JP6169521B2 - プラズマエッチング方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施形態に係るプラズマエッチング装置1の一例を示す縦断面図である。本実施形態におけるプラズマエッチング装置1は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ(処理容器)10を有している。このチャンバ10は保安接地されている。
図2は、実施形態に係るプラズマエッチング装置1でエッチングされるウエハWの構造の一例を説明するための図である。本実施形態では、一例として図2に示すような構造のウエハWを用いる。
次に、本実施形態におけるプラズマエッチング方法の各工程について説明する。図3は、本実施形態に係るプラズマエッチング方法の手順の一例を示すフローチャートである。図4は、各工程の実行後のウエハWの断面の一例を示す図である。
チャンバ10内の圧力:30mT
下部電極に供給する第1の高周波電力(40.68MHz):400W
下部電極に供給する第2の高周波電力(13.56MHz):0W
供給ガスおよび流量:CF4/O2=250/13sccm
処理時間:60秒
チャンバ10内の圧力:25mT
下部電極に供給する第1の高周波電力(40.68MHz):300W
下部電極に供給する第2の高周波電力(13.56MHz):750W
供給ガスおよび流量:CHF3/CF4/Ar/O2
=240/180/400/10sccm
処理時間:60秒
チャンバ10内の圧力:20mT
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処理時間:40秒
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処理時間:5秒
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処理時間:126秒
ここで、第1のCF系ガスを含む混合ガスのプラズマによりOCOC膜202をエッチングした場合の実験結果について説明する。実験では、第1のCF系ガスとして、CF4ガスを用いた。図5は、O2ガスの流量を変えてCF4ガスを含む混合ガスのプラズマによりエッチングを行った場合のウエハWの断面の一例を示す図である。
チャンバ10内の圧力:25mT
下部電極に供給する第1の高周波電力(40.68MHz):300W
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処理時間:60秒
次に、第2のCF系ガスを含む混合ガスのプラズマによりOCOC膜202をエッチングした場合の実験結果について説明する。実験では、第2のCF系ガスとして、C4F8ガスを用いた。図10は、O2ガスの流量を変えてC4F8ガスを含む混合ガスのプラズマによりエッチングを行った場合のウエハWの断面の一例を示す図である。
チャンバ10内の圧力:20mT
下部電極に供給する第1の高周波電力(40.68MHz):2500W
下部電極に供給する第2の高周波電力(13.56MHz):800W
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処理時間:60秒
ここで、本実施形態では、図3に示した第1のエッチング工程(S105)において、例えば、第1のCF系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、シリコン膜203をマスクとして、OCOC膜202の途中までエッチングする。そして、第1のCF系ガスから第2のCF系ガスに切り換え、図3に示した第2のエッチング工程(S106)において、第2のCF系ガスと酸素ガスとを含む混合ガスのプラズマにより、OCOC膜202の途中から、OCOC膜202のエッチングを再開する。
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処理時間:74秒
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処理時間:26秒
2020 HTO膜
2021 カーボン膜
203 シリコン膜
Claims (16)
- シリコン基板上に形成された被処理膜を、前記被処理膜上に形成されたシリコン膜をマスクとしてエッチングするプラズマエッチング方法において、
酸化膜とカーボン膜とが交互に積層された前記被処理膜の厚さ方向における任意の位置まで、F(フッ素)に対するC(炭素)の含有比率が所定の比率である前記第1のCF系ガスと、酸素ガスとを含む第1の混合ガスのプラズマにより、前記被処理膜をエッチングする第1のエッチングを行い、
前記第1のエッチングの後に、前記第1のCF系ガスを、F(フッ素)に対するC(炭素)の含有比率が前記第1のCF系ガスにおける前記所定の比率よりも高い第2のCF系ガスに切り換え、
前記被処理膜の厚さ方向における前記任意の位置から、前記第2のCF系ガスと酸素ガスとを含む第2の混合ガスのプラズマにより、前記被処理膜をエッチングする第2のエッチングを行うことを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 前記被処理膜は、最下層に酸化膜が形成されており、
前記被処理膜に含まれる複数のカーボン膜の中で、一番下のカーボン膜の上面から前記カーボン膜の厚さ方向において前記カーボン膜の途中の位置までは前記第1のエッチングを行い、その後、前記第1のCF系ガスを前記第2のCF系ガスに切り換え、前記カーボン膜の厚さ方向において前記一番下のカーボン膜の位置から最下層の酸化膜までは前記第2のエッチングを行うことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記被処理膜の最上部から一番下のカーボン膜の位置まで継続して前記第1のエッチングを行うことを特徴とする請求項2に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記被処理膜は、前記酸化膜と前記カーボン膜とが交互に複数積層されており、
一番下の前記酸化膜および一番下の前記カーボン膜を除く前記被処理膜のエッチングにおいて、前記第1のエッチングと前記第2のエッチングとを交互に複数回繰り返すことにより、前記被処理膜をエッチングすることを特徴とする請求項1また2に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記第1のエッチングおよび前記第2のエッチングによって形成された溝の底が前記被処理膜内の一番下の前記カーボン膜を除く前記カーボン膜に達するたびに、前記第1のCF系ガスと前記第2のCF系ガスとを切り換えることを特徴とする請求項4に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記被処理膜のエッチングにおいて、一番下の前記酸化膜を除く前記酸化膜を前記第1のエッチングによりエッチングし、一番下の前記カーボン膜を除く前記カーボン膜を前記第2のエッチングによりエッチングすることを特徴とする請求項4に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記第1のCF系ガスは、前記含有比率が0.33以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記第2のCF系ガスは、前記含有比率が0.33より大きいことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記第2のエッチングは、
前記酸化膜のエッチングレートよりも前記カーボン膜のエッチングレートの方が高い条件でのエッチングであることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記第1の混合ガスにおいて、前記酸素ガスの流量は、前記第1のCF系ガスの流量の1.0倍以上であり、
前記第2の混合ガスにおいて、前記酸素ガスの流量は、前記第2のCF系ガスの流量の5.0倍以上であることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。 - 前記第1のCF系ガスは、CF4ガスであることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記第2のCF系ガスは、C4F6ガス、C4F8ガス、またはC5F8ガスのいずれかであることを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記酸化膜と前記カーボン膜とは、前記被処理膜内に交互に複数回積層されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記被処理膜内の前記カーボン膜の数は、前記被処理膜内の前記酸化膜の数よりも1つ少ないことを特徴とする請求項13に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記酸化膜は、前記被処理膜の最上層および最下層にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項13に記載のプラズマエッチング方法。
- 前記被処理膜は、前記シリコン基板に直接接触することを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載のプラズマエッチング方法。
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