(57)【要約】【課題】従来に比べてマスクとしての有機膜層に対するシリコン含有誘電層の選択比を向上させ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】フォトレジスト膜１０２をマスクとしフォトレジスト膜１０２に対して、ＳｉＯ2膜１０１を選択的にプラズマエッチングしてホール１０４を形成する。プラズマエッチングには、Ｃ6Ｆ6ガスと、希ガスと、酸素ガスとを含み、Ｃ6Ｆ6ガスに対する酸素ガスの流量比（酸素ガス流量／Ｃ6Ｆ6ガス流量）が２．８〜３．３の処理ガスを用い、この処理ガスからプラズマを生成する。【選択図】図１
2008172184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に形成されたシリコン含有誘電層を、有機膜層をマスクとしてプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、
少なくとも、Ｃ6Ｆ6ガスと、希ガスと、酸素ガスとを含み、前記Ｃ6Ｆ6ガスに対する前記酸素ガスの流量比（酸素ガス流量／Ｃ6Ｆ6ガス流量）が２．８〜３．３の処理ガスから前記プラズマを生成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】
請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、
前記有機膜層はフォトレジスト層であり、前記シリコン含有誘電層は酸化シリコン層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、
前記希ガスが、アルゴン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、
前記処理ガスが、フッ素原子と炭素原子の比（Ｆ／Ｃ）が２以上のフルオロカーボンガスからなる添加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５】
請求項４項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記添加ガスが、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ12、Ｃ6Ｆ14、のいずれか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６】
請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、
前記プラズマエッチングは、前記被処理基板が載置される下部電極と、当該下部電極と対向する上部電極とが配置された処理チャンバー内で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して行う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、
前記高周波電力は、前記上部電極に印加される第１の高周波電力と、前記第１の高周波電力より周波数が低い、前記下部電極に印加される第２の高周波電力とからなることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項８】
被処理基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記処理ガス供給手段から供給された前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、
前記処理チャンバー内で請求項１から請求項７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プラズマエッチング装置。
【請求項９】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項７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エッチング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１０】
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７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エッチング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、被処理基板に形成されたシリコン含有誘電層を、有機膜層をマスクとしてプラズマエッチング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】
半導体装置の製造工程においては、フォトレジスト等の有機膜層をマスクとしてシリコン含有誘電層（例えば、ＳｉＯ2膜、ＳｉＯＣ膜等）をプラズマエッチングし、コンタクトホール等を形成することが知られている。このようなプラズマエッチングに使用されるプラズマ生成のための処理ガスとしては、例えば、Ｃ4Ｆ6／Ａｒ／Ｏ2等の混合ガスを使用することが一般的である。
【０００３】
また、処理ガスとして、Ｃ6Ｆ6ガスと、フロンガス又は酸素ガスと、ヘリウム又はアルゴンガスの混合ガスを使用してプラズマエッチングを行い、多結晶シリコンに対するＳｉＯ2の選択比を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ＳｉＯ2をプラズマエッチングする際の処理ガスとして、Ｃ6Ｆ6からなる処理ガスを使用し、Ｓｉ3Ｎ4層に対するＳｉＯ2の選択比を向上させることが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
また、フォトレジストに対して選択的にＳｉＯ2をプラズマエッチングする際の処理ガスとして、少なくとも４の炭素原子及び2より少ないＦ／Ｃ比を有するフルオロカーボンガスと、アルゴン又はキセノンガスと、Ｏ2ガスからなる処理ガスを使用し、酸素の流量とフルオロカーボンの流量の比を０．４：１および２：１の間とすること、及び、上記のフルオロカーボンガスとしてＣ6Ｆ6を用いることが提案されている（例えば、特許文献３
参照。）。
【特許文献１】特開昭５７−１５５７３２号公報
【特許文献２】特開平６−２７５５６８号公報
【特許文献３】特表２００４−５１２６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フォトレジスト等の有機膜層をマスクとして、高アスペクト比のコンタクトホール等を形成する場合、マスクに対するエッチング対象層の高い選択比が必要とされる。このような要求は、マスク層の薄膜化や生産性の向上のために、より高度なものとなっている。しかしながら、上記したような従来の技術では、かかる選択比が通常では５程度、高くても１０程度であり、さらに高い選択比でプラズマエッチングを行えるプラズマエッチング方法の開発が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べてマスクとしての有機膜層に対するシリコン含有誘電層の選択比を向上させ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、被処理基板に形成されたシリコン含有誘電層を、有機膜層をマスクとしてプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、少なくとも、Ｃ6Ｆ6ガスと、希ガスと、酸素ガスとを含み、前記Ｃ6Ｆ6ガスに対する前記酸素ガスの流量比（酸素ガス流量／Ｃ6Ｆ6ガス流量）が２．８〜３．３の処理ガスから前記プラズマを生成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のプラズマエッチング方法は、請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、前記有機膜層はフォトレジスト層であり、前記シリコン含有誘電層は酸化シリコン層であることを特徴とする。
【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、前記希ガスが、アルゴンガス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、前記処理ガスが、フッ素原子と炭素原子の比（Ｆ／Ｃ）が２以上のフルオロカーボンガスからなる添加ガスを含むことを特徴とする。
【００１２】
請求項５のプラズマエッチング方法は、請求項４項記載のプラズマエッチング方法であって、前記添加ガスが、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ12、Ｃ6Ｆ14、のいずれかであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６のプラズマエッチング方法は、請求項１〜５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法であって、前記プラズマエッチングは、前記被処理基板が載置される下部電極と、当該下部電極と対向する上部電極とが配置された処理チャンバー内で、前記上部電極と前記下部電極との間に高周波電力を印加して行うことを特徴とする。
【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、前記高周波電力は、前記上部電極に印加される第１の高周波電力と、前記第１の高周波電力より周波数が低い、前記下部電極に印加される第２の高周波電力とからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項８のプラズマエッチング装置は、被処理基板を収容する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内に前記処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記処理ガス供給手段から供給された前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板をプラズマエッチングするプラズマ生成手段と、前記処理チャンバー内で請求項１から請求項７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。
【００１６】
請求項９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７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エッチング装置を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０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７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エッチング装置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来に比べてマスクとしての有機膜層に対するシリコン含有誘電層の選択比を向上させ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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング方法における被処理基板としての半導体ウエハ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断面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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
プラズマエッチング装置１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等からなり円筒形状に成形された処理チャンバー（処理容器）２を有しており、この処理チャンバー２は接地されている。処理チャンバー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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、処理チャンバー２の上部に支持されている。上部電極２１は、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。電極板２４は、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。この電極板２４は、例えば、シリコンから構成されるか、又は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。
【００２７】
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、処理ガスとしてのエッチングガスを供給するための処理ガス供給源３０が接続されている。
【００２８】
処理チャンバー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、処理チャンバー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、処理チャンバー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。
【００２９】
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処理チャンバー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。
【００３０】
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の範囲が好ましい。
【００３１】
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部６２と、記憶部６３とが設けら
れている。
【００３２】
ユーザインタフェース部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。
【００３３】
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部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。
【００３４】
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に形成されたシリコン含有誘電層（例えば、ＳｉＯ2層、ＳｉＯＣ層等）を、有機膜層（例えば、フォトレジスト）をマスクとしてこのマスクに対して選択的にエッチングするプラズマエッチングを行う工程について説明する。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処理チャンバー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、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、処理チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３５】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定の処理ガス（エッチングガス）が、マスフローコントローラ２９によってその流量を調整されつつ、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。
【００３６】
そして、処理チャンバー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、処理ガスが解離してプラズマ化する。
【００３７】
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。
【００３８】
そして、プラズマエッチングが終了すると、高周波電力の供給及び処理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が処理チャンバー２内から搬出される。
【００３９】
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、被処理基板としての半導体ウエハＷの表面には、所定の膜厚（例えば２０００ｎｍ）のシリコン含有誘電層としてのＳｉＯ2膜１０１が形成され、このＳｉＯ2膜１０１の表面には、所定の膜厚（例えば６６０ｎｍ）の有機膜層としてのフォトレジスト膜（ＫｒＦレジスト、ＡｒＦレジスト、Ｘ線レジスト等））１０２が形成されている。このフォトレジスト膜１０２は、露光、現像工程等により所定のパターンが転写され、所定パターンの開口部１０３（例えば、直径０．１５μｍの多数の円孔）を有するマスクとされている。半導体ウエハＷは、この状態でプラズマエッチング装置１の処理チャンバー２内に搬入される。
【００４０】
処理チャンバー２内では、フォトレジスト膜１０２をマスクとしフォトレジスト膜１０２に対して、ＳｉＯ2膜１０１を選択的にプラズマエッチングして、図１（ｂ）に示すように、コンタクトホール等のホール１０４を形成する。このプラズマエッチングには、少なくとも、Ｃ6Ｆ6ガスと、希ガスと、酸素ガスとを含み、Ｃ6Ｆ6ガスに対する酸素ガスの流量比（酸素ガス流量／Ｃ6Ｆ6ガス流量）が２．８〜３．３の処理ガスを用い、この処理ガスからプラズマを生成する。
【００４１】
希ガスとしては、例えば、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等のガスを用いることができ、特にＡｒを好適に用いることができる。また、この処理ガスには、必要に応じて他のガス、例えば、他のフルオロカーボンガス（例えば、フッ素原子と炭素原子の比（Ｆ／Ｃ）が２以上のフルオロカーボンガス（ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ12、Ｃ6Ｆ14、のいずれか）等の直鎖飽和型ガス）等の添加ガスを添加することもできる。
【００４２】
実施例として、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（フォトレジスト膜＝６６０ｎｍ、ＳｉＯ2膜＝２０００ｎｍ）に、上記したプラズマエッチング工程を、以下に示すようなレシピにより実施し、直径が０．１５μｍのホール１０４を形成した。
【００４３】
なお、以下に示される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。
【００４４】
エッチングガス：Ｃ6Ｆ6／Ａｒ／Ｏ2＝２０／３００／６３  ｓｃｃｍ
圧力：２．０Ｐａ（１５ｍTorr）
電力（上部／下部）：２２００Ｗ（６０ＭＨｚ）／１８００Ｗ（２ＭＨｚ）
電極間間隔：２５ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：６０／５０／−１０  ℃
ヘリウム圧力：６６５／３３２５Ｐａ（５／２５Torr）
エッチング時間：１８０秒
【００４５】
上記プラズマエッチング工程におけるホール部でのＳｉＯ2膜のエッチングレートは、５５１ｎｍ／ｍｉｎであった。また、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比（ＳｉＯ2膜のエッチングレート／フォトレジストのエッチングレート）は、平坦部で３５．２、肩部１７．０であった。
【００４６】
なお、上記のＳｉＯ2膜のエッチングレートとは、図３に示すように、エッチングによって生じるホールのエッチ深さｃを、エッチング時間で割った値を示している。また、平坦部の選択比とは、図３に示すように「初期フォトレジスト膜厚さ」に対してフォトレジスト（Ｐ．Ｒ）の平坦部においてエッチングされた厚さａと、上記ｃの比（ｃ／ａ）のことを示している。さらに、肩部の選択比とは、図３に示すようにフォトレジストの開口部の入口部分には、斜めにエッチングされた肩（ファセット）部が形成されるので、「初期フォトレジスト膜厚さ」に対してこの肩部においてエッチングされた厚さｂと、上記ｃの比（ｃ／ｂ）のことを示している。
【００４７】
比較例として、エッチングガスを、Ｃ4Ｆ6／Ａｒ／Ｏ2＝２０／３００／１７  ｓｃｃｍに変更した以外は、上記と同じ条件でプラズマエッチング工程を実施した。この結果、ホール部でのＳｉＯ2膜のエッチングレートは、５５８ｎｍ／ｍｉｎ、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比は、平坦部で９．７、肩部で５．７であった。
【００４８】
上記の結果から分かるように、上記実施例では、比較例の場合と略同様なエッチングレートが得られ、かつ、比較例の場合に比べてＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比を平坦部及び肩部とも約３倍に向上させることができた。また、直径が０．１５μｍのホールに対する抜け性（エッチストップせずに深いホールを形成することのできる性能）は、略同一であった。
【００４９】
また、上記の実施例において、処理ガス中の酸素ガス流量を変化させた以外は，上記の実施例と同じ条件で、同じ対象物にエッチングを行った。この結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2008172184.tif 000003
【００５１】
表１に示されるとおり、酸素ガスの流量を低下させると堆積物が多くなる傾向があり、抜け性が低下し、例えば、酸素ガス流量を５５ｓｃｃｍとするとエッチストップが生じホールを形成することができなかった。
【００５２】
一方、酸素ガスの流量を増加させると、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比が低下する傾向にあり、６６ｓｃｃｍより多くした場合、例えば、６８ｓｃｃｍとした場合、肩部におけるＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比が４．２となった。
【００５３】
さらに、表１に示される酸素ガス流量５５ｓｃｃｍ〜６０ｓｃｃｍの間の酸素ガス流量、具体的には、酸素ガス流量５６ｓｃｃｍ、５７ｓｃｃｍ、５９ｓｃｃｍの場合について、上記と同様なプラズマエッチングを行ったところ、これらの酸素ガス流量の場合についても、エッチストップが生じることなく、ホールを形成することができた。
【００５４】
このため、酸素ガス流量の範囲は、５６〜６６ｓｃｃｍの範囲、すなわちＣ4Ｆ6（流量２０ｓｃｃｍ）に対する流量比が２．８〜３．３の範囲において、抜け性を確保できるとともに、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比を大きくすることができた。なお、この場合、使用できる酸素ガス流量の範囲が１０ｓｃｃｍ（５６〜６６ｓｃｃｍ）と広く、必要に応じて酸素ガス流量を適宜変更することができる。これに対して、エッチングガスとして、Ｃ4Ｆ6／Ａｒ／Ｏ2を用いた場合について、使用できる酸素ガス流量の範囲を調べた結果、エッチストップが生じることなく、かつ、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する必要な選択比を確保できる酸素ガス流量の範囲は、３ｓｃｃｍと狭い範囲であった。
【００５５】
次に、上述した実施例の処理ガスに、フッ素原子と炭素原子の比（Ｆ／Ｃ）が２以上のフルオロカーボンガス（ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ12、Ｃ6Ｆ14、のいずれ
か）を添加ガスとして添加した実施例について説明する。このような添加ガスは、フッ素リッチなガスであり、ＳｉＯ2膜のエッチングレートを高める一方、フォトレジストのエッチングレートも高めるので、ＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比を低下させる傾向がある。一方、本発明のプラズマエッチング方法では、前述したようにＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する高い選択比を得ることができるため、このような添加ガスの添加による選択比の低下を補うことができ、高いエッチングレートを得ることが可能となる。
【００５６】
本実施例では、ＣＦ4を添加した場合、Ｃ4Ｆ8を添加した場合、Ｃ5Ｆ12を添加した場合、Ｃ6Ｆ14を添加した場合の夫々について、以下の条件でプラズマエッチング工程を行った。
エッチングガス：Ｃ6Ｆ6／添加ガス／Ａｒ／Ｏ2＝２０／１０／３００／６３ｓｃｃｍ
圧力：２．０Ｐａ（１５ｍTorr）
電力（上部／下部）：２２００Ｗ（６０ＭＨｚ）／１８００Ｗ（２ＭＨｚ）
電極間間隔：２５ｍｍ
温度（上部／側壁部／下部）：６０／５０／−１０  ℃
ヘリウム圧力：６６５／３３２５Ｐａ（５／２５Torr）
エッチング時間：９０秒
【００５７】
上記プラズマエッチング工程におけるホール部でのＳｉＯ2膜のエッチングレート、及び、平坦部におけるＳｉＯ2膜のフォトレジストに対する選択比（ＳｉＯ2膜のエッチングレート／フォトレジストのエッチングレート）を表２に示す。また、比較のため、上記のエッチング条件において、添加ガスを添加しない場合についてエッチングレートを測定した結果も示す。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
上記表２に示されるとおり、添加ガスの添加により、ＳｉＯ2膜のエッチングレートを高めることができた。また、必要とされる程度（11．５以上）の選択比も得ることができた。次に、エッチング時間を除き、上記のプラズマエッチング条件で、初期のレジスト膜厚が３８８ｎｍで、所定深さのホールを、オーバーエッチング２５％の条件で作製し、添加ガスを加えない場合、添加ガスとしてＣＦ4を添加した場合、Ｃ4Ｆ8を添加した場合、Ｃ6Ｆ14を添加した場合の夫々について、レジスト残膜量とエッチング時間とを測定した。この結果を表３に示す。
【００６０】
【表３】
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【００６１】
上記表３に示されるとおり、上記の添加ガスを加えた場合、エッチングレートが高くなることから、添加ガスを加えない場合に比べてエッチング時間を短くすることができ、かつ、十分なレジスト残膜量を確保することができた。なお、比較例として、上記のプラズマエッチング工程において、Ｃ6Ｆ6ガスをＣ4Ｆ6に換え、添加ガスを加えない場合と添加ガスとしてＣ4Ｆ8を添加した場合についてプラズマエッチングを行ったところ、添加ガスを加えない場合のレジスト残膜が９３ｎｍ、エッチング時間が１９０であり、Ｃ4Ｆ8を添加した場合は、途中でフォトレジスト膜の残膜がゼロになってしまい、オーバーエッチングを行うことができなかった。
【００６２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、半導体製造装置の製造におけるプラズマエッチングにおいて、有機膜であるフォトレジストに対するシリコン含有誘電層の選択比を従来に比べて向上させることができる。なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図２に示した平行平板型の上下部高周波印加型に限らず、下部電極に２周波の高周波を印加するタイプやその他の各種のプラズマエッチング装置を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明のプラズマエッチング方法の実施形態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プラズマエッチング装置の概略構成を示す図。
【図３】エッチングレートと平坦部及び肩部における選択比の定義を説明するための図。
【符号の説明】
【００６４】
１０１……ＳｉＯ2膜、１０２……フォトレジスト膜、１０３……開口部、１０４……ホール、Ｗ……半導体ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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