(57)【要約】【課題】炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜とレジストとの選択比を向上させることができるとともに、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することのできるプラズマエッチング方法等を提供する。【解決手段】半導体ウエハＷの表面には、下側から順に、ＳｉＣＮ膜１０１、ＳｉＣＯＨ膜１０２、ＴＥＯＳ膜１０３、反射防止膜１０４、マスクとしてのレジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５が形成されている。図１（Ｂ）に示す状態から、所定のエッチングガス、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 等の混合ガス（Ａｒ等の希ガスを含まない）を使用したプラズマエッチングにより行い、ＳｉＣＯＨ膜１０２をエッチングし、図１（Ｃ）に示すように、ビアホール１０７を形成する。【選択図】図１
2006278517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、希ガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、Ａｒガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記ホールの径が１５０ｎｍ以下、アスペクト比が３以上であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、ハイドロフルオロカーボンガスを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項６】
請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項７】
請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項８】
請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項９】
請求項６〜８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１０】
請求項１〜９いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記レジスト膜が、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたものであることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１１】
ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、希ガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１２】
ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、Ａｒガスを含まないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１４】
請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１５】
請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１６】
請求項１１〜１４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項１７】
被処理体を収容する処理容器と、
前記処理容器内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、
前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理体をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、
前記処理容器内で請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とするエッチング装置。
【請求項１８】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
【請求項１９】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜に、エッチングガスのプラズマによってホール等を形成するプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の製造工程においては、絶縁膜として、ＳｉＯ2 膜に換えて、炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＣＯＨ）からなる低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−Ｋ膜）が用いられるようになってきた。
【０００３】
上記のような炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜にホールを形成するプラズマエッチング方法としては、例えば、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ａｒ／ＣＯ／Ｎ2 の混合ガスからなるエッチングガスを使用する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、上記のような炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜にホールを形成する他のプラズマエッチング方法としては、ＣＨＦ3 ／Ｎ2 ／Ａｒの混合ガスからなるエッチングガスを使用してメインエッチを行い、次にＣ4 Ｆ6 ／Ｎ2 ／Ａｒの混合ガスからなるエッチングガスを使用してオーバエッチする方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
ところで、半導体装置の微細化に伴い、コンタクトホール、ビアホール等の径は小さくなる傾向にあり、そのアスペクト比は増大する傾向にある。例えば、ホール径は１５０ｎｍ以下、アスペクト比は３以上等とすることが求められている。このため、エッチングの際のマスクを形成するためのフォトレジストとして、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）を露光光源として使用するＡｒＦレジストを使用することが行われている。
【特許文献１】特開２００１−２１０６２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０９０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者等が研究を重ねた結果、ＡｒＦレジストを使用し、上記のようなエッチングガスを使用して、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜をエッチングすると、レジスト選択比が低下するとともに、ホールの内壁に多数の縦筋が形成され、内壁面が荒れた状態となるという問題が発生することが判明した。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜とレジストとの選択比を向上させることができるとともに、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１のプラズマエッチング方法は、レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、希ガスを含まないことを特徴とする。
【０００９】
請求項２のプラズマエッチング方法は、レジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングしてホールを形成するプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスを含む混合ガスで、Ａｒガスを含まないことを特徴とする。
【００１０】
請求項３のプラズマエッチング方法は、請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４のプラズマエッチング方法は、請求項１〜３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記ホールの径が１５０ｎｍ以下、アスペクト比が３以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、ハイドロフルオロカーボンガスを含むことを特徴とする。
【００１３】
請求項６のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであることを特徴とする。
【００１４】
請求項７のプラズマエッチング方法は、請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とする。
【００１５】
請求項８のプラズマエッチング方法は、請求項６記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とする。
【００１６】
請求項９のプラズマエッチング方法は、請求項６〜８いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項１０のプラズマエッチング方法は、請求項１〜９いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記レジスト膜が、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたものであることを特徴とする。
【００１８】
請求項１１のプラズマエッチング方法は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、希ガスを含まないことを特徴とする。
【００１９】
請求項１２のプラズマエッチング方法は、ＡｒＦエキシマレーザーの波長以下の短波長光で露光されたレジスト膜をマスクとし、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜を、エッチングガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、フルオロカーボンガスと、ハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素との混合ガスであり、Ａｒガスを含まないことを特徴とする。
【００２０】
請求項１３のプラズマエッチング方法は、請求項１１又は１２記載のプラズマエッチング方法であって、前記炭素含有シリコン酸化膜は、ＳｉＣＯＨ膜であることを特徴とする。
【００２１】
請求項１４のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で２〜８％含まれていることを特徴とする。
【００２２】
請求項１５のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１３いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガス中の酸素が、全エッチングガスに対して流量比で３〜６％含まれていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１６のプラズマエッチング方法は、請求項１１〜１４いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記エッチングガスが、更にＣＯを含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項１７のプラズマエッチング装置は、被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器内にエッチングガスを供給するエッチングガス供給手段と、前記エッチングガス供給手段から供給された前記エッチングガスをプラズマ化して前記被処理体をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、前記処理容器内で請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１８の制御プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。
【００２６】
請求項１９のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１から請求項１６いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマ処理装置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、炭素含有シリコン酸化膜からなる低誘電率絶縁膜とレジストとの選択比を向上させることができるとともに、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る半導体ウエハＷの断面構成を拡大して示すものであり、図２は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示すものである。まず、図２を参照してプラズマエッチング装置の構成について説明する。
【００３０】
プラズマエッチング装置１は、電極板が上下平行に対向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００３１】
プラズマエッチング装置１は、例えば表面にイットリアを溶射したアルミニウム等からなり円筒形状に成形されたチャンバー（処理容器）２を有しており、このチャンバー２は接地されている。チャンバー２内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、被処理物、例えば半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらに、このサセプタ支持台４の上には、下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。このサセプタ５には、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。
【００３２】
サセプタ支持台４の内部には、冷媒室７が設けられており、この冷媒室７には、冷媒が冷媒導入管８を介して導入されて循環し、その冷熱がサセプタ５を介して半導体ウエハＷに対して伝熱され、これにより半導体ウエハＷが所望の温度に制御される。
【００３３】
サセプタ５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形され、その上に半導体ウエハＷと略同形の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に電極１２を配置して構成されている。そして、電極１２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によって半導体ウエハＷを静電吸着する。
【００３４】
絶縁板３、サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック１１には、半導体ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ５の冷熱が半導体ウエハＷに伝達され半導体ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００３５】
サセプタ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置された半導体ウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１５が配置されている。このフォーカスリング１５は、例えば、シリコンなどの導電性材料から構成されており、エッチングの均一性を向上させる作用を有する。
【００３６】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。この上部電極２１は、絶縁材２２を介して、チャンバー２の上部に支持されており、サセプタ５との対向面を構成し、多数の吐出孔２３を有する、例えば、表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムに石英カバーを設けて構成された電極板２４と、この電極板２４を支持する導電性材料からなる電極支持体２５とによって構成されている。サセプタ５と上部電極２１とは、その間隔を変更可能とされている。
【００３７】
上部電極２１における電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０から、プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給される。本実施形態において、処理ガス供給源３０からは、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 からなるエッチングガス、または、これらにＣＯが添加されたエッチングガス等が供給される。
【００３８】
チャンバー２の底部には排気管３１が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、チャンバー２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー２の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、このゲートバルブ３２を開にした状態で半導体ウエハＷが隣接するロードロック室  （図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００３９】
上部電極２１には、第１の高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿されている。また、上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電源４０は、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように高い周波数を印加することによりチャンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができる。この第１の高周波電源４０の周波数は、５０〜８０ＭＨｚが好ましく、後述する実施例１〜６では、図示した６０ＭＨｚが使用される。
【００４０】
下部電極としてのサセプタ５には、第２の高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数の範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、被処理体である半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましく、後述する実施例１〜６では、図示した２ＭＨｚが使用される。
【００４１】
上記構成のプラズマエッチング装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００４２】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００４３】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００４４】
上記構成のプラズマエッチング装置１によって半導体ウエハＷに形成された炭素含有シリコン酸化膜（ＳｉＣＯＨ）からなる低誘電率絶縁膜をエッチングする場合、まず、半導体ウエハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、図示しないロードロック室からチャンバー２内へと搬入され、静電チャック１１上に載置される。そして、高圧直流電源１３から直流電圧が印加されることによって、半導体ウエハＷが静電チャック１１上に静電吸着される。次いで、ゲートバルブ３２が閉じられ、排気装置３５によって、チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００４５】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定のエッチングガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って上部電極２１の中空部へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通って、図２の矢印に示すように、半導体ウエハＷに対して均一に吐出される。
【００４６】
そして、チャンバー２内の圧力が、所定の圧力に維持される。その後、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力が上部電極２１に印加される。これにより、上部電極２１と下部電極としてのサセプタ５との間に高周波電界が生じ、エッチングガスが解離してプラズマ化する。
【００４７】
他方、第２の高周波電源５０から、上記の第１の高周波電源４０より低い周波数の高周波電力が下部電極であるサセプタ５に印加される。これにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。
【００４８】
そして、所定のエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及びエッチングガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷがチャンバー２内から搬出される。
【００４９】
次に、図１を参照して、本実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。図１（Ａ）に示すように、被処理物としての半導体ウエハＷの表面には、下側から順に、ＳｉＣＮ膜１０１、ＳｉＣＯＨ膜１０２、ＴＥＯＳ膜１０３、反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））１０４、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５が形成されている。そして、マスクとしてのレジスト膜１０５には、所定径のビアホールを形成するための開口部１０６が形成されている。開口部１０６は、レジスト膜１０５にＡｒＦエキシマレーザーを光源とした波長１９３ｎｍ以下の短波長の光を用いて露光し、現像して形成されている。なお、このような構造は一例であり、ＴＥＯＳ膜１０３、反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））１０４は適宜除かれた構成とされる。
【００５０】
本実施形態に係るプラズマエッチング方法では、図１（Ａ）に示す状態から、レジスト膜１０５をマスクとして、所定のエッチングガス、例えば、ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 等の混合ガスを使用したプラズマエッチングにより、反射防止膜１０４とＴＥＯＳ膜１０３をエッチングして図１（Ｂ）に示す状態とする。
【００５１】
次に、図１（Ｂ）に示す状態から、フルオロカーボンガスを含む混合ガスであってＡｒ等の希ガスを含まない所定のエッチングガス、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 、または、Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 、または、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2、または、Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 等の混合ガスを使用したプラズマエッチングにより行い、ＳｉＣＯＨ膜１０２をエッチングし、図１（Ｃ）に示すように、ビアホール１０７を形成する。ビアホール１０７の径は、例えば１５０ｎｍ以下であり、アスペクト比は、例えば３以上である。
【００５２】
ビアホール等のホールを形成する場合、エッチングの異方性を高めること等を目的として、従来はＡｒ等の希ガスを含むエッチングガスを使用していた。これに対して、本実施形態では、上記のようにフルオロカーボンガスを含み、Ａｒ等の希ガスを含まない混合ガスからなるエッチングガスを使用する。
【００５３】
これによって、ＳｉＣＯＨ膜１０２とレジスト膜１０５との選択比（ＳｉＣＯＨのエッチングレート／レジストのエッチングレート）を、Ａｒ等の希ガスを含むエッチングガスを使用した場合に比べて向上させることができる。また、ビアホール１０７内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のホールであっても、内壁の荒れの少ない良好な状態で形成することができる。
【００５４】
上記のエッチングガスにおいて、エッチングガス全体に対する酸素の流量比（酸素の流量（ｓｃｃｍ）／エッチングガスの流量（ｓｃｃｍ））は、２〜８％程度とすること、さらには３〜６％程度とすることが好ましい。また、ホール内壁の縦筋等の荒れを減少させるためには、必要に応じてエッチングガスに適量のＣＯを添加することが好ましい。
【００５５】
（実施例１）
実施例１として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝１０００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝６０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４７０ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、開口径１５０ｎｍのビアホール（アスペクト比約７）を、以下のエッチング条件で実際に形成した。
【００５６】
なお、以下に示される各実施例の処理レシピは、制御部６０の記憶部６３から読み出されて、プロセスコントローラ６１に取り込まれ、プロセスコントローラ６１がプラズマエッチング装置１の各部を制御プログラムに基づいて制御することにより、読み出された処理レシピ通りのエッチング工程が実行される。
【００５７】
（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ＝２００／１０ｓｃｃｍ、圧力１６．０Ｐａ（１２０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／６００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。
【００５８】
（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３０／２０／２００／１０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１０００Ｗ、温度  （上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。
【００５９】
この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが６１１ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１１．５となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。
【００６０】
一方、比較例として、上記エッチングガスに、希ガスであるＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）を加え、他の条件は上記と同様にして同じサンプルのエッチングを行った。この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが４３９ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が７．８となった。また、ビアホール内には、多数の縦筋が見られた。
【００６１】
以上のとおり、上記実施例１によれば、ＳｉＣＯＨのレジストに対する選択比を向上させることができた。また、ビアホール内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のビアホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができた。
【００６２】
（実施例２）
また、実施例２として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝４０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝５００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝６０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝３００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、開口径１５０ｎｍのビアホール  （アスペクト比約３．３）を、以下のエッチング条件で実際に形成した。
【００６３】
（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝１５０ｓｃｃｍ、圧力２０．０Ｐａ（１５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／６００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。
【００６４】
（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：Ｃ4 Ｆ6 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝６／４０／１２０／８ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／１４００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／２０℃。
【００６５】
この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが７０９ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１６．３となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。
【００６６】
一方、比較例として、上記エッチングガスに、希ガスであるＡｒ（流量２００ｓｃｃｍ）を加え、他の条件は上記と同様にして同じサンプルのエッチングを行った。この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが５３２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１０．０となった。また、ビアホール内には、多数の縦筋が見られた。
【００６７】
以上のとおり、実施例１とはガス種の異なる実施例２においても、ＳｉＣＯＨのレジストに対する選択比を向上させることができた。また、ビアホール内に縦筋が形成されることを抑制することができ、微細径、高アスペクト比のビアホールであっても、内壁面が良好な状態で形成することができた。
【００６８】
（実施例３）
また、酸素のエッチングガス全体に対する流量比を高めた実施例３（酸素の流量比７．４％）として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造でＴＥＯＳ膜１０３のない半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝６００ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、ビアホールを以下のエッチング条件で実際に形成した。
【００６９】
（反射防止膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝１００ｓｃｃｍ、圧力６．６Ｐａ（５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝１０００／１００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／５０／１５℃。（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
【００７０】
エッチングガス：Ｃ4 Ｆ8 ／ＣＨ3 Ｆ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝６／３０／９０／１０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１２００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／５０／１５℃。
【００７１】
この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが７７２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が２７．６となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。
【００７２】
（実施例４）
また、実施例４として上記実施例３（酸素の流量比７．４％）のメインエッチングにおけるＣＨ3 Ｆ（３０ｓｃｃｍ）を、ＣＨ2 Ｆ2 （３０ｓｃｃｍ）とし、他の条件は実施例３と同様にしてビアホールを実際に形成した。
【００７３】
この結果、ＳｉＣＯＨのエッチングレートが６７２ｎｍ／min となり、レジストとの選択比が１０．５となった。また、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。
【００７４】
（実施例５）
実施例１と同様なガス系で、酸素のエッチングガス全体に対する流量比を減少させた実施例５（酸素の流量比２．４％）として、図２に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハＷ（ＳｉＣＮ＝５０ｎｍ、ＳｉＣＯＨ＝４００ｎｍ、ＴＥＯＳ＝５０ｎｍ、ＳｉＯＮ＝８０ｎｍ、レジスト＝４００ｎｍ）において、ＳｉＣＯＨ膜１０２に、レジスト膜（ＡｒＦレジスト）１０５をマスクとして、ビアホールを、以下のエッチング条件で実際に形成した。
【００７５】
（反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ＝２００ｓｃｃｍ、圧力１３．３Ｐａ（１００ｍTorr）、電力（上部／下部）＝３００／３００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。
【００７６】
（ＳｉＣＯＨ膜のエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ＝３０／２５／３５０／１０ｓｃｃｍ、圧力６．７Ｐａ（５０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝４００／１４００Ｗ、温度  （上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。
【００７７】
上記のガス系（酸素の流量比が約２．４％）では、ＳｉＣＯＨのエッチングレート及びレジストとの選択比が実施例１よりも低下する傾向が見られたが、ビアホール内に縦筋はほとんど見られなかった。
【００７８】
上記の実施例１〜５から分かるように、エッチングガス全体に対する酸素の流量比は、２〜８％程度とすること、さらには３〜６％程度とすることが好ましい。
【００７９】
（実施例６）
実施例５として、実施例１で使用したガス系にＣＯを添加したエッチングガスを使用して以下の条件でエッチングを行いビアホールを形成した。なお、反射防止膜及びＴＥＯＳ膜のエッチングは、実施例１の場合と同様にして行った。
【００８０】
（ＳｉＣＯＨのエッチング）
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨ2 Ｆ2 ／Ｎ2 ／Ｏ2 ／ＣＯ＝３０／２０／２００／１２／５０ｓｃｃｍ、圧力９．３Ｐａ（７０ｍTorr）、電力（上部／下部）＝６００／１０００Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝６０／６０／０℃。
【００８１】
この結果、実施例１の場合に比べて、僅かにエッチングレートは低下するものの、選択比は僅かに向上し、ホール内の側壁の荒れ（縦筋）は更に改善された。
【００８２】
この実施例６から分かるように、ホール内壁の縦筋等の荒れを減少させるためには、必要に応じてエッチングガスに適量のＣＯを添加することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態のエッチング方法に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１０１……ＳｉＣＮ膜、１０２……ＳｉＣＯＨ膜、１０３……ＴＥＯＳ膜、１０４……反射防止膜（ＢＡＲＣ（ＳｉＯＮ））、１０５……レジスト膜（ＡｒＦレジスト）、１０６……開口部、１０７……ビアホール。
【図１】
2006278517.tif 000003
【図２】
2006278517.tif 000004