JPH0461333A

JPH0461333A - 表面処理方法

Info

Publication number: JPH0461333A
Application number: JP17210290A
Authority: JP
Inventors: Norihisa Oiwa; 徳久大岩; Keiji Horioka; 啓治堀岡; Haruo Okano; 晴雄岡野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-27
Anticipated expiration: 2015-09-11
Also published as: JP3086234B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、表面処理方法に係り、特に、被処理基板上に
フロロカーボン重合物集合体薄膜を形成する方法あるい
はこの薄膜を用いてエツチングを行う方法に関する。

（従来の技術）従来、半導体等の被処理基板上に薄膜を形成する方法と
しては化学的気相成長法（ＣＶＤ法）と物理的気相成長
法（ＰＶＤ法）とかある。

ＣＶＤ法は、基板表面や気相中で化学反応を生ぜしめて
基板上に薄膜を形成する方法であり、酸化シリコン膜や
窒化シリコン膜の形成などに用いられている。

ＰＶＤ法は、気相中で精製した堆積粒子を基板へ衝突せ
しめることにより薄膜を形成するもので金属膜等の形成
に用いられている。

これらの方法ではいずれの方法によっても、薄膜の堆積
形状は入射粒子の立体角に依存し、アスペクト比の大き
な溝の底では粒子が入りにくくなるため膜厚が薄くなる
。

そこで、アスペクト比の大きな溝の底にも良好な膜を形
成するための方法の１つとして被処理基板を設置した反
応室とは別の領域で活性化したシラノールガスを導入し
て被処理基板の温度を反応ガスの沸点以下に制御するこ
とにより酸化シリコン膜を平坦に堆積する方法が検討さ
れている（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｏｆ
’　１９ｔｈ　ｃｏｎｒｅｒｅｒｎｃｅ　ｏｒｓｏｌｉ
ｄｓｔａｔｅ　Ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａ
ｌｓ、Ｔｏｋｙｏ　ｐｐ４５１（１９８７））しかしな
がら、被処理基板と同じ反応容器内で活性化したガスを
用い、被処理基板の温度を制御することによりフロロカ
ーボン重合物集合体薄膜の堆積形状を制御しようとした
が、これは極めて困難であった。

（発明が解決しようとする課題）このように、従来の方法では、フロロカーボン重合物集
合体薄膜の堆積形状を制御するのは困難であった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、被処理基
板上に堆積形状を制御しつフロロカーボン重合物集合体
薄膜を形成する方法およびこの薄膜を用いてエツチング
を行う方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）そこで本発明では、凹凸を有する被処理基板等を反応容
器内に収納し、炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガ
スを前記反応容器内に供給し、放電を誘起して活性化し
、上記被処理基板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜
を堆積する表面処理方法において、基板温度を炭素主鎖
の長さ６０重合物の凝縮温度以下、またはこの温度以上
でかつ炭素主鎖の長さ１０の重合物の昇華温度以下、ま
たはそれ以上の温度に保持し、堆積形状を制御するよう
にしている。

すなわち本発明の第１では、基板温度を炭素主鎖の長さ
６の重合物の凝縮温度以下に保持するようにしている。

例えば、被処理基板の表面にレジストパターンを形成し
、この被処理基板を、炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反
応性ガスを反応容器内に供給し、放電を誘起して活性化
し、基板温度を炭素主鎖の長さ６の重合物の凝縮温度以
下に保持し、被処理基板上にフロロカーボン重合物集合
体薄膜を堆積し、このレジストパターンをマスクとして
被処理基板表面をエツチングするようにしている。

また、このようにして形成したフロロカーボン重合物集
合体薄膜を利用して下地をエツチングするようにしてい
る。

本発明の第２では、基板温度を炭素主鎖の長さ６の重合
物の凝縮温度以上、炭素主鎖の長さ１０の重合物の昇華
温度以下に保持するようにしている。

例えば被処理基板の表面にレジストパターンを形成し、
この被処理基板を反応容器内に収納し、炭素（Ｃ）、弗
素（Ｆ）を含む反応性ガスを反応容器内に供給し、放電
を誘起して活性化し、基板温度を炭素主鎖の長さ６の重
合物の凝縮温度以上、炭素主鎖の長さ１０の重合物の昇
華温度以下に保持し、被処理基板上にフロロカーボン重
合物集合体薄膜を堆積し、このレジストパターンをマス
クとして被処理基板表面をエツチングするようにしてい
る。

望ましくは、このフロロカーボン重合物集合体薄膜の堆
積と、エツチングとを複数回繰り返すようにしている。

本発明の第３では、基板温度を炭素主鎖の長さ１０の重
合物の昇華温度以上に保持するようにしている。

例えば、凹凸を有する被処理基板を反応容器内に収納し
、炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む前記反応性ガスを反応
容器内に供給し、前記基板温度を炭素主鎖の長さ１０の
重合物の昇華温度以上に保持し、放電を誘起して活性化
し、前記被処理基板上にフロロカーボン重合物集合体薄
膜を堆積し、このフロロカーボン重合物集合体をマスク
として前記基板の凹凸部側壁を選択的にエツチングする
ようにしている。

（作用）炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガス、例そしてこ
れをアスペクト比の異なるコンタクトホールの形成に際
し、レジストパターンの開孔内にのみ形成することかで
きる。この条件で形成したフロロカーボン重合体薄膜は
エツチング促進効果を有するため、そしてこの状態でレ
ジストパターンをマスクとしてエツチングを行うことに
より、開孔面積の小さいコンタクトホール内ではエツチ
ングが促進され、マイクロローディング効果を抑制する
ことができる。

また、気液境界線ｔ１とｔ２との間すなわち圧力ＰＯて
は範囲Ｂの領域では、主鎖の長さｎｌのフロロカーボン
重合物は気を目にあり、主鎖の長さｎ２のフロロカーボ
ン重合物は気相と固相、主鎖の長さｎ３のフロロカーボ
ン重合物は固相で安定となる。このため、被処理基体表
面上での粒子の移動量は小さくなるため、堆積形状は第
２図（ｂ）に示すごとく、入射粒子の立体角に依存した
形状となる。したかって本発明の第２によれば凹凸部の
形状に依存したフロロカーボン重合体薄膜を形成する事
かできる。

そして、このように低温で堆積したフロロカーボン重合
体薄膜はエツチング耐性が小さいため、イオン衝撃を受
ける平坦部ではエツチングされ、下地膜のエツチングが
進むが、開孔の側壁はイオン衝撃がないためエツチング
されず残る。したがってこれをレジストパターンの上層
に形成し、エツチングを行うことにより、レジストパタ
ーンよりも開孔面積の小さいパターン形成を行うことが
できる、さらに、この条件下でのフロロカーボン重合体薄膜の形
成と、エツチングとを繰り返すことにより、テーパ形状
を有するエツチングを行うことができる。

さらにまた範囲Ｃの領域では、主鎖の長さｎ。

ｎ２＋ｎ３のフロロカーボン重合物は気相で安定となる
。従って、被処理基板上に堆積するためには、主鎖の長
さがさらに長くならなければならない。主鎖の長さはイ
オン衝撃によって重合が進み長くなるが、凹部の側壁で
はイオン衝撃がないため、堆積するに十分な主鎖の長さ
とはならず側壁にはイ、１着しない。そのため、第２図
（Ｃ）に示すようにイオン衝撃のある平坦部にのみ堆積
する。したかって本発明の第３によれば平坦部にのみフ
ロロカーボン重合体薄膜を形成する事ができる。

この条件で凹凸を有する基板の表面に平坦部にのみフロ
ロカーボン重合体薄膜を形成し、これをマスクとしてエ
ツチングを行うことにより、段差の側壁のみをエツチン
グすることができる。

このように基板温度を制御してフロロカーボン膜の堆積
形状を制御することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に
説明する。

第３図は本発明の薄膜形成方法の一実施例方法に用いら
れる薄膜形成装置の概略図である。

この薄膜形成装置は、マグネトロン放電を利用したもの
で反応室１１を形成する接地された真空容器１０と、こ
の真空容器１０内に設置された冷却管２３等の温度制御
機構を具備した試料支持台を兼ねた下部電極２０と、こ
の下部電極２ｏに対向して形成された上部電極３０と、
真空容器１゜内を真空排気する排気系１３と、ガス導入
系１２とを具備し、五部電極２０上に載置された基板３
１の表面にフロロカーボン重合体薄膜を形成するもので
ある。

この下部電極２０と上部電極３０は、マツチング回路２
１を介して電源２２またはアースにスイッチ４１によっ
て切り替え可能なように構成されて、１３．５６ＭＨｚ
の高周波電力が印加されるようになっている。また下部
電極２０上には、ポリイミド薄膜２４に挾まれた銅板２
５が張り付けられており、銅板２５に電源２６から４Ｋ
Ｖの電圧を印加することにより被処理気体３１が下部電
極上に静電的に吸着されるようになっている。さらに上
部電極３０の上方には、複数の永久磁石１４およびその
駆動機構１５からなる磁場発生器が設置され、下部電極
２０と上部電極３０の対向空間に磁界を印加するものと
なっている。なお図中２７は被処理基板３０の裏面にガ
スを導入して熱伝導をとるためのガス導入管、２８と３
２は下部電極２０および上部電極３０と容器１０を絶縁
するための絶縁物、２つは静電チャックの銅板２５のリ
ードと電極２０とを絶縁するための絶縁物である。

次に、この装置を用いた薄膜形成方法について説明する
。

まず、被処理基板を作成する。

シリコン基板１０１を、これをフォトリソグラフィ法に
より形成したレジストパターンをマスクとしてＳ　Ｆ　
６を用いた反応性イオンエツチングを用いてトレンチ１
０２を形成する。この後酸素プラズマアッシングによっ
てレジストパターンを除去する（第４図ン。

このようにしてトレンチ１０２の形成されたシリコン基
板１０１を第３図に示した薄膜形成装置に設置し、ガス
導入系１２からＣＨＦ３ガスを流量５０　ＳＣＣＭ、圧
力４０ｏ＋Ｔｏｒｒ　、　ＲＦ電力４５０Ｗとして上部
電極３０に印加し、フロロカーボン重合体薄膜１０３を
形成する。

ここで基板温度を一７０℃以下としたとき、第５図（ａ
）に示すように、トレンチ内かフロロカーン重合体薄膜
１０３で埋め込まれ平坦な堆積形状を得ることができた
。

また、基板温度を一７０℃以上９０℃以下としたとき、
第５図（ｂ）に示すように、ＣＶＤ法の場合と同様に段
差被覆性の良好なフロロカーボン重合体薄膜１０３をえ
ることかできた。

さらに、基板温度を９０℃以上としたとき、第５図（Ｃ
）に示すように、トレンチ内および外の平担面上にのみ
フロロカーボン重合体薄膜１０３か形成され、トレンチ
側壁には形成されなかった。

このように、温度制御を行うことによってのみ堆積形状
を制御することかできる。

次に、堆積速度の温度依存性を測定するため、同一条件
で温度のみを変化させ、基板温度と堆積速度の関係を測
定した。その結果を第６図に示す。

図中縦軸は堆積速度、横軸は基板温度である。

第６図からあきらかなように、堆積速度は基板温度の低
下に従って増大し、−７０℃付近でピークを持ち、さら
に低温では減少する。

これは、既に述べたように、基板温度か低下すると低分
子量のフロロカーボン分子の吸着量か多くなるため、堆
積速度が増大し、さらに低温では吸着したフロロカーボ
ン分子の重合反応が起きにくくなることにより堆積速度
か減少するためである。

次に、堆積した膜の性質を調べた結果について説明する
。

第３図に示した薄膜形成装置でフロロカーボン重合体集
合体薄膜を形成した基板を電極２０上に載置し、ＲＦ電
力を電極２０に印加したときのエツチング速度を測定し
た。この結果を第７図に示す。横軸は堆積時の基板温度
、縦軸はエツチング速度である。

この図から明らかなように、膜のエツチング速度は低温
で堆積した膜はど大きい。

次に、基板温度３０℃で堆積した膜と１５０℃で堆積し
た膜とについて膜の組成をＸＰＳを使って測定した。

その結果を第８図に示す。

このスペクトルを追っていくと、ＣＩＳのピークに、Ｃ
−ＣＦ、ＣＦ、ＣＦ２　、ＣＦ３のショルダーがある。

３０℃で堆積した膜は１５０℃で堆積した膜に比べＣ，
Ｃ，−ＣＦのピークか小さく、ＣＦ２．ＣＦ３のピーク
が大きくなっている。

これは、低温で堆積した膜は１５０℃で堆積した膜に比
べてＦ含有量か多く、しかもＣＦ、か高分子の終端とな
ることから低分子量の膜となるためエツチング速度か大
きくなるものと考えられる。

次に、第５図（ａ）乃至第５図（Ｃ）に示したような堆
積形状の基板温度依存性か発生した理由について考察す
る。

第９図はフロロカーボン重合体の状態図を示す図である
。ａ乃至ｄはそれぞれＣ２Ｆ、、Ｃ４Ｆ６　、Ｃｓ　Ｆ
　１４．　　Ｃ８Ｆ　＋ｓについての気液境界線を示す
。

圧力４　Ｑ　ｍＴｏｒｒ以下では基板温度−７０℃以下
としたとき主鎖の長さｎ−６以下の重合体が液相となり
うる。そして液化した重合体は凹部内に流れ込む。また
堆積速度が温度低下と共に小さくなるのは、温度低下に
よる生成物の吸着量か多くなる効果と重合反応が起こり
にくくなる効果とによりＦを多く含んだｎの小さい重合
体が多量にてきるためである。このようにして液化した
重合体は凹部内に流れ込み、第５図（ａ）に示したよう
に平坦な堆積形状となる。

基板温度−７０℃以上では、堆積速度は温度上昇にとも
なって減少する。これは温度上昇に伴って重合反応は起
こり易くなるが生成物の吸着量が少なくなるためである
。従って高温はどｎが大きくＦ含有量の少ない重合膜と
なる。ｎの大きい重合物程蒸気圧が低くなる。例えばＣ
ＩＯＦ　ｇの融点は８８℃、Ｃ２０Ｆ４２の融点は１８
９℃である。

Ｃ０゜Ｆ８の融点は８８℃であるため１、基板温度１０
０℃以上では、ｎ〉１０の重合体のみが基板上に形成さ
れ、ｎ≦１０の重合体はガス化することになる。平坦部
ではイオン衝撃を受けてｎ〉１０の重合体は形成される
が、トレンチ側壁ではイオン衝撃かなく、しかも生成物
の吸着量が小さいために、ｎ〉１０の重合体は形成され
にくい。

このため、第５図（Ｃ）に示したように平坦部にのみ堆
積が起こる。

７０℃以上１００℃以下の温度範囲では生成物は気相ま
たは固相である。従って重合膜の堆積形状は第５図（ｂ
）に示したように入射粒子の立体角に膜厚か依存した形
状になる。

なお、前記実施例では、反応性ガスとしてＣＨＦ３を用
いたか、ＣＦ４．ＣＨ２Ｆ２．Ｃ２Ｆ４゜Ｃ４Ｆ６．Ｃ
３Ｆ＋：、、Ｃ３Ｆｇ等、ＣとＦを含む他のガスを用い
るようにしてもよい。

また、前記実施例ではマグネトロン放電を用いた薄膜形
成装置を用いたが、第１０図および第１１図に示すよう
に他の装置を用いても良い。

第１０図に示したのは、磁場コイル４７にいより磁場の
印加された反応容器４１にマグネトロン４４により発生
した２、４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管４５および石
英窓４６を介して導入し、反応性ガスをＥＣＲ放電励起
するものである。試料台４３には１３．５６ＭＨｚのＲ
Ｆ電力を印加し被処理基板（ウェハ）４２上へのイオン
照射エネルギーを制御するように構成されている。さら
に冷却機ｍ（図示せず）により基板温度を制御すること
かできるようになっている。

また第１１図は、誘導結合方式の薄膜形成装置であり、
コイル５１により高周波電力をカスに与え、ガスを励起
するものである。この装置でも冷却機構（図示せず）に
より試料台５３に載置された基板５２の温度を制御する
ことができるようになっている。

実施例２次に、本発明の第２の実施例について説明する。

これは、凹凸ある基板の平坦部にのみフロロカーボン重
合体膜を形成し、これをマスクとして下地基板の処理を
行うものである。

先ず、実施例１と同様にトレンチ１０２を形成したシリ
コン基板１０１の表面に、第１２図（ａ）に示すように
熱酸化法により膜厚２０ＯｎＩＩ！程度の酸化シリコン
膜１０４を形成する。

次いで、第３図に示した薄膜形成装置に設置し、基板温
度を１００℃に設定し、ガス導入系１２からＣＨＦ、ガ
スを流量５０　ＳＣＣＭ、圧力４０　ｍＴｏｒｒＲＦ電
力４５０Ｗとして上部電極３０に印加し、第１２図（ｂ
）に示すように、フロロカーボン重合体薄膜１０３を形
成する。このとき、基板温度を１００℃としたため、平
坦部にのみフロロカーボン重合体薄膜１０３が形成され
る。

この後、第１２図（Ｃ）に示すように、フロロカーン重
合体膜１０３をマスクとして弗酸溶液によりエツチング
を行い酸化シリコン膜１０４をエツチングする。

この後、第１２図（ｄ）に示すように酸化シリコン膜１
０４をマスクとしてイオン注入を行い、トレンチ側壁に
のみ拡散層１０５を形成することができる。

これはトレンチ型ＤＲＡＭのキャパシタの記憶ノードと
して用いるほか、トランジスタのソースドレインとして
用いるなど、種々の半導体デバイスの製造に適用可能で
ある。

実施例３次に本発明の第３の実施例について説明する。

これは、凹凸ある基板の表面全体にフロロカーン重合体
膜を形成する工程とエツチングを行う工程とを繰り返す
ことにより、酸化シリコン膜をテーパエツチングするも
のである。

先ず、シリコン基板１０１の表面に、第１３図（ａ）に
示すようにＣＶＤ法により膜厚１μｍ程度の酸化シリコ
ン膜１０４を形成し、開孔１０６を有するレジストパタ
ーン１０５を形成する。

次いで、第３図に示した薄膜形成装置に設置し、基板温
度を３０℃に設定し、ガス導入系１２からＣＨＦ、ガス
を流量５０３ＣＣＭ、圧力４０　ｍＴｏｒｒ　。

ＲＦ電力４５０Ｗとして上部電極３０に印加し、第１３
図（ｂ）に示すように、フロロカーボン重合体薄膜１０
３を形成する。このとき、基板温度を３０℃としたため
、基板表面全体にフロロカーボン重合体薄膜１０３が形
成される。

この後、同一条件で下部電極２０にＲＦ主電力印加し第
１３図（Ｃ）に示すように、酸化ンリコン膜１０４をエ
ツチングする。上述したように低温で堆積したフロロカ
ーボン重合体薄膜１０３はエツチング耐性か小さいため
、イオン衝撃を受ける平坦部ではエツチングされ、下地
の酸化シリコン膜１０４のエツチングか進むが、開孔の
側壁はイオン衝撃がないためエツチングされず残る。

さらに、再び第３図に示した薄膜形成装置に設置し、基
板温度を３０℃に設定し、第１３図（１））に示した工
程と同様にして、第１３図（ｄ）に示すように、フロロ
カーボン重合体薄膜１．０３を形成する。このときも、
基板温度を３０℃としたため、基板表面全体にフロロカ
ーボン重合体薄膜１０３が形成される。

この後、再び第１３図（Ｃ）に用いた工程と同様にして
、第１３図（ｅ）に示すように、酸化シリコン膜１０４
をエツチングする。ここでも低温で堆積したフロロカー
ボン重合体薄膜１０３はエツチング耐性か小さいため、
イオン衝撃を受ける平坦部ではエツチングされ、下地の
酸化シリコン膜］０４のエツチングか進むか、開孔の側
壁はイオン衝撃がないためエツチングされず残るため、
第１３図（ｅ）に示すように酸化シリコン膜をテーパ状
にエツチングする事が可能である。

そして、フロロカーボン重合体薄膜１０３およびレジス
トパターン１０５をエツチング除去し、第１３図（ｆ’
）に示すようにテーパ形状を有する開孔の形成された酸
化シリコン膜１０４を得ることができる。

この方法によれば、テーパ形状を有する開孔を容易に形
成することができ、この上層に形成される配線の段切れ
を防止し、信頼性の向上をはかることができる。

なお、この例では酸化シリコン膜のエツチングにフロロ
カーボン重合体を用いる例について説明したが、シリコ
ンのエツチング等地の材料のエツチングにも適用可能で
あり、段差を有するトレンチの形成に適用することによ
り、ＭＯＳＦＥＴとキャパシタとを縦積みした構造のＤ
ＲＡＭの形成が極めて容易となる。

実施例４次に本発明の第４の実施例について説明する。

これは、マイクロローディング効果を防止するためにフ
ロロカーボン重合体膜を用いた表面処理例を示すもので
ある。

先ず、シリコン基板］０］の表面に、第１４図（ａ）に
示すようにＣＶＤ法により膜厚１μｍ程度の酸化シリコ
ンＨ１０４を形成し、大きさの異なる開孔１０６ａおよ
び１０６ｂを有するレジストパターン１０５を形成する
。

次いで、第３図に示した薄膜形成装置に設置し、基板温
度を一８０℃に設定し、ガス導入系１２からＣＨＦ３ガ
スを流量５０　ＳＣＣＭ、圧力４０　ｍＴｏｒｒ　。

ＲＦ電力４５０Ｗとして上部電極３０に印加し、第１４
図（ｂ）に示すように、フロロカーボン重合体薄膜１０
３を形成する。このとき、基板温度を８０℃としたため
、開孔１０６ａおよび１０６ｂにのみフロロカーボン重
合体薄膜１０３か形成される。このとき開孔面積の大き
い開孔１０６ａては小さい開孔１０６ｂに膜厚か薄くな
る。

この後、第１４図（Ｃ）に示すように、レジストパター
ンをマスクとして下部電極２０にＲＦ電力を印加して酸
化シリコン膜１０４のエツチングを行う。低温で形成し
たフロロカーボン重合体薄膜１０３はエツチング耐性が
小さくイオン衝撃によって簡単に取り除かれしかもＦを
多量に含むためむしろエツチングを促進する。このため
、フロロカーボン重合体薄膜１０３の膜厚の厚い小さな
パターンでは膜厚の薄い大きいパターンに比べてエツチ
ングかより進行する。

このため、開孔面積が小さくアスペクト比の大きいパタ
ーンでエツチング速度か低下するマイクロローディング
効果を低減することができる。

なお、このエツチングでは開孔面積の小さいコンタクト
ホールの方が大きいコンタクトホールよりも深くエツチ
ングされることがあるか、その場合は再度通常のＲＩＥ
を行うようにすれば、開孔面積の異なるコンタクトホー
ルか混在する場合にも同−深さで形成することが可能で
ある。

実施例５次に、本発明の第５の実施例について説明する。

これは、凹凸ある基板の四部にのみフロロカーボン重合
体膜を形成し、これをマスクとして下地基板の処理を行
うものである。

先ず、実施例１と同様にトレンチ１０２を形成したシリ
コン基板１０１の表面に、第１２図（ａ）に示すように
熱酸化法により膜厚２００ｎＩ１１程度の酸化シリコン
膜１０４を形成する。

次いて、第３図に示した薄膜形成装置に設置し、基板温
度を一７０℃に設定し、ガス導入系１２からＣＨＦ３ガ
スを流量５０　ＳＣＣＭ、圧力４０　ｍＴｏｒｒ　。

ＲＦ電力４５０Ｗとして上部電極３０に印加し、第１５
図（ｂ）に示すように、フロロカーボン重合体薄膜１０
３を形成する。このとき、基板温度を一７０℃としたた
め、凹部にのみフロロカーボン重合体薄膜１０３が形成
される。

この後、第１５図（Ｃ）に示すように、フロロカーボン
重合体薄膜１０３をマスクとして弗酸溶液によりエツチ
ングを行い酸化シリコンＨ１０４をエツチングし、この
後フロロカーボン重合体薄膜１０３をエツチング除去す
る。

これはトレンチ型素子分離として用いるなと、種々の半
導体デバイスの製造に適用可能である。

実施例６次に、本発明の第６の実施例について説明する。

これは、酸化シリコン膜のエツチングの促進にこのフロ
ロカーボン重合体膜を用いるものである。

すなわち、酸化シリコン膜を形成した基板表面にフロロ
カーボン重合体膜を形成する工程と、エツチングを行う
工程とを同時に行って酸化シリコン膜をエツチングする
。

まず、酸化シリコン膜を形成した基板を、第３図に示し
た薄膜形成装置に設置し、基板温度を一７０℃以下に設
定し、ガス導入系１２からＣＩ（Ｆ３ガスを流量５０　
ＳＣＣＭ、圧力４０印Ｔｏｒｒ　、　ＲＦ電力４５０Ｗ
として下部電極２０に印加し、フロロカーボン重合体薄
膜の堆積と、酸化シリコン膜のエツチングを同時に行う
。

このときの基板温度と酸化シリコン膜のエツチング速度
との関係を第１６図に示す。この図からあきらかなよう
にエツチング速度は、基板温度を７０℃以下としたとき
急激に増大する。

これは基板温度を低くした条件下では前述したようにフ
ロロカーボンの吸着量か増大し、−７０℃以下では重合
が進まずに炭素主鎖の長さが６以下の重合物となってお
り、このためイオン衝撃を受けると容易に分解して酸化
シリコンのエッチャントである弗素を放出し、エツチン
グ速度を増大せしめることによるものである。

このように基板温度を、炭素主鎖の長さが６以下の重合
物の凝縮温度以下に保つことによってエツチング時間を
大幅に短縮することができる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、本発明の方法によれば、被処
理基板の温度を制御してフロロカーボン膜の堆積形状を
制御して形成したり、これを用いたエツチングを行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は主鎖の長さｎｌ＋　　２＋　　ｎ３のフロロカ
ーボン重合物の状態図、第２図（ａ）乃至第２図（Ｃ）
は本発明の原理を示す説明図、第３図は本発明の方法を
実施するための薄膜形成装置を示す図、第４図乃至第５
図は本発明の第１の実施例の薄膜形成工程図、第６図は
基板温度と堆積速度の関係を測定した結果を示す図、第
７図は堆積時の基板温度とエツチング速度との関係を示
す図、第８図は、基板温度３０℃で堆積した膜と１５０
℃で堆積した膜との組成をＸＰＳを使って測定した結果
を示す図、第９図はフロロカーボン重合体の状態図を示
す図、第１０図および第１１図は本発明を実施するため
の他の実施例の薄膜形成装置を示す図、第１２図（ａ）
乃至第１２図（ｄ）は本発明の第２の実施例の薄膜形成
方法を示す図、第１３図（ａ）乃至第１３図（ｆ）は本
発明の第３の実施例の表面処理方法を示す図、第１４図
（ａ）乃至第１４図（ｄ）は本発明の第４の実施例の表
面処理方法を示す図、第１５図（ａ）乃至第１５図（Ｃ
）は本発明の第５の実施例の表面処理方法を示す図、第
７６図は本発明の第６の実施例における基板温度と酸化
シリコン膜のエツチング速度との関係を示す図である。１０・・・真空容器、１１・・反応室、１２・・・ガス
導入系、１３・排気系、２ｏ・下部電極、２１．・・マ
ツチング回路、２２・・電源、２３・・冷却管、２４・
・・ポリイミド薄膜、２５・・・銅板、２７・・ガス導
入管、２８．２９・・・絶縁物、３０・・上部電極、３
１・被処理基板、３２・・絶縁物、１０１・・シリコン
基板、１０２・・・トレンチ、１．０３・・フロロカー
ボン重合体薄膜、１．０４・・・酸化シリコン膜、１０
５・・・レジストパターン、１０６・・・開孔。代理人弁理士　　　木　村　高　久囁度第１図＜０＞（ｂ）第２図（Ｃ）第３図第図＜ｂ＞（ｃ）第５図第１０図第１２図 ↓庇へ第ｔ１ｍ第１３図第１４図第１５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）凹凸を有する被処理基板を反応容器内に収納し、
炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容
器内に供給し、放電を誘起して活性化し、前記被処理基
板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜を堆積する表面
処理方法において、前記基板温度を炭素主鎖の長さ６の
重合物の凝縮温度以下に保持するようにしたことを特徴とする
表面処理方法。
（２）被処理基板の表面にレジストパターンを形成する
レジストパターン形成工程と、前記被処理基板を反応容器内に収納し、炭素（Ｃ）、弗
素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容器内に供給し、
放電を誘起して活性化し、前記基板温度を炭素主鎖の長
さ６の重合物の凝縮温度以下に保持し、前記被処理基板
上にフロロカーボン重合物集合体薄膜を堆積するフロロ
カーボン重合物集合体薄膜堆積工程と、前記レジストパターンをマスクとして被処理基板表面を
エッチングするエッチング工程とを具備したことを特徴
とする請求項（１）記載の表面処理方法。
（３）凹凸を有する被処理基板を反応容器に収納し、炭
素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容器
内に供給し、放電を誘起して活性化し、前記基板温度を
炭素主鎖の長さ６の重合物の凝縮温度以下に保持し、前
記被処理基板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜を堆
積するフロロカーボン重合物集合体薄膜堆積工程と、前記凹凸を有する被処理基板表面に形成されたフロロカ
ーボン重合物集合体薄膜をマスクとし、前記被処理基板
表面を選択的にエッチングするエッチング工程とを具備
したことを特徴とする請求項（１）記載の表面処理方法
。
（４）表面に酸化シリコン膜を有する被処理基板を反応
容器に収納し、炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガ
スを前記反応容器内に供給し、放電を誘起して活性化し
、前記基板温度を炭素主鎖の長さ６の重合物の凝縮温度
以下に保持し、前記被処理基板上にフロロカーボン重合
物集合体薄膜を堆積するフロロカーボン重合物集合体薄
膜堆積工程と、前記被処理基板に対しエネルギー粒子を照射することに
より前記酸化シリコン膜をエッチングするエッチング工
程とを具備し、前記フロロカーボン重合物集合体薄膜堆積工程と前記エ
ッチング工程とを同時に行うようにしたことを特徴とす
る表面処理方法。
（５）凹凸を有する被処理基板を反応容器内に収納し、
炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容
器内に供給し、放電を誘起して活性化し、前記被処理基
板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜を堆積する表面
処理方法において、前記基板温度を炭素主鎖の長さ６の
重合物の凝縮温度以上、炭素主鎖の長さ１０の重合物の昇華温
度以下に保持するようにしたことをを特徴とする表面処
理方法。
（６）被処理基板の表面にレジストパターンを形成する
レジストパターン形成工程と、前記被処理基板を反応容器内に収納し、炭素（Ｃ）、弗
素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容器内に供給し、
放電を誘起して活性化し、前記基板温度を炭素主鎖の長
さ６の重合物の凝縮温度以上、炭素主鎖の長さ１０の重
合物の昇華温度以下に保持し、前記被処理基板上にフロ
ロカーボン重合物集合体薄膜を堆積するフロロカーボン
重合物集合体薄膜堆積工程と、前記レジストパターンをマスクとして被処理基板表面を
エッチングするエッチング工程とを具備したことを特徴
とする請求項（５）記載の表面処理方法。
（７）前記フロロカーボン重合物集合体薄膜堆積工程と
、前記エッチング工程とを複数回繰り返すようにしたこと
を特徴とする請求項（６）記載の表面処理方法。
（８）凹凸を有する被処理基板を反応容器内に収納し、
炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容
器内に供給し、放電を誘起して活性化し、前記被処理基
板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜を堆積する表面
処理方法において、前記基板温度を炭素主鎖の長さ１０
の重合物の昇華温度以上に保持するようにしたことを特徴とす
る表面処理方法。
（９）凹凸を有する被処理基板を反応容器内に収納し、
炭素（Ｃ）、弗素（Ｆ）を含む反応性ガスを前記反応容
器内に供給し、前記基板温度を炭素主鎖の長さ１０の重
合物の昇華温度以上に保持し、放電を誘起して活性化し
、前記被処理基板上にフロロカーボン重合物集合体薄膜
を堆積するフロロカーボン重合物集合体薄膜堆積工程と
、前記フロロカーボン重合物集合体をマスクとして前記基
板の凹凸部側壁を選択的にエッチングするエッチング工
程とを具備したことを特徴とする請求項（８）記載の表
面処理方法。