JPH0774145A - 表面処理方法および表面処理装置 - Google Patents
表面処理方法および表面処理装置Info
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- JPH0774145A JPH0774145A JP6144862A JP14486294A JPH0774145A JP H0774145 A JPH0774145 A JP H0774145A JP 6144862 A JP6144862 A JP 6144862A JP 14486294 A JP14486294 A JP 14486294A JP H0774145 A JPH0774145 A JP H0774145A
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- plasma
- ions
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- etching
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32321—Discharge generated by other radiation
- H01J37/3233—Discharge generated by other radiation using charged particles
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
- H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
- 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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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
- H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
- H01J2237/334—Etching
- H01J2237/3343—Problems associated with etching
- H01J2237/3346—Selectivity
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- Organic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 フロロカーボン系ガスを用いた半導体プロセ
スにおけるエッチングの選択性を向上する。 【構成】 本発明の特徴は、基板に入射するエネルギー
を、窒化シリコン膜上でエッチングから堆積に移行する
エネルギー値に制御し、（ＣＦ2 ）n + を主成分とする
イオンを基板上に導くことによって、窒化シリコン膜に
対して選択的に酸化シリコン膜をエッチングすることに
ある。
スにおけるエッチングの選択性を向上する。 【構成】 本発明の特徴は、基板に入射するエネルギー
を、窒化シリコン膜上でエッチングから堆積に移行する
エネルギー値に制御し、（ＣＦ2 ）n + を主成分とする
イオンを基板上に導くことによって、窒化シリコン膜に
対して選択的に酸化シリコン膜をエッチングすることに
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面処理方法および表
面処理装置に係り、特にシリコン酸化膜をシリコン窒化
膜に対して選択的にエッチングするための方法および装
置に関する。
面処理装置に係り、特にシリコン酸化膜をシリコン窒化
膜に対して選択的にエッチングするための方法および装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコン酸化膜のエッチングに
は、高精度のパターン形成が可能であることから、反応
性イオンエッチング法が用いられている。反応性イオン
エッチング法は、一対の平行平板電極を備えた真空容器
内に被処理基板（例えば、被エッチング薄膜が形成され
た基板）を設置し、反応性ガスを導入した後、高周波電
力の印加により前記ガスを放電せしめ、この放電により
発生したガスプラズマを用いて被処理基板をエッチング
する方法である。
は、高精度のパターン形成が可能であることから、反応
性イオンエッチング法が用いられている。反応性イオン
エッチング法は、一対の平行平板電極を備えた真空容器
内に被処理基板（例えば、被エッチング薄膜が形成され
た基板）を設置し、反応性ガスを導入した後、高周波電
力の印加により前記ガスを放電せしめ、この放電により
発生したガスプラズマを用いて被処理基板をエッチング
する方法である。
【０００３】また、反応性イオンエッチング法の他に、
プラズマエッチング、ＥＣＲ型ドライエッチング法、イ
オンビ―ムエッチング法、光励起エッチング法等がある
が、これらのエッチングも真空容器内の被処理基板に活
性化した反応性ガスのイオンを化学的或いは物理的に作
用させてエッチングを行なうものであり、この点におい
て、前記反応性イオンエッチング法と同様と考えられ
る。
プラズマエッチング、ＥＣＲ型ドライエッチング法、イ
オンビ―ムエッチング法、光励起エッチング法等がある
が、これらのエッチングも真空容器内の被処理基板に活
性化した反応性ガスのイオンを化学的或いは物理的に作
用させてエッチングを行なうものであり、この点におい
て、前記反応性イオンエッチング法と同様と考えられ
る。
【０００４】このようなエッチング方法の一例について
説明する。
説明する。
【０００５】例えば、シリコン窒化膜に対して選択的に
シリコン酸化膜をエッチングしようとする場合、フロロ
カーボン系のガスとＨ2 あるいはＣＯの混合ガスの放電
による反応性イオンエッチングが用いられているが、プ
ラズマ中で生成される種々のイオン種が基板に作用する
ために、エッチングに寄与するイオン種と堆積に寄与す
るイオン種とが同時に基板上に存在することになり、エ
ッチングの効率を落とすと同時に、シリコン窒化膜に対
するシリコン酸化膜の選択比を上げるイオン種がはっき
りと知られておらずまた、それ以外のイオン種も基板上
に存在するために選択比を落とす結果になっている。し
かしながら半導体集積回路の集積度が上がるにつれ、コ
ンタクトホールの形成等に際して、シリコン窒化膜上の
シリコン酸化膜をエッチングする場合、下地の窒化シリ
コンに対して高い選択比が要求される。例えば、図２０
に示すようなＳＡＣ（self aligned contact hole ）エ
ッチングプロセスを用いてＤＲＡＭにおけるストレージ
ノードコンタクトあるいはビット線コンタクトなどのコ
ンタクトホールを実現する場合を考えてみる。シリコン
基板３１表面に、ゲート絶縁膜３２を介して形成された
多結晶シリコン膜からなるゲート電極３３の表面および
側壁に窒化シリコン膜３４を形成しこの上層に層間絶縁
膜として膜厚７００μm 程度の酸化シリコン膜３５を形
成した後、ゲート電極３３に自己整合的にコンタクトホ
ールＨを形成する場合、レジストパターンＲは大きめに
形成し、シリコン窒化膜３４をエッチング停止層として
用いてエッチングを行う。このとき層間絶縁膜の膜厚は
配線間容量の低減のため薄くすることはできず、４００
nm程度は必要である。またゲート電極も金属膜との多層
構造となっており、３００nm程度の厚さが必要である。
さらにシリコン窒化膜３４の厚みはＳＡＣエッチング工
程後コンタクトホール内に配線材料を埋め込むため、で
きるだけ薄いことが要求され、このような例の場合５０
nm程度である。
シリコン酸化膜をエッチングしようとする場合、フロロ
カーボン系のガスとＨ2 あるいはＣＯの混合ガスの放電
による反応性イオンエッチングが用いられているが、プ
ラズマ中で生成される種々のイオン種が基板に作用する
ために、エッチングに寄与するイオン種と堆積に寄与す
るイオン種とが同時に基板上に存在することになり、エ
ッチングの効率を落とすと同時に、シリコン窒化膜に対
するシリコン酸化膜の選択比を上げるイオン種がはっき
りと知られておらずまた、それ以外のイオン種も基板上
に存在するために選択比を落とす結果になっている。し
かしながら半導体集積回路の集積度が上がるにつれ、コ
ンタクトホールの形成等に際して、シリコン窒化膜上の
シリコン酸化膜をエッチングする場合、下地の窒化シリ
コンに対して高い選択比が要求される。例えば、図２０
に示すようなＳＡＣ（self aligned contact hole ）エ
ッチングプロセスを用いてＤＲＡＭにおけるストレージ
ノードコンタクトあるいはビット線コンタクトなどのコ
ンタクトホールを実現する場合を考えてみる。シリコン
基板３１表面に、ゲート絶縁膜３２を介して形成された
多結晶シリコン膜からなるゲート電極３３の表面および
側壁に窒化シリコン膜３４を形成しこの上層に層間絶縁
膜として膜厚７００μm 程度の酸化シリコン膜３５を形
成した後、ゲート電極３３に自己整合的にコンタクトホ
ールＨを形成する場合、レジストパターンＲは大きめに
形成し、シリコン窒化膜３４をエッチング停止層として
用いてエッチングを行う。このとき層間絶縁膜の膜厚は
配線間容量の低減のため薄くすることはできず、４００
nm程度は必要である。またゲート電極も金属膜との多層
構造となっており、３００nm程度の厚さが必要である。
さらにシリコン窒化膜３４の厚みはＳＡＣエッチング工
程後コンタクトホール内に配線材料を埋め込むため、で
きるだけ薄いことが要求され、このような例の場合５０
nm程度である。
【０００６】ＳＡＣエッチングに際し、開口部のシリコ
ン酸化膜の一番厚い部分は７００nmとなる。シリコン酸
化膜のエッチング速度のウェハ面内の不均一、および層
間絶縁膜の膜厚のウェハ面内の不均一により、３０％程
度のオーバーエッチングが必要となる。すなわち７００
nm×１．３＝９１０nm程度のエッチングを行う時間が必
要となる。
ン酸化膜の一番厚い部分は７００nmとなる。シリコン酸
化膜のエッチング速度のウェハ面内の不均一、および層
間絶縁膜の膜厚のウェハ面内の不均一により、３０％程
度のオーバーエッチングが必要となる。すなわち７００
nm×１．３＝９１０nm程度のエッチングを行う時間が必
要となる。
【０００７】従って、シリコン窒化膜３４がＲＩＥにさ
らされているのは９１０nm−４００nm＝５１０nm相当の
シリコン酸化膜をエッチングする時間である。
らされているのは９１０nm−４００nm＝５１０nm相当の
シリコン酸化膜をエッチングする時間である。
【０００８】このときシリコン窒化膜は少なくとも膜厚
の半分である２５nm程度は残っている必要がある。
の半分である２５nm程度は残っている必要がある。
【０００９】よってシリコン酸化膜のシリコン窒化膜に
対するエッチング選択比は５１０／２５＝２０．５必要
とされる。
対するエッチング選択比は５１０／２５＝２０．５必要
とされる。
【００１０】このようにシリコン酸化膜のシリコン窒化
膜に対するエッチング選択比は、２０程度が要求され、
これを満たすように条件設定を行うことにより、セルサ
イズを大幅に低減することができる。しかしながらもは
やこのような要求には、従来のエッチング方法では対応
できなくなってきており、選択比の向上をはかるために
種々の研究がなされている。
膜に対するエッチング選択比は、２０程度が要求され、
これを満たすように条件設定を行うことにより、セルサ
イズを大幅に低減することができる。しかしながらもは
やこのような要求には、従来のエッチング方法では対応
できなくなってきており、選択比の向上をはかるために
種々の研究がなされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、フロ
ロカーボン系のガスを用いた、シリコン窒化膜に対する
シリコン酸化膜の選択エッチングでは、種々のイオン種
が表面反応に寄与しているものの、実際に表面反応に寄
与しているイオン種が不明であるため、効率が悪く、十
分な選択性が得られず、実用性に乏しいという問題があ
った。
ロカーボン系のガスを用いた、シリコン窒化膜に対する
シリコン酸化膜の選択エッチングでは、種々のイオン種
が表面反応に寄与しているものの、実際に表面反応に寄
与しているイオン種が不明であるため、効率が悪く、十
分な選択性が得られず、実用性に乏しいという問題があ
った。
【００１２】本発明は、前記実情に鑑みてなされたもの
で、フロロカーボン系ガスを用いた半導体プロセスにお
けるエッチングの選択性を向上させることのできる方法
および装置を提供することを目的とする。
で、フロロカーボン系ガスを用いた半導体プロセスにお
けるエッチングの選択性を向上させることのできる方法
および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そこで本発明の第１の特
徴は、フロロカーボン系ガスを含むガスを供給するガス
供給工程と、前記フロロカーボン系ガスの励起によりイ
オンを生成し、前記イオンのうち（ＣＦ2 ）n + （ｎ＝
１，２，３……）を主成分とするイオンを、前記半導体
基板上に導くように制御し、シリコン窒化膜に対して選
択的にシリコン酸化膜をエッチングすることにある。こ
こで、ガスとしては、フロロカーボン系ガスにＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｈｅ，Ｋｒ，Ｘｅなどを含有せしめても良い。ま
た、主成分とは、フロロカーボン系イオンの中で（ＣＦ
2 ）n + が主成分となることを指すものとする。
徴は、フロロカーボン系ガスを含むガスを供給するガス
供給工程と、前記フロロカーボン系ガスの励起によりイ
オンを生成し、前記イオンのうち（ＣＦ2 ）n + （ｎ＝
１，２，３……）を主成分とするイオンを、前記半導体
基板上に導くように制御し、シリコン窒化膜に対して選
択的にシリコン酸化膜をエッチングすることにある。こ
こで、ガスとしては、フロロカーボン系ガスにＡｒ，Ｎ
ｅ，Ｈｅ，Ｋｒ，Ｘｅなどを含有せしめても良い。ま
た、主成分とは、フロロカーボン系イオンの中で（ＣＦ
2 ）n + が主成分となることを指すものとする。
【００１４】望ましくは、（ＣＦ2 ）n + を主成分とす
るイオンによってシリコン窒化膜上で誘起せしめられる
反応がエッチングから堆積に移行するエネルギー値をと
るように、基板に入射するエネルギーを制御し、（ＣＦ
2 ）n + を主成分とするイオンを基板上に導くことによ
って、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化膜
をエッチングすることにある。
るイオンによってシリコン窒化膜上で誘起せしめられる
反応がエッチングから堆積に移行するエネルギー値をと
るように、基板に入射するエネルギーを制御し、（ＣＦ
2 ）n + を主成分とするイオンを基板上に導くことによ
って、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化膜
をエッチングすることにある。
【００１５】すなわち、この（ＣＦ2 ）n + を主成分と
するイオンによってシリコン窒化膜上で誘起せしめられ
る反応がエッチングから堆積に移行するエネルギー値を
とるように、前記半導体基板に入射するエネルギーを制
御する。例えば、ＣＦ2 + イオンを用いる場合、基板へ
の入射エネルギーを２００ｅＶとする。またＣ2 Ｆ4 +
イオンを用いる場合、基板への入射エネルギーを１５０
ｅＶとする。さらにＣ3 Ｆ6 + イオン、Ｃ4 Ｆ8 + イオ
ンなどさらにｎの大きいイオンを用いる場合、エネルギ
ーを下げることにより選択性の高いエッチングを行うこ
とができる。
するイオンによってシリコン窒化膜上で誘起せしめられ
る反応がエッチングから堆積に移行するエネルギー値を
とるように、前記半導体基板に入射するエネルギーを制
御する。例えば、ＣＦ2 + イオンを用いる場合、基板へ
の入射エネルギーを２００ｅＶとする。またＣ2 Ｆ4 +
イオンを用いる場合、基板への入射エネルギーを１５０
ｅＶとする。さらにＣ3 Ｆ6 + イオン、Ｃ4 Ｆ8 + イオ
ンなどさらにｎの大きいイオンを用いる場合、エネルギ
ーを下げることにより選択性の高いエッチングを行うこ
とができる。
【００１６】望ましくは、前記エッチング工程は、前記
イオン解離により得られたイオンのうち、ＣＦ3 + 濃度
の（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）濃度に対する割合をｘ
（ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ））とすると
き、前記半導体基板に入射するエネルギーＥが、次式 １５２ｅＶ＜Ｅ≦２２３ｅＶ ｘ＜−０．７４４＋１９７６８．７／（２１４．８Ｅ−２１２４０） ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ） Ｅ：イオンの入射エネルギー を満たすように制御して前記イオンを前記半導体基板上
に導き、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化
膜をエッチングする工程を含む。
イオン解離により得られたイオンのうち、ＣＦ3 + 濃度
の（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）濃度に対する割合をｘ
（ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ））とすると
き、前記半導体基板に入射するエネルギーＥが、次式 １５２ｅＶ＜Ｅ≦２２３ｅＶ ｘ＜−０．７４４＋１９７６８．７／（２１４．８Ｅ−２１２４０） ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ） Ｅ：イオンの入射エネルギー を満たすように制御して前記イオンを前記半導体基板上
に導き、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化
膜をエッチングする工程を含む。
【００１７】ここでイオンの濃度とは、単位体積あたり
のイオン数をいう。
のイオン数をいう。
【００１８】また望ましくは、このエッチング工程は、
前記イオン解離により得られたイオンを、前記半導体基
板に入射するエネルギーが、１５２ｅＶ以下になるよう
に制御して前記半導体基板上に導き、シリコン窒化膜に
対して選択的にシリコン酸化膜をエッチングする工程を
含む。
前記イオン解離により得られたイオンを、前記半導体基
板に入射するエネルギーが、１５２ｅＶ以下になるよう
に制御して前記半導体基板上に導き、シリコン窒化膜に
対して選択的にシリコン酸化膜をエッチングする工程を
含む。
【００１９】また望ましくは、エッチング工程は、前記
式を満たすようにイオンビームを制御して前記半導体基
板上に導く工程である。
式を満たすようにイオンビームを制御して前記半導体基
板上に導く工程である。
【００２０】さらに望ましくは、前記ガス供給工程は、
フロロカーボン系ガスとしてｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給す
る工程であり、前記イオンは、前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを
プラズマ化することにより生成されることを特徴とす
る。ここでｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスは４員環構造のフロロカー
ボン系ガスのうちの１つのガスである（以下同様）。
フロロカーボン系ガスとしてｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給す
る工程であり、前記イオンは、前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを
プラズマ化することにより生成されることを特徴とす
る。ここでｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスは４員環構造のフロロカー
ボン系ガスのうちの１つのガスである（以下同様）。
【００２１】さらに望ましくは、ガス供給工程は、前記
フロロカーボン系ガスとして、半導体基板を収容する気
密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給する工
程を含み、前記エッチング工程は、前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スをプラズマ化することにより、イオンを生成し、前記
基板上に導かれる前記イオンのうち、（ＣＦ2 ）n +の
全濃度に対するＣＦ3 + イオンの濃度の比率が８％以下
となるように制御して前記半導体基板上に導き、シリコ
ン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化膜をエッチング
する工程である。
フロロカーボン系ガスとして、半導体基板を収容する気
密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給する工
程を含み、前記エッチング工程は、前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スをプラズマ化することにより、イオンを生成し、前記
基板上に導かれる前記イオンのうち、（ＣＦ2 ）n +の
全濃度に対するＣＦ3 + イオンの濃度の比率が８％以下
となるように制御して前記半導体基板上に導き、シリコ
ン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化膜をエッチング
する工程である。
【００２２】また望ましくは、前記ガス供給工程は、半
導体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4
Ｆ8 ガスと、ＫｒあるいはＸｅガスのうち少なくとも１
種類以上のガスとを導入する工程を含み、前記イオン
は、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、ＫｒあるいはＸｅガスのうち
少なくとも１種類以上のガスとの混合ガスのプラズマを
形成することによって生成される。
導体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4
Ｆ8 ガスと、ＫｒあるいはＸｅガスのうち少なくとも１
種類以上のガスとを導入する工程を含み、前記イオン
は、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、ＫｒあるいはＸｅガスのうち
少なくとも１種類以上のガスとの混合ガスのプラズマを
形成することによって生成される。
【００２３】望ましくは、このガス供給工程は、半導体
基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8
ガスを導入する工程を含み、前記イオンは、電子エネル
ギーが３３ｅＶ未満となるように制御された電子ビーム
で該ガスを励起し、プラズマを形成することによって生
成される。
基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8
ガスを導入する工程を含み、前記イオンは、電子エネル
ギーが３３ｅＶ未満となるように制御された電子ビーム
で該ガスを励起し、プラズマを形成することによって生
成される。
【００２４】さらに望ましくは、ガス供給工程は、半導
体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ
8 ガスを導入する工程を含み、前記イオンは、該ガスを
波長７０．９nm以上１０２．５nm以下の光を用いてプラ
ズマ化することによって生成されることを特徴とする。
体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ
8 ガスを導入する工程を含み、前記イオンは、該ガスを
波長７０．９nm以上１０２．５nm以下の光を用いてプラ
ズマ化することによって生成されることを特徴とする。
【００２５】また、望ましくは、ガス供給工程は、半導
体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ
8 ガスを導入する工程を含み、該ガスをプラズマ化する
ことによって達成されかつ該プラズマ中に存在するｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突指
数Ｎ、該プラズマ中の電子密度ｎe および該プラズマ中
のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該気密反応容器内での滞在時間τ
が次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０9 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を制御することによって前記イオンは生成されることを
特徴とする。
体基板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ
8 ガスを導入する工程を含み、該ガスをプラズマ化する
ことによって達成されかつ該プラズマ中に存在するｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突指
数Ｎ、該プラズマ中の電子密度ｎe および該プラズマ中
のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該気密反応容器内での滞在時間τ
が次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０9 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を制御することによって前記イオンは生成されることを
特徴とする。
【００２６】望ましくは、前記エッチング工程は、前記
ガスのプラズマによって得られたイオンの前記半導体基
板への入射エネルギーを５００ｅＶ以下に制御する工程
を含む。
ガスのプラズマによって得られたイオンの前記半導体基
板への入射エネルギーを５００ｅＶ以下に制御する工程
を含む。
【００２７】また望ましくは、マグネトロンプラズマを
生成し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在
時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが２４ｍｓｅｃ以下となるように制
御することによって、前記イオンは生成されることを特
徴とする。
生成し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在
時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが２４ｍｓｅｃ以下となるように制
御することによって、前記イオンは生成されることを特
徴とする。
【００２８】さらに望ましくは、平行平板形プラズマ生
成装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在す
るｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７２０
ｍｓｅｃ以下となるように制御して前記イオンは生成さ
れることを特徴とする。
成装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在す
るｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７２０
ｍｓｅｃ以下となるように制御して前記イオンは生成さ
れることを特徴とする。
【００２９】望ましくは、制御した電子ビームで前記ガ
スを励起し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の
滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．２ｍｓｅｃ以下となるよ
うに制御することにより前記イオンは生成されることを
特徴とする。
スを励起し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の
滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．２ｍｓｅｃ以下となるよ
うに制御することにより前記イオンは生成されることを
特徴とする。
【００３０】また望ましくは、マイクロ波励起プラズマ
生成装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在
するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．
２ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イ
オンは生成されることを特徴とする。
生成装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在
するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．
２ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イ
オンは生成されることを特徴とする。
【００３１】更に望ましくは、誘導結合形プラズマ生成
装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在する
ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．７２
ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イオ
ンは生成されることを特徴とする。
装置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在する
ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．７２
ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イオ
ンは生成されることを特徴とする。
【００３２】望ましくは、ヘリコン励起プラズマ生成装
置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在する、
ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．０７
２ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イ
オンは生成される。
置を用いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在する、
ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．０７
２ｍｓｅｃ以下となるように制御することにより前記イ
オンは生成される。
【００３３】望ましくは、前記ガス供給工程は半導体基
板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スを導入する工程を含み、該ガスを、数ｍｓｅｃから数
百ｍｓｅｃのパルスにて変調した高周波にてプラズマ化
することにより前記イオンは生成されることを特徴とす
る。
板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スを導入する工程を含み、該ガスを、数ｍｓｅｃから数
百ｍｓｅｃのパルスにて変調した高周波にてプラズマ化
することにより前記イオンは生成されることを特徴とす
る。
【００３４】望ましくは、前記ガスのプラズマはマグネ
トロン励起プラズマ生成装置で生成されたプラズマであ
る。
トロン励起プラズマ生成装置で生成されたプラズマであ
る。
【００３５】望ましくは、前記ガス供給工程は半導体基
板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スを導入する工程を含み、該ガスを、数ｍｓｅｃから数
十ｍｓｅｃのパルスにて変調した電子ビームによりプラ
ズマ化することにより前記イオンは生成される。
板を収容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スを導入する工程を含み、該ガスを、数ｍｓｅｃから数
十ｍｓｅｃのパルスにて変調した電子ビームによりプラ
ズマ化することにより前記イオンは生成される。
【００３６】また本発明の第２の特徴は、反応容器内に
設置された半導体基板上にフロロカーボン系ガスを供給
するガス供給手段と、反応容器内のガスを排気するガス
排気手段と、前記フロロカーボン系ガスをプラズマ化し
て、得られたイオンのうち（ＣＦ2 ）n + を主成分とす
るイオンを、前記半導体基板上に導くように制御するイ
オン種制御手段とを具備したことを特徴とする。
設置された半導体基板上にフロロカーボン系ガスを供給
するガス供給手段と、反応容器内のガスを排気するガス
排気手段と、前記フロロカーボン系ガスをプラズマ化し
て、得られたイオンのうち（ＣＦ2 ）n + を主成分とす
るイオンを、前記半導体基板上に導くように制御するイ
オン種制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００３７】望ましくは、該プラズマ中に存在するｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突指
数Ｎが７．２×１０8 以下であるように、該プラズマ中
の電子の密度、および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子
の該反応容器内での滞在時間を制御するように、前記ガ
ス供給手段および前記ガス排気手段の少なくとも一方を
制御することにより、ガス流量Ｑまたはｃ−Ｃ4 Ｆ8 分
圧を制御する手段を含む。Ｎ：ｎe ×τ τ ：反応容器内での滞在時間（＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1） ｎe ：プラズマ中の電子密度 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 また望ましくは、前記イオン種制御手段は、前記ガス
を、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルスにて変調した
電子ビームによりプラズマ化する手段を含むことを特徴
とする。
Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突指
数Ｎが７．２×１０8 以下であるように、該プラズマ中
の電子の密度、および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子
の該反応容器内での滞在時間を制御するように、前記ガ
ス供給手段および前記ガス排気手段の少なくとも一方を
制御することにより、ガス流量Ｑまたはｃ−Ｃ4 Ｆ8 分
圧を制御する手段を含む。Ｎ：ｎe ×τ τ ：反応容器内での滞在時間（＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1） ｎe ：プラズマ中の電子密度 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 また望ましくは、前記イオン種制御手段は、前記ガス
を、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルスにて変調した
電子ビームによりプラズマ化する手段を含むことを特徴
とする。
【００３８】なお上記したように、ガスのプラズマ化に
よりイオンを生成する場合、一般にイオンの入射エネル
ギー（Ｅ）は、ある分布を持つ。すなわち、そのエネル
ギーの分布幅ΔＥは、次式 ΔＥ＝（８／３ωｄ）｛（ｅＶth）1.5 ／（２Ｍ）1/2 ｝ ω：周波数（ｒａｄ／ｓｅｃ）＝２πｆ ｆ：印加電界の周波数 ｄ：シース幅（ｍ） Ｍ：イオンの質量（ｋｇ） Ｖth：Ｖdc（陰極降下電圧）＋Ｖp （プラズマポテンシ
ャル） ｅ：電気素量 で与えられ、エネルギー分布ｆ（Ｅ）は、次式 ｆ（Ｅ）＝（４Ｎ0 ／ωΔＥ）［１−｛２（Ｅ−ｅＶth）／ΔＥ｝2 ］0.5 Ｎ0 ：粒子数（ｍ-3）（１ｍ3 あたりのイオンの数） で与えられる。
よりイオンを生成する場合、一般にイオンの入射エネル
ギー（Ｅ）は、ある分布を持つ。すなわち、そのエネル
ギーの分布幅ΔＥは、次式 ΔＥ＝（８／３ωｄ）｛（ｅＶth）1.5 ／（２Ｍ）1/2 ｝ ω：周波数（ｒａｄ／ｓｅｃ）＝２πｆ ｆ：印加電界の周波数 ｄ：シース幅（ｍ） Ｍ：イオンの質量（ｋｇ） Ｖth：Ｖdc（陰極降下電圧）＋Ｖp （プラズマポテンシ
ャル） ｅ：電気素量 で与えられ、エネルギー分布ｆ（Ｅ）は、次式 ｆ（Ｅ）＝（４Ｎ0 ／ωΔＥ）［１−｛２（Ｅ−ｅＶth）／ΔＥ｝2 ］0.5 Ｎ0 ：粒子数（ｍ-3）（１ｍ3 あたりのイオンの数） で与えられる。
【００３９】上記した本発明においては、イオンの入射
エネルギーとは、エネルギー分布の平均値となるエネル
ギー値のことをさす。
エネルギーとは、エネルギー分布の平均値となるエネル
ギー値のことをさす。
【００４０】例えば、マグネトロンＲＩＥの場合、 ω（ｒａｄ／ｓｅｃ）＝８．５２×１０7 Ｖth（Ｖ）＝４５０ ｄ（ｍ）＝２．５６×１０-3の条件でＣ2 Ｆ4 + は、Δ
ＥC2F4＝８１．１４となり、ＣＦ3 + は、ΔＥCF3 ＝９
７．６となる。
ＥC2F4＝８１．１４となり、ＣＦ3 + は、ΔＥCF3 ＝９
７．６となる。
【００４１】また、本発明において、シリコン酸化膜と
は、ボロン、リン、砒素等の不純物を含む酸化膜例えば
ＢＰＳＧ（ボロン添加シリケートガラス）、ＡＳＳＧ
（砒素添加シリケートガラス）などを含む。この場合不
純物を含まないシリコン酸化膜のエッチングと同様の条
件下で、より高選択比の選択エッチングを行うことがで
きる。
は、ボロン、リン、砒素等の不純物を含む酸化膜例えば
ＢＰＳＧ（ボロン添加シリケートガラス）、ＡＳＳＧ
（砒素添加シリケートガラス）などを含む。この場合不
純物を含まないシリコン酸化膜のエッチングと同様の条
件下で、より高選択比の選択エッチングを行うことがで
きる。
【００４２】
【作用】本発明では、フロロカーボン系ガスのプラズマ
中で生成される化学種のうち（ＣＦ2 ）n + を優先的
に、エネルギー制御して基板表面に入射させることによ
って、シリコン窒化膜に対してシリコン酸化膜を選択性
よくエッチングすることができる。これにより、例えば
シリコン窒化膜上に堆積させたシリコン酸化膜をエッチ
ングする場合、エッチングをシリコン窒化膜表面で止め
ることが可能となる。
中で生成される化学種のうち（ＣＦ2 ）n + を優先的
に、エネルギー制御して基板表面に入射させることによ
って、シリコン窒化膜に対してシリコン酸化膜を選択性
よくエッチングすることができる。これにより、例えば
シリコン窒化膜上に堆積させたシリコン酸化膜をエッチ
ングする場合、エッチングをシリコン窒化膜表面で止め
ることが可能となる。
【００４３】本発明者らは種々の実験の結果、フロロカ
ーボン系ガスのうち（ＣＦ2 ）n +を用いた場合に、選
択性が向上し、またシリコン窒化膜上でエッチングから
堆積に移行するエネルギー値が、このｎの値に応じて決
まるということを発見した。この現象は、以下のメカニ
ズムにより生ずるものと思われる。すなわち、（Ｃ
Ｆ2 ）n + の基板表面への入射エネルギーが低下するに
従って、エッチング生成物が変化するため、エッチング
率は低下していく。入射エネルギーがある値以下になる
と表面にＣが残留するようになり、基板表面にＳｉ−Ｃ
結合を含む物質が形成される。この物質並びにこの物質
上に形成されるフロロカーボンの重合膜はエッチングの
保護膜として機能するのでそのエネルギーでイオンが入
射し続けると、表面はこれらの物質で覆い尽くされエッ
チングは途中で停止し、堆積が生じる。さらにエネルギ
ーが下がると、Ｃの残留確率が増加していき、あるエネ
ルギー以下でエッチングは起こらなくなり堆積のみ生ず
るようになる。このエッチングから堆積に移行するエネ
ルギーがシリコン酸化膜上とシリコン窒化膜上とで異な
る。このことを利用してエネルギー値を設定することに
より、選択エッチングを行うことが可能となる。本発明
はこの点に着目してなされたものである。
ーボン系ガスのうち（ＣＦ2 ）n +を用いた場合に、選
択性が向上し、またシリコン窒化膜上でエッチングから
堆積に移行するエネルギー値が、このｎの値に応じて決
まるということを発見した。この現象は、以下のメカニ
ズムにより生ずるものと思われる。すなわち、（Ｃ
Ｆ2 ）n + の基板表面への入射エネルギーが低下するに
従って、エッチング生成物が変化するため、エッチング
率は低下していく。入射エネルギーがある値以下になる
と表面にＣが残留するようになり、基板表面にＳｉ−Ｃ
結合を含む物質が形成される。この物質並びにこの物質
上に形成されるフロロカーボンの重合膜はエッチングの
保護膜として機能するのでそのエネルギーでイオンが入
射し続けると、表面はこれらの物質で覆い尽くされエッ
チングは途中で停止し、堆積が生じる。さらにエネルギ
ーが下がると、Ｃの残留確率が増加していき、あるエネ
ルギー以下でエッチングは起こらなくなり堆積のみ生ず
るようになる。このエッチングから堆積に移行するエネ
ルギーがシリコン酸化膜上とシリコン窒化膜上とで異な
る。このことを利用してエネルギー値を設定することに
より、選択エッチングを行うことが可能となる。本発明
はこの点に着目してなされたものである。
【００４４】なお、エッチングから堆積に移行する過程
において、エッチングが途中で止まり堆積が生じるエネ
ルギー領域が存在するため、シリコン窒化膜の膜厚との
兼ね合で制御する入射エネルギー値には余裕が生じる。
において、エッチングが途中で止まり堆積が生じるエネ
ルギー領域が存在するため、シリコン窒化膜の膜厚との
兼ね合で制御する入射エネルギー値には余裕が生じる。
【００４５】さらにまた、実際にこの選択エッチングを
実現するために、フロロカーボン系ガスをプラズマ解離
して基板上に導く際に、制御する因子として、電子との
衝突回数を制御することにより、選択性を高めることが
できることを発見した。
実現するために、フロロカーボン系ガスをプラズマ解離
して基板上に導く際に、制御する因子として、電子との
衝突回数を制御することにより、選択性を高めることが
できることを発見した。
【００４６】そこで、デバイス作成上に必要とされるエ
ッチング選択比２０を得ることを目的とし、イオン種に
よるエッチング特性の差を検知するため、質量分離器を
用いてＣＦ+ 、ＣＦ2 + 、ＣＦ3 + を分離生成し、エッ
チングを行い、エッチング量を測定した。ここで、Ｃ4
Ｆ8 ガスプラズマ中において存在するＣ2 Ｆ4 + 、ＣＦ
2 + 、ＣＦ3 + イオンに着目してみると、前述したよう
に実際のデバイス作成に際して実用可能な選択比２０を
とることのできる入射イオンエネルギーは、それぞれ、
２２３ｅＶ、２１５ｅＶ、１５２ｅＶである（図５参
照）。
ッチング選択比２０を得ることを目的とし、イオン種に
よるエッチング特性の差を検知するため、質量分離器を
用いてＣＦ+ 、ＣＦ2 + 、ＣＦ3 + を分離生成し、エッ
チングを行い、エッチング量を測定した。ここで、Ｃ4
Ｆ8 ガスプラズマ中において存在するＣ2 Ｆ4 + 、ＣＦ
2 + 、ＣＦ3 + イオンに着目してみると、前述したよう
に実際のデバイス作成に際して実用可能な選択比２０を
とることのできる入射イオンエネルギーは、それぞれ、
２２３ｅＶ、２１５ｅＶ、１５２ｅＶである（図５参
照）。
【００４７】またこの１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの範囲で
は、図５から、シリコン窒化膜のエッチングが問題とな
るほど大きいのは、実質上Ｃ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + のみで
あり、他は無視することができる。したがって、この領
域では、これらのイオンの混合比のみをエッチング選択
比２０以上もつように選択すればよいことがわかる。そ
こでこの図５で求めたエッチング速度に基づいて算出し
た、入射イオンエネルギーに対する混合比ｘの上限を示
す曲線Ｑを求め（図６参照）、この曲線Ｑよりも下の領
域が１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの入射エネルギー領域にお
ける安全領域すなわちエッチング選択比２０以上を得る
ことのできる領域である。すなわち、実験の結果、選択
性を低下する原因となるＣＦ3 + の混合比と基板への入
射エネルギーとの関係を求め、前記フロロカーボン系ガ
スの解離によって得られたイオンについて、ＣＦ3 + の
（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）に対する割合をｘ（ｘ：ＣＦ
3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ））とするとき、前記半
導体基板に入射するエネルギーＥが、次式を満たすよう
に制御することにより、良好な選択性を得ることができ
ることがわかった。
は、図５から、シリコン窒化膜のエッチングが問題とな
るほど大きいのは、実質上Ｃ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + のみで
あり、他は無視することができる。したがって、この領
域では、これらのイオンの混合比のみをエッチング選択
比２０以上もつように選択すればよいことがわかる。そ
こでこの図５で求めたエッチング速度に基づいて算出し
た、入射イオンエネルギーに対する混合比ｘの上限を示
す曲線Ｑを求め（図６参照）、この曲線Ｑよりも下の領
域が１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの入射エネルギー領域にお
ける安全領域すなわちエッチング選択比２０以上を得る
ことのできる領域である。すなわち、実験の結果、選択
性を低下する原因となるＣＦ3 + の混合比と基板への入
射エネルギーとの関係を求め、前記フロロカーボン系ガ
スの解離によって得られたイオンについて、ＣＦ3 + の
（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）に対する割合をｘ（ｘ：ＣＦ
3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ））とするとき、前記半
導体基板に入射するエネルギーＥが、次式を満たすよう
に制御することにより、良好な選択性を得ることができ
ることがわかった。
【００４８】 １５２ｅＶ＜Ｅ≦２２３ｅＶ ｘ＜−０．７４４＋１９７６８．７／（２１４．８Ｅ−２１２４０） ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ） Ｅ：イオンの入射エネルギー また実験結果から、フロロカーボン系ガスの解離によっ
て得られたＣ2 Ｆ4 +，ＣＦ2 + ，ＣＦ3 + イオンを、
前記半導体基板に入射するエネルギーが、１５２ｅＶ以
下になるように制御して前記半導体基板上に導くことに
より、エッチング速度が低下するがシリコン窒化膜のエ
ッチング速度は小さいため、良好な選択性を得ることが
できる。
て得られたＣ2 Ｆ4 +，ＣＦ2 + ，ＣＦ3 + イオンを、
前記半導体基板に入射するエネルギーが、１５２ｅＶ以
下になるように制御して前記半導体基板上に導くことに
より、エッチング速度が低下するがシリコン窒化膜のエ
ッチング速度は小さいため、良好な選択性を得ることが
できる。
【００４９】また、プラズマ解離を用いた場合にも、実
験結果から、前記基板上に導かれるイオンのうち、（Ｃ
Ｆ2 ）n + の全濃度に対するＣＦ3 + イオンの濃度の比
率が８％以下となるように制御することにより良好な選
択性を得ることができることがわかった。
験結果から、前記基板上に導かれるイオンのうち、（Ｃ
Ｆ2 ）n + の全濃度に対するＣＦ3 + イオンの濃度の比
率が８％以下となるように制御することにより良好な選
択性を得ることができることがわかった。
【００５０】さらに、実験結果から、半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、Ｋ
ｒあるいはＸｅガスのうち少なくとも１種類以上のガス
とを導入し、該ガスをプラズマ化することにより、良好
な選択性を得ることができることがわかった。これはＫ
ｒあるいはＸｅガスプラズマは電子温度が低いため、こ
れらのガスと混合することにより、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスの
解離により生成されるＣ2 Ｆ4 + ののさらなる解離が抑
制され、プラズマ中でＣ2 Ｆ4 + がＣＦ3 + に対して選
択的に生成できたためと考えられる。
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、Ｋ
ｒあるいはＸｅガスのうち少なくとも１種類以上のガス
とを導入し、該ガスをプラズマ化することにより、良好
な選択性を得ることができることがわかった。これはＫ
ｒあるいはＸｅガスプラズマは電子温度が低いため、こ
れらのガスと混合することにより、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスの
解離により生成されるＣ2 Ｆ4 + ののさらなる解離が抑
制され、プラズマ中でＣ2 Ｆ4 + がＣＦ3 + に対して選
択的に生成できたためと考えられる。
【００５１】また実験結果から、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導
入し、電子エネルギーが３３ｅＶ未満となるように制御
された電子ビームで該ガスを励起し、イオン化すること
により、良好な選択性を得ることができることがわかっ
た。
入し、電子エネルギーが３３ｅＶ未満となるように制御
された電子ビームで該ガスを励起し、イオン化すること
により、良好な選択性を得ることができることがわかっ
た。
【００５２】さらにまた実験結果から、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガ
スを導入し、該ガスを波長７０．９nm〜１０２．５nm以
上の光を用いてプラズマ化することにより、良好な選択
性を得ることができた。この波長領域では、Ｃ2 Ｆ4 +
がＣＦ3 + に対して選択的に生成されるため、良好な選
択性を得ることができるものと考えられる。
スを導入し、該ガスを波長７０．９nm〜１０２．５nm以
上の光を用いてプラズマ化することにより、良好な選択
性を得ることができた。この波長領域では、Ｃ2 Ｆ4 +
がＣＦ3 + に対して選択的に生成されるため、良好な選
択性を得ることができるものと考えられる。
【００５３】さらに、実験結果から、半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入
し、該ガスをプラズマ化し、該プラズマ中に存在するｃ
−Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突
指数Ｎが７．２×１０8 以下であるように、該プラズマ
中の電子の密度、および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8分
子の該気密反応容器内での滞在時間を制御することによ
り、良好な選択性を得ることができることがわかった。
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入
し、該ガスをプラズマ化し、該プラズマ中に存在するｃ
−Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突
指数Ｎが７．２×１０8 以下であるように、該プラズマ
中の電子の密度、および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8分
子の該気密反応容器内での滞在時間を制御することによ
り、良好な選択性を得ることができることがわかった。
【００５４】Ｎ：ｎe ×τ τ ：反応容器内での滞在時間（＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1） ｎe ：プラズマ中の電子密度 Ｐ ：プロセス圧力 Ｖ ：反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 望ましくは、前記ガスのプラズマによって得られたイオ
ンの前記半導体基板への入射エネルギーを５００ｅＶ以
下に制御する。ここで入射エネルギーが５００ｅＶを越
えると基板表面が受けるダメージが顕著となる。
ンの前記半導体基板への入射エネルギーを５００ｅＶ以
下に制御する。ここで入射エネルギーが５００ｅＶを越
えると基板表面が受けるダメージが顕著となる。
【００５５】さらに、マグネトロンプラズマ生成装置で
プラズマを生成するのが望ましい、この場合、プラズマ
中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／
Ｑを２４ｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選択
性を得ることができることがわかった。
プラズマを生成するのが望ましい、この場合、プラズマ
中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／
Ｑを２４ｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選択
性を得ることができることがわかった。
【００５６】また、平行平板形プラズマ生成装置でプラ
ズマを生成する場合には、プラズマ中に存在する、ｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを７２０ｍｓｅ
ｃ以下に制御することにより、良好な選択性を得ること
ができることがわかった。
ズマを生成する場合には、プラズマ中に存在する、ｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを７２０ｍｓｅ
ｃ以下に制御することにより、良好な選択性を得ること
ができることがわかった。
【００５７】また、制御した電子ビームで前記ガスを励
起する場合には、プラズマ中に存在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8
分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを７．２ｍｓｅｃ以下に
制御することにより、良好な選択性を得ることができる
ことがわかった。
起する場合には、プラズマ中に存在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8
分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを７．２ｍｓｅｃ以下に
制御することにより、良好な選択性を得ることができる
ことがわかった。
【００５８】また、実験結果から、μ波励起プラズマ生
成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中に存
在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを
７．２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選択
性を得ることができることがわかった。
成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中に存
在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを
７．２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選択
性を得ることができることがわかった。
【００５９】また、実験結果から、誘導結合形プラズマ
生成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中存
在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを
０．７２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選
択性を得ることができることがわかった。
生成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中存
在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを
０．７２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良好な選
択性を得ることができることがわかった。
【００６０】また、実験結果から、ヘリコン励起プラズ
マ生成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中
に存在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／
Ｑを０．０７２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良
好な選択性を得ることができることがわかった。
マ生成装置でプラズマを生成する場合には、プラズマ中
に存在する、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／
Ｑを０．０７２ｍｓｅｃ以下に制御することにより、良
好な選択性を得ることができることがわかった。
【００６１】また、実験結果から、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを
導入し、該ガスを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパル
スにて変調した高周波によってプラズマ化することによ
り、良好な選択性を得ることができることがわかった。
導入し、該ガスを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパル
スにて変調した高周波によってプラズマ化することによ
り、良好な選択性を得ることができることがわかった。
【００６２】また望ましくは、前記ガスのプラズマはマ
グネトロンプラズマであることを特徴とする。
グネトロンプラズマであることを特徴とする。
【００６３】望ましくは、半導体基板を収容する気密反
応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入し、該ガス
を、数ｍから数十ｍ秒のパルスにて変調した電子ビーム
によりプラズマ化することにより、良好な選択性を得る
ことができることがわかった。 また、本発明の第２で
は、反応容器内に設置された半導体基板上にフロロカー
ボン系ガスを供給するガス供給手段と、前記フロロカー
ボン系ガスを解離せしめてプラズマ化し、前記イオンの
生成によって得られたイオンのうち（ＣＦ2 ）n + を主
成分とするイオンを、前記半導体基板上に導くように制
御するイオン種制御手段とを具備したことを特徴とす
る。
応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入し、該ガス
を、数ｍから数十ｍ秒のパルスにて変調した電子ビーム
によりプラズマ化することにより、良好な選択性を得る
ことができることがわかった。 また、本発明の第２で
は、反応容器内に設置された半導体基板上にフロロカー
ボン系ガスを供給するガス供給手段と、前記フロロカー
ボン系ガスを解離せしめてプラズマ化し、前記イオンの
生成によって得られたイオンのうち（ＣＦ2 ）n + を主
成分とするイオンを、前記半導体基板上に導くように制
御するイオン種制御手段とを具備したことを特徴とす
る。
【００６４】実験結果から、ガス供給手段は、前記プラ
ズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存
在する電子との衝突指数Ｎ、該プラズマ中の電子密度ｎ
e および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該気密反応
容器内での滞在時間τが次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０8 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を満足するように、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス流量Ｑまたはｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分圧を制御する手段を含むことを特徴とする。
ズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存
在する電子との衝突指数Ｎ、該プラズマ中の電子密度ｎ
e および該プラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該気密反応
容器内での滞在時間τが次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０8 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を満足するように、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガス流量Ｑまたはｃ−
Ｃ4 Ｆ8 分圧を制御する手段を含むことを特徴とする。
【００６５】また望ましくは、前記イオン種制御手段
は、前記ガスを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルス
にて変調した電子ビームによりプラズマ化する手段を含
むことにより選択性を大幅に、向上することが可能とな
る。
は、前記ガスを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルス
にて変調した電子ビームによりプラズマ化する手段を含
むことにより選択性を大幅に、向上することが可能とな
る。
【００６６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００６７】図１は本発明実施例の方法で用いられる表
面処理装置を示す概略構成図である。 この装置は、ガ
ス供給源１００と、このガス供給源１００からソ−スガ
スとしてのＣ4 Ｆ8 ガスを供給せしめられ、解離により
イオンビーム１０２を生起するイオン源１０１と、この
イオンビーム１０２を化学種毎に分離する質量分離器１
０３と、この分離されたイオンビームを減速制御する減
速系１０４と、真空容器１０５内にウェハ１０６を設置
してエッチングまたは薄膜堆積を行う表面処理室１０７
とから構成されている。ここでウェハは、−５０℃〜８
００℃まで温度制御可能な温度制御機構を備えたサセプ
タ１０８上に載置されており、真空容器１０５にはガス
排気系１０９が接続されている。
面処理装置を示す概略構成図である。 この装置は、ガ
ス供給源１００と、このガス供給源１００からソ−スガ
スとしてのＣ4 Ｆ8 ガスを供給せしめられ、解離により
イオンビーム１０２を生起するイオン源１０１と、この
イオンビーム１０２を化学種毎に分離する質量分離器１
０３と、この分離されたイオンビームを減速制御する減
速系１０４と、真空容器１０５内にウェハ１０６を設置
してエッチングまたは薄膜堆積を行う表面処理室１０７
とから構成されている。ここでウェハは、−５０℃〜８
００℃まで温度制御可能な温度制御機構を備えたサセプ
タ１０８上に載置されており、真空容器１０５にはガス
排気系１０９が接続されている。
【００６８】次に、上述した装置を用いた表面処理方法
について説明する。
について説明する。
【００６９】ここでは照射するイオン種が（ＣＦ2 ）+
となるように、質量分離器を制御する。まず、図２(a)
に示すように、ＳＡＣ（self aligned contact hole ）
エッチングプロセスを用いてＤＲＡＭにおけるビット線
コンタクトを形成する工程について説明する。シリコン
基板１表面に、ゲート絶縁膜２を介して多結晶シリコン
膜からなるゲート電極３を形成し、この表面および側壁
を膜厚５０nmの窒化シリコン膜４で被覆したのち、ゲー
ト電極３をマスクとして拡散を行いソース・ドレイン領
域となる拡散層７を形成してスイッチングトランジスタ
としてのＭＯＳＦＥＴを形成する。そして、この上層に
層間絶縁膜として膜厚７００μm 程度の酸化シリコン膜
５を形成し、レジストパターンＲをマスクとしてエッチ
ングを行い、ゲート電極３に自己整合的にコンタクトホ
ールＨを形成するものである。ここでは、レジストパタ
ーンＲは大きめに形成し、シリコン窒化膜４をエッチン
グ停止層として用いてエッチングを行う。
となるように、質量分離器を制御する。まず、図２(a)
に示すように、ＳＡＣ（self aligned contact hole ）
エッチングプロセスを用いてＤＲＡＭにおけるビット線
コンタクトを形成する工程について説明する。シリコン
基板１表面に、ゲート絶縁膜２を介して多結晶シリコン
膜からなるゲート電極３を形成し、この表面および側壁
を膜厚５０nmの窒化シリコン膜４で被覆したのち、ゲー
ト電極３をマスクとして拡散を行いソース・ドレイン領
域となる拡散層７を形成してスイッチングトランジスタ
としてのＭＯＳＦＥＴを形成する。そして、この上層に
層間絶縁膜として膜厚７００μm 程度の酸化シリコン膜
５を形成し、レジストパターンＲをマスクとしてエッチ
ングを行い、ゲート電極３に自己整合的にコンタクトホ
ールＨを形成するものである。ここでは、レジストパタ
ーンＲは大きめに形成し、シリコン窒化膜４をエッチン
グ停止層として用いてエッチングを行う。
【００７０】このようにして順次形成されたものをウェ
ハとして使用する。そして、レジストパターンＲをマス
クとして、（ＣＦ2 ）+ イオンを入射エネルギー２００
ｅＶで照射し、室温下でエッチングする。
ハとして使用する。そして、レジストパターンＲをマス
クとして、（ＣＦ2 ）+ イオンを入射エネルギー２００
ｅＶで照射し、室温下でエッチングする。
【００７１】その結果図２(b) に示すように、極めて選
択性よく酸化シリコン膜３がパターニングされ、ビット
線コンタクトＨがゲート電極５に対して自己整合的に形
成される。
択性よく酸化シリコン膜３がパターニングされ、ビット
線コンタクトＨがゲート電極５に対して自己整合的に形
成される。
【００７２】この後、このコンタクト内の拡散層（ソー
ス・ドレイン領域）７にコンタクトするように、ＣＶＤ
法等により多結晶シリコン膜を堆積し、パターニングし
てビット線６を形成する。
ス・ドレイン領域）７にコンタクトするように、ＣＶＤ
法等により多結晶シリコン膜を堆積し、パターニングし
てビット線６を形成する。
【００７３】なお、このように拡散層７のうち一方はビ
ット線に接続され、図示しないが他の一方にはストレー
ジノード電極を介してキャパシタが形成されており、セ
ルを構成する。本発明の方法によれば、ビット線コンタ
クトを自己整合的に形成することができるためセルサイ
ズを大幅に低減し、小型で信頼性の高いＤＲＡＭを得る
ことができる。
ット線に接続され、図示しないが他の一方にはストレー
ジノード電極を介してキャパシタが形成されており、セ
ルを構成する。本発明の方法によれば、ビット線コンタ
クトを自己整合的に形成することができるためセルサイ
ズを大幅に低減し、小型で信頼性の高いＤＲＡＭを得る
ことができる。
【００７４】次に、イオン種によるエッチング特性の差
を検知するため、質量分離器を用いてＣＦ+ 、Ｃ
Ｆ2 + 、ＣＦ3 + を分離生成し、エッチングを行い、エ
ッチング量を測定した。ここで、試料としては、シリコ
ン酸化膜とシリコン窒化膜を形成した基板を用意し、照
射エネルギーはいずれも４００ｅＶとし、基板温度は室
温とした。その結果を図３に示す。この結果から明らか
なように、ＣＦ+ 、ＣＦ2 +、ＣＦ3 + の順にＳｉ
Ｏ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 それぞれのエッチング速度が上昇す
る。ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 エッチング速度の比（選択
比）からみると、ＣＦ3 + が最も悪く、ＣＦ+ が最も良
い。しかし、ＣＦ+ の場合、エッチング速度が小さいた
め、ＳｉＯ2 のエッチングが途中で停止する。従って、
この３種類のイオンのなかではＣＦ2 + が好ましい。
を検知するため、質量分離器を用いてＣＦ+ 、Ｃ
Ｆ2 + 、ＣＦ3 + を分離生成し、エッチングを行い、エ
ッチング量を測定した。ここで、試料としては、シリコ
ン酸化膜とシリコン窒化膜を形成した基板を用意し、照
射エネルギーはいずれも４００ｅＶとし、基板温度は室
温とした。その結果を図３に示す。この結果から明らか
なように、ＣＦ+ 、ＣＦ2 +、ＣＦ3 + の順にＳｉ
Ｏ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 それぞれのエッチング速度が上昇す
る。ＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 エッチング速度の比（選択
比）からみると、ＣＦ3 + が最も悪く、ＣＦ+ が最も良
い。しかし、ＣＦ+ の場合、エッチング速度が小さいた
め、ＳｉＯ2 のエッチングが途中で停止する。従って、
この３種類のイオンのなかではＣＦ2 + が好ましい。
【００７５】次に、ＣＦ2 + 、Ｃ2 Ｆ4 + イオンに対
し、入射エネルギーを変化させてシリコン酸化膜、シリ
コン窒化膜の基板に照射した。その結果を図４に示す。
入射エネルギー４００ｅＶにおいては、Ｃ2 Ｆ4 + はＣ
Ｆ2 + に比べ、シリコン酸化膜上及びシリコン窒化膜上
においてエッチング速度が２倍で、選択比は同じであっ
た。そして入射エネルギーを２００ｅＶに下げると、Ｃ
Ｆ2 + のエッチングはＳｉＯ2 幕およびＳｉ3 Ｎ4 膜上
で途中で停止した。一方、Ｃ2 Ｆ4 + の場合、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜上ではエッチングが停止したが、ＳｉＯ2 膜上では
エッチングは進行し続け、結果として５０以上という高
い選択比が得られた。
し、入射エネルギーを変化させてシリコン酸化膜、シリ
コン窒化膜の基板に照射した。その結果を図４に示す。
入射エネルギー４００ｅＶにおいては、Ｃ2 Ｆ4 + はＣ
Ｆ2 + に比べ、シリコン酸化膜上及びシリコン窒化膜上
においてエッチング速度が２倍で、選択比は同じであっ
た。そして入射エネルギーを２００ｅＶに下げると、Ｃ
Ｆ2 + のエッチングはＳｉＯ2 幕およびＳｉ3 Ｎ4 膜上
で途中で停止した。一方、Ｃ2 Ｆ4 + の場合、Ｓｉ3 Ｎ
4 膜上ではエッチングが停止したが、ＳｉＯ2 膜上では
エッチングは進行し続け、結果として５０以上という高
い選択比が得られた。
【００７６】さらに、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 の解離によって生じ
る（ＣＦ2 ）n + 及びＣＦ3 + を入射エネルギーを変化
させて、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜の基板に照射
した。そのエッチング特性を測定した結果を図５に示
す。入射エネルギー３００ｅＶにおいて、ＣＦ2 + の場
合、シリコン酸化膜上ではエッチングが起こるが、シリ
コン窒化膜上ではフロロカーボンの重合膜の堆積により
エッチングは飽和している。また２００ｅＶにおいては
ＣＦ2 + によるシリコン酸化膜のエッチングも飽和して
しまうが、Ｃ2 Ｆ4 + ではシリコン酸化膜のエッチング
は進行し、一方シリコン窒化膜上ではエッチングが飽和
する。この結果から、ＣＦ2 + によっては３００ｅＶ
で、Ｃ2 Ｆ4 + では２００ｅＶで、シリコン窒化膜に対
してシリコン酸化膜を高い選択比で選択エッチングでき
ることがわかる。さらにＣ3 Ｆ6 + 、Ｃ4 Ｆ8 + の場合
も、それぞれ１５０ｅＶ、７５ｅＶとしたとき窒化シリ
コン膜に対して酸化シリコン膜を高い選択比で選択エッ
チングすることができる。なお、エッチングから堆積に
移行する過程において、エッチングが途中で止まり堆積
が生じるある幅をもったエネルギー領域が存在するた
め、窒化シリコンの膜厚との兼ね合いで入射エネルギー
値の制御範囲には余裕が生じる。
る（ＣＦ2 ）n + 及びＣＦ3 + を入射エネルギーを変化
させて、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜の基板に照射
した。そのエッチング特性を測定した結果を図５に示
す。入射エネルギー３００ｅＶにおいて、ＣＦ2 + の場
合、シリコン酸化膜上ではエッチングが起こるが、シリ
コン窒化膜上ではフロロカーボンの重合膜の堆積により
エッチングは飽和している。また２００ｅＶにおいては
ＣＦ2 + によるシリコン酸化膜のエッチングも飽和して
しまうが、Ｃ2 Ｆ4 + ではシリコン酸化膜のエッチング
は進行し、一方シリコン窒化膜上ではエッチングが飽和
する。この結果から、ＣＦ2 + によっては３００ｅＶ
で、Ｃ2 Ｆ4 + では２００ｅＶで、シリコン窒化膜に対
してシリコン酸化膜を高い選択比で選択エッチングでき
ることがわかる。さらにＣ3 Ｆ6 + 、Ｃ4 Ｆ8 + の場合
も、それぞれ１５０ｅＶ、７５ｅＶとしたとき窒化シリ
コン膜に対して酸化シリコン膜を高い選択比で選択エッ
チングすることができる。なお、エッチングから堆積に
移行する過程において、エッチングが途中で止まり堆積
が生じるある幅をもったエネルギー領域が存在するた
め、窒化シリコンの膜厚との兼ね合いで入射エネルギー
値の制御範囲には余裕が生じる。
【００７７】またこの結果から、（ＣＦ2 ）n + （ｎ＞
４）によっても、エネルギーを制御することによって、
シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択エッチン
グを達成できることが予想できる。又、ＣＦ3 + の場合
もエネルギーを下げるに従い、シリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜のエッチング速度が低下する。入射エネルギー
１２５ｅＶにてシリコン窒化膜上でエッチングから堆積
に移行する。
４）によっても、エネルギーを制御することによって、
シリコン窒化膜に対するシリコン酸化膜の選択エッチン
グを達成できることが予想できる。又、ＣＦ3 + の場合
もエネルギーを下げるに従い、シリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜のエッチング速度が低下する。入射エネルギー
１２５ｅＶにてシリコン窒化膜上でエッチングから堆積
に移行する。
【００７８】ところで、Ｃ4 Ｆ8 ガスプラズマ中におい
て存在するＣ2 Ｆ4 + 、ＣＦ2 + 、ＣＦ3 + イオンに着
目してみると、前述したように実際のデバイス作成に際
して実用可能な選択比２０をとることのできる入射イオ
ンエネルギーは、図５よりそれぞれ、２２３ｅＶ、２１
５ｅＶ、１５２ｅＶである。
て存在するＣ2 Ｆ4 + 、ＣＦ2 + 、ＣＦ3 + イオンに着
目してみると、前述したように実際のデバイス作成に際
して実用可能な選択比２０をとることのできる入射イオ
ンエネルギーは、図５よりそれぞれ、２２３ｅＶ、２１
５ｅＶ、１５２ｅＶである。
【００７９】この１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの範囲では、
図５から、シリコン窒化膜のエッチングが問題となるほ
ど大きいのは、実質上、Ｃ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + のみであ
り、他は無視することができる。したがって、この領域
では、これらの混合比のみをエッチング選択比２０以上
をもつように選択すればよいことがわかる。そこでこの
図５で求めたエッチング速度に基づいて算出した、入射
イオンエネルギーに対する混合比ｘの上限を示す曲線Ｑ
を図６に示す。この曲線Ｑよりも下の領域が１５２ｅＶ
〜２２３ｅＶの入射エネルギー領域における安全領域す
なわちエッチング選択比２０以上を得ることのできる領
域である。すなわち、１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの領域で
エッチングに寄与するのはＣ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + であ
り、これに着目して、シリコン窒化膜と、シリコン酸化
膜のエッチング速度と入射エネルギー強度Ｅとの関係を
算出した結果、ＣＦ3 + の（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）に
対する割合をｘ（ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3
+ ））とするとき、前記半導体基板に入射するエネルギ
ーＥが、次式を満たすように制御することにより良好な
エッチング選択性を得ることができる。
図５から、シリコン窒化膜のエッチングが問題となるほ
ど大きいのは、実質上、Ｃ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + のみであ
り、他は無視することができる。したがって、この領域
では、これらの混合比のみをエッチング選択比２０以上
をもつように選択すればよいことがわかる。そこでこの
図５で求めたエッチング速度に基づいて算出した、入射
イオンエネルギーに対する混合比ｘの上限を示す曲線Ｑ
を図６に示す。この曲線Ｑよりも下の領域が１５２ｅＶ
〜２２３ｅＶの入射エネルギー領域における安全領域す
なわちエッチング選択比２０以上を得ることのできる領
域である。すなわち、１５２ｅＶ〜２２３ｅＶの領域で
エッチングに寄与するのはＣ2 Ｆ4 + とＣＦ3 + であ
り、これに着目して、シリコン窒化膜と、シリコン酸化
膜のエッチング速度と入射エネルギー強度Ｅとの関係を
算出した結果、ＣＦ3 + の（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）に
対する割合をｘ（ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3
+ ））とするとき、前記半導体基板に入射するエネルギ
ーＥが、次式を満たすように制御することにより良好な
エッチング選択性を得ることができる。
【００８０】 １５２ｅＶ＜Ｅ≦２２３ｅＶ ｘ＜−０．７４４＋１９７６８．７／（２１４．８Ｅ−２１２４０） ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ） Ｅ：イオンの入射エネルギー また１５２ｅＶ以下であれば、エッチング速度が低下す
るがシリコン窒化膜のエッチング速度は小さいため、適
宜使用可能である。
るがシリコン窒化膜のエッチング速度は小さいため、適
宜使用可能である。
【００８１】次に、Ｃ4 Ｆ8 ガスの解離における電子エ
ネルギー依存性を検知すべく、質量分析計を用いて電子
エネルギーと解離によるＣＦ3 + イオンとＣ2 Ｆ4 + イ
オンとの存在個数を測定した結果を図７(a) に示す。こ
こで横軸は電子エネルギー、縦軸は存在個数に対応する
マスシグナル強度である。図７(a) から求めたＣＦ3 +
イオンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する存在確率と電子エネ
ルギーとの関係を図７(b) に示す。入射エネルギーを２
００Ｖ以下で用いるとしたとき、シリコン窒化膜のエッ
チングに着目すると、図５からＣＦ3 + イオンとＣ2 Ｆ
4 + イオン以外は無視することができることがわかる。
したがってエッチング選択比２０を得るためにはＣＦ3
+ イオンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する割合を２０％以下
にするとよいことがわかる。ここでは図７(b) から、電
子エネルギーを３３ｅＶ以下に抑えることでＣＦ3 + イ
オンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する割合を２０％以下にす
ることができることがわかる。
ネルギー依存性を検知すべく、質量分析計を用いて電子
エネルギーと解離によるＣＦ3 + イオンとＣ2 Ｆ4 + イ
オンとの存在個数を測定した結果を図７(a) に示す。こ
こで横軸は電子エネルギー、縦軸は存在個数に対応する
マスシグナル強度である。図７(a) から求めたＣＦ3 +
イオンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する存在確率と電子エネ
ルギーとの関係を図７(b) に示す。入射エネルギーを２
００Ｖ以下で用いるとしたとき、シリコン窒化膜のエッ
チングに着目すると、図５からＣＦ3 + イオンとＣ2 Ｆ
4 + イオン以外は無視することができることがわかる。
したがってエッチング選択比２０を得るためにはＣＦ3
+ イオンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する割合を２０％以下
にするとよいことがわかる。ここでは図７(b) から、電
子エネルギーを３３ｅＶ以下に抑えることでＣＦ3 + イ
オンのＣ2 Ｆ4 + イオンに対する割合を２０％以下にす
ることができることがわかる。
【００８２】なお前記実施例で示したように、Ｃ4 Ｆ8
プラズマ中の電子の運動エネルギーが３３ｅＶ以下であ
れば、プラズマ中で生成されるＣ2 Ｆ4 + の割合が多く
なり、選択比２０以上のＳｉＯ2 ／ＳｉＮ選択エッチン
グが可能となる。しかしマグネトロンプラズマや誘導結
合型プラズマでは、プラズマ中のＥ／Ｐ（ここでＥは電
界強度、Ｐは容器内圧力）が１０００（Ｖ／ｃｍ・Tor
r）以上と大きく、そのため図８に示すようにＣ2 Ｆ4
プラズマ中の平均電子温度は１５ｅＶと大きく、エネル
ギーが３３ｅＶ以下の割合も少ない状態である。一方Ｈ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅの各希ガスのプラズマではＥ／Ｐが１０
００（Ｖ／ｃｍ・Torr）以上でも電子温度は低い値を示
す。そこで本発明者らは、マグネトロンにおいてこれら
希ガスとｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスの混合ガスを用いることによ
りプラズマ中の電子温度が下がり、Ｃ2 Ｆ4 の割合が増
加し、ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ選択エッチングの選択比が増加
することを期待し実験を試みた。その結果ＫｒおよびＸ
ｅガスを使用したときのみ、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 に適度の混合
比で混合することによって、ＳｉＯ2 ／ＳｉＮの選択比
２０以上が達成された。また、希ガス／Ｃ4 Ｆ8 の混合
比はＫｒ、Ｘｅの順に小さくすることができ、Ｘｅでは
小量の添加で選択比２０以上が達成できるため、効果が
大きい。これは、図９に示されるように、Ｅ／Ｐ＞１０
００（Ｖ／ｃｍ・Torr）での各希ガスの電子温度がＫ
ｒ、Ｘｅの順に低くなっていることにより、Ｘｅ、Ｋｒ
の順に電子の冷却効果が大きいためである。一方Ｈｅ、
Ｎｅ、Ａｒではその電子温度はＣ4 Ｆ8 に比べて低い
が、その分布関数を調べると図に示すように３３ｅＶ以
上を占める割合が比較的多い。このために、十分な冷却
効果が得られず高選択比が得られないと考えられる。こ
のようにＫｒあるいはＸｅの添加によって、Ｃ2 Ｆ4 の
生成に適した、低い一定のエネルギーで、効率よくイオ
ン化することができる。
プラズマ中の電子の運動エネルギーが３３ｅＶ以下であ
れば、プラズマ中で生成されるＣ2 Ｆ4 + の割合が多く
なり、選択比２０以上のＳｉＯ2 ／ＳｉＮ選択エッチン
グが可能となる。しかしマグネトロンプラズマや誘導結
合型プラズマでは、プラズマ中のＥ／Ｐ（ここでＥは電
界強度、Ｐは容器内圧力）が１０００（Ｖ／ｃｍ・Tor
r）以上と大きく、そのため図８に示すようにＣ2 Ｆ4
プラズマ中の平均電子温度は１５ｅＶと大きく、エネル
ギーが３３ｅＶ以下の割合も少ない状態である。一方Ｈ
ｅ、Ｋｒ、Ｘｅの各希ガスのプラズマではＥ／Ｐが１０
００（Ｖ／ｃｍ・Torr）以上でも電子温度は低い値を示
す。そこで本発明者らは、マグネトロンにおいてこれら
希ガスとｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスの混合ガスを用いることによ
りプラズマ中の電子温度が下がり、Ｃ2 Ｆ4 の割合が増
加し、ＳｉＯ2 ／ＳｉＮ選択エッチングの選択比が増加
することを期待し実験を試みた。その結果ＫｒおよびＸ
ｅガスを使用したときのみ、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 に適度の混合
比で混合することによって、ＳｉＯ2 ／ＳｉＮの選択比
２０以上が達成された。また、希ガス／Ｃ4 Ｆ8 の混合
比はＫｒ、Ｘｅの順に小さくすることができ、Ｘｅでは
小量の添加で選択比２０以上が達成できるため、効果が
大きい。これは、図９に示されるように、Ｅ／Ｐ＞１０
００（Ｖ／ｃｍ・Torr）での各希ガスの電子温度がＫ
ｒ、Ｘｅの順に低くなっていることにより、Ｘｅ、Ｋｒ
の順に電子の冷却効果が大きいためである。一方Ｈｅ、
Ｎｅ、Ａｒではその電子温度はＣ4 Ｆ8 に比べて低い
が、その分布関数を調べると図に示すように３３ｅＶ以
上を占める割合が比較的多い。このために、十分な冷却
効果が得られず高選択比が得られないと考えられる。こ
のようにＫｒあるいはＸｅの添加によって、Ｃ2 Ｆ4 の
生成に適した、低い一定のエネルギーで、効率よくイオ
ン化することができる。
【００８３】実施例２ 図１０は本発明実施例の方法で用いられる表面処理装置
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【００８４】この装置は、マグネトロン放電を利用した
もので、印加電力すなわち基板への入射エネルギー、あ
るいはガス圧、流速、密度を制御することによって、プ
ラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間を制御し、これ
により、プラズマ中の化学種の成分比を制御するもので
ある。この装置は、反応室を形成する接地された真空容
器２０１と、この真空容器２０１の上壁で構成される上
部電極２０１ａと、この真空容器２０１内に上部電極２
０１ａに対向するように設置され、冷却管等の温度制御
機構を具備すると共に、試料支持台を兼ねた下部電極２
０３と、真空容器２０１内を真空排気する排気系２０６
と、ガス供給源２０５とを具備し、下部電極２０３上に
載置された基板２０７の表面処理を行うものである。こ
の下部電極２０３は、ブロッキングコンデンサＣを介し
て高周波電源２０４に接続されており、また一方上部電
極２０１ａは接地されている。これらの電極間には、１
３、５６ＭＨｚの高周波電力が印加され、真空容器２０
１内にプラズマ２０２が形成されるようになっている。
また下部電極２０３上には、ポリイミド薄膜に挾まれた
銅板が張り付けられており、銅板に電源（図示せず）か
ら４ｋＶの電圧を印加することにより被処理基板２０７
が下部電極上に静電的に吸着されるようになっている。
さらに上部電極２０１ａの上方には、複数の永久磁石お
よびその駆動機構からなる磁場発生器２０８が設置さ
れ、下部電極２０３と上部電極２０１ａの対向空間に磁
界を印加するようになっている。
もので、印加電力すなわち基板への入射エネルギー、あ
るいはガス圧、流速、密度を制御することによって、プ
ラズマ中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間を制御し、これ
により、プラズマ中の化学種の成分比を制御するもので
ある。この装置は、反応室を形成する接地された真空容
器２０１と、この真空容器２０１の上壁で構成される上
部電極２０１ａと、この真空容器２０１内に上部電極２
０１ａに対向するように設置され、冷却管等の温度制御
機構を具備すると共に、試料支持台を兼ねた下部電極２
０３と、真空容器２０１内を真空排気する排気系２０６
と、ガス供給源２０５とを具備し、下部電極２０３上に
載置された基板２０７の表面処理を行うものである。こ
の下部電極２０３は、ブロッキングコンデンサＣを介し
て高周波電源２０４に接続されており、また一方上部電
極２０１ａは接地されている。これらの電極間には、１
３、５６ＭＨｚの高周波電力が印加され、真空容器２０
１内にプラズマ２０２が形成されるようになっている。
また下部電極２０３上には、ポリイミド薄膜に挾まれた
銅板が張り付けられており、銅板に電源（図示せず）か
ら４ｋＶの電圧を印加することにより被処理基板２０７
が下部電極上に静電的に吸着されるようになっている。
さらに上部電極２０１ａの上方には、複数の永久磁石お
よびその駆動機構からなる磁場発生器２０８が設置さ
れ、下部電極２０３と上部電極２０１ａの対向空間に磁
界を印加するようになっている。
【００８５】この装置にｃ−Ｃ4 Ｆ8 + を導入し、プラ
ズマを形成する。そしてガスの流量、圧力、印加電力を
次のように調整しエッチングを行った。
ズマを形成する。そしてガスの流量、圧力、印加電力を
次のように調整しエッチングを行った。
【００８６】電子密度ｎe ＝３Ｅ１０ｃｍ-3、反応容器
体積Ｖ＝２．７リットル、Ｃ4 Ｆ8ガス流量Ｑ＝４．５T
orr・リットル／ｓｅｃ、プロセス圧力Ｐ＝４０mTorr
、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝７．２Ｅ８（＝７．２×
１０8 ）ここでＥｎは×１０nを意味する。電子密度ｎ
e ＝１Ｅ９ｃｍ-3としたとき、エッチング選択比２０を
得ることができた。このとき質量分析計を用いてイオン
種を分析した結果、ＣＦ3 + 、ＣＦ2 + 、Ｃ2 Ｆ4 + 等
が検出され、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 +）が６
％であった。
体積Ｖ＝２．７リットル、Ｃ4 Ｆ8ガス流量Ｑ＝４．５T
orr・リットル／ｓｅｃ、プロセス圧力Ｐ＝４０mTorr
、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝７．２Ｅ８（＝７．２×
１０8 ）ここでＥｎは×１０nを意味する。電子密度ｎ
e ＝１Ｅ９ｃｍ-3としたとき、エッチング選択比２０を
得ることができた。このとき質量分析計を用いてイオン
種を分析した結果、ＣＦ3 + 、ＣＦ2 + 、Ｃ2 Ｆ4 + 等
が検出され、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 +）が６
％であった。
【００８７】ここで他の条件をそのままにして流量Ｑの
みを変化させると、流量Ｑをより大きくしたときには、
十分な選択性を得ることができたが、流量Ｑを小さくす
ると、十分な選択性を得ることができなかった。これは
滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考えられ
る。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大させた
りすると選択性が低下した。
みを変化させると、流量Ｑをより大きくしたときには、
十分な選択性を得ることができたが、流量Ｑを小さくす
ると、十分な選択性を得ることができなかった。これは
滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考えられ
る。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大させた
りすると選択性が低下した。
【００８８】なお、Ｃ4 Ｆ8 ガスに限定されることな
く、Ｃ5 Ｆ10 + など、（ＣＦ2 ）n +の、ｎの大きいガ
スを導入しプラズマを形成することができる。そしてガ
スの流量、圧力、印加電力、磁界強度を調整し、（ＣＦ
2 ）n + のｎが特定の値をもつものが主成分となるプラ
ズマを生成する。そして基板に印加するバイアス電位を
調整しイオンの入射エネルギーを制御することによっ
て、窒化シリコン膜に対して酸化シリコン膜を極めて選
択性良くエッチングすることができる。
く、Ｃ5 Ｆ10 + など、（ＣＦ2 ）n +の、ｎの大きいガ
スを導入しプラズマを形成することができる。そしてガ
スの流量、圧力、印加電力、磁界強度を調整し、（ＣＦ
2 ）n + のｎが特定の値をもつものが主成分となるプラ
ズマを生成する。そして基板に印加するバイアス電位を
調整しイオンの入射エネルギーを制御することによっ
て、窒化シリコン膜に対して酸化シリコン膜を極めて選
択性良くエッチングすることができる。
【００８９】次に、Ｃ4 Ｆ8 ガスの解離によるマグネト
ロンプラズマ中のイオン種を分析した、その分析結果を
図１１に示す。図１１(b) は図１１(a) よりも流量を増
大したときの例である。図１１(a) の場合はＣＦ3 + ／
（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 + ）が３５％でありシリコン窒化
膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が２であ
ったものが、ガス流量を増やすことにより図１１(b) の
場合ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 + ）が８％に低下
し選択比が２０に上がった。
ロンプラズマ中のイオン種を分析した、その分析結果を
図１１に示す。図１１(b) は図１１(a) よりも流量を増
大したときの例である。図１１(a) の場合はＣＦ3 + ／
（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 + ）が３５％でありシリコン窒化
膜に対するシリコン酸化膜のエッチング選択比が２であ
ったものが、ガス流量を増やすことにより図１１(b) の
場合ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4 + ）が８％に低下
し選択比が２０に上がった。
【００９０】さらに、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ2 Ｆ4
+ ）に対する衝突指数Ｎの関係を測定した。その結果を
図１２に示す。ここで縦軸はＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ
2 Ｆ4 + ）、横軸は次に示すように表される衝突指数Ｎ
である。
+ ）に対する衝突指数Ｎの関係を測定した。その結果を
図１２に示す。ここで縦軸はＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ
2 Ｆ4 + ）、横軸は次に示すように表される衝突指数Ｎ
である。
【００９１】なおＮ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 ｎe ：プラズマ中の電子密度 Ｐ：プロセス圧力 Ｖ：反応容器の体積 Ｑ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 としたとき、Ｎを７．２Ｅ８以下にすることで、ＣＦ3
+ ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下になり、選択
比が２０以上となった。
+ ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下になり、選択
比が２０以上となった。
【００９２】この結果、Ｎを７．２Ｅ８以下にするのが
望ましいことがわかる。
望ましいことがわかる。
【００９３】実施例３ 図１３は本発明実施例の第３の方法で用いられる平行平
板型の表面処理装置を示す概略構成図である。
板型の表面処理装置を示す概略構成図である。
【００９４】この装置は、平行平板型プラズマ生成装置
を用い、電極間での放電を利用したもので印加電力また
はガス圧を制御することによってプラズマ中の化学種の
成分比を制御するもので、反応室を形成する真空容器３
０１と、この真空容器３０１の内部に設置された上部電
極３０１ａと、この真空容器３０１内に上部電極３０１
ａに対向するように設置され、冷却管等の温度制御機構
を具備すると共に、試料支持台を兼ねた下部電極３０３
と、真空容器３０１内を真空排気する排気系３０６と、
ガス供給系３０５とを具備し、下部電極３０３上に載置
された基板３０７の表面を処理する。この下部電極３０
３は、マッチング回路（図示せず）を介して高周波電源
３０４に接続され、一方上部電極３０１ａは接地されて
いる。これらの電極間には１３、５６ＭＨｚの高周波電
力が印加され、真空容器３０１内にプラズマ３０２が形
成されるようになっている。
を用い、電極間での放電を利用したもので印加電力また
はガス圧を制御することによってプラズマ中の化学種の
成分比を制御するもので、反応室を形成する真空容器３
０１と、この真空容器３０１の内部に設置された上部電
極３０１ａと、この真空容器３０１内に上部電極３０１
ａに対向するように設置され、冷却管等の温度制御機構
を具備すると共に、試料支持台を兼ねた下部電極３０３
と、真空容器３０１内を真空排気する排気系３０６と、
ガス供給系３０５とを具備し、下部電極３０３上に載置
された基板３０７の表面を処理する。この下部電極３０
３は、マッチング回路（図示せず）を介して高周波電源
３０４に接続され、一方上部電極３０１ａは接地されて
いる。これらの電極間には１３、５６ＭＨｚの高周波電
力が印加され、真空容器３０１内にプラズマ３０２が形
成されるようになっている。
【００９５】この装置にｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入し、プ
ラズマを形成する。そしてガスの流量、圧力、印加電力
を次のように調整しエッチングを行った。
ラズマを形成する。そしてガスの流量、圧力、印加電力
を次のように調整しエッチングを行った。
【００９６】ここで反応容器体積Ｖ＝２リットル、Ｃ4
Ｆ8 ガス流量Ｑ＝２Torr・リットル／sec 、プロセス圧
力Ｐ＝１Torr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝１Ｅ９とした
とき、エッチング選択比２０を得ることができた。さら
に質量分析計を用いてイオン種を分析した結果ＣＦ3 +
／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下になっていた。
このときも、他の条件をそのままにして流量Ｑのみを変
化させると、流量Ｑをより大きくしたときには、十分な
選択性を得ることができたが、流量Ｑを小さくすると、
十分な選択性を得ることができなかった。これは、ｃ−
Ｃ4 Ｆ8 滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考
えられる。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大
させたりすると選択性が低下した。
Ｆ8 ガス流量Ｑ＝２Torr・リットル／sec 、プロセス圧
力Ｐ＝１Torr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝１Ｅ９とした
とき、エッチング選択比２０を得ることができた。さら
に質量分析計を用いてイオン種を分析した結果ＣＦ3 +
／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下になっていた。
このときも、他の条件をそのままにして流量Ｑのみを変
化させると、流量Ｑをより大きくしたときには、十分な
選択性を得ることができたが、流量Ｑを小さくすると、
十分な選択性を得ることができなかった。これは、ｃ−
Ｃ4 Ｆ8 滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考
えられる。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大
させたりすると選択性が低下した。
【００９７】なお、本実施例においてはマグネトロン放
電および平行平板型を用いた装置について述べたが、Ｅ
ＣＲ共鳴を用いたもの、ヘリコン波を用いたヘリコン型
ＲＩＥ装置等他のプラズマ処理装置を用いるようにして
も良い。
電および平行平板型を用いた装置について述べたが、Ｅ
ＣＲ共鳴を用いたもの、ヘリコン波を用いたヘリコン型
ＲＩＥ装置等他のプラズマ処理装置を用いるようにして
も良い。
【００９８】例えば、ヘリコン型ＲＩＥ装置を用いた場
合について説明する。この装置は、図１４および図１５
に示すように、反応室４０１内に、石英放電管４０２と
真空ポンプ４０３とを具備し、石英放電管４０２内に二
重ループ型の放電アンテナ４０７が配設され、この一端
が高周波電源４０８に接続されると共に他端がアースに
接続されている。また、放電管４０２内に４００ガウス
の均一磁場を生起せしめる電磁コイル４０９が配設さ
れ、この電磁コイル４０９は反応室４０１内でこの電磁
コイル４０９から離れるにしたがって磁場強度が小さく
なるようになっている。４０６はバルブ、４１０は基板
支持プレートである。
合について説明する。この装置は、図１４および図１５
に示すように、反応室４０１内に、石英放電管４０２と
真空ポンプ４０３とを具備し、石英放電管４０２内に二
重ループ型の放電アンテナ４０７が配設され、この一端
が高周波電源４０８に接続されると共に他端がアースに
接続されている。また、放電管４０２内に４００ガウス
の均一磁場を生起せしめる電磁コイル４０９が配設さ
れ、この電磁コイル４０９は反応室４０１内でこの電磁
コイル４０９から離れるにしたがって磁場強度が小さく
なるようになっている。４０６はバルブ、４１０は基板
支持プレートである。
【００９９】この装置を用い、電子密度ｎe ＝１Ｅ１３
ｃｍ-3、反応容器体積Ｖ＝２．４リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガ
ス流量Ｑ＝０．８８Torr・リットル／sec 、プロセス圧
力Ｐ＝１．７ｍTorr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝４．６
Ｅ１０でエッチング選択比２０を得ることができ、Ｎを
さらに小さくしていくときエッチング選択比は向上し
た。さらに質量分析計を用いてイオン種を分析した結
果、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下に
なっていた。このときも、他の条件をそのままにして流
量Ｑのみを変化させると、流量Ｑをより大きくしたとき
には、十分な選択性を得ることができたが、流量Ｑを小
さくすると、十分な選択性を得ることができなかった。
これは滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考え
られる。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大さ
せたりすると選択性が低下した。
ｃｍ-3、反応容器体積Ｖ＝２．４リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガ
ス流量Ｑ＝０．８８Torr・リットル／sec 、プロセス圧
力Ｐ＝１．７ｍTorr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝４．６
Ｅ１０でエッチング選択比２０を得ることができ、Ｎを
さらに小さくしていくときエッチング選択比は向上し
た。さらに質量分析計を用いてイオン種を分析した結
果、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以下に
なっていた。このときも、他の条件をそのままにして流
量Ｑのみを変化させると、流量Ｑをより大きくしたとき
には、十分な選択性を得ることができたが、流量Ｑを小
さくすると、十分な選択性を得ることができなかった。
これは滞在時間が増え、ＣＦ3 + が増大したためと考え
られる。さらに、圧力を上げたり、容器の容積を増大さ
せたりすると選択性が低下した。
【０１００】さらに、図１６に示すような、電子ビーム
励起型ＲＩＥ装置（ＥＢＥＰ）を用いた場合について説
明する。この装置は、放電を行う放電室６０６と、放電
で形成された電子を励起して反応室６０１に送出する励
起室６０５と、励起された電子によってガス導入口６２
０から導入される反応性ガスを解離せしめて、被処理基
板６１０上に導き、正しいエッチングを行うようにした
ことを特徴とする。そして、放電室６０６の後端には電
極６１６がもうけられ、放電用のガス６１４がガス導入
口６１３から放電室６０６に導入される。そして６１
２、６１６、６１５は電極である。
励起型ＲＩＥ装置（ＥＢＥＰ）を用いた場合について説
明する。この装置は、放電を行う放電室６０６と、放電
で形成された電子を励起して反応室６０１に送出する励
起室６０５と、励起された電子によってガス導入口６２
０から導入される反応性ガスを解離せしめて、被処理基
板６１０上に導き、正しいエッチングを行うようにした
ことを特徴とする。そして、放電室６０６の後端には電
極６１６がもうけられ、放電用のガス６１４がガス導入
口６１３から放電室６０６に導入される。そして６１
２、６１６、６１５は電極である。
【０１０１】この装置を用いて、電子密度ｎe ＝１Ｅ１
１ｃｍ-3、反応容器体積＝３５リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガス
流量＝０．２５Torr・リットル／sec 、プロセス圧力＝
０．５ｍTorr、としたとき、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝
７Ｅ９となった。
１ｃｍ-3、反応容器体積＝３５リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガス
流量＝０．２５Torr・リットル／sec 、プロセス圧力＝
０．５ｍTorr、としたとき、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×Ｖ×Ｑ-1＝
７Ｅ９となった。
【０１０２】このとき、エッチング選択比２０を得るこ
とができ、Ｎをさらに小さくしていくときエッチング選
択比は向上した。このとき質量分析計を用いてイオン種
を分析した結果、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）
が８％以下になっていた。
とができ、Ｎをさらに小さくしていくときエッチング選
択比は向上した。このとき質量分析計を用いてイオン種
を分析した結果、ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）
が８％以下になっていた。
【０１０３】さらに、図１７に示すように、μ波プラズ
マエッチング装置（ＥＣＲ）を用いた場合について説明
する。この装置は磁場コイル７０７により磁場の印加さ
れた反応容器７０１に、マグネトロン７０４により発生
した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管７０５および
石英窓７０６を介して導入し、反応性ガスをＥＣＲ放電
励起するものである。試料台７０３には１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦ電力を印加してウェハ７０２上でのイオン照射
エネルギーを制御する。この装置を用いて、電子密度
ｎe ＝１Ｅ１１ｃｍ-3、反応容器体積＝２５リットル、
Ｃ4 Ｆ8 ガス流量＝０．３８Torr・リットル／sec 、プ
ロセス圧力＝０．５ｍTorrとしたとき、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×
Ｖ×Ｑ-1＝３．３Ｅ９となり、シリコン窒化膜に対する
シリコン酸化膜のエッチング選択比２０を得ることがで
き、Ｎをさらに小さくしていくときエッチング選択比は
向上した。このとき質量分析計を用いてイオン種を分析
した結果ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以
下であった。
マエッチング装置（ＥＣＲ）を用いた場合について説明
する。この装置は磁場コイル７０７により磁場の印加さ
れた反応容器７０１に、マグネトロン７０４により発生
した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管７０５および
石英窓７０６を介して導入し、反応性ガスをＥＣＲ放電
励起するものである。試料台７０３には１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦ電力を印加してウェハ７０２上でのイオン照射
エネルギーを制御する。この装置を用いて、電子密度
ｎe ＝１Ｅ１１ｃｍ-3、反応容器体積＝２５リットル、
Ｃ4 Ｆ8 ガス流量＝０．３８Torr・リットル／sec 、プ
ロセス圧力＝０．５ｍTorrとしたとき、Ｎ＝ｎe ×Ｐ×
Ｖ×Ｑ-1＝３．３Ｅ９となり、シリコン窒化膜に対する
シリコン酸化膜のエッチング選択比２０を得ることがで
き、Ｎをさらに小さくしていくときエッチング選択比は
向上した。このとき質量分析計を用いてイオン種を分析
した結果ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ4 Ｆ8 + ）が８％以
下であった。
【０１０４】さらに、誘導結合型ＲＩＥ装置を用いた場
合、電子密度 ｎe ＝１Ｅ１２ｃｍ-3、反応容器体積Ｖ
＝７リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガス流量Ｑ＝０．５Torr・リッ
トル／sec 、プロセス圧力Ｐ＝３ｍTorr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ
×Ｖ×Ｑ-1＝４．２Ｅ１０でエッチング選択比２０を得
ることができ、Ｎをさらに小さくしていくときエッチン
グ選択比は向上した。このとき質量分析計を用いてイオ
ン種を分析した結果ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ
4 Ｆ8 + ）が８％以下であった。
合、電子密度 ｎe ＝１Ｅ１２ｃｍ-3、反応容器体積Ｖ
＝７リットル、Ｃ4 Ｆ8 ガス流量Ｑ＝０．５Torr・リッ
トル／sec 、プロセス圧力Ｐ＝３ｍTorr、Ｎ＝ｎe ×Ｐ
×Ｖ×Ｑ-1＝４．２Ｅ１０でエッチング選択比２０を得
ることができ、Ｎをさらに小さくしていくときエッチン
グ選択比は向上した。このとき質量分析計を用いてイオ
ン種を分析した結果ＣＦ3 + ／（ＣＦ2 + ＋Ｃ
4 Ｆ8 + ）が８％以下であった。
【０１０５】また、マグネトロンプラズマにてパルス変
調した際のシリコン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチン
グ速度の変化を測定した結果を図１８に示す。この図か
らあきらかなように、１００ｍｓｅｃのパルス変調にて
選択比１４から２２まで上昇した。
調した際のシリコン酸化膜とシリコン窒化膜のエッチン
グ速度の変化を測定した結果を図１８に示す。この図か
らあきらかなように、１００ｍｓｅｃのパルス変調にて
選択比１４から２２まで上昇した。
【０１０６】次に、光励起によりプラズマを生成するに
際し、励起波長を対応する電子エネルギーとＣＦ3 + イ
オンおよびＣ2 Ｆ4 + イオンの存在個数との関係を測定
した結果を図１９に示す。この結果から明らかなように
励起波長７０．９〜１０２．５nmすなわち電子エネルギ
ー１２．１〜１７．５の領域ではＣＦ3 + イオンは存在
しない。従って良好なエッチング選択性を得ることがで
きる。
際し、励起波長を対応する電子エネルギーとＣＦ3 + イ
オンおよびＣ2 Ｆ4 + イオンの存在個数との関係を測定
した結果を図１９に示す。この結果から明らかなように
励起波長７０．９〜１０２．５nmすなわち電子エネルギ
ー１２．１〜１７．５の領域ではＣＦ3 + イオンは存在
しない。従って良好なエッチング選択性を得ることがで
きる。
【０１０７】なお、この発明は、酸化シリコン膜のみな
らず、ＢＰＳＧ，ＡＳＳＧなどの不純物を含む酸化シリ
コン膜に対しても同様の条件で、シリコン窒化膜に対す
るエッチング選択比を得ることができるため、エッチン
グされやすいこれら不純物を含む酸化シリコン膜につい
ては特に有効である。
らず、ＢＰＳＧ，ＡＳＳＧなどの不純物を含む酸化シリ
コン膜に対しても同様の条件で、シリコン窒化膜に対す
るエッチング選択比を得ることができるため、エッチン
グされやすいこれら不純物を含む酸化シリコン膜につい
ては特に有効である。
【０１０８】
【発明の効果】本発明によれば、フロロカーボン系のガ
スを用いた表面処理において、（ＣＦ２）n + イオンを
主成分とするイオンを基板に作用させることによって、
シリコン窒化膜に対してシリコン酸化膜を選択的にエッ
チングすることが可能となる。
スを用いた表面処理において、（ＣＦ２）n + イオンを
主成分とするイオンを基板に作用させることによって、
シリコン窒化膜に対してシリコン酸化膜を選択的にエッ
チングすることが可能となる。
【図１】本発明実施例の方法で用いられる表面処理装置
の概略構成図
の概略構成図
【図２】本発明実施例の表面処理工程を示す図
【図３】イオン種とエッチング速度との関係を示す図
【図４】入射エネルギーとエッチング速度との関係を示
す図
す図
【図５】各イオン種における入射エネルギーとエッチン
グ速度との関係を示す図
グ速度との関係を示す図
【図６】入射エネルギーとＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋Ｃ
Ｆ3 + ）の関係を示す図
Ｆ3 + ）の関係を示す図
【図７】Ｃ4 Ｆ8 ガスの解離における電子エネルギー依
存性を示す図
存性を示す図
【図８】電子温度と分布関数の関係を示す図
【図９】電子温度とＥ／Ｐとの関係を示す図
【図１０】本発明の第２の実施例の表面処理装置を示す
概要図
概要図
【図１１】Ｃ4 Ｆ8 ガスの解離における流速と生成イオ
ン種を示す図
ン種を示す図
【図１２】ＣＦ3 + の混合比と衝突指数との関係を示す
図
図
【図１３】本発明の第３の実施例の表面処理装置を示す
概要図
概要図
【図１４】本発明の第４の実施例の表面処理装置を示す
概要図
概要図
【図１５】同装置の要部を示す図
【図１６】本発明の第５の実施例の表面処理装置を示す
概要図
概要図
【図１７】本発明の第６の実施例の表面処理装置を示す
概要図
概要図
【図１８】パルス幅とエッチング選択性との関係を示す
図
図
【図１９】電子エネルギーとＣＦ3 + およびＣ2 Ｆ4 +
の存在個数を示す図
の存在個数を示す図
【図２０】選択エッチングの一例を示す図
１ シリコン基板 ２ ゲート絶縁膜 ３ ゲート電極 ４ 窒化シリコン膜 ５ 酸化シリコン膜 Ｒ レジストパターン Ｈ コンタクトホール １００ ガス供給源 １０１ イオン源 １０２ 加速系 １０３ 質量分離器 １０４ 減速系 １０５ 真空容器 １０６ 基板 １０７ 表面処理室 １０８ サセプタ １０９ 排気系 ２０１ 真空容器 ２０１ａ 上部電極 ２０２ プラズマ ２０３ サセプタ（下部電極） ２０４ 高周波電源 ２０５ ガス供給源 ２０６ 排気系 ２０７ 被処理基板 ３０１ 真空容器 ３０１ａ 上部電極 ３０３ 下部電極 ３０５ ガス供給系 ３０６ 排気系 ３０７ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 茂行 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 内田 裕 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33 株式会 社東芝生産技術研究所内
Claims (24)
- 【請求項１】 フロロカーボン系ガスを用いて、半導体
基板表面の加工処理を行う表面処理方法において、 前記フロロカーボン系ガスを含むガスを供給するガス供
給工程と、 前記フロロカーボン系ガスの励起によりイオンを生成
し、 前記イオンのうち（ＣＦ2 ）n + （ｎ＝１，２，３…
…）を主成分とするイオンを、前記半導体基板上に導く
ように制御し、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコ
ン酸化膜をエッチングするエッチング工程とを含むこと
を特徴とする表面処理方法。 - 【請求項２】 前記エッチング工程は、前記（ＣＦ2 ）
n + を主成分とするイオンによってシリコン窒化膜上で
誘起せしめられる反応がエッチングから堆積に移行する
エネルギー値をとるように、前記半導体基板に入射する
エネルギーを、制御する工程を含むことを特徴とする請
求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項３】 前記エッチング工程は、前記イオンのう
ち、ＣＦ3 + 濃度の（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ）濃度に対
する割合をｘ（ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 +＋Ｃ
Ｆ3 + ））とするとき、前記半導体基板に入射するエネ
ルギーＥが、次式 １５２ｅＶ＜Ｅ≦２２３ｅＶ ｘ＜−０．７４４＋１９７６８．７／（２１４．８Ｅ−２１２４０） ｘ：ＣＦ3 + ／（Ｃ2 Ｆ4 + ＋ＣＦ3 + ） Ｅ：イオンの入射エネルギー を満たすように制御して前記イオンを前記半導体基板上
に導き、シリコン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化
膜をエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項
１記載の表面処理方法。 - 【請求項４】 前記エッチング工程は、前記イオンを、
前記半導体基板に入射するエネルギーが、１５２ｅＶ以
下になるように制御して前記半導体基板上に導き、シリ
コン窒化膜に対して選択的にシリコン酸化膜をエッチン
グする工程を含むことを特徴とする請求項１記載の表面
処理方法。 - 【請求項５】 前記エッチング工程は、前記式を満たす
ようにイオンビームを制御して前記半導体基板上に導く
工程を含むことを特徴とする請求項３または４記載の表
面処理方法。 - 【請求項６】 前記ガス供給工程は、フロロカーボン系
ガスとしてｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給する工程を含み、 前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスのプラズマ化により前記イオンを
生成することを特徴とする請求項１記載の表面処理方
法。 - 【請求項７】 前記ガス供給工程は、前記フロロカーボ
ン系ガスとして、半導体基板を収容する気密反応容器内
に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを供給する工程を含み、 前記エッチング工程は、前記ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスをプラズ
マ化することにより、イオンを生成し、前記基板上に導
かれる前記イオンのうち、（ＣＦ2 ）n + の全濃度に対
するＣＦ3 + イオンの濃度の比率が８％以下となるよう
に制御して前記半導体基板上に導き、シリコン窒化膜に
対して選択的にシリコン酸化膜をエッチングする工程で
あることを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項８】 前記ガス供給工程は、半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、Ｋ
ｒあるいはＸｅガスのうち少なくとも１種類以上のガス
とを導入する工程を含み、 前記イオン解離は、ｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスと、Ｋｒあるいは
Ｘｅガスのうち少なくとも１種類以上のガスとの混合ガ
スのプラズマを形成することによって達成されることを
特徴とする請求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項９】 前記ガス供給工程は、半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入
する工程を含み、 前記イオン解離は、電子エネルギーが３３ｅＶ未満とな
るように制御された電子ビームで該ガスを励起し、プラ
ズマを形成することによって達成されることを特徴とす
る請求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項１０】 前記ガス供給工程は、半導体基板を収
容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導
入する工程を含み、 前記イオンは、該ガスを波長７０．９nm以上１０２．５
nm以下の光を用いてプラズマ化することによって生成さ
れることを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項１１】 前記ガス供給工程は、半導体基板を収
容する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導
入する工程を含み、 前記イオン解離は、該ガスをプラズマ化することによっ
て達成されかつ該プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分
子の該プラズマ中に存在する電子との衝突指数Ｎ、該プ
ラズマ中の電子密度ｎe および該プラズマ中のｃ−Ｃ4
Ｆ8 分子の該気密反応容器内での滞在時間τが次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０8 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を制御することによって達成されることを特徴とする請
求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項１２】 前記エッチング工程は、前記ガスのプ
ラズマによって得られたイオンの前記半導体基板への入
射エネルギーを５００ｅＶ以下に制御する工程を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の表面処理方法。 - 【請求項１３】 マグネトロンプラズマを生成し、プラ
ズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×
Ｖ／Ｑが２４ｍｓｅｃ以下となるように制御することに
よって、前記イオンを生成することを特徴とする請求項
１１記載の表面処理方法。 - 【請求項１４】 平行平板形プラズマ生成装置を用いて
プラズマを生成し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8
分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７２０ｍｓｅｃ以下と
なるように制御することによって、前記イオンを生成す
ることを特徴とする請求項１１記載の表面処理方法。 - 【請求項１５】 制御した電子ビームで前記ガスを励起
し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の滞在時間
τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．２ｍｓｅｃ以下となるように制御
することによって前記イオンを生成することを特徴とす
る請求項１１記載の表面処理方法。 - 【請求項１６】 マイクロ波励起プラズマ生成装置を用
いてプラズマを生成し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4
Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが７．２ｍｓｅｃ以
下となるように制御することによって、前記イオンを生
成することを特徴とする請求項１１記載の表面処理方
法。 - 【請求項１７】 誘導結合形プラズマ生成装置を用いて
プラズマを生成し、プラズマ中に存在するｃ−Ｃ4 Ｆ8
分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．７２ｍｓｅｃ以下
となるように制御することによって、前記イオンを生成
することを特徴とする請求項１１記載の表面処理方法。 - 【請求項１８】 ヘリコン励起プラズマ生成装置を用い
てプラズマを生成し、プラズマ中に存在する、ｃ−Ｃ4
Ｆ8 分子の滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑが０．０７２ｍｓｅ
ｃ以下となるように制御することによって前記イオンを
生成することを特徴とする請求項１１記載の表面処理方
法。 - 【請求項１９】 前記ガス供給工程は半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入
する工程を含み、 該ガスを、数ｍｓｅｃから数百ｍｓｅｃのパルスにて変
調した高周波にてプラズマ化することによって前記イオ
ンを生成することを特徴とする請求項３または４記載の
表面処理方法。 - 【請求項２０】 前記ガスのプラズマはマグネトロン励
起プラズマ生成装置で生成されたプラズマであることを
特徴とする請求項１９記載の表面処理方法。 - 【請求項２１】 前記ガス供給工程は半導体基板を収容
する気密反応容器内に減圧下でｃ−Ｃ4 Ｆ8 ガスを導入
する工程を含み、 該ガスを、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルスにて変
調した電子ビームによりプラズマ化することにより、前
記イオンを生成することを特徴とする請求項１記載の表
面処理方法。 - 【請求項２２】 反応容器内に設置された半導体基板上
にフロロカーボン系ガスを供給するガス供給手段と、 反応容器内のガスを排気するガス排気手段と、 前記フロロカーボン系ガスをプラズマ化して、得られた
イオンのうち（ＣＦ2）n + を主成分とするイオンを、
前記半導体基板上に導くように制御するイオン種制御手
段とを具備したことを特徴とする表面処理装置。 - 【請求項２３】 さらに、前記プラズマ中に存在するｃ
−Ｃ4 Ｆ8 分子の該プラズマ中に存在する電子との衝突
指数Ｎ、該プラズマ中の電子密度ｎe および該プラズマ
中のｃ−Ｃ4 Ｆ8 分子の該気密反応容器内での滞在時間
τが次式 Ｎ＝ｎe ×τ≦７．２×１０8 τ ＝Ｐ×Ｖ×Ｑ-1 Ｐ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧 Ｖ ：前記反応容器の体積 Ｑ ：ｃ−Ｃ4 Ｆ8 流量 を満足するように、前記ガス供給手段および前記ガス排
出手段のうちの少なくとも１つを制御し、ｃ−Ｃ4 Ｆ8
ガス流量Ｑまたはｃ−Ｃ4 Ｆ8 分圧を制御する手段を含
むことを特徴とする請求項２２記載の表面処理装置。 - 【請求項２４】 前記イオン種制御手段は、前記ガス
を、数ｍｓｅｃから数十ｍｓｅｃのパルスにて変調した
電子ビームによりプラズマ化する手段を含むことを特徴
とする請求項２２記載の表面処理装置。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0776032A3 (en) * | 1995-10-26 | 1998-04-15 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching method |
| JPH10189537A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| JP2001176849A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| JP2005285942A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Tadahiro Omi | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| USRE39895E1 (en) | 1994-06-13 | 2007-10-23 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method |
| USRE44292E1 (en) | 1997-02-25 | 2013-06-11 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of etching silicon nitride by a mixture of CH2F2, CH3F or CHF3 and an inert gas |
| JP2016048771A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-07 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5880036A (en) * | 1992-06-15 | 1999-03-09 | Micron Technology, Inc. | Method for enhancing oxide to nitride selectivity through the use of independent heat control |
| US5880037A (en) * | 1992-09-08 | 1999-03-09 | Applied Materials, Inc. | Oxide etch process using a mixture of a fluorine-substituted hydrocarbon and acetylene that provides high selectivity to nitride and is suitable for use on surfaces of uneven topography |
| US6184150B1 (en) * | 1992-09-08 | 2001-02-06 | Applied Materials Inc. | Oxide etch process with high selectivity to nitride suitable for use on surfaces of uneven topography |
| JP3483327B2 (ja) * | 1994-11-29 | 2004-01-06 | アネルバ株式会社 | プラズマ処理方法 |
| EP0821409A3 (en) * | 1996-07-23 | 2004-09-08 | International Business Machines Corporation | Collar etch method for DRAM cell |
| US5930585A (en) * | 1996-07-23 | 1999-07-27 | International Business Machines Corporation | Collar etch method to improve polysilicon strap integrity in DRAM chips |
| US5882535A (en) * | 1997-02-04 | 1999-03-16 | Micron Technology, Inc. | Method for forming a hole in a semiconductor device |
| US5854135A (en) * | 1997-04-09 | 1998-12-29 | Vanguard International Semiconductor Corporation | Optimized dry etching procedure, using an oxygen containing ambient, for small diameter contact holes |
| JP2002504709A (ja) | 1998-02-18 | 2002-02-12 | ジェイディーエス ユニフェイズ コーポレイション | 高ゲイン帯域幅積を有する一体型光モジュレーター |
| US6228775B1 (en) * | 1998-02-24 | 2001-05-08 | Micron Technology, Inc. | Plasma etching method using low ionization potential gas |
| US6133153A (en) * | 1998-03-30 | 2000-10-17 | Lam Research Corporation | Self-aligned contacts for semiconductor device |
| US6211092B1 (en) | 1998-07-09 | 2001-04-03 | Applied Materials, Inc. | Counterbore dielectric plasma etch process particularly useful for dual damascene |
| US6235640B1 (en) * | 1998-09-01 | 2001-05-22 | Lam Research Corporation | Techniques for forming contact holes through to a silicon layer of a substrate |
| US6734108B1 (en) * | 1999-09-27 | 2004-05-11 | Cypress Semiconductor Corporation | Semiconductor structure and method of making contacts in a semiconductor structure |
| JP4108310B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2008-06-25 | 富士通株式会社 | シリコン含有絶縁膜を有する半導体装置の製造方法 |
| US20040219790A1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-04 | Wilson Aaron R | Etching methods, RIE methods, and methods of increasing the stability of photoresist during RIE |
| JP2007012819A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | ドライエッチング方法 |
| DE102006051550B4 (de) * | 2006-10-30 | 2012-02-02 | Fhr Anlagenbau Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Strukturieren von Bauteilen unter Verwendung eines Werkstoffs auf der Basis von Siliziumoxid |
| US8614151B2 (en) * | 2008-01-04 | 2013-12-24 | Micron Technology, Inc. | Method of etching a high aspect ratio contact |
| JP5537324B2 (ja) * | 2010-08-05 | 2014-07-02 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| JP6504827B2 (ja) * | 2015-01-16 | 2019-04-24 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
| CN105810581B (zh) * | 2015-01-16 | 2019-12-10 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法 |
| CN105810579B (zh) * | 2015-01-16 | 2019-12-06 | 东京毅力科创株式会社 | 蚀刻方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244152A (ja) * | 1993-02-19 | 1994-09-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JPH07335612A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3038950B2 (ja) * | 1991-02-12 | 2000-05-08 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
| JP2687787B2 (ja) * | 1991-10-02 | 1997-12-08 | ソニー株式会社 | ドライエッチング方法 |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP14486294A patent/JP3623256B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-29 US US08/267,799 patent/US5503901A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06244152A (ja) * | 1993-02-19 | 1994-09-02 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JPH07335612A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Hitachi Ltd | 半導体集積回路装置の製造方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE39895E1 (en) | 1994-06-13 | 2007-10-23 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor integrated circuit arrangement fabrication method |
| EP0776032A3 (en) * | 1995-10-26 | 1998-04-15 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching method |
| US5928963A (en) * | 1995-10-26 | 1999-07-27 | Tokyo Electron Limited | Plasma etching method |
| JPH10189537A (ja) * | 1996-12-26 | 1998-07-21 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| USRE44292E1 (en) | 1997-02-25 | 2013-06-11 | Fujitsu Semiconductor Limited | Method of etching silicon nitride by a mixture of CH2F2, CH3F or CHF3 and an inert gas |
| JP2001176849A (ja) * | 1999-12-14 | 2001-06-29 | Chemitoronics Co Ltd | プラズマエッチング装置 |
| JP2005285942A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Tadahiro Omi | プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 |
| JP2016048771A (ja) * | 2014-08-28 | 2016-04-07 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3623256B2 (ja) | 2005-02-23 |
| US5503901A (en) | 1996-04-02 |
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