プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置
【課題】アスペクト比エッチングを行う際に，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に向上させることができるプラズマエッチング方法を提供する。
【解決手段】堆積性を有するエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えて処理室１０２内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，ウエハＷ上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに，堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させる。
【解決手段】堆積性を有するエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えて処理室１０２内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，ウエハＷ上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに，堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，酸化膜などプラズマエッチング，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）プロセスに好適なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては，例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）やＦＰＤ基板などの基板表面に形成された被エッチング膜上に，フォトリソグラフィー工程によりフォトレジストパターンを形成し，これをマスクとして被エッチング膜のエッチングを行うようになっている。このようなエッチングには，処理室内に配置された基板上に処理ガスのプラズマを形成して，プラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種によってエッチングを進行させるプラズマエッチング装置が用いられる。
【０００３】
近年では，半導体集積回路の高密度化に伴い，半導体デバイスの微細化も進み，エッチングにおいても微細加工が要求されており，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）のプロセスにおいても，酸化膜などの被エッチング膜に形成されるホールやトレンチのアスペクト比が大きくなりつつある。
【０００４】
このようなアスペクト比の大きなホールやトレンチを形成する場合には，従来より処理ガスとして堆積性を有するエッチングガス，例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのフルオロカーボン系ガスが用いられている。このようなエッチングガスによれば，多量の活性種を供給しつつ，エッチングによる副生物，例えば炭素系ポリマーなどの堆積物の堆積を促進しながら被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートを高め，かつレジスト選択比を向上させることが可能となる。
【０００５】
ところが，このような堆積物（デポ）の膜厚によっては，エッチングがストップしてしまうため，これを避けるためにその堆積物の膜厚を調整することが必要となる。このような堆積物の膜厚の微調整には，従来より堆積物の除去作用を有するＯ２ガスが用いられてきた（例えば特許文献１参照）。具体的には，堆積性のエッチングガスにＯ２ガスを加えてプラズマを生成することで，過剰の堆積物を除去してその膜厚を調整しながら，エッチングを促進することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６４１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−７２５１８号公報
【特許文献３】特開２００６−３２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今後半導体デバイスの微細化の要請は益々加速され，酸化膜に形成されるホールやトレンチのアスペクト比も更に大きくなりつつあり，エッチングレートも更に高いものが要求される。
【０００８】
この点，上述した従来のように堆積性のエッチングガスにＯ２ガスを加えてプラズマエッチングを行う場合，そのＯ２ガスの流量比を増すことでエッチングレートを更に高めることができる。ところが，Ｏ２ガスの流量比をさらに増加していくと，被エッチング膜のエッチングレートがある値を超えるとほとんど上昇しなくなる傾向がある。これに対して，Ｏ２ガスの流量比を増加するほどフォトレジストパターン上のエッチングレートは増加する傾向にある。このため，Ｏ２ガスの流量比を増加させてもエッチングレートがある値を超えると，被エッチング膜のエッチングレートが上昇しなくなるばかりか，レジスト選択比も低下してしまう。このため，Ｏ２ガスの流量比を増やすだけでは，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めるには限界がある。
【０００９】
そこで，本発明者らは，堆積性を有するエッチングガスを用いて高アスペクト比エッチングを行う際に，被処理基板上に堆積する堆積物を制御するガスとして，従来から用いられていたＯ２ガスに代わるガスとして，従来は別の用途に用いられていたＳＦ６ガスに着目した。
【００１０】
このＳＦ６ガスは，Ｆ（フッ素原子）の比率が非常に高いことから，従来は専らその点が着目され，例えばフォトレジストの荒れを抑えたり，処理室内の堆積物をクリーニングするためなどに用いられてきた（例えば上記特許文献２，３参照）。また，一般にプラズマエッチングにおいてＦが多い（フッ素リッチ）ほど，エッチングレートを高くできる反面，レジスト選択比が低下する傾向があることが知られているため，従来からＳＦ６ガスのようにＦの比率が多いガスは，高い選択比が要求されるエッチングプロセスには添加ガスとしては用い難いと考えられていた。
【００１１】
ところが，本発明者らは実験を重ねたところ，堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして用いると，その流量を調整することによって，Ｏ２ガスを添加ガスとして用いた場合に比してエッチングレートを大幅に向上でき，それだけではなく，レジスト選択比も併せて向上できることを見出した。
【００１２】
そこで，本発明は，このような観点からなされたもので，その目的とするところは，高アスペクト比エッチングを行う際に，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に向上させることができるプラズマエッチング方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング方法であって，堆積性を有するエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスを前記処理室内に導入するとともに，ＳＦ６ガスを添加ガスとして前記処理室内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させることを特徴とするプラズマエッチング方法が提供される。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング装置であって，前記処理室内に堆積性のエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と，前記処理室内にＳＦ６ガスを添加ガスとして供給する添加ガス供給系と，前記処理室内に前記処理ガス供給系から前記処理ガスを供給すると共に，前記添加ガス供給系から前記添加ガスを供給してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させ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が提供される。
【００１５】
このような本発明によれば，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えて，これらのプラズマを形成して被処理基板上の被エッチング膜のエッチングを行う。このように堆積性を有するエッチングガスを用いることによって，エッチング副生物である堆積物が被処理基板上に堆積しながらエッチングが進行する。
【００１６】
このとき，添加ガスにＳＦ６ガスを用いることによって，その流量に応じて，主としてＦ（フッ素原子）の作用により堆積物の膜厚を効果的に制御することができるので，Ｏ２ガスの場合よりもエッチングレートを高めることができる。しかも，主としてＳ（硫黄原子）の作用により堆積物の硬さまでも効果的に制御することができるので，Ｏ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比をより高くすることができる。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めることができ，高アスペクト比のホールやトレンチを従来以上に効率よく形成することができる。
【００１７】
また，上記添加ガスの流量は，その流量を変えてエッチングを行ったときのエッチングレートとレジスト選択比の関係に基づいて，前記エッチングレートと前記レジスト選択比の両方が上昇傾向にある範囲で設定することが好ましい。これによれば，添加ガスの流量の好適な範囲を容易に見つけ出すことができる。このような添加ガスの流量の好適な範囲は，処理ガスの種類などによって異なるが，実用的には処理ガスの流量に対して１／１０（１０％）以下の範囲で好適な流量を設定することが好ましい。また，この場合，添加ガスの流量を前記レジスト選択比が上昇傾向から下降傾向に変わるときの変化点での流量に設定するようにしてもよい。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方が最も高くなる最適な流量を設定することができる。
【００１８】
また，上記添加ガスとして，前記ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えるようにしてもよい。これによれば，Ｏ２ガスの流量によって堆積物の膜厚の微調整を容易にできる。すなわち，Ｏ２ガスの方がＳＦ６ガスよりも堆積物を除去する能力が低いので，Ｏ２ガスを含めた方が堆積物の膜厚の微調整が容易となる。
【００１９】
また，上記エッチングガスとして用いるフルオロカーボン系原料が常温で液体の場合には，その液体原料を気化器により気化させてから前記処理室内に供給するようにしてもよい。フルオロカーボン系ガスとしてはＦ／Ｃ比が小さいほど堆積性が高くなるので，高アスペクト比エッチングに適するものの，Ｆ／Ｃ比が小さいと常温では液体であるものも多い。このようなフルオロカーボン系原料も気化器を用いて気化させることで，エッチングガスとして用いることができるようになる。しかも，このように堆積物が多くなるフルオロカーボン系ガスほど，ＳＦ６ガスを添加したときの効果が大きくなる。
【００２０】
なお，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，堆積性のエッチングガスを用いて高アスペクト比エッチングのプロセスを行う際に，被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させることによって，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（プラズマエッチング装置の構成例）
まず，本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング装置の構成例について説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマエッチング装置１００の概略構成を示す断面図である。ここでは，高アスペクト比エッチングのプロセスを実行可能な平行平板型電極構造の容量結合型のプラズマエッチング装置を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１に示すように，プラズマエッチング装置１００は，略円筒形状の処理容器により構成される処理室１０２を備える。処理室１０２は，例えばアルミニウム合金により形成され，その内壁面は例えばアルミナ膜などにより被覆されている。処理室１０２は接地されている。
【００２５】
処理室１０２の底部には，下部電極１１０が設けられている。下部電極１１０は，処理室１０２の底部にセラミックス等からなる絶縁板１１２を介して配置された円柱状のサセプタ支持台１１４と，このサセプタ支持台１１４の上に設けられたサセプタ１１６を備える。サセプタ１１６は下部電極の本体を構成し，その上にはウエハＷが載置される。この点で，下部電極１１０はウエハＷを載置する載置台としても機能する。
【００２６】
サセプタ１１６の上面には，ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１２０が設けられている。静電チャック１２０は，導電膜からなる電極１２２を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んで構成され，電極１２２には直流電源１２４が電気的に接続されている。直流電源１２４から電極１２２に直流電圧を印加すると，静電チャック１２０の上面にクーロン力等の静電力が生じ，これによりウエハＷが吸着保持される。
【００２７】
サセプタ１１６の上面には静電チャック１２０とウエハＷの周囲を囲むように，エッチングの均一性を向上させるためのフォーカスリング（補正リング）１２６が配置されている。フォーカスリング１２６は，導電性部材（例えばシリコン）で構成される。
【００２８】
サセプタ支持台１１４内には，例えば円周上に冷媒室１２８が設けられている。冷媒室１２８には，外部に設けられた図示しないチラーユニットからの冷媒（例えば冷却水）が循環供給されるようになっている。この冷媒の温度によってサセプタ１１６上のウエハＷの処理温度を制御できる。
【００２９】
サセプタ支持台１１４内には，図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）が伝熱ガス供給ライン１２９を介して静電チャック１２０の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
【００３０】
なお，下部電極１１０は，図１に示す構成に限られるものではなく，例えば絶縁板１１２と処理室１０２の底面との間にアルミニウム製のベローズを介在させて，昇降機構（図示せず）を用いて下部電極１１０が昇降可能に構成してもよい。これによれば下部電極１１０と上部電極１４０の間隔を調整することができる。
【００３１】
下部電極１１０の上方には，下部電極１１０と対向するように平行に上部電極１４０が設けられている。この上部電極１４０と下部電極１１０の間に形成される空間がプラズマ生成空間となる。上部電極１４０は，絶縁性遮蔽部材１４２を介して，処理室１０２の天井部に支持されている。
【００３２】
上部電極１４０は，主として電極板１４３とこれを着脱自在に支持する電極支持体１４４とによって構成される。電極支持体１４４にはエッチングに必要なガス（後述する処理ガス及び添加ガス）を処理室１０２内に導入するためのガス導入口１４５が設けられている。
【００３３】
ガス導入口１４５には，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系として，処理ガス供給源１７０が処理ガス供給管１７２を介して接続されている。また，ガス導入口１４５には，エッチング副生成物である堆積物（デポ）を制御する添加ガスを供給する添加ガス供給系として添加ガス供給源１８０が添加ガス供給管１８２を介して接続されている。
【００３４】
具体的には，これら処理ガス供給管１７２と添加ガス供給管１８２はそれぞれガス供給管１４６を介してガス導入口１４５に接続されている。これにより，処理ガス供給管１７２からの処理ガスと添加ガス供給管１８２からの添加ガスはガス供給管１４６で合流してガス導入口１４５から供給される。
【００３５】
処理ガス供給管１７２，１８２にはそれぞれ，開閉バルブ１７４，１８４，ガスの流量を制御する流量調整器としてのマスフローコントローラ１７６，１８６が設けられている。なお，これらの処理ガスと添加ガスの具体例については後述する。
【００３６】
電極支持体１４４には，例えば略円筒状のガス拡散室１４８が設けられ，ガス供給管１４６から導入されたガスを均等に拡散させることができる。電極支持体１４４の底部と電極板１４３には，ガス拡散室１４８からのガスを処理室１０２内に吐出させる多数のガス吐出孔１４９が形成されている。ガス拡散室１４８で拡散されたガスを多数のガス吐出孔１４９から均等にプラズマ生成空間に向けて吐出できるようになっている。この点で，上部電極１４０は処理室１０２内にガスを供給するためのシャワーヘッドとしても機能する。
【００３７】
なお，図１には処理ガス供給系と添加ガス供給系に大きく分けた場合を挙げているが，これに限定されるものではない。例えば処理ガスとして複数種類のガスを供給する場合には，処理ガス供給系を複数系統で構成してもよい。同様に添加ガスとして複数種類のガスを供給する場合には，添加ガス供給系を複数系統で構成してもよい。なお，処理ガスと添加ガスとの具体例については後述する。
【００３８】
また，本実施形態にかかる上部電極１４０は，処理ガスと添加ガスを予め混合して処理室１０２内に供給するいわゆるプリミックスタイプで構成した場合を例に挙げているが，上部電極１４０を各ガスを独立して処理室１０２内に供給するポストミックスタイプで構成してもよい。
【００３９】
本実施形態では，上部電極１４０の電極支持体１４４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）で構成されており，図示しない水冷構造を有する。電極板１４３は，ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体，例えばシリコン含有材料で構成することが好ましい。このような材料としては例えばシリコンやＳｉＣが挙げられる。
【００４０】
上部電極１４０には，整合器１５２を介して第１高周波電源（上部高周波電源）１５０が電気的に接続されている。第１高周波電源１５０は，１３．５６ＭＨｚ以上の周波数，例えば６０ＭＨｚの高周波電力（上部高周波電力）を出力する。第１高周波電源１５０の高周波電力の大きさは可変できるようになっている。
【００４１】
整合器１５２は，第１高周波電源１５０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので，処理室１０２内にプラズマが生成されている時に第１高周波電源１５０の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００４２】
下部電極１１０のサセプタ１１６には，整合器１６２を介して第２高周波電源（下部高周波電源）１６０が電気的に接続されている。この第２高周波電源１６０からサセプタ１１６に高周波電力が供給されることにより，ウエハＷ側にイオンが引き込まれる。第２高周波電源１６０は，３００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数，例えば２ＭＨｚの高周波電力（下部高周波電力）を出力する。第２高周波電源１６０の高周波電力の大きさは可変できるようになっている。
【００４３】
整合器１６２は第２高周波電源１６０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので，処理室１０２内にプラズマが生成されている時に第２高周波電源１６０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００４４】
上部電極１４０には，第１高周波電源１５０からの高周波は通さずに第２高周波電源１６０からの高周波をグランドへ通すためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４が電気的に接続されている。このローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４は，好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成されるが，１本の導線だけでも第１高周波電源１５０からの高周波に対しては十分大きなリアクタンスを与えることができるので，それで済ますこともできる。一方，下部電極１１０のサセプタ１１６には，第１高周波電源１５０からの高周波をグランドに通すためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６４が電気的に接続されている。
【００４５】
処理室１０２の底部には排気口１０４が形成されており，排気口１０４には真空ポンプなどで構成された排気装置１９０が接続されている。排気装置１９０により処理室１０２内を排気することによって処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧することができる。
【００４６】
また，処理室１０２の側壁にはウエハＷの搬入出口１０６が設けられており，この搬入出口１０６はゲートバルブ１０８により開閉可能となっている。なお，処理室１０２の内壁には，処理室１０２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するデポシールド（図示しない）を着脱自在に設けるようにしてもよい。
【００４７】
プラズマエッチング装置１００の各構成部は，制御部（全体制御装置）２００に接続されて制御される構成となっている。また，制御部２００には，工程管理者など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操作部２１０が接続されている。
【００４８】
さらに，制御部２００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制御部２００の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピデータなどが記憶された記憶部２２０が接続されている。
【００４９】
記憶部２２０には，例えばウエハのプラズマエッチング，アッシングなどのプロセス処理を実行するためのプロセスレシピ，処理室内のクリーニングを実行するためのクリーニングレシピなど必要な処理を行うためのレシピなどが記憶されている。これらのレシピは，プラズマエッチング装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。例えばプロセスレシピは，例えば処理ガス，添加ガスの流量比，処理室内圧力，上部高周波電力，下部高周波電力，上部電極温度，下部電極温度などのパラメータ値を有する。
【００５０】
なお，これらのレシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部２２０の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００５１】
制御部２００は，操作部２１０からの指示等に基づいて所望のプロセスレシピを記憶部２２０から読み出して各部を制御することで，プラズマエッチング装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部２１０からの操作によりレシピを編集できるようになっている。
【００５２】
（プラズマエッチング方法）
次に，このようなプラズマエッチング装置で実施される，本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング方法について説明する。本実施形態では，例えばシリコン基材上の被エッチング膜（例えばシリコン酸化膜）上にフォトレジストパターンが形成されたウエハＷを用いる。フォトレジストパターンには，ホールやトレンチのパターンが形成されており，このフォトレジストパターンをマスクとして被エッチング膜をエッチングする。被エッチング膜としては，シリコン酸化膜の他，シリコン窒化膜，シリコン炭化膜，ポリシリコン膜，層間低誘電率膜などであってもよい。
【００５３】
このようなウエハＷに対してプラズマエッチング装置１００を用いてプラズマエッチングを行う場合には，先ずゲートバルブ１０８を開放してウエハＷを搬入して下部電極１１０上に載置し，ウエハＷを静電チャック１２０により吸着保持させて，ゲートバルブ１０８を閉じる。
【００５４】
処理室１０２内を排気装置１９０により排気して所定の真空圧力に減圧しながら，処理室１０２内に処理ガス供給源１７０からの処理ガスと添加ガス供給源１８０からの添加ガスをそれぞれ所定の流量で導入する。このとき，ウエハＷを効率よく冷却するために，伝熱ガス供給ライン１２９を介して伝熱ガス（例えばＨｅガス）をウエハＷの裏面に供給し，上部電極１４０，下部電極１１０及び処理室１０２の側壁を所定の温度に調整する。
【００５５】
そして，上部電極１４０に第１高周波電源１５０から所定の上部高周波電力（６０ＭＨｚ）を印加するとともに，下部電極１１０には所定の下部高周波電力（２ＭＨｚ）を供給する。これにより，ウエハＷ上のプラズマ生成空間に処理ガス及び添加ガスのプラズマが形成され，ウエハＷ上の被エッチング膜に対してプラズマエッチングが行われる。
【００５６】
このときのエッチング条件としては，例えば上部高周波電力が５００Ｗ〜３５００Ｗ程度，下部高周波電力が１００Ｗ〜２５００Ｗ程度，処理室１０２内の圧力は１５ｍＴｏｒｒ程度，ウエハＷの温度は−２０℃〜１００℃程度が好ましい。
【００５７】
また，本実施形態のように高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）を形成する場合には，処理ガスとして堆積性を有するエッチングガスを用いることが好ましい。このようなエッチングガスとして，例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのフルオロカーボン系ガスを用いる。このようなガスでは，ＣＦ系ラジカル（ＣＦ＊，ＣＦ２＊，ＣＦ３＊）などの多量の活性種を供給しつつ，ウエハＷ上にエッチング副生物として例えばフルオロカーボン系ポリマー（ＣＦ系ポリマー）からなる堆積物（デポ）の堆積を促進しながら被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートを高め，かつレジスト選択比を向上させることが可能となる。
【００５８】
ところが，このようなウエハＷ上に堆積する堆積物の膜厚によっては，エッチングがストップしてしまうため，これを避けるためにその堆積物の膜厚を調整することが必要となる。例えばフルオロカーボン系ガスは，Ｃ（炭素原子）とＦ（フッ素原子）を含むＣｘＦｙガスである。このようなフルオロカーボン系ガスでは，Ｃが少なくＦが多くなる（Ｆリッチ）ほどエッチングレートが高くなり，Ｃが多くＦが少なくなる（Ｃリッチ）ほどウエハＷにＣＦ系ポリマーの堆積物が堆積し易くなる。このように，ＣとＦとの比（Ｆ／Ｃ比）によって堆積物の量が変わるので，このＦ／Ｃ比によってはエッチングが進行し易かったり，エッチングストップし易かったりする傾向がある。
【００５９】
ここで，フルオロカーボン系ガスのＦ／Ｃ比がエッチングに与える影響を図２を参照しながら説明する。図２は，Ｆ／Ｃ比とウエハＷに生じる自己バイアス電圧がエッチングに与える影響を示す図である。図２に示すように，Ｆ／Ｃ比が小さいガスほど，堆積物が多くなりエッチングレートが低くなる。これに対してＦ／Ｃ比が大きいガスほど，堆積物が少なくなりエッチングレートが高くなる。堆積物が多くなり過ぎるとエッチングストップが発生し，エッチングが進まなくなる。図２ではエッチングストップが発生する境界を点線で示す。
【００６０】
これによれば，例えばＣＦ４（Ｆ／Ｃ比４）などは，Ｃに比してＦの比率が高いため，ＣＦ４の単ガスでも高いエッチングレートでエッチングを進行させることができる。ところが，堆積物が極めて少ないため，高アスペクト比エッチングには適していない。これに対して，Ｃ４Ｆ６（Ｆ／Ｃ比１．５），Ｃ５Ｆ８（Ｆ／Ｃ比１．６）などは，堆積物が多いので，高アスペクト比エッチングには適している。従って，本実施形態ではこのようなＦ／Ｃ比が３以下のフルオロカーボン系ガスをエッチングガスとして用いることが好ましい。
【００６１】
このようなフルオロカーボン系ガスはＦ／Ｃ比が小さいので，高いエッチングレートでエッチングを進行させることができない。そこで，このような堆積性を有するエッチングガスにＯ２ガスやＳＦ６ガスを添加ガスとして加えることで，図２の矢印の方向に移行させることができるため，エッチングレートを高めることができる。
【００６２】
このような添加ガスの作用は以下の通りである。従来のＯ２ガスを添加ガスとして加えた場合には，例えばＯ２＋Ｃ→ＣＯ２などの化学反応が進んでＣが減少し，相対的にＦを多くすることができるのでＦ／Ｃ比が大きくなる方向に移行させることができる。しかも，Ｏ２の堆積物除去作用によって堆積物の膜厚を減少させることができるので，エッチングレートを高めることができる。
【００６３】
ところが，Ｏ２ガスを添加し過ぎると，堆積物の膜厚が薄くなり過ぎ，Ｃの減少量も増える。Ｃは被エッチング膜である酸化膜のＯを減少させるので，Ｃの減少が大きいとエッチングが進まなくなる。従って，Ｏ２ガスを増加していっても，被エッチング膜のエッチングレートがある点を超えると，ほとんど上昇しなくなる傾向がある。
【００６４】
これに対して，ＳＦ６ガスを添加ガスとして加えた場合には，Ｆが増えるため，Ｆ／Ｃ比が大きくなる方向に移行させることができる。しかも，ＳＦ６ガスはＦの比率が高いため，ＦをＣに対して大幅に増やすことができ，さらに堆積物除去作用もＯ２よりも大きい。このため，エッチングレートをＯ２ガスの場合に比して大幅に高めることができる。しかも，ＳＦ６ガスの場合にはＯ２ガスの場合よりもＣの減少を抑えられるので，ＳＦ６ガスの流量比を増加していくと，Ｏ２ガスの場合よりもさらに高いレベルまでエッチングレートの上昇傾向が続いていく。
【００６５】
ところで，このＳＦ６ガスは，Ｆ（フッ素原子）の比率が非常に高いことから，従来は専らその点が着目され，例えばフォトレジストの荒れを抑えたり，処理室内の堆積物をクリーニングするためなどに用いられてきた。また，プラズマエッチングにおいてＦ（フッ素原子）が多い（フッ素リッチ）ほど，エッチングレートを高くできる反面，レジスト選択比が低下する傾向があることが知られているため，従来からＳＦ６ガスのようにＦの比率が多いガスは，高い選択比が要求されるエッチングプロセスには添加ガスとしては用い難いと考えられていた。
【００６６】
ところが，本発明者らは実験を重ねたところ，堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして用いると，その流量を調整することによって，Ｏ２ガスを添加ガスとして用いた場合に比してエッチングレートを大幅に向上でき，それだけではなく，レジスト選択比も併せて向上できることを見出した。
【００６７】
そこで，本実施形態では，処理ガスとして堆積性のエッチングガス（例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのＦ／Ｃ比が３以下のフルオロカーボン系ガス）を用いるとともに，添加ガスとしてＳＦ６を用いる。また，処理ガスには，Ａｒガスなどの希ガスを加えるようにしてもよい。処理ガスにＡｒガスを加えることにより，プラズマ中の電子とイオンを増やすことができるので，プラズマ密度を増加させることができる。
【００６８】
なお，フルオロカーボン系ガスのうちＦ／Ｃ比が低いものには，例えばＣ６Ｆ６のように常温で液体のものもある。このような場合には，図１に示す処理ガス供給源１７０を，例えば液体原料供給源と気化器とにより構成し，液体原料供給源から供給されるＣ６Ｆ６などの液体原料を気化器で気化させてから処理室１０２に導入するようにすることが好ましい。
【００６９】
（添加ガスの効果を検証する実験）
ここで，このような堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えた場合の効果を検証する実験を行った結果について図面を参照しながら説明する。先ず，処理ガスとしてＣ４Ｆ６ガスとＡｒガスを用いるとともに添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてプラズマエッチングを行った場合の実験結果を図３，図４に示す。
【００７０】
また，比較例としてＳＦ６ガスの代わりにＯ２ガスを添加ガスとして用いて同様のプラズマエッチングを行った場合の実験結果を図５，図６に示す。図７は，図３〜図６の結果に基づいて，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）と，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）の場合における添加ガスの流量に対するエッチング特性，すなわちシリコン酸化膜のエッチングレートとレジスト選択比（シリコン酸化膜のエッチングレート／フォトレジスト膜のエッチングレート）の関係をグラフにまとめたものである。
【００７１】
図３は，ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜をエッチングしたときのＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図３の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，ＳＦ６ガスの流量を８ｓｃｃｍ，１０ｓｃｃｍ，１１ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍ，１５ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２５ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７２】
図４は，ウエハＷ上に形成されたフォトレジスト膜をエッチングしたときのＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図４の実験ではＣ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，ＳＦ６ガスの流量を１０ｓｃｃｍ，１１ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍ，１５ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２５ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットしたものである。
【００７３】
図５は，ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜をエッチングしたときのＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図５の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，Ｏ２ガスの流量を１８ｓｃｃｍ，１９ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２２ｓｃｃｍ，２４ｓｃｃｍ，２６ｓｃｃｍ，２８ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７４】
図６は，ウエハＷ上に形成されたフォトレジスト膜をエッチングしたときのＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図６の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，Ｏ２ガスの流量を１８ｓｃｃｍ，１９ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２２ｓｃｃｍ，２４ｓｃｃｍ，２６ｓｃｃｍ，２８ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７５】
なお，これらの実験におけるその他のエッチング条件は下記の通りである。
［エッチング条件］
処理室内圧力：１５ｍＴｏｒｒ
上部高周波電力：２０００Ｗ
下部高周波電力：１５００Ｗ
上部電極温度：６０℃
下部電極温度：０℃
側壁温度：５０℃
伝熱ガスのセンタ圧力：１０Ｔｏｒｒ
伝熱ガスのエッジ圧力：３５Ｔｏｒｒ
【００７６】
図３，図５の実験結果によれば，シリコン酸化膜のエッチングレートは，添加ガスとしてＯ２ガスを用いた場合には図５に示すようにその流量が２０ｓｃｃｍ以上で４０００オングストローム／ｍｉｎ前後にとどまる。これに対して，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には図３に示すようにその流量が１１ｓｃｃｍ以上で５０００〜６０００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲にあり，Ｏ２ガスを用いた場合に比して極めて高い水準であることがわかる。
【００７７】
また，ＳＦ６ガスを用いた場合には図３に示すように，５０００オングストローム／ｍｉｎ程度よりも低い範囲では，ＳＦ６ガスの流量を僅かに増やすだけで急激にエッチングレートが高くなるのに対して，５０００オングストローム／ｍｉｎ程度を超える範囲では，ＳＦ６ガスの流量を増やしてもエッチングレートは徐々に増加しているものの，その変化量はそれほど大きくならない。これに対して，Ｏ２ガスを用いた場合には図５に示すように２０ｓｃｃｍ以上では２４ｓｃｃｍくらいまではエッチングレートにそれほどの変化はなく，さらに流量を増やしていくと，エッチングレートが減少に転じることがわかる。これによれば，ＳＦ６ガスの場合はその流量を増やすほどエッチングレートを高めることができるのに対して，Ｏ２ガスの場合は流量を増やし過ぎるとエッチングレートが低くなっていくことがわかる。
【００７８】
図４，図６の実験結果によれば，フォトレジスト膜のエッチングレートは，添加ガスとしてＯ２ガスを用いた場合には図６に示すように２００〜８００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲で徐々に増加する。これに対して，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には図４に示すように２００〜１５００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲で徐々に増加しており，Ｏ２ガスを用いた場合よりも若干高めに推移しているものの，流量が少ない範囲（Ｏ２ガスでは２４ｓｃｃｍ以下の範囲，ＳＦ６ガスでは１１ｓｃｃｍ以下の範囲）ではエッチングレートがほとんど変わらない。従って，ＳＦ６ガスではシリコン酸化膜のエッチングレートがＯ２ガスの場合に比して非常に高いのでその分，レジスト選択比はＯ２ガスに比して高くなることがわかる。
【００７９】
以上の検証を踏まえて図７にまとめたエッチング特性を見ると，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）には，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）に比してエッチングレートとレジスト選択比がともに高くなることがわかる。これをさらに詳しく検証すると，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）も，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）もある流量まではエッチングレートとレジスト選択比はともに徐々に高くなる上昇傾向にあり，ある流量を超えると急激にレジスト選択比が下降傾向に変化する。従って，その変化点での流量（図７において点線の丸で囲んだプロット）がエッチングレートとレジスト選択比の両方が最も高くなる最適な流量である。このときの各添加ガスの流量，すなわち添加ガスの最適な流量は，Ｏ２ガスの場合は２０ｓｃｃｍであり，ＳＦ６ガスの流量は１１ｓｃｃｍである。すなわち，ＳＦ６ガスの流量はＯ２ガスの流量の１／２程度で最適になる。このように，エッチングレートとレジスト選択比との関係に基づいて添加ガスの流量を設定することにより，添加ガスの最適な流量を容易に見つけ出すことができる。
【００８０】
また，添加ガスが最適な流量のときのエッチングレートは，Ｏ２ガスを用いた場合は４０００オングストローム／ｍｉｎ程度であるのに対して，ＳＦ６ガスを用いた場合は５０００オングストローム／ｍｉｎを超える極めて高い水準になる。しかも，そのときのレジスト選択比は，Ｏ２ガスを用いた場合は１３．０であるのに対して，ＳＦ６ガスを用いた場合は１７．３であり，レジスト選択比もＯ２ガスよりも高くなっていることがわかる。
【００８１】
なお，図７において，エッチングレートとレジスト選択比がともに上昇傾向にある範囲で添加ガスの流量を設定するようにしてもよい。例えばＯ２ガスの場合には，エッチングレートが略４０００オングストローム／ｍｉｎ前後ではレジスト選択比が減少傾向になる。このため，ＳＦ６ガスの流量としては略４０００オングストローム／ｍｉｎ以上となる範囲で流量を設定することによって，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来のＯ２ガスの場合よりも高めることができる。このように，エッチングレートとレジスト選択比との関係に基づいて添加ガスの流量を設定することにより，添加ガスの流量の好適な範囲を容易に見つけ出すことができる。
【００８２】
このように，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には，Ｏ２ガスを用いた場合よりもエッチングレートが高くなるのは，上述したようにＳＦ６ガスではＯ２ガスの場合よりもＦ（フッ素原子）がＣ（炭素原子）に比べて大幅に増えるため，フルオロカーボン系ポリマー（ＣＦ系ポリマー）である堆積物の膜厚をより効果的に調整できるからと考えられる。このように，ＳＦ６ガスの流量を調整することによって，堆積物の膜厚を制御することができる。
【００８３】
また，ＳＦ６ガスを用いた場合もレジスト選択比が高くなるのは，Ｏ２ガスを用いた場合と同様にシリコン酸化膜のエッチング面では，シリコン酸化膜に含まれる酸素がスパッタアウトされてＣＦ系ポリマーの堆積物の分解に寄与するのに対し，フォトレジスト膜の表面では，イオン衝撃等によっても堆積物が容易には除去されないからである。
【００８４】
さらに，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合に，Ｏ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比がさらに高くなるのは，ＳＦ６ガスに含まれるＳ（硫黄原子）によって，ＣＦ系ポリマーの堆積物中にＣ−Ｓ結合が形成されるため，堆積物が硬くなり，シリコン酸化膜のエッチング面よりもフォトレジスト膜の表面のエッチングが遅れるからであると考えられる。このように，ＳＦ６ガスを用いた場合にはその流量を調整することにより，堆積物の硬さも調整することができる。これにより，ＳＦ６ガスを用いた場合にはＯ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比をより高くすることができる。
【００８５】
以上詳細に説明したように，本実施形態においては，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加え，その流量を調整することによって，ウエハ上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めることができ，高アスペクト比のホールやトレンチを従来以上に効率よく形成することができる。
【００８６】
なお，上記添加ガスの流量は，処理ガスの種類などによって好適な範囲が異なる。例えば上述した具体例のようにＣ４Ｆ６ガス（２２ｓｃｃｍ）とＡｒガス（３００ｓｃｃｍ）の処理ガスにＳＦ６ガスを添加する場合には，ＳＦ６ガスが１１ｓｃｃｍ以下，すなわち処理ガスの流量に対して略３５％以下の範囲の流量でエッチングレートとレジスト選択比がともに良好になる。これに対して，Ｃ４Ｆ６ガス以外のガスを処理ガスとして用いる場合，例えばＣ４Ｆ６ガスよりもＦ／Ｃ比が小さいガス（例えばＣ６Ｆ６）を用いる場合には堆積物もＣ４Ｆ６ガスに比べて多くなるので（例えば図２参照），その堆積物を適切に調整するには，より多くの流量のＳＦ６ガスが必要になる。但し，上述したようにＳＦ６ガスの流量が多すぎると，レジスト選択比が低下するので，ＳＦ６ガスの流量として実用的には処理ガスの流量に対して１／１０（１０％）以下の範囲で好適な値を設定することが好ましい。
【００８７】
また，添加ガスとしては，ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えるようにしてもよい。これにより，Ｏ２ガスの流量によって堆積物の膜厚の微調整を容易にできる。すなわち，Ｏ２ガスの方がＳＦ６ガスよりも堆積物を除去する能力が低いので，Ｏ２ガスを含めた方が堆積物の膜厚の微調整が容易となる。
【００８８】
なお，上記実施の形態では被エッチング膜としてシリコン酸化膜を例に挙げて説明したが，被エッチング膜は，シリコン酸化膜のみならず炭素添加ケイ酸（ＳｉＯＣ）膜，水素添加ケイ酸（ＳｉＯＨ）膜，フッ素添加ケイ酸（ＳｉＯＦ）膜などの無機低誘電率膜としてもよい。なお，上記シリコン酸化膜は，ＢＰＳＧ（ボロンとリンのシリケートグラス）や，ＰＳＧ（リンのシリケートグラス）や，ＴＥＯＳ（テトラエトキシオルトシラン）や，Ｔｈ−ＯＸ（サーマルオキサイド）や，ＳＯＧ（スピオングラス）などから構成してもよい。また，堆積性を有するフルオロカーボン系ガスとして，Ｃ４Ｆ６ガスを用いた場合を例に挙げて説明したが，その他，Ｃ４Ｆ８，Ｃ５Ｆ８，Ｃ６Ｆ６，Ｃ６Ｆ１２などのフルオロカーボン系ガスを用いてもよい。
【００８９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば，上記実施形態においては，プラズマエッチング装置として，上部電極と下部電極の両方に高周波電力を印加するタイプを例に挙げて説明したが，これに限定されるものではなく，例えば上部電極のみ又は下部電極のみに高周波電力を印加するタイプや，下部電極に異なる周波数の高周波電力を重畳するタイプであってもよい。さらに，プラズマエッチング装置としては，ＥＣＲプラズマエッチング装置，ヘリコン波プラズマエッチング装置，ＴＣＰ型プラズマエッチング装置，誘導結合型プラズマエッチング装置など様々なタイプの装置に本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は，酸化膜などのプラズマエッチング，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）プロセスに好適なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態におけるフルオロカーボン系ガスのＦ／Ｃ比がエッチングに与える影響を示す図である。
【図３】添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてシリコン酸化膜のプラズマエッチングを行った場合のＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図４】添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてフォトレジスト膜のプラズマエッチングを行った場合のＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図５】添加ガスとしてＯ２ガスを用いてシリコン酸化膜のプラズマエッチングを行った場合のＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図６】添加ガスとしてＯ２ガスを用いてフォトレジスト膜のプラズマエッチングを行った場合のＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図７】添加ガスとしてＯ２ガス，ＳＦ６ガスを用いた場合のエッチング特性を比較するための図であって，シリコン酸化膜のエッチングレートとレジスト選択比の関係をグラフにした図である。
【符号の説明】
【００９３】
１００ プラズマエッチング装置
１０２ 処理室
１０４ 排気口
１０６ 搬入出口
１０８ ゲートバルブ
１１０ 下部電極
１１２ 絶縁板
１１４ サセプタ支持台
１１６ サセプタ
１２０ 静電チャック
１２２ 電極
１２４ 直流電源
１２６ フォーカスリング
１２８ 冷媒室
１２９ 伝熱ガス供給ライン
１４０ 上部電極
１４２ 絶縁性遮蔽部材
１４３ 電極板
１４４ 電極支持体
１４５ ガス導入口
１４６ ガス供給管
１４８ ガス拡散室
１４９ ガス吐出孔
１５０ 第１高周波電源
１５２ 整合器
１５４ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６０ 第２高周波電源
１６２ 整合器
１６４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１７０ 処理ガス供給源
１７２ 処理ガス供給管
１７４，１８４ 開閉バルブ
１７６，１８６ マスフローコントローラ
１８０ 添加ガス供給源
１８２ 添加ガス供給管
１９０ 排気装置
２００ 制御部
２１０ 操作部
２２０ 記憶部
Ｗ ウエハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は，酸化膜などプラズマエッチング，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）プロセスに好適なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては，例えば半導体ウエハ（以下，単に「ウエハ」とも称する）やＦＰＤ基板などの基板表面に形成された被エッチング膜上に，フォトリソグラフィー工程によりフォトレジストパターンを形成し，これをマスクとして被エッチング膜のエッチングを行うようになっている。このようなエッチングには，処理室内に配置された基板上に処理ガスのプラズマを形成して，プラズマ中のイオンやラジカルなどの活性種によってエッチングを進行させるプラズマエッチング装置が用いられる。
【０００３】
近年では，半導体集積回路の高密度化に伴い，半導体デバイスの微細化も進み，エッチングにおいても微細加工が要求されており，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）のプロセスにおいても，酸化膜などの被エッチング膜に形成されるホールやトレンチのアスペクト比が大きくなりつつある。
【０００４】
このようなアスペクト比の大きなホールやトレンチを形成する場合には，従来より処理ガスとして堆積性を有するエッチングガス，例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのフルオロカーボン系ガスが用いられている。このようなエッチングガスによれば，多量の活性種を供給しつつ，エッチングによる副生物，例えば炭素系ポリマーなどの堆積物の堆積を促進しながら被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートを高め，かつレジスト選択比を向上させることが可能となる。
【０００５】
ところが，このような堆積物（デポ）の膜厚によっては，エッチングがストップしてしまうため，これを避けるためにその堆積物の膜厚を調整することが必要となる。このような堆積物の膜厚の微調整には，従来より堆積物の除去作用を有するＯ２ガスが用いられてきた（例えば特許文献１参照）。具体的には，堆積性のエッチングガスにＯ２ガスを加えてプラズマを生成することで，過剰の堆積物を除去してその膜厚を調整しながら，エッチングを促進することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６４１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−７２５１８号公報
【特許文献３】特開２００６−３２７２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
今後半導体デバイスの微細化の要請は益々加速され，酸化膜に形成されるホールやトレンチのアスペクト比も更に大きくなりつつあり，エッチングレートも更に高いものが要求される。
【０００８】
この点，上述した従来のように堆積性のエッチングガスにＯ２ガスを加えてプラズマエッチングを行う場合，そのＯ２ガスの流量比を増すことでエッチングレートを更に高めることができる。ところが，Ｏ２ガスの流量比をさらに増加していくと，被エッチング膜のエッチングレートがある値を超えるとほとんど上昇しなくなる傾向がある。これに対して，Ｏ２ガスの流量比を増加するほどフォトレジストパターン上のエッチングレートは増加する傾向にある。このため，Ｏ２ガスの流量比を増加させてもエッチングレートがある値を超えると，被エッチング膜のエッチングレートが上昇しなくなるばかりか，レジスト選択比も低下してしまう。このため，Ｏ２ガスの流量比を増やすだけでは，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めるには限界がある。
【０００９】
そこで，本発明者らは，堆積性を有するエッチングガスを用いて高アスペクト比エッチングを行う際に，被処理基板上に堆積する堆積物を制御するガスとして，従来から用いられていたＯ２ガスに代わるガスとして，従来は別の用途に用いられていたＳＦ６ガスに着目した。
【００１０】
このＳＦ６ガスは，Ｆ（フッ素原子）の比率が非常に高いことから，従来は専らその点が着目され，例えばフォトレジストの荒れを抑えたり，処理室内の堆積物をクリーニングするためなどに用いられてきた（例えば上記特許文献２，３参照）。また，一般にプラズマエッチングにおいてＦが多い（フッ素リッチ）ほど，エッチングレートを高くできる反面，レジスト選択比が低下する傾向があることが知られているため，従来からＳＦ６ガスのようにＦの比率が多いガスは，高い選択比が要求されるエッチングプロセスには添加ガスとしては用い難いと考えられていた。
【００１１】
ところが，本発明者らは実験を重ねたところ，堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして用いると，その流量を調整することによって，Ｏ２ガスを添加ガスとして用いた場合に比してエッチングレートを大幅に向上でき，それだけではなく，レジスト選択比も併せて向上できることを見出した。
【００１２】
そこで，本発明は，このような観点からなされたもので，その目的とするところは，高アスペクト比エッチングを行う際に，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に向上させることができるプラズマエッチング方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング方法であって，堆積性を有するエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスを前記処理室内に導入するとともに，ＳＦ６ガスを添加ガスとして前記処理室内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させることを特徴とするプラズマエッチング方法が提供される。
【００１４】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング装置であって，前記処理室内に堆積性のエッチングガス（例えばフルオロカーボン系ガス）を含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と，前記処理室内にＳＦ６ガスを添加ガスとして供給する添加ガス供給系と，前記処理室内に前記処理ガス供給系から前記処理ガスを供給すると共に，前記添加ガス供給系から前記添加ガスを供給してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させ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が提供される。
【００１５】
このような本発明によれば，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えて，これらのプラズマを形成して被処理基板上の被エッチング膜のエッチングを行う。このように堆積性を有するエッチングガスを用いることによって，エッチング副生物である堆積物が被処理基板上に堆積しながらエッチングが進行する。
【００１６】
このとき，添加ガスにＳＦ６ガスを用いることによって，その流量に応じて，主としてＦ（フッ素原子）の作用により堆積物の膜厚を効果的に制御することができるので，Ｏ２ガスの場合よりもエッチングレートを高めることができる。しかも，主としてＳ（硫黄原子）の作用により堆積物の硬さまでも効果的に制御することができるので，Ｏ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比をより高くすることができる。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めることができ，高アスペクト比のホールやトレンチを従来以上に効率よく形成することができる。
【００１７】
また，上記添加ガスの流量は，その流量を変えてエッチングを行ったときのエッチングレートとレジスト選択比の関係に基づいて，前記エッチングレートと前記レジスト選択比の両方が上昇傾向にある範囲で設定することが好ましい。これによれば，添加ガスの流量の好適な範囲を容易に見つけ出すことができる。このような添加ガスの流量の好適な範囲は，処理ガスの種類などによって異なるが，実用的には処理ガスの流量に対して１／１０（１０％）以下の範囲で好適な流量を設定することが好ましい。また，この場合，添加ガスの流量を前記レジスト選択比が上昇傾向から下降傾向に変わるときの変化点での流量に設定するようにしてもよい。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方が最も高くなる最適な流量を設定することができる。
【００１８】
また，上記添加ガスとして，前記ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えるようにしてもよい。これによれば，Ｏ２ガスの流量によって堆積物の膜厚の微調整を容易にできる。すなわち，Ｏ２ガスの方がＳＦ６ガスよりも堆積物を除去する能力が低いので，Ｏ２ガスを含めた方が堆積物の膜厚の微調整が容易となる。
【００１９】
また，上記エッチングガスとして用いるフルオロカーボン系原料が常温で液体の場合には，その液体原料を気化器により気化させてから前記処理室内に供給するようにしてもよい。フルオロカーボン系ガスとしてはＦ／Ｃ比が小さいほど堆積性が高くなるので，高アスペクト比エッチングに適するものの，Ｆ／Ｃ比が小さいと常温では液体であるものも多い。このようなフルオロカーボン系原料も気化器を用いて気化させることで，エッチングガスとして用いることができるようになる。しかも，このように堆積物が多くなるフルオロカーボン系ガスほど，ＳＦ６ガスを添加したときの効果が大きくなる。
【００２０】
なお，本明細書中１ｍＴｏｒｒは（１０−３×１０１３２５／７６０）Ｐａ，１ｓｃｃｍは（１０−６／６０）ｍ３／ｓｅｃとする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば，堆積性のエッチングガスを用いて高アスペクト比エッチングのプロセスを行う際に，被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させることによって，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（プラズマエッチング装置の構成例）
まず，本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング装置の構成例について説明する。図１は，本実施形態にかかるプラズマエッチング装置１００の概略構成を示す断面図である。ここでは，高アスペクト比エッチングのプロセスを実行可能な平行平板型電極構造の容量結合型のプラズマエッチング装置を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１に示すように，プラズマエッチング装置１００は，略円筒形状の処理容器により構成される処理室１０２を備える。処理室１０２は，例えばアルミニウム合金により形成され，その内壁面は例えばアルミナ膜などにより被覆されている。処理室１０２は接地されている。
【００２５】
処理室１０２の底部には，下部電極１１０が設けられている。下部電極１１０は，処理室１０２の底部にセラミックス等からなる絶縁板１１２を介して配置された円柱状のサセプタ支持台１１４と，このサセプタ支持台１１４の上に設けられたサセプタ１１６を備える。サセプタ１１６は下部電極の本体を構成し，その上にはウエハＷが載置される。この点で，下部電極１１０はウエハＷを載置する載置台としても機能する。
【００２６】
サセプタ１１６の上面には，ウエハＷを静電力で吸着保持する静電チャック１２０が設けられている。静電チャック１２０は，導電膜からなる電極１２２を一対の絶縁層または絶縁シートで挟んで構成され，電極１２２には直流電源１２４が電気的に接続されている。直流電源１２４から電極１２２に直流電圧を印加すると，静電チャック１２０の上面にクーロン力等の静電力が生じ，これによりウエハＷが吸着保持される。
【００２７】
サセプタ１１６の上面には静電チャック１２０とウエハＷの周囲を囲むように，エッチングの均一性を向上させるためのフォーカスリング（補正リング）１２６が配置されている。フォーカスリング１２６は，導電性部材（例えばシリコン）で構成される。
【００２８】
サセプタ支持台１１４内には，例えば円周上に冷媒室１２８が設けられている。冷媒室１２８には，外部に設けられた図示しないチラーユニットからの冷媒（例えば冷却水）が循環供給されるようになっている。この冷媒の温度によってサセプタ１１６上のウエハＷの処理温度を制御できる。
【００２９】
サセプタ支持台１１４内には，図示しない伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）が伝熱ガス供給ライン１２９を介して静電チャック１２０の上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
【００３０】
なお，下部電極１１０は，図１に示す構成に限られるものではなく，例えば絶縁板１１２と処理室１０２の底面との間にアルミニウム製のベローズを介在させて，昇降機構（図示せず）を用いて下部電極１１０が昇降可能に構成してもよい。これによれば下部電極１１０と上部電極１４０の間隔を調整することができる。
【００３１】
下部電極１１０の上方には，下部電極１１０と対向するように平行に上部電極１４０が設けられている。この上部電極１４０と下部電極１１０の間に形成される空間がプラズマ生成空間となる。上部電極１４０は，絶縁性遮蔽部材１４２を介して，処理室１０２の天井部に支持されている。
【００３２】
上部電極１４０は，主として電極板１４３とこれを着脱自在に支持する電極支持体１４４とによって構成される。電極支持体１４４にはエッチングに必要なガス（後述する処理ガス及び添加ガス）を処理室１０２内に導入するためのガス導入口１４５が設けられている。
【００３３】
ガス導入口１４５には，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系として，処理ガス供給源１７０が処理ガス供給管１７２を介して接続されている。また，ガス導入口１４５には，エッチング副生成物である堆積物（デポ）を制御する添加ガスを供給する添加ガス供給系として添加ガス供給源１８０が添加ガス供給管１８２を介して接続されている。
【００３４】
具体的には，これら処理ガス供給管１７２と添加ガス供給管１８２はそれぞれガス供給管１４６を介してガス導入口１４５に接続されている。これにより，処理ガス供給管１７２からの処理ガスと添加ガス供給管１８２からの添加ガスはガス供給管１４６で合流してガス導入口１４５から供給される。
【００３５】
処理ガス供給管１７２，１８２にはそれぞれ，開閉バルブ１７４，１８４，ガスの流量を制御する流量調整器としてのマスフローコントローラ１７６，１８６が設けられている。なお，これらの処理ガスと添加ガスの具体例については後述する。
【００３６】
電極支持体１４４には，例えば略円筒状のガス拡散室１４８が設けられ，ガス供給管１４６から導入されたガスを均等に拡散させることができる。電極支持体１４４の底部と電極板１４３には，ガス拡散室１４８からのガスを処理室１０２内に吐出させる多数のガス吐出孔１４９が形成されている。ガス拡散室１４８で拡散されたガスを多数のガス吐出孔１４９から均等にプラズマ生成空間に向けて吐出できるようになっている。この点で，上部電極１４０は処理室１０２内にガスを供給するためのシャワーヘッドとしても機能する。
【００３７】
なお，図１には処理ガス供給系と添加ガス供給系に大きく分けた場合を挙げているが，これに限定されるものではない。例えば処理ガスとして複数種類のガスを供給する場合には，処理ガス供給系を複数系統で構成してもよい。同様に添加ガスとして複数種類のガスを供給する場合には，添加ガス供給系を複数系統で構成してもよい。なお，処理ガスと添加ガスとの具体例については後述する。
【００３８】
また，本実施形態にかかる上部電極１４０は，処理ガスと添加ガスを予め混合して処理室１０２内に供給するいわゆるプリミックスタイプで構成した場合を例に挙げているが，上部電極１４０を各ガスを独立して処理室１０２内に供給するポストミックスタイプで構成してもよい。
【００３９】
本実施形態では，上部電極１４０の電極支持体１４４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）で構成されており，図示しない水冷構造を有する。電極板１４３は，ジュール熱の少ない低抵抗の導電体または半導体，例えばシリコン含有材料で構成することが好ましい。このような材料としては例えばシリコンやＳｉＣが挙げられる。
【００４０】
上部電極１４０には，整合器１５２を介して第１高周波電源（上部高周波電源）１５０が電気的に接続されている。第１高周波電源１５０は，１３．５６ＭＨｚ以上の周波数，例えば６０ＭＨｚの高周波電力（上部高周波電力）を出力する。第１高周波電源１５０の高周波電力の大きさは可変できるようになっている。
【００４１】
整合器１５２は，第１高周波電源１５０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるもので，処理室１０２内にプラズマが生成されている時に第１高周波電源１５０の出力インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００４２】
下部電極１１０のサセプタ１１６には，整合器１６２を介して第２高周波電源（下部高周波電源）１６０が電気的に接続されている。この第２高周波電源１６０からサセプタ１１６に高周波電力が供給されることにより，ウエハＷ側にイオンが引き込まれる。第２高周波電源１６０は，３００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数，例えば２ＭＨｚの高周波電力（下部高周波電力）を出力する。第２高周波電源１６０の高周波電力の大きさは可変できるようになっている。
【００４３】
整合器１６２は第２高周波電源１６０の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのもので，処理室１０２内にプラズマが生成されている時に第２高周波電源１６０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００４４】
上部電極１４０には，第１高周波電源１５０からの高周波は通さずに第２高周波電源１６０からの高周波をグランドへ通すためのローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４が電気的に接続されている。このローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５４は，好適にはＬＲフィルタまたはＬＣフィルタで構成されるが，１本の導線だけでも第１高周波電源１５０からの高周波に対しては十分大きなリアクタンスを与えることができるので，それで済ますこともできる。一方，下部電極１１０のサセプタ１１６には，第１高周波電源１５０からの高周波をグランドに通すためのハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６４が電気的に接続されている。
【００４５】
処理室１０２の底部には排気口１０４が形成されており，排気口１０４には真空ポンプなどで構成された排気装置１９０が接続されている。排気装置１９０により処理室１０２内を排気することによって処理室１０２内を所定の真空圧力に減圧することができる。
【００４６】
また，処理室１０２の側壁にはウエハＷの搬入出口１０６が設けられており，この搬入出口１０６はゲートバルブ１０８により開閉可能となっている。なお，処理室１０２の内壁には，処理室１０２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するデポシールド（図示しない）を着脱自在に設けるようにしてもよい。
【００４７】
プラズマエッチング装置１００の各構成部は，制御部（全体制御装置）２００に接続されて制御される構成となっている。また，制御部２００には，工程管理者など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操作部２１０が接続されている。
【００４８】
さらに，制御部２００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制御部２００の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピデータなどが記憶された記憶部２２０が接続されている。
【００４９】
記憶部２２０には，例えばウエハのプラズマエッチング，アッシングなどのプロセス処理を実行するためのプロセスレシピ，処理室内のクリーニングを実行するためのクリーニングレシピなど必要な処理を行うためのレシピなどが記憶されている。これらのレシピは，プラズマエッチング装置１００の各部を制御する制御パラメータ，設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。例えばプロセスレシピは，例えば処理ガス，添加ガスの流量比，処理室内圧力，上部高周波電力，下部高周波電力，上部電極温度，下部電極温度などのパラメータ値を有する。
【００５０】
なお，これらのレシピはハードディスクや半導体メモリーに記憶されていてもよく，またＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部２２０の所定位置にセットするようになっていてもよい。
【００５１】
制御部２００は，操作部２１０からの指示等に基づいて所望のプロセスレシピを記憶部２２０から読み出して各部を制御することで，プラズマエッチング装置１００での所望の処理を実行する。また，操作部２１０からの操作によりレシピを編集できるようになっている。
【００５２】
（プラズマエッチング方法）
次に，このようなプラズマエッチング装置で実施される，本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング方法について説明する。本実施形態では，例えばシリコン基材上の被エッチング膜（例えばシリコン酸化膜）上にフォトレジストパターンが形成されたウエハＷを用いる。フォトレジストパターンには，ホールやトレンチのパターンが形成されており，このフォトレジストパターンをマスクとして被エッチング膜をエッチングする。被エッチング膜としては，シリコン酸化膜の他，シリコン窒化膜，シリコン炭化膜，ポリシリコン膜，層間低誘電率膜などであってもよい。
【００５３】
このようなウエハＷに対してプラズマエッチング装置１００を用いてプラズマエッチングを行う場合には，先ずゲートバルブ１０８を開放してウエハＷを搬入して下部電極１１０上に載置し，ウエハＷを静電チャック１２０により吸着保持させて，ゲートバルブ１０８を閉じる。
【００５４】
処理室１０２内を排気装置１９０により排気して所定の真空圧力に減圧しながら，処理室１０２内に処理ガス供給源１７０からの処理ガスと添加ガス供給源１８０からの添加ガスをそれぞれ所定の流量で導入する。このとき，ウエハＷを効率よく冷却するために，伝熱ガス供給ライン１２９を介して伝熱ガス（例えばＨｅガス）をウエハＷの裏面に供給し，上部電極１４０，下部電極１１０及び処理室１０２の側壁を所定の温度に調整する。
【００５５】
そして，上部電極１４０に第１高周波電源１５０から所定の上部高周波電力（６０ＭＨｚ）を印加するとともに，下部電極１１０には所定の下部高周波電力（２ＭＨｚ）を供給する。これにより，ウエハＷ上のプラズマ生成空間に処理ガス及び添加ガスのプラズマが形成され，ウエハＷ上の被エッチング膜に対してプラズマエッチングが行われる。
【００５６】
このときのエッチング条件としては，例えば上部高周波電力が５００Ｗ〜３５００Ｗ程度，下部高周波電力が１００Ｗ〜２５００Ｗ程度，処理室１０２内の圧力は１５ｍＴｏｒｒ程度，ウエハＷの温度は−２０℃〜１００℃程度が好ましい。
【００５７】
また，本実施形態のように高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）を形成する場合には，処理ガスとして堆積性を有するエッチングガスを用いることが好ましい。このようなエッチングガスとして，例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのフルオロカーボン系ガスを用いる。このようなガスでは，ＣＦ系ラジカル（ＣＦ＊，ＣＦ２＊，ＣＦ３＊）などの多量の活性種を供給しつつ，ウエハＷ上にエッチング副生物として例えばフルオロカーボン系ポリマー（ＣＦ系ポリマー）からなる堆積物（デポ）の堆積を促進しながら被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートを高め，かつレジスト選択比を向上させることが可能となる。
【００５８】
ところが，このようなウエハＷ上に堆積する堆積物の膜厚によっては，エッチングがストップしてしまうため，これを避けるためにその堆積物の膜厚を調整することが必要となる。例えばフルオロカーボン系ガスは，Ｃ（炭素原子）とＦ（フッ素原子）を含むＣｘＦｙガスである。このようなフルオロカーボン系ガスでは，Ｃが少なくＦが多くなる（Ｆリッチ）ほどエッチングレートが高くなり，Ｃが多くＦが少なくなる（Ｃリッチ）ほどウエハＷにＣＦ系ポリマーの堆積物が堆積し易くなる。このように，ＣとＦとの比（Ｆ／Ｃ比）によって堆積物の量が変わるので，このＦ／Ｃ比によってはエッチングが進行し易かったり，エッチングストップし易かったりする傾向がある。
【００５９】
ここで，フルオロカーボン系ガスのＦ／Ｃ比がエッチングに与える影響を図２を参照しながら説明する。図２は，Ｆ／Ｃ比とウエハＷに生じる自己バイアス電圧がエッチングに与える影響を示す図である。図２に示すように，Ｆ／Ｃ比が小さいガスほど，堆積物が多くなりエッチングレートが低くなる。これに対してＦ／Ｃ比が大きいガスほど，堆積物が少なくなりエッチングレートが高くなる。堆積物が多くなり過ぎるとエッチングストップが発生し，エッチングが進まなくなる。図２ではエッチングストップが発生する境界を点線で示す。
【００６０】
これによれば，例えばＣＦ４（Ｆ／Ｃ比４）などは，Ｃに比してＦの比率が高いため，ＣＦ４の単ガスでも高いエッチングレートでエッチングを進行させることができる。ところが，堆積物が極めて少ないため，高アスペクト比エッチングには適していない。これに対して，Ｃ４Ｆ６（Ｆ／Ｃ比１．５），Ｃ５Ｆ８（Ｆ／Ｃ比１．６）などは，堆積物が多いので，高アスペクト比エッチングには適している。従って，本実施形態ではこのようなＦ／Ｃ比が３以下のフルオロカーボン系ガスをエッチングガスとして用いることが好ましい。
【００６１】
このようなフルオロカーボン系ガスはＦ／Ｃ比が小さいので，高いエッチングレートでエッチングを進行させることができない。そこで，このような堆積性を有するエッチングガスにＯ２ガスやＳＦ６ガスを添加ガスとして加えることで，図２の矢印の方向に移行させることができるため，エッチングレートを高めることができる。
【００６２】
このような添加ガスの作用は以下の通りである。従来のＯ２ガスを添加ガスとして加えた場合には，例えばＯ２＋Ｃ→ＣＯ２などの化学反応が進んでＣが減少し，相対的にＦを多くすることができるのでＦ／Ｃ比が大きくなる方向に移行させることができる。しかも，Ｏ２の堆積物除去作用によって堆積物の膜厚を減少させることができるので，エッチングレートを高めることができる。
【００６３】
ところが，Ｏ２ガスを添加し過ぎると，堆積物の膜厚が薄くなり過ぎ，Ｃの減少量も増える。Ｃは被エッチング膜である酸化膜のＯを減少させるので，Ｃの減少が大きいとエッチングが進まなくなる。従って，Ｏ２ガスを増加していっても，被エッチング膜のエッチングレートがある点を超えると，ほとんど上昇しなくなる傾向がある。
【００６４】
これに対して，ＳＦ６ガスを添加ガスとして加えた場合には，Ｆが増えるため，Ｆ／Ｃ比が大きくなる方向に移行させることができる。しかも，ＳＦ６ガスはＦの比率が高いため，ＦをＣに対して大幅に増やすことができ，さらに堆積物除去作用もＯ２よりも大きい。このため，エッチングレートをＯ２ガスの場合に比して大幅に高めることができる。しかも，ＳＦ６ガスの場合にはＯ２ガスの場合よりもＣの減少を抑えられるので，ＳＦ６ガスの流量比を増加していくと，Ｏ２ガスの場合よりもさらに高いレベルまでエッチングレートの上昇傾向が続いていく。
【００６５】
ところで，このＳＦ６ガスは，Ｆ（フッ素原子）の比率が非常に高いことから，従来は専らその点が着目され，例えばフォトレジストの荒れを抑えたり，処理室内の堆積物をクリーニングするためなどに用いられてきた。また，プラズマエッチングにおいてＦ（フッ素原子）が多い（フッ素リッチ）ほど，エッチングレートを高くできる反面，レジスト選択比が低下する傾向があることが知られているため，従来からＳＦ６ガスのようにＦの比率が多いガスは，高い選択比が要求されるエッチングプロセスには添加ガスとしては用い難いと考えられていた。
【００６６】
ところが，本発明者らは実験を重ねたところ，堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして用いると，その流量を調整することによって，Ｏ２ガスを添加ガスとして用いた場合に比してエッチングレートを大幅に向上でき，それだけではなく，レジスト選択比も併せて向上できることを見出した。
【００６７】
そこで，本実施形態では，処理ガスとして堆積性のエッチングガス（例えばＣ４Ｆ８，Ｃ４Ｆ６，Ｃ５Ｆ８などのＦ／Ｃ比が３以下のフルオロカーボン系ガス）を用いるとともに，添加ガスとしてＳＦ６を用いる。また，処理ガスには，Ａｒガスなどの希ガスを加えるようにしてもよい。処理ガスにＡｒガスを加えることにより，プラズマ中の電子とイオンを増やすことができるので，プラズマ密度を増加させることができる。
【００６８】
なお，フルオロカーボン系ガスのうちＦ／Ｃ比が低いものには，例えばＣ６Ｆ６のように常温で液体のものもある。このような場合には，図１に示す処理ガス供給源１７０を，例えば液体原料供給源と気化器とにより構成し，液体原料供給源から供給されるＣ６Ｆ６などの液体原料を気化器で気化させてから処理室１０２に導入するようにすることが好ましい。
【００６９】
（添加ガスの効果を検証する実験）
ここで，このような堆積性を有するエッチングガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加えた場合の効果を検証する実験を行った結果について図面を参照しながら説明する。先ず，処理ガスとしてＣ４Ｆ６ガスとＡｒガスを用いるとともに添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてプラズマエッチングを行った場合の実験結果を図３，図４に示す。
【００７０】
また，比較例としてＳＦ６ガスの代わりにＯ２ガスを添加ガスとして用いて同様のプラズマエッチングを行った場合の実験結果を図５，図６に示す。図７は，図３〜図６の結果に基づいて，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）と，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）の場合における添加ガスの流量に対するエッチング特性，すなわちシリコン酸化膜のエッチングレートとレジスト選択比（シリコン酸化膜のエッチングレート／フォトレジスト膜のエッチングレート）の関係をグラフにまとめたものである。
【００７１】
図３は，ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜をエッチングしたときのＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図３の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，ＳＦ６ガスの流量を８ｓｃｃｍ，１０ｓｃｃｍ，１１ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍ，１５ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２５ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７２】
図４は，ウエハＷ上に形成されたフォトレジスト膜をエッチングしたときのＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図４の実験ではＣ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，ＳＦ６ガスの流量を１０ｓｃｃｍ，１１ｓｃｃｍ，１２ｓｃｃｍ，１５ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２５ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットしたものである。
【００７３】
図５は，ウエハＷ上に形成されたシリコン酸化膜をエッチングしたときのＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図５の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，Ｏ２ガスの流量を１８ｓｃｃｍ，１９ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２２ｓｃｃｍ，２４ｓｃｃｍ，２６ｓｃｃｍ，２８ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７４】
図６は，ウエハＷ上に形成されたフォトレジスト膜をエッチングしたときのＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにしたものである。図６の実験では，Ｃ４Ｆ６ガスとＡｒガスの流量をそれぞれ２２ｓｃｃｍ，３００ｓｃｃｍに固定し，Ｏ２ガスの流量を１８ｓｃｃｍ，１９ｓｃｃｍ，２０ｓｃｃｍ，２２ｓｃｃｍ，２４ｓｃｃｍ，２６ｓｃｃｍ，２８ｓｃｃｍに変えてプラズマエッチングを行ってそれぞれのエッチングレートのウエハ面内分布を測定してその平均をとってグラフにプロットした。
【００７５】
なお，これらの実験におけるその他のエッチング条件は下記の通りである。
［エッチング条件］
処理室内圧力：１５ｍＴｏｒｒ
上部高周波電力：２０００Ｗ
下部高周波電力：１５００Ｗ
上部電極温度：６０℃
下部電極温度：０℃
側壁温度：５０℃
伝熱ガスのセンタ圧力：１０Ｔｏｒｒ
伝熱ガスのエッジ圧力：３５Ｔｏｒｒ
【００７６】
図３，図５の実験結果によれば，シリコン酸化膜のエッチングレートは，添加ガスとしてＯ２ガスを用いた場合には図５に示すようにその流量が２０ｓｃｃｍ以上で４０００オングストローム／ｍｉｎ前後にとどまる。これに対して，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には図３に示すようにその流量が１１ｓｃｃｍ以上で５０００〜６０００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲にあり，Ｏ２ガスを用いた場合に比して極めて高い水準であることがわかる。
【００７７】
また，ＳＦ６ガスを用いた場合には図３に示すように，５０００オングストローム／ｍｉｎ程度よりも低い範囲では，ＳＦ６ガスの流量を僅かに増やすだけで急激にエッチングレートが高くなるのに対して，５０００オングストローム／ｍｉｎ程度を超える範囲では，ＳＦ６ガスの流量を増やしてもエッチングレートは徐々に増加しているものの，その変化量はそれほど大きくならない。これに対して，Ｏ２ガスを用いた場合には図５に示すように２０ｓｃｃｍ以上では２４ｓｃｃｍくらいまではエッチングレートにそれほどの変化はなく，さらに流量を増やしていくと，エッチングレートが減少に転じることがわかる。これによれば，ＳＦ６ガスの場合はその流量を増やすほどエッチングレートを高めることができるのに対して，Ｏ２ガスの場合は流量を増やし過ぎるとエッチングレートが低くなっていくことがわかる。
【００７８】
図４，図６の実験結果によれば，フォトレジスト膜のエッチングレートは，添加ガスとしてＯ２ガスを用いた場合には図６に示すように２００〜８００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲で徐々に増加する。これに対して，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には図４に示すように２００〜１５００オングストローム／ｍｉｎ程度の範囲で徐々に増加しており，Ｏ２ガスを用いた場合よりも若干高めに推移しているものの，流量が少ない範囲（Ｏ２ガスでは２４ｓｃｃｍ以下の範囲，ＳＦ６ガスでは１１ｓｃｃｍ以下の範囲）ではエッチングレートがほとんど変わらない。従って，ＳＦ６ガスではシリコン酸化膜のエッチングレートがＯ２ガスの場合に比して非常に高いのでその分，レジスト選択比はＯ２ガスに比して高くなることがわかる。
【００７９】
以上の検証を踏まえて図７にまとめたエッチング特性を見ると，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）には，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）に比してエッチングレートとレジスト選択比がともに高くなることがわかる。これをさらに詳しく検証すると，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合（白丸）も，Ｏ２ガスを用いた場合（黒丸）もある流量まではエッチングレートとレジスト選択比はともに徐々に高くなる上昇傾向にあり，ある流量を超えると急激にレジスト選択比が下降傾向に変化する。従って，その変化点での流量（図７において点線の丸で囲んだプロット）がエッチングレートとレジスト選択比の両方が最も高くなる最適な流量である。このときの各添加ガスの流量，すなわち添加ガスの最適な流量は，Ｏ２ガスの場合は２０ｓｃｃｍであり，ＳＦ６ガスの流量は１１ｓｃｃｍである。すなわち，ＳＦ６ガスの流量はＯ２ガスの流量の１／２程度で最適になる。このように，エッチングレートとレジスト選択比との関係に基づいて添加ガスの流量を設定することにより，添加ガスの最適な流量を容易に見つけ出すことができる。
【００８０】
また，添加ガスが最適な流量のときのエッチングレートは，Ｏ２ガスを用いた場合は４０００オングストローム／ｍｉｎ程度であるのに対して，ＳＦ６ガスを用いた場合は５０００オングストローム／ｍｉｎを超える極めて高い水準になる。しかも，そのときのレジスト選択比は，Ｏ２ガスを用いた場合は１３．０であるのに対して，ＳＦ６ガスを用いた場合は１７．３であり，レジスト選択比もＯ２ガスよりも高くなっていることがわかる。
【００８１】
なお，図７において，エッチングレートとレジスト選択比がともに上昇傾向にある範囲で添加ガスの流量を設定するようにしてもよい。例えばＯ２ガスの場合には，エッチングレートが略４０００オングストローム／ｍｉｎ前後ではレジスト選択比が減少傾向になる。このため，ＳＦ６ガスの流量としては略４０００オングストローム／ｍｉｎ以上となる範囲で流量を設定することによって，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来のＯ２ガスの場合よりも高めることができる。このように，エッチングレートとレジスト選択比との関係に基づいて添加ガスの流量を設定することにより，添加ガスの流量の好適な範囲を容易に見つけ出すことができる。
【００８２】
このように，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合には，Ｏ２ガスを用いた場合よりもエッチングレートが高くなるのは，上述したようにＳＦ６ガスではＯ２ガスの場合よりもＦ（フッ素原子）がＣ（炭素原子）に比べて大幅に増えるため，フルオロカーボン系ポリマー（ＣＦ系ポリマー）である堆積物の膜厚をより効果的に調整できるからと考えられる。このように，ＳＦ６ガスの流量を調整することによって，堆積物の膜厚を制御することができる。
【００８３】
また，ＳＦ６ガスを用いた場合もレジスト選択比が高くなるのは，Ｏ２ガスを用いた場合と同様にシリコン酸化膜のエッチング面では，シリコン酸化膜に含まれる酸素がスパッタアウトされてＣＦ系ポリマーの堆積物の分解に寄与するのに対し，フォトレジスト膜の表面では，イオン衝撃等によっても堆積物が容易には除去されないからである。
【００８４】
さらに，添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いた場合に，Ｏ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比がさらに高くなるのは，ＳＦ６ガスに含まれるＳ（硫黄原子）によって，ＣＦ系ポリマーの堆積物中にＣ−Ｓ結合が形成されるため，堆積物が硬くなり，シリコン酸化膜のエッチング面よりもフォトレジスト膜の表面のエッチングが遅れるからであると考えられる。このように，ＳＦ６ガスを用いた場合にはその流量を調整することにより，堆積物の硬さも調整することができる。これにより，ＳＦ６ガスを用いた場合にはＯ２ガスを用いた場合よりもレジスト選択比をより高くすることができる。
【００８５】
以上詳細に説明したように，本実施形態においては，堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスにＳＦ６ガスを添加ガスとして加え，その流量を調整することによって，ウエハ上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに堆積物の硬さを制御しながら，被エッチング膜のエッチングを進行させることができる。これにより，エッチングレートとレジスト選択比の両方を従来以上に高めることができ，高アスペクト比のホールやトレンチを従来以上に効率よく形成することができる。
【００８６】
なお，上記添加ガスの流量は，処理ガスの種類などによって好適な範囲が異なる。例えば上述した具体例のようにＣ４Ｆ６ガス（２２ｓｃｃｍ）とＡｒガス（３００ｓｃｃｍ）の処理ガスにＳＦ６ガスを添加する場合には，ＳＦ６ガスが１１ｓｃｃｍ以下，すなわち処理ガスの流量に対して略３５％以下の範囲の流量でエッチングレートとレジスト選択比がともに良好になる。これに対して，Ｃ４Ｆ６ガス以外のガスを処理ガスとして用いる場合，例えばＣ４Ｆ６ガスよりもＦ／Ｃ比が小さいガス（例えばＣ６Ｆ６）を用いる場合には堆積物もＣ４Ｆ６ガスに比べて多くなるので（例えば図２参照），その堆積物を適切に調整するには，より多くの流量のＳＦ６ガスが必要になる。但し，上述したようにＳＦ６ガスの流量が多すぎると，レジスト選択比が低下するので，ＳＦ６ガスの流量として実用的には処理ガスの流量に対して１／１０（１０％）以下の範囲で好適な値を設定することが好ましい。
【００８７】
また，添加ガスとしては，ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えるようにしてもよい。これにより，Ｏ２ガスの流量によって堆積物の膜厚の微調整を容易にできる。すなわち，Ｏ２ガスの方がＳＦ６ガスよりも堆積物を除去する能力が低いので，Ｏ２ガスを含めた方が堆積物の膜厚の微調整が容易となる。
【００８８】
なお，上記実施の形態では被エッチング膜としてシリコン酸化膜を例に挙げて説明したが，被エッチング膜は，シリコン酸化膜のみならず炭素添加ケイ酸（ＳｉＯＣ）膜，水素添加ケイ酸（ＳｉＯＨ）膜，フッ素添加ケイ酸（ＳｉＯＦ）膜などの無機低誘電率膜としてもよい。なお，上記シリコン酸化膜は，ＢＰＳＧ（ボロンとリンのシリケートグラス）や，ＰＳＧ（リンのシリケートグラス）や，ＴＥＯＳ（テトラエトキシオルトシラン）や，Ｔｈ−ＯＸ（サーマルオキサイド）や，ＳＯＧ（スピオングラス）などから構成してもよい。また，堆積性を有するフルオロカーボン系ガスとして，Ｃ４Ｆ６ガスを用いた場合を例に挙げて説明したが，その他，Ｃ４Ｆ８，Ｃ５Ｆ８，Ｃ６Ｆ６，Ｃ６Ｆ１２などのフルオロカーボン系ガスを用いてもよい。
【００８９】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば，上記実施形態においては，プラズマエッチング装置として，上部電極と下部電極の両方に高周波電力を印加するタイプを例に挙げて説明したが，これに限定されるものではなく，例えば上部電極のみ又は下部電極のみに高周波電力を印加するタイプや，下部電極に異なる周波数の高周波電力を重畳するタイプであってもよい。さらに，プラズマエッチング装置としては，ＥＣＲプラズマエッチング装置，ヘリコン波プラズマエッチング装置，ＴＣＰ型プラズマエッチング装置，誘導結合型プラズマエッチング装置など様々なタイプの装置に本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は，酸化膜などのプラズマエッチング，例えば高アスペクト比コンタクト（ＨＡＲＣ）プロセスに好適なプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態におけるフルオロカーボン系ガスのＦ／Ｃ比がエッチングに与える影響を示す図である。
【図３】添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてシリコン酸化膜のプラズマエッチングを行った場合のＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図４】添加ガスとしてＳＦ６ガスを用いてフォトレジスト膜のプラズマエッチングを行った場合のＳＦ６ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図５】添加ガスとしてＯ２ガスを用いてシリコン酸化膜のプラズマエッチングを行った場合のＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図６】添加ガスとしてＯ２ガスを用いてフォトレジスト膜のプラズマエッチングを行った場合のＯ２ガスの流量比とエッチングレートとの関係をグラフにした図である。
【図７】添加ガスとしてＯ２ガス，ＳＦ６ガスを用いた場合のエッチング特性を比較するための図であって，シリコン酸化膜のエッチングレートとレジスト選択比の関係をグラフにした図である。
【符号の説明】
【００９３】
１００ プラズマエッチング装置
１０２ 処理室
１０４ 排気口
１０６ 搬入出口
１０８ ゲートバルブ
１１０ 下部電極
１１２ 絶縁板
１１４ サセプタ支持台
１１６ サセプタ
１２０ 静電チャック
１２２ 電極
１２４ 直流電源
１２６ フォーカスリング
１２８ 冷媒室
１２９ 伝熱ガス供給ライン
１４０ 上部電極
１４２ 絶縁性遮蔽部材
１４３ 電極板
１４４ 電極支持体
１４５ ガス導入口
１４６ ガス供給管
１４８ ガス拡散室
１４９ ガス吐出孔
１５０ 第１高周波電源
１５２ 整合器
１５４ ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
１６０ 第２高周波電源
１６２ 整合器
１６４ ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
１７０ 処理ガス供給源
１７２ 処理ガス供給管
１７４，１８４ 開閉バルブ
１７６，１８６ マスフローコントローラ
１８０ 添加ガス供給源
１８２ 添加ガス供給管
１９０ 排気装置
２００ 制御部
２１０ 操作部
２２０ 記憶部
Ｗ ウエハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング方法であって，
堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスを前記処理室内に導入するとともに，ＳＦ６ガスを添加ガスとして前記処理室内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチングガスは，フルオロカーボン系ガスであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記添加ガスの流量は，その流量を変えてエッチングを行ったときのエッチングレートとレジスト選択比の関係に基づいて，前記エッチングレートと前記レジスト選択比の両方が上昇傾向にある範囲で設定することを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記添加ガスの流量は，前記レジスト選択比が上昇傾向から下降傾向に変わるときの変化点での流量に設定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記添加ガスの流量は，前記処理ガスの流量に対して１／１０以下であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記添加ガスとして，前記ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチングガスとして用いるフルオロカーボン系原料が常温で液体の場合には，その液体原料を気化器により気化させてから前記処理室内に供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項８】
処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング装置であって，
前記処理室内に堆積性のエッチングガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と，
前記処理室内にＳＦ６ガスを添加ガスとして供給する添加ガス供給系と，
前記処理室内に前記処理ガス供給系から前記処理ガスを供給すると共に，前記添加ガス供給系から前記添加ガスを供給してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させる制御部と，
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１】
処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング方法であって，
堆積性を有するエッチングガスを含む処理ガスを前記処理室内に導入するとともに，ＳＦ６ガスを添加ガスとして前記処理室内に導入してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記エッチングガスは，フルオロカーボン系ガスであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記添加ガスの流量は，その流量を変えてエッチングを行ったときのエッチングレートとレジスト選択比の関係に基づいて，前記エッチングレートと前記レジスト選択比の両方が上昇傾向にある範囲で設定することを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記添加ガスの流量は，前記レジスト選択比が上昇傾向から下降傾向に変わるときの変化点での流量に設定することを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記添加ガスの流量は，前記処理ガスの流量に対して１／１０以下であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記添加ガスとして，前記ＳＦ６ガスにさらにＯ２ガスを加えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記エッチングガスとして用いるフルオロカーボン系原料が常温で液体の場合には，その液体原料を気化器により気化させてから前記処理室内に供給することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマエッチング方法。
【請求項８】
処理室内に所定のガスのプラズマを形成することにより，被処理基板上に形成された被エッチング膜に対してレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うプラズマエッチング装置であって，
前記処理室内に堆積性のエッチングガスを含む処理ガスを供給する処理ガス供給系と，
前記処理室内にＳＦ６ガスを添加ガスとして供給する添加ガス供給系と，
前記処理室内に前記処理ガス供給系から前記処理ガスを供給すると共に，前記添加ガス供給系から前記添加ガスを供給してプラズマを形成し，その際に添加ガスの流量を調整することによって，前記被処理基板上に堆積する堆積物の膜厚を制御するとともに前記堆積物の硬さを制御しながら，前記被エッチング膜のエッチングを進行させる制御部と，
を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９８２２０（Ｐ２０１０−９８２２０Ａ）
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６９４５８（Ｐ２００８−２６９４５８）
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２０日（２００８．１０．２０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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