(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを主成分とする被エッチング層と、該被エッチング層の上に形成された酸化シリコン層と、該酸化シリコン層の上に形成された、予めパターニングされたレジスト層と、を有する被処理体に対して、前記レジスト層をマスクとして前記酸化シリコン層をプラズマエッチング処理する酸化シリコンエッチング工程と、
前記酸化シリコンエッチング工程で生成し、被処理体に付着した付着物を除去する付着物除去工程と、
前記酸化シリコン層をマスクとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスから生成されるプラズマを用い、被エッチング層をプラズマエッチング処理するシリコンエッチング工程と、
を含み、前記付着物除去工程は、前記シリコンエッチング工程の前に、前記レジスト層をマスクとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスから生成されるプラズマを用い、前記レジスト層が削り尽くされるまで、被エッチング層をエッチング処理するものである、処理方法。
【請求項２】
プラズマ処理装置の処理室内で、シリコンを主成分とする被エッチング層に対し、
プラズマを生成する処理ガスとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスを用い、被エッチング層の上に形成された酸化シリコン層および該酸化シリコン層の上に形成されたレジスト層をマスクとしてプラズマエッチング処理を行ない、被エッチング層に凹部を形成するプラズマエッチング工程を含むことを特徴とする、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工程の開始時点における前記レジスト層の膜厚が３００ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記レジスト層が削り尽くされた後も前記酸化シリコン層をマスクとしてエッチングを継続する、請求項２または請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記レジスト層が削り尽くされた時点の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が１以下である、請求項４に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記プラズマエッチング工程の終了後の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１〜５０である、請求項５に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記プラズマエッチング工程は、前記レジスト層をマスクとして被エッチング層をエッチングする第１のシリコンエッチング工程と、前記レジスト層が削り尽くされた後に、前記酸化シリコン層をマスクとして被エッチング層をエッチングする第２のシリコンエッチング工程と、を含む、請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項８】
前記マスクの開口幅に対応して、前記凹部の側壁が略垂直に形成されるように、前記第１のシリコンエッチング工程の時間と前記第２のシリコンエッチング工程の時間とを配分する、請求項７に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項９】
プラズマ処理装置の処理室内で、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、
シリコンを主成分とする被エッチング層の上に酸化シリコン層を介して設けられ、予めパターン形成されたレジスト層をマスクとして、前記プラズマにより、被エッチング層をエッチングする第１のシリコンエッチング工程と、
前記レジスト層が削り尽くされた後に、前記酸化シリコン層をマスクとして、前記プラズマにより、被エッチング層をエッチングする第２のシリコンエッチング工程と、
を含む、プラズマエッチング方法。
【請求項１０】
前記第１のシリコンエッチング工程の開始時の前記レジスト層の膜厚が３００ｎｍ以上１μｍ以下である、請求項９に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１１】
前記第２のシリコンエッチング工程の開始時において、エッチングにより前記被エッチング層に形成された凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１以下である、請求項９または請求項１０に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項１２】
前記第２のシリコンエッチング工程の終了後の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１〜５０である、請求項９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】
前記被エッチング層は、シリコン基板またはシリコン層である、請求項２から請求項１２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１４】
コンピュータ上で動作し、実行時に、請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載されたプラズマエッチング方法が行なわれるように前記プラズマ処理装置を制御する、制御プログラム。
【請求項１５】
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読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載されたプラズマエッチング方法が行なわれるように前記プラズマ処理装置を制御するものである、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項１６】
被処理体に対しプラズマエッチング処理を行なうための処理室と、
前記処理室内で被処理体を載置する支持体と、
前記処理室内を減圧するための排気手段と、
前記処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理室内で請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載されたプラズマエッチング方法が行なわれるように制御する制御部と、
を備えた、プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理方法およびプラズマエッチング方法に関し、詳細には、プラズマを用いて被処理体をエッチングする工程を含む処理方法およびプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程において、シリコン基板に対し、例えば素子分離用のトレンチあるいはキャパシタ用のトレンチを形成する目的でエッチングが行なわれる。例えば、ＤＴＩ（Ｄｅｅｐ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）用のトレンチ形成やメモリセル・キャパシタ用のトレンチ形成では、Ｓｉ基板に開口径０．８〜１．２μｍ程度、深さ５〜８μｍ程度の高アスペクト比の溝や穴を形成する目的でシリコンエッチングが行なわれる。また、三次元実装デバイスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）においても、Ｓｉ基板に１００μｍ以上の深さで配線用の貫通孔やメカニカル構造用の溝等を形成するエッチング加工が行なわれる。
【０００３】
上記シリコンエッチングでは、ＳｉＯ２膜などの酸化膜マスクとともに、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２ガスが多く用いられている。
しかし、ＳＦ６／Ｏ２ガスは、マスク直下にアンダーカットが生じやすいこと、および酸化膜マスクとの選択比が十分に得られないという問題があった。この問題を改善すべく、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いることが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−８７７３８号公報（例えば、特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のように、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いることで、アンダーカットを抑制し、マスク選択比を改善することが可能である。ところが、上記エッチングガスを用いてプラズマエッチングを行なうと、酸化膜マスク上に「ピット」と呼ばれる小孔が多数形成されることが判明した。このピットが、シリコンエッチングの過程で成長し、酸化膜マスクを貫通してシリコンにまで達すると、半導体デバイスに悪影響をもたらす原因となる。
【０００５】
図１５は、半導体ウエハの表面付近の断面構造を示しており、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いてシリコンエッチングを行なう際のピットの形成と成長の過程を模式的に図示したものである。図１５の（ａ）の状態では、シリコン基板２０１の上にＳｉＯ２層２０２が形成され、さらに、その上にレジスト２０３が形成されている。ＳｉＯ２層２０２は、レジスト２０３のパターンに基づきエッチングされて、開口２１０が形成されている。このＳｉＯ２層２０２のエッチングは、例えばＣ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８などのフッ化炭素化合物を含むＡｒ／ＣｘＦｙ／Ｏ２などのガス系により行なわれるが、このエッチングの際に生成するＳｉＯ、ＳｉＯＦ、ＳｉＣＦなどの反応生成物がレジスト２０３の側壁や表面に付着物２０４として付着している（前記ＣｘＦｙにおけるｘ、ｙは、化学量論的にとり得る数を意味する。以下同様である）。
【０００６】
図１５の（ｂ）は、アッシング、ウエット処理などの方法でレジスト２０３を剥離した後の状態を示すものであるが、付着物２０４は半導体ウエハ上から完全に除去されずに、ＳｉＯ２層２０２の表面に残り、これがピットの核となる。すなわち、図１５の（ｃ）に示すように、付着物２０４の耐エッチング性がＳｉＯ２層２０２より強い場合には、シリコン基板２０１をエッチングする過程で、付着物２０４の周囲が選択的にエッチングされることによってマイクロトレンチ２１１が形成される。このようなマイクロトレンチ２１１が形成されると、その内部ではエッチング時の反応生成物（デポ）が付着しにくくなるとともに、マイクロトレンチ２１１の底へのイオン集中が起こることから、ＳｉＯ２層２０２の他の部位よりもエッチングレートが高くなる。その結果、図１５の（ｄ）に示すようにシリコンエッチングの進行に伴ってマイクロトレンチ２１１が深くなり、ピット２１２へと成長していく。そして、図１５の（ｅ）のように、シリコン基板２０１に達するような深いピット２１２が形成されると、半導体デバイスの信頼性を損なう原因となるのである。
【０００７】
上記ピット２１２の形成は、パターン形成されたレジスト２０３をマスクとしてＳｉＯ２層２０２をエッチングした後、レジスト２０３を剥離してもＳｉＯ２層２０２上にピットの核となる付着物２０４が残存し、マイクロトレンチ２１１が形成されてしまうことが原因である。このため、予めレジスト２０３の膜厚を十分に厚く設定しておき、シリコンエッチングの終点までレジスト２０３をマスクとして残存させることにより、マイクロトレンチ２１１の形成を阻止し、ピット２１２への成長を防止することが可能であると考えられる。しかし、レジスト２０３のみをマスクとしてシリコンエッチングを終点まで行なうと、シリコンに形成される高アスペクト比のトレンチの形状を制御することが困難であり、トレンチの側壁が傾いてボーイング（Ｂｏｗｉｎｇ）形状になってしまうという問題がある。この現象は、酸化膜（ＳｉＯ２層２０２）ではなくレジスト２０３をマスクとすることによって、レジスト中のカーボンがトレンチ側壁の保護膜（ＳｉＯ、ＳｉＯＦ）と反応してこれをエッチングしてしまうため、横方向へのシリコンエッチングが進行することが原因であると考えられる。
【０００８】
本発明の目的は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いてシリコンエッチングを行なう際に、ピットの発生を防止するとともに、エッチング形状の制御も可能なプラズマエッチング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、シリコンを主成分とする被エッチング層と、該被エッチング層の上に形成された酸化シリコン層と、該酸化シリコン層の上に形成された、予めパターニングされたレジスト層と、を有する被処理体に対して、前記レジスト層をマスクとして前記酸化シリコン層をプラズマエッチング処理する酸化シリコンエッチング工程と、前記酸化シリコンエッチング工程で生成し、被処理体に付着した付着物を除去する付着物除去工程と、前記酸化シリコン層をマスクとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスから生成されるプラズマを用い、被エッチング層をプラズマエッチング処理するシリコンエッチング工程と、を含み、前記付着物除去工程は、前記シリコンエッチング工程の前に、前記レジスト層をマスクとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスから生成されるプラズマを用い、前記レジスト層が削り尽くされるまで、被エッチング層をエッチング処理するものである、処理方法を提供する。
【００１１】
本発明の第２の観点は、プラズマ処理装置の処理室内で、シリコンを主成分とする被エッチング層に対し、
プラズマを生成する処理ガスとして、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスを用い、被エッチング層の上に形成された酸化シリコン層および該酸化シリコン層の上に形成されたレジスト層をマスクとしてプラズマエッチング処理を行ない、被エッチング層に凹部を形成するプラズマエッチング工程を含むことを特徴とする、プラズマエッチング方法を提供する。
【００１２】
上記第２の観点において、前記プラズマエッチング工程の開始時点における前記レジスト層の膜厚が３００ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。また、前記レジスト層が削り尽くされた後も前記酸化シリコン層をマスクとしてエッチングを継続する。この場合において、前記レジスト層が削り尽くされた時点の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が１以下であることが好ましい。また、前記プラズマエッチング工程の終了後の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１〜５０であることが好ましい。
【００１３】
また、前記プラズマエッチング工程は、前記レジスト層をマスクとして被エッチング層をエッチングする第１のシリコンエッチング工程と、前記レジスト層が削り尽くされた後に、前記酸化シリコン層をマスクとして被エッチング層をエッチングする第２のシリコンエッチング工程と、を含むことが好ましい。この場合において、前記マスクの開口幅に対応して、前記凹部の側壁が略垂直に形成されるように、前記第１のシリコンエッチング工程の時間と前記第２のシリコンエッチング工程の時間とを配分することが好ましい。
【００１４】
本発明の第３の観点は、プラズマ処理装置の処理室内で、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４とを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、
シリコンを主成分とする被エッチング層の上に酸化シリコン層を介して設けられ、予めパターン形成されたレジスト層をマスクとして、前記プラズマにより、被エッチング層をエッチングする第１のシリコンエッチング工程と、
前記レジスト層が削り尽くされた後に、前記酸化シリコン層をマスクとして、前記プラズマにより、被エッチング層をエッチングする第２のシリコンエッチング工程と、
を含む、プラズマエッチング方法を提供する。
【００１５】
上記第３の観点において、前記第１のシリコンエッチング工程の開始時の前記レジスト層の膜厚が３００ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。また、前記第２のシリコンエッチング工程の開始時において、エッチングにより前記被エッチング層に形成された凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１以下であることが好ましい。
また、前記第２のシリコンエッチング工程の終了後の前記凹部の深さＤと幅Ｌの比（Ｄ／Ｌ）が、１〜５０であることが好ましい。
【００１６】
また、上記第２の観点および第３の観点において、前記被エッチング層は、シリコン基板またはシリコン層であることが好ましい。
【００１７】
本発明の第４の観点は、コンピュータ上で動作し、実行時に、上記第２の観点および第３の観点のプラズマエッチング方法が行なわれるように前記プラズマ処理装置を制御する、制御プログラムを提供する。
【００１８】
本発明の第５の観点は、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読み取り可能な記憶媒体であって、
前記制御プログラムは、実行時に、上記第２の観点および第３の観点のプラズマエッチング方法が行なわれるように前記プラズマ処理装置を制御するものである、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供する。
【００１９】
本発明の第６の観点は、被処理体に対しプラズマエッチング処理を行なうための処理室と、
前記処理室内で被処理体を載置する支持体と、
前記処理室内を減圧するための排気手段と、
前記処理室内に処理ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記処理室内で上記第２の観点および第３の観点のプラズマエッチング方法が行なわれるように制御する制御部と、
を備えた、プラズマ処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の処理方法によれば、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用い、シリコンエッチングの際のピットの発生を防止しながら、シリコンに形成される凹部のエッチング形状を精度よく制御できる。また、前記エッチングガスを用いることにより、マスク直下におけるアンダーカットの発生を抑制できるとともに、高い対マスク（シリコン酸化膜マスク）選択比でシリコンエッチングを行なうことができる。従って、この処理方法は、信頼性の高い半導体装置を製造する上で有利に利用できるものであり、半導体装置のデザインルールの微細化、高集積化への対応も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る処理方法の概要を示すフロー図であり、図２は第１実施形態の処理方法が適用される半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す）Ｗなどの被処理体１１０の断面構造を模式的に示す図面である。この被処理体１１０は、シリコン基板１０１の上にＳｉＯ２層１０２が形成され、さらにその上に、予めパターン形成されたレジスト１０３を備えている。
【００２２】
まず、図２の状態の被処理体１１０に対し、後述するプラズマエッチング装置１００を用い、レジスト１０３のパターンに基づき、ＳｉＯ２層１０２をエッチングする（ステップＳ１）。図３は、前記パターン開口部内にシリコン基板１０１の表面が露出するまでＳｉＯ２層１０２をエッチングした後の状態を示している。エッチングにより、ＳｉＯ２層１０２には、開口１２０が形成され、その底部にシリコン基板１０１が露出している。また、ＳｉＯ２層１０２のエッチングに伴い、レジスト１０３もその表面側から削られて消耗し、その膜厚がＴ０からＴ１へ減少している。このＳｉＯ２層１０２のエッチングは、後述するプラズマエッチング装置１００（図８参照）を用い、エッチングガスとして、堆積物をあまり生成しないフッ化炭素化合物（ＣｘＦｙ）を含むガス、例えばＡｒ／ＣＦ４／Ｏ２やＡｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２などを用いて行なうことができる。
【００２３】
図４は、図３に示す状態の被処理体１１０に対し、ＳｉＯ２層１０２の上に残存したレジスト１０３をマスクとし、後述するプラズマエッチング装置１００（図８参照）を用い、処理ガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いて生成したプラズマにより処理してシリコンエッチングしている状態を示すものである（ステップＳ２；第１のシリコンエッチング工程）。この際のエッチング条件については後述する。
【００２４】
この第１のシリコンエッチング工程のシリコンエッチングによって、シリコン基板１０１には、図５に示すように、レジスト１０３のパターン形状に対応した幅Ｌを持つ所定深さＤ１の凹部（トレンチまたはホール）１２１が形成される。この第１のシリコンエッチング工程は、ＳｉＯ２層１０２上のレジスト１０３が削られ、消尽するまで行なわれる。
【００２５】
このように、第１のシリコンエッチング工程のシリコンエッチングを、ＳｉＯ２層１０２上に残存したレジスト１０３をマスクとして行なうことにより、ピットの核となる付着物を取り去ることができる。つまり、第１のシリコンエッチング工程は、付着物除去工程としての意味を持つ。ＳｉＯ２層１０２をエッチングする際の反応生成物によって形成され、レジスト１０３上に付着した付着物は、第１のシリコンエッチング工程の間に取り除かれるため、ＳｉＯ２層１０２の表面に残存することがない。これにより、ピットの形成を抑制できる。
【００２６】
第１のシリコンエッチング工程に引き続き、図６に示すように、ＳｉＯ２層１０２をエッチングマスクとし、処理ガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いて生成したプラズマによりシリコン基板１０１をエッチング処理する（ステップＳ３；第２のシリコンエッチング工程）。この際のエッチング条件については後述する。
【００２７】
第２のシリコンエッチング工程によって、シリコン基板１０１には、図７に示すように、目的とする深さＤ２の凹部（トレンチまたはホール）１２２が形成される。前記のように、付着物除去工程でもある第１のシリコンエッチング工程において、ピット形成の核となる付着物がＳｉＯ２層１０２表面から取り除かれているので、第２のシリコンエッチング工程におけるマイクロトレンチの形成とその成長が抑制され、ピットの発生を防止できる。
また、エッチング溝（凹部１２２）の側壁が水平方向に対してなす角度（１８０°−θ；以下「側壁角度」と記す）は、略９０°に近く、エッチング形状の精度が確保される。
【００２８】
このように、第１のシリコンエッチング工程から第２のシリコンエッチング工程への切替えタイミングを適切に制御しつつ、これら二つの工程を連続的に実施することにより、ピットの形成を防止しながら、エッチング形状を良好にすることが可能になる。ここで、第１のシリコンエッチング工程から第２のシリコンエッチング工程への移行のタイミングは、例えば、レジスト１０３の初期膜厚Ｔ０により制御することができる。このレジスト１０３の初期膜厚Ｔ０は、以下のような事項を考慮して定められる。
【００２９】
まず、第１のシリコンエッチング工程の開始時（ＳｉＯ２層１０２のエッチング終了後）に残存させるべきレジスト１０３の膜厚Ｔ１は、第１のシリコンエッチング工程の工程時間が、ＳｉＯ２層１０２のエッチングによってレジスト層１０３表面に付着した付着物を除去するために十分な時間となるように設定する必要がある。また、第１のシリコンエッチング工程で付着物を除去するためには、有機系のレジスト１０３からの炭素の供給が重要な役割を果たすので、付着物の除去が完全に行なわれるまでは、レジストを残存させておかなければならない。本発明者が別に実施した試験では、ＳｉＯ２層１０２を約１００ｎｍ相当エッチングする時間をかけて同じ条件でレジスト１０３をＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４プラズマによりエッチングすると、付着物を除去できることが確認されている。これはエッチングレートの違いからレジスト１０３の膜厚に換算すると約３００ｎｍに相当する。従って、第１のシリコンエッチング工程の開始時のレジスト１０３の膜厚Ｔ１は、例えば３００ｎｍ以上とすることが好ましい。
【００３０】
一方、レジスト１０３の膜厚Ｔ１が厚すぎると、ＳｉＯ２膜１０２をマスクとして行なわれる第２のシリコンエッチング工程の時間が短くなり（極端には第２のシリコンエッチング工程がなくなり）、そのままレジスト１０３をマスクとしてエッチングすることになるため、凹部１２２の形状の制御が困難となって、凹部１２２がボーイング形状に形成されてしまうおそれがある。従って、レジスト１０３の膜厚、つまり、第１のシリコンエッチング工程の時間は、最終的に形成されるシリコン基板１０１の凹部１２２の形状制御性に悪影響を与えない範囲を上限として設定することが好ましい。本発明者の知見では、第１のシリコンエッチング工程のエッチングによって形成される凹部１２１（図５参照）のアスペクト比（Ｄ１／Ｌ）が１以下の間にレジストマスク（第１のシリコンエッチング工程）からＳｉＯ２マスク（第２のシリコンエッチング工程）へ切り替えれば、エッチング形状への影響が生じることはほとんどないと考えられる。例えば、凹部１２１が５μｍ幅（Ｌ＝５μｍ）のパターンでは、開口率にも左右されるが、前記ガス系によるシリコンのエッチングレートは概ね５〜１５μｍ／ｍｉｎ程度と考えられるので、深さ５μｍ（Ｄ１＝５μｍ）までエッチングを行なうためには、２０〜６０秒間必要になる。この最大時間６０秒間で考えると、レジスト１０３のエッチングレートが１μｍ／ｍｉｎのとき、レジスト残膜が約１μｍ以下であれば、エッチング形状へ与える影響は、ほとんど無視できる。従って、第１のシリコンエッチング工程の開始時のレジスト１０３の膜厚Ｔ１は、例えば１μｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
以上のことから、第１のシリコンエッチング工程の開始時に必要なレジスト１０３の残存膜厚Ｔ１は、３００ｎｍ以上１μｍ（１０００ｎｍ）以下とすることが好ましい。
また、ＳｉＯ２層エッチング工程の開始時のレジスト１０３の膜厚Ｔ０は、ＳｉＯ２層エッチング工程におけるレジスト１０３に対するエッチングレートを考慮して、第１のシリコンエッチング工程開始時のレジスト１０３の残存膜厚Ｔ１が上記範囲内になるようにレジスト膜厚を設定することが好ましい。
【００３２】
次に、マグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を例に挙げ、本実施形態をより具体的に説明する。図８は、本実施形態における第１および第２のシリコンエッチング工程を実施するために好適に使用可能なマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置１００を示す断面図である。このプラズマエッチング装置１００は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバー（処理容器）１を有している。
【００３３】
このチャンバー１内には、被処理体として単結晶Ｓｉ基板であるウエハＷを水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周にはＳｉ以外の材料、例えば石英で形成されたフォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持台４の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。なお、上記フォーカスリング５の外側にはバッフル板１０が設けられており、このバッフル板１０、支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。チャンバー１は接地されている。
【００３４】
チャンバー１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１１が形成されており、この排気ポート１１には排気系１２が接続されている。そして排気系１２の真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、チャンバー１の下部１ｂの側壁上側には、ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１３が設けられている。
【００３５】
支持テーブル２には、整合器１４を介してプラズマ形成用の高周波電源１５が接続されており、この高周波電源１５から所定の周波数の高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持テーブル２に対向してその上方には後で詳細に説明するシャワーヘッド２０が互いに平行に設けられており、このシャワーヘッド２０は接地されている。したがって、支持テーブル２およびシャワーヘッド２０は一対の電極として機能する。
【００３６】
支持テーブル２の表面上にはウエハＷを静電吸着して保持するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１６が接続されている。そして電極６ａに電源１６から電圧が印加されることにより、静電力例えばクーロン力によってウエハＷが吸着される。
【００３７】
支持テーブル２の内部には、冷媒室１７が設けられており、この冷媒室１７には、冷媒が冷媒導入管１７ａを介して導入され冷媒排出管１７ｂから排出されて循環し、その冷熱が支持テーブル２を介してウエハ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。
【００３８】
また、チャンバー１が排気系１２により排気されて真空に保持されていても、冷媒室１７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、冷却ガスが、ガス導入機構１８によりそのガス供給ライン１９を介して静電チャック６の表面とウエハＷの裏面との間に導入される。このように冷却ガスを導入することにより、冷媒の冷熱がウエハＷに有効に伝達され、ウエハＷの冷却効率を高くすることができる。冷却ガスとしては、例えばＨｅなどを用いることができる。
【００３９】
上記シャワーヘッド２０は、チャンバー１の天壁部分に支持テーブル２に対向するように設けられている。このシャワーヘッド２０は、その下面に多数のガス吐出孔２２が設けられており、かつその上部にガス導入部２０ａを有している。そして、その内部には空間２１が形成されている。ガス導入部２０ａにはガス供給配管２３ａが接続されており、このガス供給配管２３ａの他端には、エッチングガスおよび希釈ガスからなる処理ガスを供給する処理ガス供給系２３が接続されている。
【００４０】
このような処理ガスが、処理ガス供給系２３からガス供給配管２３ａ、ガス導入部２０ａを介してシャワーヘッド２０の空間２１に至り、ガス吐出孔２２から吐出される。
【００４１】
一方、チャンバー１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリング磁石２４が配置されている。ダイポールリング磁石２４は、図９の水平断面図に示すように、複数の異方性セグメント柱状磁石３１がリング状の磁性体のケーシング３２に取り付けられて構成されている。この例では、円柱状をなす１６個の異方性セグメント柱状磁石３１がリング状に配置されている。図９中、異方性セグメント柱状磁石３１の中に示す矢印は磁化の方向を示すものであり、この図に示すように、複数の異方性セグメント柱状磁石３１の磁化の方向を少しずつずらして全体として一方向に向かう一様な水平磁界Ｂが形成されるようになっている。
【００４２】
したがって、支持テーブル２とシャワーヘッド２０との間の空間には、図１０に模式的に示すように、高周波電源１５により鉛直方向の電界ＥＬが形成され、かつダイポールリング磁石２４により水平磁界Ｂが形成され、このように形成された直交電磁界によりマグネトロン放電が生成される。これによって高エネルギー状態のエッチングガスのプラズマが形成され、ウエハＷがエッチングされる。
【００４３】
また、プラズマエッチング装置１００の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ５０に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ５０には、工程管理者がプラズマエッチング装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマエッチング装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインタフェース５１が接続されている。
【００４４】
また、プロセスコントローラ５０には、プラズマエッチング装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ５０の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部５２が接続されている。
【００４５】
そして、必要に応じて、ユーザーインタフェース５１からの指示等にて任意のレシピを記憶部５２から呼び出してプロセスコントローラ５０に実行させることで、プロセスコントローラ５０の制御下で、プラズマエッチング装置１００での所望の処理が行われる。また、前記レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。
【００４６】
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、シリコン（単結晶シリコン基板またはポリシリコン層）に対してプラズマエッチングを行なう本発明のエッチング方法について説明する。
まず、ゲートバルブ１３を開にしてウエハＷをチャンバー１内に搬入し、支持テーブル２に載置した後、支持テーブル２を図示の位置まで上昇させ、排気系１２の真空ポンプにより排気ポート１１を介してチャンバー１内を排気する。
【００４７】
そして処理ガス供給系２３からエッチングガスおよび希釈ガスを含む処理ガスが所定の流量でチャンバー１内に導入され、チャンバー１内を所定の圧力にし、その状態で高周波電源１５から支持テーブル２に所定の高周波電力を供給する。この際に、ウエハＷは、直流電源１６から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加されることにより例えばクーロン力により静電チャック６に吸着保持されるとともに、上部電極であるシャワーヘッド２０と下部電極である支持テーブル２との間に高周波電界が形成される。シャワーヘッド２０と支持テーブル２との間にはダイポールリング磁石２４により水平磁界Ｂが形成されているので、ウエハＷが存在する電極間の処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が生成される。そしてこのマグネトロン放電により形成されたエッチングガスのプラズマによりウエハＷがエッチングされる。
【００４８】
エッチングガスとしては、ＳＦ６とＯ２とＳｉＦ４を含むガスを用いることが好ましい。ＳＦ６ガスは、プラズマ中で生成されるＦ原子の密度が他のフッ素系ガスよりも数倍大きいことや、ＳＦ６に含まれるＳ原子がＳｉ表面の酸化を防止してＳｉエッチングを促進する働きがあることから、シリコンエッチングに好適に用いることができる。
また、Ｏ２ガスは、シリコン基板１０１中のシリコンと反応して側壁にシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）を形成し、垂直方向への異方性エッチングを促進する働きがある。
さらに、ＳｉＦ４は、プラズマ中で解離して気相状態のＳｉを生成させるので、このＳｉがＯ２分子や酸素ラジカルと反応することにより、マスク（ＳｉＯ２層１０２）上にシリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）を堆積するとともに側壁保護膜（ＳｉＯｘ）を増強させ、マスク選択比を改善し、サイドエッチングの進行を抑制する作用がある。
【００４９】
エッチングの形状を良好なものにするためには、ウエハＷの温度を調節することも有効である。そのために冷媒室１７が設けられており、この冷媒室１７に冷媒が循環され、その冷熱が支持テーブル２を介してウエハ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。
【００５０】
プラズマ生成用の高周波電源１５は、所望のプラズマを形成するためにその周波数および出力が適宜設定される。シリコンエッチングにおいては、ウエハＷの直上のプラズマ密度を高くする観点から、周波数を例えば１３．５６ＭＨｚもしくはそれ以上とすることが好ましい。
【００５１】
ダイポールリング磁石２４は、ウエハＷの直上のプラズマ密度を高くするために、対向電極である支持テーブル２およびシャワーヘッド２０の間の処理空間に磁場を印加するが、その効果を有効に発揮させるためには処理空間に１００００μＴ（１００Ｇ）以上の磁場を形成するような強度の磁石であることが好ましい。磁場は強ければ強いほどプラズマ密度を高くする効果が増加すると考えられるが、安全性の観点から１０００００μＴ（１ｋＧ）以下であることが好ましい。
【００５２】
なお、プラズマエッチング装置１００は、ＳｉＯ２層１０２をエッチングする際にも利用できる。また、プラズマエッチング装置１００は、レジスト１０３を剥離するためのプラズマアッシングにも使用することが可能であるが、アッシングは専用のプラズマアッシング装置において実施してもよい。
【００５３】
プラズマエッチング装置１００を用いてステップＳ１〜ステップＳ３までの各工程を実施する際の好適な条件は以下のとおりである。
まず、ステップＳ１のＳｉＯ２層エッチング工程におけるエッチング条件として、例えば処理ガスの流量は、Ａｒ＝０〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、ＣＦ４＝１〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２＝１〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、その流量比は、例えばＡｒ／ＣＦ４／Ｏ２＝３０／１／１、処理圧力は１．３〜６．７Ｐａ（１０〜５０ｍＴｏｒｒ）、高周波電源１５の高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、高周波パワーは、０．５〜１ｋＷ、ウエハＷの温度は例えば０〜６０℃程度に調整することが好ましい。
【００５４】
ステップＳ２の第１のシリコンエッチング工程およびステップＳ３の第２のシリコンエッチング工程は、エッチングマスクが異なる点以外は同じ条件で実施することができる。
これらのシリコンエッチングにおいて、例えば、エッチングガスの流量は、ＳＦ６＝１〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２＝１〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、ＳｉＦ４＝１〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、アンダーカットの形成を抑制する観点から、その流量比をＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４＝１／１／２程度とすることが好ましい。
処理圧力は、エッチングガスの解離により生成するエッチャント密度を高くする観点から、１３．３〜１３３．３Ｐａ（１００〜１０００ｍＴｏｒｒ）とすることが好ましい。
また、エッチングガスの解離度を高くする観点から、高周波電源１５の高周波の周波数は４０ＭＨｚ、高周波パワーは、１〜３ｋＷ（２００ｍｍ径ウエハの場合）とすることが好ましい。
また、エッチング形状つまり異方性を良好に制御する観点から、ウエハＷの温度を例えば−１５〜３０℃程度に調整することが好ましい。
【００５５】
実施例１
２層マスク・Ｓｉエッチング：
図８のプラズマエッチング装置１００を使用し、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用い、シリコン基板１０１上にＳｉＯ２層１０２とレジスト層１０３を有する被処理体（図３参照）に対し、レジストをマスクとして用いる第１のシリコンエッチング工程とＳｉＯ２層１０２をマスクとして用いる第２のシリコンエッチング工程を連続的に実施し、シリコン基板１０１に凹部１２２を形成した。
【００５６】
エッチング条件は下記のとおりである。
レジスト：膜厚＝１０００ｎｍ、レジスト材料＝炭素と水素と酸素を含む有機レジスト材料
ＳｉＯ２層：膜厚＝２０００ｎｍ、ＣＶＤ酸化膜
ＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４比＝１５０／８０／４００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）
圧力＝２４Ｐａ（１８０ｍＴｏｒｒ）
ＲＦ周波数（高周波電源１５）＝４０ＭＨｚ
ＲＦパワー＝１５００Ｗ（４．７７Ｗ／ｃｍ２）
背圧（センター部／エッジ部）＝１３３３Ｐａ／４０００Ｐａ（１０／３０Ｔｏｒｒ；Ｈｅガス）
上部及び下部電極間距離＝３７ｍｍ
温度（下部電極／上部電極／チャンバ側壁）＝−１０℃／６０℃／６０℃
エッチング時間＝３７５秒（第１のシリコンエッチング工程＝６０秒；第２のシリコンエッチング工程＝３１５秒）
【００５７】
比較例１
オキサイド単層マスク・Ｓｉエッチング：
レジストマスクを用いず、ＳｉＯ２層（膜厚＝２０００ｎｍ）のみをマスクとして用いた以外は実施例１と同様にして、シリコン基板１０１に凹部１２２を形成した。
【００５８】
比較例２
レジスト単層マスク・Ｓｉエッチング：
図８のプラズマエッチング装置１００を使用し、エッチングガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用い、シリコン基板上にＳｉＯ２層とレジスト層を有する被処理体（図２参照）に対し、レジストのみをマスクとして用いてエッチングを実施し、シリコン基板に凹部１２２を形成した。この際のエッチング条件は下記のとおりである。
レジスト：膜厚＝５０００ｎｍ、レジスト材料＝炭素と水素と酸素を含む有機レジスト材料
ＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４比：以下のとおり変化させた。
１）３００／８０／０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）；５分間
２）０／８０／３００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）；５分間
３）３００／８０／０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）；４．５分間
圧力＝１３．３Ｐａ（１００ｍＴｏｒｒ）
ＲＦ周波数＝４０ＭＨｚ（高周波電源１５）
ＲＦパワー＝５００Ｗ（１．５９Ｗ／ｃｍ２）
背圧（センター部／エッジ部）＝２６６６／２６６６Ｐａ（２０／２０Ｔｏｒｒ；Ｈｅガス）
上部及び下部電極間距離＝２７ｍｍ
温度（下部電極／上部電極／チャンバ側壁）＝−１０℃／６０℃／６０℃
エッチング時間＝９００秒
【００５９】
表１に、実施例１および比較例１、２におけるＳｉエッチング深さ、Ｓｉエッチングレート、マスク残厚、エッチング溝（凹部１２２）の側壁角度、およびピット発生状況を示した。なお、側壁角度およびピット発生状況は透過型電子顕微鏡の撮像により評価した。
【００６０】
【表１】
0004722725.tif 000002
【００６１】
表１に示すように、ＳｉＯ２層１０２のみをマスクとして（オキサイド単層マスク）、Ｓｉエッチングを行なった比較例１では、凹部１２２の側壁は略垂直に近く、エッチング形状の制御性は優れていたが、ピットが発生した。また、レジスト１０３のみをマスクとして（レジスト単層マスク）、Ｓｉエッチングを行なった比較例２では、エッチング条件が実施例１や比較例１とは異なるため、単純な比較は出来ないが、凹部１２２の側壁が傾いてボーイング形状に形成され、エッチング形状の制御が不可能であった。
【００６２】
以上に対し、レジスト１０３をマスクとして用いる第１のシリコンエッチング工程と、ＳｉＯ２層１０２をマスクとして用いる第２のシリコンエッチング工程を連続的に実施した実施例１（２層マスク）では、凹部１２２の側壁が略垂直に近く、エッチング形状の制御性に優れていたとともに、ピットも観察されなかった。従って、レジストマスクのシリコンエッチングと、ＳｉＯ２マスクのシリコンエッチングを組み合わせた２ステップ処理により、ピットの抑制とエッチング形状の制御が両立できることが確認された。
【００６３】
＜第２実施形態＞
次に、図１１および図１２を参照しながら、本発明の第２実施形態にかかる処理方法について説明を行なう。前記第１実施形態の処理方法では、シリコンエッチングの際に、ＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４ガスのプラズマを用い、エッチングの途中でエッチングマスクをレジスト１０３からＳｉＯ２層１０２に切替えることによって、ピットの原因となる付着物を除去したが、本第２実施形態では、図１１のフロー図および図１２に示すように、ピットの原因となる付着物を除去するために、レジストマスクを剥離するレジスト剥離工程の後で、付着物除去工程としてＳｉＯ２層１０２の表面エッチング処理を実施する。
【００６４】
まず、ステップＳ１１では、レジスト１０３をマスクとして用い、ＳｉＯ２層１０２をエッチング処理し、凹部１２０を形成する。この工程は第１実施形態の処理方法のステップＳ１のＳｉＯ２層エッチング工程と同様に実施可能であるため、説明を省略する。
【００６５】
次に、ステップＳ１２では、レジストを剥離する。ここで、レジスト剥離の方法は問わず、例えばウエット処理、Ｏ２ガスのプラズマによるプラズマアッシング処理など任意の手法を採用できる。レジストを剥離した後は、ＳｉＯ２層１０２の表面が露出した状態になる
【００６６】
レジスト剥離後、ステップＳ１３では、付着物除去工程として、エッチングガスのプラズマにより、ＳｉＯ２層１０２の表面をライトエッチングする。すなわち、プラズマによりＳｉＯ２層１０２の表面が好ましくは１００ｎｍ程度のエッチング量で薄く削られるようにエッチングを行なう。ここでは、エッチングガスとして堆積性の反応生成物を生じ難いフッ化炭素ガスを含むもの、例えばＡｒ／ＣＦ４／Ｏ２やＡｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２を用いることが好ましい。
【００６７】
付着物除去工程であるステップＳ１３のＳｉＯ２層表面エッチングは、図８と同様のプラズマエッチング装置１００を用いて行なっても良く、他のプラズマエッチング装置を用いてもよい。プラズマエッチング装置１００を用いてステップＳ１３のエッチングを行なう際の好適な条件は、次のとおりである。
処理ガスの流量は、例えばＡｒ＝０〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｃ４Ｆ８＝１〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｏ２＝１〜１００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、その流量比は、Ａｒ／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２＝３０／１／１程度とすることが好ましい。
処理圧力は、例えば１．３〜６．７Ｐａ（１０〜５０ｍＴｏｒｒ）とすることが好ましい。
高周波電源１５の高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、高周波パワーは、例えば０．５〜２ｋＷとすることが好ましい。
ウエハＷの温度は、例えば０〜６０℃程度に調整することが好ましい。
【００６８】
次にステップＳ１４では、処理ガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いて生成したプラズマによりＳｉＯ２層１０２をマスクとしてシリコン基板１０１をエッチングして凹部１２２を形成する。このシリコンエッチング工程は、第１実施形態の処理方法におけるステップＳ３の第２のシリコンエッチング工程と同様に実施できるので、ここでは説明を省略する。
【００６９】
本実施形態では、フッ化炭素ガスを含むエッチングガスのプラズマにより、レジスト剥離後のＳｉＯ２層１０２の表面をエッチングすることによって付着物を効率よく除去することが可能になり、後に続くシリコンエッチング工程でピットが形成されることを防止することが可能になる。また、ステップＳ１４のシリコンエッチング工程は、ＳｉＯ２層１０２をマスクとして行なうため、エッチング形状の制御性にも優れている。
【００７０】
＜第３実施形態＞
次に、図１３および図１４を参照しながら、本発明の第３実施形態にかかる処理方法について説明を行なう。本実施形態では、ピットの原因となる付着物を除去するために、プラズマを用いてレジストマスクを剥離するプラズマアッシングを実施するとともに、プラズマアッシングの処理ガス中に、フッ化炭素ガスを添加してエッチング作用を持たせることによって、付着物の除去を図るものである。
【００７１】
図１３のフロー図および図１４に示すように、ステップＳ２１では、レジスト１０３をマスクとして用い、ＳｉＯ２層１０２をエッチング処理し、凹部１２０を形成する。この工程は第１実施形態の処理方法のステップＳ１のＳｉＯ２層エッチング工程と同様に実施可能であるため、説明を省略する。
【００７２】
次に、ステップＳ２２では、プラズマを用い、レジスト剥離と付着物除去を同時に行なう。すなわち、アッシングガスのプラズマにより、レジスト１０３を剥離するとともに、ＳｉＯ２層１０２の表面を軽くエッチングする。このアッシングの際には、レジストを除去した後、さらに好ましくは１００ｎｍ程度のエッチング量でＳｉＯ２層１０２が薄く削られるように実施する。ここでは、処理ガスとして堆積性の反応生成物を生じ難いフッ化炭素化合物を含むガス、例えばＯ２／ＣＦ４やＯ２／Ｃ４Ｆ８などを用いることが好ましい。なお、この処理ガス中に、Ａｒなどの希ガスを加えてもよい。
【００７３】
レジスト剥離と付着物除去を同時に行なうステップＳ２２のプラズマアッシングは、図８と同様のプラズマエッチング装置１００を用いて行なっても良く、別のプラズマアッシング装置を用いてもよい。プラズマエッチング装置１００を用いてステップＳ２２のプラズマアッシングを行なう際の好適な条件は、次のとおりである。
処理ガスの流量は、例えばＯ２＝１００〜１０００ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）、Ｃ４Ｆ８＝１〜５０ｍＬ／ｍｉｎ（ｓｃｃｍ）とし、その流量比は、Ｏ２／Ｃ４Ｆ８＝１０／１程度とすることが好ましい。
処理圧力は、例えば６．７〜１３３．３Ｐａ（５０〜１０００ｍＴｏｒｒ）とすることが好ましい。
高周波電源の高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ、高周波パワーは、例えば０．５〜２ｋＷとすることが好ましい。
ウエハＷの温度は、例えば０〜６０℃程度に調整することが好ましい。
【００７４】
次にステップＳ２３では、処理ガスとしてＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いて生成したプラズマによりＳｉＯ２層１０２をマスクとしてシリコン基板１０１をエッチングして凹部１２２を形成する。この工程は第１実施形態の処理方法におけるステップＳ３の第２のシリコンエッチング工程と同様に実施可能であるため、説明を省略する。
【００７５】
本実施形態では、フッ化炭素ガスを含むアッシングガスを用い、レジスト剥離と同時に、添加したフッ化炭素ガスのエッチング作用によってＳｉＯ２層１０２の表面を軽くエッチングするので、付着物を効率よく除去することが可能になり、後に続くシリコンエッチング工程でピットが形成されることを確実に防止できる。
【００７６】
以上のように、本発明の第１〜第３実施形態に係る処理方法では、ピットの形成を防止しながら、エッチング形状を良好に制御することが可能になる。また、エッチングガスとして、ＳＦ６／Ｏ２／ＳｉＦ４を用いることにより、被エッチング対象のシリコンに対し、アスペクト比（Ｄ２／Ｌ）が１〜５０の凹部１２２（ホールやトレンチなど）を高マスク選択比かつマスク直下のアンダーカットを防止しつつ形成できる。
従って、本発明の処理方法は、例えば素子分離を目的とするＤＴＩ（Ｄｅｅｐ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）用のトレンチ形成やメモリセル・キャパシタ用のトレンチ形成、三次元実装デバイスやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）における層間コンタクトのためのトレンチ形成などに好適に利用できる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態を述べたが、本発明は上記実施形態に制約されることはなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態ではマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置の磁場形成手段としてダイポールリング磁石を用いたが、これに限るものではなく、磁場の形成も必須なものではない。また、本発明のガス種によってプラズマを形成することができれば装置は問わず、容量結合型や誘導結合型等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。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、例えばトランジスタなどの各種半導体装置を製造する過程において好適に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る処理方法の概要を示すフロー図。
【図２】本発明方法が適用される半導体ウエハの表面付近の断面構造を示す模式図。
【図３】ＳｉＯ２層をエッチングした後の半導体ウエハの状態を示す図面。
【図４】第１のシリコンエッチング工程で半導体ウエハをプラズマにより処理している状態を示す図面。
【図５】第１のシリコンエッチング工程後の半導体ウエハの状態を示す図面。
【図６】第２のシリコンエッチング工程での半導体ウエハをプラズマにより処理している状態を示す図面。
【図７】第２のシリコンエッチング工程後の半導体ウエハの状態を示す図面。
【図８】本発明のエッチング方法の実施に好適なマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図９】図８の装置のチャンバーの周囲に配置された状態のダイポールリング磁石を模式的に示す水平断面図。
【図１０】チャンバー内に形成される電界および磁界を説明するための模式図。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る処理方法の概要を示すフロー図。
【図１２】第２実施形態に係る各工程の半導体ウエハの表面付近の断面構造を示す模式図。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る処理方法の概要を示すフロー図。
【図１４】第３実施形態に係る各工程の半導体ウエハの表面付近の断面構造を示す模式図。
【図１５】従来技術のプラズマエッチングの概要を説明する図面。
【符号の説明】
【００８０】
１；チャンバー（処理容器）
２；支持テーブル（電極）
１２；排気系
１５；高周波電源
１７；冷媒室
１８；ガス導入機構
２０；シャワーヘッド（電極）
２３；処理ガス供給系
２４；ダイポールリング磁石
１０１；シリコン基板
１０２；ＳｉＯ２層
１０３；レジスト
Ｗ；ウエハ
【図１】
0004722725.tif 000003
【図２】
0004722725.tif 000004
【図３】
0004722725.tif 000005
【図４】
0004722725.tif 000006
【図５】
0004722725.tif 000007
【図６】
0004722725.tif 000008
【図７】
0004722725.tif 000009
【図８】
0004722725.tif 000010
【図９】
0004722725.tif 000011
【図１０】
0004722725.tif 000012
【図１１】
0004722725.tif 000013
【図１２】
0004722725.tif 000014
【図１３】
0004722725.tif 000015
【図１４】
0004722725.tif 000016
【図１５】
0004722725.tif 000017