(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、
被処理基板の酸化膜を所定の処理レシピでプラズマエッチングする工程と、
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）を把握する工程と、
前記残留Ｓ濃度が設定値以下になるように処理レシピのＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）を調整する工程と、
ＣＯＳ／ＣＦを調整して変更した処理レシピにより実際のプラズマエッチングを行う工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板の残留Ｓ濃度が設定値を超えた場合に、処理レシピのＣＯＳ／ＣＦを低下させ、そのＣＯＳ／ＣＦを低下させて変更した処理レシピにより実際のエッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
ＣＯＳガス流量を減らす、またはＣＦガス流量を増やす、またはこれらの両方により、ＣＯＳ／ＣＦを低下させることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記変更した処理レシピでエッチングした後、再度残留Ｓ濃度を測定し、これを残留Ｓ濃度が所定値以下になるまで繰り返すことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板の残留Ｓ濃度が設定値以下の場合に、残留Ｓ濃度の許容範囲内で処理レシピのＣＯＳ／ＣＦを増加させ、そのＣＯＳ／ＣＦを増加させて変更した処理レシピにより実際のエッチングを行うことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、
プラズマエッチングの際のＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）との関係を把握する工程と、
前記残留Ｓ濃度が設定値を超えない範囲でＣＯＳ／ＣＦを設定する工程と、
設定したＣＯＳ／ＣＦによりプラズマエッチングする工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、
被処理基板の酸化膜を所定の処理レシピでプラズマエッチングする工程と、
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）を把握する工程と、
前記残留Ｓ濃度が設定値以下になるように処理レシピのＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスによりエッチングした時間（エッチング時間）との積（（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間）を調整する工程と、
（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を調整して変更した処理レシピにより実際のエッチングを行う工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板の残留Ｓ濃度が設定値を超えた場合に、処理レシピの（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を低下させ、その（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を低下させて変更した処理レシピにより実際のエッチングを行うことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
ＣＯＳガス流量を減らす、ＣＦガス流量を増やす、およびエッチング時間を短くすることのずれか一つ以上により、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を低下させることを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板の残留Ｓ濃度が設定値以下の場合に、残留Ｓ濃度の許容範囲内で処理レシピの（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を増加させ、その（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を増加させて変更した処理レシピにより実際のエッチングを行うことを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、
プラズマエッチングの際のＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスによりエッチングした時間（エッチング時間）との積（（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間）と、プラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）との関係を把握する工程と、
前記残留Ｓ濃度が設定値を超えない範囲で（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を設定する工程と、
設定した（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間によりプラズマエッチングする工程と
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記残留Ｓ濃度の設定値は、ＴＬＶ値であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
コンピュータ上で動作し、プラズマ処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項１から請求項１２のいずれかのプラズマ処理方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＦ系ガスとＣＯＳガスとを用いて酸化膜をプラズマエッチングするプラズマ処理方法および記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいて、パターン形成のためにプラズマエッチングが用いられている。酸化膜のプラズマエッチングには、従来からエッチングガスとしてＣＦ系ガスが用いられている。
【０００３】
このような酸化膜のプラズマエッチングにおいて、ＣＦ系ガスに硫化カルボニル（ＣＯＳ）ガスを添加する技術が特許文献１に開示されている。
【０００４】
最近では、酸化膜のホールパターンのエッチングにおけるホール径の微細化にともない、エッチング後のホール形状の制御がより重要となっており、中でもボーイングは、歩留まり低下を招く大きな原因となっているため、これを改善するために、ＣＯＳガスを添加する手法が用いられ始めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ＣＦ系ガスとＣＯＳガスとを用いて酸化膜をプラズマエッチングする場合には、エッチング後の被処理基板上にＳが残留してしまうことが判明した。Ｓは残留濃度が高い場合、健康被害を及ぼすおそれがあるため、残留Ｓ濃度を所定値以下にすることが求められており、残留Ｓ濃度の制御が極めて重要である。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ＣＦ系ガスとＣＯＳガスとを用いて酸化膜をプラズマエッチングした後に、被処理基板上に残留する硫黄（Ｓ）の濃度を所定値以下に制御することができるプラズマ処理方法およびそのようなプラズマ処理方法を実施するためのプログラムが記憶された記憶媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、被処理基板の酸化膜を所定の処理レシピでプラズマエッチングする工程と、前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）を把握する工程と、前記残留Ｓ濃度が設定値以下になるように処理レシピのＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）を調整する工程と、ＣＯＳ／ＣＦを調整して変更した処理レシピにより実際のプラズマエッチングを行う工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、プラズマエッチングの際のＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）との関係を把握する工程と、前記残留Ｓ濃度が設定値を超えない範囲でＣＯＳ／ＣＦを設定する工程と、設定したＣＯＳ／ＣＦによりプラズマエッチングする工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点では、被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、被処理基板の酸化膜を所定の処理レシピでプラズマエッチングする工程と、前記所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）を把握する工程と、前記残留Ｓ濃度が設定値以下になるように処理レシピのＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスによりエッチングした時間（エッチング時間）との積（（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間）を調整する工程と、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を調整して変更した処理レシピにより実際のエッチングを行う工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点では、被処理基板の酸化膜を、ＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスにより、１または２以上のステップにてプラズマエッチングするプラズマ処理方法であって、プラズマエッチングの際のＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）とＣＦ系ガスおよびＣＯＳガスを含む処理ガスによりエッチングした時間（エッチング時間）との積（（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間）と、プラズマエッチングした後の被処理基板に残留する硫黄（Ｓ）の濃度（残留Ｓ濃度）との関係を把握する工程と、前記残留Ｓ濃度が設定値を超えない範囲で（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を設定する工程と、設定した（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間によりプラズマエッチングする工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。
【００１２】
本発明の第５の観点では、コンピュータ上で動作し、プラズマ処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第１の観点から第４の観点のいずれかのプラズマ処理方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、被処理基板における残留Ｓ濃度はＣＯＳ／ＣＦによりコントロールすることができるという本発明者らが初めて見出した知見に基づき、被処理基板の酸化膜を所定の処理レシピでプラズマエッチングした後の被処理基板における残留Ｓ濃度を把握し、残留Ｓ濃度が設定値以下になるように処理レシピのＣＯＳ／ＣＦまたは（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を調整して実際のプラズマエッチングを行うので、残留Ｓ濃度を所定値以下に制御することができる。
【００１４】
また、予め、ＣＯＳ／ＣＦまたは（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間と残留Ｓ濃度との関係を把握しておき、残留Ｓ濃度が設定値を超えない範囲でＣＯＳ／ＣＦまたは（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を設定し、設定したＣＯＳ／ＣＦまたは（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間によりプラズマエッチングを行うので、残留Ｓ濃度を所定値以下に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のプラズマ処理方法を実施するために用いるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法に適用される半導体ウエハの構造例を模式的に示す図である。
【図３】ウエハ全面の残留Ｓ濃度を測定する溶出評価を説明するための模式図である。
【図４】ＣＯＳ／ＣＦと溶出評価により求めた残留Ｓ濃度との関係を示す図である。
【図５】残留Ｓ濃度をＣＯＳ／ＣＦでコントロールできることを説明するためのイメージ図である。
【図６】実際に気化しているＳの濃度を測定するインピンジャー評価を説明するための模式図である。
【図７】ＣＯＳ／ＣＦと溶出評価およびインピンジャー評価により求めた残留Ｓ濃度との関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理方法を実施するために用いるプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。なお、本発明のプラズマ処理方法の実施に用いる装置は図１の装置に限るものではない。
【００１７】
このプラズマ処理装置１は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ（処理容器）１０を有している。このチャンバ１０は保安接地されている。
【００１８】
チャンバ１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状のサセプタ支持台１４が配置され、このサセプタ支持台１４の上に例えばアルミニウムからなるサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は下部電極を構成し、その上にエッチング対象である酸化膜（ＳｉＯ２膜）を有する被処理基板である半導体ウエハＷが載置される。
【００１９】
サセプタ１６の上面には、半導体ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は、導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んだ構造を有するものであり、電極２０には直流電源２２が電気的に接続されている。そして、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力により半導体ウエハＷが静電チャック１８に吸着保持される。
【００２０】
静電チャック１８（半導体ウエハＷ）の周囲でサセプタ１６の上面には、エッチングの均一性を向上させるための、例えばシリコンからなる導電性のフォーカスリング（補正リング）２４が配置されている。サセプタ１６およびサセプタ支持台１４の側面には、例えば石英からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。
【００２１】
サセプタ支持台１４の内部には、例えば円周上に冷媒室２８が設けられている。この冷媒室には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管３０ａ，３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によってサセプタ上の半導体ウエハＷの処理温度を制御することができる。
【００２２】
さらに、図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック１８の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給される。
【００２３】
下部電極であるサセプタ１６の上方には、サセプタ１６と対向するように平行に上部電極３４が設けられている。そして、上部および下部電極３４，１６間の空間がプラズマ生成空間となる。上部電極３４は、下部電極であるサセプタ１６上の半導体ウエハＷと対向してプラズマ生成空間と接する面、つまり対向面を形成する。
【００２４】
この上部電極３４は、絶縁性遮蔽部材４２を介して、チャンバ１０の上部に支持されており、サセプタ１６との対向面を構成しかつ多数の吐出孔３７を有する電極板３６と、この電極板３６を着脱自在に支持し、導電性材料、例えばアルミニウムからなる水冷構造の電極支持体３８とによって構成されている。電極板３６は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体が好ましく、また、後述するようにレジストを強化する観点からはシリコン含有物質が好ましい。このような観点から、電極板３６はシリコンやＳｉＣで構成されるのが好ましい。電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からはガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。
【００２５】
電極支持体３８にはガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口６２が形成されており、このガス導入口６２にはガス供給管６４が接続され、このガス供給管６４を介して処理ガス供給部６６から処理ガスが供給されるようになっている。本実施形態では、処理ガスとしてＣ４Ｆ６ガス、ＣＦ４ガス等のＣＦ系ガス、およびＣＯＳガスを用い、他に必要に応じてＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスを用いる。処理ガス供給部６６には、各処理ガスの供給源が存在し、これら供給源からそれぞれの配管を介してガス供給管６４に各処理ガスを供給するようになっている。各処理ガスを供給する配管にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）等の流量制御器とバルブが設けられている。そして、処理ガスは、処理ガス供給部６６から、ガス供給管６４を介してガス拡散室４０に至り、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してシャワー状にプラズマ生成空間に吐出される。すなわち、上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。
【００２６】
上記上部電極３４には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａを介して可変直流電源５０が電気的に接続されている。可変直流電源５０はバイポーラ電源であってもよい。この可変直流電源５０は、オン・オフスイッチ５２により給電のオン・オフが可能となっている。
【００２７】
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）４６ａは、後述する第１および第２の高周波電源からの高周波をトラップするためのものであり、好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成される。
【００２８】
チャンバ１０の側壁から上部電極３４の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１０ａが設けられている。
【００２９】
下部電極であるサセプタ１６には、第１の整合器８７を介して、第１の高周波電源８８が電気的に接続されている。第１の高周波電源８８は、２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を出力する。第１の整合器８７は、第１の高周波電源８８の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので、チャンバ１０内にプラズマが生成されている時に第１の高周波電源８８の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００３０】
また、下部電極であるサセプタ１６には、第２の整合器８９を介して第２の高周波電源９０も電気的に接続されている。この第２の高周波電源９０から下部電極であるサセプタ１６に高周波電力が供給されることにより、半導体ウエハＷに高周波バイアスが印加され半導体ウエハＷにイオンが引き込まれる。第２の高周波電源９０は、４００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば１３ＭＨｚの高周波電力を出力する。第２の整合器８９は第２の高周波電源９０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので、チャンバ１０内にプラズマが生成されている時に第２の高周波電源９０の内部インピーダンスとチャンバ１０内のプラズマを含めた負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００３１】
チャンバ１０の底部には排気口８０が設けられ、この排気口８０に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内を所望の真空度まで減圧可能となっている。また、チャンバ１０の側壁には半導体ウエハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能となっている。また、チャンバ１０の内壁に沿ってチャンバ１０にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１がチャンバ壁を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周にも設けられている。チャンバ１０の底部のチャンバ壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間には排気プレート８３が設けられている。デポシールド１１および排気プレート８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを好適に用いることができる。
【００３２】
デポシールド１１のチャンバ内壁を構成する部分のウエハＷとほぼ同じ高さ部分には、グランドにＤＣ的に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）９１が設けられており、これにより異常放電防止効果を発揮する。
【００３３】
プラズマエッチング装置の各構成部、例えば電源系やガス供給系、駆動系、さらには、第１の高周波電源８８、第２の高周波電源９０、整合器８７，８９、直流電源５０等は、マイクロプロセッサ（コンピュータ）を含む制御部（全体制御装置）１００に接続されて制御される構成となっている。また、制御部１００には、オペレータがプラズマエッチング装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマエッチング装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１０１が接続されている。
【００３４】
さらに、制御部１００には、プラズマエッチング装置で実行される各種処理を制御部１００の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマエッチング装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部１０２が接続されている。処理レシピは記憶部１０２の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。
【００３５】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース１０１からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部１０２から呼び出して制御部１００に実行させることで、制御部１００の制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。
【００３６】
次に、このように構成されるプラズマ処理装置により実施される、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。
本実施形態では、被処理体である半導体ウエハＷとして、図２に示すような、シリコン基体２００上に、エッチング対象である酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１、下層レジスト層２０２、反射防止膜（ＢＡＲＣ）２０３、フォトレジスト膜２０４が順次形成した後、フォトレジスト膜２０４にフォトリソグラフィにより所定パターンを形成してエッチングのための開口部２０５が形成された構造のものを一例として挙げることができる。
【００３７】
図２の状態から、まず、フォトレジスト膜２０４をマスクとして反射防止膜（ＢＡＲＣ）２０３および下層レジスト層２０２をエッチングした後、下層レジスト層２０２をマスクとしてエッチング対象である酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１をエッチングする。
【００３８】
最初に、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介して図２の状態の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入し、サセプタ１６上に載置する。そして、排気装置８４によりチャンバ１０内を排気しながら、処理ガス供給源６６から処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してチャンバ１０内へ供給しつつ、高周波電力を供給することで、処理ガスのプラズマにより下層レジスト層２０２までのエッチングを行う。次に、酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１のエッチングのため、排気装置８４によりチャンバ１０内を排気しながら、処理ガス供給源６６から処理ガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介してチャンバ１０内へ供給しつつ、その中の圧力を例えば２０ｍＴｏｒｒ以下（２．６６Ｐａ以下）の設定値とする。
【００３９】
処理ガスとしては、メインのエッチングガスであるＣＦ系ガスと、添加ガスであるＣＯＳガスとを用いる。また、必要に応じて、ＡｒガスやＯ２ガス等の他のガスを用いてもよい。ここでＣＦ系ガスとは、ＣおよびＦを含むガスである、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ５Ｆ８ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ６Ｆ６ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス等を指す。
【００４０】
処理ガスをチャンバ１０内へ所定流量で導入した状態で、下部電極であるサセプタ１６に第１の高周波電源８８から２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの比較的高い周波数のプラズマ生成用の高周波電力を印加し、かつ第２の高周波電源９０から４００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数、例えば１３ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力よりも低い周波数のイオン引き込み用の高周波電力を高周波バイアスとして印加し、さらに必要に応じて可変直流電源５０から負の直流電圧を印加し、処理ガスをプラズマ化して半導体ウエハＷの酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１に対してプラズマエッチングを行う。第１の高周波電源８８によるセルフバイアスのみで高周波バイアスが十分な場合には、必ずしも第２の高周波電源９０からの電力供給は必要ではない。プラズマが生成された際に、直流電源２２から静電チャック１８の電極２０に直流電圧を印加することにより、ウエハＷが静電チャック１８に固定される。
【００４１】
そして、上部電極３４の電極板３６に形成されたガス吐出孔３７から吐出された処理ガスが、高周波電力により生じた上部電極３４と下部電極であるサセプタ１６間のグロー放電中でプラズマ化し、このプラズマで生成されるイオンやラジカルによって酸化膜（ＳｉＯ２膜）２０１がエッチングされる。この際のエッチングは、通常、メインエッチングとメインエッチング終了後のオーバーエッチングとで条件を変えて行うマルチステップにより行われる。もちろんシングルステップでも可能である。
【００４２】
このエッチングの際に、メインのエッチングガスであるＣＦ系ガスにＣＯＳガスを添加するので、エッチングの際のボーイングを抑制することができる。具体例を示すと、Ｃ４Ｆ６／Ａｒ／Ｏ２の処理ガスにＣＯＳを添加することで、ＣＯＳを添加しない場合に比べてボーイングＣＤを２ｎｍ改善することができた。
【００４３】
しかし、処理ガスとしてＣＯＳガスを用いた場合には、その分子中に含まれる硫黄（Ｓ）がウエハに残留するおそれがある。Ｓは、残留濃度が高い場合、健康被害を及ぼすおそれがあり、ＴＬＶ値（Ｔｈｒｅｓｈｏｕｌｄ  Ｌｉｍｉｔ  Ｖａｌｕｅ：労働者が１日８時間（週４８時間）、繰り返し暴露を受けても悪影響を受けない気中濃度を指す）が１０ｐｐｍ以下に定められているため、Ｓの残留濃度を１０ｐｐｍ以下にする必要がある。
【００４４】
しかし、従来は残留Ｓ濃度について系統立てた検討は行われておらず、どのようなパラメータがＳ残留濃度に関係するかについては把握されていなかった。
【００４５】
そこで、本発明者らは、ウエハ上の残留Ｓ濃度と相関のある条件を検討した。ここでは、製造条件を変化させてエッチング処理を行った後のウエハを、図３に示すように、水に浸し、Ｓが溶出した水溶液に対しイオンクロマトグラフ（ＩＣ）分析を行い、ウエハ全面の残留Ｓ濃度を求めた（溶出評価）。その結果、図４に示すように、残留Ｓ濃度と、ＣＦ系ガス流量に対するＣＯＳガス流量の比（ＣＯＳ／ＣＦ）との間に強い相関があり、ＣＯＳ／ＣＦが大きいほど残留Ｓが高くなること、換言すると、残留Ｓ濃度はＣＯＳ／ＣＦでコントロールすることができることが確認された。すなわち、図５のイメージ図に示すように、単純にＣＯＳガスの流量が多くなるほど残留Ｓ濃度は高くなるが、ＣＦ流量を増加させるとＣＯＳ／ＣＦが低下するので残留Ｓ濃度の増加量を低下させることができる。なお、図４では、チャンバ内圧力：２０ｍＴ（２．６６Ｐａ）、第１高周波電源および第２高周波電源のパワー：１８００／４５００Ｗ、直流電圧：−１１５０Ｖ、ＣＦ系ガス流量：６８ｓｃｃｍに固定し、ＣＯＳガス流量を０、６．８、１３．６ｓｃｃｍ（ＣＯＳ／ＣＦ＝０、１０、２０％）と変化させて６０ｓｅｃのエッチングを行った結果である。
【００４６】
ＴＬＶ値は物質の気中濃度であるから、実際には、ウエハに残留したＳのうち実際に気化しているＳの濃度を測定することが求められる。これは、図６に示すように、専用ＦＯＵＰにエッチング後のウエハを設置し、ＦＯＵＰ内をポンプで吸引し、吸引した気体を水に溶解させ、溶出したＳをＩＣ分析するインピンジャー評価によって把握することができる。残留Ｓ濃度とＣＯＳ／ＣＦとの関係を溶出評価とインピンジャー評価とで比較した結果、図７に示すように、両者の傾向は同じであり、いずれもＣＯＳ／ＣＦが大きいほど残留Ｓが高くなることが確認された。なお、図７では、チャンバ内圧力：２０ｍＴ（２．６６Ｐａ）、第１高周波電源および第２高周波電源のパワー：４００／４５００Ｗ、直流電圧：−１１５０Ｖ、ＣＦ系ガス流量：６８ｓｃｃｍに固定し、ＣＯＳガス流量を変化させて６０ｓｅｃのエッチングを行った結果である。
【００４７】
次に、量産条件（条件１〜５）でエッチングを実際に行った際のＣＯＳ／ＣＦ（％）、残留Ｓ濃度（ｐｐｍ）、ＣＯＳ流量×エッチング時間、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を表１に示す。なお、表１の残留Ｓ濃度はインピンジャー評価の結果である。また、条件１〜５のうち２段で示しているのは、上段がメインエッチング、下段がオーバーエッチングである。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
表１に示すように、ＣＯＳ／ＣＦの値が１３．５％以下の場合には、残留Ｓ濃度が１０ｐｐｍ以下であったが、オーバーエッチングにおけるＣＯＳ／ＣＦの値が２８．６と高い条件３では残留Ｓ濃度が１８．５ｐｐｍとＴＬＶ値を超えた。条件５は、条件３のオーバーエッチングの際のＣＯＳ／ＣＦの値を１１％に低下させたものであり、残留Ｓ濃度が３．２ｐｐｍに低下している。このことから、ＣＯＳ／ＣＦの値により残留Ｓ濃度をコントロールできることが量産レベルで確認された。また、条件３以外については、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間と残留Ｓ濃度との間に相関が見られ、ＣＯＳ／ＣＦが極端に高くない場合には、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間によっても残留Ｓ濃度をコントロールできることが確認された。
【００５０】
このように、残留Ｓ濃度がＣＯＳ／ＣＦの値によりコントロールできることから、図８のフローチャートに示すように、処理ガスとしてＣＯＳガスを含む所定の処理レシピ（初期条件）でプラズマエッチングを行い（ＳＴＥＰ１）、その際の残留Ｓ濃度を測定し（ＳＴＥＰ２）、その残留Ｓ濃度が設定値（典型的にはＴＬＶ値）以下になるように処理レシピのＣＯＳ／ＣＦの値を調整し（ＳＴＥＰ３）、ＣＯＳ／ＣＦの値を調整した処理レシピにより実際のエッチングを行う（ＳＴＥＰ４）ようにすることができる。
【００５１】
具体的には、初期条件で残留Ｓ濃度が設定値（典型的にはＴＬＶ値）を超えた場合には、処理レシピのＣＯＳ／ＣＦを低下させ、その変更した処理レシピにより実際のエッチングを行うようにすることができる。ＣＯＳ／ＣＦを低下させるためには、ＣＯＳガス流量を減らす、またはＣＦガス流量を増やす、またはこれらの両方を行えばよい。このとき、ＣＯＳガス添加の目的であるボーイング抑制の効果が得られる範囲で、ＣＯＳガス流量、ＣＦガス流量を調整することが必要である。また、変更した処理レシピでエッチングした後、再度残留Ｓ濃度を測定し、これを残留Ｓ濃度が所定値以下になるまで繰り返してもよい。
【００５２】
また、初期条件で残留Ｓ濃度が設定値以下の場合には、残留Ｓ濃度の観点からはＣＯＳ／ＣＦをコントロールする必要はない。しかし、ボーイング抑制の観点からは、残留Ｓ濃度の許容範囲内で処理レシピのＣＯＳ／ＣＦを増加させ、その変更した処理レシピによりプラズマエッチングするようにしてもよい。
【００５３】
また、図９のフローチャートに示すように、基本となる処理レシピ毎に、予め、ＣＯＳ／ＣＦの値と残留Ｓ濃度との関係を把握しておき（ＳＴＥＰ１１）、残留Ｓ濃度が設定値（典型的にはＴＬＶ値）を超えない範囲でＣＯＳ／ＣＦの値を設定し（ＳＴＥＰ１２）、その設定したＣＯＳ／ＣＦにてプラズマエッチングを行う（ＳＴＥＰ１３）ようにしてもよい。上記表１の結果からは、ＣＯＳ／ＣＦが１３．５％以下、より安全性を重視する観点からは１０％以下が好ましいと言える。ただし、この値は基本となるレシピによっても多少異なり、さらにＣＯＳ／ＣＦが高くても許容される可能性がある。ボーイング抑制の観点からは、予め把握された許容されるＣＯＳ／ＣＦの範囲内でボーイングを抑制可能な所望のＣＯＳガス流量が得られるように、ＣＯＳガス流量とＣＦガス流量を調整することが好ましい。
【００５４】
上記残留Ｓ濃度とＣＯＳ／ＣＦとの関係の代わりに残留Ｓ濃度と（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間との関係を用い、図１０のフローチャートに示すように、処理ガスとしてＣＯＳガスを含む所定の処理レシピ（初期条件）でエッチングを行い（ＳＴＥＰ２１）、その際の残留Ｓ濃度を測定し（ＳＴＥＰ２２）、その残留Ｓ濃度が設定値（典型的にはＴＬＶ値）以下になるように処理レシピの（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を調整し（ＳＴＥＰ２３）、（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を調整した処理レシピにより実際のエッチングを行う（ＳＴＥＰ２４）ようにしてもよい。
【００５５】
具体的には、初期条件で残留Ｓ濃度が所定値（典型的にはＴＬＶ値）を超えた際に、処理レシピの（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間の値を低下させ、その変更した処理レシピで実際のエッチングを行うようにすることができる。（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間の値を低下させるためには、ＣＯＳガス流量を減らす、ＣＦガス流量を増やす、およびエッチング時間を短くすることのいずれか一つ以上を行えばよい。また、初期条件で残留Ｓ濃度が設定値以下の場合には、残留Ｓ濃度の観点からは（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間をコントロールする必要はないが、ボーイング抑制の観点からＣＯＳガス流量を増やしたい場合には、残留Ｓ濃度が許容値の範囲で処理レシピの（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を増加させ、その変更した処理レシピでエッチングするようにしてもよい。
【００５６】
また、図１１のフローチャートに示すように、基本となる処理レシピ毎に、予め、残留Ｓ濃度と（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間との関係を把握しておき（ＳＴＥＰ３１）、残留Ｓ濃度が設定値（典型的にはＴＬＶ値）を超えない範囲で（ＣＯＳ／ＣＦ）×エッチング時間を設定し（ＳＴＥＰ３２）、その条件によりエッチングを行う（ＳＴＥＰ３３）ようにしてもよい。
【００５７】
なお、ウエハ上に残留したＳは、酸素プラズマで処理することにより除去することは可能である。しかしながら、ウエハ毎に酸素プラズマ処理するには、一枚のウエハ当たり１０ｓｅｃ以上の処理時間が付加されるため、現実的ではない。このため、本発明は、このような付加的な工程を経ずに残留Ｓ濃度を基準値以下にする方法を提案するものである。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の方法を実施する装置として下部電極に周波数の異なる２つの高周波電力を印加する装置を示したが、これに限らず、下部電極にプラズマ生成用の一つの高周波電力を印加するようにしてもよいし、高周波電力を上部電極に印加するようにしてもよいし、上部電極にプラズマ生成用の高周波電力を印加し、下部電極にバイアス用の高周波電力を印加するようにしてもよい。また、エッチング対象である酸化膜としては、ＳｉＯ２の他に、ＴＥＯＳやＢＰＳＧ等の他の酸化膜も適用することが可能である。さらに、必ずしも上部電極に直流電圧を印加する必要はない。さらにまた、上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いているが、本発明の原理上、被処理基板は半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等の他の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０…チャンバ
１６…サセプタ（下部電極）
３４…上部電極
５０…可変直流電源
６６…処理ガス供給部
８８…第１の高周波電源
９０…第２の高周波電源
１００…制御部
１０２…記憶部
Ｗ…半導体ウエハ（被処理基板）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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