JP5686747B2 - ドライエッチング方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、ドライエッチング方法である。誘電体からなるエッチングストッパ層上にシリコン層を有する基板に、開口を有するマスク層を介してドライエッチングを施す方法は、第1の工程と、第2の工程とを備える。第1の工程は、前記シリコン層を酸化する酸化ガスとフッ素含有ガスとを含む混合ガスから第1のプラズマを生成すること、該第1のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持すること、前記マスク層の開口を介して前記シリコン層に前記第1のプラズマによる異方性エッチングを施して前記シリコン層に凹部を形成することを含む。第2の工程は、有機膜形成処理とエッチング処理とを交互に繰り返すことを含む。前記有機膜形成処理は、前記第1のプラズマで除去可能な有機膜の形成に用いる第2のプラズマを生成すること、該第2のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持すること、前記第2のプラズマにより前記凹部の内表面に前記有機膜を堆積することを含む。前記エッチング処理は、前記混合ガスから前記第1のプラズマを生成すること、該第1のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持すること、前記マスク層の開口を介して前記有機膜に覆われた前記凹部に前記第1のプラズマによる異方性エッチングを施すことを含む。前記第1の工程により形成される前記凹部の底面の一部に前記エッチングストッパ層が露出されたとき、前記第1の工程から前記第2の工程への切り替えが行われる。前記第2の工程を構成する前記有機膜形成処理と前記エッチング処理とのうち、前記有機膜形成処理が、前記第1の工程の次に行われる。
(A)シリコン酸化物層41に正電荷が蓄積され始めるタイミングが、シリコン層42がエッチングされ始めるタイミングと略同じ、若しくはそれより遅いこと、
(B)凹部45がその底面45aの中央で最も窪むかたちを呈すること、
により、シリコン層42はその厚さ方向に沿ってエッチングされ続けることとなる。なお本実施の形態では、この凹部45の側壁45bに形成された保護膜47が残存して側壁45bのシリコン層42のエッチングが進行しない程度の時間、例えば10秒間にエッチング処理の時間が設定されている。
(1)シリコン層42のエッチングに利用する六フッ化硫黄ガスと、シリコン層42を酸化する酸素ガスとを含む混合ガスから生成されたプラズマを用いた異方性エッチングにより、シリコン層42をエッチングし始めるようにした。そして、シリコン酸化物層41の少なくとも一部が凹部45の底面45aに露出されると、エッチングにより形成された凹部45の内表面を保護膜47で覆う処理と、上記エッチング処理とを交互に実施するようにした。このように、酸素ガスによって凹部45の内表面を保護しつつ、六フッ化硫黄ガスによるシリコン層42のエッチングを実施することで、指向性を有しないラジカルによる等方性のエッチングが抑制されて、異方性のエッチングが進行するようになる。加えて、凹部45の底面45aの一部にシリコン酸化物層41が露出して以降は、この露出領域が保護膜47によって覆われた状態でシリコン層42のエッチングが実施される。そして、シリコン酸化物層41の表面に向かって飛行した正イオンが凹部45の底面45aに形成された保護膜47を除去するのに利用されるため、シリコン酸化物層41の表面が正に帯電することが抑制されるようになる。従って、貫通孔Hの底部においてノッチの発生を抑制することができるようになる。
・プラズマエッチング装置10は、基板ステージ12に印加された高周波電力によってプラズマを誘起する、いわゆる容量結合型のエッチング装置を前提とした。これに限らず、例えば、真空容器11の天部11b近傍に、基板ステージ12と対向する電極を設けるとともに、該電極に高周波電力を印加する構成としてもよい。
Claims (6)
- 誘電体からなるエッチングストッパ層上にシリコン層を有する基板に、開口を有するマスク層を介してドライエッチングを施す方法であって、
前記シリコン層を酸化する酸化ガスとフッ素含有ガスとを含む混合ガスから第1のプラズマを生成し、該第1のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持し、前記マスク層の開口を介して前記シリコン層に前記第1のプラズマによる異方性エッチングを施して前記シリコン層に凹部を形成する第1の工程と、
有機膜形成処理とエッチング処理とを交互に繰り返す第2の工程であって、前記有機膜形成処理が、前記第1のプラズマで除去可能な有機膜の形成に用いる第2のプラズマを生成し、該第2のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持し、前記第2のプラズマにより前記凹部の内表面に前記有機膜を堆積することを含み、前記エッチング処理が、前記混合ガスから前記第1のプラズマを生成し、該第1のプラズマ中で前記基板を負のバイアス電位に維持し、前記マスク層の開口を介して前記有機膜に覆われた前記凹部に前記第1のプラズマによる異方性エッチングを施すことを含む、同第2の工程とを備え、
前記第1の工程により形成される前記凹部の底面の一部に前記エッチングストッパ層が露出されたとき、前記第1の工程から前記第2の工程への切り替えが行われ、
前記第2の工程を構成する前記有機膜形成処理と前記エッチング処理とのうち、前記有機膜形成処理が、前記第1の工程の次に行われることを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記第2の工程で、前記第2のプラズマによる前記有機膜形成処理と前記第1のプラズマによる前記エッチング処理とを交互に複数回繰り返すことを特徴とする方法。 - 請求項1又は2に記載の方法において、
前記第1の工程で、前記凹部の底面の一部に前記エッチングストッパ層が露出されたことを、前記シリコン層のエッチング時に生成されるエッチング生成物の量の変化に基づいて検出することを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記第1の工程で、前記エッチング生成物の量を監視し、前記エッチング生成物の量が減少したとき、前記凹部の底面の一部に前記エッチングストッパ層が露出されたと検出することを特徴とする方法。 - 請求項1又は2に記載の方法において、
前記第1の工程で、前記シリコン層をエッチングするエッチャントの量を監視し、前記エッチャントの量が増加したとき、前記凹部の底面の一部に前記エッチングストッパ層が露出されたと検出することを特徴とする方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法において、
前記混合ガスが、前記フッ素含有ガスとしての六フッ化硫黄ガスと、前記酸化ガスとしての酸素ガスと、臭化水素ガスとを含み、
前記第2のプラズマが、フッ化炭素化合物から生成され、
前記有機膜が、前記フッ化炭素化合物の重合体として形成される、
ことを特徴とする方法。
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