JP3351003B2

JP3351003B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3351003B2
Application number: JP06511493A
Authority: JP
Inventors: 哲治長山; 哲也辰巳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1993-03-24
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH06275581A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に単極式静電チャックを用いてウェハをウェ
ハ・ステージ上に固定（チャッキング）した状態でドラ
イエッチング等のプラズマ処理を行った後に、プラズマ
処理の結果にＦ^*に起因する悪影響を及ぼすことなく残
留電荷の除去を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積度や性能の向上に伴
い、各種の微細加工技術に対する要求水準も一段と厳し
さを増している。特に近年のドライエッチング分野で
は、高速性、高異方性、低汚染性、低ダメージ性等の互
いに取捨選択の関係にある諸々のエッチング特性をいず
れも高いレベルで満足させる技術が切望されている。

【０００３】低温エッチングは、かかる背景から有望視
されている技術のひとつである。これは、ウェハの温度
を通常０℃以下に保持することにより、深さ方向のエッ
チング速度をイオン・アシスト効果により実用レベルに
維持したまま、パターン側壁部におけるラジカル反応を
抑制し、入射イオン・エネルギーの比較的低い領域で高
異方性を達成しようとする技術である。ウェハの冷却
は、一般にこれを載置するウェハ・ステージに内蔵され
た冷却配管に適当な冷媒を循環させることにより行われ
る。

【０００４】低温エッチングでは、ウェハ・ステージと
ウェハとの間の熱伝達をウェハ面内で均一化し、エッチ
ング速度の面内分布を最小限に抑制することがエッチン
グの成否を左右する鍵となる。このため、低温エッチン
グにおける静電チャックの適用は、ほぼ必須の条件と認
識されている。静電チャックとは、絶縁部材中に埋設さ
れた内部電極に直流電圧を印加し、この絶縁部材とその
上に載置されたウェハとの間に発現するクーロン力を利
用してウェハを吸着固定させる機構である。これによ
り、ウェハとウェハ・ステージ間の密着性が向上して両
者間の熱伝導が円滑化され、ウェハ温度の面内分布が抑
制されるわけである。

【０００５】ところで、静電チャックにはウェハが導
体，半導体，誘電体のいずれであるか、またウェハをア
ースするか否かにより幾つかの異なる方式が知られてい
るが、近年主流となりつつあるのは単極式と呼ばれる方
式である。これは、ウェハが導体または半導体である場
合に、絶縁部材中の単一の内部電極に所定の極性の直流
電圧を印加し、対向アースはプラズマを経由して処理チ
ャンバの壁を通じてとる方式である。この単極式静電チ
ャックは、プラズマが生成しないとウェハをウェハ・ス
テージに吸着することができないが、ＭＯＳデバイスの
ゲート酸化膜の耐圧劣化を生じにくいという、重要なメ
リットを有している。

【０００６】この単極式静電チャックを用いた場合、プ
ラズマ処理終了後に直流電圧の印加を停止しても電荷が
残留する。このため、ウェハをウェハ・ステージから引
き離すためには、上記プラズマ処理の結果に実質的に影
響を与えないガスを供給して再度プラズマを生成させ、
このプラズマを通じて残留電荷を放電させなければなら
ない。つまり、エッチング・プロセスに静電チャックの
ＯＮ／ＯＦＦシーケンスを組み合わせることが必要であ
る。このとき、ウェハの吸着に用いた直流電圧と逆極性
の直流電圧を内部電極に印加し、残留電荷を強制的に除
去して電荷除去時間を短縮することも行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、微細加工に
対する要求水準の上昇に伴い、上述の残留電荷除去時に
エッチング反応系の処理ガスの残留分に起因した悪影響
が生ずることが最近明らかとなってきた。この問題を、
フルオロカーボン系ガスを用いてＳｉＯ₂層間絶縁膜に
コンタクト・ホールを開口するプロセスを例にとり、図
３および図４を参照しながら説明する。図３は残留電荷
除去シーケンス、図４はコンタクト・ホール加工の各工
程をそれぞれ説明するための模式的断面図である。

【０００８】まず、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチ
ング装置におけるエッチング中の静電チャックの状態
を、図３（ａ）に示す。ここでは、ウェハ・ステージ１
５上の単極式静電チャック１１にウェハ１４が載置さ
れ、このウェハ１４上のＳｉＯ₂層間絶縁膜（図４の符
号３３参照。）をフルオロカーボン系ガスを用いてエッ
チングしている。なお図中では、模式的な表現の都合
上、ウェハ・ステージ１５、単極式静電チャック１１、
ウェハ１４の三者が互いに離間しているように描かれて
いるが、実際には互いに密着されたものである。

【０００９】上記単極式静電チャック１１は、絶縁部材
１２に単一の内部電極１３が埋設された構成を有する。
上記内部電極１３には高周波カット・フィルタ１７と切
り替えスイッチ１８とを介し、正の直流電圧を印加可能
な直流電源１９と負の直流電圧を印加可能な直流電源２
０が並列に接続されている。これら両直流電源１９，２
０は、共通に接地されている。図３（ａ）では、直流電
源２０が接続されることにより内部電極１３は負電荷を
帯び、これに伴って絶縁部材１２の表面には正電荷、ウ
ェハ１４表面には負電荷がそれぞれ誘導される。ウェハ
１４は、自身の負電荷と絶縁部材１２表面の正電荷との
間のクーロン力により、単極式静電チャック１１上に吸
着保持される。対向アースは、フルオロカーボン系ガス
のＥＣＲプラズマを経由して図示されないチャンバ壁を
通じてとられている。

【００１０】一方、上記ウェハ・ステージ１５には冷却
配管１６が埋設されており、この冷却配管１６中に適当
な冷媒を循環させることにより、ウェハ１４を所定の温
度に冷却するようになされている。また、ウェハ・ステ
ージ１５にはスイッチ２１と直流成分を遮断するための
ブロッキング・コンデンサ２２を介してＲＦ電源２３が
接続されている。エッチング中は上記スイッチ２１をＯ
Ｎとし、ＲＦバイアスを印加して所定の入射イオン・エ
ネルギーが得られるようにする。これは、ＳｉＯ₂のエ
ッチングが基本的にＣＦ_x ⁺によるイオン・アシスト機
構により進行するからである。

【００１１】ここで、エッチング前のウェハの状態を図
４（ａ）に示す。ここでは、予め下層配線となる不純物
拡散領域３２が形成されたＳｉ基板３１上にＳｉＯ₂層
間絶縁膜３３が成膜され、さらにこの上にホール・パタ
ーンにしたがって開口された開口部３５を有するレジス
ト・マスク３４が形成されている。このウェハを前述の
図３（ａ）に示される状態でエッチングすると、図４
（ｂ）に示されるように異方性形状を有するコンタクト
・ホール３６が開口される。このとき、パターンの側壁
面や不純物拡散領域３２の露出面には主としてフルオロ
カーボン系ガスの分解生成物に由来する炭素系ポリマー
が堆積して保護膜３７が形成され、異方性や下地選択性
の達成に寄与する。

【００１２】コンタクト・ホール３６が完成した後は、
残留電荷除去の工程に入る。この工程では、イオンを加
速するためのＲＦバイアスは不要なので、図３（ｂ）に
示されるように、上記スイッチ２１をＯＦＦとしてＲＦ
電源２３を切り離す。一方、エッチング・チャンバ内に
はエッチング・ガスとしては働かない別の放電用ガスを
導入し、ＥＣＲプラズマを生成させる。別の放電用ガス
としては、Ｏ₂がしばしば用いられる。さらに、内部電
極１３、絶縁部材１２、ウェハ１４の各表面における電
荷の消滅を速めるために、切り替えスイッチ１８の操作
により直流電源１９を内部電極１３に接続し、これまで
とは逆の正の直流電圧を印加する。

【００１３】残留電荷がある程度まで減少したところで
図３（ｃ）に示されるように切り換えスイッチ１８をＯ
ＦＦとし、ＥＣＲプラズマを通して完全に電荷を除去し
た後、ウェハ１４をウェハ・ステージより分離する。

【００１４】しかしこのとき、導入されたＯ₂によりエ
ッチング・チャンバ内に残留しているフルオロカーボン
系ガスの解離が促進され、大量のＦ^*が発生してしま
う。この解離機構を単純化して示すと、次式のとおりと
なる。ＣＦ_x ＋Ｏ₂ → ＣＯ₂↑ ＋ｘＦ^* このＦ^*はシリコン系材料層のエッチャントである。こ
の過剰なＦ^*は、図４（ｃ）に示されるように、無バイ
アス条件下で下地の不純物拡散領域３２を等方的に浸触
してしまう。また、これに伴ってパターン側壁面上の保
護膜３７も除去されてしまうので、フルオロカーボン系
ガスの残留量が多い場合には折角達成されたコンタクト
・ホール３６の異方性形状が劣化することもあり得る。

【００１５】そこで本発明は、所定のプラズマ処理を行
った後に単極式静電チャックの残留電荷除去工程を行う
場合にも、プラズマ中の過剰なフッ素系化学種による悪
影響を受けない半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達成するために提案されたものであり、プラズマ装置の
処理チャンバ内で単極式静電チャックを備えたウェハ・
ステージ上に保持されたウェハに対し、フルオロカーボ
ン系ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて
所定のプラズマ処理を行った後、前記フルオロカーボン
系ガスが残留した状態で該単極式静電チャックの残留電
荷を除去する際に、この残留電荷除去工程の初期に、前
記ウェハにバイアスを印加しない状態で、残留した前記
フルオロカーボン系ガスから生成するフッ素系化学種を
捕捉可能な化学種を含むプラズマを生成し、このプラズ
マを用いて初期の残留電荷除去を行った後、酸素系化学
種を含むプラズマを用いて続きの残留電荷除去を行うよ
うにしたものである。

【００１７】

【００１８】本発明はまた、前記フッ素系化学種を捕捉
可能な化学種を水素ラジカルもくしは一酸化炭素ラジカ
ルの少なくとも一方とするものである。

【００１９】本発明はまた、前記フッ素系化学種を捕捉
可能な化学種を含むプラズマが、遊離のイオウを含むも
のである。

【００２０】本発明はさらに、前記所定のプラズマ処理
としてシリコン化合物層のドライエッチングを行うもの
である。

【００２１】

【作用】本発明では、所定のプラズマ処理を終了した
後、残留する処理ガスから生成するフッ素系化学種の影
響を排除するために、残留電荷除去工程の少なくとも初
期に上記フッ素系化学種を捕捉可能な化学種を含むプラ
ズマを生成させる。これにより、フッ素系化学種は相手
の化学種と結合した状態で排気流に乗って処理チャンバ
外へ排出され、ウェハ上のプラズマ処理の結果に悪影響
を及ぼす虞れがなくなる。

【００２２】かかるフッ素系化学種の捕捉は、残留電荷
除去工程の全体を通じて行っても、あるいはその初期の
みに行っても良い。特に後者の場合には、フッ素系化学
種が大方除去されたところで、別の放電用ガスを導入し
てプラズマを生成させ、続きの残留電荷除去を行う。こ
のときのプラズマとしては、従来から多用されているＯ
₂プラズマのごとく、酸素系化学種を含むものであって
も一向に構わない。

【００２３】ここで、フッ素系化学種を捕捉可能な化学
種として特に実用性が高い化学種は、水素ラジカル（Ｈ
^*）と一酸化炭素ラジカル（ＣＯ^*）である。これらの
ラジカルは、フッ素系化学種の代表例であるフッ素ラジ
カル（Ｆ^*）と結合し、それぞれ次式で単純化して示さ
れるように、ＨＦ（フッ化水素）とＣＯＦ（フッ化カル
ボニル）を生成する。

【００２４】ＣＦ_x（残留分）＋Ｈ^* → Ｃ↓ ＋ｘＨＦ↑ ＣＦ_x（残留分）＋ＣＯ^*→ Ｃ↓ ＋ｘＣＯＦ
↑ これらの生成物は蒸気圧が極めて高く、容易に処理チャ
ンバ外へ排気される。なお、上記の反応では炭素（Ｃ）
が堆積するが、このＣは後工程のアッシング工程でレジ
スト・マスクと同時に容易に燃焼除去されるので、プラ
ズマ処理の結果に何ら悪影響を及ぼすものではない。

【００２５】さらに、残留電荷除去用のプラズマが遊離
のイオウ（Ｓ）を含む場合には、下地選択性が一層向上
する。これは、Ｓが昇華性物質であり、通常のプラズマ
処理が行われるような高真空下であれば、ウェハの温度
がおおよそ９０℃以下に維持されている場合にその表面
へ堆積できるからである。Ｓは、プラズマ処理を終了し
た後にウェハを昇華温度以上に加熱すれば、容易に除去
することができる。あるいは、アッシング工程において
レジスト・マスクと同時に燃焼除去しても良い。いずれ
にしても、Ｓはパーティクル汚染の原因となるものでは
ない。

【００２６】本発明は、特にフルオロカーボン系ガスを
用いたシリコン化合物層のドライエッチングに適用した
場合に有効である。シリコン化合物層のエッチングの代
表的プロセスは、ホール（接続孔）加工である。ホール
加工では、下地材料層がシリコン基板内の不純物拡散領
域、ポリシリコン・ゲート電極、あるいはポリサイド・
ゲート電極等のごとくＦ^*に浸触されやすい材料層であ
ることが多いが、本発明によればかかる下地材料層に対
して高選択比を維持することができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２８】実施例１本実施例は、有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装
置のウェハ・ステージ上に単極式静電チャックを用いて
ウェハを保持し、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈／ＣＨ₂Ｆ₂混合ガス・
プラズマを用いてＳｉＯ₂層間絶縁膜にコンタクト・ホ
ールを開口した後、Ｈ₂ガス・プラズマを用いて上記単
極式静電チャックの残留電荷を除去した例である。

【００２９】本実施例の残留電荷除去シーケンスについ
ては先に図３を参照しながらほぼ説明したとおりなの
で、詳しい説明は省略し、ここでは主としてウェハ上で
起こる現象について図１を参照しながら説明する。図１
（ａ）は、エッチング前の５インチ径ウェハの一構成例
を示す概略断面図である。ここでは、予め下層配線とな
る不純物拡散領域２が形成されたＳｉ基板１上にＣＶＤ
法等により厚さ約０．９μｍのＳｉＯ₂層間絶縁膜３が
成膜され、さらにこの上にホール・パターンにしたがっ
て開口された開口部５を有するレジスト・マスク４が形
成されている。

【００３０】ここで、上記レジスト・マスク４は化学増
幅系ネガ型３成分レジスト（シプレー社製；商品名ＳＡ
Ｌ−６０１）を用いて厚さ約１μｍの塗膜を形成した
後、ＫｒＦエキシマ・レーザ・ステッパを用いてパター
ニングされている。ここで、レジスト・マスク４の逆テ
ーパー状の断面形状は、上記レジスト材料の感光特性に
起因する特有の形状である。

【００３１】このウェハを前述の図３（ａ）に示される
ように有磁場マイクロ波プラズマ・エッチング装置のエ
ッチング・チャンバ内のウェハ・ステージ上にセット
し、静電チャックで固定した。この状態で、一例として
下記の条件にしたがい上記ＳｉＯ₂層間絶縁膜３をエッ
チングした。ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量１５ＳＣＣＭＣＨ₂Ｆ₂流量１０ＳＣＣＭガス圧０．２７Ｐａマイクロ波パワー１２００Ｗ（２．４５
ＧＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３００Ｗ（８００ｋ
Ｈｚ）ウェハ・ステージ温度 −３０ ℃（アルコール
系冷媒使用）エッチング時間オーバーエッチング５０％
相当

【００３２】上記ガス組成は、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈からＣＦ_x
⁺を大量生成させて高速エッチングを行うと同時に、堆
積性のＣＨ₂Ｆ₂から炭素系ポリマーを生成させて効果
的な側壁保護や下地表面保護を行うことを意図したもの
である。このエッチングは入射イオン・エネルギーをあ
る程度高めた条件下でＣＦ_x ⁺の垂直入射成分により異
方的に進行する。したがって形成されるコンタクト・ホ
ール６の開口径は、図１（ｂ）に示されるように、レジ
スト・マスク４の開口部５の開口端の直径でほぼ規定さ
れた。また、プラズマ中に生成する炭素系ポリマーがパ
ターンの側壁面に堆積してその断面形状を略垂直に補正
するため、斜め入射イオンの散乱による異方性形状の劣
化等も起こらなかった。

【００３３】さらに、エッチングが終了して下地の不純
物拡散領域２が露出すると、この露出面からはもはやＯ
原子がスパッタ・アウトされないため、炭素系ポリマー
が堆積して高選択性が得られた。

【００３４】次に、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈／ＣＨ₂Ｆ₂混合ガス
の供給を停止してエッチング・チャンバ内にＨ₂ガスを
導入し、一例として下記の条件で残留電荷除去を行っ
た。Ｈ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．６７Ｐａマイクロ波パワー６００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗウェハ・ステージ温度 −３０ ℃（アルコール系冷
媒使用）放電時間１５秒内部電極への直流電圧＋１００Ｖ（最初の０．２秒
間）０Ｖ（残り１４．８秒間）

【００３５】ここで、上記放電において、総所要時間１
５秒のうち最初の０．２秒間は内部電極にエッチング中
とは逆の正の直流電圧を印加し、残る時間は無印加とし
た。ここで、直流電圧の無印加状態で放電を行う間も、
ウェハはウェハ・ステージ上に置いたままとする。これ
は、ウェハをウェハ・ステージから分離する際のウェハ
割れを防止し、またウェハ・ステージや単極式静電チャ
ックの表面へプラズマ照射損傷が及ぶのを防止するため
である。

【００３６】この残留電荷除去工程では、図１（ｃ）に
示されるように、Ｈ₂から解離生成したＨ^*によりＦ^*
がＨＦ（図中ではＸＦとして表現）の形で除去された。
この結果、従来のようにＯ₂プラズマ放電を行った場合
に比べて、不純物拡散領域２の除去を１５ｎｍ以上減少
させることができた。また、上記の放電条件ではマイク
ロ波パワーが比較的低い出力領域で設定されているた
め、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈あるいはＣＨ₂Ｆ₂の残留分が過度に
解離してＣ（炭素）が顕著に堆積することもなかった。

【００３７】上記放電により残留電荷をほぼ完全に除去
することができ、ウェハをウェハ・ステージから容易に
分離することができた。なお、上記の総所要時間はある
程度余裕を持たせて設定しており、条件により短縮する
ことも可能である。

【００３８】実施例２本実施例では、同じコンタクト・ホール加工後の残留電
荷除去工程で使用する放電用ガスを、Ｈ₂Ｓ（硫化水
素）とした。本実施例で採用したサンプル・ウェハの構
成、ＳｉＯ₂層間絶縁膜のエッチング条件、および残留
電荷除去シーケンスは、すべて実施例１と同じである。
残留電荷除去工程の放電条件も、Ｈ₂をＨ₂Ｓに替えた
他は、実施例１と同じである。

【００３９】本実施例において、Ｆ^*がＨ₂Ｓから解離
生成したＨ^*により捕捉消費される機構は、実施例１で
上述したとおりである。本実施例ではさらに、Ｈ₂Ｓか
ら遊離のＳ（イオウ）が解離生成し、これが先に堆積し
ていた炭素系ポリマーと共に保護膜８を形成した。この
ため、下地選択性は実施例１に比べてさらに向上し、従
来のようにＯ₂プラズマ放電を行った場合に比べて、不
純物拡散領域２の除去を３０ｎｍ以上減少させることが
できた。

【００４０】実施例３本実施例では、同じコンタクト・ホール加工後の残留電
荷除去工程で使用する放電用ガスを、ＣＯ（一酸化炭
素）とした。本実施例で採用したサンプル・ウェハの構
成、ＳｉＯ₂層間絶縁膜のエッチング条件、残留電荷除
去シーケンスは、すべて実施例１と同じである。ただ
し、残留電荷除去工程の放電条件を、一例として以下の
ように設定した。

【００４１】ＣＯ流量２０ＳＣＣＭガス圧１．３３Ｐａマイクロ波パワー４５０Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗ（８００ｋＨ
ｚ）ウェハ・ステージ温度 −３０ ℃（アルコール系冷
媒使用）放電時間１５秒内部電極への直流電圧＋１００Ｖ（最初の０．２秒
間）０Ｖ（残り１４．８秒間）この放電過程では、ＣＯから解離生成したＣＯ^*により
Ｆ^*がＣＯＦ〔図１（ｃ）ではＸＦとして表現〕の形で
除去された。この結果、従来のＯ₂プラズマ放電に比べ
て下地の除去を１５ｎｍ以上減少させることができた。

【００４２】実施例４本実施例では、同じコンタクト・ホール加工後の残留電
荷除去工程で使用する放電用ガスを、ＣＯＳ（硫化カル
ボニル）とした。本実施例で採用したサンプル・ウェハ
の構成、ＳｉＯ₂層間絶縁膜のエッチング条件、残留電
荷除去シーケンスは、すべて実施例３と同じである。残
留電荷除去工程の放電条件も、ＣＯをＣＯＳに替えた他
は、実施例３と同じとした。

【００４３】本実施例において、Ｆ^*がＣＯＳから解離
生成したＣＯ^*により捕捉消費される機構は、実施例３
で上述したとおりである。本実施例ではさらに、ＣＯＳ
から遊離のＳ（イオウ）が解離生成し、これが先に堆積
していた炭素系ポリマーと共に保護膜８を形成した。こ
のため、下地選択性は実施例３に比べてさらに向上し、
従来のようにＯ₂プラズマ放電を行った場合に比べて、
不純物拡散領域２の除去を３０ｎｍ以上減少させること
ができた。

【００４４】実施例５本実施例では、残留電荷除去のためのプラズマ放電を２
段階化し、Ｈ₂を用いて初期放電を行った後、Ｏ₂を用
いて続きの放電を行った。このプロセスを、図２を参照
しながら説明する。なお、図２の参照符号は、図１と共
通である。本実施例では、まず一例として下記の条件で
Ｈ₂ガスを用いて初期放電を行った。

【００４５】Ｈ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．６７Ｐａマイクロ波パワー６００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗ（８００ｋＨ
ｚ）ウェハ・ステージ温度 −３０ ℃（アルコール系冷
媒使用）放電時間５秒内部電極への直流電圧＋１００Ｖ（最初の０．２秒
間）０Ｖ（残り４．８秒間）この初期放電により、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈およびＣＨ₂Ｆ₂の
残留分に由来するＦ^*は、ＨＦ〔図２（ａ）中ではＸＦ
として表現〕の形で除去された。

【００４６】なお、この初期放電は短時間で行われるた
め、Ｃの堆積はほとんど生じなかった。

【００４７】この後、一例として下記の条件でＯ₂ガス
を用いて残りの放電を行った。Ｏ₂流量２０ＳＣＣＭガス圧０．６７Ｐａマイクロ波パワー６００Ｗ（２．４５ＧＨ
ｚ）ＲＦバイアス・パワー０Ｗ（８００ｋＨ
ｚ）ウェハ・ステージ温度 −３０ ℃（アルコール系冷
媒使用）放電時間１０秒内部電極への直流電圧０Ｖこの段階では、先の初期放電でプラズマ中のＦ^*がほぼ
除去されているため、下地選択性が何ら低下することは
なかった。また、Ｏ^*が生成することによりＣの堆積は
極めて効果的に抑制され、また先のエッチング時に形成
された保護膜７も、図２（ｂ）に示されるように除去さ
れた。

【００４８】なお、上記初期放電においてＨ₂の代わり
にＣＯを用いた場合にも、同じく良好な結果が得られ
た。

【００４９】以上、本発明を５例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、本発明を適用可能なプロセス
は、Ｓｉ基板へのコンタクトをとるためのコンタクト・
ホール加工に限られず、ポリシリコン膜やポリサイド膜
等から構成される下層配線へのコンタクトをとるための
ビアホール加工等であっても良い。

【００５０】その他、サンプル・ウェハの構成、エッチ
ング条件、使用するエッチング装置の種類、残留電荷除
去シーケンスにおける直流電圧の極性、残留電荷除去時
の放電条件等が適宜変更可能であることは、言うまでも
ない。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば単極式静電チャック機構を用いてウェハを保
持しながらたとえばフルオロカーボン系ガスを用いてコ
ンタクト・ホール加工を行い、その後に残留電荷除去を
行う場合にも、Ｆ^*に起因する下地選択性の劣化を招く
虞れがない。したがって、低温エッチングのメリットを
十分に活かした微細加工を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をコンタクトホール加工後の残留電荷除
去に適用したプロセス例をその工程順にしたがって説明
する模式的断面図であり、（ａ）はエッチング前のウェ
ハの状態、（ｂ）はエッチングにより異方性形状を有す
るコンタクト・ホールが形成された状態、（ｃ）は残留
電荷除去中にも高下地選択性が維持されている状態をそ
れぞれ表す。

【図２】本発明を適用した他のプロセス例の一部をその
工程順にしたがって説明する模式的断面図であり、
（ａ）は残留電荷除去のための初期放電によりＦ^*が除
去さている状態、（ｂ）は残りの放電を行っても高下地
選択性が維持されている状態をそれぞれ表す。

【図３】従来の残留電荷除去シーケンスを説明する模式
的断面図であり、（ａ）はフルオロカーボン系ガスを用
いたエッチング中の状態、（ｂ）は残留電荷除去工程に
おいて逆極性の直流電圧を印加しながらＯ₂ガスを導入
し、プラズマ中に大量のＦ^*が発生した状態、（ｃ）は
残留電荷除去が終了した状態をそれぞれ表す。

【図４】従来のコンタクト・ホール加工後の残留電荷除
去における問題点を説明するための模式的断面図であ
り、（ａ）はエッチング前のウェハの状態、（ｂ）はエ
ッチングにより異方性形状を有するコンタクト・ホール
が形成された状態、（ｃ）は残留電荷除去工程において
不純物拡散領域が浸触された状態をそれぞれ表す。

【符号の説明】

１・・・Ｓｉ基板２・・・不純物拡散領域３・・・ＳｉＯ₂層間絶縁膜４・・・レジスト・マスク６・・・コンタクト・ホール７・・・保護膜（炭素系ポリマー）８・・・保護膜（炭素系ポリマー＋Ｓ）

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ装置の処理チャンバ内で単極式
静電チャックを備えたウェハ・ステージ上に保持された
ウェハに対し、フルオロカーボン系ガスを含む処理ガス
から生成したプラズマを用いて所定のプラズマ処理を行
った後、前記フルオロカーボン系ガスが残留した状態で
該単極式静電チャックの残留電荷を除去する半導体装置
の製造方法において、前記残留電荷を除去する残留電荷除去工程の初期に、前
記ウェハにバイアスを印加しない状態で、残留した前記
フルオロカーボン系ガスから生成するフッ素系化学種を
捕捉可能な化学種を含むプラズマを生成し、このプラズ
マを用いて初期の残留電荷除去を行った後、酸素系化学
種を含むプラズマを用いて続きの残留電荷除去を行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記フッ素系化学種を捕捉可能な化学種
は水素ラジカルもくしは一酸化炭素ラジカルの少なくと
も一方であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項３】前記フッ素系化学種を捕捉可能な化学種
を含むプラズマは、遊離のイオウを含むことを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項４】前記所定のプラズマ処理がシリコン化合
物層のドライエッチングであることを特徴とする請求項
１ないし請求項３のいずれか１に記載の半導体装置の製
造方法。