(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン窒化物層と、
前記シリコン窒化物層上に形成された第１のマスクと、を備える被処理体を用意し、
前記被処理体を、プラズマ処理装置内に配置してエッチングする方法であって、
前記プラズマ処理装置内に酸素及びフルオロカーボンを含む処理ガスを供給する第１工程と、
前記処理ガスをプラズマ化して、前記被処理体の前記シリコン窒化物層を、前記第１のマスクを介してエッチングする第２工程と、
を備え、
前記第２工程は、被処理体の温度を、第１の温度Ｔ１から、第２の温度Ｔ２まで、段階的に徐々に低下させることで、前記第１のマスクの開口の内壁に、前記処理ガスから生成された有機膜を付着させた状態で、実行する、
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記被処理体は、前記シリコン窒化物層下に、エッチング対象層を更に備え、
前記第２工程でエッチングされた前記シリコン窒化物層を第２のマスクとして、前記エッチング対象層を更にエッチングする第３工程を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記第１の温度Ｔ１は、８０℃±誤差１０℃であり、
前記第２の温度Ｔ２は、４０℃±誤差１０℃である、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記第２工程において、前記第１の温度Ｔ１から前記第２の温度Ｔ２まで低下させるための期間Ｔｉｍｅは、以下の関係式：期間Ｔｉｍｅ≧１２０秒を満たすことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリコン窒化物（ＳｉＮｘ（ｘは自然数）、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ等）を、プラズマを用いてエッチングする方法が知られている。
【０００３】
従来のプラズマエッチング方法は、例えば、特許文献１に記載されている。このようなプラズマエッチング方法は、シリコン窒化物層と、シリコン窒化物層上に形成された第１のマスクと、を備える被処理体を用意し、被処理体を、プラズマ処理装置内に配置してエッチングする方法であり、プラズマ処理装置内に酸素（Ｏ２）及びフルオロカーボン（ＣＨｘＦｙ）（ｘ、ｙは適当な数字）を含む処理ガスを供給する第１工程と、処理ガスをプラズマ化して、被処理体のシリコン窒化物を、前記第１のマスクを介してエッチングする第２工程とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３６８１５３３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、シリコン窒化物をエッチングすることによって形成する孔の直径は、エッチング時の温度が高い場合には、深部に向かうに従って、小さくなり、先細り形状になってしまう。一方で、エッチング時の温度が低い場合には、孔の直径が、設計時のマスクの開口径よりも大きく拡大してしまう。したがって、温度が高い場合においても、また、温度が低い場合においても、先細りすることなく、直径が大きく拡大することのない孔を、シリコン窒化物に形成することはできなかった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、所望の開口径の孔を、先細りを抑制しながら、シリコン窒化物に形成することが可能なプラズマエッチング方法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】
【０００７】
上述の課題を解決するため、第１のプラズマエッチング方法は、シリコン窒化物層と、前記シリコン窒化物層上に形成された第１のマスクと、を備える被処理体を用意し、前記被処理体を、プラズマ処理装置内に配置してエッチングする方法であって、前記プラズマ処理装置内に酸素及びフルオロカーボンを含む処理ガスを供給する第１工程と、前記処理ガスをプラズマ化して、前記被処理体の前記シリコン窒化物層を、前記第１のマスクを介してエッチングする第２工程と、を備え、前記第２工程は、被処理体の温度を、第１の温度Ｔ１から、第２の温度Ｔ２まで、段階的に徐々に低下させることで、前記第１のマスクの開口の内壁に、前記処理ガスから生成された有機膜を付着させた状態で、実行することを特徴とする。
【０００８】
この場合、高温の第１の温度Ｔ１付近において、有機膜が、第１のマスクの開口の内壁に付着するため、第１のマスクの開口径の拡大を抑制することができる。また、第２の温度Ｔ２の付近になるにしたがって、有機膜の付着が抑制され、先細りの孔形状となるようなエッチングが抑制される。したがって、所望の開口径の孔を、先細りを抑制しながら、シリコン窒化物に形成することができる。
【０００９】
第２のプラズマエッチング方法においては、被処理体は、シリコン窒化物層下に、エッチング対象層を更に備え、前記第２工程でエッチングされた前記シリコン窒化物を第２のマスクとして、前記エッチング対象層を更にエッチングする第３工程を備えることを特徴とする。
【００１０】
第２のマスクに形成された孔は、上述の如く、所望の開口径であり、先細りが抑制されているため、これをマスクとするエッチングにおいては、プラズマ中のイオンが、第２のマスクの形状に依存して、エッチング対象層をエッチングしていくので、エッチング対象層も、所望の開口径で、且つ、先細りが抑制された状態で、エッチングすることができる。
【００１１】
また、第３のプラズマエッチング方法においては、前記第１の温度Ｔ１は、８０℃±誤差１０℃であり、前記第２の温度Ｔ２は、４０℃±誤差１０℃であることを特徴とする。
【００１２】
この温度範囲の場合、上述の効果を好適に奏することができる。
【００１３】
８０℃、４０℃に温度を設定した理由は、８０℃より高い温度を用いるとエッチングの進行が著しく低下し、４０℃より低い温度をもちいると孔の拡大の抑制が難しくなることが懸念されるためである。
【００１４】
誤差の範囲を設定した理由は、シリコン窒化物層の膜種、膜厚により適切な温度が異なる可能性があるためである。
【００１５】
また、前記第２工程において、前記第１の温度Ｔ１から前記第２の温度Ｔ２まで低下させるための期間Ｔｉｍｅは、単位時間（秒）当たりの温度変化率をδＴ（℃／秒）、温度変動幅（Ｔ２−Ｔ１）℃＝ΔＴとすると、ΔＴ＝δＴ×期間Ｔｉｍｅを満たしており、したがって、期間Ｔｉｍｅ（秒）＝（温度変化率δＴ）−１（秒／℃）×温度変動幅ΔＴ（℃）である。δＴ−１（秒／℃）を緩慢係数とすれば、δＴ−１が負の場合、δＴ−１の絶対値が大きいほど、温度はゆっくりと低下し、δＴ−１の絶対値が小さいほど、温度は急速に低下する。ここで、期間Ｔｉｍｅは、以下の関係式を満たすことを特徴とする。
【００１６】
期間Ｔｉｍｅ＝緩慢係数δＴ−１(秒/℃)×温度変動幅ΔＴ(℃)≧１２０秒
【００１７】
緩慢係数δＴ−１(秒/℃)の絶対値が小さい場合は、各温度帯でのエッチング特性を生かす効果が小さくなり、温度変動幅ΔＴの絶対値が狭い場合は、温度による特性差の利用効果が小さくなる。したがって、緩慢係数δＴ−１(秒/℃)及び温度変動幅ΔＴの絶対値の絶対値は大きい方が好ましく、期間Ｔｉｍｅが１２０秒以上となる場合には、一定の確実性で、上述の効果を好適に奏することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のプラズマエッチング方法によれば、所望の開口径の孔を、先細りを抑制しながら、シリコン窒化物に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】プラズマ処理装置（プラズマエッチング装置）の概要を示す図である。
【図２】被処理体のエッチング時間（Ｅｔｃｈ  Ｔｉｍｅ）と被処理体の温度（ＥＳＣ  Ｔｅｍｐ.）との関係を示すタイミングチャートである。
【図３】各種条件におけるシリコン窒化物層のエッチングの状態を示す図である。
【図４】シリコン窒化物層を第２のマスクとして、その下のエッチング対象層をエッチングした場合の被処理体の縦断面構成を示す図（（Ａ）は実施形態、（Ｂ）は比較例を示す）である。
【図５】図３に示した各条件の場合において、被処理体に形成される孔の内面に付着する有機膜ａｄについて説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２１】
図１は、実施形態に係るプラズマエッチング方法を実行するためのプラズマ処理装置の概要を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、プラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。この処理容器１２は保安接地されている。
【００２３】
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。
【００２４】
載置台ＰＤは、その上面において被処理体であるウエハＷを保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
【００２５】
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、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ウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
【００２６】
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
【００２７】
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４には、冷媒が循環するよう、供給される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持されたウエハＷの温度が制御される。
【００２８】
また、プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
【００２９】
また、プラズマ処理装置１０には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、載置台ＰＤの温度が調整され、当該載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整されるようになっている。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵されていてもよい。
【００３０】
また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。これら上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓが提供されている。
【００３１】
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。一実施形態では、上部電極３０は、載置台ＰＤの上面、即ち、ウエハ載置面からの鉛直方向における距離が可変であるように構成され得る。上部電極３０は、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は処理空間Ｓに面しており、当該電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この電極板３４は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
【００３２】
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００３３】
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有している。複数のガスソースは、一以上のフルオロカーボンガスのソース、酸素ガス（Ｏ２ガス）のソース、及び、希ガスのソースを含み得る。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含むガスであり得る。一実施形態では、複数のガスソースは、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、及びＣ４Ｆ８ガスのソースを含み得る。また、希ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガスといった任意の希ガスのソースであることができる。
【００３４】
バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
【００３５】
また、プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００３６】
処理容器１２の底部側、且つ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート４８の下方、且つ、処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
【００３７】
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
【００３８】
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては３．２ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
【００３９】
また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を更に備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ｓ内に存在する正イオンを電極板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。別の一例において、電源７０は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源７０から上部電極に印加される電圧は、−１５０Ｖ以下の電圧であり得る。即ち、電源７０によって上部電極３０に印加される電圧は、絶対値が１５０Ｖ以上の負の電圧であり得る。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されると、処理空間Ｓに存在する正イオンが、電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。
【００４０】
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。具体的に、制御部Ｃｎｔは、バルブ群４２、流量制御器群４４、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、電源７０、ヒータ電源ＨＰ、及びチラーユニットに接続されている。
【００４１】
制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガスソース群から供給されるガスの選択及び流量、排気装置５０の排気、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からの電力供給、電源７０からの電圧印加、ヒータ電源ＨＰの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量及び冷媒温度を制御することが可能である。
【００４２】
上述のプラズマ処理装置を用いて、以下のエッチングが実行される。
【００４３】
まず、被処理体を用意する。この被処理体は、図４に示すように、支持基板１００上に、エッチング対象層１０２と、シリコン窒化物層１０６ａと、第１のマスク１０６とを備えたウエハである。エッチング対象層１０２としては、ＳｉＯ２を用い、第１のマスク１０６は、樹脂からなるフォトレジストを用いるが、本発明は、シリコン窒化物層のエッチング精度の向上を目的とするものであるため、これらの材料としては、他の材料を用いることが可能である。シリコン窒化物層１０６ａとしては、ＳｉＮｘ（ｘは自然数）、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＮ等を用いることができる。
【００４４】
次に、第１工程では、上記プラズマ処理装置内に酸素及びフルオロカーボンを含む処理ガスを供給する。
【００４５】
しかる後、第２工程では、処理ガスをプラズマ化して、被処理体のシリコン窒化物層１０６ａを、第１のマスク１０６を介してエッチングする。
【００４６】
プラズマ化においては、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４から、高周波電力を供給する。ここで、第２工程では、被処理体の温度を、第１の温度Ｔ１から、第２の温度Ｔ２まで、徐々に低下させることで、第１のマスクの開口の内壁に、処理ガスから生成された有機膜ａｄ（図５参照）を付着させた状態で、実行する。
【００４７】
図２は、被処理体のエッチング時間（Ｅｔｃｈ  Ｔｉｍｅ）と被処理体の温度（ＥＳＣ  Ｔｅｍｐ.）との関係を示すタイミングチャートである。
【００４８】
プラズマ発生時の第１の温度Ｔ１（＝８０℃）から、第２の温度Ｔ２（４０℃）になるまで、温度を段階的に低下させ、しかる後、ベースラインとなる第２の温度Ｔ２において、一定値を保持する。
【００４９】
また、第２工程において、第１の温度Ｔ１から前記第２の温度Ｔ２まで低下させるための期間Ｔｉｍｅは、単位時間（秒）当たりの温度変化率をδＴ（℃／秒）、温度変動幅（Ｔ２−Ｔ１）℃＝ΔＴとすると、ΔＴ＝δＴ×期間Ｔｉｍｅを満たしており、したがって、期間Ｔｉｍｅ（秒）＝（温度変化率δＴ）−１（秒／℃）×温度変動幅ΔＴ（℃）である。δＴ−１（秒／℃）を緩慢係数とすれば、δＴ−１が負の場合、δＴ−１の絶対値が大きいほど、温度はゆっくりと低下し、δＴ−１の絶対値が小さいほど、温度は急速に低下する。ここで、期間Ｔｉｍｅは、以下の関係式を満たすことを特徴とする。
【００５０】
期間Ｔｉｍｅ＝緩慢係数δＴ−１(秒/℃)×温度変動幅ΔＴ(℃)≧１２０秒
【００５１】
緩慢係数δＴ−１(秒/℃)の絶対値が小さい場合は、各温度帯でのエッチング特性を生かす効果が小さくなり、温度変動幅ΔＴの絶対値が狭い場合は、温度による特性差の利用効果が小さくなる。したがって、緩慢係数δＴ−１(秒/℃)及び温度変動幅ΔＴの絶対値の絶対値は大きい方が好ましく、期間Ｔｉｍｅが１２０秒以上となる場合には、一定の確実性で、上述の効果を好適に奏することが可能である。
【００５２】
なお、緩慢係数δＴ−１(秒/℃)及び温度変動幅ΔＴは、上述の理由から、それぞれの絶対値は、以下の範囲を満たすことが好ましい。
【００５３】
３(秒/℃)≦｜緩慢係数δＴ−１｜(秒/℃)≦１５(秒/℃)
【００５４】
２０（℃）≦｜温度変動幅ΔＴ（℃）｜≦４０（℃）
【００５５】
期間Ｔｉｍｅは、シリコン窒化物層をエッチングするための期間であり、段階的に温度が低下するステップ（Ｎｌｔ１  Ｓｔｅｐ）からなる。この手法をＤＤＰＣ（Ｄｅｐｔｈ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶこととする。
【００５６】
この場合、高温の第１の温度Ｔ１付近において、有機膜ａｄが、第１のマスク１０６の開口の内壁に付着するため（図５（Ｂ）の左図参照）、第１のマスク１０６の開口径の拡大を抑制することができる。
【００５７】
また、第２の温度Ｔ２の付近になるにしたがって、有機膜ａｄの付着が抑制され、先細りの孔形状となるようなエッチングが抑制される（図５（Ｂ）の右図参照）。したがって、所望の開口径の孔を、先細りを抑制しながら、シリコン窒化物に形成することができる。
【００５８】
なお、図４に示すように、被処理体は、シリコン窒化物層１０６ａ下に、エッチング対象層１０２を備えており、第２工程でエッチングされたシリコン窒化物層１０６ａを第２のマスクとして、エッチング対象層１０２を更にエッチングする第３工程を備えている。
【００５９】
第２のマスクに形成された孔は、上述の如く、所望の開口径であり、先細りが抑制されているため、これをマスクとするエッチングにおいては、プラズマ中のイオンが、第２のマスクの形状に依存して、エッチング対象層１０２をエッチングしていくので、エッチング対象層も、所望の開口径で、且つ、先細りが抑制された状態で、エッチングすることができる（図４（Ａ））参照）。
【００６０】
一方、被処理体のエッチング時の温度を４０℃に固定した場合には、孔の開口径は広がってしまう（図４（Ｂ））。
【００６１】
図４において、孔の底部の直径（幅）ｗ２は、２１．４ｎｍであるが、実施形態に係る図４（Ａ）においては、エッチング対象層１０２の開口端の直径（幅）ｗ１は２８．３ｎｍであり、比較例における図４（Ｂ）においては、エッチング対象層１０２の開口端の直径（幅）ｗ１は３２．０ｎｍである。
【００６２】
図３は、各種条件におけるシリコン窒化物層のエッチングの状態を示す図であり、図５は、図３に示した各条件の場合において、被処理体に形成される孔の内面に付着する有機膜ａｄについて説明するための図である。なお、図３における太矢印は、先端にいくほど、時間が経過していることを示し、黒色の度合いは温度が低い状態を示している。
【００６３】
上述のように、本発明では、エッチング時の温度を段階的に低下させるＤＤＰＣ手法を採用している（図３の中央及び図５（Ｂ））。この場合、側壁の有機膜ａｄが有効に機能して、孔の径（ＣＤ）の広がりを抑制しつつ（Ｓｈｒｉｎｋ状態）、深さ方向の先細り（Ｔａｐｅｒ）を抑制して、垂直に延びた孔（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）を形成することができる。
【００６４】
すなわち、固定温度８０℃において、エッチングを実行した場合（図３の左図及び図５（Ａ））、有機膜ａｄが付着し続け、イオン（ｉｏｎ）が屈曲し、孔は先細りの形状となる。
【００６５】
一方、固定温度４０℃において、エッチングを実行した場合（図３の左図及び図５（Ｃ））、有機膜ａｄがあまり付着せず、孔の径が広がっていく。
【００６６】
一方、実施例のエッチングによれば（図３の中央及び図５（Ｂ））、有機膜ａｄが第１の温度Ｔ１の近傍で付着し、第２の温度Ｔ２の近傍では付着しないため、上述のように、所望の開口径で、垂直な孔を形成することができる。
【００６７】
この場合、第１の温度Ｔ１は、８０℃±誤差１０℃であり、前記第２の温度Ｔ２は、４０℃±誤差１０℃であることを特徴とする。
【００６８】
この温度範囲の場合、上述の効果を好適に奏することができる。
【００６９】
８０℃、４０℃に温度を設定した理由は、８０℃より高い温度を用いるとエッチングの進行が著しく低下し、４０℃より低い温度を用いると孔の拡大の抑制が難しくなることが懸念されるためである。
【００７０】
誤差の範囲を設定した理由は、シリコン窒化物層の膜種、膜厚により適切な温度が異なる可能性があるためである。
【００７１】
なお、フルオロカーボンガスとしては、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨ３Ｆガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、Ｏ２ガス、及びＡｒガスを含み得るが、上記実施例では、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、Ｏ２ガスを用いた。また、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からは、それぞれ、周波数４０ＭＨｚと３．２ＭＨｚの電力を供給した。また、実施例及び比較例において、各層の厚みは、以下の通りであり、エッチング時間は１５０秒であった。
第１のマスク：７００ｎｍ (ポリシリコン:poly-Si)
シリコン窒化物層：２００ｎｍ
エッチング対象層；シリコン酸化膜
【００７２】
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
【００７３】
なお、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）は、電極に現れる電位により、電子・イオンを加速してプラズマを生成されるプラズマであり、平行平板の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置や、スパッタリング装置など幅広く用いられている。誘導結合プラズマ(ＩＣＰ)は、誘電体を通してプラズマ中に高周波を導入し、電磁誘導に生成されるプラズマである。電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマは、磁場存在下でマイクロ波をプラズマに導入し、ＥＣＲで電子を加速することで生成されるプラズマである。上述の実施形態では、ＣＣＰを用いたが、上述のその他のプラズマを用いた場合のエッチングにも、本発明は適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１０６…第１のマスク、１０６ａ…シリコン窒化物層、１０２…エッチング対象層。
【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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