１ステップＳ１と、基板表面をフッ素含有溶液に晒すこ
とによって、酸化膜をエッチングする第２ステップＳ２
とを行うことを特徴としている。これらのステップは、
必要に応じて繰り返し行っても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング方法に
関し、特には基板表面の窒化シリコン層をエッチングす
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の高集積化及び高機能化にと
もなう素子構造の微細化が進んだ今日、製造工程におい
て基板表面に付着する極微小な異物粒子（パーティク
ル）や金属汚染等の汚染物質が、半導体装置の歩留りを
低下させる大きな要因になっている。

【０００３】このため、半導体装置の製造工程において
は、基板表面に付着したこれらの汚染物質を除去する工
程を行っている。この工程においては、基板表面を構成
する材料に対してエッチング作用を有する薬液を用いた
ウェットエッチングを行い、基板表面に付着した汚染物
質を被エッチング材料と共に除去している。例えば、基
板表面が酸化シリコンで構成されている場合には、酸化
シリコンに対してエッチング作用を有するフッ酸やフッ
化アンモニウム水溶液を用いたウェットエッチングによ
って、基板表面の洗浄を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体装置
の製造工程においては、絶縁膜として酸化シリコンと共
に窒化シリコンが多用されている。ところが、この窒化
シリコンからなる基板表面を、フッ酸やフッ化アンモニ
ウム水溶液を用いてエッチングする場合には、これらの
薬液による窒化シリコンのエッチング速度が遅く、汚染
物質が除去される程度に窒化シリコン層の表面をエッチ
ングするためには、かなりの処理時間が必要となる。そ
して、処理時間を短縮してエッチング効率を高めるため
には、濃度の高いフッ酸やフッ化アンモニウム水溶液を
用いる必要があるため、薬液の使用量が増加してコスト
が高くなる。

【０００５】さらに、基板表面に、窒化シリコンからな
る面と酸化シリコンからなる面とが混在した状態で露出
している場合には、これらの薬液による窒化シリコンと
酸化シリコンとのエッチング速度が異なるため、窒化シ
リコン面の汚染物質を十分に除去できる程度にエッチン
グ時間を設定した場合には、酸化シリコン面のエチング
が必要以上に進行し、基板表面に形状変化が起きる。

【０００６】そこで本発明は、基板表面の窒化シリコン
層を効率的にエッチングすることが可能なエッチング方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、基板表面の窒化シリコン層をエッチ
ングする方法であって、基板表面を酸化性溶液に晒すこ
とで窒化シリコン層表面に酸化膜を成長させた後、この
基板表面をフッ素含有溶液に晒することで酸化膜をエッ
チングすることを特徴としている。

【０００８】このようなエッチング方法では、酸化性溶
液による酸化作用によって窒化シリコン層の表面に予め
形成させた酸化膜を、フッ素含有溶液によってエッチン
グするため、フッ素含有溶液処理による窒化シリコン層
の表面層（すなわち酸化膜）の膜減り速度は、フッ素含
有溶液でのエッチングのみによる窒化シリコン層の膜減
り速度よりも速くなる。このため、フッ素含有溶液によ
る窒化シリコン層のエッチング効率が高められることに
なる。

【０００９】さらに本発明は、基板表面の窒化シリコン
層をエッチングする方法であって、酸化性溶液とフッ素
含有溶液との混合溶液に基板表面を晒し、酸化性溶液に
よって窒化シリコン層の表面に酸化膜を成長させると共
に、フッ素含有溶液によってこの酸化膜をエッチングす
ることを特徴としている。

【００１０】このようなエッチング方法では、酸化性溶
液による酸化作用によって窒化シリコン層の表面に成長
した酸化膜がフッ素含有溶液によってエッチングされる
ため、フッ素含有溶液処理による窒化シリコン層の表面
層（すなわち酸化膜）の膜減り速度は、フッ素含有溶液
単独でのエッチングによる窒化シリコン層のエッチング
よりも速くなる。このため、フッ素含有溶液による窒化
シリコン層のエッチング効率が高められることになる。

【００１１】また本発明は、基板表面に混在する窒化シ
リコン層と酸化シリコン層とをエッチングする方法であ
って、基板表面を酸化性溶液に晒すことで窒化シリコン
層の表面に酸化膜を成長させた後、この基板表面をフッ
素含有溶液に晒すことでこの酸化膜と共に酸化シリコン
層の表面層をエッチングすることを特徴としている。

【００１２】このようなエッチング方法では、酸化性溶
液による酸化作用によって窒化シリコン層の表面に予め
形成させた酸化膜を、フッ素含有溶液によってエッチン
グするため、フッ素含有溶液処理による窒化シリコン層
の表面層（すなわち酸化膜）の膜減り速度は、フッ素含
有溶液でのエッチングのみによる窒化シリコン層の膜減
り速度よりも速くなる。一方、酸化性溶液に影響を及ぼ
されることはなく、その後のフッ素含有溶液による酸化
シリコン層のエッチング速度が維持される。このため、
フッ素含有溶液による窒化シリコン層表面の膜減り速度
が、フッ素含有溶液によるエッチングでの酸化シリコン
層の膜減り速度に近づき、窒化シリコン層と酸化シリコ
ン層とにおけるエッチングの膜減り厚のバラツキが小さ
くなる。

【００１３】さらに本発明は、基板表面に混在する窒化
シリコン層と酸化シリコン層とをエッチングする方法で
あって、酸化性溶液とフッ素含有溶液との混合溶液に基
板表面を晒し、酸化性溶液によって窒化シリコン層の表
面に酸化膜を成長させると共に、フッ素含有溶液によっ
てこの酸化膜と酸化シリコン層の表面層とをエッチング
することを特徴としている。

【００１４】このようなエッチング方法では、酸化性溶
液による酸化作用によって窒化シリコン層表面に成長し
た酸化膜がフッ素含有溶液によってエッチングされるた
め、フッ素含有溶液処理による窒化シリコン層の表面層
（すなわち酸化膜）の膜減り速度は、フッ素含有溶液単
独でのエッチングによる窒化シリコン層のエッチングよ
りも速くなる。一方、酸化性溶液に影響を及ぼされるこ
とはなく、フッ素含有溶液による酸化シリコン層のエッ
チング速度が維持される。このため、フッ素含有溶液に
よる窒化シリコン層表面の膜減り速度が、酸化シリコン
層の膜減り速度に近づき、窒化シリコン層と酸化シリコ
ン層とにおけるエッチング後の膜減り厚のバラツキが小
さくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。次の実施形態で説明するエッチング方法
は、半導体ウエハや液晶基板等の基板表面の窒化シリコ
ン層や、これらの基板表面に混在する酸化シリコン層と
窒化シリコン層とをエッチングする方法である。ここで
は、一例としてこれらの基板表面に付着した汚染物質を
除去するための洗浄工程に、本発明のエッチング方法を
適用した実施の形態を説明する。

【００１６】このエッチング方法を行うに際して用いら
れるエッチング装置（洗浄装置）は、被処理表面（すな
わち基板表面）に、液体を供給する手段を有し、その液
体の供給を止めた時に、その液体の大部分が自然にある
いは強制的に基板表面から除去できる構成をしていれば
良い。特に、液体を供給した場合に基板表面全体に短時
間で液体が均一に広がって基板表面が液体に晒され（接
触し）、また、液体の供給を止めた時に基板表面からそ
の液体の大部分が短時間に除去できるような、すなわち
基板表面において薬液の切り替えが素早く行われる処理
装置を用いることが望ましい。

【００１７】具体的な一例としては、基板表面を水平に
保った状態で回転保持できるスピンチャックと、スピン
チャック上に保持させた基板表面に液体を供給するノズ
ルとを備えた枚葉式のスピン処理装置や、複数の基板を
回転保持できるスピンチャックとスプレー式ノズルとを
備えたバッチ式の回転スプレー処理装置等が好適に用い
られる。これらの処理装置では、基板上に供給された液
体が遠心力によって基板表面に短時間で均一に広げられ
ると共に、液体の供給を止めることで基板表面に広がっ
ていた液体が遠心力によって振り切られる。この際、基
板表面への液体の残留量の絶対量は、液体の粘性や基板
表面の状態によって変化するが、液体のほとんどを基板
表面から除去することができる。この他にも、一般的に
多く用いられている浸漬式の処理装置を用いても良い。
この処理装置は、被処理物を浸漬するための各薬液が満
たされる処理槽を備えている。尚、以下の実施形態にお
いては、一例として枚葉式のスピン処理装置を用いた場
合を説明する。

【００１８】（第１実施形態）ここでは、基板表面の窒
化シリコン層をエッチングする方法を、図１のフローチ
ャートに基づいて説明する。

【００１９】先ず、第１ステップＳ１では、スピン処理
装置に固定させて所定の回転数で回転させた基板の表面
上に酸化性溶液を供給し、基板表面の全面を酸化性溶液
に晒すことによって、窒化シリコン層の表面層を酸化さ
せて酸化膜を形成する。ここでは、回転させた基板表面
に酸化性溶液としてオゾン水（純水にオゾガスを溶解さ
せてなる水溶液）を連続して供給することで、基板表面
をオゾン水に晒すこととする。この際用いるオゾン水と
しては、窒化シリコン層の酸化効率を高めるために、オ
ゾン濃度と温度とを調整することとする。一般的には、
オゾン濃度が高いほど、また温度が高温であるほど酸化
速度は速くなる。ここでは、オゾン濃度が約２０ｐｐ
ｍ、温度約２３℃のオゾン水を用いることとする。

【００２０】尚、酸化性溶液としては、酸化作用を有す
る溶液を用いることができ、オゾン水の他にも過酸化水
素水溶液や、オゾン水と過酸化水素水溶液との混合溶液
を用いても良い。

【００２１】また、この第１ステップＳ１での処理時間
は、例えば図２のグラフに基づいて設定する。この図に
は、オゾン水による処理時間と、窒化シリコン層表面の
酸化膜の成長膜厚との関係を示す酸化膜の成長曲線Ｄ
（ＴO ）を示しており、窒化シリコン層の表面の酸化膜
は、オゾン水処理時間Ｔまでは急激に成長するが、この
処理時間Ｔを過ぎると成長速度は遅くなり、成長速度が
変化点Ｔを有していることが分かる。そして、工程全体
の効率化を図るためには、オゾン水による処理時間は、
変化点Ｔまたは変化点Ｔより短い時間に設定することが
望ましい。

【００２２】尚、この処理時間の変化点Ｔは、オゾン水
の濃度や温度によってそれぞれ異なるため、それぞれの
オゾン水について酸化膜の成長曲線Ｄ（ＴO ）や変化点
Ｔを求めておくこととする。

【００２３】以上のようにして、所定の処理時間（例え
ば変化点Ｔ）のオゾン水の処理が終了した後、基板を回
転させた状態で、基板表面へのオゾン水の供給を停止さ
せ、遠心力によって基板表面のオゾン水を除去する。

【００２４】その後、第２ステップＳ２では、引き続き
回転させた状態にある基板の表面上にフッ素含有溶液を
供給し、基板表面の全面をフッ素含有溶液に晒すことに
よって基板表面（窒化シリコン層表面）に形成された酸
化膜をエッチング除去する。この際用いるフッ素含有溶
液としては、フッ酸を用いることとし、エッチング効率
を高めるために、濃度と温度とを調整することとする。
一般的には、濃度が高いほど、また温度が高温であるほ
どエッチング速度は速くなる。ここでは、約２３℃、１
％の希フッ酸を用いることとする。

【００２５】尚、フッ素含有溶液としては、酸化物をエ
ッチングする効果を有するものを用いることができ、フ
ッ酸の他にもフッ化アンモニウム水溶液や、フッ酸とフ
ッ化アンモニウム水溶液との混合溶液を用いても良い。

【００２６】そして、この第２ステップＳ２での希フッ
酸による処理時間は、工程全体の効率化を図るために、
第１ステップＳ１で窒化シリコン層表面に形成された酸
化膜をエッチング除去できる最短時間に設定することが
望ましく、この最短時間は希フッ酸の濃度や温度によっ
て異なるため、予め条件出しをしておくこととする。

【００２７】ここで、工程全体の効率化を図るために
は、第１ステップＳ１でのオゾン水による処理時間ＴO
と、第２ステップＳ２での希フッ酸による処理時間ＴHF
とが、下記式（１）に当てはまるようにすることが望ま
しい。ただし、式（１）中、ＲO-HFは、酸化膜のエッチ
ングによる窒化シリコン層の膜減り速度である。また、
ＴO-HF｛Ｄ（ＴO)｝は、オゾン水処理によって形成され
た酸化膜を全てエッチングするのに必要なフッ酸処理時
間（最短時間）である。ＲHFは、フッ酸による窒化シリ
コン層のエッチング速度である。

【数１】

【００２８】尚、ＴHF−ＴO-HF｛Ｄ（ＴO)｝＜０のとき
（フッ酸処理時間ＴHFにおいて酸化膜が全てエッチング
されない場合）には、左辺第２項を０とする。

【００２９】すなわち、オゾン水処理によって形成され
た酸化膜を希フッ酸処理によってエッチングした場合の
膜減り厚が、このオゾン水処理と希フッ酸処理とに要し
た処理時間の間に希フッ酸によって窒化シリコン層をエ
ッチングした場合の膜減り厚よりも厚くなるように、オ
ゾン水による処理時間ＴO と希フッ酸による処理時間Ｔ
HFとを設定する。

【００３０】そして、第３ステップＳ３では、窒化シリ
コン層の膜減り厚が所定の値に達したか否か、すなわ
ち、所定の値に達する回数だけ第１ステップＳ１と第２
ステップＳ２とが繰り返されたか否かを判断し、所定の
値に達するまで（その繰り返し回数に達するまで）上述
の第１ステップＳ１と第２ステップＳ２とを繰り返し行
う。

【００３１】尚、上記式（１）において、ＴHF−ＴO-HF
｛Ｄ（ＴO)｝＜０のときには、第２ステップＳ２が終了
した時点で窒化シリコン層の表面に酸化膜が残されるこ
とになり、その後の第１ステップＳ１においては成長曲
線Ｄ（ＴO ）が変化する。このため、新たな成長曲線Ｄ
（ＴO ）を求めてこれに対応する式（１）を作成し、２
回目の第１ステップＳ１及び第２ステップＳ２の処理時
間を設定し直すこととする。このため、ＴHF−ＴO-HF
｛Ｄ（ＴO)｝≧０とすることが望ましく、さらにはＴHF
−ＴO-HF｛Ｄ（ＴO)｝＝０とすることで、全工程を最も
効率良く行うことができる。

【００３２】そして、第３ステップＳ３において、所定
の値に達した（所定の値に達するように設定された回数
だけ第１ステップＳ１と第２ステップＳ２とが繰り返さ
れた）と判断された場合には、第４ステップＳ４に進
む。第４ステップＳ４では基板表面のリンスを行い、そ
の後第５ステップＳ５では基板表面の乾燥を行い、一連
のエッチング工程（洗浄工程）を終了させる。

【００３３】以上のようなエッチング方法では、第１ス
テップＳ１でのオゾン水処理によって窒化シリコン層表
面に酸化膜を形成し、第２ステップＳ２では希フッ酸処
理によってこの酸化膜をエッチングする。希フッ酸によ
るエッチング速度は、窒化シリコンよりも酸化膜の方が
速い。このため、希フッ酸による窒化シリコン層の表面
層の膜減り速度は、酸化前よりも速くなる。しかも、オ
ゾン水による処理時間と、希フッ酸による処理時間を上
述のような範囲に設定することで、オゾン水による処理
時間をも含めた窒化シリコン層の膜減り速度を、単なる
窒化シリコンの希フッ酸によるエッチングの膜減り速度
よりも速くできるため、工程全体の効率化を図ることが
できる。

【００３４】具体的には、２０ｐｐｍオゾン水（約２３
℃）による３秒間の処理（第１ステップＳ１）の後、１
％希フッ酸（約２３℃）による７秒間の処理（第２ステ
ップＳ２）を行った場合の希フッ酸処理のみによる酸化
膜のエッチング速度は、１．４ｎｍ／ｍｉｎとなった。
このため、オゾン水処理と希フッ酸処理とを合わせた酸
化膜の膜減り速度は約１ｎｍ／ｍｉｎとなる。これに対
して、１％希フッ酸（２３℃）による窒化シリコン層の
エッチング速度（すなわち膜減り速度）は０．７ｎｍ／
ｍｉｎ．となった。このことから、希フッ酸処理に先立
ってオゾン水処理を行うことで、窒化シリコン層の膜減
り速度が約４２％速くなり、エッチングの効率化が図ら
れたことが確認された。

【００３５】また、このエッチングによって、窒化シリ
コン層の表面に付着していた異物が、酸化膜と共に窒化
シリコン層の表面から剥離除去される。さらに、基板表
面に付着していた金属汚染は、同様に剥離除去されると
共に、オゾン水処理によってそれ自体が酸化されて希フ
ッ酸処理によってエッチング除去される。この結果、基
板表面を清浄化することが可能になる。

【００３６】（第２実施形態）この第２実施形態では、
基板表面に混在する窒化シリコン層と酸化シリコン層と
をエッチングする方法を、図１のフローチャートを用い
て説明する。この実施形態においては、図３に示すよう
に、酸化シリコン層１からなる基板の一部表面層に窒化
シリコン層２が形成されたことによって、窒化シリコン
層２と酸化シリコン層１とが表面に混在している基板
や、図４に示すようにシリコン基板３上に酸化シリコン
層１と窒化シリコン層２とを積層したことによって酸化
シリコン層１下に窒化シリコン層２の側壁が露出してい
る基板等、表面側に窒化シリコン層と酸化シリコン層と
が露出している基板が処理の対象となる。

【００３７】先ず、第１ステップＳ１では、第１実施形
態と同様に基板表面を酸化性溶液（一例としてオゾン
水）に晒し、これによって窒化シリコン層２表面に酸化
膜を形成する。この際、酸化シリコン層１及び窒化シリ
コン層２以外に、シリコン基板３が露出している基板に
おいては、シリコン基板３の表面にも酸化膜が形成され
る。

【００３８】次に、第２ステップＳ２では、第１実施形
態と同様に基板表面をフッ素含有溶液（一例として希フ
ッ酸）に晒すことによって、第１ステップＳ１で形成さ
れた酸化膜をエッチングすると共に酸化シリコン層１の
表面層をエッチングする。

【００３９】上記第１ステップＳ１における処理時間、
及び第２ステップＳ２における処理時間は、第１実施形
態と同様に設定することとする。ただし、第２ステップ
Ｓ２の処理時間は、好ましくは、第１ステップＳ１で形
成された酸化膜が全てエッチング除去できる処理時間以
下、さらに好ましくは、酸化膜が全てエッチング除去さ
れる最短時間に設定することとする。

【００４０】その後、第１実施形態と同様に、第３ステ
ップＳ３〜第５ステップＳ５を行い、一連のエッチング
工程（洗浄工程）を終了させる。

【００４１】以上のようなエッチング方法では、第１実
施形態と同様に、第１ステップＳ１でのオゾン水処理に
よって窒化シリコン層表面に酸化膜を形成し、第２ステ
ップＳ２では希フッ酸処理によってこの酸化膜をエッチ
ングするため、希フッ酸による窒化シリコン層の表面層
の膜減り速度は、酸化前よりも速くなる。一方、酸化シ
リコン層は、第１ステップＳ１でのオゾン水処理の影響
を受けることはない。このため、第１ステップＳ１の有
無に関わらず、第２ステップＳ２での希フッ酸処理によ
るエッチング速度が維持される。したがって、第２ステ
ップＳ２での希フッ酸処理による窒化シリコン層表面の
膜減り速度が、酸化シリコン層の膜減り速度に近づくこ
とになり、窒化シリコン層と酸化シリコン層とにおける
エッチング後の膜減り厚のバラツキを小さくすることが
できる。

【００４２】この結果、図３に示した基板においては、
エッチングによる窒化シリコン層２部分と酸化シリコン
層１部分との表面段差形状が緩和される。また、図４に
示した基板においては、エッチング処理後に、窒化シリ
コン層２部分と酸化シリコン層１部分との断面部分にお
いて窒化シリコン層２の突出が緩和される。

【００４３】具体的には、１％希フッ酸（約２３℃）処
理による窒化シリコン層のエッチング速度は０．７ｎｍ
／ｍｉｎとなり、酸化シリコン層のエッチング速度は
６．４ｎｍ／ｍｉｎとなる。そして、希フッ酸処理のみ
を７０秒間行った場合、窒化シリコン層の膜減り量は約
０．８２ｎｍ、酸化シリコン層の膜減り量は７．４７と
なり、その差は６．６５ｎｍになる。

【００４４】これに対して、第２実施形態において、２
０ｐｐｍオゾン水（約２３℃）による３秒間の処理（第
１ステップＳ１）の後、１％希フッ酸（約２３℃）によ
る７秒間の処理（第２ステップＳ２）を行った場合、希
フッ酸処理による酸化膜のエッチング速度は１．４ｎｍ
／ｍｉｎとなり、酸化シリコン層のエッチング速度は
６．４ｎｍ／ｍｉｎとなった。そして、第１ステップＳ
１と第２ステップＳ２とを１０回繰り返し行った場合、
窒化シリコン層の膜減り量は約１．６３ｎｍ、酸化シリ
コン層の膜減り量は７．４７となり、その差は５．８４
ｎｍになり、膜減り量の差が均一化したことが確認され
た。

【００４５】また、このエッチングによって、窒化シリ
コン層及び酸化シリコン層の表面に付着していた異物
（金属汚染を含む）が、第１実施形態と同様に除去され
るため、基板表面を清浄化することが可能になる。

【００４６】尚、上記第１実施形態及び第２実施形態で
は、第１ステップＳ１と第２ステップＳ２との間に、必
要に応じてリンス工程を入れても良い。但し、全ての工
程の効率化を図るためには、第１ステップＳ１と第２ス
テップＳ２とを連続して行うことが望ましい。また、第
１ステップＳ１と第２ステップＳ２とを複数回繰り返し
行う場合には、各第１ステップＳ１におけるオゾン水の
濃度、温度及び処理時間や、各第２ステップＳ２におけ
る希フッ酸の濃度、温度及び処理時間をそれぞれ変化さ
せ、第１回目の第１ステップＳ１と第２回目の第１ステ
ップＳ１、第１回目の第２ステップＳ２と第２回目の第
２ステップＳ２とで、処理条件を変更しても良い。

【００４７】（第３実施形態）ここでは、基板表面の窒
化シリコン層をエッチングする方法を説明する。

【００４８】先ず、スピン処理装置に固定させて所定の
回転数で回転させた基板の表面上に、酸化性溶液とフッ
素含有溶液とを供給し、これによって、基板表面の窒化
シリコン層を酸化性溶液とフッ素含有溶液との混合溶液
に晒す。この際、酸化性溶液としては過酸化水素水を用
い、フッ素含有溶液にはフッ酸を用いることとする。
尚、第１実施形態と同様に、酸化性溶液としてはオゾン
水や過酸化水素水、さらにはこれらの混合溶液を用いて
も良く、フッ素含有溶液としては、フッ酸やフッ化アン
モニウム水溶液、さらにはこれらの混合溶液を用いても
良い。また、酸化性溶液とフッ素含有溶液とは、予め混
合された混合溶液を基板表面に供給して良く、また酸化
性溶液とフッ素含有溶液とを基板表面で混合することで
混合溶液としても良い。

【００４９】また、酸化性溶液とフッ素含有溶液との供
給比は、これらの温度や処理時間によって異なり、好ま
しくは、この処理を行っている最中に、過酸化水素によ
る作用によって窒化シリコン層表面が常に酸化された状
態に保てる混合比に設定されることとする。

【００５０】以上の後、基板表面のリンスとその後の乾
燥処理を行い、一連のエッチング工程（洗浄工程）を終
了させる。

【００５１】このようなエッチング方法では、窒化シリ
コン層が混合溶液に晒されることによって、混合溶液中
の酸化種（過酸化水素やこれに由来する酸化種の場合も
含む）が窒化シリコン層の表面を酸化し、酸化膜が形成
される。一方同時に、混合溶液中のフッ酸によって、窒
化シリコン層の表面と、この窒化シリコン層表面に形成
された酸化膜がエッチングされる。ここで、窒化シリコ
ン層のフッ酸によるエッチング速度よりも、酸化された
窒化シリコン層（すなわち酸化膜）のフッ酸によるエッ
チング速度の方が速く、窒化シリコン層よりも酸化膜の
方が速くエッチングされる。したがって、フッ酸を単独
で用いた場合よりも、窒化シリコン層のエッチング効率
を高めることができる。

【００５２】さらに、酸化性溶液とフッ素含有溶液との
供給比（混合比）が、この処理を行っている最中に、過
酸化水素による作用によって窒化シリコン層表面が常に
酸化された状態に保てる割合に設定されている場合に
は、フッ酸によって常に酸化膜がエッチングされること
になり、特にエッチング効率の向上を高めることが可能
になる。

【００５３】また、このエッチングによって、窒化シリ
コン層の表面に付着していた異物（金属汚染を含む）
が、第１実施形態と同様に剥離除去されるため、基板表
面を清浄化することが可能になる。

【００５４】（第４実施形態）この第４実施形態では、
基板表面に混在する窒化シリコン層と酸化シリコン層と
をエッチングする方法を説明する。この実施形態におい
ては、第２実施例において図３に示した基板や、図４に
示した基板がエッチング処理の対象となる。

【００５５】先ず、第３実施形態と同様にして、スピン
処理装置に固定させて所定の回転数で回転させた基板の
表面上に、酸化性溶液とフッ素含有溶液とを供給し、こ
れによって、基板表面を酸化性溶液とフッ素含有溶液と
の混合溶液に晒す。この際用いられる酸化性溶液、フッ
素含有溶液、及びこれらの混合比は、第３実施形態と同
様であることとする。

【００５６】以上の後、第３実施形態と同様に、基板表
面のリンスとその後の乾燥処理を行い、一連のエッチン
グ工程（洗浄工程）を終了させる。

【００５７】このようなエッチング方法では、窒化シリ
コン層部分のエッチングは、第３実施形態と同様に進行
するため、フッ酸を単独で用いたエッチングよりも、窒
化シリコン層のエッチング効率を高めることができる。
さらに、酸化性溶液とフッ素含有溶液との供給比（混合
比）が、この処理を行っている最中に、過酸化水素によ
る作用によって窒化シリコン層表面が常に酸化された状
態に保てる混合比に設定されている場合には、第３実施
形態と同様に、特に、窒化シリコン層のエッチング効率
の向上を高めることが可能になる。

【００５８】一方、酸化シリコン層は、混合溶液中の過
酸化水素水に影響されることはなく、フッ酸によるエッ
チングのみが進行する。このため、この混合溶液による
酸化シリコン層のエッチング速度は、フッ酸を単独で用
いてエッチングを行った場合のエッチング速度と同様に
維持される。この結果、この混合溶液を用いることによ
って、窒化シリコン層の膜減り速度が、酸化シリコン層
の膜減り速度に近づくことになり、窒化シリコン層と酸
化シリコン層とにおけるエッチングによる膜減り厚のバ
ラツキを小さくすることが可能になる。

【００５９】したがって、第２実施形態と同様に、図３
に示した基板においては、エッチング処理後の窒化シリ
コン層２部分と酸化シリコン層１部分との表面段差形状
が緩和される。また、図４に示した基板においては、エ
ッチング処理後に、窒化シリコン層２部分と酸化シリコ
ン層１部分との断面部分において窒化シリコン層２の突
出が緩和される。

【００６０】また、このエッチングによって、窒化シリ
コン層及び酸化シリコン層の表面に付着していた異物
（金属汚染を含む）は、第１実施形態と同様に剥離除去
されるため、基板表面を清浄化することが可能になる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように本発明のエッチング
方法によれば、酸化性溶液による酸化作用によって窒化
シリコン層表面に形成させた酸化膜を、フッ素含有溶液
によってエッチングさせことができるため、フッ素含有
溶液を単独で用いた場合のエッチングよりも、フッ素含
有溶液による窒化シリコン層の表面層の膜減り速度を速
くすることができ、フッ素含有溶液による窒化シリコン
層のエッチング効率を高めることが可能になる。

【００６２】また、本発明のエッチング方法によれば、
窒化シリコン層と酸化シリコン層とが混在する基板表面
に対して、酸化性溶液とフッ素含有溶液とを用いた処理
を行う構成にしたことで、酸化シリコン層の膜減り速度
に対して窒化シリコン層の表面層の膜減り速度を速める
ことが可能になり、窒化シリコン層と酸化シリコン層と
におけるエッチングによる膜減り厚のバラツキを小さく
することが可能になる。この結果、エッチングによる表
面形状の変化を抑えることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態及び第２実施形態のエッチング方
法を説明するためのフローチャートである。

【図２】オゾン水処理時間と酸化膜の成長膜厚との関係
を示すグラフである。

【図３】第２実施形態及び第４実施形態で処理対象とな
る基板の一例を示す断面図である。

【図４】第２実施形態及び第４実施形態で処理対象とな
る基板の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１…酸化シリコン層、２…窒化シリコン層

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面の窒化シリコン層をエッチング
   する方法であって、 前記基板表面を酸化性溶液に晒すことによって、前記窒
   化シリコン層の表面に酸化膜を成長させる工程と、 前記基板表面をフッ素含有溶液に晒すことによって、前
   記酸化膜をエッチングする工程とを行うことを特徴とす
   るエッチング方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエッチング方法におい
   て、 前記酸化性溶液は、オゾン水、過酸化水素水、またはこ
   れらの混合溶液であることを特徴とするエッチング方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエッチング方法におい
   て、 前記フッ素含有溶液は、フッ酸、フッ化アンモニウム水
   溶液、またはこれらの混合溶液であることを特徴とする
   エッチング方法。
4. 【請求項４】 基板表面の窒化シリコン層をエッチング
   する方法であって、 酸化性溶液とフッ素含有溶液との混合溶液に前記基板表
   面を晒し、当該酸化性溶液によって前記窒化シリコン層
   の表面に酸化膜を成長させると共に、当該フッ素含有溶
   液によって当該酸化膜をエッチングすることを特徴とす
   るエッチング方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のエッング方法において、 前記酸化性溶液は、オゾン水、過酸化水素水、またはこ
   れらの混合溶液であることを特徴とするエッチング方
   法。
6. 【請求項６】 請求項４記載のエッチング方法におい
   て、 前記フッ素含有溶液は、フッ酸、フッ化アンモニウム水
   溶液、またはこれらの混合溶液であることを特徴とする
   エッチング方法。
7. 【請求項７】 基板表面に混在する窒化シリコン層と酸
   化シリコン層とをエッチングする方法であって、 前記基板表面を酸化性溶液に晒すことによって、前記窒
   化シリコン層の表面に酸化膜を成長させる工程と、 前記基板表面をフッ素含有溶液に晒すことによって、前
   記酸化膜と前記酸化シリコン層の表面層とをエッチング
   する工程とを行うことを特徴とするエッチング方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載のエッチング方法におい
   て、 前記酸化性溶液は、オゾン水、過酸化水素水、またはこ
   れらの混合溶液であることを特徴とするエッチング方
   法。
9. 【請求項９】 請求項７記載のエッチング方法におい
   て、 前記フッ素含有溶液は、フッ酸、フッ化アンモニウム水
   溶液、またはこれらの混合溶液であることを特徴とする
   エッチング方法。
10. 【請求項１０】 基板表面に混在する窒化シリコン層と
    酸化シリコン層とをエッチングする方法であって、 酸化性溶液とフッ素含有溶液との混合溶液に前記基板表
    面を晒し、当該酸化性溶液によって前記窒化シリコン層
    の表面に酸化膜を成長させると共に、当該フッ素含有溶
    液によって当該酸化膜と前記酸化シリコン層の表面層と
    をエッチングする工程とを行うことを特徴とするエッチ
    ング方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のエッチング方法にお
    いて、 前記酸化性溶液は、オゾン水、過酸化水素水、またはこ
    れらの混合溶液であることを特徴とするエッチング方
    法。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載のエッチング方法にお
    いて、 前記フッ素含有溶液は、フッ酸、フッ化アンモニウム水
    溶液、またはこれらの混合溶液であることを特徴とする
    エッチング方法。