(57)【要約】【課題】ＳｉＯＣ層に対して選択性高くＳｉＣ層をエッチングすることのできるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を提供する。【解決手段】被処理物として半導体ウエハＷの表面には、上側から順に、ＳｉＯＣ層１０１、ＳｉＣ層１０２、Ｃｕ配線層１０３が形成されている。ＳｉＯＣ層１０１には、ビアを形成するための開口部１１１が形成されている。このＳｉＯＣ層１０１をマスクとし、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒの混合ガスをエッチングガスとして、選択的にＳｉＣ層１０２のプラズマエッチングを行い、開口部１１１に連続した開口部１１２を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによって被処理物に形成されたＳｉＣ層を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、少なくともＮＦ3 ガスとＨｅガスとＡｒガスと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２】
請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理物にＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層に対して、前記ＳｉＣ層を選択的にエッチングする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２に記載のプラズマエッチング方法において、
前記ＳｉＣ層の上側に前記ＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層をマスクとして前記ＳｉＣ層をエッチングす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項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理物を３０℃以下に冷却しつつプラズマエッチングを行う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項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理物を処理容器内に収容し、前記エッチングガスを当該エッチングガスのレジデンスタイムが０．３６ミリ秒〜１．４４ミリ秒となるよう前記処理容器内に導入する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１〜５いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理物を処理容器内に収容し、当該処理容器内の圧力が２Ｐａ〜６Ｐａとなるように減圧す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１〜６いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記エッチングガスが、ＮＦ3 ガスに対する流量比１／２以下でＣＦ系ガス又はＣＨＦ系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８】
請求項１〜７いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、
前記被処理物を下部電極上に載置し、前記下部電極と対向する位置に配置された上部電極に第１の周波数を有する第１の高周波電力を供給するとともに、前記下部電極に前記第１の高周波電力より周波数が低い第２の周波数を有する第２の高周波電力を印加してプラズマエッチングを行う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８に記載のプラズマエッチング方法において、
前記上部電極に印加される前記第１の高周波電力の電力密度が０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．７Ｗ／ｃｍ2 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１０】
請求項８に記載のプラズマエッチング方法において、
前記下部電極に印加される前記第２の高周波電力の電力密度が０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．２１Ｗ／ｃｍ2 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】
エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによって被処理物に形成されたＳｉＣ層をエッチングするプラズマエッチング装置であって、
前記エッチングガスとして、少なくともＮＦ3 ガスとＨｅガスとＡｒガスとを含むガスを供給するガス供給手段を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプラズマエッチング装置において、
前記被処理物にＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層に対して、前記ＳｉＣ層を選択的にエッチングすることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のプラズマエッチング装置において、
前記ＳｉＣ層の上側に前記ＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層をマスクとして前記ＳｉＣ層をエッチングすることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１４】
請求項１１〜１３いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、
前記被処理物を３０℃以下に冷却しつつプラズマエッチングを行う冷却機構を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１５】
請求項１１〜１４いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、
前記被処理物を収容する処理容内と、前記処理容器内に前記エッチングガスを当該エッチングガスのレジデンスタイムが０．３６ミリ秒〜１．４４ミリ秒となるように導入する手段とを具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１６】
請求項１１〜１５いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、
前記処理容器内の圧力を、２Ｐａ〜６Ｐａとなるように減圧する手段を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１７】
請求項１１〜１６いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、
前記エッチングガスとして、ＮＦ3 ガスに対する流量比が１／２以下のＣＦ系ガス又はＣＨＦ系ガスを含むガスを供給するガス供給手段を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１８】
請求項１１〜１７いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、
前記被処理物を載置する下部電極と、
前記下部電極と対向する位置に配置された上部電極と、
前記上部電極に第１の周波数を有する第１の高周波電力を供給する第１の高周波電力供給手段と、
前記下部電極に前記第１の高周波電力より周波数が低い第２の周波数を有する第２の高周波電力を印加する第２の高周波電力供給手段と
を具備したことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のプラズマエッチング装置において、
前記第１の高周波電力供給手段が、前記上部電極に、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．７Ｗ／ｃｍ2 の電力を供給することを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のプラズマエッチング装置において、
前記第２の高周波電力供給手段が、前記下部電極に、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．２１Ｗ／ｃｍ2 の電力を供給することを特徴とするプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによって被処理物に形成されたＳｉＣ層をエッチングするプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程等において、プラズマエッチングが多用されている。このようなプラズマエッチングのうち、被処理物に形成されたＳｉＣ層を、絶縁層を構成する酸化膜層（ＳｉＯ2 層）に対して選択的にエッチングするプラズマエッチングには、ＣＨＦ3 とＮ2 の混合ガスをからなるエッチングガスを使用することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１４００２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、半導体装置の製造分野においては、絶縁層を構成する酸化膜層として従来使用されていたＳｉＯ2 層から、より誘電率の低い所謂Ｌｏｗ−ｋ膜として、例えばＳｉＯＣ  （ＣＤＯ（Carbon-doped oxide））等が使用されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、前述したＣＨＦ3 とＮ2 の混合ガスをからなるエッチングガスを使用すると、ＳｉＣ層をエッチングする際に、ＳｉＯＣ層に対する充分な選択性を得ることかできず、選択比（ＳｉＣ層のエッチングレート／ＳｉＯＣ層のエッチングレート）が２未満程度となってしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の事情に対処してなされたもので、ＳｉＯＣ層に対して選択性高くＳｉＣ層をエッチングすることのできるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載のプラズマエッチング方法は、エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによって被処理物に形成されたＳｉＣ層を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、少なくともＮＦ3 ガスとＨｅガスとＡｒガスとを含むことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載のプラズマエッチング方法は、請求項１に記載のプラズマエッチング方法において、前記被処理物にＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層に対して、前記ＳｉＣ層を選択的にエッチングすることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載のプラズマエッチング方法は、請求項２に記載のプラズマエッチング方法において、前記ＳｉＣ層の上側に前記ＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層をマスクとして前記ＳｉＣ層をエッチングすることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜３いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、前記被処理物を３０℃以下に冷却しつつプラズマエッチングを行うことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜４いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、前記被処理物を処理容器内に収容し、前記エッチングガスを当該エッチングガスのレジデンスタイムが０．３６ミリ秒〜１．４４ミリ秒となるよう前記処理容器内に導入することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜５いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、前記被処理物を処理容器内に収容し、当該処理容器内の圧力が２Ｐａ〜６Ｐａとなるように減圧することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜６いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、前記エッチングガスが、ＮＦ3 ガスに対する流量比１／２以下でＣＦ系ガス又はＣＨＦ系ガスを含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載のプラズマエッチング方法は、請求項１〜７いずれか１項に記載のプラズマエッチング方法において、前記被処理物を下部電極上に載置し、前記下部電極と対向する位置に配置された上部電極に第１の周波数を有する第１の高周波電力を供給するとともに、前記下部電極に前記第１の高周波電力より周波数が低い第２の周波数を有する第２の高周波電力を印加してプラズマエッチングを行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９記載のプラズマエッチング方法は、請求項８に記載のプラズマエッチング方法において、前記上部電極に印加される前記第１の高周波電力の電力密度が０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．７Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０記載のプラズマエッチング方法は、請求項８に記載のプラズマエッチング方法において、前記下部電極に印加される前記第２の高周波電力の電力密度が０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．２１Ｗ／ｃｍ2 であることを特徴とする。
【００１６】
請求項１１記載のプラズマエッチング装置は、エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによって被処理物に形成されたＳｉＣ層をエッチングするプラズマエッチング装置であって、前記エッチングガスとして、少なくともＮＦ3 ガスとＨｅガスとＡｒガスとを含むガスを供給するガス供給手段を具備したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１に記載のプラズマエッチング装置において、前記被処理物にＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層に対して、前記ＳｉＣ層を選択的にエッチングすることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１３記載のプラズマエッチング装置は、請求項１２に記載のプラズマエッチング装置において、前記ＳｉＣ層の上側に前記ＳｉＯＣ層が形成され、当該ＳｉＯＣ層をマスクとして前記ＳｉＣ層をエッチングすることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１４記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１〜１３いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、前記被処理物を３０℃以下に冷却しつつプラズマエッチングを行う冷却機構を具備したことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１５記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１〜１４いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、前記被処理物を収容する処理容内と、前記処理容器内に前記エッチングガスを当該エッチングガスのレジデンスタイムが０．３６ミリ秒〜１．４４ミリ秒となるように導入する手段とを具備したことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１６記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１〜１５いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、前記処理容器内の圧力を、２Ｐａ〜６Ｐａとなるように減圧する手段を具備したことを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１７記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１〜１６いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、前記エッチングガスとして、ＮＦ3 ガスに対する流量比が１／２以下のＣＦ系ガス又はＣＨＦ系ガスを含むガスを供給するガス供給手段を具備したことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１８記載のプラズマエッチング装置は、請求項１１〜１７いずれか１項に記載のプラズマエッチング装置において、前記被処理物を載置する下部電極と、前記下部電極と対向する位置に配置された上部電極と、前記上部電極に第１の周波数を有する第１の高周波電力を供給する第１の高周波電力供給手段と、前記下部電極に前記第１の高周波電力より周波数が低い第２の周波数を有する第２の高周波電力を印加する第２の高周波電力供給手段とを具備したことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１９記載のプラズマエッチング装置は、請求項１８に記載のプラズマエッチング装置において、前記第１の高周波電力供給手段が、前記上部電極に、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．７Ｗ／ｃｍ2 の電力を供給することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項２０記載のプラズマエッチング装置は、請求項１８に記載のプラズマエッチング装置において、前記第２の高周波電力供給手段が、前記下部電極に、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．２１Ｗ／ｃｍ2 の電力を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ＳｉＯＣ層に対して選択性高くＳｉＣ層をエッチングすることのできるプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の詳細を、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
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。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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、少なくとも、ＮＦ3 とＨｅとＡｒとを含むエッチングガスが供給される。
【００３６】
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。
【００３７】
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、典型的には図示した６０ＭＨｚまたはその近傍の条件が採用される。
【００３８】
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、典型的には図示した１３．５６ＭＨｚまたはその近傍の条件が採用される。
【００３９】
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。そして、制御部６０には、制御手順を示すプログラムが記録された記録媒体が設けられ、制御部６０はこの記録媒体から読み込まれたプログラムに応じて、以下のようなエッチング処理動作の制御を行う。以下では、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ＳｉＣ層をエッチングする場合について説明する。
【００４０】
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。
【００４１】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０からエッチングガス、例えば、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒの混合ガスが、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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、被処理物として半導体ウエハＷの表面には、ＳｉＯＣ層１０１が形成されており、ＳｉＯＣ層１０１の下側にはＳｉＣ層１０２が形成され、ＳｉＣ層１０２の下側にはＣｕ配線層１０３が形成されている。
【００４６】
また、ＳｉＯＣ層１０１には、図中左右方向に沿ってＳｉＯＣ層１０１を線状に凹陥したトレンチ１１０が形成されており、このトレンチ１１０の底部には、ビアを形成するための開口部１１１が形成されている。この開口部１１１は、例えば、レジストをマスクとして、ＣＦ系ガスとＡｒガスとＯ2 ガスの混合ガス等をエッチングガスとしてプラズマエッチングにより形成され、その後、レジストをＯ2 ガスを用いたアッシングにより除去して図１（ａ）に示す状態とされている。
【００４７】
そして、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）に示すように、ＳｉＯＣ層１０１をマスクとし、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒの混合ガスをエッチングガスとして、ＳｉＣ層１０２のプラズマエッチングを行い、開口部１１１に連続した開口部１１２を形成して、Ｃｕ配線層１０３に至るビア１１３を形成する。
【００４８】
この時、エッチングガスとして、少くともＮＦ3 とＨｅとＡｒとを含むガスを使用することにより、ＳｉＯＣ層１０１に対するＳｉＣ層１０２のエッチングの選択性を高くすることができる。
【００４９】
実施例１として、以下のエッチング条件、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝４／２４０／２００ｓｃｃｍ、圧力６Ｐａ（４５ｍTorr）、電力（上部／下部）＝４００／１５０Ｗ、温度（上部／側壁部／下部）＝８０／６０／０℃、冷却用ヘリウム圧力（中央部／周辺部）＝１３３０／１３３０Ｐａ（１０／１０Torr）、電極間距離＝１７０ｍｍで実際にプラズマエッチングを行った。この結果、ＳｉＣのエッチングレートが１４８ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＣのエッチングレートが９．０ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比は１６．４であった。
【００５０】
次に、上記のエッチング条件の他、使用可能なエッチング条件について調査した結果について説明する。上記のエッチング条件では、圧力６Ｐａ（４５ｍTorr）、エッチングガスの総流量が４４４ｓｃｃｍであり、チャンバー２の容積が９０ｌであるので、レジデンスタイムは０．７２ミリ秒となる。
【００５１】
エッチングガスの総流量を半分（２２２ｓｃｃｍ）とした場合、すなわちＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝２／１２０／１００ｓｃｃｍの場合、レジデンスタイムは１．４４ミリ秒となる。このエッチングガスの流量で、他のエッチング条件は実施例１と同一としてエッチングを行ったところＳｉＣのエッチングレートが１０８ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＣのエッチングレートが８．９ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比は１２．１であった。
【００５２】
また、エッチングガスの総流量を倍（８８８ｓｃｃｍ）とした場合、すなわちＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝８／４８０／４００ｓｃｃｍの場合、レジデンスタイムは０．３６ミリ秒となるが、この場合ＳｉＣのエッチングレートが１３２ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＣのエッチングレートが３０．０ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比は４．４０であった。
【００５３】
上記のように総流量が増加し、レジデンスタイムが減少すると、ＳｉＯＣのエッチングレートが上昇して選択比が低下する傾向がみられた。また、総流量が低下し、レジデンスタイムが増加すると、ＳｉＣのエッチングレートが減少する傾向がみられた。このため、レジデンスタイムは、０．７２ミリ秒〜１．４４ミリ秒程度とすることが好ましく、少なくとも、０．３６ミリ秒〜１．４４ミリ秒の範囲とすることが好ましい。
【００５４】
次に、エッチングガスの流量比に関しては、実施例１の条件からＡｒの流量を減少させて、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝４／２４０／５０ｓｃｃｍとした場合、ここからさらにＨｅの流量を増加させて、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝４／４８０／５０ｓｃｃｍとした場合についても、前述した実施例１の場合と略同様な選択比を得ることができた。したがって、このような流量比の範囲は、使用可能な範囲である。
【００５５】
一方、Ａｒの流量を０として、ＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ＝６／１２０／０ｓｃｃｍとした場合、ＳｉＣのエッチングレートが８２ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＣのエッチングレートが６２ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比は１．３２であった。このため、選択比を確保するためには、Ａｒの添加が不可欠である。
【００５６】
また、圧力に関しては、２Ｐａ（１５ｍTorr）とした場合についても、実施例１の場合と略同様な選択比を得ることができた。したがって、圧力は、少くとも２〜６Ｐａの範囲が使用可能である。
【００５７】
また、上部電極２１に印加する電力については、５０Ｗとした場合、５００Ｗとした場合の双方で、実施例１の場合（４００Ｗの場合）と略同様な選択比を得ることができた。したがって、上部電極２１に印加する電力については、少くとも５０Ｗ〜５００Ｗの範囲が使用可能である。この場合、半導体ウエハＷの径が３００ｍｍであるため、電力密度で表せば、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．７Ｗ／ｃｍ2 の範囲である。
【００５８】
一方、下部電極（サセプタ５）に印加する電力については、５０Ｗとした場合、１００Ｗとした場合の双方で、実施例１の場合（１５０Ｗの場合）と略同様な選択比を得ることができた。したがって、下部電極（サセプタ５）に印加する電力については、少くとも５０Ｗ〜１５０Ｗの範囲が使用可能である。この場合、半導体ウエハＷの径が３００ｍｍであるため、電力密度で表せば、０．０７Ｗ／ｃｍ2 〜０．２１Ｗ／ｃｍ2 の範囲である。
【００５９】
次に、下部温度（サセプタ５の温度）がエッチングの状態に与える影響について説明する。下部温度（サセプタ５の温度）を７０℃とした場合、及び３０℃とした場合、実施例１の０℃の場合と略同様な選択比を得ることができた。但し、７０℃の場合、図３に示すように、ＳｉＣ層１０２の開口部１１２の側壁部１１２ａの形状が、直線的にならず外側に向けて湾曲した形状となった。このように、ビア１１３の内壁部の形状が外側に向けて湾曲した形状となると、この後銅等の導体を埋め込む際に、ボイドが発生する等の問題が生じる。
【００６０】
上記の側壁部１１２ａの形状は、７０℃の場合より３０℃の場合の方が、湾曲の程度が減少し、３０℃の場合より０℃の場合の方が、湾曲の程度が減少した。このように、下部温度（サセプタ５の温度）が高いと開口部１１２の側壁部１１２ａの形状が湾曲する傾向があり、温度を低下させることによってその傾向を減少させることができる。このため、ビア１１３の内壁部の形状を直線的とするためには、下部温度（サセプタ５の温度）は、３０℃以下とすることが好ましく、０℃以下とすることがさらに好ましい。
【００６１】
また、上記のビア１１３の内壁部の形状を直線的とするには、上記したエッチングガスに、ＣＨＦ系のガス、若しくはＣＦ系のガス、例えばＣＨ2 Ｆ2 等を添加することが好ましい。実際に、エッチングガスをＮＦ3 ／Ｈｅ／Ａｒ／ＣＨ2 Ｆ2 ＝４／２４０／２００／２ｓｃｃｍとし、他のエッチング条件を実施例１と同一としてエッチングを行ったところ、側壁部１１２ａの形状が直線状のビア１１３を得ることができた。但し、この場合、ＳｉＣのエッチングレートが１２４ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯＣのエッチングレートが５４．９ｎｍ／ｍｉｎであり、選択比は２．２６であった。
【００６２】
上記のように、エッチングガスにＣＨ2 Ｆ2 等を添加すると、側壁部１１２ａの形状は直線状とすることができるが、ＳｉＯＣのエッチングレートが上昇し、選択比が低下する。例えば、上記のＣＨ2 Ｆ2 の添加料を２ｓｃｃｍから４ｓｃｃｍに増加させ、ＮＦ3 の流量と同流量とすると選択比は。１．９０と２未満になった。このため、ＣＨＦ系のガス若しくはＣＦ系のガスは、ＮＦ3 の流量の１／２以下の流量とすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体ウエハの要部構成を拡大して示す図。
【図２】本発明の実施形態に使用するプラズマエッチング装置の概略構成を示す図。
【図３】開口部の側壁部の形状を説明するための図。
【符号の説明】
【００６４】
Ｗ…半導体ウエハ、１０１…ＳｉＯＣ層、１０２…ＳｉＣ層、１０３…銅配線層、１１０…トレンチ、１１１…ＳｉＯＣ層の開口部、１１２…ＳｉＣ層の開口部、１１３…ビア。
【図１】
2006147633.tif 000003
【図２】
2006147633.tif 000004
【図３】
2006147633.tif 000005