JP3160961B2

JP3160961B2 - ドライエッチング方法

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Publication number: JP3160961B2
Application number: JP28037491A
Authority: JP
Inventors: 敏治柳田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-10-02
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 2001-04-25
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH05152255A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
対レジスト選択性、対シリコン下地選択性、高速性に優
れる酸化シリコン系材料層のドライエッチング方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）系材料層のドライエ
ッチング方法についても技術的要求がますます厳しくな
ってきている。まず、高集積化によりデバイス・チップ
の面積が拡大しウェハが大口径化していること、形成す
べきパターンが高度に微細化されウェハ面内の均一処理
が要求されていること、またＡＳＩＣに代表されるよう
に多品種少量生産が要求されていること等の背景から、
ドライエッチング装置の主流は従来のバッチ式から枚葉
式に移行しつつある。この際、従来と同等の生産性を維
持するためには、ウェハ１枚当たりのエッチング速度を
大幅に向上させなければならない。

【０００３】また、デバイスの高速化や微細化を図るた
めに不純物拡散領域の接合深さが浅くなり、また各種の
材料層も薄くなっている状況下では、従来以上に対下地
選択性に優れダメージの少ないエッチング技術が要求さ
れる。たとえば、半導体基板内に形成された不純物拡散
領域や、ＳＲＡＭの抵抗負荷素子として用いられるＰＭ
ＯＳトランジスタのソース・ドレイン領域等にコンタク
トを形成しようとする場合等に、シリコン基板や多結晶
シリコン層を下地として行われるＳｉＯ₂層間絶縁膜の
エッチングがその例である。

【０００４】さらに、対レジスト選択比の向上も重要な
課題である。これは、サブミクロン・デバイスでは、レ
ジストの後退によるわずかな寸法変換差の発生も許容さ
れなくなってきているからである。

【０００５】従来から酸化シリコン系材料層のエッチン
グは、強固なＳｉ−Ｏ結合を切断するために、イオン性
を高めたモードで行われている。典型的なエッチング・
ガスは、ＣＨＦ₃，ＣＦ₄等であり、これらから生成す
るＣＦ_x ⁺を主エッチング種としている。しかし、高速
エッチングを行うためには高イオン・エネルギーが必要
であり、エッチング反応が物理的なスパッタ反応に近く
なるため、高速性と選択性とが常に背反する問題であっ
た。

【０００６】これら従来のエッチング・ガスに代わり、
本願出願人は先に特願平２−７５８２８号明細書におい
て、炭素数２以上の飽和ないし不飽和の高次鎖状フルオ
ロカーボン系ガスを使用するシリコン化合物層のドライ
エッチング方法を提案している。これは、Ｃ₂Ｆ₆，Ｃ
₃Ｆ₈，Ｃ₄Ｆ₁₀，Ｃ₄Ｆ₈等のフルオロカーボン系ガ
スを使用することによりＣＦ_x ⁺を効率良く生成させ、
エッチングの高速化を図ったものである。ただし、高次
鎖状フルオロカーボン系ガスを単独で使用するのみでは
Ｆ^*の生成量も多くなり、対レジスト選択比および対シ
リコン下地選択比を十分に大きくとることができない。
たとえばＣ₃Ｆ₈をエッチング・ガスとしてシリコン基
板上のＳｉＯ₂層をエッチングした場合、高速性は達成
されるものの、対レジスト選択比が１．３程度と低く、
エッチング耐性が不足する他、パターン・エッジの後退
により寸法変換差が発生してしまう。また、対シリコン
選択比も４．１程度であるので、オーバーエッチング耐
性にも問題が残る。

【０００７】そこで、これらの問題を解決するために上
記の先行技術では高次鎖状フルオロカーボン系ガス単独
によるエッチングは下地が露出する直前で停止し、シリ
コン化合物層の残余部をエッチングする際には炭素系ポ
リマーの堆積を促進するために上記化合物にさらにエチ
レン（Ｃ₂Ｈ₄）等の炭化水素系ガスを添加するとい
う、２段階エッチングが行われている。これは、エッチ
ング反応系内にＣ原子を補給すると共に、プラズマ中に
生成するＨ^*で過剰のＦ^*を消費してＨＦに変化させ、
見掛け上のＣ／Ｆ比を高めることを目的としているので
ある。

【０００８】しかしながら、半導体装置のデザイン・ル
ールが高度に微細化されている現状では、既にエッチン
グ・マスクとの寸法変換差がほとんど許容できなくなり
つつあり、上述のような２段階エッチングを行うにして
も、１段目のエッチングにおける選択比をさらに向上さ
せることが必要となる。また、今後より一層微細化が進
行するに伴い、炭素系ポリマーによるパーティクル汚染
の影響が深刻化することも考えられるので、２段目のエ
ッチングにおける炭化水素系ガス等の堆積性ガスの使用
量もできるだけ低減させたいところである。

【０００９】かかる観点から、本発明者は先に特願平２
−２９５２２５号明細書において、被処理基板の温度を
５０℃以下に制御した状態で、分子内に少なくとも１個
の不飽和結合を有する鎖状不飽和フルオロカーボン系ガ
スを用いてシリコン化合物層をエッチングする技術を提
案している。上記鎖状不飽和フルオロカーボン系ガスと
は、たとえばオクタフルオロブテン（Ｃ₄Ｆ₈）やヘキ
サフルオロプロペン（Ｃ₃Ｆ₆）等である。これらのガ
スは、放電解離により理論上は１分子から２個以上のＣ
Ｆ_x ⁺を生成するので、ＳｉＯ₂を高速にエッチングす
ることができる。また、分子内に不飽和結合を有するこ
とから解離により高活性なラジカルを生成させ易く、フ
ルオロカーボン系ポリマーの重合が促進される。しか
も、被処理基板の温度が５０℃以下に制御されているこ
とにより、上記フルオロカーボン系ポリマーの堆積が促
進される。

【００１０】この技術により、堆積性ガスを用いること
なく対レジスト選択性および対シリコン下地選択性を従
来よりも向上させることができた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、本願出
願人が先に提案した鎖状不飽和フルオロカーボン系ガス
を使用するドライエッチング方法は、従来の技術に比べ
れば極めて大きなメリットが得られるものであった。し
かし、このメリットは主に対シリコン選択比の向上にも
とづくものであり、対レジスト選択比に関しては２．５
程度にとどまっている。近年のようにデバイス構造が三
次元化し、ウェハの表面段差が増大してくると、長時間
に及ぶオーバーエッチングが必要となり、レジストの膜
厚の減少やパターン・エッジの後退が大きな問題とな
る。上述の対レジスト選択比の値は、将来のＵＬＳＩデ
バイスの作製に対応するに十分な値とは言えない。

【００１２】そこで本発明は、高速性を維持しつつも、
従来に優る高選択性、特に高レジスト選択性を達成でき
るドライエッチング方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
である。すなわち、本願の第１の発明にかかるドライエ
ッチング方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に
制御し、一般式Ｃ_xＦ_z（ただしｘ，ｚは原子数を示す
自然数であり、ｘ≧２，ｚ≦２ｘ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と臭素系化合
物とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材
料層をエッチングすることを特徴とする。

【００１４】本願の第２の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に制御
し、一般式Ｃ_xＢｒ_yＦ_z（ただしｘ，ｙ，ｚは原子数
を示す自然数であり、ｘ≧２，ｙ＋ｚ＝２ｘ＋２の条件
を満足する。）で表されるブロモフルオロカーボン化合
物を含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料
層をエッチングすることを特徴とする。

【００１５】本願の第３の発明にかかるドライエッチン
グ方法は、被エッチング基板の温度を室温以下に制御
し、一般式Ｃ_xＢｒ_yＦ_z（ただしｘ，ｙ，ｚは原子数
を示す自然数であり、ｘ≧２，ｙ＋ｚ≦２ｘの条件を満
足する。）で表されるブロモフルオロカーボン化合物を
含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料層を
エッチングすることを特徴とする。

【００１６】さらに、本願の第４の発明にかかるドライ
エッチング方法は、前記第１の発明ないし第３の発明の
いずれかひとつにもとづいて酸化シリコン系材料層を実
質的にその層厚分だけエッチングした後、被エッチング
基板を５０℃以上に加熱しながら、酸素系化合物とフッ
素系化合物とを含むエッチング・ガスを用いてオーバー
エッチングを行うことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明者は、ＳｉＯ₂系材料層のエッチングに
おいて対レジスト選択性を向上させるために、蒸気圧の
低い反応生成物の堆積量を増加させることを考え、フル
オロカーボン化合物を主体とするエッチング反応系に臭
素を何らかの形で寄与させるとの着想を得た。つまり、
被エッチング基板（ウェハ）の温度を室温以下に制御
し、従来のフルオロカーボン系ポリマーに加えてＣＢｒ
_xをレジスト・マスクの表面に堆積させるのである。

【００１８】フルオロカーボン系化合物を主体とするエ
ッチング反応系に臭素が関与した場合のエッチング機構
を、図１に模式的に示す。この図は、単結晶シリコン基
板１上のＳｉＯ₂層間絶縁膜２が、レジスト・パターン
３をマスクとしてエッチングされている場合の途中状態
を示している。エッチングは、フルオロカーボン系化合
物から解離生成するＣＦ_x ⁺やＢｒ⁺等を主エッチング
種として進行し、この過程がフルオロカーボン系ポリマ
ーやＣＢｒ_xの堆積過程と競合する。しかし、ＳｉＯ₂
層間絶縁膜２の表面では膜中から酸素が供給されるため
に、これらの反応生成物は直ちに分解し、該ＳｉＯ₂層
間絶縁膜２は最終的にはＳｉＦ_x，ＣＯ_x等の形で除去
される。

【００１９】一方、レジスト・パターン３の表面では酸
素が供給されず、また自身がスパッタされて炭素供給源
となるため、フルオロカーボン系ポリマーやＣＢｒ_xが
堆積し、入射イオンやＦ^*，Ｂｒ^*等のラジカルの攻撃
から該レジスト・パターン３を保護する。このようにし
て、高い対レジスト選択性が達成される。もちろん本発
明では、単結晶シリコン基板１に対しても高選択性が達
成される。すなわち、ＳｉＯ₂層間絶縁膜２のエッチン
グが終了して下地の単結晶シリコン基板１が露出する
と、被エッチング領域からはもはや酸素が供給されなく
なるので、レジスト・パターン３の表面と同様に上記の
反応生成物が堆積するからである。また、条件によって
はエッチング反応生成物であるＳｉＢｒ_xの一部も堆積
し、対シリコン選択性の向上に寄与する。

【００２０】以上が、本願の４発明に共通する選択性向
上のメカニズムである。本願の第１の発明では、一般式
Ｃ_xＦ_zで表されるフルオロカーボン化合物と臭素系化
合物とを含むエッチング・ガスを用いる。上記Ｃ_xＦ_z
は、Ｃ原子数ｘが２以上であることから、いわゆる高次
フルオロカーボン化合物である。Ｆ原子数ｚは（２ｘ＋
２）以下であることから、飽和，不飽和を問わず、また
炭素骨格構造も直鎖状，分枝状，環状の別を問うもので
はない。上記高次フルオロカーボン化合物の１分子から
は、理論上は２個以上のＣＦ_x ⁺が生成し得る。したが
って、同じガス圧下ではＣＦ₃Ｈ，ＣＦ₂Ｈ₂といった
従来公知のガスを使用した場合と比べてプラズマ中にお
けるＣＦ_x ⁺の絶対量が多くなり、高速エッチングが可
能となる。このようなイオン・モードによるエッチング
では、ウェハが低温冷却された場合でもほとんどエッチ
ング速度の低下を来すことはない。

【００２１】本発明では、かかる高速エッチングに臭素
系化合物の添加による上述の選択性の向上が加わり、極
めて実用性の高いＳｉＯ₂系材料層のエッチングが可能
となる。

【００２２】本願の第２の発明では、一般式Ｃ_xＢｒ_y
Ｆ_zで表されるブロモフルオロカーボン化合物を含むエ
ッチング・ガスを用いる。上記Ｃ_xＢｒ_yＦ_zは、ｙ＋
ｚ＝２ｘ＋２であることから、鎖状飽和フルオロカーボ
ン化合物のＦ原子の少なくとも１つがＢｒ原子に置換さ
れた化合物に相当する。つまり、第１の発明と同様の効
果を、単一組成のエッチング・ガスにより実現しようと
するものである。これにより、エッチング・プロセスの
制御性および安定性を向上させることができる。

【００２３】本願の第３の発明では、やはり一般式Ｃ_x
Ｂｒ_yＦ_zで表されるブロモフルオロカーボン化合物を
含むエッチング・ガスを用いる。しかし、上記Ｃ_xＢｒ
_yＦ_zは、ｙ＋ｚ≦２ｘであることから、分子内に少な
くとも１つ以上の不飽和結合を有する鎖状フルオロカー
ボン化合物か、飽和もしくは不飽和の環状フルオロカー
ボン化合物（ただし、ｘ≧３）のＦ原子の少なくとも１
つがＢｒ原子に置換された化合物に相当する。この場合
のブロモフルオロカーボン化合物は、自身の炭素骨格構
造に起因して高いＣ／Ｆ比（分子中のＣ原子数とＦ原子
数の比）を有しているので、飽和鎖状化合物を使用した
場合と比べてエッチング反応系が炭素に富んだ雰囲気と
なり、フルオロカーボン系ポリマーやＣＢｒ_xの堆積に
有利となる。特に、上記ブロモフルオロカーボン化合物
が不飽和化合物である場合には、放電解離条件下でモノ
ラジカル、あるいは場合によりカルベン等の高活性なビ
ラジカル（二端遊離基）が生成し、これらが不飽和結合
中のπ電子系を攻撃することで重合反応が促進される。
したがって、選択性をさらに向上させることが可能とな
る。

【００２４】ところで、上述の第１〜第３の発明により
蒸気圧の低い反応生成物の堆積は促進されるが、これに
よりパーティクル・レベルが悪化したのではかえって逆
効果である。そこで本願の第４の発明では、第１〜第３
の発明のいずれかの方法によりＳｉＯ₂系材料層をジャ
スト・エッチング状態までエッチングした後、ウェハを
５０℃以上に加熱しながら、酸素系化合物とフッ素系化
合物とを含むエッチング・ガスを用いてオーバーエッチ
ングを行う。これにより、レジスト・マスクや下地のシ
リコン系材料層の表面に堆積したフルオロカーボン系ポ
リマー，ＣＢｒ_x等は、ＣＯ_x，ＣＦ_x，ＣＢｒ_xＦ_y
等の蒸気圧の高い反応生成物に変化し、これにウェハ加
熱の効果が加わって容易に揮発除去される。したがっ
て、従来プロセスに比べて何らパーティクル汚染が増大
する虞れはない。また、これらの反応生成物の除去と同
時に、下地のシリコン系材料層の表面のエッチング・ダ
メージ層も、Ｆ^*により除去される。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２６】実施例１本実施例は、本願の第１の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、オクタフルオロプロパン（Ｃ₃Ｆ₈）と四
臭化炭素ＣＢｒ₄との混合ガスを用いてＳｉＯ₂層間絶
縁膜をエッチングした例である。このプロセスを、図２
を参照しながら説明する。

【００２７】本実施例においてサンプルとして使用した
被エッチング基板（ウェハ）は、図２（ａ）に示される
ように、予め不純物拡散領域１２が形成された単結晶シ
リコン基板１１上にＳｉＯ₂層間絶縁膜１３が形成さ
れ、さらに該ＳｉＯ₂層間絶縁膜１３のエッチング・マ
スクとしてレジスト・パターン１４が形成されてなるも
のである。上記レジスト・パターン１４には、開口部１
４ａが設けられている。

【００２８】上記ウェハを、マグネトロンＲＩＥ（反応
性イオン・エッチング）装置のウェハ載置電極上にセッ
トした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管を内蔵
しており、装置外部に接続されるチラー等の冷却設備か
ら該冷却配管に冷媒を供給して循環させることにより、
エッチング中のウェハ温度を室温以下に制御することが
可能となされているものである。ここでは、冷媒として
エタノールを使用し、エッチング中のウェハ温度が−３
０℃に維持されるようにした。一例として、下記の条件
でＳｉＯ₂層間絶縁膜１３のエッチングを行った。

【００２９】Ｃ₃Ｆ₈流量４６ＳＣＣＭＣＢｒ₄流量４ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓこのエッチング過程では、開口部１４ａ内に露出するＳ
ｉＯ₂層間絶縁膜１３の表面において、ＣＦ_x ⁺，Ｂｒ
⁺等のイオン・エネルギーにアシストされながら高速エ
ッチングが進行し、図２（ｂ）に示されるように良好な
異方性形状を有するコンタクト・ホール１５が形成され
た。このとき、レジスト・パターン１４の表面において
は、フルオロカーボン系ポリマーやＣＢｒ_x等（いずれ
も図示せず。）の反応生成物が効率良く堆積したので、
レジスト・パターン１４の膜厚の大幅な減少やパターン
・エッジの後退は認められなかった。また、下地の単結
晶シリコン基板１１（正確には不純物拡散領域１２）が
露出すると、その表面にも上述の反応生成物に加えてＳ
ｉＢｒ_x等が堆積し、高い対シリコン選択性が得られ
た。

【００３０】本実施例における対レジスト選択比は約
３、対シリコン選択比は約１５と良好であった。

【００３１】実施例２本実施例は、本願の第２の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、ブロモペンタフルオロエタン（Ｃ₂ＢｒＦ
₅）を用いてＳｉＯ₂層間絶縁膜をエッチングした例で
ある。本実施例で使用したウェハは、図２（ａ）に示し
たものと同じである。このウェハをマグネトロンＲＩＥ
装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉＯ₂層間
絶縁膜１３のエッチングを行った。

【００３２】Ｃ₂ＢｒＦ₅流量４６ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度 −３０℃ 本実施例の場合、エッチング・ガスはＣ₂ＢｒＦ₅の単
一組成であるが、ＳｉＯ₂層間絶縁膜１３のエッチング
および堆積物の形成に必要な化学種はすべてこの１種類
の分子から供給される。したがって、エッチング・プロ
セスの制御性および安定性が向上した。

【００３３】本実施例における対レジスト選択比は約
４、対シリコン選択比は約２０と良好であった。

【００３４】実施例３本実施例は、本願の第３の発明をコンタクト・ホール加
工に適用し、ブロモトリフルオロエチレン（Ｃ₂ＢｒＦ
₃）を用いてＳｉＯ₂層間絶縁膜をエッチングした例で
ある。本実施例で使用したウェハも、図２（ａ）に示し
たものと同じである。このウェハをマグネトロンＲＩＥ
装置にセットし、一例として下記の条件でＳｉＯ₂層間
絶縁膜１３のエッチングを行った。

【００３５】Ｃ₂ＢｒＦ₃流量４６ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度５℃ 上記Ｃ₂ＢｒＦ₃は分子内に二重結合を１個有してお
り、放電解離条件下で高活性なラジカルを生成して重合
によるフルオロカーボン系ポリマーの形成を促進した。
この結果、０℃以下に及ぶウェハ冷却を行わなくとも高
選択性を達成することができた。これにより、ウェハの
冷却、およびエッチング終了後の昇温に要する時間も短
縮することができ、スループットが向上した。

【００３６】本実施例における対レジスト選択比は約
４、対シリコン選択比は約２０と良好であった。

【００３７】実施例４本実施例は、本願の第３の発明および第４の発明をコン
タクト・ホール加工に適用し、Ｃ₃Ｆ₈とジブロモジフ
ルオロエチレン（Ｃ₂Ｂｒ₂Ｆ₂）との混合ガスを用い
てＳｉＯ₂層間絶縁膜をジャスト・エッチング状態まで
エッチングした後、ＳＦ₆／Ｏ₂混合ガスを用いてオー
バーエッチングを行った例である。

【００３８】まず、図２（ａ）に示されるウェハをマグ
ネトロンＲＩＥ装置にセットし、一例として下記の条件
でＳｉＯ₂層間絶縁膜１３のエッチングを行った。Ｃ₃
Ｆ₈流量４５ＳＣＣＭＣ₂Ｂｒ₂Ｆ₂流量５ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度２．０Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度 −３０℃ このジャスト・エッチング工程では、Ｃ₃Ｆ₈とＣ₂Ｂ
ｒ₂Ｆ₂の双方からＣＦ_x ⁺が解離生成することによ
り、極めて高速にエッチングが進行した。また、不飽和
化合物であるＣ₂Ｂｒ₂Ｆ₂から生成する高活性ラジカ
ルによりフルオロカーボン系ポリマーの重合が促進され
た。

【００３９】次に、エッチング条件を一例として下記の
条件に切り換え、オーバーエッチングを行った。ＳＦ₆ ３５ＳＣＣＭＯ₂流量１５ＳＣＣＭガス圧２．０ＰａＲＦパワー密度０．５Ｗ／ｃｍ²（１３．５６Ｍ
Ｈｚ）磁場強度１５０Ｇａｕｓｓウェハ温度１００℃ ここで、上記ＳＦ₆は効率の良いＦ^*供給源であり、ウ
ェハ上に堆積しているＣＢｒ_x，ＳｉＢｒ_x等の堆積物
中のＢｒ原子をＦ原子に置換し、蒸気圧の高い化合物に
変換することができる。しかも、ウェハが加熱されてい
ることにより、これらの化合物の蒸気圧は一層高めら
れ、容易に揮発除去されるようになる。また、高い入射
イオン・エネルギーを用いて行われるＳｉＯ₂系材料層
のエッチングでは、下地のシリコン系材料層の表層部に
必然的にエッチング・ダメージ層が形成されるが、Ｆ^*
はこのダメージ層を除去する役割も果たす。一方のＯ₂
は、レジスト・アッシングに使用されることからも明ら
かなように、Ｃ原子の除去に優れた効果を発揮する。

【００４０】つまり、このオーバーエッチング工程で
は、ＲＦパワー密度を低下させて入射イオン・エネルギ
ーを低減させた条件下において、Ｆ^*やＯ^*の化学的な
作用によりフルオロカーボン系ポリマー，ＣＢｒ_x，Ｓ
ｉＢｒ_x等の堆積物が速やかに分解除去され、これと同
時に単結晶シリコン基板１１に損傷を与えることなくエ
ッチング・ダメージ層も除去できるわけである。

【００４１】この結果、本実施例では低汚染化が徹底さ
れ、エッチング装置のクリーニングを行うためのメンテ
ナンスの頻度が減少し、デバイスの歩留りも向上した。

【００４２】なお、本実施例では低温プロセス（ジャス
ト・エッチング）と高温プロセス（オーバーエッチン
グ）とを連続して行うため、ウェハの冷却と昇温にある
程度の時間を要する。そこで、低温プロセス用チャンバ
と高温プロセス用チャンバとを高真空下に接続したマル
チ・チャンバ型のエッチング装置を使用することが、ス
ループットを向上させる上で有効である。あるいは、本
発明者が先に特願平２−３０１１７３号明細書において
提案しているように、冷却可能な固定電極に加熱可能な
可動電極を内蔵させたウェハ載置電極を備えたマグネト
ロンＲＩＥ装置を使用することも、極めて効果的であ
る。

【００４３】以上、本発明を４つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではない。たとえば、本願の第１の発明において使
用される臭素系化合物としては、上述のＣＢｒ₄の他、
ＨＢｒ，Ｂｒ₂，ＢＢｒ₃等を使用することができる。
また、たとえばエッチング速度の制御を目的としてエッ
チング・ガスにＯ₂等を添加したり、あるいはスパッタ
リング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する意味でＨ
ｅ，Ａｒ等の希ガスを適宜添加しても良い。

【００４４】さらに、被エッチング材料層は上述のＳｉ
Ｏ₂に限られるものではなく、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳ
Ｇ，ＡｓＳＧ，ＡｓＰＳＧ，ＡｓＢＳＧ，ＳｉＮ等であ
っても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では高次フルオロカーボン化合物を基本とするエッチ
ング・ガス系に何らかの形で臭素を関与させることによ
り、フルオロカーボン系ポリマーに加えてＣＢｒ_xの堆
積を可能とし、選択性、特に対レジスト選択性を向上さ
せることが可能となる。しかも、高次フルオロカーボン
化合物の特長である高速性は、従来どおり活かされる。
さらに、このエッチングの後にフッ素系化合物と酸素系
化合物を含むエッチング・ガスを用いてオーバーエッチ
ングを行えば、堆積物の除去も速やかに行われるため、
何らパーティクル汚染が増大することはなく、デバイス
の歩留りを向上させ、スループットを改善することがで
きる。したがって、高速性、高選択性、低汚染性のすべ
てに優れるＳｉＯ₂系材料層のドライエッチングが可能
となる。

【００４６】本発明は、微細なデザイン・ルールにもと
づいて設計され、高集積度と高性能を有する半導体装置
の製造に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるＳｉＯ₂系材料層のエッチング
機構を説明するための模式的断面図である。

【図２】本発明をコンタクト・ホール加工に適用したプ
ロセス例をその工程順にしたがって示す概略断面図であ
り、（ａ）はＳｉＯ₂層間絶縁膜上にレジスト・パター
ンが形成された状態、（ｂ）はコンタクト・ホールが開
口された状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１，１１・・・単結晶シリコン基板１２・・・不純物拡散領域２，１３・・・ＳｉＯ₂層間絶縁膜３，１４・・・レジスト・パターン１４ａ・・・開口部１５・・・コンタクト・ホール

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、一般式Ｃ_xＦ_z（ただしｘ，ｚは原子数を示す自
然数であり、ｘ≧２，ｚ≦２ｘ＋２の条件を満足す
る。）で表されるフルオロカーボン化合物と臭素系化合
物とを含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材
料層をエッチングすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。
【請求項２】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、一般式Ｃ_xＢｒ_yＦ_z（ただしｘ，ｙ，ｚは原子
数を示す自然数であり、ｘ≧２，ｙ＋ｚ＝２ｘ＋２の条
件を満足する。）で表されるブロモフルオロカーボン化
合物を含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材
料層をエッチングすることを特徴とするドライエッチン
グ方法。
【請求項３】被エッチング基板の温度を室温以下に制
御し、一般式Ｃ_xＢｒ_yＦ_z（ただしｘ，ｙ，ｚは原子
数を示す自然数であり、ｘ≧２，ｙ＋ｚ≦２ｘの条件を
満足する。）で表されるブロモフルオロカーボン化合物
を含むエッチング・ガスを用いて酸化シリコン系材料層
をエッチングす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ないし請求項３のいずれか１項
記載のドライエッチング方法において、酸化シリコン系
材料層を実質的にその層厚分だけエッチングした後、被
エッチング基板を５０℃以上に加熱しながら、酸素系化
合物とフッ素系化合物とを含むエッチング・ガスを用い
てオーバーエッチングを行うことを特徴とするドライエ
ッチング方法。