(57)【要約】【課題】２層レジストの下層をエッチングする場合のような、Ｓｉ含有有機系材料膜をマスクとして有機系材料膜をエッチングする場合に、良好な選択比で、かつ形状性および精度良くエッチングすることができるエッチング方法を提供すること。【解決手段】処理容器２内で、エッチングガスのプラズマによりＳｉ含有有機系材料膜をマスクとして基板Ｗ上に形成された有機系材料膜をエッチングするにあたり、エッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、所望のＣＤシフト値が得られるように、その流量比を調整する。【選択図】　　　図１
2004071768.tif 000002
【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によりＳｉ含有有機系材料膜をマスクとして基板上に形成された有機系材料膜をエッチングするにあたり、
エッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、所望のＣＤシフト値が得られるように、その流量比を調整することを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
処理容器内で、エッチングガスのプラズマによりＳｉ含有有機系材料膜をマスクとして基板上に形成された有機系材料膜をエッチングするにあたり、
エッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比を０．５〜１０％とすることを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】
ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比を５〜１０％とすることを特徴とする請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記処理容器内の圧力が１３．３Ｐａ未満であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記処理容器内の圧力が６．７Ｐａ以上であることを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項６】
基板を支持する支持体の温度が０〜２０℃であ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項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
被処理基板面積に電極間距離を掛けて求めた有効チャンバー体積をＶ（ｍ３）とし、排気速度をＳ（ｍ３／ｓｅｃ）とした場合に、Ｖ／Ｓで表されるレジデンスタイムの値が２０〜６０ｍｓｅｃ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項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記基板は、前記有機系材料膜の下に該有機系材料膜をマスクとしてエッチングされるべき下地被エッチング膜を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
プラズマを生成する機構は、相対向する一対の電極間に高周波電界を形成してプラズマを生成する容量結合型のものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２層レジストの下層レジストをエッチングする場合のように、基板に形成された有機系材料膜をシリコン含有有機系材料膜をマスクとしてプラズマエッチングするエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体デバイスは一層の高集積化が求められており、そのため、より微細なパターンを形成することが要求されている。このような要求を満たすべく、フォトリソグラフィー工程においては、微細パターンに対応して高解像度を得るために、ドライエッチングによるパターン形成の際に半導体ウエハ上に形成されるレジスト膜を薄く形成する必要がある。
【０００３】
しかし、微細パターンに対応してレジスト膜を薄くしていくと、レジスト膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比が十分にとれず、良好なパターンを形成し難いという問題がある。
【０００４】
そこで、従来よりこのような不都合を解消する技術として２層レジストが用いられている。２層レジストの例としては、被エッチング膜の上に平坦化のための下層レジスト膜を形成し、その上に上層レジスト膜として感光性レジスト膜を形成したものが挙げられる。
【０００５】
このような２層レジストにおいては、上層の感光性レジスト膜としてシリコンを含有したものを用い、まず、この感光性レジスト膜に露光および現像によりレジストパターンを形成し、次いでこのパターン化された上層レジスト膜をマスクとして下層レジスト膜をエッチング（ドライ現像）し、最後に上層レジストおよび下層レジストをマスクとして被エッチング膜をエッチングする。
【０００６】
このような一連のエッチング工程において、上層レジスト膜をマスクとして下層レジスト膜をエッチングする際には、従来よりＯ２ガスを主体とするＯ２系ガスが用いられている。Ｏ２系ガスにより上層レジスト膜にＳｉＯ２が生じるので、下層レジストを上層レジストに対して高い選択比でエッチングすることができ、上層レジスト膜の残膜厚さを大きくすることができる。
【０００７】
しかしながら、このようにＯ２系ガスによりエッチングを行うと、エッチング形状がボーイングと称される弓形のものとなり、ＣＤシフトの制御性が悪いという問題がある。つまり、エッチングの形状性および精度が不十分である。
【０００８】
一方、エッチングガスとして、Ｈ２ガスとＮ２ガスとの混合ガスも検討されており、この場合にはボーイングが生じ難くＣＤシフトも小さいので、エッチングの形状性や精度には問題がない。
【０００９】
しかしながら、Ｈ２ガスとＮ２ガスとの混合ガスでは、下層レジストの上層レジストに対するエッチング選択比が低く、下層レジストをエッチングした際に、上層レジストの厚さが小さくなって２層レジストの利点が損なわれてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、２層レジストの下層をエッチングする場合のような、Ｓｉ含有有機系材料膜をマスクとして有機系材料膜をエッチングする場合に、良好な選択比で、かつ形状性および精度良くエッチングすることができるエッチング方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決しようとする手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、２層レジストの下層レジストをエッチングする場合のような、Ｓｉ含有有機系材料膜をマスクとして有機系材料膜をエッチングする場合に、ＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用いれば、ＣＤシフトを所望の値に制御することができ、良好な選択比を維持しつつ、形状性および精度良くエッチングすることができることを見出した。
【００１２】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、処理容器内で、エッチングガスのプラズマによりＳｉ含有有機系材料膜をマスクとして基板上に形成された有機系材料膜をエッチングするにあたり、エッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、所望のＣＤシフト値が得られるように、その流量比を調整することを特徴とするエッチング方法を提供する。
【００１３】
また、処理容器内で、エッチングガスのプラズマによりＳｉ含有有機系材料膜をマスクとして基板上に形成された有機系材料膜をエッチングするにあたり、エッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比を０．５〜１０％とすることを特徴とするエッチング方法を提供する。
【００１４】
なお、２層レジストの下層のエッチングにおいてＮＨ３ガスとＯ２ガスを用いることは、特開平１−２８０３１６号公報に記載されているが、この公報に記載されているのは、有機膜を高エッチングレートでエッチングするためにＮＨ３を含むガスが有効であるということであり、この公報ではＯ２ガスはＮＨ３へ添加するガスの１種に過ぎず、本発明のように、ＮＨ３ガスにＯ２ガスを添加することによりＣＤシフトを所望の値に制御することについては全く考慮されていない。したがって、この公報に開示された技術は、本発明とは関係のない技術である。
【００１５】
本発明において、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比は５〜１０％とすることがより好ましい。また、処理容器内の圧力は、１３．３Ｐａ未満であることが好ましく、６．７Ｐａ以上であることがより好ましい。さらに、基板を支持する支持体の温度が０〜２０℃であることが好ましい。さらにまた、被処理基板面積に電極間距離を掛けて求めた有効チャンバー体積をＶ（ｍ３）とし、排気速度をＳ（ｍ３／ｓｅｃ）とした場合に、Ｖ／Ｓで表されるレジデンスタイムの値が２０〜６０ｍｓｅｃであることが好ましい。
【００１６】
前記基板としては、前記有機系材料膜の下に該有機系材料膜をマスクとしてエッチングされるべき下地被エッチング膜を有するものとすることができる。また、プラズマを生成する機構は、相対向する一対の電極間に高周波電界を形成してプラズマを生成する容量結合型のものを採用することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明を実施するためのプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。
【００１８】
このプラズマエッチング装置１は、電極板が上下平行に対向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００１９】
このプラズマエッチング装置１は、例えば表面がセラミック溶射処理されたアルミニウムからなる円筒形状に成形された処理容器としてのチャンバー２を有しており、このチャンバー２は保安接地されている。前記チャンバー２内には例えばシリコンからなり、その上に所定の膜が形成された半導体ウエハ（以下単に「ウエハ」と記す）Ｗを水平に載置し、下部電極として機能するサセプタ３が支持部材４に支持された状態で設けられている。この支持部材４はセラミックなどの絶縁板５を介して、図示しない昇降装置の支持台６により支持されており、この昇降機構によってサセプタ３が昇降可能となっている。支持台６の下方中央の大気部分は、ベローズ７で覆われており、チャンバー２内と大気部分とが分離されている。
【００２０】
前記支持部材４の内部には、冷媒室８が設けられており、この冷媒室８には、例えばガルデンなどの冷媒が冷媒導入管８ａを介して導入されて循環し、その冷熱が前記サセプタ３を介して前記ウエハＷに対して伝熱され、これによりウエハＷの処理面が所望の温度に制御される。また、チャンバー２が真空に保持されていても、冷媒室８に循環される冷媒によりウエハＷを有効に冷却可能なように、被処理体であるウエハＷの裏面に、伝熱媒体、例えばＨｅガスなどを供給するためのガス通路９が設けられており、この伝熱媒体を介してサセプタ３の冷熱がウエハＷに有効に伝達され、ウエハＷを精度良く温度制御することができる。
【００２１】
前記サセプタ３は、その上部中央部が凸状の円板状に成形され、その上に絶縁材の間に電極１２が介在されてなる静電チャック１１が設けられており、電極１２に接続された直流電源１３から直流電圧が印加されることにより、例えばクーロン力によってウエハＷを静電吸着する。前記サセプタ３の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置されたウエハＷを囲むように、エッチングの均一性を向上させるための環状のフォーカスリング１５が配置されている。
【００２２】
前記サセプタ３の上方には、このサセプタ３と平行に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド２１が設けられている。このシャワーヘッド２１は、絶縁材２２を介して、チャンバー２の上部に支持されており、サセプタ３との対向面２４には多数の吐出孔２３を有している。なお、ウエハＷ表面とシャワーヘッド２１とは、例えば３０〜９０ｍｍ程度離間され、この距離は前記昇降機構により調節可能である。
【００２３】
前記シャワーヘッド２１の中央にはガス導入口２６が設けられ、さらにこのガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されており、さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８を介して、エッチングガスを供給するエッチングガス供給系３０が接続されている。エッチングガス供給系３０は、ＮＨ３ガス供給源３１、Ｏ２ガス供給源３２を有しており、これらガス源からの配管には、それぞれマスフローコントローラ３３およびバルブ３４が設けられている。
【００２４】
そして、エッチングガスとしてのＮＨ３ガス、Ｏ２ガスが、エッチングガス供給系３０のそれぞれのガス供給源からガス供給配管２７、ガス導入口２６を介してシャワーヘッド２１内の空間に至り、ガス吐出孔２３から吐出される。
【００２５】
前記チャンバー２の側壁底部近傍には排気管３５が接続されており、この排気管３５には排気装置３６が接続されている。排気装置３６はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー２の側壁にはウエハＷの搬入出口３７と、この搬入出口３７を開閉するゲートバルブ３８とが設けられており、このゲートバルブ３８を開にした状態で搬入出口３７を介してウエハＷが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。
【００２６】
上部電極として機能するシャワーヘッド２１には、高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介在されている。この高周波電源４０は、例えば６０ＭＨｚの周波数の高周波電力を上部電極であるシャワーヘッド２１に供給し、上部電極であるシャワーヘッド２１と下部電極であるサセプタ３との間にプラズマ形成用の高周波電界を形成する。また、シャワーヘッド２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。
【００２７】
下部電極として機能するサセプタ３には、高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介在されている。この高周波電源５０は、例えば２ＭＨｚの周波数の高周波電力を下部電極であるサセプタ３に供給し、プラズマ中のイオンをウエハＷに向けて引き込み、異方性の高いエッチングを実現する。また、このサセプタ３にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）１６が接続されている。
【００２８】
次に、このように構成されるプラズマエッチング装置を用いて２層レジストの下層レジストをエッチングする際のエッチング動作について説明する。
【００２９】
図２は、本実施形態のエッチング対象である２層レジストが形成された構造の一例を示す断面図である。ここでは、ウエハＷに形成された被エッチング層６１の上に、エッチングするための２層レジスト６２が形成されている。この２層レジスト６２は、上層レジストとしてのシリコンを含有する感光性レジスト膜６３、下層レジストとしての有機系材料膜６４が積層されて構成されている。
【００３０】
上層レジストである感光性レジスト膜６３は、所定のパターンに露光され、現像されており、この感光性レジスト膜６３をマスクとして下層レジストである有機系材料膜６４をエッチング（ドライ現像）する。そして、上層レジストである感光性レジスト膜６３およびこのようにしてエッチングされた有機系材料膜６４は、被エッチング層６１のエッチングの際のマスクとして機能する。
【００３１】
エッチング対象である下層レジストとしての有機系材料膜６４は感光性は必要とせず、ＣおよびＨを含有したもの、これらにさらにＯを含有したものを用いることができ、下地の被エッチング層６１に対するエッチング選択比の高いものが選ばれる。エッチング選択比を高くしてその膜厚を薄くする観点からはＣリッチな膜が好ましい。
【００３２】
さらに、被エッチング層６１としては、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＴｉＮ、およびＳｉＯ２、ＳｉＯＣ等の層間絶縁膜から選択された少なくとも１種で構成したものが好適である。
【００３３】
このような２層レジストのエッチングにおいて、感光性レジスト膜６３に形成された微細パターンを被エッチング層６１に正確に転写するためには、感光性レジスト膜６３をマスクとして有機系材料膜６４を高選択比で、かつ形状性良くしかも高精度でエッチングする必要がある。
【００３４】
上記図１の装置を用いて、図２における構造において上層レジストである感光性レジスト膜６３をマスクとして下層レジストである有機系材料膜６４をエッチングする際には、まず、ゲートバルブ３８を開にしてこのような構造を有するウエハＷをチャンバー２内に搬入し、サセプタ３に載置した後、ゲートバルブ３８を閉じ、サセプタ３を上昇させてサセプタ３上のウエハＷ表面とシャワーヘッド２１との距離を３０〜９０ｍｍ程度に調整し、排気装置３６の真空ポンプにより排気管３５を介してチャンバー２内を排気し、チャンバー２内を減圧した後、直流電源１３から直流電圧を静電チャック１１内の導電体１２に印加する。
【００３５】
次いで、エッチングガス供給系３０からエッチングガスとしてＮＨ３ガス、Ｏ２ガスをチャンバー１内に導入する。そして、高周波電源４０からシャワーヘッド２１に例えば６０ＭＨｚの高周波電力を印加し、これにより、上部電極としてのシャワーヘッド２１と下部電極としてのサセプタ３との間に高周波電界を生じさせ、上記ＮＨ３ガスとＯ２ガスとの混合ガスをプラズマ化する。プラズマの生成によりウエハＷは静電チャック１１上に静電吸着される。
【００３６】
このようにして生成されたエッチングガスのプラズマにより、有機系材料膜６４のエッチングを行う。このとき、高周波電源５０から下部電極であるサセプタ３に所定の周波数の高周波電力を印加してプラズマ中のイオンをサセプタ３側へ引き込むようにする。
【００３７】
このエッチングの際には、所望のＣＤシフト値が得られるように、ＮＨ３ガスとＯ２ガスとの流量比を調整する。ＮＨ３ガスのみでも有機系材料膜６４を感光性レジスト膜６３に対して高選択比でエッチングすることが可能であるが、ＮＨ３ガスのみの場合にはエッチングが不足しやすく、エッチング部分の幅が狭くなる傾向にあり、良好なＣＤシフト値が得られず、かつエッチング残渣が残存する。これに対して、適当量のＯ２ガスを添加することにより、エッチングが促進され、所望のＣＤシフト値とすることが可能であり、しかもエッチング残渣も生じ難くすることができる。なお、ＣＤシフト値とは、図３に示すように、エッチング後における有機系材料層６４の最下部のＣＤ値（Ｂｏｔｔｏｍ　ＣＤ）から最上部のＣＤ値（Ｔｏｐ　ＣＤ）を引いた値をいう。したがって、トップよりもボトムが広がった場合には＋、トップよりもボトムが狭い場合には−で表される。
【００３８】
この場合に、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比Ｏ２／ＮＨ３を０．５〜１０％とすることが好ましい。Ｏ２／ＮＨ３が０．５％以上であればＯ２の作用が有効に発揮され、より良好なＣＤシフト値が得られるとともに、エッチング残渣をより生じ難くすることができる。また、Ｏ２／ＮＨ３が１０％を超えると図４に示すように、エッチングの途中で弓状に膨らんだボーイングが生じてエッチングの形状が悪くなる傾向にある。より好ましくは、Ｏ２／ＮＨ３が５〜１０％である。Ｏ２／ＮＨ３が５％を超えることにより、さらに一層良好なＣＤシフト値が得られ、しかもエッチング残渣を確実に解消することが可能となる。
【００３９】
このエッチングの際のチャンバー２内の圧力は、１３．３Ｐａ未満であることが好ましい。これ以上の圧力の場合には、エッチング残渣が生じやすくなり好ましくない。より好ましくは６．７Ｐａ以上、１３．３Ｐａ未満である。チャンバー内圧力が６．７Ｐａ未満の場合には、ＣＤシフト値の＋になりすぎる（エッチング幅が広くなりすぎる）おそれがあり、エッチング形状も悪くなるおそれがある。
【００４０】
また、エッチングの際のサセプタ温度は、０〜２０℃であることが好ましい。サセプタ温度が０℃未満の場合には、エッチングの進行が遅く、ＣＤシフト値が−になりすぎる（ボトムのエッチング幅が狭くなりすぎる）おそれがある。一方、サセプタ温度が２０℃を超えると、エッチングの進行が速く、ＣＤシフト値が＋になりすぎる（ボトムのエッチング幅が広くなりすぎる）おそれがある。
【００４１】
さらに、エッチングの際におけるエッチングガスのレジデンスタイムは２０〜６０ｍｓｅｃであることが好ましい。レジデンスタイムが６０ｍｓｅｃを超えるとＣＤシフト値が＋になりすぎるおそれがあり、２０ｍｓｅｃ未満では、エッチングの進行が遅くＣＤシフト値が−になりやすくなる。
【００４２】
なお、レジデンスタイムとはエッチングガスのチャンバー１内のエッチングに寄与する部分における滞留時間をいい、ウエハＷ面積に電極間距離を掛けて求めた有効チャンバー体積をＶ（ｍ３）（ウエハ外側のガスはエッチングに寄与しないから、エッチングに寄与するガスが存在する部分の体積を用いる）、排気速度をＳ（ｍ３／ｓｅｃ）、チャンバー内圧力をｐ（Ｐａ）、総流量をＱ（Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）とすると、レジデンスタイムτは、以下の式で求めることができる。
τ＝Ｖ／Ｓ＝ｐＶ／Ｑ（ｓｅｃ）
【００４３】
このようにしてエッチングを行い、予め把握されている有機系材料膜６４が完全にエッチングされるまでの時間に対し１０〜３０％オーバーエッチングになる時間経過した時点でエッチングを終了する。
【００４４】
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
ここでは、上述の図２に示す構造において、ウエハＷとして２００ｍｍウエハを用い、所定パターンの厚さ３１０ｎｍの感光性レジスト層６３をマスクとして下層レジストである厚さ８００ｎｍの有機系材料膜６４を図１に示すプラズマエッチング装置にてホールおよびトレンチのエッチングを行った。エッチング前のトップＣＤの値は２４０ｎｍであった。エッチング幅は、なお、高周波電源４０の周波数は６０ＭＨｚ、高周波電源５０の周波数は２ＭＨｚとした。
【００４５】
まず、比較例として、エッチングガスとしてＯ２ガスを主体とするガスを用いて実験を行った。この際の条件は、サセプタ温度：０℃、電極間ギャップ：５５ｍｍ、Ｏ２ガスの流量：０．１Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：２．０〜３．３Ｐａ、上部電極パワー：５００Ｗ、下部電極パワー：１５０Ｗ、オーバーエッチング：１０％とした。その結果、感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２４０ｎｍとエッチングの選択性は良好であり、エッチング残渣も存在しなかったが、ＣＤシフト値がセンターで＋７７〜１０１ｎｍ、エッジで＋７７〜９７ｎｍと大きく、ボーイングも生じていた。また、チャンバー内圧力を２．７Ｐａとし、エッチングガスとしてＯ２ガス：０．０５Ｌ／ｍｉｎに、それぞれＮ２ガス：０．０５Ｌ／ｍｉｎ、ＣＯガス：０．０５Ｌ／ｍｉｎを加え、他の条件は全て同一としてエッチングを行った結果、ＣＤシフト値が、それぞれセンター：＋１３２ｎｍ、エッジ：＋１３３ｎｍ、およびセンター：＋７９ｎｍ、エッジ：＋７２ｎｍとやはり大きく、ボーイングも生じていた。この結果から、Ｏ２ガス系ではＣＤシフト値を所望の値に制御することが困難であることが把握された。
【００４６】
また、他の比較例として、エッチングガスとしてＮ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いて実験を行った。この際の条件は、Ｎ２ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎ、Ｈ２ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：１３．３Ｐａ、上部電極パワー：１０００Ｗ、下部電極パワー：１００Ｗとし、他の条件は上記比較例と同様とした。その結果、ＣＤシフト値が、センター：−２ｎｍ、エッジ：＋３ｎｍと良好な値であり、エッチング残渣も存在しなかったが、感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２００ｎｍとなり、エッチング選択比が悪いため感光性レジスト層６３が薄くなりすぎることが把握された。
【００４７】
さらに他の比較例として、エッチングガスとしてＮＨ３ガスを用いて実験を行った。この際の条件は、ＮＨ３ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎとした以外は、上記Ｎ２ガスとＨ２ガスとの混合ガスを用いた場合と同様とした。その結果、感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２６５ｎｍとエッチングの選択性は良好であったが、エッチング残渣が存在し、ＣＤシフト値が、センター：−２１ｎｍ、エッジ：−２５ｎｍとなり、ボトムエッチング幅が狭くなる傾向にあることが把握された。
【００４８】
次に、本発明の範囲である実施例として、エッチングガスとしてＮＨ３ガスおよびＯ２ガスの混合ガスを用いて実験を行った。この際の条件は、電極間ギャップ：５５ｍｍ、上部電極パワー：１０００Ｗ、下部電極パワー：１００Ｗとし、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比Ｏ２／ＮＨ３の値、チャンバー内圧力、サセプタ温度、レジデンスタイムを変化させた。
【００４９】
まず、ＮＨ３ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガスの流量：０．０３Ｌ／ｍｉｎ（流量比Ｏ２／ＮＨ３の値：１０％）、サセプタ温度を０℃として、チャンバー内圧力を（１）１０．０Ｐａ、（２）１３．３Ｐａ、（３）２６．６Ｐａと変化させた。その結果、いずれも感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２５０ｎｍ以上とエッチングの選択性が良好であった。また、ＣＤシフト値、肩部残り、エッチング残渣を調査した。その結果をレジデンスタイムとともに以下に示す。なお、肩部残りは、図５に示すように、感光性レジスト層６３がエッチングされた際の肩部の下の直線部の長さｘをいい、この値が大きいほど好ましい。
【００５０】
2004071768.tif 000003
以上のように、チャンバー内圧力が１３．３Ｐａ以上になるとエッチング残渣が出る傾向にあるが、１０．０Ｐａでは、エッチング残渣は生じなかった。これにより、チャンバー内圧力は１３．３Ｐａ未満がよいことが把握された。ただし、１０．０Ｐａでは、ＣＤシフト値の−の絶対値が大きい傾向にある。
【００５１】
次に、ＮＨ３ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガスの流量：０．０３Ｌ／ｍｉｎ（流量比Ｏ２／ＮＨ３の値：１０％）とし、チャンバー内圧力を上記実験で最も結果が良かった１０．０Ｐａとして、サセプタ温度を（４）０℃（上記（１）と同じ）、（５）１０℃、（６）２０℃と変化させた。その結果、いずれも感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２５０ｎｍ以上とエッチングの選択性が良好であった。また、ＣＤシフト値、肩部残り、エッチング残渣を調査した。その結果を以下に示す。
【００５２】
2004071768.tif 000004
以上のように、サセプタ温度によりＣＤシフト値が変化し、０℃ではＣＤシフト値の−の絶対値が大きい傾向にあるが、サセプタ温度が上昇するに従って、ＣＤシフト値は＋側へ向かい、サセプタ温度が２０℃では＋の絶対値が大きい傾向にある。この結果から、サセプタ温度は０〜２０℃が好ましいことが把握された。
【００５３】
次に、流量比Ｏ２／ＮＨ３の値：１０％とし、チャンバー内圧力：１０．０Ｐａ、サセプタ温度：１０℃として、ガスの総流量およびレジデンスタイムを以下の（７）〜（９）で変化させた。
2004071768.tif 000005
その結果、いずれも感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２５０ｎｍ以上とエッチングの選択性が良好であった。また、ＣＤシフト値、肩部残り、エッチング残渣を調査した。その結果を以下に示す。
【００５４】
2004071768.tif 000006
エッチング残渣　：トレンチ部でエッチング残渣あり
以上のように、ガス流量を変化させてレジデンスタイムを変化させた結果、レジデンスタイムが６０ｍｓｅｃ以上の（７）はＣＤシフト値の＋の絶対値が大きい傾向にあり、レジデンスタイムが２０ｍｓｅｃ付近の（９）はＣＤシフト値は良好であったがトレンチ部で若干エッチング残渣が存在し、２０ｍｓｅｃ未満になるとエッチング残渣が問題になることが予想される。
【００５５】
次に、ＮＨ３の流量を０．３Ｌ／ｍｉｎと一定とし、Ｏ２の流量を０．０３Ｌ／ｍｉｎ、０．０１５Ｌ／ｍｉｎとして、流量比Ｏ２／ＮＨ３の値を（１０）１０％、（１１）５％と変化させた。なお、チャンバー内圧力：１０．０Ｐａ、サセプタ温度：１０℃とした。その結果、いずれも感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２５０ｎｍ以上とエッチングの選択性が良好であった。また、ＣＤシフト値、肩部残り、エッチング残渣を調査した。その結果を以下に示す。
2004071768.tif 000007
以上のように、Ｏ２／ＮＨ３が１０％以下で良好な結果となった。Ｏ２／ＮＨ３が５％以下であっても良好なＣＤシフト値が得られることが予想される。ただし、Ｏ２／ＮＨ３：１０％で許容される程度ではあるがボーイングが生じたため、１０％を超えるとあまり好ましくないことが予想される。
【００５６】
次に、チャンバー内圧力以外は上記（１０）と全く同一とし、チャンバー内圧力を６．７Ｐａに減じた（１２）について、同様の試験を行った。その結果、感光性レジスト層６３のフラット部の残膜量が２５０ｎｍ以上とエッチングの選択性が良好であった。また、ＣＤシフト値、肩部残り、エッチング残渣は以下のとおりであった。
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以上のように、チャンバー内圧力を６．７Ｐａまで低下させても良好な結果となった。ただし、チャンバー内圧力を低下させるとＣＤシフト値が大きくなり、エッチング形状も多少悪くなる傾向にあるため、チャンバー内圧力は６．７Ｐａ以上が好ましいと考えられる。
【００５７】
以上を総合的に判断すると、ＮＨ３ガス流量：０．３Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガスの流量：０．０１５Ｌ／ｍｉｎ（流量比Ｏ２／ＮＨ３の値：５％）、サセプタ温度：１０℃、チャンバー内圧力：１０．０Ｐａが最もよいことが把握された。
【００５８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では上下電極に高周波電力を印加してエッチングを行う平行平板型のプラズマエッチング装置を用いたが、これに限るものではなく、上部電極のみ、または下部電極のみに高周波電力を印加すタイプの装置であってもよく、永久磁石を用いたマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置であってもよい。また、容量結合型のプラズマエッチング装置に限らず、誘導結合型等の他の種々のプラズマエッチング装置を用いることができる。ただし、適度なプラズマ密度で高いエッチング選択比を得る観点から容量結合型のものが好ましい。また、上記実施形態では２層レジストのエッチングについて説明したが、シリコン含有有機系材料膜をマスクとする有機系材料膜のエッチングであればこれに限るものではない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｓｉ含有有機系材料膜をマスクとして有機系材料膜をエッチングするに際し、ＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用いることにより、ＣＤシフトを所望の値に制御することができ、良好な選択比を維持しつつ、形状性および精度良くエッチングすることができる。また、ＮＨ３ガスに対するＯ２ガスの流量比を０．５〜１０％とすることにより、Ｏ２の作用が有効に発揮され、より良好なＣＤシフト値が得られるとともに、エッチング残渣をより生じ難くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方法を実施するためのプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態のエッチング対象である２層レジストが形成された構造を示す断面図。
【図３】ＣＤシフト値を説明するための図。
【図４】ボーイングを説明するための図。
【図５】肩部残りを説明するための図。
【符号の説明】
１；プラズマエッチング装置
２；チャンバー（処理容器）
３；サセプタ（下部電極）
２１；シャワーヘッド
３０；エッチングガス供給系
３１；ＮＨ３ガス供給源
３２；Ｏ２ガス供給源
３６；排気装置
４０；高周波電源
６２；２層レジスト
６３；感光性レジスト層（上層レジスト）
６４；有機系材料膜（下層レジスト）
Ｗ；半導体ウエハ
【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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