(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライエッチング装置を用いて、被エッチング物をジャストエッチングとその後のオーバーエッチングとによりエッチングするようにしたドライエッチング方法において、
上記ジャストエッチングを行う時に上記ドライエッチング装置のエッチング室の側壁部の内壁を冷却してその表面に反応生成物を吸着しておき、上記エッチング室の上記内壁を加熱してその表面から上記反応生成物を放出させた後に上記オーバーエッチングを行うようにした
ことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
上記エッチング室の上記内壁に設けられた冷媒流路にガス冷媒供給配管を介してガス冷媒供給装置によりガス冷媒を供給することにより上記エッチング室の上記内壁を冷却するようにしたことを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。
【請求項３】
上記エッチング室の上記内壁の表面に設けられた被覆体と、上記被覆体の内部に設けられた発熱体とからなる加熱機構により上記エッチング室の上記内壁を加熱するようにしたことを特徴とする請求項１記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ドライエッチング方法に関し、例えば、ゲート電極材料や酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜のエッチングに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチング法においては、プラズマエッチングプロセスが壁との相互作用を無視することができず、特に壁への堆積物のバルクプラズマ中への輸送が、プロセスに大きく影響することは、公知のところである。例えば、多結晶シリコン（Ｓｉ）などのゲート電極材料の加工においては、エッチング時の反応生成物であるＳｉＣｌx がチェンバー（エッチング室）内壁に堆積し、これがプラズマが壁と接触することにより放出されて、エッチングの再現性などに影響を与える。
【０００３】
具体的には、エッチング終了後にチェンバー内をプラズマクリーニングした後、クリーニング雰囲気のチェンバー内を実ガス雰囲気に戻すためにいわゆるシーズニングと称する実ガス放電を行うのであるが、これを過剰に行ってしまうと、このときチェンバー内壁などに堆積した堆積物がエッチング時に放出されて、エッチングした際なども同様に、チェンバー内壁に過剰に堆積した堆積物が、エッチングの再現性に影響を与える。
【０００４】
この現象は、ゲート電極材料の加工に限られず、例えばＳｉＯ2 膜をエッチングする場合においても同様である。すなわち、このＳｉＯ2 膜のエッチングにおいては、フルオロカーボンポリマー系ガスが用いられるが、選択比確保の鍵を握るフルオロカーボンポリマーの前駆体がチェンバー内壁などに堆積し、これがプラズマと接触することにより、プラズマ中に放出されて放電時のＣ／Ｆ比を狂わせ、微細なコンタクトホールを形成する場合にエッチングが停止してしまうなどの深刻な問題を引き起こしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のことから、エッチング時の壁への影響を良好に制御することができるドライエッチング方法が今後の微細加工プロセスには不可欠であり、その実用化が切望されている。
【０００６】
したがって、この発明の目的は、エッチング時における反応生成物やポリマーの前駆体のエッチング室の内壁への堆積量を制御することができ、パターン太り、エッチングの停止、高テーパ化などを生ずることなく、高選択比で多結晶Ｓｉなどのゲート電極材料やＳｉＯ2 膜などを高精度で再現性良くエッチングすることができ、微細なパターンや高アスペクト比で微細なコンタクトホールを容易に形成することができるドライエッチング方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来技術が有する上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、放電パラメータ以外の手段により放電時のラジカル量を制御することで上述の課題を解決する手段を見い出した。以下にその概要を説明する。
すでに述べたように、ドライエッチング装置においては、プラズマとチェンバー内壁との相互作用による、プラズマエッチングプロセスへの影響は非常に大きい。特に、チェンバー内壁に堆積した堆積物がバルクプラズマ中に放出されることで、プラズマエッチングプロセスに悪影響を及ぼすことは良く知られている。したがって、チェンバー内壁とプラズマとの相互作用を積極的に制御すれば、チェンバー内壁への堆積物の量を有効に制御することができる。具体的には、チェンバー内壁を０℃以下の低温に冷却すれば、チェンバー内壁に吸着する堆積物の量が増加し、逆にチェンバー内壁を高温に加熱すれば、チェンバー内壁から堆積物が放出されて、内壁に堆積している堆積物の量は減少する。したがって、プラズマを用いてエッチングを行うドライエッチング装置において、チェンバー内壁の温度を急速に変化させることができるようにすれば、エッチングのステップ間で、チェンバー内壁への堆積物の吸着やチェンバー内壁からの堆積物の放出を迅速に制御することができ、それに伴いプラズマ中の堆積種の密度を制御することができるようになる。そして、このためには、チェンバー内壁の温度を急速に制御する機構を設けるのが有効である。
【０００８】
一般に、ドライエッチング装置においては、チェンバーの内壁はステンレス鋼などの金属で構成されており、この内壁からの金属による汚染を防止するためにその表面にリフレクターやスリーブを設置するが、これらのリフレクターやスリーブ自体は温度制御されないので、チェンバー外壁にヒーターなどを巻き付けて加熱するようにしても、チェンバーの内壁の温度制御は不十分であった。
【０００９】
本発明者の知見によれば、チェンバー内壁にヒーターを内蔵したセラミックス製のカバーを設置し、それら相互間の熱伝導性を良くすれば、チェンバー内壁の急速温度制御を容易に行うことができる。具体的には、例えば、ステンレス鋼などで構成されたチェンバー壁中の冷媒流路にガス冷媒を供給するためのガス冷媒チラーを接続するとともに、チェンバー内壁の表面に熱伝導性の良い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）（熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）などのセラミックス製のカバーにヒーターを内蔵させたものをろう付けで直接接合する。ここで、ガス冷媒は、流速が速いので、非常に短時間でチェンバー内壁を冷却することができる。このように熱伝導性が良いＡｌＮなどのセラミックス製のカバーをチェンバー内壁に直接ろう付けすることにより、冷却効果は速やかにカバーに伝達する。さらに、ＡｌＮなどのセラミックス製のカバーにヒーターを内蔵しているので、このヒーターにより、急速加熱も容易に行うことができる。
この発明は以上の検討に基づいて案出されたものである。
【００１０】
すなわち、上記目的を達成するために、この発明は、
ドライエッチング装置を用いて、被エッチング物をジャストエッチングとその後のオーバーエッチングとによりエッチングするようにしたドライエッチング方法において、
ジャストエッチングを行う時にドライエッチング装置のエッチング室の側壁部の内壁を冷却してその表面に反応生成物を吸着しておき、エッチング室の内壁を加熱してその表面から反応生成物を放出させた後にオーバーエッチングを行うようにした
ことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明においては、典型的には、エッチング室の内壁を加熱するときの温度上昇速度は５０℃／ｍｉｎ〜３００℃／ｍｉｎ、エッチング室の内壁を冷却するときの温度降下速度は５０℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎである。
【００１４】
この発明の一実施形態においては、エッチング室の内壁に設けられた冷媒流路にガス冷媒供給配管を介してガス冷媒供給装置によりガス冷媒を供給することによりエッチング室の内壁を冷却し、あるいは、エッチング室の内壁の表面に設けられた被覆体と、被覆体の内部に設けられた発熱体とからなる加熱機構によりエッチング室の内壁を加熱する。
【００１５】
この発明において、被覆体は好適には、エッチング室の内壁にろう付けされる。また、この被覆体の材料としては、熱伝導性の良いＡｌＮなどのセラミックスが好適に用いられる。
【００１６】
この発明の一実施形態においては、ドライエッチング装置は平行平板型の電極を有し、その対向電極の温度を急速に制御する急速温度制御手段をさらに有する。
【００１８】
この発明の典型的な一実施形態においては、ジャストエッチング時にエッチング室の内壁を０℃以下の低温に保ち、オーバーエッチング時にエッチング室の内壁を１００℃以上の高温に加熱する。
【００１９】
上述のように構成されたこの発明においては、エッチング室の内壁の温度を急速に制御することができることにより、エッチング時に生成する反応生成物やポリマーをエッチング室の内壁に吸着させたり、そこから積極的に脱離させたりすることができるため、多結晶Ｓｉ膜などのゲート電極材料加工などにおけるエッチング時の反応生成物の過剰堆積によるパターン太りなどを生ずることなく、また、ＳｉＯ2 膜などのエッチング時のバルクプラズマ中のＣ／Ｆ比制御が容易になり、再現性のよいドライエッチングを実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、この発明の第１の実施形態によるドライエッチング装置について説明する。図１はこのドライエッチング装置を示す略線図である。
図１に示すように、このドライエッチング装置は、拡散チェンバー１と、この拡散チェンバー１の上部に設けられたヘリコン波プラズマ発生源と、この拡散チェンバー１の内部に設けられた上下方向に移動可能なウェーハ設置電極（ウェーハステージ）２とを有する。拡散チェンバー１の外部には、拡散チェンバー１の側壁にガス冷媒を供給するガス冷媒チラー３が設けられている。また、拡散チェンバー１の下部にはガス排出口４が設けられており、外部に設けられた排気用真空ポンプ（図示せず）と接続され、拡散チェンバー１内のガスを排気することができるようになっている。さらに、拡散チェンバー１にはエッチングガス導入口およびゲートバルブ（いずれも図示せず）が設けられている。
【００２２】
上述のヘリコン波プラズマ発生源は次のように構成されている。すなわち、拡散チェンバー１の上部にその径が例えば３５０ｍｍである円筒状石英ベルジャー５が設けられ、この円筒状石英ベルジャー５の外周部にはＲＦアンテナ６がループ状に設けられている。このＲＦアンテナ６は、例えば、Ｍ＝１モードのプラズマが発生するアンテナ形状をしている。ＲＦアンテナ６は、マッチングネットワーク７を介してＲＦ電源８に接続されている。ＲＦアンテナ６のさらに外周部にはコイルが２重に巻き付けられており、その内周コイル９ａと外周コイル９ｂとからソレノイドコイルアッセンブリ９を構成している。ここで、内周コイル９ａはヘリコン波の伝搬、外周コイル９ｂは生成されたプラズマの輸送にそれぞれ寄与する。円筒状石英ベルジャー５の上端部分は誘電体からなる天板１０で覆われている。この天板１０上にはＲＦアンテナ１１がループ状に設置されていて、マッチングネットワーク１２を介してＲＦ電源１３に接続されている。
【００２３】
円筒状石英ベルジャー５の内部に設けられたウェーハ設置電極２は、上下方向の移動のための機構（図示せず）とウェーハ１４を密着固定するための静電チャック（図示せず）とを有している。また、ウェーハ設置電極２には基板バイアス電源１５が接続されており、ウェーハ１４に入射する入射イオンエネルギーを制御することができるようになっている。さらに、拡散チェンバー１の外周部でかつウェーハ設置電極２の周囲の部分にはマルチポール磁石１６が設けられており、電子が壁に接して消失するのを抑えるためのカスプ磁場を拡散チェンバー１の内部に形成することができるようになっている。
【００２４】
拡散チェンバー１の内壁の表面にはヒーター（図示せず）を内蔵した熱伝導性の良いセラミックス製のチェンバー内壁カバー１７が直接ろう付けされている。このチェンバー内壁カバー１７の材料は例えばＡｌＮなどである。また、このろう付けに用いられるろう材としては、具体的には、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）などの金属やそれらの合金などが挙げられ、これらの金属または合金の多層膜の形で通常用いられる。拡散チェンバー１の側壁は、ガス冷媒配管１８とガス冷媒配管１９とを介して、外部に設けられたガス冷媒チラー３と接続されている。そして、このガス冷媒チラー３から、例えばフロンなどのガス冷媒をガス冷媒配管１８を通じて拡散チェンバー１の壁内に設けられた冷媒流路（図示せず）に供給し、ガス冷媒配管１９を通じてガス冷媒チラー３に戻すようになっている。これによって、拡散チェンバー１の側壁を急速に冷却することができるようになっている。ガス冷媒配管１８には極低温バルブ２０が備えられている。また、極低温バルブ２０の上流側の部分のガス冷媒配管１８とガス冷媒配管１９とは、バイパスライン極低温バルブ２１を備えたバイパス配管２２を介して接続されている。極低温バルブ２０およびバイパスライン極低温バルブ２１によって、ガス冷媒チラー３から拡散チェンバー１の側壁に供給するガス冷媒の流量を制御することができるようになっている。
【００２５】
以上のように構成されたこの発明の第１の実施形態によるドライエッチング装置によれば、拡散チェンバー１の側壁にガス冷媒チラー３を接続してフロンなどのガス冷媒を供給し、また、拡散チェンバー１の内壁の表面にヒーターを内蔵した熱伝導性の良いＡｌＮなどのセラミックス製のチェンバー内壁カバー１７を直接ろう付けしていることにより、拡散チェンバー１の側壁の冷却および加熱を急速に行うことができる。このため、拡散チェンバー１の内壁の温度制御により、エッチング中に生じた反応生成物のチェンバー内壁カバー１７の表面への吸着またはそこからの放出を制御することができ、反応生成物のウェーハ１４上への過剰堆積によるエッチングへの悪影響を抑えることができる。
【００２６】
次に、この発明の第１の実施形態によるドライエッチング方法について説明する。この第１の実施形態によるドライエッチング方法においては、図１に示すドライエッチング装置を用いて、次のようにしてゲート電極材料の加工を行う。すなわち、まず、図２Ａに示すように、Ｓｉ基板３１上にＳｉＯ2 膜３２と不純物がドープされた多結晶Ｓｉ膜３３とタングステンシリサイド（ＷＳｉx ）膜３４とを順次形成し、その上にレジストパターン３５を形成する。その後、このレジストパターン３５をマスクとして、以下のようにしてエッチングを２つのステップに分けて行い、ゲート電極を形成する。
【００２７】
まず、第１のステップとして、ＷＳｉx 膜３４および多結晶Ｓｉ膜３３のジャストエッチングを行う。すなわち、初めに、ガス冷媒チラー３から例えば約−１４０℃のフロンのガス冷媒をチェンバー１の側壁に供給し、チェンバー内壁カバー１７を急速に冷却する。このときの冷却速度は例えば１００℃／ｍｉｎである。次に、レジストパターン３５をマスクとして、ＷＳｉx 膜３４および多結晶Ｓｉ膜３３のエッチングを順次行い、Ｗポリサイド構造のゲート電極パターンを形成する。このとき、図２Ｂに示すように、エッチングされる部分の底部に多結晶Ｓｉ膜３３の一部を残した状態でエッチングを中断する。この時点で第１のステップは終了する。この第１のステップのジャストエッチングにおいては、例えば、エッチングガスとしてＣｌ2 とＯ2 との混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ５０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、圧力を５ｍＴｏｒｒ、ＲＦアンテナ６、１１の供給パワーを２５００Ｗ、その周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦバイアスを１００Ｗ、基板温度を２０℃、壁面温度を−５０℃とする。
【００２８】
ここで、第１のステップのジャストエッチングの際にＳｉＣｌx などの反応生成物が生成される。しかしながら、上述のようにチェンバー内壁カバー１７の温度が−５０℃と低温であり、Ｓｉ基板３１の温度が２０℃とチェンバー内壁カバー１７に比べて高温であることから、ＳｉＣｌx などの反応生成物の多くは、Ｓｉ基板３１には堆積せず、チェンバー内壁カバー１７の表面に吸着する。このため、Ｓｉ基板３１上へのＳｉＣｌx などの反応生成物の過剰堆積によるゲート電極パターン太りなどを生ずることなく、ジャストエッチングを支障なく行うことができる。
【００２９】
次に、極低温バルブ２０およびバイパスライン極低温バルブ２１を閉じた後、チェンバー内壁カバー１７に内蔵されたヒーター（図示せず）に通電し、発熱させて、チェンバー内壁カバー１７を−５０℃から２００℃まで急速に加熱する。このときの加熱速度は例えば約２００℃／ｍｉｎであり、加熱時間は例えば約７５秒間である。
【００３０】
この急速加熱により、第１のステップのジャストエッチングの際にチェンバー内壁カバー１７に吸着した例えばＳｉＣｌx などの反応生成物は、円筒状石英ベルジャー５中に迅速に放出される。
【００３１】
次に、第２のステップとして多結晶Ｓｉ膜３３のオーバーエッチングを行う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、第１のステップのジャストエッチングにおいてエッチングされた部分の底部に残された部分の多結晶Ｓｉ膜３３のエッチングを、図２Ｃに示すように、その下層のＳｉＯ2 膜３２の面が露出するまで行う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、例えば、エッチングガスとしてＣｌ2 とＯ2 との混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ５０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍとし、圧力を５ｍＴｏｒｒ、ＲＦアンテナ６、１１の供給パワーを２５００Ｗ、その周波数を１３．５６ＭＨｚ、ＲＦバイアスを２０Ｗ、基板温度を−３０℃、チェンバー壁の温度を２００℃とする。
【００３２】
ここで、この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、チェンバー内壁カバー１７の表面に吸着していたＳｉＣｌx などの反応生成物があらかじめ放出され、また、Ｓｉ基板３１を低温化していることもあり、チェンバー内壁カバー１７の表面への反応生成物の堆積を抑えることができる。また、これによって、ノッチングなどの形状異常を生じることなく、高選択比のエッチングによる良好な形状のゲート電極を形成することができる。
【００３３】
以上のように、この第１の実施形態によるドライエッチング方法によれば、第１のステップのジャストエッチング時にチェンバー内壁カバー１７を例えば−５０℃の低温に保つことにより、このチェンバー内壁カバー１７の表面にＳｉＣｌx などの反応生成物を吸着しておき、その後、チェンバー内壁カバー１７を急速加熱してそこから反応生成物を放出させた後に第２のステップのオーバーエッチングを行っているので、第１のステップのジャストエッチング時に反応生成物がＳｉ基板３１に過剰に堆積することに起因するゲート電極パターン太りや形状異常などを生じることなく、微細なゲート電極パターンを容易に形成することができる。
【００３４】
次に、この発明の第２の実施形態によるドライエッチング装置について説明する。このドライエッチング装置は、平行平板型の電極を有するプラズマエッチング装置である。図３はこのドライエッチング装置を示す略線図である。
【００３５】
図３に示すように、このドライエッチング装置においては、円筒形のチェンバー４１内に、ウェーハ４２を設置するカソード４３とこれに対向するアノード（対向電極）４４とが設けられている。チェンバー４１にはガス排出口４５が設けられており、外部に設けられた排気用真空ポンプ（図示せず）に接続され、チェンバー４１内のガスを排気することができるようになっている。さらに、チェンバー４１にはエッチングガス導入口およびゲートバルブ（いずれも図示せず）が設けられている。カソード４３は、マッチングボックス４６を介して高周波電源４７と電気的に接続されている。さらに、カソード４３は、静電チャック（図示せず）を内蔵しており、また、冷媒配管（図示せず）を通じてチラー（図示せず）と接続されている。
【００３６】
チェンバー４１の内壁には、第１の実施形態と同様なチェンバー内壁カバー４８が、直接ろう付けされている。チェンバー４１の側壁は、ガス冷媒配管４９とガス冷媒配管５０とを介して、外部に設けられたガス冷媒チラー５１と接続されている。そして、このガス冷媒チラー５１から、例えばフロンなどのガス冷媒を冷媒配管４９を通じてチェンバー４１の側壁内に設けられた冷媒流路（図示せず）に供給し、ガス冷媒配管５０を通じてガス冷媒チラー５１に戻すようになっている。これによって、チェンバー４１の側壁を急速に冷却することができる。ガス冷媒配管４９には、電子制御バルブ５２が備えられている。また、電子制御バルブ５２の上流側の部分のガス冷媒配管４９とガス冷媒配管５０とは、電子制御バルブ５３を備えたバイパス配管５４を介して接続されている。電子制御バルブ５２、５３によって、ガス冷媒チラー５１からチェンバー４１の側壁に供給するガス冷媒の流量を制御することができるようになっている。
【００３７】
以上のように構成されたこの第２の実施形態によるドライエッチング装置によれば、チェンバー４１の側壁にガス冷媒チラー５１を接続してフロンなどのガス冷媒を供給し、また、チェンバー４１の内壁の表面にヒーターを内蔵した熱伝導性の良いＡｌＮなどのセラミックス製のチェンバー内壁カバー４８を直接ろう付けしていることにより、第１の実施形態と同様にして、チェンバー４１の壁面全体の冷却および加熱を急速に行うことができる。このため、チェンバー４１の内壁の温度制御により、エッチング中に生じた反応生成物のチェンバー内壁カバー４８への吸着またはそこからの放出を制御することができ、この反応生成物によるエッチングへの悪影響を抑えることができる。
【００３８】
次に、この発明の第２の実施形態によるドライエッチング方法について説明する。この第２の実施形態によるドライエッチング方法においては、図３に示すドライエッチング装置を用いて、以下のようにしてＳｉＯ2 膜にコンタクトホールを形成する。すなわち、まず、図４Ａに示すように、Ｓｉ基板６１上にＳｉＯ2 膜６２を形成した後、その上にレジストパターン６３を形成する。次に、このＳｉ基板６１を図３に示すドライエッチング装置のカソード４３上に設置し、レジストパターン６３をマスクとして、以下のようにエッチングを２つのステップに分けて行い、コンタクトホールを形成する。
【００３９】
すなわち、まず、ガス冷媒チラー５１から例えば−１４０℃のフロンのガス冷媒をチェンバー４１の側壁に供給して、チェンバー内壁カバー４８を急速に冷却する。このときの冷却速度は例えば１００℃／ｍｉｎである。次に、第１の実施形態と同様にしてＳｉＯ2 膜６２のジャストエッチングを行い、コンタクトホールを形成する。このとき、図４Ｂに示すように、コンタクトホール６４の底部にＳｉＯ2 膜６２の一部を残した状態でエッチングを中断する。この時点で第１のステップは終了する。この第１のステップのジャストエッチングにおいては、例えば、エッチングガスとしてＣ4 Ｆ8 、ＣＯ、ＡｒおよびＯ2 の混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ２０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとし、圧力を５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワーを１５００Ｗ、基板の温度を５０℃、壁面の温度を−５０℃とする。
【００４０】
ここで、この第１のステップのジャストエッチングの際にはフルオロカーボンポリマーの前駆体が生成されるが、その多くは−５０℃と低温のチェンバー内壁カバー４８に吸着され、Ｓｉ基板６１には堆積しない。このため、Ｓｉ基板６１上へのフルオロカーボンポリマーの前駆体の過剰堆積によるエッチングの停止などを生ずることなく、ジャストエッチングを行うことができる。
【００４１】
次に、電子制御バルブ５２、５３を閉じた後、チェンバー内壁カバー４８に内蔵されたヒーター（図示せず）に通電し、発熱させて、チェンバー４１の内壁を−５０℃から２００℃まで急速に加熱する。このときの加熱速度は例えば約２００℃／ｍｉｎであり、加熱時間は例えば約７５秒間である。この急速加熱により、第１のステップのジャストエッチングの際にチェンバー内壁カバー４８に吸着したフルオロカーボンポリマーの前駆体は、チェンバー４１中に迅速に放出される。
【００４２】
次に、第２のステップとしてＳｉＯ2 膜６２のオーバーエッチングを行う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、第１のステップのジャストエッチングにおいてコンタクトホール６４の底部に残された部分のＳｉＯ2 膜６２のエッチングを、図４Ｃに示すように、下地Ｓｉ基板６１の面が露出するまで行う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、例えば、エッチングガスとして、Ｃ4 Ｆ8 、ＣＯ、ＡｒおよびＯ2 の混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ２０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍとし、圧力を５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワーを１５００Ｗ、基板温度を５０℃、壁面温度を２００℃とする。
【００４３】
ここで、この第２のステップのオーバーエッチングにおいては、チェンバー内壁カバー４８の表面に吸着していたフルオロカーボンポリマーの前駆体があらかじめ放出されているため、下地Ｓｉ基板６１との選択比を例えば約１００程度に高くすることができる。
【００４４】
この第２の実施形態によるドライエッチング方法によれば、第１のステップのジャストエッチング時にエッチングの停止が生じたり、第２のステップのオーバーエッチング時に極端なテーパ化などを生じることなく、高アスペクト比で微細なコンタクトホール６４を容易に形成することができる。
【００４５】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００４６】
例えば、上述の第１および第２の実施形態において挙げたチェンバー内壁カバー１７、４８の温度、冷却速度および加熱速度、エッチングガスの種類および流量、エッチング時の圧力、ＲＦパワー、ＲＦバイアスなどの数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数値を用いてもよい。また、チェンバー４１の内壁の冷却に用いたガス冷媒の種類はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれとは異なる種類の冷媒を用いてもよい。また、上述の第１および第２の実施形態において挙げたチェンバー内壁カバー１７、４８の材質は熱伝導性の良い絶縁体であれば、ＡｌＮ以外のものを用いてもよい。さらに、チェンバー内壁カバー１７、４８は、場合によっては、エポキシやＡｌＮ系の接着剤を用いてチェンバー１、４１の内壁に接着してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、チェンバーの内壁の温度を急速に制御することができることにより、エッチング時における反応生成物やポリマーの前駆体などのチェンバーの内壁への堆積量を制御することができ、パターン太りやエッチングの停止や高テーパ化などを生ずることなく、高選択比で多結晶Ｓｉ膜などのゲート電極材料やＳｉＯ2 膜などを高精度で再現性良くエッチングすることができ、微細なパターンや高アスペクト比で微細なコンタクトホールを容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるドライエッチング装置を示す略線図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるドライエッチング方法を説明するための半導体基板の断面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態によるドライエッチング装置を示す略線図である。
【図４】この発明の第２の実施形態によるドライエッチング方法を説明するための半導体基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・拡散チェンバー、３、５１・・・ガス冷媒チラー、５・・・円筒状石英ベルジャー、６、１１・・・ＲＦアンテナ、１４、４２・・・ウェーハ、１８、１９、４９、５０・・・ガス冷媒配管、２０・・・極低温バルブ、２１・・・バイパスライン極低温バルブ、３１、６１・・・Ｓｉ基板、３２、６２・・・ＳｉＯ2 膜、４１・・・チェンバー、５２、５３・・・電子制御バルブ
【図１】
0003675065.tif 000002
【図２】
0003675065.tif 000003
【図３】
0003675065.tif 000004
【図４】
0003675065.tif 000005