JP2002343766A - Plasma processing method - Google Patents

Plasma processing method

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JP2002343766A
JP2002343766A JP2002140896A JP2002140896A JP2002343766A JP 2002343766 A JP2002343766 A JP 2002343766A JP 2002140896 A JP2002140896 A JP 2002140896A JP 2002140896 A JP2002140896 A JP 2002140896A JP 2002343766 A JP2002343766 A JP 2002343766A
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reaction chamber
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plasma
plasma processing
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JP2002140896A
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Shinichi Imai
伸一 今井
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the selectivity in dry etching using fluorocarbon gas of >=0.5 in C/F ratio. SOLUTION: After a semiconductor substrate where a silicon oxide film is formed and a resist film is formed on the silicon oxide film is installed in the reaction chamber of a plasma processor, the fluorocarbon gas of >=0.5 in C/F ratio is introduced into the reaction chamber. In this case, a relational expression τ=P×V/Q (where τ is the staying time (sec) of the gas in the reaction chamber, P the pressure (Pa) of the gas, V the volume (L) of the reaction chamber, and Q the flow rate (Pa.L/sec)) is used to control the flow rate so that the staying time τ is >=0.1 (sec) and <=1 (sec). Then, plasma made of the fluorocarbon gas is generated and the resist film is used as a mask to etch the silicon oxide film with the plasma.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスにおいて用いられるプラズマ処理方法に関し、
特にフルオロカーボンガスからなるプラズマを用いてエ
ッチング又は成膜を行なうプラズマ処理方法に関する。
The present invention relates to a plasma processing method used in a semiconductor device manufacturing process.
In particular, the present invention relates to a plasma processing method for performing etching or film formation using plasma made of a fluorocarbon gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化は加速的
に進歩しており、いよいよ0.1μmレベルの加工を必
要としてきている。
2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization of semiconductor devices has been accelerated, and processing at a level of 0.1 μm has finally been required.

【0003】ところが、半導体デバイスの製造プロセス
は、基本的には従来と変わることなく行なわれており、
半導体基板上に薄膜を堆積した後、該薄膜の上にリソグ
ラフィにより有機膜からなるレジスト膜を形成し、その
後、該レジスト膜を用いて薄膜をエッチングするもので
ある。
However, the manufacturing process of a semiconductor device is basically performed without changing from the conventional one.
After depositing a thin film on a semiconductor substrate, a resist film composed of an organic film is formed on the thin film by lithography, and then the thin film is etched using the resist film.

【0004】もっとも、半導体デバイスの微細化に対応
するため、リソグラフィの露光光は、i線、KrFエキ
シマレーザ又はArFエキシマレーザと変化しており、
露光光の変化に対応する有機レジスト膜も開発されてい
る。
However, in order to cope with miniaturization of semiconductor devices, the exposure light of lithography is changed to i-line, KrF excimer laser or ArF excimer laser.
Organic resist films corresponding to changes in exposure light have also been developed.

【0005】また、0.1μmレベルの加工を行なうた
めの露光光としてはArFエキシマレーザの導入が検討
されているが、この場合には、有機レジスト膜のエッチ
ング耐性が乏しいことが指摘されている。
Further, introduction of an ArF excimer laser as exposure light for processing at a level of 0.1 μm has been considered, but in this case, it is pointed out that the etching resistance of the organic resist film is poor. .

【0006】そこで、レジスト膜に対する選択性を確保
するために、さまざまな技術が提案されている。例えば
反応室内の部材にシリコン材料を用いて、該シリコン材
料がフッ素をスカベンジする機能を利用する技術、すな
わち、エッチングガス中のフッ素の濃度を低くして、レ
ジストに対する選択性を向上させる技術が提案されてい
る。
Therefore, various techniques have been proposed to ensure the selectivity to the resist film. For example, a technique using a silicon material for a member in a reaction chamber and using a function of scavenging fluorine by the silicon material, that is, a technique of lowering the concentration of fluorine in an etching gas and improving selectivity to a resist is proposed. Have been.

【0007】以下、従来のプラズマ処理方法について、
図1を参照しながら説明する。
Hereinafter, a conventional plasma processing method will be described.
This will be described with reference to FIG.

【0008】図1は、誘導結合型プラズマ処理装置の概
略構造を示しており、図1に示すように、反応室10の
内壁は石英板11により覆われている。反応室10の外
側には誘導コイル12が設けられており、誘導コイル1
2の一端は第1の高周波電源13に接続されていると共
に、誘導コイル12の他端は接地されている。
FIG. 1 shows a schematic structure of an inductively coupled plasma processing apparatus. As shown in FIG. 1, an inner wall of a reaction chamber 10 is covered with a quartz plate 11. An induction coil 12 is provided outside the reaction chamber 10, and the induction coil 1
One end of 2 is connected to the first high-frequency power supply 13, and the other end of the induction coil 12 is grounded.

【0009】反応室10のガス導入部14は、マスフロ
ーコントローラ15を介してガス供給源(ガスボンベ)
16に接続されていると共に、反応室10のガス排出部
17は、圧力制御バルブ18を介して排気ポンプ19に
接続されており、反応室10のガス圧力は、マスフロー
コントローラ15と、圧力制御バルブ18及び排気ポン
プ19との少なくとも一方により制御される。
A gas introduction unit 14 of the reaction chamber 10 is connected to a gas supply source (gas cylinder) via a mass flow controller 15.
16, the gas discharge part 17 of the reaction chamber 10 is connected to an exhaust pump 19 via a pressure control valve 18, and the gas pressure of the reaction chamber 10 is controlled by the mass flow controller 15 and the pressure control valve. 18 and the exhaust pump 19.

【0010】反応室10の内部には、下部電極となる試
料台20が設けられており、該試料台20は、マッチン
グ回路21を介して第2の高周波電源22に接続されて
いる。
A sample stage 20 serving as a lower electrode is provided inside the reaction chamber 10, and the sample stage 20 is connected to a second high frequency power supply 22 via a matching circuit 21.

【0011】制御装置23は、第1の高周波電源13、
第2の高周波電源22、マスフローコントローラ15及
び圧力制御バルブ18に制御信号を送ることにより、第
1の高周波電源13から誘導コイル12に供給される第
1の高周波電力、第2の高周波電源22から試料台20
に供給される第2の高周波電力、ガス供給源16から反
応室10に供給されるガスの流量、反応室10から排出
されるガスの流量を制御する。
The control device 23 includes a first high-frequency power supply 13,
By transmitting control signals to the second high-frequency power supply 22, the mass flow controller 15, and the pressure control valve 18, the first high-frequency power supplied to the induction coil 12 from the first high-frequency power supply 13 and the second high-frequency power supply 22 Sample table 20
, The flow rate of the gas supplied from the gas supply source 16 to the reaction chamber 10, and the flow rate of the gas discharged from the reaction chamber 10.

【0012】通常、反応室10のガス圧力は、排気ポン
プ19の駆動を継続した状態で圧力制御バルブ18を制
御することにより、0.133Pa〜1.33Paの範
囲内の所定値に制御される。
Normally, the gas pressure in the reaction chamber 10 is controlled to a predetermined value within the range of 0.133 Pa to 1.33 Pa by controlling the pressure control valve 18 while driving the exhaust pump 19 continuously. .

【0013】プロセスガスをガス導入部14から反応室
10に供給すると共に反応室10のガス圧力を所定値に
保った状態で、第1の高周波電源13から誘導コイル1
2に第1の高周波電力を供給して、プロセスガスからな
るプラズマを発生させ、その後、第2の高周波電源22
から試料台20に第2の高周波電力を供給して、発生し
たプラズマを試料台20の上に設置されている半導体基
板に引き込む。これによって、半導体基板の表面に形成
されている薄膜がエッチングされたり又は半導体基板の
表面に薄膜が堆積されたりする。
A process gas is supplied from the gas introduction part 14 to the reaction chamber 10, and a gas pressure in the reaction chamber 10 is maintained at a predetermined value.
2 is supplied with a first high-frequency power to generate a plasma composed of a process gas.
Supplies the second high-frequency power to the sample stage 20 to draw the generated plasma into the semiconductor substrate placed on the sample stage 20. As a result, the thin film formed on the surface of the semiconductor substrate is etched or the thin film is deposited on the surface of the semiconductor substrate.

【0014】前述したように、シリコン材料はフッ素を
スカベンジする機能を有しているため、反応室10の内
部にフッ素を含むエッチングガスを導入すると、シリコ
ン材料からなる試料台20及びシリコンリング(図示は
省略している。)はフッ素と結合してSiFx (x=
3、4)を生成する。これによって、エッチングガス中
のフッ素の濃度が調整され、エッチングレートが制御さ
れる。尚、フッ素の濃度がレジスト膜のエッチングレー
トに影響を与えることは一般に知られている。
As described above, since the silicon material has a function of scavenging fluorine, when an etching gas containing fluorine is introduced into the reaction chamber 10, the sample table 20 and the silicon ring (shown in FIG. Is omitted) is bonded to fluorine to form SiF x (x =
3, 4) are generated. Thereby, the concentration of fluorine in the etching gas is adjusted, and the etching rate is controlled. It is generally known that the concentration of fluorine affects the etching rate of a resist film.

【0015】そこで、特開平10−98024号公報に
おいては、レジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜に
対してドライエッチング(プラズマエッチング)を行な
う際に、シリコン酸化膜のレジスト膜に対する選択比を
向上させるため、フッ素に対する炭素の比率(以下、C
/F比と称する。)が比較的大きいフルオロカーボンガ
ス、例えばC58ガスを用いることが好ましいと提案さ
れている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-98024 discloses a method for improving the selectivity of a silicon oxide film to a resist film when dry etching (plasma etching) is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask. , The ratio of carbon to fluorine (hereinafter C
/ F ratio. It has been suggested that it is preferable to use a fluorocarbon gas having a relatively large amount, for example, a C 5 F 8 gas.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本件発
明者らが、レジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜に
対して、C/F比が大きいC58ガスを用いてドライエ
ッチングを行なったところ、従来から用いられているC
/F比が小さいC28ガスに比べて、選択性が向上しな
いことが分かった。
However, the present inventors performed dry etching on a silicon oxide film using a C 5 F 8 gas having a large C / F ratio using a resist film as a mask. Conventionally used C
It was found that the selectivity was not improved as compared with the C 2 F 8 gas having a small / F ratio.

【0017】以下、本件発明者が行なった実験について
説明する。
Hereinafter, an experiment performed by the present inventor will be described.

【0018】エッチング装置としてはICPプラズマド
ライエッチング装置を用い、プラズマを生成するために
投入される電力の大きさは1600Wに設定し、エッチ
ングガスとしてはC58ガスとArガスとの混合ガスを
用い、ガス流量はC58ガス:Arガス=4.7:4.
0(ml/min)に設定し、ガス圧力は0.133P
aに設定した。このようなプロセス条件を用いて、レジ
スト膜をマスクにしてシリコン酸化膜に対してエッチン
グを行なった。
An ICP plasma dry etching apparatus is used as an etching apparatus, the magnitude of electric power supplied for generating plasma is set to 1600 W, and a mixed gas of C 5 F 8 gas and Ar gas is used as an etching gas. And the gas flow rate is C 5 F 8 gas: Ar gas = 4.7: 4.
0 (ml / min), gas pressure is 0.133P
a. Under such process conditions, the silicon oxide film was etched using the resist film as a mask.

【0019】その結果、C/F比が大きいガス(C58
ガス)を用いているにも拘わらず、レジスト膜に対する
選択比は1.81であった。この選択比は、従来から用
いられているC/F比が小さいガス(C26ガス)と比
較してそれほど変わらない。
As a result, a gas having a large C / F ratio (C 5 F 8
Despite the use of gas, the selectivity to the resist film was 1.81. This selectivity does not change so much as compared with a conventionally used gas having a small C / F ratio (C 2 F 6 gas).

【0020】前記に鑑み、本発明は、C/F比が0.5
以上であるフルオロカーボンガスを用いてドライエッチ
ングを行なう場合の選択性を向上させることを目的とす
る。
In view of the above, the present invention provides a C / F ratio of 0.5
It is an object of the present invention to improve selectivity when dry etching is performed using the above fluorocarbon gas.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本件発明者は、C/F比
が大きいフルオロカーボンガスを用いてシリコン酸化膜
に対してドライエッチングを行なった場合に、レジスト
膜に対する選択比が向上するのは次の理由によるものと
考える。すなわち、シリコン酸化膜及びレジスト膜の表
面にポリマー膜が堆積され、該ポリマー膜がエッチング
を抑制する。このため、シリコン酸化膜のエッチングレ
ートの低下の程度が、レジスト膜のエッチングレートの
低下の程度よりも少ない場合に、レジスト膜に対する選
択比は向上する一方、シリコン酸化膜のエッチングレー
トの低下の程度が、レジスト膜のエッチングレートの低
下の程度に比べて大きいか又は同じ場合には、レジスト
膜に対する選択比は向上しない。
The present inventors have found that when dry etching is performed on a silicon oxide film using a fluorocarbon gas having a large C / F ratio, the selectivity to a resist film is improved. I think it is due to the reason. That is, a polymer film is deposited on the surfaces of the silicon oxide film and the resist film, and the polymer film suppresses etching. For this reason, when the degree of decrease in the etching rate of the silicon oxide film is smaller than the degree of decrease in the etching rate of the resist film, the selectivity to the resist film is improved, while the degree of decrease in the etching rate of the silicon oxide film is reduced. However, when the etching rate of the resist film is larger than or equal to the degree of reduction, the selectivity to the resist film does not improve.

【0022】従って、C/F比が大きいフルオロカーボ
ンガスを用いるとレジスト膜に対する選択比が必ず向上
するのではなく、C/F比が大きいフルオロカーボンガ
スを用いると共に、シリコン酸化膜のエッチングレート
の低下の程度をレジスト膜のエッチングレートの低下の
程度よりも少なくすることにより、レジスト膜に対する
選択比を向上させることができる。
Therefore, when a fluorocarbon gas having a large C / F ratio is used, the selectivity to the resist film is not necessarily improved, but a fluorocarbon gas having a large C / F ratio is used, and the etching rate of the silicon oxide film is reduced. By making the degree smaller than the degree of decrease in the etching rate of the resist film, the selectivity to the resist film can be improved.

【0023】さらに、本件発明者は、フルオロカーボン
ガスの滞在時間τ=P×V/Q(但し、Pはフルオロカ
ーボンガスの圧力(単位:Pa)であり、Vは反応室の容
積(単位:L )であり、Qはフルオロカーボンガスの流
量(単位:Pa・L/sec )である。)に着目し、種々の容
積を持つ反応室において、フルオロカーボンガスの圧力
及び流量を変化させて、レジスト膜に対する選択比が向
上する滞在時間τを求めた。その結果、C/F比が0.
5以上であるフルオロカーボンガスを用いる場合には、
滞在時間τが0.1(sec) よりも大きく且つ1(se
c) 以下であると、レジスト膜に対する選択比が向上す
ることを見い出した。また、滞在時間τが0.1(se
c) 以下である場合に、レジスト膜に対する選択比が向
上しないということは、ポリマーの堆積が促進されるこ
と、すなわち有機膜の堆積レートが向上することを意味
する。
Further, the present inventor has found that the residence time τ of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q (where P is the pressure (unit: Pa) of the fluorocarbon gas, and V is the volume (unit: L) of the reaction chamber. Focusing on the flow rate (unit: Pa · L / sec) of the fluorocarbon gas, and selecting the resist film by changing the pressure and the flow rate of the fluorocarbon gas in the reaction chamber having various volumes. The residence time τ at which the ratio was improved was determined. As a result, the C / F ratio is set to 0.1.
When using a fluorocarbon gas of 5 or more,
The stay time τ is larger than 0.1 (sec) and 1 (se
c) It was found that when the ratio was below, the selectivity to the resist film was improved. If the stay time τ is 0.1 (se
c) In the following cases, the fact that the selectivity to the resist film is not improved means that the deposition of the polymer is promoted, that is, the deposition rate of the organic film is improved.

【0024】ところで、滞在時間τ=P×V/Qの関係
式から分かるように、滞在時間τは反応室の容積Vによ
って変化する。
Incidentally, as can be seen from the relational expression of stay time τ = P × V / Q, the stay time τ changes depending on the volume V of the reaction chamber.

【0025】そこで、滞在時間τ=P×V/Qと、プラ
ズマを生成するために投入される電力の電力密度Pi=
0 /V(但し、W0 は電力の大きさであり、Vは反応
室の容積である。)との積であるP×W0 /Qという概
念を導入すると、反応室の容積とは無関係に、レジスト
膜に対する選択比を向上させたり、又は有機膜の堆積レ
ートを向上させたりすることができることを見い出し
た。
Therefore, the stay time τ = P × V / Q and the power density Pi = P =
When the concept of P × W 0 / Q, which is the product of W 0 / V (where W 0 is the magnitude of electric power and V is the volume of the reaction chamber), is introduced, the volume of the reaction chamber becomes Regardless, it has been found that the selectivity to the resist film can be improved or the deposition rate of the organic film can be improved.

【0026】本件発明は、前記の知見に基づいて成され
たものであって、具体的には、以下の通りである。
The present invention has been made based on the above findings, and is specifically as follows.

【0027】本発明に係る第1のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が0.5以上であるフルオロカーボンガスを導入する
工程と、フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成
し、該プラズマを用いてシリコン酸化膜に対してエッチ
ングを行なう工程とを備え、フルオロカーボンガスの反
応室における滞在時間τ=P×V/Q(但し、Pはフル
オロカーボンガスの圧力(単位:Pa)であり、Vは反応
室の容積(単位:L )であり、Qはフルオロカーボンガ
スの流量(単位:Pa・L/sec )である。)を0.1(se
c) よりも大きく且つ1(sec) 以下に制御する。
[0027] The first plasma processing method according to the present invention comprises:
A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and a step containing carbon and fluorine and a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber. A step of introducing a fluorocarbon gas and a step of generating a plasma made of the fluorocarbon gas and etching the silicon oxide film using the plasma, wherein a residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is τ = P × V / Q (where P is the pressure (unit: Pa) of the fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q is the flow rate (unit: Pa · L / sec) of the fluorocarbon gas. ) To 0.1 (se
Control is made larger than c) and 1 (sec) or less.

【0028】第1のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τを0.1(s
ec) よりも大きく且つ1(sec) 以下に制御してシリコン
酸化膜に対してエッチングを行なうため、プロセスを安
定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を2以上に
向上させることができる。
According to the first plasma processing method, the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is set to 0.1 (s).
Since etching is performed on the silicon oxide film while controlling it to be larger than (ec) and 1 (sec) or less, the selectivity to the resist film can be improved to 2 or more while the process is stabilized.

【0029】本発明に係る第2のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が0.5以上であるフルオロカーボンガスを導入する
工程と、フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成
し、該プラズマを用いてシリコン酸化膜に対してエッチ
ングを行なう工程とを備え、フルオロカーボンガスの反
応室における滞在時間τ=P×V/Q(但し、Pはフル
オロカーボンガスの圧力(単位:Pa)であり、Vは反応
室の容積(単位:L )であり、Qはフルオロカーボンガ
スの流量(単位:Pa・L/sec )である。)と、プラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Pi=W0
/V(但し、W0 は電力の大きさ(単位:W )であり、
Vは反応室の容積(単位:L )である。)との積である
P×W0 /Qの値を0.8×104(sec・W/m3)より
も大きく且つ8×104(sec・W/m3)以下に制御す
る。
The second plasma processing method according to the present invention comprises:
A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and a step containing carbon and fluorine and a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber. A step of introducing a fluorocarbon gas and a step of generating a plasma made of the fluorocarbon gas and etching the silicon oxide film using the plasma, wherein a residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is τ = P × V / Q (where P is the pressure (unit: Pa) of the fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q is the flow rate (unit: Pa · L / sec) of the fluorocarbon gas. ) And the power density Pi = W 0 of the power supplied to generate the plasma.
/ V (However, W 0 is the magnitude of the power (unit: A W),
V is the volume (unit: L) of the reaction chamber. ) Controls the value of P × W 0 / Q to 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3) greater than and 8 × 10 4 (sec · W / m 3) or less is the product of.

【0030】第2のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τとプラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Piとの積
であるP×W0 /Qの値を0.8×104(sec・W/
m3)よりも大きく且つ8×104(sec・W/m3)以下に
制御してシリコン酸化膜に対してエッチングを行なうた
め、プロセスを安定させた状態で、レジスト膜に対する
選択比を2以上に向上させることができる。
According to the second plasma processing method, the value of P × W 0 / Q which is the product of the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber and the power density Pi of the power supplied to generate the plasma is determined. 0.8 × 10 4 (sec · W /
Since the silicon oxide film is etched while being controlled to be larger than m 3 ) and not more than 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ), the selectivity to the resist film is set to 2 while the process is stabilized. The above can be improved.

【0031】本発明に係る第3のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に基板を設置する工程
と、反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が0.5以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、フルオロカーボンガスからな
るプラズマを生成し、該プラズマを用いて基板上に有機
膜を堆積する工程とを備え、フルオロカーボンガスの滞
在時間τ=P×V/Q(但し、Pはフルオロカーボンガ
スの圧力(単位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単
位:L )であり、Qはフルオロカーボンガスの流量(単
位:Pa・L/sec )である。)を0.1(sec) 以下に制御
する。
A third plasma processing method according to the present invention comprises:
A step of placing a substrate inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus; a step of introducing a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber; Generating a plasma consisting of the following, and depositing an organic film on the substrate using the plasma: residence time τ = P × V / Q of the fluorocarbon gas (where P is the pressure (unit: Pa ), V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q is the flow rate of fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec).

【0032】第3のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τを0.1(s
ec) 以下に制御して有機膜の堆積を行なうため、プロセ
スを安定させた状態で、有機膜の成膜レートを向上させ
ることができる。
According to the third plasma processing method, the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is set to 0.1 (s).
ec) Since the organic film is deposited under the following control, the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stabilized.

【0033】本発明に係る第4のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に基板を設置する工程
と、反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が0.5以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、フルオロカーボンガスからな
るプラズマを生成し、該プラズマを用いて基板上に有機
膜を堆積する工程とを備え、フルオロカーボンガスの滞
在時間τ=P×V/Q(但し、Pはフルオロカーボンガ
スの圧力(単位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単
位:L )であり、Qはフルオロカーボンガスの流量(単
位:Pa・L/sec )である。)と、プラズマを生成するた
めに投入される電力の電力密度Pi=W0/V(但し、
0 は電力の大きさ(単位:W )であり、Vは反応室の
容積(単位:L )である。)との積であるP×W0 /Q
の値を0.8×104 (sec・W/m3)以下に制御する。
[0033] The fourth plasma processing method according to the present invention comprises:
A step of placing a substrate inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus; a step of introducing a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber; Generating a plasma consisting of the following, and depositing an organic film on the substrate using the plasma: residence time τ = P × V / Q of the fluorocarbon gas (where P is the pressure (unit: Pa ), V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q is the flow rate (unit: Pa · L / sec) of the fluorocarbon gas) and the power supplied to generate the plasma. Power density Pi = W 0 / V (however,
W 0 is the magnitude of electric power (unit: W), and V is the volume of the reaction chamber (unit: L). ) And P × W 0 / Q
Is controlled to 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) or less.

【0034】第4のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τとプラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Piとの積
であるP×W0 /Qの値を0.8×104(sec・W/
m3)以下に制御して有機膜の堆積を行なうため、プロセ
スを安定させた状態で、有機膜の成膜レートを向上させ
ることができる。
According to the fourth plasma processing method, the value of P × W 0 / Q, which is the product of the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber and the power density Pi of the power supplied to generate the plasma, 0.8 × 10 4 (sec · W /
m 3 ) Since the organic film is deposited under the control described below, the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stabilized.

【0035】第1〜第4のプラズマ処理方法において、
フルオロカーボンガスは、C48ガス、C46ガス、C
38ガス、C58ガス及びC66ガスのうちの少なくと
も1つを含むガスであることが好ましい。
In the first to fourth plasma processing methods,
Fluorocarbon gas is C 4 F 8 gas, C 4 F 6 gas, C
3 F 8 gas, is preferably a gas containing at least one of a C 5 F 8 gas and C 6 F 6 gas.

【0036】第1〜第4のプラズマ処理方法において、
滞在時間τは、プラズマ処理装置に設けられたマスフロ
ーコントローラと、プラズマ処理装置に設けられたバル
ブ及びポンプとのうちの少なくとも1つにより制御され
ることが好ましい。
In the first to fourth plasma processing methods,
The stay time τ is preferably controlled by at least one of a mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and a valve and a pump provided in the plasma processing apparatus.

【0037】本発明に係る第5のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が0.5以上である第1のフルオロカーボンガスを導
入する工程と、第1のフルオロカーボンガスからなる第
1のプラズマを生成し、該第1のプラズマを用いてシリ
コン酸化膜に対してエッチングを行なう工程と、反応室
の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭
素の比率が0.5以上である第2のフルオロカーボンガ
スを導入する工程と、第2のフルオロカーボンガスから
なる第2のプラズマを生成し、該第2のプラズマを用い
て、エッチングが完了したシリコン酸化膜の上に有機膜
を堆積する工程とを備え、第1のフルオロカーボンガス
の反応室における第1の滞在時間τ1 =P1 ×V/Q1
(但し、P1 は第1のフルオロカーボンガスの圧力(単
位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単位:L )であ
り、Q1 は第1のフルオロカーボンガスの流量(単位:
Pa・L/sec )である。)を0.1(sec) よりも大きく且
つ1(sec) 以下に制御し、第2のフルオロカーボンガス
の反応室における第2の滞在時間τ2 =P2 ×V/Q2
(但し、P2 は第2のフルオロカーボンガスの圧力(単
位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単位:L )であ
り、Q2 は第2のフルオロカーボンガスの流量(単位:
Pa・L/sec )である。)を0.1(sec) 以下に制御す
る。
A fifth plasma processing method according to the present invention comprises:
A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and a step containing carbon and fluorine and a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber. A step of introducing a first fluorocarbon gas, a step of generating a first plasma made of the first fluorocarbon gas, and etching the silicon oxide film using the first plasma; Introducing a second fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more, and generating a second plasma composed of the second fluorocarbon gas; Depositing an organic film on the etched silicon oxide film using plasma, wherein the first fluorocarbon gas in the reaction chamber is 1 of the stay time τ 1 = P 1 × V / Q 1
(Where P 1 is the pressure (unit: Pa) of the first fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q 1 is the flow rate (unit:
Pa · L / sec). ) Is controlled to be larger than 0.1 (sec) and equal to or smaller than 1 (sec), and the second residence time τ 2 = P 2 × V / Q 2 of the second fluorocarbon gas in the reaction chamber is controlled.
(Where P 2 is the pressure (unit: Pa) of the second fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L 2 ) of the reaction chamber, and Q 2 is the flow rate (unit:
Pa · L / sec). ) Is controlled to 0.1 (sec) or less.

【0038】第5のプラズマ処理方法によると、プロセ
スを安定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を2
以上に向上させることができると共に有機膜の成膜レー
トを向上させることができる。
According to the fifth plasma processing method, the selectivity to the resist film is set to 2 while the process is stabilized.
It is possible to improve not only the above, but also to increase the deposition rate of the organic film.

【0039】本発明に係る第6のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が0.5以上である第1のフルオロカーボンガスを導
入する工程と、第1のフルオロカーボンガスからなる第
1のプラズマを生成し、該第1のプラズマを用いてシリ
コン酸化膜に対してエッチングを行なう工程と、反応室
の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭
素の比率が0.5以上である第2のフルオロカーボンガ
スを導入する工程と、第2のフルオロカーボンガスから
なる第2のプラズマを生成し、該第2のプラズマを用い
て、エッチングが完了したシリコン酸化膜の上に有機膜
を堆積する工程とを備え、第1のフルオロカーボンガス
の反応室における第1の滞在時間τ1 =P1 ×V/Q1
(但し、P1 は第1のフルオロカーボンガスの圧力(単
位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単位:L )であ
り、Q1 は第1のフルオロカーボンガスの流量(単位:
Pa・L/sec )である。)と、第1のプラズマを生成する
ために投入される第1の電力の電力密度Pi1 =W1
V(但し、W1 は第1の電力の大きさ(単位:W )であ
り、Vは反応室の容積(単位:L )である。)であ
る。)との第1の積であるP1 ×W1 /Q1 の値を0.
8×104 (sec・W/m3)よりも大きく且つ8×104
(sec・W/m3)以下に制御し、第2のフルオロカーボン
ガスの反応室における第2の滞在時間τ2 =P2 ×V/
2 (但し、P2 は第2のフルオロカーボンガスの圧力
(単位:Pa)であり、Vは反応室の容積(単位:L )で
あり、Q2 は第2のフルオロカーボンガスの流量(単
位:Pa・L/sec )である。)と、第2のプラズマを生成
するために投入される第2の電力の電力密度Pi2 =W
2 /V(但し、W2 は第2の電力の大きさ(単位:W )
であり、Vは反応室の容積(単位:L )である。)との
第2の積であるP2 ×W2/Q2 の値を0.8×104
(sec・W/m3)以下に制御する。
According to a sixth plasma processing method of the present invention,
A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and a step containing carbon and fluorine and a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more inside the reaction chamber. A step of introducing a first fluorocarbon gas, a step of generating a first plasma made of the first fluorocarbon gas, and etching the silicon oxide film using the first plasma; Introducing a second fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more, and generating a second plasma composed of the second fluorocarbon gas; Depositing an organic film on the etched silicon oxide film using plasma, wherein the first fluorocarbon gas in the reaction chamber is 1 of the stay time τ 1 = P 1 × V / Q 1
(Where P 1 is the pressure (unit: Pa) of the first fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q 1 is the flow rate (unit:
Pa · L / sec). ) And the power density of the first power supplied to generate the first plasma, Pi 1 = W 1 /
V (where W 1 is the magnitude of the first electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L)). ) Is the first product of P 1 × W 1 / Q 1 .
Larger than 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and 8 × 10 4
(Sec · W / m 3 ) or less, and the second stay time τ 2 = P 2 × V / of the second fluorocarbon gas in the reaction chamber.
Q 2 (where, P 2 is the pressure (unit: Pa) of the second fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q 2 is the flow rate (unit: Pa · L / sec)), and the power density Pi 2 = W of the second power supplied to generate the second plasma.
2 / V (where, W 2 is the magnitude of the second power (unit: W)
And V is the volume (unit: L) of the reaction chamber. ) And the value of P 2 × W 2 / Q 2 , which is the second product of 0.8 × 10 4
(Sec · W / m 3 ) or less.

【0040】第6のプラズマ処理方法によると、プロセ
スを安定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を2
以上に向上させることができると共に有機膜の成膜レー
トを向上させることができる。
According to the sixth plasma processing method, the selectivity to the resist film is set to 2 while the process is stabilized.
It is possible to improve not only the above, but also to increase the deposition rate of the organic film.

【0041】第5又は第6のプラズマ処理方法におい
て、第1のフルオロカーボンガスは、C48ガス、C3
8ガス、C58ガス及びC66ガスのうちの少なくと
も1つを含むガスであり、第2のフルオロカーボンガス
は、C48ガス、C46ガス、C 38ガス、C58ガス
及びC66ガスのうちの少なくとも1つを含むガスであ
ることが好ましい。
In the fifth or sixth plasma processing method,
And the first fluorocarbon gas is CFourF8Gas, CThree
F8Gas, CFiveF8Gas and C6F6At least of the gas
Is also a gas containing one, and the second fluorocarbon gas
Is CFourF8Gas, CFourF6Gas, C ThreeF8Gas, CFiveF8gas
And C6F6A gas containing at least one of the gases
Preferably.

【0042】第5又は第6のプラズマ処理方法におい
て、第1の滞在時間τ1 及び第2の滞在時間τ2 は、プ
ラズマ処理装置に設けられたマスフローコントローラ
と、プラズマ処理装置に設けられたバルブ及びポンプと
のうちの少なくとも1つによりそれぞれ制御されること
が好ましい。
In the fifth or sixth plasma processing method, the first stay time τ 1 and the second stay time τ 2 are determined by the mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and the valve provided in the plasma processing apparatus. And at least one of a pump and a pump.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
プラズマ処理方法について説明するが、その前提とし
て、本発明の解決原理について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plasma processing method according to each embodiment of the present invention will be described. As a premise, a principle of solution of the present invention will be described.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】[表1]、[表2]及び[表3]は、エッ
チングガスとしてC58ガスを用いるプラズマエッチン
グ方法において、反応室の容積、C58ガスの流量及び
58ガスの圧力を変化させながらプラズマエッチング
を行なって、反応室におけるガスの滞在時間τを求めた
実験結果を示している。
[0047] [Table 1], [Table 2] and [Table 3], in the plasma etching method using the C 5 F 8 as an etching gas, the volume of the reaction chamber, the C 5 F 8 gas flow rate and C 5 F 8 shows the results of an experiment in which plasma etching was performed while changing the gas pressure, and the residence time τ of the gas in the reaction chamber was determined.

【0048】尚、[表1]は反応室の容積が25リット
ルの場合であり、[表2]は反応室の容積が10リット
ルの場合であり、[表3]は反応室の容積が50リット
ルの場合である。また、滞在時間τを求める実験におい
ては、ガス流量として標準状態における1分間当たりの
流量(mL)を用いたため、標準状態における1分間当
たりのガス流量79.05(mL)=133.3(Pa・L
/sec)という換算式に基づき、C58ガスの流量は
(×133.3/79.05(Pa・L/sec))の単位で
示している。また、ガス圧力としてmTorrを用いた
ため、1(mTorr)=0.133(Pa)という換算式に基
づき、C58ガスの圧力は(×0.133(Pa)の単位
で示している。
[Table 1] shows the case where the volume of the reaction chamber is 25 liters, [Table 2] shows the case where the volume of the reaction chamber is 10 liters, and [Table 3] shows the case where the volume of the reaction chamber is 50 liters. It is the case of liter. In the experiment for determining the stay time τ, the flow rate (mL) per minute in the standard state was used as the gas flow rate, so that the gas flow rate per minute in the standard state was 79.05 (mL) = 133.3 (Pa).・ L
/ Sec), the flow rate of the C 5 F 8 gas is shown in units of (× 133.3 / 79.05 (Pa · L / sec)). Further, since mTorr was used as the gas pressure, the pressure of the C 5 F 8 gas is shown in the unit of (× 0.133 (Pa)) based on the conversion formula of 1 (mTorr) = 0.133 (Pa).

【0049】[表1]、[表2]及び[表3]のデータ
は、反応室の容積(単位:L )、ガス流量(単位:Pa・
L/sec )及びガス圧力(単位:Pa)の値を、τ=P×V
/Q(但し、τは反応室におけるガスの滞在時間(単
位:sec )であり、Pはガスの圧力(単位:Pa)であ
り、Vは反応室の容積(単位:L )であり、Qはガスの
流量(単位:Pa・L/sec )である。)の関係式に代入し
て、ガスの滞在時間τを求めた。また、[表1]、[表
2]及び[表3]において、太線の枠で囲んだ領域は、
レジスト膜に対するシリコン酸化膜の選択比が2以上と
なる滞在時間を示している。
The data in [Table 1], [Table 2] and [Table 3] are based on the volume of the reaction chamber (unit: L) and the gas flow rate (unit: Pa ·
L / sec) and the gas pressure (unit: Pa) are given by τ = P × V
/ Q (where τ is the residence time of the gas in the reaction chamber (unit: sec), P is the gas pressure (unit: Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), Q Is the gas flow rate (unit: Pa · L / sec)) to determine the gas residence time τ. Further, in [Table 1], [Table 2] and [Table 3], a region surrounded by a thick line frame is:
The stay time at which the selectivity of the silicon oxide film to the resist film becomes 2 or more is shown.

【0050】従って、[表1]、[表2]及び[表3]
から、エッチングガスとしてC58ガスを用いるプラズ
マエッチング方法においては、滞在時間τが0.1(se
c) よりも大きく且つ1(sec) 以下であると、レジスト
膜に対するシリコン酸化膜の選択比として2以上の値を
得られることが分かる。尚、太枠で囲んだ領域以外の領
域においても、滞在時間τが0.1〜1(sec) の範囲に
入っているものもあるが、太枠で囲んだ領域と対応する
ガス流量及びガス圧力を用いるとプロセスが安定するこ
とが経験上分かっている。[表1]、[表2]及び[表
3]においては、滞在時間τは、0.01(sec) 〜39
5.3(sec) の範囲に分布しているが、本発明は、0.
1〜1(sec) の範囲という極めて狭い領域を選択したも
のであり、滞在時間をこの極めて狭い領域を選択する
と、プロセスが安定すると共にレジスト膜に対するシリ
コン酸化膜の選択比が2以上になることを見い出したも
のである。
Therefore, [Table 1], [Table 2] and [Table 3]
Therefore, in the plasma etching method using C 5 F 8 gas as the etching gas, the residence time τ is 0.1 (se).
It can be seen that when the value is larger than c) and 1 (sec) or less, a value of 2 or more can be obtained as the selectivity of the silicon oxide film to the resist film. In some regions other than the region surrounded by the thick frame, the staying time τ is in the range of 0.1 to 1 (sec). Experience has shown that the use of pressure stabilizes the process. In [Table 1], [Table 2] and [Table 3], the stay time τ is 0.01 (sec) to 39.
Although it is distributed in the range of 5.3 (sec), the present invention has a distribution of 0.3 (sec).
An extremely narrow region of 1 to 1 (sec) is selected. If this extremely short region is selected, the process becomes stable and the selectivity of the silicon oxide film to the resist film becomes 2 or more. It was found.

【0051】また、滞在時間τが0.1(sec) 以下であ
る場合には、対レジスト膜に対する選択比が低くなると
いうことは、ポリマーの堆積が促進されること、すなわ
ち有機膜の堆積レートが向上することを意味する。従っ
て、ガスの滞在時間τを0.1(sec) 以下に設定する
と、有機膜の堆積レートが向上する。
When the staying time τ is less than 0.1 (sec), the lower selectivity to the resist film means that the polymer deposition is promoted, that is, the organic film deposition rate Means better. Therefore, when the residence time τ of the gas is set to 0.1 (sec) or less, the deposition rate of the organic film is improved.

【0052】ところで、前述したτ=P×V/Qの関係
式から分かるように、滞在時間τは反応室の容積Vによ
って変化する。
Incidentally, as can be seen from the above-mentioned relational expression of τ = P × V / Q, the stay time τ changes depending on the volume V of the reaction chamber.

【0053】そこで、プラズマを生成するために投入さ
れる電力の電力密度Pi=W0 /V(但し、W0 は電力
の大きさ(単位:W )であり、Vは反応室の容積(単
位:L)である。)と、滞在時間τとの積であるE=P
×W0 /Qという概念を導入する。このようにすると、
反応室の容積とは無関係に、レジスト膜に対する選択比
を向上させたり、又は有機膜の堆積レートを向上させた
りすることができる。
Therefore, the power density Pi = W 0 / V (where W 0 is the magnitude of the power (unit: W)) and V is the volume of the reaction chamber (unit) : L)) and the stay time τ, E = P
The concept of × W 0 / Q is introduced. This way,
Regardless of the volume of the reaction chamber, the selectivity to the resist film can be improved, or the deposition rate of the organic film can be improved.

【0054】滞在時間τが0.1よりも小さく且つ1(s
ec) 以下の範囲であるということは、滞在時間τと電力
密度Piとの積Eが0.8×104(sec・W/m3)より
も大きく且つ8×104(sec・W/m3)以下であるとい
うことに相当する。
If the stay time τ is smaller than 0.1 and 1 (s
ec) The following range means that the product E of the stay time τ and the power density Pi is larger than 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) or less.

【0055】従って、滞在時間τと電力密度Piとの積
Eが0.8×104(sec・W/m3)よりも大きく且つ8
×104(sec・W/m3)以下であると、プロセスが安定
すると共にレジスト膜に対するシリコン酸化膜の選択比
が2以上になる。
Therefore, the product E of the stay time τ and the power density Pi is larger than 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and 8
If it is not more than × 10 4 (sec · W / m 3 ), the process becomes stable and the selectivity of the silicon oxide film to the resist film becomes 2 or more.

【0056】滞在時間τと電力密度Piとの積Eが0.
8×104(sec・W/m3)以下であると、有機膜の堆積
レートが向上する。
When the product E of the stay time τ and the power density Pi is 0.
When it is not more than 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ), the deposition rate of the organic film is improved.

【0057】図2は、エッチングガスを変えてプラズマ
エッチングを行なったときの、滞在時間τとBPSG
(Boro-phospho-silicate glass)及びレジスト膜のエ
ッチングレートとの関係を示している。尚、図2におい
て、★はC26ガスを用いたときのBPSG膜に対する
エッチングレートを示し、◆はC48ガスを用いたとき
のBPSG膜に対するエッチングレートを示し、●はC
58ガスを用いたときのBPSG膜に対するエッチング
レートを示し、☆はC26ガスを用いたときのレジスト
膜に対するエッチングレートを示し、◇はC48ガスを
用いたときのレジスト膜に対するエッチングレートを示
し、○はC58ガスを用いたときのレジスト膜に対する
エッチングレートを示している。
FIG. 2 shows the dwell time τ and BPSG when plasma etching was performed by changing the etching gas.
(Boro-phospho-silicate glass) and the relationship with the etching rate of the resist film. In FIG. 2, ★ represents the etching rate for the BPSG film when using C 2 F 6 gas, Δ represents the etching rate for the BPSG film when using C 4 F 8 gas, and ● represents the etching rate for the BPSG film.
Shows the etching rate for the BPSG film when using 5 F 8 gas, ☆ shows the etching rate for the resist film when using C 2 F 6 gas, and Δ shows the resist when using C 4 F 8 gas. The レ ー ト indicates the etching rate for the resist film when the C 5 F 8 gas is used.

【0058】図2から、C48ガス及びC58ガスを用
いる場合、滞在時間が短くなると、BPSG膜及びレジ
スト膜のエッチングレートが小さくなることが分かる。
これは、BPSG膜及びレジスト膜の各表面にポリマー
膜が堆積し、該ポリマー膜がエッチングを抑制する働き
をするためであると考えられる。一方、C26ガスを用
いる場合、滞在時間が短くなると、BPSG膜及びレジ
スト膜のエッチングレートが大きくなることが分かる。
FIG. 2 shows that when the C 4 F 8 gas and the C 5 F 8 gas are used, the etching rate of the BPSG film and the resist film decreases as the staying time decreases.
This is considered to be because a polymer film is deposited on each surface of the BPSG film and the resist film, and the polymer film functions to suppress etching. On the other hand, when the C 2 F 6 gas is used, it can be seen that the shorter the residence time, the higher the etching rate of the BPSG film and the resist film.

【0059】図3は、レジスト膜のエッチングレートに
対するBPSG膜のエッチングレートの比つまりレジス
ト膜に対する選択比の滞在時間τに対する依存性を示し
ている。尚、図3において、★はC26ガスを用いたと
きの選択比を示し、◆はC48ガスを用いたときの選択
比を示し、●はC58ガスを用いたときの選択比を示し
ている。
FIG. 3 shows the dependence of the ratio of the etching rate of the BPSG film to the etching rate of the resist film, that is, the dependency of the selectivity on the resist film on the residence time τ. In FIG. 3, ★ represents the selectivity when using C 2 F 6 gas, Δ represents the selectivity when using C 4 F 8 gas, and ● represents the use of C 5 F 8 gas. The selection ratio at the time is shown.

【0060】図3から、C48ガス及びC58ガスを用
いる場合、滞在時間を短くすると、レジスト膜に対する
選択比が大きくなることが分かる。もっとも、C48
スを用いる場合、滞在時間が0.2(sec) 以下では、
選択比は低下する。これは、レジスト膜のエッチングレ
ートの低下よりもBPSG膜のエッチングレートの低下
の方が大きくなるためである。一方、C26ガスを用い
る場合、選択比は滞在時間に殆ど依存しないことが分か
る。
FIG. 3 shows that when C 4 F 8 gas and C 5 F 8 gas are used, the shorter the staying time, the higher the selectivity to the resist film. However, when C 4 F 8 gas is used, if the stay time is 0.2 (sec) or less,
The selectivity decreases. This is because the decrease in the etching rate of the BPSG film is larger than the decrease in the etching rate of the resist film. On the other hand, when C 2 F 6 gas is used, it can be seen that the selectivity hardly depends on the stay time.

【0061】以上の考察から、C48ガス及びC58
スのように、炭素の比率が0.5以上であるフルオロカ
ーボンガスを用いる場合、滞在時間を0.1(sec) より
も大きく且つ1(sec) 以下に制御すると、エッチング選
択性が向上することが確認される。
From the above considerations, when a fluorocarbon gas having a carbon ratio of 0.5 or more, such as C 4 F 8 gas and C 5 F 8 gas, is used, the staying time is shorter than 0.1 (sec). It is confirmed that the etching selectivity is improved when it is controlled to a large value and 1 (sec) or less.

【0062】図4は、誘導結合型プラズマ処理装置にお
いて、フルオロカーボンガスからなるプラズマを発生さ
せた場合の、F- イオン、CF3-イオン、C25 - イオ
ン、C57 - イオン、C711 - イオン及びC811 -
オンの各イオン量の滞在時間に対する依存性を示してお
り、この測定は電子付着質量分析法を用いて行なったも
のである。従って、F- イオンは全てのCxy分子から
の解離性電子付着過程によって生成されたものであり、
CF3-イオンはCF4 分子からの解離性電子付着過程に
よって生成され、C25 - イオンはC26分子からの解
離性電子付着過程によって生成されている。また、C5
7 - イオン、C711 - イオン及びC8 11 - イオンに
ついては、同様の解離性電子付着過程と、非解離性電子
付着過程との両方の過程で生成されたものである。
FIG. 4 shows an inductively coupled plasma processing apparatus.
To generate plasma consisting of fluorocarbon gas.
F-Ion, CF3-Ion, CTwoFFive -Io
N, CFiveF7 -Ion, C7F11 -Ion and C8F11 -I
Show the dependence of the amount of each ion on on the residence time.
This measurement was performed using electron attachment mass spectrometry.
It is. Therefore, F-The ions are all CxFyFrom the molecule
Produced by the dissociative electron attachment process of
CF3-Ion is CFFourIn the process of attaching dissociative electrons from molecules
Generated by CTwoFFive -The ion is CTwoF6Solutions from molecules
It is produced by the process of attaching detached electrons. Also, CFive
F7 -Ion, C7F11 -Ion and C8F 11 -To ion
The similar dissociative electron attachment process and non-dissociative electron
It is produced in both the adhesion process and the adhesion process.

【0063】図4から、滞在時間を短くすると、F-
オン、CF3-イオン及びC25 - イオン等の低次イオン
は減少する一方、C57 - イオン、C711 - イオン及
びC811 - イオン等の高次イオンは増加することが分
かる。すなわち、滞在時間を短くすると、低次分子が減
少する一方、高次分子が増加することが分かり、従っ
て、滞在時間を短くすると、レジスト膜に対する選択性
が向上することが分かる。
[0063] From FIG. 4, when a shorter stay time, F - ions, CF 3- ions and C 2 F 5 - While low order ions is reduced, such as an ion, C 5 F 7 - ion, C 7 F 11 - ions and C 8 F 11 - higher ions such as ions can be seen to increase. That is, when the staying time is shortened, the lower-order molecules are decreased while the higher-order molecules are increased. Therefore, it is found that when the staying time is shortened, the selectivity to the resist film is improved.

【0064】図5は、エッチングガスを変えてプラズマ
エッチングを行なったときの、滞在時間τと電力密度P
iとの積Eと、BPSG及びレジスト膜のエッチングレ
ートとの関係を示している。尚、図5においては、電力
密度Piは1800Wとして計算している。また、図5
において、★はC26ガスを用いたときのBPSG膜に
対するエッチングレートを示し、◆はC48ガスを用い
たときのBPSG膜に対するエッチングレートを示し、
●はC58ガスを用いたときのBPSG膜に対するエッ
チングレートを示し、☆はC26ガスを用いたときのレ
ジスト膜に対するエッチングレートを示し、◇はC48
ガスを用いたときのレジスト膜に対するエッチングレー
トを示し、○はC58ガスを用いたときのレジスト膜に
対するエッチングレートを示している。
FIG. 5 shows the residence time τ and the power density P when plasma etching is performed by changing the etching gas.
The relation between the product E with i and the etching rate of the BPSG and the resist film is shown. Note that, in FIG. 5, the calculation is performed on the assumption that the power density Pi is 1800 W. FIG.
In the formula, ★ represents the etching rate for the BPSG film when using C 2 F 6 gas, Δ represents the etching rate for the BPSG film when using C 4 F 8 gas,
● indicates the etching rate for the BPSG film when using C 5 F 8 gas, ☆ indicates the etching rate for the resist film when using C 2 F 6 gas, and Δ indicates C 4 F 8.
The etching rate for the resist film when gas is used is shown, and ○ indicates the etching rate for the resist film when C 5 F 8 gas is used.

【0065】図5から、C48ガス及びC58ガスを用
いる場合、滞在時間と電力密度との積Eが小さくなる
と、BPSG膜及びレジスト膜のエッチングレートが小
さくなることが分かる。これは、前述した、滞在時間τ
と、BPSG膜及びレジスト膜のエッチングレートとの
間の関係と同様の関係が成り立つためである。
FIG. 5 shows that in the case of using C 4 F 8 gas and C 5 F 8 gas, the etching rate of the BPSG film and the resist film decreases when the product E of the stay time and the power density decreases. This is the stay time τ
And the same relationship as the relationship between the etching rate of the BPSG film and the resist film.

【0066】図6は、レジスト膜に対する選択比の、滞
在時間と電力密度との積Eに対する依存性を示してい
る。尚、図6においては、電力密度Piは1800Wと
して計算している。また、図6において、★はC26
スを用いたときの選択比を示し、◆はC48ガスを用い
たときの選択比を示し、●はC58ガスを用いたときの
選択比を示している。
FIG. 6 shows the dependence of the selectivity for the resist film on the product E of the stay time and the power density. In FIG. 6, the power density Pi is calculated as 1800 W. In FIG. 6, ★ represents the selectivity when using C 2 F 6 gas, Δ represents the selectivity when using C 4 F 8 gas, and ● represents the use of C 5 F 8 gas. The selection ratio at the time is shown.

【0067】図6から、C48ガス及びC58ガスを用
いる場合、滞在時間と電力密度との積Eを小さくする
と、レジスト膜に対する選択比が大きくなることが分か
る。これは、前述した滞在時間と選択比との間の関係と
同様の関係が成り立つためである。
FIG. 6 shows that when C 4 F 8 gas and C 5 F 8 gas are used, when the product E of the stay time and the power density is reduced, the selectivity to the resist film is increased. This is because the same relationship as the relationship between the stay time and the selection ratio described above is established.

【0068】以上の考察から、C48ガス及びC58
スのように、炭素の比率が0.5以上であるフルオロカ
ーボンガスを用いる場合、滞在時間と電力密度との積E
を0.8×104(sec・W/m3)よりも大きく且つ8×
104(sec・W/m3)以下に制御すると、エッチング選
択性が向上することが確認される。
From the above considerations, when a fluorocarbon gas having a carbon ratio of 0.5 or more, such as C 4 F 8 gas and C 5 F 8 gas, is used, the product E of the residence time and the power density is obtained.
Is larger than 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and 8 ×
It is confirmed that the etching selectivity is improved when the control is performed at 10 4 (sec · W / m 3 ) or less.

【0069】図7は、誘導結合型プラズマ処理装置にお
いて、フルオロカーボンガスからなるプラズマを発生さ
せた場合の、F- イオン、CF3-イオン、C25 - イオ
ン、C57 - イオン、C711 - イオン及びC811 -
オンの各イオン量の滞在時間と電力密度との積に対する
依存性を示している。
[0069] Figure 7, in inductively coupled plasma processing apparatus, in the case where plasma is generated consisting of fluorocarbon gases, F - ions, CF 3- ions, C 2 F 5 - ions, C 5 F 7 - ions, C 7 F 11 - ions, and C 8 F 11 - shows the dependence on the product of the residence time and the power density of each ion of the ion.

【0070】図7から、滞在時間と電力密度との積Eを
小さくすると、F- イオン、CF3-イオン及びC25 -
イオン等の低次イオンは減少する一方、C57 - イオ
ン、C 711 - イオン及びC811 - イオン等の高次イオ
ンは増加することが分かる。すなわち、滞在時間と電力
密度との積Eを小さくすると、レジスト膜に対する選択
性が向上することが分かる。
From FIG. 7, the product E of the stay time and the power density is
If you make it smaller, F-Ion, CF3-Ion and CTwoFFive -
While low-order ions such as ions decrease, CFiveF7 -Io
N, C 7F11 -Ion and C8F11 -Higher order ions such as ions
It can be seen that the number increases. That is, stay time and power
If the product E with the density is reduced, the choice for the resist film
It can be seen that the property is improved.

【0071】図8(a)〜(c)は、滞在時間をパラメ
ーターとして、F- イオンの電子エネルギーの強度分布
を測定した結果を示しており、図8(a)は滞在時間が
4.5(sec) の場合であり、図8(b)は滞在時間が
5.2(sec) の場合であり、図8(c)は滞在時間が
13.5(sec) の場合である。これらの強度分布は、
各分子からの解離性のフラグメントを観察することがで
き且つ断面積が既知のものに関しては測定が可能であ
る。
[0071] FIG. 8 (a) ~ (c) is a residence time as a parameter, F - shows the result of measuring the intensity distribution of the electron energy of the ion, FIG. 8 (a) is the residence time 4.5 (Sec), FIG. 8 (b) shows the case where the stay time is 5.2 (sec), and FIG. 8 (c) shows the case where the stay time is 13.5 (sec). These intensity distributions
Dissociable fragments from each molecule can be observed and measurements can be made for those with known cross-sectional areas.

【0072】図8(a)〜(c)から、C26ガス及び
38ガスについては、滞在時間が長くなると、C26
ガス及びC38ガスが増加することが分かる。この現象
は、図3に示す結果と整合性を有している。また、図8
(a)〜(c)から、滞在時間を短くすると、環境に悪
影響を及ぼすC26ガス又はC38ガス等の規制対象フ
ルオロカーボンガスを低減できることが分かる。
[0072] From FIG. 8 (a) ~ (c) , for the C 2 F 6 gas and C 3 F 8 gas, the residence time is prolonged, C 2 F 6
It can be seen that the gas and C 3 F 8 gas increase. This phenomenon is consistent with the result shown in FIG. FIG.
From (a) to (c), it can be seen that when the staying time is shortened, the regulated fluorocarbon gas such as C 2 F 6 gas or C 3 F 8 gas which adversely affects the environment can be reduced.

【0073】ところで、特開平5−259119号公報
においては、高速排気ポンプを用いて滞在時間τを短く
し、これによって、エッチング選択比の向上を図る技術
が提案されている。特開平5−259119号公報にお
ける
Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-259119 proposes a technique for shortening the staying time τ by using a high-speed exhaust pump, thereby improving the etching selectivity. JP-A-5-259119

【0051】、図7及びその説明の箇所に示されている
技術は、一見すると本件発明と類似している。
The technique shown in FIG. 7 and the description thereof is apparently similar to the present invention.

【0074】ところが、特開平5−259119号公報
の発明が解決しようとする課題は、化学式:SiO2
CFx →SiFx +CO2 で表わされる右辺のCO2
高速排気することにより、ウエハからの反応生成物(C
2 等)の影響を少なくしようとするものであり、特開
平5−259119号公報の発明はエッチングガスに関
する特定がされていない。
However, the problem to be solved by the invention of JP-A-5-259119 is that the chemical formula: SiO 2 +
By rapidly exhausting CO 2 on the right side represented by CF x → SiF x + CO 2 , a reaction product (C
O 2, etc.) is intended to influence try less of, the invention of JP-A-5-259119 Patent Publication not specified regarding the etching gas.

【0075】これに対して、本件発明は、前記のような
課題は一切なく、C/F比が大きいガスを用いてエッチ
ングする場合に、レジスト膜に対する選択比を確実に高
くするには、滞在時間τ又は滞在時間と電力密度との積
Eを所定範囲に設定することが重要であるということを
見い出したものである。従って、エッチングガスの特定
が成されていない特開平5−259119号公報の発明
と、プロセスガスをC/F比が0.5以上であるフルオ
ロカーボンガスに特定している本件発明とは、技術的思
想、構成及び効果の点で全く異なるものである。
On the other hand, the present invention does not have the above-mentioned problem at all, and when etching using a gas having a large C / F ratio, it is necessary to make sure that the selectivity to the resist film is increased. It has been found that it is important to set the product E of the time τ or the stay time and the power density in a predetermined range. Therefore, the invention of JP-A-5-259119, in which the etching gas is not specified, and the present invention, in which the process gas is specified as a fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, are technically different. It is completely different in terms of ideas, configurations and effects.

【0076】(第1の実施形態)以下、第1の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図1及び図9を参照
しながら説明する。
(First Embodiment) A plasma processing method according to a first embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0077】まず、ステップSA1において、プラズマ
処理装置の反応室10の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台20の上に設置する。この場
合、半導体基板の上にはシリコン酸化膜が形成されてい
ると共に、該シリコン酸化膜の上にはパターン化された
レジスト膜が形成されている。
First, in step SA 1, a semiconductor substrate is carried into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample table 20. In this case, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate, and a patterned resist film is formed on the silicon oxide film.

【0078】次に、ステップSA2において、反応室1
0の内部に、C/F比が0.5以上であるフルオロカー
ボンガス、例えばC58ガスを導入する。この場合、ガ
ス圧力としては、0.665Pa〜3.99Paの範
囲、例えば1.33Paになるように制御する。
Next, in step SA2, the reaction chamber 1
0, a fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, a C 5 F 8 gas is introduced. In this case, the gas pressure is controlled to be in a range of 0.665 Pa to 3.99 Pa, for example, 1.33 Pa.

【0079】次に、ステップSA3において、τ=P×
V/Q(但し、τは反応室におけるガスの滞在時間(単
位:sec )であり、Pはガスの圧力(単位:Pa)であ
り、Vは反応室の容積(単位:L )であり、Qはガスの
流量(単位:Pa・L/sec )である。)の関係式を用い
て、滞在時間τが0.1(sec )よりも大きく且つ1
(sec )以下になるように、マスフローコントローラ1
5を調整してガス流量を制御する。
Next, at step SA3, τ = P ×
V / Q (where τ is the residence time of the gas in the reaction chamber (unit: sec), P is the gas pressure (unit: Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), Q is a gas flow rate (unit: Pa · L / sec), and the residence time τ is larger than 0.1 (sec) and 1
(Sec) The mass flow controller 1
Adjust 5 to control the gas flow.

【0080】次に、ステップSA4において、第1の高
周波電源13から誘導コイル12に第1の高周波電力を
印加して、フルオロカーボンガス例えばC58ガスから
なるプラズマを生成する。この場合、滞在時間τが0.
1(sec )よりも大きく且つ1(sec )以下になるよう
にガス流量を制御すると、プラズマを生成するために投
入される第1の高周波電力の電力密度Pi=W0 /V
(但し、W0 は電力の大きさ(単位:W )であり、Vは
反応室の容積(単位:L )である。)と、滞在時間τと
の積であるE=P×W0 /Qは、必然的に0.8×10
4(sec・W/m3)よりも大きく且つ8×104(sec・W/
m3)以下に設定される。
Next, in step SA4, a first high frequency power is applied from the first high frequency power supply 13 to the induction coil 12 to generate a plasma made of a fluorocarbon gas, for example, a C 5 F 8 gas. In this case, the stay time τ is 0.
When the gas flow rate is controlled to be greater than 1 (sec) and equal to or less than 1 (sec), the power density of the first high-frequency power supplied to generate plasma, Pi = W 0 / V
(However, W 0 is the magnitude of electric power (unit: W 2), and V is the volume of the reaction chamber (unit: L 2)) and E = P × W 0 / Q is necessarily 0.8 × 10
4 (sec · W / m 3 ) and 8 × 10 4 (sec · W /
m 3 ) It is set as follows.

【0081】次に、ステップSA5において、第2の高
周波電源22から試料台20に第2の高周波電力を印加
して、生成されたプラズマを試料台20の上の半導体基
板上に導入して、ステップSA6において、レジスト膜
をマスクにしてシリコン酸化膜に対してプラズマエッチ
ングを行なう。
Next, in step SA5, a second high-frequency power is applied from the second high-frequency power supply 22 to the sample stage 20, and the generated plasma is introduced onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SA6, plasma etching is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask.

【0082】第1の実施形態によると、パフルオロカボ
ンガスの反応室内における滞在時間τを0.1(sec )
よりも大きく且つ1(sec )以下に設定すると共に、第
1の高周波電力の電力密度Piと滞在時間τとの積であ
るE=P×W0 /Qを0.8×104(sec・W/m3)よ
りも大きく且つ8×104(sec・W/m3)以下に設定し
たため、シリコン酸化膜のレジスト膜に対する選択比を
2以上にすることができる。
According to the first embodiment, the residence time τ of the pafluorocarbon gas in the reaction chamber is set to 0.1 (sec).
And E (P × W 0 / Q), which is the product of the power density Pi of the first high-frequency power and the stay time τ, is set to 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) or less, the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film can be made 2 or more.

【0083】(第2の実施形態)以下、第2の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図1及び図10を参
照しながら説明する。
(Second Embodiment) Hereinafter, a plasma processing method according to a second embodiment will be described with reference to FIGS.

【0084】まず、ステップSB1において、プラズマ
処理装置の反応室10の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台20の上に設置する。
First, in step SB1, a semiconductor substrate is carried into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample stage 20.

【0085】次に、ステップSB2において、反応室1
0の内部に、C/F比が0.5以上であるフルオロカー
ボンガス、例えばC58ガスを導入する。この場合、ガ
ス圧力としては、0.665Pa〜3.99Paの範
囲、例えば1.33Paになるように制御する。
Next, in step SB2, the reaction chamber 1
0, a fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, a C 5 F 8 gas is introduced. In this case, the gas pressure is controlled to be in a range of 0.665 Pa to 3.99 Pa, for example, 1.33 Pa.

【0086】次に、ステップSB3において、前述の関
係式τ=P×V/Qを用いて、滞在時間τが0.1(se
c )以下になるように、マスフローコントローラ15を
調整してガス流量を制御する。
Next, in step SB3, the stay time τ is set to 0.1 (sequence) using the above-mentioned relational expression τ = P × V / Q.
c) Adjust the mass flow controller 15 to control the gas flow rate as described below.

【0087】次に、ステップSB4において、第1の高
周波電源13から誘導コイル12に第1の高周波電力を
印加して、フルオロカーボンガス例えばC58ガスから
なるプラズマを生成する。この場合、滞在時間τが0.
1(sec )以下になるようにガス流量を制御すると、プ
ラズマを生成するために投入される第1の高周波電力の
電力密度Piと滞在時間τとの積であるE=P×W0
Qは、必然的に0.8×104(sec・W/m3)以下に設
定される。
Next, in step SB4, a first high-frequency power is applied to the induction coil 12 from the first high-frequency power supply 13 to generate a plasma composed of a fluorocarbon gas, for example, a C 5 F 8 gas. In this case, the stay time τ is 0.
When the gas flow rate is controlled to be 1 (sec) or less, E = P × W 0 /, which is the product of the power density Pi of the first high-frequency power supplied to generate plasma and the residence time τ.
Q is necessarily set to 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) or less.

【0088】次に、ステップSB5において、第2の高
周波電源22から試料台20に第2の高周波電力を印加
して、生成されたプラズマを試料台20の上の半導体基
板上に導入して、ステップSB6において、半導体基板
の上に有機膜を堆積する。
Next, in step SB5, a second high-frequency power is applied from the second high-frequency power supply 22 to the sample table 20, and the generated plasma is introduced onto the semiconductor substrate on the sample table 20, In Step SB6, an organic film is deposited on the semiconductor substrate.

【0089】第2の実施形態によると、パフルオロカボ
ンガスの反応室内における滞在時間τを0.1(sec )
以下に設定すると共に、第1の高周波電力の電力密度P
iと滞在時間τとの積であるE=P×W0 /Qを0.8
×104(sec・W/m3)以下に設定したため、有機膜を
優れた堆積レートで形成することができる。
According to the second embodiment, the residence time τ of the pafluorocarbon gas in the reaction chamber is set to 0.1 (sec).
The power density P of the first high-frequency power is set as follows.
E = P × W 0 / Q which is the product of i and stay time τ is 0.8
Since it is set to 10 4 (sec · W / m 3 ) or less, an organic film can be formed at an excellent deposition rate.

【0090】(第3の実施形態)以下、第3の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図1及び図11を参
照しながら説明する。
(Third Embodiment) Hereinafter, a plasma processing method according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.

【0091】まず、ステップSC1において、プラズマ
処理装置の反応室10の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台20の上に設置する。
First, in step SC1, a semiconductor substrate is carried into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample stage 20.

【0092】次に、ステップSC2において、反応室1
0の内部に、C/F比が0.5以上である第1のフルオ
ロカーボンガス、例えばC58ガスを導入する。この場
合、ガス圧力としては、0.665Pa〜3.99Pa
の範囲、例えば1.33Paになるように制御する。
Next, in step SC2, the reaction chamber 1
A first fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, a C 5 F 8 gas is introduced into the inside of 0. In this case, the gas pressure is 0.665 Pa to 3.99 Pa.
, For example, 1.33 Pa.

【0093】次に、ステップSC3において、前述の関
係式τ=P×V/Qを用いて、滞在時間τが0.1(se
c )よりも大きく且つ1(sec )以下になるように、マ
スフローコントローラ15を調整して第1のガスの流量
を制御する。
Next, in step SC3, using the above-mentioned relational expression τ = P × V / Q, the stay time τ is 0.1 (se
The mass flow controller 15 is adjusted to control the flow rate of the first gas so as to be larger than c) and equal to or less than 1 (sec).

【0094】次に、ステップSC4において、第1の高
周波電源13から誘導コイル12に第1の高周波電力を
印加して、第1のフルオロカーボンガス例えばC58
スからなる第1のプラズマを生成する。この場合、滞在
時間τが0.1(sec )よりも大きく且つ1(sec )以
下になるように第1のガスの流量を制御すると、第1の
プラズマを生成するために投入される第1の高周波電力
の電力密度Piと滞在時間τとの積であるE=P×W0
/Qは、必然的に0.8×104(sec・W/m3)よりも
大きく且つ8×104(sec・W/m3)以下に設定され
る。
Next, in step SC4, a first high frequency power is applied to the induction coil 12 from the first high frequency power supply 13 to generate a first plasma made of a first fluorocarbon gas, for example, a C 5 F 8 gas. I do. In this case, if the flow rate of the first gas is controlled so that the stay time τ is greater than 0.1 (sec) and equal to or less than 1 (sec), the first gas supplied to generate the first plasma is controlled. E = P × W 0 which is the product of the power density Pi of the high-frequency power and the stay time τ
/ Q is necessarily set to be larger than 0.8 × 10 4 (sec · W / m 3 ) and equal to or smaller than 8 × 10 4 (sec · W / m 3 ).

【0095】次に、ステップSC5において、第2の高
周波電源22から試料台20に第2の高周波電力を印加
して、第1のプラズマを試料台20の上の半導体基板上
に導入して、ステップSC6において、レジスト膜をマ
スクにしてシリコン酸化膜に対してプラズマエッチング
を行なう。
Next, in step SC5, a second high-frequency power is applied from the second high-frequency power source 22 to the sample stage 20 to introduce the first plasma onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SC6, plasma etching is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask.

【0096】次に、プラズマエッチングが完了すると、
ステップSC7において、第1のパフルオロカボンガス
の導入を停止した後、反応室10の内部に酸素ガスを導
入すると共に、該酸素ガスからなる酸素プラズマを生成
して、シリコン酸化膜上のレジスト膜をアッシングによ
り除去する。
Next, when the plasma etching is completed,
In Step SC7, after the introduction of the first perfluorocarbon gas is stopped, an oxygen gas is introduced into the reaction chamber 10 and an oxygen plasma composed of the oxygen gas is generated to form a resist film on the silicon oxide film. Is removed by ashing.

【0097】次に、ステップSC8において、反応室1
0の内部に、C/F比が0.5以上である第2のフルオ
ロカーボンガス、例えばC58ガスを導入する。この場
合、ガス圧力としては、0.665Pa〜3.99Pa
の範囲、例えば1.33Paになるように制御する。
Next, in Step SC8, the reaction chamber 1
Inside 0, a second fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, a C 5 F 8 gas is introduced. In this case, the gas pressure is 0.665 Pa to 3.99 Pa.
, For example, 1.33 Pa.

【0098】次に、ステップSC9において、前述の関
係式τ=P×V/Qを用いて、滞在時間τが0.1(se
c )以下になるように、マスフローコントローラ15を
調整して第2のガスの流量を制御する。
Next, in step SC9, the stay time τ is set to 0.1 (sequence) using the above-mentioned relational expression τ = P × V / Q.
c) Adjust the mass flow controller 15 to control the flow rate of the second gas as described below.

【0099】次に、ステップSC10において、第1の
高周波電源13から誘導コイル12に第1の高周波電力
を印加して、第2のフルオロカーボンガス例えばC58
ガスからなるプラズマを生成する。この場合、第2のガ
スの滞在時間τが0.1(sec )以下になるようにガス
流量を制御すると、第2のプラズマを生成するために投
入される第1の高周波電力の電力密度Piと滞在時間τ
との積であるE=P×W0 /Qは、必然的に0.8×1
4(sec・W/m3)以下に設定される。
Next, in step SC10, a first high-frequency power is applied from the first high-frequency power supply 13 to the induction coil 12, and a second fluorocarbon gas, for example, C 5 F 8 is applied.
A plasma composed of a gas is generated. In this case, if the gas flow rate is controlled such that the residence time τ of the second gas is 0.1 (sec) or less, the power density Pi of the first high-frequency power supplied to generate the second plasma And stay time τ
E = P × W 0 / Q is necessarily 0.8 × 1
0 4 (sec · W / m 3) is set below.

【0100】次に、ステップSC11において、第2の
高周波電源22から試料台20に第2の高周波電力を印
加して、生成されたプラズマを試料台20の上の半導体
基板上に導入して、ステップSC12において、シリコ
ン酸化膜の上に有機膜を堆積する。
Next, in step SC11, a second high-frequency power is applied from the second high-frequency power supply 22 to the sample stage 20, and the generated plasma is introduced onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In Step SC12, an organic film is deposited on the silicon oxide film.

【0101】尚、第1〜第3の実施形態においては、フ
ルオロカーボンガスとして、C58ガスを単独で用いた
が、これに代えて、C48ガス、C46ガス、C38
ス又はC66ガスを単独で用いてもよしし、これらのガ
スの混合ガスを用いてもよい。
In the first to third embodiments, the C 5 F 8 gas is used alone as the fluorocarbon gas. However, the C 4 F 8 gas, the C 4 F 6 gas, the C 4 F 6 gas, 3 F 8 gas or C 6 F 6 gas may be used alone, or a mixed gas of these gases may be used.

【0102】また、第3の実施形態においては、第1の
フルオロカーボンガスと第2のフルオロカーボンガスと
は同じガスであったが、第1のフルオロカーボンガスと
第2のフルオロカーボンガスとは同じガスであってもよ
いし、異なるガスであってもよい。
Further, in the third embodiment, the first fluorocarbon gas and the second fluorocarbon gas are the same gas, but the first fluorocarbon gas and the second fluorocarbon gas are the same gas. Or different gases.

【0103】また、第1〜第3の実施形態においては、
プラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ処理装
置を用いたが、これに代えて、ECRプラズマ処理装置
又は面波励起型プラズマ処理装置等を用いることができ
る。
In the first to third embodiments,
Although an inductively coupled plasma processing apparatus was used as the plasma processing apparatus, an ECR plasma processing apparatus, a surface wave excitation type plasma processing apparatus, or the like can be used instead.

【0104】さらに、第1〜第3の実施形態において
は、ガス流量の制御は、マスフローコントローラ15の
調整により行なったが、これに代えて、マスフローコン
トローラ15の調整と、圧力制御バルブ18及び排気ポ
ンプ19の調整とのうちの少なくとも一方の調整により
行なってもよい。また、フルオロカーボンガスの流量の
調整は、プロセスガスに、不活性ガス、窒素ガス、一酸
化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを混合すると共に、これ
らのガスの流量を調整することにより行なってもよい。
Further, in the first to third embodiments, the gas flow rate is controlled by adjusting the mass flow controller 15, but instead the gas flow is controlled by adjusting the mass flow controller 15, the pressure control valve 18 and the exhaust gas. The adjustment may be performed by adjusting at least one of the adjustment of the pump 19. The flow rate of the fluorocarbon gas may be adjusted by mixing an inert gas, a nitrogen gas, a carbon monoxide gas, or a carbon dioxide gas with the process gas, and adjusting the flow rates of these gases.

【0105】[0105]

【発明の効果】本発明に係るプラズマ処理方法による
と、プロセスを安定させた状態で、レジスト膜に対する
選択比を2以上に向上させることができると共に有機膜
の成膜レートを向上させることができる。
According to the plasma processing method of the present invention, the selectivity to the resist film can be improved to 2 or more and the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stabilized. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来例及び本発明の各実施形態に係るプラズマ
処理方法に用いる誘導結合型プラズマ処理装置の概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an inductively coupled plasma processing apparatus used in a plasma processing method according to a conventional example and each embodiment of the present invention.

【図2】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間とBPSG及びレジスト膜の
エッチングレートとの関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between residence time and BPSG and an etching rate of a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図3】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間とレジスト膜に対する選択比
との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between residence time and selectivity to a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図4】誘導結合型プラズマ処理装置において、フルオ
ロカーボンガスからなるプラズマを発生させた場合の各
種イオンの滞在時間に対する依存性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the dependence of various ions on the residence time when plasma made of a fluorocarbon gas is generated in an inductively coupled plasma processing apparatus.

【図5】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間と電力密度との積と、BPS
G及びレジスト膜のエッチングレートとの関係を示す図
である。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the product of the residence time and the power density and the BPS when plasma etching is performed by changing the etching gas.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between G and an etching rate of a resist film.

【図6】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間と電力密度との積と、レジス
ト膜に対する選択比との関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a product of a stay time and a power density and a selectivity to a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図7】誘導結合型プラズマ処理装置において、フルオ
ロカーボンガスからなるプラズマを発生させた場合の各
種イオンの、滞在時間と電力密度との積に対する依存性
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the dependence of various ions on the product of the residence time and the power density when plasma composed of a fluorocarbon gas is generated in the inductively coupled plasma processing apparatus.

【図8】(a)は滞在時間が4.5(sec) である場合
において、F- イオンの電子エネルギーの強度分布を測
定した結果を示す図であり、(b)は滞在時間が5.2
(sec) である場合において、F- イオンの電子エネル
ギーの強度分布を測定した結果を示す図であり、(c)
は滞在時間が13.5(sec) である場合において、F
- イオンの電子エネルギーの強度分布を測定した結果を
示す図である。
8A is a diagram showing a result of measuring the intensity distribution of electron energy of F ions when the stay time is 4.5 (sec), and FIG. 2
(C) is a diagram showing the result of measuring the intensity distribution of electron energy of F - ions in the case of (c);
Is F when the stay time is 13.5 (sec)
- is a graph showing the results of measuring the intensity distribution of the electron energy of the ions.

【図9】第1の実施形態に係るプラズマ処理方法を示す
フロー図である。
FIG. 9 is a flowchart showing a plasma processing method according to the first embodiment.

【図10】第2の実施形態に係るプラズマ処理方法を示
すフロー図である。
FIG. 10 is a flowchart illustrating a plasma processing method according to a second embodiment.

【図11】第3の実施形態に係るプラズマ処理方法を示
すフロー図である。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a plasma processing method according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 反応室 11 石英板 12 誘導コイル 13 第1の高周波電源 14 ガス導入部 15 マスフローコントローラ 16 ガス供給源 17 ガス排出部 18 圧力制御バルブ 19 排気ポンプ 20 試料台 21 マッチング回路 22 第2の高周波電源 23 制御装置 Reference Signs List 10 reaction chamber 11 quartz plate 12 induction coil 13 first high-frequency power supply 14 gas introduction unit 15 mass flow controller 16 gas supply source 17 gas discharge unit 18 pressure control valve 19 exhaust pump 20 sample table 21 matching circuit 22 second high-frequency power supply 23 Control device

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ処理装置の反応室の内部に、表
面にシリコン酸化膜が形成された基板を設置する工程
と、 前記反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が0.5以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、 前記フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成し、
該プラズマを用いて前記シリコン酸化膜に対してエッチ
ングを行なう工程とを備え、 前記フルオロカーボンガスの前記反応室における滞在時
間τ=P×V/Q(但し、Pは前記フルオロカーボンガ
スの圧力(単位:Pa)であり、Vは前記反応室の容積
(単位:L )であり、Qは前記フルオロカーボンガスの
流量(単位:Pa・L/sec )である。)を0.1(sec) よ
りも大きく且つ1(sec) 以下に制御することを特徴とす
るプラズマ処理方法。
1. A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, wherein the reaction chamber contains carbon and fluorine and the ratio of carbon to fluorine is A step of introducing a fluorocarbon gas of 0.5 or more, and generating a plasma comprising the fluorocarbon gas,
Etching the silicon oxide film using the plasma, wherein the residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa), V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q is the flow rate (unit: Pa · L / sec) of the fluorocarbon gas. And a plasma processing method characterized by controlling the temperature to 1 (sec) or less.
【請求項2】 プラズマ処理装置の反応室の内部に基板
を設置する工程と、 前記反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が0.5以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、 前記フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成し、
該プラズマを用いて前記基板上に有機膜を堆積する工程
とを備え、 前記フルオロカーボンガスの滞在時間τ=P×V/Q
(但し、Pは前記フルオロカーボンガスの圧力(単位:
Pa)であり、Vは前記反応室の容積(単位:L )であ
り、Qは前記フルオロカーボンガスの流量(単位:Pa・
L/sec )である。)を0.1(sec) 以下に制御すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
2. A step of installing a substrate in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and introducing a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more into the reaction chamber. Generating a plasma comprising the fluorocarbon gas,
Depositing an organic film on the substrate using the plasma, and the residence time of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q
(Where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit:
Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa ·
L / sec). ) Is controlled to 0.1 (sec) or less.
【請求項3】 前記フルオロカーボンガスは、C48
ス、C46ガス、C38ガス、C5 8 ガス及びC66
ガスのうちの少なくとも1つを含むガスであることを特
徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理方法。
3. The fluorocarbon gas includes a C 4 F 8 gas, a C 4 F 6 gas, a C 3 F 8 gas, a C 5 F 8 gas and a C 6 F 6 gas.
3. The plasma processing method according to claim 1, wherein the gas contains at least one of the gases.
【請求項4】 前記滞在時間τは、前記プラズマ処理装
置に設けられたマスフローコントローラと、前記プラズ
マ処理装置に設けられたバルブ及びポンプとのうちの少
なくとも1つにより制御されることを特徴とする請求項
1又は2に記載のプラズマ処理方法。
4. The residence time τ is controlled by at least one of a mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and a valve and a pump provided in the plasma processing apparatus. The plasma processing method according to claim 1.
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KR20140147094A (en) * 2012-02-29 2014-12-29 옥스포드 인스트루먼츠 나노테크놀로지 툴스 리미티드 Methods and apparatus for depositing and/or etching material on a substrate

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7896047B2 (en) 2006-07-31 2011-03-01 Nitto Denko Corporation Semiconductor wafer mount apparatus
KR20140147094A (en) * 2012-02-29 2014-12-29 옥스포드 인스트루먼츠 나노테크놀로지 툴스 리미티드 Methods and apparatus for depositing and/or etching material on a substrate
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