半導体装置の製造方法
【課題】中央部と周縁部とでエッチング形状を均一化することのできる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすることを特徴とする。
【解決手段】チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対するプラズマエッチング工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において半導体ウエハ等の基板（以下「ウエハ」という。）を加工する装置として、プラズマをウエハに照射することによって、ウエハにエッチングを行うプラズマエッチング装置がある。
【０００３】
プラズマエッチングでは、フッ素、塩素、酸素等を含むエッチングガスが高周波電界により活性化されプラズマが生成される。プラズマには、荷電粒子（以下「イオン」という。）及び中性粒子（以下「ラジカル」という。）等の活性種が含まれている。イオンやラジカルなどの活性種とウエハ表面が反応して反応生成物が生じ、生じた反応生成物が揮発することによってエッチングが進行する。
【０００４】
近年、半導体デバイスの製造工程においてウエハが大口径化しているため、ウエハ面内においてエッチング速度を均一化することが難しくなっている。そこで、面内均一性の改善のため、ウエハ面内の中心部領域及び周辺部領域における活性種の密度を、上部電極からのエッチングガス供給量を調整することにより均一化することが試みられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７０１７７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の半導体デバイスの製造工程においては、下層有機系レジスト膜（例えば、アモルファスカーボン)を、その上層に形成された無機材料からなる中間層と上層感光性レジスト膜とをマスクとしてプラズマエッチングする場合、Ｏ２ガスおよびＣＨ４ガスの混合ガスが処理ガスとして用いられている。このような場合、側壁の部分にサイドエッチングが起きやすく、ボーイングが発生することが知られている。特に、一枚の半導体ウエハ内において、中央部と周縁部とでそのエッチング形状に形状差が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、ウエハの中央部と周縁部とでエッチング形状を均一化することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ウエハの中央部と周縁部におけるエッチング形状を均一化することのできる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示す図である。
【図１Ｂ】ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示す図である。
【図１Ｃ】プラズマエッチングにおけるエッチングエッチレートの面内均一性を示す図である。
【図２Ａ】従来のプラズマエッチングにおける処理ガスの流量例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すプラズマエッチングにおいて、ウエハ中央部と周縁部における流量比を変更した例を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ａおよび図２Ｂに示す流量を用いたプラズマエッチングにおけるエッチングエッチレートの面内均一性を示す図である。
【図３Ａ】ウエハ周縁部の処理ガスを変更した例を示す図である。
【図３Ｂ】ウエハ周縁部での処理ガスの働きを示す図である。
【図３Ｃ】ウエハ周縁部での処理ガスの働きを示す図である。
【図４】実施形態のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。
【図５Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置におけるシャワーヘッドの構成を示す図である。
【図５Ｂ】実施形態のプラズマエッチング装置におけるシャワーヘッドの構成を示す図である。
【図６】実施形態のプラズマエッチング装置におけるガス供給装置の構成を示す図である。
【図７】実施形態のプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング方法の一例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｂ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｃ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｄ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｅ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｆ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図９Ａ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ中央部と周縁部におけるＯ２の流量を変更した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図９Ｂ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ周縁部に処理ガスとしてＣＨ３Ｆを供給した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図９Ｃ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ周縁部にＣ４Ｆ６を供給した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図１０Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１０Ｂ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１１】実施形態の半導体装置の製造方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すプラズマエッチング装置による半導体装置の製造方法の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（Ｅ／Ｒのウエハ面内偏差）
有機膜をエッチングするプラズマエッチングにおいては、ウエハ周縁部のエッチングレートが同中央部よりも大きくなることが知られている。これは、フォーカスリング上のＯラジカルがウエハ周縁部のエッチングに寄与してしまうためと考えられ、ウエハとフォーカスリングの材質の違いに起因している。ウエハ面内でのエッチングレートの不均一は、多層レジストマスクの最下層にある有機膜の側壁部に生ずるボーイングやアンダーカットを生む原因となってしまう。
【００１２】
図１Ａおよび図１Ｂは、ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示している。図１Ａに示すように、静電チャック１１１上に配置されたウエハＷをプラズマエッチングする場合を考える。フォーカスリング１１９は、セラミックス又は石英等の誘電材料、単結晶シリコンなどの導電性材料などからなるが、ウエハＷに有機膜を形成した場合、有機膜上とフォーカスリング上とで反応機構が異なってしまう。例えば、ウエハＷの有機膜上ではＯラジカルが有機膜と反応してＣＯとなって離脱する場合でも、フォーカスリング１１９上ではＯラジカルは反応によって消費されないため、フォーカスリング１１９上のＯラジカルが余剰になりウエハＷ周縁部のエッチングに寄与してしまう。すなわち、ウエハ周縁部のエッチングレートが高くなることになる。
【００１３】
ここで、図１Ｂに示すように、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けてＯラジカルとの反応性をもたせた場合についてエッチングレートの変化を調べた。図１Ｃは、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けた場合と貼り付けない場合（Ｂａｓｅ）のエッチングレートの比較結果を示している。図１Ｃに示すように、フォーカスリングがむき出しの場合は、ウエハ周縁部においてエッチングレートが跳ね上がる結果が得られた。一方、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けてＯラジカルとの反応性をもたせた場合は、ウエハの中央部から周縁部にかけてほぼ均一なエッチングレートが得られた。このことから、フォーカスリング上の余剰なＯラジカルを抑えることで、有機膜が形成されたウエハ面内のエッチングレートを均一化することができることがわかる。
【００１４】
（ウエハエッジ領域のＥ／Ｒ改善）
ところで、有機膜エッチングにおいては、処理ガスに酸素や希ガスを添加することで形状制御が可能となる。また、フッ化性ガス濃度を高くすると、側壁部のエッチング形状が良好になることが知られている。そこで、ウエハ周縁部においてＯ２ガスの流量を抑え、ウエハ中央部においてＯ２ガス流量を増やす方法が考えられる。
【００１５】
図２Ａは、従来のプラズマエッチングにおける処理ガスの流量例を示し、図２Ｂは、図２Ａに示すプラズマエッチングにおいて、ウエハ中央部と周縁部とで処理ガスの流量比を変更した例を示している。図２Ａに示す従来の処理ガス流量と比較して、図２Ｂに示す例では、ウエハ中央部（Center）、中域（Middle）および縁部（Edge）ではＯ２ガス流量を増やし、ウエハ周縁部（Very Edge）ではＯ２ガス流量をゼロとしている。
【００１６】
図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂの条件によるプラズマエッチングのウエハ面内のエッチングレートを示している。図２Ｃに示すように、Ｏ２ガス流量を制御するのみでは、依然としてウエハ周縁部近傍におけるエッチングレートの跳ね上がりが解消しきれていないことがわかる。このように、処理ガス供給量のウエハ面内分布を制御するだけでは、ウエハ周縁部、周縁部の外側で生ずるＯラジカルの量を制御することに限界があることがわかる。
【００１７】
（スカベンジ効果の利用）
実施形態のプラズマエッチングでは、ウエハ周縁部において余剰のＯラジカルを取り除く効果（スカベンジ効果）をもつ処理ガスを、ウエハ周縁部に供給している。すなわち、ウエハ周縁部に、例えばＣＨ３ＦやＣ４Ｆ６などのガスを導入する。例えば図３Ａに示すように、ウエハ周縁部（Very Edge）ではＯ２ガスに代えてＣ４Ｆ６ガスをウエハに供給する。
【００１８】
図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、スカベンジ効果をもつガス（エッチング阻害因子ガス）は、フォーカスリング１１９上において、余剰のＯラジカルと反応する作用をする。例えば、図３Ｂに示すようにウエハＷの周縁部にＣｘＦｙガスを導入すると、不飽和種はＯラジカルと選択的に反応するから、数式（１）に示すような反応を示す。
（Ｏ，Ｏ２）＋ＣｘＦｙ−＞（ＣＯＦ２，ＣＯ，ＣＯ２）＋（Ｆ，Ｆ２）…（１）
すなわち、余剰のＯラジカルを取り除くことができる。
【００１９】
このように、実施形態のプラズマエッチングでは、ウエハ周縁部にエッチング阻害因子ガスを導入して、余剰のＯラジカルを除去している。そのため、実施形態のプラズマエッチングを実現するプラズマエッチング装置（および当該プラズマエッチングを含む半導体装置の製造方法を実現する製造装置）では、ウエハの径方向で導入ガス流量を制御可能とすることに加えて、ウエハの径方向で導入ガス種を選択制御可能とすることが必要である。
【００２０】
（実施形態に係る製造装置の構成）
図４を参照し、本実施形態に係る半導体装置の製造方法に好適なプラズマエッチング装置の一例について説明する。
【００２１】
図４に示すように、プラズマエッチング装置１００は、例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから成る円筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）１０２を有している。チャンバ１０２は接地されている。チャンバ１０２内の底部には、セラミック等の絶縁板１０３を介して略円柱状のサセプタ支持台１０４が設けられている。サセプタ支持台１０４の上には、下部電極を構成するサセプタ１０５が設けられている。サセプタ１０５は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０５ａを介して接地されている。
【００２２】
サセプタ１０５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形されている。サセプタ１０５の上には、被処理体の一例であるウエハＷの直径と略同一の直径を有する静電チャック１１１が設けられている。静電チャック１１１は、円板状のセラミックス部材で構成される絶縁材と、これらの間に介在される静電電極１１２とを有している。また、静電チャック１１１の静電電極１１２には、直流電源１１３が接続されている。例えば、１．５ｋＶの直流電圧が直流電源１１３から静電電極１１２に印加されると、ウエハＷが静電チャック１１１に吸着保持される。
【００２３】
また、サセプタ１０５には、第１の整合器１１５を介して第１の高周波電源１１４が接続され、第２の整合器１１７を介して第２の高周波電源１１６が接続されている。第１の高周波電源１１４は、第一の周波数、例えば、１３．６ＭＨｚの周波数を有するバイアス電力をサセプタ１０５に印加する。第２の高周波電源１１６は、第二の周波数、例えば、４０ＭＨｚの周波数を有するプラズマ生成電力をサセプタ１０５に印加する。このプラズマ生成電力により、チャンバ１０２の内部にプラズマが生成される。
【００２４】
絶縁板１０３、サセプタ支持台１０４、サセプタ１０５、および静電チャック１１１には、ウエハＷの裏面に伝熱媒体（例えばＨｅガスなどのバックサイドガス）を供給するためのガス通路１１８が形成されている。この伝熱媒体を介して、サセプタ１０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ、ウエハＷが所定の温度に維持される。
【００２５】
サセプタ１０５の上端周縁部には、静電チャック１１１上に支持されたウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１１９（Ｆ／Ｒ）が配置されている。フォーカスリング１１９は、セラミックス又は石英等の誘電材料、若しくは、導電体、例えばウエハＷを構成する材料と同じ単結晶シリコンなどの導電性材料によって構成されている。
【００２６】
プラズマの分布域をフォーカスリング１１９上まで拡大することで、ウエハＷの周縁部の外側におけるプラズマの密度を、ウエハＷの中心側におけるプラズマの密度と同程度に維持することができる。これにより、ウエハＷの面内におけるプラズマエッチングの均一性を向上することができる。
【００２７】
サセプタ１０５の上方には、サセプタ１０５と平行に対向して設けられ、サセプタ１０５に支持されるウエハＷに向けてエッチングガスを供給するシャワーヘッド１４０（後述）を兼ねる上部電極１２０が設けられている。上部電極１２０には直流電源１２３が接続されている。また、上部電極１２０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２４を介して接地されている。
【００２８】
上部電極１２０は、上部電極駆動部２００によって、例えば鉛直方向に駆動可能に構成されている。上部電極１２０を鉛直方向に駆動可能に構成することにより、上部電極１２０とサセプタ１０５との間の空間の距離（以下、「ギャップ」という。）Ｇを調整することができる。ギャップＧは、エッチングガスの拡散および流れに大きく影響を与えるパラメータであるから、ギャップＧを調整可能な構造とすることにより、チャンバ１０２の内部の上部電極１２０とサセプタ１０５との間のプラズマ分布を制御することができる。
【００２９】
上部電極駆動部２００により駆動される上部電極１２０の鉛直方向に沿った移動量は、特に制限はない。一例として、上部電極１２０の鉛直方向に沿った移動量を７０ｍｍとし、ギャップＧを２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下に調整可能な構造とすることができる。なお、プラズマエッチング装置１００は、図１に示す構成を９０°回転して横に倒した構成にしてもよく、上下反転した構成にしてもよい。
【００３０】
上部電極１２０は、チャンバ１０２の上部内壁にベローズ１２２を介して支持されている。ベローズ１２２はチャンバ１０２の上部内壁に環状の上部フランジ１２２ａを介してボルトなどの固定手段により取付けられるとともに、上部電極１２０の上面に環状の上部フランジ１２２ｂを介してボルトなどの固定手段により取付けられる。
【００３１】
ギャップＧを調節可能とする上部電極駆動部２００の構成について詳細に説明する。上部電極駆動部２００は、上部電極１２０を支持する略円筒状の支持部材２０４を有する。支持部材２０４は上部電極１２０の上部略中央にボルトなどで取付けられている。支持部材２０４は、チャンバ１０２の上壁の略中央に形成された孔１０２ａを出入自在に配設される。具体的には、支持部材２０４の外周面は、スライド機構２１０を介してチャンバ１０２の孔１０２ａの内側に支持されている。スライド機構２１０は、例えばチャンバ１０２の上部に断面Ｌ字状の固定部材２１４を介して固定部材２１４の鉛直部に固定された案内部材２１６と、この案内部材２１６に摺動自在に支持され、支持部材２０４の外周面に一方向（本実施形態では鉛直方向）に形成されたレール部２１２とを有する。
【００３２】
スライド機構２１０の案内部材２１６を固定する固定部材２１４は、その水平部が環状の水平調整板２１８を介してチャンバ１０２の上部に固定される。この水平調整板２１８により、上部電極１２０の水平位置が調整される。水平調整板２１８は、例えば、水平調整板２１８の周方向に等間隔で配置した複数のボルト等によりチャンバ１０２に固定される。また、水平調整板２１８の水平方向に対する傾き量を、これらのボルトの突出量により、調整することも可能である。水平調整板２１８が水平方向に対する傾きを調整し、上記スライド機構２１０の案内部材２１６が鉛直方向に対する傾きが調整することで、上部電極１２０の水平方向の傾きを調整することができる。即ち、上部電極１２０を常に水平位置に保つことができる。
【００３３】
チャンバ１０２の上側には、上部電極１２０を駆動するための空気圧シリンダ２２０が、筒体２０１を介して取付けられている。即ち、筒体２０１の下端は、チャンバ１０２の孔１０２ａを覆うようにボルト等で気密に取付けられており、筒体２０１の上端は、空気圧シリンダ２２０の下端に気密に取付けられている。
【００３４】
空気圧シリンダ２２０は、一方向に駆動可能なロッド２０２を有している。ロッド２０２の下端は、支持部材２０４の上部略中央にボルト等で連設されている。ロッド２０２が駆動されることにより、上部電極１２０は、支持部材２０４によりスライド機構２１０に沿って移動することができる。ロッド２０２は、例えば円筒状に構成され、ロッド２０２の内部空間が支持部材２０４の略中央に形成された中央孔と連通して大気開放される。これにより、上部電極１２０とローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２４を介して接地する配線、および上部電極１２０に直流電源１２３から直流電圧を印加するための給電線は、ロッド２０２の内部空間から支持部材２０４の中央孔を介して上部電極１２０に接続するように配線することができる。
【００３５】
また、空気圧シリンダ２２０の側部には、例えばリニアエンコーダ２０５等の、上部電極１２０の位置を検出する位置検出手段が設けられている。一方、ロッド２０２の上端には、ロッド２０２から側方に延出する延出部２０７ａを有する上端部材２０７が設けられている。上端部材２０７の延出部２０７ａとリニアエンコーダ２０５の検出部２０５ａとが当接している。上端部材２０７は上部電極１２０の動きに連動するため、リニアエンコーダ２０５により上部電極１２０の位置を検出することができる。
【００３６】
空気圧シリンダ２２０は、筒状のシリンダ本体２２２、上部支持板２２４および下部支持板２２６を含む。筒状のシリンダ本体２２２は、上部支持板２２４と下部支持板２２６とにより挟まれる構成となっている。ロッド２０２の外周面には、空気圧シリンダ２２０内を上部空間２３２と下部空間２３４に区画する環状の区画部材２０８が設けられている。
【００３７】
空気圧シリンダ２２０の上部空間２３２には、上部支持板２２４の上部ポート（図示せず）から圧縮空気が導入されるようになっている。また、空気圧シリンダ２２０の下部空間２３４には、下部支持板２２６の下部ポート（図示せず）から圧縮空気が導入されるようになっている。上部ポートおよび下部ポートから上部空間２３２および下部空間２３４へと導入する空気量を制御することにより、ロッド２０２を一方向（例えば鉛直方向）へと駆動制御することができる。この空気圧シリンダ２２０へ導入する空気量は、空気圧シリンダ２２０の近傍に設けられた空気圧回路３００により制御される。
【００３８】
上部電極駆動部２００は、制御部２９０を有しており、制御部２９０は、装置制御部１９０と接続されている。装置制御部１９０からの制御信号は制御部２９０に伝えられ、制御部２９０により、上部電極駆動部２００の各部が駆動制御される。
【００３９】
サセプタ支持台１０４の内部には、ウエハＷの面内における温度分布を調節可能とする、温度分布調製部１０６が配置されている。温度分布調整部１０６は、ヒータ１０６ａ、１０６ｂ、ヒータ用電源１０６ｃ、１０６ｄ、温度計１０６ｅ、１０６ｆ、冷媒流路１０７ａ、１０７ｂを有する。
【００４０】
サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとが設けられている。中心側ヒータ１０６ａには、中心側ヒータ用電源１０６ｃが接続され、外周側ヒータ１０６ｂには、外周側ヒータ用電源１０６ｄが接続されている。中心側ヒータ用電源１０６ｃ、外周側ヒータ用電源１０６ｄは、各々、中心側ヒータ１０６ａ、外周側ヒータ１０６ｂに投入する電力を独立に調節することができる。これにより、サセプタ支持台１０４およびサセプタ１０５に、ウエハＷの径方向に沿った温度分布を発生させることができる。即ち、ウエハＷの径方向に沿った温度分布を調節することができる。
【００４１】
また、サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆが設けられている。中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆは、各々、サセプタ支持台１０４の中心側および外周側の温度を計測し、これによりウエハＷの中心側および外周側の温度を導出できる。中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆで計測された温度は、装置制御部１９０に送られる。装置制御部１９０は、計測された温度から導出されたウエハＷの温度が目標温度となるように、中心側ヒータ用電源１０６ｃおよび外周側ヒータ用電源１０６ｄの出力を調整する。
【００４２】
さらに、サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側冷媒流路１０７ａおよび外周側冷媒流路１０７ｂを設けても良い。そして、各々に異なる温度の、例えば冷却水、フルオロカーボン系の冷媒を循環させても良い。冷媒を循環させる場合、冷媒は、中心側導入管１０８ａを介して中心側冷媒流路１０７ａに導入され、中心側排出管１０９ａから排出される。一方、外周側冷媒流路１０７ｂには、外周側導入管１０８ｂを介して冷媒が導入され、外周側排出管１０９ｂから排出される。
【００４３】
サセプタ１０５は、ヒータ１０６ａ、１０６ｂによる加熱と、冷媒からの冷却とにより温度が調整される。したがって、ウエハＷは、プラズマからの輻射やプラズマに含まれるイオンの照射などによる加熱分と、前述のサセプタ１０５との熱量の授受とにより、所定の温度になるように調整される。また、サセプタ支持台１０４は、中心側ヒータ１０６ａ（および中心側冷媒流路１０７ａ）および外周側ヒータ１０６ｂ（および外周側冷媒流路１０７ｂ）を有する。そのため、ウエハＷは、中心側と外周側とで独立して温度を調整することができる。
【００４４】
なお、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとの間、又は、中心側冷媒流路１０７ａと外周側冷媒流路１０７ｂとの間に、断熱層として断熱材又は空間を設けても良い。断熱層を設けることにより、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとの間、又は中心側冷媒流路１０７ａと外周側冷媒流路１０７ｂとの間が熱的に遮断される。すなわち、ウエハＷの中心側と外周側との間に、より大きな温度分布を生じさせることができる。
【００４５】
チャンバ１０２の底部には排気管１３１が接続されており、排気管１３１には排気装置１３５が接続されている。排気装置１３５は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、チャンバ１０２内を所定の減圧雰囲気（例えば０．６７Ｐａ以下）に調整する。また、チャンバ１０２の側壁にはゲートバルブ１３２が設けられている。ゲートバルブ１３２を開くことによって、チャンバ１０２内へのウエハＷの搬入、および、チャンバ１０２内からのウエハＷの搬出が可能となる。なお、ウエハＷの搬送には例えば搬送アームが用いられる。
【００４６】
続いて、図５Ａおよび図５Ｂを参照してシャワーヘッド１４０について説明する。図５Ａに示すように、シャワーヘッド１４０は、エッチングガス等のガスをウエハＷに供給する多数のガス噴出孔ｈ（ｈａ〜ｈｄ）を有する円形状の電極板１４１（上部電極１２０）と、電極板１４１の上面側を着脱自在に支持する電極支持体１４２を備えている。電極支持体１４２は、電極板１４１の外径と等しい外径を有する円盤形状を有し、電極支持体１４２の内側に円形状のバッファ室１４３が形成されている。
【００４７】
バッファ室１４３内では、電極板１４１上に、図５Ａに示すように、たとえばＯリングから成る１つ以上の環状隔壁部材１４５が配置されている。具体的には、本実施形態においては、異なる直径を有する３つの環状隔壁部材１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃが同心円状に配置されている。これにより、バッファ室１４３は、電極板１４１の径方向に沿って、センタ領域１４３ａ（Center）、中間領域１４３ｂ（Middle）、周縁領域１４３ｃ（Edge）、および最外縁領域１４３ｄ（Very Edge）に分割される。
【００４８】
また、図４および図５Ｂに示すように、領域１４３ａ〜１４３ｄは、それぞれガス供給装置１５０と接続され、これによりガス供給装置１５０から各領域１４３ａ〜１４３ｄに対してエッチングガスが供給される。各領域１４３ａ〜１４３ｄに供給されたエッチングガスは、対応するガス噴出孔ｈから、サセプタ１０５に支持されるウエハＷに向かって噴出される。
【００４９】
なお、ガス噴出孔ｈの数と配置については、ウエハＷに対してエッチングガスが均一に噴出されるように決定して良い。例えば、ガス噴出孔ｈは、シャワーヘッド１４０（電極板１２１）の中心を中心とし、同心円状に位置する複数の同心円の各円周上に配置することができる。具体的には、３００ｍｍの直径を有するウエハＷを使用する場合、センタ領域１４３ａにおいて、半径１１ｍｍの円の円周上に４つのガス噴出孔ｈａが（例えば等間隔で）配置され、半径３３ｍｍの円の円周上に１２個のガス噴出孔ｈｂが（例えば等間隔で）配置されている。中間領域１４３ｂにおいては、半径５５ｍｍの円の円周上に２４個のガス噴出孔ｈｃが（例えば等間隔で）配置され、半径７７ｍｍの円の円周上に３６個のガス噴出孔ｈｄが（例えば等間隔で）配置されている。周縁領域１４３ｃにおいては、図示を省略するが、半径９９ｍｍの円の円周上に４８個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置され、半径１２１ｍｍの円の円周上に６０個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置されている。最外縁領域１４３ｄにおいては、図示を省略するが、半径１４３ｍｍの円の円周上に８０個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置され、半径１６５ｍｍの円の円周上に１００個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置されている。
【００５０】
次に、図６を参照して、バッファ室１４３の各領域１４３ａ〜１４３ｄに個別にエッチングガスを供給するガス供給装置１５０およびガス供給系について説明する。ガス供給装置１５０は、第１のガスボックス１６１と、第２のガスボックス１６０とを備えている。第１のガスボックス１６１には、複数のガス供給源（図示せず）と接続される第１の集合バルブ３０３が収容されており、第２のガスボックス１６０には、第２の集合バルブ３０２と、第２の集合バルブ３０２の各バルブに対応して設けられる、例えばマスフローコントローラ等の流量制御器３０１と、第３の集合バルブ３００とが収容されている。
【００５１】
本実施形態では、ガス供給源には、例えば、フロロカーボン系のフッ素化合物（ＣＦ系）として、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３などのガスが封入されている。同様に、例えばＣＦ系の反応生成物の付着を制御するガスとして、例えば酸素（Ｏ２）ガスが封入されている。さらに、キャリアガスとして、例えばＡｒ、Ｈｅ等の希ガスや、Ｎ２ガスなどが封入されている。
【００５２】
各ガス供給源からの配管は、第１のガスボックス１６１内の第１の集合バルブ３０３における対応するバルブに接続されている。また、本実施形態では、第１の集合バルブ３０３の下流側において、ＣＨＦ３ガス配管とＯ２ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ、１７３ａに分岐している。分岐管１７０ａ〜１７３ａには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、ＣＨＦ３ガスおよびＯ２ガスのいずれかが流れる。
【００５３】
同様に、第１の集合バルブ３０３の下流側において、ＣＦ４ガス配管とＮ２ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂに分岐している。分岐管１７０ｂ〜１７３ｂには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、ＣＦ４ガスおよびＮ２ガスのいずれかが流れる。
【００５４】
同様に、第１の集合バルブ３０３の下流側において、Ｏ２ガス配管とＡｒガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｃ、１７１ｃ、１７２ｃ、１７３ｃに分岐している。分岐管１７０ｃ〜１７３ｃには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、Ｏ２ガスおよびＡｒガスのいずれかが流れる。
【００５５】
さらに第１の集合バルブ３０３の下流側において、Ｃ４Ｆ６ガス配管とＣ４Ｆ８ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｄ、１７１ｄ、１７２ｄ、１７３ｄに分岐している。分岐管１７０ｄ〜１７３ｄには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、Ｃ４Ｆ６ガスおよびＣ４Ｆ８ガスのいずれかが流れる。
【００５６】
分岐管１７０ａ〜１７３ａ、１７０ｂ〜１７３ｂ、１７０ｃ〜１７０ｃ、および１７０ｄ〜１７０ｄは、第２のバルブボックス１６０内の第２の集合バルブ３０２における対応するバルブに接続され、さらに、対応する流量制御器３０１を介して、第１の集合バルブ３００の対応するバルブに接続されている。
【００５７】
第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、および１７０ｄに対応した配管が配管１７０に合流し、配管１７０は、シャワーヘッド１０４のセンタ領域１４３ａに連通している（図５Ｂ参照）。また、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、および１７１ｄに対応した配管が配管１７１に合流し、配管１７１は、シャワーヘッド１０４の中間領域１４３ｂに連通している（図５Ｂ参照）。同様に、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、および１７２ｄに対応した配管が配管１７２に合流し、配管１７２は、シャワーヘッド１０４の周縁領域１４３ｃに連通している（図５Ｂ参照）。さらに、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、および１７３ｄに対応した配管が配管１７３に合流し、配管１７３は、シャワーヘッド１０４の最外縁領域１４３ｄに連通している（図５Ｂ参照）。
【００５８】
以上の構成により、第１の集合バルブ３００、第２の集合バルブ３０２、および第３の集合バルブ３０３を適宜開閉することにより、シャワーヘッド１４０の各領域１４３ａ〜１４３ｄに対して、各エッチングガスを選択的に供給することができる。即ち、図６の例では、各ガス供給源に接続される配管は、配管１７０〜１７３のように４つに分岐されている。また、配管は第１の集合バルブ３０３が接続されており、所望するプロセスに応じて、ガス種を切り替えることが可能な構造となっている。このような構造にすることにより、新たなガス供給源を追加する場合や、プロセスにより不要なエッチングガスのガス供給を停止する場合も、簡易な操作で実行することができる。
【００５９】
前述の通り、プラズマエッチング装置１００は装置制御部１９０を有している。装置制御部１９０は、例えばＣＰＵよりなる図示しない演算処理装置と、例えばハードディスクよりなる図示しない記録媒体を備えている。装置制御部１９０は、前述した、第１の高周波電源１１４、第２の高周波電源１１６、温度分布調整部１０６、上部電極駆動部２００、ガス供給条件調整部１３０の各部の動作を制御する。そして、装置制御部１９０は、上記各部を動作させる際は、例えば装置制御部１９０のＣＰＵが、例えば装置制御部１９０のハードディスクに記録されている、それぞれのエッチング処理に対応するプログラムに応じて、各部を制御する。
【００６０】
（実施形態に係る製造装置の動作）
次に、図４から図８Ａ〜８Ｄを参照して、プラズマエッチング装置１００を用いて行われる、実施形態の製造装置の動作を説明する。図７は、実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示すフローチャート、図８Ａ〜８Ｄは、当該各工程におけるウエハＷの様子を示す図である。図８Ａ〜８Ｄにおいては、便宜上、ウエハ上に形成される多数のトレンチ・ビア構造のうちの一つを示している。また、図８Ａ〜８Ｄに示す工程は、プラズマエッチング装置１００において連続的に行われる。
【００６１】
まず、図８Ａに示すように、ウエハに形成された配線層１０の上に、多層膜としてブロック層１１、低誘電率体（low-k）層１２、酸化シリコン層１３、窒化チタン（ＴｉＮ）層１４、有機平坦化層１５および反射防止膜１６を形成し、さらに第１のマスク層１７をこの順に形成する（図７のステップＳ１１。以下「Ｓ１１」のように称する。）。
【００６２】
ブロック層１１は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて例えば酸化シリコンなどの材料により形成される。ブロック層１１は、low-k層１２による配線層１０の劣化を低減して配線層１０を保護するため、これらの層の間に形成されている。
【００６３】
low-k層１２は、例えば３．５程度以下の低い誘電率を有する低誘電体材料により形成される。low-k層１２は、例えばBlack Diamond（登録商標）、ＳｉＯＦやＳｉＯＣなどの不純物が添加された酸化シリコン、および多孔質材料などにより形成することができる。また、水素メチルシルセスキオキサン（ＨＳＱ）およびメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）などを主成分とするスピン−オン材料により形成してもよい。本実施形態においては、Black Diamondによりlow-k層１２を形成している。
【００６４】
酸化シリコン層１３は、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を原料とした酸素プラズマＣＶＤ法により形成することができる。有機平坦化層１５は、有機材料を主成分とするスピン−オン材料により好適に形成される。これによれば、スピン−オン材料の流動性により下地層の凹凸が緩和され、平坦な上面を有する有機平坦化層１５が得られる。
【００６５】
有機平坦化層１５の上面には、反射防止膜１６とフォトレジスト膜（図示せず）とを順次形成し、フォトレジスト膜がフォトリソグラフィ技術によりパターン化されることにより、第１のマスク層１７が得られる。第１のマスク層１７は、例えば一の方向に延びるライン状のパターンを有している。第１のマスク層１７のパターンは、後述するトレンチ（すなわち、後に形成される上層配線）のパターンに合わせて決定される。
【００６６】
続いて、図８Ａに示す構造を有するウエハＷをプラズマエッチング装置１００のチャンバ１０２内に搬入する。そして、第１のマスク層１７を用いて反射防止膜１６および有機平坦化層１５を除去する。この除去は、例えば酸素プラズマにウエハを曝すことにより行われる。その後、プラズマエッチングによりＴｉＮ層１４をエッチングすると、第１のマスク層１７のパターンがＴｉＮ層１４へ転写される。この後、エッチングに用いた第１のマスク層１７と、これの下方に残る反射防止膜１６および有機平坦化層１５とを例えば酸素プラズマにより除去すると、メタルハードマスク（ＭＨＭ）１４ａが得られる（図７：Ｓ１２）。
【００６７】
次に、ＭＨＭ１４ａと、その下地層である酸化シリコン層１３とを覆うように有機平坦化層２５を形成する。有機平坦化層２５は、例えば有機平坦化層１５と同じ材料および同じ方法により形成することができる。次いで、有機平坦化層２５上に反射防止膜２６とフォトレジスト膜とが形成され、このフォトレジスト膜をパターン化することによりフォトレジストマスク２７が形成される（図７：Ｓ１３）。フォトレジストマスク２７は、上面形状がほぼ四角形の開口２７ｈを有しており、開口２７ｈの幅は、第１のマスク層１７の間隔（＝ＭＨＭ１４ａの間隔）よりも狭い。また、開口２７ｈは、配線層１０と電気的に接続するビアが形成されるべき位置に形成され、開口２７ｈの幅は、ビアの寸法に対応している。
【００６８】
続けて、フォトレジストマスク２７をマスクとして、反射防止膜２６および有機平坦化層２５をエッチングし、図８Ｄに示すように、有機平坦化層２５から第２のマスク層２５ａが形成される（図７：Ｓ１４）。第２のマスク層２５ａは、フォトレジストマスク２７の開口２７と同じ寸法を有する開口２５ｈを有している。
【００６９】
次に、第２のマスク層２５ａを用いて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２混合ガスにより酸化シリコン膜１３とlow-k膜１２とをプラズマエッチングし、このプラズマエッチングに用いた第２のマスク層２５ａを除去すると、図８Ｅに示す構造が得られる（図７：Ｓ１５）。この構造においては、酸化シリコン層１３を貫通し、酸化シリコン層１２およびlow-k膜１２の合計厚さよりも浅い深さを有するホールｔが形成されている。また、ホールｔの深さはエッチング時間により決定される。
【００７０】
次いで、ＭＨＭ１４ａをマスクとして、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスにより酸化シリコン膜１３とlow-k膜１２とを更にプラズマエッチングすると、図８Ｆに示す構造が得られる（図７：Ｓ１６）。具体的には、酸化シリコン膜１３のＭＨＭ１４ａに覆われていない部分（図８Ｅ参照）からプラズマエッチングが進行していき、酸化シリコン膜１３を貫通し、low-k膜１２の所定の深さ位置にまで達するトレンチＴが形成される。一方、図８Ｅに示したホールｔの底部もまたプラズマエッチングされていき、配線層１０の上面を底面とするビアＶが形成される。これにより、トレンチ・ビアＴＶが形成される。図示の例では、トレンチＴは、第１のマスク層１７の幅を有し、この幅と直交する方向に延びており、ビアＶは、トレンチＴの底部の所定の位置に略円柱形状を有する開口として形成されている。
【００７１】
この後、ダマシンプロセスによりビアＶおよびトレンチＴに金属を充填することで、配線層１０と電気的に接続するビアプラグと、ビアと一体に接続する金属配線とを形成する。
【００７２】
（具体例）
図４に示すプラズマエッチング装置を用いて、ウエハ周縁部の酸素流量を変化させた場合、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合、およびウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合について、ウエハ面内のエッチングレートについて調べた。図９Ａは、ウエハ周縁部の酸素流量を変化させた場合のエッチングレート、図９Ｂは、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合のエッチングレート、図９Ｃは、ウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合のエッチングレートを示している。
【００７３】
図９Ａに示すように、ウエハ周縁部のＯ２ガス導入をゼロとした場合は、依然としてウエハ周縁部のエッチングレートの跳ね上がりが残ってしまっている。また、図９Ｂに示すように、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合、流量が４０［ｓｃｃｍ］のときに比較的良好な面内均一性が得られたが、ウエハ全域でエッチングレートが低下し、またウエハ周縁部でのエッチングレートの跳ね上がりが若干残ってしまっている。さらに、図９Ｃに示すように、ウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合、流量が５［ｓｃｃｍ］の時に良好な面内均一性が得られた。
【００７４】
ＣＨ３ＦガスとＣ４Ｆ６ガスの結果の違いは、化学結合の違いに起因すると考えられる。すなわち、Ｃ４Ｆ６は不飽和（Ｃ＝Ｃの二重結合をもつ）なので、より酸素ラジカルをスカベンジしやすい構造をもっていることが挙げられる。すなわち、ＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙ（ただし、ｘ，ｙ，ｚは自然数。以下同様。）などの不飽和構造のカーボンを含むガスが適していると考えられる。
【００７５】
また、ＣＨ３ＦガスとＣ４Ｆ６ガスとでは、前者の方が分子量が小さく、導入する流量も多くなることから、Ｃ４Ｆ６よりもウエハ全域に容易に行き渡ってしまったことが考えられる。すなわち、分子量が大きく拡散し難い処理ガスを選択する方が好ましい。
【００７６】
（プラズマエッチング装置の変形例１）
続いて、実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を説明する。この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド周辺の構成を変更したものである。以下の説明では、図４に示すプラズマエッチング装置と共通する構成に共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００７７】
図１０Ａに示すように、この変形例に係るプラズマエッチング装置では、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド１４０（上部電極１２０）を、フォーカスリング１１９の外周より外側まで延設させ、バッファ室１４３ａ〜１４３ｄに加えて、バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇを設けたものである。バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇには、それぞれ配管１７４〜１７６が接続されている。配管１７４〜１７６は、図示しないガス供給装置に接続されており、配管１７０〜１７３と同様に様々な流量・ガス種のガスを供給可能としている。
【００７８】
すなわち、図１０Ｂに示すように、ウエハＷの周縁部領域に、バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇを経由した処理ガスが、それぞれ領域（ｅ）〜（ｇ）にも届くような構成とすることで、ウエハ周縁部のエッチングレートを制御可能とするものである。この変形例に係るプラズマエッチング装置によれば、ウエハ中心部から周縁部にかけてエッチングレートの均一化を図ることができ、エッチング形状の均一化も図ることができる。ここで形状とは、エッチングレート、面内均一性、ボーイングといったデバイス加工の良否を判断するいかなるものであってもよい。
【００７９】
（エッチング方法の変形例）
続いて、実施形態のプラズマエッチング方法の変形例を説明する。この変形例は、プラズマエッチングに先立ってダミーウエハを搬入し、予めフォーカスリングに堆積処理を施すものである。
【００８０】
まず、装置制御部１９０は、ゲートバルブ１３２を開放し、ダミーウエハをチャンバ１０２内に搬入して静電チャック１１１上に載置する（Ｓ２１）。ダミーウエハの搬入後、ゲートバルブ１３２を閉じ排気装置１３５により減圧する。
【００８１】
次いで、ガス供給装置１５０は、例えばＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガス（堆積性ガス）をチャンバ１０２内に導入する（Ｓ２２）。装置制御部１９０は、第１の高周波電源１１４や第２の高周波電源１１６などを制御してチャンバ１０２内にプラズマを発生させ堆積処理を実行する（Ｓ２３）。このとき、ガス供給装置１５０は、デポ性ガスをバッファ室１４３ｄのみに供給し、ウエハＷの周縁部に集中的に堆積工程を施してもよい。この堆積処理により、フォーカスリング１１９上にデポ物質が堆積される。
【００８２】
続いて、ゲートバルブ１３２を介してダミーウエハを搬出させ（Ｓ２４）、被処理ウエハＷを静電チャック１１１上に載置する（Ｓ２５）。被処理ウエハＷの搬入後、ゲートバルブ１３２を閉じ、排気装置１３５により減圧する。その後、所定のプラズマエッチング処理を実行する（Ｓ２６）。
【００８３】
この変形例によれば、プラズマエッチング処理に先立ってフォーカスリング１１９上にＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガスを用いて堆積処理を施すので、プラズマエッチング処理においてフォーカスリング上での余剰のＯラジカルを除去することができる。
【００８４】
（プラズマエッチング装置の変形例２）
続いて、実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を説明する。この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド周辺の構成とフォーカスリング周辺の構成を変更したものである。以下の説明では、図４に示すプラズマエッチング装置と共通する構成に共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００８５】
図１２Ａに示すように、この変形例に係るプラズマエッチング装置では、図４に示すプラズマエッチング装置のフォーカスリング１１９を調温可能な支持台１０４ａと、フォーカスリング１１９上方にプラズマを発生させる静電電極１１９ａ・高周波電源１１４ａおよび整合器１１５ａと、シャワーヘッド１４０の外周部に配設された誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ装置）１４０ａとを備えている。すなわち、この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置に、フォーカスリング１１９上方にプラズマを発生させるための機構をさらに追加したものである。
【００８６】
続いて、図１２Ｂを参照して、この変形例に係るプラズマエッチング装置の動作を説明する。被処理ウエハを静電チャック１１１上に搬入した後、ガス供給装置１５０は、ウエハ周縁部（またはフォーカスリング上）に、例えばＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガスを導入する（Ｓ３１）。併せて、支持台１０４ａは、フォーカスリング１１９の温度を低下させて、フォーカスリング１１９上のラジカル吸着率を増加させる（Ｓ３２）。
【００８７】
その後、装置制御部１９０は、静電電極１１９ａに高周波電源１１４ａを接続して高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる（Ｓ３３）。フォーカスリング１１９上のプラズマは、高周波電源１１４ａによる高周波電圧により発生させてもよいし、ＩＣＰ装置１４０ａにより発生させてもよいし、両者を用いても構わない。また、フォーカスリング１１９上にプラズマを発生させるのではなく、通常のプラズマエッチングにおいて、フォーカスリングを冷却することによっても、同様の効果を得ることができる。
【００８８】
この変形例によれば、フォーカスリング上にデポ性ガスを用いたプラズマを発生させて堆積処理を施すので、プラズマエッチング処理においてフォーカスリング上での余剰のＯラジカルを除去することができる。
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本発明の実施形態によるプラズマエッチング装置１００でエッチング可能な被処理体は、特に限定されない。例えば、シリコン基板よりなるウエハであって、その上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、ポリシリコン膜よりなる被エッチング膜、１層又は複数層よりなるマスク層、反射防止膜（Bottom Anti-Reflective Coating: BARC）及びフォトレジスト膜等が形成されているもの等を使用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
Ｗ…ウエハ、１０５…サセプタ（支持部）、１０６…温度分布調整部、１２０…上部電極（電極）、１２２…ベローズ、１３０…調節部、１４０…シャワーヘッド、１４３…バッファ室、１４５…環状隔壁部材、１５０…ガス供給装置、１９０…装置制御部、２００…上部電極駆動部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に対するプラズマエッチング工程を含む半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において半導体ウエハ等の基板（以下「ウエハ」という。）を加工する装置として、プラズマをウエハに照射することによって、ウエハにエッチングを行うプラズマエッチング装置がある。
【０００３】
プラズマエッチングでは、フッ素、塩素、酸素等を含むエッチングガスが高周波電界により活性化されプラズマが生成される。プラズマには、荷電粒子（以下「イオン」という。）及び中性粒子（以下「ラジカル」という。）等の活性種が含まれている。イオンやラジカルなどの活性種とウエハ表面が反応して反応生成物が生じ、生じた反応生成物が揮発することによってエッチングが進行する。
【０００４】
近年、半導体デバイスの製造工程においてウエハが大口径化しているため、ウエハ面内においてエッチング速度を均一化することが難しくなっている。そこで、面内均一性の改善のため、ウエハ面内の中心部領域及び周辺部領域における活性種の密度を、上部電極からのエッチングガス供給量を調整することにより均一化することが試みられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４７０１７７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の半導体デバイスの製造工程においては、下層有機系レジスト膜（例えば、アモルファスカーボン)を、その上層に形成された無機材料からなる中間層と上層感光性レジスト膜とをマスクとしてプラズマエッチングする場合、Ｏ２ガスおよびＣＨ４ガスの混合ガスが処理ガスとして用いられている。このような場合、側壁の部分にサイドエッチングが起きやすく、ボーイングが発生することが知られている。特に、一枚の半導体ウエハ内において、中央部と周縁部とでそのエッチング形状に形状差が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、ウエハの中央部と周縁部とでエッチング形状を均一化することのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、実施形態に係る半導体装置の製造方法は、チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
ウエハの中央部と周縁部におけるエッチング形状を均一化することのできる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示す図である。
【図１Ｂ】ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示す図である。
【図１Ｃ】プラズマエッチングにおけるエッチングエッチレートの面内均一性を示す図である。
【図２Ａ】従来のプラズマエッチングにおける処理ガスの流量例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すプラズマエッチングにおいて、ウエハ中央部と周縁部における流量比を変更した例を示す図である。
【図２Ｃ】図２Ａおよび図２Ｂに示す流量を用いたプラズマエッチングにおけるエッチングエッチレートの面内均一性を示す図である。
【図３Ａ】ウエハ周縁部の処理ガスを変更した例を示す図である。
【図３Ｂ】ウエハ周縁部での処理ガスの働きを示す図である。
【図３Ｃ】ウエハ周縁部での処理ガスの働きを示す図である。
【図４】実施形態のプラズマエッチング装置の構成を示す図である。
【図５Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置におけるシャワーヘッドの構成を示す図である。
【図５Ｂ】実施形態のプラズマエッチング装置におけるシャワーヘッドの構成を示す図である。
【図６】実施形態のプラズマエッチング装置におけるガス供給装置の構成を示す図である。
【図７】実施形態のプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング方法の一例を示すフローチャートである。
【図８Ａ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｂ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｃ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｄ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｅ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図８Ｆ】図７に示すプラズマエッチングを実行した場合のウエハＷ表面近傍の様子を示す図である。
【図９Ａ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ中央部と周縁部におけるＯ２の流量を変更した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図９Ｂ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ周縁部に処理ガスとしてＣＨ３Ｆを供給した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図９Ｃ】実施形態のプラズマエッチング方法においてウエハ周縁部にＣ４Ｆ６を供給した場合のエッチングレートの面内均一性を示す図である。
【図１０Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１０Ｂ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１１】実施形態の半導体装置の製造方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１２Ａ】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示すプラズマエッチング装置による半導体装置の製造方法の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（Ｅ／Ｒのウエハ面内偏差）
有機膜をエッチングするプラズマエッチングにおいては、ウエハ周縁部のエッチングレートが同中央部よりも大きくなることが知られている。これは、フォーカスリング上のＯラジカルがウエハ周縁部のエッチングに寄与してしまうためと考えられ、ウエハとフォーカスリングの材質の違いに起因している。ウエハ面内でのエッチングレートの不均一は、多層レジストマスクの最下層にある有機膜の側壁部に生ずるボーイングやアンダーカットを生む原因となってしまう。
【００１２】
図１Ａおよび図１Ｂは、ウエハ周縁部におけるプラズマエッチングの様子を示している。図１Ａに示すように、静電チャック１１１上に配置されたウエハＷをプラズマエッチングする場合を考える。フォーカスリング１１９は、セラミックス又は石英等の誘電材料、単結晶シリコンなどの導電性材料などからなるが、ウエハＷに有機膜を形成した場合、有機膜上とフォーカスリング上とで反応機構が異なってしまう。例えば、ウエハＷの有機膜上ではＯラジカルが有機膜と反応してＣＯとなって離脱する場合でも、フォーカスリング１１９上ではＯラジカルは反応によって消費されないため、フォーカスリング１１９上のＯラジカルが余剰になりウエハＷ周縁部のエッチングに寄与してしまう。すなわち、ウエハ周縁部のエッチングレートが高くなることになる。
【００１３】
ここで、図１Ｂに示すように、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けてＯラジカルとの反応性をもたせた場合についてエッチングレートの変化を調べた。図１Ｃは、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けた場合と貼り付けない場合（Ｂａｓｅ）のエッチングレートの比較結果を示している。図１Ｃに示すように、フォーカスリングがむき出しの場合は、ウエハ周縁部においてエッチングレートが跳ね上がる結果が得られた。一方、フォーカスリング１１９上にポリイミドシート膜を貼り付けてＯラジカルとの反応性をもたせた場合は、ウエハの中央部から周縁部にかけてほぼ均一なエッチングレートが得られた。このことから、フォーカスリング上の余剰なＯラジカルを抑えることで、有機膜が形成されたウエハ面内のエッチングレートを均一化することができることがわかる。
【００１４】
（ウエハエッジ領域のＥ／Ｒ改善）
ところで、有機膜エッチングにおいては、処理ガスに酸素や希ガスを添加することで形状制御が可能となる。また、フッ化性ガス濃度を高くすると、側壁部のエッチング形状が良好になることが知られている。そこで、ウエハ周縁部においてＯ２ガスの流量を抑え、ウエハ中央部においてＯ２ガス流量を増やす方法が考えられる。
【００１５】
図２Ａは、従来のプラズマエッチングにおける処理ガスの流量例を示し、図２Ｂは、図２Ａに示すプラズマエッチングにおいて、ウエハ中央部と周縁部とで処理ガスの流量比を変更した例を示している。図２Ａに示す従来の処理ガス流量と比較して、図２Ｂに示す例では、ウエハ中央部（Center）、中域（Middle）および縁部（Edge）ではＯ２ガス流量を増やし、ウエハ周縁部（Very Edge）ではＯ２ガス流量をゼロとしている。
【００１６】
図２Ｃは、図２Ａおよび図２Ｂの条件によるプラズマエッチングのウエハ面内のエッチングレートを示している。図２Ｃに示すように、Ｏ２ガス流量を制御するのみでは、依然としてウエハ周縁部近傍におけるエッチングレートの跳ね上がりが解消しきれていないことがわかる。このように、処理ガス供給量のウエハ面内分布を制御するだけでは、ウエハ周縁部、周縁部の外側で生ずるＯラジカルの量を制御することに限界があることがわかる。
【００１７】
（スカベンジ効果の利用）
実施形態のプラズマエッチングでは、ウエハ周縁部において余剰のＯラジカルを取り除く効果（スカベンジ効果）をもつ処理ガスを、ウエハ周縁部に供給している。すなわち、ウエハ周縁部に、例えばＣＨ３ＦやＣ４Ｆ６などのガスを導入する。例えば図３Ａに示すように、ウエハ周縁部（Very Edge）ではＯ２ガスに代えてＣ４Ｆ６ガスをウエハに供給する。
【００１８】
図３Ｂおよび図３Ｃに示すように、スカベンジ効果をもつガス（エッチング阻害因子ガス）は、フォーカスリング１１９上において、余剰のＯラジカルと反応する作用をする。例えば、図３Ｂに示すようにウエハＷの周縁部にＣｘＦｙガスを導入すると、不飽和種はＯラジカルと選択的に反応するから、数式（１）に示すような反応を示す。
（Ｏ，Ｏ２）＋ＣｘＦｙ−＞（ＣＯＦ２，ＣＯ，ＣＯ２）＋（Ｆ，Ｆ２）…（１）
すなわち、余剰のＯラジカルを取り除くことができる。
【００１９】
このように、実施形態のプラズマエッチングでは、ウエハ周縁部にエッチング阻害因子ガスを導入して、余剰のＯラジカルを除去している。そのため、実施形態のプラズマエッチングを実現するプラズマエッチング装置（および当該プラズマエッチングを含む半導体装置の製造方法を実現する製造装置）では、ウエハの径方向で導入ガス流量を制御可能とすることに加えて、ウエハの径方向で導入ガス種を選択制御可能とすることが必要である。
【００２０】
（実施形態に係る製造装置の構成）
図４を参照し、本実施形態に係る半導体装置の製造方法に好適なプラズマエッチング装置の一例について説明する。
【００２１】
図４に示すように、プラズマエッチング装置１００は、例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウムから成る円筒形状に成形されたチャンバ（処理容器）１０２を有している。チャンバ１０２は接地されている。チャンバ１０２内の底部には、セラミック等の絶縁板１０３を介して略円柱状のサセプタ支持台１０４が設けられている。サセプタ支持台１０４の上には、下部電極を構成するサセプタ１０５が設けられている。サセプタ１０５は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１０５ａを介して接地されている。
【００２２】
サセプタ１０５は、その上側中央部が凸状の円板状に成形されている。サセプタ１０５の上には、被処理体の一例であるウエハＷの直径と略同一の直径を有する静電チャック１１１が設けられている。静電チャック１１１は、円板状のセラミックス部材で構成される絶縁材と、これらの間に介在される静電電極１１２とを有している。また、静電チャック１１１の静電電極１１２には、直流電源１１３が接続されている。例えば、１．５ｋＶの直流電圧が直流電源１１３から静電電極１１２に印加されると、ウエハＷが静電チャック１１１に吸着保持される。
【００２３】
また、サセプタ１０５には、第１の整合器１１５を介して第１の高周波電源１１４が接続され、第２の整合器１１７を介して第２の高周波電源１１６が接続されている。第１の高周波電源１１４は、第一の周波数、例えば、１３．６ＭＨｚの周波数を有するバイアス電力をサセプタ１０５に印加する。第２の高周波電源１１６は、第二の周波数、例えば、４０ＭＨｚの周波数を有するプラズマ生成電力をサセプタ１０５に印加する。このプラズマ生成電力により、チャンバ１０２の内部にプラズマが生成される。
【００２４】
絶縁板１０３、サセプタ支持台１０４、サセプタ１０５、および静電チャック１１１には、ウエハＷの裏面に伝熱媒体（例えばＨｅガスなどのバックサイドガス）を供給するためのガス通路１１８が形成されている。この伝熱媒体を介して、サセプタ１０５とウエハＷとの間の熱伝達がなされ、ウエハＷが所定の温度に維持される。
【００２５】
サセプタ１０５の上端周縁部には、静電チャック１１１上に支持されたウエハＷを囲むように、環状のフォーカスリング１１９（Ｆ／Ｒ）が配置されている。フォーカスリング１１９は、セラミックス又は石英等の誘電材料、若しくは、導電体、例えばウエハＷを構成する材料と同じ単結晶シリコンなどの導電性材料によって構成されている。
【００２６】
プラズマの分布域をフォーカスリング１１９上まで拡大することで、ウエハＷの周縁部の外側におけるプラズマの密度を、ウエハＷの中心側におけるプラズマの密度と同程度に維持することができる。これにより、ウエハＷの面内におけるプラズマエッチングの均一性を向上することができる。
【００２７】
サセプタ１０５の上方には、サセプタ１０５と平行に対向して設けられ、サセプタ１０５に支持されるウエハＷに向けてエッチングガスを供給するシャワーヘッド１４０（後述）を兼ねる上部電極１２０が設けられている。上部電極１２０には直流電源１２３が接続されている。また、上部電極１２０は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２４を介して接地されている。
【００２８】
上部電極１２０は、上部電極駆動部２００によって、例えば鉛直方向に駆動可能に構成されている。上部電極１２０を鉛直方向に駆動可能に構成することにより、上部電極１２０とサセプタ１０５との間の空間の距離（以下、「ギャップ」という。）Ｇを調整することができる。ギャップＧは、エッチングガスの拡散および流れに大きく影響を与えるパラメータであるから、ギャップＧを調整可能な構造とすることにより、チャンバ１０２の内部の上部電極１２０とサセプタ１０５との間のプラズマ分布を制御することができる。
【００２９】
上部電極駆動部２００により駆動される上部電極１２０の鉛直方向に沿った移動量は、特に制限はない。一例として、上部電極１２０の鉛直方向に沿った移動量を７０ｍｍとし、ギャップＧを２０ｍｍ以上９０ｍｍ以下に調整可能な構造とすることができる。なお、プラズマエッチング装置１００は、図１に示す構成を９０°回転して横に倒した構成にしてもよく、上下反転した構成にしてもよい。
【００３０】
上部電極１２０は、チャンバ１０２の上部内壁にベローズ１２２を介して支持されている。ベローズ１２２はチャンバ１０２の上部内壁に環状の上部フランジ１２２ａを介してボルトなどの固定手段により取付けられるとともに、上部電極１２０の上面に環状の上部フランジ１２２ｂを介してボルトなどの固定手段により取付けられる。
【００３１】
ギャップＧを調節可能とする上部電極駆動部２００の構成について詳細に説明する。上部電極駆動部２００は、上部電極１２０を支持する略円筒状の支持部材２０４を有する。支持部材２０４は上部電極１２０の上部略中央にボルトなどで取付けられている。支持部材２０４は、チャンバ１０２の上壁の略中央に形成された孔１０２ａを出入自在に配設される。具体的には、支持部材２０４の外周面は、スライド機構２１０を介してチャンバ１０２の孔１０２ａの内側に支持されている。スライド機構２１０は、例えばチャンバ１０２の上部に断面Ｌ字状の固定部材２１４を介して固定部材２１４の鉛直部に固定された案内部材２１６と、この案内部材２１６に摺動自在に支持され、支持部材２０４の外周面に一方向（本実施形態では鉛直方向）に形成されたレール部２１２とを有する。
【００３２】
スライド機構２１０の案内部材２１６を固定する固定部材２１４は、その水平部が環状の水平調整板２１８を介してチャンバ１０２の上部に固定される。この水平調整板２１８により、上部電極１２０の水平位置が調整される。水平調整板２１８は、例えば、水平調整板２１８の周方向に等間隔で配置した複数のボルト等によりチャンバ１０２に固定される。また、水平調整板２１８の水平方向に対する傾き量を、これらのボルトの突出量により、調整することも可能である。水平調整板２１８が水平方向に対する傾きを調整し、上記スライド機構２１０の案内部材２１６が鉛直方向に対する傾きが調整することで、上部電極１２０の水平方向の傾きを調整することができる。即ち、上部電極１２０を常に水平位置に保つことができる。
【００３３】
チャンバ１０２の上側には、上部電極１２０を駆動するための空気圧シリンダ２２０が、筒体２０１を介して取付けられている。即ち、筒体２０１の下端は、チャンバ１０２の孔１０２ａを覆うようにボルト等で気密に取付けられており、筒体２０１の上端は、空気圧シリンダ２２０の下端に気密に取付けられている。
【００３４】
空気圧シリンダ２２０は、一方向に駆動可能なロッド２０２を有している。ロッド２０２の下端は、支持部材２０４の上部略中央にボルト等で連設されている。ロッド２０２が駆動されることにより、上部電極１２０は、支持部材２０４によりスライド機構２１０に沿って移動することができる。ロッド２０２は、例えば円筒状に構成され、ロッド２０２の内部空間が支持部材２０４の略中央に形成された中央孔と連通して大気開放される。これにより、上部電極１２０とローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２４を介して接地する配線、および上部電極１２０に直流電源１２３から直流電圧を印加するための給電線は、ロッド２０２の内部空間から支持部材２０４の中央孔を介して上部電極１２０に接続するように配線することができる。
【００３５】
また、空気圧シリンダ２２０の側部には、例えばリニアエンコーダ２０５等の、上部電極１２０の位置を検出する位置検出手段が設けられている。一方、ロッド２０２の上端には、ロッド２０２から側方に延出する延出部２０７ａを有する上端部材２０７が設けられている。上端部材２０７の延出部２０７ａとリニアエンコーダ２０５の検出部２０５ａとが当接している。上端部材２０７は上部電極１２０の動きに連動するため、リニアエンコーダ２０５により上部電極１２０の位置を検出することができる。
【００３６】
空気圧シリンダ２２０は、筒状のシリンダ本体２２２、上部支持板２２４および下部支持板２２６を含む。筒状のシリンダ本体２２２は、上部支持板２２４と下部支持板２２６とにより挟まれる構成となっている。ロッド２０２の外周面には、空気圧シリンダ２２０内を上部空間２３２と下部空間２３４に区画する環状の区画部材２０８が設けられている。
【００３７】
空気圧シリンダ２２０の上部空間２３２には、上部支持板２２４の上部ポート（図示せず）から圧縮空気が導入されるようになっている。また、空気圧シリンダ２２０の下部空間２３４には、下部支持板２２６の下部ポート（図示せず）から圧縮空気が導入されるようになっている。上部ポートおよび下部ポートから上部空間２３２および下部空間２３４へと導入する空気量を制御することにより、ロッド２０２を一方向（例えば鉛直方向）へと駆動制御することができる。この空気圧シリンダ２２０へ導入する空気量は、空気圧シリンダ２２０の近傍に設けられた空気圧回路３００により制御される。
【００３８】
上部電極駆動部２００は、制御部２９０を有しており、制御部２９０は、装置制御部１９０と接続されている。装置制御部１９０からの制御信号は制御部２９０に伝えられ、制御部２９０により、上部電極駆動部２００の各部が駆動制御される。
【００３９】
サセプタ支持台１０４の内部には、ウエハＷの面内における温度分布を調節可能とする、温度分布調製部１０６が配置されている。温度分布調整部１０６は、ヒータ１０６ａ、１０６ｂ、ヒータ用電源１０６ｃ、１０６ｄ、温度計１０６ｅ、１０６ｆ、冷媒流路１０７ａ、１０７ｂを有する。
【００４０】
サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとが設けられている。中心側ヒータ１０６ａには、中心側ヒータ用電源１０６ｃが接続され、外周側ヒータ１０６ｂには、外周側ヒータ用電源１０６ｄが接続されている。中心側ヒータ用電源１０６ｃ、外周側ヒータ用電源１０６ｄは、各々、中心側ヒータ１０６ａ、外周側ヒータ１０６ｂに投入する電力を独立に調節することができる。これにより、サセプタ支持台１０４およびサセプタ１０５に、ウエハＷの径方向に沿った温度分布を発生させることができる。即ち、ウエハＷの径方向に沿った温度分布を調節することができる。
【００４１】
また、サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆが設けられている。中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆは、各々、サセプタ支持台１０４の中心側および外周側の温度を計測し、これによりウエハＷの中心側および外周側の温度を導出できる。中心側温度計１０６ｅおよび外周側温度計１０６ｆで計測された温度は、装置制御部１９０に送られる。装置制御部１９０は、計測された温度から導出されたウエハＷの温度が目標温度となるように、中心側ヒータ用電源１０６ｃおよび外周側ヒータ用電源１０６ｄの出力を調整する。
【００４２】
さらに、サセプタ支持台１０４の内部には、中心側から外周側に向かって、中心側冷媒流路１０７ａおよび外周側冷媒流路１０７ｂを設けても良い。そして、各々に異なる温度の、例えば冷却水、フルオロカーボン系の冷媒を循環させても良い。冷媒を循環させる場合、冷媒は、中心側導入管１０８ａを介して中心側冷媒流路１０７ａに導入され、中心側排出管１０９ａから排出される。一方、外周側冷媒流路１０７ｂには、外周側導入管１０８ｂを介して冷媒が導入され、外周側排出管１０９ｂから排出される。
【００４３】
サセプタ１０５は、ヒータ１０６ａ、１０６ｂによる加熱と、冷媒からの冷却とにより温度が調整される。したがって、ウエハＷは、プラズマからの輻射やプラズマに含まれるイオンの照射などによる加熱分と、前述のサセプタ１０５との熱量の授受とにより、所定の温度になるように調整される。また、サセプタ支持台１０４は、中心側ヒータ１０６ａ（および中心側冷媒流路１０７ａ）および外周側ヒータ１０６ｂ（および外周側冷媒流路１０７ｂ）を有する。そのため、ウエハＷは、中心側と外周側とで独立して温度を調整することができる。
【００４４】
なお、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとの間、又は、中心側冷媒流路１０７ａと外周側冷媒流路１０７ｂとの間に、断熱層として断熱材又は空間を設けても良い。断熱層を設けることにより、中心側ヒータ１０６ａと外周側ヒータ１０６ｂとの間、又は中心側冷媒流路１０７ａと外周側冷媒流路１０７ｂとの間が熱的に遮断される。すなわち、ウエハＷの中心側と外周側との間に、より大きな温度分布を生じさせることができる。
【００４５】
チャンバ１０２の底部には排気管１３１が接続されており、排気管１３１には排気装置１３５が接続されている。排気装置１３５は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、チャンバ１０２内を所定の減圧雰囲気（例えば０．６７Ｐａ以下）に調整する。また、チャンバ１０２の側壁にはゲートバルブ１３２が設けられている。ゲートバルブ１３２を開くことによって、チャンバ１０２内へのウエハＷの搬入、および、チャンバ１０２内からのウエハＷの搬出が可能となる。なお、ウエハＷの搬送には例えば搬送アームが用いられる。
【００４６】
続いて、図５Ａおよび図５Ｂを参照してシャワーヘッド１４０について説明する。図５Ａに示すように、シャワーヘッド１４０は、エッチングガス等のガスをウエハＷに供給する多数のガス噴出孔ｈ（ｈａ〜ｈｄ）を有する円形状の電極板１４１（上部電極１２０）と、電極板１４１の上面側を着脱自在に支持する電極支持体１４２を備えている。電極支持体１４２は、電極板１４１の外径と等しい外径を有する円盤形状を有し、電極支持体１４２の内側に円形状のバッファ室１４３が形成されている。
【００４７】
バッファ室１４３内では、電極板１４１上に、図５Ａに示すように、たとえばＯリングから成る１つ以上の環状隔壁部材１４５が配置されている。具体的には、本実施形態においては、異なる直径を有する３つの環状隔壁部材１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃが同心円状に配置されている。これにより、バッファ室１４３は、電極板１４１の径方向に沿って、センタ領域１４３ａ（Center）、中間領域１４３ｂ（Middle）、周縁領域１４３ｃ（Edge）、および最外縁領域１４３ｄ（Very Edge）に分割される。
【００４８】
また、図４および図５Ｂに示すように、領域１４３ａ〜１４３ｄは、それぞれガス供給装置１５０と接続され、これによりガス供給装置１５０から各領域１４３ａ〜１４３ｄに対してエッチングガスが供給される。各領域１４３ａ〜１４３ｄに供給されたエッチングガスは、対応するガス噴出孔ｈから、サセプタ１０５に支持されるウエハＷに向かって噴出される。
【００４９】
なお、ガス噴出孔ｈの数と配置については、ウエハＷに対してエッチングガスが均一に噴出されるように決定して良い。例えば、ガス噴出孔ｈは、シャワーヘッド１４０（電極板１２１）の中心を中心とし、同心円状に位置する複数の同心円の各円周上に配置することができる。具体的には、３００ｍｍの直径を有するウエハＷを使用する場合、センタ領域１４３ａにおいて、半径１１ｍｍの円の円周上に４つのガス噴出孔ｈａが（例えば等間隔で）配置され、半径３３ｍｍの円の円周上に１２個のガス噴出孔ｈｂが（例えば等間隔で）配置されている。中間領域１４３ｂにおいては、半径５５ｍｍの円の円周上に２４個のガス噴出孔ｈｃが（例えば等間隔で）配置され、半径７７ｍｍの円の円周上に３６個のガス噴出孔ｈｄが（例えば等間隔で）配置されている。周縁領域１４３ｃにおいては、図示を省略するが、半径９９ｍｍの円の円周上に４８個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置され、半径１２１ｍｍの円の円周上に６０個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置されている。最外縁領域１４３ｄにおいては、図示を省略するが、半径１４３ｍｍの円の円周上に８０個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置され、半径１６５ｍｍの円の円周上に１００個のガス噴出孔が（例えば等間隔で）配置されている。
【００５０】
次に、図６を参照して、バッファ室１４３の各領域１４３ａ〜１４３ｄに個別にエッチングガスを供給するガス供給装置１５０およびガス供給系について説明する。ガス供給装置１５０は、第１のガスボックス１６１と、第２のガスボックス１６０とを備えている。第１のガスボックス１６１には、複数のガス供給源（図示せず）と接続される第１の集合バルブ３０３が収容されており、第２のガスボックス１６０には、第２の集合バルブ３０２と、第２の集合バルブ３０２の各バルブに対応して設けられる、例えばマスフローコントローラ等の流量制御器３０１と、第３の集合バルブ３００とが収容されている。
【００５１】
本実施形態では、ガス供給源には、例えば、フロロカーボン系のフッ素化合物（ＣＦ系）として、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３などのガスが封入されている。同様に、例えばＣＦ系の反応生成物の付着を制御するガスとして、例えば酸素（Ｏ２）ガスが封入されている。さらに、キャリアガスとして、例えばＡｒ、Ｈｅ等の希ガスや、Ｎ２ガスなどが封入されている。
【００５２】
各ガス供給源からの配管は、第１のガスボックス１６１内の第１の集合バルブ３０３における対応するバルブに接続されている。また、本実施形態では、第１の集合バルブ３０３の下流側において、ＣＨＦ３ガス配管とＯ２ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ａ、１７１ａ、１７２ａ、１７３ａに分岐している。分岐管１７０ａ〜１７３ａには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、ＣＨＦ３ガスおよびＯ２ガスのいずれかが流れる。
【００５３】
同様に、第１の集合バルブ３０３の下流側において、ＣＦ４ガス配管とＮ２ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｂ、１７１ｂ、１７２ｂ、１７３ｂに分岐している。分岐管１７０ｂ〜１７３ｂには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、ＣＦ４ガスおよびＮ２ガスのいずれかが流れる。
【００５４】
同様に、第１の集合バルブ３０３の下流側において、Ｏ２ガス配管とＡｒガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｃ、１７１ｃ、１７２ｃ、１７３ｃに分岐している。分岐管１７０ｃ〜１７３ｃには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、Ｏ２ガスおよびＡｒガスのいずれかが流れる。
【００５５】
さらに第１の集合バルブ３０３の下流側において、Ｃ４Ｆ６ガス配管とＣ４Ｆ８ガス配管とが合流し、更に４本の分岐管１７０ｄ、１７１ｄ、１７２ｄ、１７３ｄに分岐している。分岐管１７０ｄ〜１７３ｄには、第１の集合バルブ３０３を制御することにより、Ｃ４Ｆ６ガスおよびＣ４Ｆ８ガスのいずれかが流れる。
【００５６】
分岐管１７０ａ〜１７３ａ、１７０ｂ〜１７３ｂ、１７０ｃ〜１７０ｃ、および１７０ｄ〜１７０ｄは、第２のバルブボックス１６０内の第２の集合バルブ３０２における対応するバルブに接続され、さらに、対応する流量制御器３０１を介して、第１の集合バルブ３００の対応するバルブに接続されている。
【００５７】
第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７０ａ、１７０ｂ、１７０ｃ、および１７０ｄに対応した配管が配管１７０に合流し、配管１７０は、シャワーヘッド１０４のセンタ領域１４３ａに連通している（図５Ｂ参照）。また、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７１ａ、１７１ｂ、１７１ｃ、および１７１ｄに対応した配管が配管１７１に合流し、配管１７１は、シャワーヘッド１０４の中間領域１４３ｂに連通している（図５Ｂ参照）。同様に、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７２ａ、１７２ｂ、１７２ｃ、および１７２ｄに対応した配管が配管１７２に合流し、配管１７２は、シャワーヘッド１０４の周縁領域１４３ｃに連通している（図５Ｂ参照）。さらに、第１の集合バルブ３００の下流側において、分岐管１７３ａ、１７３ｂ、１７３ｃ、および１７３ｄに対応した配管が配管１７３に合流し、配管１７３は、シャワーヘッド１０４の最外縁領域１４３ｄに連通している（図５Ｂ参照）。
【００５８】
以上の構成により、第１の集合バルブ３００、第２の集合バルブ３０２、および第３の集合バルブ３０３を適宜開閉することにより、シャワーヘッド１４０の各領域１４３ａ〜１４３ｄに対して、各エッチングガスを選択的に供給することができる。即ち、図６の例では、各ガス供給源に接続される配管は、配管１７０〜１７３のように４つに分岐されている。また、配管は第１の集合バルブ３０３が接続されており、所望するプロセスに応じて、ガス種を切り替えることが可能な構造となっている。このような構造にすることにより、新たなガス供給源を追加する場合や、プロセスにより不要なエッチングガスのガス供給を停止する場合も、簡易な操作で実行することができる。
【００５９】
前述の通り、プラズマエッチング装置１００は装置制御部１９０を有している。装置制御部１９０は、例えばＣＰＵよりなる図示しない演算処理装置と、例えばハードディスクよりなる図示しない記録媒体を備えている。装置制御部１９０は、前述した、第１の高周波電源１１４、第２の高周波電源１１６、温度分布調整部１０６、上部電極駆動部２００、ガス供給条件調整部１３０の各部の動作を制御する。そして、装置制御部１９０は、上記各部を動作させる際は、例えば装置制御部１９０のＣＰＵが、例えば装置制御部１９０のハードディスクに記録されている、それぞれのエッチング処理に対応するプログラムに応じて、各部を制御する。
【００６０】
（実施形態に係る製造装置の動作）
次に、図４から図８Ａ〜８Ｄを参照して、プラズマエッチング装置１００を用いて行われる、実施形態の製造装置の動作を説明する。図７は、実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示すフローチャート、図８Ａ〜８Ｄは、当該各工程におけるウエハＷの様子を示す図である。図８Ａ〜８Ｄにおいては、便宜上、ウエハ上に形成される多数のトレンチ・ビア構造のうちの一つを示している。また、図８Ａ〜８Ｄに示す工程は、プラズマエッチング装置１００において連続的に行われる。
【００６１】
まず、図８Ａに示すように、ウエハに形成された配線層１０の上に、多層膜としてブロック層１１、低誘電率体（low-k）層１２、酸化シリコン層１３、窒化チタン（ＴｉＮ）層１４、有機平坦化層１５および反射防止膜１６を形成し、さらに第１のマスク層１７をこの順に形成する（図７のステップＳ１１。以下「Ｓ１１」のように称する。）。
【００６２】
ブロック層１１は、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて例えば酸化シリコンなどの材料により形成される。ブロック層１１は、low-k層１２による配線層１０の劣化を低減して配線層１０を保護するため、これらの層の間に形成されている。
【００６３】
low-k層１２は、例えば３．５程度以下の低い誘電率を有する低誘電体材料により形成される。low-k層１２は、例えばBlack Diamond（登録商標）、ＳｉＯＦやＳｉＯＣなどの不純物が添加された酸化シリコン、および多孔質材料などにより形成することができる。また、水素メチルシルセスキオキサン（ＨＳＱ）およびメチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）などを主成分とするスピン−オン材料により形成してもよい。本実施形態においては、Black Diamondによりlow-k層１２を形成している。
【００６４】
酸化シリコン層１３は、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を原料とした酸素プラズマＣＶＤ法により形成することができる。有機平坦化層１５は、有機材料を主成分とするスピン−オン材料により好適に形成される。これによれば、スピン−オン材料の流動性により下地層の凹凸が緩和され、平坦な上面を有する有機平坦化層１５が得られる。
【００６５】
有機平坦化層１５の上面には、反射防止膜１６とフォトレジスト膜（図示せず）とを順次形成し、フォトレジスト膜がフォトリソグラフィ技術によりパターン化されることにより、第１のマスク層１７が得られる。第１のマスク層１７は、例えば一の方向に延びるライン状のパターンを有している。第１のマスク層１７のパターンは、後述するトレンチ（すなわち、後に形成される上層配線）のパターンに合わせて決定される。
【００６６】
続いて、図８Ａに示す構造を有するウエハＷをプラズマエッチング装置１００のチャンバ１０２内に搬入する。そして、第１のマスク層１７を用いて反射防止膜１６および有機平坦化層１５を除去する。この除去は、例えば酸素プラズマにウエハを曝すことにより行われる。その後、プラズマエッチングによりＴｉＮ層１４をエッチングすると、第１のマスク層１７のパターンがＴｉＮ層１４へ転写される。この後、エッチングに用いた第１のマスク層１７と、これの下方に残る反射防止膜１６および有機平坦化層１５とを例えば酸素プラズマにより除去すると、メタルハードマスク（ＭＨＭ）１４ａが得られる（図７：Ｓ１２）。
【００６７】
次に、ＭＨＭ１４ａと、その下地層である酸化シリコン層１３とを覆うように有機平坦化層２５を形成する。有機平坦化層２５は、例えば有機平坦化層１５と同じ材料および同じ方法により形成することができる。次いで、有機平坦化層２５上に反射防止膜２６とフォトレジスト膜とが形成され、このフォトレジスト膜をパターン化することによりフォトレジストマスク２７が形成される（図７：Ｓ１３）。フォトレジストマスク２７は、上面形状がほぼ四角形の開口２７ｈを有しており、開口２７ｈの幅は、第１のマスク層１７の間隔（＝ＭＨＭ１４ａの間隔）よりも狭い。また、開口２７ｈは、配線層１０と電気的に接続するビアが形成されるべき位置に形成され、開口２７ｈの幅は、ビアの寸法に対応している。
【００６８】
続けて、フォトレジストマスク２７をマスクとして、反射防止膜２６および有機平坦化層２５をエッチングし、図８Ｄに示すように、有機平坦化層２５から第２のマスク層２５ａが形成される（図７：Ｓ１４）。第２のマスク層２５ａは、フォトレジストマスク２７の開口２７と同じ寸法を有する開口２５ｈを有している。
【００６９】
次に、第２のマスク層２５ａを用いて、Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｎ２／Ｏ２混合ガスにより酸化シリコン膜１３とlow-k膜１２とをプラズマエッチングし、このプラズマエッチングに用いた第２のマスク層２５ａを除去すると、図８Ｅに示す構造が得られる（図７：Ｓ１５）。この構造においては、酸化シリコン層１３を貫通し、酸化シリコン層１２およびlow-k膜１２の合計厚さよりも浅い深さを有するホールｔが形成されている。また、ホールｔの深さはエッチング時間により決定される。
【００７０】
次いで、ＭＨＭ１４ａをマスクとして、ＣＨＦ３／Ａｒ／Ｎ２混合ガスにより酸化シリコン膜１３とlow-k膜１２とを更にプラズマエッチングすると、図８Ｆに示す構造が得られる（図７：Ｓ１６）。具体的には、酸化シリコン膜１３のＭＨＭ１４ａに覆われていない部分（図８Ｅ参照）からプラズマエッチングが進行していき、酸化シリコン膜１３を貫通し、low-k膜１２の所定の深さ位置にまで達するトレンチＴが形成される。一方、図８Ｅに示したホールｔの底部もまたプラズマエッチングされていき、配線層１０の上面を底面とするビアＶが形成される。これにより、トレンチ・ビアＴＶが形成される。図示の例では、トレンチＴは、第１のマスク層１７の幅を有し、この幅と直交する方向に延びており、ビアＶは、トレンチＴの底部の所定の位置に略円柱形状を有する開口として形成されている。
【００７１】
この後、ダマシンプロセスによりビアＶおよびトレンチＴに金属を充填することで、配線層１０と電気的に接続するビアプラグと、ビアと一体に接続する金属配線とを形成する。
【００７２】
（具体例）
図４に示すプラズマエッチング装置を用いて、ウエハ周縁部の酸素流量を変化させた場合、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合、およびウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合について、ウエハ面内のエッチングレートについて調べた。図９Ａは、ウエハ周縁部の酸素流量を変化させた場合のエッチングレート、図９Ｂは、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合のエッチングレート、図９Ｃは、ウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合のエッチングレートを示している。
【００７３】
図９Ａに示すように、ウエハ周縁部のＯ２ガス導入をゼロとした場合は、依然としてウエハ周縁部のエッチングレートの跳ね上がりが残ってしまっている。また、図９Ｂに示すように、ウエハ周縁部にＣＨ３Ｆガスを導入した場合、流量が４０［ｓｃｃｍ］のときに比較的良好な面内均一性が得られたが、ウエハ全域でエッチングレートが低下し、またウエハ周縁部でのエッチングレートの跳ね上がりが若干残ってしまっている。さらに、図９Ｃに示すように、ウエハ周縁部にＣ４Ｆ６ガスを導入した場合、流量が５［ｓｃｃｍ］の時に良好な面内均一性が得られた。
【００７４】
ＣＨ３ＦガスとＣ４Ｆ６ガスの結果の違いは、化学結合の違いに起因すると考えられる。すなわち、Ｃ４Ｆ６は不飽和（Ｃ＝Ｃの二重結合をもつ）なので、より酸素ラジカルをスカベンジしやすい構造をもっていることが挙げられる。すなわち、ＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙ（ただし、ｘ，ｙ，ｚは自然数。以下同様。）などの不飽和構造のカーボンを含むガスが適していると考えられる。
【００７５】
また、ＣＨ３ＦガスとＣ４Ｆ６ガスとでは、前者の方が分子量が小さく、導入する流量も多くなることから、Ｃ４Ｆ６よりもウエハ全域に容易に行き渡ってしまったことが考えられる。すなわち、分子量が大きく拡散し難い処理ガスを選択する方が好ましい。
【００７６】
（プラズマエッチング装置の変形例１）
続いて、実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を説明する。この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド周辺の構成を変更したものである。以下の説明では、図４に示すプラズマエッチング装置と共通する構成に共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００７７】
図１０Ａに示すように、この変形例に係るプラズマエッチング装置では、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド１４０（上部電極１２０）を、フォーカスリング１１９の外周より外側まで延設させ、バッファ室１４３ａ〜１４３ｄに加えて、バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇを設けたものである。バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇには、それぞれ配管１７４〜１７６が接続されている。配管１７４〜１７６は、図示しないガス供給装置に接続されており、配管１７０〜１７３と同様に様々な流量・ガス種のガスを供給可能としている。
【００７８】
すなわち、図１０Ｂに示すように、ウエハＷの周縁部領域に、バッファ室１４３ｅ〜１４３ｇを経由した処理ガスが、それぞれ領域（ｅ）〜（ｇ）にも届くような構成とすることで、ウエハ周縁部のエッチングレートを制御可能とするものである。この変形例に係るプラズマエッチング装置によれば、ウエハ中心部から周縁部にかけてエッチングレートの均一化を図ることができ、エッチング形状の均一化も図ることができる。ここで形状とは、エッチングレート、面内均一性、ボーイングといったデバイス加工の良否を判断するいかなるものであってもよい。
【００７９】
（エッチング方法の変形例）
続いて、実施形態のプラズマエッチング方法の変形例を説明する。この変形例は、プラズマエッチングに先立ってダミーウエハを搬入し、予めフォーカスリングに堆積処理を施すものである。
【００８０】
まず、装置制御部１９０は、ゲートバルブ１３２を開放し、ダミーウエハをチャンバ１０２内に搬入して静電チャック１１１上に載置する（Ｓ２１）。ダミーウエハの搬入後、ゲートバルブ１３２を閉じ排気装置１３５により減圧する。
【００８１】
次いで、ガス供給装置１５０は、例えばＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガス（堆積性ガス）をチャンバ１０２内に導入する（Ｓ２２）。装置制御部１９０は、第１の高周波電源１１４や第２の高周波電源１１６などを制御してチャンバ１０２内にプラズマを発生させ堆積処理を実行する（Ｓ２３）。このとき、ガス供給装置１５０は、デポ性ガスをバッファ室１４３ｄのみに供給し、ウエハＷの周縁部に集中的に堆積工程を施してもよい。この堆積処理により、フォーカスリング１１９上にデポ物質が堆積される。
【００８２】
続いて、ゲートバルブ１３２を介してダミーウエハを搬出させ（Ｓ２４）、被処理ウエハＷを静電チャック１１１上に載置する（Ｓ２５）。被処理ウエハＷの搬入後、ゲートバルブ１３２を閉じ、排気装置１３５により減圧する。その後、所定のプラズマエッチング処理を実行する（Ｓ２６）。
【００８３】
この変形例によれば、プラズマエッチング処理に先立ってフォーカスリング１１９上にＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガスを用いて堆積処理を施すので、プラズマエッチング処理においてフォーカスリング上での余剰のＯラジカルを除去することができる。
【００８４】
（プラズマエッチング装置の変形例２）
続いて、実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を説明する。この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置のシャワーヘッド周辺の構成とフォーカスリング周辺の構成を変更したものである。以下の説明では、図４に示すプラズマエッチング装置と共通する構成に共通の符号を付して示し、重複する説明を省略する。
【００８５】
図１２Ａに示すように、この変形例に係るプラズマエッチング装置では、図４に示すプラズマエッチング装置のフォーカスリング１１９を調温可能な支持台１０４ａと、フォーカスリング１１９上方にプラズマを発生させる静電電極１１９ａ・高周波電源１１４ａおよび整合器１１５ａと、シャワーヘッド１４０の外周部に配設された誘導結合プラズマ装置（ＩＣＰ装置）１４０ａとを備えている。すなわち、この変形例は、図４に示すプラズマエッチング装置に、フォーカスリング１１９上方にプラズマを発生させるための機構をさらに追加したものである。
【００８６】
続いて、図１２Ｂを参照して、この変形例に係るプラズマエッチング装置の動作を説明する。被処理ウエハを静電チャック１１１上に搬入した後、ガス供給装置１５０は、ウエハ周縁部（またはフォーカスリング上）に、例えばＣｘＨｙＦｚやＣｘＦｙ、ＣｘＨｙなどのデポ性ガスを導入する（Ｓ３１）。併せて、支持台１０４ａは、フォーカスリング１１９の温度を低下させて、フォーカスリング１１９上のラジカル吸着率を増加させる（Ｓ３２）。
【００８７】
その後、装置制御部１９０は、静電電極１１９ａに高周波電源１１４ａを接続して高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる（Ｓ３３）。フォーカスリング１１９上のプラズマは、高周波電源１１４ａによる高周波電圧により発生させてもよいし、ＩＣＰ装置１４０ａにより発生させてもよいし、両者を用いても構わない。また、フォーカスリング１１９上にプラズマを発生させるのではなく、通常のプラズマエッチングにおいて、フォーカスリングを冷却することによっても、同様の効果を得ることができる。
【００８８】
この変形例によれば、フォーカスリング上にデポ性ガスを用いたプラズマを発生させて堆積処理を施すので、プラズマエッチング処理においてフォーカスリング上での余剰のＯラジカルを除去することができる。
【００８９】
以上、本発明の好ましい実施形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、本発明の実施形態によるプラズマエッチング装置１００でエッチング可能な被処理体は、特に限定されない。例えば、シリコン基板よりなるウエハであって、その上に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）膜、ポリシリコン膜よりなる被エッチング膜、１層又は複数層よりなるマスク層、反射防止膜（Bottom Anti-Reflective Coating: BARC）及びフォトレジスト膜等が形成されているもの等を使用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
Ｗ…ウエハ、１０５…サセプタ（支持部）、１０６…温度分布調整部、１２０…上部電極（電極）、１２２…ベローズ、１３０…調節部、１４０…シャワーヘッド、１４３…バッファ室、１４５…環状隔壁部材、１５０…ガス供給装置、１９０…装置制御部、２００…上部電極駆動部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、
有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、
前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、
前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、
前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスは、少なくともＯ２ガスを含むガスからなり、
前記エッチング阻害因子ガスは、ＣｘＨｙＦｚガス、ＣｘＦｙガスおよびＣｘＨｙガス（ただしｘ，ｙ，ｚは自然数）の少なくともいずれかを含むガスからなること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングガスは、少なくともＯ２ガスを含むガスからなり、
前記エッチング阻害因子ガスは、ＣＨ３ＦガスまたはＣ４Ｆ６ガスの少なくともいずれかを含むガスであること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング阻害因子ガスは、不飽和ガスを含む混合ガスからなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項１】
チャンバと、該チャンバ内に配設され被処理ウエハが載置されるチャックと、前記チャックの周縁部に前記ウエハの載置位置を囲うように配設されたフォーカスリングと、前記ウエハの径方向の位置に応じて異なる種類のガスを供給可能なガス供給機構とを備えたプラズマエッチング装置を用いて前記ウエハからなる半導体装置を製造する製造方法であって、
有機膜が形成されたウエハを前記チャック上に載置し、
前記処理ガス供給機構から、前記ウエハの有機膜をエッチングするエッチングガスを前記ウエハの中央部に導入し、
前記処理ガス供給機構から、前記エッチングガスと反応する性質を有するエッチング阻害因子ガスを前記ウエハの周縁部に導入し、
前記エッチングガスを用いて前記ウエハをプラズマエッチングすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記エッチングガスは、少なくともＯ２ガスを含むガスからなり、
前記エッチング阻害因子ガスは、ＣｘＨｙＦｚガス、ＣｘＦｙガスおよびＣｘＨｙガス（ただしｘ，ｙ，ｚは自然数）の少なくともいずれかを含むガスからなること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングガスは、少なくともＯ２ガスを含むガスからなり、
前記エッチング阻害因子ガスは、ＣＨ３ＦガスまたはＣ４Ｆ６ガスの少なくともいずれかを含むガスであること
を特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング阻害因子ガスは、不飽和ガスを含む混合ガスからなることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図８Ｄ】
【図８Ｅ】
【図８Ｆ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−９８１９３（Ｐ２０１３−９８１９３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６６９４（Ｐ２０１１−２３６６９４）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【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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