ドライエッチング方法およびドライエッチング装置
【課題】設備コストを低減しつつ、良好なエッチング特性を得ることができるドライエッチング方法およびドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】本実施形態のドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体１１０に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成し、前記水素ラジカルおよび前記フッ素ラジカルと、前記第１の反応ガスおよび前記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスを生成し、前記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層をエッチングする。これにより、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、反応ガスに対する加熱体１１０の耐久性が向上し、安定したエッチング特性を維持できる。
【解決手段】本実施形態のドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体１１０に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成し、前記水素ラジカルおよび前記フッ素ラジカルと、前記第１の反応ガスおよび前記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスを生成し、前記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層をエッチングする。これにより、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、反応ガスに対する加熱体１１０の耐久性が向上し、安定したエッチング特性を維持できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコン酸化物層のエッチングに用いられるドライエッチング方法およびドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜の除去方法として、マイクロ波プラズマを用いたドライエッチング方法が知られている。例えば下記特許文献１には、Ｈ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスをマイクロ波の照射により活性化し、上記混合ガスにＮＦ3ガスを混合して真空チャンバへ導入し、真空チャンバ内の基板表面に形成された熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）をエッチングする方法が記載されている。この方法では、活性化された水素原子（Ｈラジカル）とＮＦ3ガスとを反応させることで生成されたエッチングガスによって、ＳｉＯ２を揮発性の高い物質に変えてエッチングを進行させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６６６２号公報（段落[００３７]、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のエッチング方法では、Ｈラジカルの生成に高価なマイクロ波電源等が必要であるため、設備コストの増加が避けられない。また、従来のエッチング方法では、良好なエッチング特性を得るために、Ｈラジカルを大量に生成してＨラジカルとＮＦ3ガスとの反応確率を高める必要があり、これが原因で電力コストの上昇を招いていた。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、設備コストを低減しつつ、良好なエッチング特性を得ることができるドライエッチング方法およびドライエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成する工程を含む。
上記水素ラジカルおよび上記フッ素ラジカルと、上記第１の反応ガスおよび上記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスが生成される。
上記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層がエッチングされる。
【０００７】
本発明の一形態に係るドライエッチング装置は、生成室と、処理室とを具備する。
上記生成室は、通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、上記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する。
上記処理室は、エッチング対象を支持する支持部を有し、上記生成室で生成された上記エッチングガスが内部に導入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成図である。
【図２】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体の構成例を示す斜視図である。
【図３】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体の他の構成例を示す要部の斜視図である。
【図４】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図５】マイクロ波を用いたドライエッチング装置の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、加熱体の温度とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図７】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、加熱体の表面積とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図８】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、処理圧力とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図９】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、キャリアガスの流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、反応ガスの流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、キャリアガスおよび反応ガスのトータル流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成する工程を含む。
上記水素ラジカルおよび上記フッ素ラジカルと、上記第１の反応ガスおよび上記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスが生成される。
上記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層がエッチングされる。
【００１０】
上記ドライエッチング方法によれば、反応ガスのラジカルを加熱体との接触による分解反応あるいは加熱体による触媒反応によって生成するようにしているため、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、加熱体がニッケルで形成されているため、フッ素を含む反応ガスとの接触による腐食、劣化から加熱体を保護し、その耐久性を高めることができる。
【００１１】
シリコン酸化物層は、例えばシリコン基板の表面に形成された自然酸化膜は勿論、シリコン基板上に形成された絶縁膜としてのシリコン酸化膜（熱酸化膜、ＣＶＤ膜）などが含まれる。これら酸化膜のエッチングは、基板全面に対して施されてもよいし、パターンマスクによって区画された領域にのみ選択的に施されてもよい。
【００１２】
上記第１および第２の反応ガスの種類は特に限定されず、例えば、上記第１の反応ガスにはＮＨ3ガスを、上記第２の反応ガスにはＮＦ3ガスをそれぞれ用いることができる。
これにより、ＮＨｘＦｙ（ｘ、ｙは自然数）で表されるエッチングガスを生成することができる。このエッチングガスは、シリコン酸化物を揮発性のより高い物質に変える作用を有するが、シリコンに及ぼす影響は無視できるほど小さいため、シリコン基板上のシリコン酸化物層を高いエッチング選択比でもってエッチングすることができる。
【００１３】
上記加熱体には、例えば、ニッケル線が用いられる。これにより、比較的低電力での通電によって加熱体を所定の高温度に加熱することができる。
【００１４】
上記シリコン酸化物層のエッチングは、上記エッチングガスを上記シリコン酸化物層に接触させる工程と、上記基板を加熱することで上記シリコン酸化物層を除去する工程とを有してもよい。
基板の加熱工程を追加することで、エッチングガスと接触したシリコン酸化物層を効率よく除去することができる。基板の加熱は、処理室において実施されてもよいし、処理室に隣接して配置された加熱室内において実施されてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置は、生成室と、処理室とを具備する。
上記生成室は、通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、上記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する。
上記処理室は、エッチング対象を支持する支持部を有し、上記生成室で生成された上記エッチングガスが内部に導入される。
【００１６】
上記ドライエッチング装置によれば、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、フッ素を含む反応ガスとの接触による加熱体の腐食、劣化を防止することができる。
【００１７】
上記加熱体は、多段に折り曲げられた板形状であってもよい。これにより、加熱体の表面積を大きくできるため、反応ガスとの接触確率が高まり、エッチングガスが効率よく生成され、エッチングレートの向上を図ることができる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
［ドライエッチング装置］
図１は、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置を示す概略構成図である。本実施形態のドライエッチング装置１０は、生成室Ａを形成する第１の真空チャンバ１１と、処理室Ｂを形成する第２の真空チャンバ１２とを有する。本実施形態では、ドライエッチング装置１０を用いてシリコン基板上のシリコン酸化物（ＳｉＯ2）層をドライエッチングする方法について説明する。
【００２０】
生成室Ａは、図示しない真空ポンプに接続され、所定の圧力に排気されることが可能である。生成室Ａでは、反応ガスのラジカルが生成されるとともに、当該ラジカルを用いてエッチングガスが生成される。
【００２１】
第１の真空チャンバ１１には、生成室Ａへ各種反応ガスを導入するためのガス導入ライン１３が接続されている。上記反応ガスとしては、水素を含む第１の反応ガスと、フッ素を含む第２の反応ガスとが用いられる。本実施形態では、上記第１の反応ガスとしてＮＨ3ガスが用いられ、第２の反応ガスとしてＮＦ3ガスが用いられる。さらに、キャリアガスとしてＮ2ガスが用いられる。第１の反応ガス（ＮＨ3）と第２の反応ガス（ＮＦ3）、そしてキャリアガス（Ｎ2ガス）は、ガス導入ライン１３を介して生成室Ａへ同時に供給される。
【００２２】
図１は、第１の反応ガスと第２の反応ガスとキャリアガスとの混合ガスがガス導入ライン１３を介して生成室Ａに導入される例を説明するが、これに限られない。すなわち、上記第１、第２の反応ガスおよびキャリアガスは、それぞれ異なるガス導入ラインを介して生成室Ａに導入されてもよい。
【００２３】
生成室Ａには、加熱体１１０が設置されている。加熱体１１０は、生成室Ａにおいて所定の高温度に加熱される。生成室Ａに導入された各反応ガスは、高温に加熱された加熱体１１０との接触反応あるいは当該加熱体１１０の有する触媒反応により分解しあるいは励起される。これにより、水素ラジカル（Ｈ*）およびフッ素ラジカル（Ｆ*）がそれぞれ生成される。
【００２４】
水素ラジカルおよびフッ素ラジカルは、反応ガス（ＮＨ3、ＮＦ3）と反応し、生成室Ａにおいてエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）を生成する。ラジカルおよびエッチングガスの生成は以下の式で表される。
（ＮＨ3の分解）
ＮＨ3→ＮＨ2＋Ｈ
Ｈ*＋ＮＦ3→ＮＨ4Ｆ …（１）
（ＮＦ3の分解）
ＮＦ3→ＮＦ2＋Ｆ
Ｆ*＋ＮＨ3→ＮＨ4Ｆ …（２）
【００２５】
加熱体１１０は、通電によるジュール熱で所定温度に加熱される。加熱温度は特に限定されず、加熱体１１０を構成する材料の融点より低い温度で適宜の温度が設定される。加熱体１１０は、第１の給電端子１９１と第２の給電端子１９２との間に架け渡される。各給電端子１９１，１９２は、第１の真空チャンバ１１を気密に貫通し、図示しない加熱用電源にそれぞれ接続される。上記加熱用電源は、直流電源でもよいし、交流電源でもよい。
【００２６】
加熱体１１０には、金属ニッケル（Ｎｉ）が用いられる。加熱体１１０の設置数は単数でもよいし、複数でもよい。加熱体１１０が複数設置されることにより、加熱体１１０と反応ガスとの接触確率が高められ、エッチングガスを効率よく生成することができる。
【００２７】
加熱体１１０は、生成室Ａを横切るように設置され、典型的には、直線状、コイル状等の形態を有する。これに代えて、図２に示すように、金属線を螺旋状に形成することで加熱体１１１を構成してもよい。
【００２８】
さらに、加熱体の表面積を大きく形成することによっても、上述と同様な効果を得ることができる。すなわち、加熱体は、ワイヤおよびフィラメントのような線状に限られず、板状に形成されてもよい。図３および図４は、多段に折り曲げて構成された板状の加熱体１１２、１１３をそれぞれ示す。この場合、生成室Ａにおける反応ガスの流れを妨げないように加熱体を設置することが好ましい。例えば、板の幅方向が反応ガス（ＮＨ3、ＮＦ3）の導入方向と平行となるように加熱体１１２、１１３が設置される。板状加熱体の形状、幅、厚みは特に限定されず、加熱体の加熱温度、必要電力等に応じて適宜決定される。
【００２９】
生成室Ａは、上述のようにして、加熱体１１０との接触による反応ガスの分解反応を経てエッチングガスを生成する。生成されたエッチングガスは、通路１４を介して処理室Ｂの内部へ導入される。
【００３０】
通路１４は、第１の真空チャンバ１１と第２の真空チャンバ１２とを相互に気密に接続する管状部材で形成される。生成室Ａと処理室Ｂとは、通路１４を介して相互に連通している。
【００３１】
処理室Ｂは、図示しない真空ポンプに接続され、所定の圧力に排気されることが可能である。処理室Ｂには、エッチング対象であるシリコン酸化物層が表面に形成された基板Ｗを支持するステージ１２０（支持部）が設置されている。ステージ１２０は、基板Ｗを保持するチャック機構を有してもよい。チャック機構は特に限定されず、静電チャック機構、メカニカルチャック機構などが採用される。
【００３２】
基板Ｗは、例えばシリコン基板で形成され、表面にシリコン酸化物層が形成されている。本実施形態のドライエッチング装置１０は、生成室Ａで生成されたエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）を処理室Ｂに導入し、ステージ１２０上の基板Ｗの表面に接触させる。これにより、基板Ｗ上のシリコン酸化物層は、より揮発性の高い物質である珪弗化アンモニウムに変えられる。
【００３３】
エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）とシリコン酸化物層との反応は、以下の式で表される。
ＳｉＯ2＋ＮＨ4Ｆ → （ＮＨ4）2ＳｉＦ6↑＋Ｈ2Ｏ …（３）
【００３４】
本実施形態のドライエッチング装置１０は、第３の真空チャンバ１５をさらに備える。第３の真空チャンバ１５は、ゲートバルブ１６を介して、第２の真空チャンバ１２に接続されている。第３の真空チャンバ１５は、加熱室Ｃを形成し、基板Ｗを所定温度に加熱するためのヒータ１５０が内蔵されている。第３の真空チャンバ１５は、図示しない真空ポンプに接続され、内部が所定の圧力に排気されることが可能である。
【００３５】
加熱室Ｃは、ゲートバルブ１６を介して、処理室Ｂのステージ１２０を基板Ｗとともに収容可能である。すなわち、ドライエッチング装置１０は、処理室Ｂと加熱室Ｃとの間にわたってステージ１２０を搬送するための搬送機構を備えていてもよい。あるいは、加熱室Ｃに別途、ステージ１２０が設置されてもよい。この場合、ドライエッチング装置１０は、ゲートバルブ１６を介して基板Ｗのみを両室間で搬送可能な基板搬送ロボットを有する。
【００３６】
［ドライエッチング装置の動作］
次に、ドライエッチング装置１０の動作とともに、本実施形態のドライエッチング方法について説明する。
【００３７】
まず、処理室Ｂのステージ１２０上に、基板Ｗが設置される。基板Ｗの表面には、エッチング対象であるシリコン酸化物層が形成されている。シリコン酸化物層は、例えばシリコン基板の表面に形成された自然酸化膜は勿論、シリコン基板上に形成された絶縁膜としてのシリコン酸化膜（熱酸化膜、ＣＶＤ膜）などが含まれる。これら酸化膜のエッチングは、基板全面に対して施されてもよいし、パターンマスクによって区画された領域にのみ選択的に施されてもよい。
【００３８】
次に、生成室Ａおよび処理室Ｂが、図示しない真空ポンプによってそれぞれ所定の圧力に真空排気される。本実施形態では、生成室Ａおよび処理室Ｂがそれぞれ同一の圧力に排気される。
【００３９】
そして、加熱体１１０として設置された金属線が所定温度に加熱される。本実施形態では、加熱体１１０として直径０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍのニッケル線を用い、これに給電端子１９１，１９２を介して４２Ｗの電力を印加することで１１００℃に加熱した。
【００４０】
続いて、ガス導入ライン１３を介して、第１の反応ガス（ＮＨ3）、第２の反応ガス（ＮＦ3）およびキャリアガス（Ｎ2）が生成室Ａへ同時に供給される。本実施形態では、第１の反応ガス（ＮＨ3）の流量は１２０ｓｃｃｍ、第２の反応ガス（ＮＦ3）の流量は１５０ｓｃｃｍ、キャリアガス（Ｎ2）の流量は１０００ｓｃｃｍとされ、生成室Ａおよび処理室Ｂが約３８０Ｐａに調圧される。
【００４１】
生成室Ａに導入された各反応ガスは、高温に加熱された加熱体１１０との接触により分解あるいは励起される。これにより、生成室Ａにおいて水素ラジカル（Ｈ*）とフッ素ラジカル（Ｆ*）とがそれぞれ生成される。生成された水素ラジカル（Ｈ*）は第２の反応ガス（ＮＦ3）と反応し、（１）式で示した反応を経ることで、エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）が生成される。一方、生成されたフッ素ラジカル（Ｆ*）は第１の反応ガス（ＮＨ3）と反応し、（２）式で示した反応を経ることで、エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）が生成される。
【００４２】
上記のように生成室Ａにおいて生成されたエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）は、通路１４を介して処理室Ｂに導入される。処理室Ｂに導入されたエッチングガスは、ステージ１２０上の基板Ｗの表面に形成されたシリコン酸化物層と接触し、（３）式で示した反応を進行させることで、上記シリコン酸化物層をより揮発性の高い物質（珪弗化アンモニウム）に変える。
【００４３】
次に、生成室Ａへの反応ガスの供給を停止し、ゲートバルブ１６を開放して、基板Ｗを処理室Ｂから、所定の圧力に排気された加熱室Ｃへ搬送する。基板Ｗの搬送は、ステージ１２０と一体的であってもよいし、基板Ｗ単独であってもよい。加熱室Ｃへ基板Ｗが搬送された後、ゲートバルブ１６を閉じ、ヒータ１５０を作動させて基板Ｗを所定温度に加熱する。加熱温度および処理時間は特に限定されず、例えば１００℃、１．５分間とされる。これにより、エッチングガスとの接触により化学変化したシリコン酸化物層（珪弗化アンモニウム）の揮発が促進され、基板Ｗから除去される。
【００４４】
以上のようにして、基板Ｗのエッチング処理が完了する。なお、処理室Ｂにおいてシリコン酸化物層のエッチングを進行させることができる場合は、その後の加熱処理を省略してもよい。また、処理室Ｂのステージ１２０にヒータ等の加熱源を内蔵させることによって、基板Ｗの加熱処理を処理室Ｂの内部で実行してもよい。この場合、加熱室Ｃを別途設置する必要がなくなる。またこの場合、エッチングガスによる基板Ｗの処理の際に基板Ｗを加熱することで、シリコン酸化物層のエッチング反応の促進を図ることができる。
【００４５】
以上のように本実施形態によれば、反応ガスのラジカルを加熱体１１０との接触による分解あるいは励起によって生成するようにしているため、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。
【００４６】
ここで、マイクロ波を用いたドライエッチング装置の概略構成を図５に示す。このドライエッチング装置５０は、処理室Ｄを形成する真空チャンバ５１の上部に、反応室５２と、反応室５２に導波管５３を介して接続されるマイクロ波源等を有する。反応室５２に導入されたＮ2ガスとＨ2ガスの混合ガスはマイクロ波によって励起され、これにより水素ラジカル（Ｈ*）が生成される。生成された水素ラジカルは、反応室５２と連通する処理室Ｄへ供給される。一方、処理室Ｄの上部には、反応室５２からダウンフローされる水素ラジカルへ向けてＮＦ3ガスを導入するガスヘッド５４が設置されている。ガスヘッド５４から吐出されたＮＦ3ガスは、水素ラジカルと反応しエッチングガス（ＮＨｘＦｙ）を生成させる。生成されたエッチングガスは、処理室Ｄのステージ５５上に設置された基板Ｗと接触し、基板Ｗの表面に形成されたシリコン酸化物層をエッチングする。
【００４７】
マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、例えば１０００Ｗ超級のマイクロ波電源等の複雑かつ高価な機器が必要であるため、設備コストの増加が避けられず、さらにメンテナンスコストや電力コストを含むランニングコストが大きな負担となる。これに対して本実施形態のドライエッチング装置１０においては、単純な抵抗加熱ヒータとその電源設備があれば十分であるため、設備コストは勿論、ランニングコストも抑制できる。電力コストだけで比較しても、マイクロ波を用いたドライエッチング装置の約１／５に省電力化することができる。
【００４８】
また、マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、マイクロ波の発生に必要な電力に対してラジカルの生成効率が低い。これに対して、本実施形態のドライエッチング装置５０においては、加熱体１１０の加熱エネルギーに対するラジカルの生成効率が高く、したがってエネルギー使用効率を高くすることができる。
【００４９】
さらに、マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、マイクロ波で励起された粒子の中には必要以上に大きなエネルギーを持つものが存在し、エッチング対象物以外の物質（例えば、シリコン酸化物層の下地であるシリコン基板、処理室を構成する付属部品など）をも浸食するという不都合があった。これに対して本実施形態によれば、加熱体１１０との接触によって反応ガスを励起するため、粒子のもつエネルギーはマイクロ波によって励起された粒子のエネルギーに比べて低く、かつエネルギーを均一化させることができる。したがって、エッチング対象物質のみをエッチングでき、他の物質への影響を低減できるという利点がある。その結果、エッチング選択比が向上し、良好なエッチング特性を得ることができる。
【００５０】
そして、上述した本実施形態のドライエッチング方法においては、マイクロ波を用いたドライエッチング方法と同等以上のエッチングレートを得ることができる。すなわち、上述の処理圧力、ガス流量により、１．５分間の処理時間でシリコン酸化物層を約４．５ｎｍエッチングできることが確認されている。
【００５１】
さらに本実施形態によれば、加熱体１１０にニッケルが使用されているため、反応ガス（ＮＦ3）との反応による腐食、劣化を抑えることができる。これにより、加熱体１１０の耐久性を向上させることができる。例えば、ニッケルはタングステンと比較して、ＮＦ3に対する耐久性が高いため、安定したエッチング特性を維持できるとともに、ドライエッチング装置のメンテナンコストの低減を図ることができる。
【００５２】
なお、加熱体１１０に直径０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍのタングステン線を用い、このタングステン線に３５Ｗの電力を印加して１１００℃に加熱した。そして上述と同様な条件（圧力、ガス流量）でシリコン酸化物層をエッチングしたところ、シリコン酸化物層のエッチング深さは２．９ｎｍであった。
【００５３】
本実施形態のドライエッチング方法において、エッチングレートは、加熱体１１０の温度および加熱体１１０の表面積によって変化する。図６は加熱体の温度とエッチングレートとの関係を示す一実験結果を示し、図７は加熱体（７３０℃）の表面積とエッチングレートとの関係を示している。ここでは、加熱体１１０として、長さ５００ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み０．１ｍｍの多段に折り曲げたニッケル板材を用いた。なお、図６および図７に示した実験では、Ｎ2、ＮＨ3およびＮＦ3の流量はそれぞれ１０００ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍおよび１５０ｓｃｃｍとし、処理圧力は３８０Ｐａとした。
【００５４】
図６および図７に示すように、加熱体の温度が高いほど、また、加熱体の表面積が大きいほど、高いエッチングレートを得られることが確認された。つまり、加熱体の温度が高いほど反応ガスの分解あるいは励起効率が高められ、また、加熱体の表面積が大きいほど反応ガスとの接触確率が高められるため、エッチングガスの生成効率が向上し、エッチングレートを高めることができる。
【００５５】
次に、本実施形態のドライエッチング方法におけるエッチングレートの圧力依存およびガス流量依存を確認した実験結果を図８〜図１１に示す。図８は処理圧力とエッチングレートとの関係を示し、図９はキャリアガス（Ｎ2）流量とエッチングレートとの関係を示す。図１０は反応ガス（ＮＨ3）流量とエッチングレートとの関係を示し、図１１はガス（Ｎ2＋ＮＨ3＋ＮＦ3）のトータル流量とエッチングレートとの関係を示す。ここでは、加熱体に長さ５００ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み０．１ｍｍの多段に折り曲げたニッケル板材を用いた。また、加熱体の温度は７３０℃とした。
【００５６】
図８〜図１１に示すように、本実施形態のドライエッチング方法において、エッチングレートは、処理圧力およびガス流量の影響をほとんど受けないことがわかる。したがって、反応ガスの使用量を低減しても所定のエッチングレートを維持できるため、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。
【００５８】
例えば以上の実施形態では、水素を含む第１の反応ガスとしてＮＨ3ガスを使用したが、これに代えて、水素（Ｈ2）、炭化水素等を用いてもよい。同様に、フッ素を含む第２の反応ガスとして、例えばＳＦ6等を用いてもよい。
【００５９】
また、以上の実施形態では、加熱体１１０を収容する生成室Ａと、基板Ｗをエッチング処理する処理室Ｂとを分離したが、処理室内に加熱体を設置してもよい。この場合、エッチングガスの生成と基板のエッチングを同時に行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ドライエッチング装置
１１…第１の真空チャンバ
１２…第２の真空チャンバ
１５…第３の真空チャンバ
１１０…加熱体
１２０…ステージ
Ａ…生成室
Ｂ…処理室
Ｃ…加熱室
Ｗ…基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシリコン酸化物層のエッチングに用いられるドライエッチング方法およびドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板上に形成されたシリコン酸化膜の除去方法として、マイクロ波プラズマを用いたドライエッチング方法が知られている。例えば下記特許文献１には、Ｈ2ガスとＮ2ガスとの混合ガスをマイクロ波の照射により活性化し、上記混合ガスにＮＦ3ガスを混合して真空チャンバへ導入し、真空チャンバ内の基板表面に形成された熱酸化膜（ＳｉＯ2膜）をエッチングする方法が記載されている。この方法では、活性化された水素原子（Ｈラジカル）とＮＦ3ガスとを反応させることで生成されたエッチングガスによって、ＳｉＯ２を揮発性の高い物質に変えてエッチングを進行させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６６６６２号公報（段落[００３７]、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のエッチング方法では、Ｈラジカルの生成に高価なマイクロ波電源等が必要であるため、設備コストの増加が避けられない。また、従来のエッチング方法では、良好なエッチング特性を得るために、Ｈラジカルを大量に生成してＨラジカルとＮＦ3ガスとの反応確率を高める必要があり、これが原因で電力コストの上昇を招いていた。
【０００５】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、設備コストを低減しつつ、良好なエッチング特性を得ることができるドライエッチング方法およびドライエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成する工程を含む。
上記水素ラジカルおよび上記フッ素ラジカルと、上記第１の反応ガスおよび上記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスが生成される。
上記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層がエッチングされる。
【０００７】
本発明の一形態に係るドライエッチング装置は、生成室と、処理室とを具備する。
上記生成室は、通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、上記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する。
上記処理室は、エッチング対象を支持する支持部を有し、上記生成室で生成された上記エッチングガスが内部に導入される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成図である。
【図２】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体の構成例を示す斜視図である。
【図３】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体の他の構成例を示す要部の斜視図である。
【図４】上記ドライエッチング装置に用いられる加熱体のさらに他の構成例を示す斜視図である。
【図５】マイクロ波を用いたドライエッチング装置の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、加熱体の温度とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図７】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、加熱体の表面積とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図８】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、処理圧力とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図９】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、キャリアガスの流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、反応ガスの流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法における、キャリアガスおよび反応ガスのトータル流量とエッチングレートとの関係を示す一実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態に係るドライエッチング方法は、水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成する工程を含む。
上記水素ラジカルおよび上記フッ素ラジカルと、上記第１の反応ガスおよび上記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスが生成される。
上記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層がエッチングされる。
【００１０】
上記ドライエッチング方法によれば、反応ガスのラジカルを加熱体との接触による分解反応あるいは加熱体による触媒反応によって生成するようにしているため、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、加熱体がニッケルで形成されているため、フッ素を含む反応ガスとの接触による腐食、劣化から加熱体を保護し、その耐久性を高めることができる。
【００１１】
シリコン酸化物層は、例えばシリコン基板の表面に形成された自然酸化膜は勿論、シリコン基板上に形成された絶縁膜としてのシリコン酸化膜（熱酸化膜、ＣＶＤ膜）などが含まれる。これら酸化膜のエッチングは、基板全面に対して施されてもよいし、パターンマスクによって区画された領域にのみ選択的に施されてもよい。
【００１２】
上記第１および第２の反応ガスの種類は特に限定されず、例えば、上記第１の反応ガスにはＮＨ3ガスを、上記第２の反応ガスにはＮＦ3ガスをそれぞれ用いることができる。
これにより、ＮＨｘＦｙ（ｘ、ｙは自然数）で表されるエッチングガスを生成することができる。このエッチングガスは、シリコン酸化物を揮発性のより高い物質に変える作用を有するが、シリコンに及ぼす影響は無視できるほど小さいため、シリコン基板上のシリコン酸化物層を高いエッチング選択比でもってエッチングすることができる。
【００１３】
上記加熱体には、例えば、ニッケル線が用いられる。これにより、比較的低電力での通電によって加熱体を所定の高温度に加熱することができる。
【００１４】
上記シリコン酸化物層のエッチングは、上記エッチングガスを上記シリコン酸化物層に接触させる工程と、上記基板を加熱することで上記シリコン酸化物層を除去する工程とを有してもよい。
基板の加熱工程を追加することで、エッチングガスと接触したシリコン酸化物層を効率よく除去することができる。基板の加熱は、処理室において実施されてもよいし、処理室に隣接して配置された加熱室内において実施されてもよい。
【００１５】
本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置は、生成室と、処理室とを具備する。
上記生成室は、通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、上記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する。
上記処理室は、エッチング対象を支持する支持部を有し、上記生成室で生成された上記エッチングガスが内部に導入される。
【００１６】
上記ドライエッチング装置によれば、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。また、フッ素を含む反応ガスとの接触による加熱体の腐食、劣化を防止することができる。
【００１７】
上記加熱体は、多段に折り曲げられた板形状であってもよい。これにより、加熱体の表面積を大きくできるため、反応ガスとの接触確率が高まり、エッチングガスが効率よく生成され、エッチングレートの向上を図ることができる。
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００１９】
［ドライエッチング装置］
図１は、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置を示す概略構成図である。本実施形態のドライエッチング装置１０は、生成室Ａを形成する第１の真空チャンバ１１と、処理室Ｂを形成する第２の真空チャンバ１２とを有する。本実施形態では、ドライエッチング装置１０を用いてシリコン基板上のシリコン酸化物（ＳｉＯ2）層をドライエッチングする方法について説明する。
【００２０】
生成室Ａは、図示しない真空ポンプに接続され、所定の圧力に排気されることが可能である。生成室Ａでは、反応ガスのラジカルが生成されるとともに、当該ラジカルを用いてエッチングガスが生成される。
【００２１】
第１の真空チャンバ１１には、生成室Ａへ各種反応ガスを導入するためのガス導入ライン１３が接続されている。上記反応ガスとしては、水素を含む第１の反応ガスと、フッ素を含む第２の反応ガスとが用いられる。本実施形態では、上記第１の反応ガスとしてＮＨ3ガスが用いられ、第２の反応ガスとしてＮＦ3ガスが用いられる。さらに、キャリアガスとしてＮ2ガスが用いられる。第１の反応ガス（ＮＨ3）と第２の反応ガス（ＮＦ3）、そしてキャリアガス（Ｎ2ガス）は、ガス導入ライン１３を介して生成室Ａへ同時に供給される。
【００２２】
図１は、第１の反応ガスと第２の反応ガスとキャリアガスとの混合ガスがガス導入ライン１３を介して生成室Ａに導入される例を説明するが、これに限られない。すなわち、上記第１、第２の反応ガスおよびキャリアガスは、それぞれ異なるガス導入ラインを介して生成室Ａに導入されてもよい。
【００２３】
生成室Ａには、加熱体１１０が設置されている。加熱体１１０は、生成室Ａにおいて所定の高温度に加熱される。生成室Ａに導入された各反応ガスは、高温に加熱された加熱体１１０との接触反応あるいは当該加熱体１１０の有する触媒反応により分解しあるいは励起される。これにより、水素ラジカル（Ｈ*）およびフッ素ラジカル（Ｆ*）がそれぞれ生成される。
【００２４】
水素ラジカルおよびフッ素ラジカルは、反応ガス（ＮＨ3、ＮＦ3）と反応し、生成室Ａにおいてエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）を生成する。ラジカルおよびエッチングガスの生成は以下の式で表される。
（ＮＨ3の分解）
ＮＨ3→ＮＨ2＋Ｈ
Ｈ*＋ＮＦ3→ＮＨ4Ｆ …（１）
（ＮＦ3の分解）
ＮＦ3→ＮＦ2＋Ｆ
Ｆ*＋ＮＨ3→ＮＨ4Ｆ …（２）
【００２５】
加熱体１１０は、通電によるジュール熱で所定温度に加熱される。加熱温度は特に限定されず、加熱体１１０を構成する材料の融点より低い温度で適宜の温度が設定される。加熱体１１０は、第１の給電端子１９１と第２の給電端子１９２との間に架け渡される。各給電端子１９１，１９２は、第１の真空チャンバ１１を気密に貫通し、図示しない加熱用電源にそれぞれ接続される。上記加熱用電源は、直流電源でもよいし、交流電源でもよい。
【００２６】
加熱体１１０には、金属ニッケル（Ｎｉ）が用いられる。加熱体１１０の設置数は単数でもよいし、複数でもよい。加熱体１１０が複数設置されることにより、加熱体１１０と反応ガスとの接触確率が高められ、エッチングガスを効率よく生成することができる。
【００２７】
加熱体１１０は、生成室Ａを横切るように設置され、典型的には、直線状、コイル状等の形態を有する。これに代えて、図２に示すように、金属線を螺旋状に形成することで加熱体１１１を構成してもよい。
【００２８】
さらに、加熱体の表面積を大きく形成することによっても、上述と同様な効果を得ることができる。すなわち、加熱体は、ワイヤおよびフィラメントのような線状に限られず、板状に形成されてもよい。図３および図４は、多段に折り曲げて構成された板状の加熱体１１２、１１３をそれぞれ示す。この場合、生成室Ａにおける反応ガスの流れを妨げないように加熱体を設置することが好ましい。例えば、板の幅方向が反応ガス（ＮＨ3、ＮＦ3）の導入方向と平行となるように加熱体１１２、１１３が設置される。板状加熱体の形状、幅、厚みは特に限定されず、加熱体の加熱温度、必要電力等に応じて適宜決定される。
【００２９】
生成室Ａは、上述のようにして、加熱体１１０との接触による反応ガスの分解反応を経てエッチングガスを生成する。生成されたエッチングガスは、通路１４を介して処理室Ｂの内部へ導入される。
【００３０】
通路１４は、第１の真空チャンバ１１と第２の真空チャンバ１２とを相互に気密に接続する管状部材で形成される。生成室Ａと処理室Ｂとは、通路１４を介して相互に連通している。
【００３１】
処理室Ｂは、図示しない真空ポンプに接続され、所定の圧力に排気されることが可能である。処理室Ｂには、エッチング対象であるシリコン酸化物層が表面に形成された基板Ｗを支持するステージ１２０（支持部）が設置されている。ステージ１２０は、基板Ｗを保持するチャック機構を有してもよい。チャック機構は特に限定されず、静電チャック機構、メカニカルチャック機構などが採用される。
【００３２】
基板Ｗは、例えばシリコン基板で形成され、表面にシリコン酸化物層が形成されている。本実施形態のドライエッチング装置１０は、生成室Ａで生成されたエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）を処理室Ｂに導入し、ステージ１２０上の基板Ｗの表面に接触させる。これにより、基板Ｗ上のシリコン酸化物層は、より揮発性の高い物質である珪弗化アンモニウムに変えられる。
【００３３】
エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）とシリコン酸化物層との反応は、以下の式で表される。
ＳｉＯ2＋ＮＨ4Ｆ → （ＮＨ4）2ＳｉＦ6↑＋Ｈ2Ｏ …（３）
【００３４】
本実施形態のドライエッチング装置１０は、第３の真空チャンバ１５をさらに備える。第３の真空チャンバ１５は、ゲートバルブ１６を介して、第２の真空チャンバ１２に接続されている。第３の真空チャンバ１５は、加熱室Ｃを形成し、基板Ｗを所定温度に加熱するためのヒータ１５０が内蔵されている。第３の真空チャンバ１５は、図示しない真空ポンプに接続され、内部が所定の圧力に排気されることが可能である。
【００３５】
加熱室Ｃは、ゲートバルブ１６を介して、処理室Ｂのステージ１２０を基板Ｗとともに収容可能である。すなわち、ドライエッチング装置１０は、処理室Ｂと加熱室Ｃとの間にわたってステージ１２０を搬送するための搬送機構を備えていてもよい。あるいは、加熱室Ｃに別途、ステージ１２０が設置されてもよい。この場合、ドライエッチング装置１０は、ゲートバルブ１６を介して基板Ｗのみを両室間で搬送可能な基板搬送ロボットを有する。
【００３６】
［ドライエッチング装置の動作］
次に、ドライエッチング装置１０の動作とともに、本実施形態のドライエッチング方法について説明する。
【００３７】
まず、処理室Ｂのステージ１２０上に、基板Ｗが設置される。基板Ｗの表面には、エッチング対象であるシリコン酸化物層が形成されている。シリコン酸化物層は、例えばシリコン基板の表面に形成された自然酸化膜は勿論、シリコン基板上に形成された絶縁膜としてのシリコン酸化膜（熱酸化膜、ＣＶＤ膜）などが含まれる。これら酸化膜のエッチングは、基板全面に対して施されてもよいし、パターンマスクによって区画された領域にのみ選択的に施されてもよい。
【００３８】
次に、生成室Ａおよび処理室Ｂが、図示しない真空ポンプによってそれぞれ所定の圧力に真空排気される。本実施形態では、生成室Ａおよび処理室Ｂがそれぞれ同一の圧力に排気される。
【００３９】
そして、加熱体１１０として設置された金属線が所定温度に加熱される。本実施形態では、加熱体１１０として直径０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍのニッケル線を用い、これに給電端子１９１，１９２を介して４２Ｗの電力を印加することで１１００℃に加熱した。
【００４０】
続いて、ガス導入ライン１３を介して、第１の反応ガス（ＮＨ3）、第２の反応ガス（ＮＦ3）およびキャリアガス（Ｎ2）が生成室Ａへ同時に供給される。本実施形態では、第１の反応ガス（ＮＨ3）の流量は１２０ｓｃｃｍ、第２の反応ガス（ＮＦ3）の流量は１５０ｓｃｃｍ、キャリアガス（Ｎ2）の流量は１０００ｓｃｃｍとされ、生成室Ａおよび処理室Ｂが約３８０Ｐａに調圧される。
【００４１】
生成室Ａに導入された各反応ガスは、高温に加熱された加熱体１１０との接触により分解あるいは励起される。これにより、生成室Ａにおいて水素ラジカル（Ｈ*）とフッ素ラジカル（Ｆ*）とがそれぞれ生成される。生成された水素ラジカル（Ｈ*）は第２の反応ガス（ＮＦ3）と反応し、（１）式で示した反応を経ることで、エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）が生成される。一方、生成されたフッ素ラジカル（Ｆ*）は第１の反応ガス（ＮＨ3）と反応し、（２）式で示した反応を経ることで、エッチングガス（ＮＨ4Ｆ）が生成される。
【００４２】
上記のように生成室Ａにおいて生成されたエッチングガス（ＮＨ4Ｆ）は、通路１４を介して処理室Ｂに導入される。処理室Ｂに導入されたエッチングガスは、ステージ１２０上の基板Ｗの表面に形成されたシリコン酸化物層と接触し、（３）式で示した反応を進行させることで、上記シリコン酸化物層をより揮発性の高い物質（珪弗化アンモニウム）に変える。
【００４３】
次に、生成室Ａへの反応ガスの供給を停止し、ゲートバルブ１６を開放して、基板Ｗを処理室Ｂから、所定の圧力に排気された加熱室Ｃへ搬送する。基板Ｗの搬送は、ステージ１２０と一体的であってもよいし、基板Ｗ単独であってもよい。加熱室Ｃへ基板Ｗが搬送された後、ゲートバルブ１６を閉じ、ヒータ１５０を作動させて基板Ｗを所定温度に加熱する。加熱温度および処理時間は特に限定されず、例えば１００℃、１．５分間とされる。これにより、エッチングガスとの接触により化学変化したシリコン酸化物層（珪弗化アンモニウム）の揮発が促進され、基板Ｗから除去される。
【００４４】
以上のようにして、基板Ｗのエッチング処理が完了する。なお、処理室Ｂにおいてシリコン酸化物層のエッチングを進行させることができる場合は、その後の加熱処理を省略してもよい。また、処理室Ｂのステージ１２０にヒータ等の加熱源を内蔵させることによって、基板Ｗの加熱処理を処理室Ｂの内部で実行してもよい。この場合、加熱室Ｃを別途設置する必要がなくなる。またこの場合、エッチングガスによる基板Ｗの処理の際に基板Ｗを加熱することで、シリコン酸化物層のエッチング反応の促進を図ることができる。
【００４５】
以上のように本実施形態によれば、反応ガスのラジカルを加熱体１１０との接触による分解あるいは励起によって生成するようにしているため、マイクロ波を用いた従来のラジカル源と比較して、ラジカルの生成に必要な設備および電力を低コストに抑えることができる。
【００４６】
ここで、マイクロ波を用いたドライエッチング装置の概略構成を図５に示す。このドライエッチング装置５０は、処理室Ｄを形成する真空チャンバ５１の上部に、反応室５２と、反応室５２に導波管５３を介して接続されるマイクロ波源等を有する。反応室５２に導入されたＮ2ガスとＨ2ガスの混合ガスはマイクロ波によって励起され、これにより水素ラジカル（Ｈ*）が生成される。生成された水素ラジカルは、反応室５２と連通する処理室Ｄへ供給される。一方、処理室Ｄの上部には、反応室５２からダウンフローされる水素ラジカルへ向けてＮＦ3ガスを導入するガスヘッド５４が設置されている。ガスヘッド５４から吐出されたＮＦ3ガスは、水素ラジカルと反応しエッチングガス（ＮＨｘＦｙ）を生成させる。生成されたエッチングガスは、処理室Ｄのステージ５５上に設置された基板Ｗと接触し、基板Ｗの表面に形成されたシリコン酸化物層をエッチングする。
【００４７】
マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、例えば１０００Ｗ超級のマイクロ波電源等の複雑かつ高価な機器が必要であるため、設備コストの増加が避けられず、さらにメンテナンスコストや電力コストを含むランニングコストが大きな負担となる。これに対して本実施形態のドライエッチング装置１０においては、単純な抵抗加熱ヒータとその電源設備があれば十分であるため、設備コストは勿論、ランニングコストも抑制できる。電力コストだけで比較しても、マイクロ波を用いたドライエッチング装置の約１／５に省電力化することができる。
【００４８】
また、マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、マイクロ波の発生に必要な電力に対してラジカルの生成効率が低い。これに対して、本実施形態のドライエッチング装置５０においては、加熱体１１０の加熱エネルギーに対するラジカルの生成効率が高く、したがってエネルギー使用効率を高くすることができる。
【００４９】
さらに、マイクロ波を用いたドライエッチング装置５０においては、マイクロ波で励起された粒子の中には必要以上に大きなエネルギーを持つものが存在し、エッチング対象物以外の物質（例えば、シリコン酸化物層の下地であるシリコン基板、処理室を構成する付属部品など）をも浸食するという不都合があった。これに対して本実施形態によれば、加熱体１１０との接触によって反応ガスを励起するため、粒子のもつエネルギーはマイクロ波によって励起された粒子のエネルギーに比べて低く、かつエネルギーを均一化させることができる。したがって、エッチング対象物質のみをエッチングでき、他の物質への影響を低減できるという利点がある。その結果、エッチング選択比が向上し、良好なエッチング特性を得ることができる。
【００５０】
そして、上述した本実施形態のドライエッチング方法においては、マイクロ波を用いたドライエッチング方法と同等以上のエッチングレートを得ることができる。すなわち、上述の処理圧力、ガス流量により、１．５分間の処理時間でシリコン酸化物層を約４．５ｎｍエッチングできることが確認されている。
【００５１】
さらに本実施形態によれば、加熱体１１０にニッケルが使用されているため、反応ガス（ＮＦ3）との反応による腐食、劣化を抑えることができる。これにより、加熱体１１０の耐久性を向上させることができる。例えば、ニッケルはタングステンと比較して、ＮＦ3に対する耐久性が高いため、安定したエッチング特性を維持できるとともに、ドライエッチング装置のメンテナンコストの低減を図ることができる。
【００５２】
なお、加熱体１１０に直径０．５ｍｍ、長さ３００ｍｍのタングステン線を用い、このタングステン線に３５Ｗの電力を印加して１１００℃に加熱した。そして上述と同様な条件（圧力、ガス流量）でシリコン酸化物層をエッチングしたところ、シリコン酸化物層のエッチング深さは２．９ｎｍであった。
【００５３】
本実施形態のドライエッチング方法において、エッチングレートは、加熱体１１０の温度および加熱体１１０の表面積によって変化する。図６は加熱体の温度とエッチングレートとの関係を示す一実験結果を示し、図７は加熱体（７３０℃）の表面積とエッチングレートとの関係を示している。ここでは、加熱体１１０として、長さ５００ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み０．１ｍｍの多段に折り曲げたニッケル板材を用いた。なお、図６および図７に示した実験では、Ｎ2、ＮＨ3およびＮＦ3の流量はそれぞれ１０００ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍおよび１５０ｓｃｃｍとし、処理圧力は３８０Ｐａとした。
【００５４】
図６および図７に示すように、加熱体の温度が高いほど、また、加熱体の表面積が大きいほど、高いエッチングレートを得られることが確認された。つまり、加熱体の温度が高いほど反応ガスの分解あるいは励起効率が高められ、また、加熱体の表面積が大きいほど反応ガスとの接触確率が高められるため、エッチングガスの生成効率が向上し、エッチングレートを高めることができる。
【００５５】
次に、本実施形態のドライエッチング方法におけるエッチングレートの圧力依存およびガス流量依存を確認した実験結果を図８〜図１１に示す。図８は処理圧力とエッチングレートとの関係を示し、図９はキャリアガス（Ｎ2）流量とエッチングレートとの関係を示す。図１０は反応ガス（ＮＨ3）流量とエッチングレートとの関係を示し、図１１はガス（Ｎ2＋ＮＨ3＋ＮＦ3）のトータル流量とエッチングレートとの関係を示す。ここでは、加熱体に長さ５００ｍｍ、幅６ｍｍ、厚み０．１ｍｍの多段に折り曲げたニッケル板材を用いた。また、加熱体の温度は７３０℃とした。
【００５６】
図８〜図１１に示すように、本実施形態のドライエッチング方法において、エッチングレートは、処理圧力およびガス流量の影響をほとんど受けないことがわかる。したがって、反応ガスの使用量を低減しても所定のエッチングレートを維持できるため、ランニングコストの低減を図ることができる。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変更が可能である。
【００５８】
例えば以上の実施形態では、水素を含む第１の反応ガスとしてＮＨ3ガスを使用したが、これに代えて、水素（Ｈ2）、炭化水素等を用いてもよい。同様に、フッ素を含む第２の反応ガスとして、例えばＳＦ6等を用いてもよい。
【００５９】
また、以上の実施形態では、加熱体１１０を収容する生成室Ａと、基板Ｗをエッチング処理する処理室Ｂとを分離したが、処理室内に加熱体を設置してもよい。この場合、エッチングガスの生成と基板のエッチングを同時に行うことができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…ドライエッチング装置
１１…第１の真空チャンバ
１２…第２の真空チャンバ
１５…第３の真空チャンバ
１１０…加熱体
１２０…ステージ
Ａ…生成室
Ｂ…処理室
Ｃ…加熱室
Ｗ…基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成し、
前記水素ラジカルおよび前記フッ素ラジカルと、前記第１の反応ガスおよび前記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスを生成し、
前記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層をエッチングする
ドライエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のドライエッチング方法であって、
前記第１の反応ガスはＮＨ3ガスであり、前記第２の反応ガスはＮＦ3ガスであるドライエッチング方法。
【請求項３】
請求項１に記載のドライエッチング方法であって、
前記シリコン酸化物層のエッチングは、
前記エッチングガスを前記シリコン酸化物層に接触させ、
前記基板を加熱することで前記シリコン酸化物層を除去するドライエッチング方法。
【請求項４】
通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、前記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する生成室と、
エッチング対象を支持する支持部を有し、前記生成室で生成された前記エッチングガスが内部に導入される処理室と
を具備するドライエッチング装置。
【請求項５】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記加熱体は、多段に折り曲げられた板形状を有するドライエッチング装置。
【請求項６】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記支持部は、前記エッチング対象を加熱するヒータを有するドライエッチング装置。
【請求項７】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記処理室に隣接して配置され、前記エッチング対象を加熱可能な加熱室をさらに具備するドライエッチング装置。
【請求項１】
水素を含む第１の反応ガスとフッ素を含む第２の反応ガスとをニッケルで形成された加熱体に接触させることで、水素ラジカルとフッ素ラジカルとをそれぞれ生成し、
前記水素ラジカルおよび前記フッ素ラジカルと、前記第１の反応ガスおよび前記第２の反応ガスとを反応させることでエッチングガスを生成し、
前記エッチングガスによって基板上のシリコン酸化物層をエッチングする
ドライエッチング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のドライエッチング方法であって、
前記第１の反応ガスはＮＨ3ガスであり、前記第２の反応ガスはＮＦ3ガスであるドライエッチング方法。
【請求項３】
請求項１に記載のドライエッチング方法であって、
前記シリコン酸化物層のエッチングは、
前記エッチングガスを前記シリコン酸化物層に接触させ、
前記基板を加熱することで前記シリコン酸化物層を除去するドライエッチング方法。
【請求項４】
通電により加熱されることが可能でありニッケルで形成された加熱体を有し、前記加熱体との接触による分解反応を経てエッチングガスを生成する生成室と、
エッチング対象を支持する支持部を有し、前記生成室で生成された前記エッチングガスが内部に導入される処理室と
を具備するドライエッチング装置。
【請求項５】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記加熱体は、多段に折り曲げられた板形状を有するドライエッチング装置。
【請求項６】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記支持部は、前記エッチング対象を加熱するヒータを有するドライエッチング装置。
【請求項７】
請求項４に記載のドライエッチング装置であって、
前記処理室に隣接して配置され、前記エッチング対象を加熱可能な加熱室をさらに具備するドライエッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−９７３７（Ｐ２０１２−９７３７Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４６１３３（Ｐ２０１０−１４６１３３）
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２８日（２０１０．６．２８）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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