JP2011100760A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッチングストップを必要とする多層構造の処理対象物にてエッチングすべき層に対しては略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成するという機能を有しながら、下層については確実に残存させることができるエッチング方法を提供する。
【解決手段】 処理対象物Ｓをシリコン酸化層とシリコン層とが積層されたものとし、この処理対象物を、処理室１内に設けられバイアス電圧を印加し得るステージ１０上に配置し、この処理室内にフッ素含有ガスを含むエッチングガスを導入してプラズマ雰囲気を形成すると共に処理対象物に所定値のバイアス電圧を印加し、シリコン層をエッチングする。シリコン層のエッチングが進行してシリコン酸化物層が露出するまでに、バイアス電圧を所定値以下に低下させるか、または、バイアス電圧の印加を停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エッチング方法に関し、より詳しくは、シリコン化合物層とシリコン層とが積層された処理対象物にてシリコン層に略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成することに適したドライエッチング方法に関する。

従来、トランジスタの寄生容量を減少させる目的等から、シリコン基板と表面シリコン層の間に、シリコン酸化層（ＳｉＯ_２層）を介在させた構造のＳＯＩ基板が開発されている。このようなＳＯＩ基板を利用してＬＳＩを製造する場合、高精度な加工技術が要求され、例えば、表面シリコン層に、略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成するために、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置が用いられている。

この反応性イオンエッチング装置にて、エッチングガスとしてＳＦ_６のようなフッ素含有ガスを用いて表面シリコン層をエッチングすると、常温ではＳｉとフッ素ラジカルとの反応が自発的となって反応し易く、主としてフッ素ラジカルによりエッチングが進行するようになる（等方性エッチング）。このため、ＳＯＩ基板が配置される基板ステージを基板電極として構成し、エッチング中、ＳＯＩ基板にバイアス電圧を印加してイオン種を積極的に引き込むことが一般に行われている。

ここで、バイアス電圧を印加した状態でシリコン層をエッチングし、シリコン酸化層が露出するようになると、シリコン酸化層もまた、主としてプラズマで分解されたフッ素イオンとの反応によりガス化されてエッチングされるようになる。このため、エッチングストップがかからず、そのままシリコン酸化層までもがエッチングされるという不具合が生じる。

上記のように、エッチングストップがかからない多層構造のものをエッチング処理する場合、シリコン層のエッチングが進行してシリコン酸化層が露出したことを検知する所謂終点検知法を適用することが考えられる。終点検知法としては、エッチングする処理対象物（シリコン層）とプラズマとの反応により生成される物質が発する光の波長を用い、エッチング中に、特定波長の光強度に所定の変動が生じた時点をエッチング終点として検知するものが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

然し、プラズマの放射光の強度は常に一定ではなく、時間的な揺らぎを有するため、誤差が生じてエッチング終点を確実に検知できない場合がある。このような場合には、シリコン酸化層が、ダメージを受ける程エッチングされる虞がある。即ち、シリコン化合物層が、所望の機能（例えば、絶縁性）を発揮し得る膜厚以下までエッチングされてしまう。

特開２００２−１７６１８２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、エッチングストップを必要とする多層構造の処理対象物にてエッチングすべき層に対しては略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成するという機能を有しながら、下層については確実に残存させることができるエッチング方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、処理対象物をシリコン窒化層、シリコン酸化層またはシリコン酸窒化層のいずれかのシリコン化合物層とシリコン層とが積層されたものとし、この処理対象物を、処理室内に設けられバイアス電圧を印加し得るステージ上に配置し、この処理室内にフッ素含有ガスを含むエッチングガスを導入してプラズマ雰囲気を形成すると共に処理対象物に所定値のバイアス電圧を印加し、シリコン層をエッチングするエッチング方法において、前記シリコン層のエッチングが進行して前記シリコン化合物層が露出するまでに、バイアス電圧を所定値以下に低下させるか、または、バイアス電圧の印加を停止することを特徴とする。

本発明によれば、エッチング開始当初は、処理対象物へのバイアス電圧の印加により、フッ素イオンが積極的に引き込まれ、シリコン層に略垂直な側壁をもって深さ方向に延びるようにエッチングを進行させることができる。そして、所定深さまでエッチングが進行すると、バイアス電圧を所定値以下に低下させるか、または、バイアス電圧の印加を停止する。

これにより、シリコンとフッ素ラジカルとの反応が自発的となり、主としてフッ素ラジカルによりシリコン層のエッチングが進行するようになる一方、ＳｉＯ_２層等のシリコン化合物層は、フッ素ラジカルと反応し難いため、このシリコン化合物層は殆どエッチングされなくなる。つまり、シリコン化合物層に対するシリコン層のエッチング選択比が極めて大きくなる。このため、シリコン化合物層が露出するようになっても、シリコン化合物層自体は然程エッチングされない。その結果、従来技術の終点検知法を適用してシリコン層のエッチング終了を検知する際に誤差が生じても、シリコン酸化層が必要以上にエッチングされることを防止できる。

このように本発明では、エッチング中に、イオン種主体のエッチングからラジカル種主体のエッチングに切り替えることで、シリコン層に、シリコン層に略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成するという機能を有しながら、シリコン層下側のシリコン化合物層を確実に残存させることができる。

なお、ラジカル種主体のエッチングに切り替えると、等方性エッチングとなって、深孔や深溝に横方向のエッチングが生じて所謂ノッチが発生し得る。このため、例えば、所定のエッチング条件下でのシリコン層の膜厚やシリコン層のエッチング速度等を予め測定しておき、これらの測定値からノッチが最小限に抑制されるように、ラジカル種主体のエッチングへの切り替え時期を適宜設定することが望ましい。また、エッチングストップを必要とする多層構造の処理対象物にて、下層を確実に残存させるためには、上層（例えば、シリコン層／下層（ＳｉＯ_２層）の選択比が１００以上）となるようにすることが望ましい。

本発明においては、前記バイアス電圧の低下またはバイアス電圧の印加停止に先立って、処理室内の圧力を所定値に高めることが望ましい。これによれば、エッチング時の圧力が高くなるに従い、イオン種の平均自由工程が短くなってシリコン化合物層のエッチングレートが一層低下することで、シリコン酸化層が必要以上にエッチングされることを確実に防止できる。

この場合、前記圧力は１〜１０Ｐａの範囲であるとすればよい。１Ｐａより低い圧力では、バイアス電圧を仮に０Ｖまで低下させたとしても、下層を確実に残存させることができる選択比（例えば、シリコン層／ＳｉＯ_２層の選択比が１００以上）が実現できない場合がある。他方、１０Ｐａを超えると、反応性イオンエッチング時に放電が安定しないという不具合が生じる。

さらに、本発明においては、前記フッ素含有ガスは、前記フッ素含有ガスは、ＳＦ_５、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３及びＸｅＦ_２の中から選択されるものであることが望ましい。

（ａ）は、処理対象物を説明する部分拡大断面図、（ｂ）及び（Ｃ）は、処理対象物のエッチング工程を説明する部分断面図。 本発明のエッチング方法を実施するエッチング装置の構成を概略的に示す図。 実施例２の実験結果を示すグラフ。

以下、処理対象物を、シリコン基板Ｓ１と表面シリコン層Ｓ２の間に、ＳｉＯ_２層Ｓ３を介在させた構造のＳＯＩ基板Ｓとし（図１参照）、表面シリコン層Ｓ２を微細加工する場合を例に本発明の実施形態のエッチング方法を説明する。

図２を参照して、ＥＭは、本実施形態のエッチング方法を実施し得るエッチング装置である。このエッチング装置ＥＭは、処理室を画成する筒状の真空チャンバ１を備え、この真空チャンバ１の上部開口には、石英からなる天板２が真空シール２ａを介して装着されている。天板２上には、この天板２と平行に二巻回のループを成す高周波ループアンテナ３が配置されている。高周波ループアンテナ３は、マッチング回路４を介して第１の高周波電源５に接続されている。

高周波ループアンテナ３の下方には、多数の板状の永久磁石６が、高周波ループアンテナ３に流れる電流に直交しかつ天板２と平行にループ状に配置されている。また、天板２と永久磁石６との間には、図示省略したが、線状金属材料からなる平面状電極７が設けられている。この場合、平面状電極７と天板２とは、両者の間隔が５０ｍｍ以下であり、互いに平行に配置されている。さらに、平面状電極７は、可変コンデンサ８及びマッチング回路４を介して高周波電源５に高周波ループアンテナ３と並列に接続されている。この可変コンデンサ８を最適な値（例えば、１０ｐＦ〜１００ｐＦ）に調整することで、天板２の内表面への膜の付着を防止することができる。

真空チャンバ１の下部開口には、底板９が真空シール９ａを介して装着されている。この底板９上には、ＳＯＩ基板が位置決め保持されるステージ１０が配置されている。ステージ１０の上面は基板電極（図示せず）として構成され、基板電極にはマッチング回路１１を介して第２の高周波電源１２に接続され、エッチング中、ＳＯＩ基板Ｓにバイアス電位を印加できるようになっている。

また、真空チャンバ１には、特に、図示しないが、ターボ分子ポンプやロータリーポンプなどの真空排気手段とガス導入手段とが設けられている。この場合、エッチング時の真空チャンバ１内の圧力が可変であるように、真空排気手段は、コンダクタンスバルブ等を備えていることが望ましい。

エッチング時、ガス導入手段により真空チャンバ１に導入されるエッチングガスとしてＳＦ_６が用いられるが、ＳＦ_５、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３及びＸｅＦ_２の中から選択される少なくとも一種を含むフッ素含有ガスやこれらとＳＦ_６との混合ガスを用いることができる。なお、エッチングガスは、処理対象物に応じて、フッ素含有ガスの他、ＣｌやＨＢｒ等のハロゲン含有ガスなど適宜選択することができ、また、Ａｒ等のキャリアガスや酸素ガスを適宜添加することができる。

次に、図１に示すエッチング装置ＥＭを用いたＳＯＩ基板Ｓのエッチングを具体例的に説明する。図１（ｂ）に示すようにＳＯＩ基板Ｓの表面シリコン層Ｓ２上に、エッチング時にマスクとして役割を果たすレジストマスクＲを公知のフォトリソグラフィ工程にて形成する。そして、ＳＯＩ基板ＳをレジストマスクＲ側を上としてステージ１０に位置決めして配置する。そして、真空排気手段を作動させて真空チャンバ１を所定の真空度（例えば、１０^−５Ｐａ）真空引きする。

真空チャンバ１内の圧力が所定の真空度に達すると、エッチングガスとしてＳＦ_６を用い、ガス導入手段８により真空チャンバ１内に一定の流量で導入する。この場合、真空チャンバ１内の圧力（エッチング時の作動圧力）を１〜１０Ｐａの範囲と設定する。１Ｐａより低い圧力では、後述のようにバイアス電圧を仮に０Ｖまで低下させたとしても、シリコン層／ＳｉＯ_２層の選択比を１００以上にすることができない。他方、１０Ｐａを超えると、反応性イオンエッチング時に放電が安定せず、しかも、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは殆ど低下しない。

そして、第１の高周波電源５を介して主放電用の高周波電力を高周波ループアンテナ３に供給し、真空チャンバ１内にプラズマを発生させる。それに併せて、第２の高周波電源１２によりステージ１０上の基板電極にバイアス電圧を印加し、主放電により生成されたイオン種をＳＯＩ基板Ｓへ入射させるようにする。この場合、バイアス投入電力は、３０〜１００Ｗの範囲に設定される。電力が３０Ｗより低いと、等方性エッチングとなる一方、１００Ｗを超えると、レジストマスクＲのエッチングレートが高くなり過ぎ、レジストマスクＲとの選択比がとれないという不具合が生じる。

これにより、プラズマで分解されたフッ素イオンやフッ素ラジカルが、ＳＯＩ基板Ｓに照射され、シリコン層Ｓ２との反応によりガス化してエッチングされていく。この場合、バイアス電圧を印加してイオン種を積極的に引き込むようにしたため、表面シリコン層Ｓ２には、略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深溝Ｖ（例えば、レジストマスクＲの開口部内壁Ｒ１と表面シリコン層Ｓ２平面との為す角度が８５〜９０℃）が形成されていく（図１（ｃ）参照）。

ところで、表面シリコン層Ｓ２のエッチングが進行してＳｉＯ_２層Ｓ３が露出するようになると、ＳｉＯ_２層Ｓ３もまた、主としてプラズマで分解されたフッ素イオンとの反応によりガス化されてエッチングされるようになる。このため、エッチングストップがかからず、そのままＳｉＯ_２層Ｓ３もエッチングされる。

このため、公知の終点検知法、例えば、シリコンとプラズマとの反応により生成される物質が発する光の波長を用い、エッチング中に、この特定波長における光強度に所定の変動が生じた時点をエッチング終点として検知する方法を適用して、表面シリコン層Ｓ２のエッチング終了を判断している。但し、終点検知に誤差が生じても、ＳｉＯ_２層Ｓ３が必要以上にエッチングされないようにする必要がある。

本実施形態では、表面シリコン層Ｓ２のエッチングが進行してＳｉＯ_２層Ｓ３が露出するまでに、第２の高周波電源１２の稼働を停止させてバイアス電圧の印加を停止し、エッチング中に、イオン種主体のエッチングからラジカル種主体のエッチングに切り替えるようにした。ラジカル種主体のエッチングに切り替えた場合、等方性エッチングとなって、深溝Ｃに横方向のエッチングが生じる所謂ノッチが発生し得る。そこで、バイアス電圧の印加を停止までの時間は、例えば次のように設定される。

即ち、上記エッチング条件下で表面シリコン層Ｓ２をエッチングしたときの垂直方向へのエッチング速度、及びバイアス電圧を印加せず、他の条件を変更することなくエッチングしたときの横方向のエッチング速度を予め測定しておく。そして、レジストマスクの開口幅をＤｔ、表面シリコン層Ｓ２にエッチングにより深溝Ｃを形成したときに深溝Ｃ相互の間に残存する柱部の横幅をＲｔとし、エッチングを切り替える際に残っているシリコン層Ｓ１の膜厚Ｓｔが、Ｓｔ＜１／２Ｒｔの関係を満たすように、測定した上記両エッチング速度と表面シリコン層Ｓ２とから、切り替え時期を設定する。

また、バイアス電圧の印加停止に先立って、真空チャンバ１内の圧力が、エッチング開始時の圧力より高くなるようにする。この場合、真空チャンバ１内の圧力が１〜１０Ｐａの範囲とすることが好ましい。これにより、エッチング時の圧力が高くなるに従いＳｉＯ_２層Ｓ３のエッチングレートを更に低下できる。１Ｐａより低い圧力では、バイアスの投入電力を仮に０Ｗまで低下させたとしても、ＳｉＯ_２層Ｓ３のエッチングレートが殆ど低下せず、表面シリコン層Ｓ２を確実に残存させることができる選択比（例えば、シリコン層／ＳｉＯ_２層の選択比が１００以上）が実現できない。他方、１０Ｐａを超えた圧力では、反応性イオンエッチング時に放電が安定しないという不具合が生じる。

上記実施形態のエッチング方法によれば、ラジカル種主体のエッチングに切り替えると、シリコンとフッ素ラジカルとの反応が自発的となり、主としてフッ素ラジカルにより表面シリコン層Ｓ２のエッチングが進行するようになる一方、ＳｉＯ_２層Ｓ３は、フッ素ラジカルと反応し難いため、殆どエッチングされない。つまり、ＳｉＯ_２層Ｓ３に対するシリコン層Ｓ２のエッチング選択比が極めて大きくなる。このため、終点検知に誤差が生じてＳｉＯ_２層Ｓ３が完全に露出するようになっても、ＳｉＯ_２層Ｓ３自体は然程エッチングされない。これにより、表面シリコン層Ｓ２に、略垂直な側壁をもって深さ方向に延びる深孔や深溝を形成するという機能を有しながら、表面シリコン層Ｓ２下側のＳｉＯ_２層Ｓ３を確実に残存させることができる。

この場合、エッチング時の真空チャンバ１の圧力を高めれば、イオンの平均自由工程が短くなるため、ＳｉＯ_２層Ｓ３のエッチングレートが一層低下し、ＳｉＯ_２層Ｓ３がエッチングされることを確実に防止できる。また、上記のように、切り替え時期を設定しておけば、ラジカル種主体のエッチングに切り替えて深溝に横方向のエッチングが生じても、ノッチを最小限に抑制できる（つまり、デバイス構造上の問題は生じない）。

以上、本実施形態のエッチング方法について説明したが、本発明のエッチング方法は上記に限定されるものではない。例えば、本発明のエッチング方法を実施するエッチング装置として誘電結合型のエッチング装置等を用いることもできる。また、処理対象物としてＳＯＩ基板を例に説明したが、これに限定されるものではなく、シリコン窒化層やシリコン酸窒化層のシリコン化合物層と、シリコン層とを積層したものに適用でき、このような場合には、適宜エッチングガスが選択される。さらに、本実施形態では、ＳＯＩ基板Ｓのシリコン層のエッチングの際に、イオン種主体のエッチングからラジカル種主体のエッチングに切り替えるようにしたものを説明したが、積層したものの上層をエッチングする際にエッチングストップを生じることがなく、かつ、ラジカル種主体のエッチングからイオン種主体のエッチングに切り替えるようなものに本発明は応用できる。

実施例１では、処理対象物としてシリコン基板の表面にＳｉＯ_２層が形成されたものを用い_、ＳｉＯ_２層表面に、フォトリソグラフィ工程にてレジストマスクを形成した。そして、図２記載のエッチング装置を用い、処理対象物をエッチングした。

エッチングガスとしてＳＦ_６を用い、エッチング時の真空チャンバ１の圧力を１Ｐａ（ガス流量９０ｓｃｃｍ）となるように設定したエッチングガスを導入した。また、プラズマ発生用の高周波アンテナコイル３に接続した第１の高周波電源５の投入電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）を７５０Ｗ、基板電極に接続した第２の高周波電源１２の投入電力（周波数１２．５ＭＨｚ）を５０Ｗ、基板温度を７０℃に設定した。なお、この条件にてエッチングを行うと、シリコン基板のエッチングレートは３．１×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは２０６．８ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１５．０であった（比較値）。

次に、エッチング開始から所定時間経過後に、バイアス電圧の印加停止（第２の高周波電源の出力の停止）及び／またはエッチング時の圧力を適宜変化させ、エッチングを行うこととした。この場合、実験１では、第２の高周波電源１２の電力投入を停止し（基板バイアス電圧を０Ｖ）、その他は同一の条件とした。実験２では、真空チャンバ１の圧力を５Ｐａに変更すると共に、第２の高周波電源１２の出力を停止した。さらに、実験３では、真空チャンバ１の圧力を１０Ｐａに変更すると共に、第２の高周波電源１２の電力投入を停止した。

上記によれば、実験１の場合には、シリコン基板のエッチングレートは３．６×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、３４．８ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１０３．４であり、バイアス電圧の印加を停止すれば、上記比較値と比較してＳｉＯ_２層のエッチングレートが一桁下がることが確認された。

また、実験２の場合には、更に圧力を上げることで、シリコン基板のエッチングレートは５．７×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは１０．６ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は５３７．７であり、バイアス電圧の印加を停止に加えて圧力を上げることで、更にＳｉＯ_２層のエッチングレートが下がることが確認された。なお、実験３では、シリコン基板のエッチングレートは６．２×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは４．０ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１５５０．０であった。

実施例２では、実施例１と同一の処理対象物とし、図２記載のエッチング装置を用いて処理対象物をエッチングした。また、エッチング条件を同一として、エッチング開始から所定時間経過後に、所定の圧力（１、５、１０Ｐａ）下において、第２の高周波電源の出力を１０、３０、５０Ｗにそれぞれ設定してエッチングを行うこととした。

図３を参照して、圧力が１Ｐａにて、第２の高周波電源の出力が５０Ｗの場合（エッチング初期の条件と同一のままエッチングした場合）、シリコン基板のエッチングレートは３．１×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、２０６．４ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１５．０であった。そして、第２の高周波電源の出力を３０Ｗに下げると、シリコン基板のエッチングレートは４．１×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、１５４．１ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は２６．６となり、また、第２の高周波電源の出力を１０Ｗに下げると、シリコン基板のエッチングレートは４．２×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、７４．３ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は５６．５となった。

次に、圧力が５Ｐａにて、第２の高周波電源の出力が５０Ｗの場合（圧力のみ変化させた場合）、シリコン基板のエッチングレートは９．５×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、１８７．２ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は５０．７であった。そして、第２の高周波電源の出力を３０Ｗに下げると、シリコン基板のエッチングレートは７．９×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、１２４．６ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は６３．４となり、また、第２の高周波電源の出力を１０Ｗに下げると、シリコン基板のエッチングレートは９．３×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、５９．４ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１５６．６となった。

次に、圧力が１０Ｐａにて、第２の高周波電源の出力が５０Ｗの場合（圧力のみ変化させた場合）、シリコン基板のエッチングレートは１２．２×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、１１６．４ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１０４．８であった。そして、第２の高周波電源の出力を３０Ｗに下げると、シリコン基板のエッチングレートは１２．５×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、８４．８ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は１４７．４となり、また、第２の高周波電源の出力を１０Ｗに下げると、シリコン基板のＳｉＯ_２層エッチングレートは１３．４×１０^３ｎｍ／ｍｉｎであり、ＳｉＯ_２層のエッチングレートは、３１．２ｎｍ／ｍｉｎであり、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比は４２９．５となった。

以上より、バイアス電圧を低下させながら、エッチング時の真空チャンバ内の圧力を高めれば、シリコン基板の高いエッチング速度を保持したまま、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比を大きくすることができることが判る。

なお、ここでは詳細な実験結果を示さないが、ＳＦ_６以外のＳＦ_５、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３やＸｅＦ_２のいずれかを含むフッ素含有ガスを用いて、上記と同様の実験を行った結果、シリコン基板／ＳｉＯ_２層の選択比を１００以上にすることができることが確認された。

ＥＭ…エッチング装置、１…真空チャンバ（処理室）、３…高周波ループアンテナ、４、１１…マッチング回路、５、１２…高周波電源、６…永久磁石、１０…基板ステージ、Ｓ…ＳＯＩ基板（処理対象物）、Ｓ１…シリコン基板、Ｓ２…表面シリコン層、Ｓ３…ＳｉＯ_２層

Claims (4)

1. 処理対象物をシリコン窒化層、シリコン酸化層またはシリコン酸窒化層のいずれかのシリコン化合物層とシリコン層とが積層されたものとし、
   この処理対象物を、処理室内に設けられバイアス電圧を印加し得るステージ上に配置し、
   この処理室内にフッ素含有ガスを含むエッチングガスを導入してプラズマ雰囲気を形成すると共に処理対象物に所定値のバイアス電圧を印加し、シリコン層をエッチングするエッチング方法において、
   前記シリコン層のエッチングが進行して前記シリコン化合物層が露出するまでに、バイアス電圧を所定値以下に低下させるか、または、バイアス電圧の印加を停止することを特徴とするエッチング方法。
2. 前記バイアス電圧の低下またはバイアス電圧の印加停止に先立って、処理室内の圧力を所定値に高めることを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
3. 前記圧力は１〜１０Ｐａの範囲であることを特徴とする請求項２記載のエッチング方法。
4. 前記フッ素含有ガスは、ＳＦ_５、ＳＦ_６、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８、ＣＨＦ_３及びＸｅＦ_２の中から選択されるものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のエッチング方法。

Images