(57)【要約】エッチング選択比が大きくとれ，適正な形状のホールを形成できるエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置を提供する。予めパターニングされた有機物膜２０２をマスクとして被エッチング膜２０４をエッチングする際に，気密な処理容器１０４内に処理ガスを導入し，下部電極１０６に例えば４０ＭＨｚの高周波電源１２２と，３．２ＭＨｚの高周波電源１２８を設け，下部電極に２種類の異なる高周波電力を印加し，各高周波電力の大きさを適当に組合わせることによって，低プラズマ電子密度Ｎｅ，高自己バイアス電圧Ｖｄｃよりエッチング処理を行う。
2003043072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，
前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は８×１０９／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，
かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は２０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記第１周波数は４０ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記下部電極に印加する４０ＭＨｚの電力密度は０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下としたことを特徴とする請求項３に記載のエッチング方法。
【請求項５】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，
前記下部電極は，電力密度が０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下であって４０ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】
前記被エッチング膜は，シリコン含有酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチングは，前記シリコン含有酸化膜を，シリコン窒化膜に対して選択的にエッチングすることを特徴とする請求項６に記載のエッチング方法。
【請求項８】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，
前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は８×１０９／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，
かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は２０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であり，
前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記第１周波数は４０ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項８に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記下部電極に印加する４０ＭＨｚの電力密度は０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下としたことを特徴とする請求項８に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，
前記下部電極は，電力密度が０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下であって４０ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，
前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，
かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であることを特徴とするエッチング方法。
【請求項１３】
前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とする請求項１２に記載のエッチング方法。
【請求項１４】
前記第１周波数は１００ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項１３に記載のエッチング方法。
【請求項１５】
前記下部電極に印加する１００ＭＨｚの電力密度は０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下としたことを特徴とする請求項１４に記載のエッチング方法。
【請求項１６】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，
前記下部電極は，電力密度が０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下であって１００ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするエッチング方法。
【請求項１７】
前記被エッチング膜は，無機絶縁膜であることを特徴とする請求項１２に記載のエッチング方法。
【請求項１８】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，
前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，
かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であり，
前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項１９】
前記第１周波数は１００ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることを特徴とする請求項１８に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項２０】
前記下部電極に印加する１００ＭＨｚの電力密度は０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下としたことを特徴とする請求項１９に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項２１】
気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，
前記下部電極は，電力密度が０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下であって１００ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加され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
本発明はエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置に関する。
背景技術
現在，半導体装置の製造工程において，気密な処理容器内にプラズマを形成させ，半導体ウエハ等に所定の処理を行う技術が利用されている。このプラズマを用いた技術においては，半導体装置の高密度高集積化の傾向に相俟って，いかにして微細な加工を精度よく行うかが重要な課題の一つになっている。
例えば，半導体ウエハ上に形成された被処理膜に微細な構造を作るエッチング工程においては，半導体ウエハを載置する載置台を兼ねた下部電極と，それに対向して配置された上部電極との間に処理ガスを導入し，２つの電極のうち少なくとも一方に高周波電力を供給してプラズマを形成させ，このプラズマ中に電子と共に発生するイオン及びラジカルを利用して加工を行う方法がある。
図１０は，従来のプラズマエッチング装置の１例であるプラズマエッチング装置１０の構成を示す概略断面図，図１１は，従来のプラズマエッチング装置の他の１例であるプラズマエッチング装置２０の構成を示す概略断面図である。
図１０に示すように，プラズマエッチング装置１０には，接地された気密な処理容器１０４内に，半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねた下部電極１０６が上下動可能に設けられている。下部電極１０６は，温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持され，半導体ウエハＷと下部電極１０６との間には伝熱ガス供給機構（図示せず）から伝熱ガスが所定の圧力で供給される。下部電極１０６に対向して上部電極１０８が設けられ，処理容器１０４を介して接地されている。
処理容器１０４上部にはガス導入口１３２が設けられ，ガス導入系（図示せず）に接続されて所定の処理ガス，例えばＣ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスを処理容器１０４内に導入するようになっている。導入された処理ガスは，ガス吐出口１０９より処理室１２に導入される。
処理容器１０４下部には，排気機構（図示せず）に接続された排気管１３６が設けられ，この排気管１３６を介して真空引きされることで，処理容器１０４内は所定の真空度に保たれる。
処理容器１０４の側方には，磁石１３０が設けられ，電界に垂直な水平磁場を与える。磁石１３０の磁場の強度は可変であるように構成される。下部電極１０６には，整合器１４を介して高周波電源１６が接続されている。高周波電源１６の周波数は例えば１３．５６ＭＨｚである。
この高周波電源１６により与えられる高周波電力，及び磁石１３０による水平磁場によって処理容器１０４内に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，電極間の下部電極１０６近傍に発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，被処理体にエッチング処理が施される。
また，図１１に示すようにプラズマエッチング装置２０には，接地された気密な処理容器４内に，半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねた下部電極１０６が上下動可能に設けられている。下部電極１０６は，温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持され，半導体ウエハＷと下部電極１０６との間には伝熱ガス供給機構（図示せず）から伝熱ガスが所定の圧力で供給される。下部電極１０６に対向して，処理容器４上部には上部電極８が設けられている。
さらに，処理容器４上部にはガス導入口１３２が設けられ，ガス導入系（図示せず）に接続されて所定の処理ガス，例えばＣ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスを処理容器４内に導入するようになっている。導入された処理ガスは，ガス吐出口９より処理室１２に導入される。
処理容器４下部には，排気機構（図示せず）に接続された排気管３６が設けられ，この排気管３６を介して真空引きされることで，処理容器４内は所定の真空度に保たれる。
上部電極８には，整合器２２を介して高周波電源２４が接続されている。高周波電源２４の周波数は例えば６０ＭＨｚである。下部電極１０６には，整合器２６を介して高周波電源２８が接続されている。高周波電源２８の周波数は例えば２ＭＨｚである。
この高周波電源２４および２８により与えられる高周波電力によって処理容器４内に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，電極間の下部電極１０６近傍に発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，被処理体にエッチング処理が施される。
図１２は，エッチング時のプラズマエッチング装置内の自己バイアス電圧Ｖｄｃおよびプラズマ電子密度Ｎｅを示すモデル図である。横軸は自己バイアス電圧Ｖｄｃ（Ｖ），縦軸はプラズマ電子密度Ｎｅ（／ｃｍ３）であり，領域Ａはプラズマエッチング装置１０，領域Ｂはプラズマエッチング装置２０により処理を行う際の条件を示す。
図１２に示すように，従来のプラズマエッチング装置１０においては，低自己バイアス電圧Ｖｄｃ，低プラズマ電子密度Ｎｅ，あるいは，高自己バイアス電圧Ｖｄｃ，高プラズマ電子密度Ｎｅというように自己バイアス電圧Ｖｄｃとプラズマ電子密度Ｎｅが略比例する領域，プラズマエッチング装置２０においては，高プラズマ電子密度Ｎｅの領域が用いられていたことが分かる。
ところが，上記従来のプラズマエッチング装置１０または２０によるエッチングでは，微細な加工を行う際に，マスク材に対する被エッチング材のエッチング選択比が十分確保できず，ホールの深さが十分とれないという問題があり，これを改善しようとすると，ホール開口部の広さに比べて底面の広さが十分とれない，あるいは形成されたホールの側壁がテーパ状になる等の問題があった。
本発明は，従来のエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，エッチング選択比が十分で，適正なホールの形成が可能な，新規かつ改良されたエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置を提供することである。
発明の開示
本発明者らの検討結果によれば，有機系材料膜（レジスト）のエッチングはプラズマ密度が支配的であり，イオンエネルギの寄与が小さいのに対し，無機系材料膜（シリコン酸化膜）に対するエッチング選択比を高くするためには，プラズマ密度を低く，かつイオンエネルギが高いことが必要である。この場合に，プラズマのイオンエネルギは，エッチングの際における電極の自己バイアス電圧で間接的に把握することができるから，シリコン酸化膜を高エッチングレート及び高エッチング選択比でエッチングするためには，低プラズマ密度かつ高バイアスの条件でエッチングすることが有効となる。電極に印加する高周波電力の周波数が高くなれば，低パワーで所望のプラズマ密度が得られるので，使用電力を大幅に低減することができる。
そこで，このような原理に基づいて上記課題を解決するため，本発明のある観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は８×１０９／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は２０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であることを特徴とするエッチング方法が提供される。。
このような本発明にかかるエッチング方法よれば，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことにより，被エッチング膜のエッチングレートとマスク材膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比をともに大きくとることができ，側面が被処理体表面に対して略垂直な平滑面で，底面の広さも，開口部の広さに対して十分に確保された微細なホールを被エッチング材に形成することが可能である。
また，下部電極には，第１周波数を有する第１高周波電力と，第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが印加されることが好ましい。この場合，第１周波数は４０ＭＨｚ，第２周波数は３．２ＭＨｚとするのが望ましい。さらに，下部電極に印加する４０ＭＨｚの電力密度は０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，前記下部電極は，電力密度が０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下であって４０ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするエッチング方法が提供される。
このような本発明にかかるエッチング方法によれば，プラズマエッチング装置の下部電極に周波数の異なる２系統の高周波電力（例えば第１周波数は４０ＭＨｚ，第２周波数は３．２ＭＨｚ）を印加することにより，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことができる。
また，前記被エッチング膜は，シリコン含有酸化膜であってもよく，さらに前記エッチングは，シリコン含有酸化膜を，シリコン窒化膜に対して選択的にエッチングするようにしてもよい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は８×１０９／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は２０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であり，前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。
このような本発明にかかるエッチング装置よれば，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことにより，被エッチング膜のエッチングレートとマスク材膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比をともに大きくとることができ，側面が被処理体表面に対して略垂直な平滑面で，底面の広さも，開口部の広さに対して十分に確保された微細なホールを被エッチング材に形成することが可能である。
また，前記第１周波数は４０ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることが好ましく，また，前記下部電極に印加する４０ＭＨｚの電力密度は０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，前記下部電極は，電力密度が０．３２Ｗ／ｃｍ２以上３．２Ｗ／ｃｍ２以下であって４０ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が１．６Ｗ／ｃｍ２以上６．４Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
このような本発明にかかるエッチング装置によれば，下部電極に周波数の異なる２系統の高周波電力（例えば第１周波数は４０ＭＨｚ，第２周波数は３．２ＭＨｚ）を印加することにより，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことができる。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であることを特徴とするエッチング方法。
このような本発明にかかるエッチング方法よっても，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことにより，被エッチング膜のエッチングレートとマスク材膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比をともに大きくとることができ，側面が被処理体表面に対して略垂直な平滑面で，底面の広さも，開口部の広さに対して十分に確保された微細なホールを被エッチング材に形成することが可能である。
また，前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることが好ましく，この場合，前記第１周波数は１００ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることが望ましい。また，前記下部電極に印加する１００ＭＨｚの電力密度は０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた上部電極及び下部電極の少なくとも一方に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングする方法であって，前記下部電極は，電力密度が０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下であって１００ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするエッチング方法が提供される。
このような本発明にかかるエッチング方法によれば，プラズマエッチング装置の下部電極に周波数の異なる２系統の高周波電力（例えば第１周波数は１００ＭＨｚ，第２周波数は３．２ＭＨｚ）を印加することにより，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことができる。
また，前記マスク材は，有機物膜であってもよく，さらにこの有機物膜は，レジストであってよい。また，前記被エッチング膜は，無機絶縁膜であってもよい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，前記処理ガスによるプラズマ中の電子密度は１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下であり，かつ，前記プラズマ中の，前記電極間の下部電極近傍に生ずる自己バイアス電圧は１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下であり，前記下部電極は，第１周波数を有する第１高周波電力と，前記第１周波数よりも低い第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。
このような本発明にかかるエッチング装置によっても，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことにより，被エッチング膜のエッチングレートとマスク材膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比をともに大きくとることができ，側面が被処理体表面に対して略垂直な平滑面で，底面の広さも，開口部の広さに対して十分に確保された微細なホールを被エッチング材に形成することが可能である。
また，前記第１周波数は１００ＭＨｚ，前記第２周波数は３．２ＭＨｚであることが好ましく，下部電極に印加する１００ＭＨｚの電力密度は０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下とし，前記下部電極に印加する３．２ＭＨｚの電力密度は２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下とすることが望ましい。
上記課題を解決するため，本発明の別の観点によれば，気密な処理容器内に処理ガスを導入し，対向して設けられた電極に高周波電力を印加することにより前記処理ガスをプラズマ化して，予めパターニングされたマスク材をマスクとして前記下部電極に載置された被処理体に形成された被エッチング膜をエッチングするプラズマエッチング装置であって，前記下部電極は，電力密度が０．１３Ｗ／ｃｍ２以上１．４Ｗ／ｃｍ２以下であって１００ＭＨｚの第１周波数を有する第１高周波電力と，電力密度が２．７Ｗ／ｃｍ２以上８．２Ｗ／ｃｍ２以下であって３．２ＭＨｚの第２周波数を有する第２高周波電力とが，印加されることを特徴とするプラズマエッチング装置が提供される。
このような本発明にかかるエッチング装置によれば，プラズマエッチング装置の下部電極に周波数の異なる２系統の高周波電力（例えば第１周波数は１００ＭＨｚ，第２周波数は３．２ＭＨｚ）を印加することにより，低プラズマ電子密度，高自己バイアス電圧によりエッチング処理を行うことができる。
なお，本明細書において，高周波電力の電力密度とは，電極に印加する単位面積当りの高周波電力量をいう。また，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる処理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１の実施の形態）
まず，本発明の１実施の形態にかかるプラズマエッチング装置の構成について図面を参照しながら説明する。図１は，プラズマエッチング装置１００の構成を示す概略断面図である。
図１に示すように，プラズマエッチング装置１００は，接地された気密な処理容器１０４を有している。処理室１０２は，処理容器１０４内部に形成されている。処理室１０２には，被処理体の例えば半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねた導電性の下部電極１０６が上下動可能に配置されている。下部電極１０６は，温度調節機構（図示せず）により所定温度に維持され，半導体ウエハＷと下部電極１０６との間には伝熱ガス供給機構（図示せず）から伝熱ガスが所定の圧力で供給される。下部電極１０６の載置面に対向する位置には，上部電極１０８が形成され，図示の例では処理容器１０４を介して接地されている。
また，処理容器１０４の上部には，ガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口１３２が形成されており，所定の処理ガスが，処理容器１０４内に導入されるようになっている。処理容器１０４内に導入された処理ガスは，上部電極１０８に複数形成されたガス吐出口１０９より処理室１０２内に導入される。処理ガスは例えばＣ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスである。
処理容器１０４の下部には排気機構（図示せず）と接続された排気管１３６が設けられ，この排気管１３６を介して真空引きされることで，処理容器１０４内は所定の真空度，例えば５０ｍＴｏｒｒに保たれる。また，処理容器１０４の側方には，磁石１３０が設けられ，電界に垂直な水平磁場を与える。磁石１３０の磁場の強度は可変であるように構成される。
下部電極１０６には，２周波重畳電力を供給する電力供給装置１１２が接続されている。電力供給装置１１２は，第１の周波数の高周波電力を供給する第１電力供給機構１１４と，第１の周波数よりも低い第２の周波数の高周波電力を供給する第２高周波電力供給機構１１６から構成されている。
第１電力供給機構１１４は，下部電極１０６側から順次接続される第１フィルタ１１８，第１整合器１２０及び第１電源１２２を有している。第１フィルタ１１８は，第２周波数の電力成分が第１整合器１２０側に侵入するのを防止する。第１整合器１２０は，第１高周波電力成分をマッチングさせる。第１周波数は例えば４０ＭＨｚである。
第２電力供給機構１１６は，下部電極１０６側から順次接続される第２フィルタ１２４，第２整合器１２６及び第２電源１２８を有している。第２フィルタ１２４は，第１周波数の電力成分が第２整合器１２６側に侵入するのを防止する。第２整合器１２６は，第２高周波電力成分をマッチングさせる。第２周波数は例えば３．２ＭＨｚである。
上記のように構成されたプラズマエッチング装置１００において電力供給装置１１２により与えられる２種類の高周波電力，及び磁石１３０による水平磁場によって処理容器１０４内に導入された処理ガスはプラズマ状態となり，電極間に発生する自己バイアス電圧により加速されたイオン及びラジカルのエネルギーにより，被処理体にエッチング処理が施される。
（被処理体の構成）
次に，本実施の形態において用いられる被エッチング膜を有する被処理体の構成について説明する。図２は，本実施の形態にかかる被処理体２００の構成を示す概略断面図である。同図（ａ）は本実施の形態にかかるエッチング処理を施す前の断面図を示し，同図（ｂ）は当該エッチング処理の途中の断面図を示し，同図（ｃ）は当該エッチング処理を施した後の断面図を示す。
被処理体２００は，図２（ａ）に示すように例えばリソグラフィ工程により予めパターニングされたマスク層２０２，及びその下層の被エッチング層２０４が例えばシリコン基板２０６上部に形成されている。マスク層２０２は，例えばＸ線用，あるいはエキシマレーザ用のレジストが用いられる。被エッチング層２０４は，例えばシリコン酸化膜であるが，ボロンあるいはリンなどを添加したシリコン酸化膜でもよい。また，マスク層２０２と被エッチング層２０４との間に他の材料による膜を有する構成でもよい。
このような被処理体２００に本実施の形態にかかるエッチング処理を施すと，図２（ｃ）に示すようにマスク層２０２のホール径ＣＤ１（以下トップＣＤともいう）に対し，ボトム径ＣＤ２（以下ボトムＣＤともいう），被エッチング層２０４の表面からの深さＤ３のホールが形成される。この時，マスク層２０２はホール入口付近の肩部２０８が，初期の表面から深さＤ２と最も削れることになる。
（エッチング結果の装置依存性）
次に，本実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００及び従来のプラズマエッチング装置１０及び２０により，上記のような被処理体２００にエッチング処理を施した場合の結果について説明する。
図３は，被エッチング層２０４がシリコン基板上に熱酸化で形成された厚さ２１００ｎｍのシリコン酸化膜で，マスク層２０２が厚さ６５０ｎｍのＸ線用レジストで，φ０．１５μｍのホールパターンが形成された被処理体を用いた場合の各装置によるエッチング結果を比較した表である。図３に示すように，各装置によって，処理容器内圧力，高周波電力，上部電極と半導体ウエハ間の距離，半導体ウエハ裏面伝熱ガス圧力，下部電極の温度は異なっているがこれは，各装置でのエッチング処理の最適化を図るためである。処理ガスの種類は全て同一で，Ｃ４Ｆ６ガス，ＡｒガスおよびＯ２ガスの混合ガスを用いている。なおオーバーエッチングは全て約３０％である。
例えば装置１００で処理条件を説明すると，流量はＣ４Ｆ６ガスが３３ｓｃｃｍ，Ａｒガスが５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガスが１８ｓｃｃｍである。処理容器内の圧力は５０ｍＴｏｒｒ、印加電力は，４０ＭＨｚ５００Ｗと，３．２ＭＨｚ１５００Ｗである。上部電極と被処理体である半導体ウエハ表面との距離は２７ｍｍ，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力は中心部で７Ｔｏｒｒ，周縁部で４０Ｔｏｒｒ，下部電極１０６の温度は２０℃に設定されている。
それぞれの装置で直径２００ｍｍの半導体ウエハを用いた被処理体をエッチング処理し，被処理体中心部及び周縁部について，エッチングレート，エッチング選択比，ボトムＣＤ／トップＣＤを測定した。ここでエッチング選択比とは，マスク層２０２に対する被エッチング層２０４のエッチングレートの比であり，図２（ｂ）に示すパラメータを用いるとＤ３／Ｄ２である。ボトムＣＤ／トップＣＤは，ホール形状を示す値の１つで，図２（ｃ）に示すパラメータを用いるとＣＤ２／ＣＤ１で表される。
測定結果によれば，エッチングレートは，プラズマエッチング装置（以下単に装置という）２０，装置１０，装置１００の順に高くなっており，同一の時間ではエッチングレートが高いほどエッチングの深さがとれる。しかし，エッチング選択比，ボトムＣＤ／トップＣＤはそれぞれ装置１００が最も高くなっている。
エッチング選択比が低いと，エッチングレートが高くても所望のホールの深さが確保されるまでにマスク層２０２が破壊される危険性がある。深いホールを形成するときにもマスク層２０２を破壊することなくエッチング処理が行えるためには，エッチング選択比が高いことが必要である。また，ボトムＣＤ／トップＣＤが高いと，底面の広さが開口部の広さに対して十分なホールが形成されていることを表し，好ましい。
上記の結果より，特にエッチング選択比において，装置１０及び２０が７前後であるのに対し，装置１００では３０〜４０と非常に高いことから，装置１００は，エッチング選択比を大きくすることが必要とされるエッチング処理工程においては有用な装置であることが分かる。また，ホール断面の形状の観察によっても，ボトムＣＤ／トップＣＤが７０％以上確保でき，装置１０及び２０に比べて優位であることが分かる。
図４は，被エッチング層２０４がシリコン基板上にＣＶＤで形成された厚さ２０００ｎｍのシリコン酸化膜で，厚さ４００ｎｍのマスク層２０２に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ用レジストでφ０．２μｍのホールパターンが形成された被処理体を用いた場合の，各装置によるエッチング結果を比較した表である。図４に示すように，各装置によって，処理容器内圧力，高周波電力，上部電極と半導体ウエハ間の距離，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力，下部電極の温度は異なっているがこれは，各装置でのエッチング処理の最適化を図るためである。なお，エッチング時間は全て２４０ｓｅｃで，シリコン基板が露出しない条件で処理した。
例えば装置１００で処理条件を説明すると，流量はＣ４Ｆ６ガスが３３ｓｃｃｍ，Ａｒガスが５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガスが２４ｓｃｃｍである。処理容器内の圧力は５０ｍＴｏｒｒ，印加電力は，４０ＭＨｚ５００Ｗと，３．２ＭＨｚ１５００Ｗである。上部電極と被処理体である半導体ウエハ表面との距離は２７ｍｍ，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力は中心部で７Ｔｏｒｒ，周縁部で４０Ｔｏｒｒ，下部電極１０６の温度は２０℃に設定されている。被処理体の構成，各測定項目について等，図３と同様な部分については説明を省略する。
測定結果によれば，エッチングレートは，装置２０，装置１０，装置１００の順に高くなっており，同一の時間ではエッチングレートが高いほどエッチングの深さがとれる。しかし，エッチング選択比は，装置１００が最も高くなっている。前述したように，深いホールを形成するときにもマスク層２０２を破壊することなくエッチング処理を行うために，エッチング選択比が高いことは重要である。
上記の結果より，特にエッチング選択比において，装置１０及び２０に比べて装置１００では最大で２倍程度高いことから，装置１００は，エッチング選択比を大きくすることが必要とされるエッチング処理工程においては有用な装置であることが分かる。
図５に，図３及び図４の結果をまとめて示す。ここでは，図３及び図４に示した各装置のエッチング条件による場合の，プラズマ電子密度Ｎｅ及び自己バイアス電圧Ｖｄｃを示してある。
装置１００ではプラズマ電子密度Ｎｅは，処理ガスの代わりにＡｒガスのみを供給した場合では１ｃｍ３当り３．０×１０１０である。また，自己バイアス電圧Ｖｄｃは，処理ガスの代わりにＡｒガスのみを供給した場合では１４７０Ｖである。装置１０ではプラズマ電子密度ＮｅはＡｒガスのみの場合で１．２×１０１１／ｃｍ３，自己バイアス電圧Ｖｄｃは同じく４７５Ｖである。装置２０ではプラズマ電子密度ＮｅはＡｒガスのみの場合で２．０×１０１１／ｃｍ３，自己バイアス電圧Ｖｄｃは同じく８７５Ｖである。なお，プラズマ電子密度Ｎｅと自己バイアス電圧Ｖｄｃは，処理ガスを供給した場合とＡｒガスのみを供給した場合とでは，値は異なるが相対的には同様の傾向を示し、後者の方が若干大きな値となる。なお，処理ガスを供給した場合のプラズマ密度については後述する。
このとき，Ｘ線用レジストを用いた場合のエッチングレートは，装置１００の場合を基準にして，装置１０は約１．４，装置２０は約１．５である。エキシマレーザ用のレジストを用いた場合は同じく，約１．１，約１．１である。
またエッチング選択比は，Ｘ線用レジストを用いた場合，装置１００で約４１，装置１０で約７，装置２０で約７，エキシマレーザ用レジストを用いた場合は同様に，約１５，約８，約１０である。
上記の結果から分かるように，装置１００によればどちらのレジストをマスクに用いても，装置１０及び２０よりもエッチング選択比を大きくとることができる。このときのプラズマ電子密度Ｎｅは，Ａｒガスの場合の値で比較して，装置１０及び２０に比べ低く，また自己バイアス電圧Ｖｄｃは高くなっている。なお，一般的にプラズマ電子密度を大きくすると自己バイアス電圧は小さくなる。
よって，Ｘ線用レジストまたはエキシマレーザ用レジストなど有機物膜をマスク層２０２として，添加物を含むシリコン酸化膜等被エッチング膜２０４をエッチング処理する場合，低プラズマ電子密度Ｎｅ例えばＡｒガスのみを供給した場合で１．０×１０１１／ｃｍ３以下，好ましくは３．０×１０１０／ｃｍ３以下，高自己バイアス電圧Ｖｄｃ例えばＡｒガスのみを供給した場合で５００Ｖ以上，好ましくは９００Ｖ以上で行うことが好ましい。また自己バイアス電圧Ｖｄｃの上限は選択性の点（自己バイアス電圧Ｖｄｃが大きすぎるとエッチング選択比が低下する）から２０００Ｖ以下好ましくは１６００Ｖ以下が実用的である。
（エッチング結果の磁場依存性）
次に，エッチング結果の，電界に垂直な方向に与えられる水平磁場強度依存性について説明する。図６及び図７は，エッチング結果の磁場依存性を示す図である。ここでは，被エッチング層２０４がシリコン窒化膜（ＳｉＮ）層上にＣＶＤにより形成された厚さ１５００ｎｍのシリコン酸化膜（ＢＳＧ）で，マスク層２０２が多層レジスト工程によりφ０．１７μｍのホールパターンが形成された厚さ９００ｎｍの有機マスクを用い，１２０，６０，３０，０Ｇａｕｓｓの各磁場強度に対し，Ｃ４Ｆ６ガス流量を変化させて，ボトムＣＤ及びエッチング選択比の変化を調べた。オーバーエッチングは全て４０％である。
このとき，共通するエッチング条件は，処理容器内の圧力は４０ｍＴｏｒｒ，上部電極１０８／処理容器１０４内壁の温度は６０／６０℃に設定し，下部電極１０６の温度は，ウエハの温度が１４０〜１５０℃になるように，ウエハ裏面の伝熱ガス圧力（例えばウエハの中心部，周縁部へのバックサイドガス圧力）とともに条件ごとに調整した。印加電力は，４０ＭＨｚ４５０Ｗ，３．２ＭＨｚ１８００Ｗである。また，上部電極１０８とウエハとの間の距離は２７ｍｍとした。この場合について，それぞれ処理ガスの流量において，Ａｒガスが５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガスが２０ｓｃｃｍに対して，Ｃ４Ｆ６ガスの流量を変化させてエッチング処理を行い，ボトムＣＤ及びエッチング選択比を測定した。
図６において，横軸はボトムＣＤ（ｎｍ），縦軸はエッチング選択比である。プロットの近くに書かれた数字は，Ｃ４Ｆ６ガス流量を示す。磁場強度を，半導体ウエハ中心部で０，３０，６０，１２０Ｇａｕｓｓと変化させた場合，Ｃ４Ｆ６ガス流量が小さく，酸素ガス流量比率が大きいとボトムＣＤは大きくとれるが，エッチング選択比は低下する傾向となる。
同じボトムＣＤが得られるＣ４Ｆ６ガス流量条件の場合，磁場強度が弱い方が，エッチングレートが低いが，エッチング選択比が大きくとれ，好ましい方向に移行していることが分かる。つまり，磁場を小さくすることにより電子の閉じこめ効果が小さくなり，電子はグランドに吸収される。それによってプラズマ電子密度Ｎｅが下がり，電子温度は上がる。電子温度の上昇で電子の運動は活発になり，電子はより下部電極１０６へ入りやすくなり，その結果自己バイアス電圧Ｖｄｃは高くなる。すなわち磁場強度を小さくすることは，プラズマ電子密度Ｎｅを低く，自己バイアス電圧Ｖｄｃを高くすることとなるので，これがエッチング条件として好ましいものとなる。また，同じエッチング選択比が得られるＣ４Ｆ６ガス流量条件の場合はボトムＣＤが大きくとれるので，高プラズマ電子密度Ｎｅ，低自己バイアス電圧Ｖｄｃが好ましいエッチング条件となる。
図７には，図６の破線で示した，ボトムＣＤが同等（１７５ｎｍ近傍）の時のエッチングレート，エッチング選択比及びボトムＣＤを示しているが，このように，磁場強度がゼロで，Ｏ２ガス流量が３４ｓｃｃｍの場合にＡｒＦエキシマレーザ用レジストに対するエッチング選択比が大きくとれた。このときプラズマ電子密度ＮｅはＡｒガスのみを供給した場合で１．０×１０１０／ｃｍ３，自己バイアス電圧Ｖｄｃは同じく１２００Ｖだった。実用上，エッチング選択比は１０以上確保する必要があり，エッチングレートおよびボトムＣＤの値も考慮して，磁場は３０Ｇａｕｓｓ以下が好ましい。
（エッチング結果の印加電力依存性）
次に，半導体ウエハ中心部で磁場がゼロの場合について，エッチング結果の印加電力依存性を説明する。図８は，エッチング結果の印加電力依存性を示す表である。図７の場合と同じ被処理体の構造である。また，上部電極１０８とウエハとの間の距離は２７ｍｍとし，オーバーエッチングは全て３０％である。
図８に示すように，装置１００で，処理容器内の圧力は６０ｍＴｏｒｒ，上部電極１０８／処理容器１０４内壁／下部電極１０６の温度はそれぞれ６０／６０／３０℃に設定し，処理ガスの流量は，Ｃ４Ｆ６ガスが３０ｓｃｃｍ，Ａｒガスが５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガスが２０ｓｃｃｍに設定し，印加電力は，３．２ＭＨｚ１４００Ｗ（４．５Ｗ／ｃｍ２）に対し，４０ＭＨｚの高周波電源１２２から与えられる電力を３００（０．９６Ｗ／ｃｍ２），４５０（１．４Ｗ／ｃｍ２）および６００Ｗ（１．９Ｗ／ｃｍ２）と変化させてエッチング処理を行い，マスク層２０２の残膜厚を調べた。
上記結果より，印加電力が低い方が肩部および平坦部のレジストは多く残っていることが分かり，少なくともこのときＡｒガスのみを供給した場合のプラズマ電子密度Ｎｅ１ｃｍ３当り７×１０９〜１．５×１０１０および同じくＡｒガスのみを供給した場合の自己バイアス電圧Ｖｄｃ１０００Ｖにおいては，実用が可能であると考えられる。プラズマ電子密度Ｎｅは小さすぎるとエッチングレートが低下するので，Ａｒガスのみを供給した場合で１×１０９／ｃｍ３以上，好ましくは５×１０９／ｃｍ３が好ましい。
（エッチング時のプラズマ状態）
図９は，各プラズマエッチング装置によるエッチング処理条件をまとめた表である。図９に示したように，プラズマエッチング装置１０で通常用いられるエッチング条件は，下部電極１０６に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加し，水平磁場の強度を１２０Ｇａｕｓｓに設定し，Ａｒガスのみを供給した場合のプラズマ中の電子密度は３×１０１０／ｃｍ３以上１×１０１１／ｃｍ３以下，かつ，電極間の下部電極１０６近傍に生ずる自己バイアス電圧は４００Ｖ以下であった。
また，プラズマエッチング装置２０で通常用いられるエッチング条件は，上部電極８に６０ＭＨｚ，下部電極１０６に２ＭＨｚの高周波電力を印加し，磁場は与えない状態で，Ａｒガスのみを供給した場合のプラズマ中の電子密度は１×１０１１／ｃｍ３以上２×１０１１／ｃｍ３以下，かつ，電極間の下部電極１０６近傍に生ずる自己バイアス電圧は７００Ｖ以下であった。
一方，本実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００では，下部電極１０６に４０ＭＨ及び３．２ＭＨｚの２系統の高周波電力を印加し，水平磁場を３０Ｇａｕｓｓ以下の強度で印加した。
このとき，上記各パラメータに対する依存性で説明したように，低プラズマ電子密度Ｎｅ，高自己バイアス電圧Ｖｄｃの領域において各パラメータを最適化すると広い範囲で実用が可能であるので，Ａｒガスのみを供給した場合のプラズマ電子密度Ｎｅが１×１０９／ｃｍ３以上１×１０１１／ｃｍ３以下，かつ，電極間の下部電極１０６近傍に生ずるＡｒガスのみを供給した場合の自己バイアス電圧は５００Ｖ以上２０００Ｖ以下が好ましいと考えられる。さらに好ましくは，Ａｒガスのみを供給した場合のプラズマ電子密度Ｎｅが５×１０９／ｃｍ３以上３×１０１０／ｃｍ３以下，かつ，電極間の下部電極１０６近傍に生ずるＡｒガスのみを供給した場合の自己バイアス電圧は９００Ｖ以上１６００Ｖ以下である。
この，エッチング処理を行うプラズマ電子密度Ｎｅ及び自己バイアス電圧Ｖｄｃの領域は，前述した図１２のＣ領域に当り，従来とは異なるプラズマ状態を利用したエッチング方法及びプラズマエッチング装置であることがわかる。
（処理ガスを使用した場合）
ここで，上記プラズマエッチング装置１００に処理ガスを供給してエッチングを行った場合の結果を説明する。なお，磁石は電界に垂直な水平磁場を与えるものではなく，半導体ウエハＷの周囲に磁場を形成してプラズマを閉じこめる磁石とし，半導体ウエハＷの端部の磁場強度が１０ガウス以下となるようにした。先ず，処理ガスを導入して下部電極へ印加する，異なる周波数を４０ＭＨｚと３．２ＭＨｚとし，それぞれの電力の大きさを変えてエッチング処理を行い，そのときの自己バイアス電圧Ｖｄｃとプラズマ電子密度を測定した。この測定結果をプロットしたものを図１３に示す。この図１３は横軸に自己バイアス電圧Ｖｄｃをとり，縦軸にプラズマ電子密度をとっている。
ここでは図１４（ａ）に示すような被処理体３００にエッチング処理を行った。この被処理体３００は，次のように形成される。半導体基板としてのシリコン基板３０２上にゲート３０４を形成した後，このゲート３０４を覆うように保護膜としてのシリコン窒化膜層３０６を形成する。次いで，全面に絶縁膜層としてＢＰＳＧなどのシリコン酸化膜層３０８を例えばＣＶＤ（化学気相成長法）により成膜する。続いて，シリコン酸化膜層３０８上にフォトレジスト膜塗布した後、ホール３１２のフォトレジストパターンを形成することによりフォトレジスト層３１０を形成する。
次に，こうして形成された被処理体３００に対して，上記プラズマエッチング装置１００により被エッチング層としてのシリコン酸化膜層３０８をシリコン窒化膜層３０６に対して選択的にエッチングしてゲート３０４間にホール３１２を形成する。
このエッチング処理を行う際，ベースとなる条件（１）としては，Ｃ４Ｆ６ガス２８ｓｃｃｍ，Ａｒガス５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガス２０ｓｃｃｍを処理ガスとして供給し，処理容器内の圧力は５０ｍＴｏｒｒ，上部電極１０８と被処理体である半導体ウエハ表面との距離は２７ｍｍ，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力は中心部で７Ｔｏｒｒ，周縁部で４０Ｔｏｒｒ，設定温度は，上部電極１０８が６０℃，下部電極１０６が２０℃，側壁が６０℃である。被処理体である半導体ウエハの直径は８ｉｎｃｈである。
このようなベースの条件（１）で，先ず下部電極１０６への印加電力を３．２ＭＨｚを０Ｗ，すなわち３．２ＭＨｚの高周波電力は印加せず，４０ＭＨｚの高周波電力のみを５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２），１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２），１５００Ｗ（４．８Ｗ／ｃｍ２），２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）と変えてそれぞれエッチング処理を行った。続いて下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚを５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２）に固定して，３．２ＭＨｚの高周波電力を５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２），１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２），１５００Ｗ（４．８Ｗ／ｃｍ２）と変えてそれぞれエッチング処理を行った。これらそれぞれのエッチングの実験において，プラズマ電子密度Ｎｅと電極間の下部電極１０６近傍に生ずる自己バイアス電圧を測定してプロットした結果を図１３に示す。
さらに，同様のエッチング処理を処理ガスを変えてそれぞれ行った。具体的にはＣ５Ｆ８ガス１１ｓｃｃｍ，Ａｒガス５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガス１１ｓｃｃｍを処理ガスとして上記の条件でエッチングを行い，続いてＣ４Ｆ６ガス１０ｓｃｃｍ，Ａｒガス２００ｓｃｃｍ，ＣＯガス５０ｓｃｃｍ，Ｏ２ガス５ｓｃｃｍを処理ガスとして上記の条件でエッチングを行った。これらの場合のプラズマ電子密度Ｎｅと自己バイアス電圧の測定結果も図１３にプロットして示す。
この図１３に示す測定結果によれば，４０ＭＨｚの高周波電力のみを変えて下部電極１０６に印加した場合は，４０ＭＨｚの印加電力の大きさを５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２），１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２），１５００Ｗ（４．８Ｗ／ｃｍ２），２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）と大きくするに連れてプラズマ電子密度Ｎｅも大きくなることがわかる。これに対し，３．２ＭＨｚの高周波電力のみを変えて下部電極１０６に印加した場合は，３．２ＭＨｚの印加電力の大きさを０Ｗ，５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２），１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２），１５００Ｗ（４．８Ｗ／ｃｍ２）と大きくしてもプラズマ電子密度Ｎｅはほとんど変化しないことがわかる。また，図１３に示す測定結果によれば，処理ガスの種類が異なっても上記と同様の傾向があることもわかる。
次に，こうして得られた図１３に示す測定結果を基にして，様々なプラズマ電子密度Ｎｅと自己バイアス電圧との組合せで，図１４に示す被処理体３００に対してエッチング処理を行い，エッチングレート，形成されたホールのテーパ角，選択比を測定した結果を説明する。
先ず，このエッチング処理を行う際のベースとした条件（２）は，処理ガスとしてＣ４Ｆ６ガス２２ｓｃｃｍ，Ａｒガス５００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガス２０ｓｃｃｍを供給し，処理容器内の圧力は５０ｍＴｏｒｒ，上部電極１０８と被処理体である半導体ウエハ表面との距離は２７ｍｍ，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力は中心部で７Ｔｏｒｒ，周縁部で４０Ｔｏｒｒ，設定温度は上部電極１０８が６０℃，下部電極１０６が２０℃，側壁が６０℃である。
このベースの条件（２）で，先ず（ａ）低いプラズマ電子密度Ｎｅ（低密度）かつ高い自己バイアス電圧（高バイアス）でエッチング処理を行った。具体的には例えば下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚ５００Ｗ，３．２ＭＨｚ１６００Ｗとした。
次いで（ｂ）低いプラズマ電子密度Ｎｅ（低密度）かつ低い自己バイアス電圧（低バイアス）でエッチング処理を行った。具体的には例えば下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚ５００Ｗ，３．２ＭＨｚ８００Ｗとした。続いて（ｃ）高いプラズマ電子密度Ｎｅ（高密度）かつ低い自己バイアス電圧（低バイアス）でエッチング処理を行った。具体的には例えば下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚ１９００Ｗ，３．２ＭＨｚ８００Ｗとした。
次に（ｄ）高いプラズマ電子密度Ｎｅ（高密度）かつ高い自己バイアス電圧（高バイアス）でエッチング処理を行った。具体的には例えば下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚ１９００Ｗ，３．２ＭＨｚ１６００Ｗとした。続いて（ｅ）中程度のプラズマ電子密度Ｎｅ（中密度）かつ中程度の自己バイアス電圧（中バイアス）でエッチング処理を行った。具体的には例えば下部電極１０６への印加電力を４０ＭＨｚ１２００Ｗ，３．２ＭＨｚ１２００Ｗとした。
このようなエッチング処理を行ってエッチングレート，テーパ角，選択比を測定した結果を図１５にまとめる。この図１５においてエッチングレートとしては，被エッチング膜であるＢＰＳＧ膜のエッチングレートを測定し，テーパ角としては図１４（ｂ）に示すように被処理体の上面との平行線に対するエッチング後のホールの側壁の傾き角θを測定し，選択比としてはマスク材であるレジスト膜に対するＢＰＳＧ膜の選択比（ＢＰＳＧ膜のエッチングレート／レジスト膜のエッチングレート）を測定したものである。
図１５に示す測定結果によれば，（ａ）低いプラズマ電子密度Ｎｅ（低密度）かつ高い自己バイアス電圧（高バイアス）でエッチング処理を行った場合が，比較的高いエッチングレートでありながら，垂直形状もよく，さらに選択比も大きくなることがわかる。
このように，低いプラズマ電子密度Ｎｅかつ高い自己バイアス電圧Ｖｄｃの範囲でエッチング処理を行うことで，被エッチング膜であるＢＰＳＧ膜のエッチングレートが高い状態で，マスク材膜であるレジストに対するＢＰＳＧ膜のエッチング選択比を大きくとることができ，しかも平滑な略垂直の側壁を有し，開口部の広さに対し底面の広さも十分確保できるホールを形成することができる。
実用的には例えば低プラズマ電子密度Ｎｅが５×１０９／ｃｍ３〜１×１０１１／ｃｍ３でかつ高自己バイアス電圧Ｖｄｃが１０００Ｖ〜３０００Ｖの範囲が好ましく，さらに低プラズマ電子密度Ｎｅが８×１０９／ｃｍ３〜８×１０１０／ｃｍ３でかつ高自己バイアス電圧Ｖｄｃが２０００Ｖ〜３０００Ｖの範囲がより好ましい。印加電力の場合，４０ＭＨｚが１００Ｗ（０．３２Ｗ／ｃｍ２）以上１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２）以下，３．２ＭＨｚが２００Ｗ（０．６４Ｗ／ｃｍ２）以上２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）以下が好ましく，さらに３．２ＭＨｚが５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２）以上２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）がより好ましい。
（第２の実施の形態）
次に，本発明の第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。上記第１の実施の形態では，プラズマエッチング装置１００において下部電極１０６に印加する２種類の高周波電力を４０Ｈｚと３．２ＭＨｚとした場合について説明したが，第２の実施の形態では下部電極１０６に印加する２種類の高周波電力を１００Ｈｚと３．２ＭＨｚとした場合について説明する。従って，第２の実施の形態におけるプラズマエッチング装置１００の高周波電源１２２は，１００ＭＨｚの高周波電力を変化させることができるように構成される。
また，磁石１３０は半導体ウエハＷの周囲に磁場を形成してプラズマを閉じ込める磁石とし，半導体ウエハＷの端部の磁場強度が１０ガウス以下となるようにした。
上記プラズマエッチング装置１００に処理ガスを供給してエッチングを行った場合の結果を説明する。先ず，処理ガスを導入して下部電極へ印加する異なる周波数を１００ＭＨｚと３．２ＭＨｚとし，それぞれの電力の大きさを変えてエッチング処理を行い，そのときの自己バイアス電圧Ｖｄｃとプラズマ電子密度を測定した。この測定結果をプロットしたものを図１６に示す。この図１６は横軸に自己バイアス電圧Ｖｄｃをとり，縦軸にプラズマ電子密度をとっている。
ここでは，図２に示す直径３００ｍｍの半導体ウエハを用いた被処理体２００にエッチング処理を行い，ホールを形成する。なお，各膜厚としては，例えばマスク層２０２が６２０ｎｍ，被エッチング層２０４が２μｍである。
このエッチング処理を行う際，ベースとなる条件（３）としては，例えばＣ４Ｆ６ガス７０ｓｃｃｍ，Ａｒガス１０００ｓｃｃｍ，Ｏ２ガス４７ｓｃｃｍを処理ガスとして供給し，処理容器内の圧力は５０ｍＴｏｒｒ，上部電極１０８と被処理体である半導体ウエハ表面との距離は４０ｍｍ，半導体ウエハ裏面の伝熱ガス圧力は中心部で１０Ｔｏｒｒ，周縁部で５０Ｔｏｒｒ，設定温度は，上部電極１０８が６０℃，下部電極１０６が２０℃，側壁が６０℃である。磁石１３０の磁場の強度は，ウエハ周縁部が略５Ｇａｕｓｓとなるように略３００Ｇａｕｓｓとする。
このようなベースの条件（３）で，先ず下部電極１０６への印加電力を３．２ＭＨｚを０Ｗ，すなわち３．２ＭＨｚの高周波電力は印加せず，１００ＭＨｚの高周波電力のみを１００Ｗ（０．１３Ｗ／ｃｍ２），２００Ｗ（０．２７Ｗ／ｃｍ２），５００Ｗ（０．６８Ｗ／ｃｍ２），１０００Ｗ（１．４Ｗ／ｃｍ２），１５００Ｗ（２．１Ｗ／ｃｍ２），２０００Ｗ（２．７Ｗ／ｃｍ２），２５００Ｗ（３．１Ｗ／ｃｍ２）と変えてそれぞれエッチング処理を行った。続いて下部電極１０６への印加電力を１００ＭＨｚを５００Ｗ（０．６８Ｗ／ｃｍ２）に固定して，３．２ＭＨｚの高周波電力を１０００Ｗ（１．４Ｗ／ｃｍ２），２０００Ｗ（２．７Ｗ／ｃｍ２），３０００Ｗ（４．２Ｗ／ｃｍ２），４０００Ｗ（５．６Ｗ／ｃｍ２），５０００Ｗ（６．２Ｗ／ｃｍ２），６０００Ｗ（８．２Ｗ／ｃｍ２）と変えてそれぞれエッチング処理を行った。これらそれぞれのエッチングの実験において，プラズマ電子密度Ｎｅと電極間の下部電極１０６近傍に生ずる自己バイアス電圧を測定してプロットした結果を図１６に示す。
この測定結果によれば，１００ＭＨｚの高周波電力のみを変えて下部電極１０６に印加した場合は，１００ＭＨｚの印加電力の大きさを１００Ｗ，２００Ｗ，５００Ｗ，１０００Ｗ，１５００Ｗ，２０００Ｗ，２５００Ｗと大きくするに連れてプラズマ電子密度Ｎｅも大きくなることがわかる。これに対し，３．２ＭＨｚの高周波電力のみを変えて下部電極１０６に印加した場合は，３．２ＭＨｚの印加電力の大きさを５００Ｗ，１０００Ｗ，２０００Ｗ，３０００Ｗ，４０００Ｗ，５０００Ｗ，６０００Ｗと大きくしてもプラズマ電子密度Ｎｅはほとんど変化しないことがわかる。なお，例えばＣ４Ｆ６の代りにＣ４Ｆ８を含む処理ガスを使用した場合など，処理ガスの種類が異なっても上記と同様の傾向がある。
次に，上述した実験によりエッチング処理の他，下部電極に印加する１００ＭＨｚの電力の大きさと３．２ＭＨｚの電力の大きさとの組合せを変えて様々なエッチング処理を行い，各エッチング処理を行った後の被エッチング膜２０４のエッチングレートと，エッチング選択比を測定した。ここでエッチング選択比とは，マスク層２０２に対する被エッチング層２０４のエッチングレートの比であり，図２（ｂ）に示したパラメータを用いるとＤ３′／Ｄ２′である。
この測定結果を図１７及び図１８に示す。図１７は，横軸に３．２ＭＨｚの高周波電力の大きさ（Ｐｏｗｅｒ）をとり，縦軸に周波数１００ＭＨｚの高周波電力の大きさ（Ｐｏｗｅｒ）をとったもので，同じエッチングレートを連ねたエッチングレートの等高線と，同じエッチング選択比を連ねた選択比の等高線を図示したものである。また，図１８は横軸に高自己バイアス電圧Ｖｄｃをとり，縦軸に低プラズマ電子密度Ｎｅをとったもので，図１７と同様に同じエッチングレートを連ねたエッチングレートの等高線と，同じエッチング選択比を連ねた選択比の等高線を図示したものである。
先ず，図１７を見ると，測定した範囲では同図右下の領域に向うほど，すなわち１００ＭＨｚの高周波電力の大きさが小さく，３．２ＭＨｚの高周波電力の大きさが大きいほど被エッチング膜２０４のエッチングレートとエッチング選択比がともに大きくなることがわかる。３．２ＭＨｚの高周波電力の大きさが６０００Ｗくらいまで同様の傾向がある。
ここで，１００ＭＨｚの電力（すなわちプラズマ電子密度Ｎｅ）が小さすぎるとエッチングレートが小さくなりすぎるので適当ではなく，３．２ＭＨｚの電力が大きすぎると，エッチング選択比が低下するので適当ではない。
実用的には，被エッチング膜２０４のエッチングレート２０００／ｍｉｎ以上，エッチング選択比３以上となることが必要なので，３．２ＭＨｚの高周波電力の大きさが２０００Ｗ（２．７Ｗ／ｃｍ２）以上６０００Ｗ（８．２Ｗ／ｃｍ２）以下であり，１００ＭＨｚの高周波電力の大きさが１００Ｗ（０．１３Ｗ／ｃｍ２）以上１０００Ｗ（１．４Ｗ／ｃｍ２）以下の範囲における各電力の大きさの組合せが好ましい。すなわち，このような範囲における各高周波電力の大きさの組合せを用いることにより，被エッチング膜２０４のエッチングレートとエッチング選択比をともに大きくとることができる。
また，図１８は見方を変えたものであるが，この結果を見ても，測定した範囲では同図右下の領域に向うほど，すなわちプラズマ電子密度Ｎｅが低く，自己バイアス電圧Ｖｄｃが高いほど，被エッチング膜２０４のエッチングレートとエッチング選択比がともに大きくなることがわかる。
実用的には，プラズマ電子密度Ｎｅが１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下で，自己バイアス電圧Ｖｄｃが１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下の範囲が好ましい。すなわち，プラズマ電子密度Ｎｅ，自己バイアス電圧Ｖｄｃをこのような範囲にすることにより，被エッチング膜２０４のエッチングレートとエッチング選択比をともに大きくとることができる。
以上詳細に説明したように，プラズマエッチング装置１００によれば，低プラズマ電子密度Ｎｅ，高自己バイアス電圧Ｖｄｃの範囲で，さらに低磁場強度でエッチング処理を行うことで，エッチングレート，エッチング選択比が高くとれ，適正な形状のホールを形成することができる。
ここで，低プラズマ電子密度Ｎｅ，高自己バイアス電圧Ｖｄｃの範囲とは，例えばＡｒガスのみを供給した場合ではプラズマ電子密度Ｎｅが１×１０９／ｃｍ３以上１×１０１１／ｃｍ３以下，自己バイアス電圧Ｖｄｃが５００Ｖ以上２０００Ｖ以下の範囲である。
また，処理ガスを供給した場合では，第１の実施形態のように下部電極に４０ＭＨｚと３．２ＭＨｚの高周波電力を印加する場合には，実用的にプラズマ電子密度Ｎｅが５×１０９／ｃｍ３以上１×１０１１／ｃｍ３以下，自己バイアス電圧Ｖｄｃが１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下の範囲が好ましく，より好ましくはプラズマ電子密度Ｎｅが８×１０９／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下，自己バイアス電圧Ｖｄｃが２０００Ｖ以上３０００Ｖ以下の範囲が望ましい。また，印加電力に関しては，４０ＭＨｚが１００Ｗ（０．３２Ｗ／ｃｍ２）以上１０００Ｗ（３．２Ｗ／ｃｍ２）以下，３．２ＭＨｚが２００Ｗ（０．６４Ｗ／ｃｍ２）以上２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）以下が好ましく，より好ましくは３．２ＭＨｚが５００Ｗ（１．６Ｗ／ｃｍ２）以上２０００Ｗ（６．４Ｗ／ｃｍ２）以下が望ましい。
また，第２の実施形態のように下部電極に１００ＭＨｚと３．２ＭＨｚの高周波電力を印加する場合には，実用的にプラズマ電子密度Ｎｅが１×１０１０／ｃｍ３以上８×１０１０／ｃｍ３以下，自己バイアス電圧Ｖｄｃが１０００Ｖ以上３０００Ｖ以下の範囲が好ましい。印加電力としては１００ＭＨｚが１００Ｗ（０．１３Ｗ／ｃｍ２）以上１０００Ｗ（１．４Ｗ／ｃｍ２）以下，３．２ＭＨｚが２０００Ｗ（２．７Ｗ／ｃｍ２）以上６０００Ｗ（８．２Ｗ／ｃｍ２）以下が好ましい。
また，低磁場強度としては，例えば被処理体上の磁場強度が１０ａｕｓｓ以下となるように，エッチング処理を行うことが好ましい。この場合の磁場としては，処理容器壁付近にプラズマを閉じこめるための磁場を形成することが好ましい。本実施の形態ではその１例として磁石１３０により，磁石のＮ極とＳ極が処理容器の周方向に交互に配列したマルチポールマグネット（ＭＰＭ）を構成している。
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば，被エッチング膜には，シリコン酸化膜を例に挙げたが，これに限定されない。他のシリコン含有酸化膜例えば，炭素添加ケイ酸（ＳｉＯＣ）膜，水素添加ケイ酸（ＳｉＯＨ）膜，フッ素添加ケイ酸（ＳｉＯＦ）膜等，他の低誘電率膜にも適用が可能である。
また，本発明は，平行平極型（平行平板電極型）のプラズマエッチング装置以外に，誘導結合型プラズマエッチング装置や電子サイクロトロン共鳴型プラズマエッチング装置等の他のプラズマエッチング装置にも適用できる。
なお，上記第１及び第２の実施の形態におけるエッチング処理の実験では，電極間距離を２７ｍｍとしているが，必ずしもこれに限定されるものではない。但し，電極間距離を小さくしすぎると被処理体の表面の圧力分布（中心部と周辺部の圧力差）が大きくなって，エッチング均一性の低下等の問題を生じるので，電極間距離は３５〜５０ｍｍが好ましい。
このことを図１９を参照して説明する。図１９は、プラズマガスとしてＡｒガスを用いた場合のＡｒガス流量とウエハ中心部と周辺部の圧力差ΔＰとの関係を電極間ギャップ２５ｍｍの場合と４０ｍｍの場合とで比較して示す図である。この図に示すように、ギャップが４０ｍｍのほうが２５ｍｍよりも圧力差ΔＰが小さく、また、ギャップ２５ｍｍの場合には、Ａｒガス流量の上昇にともなって圧力差ΔＰが急激に大きくなる傾向にあり、ガス流量が０．３Ｌ／ｍｉｎ程度以上で好ましい圧力差ΔＰである０．２７Ｐａ（２ｍＴｏｒｒ）を超えてしまうのに対し、ギャップ４０ｍｍの場合にはガス流量によらず圧力差が０．２７Ｐａ（２ｍＴｏｒｒ）より小さい。この図１９からギャップがおよそ３５ｍｍ以上でガス流量によらず好ましい圧力差とできることが予想される。
また、パッシェンの法則（Ｐａｓｃｈｅｎｓ’ｌａｗ）より、放電開始電圧Ｖｓは、ガス圧力ｐと電極間距離ｄの積ｐｄがある値の時に極小値（パッシェン最小値）をとり、パッシェン最小値をとるｐｄの値は高周波電力の周波数が大きいほど小さくなることから、本発明のようこ高周波電力の周波数が大きい場合に放電開始電圧Ｖｓを小さくして放電を容易にし、安定させるためには、ガス圧力ｐが一定であれば電極間距離ｄを小さくする必要があり、そのため本発明では電極間距離を５０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、電極間距離を５０ｍｍ以下とすることで、チャンバー内でのガスのレジデンスタイムを短くすることができるので反応生成物が効率的に排出され、エッチングストップを低減することができるという効果も得られる。
このように，本発明によれば，プラズマエッチング装置の下部電極に周波数の異なる２系統の高周波電力を印加し，低プラズマ電子密度Ｎｅ，高自己バイアス電圧Ｖｄｃ，低磁場強度によりエッチング処理を行ったので，被エッチング膜のエッチングレートとマスク材膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比をともに大きくとることができ，しかも，平滑な略垂直の側壁を有し，開口部の広さに対し底面の広さも十分確保できたホールの形成が可能である。
産業上の利用の可能性
本発明は，半導体装置の製造工程におけるエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置に適用可能であり，特に，マスク材に対する被エッチング材のエッチング選択比を向上させることの可能なエッチング方法及びプラズマエッチング処理装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマエッチング装置１００の構成を示す概略断面図である。
図２は同実施の形態にかかる被処理体２００の構成を示す概略断面図である。
図３はマスク層２０２にＸ線用レジストを用いた場合の各装置によるエッチング結果の比較を示す図である。
図４はマスク層２０２に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ用レジストを用いた場合の各装置によるエッチング結果の比較を示す図である。
図５は各装置のエッチング条件による場合の，プラズマ電子密度Ｎｅ及び自己バイアス電圧Ｖｄｃを示す図である。
図６はエッチング結果の磁場依存性を示す図である。
図７はエッチング結果の磁場依存性を示す図である。
図８はエッチング結果の印加電力依存性を示す図である。
図９は各プラズマエッチング装置によるエッチング処理条件をまとめた図である。
図１０はプラズマエッチング装置１０の構成を示す概略断面図である。
図１１はプラズマエッチング装置２０の構成を示す概略断面図である。
図１２はエッチング時のプラズマエッチング装置内の自己バイアス電圧Ｖｄｃおよびプラズマ電子密度Ｎｅを示す図である。
図１３はエッチング時のプラズマエッチング装置内の自己バイアス電圧Ｖｄｃおよびプラズマ電子密度Ｎｅを示す図である。
図１４は同実施の形態にかかる被処理体３００の構成を示す概略断面図である。
図１５は下部電極に印加する４０ＭＨｚと３．２ＭＨｚとの高周波電力の大きさを変えてエッチング実験を行った結果を比較する図である。
図１６は本発明の第２の実施の形態におけるエッチング時のプラズマエッチング装置内の自己バイアス電圧Ｖｄｃおよびプラズマ電子密度Ｎｅを示す図である。
図１７はエッチングレートとエッチング選択比の等高線を示す図である。
図１８はエッチングレートとエッチング選択比の等高線を示す図である。
図１９はプラズマガスとしてＡｒガスを用いた場合のＡｒガス流量とウエハ中心部と周辺部の圧力差ΔＰとの関係を電極間ギャップ２５ｍｍの場合と４０ｍｍの場合との比較を示す図である。
符号の説明
１００      エッチング装置
１０２      処理室
１０４      処理容器
１０６      下部電極
１０８      上部電極
１０９      ガス吐出孔
１１２      電力供給装置
１１４      第１電力供給機構
１１６      第２電力供給機構
１１８，１２４      フィルタ
１２０，１２６      整合器
１２２，１２８      高周波電源
１３０      磁石
１３２      ガス導入口
１３６      排気管
Ｗ      半導体ウエハ
【図１】
2003043072.tif 000003
【図２】
2003043072.tif 000004
【図３】
2003043072.tif 000005
【図４】
2003043072.tif 000006
【図５】
2003043072.tif 000007
【図６】
2003043072.tif 000008
【図７】
2003043072.tif 000009
【図８】
2003043072.tif 000010
【図９】
2003043072.tif 000011
【図１０】
2003043072.tif 000012
【図１１】
2003043072.tif 000013
【図１２】
2003043072.tif 000014
【図１３】
2003043072.tif 000015
【図１４】
2003043072.tif 000016
【図１５】
2003043072.tif 000017
【図１６】
2003043072.tif 000018
【図１７】
2003043072.tif 000019
【図１８】
2003043072.tif 000020
【図１９】
2003043072.tif 000021
【国際調査報告】
2003043072.tif 000022
2003043072.tif 000023