JP3375605B2

JP3375605B2 - Plasma processing method

Info

Publication number: JP3375605B2
Application number: JP2000232723A
Authority: JP
Inventors: 伸一今井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2003-02-10
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP2001110790A

Description

Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスにおいて用いられるプラズマ処理方法に関し、
特にフルオロカーボンガスからなるプラズマを用いてエ
ッチング又は成膜を行なうプラズマ処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing method used in a semiconductor device manufacturing process,
In particular, the present invention relates to a plasma processing method for performing etching or film formation using plasma composed of fluorocarbon gas.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、半導体デバイスの微細化は加速的
に進歩しており、いよいよ０．１μｍレベルの加工を必
要としてきている。2. Description of the Related Art In recent years, miniaturization of semiconductor devices has progressed at an accelerating pace, and it is finally necessary to process 0.1 μm level.

【０００３】ところが、半導体デバイスの製造プロセス
は、基本的には従来と変わることなく行なわれており、
半導体基板上に薄膜を堆積した後、該薄膜の上にリソグ
ラフィにより有機膜からなるレジスト膜を形成し、その
後、該レジスト膜を用いて薄膜をエッチングするもので
ある。However, the manufacturing process of a semiconductor device is basically performed in the same manner as the conventional method,
After depositing a thin film on a semiconductor substrate, a resist film made of an organic film is formed on the thin film by lithography, and then the thin film is etched using the resist film.

【０００４】もっとも、半導体デバイスの微細化に対応
するため、リソグラフィの露光光は、ｉ線、ＫｒＦエキ
シマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザと変化しており、
露光光の変化に対応する有機レジスト膜も開発されてい
る。However, in order to cope with the miniaturization of semiconductor devices, the exposure light for lithography has changed from i-line to KrF excimer laser or ArF excimer laser.
Organic resist films that respond to changes in exposure light have also been developed.

【０００５】また、０．１μｍレベルの加工を行なうた
めの露光光としてはＡｒＦエキシマレーザの導入が検討
されているが、この場合には、有機レジスト膜のエッチ
ング耐性が乏しいことが指摘されている。Further, introduction of an ArF excimer laser as an exposure light for processing at a level of 0.1 μm is being studied, but in this case, it is pointed out that the organic resist film has poor etching resistance. .

【０００６】そこで、レジスト膜に対する選択性を確保
するために、さまざまな技術が提案されている。例えば
反応室内の部材にシリコン材料を用いて、該シリコン材
料がフッ素をスカベンジする機能を利用する技術、すな
わち、エッチングガス中のフッ素の濃度を低くして、レ
ジストに対する選択性を向上させる技術が提案されてい
る。Therefore, various techniques have been proposed in order to secure the selectivity with respect to the resist film. For example, a technique is proposed in which a silicon material is used as a member in the reaction chamber and the function of the silicon material to scavenge fluorine is utilized, that is, a technique for reducing the concentration of fluorine in the etching gas to improve the selectivity to resist. Has been done.

【０００７】以下、従来のプラズマ処理方法について、
図１を参照しながら説明する。The conventional plasma processing method will be described below.
Description will be made with reference to FIG.

【０００８】図１は、誘導結合型プラズマ処理装置の概
略構造を示しており、図１に示すように、反応室１０の
内壁は石英板１１により覆われている。反応室１０の外
側には誘導コイル１２が設けられており、誘導コイル１
２の一端は第１の高周波電源１３に接続されていると共
に、誘導コイル１２の他端は接地されている。FIG. 1 shows a schematic structure of an inductively coupled plasma processing apparatus. As shown in FIG. 1, the inner wall of a reaction chamber 10 is covered with a quartz plate 11. An induction coil 12 is provided outside the reaction chamber 10.
One end of 2 is connected to the first high frequency power supply 13, and the other end of the induction coil 12 is grounded.

【０００９】反応室１０のガス導入部１４は、マスフロ
ーコントローラ１５を介してガス供給源（ガスボンベ）
１６に接続されていると共に、反応室１０のガス排出部
１７は、圧力制御バルブ１８を介して排気ポンプ１９に
接続されており、反応室１０のガス圧力は、マスフロー
コントローラ１５と、圧力制御バルブ１８及び排気ポン
プ１９との少なくとも一方により制御される。The gas introducing section 14 of the reaction chamber 10 is a gas supply source (gas cylinder) via a mass flow controller 15.
The gas discharge part 17 of the reaction chamber 10 is connected to an exhaust pump 19 via a pressure control valve 18, and the gas pressure of the reaction chamber 10 is controlled by the mass flow controller 15 and the pressure control valve. It is controlled by at least one of 18 and the exhaust pump 19.

【００１０】反応室１０の内部には、下部電極となる試
料台２０が設けられており、該試料台２０は、マッチン
グ回路２１を介して第２の高周波電源２２に接続されて
いる。A sample stage 20 serving as a lower electrode is provided inside the reaction chamber 10, and the sample stage 20 is connected to a second high frequency power source 22 via a matching circuit 21.

【００１１】制御装置２３は、第１の高周波電源１３、
第２の高周波電源２２、マスフローコントローラ１５及
び圧力制御バルブ１８に制御信号を送ることにより、第
１の高周波電源１３から誘導コイル１２に供給される第
１の高周波電力、第２の高周波電源２２から試料台２０
に供給される第２の高周波電力、ガス供給源１６から反
応室１０に供給されるガスの流量、反応室１０から排出
されるガスの流量を制御する。The control device 23 includes a first high frequency power source 13 ,
By sending control signals to the second high frequency power supply 22, the mass flow controller 15 and the pressure control valve 18, the first high frequency power supplied from the first high frequency power supply 13 to the induction coil 12 and the second high frequency power supply 22. Sample table 20
The second high frequency power supplied to the reaction chamber 10, the flow rate of the gas supplied from the gas supply source 16 to the reaction chamber 10, and the flow rate of the gas discharged from the reaction chamber 10 are controlled.

【００１２】通常、反応室１０のガス圧力は、排気ポン
プ１９の駆動を継続した状態で圧力制御バルブ１８を制
御することにより、０．１３３Ｐａ〜１．３３Ｐａの範
囲内の所定値に制御される。Usually, the gas pressure in the reaction chamber 10 is controlled to a predetermined value within the range of 0.133 Pa to 1.33 Pa by controlling the pressure control valve 18 while the exhaust pump 19 is continuously driven. .

【００１３】プロセスガスをガス導入部１４から反応室
１０に供給すると共に反応室１０のガス圧力を所定値に
保った状態で、第１の高周波電源１３から誘導コイル１
２に第１の高周波電力を供給して、プロセスガスからな
るプラズマを発生させ、その後、第２の高周波電源２２
から試料台２０に第２の高周波電力を供給して、発生し
たプラズマを試料台２０の上に設置されている半導体基
板に引き込む。これによって、半導体基板の表面に形成
されている薄膜がエッチングされたり又は半導体基板の
表面に薄膜が堆積されたりする。The process gas is supplied from the gas introduction portion 14 to the reaction chamber 10 and the gas pressure in the reaction chamber 10 is maintained at a predetermined value, and the induction coil 1 is fed from the first high frequency power supply 13.
2 is supplied with a first high frequency power to generate plasma consisting of process gas, and then a second high frequency power source 22
To supply the second high frequency power to the sample table 20 to draw the generated plasma into the semiconductor substrate installed on the sample table 20. As a result, the thin film formed on the surface of the semiconductor substrate is etched or the thin film is deposited on the surface of the semiconductor substrate.

【００１４】前述したように、シリコン材料はフッ素を
スカベンジする機能を有しているため、反応室１０の内
部にフッ素を含むエッチングガスを導入すると、シリコ
ン材料からなる試料台２０及びシリコンリング（図示は
省略している。）はフッ素と結合してＳｉＦ_x（ｘ＝
３、４）を生成する。これによって、エッチングガス中
のフッ素の濃度が調整され、エッチングレートが制御さ
れる。尚、フッ素の濃度がレジスト膜のエッチングレー
トに影響を与えることは一般に知られている。As described above, since the silicon material has a function of scavenging fluorine, when the etching gas containing fluorine is introduced into the reaction chamber 10, the sample stage 20 made of the silicon material and the silicon ring (shown in the figure). Is omitted and is bonded to fluorine to form SiF _x (x =
3, 4) are generated. Thereby, the concentration of fluorine in the etching gas is adjusted and the etching rate is controlled. It is generally known that the concentration of fluorine affects the etching rate of the resist film.

【００１５】そこで、特開平１０−９８０２４号公報に
おいては、レジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜に
対してドライエッチング（プラズマエッチング）を行な
う際に、シリコン酸化膜のレジスト膜に対する選択比を
向上させるため、フッ素に対する炭素の比率（以下、Ｃ
／Ｆ比と称する。）が比較的大きいフルオロカーボンガ
ス、例えばＣ₅Ｆ₈ガスを用いることが好ましいと提案さ
れている。Therefore, in JP-A-10-98024, in order to improve the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film when dry etching (plasma etching) is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask. , The ratio of carbon to fluorine (hereinafter C
/ F ratio. It has been proposed that it is preferable to use a fluorocarbon gas having a relatively large), such as C ₅ F ₈ gas.

【００１６】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本件発
明者らが、レジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜に
対して、Ｃ／Ｆ比が大きいＣ₅Ｆ₈ガスを用いてドライエ
ッチングを行なったところ、従来から用いられているＣ
／Ｆ比が小さいＣ₂Ｆ₈ガスに比べて、選択性が向上しな
いことが分かった。However, when the inventors of the present invention dry-etched the silicon oxide film using the resist film as a mask using C ₅ F ₈ gas having a large C / F ratio, Conventionally used C
It was found that the selectivity was not improved as compared with the C ₂ F ₈ gas having a small / F ratio.

【００１７】以下、本件発明者が行なった実験について
説明する。Experiments conducted by the inventor of the present invention will be described below.

【００１８】エッチング装置としてはＩＣＰプラズマド
ライエッチング装置を用い、プラズマを生成するために
投入される電力の大きさは１６００Ｗに設定し、エッチ
ングガスとしてはＣ₅Ｆ₈ガスとＡｒガスとの混合ガスを
用い、ガス流量はＣ₅Ｆ₈ガス：Ａｒガス＝４．７：４．
０（ｍｌ／ｍｉｎ）に設定し、ガス圧力は０．１３３Ｐ
ａに設定した。このようなプロセス条件を用いて、レジ
スト膜をマスクにしてシリコン酸化膜に対してエッチン
グを行なった。An ICP plasma dry etching apparatus is used as an etching apparatus, the amount of electric power supplied to generate plasma is set to 1600 W, and an etching gas is a mixed gas of C ₅ F ₈ gas and Ar gas. And the gas flow rate is C ₅ F ₈ gas: Ar gas = 4.7: 4.
Set to 0 (ml / min), gas pressure is 0.133P
set to a. Using these process conditions, the silicon oxide film was etched using the resist film as a mask.

【００１９】その結果、Ｃ／Ｆ比が大きいガス（Ｃ₅Ｆ₈
ガス）を用いているにも拘わらず、レジスト膜に対する
選択比は１．８１であった。この選択比は、従来から用
いられているＣ／Ｆ比が小さいガス（Ｃ₂Ｆ₆ガス）と比
較してそれほど変わらない。As a result, a gas with a large C / F ratio (C ₅ F ₈
The selection ratio for the resist film was 1.81 despite the use of (gas). This selection ratio is not so different from that of a gas (C ₂ F ₆ gas) having a small C / F ratio which has been used conventionally.

【００２０】前記に鑑み、本発明は、Ｃ／Ｆ比が０．５
以上であるフルオロカーボンガスを用いてドライエッチ
ングを行なう場合の選択性を向上させることを目的とす
る。In view of the above, the present invention has a C / F ratio of 0.5.
It is an object of the present invention to improve the selectivity when performing dry etching using the fluorocarbon gas described above.

【００２１】[0021]

【課題を解決するための手段】本件発明者は、Ｃ／Ｆ比
が大きいフルオロカーボンガスを用いてシリコン酸化膜
に対してドライエッチングを行なった場合に、レジスト
膜に対する選択比が向上するのは次の理由によるものと
考える。すなわち、シリコン酸化膜及びレジスト膜の表
面にポリマー膜が堆積され、該ポリマー膜がエッチング
を抑制する。このため、シリコン酸化膜のエッチングレ
ートの低下の程度が、レジスト膜のエッチングレートの
低下の程度よりも少ない場合に、レジスト膜に対する選
択比は向上する一方、シリコン酸化膜のエッチングレー
トの低下の程度が、レジスト膜のエッチングレートの低
下の程度に比べて大きいか又は同じ場合には、レジスト
膜に対する選択比は向上しない。Means for Solving the Problems The present inventors have found that when a silicon oxide film is dry-etched using a fluorocarbon gas having a large C / F ratio, the selectivity to the resist film is improved as follows. I think that is due to the reason. That is, a polymer film is deposited on the surfaces of the silicon oxide film and the resist film, and the polymer film suppresses etching. Therefore, when the degree of decrease of the etching rate of the silicon oxide film is smaller than the degree of decrease of the etching rate of the resist film, the selectivity to the resist film is improved, while the degree of decrease of the etching rate of the silicon oxide film is decreased. However, when the etching rate of the resist film is larger than or equal to the degree of reduction, the selectivity to the resist film is not improved.

【００２２】従って、Ｃ／Ｆ比が大きいフルオロカーボ
ンガスを用いるとレジスト膜に対する選択比が必ず向上
するのではなく、Ｃ／Ｆ比が大きいフルオロカーボンガ
スを用いると共に、シリコン酸化膜のエッチングレート
の低下の程度をレジスト膜のエッチングレートの低下の
程度よりも少なくすることにより、レジスト膜に対する
選択比を向上させることができる。Therefore, when a fluorocarbon gas having a large C / F ratio is used, the selectivity to the resist film is not necessarily improved, but a fluorocarbon gas having a large C / F ratio is used and the etching rate of the silicon oxide film is lowered. By making the degree smaller than the degree of decrease in the etching rate of the resist film, the selection ratio with respect to the resist film can be improved.

【００２３】さらに、本件発明者は、フルオロカーボン
ガスの滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑ（但し、Ｐはフルオロカ
ーボンガスの圧力（単位：Pa）であり、Ｖは反応室の容
積（単位：L ）であり、Ｑはフルオロカーボンガスの流
量（単位：Pa・L/sec ）である。）に着目し、種々の容
積を持つ反応室において、フルオロカーボンガスの圧力
及び流量を変化させて、レジスト膜に対する選択比が向
上する滞在時間τを求めた。その結果、Ｃ／Ｆ比が０．
５以上であるフルオロカーボンガスを用いる場合には、
滞在時間τが０．１（sec）よりも大きく且つ１（se
c）以下であると、レジスト膜に対する選択比が向上す
ることを見い出した。また、滞在時間τが０．１（se
c）以下である場合に、レジスト膜に対する選択比が向
上しないということは、ポリマーの堆積が促進されるこ
と、すなわち有機膜の堆積レートが向上することを意味
する。Further, the present inventors have found that the residence time of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa), and V is the volume of the reaction chamber (unit: L)). And Q is the flow rate (unit: Pa · L / sec) of fluorocarbon gas.) In a reaction chamber having various volumes, the pressure and flow rate of fluorocarbon gas are changed to select a resist film. The residence time τ for improving the ratio was obtained. As a result, the C / F ratio was 0.
When using a fluorocarbon gas of 5 or more,
Residence time τ is greater than 0.1 (sec) and 1 (se
c) It has been found that the ratio to the resist film is improved when it is below. Also, the stay time τ is 0.1 (se
c) The fact that the selection ratio with respect to the resist film is not improved when the following is satisfied means that the deposition of the polymer is promoted, that is, the deposition rate of the organic film is improved.

【００２４】ところで、滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑの関係
式から分かるように、滞在時間τは反応室の容積Ｖによ
って変化する。By the way, as can be seen from the relational expression of the residence time τ = P × V / Q, the residence time τ changes depending on the volume V of the reaction chamber.

【００２５】そこで、滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑと、プラ
ズマを生成するために投入される電力の電力密度Ｐｉ＝
Ｗ₀／Ｖ（但し、Ｗ₀は電力の大きさであり、Ｖは反応
室の容積である。）との積であるＰ×Ｗ₀／Ｑという概
念を導入すると、反応室の容積とは無関係に、レジスト
膜に対する選択比を向上させたり、又は有機膜の堆積レ
ートを向上させたりすることができることを見い出し
た。Therefore, the residence time τ = P × V / Q and the power density Pi of the electric power input to generate plasma Pi =
Introducing the concept of P × W ₀ / Q, which is the product of W ₀ / V (where W ₀ is the magnitude of electric power and V is the volume of the reaction chamber), the volume of the reaction chamber is It has been found that, regardless of this, the selection ratio to the resist film can be improved or the deposition rate of the organic film can be improved.

【００２６】本件発明は、前記の知見に基づいて成され
たものであって、具体的には、以下の通りである。The present invention was made based on the above findings, and is specifically as follows.

【００２７】本発明に係る第１のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が０．５以上であるフルオロカーボンガスを導入する
工程と、フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成
し、該プラズマを用いてシリコン酸化膜に対してエッチ
ングを行なう工程とを備え、フルオロカーボンガスの反
応室における滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑ（但し、Ｐはフル
オロカーボンガスの圧力（単位：Pa）であり、Ｖは反応
室の容積（単位：L ）であり、Ｑはフルオロカーボンガ
スの流量（単位：Pa・L/sec ）である。）を０．１(se
c) よりも大きく且つ１(sec) 以下に制御する。The first plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate on the surface of which a silicon oxide film is formed in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and carbon and fluorine are contained in the reaction chamber and the ratio of carbon to fluorine is 0.5 or more. The method includes a step of introducing a fluorocarbon gas and a step of generating plasma of fluorocarbon gas and etching the silicon oxide film using the plasma, and the residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)). ) To 0.1 (se
It is controlled to be larger than c) and less than 1 (sec).

【００２８】第１のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τを０．１(s
ec) よりも大きく且つ１(sec) 以下に制御してシリコン
酸化膜に対してエッチングを行なうため、プロセスを安
定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を２以上に
向上させることができる。According to the first plasma processing method, the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is 0.1 (s).
Since the etching is performed on the silicon oxide film while controlling it to be larger than ec) and 1 (sec) or less, the selection ratio to the resist film can be improved to 2 or more while the process is stable.

【００２９】本発明に係る第２のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が０．５以上であるフルオロカーボンガスを導入する
工程と、フルオロカーボンガスからなるプラズマを生成
し、該プラズマを用いてシリコン酸化膜に対してエッチ
ングを行なう工程とを備え、フルオロカーボンガスの反
応室における滞在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑ（但し、Ｐはフル
オロカーボンガスの圧力（単位：Pa）であり、Ｖは反応
室の容積（単位：L ）であり、Ｑはフルオロカーボンガ
スの流量（単位：Pa・L/sec ）である。）と、プラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Ｐｉ＝Ｗ₀
／Ｖ（但し、Ｗ₀は電力の大きさ（単位：W ）であり、
Ｖは反応室の容積（単位：L ）である。）との積である
Ｐ×Ｗ₀／Ｑの値を０．８×１０⁴（sec・W／m³）より
も大きく且つ８×１０⁴（sec・W／m³）以下に制御す
る。The second plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate on the surface of which a silicon oxide film is formed in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and carbon and fluorine are contained in the reaction chamber and the ratio of carbon to fluorine is 0.5 or more. The method includes a step of introducing a fluorocarbon gas and a step of generating plasma of fluorocarbon gas and etching the silicon oxide film using the plasma, and the residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)). ), And the power density Pi = W ₀ of the electric power input to generate plasma.
/ V (where W ₀ is the magnitude of power (unit: W),
V is the volume (unit: L) of the reaction chamber. The value of P × W ₀ / Q, which is the product of the above values, is controlled to be larger than 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) and 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００３０】第２のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τとプラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Ｐｉとの積
であるＰ×Ｗ₀／Ｑの値を０．８×１０⁴（sec・W／
m³）よりも大きく且つ８×１０⁴（sec・W／m³）以下に
制御してシリコン酸化膜に対してエッチングを行なうた
め、プロセスを安定させた状態で、レジスト膜に対する
選択比を２以上に向上させることができる。According to the second plasma processing method, the value of P × W ₀ / Q, which is the product of the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber and the power density Pi of the electric power input to generate plasma, is calculated. 0.8 × 10 ⁴ (sec ・ W /
m ³ ), and etching is performed on the silicon oxide film while controlling it to 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less, so that the selection ratio to the resist film is 2 in a stable state of the process. It can be improved above.

【００３１】本発明に係る第３のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に基板を設置する工程
と、反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が０．５以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、フルオロカーボンガスからな
るプラズマを生成し、該プラズマを用いて基板上に有機
膜を堆積する工程とを備え、フルオロカーボンガスの滞
在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑ（但し、Ｐはフルオロカーボンガ
スの圧力（単位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単
位：L ）であり、Ｑはフルオロカーボンガスの流量（単
位：Pa・L/sec ）である。）を０．１(sec) 以下に制御
する。The third plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate inside the reaction chamber of the plasma processing apparatus; a step of introducing into the reaction chamber a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a carbon to fluorine ratio of 0.5 or more; And a step of depositing an organic film on the substrate by using the plasma, the residence time of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa ), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)) is controlled to 0.1 (sec) or less.

【００３２】第３のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τを０．１(s
ec) 以下に制御して有機膜の堆積を行なうため、プロセ
スを安定させた状態で、有機膜の成膜レートを向上させ
ることができる。According to the third plasma processing method, the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber is 0.1 (s).
ec) Since the organic film is deposited under the following control, the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stable.

【００３３】本発明に係る第４のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に基板を設置する工程
と、反応室の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素
に対する炭素の比率が０．５以上であるフルオロカーボ
ンガスを導入する工程と、フルオロカーボンガスからな
るプラズマを生成し、該プラズマを用いて基板上に有機
膜を堆積する工程とを備え、フルオロカーボンガスの滞
在時間τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑ（但し、Ｐはフルオロカーボンガ
スの圧力（単位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単
位：L ）であり、Ｑはフルオロカーボンガスの流量（単
位：Pa・L/sec ）である。）と、プラズマを生成するた
めに投入される電力の電力密度Ｐｉ＝Ｗ₀／Ｖ（但し、
Ｗ₀は電力の大きさ（単位：W ）であり、Ｖは反応室の
容積（単位：L ）である。）との積であるＰ×Ｗ₀／Ｑ
の値を０．８×１０⁴（sec・W／m³）以下に制御する。The fourth plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate inside the reaction chamber of the plasma processing apparatus; a step of introducing into the reaction chamber a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a carbon to fluorine ratio of 0.5 or more; And a step of depositing an organic film on the substrate by using the plasma, the residence time of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa ), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)) and the electric power input to generate plasma. Power density Pi = W ₀ / V (however,
W ₀ is the magnitude of electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L). ) And P × W ₀ / Q
The value of is controlled to 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００３４】第４のプラズマ処理方法によると、フルオ
ロカーボンガスの反応室における滞在時間τとプラズマ
を生成するために投入される電力の電力密度Ｐｉとの積
であるＰ×Ｗ₀／Ｑの値を０．８×１０⁴（sec・W／
m³）以下に制御して有機膜の堆積を行なうため、プロセ
スを安定させた状態で、有機膜の成膜レートを向上させ
ることができる。According to the fourth plasma processing method, the value of P × W ₀ / Q, which is the product of the residence time τ of the fluorocarbon gas in the reaction chamber and the power density Pi of the electric power input to generate plasma, is calculated. 0.8 × 10 ⁴ (sec ・ W /
Since the organic film is deposited under the control of m ³ ) or less, the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stable.

【００３５】第１〜第４のプラズマ処理方法において、
フルオロカーボンガスは、Ｃ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ
₃Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス及びＣ₆Ｆ₆ガスのうちの少なくと
も１つを含むガスであることが好ましい。In the first to fourth plasma processing methods,
Fluorocarbon gas is C ₄ F ₈ gas, C ₄ F ₆ gas, C
_A gas containing at least one of ₃ F ₈ gas, C ₅ F ₈ gas and C ₆ F ₆ gas is preferable.

【００３６】第１〜第４のプラズマ処理方法において、
滞在時間τは、プラズマ処理装置に設けられたマスフロ
ーコントローラと、プラズマ処理装置に設けられたバル
ブ及びポンプとのうちの少なくとも１つにより制御され
ることが好ましい。In the first to fourth plasma processing methods,
The residence time τ is preferably controlled by at least one of a mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and a valve and a pump provided in the plasma processing apparatus.

【００３７】本発明に係る第５のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が０．５以上である第１のフルオロカーボンガスを導
入する工程と、第１のフルオロカーボンガスからなる第
１のプラズマを生成し、該第１のプラズマを用いてシリ
コン酸化膜に対してエッチングを行なう工程と、反応室
の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭
素の比率が０．５以上である第２のフルオロカーボンガ
スを導入する工程と、第２のフルオロカーボンガスから
なる第２のプラズマを生成し、該第２のプラズマを用い
て、エッチングが完了したシリコン酸化膜の上に有機膜
を堆積する工程とを備え、第１のフルオロカーボンガス
の反応室における第１の滞在時間τ₁＝Ｐ₁×Ｖ／Ｑ₁
（但し、Ｐ₁は第１のフルオロカーボンガスの圧力（単
位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単位：L ）であ
り、Ｑ₁は第１のフルオロカーボンガスの流量（単位：
Pa・L/sec ）である。）を０．１(sec) よりも大きく且
つ１(sec) 以下に制御し、第２のフルオロカーボンガス
の反応室における第２の滞在時間τ₂＝Ｐ₂×Ｖ／Ｑ₂
（但し、Ｐ₂は第２のフルオロカーボンガスの圧力（単
位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単位：L ）であ
り、Ｑ₂は第２のフルオロカーボンガスの流量（単位：
Pa・L/sec ）である。）を０．１(sec) 以下に制御す
る。The fifth plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate on the surface of which a silicon oxide film is formed in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and carbon and fluorine are contained in the reaction chamber and the ratio of carbon to fluorine is 0.5 or more. A step of introducing a first fluorocarbon gas, a step of generating a first plasma composed of the first fluorocarbon gas, and etching the silicon oxide film using the first plasma; and an inside of the reaction chamber. A step of introducing a second fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more, to generate a second plasma of the second fluorocarbon gas, and A step of depositing an organic film on the etched silicon oxide film using plasma, in a first fluorocarbon gas reaction chamber. 1 of the stay time _{_{τ 1 = P 1 × V /}} Q 1
(However, P ₁ is the pressure (unit: Pa) of the first fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q ₁ is the flow rate of the first fluorocarbon gas (unit:
Pa · L / sec). ) Is controlled to be greater than 0.1 (sec) and equal to or less than 1 (sec), and the second residence time of the second fluorocarbon gas in the reaction chamber τ ₂ = P ₂ × V / Q ₂
(However, P ₂ is the pressure (unit: Pa) of the second fluorocarbon gas, V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q ₂ is the flow rate of the second fluorocarbon gas (unit:
Pa · L / sec). ) Is controlled to 0.1 (sec) or less.

【００３８】第５のプラズマ処理方法によると、プロセ
スを安定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を２
以上に向上させることができると共に有機膜の成膜レー
トを向上させることができる。According to the fifth plasma processing method, the selection ratio with respect to the resist film is set to 2 with the process stabilized.
In addition to being able to improve above, the film forming rate of the organic film can be improved.

【００３９】本発明に係る第６のプラズマ処理方法は、
プラズマ処理装置の反応室の内部に、表面にシリコン酸
化膜が形成された基板を設置する工程と、反応室の内部
に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭素の比
率が０．５以上である第１のフルオロカーボンガスを導
入する工程と、第１のフルオロカーボンガスからなる第
１のプラズマを生成し、該第１のプラズマを用いてシリ
コン酸化膜に対してエッチングを行なう工程と、反応室
の内部に、炭素及びフッ素を含み且つフッ素に対する炭
素の比率が０．５以上である第２のフルオロカーボンガ
スを導入する工程と、第２のフルオロカーボンガスから
なる第２のプラズマを生成し、該第２のプラズマを用い
て、エッチングが完了したシリコン酸化膜の上に有機膜
を堆積する工程とを備え、第１のフルオロカーボンガス
の反応室における第１の滞在時間τ₁＝Ｐ₁×Ｖ／Ｑ₁
（但し、Ｐ₁は第１のフルオロカーボンガスの圧力（単
位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単位：L ）であ
り、Ｑ₁は第１のフルオロカーボンガスの流量（単位：
Pa・L/sec ）である。）と、第１のプラズマを生成する
ために投入される第１の電力の電力密度Ｐｉ₁＝Ｗ₁／
Ｖ（但し、Ｗ₁は第１の電力の大きさ（単位：W ）であ
り、Ｖは反応室の容積（単位：L ）である。）であ
る。）との第１の積であるＰ₁×Ｗ₁／Ｑ₁の値を０．
８×１０⁴（sec・W／m³）よりも大きく且つ８×１０⁴
（sec・W／m³）以下に制御し、第２のフルオロカーボン
ガスの反応室における第２の滞在時間τ₂＝Ｐ₂×Ｖ／
Ｑ₂（但し、Ｐ₂は第２のフルオロカーボンガスの圧力
（単位：Pa）であり、Ｖは反応室の容積（単位：L ）で
あり、Ｑ₂は第２のフルオロカーボンガスの流量（単
位：Pa・L/sec ）である。）と、第２のプラズマを生成
するために投入される第２の電力の電力密度Ｐｉ₂＝Ｗ
₂／Ｖ（但し、Ｗ₂は第２の電力の大きさ（単位：W ）
であり、Ｖは反応室の容積（単位：L ）である。）との
第２の積であるＰ₂×Ｗ₂／Ｑ₂の値を０．８×１０⁴
（sec・W／m³）以下に制御する。The sixth plasma processing method according to the present invention is
A step of installing a substrate on the surface of which a silicon oxide film is formed in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and carbon and fluorine are contained in the reaction chamber and the ratio of carbon to fluorine is 0.5 or more. A step of introducing a first fluorocarbon gas, a step of generating a first plasma composed of the first fluorocarbon gas, and etching the silicon oxide film using the first plasma; and an inside of the reaction chamber. A step of introducing a second fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a ratio of carbon to fluorine of 0.5 or more, to generate a second plasma of the second fluorocarbon gas, and A step of depositing an organic film on the etched silicon oxide film using plasma, in a first fluorocarbon gas reaction chamber. 1 of the stay time _{_{τ 1 = P 1 × V /}} Q 1
(However, P ₁ is the pressure (unit: Pa) of the first fluorocarbon gas, V is the volume (unit: L) of the reaction chamber, and Q ₁ is the flow rate of the first fluorocarbon gas (unit:
Pa · L / sec). ) And the power density Pi ₁ = W ₁ / W of the _first power input to generate the first plasma
V (where W ₁ is the magnitude of the first electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L)). ) And the value of P ₁ × W ₁ / Q ₁ which is the first product of
Greater than 8 × 10 ⁴ (sec ・ W / m ³ ) and 8 × 10 ⁴
The second residence time τ ₂ = P ₂ × V / of the second fluorocarbon gas in the reaction chamber is controlled to be (sec · W / m ³ ) or less.
Q ₂ (where P ₂ is the pressure (unit: Pa) of the second fluorocarbon gas, V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q ₂ is the flow rate of the second fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)) and the power density Pi ₂ = W of the _second power input to generate the second plasma.
₂ / V (where, W ₂ is the magnitude of the second power (unit: W)
And V is the volume (unit: L) of the reaction chamber. ) And the value of P ₂ × W ₂ / Q ₂ which is the second product of 0.8 × 10 ⁴
(Sec · W / m ³ ) Control below.

【００４０】第６のプラズマ処理方法によると、プロセ
スを安定させた状態で、レジスト膜に対する選択比を２
以上に向上させることができると共に有機膜の成膜レー
トを向上させることができる。According to the sixth plasma processing method, the selection ratio with respect to the resist film is set to 2 with the process stabilized.
In addition to being able to improve above, the film forming rate of the organic film can be improved.

【００４１】第５又は第６のプラズマ処理方法におい
て、第１のフルオロカーボンガスは、Ｃ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₃
Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス及びＣ₆Ｆ₆ガスのうちの少なくと
も１つを含むガスであり、第２のフルオロカーボンガス
は、Ｃ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ ₃Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｆ₈ガス
及びＣ₆Ｆ₆ガスのうちの少なくとも１つを含むガスであ
ることが好ましい。In the fifth or sixth plasma processing method
The first fluorocarbon gas is C_FourF₈Gas, C₃
F₈Gas, C_FiveF₈Gas and C₆F₆At least of the gas
Is also a gas containing one, and is a second fluorocarbon gas
Is C_FourF₈Gas, C_FourF₆Gas, C ₃F₈Gas, C_FiveF₈gas
And C₆F₆A gas containing at least one of the gases
Preferably.

【００４２】第５又は第６のプラズマ処理方法におい
て、第１の滞在時間τ₁及び第２の滞在時間τ₂は、プ
ラズマ処理装置に設けられたマスフローコントローラ
と、プラズマ処理装置に設けられたバルブ及びポンプと
のうちの少なくとも１つによりそれぞれ制御されること
が好ましい。In the fifth or sixth plasma processing method, the first stay time τ ₁ and the second stay time τ ₂ are the mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and the valve provided in the plasma processing apparatus. And at least one of a pump and a pump.

【００４３】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施形態に係る
プラズマ処理方法について説明するが、その前提とし
て、本発明の解決原理について説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a plasma processing method according to each embodiment of the present invention will be described. As a premise thereof, a principle of solution of the present invention will be described.

【００４４】[0044]

【表１】 [Table 1]

【００４５】[0045]

【表２】 [Table 2]

【００４６】[0046]

【表３】 [Table 3]

【００４７】［表１］、［表２］及び［表３］は、エッ
チングガスとしてＣ₅Ｆ₈ガスを用いるプラズマエッチン
グ方法において、反応室の容積、Ｃ₅Ｆ₈ガスの流量及び
Ｃ₅Ｆ₈ガスの圧力を変化させながらプラズマエッチング
を行なって、反応室におけるガスの滞在時間τを求めた
実験結果を示している。[Table 1], [Table 2] and [Table 3] show the reaction chamber volume, C ₅ F ₈ gas flow rate and C ₅ F in the plasma etching method using C ₅ F ₈ gas as the etching gas. ₈ shows the experimental results of determining the residence time τ of the gas in the reaction chamber by performing plasma etching while changing the gas pressure.

【００４８】尚、［表１］は反応室の容積が２５リット
ルの場合であり、［表２］は反応室の容積が１０リット
ルの場合であり、［表３］は反応室の容積が５０リット
ルの場合である。また、滞在時間τを求める実験におい
ては、ガス流量として標準状態における１分間当たりの
流量（ｍＬ）を用いたため、標準状態における１分間当
たりのガス流量７９．０５（mL）＝１３３．３（Pa・L
／sec）という換算式に基づき、Ｃ₅Ｆ₈ガスの流量は
（×１３３．３／７９．０５（Pa・L／sec））の単位で
示している。また、ガス圧力としてｍＴｏｒｒを用いた
ため、１（mTorr)＝０．１３３（Pa）という換算式に基
づき、Ｃ₅Ｆ₈ガスの圧力は（×０．１３３（Pa）の単位
で示している。[Table 1] shows the case where the volume of the reaction chamber is 25 liters, [Table 2] shows the case where the volume of the reaction chamber is 10 liters, and [Table 3] shows the case where the volume of the reaction chamber is 50 liters. For liters. Further, in the experiment for obtaining the stay time τ, since the flow rate per minute (mL) in the standard state was used as the gas flow rate, the gas flow rate per minute in the standard state was 79.05 (mL) = 133.3 (Pa).・ L
/ Sec), the flow rate of the C ₅ F ₈ gas is shown in the unit of (× 133.3 / 79.05 (Pa · L / sec)). Moreover, since using mTorr as the gas pressure, on the basis of the conversion formula of 1 (mTorr) = 0.133 (Pa ), the pressure of the C ₅ F ₈ gas is shown in units of (× 0.133 (Pa).

【００４９】［表１］、［表２］及び［表３］のデータ
は、反応室の容積（単位：L ）、ガス流量（単位：Pa・
L/sec ）及びガス圧力（単位：Pa）の値を、τ＝Ｐ×Ｖ
／Ｑ（但し、τは反応室におけるガスの滞在時間（単
位：sec ）であり、Ｐはガスの圧力（単位：Pa）であ
り、Ｖは反応室の容積（単位：L ）であり、Ｑはガスの
流量（単位：Pa・L/sec ）である。）の関係式に代入し
て、ガスの滞在時間τを求めた。また、［表１］、［表
２］及び［表３］において、太線の枠で囲んだ領域は、
レジスト膜に対するシリコン酸化膜の選択比が２以上と
なる滞在時間を示している。The data of [Table 1], [Table 2] and [Table 3] are the volume of the reaction chamber (unit: L) and the gas flow rate (unit: Pa.
L / sec) and gas pressure (unit: Pa), τ = P × V
/ Q (where τ is the gas residence time (unit: sec) in the reaction chamber, P is the gas pressure (unit: Pa), V is the reaction chamber volume (unit: L), and Q is Is the flow rate of gas (unit: Pa · L / sec)), and the residence time τ of gas was obtained. In addition, in [Table 1], [Table 2], and [Table 3], the regions surrounded by the thick frame are:
It shows the residence time at which the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film is 2 or more.

【００５０】従って、［表１］、［表２］及び［表３］
から、エッチングガスとしてＣ₅Ｆ₈ガスを用いるプラズ
マエッチング方法においては、滞在時間τが０．１(se
c) よりも大きく且つ１(sec) 以下であると、レジスト
膜に対するシリコン酸化膜の選択比として２以上の値を
得られることが分かる。尚、太枠で囲んだ領域以外の領
域においても、滞在時間τが０．１〜１(sec) の範囲に
入っているものもあるが、太枠で囲んだ領域と対応する
ガス流量及びガス圧力を用いるとプロセスが安定するこ
とが経験上分かっている。［表１］、［表２］及び［表
３］においては、滞在時間τは、０．０１(sec) 〜３９
５．３(sec) の範囲に分布しているが、本発明は、０．
１〜１(sec) の範囲という極めて狭い領域を選択したも
のであり、滞在時間をこの極めて狭い領域を選択する
と、プロセスが安定すると共にレジスト膜に対するシリ
コン酸化膜の選択比が２以上になることを見い出したも
のである。Therefore, [Table 1], [Table 2] and [Table 3]
Therefore, in the plasma etching method using C ₅ F ₈ gas as the etching gas, the residence time τ is 0.1 (se
It can be seen that when it is larger than c) and 1 (sec) or less, a value of 2 or more can be obtained as the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film. In some areas other than the area surrounded by the thick frame, the residence time τ may fall within the range of 0.1 to 1 (sec), but the gas flow rate and gas corresponding to the area surrounded by the thick frame Experience has shown that pressure is used to stabilize the process. In [Table 1], [Table 2] and [Table 3], the stay time τ is 0.01 (sec) to 39.
5.3 Although distributed in the range of (sec), the present invention is 0.
An extremely narrow region of 1 to 1 (sec) is selected. If this residence time is selected to be extremely narrow, the process becomes stable and the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film becomes 2 or more. I found out.

【００５１】また、滞在時間τが０．１(sec) 以下であ
る場合には、対レジスト膜に対する選択比が低くなると
いうことは、ポリマーの堆積が促進されること、すなわ
ち有機膜の堆積レートが向上することを意味する。従っ
て、ガスの滞在時間τを０．１(sec) 以下に設定する
と、有機膜の堆積レートが向上する。When the residence time τ is 0.1 (sec) or less, the low selection ratio with respect to the resist film means that the deposition of the polymer is promoted, that is, the deposition rate of the organic film. Means to improve. Therefore, if the gas residence time τ is set to 0.1 (sec) or less, the deposition rate of the organic film is improved.

【００５２】ところで、前述したτ＝Ｐ×Ｖ／Ｑの関係
式から分かるように、滞在時間τは反応室の容積Ｖによ
って変化する。By the way, as can be seen from the above relational expression of τ = P × V / Q, the residence time τ changes depending on the volume V of the reaction chamber.

【００５３】そこで、プラズマを生成するために投入さ
れる電力の電力密度Ｐｉ＝Ｗ₀／Ｖ（但し、Ｗ₀は電力
の大きさ（単位：W ）であり、Ｖは反応室の容積（単
位：L）である。）と、滞在時間τとの積であるＥ＝Ｐ
×Ｗ₀／Ｑという概念を導入する。このようにすると、
反応室の容積とは無関係に、レジスト膜に対する選択比
を向上させたり、又は有機膜の堆積レートを向上させた
りすることができる。Therefore, the power density Pi = W ₀ / V (where W ₀ is the magnitude of electric power (unit: W)) of the electric power input to generate plasma, and V is the volume (unit: W) of the reaction chamber. : L)) and the stay time τ, E = P
Introduce the concept of × W ₀ / Q. This way,
Regardless of the volume of the reaction chamber, it is possible to improve the selection ratio with respect to the resist film or the deposition rate of the organic film.

【００５４】滞在時間τが０．１よりも小さく且つ１(s
ec) 以下の範囲であるということは、滞在時間τと電力
密度Ｐｉとの積Ｅが０．８×１０⁴（sec・W／m³）より
も大きく且つ８×１０⁴（sec・W／m³）以下であるとい
うことに相当する。The residence time τ is smaller than 0.1 and 1 (s
ec) The following range means that the product E of the residence time τ and the power density Pi is larger than 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) and 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００５５】従って、滞在時間τと電力密度Ｐｉとの積
Ｅが０．８×１０⁴（sec・W／m³）よりも大きく且つ８
×１０⁴（sec・W／m³）以下であると、プロセスが安定
すると共にレジスト膜に対するシリコン酸化膜の選択比
が２以上になる。Therefore, the product E of the residence time τ and the power density Pi is larger than 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) and 8
When it is not more than × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ), the process becomes stable and the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film becomes 2 or more.

【００５６】滞在時間τと電力密度Ｐｉとの積Ｅが０．
８×１０⁴（sec・W／m³）以下であると、有機膜の堆積
レートが向上する。The product E of the residence time τ and the power density Pi is 0.
When it is 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less, the deposition rate of the organic film is improved.

【００５７】図２は、エッチングガスを変えてプラズマ
エッチングを行なったときの、滞在時間τとＢＰＳＧ
（Boro-phospho-silicate glass）及びレジスト膜のエ
ッチングレートとの関係を示している。尚、図２におい
て、★はＣ₂Ｆ₆ガスを用いたときのＢＰＳＧ膜に対する
エッチングレートを示し、◆はＣ₄Ｆ₈ガスを用いたとき
のＢＰＳＧ膜に対するエッチングレートを示し、●はＣ
₅Ｆ₈ガスを用いたときのＢＰＳＧ膜に対するエッチング
レートを示し、☆はＣ₂Ｆ₆ガスを用いたときのレジスト
膜に対するエッチングレートを示し、◇はＣ ₄ Ｆ ₈ガスを
用いたときのレジスト膜に対するエッチングレートを示
し、○はＣ₅Ｆ₈ガスを用いたときのレジスト膜に対する
エッチングレートを示している。FIG. 2 shows the residence time τ and BPSG when plasma etching is performed by changing the etching gas.
The relationship between (Boro-phospho-silicate glass) and the etching rate of the resist film is shown. In FIG. 2, * indicates the etching rate for the BPSG film when using C ₂ F ₆ gas, ◆ indicates the etching rate for the BPSG film when using C ₄ F ₈ gas, and ● indicates the C rate.
_The etching rate for the BPSG film when ₅ F ₈ gas was used, the star indicates the etching rate for the resist film when C ₂ F ₆ gas was used, and the ◇ indicates the resist rate when C ₄ F ₈ gas was used. The etching rate for the film is shown, and the open circle shows the etching rate for the resist film when C ₅ F ₈ gas is used.

【００５８】図２から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスを用
いる場合、滞在時間が短くなると、ＢＰＳＧ膜及びレジ
スト膜のエッチングレートが小さくなることが分かる。
これは、ＢＰＳＧ膜及びレジスト膜の各表面にポリマー
膜が堆積し、該ポリマー膜がエッチングを抑制する働き
をするためであると考えられる。一方、Ｃ₂Ｆ₆ガスを用
いる場合、滞在時間が短くなると、ＢＰＳＧ膜及びレジ
スト膜のエッチングレートが大きくなることが分かる。From FIG. 2, it can be seen that when C ₄ F ₈ gas and C ₅ F ₈ gas are used, the etching rate of the BPSG film and the resist film decreases as the residence time decreases.
It is considered that this is because a polymer film is deposited on each surface of the BPSG film and the resist film, and the polymer film functions to suppress etching. On the other hand, when C ₂ F ₆ gas is used, it is found that the etching rate of the BPSG film and the resist film increases when the residence time is shortened.

【００５９】図３は、レジスト膜のエッチングレートに
対するＢＰＳＧ膜のエッチングレートの比つまりレジス
ト膜に対する選択比の滞在時間τに対する依存性を示し
ている。尚、図３において、★はＣ₂Ｆ₆ガスを用いたと
きの選択比を示し、◆はＣ₄Ｆ₈ガスを用いたときの選択
比を示し、●はＣ₅Ｆ₈ガスを用いたときの選択比を示し
ている。FIG. 3 shows the dependency of the ratio of the etching rate of the BPSG film to the etching rate of the resist film, that is, the selectivity of the resist film to the residence time τ. In FIG. 3, * indicates the selection ratio when C ₂ F ₆ gas is used, ◆ indicates the selection ratio when C ₄ F ₈ gas is used, and ● indicates the C ₅ F ₈ gas. The selection ratio is shown.

【００６０】図３から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスを用
いる場合、滞在時間を短くすると、レジスト膜に対する
選択比が大きくなることが分かる。もっとも、Ｃ₄Ｆ₈ガ
スを用いる場合、滞在時間が０．２（sec）以下では、
選択比は低下する。これは、レジスト膜のエッチングレ
ートの低下よりもＢＰＳＧ膜のエッチングレートの低下
の方が大きくなるためである。一方、Ｃ₂Ｆ₆ガスを用い
る場合、選択比は滞在時間に殆ど依存しないことが分か
る。It can be seen from FIG. 3 that when C ₄ F ₈ gas and C ₅ F ₈ gas are used, the shorter the residence time, the greater the selection ratio with respect to the resist film. However, when using C ₄ F ₈ gas, if the residence time is 0.2 (sec) or less,
The selectivity decreases. This is because the etching rate of the BPSG film decreases more than the etching rate of the resist film. On the other hand, when C ₂ F ₆ gas is used, it can be seen that the selection ratio hardly depends on the residence time.

【００６１】以上の考察から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガ
スのように、炭素の比率が０．５以上であるフルオロカ
ーボンガスを用いる場合、滞在時間を０．１(sec) より
も大きく且つ１(sec) 以下に制御すると、エッチング選
択性が向上することが確認される。From the above consideration, when a fluorocarbon gas having a carbon ratio of 0.5 or more, such as C ₄ F ₈ gas and C ₅ F ₈ gas, is used, the residence time is more than 0.1 (sec). It is confirmed that the etching selectivity is improved when the control is made large and 1 (sec) or less.

【００６２】図４は、誘導結合型プラズマ処理装置にお
いて、フルオロカーボンガスからなるプラズマを発生さ
せた場合の、Ｆ^-イオン、ＣＦ^3-イオン、Ｃ₂Ｆ₅ ^-イオ
ン、Ｃ₅Ｆ₇ ^-イオン、Ｃ₇Ｆ₁₁ ^-イオン及びＣ₈Ｆ₁₁ ^-イ
オンの各イオン量の滞在時間に対する依存性を示してお
り、この測定は電子付着質量分析法を用いて行なったも
のである。従って、Ｆ^-イオンは全てのＣ_xＦ_y分子から
の解離性電子付着過程によって生成されたものであり、
ＣＦ^3-イオンはＣＦ₄分子からの解離性電子付着過程に
よって生成され、Ｃ₂Ｆ₅ ^-イオンはＣ₂Ｆ₆分子からの解
離性電子付着過程によって生成されている。また、Ｃ₅
Ｆ₇ ^-イオン、Ｃ₇Ｆ₁₁ ^-イオン及びＣ₈Ｆ ₁₁ ^-イオンに
ついては、同様の解離性電子付着過程と、非解離性電子
付着過程との両方の過程で生成されたものである。FIG. 4 shows an inductively coupled plasma processing apparatus.
And generate plasma consisting of fluorocarbon gas.
F when^-Ion, CF^3-Ion, C₂F_Five ^-Io
N, C_FiveF₇ ^-Ion, C₇F₁₁ ^-Ion and C₈F₁₁ ^-I
The dependence of the amount of each ON ion on the residence time is shown.
This measurement was also performed using electron attachment mass spectrometry.
Of. Therefore, F^-Ion is all C_xF_yFrom the molecule
Is generated by the dissociative electron attachment process of
CF^3-Ion is CF_FourFor dissociative electron attachment process from molecules
Generated by C₂F_Five ^-Ion is C₂F₆Solution from molecule
It is generated by the detaching electron attachment process. Also, C_Five
F₇ ^-Ion, C₇F₁₁ ^-Ion and C₈F ₁₁ ^-To ion
Regarding the same dissociative electron attachment process and non-dissociative electron
It is produced in both the adhesion process and the adhesion process.

【００６３】図４から、滞在時間を短くすると、Ｆ^-イ
オン、ＣＦ^3-イオン及びＣ₂Ｆ₅ ^-イオン等の低次イオン
は減少する一方、Ｃ₅Ｆ₇ ^-イオン、Ｃ₇Ｆ₁₁ ^-イオン及
びＣ₈Ｆ₁₁ ^-イオン等の高次イオンは増加することが分
かる。すなわち、滞在時間を短くすると、低次分子が減
少する一方、高次分子が増加することが分かり、従っ
て、滞在時間を短くすると、レジスト膜に対する選択性
が向上することが分かる。From FIG. 4, when the residence time is shortened, lower order ions such as F ⁻ ions, CF ^{3 −} ions and C ₂ F ₅ ⁻ ions are decreased, while C ₅ F ₇ ⁻ ions, C ₇ F ₁₁ ⁻ are reduced. It can be seen that higher order ions such as ions and C ₈ F ₁₁ ⁻ ions are increased. That is, it can be seen that when the staying time is shortened, the lower order molecules are decreased while the higher order molecules are increased, and therefore, when the staying time is shortened, the selectivity to the resist film is improved.

【００６４】図５は、エッチングガスを変えてプラズマ
エッチングを行なったときの、滞在時間τと電力密度Ｐ
ｉとの積Ｅと、ＢＰＳＧ及びレジスト膜のエッチングレ
ートとの関係を示している。尚、図５においては、電力
密度Ｐｉは１８００Ｗとして計算している。また、図５
において、★はＣ₂Ｆ₆ガスを用いたときのＢＰＳＧ膜に
対するエッチングレートを示し、◆はＣ₄Ｆ₈ガスを用い
たときのＢＰＳＧ膜に対するエッチングレートを示し、
●はＣ₅Ｆ₈ガスを用いたときのＢＰＳＧ膜に対するエッ
チングレートを示し、☆はＣ₂Ｆ₆ガスを用いたときのレ
ジスト膜に対するエッチングレートを示し、◇はＣ ₄ Ｆ ₈
ガスを用いたときのレジスト膜に対するエッチングレー
トを示し、○はＣ₅Ｆ₈ガスを用いたときのレジスト膜に
対するエッチングレートを示している。FIG. 5 shows the residence time τ and the power density P when plasma etching is performed by changing the etching gas.
The relationship between the product E of i and the etching rate of the BPSG and the resist film is shown. In FIG. 5, the power density Pi is calculated as 1800W. Also, FIG.
In the figure, * indicates the etching rate for the BPSG film when using C ₂ F ₆ gas, and ◆ indicates the etching rate for the BPSG film when using C ₄ F ₈ gas,
● indicates the etching rate for the BPSG film when using C ₅ F ₈ gas, ☆ indicates the etching rate for the resist film when using C ₂ F ₆ gas, and ◇ indicates C ₄ F ₈
The etching rate for the resist film when using gas is shown, and the open circle shows the etching rate for the resist film when using C ₅ F ₈ gas.

【００６５】図５から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスを用
いる場合、滞在時間と電力密度との積Ｅが小さくなる
と、ＢＰＳＧ膜及びレジスト膜のエッチングレートが小
さくなることが分かる。これは、前述した、滞在時間τ
と、ＢＰＳＧ膜及びレジスト膜のエッチングレートとの
間の関係と同様の関係が成り立つためである。It can be seen from FIG. 5 that when the C ₄ F ₈ gas and the C ₅ F ₈ gas are used, the etching rate of the BPSG film and the resist film decreases as the product E of the residence time and the power density decreases. This is the stay time τ
This is because a relationship similar to the relationship between the above and the etching rates of the BPSG film and the resist film is established.

【００６６】図６は、レジスト膜に対する選択比の、滞
在時間と電力密度との積Ｅに対する依存性を示してい
る。尚、図６においては、電力密度Ｐｉは１８００Ｗと
して計算している。また、図６において、★はＣ₂Ｆ₆ガ
スを用いたときの選択比を示し、◆はＣ₄Ｆ₈ガスを用い
たときの選択比を示し、●はＣ₅Ｆ₈ガスを用いたときの
選択比を示している。FIG. 6 shows the dependence of the selectivity of the resist film on the product E of the residence time and the power density. In FIG. 6, the power density Pi is calculated as 1800W. Further, in FIG. 6, ★ indicates the selection ratio when using C ₂ F ₆ gas, ◆ indicates the selection ratio when using C ₄ F ₈ gas, and ● indicates the use of C ₅ F ₈ gas. The selection ratio is shown.

【００６７】図６から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスを用
いる場合、滞在時間と電力密度との積Ｅを小さくする
と、レジスト膜に対する選択比が大きくなることが分か
る。これは、前述した滞在時間と選択比との間の関係と
同様の関係が成り立つためである。From FIG. 6, it can be seen that when C ₄ F ₈ gas and C ₅ F ₈ gas are used, the selection ratio to the resist film increases when the product E of the residence time and the power density is reduced. This is because the same relationship as the relationship between the residence time and the selection ratio described above is established.

【００６８】以上の考察から、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガ
スのように、炭素の比率が０．５以上であるフルオロカ
ーボンガスを用いる場合、滞在時間と電力密度との積Ｅ
を０．８×１０⁴（sec・W／m³）よりも大きく且つ８×
１０⁴（sec・W／m³）以下に制御すると、エッチング選
択性が向上することが確認される。From the above consideration, when a fluorocarbon gas having a carbon ratio of 0.5 or more, such as C ₄ F ₈ gas and C ₅ F ₈ gas, is used, the product E of the residence time and the power density E
Greater than 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) and 8 ×
It is confirmed that the etching selectivity is improved by controlling to 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００６９】図７は、誘導結合型プラズマ処理装置にお
いて、フルオロカーボンガスからなるプラズマを発生さ
せた場合の、Ｆ^-イオン、ＣＦ^3-イオン、Ｃ₂Ｆ₅ ^-イオ
ン、Ｃ₅Ｆ₇ ^-イオン、Ｃ₇Ｆ₁₁ ^-イオン及びＣ₈Ｆ₁₁ ^-イ
オンの各イオン量の滞在時間と電力密度ｔの積に対する
依存性を示している。FIG. 7 shows F ⁻ ions, CF ^{3 −} ions, C ₂ F ₅ ⁻ ions, C ₅ F ₇ ⁻ ions, in the case of generating plasma of fluorocarbon gas in the inductively coupled plasma processing apparatus. The dependence of the amount of each ion of C ₇ F ₁₁ ⁻ ions and C ₈ F ₁₁ ⁻ ions on the product of the residence time and the power density t is shown.

【００７０】図７から、滞在時間と電力密度との積Ｅを
小さくすると、Ｆ^-イオン、ＣＦ^3-イオン及びＣ₂Ｆ₅ ^-
イオン等の低次イオンは減少する一方、Ｃ₅Ｆ₇ ^-イオ
ン、Ｃ ₇Ｆ₁₁ ^-イオン及びＣ₈Ｆ₁₁ ^-イオン等の高次イオ
ンは増加することが分かる。すなわち、滞在時間と電力
密度との積Ｅを小さくすると、レジスト膜に対する選択
性が向上することが分かる。From FIG. 7, the product E of the residence time and the power density is
If it is small, F^-Ion, CF^3-Ion and C₂F_Five ^-
While low order ions such as ions decrease, C_FiveF₇ ^-Io
N, C ₇F₁₁ ^-Ion and C₈F₁₁ ^-Higher Io such as ion
It can be seen that the number increases. Ie, stay time and power
If the product E with the density is reduced, the selection for the resist film
It can be seen that the property improves.

【００７１】図８（ａ）〜（ｃ）は、滞在時間をパラメ
ーターとして、Ｆ^-イオンの電子エネルギーの強度分布
を測定した結果を示しており、図８（ａ）は滞在時間が
４．５（sec）の場合であり、図８（ｂ）は滞在時間が
５．２（sec）の場合であり、図８（ｃ）は滞在時間が
１３．５（sec）の場合である。これらの強度分布は、
各分子からの解離性のフラグメントを観察することがで
き且つ断面積が既知のものに関しては測定が可能であ
る。FIGS. 8A to 8C show the results of measuring the intensity distribution of the electron energy of F ⁻ ions with the residence time as a parameter, and FIG. 8A shows the residence time of 4.5. 8 (b) shows a case where the stay time is 5.2 (sec), and FIG. 8 (c) shows a case where the stay time is 13.5 (sec). These intensity distributions are
Dissociative fragments from each molecule can be observed and those with known cross-sections can be measured.

【００７２】図８（ａ）〜（ｃ）から、Ｃ₂Ｆ₆ガス及び
Ｃ₃Ｆ₈ガスについては、滞在時間が長くなると、Ｃ₂Ｆ₆
ガス及びＣ₃Ｆ₈ガスが増加することが分かる。この現象
は、図３に示す結果と整合性を有している。また、図８
（ａ）〜（ｃ）から、滞在時間を短くすると、環境に悪
影響を及ぼすＣ₂Ｆ₆ガス又はＣ₃Ｆ₈ガス等の規制対象フ
ルオロカーボンガスを低減できることが分かる。[0072] From FIG. 8 (a) ~ (c) , for the C ₂ F ₆ gas and C ₃ F ₈ gas, the residence time is prolonged, C ₂ F ₆
It can be seen that the gas and C ₃ F ₈ gas increase. This phenomenon is consistent with the results shown in FIG. Also, FIG.
From (a) to (c), it can be seen that when the staying time is shortened, the regulated fluorocarbon gas such as C ₂ F ₆ gas or C ₃ F ₈ gas, which has an adverse effect on the environment, can be reduced.

【００７３】ところで、特開平５−２５９１１９号公報
においては、高速排気ポンプを用いて滞在時間τを短く
し、これによって、エッチング選択比の向上を図る技術
が提案されている。特開平５−２５９１１９号公報にお
ける［００５１］、図７及びその説明の箇所に示されて
いる技術は、一見すると本件発明と類似している。By the way, Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-259119 proposes a technique for shortening the residence time τ by using a high-speed exhaust pump and thereby improving the etching selection ratio. The technology shown in [0051] of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-259119, FIG. 7, and the description thereof is similar to the present invention at first glance.

【００７４】ところが、特開平５−２５９１１９号公報
の発明が解決しようとする課題は、化学式：ＳｉＯ₂＋
ＣＦ_x→ＳｉＦ_x＋ＣＯ₂で表わされる右辺のＣＯ₂を
高速排気することにより、ウエハからの反応生成物（Ｃ
Ｏ₂等）の影響を少なくしようとするものであり、特開
平５−２５９１１９号公報の発明はエッチングガスに関
する特定がされていない。However, the problem to be solved by the invention of Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-259119 is that the chemical formula: SiO ₂ +
By rapidly exhausting CO ₂ on the right side represented by CF _x → SiF _x + CO ₂ , reaction products (C
In order to reduce the effect of (O ₂ etc.), the invention of Japanese Patent Laid-Open No. 5-259119 does not specify the etching gas.

【００７５】これに対して、本件発明は、前記のような
課題は一切なく、Ｃ／Ｆ比が大きいガスを用いてエッチ
ングする場合に、レジスト膜に対する選択比を確実に高
くするには、滞在時間τ又は滞在時間と電力密度との積
Ｅを所定範囲に設定することが重要であるということを
見い出したものである。従って、エッチングガスの特定
が成されていない特開平５−２５９１１９号公報の発明
と、プロセスガスをＣ／Ｆ比が０．５以上であるフルオ
ロカーボンガスに特定している本件発明とは、技術的思
想、構成及び効果の点で全く異なるものである。On the other hand, the present invention does not have the above-mentioned problems at all, and in the case of etching using a gas having a large C / F ratio, in order to ensure a high selection ratio for the resist film, It has been found that it is important to set the product E of the time τ or the residence time and the power density within a predetermined range. Therefore, the invention of JP-A-5-259119 in which the etching gas is not specified and the present invention in which the process gas is specified as the fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more are technical. They are completely different in terms of ideas, configurations and effects.

【００７６】（第１の実施形態）以下、第１の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図１及び図９を参照
しながら説明する。(First Embodiment) The plasma processing method according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 9.

【００７７】まず、ステップＳＡ１において、プラズマ
処理装置の反応室１０の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台２０の上に設置する。この場
合、半導体基板の上にはシリコン酸化膜が形成されてい
ると共に、該シリコン酸化膜の上にはパターン化された
レジスト膜が形成されている。First, in step SA1, a semiconductor substrate is loaded into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample table 20. In this case, a silicon oxide film is formed on the semiconductor substrate, and a patterned resist film is formed on the silicon oxide film.

【００７８】次に、ステップＳＡ２において、反応室１
０の内部に、Ｃ／Ｆ比が０．５以上であるフルオロカー
ボンガス、例えばＣ₅Ｆ₈ガスを導入する。この場合、ガ
ス圧力としては、０．６６５Ｐａ〜３．９９Ｐａの範
囲、例えば１．３３Ｐａになるように制御する。Next, in step SA2, the reaction chamber 1
A fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, C ₅ F ₈ gas is introduced into the inside of 0. In this case, the gas pressure is controlled to be in the range of 0.665 Pa to 3.99 Pa, for example 1.33 Pa.

【００７９】次に、ステップＳＡ３において、τ＝Ｐ×
Ｖ／Ｑ（但し、τは反応室におけるガスの滞在時間（単
位：sec ）であり、Ｐはガスの圧力（単位：Pa）であ
り、Ｖは反応室の容積（単位：L ）であり、Ｑはガスの
流量（単位：Pa・L/sec ）である。）の関係式を用い
て、滞在時間τが０．１（sec ）よりも大きく且つ１
（sec ）以下になるように、マスフローコントローラ１
５を調整してガス流量を制御する。Next, in step SA3, τ = P ×
V / Q (where τ is the gas residence time (unit: sec) in the reaction chamber, P is the gas pressure (unit: Pa), V is the reaction chamber volume (unit: L), Q is the flow rate of gas (unit: Pa · L / sec). Using the relational expression, the residence time τ is larger than 0.1 (sec) and 1
(Sec) to be less than, the mass flow controller 1
5 is adjusted to control the gas flow rate.

【００８０】次に、ステップＳＡ４において、第１の高
周波電源１３から誘導コイル１２に第１の高周波電力を
印加して、フルオロカーボンガス例えばＣ₅Ｆ₈ガスから
なるプラズマを生成する。この場合、滞在時間τが０．
１（sec ）よりも大きく且つ１（sec ）以下になるよう
にガス流量を制御すると、プラズマを生成するために投
入される第１の高周波電力の電力密度Ｐｉ＝Ｗ₀／Ｖ
（但し、Ｗ₀は電力の大きさ（単位：W ）であり、Ｖは
反応室の容積（単位：L ）である。）と、滞在時間τと
の積であるＥ＝Ｐ×Ｗ₀／Ｑは、必然的に０．８×１０
⁴（sec・W／m³）よりも大きく且つ８×１０⁴（sec・W／
m³）以下に設定される。Next, at step SA4, the first high-frequency power source 13 applies the first high-frequency power to the induction coil 12 to generate a plasma of fluorocarbon gas such as C ₅ F ₈ gas. In this case, the stay time τ is 0.
When the gas flow rate is controlled so as to be greater than 1 (sec) and equal to or less than 1 (sec), the power density Pi = W ₀ / V of the first high-frequency power input to generate plasma.
(However, W ₀ is the magnitude of electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L)) and the residence time τ, E = P × W ₀ / Q is necessarily 0.8 × 10
Greater than ⁴ (sec · W / m ³ ) and 8 × 10 ⁴ (sec · W /
m ³ ) Set below.

【００８１】次に、ステップＳＡ５において、第２の高
周波電源２２から試料台２０に第２の高周波電力を印加
して、生成されたプラズマを試料台２０の上の半導体基
板上に導入して、ステップＳＡ６において、レジスト膜
をマスクにしてシリコン酸化膜に対してプラズマエッチ
ングを行なう。Next, in step SA5, the second high frequency power source 22 applies a second high frequency power to the sample stage 20 to introduce the generated plasma onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SA6, plasma etching is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask.

【００８２】第１の実施形態によると、パフルオロカボ
ンガスの反応室内における滞在時間τを０．１（sec ）
よりも大きく且つ１（sec ）以下に設定すると共に、第
１の高周波電力の電力密度Ｐｉと滞在時間τとの積であ
るＥ＝Ｐ×Ｗ₀／Ｑを０．８×１０⁴（sec・W／m³）よ
りも大きく且つ８×１０⁴（sec・W／m³）以下に設定し
たため、シリコン酸化膜のレジスト膜に対する選択比を
２以上にすることができる。According to the first embodiment, the residence time τ of the perfluorocapone gas in the reaction chamber is 0.1 (sec).
And sets the large and 1 (sec) or less than, the first high-frequency power of the power density Pi which is the product of the residence time _{τ E = P × W 0 /} Q of 0.8 × 10 ⁴ (sec · Since it is set to be larger than W / m ³ ) and 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less, the selection ratio of the silicon oxide film to the resist film can be set to 2 or more.

【００８３】（第２の実施形態）以下、第２の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図１及び図１０を参
照しながら説明する。(Second Embodiment) A plasma processing method according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 10.

【００８４】まず、ステップＳＢ１において、プラズマ
処理装置の反応室１０の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台２０の上に設置する。First, in step SB1, a semiconductor substrate is loaded into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample table 20.

【００８５】次に、ステップＳＢ２において、反応室１
０の内部に、Ｃ／Ｆ比が０．５以上であるフルオロカー
ボンガス、例えばＣ₅Ｆ₈ガスを導入する。この場合、ガ
ス圧力としては、０．６６５Ｐａ〜３．９９Ｐａの範
囲、例えば１．３３Ｐａになるように制御する。Next, in step SB2, the reaction chamber 1
A fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, C ₅ F ₈ gas is introduced into the inside of 0. In this case, the gas pressure is controlled to be in the range of 0.665 Pa to 3.99 Pa, for example 1.33 Pa.

【００８６】次に、ステップＳＢ３において、前述の関
係式τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを用いて、滞在時間τが０．１（se
c ）以下になるように、マスフローコントローラ１５を
調整してガス流量を制御する。Next, in step SB3, the stay time τ is set to 0.1 (se by using the above-mentioned relational expression τ = P × V / Q.
c) The mass flow controller 15 is adjusted so that the gas flow rate is controlled as follows.

【００８７】次に、ステップＳＢ４において、第１の高
周波電源１３から誘導コイル１２に第１の高周波電力を
印加して、フルオロカーボンガス例えばＣ₅Ｆ₈ガスから
なるプラズマを生成する。この場合、滞在時間τが０．
１（sec ）以下になるようにガス流量を制御すると、プ
ラズマを生成するために投入される第１の高周波電力の
電力密度Ｐｉと滞在時間τとの積であるＥ＝Ｐ×Ｗ₀／
Ｑは、必然的に０．８×１０⁴（sec・W／m³）以下に設
定される。Next, in step SB4, the first high-frequency power source 13 applies the first high-frequency power to the induction coil 12 to generate plasma of fluorocarbon gas such as C ₅ F ₈ gas. In this case, the stay time τ is 0.
When the gas flow rate is controlled to be 1 (sec) or less, E = P × W ₀ / which is the product of the power density Pi of the first high-frequency power input to generate plasma and the residence time τ.
Q is necessarily set to 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００８８】次に、ステップＳＢ５において、第２の高
周波電源２２から試料台２０に第２の高周波電力を印加
して、生成されたプラズマを試料台２０の上の半導体基
板上に導入して、ステップＳＢ６において、半導体基板
の上に有機膜を堆積する。Next, in step SB5, the second high-frequency power source 22 applies the second high-frequency power to the sample stage 20 to introduce the generated plasma onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SB6 , an organic film is deposited on the semiconductor substrate.

【００８９】第２の実施形態によると、パフルオロカボ
ンガスの反応室内における滞在時間τを０．１（sec ）
以下に設定すると共に、第１の高周波電力の電力密度Ｐ
ｉと滞在時間τとの積であるＥ＝Ｐ×Ｗ₀／Ｑを０．８
×１０⁴（sec・W／m³）以下に設定したため、有機膜を
優れた堆積レートで形成することができる。According to the second embodiment, the residence time τ of the perfluorocapone gas in the reaction chamber is 0.1 (sec).
The power density P of the first high frequency power is set as follows.
E = P × W ₀ / Q, which is the product of i and the stay time τ, is 0.8
Since it is set to be less than × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ), the organic film can be formed at an excellent deposition rate.

【００９０】（第３の実施形態）以下、第３の実施形態
に係るプラズマ処理方法について、図１及び図１１を参
照しながら説明する。(Third Embodiment) A plasma processing method according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 11.

【００９１】まず、ステップＳＣ１において、プラズマ
処理装置の反応室１０の内部に、半導体基板を搬入し
て、該半導体基板を試料台２０の上に設置する。First, in step SC1, a semiconductor substrate is loaded into the reaction chamber 10 of the plasma processing apparatus, and the semiconductor substrate is set on the sample table 20.

【００９２】次に、ステップＳＣ２において、反応室１
０の内部に、Ｃ／Ｆ比が０．５以上である第１のフルオ
ロカーボンガス、例えばＣ₅Ｆ₈ガスを導入する。この場
合、ガス圧力としては、０．６６５Ｐａ〜３．９９Ｐａ
の範囲、例えば１．３３Ｐａになるように制御する。Next, in step SC2, the reaction chamber 1
A first fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, C ₅ F ₈ gas is introduced into the inside of 0. In this case, the gas pressure is 0.665 Pa to 3.99 Pa.
Is controlled to be in the range of, for example, 1.33 Pa.

【００９３】次に、ステップＳＣ３において、前述の関
係式τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを用いて、滞在時間τが０．１（se
c ）よりも大きく且つ１（sec ）以下になるように、マ
スフローコントローラ１５を調整して第１のガスの流量
を制御する。Next, in step SC3, the stay time τ is set to 0.1 (se by using the above relational expression τ = P × V / Q.
The flow rate of the first gas is controlled by adjusting the mass flow controller 15 so as to be larger than c) and not more than 1 (sec).

【００９４】次に、ステップＳＣ４において、第１の高
周波電源１３から誘導コイル１２に第１の高周波電力を
印加して、第１のフルオロカーボンガス例えばＣ₅Ｆ₈ガ
スからなる第１のプラズマを生成する。この場合、滞在
時間τが０．１（sec ）よりも大きく且つ１（sec ）以
下になるように第１のガスの流量を制御すると、第１の
プラズマを生成するために投入される第１の高周波電力
の電力密度Ｐｉと滞在時間τとの積であるＥ＝Ｐ×Ｗ₀
／Ｑは、必然的に０．８×１０⁴（sec・W／m³）よりも
大きく且つ８×１０⁴（sec・W／m³）以下に設定され
る。Next, in step SC4, the first high frequency power source 13 applies the first high frequency power to the induction coil 12 to generate the first plasma of the first fluorocarbon gas such as C ₅ F ₈ gas. To do. In this case, greater residence time τ than 0.1 (sec) and 1 (sec) or less
When the flow rate of the first gas is controlled so as to be lower , the product of the power density Pi of the first high-frequency power that is input to generate the first plasma and the residence time τ is E = P × W. ₀
/ Q is necessarily larger than 0.8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) and set to 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【００９５】次に、ステップＳＣ５において、第２の高
周波電源２２から試料台２０に第２の高周波電力を印加
して、第１のプラズマを試料台２０の上の半導体基板上
に導入して、ステップＳＣ６において、レジスト膜をマ
スクにしてシリコン酸化膜に対してプラズマエッチング
を行なう。Next, in step SC5, a second high frequency power is applied to the sample stage 20 from the second high frequency power source 22 to introduce the first plasma onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SC6, plasma etching is performed on the silicon oxide film using the resist film as a mask.

【００９６】次に、プラズマエッチングが完了すると、
ステップＳＣ７において、第１のパフルオロカボンガス
の導入を停止した後、反応室１０の内部に酸素ガスを導
入すると共に、該酸素ガスからなる酸素プラズマを生成
して、シリコン酸化膜上のレジスト膜をアッシングによ
り除去する。Next, when the plasma etching is completed,
In step SC7, after the introduction of the first perfluorocarbon gas is stopped, oxygen gas is introduced into the reaction chamber 10 and oxygen plasma consisting of the oxygen gas is generated to form a resist film on the silicon oxide film. Are removed by ashing.

【００９７】次に、ステップＳＣ８において、反応室１
０の内部に、Ｃ／Ｆ比が０．５以上である第２のフルオ
ロカーボンガス、例えばＣ₅Ｆ₈ガスを導入する。この場
合、ガス圧力としては、０．６６５Ｐａ〜３．９９Ｐａ
の範囲、例えば１．３３Ｐａになるように制御する。Next, in step SC8, the reaction chamber 1
A second fluorocarbon gas having a C / F ratio of 0.5 or more, for example, C ₅ F ₈ gas is introduced into the inside of 0. In this case, the gas pressure is 0.665 Pa to 3.99 Pa.
Is controlled to be in the range of, for example, 1.33 Pa.

【００９８】次に、ステップＳＣ９において、前述の関
係式τ＝Ｐ×Ｖ／Ｑを用いて、滞在時間τが０．１（se
c ）以下になるように、マスフローコントローラ１５を
調整して第２のガスの流量を制御する。Next, in step SC9, the stay time τ is set to 0.1 (se by using the above relational expression τ = P × V / Q.
c) The mass flow controller 15 is adjusted to control the flow rate of the second gas so as to be as follows.

【００９９】次に、ステップＳＣ１０において、第１の
高周波電源１３から誘導コイル１２に第１の高周波電力
を印加して、第２のフルオロカーボンガス例えばＣ₅Ｆ₈
ガスからなるプラズマを生成する。この場合、第２のガ
スの滞在時間τが０．１（sec ）以下になるようにガス
流量を制御すると、第２のプラズマを生成するために投
入される第１の高周波電力の電力密度Ｐｉと滞在時間τ
との積であるＥ＝Ｐ×Ｗ₀／Ｑは、必然的に０．８×１
０⁴（sec・W／m³）以下に設定される。Next, in step SC10, a first high frequency power is applied to the induction coil 12 from the first high frequency power supply 13 to generate a second fluorocarbon gas such as C ₅ F ₈ gas.
A plasma consisting of gas is generated. In this case, if the gas flow rate is controlled so that the residence time τ of the second gas is 0.1 (sec) or less, the power density Pi of the first high-frequency power input to generate the second plasma is And stay time τ
The product of E = P × W ₀ / Q is necessarily 0.8 × 1
It is set to 0 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

【０１００】次に、ステップＳＣ１１において、第２の
高周波電源２２から試料台２０に第２の高周波電力を印
加して、生成されたプラズマを試料台２０の上の半導体
基板上に導入して、ステップＳＣ１２において、シリコ
ン酸化膜の上に有機膜を堆積する。Next, in step SC11, the second high-frequency power source 22 applies the second high-frequency power to the sample stage 20, and the generated plasma is introduced onto the semiconductor substrate on the sample stage 20, In step SC12, an organic film is deposited on the silicon oxide film.

【０１０１】尚、第１〜第３の実施形態においては、フ
ルオロカーボンガスとして、Ｃ₅Ｆ₈ガスを単独で用いた
が、これに代えて、Ｃ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈ガ
ス又はＣ₆Ｆ₆ガスを単独で用いてもよしし、これらのガ
スの混合ガスを用いてもよい。In the first to third embodiments, C ₅ F ₈ gas was used alone as the fluorocarbon gas, but instead of this, C ₄ F ₈ gas, C ₄ F ₆ gas, C ₃ F ₈ gas or C ₆ F ₆ gas may be used alone, or a mixed gas of these gases may be used.

【０１０２】また、第３の実施形態においては、第１の
フルオロカーボンガスと第２のフルオロカーボンガスと
は同じガスであったが、第１のフルオロカーボンガスと
第２のフルオロカーボンガスとは同じガスであってもよ
いし、異なるガスであってもよい。Further, in the third embodiment, the first fluorocarbon gas and the second fluorocarbon gas are the same gas, but the first fluorocarbon gas and the second fluorocarbon gas are the same gas. Or different gases may be used.

【０１０３】また、第１〜第３の実施形態においては、
プラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ処理装
置を用いたが、これに代えて、ＥＣＲプラズマ処理装置
又は面波励起型プラズマ処理装置等を用いることができ
る。In the first to third embodiments,
Although an inductively coupled plasma processing apparatus is used as the plasma processing apparatus, an ECR plasma processing apparatus, a surface wave excitation type plasma processing apparatus, or the like can be used instead.

【０１０４】さらに、第１〜第３の実施形態において
は、ガス流量の制御は、マスフローコントローラ１５の
調整により行なったが、これに代えて、マスフローコン
トローラ１５の調整と、圧力制御バルブ１８及び排気ポ
ンプ１９の調整とのうちの少なくとも一方の調整により
行なってもよい。また、フルオロカーボンガスの流量の
調整は、プロセスガスに、不活性ガス、窒素ガス、一酸
化炭素ガス又は二酸化炭素ガスを混合すると共に、これ
らのガスの流量を調整することにより行なってもよい。Further, in the first to third embodiments, the gas flow rate is controlled by adjusting the mass flow controller 15, but instead of this, the adjustment of the mass flow controller 15 and the pressure control valve 18 and the exhaust gas are performed. It may be performed by adjusting at least one of the adjustment of the pump 19. The flow rate of the fluorocarbon gas may be adjusted by mixing the process gas with an inert gas, a nitrogen gas, a carbon monoxide gas or a carbon dioxide gas, and adjusting the flow rates of these gases.

【０１０５】[0105]

【発明の効果】本発明に係るプラズマ処理方法による
と、プロセスを安定させた状態で、レジスト膜に対する
選択比を２以上に向上させることができると共に有機膜
の成膜レートを向上させることができる。According to the plasma processing method of the present invention, the selection ratio to the resist film can be increased to 2 or more and the film formation rate of the organic film can be improved while the process is stabilized. .

[Brief description of drawings]

【図１】従来例及び本発明の各実施形態に係るプラズマ
処理方法に用いる誘導結合型プラズマ処理装置の概略断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an inductively coupled plasma processing apparatus used in a plasma processing method according to a conventional example and each embodiment of the present invention.

【図２】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間とＢＰＳＧ及びレジスト膜の
エッチングレートとの関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a residence time and etching rates of BPSG and a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図３】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間とレジスト膜に対する選択比
との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a residence time and a selection ratio with respect to a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図４】誘導結合型プラズマ処理装置において、フルオ
ロカーボンガスからなるプラズマを発生させた場合の各
種イオンの滞在時間に対する依存性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the dependence of various ions on the residence time when plasma of fluorocarbon gas is generated in the inductively coupled plasma processing apparatus.

【図５】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間と電力密度との積と、ＢＰＳ
Ｇ及びレジスト膜のエッチングレートとの関係を示す図
である。FIG. 5 shows the product of residence time and power density and BPS when plasma etching is performed by changing the etching gas.
It is a figure which shows the relationship with G and the etching rate of a resist film.

【図６】エッチングガスを変えてプラズマエッチングを
行なったときの、滞在時間と電力密度との積と、レジス
ト膜に対する選択比との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a product of a residence time and a power density and a selection ratio with respect to a resist film when plasma etching is performed by changing an etching gas.

【図７】誘導結合型プラズマ処理装置において、フルオ
ロカーボンガスからなるプラズマを発生させた場合の各
種イオンの、滞在時間と電力密度との積に対する依存性
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the dependence of various ions on the product of the residence time and the power density when plasma of fluorocarbon gas is generated in the inductively coupled plasma processing apparatus.

【図８】（ａ）は滞在時間が４．５（sec）である場合
において、Ｆ^-イオンの電子エネルギーの強度分布を測
定した結果を示す図であり、（ｂ）は滞在時間が５．２
（sec）である場合において、Ｆ^-イオンの電子エネル
ギーの強度分布を測定した結果を示す図であり、（ｃ）
は滞在時間が１３．５（sec）である場合において、Ｆ
^-イオンの電子エネルギーの強度分布を測定した結果を
示す図である。FIG. 8A is a diagram showing the results of measuring the intensity distribution of the electron energy of F ⁻ ions when the residence time is 4.5 (sec), and FIG. 8B is the residence time of 5. Two
It is a figure which shows the result of having measured the intensity distribution of the electron energy of F ⁻ ion in the case of (sec),
Is F when the stay time is 13.5 (sec)
^- is a graph showing the results of measuring the intensity distribution of the electron energy of the ions.

【図９】第１の実施形態に係るプラズマ処理方法を示す
フロー図である。FIG. 9 is a flowchart showing a plasma processing method according to the first embodiment.

【図１０】第２の実施形態に係るプラズマ処理方法を示
すフロー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a plasma processing method according to a second embodiment.

【図１１】第３の実施形態に係るプラズマ処理方法を示
すフロー図である。FIG. 11 is a flowchart showing a plasma processing method according to a third embodiment.

[Explanation of symbols]

１０反応室１１石英板１２誘導コイル１３第１の高周波電源１４ガス導入部１５マスフローコントローラ１６ガス供給源１７ガス排出部１８圧力制御バルブ１９排気ポンプ２０試料台２１マッチング回路２２第２の高周波電源２３制御装置 10 reaction chamber 11 Quartz plate 12 induction coil 13 First high frequency power supply 14 Gas introduction section 15 Mass flow controller 16 gas supply source 17 Gas outlet 18 Pressure control valve 19 Exhaust pump 20 sample table 21 Matching circuit 22 Second high frequency power supply 23 Control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平７−297173（ＪＰ，Ａ) 特開平10−134996（ＪＰ，Ａ) 特開平10−330970（ＪＰ，Ａ) 特開平８−250479（ＪＰ，Ａ) 特開平11−100680（ＪＰ，Ａ) 特開平６−338479（ＪＰ，Ａ) 特開平11−219942（ＪＰ，Ａ) 特開平11−243082（ＪＰ，Ａ) 特開2000−173993（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 H01L 21/205 H05H 1/46 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-7-297173 (JP, A) JP-A-10-134996 (JP, A) JP-A-10-330970 (JP, A) JP-A-8- 250479 (JP, A) JP 11-100680 (JP, A) JP 6-338479 (JP, A) JP 11-219942 (JP, A) JP 11-243082 (JP, A) JP 2000-173993 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 21/3065 H01L 21/205 H05H 1/46

Claims

(57) [Claims]

1. A step of installing a substrate having a silicon oxide film formed on a surface thereof in a reaction chamber of a plasma processing apparatus, wherein the reaction chamber contains carbon and fluorine and a ratio of carbon to fluorine is Introducing a fluorocarbon gas of 0.5 or more, and generating plasma composed of the fluorocarbon gas,
Etching the silicon oxide film using the plasma, and the residence time of the fluorocarbon gas in the reaction chamber τ = P × V / Q (where P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit: Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa · L / sec)) and the charge for generating the plasma. Power density Pi = W ₀
/ V (where W ₀ is the magnitude of the electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L)), the value of P × W ₀ / Q 2 × 10 ⁴ (sec ・ W / m ³ )
The plasma processing method is characterized in that it is controlled to be 8 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ) or less.

2. The fluorocarbon gas is a gas containing at least one of C ₄ F ₈ gas, C ₄ F ₆ gas, C ₅ F ₈ gas and C ₆ F ₆ gas. Item 2. The plasma processing method according to Item 1.

3. The residence time τ is controlled by at least one of a mass flow controller provided in the plasma processing apparatus, and a valve and a pump provided in the plasma processing apparatus. The plasma processing method according to claim 1.

4. A step of placing a substrate inside a reaction chamber of a plasma processing apparatus, and introducing a fluorocarbon gas containing carbon and fluorine and having a carbon to fluorine ratio of 0.5 or more into the reaction chamber. And a step of generating plasma consisting of the fluorocarbon gas,
Depositing an organic film on the substrate using the plasma, and the residence time of the fluorocarbon gas τ = P × V / Q
(However, P is the pressure of the fluorocarbon gas (unit:
Pa), V is the volume of the reaction chamber (unit: L), and Q is the flow rate of the fluorocarbon gas (unit: Pa.
L / sec). ) And the power density of the electric power input to generate the plasma, Pi = W ₀ / V (however, W ₀
Is the magnitude of the electric power (unit: W) and V is the volume of the reaction chamber (unit: L). ) And P × W ₀
/ Q value is controlled to be smaller than 0.6 × 10 ⁴ (sec · W / m ³ ), a plasma processing method.

5. The fluorocarbon gas is a gas containing at least one of C ₄ F ₈ gas, C ₄ F ₆ gas, C ₅ F ₈ gas and C ₆ F ₆ gas. Item 4. The plasma processing method according to Item 4.

6. The residence time τ is controlled by at least one of a mass flow controller provided in the plasma processing apparatus and a valve and a pump provided in the plasma processing apparatus. The plasma processing method according to claim 4.