JP3283477B2 - ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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-
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- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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- H01L21/3105—After-treatment
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法および半導体装置の製造方法に関する。
方法および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体デバイスの集積度向上には
めざましいものがある。デバイスの高集積化の原動力と
なっているリソグラフィー技術においては、集積度を向
上させるために、より微細なパターンを形成する必要が
ある。このために、光源の波長を短くして対応してい
る。現在は、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）を用いたエキ
シマレーザーによるリソグラフィープロセスが主流とな
っている。このようなフォトリソグラフィ工程において
高解像度を得るためには、被加工基板上に形成するフォ
トレジスト膜の厚さを薄くする必要がある。
めざましいものがある。デバイスの高集積化の原動力と
なっているリソグラフィー技術においては、集積度を向
上させるために、より微細なパターンを形成する必要が
ある。このために、光源の波長を短くして対応してい
る。現在は、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）を用いたエキ
シマレーザーによるリソグラフィープロセスが主流とな
っている。このようなフォトリソグラフィ工程において
高解像度を得るためには、被加工基板上に形成するフォ
トレジスト膜の厚さを薄くする必要がある。
【０００３】酸化シリコン膜にコンタクトホールを形成
する場合、Ｃ4Ｆ8プラズマを用いた反応性ドライエッチ
ングが行われている。
する場合、Ｃ4Ｆ8プラズマを用いた反応性ドライエッチ
ングが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ド
ライエッチング方法によれば、フォトレジストのエッチ
ング速度（Ｒ１）に対する酸化シリコン膜のエッチング
速度（Ｒ２）の比（Ｒ２／Ｒ１： 以下「エッチング選
択比」と称する。）が低いという問題がある。このエッ
チング選択比が低いと、エッチング処理中にフォトレジ
ストが薄くなり、レジストでマスクされた領域の酸化シ
リコン膜までもが部分的にエッチングされてしまうとい
う問題が生じる。そのような望ましくないエッチングが
生じると、配線が短絡することになり、半導体装置の製
造歩留まりや信頼性を大いに損なう。
ライエッチング方法によれば、フォトレジストのエッチ
ング速度（Ｒ１）に対する酸化シリコン膜のエッチング
速度（Ｒ２）の比（Ｒ２／Ｒ１： 以下「エッチング選
択比」と称する。）が低いという問題がある。このエッ
チング選択比が低いと、エッチング処理中にフォトレジ
ストが薄くなり、レジストでマスクされた領域の酸化シ
リコン膜までもが部分的にエッチングされてしまうとい
う問題が生じる。そのような望ましくないエッチングが
生じると、配線が短絡することになり、半導体装置の製
造歩留まりや信頼性を大いに損なう。
【０００５】本発明は上記課題に鑑みてなされてもので
あり、その目的とするところは、レジストに対するエッ
チング選択比の向上したドライエッチング方法および半
導体装置の製造方法を提供することにある。
あり、その目的とするところは、レジストに対するエッ
チング選択比の向上したドライエッチング方法および半
導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、少なくとも炭素およびフッ素を含むガスをド
ライエッチング装置の反応室内に供給し、前記反応室内
にプラズマ密度１×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラズマ
を形成する工程を包含するドライエッチング方法であっ
て、前記ガスは、炭素の二重結合を含む環状フルオロカ
ーボンガスを含む。
グ方法は、少なくとも炭素およびフッ素を含むガスをド
ライエッチング装置の反応室内に供給し、前記反応室内
にプラズマ密度１×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラズマ
を形成する工程を包含するドライエッチング方法であっ
て、前記ガスは、炭素の二重結合を含む環状フルオロカ
ーボンガスを含む。
【０００７】前記ガスには希ガスが添加されることが好
ましい。
ましい。
【０００８】前記ガスには希ガスおよび酸素を含むガス
が添加されていることが好ましい。
が添加されていることが好ましい。
【０００９】振幅値が１．５ｋＶ以下の高周波電圧を前
記ドライエッチング装置の下部電極に印加することが好
ましい。
記ドライエッチング装置の下部電極に印加することが好
ましい。
【００１０】前記ドライエッチング装置の反応室の壁面
温度を１００℃以上に加熱した状態でエッチングするこ
とが好ましい。
温度を１００℃以上に加熱した状態でエッチングするこ
とが好ましい。
【００１１】前記ドライエッチング装置は、誘導結合型
プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン
波励起プラズマ、または表面波励起プラズマを用いた装
置であることが好ましい。
プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン
波励起プラズマ、または表面波励起プラズマを用いた装
置であることが好ましい。
【００１２】前記ガスは、Ｃ 5 Ｆ 8 およびＣ 4 Ｆ 6 からなる
群から選択された分子を含むことが好ましい。
群から選択された分子を含むことが好ましい。
【００１３】前記希ガスは、Ａｒ、ＸｅおよびＫｒから
なる群から選択された原子を含むことが好ましい。
なる群から選択された原子を含むことが好ましい。
【００１４】前記酸素を含むガスは、Ｏ2、ＣＯおよび
ＣＯ2からなる群から選択された分子を含むことが好ま
しい。
ＣＯ2からなる群から選択された分子を含むことが好ま
しい。
【００１５】本発明の半導体装置の製造方法は、基板上
に酸化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シリコン
膜上にレジストマスクを形成する工程と、少なくとも炭
素およびフッ素を含むガスをドライエッチンク装置内に
供給し、前記ドライエッチング装置内にプラズマ密度１
×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラズマを形成して前記酸
化シリコン膜をエッチングする工程とを包含する半導体
装置の製造方法であって、前記ガスは、炭素の二重結合
を含む環状フルオロカーボンガスを含む。
に酸化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シリコン
膜上にレジストマスクを形成する工程と、少なくとも炭
素およびフッ素を含むガスをドライエッチンク装置内に
供給し、前記ドライエッチング装置内にプラズマ密度１
×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラズマを形成して前記酸
化シリコン膜をエッチングする工程とを包含する半導体
装置の製造方法であって、前記ガスは、炭素の二重結合
を含む環状フルオロカーボンガスを含む。
【００１６】前記ガスには希ガスが添加されていること
が好ましい。
が好ましい。
【００１７】前記ガスには希ガスおよび酸素を含むガス
が添加されていることが好ましい。前記エッチング工程
において、振幅値が１．５ｋＶ以下の高周波電圧を前記
ドライエッチング装置の下部電極に印加することが好ま
しい。
が添加されていることが好ましい。前記エッチング工程
において、振幅値が１．５ｋＶ以下の高周波電圧を前記
ドライエッチング装置の下部電極に印加することが好ま
しい。
【００１８】前記エッチング工程は、前記ドライエッチ
ング装置の反応室の壁面温度を１００℃以上に加熱した
状態でエッチングすることが好ましい。
ング装置の反応室の壁面温度を１００℃以上に加熱した
状態でエッチングすることが好ましい。
【００１９】前記ドライエッチング装置は、誘導結合型
プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン
波励起プラズマ、または表面波励起プラズマを用いた装
置であることが好ましい。
プラズマ、電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン
波励起プラズマ、または表面波励起プラズマを用いた装
置であることが好ましい。
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下に、図面
を参照しながら、本発明によるドライエッチング方法の
第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に使用
する誘導結合型プラズマを用いたドライエッチング装置
の概略図を示している。
を参照しながら、本発明によるドライエッチング方法の
第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に使用
する誘導結合型プラズマを用いたドライエッチング装置
の概略図を示している。
【００２２】図１のドライエッチング装置は、内部でド
ライエッチング処理を行う反応室（チャンバ）７を備え
ている。反応室７の側壁は、反応室７内にプラズマを形
成するための誘導コイル１で囲まれている。誘導コイル
１は高周波電源２に接続され、高周波電源２から高周波
電力の供給を受ける。
ライエッチング処理を行う反応室（チャンバ）７を備え
ている。反応室７の側壁は、反応室７内にプラズマを形
成するための誘導コイル１で囲まれている。誘導コイル
１は高周波電源２に接続され、高周波電源２から高周波
電力の供給を受ける。
【００２３】反応室７の下部には、被処理基板（シリコ
ン基板６）を支持する下部電極３が設けられ、下部電極
３はマッチャー１４を介して高周波電源４に接続され、
高周波電源４から高周波電力の供給を受ける。下部電極
３の上面周辺領域には、石英リング１２が配置されてい
る。反応室７の上部には上部シリコン電極５が設けられ
ている。上部シリコン電極５上には、反応室７の内壁温
度を調整するためのヒーター１１が設けられている。
ン基板６）を支持する下部電極３が設けられ、下部電極
３はマッチャー１４を介して高周波電源４に接続され、
高周波電源４から高周波電力の供給を受ける。下部電極
３の上面周辺領域には、石英リング１２が配置されてい
る。反応室７の上部には上部シリコン電極５が設けられ
ている。上部シリコン電極５上には、反応室７の内壁温
度を調整するためのヒーター１１が設けられている。
【００２４】反応室７の排気口と外部との間には、圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９が挿入されている。プ
ラズマ化されるガスは、マスフロー１３を介してＣ5Ｆ8
ガスボンベ１５、Ａｒガスボンベ１６およびＯ2ガスボ
ンベ１７などから反応室７内に供給される。
制御バルブ８および排気ポンプ９が挿入されている。プ
ラズマ化されるガスは、マスフロー１３を介してＣ5Ｆ8
ガスボンベ１５、Ａｒガスボンベ１６およびＯ2ガスボ
ンベ１７などから反応室７内に供給される。
【００２５】本実施形態では、ドライエッチング処理を
行う前に、ガスボンベ１５および１６からマスフロー１
３を介してＣ5Ｆ8ガスおよびＡｒガスを反応室７内に導
入する。Ｃ5Ｆ8ガスに含まれる炭素に対するフッ素の比
率は１．６である。これらの混合ガスは排気口から圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９を介して装置外へ排気
される。本実施形態では、圧力制御バルブ８が反応室７
内の圧力を１ｍＴｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒまでの範
囲内の一定値に維持するように動作する。
行う前に、ガスボンベ１５および１６からマスフロー１
３を介してＣ5Ｆ8ガスおよびＡｒガスを反応室７内に導
入する。Ｃ5Ｆ8ガスに含まれる炭素に対するフッ素の比
率は１．６である。これらの混合ガスは排気口から圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９を介して装置外へ排気
される。本実施形態では、圧力制御バルブ８が反応室７
内の圧力を１ｍＴｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒまでの範
囲内の一定値に維持するように動作する。
【００２６】充分な量のガスを反応室７に供給したら、
反応室７の側壁に配置された誘導コイル１に誘導コイル
用高周波電源２から高周波電力を印加し、反応室７内に
プラズマを生成する。本実施形態では、誘導コイル１に
与える高周波電力を１０００Ｗ〜３０００Ｗとしてい
る。プラズマ中には、Ｃ5Ｆ8、ＡｒおよびＯ2から形成
された他種類の分子、励起原子およびイオンが含まれて
いる。本実施形態では、プラズマの密度が１０11ｃｍ-3
以上の高密度プラズマが形成される。
反応室７の側壁に配置された誘導コイル１に誘導コイル
用高周波電源２から高周波電力を印加し、反応室７内に
プラズマを生成する。本実施形態では、誘導コイル１に
与える高周波電力を１０００Ｗ〜３０００Ｗとしてい
る。プラズマ中には、Ｃ5Ｆ8、ＡｒおよびＯ2から形成
された他種類の分子、励起原子およびイオンが含まれて
いる。本実施形態では、プラズマの密度が１０11ｃｍ-3
以上の高密度プラズマが形成される。
【００２７】プラズマが安定的に形成された後、高周波
電源４から下部電極３に高周波電力を印加することによ
り、シリコン基板６に負電位を与え、それによってプラ
ズマから正電荷イオンをシリコン基板６に照射させる。
こうして、反応性のプラズマエッチング処理が進行し、
シリコン基板６上に形成された酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）膜がエッチングされる。
電源４から下部電極３に高周波電力を印加することによ
り、シリコン基板６に負電位を与え、それによってプラ
ズマから正電荷イオンをシリコン基板６に照射させる。
こうして、反応性のプラズマエッチング処理が進行し、
シリコン基板６上に形成された酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ2）膜がエッチングされる。
【００２８】以下に、図２（ａ）から（ｄ）を参照しな
がら、本発明による半導体装置の製造方法を説明する。
がら、本発明による半導体装置の製造方法を説明する。
【００２９】まず、トランジスタ素子などの半導体素子
（不図示）が形成されたシリコン基板２０、または半導
体素子が形成されつつあるシリコン基板２０を用意す
る。
（不図示）が形成されたシリコン基板２０、または半導
体素子が形成されつつあるシリコン基板２０を用意す
る。
【００３０】次に、図２（ａ）に示されるように、公知
の薄膜堆積技術を用いて、シリコン基板２０上に酸化シ
リコン膜（厚さ２０００ｎｍ）２１を形成する。この
後、フォトリソグラフイ技術によって、図２（ｂ）に示
されるように酸化シリコン膜２１上にフォトレジストパ
ターン２２を形成する。フォトレジストパターン２２
は、コンタクトホールの位置および形状を規定する開口
部２３を有するように露光・現像される。高解像度を得
るために、フォトレジストパターン２２の厚さは、０．
５〜１．０μｍと比較的に薄くなるように形成する。
の薄膜堆積技術を用いて、シリコン基板２０上に酸化シ
リコン膜（厚さ２０００ｎｍ）２１を形成する。この
後、フォトリソグラフイ技術によって、図２（ｂ）に示
されるように酸化シリコン膜２１上にフォトレジストパ
ターン２２を形成する。フォトレジストパターン２２
は、コンタクトホールの位置および形状を規定する開口
部２３を有するように露光・現像される。高解像度を得
るために、フォトレジストパターン２２の厚さは、０．
５〜１．０μｍと比較的に薄くなるように形成する。
【００３１】次に、フォトレジストパターン２２が形成
された基板２０を、図１に示すドライエッチング装置の
反応室７内にセットする。その後、Ｃ5Ｆ8ガスとＡｒガ
スの混合ガスを反応室７内に導入し、ガス圧力を１ｍＴ
ｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒまでの間に制御する。
された基板２０を、図１に示すドライエッチング装置の
反応室７内にセットする。その後、Ｃ5Ｆ8ガスとＡｒガ
スの混合ガスを反応室７内に導入し、ガス圧力を１ｍＴ
ｏｒｒから１００ｍＴｏｒｒまでの間に制御する。
【００３２】次に、図１の装置の誘導コイル１に１００
０Ｗから３０００Ｗまでの間の大きさの高周波電力を印
加して、プラズマを生成する。下部電極３に１００Ｗか
ら２０００Ｗまでの間の高周波電力（周波数：１．８Ｍ
Ｈｚ）を印加し、それによって自己負バイアスを基板に
与え、酸化シリコン膜のエッチングを行う。図２（ｃ）
に示されるように、このエッチングで酸化シリコン膜２
１にコンタクトホール２４が形成される。
０Ｗから３０００Ｗまでの間の大きさの高周波電力を印
加して、プラズマを生成する。下部電極３に１００Ｗか
ら２０００Ｗまでの間の高周波電力（周波数：１．８Ｍ
Ｈｚ）を印加し、それによって自己負バイアスを基板に
与え、酸化シリコン膜のエッチングを行う。図２（ｃ）
に示されるように、このエッチングで酸化シリコン膜２
１にコンタクトホール２４が形成される。
【００３３】次に、図２（ｄ）に示されるように、レジ
ストパターン２２を除去する。この後、公知の製造プロ
セスを経て、半導体装置が製造される。
ストパターン２２を除去する。この後、公知の製造プロ
セスを経て、半導体装置が製造される。
【００３４】図３は、エッチング選択比のＣ5Ｆ8ガス流
量依存性を示している。本実施形態の場合、Ｃ5Ｆ8ガス
流量を増加すると選択比が高くなることが図３からわか
る。これに対して、従来のＣ4Ｆ8ガスを用いた場合（比
較例）は、ガス流量を増加すると選択比はわずかに高く
なるが、さらに増加すると選択比は低くなることがわか
る。
量依存性を示している。本実施形態の場合、Ｃ5Ｆ8ガス
流量を増加すると選択比が高くなることが図３からわか
る。これに対して、従来のＣ4Ｆ8ガスを用いた場合（比
較例）は、ガス流量を増加すると選択比はわずかに高く
なるが、さらに増加すると選択比は低くなることがわか
る。
【００３５】本実施形態のドライエッチング方法に使用
するような高密度プラズマエッチング装置では、ガスの
解離度が大きい。このため、炭素に対するフッ素の比率
が２以上のガスを用いると、フッ素ラジカルの生成量が
多くなる。フッ素ラジカルはレジストのエッチングに寄
与する種であるため、ガス流量を増やすにつれて選択比
が低くなる。これに対して、Ｃ5Ｆ8ガスのように炭素に
対するフッ素の比率が２未満のガスを用いると、フッ素
ラジカルの生成量が従来のＣ4Ｆ8ガスを用いた場合に比
較して少なくなる。レジストをエッチングするエッチャ
ント（フッ素ラジカル）の生成量が少なくなる結果、選
択比が向上する。
するような高密度プラズマエッチング装置では、ガスの
解離度が大きい。このため、炭素に対するフッ素の比率
が２以上のガスを用いると、フッ素ラジカルの生成量が
多くなる。フッ素ラジカルはレジストのエッチングに寄
与する種であるため、ガス流量を増やすにつれて選択比
が低くなる。これに対して、Ｃ5Ｆ8ガスのように炭素に
対するフッ素の比率が２未満のガスを用いると、フッ素
ラジカルの生成量が従来のＣ4Ｆ8ガスを用いた場合に比
較して少なくなる。レジストをエッチングするエッチャ
ント（フッ素ラジカル）の生成量が少なくなる結果、選
択比が向上する。
【００３６】（第２の実施形態）図４を参照しながら、
本発明によるドライエッチング方法の第２の実施形態を
説明する。本実施形態と上記第１の実施形態との相違点
は、本実施形態では、エッチングガス（Ｃ5Ｆ8）に希ガ
スの一つであるＡｒガスを添加するという点にある。第
１の実施形態と共通する箇所の説明はここでは繰り返さ
ない。なお、Ｃ5Ｆ8ガスにＡｒガスを加えたガスを、以
下、Ｃ5Ｆ8／Ａｒガスと表記する。
本発明によるドライエッチング方法の第２の実施形態を
説明する。本実施形態と上記第１の実施形態との相違点
は、本実施形態では、エッチングガス（Ｃ5Ｆ8）に希ガ
スの一つであるＡｒガスを添加するという点にある。第
１の実施形態と共通する箇所の説明はここでは繰り返さ
ない。なお、Ｃ5Ｆ8ガスにＡｒガスを加えたガスを、以
下、Ｃ5Ｆ8／Ａｒガスと表記する。
【００３７】図４は、図１の装置を使ってドライエッチ
ングを行ったときの、Ａｒガスの流量に対する酸化シリ
コン膜のエッチング速度の変化を示す。なお、図４のデ
ータは、Ｃ5Ｆ8流量を１４ｓｃｃｍとして測定した。図
４から、添加するＡｒガス流量を増やしていくと、酸化
シリコン膜のエッチング速度は速くなっていくことがわ
かる。Ａｒガス流量を６０ｓｃｃｍ以上にすると、Ａｒ
を添加しない場合に比べてエッチング速度は２倍以上に
なる。本発明では、エッチングガスに含まれる炭素に対
するフッ素の比率が２未満と少ないため、酸化シリコン
膜に対するエッチング種（フッ素ラジカル）の量も少な
くなる。しかし、本実施形態のようにエッチングガスに
Ａｒを添加すると、Ａｒイオンによるスパッタリングが
酸化シリコン膜のエッチングに大きく寄与することが図
４からわかる。また、Ａｒイオンのスパッタリングによ
る酸化シリコン膜のエッチング速度の上昇に比較すれ
ば、Ａｒイオンのスパッタリングによるレジストのエッ
チング速度の上昇は小さいため、Ａｒの添加は選択比を
も増加させることが実験でわかっている。図５は、対レ
ジスト選択比とアルゴン流量との関係を示すグラフであ
る。図５からわかるように、選択比はアルゴンの添加に
よって増加する。
ングを行ったときの、Ａｒガスの流量に対する酸化シリ
コン膜のエッチング速度の変化を示す。なお、図４のデ
ータは、Ｃ5Ｆ8流量を１４ｓｃｃｍとして測定した。図
４から、添加するＡｒガス流量を増やしていくと、酸化
シリコン膜のエッチング速度は速くなっていくことがわ
かる。Ａｒガス流量を６０ｓｃｃｍ以上にすると、Ａｒ
を添加しない場合に比べてエッチング速度は２倍以上に
なる。本発明では、エッチングガスに含まれる炭素に対
するフッ素の比率が２未満と少ないため、酸化シリコン
膜に対するエッチング種（フッ素ラジカル）の量も少な
くなる。しかし、本実施形態のようにエッチングガスに
Ａｒを添加すると、Ａｒイオンによるスパッタリングが
酸化シリコン膜のエッチングに大きく寄与することが図
４からわかる。また、Ａｒイオンのスパッタリングによ
る酸化シリコン膜のエッチング速度の上昇に比較すれ
ば、Ａｒイオンのスパッタリングによるレジストのエッ
チング速度の上昇は小さいため、Ａｒの添加は選択比を
も増加させることが実験でわかっている。図５は、対レ
ジスト選択比とアルゴン流量との関係を示すグラフであ
る。図５からわかるように、選択比はアルゴンの添加に
よって増加する。
【００３８】このように、炭素に対するフッ素の比率が
２未満のフルオロカーボンガスにＡｒ等の希ガスを添加
することは、選択比および酸化シリコン膜のエッチング
速度の両方を向上させることができるので好ましい。
２未満のフルオロカーボンガスにＡｒ等の希ガスを添加
することは、選択比および酸化シリコン膜のエッチング
速度の両方を向上させることができるので好ましい。
【００３９】添加する希ガスとしては、スパッタリング
効果が高いという理由から、Ａｒガス、Ｘｅガスもしく
はＫｒガス、またはこれらの希ガスを混合したものが好
ましい。
効果が高いという理由から、Ａｒガス、Ｘｅガスもしく
はＫｒガス、またはこれらの希ガスを混合したものが好
ましい。
【００４０】（第３の実施形態）図６を参照しながら、
本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態と上記
第２の実施形態との相違点は、本実施形態では、エッチ
ングガス（Ｃ5Ｆ8／Ａｒ）に酸素を添加するという点に
ある。酸素は、Ｏ2ガスボンベ１７からマスフロー１３
を介してプラズマエッチング装置の反応室内に供給す
る。第１および第２の実施形態と共通する箇所の説明
は、ここでは繰り返さない。図６は、Ｃ5Ｆ8／Ａｒガス
にＯ2を添加した場合と添加しない場合における、エッ
チング深さのコンタクト径依存性を示している。ここ
で、Ｃ5Ｆ8ガス、ＡｒガスおよびＯ2ガスの流量は、そ
れぞれ、１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍおよび３ｓｃｃｍ
とした。Ｃ5Ｆ8／ＡｒガスにＯ2を添加しない場合（比
較例）、コンタクト径が小さくなると、エッチングでき
る深さが浅くなり、コンタクト径が０．３μｍよりも小
さくなると、エッチングが進行しなくなることがわか
る。コンタクトホールの内部では、入射イオンの量がエ
ッチングラジカルの量よりも減少するため、エッチング
よりもポリマー膜堆積が起こりやすい。エッチングの停
止は、ポリマー膜堆積がエッチングよりも優勢になるた
めに生じる。
本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態と上記
第２の実施形態との相違点は、本実施形態では、エッチ
ングガス（Ｃ5Ｆ8／Ａｒ）に酸素を添加するという点に
ある。酸素は、Ｏ2ガスボンベ１７からマスフロー１３
を介してプラズマエッチング装置の反応室内に供給す
る。第１および第２の実施形態と共通する箇所の説明
は、ここでは繰り返さない。図６は、Ｃ5Ｆ8／Ａｒガス
にＯ2を添加した場合と添加しない場合における、エッ
チング深さのコンタクト径依存性を示している。ここ
で、Ｃ5Ｆ8ガス、ＡｒガスおよびＯ2ガスの流量は、そ
れぞれ、１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍおよび３ｓｃｃｍ
とした。Ｃ5Ｆ8／ＡｒガスにＯ2を添加しない場合（比
較例）、コンタクト径が小さくなると、エッチングでき
る深さが浅くなり、コンタクト径が０．３μｍよりも小
さくなると、エッチングが進行しなくなることがわか
る。コンタクトホールの内部では、入射イオンの量がエ
ッチングラジカルの量よりも減少するため、エッチング
よりもポリマー膜堆積が起こりやすい。エッチングの停
止は、ポリマー膜堆積がエッチングよりも優勢になるた
めに生じる。
【００４１】一方、Ｃ5Ｆ8／ＡｒガスにＯ2を添加する
ことによって、エッチングが途中で停止する事態を避け
られる。これは、酸素がポリマー膜の酸化シリコン膜上
への過度の堆積を抑制するからである。エッチングガス
に含まれる炭素に対するフッ素の比率が２未満の場合、
ポリマー膜の堆積が生じやすいため、Ｏ2の添加はポリ
マー膜の必要以上の堆積を抑制し、コンタクトエッチン
グに有効である。酸素によるポリマー堆積の抑制効果
は、以下の反応式で表現できる。
ことによって、エッチングが途中で停止する事態を避け
られる。これは、酸素がポリマー膜の酸化シリコン膜上
への過度の堆積を抑制するからである。エッチングガス
に含まれる炭素に対するフッ素の比率が２未満の場合、
ポリマー膜の堆積が生じやすいため、Ｏ2の添加はポリ
マー膜の必要以上の堆積を抑制し、コンタクトエッチン
グに有効である。酸素によるポリマー堆積の抑制効果
は、以下の反応式で表現できる。
【００４２】Ｃ ＋ Ｏ → ＣＯ Ｃ ＋ ２Ｏ → ＣＯ2 ＣＦ ＋ Ｏ → ＣＯＦ ＣＦ2 ＋ Ｏ → ＣＯＦ2 添加する酸素ガスの好ましい範囲は、Ｃ5Ｆ8ガス流量に
対して約５％から約５０％の範囲である。
対して約５％から約５０％の範囲である。
【００４３】（第４の実施形態）図７を参照しながら、
本発明によるドライエッチング方法の第４の実施形態を
説明する。本実施形態では、図１のドライエッチング装
置を用い、プラズマ化するガスとしてＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ
2（流量：１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ）
を用いる。本実施形態では、図１の装置の下部電極３に
印加する高周波電力の振幅値を最適化している。
本発明によるドライエッチング方法の第４の実施形態を
説明する。本実施形態では、図１のドライエッチング装
置を用い、プラズマ化するガスとしてＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ
2（流量：１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ）
を用いる。本実施形態では、図１の装置の下部電極３に
印加する高周波電力の振幅値を最適化している。
【００４４】図７は、下部電極に印加する高周波電力の
電圧の振幅値（peak-to-peak voltage: Ｖpp）に対する
酸化膜のエッチング速度の変化を示している。振幅値
（Ｖpp）が大きくなると、酸化シリコン膜のエッチング
速度は低下することが図７からわかる。振幅値（Ｖpp）
が１．５キロボルト（ｋＶ）以上になると、有意のエッ
チング速度を得ることは難しく、コンタクトホールを形
成することができない。有意のエッチング速度を得るた
めには、振幅値（Ｖpp）は１．５ｋＶ以下である必要が
ある。好ましくは、振幅値（Ｖpp）を１．０ｋＶ以下に
設定する。なお、第１から第３の実施形態、および、以
下に説明する第５の実施形態においては、下部電極に印
加する高周波電力の電圧の振幅値（Ｖpp）を０．９ｋＶ
ボルトに設定している。
電圧の振幅値（peak-to-peak voltage: Ｖpp）に対する
酸化膜のエッチング速度の変化を示している。振幅値
（Ｖpp）が大きくなると、酸化シリコン膜のエッチング
速度は低下することが図７からわかる。振幅値（Ｖpp）
が１．５キロボルト（ｋＶ）以上になると、有意のエッ
チング速度を得ることは難しく、コンタクトホールを形
成することができない。有意のエッチング速度を得るた
めには、振幅値（Ｖpp）は１．５ｋＶ以下である必要が
ある。好ましくは、振幅値（Ｖpp）を１．０ｋＶ以下に
設定する。なお、第１から第３の実施形態、および、以
下に説明する第５の実施形態においては、下部電極に印
加する高周波電力の電圧の振幅値（Ｖpp）を０．９ｋＶ
ボルトに設定している。
【００４５】（第５の実施形態）図８を参照しながら、
本発明によるドライエッチング方法の第５の実施形態を
説明する。本実施形態が他の実施形態と異なる点は、ド
ライエッチングの実施に際して、図１の装置の反応室７
の壁面温度を所定温度以上に制御している点にある。
本発明によるドライエッチング方法の第５の実施形態を
説明する。本実施形態が他の実施形態と異なる点は、ド
ライエッチングの実施に際して、図１の装置の反応室７
の壁面温度を所定温度以上に制御している点にある。
【００４６】図８は、コンタクトホールのエッチング深
さとウェハ処理枚数との関係を示す。図８のデータは、
プラズマ化するガスとしてＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2（流量：
１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ）を用いて求
めた。反応室温度を１００℃未満にした場合（比較
例）、ウェハ処理枚数の増加とともに、エッチング深さ
が浅くなっていることが図８からわかる。ところが、反
応室７の壁面温度を１００℃以上にした場合（本実施形
態）、ウェハ処理枚数とともにエッチング深さが変化す
ることはない。特に、反応室７の壁面温度を１５０℃以
上にした場合、安定したエッチング深さを実現すること
ができる。この理由は、次のように考えることができ
る。
さとウェハ処理枚数との関係を示す。図８のデータは、
プラズマ化するガスとしてＣ5Ｆ8／Ａｒ／Ｏ2（流量：
１４ｓｃｃｍ、８０ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ）を用いて求
めた。反応室温度を１００℃未満にした場合（比較
例）、ウェハ処理枚数の増加とともに、エッチング深さ
が浅くなっていることが図８からわかる。ところが、反
応室７の壁面温度を１００℃以上にした場合（本実施形
態）、ウェハ処理枚数とともにエッチング深さが変化す
ることはない。特に、反応室７の壁面温度を１５０℃以
上にした場合、安定したエッチング深さを実現すること
ができる。この理由は、次のように考えることができ
る。
【００４７】炭素に対するフッ素の比率が２未満のよう
なガスを用いてプラズマを生成すると、従来のフルオロ
カーボンガスを使用した場合に比べてプラズマ中に含ま
れる炭素の割合が相対的に大きくなり、カーボン（炭
素）リッチなプラズマが形成される。このようなプラズ
マでエッチング処理を実行すると、反応室７の壁面温度
が１００℃未満の状態では、反応室壁面にポリマー膜が
堆積しやすくなる。ウェハ処理枚数の増加によって、反
応室壁面上に形成されるポリマー膜は厚さを増加させ
る。反応室壁面上にポリマー膜が形成された状態でエッ
チング処理を実行すると、反応室壁面上のポリマー膜の
一部もエッチングされ、プラズマ中の炭素量が増大する
ことになる。プラズマ中の炭素量は、ウェハ処理枚数に
応じて増加してゆき、その結果、エッチング深さが浅く
なる。
なガスを用いてプラズマを生成すると、従来のフルオロ
カーボンガスを使用した場合に比べてプラズマ中に含ま
れる炭素の割合が相対的に大きくなり、カーボン（炭
素）リッチなプラズマが形成される。このようなプラズ
マでエッチング処理を実行すると、反応室７の壁面温度
が１００℃未満の状態では、反応室壁面にポリマー膜が
堆積しやすくなる。ウェハ処理枚数の増加によって、反
応室壁面上に形成されるポリマー膜は厚さを増加させ
る。反応室壁面上にポリマー膜が形成された状態でエッ
チング処理を実行すると、反応室壁面上のポリマー膜の
一部もエッチングされ、プラズマ中の炭素量が増大する
ことになる。プラズマ中の炭素量は、ウェハ処理枚数に
応じて増加してゆき、その結果、エッチング深さが浅く
なる。
【００４８】しかし、少なくともエッチング処理の時点
で、反応室７の壁面温度を１００℃以上にすると、反応
室７の壁面におけるポリマー膜堆積が抑制される。これ
は、反応室７の壁面温度を１００℃以上にすると、ポリ
マー膜形成に必要な原子または分子が高温の壁面上に十
分な時間滞在できないためと考えられる。この結果、プ
ラズマ中の炭素含有量は一定になり、エッチング深さの
ウェハ処理枚数依存性をなくすことができる。このよう
に炭素に対するフッ素の比率が２未満となるガスを用い
たエッチングでは、反応室の側壁温度を１００℃以上に
することが非常に有効である。
で、反応室７の壁面温度を１００℃以上にすると、反応
室７の壁面におけるポリマー膜堆積が抑制される。これ
は、反応室７の壁面温度を１００℃以上にすると、ポリ
マー膜形成に必要な原子または分子が高温の壁面上に十
分な時間滞在できないためと考えられる。この結果、プ
ラズマ中の炭素含有量は一定になり、エッチング深さの
ウェハ処理枚数依存性をなくすことができる。このよう
に炭素に対するフッ素の比率が２未満となるガスを用い
たエッチングでは、反応室の側壁温度を１００℃以上に
することが非常に有効である。
【００４９】なお、上記いずれの実施形態においても、
炭素に対するフッ素の比が２未満のガスとしてＣ5Ｆ8ガ
スを例示したが、Ｃ4Ｆ6、Ｃ3Ｆ4、Ｃ2Ｆ2もしくは（Ｃ
Ｆ3ＣＯ）2、または、これらの混合ガスを用いても良
い。また、エッチングにＯ2を添加する代わりに、ＣＯ
またはＣＯ2等の酸素を含むガスを添加してもよい。
炭素に対するフッ素の比が２未満のガスとしてＣ5Ｆ8ガ
スを例示したが、Ｃ4Ｆ6、Ｃ3Ｆ4、Ｃ2Ｆ2もしくは（Ｃ
Ｆ3ＣＯ）2、または、これらの混合ガスを用いても良
い。また、エッチングにＯ2を添加する代わりに、ＣＯ
またはＣＯ2等の酸素を含むガスを添加してもよい。
【００５０】本発明で本質的な点は、プラズマ中に含ま
れる炭素の量に対するフッ素の量の比を２未満にするこ
とにある。このため、一分子に含まれる炭素原子の数に
対するフッ素原子の数の比が２未満のガスに、一分子に
含まれる炭素原子の数に対するフッ素原子の数の比が２
以上のガスを少量添加した場合でも、全体としてプラズ
マ形成に用いられるエッチングガス中の炭素の量に対す
るフッ素の量の比が２未満であれば、本発明の効果は充
分に得られる。
れる炭素の量に対するフッ素の量の比を２未満にするこ
とにある。このため、一分子に含まれる炭素原子の数に
対するフッ素原子の数の比が２未満のガスに、一分子に
含まれる炭素原子の数に対するフッ素原子の数の比が２
以上のガスを少量添加した場合でも、全体としてプラズ
マ形成に用いられるエッチングガス中の炭素の量に対す
るフッ素の量の比が２未満であれば、本発明の効果は充
分に得られる。
【００５１】本発明のドライエッチング方法を実施する
ため高密度プラズマエッチング装置として、図１に示す
誘導結合型プラズマを用いる装置について説明したが、
電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波励起プラ
ズマ、または表面波励起プラズマを用いた装置を用いて
も良い。また、コイルを反応室の上部に配置したタイプ
の誘導結合型プラズマ装置を用いても良い。
ため高密度プラズマエッチング装置として、図１に示す
誘導結合型プラズマを用いる装置について説明したが、
電子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波励起プラ
ズマ、または表面波励起プラズマを用いた装置を用いて
も良い。また、コイルを反応室の上部に配置したタイプ
の誘導結合型プラズマ装置を用いても良い。
【００５２】図９（ａ）は真空チャンバー内に導入した
Ｃ2Ｆ6について四重極質量分析装置（ＱＭＳ）によって
得たデータを示し、図９（ｂ）は同様にして得たＣ5Ｆ8
についのデータを示している。質量分析装置では、電子
エネルギを７０ｅＶに設定した。
Ｃ2Ｆ6について四重極質量分析装置（ＱＭＳ）によって
得たデータを示し、図９（ｂ）は同様にして得たＣ5Ｆ8
についのデータを示している。質量分析装置では、電子
エネルギを７０ｅＶに設定した。
【００５３】図９（ａ）からわかるように、Ｃ2Ｆ6の場
合、ＣＦ1、ＣＦ2、およびＣＦ3という低次の種が支配
的であり、これら以外の種（高次の種）はほとんど観測
されない。これに対してＣ5Ｆ8の場合、図９（ｂ）から
わかるように、Ｃ3Ｆ4、Ｃ4Ｆ4、Ｃ4Ｆ5、Ｃ4Ｆ6、Ｃ5
Ｆ7、およびＣ5Ｆ8等の高次の種が多く観測されてい
る。これらの現象は、電子エネルギを変化させても、同
様に現れている。
合、ＣＦ1、ＣＦ2、およびＣＦ3という低次の種が支配
的であり、これら以外の種（高次の種）はほとんど観測
されない。これに対してＣ5Ｆ8の場合、図９（ｂ）から
わかるように、Ｃ3Ｆ4、Ｃ4Ｆ4、Ｃ4Ｆ5、Ｃ4Ｆ6、Ｃ5
Ｆ7、およびＣ5Ｆ8等の高次の種が多く観測されてい
る。これらの現象は、電子エネルギを変化させても、同
様に現れている。
【００５４】図１０は、Ｃ5Ｆ8のイオン化効率曲線を示
している。比較的に低い電子エネルギ（１３ｅＶ）で正
イオン（Ｃ5Ｆ8 +）が生成されることがわかる。また、
電子エネルギが高い場合でも、その正イオン（Ｃ
5Ｆ8 +）が高い割合で生成されており、Ｃ5Ｆ8の破壊は
生じにくい。これに対してＣ2Ｆ6の場合、Ｃ2Ｆ6は比較
的に低いエネルギの電子によってもバラバラに分解され
る傾向があり、例えばＣ2Ｆ6 +のような正イオンは観測
されない。
している。比較的に低い電子エネルギ（１３ｅＶ）で正
イオン（Ｃ5Ｆ8 +）が生成されることがわかる。また、
電子エネルギが高い場合でも、その正イオン（Ｃ
5Ｆ8 +）が高い割合で生成されており、Ｃ5Ｆ8の破壊は
生じにくい。これに対してＣ2Ｆ6の場合、Ｃ2Ｆ6は比較
的に低いエネルギの電子によってもバラバラに分解され
る傾向があり、例えばＣ2Ｆ6 +のような正イオンは観測
されない。
【００５５】以上の実験結果から、Ｃ2Ｆ6に比較してＣ
5Ｆ8は、電子との衝突によって分解されにくいことがわ
かる。このことに起因して、Ｃ5Ｆ8からは高次の種が多
数生成される。逆に、Ｃ2Ｆ6からは低次の種が生成され
る。
5Ｆ8は、電子との衝突によって分解されにくいことがわ
かる。このことに起因して、Ｃ5Ｆ8からは高次の種が多
数生成される。逆に、Ｃ2Ｆ6からは低次の種が生成され
る。
【００５６】Ｃ5Ｆ8は、炭素の二重結合を含む環状フル
オロカーボンガスである。このようなガスは、電子衝撃
に対して低次の種に分解しにくく、比較的に安定であ
る。また、Ｃ5Ｆ8の炭素二重結合の一方が切断された場
合、図１１に示すように、切断された結合手が浮遊フッ
素原子をとらえると考えられる（二重結合によるフッ素
スカベンジ効果）。
オロカーボンガスである。このようなガスは、電子衝撃
に対して低次の種に分解しにくく、比較的に安定であ
る。また、Ｃ5Ｆ8の炭素二重結合の一方が切断された場
合、図１１に示すように、切断された結合手が浮遊フッ
素原子をとらえると考えられる（二重結合によるフッ素
スカベンジ効果）。
【００５７】Ｃ5Ｆ8は、高密度低解離状態のプラズマを
形成するのに適している。平行平板型のエッチング装置
は、低解離のプラズマを生成するのに適しているが、Ｃ
5Ｆ8によれば、他の型のエッチング装置を用いても解離
度の充分に低いプラズマを生成できる。
形成するのに適している。平行平板型のエッチング装置
は、低解離のプラズマを生成するのに適しているが、Ｃ
5Ｆ8によれば、他の型のエッチング装置を用いても解離
度の充分に低いプラズマを生成できる。
【００５８】このような性質を持つＣ5Ｆ8のガスを用い
てプラズマを形成し、コンタクトホールエッチングを行
うと、レジストのエッチングに寄与するフッ素の量がい
っそう減少する。また、生成された高次の種が、レジス
ト上でポリマー膜のような保護膜を形成し、レジストの
エッチングを阻止すると考えられる。
てプラズマを形成し、コンタクトホールエッチングを行
うと、レジストのエッチングに寄与するフッ素の量がい
っそう減少する。また、生成された高次の種が、レジス
ト上でポリマー膜のような保護膜を形成し、レジストの
エッチングを阻止すると考えられる。
【００５９】以上説明した理由から、Ｃ5Ｆ8のような炭
素の二重結合を含む環状フルオロカーボンガスを用いて
プラズマエッチングを行うと、レジスト膜に対するエッ
チング選択比が大きく向上すると考えられる。従って、
炭素に対するフッ素の比が２未満のガスの中でも、炭素
の二重結合を含む環状フルオロカーボンガスが特に好ま
しい。また、炭素の二重結合を含む環状フルオロカーボ
ンガスであれば、炭素に対するフッ素の比が２以上であ
ってもレジスト膜に対するエッチング選択比が向上する
と考えられる。
素の二重結合を含む環状フルオロカーボンガスを用いて
プラズマエッチングを行うと、レジスト膜に対するエッ
チング選択比が大きく向上すると考えられる。従って、
炭素に対するフッ素の比が２未満のガスの中でも、炭素
の二重結合を含む環状フルオロカーボンガスが特に好ま
しい。また、炭素の二重結合を含む環状フルオロカーボ
ンガスであれば、炭素に対するフッ素の比が２以上であ
ってもレジスト膜に対するエッチング選択比が向上する
と考えられる。
【００６０】なお、Ｃ5Ｆ8を用いてドライエッチング法
を実施する場合、Ｃ5Ｆ8のガスボンベから供給されるＣ
5Ｆ8ガスの圧力は、例えば０．０１ｋｇ／ｃｍ2程度で
あり、Ｃ2Ｆ6の供給ガス圧力に比較して著しく低い。こ
れは、Ｃ2Ｆ6ガスが高圧ガス状態でボンベ内に貯蔵され
ているのに対して、Ｃ5Ｆ8がボンベ内においては液化し
ているためである。このようにＣ5Ｆ8ガスの圧力が低い
と、通常のドライエッチング装置に備え付けられている
マスフローコントローラを用いて流量の制御をすること
は好ましくない。このため、ガス圧力によってバルブ開
閉を調整する圧力制御型流量計を用いることが好まし
い。このような圧力制御型流量計は、例えば銅のＣＶＤ
装置に備え付けられて使用されている。通常の圧力制御
型流量計は、圧力計を内蔵している。圧力計のゼロ点は
ドリフトする傾向があるので、ゼロ点調整を自動的に行
う機能を付与することが好ましい。
を実施する場合、Ｃ5Ｆ8のガスボンベから供給されるＣ
5Ｆ8ガスの圧力は、例えば０．０１ｋｇ／ｃｍ2程度で
あり、Ｃ2Ｆ6の供給ガス圧力に比較して著しく低い。こ
れは、Ｃ2Ｆ6ガスが高圧ガス状態でボンベ内に貯蔵され
ているのに対して、Ｃ5Ｆ8がボンベ内においては液化し
ているためである。このようにＣ5Ｆ8ガスの圧力が低い
と、通常のドライエッチング装置に備え付けられている
マスフローコントローラを用いて流量の制御をすること
は好ましくない。このため、ガス圧力によってバルブ開
閉を調整する圧力制御型流量計を用いることが好まし
い。このような圧力制御型流量計は、例えば銅のＣＶＤ
装置に備え付けられて使用されている。通常の圧力制御
型流量計は、圧力計を内蔵している。圧力計のゼロ点は
ドリフトする傾向があるので、ゼロ点調整を自動的に行
う機能を付与することが好ましい。
【００６１】上記いずれの実施形態においても、酸化シ
リコン膜が形成される被加工基板としてシリコン基板を
使用しているが、他の基板（例えばガラス基板）を用い
ても良い。ただし、ガラス基板を使用する場合、ガラス
基板自体も主成分が酸化シリコンであるためエッチング
を被ることになる。ガラス基板上に多結晶シリコン膜ま
たは非晶質シリコン膜を形成した後、それらを覆うよう
に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜の所定領域
をレジスト膜で覆えば、ガラス基板を用いて本発明を実
施することは充分に可能である。ガラス基板やその他の
基板上に薄膜トランジスタを形成した半導体装置も、今
後、ますます集積化される可能性がある。そのような半
導体装置の製造に本発明を適用することは非常に好まし
い効果をもたらすと期待される。
リコン膜が形成される被加工基板としてシリコン基板を
使用しているが、他の基板（例えばガラス基板）を用い
ても良い。ただし、ガラス基板を使用する場合、ガラス
基板自体も主成分が酸化シリコンであるためエッチング
を被ることになる。ガラス基板上に多結晶シリコン膜ま
たは非晶質シリコン膜を形成した後、それらを覆うよう
に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜の所定領域
をレジスト膜で覆えば、ガラス基板を用いて本発明を実
施することは充分に可能である。ガラス基板やその他の
基板上に薄膜トランジスタを形成した半導体装置も、今
後、ますます集積化される可能性がある。そのような半
導体装置の製造に本発明を適用することは非常に好まし
い効果をもたらすと期待される。
【００６２】
【発明の効果】本発明のドライエッチング方法によれ
ば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフッ素
の比率が２未満であるため、レジスト膜に対するエッチ
ング選択比が向上し、配線間短絡の不良が生じにくくな
る。
ば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフッ素
の比率が２未満であるため、レジスト膜に対するエッチ
ング選択比が向上し、配線間短絡の不良が生じにくくな
る。
【００６３】前記ガスに希ガスを添加すると、選択比お
よび酸化膜エッチング速度の両方を高めることができ
る。
よび酸化膜エッチング速度の両方を高めることができ
る。
【００６４】前記ガスには希ガスおよび酸素を含むガス
を添加すると、選択比を高め、エッチング停止による不
良を防止することができる。
を添加すると、選択比を高め、エッチング停止による不
良を防止することができる。
【００６５】本発明の他のドライエッチング方法によれ
ば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフッ素
の比率が２未満であり、しかも、振幅値が１．５ｋＶ以
下の高周波電圧を被加工基板に印加するため、選択比お
よび酸化膜エッチング速度の両方を高めることができ
る。
ば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフッ素
の比率が２未満であり、しかも、振幅値が１．５ｋＶ以
下の高周波電圧を被加工基板に印加するため、選択比お
よび酸化膜エッチング速度の両方を高めることができ
る。
【００６６】本発明の更に他のドライエッチング方法に
よれば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフ
ッ素の比率が２未満であり、しかも、１００℃以上に加
熱した反応室内でエッチングするため、ウェハ処理枚数
の増加に伴ってエッチング深さが変動することを防止す
ることができる。
よれば、プラズマ化するガスに含まれる炭素に対するフ
ッ素の比率が２未満であり、しかも、１００℃以上に加
熱した反応室内でエッチングするため、ウェハ処理枚数
の増加に伴ってエッチング深さが変動することを防止す
ることができる。
【００６７】本発明の半導体装置の製造方法によれば、
配線間短絡による不良の無い半導体装置を歩留まりよく
製造することができる。
配線間短絡による不良の無い半導体装置を歩留まりよく
製造することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態に使用するドライエッ
チング装置の概略図。
チング装置の概略図。
【図２】（ａ）から（ｄ）は、本発明の半導体装置の製
造方法における主要工程を示す断面図。
造方法における主要工程を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施形態および比較例につい
て、エッチング選択比のエッチングガス流量依存性を示
すグラフ。
て、エッチング選択比のエッチングガス流量依存性を示
すグラフ。
【図４】本発明の第２の実施形態において、エッチング
速度のアルゴンガス流量依存性を示すグラフ。
速度のアルゴンガス流量依存性を示すグラフ。
【図５】対レジスト選択比と添加するアルゴン流量との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第３の実施形態および比較例につい
て、コンタクトエッチング深さのコンタクト径依存性を
示すグラフ。
て、コンタクトエッチング深さのコンタクト径依存性を
示すグラフ。
【図７】本発明の第４の実施形態において、酸化膜のエ
ッチング速度がエッチング装置の下部電極に印加する高
周波電力の振幅値（Ｖｐｐ）に対してどのように変化す
るかを示すグラフ。
ッチング速度がエッチング装置の下部電極に印加する高
周波電力の振幅値（Ｖｐｐ）に対してどのように変化す
るかを示すグラフ。
【図８】本発明の第５の実施形態において、コンタクト
ホールのエッチング深さのウェハ処理枚数依存性を示す
グラフ。
ホールのエッチング深さのウェハ処理枚数依存性を示す
グラフ。
【図９】（ａ）は真空チャンバー内に導入したＣ2Ｆ6に
ついて質量分析装置（ＱＭＳ）によって得たデータを示
すグラフであり、（ｂ）は同様にして得たＣ5Ｆ8につい
てのデータを示すグラフである。
ついて質量分析装置（ＱＭＳ）によって得たデータを示
すグラフであり、（ｂ）は同様にして得たＣ5Ｆ8につい
てのデータを示すグラフである。
【図１０】Ｃ5Ｆ8のイオン化効率曲線を示すグラフであ
る。
る。
【図１１】Ｃ5Ｆ8の炭素二重結合の二重結合によるフッ
素スカベンジ効果を示す図。
素スカベンジ効果を示す図。
１ 誘導コイル ２ 高周波電源 ３ 下部電極 ４ 高周波電源 ５ 上部シリコン電極 ６ シリコン基板 ７ 反応室 ８ 圧力制御バルブ ９ 排気ポンプ １１ ヒーター １２ 石英リング １３ マスフロー １４ マッチャー １５ Ｃ5Ｆ8ガスボンベ １６ Ａｒガスボンベ １７ Ｏ2ガスボンベ ２０ シリコン基板 ２１ 酸化シリコン膜 ２２ フォトレジストパターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−346428（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−260352（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162287（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−338479（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−302488（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169751（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00
Claims (15)
- 【請求項１】 少なくとも炭素およびフッ素を含むガス
をドライエッチング装置の反応室内に供給し、前記反応
室内にプラズマ密度１×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラ
ズマを形成する工程を包含するドライエッチング方法で
あって、 前記ガスは、炭素の二重結合を含む環状フルオロカーボ
ンガスを含むことを特徴と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、 前記ガスには希ガスが添加されていることを特徴とする
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、 前記ガスには希ガスおよび酸素を含むガスが添加されて
いることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のドライエッチング方法
であって、 振幅値が１．５ｋＶ以下の高周波電圧を前記ドライエッ
チング装置の下部電極に印加することを特徴とするドラ
イエッチング方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載のドライエッチング方法
であって、 前記ドライエッチング装置の反応室の壁面温度を １００
℃以上に加熱した状態で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。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
ドライエッチング方法であって、 前記ドライエッチング装置は、誘導結合型プラズマ、電
子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波励起プラズ
マ、または表面波励起プラズマを用いた装置であること
を特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項７】 請求項１から６のいずれか１項に記載の
ドライエッチング方法であって、 前記ガスは、Ｃ 5 Ｆ 8 およびＣ 4 Ｆ 6 からなる群から選択さ
れた分子を含むことを特徴とするドライエッチング方
法。 - 【請求項８】 請求項２または３に記載のドライエッチ
ング方法であって、 前記希ガスは、Ａｒ、ＸｅおよびＫｒからなる群から選
択された原子を含むことを特徴とするドライエッチング
方法。 - 【請求項９】 請求項３に記載のドライエッチング方法
であって、 前記希ガスは、Ａｒ、ＸｅおよびＫｒからなる群から選
択された原子を含み、 前記酸素を含むガスは、Ｏ2、ＣＯおよびＣＯ2からなる
群から選択された分子を含むことを特徴とするドライエ
ッチング方法。 - 【請求項１０】 基板上に酸化シリコン膜を堆積する工
程と、 前記酸化シリコン膜上にレジストマスクを形成する工程
と、 少なくとも炭素およびフッ素を含むガスをドライエッチ
ンク装置内に供給し、前記ドライエッチング装置内にプ
ラズマ密度１×１０ 11 ｃｍ -3 以上の高密度プラズマを形
成して前記酸化シリコン膜をエッチングする工程と、 を包含する半導体装置の製造方法であって、 前記ガスは、炭素の二重結合を含む環状フルオロカーボ
ンガスを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法であって、 前記ガスには希ガスが添加されていることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法であって、 前記ガスには希ガスおよび酸素を含むガスが添加されて
いることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法であって、 前記エッチング工程において、振幅値が１．５ｋＶ以下
の高周波電圧を前記ドライエッチング装置の下部電極に
印加することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１０に記載の半導体装置の製造
方法であって、 前記エッチング工程は、前記ドライエッチング装置の反
応室の壁面温度を１００℃以上に加熱した状態でエッチ
ングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１０から１４のいずれか１項に
記載のドライエッチング方法であって、 前記ドライエッチング装置は、誘導結合型プラズマ、電
子サイクロトロン共鳴プラズマ、ヘリコン波励起プラズ
マ、または表面波励起プラズマを用いた装置であること
を特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29920598A JP3283477B2 (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-21 | ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29374997 | 1997-10-27 | ||
| JP9-293749 | 1997-10-27 | ||
| JP29920598A JP3283477B2 (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-21 | ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219942A JPH11219942A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3283477B2 true JP3283477B2 (ja) | 2002-05-20 |
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ID=17798745
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| JP29920598A Expired - Fee Related JP3283477B2 (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-21 | ドライエッチング方法および半導体装置の製造方法 |
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| US6602434B1 (en) | 1998-03-27 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Process for etching oxide using hexafluorobutadiene or related fluorocarbons and manifesting a wide process window |
| US6387287B1 (en) | 1998-03-27 | 2002-05-14 | Applied Materials, Inc. | Process for etching oxide using a hexafluorobutadiene and manifesting a wide process window |
| US6174451B1 (en) | 1998-03-27 | 2001-01-16 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using hexafluorobutadiene and related unsaturated hydrofluorocarbons |
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| US20050014383A1 (en) | 2003-07-15 | 2005-01-20 | Bing Ji | Use of hypofluorites, fluoroperoxides, and/or fluorotrioxides as oxidizing agent in fluorocarbon etch plasmas |
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-
1998
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