JPH01101632A

JPH01101632A - シリコン窒化膜のドライエッチング方法及びドライエッチング装置

Info

Publication number: JPH01101632A
Application number: JP25841387A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Hayasaka; 伸夫早坂; Haruo Okano; 晴雄岡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-10-15
Filing date: 1987-10-15
Publication date: 1989-04-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、半導体素子製造プロセスで用いられるドライ
エツチング技術に係わり、特に光励起エツチングにより
シリコン酸化膜に対して高選択比でシリコン窒化膜をエ
ツチングするドライエツチング方法及びドライエツチン
グ装置に関する。

（従来の技術）従来、半導体素子製造プロセス中において、シリコン酸
化膜（ＳｉＯｚ）に対してシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４
＞を選択的にエツチングする場合には、ＣＦ４＋０２或
いはＣＦ４＋０２　＋Ｎ２混合ガスを用いたケミカルド
ライエツチング（ＣＤＥ）が主に用いられている。この
ＣＤＥにおける（Ｓ　！　ｓ　Ｎ４／Ｓ　ｉ　０２　）
のエツチング速度比、つまり選択ｔヒは高々１０以下で
ある。ＣＤＥにおいては、シリコンは高速でエツチング
されるために、Ｓ！３Ｎ４を除去する場合にはシリコン
表面のエツチングを防ぐために、シリコン表面をＳ　！
　０２で被覆する方法が用いられる。この場合、被覆に
用いるＳ！０２の厚さはエツチング速度比、またはウェ
ハ内及び複数枚のウェハを同時に処理する場合には、ウ
ェハ間の均一性を考慮して決定される。また、Ｓ　！　
０２で被覆されるシリコン表面に段差がある場合、段差
のコーナ部でのＳ　ｉ　０２のエツチング速度は平坦部
に比べて速くなることが知られており、このような場合
には最もエツチング速度の速いコーナ部でＳ　！　０２
のエツチング速度を代表させるため、実効的な選択比は
より小さいものとなる。

いま、被処理基体として、第５図に）に示す如く、３ｉ
基板５１の表面にアスペクト比の高い溝５２が形成され
、溝５２内に３　！　０２膜５３が被覆されており、さ
らに平面部にＳｉ３Ｎ４膜５４が残っているものとする
。この被処理基体にあけるＳ！３Ｎ＋膜５４を除去する
ためにＣＤＥを用いた場合、溝５２の上部或いは底部の
コーナ部５５，５６でのＳ　！　０２のエツチング速度
が速くなり、第５図（ハ）に示す如く、その部分で３ｉ
０２がなくなり、下地のシリコンがエツチングされるこ
と等がある。実際、このようなコーナ部の必る被処理基
体においては、（Ｓ　ｉ　３　Ｎ４／Ｓ　ｉ　０２　）
のエツチング選択比は３程度となり、更に均一なエツチ
ングを行うためのオーバエツチング時間等を考慮するこ
とにより、例えば２０００　（人〕のＳ！３Ｎ４膜を除
去するためには、安全な５ｔＯ２膜の膜厚は１０００　
Ｃ人〕程度のものが要求される。

現在、微細な素子を作る工程においては、Ｓ　！　０２
膜を形成する等の高温プロセスは、既に形成された不純
物のプロファイルを乱すこと等があり、低温のプロセス
或いは高温のプロセスの短時間化が要求されている。し
かし、低温で形成されるｓ　ｉ　０２　　（ＣＶＤＳｊ
　０２等）は耐エツチング性が熱酸化膜により形成され
た５ｉＯｚよりも極めて悪い。従って、エツチング保護
用の膜としては用いることができない。さらに、熱酸化
で保護用のＳ　ｉ　０２膜を形成する場合、前述のよう
に不純物プロファイルの変化等の制約から、安全な耐エ
ツチング性を有する膜厚まで厚くＳｉＯ２膜を形成する
ことができない場合がある。この場合には、３ｉ３Ｎ４
膜の除去としてＣＤＥを用いることはできない。

一方、熱燐酸溶液を用いるＳ！３Ｎ４のエツチングでは
、（Ｓ　！　３　Ｎ４／Ｓ　！　０２　）のエツチング
速度比、つまり選択比は極めて高い。しかしながら、熱
燐酸を用いるエツチングでは、５１３Ｎ４のエツチング
速度が数１０（八／ｍｉｎ　）と極めて低く、生産性が
悪く実用的でない。さらに、エツチング中におけるエツ
チング液の温度等の条件のコントロール、またエツチン
グ液の管理等が極めて困難であり、実際の生産に用いる
には適さない。

上記した従来のシリコン酸化膜に対するシリコン窒化膜
のドライエツチングの問題点を解決するために、本発明
者らは先に弗素元素と弗素元素以外のハロゲン元素を含
むガスを用いたエツチング方法及びその装置についての
発明を提案した（特願昭６１−１２６３９８号）。

この方法及び装置によれば、従来よりもシリコン酸化膜
に対するシリコン窒化膜のエツチングの選択比及びコン
トロール性は従来よりも向上した。

ところが、高い選択比を得る場合、シリコン窒化膜のエ
ツチング速度が低下するため、処理時間が増加すること
となり、実用的なエツチングを行なうための条件は制限
されていた。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来のドライエツチングでは、シリコン窒化
膜のエツチング速度を上げるためには、エツチング選択
比を低くせざるを得ないので、シリコン窒化膜のみの選
択的エツチングは、ガス流量、エツチング時間等のエツ
チング条件等により厳しく制限されていた。また、溶液
を用いたエツチングで、前述したように選択比は高いが
、エツチング速度が遅いこと、さらにエツチング工程及
び工程管理が困難であり、実用性がないという問題があ
った。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、シリコン酸化膜ら耐するシリコン窒
化膜のエツチング選択比を十分高くすることができ、且
つシリコン窒化膜のエツチング速度の十分速くすること
ができ、シリコン窒化膜の選択的エツチングに好適する
ドライエツチング方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、上記方法を実施するためのド
ライエツチング装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、ＣＤＥで用いられるような弗素（Ｆ）
元素を含むガスを励起し、そこで生成されたＦ原子を表
面にシリコン窒化膜とシリコン酸化膜が形成された被処
理基体に供給してエツチングを行うドライエツチング方
法において、Ｆ元素以外のハロゲンガスをＦ元素を含む
ガスと同時に励起するか、又は別に生ガスのまま被処理
基体にＦ原子と同時に供給するとともに前記被処理基体
表面にエキシマレーザ−等の光を照射することにより、
シリコン窒化膜をシリコン酸化膜に対して従来よりも高
選択比でエツチングすることにおる。

Ｆ元素を含むガスを用いたＣＤＥにおいて、Ｆ元素以外
のハロゲンガスを添加することにより、上記選択比が向
上することが、前述したように本発明者等の実験によっ
て判明した。このメカニズムは明らかでないが、Ｆ元素
以外のハロゲンガスの添加により、シリコン窒化膜及び
シリコン酸化膜の各エツチング速度が低下するが、シリ
コン窒化膜のエツチング速度の低下ｖｊ合いよりもシリ
コン酸化膜のエツチング速度の低下割合いが大きいこと
による。

さらに、上述したＦ元素及びＦ元素以外のハロゲン元素
を含むガスを用いたＣＤＥにおいて、光を被処理基体に
照射することにより、シリコン窒化膜のエツチング速度
がきわめて向上することを見い出した。

また、光の被処理基体への照射は、エツチング速度の向
上の伯に、Ｓ　！　０２膜に対しては、エツチング速度
の促進は行わないが、５ｉ−Ｎ膜のエツチング速度の上
昇を促進するので、Ｓ　ｉ　０２膜に対するＳｉＮ膜の
エツチングの選択性も向上させることができる。また、
この別家は、Ｃ１２゜８ｒ２その他の各種ハロゲンガス
で確認している。

なお、弗素（Ｆ）以外のハロゲンガスの添加方法として
は、Ｆ元素を含むガスと共に励起して容器内に導入する
か、生ガスのまま容器内に導入すればよい。また、Ｆ以
外のハロゲンガスを用いる代りにハロゲン元素を含むガ
スを用いてもよい。さらに、Ｆ元素を含むガスにＦ以外
のハロゲンガスを混合する代りに、Ｆ元素及び他のハロ
ゲン元素との化合物ガスを用いることも可能である。

本発明はこのような点に着目してなされたもので、シリ
コン酸化膜に対してシリコン窒化膜を選択的にエツチン
グするドライエツチング方法において、表面にシリコン
窒化膜とシリコン酸化膜の形成された被処理基体を収容
した容器内に、Ｆ元素及び他のハロゲン元素を含むガス
を導入し、且つ少なくともＦ元素は上記容器とは別の領
域で励起し活性種として上記容器内に導入するようにす
るとともに、被処理基体に光を照射するようにしたドラ
イエツチング方法を提供するものである。

本発明はさらに、上記本発明方法を実施するためのドラ
イエツチング装置を提供するものである。

すなわち被処理基体を収容する第１の容器と、この容器
とは別の領域で少なくともＦ元素を含むガスを励起して
、該領域で生成された活性種を上記容器内に導入する手
段と、Ｆ元素以外のハロゲン元素若しくは少なくともＦ
元素以外のハロゲン元素を含むガスを前記容器内に直接
導入する手段と、前記被処理基体に光を照射する手段と
、前記容器内を排気する手段と、前記容器に真空バルブ
を介して連設された第２の容器と、この第２の容器を前
記第１の容器とは独立に排気する手段と、前記第１及び
第２の容器間で前記被処理基体を搬送する手段とを設け
るようにしたドライエツチング装置を提供する。

（作　用）本発明によれば、「原子をエッチャントとするＣＤＥに
Ｆ以外のハロゲンを反応性ガスとして添加することによ
り、（Ｓｉ３Ｎ４／５ｉ０２）のエツチング選択比が向
上する。即ち、Ｆ原子をエッチャントとするＣＤＥにお
いて、Ｆ以外のハロゲンガスを添加する場合、Ｓ！０２
のエツチング速度は、Ｆ以外のハロゲンガスの添加量に
対して単調に減少する。一方、ＳＩ３Ｎ４のエツチング
速度は、少量のハロゲンガスの添加でエツチング速度は
上昇するが、多量に添加するとやはり減少してくる。し
かし、等量のハロゲンガスの添加では、Ｓ！０２のエツ
チング速度の減少が大きいために、（Ｓ　ｉ　３　Ｎ４
／Ｓ　１Ｏ２）のエツチング選択比は、ハロゲンガスの
添加量に対して単調に増加する。つまり、高い選択比を
得ようとすると、Ｓｉ３Ｎ４のエツチング速度が低減し
てしまいエツチング処理時間は増大してしまう。

このようなドライエツチングにおいて、エキシマレーザ
−等の光をＳ！３Ｎ４．Ｓ！Ｏｚに照射すると、Ｓ　！
　０２に対しては、もともとＦ及びＦ以外のハロゲン元
素を含むエツチングガスは化学的にほとんど作用しない
のでエツチング速度の変化はほぼない。一方、Ｓ！３Ｎ
４に対して、前記エツチングガスは、化学的に作用する
。

前記エキシマレーザ等の光は、基板表面を励起して、エ
ツチング反応を促進させ、場合により前記エツチングガ
スを励起し、エツチングに寄与するエッチャントを多く
生成する。この基板表面の励起及びこのエッチャントの
生成は、照射する光の強度あるいは種類により異なる。

従って、光の照射により５１３Ｎ４のエツチング速度は
大幅に向上し、Ｓ　！　０２との選択比も大幅に向上す
る。

（実施例）まず、本発明によるドライエツチング方法に用いられる
本発明装置の一実施例を第１図を用いて説明する。

第１図は、本発明装置の一実施例を示すドライエツチン
グ装置の概略構成図でおる。図中１１は反応室を形成す
る第１の真空容器でおり、この容器１１内には複数枚の
被処理ウェハ１２を保持した試料台１３が収容されてい
る。容器１１の上壁にはＦ原子を導入するためのガス導
入口１４がおり、この導入口１４はＦ原子を輸送するる
放電管１５に接続されている。放電管１５は、マイクロ
波電源１６から導波管１７を介してマイクロ波が供給さ
れるアプリケータ１８にカップリングされている。そし
て、ガス供給口１９から導入されたガス（Ｆ元素を含む
ガス）は、マイクロ波放電により励起され、この励起に
より上記ガスの活性種（Ｆラジカル）が容器１１内に供
給されるものとなっている。また、容器１１の土壁には
、上記ガス導入系とは別に、他のガス導入口２０が設け
られている。このガス導入口２０は、容器１１内にＦ以
外のハロゲンガス（例えばＣβ２等）を導入するための
ものである。そして、容器１１内はガス排気口２１から
真空排気されるものとなっている。

さらに、容器１１の上方には、光源４２からの光４３を
容器１１内へ導入する窓４１が設けられており、前記光
４３は窓４１を介して被処理ウェハ１２へ照射されるも
のとなっている。

また、容器１１の右方部には、・ゲートバルブ２２を介
して第２の真空容器２３が連設されている。この容器２
３にはガス排気口２４が設けられており、容器２３内は
容器１１とは独立して真空排気される。容器２３の右方
部には、該容器２３と外部とを遮断するグー１〜バルブ
２５が設けられている。また、容器２３内には、試料台
１３を搬送する搬送機構２６が設置されている。そして
、この搬送機構２６により、ゲートバルブ２２が開いた
状態で、試料台１３が第１及び第２の容器１１．２３間
で搬送されるものとなっている。

一方、第１の容器１１の左方部には、ゲートバルブ２７
を介して第３の真空容器２８が連設されている。

この容器２８にはガス排気口２９が設けられており、容
器２８内は容器１１とは独立して真空排気される。

容器２８の左方部には、該容器２８と外部とを遮断する
ゲートバルブ３０が設（ブられている。また、容器２８
内には、試料台１３を搬送する搬送機構３１が設置され
ている。そして、この搬送機構３１により、ゲートバル
ブ２７が開いた状態で、試料台１３が第１及び第３の容
器１１．２８間で搬送されるものとなっている。

また、容器２８の外部には、該容器２８内の被処理ウェ
ハ１２を加熱するための加熱機構３２が設けられている
。この加熱機構３２により、第１の容器内で処理された
被処理ウェハに付着した残留ガス等を除去することがで
きる。

第１の実ｔｂ例（方法）次に、上記本発明装置を用いたドライエツチング方法に
ついて説明する。ここでは、Ｆ元素を含むガスとしてＮ
Ｆ３ガスを用い、Ｆ以外のハロゲンガスとしてＣβ２を
用いた場合について説明する。

いま、全てのゲートバルブ２２．２５．２７．３０は閉
じられており、全ての容器１１，２３．２８内はそれぞ
れ真空排気されているものとする。この状態から、ゲー
トバルブ２５を開き第２の容器２３を大気解放し、容器
２３内に複数の被処理ウェハ１２を保持した試料台１３
をセットする。ここで、前記被処理ウェハ１２は、例え
ば、表面にシリコン酸化膜とシリコン窒化膜が形成され
た基板である。次いで、ゲートバルブ２５を閉じ第２の
容器２３内を真空排気したのち、ゲートバルブ２２を開
く。次いで、搬送機構２６により、試料台１３を第１の
容器１１内に搬送したのち、ゲートバルブ２２を閉じる
。なあ、この後、第２の容器内には上記と同様の手順で
次の被処理ウェハ１２をセットする。

次いで、ＮＦ３ガスをガス供給口１９から導入し、マイ
クロ波放電により放電させ、Ｆの活性種を放電管１５を
介して第１の容器１１内に導入する。これと同時に、ガ
ス導入口２０からＣｌｈガスを生ガスのまま第１の容器
１１内に導入する。次いで、光源４２からの光を被処理
ウェハ１２に照射する。そして、ガス排気口２１から一
定流量でガスを排気し、容器１１内のガス圧を一定に保
持して被処理ウェハ１２のエツチングを行う。

エツチングが終了したら、上記ガスの導入を停止し、第
１の容器１１内を真空に排気する。第１の容器１１内が
十分真空排気された時点でゲートバルブ２７を聞き、搬
送は構３１により試料台１３を第３の容器２８内に搬送
する。次いで、グー１〜バルブ２７を閉じ、加熱数＠３
２により第３の容器２８内に収容された被処理ウェハ１
２を加熱処理する。前述したようにこの加熱処理により
、被処理基体１２表面に付着した残留ハロゲンガス等を
除去し、清浄化する。

なあ、このとき、第１の容器１１内には先と同様の手順
で次の被処理ウェハ１２が１般送され、エツチングされ
ることになる。

次いで、ゲートバルブ３０を聞き第３の容器２８内を大
気解放したのち、試料台１３を外部に取出す。

これにより、被処理ウェハ１２のエツチング工程が全て
完了することになる。

以上の操作を繰返すことにより、複数枚の被処理ウェハ
１２を連続してエツチングすることができる。そしてこ
の場合、第１の容器１１は大気にざらされることがない
ので、装置のメインテナンスが楽になる。即ち、容器１
１内では（Ｊｈ等のハロゲンガスを用いるので、大気に
ざらされると残留ハロゲンガスと水分との反応で容器１
１内の構成材料が腐蝕される恐れがおるが、このような
問題を未然に防止できる。

次に、前記ガス導入口２０から容器内に導入するＣβ２
等のＦ以外のハロゲンガスの添加理由について説明する
。この実施例を理解するために第２図に光をウェハに照
射しない場合のＮＦ３の導入口を３６　（ｓｃｃｍ）一
定とし、Ｃβ２流量を変化させた場合のＳ！３Ｎ４，５
ｉＯｚのそれぞれのエツチング速度の変化を示す。Ｓ！
３Ｎ４はＣβ２の導入により始めはエツチング速度は低
下する。

Ｓ！ＯｚはＣβ２の導入により単調にエツチング速度が
低下していく。この場合、容器内で全圧力は０．２　（
Ｔｏｒｒ）に保っている。また、エツチング速度比はＣ
β２の導入で単調に増加している。

Ｃβ２流ｉ２０　（ＳＣＣｍ）以上で選択比は１０以上
となり、Ｃｆ：１２５６　（ＳＣＣｍ）では選択比は５
０程度となった。つまり、Ｃβ２の添加により、５Ｉｓ
ＮｑのＳ！Ｏｚに対するエツチング選択比を十分大きく
することが可能となる。

次に、これと同じ条件で被処理ウェハを収納した容器に
ＫｒＦエキシマレーザ−を導入した場合について、説明
する。この場合も、Ｃｆ１２流伍の増加とともにＳ！３
Ｎ４のエツチング速度及び選択比が増加する傾向は、第
２図と同様でおったが、前記エツチング速度及び選択比
は倍以上でおった。

また、第３図にＮＦ３の導入口を４０　（ｓｃｃｍ）　
−定とし、Ｆ以外のハロゲンガスとしてのＢｒ２流量を
変化させた場合の３ｉＮ、Ｓｉｏ２のそれぞれのエツチ
ング速度の変化を示す。ＳｉＮはＢｒ２の導入により始
めはエツチング速度か上昇するが、多量のＢｒ２の導入
によりエツチング速度は低下する。Ｓ！０２はＢｒ２の
導入により単調にエツチング速度が低下していく。この
場合、容器内での全圧力は０．２　（Ｔｏｒｒ）に保っ
ている。

また、エツチング速度比は８ｒ２の導入で単調に増加し
ている。つまり、Ｂｒ２の添加により、第２図の場合と
同様に、ＳｉＮのＳ！０２に対するエツチング選択比を
十分大きくすることが可能となる。なお、Ｂｒ２では、
２０　（ＳＣＣｍ）の添加で、選択比は４０程度であっ
た。

次に、これら同じ条件で、被処理ウニＡを収納した容器
内にＫｒＦエキシマレーザ−光を導入した場合について
説明する。Ｓ・１０２のエツチング速度は、Ｃβ２．Ｂ
ｒ２いずれのガスを添加した場合もまったく変化はなか
ったが、ＳｉＮのエツチング速度は、前記光の照射によ
り、数１０％〜数倍のエツチング速度が得られた。

本発明に用いられる光としては、紫外光の場合エツチン
グの効果が顕著であり、ＫｒＦエキシマレーザ−の他に
ＡｒＦ、ＸｅＦ等のレーザ光を用いることができる。ま
た、波長の効果は必まり顕著ではなかったが、光の強度
は大きいほどエツチング速度は増大する。しかしながら
、光の強度が大きすぎると、光の熱により、シリコン酸
化膜とシリコン窒化膜の間で歪みが生じたり、膜はがれ
が生じたりして、良好な選択的エツチングを行うことが
できなくなる。

従って、実用的な光の強度は、０．５Δ／ｃｒＡ〜１０
−／ｃｒＡであり、特に本発明の効果が顕著なのは、１
〜５Ｗ／ｃｆｆｌであった。また赤外域を含むようなＨ
ｇランプ、Ｘｅランプ等でも良い。

Ｓ　！　３Ｎ４／Ｓ　！　０２のエツチング選択比は、
Ｃβ２ガス、Ｂｒ２ガスのどちらを添加した場合も、添
加量が多いほど増大する。塩素（Ｃβ２）ガスを添加し
た場合には、Ｃβ２流量が３０　（ｓｃｃｍ）以上から
、Ｂｒ２ガスの場合には、その流量が５０（ｓｃｃｍ）
以上からＳ　！　０２のエツチング速度が低下してほぼ
Ｏ〔人／ｍｉｎ　）に近づいていくので選択性は、極め
て大きくなる。

第２図中、Ｎ　Ｆ　３３６　（ｓｃｃｍ）　、　Ｃｌ１
２５６　（ｓｃｃｍ）の条件で、第４図に）に示す被処
理ウェハをエツチングした。この被処理ウェハは、前記
第５図（２）に示したものと同様である。即ち、３ｉ基
板４１の表面にアスペクト比の高い深い溝４２が形成さ
れ、この溝４２内の表面に厚ざ２００　（人）　Ｓ　ｉ
　０２膜４３が被覆されており、さらに平面部には厚ざ
１８００　（人〕の５ｆ３Ｎ４膜４４が形成されている
。この被処理ウェハを上記条件でエツチングしたところ
、第４図（ハ）に示す如く、コーナ部４５，４６でのシ
リコンのエツチング等がなくなり、良好なＳｉ３Ｎ４の
剥離を行うことができた。

そして、エツチングの処理時間は、光照射したい場合、
約１０分であるのに対し、前述した方法のようにＫｒＦ
レーザー光を照射しながらエツチング処理を行った場合
、処理時間は５分程度となり、はぼ半分に短縮された。

かくして本実施例によれば、ＮＦ３を用いたＣＤＥにお
いて、（、Ｒ２ガスを添加することにより、Ｓ！３Ｎ４
の３ｉ０２に対するエツチング選択比を極めて大きくす
ることができる。このため、薄いＳ　！　０２を保護膜
としてＳ！３Ｎ４の除去を短時間のうちに行うことがで
き、半導体素子製造プログラムに極めて有効である。特
に、トレンチを有する試料等において、トレンチ内に薄
い酸化膜しか形成できず、その後、前記トレンチの溝の
周囲に形成されたＳｉ３Ｎ４膜を剥離する工程において
は、有効である。この工程により、プロセスのマージン
が広がり、酸化膜形成時の不純物プロファイルの乱れ等
がなくなる。また、工程に要する時間が極めて短縮され
、生産性が大幅に向上する。さらに、プロセス自体が容
易であり、制御・管理が簡単でおるため、生産性が高い
等の利点がある。

なお、本発明は、上記した実施例に何ら限定されるもの
ではなく、例えばエツチングに用いるガスとしては、Ｆ
元素と他のハロゲン元素を含むガスであればよい。すな
わ−ち、ＦＣｎ、ＦｅＩ２゜ＦＢｒ、ＦＢｒ３の如く、
化合物ガスあるいはそれぞれの元素を含むガスの混合ガ
スを用いてもよい。　また、前記化合物ガス、混合ガス
はエツチングを行なう容器とは別の領域で励起すれば被
処理ウェハへのダメージは低減されるのでなお良い。

さらに、Ｆ元素を含むガスとしては、ＣＦ４＋０２の混
合ガスでもよい。

その他、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変
更することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、ＣＤＥによりシリ
コン窒化膜をエツチングする際のガスとして、Ｆ元素及
び他のハロゲン元素を含むガスを用い、少なくともＦ元
素をラジカルとして被処理基体を収容した容器内に導入
することにより、シリコン窒化膜のシリコン酸化膜に対
するエツチング選択比を十分大きくすることができる。

しかも、容器エツチングに比べてシリコン酸化膜のエツ
チング速度を十分速くすることができる。従って、シリ
コン窒化膜及びシリコン酸化膜が形成されている被処理
基体に対し、シリコン窒化膜のみを選択的にエツチング
することができ、各種半導体素子製造工程に適用するこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるドライエツチング装
置を示す概略構成図、第２図はＣＬ２流量に対するＳ！
３Ｎ４及びＳ　！　０２のエツチング速度変化を示す特
性図、第３図はＢｒ２流量に対するＳ！３Ｎ４及びＳ　
！　０２のエツチング速度変化を示す特性図、第４図は
本発明の一実施例に係る方法によりＳ！３Ｎ４膜をエツ
チングした際の工程断面図、第５図は従来の問題点を説
明するための図でおる。１４．２０・・・ガス導入口、　　１５・・・放電管、
１６・・・マイクロ波電源、　　１７・・・導波管、１
８・・・アプリケータ、　　　１９・・・ガス供給口、
２１．２／１．２９・・・ガス排気口、２２．２５，２
７．３０・・・ゲートバルブ、２３・・−第２の真空容
器、　　　２６．３１・・・搬送機構、２８・・・第３
の真空容器、　　３２・・・加熱機構、４１・・・３ｉ
基板、　　　　　４２・・・溝、４３・・・Ｓ！０２膜
、　　　　４４・・・Ｓ！３Ｎ＋膜、４５、４６・・・
コーナ部。代理人　弁理士　則　近　憲　佑同　　松山充之ＣｆＬ２　’−７Ｆｉ”’！　（ＳＣＣｍ　）　→ｓｒ
２片（ＳＣＣｍ戸−一÷ 第３図（ａ）（ｂ）第４図（ａン（ｂ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被処理基体を収容した容器内に、弗素元素及び他
のハロゲン元素を含むガスを導入し、且つ少なくとも弗
素元素は上記容器とは別の領域で励起し活性種として上
記容器内に導入するとともに前記被処理基体表面に光を
照射し前記被処理基体に形成されたシリコン窒化膜をシ
リコン酸化膜に対して選択的にエッチングすることを特
徴とするシリコン窒化膜のドライエッチング方法。
（２）前記ガスとして、弗素元素と他のハロゲン元素と
の化合物ガスを用い、この化合物ガスを前記容器とは別
の領域で励起することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のシリコン窒化膜のドライエッチング方法。
（３）前記化合物ガスとして、ＦＣｌ、ＦＣｌ＿３、Ｆ
Ｂｒ或はＦＢｒ＿３を用いたことを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載のシリコン窒化膜のドライエッチング
方法。
（４）前記ガスとして、弗素元素を含むガスと、弗素元
素以外のハロゲンガス若しくは少なくとも弗素元素以外
のハロゲン元素を含むガスとの混合ガスを用い、この混
合ガスを前記容器とは別の領域で励起することを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載のシリコン窒化膜のドラ
イエッチング方法。
（５）前記ガスとして、弗素元素を含むガスと、弗素元
素以外のハロゲンガス若しくは少なくとも弗素元素以外
のハロゲン元素を含むガスとを用い、上記弗素元素を含
むガスを前記容器とは別の領域で励起し、且つ上記弗素
元素以外のハロゲンガス若しくはハロゲン元素を含むガ
スを前記容器内に直接導入することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のシリコン窒化膜のドライエッチン
グ方法。
（６）前記弗素元素を含むガスとして、ＣＦ＿４＋Ｏ＿２混合ガス或いはＮＦ＿３ガスを用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項又は第５項記載
のシリコン窒化膜のドライエッチング方法。
（７）前記弗素以外のハロゲンガスとして、ＣＬ＿２ガ
ス或いはＢｒ＿２ガスを用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第４項又は第５項記載のシリコン窒化膜のドラ
イエッチング方法。
（８）前記被処理基体は、シリコン基体表面に溝を形成
し、その内面を薄いシリコン酸化膜で被覆し、さらに溝
以外の基板表面にシリコン窒化膜を形成したものである
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシリコン
窒化膜のドライエッチング方法。
（９）弗素原子をまず前記容器内に導入し、その後他の
ハロゲンを含むガスを導入することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のシリコン窒化膜のドライエッチン
グ方法。
（１０）前記エッチングを０．２Ｔｏｒｒ以上のガス圧
力で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のシリコン窒化膜のドライエッチング方法。
（１１）前記光は、ＫｒＦ、ＡｒＦ、ＸｅＦ等のエキシ
マレーザー光、或いは赤外光を含むＨｇランプ、Ｘｅラ
ンプからの光であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のドライエッチング方法。
（１２）被処理基体を収容する第１の容器と、この容器
とは別の領域で少なくとも弗素元素を含むガスを励起し
て、該領域で生成された活性種を上記容器内に導入する
手段と、弗素元素以外のハロゲン元素若しくは少なくと
も弗素元素以外のハロゲン元素を含むガスを前記容器内
に直接導入する手段と、前記被処理基体に光を照射する
手段と、前記容器内を排気する手段と、前記容器に真空
バルブを介して連接された第２の容器と、この第２の容
器を前記第１の容器とは独立に排気する手段と、前記第
１及び第２の容器間で前記被処理基体を搬送する手段と
を具備してなることを特徴とするドライエッチング装置
。
（１３）前記第２の容器は複数個設けられており、各容
器はぞそれ真空バルブを介して前記第１の容器に連設さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載
のドライエッチング装置。
（１４）前記第２の容器には、前記被処理基体を加熱す
る手段が設けられていることを特徴とする特許請求の範
囲第１２項又は第１３項記載のドライエッチング装置。