JPH04346428A - ドライエッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造分野等
において適用されるドライエッチング方法に関し、特に
対レジスト選択性および対シリコン下地選択性に優れ、
しかも高速でシリコン下地にダメージを与えないシリコ
ン化合物層のドライエッチング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のＶＬＳＩ，ＵＬＳＩ等にみられる
ように半導体装置の高集積化および高性能化が進展する
に伴い、酸化シリコン（ＳｉＯ２　）に代表されるシリ
コン化合物層のドライエッチング方法についても技術的
要求がますます厳しくなってきている。まず、高集積化
によりデバイス・チップの面積が拡大しウェハが大口径
化していること、形成すべきパターンが高度に微細化さ
れウェハ面内の均一処理が要求されていること、またＡ
ＳＩＣに代表されるように多品種少量生産が要求されて
いること等の背景から、ドライエッチング装置の主流は
従来のバッチ式から枚葉式に移行しつつある。この際、
従来と同等の生産性を維持するためには、大幅なエッチ
ング速度の向上が必須となる。また、デバイスの高速化
や微細化を図るために不純物拡散領域の接合深さが浅く
なり、また各種の材料層も薄くなっている状況下では、
従来以上に対下地選択性に優れダメージの少ないエッチ
ング技術が要求される。たとえば、半導体基板内に形成
された不純物拡散領域や、ＳＲＡＭの抵抗負荷素子とし
て用いられるＰＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン
領域等にコンタクトを形成しようとする場合等に、シリ
コン基板や多結晶シリコン層を下地として行われるＳｉ
Ｏ２　層間絶縁膜のエッチングがその例である。さらに
、対レジスト選択比の向上も重要な課題である。これは
、サブミクロン・デバイスでは、レジストの後退による
わずかな寸法変換差の発生も許容されなくなってきてい
るからである。しかし、高速性、高選択性、低ダメージ
性といった特性は互いに取捨選択される関係にあり、す
べてを満足できるエッチング・プロセスを確立すること
は極めて困難である。

【０００３】従来、シリコン系材料層に対して高い選択
比を保ちながらＳｉＯ２　層に代表されるシリコン化合
物層をドライエッチングするには、ＣＨＦ３　、ＣＦ４
　／Ｈ２　混合系、ＣＦ４　／Ｏ２　混合系、Ｃ２　Ｆ
６　／ＣＨＦ３　混合系等がエッチング・ガスとして典
型的に使用されてきた。これらは、いずれもＣ／Ｆ比（
分子内の炭素原子数とフッ素原子数の比）が０．２５以
上のフルオロカーボン系ガスを主体としている。これら
のガス系が使用されるのは、（ａ）フルオロカーボン系
ガスに含まれるＣがＳｉＯ２　層の表面でＣ−Ｏを結合
を生成し、Ｓｉ−Ｏ結合を切断したり弱めたりする働き
がある、（ｂ）ＳｉＯ２　層の主エッチング種であるＣ
Ｆｎ　＋　（特にｎ＝３）　を生成できる、さらに（ｃ
）プラズマ中で相対的に炭素に富む状態が作り出される
ので、ＳｉＯ２　中の酸素がＣＯまたはＣＯ２の形で除
去される一方、ガス系に含まれるＣ，Ｈ，Ｆ等の寄与に
よりシリコン系材料層の表面では炭素系のポリマーが堆
積してエッチング速度が低下し、シリコン系材料層に対
する高選択比が得られる、等の理由にもとづいている。 なお、上記のＨ２　，Ｏ２　等の添加ガスは選択比の制
御を目的として用いられているものであり、それぞれＦ
＊　発生量を低減もしくは増大させることができる。つ
まり、エッチング反応系の見掛け上のＣ／Ｆ比を制御す
る効果を有する。

【０００４】これに対し、本願出願人は先に特願平２−
７５８２８号明細書において、炭素数２以上の飽和ない
し不飽和の鎖状高次フルオロカーボン系ガスを使用する
シリコン化合物層のドライエッチング方法を提案してい
る。これは、Ｃ２　Ｆ６　，Ｃ３　Ｆ８　，Ｃ４　Ｆ１
０，Ｃ４　Ｆ８　等の高次フルオロカーボン系ガスを使
用することによりＣＦｎ　＋　を効率良く生成させ、エ
ッチングの高速化を図ったものである。ただし、高次フ
ルオロカーボン系ガスを単独で使用するのみではＦ＊　
の生成量も多くなり、対レジスト選択比および対シリコ
ン下地選択比を十分に大きくとることができない。たと
えばＣ３　Ｆ８　をエッチング・ガスとしてシリコン基
板上のＳｉＯ２　層をエッチングした場合、高速性は達
成されるものの、対レジスト選択比が１．３程度と低く
、エッチング耐性が不足する他、パターン・エッジの後
退により寸法変換差が発生してしまう。また、対シリコ
ン選択比も４．１程度であるので、オーバーエッチング
耐性に問題が残る。そこで、これらの問題を解決するた
めに上記の先行技術では鎖状高次フルオロカーボン・ガ
ス単独によるエッチングは下地が露出する直前で停止し
、シリコン化合物層の残余部をエッチングする際には炭
素系ポリマーの堆積を促進するためにこのガスにさらに
エチレン（Ｃ２　Ｈ４　）等の炭化水素系ガスを添加す
るという、２段階エッチングが行われている。これは、
エッチング反応系内にＣ原子を補給すると共に、プラズ
マ中に生成するＨ＊　で過剰のＦ＊　を消費してＨＦに
変化させ、見掛け上のＣ／Ｆ比を高めることを目的とし
ているのである。

【０００５】しかしながら、半導体装置のデザイン・ル
ールが高度に微細化されている現状では、既にエッチン
グ・マスクとの寸法変換差がほとんど許容できなくなり
つつあり、上述のような２段階エッチングを行うにして
も、１段目のエッチングにおける選択比をさらに向上さ
せることが必要となる。また、今後より一層微細化が進
行するに伴い、炭素系ポリマーによるパーティクル汚染
の影響が深刻化することも考えられるので、２段目のエ
ッチングにおける炭化水素系ガス等の堆積性ガスの使用
量もできるだけ低減させたいところである。

【０００６】かかる観点から、本発明者は先に特願平２
−２９５２２５号明細書において、被処理基板の温度を
５０℃以下に制御した状態で、分子内に少なくとも１個
の不飽和結合を有する鎖状不飽和フルオロカーボン系ガ
スを用いてシリコン化合物層をエッチングする技術を提
案している。上記鎖状不飽和フルオロカーボン系ガスは
、放電解離により理論上は１分子から２個以上のＣＦｎ
　＋　を生成するので、ＳｉＯ２　を高速にエッチング
することができる。また、分子内に不飽和結合を有する
ことから解離により高活性なラジカルを生成させ易く、
炭素系ポリマーの重合が促進される。しかも、被処理基
板の温度が５０℃以下に制御されていることにより、上
記炭素系ポリマーの堆積が促進される。したがって、対
レジスト選択性および対シリコン下地選択性を向上させ
ることができる。上記鎖状不飽和フルオロカーボン系ガ
スとしては、オクタフルオロブテン（Ｃ４　Ｆ８　）や
ヘキサフルオロプロペン（Ｃ３　Ｆ６　）等を使用して
いる。また、同明細書には、鎖状不飽和フルオロカーボ
ン系ガス単独によるエッチングはシリコン化合物層の途
中までで停止し、残余のエッチングおよびオーバーエッ
チングを上記の鎖状不飽和フルオロカーボン系ガスにＣ
２　Ｈ４　等の炭化水素系ガスを添加したガスを用いて
行う技術も同時に提案している。これは、下地シリコン
に対する選択性を一層向上させるために、エッチングの
中途から堆積性ガスを併用しているのである。

【０００７】さらに別のアプローチとして、本発明者は
先に特願平３−４０９６６号明細書において、被処理基
板の温度を５０℃以下に制御した状態で、分子構造の少
なくとも一部に環状部を有する飽和もしくは不飽和のフ
ルオロカーボン系化合物を使用してシリコン化合物層を
エッチングする技術を提案している。これは、たとえば
炭素数の同じ飽和化合物同士で比較した場合、環状化合
物の方が鎖状化合物に比べてＦ原子数を２個少なくでき
ることを利用して、エッチング反応系のＣ／Ｆ比を増大
させることを意図している。上記明細書中には、環状飽
和フルオロカーボン系化合物としてＣ３　Ｆ６　，Ｃ４
　Ｆ８　，Ｃ５　Ｆ１０等が、また環状不飽和フルオロ
カーボン系化合物としてＣ３　Ｆ４　，Ｃ４　Ｆ６　，
Ｃ５　Ｆ８　等が例示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来提案さ
れている鎖状不飽和フルオロカーボン系ガス、もしくは
環状不飽和フルオロカーボン系ガスを使用する技術にお
いては、これまでの説明からも明らかなように、十分な
選択比を得るために実用上はＨ２　や炭化水素系ガスと
併用することが必要であった。しかし、デザイン・ルー
ルの微細化と共に、これら添加ガスに含まれる水素の影
響が無視できなくなってきた。たとえば、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ　　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ　　１９８８
年第５３巻１８号，１７３５〜１７３７ページには、水
素プラズマによる単結晶シリコンの欠陥誘発が報告され
ている。 つまり、水素プラズマ中に生成するＨ＋　はイオン半径
も質量も極めて小さいため、シリコン基板へ注入される
と大きな飛程で侵入し、その後のプロセスにおいて結晶
欠陥を誘発する核として作用するのである。また、結晶
欠陥までには至らなくとも、Ｈ＋　の注入により引き起
こされる結晶歪みがコンタクト抵抗の増大につながるこ
とが懸念される。そこで、通常のプロセスでは、シリコ
ン基板の表層部から数十ｎｍの深さまでライトエッチを
行い、ダメージを生じた層を除去している。

【０００９】しかし、半導体装置の製造分野では前述の
ように枚葉処理が主流となりつつあり、ドライエッチン
グ装置の型式としても、マグネトロン型やＥＣＲ（電子
サイクロトロン共鳴）型等のように高密度プラズマによ
り高速エッチングを行うタイプの装置が今後は主流とな
る。このような高密度プラズマ中にウェハが置かれた場
合、炭化水素系ガスから放電解離により生成するＨ＋　
がシリコン基板へ大きなダメージを与えることは十分に
予測される。また、ダメージを生じた層をライトエッチ
により除去するにしても、不純物拡散領域の接合深さが
ますます浅くなっている現状では、このような後処理に
よるシリコン基板の除去量も軽視できないレベルになっ
てきている。したがって、プラズマ中にＨ＋　を発生さ
せないガス系によりエッチングを行うことが望まれてい
る。

【００１０】この意味で、前述の特願平３−４０９６６
号明細書に提案されている環状フルオロカーボン系化合
物は、添加ガスとしても有望である。それは、環状フル
オロカーボン系化合物が、自身の骨格構造により高いＣ
／Ｆ比を有しており、この添加によりエッチング反応系
の見掛け上のＣ／Ｆ比を増大させる効果を持ち得るから
である。実際、同明細書には、Ｃ３　Ｆ８　のような鎖
状飽和フルオロカーボン系化合物にＣ４　Ｆ８　やＣ４
　Ｆ６　を添加してＳｉＯ２　層間絶縁膜をエッチング
して良好な結果を得た旨が記載されている。

【００１１】しかし、デバイス構造の三次元化に伴って
ウェハの表面段差が増大している現状では、層間絶縁膜
のエッチング等においても１００％以上にも及ぶオーバ
ーエッチングが必要とされるケースも生じており、従来
にも増して高選択性が要求されている。また、近年のド
ライエッチングの分野においては、ウェハを０℃以下に
冷却してエッチングを行う、いわゆる低温エッチングが
注目されている。これは、被エッチング材料層の深さ方
向のエッチング速度をイオン・アシスト反応により実用
的なレベルに維持したまま、低温冷却によりラジカル反
応を抑制または凍結して横方向のエッチング速度を低減
させ、低イオン入射エネルギーでも異方性加工を可能と
するものである。エッチング中のウェハ温度は特に冷却
を行わなければプラズマ輻射熱や反応熱により２００℃
付近まで上昇するため、ウェハ温度が室温付近であって
も広義の低温エッチングに含める場合がある。低温エッ
チングを行う場合、ウェハ冷却温度をいかに室温域に近
づけるかは、プロセスの実用性やスループットを決定す
る極めて重要な要因である。しかし、従来の技術の大半
は０℃以下の冷却を要するものであり、この点において
もさらなる改善が求められている。そこで本発明は、シ
リコン基板へダメージを惹起させることなく選択性に優
れるシリコン化合物層のエッチングを室温に近い温度領
域で行う方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ方法は、上述の目的を達成するために提案されるもの
であり、被エッチング基板の温度を５０℃以下に制御し
、一般式Ｃｘ　Ｆｙ　（ただしｘ，ｙは原子数を示す自
然数であり、ｘ≧２，ｙ≦２ｘの条件を満足する。）で
表される鎖状不飽和フルオロカーボン系化合物と、一般
式Ｃｐ　Ｆｑ　（ただし、ｐ，ｑは原子数を示す自然数
であり、ｐ≧３，ｑ≦２ｐ−２の条件を満足する。）で
表され、分子構造の少なくとも一部に環状部を有する環
状不飽和フルオロカーボン系化合物とを含むエッチング
・ガスを使用してシリコン化合物層をエッチングするこ
とを特徴とするものである。

【００１３】本発明においてエッチング・ガスの一方の
主体をなす鎖状不飽和フルオロカーボン系化合物Ｃｘ　
Ｆｙ　は、Ｃ原子数ｘが２以上のいわゆる高次フルオロ
カーボンである。Ｃ原子数ｘの上限は、上記鎖状化合物
を気化させた状態でエッチング反応系に導入し得る限り
において、特に限定されるものではない。Ｆ原子数ｙは
ｙ≦２ｘの条件を満足することから、上記鎖状不飽和フ
ルオロカーボン系化合物は分子内に少なくとも１個の不
飽和結合を有する。上記鎖状不飽和フルオロカーボン系
化合物は、鎖状飽和フルオロカーボン系化合物に比べて
Ｃ／Ｆ比（Ｃ原子数とＦ原子数の比）が高く、また不飽
和結合の開裂により炭素系ポリマーの重合を促進するの
に有利なモノマーを生成することから、相対的に炭素系
ポリマーを堆積させ易くＦ＊　の影響を減じたエッチン
グを可能とする。不飽和結合の種類および数は特に限定
されるものではないが、放電解離によりプラズマ中に１
分子から２個以上のＣＦｎ　＋　が生成でき、かつ炭素
系ポリマーの過度な堆積によりエッチング速度を低下さ
せない範囲で選択することが望ましい。炭素骨格の構造
は特に限定されるものではなく、直鎖状であっても分枝
状であっても良い。

【００１４】本発明においてエッチング・ガスの他方の
主体をなす環状不飽和フルオロカーボン系化合物は、分
子構造の少なくとも一部に環状部を形成する必要からＣ
原子数ｐは３以上である。またＦ原子数ｑがｑ≦２ｐ−
２の条件を満足することから、分子構造内に少なくとも
１個の不飽和結合を有している。Ｃ原子数ｐの上限は、
上記鎖状化合物を気化させた状態でエッチング反応系に
導入でき、かつ製造が技術的に可能でかつ安定に存在し
得る化合物であれば、特に限定されるものではない。不
飽和結合の種類や数も特に限定されるものではないが、
分子内に余り多くの不飽和結合が存在してＣ／Ｆ比が極
端に増大することは好ましくない。たとえば、特公平１
−６０９３８号公報には、炭素６員環に３個の二重結合
を有するヘキサフルオロベンゼン（Ｃ６　Ｆ６　；Ｃ／
Ｆ比＝１）が単独ではＳｉＯ２　のエッチング・ガスを
構成し得ない旨が言及されている。それは、Ｃ６　Ｆ６
　がプラズマ中に著しく多量のＣＦｎ　＋　を発生する
結果、炭素系ポリマーの重合が過度に促進されてエッチ
ング反応が進行しないからである。上記公報では、この
ＣＦｎ　＋　の発生を抑制するために、あらゆるフルオ
ロカーボン系ガスの中で最もＣ／Ｆ比の低いＣＦ４　を
混合し、ＳｉＯ２　のエッチングを可能としている。な
お、上記不飽和フルオロカーボン系化合物は、不飽和環
にＣＦ３　−のような飽和鎖が結合しているもの、不飽
和環にＣＦ２　＝ＣＦ−のような不飽和鎖が結合してい
るもの、飽和環にＣＦ２　＝ＣＦ−のような不飽和鎖が
結合しているもの等であっても良い。

【００１５】さらに本発明では、エッチング中の被エッ
チング基板の温度を５０℃以下に制御する。この温度制
御は室温域で行っても、あるいは一般に低温エッチング
と称される０℃以下の温度域で行っても良いが、いずれ
にしても従来の技術よりは遙かに高温域でエッチングを
行える点が本発明のメリットである。通常、ドライエッ
チングの過程では冷却を特に行わなければ被エッチング
基板の温度は２００℃程度にも上昇する。しかし、温度
を５０℃以下に制御すれば、蒸気圧の低下により効率良
く炭素系ポリマーを堆積させることができる。

【００１６】

【作用】本発明で使用される鎖状不飽和フルオロカーボ
ン系化合物の１分子からは、理論上は２個以上のＣＦｎ
　＋　が生成する。したがって、同じガス圧下ではＣＦ
３　Ｈ，ＣＦ２　Ｈ２　といった従来公知のガスを使用
した場合と比べてプラズマ中におけるＣＦｎ　＋　の絶
対量が多くなり、高速エッチングが可能となる。また、
放電解離によりモノラジカル、あるいは条件によりカル
ベン等の高活性なビラジカルが生成し、これらが不飽和
結合中のπ電子系を攻撃することにより炭素系ポリマー
の重合が促進される。

【００１７】しかし、上述のようないわゆる高次フルオ
ロカーボンを使用すれば、当然のことながらプラズマ中
におけるＦ＊　の生成量も多くなる。従来は、エッチン
グ反応系のＣ／Ｆ比を増大させるためにＨ２　や炭化水
素系ガスを添加していたが、本発明では分子構造の少な
くとも一部に環状部を有する環状不飽和フルオロカーボ
ン系化合物を添加する。すなわち、Ｈ＊でＦ＊　を捕捉
することによりＣ／Ｆ比を増大させるのではなく、炭素
骨格の異なる化合物を使用することにより同様の効果を
得るのである。このようなことが可能となるのは、上記
環状不飽和フルオロカーボン系化合物のフッ素原子数が
、炭素数と不飽和結合の種類および数が同じ鎖状不飽和
フルオロカーボン系化合物に比べて２個以上少ないから
である。また、この環状不飽和フルオロカーボン系化合
物は、前述の鎖状不飽和フルオロカーボン系化合物と同
様に炭素系ポリマーの重合を促進する作用を有する。

【００１８】上記炭素系ポリマーは、５０℃以下に温度
制御された被エッチング基板上に堆積するが、単結晶シ
リコンや多結晶シリコン等のシリコン系材料層の表面や
レジスト・パターンの表面ではイオン衝撃等によっても
容易には除去されない。しかし、ＳｉＯ２　等のシリコ
ン化合物層の表面では層内に含まれる酸素がスパッタ・
アウトされて炭素系ポリマーの分解に寄与するため、容
易に除去される。したがって、炭素系ポリマーの堆積が
増加すれば、対レジスト選択性および対シリコン下地選
択性が向上する。ただし、本発明ではシリコン化合物層
のエッチング種であるＣＦｎ　＋　の絶対量は増加して
いるので、炭素系ポリマーの堆積が促進されても何らエ
ッチング速度が低下することはない。しかも、本発明で
はエッチング・ガス中にＨ＋　を発生させる化合物が添
加されていないので、Ｈ＋　の注入によりシリコン基板
の欠陥が発生する虞れもない。従来は、シリコン基板の
表層部に形成されたダメージ層を除去するためにライト
エッチを行っていたが、本発明によればこれは不要とな
る。このように、本発明によれば高下地選択性、高レジ
スト選択性、高異方性、高速性等、ドライエッチングに
対するあらゆる要求を満足しながらシリコン化合物層の
エッチングを行うことが可能となる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。なお以下の明細書中では、環状部を有する環状不
飽和フルオロカーボン系化合物を示す場合に、鎖状不飽
和フルオロカーボン系化合物との混同を避けるために組
成式の頭に環状（ｃｙｃｌｉｃ）であることを表すｃ−
を付して表記する。

【００２０】実施例１ 本実施例は、本発明をコンタクト・ホール加工に適用し
、ヘキサフルオロプロペン（Ｃ３　Ｆ６　）とヘキサフ
ルオロシクロブテン（ｃ−Ｃ４　Ｆ６　）との混合ガス
を用いてＳｉＯ２　層間絶縁膜をエッチングした例であ
る。本実施例においてエッチング・サンプルとして使用
した被エッチング基板（ウェハ）は、予め不純物拡散領
域が形成された単結晶シリコン基板上にＳｉＯ２　層間
絶縁膜が形成され、さらに該ＳｉＯ２　層間絶縁膜のエ
ッチング・マスクとしてレジスト・パターンが形成され
てなるものである。上記ウェハを、マグネトロンＲＩＥ
（反応性イオン・エッチング）装置のウェハ載置電極上
にセットした。ここで、上記ウェハ載置電極は冷却配管
を内蔵しており、装置外部に接続されるチラー等の冷却
設備から該冷却配管に冷媒を供給して循環させることに
より、エッチング中のウェハ温度を５０℃以下に制御す
ることが可能となされているものである。ここでは、冷
媒としてエタノールを使用し、エッチング中のウェハ温
度が２０℃に維持されるようにした。この状態で、一例
としてＣ３　Ｆ６　流量４５ＳＣＣＭ，ｃ−Ｃ４　Ｆ６
　流量５ＳＣＣＭ，ガス圧２Ｐａ，ＲＦパワー密度２．
０Ｗ／ｃｍ２　，磁場強度１５０Ｇａｕｓｓの条件でエ
ッチングを行った。

【００２１】上述のエッチング過程では、Ｃ３　Ｆ６　
およびｃ−Ｃ４　Ｆ６　が放電解離してプラズマ中に大
量に生成するＣＦｎ　＋　により、ＳｉＯ２　層間絶縁
膜のエッチングがイオン・アシスト反応を主体とする機
構により高速に進行した。このとき、レジスト・パター
ンの表面においてはＣ３　Ｆ６　およびｃ−Ｃ４　Ｆ６
　に由来して炭素系ポリマーが効率良く堆積したが、Ｓ
ｉＯ２　層間絶縁膜の表面では自身のエッチング除去に
伴って炭素系ポリマーも除去された。その結果、堆積性
ガスを添加したりエッチング条件を途中で切り換える等
の操作が行われていないにもかかわらず、良好な異方性
形状を有するコンタクト・ホールが形成された。このプ
ロセスにおける対レジスト選択比は３．５、対シリコン
選択比は約１５であった。 上述の対レジスト選択比が得られたことにより、寸法変
換差は従来と比べて大幅に低減された。また、上述のよ
うに高い対シリコン選択比が得られたことにより、５０
％ものオーバーエッチングを行っても単結晶シリコン基
板および不純物拡散領域のダメージは最小限に抑制され
た。上記の選択比の各値は、Ｃ３　Ｆ８　／Ｃ２　Ｈ４
　混合ガスのようにＨを含む堆積性ガスが添加されてな
るエッチング・ガスを使用した場合の選択比と同等であ
った。しかし、本実施例ではプラズマ中にＨ＋　が生成
しないため、サーマル・ウェーブ法により評価した基板
ダメージは従来の１／２程度に抑えられていた。また、
エッチング後のウェハの断面を透過型電子顕微鏡で観察
したところ、従来、Ｈを含有するエッチング・ガスでエ
ッチングを行った場合に不純物拡散領域の表層部に特徴
的にみられた結晶歪みが、本実施例では全くみられなか
った。

【００２２】なお、比較のために上述のＣ３　Ｆ６　の
代わりに鎖状飽和フルオロカーボン系化合物であるＣ３
　Ｆ８　を使用し、同様の放電条件でエッチングを行っ
たが、同等の選択比を得るためにはウェハを０℃に冷却
する必要があった。これは、Ｃ３　Ｆ８　が炭素系ポリ
マーを生成せず、ｃ−Ｃ４　Ｆ６　のみがその形成に関
与しているため、効率良く炭素系ポリマーを堆積させる
ためにはウェハをさらに２０℃低温化する必要があった
からである。

【００２３】実施例２ 本実施例も実施例１と同様、Ｃ３　Ｆ６　とｃ−Ｃ４　
Ｆ６　との混合ガスを用いたＳｉＯ２　層間絶縁膜のエ
ッチング例である。ただし、下地である単結晶シリコン
基板に対する選択性をより一層向上させるために、ジャ
スト・エッチング工程とオーバーエッチング工程との間
でＣ３　Ｆ６　とｃ−Ｃ４　Ｆ６　の流量比を変化させ
た。本実施例で使用したウェハは、実施例１で使用した
ものと同様である。 上記ウェハを、マグネトロンＲＩＥ装置にセットし、一
例としてＣ３　Ｆ６　流量４６ＳＣＣＭ，ｃ−Ｃ４　Ｆ
６　流量４ＳＣＣＭ，ガス圧２Ｐａ，ＲＦパワー密度２
．０Ｗ／ｃｍ２　，磁場強度１５０Ｇａｕｓｓ，ウェハ
温度３０℃の条件でＳｉＯ２　層間絶縁膜をまずジャス
ト・エッチング付近までエッチングした。ここで言うジ
ャスト・エッチングとは、ウェハ面内において最初に下
地の単結晶シリコン基板が露出した状態を指す。

【００２４】次に、一例としてＣ３　Ｆ６　流量３０Ｓ
ＣＣＭ，ｃ−Ｃ４　Ｆ６　流量２０ＳＣＣＭ，ガス圧２
Ｐａ，ＲＦパワー密度１．５Ｗ／ｃｍ２　，磁場強度１
５０Ｇａｕｓｓ，ウェハ温度３０℃の条件でオーバーエ
ッチングを行った。上述の各工程におけるエッチング反
応の進行および炭素系ポリマーの堆積機構は、基本的に
は実施例１で上述したとおりである。ただし、オーバー
エッチング工程ではジャスト・エッチングまでの工程に
比べてｃ−Ｃ４　Ｆ６　の流量が大幅に増大されており
、相対的にＦ＊　を減少させ、かつ炭素系ポリマーの堆
積を促進する条件が設定されている。しかも、ＲＦパワ
ー密度を下げて入射イオン・エネルギーを低減させてい
る。この結果、実施例１よりもさらにウェハ温度が高い
にもかかわらず、十分な高選択性が達成された。

【００２５】以上、本発明を２つの実施例にもとづいて
説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定される
ものではなく、たとえばエッチング速度の制御を目的と
してエッチング・ガスにＯ２　を添加したり、あるいは
スパッタリング効果，希釈効果，冷却効果等を期待する
意味でＨｅ，Ａｒ等の希ガスを適宜添加しても良い。さ
らに、被エッチング材料層は上述のＳｉＯ２　に限られ
るものではなく、ＰＳＧ，ＢＳＧ，ＢＰＳＧ，ＡｓＳＧ
，ＡｓＰＳＧ，ＡｓＢＳＧ，ＳｉＮ等であっても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明では鎖状不飽和フルオロカーボン系化合物に環状不飽
和フルオロカーボン系化合物を添加してなるエッチング
・ガスを使用してシリコン化合物層のエッチングを行う
。かかるエッチング・ガスは、ＣＦｎ　＋　の大量生成
により高速エッチングを可能とする他、Ｃ／Ｆ比を増大
させて室温付近でも炭素系ポリマーの堆積を促進し、対
下地選択性および対レジスト選択性を向上させる。しか
も、従来の選択性の向上手段とは異なり、プラズマ中に
Ｈ＋　を生成し得る化合物を添加していないので、シリ
コン基板に欠陥を発生させる虞れがなく、またダメージ
層を除去するためのライトエッチも不要となる。したが
って本発明は、微細なデザイン・ルールにもとづいて設
計され、高集積度と高性能を有する半導体装置の製造に
極めて好適である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被エッチング基板の温度を５０℃以下
   に制御し、一般式ＣｘＦｙ　（ただしｘ，ｙは原子数を
   示す自然数であり、ｘ≧２，ｙ≦２ｘの条件を満足する
   。）で表される鎖状不飽和フルオロカーボン系化合物と
   、一般式Ｃｐ　Ｆｑ　（ただし、ｐ，ｑは原子数を示す
   自然数であり、ｐ≧３，ｑ≦２ｐ−２の条件を満足する
   。）で表され、分子構造の少なくとも一部に環状部を有
   する環状不飽和フルオロカーボン系化合物とを含むエッ
   チング・ガスを使用してシリコン化合物層をエッチング
   することを特徴とするドライエッチング方法。