JP4679880B2 - 半導体製造のシリコン酸化膜のエッチング方法 - Google Patents

Description

本発明は、高密度ＣＦ₃ラジカルの発生方法およびこの方法により発生したＣＦ₃ラジカルを用いたエッチング方法、ならびにこれらに用いる装置に関する。

従来、半導体製造プロセスでは、エッチングガスやクリーニングガスとして、パーフルオロカーボン（ＰＦＣ）ガスが用いられてきた。しかしながら、このＰＦＣは大気寿命が長く、地球温暖化係数が非常に大きいため、地球温暖化の原因の１つとされ、代替ガスの開発や、新たなエッチングシステムの開発が望まれてきた。

また、ＰＦＣガスをプラズマ化した場合、このプラズマ中にはＣＦラジカル、ＣＦ₂ラ
ジカル、ＣＦ₃ラジカルなどの複数種のラジカルが存在する。これらのラジカル種のうち
、ＣＦ₃ラジカルは、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂）のプラズマエッチングプロセスにおいて、そのエッチング速度が他のラジカル種に比べて速いことが知られている（非特許文献１）。このため、ＣＦ₃ラジカルを選択的に発生させることは、エッチングプロセスの効率
化の観点から重要な課題であった。また、従来のプラズマエッチングプロセスでは、ＳｉＯ₂／レジストからなるエッチング基板のＳｉＯ₂膜に対するエッチング選択性が低いという問題点もあった。このため、ＳｉＯ₂膜に対してエッチング選択性の高いプラズマエッ
チングプロセスの開発が望まれていた。

しかしながら、従来のＰＦＣガスを用いたプラズマエッチングプロセスでは、特定のラジカル種を選択的に発生させることは困難であり、ＳｉＯ₂膜に対するエッチング選択性
を向上させることは不可能であった。そこで、ＣＦ₃ラジカルを選択的に発生させること
ができる新たなラジカル発生方法およびこの方法を用いたエッチングシステムの開発が望まれていた。

ところで、特許文献１には、上部電極（印加電極）としてカーボン材料を用いたエッチング方法およびエッチング装置が開示されている。このエッチング方法は、エッチング種として塩素ラジカルを用いてＡｌＣｕ合金膜をエッチングする方法であり、また、印加電極に高周波を印加することによってカーボン材料から発生したカーボン種は、ＡｌＣｕ合金膜のエッチング完了後のＴｉＮ／Ｔｉエッチングなどにおいて過剰に存在する塩素ラジカル（エッチング種）をスカベンジするために用いられている。すなわち、特許文献１には、カーボン材料から発生したカーボン種を用いてＣＦ₃ラジカルなどのエッチング種を
発生させることは開示も示唆もされていない。また、印加電極に印加する電圧を調節することによって、特定のラジカル種を選択的に発生させることができることも開示されていない。
特開平１１−１４５１１８号公報 T. Shibano, N. Fujiwara, M. Hirayama, H. Nagata and K. Demizu, Appl. Phys. Lett. 63, 2336 (1993)

本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、ＰＦＣなどの地球温暖化係数の大きなガスを使用することなく、ＣＦ₃ラジカルなどを発生させ
ることができ、さらに、特定のラジカル種を選択的に発生させることができるラジカル発生方法およびこれを用いたエッチング方法、ならびにラジカル発生装置を提供することを課題としている。

また、本発明は、シリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングする際に、シリコン酸化膜を選択的にエッチングできるエッチング方法を提供することを課題としている。

本発明者らは、上記問題点を解決すべく鋭意研究し、フッ素とカーボン種とをそれぞれ独立に供給し、カーボン種の供給源となるグラファイトなどのカーボン材料に印加するバイアス電圧を制御することによって、高密度で高純度のＣＦ₃ラジカルが発生すること、
また、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとを任意の割合で含有するラジカルを発生させることができること、さらに、低フッ素濃度のガスを供給することによりシリコン酸化膜を選択的にエッチングできることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１５）に関する。
（１）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ₂ガスまたはＦ₂ガスと不活性ガスとの混
合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、該カーボン材料に６００Ｖ以下のバイアス電圧を印加することによってＣＦ₃ラジカルを選択的
に形成させて高純度のＣＦ₃ラジカルを発生させることを特徴とするラジカル発生方法。

（２）前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする上記（１）に記載のラジカル発生方法。
（３）前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加されることを特徴とする上記（１）または（２）に記載のラジカル発生方法。

（４）前記バイアス電圧が、４８０〜６００Ｖであることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のラジカル発生方法。
（５）前記Ｆ ₂ ガスが、固体ソースを加熱することによって発生するＦ ₂ ガスを用いることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載のラジカル発生方法。
（６）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ₂ガスまたはＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給して高密度のラジカルを発生させるラジカル発生方法であって、前記チャンバー内に発生したラジカルの赤外吸収スペクトルを測定しながら該カーボン材料に印加するバイアス電圧を調節することによって、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとの割合を任意に制御することを特徴とするラジカル発生方法。

（７）前記炭素原子が前記カーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより発生することを特徴とする上記（６）に記載のラジカル発生方法。
（８）前記バイアス電圧が、高周波と低周波を並列に接続した二周波結合マグネトロンにより前記カーボン材料に印加され、かつ該低周波の出力を調節することによって調節されることを特徴とする上記（６）または（７）に記載のラジカル発生方法。
（９）前記Ｆ ₂ ガスが、固体ソースを加熱することによって発生するＦ ₂ ガスを用いることを特徴とする上記（６）〜（８）のいずれかに記載のラジカル発生方法。

（１０）上記（１）〜（５）のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ₃ラジカルを用いてシリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とするシリコ
ン酸化膜のエッチング方法。

（１１）上記（６）〜（９）のいずれかに記載のラジカル発生方法により発生させたＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとを含むラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングするエッチング方法であり、ＣＦ₃ラジカル密度とＣＦ₂ラジカル密度との比（ＣＦ₃／ＣＦ₂）が１０以下であることを特徴とするエッチング方法。
（１２）印加電極と対向電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ₂ガスま
たはＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するラジカル発生装置であ
って、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と対向電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするラジカル発生装置。

（１３）印加電極と基板搭載用電極とが内設されたチャンバーと、該チャンバーにＦ₂
ガスまたはＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する手段とを有するエッチング装置
であって、
前記印加電極がカーボン材料からなり、かつ該印加電極には高周波電源と低周波電源とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続され、
前記基板搭載用電極にはエッチング基板を搭載することができ、
前記チャンバーには、赤外吸収分光装置から照射されるＩＲレーザーが前記印加電極と基板搭載用電極との間を通過するように、赤外吸収分光装置が接続されていることを特徴とするエッチング装置。

（１４）カーボン材料を内設したチャンバーにＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを導
入し、該カーボン材料にバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料から炭素原子を供給してＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとを含むラジカルを発生させ、該ラジカルを用いてシリコン酸化膜とレジストとからなる膜をエッチングするエッチング方法であって、前記混合ガス中のＦ₂ガス濃度が０．１〜４．０体積％の範囲にあることを特徴とするエ
ッチング方法。
（１５）前記Ｆ ₂ ガスが、固体ソースを加熱することによって発生するＦ ₂ ガスを用いることを特徴とする上記（１４）に記載のエッチング方法。

本発明によると、ＰＦＣガスなどの温室効果ガスを使用することなく、ＣＦ₃ラジカル
を発生させることができるとともに、このＣＦ₃ラジカルを高密度、高純度で発生させる
ことができる。また、ＣＦ₃ラジカルが高密度、高純度で含まれるエッチングガスを使用
することによって、シリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）のエッチング速度を向上させることが
でき、プラズマエッチングプロセスの効率化を図ることができる。

また、本発明によると、発生するＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとの割合を任意に調節することができ、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとを特定の割合で含有する高密度のラジカルをエッチングガスとして使用することによって、ＳｉＯ₂エッチングの選択性を向上させることができる。

さらに、低フッ素濃度の混合ガスを供給することによって、ＳｉＯ₂エッチングの選択
性を著しく高めることができ、高精度のプラズマエッチングを行うことができる。

本発明に係るラジカル発生方法およびエッチング方法を図１に示すエッチング装置を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、内部にカーボン材料が設置されたチャンバー、およびこのチャンバーにＦ₂ガスまたはＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給する又は発生させる手段を有し、前記カーボン材料に印加するバイアス電圧を調節できる手段を有するプラズマ発生装置（エッチング装置）であればよい。

まず、本発明のラジカル発生方法およびエッチング方法に用いられる装置について説明する。図１は、本発明のラジカル発生方法によりラジカルを発生させることができるエッチング装置の断面図である。このエッチング装置１は、チャンバー１１内に印加電極１２
と基板搭載用電極１３からなる平行平板型電極を有している。印加電極１２はカーボン材料からなる電極であり、カーボン材料としてはグラファイトが好ましく用いられる。この印加電極１２は、高周波電源１４と低周波電源１５とを並列に接続した二周波結合マグネトロンが接続されている。印加電極１２には、この二周波結合マグネトロンから高周波（１３．５６ＭＨｚ）と低周波（４５０ｋＨｚ）の２種類の周波が供給される。基板搭載用電極１３には、エッチング基板１７を設置することができ、２ＭＨｚのバイアス電圧を印加することができる。なお、本明細書において、基板搭載用電極１３を単に「対向電極」ということもある。
本発明に係るラジカル発生装置およびエッチング装置は、図１に示すような平行平板型電極を有する装置に限定されるものではなく、たとえば、図２に示すように、チャンバー１１の内壁にカーボン材料からなる印加電極１２を設置し、チャンバー内部に基板搭載用電極１３を設置した装置でもよい。

チャンバー１１には、Ｆ₂ガス等を導入するためのガス供給口１８、エッチング後の排
ガスを排出するためのガス排出口１９、赤外吸収スペクトル測定用窓２０を有している。また、チャンバー１１には、チャンバー内のラジカル種の赤外吸収スペクトルが測定できるように赤外吸収分光装置が接続されている。具体的には、この赤外吸収分光装置から照射されたＩＲレーザーが窓２０からチャンバー１１内に入射し、印加電極１２と基板搭載用電極１３との間を通過して検出器により検出されるように、チャンバー１１と赤外吸収分光装置とが接続されている。

次に、本発明に係るラジカル発生方法およびエッチング方法について説明する。
まず、内部を減圧したチャンバー１１にフッ素原子の供給源としてＦ₂ガスまたはＦ₂ガスを含む混合ガスを導入する。このときのチャンバー内の圧力は、１０^-4〜１０²Ｐａが
好ましい。Ｆ₂ガスとしては、ボンベに充填された市販のフッ素ガスを用いることもでき
るが、Ｋ₃ＮｉＦ₇、ＣｏＦ₃などの固体ソースを加熱することによって発生するＦ₂ガスを用いることが好ましい。市販のフッ素ガスでは、安全面から１００％のＦ₂ガスを得るこ
とが困難であったが、この固体ソースをＦ₂の供給源として用いると１００％のＦ₂ガスを得ることができる。また、この１００％のＦ₂ガスをアルゴンなどの不活性ガスと混合す
ることによって任意の濃度のＦ₂混合ガスを適宜調製することができる。この混合ガス中
のＦ₂ガス濃度は、０．１〜５０体積％が好ましい。

次に、カーボン材料からなる印加電極１２に高周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加してチャンバー内に高密度のプラズマを発生させる。このときの電子密度は印加する高周波の出力を調整することによって適宜調整することができる。カーボン種はこのプラズマ中でのカーボン材料のマグネトロンスパッタリングにより供給される。

さらに、前記二周波結合マグネトロンにより、印加電極１２（カーボン材料）に低周波（４５０ｋＨｚ）も印加して印加電極１２のバイアス電圧を調節する。このバイアス電圧の調節によって印加電極１２に入射するイオンのエネルギーを制御することができる。本発明に係る第一のラジカル発生方法では、このバイアス電圧を６００Ｖ以下、好ましくは４８０〜６００Ｖに調節する。その結果、ＣＦ₃ラジカルを選択的に発生させることがで
き、高密度かつ高純度のＣＦ₃ラジカルを得ることができる。具体的には、密度が４×１
０¹²ｃｍ^-3以上、純度が８５％以上のＣＦ₃ラジカルを得ることができる。なお、ラジカ
ル密度は赤外吸収分光法により測定した値である。

本発明に係る第二のラジカル発生方法は、前記バイアス電圧を適宜調節することによって、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとを任意の割合で含有するラジカルを発生させることができる方法である。具体的には、赤外吸収分光法を用いてチャンバー内のラジカル密度を測定し、この測定されたラジカル密度に基づいてカーボン材料（印加電
極１２）に印加するバイアス電圧を、低周波の出力を調節することによって制御し、発生するＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとの割合を制御する。ラジカル密度の測定は、赤外吸収分光装置を用いて、チャンバー１１の窓２０からＩＲレーザー（赤外レーザー）２１を照射してチャンバー内に存在するラジカル種の赤外吸収スペクトルを測定する。得られた赤外吸収スペクトルからチャンバー内に存在するＣＦ₃ラジカル（１２６
２．１０ｃｍ^-1）とＣＦ₂ラジカル（１１３２．７５ｃｍ^-1）とＣＦラジカル（１３０８
．４９ｃｍ^-1および１３０８．５０ｃｍ^-1）の密度を算出する。

本発明に係る第二のラジカル発生方法によると、印加電極１２に印加するバイアス電圧を任意に調節することができるとともに、チャンバー内に存在するＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルの密度を随時測定してこれらの割合を算出することができ、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとＣＦラジカルとが任意の割合で存在するラジカルを発生させることができる。

本発明に係る第一のエッチング方法は、上記第一のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ₃ラジカルを用いてシリコン酸化膜（ＳｉＯ₂膜）を有するエッチング基板をエッチングする方法である。エッチング基板１７を基板搭載用電極１３に設置し、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖとなるように調整する。この状態で、上記の第一のラジカル発生方法によりチャンバー内に高密度、高純度のラジカルを発生させてＳｉＯ₂膜をエッチングする。

このように第一のラジカル発生方法により発生させた高純度のＣＦ₃ラジカル、たとえ
ば純度８５％以上のＣＦ₃ラジカルを用いることによって、ＳｉＯ₂のエッチング速度を向上させることができる。

本発明に係る第二のエッチング方法は、上記第二のラジカル発生方法において印加電極１２に印加するバイアス電圧を増加させることにより得られるラジカルであって、ＣＦ₃
ラジカルとＣＦ₂ラジカルとの密度比が１０以下のラジカルを用いて、ＳｉＯ₂膜とレジストとからなる膜をエッチングする方法である。たとえば、エッチング基板１７としてＳｉＯ₂膜とレジスト膜とからなる膜（ＳｉＯ₂／レジスト膜）を有する基板を基板搭載用電極１３に設置し、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖとなるように調整する。この状態で、上記の第二のラジカル発生方法において印加電極１２に印加するバイアス電圧を増加させ、高密度のＣＦ₃ラジカルを含有し、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとの密度比が１０以下のラジカル
を発生させる。このようなラジカルを用いてＳｉＯ₂／レジスト膜をエッチングすると、
ＳｉＯ₂のエッチング速度は増大するが、レジストのエッチング速度を低下する。その結
果、ＳｉＯ₂／レジスト膜のエッチングにおけるＳｉＯ₂エッチング選択性が向上する。

印加電極１２に印加するバイアス電圧は、通常７００Ｖ以上、好ましくは８００Ｖ以上、より好ましくは９００Ｖ以上である。バイアス電圧を上記範囲、特に９００Ｖ以上にすることによって、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとの密度比が通常１０以下、好ましくは５以下、より好ましくは３以下となり、ＳｉＯ₂／レジスト膜のエッチングにおけるＳｉ
Ｏ₂エッチング選択性が向上する。このように、ＳｉＯ₂エッチング選択性が向上することによって、ＳｉＯ₂／レジスト膜を有する基板において、コンタクトホールの垂直加工が
可能となる。

本発明に係る第三のエッチング方法は、Ｆ₂ガスを低濃度で含む混合ガスを導入してＳ
ｉＯ₂膜とレジストとからなる膜をエッチングする方法である。たとえば、エッチング基
板１７としてＳｉＯ₂膜とレジスト膜とからなる膜（ＳｉＯ₂／レジスト膜）を有する基板を基板搭載用電極１３に設置し、Ｆ₂ガスを含む混合ガス、好ましくはＦ₂ガスと不活性ガ
スとの混合ガスを、Ｆ₂ガス濃度が０．１〜４体積％、好ましくは１．０〜３．５体積％
の条件で、チャンバー１１に導入する。

次に、高周波電源１６を用いて基板搭載用電極１３に周波数２ＭＨｚの高周波を印加して、基板のバイアス電圧が０Ｖ以下となるように調整する。この状態で、印加電極１２に高周波と低周波を印加し、低周波の出力を調節して所定のバイアス電圧を印加することにより、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジカルとを含むラジカルが発生する。印加電極１２に印加するバイアス電圧は、特に限定されないが、好ましくは４８０Ｖ以上、より好ましくは７００Ｖ以上である。バイアス電圧を上記範囲、特に９００Ｖ以上にすることによって、高密度のラジカルを得ることができる。

このように、Ｆ₂ガスを低濃度で含む混合ガスを導入して発生させたラジカルを用いて
ＳｉＯ₂／レジスト膜をエッチングすることにより、ＳｉＯ₂／レジスト膜のエッチングにおいてＳｉＯ₂膜を選択的にエッチングすることができる。特に、Ｆ₂ガス濃度が上記範囲にあるとＳｉＯ₂／レジスト選択比は２０以上となる。Ｆ₂ガス濃度が０．１体積％未満になるとＳｉＯ₂のエッチング速度が著しく低下し、４．０体積％を超えるとＳｉＯ₂のエッチング速度は増大するが、高いＳｉＯ₂／レジスト選択比を得ることができない。

ＳｉＯ₂／レジスト膜を有する基板のプラズマエッチングにおいて、ＳｉＯ₂エッチングの選択性が著しく向上することによって、高精度でコンタクトホールの垂直加工が可能となる。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は、この実施例により何ら限定されるものではない。

図１に示すエッチング装置を用いて上記方法に従って、下記の条件でラジカルを発生させ、ＳｉＯ₂／レジストを有するエッチング用基板の０．６μｍコンタクトホールにおけ
るエッチングを行なった。結果を図３および図４に示す。

フッ素供給源：Ｆ₂／Ａｒ＝５／９５ｓｃｃｍの混合ガス
印加電極：グラファイト電極
下部電極：ステンレス（ＳＵＳ）電極
高周波電源：周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１５００Ｗ
低周波電源：周波数４５０ｋＨｚ、出力０〜５５０Ｗ
チャンバー内圧力：４Ｐａ
電子密度：１．３×１０¹¹ｃｍ^-3
下部電極用電源：周波数２ＭＨｚ
基板バイアス電圧：０Ｖ
（ラジカル密度の測定方法）
チャンバー内にＩＲレーザーを照射し、ＣＦ₃ラジカル（１２６２．１０ｃｍ^-1）、Ｃ
Ｆ₂ラジカル（１１３２．７５ｃｍ^-1）、ＣＦラジカル（１３０８．４９ｃｍ^-1および１
３０８．５０ｃｍ^-1）の赤外吸収スペクトルによりチャンバー内での各ラジカルの密度を測定した。

（エッチング速度の測定方法）
レジストをマスクとしてＳｉＯ₂膜をエッチングした後、得られた基板を走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）により観察し、レジストとＳｉＯ₂膜の厚さをそれぞれ測定して、両者の
エッチング速度を算出した。

図３によると、印加電極に印加したバイアス電圧を６００Ｖ以下に調整することによって、ＣＦ₃ラジカルを高密度（４×１０¹²ｃｍ^-3以上）かつ高純度（８５％以上）で発生
させることができた。また、チャンバー内に存在するラジカルの赤外吸収スペクトルを測定しながら、印加電極に印加するバイアス電圧を適宜調節することによって、チャンバー内に存在するＣＦ₂ラジカルの密度を変化させることができ、ＣＦ₃ラジカルとＣＦ₂ラジ
カルとＣＦラジカルの比率を制御できることが確認された。

図４によると、印加電極に印加したバイアス電圧の増加とともに、ＳｉＯ₂膜のエッチ
ング速度は増大したが、レジスト膜のエッチング速度は低下した。その結果、上部電極に印加するバイアス電圧を増加させることによって、ＳｉＯ₂／レジスト膜におけるＳｉＯ₂エッチング選択性を向上できることが確認された。

図１に示すエッチング装置を用いて上記第三のエッチング方法に従って、下記の条件でラジカルを発生させ、ＳｉＯ₂／レジストを有するエッチング用基板の０．６μｍコンタ
クトホールにおけるエッチングを行なった。エッチング速度は実施例１と同様にして測定した。結果を図５に示す。

フッ素供給源：Ｆ₂／Ａｒ＝３／９７〜２５／７５ｓｃｃｍの混合ガス
混合ガス流量：１００ｓｃｃｍ
印加電極：グラファイト電極
下部電極：ステンレス（ＳＵＳ）電極
チャンバー内圧力：４Ｐａ
電子密度：１．３×１０¹²ｃｍ^-3
下部電極用電源：周波数２ＭＨｚ
基板バイアス電圧：−４００Ｖ
印加電極バイアス電圧：９２０Ｖ
図５によると、チャンバーに導入した混合ガスのフッ素濃度が低下するとともに、ＳｉＯ₂／レジスト膜におけるＳｉＯ₂エッチング選択性が向上し、フッ素濃度が５．０体積％未満になるとＳｉＯ₂／レジスト選択比が顕著に増大した。具体的には、Ｆ₂／（Ａｒ＋Ｆ₂）＝３体積％のとき、ＳｉＯ₂／レジスト選択比＝３５であった。

本発明は、ＣＦ₃ラジカルを選択的に発生させてＳｉＯ₂膜のエッチング速度を増大させることができ、半導体装置の製造効率を向上させることができる。また、ＣＦ₃ラジカル
とＣＦ₂ラジカルの密度比を変化させてＳｉＯ₂／レジスト膜におけるＳｉＯ₂エッチング
選択性を向上させることができ、半導体装置を高精度で製造することができる。

また、低フッ素濃度のフッ素含有混合ガスを使用することによってもＳｉＯ₂／レジス
ト膜におけるＳｉＯ₂エッチング選択性を向上させることができ、半導体装置を高精度で
製造することができる。

図１は、本発明に係るエッチング装置の断面図である。 図２は、本発明に係るエッチング装置の断面図である。 図３は、発生したラジカル密度とカーボン材料に印加したバイアス電圧との関係を示すグラフである。 図４は、ＳｉＯ₂／レジスト膜におけるエッチング速度およびＳｉＯ₂選択率とカーボン材料に印加したバイアス電圧との関係を示すグラフである。 図５は、ＳｉＯ₂／レジスト膜エッチングにおけるＳｉＯ₂選択率とチャンバーに導入した混合ガスのフッ素ガス濃度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ エッチング装置
１１ チャンバー
１２ 印加電極（カーボン材料）
１３ 基板搭載用電極
１４ 印加電極用高周波電源
１５ 低周波電源
１６ 基板搭載電極用高周波電源
１７ エッチング基板
１８ ガス供給口
１９ ガス排出口
２０ 赤外吸収スペクトル測定用窓
２１ ＩＲレーザー
２２ 低域フィルター

Claims (1)

1. 内壁にカーボン材料からなる印加電極を設置したチャンバーにＦ ₂ ガスの濃度が０．１〜５０体積％のＦ₂ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入し、該カーボン材料からなる印加電極に高周波（１３．５６ＭＨｚ）を印加して前記チャンバー内にプラズマを発生させ、さらに４８０〜６００Ｖのバイアス電圧を印加することにより該カーボン材料からなる印加電極から炭素原子を供給してＣＦ₃ラジカルを選択的に発生させ、発生した該ＣＦ₃ラジカルを用いて前記チャンバー内に設置されたシリコン酸化膜をエッチングすることを特徴とする半導体製造のシリコン酸化膜のエッチング方法。

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