(57)【要約】【課題】有機膜を、その上層に形成されたシリコン含有膜からなるマスクを介してプラズマエッチングする際に、有機膜の側壁部分にボーイングやアンダーカットが発生することを抑制することができ、良好なエッチング形状を得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】パターニングしたＳｉＯＮ膜１０３をマスクとして、有機膜１０２をプラズマエッチングし、開口１０８を形成する。この有機膜１０２のプラズマエッチングに、酸素（Ｏ）含有ガスと、希ガスと、フッ化炭素ガス（ＣＦ系ガス）とを含む混合ガスからなる処理ガスを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板に形成された有機膜を、シリコン含有膜からなるマスクを介して、処理ガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記処理ガスが、酸素含有ガスと、希ガスと、フッ化炭素ガスとを含む混合ガス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、
前記酸素含有ガスが、Ｏ2ガス、ＣＯガス、ＣＯ2ガスのいずれかからなる単ガス又はこれらの組合せからなる混合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３】
請求項２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記酸素含有ガスが、Ｏ2ガスの単ガスであり、前記フッ化炭素ガスのＯ2ガスに対する流量割合が１％〜１０％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３記載のプラズマエッチング方法であって、
前記フッ化炭素ガスが、Ｃ4Ｆ6ガスであり、Ｃ4Ｆ6ガスのＯ2ガスに対する流量割合が５％〜１０％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５】
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、
前記フッ化炭素ガスが、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、ＣＦ4ガス、Ｃ5Ｆ8ガス、Ｃ6Ｆ6ガス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、
前記シリコン含有膜が、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＨ膜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７】
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処理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６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８】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１から請求項６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９】
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６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有機膜を、シリコン含有膜からなるマスクを介して、処理ガスのプラズマによって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】
従来から、半導体装置の製造工程においては、レジストマスクを介してプラズマエッチング処理を行い、シリコン酸化膜等の被エッチング膜等を所望のパターンに形成することが行われている。また、このようなプラズマエッチングでは、多層レジストマスクを用いることにより、より微細な加工を精度良く行う技術が知られている。
【０００３】
上記のような多層レジストマスクを用いたプラズマエッチング工程では、多層レジストマスクを構成する下層レジストとしての有機膜を、その上層に形成されたシリコン含有膜からなるマスクを介して、処理ガスのプラズマによってプラズマエッチング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工程では、処理ガスとして、例えば、Ｏ2ガスの単ガス、Ｏ2ガスとＮ2ガスとの混合ガス、Ｏ2ガスとＣＯガスとの混合ガス、Ｏ2ガスとＣＨ4ガスとの混合ガス等を使用することが知られている。また、かかるプラズマエッチング工程において、処理ガスとしてＯ2ガスと希ガスとの混合ガスを用い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２００４−２９６９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような多層レジストマスクを用いたプラズマエッチング工程では、有機膜が化学的にエッチングされるため、有機膜の側壁部分の形状を垂直な状態とすることが困難であり、有機膜の側壁部分が過剰にエッチングされて湾曲する所謂ボーイングや、マスクの下側部分が過度にエッチングされる所謂アンダーカットが発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、有機膜を、その上層に形成されたシリコン含有膜からなるマスクを介してプラズマエッチングする際に、有機膜の側壁部分にボーイングやアンダーカットが発生することを抑制することができ、良好なエッチング形状を得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】
【０００６】
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有機膜を、シリコン含有膜からなるマスクを介して、処理ガスのプラズマによってエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記処理ガスが、酸素含有ガスと、希ガスと、フッ化炭素ガスとを含む混合ガスからなることを特徴とする。
【０００７】
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、前記酸素含有ガスが、Ｏ2ガス、ＣＯガス、ＣＯ2ガスのいずれかからなる単ガス又はこれらの組合わせからなる混合ガスであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３のプラズマエッチング方法は、請求項２記載のプラズマエッチング方法であって、前記酸素含有ガスが、Ｏ2ガスの単ガスであり、前記フッ化炭素ガスのＯ2ガスに対する流量割合が１％〜１０％であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４のプラズマエッチング方法は、請求項３記載のプラズマエッチング方法であって、前記フッ化炭素ガスが、Ｃ4Ｆ6ガスであり、Ｃ4Ｆ6ガスのＯ2ガスに対する流量割合が５％〜１０％であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５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、前記フッ化炭素ガスが、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、ＣＦ4ガス、Ｃ5Ｆ8ガス、Ｃ6Ｆ6ガスのいずれかであることを特徴とする。
【００１１】
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、前記シリコン含有膜が、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＨ膜のいずれかであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７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処理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６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。
【００１３】
請求項８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６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。
【００１４】
請求項９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６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】
【００１５】
本発明によれば、有機膜を、その上層に形成されたシリコン含有膜からなるマスクを介してプラズマエッチングする際に、有機膜の側壁部分にボーイングやアンダーカットが発生することを抑制することができ、良好なエッチング形状を得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】
【００１６】
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の断面構成を拡大して示すものである。また、図２は、本実施形態に係るプラズ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。
【００１７】
プラズマエッチング装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー１を有している。この処理チャンバー１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理チャンバー１内には、被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は例えばアルミニウム等で構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、載置台２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられている。さらに、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
【００１８】
載置台２には、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ形成用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定周波数（２７ＭＨｚ以上例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数（１３．５６ＭＨｚ以下、例えば２ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、シャワーヘッド１６が設けられており、これらの載置台２とシャワーヘッド１６は、一対の電極として機能するようになっている。
【００１９】
載置台２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着されるよう構成されている。
【００２０】
支持台４の内部には、冷媒流路４ａが形成されており、冷媒流路４ａには、冷媒入口配管４ｂ、冷媒出口配管４ｃが接続されている。そして、冷媒流路４ａの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、支持台４及び載置台２を所定の温度に制御可能となっている。また、載置台２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給配管３０が設けられており、このバックサイドガス供給配管３０は、図示しないバックサイドガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御可能となっている。
【００２１】
上記したシャワーヘッド１６は、処理チャンバー１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材４５を介して処理チャンバー１の上部に支持されている。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。
【００２２】
本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられ、このガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給されるようになっている。なお、本体部１６ａ等には、冷媒を循環させるための図示しない配管が設けられており、プラズマエッチング処理中にシャワーヘッド１６を所望温度に冷却できるようになっている。
【００２３】
上記した本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｄが形成されている。このガス導入口１６ｄにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の処理ガス（エッチングガス）を供給する処理ガス供給源１５が接続されている。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ１が設けられている。そして、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスとして、例えば、Ｏ2／Ｘｅ／Ｃ4Ｆ6等の混合ガスが、ガス供給配管１５ａを介してガス拡散室１６ｃに供給され、このガス拡散室１６ｃから、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給される。
【００２４】
上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５１を介して可変直流電源５２が電気的に接続されている。この可変直流電源５２は、オン・オフスイッチ５３により給電のオン・オフが可能となっている。可変直流電源５２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ５３のオン・オフは、後述する制御部６０によって制御されるようになっている。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、制御部６０によってオン・オフスイッチ５３がオンとなり、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流マイナス電圧が印加される。
【００２５】
処理チャンバー１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。
【００２６】
処理チャンバー１の底部には、排気口７１が形成されており、この排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理チャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、処理チャンバー１の側壁には、ウエハＷの搬入出口７４が設けられており、この搬入出口７４には、当該搬入出口７４を開閉するゲートバルブ７５が設けられている。
【００２７】
図中７６，７７は、着脱自在とされたデポシールドである。デポシールド７６は、処理チャンバー１の内壁面に沿って設けられ、処理チャンバー１にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する役割を有し、このデポシールド７６の半導体ウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドにＤＣ的に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられており、これにより異常放電が防止される。
【００２８】
上記構成のプラズマエッチング装置は、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６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００２９】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置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。
【００３０】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置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。
【００３１】
このように構成されたプラズマエッチング装置で、半導体ウエハＷに形成された有機膜等をプラズマエッチングする手順について説明する。まず、ゲートバルブ７５が開かれ、半導体ウエハＷが図示しない搬送ロボット等により、図示しないロードロック室を介して搬入出口７４から処理チャンバー１内に搬入され、載置台２上に載置される。この後、搬送ロボットを処理チャンバー１外に退避させ、ゲートバルブ７５を閉じる。そして、排気装置７３の真空ポンプにより排気口７１を介して処理チャンバー１内が排気される。
【００３２】
処理チャンバー１内が所定の真空度になった後、処理チャンバー１内には処理ガス供給源１５から所定の処理ガス（エッチングガス）が導入され、処理チャンバー１内が所定の圧力、例えば１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）に保持され、この状態で第１のＲＦ電源１０ａから載置台２に、周波数が例えば４０ＭＨｚの高周波電力が供給される。また、第２のＲＦ電源１０ｂからは、イオン引き込みのため、載置台２に周波数が例えば２．０ＭＨｚの高周波電力が供給される。このとき、直流電源１２から静電チャック６の電極６ａに所定の直流電圧が印加され、半導体ウエハＷはクーロン力により吸着される。
【００３３】
この場合に、上述のようにして下部電極である載置台２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との間には電界が形成される。半導体ウエハＷが存在する処理空間には放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハＷ上に形成された有機膜等がエッチング処理される。
【００３４】
ここで、前述したとおり、プラズマ処理中にシャワーヘッド１６に直流電圧を印加することができるので次のような効果がある。即ち、例えば無機膜をマスクとして有機膜をエッチングする場合等のプロセスにおいては、高い電子密度でかつ低いイオンエネルギーであるプラズマが要求される。この場合プラズマ発生用のＲＦ電源として例えば１００ＭＨｚ程度のＲＦ電源であれば実現できるが、装置が大掛かりになるため、周波数が低い方が得策である。しかし、周波数を低くすると高い電子密度を得ようとしてパワーを大きくした場合、イオンエネルギーも大きくなってしまう。そこで上述のように直流電圧を用いれば、半導体ウエハＷに打ち込まれるイオンエネルギーが抑えられつつプラズマの電子密度が増加されることにより、半導体ウエハＷのエッチング対象となる膜のエッチングレートが上昇すると共にエッチング対象の上部に設けられたマスクとなる膜へのスパッタレートが低下する。
【００３５】
そして、上記したエッチング処理が終了すると、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１内から搬出される。
【００３６】
次に、図１を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態における被処理基板としての半導体ウエハＷの要部構成を拡大して示すものである。図１（ａ）に示すように、半導体ウエハＷには、被エッチング膜として、例えばシリコン酸化膜１０１が形成されており、このシリコン酸化膜１０１の上層には、多層レジストを構成するための膜として、下側から順に、下層レジストとしての有機膜１０２（厚さ例えば４００ｎｍ）、シリコン含有膜としてのＳｉＯＮ膜１０３（厚さ例えば４５ｎｍ）、Ｏ−ＡＲＣ膜（反射防止膜）１０４（厚さ例えば２５ｎｍ）、上層レジストとして、例えばＡｒＦフォトレジスト膜１０５（厚さ例えば６０ｎｍ）がこの順で形成されている。ＡｒＦフォトレジスト膜１０５には、精密写真転写工程によりパターニングされ、所定形状の開口１０６が形成されている。
【００３７】
上記構造の半導体ウエハＷを、図２に示した装置の処理チャンバー1内に収容し、載置台２に載置して、図１（ａ）に示す状態から、ＡｒＦフォトレジスト膜１０５をマスクとして、Ｏ−ＡＲＣ膜１０４及びＳｉＯＮ膜１０３をエッチングし、開口１０７を形成して図１（ｂ）の状態とする。なお、Ｏ−ＡＲＣ膜１０４及びＳｉＯＮ膜１０３のエッチング終了時には、ＡｒＦフォトレジスト膜１０５が薄く残った状態となっている。
【００３８】
次に、図１（ｂ）の状態から、有機膜１０２をプラズマエッチングし、開口１０８を形成して、図１（ｃ）の状態とする。このプラズマエッチングの際に、薄く残っていたＡｒＦフォトレジスト膜１０５及びＯ−ＡＲＣ膜１０４は、エッチングされて消失し、最終的には上記のようにしてパターニングしたＳｉＯＮ膜１０３をマスクとして、有機膜１０２のプラズマエッチングが行われる。従来では、この有機膜１０２をプラズマエッチングする際に、前述したＯ2ガスの単ガス等を使用していた。本実施形態では、この有機膜１０２のプラズマエッチングに、酸素（Ｏ）含有ガスと、希ガスと、フッ化炭素ガス（ＣＦ系ガス）とを含む混合ガスからなる処理ガスを用いる。
【００３９】
実施例１として、図２に示したプラズマエッチング装置を使用し、図１に示した構造の半導体ウエハに、上記した有機膜１０２のプラズマエッチング処理工程を以下に示すようなレシピにより実施した。
【００４０】
なお、以下に示される実施例１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プラズマエッチング処理工程が実行される。
【００４１】
（Ｏ−ＡＲＣ膜及びＳｉＯＮ膜のエッチング）
処理ガス：ＣＦ4／Ｎ2／Ｏ2＝１５０／７５／５  ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍTorr）
高周波電力（４０ＭＨｚ／２ＭＨｚ）：１０００／０Ｗ
直流電圧：−３００Ｖ
【００４２】
（有機膜のエッチング）
処理ガス：Ｏ2／Ｘｅ／Ｃ4Ｆ6＝１２５／１２５／１０  ｓｃｃｍ
圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）
高周波電力（４０ＭＨｚ／２ＭＨｚ）：１４００／０Ｗ
直流電圧：０Ｖ
【００４３】
上記実施例１でプラズマエッチングを行った半導体ウエハＷを電子顕微鏡で観察したところ、ボーイングやアンダーカットのない良好な側壁形状にエッチングされていることが確認できた。なお、この時のエッチング形状を図３（ａ）に模式的に示す。
【００４４】
次に、実施例２として、上記実施例１の処理ガス流量のみを変更して以下の条件で有機膜のプラズマエッチングを行った。なお、Ｏ−ＡＲＣ膜及びＳｉＯＮ膜のエッチング条件は実施例１と同一である。
処理ガス：Ｏ2／Ｘｅ／Ｃ4Ｆ6＝２００／５０／１０  ｓｃｃｍ
【００４５】
上記実施例２でプラズマエッチングを行った半導体ウエハＷを電子顕微鏡で観察したところ、上記した実施例１よりは、僅かに劣るものの、ボーイングやアンダーカットの少ない良好な側壁形状にエッチングされていることが確認できた。なお、この時のエッチング形状を図３（ｂ）に模式的に示す。
【００４６】
一方、比較例１〜３として、上記の実施例において、処理ガスを以下のように変更した点のみが相違する条件で上記した有機膜のプラズマエッチング処理工程を行った。なお、Ｏ−ＡＲＣ膜及びＳｉＯＮ膜のエッチング条件は実施例１と同一である。
（比較例１）
処理ガス：Ｏ2＝２５０  ｓｃｃｍ
（比較例２）
処理ガス：Ｏ2／Ｃ4Ｆ6＝２５０／１０  ｓｃｃｍ
（比較例３）
処理ガス：Ｏ2／Ｘｅ＝１２５／１２５  ｓｃｃｍ
【００４７】
上記の比較例１〜３でプラズマエッチングを行った半導体ウエハＷを電子顕微鏡で観察したところ、上記した実施例１，２に比べて、ボーイングやアンダーカットの発生が顕著で側壁形状の良くない状態となっていた。なお、この時のエッチング形状を図３（ｃ）〜（ｅ）に模式的に示す。
【００４８】
以上のとおり、上記実施例１，２では、比較例１〜３の場合に比べて、ボーイングやアンダーカットの発生を抑制することができ、良好な側壁形状にエッチングすることができた。なお、上記実施例１，２のＸｅガスを他の希ガスであるＡｒガスに変更してプラズマエッチングを行った場合も、上記実施例１，２と略同様な結果を得ることができた。
【００４９】
上記実施例１では、有機膜をエッチングする処理ガスのＯ2ガス流量に対するＣ4Ｆ6ガス流量の比（Ｃ4Ｆ6ガス流量／Ｏ2ガス流量）が、８％であり、実施例２では５％である。そして、前述したとおり、実施例1の方が、実施例２よりも側壁部のエッチング形状は良好であった。したがって、処理ガスのＯ2ガス流量に対するフッ化炭素ガス流量の比はある程度大きくすることが好ましい。
【００５０】
しかし、処理ガスのＯ2ガス流量に対するフッ化炭素ガス流量の比を大きくするとマスクであるシリコン含有膜（ＳｉＯＮ膜等）に対する有機膜の選択比（有機膜のエッチングレート／シリコン含有膜のエッチングレート）が低下する傾向にある。実際に、シリコン含有膜の1種であるシリコン酸化膜に対する選択比を測定したところ、実施例1の場合のシリコン酸化膜に対する有機膜の選択比（有機膜のエッチングレート／シリコン酸化膜のエッチングレート）は、約１１．４であり、実施例２では１７．０であった。また、フッ化炭素ガスとして、例えばＣＦ4ガスを使用した場合、Ｃ4Ｆ6ガスを使用した場合より、フッ化炭素ガスの添加量を少なくする必要がある。したがって、処理ガスのＯ2ガス流量に対するフッ化炭素ガス流量の比は、１％〜１０％程度とすることが好ましい。また、上記実施例１，２のように、フッ化炭素ガスとしてＣ4Ｆ6ガスを用いた場合は、Ｏ2ガス流量に対するＣ4Ｆ6ガス流量の比（Ｃ4Ｆ6ガス流量／Ｏ2ガス流量）を５％〜１０％程度とすることが好ましい。なお、有機膜エッチングのマスクとなるシリコン含有膜としては、ＳｉＯＮ膜の他、例えば、ＳｉＮ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＣ膜、ＳｉＯＣ膜、ＳｉＯＣＨ膜等があり、これらのいずれの場合についても、同様にして本発明を適用することができる。また、フッ化炭素ガスとしては、Ｃ4Ｆ6ガスの他、例えば、Ｃ4Ｆ8ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ2Ｆ6ガス、ＣＦ4ガス、Ｃ5Ｆ8ガス、Ｃ6Ｆ6ガス等を使用することができる。さらに、上記実施例１，２では、フッ化炭素ガス（ＣＦ系ガス）を使用しているが、ＣＨＦ系ガスも使用することができると推測される。
【００５１】
また、上記実施例１，２では、酸素含有ガスとして、Ｏ2ガスの単ガスを使用しているが、酸素含有ガスとしては、Ｏ2ガス、ＣＯガス、ＣＯ2ガスの単ガス及びこれらの混合ガスを使用することができる。ＣＯガス又はＣＯ2ガスを用いた場合、Ｏ2ガスを用いた場合に比べて有機膜のエッチングレートが低下するとともに、シリコン含有膜に対する選択比（有機膜のエッチングレート／シリコン含有膜のエッチングレート）が低下する傾向にある。例えば、Ｏ2ガスの単ガス（流量：２５０ｓｃｃｍ、圧力：１．３３Ｐａ、（１０ｍTorr）、高周波電力（４０ＭＨｚ／２ＭＨｚ）：１４００／０Ｗ）で有機膜をエッチングした場合、有機膜のエッチングレートが８０７ｎｍ／ｍｉｎ、シリコン酸化膜に対する選択比が７８．８であった。これに対してＯ2ガスとＣＯガスの混合ガス（流量：Ｏ2／ＣＯ＝１２５／１２５ｓｃｃｍ、圧力：１．３３Ｐａ、（１０ｍTorr）、高周波電力（４０ＭＨｚ／２ＭＨｚ）：１４００／０Ｗ）で有機膜をエッチングした場合、有機膜のエッチングレートが５７２ｎｍ／ｍｉｎ、シリコン酸化膜に対する選択比が３０．３であった。したがって、ＣＯガス又はＣＯ2ガスを用いた場合、Ｏ2ガスの単ガスを用いた場合に比べてフッ化炭素ガスの添加量を少なくすることが好ましい。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、有機膜を、その上層に形成されたシリコン含有膜からなるマスクを介してプラズマエッチングする際に、有機膜の側壁部分にボーイングやアンダーカットが発生することを抑制することができ、良好なエッチング形状を得ることができる。なお、本発明は上記の実施形態及び実施例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下部２周波、上部直流印加型に限らず、上下２周波印加型のプラズマエッチング装置や、下部１周波印加型のプラズマエッチング装置等の他、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】
【００５３】
【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】実施例及び比較例のエッチング形状を比較して模式的に示す図。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ……半導体ウエハ、１０１……シリコン酸化膜、１０２……有機膜、１０３……ＳｉＯＮ膜、１０４……Ｏ−ＡＲＣ膜、１０５……ＡｒＦフォトレジスト膜、１０６，１０７，１０８……開口。
【図１】
2008192906.tif 000003
【図２】
2008192906.tif 000004
【図３】
2008192906.tif 000005