JP2023074135A - エッチング方法、および、エッチング装置 - Google Patents

エッチング方法、および、エッチング装置 Download PDF

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Abstract

【課題】基板間におけるエッチング量の分布を抑えることを可能としたエッチング方法およびエッチング装置を提供する。【解決手段】真空槽に収容される複数の基板の各々が、第１処理対象と第２処理対象とを備える。第１処理対象がシリコン酸化物層５３であり、第２処理対象がシリコン窒化物層５１またはシリコン酸化物層５３に覆われたシリコン層５２である。エッチング方法は、ＮＨ３ガスとＨＦガスとを真空槽に導入することによって、第１処理対象をエッチングする第１工程と、第１工程後に、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを真空槽に供給することによって、第２処理対象をエッチングする第２工程とを含む。【選択図】図６

Description

本発明は、エッチング方法およびエッチング装置に関する。
シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜をエッチングによって除去する酸化膜除去装置が知られている。酸化膜除去装置は、マイクロ波を用いて生成したプラズマ中に含まれるラジカルを用いて自然酸化膜のエッチャントを生成し、生成されたエッチャントによって自然酸化膜をシリコンを含む錯体に変える。錯体の熱分解温度は、自然酸化膜の熱分解温度よりも低い。そして、酸化膜除去装置は、錯体とともにシリコン基板を加熱することによって、錯体をシリコン基板上から気化させる。これにより、酸化膜除去装置は、自然酸化膜をシリコン基板から除去する。酸化膜除去装置は、一度に複数のシリコン基板を処理することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
また、マイクロ波を用いて生成したプラズマを使用することなく、上記酸化膜除去装置と同様にエッチングを実行することも可能であることが知られている。エッチングに使用するガス種を変更することで、プラズマを使用することなく酸化膜の除去を行うことができる。
国際公開第２０１２／００２３９３号
ところで、同時に複数の基板を処理するバッチ式装置の場合、エッチャントを生成するための複数のガスは、装置の処理槽内において基板の外周部から吹き付けられる。外周部から吹き付けられたエッチャントは、エッチング反応を行い基板表面で消費されながら処理槽内に備えられた排気部へ進むため、消費された量に応じて処理槽内での処理中のエッチャント濃度に分布が生じる。これにより、基板表面のエッチング速度にも分布が生じ、目的のエッチング量に分布が生じる。
なお、こうした課題は、エッチング対象である基板がシリコン酸化物層だけでなく、シリコン窒化物層を備える場合にも生じる。また、処理対象の表面積が大きいほど、大きな影響を持つことも知られている。
また、プラズマを使用するエッチングにおいて、エッチャントの生成に用いられるラジカルは、他のガスや誘導されるラジカル誘導管内や分散機構との壁との衝突により励起状態を失う。そのため、複数のシリコン基板のうち、酸化膜除去装置におけるラジカル誘導管内や分散機構の形状に応じて、シリコン基板間において励起されたラジカルの到達量に分布が生じる。これにより、酸化膜のエッチング量もシリコン基板間において分布を有する。
上記課題を解決するためのエッチング方法は、真空槽に収容される複数の基板の各々が、第１処理対象と第２処理対象とを備え、前記第１処理対象がシリコン酸化物層であり、前記第２処理対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層であり、ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第１処理対象をエッチングする第１工程と、前記第１工程後に、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に供給することによって、前記第２処理対象をエッチングする第２工程と、を含む。
上記エッチング方法によれば、第１工程において、第１処理対象のエッチングをＮＨ３ガスおよびＨＦガスを用いて行うから、第１工程と第２工程との両方においてプラズマを用いてエッチングを行う場合に比べて、基板間においてエッチング量に分布が生じにくい。
上記エッチング方法において、前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口、および、前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口の少なくとも一方が、対象口であり、前記第１工程よりも前に、前記対象口の位置を変えることによって、前記基板の中心と前記対象口との間の距離を変える変更工程を含んでもよい。このエッチング方法によれば、対象口と基板の中心との間の距離を変えることによって、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
上記エッチング方法において、前記基板にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口、および、前記基板にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口のいずれか一方が、対象口であり、前記第１工程よりも前に、複数の前記対象口において、各対象口から供給されるガスの流量を独立して設定する設定工程を含んでもよい。
上記エッチング方法によれば、各対象口から供給されるガスの流量を設定することが可能であるから、１つの対象口から導入されるガスの流量を変更することや、第１の対象口から供給されるガスの流量と、第２の対象口から供給されるガスの流量との比を変えることなどによって、基板の面内におけるエッチングの分布を変えることが可能である。
上記エッチング方法において、前記設定工程は、全ての前記対象口から導入するガスの総流量を保ち、かつ、各対象口から導入する前記ガスの流量を変えてもよい。このエッチング方法によれば、真空槽に導入されるガスの総流量を変えずに対象口から導入するガスの流量を変えるから、真空槽内における圧力の変動を抑えつつ、基板の面内においてガスの分布を変えることが可能である。これによって、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
上記課題を解決するためのエッチング装置は、基板が、第１処理対象と第２処理対象とを備え、前記第１処理対象がシリコン酸化物層であり、前記第２処理対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層であり、複数の前記基板を収容する真空槽と、ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第１処理対象をエッチングする第１処理部と、前記第１処理対象による処理の後に、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第２処理対象をエッチングする第２処理部と、を備える。
上記エッチング装置によれば、第１処理部が第１処理対象のエッチングをＮＨ３ガスおよびＨＦガスを用いて行うから、第１処理部および第２処理部の両方がプラズマを用いてエッチングを行う場合に比べて、基板間においてエッチング量に分布が生じにくい。
上記エッチング装置において、前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口との少なくとも一方が、対象口であり、前記エッチング装置は、複数の前記対象口の候補を備え、前記基板の中心と、１つの前記候補との間の距離が、前記中心と他の前記候補との間の距離と異なってもよい。
上記エッチング装置によれば、対象口の候補を複数備えるから、第１の候補を対象口に選択した場合と、第２の候補を対象口に選択した場合との間において、対象口と基板の中心との間の距離を変えることが可能である。これによって、第１の候補を対象口に選択した場合と、第２の候補を対象口に選択した場合との間において、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
上記エッチング装置において、前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口との少なくとも一方が、対象口であり、前記エッチング装置は、前記基板の中心と前記対象口との間の距離を変更するように前記対象口を移動させる移動機構をさらに備えてもよい。
上記エッチング装置によれば、移動機構が対象口を移動させることによって、対象口と基板の中心との間の距離を変えることが可能であり、これによって、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
上記エッチング装置において、前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口とのいずれか一方が、対象口であり、前記エッチング装置は、複数の前記対象口を備え、前記エッチング装置は、各対象口に対して当該対象口から供給するガスの流量を制御する流量制御部を１つずつ備えてもよい。このエッチング装置によれば、１つの対象口に対して１つの流量制御部を備えるから、各対象口から供給するガスの流量における組み合わせの自由度を高めることが可能である。
上記エッチング装置において、前記流量制御部は、全ての前記対象口から導入するガスの総流量を保ち、かつ、各対象口から導入する前記ガスの流量を変えるように前記ガスの前記流量を制御してもよい。
上記エッチング装置によれば、流量制御部がガスの総流量を変えずに対象口から導入するガスの流量を変えるから、真空槽内における圧力の変動を抑えつつ、基板の面内においてガスの分布を変えることが可能である。これによって、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
上記課題を解決するためのエッチング装置は、複数の基板を収容する真空槽と、前記真空槽にＮＨ３ガスを導入する第１のガス導入口と、前記真空槽にＨＦガスを導入する第２のガス導入口とを備え、前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口との間の距離を変更する機構を備える。
上記エッチング装置によれば、ＮＨ３ガスを導入する第１のガス導入口とＨＦを導入するための第２のガス導入口の距離を変更することができるため、シリコン酸化物層のエッチングを行うエッチャントを真空槽内で合成する位置を変更することができるから、基板面内のエッチング分布を調整することができる。
上記エッチング装置において、ＮＦ３ガスを導入するための第３のガス導入口と、放電管を介して放電されたＮＨ３ガスを導入するための第４のガス導入口を備えてもよい。
上記エッチング装置によれば、プラズマを使用しないエッチングではエッチングされない、シリコン窒化物層やシリコン層について、プラズマを使用するエッチングを組み合わせることができ、シリコン窒化膜層やシリコン層のエッチング選択性の自由度を高めることができる。
上記エッチング装置において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、ＮＨ３ガスおよびＨＦガスの分岐を選択することで、ＮＨ３ガス導入口の対象口とＨＦガス導入口との間の距離が変化する機構を備えてもよい。
上記エッチング装置によれば、ＮＨ３ガスを導入する第１のガス導入口とＨＦを導入するための第２のガス導入口の距離を変更することができるため、シリコン酸化物層のエッチングを行うエッチャントを真空槽内で合成する位置を変更することができるから、基板面内のエッチング分布を調整することができる。
上記エッチング装置において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスが、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐されてもよい。
上記エッチング装置によれば、導入口の距離によるエッチャントの位置だけでなく、エッチャントを生成するためのガスの分布を予め調整することができるため、さらに基板面内のエッチング分布調整に自由度を持たせることができる。
上記エッチング装置において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、分岐された流路はそれぞれ流量制御部を１つずつ備えてもよい。
上記エッチング装置によれば、各導入口に１つずつ流量制御部を持つことで、さらに細かいエッチャントを生成するためのガスの分布を調整が可能となり、基板面内の分布調整に自由度を持たせることができる。
上記エッチング装置において、第１のガス導入口および第２のガス導入口が、前記基板の法線に平行かつ直線上に配置され、さらに、導入されるガスが前記基板に平行にかつ互いに平行になるように備えられており、かつ、前記真空槽内に設置された前記基板の法線に平行な軸に前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口が取り付けられ、前記軸を中心に回転移動する機構を備えてもよい。
上記エッチング装置によれば、導入口の位置関係と角度を連続的に設定可能となり、さらに細かくエッチャントを真空槽内で合成する位置を変更することができる。
上記課題を解決するためのエッチング方法は、真空槽に収容される複数の基板について、ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することで実行される第１の処理と、前記ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に供給することによって実行される第２の処理と、を含む。
上記エッチング方法において、前記第１の処理の対象がシリコン酸化物層であり、前記第２の処理の対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層であってよい。
上記エッチング方法によれば、プラズマを使用しないエッチングではエッチングされない、シリコン窒化物層やシリコン層について、プラズマを使用するエッチングを組み合わせることができ、シリコン窒化膜層やシリコン層のエッチング選択性の自由度を高めることができる。
上記エッチング方法において、第１の処理後に、前記第２の処理が実施されてもよい。
上記エッチング方法によれば、第１の処理で受けるラジカルに起因されるエッチングの分布を第１の処理が受けることが無くなる。
上記のエッチング方法では、前記第１の処理において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、ＮＨ３ガスおよびＨＦガスの分岐を選択することで、前記第１の導入口と前記第２の導入口の距離を変化させてもよい。
上記エッチング方法によれば、ＮＨ３ガスを導入する第１のガス導入口とＨＦを導入するための第２のガス導入口の距離を変更することができるため、シリコン酸化物層のエッチングを行うエッチャントを真空槽内で合成する位置を変更することができるから、基板面内のエッチング分布を調整することができる。
上記エッチング方法において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、ＮＨ３ガスとＨＦガスとがそれぞれ異なる流量で、前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口から導入されてもよい。
上記エッチング方法によれば、導入口の距離によるエッチャントの位置だけでなく、エッチャントを生成するためのガスの分布を予め調整することができるため、さらに基板面内のエッチング分布調整に自由度を持たせることができる。
上記エッチング方法では、前記第１の処理において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、１つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、分岐された流路にそれぞれ１つずつ備えられた流量制御部によって、ＮＨ３ガスとＨＦガスがそれぞれ異なる流量・異なる距離の組み合わせで前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口から導入されてもよい。
上記エッチング方法によれば、さらに細かくエッチャントを生成するためのガスの分布を予め調整することができるため、さらに基板面内のエッチング分布調整に自由度を持たせることができる。
上記エッチング方法では、前記第１の処理において、前記基板の法線に平行かつ直線上に配置され、さらに、導入されるガスが前記基板に平行にかつ互いに平行になるように備えられ、かつ、前記真空槽内に設置された前記基板の法線に平行な軸に取り付けられた前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口から、軸を中心に各導入口を回転移動させ、前記第１のガス導入口の距離と前記第２のガス導入口の距離・導入角度を設定したのちにＮＨ３ガスとＨＦガスが導入されてもよい。
上記エッチング方法によれば、導入口の位置関係と角度を連続的に設定可能となり、さらに細かくエッチャントを真空槽内で合成する位置を変更することができる。
一実施形態におけるエッチング装置の構成を示す装置構成図である。 図１が示すエッチング装置が備える処理チャンバーの構成を示す装置構成図である。 図２が示す処理チャンバーが備えるＮＨ３ガス導入口の候補およびＨＦガス導入口の候補を示す模式図である。 ＮＨ３ガス導入口の候補およびＨＦガス導入口の候補と基板との関係を示す模式図。 一実施形態におけるエッチング方法を説明するためのタイミングチャート。 エッチング方法における一工程を示す工程図。 エッチング方法における一工程を示す工程図。 エッチング方法における一工程を示す工程図。 シリコン層に対するシリコン酸化物層の選択比を示すグラフ。 シリコン層に対するシリコン窒化物層の選択比を示すグラフ。 基板における位置とエッチング量との関係を示すグラフ。 導入口間距離とエッチング量の比との関係を示すグラフ。 エッチング装置の変更例におけるＮＨ３ガス導入口の候補およびＨＦガス導入口の候補を示す模式図である。
図１から図１２を参照して、エッチング方法およびエッチング装置の一実施形態を説明する。
［エッチング装置］
図１から図４を参照して、エッチング装置を説明する。
図１が示すエッチング装置１０は、複数の基板を同時にエッチングすることが可能に構成されている。基板は、第１処理対象と第２処理対象とを備えている。第１処理対象は、シリコン酸化物層である。第２処理対象は、シリコン窒化物層、または、第１処理対象であるシリコン酸化物層に覆われたシリコン層である。
エッチング装置１０は、処理チャンバー１１と搬出入チャンバー１２とを備えている。処理チャンバー１１は、基板を収容する真空槽の一例である。処理チャンバー１１において、基板のエッチングが行われる。搬出入チャンバー１２は、処理チャンバー１１におけるエッチング処理前の基板を搬出入チャンバー１２の外部から搬入し、かつ、エッチング処理後の基板を搬出入チャンバー１２の外部に搬出する。
処理チャンバー１１と搬出入チャンバー１２との間には、ゲートバルブ１３が位置している。ゲートバルブ１３は開放された状態と閉鎖された状態とを有する。ゲートバルブ１３が開放されることによって、処理チャンバー１１が画定する空間が、搬出入チャンバー１２が画定する空間に繋がる。これに対して、ゲートバルブ１３が閉鎖されることによって、処理チャンバー１１が画定する空間が、搬出入チャンバー１２が画定する空間から隔てられる。
処理チャンバー１１は、第１加熱部１１Ａおよび排気部１１Ｂを備えている。第１加熱部１１Ａは、処理チャンバー１１内に位置する複数の基板を同時に加熱する。第１加熱部１１Ａは、例えば、処理チャンバー１１が画定する空間の温度を所定のチャンバー温度に調整することによって、空間内に位置する基板の温度を所定の基板温度に調整する。チャンバー温度と基板温度とは互いに同じ温度でもよいし、互いに異なる温度でもよい。排気部１１Ｂは、処理チャンバー１１内を所定の圧力に減圧する。
エッチング装置１０は、窒素（Ｎ２）ガス供給部２１、アンモニア（ＮＨ３）ガス供給部２２，２３、フッ化水素（ＨＦ）ガス供給部２４、および、三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス供給部２５を備えている。ＮＨ３ガス、ＨＦガス、および、ＮＦ３ガスは、基板をエッチングするエッチャントを生成するためのガスであり、Ｎ２ガスは、ＮＨ３ガス、ＨＦガス、ＮＦ３ガスとともに供給先に供給されるキャリアガスである。
各供給部２１，２２，２３，２４，２５は、例えばマスフローコントローラーであり、各供給部２１，２２，２３，２４，２５が供給するガスを貯蔵するボンベに接続されている。マスフローコントローラーは、流量制御部の一例である。各供給部２１，２２，２３，２４，２５と、供給部２１，２２，２３，２４，２５の供給先との間には、バルブが位置している。バルブが開放されることによって、各供給部２１，２２，２３，２４，２５が供給するガスが、供給先に流入する。これに対して、バルブが閉塞されることによって、各供給部２１，２２，２３，２４，２５が供給するガスが、供給先に流入しない。
エッチング装置１０は、放電管２６、導波管２７、および、マイクロ波源２８を備えている。放電管２６には、導波管２７を介してマイクロ波源２８が発振したマイクロ波が照射される。上述した供給部２１，２２，２３，２４，２５のうち、ＮＨ３ガス供給部２２およびＮ２ガス供給部２１が、放電管２６に接続されている。ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスが放電管２６に供給された状態で、放電管２６にマイクロ波が照射されることによって、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスが励起される。すなわち、ＮＨ３ガスおよびＮ２ガスの混合ガスからプラズマが生成される。混合ガスの励起によって、Ｈ＊、ＮＨ＊、ＮＨ２ ＊、および、Ｎ２ ＊が生成される。
Ｎ２ガス供給部２１とＮＨ３ガス供給部２２とは、１つの配管によって、放電管２６に接続されている。
ＮＨ３ガス供給部２３、ＨＦガス供給部２４、および、ＮＦ３ガス供給部２５は、処理チャンバー１１に接続されている。ＮＨ３ガス供給部２３、ＨＦガス供給部２４、および、ＮＦ３ガス供給部２５は、個別の配管によって処理チャンバー１１に接続される。
搬出入チャンバー１２には、ベント用ガス供給部１２Ａが接続されている。ベント用ガス供給部１２Ａは、エッチング処理後の基板を冷却するためのベント用ガスを搬出入チャンバー１２内に供給する。ベント用ガスは、例えばＮ２ガスであってよい。ベント用ガス供給部１２Ａは、例えばマスフローコントローラーであり、ベント用ガスを貯蔵するボンベに接続されている。
エッチング装置１０は、制御部１０Ｃをさらに備えている。制御部１０Ｃは、エッチング装置１０が備える各部の駆動を制御する。これによって、制御部１０Ｃは、エッチング装置１０による第１処理対象および第２処理対象のエッチングを可能にする。
制御部１０Ｃは、記憶部１０ＣＭを備えている。記憶部１０ＣＭには、プロセスレシピが記憶されている。プロセスレシピには、プロセスレシピを構成する複数のプロセスステップが含まれる。プロセスレシピは、各プロセスステップにおける処理チャンバー１１、搬出入チャンバー１２、および、処理チャンバー１１に接続された各部の動作に関する設定値を含んでいる。制御部１０Ｃは、プロセスレシピを読み出した後、プロセスステップ毎にそのプロセスステップに定められた設定値を読み出して、読み出した設定値に応じた指令を生成する。
制御部１０Ｃは、ＮＨ３ガス供給部２２およびＨＦガス供給部２４の駆動を制御し、これによって、ＮＨ３ガスとＨＦガスとを処理チャンバー１１に導入する。制御部１０Ｃは、その後、ＮＨ３ガス供給部２２、ＮＦ３ガス供給部２５、および、マイクロ波源２８の駆動を制御し、これによって、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを処理チャンバー１１に供給する。これにより、制御部１０Ｃは、エッチング装置１０において実施されるエッチング方法が含む第１工程、すなわち第１の処理と、第２工程、すなわち第２の処理とを実行する。
このように、本実施形態のエッチング装置１０では、第１処理部の一例が、ＮＨ３ガス供給部２３、および、ＨＦガス供給部２４を含んでいる。第２処理部の一例が、ＮＨ３ガス供給部２２、ＮＦ３ガス供給部２５、放電管２６、導波管２７、および、マイクロ波源２８を含んでいる。
図２は、処理チャンバー１１の構造を示している。なお、図２では、処理チャンバー１１が備える第１加熱部１１Ａ以外の機能部を説明する便宜上、第１加熱部１１Ａの図示が省略されている。
図２が示すように、エッチング装置１０は、基板Ｓを支持する支持部１０Ａを備えている。支持部１０Ａは、複数の基板Ｓを基板Ｓ間に隙間Ｇを空けて積み重ねた状態で支持する。なお、図２では、支持部１０Ａが処理チャンバー１１内に位置しているが、エッチング装置１０は、搬出入チャンバー１２と処理チャンバー１１との間において支持部１０Ａを移動させることが可能な機構を備えている。これにより、エッチング装置１０は、ゲートバルブ１３が開放されている状態において、支持部１０Ａを搬出入チャンバー１２から処理チャンバー１１に、もしくは、処理チャンバー１１から搬出入チャンバー１２に移動させる。
基板Ｓは、例えば円形状を有している。上述したように、基板Ｓは、第１処理対象と第２処理対象とを備えている。第２処理対象がシリコン層である場合には、第２処理対象はポリシリコンから形成される。この場合には、第１処理対象は、ポリシリコンの酸化物である。複数の基板Ｓは、複数の基板Ｓが積み重なる方向において隙間Ｇを空けた状態で支持部１０Ａによって支持されている。隙間Ｇは、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
処理チャンバー１１内には、ガス分散管１１Ｃが位置している。ガス分散管１１Ｃは、ガス分散管１１Ｃに供給されたガスを処理チャンバー１１内において分散させるための複数の孔を有している。
処理チャンバー１１には、ガス分散管１１Ｃとは別体のシャワーヘッド１１Ｄが取り付けられている。シャワーヘッド１１Ｄは、導入口を有している。シャワーヘッド１１Ｄの導入口は、処理チャンバー１１が画定する空間内に露出しているから、処理チャンバー１１には、シャワーヘッド１１Ｄの導入口から各種のガスが導入される。
シャワーヘッド１１Ｄには、ＮＨ３ガス供給部２２が放電管２６を介して接続されている。また、ＮＦ３ガス供給部２５は、放電管２６を介さずにガス分散管１１Ｃに接続されている。
ＮＨ３ガス供給部２３、ＨＦガス供給部２４、および、ＮＦ３ガス供給部２５は、それぞれ個別の配管によって、放電管２６を介さずにシャワーヘッド１１Ｄに接続されている。
処理チャンバー１１は、回転部１１Ｅを備えている。回転部１１Ｅは、支持部１０Ａが処理チャンバー１１内に位置している場合に、支持部１０Ａに接続することが可能に構成されている。回転部１１Ｅは、支持部１０Ａに接続した状態において、支持部１０Ａの中心軸を回転軸として支持部１０Ａを回転させる。回転部１１Ｅは、第１処理対象および第２処理対象に対するエッチングの開始から終了までにわたって、支持部１０Ａを回転させる。そのため、基板Ｓでは、基板Ｓの径方向における所定の位置でのエッチング量は、基板Ｓの周方向においてほぼ一定である。
図３は、処理チャンバー１１に各種ガスを導入するための導入口を模式的に示している。なお、図３には、１枚の基板Ｓに対応する複数のガス導入口が模式的に示されている。
エッチング装置１０は、処理チャンバー１１にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、処理チャンバー１１にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口とを備えている。ＮＨ３ガス導入口とＨＦガス導入口との少なくとも一方が、対象口である。ＮＨ３ガス導入口は、第１のガス導入口の一例であり、ＨＦガス導入口は第２のガス導入口の一例である。エッチング装置１０は、複数の対象口の候補を備えている。基板Ｓの中心ＳＣと、１つの候補との間の距離が、基板Ｓの中心ＳＣと他の候補との間の距離と異なっている。
本開示のエッチング装置１０は、対象口の候補を複数備えるから、第１の候補を対象口に選択した場合と、第２の候補を対象口に選択した場合との間において、対象口と基板の中心との間の距離を変えることが可能である。これによって、第１の候補を対象口に選択した場合と、第２の候補を対象口に選択した場合との間において、基板の面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
例えば、図３が示す例では、ＮＨ３ガス導入口とＨＦガス導入口との両方が、対象口である。エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス導入口の候補である第１候補３１を複数備え、かつ、ＨＦガス導入口の候補である第２候補３２を複数備えている。各第１候補３１は、ＮＨ３ガスを処理チャンバー１１に導入するための孔であって、シャワーヘッド１１Ｄに形成された孔である。各第２候補３２は、ＨＦガスを処理チャンバー１１に導入するための孔であって、シャワーヘッド１１Ｄに形成された孔である。なお、図３では、図示の便宜上、シャワーヘッド１１Ｄの図示が省略され、かつ、各候補３１，３２が模式的に図示されている。
本例では、エッチング装置１０は、第１候補群と第２候補群とを備えている。第１候補群において、１つの方向に沿って第１の第１候補３１、第２の第１候補３１、第３の第１候補３１が連続して配置されている。第２候補群において、第１の第２候補３２、第２の第２候補３２、第３の第２候補３２が連続して配置されている。第１候補群には、ＮＨ３ガス供給部２３が接続されている。ＮＨ３ガスを第１候補３１に供給するための流路は、ＮＨ３ガス供給部２３が接続される１つの流路から、３つの流路に分岐され、かつ、分岐後の各流路が１つの第１候補３１に接続されている。第２候補群には、ＨＦガス供給部２４が接続されている。ＨＦガスを第２候補３２に供給するための流路は、ＨＦガス供給部２４が接続される１つの流路から、３つの流路に分岐され、かつ、分岐後の各流路が１つの第２候補３２に接続されている。
基板Ｓが広がる平面と平行な面において、第１の第１候補３１と第１の第２候補３２との間の距離が、第１距離Ｌ１であり、第３の第１候補３１と第１の第２候補３２との間の距離が、第２距離Ｌ２である。第１距離Ｌ１は、第２距離Ｌ２とは異なっている。本例では、第１距離Ｌ１が第２距離よりも長い。
本例では、例えば、第１候補群のうち、最も左側に位置する第１候補３１がＮＨ３ガス導入口に選択され、かつ、第２候補群のうち、最も左側に位置する第２候補３２がＨＦガス導入口に選択されている。ＮＨ３ガス導入口からＮＨ３ガスが処理チャンバー１１内に供給され、かつ、ＨＦガス導入口からＨＦガスが処理チャンバー１１内に供給される。
基板Ｓが広がる面と対向する視点から見て、排気部１１Ｂは、第１候補３１および第２候補３２と対向している。これにより、基板Ｓは、第１候補３１および第２候補３２と排気部１１Ｂとに挟まれている。そのため、ＮＨ３ガス導入口から処理チャンバー１１内に導入されたＮＨ３ガスは、基板Ｓを介して排気部１１Ｂに向けて流れ、かつ、ＨＦガス導入口から処理チャンバー１１内に導入されたＨＦガスは、基板Ｓを介して排気部１１Ｂに向けて流れる。
また、エッチング装置１０は、Ｎ２ガス導入口３３と、ＮＦ３ガス導入口３４とを備えている。Ｎ２ガス導入口３３には、Ｎ２ガス供給部２１が接続されている。Ｎ２ガス導入口３３には、Ｎ２ガス供給部２１とともにＮＨ３ガス供給部２２が接続されている。本例では、Ｎ２ガス導入口３３は、第１候補群と第２候補群との間に位置している。ＮＦ３ガス導入口３４には、ＮＦ３ガス供給部２５が接続されている。本例では、ＮＦ３ガス導入口３４は、第１候補群、第２候補群、および、Ｎ２ガス導入口３３から離れた位置に配置されている。ＮＦ３ガス導入口３４は第３のガス導入口の一例であり、Ｎ２ガス導入口３３は第４のガス導入口の一例である。
図４は、支持部１０Ａに支持される複数の基板Ｓと、各基板Ｓとガス導入口との関係を示している。また以下に、第１の候補群から選択されるＮＨ３ガスの対象口と、第２の候補群から選択されるＨＦガスの対象口の距離を設定する方法を記載する。
図４が示すように、エッチング装置１０は、上述した第１候補群、第２候補群、Ｎ２ガス導入口３３、および、ＮＦ３ガス導入口３４を、基板Ｓごとに備えている。言い換えれば、各基板Ｓには、１つの第１候補群、１つの第２候補群、１つのＮ２ガス導入口３３、および、２つのＮＦ３ガス導入口３４が紐付けられている。１つの基板Ｓのエッチングには、その基板Ｓに紐付けられた第１候補３１から選択されたＮＨ３ガス導入口、第２候補３２から選択されたＨＦガス導入口、Ｎ２ガス導入口３３、および、ＮＦ３ガス導入口３４から導入されたガスが主に寄与する。
１つの基板Ｓに紐付けられた第１候補群、第２候補群、Ｎ２ガス導入口３３、および、ＮＦ３ガス導入口３４は、例えば、その基板Ｓが広がる平面上に位置している。あるいは、複数の基板Ｓが積み重なる方向において、１つの基板Ｓに紐付けられた第１候補群、第２候補群、Ｎ２ガス導入口３３、および、ＮＦ３ガス導入口３４は、その基板Ｓの上方に位置し、かつ、当該基板Ｓの直上に位置する基板Ｓよりも下方に位置している。
エッチング装置１０は、第１候補群から選択される対象口と、第２候補群から選択される対象口との間の距離を変更するように、対象口を移動させる移動機構をさらに備えてもよい。これにより、移動機構が対象口を移動させることによって、第１候補群から選択される対象口と、第２候補群から選択される対象口との間の距離を変えることが可能であるから、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
例えば、図４が示す例では、対象口の１つであるＮＨ３ガス導入口について、対象口の移動前において、第１候補群のうち、中央に位置する第２の第１候補３１が、ＮＨ３ガス導入口として選択されている。エッチング装置１０は、例えば、ＮＨ３ガス供給部２３と供給先であるＮＨ３ガス導入口との間に位置するバルブの開閉を切り替えることにより、第１候補群の最も左に位置する第１の第１候補３１を、ＮＨ３ガス導入口として選択する。これにより、ＮＨ３ガス導入口が、移動前の位置から移動後の位置に移動する。
なお、エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス供給部２３と供給先であるＮＨ３ガス導入口との間に位置するバルブを切り替えることによって、第１候補群のうち、最も左側の第１候補３１と、中央に位置する第１候補３１との両方をＮＨ３ガス導入口に選択してもよい。これにより、ＮＨ３ガス導入口の位置を変更し、かつ、ＮＨ３ガス導入口の数を変更することも可能である。
エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス供給部２３を複数備えてもよい。この場合には、ＮＨ３ガス供給部２３の数は、第１候補３１の数と同数であってもよいし、第１候補３１の数よりも少なくてもよい。
エッチング装置１０がＮＨ３ガス供給部２３を複数備える場合には、エッチング装置１０は、例えば、処理チャンバー１１にＮＨ３ガスを供給するためのＮＨ３ガス供給部２３を切り替えてよい。これにより、エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス導入口を移動前の位置から移動後の位置に移動させることが可能である。エッチング装置１０は、第１候補群のうち、最も左側の第１候補３１に接続されたＮＨ３ガス供給部２３から、第１候補群のうち、最も右側の第１候補３１に接続されたＮＨ３ガス供給部２３に切り替えることによって、ＮＨ３ガス導入口の位置を切り替えてよい。
あるいは、エッチング装置１０は、第１候補群のうち、最も左側の第１候補３１に接続されたＮＨ３ガス供給部２３と、最も右側の第１候補３１に接続されたＮＨ３ガス供給部２３との両方から、ＮＨ３ガスを供給させてもよい。これにより、２つの第１候補３１が、それぞれＮＨ３ガス導入口として選択される。結果として、ＮＨ３ガス導入口の位置を変更し、かつ、ＮＨ３ガス導入口の数を変更することも可能である。
この場合には、エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス導入口のみが対象口に設定される場合において、各対象口に対して当該対象口から供給するＮＨ３ガスの流量を制御するＮＨ３ガス供給部２３を１つずつ備えている。１つのＮＨ３ガス導入口に対して１つのＮＨ３ガス供給部２３を備えるから、各ＮＨ３ガス導入口から供給するガスの流量における組み合わせの自由度を高めることが可能である。
ＮＨ３ガス供給部２３は、各対象口から導入するＮＨ３ガスの流量比を変えるようにＮＨ３ガスの流量を制御してもよい。例えば、流量の制御前において、最も左側のＮＨ３ガス導入口から導入されるＮＨ３ガスの流量が流量Ａに設定され、かつ、最も右側のＮＨ３ガス導入口から導入されるＮＨ３ガスの流量が流量Ｂに設定される場合には、ＮＨ３ガスの総流量は流量（Ａ＋Ｂ）である。次いで、最も左側のＮＨ３ガス導入口に接続されたＮＨ３ガス供給部２３における設定値が流量（Ａ－α）に変更され、かつ、最も右側のＮＨ３ガス導入口に接続されたＮＨ３ガス供給部２３における設定値が流量（Ｂ＋α）に変更されてもよい。
なお、例えば、各対象口に接続される分岐されたガス流路に予め所定のコンダクタンスを設定することで各対象口から導入するＮＨ３ガスの流量比を設定することができる。また、このコンダクタンスは、可変とすることもできる。
この場合には、基板Ｓの面内においてガスの分布を変えることが可能である。これによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
またあるいは、エッチング装置１０は、２つのＮＨ３ガス供給部２３からＮＨ３ガスを供給させ、かつ、一方のＮＨ３ガス供給部２３が、２つの第１候補３１に向けてＮＨ３ガスを供給してもよい。これにより、エッチング装置１０は、２つのＮＨ３ガス供給部２３を用いて、３つのＮＨ３ガス導入口から処理チャンバー１１にＮＨ３ガスを導入することが可能である。
一方、図４が示す例では、対象口の１つであるＨＦガス導入口について、対象口の移動前において、第２候補群のうち、中央の第２候補３２が、ＨＦガス導入口として選択されている。エッチング装置１０は、例えば、ＨＦガス供給部２４と供給先であるＨＦガス導入口との間に位置するバルブの開閉を切り替えることによって、第２候補群のうち、最も左側に位置する第２候補３２が、ＨＦガス導入口として選択される。これにより、ＨＦガス導入口が、移動前の位置から移動後の位置に移動する。
なお、エッチング装置１０は、ＨＦガス供給部２４と供給先であるＨＦガス導入口との間に位置するバルブを切り替えることによって、第２候補群のうち、２つの第２候補３２の両方をＨＦガス導入口に選択してもよい。これにより、ＨＦガス導入口の位置を変更し、かつ、ＨＦガス導入口の数を変更することも可能である。
また、エッチング装置１０は、ＮＨ３ガス供給部２３と同様に、ＨＦガス供給部２４を複数備えてもよい。この場合には、第２候補３２と同数のＨＦガス供給部２４を備えてもよいし、ＨＦガス供給部２４が第２候補３２よりも少なくてもよい。
［エッチング方法］
図５から図８を参照して、エッチング方法を説明する。
図５は、各供給部２１，２２，２３，２４，２５からガスが供給されるタイミング、および、マイクロ波源２８から放電管２６に向けてマイクロ波が発振されるタイミングを示すタイミングチャートである。
図５が示すように、基板Ｓのエッチングが行われる際には、まず、制御部１０Ｃが、ＮＨ３ガス供給部２３の駆動、Ｎ２ガス供給部２１、および、ＨＦガス供給部２４の駆動を制御する（タイミングｔ１）。これにより、ＮＨ３ガス供給部２３がＮＨ３ガスの供給を開始するから、ＮＨ３ガス導入口に選択された第１候補３１から、ＮＨ３ガスが導入される。また、ＨＦガス供給部２４がＨＦガスの供給を開始し、これによって、ＨＦガス導入口に選択された第２候補３２から、ＨＦガスが導入される。また、Ｎ２ガス供給部２１がＮ２ガスの供給を開始し、これによって、Ｎ２ガス導入口３３からＮ２ガスが導入される。
タイミングｔ１から所定の期間が経過するまで、各ガスの供給が継続された後、制御部１０Ｃは、ＮＨ３ガス供給部２３の駆動、Ｎ２ガス供給部２１の駆動、および、ＨＦガス供給部２４の駆動を制御する（タイミングｔ２）。これにより、ＮＨ３ガス供給部２３がＮＨ３ガスの供給を停止するから、ＮＨ３ガスの導入が停止される。また、ＨＦガス供給部２４がＨＦガスの供給を停止し、これによって、ＨＦガスの導入が停止される。また、Ｎ２ガス供給部２１がＮ２ガスの供給を停止し、これによって、Ｎ２ガスの導入が停止される。
タイミングｔ２から所定の期間が経過した後、制御部１０Ｃは、ＮＨ３ガス供給部２２の駆動、Ｎ２ガス供給部２１の駆動、および、ＮＦ３ガス供給部２５の駆動を制御する（タイミングｔ３）。放電管２６においてＮ２ガスとともに励起されたＮＨ３ガスは、Ｎ２ガス導入口３３を通じて処理チャンバー１１に導入される。
また、ＮＦ３ガス供給部２５は、ガス分散管１１Ｃに接続され、これによって、ＮＦ３ガスがＮＦ３ガス導入口３４から処理チャンバー１１に導入される。あるいは、ＮＦ３ガス供給部２５は、シャワーヘッド１１Ｄに接続され、これによって、第１候補３１および第２候補３２の少なくとも１つからＮＦ３ガスが処理チャンバー１１に導入されてもよい。
これにより、ＮＨ３ガス供給部２２がＮＨ３ガスの供給を開始し、かつ、Ｎ２ガス供給部２１がＮ２ガスの供給をするから、ＮＨ３ガスとＮ２ガスとの混合ガスが、放電管２６に供給される。また、ＮＦ３ガス供給部２５がＮＦ３ガスの供給を開始するから、ガス分散管１１Ｃが有するガス導入口３４からＮＦ３ガスが導入される。
タイミングｔ３から所定の期間が経過した後、制御部１０Ｃは、マイクロ波源２８の駆動を制御する（タイミングｔ４）。これにより、マイクロ波源２８がマイクロ波を発振するから、マイクロ波が導波管２７を通じて放電管２６に照射されることによって、上述した混合ガスからプラズマが生成される。混合ガスから生成されたプラズマには、励起種の一例である水素ラジカル（Ｈ＊）が含まれる。そのため、タイミングｔ４以降において、Ｈ＊が、Ｎ２ガス導入口３３から導入される。
タイミングｔ４から所定の期間が経過した後、制御部１０Ｃは、ＮＨ３ガス供給部２２の駆動、Ｎ２ガス供給部２１の駆動、ＮＦ３ガス供給部２５、および、マイクロ波源２８の駆動を制御する（タイミングｔ５）。これにより、ＮＨ３ガス供給部２２がＮＨ３ガスの供給を停止するから、ＮＨ３ガスの導入が停止される。また、ＮＦ３ガス供給部２５がＮＦ３ガスの供給を停止し、これによって、ＮＦ３ガスの導入が停止される。また、Ｎ２ガス供給部２１がＮ２ガスの供給を停止し、これによって、Ｎ２ガスの導入が停止される。また、マイクロ波源２８が、マイクロ波の発振を停止する。
図６から図８は、基板Ｓに含まれる第１処理対象および第２処理対象の状態を、エッチング方法に含まれる工程ごとに示している。なお、図６はタイミングｔ１における基板Ｓの状態を示し、図７はタイミングｔ４における基板Ｓの状態を示し、かつ、図８はタイミングｔ５における基板Ｓの状態を示している。
図６が示すように、基板Ｓの一例は、シリコン窒化物層５１、シリコン層５２、および、シリコン酸化物層５３を備えている。シリコン層５２は、第１処理対象の一例であり、シリコン酸化物層５３は、第２処理対象の一例である。シリコン窒化物層５１は凹部を有し、かつ、凹部内にシリコン層５２が位置している。シリコン酸化物層５３は、シリコン層５２上に位置している。シリコン酸化物層５３は、例えば、シリコン層５２が大気に暴露されることによって形成された自然酸化膜である。シリコン層５２は、ポリシリコンから形成されている。シリコン層５２のうち、シリコン酸化物層５３が接する面には、変性シリコン層５２Ａが位置している。変性シリコン層５２Ａは、シリコン酸化物から形成される層ではない一方、シリコン層５２が大気に暴露されることによって、大気中の酸素によって変性された部分である。
タイミングｔ１において、ＮＨ３ガスとＨＦガスとが処理チャンバー１１に導入される。これにより、処理チャンバー１１内において、ＮＨ３ガスとＨＦガスとから、第１エッチャントＥ１が生成される。タイミングｔ１からタイミングｔ２までにわたって第１エッチャントＥ１が基板Ｓに供給されることによって、シリコン酸化物層５３がエッチングされる。このように、上述したタイミングｔ１からタイミングｔ２までの期間が、シリコン酸化物層５３がエッチングされる第１工程である。
エッチング方法は、第１工程よりも前に、対象口の位置を変えることによって、基板Ｓの中心ＳＣと対象口との間の距離を変える変更工程を含んでもよい。これにより、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
また、エッチング方法は、第１工程よりも前に、複数の対象口において、各対象口から供給されるガスの流量を独立して設定する設定工程を含んでもよい。これにより、各対象口から供給されるガスの流量を設定することが可能である。そのため、１つの対象口から導入されるガスの流量を変更することや、第１の対象口から供給されるガスの流量と、第２の対象口から供給されるガスの流量との比を変えることなどによって、基板Ｓの面内におけるエッチングの分布を変えることが可能である。
なお、設定工程は、各対象口から導入するガスの流量を変えてもよい。これにより、処理チャンバー１１に導入されるガスの総流量を変えずに対象口から導入するガスの流量を変える。そのため、処理チャンバー１１内における圧力の変動を抑えつつ、基板Ｓの面内においてガスの分布を変えることが可能である。これによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
図７が示すように、タイミングｔ４において、ＮＨ３ガスとＮ２ガスとの混合ガスから生成されたプラズマ中の励起種と、ＮＦ３ガスとが処理チャンバー１１に導入され、これによって、励起種とＮＦ３ガスとから、第２エッチャントＥ２が生成される。タイミングｔ４からタイミングｔ５までにわたって第２エッチャントＥ２が基板Ｓに供給されることによって、変性シリコン層５２Ａがエッチングされる。
図８が示すように、タイミングｔ５までにわたって第２エッチャントＥ２が基板Ｓに供給されることによって、変性シリコン層５２Ａがエッチングされる。このように、上述したタイミングｔ４からタイミングｔ５までの期間が、シリコン層５２の一部である変性シリコン層５２Ａがエッチングされる第２工程である。
なお、タイミングｔ５の後において、シリコン層５２上には、第２エッチャントＥ２が変性シリコン層５２Ａと反応することによって生成されたシリコンを含む反応生成物が少なくとも位置している。そのため、第１工程による処理、および、第２工程による処理が施された基板Ｓが、第１加熱部１１Ａによって加熱されることにより、シリコン層５２上の反応生成物が揮発する。
［作用］
図９から図１２を参照して、エッチング方法およびエッチング装置の作用を説明する。図９は、シリコン層５２に対するシリコン酸化物層５３の選択比を示している。選択比は、シリコン層５２のエッチング量に対するシリコン酸化物層５３のエッチング量の比である。図１０は、シリコン窒化物層５１に対するシリコン酸化物層５３の選択比を示している。選択比は、シリコン窒化物層５１のエッチング量に対するシリコン酸化物層５３のエッチング量の比である。
活性された状態が維持されにくい励起種を用いた場合には、複数の基板Ｓ間において、活性された励起種の供給量にばらつきが生じ、これに起因して、基板Ｓ間においてエッチング量にばらつきが生じてしまう。この点、本開示の第１工程によれば、第１エッチャントＥ１の生成にＮＨ３ガスとＨＦガスとを用いるから、エッチャントの生成に励起種を用いる場合に比べて、基板Ｓ間において第１エッチャントＥ１が生成される量にばらつきが生じにくい。そのため、基板Ｓ間において、エッチング量にばらつきが生じることが抑えられる。
しかも、図９が示すように、エッチング条件の一例によって第１工程を実施した場合に、第１工程において、シリコン層５２に対するシリコン酸化物層５３の選択比が、１０７．１であることが認められている。これに対して、エッチング条件の一例によって第２工程を実施した場合に、第２工程において、シリコン層５２に対するシリコン酸化物層５３の選択比が５．０であることが認められている。
一方で、図１０が示すように、エッチング条件の一例によって第１工程を実施した場合に、第１工程において、シリコン窒化物層５１に対するシリコン酸化物層５３の選択比が、５２．５であることが認められている。これに対して、エッチング条件の一例によって第２工程を実施した場合に、第２工程において、シリコン窒化物層５１に対するシリコン酸化物層５３の選択比が３．９であることが認められている。
このように、第２エッチング対象がシリコン層５２およびシリコン窒化物層５１のいずれであっても、第１工程によれば、第１処理対象であるシリコン酸化物層５３に対して、第２工程に比べて高い選択比を得ることが可能である。また、第２工程によれば、第１処理対象と第２処理対象との両方をエッチングすることも可能である。
図１１は、第１工程における基板Ｓの面内でのエッチング量（Ｅ／Ａ）の分布を示している。なお、図１１では、エッチング対象として、半径が１５０ｍｍであり、かつ、表面の全体に一様な厚さを有したシリコン酸化物層が形成された基板を用いている。図１１では、基板の中心から、基板の径方向において１４７ｍｍだけ離れた位置までにおけるエッチング量が示されている。
また、図１１では、基板が広がる平面と対向する視点から見た場合のＮＨ３ガス導入口とＨＦガス導入口との間の距離である導入口間距離を第１距離、第２距離、第３距離の３通りに変更している。第１距離から第３距離において、第１距離が最も短く、第３距離が最も長い。図１１では、導入口間距離が第１距離に設定された場合のエッチング量が、破線で示されている。また、導入口間距離が第２距離に設定された場合のエッチング量が、実線で示されている。また、導入口間距離が第３距離に設定された場合のエッチング量が、一点鎖線で示されている。なお、導入口間距離を変更する場合には、処理チャンバー１１内におけるＮＨ３ガス導入口の位置と、ＨＦガス導入口の位置との両方を変更している。
図１１が示すように、導入口間距離が第１距離に設定された場合には、基板の中心でのエッチング量が最も小さく、基板の中心からの距離が大きくなるほどエッチング量が大きくなることが認められた。また、基板の中心からの距離における絶対値が等しい場合には、エッチング量も等しいことが認められた。すなわち、導入口間距離が第１距離に設定された場合には、エッチング量と基板における位置との関係を示すグラフが、下に凸状を有することが認められた。
導入口間距離が第２距離に設定された場合には、基板の中心でのエッチング量が最も大きく、基板の中心からの距離が大きくなるほどエッチング量が小さくなることが認められた。また、基板の中心からの距離における絶対値が等しい場合には、エッチング量も等しいことが認められた。すなわち、導入口間距離が第２距離に設定された場合には、エッチング量と基板における位置との関係を示すグラフが、上に凸状を有することが認められた。
導入口間距離が第３距離に設定された場合には、導入口間距離が第２距離に設定された場合と同様に、エッチング量と基板における位置との関係を示すグラフが、上に凸状を有することが認められた。ただし、第３距離に設定された場合におけるエッチング量の最大値が、第２距離に設定された場合におけるエッチング量の最大値よりも大きいことが認められた。また、第３距離に設定された場合におけるエッチング量の最小値が、第２距離に設定された場合におけるエッチング量の最小値よりも小さいことが認められた。
このように、ＮＨ３ガス導入口およびＨＦガス導入口の少なくとも一方と基板の中心との間の距離を変更することによって、基板の面内におけるエッチング量の分布を変更することが可能である。
図１２は、図１１と同様のエッチング処理において、導入口間距離のみを変更した６例について、導入口間距離とエッチング量の比との関係を示すグラフである。なお、図１２におけるエッチング量の比は、基板の中心から１４７ｍｍだけ離れた位置でのエッチング量に対する基板の中心でのエッチング量の比である。そのため、エッチング量の比が１よりも小さい場合には、エッチング量と基板における位置との関係を示すグラフが下に凸状を示す一方で、エッチング量の比が１よりも大きい場合には、エッチング量と基板における位置との関係を示すグラフが上に凸状を示す。
図１２が示すように、エッチング条件の一例では、導入口間距離が２５ｍｍ以下の範囲では、エッチング量の比が１よりも小さいことが認められた。これに対して、導入口間距離が３０ｍｍ以上の範囲では、エッチング量の比が１よりも大きいことが認められた。このように、導入口間距離、すなわち、導入口と基板の中心との間の距離を変更することによって、基板の面内におけるエッチング量を調整することが可能である。
以上説明したように、エッチング方法およびエッチング装置の一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）第１工程において、第１処理対象のエッチングをＮＨ３ガスおよびＨＦガスを用いて行うから、第１工程と第２工程との両方においてプラズマを用いてエッチングを行う場合に比べて、基板Ｓ間においてエッチング量に分布が生じにくい。
（２）対象口と基板Ｓの中心ＳＣとの間の距離を変えることによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
（３）各対象口から供給されるガスの流量を設定することが可能である。そのため、１つの対象口から導入されるガスの流量を変更することや、第１の対象口から供給されるガスの流量と、第２の対象口から供給されるガスの流量との比を変えることなどによって、基板Ｓの面内におけるエッチングの分布を変えることが可能である。
（４）処理チャンバー１１に対象口から導入するガスの流量を変えるから、基板Ｓの面内においてガスの分布を変えることが可能である。これによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。特に、各対象口に接続される分岐されたガス流路に予め所定のコンダクタンスを設定することで、すべての対象口に流量制御部を備えることなく、各対象口から供給するガスの流量における組み合わせを変化させることができる。
（５）移動機構が対象口を移動させることによって、対象口と基板Ｓの中心ＳＣとの間の距離を変えることが可能であり、これによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
（６）１つの対象口に対して１つの供給部２３，２４を備えるから、各対象口から供給するガスの流量における組み合わせの自由度を高めることが可能である。
なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
［対象口］
・エッチング装置１０において、ＮＨ３ガス導入口およびＨＦガス導入口のいずれか一方のみが対象口でもよい。例えば、ＮＨ３ガス導入口が対象口である場合には、処理チャンバー１１におけるＨＦガス導入口の位置が固定されている。これに対して、ＨＦガス導入口が対象口である場合には、処理チャンバー１１におけるＮＨ３導入口の位置が固定されている。
・対象口を第１の候補から第２の候補に変える変更操作は、エッチング装置１０の使用者によって行われてもよい。変更操作は、例えば、上述したバルブの開閉を切り替える操作でもよいし、ＮＨ３ガス供給部２３またはＨＦガス供給部２４の接続先を第１の候補から第２の候補に切り替える操作であってもよい。
［流量制御部］
・上述したように、１つのＮＨ３ガス供給部２３が複数の配管に接続し、かつ、各配管が１つの第１候補３１に接続されている場合には、複数の配管には、第１のコンダクタンスを有する配管と、第２のコンダクタンスを有する配管とが含まれてもよい。第１のコンダクタスは、第２のコンダクタンスとは異なる。この場合には、ＮＨ３ガス供給部２３における設定値が同一であっても、ＮＨ３ガス供給部２３がＮＨ３ガスを供給する配管として、第１のコンダクタンスを有する配管が選択された場合と、第２のコンダクタンスを有する配管が選択された場合とで、ＮＨ３ガスの流量を変更することが可能である。
・１つのＨＦガス供給部２４が複数の配管に接続し、かつ、各配管が１つの第２候補３２に接続されている場合には、複数の配管には、第１のコンダクタンスを有する配管と、第２のコンダクタンスを有する配管とが含まれてもよい。第１のコンダクタスは、第２のコンダクタンスとは異なる。この場合には、ＨＦガス供給部２４における設定値が同一であっても、ＨＦガス供給部２４がＨＦガスを供給する配管として、第１のコンダクタンスを有する配管が選択された場合と、第２のコンダクタンスを有する配管が選択された場合とで、ＨＦガスの流量を変更することが可能である。
［移動機構］
・図１３が示すように、エッチング装置１０は、第１移動機構４１と第２移動機構４２とを備えてもよい。第１移動機構４１および第２移動機構４２は、処理チャンバー１１内において、排気部１１Ｂと対向する位置に配置されている。第１移動機構４１は、第１回転部４１Ａ、第１ノズル４１Ｂ、および、ＮＨ３ガス導入口４１Ｃを備えている。回転部４１Ａ、第１ノズル４１Ｂ、および、ＮＨ３ガス導入口４１Ｃは、処理チャンバー１１内に設置されている。第１回転部４１Ａは、処理チャンバー１１が延びる方向と平行な方向に沿って延びる回転軸を中心とする回転、すなわち、回転移動が可能に構成されている。第１ノズル４１Ｂは、第１回転部４１Ａに接続されている。ＮＨ３ガス導入口４１Ｃは、第１ノズル４１Ｂの先端に位置している。第１回転部４１Ａには、ＮＨ３ガス供給部２３が接続されている。ＮＨ３ガス導入口４１Ｃには、第１回転部４１Ａおよび第１ノズル４１Ｂを通じて、ＮＨ３ガスが供給される。
第２移動機構４２は、第２回転部４２Ａ、第２ノズル４２Ｂ、および、ＨＦガス導入口４２Ｃを備えている。第２回転部４２Ａ、第２ノズル４２Ｂ、および、ＨＦガス導入口４２Ｃは、処理チャンバー１１内に設置されている。第２回転部４２Ａは、処理チャンバー１１が延びる方向と平行な方向に沿って延びる回転軸を中心とする回転、すなわち回転移動が可能に構成されている。第２ノズル４２Ｂは、第２回転部４２Ａに接続されている。ＮＨＦガス導入口４２Ｃは、第２ノズル４２Ｂの先端に位置している。第２回転部４２Ａには、ＨＦガス供給部２４が接続されている。ＨＦガス導入口４２Ｃには、第２回転部４２Ａおよび第２ノズル４２Ｂを通じて、ＨＦガスが供給される。
ＮＨ３ガス導入口４１Ｃは第１のガス導入口の一例であり、ＨＦガス導入口４２Ｃは第２のガス導入口の一例である。ＮＨ３ガス導入口４１ＣおよびＨＦガス導入口４２Ｃは、それぞれ基板Ｓの法線に平行な直線上に位置している。ＮＨ３ガス導入口４１Ｃは、ＮＨ３ガス導入口４１Ｃから導入されるＮＨ３ガスの流れる方向が、基板Ｓが広がる平面に平行になるように構成されている。ＨＦガス導入口４２Ｃは、ＨＦガス導入口４２Ｃから導入されるＨＦガスの流れる方向が基板Ｓが広がる平面に平行であり、かつ、ＮＨ３ガスの流れる方向と互いに平行であるように構成されている。
第１移動機構４１が第１回転部４１Ａを回転すること、および、第２移動機構４２が第２回転部４２Ａを回転することの少なくとも一方によって、ＮＨ３ガス導入口４１ＣとＨＦガス導入口４２Ｃとの間の距離を変えることが可能である。また、第１移動機構４１が第１回転部４１Ａを回転することによって、基板Ｓに対してＮＨ３ガスが導入される角度を変更することが可能である。また、第２移動機構４２が第２回転部４２Ａを回転することによって、基板Ｓに対してＨＦガスが導入される角度を変更することが可能である。
また、第１移動機構４１によれば、第１回転部４１Ａが回転することによって、ＮＨ３ガス導入口４１Ｃと基板Ｓの中心ＳＣとの間の距離を変えることが可能である。第２移動機構４２によれば、第２回転部４２Ａが回転することによって、ＨＦガス導入口４２Ｃと基板Ｓの中心ＳＣとの間の距離を変えることが可能である。エッチング装置１０によれば、第１移動機構４１および第２移動機構４２の少なくとも一方を用いることによって、基板Ｓの面内におけるエッチング量の分布を変えることが可能である。
なお、各回転部４１Ａ，４２Ａの回転量は、すなわち、処理チャンバー１１内における導入口４１Ｃ，４２Ｃの位置は、制御部１０Ｃによって変更されてもよいし、エッチング装置１０の使用者によって変更されてもよい。
［第１工程］
・第１工程では、シリコン酸化物層５３の全てが除去されてもよいし、シリコン酸化物層５３の一部が、基板Ｓ上に残されてもよい。なお、第１工程においてシリコン酸化物層５３の一部が基板Ｓ上に残された場合には、第２工程において、シリコン層５２あるいはシリコン窒化物層５１とともにシリコン酸化物層５３の一部が除去されてよい。
・第１工程は、第２工程よりも後に行われてもよい。
１０…エッチング装置
１１…処理チャンバー
２１…Ｎ２ガス供給部
２２，２３…ＮＨ３ガス供給部
２４…ＨＦガス供給部
２５…ＮＦ３ガス供給部
２６…放電管
２７…導波管
２８…マイクロ波源

Claims (22)

  1. 真空槽に収容される複数の基板の各々が、第１処理対象と第２処理対象とを備え、
    前記第１処理対象がシリコン酸化物層であり、
    前記第２処理対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層であり、
    ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第１処理対象をエッチングする第１工程と、
    前記第１工程後に、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に供給することによって、前記第２処理対象をエッチングする第２工程と、を含む
    エッチング方法。
  2. 前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口、および、前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口の少なくとも一方が、対象口であり、
    前記第１工程よりも前に、前記対象口の位置を変えることによって、前記基板の中心と前記対象口との間の距離を変える変更工程を含む
    請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記基板にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口、および、前記基板にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口のいずれか一方が、対象口であり、
    前記第１工程よりも前に、複数の前記対象口において、各対象口から供給されるガスの流量を独立して設定する設定工程を含む
    請求項１に記載のエッチング方法。
  4. 前記設定工程は、前記対象口から導入するガスのガス流路のコンダクタンスを予め設定することで各対象口から導入する前記ガスの流量を変える
    請求項３に記載のエッチング方法。
  5. 基板が、第１処理対象と第２処理対象とを備え、
    前記第１処理対象がシリコン酸化物層であり、
    前記第２処理対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層であり、
    複数の前記基板を収容する真空槽と、
    ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第１処理対象をエッチングする第１処理部と、
    前記第１処理対象による処理の後に、ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に導入することによって、前記第２処理対象をエッチングする第２処理部と、を備える
    エッチング装置。
  6. 前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、
    前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、
    前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口との少なくとも一方が、対象口であり、
    前記エッチング装置は、複数の前記対象口の候補を備え、
    前記基板の中心と、１つの前記候補との間の距離が、前記中心と他の前記候補との間の距離と異なる
    請求項５に記載のエッチング装置。
  7. 前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、
    前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、
    前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口との少なくとも一方が、対象口であり、
    前記エッチング装置は、前記基板の中心と前記対象口との間の距離を変更するように前記対象口を移動させる移動機構をさらに備える
    請求項５に記載のエッチング装置。
  8. 前記真空槽にＮＨ３ガスを導入するＮＨ３ガス導入口と、
    前記真空槽にＨＦガスを導入するＨＦガス導入口と、を備え、
    前記ＮＨ３ガス導入口と前記ＨＦガス導入口とのいずれか一方が、対象口であり、
    前記エッチング装置は、複数の前記対象口を備え、
    前記エッチング装置は、各対象口に対して当該対象口から供給するガスの流量を制御する流量制御部を１つずつ備える
    請求項５に記載のエッチング装置。
  9. 前記流量制御部は、全ての前記対象口から導入するガスの総流量を保ち、かつ、各対象口から導入する前記ガスの流量を変えるように前記ガスの前記流量を制御する
    請求項８に記載のエッチング装置。
  10. 複数の基板を収容する真空槽と、
    前記真空槽にＮＨ３ガスを導入する第１のガス導入口と、
    前記真空槽にＨＦガスを導入する第２のガス導入口と、
    前記第１のガス導入口と前記第２のガス導入口との間の距離を変更する機構と、を備える
    エッチング装置。
  11. ＮＦ３ガスを導入するための第３のガス導入口と、
    放電管を介して放電されたＮＨ３ガスを導入するための第４のガス導入口と、をさらに備える
    請求項１０に記載のエッチング装置。
  12. １つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、
    ＮＨ３ガスおよびＨＦガスの分岐を選択することで、ＮＨ３ガス導入口の対象口とＨＦガス導入口の対象口との間の距離が変化する機構を備えた
    請求項１０に記載のエッチング装置。
  13. １つの流路から導入されたＮＨ３ガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐される
    請求項１２に記載のエッチング装置。
  14. １つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の前記第１のガス導入口に分岐されており、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の前記第２のガス導入口に分岐されており、
    分岐された流路は、それぞれ流量制御部を１つずつ備える
    請求項１０に記載のエッチング装置。
  15. 前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口が、前記基板の法線に平行かつ直線上に配置され、さらに、導入されるガスが前記基板に平行にかつ互いに平行になるように備えられており、かつ、
    前記真空槽内に設置された前記基板の法線に平行な軸に前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口が取り付けられ、前記軸を中心に回転移動する機構を備えた
    請求項１０に記載のエッチング装置。
  16. 真空槽に収容される複数の基板について、
    ＮＨ３ガスとＨＦガスとを前記真空槽に導入することで実行される第１の処理と、
    ＮＨ３ガスを含むガスから生成されたプラズマと、ＮＦ３ガスとを前記真空槽に供給することによって実行される第２の処理と、を含む
    エッチング方法。
  17. 前記第１の処理の対象がシリコン酸化物層であり、
    前記第２の処理の対象がシリコン窒化物層または前記シリコン酸化物層に覆われたシリコン層である
    請求項１６に記載のエッチング方法。
  18. 前記第１の処理後に、前記第２の処理が実施される
    請求項１７に記載のエッチング方法。
  19. 前記第１の処理において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の第１のガス導入口に分岐されており、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の第２のガス導入口に分岐されており、
    ＮＨ３ガスおよびＨＦガスの分岐を選択することで、ＮＨ３ガス導入口の対象口とＨＦガス導入口の対象口との間の距離を変化させる
    請求項１６に記載のエッチング方法。
  20. １つの流路から導入されたＮＨ３ガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスは、異なるコンダクタンスを持つ流路に分岐され、
    ＮＨ３ガスとＨＦガスとがそれぞれ異なる流量で、前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口から導入される
    請求項１９に記載のエッチング方法。
  21. 前記第１の処理において、１つの流路から導入されたＮＨ３ガスが、２つ以上の第１のガス導入口に分岐されており、かつ、
    １つの流路から導入されたＨＦガスが、２つ以上の第２のガス導入口に分岐されており、
    分岐された流路にそれぞれ１つずつ備えられた流量制御部によって、ＮＨ３ガスとＨＦガスの対象口がそれぞれ異なる流量・異なる距離の組み合わせで前記第１のガス導入口および前記第２のガス導入口から導入される
    請求項１６に記載のエッチング方法。
  22. 前記第１の処理において、前記基板の法線に平行かつ直線上に配置され、さらに、導入されるガスが前記基板に平行にかつ互いに平行になるように備えられ、かつ、前記真空槽内に設置された前記基板の法線に平行な軸に取り付けられた第１のガス導入口および第２のガス導入口から、前記軸を中心に各導入口を回転移動させ、前記第１のガス導入口の距離と前記第２のガス導入口との間の距離・導入角度を設定したのちにＮＨ３ガスとＨＦガスが導入される
    請求項１６に記載のエッチング方法。
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