JP3365142B2

JP3365142B2 - プラズマ装置及びこれを用いたプラズマ処理方法

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Publication number: JP3365142B2
Application number: JP10639595A
Authority: JP
Inventors: 三郎塚田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-04-28
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JPH08306662A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置の製
造に適用されるプラズマ装置及びこれを用いたプラズマ
処理方法に関し、例えばシリコン系材料膜からゲート電
極を形成する際のドライエッチングにおける対絶縁膜選
択比を向上させる装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時では、いわゆるＭＯＳ（金属−酸化
膜−半導体の３層構造）型のトランジスタを多数集積し
たＬＳＩ（以下、単にＭＯＳ型ＬＳＩと記す）において
は、そのゲート電極材料として多結晶シリコンやポリサ
イド（多結晶シリコン−シリサイドの２層構造とされた
もの）が、また金属配線材料としてアルミ系合金がそれ
ぞれ広く用いられている。

【０００３】上記ＭＯＳ型ＬＳＩにおいては、極めて微
細なパターンとしてゲート電極や金属配線（アルミ電
極）等を多数形成する必要があり、そのための最も好適
な加工装置の１つとしてプラズマエッチング装置があ
る。特に近年提案されている高密度プラズマエッチング
装置は、表面に被エッチング材を有する基板を収容する
高真空容器と、当該高真空容器内にＲＦ電界、マイクロ
波電界或は磁場を与えてプラズマを励起させる手段を備
え、低圧下でもイオン密度１０¹¹／ｃｍ²以上の高密度
プラズマを発生させるように構成されている。

【０００４】上記プラズマエッチング装置を使用するに
際して、例えばゲート電極を形成する場合には、通常エ
ッチングガスとしてハロゲン系ガスを用い、ＳｉＯ₂よ
りなるゲート酸化膜上に成膜された多結晶シリコン膜の
表面に高分子レジスト等のマスクを所定形状に形成し、
高密度プラズマにより解離生成するハロゲン・ラジカル
やハロゲン・イオンを利用してドライエッチングを施す
ことにより、所望のゲート電極が形成される。このよう
に、上記プラズマエッチング装置を用いることにより、
イオン・アシストという特有の機構で高速性及び異方性
を達成することが可能である。

【０００５】なお、上記ゲート酸化膜はその膜厚が例え
ば０．２５μｍレベルのデザインルールが適用される記
憶容量２５６ＭＤＲＡＭの場合で５ｎｍ〜７ｎｍと極め
て薄いために、上記ドライエッチングを実行するに際し
て、ゲート電極を形成する場合では略々１００以上の対
ゲート酸化膜選択比が必要である。また、アルミ系合金
よりなるアルミ電極を形成する場合では、アルミ系材料
膜の下地として平坦化特性を高めるためにリン（Ｐ）や
ボロン（Ｂ）をドープしたＳｉ系の層間絶縁膜が用いら
れているが、かかる不純物含有の層間絶縁膜はハロゲン
系化学種によるエッチング速度が特に大きいため、略々
１５以上の対絶縁膜選択比が要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ド
ライエッチングを実行するに際して、対ゲート酸化膜選
択比或は対絶縁膜選択比（以下、単に選択比と記す）を
増大させると、レジストマスク下の被エッチング材がテ
ーパ形状やノッチング形状（ゲート酸化膜や絶縁膜との
界面におけるゲート材料やアルミ系合金のくびれ）とな
り易く、拡散層にオフセットが生じることになる。した
がって、これらの形状異常の発生を極力防止することが
必要である。

【０００７】上記テーパ形状やノッチング形状の発生を
防止する手法として、以下に示すいくつかのものが案出
されている。先ず、ゲート電極を形成する場合の防止方
法を以下に示す。

【０００８】（１）エッチングガスとして用いる塩素
（Ｃｌ₂）や臭化水素（ＨＢｒ）に、二フッ化メタン
（ＣＨ₂Ｆ₂）等のポリマーを形成するガスを添加して
混合ガスとして用いる。この場合、プラズマの発生によ
り、エッチングガスが反応してドライエッチングが進行
するとともに、ＣＨ₂Ｆ₂等のガスがプラズマ中で解離
することによりカーボン系ポリマーが生成し、これがエ
ッチングされてゆくゲート材料の側壁部に堆積して側壁
保護膜が形成される。この側壁保護膜により、反応性の
イオンや活性中性粒子のゲート材料に対する側方攻撃を
防ぐことができる。

【０００９】（２）プラズマ電極からシリコン基板へ印
加するＲＦ（高周波）電力を増大させ、マスクであるレ
ジストマスクのエッチレートを高める。この場合、プラ
ズマの発生により、レジストマスクからの分解物量が増
大し、当該分解物により被エッチング材であるゲート材
料の側壁部に形成される側壁保護膜の膜厚が大きくな
る。この側壁保護膜により、反応性のイオンや活性中性
粒子のゲート材料に対する側方攻撃を防ぐことができ
る。

【００１０】（３）反応性イオンの濃度を大きく、活性
中性粒子の濃度を小さくする。これは、ガス圧を低下さ
せることにより可能となる。この場合、上記反応性イオ
ンの平均自由行程が増大し、シリコン基板に対するイオ
ンの進入方向を揃えて異方性を向上させることが可能と
なる。

【００１１】しかしながら、上記の各手法には、以下に
示すような問題がある。

【００１２】（１）の手法においては、ＣＨ₂Ｆ₂等の
ガスの反応によりゲート材料の側壁部のみならず上記プ
ラズマ装置の高真空容器の内壁部にカーボン系ポリマー
の膜が堆積してしまう。そのため、パーティクル汚染に
よるデバイス不良を招くほか、高真空容器内をしばしば
洗浄する必要があり、プラズマ装置のメンテナンス上の
問題がある。

【００１３】（２）の手法においては、プラズマ電極か
らシリコン基板へ供給する基板バイアスのＲＦパワーを
増加させることにより、レジストマスクの後退による寸
法変換差が生じ易くなる。またこれと同時にゲート酸化
膜のエッチレートもまた増加してしまい、対ゲート膜選
択比の大幅な低下が惹起される。

【００１４】（３）の手法においては、ドライエッチン
グ時の反応圧力を１０^-2Ｐａのオーダーの低圧に保つこ
とができれば、活性中性粒子／反応性イオンの生成比を
１／１０程度にできると考えられるが、活性種の絶対数
が減少するためにゲート材料のエッチレートの低下を来
すことが予想される。このエッチレートの低下を防ぐに
は、基板へ印加するＲＦバイアス電力を増加させなけれ
ばならず、上記（２）の手法と同様の問題が生じる。

【００１５】一方、上記アルミ電極の形成に際しては、
エッチングガスとして塩化ほう素（ＢＣｌ₃）の流量比
を増大させてＢＣｌ_x ⁺イオンによるスパッタ作用の寄
与を高め、レジストマスクのエッチレートを高めるとい
う手法がある。この場合、レジストマスクの分解物量が
増大し、アルミ電極の側壁部における堆積量が向上して
側壁保護効果が高まる。

【００１６】しかしながら、この手法においても、レジ
ストマスクのエッチレートの増加のみならず、層間絶縁
膜のエッチレートもまた増加してしまい、対絶縁膜選択
比の大幅な低下が惹起される。

【００１７】このように、現在のところ、対ゲート酸化
膜選択比／対絶縁膜選択比の向上とエッチング形状の良
好な制御という相反する要求を双方とも満たすことは極
めて困難であり、ゲート酸化膜のエッチングの際の対ゲ
ート酸化膜選択比が４０程度、アルミ系材料膜のエッチ
ングの際の対絶縁膜選択比が６〜７程度が実現されてい
るに過ぎず、１００以上の対ゲート酸化膜選択比及び１
５以上の対絶縁膜選択比の実現は難しい現状にある。

【００１８】本発明は、上述の様々な課題に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、被エッチン
グ材のエッチレートを大幅に低下させることなく、対シ
リコン酸化物膜選択比の大幅な向上を図ることを可能と
するプラズマ装置及びそれを用いたプラズマ処理方法を
提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の対象となるもの
は、基板を収容する高真空容器内に第１の高周波電力に
より生成させた高密度プラズマを用いて当該基板に対し
て所定のプラズマ処理を施すプラズマ装置及びそれを用
いたプラズマ処理方法である。

【００２０】本発明のプラズマ装置は、上記基板近傍に
上記高真空容器の器壁から絶縁され且つ上記第１の高周
波電力より小さい第２の高周波電力を供給する交流電源
に接続された器壁電極が配されるとともに、当該器壁電
極の高真空容器内の露出面が上記プラズマにより所定の
化学種を供給し得るライナで被覆されて構成されている
ことを特徴とするものである。

【００２１】この場合、上記プラズマ装置としては、高
真空容器の上蓋部の周囲にプラズマ発生コイルが巻回さ
れ、当該プラズマ発生コイルに高周波パワーが供給され
てプラズマが生成されるものとすることができ、また上
記ライナとして高純度の石英等のシリコン化合物を用い
ると好適である。

【００２２】なお、プラズマ発生用の高周波としては、
通常１３．５６ＭＨｚ等のＲＦ帯の周波数が用いられる
が、上記器壁電極に接続される交流電源の周波数はプラ
ズマ生成に影響を与えないように、これより低周波帯の
ものを用いると良い。概ね数１００ｋＨｚオーダーのも
ので十分である。

【００２３】また、本発明のプラズマ処理方法は、上記
プラズマ装置を用いて、上記器壁電極に印加する交流電
圧をプラズマ生成と独立して制御することにより、前記
プラズマと前記ライナとの相互作用によって前記基板上
へ所定の堆積性物質を供給しながら、所定のプラズマ処
理を行うことを特徴とするものである。

【００２４】具体的に、所定のプラズマ処理としては、
ライナを高純度の石英とするとともに、基板上の所定材
料膜をハロゲン系ガスを用いてエッチングするドライエ
ッチングが好適である。

【００２５】この場合、上記基板上の所定材料膜として
は、シリコン系材料膜やアルミニウム系材料膜とするこ
とができる。

【００２６】

【作用】本発明において、高真空容器内に高密度プラズ
マを生成させるとともに、プラズマ生成とは独立に器壁
電極にプラズマ生成に影響を与えない程度の低周波の交
流電圧を印加することにより、当該器壁電極の高真空容
器内の露出面にもイオン・シースが形成され、その直流
電界によりイオン・スパッタ作用が期待できるようにな
る。この場合、上記露出面にはライナが被覆されている
ので、これがスパッタされることになる。したがって、
プラズマ生成とは独立に上記ライナから基板上へ化学種
を供給することが可能となる。

【００２７】プラズマ処理の具体例として、ライナを高
純度の石英とするとともに、基板上の所定材料膜をハロ
ゲン系ガスを用いてエッチングするドライエッチングを
行う場合では、生成された高密度プラズマにより活性化
された反応性のハロゲン化イオン（ハロゲンラジカル）
とライナのシリコン酸化物とが反応し、オキシハロゲン
化シリコンやハロゲン化シリコンが生成される。

【００２８】ここで、上記の如く生成されるオキシハロ
ゲン化シリコンは、ハロゲンをＸとして、ＳｉＯ_mＸ_n （２ｍ＋ｎ＝４）・・・（１）で示され、ハロゲン化シリコンは、ＳｉＸ_n （ｎ＝１〜４）・・・（２）で示されるものである。このオキシハロゲン化シリコン
や、（２）式でｎ＝１，２の場合の低次のハロゲン化シ
リコンは、極性の高い酸化シリコン膜や窒化シリコン膜
等のシリコン系化合物膜上に選択的に堆積し、極性の低
いシリコン膜上には堆積し難いという性質を有する。

【００２９】したがって、ドライエッチング時におい
て、基板近傍のライナから生成されたオキシハロゲン化
シリコンや低次のハロゲン化シリコンが、極性の高いシ
リコン化合物膜、例えば酸化シリコン膜からなるゲート
酸化膜や層間絶縁膜上に選択的に堆積して被膜を形成す
ることにより、対ゲート酸化膜選択比及び対層間絶縁膜
選択比を向上させることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明に係るプラズマ装置の好適な例
として、いわゆる誘導結合型のプラズマエッチング装置
（以下、単にプラズマ装置と記す）及び当該プラズマ装
置を用いたプラズマ処理方法のいくつかの具体的な実施
例について、図面を参照しながら説明する。

【００３１】先ず第１実施例について説明する。この第
１実施例のプラズマ装置は、高真空状態に保たれた高真
空容器内に設置された基板上に、当該高真空容器内に発
生させた高密度プラズマを用いて所定のドライエッチン
グを施すものである。

【００３２】上記プラズマ装置は、図１に示すように、
シリコン基板１が収容される高真空容器２を有してお
り、当該高真空容器２は、セラミックを材料とする上蓋
状の絶縁ベルジャ１１と、当該絶縁ベルジャ１１の下部
に設置されるリアクタ１２とから構成され、リアクタ１
２上にＯリング３１を介して絶縁ベルジャ１１が設置固
定されて密閉構造が形成される。

【００３３】上記絶縁ベルジャ１１は、略々半球形状を
なしており、外周部にプラズマ発生コイルである非共鳴
マルチターンアンテナ２１が渦巻状に巻回されて構成さ
れている。この非共鳴マルチターンアンテナ２１には、
一端が接地されてなるプラズマ励起用ＲＦ電源２２がイ
ンピーダンス整合用のマッチングネットワーク２３を介
して電気的に接続されており、プラズマ発生時には当該
プラズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチターンア
ンテナ２１に高周波パワーが供給される。

【００３４】上記リアクタ１２は、当該リアクタ１２の
底板を兼ねる基板ステージ２４と、エッチングガスの導
入管２５が設けられている側壁部２６とから構成されて
おり、上記基板ステージ２４上にＯリング３２を介して
上記側壁部２６が固定される。

【００３５】上記基板ステージ２４は、基板１と接触す
る部分に導電性を有する基板電極３３が組み込まれ、ま
た、高真空容器２内の排気を行う排気孔（図示は省略す
る）が設けられている。当該基板電極３３にはマッチン
グネットワーク２３を介して一端が接地されたバイアス
印加用ＲＦ電源３４が電気的に接続されている。

【００３６】ここで、バイアス印加用ＲＦ電源３４から
上記基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加するこ
とにより、当該交流電圧が基板バイアスとして上記基板
１に印加される。この基板電極３３は、基板バイアスの
印加によりプラズマ中から入射するイオンのエネルギー
を制御するためのものである。

【００３７】上記側壁部２６は、陽極酸化アルミを材料
とする接地部３４と、当該接地部３４の下部にセラミッ
ク絶縁板３５を介して配される陽極酸化アルミを材料と
する器壁電極３６と、当該器壁電極３６の高真空容器２
内の露出面に被覆された上記プラズマにより所定の化学
種を供給し得るライナ３７とから構成されている。ここ
で、上記接地部３４の中を通ってガス導入管２５が高真
空容器２内に開口しており、また上記器壁電極３６には
マッチングネットワーク２３を介して一端が接地された
器壁電源３８が電気的に接続されている。

【００３８】以上の構成を有するプラズマ装置を用い
て、プラズマ励起用ＲＦ電源２２から非共鳴マルチター
ンアンテナ２１に高周波パワーを供給して高密度プラズ
マを発生させるとともに、器壁電源３８から器壁電極３
６にプラズマ生成に影響を与えない程度の低周波の交流
電圧を印加することにより、当該器壁電極３６の高真空
容器２内の露出面にもイオン・シースが形成され、その
直流電界によりイオン・スパッタ作用が期待できるよう
になる。この場合、上記露出面には上記ライナ３７が被
覆されているので、これがスパッタされることになる。
したがって、プラズマ生成とは独立に上記ライナ３７か
らの化学種の供給が可能となる。

【００３９】次いで、本発明の第２実施例について説明
する。この第２実施例においては、上記の如く構成され
たプラズマ装置を用いて、以下に示すように基板ステー
ジ２４上に設置されたシリコン基板に所定のプラズマ処
理を施す。ここでは、シリコン基板２１上でＭＯＳ型ト
ランジスタのゲート電極加工を行う場合について述べ
る。

【００４０】先ず、図２に示すように、単結晶シリコン
よりなるシリコン基板４１の表面に選択酸化を施して素
子分離領域（図示は省略する。）を形成した後、当該素
子分離領域により区分けされた素子形成領域の表面に熱
酸化を施してＳｉＯ₂よりなるゲート酸化膜４２を形成
する。

【００４１】次いで、上記素子分離層の表面を含む各素
子形成領域の表面にプラズマＣＶＤ等の真空薄膜形成技
術を用いて多結晶シリコン膜４３を成膜する。その後、
多結晶シリコン膜４３にパターニングを施してゲート電
極４５を形成する。すなわち、各素子形成領域にフォト
レジストを塗布し、露光、現像等の工程を経た後、形成
されたレジストマスク４４を介して以下に示す異方性ド
ライエッチングを施して図３に示すようなゲート電極４
５を形成する。

【００４２】上記プラズマ装置を用いて異方性ドライエ
ッチングを行うには、先ず高真空容器２内の基板ステー
ジ２４上に上記シリコン基板２１を載置固定し、当該高
真空容器２内が所定のガス圧となるまで上記基板ステー
ジ２４の下部に設けられた上記排気孔から真空排気を行
う。その後、リアクタ１２の側壁部２６に設けられたガ
ス導入管２５からエッチングガスであるＣｌ₂を所定流
量導入する。

【００４３】この状態で、プラズマ励起用ＲＦ電源２２
から非共鳴マルチターンアンテナ２１に所定周波数のＲ
Ｆ電圧（ソース電圧）を印加するとともに、基板電源３
４から上記基板電極３３に所定周波数の交流電圧を印加
して基板バイアスをシリコン基板４１に印加する。さら
にこのとき、ＲＦ電圧及び基板バイアスの印加ととも
に、器壁電源３８から上記器壁電極３６に所定周波数の
交流電圧（器壁電圧）を印加する。

【００４４】上記ソース電圧の印加により、各非共鳴マ
ルチターンアンテナ２１の内側に磁界が形成されて磁力
線に沿って電子が回転し、当該電子と高真空容器２内の
Ｃｌ₂ガス分子とが高確率で衝突して、約１０¹¹〜１０
¹²／ｃｍ³のイオン密度の高密度プラズマが発生する。
この高密度プラズマの生成により、シリコン基板４１の
ゲート酸化膜上に成膜された多結晶シリコン膜４３にエ
ッチングが施され、レジストマスク４４により所定形状
に規制されたゲート電極４５が形成されてゆく。このと
き、レジストマスク４４もまた若干ながらエッチングさ
れ、そのために生成された当該レジストマスク４４の分
解物がエッチングされてゆくゲート材料の側壁部に堆積
して側壁保護膜４６が形成される。

【００４５】それとともに、上記器壁電圧の印加によ
り、高密度プラズマにより活性化された反応性の塩素イ
オン（Ｃｌ⁺）とライナ３７の石英（ＳｉＯ₂）とが反
応し、以下に示すオキシ塩化シリコンや塩化シリコンが
生成される。

【００４６】ＳｉＯ_mＣｌ_n （２ｍ＋ｎ＝４）・・・（３）ＳｉＨ_n （ｎ＝１〜４）・・・（４）このオキシ塩化シリコンや、（４）式でｎ＝１，２であ
る低次の塩化シリコンは、極性の高い二酸化シリコン膜
や窒化シリコン膜上に選択的に堆積し、極性の低いシリ
コン膜上には堆積し難いという性質を有する。

【００４７】したがって、生成されたオキシ塩化シリコ
ンや低次の塩化シリコンが極性の高い二酸化シリコン膜
であるゲート酸化膜４３の露出面に選択的に堆積して被
膜が形成される。それに対して、オキシ塩化シリコンや
上記低次の塩化シリコンは、極性の低い多結晶シリコン
膜４３上には堆積し難い。そのため、多結晶シリコン膜
４３の対ゲート酸化膜選択比を増大させても、当該多結
晶シリコン膜４３のエッチレートが低下することなく所
望のゲート電極４５を形成することができる。

【００４８】この第２実施例においては、上記ドライエ
ッチングを具体的には以下の条件で行った。

【００４９】Ｃｌ₂流量５０ＳＣＣＭガス圧０．１３Ｐａソースパワー２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアスパワー３００Ｗ（４００ＫＨｚ）器壁電極への印加パワー３００Ｗ（１００ＫＨｚ）この場合における器壁電極への印加パワーとゲート酸化
膜のエッチレート（ＥＲｇ）との関係を図４に、器壁電
極への印加パワーと多結晶シリコン膜の対ゲート酸化膜
選択比（Ｓｇ）／多結晶シリコン膜のエッチレート（Ｅ
Ｒｐ）との関係を図５に示す。

【００５０】図４によると、器壁電圧を印加した当初
は、ＥＲｇが１５ｎｍ／秒であり、印加パワーが増大す
るにつれてＥＲｇは急激な低下を示した。これは、上記
の如く生成されたオキシ塩化シリコンや低次の塩化シリ
コンがゲート酸化膜上に選択的に堆積してエッチングが
抑止された結果であると考えられる。

【００５１】また、図５によると、器壁電圧を印加した
当初は、ＥＲｐが３００ｎｍ／秒であり、その後印加パ
ワーが増大しても殆ど低下を示さないのに対して、Ｓｇ
は当初２０程度であったが、印加パワーが増大するにつ
れて急激な増加を示した。これは、オキシ塩化シリコン
や低次の塩化シリコンは多結晶シリコン膜上には殆ど堆
積しないことの結果と考えられる。

【００５２】このように、上記第２実施例においては、
多結晶シリコン膜のエッチレートを高値に保ちつつ、多
結晶シリコン膜の対ゲート酸化膜選択比を増大させて、
高いエッチング均一性をもってゲート電極を形成するこ
とが可能であることが示された。

【００５３】また、高真空容器２内において、ライナ３
７はシリコン基板４１の近傍、ここでは側壁部２６の下
方に設けられているため、ライナ３７から生成される堆
積物はシリコン基板４１の近傍のみにて発生する。した
がって、高真空容器２内全体に余分なパーティクルが発
生することが抑制され、効率よく多結晶シリコン膜の対
ゲート酸化膜選択比を増大させることが可能となる。

【００５４】なお、本第２実施例においては、エッチン
グガスとしてＣｌ₂を用いた例を示したが、例えばＨＢ
ｒやＨＩを用いても上記と同様の効果を得ることが可能
である。

【００５５】次いで、第３実施例について説明する。こ
の第３実施例においては、エッチングガスとして塩素ガ
ス（Ｃｌ₂）と三塩化ホウ素ガス（ＢＣｌ₃）との混合
ガスを用い、ＳｉＯ₂よりなる絶縁膜上にアルミ系材料
膜及びレジストパターンが順次成膜されたシリコン基板
１上でドライエッチングを行ってアルミ配線を形成す
る。

【００５６】先ず、図６及び図７に示すように、熱ＣＶ
Ｄ法によりリンやホウ素をドープしたＳｉ０₂系の層間
絶縁膜５１を形成する。その後、当該層間絶縁膜５１の
表面にＴｉ，ＴｉＮを用いて順次成膜することにより２
層構成のバリヤメタル５２を形成する。

【００５７】次いで、記シリコン基板１の全面にスパッ
タリング法によりＡｌ−１％Ｓｉ合金或はＡｌ−１％Ｓ
ｉ−０．５％Ｃｕ合金よりなるアルミ系材料膜５３を成
膜し、さらに当該アルミ系材料膜５３上にＴｉＮよりな
る反射防止膜５４を成膜する。

【００５８】そして、レジストマスク５５を形成した
後、上記プラズマ装置を用いてドライエッチングを施し
てアルミ配線５６を形成する。このとき、アルミ配線５
６が形成されてゆくとともに、エッチングされてゆくア
ルミ配線５６またはアルミ系材料膜５３の側壁部にレジ
ストマスク５５の分解物が堆積して側壁保護膜５７が形
成される。

【００５９】この第３実施例においては、上記ドライエ
ッチングを具体的には以下の条件で行った。

【００６０】Ｃｌ₂流量１５０ＳＣＣＭＢＣｌ₃流量３０ＳＣＣＭガス圧０．４Ｐａソースパワー２０００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）基板バイアスパワー３００Ｗ（４００ＫＨｚ）器壁電極への印加パワー３００Ｗ（１００ＫＨｚ）この場合、上記第２実施例の場合と同様に上記ドライエ
ッチングを施すが、上記器壁電圧の印加により、高密度
プラズマにより活性化された反応性のＣｌ⁺イオン及び
ＢＣｌ_n ⁺イオン（ｎ＝１〜３）とライナ３７の石英
（ＳｉＯ₂）とが高密度プラズマ中にて反応し、上記第
２実施例の場合と同様に（３），（４）式で示すオキシ
塩化シリコンや低次の塩化シリコンが生成される。

【００６１】したがって、これらオキシ塩化シリコンや
低次の塩化シリコンは、極性の高い二酸化シリコン膜で
ある上記層間絶縁膜５１上に選択的に堆積し、上記アル
ミ系材料膜５３には堆積し難いため、アルミ系材料膜５
３のエッチングレートを低下させることなく当該アルミ
系材料膜５３の対絶縁膜選択比を増大させることができ
る。

【００６２】なお、上記層間絶縁膜５１はゲート酸化膜
４２のような熱酸化により形成されるものと異なり、上
記の如く熱ＣＶＤ法によりリンやホウ素をドープして成
長させるものであるために、熱酸化膜と比較して選択比
がとり難く、従来では対層間絶縁膜選択比は１０程度で
あったが、この第３実施例では２０以上の値を得ること
が可能となる。

【００６３】なお、上記各実施例においては、誘導結合
型のプラズマエッチング装置を例として説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電子サ
イクロトロン共鳴のプラズマソースを利用したプラズマ
エッチング装置やヘリコン波プラズマソースを利用した
もの等にも適用可能である。また、絶縁膜の材料として
はＳｉＯ₂のみならずＳｉＮを用いてもよい。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、被エッチング材のエッ
チレートを大幅に低下させることなく、対シリコン化合
物膜選択比の大幅な向上を図ることが可能となるため、
微細なゲート電極加工やその他配線加工等を極めて精度
よく行うことができ、半導体デバイスの高集積化、高信
頼化、及び高性能化に貢献することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るプラズマ装置を示す模式図であ
る。

【図２】多結晶シリコン膜上にレジストマスクが形成さ
れた様子を模式的に示す断面図である。

【図３】レジストマスク下にゲート電極が形成された様
子を模式的に示す断面図である。

【図４】器壁電圧の印加パワーとゲート酸化膜のエッチ
ングレートとの関係を示す特性図である。

【図５】器壁電圧の印加パワーと多結晶シリコン膜の対
ゲート酸化膜選択比との関係及び多結晶シリコン膜のエ
ッチレートとの関係を示す特性図である。

【図６】層間絶縁膜上にバリヤメタル、アルミ系材料
膜、反射防止膜、及びレジストマスクが形成された様子
を模式的に示す断面図である。

【図７】レジストマスク下にアルミ配線が形成された様
子を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１シリコン基板２高真空容器１１絶縁ベルジャ１２リアクタ２１非共鳴マルチターンアンテナ３３基板電極３４バイアス印加用ＲＦ電源３６器壁電極３７ライナ３８器壁電源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を収容する高真空容器内に第１の高
周波電力により生成させた高密度プラズマを用い当該基
板に対して所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置
において、上記基板近傍に上記高真空容器の器壁から絶縁され且つ
上記第１の高周波電力より小さい第２の高周波電力を供
給する交流電源に接続された器壁電極が配されるととも
に、当該器壁電極の高真空容器内の露出面が上記プラズ
マにより所定の化学種を供給し得るライナで被覆されて
いることを特徴とするプラズマ装置。
【請求項２】上記高真空容器の上蓋部の周囲にプラズ
マ発生コイル巻回され、当該プラズマ発生コイルに高周
波パワーが供給されてプラズマが生成されることを特徴
とする請求項１記載のプラズマ装置。
【請求項３】上記ライナがシリコン化合物よりなるこ
とを特徴とする請求項１記載のプラズマ装置。
【請求項４】上記シリコン化合物が高純度の石英より
なることを特徴とする請求項３記載のプラズマ装置。
【請求項５】基板を収容する高真空容器内に第１の高
周波電力により生成させた高密度プラズマを用い当該基
板に対して所定のプラズマ処理を施すものであり、上記
基板近傍に上記高真空容器の器壁から絶縁され且つ上記
第１の高周波電力より小さい第２の高周波電力を供給す
る交流電源に接続された器壁電極が配されるとともに、
当該器壁電極の高真空容器内の露出面が上記プラズマに
より所定の化学種を供給し得るライナで被覆されてなる
プラズマ装置を用いて、上記器壁電極に印加する交流電圧をプラズマ生成と独立
して制御することにより、上記プラズマと上記ライナと
の相互作用によって上記基板上へ所定の堆積性物質を供
給しながら、所定のプラズマ処理を行うことを特徴とす
るプラズマ処理方法。
【請求項６】上記高真空容器の上蓋部の周囲にプラズ
マ発生コイルが巻回され、当該プラズマ発生コイルに高
周波パワーが供給されてプラズマが生成されるプラズマ
装置を用いることを特徴とする請求項５記載のプラズマ
処理方法。
【請求項７】上記ライナを高純度の石英とした上で、
所定のプラズマ処理として基板上の所定材料膜をハロゲ
ン系ガスを用いてエッチングするドライエッチングを行
うことを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】上記基板上の所定材料膜がシリコン系材
料膜であることを特徴とする請求項７記載のプラズマ処
理方法。
【請求項９】上記基板上の所定材料膜がアルミニウム
系材料膜であることを特徴とする請求項７記載のプラズ
マ処理方法。