JPH07193055A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、シリコンの自然酸化膜の除去が必要
である被処理体のエッチングにおいて、被処理体に損傷
を与えることなく、効率良くしかも低コストで被処理体
をドライエッチングできる方法を提供することを目的と
する。 【構成】シリコン酸化膜が表面に形成された被処理体を
反応容器内に設置し、インターハロゲンガスおよび酸素
とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なくとも１つ
のガス、並びに少なくとも水素原子を有する化合物を含
むガスを前記反応容器内に導入し、かつ、前記被処理体
を冷却することにより前記シリコン酸化膜をエッチング
することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
におけるドライエッチング方法に関し、特にシリコン酸
化膜をエッチングするドライエッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】従来、半導体装置の製造
工程において、シリコン膜あるいは金属のシリサイド膜
をエッチングする場合、再現性よくエッチングを行うた
めには、上記膜上にあるシリコンの自然酸化膜を除去す
る必要がある。したがって、シリコン膜あるいは金属の
シリサイド膜をエッチングする場合には、まず、エッチ
ングの前処理として、希フッ酸溶液を用いたウェットプ
ロセスで上記膜表面の自然酸化膜を除去し、その後、Ｒ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）、ダウンストリームエッ
チング等のドライプロセスにより、シリコン膜あるいは
シリサイドのエッチングを行う。

【０００３】しかしながら、この方法では、シリコンの
自然酸化膜を除去する工程があるので、製造工程が多く
なり製造コストが高くなる。また、シリコンの自然酸化
膜を除去する工程がウェットプロセスで行われるので、
処理時間を短縮することができず、やはり製造コストが
高くなる。さらに、この方法では、ＲＩＥによりシリコ
ン膜あるいはシリサイドをエッチングすると基板に損傷
を与える問題がある。さらに、シリコンの自然酸化膜を
除去した後、ただちに上記膜をエッチングしなければ、
上記膜上に再び自然酸化膜が形成されてしまう。したが
って、自然酸化膜を除去する工程と、上記膜をエッチン
グする工程とを連続的に行うことが望ましい。

【０００４】一方、インターハロゲンガスの一つである
ＣｌＦ₃ ガスは、放電しなくてもシリコンをエッチング
する能力があることが知られており、現在、ＣＶＤ装置
のチャンバのクリーニングに用いられている。

【０００５】また、このＣｌＦ₃ ガスをエッチングガス
として用いた場合、従来のＣＤＥ（Chemical Dry Etchi
ng）と同等のエッチングレート（例えば、ポリシリコン
のエッチングレ−トは２３℃で１０００オングストロー
ム）が得られることが確認されている。さらに、D.E.Ib
bostonのJ.Appl.Phys.56(10),p 2939 には、被処理体を
約−１７℃の低温にすることによりエッチングレートが
向上することが報告されている。さらに、放電しなくて
もエッチング能力があるＣｌＦ₃ ガスを用いることによ
り、放電のための電極や放電領域が不要になるため、エ
ッチング装置の大幅なコストダウンが期待できる。この
ようにＣｌＦ₃ ガスは、エッチングガスとしても有望視
されている。

【０００６】しかしながら、このＣｌＦ₃ ガスは、シリ
コン酸化膜のエッチングレートが非常に遅いので、シリ
コン酸化膜のエッチングには不適当であり、シリコンの
自然酸化膜も容易に除去できない。このため、前述と同
様に、希フッ酸溶液を用いた前処理が必要となる。した
がって、ＣｌＦ₃ ガスは、シリコンの自然酸化膜の除去
が必要である被処理体のエッチングには使用されていな
い。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、シリコンの自然酸化膜の除去が必要である被処理
体のエッチングにおいて、被処理体に損傷を与えること
なく、効率良くしかも低コストで被処理体をドライエッ
チングできる方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリコン酸化
膜が表面に形成された被処理体を反応容器内に設置し、
インターハロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合物か
らなるガスのうち少なくとも１つのガス、並びに少なく
とも水素原子を有する化合物を含むガスを前記反応容器
内に導入し、かつ、前記被処理体を冷却することにより
前記シリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とする
ドライエッチング方法を提供する。

【０００９】また、本発明は、少なくともシリコンを含
む材料からなる膜および前記膜上に形成されたシリコン
酸化膜が表面に形成された被処理体を反応容器内に設置
し、インターハロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合
物からなるガスのうち少なくとも１つのガス、並びに少
なくとも水素原子を含むガスを前記反応容器内に導入
し、かつ、前記被処理体を冷却することにより前記シリ
コン酸化膜をエッチングし、引き続いて前記インターハ
ロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合物からなるガス
のうち少なくとも１つのガスで前記膜をエッチングする
ことを特徴とするドライエッチング方法を提供する。

【００１０】ここで、本発明で使用されるインターハロ
ゲンガスとしては、例えば、ＣＩＦガス、ＣＩＦ₃ ガ
ス、ＣＩＦ₅ ガス、ＢｒＦガス、ＢｒＦ₅ ガス、ＩＦガ
ス、ＩＦ₃ ガス、ＩＦ₅ ガス、ＩＦ₇ ガス等を挙げるこ
とができる。また、酸素とハロゲンの化合物からなるガ
スとしては、例えば、ＯＦ₂ ガス等を挙げることができ
る。また、少なくとも水素原子を有する化合物を含むガ
スとしては、例えば、Ｈ ₂ Ｏガス、アルコールガス、メ
タンガス、水素ガス等を挙げることができる。

【００１１】本発明において、シリコン酸化膜のエッチ
ングは冷却しながら行う。この場合、被処理体を少なく
とも水素原子を含むガスの成分が凝縮もしくは凝固する
温度以下に冷却することが好ましい。これは、上記温度
以下に設定することにより、被処理体上のシリコン酸化
膜をウェットな状態で高いエッチングレートでエッチン
グできるからである。少なくとも水素原子を含むガスの
成分が凝縮もしくは凝固する温度は、ガスの種類および
圧力に応じて適宜決定する必要があり、例えば、Ｈ₂ Ｏ
ガスの場合には、圧力１０Torrで−１００〜２０℃の範
囲内である。

【００１２】本発明において、少なくともシリコンを含
む材料としては、ポリシリコン、モリブデンシリサイド
（ＭｏＳｉ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、シ
リコン窒化物等を挙げることができる。上記材料からな
る膜をエッチングする際には、インターハロゲンガスお
よび酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なく
とも１つのガスのみを用いて行ってもよく、また、この
ガスおよび少なくとも水素原子を有する化合物を含むガ
スを用いて行ってもよい。前者の場合には、インターハ
ロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合物からなるガス
のうち少なくとも１つのガスを反応容器内に導入してい
る状態で少なくとも水素原子を有する化合物を含むガス
の導入を停止する。後者の場合には、特別な操作は必要
ない。ただし、後者の場合には、少なくとも水素原子を
有する化合物を含むガスはエッチングの反応には寄与し
ないと考えられる。

【００１３】本発明において、インターハロゲンガスお
よび酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なく
とも１つのガス、並びに少なくとも水素原子を有する化
合物を含むガスは、シリコン酸化膜についてのエッチン
グにおいて作用するので、通常使用されているレジスト
膜に対しても選択比をとることができる。このため、シ
リコン酸化膜上にレジスト膜を形成してレジスト膜をパ
ターニングしてマスクを形成した後にエッチングを行う
ことにより、シリコン酸化膜をパターニングすることが
できる。

【００１４】本発明において、インターハロゲンガスお
よび酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なく
とも１つのガス、並びに少なくとも水素原子を有する化
合物を含むガスの導入は、個々に専用の導入管を設けて
別々に反応容器内に導入してもよく、反応容器外で両ガ
スを混合してその混合ガスを反応容器内に導入してもよ
い。

【００１５】

【作用】本発明のドライエッチング方法は、シリコン酸
化膜が表面に形成された被処理体を反応容器内に設置
し、インターハロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合
物からなるガスのうち少なくとも１つのガス、並びに少
なくとも水素原子を有する化合物を含むガスを前記反応
容器内に導入し、前記被処理体を冷却することにより前
記インターハロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合物
からなるガスのうち少なくとも１つのガスの成分および
前記少なくとも水素原子を含むガスの成分を前記シリコ
ン酸化膜上に吸着させて前記シリコン酸化膜をエッチン
グすることを特徴とする。

【００１６】被処理体は冷却されているので、上記した
インターハロゲンガス等のガスおよび少なくとも水素原
子を含むガスが反応することにより生成されたハロゲン
化水素、特にフッ化水素は、被処理体上に形成されたシ
リコン酸化膜上に吸着する。これにより、シリコン酸化
膜上で多量のフッ化水素がウェットな状態でエッチング
に寄与することになる。したがって、効率よくシリコン
酸化膜をエッチングすることができる。

【００１７】また、本発明のドライエッチング方法は、
少なくともシリコンを含む材料からなる膜および前記膜
上に形成されたシリコン酸化膜が表面に形成された被処
理体を反応容器内に設置し、インターハロゲンガスおよ
び酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なくと
も１つのガス、並びに少なくとも水素原子を含むガスを
前記反応容器内に導入し、前記少なくとも水素原子を含
むガスの成分が凝縮もしくは凝固する温度以下に前記被
処理体を保持することにより、前記インターハロゲンガ
スおよび酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少
なくとも１つのガスの成分および前記少なくとも水素原
子を有する化合物を含むガスの成分を前記シリコン酸化
膜上に吸着させて前記シリコン酸化膜をエッチングし、
引き続いて前記インターハロゲンガスおよび酸素とハロ
ゲンの化合物からなるガスのうち少なくとも１つのガス
で前記膜をエッチングすることを特徴とする。

【００１８】上記したインターハロゲンガス等のガスの
みを用いた場合には、少なくともシリコンを含む材料か
らなる膜はエッチングできるが、シリコン酸化膜はほと
んどエッチングされない。この特性を利用して、上記イ
ンターハロゲンガス等のガスおよび少なくとも水素原子
を含むガスの２つのガスを用いて最上層のシリコン酸化
膜をエッチングし、少なくとも上記インターハロゲンガ
ス等のガスを用いて少なくともシリコンを含む材料から
なる膜をエッチングする。このようにすることにより、
連続的にシリコン酸化膜および少なくともシリコンを含
む材料からなる膜をエッチングすることができる。すな
わち、少なくともシリコンを含む材料からなる膜上に形
成されたシリコン酸化膜を除去した後、自然酸化膜が形
成される前に少なくともシリコンを含む材料からなる膜
をエッチングすることができる。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の実施例を図面を参照して詳
細に説明する。

【００２０】図１は、本発明のドライエッチング方法に
使用される装置の一例を示す概略図である。図中１０は
真空チャンバを示す。真空チャンバ１０の材料には、イ
ンターハロゲンガス、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｆ₂ ガス、Ｃｌ₂
ガス等に対して耐蝕性のあるテフロンを用いている。真
空チャンバ１０内には、被処理体であるウェハ１１を載
置するためのサセプタ１２が設置されている。サセプタ
１２の内面には、冷却用パイプ１３が配設されており、
冷却用パイプ１３に冷却ガスを流すことによりサセプタ
１２を介してウェハ１１を冷却するようになっている。
冷却パイプ１３は真空チャンバ１０から外部に延出して
おり、一端側から冷却ガスが供給され、他端側から流出
される。これにより、ウェハ１１を約−１００℃まで冷
却することができる。

【００２１】真空チャンバ１０の側部には、ＳＵＳ３１
６Ｌ製の第１のガス導入管１４が接続されている。第１
のガス導入管１４は２つ分岐しており、一方からはイン
ターハロゲンガスが導入され、他方からは希釈ガスが導
入される。この２つのガスは第１のガス導入管１４の分
岐部分から真空チャンバ１０までの間で混合されて真空
チャンバ１０内に導入される。

【００２２】真空チャンバ１０の上壁には、第２のガス
導入管１５が接続されている。第２のガス導入管１５の
真空チャンバ１０内の端部には、複数の孔部を有する円
盤部材が取り付けられており、第２のガス導入管１５内
を流れてきた少なくとも水素原子を有する化合物を含む
ガスを広い範囲にわたって導入することができるように
なっている。第１および第２のガス導入管１４，１５に
は、ガス導入を開始または停止するための弁（図示せ
ず）が取り付けられている。

【００２３】また、真空チャンバ１０の側部には、排気
管１６が接続されており、排気管１６は真空チャンバ１
０内のガスを排気して所定の真空度にするための真空ポ
ンプ（図示せず）に連結されている。

【００２４】次に、上記図１に示すドライエッチング装
置を用いてウェハ１１表面に形成されたシリコン酸化膜
をエッチングする方法について説明する。

【００２５】まず、真空チャンバ１０内のサセプタ１２
上に、表面にシリコン酸化膜が形成されたウェハ１１を
設置し、真空ポンプを作動させることにより排気管１６
を通して真空チャンバ１０内のガスを排気して２×１０
^-2Torrの真空度とした。次いで、真空チャンバ１０内に
希釈ガスである窒素ガスを分圧２．６Torrで第１のガス
導入管１４から導入し、少なくとも水素原子を有する化
合物を含むガスであるＨ₂ Ｏガスを分圧０．１Torrで第
２のガス導入管１５から導入し、ガスの圧力が安定した
ところでインターハロゲンガスとしてＣｌＦ₃ ガスを分
圧０．３Torrで第１のガス導入管１４から導入してダウ
ンストリームでエッチングを行った。なお、エッチング
は、冷却用パイプ１３内に冷却ガスとして窒素ガスを流
量１０リットル／ minで循環させてウェハ１１を−５０
℃に冷却して行った。その結果、サセプタ１２に設置さ
れたウェハ１１表面のシリコン酸化膜は８００オングス
トローム／min の高いエッチングレートでエッチングさ
れた。

【００２６】このエッチングは、インターハロゲンガス
およびＨ₂ Ｏガスを単に真空チャンバ１０内に導入する
だけで、すなわち２つのガスの化学反応のみによって進
行する。したがって、ウェハ１１に損傷を与えることな
くエッチングすることができる。

【００２７】次に、ウェハ１１の温度とエッチングレー
トとの関係について説明する。ウェハ１１の温度をそれ
ぞれ２３℃、−２５℃、−５０℃に保持した状態でシリ
コン酸化膜のエッチングを行った結果を図２に示す。図
２から分かるように、ウェハ１１の温度が低いほどシリ
コン酸化膜のエッチングレートが上昇し、−５０℃での
エッチングレートは−２５℃でのエッチングレートに比
べて約２．５倍速い８００オングストローム／min であ
った。

【００２８】このように、インターハロゲンガスとして
ＣｌＦ₃ ガスを用い、少なくとも水素原子を有する化合
物を含むガスとしてＨ₂ Ｏガスを用いたエッチングにお
いて、Ｈ₂ Ｏガスを凝固させる温度（０℃）以下に被処
理体を冷却することにより、エッチングレートが急激に
上昇する。 （実施例２）本実施例では、ウェハ上に少なくともシリ
コンを含む材料からなる膜およびシリコン酸化膜を順次
形成してなる被処理体を連続的にエッチングする場合に
ついて説明する。なお、装置は、図１に示すものを使用
した。

【００２９】被処理体は、図３（Ａ）に示すように、ウ
ェハ２０上に厚さ４００nmのポリシリコン膜２１が形成
され、その上に厚さ２０オングストローム程度の自然酸
化膜２２があるものである。

【００３０】まず、真空チャンバ１０内のサセプタ１２
上に、上記ウェハ２０を設置し、真空ポンプを作動させ
ることにより排気管１６を通して真空チャンバ１０内の
ガスを排気して２×１０^-2Torrの真空度とした。次い
で、真空チャンバ１０内に希釈ガスである窒素ガスを分
圧２．６Torrで第１のガス導入管１４から導入し、少な
くとも水素原子を有する化合物を含むガスであるＨ₂ Ｏ
ガスを分圧０．１Torrで第２のガス導入管１５から導入
し、ガスの圧力が安定したところでインターハロゲンガ
スとしてＣｌＦ₃ ガスを分圧０．３Torrで第１のガス導
入管１４から導入してダウンストリームでエッチングを
行った。なお、エッチングは、冷却用パイプ１３内に冷
却ガスとして窒素ガスを流量１０リットル／ minで循環
させてウェハ２０を−２５℃に冷却して行った。その結
果、サセプタ１２に設置されたポリシリコン膜２１上の
自然酸化膜２２は３５０オングストローム／min の高い
エッチングレートでエッチングされた。

【００３１】次いで、第１および第２のガス導入管１
４，１５の弁を閉じてガス導入を停止して２×１０^-2To
rrの真空度まで排気し、真空チャンバ１０内に窒素ガス
を分圧２．７Torrで第１のガス導入管１４から導入し、
ガスの圧力が安定したところで真空チャンバ１０内にイ
ンターハロゲンガスとしてＣｌＦ₃ ガスを分圧０．３To
rrで第１のガス導入管１４から導入してダウンストリー
ムでエッチングを行った。その結果、図３（Ｂ）に示す
ように、ポリシリコン膜２１がエッチングされた。これ
により、ウェハ上に少なくともシリコンを含む材料から
なる膜およびシリコン酸化膜を順次形成してなる被処理
体を効率よく連続的にエッチングすることができた。さ
らに、自然酸化膜２２を除去する工程とポリシリコン膜
２１を除去する工程を同一の装置内で行うことができる
ので、ポリシリコン膜２２のエッチングの前処理である
希フッ酸溶液処理が不要である。 （実施例３）ウェハ上に形成されたシリコン酸化膜をレ
ジストを用いてパターニングする場合について説明す
る。なお、装置は、図１に示すものを使用した。

【００３２】被処理体は、図４（Ａ）に示すように、ウ
ェハ３０上に厚さ５００nmのシリコン酸化膜３１が形成
され、その上に厚さ１．５μｍのレジスト層３２が形成
されてなるものである。

【００３３】まず、図４（Ｂ）に示すように、通常のフ
ォトリソグラフィー法により、レジスト層３２を露光、
現像してパターニングした。次いで、真空チャンバ１０
内にウェハ３０を設置し、レジスト層３２をマスクとし
て実施例１と同様にしてシリコン酸化膜３１をＣｌＦ₃
ガスおよびＨ₂ Ｏガスを用いてダウンストリームでエッ
チングした。このとき、レジスト層３２はエッチングさ
れず、図４（Ｃ）に示すように、シリコン酸化膜３１の
みがエッチングされた。すなわち、本発明のドライエッ
チング方法により、レジスト層３２に対しシリコン酸化
膜３１が選択的にエッチングでき、所望のパターンが得
られることが分かった。なお、レジスト層３２に対する
シリコン酸化膜３１の選択エッチングは、ウェハ３０の
温度が２３℃、−２５℃、−５０℃のいずれの場合でも
行うことができた。

【００３４】なお、本実施例においては、レジスト層を
エッチングマスクとしたが、これに限らずシリコン窒化
膜、ポリシリコン膜等をマスクとしてエッチングしても
よい。 （実施例４）本実施例では、ウェハの両面に少なくとも
シリコンを含む材料からなる膜が形成された被処理体を
エッチングする場合について説明する。なお、装置は、
図１に示すものを使用した。

【００３５】被処理体は、図５（Ａ）に示すように、ウ
ェハ４０の両面にＣＶＤにより厚さ４００nmのポリシリ
コン膜４１が形成されたものである。ポリシリコン膜４
１の表面には自然酸化膜（図示せず）が形成されている
場合が多い。このように、ＣＶＤで裏面に形成された膜
は不要であるだけでなく、その後の工程でダストの原因
などとなるので、裏面のみを全面除去する必要がある。

【００３６】まず、ウェハ４０の表面（エッチングしな
い方の面）のポリシリコン膜４１上にレジスト層４２を
形成し、このウェハ４０を真空チャンバ１０内のサセプ
タ１２上に設置し、実施例１または２と同様にしてＣｌ
Ｆ₃ ガスおよびＨ₂ Ｏガスを真空チャンバ１０内に導入
してダウンストリームで裏面のポリシリコン膜４１をエ
ッチングした。このとき、レジスト層４２に対するポリ
シリコン膜４１の選択比は実施例３の場合より大きくと
れており、レジスト層４２は、ウェハ４０表面上に形成
されたポリシリコン膜４１を保護し、ウェハ４０の裏面
に形成されたポリシリコン膜４１のみを良好にエッチン
グできた。 （実施例５）本実施例では、ウェハ上に形成されたポリ
シリコン膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、レジス
ト膜を用いてそれぞれインタハロゲンガスとしてＣｌＦ
₃ ガス、少なくとも水素原子を有する化合物を含むガス
としてＨ₂ Ｏガスを添加してエッチングした場合につい
て説明する。なお、装置には図１に示すものを使用し
た。

【００３７】それぞれ４種類のサンプルを以下の同じ条
件でエッチングした。ただし、被処理基体であるポリシ
リコン膜、シリコン窒化膜については、希フッ酸溶液に
よる前処理を行い自然酸化膜を除去した。

【００３８】まず、真空チャンバ１０内のサセプタ１２
上に、上記膜が形成されたウェハ１１を設置し、真空ポ
ンプを作動させることにより排気管１６を通して排気を
行うとともに真空チャンバ１０内に希釈ガスである窒素
ガス９０SCCMを第１のガス導入管１４から導入し、少な
くとも水素原子を有する化合物を含むガスであるＨ₂Ｏ
ガスを０，１０，２０，３０SCCMの条件で第２のガス導
入管１５から導入し、ガスの圧力が２．７Torrに安定し
たところでインターハロゲンガスとしてＣｌＦ₃ ガス１
０SCCMを第１のガス導入管１４から導入してダウンスト
リームでエッチングを行った。なお、エッチングは、冷
却用パイプ１３内に冷却ガスとして窒素ガスを流量１０
リットル／ minで循環させてウェハ１１を−５０℃に冷
却して行った。

【００３９】図６は、ＣｌＦ₃ ガスを一定として、Ｃｌ
Ｆ₃ ガスにＨ₂ Ｏガスを添加したときの、ポリシリコン
膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、およびレジスト
膜のエッチングレートを示したものである。Ｈ₂ Ｏガス
の添加量が多い場合には、ポリシリコン膜はまったくエ
ッチングされないのに対して、シリコン酸化膜はエッチ
ングされ、シリコン酸化膜をポリシリコン膜に対して選
択比無限大で除去できることが分かる。Ｈ₂ Ｏガスを全
流量の１５％以上、Ｈ₂ Ｏガスとインターハロゲンガス
との流量比（Ｈ₂ Ｏ／インターハロゲン）を２以上とす
ると、上記選択エッチングを効果的に行うことが可能で
ある。

【００４０】この機構は次のように説明される。ＣｌＦ
₃ ガスに多量のＨ₂ Ｏガスを添加すると多量のＨＦが生
成する。このＨＦとシリコン酸化膜が反応してＳｉＦ₄
が生成されてエッチングが進行する。ポリシリコンは、
多量のＨＦによりエッチングされない。

【００４１】また、ＣｌＦ₃ ガスは、多量のＨ₂ Ｏガス
と反応して多量の酸素を生成すると共にレジスト流のＨ
を引き抜き、レジストを脆弱化させる。この脆くなった
レジストを酸素が効率よく酸化するため、高速でレジス
トが剥離されると考えられる。Ｈ₂ Ｏガス添加量を変化
させることにより、シリコン酸化膜をレジストに対して
選択滴にエッチングできる。特に、Ｈ₂ Ｏ流量を全流量
の１０％以下、Ｈ₂ Ｏとインターハロゲンガスとの流量
比（Ｈ₂ Ｏ／インターハロゲン）を１以下とすると、シ
リコン酸化膜のレジストに対する選択エッチングを効果
的に行うことが可能である。 （実施例６）図７は、本発明のドライエッチング方法に
使用される装置の他の例を示す概略図である。なお、各
部材に用いられている材料等は図１に示す装置と同様で
ある。図中５０は真空チャンバを示す。真空チャンバ５
０内には、被処理体であるウェハ５１を載置するための
キャリア５２が設置されている。この場合、ウェハ５１
は所定の間隔をおいてキャリア５２に立てて載置されて
いる。ウェハ５１の上方には、冷却ガスをウェハ５１に
供給するための第１のノズル５３が設置されている。こ
の第１のノズル５３は、管状体に複数の孔部が形成され
てなるものであり、ウェハ５１に均一に冷却ガスを供給
できるようになっている。また、第１のノズル５３は、
冷却用パイプ５４に連結されており、冷却用パイプ５４
は真空チャンバ５０の外部に延出している。なお、この
場合は、冷却ガスとして窒素ガスを使用しており、この
窒素ガスがインターハロゲンガスの希釈ガスとしても作
用する。

【００４２】また、ウェハ５１の上方には、インターハ
ロゲンガスをウェハ５１に供給するための第２のノズル
５５が設置されている。この第２のノズル５５も、管状
体に複数の孔部が形成されてなるものであり、ウェハ５
１に均一にインターハロゲンガスを供給できるようにな
っている。また、第２のノズル５５は、第１のガス導入
管５６に接続されており、第１のガス導入管５６は真空
チャンバ５０の外部に延出している。さらに、ウェハ５
１の上方には、少なくとも水素原子を有する化合物を含
むガスをウェハ５１に供給するための第３のノズル５７
が設置されている。この第３のノズル５７も、管状体に
複数の孔部が形成されてなるものであり、ウェハ５１に
均一に少なくとも水素原子を有する化合物を含むガスを
供給できるようになっている。また、第３のノズル５７
は、第２のガス導入管５８に連結されており、第２のガ
ス導入管５８は真空チャンバ５０の外部に延出してい
る。このように、ウェハ５１の冷却およびインターハロ
ゲンガスの希釈用の窒素ガスが、冷却用パイプ５４を通
り第１のノズル５３からウェハ５１に供給され、インタ
ーハロゲンガスが、第１のガス導入管５６を通り第２の
ノズル５５からウェハ５１に供給され、少なくとも水素
原子を有する化合物を含むガスが、第２のガス導入管５
８を通り第３のノズル５７からウェハ５１に供給される
ようになっている。なお、第１および第２のガス導入管
５６，５８には、ガス導入を開始または停止するための
弁（図示せず）が取り付けられている。

【００４３】また、真空チャンバ５０の底部には、第１
の排気管５９が接続されており、第１の排気管５９には
真空チャンバ５０内のガスを排気して所定の真空度にす
るためのドライポンプ６０が接続されている。また、第
１の排気管５９には、排気速度を制御するための弁６１
が設けられており、弁６１の開閉によりガスの封じ込め
を行うことができる。このガスの封じ込めを行うことに
より、ガスを有効利用することができる。さらに、ドラ
イポンプ６０には、第２の排気管６２を介して除外装置
６３が接続されている。第２の排気管６２の材料として
は、インターハロゲンガス、ＨＦ、ＨＣｌ、Ｆ₂ ガス、
Ｃｌ₂ ガス等に対して耐蝕性のあるテフロン、Ｎｉ、Ｃ
ｕ、モネルメタル等を用いることができる。また、除外
装置６３のカラムの内面にもテフロンコーティングが施
されていることが好ましい。また、除外装置６３の除外
方式は、湿式・乾式のいずれでもよい。なお、ここで
は、ドライポンプ６０を用いているが、本発明のドライ
エッチング方法においては、大気圧下で行うことができ
るので、ドライポンプ６０の代りに簡易的ポンプやファ
ン等を用いて排気を行ってもよい。

【００４４】次に、上記図７に示すドライエッチング装
置を用いてウェハ表面に形成されたシリコン酸化膜をエ
ッチングする方法について説明する。

【００４５】まず、真空チャンバ５０内のキャリア５２
上に、表面にシリコン酸化膜が形成されたウェハ５１を
設置し、ドライポンプ６０を作動させることにより第２
の排気管６２を通して真空チャンバ５１内のガスを排気
して２×１０^-2Torrの真空度とした。次いで、真空チャ
ンバ５０内に冷却用パイプ５４を介して第１のノズル５
３から冷却および希釈ガスである窒素ガスを導入してウ
ェハ５１を−５０℃に冷却し、ガス圧力を２．６Torrに
した。次いで、第２のガス導入管５８を介して第３のノ
ズル５７から少なくとも水素原子を有する化合物を含む
ガスであるＨ₂Ｏガスを真空チャンバ５０内に分圧０．
１Torrで導入し、ガスの圧力が安定したところで第１の
ガス導入管５６を介して第２のノズル５５からインター
ハロゲンガスであるＣｌＦ₃ ガスを分圧０．３Torrで導
入してダウンストリームでエッチングを行った。その結
果、キャリア５２に設置されたウェハ５１表面のシリコ
ン酸化膜は８００オングストローム／min の高いエッチ
ングレートでエッチングされた。

【００４６】上記実施例においては、ポリシリコン膜上
に形成されたシリコン酸化膜（自然酸化膜）をエッチン
グする場合について説明しているが、ポリシリコン膜の
代りにＭｏＳｉ膜、ＷＳｉ膜、シリコン窒化膜であって
も同様の効果が得られる。

【００４７】さらに、上記実施例においては、インター
ハロゲンガスとしてＣｌＦ₃ ガスを用い、少なくとも水
素原子を有する化合物を含むガスとしてＨ₂ Ｏガスを用
いた例について説明しているが、本発明はこれに限定さ
れず、インターハロゲンガスとしてはＣＩＦガス、ＣＩ
Ｆ₅ ガス、ＢｒＦガス、ＢｒＦ₅ ガス、ＩＦガス、ＩＦ
₃ ガス、ＩＦ₅ ガス、またはＩＦ₇ ガスを用いることが
でき、さらにインターハロゲンガス以外に酸素とハロゲ
ンの化合物からなるガス、例えばＯＦ₂ ガス等を用いる
ことができる。また、インターハロゲンガスおよび酸素
とハロゲンの化合物からなるガスの混合ガスを用いるこ
ともできる。一方、少なくとも水素原子を有する化合物
を含むガスとしてアルコールガス、炭化水素系ガス、例
えばメタンガス、または水素ガスを用いても同様の効果
が得られる。さらにまた、本発明におけるシリコン酸化
膜には、ＢＰＳＧ（ボロンリンシリケートガラス）やＡ
ｓＳＧ（砒素シリケートガラス）等の周期率表第III 族
や第Ｖ族の元素を含む酸化膜を含む。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した如く本発明のドライエッチ
ング方法は、シリコン酸化膜が表面に形成された被処理
体を、インターハロゲンガスおよび少なくとも水素原子
を有する化合物を含むガスを用いて、被処理体を冷却す
ることによりインターハロゲンガスの成分および少なく
とも水素原子を含むガスの成分をシリコン酸化膜上に吸
着させてシリコン酸化膜をエッチングするので、シリコ
ンの自然酸化膜の除去が必要である被処理体のエッチン
グにおいて、被処理体に損傷を与えることなく、効率良
くしかも低コストで被処理体をドライエッチングできる
ものである。

【００４９】本発明のドライエッチング方法では、プラ
ズマレスで化学反応のみで行うため、放電機構は一切不
要であり、装置コストを大幅に低減できる。また、本発
明のドライエッチング方法は、被処理体をバッチ方式で
処理することにより量産に適する方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング方法に使用される装
置の一例を示す概略図。

【図２】シリコン酸化膜のエッチングレートの温度依存
性を示すグラフ。

【図３】（Ａ），（Ｂ）は本発明のドライエッチング方
法の一実施例を説明するための工程断面図。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明のドライエッチング方
法の他の実施例を説明するための工程断面図。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明のドライエッチング方
法の他の実施例を説明するための工程断面図。

【図６】各種膜のエッチングレートのＨＯガス流量依存
性を示すグラフ。

【図７】本発明のドライエッチング方法に使用される装
置の他の例を示す概略図。

【符号の説明】

１０，５０…真空チャンバ、１１，２０，３０，４０，
５１…ウェハ、１２…サセプタ、１３，５４…冷却用パ
イプ、１４，５６…第１のガス導入管、１５，５８…第
２のガス導入管、１６…排気管、２１，４１…ポリシリ
コン膜、２２…自然酸化膜、３１…シリコン酸化膜、３
２，４２…レジスト層、５２…キャリア、５３…第１の
ノズル、５５…第２のノズル、５７…第３のノズル、５
９…第１の排気管、６０…ドライポンプ、６１…弁、６
２…第２の排気管、６３…除外装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸正 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコン酸化膜が表面に形成された被処
   理体を反応容器内に設置し、インターハロゲンガスおよ
   び酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なくと
   も１つのガス、並びに少なくとも水素原子を有する化合
   物を含むガスを前記反応容器内に導入し、かつ、前記被
   処理体を冷却することにより前記シリコン酸化膜をエッ
   チングすることを特徴とするドライエッチング方法。
2. 【請求項２】 少なくともシリコンを含む材料からなる
   膜および前記膜上に形成されたシリコン酸化膜が表面に
   形成された被処理体を反応容器内に設置し、インターハ
   ロゲンガスおよび酸素とハロゲンの化合物からなるガス
   のうち少なくとも１つのガス、並びに少なくとも水素原
   子を含むガスを前記反応容器内に導入し、かつ、前記被
   処理体を冷却することにより前記シリコン酸化膜をエッ
   チングし、引き続いて前記インターハロゲンガスおよび
   酸素とハロゲンの化合物からなるガスのうち少なくとも
   １つのガスで前記膜をエッチングすることを特徴とする
   ドライエッチング方法。