JP2003068709A - ドライエッチング方法 - Google Patents
ドライエッチング方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来に較べて、シリコン酸化膜に対するシリ
コン含有導電膜の選択比を向上させることができ、下地
層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることなく、
また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩すこ
となく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみをエッ
チングして除去することのできるドライエッチング方法
を提供する。 【解決手段】 図１（ａ）に示す状態から、エッチング
ガスとして、少なくともＨＢｒを含むガスを用い、１３
Ｐａ未満の第１の圧力で、メインエッチング工程を行
う。この後、図１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜
層１０２が露出する前に、上記メインエッチング工程を
終了し、少なくともＨＢｒを含むガスを用い、第１の圧
力より高い１３Ｐａ以上、２７Ｐａ以下の第２の圧力
で、オーバーエッチング工程を行う。
コン含有導電膜の選択比を向上させることができ、下地
層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることなく、
また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩すこ
となく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみをエッ
チングして除去することのできるドライエッチング方法
を提供する。 【解決手段】 図１（ａ）に示す状態から、エッチング
ガスとして、少なくともＨＢｒを含むガスを用い、１３
Ｐａ未満の第１の圧力で、メインエッチング工程を行
う。この後、図１（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜
層１０２が露出する前に、上記メインエッチング工程を
終了し、少なくともＨＢｒを含むガスを用い、第１の圧
力より高い１３Ｐａ以上、２７Ｐａ以下の第２の圧力
で、オーバーエッチング工程を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
におけるドライエッチング方法に係り、特に、シリコン
酸化膜層の上に形成されたシリコン含有導電膜層をエッ
チングするドライエッチング方法に関する。
におけるドライエッチング方法に係り、特に、シリコン
酸化膜層の上に形成されたシリコン含有導電膜層をエッ
チングするドライエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、半導体装置の製造分野におい
ては、ゲート構造を形成する工程等において、絶縁層で
あるシリコン酸化膜層の上に、導体層を構成するシリコ
ン含有導電膜層、例えば、ポリシリコン層、又はシリサ
イド層、又はポリシリコン層とその上のシリサイド層を
形成し、この後、かかる導体層の上に形成したマスク層
を介して、このシリコン含有導電膜層等を、下層のシリ
コン酸化膜層が露出するまで、所定形状にエッチングす
ることが行われている。
ては、ゲート構造を形成する工程等において、絶縁層で
あるシリコン酸化膜層の上に、導体層を構成するシリコ
ン含有導電膜層、例えば、ポリシリコン層、又はシリサ
イド層、又はポリシリコン層とその上のシリサイド層を
形成し、この後、かかる導体層の上に形成したマスク層
を介して、このシリコン含有導電膜層等を、下層のシリ
コン酸化膜層が露出するまで、所定形状にエッチングす
ることが行われている。
【０００３】このようなシリコン酸化膜層の上に形成さ
れたシリコン含有導電膜層のエッチングを行う場合、従
来から、プラズマエッチングが広く使用されている。
れたシリコン含有導電膜層のエッチングを行う場合、従
来から、プラズマエッチングが広く使用されている。
【０００４】また、かかるプラズマエッチングによっ
て、シリコン含有導電膜層をエッチングする場合、半導
体ウエハ等の全面の各部において、不所望なシリコン含
有導電膜層が残ることなく、完全に除去できるようにす
るため、シリコン酸化膜層が露出した後も、さらにエッ
チングを行う所謂オーバーエッチングが行われている。
かかるオーバーエッチング工程では、露出したシリコン
酸化膜層をできる限りエッチングすることなく、シリコ
ン含有導電膜層のみをエッチングすることが必要とされ
るため、シリコン酸化膜に対するシリコン含有導電膜の
選択比（シリコン含有導電膜のエッチングレート／シリ
コン酸化膜のエッチングレート）の高いエッチングガス
を用いる必要があり、このため、従来からＨＢｒガス、
あるいは、ＨＢｒガスとＯ2 ガスの混合ガス等が、エッ
チングガスとして使用されている。また、上記エッチン
グ時の圧力としては、通常０．６７〜６．７Ｐａ程度の
圧力が使用されている。
て、シリコン含有導電膜層をエッチングする場合、半導
体ウエハ等の全面の各部において、不所望なシリコン含
有導電膜層が残ることなく、完全に除去できるようにす
るため、シリコン酸化膜層が露出した後も、さらにエッ
チングを行う所謂オーバーエッチングが行われている。
かかるオーバーエッチング工程では、露出したシリコン
酸化膜層をできる限りエッチングすることなく、シリコ
ン含有導電膜層のみをエッチングすることが必要とされ
るため、シリコン酸化膜に対するシリコン含有導電膜の
選択比（シリコン含有導電膜のエッチングレート／シリ
コン酸化膜のエッチングレート）の高いエッチングガス
を用いる必要があり、このため、従来からＨＢｒガス、
あるいは、ＨＢｒガスとＯ2 ガスの混合ガス等が、エッ
チングガスとして使用されている。また、上記エッチン
グ時の圧力としては、通常０．６７〜６．７Ｐａ程度の
圧力が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年に
おいては、半導体装置の回路パターンは、ますます微細
化される傾向にある。例えば、上述したゲート構造にお
いては、シリコン酸化膜層の膜厚も薄くされる傾向にあ
る。
おいては、半導体装置の回路パターンは、ますます微細
化される傾向にある。例えば、上述したゲート構造にお
いては、シリコン酸化膜層の膜厚も薄くされる傾向にあ
る。
【０００６】このため、回路パターンの形成技術におい
ては、更に加工精度を向上させることが望まれており、
上述したエッチング工程においても、さらに、シリコン
酸化膜に対するポリシリコンの選択比を向上させ、下地
層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることなく、
また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩すこ
となく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみをエッ
チングして除去できるようにすることが望まれている。
ては、更に加工精度を向上させることが望まれており、
上述したエッチング工程においても、さらに、シリコン
酸化膜に対するポリシリコンの選択比を向上させ、下地
層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることなく、
また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩すこ
となく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみをエッ
チングして除去できるようにすることが望まれている。
【０００７】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に較べて、シリコン酸化膜に対する
シリコン含有導電膜の選択比を向上させることができ、
下地層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることな
く、また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩
すことなく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみを
エッチングして除去することのできるドライエッチング
方法を提供しようとするものである。
されたもので、従来に較べて、シリコン酸化膜に対する
シリコン含有導電膜の選択比を向上させることができ、
下地層であるシリコン酸化膜層をエッチングすることな
く、また、シリコン含有導電膜層のエッチング形状を崩
すことなく、確実に所望のシリコン含有導電膜層のみを
エッチングして除去することのできるドライエッチング
方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、シリ
コン酸化膜層の上に形成されたシリコン含有導電膜層
を、当該シリコン含有導電膜層の上に形成された所定の
パターン形状のマスク層を介して、少なくともＨＢｒガ
スを含むエッチングガスにより、エッチングするドライ
エッチング方法であって、１３Ｐａ未満の第１の圧力で
プラズマエッチングするメインエッチング工程と、前記
メインエッチング工程の後、前記メインエッチング工程
より高い１３Ｐａ以上、２７Ｐａ以下の第２の圧力でプ
ラズマエッチングするオーバーエッチング工程とを具備
したことを特徴とする。
コン酸化膜層の上に形成されたシリコン含有導電膜層
を、当該シリコン含有導電膜層の上に形成された所定の
パターン形状のマスク層を介して、少なくともＨＢｒガ
スを含むエッチングガスにより、エッチングするドライ
エッチング方法であって、１３Ｐａ未満の第１の圧力で
プラズマエッチングするメインエッチング工程と、前記
メインエッチング工程の後、前記メインエッチング工程
より高い１３Ｐａ以上、２７Ｐａ以下の第２の圧力でプ
ラズマエッチングするオーバーエッチング工程とを具備
したことを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載のドライ
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、ポリシリコン層であることを特徴とする。
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、ポリシリコン層であることを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載のドライ
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、シリサイド層であることを特徴とする。
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、シリサイド層であることを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載のドライ
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、ポリシリコン層とその上のシリサイド層であること
を特徴とする。
エッチング方法において、前記シリコン含有導電膜層
が、ポリシリコン層とその上のシリサイド層であること
を特徴とする。
【００１２】請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか
１項記載のドライエッチング方法において、前記オーバ
ーエッチング工程のエッチングガスは、ＨＢｒとＯ2 の
混合ガス、又はＨＢｒガスからなることを特徴とする。
１項記載のドライエッチング方法において、前記オーバ
ーエッチング工程のエッチングガスは、ＨＢｒとＯ2 の
混合ガス、又はＨＢｒガスからなることを特徴とする。
【００１３】請求項６の発明は、請求項１〜５いずれか
１項記載のドライエッチング方法において、前記メイン
エッチング工程のエッチングガスは、ＨＢｒとＣｌ2 、
又はＨＢｒとＣｌ2 とＯ2 、又はＣｌ2 とＯ2 、又はＨ
ＢｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒガスからなることを
特徴とする。
１項記載のドライエッチング方法において、前記メイン
エッチング工程のエッチングガスは、ＨＢｒとＣｌ2 、
又はＨＢｒとＣｌ2 とＯ2 、又はＣｌ2 とＯ2 、又はＨ
ＢｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒガスからなることを
特徴とする。
【００１４】請求項７の発明は、請求項１〜６いずれか
１項記載のドライエッチング方法において、前記オーバ
ーエッチング工程は、第１のオーバーエッチング工程
と、この第１のオーバーエッチング工程の後に行う第２
のオーバーエッチング工程とを具備したことを特徴とす
る。
１項記載のドライエッチング方法において、前記オーバ
ーエッチング工程は、第１のオーバーエッチング工程
と、この第１のオーバーエッチング工程の後に行う第２
のオーバーエッチング工程とを具備したことを特徴とす
る。
【００１５】請求項８の発明は、請求項７記載のドライ
エッチング方法において、前記第１のオーバーエッチン
グ工程の圧力より、前記第２のオーバーエッチング工程
の圧力を高くすることを特徴とする。
エッチング方法において、前記第１のオーバーエッチン
グ工程の圧力より、前記第２のオーバーエッチング工程
の圧力を高くすることを特徴とする。
【００１６】請求項９の発明は、請求項１〜８いずれか
１項記載のドライエッチング方法において、前記シリコ
ン含有導電膜層のエッチング状態を検出し、当該シリコ
ン含有導電膜層の下層の前記シリコン酸化膜層が露出す
る前に、前記メインエッチング工程を終了することを特
徴とする。
１項記載のドライエッチング方法において、前記シリコ
ン含有導電膜層のエッチング状態を検出し、当該シリコ
ン含有導電膜層の下層の前記シリコン酸化膜層が露出す
る前に、前記メインエッチング工程を終了することを特
徴とする。
【００１７】請求項１０の発明は、シリコン酸化膜層の
上に形成されたシリコン含有導電膜層を、当該シリコン
含有導電膜層の上に形成された所定のパターン形状のマ
スク層を介して、少なくともＨＢｒガスを含むエッチン
グガスにより、エッチングするドライエッチング方法で
あって、前記エッチングガスに、１〜１５体積％のＯ 2
を含むことを特徴とする。
上に形成されたシリコン含有導電膜層を、当該シリコン
含有導電膜層の上に形成された所定のパターン形状のマ
スク層を介して、少なくともＨＢｒガスを含むエッチン
グガスにより、エッチングするドライエッチング方法で
あって、前記エッチングガスに、１〜１５体積％のＯ 2
を含むことを特徴とする。
【００１８】請求項１１の発明は、請求項１０項記載の
ドライエッチング方法において、前記エッチングガス
に、３〜５体積％のＯ2 を含むことを特徴とする。
ドライエッチング方法において、前記エッチングガス
に、３〜５体積％のＯ2 を含むことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を、図面を参
照して実施の形態について説明する。
照して実施の形態について説明する。
【００２０】図１は、本発明の一実施形態を説明するた
め、半導体ウエハ（シリコン基板）の縦断面の一部を拡
大して模式的に示すものである。
め、半導体ウエハ（シリコン基板）の縦断面の一部を拡
大して模式的に示すものである。
【００２１】同図（ａ）に示すとおり、半導体ウエハ
（シリコン基板）１０１上には、絶縁層を構成するシリ
コン酸化膜層１０２、導体層を構成するシリコン含有導
電膜層１０３（例えば、ポリシリコン層、又はシリサイ
ド層、又はポリシリコン層とその上のシリサイド層）が
形成されている。
（シリコン基板）１０１上には、絶縁層を構成するシリ
コン酸化膜層１０２、導体層を構成するシリコン含有導
電膜層１０３（例えば、ポリシリコン層、又はシリサイ
ド層、又はポリシリコン層とその上のシリサイド層）が
形成されている。
【００２２】また、上記シリコン含有導電膜層１０３の
上には、フォトレジスト、あるいは所謂ハードマスク
（窒化シリコン等）からなり、所定のパターンに形成さ
れたマスク層１０４が設けられている。
上には、フォトレジスト、あるいは所謂ハードマスク
（窒化シリコン等）からなり、所定のパターンに形成さ
れたマスク層１０４が設けられている。
【００２３】本実施形態においては、上記マスク層１０
４を介して、シリコン含有導電膜層１０３をエッチング
し、シリコン含有導電膜層１０３を所定のパターンに形
成する。
４を介して、シリコン含有導電膜層１０３をエッチング
し、シリコン含有導電膜層１０３を所定のパターンに形
成する。
【００２４】ここで、図２のグラフは、横軸を圧力、縦
軸を、シリコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比
（ポリシリコンのエッチングレート／シリコン酸化膜の
エッチングレート）及びポリシリコンのエッチングレー
トとして、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した場合
の圧力と選択比（実線Ａ）及び、圧力とポリシリコンの
エッチングレート（点線Ｂ）の関係を調べた結果を示す
ものである。
軸を、シリコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比
（ポリシリコンのエッチングレート／シリコン酸化膜の
エッチングレート）及びポリシリコンのエッチングレー
トとして、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した場合
の圧力と選択比（実線Ａ）及び、圧力とポリシリコンの
エッチングレート（点線Ｂ）の関係を調べた結果を示す
ものである。
【００２５】この図２のグラフに点線Ｂで示されるとお
り、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した場合、圧力
の上昇に伴って略直線的にポリシリコンのエッチングレ
ートが減少する。
り、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した場合、圧力
の上昇に伴って略直線的にポリシリコンのエッチングレ
ートが減少する。
【００２６】一方、選択比は、実線Ａで示されるとお
り、圧力の上昇に伴って増大し、圧力が約１３Ｐａ（１
００ｍTorr）で略無限大となる。なお、選択比が略無限
大とは、シリコン酸化膜に対するエッチングが実質的に
行われないことを示している。
り、圧力の上昇に伴って増大し、圧力が約１３Ｐａ（１
００ｍTorr）で略無限大となる。なお、選択比が略無限
大とは、シリコン酸化膜に対するエッチングが実質的に
行われないことを示している。
【００２７】すなわち、エッチングガスとしてＨＢｒ
（ＨＢｒ＋Ｏ2 でも略同様）を使用した場合、圧力を略
１３Ｐａ（１００ｍTorr）以上とすることによって、シ
リコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比を略無限大
程度まで高めることができる。ここで、上記の通り選択
比が向上するのは、ＳｉＯ2 、ＳｉＢｒ等の堆積が生
じ、また、分子密度が高くなりラジカルに対するイオン
の数が相対的に小さくなってスパッタ力が低下するから
と考えられる。
（ＨＢｒ＋Ｏ2 でも略同様）を使用した場合、圧力を略
１３Ｐａ（１００ｍTorr）以上とすることによって、シ
リコン酸化膜に対するポリシリコンの選択比を略無限大
程度まで高めることができる。ここで、上記の通り選択
比が向上するのは、ＳｉＯ2 、ＳｉＢｒ等の堆積が生
じ、また、分子密度が高くなりラジカルに対するイオン
の数が相対的に小さくなってスパッタ力が低下するから
と考えられる。
【００２８】一方、上記の１３Ｐａより低い圧力とする
と、選択比は低下するものの、ポリシリコンのエッチン
グレートは高めることができる。
と、選択比は低下するものの、ポリシリコンのエッチン
グレートは高めることができる。
【００２９】そこで、本実施の形態においては、シリコ
ン酸化膜に対するシリコン含有導電膜の選択比を可能な
限り高める必要がある所謂オーバーエッチング工程で
は、エッチングガスの圧力を高めてエッチングを行い、
選択比をそれほど必要とせず、エッチングレートを高め
る必要のある所謂メインエッチング工程では、上記オー
バーエッチング工程より低い圧力下（選択比は低いがエ
ッチングレートが高い条件下）でエッチングを行う。
ン酸化膜に対するシリコン含有導電膜の選択比を可能な
限り高める必要がある所謂オーバーエッチング工程で
は、エッチングガスの圧力を高めてエッチングを行い、
選択比をそれほど必要とせず、エッチングレートを高め
る必要のある所謂メインエッチング工程では、上記オー
バーエッチング工程より低い圧力下（選択比は低いがエ
ッチングレートが高い条件下）でエッチングを行う。
【００３０】また、前述した図２のグラフに点線Ｂで示
されるとおり、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した
場合、圧力の上昇に伴って略直線的にポリシリコンのエ
ッチングレートが減少する。これは、圧力が高くなる
と、デポジションにより、エッチングが抑制されるから
である。
されるとおり、エッチングガスとしてＨＢｒを使用した
場合、圧力の上昇に伴って略直線的にポリシリコンのエ
ッチングレートが減少する。これは、圧力が高くなる
と、デポジションにより、エッチングが抑制されるから
である。
【００３１】また、ポリシリコン等からなるシリコン含
有導電膜層１０３の膜厚は通常１００〜１５０ｎｍ（１
０００〜１５００オングストローム）であり、オーバー
エッチング工程は、１００％（１００〜１５０ｎｍエッ
チング相当）程度行われる。このため、メインエッチン
グを１分程度で行った後、オーバーエッチングを２分以
内程度で行うためには、約９０ｎｍ／分（９００オング
ストローム／分）以上のエッチングレートが得られる２
７Ｐａ（２００ｍTorr）以下でオーバーエッチング工程
を行うことが好ましい。
有導電膜層１０３の膜厚は通常１００〜１５０ｎｍ（１
０００〜１５００オングストローム）であり、オーバー
エッチング工程は、１００％（１００〜１５０ｎｍエッ
チング相当）程度行われる。このため、メインエッチン
グを１分程度で行った後、オーバーエッチングを２分以
内程度で行うためには、約９０ｎｍ／分（９００オング
ストローム／分）以上のエッチングレートが得られる２
７Ｐａ（２００ｍTorr）以下でオーバーエッチング工程
を行うことが好ましい。
【００３２】なお、上記オーバーエッチング工程におい
て、Ｃｌ2 を含むガスを使用すると、十分な選択比を得
ることが困難になる。このため、シリコン酸化膜層１０
２の厚さが薄く、選択比を高める必要がある場合は、Ｃ
ｌ2 を含むガスを使用せずに、エッチングガスとしてＨ
Ｂｒガス、又は、ＨＢｒ＋Ｏ2 ガスを使用することが好
ましい。
て、Ｃｌ2 を含むガスを使用すると、十分な選択比を得
ることが困難になる。このため、シリコン酸化膜層１０
２の厚さが薄く、選択比を高める必要がある場合は、Ｃ
ｌ2 を含むガスを使用せずに、エッチングガスとしてＨ
Ｂｒガス、又は、ＨＢｒ＋Ｏ2 ガスを使用することが好
ましい。
【００３３】次に、具体的なエッチング工程を説明す
る。まず、図１（ａ）に示す状態から、エッチングガス
として、少なくともＨＢｒを含むガス、例えば、ＨＢｒ
＋Ｃｌ 2 ＋Ｏ2 の混合ガス、又は、ＨＢｒ＋Ｃｌ2 の混
合ガス、又は、Ｃｌ2 ＋Ｏ2 の混合ガス、又は、ＨＢｒ
＋Ｏ2 の混合ガスを用い、圧力６．７Ｐａ（５０ｍTor
r）程度としてまずメインエッチング工程を行う。
る。まず、図１（ａ）に示す状態から、エッチングガス
として、少なくともＨＢｒを含むガス、例えば、ＨＢｒ
＋Ｃｌ 2 ＋Ｏ2 の混合ガス、又は、ＨＢｒ＋Ｃｌ2 の混
合ガス、又は、Ｃｌ2 ＋Ｏ2 の混合ガス、又は、ＨＢｒ
＋Ｏ2 の混合ガスを用い、圧力６．７Ｐａ（５０ｍTor
r）程度としてまずメインエッチング工程を行う。
【００３４】この後、図１（ｂ）に示すように、シリコ
ン含有導電膜層１０３の大部分がエッチングされ、か
つ、下層のシリコン酸化膜層１０２が露出する前に、上
記メインエッチング工程を終了し、オーバーエッチング
工程を行う。
ン含有導電膜層１０３の大部分がエッチングされ、か
つ、下層のシリコン酸化膜層１０２が露出する前に、上
記メインエッチング工程を終了し、オーバーエッチング
工程を行う。
【００３５】また、本実施の形態においていは、かかる
オーバーエッチング工程をさらに、第１のオーバーエッ
チング工程と、この第１のオーバーエッチング工程より
さらに選択比を高めた条件下でエッチングする第２のオ
ーバーエッチング工程とに別けて行う。
オーバーエッチング工程をさらに、第１のオーバーエッ
チング工程と、この第１のオーバーエッチング工程より
さらに選択比を高めた条件下でエッチングする第２のオ
ーバーエッチング工程とに別けて行う。
【００３６】すなわち、一般に、オーバーエッチング工
程では、図１（ｃ）に示すウエハ面内の一部の領域の下
層のシリコン酸化膜層１０２がほぼ露出した状態となっ
てから、さらに、所定時間オーバーエッチング工程を続
けて行う。これは、エッチングレートが、ウエハ面内の
位置やパターン形状の相違によって、異なり、ウエハ面
内の全ての部分において、不所望なシリコン含有導電膜
層１０３が残ることなく、全て除去するためである。
程では、図１（ｃ）に示すウエハ面内の一部の領域の下
層のシリコン酸化膜層１０２がほぼ露出した状態となっ
てから、さらに、所定時間オーバーエッチング工程を続
けて行う。これは、エッチングレートが、ウエハ面内の
位置やパターン形状の相違によって、異なり、ウエハ面
内の全ての部分において、不所望なシリコン含有導電膜
層１０３が残ることなく、全て除去するためである。
【００３７】しかしながら、かかるオーバーエッチング
工程においては、下層のシリコン酸化膜層１０２がほぼ
露出した状態となっているため、さらに、選択比を高め
る必要がある。
工程においては、下層のシリコン酸化膜層１０２がほぼ
露出した状態となっているため、さらに、選択比を高め
る必要がある。
【００３８】このため、本実施の形態においていは、オ
ーバーエッチング工程を、選択比がある程度高くかつエ
ッチングレートもある程度高い第１のオーバーエッチン
グ工程と、この第１のオーバーエッチング工程よりさら
に選択比を高めた第２のオーバーエッチング工程とに別
けて行う。
ーバーエッチング工程を、選択比がある程度高くかつエ
ッチングレートもある程度高い第１のオーバーエッチン
グ工程と、この第１のオーバーエッチング工程よりさら
に選択比を高めた第２のオーバーエッチング工程とに別
けて行う。
【００３９】上記第１のオーバーエッチング工程と、第
２のオーバーエッチング工程は、第１のオーバーエッチ
ング工程より第２のオーバーエッチング工程の圧力を上
昇させること、又は、エッチングガス種を変更するこ
と、又は、ウエハに印加するバイアス電力を変更するこ
と、又は、電極間の距離を変更すること、或いは、これ
らを組合わせて行うこと等によって、切り替えることが
できる。
２のオーバーエッチング工程は、第１のオーバーエッチ
ング工程より第２のオーバーエッチング工程の圧力を上
昇させること、又は、エッチングガス種を変更するこ
と、又は、ウエハに印加するバイアス電力を変更するこ
と、又は、電極間の距離を変更すること、或いは、これ
らを組合わせて行うこと等によって、切り替えることが
できる。
【００４０】次に、上述したメインエッチング工程と、
オーバーエッチング工程の切り替えるタイミングを検出
する方法について説明する。
オーバーエッチング工程の切り替えるタイミングを検出
する方法について説明する。
【００４１】通常のエッチング終点検出方法では、プラ
ズマ中の所定波長の光の強度変化を測定することによっ
て、エッチングされている物質によって経時的に変化す
る光の強度変化からエッチングの終点を検出している。
ズマ中の所定波長の光の強度変化を測定することによっ
て、エッチングされている物質によって経時的に変化す
る光の強度変化からエッチングの終点を検出している。
【００４２】すなわち、図３のグラフに曲線Ａで示すよ
うに、ポリシリコンのエッチングによって、発生する特
定波長（例えば４０５ｎｍ）の光の強度変化を測定する
と、ポリシリコン層のエッチングが行われている間は、
略一定の強度であり、ポリシリコン層が除去されて部分
的に下地層の露出が始まると、この光の強度変化が減少
を初め、略下地層が露出し終わると、減少した光の強度
が略一定となる。かかる光の強度変化から、エッチング
の終点を検出することができる。
うに、ポリシリコンのエッチングによって、発生する特
定波長（例えば４０５ｎｍ）の光の強度変化を測定する
と、ポリシリコン層のエッチングが行われている間は、
略一定の強度であり、ポリシリコン層が除去されて部分
的に下地層の露出が始まると、この光の強度変化が減少
を初め、略下地層が露出し終わると、減少した光の強度
が略一定となる。かかる光の強度変化から、エッチング
の終点を検出することができる。
【００４３】しかしながら、上記のエッチング終点検出
方法では、下地層の露出が始まった時点で光の強度変化
が生じるため、下地層の露出が始まる前に、メインエッ
チングを終了させることができない。このため、本実施
の形態では、図４に示すように構成された装置によっ
て、シリコン含有導電膜層１０３の膜厚の減少を検出
し、前述した図１（ｂ）に示すように、シリコン含有導
電膜層１０３の膜厚が薄くなり、下地層の露出が始まる
前にこれを検出する。
方法では、下地層の露出が始まった時点で光の強度変化
が生じるため、下地層の露出が始まる前に、メインエッ
チングを終了させることができない。このため、本実施
の形態では、図４に示すように構成された装置によっ
て、シリコン含有導電膜層１０３の膜厚の減少を検出
し、前述した図１（ｂ）に示すように、シリコン含有導
電膜層１０３の膜厚が薄くなり、下地層の露出が始まる
前にこれを検出する。
【００４４】すなわち、図４に示す装置では、エッチン
グ装置１のチャンバー２内に設けられたウエハＷの表面
に対して、光源２０１からの光（波長が例えば４００〜
８００ｎｍ）を光ファイバー２０２、レンズ２０３を介
して照射する。そして、その反射光を、ポリクロメータ
２０４及び光検出器２０５によって検出し、この光検出
器２０５の出力信号を、演算処理部２０６によって処理
するようになっている。
グ装置１のチャンバー２内に設けられたウエハＷの表面
に対して、光源２０１からの光（波長が例えば４００〜
８００ｎｍ）を光ファイバー２０２、レンズ２０３を介
して照射する。そして、その反射光を、ポリクロメータ
２０４及び光検出器２０５によって検出し、この光検出
器２０５の出力信号を、演算処理部２０６によって処理
するようになっている。
【００４５】上記光検出器２０５で検出される光の強度
は、例えば、図３のグラフの曲線Ｂ（波長４００．２５
ｎｍ）、Ｃ（波長４５０．０８ｎｍ）、Ｄ（波長４９
９．７３ｎｍ）、Ｅ（波長５４９．９５ｎｍ）、に示さ
れるように変化する。すなわち、シリコン含有導電膜層
の表面で反射された反射光と、シリコン含有導電膜層と
下層のシリコン酸化膜層との界面において反射された反
射光とが干渉を起こし、この干渉した光の強度が、シリ
コン含有導電膜層のエッチングによる膜厚の減少に伴っ
て、周期的に変化する。
は、例えば、図３のグラフの曲線Ｂ（波長４００．２５
ｎｍ）、Ｃ（波長４５０．０８ｎｍ）、Ｄ（波長４９
９．７３ｎｍ）、Ｅ（波長５４９．９５ｎｍ）、に示さ
れるように変化する。すなわち、シリコン含有導電膜層
の表面で反射された反射光と、シリコン含有導電膜層と
下層のシリコン酸化膜層との界面において反射された反
射光とが干渉を起こし、この干渉した光の強度が、シリ
コン含有導電膜層のエッチングによる膜厚の減少に伴っ
て、周期的に変化する。
【００４６】そこで、上記干渉光に基づく曲線Ｂ〜Ｅの
如き変化と、曲線Ａの変化との相関を予め調べておき、
例えば、曲線Ｂ〜Ｅのうちのいずれか、あるいは、これ
らの出力を加算した信号、あるいはこれらの微分信号等
に基づいて、ピークの数や位置、光強度等により、シリ
コン含有導電膜層の残膜量が減少したことを検知して、
下層のシリコン酸化膜層が露出を始める前にメインエッ
チングを終了させることができる。例えば、図３に示す
例では、曲線Ｃの最後のピーク等を検出することによっ
て、曲線Ａが減少を始める前、つまり、シリコン酸化膜
層が露出し始める前に、メインエッチング工程を終了さ
せるとができる。
如き変化と、曲線Ａの変化との相関を予め調べておき、
例えば、曲線Ｂ〜Ｅのうちのいずれか、あるいは、これ
らの出力を加算した信号、あるいはこれらの微分信号等
に基づいて、ピークの数や位置、光強度等により、シリ
コン含有導電膜層の残膜量が減少したことを検知して、
下層のシリコン酸化膜層が露出を始める前にメインエッ
チングを終了させることができる。例えば、図３に示す
例では、曲線Ｃの最後のピーク等を検出することによっ
て、曲線Ａが減少を始める前、つまり、シリコン酸化膜
層が露出し始める前に、メインエッチング工程を終了さ
せるとができる。
【００４７】このようにして、シリコン酸化膜層が露出
し始める前に、メインエッチング工程を終了し、オーバ
ーエッチング工程に切り換えることによって、シリコン
酸化膜層に損傷を与えることなく、シリコン含有導電膜
層のみをエッチングすることができる。
し始める前に、メインエッチング工程を終了し、オーバ
ーエッチング工程に切り換えることによって、シリコン
酸化膜層に損傷を与えることなく、シリコン含有導電膜
層のみをエッチングすることができる。
【００４８】図５は、本発明の実施形態に使用するプラ
ズマ処理装置の構成の一例を模式的に示すものである。
同図に示すように、プラズマ処理装置１は、電極板が上
下平行に対向し、両方に高周波電源が接続された容量結
合型平行平板エッチング装置として構成されている。
ズマ処理装置の構成の一例を模式的に示すものである。
同図に示すように、プラズマ処理装置１は、電極板が上
下平行に対向し、両方に高周波電源が接続された容量結
合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００４９】このエッチング処理装置１は、例えば表面
がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム
からなる円筒形状に成形されたチャンバー２を有してお
り、このチャンバー２は接地されている。チャンバー２
内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、ウエ
ハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設
けられており、さらにこのサセプタ支持台４の上には、
下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。この
サセプタ５にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続
されている。
がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム
からなる円筒形状に成形されたチャンバー２を有してお
り、このチャンバー２は接地されている。チャンバー２
内の底部にはセラミックなどの絶縁板３を介して、ウエ
ハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設
けられており、さらにこのサセプタ支持台４の上には、
下部電極を構成するサセプタ５が設けられている。この
サセプタ５にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続
されている。
【００５０】サセプタ支持台４の内部には、温度調節媒
体室７が設けられている。この温度調節媒体室７には、
導入管８を介して温度調節媒体が導入、循環され、サセ
プタ５を所望の温度に制御できるようになっている。
体室７が設けられている。この温度調節媒体室７には、
導入管８を介して温度調節媒体が導入、循環され、サセ
プタ５を所望の温度に制御できるようになっている。
【００５１】サセプタ５は、その上中央部が凸状の円板
状に成形され、その上にウエハＷと略同形の静電チャッ
ク１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材
の間に電極１２が介在された構成となっており、電極１
２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの直
流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウ
エハＷを静電吸着する。
状に成形され、その上にウエハＷと略同形の静電チャッ
ク１１が設けられている。静電チャック１１は、絶縁材
の間に電極１２が介在された構成となっており、電極１
２に接続された直流電源１３から例えば１．５ｋＶの直
流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウ
エハＷを静電吸着する。
【００５２】そして、絶縁板３、サセプタ支持台４、サ
セプタ５、さらには静電チャック１１には、被処理体で
あるウエハＷの裏面に、伝熱媒体、例えばＨｅガスなど
を供給するためのガス通路１４が形成されており、この
伝熱媒体を介してサセプタ５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ようにな
っている。
セプタ５、さらには静電チャック１１には、被処理体で
あるウエハＷの裏面に、伝熱媒体、例えばＨｅガスなど
を供給するためのガス通路１４が形成されており、この
伝熱媒体を介してサセプタ５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ようにな
っている。
【００５３】サセプタ５の上端周縁部には、静電チャッ
ク１１上に載置されたウエハＷを囲むように、環状のフ
ォーカスリング１５が配置されている。このフォーカス
リング１５はセラミックス或いは石英などの絶縁性材料
或いは導電性材料からなり、エッチングの均一性を向上
させるようになっている。
ク１１上に載置されたウエハＷを囲むように、環状のフ
ォーカスリング１５が配置されている。このフォーカス
リング１５はセラミックス或いは石英などの絶縁性材料
或いは導電性材料からなり、エッチングの均一性を向上
させるようになっている。
【００５４】また、サセプタ５の上方には、このサセプ
タ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。
この上部電極２１は、絶縁材２２を介して、チャンバー
２の上部に支持されており、サセプタ５との対向面を構
成し、多数の吐出孔２３を有する例えば石英からなる電
極板２４と、この電極２４を支持する導電性材料例えば
表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極
支持体２５とによって構成されている。なお、サセプタ
５と上部電極２１との間隔は、調節可能とされている。
タ５と平行に対向して上部電極２１が設けられている。
この上部電極２１は、絶縁材２２を介して、チャンバー
２の上部に支持されており、サセプタ５との対向面を構
成し、多数の吐出孔２３を有する例えば石英からなる電
極板２４と、この電極２４を支持する導電性材料例えば
表面がアルマイト処理されたアルミニウムからなる電極
支持体２５とによって構成されている。なお、サセプタ
５と上部電極２１との間隔は、調節可能とされている。
【００５５】上部電極２１における電極支持体２５の中
央にはガス導入口２６が設けられ、さらにこのガス導入
口２６には、ガス供給管２７が接続されており、さらに
このガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフロ
ーコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接
続され、この処理ガス供給源３０から、プラズマエッチ
ングのためのエッチングガスが供給されるようになって
いる。なお、図５には、上記の処理ガス供給源３０等か
らなる処理ガス供給系を１つのみ図示しているが、これ
らの処理ガス供給系は複数設けられており、例えば、Ｈ
Ｂｒ、Ｃｌ2 、Ｏ2 等のガスを夫々独立に流量制御し
て、チャンバー２内に供給できるよう構成されている。
央にはガス導入口２６が設けられ、さらにこのガス導入
口２６には、ガス供給管２７が接続されており、さらに
このガス供給管２７には、バルブ２８、並びにマスフロ
ーコントローラ２９を介して、処理ガス供給源３０が接
続され、この処理ガス供給源３０から、プラズマエッチ
ングのためのエッチングガスが供給されるようになって
いる。なお、図５には、上記の処理ガス供給源３０等か
らなる処理ガス供給系を１つのみ図示しているが、これ
らの処理ガス供給系は複数設けられており、例えば、Ｈ
Ｂｒ、Ｃｌ2 、Ｏ2 等のガスを夫々独立に流量制御し
て、チャンバー２内に供給できるよう構成されている。
【００５６】一方、チャンバー２の底部には排気管３１
が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が
接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなど
の真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内
を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力ま
で真空引き可能なように構成されている。また、チャン
バー２の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、
このゲートバルブ３２を開にした状態でウエハＷが隣接
するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるよ
うになっている。
が接続されており、この排気管３１には排気装置３５が
接続されている。排気装置３５はターボ分子ポンプなど
の真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内
を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力ま
で真空引き可能なように構成されている。また、チャン
バー２の側壁にはゲートバルブ３２が設けられており、
このゲートバルブ３２を開にした状態でウエハＷが隣接
するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるよ
うになっている。
【００５７】上部電極２１には、第１の高周波電源４０
が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿さ
れている。また、上部電極２１にはローパスフィルター
（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電
源４０は、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有して
おり、このように高い周波数を印加することによりチャ
ンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマ
を形成することができ、従来より低圧条件下のプラズマ
処理が可能となる。この第１の高周波電源４０の周波数
は、５０〜８０ＭＨｚが好ましく、典型的には図示した
６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数が採用される。
が接続されており、その給電線には整合器４１が介挿さ
れている。また、上部電極２１にはローパスフィルター
（ＬＰＦ）４２が接続されている。この第１の高周波電
源４０は、５０〜１５０ＭＨｚの範囲の周波数を有して
おり、このように高い周波数を印加することによりチャ
ンバー２内に好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマ
を形成することができ、従来より低圧条件下のプラズマ
処理が可能となる。この第１の高周波電源４０の周波数
は、５０〜８０ＭＨｚが好ましく、典型的には図示した
６０ＭＨｚまたはその近傍の周波数が採用される。
【００５８】下部電極としてのサセプタ５には、第２の
高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合
器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は
数百〜十数ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このよ
うな範囲の周波数を印加することにより、被処理体であ
るウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイ
オン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０
の周波数は、典型的には図示した１３．５６ＭＨｚまた
は８００ＫＨｚ等の周波数が採用される。
高周波電源５０が接続されており、その給電線には整合
器５１が介挿されている。この第２の高周波電源５０は
数百〜十数ＭＨｚの範囲の周波数を有している。このよ
うな範囲の周波数を印加することにより、被処理体であ
るウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイ
オン作用を与えることができる。第２の高周波電源５０
の周波数は、典型的には図示した１３．５６ＭＨｚまた
は８００ＫＨｚ等の周波数が採用される。
【００５９】次に、上記構成のプラズマ処理装置１によ
って、ウエハＷに形成されたシリコン含有導電膜層１０
３を、マスク層１０４を介して所定のパターンにエッチ
ングする工程について説明する。
って、ウエハＷに形成されたシリコン含有導電膜層１０
３を、マスク層１０４を介して所定のパターンにエッチ
ングする工程について説明する。
【００６０】まず、前述したように、シリコン酸化膜層
１０２、シリコン含有導電膜層１０３、及び、所定パタ
ーンにパターニングされたマスク層１０４が形成された
ウエハＷを、ゲートバルブ３２を開放して、図示しない
搬送アーム等によって、図示しないロードロック室から
チャンバー２内へ搬入し、静電チャック１１上に載置す
る。そして、高圧直流電源１３から直流電圧を印加する
ことによって、ウエハＷを静電チャック１１上に静電吸
着する。
１０２、シリコン含有導電膜層１０３、及び、所定パタ
ーンにパターニングされたマスク層１０４が形成された
ウエハＷを、ゲートバルブ３２を開放して、図示しない
搬送アーム等によって、図示しないロードロック室から
チャンバー２内へ搬入し、静電チャック１１上に載置す
る。そして、高圧直流電源１３から直流電圧を印加する
ことによって、ウエハＷを静電チャック１１上に静電吸
着する。
【００６１】次いで、搬送アームをチャンバー２から退
避させた後、ゲートバルブ３２を閉じ、排気機構３５に
よって、チャンバー２内を所定の真空度まで真空引す
る。この後、バルブ２８を開放し、処理ガス供給源３０
からメインエッチング用のエッチングガス、例えば、Ｈ
ＢｒとＣｌ2 、又はＨＢｒとＣｌ2 とＯ2 、又はＣｌ2
とＯ2 、又はＨＢｒとＯ2 、又はＨＢｒを、マスフロー
コントローラ２９によってその流量を調整しつつ、処理
ガス供給管２７、ガス導入口２６、上部電極２１の中空
部、電極板２４の吐出孔２３を通じて、図５の矢印に示
すように、ウエハＷに対して均一に吐出させる。
避させた後、ゲートバルブ３２を閉じ、排気機構３５に
よって、チャンバー２内を所定の真空度まで真空引す
る。この後、バルブ２８を開放し、処理ガス供給源３０
からメインエッチング用のエッチングガス、例えば、Ｈ
ＢｒとＣｌ2 、又はＨＢｒとＣｌ2 とＯ2 、又はＣｌ2
とＯ2 、又はＨＢｒとＯ2 、又はＨＢｒを、マスフロー
コントローラ２９によってその流量を調整しつつ、処理
ガス供給管２７、ガス導入口２６、上部電極２１の中空
部、電極板２４の吐出孔２３を通じて、図５の矢印に示
すように、ウエハＷに対して均一に吐出させる。
【００６２】これとともに、チャンバー２内の圧力が、
所定の圧力、例えば、０．６７〜６．７Ｐａ程度の圧力
に維持され、第１の高周波電源４０及び第２の高周波電
源５０から、上部電極２１及び下部電極としてのサセプ
タ５に高周波電圧を印加し、エッチングガスをプラズマ
化して、まず、ウエハＷのシリコン含有導電膜層１０３
のメインエッチングを行い、前述した図１（ｂ）の状態
となった時点でこのメインエッチング工程を終了する。
なお、かかるメインエッチング工程の終了タイミング
は、前述した図４に示されるような構成の装置によって
検出する。
所定の圧力、例えば、０．６７〜６．７Ｐａ程度の圧力
に維持され、第１の高周波電源４０及び第２の高周波電
源５０から、上部電極２１及び下部電極としてのサセプ
タ５に高周波電圧を印加し、エッチングガスをプラズマ
化して、まず、ウエハＷのシリコン含有導電膜層１０３
のメインエッチングを行い、前述した図１（ｂ）の状態
となった時点でこのメインエッチング工程を終了する。
なお、かかるメインエッチング工程の終了タイミング
は、前述した図４に示されるような構成の装置によって
検出する。
【００６３】次に、エッチング条件を変更して、オーバ
ーエッチングを行う。かかるオーバーエッチング工程
は、オーバーエッチング工程用のエッチングガス、例え
ば、ＨＢｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒ単ガス等のＣ
ｌ2 を含まないガスによって行われ、少なくとも、前記
したメインエッチング工程より高い圧力で行われる。
ーエッチングを行う。かかるオーバーエッチング工程
は、オーバーエッチング工程用のエッチングガス、例え
ば、ＨＢｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒ単ガス等のＣ
ｌ2 を含まないガスによって行われ、少なくとも、前記
したメインエッチング工程より高い圧力で行われる。
【００６４】また、必要に応じて、第１のオーバーエッ
チング工程と、第２のオーバーエッチング工程とに別け
て行われる。
チング工程と、第２のオーバーエッチング工程とに別け
て行われる。
【００６５】このうち、後に行われる第２のオーバーエ
ッチング工程は、前述した選択比が無限大となるように
高選択比の条件で行われることが好ましく、この場合
は、圧力を１３Ｐａ以上２７Ｐａ以下とすることが好ま
しい。
ッチング工程は、前述した選択比が無限大となるように
高選択比の条件で行われることが好ましく、この場合
は、圧力を１３Ｐａ以上２７Ｐａ以下とすることが好ま
しい。
【００６６】また、第２のオーバーエッチング工程の前
に行われる第１のオーバーエッチング工程は、メインエ
ッチング工程と第２のオーバーエッチング工程との中間
の圧力、例えば、６．７以上２７Ｐａ未満程度の圧力で
行うことが好ましい。
に行われる第１のオーバーエッチング工程は、メインエ
ッチング工程と第２のオーバーエッチング工程との中間
の圧力、例えば、６．７以上２７Ｐａ未満程度の圧力で
行うことが好ましい。
【００６７】また、オーバーエッチング工程が１つの工
程によって行われる場合は、オーバーエッチング工程を
別けて行う場合の後のオーバーエッチング工程、つまり
上述した第２のオーバーエッチング工程と同様なエッチ
ング条件でエッチングを行うことが好ましい。
程によって行われる場合は、オーバーエッチング工程を
別けて行う場合の後のオーバーエッチング工程、つまり
上述した第２のオーバーエッチング工程と同様なエッチ
ング条件でエッチングを行うことが好ましい。
【００６８】上記の方法により、実施例として、以下の
条件、 （メインエッチング工程） エッチングガス：Ｃｌ2 （流量５０SCCM）＋ＨＢｒ（流
量３５０SCCM） チャンバ圧力：６．７Ｐａ 上部電極印加高周波電力：７００Ｗ 下部電極印加高周波電力：１５０Ｗ 電極間距離：１７０ｍｍ バックＨｅ圧力：３９９Ｐａ
条件、 （メインエッチング工程） エッチングガス：Ｃｌ2 （流量５０SCCM）＋ＨＢｒ（流
量３５０SCCM） チャンバ圧力：６．７Ｐａ 上部電極印加高周波電力：７００Ｗ 下部電極印加高周波電力：１５０Ｗ 電極間距離：１７０ｍｍ バックＨｅ圧力：３９９Ｐａ
【００６９】（第１のオーバーエッチング工程）
エッチングガス：ＨＢｒ（流量１５０SCCM）
チャンバ圧力：８Ｐａ
上部電極印加高周波電力：１５０Ｗ
下部電極印加高周波電力：２０Ｗ
電極間距離：９０ｍｍ
バックＨｅ圧力：１３３０Ｐａ
【００７０】（第２のオーバーエッチング工程）
エッチングガス：ＨＢｒ（流量２００SCCM）
チャンバ圧力：２７Ｐａ
上部電極印加高周波電力：７００Ｗ
下部電極印加高周波電力：４０Ｗ
電極間距離：１５０ｍｍ
バックＨｅ圧力：１３３０Ｐａ
でエッチングを行った。
【００７１】上記の各エッチング工程におけるエッチン
グレート、エッチングレートの面内均一性、選択比は、
以下のとおりであった。 メインエッチング工程 エッチングレート：２１７．７ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５％ 選択比：１７．５ 第１のオーバーエッチング工程 エッチングレート：８８．３ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±７．３％ 選択比：４５２ 第２のオーバーエッチング工程 エッチングレート：７５．７ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±１０．５％、 選択比：∞
グレート、エッチングレートの面内均一性、選択比は、
以下のとおりであった。 メインエッチング工程 エッチングレート：２１７．７ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５％ 選択比：１７．５ 第１のオーバーエッチング工程 エッチングレート：８８．３ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±７．３％ 選択比：４５２ 第２のオーバーエッチング工程 エッチングレート：７５．７ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±１０．５％、 選択比：∞
【００７２】なお、メインエッチング工程と、第１のオ
ーバーエッチング工程との切り替えは、十分安全を見込
んで、下地層であるシリコン酸化膜層が露出する前に行
い、第１のオーバーエッチング工程と第２のオーバーエ
ッチング工程との切り替えは、下地層であるシリコン酸
化膜層が露出する直前（図３に示した曲線Ａのスロープ
スタート直前）に行った。
ーバーエッチング工程との切り替えは、十分安全を見込
んで、下地層であるシリコン酸化膜層が露出する前に行
い、第１のオーバーエッチング工程と第２のオーバーエ
ッチング工程との切り替えは、下地層であるシリコン酸
化膜層が露出する直前（図３に示した曲線Ａのスロープ
スタート直前）に行った。
【００７３】第１のオーバーエッチング工程と第２のオ
ーバーエッチング工程との切り替えにおいて、選択比を
上げるために、チャンバー圧力を高くするとエッチング
レートの面内均一性が低下する。その際、上下部電極印
加高周波電力を大きくし、更に電極間距離を広くするこ
とでエッチングレートの面内均一性を向上できる。
ーバーエッチング工程との切り替えにおいて、選択比を
上げるために、チャンバー圧力を高くするとエッチング
レートの面内均一性が低下する。その際、上下部電極印
加高周波電力を大きくし、更に電極間距離を広くするこ
とでエッチングレートの面内均一性を向上できる。
【００７４】上記実施例により、下地層であるシリコン
酸化膜層にほとんど損傷を与えることなく、また、シリ
コン含有導電膜層のエッチング形状を崩すことなく、良
好にシリコン含有導電膜層のみをエッチングして除去す
ることができた。
酸化膜層にほとんど損傷を与えることなく、また、シリ
コン含有導電膜層のエッチング形状を崩すことなく、良
好にシリコン含有導電膜層のみをエッチングして除去す
ることができた。
【００７５】なお、上記の例では、オーバーエッチング
工程を、第１及び第２のオーバーエッチング工程に別け
て行った場合について説明したが、前述したとおり、こ
れらのオーバーエッチング工程を、単一のオーバーエッ
チング工程としても良い。
工程を、第１及び第２のオーバーエッチング工程に別け
て行った場合について説明したが、前述したとおり、こ
れらのオーバーエッチング工程を、単一のオーバーエッ
チング工程としても良い。
【００７６】次に、前述した装置により、以下の条件で
エッチングを行い、エッチングガスにおける酸素の流量
を１，３，５SCCMとして夫々エッチングを行った。 エッチングガス：ＨＢｒ（流量１００SCCM）＋Ｏ2 （流
量１，３，５SCCM） チャンバ圧力：４０Ｐａ 上部電極印加高周波電力：２５０Ｗ 下部電極印加高周波電力：１００Ｗ 電極間距離：８０ｍｍ バックＨｅ圧力：１３３０Ｐａ
エッチングを行い、エッチングガスにおける酸素の流量
を１，３，５SCCMとして夫々エッチングを行った。 エッチングガス：ＨＢｒ（流量１００SCCM）＋Ｏ2 （流
量１，３，５SCCM） チャンバ圧力：４０Ｐａ 上部電極印加高周波電力：２５０Ｗ 下部電極印加高周波電力：１００Ｗ 電極間距離：８０ｍｍ バックＨｅ圧力：１３３０Ｐａ
【００７７】上記のエッチング結果は以下のとおりとな
った。 （酸素流量１SCCM） エッチングレート：１５９．８ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．４％ 選択比：１０ （酸素流量３SCCM） エッチングレート：１６５．３ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．４％ 選択比：１０４ （酸素流量５SCCM） エッチングレート：１６７．２ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．７％ 選択比：１３９
った。 （酸素流量１SCCM） エッチングレート：１５９．８ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．４％ 選択比：１０ （酸素流量３SCCM） エッチングレート：１６５．３ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．４％ 選択比：１０４ （酸素流量５SCCM） エッチングレート：１６７．２ｎｍ／ｍｉｎ 面内均一性：±５．７％ 選択比：１３９
【００７８】上記の結果に示されるとおり、チャンバ圧
力が低圧であっても、酸素添加量を増やすことによっ
て、エッチングレート、面内均一性を維持しつつ、選択
比を増加させることができる。かかる酸素の添加量が１
５％を超えると、堆積を生じやすくなるので、かかる酸
素の添加量は１〜５％程度とすることが好ましく、更に
は３〜５％とすることが好ましい。
力が低圧であっても、酸素添加量を増やすことによっ
て、エッチングレート、面内均一性を維持しつつ、選択
比を増加させることができる。かかる酸素の添加量が１
５％を超えると、堆積を生じやすくなるので、かかる酸
素の添加量は１〜５％程度とすることが好ましく、更に
は３〜５％とすることが好ましい。
【００７９】上記のように、酸素の添加量を調整するこ
とによっても、選択比を増加させることができる。
とによっても、選択比を増加させることができる。
【００８０】なお、上記の例では、平行平板型であっ
て、上部電極と下部電極の双方に高周波電力を供給して
エッチングを行うエッチング装置を使用した実施形態に
ついて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定され
るものではなく、あらゆるプラズマエッチング装置を使
用できること、例えば、上部電極、下部電極の一方の電
極のみに高周波電力を供給する方式のエッチング装置、
磁場を用いてプラズマを制御するエッチング装置等を使
用できることは、勿論である。
て、上部電極と下部電極の双方に高周波電力を供給して
エッチングを行うエッチング装置を使用した実施形態に
ついて説明したが、本発明はかかる実施形態に限定され
るものではなく、あらゆるプラズマエッチング装置を使
用できること、例えば、上部電極、下部電極の一方の電
極のみに高周波電力を供給する方式のエッチング装置、
磁場を用いてプラズマを制御するエッチング装置等を使
用できることは、勿論である。
【００８１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のド
ライエッチング方法によれば、従来に較べて、シリコン
酸化膜に対するシリコン含有導電膜の選択比を向上させ
ることができ、下地層であるシリコン酸化膜層をエッチ
ングすることなく、また、シリコン含有導電膜層のエッ
チング形状を崩すことなく、確実に所望のシリコン含有
導電膜層のみをエッチングして除去することができる。
ライエッチング方法によれば、従来に較べて、シリコン
酸化膜に対するシリコン含有導電膜の選択比を向上させ
ることができ、下地層であるシリコン酸化膜層をエッチ
ングすることなく、また、シリコン含有導電膜層のエッ
チング形状を崩すことなく、確実に所望のシリコン含有
導電膜層のみをエッチングして除去することができる。
【図１】本発明の一実施形態を説明するためのウエハ断
面の構成を模式的に示す図。
面の構成を模式的に示す図。
【図２】圧力とエッチングレート及び選択比との関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
【図３】本発明の一実施形態に使用する終点検出方法を
説明するめのグラフ。
説明するめのグラフ。
【図４】本発明の一実施形態に使用する終点検出のため
の装置の構成の例を示す図。
の装置の構成の例を示す図。
【図５】本発明の一実施形態に使用する装置の構成の例
を示す図。
を示す図。
１０１……半導体ウエハ、１０２……シリコン酸化膜
層、１０３……シリコン含有導電膜層、１０４……マス
ク層。
層、１０３……シリコン含有導電膜層、１０４……マス
ク層。
Claims (11)
- 【請求項１】 シリコン酸化膜層の上に形成されたシリ
コン含有導電膜層を、当該シリコン含有導電膜層の上に
形成された所定のパターン形状のマスク層を介して、少
なくともＨＢｒガスを含むエッチングガスにより、エッ
チングするドライエッチング方法であって、 １３Ｐａ未満の第１の圧力でプラズマエッチングするメ
インエッチング工程と、 前記メインエッチング工程の後、前記メインエッチング
工程より高い１３Ｐａ以上、２７Ｐａ以下の第２の圧力
でプラズマエッチングするオーバーエッチング工程とを
具備したことを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項２】 請求項１記載のドライエッチング方法に
おいて、 前記シリコン含有導電膜層が、ポリシリコン層であるこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のドライエッチング方法に
おいて、 前記シリコン含有導電膜層が、シリサイド層であること
を特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項４】 請求項１記載のドライエッチング方法に
おいて、 前記シリコン含有導電膜層が、ポリシリコン層とその上
のシリサイド層であることを特徴とするドライエッチン
グ方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４いずれか１項記載のドライ
エッチング方法において、 前記オーバーエッチング工程のエッチングガスは、ＨＢ
ｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒガスからなることを特
徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項６】 請求項１〜５いずれか１項記載のドライ
エッチング方法において、 前記メインエッチング工程のエッチングガスは、ＨＢｒ
とＣｌ2 、又はＨＢｒとＣｌ2 とＯ2 、又はＣｌ2 とＯ
2 、又はＨＢｒとＯ2 の混合ガス、又はＨＢｒガスから
なることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６いずれか１項記載のドライ
エッチング方法において、 前記オーバーエッチング工程は、第１のオーバーエッチ
ング工程と、この第１のオーバーエッチング工程の後に
行う第２のオーバーエッチング工程とを具備したことを
特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項８】 請求項７記載のドライエッチング方法に
おいて、 前記第１のオーバーエッチング工程の圧力より、前記第
２のオーバーエッチング工程の圧力を高くすることを特
徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項９】 請求項１〜８いずれか１項記載のドライ
エッチング方法において、 前記シリコン含有導電膜層のエッチング状態を検出し、
当該シリコン含有導電膜層の下層の前記シリコン酸化膜
層が露出する前に、前記メインエッチング工程を終了す
ることを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項１０】 シリコン酸化膜層の上に形成されたシ
リコン含有導電膜層を、当該シリコン含有導電膜層の上
に形成された所定のパターン形状のマスク層を介して、
少なくともＨＢｒガスを含むエッチングガスにより、エ
ッチングするドライエッチング方法であって、 前記エッチングガスに、１〜１５体積％のＯ2 を含むこ
とを特徴とするドライエッチング方法。 - 【請求項１１】 請求項１０項記載のドライエッチング
方法において、 前記エッチングガスに、３〜５体積％のＯ2 を含むこと
を特徴とするドライエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002172928A JP4498662B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-06-13 | ドライエッチング方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001182193 | 2001-06-15 | ||
| JP2001-182193 | 2001-06-15 | ||
| JP2002172928A JP4498662B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-06-13 | ドライエッチング方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003068709A true JP2003068709A (ja) | 2003-03-07 |
| JP4498662B2 JP4498662B2 (ja) | 2010-07-07 |
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|---|---|---|---|
| JP2002172928A Expired - Fee Related JP4498662B2 (ja) | 2001-06-15 | 2002-06-13 | ドライエッチング方法 |
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| JP (1) | JP4498662B2 (ja) |
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| JPH0864585A (ja) * | 1994-06-13 | 1996-03-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマ発生加工方法およびその装置 |
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-
2002
- 2002-06-13 JP JP2002172928A patent/JP4498662B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| CN111681955B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-01-05 | 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 | 半导体器件的制备方法 |
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