(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内にウエーハを設置する工程と、
前記処理室内にガスを導入する工程と、
前記処理室内に設けられ、かつ、前記ウエーハのエッチング処理面に対して垂直方向に沿うように設けられた第１および第２の活性種制御材料に、若しくは、前記第１および第２の活性種制御材料が絶縁体の場合には前記第１および第２の活性種制御材料と絶縁膜との間に設置された夫々の導電板に対し、それぞれ異なる位相の高周波電圧を印加する工程と、
前記ガスをプラズマ化し、前記ガスと前記第１および第２の活性種制御材料とを反応させる工程と、
前記処理室内に前記反応により活性種が制御されたプラズマ雰囲気を生成し、前記プラズマ雰囲気中で前記ウエーハをエッチング処理する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２の活性種制御材料に印加される高周波電圧は、それぞれ周波数が異なることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２の活性種制御材料は、同一の材料であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１および第２の活性種制御材料は、炭素、Ｓｉ、ポリシリコン、Ｓｉ3Ｎ4、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＳｉＯ2のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
処理室内にウエーハを設置する工程と、
処理室内にガスを導入する工程と、
前記処理室内に設けられ、かつ、前記ウエーハのエッチング処理面に対して垂直方向に沿うように設けられた第１および第２の活性種制御材料に、若しくは、前記第１および第２の活性種制御材料が絶縁体の場合には前記第１および第２の活性種制御材料と絶縁膜との間に夫々設置された第１および第２の導電板に対し、それぞれ高周波電圧を印加する工程と、
前記第１の活性種制御材料若しくは前記第１の導電板に対し前記高周波電圧が印加されている間に前記第２の活性種制御材料若しくは前記第２の導電板を接地し、前記第２の活性種制御材料若しくは前記第２の導電板に対し前記高周波電圧が印加されている間に、前記第１の活性種制御材料若しくは前記第１の導電板を接地する工程と、
前記ガスをプラズマ化し、前記ガスと前記第１および第２の活性種制御材料とを反応させる工程と、
前記処理室内に前記反応により活性種が制御されたプラズマ雰囲気を生成し、前記プラズマ雰囲気中で前記ウエーハをエッチング処理する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２の活性種制御材料は、炭素、Ｓｉ、ポリシリコン、Ｓｉ3Ｎ4、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＳｉＯ2のいずれかであることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理に関する方法及びプラズマ処理する装置に関し、特に、気相中の原料ガスをプラズマ化し、活性化した粒子の物理または化学反応により半導体材料の表面を処理する、ドライエッチング工程に用いられるプラズマ処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の微細化に伴って、配線層の多層化と、素子構造の立体化が進行している。それに伴い配線や素子間の電気的絶縁を保つために使用される絶縁膜の加工は、益々重要になっていくと考えられる。この絶縁膜であるシリコン酸化膜のエッチングには、従来よりＣＦ4、Ｃ2Ｆ8などのパーフルオロカーボンガス（ＰＦＣ）やＣＨ2Ｆ2、ＣＨＦ3等のハイドロフルオロカーボンガス（ＨＦＣ）が使用されてきた。これは、シリコン酸化膜のＳｉ−Ｏ結合を切り離し、揮発性の化合物を生成するためには、炭素を含むガスが必須であるためである。
【０００３】
しかしながら、近年、地球規模での環境問題がクローズアップされてきているが、上記のＰＦＣ、ＨＦＣは、赤外線を吸収しやすく、大気中での寿命も３０００年以上と長いため、地球温暖化への影響が非常に大きく、今後それらの使用が制限、もしくは入手が困難になことが予想されてきている。
【０００４】
また、ＰＦＣやＨＦＣガスプラズマ中では、ＦやＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3等のフロロカーボンラジカルとイオンが存在している。シリコン酸化膜のエッチングは、これらの活性種（ラジカル）がシリコン酸化膜の反応表面に付着し、そこへ入射するイオンのエネルギーによる疑似高温状態下での化学反応により揮発物が生成されるというメカニズムで進行する。したがって、良好なエッチング特性を得るためには、試料に入射する活性種の制御と試料に入射するイオンのエネルギーと密度を制御する必要がある。このプラズマ中のイオンの密度と活性種の制御はこれらのエッチング装置のプラズマ生成機構によって制御を行っていた。
【０００５】
また、反応容器内で活性種を生成する方法として、例えば特許文献１には、反応容器内を炭素系材料で構成し、この炭素成分をプラズマ中に供給してエッチングすることが記載されている。
【０００６】
なお、特許文献２には、反応容器をセラミックス製として試料への活性種によるエッチング作用の減退を防止すること、及び反応容器の外周にヒーターを設けてセラミックス製の反応容器に対するプラズマによる熱衝撃を軽減することが記載されている。
【０００７】
一方、ＰＦＣ、ＨＦＣのガスプラズマを使用した場合、試料処理の進行に伴ってフロロカーボン系またはカーボン系のポリマーが反応室内壁への付着する。この付着物を除去する方法として特開平５−６２９３６号に記載されている通り、反応室の外壁に対して絶縁され、かつ複数に分割された電極を反応室内面に設置し、プラズマ生成用電極の間に順次高周波電圧を印加しプラズマクリーニングする方法が知られている。また、特許文献３、特許文献４、特許文献５には、反応室の外壁に対して絶縁された電極に電圧を印加して、プラズマクリーニングする方法が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−７４１４７号公報
【特許文献２】特開平４−３６３０２１号公報
【特許文献３】特開平１−２３１３２０号公報
【特許文献４】特開平１−２３１３２１号公報
【特許文献５】特開平１−２３１３２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来例のようなプラズマクリーニングを施したとしても、クリーニング前には反応室内壁に付着物が存在する。プラズマ中のフッ素は反応室内壁の付着層と反応するため、プラズマ中のフッ素密度が次第に減少し、プラズマ中の炭素の比率が増加する。すなわち、反応室内壁への付着が進行するとラジカル組成が変化するため、エッチング特性が変化するという経時変化が引き起こされ、大きな問題となっていた。
【００１０】
一方、エッチング装置は、プラズマ生成機構によって、容量結合型、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）型、ＩＣＰ（誘導結合）型、表面波励起型等に分類できる。容量結合型の装置では、下部電極に試料を設置し２系統の電圧印加機構により上部電極と下部電極に異なる周波数及び電圧を印加することで、プラズマ生成制御と試料入射エネルギー制御を試みているが、その構造上これらを独立に制御することは出来ない。この装置における活性種制御は、電極に使用している炭素もしくは、シリコンで行なっていると考えられているが、これに関しては制御パラメータがない。従って、上下の２つの電源による制御で、イオン密度、試料入射するイオンのエネルギー制御、活性種の制御の３つの制御を行わなければならず、良好なエッチング特性が得られる各種パラメータの範囲（プロセスウィンドウと定義する。）が狭く、安定なエッチング条件を得ることが困難であるという問題があった。ここで、上記のエッチング特性を決めるパラメータとしては、例えば、プラズマ発生機構では、電極板間に投入する高周波の電力やμ波電力、ガス流量やガス圧力やガス組成がある。また、入射イオンエネルギー制御では、印加電圧の波形や周波数及び電力等がある。
【００１１】
一方、容量結合型以外のプラズマ生成方式では、プラズマ生成制御と試料に入射するイオンのエネルギー制御との独立制御は可能であったが、活性種を制御する機構としてはプラズマ生成制御に依存されており、これもプロセスウィンドウが狭いといった問題があった。具体的には、ＥＣＲ等高密度プラズマエッチング装置でＳＡＣ（Ｓｅｌｆ  Ａｌｉｇｎ  Ｃｏｎｔａｃｔ）のシリコン酸化膜加工をおこなった場合、孔底でのエッチング停止とシリコン窒化膜削れが発生するというトレードオフが問題となっている。さらに、高密度プラズマを用いて、選択性が高いエッチングを行うと、孔径が小さくなるほどエッチング速度が低下するマイクロローディング現象や、逆マイクロローディング現象が発生しており、問題となっている。また、これらの装置でＴｉＮとＡｌ等積層膜のメタル加工を行った場合、ＴｉＮとＡｌ等の異種材料間の境目に局所異常サイドエッチング形状（ノッチング）ができるといった問題も生じている。
【００１２】
また、特許文献１記載の方法では、適切な活性種の量を制御できず、所望のエッチングをすることは困難である。なお、特許文献２号記載の方法では、反応容器内で活性種を生成することはできないといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、プラズマが接触する領域内に、エッチングに必要な量の活性種を生成させることによって達成される。
【００１４】
以下、具体的に示す。試料上のシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチングにおいては、例えばフッ素を含むガスを反応室に導入して、０．３Ｐａ−２００Ｐａのような低ガス圧力の状態に保持し、μ波やＲＦ波の入力電力によってこのガスを放電させ、プラズマを生成する。そして、プラズマと接触する領域に設置した炭素を含む固体に、直流もしくは高周波電圧を印加して、所望の量の炭素を放出させ、プラズマ中のフッ素ラジカルをＣＦ、ＣＦ2、ＣＦ3、Ｃ2Ｆ4などのフロロカーボンラジカルに変換生成し、試料のエッチングを行う。
【００１５】
また、反応室に導入するガスとして、フッ素を含み炭素を含まないガスを導入して、反応室内でフッ素含有ガスと固体炭素を反応させると、ＰＦＣ、ＨＦＣを使用せずにシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等を選択的にエッチングできる。即ち、炭素を含まないフッ素ガスによるプラズマを生成し、新たに反応室内に設置した固体状の炭素にフッ素原子イオンを反応させるとＣＦ4、ＣＦ2、ＣＦ3、Ｃ2Ｆ4の炭素とフッ素の化合物が生成できる。これらの化合物である活性種分子は、従来ＰＦＣガスの解離から直接生成することができ、この生成された活性種分子によって、シリコン酸化膜のエッチングを行うことができた。本発明の特徴は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチングにおいて、ＰＦＣ、ＨＦＣガスからエッチングに必要な活性種を直接供給するのでなくプラズマ処理室において固体との反応によって変換生成することである。この方法により、ＰＦＣ、ＨＦＣガスが規制され使用禁止になった場合でも、エッチングに必要な活性種を生成し、従来の選択性を保ちつつエッチングを行うことが可能となった。
【００１６】
一方、ＳＡＣ加工時の選択比向上およびプロセスマージンの向上の課題については、シリコン酸化膜のエッチャントであるＣＦ2へ単一種化することで達成することが出来る。これに対して、活性種制御材料を炭素とし、これをプラズマ境界面に配置することで、プラズマ中のフッ素を１／２に低減し、活性種制御材料にアルミニウムを用いた場合に比べて、ＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3をそれぞれ５、１０、２倍に増加させることができるという現象を発見した。図２にその結果を示す。図２は活性種制御材料にＡｌ、ＳｉＯ2、Ｃを使用した場合のＣＦ4プラズマ中のフッ素とＣＦ2を測定した結果である。この結果は、活性種制御材料としてアルミニウムを使用するとフッ素との反応がないためフッ素密度は大きいが、炭素にするとフッ素密度はアルミに比べて半減していることを示している。このことは、活性種制御材料の炭素とプラズマ中のフッ素が反応し、ＣＦ2が増加するといった変換反応がおこることが考えられる。この時、ＣＦ1、ＣＦ2も増加していることが確認された。また、活性種制御材料がＳｉＯ2では、プラズマ中のフッ素同様、ＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3も減少し、ＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3と活性種制御材のＳｉＯ2とが化学反応していることを示している。このように、プラズマ中の活性種と化学反応をおこし、生成物が揮発するような活性種制御材料をプラズマ領域に設置することで、プラズマ中の活性種組成を変化させることが可能となる。また、活性種材料にシリコン、炭化シリコンを使用しても、ＳｉＦ2等の揮発物を生成する化学反応が起こり、プラズマ中のフッ素を低減することができた。
【００１７】
さらに、活性種制御材料に電圧印加機構を設置し、試料処理と平行して電圧を印加することで上記の活性種の単一種化は促進することが確認された。図３は、ＣＦ4ガスプラズマ中で、炭素の活性種制御材料に負の直流電圧を印加した時のＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3のラジカル密度を測定した結果である。印加電圧が大きくなるに従い、ＣＦ3が減少し、ＣＦ2が増加することが新たに見出された。この現象は活性種制御材料上でのイオンアシスト反応に起因する。この効果を利用し、プラズマ中のフッ素をＣＦ2変換し、活性種を単一種化したプラズマを使用することで、シリコン酸化膜上では反応生成物が揮発してエッチングが進行するが、シリコン窒化膜上では残留物のためエッチングが停止するという選択性エッチングが可能となり、選択比低下による窒化膜の肩削れの問題を解決することが出来る。また、従来の炭素とフッ素のバランスによるエッチング機構に対して、炭素よりエッチング側面への付着係数の低いＣＦ2を使用するため、マイクロローディング、逆マイクロローディング現象を抑えることが可能であることが確認できた。
【００１８】
また、エッチング速度の大きく異なる試料のエッチングを行う場合、活性種制御材料に、被エッチング材料と同じ元素もしくは被エッチング材料と同じ元素を少なくとも一種類含む化合物を使用し、エッチングする材料によって活性種制御材料に印加する電圧を時間的もしくはモニターしながら制御し、活性種制御材料である種のラジカルを消費・放出させることで、異種材料間に発生するといった局所異常形状を抑えることが出来た。
【００１９】
さらに、メタルエッチングの異種材料間の局所形状異常の課題は、エッチャントの変動を少なくすることで解決する事ができる。即ち、活性種制御材料を被エッチング材料とし、エッチング時間若しくは、活性種モニター結果により活性種密度の制御を行うことで解決することができた。
【００２０】
一方、プラズマが接する面への堆積物を除去することでエッチング特性の経時変化を抑制することが可能となった。即ち、活性種制御材料をプラズマを囲む様に配置し外部から電圧を印加しながら試料を処理することにより、プラズマ接触面に付着する堆積物を自動的に除去することができた。なお、試料処理中に電圧の印加を行うことでスループットを向上する効果も得られた。ここで、Ｃ4Ｆ8１．５ｍＴｏｒｒ、μ波パワー２００Ｗとし、Ｃ4Ｆ8プラズマに接する面に設置したアルミ板に任意の電圧を印加した場合の、堆積層の厚さを段差計で測定した結果を図５に示す。堆積物はプラズマ密度に依存するが、適度な電圧をプラズマ境界面に印加することで堆積膜が付着しないためエッチング特性の経時変化を抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により以下の効果を得ることが出来た。  
ＰＦＣ、ＨＦＣガス使用せずに、エッチングに必要な活性種を生成し従来の選択性を保ちつつシリコン酸化膜のエッチングを行うことが可能となる。
【００２２】
シリコン酸化膜プロセスにおいては、プラズマ中のフッ素をＣＦ2変換し、活性種を単一種化したプラズマを使用することで、シリコン酸化膜上では反応生成物が揮発してエッチングが進行するが、シリコン窒化膜上では残留物のためエッチングが停止するという選択性エッチングが可能となり、選択比低下による窒化膜の肩削れの問題およびプロセスマージンの拡大化を解決することが出来る。
【００２３】
また、メタルエッチング時の異種材料間における活性種の変化を一定に保つことができ、局所形状異常を抑制することが可能となる。  
プラズマ境界面への付着物が除去できるため、経時変化が抑制でき、高スループットで長期的にも安定で良好なエッチング特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施例１）
図１は本発明を搭載したエッチング装置を横から見た構成図で、磁場と電磁波の相互作用を利用したプラズマ発生機構の一方法であるＥＣＲプラズマを用いたものである。反応室１０４は、マイクロ波導入窓１０３と真空排気装置１０８とガス導入管１０９から成り、その内部には試料１０６を設置するための試料台１０７を備えている。プラズマ発生機構は、マイクロ波発振器１０１と導波管１０２と電磁石１０５から成る。そして、試料台１０７には、試料１０６に入射するイオンを加速するためのＲＦ電源１１０が接続されている。このＲＦ電源１１０からは、数百ｋＨｚから数十ＭＨｚの周波数をもつラジオ波が発振される。そのラジオ波によって加速されたイオンが、試料１０６に入射することでエッチング反応が促進される。
【００２５】
ガスは、ガス導入管１０９より反応室１０４に導入され、プラズマ１１３が生成される。特に、酸化膜エッチングを行なう場合は、フロロカーボンガスプラズマが使用されるが、このプラズマ中には、解離によって生じるフッ素やＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3などの活性種が存在している。ここで、プラズマ中でフッ素が過剰な場合、例えば、ＳＡＣ加工においては、窒化膜、酸化膜ともにエッチングされるために、選択性エッチングを行なうことが困難になる。したがって、ＳＡＣ加工の選択性エッチングを行なうためには、プラズマ中のフッ素を低減することが必要条件である。本装置は、新たに活性種を制御するような材料を含む活性種制御材料１１２を有する。活性種制御材料１１２は、ヒータ１１６、冷却管１１７、温度制御回路１２１により温度制御されている。温度は温度モニタ１１４でモニタリングされる。なお、温度制御については、実施例５で説明する。また、この装置は、フィードバック回路を設けた発光分光器でプラズマ状態をモニタリングできるようにされている。
【００２６】
そして、活性種制御材料１１２に電圧を印加することで、上記の変換反応をさらに促進することができることが新たに確認された。活性種制御材料１１２に電圧を印加する手段としては、活性種制御材料１１２と反応室１０４との間に絶縁体１１１を設置し、ブロッキングコンデンサー１１７及び交流電源１１９からなる電圧印加回路１１５を設けた。ここでブロッキングコンデンサーはプラズマからの直流電流をブロックする役割をし、ブロッキングコンデンサーによりＶｄｃが発生し効果的にイオンの加速が行うことが可能となる。電圧印加回路１１５は、交流電源１１９、パルス電源、活性種制御材料の材料が導電体ならば、直流電源でもよい。絶縁体１１１には、４００℃程度の温度に耐えうるアルミナ、窒化シリコンを使用するのが好ましい。電圧印加しない場合は、絶縁体１１１を設置する必要がないことはいうまでもない。
【００２７】
また、活性種制御材料１１２として、石英、窒化シリコンなどの絶縁物を使用する場合には、図１８に示すように、活性種制御材料１１２と絶縁体１１１との間に導電板４０１を挿入し、その導電板４０１に電圧印加回路１１５を接続したほうが電圧導入効率がよい。
【００２８】
図３は、ＣＦ4ガスプラズマ中で、炭素の活性種制御材料１１２に負の直流電圧を印加した時のＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3のラジカル密度を測定した結果である。印加電圧が大きくなるに従い、ＣＦ3が減少し、ＣＦ2が増加することが新たに見出された。これは、活性種制御材料にフロロカーボン系の付着層が形成されている状態に、イオンが入射し、そのエネルギーにより局所的な擬似高温状態が作られ化学反応が促進されるというイオンアシスト反応がおこることに起因する。
【００２９】
一般に、高温状態下での化学反応生成物は、結合する原子の数が少ない常温では不安定な分子が生成されやすいことが知られている。例えば、シリコン基板上に吸着された塩素原子は、基板温度が６００℃で下地のＳｉと化学反応によりＳｉＣｌ2を生成するが、９００℃ではＳｉＣｌを生成することが知られている。したがって、今回の実験で得られるイオンエネルギー下では、ＣＦ2が安定に生成されやすいということが推測される。すなわち、フロロカーボンガスプラズマ中で活性種制御材料１１２として炭素を使用し電圧印加によるイオンアシスト反応を利用すれば、プラズマ中のＦやＣＦ3をＣＦ2へと変換することができ、プラズマ中の活性種を制御することが可能であることを示している。
【００３０】
また、使用するプラズマの密度によって、活性種制御材料に印加できる高周波電圧の周波数の下限が決まる。エッチングに使用されるプラズマ密度は、１０11〜１０12個／ｃｍ3程度であり、その時の飽和イオン電流密度Ｉeは、１０-2〜１０-4Ａ／ｃｍ2程度である。一般に、プラズマ中の電極に高周波を印加する場合、おおよそＩe／（ＣＶ）以上の周波数が必要となる。この関係式は、定性的には電圧印加機構によって降下した電極の電圧変化が、それを打ち消すように流入するイオンの量の変化より早く変化することが必要であるということから導かれる。ここで、Ｃは単位面積あたりの静電容量でおよそ１０-11ファラッド程度、Ｖは印加される電圧で、およそ１０2ボルト程度である。したがって、エッチングに使用される上記のプラズマにおいては、印加可能な高周波の周波数は、１００ｋＨｚ以上は必要である。上限値については、イオンが電圧変化に追随できて、イオンアシスト反応の効果がある周波数は、１００ＭＨｚ程度であった。この時、電圧印加回路１１５として、パルス電源及び直流電源を使用すると、活性種制御材料に入射するイオンエネルギーの単色化ができ、変換反応経路の単一化が可能となるため、イオンアシスト反応による活性種の選択的な生成がより効率良く行える。使用する活性種制御材料の材料が絶縁体だとパルス電圧でしか上記効果は出せないが、導体だと直流電圧を印加する方が、装置的コストのから見ても好ましい。また、この時使用するパルスの周波数は、電圧印加する系の静電容量によって変化するが、一般的な数十ｎＦ程度の容量の系だと、１００ｋＨｚ以上は必要であった。
【００３１】
本発明は、フロロカーボンガスプラズマだけでなく、カーボン系のガスを使用する場合や、有機系レジストをマスクとして使用する場合においても、活性種制御材料１１２上の付着物に、イオンアシスト反応を引き起こしエッチングに有効な活性種に変換、除去することが可能である。
【００３２】
（実施例２）
ＰＦＣ、ＨＦＣガスを用いずにシリコン酸化膜エッチングを行う実施例を以下に記す。図１で示すようなＥＣＲ型のマイクロ波放電プラズマの本実施例では、ウエーハに対向する電極は設置されない。したがって、ウエハーに対向する電極をカーボンとすることができないため、原理的にはカーボンを含まないガスによるエッチングは困難である。
【００３３】
しかし、活性種制御材料１１２をＳｉＣとした結果、導入ガスをＡｒとＳＦ6を含み炭素を含まないガスとして、反応室１０４内に流した。このトータルのガス流量は２０−３００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ6は１−１０ｓｃｃｍで変化させた。なお、放電の圧力は０．１−５Ｐａに設定した。この導入ガスをプラズマ化してＳｉＣと反応させてエッチングに必要な活性種を生成させた。
【００３４】
ウエーハは、被エッチング膜としてシリコン酸化膜が形成されており、そのエッチングのマスクはホトレジストによって行った。このホトレジストはリソグラフィによりに微細なパターンを形成したものを使用した。また酸化膜に下地層としてシリコンの窒化膜とシリコン膜を用いた。
【００３５】
ＳｉＣ板のエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件では、酸化膜のエッチング速度が４００ｎｍ／ｍｉｎから２０００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は５００ｎｍ／ｍｉｎから８０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。すなわちＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きくできる。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があった。すなわち、ＳｉＣ２５０ｎｍ／ｍｉｎのエッチレートで、酸化膜のエッチレートが１０００ｎｍ／ｍｉｎ、シリコン窒化膜のエッチレートが７０ｎｍ／ｍｉｎとなり、対シリコン窒化膜の選択比が１４．２となった。
【００３６】
この状態で壁面の電極とウエーハ電極の温度の効果を−６０℃から２５０℃まで変化させて、そのエッチングに対する効果を調べた。その結果、ウエーハ電極の温度は、なるべく高く設定する方がシリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできることが分かった。特に好ましい温度は０℃以上であった。ＳｉＣ温度２００℃で対シリコン窒化膜の選択比は５であった。壁面の電極については、温度が低いと物質の堆積が起きやすいが、上部の電極と同様に、電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できた。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスのプラズマを使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめ、その固体の温度を特に０℃以上にすることによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできることが明らかにでき、本発明の有効性が確認できた。
【００３７】
炭素を含有しないガスの一例として、ここではＡｒとＳＦ6の混合ガスを用いたが、他の不活性ガスＮｅ、Ｋｒ、Ｘｅでも良く、フッ素を含むガスでは、ＳＦ6は地球温暖化係数が高くまたライフタイムも長く、好もしいものではないが、極めて少量の消費量ですむという利点がある。ＳＦ6以外では、Ｆ2、ＨＦ、ＸｅＦ2、ＰＦ3、ＢＦ3、ＮＦ3、ＳｉＦ4、ハロゲン化物の塩化フッ素ＣｌＦ、ＣｌＦ3、臭化フッ素ＢｒＦ、ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、ヨウ化フッ素ＩＦ5で効果がある。
【００３８】
ＳｉＣのほかには、パイロリティックグラファイト板や有機樹脂膜、ＳｉＣＮ、ダイアモンド板、Ａｌ4Ｃ3、炭化ホウ素等の炭素含有材料であればよいことが分かった。また、これらの炭化物を他の材料表面に形成した構造でも同様に、エッチングに必要な活性種を形成することができた。
【００３９】
（実施例３）
活性種制御材料に被処理材料と同じ材料を使用する場合の実施例について説明する。このような材料を使用することにより、特に試料が異種材料で形成される積層構造物を、同一プラズマ中でエッチングする場合に発生する異常形状を改善するのに効果的である。例えば、図４（ａ）は、塩素プラズマ中でメタルの配線加工時に用いられるＳｉＯ2３０５上に形成された、レジスト３０１、ＴｉＮ３０４、Ａｌ３０３、ＴｉＮ３０４の積層構造を、従来のＥＣＲプラズマエッチング装置でエッチング処理を行なった場合でのエッチング形状である。このように従来装置では、ＴｉＮ３０４と境界をなすＡｌ部分（ノッチング部分）３０２が異常に削れてしまう。
【００４０】
この時のプラズマ中の塩素濃度の変化を示したものが図４（ｂ）である。このグラフは、ノッチング部分の塩素濃度３０７が、ＴｉＮエッチング時の塩素密度３０６が大きい状態から急激に減少し、その後にＡｌエッチング時の安定な塩素濃度３０８の状態に変化することを示している。このことは、ノッチング部分３０２でプラズマ中の塩素密度が過剰であるため、異常形状が発生することを示している。
【００４１】
そこで、このエッチングを行う場合に活性種制御材料１１２としてＡｌを使用すると、ＴｉＮ３０４エッチング時に壁面のＡｌで塩素を消費させた塩素ラジカル密度３０９（図４（ｂ））の状態にすることが出来るため、エッチング層がＡｌに変化しても塩素ラジカルの急激な変動を抑えることが出来る。これを図２１に示す。すなわち、異種材料間で活性種の消費量が異なる層に移行する場合、過剰の活性種が滞在することが原因と考えられる。したがって、試料のエッチングにおける活性種消費が少ない層をエッチングする場合、活性種制御材料に電圧を印加しエッチャントを活性種制御材料で消費することで、試料に入射する活性種の量を一定化することが可能となり、エッチャントの変動化を減少させることができた。
【００４２】
また、活性種制御材料にマスク材料と同じ材料を使用することで、エッチングされたマスク材料から発生するプラズマ中の酸素、炭素の量の変化を小さくすることができるため、時間的にも安定な側壁保護膜を形成でき、アンダーカット部分３１０（図４（ａ））がないエッチング形状を得ることができる。
【００４３】
本発明は、その他の積層構造にも適用可能であり、具体的には、レジスト−ポリシリコン積層構造、ＳｉＯ2−Ｓｉ3Ｎ4構造、Ａｌ−Ｗ−Ａｌ構造、ＴｉＮ−ＡｌＣｕ−ＴｉＮ−Ｔｉ構造、ＴｉＮ−Ｃｕ−ＴｉＮ構造、ＳｉＯ2マスク−Ｐｔ構造、ポリシリコン−ＳｉＯ2構造などがあり、その場合には、活性種制御材料として、ポリシリコン、Ｓｉ3Ｎ4、Ｗ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、ＳｉＯ2を使用すればいいことが確認された。また、活性種制御材料として、被試料材料と同じ材料を含むものを使用すると本発明の効果は確実だが、エッチャントとの反応速度が被処理材料と同様な速度で進行するような別の材料を適用しても効果はある。
【００４４】
このとき、異種材料間でのエッチャントの変動率は、エッチング表面と活性種制御材料との面積比程度である。エッチングを行う場合の処理試料の表面はマスク部分と被処理材料部分から成るが、活性種制御材料のプラズマ境界部分の面積を、このうちの小さい部分の面積よりも大きくすることで、活性種の変化率を抑えることが可能であった。
【００４５】
（実施例４）
活性種制御材料に電圧を印加する方法及び機構の実施例について説明する。活性種制御材料に高周波を印加する場合、その面積が、プラズマ電位を決定している部分の面積と同程度になると、図６に示すようにプラズマ電位６０２が印加電圧６０１に追随して変動する現象が起きる。このプラズマ電位６０２の追随現象が起きると、プラズマ−活性種制御材料間のシース電圧は６０３のようになり、その直流成分である自己バイアス電圧６０４が印加されなくなるため試料１０６や活性種制御材料１１２へのイオン入射エネルギーの制御が出来くなるため、これを回避する方法が必要である。この方法の方針としては、プラズマ電位を決定している部分の面積に対して、電圧印加する活性種制御材料の面積を小さくするか、印加する周波数を高くして１周期で流れ込むイオンの量を少なくするか、ブロッキングコンデンサー１１８の容量を大きくするといった方法が効果的である。本目的のためには、活性種制御材料１１２を複数の互いに絶縁されたブロックに分割する方法がよい。この方法で、電圧印加時のプラズマから入射するイオン電流の総量が少なくなるため、プラズマ電位の追随現象を回避するのに効果がある。
【００４６】
さらに、効果的な例を図８に示す。図８は、活性種制御材料を絶縁体１１１により互いに絶縁された３つのブロック８０２、８０３、８０４に分割し、リレー回路８０１を組み込んだ電圧印加回路の動作の略図である。このリレー回路８０１により電圧印加されているブロック部分とプラズマ電位を決定する（この場合は接地電位）部分との面積比をさらに小さくすることができる。この時、小面積の活性種制御材料を複数ならべる方法も同様な効果が得られる。
【００４７】
３分割された活性種制御材料に図７に示すようなタイミングで高周波電圧を印加する場合のリレー回路８０１の動作を、図８（ａ）の時刻１、図８（ｂ）の時刻２を用いて説明する。まず、時刻１ではブロックａ８０２が高周波電源１１９に接続され、他のブロックは接地されている。次に時刻２においては、ブロックｂ８０３が高周波電源１１９に接続され、他のブロックは接地された状態に移行することが示されている。同様に時刻３においてはブロックｃ８０４が高周波電源１１９に接続され、その他は接地された状態に移行する。このように複数ブロックに順次電圧を印加し、電圧印加されている以外のブロックは接地されるという方法でプラズマ電位の変動を効率的に防ぐことができる。なお、ここでは３つに分割したが、２つ以上であれば同様の効果が得られる。
【００４８】
しかしながら、図８の方法は付着物を除去するだけの効果を期待する分にはよいが、活性種制御の観点から考えると、面積が小さくなると制御効率は低下することが考えられる。そこで、図９（ａ）で示されるように、高周波電源１１９にかえて複位相高周波電源回路９０１を接続し、３つのブロックに分割したブロックａ８０２、ブロックｂ８０３、ブロックｃ８０４にそれぞれ位相の異なる高周波を同時に印加（ブロックａ８０２には初期位相０度の正弦波９０２、ブロックｂ８０３には初期位相１２０度の正弦波９０３、ブロックｃ８０４には初期位相２４０度の正弦波９０４）することで、図９（ｂ）に示すようなプラズマ電位６０２の時間的平坦化を行うことができる。また、同時に複数枚のブロックに電圧を印加できるため、活性種制御効率は図８の方法より向上し、付着物除去の効率の向上にもつながる。また、この方法を実施するためには互いに位相の異なる複数の高周波電源を用いてもよい。このような活性種制御材料への入射イオンのエネルギー制御を行うためには、分割したブロックに異なる周波数を印加しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４９】
（実施例５）
活性種制御材料に温度制御機構を設置する場合の実施例について図１を用いて説明する。本発明での活性種制御には、化学反応進行下の温度による安定生成物の違いを利用する方法と活性種制御材料のマクロ的な温度を制御する方法があり、両者とも効果がある。装置稼働中に活性種制御材料１１２の温度を、プラズマからの加熱によらず一定に保つことで、活性種制御材料１１２からの酸素、水、水素等の脱離物や化学反応生成効率を常時一定にすることができる。活性種制御材料の温度を一定に保つ手段の実施例には、加熱手段としてはヒータ１１６、冷却手段としては冷却管１１７、温度検知手段としては温度モニター１１４から構成され、温度モニター１１４の測定結果をもとにヒータ１１６や冷却管１１７の温度を調節する温度制御回路１２１から構成される。この場合、加熱手段には、赤外線ランプ等の手段、冷却手段には液体窒素や水、油を用いてもよい。
【００５０】
（実施例６）
プラズマ中の活性種の量や、活性種制御材料１１２への堆積量を検知し、プラズマ状態や試料処理状態に応じて、活性種制御材料に印加する電圧及び周波数を制御する機構についての実施例について説明する。図中１１１は絶縁体、１１４は反応室を示す。まず、活性種制御材料の付着量や、スパッタ量を検知する手段を備えた実施例を図１０に示す。スパッタ量検知手段としては、水晶振動子膜厚計プローブ１００１の一部に、活性種制御材料を構成する物質１００３を蒸着させ、その一部をブロッキングコンデンサー１１８を介して高周波電源１１９に接続し、活性種制御材料１１２と同じ電圧を印加できる構造にする。そして、装置稼働中に付着、もしくは削り取られる量を水晶の振動数の変化によりとらえ、フィードバック回路１００２で振動数の変化に応じた量を電圧印加回路１１５に帰還させることで活性種制御材料１１２に印加する電圧、及び周波数を制御し適度な削れ量になるように調整することにより、活性種制御材料１１２の寿命をのばすことができ、刻々と変化していくプラズマの条件にも対応できる。
【００５１】
また、プラズマ中の活性種の量の変化を検知する手段として、図１の発光分光１２０を設置し、この検知結果の増減を基に活性種制御材料への印加電圧を制御する電気回路を設けることにより、プラズマ中の活性種をリアルタイムで常時一定の状態に保つことができる。
【００５２】
また、図１７に、試料処理時間により印加する高周波の電圧及び周波数の制御機構を示す。時間制御を行うために時間制御用コンピューター１７０１に加え、制御用プログラムを用意し、そのプログラミングされたタイムシーケンスに基づいて、活性種制御材料１１２に印加する電圧や、周波数を時間的に変化させる。
制御用コンピューター１７０１からの電圧値、周波数に対応するデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ１７０２によりそれらのアナログ電圧に変換され、電圧印加回路１１５に入力され、活性種制御材料１１２に印加する電圧、及び周波数を変化させる。この方法は、反応室に付加する機構が少なく、反応室外部で、任意の時間制御を行うことができる。すなわち、試料処理に伴うエッチング速度や被処理材料の膜厚が既知ならば、それに応じた処理時間に伴う電圧値、周波数値をプログラムにより自由に設定することができ、かつ比較的低コストで実現できるという利点がある。以上のような実施例を実現するためには、外部からの入力電圧等によって活性種制御材料１１２への印加する電圧値や周波数を変化させることができる機能を電圧印加機構１１５が備えていることが必要である。
【００５３】
（実施例７）
活性種制御材料に印加する直流成分（自己バイアス電圧）の電圧を、−２０Ｖ以下とすることの実施例を説明する。まず、正の電荷を持つイオンを加速するためには、少なくとも負のバイアス、すなわち、０Ｖ以下の電圧を印加する必要がある。この時、イオンアシスト反応による化学反応領域は、入射するイオンのレンジにほぼ比例していると推測される。例えば、１０００ｅＶ以下のエネルギーＥ（ｅＶ）を持つＡｒイオンのレンジＲ（Å）は、Ｒ＝０．０８×Ｅの関係があることが知られている。このとき、反応領域内に、反応に参加する分子が少なくとも一つは存在することが必要である。想定される活性種機構の材料のなかで、原子間距離が小さい石英のＳｉ−Ｏ結合が１．６２Åであるから、活性種変換を行なう場合には、イオンエネルギーは少なくとも２０ｅＶは必要である。したがって、活性種制御材料へ印加する電圧を−２０Ｖ以下とすることで、活性種制御を効率よく進行させることができる。
【００５４】
（実施例８）
活性種制御材料に印加する直流成分（自己バイアス電圧）の電圧を−５０Ｖ以上とすることの実施例を説明する。図５は、ＥＣＲプラズマ装置を用いて、Ｃ4Ｆ8ガスプラズマ中にＡｌ試料を設置し、８００ｋＨｚの交流電圧を印加した場合のＡｌ表面の付着物の厚さを段差計により測定した結果である。この結果より、１．５ｍＴｏｒｒでμ波電力２００Ｗの条件だと、シース電圧の直流成分である自己バイアス電圧が−４５Ｖで堆積物が付着せず、かつ下地のＡｌもエッチングされないような表面が得られることがわかる。この測定は、測定に用いたＡｌ試料の表面粗さの誤差を考慮すると印加電圧を−５０Ｖ以上とすることで活性種制御材料がエッチングされないような条件が存在することが考えられる。また、このような電圧は、付着した活性種固有のスパッタしきい値電圧と、プラズマ中から活性種制御材料に入射する活性種の量とプラズマの密度によって変化するため、上記のスパッタ量検知手段を用いて調整することも考えられる。
【００５５】
したがって、印加電圧が０Ｖから−５０Ｖの間に、カーボン系の付着物だけをスパッタできる電圧が存在し、この電圧で、試料処理中に印加することで、活性種制御の効果と同時に、プラズマ境界面への堆積物を除去することができるため、酸素クリーニングの短縮化、省略でき、トータルスループットの向上へとつながる。この時、試料処理時間と活性種制御材料への電圧印加時間を異なるタイミングで行なうことも考えられる。また、上記の装置でクリーニングガス（酸素、アルゴン等）を導入することで、上記同じ手法でプラズマ境界面のクリーニングも可能である。
【００５６】
（実施例９）
磁場を使用したＵＨＦ波プラズマエッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングを例にして、本発明によるガスの有効な使用方法を図１１を利用して説明する。本実施例では、炭素を含有しないガスとしてＣｌＦ3を使用する。不活性ガスとしてＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅを混合した。フッ素を含むガスでは、ＳＦ6、ＮＦ3は地球温暖化係数が高くまたライフタイムも長く、好もしいものではないが、極めて少量の消費量ですむという利点があるが、ＣｌＦ3も同様の効果があった。
【００５７】
本実施例では、ＵＨＦ波放射アンテナ７１をウエーハに対向する形態となっており、その材質はパイロリティックグラファイト板を使用した。上記パイロリティックグラファイト板は、ＳｉＣのほかに有機樹脂膜、ＳｉＣＮ、ダイアモンド板、Ａｌ4Ｃ3、炭化ホウ素等の炭素含有材料であればよいことが分かった。またこれらの炭化物を表面に形成した構造でも効果があった。ＵＨＦ波放射アンテナ７１に外部にｌｏｗ−ｐａｔｈ  ｆｉｌｔｅｒ  を設置しＲＦ電源を設置すると、対向電極構造となり生成粒子が効率よく試料に入射し、活性種制御の効果を増加することが出来た。
【００５８】
トータルのガス流量は５０−５００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ６は１−１０ｓｃｃｍで変化させた。放電の圧力は０．５−５Ｐａに設定した。ＵＨＦ波は、プラズマ放電用ＵＨＦ波電源７４から同軸ケーブル７９を伝わって、放射アンテナ７１より投入され、プラズマを生成させる。下部のウエーハ電極１０７にはプラズマ中のイオンを加速するｒｆ電力１１０を投入した。上部と下部の電極の間隔は１０−２００ｍｍに設定し、活性種制御材料１１２であるパイロリティックグラファイト板に、ｒｆ電力１１９を印加できる機構を設けた。なお、図中の符号７８はマグネットである。壁面の材料には、炭素を含有する物質として表面処理したＳｉＣを用いた。このＳｉＣに電力を投入すると該プラズマでこのＳｉＣがエッチングされる。
【００５９】
ウエーハは、同様に被エッチング膜としてシリコン酸化膜が形成されており、そのエッチングのマスクはホトレジストによって行った。リソグラフィによりこのホトレジストに微細なパターンを形成したものを使用した。また酸化膜に下地層としてシリコン窒化膜とシリコン膜を用いた。
【００６０】
上部電極のパイロリティックグラファイト板のエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件で酸化膜をエッチングすると、酸化膜のエッチング速度が４００ｎｍ／ｍｉｎから１４００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は６００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。すなわちＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きくできる。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があった。
【００６１】
この状態で上下の電極と壁面の電極の温度の効果を各温度を−６０℃から２５０℃まで変化させてそのエッチングに対する効果を調べた。その結果、ウエーハ電極の温度は、なるべく高く設定する方がシリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできることが分かった。特に好ましい温度は０℃以上であった。上部電極の温度は、その電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できる。壁面の電極については、温度が低いと物質の堆積が起きやすいが、上部の電極と同様に、電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できた。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスとしてＣｌＦ3を使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめ、その固体の温度を−６０℃から２５０℃までに制御することによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできることが明らかにでき、本発明の有効性が確認できた。
【００６２】
（実施例１０）
図１４はプラズマ発生装置として表面波励起型プラズマを用いた本発明の実施例である。導波管１４０２からの電磁波が誘電体１４０１を介してプラズマエネルギーを与えてプラズマを発生させる。その他の機構と効果は、プラズマ生成機構としてＥＣＲ型を用いた場合と同様である。
【００６３】
（実施例１１）
活性種制御材料の材料として炭素を使用し、本発明を適用してＳＡＣ加工を行なった場合の実施例を説明する。図１６（ａ）はＳＡＣ加工を行う前の試料の構造である。シリコン基板１５０５上にポリシリコンからなるゲート電極１５０４が形成されている。ＳＡＣ加工は窒化膜１５０３をストッパー層として用いて、酸化膜１５０２をエッチングし、コンタクトホールを形成する酸化膜加工であり、２５６Ｍ以降のＤＲＡＭのコンタクトホール形成時に有望な方法である。なお、１５０１はレジストである。活性種制御の概念がない、またはその機構が独立制御が可能でなかった従来の方法、例えば，有磁場マイクロ波の高密度プラズマエッチング装置を用いて、Ｃ4Ｆ8５ｍＴｏｒｒ、マイクロ波電力１１００Ｗの条件でエッチングを行うと、図１６（ｂ）に示すように、窒化膜の肩部分が削れ１５０６が発生しまいポリシリコンゲート１５０４の絶縁を保てなくなる不良と図１６（ｃ）で示すようなコンタクトホールの孔底でエッチング停止１５０７がおこるといったトレードオフが発生し、良好な選択エッチングのプロセスウィンドウが狭かった。
【００６４】
本発明を適用することにより、酸化膜のエッチング反応に重要な堆積膜組成を選択エッチングに適したものにすることができる。すなわち、プラズマ中の酸化膜、窒化膜ともにエッチングしてしまうフッ素を低減し、選択エッチングに適したＣＦ2に変換できるため、窒化膜上では堆積物が残留して肩削れを抑え、酸化膜上ではエッチングが進行するような良好な表面反応を促進することが出来る。
したがって、本方法を用いてＳＡＣ加工を行なった場合、図１６（ｄ）のような良好なエッチング形状を得ることができる。
【００６５】
（実施例１２）
平行平板型エッチング装置で、化合物内に炭素を含まないガスを導入してシリコン酸化膜をエッチングする実施例について、図２０を用いて説明する。本実施例では、ウエーハ１０６に対向する電極１２０２はパイロリティックグラファイト板を使用した。炭素を含有しないガスの一例として、放電ガスは、ＡｒとＳＦ6の混合ガスを用いた。この混合ガスは、上記パイロリティックグラファイト板のガス導入孔を通して上部から供給した。トータルのガス流量は１００〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ6は１〜１０ｓｃｃｍで変化させた。放電の圧力は１〜５Ｐａに設定した。上部の電極には、ｒｆ電力１２０１を投入し、プラズマを発生させる。下部電極１０７にはプラズマ中のイオンを加速するｒｆ電力１１０を投入した。また上部と下部の電極の間隔は５から５０ｍｍまで変化させた。
【００６６】
ウエーハは、レジスト、シリコン酸化膜、シリコン膜、シリコン窒化膜が形成されたものを用いた。ここでは、ホトレジストをマスクとして、シリコン酸化膜をエッチングした。
【００６７】
上部電極のパイロリティックグラファイト板のエッチング速度を１００ｎｍ／ｍｉｎから１０００ｎｍ／ｍｉｎまで変化させると、これに伴って酸化膜のエッチング速度が５００ｎｍ／ｍｉｎから２０００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は８００ｎｍ／ｍｉｎから９０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。パイロリティックグラファイト板のエッチング速度によってレジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きく保つことが可能であった。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。従って、シリコン酸化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、パイロリティックグラファイト板のエッチング速度を１００ｎｍ／ｍｉｎ以上大きくする必要があることが分かった。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスによりシリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングでき、本発明の有効性が確認できた。
【００６８】
（実施例１３）
本実施例では、実施例１２のような平行平板型のプラズマ処理装置に、プラズマ処理室の壁面近傍に第３の電極１１２を設置した装置を用いてエッチングする例を、図１２を用いて説明する。第３の電極として、表面処理したＳｉＣ１１２を用い、このＳｉＣに電力１１９を投入するとそのプラズマでこのＳｉＣがエッチングされる。また、ＳｉＣ１１２はヒーター１１６及び冷却管１１７によって温度調節されている。それ以外は実施例１２と同様である。
【００６９】
上部電極１２０２のパイロリティックグラファイト板のエッチング速度が１００ｎｍ／ｍｉｎから４００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件で、ＳｉＣ１１２に電力１１９を投入し、このＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によるウエーハ上のレジスト、シリコン酸化膜、シリコン膜、シリコン窒化膜のエッチング速度の変化を測定した。その結果、ＳｉＣ電極のエッチング速度が大きくなるにしたがって、酸化膜のエッチング速度が５００ｎｍ／ｍｉｎから１５００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は３００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。すなわちＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きく保つことが可能であった。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があることが分かった。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスのプラズマを使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめることによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできることが明らかにでき、本発明の有効性が確認できた。
【００７０】
プラズマ処理室の壁面への電力の印加については、いくつかの有効な手段があった。そのひとつは、壁面をいくつかに分割して、異なるバイアス電力により動作させる方法であった。また、第二にはウエーハのバイアス電力電源をウエーハと壁面に電力の位相等を変えて共有しても、効果があった。
【００７１】
上下の電極間隔が３０ｍｍ以下の極めて狭い状況においても壁面のバイアス印加方法は効果があった。
【００７２】
その壁面電極のエッチング速度を高精度に制御するには、壁面のバイアス電力の波形と周波数についても制御する必要があり、イオンエネルギ分布を小さく均一にエッチングできるように設定できる。
【００７３】
（実施例１４）
磁場を使用した平行平板型エッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングについて図１９により説明する。本実施例では、ウエーハ１０６に対向する電極１２０２はパイロリティックグラファイト板を使用した。放電ガスは、ＡｒとＳＦ6の混合ガスを用いた。この混合ガスは、上記パイロリティックグラファイト板のガス導入孔を通して上部から供給した。トータルのガス流量は２０〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ6は１〜１０ｓｃｃｍで変化させた。放電の圧力は０．１〜５Ｐａに設定した。上部と下部の電極の間隔は１０〜２００ｍｍに設定した。壁面近傍に、表面処理したＳｉＣ１１２を用いた。このＳｉＣに電力を投入すると上記プラズマでこのＳｉＣがエッチングされる。それ以外は実施例１２と同様である。
【００７４】
上部電極のパイロリティックグラファイト板のエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件で、ＳｉＣに電力を投入し、このＳｉＣ電極のエッチング速度によるウエーハ上のレジスト、シリコン酸化膜、シリコン膜、シリコン窒化膜のエッチング速度の変化を測定した。その結果、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度が大きくなるにしたがって、酸化膜のエッチング速度が４００ｎｍ／ｍｉｎから１６００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は５００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。すなわちＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きく保つことが可能であった。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があることが分かった。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスのプラズマを使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめることによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできることが明らかにでき、本発明の有効性が確認できた。
【００７５】
プラズマ処理室の壁面への電力の印加については、実施例２と同様にいくつかの有効な手段があった。そのひとつは、壁面をいくつかに分割して、異なるバイアス電力により動作させる方法であった。また、第二にはウエーハのバイアス電力電源をウエーハと壁面に電力の位相等を変えて共有しても、効果があった。上下の電極間隔が３０ｍｍ以下の極めて狭い状況においても壁面のバイアス印加方法は効果があったが、特に電極間隔が３０ｍｍを越えた条件で有効であった。
【００７６】
（実施例１５）
本実施例は、実施例１４にさらに温度調節機構４８を設け、電極の温度を制御しながらエッチングする方法について、図１５を用いて説明する。
【００７７】
上下の電極と壁面の電極の温度の効果を各温度を−６０℃から２５０℃まで変化させてそのエッチングに対する効果を調べた。その結果、ウエーハ電極の温度は、なるべく高く設定する方がシリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできることが分かった。特に好ましい温度は０℃以上であった。上部電極の温度は、その電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できる。壁面の電極については、温度が低いと物質の堆積が起きやすいが、上部の電極と同様に、電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できた。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスのプラズマを使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめ、その固体の温度を−６０℃から２５０℃までに制御することによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできることが明らかにできることが確認された。
【００７８】
（実施例１６）
本発明による誘導結合型のｒｆ波放電エッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングを図１３により説明する。ウエハー１０６は、バイアス用高周波印加下部電極を兼ねたウエハーテーブル１０７上に設置され、ウエハーテーブル１０７はバイアス用高周波電源１１０に接続されている。本実施例では、実施例１２〜１５とは異なり、ウエーハに対向する電極は設置されず、絶縁窓５１が配置される。壁面近傍に活性種制御材料１１２としてＳｉＣを使用した。このＳｉＣには、バイアス印加電源１１９が接続されている。実施例１４と同様に、トータルのガス流量を２０〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ6は１〜１０ｓｃｃｍで変化させた。放電の圧力は０．３〜５Ｐａに設定した。ｒｆ電力はプラズマ放電用高周波電源５４からプラズマ処理室の放電部にコイル上に形成したアンテナに通電し、アルミナや石英によってつくった放電窓板５８もしくは放電管のなかにプラズマを生成した。
【００７９】
それ以外の条件は、実施例１４と同様である。その結果、実施例４と同様に、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きく保つことが可能であった。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があることが分かった。
【００８０】
また、実施例１５と同様に、ウエーハ電極の温度は、なるべく高く設定する方がシリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできることが分かった。
【００８１】
（実施例１７）
本発明による磁場を使用しないＵＨＦ波プラズマエッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングを図１１により説明する。本実施例では、ウエーハに対向する電極７１はパイロリティックグラファイト板を使用した。
【００８２】
導入ガスをＳＦ6とＡｒの混合ガスとして、トータルのガス流量は５０〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＳＦ6は１〜１０ｓｃｃｍで変化させた。放電の圧力は０．５〜５Ｐａに設定した。上部と下部の電極の間隔は１０〜２００ｍｍに設定した。プラズマ処理室の壁面近傍に活性種制御機構として、表面処理したＳｉＣ７６を用いた。このＳｉＣに電力を投入すると前記プラズマでこのＳｉＣがエッチングされる。
【００８３】
ウエーハは、基板上にシリコン窒化膜、シリコン膜、シリコン酸化膜、ホトレジストが形成されたものを使用した。
【００８４】
上部電極のパイロリティックグラファイト板のエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件で、酸化膜のエッチング速度が４００ｎｍ／ｍｉｎから１４００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は６００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。すなわちＳｉＣ壁面電極のエッチング速度によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きくなる。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを最も選択的にエッチングするためには、ＳｉＣ壁面電極のエッチング速度を大きくする必要があった。
【００８５】
また、実施例１５と同様に、ウエーハ電極の温度は、なるべく高く設定する方がシリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできることが分かった。
【００８６】
（実施例１８）
磁場を使用したＵＨＦ波プラズマエッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングを例にして、図１１を用いて本発明によるガスの有効な使用方法について説明する。本実施例では、炭素を含有しないガスとしてＣｌＦ3を使用する。不活性ガスとしてＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅを混合した。フッ素を含むガスと同様、ＣｌＦ3は地球温暖化係数が高くまたライフタイムも長く、好もしいものではないが、極めて少量の消費量ですむという利点がある。その他の条件は、実施例１７と同様である。
【００８７】
その結果、ＣｌＦ3を使用した場合でも、実施例１７と同様の効果、即ち活性種制御材料の温度を−６０℃から２５０℃まで制御して、シリコン酸化膜を高エッチング速度でエッチングできる効果が得られた。
【００８８】
（実施例１９）
誘導結合型高周波放電のプラズマエッチング装置でＣｌＦ3に加えて、微量の炭素を含むガスをエッチングガスとして使用して、シリコン酸化膜のエッチングを行った。
【００８９】
本実施例では、誘導結合型であるのでウエーハに対向する電極は設置されないが、壁面近傍の電極１１２（図１３）にＳｉＣを使用した結果、本発明の効果が認められた。しかしシリコン酸化膜のエッチングをシリコン窒化膜に対して選択的に行うことがかなり困難である。本実施例はこれを補う方法である。炭素を含有するガスとしては、Ｃのほかに、ＨとＦとＣｌのいずれかを含有するガスを使用すればよい。
【００９０】
トータルのガス流量は２０〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＣｌＦ3は０〜１０ｓｃｃｍで変化させた。微量の添加ガスには、クロロフォルムを使用した。その導入量はＣｌＦ3を越えない程度に設定した。放電の圧力は０．３〜５Ｐａに設定した。ｒｆ電力はプラズマ処理室の放電部にコイル上に形成したアンテナに通電し、アルミナや石英によってつくった放電窓板もしくは放電管のなかにプラズマを生成した。ウエーハ電極にはプラズマ中のイオンを加速するｒｆ電力を投入した。
【００９１】
ウエーハは、基板上にシリコン窒化膜、シリコン膜、シリコン酸化膜、ホトレジストが形成されたものを用いた。
【００９２】
ＳｉＣのエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件とすると、酸化膜のエッチング速度は４００ｎｍ／ｍｉｎから１６００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は５００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。またシリコン窒化膜のエッチング速度は４０〜２００ｎｍ／ｍｉｎであり、クロロフォルムを添加することにより、選択比は、２０％以上向上し、少量のガス添加の効果が大きいことが明らかであり、本発明の有効性がさらに活かされる例であった。すなわち炭素を含むガスの少量添加によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比が大きくなる。この炭素を含むガスは、トータルガス流量の１％以下好ましくは０．４〜０．８％程度流すと効果的である。即ち、本実施例では炭素を含むガスを５ｓｃｃｍ以下流すと上述の効果がある。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを極めて効果的に選択的にエッチングできた。
【００９３】
この状態で上下の電極と壁面の電極の温度の効果を各温度を−６０℃から２５０℃まで変化させてそのエッチングに対する効果を調べた。その結果、ウエーハ電極の温度は、炭素含有ガスの添加の場合には炭素含有ガスの添加しない場合に比較すると、シリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングできる温度が約１０℃程度低くても良いことが分かった。特に好ましい温度は−１０℃以上であった。上部電極の温度は、その電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できる。壁面の電極については、温度が低いと物質の堆積が起きやすいが、上部の電極と同様に、電極表面のエッチング速度を決定する因子の一つであった。したがって温度を極力一定に保持する必要がある。加えて、温度は高い場合ほどエッチングの速度が高く、温度を低く設定すると上部電極による活性種の変換反応の効率が低下する。したがって上記温度範囲で所定のエッチング速度の設定して使用できた。すなわち本実施例から、炭素を含まないガスとしてＣｌＦ3を使用し、炭素を含有するガスとしては、Ｃのほかに、ＨとＦとＣｌのいずれかを含有するガスを添加して使用した場合に、プラズマに接触する固体表面に炭素を含有させこの固体のエッチング反応を生成せしめ、その固体の温度を−６０℃から２４０℃までに制御することによって、シリコン酸化膜を高エッチング速度で高選択比でエッチングできることが明らかにでき、本発明の有効性が確認できた。
【００９４】
（実施例２０）
誘導結合型高周波放電のプラズマエッチング装置でのシリコン酸化膜エッチングを例にして、本発明によるガスの有効な使用方法について説明する。本実施例では、エッチングガスとしてＣｌＦ3を使用するが、加えて、酸素を含有するガス、例としてはＯ2を使用する。同時に実施例１９のように微量の炭素を含むガスを使用してもよい。不活性ガスとしてＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのいずれかを混合した。フッ素を含むガスでは、ＯＦ6、ＮＦ3、ＣｌＦ3も使用できる。本実施例の重要な点は、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯ、ＮＯ2、Ｈ2Ｏ等が使用できることにある。
【００９５】
本実施例では、壁面近傍の電極としてパイロリティックグラファイトを使用した結果、本発明の効果が認められた。しかしシリコン酸化膜のエッチングをシリコン窒化膜に対して選択的に行うことがかなり困難である。本実施例はこれを補う方法である。炭素を含有するガスとしては、Ｃのほかに、ＨとＦとＣｌのいずれかを含有するガスを使用すればよい。
【００９６】
トータルのガス流量は２０〜５００ｓｃｃｍに設定し、ＣｌＦ3は１〜１０ｓｃｃｍで変化させた。微量の添加ガスには、Ｏ2を使用した。その導入量はＣｌＦ3を越えない程度に設定した。放電の圧力は０．３〜５Ｐａに設定した。ｒｆ電力はプラズマ処理室の放電部にコイル上に形成したアンテナに通電し、アルミナや石英によってつくった放電窓板もしくは放電管のなかにプラズマを生成した。ウエーハ電極にはプラズマ中のイオンを加速するｒｆ電力を投入した。本実施例では、これまでの例とは異なり、このエッチング反応の結果として、ＣＯ、ＣＯ2、Ｃ3Ｏ2、Ｃ5Ｏ2等の炭素酸化物ガスが形成される。その結果、シリコン酸化膜をシリコン窒化膜に対して選択的にエッチングするには極めて効果的となり、本発明の有効性がさらに高めることができる。
【００９７】
ウエーハは、基板上にシリコン窒化膜、シリコン膜、シリコン酸化膜、ホトレジストが形成されたものを用いた。
【００９８】
上部電極のグラファイトのエッチング速度が５０ｎｍ／ｍｉｎから６００ｎｍ／ｍｉｎとなる条件で、酸化膜のエッチング速度が４００ｎｍ／ｍｉｎから１６００ｎｍ／ｍｉｎまで変化し、レジスト膜のエッチング速度は５００ｎｍ／ｍｉｎから６０ｎｍ／ｍｉｎまで変化した。またシリコン窒化膜のエッチング速度は３０〜１５０ｎｍ／ｍｉｎであり、酸素添加によって選択比は、１５％以上向上し、少量のガス添加の効果が大きいことが明らかであり、本発明の有効性がさらに活かされる例であった。すなわち酸素を含むガスの少量添加によって、レジストのエッチング速度が調節でき、選択比を大きくなる。シリコン膜のエッチング速度もレジストと同様に変化した。シリコン窒化膜のエッチングを極めて効果的に選択的にエッチングできた。
【００９９】
前述の実施例では、炭素を含有する物質は、パイロリティックなグラファイト、ＳｉＣを用いたが、ほかに有機樹脂膜、ＳｉＣＮ、ダイアモンド板、Ａｌ4Ｃ3、炭化ホウ素等の炭素含有材料であればよい。またこれらの炭化物を表面に形成した構造でも効果があった。
【０１００】
また、前述の実施例では炭素を含まないガスとしてＡｒを用いたが、この他不活性ガスＮｅ、Ｋｒ、Ｘｅでも良い。
【０１０１】
また、前述の実施例では、フッ素を含むガスとしてＳＦ6やＣｌＦ3を用いたが、地球温暖化係数が高くまたライフタイムも長く好もしいものではないが、極めて少量の消費量ですむという利点がある。これら以外では、Ｆ2、ＨＦ、ＸｅＦ2、ＰＦ3、ＢＦ3、ＮＦ3、ＳｉＦ4、ハロゲン化物の塩化フッ素ＣｌＦ、臭化フッ素ＢｒＦ、ＢｒＦ3、ＢｒＦ5、ヨウ化フッ素ＩＦ5であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の実施例１の、活性種制御材料を搭載したプラズマエッチング装置の断面を示す図である。
【図２】活性種制御材料にＡｌ、ＳｉＯ2、Ｃを使用した場合のＣＦ4プラズマ中のフッ素とＣＦ2密度を示す図である。
【図３】ＣＦ4ガスプラズマ中で、炭素の活性種制御材料に負の直流電圧を印加した時のＣＦ1、ＣＦ2、ＣＦ3のラジカル密度の変化を示す図である。
【図４】レジスト−ＴｉＮ−Ａｌ−ＴｉＮの積層構造を、従来のＥＣＲプラズマエッチング装置でエッチング処理を行なった場合の形状とその時のプラズマ中の塩素濃度の変化を示した図である。
【図５】Ｃ4Ｆ8プラズマに接する面に設置したアルミ板に電圧を印加した場合の堆積層の厚さを示す図である。
【図６】活性種制御材料の面積がプラズマ電位を決定している部分の面積と同程度の場合のプラズマ電位と印加電圧、プラズマシース電圧、自己バイアス電圧の波形図である。
【図７】活性種制御材料を３つに区切った場合での各ブロックに電圧印加を行うタイミングの例を示す図である。
【図８】活性種制御材料を三つに区切った場合のリレー回路を組み込んだ電圧印加回路の動作の略図である。
【図９】複位相電源回路接続した場合の構成図とプラズマ電位と各印加電圧、各プラズマシース電圧、自己バイアス電圧の波形図である。
【図１０】活性種制御材料への付着量またはスパッタ量を検知する手段の実施例を示す図である。
【図１１】本発明によるガス組成および活性種制御材料を使った、ＥＣＲ型ＵＨＦ波プラズマエッチング装置の概略図である。
【図１２】プラズマ発生機構に容量結合型プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図１３】プラズマ発生機構に誘導結合型プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図１４】プラズマ発生機構に表面波励起型プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図１５】プラズマ発生機構に有磁場平行平板プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図１６】酸化膜エッチングによるＳＡＣ加工を行う前の試料構造を表す図と従来方法におけるＳＡＣ加工時の肩削れ状態を表す図と従来方法におけるＳＡＣ加工時のエッチング停止状態を表す図と本発明を用いた場合でのＳＡＣ加工を行なった場合のエッチング形状を表す図である。
【図１７】試料処理時間により印加する高周波の電圧及び周波数の制御機構を示す図である。
【図１８】活性種制御材料と絶縁体との間に導電板を挿入し、その導電板に電圧印加回路を接続したことを示す図である。
【図１９】プラズマ発生機構に有磁場平行平板プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図２０】プラズマ発生機構に平行平板プラズマを適用し、本発明を搭載したエッチング装置の断面図である。
【図２１】本発明を適用して、ＴｉＮ−Ａｌ−ＴｉＮのメタル配線加工を行なった場合の加工形状を示す図である。
【符号の説明】
【０１０３】
４８…温度調節機構、５１…上部窓、５４…高周波電源、５８…コイル状アンテナ、７１…上部電極、７４…ＵＨＦ波電源、７８…マグネット、７９…同軸ケーブル、１０１…マイクロ波発振器、１０２…導波管、１０３…マイクロ波導入窓、１０４…反応室、１０５…電磁石、１０６…試料、１０７…試料台、１０８…真空排気装置、１０９…ガス導入管、１１０…ＲＦ電源、１１１…絶縁体、１１２…活性種制御材料、１１３…プラズマ、１１４…温度モニター、１１５…電圧印加回路、１１６…ヒータ、１１７…冷却管、１１８…ブロッキングコンデンサー、１１９…交流電源、１２０…フィードバック回路を設けた発光分光器、１２１…温度制御回路、３０１…レジスト、３０２…ノッチ部分、３０３…アルミニウム、３０４…窒化チタン、３０５…ＳｉＯ2、３０６…窒化チタンエッチング時の塩素濃度（異常形状発生時）、３０７…ノッチング部分での塩素密度、３０８…アルミニウムエッチング時の安定な塩素濃度、３０９…窒化チタンエッチング時の塩素密度（本発明適用時）、３１０…アンダーカット部分、４０１…導電板、６０１…印加電圧、６０２…プラズマ電位、６０３…シース電圧、６０４…自己バイアス電圧、８０１…リレー回路、８０２…ブロックａ、８０３…ブロックｂ、８０４…ブロックｃ、９０１…複位相高周波電源回路、９０２…初期位相０度の正弦波、９０３…初期位相１２０度の正弦波、９０４…初期位相２４０度の正弦波、９０５…ブロックａへのシース電圧、９０６…ブロックｂへのシース電圧、９０７…ブロックｃへのシース電圧、１００１…水晶振動子膜厚計プローブ、１００２…フィードバック回路、１００３…活性種制御材料を構成する物質、１２０１…高周波電源、１２０２…接地対向電極、１４０１…誘電体、１４０２…導波管、１５０１…レジスト、１５０２…酸化膜、１５０３…窒化膜、１５０４…ポリシリコンゲート、１５０５…シリコン基板、１５０６…窒化膜肩削れ部分、１５０７…エッチング停止部分、１７０１…時間制御用コンピュータ、１７０２…Ｄ／Ａコンバータ。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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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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【図２１】
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