JP3897518B2 - シリコンナイトライド膜のエッチング方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンナイトライド膜のエッチング方法に係わり、特に、被処理基板のマスク或いはストッパーとして使用されるシリコンナイトライド膜を除去するためのエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程において、半導体ウェハである被処理基板の表面にマスク或いはストッパーとして形成されたシリコンナイトライド膜を選択的に除去する方法として、ホット燐酸を用いた溶液のエッチング方法（ウェットエッチング方法）が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ホット燐酸を用いたウェットエッチング方法では、処理液の取扱いが困難であり、また、処理の安定性に問題があり、さらには歩留まりを低下させる発塵の問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、被処理基板上に形成されたシリコンナイトライド膜を、高い安定性の下で、しかも発塵の少ない状態にて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にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、被処理基板上に形成されたシリコンナイトライド膜を除去するためのエッチング方法において、フッ素原子を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとを混合したガスから成るプロセスガスを用いたドライエッチングによって前記シリコンナイトライド膜を除去する方法であって、前記水素原子及びフッ素原子が結合したガスは、ＨＦであることを特徴とする。特に、本発明は、シリコン及び酸化シリコンに対してシリコンナイトライド膜を選択的にエッチングするのに適している。
【０００６】
また、好ましくは、前記フッ素原子を含むガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＮＦ３、ＳＦ６のいずれかである。
【０００８】
また、好ましくは、前記シリコンナイトライド膜は、シリコン及び酸化シリコンに対して選択的にエッチングされ、前記シリコンに対する前記シリコンナイトライド膜の選択比は１０以上であり、前記酸化シリコンに対する前記シリコンナイトライド膜の選択比は４０以上である。
【０００９】
また、好ましくは、前記プロセスガスは、前記被処理基板が配置されたエッチング室から分離された領域にて励起された後、前記エッチング室内に導入されて前記シリコンナイトライド膜上に供給される。
【００１０】
また、好ましくは、前記プロセスガスの全流量に対する前記水素原子及びフッ素原子が結合したガスの流量の比は１０％以上である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態によるエッチング方法を実施するために用いられる放電分離型ケミカルドライエッチング装置の概略構成を示している。図中符号１は真空容器を示し、この真空容器１の内部にはエッチング室２が形成されており、このエッチング室２内には、半導体ウェハ等の被処理基板３が載置される載置台４が設けられている。載置台４は温度調節機構（図示せず）を有しており、載置台４上の被処理基板３の温度を制御できるようになっている。
【００１３】
真空容器１の天壁には活性種導入管５が接続されており、その先には放電管６が接続されていて、ガス導入口７から放電管６内にプロセスガスが導入される。放電管６にはマイクロ波導波管８が接続されており、マイクロ波導波管８によって導かれたマイクロ波が放電管６内に供給され、放電管６内のプロセスガスにマイクロ波が照射され、これによりプロセスガスが励起されてプラズマが生成される。このプラズマによりプロセスガスが活性化されて活性種が生成され、この活性種は活性種導入管５を経由してエッチング室２内に導入される。
【００１４】
エッチング室２内に導入された活性種は、載置台４上に保持されて所定の温度に制御された被処理基板３の表面に供給され、被処理基板３表面の薄膜がドライエッチングにより除去される。反応後のガスは排気口９よりエッチング室２の外へ排気される。
【００１５】
図２は、表面に薄膜が形成された被処理基板３を示し、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１０が形成されており、このシリコン酸化膜１０の上にシリコンナイトライド膜（ＳｉＮ）１２が形成されている。また、シリコン基板１１の表面が露出する構造になっている。
【００１６】
そして、本実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法においては、プロセスガスとして、フッ素原子を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとを混合したガスを使用する。
【００１７】
具体的には、フッ素原子を含むガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＮＦ３、ＳＦ６のいずれかである。水素原子及びフッ素原子が結合したガスは、ＨＦである。そして、プロセスガスの全流量に対する水素原子及びフッ素原子が結合したガスの流量の比は１０％以上である。
【００１８】
被処理基板３の温度は７０℃から１０℃の範囲内の所定の温度に制御されており、シリコンナイトライド膜１２はシリコン基板１１及び酸化シリコン膜１０に対して選択的にエッチングされる。具体的には、シリコン基板１１に対するシリコンナイトライド膜１２の選択比は１０以上であり、酸化シリコン膜１０に対するシリコンナイトライド膜１２の選択比は４０以上である。
【００１９】
図３は、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとして用いたＨＦガスの流量比を変えた場合のエッチング特性を示したグラフである。プロセスガスを構成するその他のガスは、ＣＦ４ガス、Ｏ２ガス、Ｎ２ガスであり、流量はＣＦ４／Ｏ２／Ｎ２＝５０／１５０／４００ｓｃｃｍである。エッチング条件は、マイクロ波パワー＝４００Ｗ、圧力＝７５Ｐａ、載置台温度＝２５℃である。
【００２０】
図３から分かるように、プロセスガスの全流量に対するＨＦガスの流量の比を変えることにより、酸化シリコン膜１０及びシリコン基板１１に対するシリコンナイトライド膜１２の選択比、及びシリコンナイトライド膜１２のエッチングレートが変化する。したがって、ＨＦガスの流量比を調整することにより、シリコンナイトライド膜１２の選択的なエッチングを行うことができる。
【００２１】
なお、本実施形態においては放電分離型ケミカルドライエッチング方法を採用しているが、自己バイアス効果の少ないドライエッチング方法、例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを利用したドライエッチング方法や、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を利用したドライエッチング方法を用いることもできる。
【００２２】
以上述べたように本実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法によれば、プロセスガスとして、フッ素原子を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとを混合したガスを用いたので、水素原子及びフッ素原子が結合したガスの流量比を最適化することにより、シリコン基板１１及び酸化シリコン膜１０に対して十分に高い選択比を確保しながらシリコンナイトライド膜１２をエッチングすることができる。これにより、エッチング処理の安定性が高まり、しかも発塵を抑制することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法によれば、プロセスガスとして、フッ素原子を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとを混合したガスを用いたので、エッチング処理の安定性を高め、発塵を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法を実施するために用いられるドライエッチング装置を示した図。
【図２】本発明の一実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法により処理される被処理基板を示した図。
【図３】本発明の一実施形態によるシリコンナイトライド膜のエッチング方法において水素原子及びフッ素原子が結合したガスとして用いたＨＦガスの流量比を変えた場合のエッチング特性を示した図。
【符号の説明】
１ 真空容器
２ エッチング室
３ 被処理基板
４ 載置台
５ 活性種導入管
６ 放電管
７ ガス導入口
８ マイクロ波導波管
９ 排気口
１０ シリコン酸化膜
１１ シリコン基板
１２ シリコンナイトライド膜
Claims (5)
- 被処理基板上に形成されたシリコンナイトライド膜を除去するためのエッチング方法において、
フッ素原子を含むガスと、酸素ガスと、窒素ガスと、水素原子及びフッ素原子が結合したガスとを混合したガスから成るプロセスガスを用いたドライエッチングによって前記シリコンナイトライド膜を除去する方法であって、前記水素原子及びフッ素原子が結合したガスは、ＨＦであることを特徴とするシリコンナイトライドのエッチング方法。 - 前記フッ素原子を含むガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＮＦ３、ＳＦ６のいずれかであることを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
- 前記シリコンナイトライド膜は、シリコン及び酸化シリコンに対して選択的にエッチングされ、前記シリコンに対する前記シリコンナイトライド膜の選択比は１０以上であり、前記酸化シリコンに対する前記シリコンナイトライド膜の選択比は４０以上であ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。
- 前記プロセスガスは、前記被処理基板が配置されたエッチング室から分離された領域にて励起された後、前記エッチング室内に導入されて前記シリコンナイトライド膜上に供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
- 前記プロセスガスの全流量に対する前記水素原子及びフッ素原子が結合したガスの流量の比は１０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
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