JP2010062433A - Method and apparatus for etching silicon-containing film - Google Patents

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俊介 功刀
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To etch a silicon-containing film at a high rate without any residue while suppressing etching of a base film. <P>SOLUTION: A processing gas containing a fluorine-based reactive component is brought into contact with an object to be processed 90 to etch the silicon-containing film 93 on the base film 92. The fluorine-based reactive component is produced by passing a fluorine-based material gas containing a fluorine material (CF<SB>4</SB>) through a plasma space 43 of substantially atmospheric pressure. The content of the fluorine-based material in the fluorine-based material gas is changed by a material content regulating unit 37 in accordance with the progress of the etching. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン原子を含有するシリコン含有膜をエッチングする方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for etching a silicon-containing film containing silicon atoms such as amorphous silicon and silicon oxide.

酸化シリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスを含む処理ガスによってエッチングできる。アモルファスシリコン等ほぼシリコン原子からなるシリコン膜は、フッ化水素などのフッ素系反応ガスとオゾンなどの酸化性反応ガスを混合した処理ガスによってエッチングできる。
例えば、特許文献1、2には、ウェハ表面のシリコンをオゾンによって酸化させ、酸化シリコンとしたうえで(式1)、フッ酸を用いてエッチングすることが記載されている。フッ酸は、フッ酸蒸気発生器で蒸発させ、これをウェハ表面に導いている。
特許文献3には、CF等のフッ素系ガス中に大気圧近傍放電を起こすことによりHF、COF等を生成し、更にCOFについてはCF等に混合させておいた水と反応させてHFとし(式2)、このようにして得たHFによって酸化シリコンをエッチング(式3)することが記載されている。
Si+2O→SiO+2O (式1)
COF+HO→CO+2HF (式2)
SiO+4HF+HO→SiF+3HO (式3)
特許文献4には、加湿したCFから大気圧プラズマ放電によってHFを得(式4)、これにOを添加し、酸化シリコンをエッチングすることが記載されている。
CF+2HO→ 4HF+CO (式4)
特許文献5には、CFとOを大気圧放電させてラジカルを得、これをプラズマ空間から温度20℃又は100℃の基板に導き、単結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献6には、加湿CF又は乾燥CFを大気圧放電させ、基板温度90℃で結晶シリコンをエッチングすることが記載されている。
特許文献7には、低圧チャンバー内でのシリコンのエッチングにおいて、下地膜が露出するのと同時もしくは直前に、エッチングガスの成分を下地に対する選択比が高いガス種に置換した後に、オーバーエッチングをする方法が記載されている。
特開2003−264160号公報 特開2004−55753号公報 特開2000−58508号公報 特開2002−270575号公報 特開平04−358076号公報 特開2000−164559号公報 特開2002−343798号公報
The silicon oxide film can be etched by a processing gas containing a fluorine-based reaction gas such as hydrogen fluoride. A silicon film made of substantially silicon atoms such as amorphous silicon can be etched by a processing gas in which a fluorine-based reaction gas such as hydrogen fluoride and an oxidizing reaction gas such as ozone are mixed.
For example, Patent Documents 1 and 2 describe that silicon on a wafer surface is oxidized with ozone to form silicon oxide (Equation 1) and then etched using hydrofluoric acid. The hydrofluoric acid is evaporated by a hydrofluoric acid vapor generator and led to the wafer surface.
Patent Document 3, HF, and COF 2, etc. generated by causing a pressure near atmospheric pressure discharge fluoric gas such as CF 4, is reacted with water which had been mixed with CF 4 or the like for further COF 2 It is described that silicon oxide is etched (formula 3) by HF obtained in this manner (formula 2).
Si + 2O 3 → SiO 2 + 2O 2 (Formula 1)
COF 2 + H 2 O → CO 2 + 2HF (Formula 2)
SiO 2 + 4HF + H 2 O → SiF 4 + 3H 2 O (Formula 3)
Patent Document 4 describes that HF is obtained from humidified CF 4 by atmospheric pressure plasma discharge (formula 4), O 3 is added thereto, and silicon oxide is etched.
CF 4 + 2H 2 O → 4HF + CO 2 (Formula 4)
Patent Document 5 describes that CF 4 and O 2 are discharged at atmospheric pressure to obtain radicals, which are led from a plasma space to a substrate at a temperature of 20 ° C. or 100 ° C. to etch single crystal silicon.
Patent Document 6 describes that humidified CF 4 or dry CF 4 is discharged at atmospheric pressure, and crystalline silicon is etched at a substrate temperature of 90 ° C.
In Patent Document 7, in etching of silicon in a low-pressure chamber, overetching is performed after substituting an etching gas component with a gas species having a high selection ratio with respect to the base at the same time or just before the base film is exposed. A method is described.
JP 2003-264160 A JP 2004-55753 A JP 2000-58508 A JP 2002-270575 A Japanese Patent Laid-Open No. 04-358076 JP 2000-164559 A JP 2002-343798 A

アモルファスシリコンや酸化シリコン等のシリコン含有膜のエッチングでは、フッ素系反応成分を生成するためのフッ素系原料に添加する水(式4参照)やエッチング反応によって生成される水(式3参照)が、シリコン含有膜の表面に付着して凝縮する。凝縮した水の層がある箇所ではエッチング反応が阻害される。したがって、シリコン含有膜の全体を均一にエッチングすることができず、シリコン含有膜の一部が斑点状に残りやすい。
シリコン含有膜の表面に水分が付着する度に乾燥工程を行なって水分を除去することも考えられるが、処理時間が長くなり、実用的ではない。フッ素系原料に添加する水の量をエッチングの終期に小さくすることも考えられる。しかし、そうするとエッチングレートが低下する。
オーバーエッチングを十分に行なうと、斑点状に残ったシリコン含有膜をエッチングして除去することができるが、下地膜が必要以上にエッチングされてしまう。
下地膜の成分等によっては水分が多いほうがシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が大きくなることも考えられる。
In etching a silicon-containing film such as amorphous silicon or silicon oxide, water added to a fluorine-based raw material for generating a fluorine-based reaction component (see Equation 4) or water generated by an etching reaction (see Equation 3) It adheres to the surface of the silicon-containing film and condenses. The etching reaction is inhibited where there is a condensed water layer. Therefore, the entire silicon-containing film cannot be etched uniformly, and a part of the silicon-containing film tends to remain in spots.
Although it may be possible to remove the moisture by performing a drying process every time moisture adheres to the surface of the silicon-containing film, the processing time becomes long and is not practical. It is also conceivable to reduce the amount of water added to the fluorine-based raw material at the end of etching. However, this will reduce the etching rate.
When the over-etching is sufficiently performed, the silicon-containing film remaining in a spot shape can be removed by etching, but the base film is etched more than necessary.
Depending on the composition of the underlying film, it can be considered that the greater the moisture content, the greater the selectivity of the silicon-containing film to the underlying film.

上記課題を解決するため、本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする方法において、
フッ素系原料を含みHOが添加されたフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通して生成したフッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、前記フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させることを特徴とする。
下地膜に影響しない段階では、フッ素系原料が無駄にならない範囲でシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるようフッ素系原料の含有率を設定するとよい。これにより、処理時間を短縮でき、かつ原料コストを抑えることができる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対するエッチングの選択比が大きくなるようフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率を設定するとよい。これにより、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜が斑点状に残るのを防止できる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a method for etching an object to be processed in which a silicon-containing film is laminated on a base film.
A treatment gas containing a fluorine-based reaction component generated by passing a fluorine-based raw material gas containing a fluorine-based raw material and added with H 2 O through a plasma space near atmospheric pressure is brought into contact with the object to be processed, and the fluorine-based raw material gas The content rate of the fluorine-type raw material in it is changed according to progress of etching.
In a stage where the base film is not affected, the content of the fluorine-based material is preferably set so that the etching rate of the silicon-containing film is good as long as the fluorine-based material is not wasted. Thereby, processing time can be shortened and raw material cost can be held down. At the stage of affecting the base film, the content of the fluorine-based material in the fluorine-based material gas may be set so that the etching selectivity of the silicon-containing film to the base film is increased. Thereby, the etching of the base film can be suppressed, and the silicon-containing film can be prevented from remaining in the form of spots.

前記シリコン含有膜を構成するシリコン含有物として、シリコン(Si)、酸化シリコン(SiO)、炭化シリコン(SiC)、酸化炭化シリコン(SiOC)等が挙げられる。シリコン(Si)は、アモルファスシリコンでもよく、多結晶シリコンでもよく、単結晶シリコンでもよい。前記シリコン含有膜がシリコン(Si)である場合、前記処理ガスが酸化性反応成分を更に含むことが好ましい。これにより、シリコンを酸化でき(式1参照)、その後、酸化シリコンと同様にしてエッチングできる(式3参照)。酸化性反応成分としては、O、Oラジカル、O等が挙げられ、好ましくはOが挙げられる。炭化シリコン(SiC)や酸化炭化シリコン(SiOC)は、加熱によりシリコン(Si)に変換でき、その後、シリコンと同様にしてエッチングできる(式1、式3参照)。 Examples of the silicon-containing material constituting the silicon-containing film include silicon (Si), silicon oxide (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), and silicon oxide carbide (SiOC). Silicon (Si) may be amorphous silicon, polycrystalline silicon, or single crystal silicon. When the silicon-containing film is silicon (Si), it is preferable that the processing gas further includes an oxidizing reaction component. As a result, silicon can be oxidized (see Equation 1) and then etched in the same manner as silicon oxide (see Equation 3). Examples of the oxidizing reaction component include O 3 , O radical, O 2 , and preferably O 3 . Silicon carbide (SiC) and silicon oxide carbide (SiOC) can be converted into silicon (Si) by heating and then etched in the same manner as silicon (see Equations 1 and 3).

下地膜は、エッチング対象のシリコン含有膜とは異なる成分で構成されていればよく、シリコン含有物であってもよい。エッチング対象のシリコン含有膜がシリコン(Si)である場合、下地膜は、例えば酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)等である。エッチング対象のシリコン含有膜が酸化シリコン(SiO)である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン(SiN)等である。エッチング対象のシリコン含有膜が炭化シリコン(SiC)又は酸化炭化シリコン(SiOC)である場合、下地膜は、例えば窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(SiO)等である。 The underlying film only needs to be composed of a component different from the silicon-containing film to be etched, and may be a silicon-containing material. When the silicon-containing film to be etched is silicon (Si), the base film is, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), or the like. When the silicon-containing film to be etched is silicon oxide (SiO 2 ), the base film is, for example, silicon nitride (SiN). When the silicon-containing film to be etched is silicon carbide (SiC) or silicon oxide carbide (SiOC), the base film is, for example, silicon nitride (SiN), silicon oxide (SiO 2 ), or the like.

前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させるのが好ましい。これにより、含有率の制御を容易化できる。「段階的」とは、前記含有率の変化が不連続的ないしはステップ状であることを言う。
前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
The content is preferably changed stepwise as etching progresses. Thereby, control of a content rate can be made easy. “Stepwise” means that the change in content is discontinuous or stepped.
The content may be changed continuously as etching progresses.

前記含有率をエッチングが進むにしたがって高くすることが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、エッチングレートが良好な範囲でフッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、フッ素系原料の含有率を高くすることで、プラズマ中でHOをフッ素系原料とより多く反応させ、HFの生成量を増大させ、かつHOの量を減少させることがでる。HFの増大はシリコンのエッチングレートを上昇させる方向に働く。HOの減少はシリコンのエッチングレートを低下させる方向に働く。したがって、シリコン含有膜のエッチングレートは差し引きして前記含有率を高くする前の段階とあまり変わらない。一方、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、HOの減少に伴ない下地膜のエッチングレートは低下する。したがって、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The content is preferably increased as etching progresses.
Thereby, at the stage where the base film is not affected, waste of the fluorine-based raw material can be eliminated in a range where the etching rate is good. At the stage of etching, by increasing the content of the fluorine-based raw material, H 2 O reacts more with the fluorine-based raw material in the plasma, increasing the amount of HF generated, and reducing the amount of H 2 O. It can be reduced. The increase in HF works to increase the etching rate of silicon. The decrease in H 2 O acts in the direction of decreasing the etching rate of silicon. Therefore, the etching rate of the silicon-containing film is not much different from that before the subtraction of the etching rate. On the other hand, when the base film is made of silicon nitride or the like, the etching rate of the base film decreases as H 2 O decreases. Therefore, the selection ratio of the silicon-containing film to the base film can be increased. Thereby, while maintaining the etching rate of the silicon-containing film satisfactorily, over-etching of the base film can be suppressed, and the occurrence of spotted residues of the silicon-containing film can be reliably prevented.

前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くするのが好ましい。これにより、含有率の制御を容易化できる。
前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に漸増させてもよい。
The content is preferably increased stepwise as etching progresses. Thereby, control of a content rate can be made easy.
The content may be gradually increased as etching progresses.

下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。   Depending on the composition of the underlying film, the content may be reduced stepwise or continuously in order to increase the selectivity of the silicon-containing film to the underlying film as etching proceeds.

前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半(又はほぼ全体)をエッチングする期間(以下「第1エッチング工程」と称す)の前記含有率を相対的に低くし、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第1エッチング工程後に残った部分をエッチングする期間(以下「第2エッチング工程」と称す)の前記含有率を相対的に高くすることが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半を良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングできる。その後、残ったシリコン含有膜と下地膜とのうちシリコン含有膜を、エッチングレートを良好に維持しつつ選択的にエッチングして除去することができ、下地膜のエッチングを確実に抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The silicon-containing film should be etched by relatively reducing the content of the period (hereinafter referred to as the “first etching step”) for etching most (or almost the whole) of the silicon-containing film to be etched. It is preferable to relatively increase the content of the portion of the portion that remains after the first etching step (hereinafter referred to as “second etching step”).
Thus, when the base film is made of silicon nitride or the like, most of the portion to be etched of the silicon-containing film can be etched at a good etching rate and without wasting the fluorine raw material. Then, the silicon-containing film of the remaining silicon-containing film and the base film can be selectively etched and removed while maintaining a good etching rate, and the etching of the base film can be reliably suppressed. In addition, it is possible to reliably prevent spotted residues of the silicon-containing film.

前記第1エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=3:97〜97:3であることが好ましく、フッ素系原料:キャリア=5:95〜30:70であることがより好ましい。
前記第2エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み又は含まず、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=5:95〜100:0であることが好ましく、フッ素系原料:キャリア=75:25〜100:0であることがより好ましい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、下地膜のエッチングを確実に抑制することができ、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The fluorine source gas in the first etching step further includes a carrier, and the molar ratio of the fluorine source to the carrier is preferably fluorine source: carrier = 3: 97 to 97: 3, and the fluorine source: The carrier is more preferably 5:95 to 30:70.
Preferably, the fluorine-based source gas in the second etching step further includes or does not include a carrier, and the molar ratio of the fluorine-based material to the carrier is fluorine-based material: carrier = 5: 95 to 100: 0. It is more preferable that the system raw material: carrier = 75: 25 to 100: 0.
Thereby, while maintaining the etching rate of the silicon-containing film satisfactorily, the etching of the base film can be surely suppressed, and the formation of spotted residues of the silicon-containing film can be reliably prevented.

前記第1エッチング工程で前記含有率を段階的に高くし、前記第2エッチング工程での前記含有率を前記第1エッチング工程の最終段階より高くしてもよい。
これによって、下地膜のオーバーエッチングを一層確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The content rate may be increased stepwise in the first etching step, and the content rate in the second etching step may be higher than the final level of the first etching step.
As a result, over-etching of the underlying film can be more reliably suppressed, and the occurrence of spotted residues in the silicon-containing film can be reliably prevented.

本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、前記処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みHOが添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
前記原料供給ラインのフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させる原料含有率調節部と、
を含むことを他の特徴とする。
この特徴によれば、前記含有率の調節によって、原料ガス中のHOが大気圧プラズマにより分解される量を調節できる。したがって、処理ガス中のHOの含有量を調節でき、ひいては被処理物の表面上のHOの量を調節することができる。これによって、下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるように調節できる。したがって、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が良好になるよう調節できる。したがって、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に変化させることが好ましい。これによって、原料含有率調節部の制御を容易化できる。
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に変化させてもよい。
The present invention provides an apparatus for etching an object to be processed in which a silicon-containing film is laminated on a base film.
A processing gas supply system that supplies a processing gas containing a fluorine-based reaction component to the object to be processed, the processing gas supply system,
A plasma generator that forms a plasma space near atmospheric pressure;
A raw material supply line for introducing a fluorine-based raw material gas containing a fluorine-based raw material to be the fluorine-based reaction component and added with H 2 O into the plasma space;
A raw material content adjusting unit that changes the content of the fluorine-based raw material in the fluorine-based raw material gas of the raw material supply line according to the progress of etching;
Other features.
According to this feature, the amount of H 2 O in the raw material gas decomposed by the atmospheric pressure plasma can be adjusted by adjusting the content rate. Therefore, the content of H 2 O in the processing gas can be adjusted, and thus the amount of H 2 O on the surface of the object to be processed can be adjusted. Thus, the etching rate of the silicon-containing film can be adjusted to be good at a stage that does not affect the base film. Therefore, the processing time can be shortened. At the stage of affecting the base film, the silicon-containing film can be adjusted to have a good selectivity with respect to the base film. Therefore, etching of the base film can be suppressed, and the occurrence of spotted residues in the silicon-containing film can be reliably prevented.
It is preferable that the raw material content adjusting unit changes the content in stages as etching progresses. As a result, the control of the raw material content adjusting unit can be facilitated.
The raw material content adjusting unit may continuously change the content as etching progresses.

前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって高くすることが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、エッチングレートが良好な範囲でフッ素原料の含有率を相対的に低くし、フッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、フッ素系原料の含有率を高くすることで、プラズマ中でHOをフッ素系原料とより多く反応させ、シリコン含有膜のエッチングレートを維持しつつ、HOの量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The raw material content adjusting unit preferably increases the content as etching progresses.
As a result, at a stage where the base film is not affected, the content of the fluorine raw material can be relatively lowered in a range where the etching rate is good, and waste of the fluorine-based raw material can be eliminated. In the advanced stage etching, by increasing the content of the fluorine-based material, in a plasma is more reactive of H 2 O and fluorine-based material, while maintaining the etching rate of the silicon-containing film, of H 2 O The amount can be reduced. Therefore, when the base film is made of silicon nitride or the like, the selectivity of the silicon-containing film to the base film can be increased. Thereby, while maintaining the etching rate of the silicon-containing film satisfactorily, over-etching of the base film can be suppressed, and the occurrence of spotted residues of the silicon-containing film can be reliably prevented.

前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くすることが好ましい。これによって、原料含有率調節部の制御を容易化できる。
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって連続的に漸増させてもよい。
The raw material content adjusting unit preferably increases the content stepwise as the etching proceeds. As a result, the control of the raw material content adjusting unit can be facilitated.
The raw material content adjusting unit may continuously increase the content as the etching progresses.

下地膜の成分等によっては、エッチングが進むにしたがってシリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくするために、前記原料含有率調節部が前記含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。   Depending on the composition of the underlayer, etc., in order to increase the selection ratio of the silicon-containing layer to the underlayer as the etching progresses, the raw material content adjustment unit may lower the content stepwise or continuously. .

前記原料含有率調節部が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記含有率を相対的に低くし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率を相対的に高くすることが好ましい。
これによって、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半を良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングできる。その後、残りのシリコン含有膜をエッチングするときは、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持でき、かつ下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、下地膜に対する選択比を大きくできる。したがって、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The raw material content adjusting unit lowers the content rate until most of the portion to be etched of the silicon-containing film is etched, and when etching the remaining silicon-containing film, the content rate is relatively It is preferable to make it high.
As a result, most of the silicon-containing film to be etched can be etched at a good etching rate and without wasting the fluorine raw material. Thereafter, when the remaining silicon-containing film is etched, the etching rate of the silicon-containing film can be maintained satisfactorily, and when the base film is made of silicon nitride or the like, the selectivity with respect to the base film can be increased. Therefore, it is possible to reliably suppress the etching of the base film and to reliably prevent spotted residues of the silicon-containing film.

前記原料供給ラインが、フッ素系原料とキャリアとを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することが好ましい。前記原料含有率調節部が、フッ素系原料とキャリアの混合比を調節することが好ましい。これにより、フッ素系原料の含有率を確実に調節できる。
フッ素系原料ガスの流量を一定にし、フッ素系原料とキャリアの混合比を変化させることが好ましい。
It is preferable that the raw material supply line mixes a fluorine-based material and a carrier to generate the fluorine-based material gas. It is preferable that the raw material content adjusting unit adjusts the mixing ratio of the fluorine-based raw material and the carrier. Thereby, the content rate of a fluorine-type raw material can be adjusted reliably.
It is preferable to keep the flow rate of the fluorine-based source gas constant and to change the mixing ratio of the fluorine-based source and the carrier.

本発明は、下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、各処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みHOが添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
を含み、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも2つの処理ガス供給系のフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率が互いに異なることを他の特徴とする。
この特徴によれば、前記処理ガス供給系の選択によって、被処理物に吹き付けられる処理ガスのプラズマ化前のフッ素系原料の含有率を調節できる。この含有率の違いによって原料ガス中のHOが大気圧プラズマで分解される量を調節できる。したがって、処理ガス中のHOの含有量を調節できる。ひいては、被処理物の表面上のHOの量を調節することができる。これによって、下地膜に影響しない段階ではシリコン含有膜のエッチングレートが良好になるように調節できる。したがって、処理時間を短縮できる。下地膜に影響する段階ではシリコン含有膜の下地膜に対する選択比が良好になるよう調節できる。したがって、下地膜のエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
The present invention provides an apparatus for etching an object to be processed in which a silicon-containing film is laminated on a base film.
A plurality of processing gas supply systems for blowing out a processing gas containing a fluorine-based reaction component;
A switching means for selectively switching a processing gas supply system in which a processing gas is sprayed onto the object to be processed according to the progress of etching;
Each processing gas supply system,
A plasma generator that forms a plasma space near atmospheric pressure;
A raw material supply line for introducing a fluorine-based raw material gas containing a fluorine-based raw material to be the fluorine-based reaction component and added with H 2 O into the plasma space;
Another feature is that the fluorine source contents in the fluorine source gases of at least two of the plurality of process gas supply systems are different from each other.
According to this feature, the content of the fluorine-based raw material before the plasma treatment of the processing gas sprayed on the object to be processed can be adjusted by selecting the processing gas supply system. The amount by which the H 2 O in the raw material gas is decomposed by the atmospheric pressure plasma can be adjusted by the difference in content. Therefore, the content of H 2 O in the processing gas can be adjusted. As a result, the amount of H 2 O on the surface of the workpiece can be adjusted. Thus, the etching rate of the silicon-containing film can be adjusted to be good at a stage that does not affect the base film. Therefore, the processing time can be shortened. At the stage of affecting the base film, the silicon-containing film can be adjusted to have a good selectivity with respect to the base film. Therefore, etching of the base film can be suppressed, and the occurrence of spotted residues in the silicon-containing film can be reliably prevented.

前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することが好ましい。
これによって、下地膜に影響しない段階では、フッ素系原料の含有率が相対的に低い処理ガス供給系の処理ガスを被処理物に吹き付け、エッチングレートが良好な範囲でフッ素系原料の無駄を省くことができる。エッチングが進んだ段階では、処理ガス供給系の切り替えによって、被処理物に吹き付けられる処理ガスのHOの量を減少させることができる。したがって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングレートを維持しつつ、シリコン含有膜の下地膜に対する選択比を大きくできる。これにより、下地膜のオーバーエッチングを抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
It is preferable that the switching unit selects a processing gas supply system having a relatively high content rate as etching progresses.
As a result, at a stage that does not affect the underlying film, a processing gas of a processing gas supply system having a relatively low content of the fluorine-based raw material is sprayed on the object to be processed, and the waste of the fluorine-based raw material is eliminated in a range where the etching rate is good. be able to. At the stage where etching has progressed, the amount of H 2 O of the processing gas sprayed onto the object to be processed can be reduced by switching the processing gas supply system. Therefore, when the base film is made of silicon nitride or the like, the selectivity of the silicon-containing film to the base film can be increased while maintaining the etching rate of the silicon-containing film. As a result, overetching of the underlying film can be suppressed, and the occurrence of spotted residues in the silicon-containing film can be reliably prevented.

前記切替手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記含有率が相対的に低い処理ガス供給系を選択し、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することが好ましい。
これによって、下地膜が窒化シリコン等で構成されている場合、シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半を良好なエッチングレートで、かつフッ素原料を無駄にすることなくエッチングでき、その後、残りのシリコン含有膜をエッチングするときは、シリコン含有膜のエッチングレートを良好に維持しつつ下地膜に対する選択比を大きくでき、下地膜のエッチングを確実に抑制でき、かつシリコン含有膜の斑点状の残渣が出来るのを確実に防止できる。
When the switching means selects a processing gas supply system having a relatively low content rate until most of the portion to be etched of the silicon-containing film is etched, and the remaining silicon-containing film is etched, It is preferable to select a processing gas supply system having a relatively high rate.
As a result, when the base film is made of silicon nitride or the like, most of the portion to be etched of the silicon-containing film can be etched at a good etching rate and without waste of the fluorine raw material, and then the remaining silicon When etching the containing film, the selectivity to the base film can be increased while maintaining a good etching rate of the silicon-containing film, etching of the base film can be reliably suppressed, and spotted residues of the silicon-containing film are formed. Can be surely prevented.

前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に低い処理ガス供給系を選択することにしてもよい。   The switching means may select a processing gas supply system having a relatively low content as the etching proceeds.

前記複数の処理ガス供給系の原料供給ラインの処理ガス流量が互いに略等しいことが好ましい。各原料供給ラインがフッ素系原料とキャリアを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することが好ましい。これにより、少なくとも2つの処理ガス供給系どうしの処理ガス流量を互いに略等しくしつつ、フッ素系原料の含有率を互いに異なる値にできる。   It is preferable that the process gas flow rates of the raw material supply lines of the plurality of process gas supply systems are substantially equal to each other. It is preferable that each raw material supply line mixes a fluorine-based raw material and a carrier to generate the fluorine-based raw material gas. Thereby, the content rates of the fluorine-based raw materials can be different from each other while the processing gas flow rates of the at least two processing gas supply systems are substantially equal to each other.

前記フッ素系原料としては、パーフルオロカーボン(PFC)、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、SF、NF、XeF等が挙げられる。PFCとしては、CF、C、C、C等が挙げられる。HFCとしては、CHF、C、CHF等が挙げられる。
Oに代えてOH含有化合物を用いてもよい。OH基含有化合物としては、過酸化水素水、アルコール等が挙げられる。
前記キャリアとしては、Ar、He等の希ガスの他、N等が挙げられる。
フッ素系反応成分としては、HF、COF等が挙げられる。
Examples of the fluorine-based raw material include perfluorocarbon (PFC), hydrofluorocarbon (HFC), SF 6 , NF 3 , and XeF 2 . Examples of the PFC include CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 3 F 8 and the like. Examples of the HFC include CHF 3 , C 2 H 2 F 2 , and CH 3 F.
An OH-containing compound may be used in place of H 2 O. Examples of the OH group-containing compound include hydrogen peroxide water and alcohol.
Examples of the carrier include noble gases such as Ar and He, and N 2 and the like.
Examples of the fluorine-based reaction component include HF, COF 2 and the like.

前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記処理ガス供給系が、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給することが好ましい。これにより、前記シリコン含有物を酸化性反応成分にて酸化でき(式1)、その後、フッ素系反応成分にてエッチングできる(式3)。
前記シリコン含有物が、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、加熱手段を更に備えることが好ましい。加熱手段で被処理物を加熱することで、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等をシリコン化でき、その後、シリコン含有物がシリコンである場合と同様にしてエッチングできる。
前記シリコン含有物が、シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等である場合、前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと、酸化性反応成分(O、Oラジカル等)となる酸素系原料ガスとのうち少なくともフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入することが好ましい。
酸素系原料ガスとしては、O、NO、NO、NO等が挙げられ、好ましくはOが挙げられる。
前記原料供給ラインが、前記フッ素系原料ガスと前記酸素系原料ガスを混合して前記プラズマ空間に導入するようになっていてもよい。
酸素系原料ガスを前記原料供給ラインとは別のラインでプラズマ化、励起活性化、又はオゾン化し、前記酸化性反応成分を得ることにしてもよい。その場合、前記原料供給ラインからのフッ素系反応成分と前記別のラインからの酸化性反応成分とは混合したうえで被処理物に供給してもよく、別々の吹き出し口から被処理物に供給することにしてもよい。
When the silicon-containing material is silicon, silicon carbide, silicon oxycarbide, or the like, it is preferable that the processing gas supply system supplies a processing gas containing a fluorine-based reaction component and an oxidizing reaction component to the object to be processed. . Thereby, the silicon-containing material can be oxidized with an oxidizing reaction component (Equation 1), and then etched with a fluorine-based reaction component (Equation 3).
When the silicon-containing material is silicon carbide, silicon oxide carbide, or the like, it is preferable to further include a heating unit. By heating the object to be processed with a heating means, silicon carbide, silicon oxide silicon carbide, or the like can be siliconized, and then etched in the same manner as when the silicon-containing material is silicon.
When the silicon-containing material is silicon, silicon carbide, silicon oxycarbide, or the like, the oxygen-based source gas in which the source supply line becomes the fluorine-based source gas and an oxidizing reaction component (O 3 , O radical, etc.) It is preferable to introduce at least a fluorine source gas into the plasma space.
Examples of the oxygen-based source gas include O 2 , NO, NO 2 , N 2 O and the like, preferably O 2 .
The raw material supply line may be configured to mix and introduce the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas into the plasma space.
The oxidizing reaction component may be obtained by converting the oxygen-based source gas into plasma, excitation activation, or ozonization on a line different from the source supply line. In that case, the fluorine-based reaction component from the raw material supply line and the oxidizing reaction component from the other line may be mixed and supplied to the object to be processed, or supplied to the object to be processed from separate outlets. You may decide to do it.

大気圧近傍とは、1.013×10〜50.663×10Paの範囲を言い、圧力調整の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、1.333×10〜10.664×10Paが好ましく、9.331×10〜10.397×10Paがより好ましい。 The vicinity of atmospheric pressure refers to a range of 1.013 × 10 4 to 50.663 × 10 4 Pa, and 1.333 × 10 4 to 10.664 considering the ease of pressure adjustment and the simplification of the apparatus configuration. × 10 4 Pa is preferable, and 9.331 × 10 4 to 10.9797 × 10 4 Pa is more preferable.

本発明によれば、シリコン含有膜を残渣無く、かつ高レートでエッチングでき、しかも下地膜のエッチングを抑制できる。   According to the present invention, the silicon-containing film can be etched without residue and at a high rate, and etching of the base film can be suppressed.

以下、本発明の実施形態を説明する。
第1実施形態
本発明は、被処理物に形成されたシリコン含有膜のエッチングに適用される。
図2(a)は、エッチング前の被処理物90の一例を示したものである。被処理物90は、例えばフラットパネルディスプレイ用のガラスを基板91とし、このガラス基板91上に下地膜92が形成され、この下地膜92上にエッチング対象のシリコン含有膜93が積層されている。下地膜92は、例えば窒化シリコン(SiNx)からなる。エッチング対象のシリコン含有膜93は、例えばアモルファスシリコン(a−Si)からなる。図示は省略するが、被処理物90のシリコン含有膜93のうちエッチングすべきでない部分にはレジスト等のマスクが被せられている。シリコン含有膜93のうちマスクされていない部分が、エッチングされるべき部分となる。
Embodiments of the present invention will be described below.
First Embodiment The present invention is applied to etching a silicon-containing film formed on an object to be processed.
FIG. 2A shows an example of the workpiece 90 before etching. The object 90 to be processed includes, for example, glass for flat panel display as a substrate 91, a base film 92 is formed on the glass substrate 91, and a silicon-containing film 93 to be etched is laminated on the base film 92. The base film 92 is made of, for example, silicon nitride (SiNx). The silicon-containing film 93 to be etched is made of, for example, amorphous silicon (a-Si). Although illustration is omitted, a portion of the silicon-containing film 93 to be processed 90 that is not to be etched is covered with a mask such as a resist. A portion of the silicon-containing film 93 that is not masked becomes a portion to be etched.

図1は、シリコン含有膜93のエッチングに用いるエッチング装置1の一例を示したものである。エッチング装置1は、処理ガス供給系10と、支持部20を備えている。支持部20によって被処理物90が支持されている。支持部20は例えばステージで構成されている。支持部20の内部に加熱部21が設けられている。加熱部21によって被処理物90を加熱することができる。   FIG. 1 shows an example of an etching apparatus 1 used for etching the silicon-containing film 93. The etching apparatus 1 includes a processing gas supply system 10 and a support unit 20. The workpiece 90 is supported by the support unit 20. The support part 20 is composed of a stage, for example. A heating unit 21 is provided inside the support unit 20. The workpiece 90 can be heated by the heating unit 21.

処理ガス供給系10は、原料供給ライン30と、プラズマ生成部40を含んでいる。原料供給ライン30の上流端にはフッ素系ガス供給部31が設けられている。フッ素系ガス供給部31は、フッ素系原料供給部35とキャリア供給部36を含んでいる。フッ素系原料供給部35はフッ素系原料を蓄えている。フッ素系原料として、CF、CHF、C、C、SF、NF、XeFなどが挙げられる。ここでは、フッ素系原料としてCFが用いられている。キャリア供給部36は、キャリア(希釈ガス)を蓄えている。キャリアとして、Ar、He、N等が挙げられる。ここでは、キャリアとしてArが用いられている。フッ素系原料供給部35からのCFが、キャリア供給部36からのArによって希釈され、フッ素系原料ガスとしてライン30に送出される。或いは、キャリア供給部36からのAr供給量がゼロになり、フッ素系原料供給部35からのCFがそのままフッ素系原料ガス(CF 100%のガス)としてライン30に送出されることもある。 The processing gas supply system 10 includes a raw material supply line 30 and a plasma generation unit 40. A fluorine-based gas supply unit 31 is provided at the upstream end of the raw material supply line 30. The fluorine-based gas supply unit 31 includes a fluorine-based raw material supply unit 35 and a carrier supply unit 36. The fluorine-based material supply unit 35 stores fluorine-based materials. Examples of the fluorine-based raw material include CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , SF 6 , NF 3 , and XeF 2 . Here, CF 4 is used as the fluorine-based material. The carrier supply unit 36 stores a carrier (diluted gas). Examples of the carrier include Ar, He, N 2 and the like. Here, Ar is used as the carrier. CF 4 from the fluorine-based material supply unit 35 is diluted by Ar from the carrier supply unit 36 and is sent to the line 30 as a fluorine-based material gas. Alternatively, the amount of Ar supplied from the carrier supply unit 36 may become zero, and CF 4 from the fluorine-based material supply unit 35 may be sent to the line 30 as it is as a fluorine-based material gas (CF 4 100% gas). .

フッ素系ガス供給部31には、更にフッ素系原料含有率調節部37が設けられている。原料含有率調節部37は、例えばマスフローコントローラーや流量制御弁等で構成され、CFとArの混合比すなわちフッ素系原料ガス(CF+Ar)中のフッ素原料の含有率を調節する。CFとArの流量比は、例えばCF:Ar=3:97〜100:0の範囲で調節される。CFとArの流量比が変更されても、フッ素系原料ガス(CF+Ar)の流量は常に一定になるよう調節される。 The fluorine-based gas supply unit 31 is further provided with a fluorine-based raw material content rate adjusting unit 37. The raw material content rate adjusting unit 37 includes, for example, a mass flow controller, a flow rate control valve, and the like, and adjusts the mixing ratio of CF 4 and Ar, that is, the content rate of the fluorine raw material in the fluorine-based source gas (CF 4 + Ar). The flow rate ratio of CF 4 and Ar is adjusted, for example, in the range of CF 4 : Ar = 3: 97 to 100: 0. Even if the flow rate ratio of CF 4 and Ar is changed, the flow rate of the fluorine-based source gas (CF 4 + Ar) is adjusted to be always constant.

原料供給ライン30には、添加部32が接続されている。添加部32は、液体の水(HO)を蓄えた加湿器で構成され、液体の水を気化させて、原料供給ライン30のフッ素系原料ガス(CF+Ar)に添加するようになっている。添加の方法として、原料供給ライン30を流れるフッ素系原料ガスの一部を添加部32に分流させ、この分流ガスを添加部32の液面に接触させて、水を分流ガス中に気化させてもよく、分流ガスを添加部32の水中でバブリングさせて水を気化させてもよい。水をヒータで加熱して気化させ原料供給ライン30に供給してもよい。 An addition unit 32 is connected to the raw material supply line 30. The addition unit 32 is configured by a humidifier that stores liquid water (H 2 O), vaporizes the liquid water, and adds it to the fluorine-based source gas (CF 4 + Ar) in the source supply line 30. ing. As a method of addition, a part of the fluorine-based raw material gas flowing through the raw material supply line 30 is diverted to the addition unit 32, and this diverted gas is brought into contact with the liquid surface of the addition unit 32 to vaporize water into the diversion gas. Alternatively, the diverted gas may be bubbled in the water of the addition unit 32 to vaporize the water. Water may be vaporized by heating with a heater and supplied to the raw material supply line 30.

原料供給ライン30の添加部32より下流側に酸素系原料供給部34が連なっている。原料供給部34は、酸素系原料ガスを原料供給ライン30に供給する。これにより、原料供給ライン30内でフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとが混合される。酸素系原料として、O、NO、NO、NO等が挙げられる。ここでは、酸素系原料ガスとしてOが用いられている。酸素系原料供給部34の原料供給ライン30への接続箇所は、添加部32より上流側であってもよい。 An oxygen-based raw material supply unit 34 is connected downstream from the addition unit 32 of the raw material supply line 30. The raw material supply unit 34 supplies an oxygen-based raw material gas to the raw material supply line 30. Thereby, the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas are mixed in the source supply line 30. Examples of the oxygen-based raw material include O 2 , NO, NO 2 , and N 2 O. Here, O 2 is used as the oxygen-based source gas. The connection point of the oxygen-based material supply unit 34 to the material supply line 30 may be upstream of the addition unit 32.

原料供給ライン30の下流端は、プラズマ生成部40へ延びている。
プラズマ生成部40は、互いに対向する一対の電極41,41を有している。少なくとも一方の電極41の対向面には固体誘電体層(図示せず)が設けられている。これら電極41,41のうち一方は、電源42に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源42からの電圧供給によって電極41,41間の空間43が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間43の上流端に原料供給ライン30が連なっている。プラズマ空間43の下流端にはノズルからなる噴出部49が設けられている。噴出部49は、支持部20上の被処理物90に面している。噴出部49が、支持部20の両端間を往復するように支持部20に対し相対移動(スキャン)されるようになっていてもよい。
The downstream end of the raw material supply line 30 extends to the plasma generation unit 40.
The plasma generation unit 40 has a pair of electrodes 41 and 41 facing each other. A solid dielectric layer (not shown) is provided on the facing surface of at least one of the electrodes 41. One of these electrodes 41, 41 is connected to a power source 42, and the other is electrically grounded. By supplying voltage from the power source 42, the space 43 between the electrodes 41 and 41 becomes a plasma space near atmospheric pressure. A raw material supply line 30 is connected to the upstream end of the plasma space 43. At the downstream end of the plasma space 43, an ejection portion 49 made of a nozzle is provided. The ejection part 49 faces the workpiece 90 on the support part 20. The ejection part 49 may be relatively moved (scanned) with respect to the support part 20 so as to reciprocate between both ends of the support part 20.

上記構成のエッチング装置1を用いて、被処理物90のシリコン含有膜93をエッチングする方法を説明する。
エッチングの工程は、エッチングの初期から中期(終期に至る前)までの第1エッチング工程と、エッチング終期に行なう第2エッチング工程とに分けられる。
A method of etching the silicon-containing film 93 of the workpiece 90 using the etching apparatus 1 having the above configuration will be described.
The etching process is divided into a first etching process from the initial stage to the middle stage (before reaching the final stage) of etching and a second etching process performed at the final stage of etching.

[第1エッチング工程]
第1エッチング工程では、フッ素系ガス供給部31において、フッ素系原料供給部35からのCFとキャリア供給部36からのArとを混合し、フッ素系原料ガス(CF+Ar)を得る。以下、第1エッチング工程のフッ素系原料ガスを、適宜「第1フッ素系原料ガス」と称す。この第1フッ素原料ガス(CF+Ar)中のフッ素原料(CF)の含有率を含有率調節部37によって調節する。具体的には、第1フッ素系原料ガスのCFとArの混合比(モル比)をCF:Ar=3:97〜97:3になるようにするのが好ましく、CF:Ar=5:95〜30:70になるようにするのがより好ましい。フッ素系原料(CF)の量が必要以上に多くならないようにすることで、フッ素系原料の無駄を抑えることができる。
[First etching step]
In the first etching step, the fluorine-based gas supply unit 31 mixes CF 4 from the fluorine-based material supply unit 35 and Ar from the carrier supply unit 36 to obtain a fluorine-based material gas (CF 4 + Ar). Hereinafter, the fluorine-based source gas in the first etching step is appropriately referred to as “first fluorine-based source gas”. The content rate adjusting unit 37 adjusts the content rate of the fluorine source material (CF 4 ) in the first fluorine source gas (CF 4 + Ar). Specifically, the mixing ratio (molar ratio) of CF 4 and Ar of the first fluorine-based source gas is preferably set to CF 4 : Ar = 3: 97 to 97: 3, and CF 4 : Ar = More preferably, the ratio is 5:95 to 30:70. By making the amount of the fluorine-based raw material (CF 4 ) not more than necessary, waste of the fluorine-based raw material can be suppressed.

フッ素系ガス供給部31で得られたフッ素系原料ガス(CF+Ar)を原料供給ライン30に送出する。このフッ素系原料ガスに、添加部32によって水(HO)を所定量添加する。水の添加量は、結露が生じない程度になるべく多くする。好ましくは、フッ素系原料ガスが露点温度10〜50℃の水分を含むようにする。フッ素系原料ガスの露点温度は、雰囲気温度や被処理物90の温度より低いことが好ましい。これによって、原料供給ライン30を構成する配管内や被処理物90の表面上での結露を防止することができる。被処理物90を加熱部21によって加熱せず、室温にする場合、フッ素系原料ガスの露点が15〜20℃になるようにするのが好ましい。 The fluorine-based source gas (CF 4 + Ar) obtained in the fluorine-based gas supply unit 31 is sent to the source supply line 30. A predetermined amount of water (H 2 O) is added to the fluorine-based source gas by the addition unit 32. The amount of water added is increased as much as possible without causing condensation. Preferably, the fluorine-based source gas contains water having a dew point temperature of 10 to 50 ° C. The dew point temperature of the fluorine-based source gas is preferably lower than the ambient temperature or the temperature of the workpiece 90. Thereby, dew condensation can be prevented in the piping constituting the raw material supply line 30 and on the surface of the workpiece 90. When the object 90 is not heated by the heating unit 21 and is brought to room temperature, it is preferable that the dew point of the fluorine-based source gas is 15 to 20 ° C.

水を添加した後のフッ素系原料ガス(CF+Ar+HO)に、酸素系原料供給部34からの酸素系原料ガス(O)を混合し、混合原料ガスを生成する。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、フッ素系原料ガス:酸素系原料ガス=1:9〜9:1が好ましく、フッ素系原料ガス:酸素系原料ガス=1:2〜2:1がより好ましい。水の体積比率はフッ素系原料ガス及び酸素系原料ガスに対して十分に小さいため、水を添加する前のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比と、水を添加した後のフッ素系原料ガスと酸素系原料ガスとの体積比とは、ほとんど同じである。 The oxygen-based material gas (O 2 ) from the oxygen-based material supply unit 34 is mixed with the fluorine-based material gas (CF 4 + Ar + H 2 O) after adding water to generate a mixed material gas. The volume mixing ratio of the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas is preferably fluorine-based source gas: oxygen-based source gas = 1: 9 to 9: 1, and fluorine-based source gas: oxygen-based source gas = 1: 2-2. : 1 is more preferable. Since the volume ratio of water is sufficiently small with respect to the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas, the volume ratio between the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas before adding water and the fluorine after adding water The volume ratio of the system material gas and the oxygen system material gas is almost the same.

上記の混合原料ガス(CF+Ar+O+HO)を原料供給ライン30の下流端から電極間空間43に導入する。
併行して、電源42から電極41に電圧を供給し、電極間空間43内に大気圧近傍プラズマを生成する。これによって、混合ガスがプラズマ化(分解、励起、活性化、ラジカル化、イオン化等を含む)され、フッ素系反応成分と酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第1エッチング工程の処理ガスを、適宜「第1処理ガス」と称す。第1処理ガスは、シリコンを高レートでエッチングでき、かつCFの無駄を抑えたレシピになっている。フッ素系反応成分としては、HF、COF等が挙げられる。これらフッ素系反応成分は、主にCF及びHOが分解して生成されたものである。酸化性反応成分としては、O、Oラジカル等が挙げられる。これら酸化性反応成分は、主にOを原料として生成されたものである。
The mixed raw material gas (CF 4 + Ar + O 2 + H 2 O) is introduced into the interelectrode space 43 from the downstream end of the raw material supply line 30.
At the same time, a voltage is supplied from the power source 42 to the electrode 41, and plasma near atmospheric pressure is generated in the interelectrode space 43. Thereby, the mixed gas is turned into plasma (including decomposition, excitation, activation, radicalization, ionization, etc.), and a processing gas containing a fluorine-based reaction component and an oxidizing reaction component is generated. Hereinafter, the processing gas in the first etching step is appropriately referred to as “first processing gas”. The first processing gas is a recipe that can etch silicon at a high rate and suppress waste of CF 4 . Examples of the fluorine-based reaction component include HF, COF 2 and the like. These fluorine-based reaction components are mainly produced by the decomposition of CF 4 and H 2 O. Examples of the oxidizing reaction component include O 3 and O radicals. These oxidizing reaction components are mainly produced using O 2 as a raw material.

第1処理ガスが、プラズマ生成部40から噴き出され、支持部20上の被処理物90に噴き付けられる。これにより、第1処理ガス中の酸化性反応成分が、アモルファスシリコンからなるシリコン含有膜93と接触し、シリコンの酸化反応が起き、酸化シリコンが生成される(式1)。この酸化シリコンにフッ素系反応成分が接触し(式3)、揮発性のSiFが生成される。こうして、シリコン含有膜93が良好なエッチングレートでエッチングされていく。 The first processing gas is ejected from the plasma generation unit 40 and sprayed onto the workpiece 90 on the support unit 20. As a result, the oxidizing reaction component in the first processing gas comes into contact with the silicon-containing film 93 made of amorphous silicon, and an oxidation reaction of silicon occurs to generate silicon oxide (Formula 1). A fluorine-based reaction component comes into contact with this silicon oxide (formula 3), and volatile SiF 4 is generated. Thus, the silicon-containing film 93 is etched at a good etching rate.

第1処理ガスには、プラズマ空間43内で分解されなかった混合原料ガスの成分も含まれており、したがって水も含まれている。この水の一部は、フッ素系反応成分のCOFと反応してHFを生成し(式2)、シリコンのエッチングに寄与する。残りの水の一部は、被処理物90の表面に付着して凝縮する。また、HFによるエッチング反応(式3)によって水が生成され、この水の一部も被処理物90の表面に付着して凝縮する。これによって、被処理物90の表面に水の凝縮層が形成される。適度な厚さの水の凝縮層によってシリコンのエッチングが促進される。一方、被処理物90の表面のところどころで水の凝縮層が必要以上に厚くなることがある。凝縮層が厚い箇所では、エッチング反応が阻害される。そのため、図2(b)及び同図(c)に示すように、エッチングが終期に至る直前の被処理物90の表面には、下地膜92が露出した箇所と、エッチングすべきシリコン含有膜93が未だ残っている箇所とが出来る。残ったシリコン含有膜93を、残膜93aと称す。残膜93aは、斑点状(まだら状)になっている。 The first processing gas also contains a component of the mixed raw material gas that has not been decomposed in the plasma space 43, and thus also contains water. A part of this water reacts with the fluorine-based reaction component COF 2 to generate HF (Equation 2) and contributes to the etching of silicon. A part of the remaining water adheres to the surface of the workpiece 90 and condenses. Further, water is generated by the etching reaction (formula 3) by HF, and a part of this water adheres to the surface of the workpiece 90 and condenses. Thereby, a condensed layer of water is formed on the surface of the workpiece 90. Etching of silicon is facilitated by a condensed layer of moderately thick water. On the other hand, the condensed layer of water sometimes becomes thicker than necessary at the surface of the workpiece 90. The etching reaction is hindered where the condensed layer is thick. Therefore, as shown in FIGS. 2B and 2C, the surface of the workpiece 90 just before the etching reaches the final stage, the portion where the base film 92 is exposed, and the silicon-containing film 93 to be etched. Can still be left. The remaining silicon-containing film 93 is referred to as a remaining film 93a. The remaining film 93a has a spotted shape (a mottled shape).

[第2エッチング工程]
図2(b)及び同図(c)に示すように、エッチングが進み、下地膜92の一部が露出したとき、又は露出する直前に、第1エッチング工程から第2エッチング工程に切り替える。
[Second etching step]
As shown in FIGS. 2B and 2C, when the etching progresses and a part of the base film 92 is exposed or just before it is exposed, the first etching process is switched to the second etching process.

第2エッチング工程では、フッ素系原料含有率調節部37によって、フッ素系原料ガス(CF+Ar)中のCFの含有率を第1エッチング工程での含有率とは異なる大きさに変更する。それ以外の処理条件については第1エッチング工程と好ましくは同じにする。 In the second etching step, the fluorine-based material content rate adjusting unit 37 changes the content rate of CF 4 in the fluorine-based material gas (CF 4 + Ar) to a size different from the content rate in the first etching step. Other processing conditions are preferably the same as those in the first etching step.

詳述すると、フッ素系ガス供給部31において、フッ素系原料供給部35からのCFとキャリア供給部36からのArとを混合し、フッ素系原料ガス(CF+Ar)を得る。以下、第2エッチング工程のフッ素系原料ガスを、適宜「第2フッ素系原料ガス」と称す。この第2フッ素系原料ガス(CF+Ar)中のCF含有率を、含有率調節部37によって第1フッ素系原料ガスのCF含有率より高くする。具体的には、第2フッ素系原料ガスのCFとArの混合比(モル比)をCF:Ar=5:95〜100:0になるようにするのが好ましく、CF:Ar=75:25〜100:0になるようにするのがより好ましい。 More specifically, in the fluorine-based gas supply unit 31, CF 4 from the fluorine-based material supply unit 35 and Ar from the carrier supply unit 36 are mixed to obtain a fluorine-based material gas (CF 4 + Ar). Hereinafter, the fluorine-based source gas in the second etching step is appropriately referred to as “second fluorine-based source gas”. The CF 4 content in the second fluorine-based source gas (CF 4 + Ar) is set higher than the CF 4 content of the first fluorine-based source gas by the content rate adjusting unit 37. Specifically, the mixing ratio (molar ratio) of CF 4 and Ar of the second fluorine-based raw material gas is preferably set to CF 4 : Ar = 5: 95 to 100: 0, and CF 4 : Ar = More preferably, the ratio is 75:25 to 100: 0.

CFとArを合計した流量(フッ素系原料ガス流量)は、第1エッチング工程と同じにする。したがって、第2エッチング工程のAr流量は、第1エッチング工程よりCF流量が増えた分だけ減少する。 The total flow rate of CF 4 and Ar (fluorine-based source gas flow rate) is the same as that in the first etching step. Therefore, the Ar flow rate in the second etching process is reduced by the amount of increase in the CF 4 flow rate than in the first etching process.

上記の第2フッ素系原料ガス(CF+Ar)に添加部32の水(HO)を添加する。水の添加量は第1エッチング工程と同じにする。 Water (H 2 O) in the addition section 32 is added to the second fluorine-based source gas (CF 4 + Ar). The amount of water added is the same as in the first etching step.

水を添加した後の第2フッ素系原料ガスに酸素系原料供給部34からの酸素系原料ガス(O)を混合して、混合原料ガス(CF+Ar+O+HO)を得る。フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスの体積混合比は、第1エッチング工程と同じにする。この混合原料ガスをプラズマ空間43に導入してプラズマ化する。これにより、HF、COF等のフッ素系反応成分と、O、Oラジカル等の酸化性反応成分を含む処理ガスが生成される。以下、第2エッチング工程の処理ガスを、適宜「第2処理ガス」と称す。 The oxygen-based source gas (O 2 ) from the oxygen-based source supply unit 34 is mixed with the second fluorine-based source gas after adding water to obtain a mixed source gas (CF 4 + Ar + O 2 + H 2 O). The volume mixing ratio of the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas is the same as that in the first etching step. This mixed raw material gas is introduced into the plasma space 43 to be turned into plasma. As a result, a processing gas containing a fluorine-based reaction component such as HF or COF 2 and an oxidizing reaction component such as O 3 or O radical is generated. Hereinafter, the processing gas in the second etching step is appropriately referred to as “second processing gas”.

第2エッチング工程では、CFの含有率が高いため、プラズマ中でHOがCFとより多く反応して分解される。したがって、第1エッチング工程よりHFの生成量が増大し、かつHOの量が減少する。HFの増大はシリコンのエッチングレートを上昇させる方向に働く。HOの減少はシリコンのエッチングレートを低下させる方向に働く。したがって、シリコンからなる膜93のエッチングレートは差し引きして第1エッチング工程とあまり変わらない。一方、下地の窒化シリコン膜92のエッチングレートは、HOの減少によって低下する。窒化シリコンのエッチングレートの低下度合いは、シリコンのHO減少に因るエッチングレートの低下度合いより大きい。したがって、エッチング対象膜93の下地膜92に対する選択比を大きくできる。これにより、図2(c)に示すように、シリコンのエッチングレートを良好に維持しつつ、斑点状の残膜93aを選択的にエッチングして除去でき、下地膜92のオーバーエッチング量dを小さくできる。 In the second etching step, since the content of CF 4 is high, H 2 O reacts with CF 4 more in the plasma and decomposes. Therefore, the amount of HF generated is increased and the amount of H 2 O is decreased compared to the first etching step. The increase in HF works to increase the etching rate of silicon. The decrease in H 2 O acts in the direction of decreasing the etching rate of silicon. Therefore, the etching rate of the film 93 made of silicon is subtracted and is not much different from the first etching step. On the other hand, the etching rate of the underlying silicon nitride film 92 decreases due to the decrease in H 2 O. The degree of decrease in the etching rate of silicon nitride is greater than the degree of decrease in the etching rate due to the decrease in H 2 O of silicon. Therefore, the selection ratio of the etching target film 93 to the base film 92 can be increased. As a result, as shown in FIG. 2C, the spot-like residual film 93a can be selectively etched and removed while maintaining a good silicon etching rate, and the overetching amount d of the base film 92 is reduced. it can.

第1エッチング工程から第2エッチング工程への切替はCFの含有率を変えるだけで容易に行なうことができ、例えば添加部32によって水の添加率を変えるよりも応答性が良好である。 Switching from the first etching step to the second etching step can be easily performed only by changing the content ratio of CF 4 , and, for example, the response is better than changing the addition rate of water by the addition unit 32.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
第2実施形態
図3に示すように、第2実施形態の処理ガス供給系10は、フッ素系反応成分と酸化性反応成分とを別々に生成するようになっている。フッ素系ガス供給部31から延びる原料供給ライン30には酸素系原料供給部34が接続されていない。原料供給ライン30は、フッ素系原料ガス(CF+Ar+HO)だけをプラズマ生成部40に導入する。プラズマ生成部40には酸素系原料ガスは導入されない。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same reference numerals are given to the drawings for the same configurations as those of the above-described embodiments, and the description thereof is omitted.
Second Embodiment As shown in FIG. 3, the processing gas supply system 10 of the second embodiment generates a fluorine-based reaction component and an oxidizing reaction component separately. The oxygen-based raw material supply unit 34 is not connected to the raw material supply line 30 extending from the fluorine-based gas supply unit 31. The material supply line 30 introduces only the fluorine-based material gas (CF 4 + Ar + H 2 O) into the plasma generation unit 40. The oxygen-based source gas is not introduced into the plasma generation unit 40.

酸素系原料供給部34は、プラズマ生成部40とは別のプラズマ生成部44に接続されている。
プラズマ生成部44は、互いに対向する一対の電極45,45を有している。少なくとも一方の電極45の対向面には固体誘電体層(図示せず)が設けられている。これら電極45,45のうち一方は、電源46に接続され、他方は、電気的に接地されている。電源46からの電圧供給によって電極45,45間の空間47が大気圧近傍のプラズマ空間となる。プラズマ空間47の上流端に酸素系原料供給部34が連なっている。
The oxygen-based raw material supply unit 34 is connected to a plasma generation unit 44 that is different from the plasma generation unit 40.
The plasma generation unit 44 has a pair of electrodes 45 and 45 facing each other. A solid dielectric layer (not shown) is provided on the opposing surface of at least one of the electrodes 45. One of these electrodes 45, 45 is connected to a power source 46, and the other is electrically grounded. By supplying voltage from the power supply 46, the space 47 between the electrodes 45 and 45 becomes a plasma space near atmospheric pressure. An oxygen-based material supply unit 34 is connected to the upstream end of the plasma space 47.

プラズマ生成部40のプラズマ空間43の下流端からフッ素系噴出路51が延びている。プラズマ生成部44のプラズマ空間47の下流端から酸素系噴出路52が延びている。これら噴出路51,52が互いに合流している。この合流部に共通噴出部53が連なっている。共通噴出部53が、支持部20上の被処理物90に面している。共通噴出部53が、支持部20の両端間を往復するように支持部20に対し相対移動されるようになっていてもよい。   A fluorine-based ejection path 51 extends from the downstream end of the plasma space 43 of the plasma generation unit 40. An oxygen-based ejection path 52 extends from the downstream end of the plasma space 47 of the plasma generation unit 44. These ejection paths 51 and 52 merge with each other. The common jet part 53 is continued to this merge part. The common ejection part 53 faces the workpiece 90 on the support part 20. The common ejection part 53 may be moved relative to the support part 20 so as to reciprocate between both ends of the support part 20.

フッ素系原料供給部35からの路とキャリア供給部36からの路とが、フッ素系原料含有率調節部37を介して合流している点は、第1実施形態と同様である。   The path from the fluorine-based raw material supply unit 35 and the path from the carrier supply unit 36 are merged via the fluorine-based raw material content rate adjusting unit 37, as in the first embodiment.

第2実施形態の第1エッチング工程では、第1実施形態の第1エッチング工程と同様に、CFとArを、CFの含有率が相対的に低くなるよう混合して第1フッ素系原料ガスを得、これに水(HO)を添加する。そして、水添加後の第1フッ素系原料ガス(CF+Ar+HO)を、Oを混合することなく、プラズマ空間43に導入してプラズマ化する。これにより、CFやHOが分解され、HFやCOF等のフッ素系反応成分を含む第1フッ素系反応ガスが生成される。第1フッ素系反応ガスは、噴出路51に導出される。 In the first etching process of the second embodiment, as in the first etching process of the first embodiment, CF 4 and Ar are mixed so that the content of CF 4 is relatively low, and the first fluorine-based raw material is mixed. A gas is obtained, to which water (H 2 O) is added. Then, the first fluorine-based source gas (CF 4 + Ar + H 2 O) after the addition of water is introduced into the plasma space 43 without being mixed with O 2 to be converted into plasma. Thus, CF 4 and H 2 O is decomposed, first fluorine-based reactive gas containing fluorine-based reactive components, such as HF and COF 2 is generated. The first fluorine-based reaction gas is led out to the ejection path 51.

併行して、酸素系原料供給部34からの酸素系原料ガス(例えばO)をプラズマ生成部44のプラズマ空間47に導入してプラズマ化し、OやOラジカル等の酸化性反応成分を含む酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスをプラズマ生成部44から噴出路52に導出し、噴出路51からの第1フッ素系反応ガスと混合する。第1フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの混合ガスが、第1処理ガスになる。第1フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第1フッ素系反応ガス:酸化性反応ガス=1:9〜9:1が好ましく、第1フッ素系反応ガス:酸化性反応ガス=1:2〜2:1がより好ましい。これにより、シリコンのエッチングレートが高く、かつCFの無駄を抑えた処理ガスレシピが得られる。この処理ガスを噴出部53から被処理物90に噴き付け、シリコン含有膜93のエッチングすべき部分の大半をエッチングし、下地膜92の一部を露出させる。 At the same time, oxygen-based source gas (for example, O 2 ) from the oxygen-based source supply unit 34 is introduced into the plasma space 47 of the plasma generation unit 44 to be converted into plasma, and includes an oxidizing reaction component such as O 3 or O radical. Oxidizing reaction gas is generated. This oxidizing reaction gas is led out from the plasma generation unit 44 to the ejection path 52 and mixed with the first fluorine-based reaction gas from the ejection path 51. A mixed gas of the first fluorine-based reaction gas and the oxidizing reaction gas becomes the first processing gas. The volume mixing ratio of the first fluorine-based reaction gas and the oxidizing reaction gas is preferably the first fluorine-based reaction gas: the oxidizing reaction gas = 1: 9 to 9: 1, and the first fluorine-based reaction gas: the oxidizing reaction gas. = 1: 2 to 2: 1 is more preferable. As a result, a process gas recipe is obtained in which the etching rate of silicon is high and the waste of CF 4 is suppressed. This processing gas is sprayed from the ejection portion 53 onto the workpiece 90, and most of the portion of the silicon-containing film 93 to be etched is etched to expose a portion of the base film 92.

続いて、第2エッチング工程では、第1実施形態の第2エッチング工程と同様に、CFとArを、CFの含有率が相対的に高くなるよう混合して第2フッ素系原料ガスを得、これに水(HO)を添加する。そして、水添加後の第2フッ素系原料ガス(CF+Ar+HO)を、Oを混合することなく、プラズマ空間43に導入してプラズマ化する。これにより、CFやHOが分解され、HFやCOF等のフッ素系反応成分を含む第2フッ素系反応ガスが生成される。第2フッ素系原料ガスのCFの含有率が第1フッ素系原料ガスより高いため、HOがより多く分解され、HFがより多く生成される、したがって、第2フッ素系反応ガスは、第1フッ素系反応ガスよりHF量が多く、HO量が少ない。この第2フッ素系反応ガスを噴出路51に導出する。 Subsequently, in the second etching step, as in the second etching step of the first embodiment, CF 4 and Ar are mixed so that the content of CF 4 is relatively high, and the second fluorine-based source gas is mixed. To which water (H 2 O) is added. Then, the second fluorine-based source gas (CF 4 + Ar + H 2 O) after the addition of water is introduced into the plasma space 43 without being mixed with O 2 to be converted into plasma. Thereby, CF 4 and H 2 O are decomposed, and a second fluorine-based reaction gas containing a fluorine-based reaction component such as HF and COF 2 is generated. Since the CF 4 content of the second fluorine-based source gas is higher than that of the first fluorine-based source gas, more H 2 O is decomposed and more HF is generated. Therefore, the second fluorine-based reaction gas is The amount of HF is larger than that of the first fluorine-based reaction gas, and the amount of H 2 O is small. This second fluorine-based reaction gas is led out to the ejection path 51.

プラズマ生成部44では、第1エッチング工程から引き続いて、酸素系原料ガス(例えばO)をプラズマ化することにより、酸化性反応ガスを生成する。この酸化性反応ガスを噴出路52に導出し、噴出路51からの第2フッ素系反応ガスと混合し、第2処理ガスを得る。第2フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は、第2フッ素系反応ガス:酸化性反応ガス=1:9〜9:1が好ましく、第2フッ素系反応ガス:酸化性反応ガス=1:2〜2:1がより好ましい。混合後の第2処理ガスを噴出部53から被処理物90に噴き付ける。第2処理ガス中のHFの含有率が高く、かつ水の含有率が低いため、良好なエッチングレートを維持しながら残膜93aを選択的にエッチングでき、下地膜92のエッチングを抑制できる。更には、シリコンの斑点状の残膜93aを確実に除去できる。 In the plasma generation unit 44, an oxidizing reaction gas is generated by converting the oxygen-based source gas (for example, O 2 ) into plasma following the first etching step. This oxidizing reaction gas is led out to the ejection path 52 and mixed with the second fluorine-based reaction gas from the ejection path 51 to obtain a second processing gas. The volume mixing ratio of the second fluorine-based reaction gas and the oxidizing reaction gas is preferably the second fluorine-based reaction gas: the oxidizing reaction gas = 1: 9 to 9: 1, and the second fluorine-based reaction gas: the oxidizing reaction gas. = 1: 2 to 2: 1 is more preferable. The second processing gas after mixing is sprayed onto the workpiece 90 from the ejection part 53. Since the HF content in the second process gas is high and the water content is low, the remaining film 93a can be selectively etched while maintaining a good etching rate, and the etching of the base film 92 can be suppressed. Furthermore, the spotted residual film 93a of silicon can be reliably removed.

第2実施形態では、フッ素系原料ガスと酸素系原料ガスを別々のプラズマ生成部40,44でプラズマ化するため、フッ素系反応成分の生成量と酸化性反応成分の生成量をそれぞれ十分に大きくすることができる。これにより、第1、第2の各エッチング工程でのシリコン含有膜93のエッチングレートを高めることができ、処理時間を一層短縮することができる。   In the second embodiment, since the fluorine-based source gas and the oxygen-based source gas are converted into plasma by separate plasma generation units 40 and 44, the generation amount of the fluorine-based reaction component and the generation amount of the oxidizing reaction component are sufficiently large. can do. Thereby, the etching rate of the silicon-containing film 93 in each of the first and second etching steps can be increased, and the processing time can be further shortened.

第3実施形態
図4に示すように、第3実施形態では、酸化性反応ガスの生成装置としてプラズマ生成部44に代えてオゾナイザー48が用いられている。酸素系原料供給部34からの酸素ガス(O)がオゾナイザー48に導入され、Oを含む酸化性反応ガスが生成され、この酸化性反応ガスが噴出路52に導出されるようになっている。
その他の構成及び動作は、第2実施形態と同様である。
Third Embodiment As shown in FIG. 4, in the third embodiment, an ozonizer 48 is used in place of the plasma generation unit 44 as an oxidizing reaction gas generation device. Oxygen gas (O 2 ) from the oxygen-based raw material supply unit 34 is introduced into the ozonizer 48 to generate an oxidizing reaction gas containing O 3 , and this oxidizing reaction gas is led out to the ejection path 52. Yes.
Other configurations and operations are the same as those in the second embodiment.

第4実施形態
図5に示すように、第4実施形態のエッチング装置1は、複数(2つ)の処理ガス供給系10を備えている。各処理ガス供給系10は、第1実施形態(図1)の処理ガス供給系10と略同じ構成になっている。2つの供給系10を区別するときは、第1の処理ガス供給系10Aの各構成要素には、第1実施形態の処理ガス供給系10における対応する構成要素と同じ符号にAを付し、第2の処理ガス供給系10Bの各構成要素には、第1実施形態の処理ガス供給系10における対応する構成要素と同じ符号にBを付す。
Fourth Embodiment As shown in FIG. 5, the etching apparatus 1 of the fourth embodiment includes a plurality (two) of processing gas supply systems 10. Each processing gas supply system 10 has substantially the same configuration as the processing gas supply system 10 of the first embodiment (FIG. 1). When distinguishing between the two supply systems 10, each component of the first process gas supply system 10 </ b> A is denoted by the same reference numeral as the corresponding component in the process gas supply system 10 of the first embodiment, Each component of the second process gas supply system 10B is denoted by the same reference numeral as that of the corresponding component in the process gas supply system 10 of the first embodiment.

各処理ガス供給系10A,10Bが第1実施形態(図1)の処理ガス供給系10と異なっているところは、フッ素系ガス供給部31からフッ素系原料含有率調節部37が省かれている点である。フッ素系ガス供給部31は、エッチング処理の途中でCFとArの混合比を変えることがなく、処理の全期間中、CFとArの混合比を一定に維持する。第1処理ガス供給系10Aのフッ素系ガス供給部31AのCFとArの混合比と、第2処理ガス供給系10Bのフッ素系ガス供給部31BのCFとArの混合比は、互いに異なっている。 Where the processing gas supply systems 10A and 10B are different from the processing gas supply system 10 of the first embodiment (FIG. 1), the fluorine-based raw material content adjusting unit 37 is omitted from the fluorine-based gas supply unit 31. Is a point. Fluorine-based gas supply unit 31, without changing the mixing ratio of CF 4 and Ar in the course of the etching process, during the entire duration of the process, maintaining the mixture ratio of CF 4 and Ar constant. And mixing ratio of CF 4 and Ar fluorine gas supply unit 31A of the first processing gas supply system 10A, the mixing ratio of CF 4 and Ar fluorine gas supply unit 31B of the second processing gas supply system 10B is different from each other ing.

フッ素系ガス供給部31AにおけるCFとArの混合比は、第1実施形態の第1エッチング工程と同様であり、CFの比率が相対的に小さい。フッ素系ガス供給部31BにおけるCFとArの混合比は、第1実施形態の第2エッチング工程と同様であり、CFの比率が相対的に大きい。したがって、第1処理ガス供給系10Aは第1処理ガスを噴き出す。第2処理ガス供給系10Bは第2処理ガスを噴き出す。 The mixing ratio of CF 4 and Ar in the fluorine-based gas supply unit 31A is the same as that in the first etching process of the first embodiment, and the ratio of CF 4 is relatively small. The mixing ratio of CF 4 and Ar in the fluorine-based gas supply unit 31B is the same as that in the second etching process of the first embodiment, and the ratio of CF 4 is relatively large. Accordingly, the first processing gas supply system 10A ejects the first processing gas. The second processing gas supply system 10B ejects the second processing gas.

支持部20には移動手段22が接続されている。詳細な図示は省略するが、移動手段22は、例えばモータ等の駆動部と、この駆動部によって進退されるスライド部とを有し、スライド部に支持部20が接続されている。移動手段22によって、支持部20が、第1処理ガスの噴出部49Aと対向する第1位置(図5の実線)と、第2処理ガスの噴出部49Aと対向する第2位置(図5の二点鎖線)との間で移動されるようになっている。   A moving means 22 is connected to the support portion 20. Although detailed illustration is omitted, the moving means 22 includes, for example, a drive unit such as a motor and a slide unit that is advanced and retracted by the drive unit, and the support unit 20 is connected to the slide unit. The moving unit 22 causes the support unit 20 to have a first position (solid line in FIG. 5) facing the first processing gas ejection part 49A and a second position (in FIG. 5) facing the second processing gas ejection part 49A. It is moved between the two-dot chain line).

第1エッチング工程では、移動手段22によって支持部20を第1位置に位置させる。これによって、第1処理ガス供給系10Aから噴き出された処理ガスが被処理物90に接触し、シリコン含有膜93の大半がエッチングされる。その後、移動手段22によって支持部20を第1位置から第2位置に移動させる。これによって、第1エッチング工程から第2エッチング工程に時間をほとんど置かずに移行することができる。第2エッチング工程では、第2処理ガス供給系10Bから噴き出された処理ガスが被処理物90に接触する。この第2処理ガス供給系10Bからの処理ガスは、フッ素系原料CFの含有率が第1処理ガス供給系より高い。これにより、残膜93aを、良好なエッチングレートを維持しながら選択的にエッチングでき、下地膜92のエッチングを抑制でき、シリコンの斑点状の残膜93aを確実に除去できる。
移動手段22は、処理ガスが被処理物90に吹き付けられる処理ガス供給系10A,10Bを選択的に切り替える切替手段を構成する。
In the first etching step, the support unit 20 is positioned at the first position by the moving means 22. As a result, the processing gas ejected from the first processing gas supply system 10A comes into contact with the workpiece 90, and most of the silicon-containing film 93 is etched. Thereafter, the support unit 20 is moved from the first position to the second position by the moving means 22. Thereby, it is possible to shift from the first etching process to the second etching process with little time. In the second etching step, the processing gas ejected from the second processing gas supply system 10 </ b> B contacts the workpiece 90. The processing gas from the second processing gas supply system 10B has a higher content of the fluorine-based raw material CF 4 than the first processing gas supply system. Thereby, the residual film 93a can be selectively etched while maintaining a good etching rate, the etching of the base film 92 can be suppressed, and the silicon-like residual film 93a can be reliably removed.
The moving unit 22 constitutes a switching unit that selectively switches between the processing gas supply systems 10 </ b> A and 10 </ b> B through which the processing gas is blown onto the workpiece 90.

移動手段22が、支持部20に代えて噴出部49A,49Bに接続されていてもよく、支持部20を第1位置と第2位置との間で移動させるのに代えて、噴出部49A,49Bを移動させることにより、第1エッチング工程では噴出部49Aを支持部20と対向させ、第2エッチング工程では噴出部49Bを支持部20と対向させてもよい。   The moving means 22 may be connected to the ejection parts 49A and 49B instead of the support part 20, and instead of moving the support part 20 between the first position and the second position, the ejection part 49A, By moving 49B, the ejection part 49A may be opposed to the support part 20 in the first etching process, and the ejection part 49B may be opposed to the support part 20 in the second etching process.

第5実施形態
図6に示すように、第5実施形態では、被処理物94が連続シート状になっている。連続シート状の被処理物94は、繰り出しロール23から繰り出され、巻き取りロール24に巻き取られるようになっている。ロール23,24の間の被処理物94の裏側に加熱部21が設けられている。
Fifth Embodiment As shown in FIG. 6, in the fifth embodiment, the workpiece 94 is a continuous sheet. The continuous sheet-like workpiece 94 is fed from the feed roll 23 and taken up by the take-up roll 24. A heating unit 21 is provided on the back side of the workpiece 94 between the rolls 23 and 24.

ロール23,24の間の繰り出しロール23寄りの位置に第1処理ガス供給系10Aの噴出部49Aが配置されている。ロール23,24の間の巻き取りロール24寄りの位置に第2処理ガス供給系10Bの噴出部49Bが配置されている。   An ejection portion 49A of the first processing gas supply system 10A is disposed at a position between the rolls 23 and 24 near the feeding roll 23. An ejection portion 49B of the second processing gas supply system 10B is disposed at a position near the take-up roll 24 between the rolls 23 and 24.

繰り出しロール23から繰り出された被処理物94は、第1処理ガス供給系10Aからの第1処理ガスと接触する。その後、第2処理ガス供給系10Bからの第2処理ガスと接触する。これによって、第1エッチング工程から第2エッチング工程に連続的に移行することができる。繰り出しロール23及び巻き取りロール24は、ステージ状の支持部20に代わる被処理物支持部として機能する。かつ、繰り出しロール23及び巻き取りロール24は、処理ガスが被処理物90に吹き付けられる処理ガス供給系10A,10Bを選択的に切り替える切替手段を構成する。   The workpiece 94 fed out from the feed roll 23 comes into contact with the first processing gas from the first processing gas supply system 10A. Then, it contacts with the second processing gas from the second processing gas supply system 10B. Thereby, it can transfer to a 2nd etching process continuously from a 1st etching process. The feeding roll 23 and the take-up roll 24 function as a workpiece support section that replaces the stage-shaped support section 20. In addition, the feed roll 23 and the take-up roll 24 constitute a switching unit that selectively switches between the processing gas supply systems 10A and 10B in which the processing gas is blown to the workpiece 90.

第6実施形態
フッ素原料CFの含有率の変更は2段階に限られず、3段階以上行なうことにしてもよい。第1エッチング工程でCF含有率を2段階以上にわたって変更してもよい。第2エッチング工程でCF含有率を2段階以上にわたって変更してもよい。
Sixth Embodiment The change in the content of the fluorine raw material CF 4 is not limited to two stages, and may be performed in three or more stages. In the first etching step, the CF 4 content may be changed over two or more stages. In the second etching process, the CF 4 content may be changed over two or more stages.

図7は、CFの含有率を、第1エッチング工程と第2エッチング工程の全体で3段階にわたって変更する実施形態を示したものである。
エッチング装置1は、3つの処理ガス供給系10を備えている。各処理ガス供給系10は、第4実施形態(図5)及び第5実施形態(図6)の処理ガス供給系10A,10Bと同じ構成になっている。これら3つの処理ガス供給系10を互いに区別するときは、1段目(図7において左側)の処理ガス供給系10及びその構成要素の符号にXを付し、2段目(図7において中央)の処理ガス供給系10及びその構成要素の符号にYを付し、3段目(図7において右側)の処理ガス供給系10及びその構成要素の符号にZを付す。1段目と2段目の処理ガス供給系10X,10Yが、第1エッチング工程を実行する第1処理ガス供給系になる。最終段(3段目)の処理ガス供給系10Zが、第2エッチング工程を実行する第2処理ガス供給系になる。
FIG. 7 shows an embodiment in which the content ratio of CF 4 is changed over three stages in the first etching process and the second etching process.
The etching apparatus 1 includes three processing gas supply systems 10. Each processing gas supply system 10 has the same configuration as the processing gas supply systems 10A and 10B of the fourth embodiment (FIG. 5) and the fifth embodiment (FIG. 6). When these three processing gas supply systems 10 are distinguished from each other, the first stage (left side in FIG. 7) of the processing gas supply system 10 and components thereof are marked with X, and the second stage (center in FIG. 7). ) Is attached to the reference numerals of the processing gas supply system 10 and its constituent elements, and Z is attached to the reference numerals of the processing gas supply system 10 and its constituent elements in the third stage (right side in FIG. 7). The first-stage and second-stage process gas supply systems 10X and 10Y become the first process gas supply system for executing the first etching process. The processing gas supply system 10Z at the final stage (third stage) becomes the second processing gas supply system for executing the second etching process.

1段目のフッ素系ガス供給部31XでのCF含有率は、第1実施形態の第1エッチング工程と同程度にするとよい。すなわち、好ましくはCF:Ar=3:97〜97:3とし、より好ましくはCF:Ar=5:95〜30:70とする。 The CF 4 content in the first-stage fluorine-based gas supply unit 31X may be approximately the same as that in the first etching process of the first embodiment. That is, preferably CF 4 : Ar = 3: 97 to 97: 3, and more preferably CF 4 : Ar = 5: 95 to 30:70.

2段目のフッ素系ガス供給部31YでのCFの含有率は、1段目より高くし、好ましくはCF:Ar=5:95〜100:0とし、より好ましくはCF:Ar=40:60〜80:20とする。 The content of CF 4 in the second stage fluorine-based gas supply unit 31Y is higher than that in the first stage, preferably CF 4 : Ar = 5: 95 to 100: 0, and more preferably CF 4 : Ar = 40:60 to 80:20.

3段目(最終段)のフッ素系ガス供給部31ZでのCF含有率は、2段目より更に高くし、第1実施形態の第2エッチング工程と同程度にするとよい。すなわち、好ましくはCF:Ar=5:95〜100:0とし、より好ましくはCF:Ar=75:25〜100:0とする。
よって、後段の処理ガス供給系10になるほどCF含有率が段階的に高くなる。
The CF 4 content in the third-stage (final stage) fluorine-based gas supply unit 31Z is preferably higher than that in the second stage, and is approximately the same as that in the second etching process of the first embodiment. That is, preferably CF 4 : Ar = 5: 95 to 100: 0, and more preferably CF 4 : Ar = 75: 25 to 100: 0.
Therefore, the CF 4 content increases stepwise as the downstream processing gas supply system 10 is reached.

3つの処理ガス供給系10のCFとArの合計流量は互いに等しく、処理ガスの吹き出し流量は互いに略等しい。したがって、Ar流量は、後段の処理ガス供給系10になるほど減少する。最終段においてCF:Ar=100:0のときは、Ar流量はゼロである。 The total flow rates of CF 4 and Ar in the three processing gas supply systems 10 are equal to each other, and the blowing flow rates of the processing gases are substantially equal to each other. Therefore, the Ar flow rate decreases as the processing gas supply system 10 in the subsequent stage is reached. When CF 4 : Ar = 100: 0 in the final stage, the Ar flow rate is zero.

3つの処理ガス供給系10のプラズマ生成部40の噴出部49が間隔を置いて一列に並べられている。これら噴出部49の下方にローラコンベア25が設置されている。ローラコンベア25は、噴出部49の配列方向に延設されている。ローラコンベア25によって被処理物90が1段目の噴出部49Xの下方、2段目の噴出部49Yの下方、3段目の噴出部49Zの下方の順に搬送される。
ローラコンベア25は、被処理物90の搬送手段及び支持手段を構成する。かつ、ローラコンベア25は、処理ガスが被処理物90に吹き付けられる処理ガス供給系10を選択的に切り替える切替手段を構成する。
The ejection parts 49 of the plasma generation parts 40 of the three processing gas supply systems 10 are arranged in a line at intervals. A roller conveyor 25 is installed below the ejection portions 49. The roller conveyor 25 is extended in the arrangement direction of the ejection portions 49. The workpiece 90 is conveyed by the roller conveyor 25 in the order below the first stage ejection part 49X, below the second stage ejection part 49Y, and below the third stage ejection part 49Z.
The roller conveyor 25 constitutes a conveying unit and a supporting unit for the workpiece 90. And the roller conveyor 25 comprises the switching means which selectively switches the process gas supply system 10 with which process gas is sprayed on the to-be-processed object 90. FIG.

[第1エッチング工程]
被処理物90は、ローラコンベア25による搬送に伴ない、先ず1段目の処理ガス供給系10Xからの処理ガスと接触し、エッチングされる。1段目の処理ガスのレシピは、シリコンを高いレートでエッチングでき、かつCFの無駄を抑えるように設定されている。1段目のエッチングでは、シリコン含有膜93の表面が粗くなり凸凹の状態になる。下地の窒化シリコン膜92は未だ露出しない。
[First etching process]
As the workpiece 90 is transported by the roller conveyor 25, it first comes into contact with the processing gas from the first stage processing gas supply system 10X and is etched. The recipe of the first stage processing gas is set so that silicon can be etched at a high rate and waste of CF 4 is suppressed. In the first-stage etching, the surface of the silicon-containing film 93 becomes rough and becomes uneven. The underlying silicon nitride film 92 is not exposed yet.

次に、被処理物90は、2段目の処理ガス供給系10Yからの処理ガスと接触し、エッチングされる。2段目のCF含有率は1段目より高い。したがって、HOが1段目より多く分解され、HFの生成量が増え、かつ吹き出しガス中のHO量が減少する。したがって、シリコン含有膜93の良好なエッチングレートを維持しつつ、シリコン含有膜93の下地膜92に対する選択比を大きくできる。これによって、シリコン含有膜93の凸凹な表面の凹の部分が下地膜92との界面に到達したとき、下地膜92が削れるのを抑制できる。 Next, the workpiece 90 comes into contact with the processing gas from the second stage processing gas supply system 10Y and is etched. The CF 4 content in the second stage is higher than that in the first stage. Therefore, H 2 O is decomposed more than in the first stage, the amount of HF generated increases, and the amount of H 2 O in the blown gas decreases. Therefore, the selection ratio of the silicon-containing film 93 to the base film 92 can be increased while maintaining a good etching rate of the silicon-containing film 93. Thereby, when the concave portion of the uneven surface of the silicon-containing film 93 reaches the interface with the base film 92, it is possible to suppress the base film 92 from being scraped.

[第2エッチング工程]
次に、被処理物90は、3段目(最終段)の処理ガス供給系10Zからの処理ガスと接触し、エッチングされる。3段目のCF含有率は2段目(第1エッチング工程の最終段階)より更に高い。したがって、シリコン含有膜93の下地膜92に対する選択比を更に大きくできる。これにより、下地膜92のオーバーエッチング量d(図2(d))を十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜93aを確実に除去できる。
[Second etching process]
Next, the workpiece 90 comes into contact with the processing gas from the third stage (final stage) processing gas supply system 10Z and is etched. The third stage CF 4 content is even higher than the second stage (final stage of the first etching step). Therefore, the selection ratio of the silicon-containing film 93 to the base film 92 can be further increased. Thereby, the overetching amount d (FIG. 2D) of the base film 92 can be made sufficiently small, and the spotted residual film 93a of the silicon-containing film can be reliably removed.

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、当業者に自明の範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、エッチング対象のシリコン含有膜93は、アモルファスシリコンに限られず、ポリシリコンであってもよく、単結晶シリコンでもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜93は、シリコンに限られず、酸化シリコン、炭化シリコン、酸化炭化シリコン等であってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜93が酸化シリコンである場合、処理ガスが酸化性反応成分を含む必要はない。したがって、酸素系原料供給部34を省略できる。
エッチング対象のシリコン含有膜93が、炭化シリコン又は酸化炭化シリコンである場合、加熱操作によりシリコンに変換でき、その後、上記実施形態と同様にしてエッチングできる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope obvious to those skilled in the art.
For example, the silicon-containing film 93 to be etched is not limited to amorphous silicon, but may be polysilicon or single crystal silicon.
The silicon-containing film 93 to be etched is not limited to silicon, and may be silicon oxide, silicon carbide, silicon oxide carbide, or the like.
When the silicon-containing film 93 to be etched is silicon oxide, the processing gas does not need to contain an oxidizing reaction component. Therefore, the oxygen-based raw material supply unit 34 can be omitted.
When the silicon-containing film 93 to be etched is silicon carbide or silicon oxide carbide, it can be converted into silicon by a heating operation, and then etched in the same manner as in the above embodiment.

下地膜92は、窒化シリコンに限られず、エッチング対象のシリコン含有膜93とは異なる成分であればよい。
アモルファスシリコン等のシリコンからなるシリコン含有膜93に対し、下地膜92が酸化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜93が酸化シリコンである場合、下地膜は例えば窒化シリコンであってもよい。
エッチング対象のシリコン含有膜93が炭化シリコンや酸化炭化シリコンである場合、下地膜92は例えば窒化シリコン又は酸化シリコンであってもよい。
The base film 92 is not limited to silicon nitride, and may be any component different from the silicon-containing film 93 to be etched.
For the silicon-containing film 93 made of silicon such as amorphous silicon, the base film 92 may be silicon oxide.
When the silicon-containing film 93 to be etched is silicon oxide, the base film may be, for example, silicon nitride.
When the silicon-containing film 93 to be etched is silicon carbide or silicon oxide carbide, the base film 92 may be, for example, silicon nitride or silicon oxide.

下地膜の成分等によっては、エッチングが進行するにしたがってシリコンの下地膜に対する選択比を大きくするために、CF含有率を低くしてもよい。第2エッチング工程のCF含有率を第1エッチング工程より低くしてもよい。CF含有率を低くした後、高くしてもよい。CF含有率を高くした後、低くしてもよい。CF含有率を段階的に変化させるのに限られず、連続的に変化(漸減又は漸増)させてもよい。 Depending on the components of the underlying film, the CF 4 content may be lowered in order to increase the selectivity of silicon to the underlying film as etching proceeds. The CF 4 content in the second etching step may be lower than that in the first etching step. After decreasing the CF 4 content, it may be increased. After increasing the CF 4 content, it may be decreased. The CF 4 content is not limited to changing stepwise, but may be continuously changed (gradual decrease or increase).

Arの流量を一定に維持しながら、CFの流量を増減させることで、CFの含有率を変更してもよい。 The content rate of CF 4 may be changed by increasing or decreasing the flow rate of CF 4 while maintaining the flow rate of Ar constant.

フッ素系原料として、CFに代えて、C、C、C等の他のPFC(パーフルオロカーボン)を用いてもよく、CHF、CH、CHF等のHFC(ハイドロフルオロカーボン)を用いてもよく、SF、NF、XeF等のPFC及びHFC以外のフッ素含有化合物を用いてもよい。
キャリア(希釈ガス)として、Arに代えて、He、Ne、N等の他の不活性ガスを用いてもよい。
酸素系原料として、Oに代えて、NO、NO、NO等の酸素含有化合物を用いてもよい。
Instead of CF 4 , other PFCs (perfluorocarbons) such as C 2 F 6 , C 3 F 6 , and C 3 F 8 may be used as the fluorine-based raw material. CHF 3 , CH 2 F 2 , and CH 3 HFC (hydrofluorocarbon) such as F may be used, and fluorine-containing compounds other than PFC and HFC such as SF 6 , NF 3 , and XeF 2 may be used.
As the carrier (dilution gas), other inert gas such as He, Ne, N 2 may be used instead of Ar.
As the oxygen-based raw material, oxygen-containing compounds such as NO, NO 2 , and N 2 O may be used instead of O 2 .

酸化性反応成分をプラズマ生成部44又はオゾナイザー48を用いて生成するのに代えて、O等の酸化性反応成分そのものをタンク等に蓄えておき、このタンクから酸化性反応成分を取り出してフッ素系反応成分と混合してもよい。
第2実施形態(図3)及び第3実施形態(図4)において、フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスとを混合せずに互いに別の噴出部から被処理物へ向けて吹き出すようにしてもよい。
水(HO)に代えて、OH基含有化合物を用いてもよい。OH基含有化合物として、過酸化水素水(H)やエタノールやメタノール等のアルコールが挙げられる。ただし、過酸化水素水の場合は、反応性が高く、安定してフッ素系反応成分のガスに添加することが難しい。また、アルコールの場合は、プラズマ中に導入された際に炭素成分(C)が反応し、有機重合体が生成されるため、その分解・除去が必要になる。そのため、簡便で安定に供給できるHOが好ましい。
Instead of generating the oxidizing reaction component using the plasma generating unit 44 or the ozonizer 48, the oxidizing reaction component itself such as O 3 is stored in a tank or the like, and the oxidizing reaction component is taken out from the tank to remove fluorine. You may mix with a system reaction component.
In the second embodiment (FIG. 3) and the third embodiment (FIG. 4), the fluorine-based reactive gas and the oxidizing reactive gas are not mixed and blown out from different jetting portions toward the workpiece. Also good.
Instead of water (H 2 O), an OH group-containing compound may be used. Examples of the OH group-containing compound include hydrogen peroxide water (H 2 O 2 ) and alcohols such as ethanol and methanol. However, in the case of hydrogen peroxide, the reactivity is high and it is difficult to stably add it to the gas of the fluorine-based reaction component. In the case of alcohol, the carbon component (C) reacts when it is introduced into the plasma, and an organic polymer is produced. Therefore, it is necessary to decompose and remove it. Therefore, H 2 O that can be supplied simply and stably is preferable.

第1エッチング工程から第2エッチング工程に切り替えるタイミングは、下地膜92が露出した段階に限られず、下地膜92が露出する少し前の段階に設定してもよい。   The timing of switching from the first etching process to the second etching process is not limited to the stage where the base film 92 is exposed, and may be set to a stage just before the base film 92 is exposed.

処理ガス供給系10を複数設け、被処理物90に対向する系10を切替手段で選択的に切り替える場合、処理ガス供給系10は2つ(第4、第5実施形態(図5、図6))又は3つ(第6実施形態(図7))に限られず、4つ以上設けてもよい。
複数の処理ガス供給系10のうち少なくとも2つの処理ガス供給系10のCF含有率が異なっていればよく、複数の処理ガス供給系10のすべてのCF含有率が1段ずつ異なっているのに限られず、複数(3つ以上)の処理ガス供給系10のうち一部(2つ以上)の処理ガス供給系10のCF含有率が互いに同じであってもよい。
When a plurality of processing gas supply systems 10 are provided and the system 10 facing the workpiece 90 is selectively switched by the switching means, there are two processing gas supply systems 10 (fourth and fifth embodiments (FIGS. 5 and 6). )) Or three (sixth embodiment (FIG. 7)), four or more may be provided.
It is sufficient that CF 4 content of at least two process gas supply system 10 of the plurality of processing gas supply system 10 are different, all the CF 4 content of a plurality of processing gas supply system 10 is different by one-stage However, the CF 4 contents of a part (two or more) of the processing gas supply systems 10 among the plurality (three or more) of the processing gas supply systems 10 may be the same.

第6実施形態(図7)において、処理ガス供給系10Xを2つ並設し、装置1全体で処理ガス供給系10を4つ設けてもよい。この構造は、シリコン含有膜93の厚さが大きく、1つの処理ガス供給系10Xでエッチングできる量がシリコン含有膜93の厚さの半分未満である場合に好適である。すなわち、処理ガス供給系10Xを2つ設けることで、シリコン含有膜93の半分以上ないしは大部分を良好なエッチングレートで、かつCFの無駄を抑えながらエッチングできる。その後、処理ガス供給系10Yでシリコンの選択比を大きくしてエッチングし、続いて処理ガス供給系10Zでシリコンの選択比を更に大きくしてエッチングする。
シリコン含有膜93の厚さによっては、処理ガス供給系10Xを3つ以上並設してもよい。
In the sixth embodiment (FIG. 7), two processing gas supply systems 10X may be provided side by side, and four processing gas supply systems 10 may be provided in the entire apparatus 1. This structure is suitable when the thickness of the silicon-containing film 93 is large and the amount that can be etched by one processing gas supply system 10X is less than half the thickness of the silicon-containing film 93. That is, by providing two processing gas supply systems 10X, more than half or most of the silicon-containing film 93 can be etched at a good etching rate and while suppressing waste of CF 4 . Thereafter, etching is performed by increasing the silicon selection ratio in the processing gas supply system 10Y, and then etching is performed by further increasing the silicon selection ratio in the processing gas supply system 10Z.
Depending on the thickness of the silicon-containing film 93, three or more processing gas supply systems 10X may be arranged in parallel.

複数の実施形態を互いに組み合わせてもよい。例えば、第4〜第6実施形態(図5〜7)の各処理ガス供給系10を、第2、第3実施形態(図3、図4)と同様にフッ素系反応成分と酸化性反応成分とが互いに別ルートで生成される構成にしてもよい。   A plurality of embodiments may be combined with each other. For example, each processing gas supply system 10 of the fourth to sixth embodiments (FIGS. 5 to 7) is replaced with a fluorine-based reaction component and an oxidizing reaction component in the same manner as the second and third embodiments (FIGS. 3 and 4). May be generated by different routes.

第1〜第3実施形態(図1〜図4)において、原料含有率調節部37がCF含有率を3段階以上にわたって段階的に高くする(変化させる)ようにしてもよい。そうすると、第6実施形態と同様に、エッチングレートを確実に高くしつつ、下地膜92のオーバーエッチング量dを十分に小さくでき、かつシリコン含有膜の斑点状の残膜93aを確実に除去できる。
第1〜第3実施形態(図1〜図4)において、原料含有率調節部37がCF含有率を連続的に漸増させてもよい。
下地膜92の成分等によっては、第1〜第3実施形態(図1〜図4)において、原料含有率調節部37がCF含有率を段階的又は連続的に低くしてもよい。
In the first to third embodiments (FIGS. 1 to 4), the raw material content rate adjusting unit 37 may increase (change) the CF 4 content rate in three steps or more. Then, as in the sixth embodiment, the overetching amount d of the base film 92 can be sufficiently reduced while the etching rate is reliably increased, and the spotted residual film 93a of the silicon-containing film can be reliably removed.
In the first to third embodiments (FIGS. 1 to 4), the raw material content rate adjusting unit 37 may gradually increase the CF 4 content rate continuously.
Depending on the components of the base film 92 and the like, in the first to third embodiments (FIGS. 1 to 4), the raw material content rate adjusting unit 37 may lower the CF 4 content rate stepwise or continuously.

本発明のエッチング方法及びエッチング装置は、レジスト等でパターニングされた被処理物のパターンエッチングの他、被処理物の表面に付着したシリコンを含む汚染物質の除去、シリコンウェハやガラスの粗化部分の平坦化、シリコンウェハやガラスの表面又は裏面の粗化等にも応用できる。   The etching method and the etching apparatus according to the present invention are designed to remove contaminants including silicon adhering to the surface of an object to be processed, and to remove a roughened portion of a silicon wafer or glass, in addition to pattern etching of an object to be processed patterned with a resist. It can also be applied to planarization, roughening of the front or back surface of a silicon wafer or glass.

実施例を説明する。本発明は、この実施例に限定されない。
図3のエッチング装置を用い、アモルファスシリコン膜を第1エッチング工程と第2エッチング工程の2段階でエッチング処理をおこなった。下地膜は窒化シリコンであり、この下地膜にアモルファスシリコンが積層されたサンプルを用いた。
まず、第1エッチング工程を行なった。
フッ素系原料としてCFを用いた。希釈ガス(キャリア)としてArを用いた。CFをArで希釈してフッ素系原料ガス(CF+Ar)を得た。混合比は以下の通り。
CF:Ar=10:90
Examples will be described. The present invention is not limited to this example.
Using the etching apparatus of FIG. 3, the amorphous silicon film was etched in two stages, a first etching process and a second etching process. The base film was silicon nitride, and a sample in which amorphous silicon was laminated on the base film was used.
First, the first etching process was performed.
CF 4 was used as a fluorine-based raw material. Ar was used as a dilution gas (carrier). CF 4 was diluted with Ar to obtain a fluorine-based source gas (CF 4 + Ar). The mixing ratio is as follows.
CF 4 : Ar = 10: 90

上記のフッ素系原料ガス(CF+Ar)に市販の水分添加装置で水分を添加した。水分量は、露点温度が18℃になるよう制御した。水添加後のフッ素系原料ガス(CF+Ar+HO)をプラズマ生成部40でプラズマ化した。プラズマ放電条件は以下のとおりである。
電極間間隔: 1mm
電極間電圧: 12kV
電源周波数: 40kHz(パルス波)
別途、酸素系原料ガスとしてOを別のプラズマ生成部44に導入して大気圧下でプラズマ化し、酸化性反応ガスを得た。プラズマ放電条件は、上記プラズマ生成部40と同じとした。
プラズマ生成部40からのフッ素系反応ガスとプラズマ生成部44からの酸化性反応ガスとを混合し第1処理ガスを得た。フッ素系反応ガスと酸化性反応ガスの体積混合比は1:1とした。
Water was added to the fluorine-based source gas (CF 4 + Ar) with a commercially available water addition device. The amount of water was controlled so that the dew point temperature was 18 ° C. The fluorine-based source gas (CF 4 + Ar + H 2 O) after the addition of water was converted into plasma by the plasma generation unit 40. The plasma discharge conditions are as follows.
Distance between electrodes: 1mm
Voltage between electrodes: 12kV
Power frequency: 40 kHz (pulse wave)
Separately, O 2 as an oxygen-based source gas was introduced into another plasma generation unit 44 and turned into plasma under atmospheric pressure to obtain an oxidizing reaction gas. The plasma discharge conditions were the same as those of the plasma generator 40.
The fluorine-based reaction gas from the plasma generation unit 40 and the oxidizing reaction gas from the plasma generation unit 44 were mixed to obtain a first processing gas. The volume mixing ratio of the fluorine-based reaction gas and the oxidizing reaction gas was 1: 1.

被処理物90をステージ20に載せ、その上方にプラズマ噴出部53を配置した。プラズマ噴出部53から第1処理ガスを吹き出しながら、噴出部53を被処理物90の一端から他端までの間を往復するように移動(スキャン)させた。移動速度は、4m/minとした。往方向又は復方向の片道移動をスキャン1回として、スキャンを18回行ない、第1エッチング工程を終了した。このとき、被処理物90の表面には、0.1〜10μmの斑点状のアモルファスシリコン93aが残っていた(図2(b)(c)参照)。
第1エッチング工程のアモルファスシリコン膜のエッチングレートは、9.8nm/scanであり、アモルファスシリコン膜のシリコン窒化膜に対する選択比は約1.3であった。
The workpiece 90 was placed on the stage 20, and the plasma ejection part 53 was disposed above it. While the first processing gas was blown out from the plasma ejection portion 53, the ejection portion 53 was moved (scanned) so as to reciprocate from one end to the other end of the workpiece 90. The moving speed was 4 m / min. The one-way movement in the forward direction or the backward direction was set as one scan, the scan was performed 18 times, and the first etching process was completed. At this time, spot-like amorphous silicon 93a having a thickness of 0.1 to 10 μm remained on the surface of the workpiece 90 (see FIGS. 2B and 2C).
The etching rate of the amorphous silicon film in the first etching step was 9.8 nm / scan, and the selectivity of the amorphous silicon film to the silicon nitride film was about 1.3.

続いて、第2エッチング工程を行なった。処理条件は、フッ素系原料ガスのCF含有率及び噴出部53のスキャン回数を除き、第1エッチング工程と同一とした。第2エッチング工程でのCF含有率は第1エッチング工程より高くし、CFとArの混合比で以下の通りとした。
CF:Ar=80:20
Subsequently, a second etching step was performed. The processing conditions were the same as those in the first etching step except for the CF 4 content of the fluorine-based source gas and the number of scans of the ejection portion 53. The content of CF 4 in the second etching step was higher than that in the first etching step, and the mixing ratio of CF 4 and Ar was as follows.
CF 4 : Ar = 80: 20

第2エッチング工程のスキャン回数は4回とした。これにより、残アモルファスシリコン93aを完全に除去することができた。
第2エッチング工程のアモルファスシリコン膜のエッチングレートは、10.2nm/scanであり、アモルファスシリコン膜のシリコン窒化膜に対する選択比は、第1エッチング工程より高く、約2.6であった。したがって、エッチング対象のアモルファスシリコンのエッチングレートを高く維持しつつ、下地のシリコン窒化膜92のオーバーエッチングを小さくできることが確認された。
The number of scans in the second etching process was four. As a result, the remaining amorphous silicon 93a could be completely removed.
The etching rate of the amorphous silicon film in the second etching step was 10.2 nm / scan, and the selection ratio of the amorphous silicon film to the silicon nitride film was higher than that in the first etching step and was about 2.6. Therefore, it was confirmed that overetching of the underlying silicon nitride film 92 can be reduced while maintaining the etching rate of the amorphous silicon to be etched high.

本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ(FPD)や半導体ウェハの製造に適用可能である。   The present invention is applicable, for example, to the manufacture of flat panel displays (FPD) and semiconductor wafers.

本発明の第1実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 1st Embodiment of this invention. (a)は、エッチング前の被処理物の断面図であり、(b)は、第1エッチング工程の終了時の被処理物の平面図であり、(c)は、(b)の断面図であり、(d)は、第2エッチング工程の終了時の被処理物の平面図である。(A) is sectional drawing of the to-be-processed object before an etching, (b) is a top view of the to-be-processed object at the time of completion | finish of a 1st etching process, (c) is sectional drawing of (b). (D) is a plan view of the object to be processed at the end of the second etching step. 本発明の第2実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態の概略構成を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of 6th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 エッチング装置
10,10A,10B 処理ガス供給系
10X,10Y,10Z 処理ガス供給系
21 加熱部
22 移動手段(切替手段)
25 ローラコンベア(切替手段)
30 原料供給ライン
31 フッ素系原料供給部
32 添加部
34 酸素系原料供給部
31 フッ素系ガス供給部
35 フッ素系原料供給部
36 キャリア供給部
37 原料含有率調節部
40 プラズマ生成部
43 プラズマ空間
44 別のプラズマ生成部
47 プラズマ空間
48 オゾナイザー
49 噴出部
90 被処理物
92 下地膜
93 シリコン含有膜
93a 残シリコン膜
94 連続シート状被処理物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Etching apparatus 10, 10A, 10B Processing gas supply system 10X, 10Y, 10Z Processing gas supply system 21 Heating part 22 Moving means (switching means)
25 Roller conveyor (switching means)
30 Raw material supply line 31 Fluorine-based material supply unit 32 Addition unit 34 Oxygen-based material supply unit 31 Fluorine-based gas supply unit 35 Fluorine-based material supply unit 36 Carrier supply unit 37 Material content rate adjustment unit 40 Plasma generation unit 43 Plasma space 44 Plasma generating portion 47 Plasma space 48 Ozonizer 49 Ejecting portion 90 Object to be processed 92 Base film 93 Silicon-containing film 93a Residual silicon film 94 Continuous sheet-like object to be processed

Claims (16)

下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする方法において、
フッ素系原料を含みHO又はOH基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを大気圧近傍のプラズマ空間に通して生成したフッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に接触させ、前記フッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させることを特徴とするシリコン含有膜のエッチング方法。
In a method of etching a workpiece in which a silicon-containing film is laminated on a base film,
A treatment gas containing a fluorine-based reaction component generated by passing a fluorine-based material gas containing a fluorine-based material and containing a H 2 O or OH group-containing compound through a plasma space near atmospheric pressure is brought into contact with the object to be treated; A method for etching a silicon-containing film, wherein the content of the fluorine-based material in the fluorine-based material gas is changed according to the progress of etching.
前記含有率をエッチングが進むにしたがって高くすることを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein the content rate is increased as etching progresses. 前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くすることを特徴とする請求項1又は2に記載のエッチング方法。   The etching method according to claim 1, wherein the content rate is increased stepwise as etching progresses. 前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半をエッチングする期間(以下「第1エッチング工程」と称す)の前記含有率を相対的に低くし、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分のうち前記第1エッチング工程後に残った部分をエッチングする期間(以下「第2エッチング工程」と称す)の前記含有率を相対的に高くすることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のエッチング方法。   The content rate of a period for etching most of the silicon-containing film to be etched (hereinafter referred to as “first etching step”) is relatively lowered, and the first portion of the silicon-containing film to be etched is 4. The content rate according to claim 1, wherein the content of a period (hereinafter referred to as a “second etching process”) for etching a portion remaining after one etching process is relatively high. Etching method. 前記第1エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=3:97〜97:3であり、
前記第2エッチング工程のフッ素系原料ガスが、キャリアを更に含み又は含まず、フッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=5:95〜100:0であることを特徴とする請求項4に記載のエッチング方法。
The fluorine source gas in the first etching step further includes a carrier, and the molar ratio of the fluorine source and the carrier is fluorine source: carrier = 3: 97 to 97: 3,
The fluorine-based source gas in the second etching step further includes or does not include a carrier, and the molar ratio of the fluorine-based material to the carrier is fluorine-based material: carrier = 5: 95 to 100: 0. The etching method according to claim 4.
前記第1エッチング工程のフッ素系原料ガスのフッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=5:95〜30:70であり、
前記第2エッチング工程のフッ素系原料ガスのフッ素系原料とキャリアのモル比が、フッ素系原料:キャリア=75:25〜100:0であることを特徴とする請求項4又は5に記載のエッチング方法。
The molar ratio of the fluorine-based material to the carrier of the fluorine-based material gas in the first etching step is fluorine-based material: carrier = 5: 95 to 30:70,
6. The etching according to claim 4, wherein a molar ratio of the fluorine-based material to the carrier in the fluorine-based material gas in the second etching step is fluorine-based material: carrier = 75: 25 to 100: 0. Method.
前記第1エッチング工程で前記含有率を段階的に高くし、前記第2エッチング工程での前記含有率を前記第1エッチング工程の最終段階より高くすることを特徴とする請求項4〜6の何れか1項に記載のエッチング方法。   The content rate in the first etching step is increased stepwise, and the content rate in the second etching step is higher than that in the final step of the first etching step. The etching method according to claim 1. 下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを前記被処理物に供給する処理ガス供給系を備え、前記処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みHO又はOH基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
前記原料供給ラインのフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率をエッチングの進行に応じて変化させる原料含有率調節部と、
を含むことを特徴とするシリコン含有膜のエッチング装置。
In an apparatus for etching an object to be processed in which a silicon-containing film is laminated on a base film,
A processing gas supply system that supplies a processing gas containing a fluorine-based reaction component to the object to be processed, the processing gas supply system,
A plasma generator that forms a plasma space near atmospheric pressure;
A raw material supply line that introduces into the plasma space a fluorine-based source gas that includes a fluorine-based source material that serves as the fluorine-based reaction component and to which an H 2 O or OH group-containing compound is added;
A raw material content adjusting unit that changes the content of the fluorine-based raw material in the fluorine-based raw material gas of the raw material supply line according to the progress of etching;
A silicon-containing film etching apparatus comprising:
前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって高くすることを特徴とする請求項8に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 8, wherein the raw material content adjusting unit increases the content rate as etching progresses. 前記原料含有率調節部が、前記含有率をエッチングが進むにしたがって段階的に高くすることを特徴とする請求項8又は9に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 8 or 9, wherein the raw material content adjusting unit increases the content in a stepwise manner as etching progresses. 前記原料含有率調節部が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記含有率を相対的に低くし、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率を相対的に高くすることを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記載のエッチング装置。   The raw material content adjusting unit lowers the content rate until most of the portion to be etched of the silicon-containing film is etched, and when etching the remaining silicon-containing film, the content rate is relatively The etching apparatus according to claim 8, wherein the etching apparatus is made higher. 前記原料供給ラインが、フッ素系原料とキャリアとを混合して前記フッ素系原料ガスを生成し、
前記原料含有率調節部が、フッ素系原料とキャリアの混合比を調節することを特徴とする請求項8〜11の何れか1項に記載のエッチング装置。
The raw material supply line mixes a fluorine-based raw material and a carrier to generate the fluorine-based raw material gas,
The etching apparatus according to claim 8, wherein the raw material content adjusting unit adjusts a mixing ratio of the fluorine-based raw material and the carrier.
下地膜にシリコン含有膜が積層された被処理物をエッチングする装置において、
フッ素系反応成分を含む処理ガスを噴き出す複数の処理ガス供給系と、
処理ガスが前記被処理物に吹き付けられる処理ガス供給系をエッチングの進行に応じて選択的に切り替える切替手段と、
を備え、各処理ガス供給系が、
大気圧近傍のプラズマ空間を形成するプラズマ生成部と、
前記フッ素系反応成分となるフッ素系原料を含みHO又はOH基含有化合物が添加されたフッ素系原料ガスを前記プラズマ空間に導入する原料供給ラインと、
を含み、前記複数の処理ガス供給系のうち少なくとも2つの処理ガス供給系のフッ素系原料ガス中のフッ素系原料の含有率が互いに異なることを特徴とするシリコン含有膜のエッチング装置。
In an apparatus for etching an object to be processed in which a silicon-containing film is laminated on a base film,
A plurality of processing gas supply systems for blowing out a processing gas containing a fluorine-based reaction component;
A switching means for selectively switching a processing gas supply system in which a processing gas is sprayed onto the object to be processed according to the progress of etching;
Each processing gas supply system,
A plasma generator that forms a plasma space near atmospheric pressure;
A raw material supply line that introduces into the plasma space a fluorine-based source gas that includes a fluorine-based source material that serves as the fluorine-based reaction component and to which an H 2 O or OH group-containing compound is added;
The silicon-containing film etching apparatus is characterized in that the fluorine-containing raw material contents in the fluorine-based raw material gases of at least two of the plurality of processing gas supply systems are different from each other.
前記切替手段が、エッチングが進むにしたがって前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項13に記載のエッチング装置。   The etching apparatus according to claim 13, wherein the switching unit selects a processing gas supply system having a relatively high content rate as etching progresses. 前記切替手段が、前記シリコン含有膜のエッチングすべき部分の大半がエッチングされる迄、前記含有率が相対的に低い処理ガス供給系を選択し、残りのシリコン含有膜をエッチングするとき、前記含有率が相対的に高い処理ガス供給系を選択することを特徴とする請求項13又は14に記載のエッチング装置。   When the switching means selects a processing gas supply system having a relatively low content rate until most of the portion to be etched of the silicon-containing film is etched, and the remaining silicon-containing film is etched, The etching apparatus according to claim 13 or 14, wherein a processing gas supply system having a relatively high rate is selected. 前記複数の処理ガス供給系の原料供給ラインの処理ガス流量が互いに略等しく、各原料供給ラインがフッ素系原料とキャリアを混合して前記フッ素系原料ガスを生成することを特徴とする請求項13〜15の何れか1項に記載のエッチング装置。   The processing gas flow rates of the raw material supply lines of the plurality of processing gas supply systems are substantially equal to each other, and each raw material supply line mixes a fluorine-based material and a carrier to generate the fluorine-based material gas. The etching apparatus according to any one of -15.
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