(57)【要約】【課題】  エッチング対象層に形成される疎密配線部間の線幅ばらつきを小さく抑えることができるプラズマエッチング方法を提供する。【解決手段】  所定の線幅の配線６７が密に配置される密配線部Ａ２に対応する密パターン部Ａ１と所定の線幅の配線６７´が疎に配置される疎配線部Ｂ２に対応する疎パターン部Ｂ１とを有するフォトレジスト層６５に覆われたエッチング対象層６３を、密パターン部Ａ１と疎パターン部Ｂ１とを介してエッチングガスによりプラズマエッチングして、エッチング対象層６３に密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２とを形成するプラズマエッチング方法において、フロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とを有するエッチングガスを用いることにより、密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´間の線幅ばらつきを小さくする。【選択図】  図２
2004221545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の線幅の配線が密に配置される密配線部に対応する密パターン部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部に対応する疎パターン部とを有するマスク層に覆われたＳｉＮ層を、前記密パターン部と前記疎パターン部とを介してエッチングガスによりプラズマエッチングして、前記ＳｉＮ層に密配線部と疎配線部とを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスとしてフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とを有するものを用い、前記密配線部と前記疎配線部との間の線幅ばらつきを小さく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】
前記エッチングガスはさらにＯ２を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記プラズマエッチングの処理雰囲気圧力は、１０Ｐａ以上２７Ｐａ以下であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
さらに前記Ｏ２の流量を１１ｍＬ／ｍｉｎ以上２０ｍＬ／ｍｉｎ以下とし、前記密配線部と前記疎配線部に形成される配線の線幅の面内ばらつきを小さくすることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
所定の線幅の配線が密に配置される密配線部に対応する密パターン部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部に対応する疎パターン部とを有するマスク層に覆われたＳｉＯ２層を、前記密パターン部と前記疎パターン部とを介してエッチングガスによりプラズマエッチングして、前記ＳｉＯ２層に密配線部と疎配線部とを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスとしてフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とＯ２とを有するものを用い、前記密配線部と前記疎配線部との間の線幅ばらつきを小さくすることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記エッチングガスはさらにＡｒを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記フロロカーボンはＣＦ４であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項８】
所定の線幅の配線が配置される配線部に対応するパターン部を有する有機材料からなるマスク層に覆われたＳｉＯ２層またはＳｉＮ層を、前記パターン部を介してフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とＯ２とを有するエッチングガスでプラズマエッチングし、前記ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層に配線部を形成する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の処理雰囲気圧力またはＯ２流量を所定の値に設定することにより、前記配線部に形成される配線の線幅を前記パターン部の線幅よりも細くすることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項９】
前記ＳｉＯ２層または前記ＳｉＮ層の配線部は、所定の線幅の配線が密に配置される密配線部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部とを有し、
前記マスク層のパターン部は、前記密配線部に対応する密パターン部と前記疎配線部に対応する疎パターン部とを有し、
前記密パターン部と前記疎パターン部とを介してそれぞれ形成される密配線部と疎配線部との間の線幅ばらつきが小さく抑えられることを特徴とする請求項８に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１０】
前記プラズマエッチングの処理雰囲気圧力またはＯ２流量のいずれか一方を大きく設定することにより、前記ＳｉＯ２層または前記ＳｉＮ層に形成される配線の線幅をさらに細くすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１１】
前記プラズマエッチングの処理雰囲気圧力とＯ２流量の両方を大きく設定することにより、前記ＳｉＯ２層または前記ＳｉＮ層に形成される配線の線幅をさらに細くすることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１２】
前記ＳｉＮ層をプラズマエッチングする際に、その処理雰囲気圧力を１０Ｐａ以上２７Ｐａ以下とすることを特徴とする請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１３】
前記Ｏ２の流量を１０ｍＬ／ｍｉｎ以上２０ｍＬ／ｍｉｎ以下とすることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１４】
前記ＳｉＯ２層または前記ＳｉＮ層は、その下地層をエッチングするためのハードマスク層であることを特徴とする請求項８から請求項１３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造過程で行われるプラズマエッチングの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンウエハに形成されたＳｉＮ層やＳｉＯ２層をプラズマエッチングするエッチングガスとして、ＣＦ４とＣＨＦ３とＯ２とＡｒの混合ガスが使用されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、このようなＣＦ４とＣＨＦ３とＯ２とＡｒの混合ガスで、所定の線幅の配線が密に配置される配線部（以下「密配線部」という）に対応したパターン部（以下「密パターン部」という）と所定の線幅の配線が疎に配置される配線部（以下「疎配線部」という）に対応したパターン部（以下「疎パターン部」という）とを有するマスク層を介して、その下層のＳｉＮ層やＳｉＯ２層をプラズマエッチングして、ＳｉＮ層やＳｉＯ２層にこのような密配線部と疎配線部を形成すると、エッチング後にＳｉＮ層やＳｉＯ２層に形成された密配線部の配線の線幅と疎配線部の配線の線幅とが異なる値となり、しかもその値の分布が広範囲となる、所謂、エッチング後の疎密配線部間の線幅ばらつき、が生じてしまう問題がある。
【０００４】
また一般的に、上述した密配線部と疎配線部とを含む回路パターンを１セルとして、複数のセルがシリコンウエハの全面に縦横に設けられるため、ＣＦ４とＣＨＦ３とＯ２とＡｒの混合ガスでエッチングを行うと、例えば、シリコンウエハの中心部のセルの密配線部の配線の線幅とシリコンウエハの周辺部のセルの密配線部の配線の線幅とにばらつきが生ずる、所謂、面内ばらつき、が生じてしまう問題がある。
【０００５】
さらに、近年、半導体装置の小型・高集積化を目的として、回路の線幅が狭くなってきており、このためにエッチングにおいて、エッチング対象層であるＳｉＮ層やＳｉＯ２層に形成される配線の線幅を対応するマスク層が有するパターンの線幅よりも狭くしたい場合、逆に言えば、マスク層に形成されている開口部の開口幅よりもエッチング対象層に形成される開口部の開口幅が広くなるようにしたい場合、がある。このようなエッチングはトリミングと呼ばれるが、このようなトリミング処理では、エッチング対象層に目的とする線幅の配線が形成されるように処理条件を調整する必要がある。また、このようなトリミング処理においても、エッチング対象層にエッチング後の疎密配線部間の線幅ばらつきや面内ばらつきが生じないようにすることが求められる。
【特許文献１】特開平１０−３２１５９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、疎密配線部間の線幅ばらつきや面内ばらつきを小さく抑えることができるプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。また本発明は、エッチングにおいてエッチング対象層に形成される配線の線幅を調整することができるプラズマエッチング方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点によれば、所定の線幅の配線が密に配置される密配線部に対応する密パターン部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部に対応する疎パターン部とを有するマスク層に覆われたＳｉＮ層を、前記密パターン部と前記疎パターン部とを介してエッチングガスによりプラズマエッチングして、前記ＳｉＮ層に密配線部と疎配線部とを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスとしてフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とを有するものを用い、前記密配線部と前記疎配線部との間の線幅ばらつきを小さくすることを特徴とするプラズマエッチング方法、が提供される。
【０００８】
エッチングガスはＯ２を含んでいてもよい。エッチングガスがＯ２を含む場合の処理雰囲気圧力（つまり、エッチングを行うチャンバの内部圧力）は、１０Ｐａ以上２７Ｐａ以下とすることが好ましい。Ｏ２の流量は１１ｍＬ／ｍｉｎ以上２０ｍＬ／ｍｉｎ以下とすることが好ましく、これにより、面内ばらつきを小さく抑えることができる。
【０００９】
本発明の第２の観点によれば、所定の線幅の配線が密に配置される密配線部に対応する密パターン部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部に対応する疎パターン部とを有するマスク層に覆われたＳｉＯ２層を、前記密パターン部と前記疎パターン部とを介してエッチングガスによりプラズマエッチングして、前記ＳｉＯ２層に密配線部と疎配線部とを形成するプラズマエッチング方法であって、
前記エッチングガスとしてフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とＯ２とを有するものを用い、前記密配線部と前記疎配線部との間の線幅ばらつきを小さくすることを特徴とするプラズマエッチング方法、が提供される。
【００１０】
これら第１および第２の観点に係るプラズマエッチング方法においては、エッチングガスにさらにＡｒを含ませることも好ましい。これにより、より異方的なエッチングが可能となる。また、フロロカーボンとしてはＣＦ４が好適に用いられる。
【００１１】
本発明の第３の観点によれば、所定の線幅の配線が配置される配線部に対応するパターン部を有する有機材料からなるマスク層に覆われたＳｉＯ２層またはＳｉＮ層を、前記パターン部を介してフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とＯ２とを有するエッチングガスでプラズマエッチングし、前記ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層に配線部を形成する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の処理雰囲気圧力またはＯ２流量を所定の値に設定することにより、前記配線部に形成される配線の線幅を前記パターン部の線幅よりも細くすることを特徴とするプラズマエッチング方法、が提供される。
【００１２】
この第３の観点に係るプラズマエッチング方法では、ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層の配線部は、所定の線幅の配線が密に配置される密配線部と所定の線幅の配線が疎に配置される疎配線部とを有し、マスク層のパターン部は、この密配線部に対応する密パターン部と疎配線部に対応する疎パターン部とを有している場合に、密パターン部と疎パターン部とを介してそれぞれ形成される密配線部と疎配線部との間の線幅ばらつきを小さく抑えることができる。
【００１３】
また、プラズマエッチングの処理雰囲気圧力（チャンバ圧力）またはＯ２流量のいずれか一方を大きく設定することによって、ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層に形成される配線の線幅をより細くすることができ、プラズマエッチングの処理雰囲気圧力とＯ２流量の両方を大きく設定することによって、ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層に形成される配線の線幅をさらに細くすることができる。ＳｉＮ層をプラズマエッチングする場合の処理雰囲気圧力は、１０Ｐａ以上２７Ｐａ以下とすることが好ましい。また、Ｏ２の流量は１０ｍＬ／ｍｉｎ以上２０ｍＬ／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。ＳｉＯ２層またはＳｉＮ層が下地層をエッチングするためのハードマスク層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、密パターン部と疎パターン部とを有するマスク層を介してエッチングすることによってエッチング対象層であるＳｉＮ層等にそれぞれ形成される密配線部と疎配線部の配線の線幅ばらつきを小さく抑えることができる。また、本発明によれば、プラズマ処理雰囲気圧力とＯ２流量を制御することによって、面内ばらつきを小さく抑えることができる。さらに本発明によれば、エッチングにおいてエッチング対象層に形成される配線の線幅を容易に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明を実施するために用いられるプラズマエッチング装置１を示す断面図である。チャンバ２は金属、例えば、表面が酸化処理されたアルミニウムにより形成されている。このチャンバ２は接地されている。チャンバ２内の底部には導電体のベローズ４に囲まれた上下駆動機構６があり、その上部には、下から順に導電体１１、絶縁体９、サセプタ８が設けられている。サセプタ８は平行平板電極の下部電極として機能する。導電体１１はベローズ４を介して接地されおり、また、サセプタ８と導電体１１は絶縁体９により電気的に絶縁されている。下部電極であるサセプタ８には、整合器５０を介して高周波電源５２が接続されている。
【００１６】
このサセプタ８の上には静電チャック１０が設けられ、その上には半導体ウエハ等の被処理体Ｗが載置される。静電チャック１０は絶縁体間に電極１２が介在された構成を有しており、電極１２に接続された直流電源１４から直流電圧を印加することにより、被処理体Ｗを静電吸着する。サセプタ８の上面周縁部には被処理体Ｗを囲むようにフォーカスリング１６が配置されている。このフォーカスリング１６はＳｉやＳｉＯ２等からなり、エッチングの均一性を向上させる。
【００１７】
また、サセプタ８の上方には、サセプタ８と対向して上部電極板１８が設けられている。この上部電極板１８はチャンバ２の天井部２ａに固定されている。すなわち、この装置ではチャンバ２の天井部２ａ、上部電極板１８や側壁が平行平板電極の上部電極として機能している。
【００１８】
チャンバ２の天井部２ａの上部にはガス導入口２０が設けられている。このガス導入口２０にはガス供給管２２が接続されており、このガス供給管２２には、バルブ２４、マスフローコントローラ２８、エッチングガス供給源３０が接続されている。このエッチングガス供給源３０からは、例えばＣＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｏ２、Ａｒ等が供給される。チャンバ２内に供給されるエッチングガスは上部電極板１８の孔を通って被処理体Ｗに対して略均等に噴出される。
【００１９】
チャンバ２の底部には排気管４０が接続されており、この排気管４０には排気装置４２が接続されている。また、チャンバ２の側壁にはゲートバルブ４６が設けられており、被処理体Ｗは、このゲートバルブ４６を開にした状態で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。
【００２０】
プラズマ処理領域の周囲でチャンバ２の外側にはダイポールリング磁石６０が配置されている。ダイポールリング磁石６０は、複数の異方性セグメント柱状磁石をリング状に配置したものであり、これら複数の異方性セグメント柱状磁石の磁化方向を少しずつずらして全体として一様な水平磁場を形成するものである。このダイポールリング磁石６０によりプラズマ処理領域に直交電磁界が形成されて、それに伴う電子のドリフト運動により高エネルギーのマグネトロン放電が生じ、高密度のプラズマが生成される。ダイポールリング磁石６０を回転させることにより均一な磁場を形成することができる。
【００２１】
次に、図２に示すような、ＷＳｉ層６１と、これを覆うＳｉＮ層からなるエッチング対象層６３と、エッチング対象層６３を覆うフォトレジスト（マスク）層６５と、を備えた被処理体Ｗを、上記プラズマエッチング装置１を用いてエッチングする工程について説明する。ここで、エッチングによってエッチング対象層６３に、所定の線幅の配線６７が密に配置される密配線部Ａ２と、所定の線幅の配線６７´（線幅は配線６７と同じに設定されている）が疎に配置される疎配線部Ｂ２とが形成されるように、フォトレジスト層６５は密配線部Ａ２に対応する密パターン部Ａ１と疎配線部Ｂ２に対応する疎パターン部Ｂ１を有している。
【００２２】
なお、隣接する配線間の距離（すなわち、開口部の幅）を配線の線幅で除した値が３未満の部分を「密配線部」と定義し、この値が３以上の部分を「疎配線部」と定義する。密パターン部Ａ１フォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１の開口部６６の開口幅と疎パターン部Ｂ１の開口部６６´の開口幅はそれぞれ、密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２のパターンに対応させて、所定の値に設定されている。
【００２３】
サセプタ８を上下駆動機構６により下げた状態でゲートバルブ４６を開放して、被処理体Ｗをチャンバ２内に搬入し、静電チャック１０上に配置する。次いで、ゲートバルブ４６を閉じ、サセプタ８を処理位置まで上昇させて、排気装置４２によってチャンバ２内を減圧した後、バルブ２４を開放し、エッチングガス供給源３０からフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４を含むガス、例えばＣＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｏ２、Ａｒからなるエッチングガスを供給し、チャンバ２内の圧力を所定の値、例えば１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）とする。
【００２４】
この状態で、ダイポールリング磁石６０を回転させ、下部電極であるサセプタ８に高周波電力を印加し、エッチングガスをプラズマ化して、被処理体ＷのＳｉＮ層からなるエッチング対象層６３をフォトレジスト層６５を介してエッチングする。一方、高周波電力を印加するタイミングの前後に、直流電源１４より直流電圧を静電チャック１０内の電極１２に印加して、被処理体Ｗを静電チャック１０上に静電吸着する。エッチング中に、所定の発光強度を終点検出器（図示せず）によって検出し、これに基づいてエッチングを終了する。
【００２５】
このようにしてフロロカーボンとＣ２Ｈ２Ｆ４とを含有するエッチングガスを用いてＳｉＮ層からなるエッチング対象層６３をエッチングすることにより、フォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１を介してエッチング対象層６３に形成される密配線部Ａ２の配線６７の線幅と、疎パターン部Ｂ１を介してエッチング対象層６３に形成される疎配線部Ｂ２の配線６７´の線幅との間のばらつきを小さく抑えることができる。
【００２６】
エッチングガスにＡｒを含有させ、フロロカーボンとしてＣＦ４を用いることによりエッチングの異方性を高めることができる。また、エッチングガスにＯ２を含有させ、エッチング雰囲気圧力（つまり、チャンバ圧力）またはＯ２流量を所定の値に設定することにより、エッチング後の密配線部Ａ２の配線６７の線幅と疎配線部Ｂ２の配線６７´の線幅を調整することができる。
【００２７】
エッチング時のチャンバ圧力またはＯ２流量のいずれか一方を大きく設定することにより、エッチングによってフォトレジスト層６５の開口部６６・６６´の幅が拡がり、図３に模式的に示すように、密配線部Ａ２の複数の配線６７間の距離をフォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１の開口部６６のエッチング前の幅よりも広くし、同様に、疎配線部Ｂ２の複数の配線６７´間の距離をフォトレジスト層６５の疎パターン部Ｂ１の開口部６６´のエッチング前の幅よりも広くする、つまり密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅を狭める、所謂、トリミングを行うことができる。また、チャンバ圧力とＯ２流量の両方を大きく設定すれば、これら密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅をさらに細くすることができる。
【００２８】
ＳｉＮからなるエッチング対象層６３をプラズマエッチングする際のチャンバ圧力は、１０Ｐａ（７５ｍＴｏｒｒ）以上２７Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）以下とすることが好ましい。これによりエッチング速度を大きくすることができ、またフォトレジスト層６５に対する選択比を高めることができる。また、Ｏ２の流量は１０ｍＬ／ｍｉｎ以上２０ｍＬ／ｍｉｎ以下とすることが好ましい。Ｏ２流量が１０ｍＬ／ｍｉｎ未満の場合には被処理体Ｗの面内ばらつきが大きくなる。また２０ｍＬ／ｍｉｎ超の場合にはフォトレジスト層６５に対する選択比が悪くなる。
【００２９】
エッチング対象層６３としてＳｉＮ層に代えてＳｉＯ２層を有する被処理体も上記同様にプラズマエッチングすることができる。この場合には、エッチングガスとしてフロロカーボン、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、およびＯ２を含有するものを用いることにより、ＳｉＯ２層にフォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１を介して形成される密配線部の配線の線幅と疎パターン部Ｂ１を介して形成される疎配線部の配線の線幅との間の線幅ばらつきを小さく抑えることができる。ＳｉＯ２層をエッチングする場合にもエッチングガスにＡｒを含有させ、フロロカーボンとしてＣＦ４を用いることによりエッチングの異方性を高めることができる。また、チャンバ圧力およびＯ２流量を所定の値に調整することによって、ＳｉＯ２層に形成される配線の線幅を調整することができる。
【００３０】
このようにエッチングによって配線の線幅が所定の値に調整されたＳｉＯ２層またはＳｉＮ層からなるエッチング対象層６３は、フォトレジスト層６５を除去した後に、さらにその下地層をエッチングするためのハードマスク層として用いることができる。
【００３１】
なお、プラズマエッチング装置は上記のようなマグネトロン放電型の装置に限らず、誘導結合型プラズマエッチング装置や複数の高周波電力を供給する平行平板型プラズマエッチング装置等であっても本発明のプラズマエッチングを行うことができる。
【実施例】
【００３２】
先に図２の上図に示した被処理体Ｗ（エッチング対象層６３はＳｉＮ）を以下の条件でプラズマエッチングした。エッチングガスとして、ＣＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｏ２およびＡｒの混合ガスを用い、高周波電源５２の周波数を１３．５６ＭＨｚ、サセプタ８に供給する高周波電力を２００〜７００Ｗとし、エッチング時のチャンバ２内の圧力を５．３Ｐａ（４０ｍＴｏｒｒ）〜２７Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）に調整した。なお、エッチングガスは、ＣＦ４：６５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｃ２Ｈ２Ｆ４：５ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ａｒ：４００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、Ｏ２流量を１０〜２０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）範囲内で変化させた。
【００３３】
エッチング対象層６３の密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２にそれぞれ形成される配線６７・６７´の形状が短辺に比べて長辺がかなり長い長方形となるように、フォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１・疎パターン部Ｂ１のそれぞれの開口部６６・６６´の形状も同様に短辺に比べて長辺がかなり長い長方形とした。密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅目標を９０ｎｍとし、これに合わせて、密パターン部Ａ１では開口部６６の幅を９０ｎｍとし、疎パターン部Ｂ１では開口部６６´の幅を２７０ｎｍとした。なお、このような疎密配線パターンは所定面積を有する長方形状のセル内に設けられており、被処理体Ｗ全体にこのようなセルが縦横に並べて複数設けられている。
【００３４】
プラズマエッチング後、フォトレジスト層６５を除去して、エッチング対象層６３の密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２にそれぞれ形成された配線６７・６７´（図２下図、図３参照）の線幅を測定した。この測定値からＣＤシフト値と標準偏差σを算出した。σが小さいほど分布範囲は狭く、線幅ばらつきが小さいことを示している。逆にσの値が大きいほど分布範囲は広く、線幅ばらつきが大きいことを示している。そこで、測定値が正規分布であるとした場合に、理論上は平均をｍとしてｍ±３σの領域に９９．７％の測定値が含まれるから、３σの値の大小で線幅ばらつきを評価した。
【００３５】
図４は、プラズマエッチングよってエッチング対象層６３に形成された密配線部Ａ２・疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅の面内ばらつきの差と、Ｏ２流量と、チャンバ圧力と関係を示すグラフである。図４のグラフ内に示されている数値は、密配線部Ａ２の配線６７の線幅測定値の３σから疎配線部Ｂ２の配線６７´の線幅測定値の３σを引いた値である。したがって、この値がゼロに近い場合には、密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅ばらつきがほぼ等しく、逆にこの値が「−」或いは「＋」の大きい値の場合には密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２の配線６７・６７´の線幅ばらつきの差が大きくなっていることとなる。図４のグラフ内に示されている数値の単位は‘ｎｍ’である。
【００３６】
図４のグラフ中に示される値が０ｎｍに近い部分、つまり、図中に示す値が−０．５〜＋１ｎｍの間の領域で、密配線部Ａ２の配線６７と疎配線部Ｂ２の配線６７´の線幅のばらつきの差が小さく抑えられており、この領域を図４中に破線Ｃで示している。
【００３７】
図５は、エッチング対象層６３の密配線部Ａ２の配線６７の被処理体Ｗにおける面内ばらつき（図５（ａ））と、疎配線部Ｂ２の配線６７´の被処理体Ｗにおける面内ばらつき（図５（ｂ））を示すグラフである。図５のグラフ中に示される数値は３σであり、その単位は‘ｎｍ’である。図５から、密配線部Ａ２と疎配線部Ｂ２のいずれにおいても、右上部分の条件（つまり、高Ｏ２流量かつ高チャンバ圧力）に設定することにより、面内ばらつき（例えば、被処理体Ｗの中心部のセルの配線６７の線幅と被処理体Ｗの外周部のセルの配線６７´の配線の線幅との差）が小さく抑えられていることがわかる。なお、面内ばらつきが１０ｎｍ以下であれば、製品製造プロセス上は問題ない。
【００３８】
なお、図５に示される結果から、先に示した図４中の破線Ｃで囲まれた領域内、つまり面内ばらつきの差が小さく抑えられる条件であっても、その左下部分では、配線６７と配線６７´の両方の面内ばらつきの値が大きくなるために、破線Ｃで囲まれた領域内であっても、できるだけ左下部分の条件（つまり、低Ｏ２流量かつ低チャンバ圧力）を避けることが好ましい。
【００３９】
図６は、密配線部Ａ２の配線６７の線幅からフォトレジスト層６５の密パターン部Ａ１の線幅（つまり配線６７・６７´の線幅目標値であって、開口部６６間の距離）を差し引いた値の分布（図６（ａ））と、疎配線部Ｂ２の配線６７´の線幅からフォトレジスト層６５の疎パターン部Ｂ１の線幅（配線６７・６７´の線幅目標値であって、開口部６６´間の距離）を差し引いた値の分布（図６（ｂ））をそれぞれ示すグラフである。このグラフ内の数値が「−」であることは、配線６７・６７´が目標値よりも細くなるようにトリミングされたことを示している。配線６７・６７´の線幅は、Ｏ２流量が多く、チャンバ圧力が高い場合に細くなっており、これらのパラメータを制御することによって、トリミング条件を変化させることができる。このように、配線６７・６７´の線幅を意図的に細く調整することができる。
【００４０】
図７は、Ｏ２流量とチャンバ圧力がエッチング対象層６３のエッチング速度に与える影響を示すグラフである。また、図８はＯ２流量とチャンバ圧力のフォトレジスト層６５に対する選択比への影響を示すグラフである。これら図７および図８から、チャンバ圧力が低い場合には、エッチング速度が小さく、また、選択比も小さいことがわかる。
【００４１】
表１は、エッチングガスにＣ２Ｈ２Ｆ４を含む場合（実施例１、実施例２）と、エッチングガスにＣＨＦ３を含む場合（比較例１）のエッチング条件と処理結果を示す。表１に示すように、実施例１・２は上述した処理条件にしたがって処理されている。比較例は、表１に示すように、サセプタ８に供給する高周波電力を５００Ｗとし、エッチング時のチャンバ２内の圧力を２７Ｐａ（２００ｍＴｏｒｒ）とし、エッチングガスの流量をＣＦ４：５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、ＣＨＦ３：２０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ａｒ：４００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２：１０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）に調整して、処理されている。
【００４２】
表１に示されるように、比較例と実施例１は、ほぼ同じ線幅（ＣＤ  shift）であるが、実施例の３σの値は比較例の３σの値の約１／２となっており、実施例１で線幅ばらつきが改善されていることがわかる。また実施例２は、トリミングによって線幅が狭くなっているが、実施例１と同等の３σの値を示しており、線幅ばらつきを小さく抑えたトリミング処理が実現されていることがわかる。
【００４３】
【表１】
2004221545.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は半導体装置やＦＰＤの製造プロセスに好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】プラズマエッチング装置を示す概略断面図。
【図２】被処理体のエッチング対象部を模式的に示す断面図。
【図３】図２のエッチング対象層にトリミングが施された状態を模式的に示す説明図。
【図４】エッチング対象層に形成される密配線部と疎配線部との線幅の面内ばらつきの差と、Ｏ２流量と、チャンバ圧力との関係を示すグラフ。
【図５】エッチング対象層に形成される配線の面内ばらつきと、Ｏ２流量と、チャンバ圧力との関係を示すグラフ。
【図６】エッチング対象層に形成された配線の線幅とフォトレジスト層の配線の線幅との差と、Ｏ２流量と、チャンバ圧力との関係を示すグラフ。
【図７】エッチング対象層のエッチング速度と、Ｏ２流量と、チャンバ圧力との関係を示すグラフ。
【図８】フォトレジスト層に対する選択比と、Ｏ２流量と、チャンバ圧力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４６】
１；プラズマエッチング装置
８；サセプタ
１０；静電チャック
１６；フォーカスリング
１８；上部電極板
３０；エッチングガス供給源
５２；高周波電源
６０；ダイポールリング磁石
６１；ＷＳｉ層
６３；エッチング対象層（ＳｉＮ層、ＳｉＯ２層）
６５；フォトレジスト層
６６・６６´；開口部
６７・６７´；配線
Ｗ：被処理体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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