JPH05247673A - 酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチング方法 - Google Patents
酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチング方法Info
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- JPH05247673A JPH05247673A JP3296599A JP29659991A JPH05247673A JP H05247673 A JPH05247673 A JP H05247673A JP 3296599 A JP3296599 A JP 3296599A JP 29659991 A JP29659991 A JP 29659991A JP H05247673 A JPH05247673 A JP H05247673A
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- H10P50/28—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials
- H10P50/282—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials
- H10P50/283—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of insulating materials of inorganic materials by chemical means
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】酸化膜や窒化膜を基板に対して高選択でエッチ
ングし、異方性を良好にすると共に、マイクロローディ
ング効果を改善する。 【構成】処理容器１内に酸化膜又は窒化膜が形成された
半導体ウエハ５を装入し、処理容器１内においてＣＨＦ
3 ガスのプラズマにより半導体ウエハ５の酸化膜又は窒
化膜をエッチングするに際し、プラスマの雰囲気にＣＯ
ガスを存在させる。
ングし、異方性を良好にすると共に、マイクロローディ
ング効果を改善する。 【構成】処理容器１内に酸化膜又は窒化膜が形成された
半導体ウエハ５を装入し、処理容器１内においてＣＨＦ
3 ガスのプラズマにより半導体ウエハ５の酸化膜又は窒
化膜をエッチングするに際し、プラスマの雰囲気にＣＯ
ガスを存在させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体素子に
おける酸化膜および窒化膜のエッチング方法に関するも
のである。
おける酸化膜および窒化膜のエッチング方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクスの中核をなす
集積回路の集積度は年々増加しており、集積度の増加と
ともに、パターン幅が次第に小さく、かつ深くなってい
る。これに対応することができる薄膜加工技術として、
低圧（高真空）でのドライエッチング方法が開発されて
いる（特開昭６１−２５６７２７号公報、６２−１９４
６２３号公報など参照）。
集積回路の集積度は年々増加しており、集積度の増加と
ともに、パターン幅が次第に小さく、かつ深くなってい
る。これに対応することができる薄膜加工技術として、
低圧（高真空）でのドライエッチング方法が開発されて
いる（特開昭６１−２５６７２７号公報、６２−１９４
６２３号公報など参照）。
【０００３】このドライエッチング方法としてプラズマ
エッチング、スパッタエッチング、ＥＣＲエッチング、
マグネトロンエッチング、およびイオンビームエッチン
グが存在する。
エッチング、スパッタエッチング、ＥＣＲエッチング、
マグネトロンエッチング、およびイオンビームエッチン
グが存在する。
【０００４】これらドライエッチングにより、半導体素
子を加工する場合には、フレオン系ガスなどハロゲンを
含むガスを用いることによりエッチング速度は増大す
る。このため、この方法はリアクティブイオンエッチン
グ方法（ＲＩＥ）に用いられている。ＲＩＥ方法による
と、エッチングしたい試料のエッチング速度／ホトレジ
ストのエッチング速度の比（選択比）を大きく保ちなが
ら異方性エッチングを実現することができ、さらにエッ
チング速度が高いので生産性も向上する。
子を加工する場合には、フレオン系ガスなどハロゲンを
含むガスを用いることによりエッチング速度は増大す
る。このため、この方法はリアクティブイオンエッチン
グ方法（ＲＩＥ）に用いられている。ＲＩＥ方法による
と、エッチングしたい試料のエッチング速度／ホトレジ
ストのエッチング速度の比（選択比）を大きく保ちなが
ら異方性エッチングを実現することができ、さらにエッ
チング速度が高いので生産性も向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のＲＩ
Ｅ方法においては、半導体素子の重要な絶縁材料である
ＳｉＯ2 の薄膜にコンタクトホールをエッチング加工す
る場合に、その選択比（基板であるＳｉのエッチングレ
ート（Ｅ／Ｒ）に対するその上に形成されるＳｉＯ2 膜
のエッチングレートの比）は１３前後が限界である。こ
の値ではコンタクトホールが開口された後にシリコン基
板がＳｉＯ2 の１／１３の速度でエッチングされる。エ
ッチング速度のバラツキやＳｉＯ2 膜厚にバラツキがあ
る現状では、一定の時間、オーバーエッチングを行って
コンタクトホールの開口を確実に行う必要があり、ある
程度Ｓｉ基板がエッチングされる現象は避けられない。
Ｅ方法においては、半導体素子の重要な絶縁材料である
ＳｉＯ2 の薄膜にコンタクトホールをエッチング加工す
る場合に、その選択比（基板であるＳｉのエッチングレ
ート（Ｅ／Ｒ）に対するその上に形成されるＳｉＯ2 膜
のエッチングレートの比）は１３前後が限界である。こ
の値ではコンタクトホールが開口された後にシリコン基
板がＳｉＯ2 の１／１３の速度でエッチングされる。エ
ッチング速度のバラツキやＳｉＯ2 膜厚にバラツキがあ
る現状では、一定の時間、オーバーエッチングを行って
コンタクトホールの開口を確実に行う必要があり、ある
程度Ｓｉ基板がエッチングされる現象は避けられない。
【０００６】一方、ＭＯＳＬＳＩ素子などの半導体素子
では、集積度の向上とともにコンタクトホールの下に形
成されるｐ−ｎ接合層の深さを浅くする必要があり、オ
ーバーエッチング中にｐ−ｎ接合層までＳｉ基板が削れ
てしまう問題が発生しつつある。
では、集積度の向上とともにコンタクトホールの下に形
成されるｐ−ｎ接合層の深さを浅くする必要があり、オ
ーバーエッチング中にｐ−ｎ接合層までＳｉ基板が削れ
てしまう問題が発生しつつある。
【０００７】この発明は上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、酸化膜や窒化膜を基板に対して高選択
比でエッチングすることができ、異方性が良好であり、
さらにマイクロローディング効果、すなわちエッチング
径が小さくなるとエッチング深さが減少する効果を抑制
することができる酸化物部分および窒化物部分を含む被
処理体のエッチング方法を提供することにある。
で、その目的は、酸化膜や窒化膜を基板に対して高選択
比でエッチングすることができ、異方性が良好であり、
さらにマイクロローディング効果、すなわちエッチング
径が小さくなるとエッチング深さが減少する効果を抑制
することができる酸化物部分および窒化物部分を含む被
処理体のエッチング方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の酸化物部分又は窒化物部分を有する被処
理体のエッチング方法は、処理容器内に酸化物部分又は
窒化物部分を有する被処理体を装入する工程と、処理容
器内においてハロゲン元素を含むガスのプラズマにより
被処理体の酸化物部分又は窒化物部分をエッチングする
工程とを具備し、前記プラズマの雰囲気に酸化数４未満
の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とを含むガスを存在させるこ
とを特徴とするものである。
に、この発明の酸化物部分又は窒化物部分を有する被処
理体のエッチング方法は、処理容器内に酸化物部分又は
窒化物部分を有する被処理体を装入する工程と、処理容
器内においてハロゲン元素を含むガスのプラズマにより
被処理体の酸化物部分又は窒化物部分をエッチングする
工程とを具備し、前記プラズマの雰囲気に酸化数４未満
の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とを含むガスを存在させるこ
とを特徴とするものである。
【０００９】この発明においては、ハロゲンを含むガス
のプラズマにより被処理体の酸化膜又は窒化膜をエッチ
ングする際に、プラズマの雰囲気中に酸化数４未満の炭
素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含むガスを存在させる。
のプラズマにより被処理体の酸化膜又は窒化膜をエッチ
ングする際に、プラズマの雰囲気中に酸化数４未満の炭
素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含むガスを存在させる。
【００１０】典型的には、ハロゲン元素を含むガスとし
て、例えばフレオンガス（例えばＣＨＦ3 ）を用い酸化
数４未満の炭素ＣとＯを含むガスとして、例えば一酸化
炭素（ＣＯ）ガスを用いて、これらを処理容器中に導入
すると共に、容器内を真空雰囲気にして、例えば高周波
電源（ＲＦ電源）によりプラズマを生起させる。このプ
ラズマにより、容器内に位置された被処理体の酸化物部
分（例えば酸化膜）又は窒化物部分（例えば窒化膜）を
エッチングする。
て、例えばフレオンガス（例えばＣＨＦ3 ）を用い酸化
数４未満の炭素ＣとＯを含むガスとして、例えば一酸化
炭素（ＣＯ）ガスを用いて、これらを処理容器中に導入
すると共に、容器内を真空雰囲気にして、例えば高周波
電源（ＲＦ電源）によりプラズマを生起させる。このプ
ラズマにより、容器内に位置された被処理体の酸化物部
分（例えば酸化膜）又は窒化物部分（例えば窒化膜）を
エッチングする。
【００１１】ハロゲン元素を含むガスとしては、ＣＨＦ
3 、ＣＢｒＦ3 のようなフレオンガス、ＳＦ6 、ＮＦ3
及びＦ2 など、フッ素を含むガスを好適に用いることが
できる。また、同様に、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、
ヨウ素（Ｉ）など他のハロゲン元素を含むガスを用いる
こともできる。
3 、ＣＢｒＦ3 のようなフレオンガス、ＳＦ6 、ＮＦ3
及びＦ2 など、フッ素を含むガスを好適に用いることが
できる。また、同様に、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、
ヨウ素（Ｉ）など他のハロゲン元素を含むガスを用いる
こともできる。
【００１２】酸化数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）と
を含むガスとしては、上述のようにＣＯガスが挙げられ
るが、その他に、ＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、ＣＨ3 ＣＯＯ
Ｈ、ＣＨ3 ＯＨガを好適に用いることができる。また、
これらの化合物ガスに限らず、酸化数４未満のＣとＯと
が存在していれば、ＣとＯとを個別に供給してこれらを
共存させるようにしても構わない。例えば、処理容器の
内壁にＣ膜を形成し、このＣ膜をエッチングすることに
よりＣのガスを生成させ、さらにＯを供給することによ
り、ＣとＯとを共存させるようにしてもよい。
を含むガスとしては、上述のようにＣＯガスが挙げられ
るが、その他に、ＣＯＯＨ、ＨＣＨＯ、ＣＨ3 ＣＯＯ
Ｈ、ＣＨ3 ＯＨガを好適に用いることができる。また、
これらの化合物ガスに限らず、酸化数４未満のＣとＯと
が存在していれば、ＣとＯとを個別に供給してこれらを
共存させるようにしても構わない。例えば、処理容器の
内壁にＣ膜を形成し、このＣ膜をエッチングすることに
よりＣのガスを生成させ、さらにＯを供給することによ
り、ＣとＯとを共存させるようにしてもよい。
【００１３】Ｃの酸化数が４のＣＯ2 ガスを供給した場
合には、垂直性（異方性）は向上するが、選択比が低下
してしまい好ましくない。
合には、垂直性（異方性）は向上するが、選択比が低下
してしまい好ましくない。
【００１４】このように、酸化数４未満のＣとＯとを含
むガスをプラズマの雰囲気中に存在させると、ハロゲン
元素を含むガスが分解して形成されるフリーラジカルが
減少すると共に、Ｃが生成されるような反応が生じるも
のと考えられる。すなわち、例えばハロゲン元素として
ＣＨＦ3 を用い、酸化数４未満のＣとＯとを含むガスと
してＣＯを用いてエッチングした場合に、プラズマ中で
ＣＨＦ3 分子が分解して形成されるＣＦ2 ラジカルと添
加されたＣＯ分子の間で、 ＣＦ2 ＋ＣＯ→ＣＯＦ2 ＋Ｃ なる化学反応が生じるものと推測される。
むガスをプラズマの雰囲気中に存在させると、ハロゲン
元素を含むガスが分解して形成されるフリーラジカルが
減少すると共に、Ｃが生成されるような反応が生じるも
のと考えられる。すなわち、例えばハロゲン元素として
ＣＨＦ3 を用い、酸化数４未満のＣとＯとを含むガスと
してＣＯを用いてエッチングした場合に、プラズマ中で
ＣＨＦ3 分子が分解して形成されるＣＦ2 ラジカルと添
加されたＣＯ分子の間で、 ＣＦ2 ＋ＣＯ→ＣＯＦ2 ＋Ｃ なる化学反応が生じるものと推測される。
【００１５】ＣＦ2 ラジカルは互いに反応重合してフロ
ロカーボン系のポリマーを形成し、そのポリマーが小さ
い穴の底や側壁に堆積しやすいことが知られている。従
って、上記化学反応によりＣＦ2 が減少すると、重合膜
の堆積が抑制され、結果としてエッチングの垂直性（異
方性）が向上し、マイクロローディング効果も抑制され
る。
ロカーボン系のポリマーを形成し、そのポリマーが小さ
い穴の底や側壁に堆積しやすいことが知られている。従
って、上記化学反応によりＣＦ2 が減少すると、重合膜
の堆積が抑制され、結果としてエッチングの垂直性（異
方性）が向上し、マイクロローディング効果も抑制され
る。
【００１６】また、上述の反応により生成されたＣによ
り、露出した基板の表面にＣ膜が形成され、このＣ膜に
より基板表面が保護され、基板のエッチングが抑制され
る。一方、酸化膜の上ではエッチング反応により生ずる
酸素が炭素と結合しＣＯやＣＯ2 を形成するためＣの堆
積が抑制され、エッチングが速やかに進行する。その結
果、酸化膜の基板に対するエッチング選択比が向上す
る。また、Ｃはマイクロローディング効果の抑制に悪影
響を与えることはない。
り、露出した基板の表面にＣ膜が形成され、このＣ膜に
より基板表面が保護され、基板のエッチングが抑制され
る。一方、酸化膜の上ではエッチング反応により生ずる
酸素が炭素と結合しＣＯやＣＯ2 を形成するためＣの堆
積が抑制され、エッチングが速やかに進行する。その結
果、酸化膜の基板に対するエッチング選択比が向上す
る。また、Ｃはマイクロローディング効果の抑制に悪影
響を与えることはない。
【００１７】なお、ハロゲン元素を含むガスとしてフレ
オンガスを用い、酸化数４未満のＣとＯとを含むガスと
してＣＯを用いる場合には、ＣＯガスの量がフレオンガ
ス量以上であることが好ましい。
オンガスを用い、酸化数４未満のＣとＯとを含むガスと
してＣＯを用いる場合には、ＣＯガスの量がフレオンガ
ス量以上であることが好ましい。
【００１８】
【作用】このようにエッチングのためのプラズマ雰囲気
中に、酸化数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とを含む
ガスを存在させることにより、ハロゲンを含むガスが分
解して形成されるフリーラジカルが減少すると共に、炭
素（Ｃ）が生成される。これにより、異方性が良好であ
り、マイクロローディング効果が抑制され、さらに選択
性が高い酸化膜及び窒化膜のエッチング方法が実現され
る。
中に、酸化数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）とを含む
ガスを存在させることにより、ハロゲンを含むガスが分
解して形成されるフリーラジカルが減少すると共に、炭
素（Ｃ）が生成される。これにより、異方性が良好であ
り、マイクロローディング効果が抑制され、さらに選択
性が高い酸化膜及び窒化膜のエッチング方法が実現され
る。
【００１９】
【実施例】以下に、図面を参照してこの発明の方法をマ
グネトロンエッチング方法に適用した一実施例について
説明する。
グネトロンエッチング方法に適用した一実施例について
説明する。
【００２０】図１は、この発明を実施するためのマグネ
トロンエッチング装置の一例を示す概略構成図である。
トロンエッチング装置の一例を示す概略構成図である。
【００２１】このマグネトロンエッチング装置１０は、
処理容器１と、一対の電極２，３と、磁石９と、電源１
２とを備えている。
処理容器１と、一対の電極２，３と、磁石９と、電源１
２とを備えている。
【００２２】処理容器１は、その中で被処理体５例えば
半導体ウエハをエッチング処理するためのもので、その
側方下部に設けられた排気口１１を介して図示しない排
気手段（真空ポンプ）により排気することによって、そ
の中が真空に保持される。この処理容器１には、一対の
対向した電極が設けられる。例えば図示のように、処理
容器１の上壁が上側電極２、底壁が下側電極３となって
いる。そして、電極２と容器１の側壁とは絶縁部材１４
により絶縁されている。電極３はその上部中央に円板状
の凸部（サセプタ）４を有し、このサセプタ４上に被処
理体５例えは半導体ウエハが支持される。なお、この被
処理体５を確実にサセプタ４上に支持させるため、チャ
ック機構例えば静電チャック６をサセプタ４上に設け、
その上に被処理体５を吸着させる。
半導体ウエハをエッチング処理するためのもので、その
側方下部に設けられた排気口１１を介して図示しない排
気手段（真空ポンプ）により排気することによって、そ
の中が真空に保持される。この処理容器１には、一対の
対向した電極が設けられる。例えば図示のように、処理
容器１の上壁が上側電極２、底壁が下側電極３となって
いる。そして、電極２と容器１の側壁とは絶縁部材１４
により絶縁されている。電極３はその上部中央に円板状
の凸部（サセプタ）４を有し、このサセプタ４上に被処
理体５例えは半導体ウエハが支持される。なお、この被
処理体５を確実にサセプタ４上に支持させるため、チャ
ック機構例えば静電チャック６をサセプタ４上に設け、
その上に被処理体５を吸着させる。
【００２３】上側電極２の内部にはサセプタ４に対向す
るように円板状の空間７が形成されており、この空間７
に連通して処理容器１内に向かう多数のガス拡散孔８が
形成されている。
るように円板状の空間７が形成されており、この空間７
に連通して処理容器１内に向かう多数のガス拡散孔８が
形成されている。
【００２４】空間７には処理ガスを導入するためのガス
導入管（図示せず）が連結されており、この導入管から
の処理ガスが空間７及び拡散孔８を介して容器１内に導
入される。なお、必要に応じて処理ガスを常温以上に加
熱する手段を設け、この加熱手段を通して処理ガスを供
給してもよい。
導入管（図示せず）が連結されており、この導入管から
の処理ガスが空間７及び拡散孔８を介して容器１内に導
入される。なお、必要に応じて処理ガスを常温以上に加
熱する手段を設け、この加熱手段を通して処理ガスを供
給してもよい。
【００２５】処理容器１外の上側電極２の上方には被処
理体５の表面に水平な方向の磁界を形成する磁石９が設
けられている。この磁石９はモータなどの駆動機構（図
示せず）により所望の回転速度で回転され、これにより
被処理体５の表面に均一な平行磁界が形成される。
理体５の表面に水平な方向の磁界を形成する磁石９が設
けられている。この磁石９はモータなどの駆動機構（図
示せず）により所望の回転速度で回転され、これにより
被処理体５の表面に均一な平行磁界が形成される。
【００２６】下側電極３には被処理体５の温度を所望温
度、（例えば−１５０℃〜３００℃に設定可能な温度調
節機構（図示せず）が設けられている。
度、（例えば−１５０℃〜３００℃に設定可能な温度調
節機構（図示せず）が設けられている。
【００２７】下側電極３にはコンデンサ１３を介してＲ
Ｆ電源１２が接続されており、この電源１２は接地され
ている。そして、この電源１２から上側電極２と下側電
極３との間に、高周波電力、例えば１３．５６MHz の電
力が供給される。ここでは上側電極２を接地電極として
下側電極３に高周波電力が供給されるように構成されて
いるが、下側電極３を接地電極として上側電極に高周波
電力を供給するようにしてもよい。
Ｆ電源１２が接続されており、この電源１２は接地され
ている。そして、この電源１２から上側電極２と下側電
極３との間に、高周波電力、例えば１３．５６MHz の電
力が供給される。ここでは上側電極２を接地電極として
下側電極３に高周波電力が供給されるように構成されて
いるが、下側電極３を接地電極として上側電極に高周波
電力を供給するようにしてもよい。
【００２８】このように構成された装置によって被処理
体５のエッチング処理を行うためには、先ず、処理容器
１内に被処理体５を搬入し、この被処理体５を静電チャ
ック６上に吸着させる。その後、処理容器１内を排気孔
１１から空気ポンプ（図示せず）により排気し、真空度
を例えば１０mTorr にする。
体５のエッチング処理を行うためには、先ず、処理容器
１内に被処理体５を搬入し、この被処理体５を静電チャ
ック６上に吸着させる。その後、処理容器１内を排気孔
１１から空気ポンプ（図示せず）により排気し、真空度
を例えば１０mTorr にする。
【００２９】次に、空間７から拡散孔８を介して処理ガ
スを供給すると共に、上側電極２と下側電極３との間に
電源１２により高周波電力を供給する。この際に、磁石
９によって電極間に水平磁界が印加されるので、被処理
体５の表面には水平磁界と、この磁界に直交する電界が
形成され、マグネトロン放電が被処理体５の表面に励起
する。磁石９は回転されているため、このマグネトロン
放電は均一に励起する。このようなマグネトロン放電で
は、電極間に存在する電子がサイクロン運動を行い、電
子が分子に衝突することによって分子が電離する回数が
増加し、１０-2〜１０-3Torrという比較的低圧力でも、
１μｍ／ｍｉｎという高いエッチング速度を得ることが
できる。
スを供給すると共に、上側電極２と下側電極３との間に
電源１２により高周波電力を供給する。この際に、磁石
９によって電極間に水平磁界が印加されるので、被処理
体５の表面には水平磁界と、この磁界に直交する電界が
形成され、マグネトロン放電が被処理体５の表面に励起
する。磁石９は回転されているため、このマグネトロン
放電は均一に励起する。このようなマグネトロン放電で
は、電極間に存在する電子がサイクロン運動を行い、電
子が分子に衝突することによって分子が電離する回数が
増加し、１０-2〜１０-3Torrという比較的低圧力でも、
１μｍ／ｍｉｎという高いエッチング速度を得ることが
できる。
【００３０】また、この放電はこのような低圧中でのエ
ッチングを可能にするのみならず、より垂直なエッチン
グを可能とする。
ッチングを可能にするのみならず、より垂直なエッチン
グを可能とする。
【００３１】上記の処理ガスとしては、エッチングガス
であるハロゲン元素を含むガスと、酸化数４未満のＣと
Ｏを含むガスとを用いる。エッチングガスとしては、上
述したように、フッ素を含むガス、例えばＣＨＦ3 、Ｃ
ＢｒＦ3 のようなフレオン系のガス、ＳＦ6 、ＮＦ3 、
Ｆ2 が好適である。また、酸化数４未満のＣとＯを含む
ガスとしてはＣＯが好適である。
であるハロゲン元素を含むガスと、酸化数４未満のＣと
Ｏを含むガスとを用いる。エッチングガスとしては、上
述したように、フッ素を含むガス、例えばＣＨＦ3 、Ｃ
ＢｒＦ3 のようなフレオン系のガス、ＳＦ6 、ＮＦ3 、
Ｆ2 が好適である。また、酸化数４未満のＣとＯを含む
ガスとしてはＣＯが好適である。
【００３２】このようなエッチング装置１０によりエッ
チングされた被処理体５（例えば半導体ウエハ）のエッ
チングパターンは、例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように形成される。ここで用いた被処理体５は、半導体
基板例えばＳｉ基板２１の表面に酸化膜例えばＳｉＯ2
膜２２が形成され、このＳｉＯ2 膜２２上にホトレジス
ト層２３が形成されたものである。ホトレジスト層２３
は図２（Ａ）に示すように、ホトエッチングされてマス
クが形成され、マスクされていない部分がエッチングさ
れてエッチング孔２４が形成される。
チングされた被処理体５（例えば半導体ウエハ）のエッ
チングパターンは、例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す
ように形成される。ここで用いた被処理体５は、半導体
基板例えばＳｉ基板２１の表面に酸化膜例えばＳｉＯ2
膜２２が形成され、このＳｉＯ2 膜２２上にホトレジス
ト層２３が形成されたものである。ホトレジスト層２３
は図２（Ａ）に示すように、ホトエッチングされてマス
クが形成され、マスクされていない部分がエッチングさ
れてエッチング孔２４が形成される。
【００３３】この発明は、半導体基板上に酸化膜又は窒
化膜が形成された被処理体のみならず、酸化物又は窒化
物基板上に半導体膜を設けた被処理体にも適用すること
ができる。その場合のエッチングの例を図３（Ａ）〜
（Ｄ）に示す。図３（Ａ）に示すように、ＳｉＯ2 基板
３０上にポリＳｉ膜３１を形成する。次に図３（Ｂ）に
示すように、その上にレジスト膜３２を形成してポリＳ
ｉ膜をエッチングする。さらに図３（Ｃ）に示すよう
に、レジスト膜３２を除去する。このようにして準備さ
れた被処理体に対して、この発明のエッチング方法を適
用し、図３（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 基板３０にエ
ッチング垂直性の高いエッチング孔３３を形成すること
も可能である。
化膜が形成された被処理体のみならず、酸化物又は窒化
物基板上に半導体膜を設けた被処理体にも適用すること
ができる。その場合のエッチングの例を図３（Ａ）〜
（Ｄ）に示す。図３（Ａ）に示すように、ＳｉＯ2 基板
３０上にポリＳｉ膜３１を形成する。次に図３（Ｂ）に
示すように、その上にレジスト膜３２を形成してポリＳ
ｉ膜をエッチングする。さらに図３（Ｃ）に示すよう
に、レジスト膜３２を除去する。このようにして準備さ
れた被処理体に対して、この発明のエッチング方法を適
用し、図３（Ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 基板３０にエ
ッチング垂直性の高いエッチング孔３３を形成すること
も可能である。
【００３４】なお、この発明のエッチング方法は、被処
理体の基板としてＳｉ（単結晶）、ＳｉＯ2 に限らず、
ポリＳｉ、ＷＳｉ、ＭｏＳｉ、ＴｉＳｉなど他の材料を
使用とても適用可能である。
理体の基板としてＳｉ（単結晶）、ＳｉＯ2 に限らず、
ポリＳｉ、ＷＳｉ、ＭｏＳｉ、ＴｉＳｉなど他の材料を
使用とても適用可能である。
【００３５】また、エッチング加工する膜としては、Ｓ
ｉＯ2 等の酸化膜単独のみならず、ＳｉＮ膜等の窒化膜
単独にも適用でき、ＳｉＯ2 とＳｉＮとの積層膜、さら
にＳｉＯＮ膜にも適用し得る。さらに、Ｓｉ以外の酸化
膜および窒化膜についても適用可能であり、例えばＴａ
2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮに適用可能である。
ｉＯ2 等の酸化膜単独のみならず、ＳｉＮ膜等の窒化膜
単独にも適用でき、ＳｉＯ2 とＳｉＮとの積層膜、さら
にＳｉＯＮ膜にも適用し得る。さらに、Ｓｉ以外の酸化
膜および窒化膜についても適用可能であり、例えばＴａ
2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＴｉＮに適用可能である。
【００３６】またリンやボロン等の添加物を含むケイ酸
ガラス類一般のエッチングにも適用可能である。
ガラス類一般のエッチングにも適用可能である。
【００３７】次に、この発明の方法を用いて、実際に上
記したマグネトロンＲＩＥエッチングを行った結果につ
いて説明する。
記したマグネトロンＲＩＥエッチングを行った結果につ
いて説明する。
【００３８】図１に示す装置を用い、サセプタ４を直径
１８０mmとし、サセプタ４上に、被処理体５として図２
（Ｂ）に示したような構造のシリコンウエハを載置し
た。空間７内に、エッチングガスとしフレオン系のガス
であるＣＨＦ3 ガス及び添加ガスとしてＣＯガスを導入
した。空間７においてこれらが混合されて形成された混
合ガスを拡散孔８を介してシリコンウエハ５の表面近傍
に拡散させ、処理容器１内の圧力を４０mTorr とした。
磁石９から１２０Ｇの磁界を印加しつつ、ＲＦ電源１２
から６００ＷのＲＦ電力を供給して、マグネトロン放電
を生じさせ、その際のプラズマによりエッチングを進行
させた。
１８０mmとし、サセプタ４上に、被処理体５として図２
（Ｂ）に示したような構造のシリコンウエハを載置し
た。空間７内に、エッチングガスとしフレオン系のガス
であるＣＨＦ3 ガス及び添加ガスとしてＣＯガスを導入
した。空間７においてこれらが混合されて形成された混
合ガスを拡散孔８を介してシリコンウエハ５の表面近傍
に拡散させ、処理容器１内の圧力を４０mTorr とした。
磁石９から１２０Ｇの磁界を印加しつつ、ＲＦ電源１２
から６００ＷのＲＦ電力を供給して、マグネトロン放電
を生じさせ、その際のプラズマによりエッチングを進行
させた。
【００３９】図４はＣＨＦ3 とＣＯとの供給比を変化さ
せた場合（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点）における、ＳｉＯ2 膜２
２のエッチングレート（ａ1 グラフ）、Ｓｉ基板２１の
エッチングレート（ｂ1 グラフ）、ＳｉＯ2 膜２２のＳ
ｉ基板２１に対する選択比（ｃ1 グラフ）、レジスト２
３（Ｐ，Ｒ）のエッチングレート（ｄ1 グラフ）および
ＳｉＯ2 膜２２のレジスト２３に対する選択比（ｅ1 グ
ラフ）を示したものである。
せた場合（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点）における、ＳｉＯ2 膜２
２のエッチングレート（ａ1 グラフ）、Ｓｉ基板２１の
エッチングレート（ｂ1 グラフ）、ＳｉＯ2 膜２２のＳ
ｉ基板２１に対する選択比（ｃ1 グラフ）、レジスト２
３（Ｐ，Ｒ）のエッチングレート（ｄ1 グラフ）および
ＳｉＯ2 膜２２のレジスト２３に対する選択比（ｅ1 グ
ラフ）を示したものである。
【００４０】なお、エッチングレートの単位はＡ（オン
グストローム）／ｍｉｎ（分）である。ＣＨＦ3 とＣＯ
との供給量の比としては、総供給量を５０sccmとし、そ
の割合を５０：０（Ａで示す）、４０：１０（Ｂで示
す）、２５：２５（Ｃで示す）および１５：３５（Ｄで
示す）とし、これら各比におけるそれぞれの値がプロッ
トされている。
グストローム）／ｍｉｎ（分）である。ＣＨＦ3 とＣＯ
との供給量の比としては、総供給量を５０sccmとし、そ
の割合を５０：０（Ａで示す）、４０：１０（Ｂで示
す）、２５：２５（Ｃで示す）および１５：３５（Ｄで
示す）とし、これら各比におけるそれぞれの値がプロッ
トされている。
【００４１】エッチング加工において最も重要な要素は
Ｓｉ基板２１に対するパターン層ＳｉＯ2 膜２２の選択
比が高いことである。図４から明らかなように、従来の
ＣＨＦ3 のみの供給によるＲＩＥエッチングのときはパ
ターン層ＳｉＯ2 の基板Ｓｉに対する選択比が１２．８
の値（ｃ1 グラフにおけるＡ）であるのに対し、ＣＯガ
スを供給したＢ、Ｃ、Ｄでは選択比が高まっているのが
判る。特にＣＯ供給量がＣＨＦ3 供給量より多い（Ｃ
Ｏ：ＣＨＦ3 の供給量が１：１以上）、Ｃ、Ｄでは１
６．７、２２．９と基板Ｓｉに対するパターン層ＳｉＯ
2 の選択比が極めて良好なることが判る。
Ｓｉ基板２１に対するパターン層ＳｉＯ2 膜２２の選択
比が高いことである。図４から明らかなように、従来の
ＣＨＦ3 のみの供給によるＲＩＥエッチングのときはパ
ターン層ＳｉＯ2 の基板Ｓｉに対する選択比が１２．８
の値（ｃ1 グラフにおけるＡ）であるのに対し、ＣＯガ
スを供給したＢ、Ｃ、Ｄでは選択比が高まっているのが
判る。特にＣＯ供給量がＣＨＦ3 供給量より多い（Ｃ
Ｏ：ＣＨＦ3 の供給量が１：１以上）、Ｃ、Ｄでは１
６．７、２２．９と基板Ｓｉに対するパターン層ＳｉＯ
2 の選択比が極めて良好なることが判る。
【００４２】また、パターン層ＳｉＯ2 のレジスト層
（例えばボラック系のホトレジスト）に対する選択比
（ｅ1 グラフ）は、ＣＯの添加に伴って直線的に上昇
し、ＤではＣＯを添加しないＡに比較してほぼ２倍にな
っていることが判る。
（例えばボラック系のホトレジスト）に対する選択比
（ｅ1 グラフ）は、ＣＯの添加に伴って直線的に上昇
し、ＤではＣＯを添加しないＡに比較してほぼ２倍にな
っていることが判る。
【００４３】なお、図４から明らかなように、パターン
層ＳｉＯ2 のエッチングレート（ａ1 グラフ）、基板Ｓ
ｉのエッチングレート（ｂ1 グラフ）およびレジスト層
のエッチングレート（ｄ1 グラフ）はＣＯの添加量の増
大とともにほぼ直線的に減少している。
層ＳｉＯ2 のエッチングレート（ａ1 グラフ）、基板Ｓ
ｉのエッチングレート（ｂ1 グラフ）およびレジスト層
のエッチングレート（ｄ1 グラフ）はＣＯの添加量の増
大とともにほぼ直線的に減少している。
【００４４】なお、Ａ乃至Ｄにおけるｂ1 グラフを除く
各グラフ（ａ1 、ｃ1 、ｄ1 、ｅ1）のプロット値は後
述する図７のＡ乃至Ｄの測定値の欄に示されている。
各グラフ（ａ1 、ｃ1 、ｄ1 、ｅ1）のプロット値は後
述する図７のＡ乃至Ｄの測定値の欄に示されている。
【００４５】図５はＣＨＦ3 ガスとＣＯガスとの流量比
をパラメータとしてマイクロローディング効果を試験し
た結果を示す図である。
をパラメータとしてマイクロローディング効果を試験し
た結果を示す図である。
【００４６】ここでマイクロローデイング効果は、 ｛（各コンタクト穴のエッチングレート）／（スクライ
ブラインのエッチングコート）｝×１００（％） の値がコンタクト径の減少に伴って減少する効果をい
う。
ブラインのエッチングコート）｝×１００（％） の値がコンタクト径の減少に伴って減少する効果をい
う。
【００４７】図中、縦軸は、１００μｍのスクライブパ
ターン部分のＳｉＯ2 エッチング速度で規格化したコン
タクトホールのＳｉＯ2 のエッチング速度を示してい
る。また、横軸はコンタクトホールの大きさを示す。
ターン部分のＳｉＯ2 エッチング速度で規格化したコン
タクトホールのＳｉＯ2 のエッチング速度を示してい
る。また、横軸はコンタクトホールの大きさを示す。
【００４８】ＣＨＦ3 ５０sccm：ＣＯ ０sccmの場合
０．８μｍパターンで７０％、０．６μｍパターンでは
４０％にエッチング速度が低下する。これに対し、ＣＨ
Ｆ3 ２５sccm：ＣＯ２５sccmでは、０．８μｍパターン
で９０％、０．６μｍパターンでは８０％まで改善す
る。さらに、ＣＨＦ3 １５sccm：ＣＯ３５sccm場合、エ
ッチング速度はパターンサイズに依存せずマイクロロー
ディング効果が解消されたことが確認された。
０．８μｍパターンで７０％、０．６μｍパターンでは
４０％にエッチング速度が低下する。これに対し、ＣＨ
Ｆ3 ２５sccm：ＣＯ２５sccmでは、０．８μｍパターン
で９０％、０．６μｍパターンでは８０％まで改善す
る。さらに、ＣＨＦ3 １５sccm：ＣＯ３５sccm場合、エ
ッチング速度はパターンサイズに依存せずマイクロロー
ディング効果が解消されたことが確認された。
【００４９】図６は、ＣＨＦ3 の供給量を一定（９０sc
cm）とし、これに対して、ＣＯ流量を９０（Ｅで示
す）、１８０（Ｆで示す）および２７０（Ｇで示す）sc
cmとした場合のパターン層ＳｉＯ2 層のエッチングレー
ト（ａ2 グラフ）、パターン層ＳｉＯ2 のエッチングレ
ートの均一性（ｆグラフ：パーセントで示す）、基板Ｓ
ｉのエッチングレート（ｂ2 グラフ）、パターン層の基
板Ｓｉに対する選択比（ｃ2 グラフ）、レジスト層のエ
ッチングレート（ｄ2 グラフ）およびパターン層ＳｉＯ
2 のレジスト層に対する選択比（ｅ2 グラフ）を示して
いる。
cm）とし、これに対して、ＣＯ流量を９０（Ｅで示
す）、１８０（Ｆで示す）および２７０（Ｇで示す）sc
cmとした場合のパターン層ＳｉＯ2 層のエッチングレー
ト（ａ2 グラフ）、パターン層ＳｉＯ2 のエッチングレ
ートの均一性（ｆグラフ：パーセントで示す）、基板Ｓ
ｉのエッチングレート（ｂ2 グラフ）、パターン層の基
板Ｓｉに対する選択比（ｃ2 グラフ）、レジスト層のエ
ッチングレート（ｄ2 グラフ）およびパターン層ＳｉＯ
2 のレジスト層に対する選択比（ｅ2 グラフ）を示して
いる。
【００５０】図６の各グラフの状態は、図４の各グラフ
の状況と類似しており、ＣＨＦ3 流量に対するＣＯ流量
を増大していくと、ＳｉＯ2 のエッチングレート（ａ2
グラフ）、基板Ｓｉに対するＳｉＯ2 のエッチングレー
ト（ｂ2 グラフ）およびレジスト層に対するＳｉＯ2 の
エッチングレート（ｄ2 グラフ）はほぼ直線的に減少す
るが、ＳｉＯ2 の基板Ｓｉに対する選択比（ｃ2 グラ
フ）およびＳｉＯ2 のレジスト層に対する選択比（ｅ2
グラフ）は直線的に増大し、特にｃ2 グラフにおいて、
ＣＨＦ3 のみの場合の選択比の値は１２．８（図４のＡ
における測定値）であったものが、ＣＯをＣＨＦ3 と同
量加えたときには、ほぼその値が２０となり、ＣＯ流量
をＣＨＦ3 流量の２倍、３倍としたときには選択比は更
に増大し、結局ＣＯ添加量はＣＨＦ3 流量と同量（流量
比１：１）以上添加するのが好ましいということが確認
された。また、ｆグラフが示すように、ＣＯの添加量が
増加しても、ＳｉＯ2 のエッチングレートの均一性は変
化しないことが判る。
の状況と類似しており、ＣＨＦ3 流量に対するＣＯ流量
を増大していくと、ＳｉＯ2 のエッチングレート（ａ2
グラフ）、基板Ｓｉに対するＳｉＯ2 のエッチングレー
ト（ｂ2 グラフ）およびレジスト層に対するＳｉＯ2 の
エッチングレート（ｄ2 グラフ）はほぼ直線的に減少す
るが、ＳｉＯ2 の基板Ｓｉに対する選択比（ｃ2 グラ
フ）およびＳｉＯ2 のレジスト層に対する選択比（ｅ2
グラフ）は直線的に増大し、特にｃ2 グラフにおいて、
ＣＨＦ3 のみの場合の選択比の値は１２．８（図４のＡ
における測定値）であったものが、ＣＯをＣＨＦ3 と同
量加えたときには、ほぼその値が２０となり、ＣＯ流量
をＣＨＦ3 流量の２倍、３倍としたときには選択比は更
に増大し、結局ＣＯ添加量はＣＨＦ3 流量と同量（流量
比１：１）以上添加するのが好ましいということが確認
された。また、ｆグラフが示すように、ＣＯの添加量が
増加しても、ＳｉＯ2 のエッチングレートの均一性は変
化しないことが判る。
【００５１】また、図６のＦのエッチング条件でボロ
ン、リン添加ケイ酸ガラスのエッチングを行ったところ
４４００Ａ／ｍｉｎのエッチング速度が得られ、Ｓｉ基
板に対する選択比は５７に達した。
ン、リン添加ケイ酸ガラスのエッチングを行ったところ
４４００Ａ／ｍｉｎのエッチング速度が得られ、Ｓｉ基
板に対する選択比は５７に達した。
【００５２】図７は、図４の各ガス比（Ａ乃至Ｄ）にお
ける測定値と、各ガス比においてコンタクト径（μｍ）
を１．２、０．８、０．６と３つに変化させたときのエ
ッチング状態を示すものである。この図から、ＣＯを添
加した場合、コンタクト径が小さくなっても、そのエッ
チング深さは変化せず、エッチング径が小さくなるとエ
ッチング深さが減少するというマイクロローディング効
果が大幅に抑制されていることが判る。
ける測定値と、各ガス比においてコンタクト径（μｍ）
を１．２、０．８、０．６と３つに変化させたときのエ
ッチング状態を示すものである。この図から、ＣＯを添
加した場合、コンタクト径が小さくなっても、そのエッ
チング深さは変化せず、エッチング径が小さくなるとエ
ッチング深さが減少するというマイクロローディング効
果が大幅に抑制されていることが判る。
【００５３】この例のエッチングにおいては、上述した
ように、プラズマ中でＣＨＦ3 分子が分解して形成され
るＣＦ2 ラジカルと添加されたＣＯ分子の間で、 ＣＦ2 ＋ＣＯ→ＣＯＦ2 ＋Ｃ なる化学反応が生じているものと推測される。
ように、プラズマ中でＣＨＦ3 分子が分解して形成され
るＣＦ2 ラジカルと添加されたＣＯ分子の間で、 ＣＦ2 ＋ＣＯ→ＣＯＦ2 ＋Ｃ なる化学反応が生じているものと推測される。
【００５４】この化学反応により、互いに反応し重合し
てフロロカーボン系のポリマーを形成するＣＦ2 ラジカ
ルが減少することが判る。従って、このようにして形成
されるポリマーが小さい穴の底や側壁に堆積することが
抑制され、エッチングの垂直性が上昇し、マイクロロー
ディング効果も抑制される。
てフロロカーボン系のポリマーを形成するＣＦ2 ラジカ
ルが減少することが判る。従って、このようにして形成
されるポリマーが小さい穴の底や側壁に堆積することが
抑制され、エッチングの垂直性が上昇し、マイクロロー
ディング効果も抑制される。
【００５５】また、上述の反応により生成した炭素
（Ｃ）により図２（Ｂ）に示すようにエッチングされた
露出するＳｉ基板の表面にＣ膜２５が形成され、このＣ
膜２５によりＳｉ基板表面が保護され、エッチングが抑
制される。一方、ＳｉＯ2 膜の上ではＳｉＯ2 のエッチ
ング反応により生ずる酸素が炭素と結合しＣＯやＣＯ2
を形成するため、Ｃの堆積が抑制され、エッチングが速
やかに進行する。その結果ＳｉＯ2 膜のＳｉ基板に対す
る選択比が向上する。
（Ｃ）により図２（Ｂ）に示すようにエッチングされた
露出するＳｉ基板の表面にＣ膜２５が形成され、このＣ
膜２５によりＳｉ基板表面が保護され、エッチングが抑
制される。一方、ＳｉＯ2 膜の上ではＳｉＯ2 のエッチ
ング反応により生ずる酸素が炭素と結合しＣＯやＣＯ2
を形成するため、Ｃの堆積が抑制され、エッチングが速
やかに進行する。その結果ＳｉＯ2 膜のＳｉ基板に対す
る選択比が向上する。
【００５６】図８は、図７の各ガス比（Ａ乃至Ｄ）にお
ける各状態におけるエッチングのテーパ角（エッチング
溝部分の側壁の勾配を表わす）を示したものである。こ
こでは、コンタクト径が０．６、０．８、１．２μｍの
ときの各ガス比（Ａ乃至Ｄ）におけるテーパ角をｔ1 、
ｔ2 、ｔ3 のグラフに夫々示している。これらグラフに
よれば、ＣＯ流量が増加するに従って、テーパ角が増加
することが判る。特に、ＣＯ流量をＣＨＦ3 流量と同一
もしくはそれ以上にするとテーパ角が大きく上昇し、エ
ッチング加工の加工穴の垂直性（異方性）が向上するこ
とが判る。
ける各状態におけるエッチングのテーパ角（エッチング
溝部分の側壁の勾配を表わす）を示したものである。こ
こでは、コンタクト径が０．６、０．８、１．２μｍの
ときの各ガス比（Ａ乃至Ｄ）におけるテーパ角をｔ1 、
ｔ2 、ｔ3 のグラフに夫々示している。これらグラフに
よれば、ＣＯ流量が増加するに従って、テーパ角が増加
することが判る。特に、ＣＯ流量をＣＨＦ3 流量と同一
もしくはそれ以上にするとテーパ角が大きく上昇し、エ
ッチング加工の加工穴の垂直性（異方性）が向上するこ
とが判る。
【００５７】図９は、図２（Ｂ）に示すウエハの温度を
−３０℃から１５０℃の間で変化させた場合のエッチン
グ溝のテーパ角θの変化を示す。この図から明らかなよ
うにこの発明の実施例であるＣＨＦ3 ＋ＣＯ（ガス比：
Ｄ、コンタクト径０．６μｍ）では、ウエハ温度が変化
しても、テーパ角θは安定して垂直に近い値が得られる
のに対し、従来のようにＣＨＦ3 のみ（コンタクト径
０．６μｍ）ではテーパ角θが温度によって大きく変化
することとが判る。
−３０℃から１５０℃の間で変化させた場合のエッチン
グ溝のテーパ角θの変化を示す。この図から明らかなよ
うにこの発明の実施例であるＣＨＦ3 ＋ＣＯ（ガス比：
Ｄ、コンタクト径０．６μｍ）では、ウエハ温度が変化
しても、テーパ角θは安定して垂直に近い値が得られる
のに対し、従来のようにＣＨＦ3 のみ（コンタクト径
０．６μｍ）ではテーパ角θが温度によって大きく変化
することとが判る。
【００５８】このように、この発明の方法によってエッ
チング溝の垂直性が向上するのは、上述したように、酸
化数４未満のＣとＯとを含むガスの効果である。
チング溝の垂直性が向上するのは、上述したように、酸
化数４未満のＣとＯとを含むガスの効果である。
【００５９】なお、この実施例によって形成されたＣ膜
はエッチング後取り除く必要がある。このＣ膜の除去は
どのような方法で行ってもよいが、図２（Ａ）に示すレ
ジスト層２３を除去する際のアッシング工程により同時
に除去することができる。
はエッチング後取り除く必要がある。このＣ膜の除去は
どのような方法で行ってもよいが、図２（Ａ）に示すレ
ジスト層２３を除去する際のアッシング工程により同時
に除去することができる。
【００６０】以上説明したマグネトロンプラズマエッチ
ング装置によるエッチングは、ここで説明した条件に限
らず種々の条件で行うことができる。例えば、処理容器
内の圧力は５〜３００mTorr の範囲が好適である。ま
た、投入電力はサセプタの大きさに応じて変化されるも
のであるが、およそ２００〜１５００Ｗが採用される。
さらに磁石は３０〜３００Ｇ程度の磁界に設定される。
ング装置によるエッチングは、ここで説明した条件に限
らず種々の条件で行うことができる。例えば、処理容器
内の圧力は５〜３００mTorr の範囲が好適である。ま
た、投入電力はサセプタの大きさに応じて変化されるも
のであるが、およそ２００〜１５００Ｗが採用される。
さらに磁石は３０〜３００Ｇ程度の磁界に設定される。
【００６１】なお、上記実施例でマグネトロンプラズマ
エッチングした例について説明したが、この発明はＥＣ
Ｒエッチング、ＲＩＥエッチング、通常のプラズマエッ
チングなど、ドライエッチングであれば何れにも適用す
ることができる。
エッチングした例について説明したが、この発明はＥＣ
Ｒエッチング、ＲＩＥエッチング、通常のプラズマエッ
チングなど、ドライエッチングであれば何れにも適用す
ることができる。
【００６２】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、酸化膜や窒化膜を基板に対して高選択比でエッチン
グすることができ、しかも基板に影響を与えることなく
処理層の加工が可能となり、マイクロローディング効果
を大幅に改善でき、エッチング加工の異方性をも向上さ
せることができるなどの優れた効果を奏する。
ば、酸化膜や窒化膜を基板に対して高選択比でエッチン
グすることができ、しかも基板に影響を与えることなく
処理層の加工が可能となり、マイクロローディング効果
を大幅に改善でき、エッチング加工の異方性をも向上さ
せることができるなどの優れた効果を奏する。
【図１】この発明に係る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の一実施例を示す概
略構成図である。
に用いられるドライエッチング装置の一実施例を示す概
略構成図である。
【図２】図１に示される装置で処理される半導体ウエハ
のエッチング工程の一例を説明するための図である。
のエッチング工程の一例を説明するための図である。
【図３】同エッチング工程の他の例を説明するための図
である。
である。
【図４】図１の装置により、供給するＣＨＦ3 とＣＯと
の総流量を一定にし、かつＣＨＦ3 流量とＣＯ流量との
比を変化させてこの発明の方法を実施する際の、ＣＨＦ
3 流量とＣＯ流量との比と、各薄膜層のエッチングレー
ト、並びにパターン層ＳｉＯ2 のＳｉ基板及びレジスト
層に対する選択比との関係を示すグラフである。
の総流量を一定にし、かつＣＨＦ3 流量とＣＯ流量との
比を変化させてこの発明の方法を実施する際の、ＣＨＦ
3 流量とＣＯ流量との比と、各薄膜層のエッチングレー
ト、並びにパターン層ＳｉＯ2 のＳｉ基板及びレジスト
層に対する選択比との関係を示すグラフである。
【図５】ＣＨＦ3 ガスとＣＯガスとの流量比をパラメー
タとしたときのマイクロローディング効果を示すグラフ
である。
タとしたときのマイクロローディング効果を示すグラフ
である。
【図６】図１の装置により、供給するＣＨＦ3 流量を一
定にし、ＣＯ流量を変化させてこの発明の方法を実施す
る際の、ＣＯ流量と、各薄膜層のエッチングレート、パ
ターン層ＳｉＯ2 のエッチングの均一性、並びにパター
ン層ＳｉＯ2 のＳｉ基板及びレジスト層に対する選択比
との関係を示すグラフである。
定にし、ＣＯ流量を変化させてこの発明の方法を実施す
る際の、ＣＯ流量と、各薄膜層のエッチングレート、パ
ターン層ＳｉＯ2 のエッチングの均一性、並びにパター
ン層ＳｉＯ2 のＳｉ基板及びレジスト層に対する選択比
との関係を示すグラフである。
【図７】図４の各測定点においてコンタクト径を変化さ
せた場合のエッチング状態を示す図である。
せた場合のエッチング状態を示す図である。
【図８】図７に示したエッチングを行った際のテーパ角
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図９】この発明方法のウエハ温度に対するエッチング
溝のテーパ角の変化を示す特性図である。
溝のテーパ角の変化を示す特性図である。
１ 処理容器 ２ 上側電極 ３ 下側電極 ５ 被処理体（半導体ウエハ） ６ 静電チャック ９ 磁石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 功宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝総合研究所内 (72)発明者 堀岡 啓治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式会 社東芝総合研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】 処理容器内に酸化部分又は窒化部分を含
む被処理体を装入する工程と、 処理容器内においてハロゲン元素を含むガスのプラズマ
により被処理体の酸化物部分又は窒化物部分をエッチン
グする工程とを具備し、 前記プラズマの雰囲気に酸化数４未満の炭素（Ｃ）と酸
素（Ｏ）とを含むガスを存在させることを特徴とする酸
化物部分又は窒化物部分を含む被処理体のエッチング方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記酸化
数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含むガスは一酸化
炭素（ＣＯ）ガスを含んでいることを特徴とする酸化物
部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチング方
法。 - 【請求項３】 請求項１記載の方法において、前記酸化
数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含むガスはＣＯＯ
Ｈ、ＨＣＨＯ、ＣＨ3 ＣＯＯＨ、及びＣＨ3ＯＨからな
る群から選択される少なくとも１種を含んでいることを
特徴とする酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体
のエッチング方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の方法において、前記ハロ
ゲン元素を含むガスはフレオンガスであることを特徴と
する酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体のエッ
チング方法。 - 【請求項５】 請求項４記載の方法において、前記ハロ
ゲン元素を含むガスはＣＨＦ3 であることを特徴とする
酸化物部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチン
グ方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法において、前記酸化
数４未満の炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含むガスは一酸化
炭素（ＣＯ）ガスを含んでいることを特徴とする酸化物
部分および窒化物部分を含む被処理体のエッチング方
法。 - 【請求項７】 請求項６記載の方法において、前記一酸
化炭素（ＣＯ）ガスの供給量はＣＨＦ3 の供給量以上で
あることを特徴とする酸化物部分および窒化物部分を含
む被処理体のエッチング方法。 - 【請求項８】 請求項１記載の方法において、前記被処
理体は、半導体基板と、その上に形成された酸化膜又は
窒化膜とを有することを特徴とする酸化物部分および窒
化物部分を含む被処理体のエッチング方法。 - 【請求項９】 請求項１記載の方法において、前記被処
理体は、酸化物又は窒化物の基板と、その上に形成され
た半導体膜とを有することを特徴とする酸化物部分およ
び窒化物部分を含む被処理体のエッチング方法。 - 【請求項１０】 請求項１記載の方法において、前記エ
ッチング工程は、マグネトロンプラズマエッチング装置
によって行われることを特徴とする酸化物部分および窒
化物部分を含む被処理体のエッチング方法。
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