(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハ周縁部に相対してウェハ中央部でのガス滞留時間が短くなるのを防ぎ、エッチング速度又はエッチングプロファイルの均一なエッチング方法及び装置を提供する。【解決手段】複数の同心円状ガス噴射区域を備えた処理領域上に横たわる天井電極１１０を有するプラズマ反応装置内で行われる。本プラズマエッチング処理は、異なるガス噴射区域を通して異なる化学種組成の処理ガスを噴射して、複数のガス噴射区域間に化学種を分布することを含む。処理ガスは、高エッチング速度を促進するフッ素リッチ重合エッチングガス、高重合体堆積速度を促進する炭素リッチ重合エッチングガス、重合体堆積速度を遅延させる重合体管理ガス（例えば、酸素又は窒素）、エッチングプロファイルの先細りを軽減する不活性希釈ガスを含む。【選択図】図１Ａ
2007300102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品上方に横たわる天井電極と部品を支持する静電チャックを有する反応装置において部品上の誘電体膜に高アスペクト比の開口部をエッチングするためのプラズマエッチング方法であって、
天井電極のガス噴射口の複数の同心円状区域の少なくとも第１選択区域を通して第１重合エッチング処理ガスを噴射し、
部品の縁部を取り巻く排気環体を通して該反応装置から排気し、
（ａ）ＶＨＦ源電力、（ｂ）ＨＦ、及び（ｃ）ＬＦバイアス電力の少なくとも１つを（ａ）天井及び（ｂ）該静電チャック内の１つに位置する電極に印加して反応装置内にプラズマを発生させることで、部品上にエッチング処理ガス由来の重合体を堆積する一方、エッチング処理ガス由来のエッチング種でもって誘電体膜に高アスペクト比開口部をエッチングし、
天井電極の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第２選択区域を通して酸素又は窒素ガスを噴射し、エッチング処理中の該酸素又は窒素ガスのガス流量を時間の経過と共に増大することで重合体の堆積速度を減速することを含むプラズマエッチング方法。
【請求項２】
酸素又は窒素ガスを主に該第２選択ガス噴射区域を通して、あるいはこの区域のみを通して噴射し、
酸素又は窒素ガスの噴射工程が、酸素又は窒素ガスを複数の同心円状ガス噴射区域のそれぞれを通してそれぞれの流量でもって噴射することを含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
該部品の対応する同心円状区域間における、以下の（ａ）エッチングプロファイルの先細り、（ｂ）エッチング速度、（ｃ）エッチング停止の少なくとも１つの分布に従って、該流量を振り分けることをさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
それぞれの該流量を時間の時間の経過に従ってそれぞれの上昇率でもって上昇させることをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
該分布に従って、それぞれの該上昇率を振り分けることをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項６】
該天井の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第３選択区域を通して不活性希釈ガスを噴射することをさらに含み、該第３選択区域は該部品のその他の区域よりもエッチングプロファイルの先細り速度が速い該部品の対応する領域上に横たわる請求項１記載の方法。
【請求項７】
エッチング処理中に、時間の経過に従って該不活性希釈ガスの流量を上昇させることをさらに含む請求項６記載の方法。
【請求項８】
不活性希釈ガスの噴射工程が、複数の同心円状ガス噴射区域のそれぞれを通してそれぞれの希釈ガス流量でもって該希釈ガスを噴射することを含み、
該処理が該部品の対応する同心円状区域間におけるエッチングプロファイルの先細りの分布に従って該希釈ガスの流量を振り分けることを含む請求項６記載の方法。
【請求項９】
該希釈ガスのそれぞれの該流量を時間の経過に従ってそれぞれの上昇率でもって上昇させることをさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
該部品の同心円状区域間における該先細りエッチングプロファイルの分布に従って希釈ガス流量のそれぞれの該上昇率を振り分けることをさらに含む請求項９記載の方法。
【請求項１１】
該第１重合エッチング処理ガスが第１炭素／フッ素比を有し、
該処理がさらに該天井の複数の同心円状ガス噴射区域の少なくとも第４選択区域を通して第２重合エッチング処理ガスを噴射することを含み、該第２エッチング処理ガスの第２炭素／フッ素比は該第１エッチング処理ガスの該第１炭素／フッ素比よりも高く、該第１及び第４ガス噴射区域は低及び高エッチング速度を該処理中に被っている該ウェハの対応する同心円状区域上に横たわる請求項１記載の方法。
【請求項１２】
該第１及び第２処理ガスの双方を該第１及び第４ガス噴射区域のそれぞれを通して異なる流量で同時に噴射することを含み、該第１及び第２処理ガスの流量比は該第４ガス噴射区域よりも該第１ガス噴射区域のほうが高く、これによりより多くのフッ素リッチなエッチング処理ガスとより少ない炭素リッチ処理ガスとをその他の区域よりもエッチング速度が低い該部品の一区域へと流す請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
該第４ガス噴射区域が該天井の中央区域であり、該第１ガス噴射区域が該中央区域の半径方向外側の環状区域である請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
エッチング処理ガスの噴射工程が、高及び低フッ素／炭素比をそれぞれ有するエッチング処理ガスの混合物を該天井のガス噴射区域のそれぞれを通して噴射すること、及び該部品の対応する区域間における（ａ）エッチングプロファイルの先細り、（ｂ）エッチング速度、（ｃ）エッチング停止の少なくとも１つの分布に従って、異なる処理ガスの流量を異なるガス噴射区域に振り分ける請求項１記載の方法。
【請求項１５】
処理チャンバを郭成する筐体と、
処理中にチャンバ内の部品を支持するように構成され、プラズマバイアス電力電極を含むワークピース支持体と、
異なるガス種を格納する複数のガス供給源と、  
複数の処理ガス供給口と、
該複数のガス供給源を該複数の処理ガス供給口と、バルブ列を統括し該供給口を通してガス流量を時間の経過に従って変更するようプログラムされた制御装置とに連結可能なバルブ列と、
該複数の処理ガス供給口のそれぞれに連結された複数のガス噴射区域を有する天井プラズマ源電力電極を含むワークピース処理装置。
【請求項１６】
該複数ガス噴射区域の半径方向最内部区域が、該ワークピース支持体の中心上に設置された中央円形ガス分散装置を含み、（ａ）単一ガス噴射口、（ｂ）円形配列されたガス噴射口の１つである請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
該天井源電力電極に連結されたＶＨＦ源電力発生装置をさらに含む請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
該複数のガス供給源がフッ化炭素ガス、フッ化炭化水素ガス、純酸素又は窒素ガスの１つ、不活性ガスをそれぞれ含有する供給物を含む請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
該複数のガス供給源がさらに、フッ化炭素又はフッ化炭化水素種のそれぞれをそれぞれ異なる炭素、フッ素組成比で含有する請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
該制御装置が、
（ａ）該複数のガス噴射区域の異なる区域を通して異なる処理ガス種又はその混合物の流れを作り、
（ｂ）該複数のガス噴射区域の異なる区域を通して流れるガスの成分比を時間の経過に従って変化させるようにプログラムされている請求項１５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
フィーチャ寸法がナノメートル前後の集積回路の製造には、典型的には直径約３００ｍｍの半導体ウェハの表面全体にわたって極めて均一にエッチング処理することが必要である。こういった均一なエッチング処理は、典型的には、極めて高いアスペクト比（例えば、３００ｍｍウェハの場合、電極とウェハとの間の間隙がたった２．５ｃｍ）の、オーバーヘッド電極を備えた容量結合プラズマ反応装置等のプラズマエッチング反応装置によって実現される。エッチング処理ガスには、エッチングしないフォトレジスト又はその他の薄膜表面上に保護重合体層を形成するタイプのガス、例えばフッ化炭素ガス又はフッ化炭化水素ガスが含まれる。こういった保護重合体層の形成により、エッチングの選択性が向上する。
【０００２】
こういった処理では、典型的にはウェハの中央部である領域において低エッチング速度やエッチング停止又はプロファイルの先細りが、また典型的にはウェハ周縁部であるその他領域で高エッチング速度又は弓形プロファイルが見られる。こういった中央部での低エッチング速度、エッチング停止、又は先細りプロファイルは数々の理由から回避不可能と思われていた。第１に、処理ガスはウェハの側面又は上方のいずれかから導入される。反応チャンバからのガスの排出には、ガスがウェハ表面上を半径方向外側に向かって流れる必要があるため、ウェハ中央部に供給されたガスは排出される前にウェハ周縁部を通過する。従って、ガスの滞留時間はウェハの半径と共に増大し、ウェハ中央部での滞留時間は最短（またそれによりガスの解離も最小）となる。この効果は、反応チャンバの高アスペクト比により特に顕著となる。このアスペクト比は、電極／ウェハ間の間隙の狭さ（例えば、約２ｃｍ）と大きいウェハ直径（例えば、３００ｍｍ）によって生じる。ウェハ中央部でのプラズマ種の解離が低いためウェハ中央部のフッ化炭素又はフッ化炭化水素プラズマ種はより複雑（例えばより炭素リッチな）なものとなり、エッチング停止を引き起こす重合体をより早く堆積する一方でウェハ上の誘電体材料のエッチングをより緩慢にする傾向がある。対照的に、ウェハ端部でのプラズマ種の高解離により、フッ素含有量が比較的高いより単純な（より活性の高い）エッチング種（こういった反応種の究極の例は遊離フッ素）が生じ、フォトレジスト表面上への蓄積がより緩慢な低炭素含有高分子膜が生成される。誘電体薄膜に極度に狭い開口部をエッチングする場合、ウェハ中央部での低解離による影響は最も顕著となる。ウェハ中央部において、重合体は狭い開口部の側壁上に蓄積され、プロファイルは傾斜して先細りとなり、最終的には、開口部の深さが増大するにつれ、所要の深さに達する前に開口部が閉塞されてしまいエッチングが途中で停止する。エッチング停止とよばれる現象である。
【０００３】
これらの問題点は、反応チャンバへの処理ガス流量を増大させることでエッチング速度を上昇又はプロファイルを改善しようと試みる際に悪化する。このようなガス流量増大はウェハ表面における不均等な滞留時間動径分布（及び、それに伴うウェハ表面での解離の不均等）の問題を解決するものではなく、問題が悪化さえする場合もあり、エッチング速度又はエッチングプロファイルの不均一度が悪化する。ウェハ中央部におけるエッチング速度又はエッチングプロファイルを改善するための１つの方法は、ウェハ中央部を流れる処理ガス流量を増大させること又はウェハ周縁部での流量を低下させること（又はその両方）であるように思われる。しかしながら、こういった技法では周縁部に相対してウェハ中央部でのガス滞留時間（及び解離）がさらに短くなり、エッチング速度又はエッチングプロファイルの不均一度がさらに悪化する可能性がある。従って、この問題の解決手段はないように見える。
【０００４】
こういった問題の別の原因は処理ガスの構成成分である。その他の点では最適な処理結果を生む特定の組み合わせの、（例えば）エッチング剤成分としてＣ４Ｆ６及び／又はＣＨ２Ｆ２を含む処理ガス等のフッ化炭素又は炭化水素エッチング処理ガスの使用により重篤な問題が発生することを我々は発見した。別の例にはＣＨＦ３及び／又はＣＦ４が含まれる。これらの処理ガスは例えば二酸化ケイ素又は窒化ケイ素等の誘電体材料又は多孔性有機ケイ酸塩ガラス又は窒素ドープ炭化ケイ素等の低誘電率材料をエッチングする際に望ましい結果（上述のエッチング停止傾向は例外として）を生むことが判明した。中央部での低エッチング速度分布又はそれに関連する先細りプロファイル又はエッチング停止問題を回避するための唯一の手段は、その他の（それほど望ましくない）処理ガス混合物を用いることだと考えられる。
【０００５】
ウェハ表面の中央部低エッチング速度分布の別の原因は、特定のタイプの容量結合エッチング反応装置で生じる。まず最初に、容量結合エッチング反応装置はウェハとオーバーヘッド電極との間に連結された単一のＲＦ電源を用いる。こういった反応装置において、（生産性を促進するため）エッチング速度はＲＦ電力を上げることによってのみ上昇させることができる。こういった上昇は残念ながらイオンエネルギーを増大させてしまうため、フォトレジストへの衝撃による損傷がより大きくなり、エッチング選択性が低下する。この問題は、（ＲＦ電力を上げる代わりに）チャンバの側部に低周波磁場を導入してエッチング速度を改善することで回避され、この場合、反応装置は磁気強化型反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）装置と称される。この方法は、フォトレジストを損傷することなく、つまりエッチング選択性を低下させることなくエッチング速度を改善する場合に有効である（例えば、場合によっては２倍）。ＭＥＲＩＥ磁場によりイオン化が増大することでエッチング速度が促進されるものと思われる。近年、主にイオンエネルギー（又はほぼイオンエネルギーのみに）寄与する低周波（又はＨＦ周波）バイアス電力を独立して印加しながら、主にイオン化（又はほぼイオン化にのみ）に寄与するＶＨＦ源電力を印加することで、ＲＦ源電力をイオンエネルギー又はフォトレジストへの衝撃による損傷から切り離している。これにより、フォトレジストへのイオン衝突による損傷を増大させることなく、低周波バイアス電力を上げずにＶＨＦ源電力を上げることでイオン化及び／又は解離を増大させることが可能となる。解離とイオンエネルギーを分離制御するためのこういった二重周波数法を用いる場合であっても、ＭＥＲＩＥ磁石の使用は可能である。問題はＭＥＲＩＥ磁場はその最大エッチング速度促進効果をウェハ縁部に最も近い位置で発揮する傾向があるということである。これにより、ウェハ表面におけるエッチング速度分布は中央で低くなり、ＭＥＲＩＥ反応装置における不可避の特徴と思われている。また、典型的には、ＭＥＲＩＥ反応装置には（上述した）ウェハ中央部でのガス滞留時間が短いことによる影響という問題もあり、これにより中央部低エッチング速度分布が生じる。こういった反応装置では、ＶＨＦ源電力とＭＥＲＩＥ磁石を使用することにより比較的高い解離が達成されることから、（ウェハでのガス滞留時間の不均等による）解離の不均一性がより決定的となる。
【発明の概要】
【０００６】
部品をエッチングするためのプラズマエッチング処理は、複数の同心円状ガス噴射区域を備えた、処理領域上に横たわる天井電極を有するプラズマ反応装置内で行われる。処理には、異なる組成の化学種の処理ガスを異なるガス噴射区域を通して噴射し、複数のガス噴射区域間に化学種を分布させることを含む。処理ガスには、高エッチング速度を促進するフッ素リッチ重合エッチングガス、高重合体堆積速度を促進する炭素リッチ重合エッチングガス、重合体堆積速度を遅延させる重合体管理ガス（例えば、酸素又は窒素）、及びエッチングプロファイルの先細りを軽減する不活性希釈ガスを含む。本方法はさらに、複数のガス噴射区域間に処理ガスを分布することを含み、（ａ）フッ素リッチエッチング処理ガスは、最低エッチング速度となる傾向のある部品区域で最高流量を有し、（ｂ）炭素リッチエッチング処理ガスは、最高エッチング速度となる傾向のある部品区域で最高流量を有し、（ｃ）重合体管理ガスは、エッチング停止傾向が最も高い部品区域で最高流量を有し、（ｄ）不活性希釈ガスは、エッチングプロファイルの先細りが最大となる傾向のある部品区域で最高流量を有する。
【発明の詳細な説明】
【０００７】
プラズマエッチング処理により、部品（ワークピース）上方に横たわる天井電極と、部品を支持する静電チャックを有する反応装置内において、部品上の誘電体膜に高アスペクト比の開口部をエッチングする。本処理は、天井電極のガス噴射口の環状区域を通して重合エッチング処理ガスを噴射し、部品の縁部を取り巻く排気環体を通して反応装置からガスを排気することを含む。ＶＨＦ源電力及び／又はＨＦ及び／又はＬＦバイアス電力を天井電極及び／又は静電チャックに印加して反応装置内にプラズマを発生させることで、エッチング処理ガス由来の重合体を部品上に堆積しつつ、高アスペクト比の開口部をエッチング処理ガス由来のエッチング種で誘電体膜にエッチングする。本処理は、重合体の堆積速度の減速と、酸素又は窒素及び／又は高フッ素含有ガスを天井電極の対応する領域のガス噴射口を通して噴射することによる、典型的には中央部である部品の一領域におけるエッチング停止の最小限化及び／又はエッチング速度の上昇と、ガス噴射口を通した酸素又は窒素及び／又は高フッ素含有ガスの流量を調整して部品中央部と縁部間でのエッチング深さとプロファイル差を最小限にすることをさらに含む。高フッ素含有ガスという用語は、高フッ素／炭素分子成分比のフッ化炭素ガス又はフッ化炭化水素ガスを示す。さらに、エッチングプロファイルの先細りを防止するために、希釈ガス流を対応する領域で増加させる。調整は、酸素又は窒素及び／又は高フッ素含有ガス及び／又は希釈ガス流を時間の経過に応じて増大させることで行う。
【０００８】
本発明は、誘電性薄膜をエッチングするための容量結合プラズマエッチング処理で障害となってきた、典型的にはウェハ中央部であるところの一領域における低エッチング速度問題を解決する。本発明は、この問題はウェハ中央部上でのエッチング処理ガス流量を増加させずとも完全に解決可能であるとする我々の発見に基づく。本発明はさらに、ウェハ中央部でのエッチングガス流量を増大させるよりもエッチング処理中のウェハ中央部の細い開口部の側壁及び／又は底部における重合体の除去や堆積の減速化のほうが効果的であるとの発見に基づく。最後に、本発明は、誘電体材料をエッチングしないが重合体は除去する酸素や窒素等のガスがこの解決法で不可欠であるとの発見に基づく。本発明は、例えばオーバーヘッド電極の中央部に新奇で独立したガス噴射口又は区域を設けることで実現され、純酸素又は窒素ガスを供給し、天井電極／ガスシャワーヘッドの内側／外側ガス区域への重合エッチング処理ガス流とは独立して流量調整される。この新規な特徴の目的は、エッチング剤（フッ化炭素又はフッ化炭化水素）ガスのチャンバ内でのガス分布を必ずしも変える必要なく、純酸素又は窒素を主にウェハ中央部に（又はウェハ中央部のみに）噴射することである。その結果、ガス滞留時間が短くなることからウェハ中央部でのエッチング速度を減速することが予測されるウェハ中央部上の追加ガス流（つまり、追加した酸素又は窒素ガス）は、実際には中央部への酸素又は窒素ガス流量に応じて所望の限り高くエッチング速度を上昇させる。実際、必要ならば、ウェハ中央部の誘電体エッチング速度は、ウェハ中央部の酸素又は窒素流量（流入）を上げるだけでウェハのいずれの位置よりも高いレベルまで上げることが可能である。従って、酸素又は窒素ガスによるエッチング中のウェハ中央部での重合体の成長の抑制効果（これにより、エッチング停止問題を解消）は、ガス流を上げることによる滞留時間又は解離に与える影響を上回る。その他の予期せぬ利点は、フォトレジストエッチング速度（誘電体エッチング操作中のイオン衝撃によって引き起こされる）はウェハ中央部での酸素流量を調整することでより均一にすることができる。
【０００９】
ウェハのその他の領域と比較してウェハ縁部又はいずれの環状部位付近でエッチング速度が低い、プロファイルが先細る又はエッチングが停止する場合も、独立ガス供給の原理が適用できる。この場合、独立ガス供給は、外側及び／又は中間区域で行ってもよい。以下の詳細な記載においては中央部低エッチング速度、先細りプロファイル又はエッチング停止を有する例を用いているが、同様のシナリオがウェハ縁部近辺又はウェハのその他の部位における低エッチング速度、先細りプロファイル又はエッチング停止にも当てはまる。
【００１０】
図１Ａは本発明の処理を実施するための特徴を含む容量結合プラズマ反応装置を表す。図１Ａの反応装置はオーバーヘッド電極１１０を支持する円筒状側壁１０５によって郭成されるチャンバ１００を含む。オーバーヘッド電極１１０は電極でありかつガス分布シャワーヘッドであり、電極１１０内部の共通外側マニホルド１１７から供給される電極底面１１０ａのガス噴射口１１６の外側環状区域１１５と、電極１１０内部の共通内側マニホルド１２２から供給される環状底面１１０ａのガス噴出口１２１の内側環状区域１２０を有する。
【００１１】
静電チャック（ＥＳＣ）１２５はエッチングする半導体ウェハ１３０を支持する。ＥＳＣ１２５は、チャック電極又はグリッド１２７と冷却してもよい低導電性基層１２９とを含有する絶縁層１２６を有する。ウェハを支持するＥＳＣ表面は、天井電極底面１１０ａから約１インチ下にあり、大（３００ｍｍ）ウェハ直径の場合、高アスペクト比を確立する。Ｄ．Ｃ．チャック電圧源１２８がＥＳＣグリッド１２７に接続されている。プラズマバイアス電力が、高周波（ＨＦ）ＲＦ発生装置１３５及び／又は低周波（ＬＦ）ＲＦ発生装置１４０によりインピーダンス整合回路１４５と絶縁キャパシタ１４６とを介してＥＳＣグリッド１２７に印加される。プラズマ源電力は、超高周波（ＶＨＦ）ＲＦ発生装置１５０によってインピーダンス整合素子１５５を通して天井電極１１０に印加される。
【００１２】
ＥＳＣ１２５と側壁１０５はその間に排気環体１０６を郭成し、そこを通ってガスは真空ポンプ１０７によってチャンバ内部から排気される。スロットルバルブ１０８は排気速度とチャンバ圧を制御する。
【００１３】
こういった反応装置の一タイプにおいて、インピーダンス整合素子１５５は同軸整合スタブである。このタイプの反応装置は、本発明の譲受人に譲受された、ダニエル・ホフマンらによる米国特許第６８３８６３５号に開示されている。好ましくは、整合スタブはＶＨＦ発生装置１５０の周波数に近い共振周波数を有し、ＶＨＦ発生装置１５０の周波数はチャンバ１００と天井電極１１０でプラズマによって発生した共振周波数に近い。これを目的として、天井電極リアクタンスを調整して、ＶＨＦ発生装置の周波数前後でプラズマと共振するようにしてもよい。
【００１４】
別のタイプの容量結合反応装置において、インピーダンス整合素子１５５は従来の回路である。いずれのタイプの反応装置においても、エッチング性能は、側壁１０５周辺に配置され、連続相低周波電流によって駆動されてチャンバ１００内に緩慢に回転する磁場を形成する磁気強化型反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）電磁石１６１、１６２、１６３、１６４（図１Ｂに図示）によって増強される。電流はＭＥＲＩＥ電源１６０によって供給される。側壁１０５はアルミニウム等の非磁性導体で形成してもよい。
【００１５】
処理ガス供給源１７０はその主成分として重合エッチングガス（例えば、フッ化炭素及び／又はフッ化炭化水素ガス）を含む処理ガスを流量比制御装置（ＦＲＣ）１７５に供給し、流量比制御装置はガス流を天井電極１１０の内側及び外側ガス口１２０、１１５の内側及び外側ガスマニホルド１２２、１１７に分配する。ＦＲＣ１７５は図１Ｃに図示されており、ガス流分断装置又はスプリッタ１７６ｂ、スプリッタ１７６を２つのマニホルド１１７、１２２にそれぞれ連結している一対の制御バルブ１７７、１７８から成る。
【００１６】
従来、ウェハ中央部での低エッチング速度又はエッチング停止問題は内側区域１２０への処理ガス流を増大又は外側区域１１５でのガス流を低減することで対応してきた。しかし、これではウェハ中央部での解離が低下するという望ましくない影響が出るにすぎず、この問題の解決策とはならなかった。この問題は、図２Ａに図示の深くて狭い開口部のエッチングプロファイルで観察される。同一の開口部をウェハ中央部（図２Ａの左側）とウェハ周縁部（図２Ａの右側）の双方に形成することが望ましい。しかしながら、上述したように、ガス滞留時間と（それに伴う）解離はウェハ周縁部で遥かに長く大きいため、より活性な種（より単純なフッ素化合物）がウェハ縁部に存在し、そのため、重合体の堆積は緩慢すぎて完了する前に狭い開口部を充填することがない。その結果、開口部上部での上部限界寸法（ＴＣＢ）と開口部底部での底部限界寸法とが望ましい範囲におさまり、開口部は望ましい深さとなる（図２Ａの右側）。対照的に、ウェハ中央部では（図２Ａの左側）、高アスペクト比開口部の側壁に堆積した重合体の高炭素含有により開口部がその底部で非常に狭くなり、ＢＣＤが小さくなりすぎ、ウェハ中央部でのエッチング停止により開口部深さが不十分となる。
【００１７】
この問題は、純酸素（又は窒素）を図１Ａの中央部ガス噴射区域１８０を通してウェハ中央部に流すことで解決する。中央部ガス噴射区域１８０は、天井電極１１０の中央部に位置する単一のガス噴射口であっても複数の同様の噴射口であってもよい。中央部ガス噴射区域１８０は重合エッチングガス供給源１７０とは独立又は分離した酸素（又は窒素）ガス供給源１８５から酸素（又は窒素）ガスを受け取る。制御バルブ１９０は、酸素（又は窒素）ガスの中央部ガス噴射区域１８０への流量を制御する。図２Ｂは中央部ガス噴射区域１８０を用いて得られた成功結果を示しており、ウェハ中央部の深く狭い開口部（図２Ｂの左側）はウェハ周縁部の狭い開口部（図２Ｂの右側）とおよそ同じＢＣＤと深さを有する。中央部ガス噴射区域１８０を通しての純酸素又は窒素の流量は、ウェハ中央部のＢＣＤがウェハ縁部のＢＣＤと同じ程度になるまで制御バルブ１９０を用いて調整（又は上昇）する。従って、本発明では不均一性が除去（又は軽減）される。さらなる利点はウェハ縁部付近でのオーバーエッチングの排除であり、（本発明以前では）オーバーエッチングはウェハ中央部のＢＣＤを若干上げるに十分にエッチング処理時間を延長することによる必然的な結果であった。
【００１８】
一成功例においては、処理ガスを外側区域１１５に流すことは不必要であったことから内側区域１２０と中央部ガス噴射区域１８０のみを用いた。
【００１９】
図３の実施形態においては、酸素（又は窒素）供給源１８５からの酸素（又は窒素）の一部をバルブ２００を通して内側ガス区域１２０へと分留してもよい。あるいは、エッチング処理ガスの一部を内側マニホルド１２２から中央部ガス噴射区域１８０へと分流してもよい。
【００２０】
図４の実施形態においては、酸素（又は窒素）供給源１８５からの酸素（又は窒素）の一部をバルブ２０５を通して外側ガス区域１１５へと分流してもよい。あるいは、エッチング処理ガスの一部を外側マニホルド１１７から中央部ガス噴射区域１８０へと分流してもよい。
【００２１】
従って、図３又は図４の実施形態において、必要ならば、酸素（又は窒素）ガス流量動径分布は内側及び／又は外側ガス区域１２０、１１５への酸素（又は窒素）ガス流量を上昇又は低下させることで広くすることも狭くすることも可能である。
【００２２】
図５Ａは本発明を用いた場合と用いなかった場合の、プラズマエッチング処理で得られた誘電体エッチング速度の動径分布を質的に比較したグラフである。図５Ａの結果は、図１Ａで示したタイプの容量結合プラズマ反応装置において二酸化ケイ素の誘電性薄膜をエッチングすることで得られた。曲線３００は、重合エッチングガスを中央部ガス噴射区域１８０を通して酸素ガス（又はその他のガス）を供給せずに重合エッチングガスを内側区域ガス噴射口１２０を通して供給した場合の、ウェハ上での半径方向位置の関数としての典型的な二酸化ケイ素エッチング速度を示す。曲線３００は、こういった従来の容量結合エッチング処理で予測されるように、エッチング速度がウェハ中央部で低下することを示す。曲線３０５は、中央部ガス噴射区域１８０で適度な流量の酸素ガスを添加した場合の、曲線３００が得られた同一処理条件下における半径方向位置の関数としての酸化物エッチング速度を示す。曲線３０５は、エッチング速度はウェハ中央部で若干低下したままではあるが、中央部ガス噴射区域１８０を通して噴射された酸素ガスによりウェハ中央部でのエッチング速度が幾分上昇することを示す。曲線３１０は、中央部ガス噴射区域１８０を通しての酸素ガス流量は著しく高い場合の、同一の処理条件下における半径方向位置の関数としての酸化物エッチング速度を示す。曲線３１０は、中央部口を通しての高酸素流量がウェハ中央部でのエッチング速度を少なくともウェハ周縁部近辺でのエッチング速度とほぼ同じまで上昇させるに十分であることを示しており、エッチング速度分布ははるかに均一である。曲線３１５は、中央部ガス噴射区域１８０を通しての酸素ガス流量をさらに上昇させたことを除く（曲線３１０を得るために用いたものを越える）同一処理条件下における半径方向位置の関数としての酸化物エッチング速度を示す。曲線３１５は、エッチング速度の動径分布は、中央部ガス噴射区域を通しての酸素ガス流量が非常に高いときに中央部で高くなることを示す。これらの結果は、使用者は曲線３１０に対応する最も均一なエッチング速度動径分布が得られる望ましいレベルにまで、中央区域１８０を通して酸素ガス流量を上昇し得ることを示す。曲線３１０の均一な誘電体エッチング速度分布は図２Ｂの理想エッチングプロファイル分布に対応し、ウェハ中央部での底部限界寸法（ＢＣＤ）はウェハ縁部でのＢＣＤとほぼ同等に大きい。
【００２３】
誘電体プラズマエッチング処理は、誘電体膜上に横たわるフォトレジストマスクを用いて行われ、フォトレジストマスクは、プラズマ中におけるイオン衝突によって（誘電体薄膜エッチングと同時に）エッチングされ、フォトレジストの一部はエッチング工程中に除去される。フォトレジストマスク厚さが減少するだけで除去されない限り、この除去は許容範囲である。しかしながら、部分的なフォトレジスト除去はＴＣＤとＢＣＤに影響する可能性があるため、フォトレジストエッチング速度は可能な限り均一な動径分布を有することが望ましい。図５Ｂは図５Ａの誘電体エッチング速度曲線３００、３０５、３１０、３１５に対応する処理条件で得られたフォトレジストエッチング速度分布を示すグラフである。図５Ｂの曲線３００ａ、３０５ａ、３１０ａ、３１５ａは、図５Ａの誘電体エッチング速度曲線３００、３０５、３１０、３１５によってそれぞれ示されるエッチング工程で得られたフォトレジストエッチング速度分布を示す。図５Ｂは、フォトレジストエッチング速度分布が、中央部ガス区域１８０を通した酸素流量に非常に敏感であることを示す。特には、中央区域１８０を通した理想酸素ガス流量は図５Ａの曲線３１０で表される均一な誘電体エッチング速度分布、及び図５Ｂの曲線３１０ａで表される中央部高フォトレジストエッチング速度に対応する。中央部ガス区域１８０を通した高酸素ガス流量により、図５の曲線３１５で表される誘電体エッチング速度は中央部で若干高くなり、また図５Ｂの曲線３１５ａで表されるフォトレジストエッチング速度は中央部でかなり高くなる。図５Ａと５Ｂに図示の結果は、中央部ガス区域１８０を通した酸素ガス流量に対するエッチング速度分布の反応が非常に敏感であることを示しているため、中央区域酸素ガス流量を慎重に調整して、フォトレジストエッチング速度に過剰な不均一を起こすことなく最も均一な誘電体エッチング速度分布を得なくてはならない。
【００２４】
全ガス分布パターンが半径方向外側に向かってシフトする本発明の別の態様においては、ウェハ中央部上での、酸素（又は窒素）ガス流に対するエッチング速度分布の反応は若干鈍い。特には、酸素ガスは、重合エッチング処理ガスを外側ガス区域１１５を通して供給しながら、内側ガス区域１２０を通して供給される。この場合、非常に少ない量（又はゼロ）の酸素ガスが中央部ガス噴射区域１８０を通して供給される。これは、図３の態様を用いることで達成しえ、内側区域に供給されるガスは酸素ガス供給源１８５からの酸素のみであり、一方、外側区域に供給されるガスはエッチング処理ガス供給源１７０から供給されるエッチング処理ガス（例えば、フッ化炭素又はフッ化炭化水素ガス）のみである。このために、ＦＲＣ１７５はエッチングガスの内側ガス区域１２０への流れを遮断し、中央区域ガス流は同様にバルブ１９０で停止される。この態様は酸素ガス流をウェハ中央部に指向してウェハ中央部での重合体の堆積を低減する一方、重合エッチング処理ガスをウェハの外側部に指向する図１Ａの好ましい態様と同じ方法を用いるものである。しかしながら、この別の態様においては、酸素ガス分布はウェハ中央部にそれほど集中していない。図６Ａに図示の、得られる誘電体エッチング速度分布反応はより穏やかな挙動であり、継続的な高酸素ガス流量から生じる継続的誘電体エッチング速度分布３００ｂ、３０５ｂ、３１０ｂ、３１５ｂのウェハ中央部での上昇はより緩やかである。同様に、図６Ｂにおいて、継続的高酸素ガス流量から生じる対応するフォトレジストエッチング速度分布３００ｃ、３０５ｃ、３１０ｃ、３１５ｃは、ウェハ中央部での誘電体エッチング速度におけるより緩やかな上昇を示し、最高酸素ガス流量のみが中央部高フォトレジストエッチング速度分布（図６Ｂの曲線３１５ｃ）につながる。
【００２５】
ウェハ中央部への酸素流の調整に対するエッチング処理の感受性は、この２つの態様の特徴を組み合わせることで、図５Ａの高感度挙動と図６Ａの中等度挙動との間に調整し得る。特には、酸素ガスの一部を中央部ガス区域１８０に、残りを内側ガス区域１２０に指向させる一方、重合エッチングガスの一部を外側ガス区域１１５に、残りを内側ガス区域１２０に指向させてもよい。別の経路間にこれらのガスを分配することにより、処理が図５Ａの高感度挙動又は図６Ａの中等度挙動にどのぐらい近似したものになるかが決まる。
【００２６】
図７は、中央部での低エッチング速度分布が顕著な、図５Ａと６Ａの曲線３００と３００ａがどのようにして図１Ａの反応装置のＭＥＲＩＥ磁場によって影響されるかを示す。ＭＥＲＩＥ磁場がない場合、上で言及したようにウェハ周縁部での処理ガス滞留時間は長いため、エッチング速度は遅く、エッチング速度分布は中央部で緩やかに低い（図７の曲線４００）。ＭＥＲＩＥ磁場の印加によりエッチング速度全体は上昇するものの、同時に、ＭＥＲＩＥ磁石はウェハ周縁部に近接していることからエッチング速度分布の不均等（中央部低下形状）が増大する（図７の曲線４０５）。曲線４０５の中央部低エッチング速度分布は、純酸素を中央部ガス噴射区域１８０に供給する上述の方法で修正する。
【００２７】
図８は、外側区域１１５にガスを供給しない図１Ａの態様における、ガス濃度の動径分布を示すグラフである。図８において、酸素ガス分布（図８で「酸素」と表記）はウェハ中央部に集中し、一方、重合エッチング処理ガス分布（図８で「処理ガス」と表記）はほぼ均一であるが、中央部と縁部で若干低い。図９は、図１Ａの態様におけるガス濃度の動径分布を図示するグラフであり、酸素ガスは中央区域１８０に供給され、一方、重合体エッチング処理ガスは内側区域１２０と外側区域１１５の双方に独立して供給される。図９は、ウェハ中央部、中間部、縁部では異なるガス分布が得られることを示しており、これはガス噴射区域１１５、１２０、１８０のそれぞれが異なるガス分布パターンを有するからである。これらのパターンは図９においてそれぞれ「中央区域パターン」、「内側区域パターン」、「外側区域パターン」と分類されている。３つの区域１１５、１２０、１８０に異なるガス流量を適用することで、酸素ガスとエッチング処理ガスのガス分布を最適化して、最も均一なエッチング速度分布とすることが可能となる。例えば、中央部低エッチング速度分布（図１０Ａに図示）は、中央部ガス区域１８０での酸素ガス流量を増大させることで、中央部ピークと縁部ピークを有する分布（図１０Ｂに図示）へと改善し得る。図１０Ｂのエッチング速度分布は、ウェハ中間部で一時的減少又は低下を有する場合があり、これは内側及び外側区域１２０、１１５での重合エッチング処理ガス流の比率を調整して、図１０Ｃに図示のより均一な分布を得ることで軽減し得る。
【００２８】
本発明の処理で使用可能な重合エッチング処理ガスは、Ｃ４Ｆ６、ＣＨ２Ｆ２等のフッ化炭素とフッ化炭化水素との混合物であってもよい。この混合物は、Ｏ２又はＮ２とＡｒと混合してもよい。同様の混合物で使用可能なその他の重合エッチング種には、Ｃ４Ｆ８、Ｃ２Ｆ４、ＣＨＦ３、ＣＦ４、ＣＨ３Ｆが含まれる。こういったガスを用い、本発明の処理を例えば二酸化ケイ素薄膜、窒化ケイ素薄膜、低誘電率薄膜のエッチングに応用することが可能である。
【００２９】
図１１は、図１Ａの反応装置を用い、また中央及び内側ガス噴射区域１８０、１２０のみを用いる本発明の一処理を図示する。重合エッチング処理ガスは、天井電極１１０の内側ガス噴射区域１２０を通して供給される（図１１のブロック５００）。酸素ガスは、天井電極１１０の中央部ガス噴射区域１８０を通して供給される（図１１のブロック５０５）。ＶＨＦプラズマ源電力（３０ＭＨｚから４００ＭＨｚ）を天井電極１１０に印加する（図１１のブロック５１０）。ＲＦプラズマバイアス電力は、ＥＳＣグリッド１２７に印加される（図１１のブロック５１５）。ＲＦバイアス電力は、ＨＦ電力（３ＭＨｚから３０ＭＨｚ）とＬＦ電力（０．０３ＭＨｚから３ＭＨｚ）のいずれか１つ又はその組み合わせであってもよい。ＭＥＲＩＥ磁石が存在する場合なら、ＭＥＲＩＥ磁場を調整して所望の（強化した）総エッチング速度を得る（図１１のブロック５２０）。酸素ガスの中央部ガス区域１８０への流量は、通常、増大させることで調整して誘電体エッチング速度の動径分布の均一度を最適化又は最大限にする（図１１のブロック５２５）。
【００３０】
図３の装置を利用する別の態様においては、酸素ガスの一部を中央部ガス噴射区域１８０から分流し、内側区域１２０を通して供給してもよい（図１１のブロック５３０）。この場合、内側区域における酸素とエッチングガス流量の比を調整して、誘電体エッチング速度の動径分布の均一度をさらに上げてもよい（図１１のブロック５３５）。さらに別の態様においては、重合エッチング処理ガスの一部を内側ガス区域１２０から分流して中央部ガス区域１８０を通して供給してもよい（図１１のブロック５４０）。この別態様は、例えば窒化ケイ素、酸化物又は低誘電率膜のプラズマエッチングに応用し得る。
【００３１】
図１２は３つのガス噴射区域１１５、１２０、１８０全てを伴う本発明の処理を図示する。本発明の処理は、図１１のブロック５００から５３０までの工程を含む。加えて、本発明の処理は以下の工程、つまり外側ガス噴射区域１１５を通した重合エッチング処理ガスの導入（図１２のブロック５０１）、中央区域１８０から外側区域１１５への一部の酸素ガスの分流（ブロック５３１）、内側及び外側ガス区域流量の調節によるウェハのエッチング速度均一性の向上（図１２のブロック５６０）、中央部、内側、外側ガス噴射区域１８０、１２０、１１５のそれぞれにおける酸素／エッチング処理ガス比の調整による誘電体エッチング速度動径分布の均一性の改善（図１２のブロック５６５）を含む。
【００３２】
上記処理を行うために、処理制御装置６１０はチャック電圧供給源１２８、真空ポンプ１０７、バルブ１０８、ＲＦ発生装置１３５、１４０、１５０のＲＦ電力レベル、流量比制御装置１７５の各バルブ１７７、１７８、バルブ１９０、図３の態様のバルブ２００、図４の態様のバルブ２０５を独立して制御する。処理制御装置６１０はプログラム可能であってもよく、図１１又は図１２の処理を実行するための指示は制御装置６１０により順次実行するために制御装置６１０内に保存し得る。
【００３３】
ガス成分の時間及び空間変調
一般に、エッチングが高アスペクト比のトレンチ又は高アスペクト比の接触開口部深くに進行するにつれ、時間の経過とともにエッチング速度は低下し、エッチング停止が発生、エッチングプロファイルは先細りとなる。この問題は、内側及び外側ガス噴射区域１２０、１１５に対応するウェハのその他の環状区域で起こる可能性もあるが、ウェハ中央部に近いほど最も起こりやすい。典型的には、エッチング速度の低下又はエッチングプロファイル先細りの増大がウェハ中央部で高い率で起こり、ウェハの中間環状区域（例えば、内側ガス噴射区域１２０の下）で若干低い率で起こり、ウェハ周縁部（外側ガス噴射区域１１５に対応）ではごくわずかである。しかしながら、エッチング速度又はエッチング停止及び先細りエッチングプロファイルの分布はこの典型パターンとは異なる場合がある。この問題は本発明において以下のように解決される。つまり、この問題が生じるこのような区域において、ａ）高フッ素含有エッチングガス、（ｂ）希釈（不活性）ガス、（ｃ）Ｏ２、（ｄ）Ｎ２のいずれか１つ又は全ての流量を高炭素含有エッチングガスよりも速く上昇させる。高フッ素含有ガスによりエッチング速度は上昇し、エッチング停止は未然に防がれ得る。高フッ素含有ガスという用語は、分子成分が高フッ素／炭素比のフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスを示す。高炭素含有ガスという用語は、分子成分が高炭素／フッ素比のフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスを示す。エッチング速度は若干損なわれるものの、希釈ガスによりエッチングプロファイルの先細りは軽減される。Ｏ２又はＮ２ガスにより重合体の堆積は減速されてエッチング停止は防止され、エッチング速度は促進される。典型的なケースにおいては、エッチングプロファイルは時間の経過（エッチング深さ）とともにウェハ中央部付近でより先細りとなるため、本発明では、以下の（ａ）高フッ素含有エッチングガス、（ｂ）希釈ガス、（ｃ）Ｏ２（又はＮ２）のいずれか１つ又は全ての流量を、時間の経過に従って、高炭素含有エッチングガスの流量に相対して上昇させる。この具体例においては、こういった上昇は内側区域で他の区域よりも早い速度で行う。別の例としては、ウェハのいずれの特定環状区域（中央区域以外である）で時間の経過とともにエッチングプロファイルがより先細りになる場合は、その特定区域において、以下の（ａ）高フッ素含有エッチングガス、（ｂ）希釈ガス、（ｃ）Ｏ２（又はＮ２）のいずれか１つ又は全ての流量を、時間の経過と共に、高炭素含有エッチングガスの流量に相対して上昇させる。この上昇は、その問題がその特定区域で最も重度の場合、その他の区域より速い速度で行う。同様の上昇は、必要に応じて１つ以上のその他の区域でも行ってもよいが、異なる区域における問題の相対重症度に応じて遅めの速度で行う。
【００３４】
上記方法の実行において、時間の経過に従ってより速く上昇させるガスは、対象とする区域で発生する特定の問題又は一連の問題に応じて選択する。つまり、エッチング停止に関しては、重合体側壁／底部堆積速度を（酸素流量を上昇させることにより）減速、又は（高フッ素含有エッチングガス流量を上げることで）エッチング速度を上げる必要がある。先細りエッチングプロファイルに関しては、先細りは対象の区域における希釈（不活性）ガスの流れを増大させること、及び／又は高フッ素含有エッチングガスの流量を上昇させること、及び／又はその他のガス（高フッ素含有エッチングガス及び酸素又は窒素）の流量を上げることで軽減し得る。
【００３５】
上記方法は、別々の区域において異なる程度で同時に行い得る。例えば、先細りエッチングプロファイルはウェハ中央区域で最も顕著であり、内側環状区域で低めであり、外側区域でほぼ見られない場合がある。こういったケースにおいては、前述のガス（つまり（ａ）高フッ素含有エッチングガス、（ｂ）希釈ガス、（ｃ）酸素、（ｄ）窒素）の一部又は全ての流量を高炭素含有エッチングガスの流量と相対して時間の経過に従って上昇させ得るが、（例えば）中央区域ではより速い上昇率で、また内側区域では若干低めの上昇率で行う。従って、対象とする異なる同心円状ウェハ区域（例えば、中央、内側、外側等）上に横たわる異なるガス噴射区域で、異なる上昇率のガス流量で同時に行ってもよい。例えば、同心円状区域の１つで最も起こる問題がエッチング停止であり、一方、その他の同心円状区域で最も起こる問題は先細りエッチングプロファイルである場合がある。こういったケースにおいては、（重合体側壁／底部堆積を遅延させるために）酸素（又は窒素）ガス流量の上昇率を（全処理ガスに相対して）その一区域において最大とし、一方、（エッチングプロファイルの先細りを軽減するため）その他の区域における希釈ガスの上昇率を最大とする。しかしながら、双方の区域において、その他の処理ガスの流量も時間の経過と共に上昇させてよいが、上昇率はそれよりも低い。
【００３６】
好ましい態様においては、全てのガス流量を経時的に上昇させて、エッチング速度が時間の経過（又は同等にエッチングした開口部の深さ）とともにウェハ全体にわたって低下する傾向を防ぐ。つまり、高フッ素含有エッチングガス、高炭素含有エッチングガス、酸素（又は窒素）、希釈（不活性）ガスの流量を全て上げる。この流量上昇は、全ての同心円状ガス噴射区域で行うのが好ましいが、各区域におけるエッチング速度低下に比例して、各区域によってその程度は異なる。例えば、各処理ガスのガス流量は中央区域で最も上昇率が高く、外側区域での上昇率がもっとも低い。
【００３７】
図１３は前述の方法を行うための反応装置を示す。図１３の反応装置は図１Ａの反応装置の構造要素を含み、それに加えて、各個別ガス供給源６０５、６０６、６０７、６０８と天井電極１１０の各ガス流区域１１５、１２０、１８０との間のガス流量を個別に制御する、個別制御可能なガス流量バルブ列６００を有する。図１３の態様においては、４つの個別ガス供給源６０５−６０８と、３つのガス流区域１１５、１２０、１８０があるため、バルブ列６００は１２のバルブを有する。ガス供給源６０５は純酸素又は窒素ガスを供給する。ガス供給源６０６は、比較的フッ素含有率の高い種の炭化水素又はヒドロフルオロカーボンガス（又はこの２つの混合物）、例えばＣＨ２Ｆ２を供給し、（概して）比較的高い誘電体エッチング速度と比較的低い重合体堆積速度を示す。ガス供給源６０７は比較的炭素含有率の高い種の炭化水素又はヒドロフルオロカーボンガス（又はこの２つの混合物）、例えばＣ４Ｆ６等を供給し、（概して）比較的高い重合体堆積速度と比較的低い誘電体エッチング速度を示す。ガス供給源６０８は、例えばアルゴン又はキセノン等の希釈ガスを供給する。制御装置６１０は各バルブ６００を個別に統括しており、エッチング処理中、所定の時間関数としていずれのバルブ６００も変更可能である。従って、制御装置６１０はウェハ上の４つの処理ガスの動径分布を異なるものにすることができ、さらにはエッチング処理中、時間の経過と共にこういった分布のいずれをも変更可能である。これを目的として、制御装置６１０はプログラム可能であり、エッチング処理中に各バルブ６００の所定の精密制御を行う。高フッ素含有ガスは、高フッ素／炭素比を有するフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスと定義される。高炭素含有ガスは、高炭素／フッ素比を有するフッ化炭素又はフッ化炭化水素ガスとして定義される。
【００３８】
図１３の反応装置は多用途であり、図１４に図示の処理を行うために使用可能である。これを目的として、制御装置６１０にバルブ６００を制御して図１４の処理を実行するための一連の指示をプログラムしてもよい。図１４の処理は、ウェハ上の誘電体膜をエッチングするためのプラズマを確立するための、図１１のブロック５００、５１０、５１５の処理工程を含む。加えて、図１４の処理は、誘電体膜のエッチング中に、経時的に酸素（又は窒素）ガス流量を段階的に上昇させる処理工程ブロック５７０を含む。こういった上昇は、図１５に示されるように、酸素（又は窒素）ガス流量の時間の経過に応じた段階的な連続工程として、制御装置６１０によって行い得る。この上昇は、天井電極１１０の全ガス流区域（つまり外側区域１１５、内側区域１２０、中央区域１８０）で行い得る。あるいは、この上昇は、中央区域１８０でのみ行ってもよい。
【００３９】
エッチング深さが増大するにつれエッチングプロファイルが先細り（狭くなる）する傾向に対処するために、エッチングプロファイルの先細りが生じている部品区域上方のガス噴射区域、例えば中央又は内側ガス噴射区域への希釈ガス流を制御装置６１０によって増大してもよい。あるいは、希釈ガスを利用して、高エッチング速度が生じている部品一部上方のガス噴射区域、例えば外側ガス噴射区域へのその流量を上げることにより、ウェハ周縁部での高エッチング速度を減速してもよい。この工程は、一定のパターンとして制御装置６１０で行ってもよく、外側ガス流区域１１５への希釈ガス流はその他のガス流区域１２０、１８０への希釈ガス流よりも多い。あるいは、この工程は、エッチング処理中に時間の経過に従って中央部又は内側ガス流区域１２０、１８０への希釈ガス流を制御装置６１０により間断なく増大させることで行ってもよい。
【００４０】
中央部低誘電体エッチング速度分布に対処するさらなる手段として、２つのエッチング処理ガス（高炭素含有エッチングガスと高フッ素含有エッチングガス）の流量の比を、制御装置６１０により、天井電極１１０の内側と外側ガス流区域１２０、１１５とでは異なる値に設定してもよい（図１４のブロック５８０）。一例においては、内側ガス区域１２０に供給されるガス組成物は高フッ素含有エッチングガスが多く高炭素含有エッチングガスは少なく、一方、外側ガス区域１１５に供給されるガス組成物は高炭素含有エッチングガスが多く、高フッ素含有エッチングガスが少ない。こういったパターンは、ウェハ中央部での重合体生成の抑制に有利であり、ウェハ中央部で底部限界寸法の縮小やエッチング停止が起きるこの処理の傾向を低減する。
【００４１】
図１６、１７、１８、１９は天井電極１１０の３つのガス流区域１１５、１２０、１８０における異なる種のガス流量の同時発生図であり、経時変化するガス流量を伴う処理を行うための一実施形態によるものである。殆ど全てのケースで中央区域１８０である一区域において、エッチング速度は時間の経過に従って低下又は実際に停止する。この問題を解消するために、この区域への酸素流量は、図１６のグラフに示されるように、エッチング処理中に、制御装置６１０により経時的に増大させられる。大抵の場合は内側区域１２０であるエッチング停止又は重合体閉塞が生じているその他の区域においては、細い開口部のエッチング停止又は重合体閉塞は、図１７に示されるように、時間の経過に従って、高フッ素含有エッチングガスの高炭素含有エッチングガスに対する比を増大させることで対処する。また、大抵の場合は内側区域１２０であるエッチングプロファイルの先細りが最も生じている区域で時間の経過に従って希釈ガス流を増大させることで、図１８に示されるように、エッチング深さの増大に伴うエッチングプロファイルの先細りやエッチング停止を軽減し得る。大抵の場合は外側区域１１５である最高（又は上昇）エッチング速度を有する区域においては、（例えば、ウェハ周縁部における）高エッチング速度は、図１９に示されるように、時間の経過に従って高炭素含有エッチングガスの高フッ素含有エッチングガスに対する比を増大させることでバランスを取る。
【００４２】
図２０は、ウェハからの選択した高さにおいての、異なる処理ガス種の反応チャンバにおけるガス流分布の一例を示すグラフである。図２０のパターンはエッチング処理全体を通して静止、又は図１６−１９のそれのように時間変調処理において連続して変化するパターンの１つであってもよい。図２０のガス流分布において、酸素ガスはウェハ中央上に固まって留まる。高フッ素含有エッチングガスは主にウェハの中間区域に集中し、一方、高炭素含有エッチングガスは主にウェハ周縁近辺に集中する。加えて、ウェハ周縁部での誘電体エッチング速度を加減するために、希釈ガスもウェハ周縁部に集中させる。
【００４３】
本発明を好ましい態様を特に参照することで詳細に説明してきたが、当然ながら、本発明の精神と範囲から逸脱することなく本発明は変形又は改変し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１Ａ】〜
【図１Ｂ】本発明の処理を実行するための構成を有するプラズマ反応装置の側面図及び上面図である。
【図１Ｃ】図１Ａ及び１Ｂの反応装置で使用したガス流スプリッタを示す図である。
【図２Ａ】〜
【図２Ｂ】従来処理と本発明の処理で得られた中央部及び縁部のエッチングプロファイルをそれぞれ示す図である。
【図３】〜
【図４】本発明の処理の異なる態様を実施するための図１Ａの反応装置用の別のガス分布装置を示す図である。
【図５Ａ】〜
【図５Ｂ】本発明の第１の態様で得られた酸化物とフォトレジストのエッチング速度動径分布を示す図である。
【図６Ａ】〜
【図６Ｂ】本発明の第２の態様で得られた酸化物とフォトレジストのエッチング速度動径分布を示す図である。
【図７】ＭＥＲＩＥ磁場のエッチング速度分布への影響を示すグラフである。
【図８】本発明の第１の態様のガス分布パターンのグラフである。
【図９】本発明の第２の態様のガス分布パターンのグラフである。
【図１０Ａ】〜
【図１０Ｃ】本発明の一態様によるエッチング処理を調整するための連続工程で得られた継続的に改善されたエッチング速度分布を示す図である。
【図１１】本発明の処理の第１の態様のブロックフロー図である。
【図１２】本発明の処理の第２の態様のブロックフロー図である。
【図１３】図１Ａの反応装置の変形例を示す図である。
【図１４】図１３の反応装置で実施可能なエッチング処理のブロックフロー図である。
【図１５】図１４の処理の一態様による経時変化する酸素又は窒素ガス流量を示すグラフである。
【図１６】〜
【図１９】中央、内側、外側ガス流区域における異なる種の経時的なガス流量をそれぞれ示すグラフである。
【図２０】一実施形態における、反応チャンバにおける異なるガス種の静止動径分布のグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【外国語明細書】
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