(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被エッチング層上に、少なくとも下層有機膜層とシリコン酸化膜からなる中間層と上層レジスト層との積層構造からなるマスク層を有する被処理体のプラズマエッチング方法であって、
前記上層レジスト層を所定パターンに露光、現像し、得られたパターンをマスクにして前記中間層をプラズマエッチングする工程と、
前記中間層をマスクにして前記下層有機膜層をプラズマエッチングする工程と、
前記下層有機膜層をマスクとして前記被エッチング層をプラズマエッチングする工程とを具備し、
前記中間層をプラズマエッチングする際に、エッチングガスにＣＦ4 とＣＨＦ3 とＡｒからなる混合ガスを用い、
前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さくなるようにし、
前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さい寸法の穴又は溝を前記被エッチング層に形成し、かつ、
前記被処理体を支持する支持電極と、この支持電極に対向配置された対向電極との双方に高周波電力を印加するプラズマエッチング装置を用い、
前記中間層をプラズマエッチングする際に、前記対向電極に印加する高周波電力を増やすにつれて前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を小さく制御する
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
被エッチング層上に、少なくとも下層有機膜層とシリコン酸化膜からなる中間層と上層レジスト層との積層構造からなるマスク層を有する被処理体のプラズマエッチング方法であって、
前記上層レジスト層を所定パターンに露光、現像し、得られたパターンをマスクにして前記中間層をプラズマエッチングする工程と、
前記中間層をマスクにして前記下層有機膜層をプラズマエッチングする工程と、
前記下層有機膜層をマスクとして前記被エッチング層をプラズマエッチングする工程とを具備し、
前記中間層をプラズマエッチングする際に、エッチングガスにＣＦ4 とＣＨＦ3 とＡｒからなる混合ガスを用い、
前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さくなるようにし、
前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さい寸法の穴又は溝を前記被エッチング層に形成し、かつ、
前記中間層をプラズマエッチングする際に、前記エッチングガス中のＣＦ4 とＣＨＦ3 との流量比を、ＣＦ4 との流量を減少させ、ＣＨＦ3 との流量を増加させるにつれて前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を小さく制御する
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項３】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とする制御プログラム。
【請求項４】
コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とするコンピュータ記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層レジストプロセスにより、シリコン酸化膜等の被エッチング層にホールを形成するプラズマエッチング方法、制御プログラム、コンピュータ記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程においては、プラズマエッチングによりシリコン酸化膜にコンタクトホール等のホールを形成することが行われている。このような、コンタクトホールの形成工程では、ＫｒＦレジスト等を用いて露光、現像することにより所定パターンのレジストマスクを得、このレジストマスクを用いてプラズマエッチングを行う方法が知られている。
【０００３】
又、近年における半導体装置の回路パターンの微細化に対応するため、プラズマエッチングにおいて、より微細なパターンの転写が可能なＡｒＦレジスト等を上層レジスト層とし、無機材料からなる中間層及び下層レジスト層等を積層させた積層構造を有するマスク層を用いた多層レジストプロセスを行うことも知られている。
【０００４】
上記のような多層レジストプロセスにおいて、従来は、上層レジストパターン形状が忠実に下層レジストパターンに転写されるように、寸法変換差（ΔＣＤ）の小さなプラズマエッチングを行うことが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２７０４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、半導体装置の微細化に伴い、その回路を形成する配線の線幅やコンタクトホールの径等は小さくなる傾向にある。このため、被エッチング層を更に微細なパターンにエッチングすることのできるプラズマエッチング方法の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、従来に比べて被エッチング層を更に微細なパターンにエッチングすることのできるプラズマエッチング方法、制御プログラム、コンピュータ記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１のプラズマエッチング方法は、被エッチング層上に、少なくとも下層有機膜層とシリコン酸化膜からなる中間層と上層レジスト層との積層構造からなるマスク層を有する被処理体のプラズマエッチング方法であって、前記上層レジスト層を所定パターンに露光、現像し、得られたパターンをマスクにして前記中間層をプラズマエッチングする工程と、前記中間層をマスクにして前記下層有機膜層をプラズマエッチングする工程と、前記下層有機膜層をマスクとして前記被エッチング層をプラズマエッチングする工程とを具備し、前記中間層をプラズマエッチングする際に、エッチングガスにＣＦ4 とＣＨＦ3 とＡｒからなる混合ガスを用い、前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さくなるようにし、前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さい寸法の穴又は溝を前記被エッチング層に形成し、かつ、前記被処理体を支持する支持電極と、この支持電極に対向配置された対向電極との双方に高周波電力を印加するプラズマエッチング装置を用い、前記中間層をプラズマエッチングする際に、前記対向電極に印加する高周波電力を増やすにつれて前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を小さく制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２のプラズマエッチング方法は、被エッチング層上に、少なくとも下層有機膜層とシリコン酸化膜からなる中間層と上層レジスト層との積層構造からなるマスク層を有する被処理体のプラズマエッチング方法であって、前記上層レジスト層を所定パターンに露光、現像し、得られたパターンをマスクにして前記中間層をプラズマエッチングする工程と、前記中間層をマスクにして前記下層有機膜層をプラズマエッチングする工程と、前記下層有機膜層をマスクとして前記被エッチング層をプラズマエッチングする工程とを具備し、前記中間層をプラズマエッチングする際に、エッチングガスにＣＦ4 とＣＨＦ3 とＡｒからなる混合ガスを用い、前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さくなるようにし、前記上層レジスト層に形成されたパターンの開口部の寸法より小さい寸法の穴又は溝を前記被エッチング層に形成し、かつ、前記中間層をプラズマエッチングする際に、前記エッチングガス中のＣＦ4 とＣＨＦ3 との流量比を、ＣＦ4 との流量を減少させ、ＣＨＦ3 との流量を増加させるにつれて前記中間層をプラズマエッチングして形成される開口部の底部の寸法を小さく制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項３の制御プログラムは、コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項４のコンピュータ記憶媒体は、コンピュータ上で動作する制御プログラムが記憶されたコンピュータ記憶媒体であって、前記制御プログラムは、実行時に請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法が行われるようにプラズマエッチング装置を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のプラズマエッチング方法、制御プログラム、コンピュータ記憶媒体によれば、従来に比べて被エッチング層を更に微細なパターンにエッチングすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の構成を示すものであり、図２は、本実施形態に係る半導体ウエハＷの断面構成を拡大して示すものである。まず、図１を参照してプラズマエッチング装置の構成について説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
プラズマエッチング装置１は、例えば表面にイットリアを溶射したアルミニウム等からなり円筒形状に成形されたチャンバー（処理容器）２を有しており、このチャンバー２は接地されている。チャンバー２内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、被処理物、例えば半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらに、このサセプタ支持台４の上には、下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。このサセプタ５には、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。
【００２５】
サセプタ支持台４の内部には、冷媒室７が設けられており、この冷媒室７には、冷媒が冷媒導入管８を介して導入されて循環し、その冷熱がサセプタ５を介して半導体ウエハＷに対して伝熱され、これにより半導体ウエハＷが所望の温度に制御される。
【００２６】
サセプタ５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形され、その上に半導体ウエハＷと略同形の静電チャック１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材の間に電極１２を配置して構成されている。そして、電極１２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの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半導体ウエハＷを静電吸着する。
【００２７】
絶縁板３、サセプタ支持台４、サセプタ５、静電チャック１１には、半導体ウエハＷの裏面に、伝熱媒体（例えばＨｅガス等）を供給するためのガス通路１４が形成されており、この伝熱媒体を介してサセプタ５の冷熱が半導体ウエハＷに伝達され半導体ウエハＷが所定の温度に維持されるようになっている。
【００２８】
サセプタ５の上端周縁部には、静電チャック１１上に載置された半導体ウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１５が配置されている。このフォーカスリング１５は、例えば、シリコンなどの導電性材料から構成されており、エッチングの均一性を向上させる作用を有する。
【００２９】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。この上部電極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５との対向面を構成し、多数の吐出孔２３を有する、例えば、表面に陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムに石英カバーを設けて構成された電極板２４と、この電極２４を支持する導電性材料からなる電極支持体２５とによって構成されている。サセプタ５と上部電極２１とは、その間隔を変更可能とされている。
【００３０】
上部電極２１における電極支持体２５の中央にはガス導入口２６が設けられ、このガス導入口２６には、ガス供給管２７が接続されている。さらにこのガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフローコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接続されている。処理ガス供給源３０から、プラズマエッチングのためのエッチングガスが供給される。処理ガス供給源３０から供給されるエッチングガスは、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒ 、Ｎ2 ／Ｏ2 等である。
【００３１】
チャンバー２の底部には排気管３１が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、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の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、このゲートバルブ３２を開にした状態で半導体ウエハ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。
【００３２】
上部電極２１には、第１の高周波電源４０が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿されている。また、上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電源４０は、１３〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このように高い周波数を印加することによりチャンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成することができる。この第１の高周波電源４０の周波数は、１３〜８０ＭＨｚが好ましく、後述する実施例では、図示した６０ＭＨｚが使用される。
【００３３】
下部電極としてのサセプタ５には、第２の高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は、第１の高周波電源４０より低い周波数の範囲の周波数を有しており、このような範囲の周波数を印加することにより、被処理体である半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０の周波数は１〜２０ＭＨｚの範囲が好ましく、後述する実施例では、図示した２ＭＨｚが使用される。
【００３４】
上記構成のプラズマエッチング装置１は、制御部６０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部６０には、ＣＰＵを備えプラズマエッチング装置１の各部を制御するプロセスコントローラ６１と、ユーザインタフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００３５】
ユーザインタフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００３６】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ６１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインタフェース６２からの指示等にて任意のレシピを記憶部６３から呼び出してプロセスコントローラ６１に実行させることで、プロセスコントローラ６１の制御下で、プラズマエッチング装置１での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、或いは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００３７】
上記構成のプラズマエッチング装置１によって、半導体ウエハＷに形成された各種の膜をエッチングする場合、まず、半導体ウエハＷは、ゲートバルブ３２が開放された後、図示しないロードロック室からチャンバー２内へと搬入され、静電チャック１１上に載置される。そして、高圧直流電源１３から直流電圧が印加されることによって、半導体ウエハＷが静電チャック１１上に静電吸着される。次いで、ゲートバルブ３２が閉じられ、排気装置３５によって、チャンバー２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３８】
その後、バルブ２８が開放されて、処理ガス供給源３０から所定のエッチングガスが、マスフローコントローラ２９によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管２７、ガス導入口２６を通って上部電極２１の中空部へと導入され、さらに電極板２４の吐出孔２３を通って、図１の矢印に示すように、半導体ウエハＷに対して均一に吐出される。
【００３９】
そして、チャンバー２内の圧力が、所定の圧力に維持される。その後、第１の高周波電源４０から所定の周波数の高周波電力が上部電極２１に印加される。これにより、上部電極２１と下部電極としてのサセプタ５との間に高周波電界が生じ、エッチングガスが解離してプラズマ化する。
【００４０】
他方、第２の高周波電源５０から、上記の第１の高周波電源４０より低い周波数の高周波電力が下部電極であるサセプタ５に印加される。これにより、プラズマ中のイオンがサセプタ５側へ引き込まれ、イオンアシストによりエッチングの異方性が高められる。
【００４１】
そして、所定のエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及びエッチングガスの供給が停止され、上記した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷがチャンバー２内から搬出される。
【００４２】
次に、図２を参照して、本実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。図２（Ａ）に示すように、被処理物としての半導体ウエハＷの表面には、被エッチング層（本実施形態ではＴＥＯＳ膜）１０１が形成されている。この被エッチング層１０１の上には、下側から順に、下層有機膜層（本実施形態ではＫｒＦレジスト層）１０２、中間層（本実施形態ではシリコン酸化膜層（ＳＯＧ））１０３、上層レジスト層（本実施形態ではＡｒＦレジスト層）１０４が形成され、これらが積層された構造のマスク層とされている。そして、最上部の上層レジスト層１０４は、所定のパターンにパターニングされ、複数の開口部１０５が形成されている。これらの開口部１０５は、上層レジスト層１０４に、露光、現像を行うことにより、形成されたものである。
【００４３】
本実施形態に係るプラズマエッチング方法では、図２（Ａ）に示す状態から、まず、上層レジスト層１０４をマスクとして、中間層１０３のプラズマエッチングを行い、図２（Ｂ）の状態とする。このプラズマエッチングは、中間層１０３の開口部の側壁面をテーパー状にプラズマエッチングするものであり、使用するエッチングガスは、例えば、ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒである。このプラズマエッチングでは、開口部の側壁に反応生成物を付着させながら深さ方向にエッチングを進行させることによって、側壁面をテーパー状とする。これによって、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、上層レジスト層１０４の開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さくなる。
【００４４】
次に、図２（Ｂ）に示す状態から、中間層１０３を実質的なマスクとして、下層有機膜層（ＫｒＦレジスト層）１０２のプラズマエッチングを行い、図２（Ｃ）の状態とする。このプラズマエッチングに使用するエッチングガスは、例えば、Ｎ2 ／Ｏ2 等である。この時、上記したとおり、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、上層レジスト層１０４の開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さくなっているので、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、上層レジスト層１０４の開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さくなる。
【００４５】
そして、上記下層有機膜層１０２を実質的なマスクとして、被エッチング層（ＴＥＯＳ膜）１０１をプラズマエッチングする。これにより、被エッチング層１０１に、形成される開口部の寸法（トップＣＤ及びボトムＣＤ）を、上層レジスト層１０４の開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さくすることができる。
【００４６】
実施例１として、図１に示したプラズマエッチング装置１を使用し、図２に示した構造の半導体ウエハＷにおいて、図２（Ａ）に示す状態から図２（Ｂ）に示す状態となるように、中間層１０３のプラズマエッチングを以下の条件で行った。なお、以下に示される処理レシピは、記憶部６３又は記憶媒体に記録され、プラズマエッチング装置１の制御部６０においてこの記憶部６３又は記憶媒体から読み出されて、処理レシピ通りのエッチング工程が実行される。
エッチングガス：ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒ ＝５０／５０／２００ｓｃｃｍ
圧力：１３．３Ｐａ（１００ｍTorr）
電力（上部／下部）：５００／２００Ｗ
電極間距離：３５ｍｍ
温度（下部／上部／側壁部）＝３０／３０／５０℃
冷却用ヘリウム圧力（中央部／周辺部）＝１３３０／４６５５Ｐａ（１０／３５Torr）時間：７０秒
【００４７】
この結果、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）１３５ｎｍに対して、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１１８ｎｍ、ウエハ周縁部で１２２ｎｍとなった。また、電子顕微鏡で開口部の断面形状を観察したところ、中間層１０３の開口部側壁形状は、テーパー状となっていた。
【００４８】
そして、さらに、上記の図２（Ｂ）に示す状態から、図２（Ｃ）に示す状態となるよう、以下の条件で中間層１０３を実質的なマスクとして下層有機膜層１０２のプラズマエッチングを行った。
エッチングガス：Ｎ2 ／Ｏ2＝１００／２０ｓｃｃｍ
圧力：１．３３Ｐａ（１０ｍTorr）
電力（上部／下部）：１４００／３００Ｗ
電極間距離：６０ｍｍ
温度（下部／上部／側壁部）＝３０／３０／５０℃
冷却用ヘリウム圧力（中央部／周辺部）＝１３３０／６６５０Ｐａ（１０／３５Torr）
時間：５３秒
【００４９】
この結果、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）１３５ｎｍに対して、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１２８ｎｍ、ウエハ周縁部で１２５ｎｍとなった。従って、この下層有機膜層１０２を実質的にマスクとして、被エッチング層１０１をプラズマエッチングすることにより、被エッチング層１０１の開口部の寸法を、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法より小さくすることが可能となる。すなわち、上層レジスト層１０４のパターンの開口径より小径の孔や、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の幅より細い幅の溝等を形成することが可能となる。
【００５０】
また、実施例２として、上記の実施例１における中間層１０３のエッチングにおいて、上部電力を１０００Ｗに増加させ、それ以外は同一のエッチング条件で同様なプラズマエッチングを行った。この結果、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）１３５ｎｍに対して、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１１２ｎｍ、ウエハ周縁部で１１２ｎｍとなった。また、電子顕微鏡で開口部の断面形状を観察したところ、中間層１０３の開口部側壁形状は、テーパー状となっていた。さらに、下層有機膜層１０２のプラズマエッチングを行った後では、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１２２ｎｍ、ウエハ周縁部で１２０ｎｍとなった。
【００５１】
さらに、実施例３として、上記の実施例１における中間層１０３のエッチングにおいて、上部電力を１５００Ｗに増加させ、それ以外は同一のエッチング条件で同様なプラズマエッチングを行った。この結果、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）１３５ｎｍに対して、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１００ｎｍ、ウエハ周縁部で９８ｎｍとなった。また、電子顕微鏡で開口部の断面形状を観察したところ、中間層１０３の開口部側壁形状は、テーパー状となっていた。さらに、下層有機膜層１０２のプラズマエッチングを行った後では、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）が、ウエハ中央部で１２１ｎｍ、ウエハ周縁部で１２０ｎｍとなった。
【００５２】
以上の通り、実施例１〜３では、開口部側壁形状がテーパー状となるように中間層１０３のプラズマエッチングを行うことができ、これによって、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）に対して、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を小さくすることができた。なお、このプラズマエッチングでは、開口部の側壁に反応生成物を付着させながら深さ方向にエッチングを進行させることによって、側壁面がテーパー状となる。また、縦軸をボトムＣＤ、横軸を上部電力としてこれらの関係を示す図３のグラフに示されるように、上部電極に印加する上部電力を変えることによって、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を制御することができ、上部電力を増やすことによって、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）をより小さくすることができた。なお、図３（後述する図４〜６も同じ。）のグラフにおいて、ＨＭは、中間層１０３を示しており、ＰＲ−２は、下層有機膜層１０２のことを示している。
【００５３】
そして、このように開口部の寸法（ボトムＣＤ）を小さくした中間層１０３を実質的なマスクとして下層有機膜層１０２のプラズマエッチングを行うことにより、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を、上層レジスト層１０４のパターンの開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さくすることができた。したがって、この下層有機膜層１０２を実質的なマスクとして、被エッチング層１０１をプラズマエッチングすれば、上層レジスト層１０４の開口部の寸法（ボトムＣＤ）より小さな寸法の孔や溝を形成することが可能となる。
【００５４】
また、中間層１０３をプラズマエッチングする際のエッチングガスＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ／Ａｒのうち、ＣＦ4 とＣＨＦ3の流量比を、実施例１の５０／５０から、３５／６５に変更した実施例４と、２０／８０に変更した実施例５（他の条件は実施例１と同一）のプラズマエッチングを行い、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を測定した。この結果、実施例４では、ウエハ中央部で１２０ｎｍ、ウエハ周縁部で１１８ｎｍとなり、実施例５では、ウエハ中央部で１１２ｎｍ、ウエハ周縁部で１１２ｎｍとなった。これらの実施例から、エッチングガスについては、ＣＦ4 とＣＨＦ3のうち、ＣＦ4 の流量を減少させ、ＣＨＦ3の流量を増加させることによって、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）をより小さくすることができた。このように、ＣＦ4 とＣＨＦ3  の流量比を変えることによっても、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を制御することができる。なお、図４のグラフに、縦軸をボトムＣＤ、横軸をＣＦ4 ／ＣＨＦ3の流量比としてこれらの関係を示す。
【００５５】
また、中間層１０３をプラズマエッチングする際の圧力を、実施例１の１３．３Ｐａから、６．６５Ｐａに変更した実施例６と、４．４Ｐａに変更した実施例７（他の条件は実施例１と同一）のプラズマエッチングを行い、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）を測定した。この結果、実施例６では、ウエハ中央部で１１５ｎｍ、ウエハ周縁部で１１７ｎｍとなり、実施例７では、ウエハ中央部で１１８ｎｍ、ウエハ周縁部で１２０ｎｍとなった。これらの実施例から、圧力範囲としては、少なくとも４．４〜１３．３Ｐａの範囲で同様な効果が得られ、この範囲内における圧力の違いは、開口部の寸法（ボトムＣＤ）に対してほとんど影響しない。なお、図５のグラフに、縦軸をボトムＣＤ、横軸を圧力としてこれらの関係を示す。
【００５６】
また、実施例８として、エッチング時間を７０秒から５０秒に短縮し、他の条件は実施例１と同一として、中間層１０３のプラズマエッチングを行った。この結果、中間層１０３の開口部の寸法（ボトムＣＤ）は、ウエハ中央部で１３２ｎｍ、ウエハ周縁部で１３２ｎｍとなった。また、この中間層１０３を実質的なマスクとして、下層有機膜層１０２のプラズマエッチングを行った結果、下層有機膜層１０２の開口部の寸法（ボトムＣＤ）は、ウエハ中央部で１３２ｎｍ、ウエハ周縁部で１３２ｎｍとなった。この結果から分るように、エッチング時間を短縮すると開口部の寸法（ボトムＣＤ）は、増える傾向を示す。したがって、エッチング時間を変えることによって、開口部の寸法（ボトムＣＤ）を制御することができる。なお、図６のグラフに、縦軸をボトムＣＤ、横軸をエッチング時間としてこれらの関係を示す。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態のエッチング方法に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。
【図３】本発明の実施例における上部電力とボトムＣＤとの関係を示すグラフ。
【図４】本発明の実施例におけるエッチングガス流量比とボトムＣＤとの関係を示すグラフ。
【図５】本発明の実施例における圧力とボトムＣＤとの関係を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例におけるエッチング時間とボトムＣＤとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５８】
１０１……被エッチング層、１０２……下層有機膜層、１０３……中間層、１０４……上層レジスト層、１０５……開口部。
【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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