(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に設置された、アモルファスカーボン膜を有する被処理基板に対して、少なくとも酸素とアルキルシランを含むドライエッチング剤をプラズマ化して得られるプラズマガスを用いて、無機膜をマスクとして前記アモルファスカーボン膜をプラズマエッチングするドライエッチング方法であり、
前記ドライエッチング剤が前記酸素と前記アルキルシランのみからなり、
前記ドライエッチング剤中の前記アルキルシランの濃度が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記酸素の０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記アルキルシランが（ＣＨ３）４Ｓｉ、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（ＣＨ３）２ＳｉＨ２及び（ＣＨ３）ＳｉＨ３からなる群から選ばれる少なくとも１種である、ドライエッチング方法。
【請求項２】
チャンバ内に設置された、アモルファスカーボン膜を有する被処理基板に対して、少なくとも酸素とアルキルシランを含むドライエッチング剤をプラズマ化して得られるプラズマガスを用いて、無機膜をマスクとして前記アモルファスカーボン膜をプラズマエッチングするドライエッチング方法であり、
前記ドライエッチング剤が前記酸素と前記アルキルシランとＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅからなる群から選ばれる少なくとも１種の不活性ガスのみからなり、
前記ドライエッチング剤中に含まれる前記酸素の濃度が、前記ドライエッチング剤の１０体積％以上であり、
前記ドライエッチング剤中の前記アルキルシランの濃度が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記酸素の０．１体積％以上１５体積％以下であり、
前記アルキルシランが（ＣＨ３）４Ｓｉ、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（ＣＨ３）２ＳｉＨ２及び（ＣＨ３）ＳｉＨ３からなる群から選ばれる少なくとも１種である、ドライエッチング方法。
【請求項３】
前記プラズマガスにバイアス電圧を印加することを特徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング方法。
【請求項４】
前記ドライエッチング剤中に含まれる前記酸素の濃度が、前記ドライエッチング剤の８０体積％以上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。
【請求項５】
前記ドライエッチング剤中の前記アルキルシランの濃度が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記酸素の０．１体積％以上４体積％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のドライエッチング方法。
【請求項６】
請求項１に記載のドライエッチング方法に用いられるドライエッチング剤であって、
（ＣＨ３）４Ｓｉ、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（ＣＨ３）２ＳｉＨ２及び（ＣＨ３）ＳｉＨ３からなる群より選ばれる少なくとも１種のアルキルシランと、酸素と、を含むドライエッチング剤であり、
前記ドライエッチング剤が前記酸素と前記アルキルシランのみからなり、
前記ドライエッチング剤中の前記アルキルシランの濃度が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記酸素の０．１体積％以上１５体積％以下である、ドライエッチング剤。
【請求項７】
請求項２に記載のドライエッチング方法に用いられるドライエッチング剤であって、
（ＣＨ３）４Ｓｉ、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（ＣＨ３）２ＳｉＨ２及び（ＣＨ３）ＳｉＨ３からなる群より選ばれる少なくとも１種のアルキルシランと、酸素と、を含むドライエッチング剤であり、
前記ドライエッチング剤が前記酸素と前記アルキルシランとＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅからなる群から選ばれる少なくとも１種の不活性ガスのみからなり、
前記ドライエッチング剤中に含まれる前記酸素の濃度が、前記ドライエッチング剤の１０体積％以上であり、
前記ドライエッチング剤中の前記アルキルシランの濃度が、前記ドライエッチング剤に含まれる前記酸素の０．１体積％以上１５体積％以下である、ドライエッチング剤。
【請求項８】
前記アルキルシランが（ＣＨ３）３ＳｉＨであることを特徴とする請求項６又は７に記載のドライエッチング剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機系ハードマスクとして用いられるアモルファスカーボンのドライエッチング方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、半導体製造においては、微細化が進むにつれて、露光によりパターンが形成されてエッチングマスクとして使用されるフォトレジスト層は薄膜化が進行している。しかし、薄膜化したフォトレジスト層では、エッチング対象にパターンを形成するには、エッチング耐性が十分でないことがあった。この問題は、アスペクト比（パターン寸法と深さの比）の大きいパターンを形成する場合により顕著である。そのため、フォトレジスト層のパターンを別の厚い下層部に転写し、下層部をマスクとして被エッチング対象にパターンを形成する、多層レジストプロセスが近年採用されている。  
【０００３】
多層レジストプロセスの一例を、図２を用いて説明する。図２に示す被処理基板１において、例えばシリコン系の下地層３に高アスペクト比のホールパターンやラインパターンを形成することを目的とする場合を示している。まず、図２（ａ）に示すように、基板２の上に、エッチング対象である下地層３を形成し、さらにアモルファスカーボン（ａ−Ｃ）層４、無機中間層５、フォトレジスト層６を順に積層する。次に、図２（ｂ）に示すように、図示しないフォトマスクなどを用いてフォトレジスト層６を露光し、さらに現像を行うことで、フォトレジスト層６に所定の開口パターンを形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト層６をマスクとして無機中間層５をエッチングし、無機中間層５にフォトレジスト層６の開口パターンを転写する。次に、図２（ｄ）に示すように、無機中間層５をマスクとしてａ−Ｃ層４をエッチングし、ａ−Ｃ層４に、無機中間層５の開口パターン（すなわち、フォトレジスト層６の開口パターン）を転写する。その後、図２（ｅ）に示すように、ａ−Ｃ層４をマスクとして下地層３をエッチングすることで、下地層３に、所定のパターンを形成する。最後に、図２（ｆ）に示すように、ａ−Ｃ層４などのマスクを除去することで、所定のパターンを有する下地層３を得ることができる。そのため、ａ−Ｃ層４、無機中間層５、フォトレジスト６を合わせて多層レジスト膜と呼ばれることがある。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の方法では、多層レジストマスクは上層レジスト膜（図２のフォトレジスト層６に対応）、 無機系中間膜（図２の無機中間層５に対応）、及び下層レジスト膜（図２のａ−Ｃ層４に対応）からなり、それぞれ異なる工程もしくは、異なるエッチングガスを用いて加工されている。具体的には、上層レジスト膜はリソグラフィ技術により露光されパターニングされる。無機系中間膜は、上記上層レジスト膜をマスクとしてＳＦ６及びＣＨＦ３の混合ガスからなるドライエッチング剤を用いてプラズマエッチングされる。有機膜である下層レジスト膜については、上記無機系中間膜をマスクとして、Ｏ２、ＨＢｒ及びＮ２からなる混合ガスを用いてプラズマエッチングされる。
【０００５】
このフォトレジスト層６を構成するフォトレジスト及び無機中間層５を構成するシリコン系材料（ＳｉＯＮが多用される）については、既存の露光装置やドライエッチング装置がそのまま転用可能である。
しかしながら、ａ−Ｃ層４を構成するアモルファスカーボンのエッチング方法には確固たる方法が確立しているとはいえない。
【０００６】
というのも、主たるエッチング剤であるＯ２をプラズマ化させてアモルファスカーボンをエッチングした場合、等方的なエッチングが生じ易く、図３に示すようなサイドエッチが進行し易い。そのため、いわゆるボーイングと呼ばれる丸みを帯びた断面形状となる。図３では、下地層３の上に形成されたａ−Ｃ層４と、さらに所定の開口部を有する無機中間膜５（無機系ハードマスク）が形成されており、ａ−Ｃ層４をエッチングする際に、等方的なエッチングが生じ、意図する以上にａ−Ｃ層４が削れてしまい、サイドエッチ７が発生している。
【０００７】
これを防ぐため、アモルファスカーボン層のエッチングには、Ｏ２にＣＯＳ（硫化カルボニル）を添加した、Ｏ２とＣＯＳの混合ガス（特許文献２）や、Ｏ２とＣＯＳとＣｌ２の混合ガス（特許文献３）などが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−１５３４３号公報
【特許文献２】特開２０１１−４９３６０号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２１７８号公報
【特許文献４】特開平１０−２４２１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、多層レジスト膜の下層部分を構成するアモルファスカーボン層４のエッチング方法としては、特許文献２や特許文献３に記載されているように、Ｏ２などにＣＯＳを添加した混合ガスなどが用いられていた。なお、ＣＯＳは、特許文献４に記載されているように、元来、有機系の反射防止膜のエッチング工程中にエッチングガスとして使用されているガスであり、エッチング時にレジストマスクの側壁やパターニングされつつある有機系膜の側壁に選択的に堆積して強固な側壁保護膜を形成することができる。
【００１０】
しかしながら、Ｏ２へのＣＯＳの添加は、厚さ１００ｎｍ程度の反射防止膜のような比較的膜厚の薄いものであれば、十分な効果が得られたが、下層レジストのように、次工程のエッチング工程に耐えるだけの膜厚、例えば厚さ２００ｎｍ〜１μｍ程度、を持たせた場合、サイドエッチの進行がより顕著になり、ＣＯＳによる側壁保護効果では不十分であった。マスクであるアモルファスカーボン層の寸法ズレは、その後のエッチング工程の寸法ズレに直結するため、アモルファスカーボン層をエッチングする際のボーイング等のエッチング形状異常の発生を抑制するエッチング法が求められていた。
【００１１】
また、ＣＯＳを添加すると、エッチング中に形成される側壁保護膜の表面が荒れることが多かった。アモルファスカーボン層に形成された開口部の側壁の表面が平滑でないと、アモルファスカーボン層をマスクとして用いるエッチング工程で所望のエッチング形状が得られないと考えられる。
【００１２】
また、特許文献３では、ボーイングの発生の抑制だけでなく、形成された側壁に傾斜（テーパ）をつけることを目的とし、ＣＯＳだけでなくＣｌ２を添加しているが、確かにボーイングを抑える効果は認められるものの、塩素がチャンバの構成材料であるＡｌへの腐食性が強く、これに代わる添加剤が求められていた。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、アモルファスカーボン膜を有する被処理基板をチャンバ内に設置し、無機膜をマスクとして前記アモルファスカーボン膜をエッチングして開口パターンを形成する際に、ボーイングや側壁表面の荒れなどのエッチング形状異常の発生を抑制できるエッチング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者等は、上記目的を達成すべく種々検討した結果、Ｏ２にアルキルシランを添加した混合ガスでアモルファスカーボンをエッチングすることにより、強固で表面が滑らかな側壁保護膜を形成でき、サイドエッチングを抑えられることを見出した。
【００１５】
すなわち、本発明は、チャンバ内に設置された、アモルファスカーボン膜を有する被処理基板にたいして、少なくとも酸素とアルキルシランを含むドライエッチング剤をプラズマ化して得られるプラズマガスを用いて、無機膜をマスクとして前記アモルファスカーボン膜をプラズマエッチングするドライエッチング方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、アモルファスカーボンパターンの側壁に側壁保護膜を形成することができ、サイドエッチングを抑制し、寸法ズレを防止でき、さらにその側壁保護膜の表面が平滑であるために、アモルファスカーボンのエッチング時のエッチング形状異常の発生を抑制できるエッチング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）実施例２、（ｂ）比較例３にて垂直に設置されたシリコンウエハＣのエッチング後の切断面の表面走査型電子顕微鏡画像。
【図２】多層レジストプロセスを説明する概略図である。
【図３】多層レジスト膜の下層部分を構成するアモルファスカーボン層をエッチングした際に発生する、望ましくない等方性エッチングの概略図である。
【図４】実施例・比較例で使用した反応装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施方法について以下に説明する。なお、本発明の範囲は、これらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し、実施することができる。
【００１９】
本発明によるドライエッチング方法では、少なくとも酸素とアルキルシランを含むドライエッチング剤を使用し、プラズマエッチングを行うことで、無機膜をマスクとして、アモルファスカーボン層のエッチングを行う。
【００２０】
マスクとして用いられる無機膜としては、Ｓｉ（シリコン）、ＳｉＯＮ（酸化窒化シリコン）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯｘ（酸化シリコン）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＳｉＯＣ（炭素添加酸化シリコン）などのシリコン系材料の膜や、金属膜を使用することができる。また、アモルファスカーボン層の成膜方法は特に限定されるものではないが、塗布法やＣＶＤ法によって成膜することできる。塗布法の場合には、主にベンゼン環骨格を含む高分子材料を、Ｎ−メチルピロリドンやジメチルホルムアミド、ハロゲン化炭化水素などの溶剤に溶解させて得られる溶液を塗布、乾燥することにより得られる。一方、ＣＶＤ法の場合には、この際の処理ガスとしては、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）、プロピン（Ｃ３Ｈ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、ブタン（Ｃ４Ｈ１０）、ブチレン（Ｃ４Ｈ８）、ブタジエン（Ｃ４Ｈ６）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）等の炭化水素ガスや、これらの化合物を主体とするものを用いることができる。また、処理ガスに酸素を含有させてもよい。
【００２１】
アルキルシランとしては、（ＣＨ３）４Ｓｉ、（ＣＨ３）３ＳｉＨ、（ＣＨ３）２ＳｉＨ２、及び（ＣＨ３）ＳｉＨ３からなる群より選ばれる化合物とそれらの混合物が挙げられる。流通状況や入手のし易さを考えると（ＣＨ３）４Ｓｉ又は（ＣＨ３）３ＳｉＨが特に好ましい。
【００２２】
アルキルシランは、Ｏ２と混合しプラズマ化した場合、メチル基はＯ２と反応することによりＨ２ＯやＣＯ２として除去されるが、Ｓｉは、Ｓｉの重合膜もしくはその酸化物であるＳｉＯＸ重合膜として、貫通孔の側壁に堆積して保護膜を形成する。そのため、Ｏ２のみでは進行してしまうアモルファスカーボンの等方的なエッチングを抑制することができ、選択的なエッチングが可能となる。
【００２３】
アルキルシランの濃度が高すぎるとアモルファスカーボンの表層にも強固な保護膜を形成してしまい、エッチングが進行しにくくなる。そのためアルキルシランの濃度はＯ２流量に対して１５体積％以下であることが好ましく、５体積％以下であることがより好ましく、４体積％以下であることがさらに好ましい。一方、低すぎるとアモルファスカーボンの保護効果が得られなくなってしまうため、Ｏ２流量に対して０．１体積％以上であることが好ましい。
【００２４】
また、十分なアモルファスカーボンのエッチングレートを得るうえで、総流量に対して、Ｏ２濃度が１０体積％以上であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましく、８０体積％以上であることがさらに好ましく、９０体積％以上であることがさらにより好ましい。また、ドライエッチング剤が、酸素と、アルキルシランのみから構成されてもよい。
【００２５】
また、ドライエッチング剤には、コストを下げつつ取り扱いの安全性を増すことを目的に、不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスとしては、アルゴンガス、ヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、キセノンガスの希ガス類や、窒素ガスを用いることができる。また、ドライエッチング剤が、酸素と、アルキルシランと、不活性ガスのみから構成されてもよい。
【００２６】
また、ドライエッチング剤には、エッチング速度や選択比を調整するため、さらに公知のガスを添加することができる。添加ガスとして、Ｏ３、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２、ＮＨ３、ＮＯ、ＮＯ２、硫化カルボニル等が挙げられる。また、ドライエッチング剤が、酸素とアルキルシランと上記添加ガスのみから、又は、酸素とアルキルシランと不活性ガスと上記添加ガスのみから構成されてもよい。
【００２７】
エッチング時には、バイアス電圧が印加されることが好ましく、発生させるバイアス電圧は、層に対して垂直方向に直進性の高いエッチングを行うため、５００Ｖ以上であることが好ましく、１０００Ｖ以上であることがより好ましい。バイアス電圧が高ければ高いほどサイドエッチを減少させることが可能であるが、一方、バイアス電圧が１００００Ｖを超えると、基板へのダメージが大きくなり、好ましくない。
【００２８】
エッチングガスに含有されるＯ２、アルキルシラン、不活性ガスは、それぞれ純度９９．９％以上のエッチング用高純度品を用いることができる。
【００２９】
エッチングガスに含有されるガス成分についてはそれぞれ独立してチャンバ内に導入してもよく、又は予め混合ガスとして調製した上で、チャンバ内に導入しても構わない。反応チャンバに導入するドライエッチング剤の総流量は、反応チャンバの容積、及び排気部の排気能力により、前記の濃度条件と圧力条件を考慮して適宜選択できる。
【００３０】
エッチングを行う際の圧力は、安定したプラズマを得るため、及びイオンの直進性を高めてサイドエッチを抑制するため、１０Ｐａ以下が好ましく、５Ｐａ以下が特に好ましい。一方で、チャンバ内の圧力が低すぎると、電離イオンが少なくなり十分なプラズマ密度が得られなくなることから、０．０５Ｐａ以上であることが好ましい。
【００３１】
また、エッチングを行う際の基板温度は５０℃以下が好ましく、特に異方性エッチングを行うためには２０℃以下とすることが望ましい。５０℃を超える高温では、側壁への保護膜の生成量が減少し、等方的にエッチングが進行する傾向が強まり、必要とする加工精度が得られない。
【００３２】
エッチング時間は素子製造プロセスの効率を考慮すると、３０分以内であることが好ましい。ここで、エッチング時間とは、チャンバ内にプラズマを発生させ、ドライエッチング剤と試料とを反応させている時間である。
【００３３】
また、本発明のドライエッチング剤を用いたエッチング方法は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）エッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマエッチング及びマイクロ波エッチング等の各種エッチング方法に限定されず、行うことができる。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明の実施例を比較例とともに挙げるが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
【００３５】
［実施例１］
（エッチング工程）
図４は、実施例・比較例で用いた反応装置１０の概略図である。チャンバ１１内には、ウエハを保持する機能を有しステージとしても機能する下部電極１４と、上部電極１５と、圧力計１２が設置されている。また、チャンバ１１上部には、ガス導入口１６が接続されている。チャンバ１１内は圧力を調整可能であると共に、高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）１３によりドライエッチング剤を励起させることができる。これにより、下部電極１４上に設置した試料１８に対し励起させたドライエッチング剤を接触させ、試料１８をエッチングすることができる。ドライエッチング剤を導入した状態で、高周波電源１３から高周波電力を印加すると、プラズマ中のイオンと電子の移動速度の差から、上部電極１５と下部電極１４の間にバイアス電圧と呼ばれる直流電圧が発生させることができるように構成されている。チャンバ１１内のガスはガス排出ライン１７を経由して排出される。
【００３６】
試料１８として、アモルファスカーボン層を有するシリコンウエハＡ、及び、ＳｉＯＮ層を有するシリコンウエハＢをステージ上に水平に設置した。また、サイドエッチ量を測定する目的で、アモルファスカーボン層を有するシリコンウエハＣをステージと垂直に設置した。アモルファスカーボン層及びＳｉＯＮ層はＣＶＤ法により作製した。
【００３７】
ここに、エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して９９．９体積％及び０．１体積％で混合し、合計１００ｓｃｃｍとして、流通させ高周波電力を４００Ｗで印加してエッチング剤をプラズマ化させることにより、エッチングを行った。なお、バイアス電圧は５００Ｖである。
【００３８】
シリコンウエハＡのアモルファスカーボン層、シリコンウエハＢのＳｉＯＮ層、シリコンウエハＣのアモルファスカーボン層のエッチング前後の厚さの変化からエッチング速度を求めた。
【００３９】
［実施例２］
エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して９８体積％、２体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４０】
［実施例３］
エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して９６体積％、４体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４１】
［実施例４］
エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して９５体積％、５体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４２】
［実施例５］
エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して９０体積％、１０体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４３】
［実施例６］
エッチング剤として、Ａｒ、Ｏ２及び（ＣＨ３）３ＳｉＨをそれぞれ、総流量に対して８９体積％、１０体積％、１体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４４】
［実施例７］
エッチング剤として、Ｏ２及び（ＣＨ３）４Ｓｉをそれぞれ、総流量に対して９８体積％、２体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４５】
［比較例１］
エッチング剤として、Ｏ２のみを使用し、その他の添加ガスを加えなかった以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４６】
［比較例２］
エッチング剤として、Ｏ２及びＣＯＳをそれぞれ、総流量に対して９０体積％、１０体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４７】
［比較例３］
エッチング剤として、Ｏ２及びＣＯＳをそれぞれ、総流量に対して８０体積％、２０体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４８】
［比較例４］
エッチング剤として、Ｏ２及びＣＯＳをそれぞれ、総流量に対して９８体積％、２体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００４９】
［比較例５］
エッチング剤として、Ｏ２及びトリフルオロメタンスルホニルフロリド（ＣＦ３ＳＯ２Ｆ）をそれぞれ、総流量に対して９０体積％、１０体積％で混合した以外は実施例１と同じ条件でエッチングを行った。
【００５０】
各実施例・比較例の結果を表１に記載した。表１において、ａ−Ｃエッチング速度（縦方向）は、水平に設置したシリコンウエハＡのアモルファスカーボン層のエッチング速度であり、ＳｉＯＮエッチング速度はシリコンウエハＢのＳｉＯＮ層のエッチング速度であり、ａ−Ｃエッチング速度（サイド）は、垂直に設置したシリコンウエハＣのアモルファスカーボン層のエッチング速度である。エッチング選択比（ａ−Ｃ／ＳｉＯＮ）は、シリコンウエハＡのアモルファスカーボン層のエッチング速度とシリコンウエハＢのＳｉＯＮ層のエッチング速度の比であり、ａ−Ｃエッチング速度比（縦方向／サイドエッチング）は、シリコンウエハＡとシリコンウエハＣのアモルファスカーボン層のエッチング速度の比である。
【００５１】
【表１】
0006748354.tif 000002
【００５２】
実施例１〜７をみると、アルキルシランを含むＯ２ガスによりアモルファスカーボンをエッチングすることにより、アルキルシランを含まない比較例１に比べて、サイドエッチング量が抑制されていることがわかる。特に、実施例１〜３では、ａ−Ｃエッチング速度比を３以上にすることができた。またＥＤＳによる表面の元素分析を行った結果、アルキルシランを含むＯ２によるエッチング行った場合、シリコン系の化合物がアモルファスカーボン表面に保護膜を形成していることがわかった。
【００５３】
一方で、比較例１においては、Ｏ２のみでエッチングを行っており、保護膜を形成する元素種が系内に存在しないため、サイドエッチングが大きく進行している。また、比較例２〜４においては、添加ガスとして用いたＣＯＳがサイドエッチングの抑制に効果を示しているものの、その速度比は３未満にとどまっている。特に、ＣＯＳを２体積％含む比較例４は、トリメチルシランを２体積％含む実施例２とテトラメチルシランを２体積％含む実施例７に比べてサイドエッチングの抑制は不十分であり、アルキルシランがＣＯＳに比べて、少ない量で十分な側壁保護効果があることが分かる。
【００５４】
比較例５においては、添加剤としてＣＦ３ＳＯ２Ｆを用いており、分子内にＦが含まれることから、ＳｉＯＮのエッチングが進行しており、十分な選択性が得られていない。
【００５５】
また、図１は、実施例２と比較例３にて、垂直方向に設置されたシリコンウエハＣのエッチング後の切断面のアモルファスカーボン層を斜めから観察した表面走査型電子顕微鏡写真である。写真の上半分はシリコンウエハＣの表面であり、写真の下半分はシリコンウエハＣの断面である。図１（ａ）に示すように、アルキルシランを添加した実施例２のアモルファスカーボン層の表面は比較的平滑であったが、図１（ｂ）に示すように、ＣＯＳガスを添加した比較例３のアモルファスカーボン層の表面にうろこ状の堆積物が多数生成していた。これら堆積物は、ＣＯＳガスに由来する残渣又は反応生成物であると考えられ、特許文献２でも問題とされていた。したがって、アルキルシランを添加する方が、ＣＯＳを添加する場合に比べて、エッチング後のアモルファスカーボン表面が滑らかになり、引いてはエッチングにより開口部を設けたアモルファスカーボンをマスクとして、下地層をエッチングする際に良好なエッチング形状が得られると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて、三次元的に集積された素子への配線形成に有効である。
【符号の説明】
【００５７】
１    被処理基板
２    基板
３    下地層３
４    ａ−Ｃ層
５    無機中間層
６    フォトレジスト層
７    サイドエッチ
１０    反応装置
１１    チャンバ
１２    圧力計
１３    高周波電源
１４    下部電極
１５    上部電極
１６    ガス導入口
１７    排ガスライン
１８    試料
【図１】
0006748354.tif 000003
【図２】
0006748354.tif 000004
【図３】
0006748354.tif 000005
【図４】
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