JP2007317889A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所望のエッチング形状を簡便に得ることができるエッチング方法を提供する。
【解決手段】シリコン基材４６上に酸化膜４７、有機系反射防止膜４８及び所定のマスクパターンを呈するレジスト膜４９が形成されたウエハＷを基板処理装置１０のサセプタ１２の上面に吸着保持し、有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分をエッチングし、Ａｒガスから発生した陽イオンによってサセプタ１２に対向して配置され且つシリコンからなる上部電極板３９をスパッタリングし、該上部電極板３９からシリコン元素を放出させてウエハＷのレジスト膜４９にシリコン含有膜５０を形成し、酸化膜４７の露出した部分をシリコン含有膜５０と共にエッチングし、さらに、レジスト膜４９及び残りの有機系反射防止膜４８をエッチングする。
【選択図】図３

Description

本発明は、エッチング方法に関し、特に、レジスト膜をマスクとしてプラズマによって酸化膜をエッチングするエッチング方法に関する。

半導体デバイス用のウエハ上に形成された被エッチング膜、例えば、ＳｉＯ_２等の酸化膜を所定のパターンに従ってプラズマによってエッチングするためには、基板処理装置において、酸化膜上に所定のパターンに対応して形成されたレジスト膜をマスクとして利用する。レジスト膜は、酸化膜においてビアホール等を形成する必要がある箇所において、酸化膜を露出させる開口部を有する。プラズマは開口部に進入して露出された酸化膜をエッチングする。なお、レジスト膜は感光性樹脂からなる。

ところで、ＣＦ系ガスから生成されたプラズマによって酸化膜をエッチングする際、ＣＦ系ガスのプラズマに対するレジスト膜の耐性が低いため、酸化膜及びレジスト膜の選択比を確保するのが困難である。その結果、酸化膜のエッチングの際、レジスト膜もエッチングされてレジスト膜における開口部の形状が崩れることがある。このとき、レジスト膜の開口部の形状崩れに起因してエッチングによって形成されたビアホールの形状が崩れる、具体的には、ビアホールの水平断面形状が円にならず、また、ビアホールの径も所望の値より大きくなることがある。すなわち、所望のエッチング形状を得ることが困難である。

そこで、従来からレジスト膜のプラズマに対する耐性を向上する方法が開発されている。例えば、酸化膜のエッチングに先立ちレジスト膜にビームによってシリコン（Ｓｉ）元素をドーピングする方法（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
特開平３−１７４７２４号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法では、レジスト膜にシリコン元素をビームによってドーピングする必要があるため、ビーム照射装置等、特殊な装置を基板処理装置に追加するか、若しくは基板処理装置とは別に設ける必要がある。したがって、簡便にレジスト膜を強化することができず、所望のエッチング形状を簡便に得ることができないという問題があった。

本発明の目的は、所望のエッチング形状を簡便に得ることができるエッチング方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のエッチング方法は、酸化膜及び該酸化膜上に形成されたレジスト膜を有する基板を収容する収容室と、該収容室内に配置され且つ前記収容室内の空間に晒される暴露部材とを備え、前記収容室内に生成されたプラズマによって前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、前記暴露部材の少なくとも一部がシリコン含有材からなる基板処理装置におけるエッチング方法であって、前記暴露部材をプラズマによってスパッタリングするスパッタリングステップと、前記酸化膜をプラズマによってエッチングする酸化膜エッチングステップとを有することを特徴とする。

請求項２記載のエッチング方法は、請求項１記載のエッチング方法において、前記基板は前記酸化膜及び前記レジスト膜の間に形成された反射防止膜を有し、前記スパッタリングステップに先立って前記反射防止膜をエッチングする反射防止膜エッチングステップを有することを特徴とする。

請求項３記載のエッチング方法は、請求項１又は２記載のエッチング方法において、前記暴露部材には高周波電力が供給されることを特徴とする。

請求項４記載のエッチング方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング方法において、前記スパッタリングステップでは、希ガス又は不活性ガスから生成されたプラズマを用いることを特徴とする。

請求項５記載のエッチング方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のエッチング方法において、前記基板処理装置は前記収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台を備え、前記暴露部材は前記載置台に対向して配置されている電極板であることを特徴とする。

請求項６記載のエッチング方法は、請求項５記載のエッチング方法において、前記載置台には高周波電力が供給され、前記電極板に供給される高周波電力は前記載置台に供給される高周波電力より大きいことを特徴とする。

請求項１記載のエッチング方法によれば、少なくとも一部がシリコン含有材からなる暴露部材をプラズマによってスパッタリングし、酸化膜をプラズマによってエッチングする。暴露部材をスパッタリングするとシリコン元素が放出され、該放出されたシリコン元素は基板のレジスト膜上に堆積してシリコン含有膜を形成する。シリコン含有膜は酸化膜をエッチングするためのプラズマに対する耐性を有する。したがって、簡便にレジスト膜を強化することができ、酸化膜をエッチングする際、所望のエッチング形状を簡便に得ることができる。

請求項２記載のエッチング方法によれば、スパッタリングステップに先立って酸化膜及びレジスト膜の間に形成された反射防止膜をエッチングする。反射防止膜をエッチングする際にレジスト膜もエッチングされるため、レジスト膜が薄くなるが、暴露部材をスパッタリングすることによって薄くなったレジスト膜上にシリコン含有膜を形成することができ、もって、酸化膜をエッチングする際にレジスト膜が消失するのを防止することができる。これにより、酸化膜をエッチングする際、所望のエッチング形状を確実に得ることができる。

請求項３記載のエッチング方法によれば、暴露部材には高周波電力が供給されるので、暴露部材にプラズマを効率良く引き込むことができ、もって、暴露部材のスパッタリングの効率を向上することができる。その結果、基板のレジスト膜上にシリコン含有膜を迅速に形成することができる。

請求項４記載のエッチング方法によれば、スパッタリングステップでは、希ガス又は不活性ガスから生成されたプラズマを用いるので、基板のレジスト膜や酸化膜を変質することなく暴露部材をスパッタリングすることができる。

請求項５記載のエッチング方法によれば、スパッタリングされる電極板は基板を載置する載置台に対向して配置されているため、電極板から放出されたシリコン元素を基板のレジスト膜上に確実に堆積させることができ、もって、シリコン含有膜を確実に形成することができる。

請求項６記載のエッチング方法によれば、電極板に供給される高周波電力は載置台に供給される高周波電力より大きいので、電極板のプラズマによるスパッタ量を載置台のプラズマによるスパッタ量より多くすることができ、電極板からのシリコン元素の放出量を多くすることができる。その結果、基板のレジスト膜上にシリコン含有膜を確実に形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の実施の形態に係るエッチング方法を実行する基板処理装置について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るエッチング方法を実行する基板処理装置の概略構成を示す断面図である。

図１において、基板処理装置１０は円筒形状の基板収容室１１を有し、該基板収容室１１は内部に処理空間Ｓ（収容室内の空間）を有する。また、基板収容室１１内には、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハＷ（以下、単に「ウエハＷ」という。）を載置する載置台としての円柱状のサセプタ１２が配置されている。基板収容室１１の内壁面は側壁部材１３で覆われる。該側壁部材１３はアルミニウムからなり、その処理空間Ｓに面する面はイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）でコーティングされている。サセプタ１２は、導電性材料、例えば、アルミニウムからなる導電体部２９を有する。

基板処理装置１０では、基板収容室１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって、サセプタ１２上方の気体分子を基板収容室１１の外へ排出する流路として機能する排気路１５が形成される。この排気路１５の途中には排気プレート１６が配置される。

排気プレート１６は多数の孔を有する板状部材であり、基板収容室１１を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１６によって仕切られた基板収容室１１の上部（以下、「反応室」という。）１７には、後述するプラズマが発生する。また、基板収容室１１の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１８には基板収容室１１内のガスを排出する粗引き排気管１９及び本排気管２０が開口する。粗引き排気管１９にはＤＰ（Dry Pump）（図示しない）が接続され、本排気管２０にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）（図示しない）が接続される。また、排気プレート１６は処理空間Ｓにおいて発生するイオンやラジカルを捕捉又は反射してこれらのマニホールド１８への漏洩を防止する。

粗引き排気管１９及び本排気管２０は反応室１７のガスをマニホールド１８を介して基板収容室１１の外部へ排出する。具体的には、粗引き排気管１９は基板収容室１１内を大気圧から低真空状態まで減圧し、本排気管２０は粗引き排気管１９と協働して基板収容室１１内を大気圧から低真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。

サセプタ１２の導電体部２９には高周波電源２１ａが整合器（Matcher）２２ａを介して接続されており、該高周波電源２１ａは高周波電力を導電体部２９に供給する。これにより、サセプタ１２の導電体部２９は高周波電極として機能する。また、整合器２２ａは、導電体部２９からの高周波電力の反射を低減して高周波電力の導電体部２９への供給効率を最大にする。サセプタ１２は高周波電源２１ａから供給された高周波電力を処理空間Ｓに印加する。

サセプタ１２の上方には、電極板２３を内部に有する円板状の静電チャック２４が配置されている。サセプタ１２がウエハＷを載置するとき、該ウエハＷは静電チャック２４上に配される。電極板２３には直流電源２５が電気的に接続されている。電極板２３に負の直流電圧が印加されると、ウエハＷの裏面には正電位が発生するため、電極板２３及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってウエハＷは静電チャック２４の上面に吸着保持される。

サセプタ１２の上方には、サセプタ１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように環状のフォーカスリング２６が配設される。このフォーカスリング２６はシリコン又はシリカ（ＳｉＯ_２）からなり、処理空間Ｓに露出し、該処理空間ＳのプラズマをウエハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理の効率を向上させる。また、フォーカスリング２６には静電チャック２４を介して導電体部２９へ供給された高周波電力が伝達される。このとき、フォーカスリング２６は高周波電力を処理空間Ｓに印加する。したがって、フォーカスリング２６も高周波電極として機能する。また、フォーカスリング２６の周りには、該フォーカスリング２６の側面を保護する、クォーツからなる環状のカバーリング２７が配置されている。

サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室３１が設けられる。この冷媒室３１には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管３２を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）液が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。

さらに、サセプタ１２の上面のウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔３３が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔３３は、サセプタ１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン３４を介して伝熱ガス供給部（図示せず）に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）ガスを伝熱ガス供給孔３３を介して吸着面及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。

また、サセプタ１２の吸着面には、サセプタ１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３５が配置されている。これらのプッシャーピン３５は、モータ（図示せず）とボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して吸着面から自在に突出する。ウエハＷにプラズマ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン３５はサセプタ１２に収容され、プラズマ処理が施されたウエハＷを基板収容室１１から搬出するときには、プッシャーピン３５はサセプタ１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１２から離間させて上方へ持ち上げる。

基板収容室１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド３６が配置されている。ガス導入シャワーヘッド３６はバッファ室３７が内部に形成された、絶縁性材料からなる電極板支持体３８と、該電極板支持体３８に釣支される上部電極板３９（暴露部材）とを備える。上部電極板３９はシリコンからなる円板状の部材であり、処理空間Ｓにその下面が晒される。上部電極板３９の周縁部は絶縁性材料からなる環状のシールドリング４０によって覆われる。すなわち、上部電極板３９は、接地電位である基板収容室１１の壁部から電極板支持体３８及びシールドリング４０によって電気的に絶縁されている。また、基板処理装置１０は整合器２２ｂを介して上部電極板３９に接続された高周波電源２１ｂを有する。したがって、上部電極板３９は処理空間Ｓに高周波電力を印加する。

電極板支持体３８のバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管４２が接続されている。ガス導入シャワーヘッド３６は、バッファ室３７を処理空間Ｓに導通させる複数のガス穴４３を有し、処理ガス導入管４２からバッファ室３７へ供給された処理ガスをガス穴４３を経由して処理空間Ｓへ供給する。

また、基板収容室１１の側壁には、プッシャーピン３５によってサセプタ１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬出入口４４が設けられ、搬出入口４４には、該搬出入口４４を開閉するゲートバルブ４５が取り付けられている。

この基板処理装置１０の基板収容室１１内では、上述したように、サセプタ１２の導電体部２９及びガス導入シャワーヘッド３６の上部電極板３９が処理空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該処理空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド３６から供給された処理ガスを高密度のプラズマにして陽イオンやラジカルを発生させ、陽イオンやラジカルによってウエハＷにプラズマ処理を施す。

図２は、図１の基板処理装置においてプラズマ処理が施される半導体ウエハの概略構成を示す断面図である。

図２において、ウエハＷはシリコン基材４６と、該シリコン基材４６の表面に形成された酸化膜４７と、該酸化膜４７上に形成された有機系反射防止膜４８と、該有機系反射防止膜４８上に形成されたレジスト膜４９とを有する。

シリコン基材４６はシリコンからなる円板状の薄板であり、熱酸化処理が施されて表面に酸化膜４７が形成される。酸化膜４７はＳｉＯ_２からなり、絶縁膜として機能する。有機系反射防止膜４８は或る特定の波長の光、例えば、レジスト膜４９に向けて照射されるＡｒＦエキシマレーザ光を吸収する色素を含む高分子樹脂からなり、レジスト膜４９を透過したＡｒＦエキシマレーザ光が酸化膜４７によって反射されて再びレジスト膜４９に到達するのを防止する。レジスト膜４９はポジ型の感光性樹脂からなり、ＡｒＦエキシマレーザ光に照射されるとアルカリ可溶性に変質する。

ウエハＷでは、有機系反射防止膜４８が塗布処理等によって形成された後、レジスト膜４９がスピンコータ（図示しない）を用いて形成される。さらに、所定のマスクパターンに反転するパターンに対応したＡｒＦエキシマレーザ光がステッパー（図示しない）によってレジスト膜４９に照射されて、該レジスト膜４９の照射された部分がアルカリ可溶性に変質する。その後、レジスト膜４９に強アルカリ性の現像液が滴下されてアルカリ可溶性に変質した部分が除去される。これにより、レジスト膜４９から所定のマスクパターンに反転するパターンに対応した部分が取り除かれるため、ウエハＷ上には所定のマスクパターンを呈する、例えば、ビアホールを形成する位置に開口部を有するレジスト膜４９が残る。

次に、本実施の形態に係るエッチング方法について説明する。

図３は、図１の基板処理装置が実行するエッチング方法を示す工程図である。

図３において、まず、所定のマスクパターンを呈するレジスト膜４９が形成されたウエハＷを基板処理装置１０の基板収容室１１に搬入してサセプタ１２の上面に吸着保持する(図３（Ａ）)。

次いで、基板収容室１１内の圧力を６．６７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に設定し、ガス導入シャワーヘッド３６から処理空間ＳへＣＦ_４ガスを１００ｓｃｃｍで供給し、ガス導入シャワーヘッド３６の上部電極板３９に１０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、サセプタ１２の導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給する。このとき、ＣＦ_４ガスが処理空間Ｓに印加された高周波電力によってプラズマになり、陽イオンやラジカルが発生する。これらの陽イオンやラジカルは有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分（レジスト膜４９の開口部に対応する部分）と衝突、反応し、当該部分をエッチングする（反射防止膜エッチングステップ）。当該部分の有機系反射防止膜４８は酸化膜４７が露出するまでエッチングされる。なお、有機系反射防止膜４８の組成はレジスト膜４９の組成に近いため、ＣＦ_４ガスから生成されたプラズマの陽イオンやラジカルはレジスト膜４９もエッチングする（図３（Ｂ））。

次いで、基板収容室１１内の圧力を１．３３Ｐａ（１０ｍＴｏｒｒ）に設定し、ガス導入シャワーヘッド３６から処理空間ＳへＡｒガスを２００ｓｃｃｍで供給し、上部電極板３９に２０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給する。このとき、Ａｒガスがプラズマとなり陽イオンが発生する。ここで、上部電極板３９には高周波電力が供給されているので、陽イオンが上部電極板３９に効率良く引き込まれ、上部電極板３９をスパッタリングする（スパッタリングステップ）。上部電極板３９のスパッタリングは３０秒間に亘って行われる。上部電極板３９をスパッタリングするとシリコン元素が放出され、該放出されたシリコン元素はウエハＷのレジスト膜４９上に堆積してシリコン含有膜５０を形成する（図３（Ｃ））。

なお、シリコン含有膜５０の膜厚は後述する酸化膜４７のエッチングの際、当該エッチングによって除去され得る膜厚に調整される。シリコン含有膜５０の膜厚の調整は上部電極板３９のスパッタリングの時間によって調整される。

ここで、上部電極板３９に供給される高周波電力は導電体部２９に印加される高周波電力より大きいので、上部電極板３９に引き込まれる陽イオンの量をサセプタ１２に引き込まれる陽イオンの量より確実に多くすることができ、その結果、上部電極板３９のスパッタ量をサセプタ１２のスパッタ量より多くすることができる。

次いで、基板収容室１１内の圧力を２．６７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）に設定し、ガス導入シャワーヘッド３６から処理空間ＳへＣ_４Ｆ_６ガス、Ａｒガス及びＯ_２ガスからなる混合ガスを供給し、上部電極板３９に１６００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に８００Ｗの高周波電力を供給する。このとき、混合ガスがプラズマになり、陽イオンやラジカルが発生する。これらの陽イオンやラジカルは酸化膜４７の露出した部分と衝突、反応し、当該部分をエッチングする（酸化膜エッチングステップ）。当該部分の酸化膜４７はシリコン基材４６が露出するまでエッチングされる。また、このとき、シリコン含有膜５０も上記混合ガスのプラズマによってエッチングされてレジスト膜４９が露出する。なお、シリコン含有膜５０は上記混合ガスのプラズマに対する耐性を有しているため、ここでのシリコン含有膜５０のエッチレートは遅い。したがって、シリコン含有膜５０の膜厚は酸化膜４７に対して大幅に小さくてよい（図３（Ｄ））。

次いで、基板収容室１１内の圧力を６．６７Ｐａに設定し、ガス導入シャワーヘッド３６から処理空間ＳへＯ_２ガスを２００ｓｃｃｍで供給し、上部電極板３９に１０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給する。このとき、Ｏ_２ガスがプラズマになり、陽イオンやラジカルが発生する。これらの陽イオンやラジカルはレジスト膜４９及び残りの有機系反射防止膜４８をエッチングする。レジスト膜４９及び残りの有機系反射防止膜４８は酸化膜４７が露出するまでエッチングされ（図３（Ｅ））、その後、本処理を終了する。

本実施の形態に係るエッチング方法によれば、シリコンからなる上部電極板３９をＡｒガスから発生した陽イオンによってスパッタリングし、酸化膜４７を上記混合ガスから発生した陽イオンやラジカルによってエッチングする。上部電極板３９をスパッタリングするとシリコン元素が放出され、該放出されたシリコン元素はウエハＷのレジスト膜４９上に堆積してシリコン含有膜５０を形成する。シリコン含有膜５０は上記混合ガスから発生した陽イオンやラジカルに対する耐性を有する。具体的には、シリコン含有膜５０は上記混合ガスのプラズマによってエッチングされるが、該シリコン含有膜５０は上記混合ガスのプラズマによるエッチレートが遅い。その結果、酸化膜４７のエッチングの際、レジスト膜４９がエッチングされるのを防止することができる。換言すれば、シリコン含有膜５０を形成することによって簡便にレジスト膜４９を強化することができ、酸化膜４７をエッチングする際、所望のエッチング形状を簡便に得ることができる。また、シリコン元素を上部電極板３９から放出させるため、基板収容室１１内に上部電極板３９とは別のシリコン元素放出用のシリコン部材等を配置する必要がなく、基板処理装置１０の構造を簡素にすることができると共に、シリコン含有膜５０を形成するための他の処理装置を設ける必要を無くすことができる。

また、本実施の形態に係るエッチング方法では、Ａｒガスから発生した陽イオンの一部は酸化膜４７の露出した部分をスパッタリングする。Ａｒガスから発生した陽イオンを用いて帯電した絶縁膜をスパッタリングすると、該絶縁膜の電荷が除去されることが知られている。したがって、酸化膜４７の電荷を除去することができる。また、Ａｒガスから発生した陽イオンを用いて酸化膜をスパッタリングすると、該酸化膜の表面が親水性に変化することが知られている。したがって、酸化膜４７の表面を親水性にして他の膜との密着性を向上することができる。

本実施の形態に係るエッチング方法では、上部電極板３９のスパッタリングに先立って有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分をエッチングする。当該部分をエッチングする際にレジスト膜４９もエッチングされるため、レジスト膜４９が薄くなるが、上部電極板３９をスパッタリングすることによって薄くなったレジスト膜４９上にシリコン含有膜５０を形成することができ、もって、酸化膜４７をエッチングする際にレジスト膜４９が消失するのを防止することができる。

また、本実施の形態に係るエッチング方法では、上部電極板３９には高周波電力が供給されるので、陽イオンが上部電極板３９に効率良く引き込まれ、上部電極板３９のスパッタリングの効率を向上することができる。さらに、上部電極板３９に供給される高周波電力は導電体部２９に供給される高周波電力より大きいので、上部電極板３９のスパッタ量をサセプタ１２のスパッタ量より多くすることができ、上部電極板３９からのシリコン元素の放出量を多くすることができる。その結果、ウエハＷのレジスト膜４９上にシリコン含有膜５０を迅速且つ確実に形成することができる。

さらに、本実施の形態に係るエッチング方法では、上部電極板３９のスパッタリングにおいてＡｒガスから生成された陽イオンを用いるので、ウエハＷのレジスト膜４９や酸化膜４７を変質することなく上部電極板３９をスパッタリングすることができる。

また、基板処理装置１０では、スパッタリングされる上部電極板３９はウエハＷを載置するサセプタ１２に対向して配置されているため、上部電極板３９から放出されたシリコン元素をウエハＷのレジスト膜４９上に確実に堆積させることができる。

また、上述したエッチング方法において、酸化膜４７のエッチングの際、シリコン含有膜５０を完全に除去できなかった場合には、基板収容室１１内の圧力を６．６７Ｐａに設定し、ガス導入シャワーヘッド３６から処理空間ＳへＣＦ_４ガスを１００ｓｃｃｍで供給し、上部電極板３９に１０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給するのが好ましい。このとき、ＣＦ_４ガスがプラズマになり、陽イオンやラジカルが発生する。これらの陽イオンやラジカルはシリコン含有膜５０をエッチングして完全に除去することができる。

上述したエッチング方法では、上部電極板３９のスパッタリングの際、上部電極板３９に２０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給したが、上部電極板３９や導電体部２９に供給される高周波電力の大きさはこれらに限られず、例えば、上部電極板３９に１２５０Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に４００Ｗの高周波電力を供給してもよい。但し、上部電極板３９からのシリコン元素の放出量を多くするためには、上述したように、上部電極板３９に供給される高周波電力を導電体部２９に供給される高周波電力より大きく設定するのが好ましく、具体的には、上部電極板３９に供給される高周波電力を導電体部２９に供給される高周波電力の３倍以上に設定するのがよい。

また、上述したエッチング方法では、上部電極板３９のスパッタリングの際、基板収容室１１内の圧力が１．３３Ｐａに設定されたが、基板収容室１１内の圧力はこれに限られず、圧力が低いほどシリコン含有膜５０は異方的に成長する、すなわち、ウエハＷの上方に向けて成長するため、基板収容室１１内の圧力は低いのが好ましい。

さらに、上述したエッチング方法では、上部電極板３９のスパッタリングの際、Ａｒガスが用いられたが、上部電極板３９のスパッタリングに使用されるガスはこれに限られず、酸化膜４７やレジスト膜４９を変質させることがないガス、例えば、Ａｒガス以外の希ガスや不活性ガスであってもよい。

上述した基板処理装置１０において、上部電極板３９はシリコンからなるが、上部電極板３９がシリコンのみで構成される必要はなく、上部電極板３９における処理空間Ｓに面する部分、すなわち、スパッタリングされる部分においてシリコンを含んでいればよい。これにより、上部電極板３９のスパッタリングの際、シリコン元素を放出させることができる。

また、上述した基板処理装置１０においてプラズマ処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

実施例１
まず、図２のウエハＷを準備し、該ウエハＷを基板処理装置１０の基板収容室１１に搬入し、有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分をＣＦ_４ガスから発生した陽イオンやラジカルによってエッチングし、さらに、基板収容室１１内の圧力を１．３３Ｐａに設定し、処理空間ＳへＡｒガスを２００ｓｃｃｍで供給し、上部電極板３９に２０００Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に１００Ｗの高周波電力を供給して、上部電極板３９をＡｒガスから発生した陽イオンによってスパッタリングした。このとき、ウエハＷを観察したところ、レジスト膜４９上にシリコン含有膜５０が形成されているのを確認した。

次いで、酸化膜４７の露出した部分をＣ_４Ｆ_６ガス、Ａｒガス及びＯ_２ガスからなる混合ガスから発生した陽イオンやラジカルによってエッチングした。このとき、ウエハＷを観察したところシリコン含有膜５０がレジスト膜４９の開口部周辺において一部消失しているものの、レジスト膜４９の開口部の形状は崩れていないことを確認した。

次いで、ＣＦ_４ガスから発生した陽イオンやラジカルによって残ったシリコン含有膜５０をエッチングして完全に除去し、さらに、Ｏ_２ガスから発生した陽イオンやラジカルによってレジスト膜４９及び有機系反射防止膜４８をエッチングした。その後、酸化膜４７に形成されたビアホールの形状を観察したところ、ビアホールの水平断面形状が円であり、また、ビアホールの径も所望の値であることを確認した。

実施例２
まず、図２のウエハＷを準備し、実施例１と同様に、有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分をエッチングし、さらに、基板収容室１１内の圧力を１．３３Ｐａに設定し、処理空間ＳへＡｒガスを２００ｓｃｃｍで供給し、上部電極板３９に１２５０Ｗの高周波電力を供給すると共に、導電体部２９に４００Ｗの高周波電力を供給して、上部電極板３９をＡｒガスから発生した陽イオンによってスパッタリングした。このとき、ウエハＷを観察したところ、レジスト膜４９上にシリコン含有膜５０が形成されているのを確認した。但し、実施例２におけるシリコン含有膜５０の膜厚は実施例１におけるシリコン含有膜５０の膜厚より小さいことを確認した。

次いで、実施例１と同様に、酸化膜４７の露出した部分をエッチングした。このとき、ウエハＷを観察したところシリコン含有膜５０は殆ど消失しているものの、レジスト膜４９の開口部の形状が殆ど崩れていないことを確認した。

次いで、実施例１と同様に、レジスト膜４９及び有機系反射防止膜４８をエッチングした。その後、酸化膜４７に形成されたビアホールの形状を観察したところ、ビアホールの水平断面形状が円であり、また、ビアホールの径も所望の値であることを確認した。

比較例１
まず、図２のウエハＷを準備し、実施例１と同様に、有機系反射防止膜４８におけるレジスト膜４９によって覆われていない部分をエッチングし、さらに、上部電極板３９をスパッタリングすることなく、実施例１と同様に、酸化膜４７の露出した部分をエッチングした。このとき、ウエハＷを観察したところ、レジスト膜４９の開口部の形状が崩れていることを確認した。

次いで、実施例１と同様に、レジスト膜４９及び有機系反射防止膜４８をエッチングした。その後、酸化膜４７に形成されたビアホールの形状を観察したところ、ビアホールの水平断面形状が円ではなく、また、ビアホールの径も所望の値より大きくなっていることを確認した。

以上より、シリコンからなる上部電極板３９をスパッタリングすることによってレジスト膜４９上にシリコン含有膜５０を形成すると、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ａｒガス及びＯ_２ガスからなる混合ガスから発生した陽イオンやラジカルによる酸化膜４７のエッチングの際、レジスト膜４９の開口部の形状が崩れるのを防止することができ、もって、酸化膜４７において所望のエッチング形状を得ることができるのが分かった。

本発明の実施の形態に係るエッチング方法を実行する基板処置装置の概略構成を示す断面図である。 図１の基板処理装置においてプラズマ処理が施される半導体ウエハの概略構成を示す断面図である。 図１の基板処理装置が実行するエッチング方法を示す工程図である。

符号の説明

Ｗ 半導体ウエハ
Ｓ 処理空間
１０ 基板処理装置
１１ 基板収容室
１２ サセプタ
２１ａ,２１ｂ 高周波電源
２９ 導電体部
３６ ガス導入シャワーヘッド
３９ 上部電極板
４６ シリコン基材
４７ 酸化膜
４８ 有機系反射防止膜
４９ レジスト膜
５０ シリコン含有膜

Claims (6)

1. 酸化膜及び該酸化膜上に形成されたレジスト膜を有する基板を収容する収容室と、該収容室内に配置され且つ前記収容室内の空間に晒される暴露部材とを備え、前記収容室内に生成されたプラズマによって前記基板にプラズマ処理を施す基板処理装置であって、前記暴露部材の少なくとも一部がシリコン含有材からなる基板処理装置におけるエッチング方法であって、
   前記暴露部材をプラズマによってスパッタリングするスパッタリングステップと、
   前記酸化膜をプラズマによってエッチングする酸化膜エッチングステップとを有することを特徴とするエッチング方法。
2. 前記基板は前記酸化膜及び前記レジスト膜の間に形成された反射防止膜を有し、
   前記スパッタリングステップに先立って前記反射防止膜をエッチングする反射防止膜エッチングステップを有することを特徴とする請求項１記載のエッチング方法。
3. 前記暴露部材には高周波電力が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のエッチング方法。
4. 前記スパッタリングステップでは、希ガス又は不活性ガスから生成されたプラズマを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
5. 前記基板処理装置は前記収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台を備え、前記暴露部材は前記載置台に対向して配置されている電極板であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項に記載のエッチング方法。
6. 前記載置台には高周波電力が供給され、前記電極板に供給される高周波電力は前記載置台に供給される高周波電力より大きいことを特徴とする請求項５記載のエッチング方法。

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