JP2018032664A - エッチング方法およびｄｒａｍキャパシタの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】極めて高いエッチングレートで、かつ、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に対して極めて高い選択比で被処理基板に存在するシリコン部分をエッチングする。
【解決手段】シリコン部分と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を有する被処理基板において、シリコン部分を窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングするエッチング方法であって、フッ素含有ガスと不活性ガスを励起した状態で被処理基板に供給して、シリコン部分をエッチングする。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板に存在するシリコン部分をエッチングするエッチング方法およびＤＲＡＭキャパシタの製造方法に関する。
半導体デバイスの製造過程において、基板に存在するシリコン部分、例えばポリシリコン膜をエッチング除去する工程が存在する。このようなシリコン部分をエッチングする際にウエットエッチングが用いられることがあるが、シリコン部分をエッチングした後に微細パターンが残存する用途では、ウエットエッチング後の乾燥時にパターンリーニングが生じることがあるため、ウエットエッチングに代えてドライエッチングが要求される場合がある。
ポリシリコン膜等のエッチング部分をドライエッチングする技術としては、ＨＦガス＋Ｆ２ガスや、ＦＮＯガス＋Ｆ２ガス＋不活性ガスを用いたものが知られている（特許文献１）。また、Ｆ２ガス＋ＮＨ３ガスを用いたものも検討されている（特許文献２）。
特開２０１４−２３６０５５号公報 特開２０１６−１４３７８１号公報
ところで、被処理基板である半導体ウエハ（シリコンウエハ）におけるポリシリコン膜等のシリコン部分のエッチングにおいては、エッチングレートが極めて高いことが要求されるのみならず、共存する窒化シリコン（ＳｉＮ）膜や酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜等に対して選択比が極めて高いことも要求される。しかし、上記特許文献１、２の技術では、エッチングレートおよび選択比が要求されるレベルで両立し得ない場合が生じる。
また、ＤＲＡＭのキャパシタにおいて、犠牲ポリシリコン膜にシリンダ状に下部電極として窒化チタン（ＴｉＮ）膜等のチタン系膜を形成した後、犠牲ポリシリコン膜をエッチング除去する場合があり、この場合には、極めて高いエッチングレートが要求されることに加えて、ＳｉＮ膜やＳｉＯ２膜のみならず、チタン系膜に対しても極めて高い選択比が求められる。
したがって、本発明は、極めて高いエッチングレートで、かつ、窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に対して極めて高い選択比で被処理基板に存在するシリコン部分をエッチングすることができるエッチング方法を提供することを課題とする。
また、高エッチングレートで、かつ、ＳｉＮ膜やＳｉＯ２膜のみならず、Ｔｉ系膜に対しても極めて高い選択比で基板に存在するシリコン部分をエッチングすることができるエッチング方法およびＤＲＡＭキャパシタの製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、シリコン部分と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を有する被処理基板において、前記シリコン部分を前記窒化シリコン膜および前記酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングするエッチング方法であって、フッ素含有ガスと不活性ガスを励起した状態で前記被処理基板に供給して、前記シリコン部分をエッチングすることを特徴とするエッチング方法を提供する。
上記第１の観点において、前記シリコン部分のエッチングレートが１００ｎｍ／ｍｉｎ以上であり、前記シリコン部分の前記窒化シリコン膜および前記酸化シリコン膜に対するエッチング選択比が５００以上とすることができる。前記フッ素含有ガスとして、フッ化水素ガスおよび六フッ化硫黄ガスから選択される少なくとも１種を用いることが好ましい。
上記第１の観点において、前記被処理基板は、Ｔｉ系膜をさらに有し、前記シリコン部分を前記Ｔｉ系膜に対しても選択的にエッチングする場合であってもよい。その場合に、前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスであることが好ましい。
前記不活性ガスとして、Ｎ２ガスおよびＡｒガスから選択される少なくとも１種を用いることができる。前記フッ素含有ガスと不活性ガスとの体積比は、１０：１〜１：１０の範囲であることが好ましい。前記エッチングを行う際の前記被処理基板の温度は、２０〜６０℃の範囲であることが好ましい。前記エッチングを行う際の圧力は、６６．５〜２６６Ｐａの範囲内であることが好ましい。
本発明の第２の観点は、半導体基板上に下層の酸化シリコン膜が形成され、その上に犠牲ポリシリコン膜が形成され、前記犠牲ポリシリコン膜に円柱状の複数の凹部が形成され、前記凹部内に下部電極となるシリンダ状のＴｉＮ膜が形成され、前記犠牲ポリシリコン膜の上に前記ＴｉＮ膜を支える目的の窒化シリコン膜が形成された構造の半導体ウエハを準備し、フッ化水素ガスと不活性ガスを励起した状態で前記半導体ウエハに供給して、前記犠牲ポリシリコン膜を選択的にエッチングし、複数のシリンダ状の前記ＴｉＮ膜を、前記ＳｉＮ膜で支えられたＤＲＡＭキャパシタの下部電極として残存させることを特徴とする、ＤＲＡＭキャパシタの製造方法を提供する。
本発明の第３の観点は、コンピュータ上で動作し、エッチング装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１の観点のエッチング方法が行われるように、コンピュータに前記エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
本発明によれば、シリコン部分と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を有する被処理基板において、前記シリコン部分を窒化シリコン膜および前記酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングするにあたり、フッ素含有ガスと不活性ガスを励起した状態で前記被処理基板に供給することにより、極めて高いエッチングレートで、かつ、ＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜に対して極めて高い選択比で被処理基板に存在するシリコン部分をエッチングすることができる。
本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するエッチング装置を搭載した処理システムの一例を示す概略構成図である。 図１の処理システムに搭載された熱処理装置を示す断面図である。 図１の処理システムに搭載された、本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するためのエッチング装置を示す断面図である。 本発明が適用されるデバイスの構造例を示す図であり、（ａ）はエッチング前の状態、（ｂ）はエッチング後の状態を示す。 実験例におけるシリコン部分のエッチングレートと、選択比（Ｓｉ／ＳｉＮ）の関係を示す図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
＜処理システム＞
図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング方法を実施するエッチング装置を搭載した処理システムの一例を示す概略構成図である。この処理システム１は、被処理基板としての半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）Ｗを搬入出する搬入出部２と、搬入出部２に隣接させて設けられた２つのロードロック室（Ｌ／Ｌ）３と、各ロードロック室３にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対して熱処理を行なう熱処理装置４と、各熱処理装置４にそれぞれ隣接して設けられた、ウエハＷに対してエッチングを行うエッチング装置５と、制御部６とを備えている。
搬入出部２は、ウエハＷを搬送する第１ウエハ搬送機構１１が内部に設けられた搬送室（Ｌ／Ｍ）１２を有している。第１ウエハ搬送機構１１は、ウエハＷを略水平に保持する２つの搬送アーム１１ａ，１１ｂを有している。搬送室１２の長手方向の側部には、キャリア載置台１３が設けられており、このキャリア載置台１３には、ウエハＷを複数枚並べて収容可能なキャリアＣが例えば３つ接続できるようになっている。また、搬送室１２に隣接して、ウエハＷを回転させて偏心量を光学的に求めて位置合わせを行なうオリエンタ１４が設置されている。
搬入出部２において、ウエハＷは、搬送アーム１１ａ，１１ｂによって保持され、第１ウエハ搬送機構１１の駆動により略水平面内で直進移動、また昇降させられることにより、所望の位置に搬送させられる。そして、載置台１３上のキャリアＣ、オリエンタ１４、ロードロック室３に対してそれぞれ搬送アーム１１ａ，１１ｂが進退することにより、搬入出させられるようになっている。
各ロードロック室３は、搬送室１２との間にそれぞれゲートバルブ１６が介在された状態で、搬送室１２にそれぞれ連結されている。各ロードロック室３内には、ウエハＷを搬送する第２ウエハ搬送機構１７が設けられている。また、ロードロック室３は、所定の真空度まで真空引き可能に構成されている。
第２ウエハ搬送機構１７は、多関節アーム構造を有しており、ウエハＷを略水平に保持するピックを有している。この第２ウエハ搬送機構１７においては、多関節アームを縮めた状態でピックがロードロック室３内に位置し、多関節アームを伸ばすことにより、ピックが熱処理装置４に到達し、さらに伸ばすことによりエッチング装置５に到達することが可能となっており、ウエハＷをロードロック室３、熱処理装置４、およびエッチング装置５間で搬送することが可能となっている。
熱処理装置４は、図２に示すように、真空引き可能なチャンバー２０と、その中でウエハＷを載置する載置台２３を有し、載置台２３にはヒーター２４が埋設されており、このヒーター２４によりエッチング処理が施された後のウエハＷを加熱してウエハＷに存在するエッチング残渣を気化して除去する。チャンバー２０のロードロック室３側には、ロードロック室３との間でウエハを搬送する搬入出口２０ａが設けられており、この搬入出口２０ａはゲートバルブ２２によって開閉可能となっている。また、チャンバー２０のエッチング装置５側にはエッチング装置５との間でウエハＷを搬送する搬入出口２０ｂが設けられており、この搬入出口２０ｂはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。チャンバー２０の側壁上部にはガス供給路２５が接続され、ガス供給路２５はＮ２ガス供給源３０に接続されている。また、チャンバー２０の底壁には排気路２７が接続され、排気路２７は真空ポンプ３３に接続されている。ガス供給路２５には流量調節弁３１が設けられており、排気路２７には圧力調整弁３２が設けられていて、これら弁を調整することにより、チャンバー２０内を所定圧力のＮ２ガス雰囲気にして熱処理が行われる。Ａｒガス等、Ｎ２ガス以外の不活性ガスを用いてもよい。
エッチング装置５は、ウエハＷのシリコン部分を選択的にエッチングするためのものである。なお、その具体的な構成については、後で詳細に説明する。
制御部６は、処理システム１の各構成部を制御するＣＰＵを備えたプロセスコントローラ９１を有している。プロセスコントローラ９１には、オペレータが処理システム１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、処理システム１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有するユーザーインターフェース９２が接続されている。また、プロセスコントローラ９１には、処理システム１で実行される各種処理、例えば後述するエッチング装置５における処理ガスの供給やチャンバー内の排気などをプロセスコントローラの制御にて実現するための制御プログラムである処理レシピや、各種データベース等が格納された記憶部９３が接続されている。レシピは記憶部９３の中の適宜の記憶媒体（図示せず）に記憶されている。そして、必要に応じて、任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、処理システム１での所望の処理が行われる。
処理システム１においては、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ５４を開いて、ピックをエッチング装置５まで伸ばしてウエハＷをエッチング装置５へ搬送する。
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、エッチング装置５において後述するようにしてエッチング処理を行う。
エッチング処理が終了した後、ゲートバルブ２２、５４を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックによりエッチング処理後のウエハＷを熱処理装置４に搬送し、チャンバー２０内にＮ２ガスを導入しつつ、ヒーター２４により載置台２３上のウエハＷを加熱して、エッチング残渣等を加熱除去する。
熱処理装置４における熱処理が終了した後、ゲートバルブ２２を開き、第２ウエハ搬送機構１７のピックにより載置台２３上のエッチング処理後のウエハＷをロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻す。これにより、一枚のウエハの処理が完了する。
なお、処理システム１において、熱処理は必須ではなく、その場合は熱処理装置４は不要である。熱処理装置４を設けない場合には、エッチング処理が終了した後のウエハＷを第２ウエハ搬送機構１７のピックによりロードロック室３に退避させ、第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりキャリアＣに戻せばよい。
＜エッチング装置の構成＞
次に、本実施形態のエッチング方法を実施するためのエッチング装置５について詳細に説明する。
図３は、エッチング装置５を示す断面図である。図３に示すように、エッチング装置５は、密閉構造のチャンバー４０を備えており、チャンバー４０の内部には、ウエハＷを略水平にした状態で載置させる載置台４２が設けられている。また、エッチング装置５は、チャンバー４０にエッチングガスを供給するガス供給機構４３、チャンバー４０内を排気する排気機構４４を備えている。
チャンバー４０は、チャンバー本体５１と蓋部５２とによって構成されている。チャンバー本体５１は、略円筒形状の側壁部５１ａと底部５１ｂとを有し、上部は開口となっており、この開口が蓋部５２で閉止される。側壁部５１ａと蓋部５２とは、シール部材（図示せず）により密閉されて、チャンバー４０内の気密性が確保される。
蓋部５２は、外側を構成する蓋部材５５と、蓋部材５５の内側に嵌め込まれ、載置台４２に臨むように設けられたシャワーヘッド５６とを有している。シャワーヘッド５６は円筒状をなす側壁５７ａと上部壁５７ｂとを有する本体５７と、本体５７の底部に設けられたシャワープレート５８とを有している。本体５７とシャワープレート５８との間には空間５９が形成されている。
蓋部材５５および本体５７の上部壁５７ｂには空間５９まで貫通してガス導入路６１が形成されており、このガス導入路６１にはガス供給機構４３のガス供給配管７１が接続されている。
シャワープレート５８には複数のガス吐出孔６２が形成されており、ガス供給配管７１およびガス導入路６１を経て空間５９に導入されたガスがガス吐出孔６２からチャンバー４０内の空間に吐出される。
側壁部５１ａには、熱処理装置４のチャンバー２０との間でウエハＷを搬入出する搬入出口５３が設けられており、この搬入出口５３はゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
載置台４２は、平面視略円形をなしており、チャンバー４０の底部５１ｂに固定されている。載置台４２の内部には、載置台４２の温度を調節する温度調節器６５が設けられている。温度調節器６５は、例えば温度調節用媒体（例えば水など）が循環する管路を備えており、このような管路内を流れる温度調節用媒体と熱交換が行なわれることにより、載置台４２の温度が調節され、載置台４２上のウエハＷの温度制御がなされる。
ガス供給機構４３は、フッ素（Ｆ）含有ガスを供給するＦ含有ガス供給源７５および不活性ガスを供給する不活性ガス供給源７６を有しており、これらにはそれぞれＦ含有ガス供給配管７２および不活性ガス供給配管７３の一端が接続されている。Ｆ含有ガス供給配管７２および不活性ガス供給配管７３には、流路の開閉動作および流量制御を行う流量制御器７９が設けられている。流量制御器７９は例えば開閉弁およびマスフローコントローラにより構成されている。Ｆ含有ガス供給配管７２および不活性ガス供給配管７３の他端は、ガスを励起するガス励起部７７に接続されている。ガス励起部７７には、上述したガス供給配管７１が接続されている。
したがって、Ｆ含有ガス供給源７５および不活性ガス供給源７６からフッ素含有ガス供給配管７２および不活性ガス供給配管７３を経てガス励起部７７に供給されたフッ素含有ガスおよび不活性ガスは、ガス励起部７７で励起され、励起されたフッ素含有ガスおよび不活性ガスは、ガス供給配管７１を経てシャワーヘッド５６内に供給され、シャワーヘッド５６のガス吐出孔６２からチャンバー４０内のウエハＷに向けて吐出される。
ガス励起部７７は、ガスを励起することができればその構成は特に限定されない。例えば、図示するように、その中で適宜の手法によりフッ素含有ガスおよび不活性ガスのプラズマを生成し、生成されたプラズマをチャンバー４０に導くリモートプラズマを用いることができる。また、シャワーヘッド５６の内部で適宜の手法によりフッ素含有ガスおよび不活性ガスのプラズマを生成し、生成されたプラズマをチャンバー４０内に導入するようにしてもよい。さらに、適宜の手法で、チャンバー４０内にプラズマを生成してもよい。例えばチャンバー４０内にマイクロ波を導入して生成されるマイクロ波プラズマや、誘導結合プラズマや、平行平板型に代表される容量結合プラズマにより、チャンバー４０内に直接プラズマを生成してもよい。
これらガスのうちＦ含有ガスが反応ガスである、不活性ガスは希釈ガスである。これらを所定の割合で供給し、プラズマ化することにより、所望のエッチング性能を得ることができる。
Ｆ含有ガスとしては、フッ化水素（ＨＦ）ガスや六フッ化硫黄（ＳＦ６）ガスを好適に用いることができる。これらの中では、ＨＦガスが好ましい。また、不活性ガスとしては、Ｎ２ガスやＡｒガスを好適に用いることができる。Ｈｅガス等の他の希ガスであってもよい。
排気機構４４は、チャンバー４０の底部５１ｂに形成された排気口８１に繋がる排気配管８２を有しており、さらに、排気配管８２に設けられた、チャンバー４０内の圧力を制御するための自動圧力制御弁（ＡＰＣ）８３およびチャンバー４０内を排気するための真空ポンプ８４を有している。
チャンバー４０の側壁には、チャンバー４０内の圧力を計測するための圧力計として２つのキャパシタンスマノメータ８６ａ，８６ｂが、チャンバー４０内に挿入されるように設けられている。キャパシタンスマノメータ８６ａは高圧力用、キャパシタンスマノメータ８６ｂは低圧力用となっている。載置台４２に載置されたウエハＷの近傍には、ウエハＷの温度を検出する温度センサ（図示せず）が設けられている。
エッチング装置５を構成するチャンバー４０、載置台４２等の各種構成部品の材質としては、Ａｌが用いられている。チャンバー４０を構成するＡｌ材は無垢のものであってもよいし、内面（チャンバー本体５１の内面など）に陽極酸化処理を施したものであってもよい。一方、載置台４２を構成するＡｌの表面は耐摩耗性が要求されるので、陽極酸化処理を行って表面に耐摩耗性の高い酸化被膜（Ａｌ２Ｏ３）を形成することが好ましい。
＜エッチング装置によるエッチング方法＞
次に、このように構成されたエッチング装置によるエッチング方法について説明する。
本例では、ウエハＷとして、エッチング対象であるシリコン部分（ポリシリコン膜等）を有し、それに隣接してＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜を有するものを用いる。
このようなウエハＷをキャリアＣ内に収納した状態で処理システム１のキャリア載置台１３に載置する。そして、大気側のゲートバルブ１６を開いた状態で搬入出部２のキャリアＣから第１ウエハ搬送機構１１の搬送アーム１１ａ、１１ｂのいずれかによりウエハＷを１枚ロードロック室３に搬送し、ロードロック室３内の第２ウエハ搬送機構１７のピックに受け渡す。
その後、大気側のゲートバルブ１６を閉じてロードロック室３内を真空排気し、次いでゲートバルブ２２および５４を開いて、ピックをエッチング装置５まで伸ばして載置台４２にウエハＷを載置する。
その後、ピックをロードロック室３に戻し、ゲートバルブ５４を閉じ、チャンバー４０内を密閉状態する。この状態で、温度調節器６５によって載置台４２上のウエハＷの温度を所定の目標値に調節し、ガス供給機構４３のＦ含有ガス供給源７５および不活性ガス供給源７６から、Ｆ含有ガス供給配管７２および不活性ガス供給配管７３を介してガス励起部７７にＦ含有ガスおよび不活性ガスを供給し、ガス励起部７７で励起させ、励起されたフッ素含有ガスおよび不活性ガスを、ガス供給配管７１を経てシャワーヘッド５６内に供給し、シャワーヘッド５６のガス吐出孔６２からチャンバー４０内のウエハＷに向けて吐出し、ウエハＷのシリコン部分をエッチングする。
この場合に、エッチングガスであるＦ含有ガスが、不活性ガスにより適度に希釈されるとともに、これらが励起された状態でウエハＷに供給されることにより、ポリシリコン膜等のシリコン部分を高いエッチングレートで、かつＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜に対して高選択比でエッチングすることができる。具体的には、ポリシリコン膜等のシリコン部分のエッチングレートを１００ｎｍ／ｍｉｎ以上、シリコン部分に対するＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜のエッチング選択比を３００以上とすることができる。
Ｆ含有ガスとしては、ＨＦガスまたはＳＦ６ガスを好適に用いることができる。これらを用いることにより、シリコン部分のエッチングレートが１２０ｎｍ／ｍｉｎ以上、かつＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜に対する選択比が５００以上という、高エッチングレートおよび高選択比のエッチングを実現することができる。
特に、エッチング対象であるシリコン部分（ポリシリコン膜等）を有し、それに隣接してＳｉＮ膜およびＳｉＯ２膜を有するウエハＷとして、さらにＴｉＮ膜等のチタン系膜が存在する場合には、Ｔｉ系膜に対しても高い選択性を有することが求められるが、Ｆ含有ガスとしてＨＦガスを用いることにより、ＴｉＮ膜等のＴｉ系膜に対しても５００以上の高い選択比を得ることができる。なお、Ｔｉ系膜としては、ＴｉＮ膜の他、Ｔｉ膜、ＴｉＯＮ膜、ＴｉＣＮ膜等を用いることができる。
このエッチング処理におけるチャンバー内の圧力は６６．５〜２６６Ｐａ（０．５〜２Ｔｏｒｒ）の範囲が好ましい。また、載置台温度（≒ウエハの温度）は、２０〜６０℃が好ましく、３０℃付近がより好ましい。Ｆ含有ガスと不活性ガスの体積比（流量比または分圧比）は、１０：１〜１：１０の範囲が好ましく、５：１〜１：１の範囲がより好ましい。例えば、Ｆ含有ガス：不活性ガス＝３：１とすることができる。
＜適用されるデバイスの構造例＞
次に、本発明が適用されるデバイスの構造例について、図４を参照して説明する。
本例では、ＤＲＡＭキャパシタのＴｉＮシリンダ（下部電極）を形成する工程におけるエッチングに上記エッチング方法を用いる。図４（ａ）に示す、シリコン基板（図示せず）上に下層のＳｉＯ２膜２０１が形成され、その上に犠牲ポリシリコン膜２０２が形成され、犠牲ポリシリコン膜２０２に高アスペクト比の円柱状の複数の凹部２０３が形成され、凹部２０３内に下部電極となるシリンダ状のＴｉＮ膜２０４が形成され、犠牲ポリシリコン膜２０２の上にシリンダを支える目的のＳｉＮ膜２０５が形成された構造のウエハＷを準備し、上記エッチング方法により、犠牲ポリシリコン膜２０２をエッチング除去する。これにより、図４（ｂ）に示すように、下層のＳｉＯ２膜２０１上にシリンダ状のＴｉＮ膜２０４が残存し、ＳｉＮ膜２０５に支えられた状態のＤＲＡＭキャパシタのＴｉＮシリンダ（下部電極）が形成される。
＜実験例＞
次に、実験例について説明する。
ここでは、図４（ａ）の構造のウエハを準備し、最初に、Ｆ含有ガスとしてＨＦガスを用い、不活性ガスとしてＮ２ガスを用いて、これらをプラズマ化してポリシリコン膜のエッチングを行った（エッチング１）。この際の条件は、ウエハ温度：３５℃、圧力：１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）、ＨＦガス流量：２００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量：５０〜５００ｓｃｃｍ、プラズマ生成パワー：４００Ｗとした。次に、Ｆ含有ガスとしてＳＦ６を用い、不活性ガスとしてＡｒガスを用いて、これらをプラズマ化してエッチングを行った（エッチング２）。この際の条件は、ウエハ温度：３５℃、圧力：６６．６Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）、ＳＦ６ガス流量：５０〜３００ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量：５００〜１０００ｓｃｃｍ、プラズマ生成パワー：４００Ｗとした。比較のため、エッチングガスとしてＦ２ガスおよびＮＨ３ガスを用い、これらをプラズマ化せずにエッチングを行った（エッチング３）。この際の条件は、ウエハ温度：９０℃、圧力：５７３．３Ｐａ（４．３Ｔｏｒｒ）、Ｆ２ガス流量：５００〜１５００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量：５〜３０ｓｃｃｍとした。
これらいずれのエッチングにおいても、ポリシリコン膜のＳｉＯ２膜に対する選択比は５００以上の高い値であった。また、これらのエッチングにおけるポリシリコン膜のエッチングレートとＳｉＮ膜に対する選択比（Ｓｉ／ＳｉＮ）との関係は図５に示すようになった。すなわち、従来例であるＦ２ガスおよびＮＨ３ガスを用いてプラズマ化せずにエッチングしたエッチング３の場合は、ＳｉＮ膜のエッチングが進み、選択比（Ｓｉ／ＳｉＮ）が８０と不十分な結果となった。これはポリシリコンがエッチングされた際に生成した反応生成物がＳｉＮ膜をエッチングするためと考えられる。また、エッチングレートも１００ｎｍ／ｍｉｎより小さく未だ不十分であった。これに対し、ＨＦガスおよびＮ２ガスのプラズマを用いたエッチング１およびＳＦ６ガスおよびＡｒガスのプラズマを用いたエッチング２は、選択比（Ｓｉ／ＳｉＮ）が５００であり、ポリシリコン膜のエッチングレートが１２０ｎｍ／ｍｉｎ以上であって、ターゲットである選択比（Ｓｉ／ＳｉＮ）が５００、エッチングレートが１００ｎｍ／ｍｉｎ以上を満たしていた。
一方、ＨＦガスおよびＮ２ガスのプラズマを用いたエッチング１の場合は、ポリシリコン膜をオーバーエッチングした際にもＴｉＮ膜がダメージを受けていなかったが、ＳＦ６ガスおよびＡｒガスのプラズマを用いたエッチング２の場合は、ポリシリコン膜をオーバーエッチングした際にＴｉＮ膜の上部に若干ダメージが生じていた。この結果から、ＴｉＮ膜に対するエッチング選択性も考慮する場合は、ＨＦガスおよびＮ２ガスのプラズマを用いたエッチング１が好ましいことが確認された。
＜他の適用＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
例えば、上記実施形態の装置は例示に過ぎず、種々の構成の装置により本発明のエッチング方法を実施することができる。
また、被処理基板として半導体ウエハを用いた場合について示したが、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板に代表されるＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。
さらに、上記実施形態では、適用例としてＤＲＡＭキャパシタの犠牲ポリシリコンのエッチングについて示したが、これに限らず、Ｌｏｇｉｃ Ｆｉｎ−ＦＥＴ工程のポリシリコン除去、Ｓｉ ｒｅｓｉｚｅ等、他の用途にも適用可能である。
さらにまた、被処理体のシリコン部分としてポリシリコン膜を例示したが、これに限らず、シリコン基板や、エピタキシャル成長したシリコン結晶等の他のシリコン部分に適用可能である。
１；処理システム
２；搬入出部
３；ロードロック室
４；熱処理装置
５；エッチング装置
６；制御部
１１；第１ウエハ搬送機構
１７；第２ウエハ搬送機構
４０；チャンバー
４２；載置台
４３；ガス供給機構
４４；排気機構
５６；シャワーヘッド
７１；ガス供給配管
７２；Ｆ含有ガス供給配管
７３；不活性ガス供給配管
７５；Ｆ含有ガス供給源
７６；不活性ガス供給源
７７；ガス励起部
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (11)

  1. シリコン部分と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜を有する被処理基板において、前記シリコン部分を前記窒化シリコン膜および前記酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングするエッチング方法であって、
    フッ素含有ガスと不活性ガスを励起した状態で前記被処理基板に供給して、前記シリコン部分をエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
  2. 前記シリコン部分のエッチングレートが１００ｎｍ／ｍｉｎ以上であり、前記シリコン部分の前記窒化シリコン膜および前記酸化シリコン膜に対するエッチング選択比が３００以上であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガスおよび六フッ化硫黄ガスから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
  4. 前記被処理基板は、Ｔｉ系膜をさらに有し、前記シリコン部分を前記Ｔｉ系膜に対しても選択的にエッチングすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
  5. 前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガス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。
  6. 前記不活性ガスは、Ｎ２ガスおよびＡｒガスから選択される少なくとも１種であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  7. 前記フッ素含有ガスと不活性ガスとの体積比は、１０：１〜１：１０の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  8. 前記エッチングを行う際の前記被処理基板の温度は、２０〜６０℃の範囲であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  9. 前記エッチングを行う際の圧力は、６６．５〜２６６Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  10. 半導体基板上に下層の酸化シリコン膜が形成され、その上に犠牲ポリシリコン膜が形成され、前記犠牲ポリシリコン膜に円柱状の複数の凹部が形成され、前記凹部内に下部電極となるシリンダ状のＴｉＮ膜が形成され、前記犠牲ポリシリコン膜の上に前記ＴｉＮ膜を支える目的の窒化シリコン膜が形成された構造の半導体ウエハを準備し、
    フッ化水素ガスと不活性ガスを励起した状態で前記半導体ウエハに供給して、前記犠牲ポリシリコン膜を選択的にエッチングし、
    複数のシリンダ状の前記ＴｉＮ膜を、前記ＳｉＮ膜で支えられたＤＲＡＭキャパシタの下部電極として残存させることを特徴とする、ＤＲＡＭキャパシタの製造方法。
  11. コンピュータ上で動作し、エッチング装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項９のいずれかのエッチング方法が行われるように、コンピュータに前記エッチング装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
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