(57)【要約】【課題】選択性、生産性の高いエッチング方法及びＲＩＥ装置を提供する。【解決手段】チャンバー１内に被処理基板２を載置する工程と、チャンバー内に、炭化フッ素ガスを含むガスを導入する工程と、チャンバー１内に、第１の周波数の高周波と、より周波数の高い第２の周波数の高周波を同時に或いは交互に印加して、プラズマ９を生成する工程と、プラズマ９により、被処理基板２をエッチングする工程を備え、炭化フッ素ガスのＣ／Ｆ比を０．６５以上とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に被処理基板を載置する工程と、
前記チャンバー内に、炭化フッ素ガスを含むガスを導入する工程と、
前記チャンバー内に、第１の周波数の高周波と、より周波数の高い第２の周波数の高周波を同時に或いは交互に印加して、プラズマを生成する工程と、
前記プラズマにより、被処理基板をエッチングする工程を備え、
前記炭化フッ素ガスのＣ／Ｆ比が０．６５以上であることを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記チャンバー内に３０〜６０ガウスの磁場を印加することを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記チャンバー内に磁場を印加するとともに、前記第２の周波数の高周波の周波数を低周波側に変動させて印加することを特徴とする請求項１叉は２記載のエッチング方法。
【請求項４】
チャンバーと、
前記チャンバー内に炭素及びフッ素を含むガスを導入する手段と、
前記チャンバー内に、第１の周波数の高周波と、より高周波の第２の周波数の高周波を同時に或いは交互に印加する下部電極と、
前記下部電極上に設置され、基板を載置するステージを備えることを特徴とするＲＩＥ装置。
【請求項５】
容量結合型ＲＩＥ装置であることを特徴とする請求項４記載のＲＩＥ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の製造工程等に用いられるエッチング方法、装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体のエッチング工程において、プラズマを用いて処理を行うＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置が広く用いられている。図３に容量結合型ＲＩＥ装置を示す。これは、真空チャンバー１１中にウエハ１２を載置、エッチングガスを導入し、ＲＦ電源１５より入力された高周波（一般的には１３．５６ＭＨｚのＲＦ）を下部電極１４より印加することによりプラズマ１９を発生させ、ウエハをエッチング処理するものである。
【０００３】
このようなＲＩＥ装置において、ウエハ上に形成されたＳｉＯ２膜は、一般にＣＦ４等のフッ化炭素系のガスを用いてエッチング処理される。通常、マスク材であるレジストとの選択比（ＳｉＯ２膜のエッチングレート／レジストのエッチングレート）は３〜４であり、エッチングするＳｉＯ２膜厚が厚くなると、それに伴い、レジストもある程度厚く形成しておく必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体素子の微細化に伴い、露光工程における解像度の問題から、ＳｉＯ２膜厚に応じてレジストを厚く形成することが困難となり、レジストとの選択比の向上が強く要求されるようになった。そこで、エッチングガスの最適化を図ったところ、選択比がエッチングガスのＣ／Ｆ比に依存し、０．６５以上のとき、レジストとの選択比が７〜１０と向上することがわかった。しかしながら、その一方でエッチングレートが低くなり、生産性が大きく低下してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、従来のエッチング方法、装置における欠点を取り除き、選択性、生産性の高いエッチング方法、ＲＩＥ装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のエッチング方法は、チャンバー内に被処理基板を載置する工程と、このチャンバー内に、炭化フッ素ガスを含むガスを導入する工程と、チャンバー内に、第１の周波数の高周波と、より周波数の高い第２の周波数の高周波を同時に或いは交互に印加して、プラズマを生成する工程と、このプラズマにより、被処理基板をエッチングする工程を備え、炭化フッ素ガスのＣ／Ｆ比が０．６５以上であることを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のエッチング方法においては、さらにチャンバー内に３０〜６０ガウスの磁場を印加することを特徴としている。
【０００８】
そして、本発明のエッチング方法においては、さらにチャンバー内に磁場を印加するとともに、第２の周波数の高周波の周波数を低周波側に変動させて印加することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のＲＩＥ装置は、チャンバーと、このチャンバー内に炭素及びフッ素を含むガスを導入する手段と、チャンバー内に、第１の周波数の高周波と、より高周波の第２の周波数の高周波を同時に或いは交互に印加する下部電極と、この下部電極上に設置され、基板を載置するステージを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
そして、本発明のＲＩＥ装置は、容量結合型ＲＩＥ装置であることを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１２】
図１に本実施形態に用いられる容量結合型マグネトロンＲＩＥ装置を示す。プラズマを発生させる真空チャンバー１中に、絶縁体からなり、ウエハ（被処理基板）２を載置するステージ３と、その下部に下部電極４が設置されている。そして、それぞれ数ＭＨｚ、数十ＭＨｚの高周波（以下ＲＦとする）を印加するＲＦ電源（Ｌ）５、ＲＦ電源（Ｈ）６と、これらＲＦ電源側とチャンバー側のインピーダンスを整合させるためのマッチングボックス７が、下部電極４と接続されている。さらに、チャンバー１上部には、磁場を印加するためのマグネトロン８が設置されている。
【００１３】
このようなＲＩＥ装置は、以下のように用いられる。まず、チャンバー１中のステージ３上に、ＳｉＯ２膜上にレジストマスクの形成されたウエハ２を設置し、減圧後Ｃ４Ｆ６ガス（Ｃ／Ｆ比０．６５以上）を含む混合ガスを導入する。一方、ＲＦ電源（Ｌ）５、ＲＦ電源（Ｈ）６の双方より入力されるＲＦ（Ｌ）、ＲＦ（Ｌ）より高周波のＲＦ（Ｈ）は、マッチングボックス７によりインピーダンス整合され、下部電極４より印加されて、プラズマ９を発生する。このとき、必要に応じてマグネトロン８により所定の磁場が印加される。そしてステージ３上に載置されたウエハ２は、プラズマ中のイオン、及びラジカルと反応してエッチングが進行する。
【００１４】
ＳｉＯ２膜のエッチングは、表面に付着したプラズマ中のＣｘＦｙラジカルに、生成されたイオンが衝突することにより進行すると考えられる。一方、レジストのエッチングは、プラズマ中のイオンやＦラジカルにより進行し、さらにイオン衝突によりスパッタリングも同時に発生すると考えられる。このため、イオンやＦラジカルが多く発生すると、レジストに対するＳｉＯ２膜の選択比が低くなってしまう。
【００１５】
そこで、炭化フッ素ガス中のＣ／Ｆ比を大きくして、ＣｘＦｙラジカル密度を増大させ、高いレートでレジスト表面にＣｘＦｙを堆積させることにより、対レジスト選択比を向上することができる。しかしながら、同時にＳｉＯ２膜上にも過剰にＣｘＦｙが付着するため、ＳｉＯ２膜のエッチングが進行しなくなる（エッチストップ）という状況が発生する。
【００１６】
そのため、さらにＳｉＯ２膜のエッチングを進行させるには、イオンをウエハに引き込むエネルギー（以下イオンエネルギー）をより高くして、ＣｘＦｙラジカルが付着したＳｉＯ２膜に衝突させる必要がある。例えば、アスペクト比の高いホールをエッチングする場合、表面に比べて底部では付着するＣｘＦｙが少なくなっている。そこで、高エネルギーのイオンを衝突させると、ＣｘＦｙラジカル付着量が多い表面（レジスト）は、付着量が少ない底部（ＳｉＯ２膜）と比較してエッチングの進行が抑制されることになり、エッチング選択比を向上させることができる。
【００１７】
このように、エッチング選択比とエッチングレートの向上には、イオンやＦラジカル密度を抑え、かつＣｘＦｙラジカル密度を増大させるとともに、イオンエネルギーを増大させる必要がある。
【００１８】
ＲＦにより生成されたプラズマのイオン密度、ラジカル密度は、印加したＲＦの電力増加に比例して増大する。また、イオンエネルギーも同様に増大する。従って、上述のように、イオンやＦラジカル密度を抑え、かつイオンエネルギーを増大させるには、各々を独立して制御する必要があるが、ＲＦ（Ｈ）によりイオン密度、ラジカル密度を、ＲＦ（Ｌ）によりイオンエネルギーをそれぞれ制御することが可能となる。
【００１９】
その結果、対レジスト選択比は８以上となり、ＳｉＯ２膜のエッチングレートは４５０ｎｍ／ｍｉｎ以上を得ることができる。
【００２０】
尚、プラズマのイオン、ラジカル密度、イオンエネルギーを制御できるＲＩＥ装置には、本実施形態において用いた容量結合型ＲＩＥ装置の他、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）プラズマ装置、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）装置、ＳＷＰ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｗａｖｅ  Ｐｌａｓｍａ）装置などが挙げられるが、容量結合型ＲＩＥ装置と比較してイオン密度、ラジカル密度が高い。
【００２１】
本実施形態において、ＲＦ（Ｈ）、ＲＦ（Ｌ）は、ステージ３の下部電極４より印加されたが、１つ若しくは複数のＲＦをチャンバー上部に設置される上部電極より印加しても良い。また、ＲＦ（Ｈ）を数十ＭＨｚ、ＲＦ（Ｌ）を数ＭＨｚとしたが、周波数が異なっていれば良く、例えば、１３．５６ＭＨｚを境にＨ、Ｌを設定すれば良い。
【００２２】
また、ＲＦ（Ｈ）電力を抑えることにより、イオンやＦラジカル密度を抑え、対レジスト選択比を向上させることができるが、一方でＣｘＦｙラジカル密度も抑えられてしまうためＳｉＯ２膜のエッチングレートが低下してしまう。他方、図２に示すように、磁場を印加することによりエッチングレートは増大し、対レジスト選択比は低下する。そこで、３０〜６０ガウスの磁場を印加することにより、ある程度の選択比を維持しつつ、エッチングレートを向上させることができる。また、同時にＲＦ（Ｈ）の周波数を、プラズマ放電を維持しつつ、低周波側にシフトさせることにより、選択比を向上させることができる。この場合、エッチングレートは低下するため、さらに、印加磁場を１００ガウス前後以上として、エッチングレートを向上させることも効果的である。
【００２３】
尚、本実施形態において、Ｃ／Ｆ比０．６５以上の炭化フッ素ガスとしてＣ４Ｆ６ガスを用いたが、特に限定されるものではなく、この他Ｃ５Ｆ８等、種々の炭化フッ素ガスを用いることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、選択性、生産性の高いエッチング方法及びＲＩＥ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＲＩＥ装置を示す図。
【図２】本発明における磁場印加時の特性を示す図。
【図３】従来のＲＩＥ装置を示す図。
【符号の説明】
１、１１  チャンバー
２、１２  ウエハ（被処理基板）
３、１３  ステージ
４、１４  下部電極
５  ＲＦ電源（Ｌ）
６  ＲＦ電源（Ｈ）
７、１７  マッチングボックス
８  マグネトロン
９、１９  プラズマ
１５  ＲＦ電源（１３．５６ＭＨｚ）
【図１】
2004335523.tif 000003
【図２】
2004335523.tif 000004
【図３】
2004335523.tif 000005