(57)【要約】【課題】Ｓｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のエッチングにおけるレジスト選択比を向上させる。【解決手段】ウエハ４（基板９）上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜１０のドライエッチングにおいて、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマ３を生成し、且つ、ウエハ４を設置する電極５に２ＭＨｚ以下のＲＦバイアスを印加する。【選択図】図１
2008053507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、
炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極に２ＭＨｚ以下のＲＦバイアスを印加することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、
炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極に１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアスを印加した場合と比較して前記プラズマ中におけるイオンエネルギー分布のＰｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電圧が２倍以上になる周波数を用いて前記電極にＲＦバイアスを印加することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項３】
ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、
炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極にＲＦバイアスを印加することによって前記プラズマ中におけるイオンエネルギー分布のＰｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電圧を２００ｅＶ以上に設定することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記ＲＦバイアスにより前記プラズマ中から前記絶縁膜に入射するイオンの最大エネルギーを６００ｅＶ以下に設定することを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記混合ガスは炭化水素分子ガスをさらに含むことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項６】
請求項５に記載のドライエッチング方法において、
前記炭化水素分子ガスはＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ4 又はＣ2 Ｈ6 であることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項７】
請求項５に記載のドライエッチング方法において、
前記第１の分子ガス及び前記炭化水素分子ガスに代えて、弗素と炭化水素分子とを含むガスを用いることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記第１の分子ガスは弗化炭素ガス又は弗化水素化炭素ガスであることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記第２の分子ガスは窒素分子又はアンモニアであることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記第２の分子ガスはＣＮ結合と水素とを含む分子ガスであることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のドライエッチング方法において、
ＣＮ結合と水素とを含む前記第２の分子ガスはアミン化合物ガス又はニトリル化合物ガスであることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記第１の分子ガス及び前記第２の分子ガスに代えて、弗素と窒素とを含むガスを用いることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記混合ガスは希ガスをさらに含むことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のドライエッチング方法において、
前記絶縁膜はＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＣＯ膜、ＳｉＣＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＣＮ膜であることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はドライエッチング方法に関し、特にＳｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の微細化に伴う回路遅延を改善するために、配線の絶縁膜として低誘電率絶縁膜（Ｌｏｗ−ｋ膜）を使用している。現在、デザインルールが６５ｎｍのＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor ）デバイスにおいては、Ｌｏｗ−ｋ膜としてＳｉＯＣ膜が広く使用されている。また、ＳｉＯＣ膜のエッチングには、ＡｒＦ露光用レジストが使用されている。
【０００３】
しかしながら、ＡｒＦ露光用レジストには対エッチング耐性が弱いという欠点がある。
【０００４】
以下、図９（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、従来のＳｉＯＣ膜のドライエッチング方法について説明する。
【０００５】
一般に、図９（ａ）に示すドライエッチング装置においては、一定のガス流れを生成して減圧状態に保持できる真空反応室１０１の上部に、プラズマ１０３を生成するためのプラズマ源１０２が設けられていると共に、真空反応室１０１の下部に、ウエハ１０４を保持する電極１０５が設けられている。電極１０５と真空反応室１０１の底部との間には絶縁体１０６が介在していると共に、電極１０５には、プラズマ中からイオンを引き抜くためのＲＦバイアス発生源として使用するＲＦ電源１０７が接続されている。
【０００６】
プラズマ源１０２には、プラズマの発生原理別に、容量結合プラズマ源、誘導結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源、及びＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の共鳴を利用したプラズマ源等がある。ＲＦ電源１０７としては、少なくともプラズマ源１０２に使用する周波数以下の周波数のバイアスを発生させるものを用いることが可能である。
【０００７】
特許文献１には、１３．５６ＭＨｚの容量結合プラズマを生成し、１００ｋＨｚのＲＦバイアスによりＳｉＯ2 膜のエッチングが可能であることが示されている。また、特許文献２には、マイクロ波プラズマ源を用いたＳｉＯ2 膜のエッチングにおいて、４００ｋＨｚのＲＦバイアスの印加によりエッチングが可能であることが示されている。さらに、特許文献３には、フロンガスとＮ2 等の窒素を含むガスとを用いることによって、ＳｉＯＣ膜のエッチング反応表面から炭素成分を脱離させ当該表面部分を改質しながらエッチングを行う方法が示されている。
【０００８】
以下、図９（ｂ）〜（ｄ）を参照しながら、従来のＳｉＯＣ膜のエッチング技術について説明する。尚、図９（ｂ）〜（ｄ）は、図９（ａ）におけるウエハ１０４の表面付近の領域１０８の拡大図であり、図９（ｂ）はエッチング前のウエハ表面の構造を示しており、図９（ｃ）及び（ｄ）は従来技術によるエッチング結果の一例を示している。
【０００９】
図９（ｂ）に示すように、ウエハ１０４よりなる基板１０９上には被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜１１０が形成されており、ＳｉＯＣ膜１１０上には、ホールパターンを持つレジストパターン１１１が形成されている。
【００１０】
従来のエッチング条件では、レジスト選択比（レジストエッチングレートに対する被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜１１０のエッチングレートの比）が小さいため、図９（ｃ）に示すように、エッチング終了後のＳｉＯＣ膜１１０ａ上に残存するレジスト１１１ａの厚さが非常に薄くなる。さらに、レジスト選択比が特に小さい場合には、図９（ｄ）に示すように、エッチング終了後のＳｉＯＣ膜１１０ｂ上に残存するレジスト１１１ｂの端部が消滅し、その結果、ＳｉＯＣ膜１１０ｂの上部がエッチングされてホール開口部が拡大してしまう。
【００１１】
従来のエッチング条件の一例は以下の通りである。
【００１２】
［従来のエッチング条件１］
ガス流量：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ／Ｎ2 ＝５０／１０／５０（ｃｍ3 ／分（標準状態））
圧力：１．３３（Ｐａ）
マイクロ波パワー：２５００（Ｗ）［周波数：２．４５ＧＨｚ］
バイアスパワー：４００（Ｗ）［周波数：１３．５６ＭＨｚ］
基板温度：約８０℃
上記条件でエッチングを行った場合のエッチング結果を図１０（ａ）及び（ｂ）に示す。図１０（ａ）は上記条件でエッチングを行ってホールパターンを形成した結果を示し、図１０（ｂ）は上記条件でエッチングを行ってトレンチパターンを形成した結果を示す。但し、図１０（ａ）及び（ｂ）のいずれの場合も、完全にエッチングが行われた状態ではなく、途中でエッチングが中断された状態、所謂パーシャルエッチング状態を示している。尚、エッチングにより形成しようとしているホールの直径は約１３０ｎｍであり、エッチングにより形成しようとしているトレンチの幅は約２６０ｎｍである。また、レジストの初期膜厚は約３６０ｎｍであり、被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜の膜厚は約３８３ｎｍである。
【００１３】
図１０（ａ）に示すホール形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは２７９ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１７４ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は１．６である。
【００１４】
図１０（ｂ）に示すトレンチ形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３９５ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１８８ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．１である。
【特許文献１】米国特許第４４６４２２３号明細書
【特許文献２】特許第３０４２２０８号公報
【特許文献３】特許第３４００７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、ＳｉＯＣ膜等のＳｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のエッチングを行う場合、特にＡｒＦ露光用レジストを用いて上記絶縁膜のエッチングを行う場合には、上述したように、レジスト選択比が小さいことに起因してレジストがエッチングにより薄膜化し、その結果、所望のエッチング形状が得られなくなるという問題が生じる（図９（ｄ）参照）。この問題は、実用的に行われているオーバーエッチングによってより顕著に生じる。
【００１６】
例えば上記従来の条件で初期膜厚３８３ｎｍのＳｉＯＣ膜に対してエッチングを行ってホールパターンを形成する場合において３０％のオーバーエッチング（厚さ４９８ｎｍ）を行う場合、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ３１１ｎｍ（＝４９８／１．６）エッチングされるため、エッチング後に残存するレジストの厚さは４９ｎｍとなってしまう。
【００１７】
また、例えば上記従来の条件で初期膜厚３８３ｎｍのＳｉＯＣ膜に対してエッチングを行ってトレンチパターンを形成する場合において３０％のオーバーエッチング（厚さ４９８ｎｍ）を行う場合、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ２３７ｎｍ（＝４９８／２．１）エッチングされるため、エッチング後に残存するレジストの厚さは１２３ｎｍとなってしまう。
【００１８】
さらに、以上に述べた問題は、微細化が進むにつれてレジストの初期膜厚も小さくなるため、更に深刻な問題となってくる。
【００１９】
前記に鑑み、本発明は、Ｓｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のエッチングにおけるレジスト選択比を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記の目的を達成するために、本発明に係る第１のドライエッチング方法は、ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極に２ＭＨｚ以下のＲＦバイアスを印加する。
【００２１】
本発明の第１のドライエッチング方法によると、ＲＦバイアスの周波数を２ＭＨｚ以下に設定することによって、プラズマ中のイオンのエネルギー分布の分散を大きくすることができるので、高エネルギーを持つイオンの数を実質的に減少させることができる。このため、イオンによるレジストのスパッタリングレートが低下するので、レジストのエッチングレートが低下する。その結果、レジスト選択比を実質的に増大させることができるので、レジストがエッチングにより薄膜化することを防止でき、所望のエッチング形状を得ることができる。
【００２２】
本発明に係る第２のドライエッチング方法は、ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極に１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアスを印加した場合と比較して前記プラズマ中におけるイオンエネルギー分布のＰｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電圧が２倍以上になる周波数を用いて前記電極にＲＦバイアスを印加する。
【００２３】
また、本発明に係る第３のドライエッチング方法は、ウエハ上に形成された、シリコンと炭素とを含む絶縁膜のドライエッチング方法であって、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、且つ、前記ウエハを設置する電極にＲＦバイアスを印加することによって前記プラズマ中におけるイオンエネルギー分布のＰｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電圧を２００ｅＶ以上に設定する。
【００２４】
本発明の第２又は第３のドライエッチング方法によると、プラズマ中のイオンのエネルギー分布の分散を大きくすることによって、高エネルギーを持つイオンの数を実質的に減少させることができる。このため、イオンによるレジストのスパッタリングレートが低下するので、レジストのエッチングレートが低下する。その結果、レジスト選択比を実質的に増大させることができるので、レジストがエッチングにより薄膜化することを防止でき、所望のエッチング形状を得ることができる。
【００２５】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記ＲＦバイアスにより前記プラズマ中から前記絶縁膜に入射するイオンの最大エネルギーを６００ｅＶ以下に設定することが好ましい。
【００２６】
このようにすると、イオンによるレジストのスパッタリングレートがより低下してレジストのエッチングレートがより低下する。その結果、レジスト選択比を増大させることができるだけではなく、異常エッチングの原因となるレジスト表面荒れを著しく低減することができる。
【００２７】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記混合ガスは炭化水素分子ガスをさらに含むことが好ましい。
【００２８】
このようにすると、未解離の炭化水素ガス及び解離した炭化水素分子によってレジスト表面を被覆することができるため、レジスト選択比がより一層増大する。すなわち、２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスによる効果との２重の相乗効果、又は２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスによる効果と６００ｅＶ以下の低イオンエネルギーによる効果との３重の相乗効果により、効果的にレジスト選択比を向上させることができる。また、この場合、前記炭化水素分子ガスはＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ4 又はＣ2 Ｈ6 であると、レジスト選択比を向上させることができるだけではなく、混合ガスにおけるガスの混合比を調整しやすくなり、取り扱いが容易になる。また、この場合、前記第１の分子ガス及び前記炭化水素分子ガスに代えて、弗素と炭化水素分子とを含むガスを用いてもよい。
【００２９】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記第１の分子ガスは弗化炭素ガス又は弗化水素化炭素ガスであってもよい。
【００３０】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記第２の分子ガスは窒素分子又はアンモニアであることが好ましい。
【００３１】
このようにすると、窒素の供給制御が容易となる結果、プロセスウインドウが拡大する。
【００３２】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記第２の分子ガスはアミン化合物ガス又はニトリル化合物ガス等の、ＣＮ結合と水素とを含む分子ガスであることが好ましい。
【００３３】
このようにすると、プラズマ中に窒素を供給することができるだけではなく、プラズマ中に水素化炭素分子を供給することができる。その結果、水素化炭素の分子ガスがレジストの表面に保護膜を形成するため、レジスト選択比をより一層増大させることができる。
【００３４】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記第１の分子ガス及び前記第２の分子ガスに代えて、弗素と窒素とを含むガスを用いてもよい。
【００３５】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記混合ガスは希ガスをさらに含むことが好ましい。
【００３６】
このようにすると、希ガス添加による真空反応室内のガス濃度の希釈効果により、反応室内壁上での堆積膜の成長レートを抑制できるため、クリーニング時間の低減、ひいてはランニング時間自体の拡大を実現することができる。
【００３７】
本発明の第１〜第３のドライエッチング方法において、前記絶縁膜はＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＣＯ膜、ＳｉＣＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＣＮ膜であることが好ましい。
【００３８】
このようにすると、炭素と弗素とを含む分子ガスと窒素を含む分子ガスとを含む混合ガスからなるプラズマにより生成される窒素原子又は窒素分子イオンによって、ＳｉＯＣ膜等の絶縁膜（以下、ＳｉＯＣ膜と称する）のエッチング反応表面からＣを除去して当該表面部をＳｉＯ2 化しながら、プラズマにより生成される弗化炭素分子により当該ＳｉＯ2 膜を効率良くエッチングすることができる。このため、ＳｉＯ2 膜のエッチングと比べて低エネルギーのイオンによってＳｉＯＣ膜の高速エッチングが可能となる。その結果、２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスによりレジスト選択比を向上させつつ、ＳｉＯＣ膜の高速エッチングが可能となるので、高レジスト選択比ＳｉＯＣ膜エッチングが可能となる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、炭素と弗素とを含む分子ガスと窒素を含む分子ガスとを含む混合ガスからなるプラズマにより、低イオンエネルギーでも高速エッチングが可能となるため、例えば２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスを用いることにより、低イオンエネルギー成分を増やして（つまり高エネルギー成分を減らして）レジスト選択比を向上させることができる。また、イオンエネルギーを６００ｅＶ以下に設定することにより、より効果的にレジスト選択比を向上させることができる。さらに、炭化水素分子ガスを加えることによって、レジスト表面に炭化水素分子を供給してレジスト表面での保護膜形成を促進でき、それによりレジスト選択比をさらに増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法について、被エッチング膜がＳｉＯＣ膜である場合を例として、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１（ａ）は、本実施形態に係るドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の概略構成図である。
【００４２】
図１（ａ）に示す本実施形態で用いるドライエッチング装置においては、一定のガス流れを生成して減圧状態に保持できる真空反応室１の上部に、プラズマ３を生成するためのプラズマ源２が設けられていると共に、真空反応室１の下部に、ウエハ４を保持する電極５が設けられている。電極５と真空反応室１の底部との間には絶縁体６が介在していると共に、電極５には、プラズマ中からイオンを引き抜くためのＲＦバイアス発生源として使用するＲＦ電源７が接続されている。
【００４３】
プラズマ源２には、容量結合プラズマ源［ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式、２周波ＲＩＥ方式、マグネトロンエンハンストＲＩＥ（ＭＥＲＩＥ）方式等］、誘導結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）等の共鳴を利用したプラズマ源、ＮＬＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｌｏｏｐ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）プラズマ源、又はヘリコン波プラズマ源等を用いればよい。尚、プラズマ源２はこれらのプラズマ源に限られるものではない。
【００４４】
本実施形態の特徴は、本発明の目的であるレジスト選択比（レジストエッチングレートに対する被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜のエッチングレートの比）を増大するために、ＲＦ電源７として、２ＭＨｚ程度以下の周波数の電源を用いることである。その理由については後に詳述する。ＲＦ電源７の周波数は１ＭＨｚ又は８００ｋＨｚ以下であることがより好ましく、４００ｋＨｚ以下であることがさらに好ましい。但し、実用上はレジスト選択比以外の他のエッチング特性を考慮して、２ＭＨｚ以下の周波数から最適な周波数を選んで使用する。
【００４５】
本実施形態において、プラズマ３を生成するエッチングガスとしては、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとを含む混合ガスを用いる。
【００４６】
炭素と弗素とを含む第１の分子ガスとしては、弗化炭素ガス若しくは弗化水素化炭素ガス又はこれらのガスの中から選ばれた複数のガスを用いればよい。弗化炭素ガスとしては、ＣＦ4 、Ｃ2 Ｆ6 、Ｃ3 Ｆ8 、Ｃ4 Ｆ6 、Ｃ4 Ｆ8 、Ｃ5 Ｆ8 等を用いればよい。弗化水素化炭素ガスとしては、ＣＨＦ3 、ＣＨ2 Ｆ2 、ＣＨ3 Ｆ等を用いればよい。
【００４７】
窒素を含む第２の分子ガスとしては、窒素分子（Ｎ2 ）又はアンモニア（ＮＨ3 ）を用いればよい。このようにすると、窒素の供給制御が容易となり、プロセスウインドウが拡大する。
【００４８】
或いは、窒素を含む第２の分子ガスとして、アミン化合物ガス又はニトリル化合物ガス等を用いても良い。これらのガスを構成する分子はＣＮ結合と水素原子とを有していることが大きな特徴である。
【００４９】
ＣＮ結合と水素原子とを含む分子からなるガスであるアミン化合物ガスとしては、アルキルアミン［ＲＮＨ2 ］、ジアルキルアミン［Ｒ1 （Ｒ2 ）ＮＨ］、トリアルキルアミン［Ｒ1 （Ｒ2 ）（Ｒ3 ）Ｎ］を用いても良い。ここで、アルキル基Ｒとしては、直鎖状アルキル基又は環状アルキル基のいずれであっても良い。アルキルアミンとしては、例えば、メチルアミン［ＣＨ3 ＮＨ2 ：１気圧（７６０mmHg：以下同じ）での沸点−６．３３℃］、エチルアミン［Ｃ2 Ｈ5 ＮＨ2 ：１気圧での沸点１６．６℃］、ｎ−プロピルアミンＣＨ3 （ＣＨ2 ）2 ＮＨ2 ；１気圧での沸点４８℃］、イソプロピルアミン［（ＣＨ3 ）2 ＣＨＮＨ2 ：１気圧での沸点３３．５℃］、３−ジメチルアミノプロピルアミン［（ＣＨ3 ）2 ＮＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 ＮＨ2 ：１気圧での沸点１３５℃］、ｎ−ブチルアミン［ＣＨ3 （ＣＨ2 ）3 ＮＨ2 ：１気圧での沸点６８．５℃］、イソブチルアミン［（ＣＨ3 ）2 ＣＨ−ＣＨ2 ＮＨ2 ：１気圧での沸点７８℃］等を用いればよい。ジアルキルアミンとしては、例えば、ジメチルアミン（（ＣＨ3 ）2 ＮＨ：１気圧での沸点６．９℃）、ジエチルアミン（（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ＮＨ：１気圧での沸点５５．４℃）、ジ−ｎ−プロピルアミン（ＣＨ3 （ＣＨ2 ）2   ＮＨ2 ：１気圧での沸点４８℃）、ジイソプロピルアミン（ＣＨ3 −ＣＨ（ＣＨ3 ）−ＮＨ−ＣＨ（ＣＨ3 ）−ＣＨ3 ：１気圧での沸点８４℃）、sec−ブチルアミン（ＣＨ3 ＣＨ（ＮＨ2 ）Ｃ2 Ｈ5 ：１気圧での沸点６３℃）、ジ−ｎ−ブチルアミン（（ＣＨ3 ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 ）2 ＮＨ：１気圧での沸点１５９℃）又はジイソブチルアミン（ＣＨ3 ＣＨ（ＣＨ3 ）ＣＨ2 ＮＨＣＨ2 ＣＨ（ＣＨ3 ）ＣＨ3 ：１気圧での沸点１４０℃）等を用いればよい。トリアルキルアミンとしては、例えば、トリメチルアミン（（ＣＨ3 ）3 Ｎ：１気圧での沸点３℃）、トリエチルアミン（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｎ：１気圧での沸点８９．５℃）又はトリブチルアミン（（ＣＨ3 ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 ）3 Ｎ：１気圧での沸点２１６．５℃）等を用いればよい。また、環状のアルキル基を持つガスとしては、アニリン（Ｃ6 Ｈ5 ＮＨ2 ：１気圧での沸点１８４℃）等を用いても良い。また、エチレンジアミン（Ｈ2 ＮＣＨ2 ＣＨ2 ＮＨ2 ：１気圧での沸点１１７℃）等の、アミンを２つ以上有するガスを用いても良い。
【００５０】
ＣＮ結合と水素原子とを含む分子からなるガスであるニトリル化合物ガスとしては、アセトニトリル（ＣＨ3 ＣＮ：１気圧での沸点８２℃）又はアクリロニトリル（ＣＨ2 ＝ＣＨ−ＣＮ：１気圧での沸点７７℃）等を用いればよい。その他、ＣＮ結合と水素原子とを含む分子からなるガスとして、エチレンイミン（ＣＨ2 ＮＨＣＨ2 ：１気圧での沸点５６．５℃）若しくはプロピレンイミン（Ｃ3 Ｈ7 Ｎ：１気圧での沸点７７℃）等のイミン化合物、メチルヒドラジン（ＣＨ3 ＮＨＮＨ2 ：１気圧での沸点８７．５℃）若しくは１，１−ジメチルヒドラジン（ＮＨ2 −Ｎ（ＣＨ3 ）2 ：１気圧での沸点６３℃）等のヒドラジン化合物又はＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＣＨ3 ＣＯＮ（ＣＨ3 ）2 ：１気圧での沸点１６５℃）若しくはＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＨＣＯＮ（ＣＨ3 ）2 ：１気圧での沸点１５３℃）等のアミド化合物なども使用可能である。もちろん、ＣＮ結合及び水素原子を含む最も小さいガスであるシアン化水素（ＨＣＮ：１気圧での沸点２６℃）を用いても良いが、シアン化水素は安全性に関しては最も危険なガスである。尚、上記各ガスを用いる場合、沸点の高いガスについても反応室に供給する直前に液体から又は固体からガスに変化させ、その後に反応室に供給する技術が十分に実用的であるが、安全にガス供給を行う上で利便性が高いのは、およそ１００℃以下の沸点を持つガスである。
【００５１】
尚、本実施形態において、窒素を含む第２の分子ガスとして、上記各ガスを複数（２種類以上）組合せて混合して用いても良いことは言うまでもない。これらのガスを用いると、プラズマ３中に窒素を供給することができるだけではなく、プラズマ３中に水素化炭素分子を供給することができる。その結果、水素化炭素の分子ガスがレジストの表面に保護膜を形成するため、レジスト選択比をより増大させることができる。
【００５２】
また、本実施形態において、炭素と弗素とを含む第１の分子ガス及び窒素を含む第２の分子ガスに代えて、弗素と窒素とを含むガス（例えばＮＦ3 、Ｎ2 Ｆ等）を用いてもよい。このようにしても、ＳｉＯＣ膜のエッチングを効率良く行うことができ、その結果、レジスト選択比を向上させることができる。
【００５３】
また、本実施形態において、炭素と弗素とを含む第１の分子ガス及び窒素を含む第２の分子ガスに炭化水素分子ガスをさらに加えてプラズマ３を生成することが好ましい。炭化水素分子ガスとしては、単結合（Ｃ−Ｃ）を持った飽和炭化水素（Ｃn Ｈ2n+2（ｎ：整数）：ＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ6 、Ｃ3 Ｈ8 、・・・）、２重結合（Ｃ＝Ｃ）を持った不飽和炭化水素（Ｃn Ｈ2n（ｎ：２以上の整数）：Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ3 Ｈ6 、・・・）、又は３重結合（Ｃ≡Ｃ）を持った不飽和炭化水素（Ｃn Ｈ2n-2（ｎ：２以上の整数）：Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ4 、・・・）を用いればよい。また、炭化水素分子は直鎖状であっても環状であってもよい。このようにすると、未解離の炭化水素ガス及び解離した炭化水素分子によってレジスト表面を被覆することができるため、レジスト選択比がより一層増大する。すなわち、後述する２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスによる効果との２重の相乗効果、又は当該２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスによる効果と後述する６００ｅＶ以下の低イオンエネルギーによる効果との３重の相乗効果により、効果的にレジスト選択比を向上させることができる。また、炭化水素分子ガスがＣＨ4 、Ｃ2 Ｈ4 又はＣ2 Ｈ6 であると、レジスト選択比を向上させることができるだけではなく、混合ガスにおけるガスの混合比を調整しやすくなり、取り扱いが容易になる。
【００５４】
また、本実施形態において、炭素と弗素とを含む第１の分子ガス及び上記の炭化水素分子ガスに代えて、弗素と炭化水素分子とを含むガスを用いてもよい。具体的には、例えばＨＦＥ−２２７ｍｅ（ＣＦ3 ＯＣＨＦＣＦ3 ）、テトラフルオロオキセタン（Tetrofuluorooxtane：ＣＦ2 ＣＦ2 ＯＣＨ2 ）、ヘキサフルオロイソプロパノール（Hexafluoroisopropanol ：（ＣＦ3 ）2 ＣＨＯＨ）、ＨＦＥ−２４５ｍｆ（ＣＦ2 ＣＨ2 ＯＣＨＦ2 ）、ＨＦＥ−３４７ｍｃｆ（ＣＨＦ2 ＯＣＨ2 ＣＦ2 ＣＦ3 ）、ＨＦＥ−２４５ｍｃ（ＣＨＦ3 ＯＣＦ2 ＣＦ3 ）、ＨＦＥ−３４７ｍｆ−ｃ（ＣＦ3 ＣＨ2 ＯＣＦ2 ＣＦ2 Ｈ）、ＨＦＥ−２３６ｍｅ（ＣＨＦ2 ＯＣＨ2 ＣＨＦＣＦ3 ）等のガスを用いてもよい。尚、これらのガスは、温暖化係数の小さい地球温暖化対策ガスであり、環境に優しいガスである。
【００５５】
また、本実施形態において、炭素と弗素とを含む第１の分子ガス及び窒素を含む第２の分子ガスに希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｒｎ）をさらに加えてプラズマ３を生成することが好ましい。希ガスとしては例えばＡｒを使用してもよい。また、希ガスとしてＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ又はＲｎを選択することにより、プラズマ３中の電子温度を高くすることもできるし又は低くすることもできる。すなわち、希ガスプラズマの電子温度は希ガスの第１イオン化エネルギーに大きく依存しているため、高い電子温度のプラズマ３を生成したいときには、より小さな原子番号の希ガスを、低い電子温度のプラズマ３を生成したいときには、より大きな原子番号の希ガスを用いればよい。ここで、２つ以上の希ガスを混合して用いても良い。
【００５６】
図１（ｂ）及び（ｃ）は本実施形態に係るドライエッチング方法の各工程を示す断面図である。尚、図１（ｂ）及び（ｃ）は、図１（ａ）におけるウエハ４の表面付近の領域８の拡大図であり、図１（ｂ）はエッチング前のウエハ表面の構造を示しており、図１（ｃ）は本実施形態のドライエッチング方法によるエッチング結果の一例を示している。
【００５７】
図１（ｂ）に示すように、ウエハ４よりなる基板９上には被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜１０が形成されており、ＳｉＯＣ膜１０上には、ホールパターンを持つレジストパターン１１が形成されている。
【００５８】
本実施形態のエッチング方法を用いると、後に詳述するようにレジスト選択比（レジストエッチングレートに対する被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜１０のエッチングレートの比）を大きくすることができるため、図１（ｃ）に示すように、エッチング終了後のＳｉＯＣ膜１０ａ上に残存するレジスト１１ａの厚さを大きくすることができる。これにより、レジスト１１ａの後退（薄膜化）に起因する加工異常又は寸法異常等が生じることを防止できるので、高精度且つ安定なＳｉＯＣ膜１０のエッチングが可能となる。
【００５９】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってホールパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。図２（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、完全にエッチングが行われた状態ではなく、途中でエッチングが中断された状態、所謂パーシャルエッチング状態を示している。また、エッチングにより形成しようとしているホールの直径は約１３０ｎｍであり、レジストの初期膜厚は約３６０ｎｍであり、被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜の膜厚は約３８３ｎｍである。
【００６０】
図２（ａ）は、図１０（ａ）に示す従来例の説明でも述べた、従来のエッチング方法によるホール形成エッチングの結果を示している。
【００６１】
上記従来のエッチング方法におけるエッチング条件の一例は以下の通りである。
【００６２】
［従来のエッチング条件１］
ガス流量：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ／Ｎ2 ＝５０／１０／５０（ｃｍ3 ／分（標準状態））
圧力：１．３３（Ｐａ）
マイクロ波パワー：２５００（Ｗ）［周波数：２．４５ＧＨｚ］
バイアスパワー：４００（Ｗ）［周波数：１３．５６ＭＨｚ］
基板温度：約８０℃
図２（ａ）に示すホール形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは２７９ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１７４ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は１．６である。
【００６３】
例えば上記従来の条件で初期膜厚３８３ｎｍのＳｉＯＣ膜に対してエッチングを行ってホールパターンを形成する場合において３０％のオーバーエッチング（厚さ４９８ｎｍ）を行う場合、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ３１１ｎｍ（＝４９８／１．６）エッチングされるため、エッチング後に残存するレジストの厚さは４９ｎｍ（＝３６０−３１１）となってしまう。
【００６４】
すなわち、上記従来のエッチング方法においてはレジスト選択比が小さいため、実際にオーバーエッチングを行った場合には、エッチング後に残存するレジストの厚さが小さくなってしまう。例えば実際のデュアルダマシン（ＤＤ：Ｄｕａｌ  Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）加工時には、およそアスペクト比（ホール深さ／ホール径）４のビアホール加工が必要となる。また、コンタクトホールの場合には、それよりも大きいアスペクト比６のホール加工が必要となる。図２（ａ）に示すパーシャルエッチング状態のホールのアスペクト比はおよそ３程度であり、ビアホールのエッチングを想定した場合には、図２（ａ）に示すホール形成に要する時間の４／３倍のエッチング時間を要する。従って、上記従来のエッチング方法によりビアホールを形成する場合、４１５ｎｍ（＝３１１×４／３）のレジストがエッチングされ、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが全て除去されてしまう。
【００６５】
これに対して、図２（ｂ）及び（ｃ）を用いて、本実施形態のエッチング方法によるホール形成エッチングの結果について説明する。
【００６６】
図２（ｂ）は、図１（ａ）に示すドライエッチング装置の電極５に印加されるＲＦバイアスの周波数を２ＭＨｚに設定した場合におけるホール形成エッチング結果を示す。このとき、エッチング条件［本発明のエッチング条件１］は、以下に示すように、ＲＦバイアスの周波数を除いて、上記従来のエッチング条件１と同じである。
【００６７】
［本発明のエッチング条件１］
ガス流量：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ／Ｎ2 ＝５０／１０／５０（ｃｍ3 ／分（標準状態））
圧力：１．３３（Ｐａ）
マイクロ波パワー：２５００（Ｗ）［周波数：２．４５ＧＨｚ］
バイアスパワー：４００（Ｗ）［周波数：２ＭＨｚ］
基板温度：約８０℃
図２（ｂ）に示すホール形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３４２ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１３７ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．５である。
【００６８】
例えば上記［本発明のエッチング条件１］で初期膜厚３８３ｎｍのＳｉＯＣ膜に対してエッチングを行ってホール（アスペクト比３）を形成する場合において３０％のオーバーエッチング（厚さ４９８ｎｍ）を行う場合、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ１９９ｎｍ（＝４９８／２．５）エッチングされるため、エッチング後に残存するレジストの厚さは１６１ｎｍ（＝３６０−１９９）となる。また、上記［本発明のエッチング条件１］でアスペクト比４のビアホールのエッチング加工を実施したとすると、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ２６５ｎｍ（＝１９９×４／３）エッチングされ、エッチング後に残存するレジストの厚さは９５ｎｍ（＝３６０−２６５）となる。
【００６９】
以上に説明したように、本実施形態のエッチング方法において２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、レジスト選択比は、従来のエッチング方法（ＲＦバイアス周波数は１３．５６ＭＨｚ）の場合の１．６から２．５に増大するので、エッチング後に残存するレジストの厚さの不足に起因する問題を回避することができる。
【００７０】
図２（ｃ）は、図１（ａ）に示すドライエッチング装置の電極５に印加されるＲＦバイアスの周波数を４００ｋＨｚに設定した場合におけるホール形成エッチング結果を示す。このとき、エッチング条件［本発明のエッチング条件２］は、以下に示すように、ＲＦバイアスの周波数を除いて、上記従来のエッチング条件１と同じである。
【００７１】
［本発明のエッチング条件２］
ガス流量：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ／Ｎ2＝５０／１０／５０（ｃｍ3 ／分（標準状態））
圧力：１．３３（Ｐａ）
マイクロ波パワー：２５００（Ｗ）［周波数：２．４５ＧＨｚ］
バイアスパワー：４００（Ｗ）［周波数：４００ｋＨｚ］
基板温度：約８０℃
図２（ｃ）に示すホール形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３３８ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１３５ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．５である。すなわち、ＲＦバイアスの周波数を２ＭＨｚに設定した場合と同様のレジスト選択比が得られるので、当該場合と同様のエッチング結果が得られる。
【００７２】
すなわち、例えば上記［本発明のエッチング条件２］で初期膜厚３８３ｎｍのＳｉＯＣ膜に対してエッチングを行ってホール（アスペクト比３）を形成する場合において３０％のオーバーエッチング（厚さ４９８ｎｍ）を行う場合、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ１９９ｎｍ（＝４９８／２．５）エッチングされるため、エッチング後に残存するレジストの厚さは１６１ｎｍ（＝３６０−１９９）となる。また、上記［本発明のエッチング条件２］でアスペクト比４のビアホールのエッチング加工を実施したとすると、初期膜厚３６０ｎｍのレジストが厚さ２６５ｎｍ（＝１９９×４／３）エッチングされ、エッチング後に残存するレジストの厚さは９５ｎｍ（＝３６０−２６５）となる。
【００７３】
以上に説明したように、本実施形態のエッチング方法において４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、レジスト選択比は、従来のエッチング方法（ＲＦバイアス周波数は１３．５６ＭＨｚ）の場合の１．６から２．５に増大するので、エッチング後に残存するレジストの厚さの不足に起因する問題を回避することができる。
【００７４】
また、エッチング結果の詳細については省略するが、本実施形態のエッチング方法においてＲＦバイアス周波数を１ＭＨｚや８００ｋＨｚ等に設定した場合にも、同様の効果が得られた。
【００７５】
このように、２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数を用いた本実施形態のエッチング方法により、２．５という高いレジスト選択比（従来比：約１．６倍）でＳｉＯＣ膜に対してホール形成エッチングを実施することができるので、高精度且つ安定なドライエッチングが可能となる。
【００７６】
次に、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、本実施形態のエッチング方法によるトレンチパターン加工における２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数の効果について説明する。
【００７７】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってトレンチパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。図３（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、完全にエッチングが行われた状態ではなく、途中でエッチングが中断された状態、所謂パーシャルエッチング状態を示している。また、エッチングにより形成しようとしているトレンチの幅は約２６０ｎｍであり、レジストの初期膜厚は約３６０ｎｍであり、被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜の膜厚は約３８３ｎｍである。すなわち、レジストの初期膜厚及びＳｉＯＣ膜の膜厚の条件については、上記ホール形成エッチングの場合と同じである。
【００７８】
図３（ａ）は、図１０（ｂ）に示す従来例の説明でも述べた、従来のエッチング方法によるトレンチ形成エッチングの結果を示している。ここで、エッチング条件は上記［従来のエッチング条件１］と同じであり、ＲＦバイアス周波数は１３．５６ＭＨｚである。
【００７９】
図３（ａ）に示すトレンチ形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３９５ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１８８ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．１である。
【００８０】
図３（ｂ）は、図１（ａ）に示すドライエッチング装置の電極５に印加されるＲＦバイアスの周波数を２ＭＨｚに設定した場合におけるトレンチ形成エッチング結果を示す。このとき、エッチング条件は上記［本発明のエッチング条件１］と同じである。
【００８１】
図３（ｂ）に示すトレンチ形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３７９ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１２２ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は３．１である。
【００８２】
図３（ｃ）は、図１（ａ）に示すドライエッチング装置の電極５に印加されるＲＦバイアスの周波数を４００ｋＨｚに設定した場合におけるトレンチ形成エッチング結果を示す。このとき、エッチング条件は上記［本発明のエッチング条件２］と同じである。
【００８３】
図３（ｃ）に示すトレンチ形成においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは３５６ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは１２３ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．９である。
【００８４】
このように、２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数を用いた本実施形態のエッチング方法により、２．９以上という高いレジスト選択比（従来比：約１．４倍以上）でＳｉＯＣ膜に対してトレンチ形成エッチングを実施することができるので、高精度且つ安定なドライエッチングが可能となる。
【００８５】
以下、本実施形態のエッチング方法における２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数（低周波ＲＦバイアス）の効果について説明する。
【００８６】
図４（ａ）及び（ｂ）は、バイアスパワーが４００Ｗの場合における低周波ＲＦバイアスの効果を説明するための図であり、図４（ａ）は［従来のエッチング条件１］を用いた場合におけるイオンエネルギー分布を示し、図４（ｂ）は［本発明のエッチング条件１］及び［本発明のエッチング条件２］をそれぞれ用いた場合におけるイオンエネルギー分布を示す。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、いずれのイオンエネルギー分布も高エネルギー側及び低エネルギー側の両端のエネルギーに２つのピークを持つ分布、所謂、バイモーダル分布（Ｂｉｍｏｄａｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）となる。
【００８７】
図４（ａ）に示すように、［従来のエッチング条件１］つまり１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合におけるイオンエネルギー分布においては、Ｖｐｐ（基板に入射するイオンエネルギーのＰｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ電圧）が１６３ｅＶとエネルギー広がりの小さい分布となる。
【００８８】
これに対して、図４（ｂ）に示すように、［本発明のエッチング条件１］つまり２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合におけるイオンエネルギー分布においては、Ｖｐｐ＝３３３ｅＶとなり、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合と比べて、およそ２倍のエネルギー広がりを持つ。このように、２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合と比べて、より高いエネルギーを持ったイオンが基板に入射すると同時に、より低いエネルギーを持ったイオンも基板に入射する。
【００８９】
さらに、図４（ｂ）に示すように、［本発明のエッチング条件２］つまり４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合、Ｖｐｐ＝７０１ｅＶと非常にブロードなエネルギー分布となり、非常に高いエネルギーのイオンが生成される一方、非常に低いエネルギーのイオンも生成される。
【００９０】
ここで、本願発明者が見出した、本実施形態のドライエッチング方法における、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとから生成されたプラズマによるＳｉＯＣ膜のエッチングメカニズムについて簡単に述べる。本実施形態のＳｉＯＣ膜エッチングでは、まず、窒素原子及び窒素分子がＳｉＯＣ膜反応表面のＣと反応して、ＨＣＮ、ＣＮ又はＣ2 Ｎ2 として除去される。続いて、Ｃが除去された後の当該反応表面のＳｉ−Ｏ結合が弗素原子イオン又は炭化弗素分子イオン（主にＣＦx イオン（ｘ＝１、２、３））により切断されて弗化シリコンとして除去される。このように、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとから生成されたプラズマによるＳｉＯＣ膜のエッチングでは、窒素を含む第２の分子ガスから生成された窒素原子及び窒素原子を含む分子によってＳｉＯＣ膜中の炭素が除去される反応と、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスから生成された弗素原子イオン又は炭化弗素分子イオンによってＳｉＯＣ膜中のＳｉが除去される反応とが同時に且つ交互に生じているものと考えられる。
【００９１】
ところで、ＳｉＯ2 膜のエッチングでは、およそ１ｋｅＶ〜１．５ｋｅＶの最大イオンエネルギーを持つようにバイアスパワーを調整することによって、効率よくエッチング反応が生じる。それに対して、ＳｉＯＣ膜のエッチングでは、窒素を含むイオンによるＣの除去反応がおよそ１５０ｅＶ〜６００ｅＶの低イオンエネルギーで生じるため、ＳｉＯ2 膜エッチングの場合と比べて、より低いイオンエネルギーでドライエッチングが可能となる。
【００９２】
また、ＳｉＯＣ膜のエッチングにおいて、高いエネルギーを持ったイオンは、ＳｉＯＣ膜中のＳｉのエッチングに大きく寄与する。そのため、図２（ａ）〜（ｃ）のエッチング結果に示したように、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合と比べてより高いエネルギーを持つイオンが生成される２ＭＨｚ及び４００ＫＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合にＳｉＯＣ膜のエッチングレートが増大する。これは、イオンエネルギーが高いほど、１個のイオンによって生じるエッチング反応数が多くなるので、Ｓｉ−Ｏの結合が効率よく切断されると同時にＳｉがＳｉＦx として除去されるためである。
【００９３】
尚、図３（ａ）〜（ｃ）に示すようなトレンチエッチングにおけるＳｉＯＣ膜のエッチングメカニズムは上記ホールエッチングのメカニズムと多少異なってくる。トレンチエッチングの場合には、ホールエッチングの様なパターン形状に依存したラジカルフラックスの入射制限効果が小さいため、ホールエッチングの場合と比べてエッチング反応表面におよそ５倍以上のラジカルが飛来する。当該飛来したラジカルは、ホールエッチングの場合と比べてより厚いエッチング表面反応層を形成する。このため、エッチング反応表面に入射するイオンは、上記表面反応層を除去した上でエッチング反応を起こさなければＳｉＯＣ膜エッチングに寄与することができないため、エッチングレートに寄与できるイオンエネルギーの閾値が大きくなる。従って、図３（ａ）〜（ｃ）のエッチング結果に示したように、ＲＦバイアス周波数が低周波になるほど、イオンエネルギー分布中の低エネルギー成分が多くなり、エッチング反応に寄与しないイオンの数が増大するので、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートが低下してしまう。
【００９４】
一方、レジストエッチングレートは、一般にラジカルによる熱化学反応とイオンによる反応性イオン反応及びスパッタリング反応とに依存する。本実施形態に係るドライエッチング方法において、レジストエッチングに寄与するエッチング種は、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスから生成される弗素原子のラジカル及びイオン並びにＣＦx （ｘ＝１、２、３）のラジカル及びイオンと、窒素を含む第２の分子ガスから生成される窒素原子のラジカル及びイオン並びに窒素分子のラジカル及びイオンとである。
【００９５】
ここで、本実施形態のドライエッチング方法においては、基本的に酸素分子ガスを使用しないため、上記熱化学反応についてはほぼ無視できる。そのため、窒素原子及び窒素分子のそれぞれのイオンによる反応性イオン反応の効果と各種イオンによるスパッタリング反応の効果とが大きくなる。反応性イオン反応の場合には、レジスト中の炭素は窒素原子イオン及び窒素分子イオンにより、ＨＣＮ、ＣＮ又はＣ2 Ｎ2 となって除去される。また、弗素原子による反応性イオン反応及びスパッタリング反応もレジストエッチングレートに寄与する。この場合、レジスト中の炭素はＣＦx （ｘ＝１、２、３）として除去される。尚、非常に高いエネルギーを持つイオンが生成される４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合には、他の周波数のＲＦバイアス周波数を用いた場合と比べて、スパッタ反応のエッチングレートへの寄与が多少生じてくるが、この場合にも全体としては反応性イオン反応のレジストエッチングレートへの寄与が支配的であると言える。そして、反応性イオン反応の原動力はイオンエネルギーであるため、一般にイオンエネルギーが高ければ高いほど、レジストエッチングレートは増大する。すなわち、レジストエッチングレートの観点からは、最大イオンエネルギーは、図４（ｂ）に示す４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合の最大イオンエネルギーである８００ｅＶ程度以下であることが好ましい。
【００９６】
また、同一のバイアスパワーを印加した場合において、エネルギー広がりの小さい１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いると全てのイオンがレジストエッチングレート発生に寄与するのに対して、エネルギー広がりの大きい２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数を用いると一部の低エネルギーイオンはレジストエッチングレート発生に寄与しない。
【００９７】
従って、本実施形態のエッチング方法によるホール形成の場合と同様に、本実施形態のエッチング方法によるトレンチ形成の場合も、２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数を用いることにより、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合と比べて、レジストエッチングレートが低下する結果、レジスト選択比が向上する。言い換えると、ホールエッチングとトレンチエッチングとではＳｉＯＣ膜のエッチングメカニズムは若干異なるものの、いずれのエッチングにおいてもレジストエッチングレート発生に対する低周波ＲＦバイアスの効果が大きい。このため、同一のバイアスエネルギー（バイアスパワー）を投入する場合には、１３．５６ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いた場合のレジスト選択比と比べて２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数を用いた場合のレジスト選択比の方が大きくなる。
【００９８】
ところで、ＳｉＯ2 エッチングの場合に実用的なエッチングレートを得ようとすると、前述のように１ｋｅＶ以上のイオンエネルギーを発生させるために高いバイアスパワーを印加する必要があったため、ＲＦバイアス周波数を低くした場合にもスパッタリングによるレジスト除去効果が大きくなり、上記低周波ＲＦバイアスの効果が現れることはなかった。
【００９９】
それに対して、以上に述べてきたように、本願発明者は、低イオンエネルギーでもＳｉＯＣ膜のエッチングが可能であることを見出し、さらに、炭素と弗素とを含む分子ガスと窒素を含む分子ガスとを用いたエッチングにおいて低イオンエネルギーによってレジストエッチングレートを低下させるメカニズムを新規に見出し、これらの知見に基づいて、高レジスト選択比を実現するＳｉＯＣ膜のエッチング方法を見出した。すなわち、ＳｉＯＣ膜エッチングにおける上記低周波ＲＦバイアスの効果は本願発明者によって初めて見出されたのである。
【０１００】
尚、本実施形態に係るドライエッチング方法においては、エッチングガスとして、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスと窒素を含む第２の分子ガスとの混合ガスを用いているが、炭素と弗素とを含む第１の分子ガスとして、Ｃ4 Ｆ8 又はＣ5 Ｆ8 等のＦ／Ｃ比が２以下のガスを用いる場合には、微量の酸素分子をさらに混合しても、上記低周波ＲＦバイアスによる効果を得ることができる。逆に、ＣＦ4 又はＣＨＦ3 等のＦ／Ｃ比が２を上回るガスを用いる場合には、酸素分子を混合しない方が好ましい。これは、酸素原子ラジカル及び酸素分子ラジカルによる熱化学反応のレジストエッチングレートへの寄与が他のラジカルと比べて圧倒的に大きいためである。
【０１０１】
また、本実施形態に係るドライエッチング方法においては、被エッチング膜がＳｉＯＣ膜である場合を例として説明してきたが、これに代えて、Ｓｉ及びＣを主な組成とする他の絶縁膜、例えばＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＣＯ膜、ＳｉＣＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＣＮ膜等を被エッチング膜とする場合にも、エッチングメカニズムが基本的に同じであるので、同様の効果が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態に係るドライエッチング方法において、基板（ウエハ）温度を低下させることによってレジスト選択比を向上させることは比較的容易である。しかし、基板温度を低下させると、高アスペクト比パターンの側壁及び底部へのラジカル供給が不足するため、ボウイング形状が発生するという問題や高アスペクト比パターン底部の下地膜との間で選択比が取れないという問題等が発生する。そのため、極端な基板温度の低下は好ましくない。従って、本実施形態において、エッチング特性の全体的なバランスを実現するためには、実用的には１０℃〜１００℃程度の基板温度、より好ましくは２５℃〜８５℃程度の基板温度が良い。特に、アスペクト比の高いパターンを加工する場合には４０℃〜８５℃の基板温度が更に好ましい。
【０１０３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るドライエッチング方法について、被エッチング膜がＳｉＯＣ膜である場合を例として、図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
本実施形態においても、ＳｉＯＣ膜等のＳｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のドライエッチングにおいて、炭素と弗素とを含む分子ガスと窒素を含む分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、かつ、ウエハを設置する電極に２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスを印加することは、第１の実施形態と同様である。
【０１０５】
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ＲＦバイアスパワーを例えば２５０Ｗにすることによって、ＲＦバイアスによりプラズマ中から絶縁膜に入射するイオンの最大エネルギーを６００ｅＶ以下に設定することである。具体的には、本実施形態のエッチング条件［本発明のエッチング条件３］は、以下に示すように、ＲＦバイアスパワーを除いて、第１の実施形態のエッチング条件［本発明のエッチング条件１］又は［本発明のエッチング条件２］と同じである。
【０１０６】
［本発明のエッチング条件３］
ガス流量：ＣＦ4 ／Ｃ4 Ｆ8 ／Ｎ2 ＝５０／１０／５０（ｃｍ3 ／分（標準状態））
圧力：１．３３（Ｐａ）
マイクロ波パワー：２５００（Ｗ）［周波数：２．４５ＧＨｚ］
バイアスパワー：２５０（Ｗ）［周波数：ｆ］
基板温度：約８０℃
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係るドライエッチング方法における第１の実施形態と異なる効果について説明する。
【０１０７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってホールパターンを形成した場合の効果を説明するための図であり、図５（ａ）は比較例として上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを１３．５６ＭＨｚに設定した場合のホール形成エッチングの結果を示し、図５（ｂ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを２ＭＨｚに設定した場合のホール形成エッチングの結果を示し、図５（ｃ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを４００ｋＨｚに設定した場合のホール形成エッチングの結果を示す。図５（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、完全にエッチングが行われた状態ではなく、途中でエッチングが中断された状態、所謂パーシャルエッチング状態を示している。また、エッチングにより形成しようとしているホールの直径は約１３０ｎｍであり、レジストの初期膜厚は約３６０ｎｍであり、被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜の膜厚は約３８３ｎｍである。
【０１０８】
図５（ａ）に示すホール形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：１３．５６ＭＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは１７３ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは８７ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．０である。
【０１０９】
それに対して、図５（ｂ）に示すホール形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：２ＭＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは１９８ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは５４ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は３．７である。
【０１１０】
さらに、図５（ｃ）に示すホール形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：４００ｋＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは１９１ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは４８ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は４．０である。
【０１１１】
このように、本実施形態のエッチング方法において２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、３．７という高いレジスト選択比を備えたＳｉＯＣ膜ホールエッチングを実現することができる。この３．７というレジスト選択比は、図２（ａ）に示す従来のエッチング方法のレジスト選択１．６の２．３倍に相当する。
【０１１２】
同様に、本実施形態のエッチング方法において４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、図２（ａ）に示す従来のエッチング方法のレジスト選択１．６の２．５倍に相当する４．０という高いレジスト選択比が達成されている。
【０１１３】
図６（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってトレンチパターンを形成した場合の効果を説明するための図であり、図６（ａ）は比較例として上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを１３．５６ＭＨｚに設定した場合のトレンチ形成エッチングの結果を示し、図６（ｂ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを２ＭＨｚに設定した場合のトレンチ形成エッチングの結果を示し、図６（ｃ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを４００ｋＨｚに設定した場合のトレンチ形成エッチングの結果を示す。図６（ａ）〜（ｃ）のいずれの場合も、完全にエッチングが行われた状態ではなく、途中でエッチングが中断された状態、所謂パーシャルエッチング状態を示している。また、エッチングにより形成しようとしているトレンチの幅は約２６０ｎｍであり、レジストの初期膜厚は約３６０ｎｍであり、被エッチング膜であるＳｉＯＣ膜の膜厚は約３８３ｎｍである。
【０１１４】
図６（ａ）に示すトレンチ形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：１３．５６ＭＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは２００ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは８７ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は２．３である。
【０１１５】
それに対して、図６（ｂ）に示すトレンチ形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：２ＭＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは１９１ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは５６ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は３．４である。
【０１１６】
さらに、図６（ｃ）に示すトレンチ形成（ＲＦバイアス周波数ｆ：４００ｋＨｚ）においては、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートは１５４ｎｍ／ｍｉｎであり、レジストエッチングレートは３９ｎｍ／ｍｉｎであり、レジスト選択比は４．０である。
【０１１７】
このように、本実施形態のエッチング方法において２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、３．４という高いレジスト選択比を備えたＳｉＯＣ膜トレンチエッチングを実現することができる。この３．７というレジスト選択比は、図３（ａ）に示す従来のエッチング方法のレジスト選択２．１の１．６倍に相当する。
【０１１８】
同様に、本実施形態のエッチング方法において４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数を用いることにより、図３（ａ）に示す従来のエッチング方法のレジスト選択２．１の１．９倍に相当する４．０という高いレジスト選択比が達成されている。
【０１１９】
以下、本実施形態のエッチング方法における２ＭＨｚ以下のＲＦバイアス周波数（低周波ＲＦバイアス）の効果について説明する。
【０１２０】
図７（ａ）〜（ｃ）は、バイアスパワーが２５０Ｗの場合における低周波ＲＦバイアスの効果を、バイアスパワーが４００Ｗの場合と比較して説明するための図であり、図７（ａ）は比較例として上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを１３．５６ＭＨｚに設定した場合におけるイオンエネルギー分布を示し、図７（ｂ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを２ＭＨｚに設定した場合におけるイオンエネルギー分布を示し、図７（ｃ）は上記［本発明のエッチング条件３］のＲＦバイアス周波数ｆを４００ｋＨｚに設定した場合におけるイオンエネルギー分布を示す。
【０１２１】
図７（ａ）に示すように、ＲＦバイアス周波数ｆを１３．５６ＭＨｚに設定した場合において、バイアスパワーを４００Ｗから２５０Ｗまで低下させると、イオンエネルギー分布における高エネルギー側のピークが１３０ｅＶ程度低下する。その結果、バイアスパワーが２５０Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図５（ａ）参照）は、バイアスパワーが４００Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図２（ａ）参照）と比べて０．６２倍（＝１７３／２７９）に低下している。また、Ｖｐｐは１６３ｅＶから１３６ｅＶまで狭くなるが、元々エネルギー広がりが小さいため、このときの低エネルギー側のピークはおよそ３５０ｅＶ程度になる。その結果、バイアスパワーが２５０Ｗである時のレジストエッチングレートは、バイアスパワーが４００Ｗである時のレジストエッチングレートと比べて約１／２（＝８７／１７４）に低下している。
【０１２２】
それに対して、図７（ｂ）に示すように、ＲＦバイアス周波数ｆを２ＭＨｚに設定した場合も、バイアスパワーを４００Ｗから２５０Ｗまで低下させると、イオンエネルギー分布が全体的に低下し、Ｖｐｐも３３３ｅＶから２２９ｅＶまで低下する。その結果、バイアスパワーが２５０Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図５（ｂ）参照）は、バイアスパワーが４００Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図２（ｂ）参照）と比べて０．５８倍（＝１９８／３４２）に低下している。また、バイアスパワーが２５０Ｗである時のレジストエッチングレートは、バイアスパワーが４００Ｗである時のレジストエッチングレートと比べて約０．３９倍（＝５４／１３７）に低下している。
【０１２３】
図７（ｂ）に示す結果（ＲＦバイアス周波数ｆ＝２ＭＨｚ）を図７（ａ）に示す結果（ＲＦバイアス周波数ｆ＝１３．５６ＭＨｚ）と比較すると、高エネルギー側ピークのイオンエネルギーの値は両者ともかなり近づいてくるため、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートに極端な差は生じないものの、ＲＦバイアス周波数ｆが２ＭＨｚの場合の方が高エネルギー側ピークのイオンエネルギーが高い分、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートが高くなる（図５（ａ）及び（ｂ）参照）。また、ＲＦバイアス周波数ｆが２ＭＨｚの場合には、バイアスパワーを４００Ｗから２５０Ｗまで低下させると、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートが０．５８倍に低下しているのに対して、レジストエッチングレートは０．３９倍とさらに大きく低下している。これは、イオンエネルギー分布全体が低エネルギー側にシフトした効果と低エネルギーイオン成分の割合が増えた効果とによるものである。
【０１２４】
また、図７（ｃ）に示すように、ＲＦバイアス周波数を４００ｋＨｚに設定した場合も、バイアスパワーを４００Ｗから２５０Ｗまで低下させると、イオンエネルギー分布が全体的に低下し、Ｖｐｐも７０１ｅＶから４９６ｅＶまで低下する。その結果、バイアスパワーが２５０Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図５（ｃ）参照）は、バイアスパワーが４００Ｗである時のＳｉＯＣ膜エッチングレート（図２（ｃ）参照）と比べて０．５７倍（＝１９１／３３８）に低下している。また、バイアスパワーが２５０Ｗである時のレジストエッチングレートは、バイアスパワーが４００Ｗである時のレジストエッチングレートと比べて約０．３６倍（＝４８／１３７）に低下している。
【０１２５】
図７（ｃ）に示す結果（ＲＦバイアス周波数ｆ＝４００ｋＨｚ）を図７（ｂ）に示す結果（ＲＦバイアス周波数ｆ＝２ＭＨｚ）と比較すると、４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数の方が高エネルギー側ピークのイオンエネルギーは少し高いものの、エネルギー分布の広がりが２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数と比べて約２．２倍（＝４９６／２２９）大きいため、４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数の場合には２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数と比べて高エネルギーイオンの量が減少し、さらに反応に寄与しない低エネルギーイオンの量が増大する。ＳｉＯＣ膜のエッチングでは高エネルギー側ピークのイオンエネルギー近傍の高エネルギーを持つイオンが支配的であるため、４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数の場合と２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数の場合とでほぼ同じエッチングレートが得られている。一方、レジストエッチングでは、反応に寄与しない低エネルギーイオンの量の増大の影響を受ける結果、４００ｋＨｚのＲＦバイアス周波数の場合には２ＭＨｚのＲＦバイアス周波数の場合と比較してレジストエッチングレートが低下する。
【０１２６】
ここまで、図７（ａ）〜（ｃ）に示すイオンエネルギー分布を参照しながら、図５（ａ）〜（ｃ）に示すホールエッチング結果について考察してきたが、続いて、図６（ａ）〜（ｃ）に示すトレンチエッチング結果について考察する。尚、トレンチエッチングにおけるレジストエッチングレートのＲＦバイアス周波数依存性については、ホールエッチングの場合と同様であるため、説明を省略する。第１の実施形態で述べたように、ＳｉＯＣ膜のトレンチエッチングにおいては、ホールエッチングの場合と比べてラジカルフラックスが５倍以上多いため、エッチング表面に形成される反応層の厚さが大きくなる。このため、エッチング表面に入射するイオンは、上記反応層を除去した上でエッチング反応を起こさなければＳｉＯＣ膜エッチングに寄与できないため、エッチングレートに寄与できるイオンエネルギーの閾値が大きくなる。従って、図６（ａ）〜（ｃ）のエッチング結果に示したように、ＲＦバイアス周波数が低周波になるほど、イオンエネルギー分布中の低エネルギー成分が多くなり、エッチング反応に寄与しないイオンの数が増大するので、ＳｉＯＣ膜のエッチングレートが低下してしまう。これは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すＲＦバイアスパワー４００Ｗの場合のエッチング結果と同様である。
【０１２７】
次に、図５（ａ）〜（ｃ）に示すＲＦバイアスパワー２５０Ｗの場合のエッチング結果を、図２（ａ）〜（ｃ）に示すＲＦバイアスパワー４００Ｗの場合のエッチング結果と比較すると、ＲＦバイアスパワー２５０Ｗの場合には、バイアスパワーの低下により、レジストの表面荒れが大きく低減されている。すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）からも分かるように、ＲＦバイアスによりプラズマ中から絶縁膜に入射するイオンの最大エネルギーを６００ｅＶ以下に設定することによって、エッチング後において滑らかなレジスト表面が得られる。尚、このイオンエネルギーの低減による効果は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すエッチング結果と図６（ａ）〜（ｃ）に示すエッチング結果との対比から、トレンチエッチングの場合にも十分に得られていることが分かる。
【０１２８】
尚、本実施形態の説明において比較例として用いたＲＦバイアスパワー４００Ｗは、従来技術においては既に低バイアスパワーと言えるものであるが、ＲＦバイアスパワーを４００Ｗよりも大きくした場合には、レジスト表面荒れが大きくなることは言うまでもない。この場合、当該レジスト表面荒れが原因となって、パターン側壁にストリエーション（Ｓｔｒｉａｔｉｏｎ：縦筋状の荒れ）が発生するというさらなる問題が生じる。
【０１２９】
以上に説明したように、本実施形態によると、ＳｉＯＣ膜等のＳｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のドライエッチングにおいて、炭素と弗素とを含む分子ガスと窒素を含む分子ガスとを含む混合ガスからプラズマを生成し、かつ、ウエハを設置する電極に２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスを印加すると共にＲＦバイアスによりプラズマ中から絶縁膜に入射するイオンの最大エネルギーを６００ｅＶ以下に設定することにより、従来と比べて、約２倍以上のレジスト選択比を持つＳｉＯＣ膜ホールエッチングと約２．５倍のレジスト選択比持つＳｉＯＣ膜トレンチエッチングとを実現することができる。
【０１３０】
図８（ａ）は従来技術によるホールエッチング結果の一例を示し、図８（ｂ）は本実施形態によるホールエッチング結果の一例を示す。図８（ａ）に示すように、従来技術においては、基板１０９上に形成されているエッチング終了後のＳｉＯＣ膜１１０ｂ上に残存するレジスト１１１ｂの端部が消滅し、その結果、ＳｉＯＣ膜１１０ｂの上部がエッチングされてホール開口部が拡大してしまう等の問題が生じる。一方、図８（ｂ）に示すように、本実施形態においては、基板９上に形成されているエッチング終了後のＳｉＯＣ膜１０ｂ上に残存するレジスト１１ｂの厚さを十分に確保することができるので、パターン形状異常等の無い高精度なエッチングが可能となる。また、全てのイオンが約６００ｅＶ以下の低イオンエネルギーを持つように２ＭＨｚ以下の低周波ＲＦバイアスを用いることにより、レジスト表面荒れのないエッチングが可能となり、その結果、高精度且つ安定なＳｉＯＣ膜のドライエッチングを実現できる。
【０１３１】
尚、本実施形態に係るドライエッチング方法において使用可能なエッチングガスは第１の実施形態と同様である。
【０１３２】
また、本実施形態に係るドライエッチング方法においては、被エッチング膜がＳｉＯＣ膜である場合を例として説明してきたが、これに代えて、Ｓｉ及びＣを主な組成とする他の絶縁膜、例えばＳｉＯＣＮ膜、ＳｉＣＯ膜、ＳｉＣＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＣＮ膜等を被エッチング膜とする場合にも、エッチングメカニズムが基本的に同じであるので、同様の効果が得られる。
【０１３３】
また、本実施形態に係るドライエッチング方法において、基板（ウエハ）温度を低下させることによってレジスト選択比を向上させることは比較的容易である。しかし、基板温度を低下させると、高アスペクト比パターンの側壁及び底部へのラジカル供給が不足するため、ボウイング形状が発生するという問題や高アスペクト比パターン底部の下地膜との間で選択比が取れないという問題等が発生する。そのため、極端な基板温度の低下は好ましくない。従って、本実施形態において、エッチング特性の全体的なバランスを実現するためには、実用的には１０℃〜１００℃程度の基板温度、より好ましくは２５℃〜８５℃程度の基板温度が良い。特に、アスペクト比の高いパターンを加工する場合には４０℃〜８５℃の基板温度が更に好ましい。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上に説明したように、本発明は、プラズマを用いたドライエッチング方法に関し、特にＳｉ及びＣを主な組成とする絶縁膜のエッチングに適用した場合には、レジスト選択比が向上するという効果が得られ、非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の概略構成図であり、図１（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法の各工程を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってホールパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってトレンチパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。
【図４】図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るドライエッチング方法における低周波ＲＦバイアスの効果を説明するための図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってホールパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るドライエッチング方法によりＳｉＯＣ膜エッチングを行ってトレンチパターンを形成した場合の効果を説明するための図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係るドライエッチング方法における低周波ＲＦバイアスの効果を説明するための図である。
【図８】図８（ａ）は従来技術によるホールエッチング結果の一例を示す図であり、図８（ｂ）は本発明の第２の実施形態に係るドライエッチング方法によるホールエッチング結果の一例を示す図である。
【図９】図９（ａ）は、従来のドライエッチング方法を実施するためのドライエッチング装置の概略構成図であり、図９（ｂ）〜（ｄ）は従来のドライエッチング方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は従来のドライエッチング方法によりホールパターンを形成した結果を示す図であり、図１０（ｂ）は従来のドライエッチング方法によりトレンチパターンを形成した結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１    真空反応室
２    プラズマ源
３    プラズマ
４    ウエハ
５    電極
６    絶縁体
７    ＲＦ電源
８    ウエハ４の表面付近の領域
９    基板
１０    ＳｉＯＣ膜
１０ａ、１０ｂ    エッチング加工されたＳｉＯＣ膜
１１    レジストパターン
１１ａ、１１ｂ    エッチング後のレジストパターン
【図１】
2008053507.tif 000003
【図４】
2008053507.tif 000004
【図７】
2008053507.tif 000005
【図８】
2008053507.tif 000006
【図９】
2008053507.tif 000007
【図２】
2008053507.tif 000008
【図３】
2008053507.tif 000009
【図５】
2008053507.tif 000010
【図６】
2008053507.tif 000011
【図１０】
2008053507.tif 000012