(57)【要約】【課題】絶縁膜のエッチングにおいて良好な異方性（垂直）形状とマスクおよび下地膜の双方に対する高い選択比を確保しつつエッチストップを防止する。【解決手段】ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスを用いる第１ステップのプラズマエッチングが終了したなら、プラズマを消した状態でＡｒガス供給源４６よりＡｒガスをパージングガスとして処理容器１０内に送り込む。これによって、処理容器１０内に残留していた水素や水素化合物がパージングガスに巻き込まれるようにして排気口１０ｂから排気管５２を通って排出される。このパージング工程の終了後に、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスを用いて第２ステップのプラズマエッチングが行われる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内でエッチングガスのプラズマを生成し、前記プラズマの雰囲気下で被処理基板上の絶縁膜をマスクパターンを介してエッチングする方法において、
前記処理容器内に炭素、フッ素および水素を含む第１のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜を所望の深さまでエッチングする第１の工程と、
前記処理容器内に残留した水素および水素化合物の少なくとも一方を前記処理容器の外へ排出する第２の工程と、
前記処理容器内に炭素およびフッ素を含み水素を含まない第２のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜のエッチングを引き続き行う第３の工程と
を有する絶縁膜のエッチング方法。
【請求項２】
前記第２の工程が、前記処理容器内を不活性ガスによってパージングする請求項１に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項３】
前記第２の工程が、前記処理容器内にＯ２ガスを導入して、Ｏ２プラズマの雰囲気を形成する請求項１に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項４】
前記第２の工程が、新たなガスを導入することなくプラズマをオフにしたまま前記処理容器内を所定時間以上排気する請求項１に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項５】
処理容器内でエッチングガスのプラズマを生成し、前記プラズマの雰囲気下で被処理基板上の絶縁膜をマスクパターンを介してエッチングする方法において、
第１の処理容器内に炭素、フッ素および水素を含む第１のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜を途中までエッチングする第１の工程と、
前記第１の処理容器から別の第２の処理容器に前記被処理基板を移す第２の工程と、
前記第２の処理容器内に炭素およびフッ素を含み水素を含まない第２のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜のエッチングを引き続き行う第３の工程と
を有する絶縁膜のエッチング方法。
【請求項６】
前記絶縁膜が有機系の絶縁膜である請求項１〜５のいずれか一項に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項７】
前記有機系絶縁膜がＳｉＯＣ系低誘電率膜である請求項６に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項８】
前記マスクパターンがレジスト膜からなる請求項１〜７のいずれか一項に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項９】
前記第１のエッチングガスが、ハイドロフロロカーボンガスとＮ２ガスと不活性ガスとを含む混合ガスである請求項１〜８のいずれか一項に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項１０】
前記第３の工程が、前記絶縁膜を下地膜に達するまでエッチングする請求項１〜９のいずれか一項に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項１１】
前記下地膜が窒化膜である請求項１０に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項１２】
前記窒化膜が窒化珪素膜である請求項１１に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項１３】
前記下地膜が炭化珪素膜である請求項１０に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【請求項１４】
前記第２のエッチングガスが、フロロカーボンガスとＮ２ガスと不活性ガスとを含む混合ガスである請求項１〜１３のいずれか一項に記載の絶縁膜のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁膜をエッチングする技術に係り、特に多層配線構造における層間絶縁膜のエッチングに用いて好適なエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスでは、配線の微細化や高速化と相俟って層間絶縁膜の低誘電率化が要求されており、最近は有機系の低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜、特にＳｉＯＣ系のｌｏｗ−ｋ膜が注目されている。
【０００３】
従来より、有機系ｌｏｗ−ｋ膜用のエッチングガスにはフッ化炭素系のガスを主たるエッチャントガスとする混合ガスが用いられている。たとえば、窒化珪素膜を下地膜とする有機系ｌｏｗ−ｋ膜に接続孔（ビアホール）を形成するプラズマエッチングでは、下地材料の窒化珪素膜に対して選択性の高いＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスが多用されている。しかしながら、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスは、ｌｏｗ−ｋ膜のエッチングレートに限界があるうえ、マスクパターンであるレジスト膜に対する選択性が低く、異方性（垂直）形状が得られ難くなる可能性がある。
【０００４】
そこで、上記のようなＣ４Ｆ８系ガスを用いたエッチング方法に代えて、最初にＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスをエッチングガスとして有機系ｌｏｗ−ｋ膜をマスク開口部の膜表面より所定の深さまでエッチングしてから、エッチングガスをＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスに切り換えてエッチングを続行し、下層または下地の窒化珪素膜に達したところでエッチングを終了するという２ステップ方式が提案されている。
【０００５】
この２ステップ方式において、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスを用いる第１ステップのプラズマエッチングでは、Ｆラジカルの量が比較的少ないためレジストはエッチングされにくい。一方で、有機系ｌｏｗ−ｋ膜はプラズマ中の活性種やイオンとよく反応して、ＳｉＦｘ、ＣＯｘ、ＣＮＨ等の揮発性生成物が効率よく生成され、高いエッチングレートで垂直形状にエッチングされる。もっとも、下地膜（窒化珪素膜）に対してはＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスでは選択比が劣るため、途中から選択比の高いＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスに切り換える必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の２ステップ方式では、第２ステップのプラズマエッチングに切り換えた直後にエッチングの進行が極端に低下し、ビアホール径が先細り（テーパ状）になったり、エッチングがｌｏｗ−ｋ膜の途中で（下地膜に達する前に）ストップしやすくなる可能性があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、良好な異方性（垂直）形状とマスクおよび下地膜の双方に対する高い選択比を確保しつつ絶縁膜を安定確実にエッチングできるようにしたエッチング方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の一態様による絶縁膜のエッチング方法は、処理容器内でエッチングガスのプラズマを生成し、前記プラズマの雰囲気下で被処理基板上の絶縁膜をマスクパターンを介してエッチングする方法において、前記処理容器内に炭素、フッ素および水素を含む第１のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜を所望の深さまでエッチングする第１の工程と、前記処理容器内に残留した水素および水素化合物の少なくとも一方を前記処理容器の外へ排出する第２の工程と、前記処理容器内に炭素およびフッ素を含み水素を含まない第２のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜のエッチングを引き続き行う第３の工程とを有する。
【０００９】
本発明のエッチング方法によれば、第１工程のプラズマエッチングでは、第１のエッチングガスに含まれるＨ（水素）がＦ（フッ素）ラジカルやＣＦｘラジカルと結合してＨＦを生成し、Ｆ量の少ないＣＦ，ＣＦ２ないしそれらの重合膜がマスクパターン表面に堆積してそのエッチングないし剥がれを抑制する。一方、マスクパターンの開口部内では、絶縁膜からエッチングによって発生するＯ（酸素）原子がＣＦ，ＣＦ２と反応して揮発性のＣＯｘ，ＣＯＦ、ＣＯＦ２を発生させるため、エッチングが進行する。
【００１０】
第１工程（第１ステップ）のプラズマエッチングを止めると、それまで活性種やイオンであった原子や化合物がプラズマの励起を解かれて処理容器内に残る。また、それまで処理容器内に導入されていた第１のエッチングガスも幾らか残る。それらの残留物質の中には水素または水素化合物が含まれている。従来のように、このまま第２ステップのプラズマエッチングに移行したならば、残留分の水素がＣＨ系のポリマーをホール底付近に堆積させたり、主要なエッチャントたとえば窒素ラジカルをそれと反応して実質的に消滅させたりしてしまい、エッチングの進行を妨げる。
【００１１】
そこで、本発明では、第１工程（第１ステップ）のプラズマエッチングを止めたなら、第２工程において処理容器内に残留した水素および水素化合物の少なくとも一方を容器の外へ排出し、その後の第３工程で第２ステップのプラズマエッチングを実行する。この第２ステップのプラズマエッチングでは、第２のエッチングガス自体が水素を含まず、しかも残留水素も除去されているため、上記のような水素に起因するエッチング不良（特にエッチストップ）を起こさずにエッチングを安定に進行または続行することができる。
【００１２】
本発明において、第２工程の好ましい一態様は、処理容器内を不活性ガスによってパージングする方法である。この場合、第１工程（第１ステップ）のプラズマエッチングで使用する第１のエッチングガスが不活性ガス（たとえばＡｒ）を含む場合は、それと同じ種類の不活性ガス（Ａｒ）をパージングガスに用いるのが好ましい。この不活性ガスによるパージングによって処理容器内に残留していた水素や水素化合物を短時間で効率よく除去することができる。
【００１３】
第２工程の別の好ましい態様として、処理容器内にＯ２ガスを導入して、Ｏ２プラズマの雰囲気を形成する方法も有効である。このＯ２プラズマのフラッシュによって、処理容器内に残留していた水素ないし水素化合物を酸素と反応させ、水蒸気等の形態で室外へ排出することができる。
【００１４】
第２工程の他の態様として、上記の方法よりも所要時間が長くはなるが、新たなガスを導入することなくプラズマをオフにしたまま処理容器内を所定時間（たとえば１０秒）以上排気する方法も簡便で有効である。
【００１５】
本発明の別の形態による絶縁膜のエッチング方法は、処理容器内でエッチングガスのプラズマを生成し、前記プラズマの雰囲気下で被処理基板上の絶縁膜をマスクパターンを介してエッチングする方法において、第１の処理容器内に炭素、フッ素および水素を含む第１のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜を途中までエッチングする第１の工程と、前記第１の処理容器から別の第２の処理容器に前記被処理基板を移す第２の工程と、前記第２の処理容器内に炭素およびフッ素を含み水素を含まない第２のエッチングガスを導入して、前記絶縁膜のエッチングを引き続き行う第３の工程とを有する。
【００１６】
このエッチング方法でも、第１工程（第１ステップ）のプラズマエッチングを止めた段階では第１の処理容器内には水素または水素化合物が残留している。しかし、次の第２の工程で被処理基板を第１の処理容器から第２の処理容器に移すことにより、残留水素の存在しない第２の処理容器内で第３工程（第２ステップ）のプラズマエッチングを支障なく行うことができる。この方法でも、第１工程（第１ステップ）のプラズマエッチングでマスクに対する高い選択比と良好な異方性（垂直）形状とを確保し、第３工程（第２ステップ）のプラズマエッチングではエッチストップ等のエッチング不良を起こさずに下地膜に対して選択性の高いエッチングを保証することができる。
【００１７】
本発明のエッチング方法は、有機系の絶縁膜、特にＳｉＯＣ系低誘電率膜に対して有効であり、接続孔を形成するエッチングにおいて顕著な効果を得ることができる。なお、本明細書ではＳｉＯＣ系膜を有機系膜として定義することとする。マスクパターンは典型的にはレジスト膜で形成されてよく、下地膜は窒化膜たとえば窒化珪素膜であってよい。また、炭化珪素であってもよい。
【００１８】
本発明のエッチング方法において、第１のエッチングガスの好ましい一形態は、ハイドロフロロカーボンガスとＮ２ガスと不活性ガスとを含む混合ガスである。また、第２のエッチングガスの好ましい一形態は、フロロカーボンガスとＮ２ガスと不活性ガスとを含む混合ガスである。不活性ガスはＡｒが好ましいが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒも使用可能である。ハイドロフロロカーボンガスは、ＣＨＦ３が代表的であるが、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２Ｈ２Ｆ４でもよい。フロロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８が代表的であるが、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ５Ｆ８（直鎖形および環状形の異性体を含む）でもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２０】
図１に、本発明の一実施形態によるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の構成を示す。
【００２１】
このエッチング装置は、たとえばアルミニウムからなる密閉可能な円筒状の処理容器１０を有している。処理容器１０内には、底面中心部に絶縁板１２および支持台１４を介してサセプタ１６が設置されており、このサセプタ１６の真上の天井部分にシャワーヘッド１８が設けられている。サセプタ１６は下部電極を兼ね、シャワーヘッド１８は上部電極を兼ねている。サセプタ１６には、プラズマ引き込み用のたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電源１７が電気的に接続されている。この高周波電源１７の出力は、制御部（図示せず）により任意にオン／オフ制御できるようになっている。
【００２２】
サセプタ１６の上面には、被処理基板たとえば半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック２０が被せられている。この静電チャック２０は、たとえば導電膜２２を上下一対のポリイミドフィルム２４，２６で挟んだものである。直流電源２８より所定の直流電圧を下部フィルム２６に印加することで、クーロン力によって半導体ウエハＷをサセプタ１６上に固定することができる。
【００２３】
サセプタ１６および静電チャック２０には、サセプタ１６上に固定されている半導体ウエハＷの裏面にＨｅガスを供給するためのガス通路３０が設けられている。Ｈｅガス供給源３２からのＨｅガスがガス通路３０を通って複数の出口から半導体ウエハＷの裏面に噴射し、半導体ウエハＷを冷却する。Ｈｅガスの供給圧力は圧力調整バルブ３６によって調節され、Ｈｅガス供給のオン／オフは開閉バルブ３４によって切り換えられる。
【００２４】
支持台１４の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒通路１４ａが設けられている。この冷媒通路１４ａには、外付けのチラーユニット（図示せず）より配管３６を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。
【００２５】
シャワーヘッド１８は、内部にバッファ室１８を有し、下面に多数のガス噴出口１８ｂを設けている。シャワーヘッド１８の上部に設けられたガス導入口１８ｃには主ガス供給管３８が接続されている。主ガス供給管３８よりガス導入口１８ｃを通って導入されたガスは、バッファ室１８内でいったん蓄積され均一に拡散してからガス噴出口１８ｂよりサセプタ１６の上面に向けて噴出するようになっている。
【００２６】
主ガス供給管３８には、処理ガス供給系として各種原料ガスの供給源が各専用または分岐ガス供給管を介して接続されている。この実施形態では、後述するようにエッチング用混合ガスの原料ガスとしてＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８、Ａｒ、Ｎ２を使用し、Ｏ２フラッシュ用の原料ガスとしてＯ２を使用することから、それらの原料ガスを供給するガス供給源４０〜４８が用意されている。それぞれの専用ガス供給管には、制御部（図示せず）により各々独立的かつ任意に制御可能な流量調整バルブ（またはマスフローコントローラ）４０ａ〜４８ａおよび開閉バルブ４０ｂ〜４８ｂが設けられている。
【００２７】
処理容器１０の側壁には、基板出入り口１０ａと排気口１０ｂが形成されている。基板出入り口１０ａの外に隣接してゲート機構たとえばゲートバルブ５０が設けられている。排気口１０ｂは排気管５２を介して真空ポンプ（図示せず）に通じている。また、処理容器１０の側壁の周りには、基板出入り口１０ａを挟んで水平に延在する上下一対の環状または同心状のダイボールリングマグネット（ＤＲＭ）５４，５６が配置されている。これらのＤＲＭ５４，５６により、処理容器１０内のサセプタ１６とシャワーヘッド１８との間にプラズマ密度を高めるための磁界が形成されるようになっている。
【００２８】
次に、上記のようなエッチング装置により実施可能な一実施形態のエッチング方法を説明する。この実施形態では、層間絶縁膜としての有機系ｌｏｗ−ｋ膜に接続孔（ビアホール）をプラズマエッチングにより形成するものとする。
【００２９】
先ず、エッチング装置（図１）において、ゲートバルブ５０を開状態とし、基板出入り口１０ａから半導体ウエハＷを処理容器１０に搬入する。処理容器１０内で半導体ウエハＷは、サセプタ１６上に載置され、かつ静電チャック２０によって保持される。搬入後に、ゲートバルブ５０が閉じて、排気系の真空ポンプにより処理容器１０内が排気され、たとえば１００ｍＴｏｒｒ付近の圧力まで真空引きされる。また、Ｈｅガス供給源３２よりガス通路３０を介して半導体ウエハＷの裏面にＨｅガスが供給されるとともに、外付けのチラーユニットより支持台１４の冷却通路１４ａに冷却水が供給される。
【００３０】
処理容器１０内に搬入された半導体ウエハＷの主面上には、図２の（ａ）に示すように、多層配線構造における下層側配線層６０、バリア層６２、有機系ｌｏｗ−ｋ膜（層間絶縁膜）６４およびマスク６６が下からこの順に積層されている。配線層６０は、たとえばＣｕ配線層であり、たとえばデュアルダマシン加工で形成されている。バリア層６２は、たとえば１０００Å（０．１μｍ）の膜厚を有する窒化珪素（ＳｉＮ）膜であり、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている。有機系ｌｏｗ−ｋ膜６４は、たとえば１μｍの膜厚を有するＳｉＯＣ系ｌｏｗ−ｋ膜であり、たとえばＣＶＤ法により形成されている。マスク６６は、たとえばレジスト膜であり、通常のレジスト塗布法によって形成されている。また、マスク６６は露光・現像によってパターニングされ、ビアホールを形成する位置に開口部６６ａが形成されている。
【００３１】
この実施形態では、かかる半導体ウエハＷに対して２ステップ方式のエッチング加工が施される。
【００３２】
先ず、第１工程として、第１ステップのプラズマエッチングが行われる。この第１ステップでは、処理ガス供給系よりＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスがエッチングガスとして処理容器１０のシャワーヘッド１８に供給される。一方、高周波電源１７より高周波電力がサセプタ１６に供給される。エッチング条件の一例として、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の流量比は２０／１０００／４０ｓｃｃｍに設定され、ＲＦ電力のパワーは１７００Ｗに設定される。処理容器１０内の圧力はたとえば７５ｍＴｏｒｒに設定され、ウエハＷ裏面におけるＨｅ圧力はセンター／エッジでたとえば５／２０Ｔｏｒｒに設定され、温度は下部電極／上部電極／容器側壁温度で６０゜Ｃ／６０゜Ｃ／６０゜Ｃに設定される。
【００３３】
こうして、シャワーヘッド１８（上部電極）とサセプタ１６（下部電極）との間には、ダイポールマグネット５４，５６による磁界が形成されている空間に高周波電源１７からの高周波電界が印加または形成されることによりマグネトロン放電が生じ、この放電空間にエッチングガスつまりＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスが送り込まれることでそれらのガス分子が解離してプラズマが発生し、このプラズマから生成された活性種や反応性イオンがサセプタ１６上の半導体ウエハＷに降下または入射する。この場合、ＣＨＦ３から解離したＨがＦラジカルやＣＦｘラジカルと結合してＨＦやＣＦｘ−１を生成することにより、レジストマスク６６のエッチングを十分抑えながら、つまり十分高い選択比でＳｉＯＣ系ｌｏｗ−ｋ膜６４を垂直形状にエッチングすることができる。
【００３４】
この第１ステップのプラズマエッチングは、図２の（ｂ）に示すように、レジスト開口部６６ａ内のＳｉＯＣ系ｌｏｗ−ｋ膜６４に形成されるホール６４ａの底が所定の深さｄ、たとえば８０００Å付近の深さに達したところで、終了する。このエッチングの終了は、処理ガス供給系からのＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスの供給を止める、つまり各ガス供給源４０，４４，４６の開閉バルブ４０ｂ，４４ｂ，４６ｂを閉じるとともに、高周波電源１７の出力をオフにすることによって行う。なお、排気系は、処理容器１０内の排気を継続する。
【００３５】
次に、第２工程として、処理ガス供給系のＡｒガス供給源４６よりＡｒガスがパージングガスとして処理容器１０内に送り込まれる。これにより、処理容器１０内に残留していた水素や水素化合物は他の残留物質と一緒にパージングガスに巻き込まれるようにして排気口１０ｂから排気管５２を通って排出される。たとえば、Ａｒガスの流量を１０００ｓｃｃｍ、排気速度を８００リットル／ｓに設定することで、レジデンスタイム（処理容器内で導入されてから排気されるまでの気体分子の平均滞在時間）を２．４８ｍｓとすることができる。この場合、このパージング工程の所要時間を数秒程度に設定してよい。なお、パージングガスに用いるＡｒガスは、前工程の第１ステップのプラズマエッチングでもエッチングガスの一組成ガスとして用いられていたので、Ａｒガス供給源４６の開閉バルブ４６ｂを開けたまま、第１ステップのプラズマエッチング工程からパージング工程に移行してもよい。
【００３６】
上記のようなパージング工程の後に、第３工程として第２ステップのプラズマエッチングが行われる。第２ステップでは、処理ガス供給系よりＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の混合ガスがシャワーヘッド１８に供給される。一方、高周波電源１７の出力がオンに切り換えられる。エッチング条件の一例として、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２の流量比は５／１０００／１５０ｓｃｃｍ（総流量：１１５５ｓｃｃｍ、Ａｒ流量の比率：８７％）、ＲＦ電力は１７００Ｗ、圧力は１００ｍＴｏｒｒ、ウエハＷ裏面におけるＨｅ圧力はセンター／エッジで５／２０Ｔｏｒｒ、温度は下部電極／上部電極／容器側壁で６０゜Ｃ／６０゜Ｃ／６０゜Ｃに設定される。
【００３７】
この第２ステップのプラズマエッチングでは、図２の（Ｃ）に示すように、異方性（垂直形状）を保ったままエッチストップを起こすことなく下地膜６２に達するまで、しかも下地膜（窒化珪素膜）６２に対して高い選択比で、ＳｉＯＣ系ｌｏｗ−ｋ膜６４をエッチングすることができる。なお、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスはレジストマスク６６に対しては選択比が低いという性質がある。しかし、第１ステップで既にＳｉＯＣ系ｌｏｗ−ｋ膜６４が相当の割合（約８０％）までエッチングされており、第２ステップの負担する所要エッチング量（約２０％）が少ないため、レジストマスク６６に対する実質的な選択性を得ることができる。
【００３８】
上記のように、この実施形態では、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスを用いる第１ステップのプラズマエッチングとＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスを用いる第２ステップのプラズマエッチングとの間にＡｒガスを用いるパージング工程を挿入し、このパージング工程で処理容器１０内の残留水素を除去するようにしたので、第２ステップのプラズマエッチングを円滑に進行させ、ホール６４ａを確実に貫通させることができる。
【００３９】
さらに、この実施形態では、第２ステップのプラズマエッチングで使用するＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスにおいて、総流量に対するＡｒ流量の比率を８０％以上に設定している。この条件により、Ａｒイオンによるスパッタ力を向上させて、ホール６４ａの側壁に堆積するカーボン系ポリマーを効果的に除去するとともに、カーボン系ポリマーをホール内奥に侵入させて下地膜（窒化珪素膜）６２上に堆積させることができる。これによって、下地膜（窒化珪素膜）６２に対するするフッ素系ラジカルのエッチング作用を低減させ、選択比を向上させることができる。
【００４０】
この実施形態の第２工程では、上記のようなパージング工程に代えて、Ｏ２プラズマによるフラッシュを行うことも可能である。より詳細には、第１ステップのプラズマエッチングを終了した時点で、エッチングガスつまりＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスの供給を止めるとともに、いったん高周波電源１７の出力をオフにしてプラズマを完全に消す。次いで、Ｏ２ガス供給源４８よりＯ２ガスを処理容器１０に送り込むとともに、高周波電源１７の出力をオンに切り換えて、処理空間にＯ２プラズマを発生させる。このＯ２プラズマ中のＯラジカルが残留水素と反応して水蒸気が生成する。こうして生成した水蒸気は速やかに排気口１０ａから排気される。
【００４１】
別の残留水素除去方法として、第２工程において、処理容器１０へのガス供給を止め高周波電源１７の出力をオフにしたまま、排気系による排気を所定時間たとえば１０秒程度持続させることによっても、相当量の残留水素を処理容器１０から排出することができる。
【００４２】
あるいは、この実施形態によるエッチング装置（図１）をたとえばクラスタ構成で複数台たとえば２台近接配置し、１つのエッチング装置で第１ステップのプラズマエッチングを実行したなら、半導体ウエハＷを基板搬送機構によって別のエッチング装置へ移送し、残留水素の問題が無い移送先のエッチング装置で第２ステップのプラズマエッチングを実行してもよい。
【００４３】
上記の実施形態では第１ステップのプラズマエッチングでＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスを使用し、第２ステップのプラズマエッチングでＣ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２混合ガスを使用したが、絶縁膜材料、マスク材料、下地材料等に応じてエッチングガスの種類または成分を種々変形または選択できる。たとえば、フロロカーボンガスにＨ２ガスを添加した混合ガスを第１ステップ用の第１のエッチングガスとすることも可能である。また、下地膜６２を炭化珪素膜（ＳｉＣ）とすることも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のエッチング方法によれば、良好な異方性（垂直）形状とマスクおよび下地膜の双方に対する高い選択比を確保しつつ絶縁膜を安定確実にエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるエッチング方法を実施するためのエッチング装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態によるエッチング方法の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　反応容器
１０ｂ　排気口
１６　　サセプタ
１７　　高周波電源
１８　　シャワーヘッド
４０　　ＣＨＦ３ガス供給源
４２　　Ｃ４Ｆ８ガス供給源
４４　　Ｎ２ガス供給源
４６　　Ａｒガス供給源
４８　　Ｏ２ガス供給源
５４　　ダイポールリングマグネット
【図１】
2004087875.tif 000003
【図２】
2004087875.tif 000004