(57)【要約】【課題】腐食性の高い処理ガスの使用を抑制することができるとともに、所望形状のパターンを精度良く形成することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体を提供する。【解決手段】被処理基板上に形成されたポリシリコン層１０４を、所定形状にパターニングされたフォトレジスト層１０２をマスク層として処理ガスのプラズマによりエッチングする際に、少なくともＣＦ3Ｉガスを含む処理ガスを用い、プラズマ中のイオンを被処理基板へ加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるように、被処理基板を載置する下部電極に高周波電力を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上に形成されたシリコン層を、所定形状にパターニングされたマスク層を介して処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記処理ガスは、少なくともＣＦ3Ｉガスを含み、
前記プラズマ中のイオンを加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるように、前記被処理基板を載置する下部電極に高周波電力を印加する
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、
前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ以上の高周波電力を印加し、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ未満の高周波電力を印加しないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、
前記シリコン層は、ラインとスペースとで形成されたエッチングパターンが存在し、ラインの幅とスペースの幅の比（ラインの幅／スペースの幅）が、１／１の密パターンと、１／１０以下の疎パターンが混在することを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項４】
被処理基板上に形成されたシリコン以外の材料からなる第１の層を第１の処理ガスのプラズマによりエッチングした処理チャンバー内で、
前記被処理基板上に形成されたシリコン層を、第２の処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記第２の処理ガスは、少なくともＣＦ3Ｉガスを含み、
前記プラズマ中のイオンを加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるように、前記被処理基板を載置する下部電極に高周波電力を印加する
ことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項５】
請求項４記載のプラズマエッチング方法であって、
前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ以上の高周波電力を印加し、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ未満の高周波電力を印加しないことを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項６】
被処理基板を収容する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記処理ガス供給手段から供給された前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板を処理するプラズマ生成手段と、
前記処理チャンバー内で請求項１から請求項５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部と
を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項７】
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から請求項５いずれか１項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、被処理基板上に形成された被エッチング層であるシリコン層を処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置の製造工程においては、フォトレジストをマスクとして被処理基板上に形成されたポリシリコン層、アモルファスシリコン層等のシリコン層を、処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチングが行われている。
【０００３】
上記のようなプラズマエッチングにおいては、各種の処理ガスが使用されているが、ポリシリコンやアモルファスシリコンや単結晶シリコン等のシリコンのプラズマエッチングには、例えばＣｌ2やＨＢｒ等のガスが使用されている。しかしながら、これらのガスは、腐食性が高いので、プラズマエッチング装置においては、腐食性のガスに対する対策が必要となり、プラズマエッチング装置の製造コストが増大するという課題があった。
【０００４】
また、近年の半導体装置における回路パターンの微細化に対応するため、所謂ダブルパターニングと言われている技術が試みられている。このダブルパターニング技術では、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びアモルファスシリコン等を連続的にプラズマエッチングする工程が有り、このようなプラズマエッチングを同一の処理チャンバー内、例えば、絶縁膜用プラズマエッチング装置の処理チャンバー内で行うことが望まれていた。
【０００５】
なお、環境問題を引き起こす虞の少ない処理ガスとして、従来からＣＦ3Ｉガスが知られており、このＣＦ3Ｉと、ＨＢｒと、Ｏ2の混合ガスを用いて、ＩＣＰタイプのプラズマエッチング装置により、高融点金属ポリサイド膜をエッチングする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１１−２１４３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、シリコンをプラズマエッチングする場合、従来は腐食性の高いガスを使用するため、腐食性のガスに対する対策が必要となり、プラズマエッチング装置の製造コストが増大するという課題があった。また、一般にシリコンのプラズマエッチングを行う場合、下地膜のシリコン酸化膜等やマスクとしてフォトレジスト等に対する高い選択比を要求されるとともに、ラインアンドスペース等のパターンのエッチングを行う場合は、ライン部分の側壁形状を垂直に保つこと、パターンが密に配置された部分と疎に配置された部分におけるエッチング状態のばらつきを抑制すること等も当然要求される。
【０００７】
本発明は、上記従来の事情に対処してなされたもので、腐食性の高い処理ガスの使用を抑制することができるとともに、所望形状のパターンを精度良く形成することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及び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】
【０００８】
請求項１のプラズマエッチング方法は、被処理基板上に形成されたシリコン層を、所定形状にパターニングされたマスク層を介して処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記処理ガスは、少なくともＣＦ3Ｉガスを含み、前記プラズマ中のイオンを加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるように、前記被処理基板を載置する下部電極に高周波電力を印加することを特徴とする。
【０００９】
請求項２のプラズマエッチング方法は、請求項１記載のプラズマエッチング方法であって、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ以上の高周波電力を印加し、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ未満の高周波電力を印加しないことを特徴とする。
【００１０】
請求項３のプラズマエッチング方法は、請求項１又は２記載のプラズマエッチング方法であって、前記シリコン層は、ラインとスペースとで形成されたエッチングパターンが存在し、ラインの幅とスペースの幅の比（ラインの幅／スペースの幅）が、１／１の密パターンと、１／１０以下の疎パターンが混在することを特徴とする。
【００１１】
請求項４のプラズマエッチング方法は、被処理基板上に形成されたシリコン以外の材料からなる第１の層を第１の処理ガスのプラズマによりエッチングした処理チャンバー内で、
前記被処理基板上に形成されたシリコン層を、第２の処理ガスのプラズマによりエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記第２の処理ガスは、少なくともＣＦ3Ｉガスを含み、前記プラズマ中のイオンを加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるように、前記被処理基板を載置する下部電極に高周波電力を印加することを特徴とする。
【００１２】
請求項５のプラズマエッチング方法は、請求項４記載のプラズマエッチング方法であって、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ以上の高周波電力を印加し、前記下部電極に周波数が４０ＭＨｚ未満の高周波電力を印加しないことを特徴とする。
【００１３】
請求項６のプラズマエッチング装置は、被処理基板を収容する処理チャンバーと、  前記処理チャンバー内に処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記処理ガス供給手段から供給された前記処理ガスをプラズマ化して前記被処理基板を処理するプラズマ生成手段と、前記処理チャンバー内で請求項１から請求項５いずれか１項記載のプラズマエッチング方法が行われるように制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項７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から請求項５いずれか１項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】
【００１５】
本発明によれば、腐食性の高い処理ガスの使用を抑制することができるとともに、所望形状のパターンを精度良く形成することのできるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びコンピュータ記憶媒体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。図１は、本実施形態に係るプラズマエッチング方法における被処理基板としての半導体ウエハの断面構成を拡大して示すものである。また、図２は、本実施形態のプラズエッチング装置の構成を示すものである。まず、図２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。
【００１７】
プラズマエッチング装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー１を有している。この処理チャンバー１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理チャンバー１内には、被処理基板である半導体ウエハＷを水平に支持する下部電極としての載置台２が設けられている。載置台２は例えばアルミニウム等で構成されており、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、載置台２の上方の外周には、フォーカスリング５が設けられている。さらに、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
【００１８】
載置台２には、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ形成用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定周波数（４０ＭＨｚ以上例えば４０ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い１３．５６ＭＨｚ以下の所定周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２に供給されるようになっている。一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、接地電位とされたシャワーヘッド１６が設けられており、これらの載置台２とシャワーヘッド１６は、一対の電極として機能するようになっている。
【００１９】
載置台２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着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を介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によって半導体ウエハＷが吸着されるよう構成されている。
【００２０】
支持台４の内部には、冷媒流路４ａが形成されており、冷媒流路４ａには、冷媒入口配管４ｂ、冷媒出口配管４ｃが接続されている。そして、冷媒流路４ａの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、支持台４及び載置台２を所定の温度に制御可能となっている。また、載置台２等を貫通するように、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのバックサイドガス供給配管３０が設けられており、このバックサイドガス供給配管３０は、図示しないバックサイドガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持された半導体ウエハＷを、所定の温度に制御可能となっている。
【００２１】
上記したシャワーヘッド１６は、処理チャンバー１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、支持部材４５を介して処理チャンバー１の上部に支持されている。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。
【００２２】
本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられ、このガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給されるようになっている。なお、本体部１６ａ等には、冷媒を循環させるための図示しない配管が設けられており、プラズマエッチング処理中にシャワーヘッド１６を所望温度に冷却できるようになっている。
【００２３】
上記した本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｄが形成されている。このガス導入口１６ｄにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、エッチング用の処理ガス（エッチングガス）を供給する処理ガス供給源１５が接続されている。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ１が設けられている。そして、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスとして、例えば少なくともＣＦ3Ｉガスを含むガスが、ガス供給配管１５ａを介してガス拡散室１６ｃに供給され、このガス拡散室１６ｃから、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理チャンバー１内にシャワー状に分散されて供給される。
【００２４】
処理チャンバー１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。
【００２５】
処理チャンバー１の底部には、排気口７１が形成されており、この排気口７１には、排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理チャンバー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、処理チャンバー１の側壁には、ウエハＷの搬入・搬出口７４が設けられており、この搬入・搬出口７４には、当該搬入・搬出口７４を開閉するゲートバルブ７５が設けられている。
【００２６】
図中７６，７７は、着脱自在とされたデポシールドである。デポシールド７６は、処理チャンバー１の内壁面に沿って設けられ、処理チャンバー１にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止する役割を有し、このデポシールド７６の半導体ウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドにＤＣ的に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）７９が設けられており、これにより異常放電が防止される。
【００２７】
上記構成のプラズマエッチング装置は、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、ユーザインターフェース６２と、記憶部６３とが設けられている。
【００２８】
ユーザインターフェース６２は、工程管理者がプラズマエッチング装置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。
【００２９】
記憶部６３には、プラズマエッチング装置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、ユーザインターフェース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。
【００３０】
このように構成されたプラズマエッチング装置で、半導体ウエハＷに形成されたポリシリコン、アモルファスシリコン等のシリコンをプラズマエッチングする手順について説明する。まず、ゲートバルブ７５が開かれ、半導体ウエハＷが図示しない搬送ロボット等により、図示しないロードロック室を介して搬入・搬出口７４から処理チャンバー１内に搬入され、載置台２上に載置される。この後、搬送ロボットを処理チャンバー１外に退避させ、ゲートバルブ７５を閉じる。そして、排気装置７３の真空ポンプにより排気口７１を介して処理チャンバー１内が排気される。
【００３１】
処理チャンバー１内が所定の真空度になった後、処理チャンバー１内には処理ガス供給源１５から所定の処理ガス（エッチングガス）が導入され、処理チャンバー１内が所定の圧力、例えば３．９９Ｐａ（３０ｍTorr）に保持され、この状態で第１のＲＦ電源１０ａから載置台２に、周波数が例えば４０ＭＨｚの高周波電力が供給される。また、第１のＲＦ電源１０ｂからは、イオン引き込みのため、載置台２に周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が必要に応じて（後述する実施例では供給しない。）供給される。このとき、直流電源１２から静電チャック６の電極６ａに所定の直流電圧が印加され、半導体ウエハＷはクーロン力により吸着される。
【００３２】
この場合に、上述のようにして下部電極である載置台２に高周波電力が印加されることにより、上部電極であるシャワーヘッド１６と下部電極である載置台２との間には電界が形成される。半導体ウエハＷが存在する処理空間には放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハＷ上に形成されたポリシリコン、アモルファスシリコン等のシリコンがエッチング処理される。
【００３３】
そして、上記したエッチング処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理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が処理チャンバー１内から搬出される。
【００３４】
次に、図１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１は、本実施形態における被処理基板としての半導体ウエハＷの要部構成を拡大して示すものである。図１（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面には、所定のラインとスペースのパターンにパターニングされたフォトレジスト層１０２（厚さ例えば２７０ｎｍ）が形成されており、その下層には、ＡＲＣ（反射防止膜）層１０３（厚さ例えば６０ｎｍ）、ポリシリコン層１０４（厚さ例えば８０ｎｍ）、ＴＥＯＳ層１０５（厚さ例えば１５０ｎｍ）が、上層側からこの順で形成されている。
【００３５】
上記構造の半導体ウエハＷを、図２に示した装置の処理チャンバー1内に収容し、載置台２に載置して、図１（ａ）に示す状態から、フォトレジスト層１０２をマスクとして、まずＡＲＣ層１０３をエッチングし、次に、ポリシリコン層１０４をエッチングし、ラインとスペースのパターンを形成する。
【００３６】
実施例に先立ち、まず以下の条件、
エッチングガス：ＣＦ4／Ｏ2＝２５０／１３ｓｃｃｍ
圧力：３．９９Ｐａ（３０ｍTorr）
高周波電力周波数：４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（０Ｗ）
温度（上部／側壁部／載置部）：６０／６０／３０℃
バックサイドヘリウム圧力（中央部／周縁部）：２０００／２０００Ｐａ
として４０秒間ＡＲＣ層１０３のプラズマエッチングを行った。なお、ラインとスペースのパターンとしては、ラインの幅とスペースの幅の比（ラインの幅／スペースの幅）が、１／１の密パターンと、１／２のパターンと、１／３のパターンと、１／１０の疎パターンが混在するものを使用した。
【００３７】
次に、実施例として以下の条件、
エッチングガス：ＣＦ3Ｉ／Ａｒ＝１００／１００ｓｃｃｍ
圧力：３．９９Ｐａ（３０ｍTorr）
高周波電力周波数：４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（０Ｗ）
温度（上部／側壁部／載置部）：６０／６０／３０℃
バックサイドヘリウム圧力（中央部／周縁部）：２０００／２０００Ｐａ
として３０秒間ポリシリコン層１０４のプラズマエッチングを行った。
【００３８】
この結果、周波数１３．５６ＭＨｚのバイアス用電力が０Ｗの上記実施例では、図３の左端部にＳＥＭによる断面の拡大写真を示すように、ラインの幅とスペースの幅の比（ラインの幅／スペースの幅）が、１／１の密パターンと、１／２のパターンと、１／３のパターンと、１／１０の疎パターンのいずれにおいても、側壁形状が略垂直な良好な形状にエッチングできた。また、ＡＲＣ層１０３のエッチング後時点からの線幅の変化ΔＣＤを測定したところ、ΔＣＤの差は、最大で５ｎｍ（３０−２５）となり、密パターンの部分も、疎パターンの部分も同様に均一にエッチングされていることが分かった。また、下地膜であるＴＥＯＳ層１０５に対する選択比（ポリシリコンのエッチングレート／ＴＥＯＳのエッチングレート）は、２０以上であり、フォトレジストに対する選択比（ポリシリコンのエッチングレート／フォトレジストのエッチングレート）は、略８であった。
【００３９】
次に、比較例１として、上記の実施例において、１３．５６ＭＨｚの低い周波数の高周波の電力（バイアス用電力）を２００Ｗとし、他の条件は実施例と同一として、ポリシリコン層１０４をプラズマエッチングした。このエッチング後のＳＥＭによる断面の拡大写真を図３の中央部に示す。また、比較例２として、上記の実施例において、１３．５６ＭＨｚの低い周波数の高周波の電力（バイアス用電力）を５００Ｗ、エッチング時間を２０秒とし、他の条件は実施例と同一として、ポリシリコン層１０４をプラズマエッチングした。このエッチング後のＳＥＭによる断面の拡大写真を図３の右端部に示す。
【００４０】
図３に示されるとおり、１３．５６ＭＨｚの低い周波数の高周波の電力（バイアス用電力）を印加した比較例１，２では、実施例と比べて特に疎パターンの部分において、側壁部の形状が裾広がりとなった。また、ＡＲＣ層１０３のエッチング後時点からの線幅の変化ΔＣＤを測定したところ、比較例１ではΔＣＤの差は、最大で２１ｎｍ（５２−３１ｎｍ）となり、比較例２では、最大で５５ｎｍ（１０６−５１ｎｍ）となった。上記のΔＣＤと低い周波の高周波の電力（ＬＦパワー）との関係を示したのが図４のグラフである。同図に示すように、低い周波の高周波の電力（ＬＦパワー）を印加すると、疎パターンの部分におけるΔＣＤが大きくなり、密パターンの部分とのΔＣＤの差が大きくなる。つまり、エッチング形状が密パターンと疎パターンとで不均一になってしまう。
【００４１】
これは、１３．５６ＭＨｚ以下の低い周波の高周波の電力（ＬＦパワー）を印加すると、プラズマ中のイオンを加速するセルフバイアス電圧Ｖｄｃが大きくなり、疎パターン部分においてスパッタによりパターンの側壁部分に付着する付着物の量が多くなるためと推測される。図５は、上記の実施例及び比較例１，２における電子密度とＶｄｃの関係を示すもので、実施例における高周波電力の印加態様、つまり、４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（０Ｗ）では、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となる。これに対して、比較例１における高周波電力の印加態様、つまり、４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（２００Ｗ）では、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖを超え３００Ｖ程度となり、比較例２における高周波電力の印加態様、つまり、４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（５００Ｗ）では、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖを超え５００Ｖ程度となる。
【００４２】
また、エッチング形状だけでなく、下地膜であるＴＥＯＳ層１０５に対する選択比（ポリシリコンのエッチングレート／ＴＥＯＳのエッチングレート）も、実施例の場合に比べて、比較例１，２では悪くなる傾向が見られた。つまり、エッチング後において、下地のＴＥＯＳ層１０５の膜減り量を計測し、単位時間当たりに換算したところ、実施例では、７ｎｍ／ｍｉｎであったのに対して、比較例１では３６ｎｍ／ｍｉｎ、比較例２では１１２ｎｍ／ｍｉｎとなった。
【００４３】
上記のとおり、エッチングガスとしてＣＦ3Ｉガスを含むガスを使用して、シリコンのプラズマエッチングを行う場合、実施例のように、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となる載置台２（下部電極）への高周波電力の印加条件とすることにより、側壁形状が略垂直な良好な形状にエッチングすることができ、かつ、密パターンの部分も、疎パターンの部分も同様に均一にエッチングすることができた。さらに、下地のＴＥＯＳに対する選択比、フォトレジストに対する選択比も良好に維持することができた。なお、上記実施例における高周波電力の印加態様では、４０ＭＨｚ（４００Ｗ）／１３．５６ＭＨｚ（０Ｗ）として、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖ以下となるようにしたが、４０ＭＨｚの高周波を使用した場合、下部電極としての載置台２への印加電力が高くなると、セルフバイアス電圧Ｖｄｃが２００Ｖを超えてしまう場合がある。このため、４０ＭＨｚの高周波を使用した場合、下部電極としての載置台２への印加電力は４００Ｗ程度とすることが好ましい。なお、当然であるがＶｄｃが２００Ｖを超えない範囲であれば、バイアス用電力を印加することも可能である。
【００４４】
また、上記実施例ではＣＦ3ＩとＡｒの混合ガスを使用したが、ＣＦ3Ｉは、腐食性が高くないので、エッチング装置に腐食対策を行う必要がなく、絶縁膜エッチング用のプラズマエッチング装置でプラズマエッチングを行うことができる。このため、ダブルパターニング等において、シリコン以外の材料からなる膜、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、Ｗ、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＨｆＯ2、有機膜等をプラズマエッチングした同一の処理チャンバー内でシリコンのプラズマエッチングを行うことができる。
【００４５】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、腐食性の高い処理ガスの使用を抑制することができるとともに、所望形状のパターンを精度良く形成することができる。なお、本発明は上記の実施形態及び実施例に限定されるものではなく、各種の変形が可能である。例えば、プラズマエッチング装置は、図２に示した平行平板型の下部２周波印加型に限らず、上下２周波印加型のプラズマエッチング装置や、下部１周波印加型のプラズマエッチング装置等の他、各種のプラズマエッチング装置を使用することができる。また、エッチングガスとしては、ＣＦ3ＩとＡｒの混合ガスの他、他の希ガスとの混合ガスや、Ｎ2、Ｏ2等のガスを加えたものであってもよい。さらに、耐腐食性を有する装置を使用する場合は、ＨＢｒガスやＣｌ2ガスを加えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のプラズマエッチング方法の実施形態に係る半導体ウエハの断面構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す図。
【図３】実施例及び比較例のエッチング形状の相違を示す電子顕微鏡写真。
【図４】実施例及び比較例の密パターン部と疎パターン部のΔＣＤを示すグラフ。
【図５】実施例及び比較例のＶｄｃと電子密度を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４７】
１０１……シリコン基板、１０２……フォトレジスト層、１０３……ＡＲＣ（反射防止）層、１０４……ポリシリコン層、１０５……ＴＥＯＳ層。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図３】
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