JPH06349788A

JPH06349788A - エッチング方法

Info

Publication number: JPH06349788A
Application number: JP13746693A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Omori; 暢彦大森; Hiroshi Matsuo; 洋松尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】特にハロゲンガスあるいはハロゲン化合物ガ
スのプラズマを用いてエッチングする際においても、エ
ッチング時の選択比を向上させ、目的とする加工形状を
簡単且つ確実に得られるエッチング方法を提供する。【構成】薄膜層を所望の材料構造にエッチングにより
形成する際に、予め薄膜層３形成する時に、薄膜層３に
内在するエッチングしたくない部分１の表面部を炭素化
合物化処理して絶縁性炭素化合物層または絶縁性炭素化
合物が分散した層２を形成し、その後残る成膜工程を施
し、エッチングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エッチング方法、特に
ハロゲンガスあるいはハロゲン化合物ガスのプラズマを
用いたエッチング方法に関し、予めエッチングしたくな
い部分の表層あるいは表面に炭素原子を存在させること
によりエッチングにおける選択比を向上させて、目的と
する形状を精度よく簡単且つ確実に形成する方法に関す
る。なお、本明細書においてはハロゲンガスあるいはハ
ロゲン化合物ガスのプラズマを用いたエッチング方法を
例に挙げて説明する。

【０００２】

【従来の技術】例えば酸化シリコン膜をエッチングする
際、窒化シリコン膜をストッパ膜に用いる方法は、特開
平３ー１８３１６２号公報あるいは特開平４ー３０５７
２号公報に記述されている。

【０００３】従来の窒化シリコン膜をストッパ膜に用い
る方法は、例えば半導体装置の製造段階で、層間絶縁膜
として用いる酸化シリコン膜の下に窒化シリコン膜を成
膜し、ホールエッチング時にこの窒化シリコン膜をエッ
チングのエンドポイント検出用に使用し、エンドポイン
トモニタの波形によりエッチング量を制御して窒化シリ
コン膜の深さまで窒化シリコン膜をストッパ膜として用
いる自己整合によりホールエッチングし、さらに同じエ
ッチング条件で窒化シリコン膜をエッチングすることに
よりメモリセル内にコンタクトホールを形成している。
また、例えば半導体装置の製造段階でメモリセル部と周
辺回路部で必要な層間絶縁膜の厚みが異なる場合に、周
辺回路部で必要な膜厚まで酸化シリコン膜を形成し、そ
の上にストッパ膜としての窒化シリコン膜を形成後、さ
らにメモリセル部で必要な膜厚まで酸化シリコン膜を成
膜して３層構造とし、窒化シリコン膜のエッチング速度
が酸化シリコン膜のエッチング速度より遅いことを利用
して窒化シリコン膜上に後から成膜した酸化シリコン膜
のみを除去している。

【０００４】一方、炭素を材料内部に化合させるには、
例えば石川順三著「イオン源工学」アイオニクス叢書 P
540〜544に記載のセシウムイオンで炭素ターゲットをス
パッタして炭素のイオンを引き出す負イオン源を用いる
方法がある。

【０００５】従来の炭素負イオン源を用いた炭素化合物
化処理は、セシウム炉から発生させたセシウム蒸気をア
ルカリプラズマ型イオン源でイオン化し、中性セシウム
粒子とセシウムイオンを同時にグラファイト製スパッタ
リングターゲットに照射して負イオンをイオン引き出し
孔からイオンビームとして引き出し、さらに質量分離器
を通過させた後、表層にイオンビームを照射して炭素化
合物化処理を行っている。

【０００６】また、例えばチタンまたはチタン合金の表
面に一酸化炭素ガスプラズマにより炭化チタン層を形成
する方法は、特開昭５２ー８２６４２号公報に記述され
ている。

【０００７】従来の一酸化炭素ガスプラズマを用いたチ
タンあるいはチタン合金の炭素化合物化処理は、一酸化
炭素ガス、あるいは炭化水素ガスとアルゴンガスをグロ
ー放電させることにより発生する活性な炭素ガスプラズ
マを利用して、チタンあるいはチタン合金の表面０.１
〜数μｍすべてを炭化チタン層とし、高い耐食性と耐衝
撃性、さらに美しい光沢を得ることを目的としている。

【０００８】さらに、例えばポリシリコンエピタキシャ
ル層をエッチングする際、あるいは酸化シリコン膜をエ
ッチングする際、導電性炭化シリコン膜をストッパ膜に
用いる方法は特開昭６３ー１５５７５８号公報および特
開平１ー１８９１７７号公報に記述されている。

【０００９】従来の導電性炭化シリコン膜をスットパ膜
に用いる方法は、バイポーラ型プログラマブル・リード
オンリーメモリの製造において多結晶シリコン層、窒化
シリコン層、シリコンエピタキシャル層で構成された３
層構造部分のホールエッチング時のホール深さ制御用の
ストッパ膜として、あるいは縦型電界効果トランジスタ
の製造においてエピタキシャル成長させた導電性ｎ型炭
化シリコン膜をエピタキシャル成長させた導電性ｎ型シ
リコン膜エッチング時のマスクとして、さらに該エッチ
ング後に成膜した酸化シリコン膜のホールエッチング時
のホール深さ制御用のストッパとして用いている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような窒化シリ
コン膜をストッパ膜として用いる方法では、実際にはエ
ッチングの条件を最適化しても酸化シリコン膜のエッチ
ング時に窒化シリコン膜のエッチングを抑制することは
非常に困難であり、特に段差のため角になった部分の窒
化シリコン膜がスパッタ効果によりエッチングされやす
いためコンタクトホールのエッチングでストッパ膜に必
要な選択比が得られないなどの問題があった。また、上
記のような窒化シリコン膜を段差低減用全面エッチング
時に深さ方向のエッチング量を制御することを目的とし
たストッパ膜として用いる方法では、実際にはエッチン
グの条件を最適化しても全面エッチングでストッパ膜に
必要な選択比が得られないなどの問題があった。

【００１１】また一方、上記のような炭素負イオン源を
用いて炭素化合物化処理を行う方法では、装置が非常に
複雑で高価であり、さらに得られるイオン電流も０．５
ｍＡ以下であるため、ハロゲンガスあるいはハロゲン化
合物ガスのプラズマを用いたエッチングにおいて、表面
のエッチングを抑制できる炭素濃度まで炭素化合物化処
理を行うには、例えば６インチのシリコンウェハ上の窒
化シリコン膜の場合、２時間以上の炭素化合物化処理が
必要であるため、生産性が低いなどの問題点があった。

【００１２】上記のような一酸化炭素ガスあるいは炭化
水素ガスとアルゴンガスから得られる炭素ガスプラズマ
を用いて炭素化合物化処理を行う方法では、高い耐食性
と耐衝撃性、さらに美しい光沢を得ることを目的とし
て、５００ｍＴｏｒｒ程度の圧力で長時間処理を行いチ
タンあるいはチタン合金の表面０．１〜数μｍすべてを
炭化チタン層としているため、選択比の向上を目的に表
層に炭素化合物を分散させる炭素化合物化処理方法とし
て生産性が低いなどの問題点があった。

【００１３】上記のような導電型炭化シリコン膜をホー
ルの深さ方向のストッパ膜として用いる方法では、導電
型炭化シリコン膜の成膜法として考えられるエピタキャ
シャル成長では生産性に劣しいこと、酸化シリコン膜を
エッチングしてコンタクトホールを形成した後、ストッ
パ膜として用いた炭化シリコン膜のエッチングは四塩化
シリコンガスのプラズマを用いることにより行なえる
が、このエッチングではシリコン基板との選択比が得ら
れにくいなどの問題があった。

【００１４】本発明は、かかる問題点を解決するために
なされたものであり、エッチングしたくない部分のエッ
チングを抑止することを目的とし、エッチング時の選択
比を向上させて目的とする形状を確実且つ簡単に得られ
るエッチング方法を提供することを目的とするものであ
る。さらに上記方法に用いられる容易な表面処理方法、
さらにはエッチング量が少なくなる組成のストッパ膜お
よびエッチング量が少なく加工精度を向上できるストッ
パ膜の構造を提供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる薄膜層
は、薄膜層内に内在するエッチングしたくない部分の、
少なくともエッチング除去する部分との界面部に絶縁性
炭素化合物層または絶縁性炭素化合物が分散した層を設
けたものである。

【００１６】また、本発明に係わるエッチング方法は、
予め薄膜層形成に際し、上記薄膜層に内在するエッチン
グしたくない部分の表面部を炭素化合物化処理して上記
エッチングしたくない部分の表面部に絶縁性炭素化合物
層または絶縁性炭素化合物が分散した層を形成してお
き、上記薄膜層を所望の材料構造にエッチングするよう
にしたものである。

【００１７】また、予め薄膜層形成に際し、上記薄膜層
に内在するエッチングしたくない部分の表面を被う被覆
膜を形成し、次いで上記被覆膜の表面部を炭素化合物化
処理して上記被覆膜の表面部に絶縁性炭素化合物層また
は絶縁性炭素化合物が分散した層を形成しておき、上記
薄膜層を所望の材料構造にエッチングするようにしたも
のである。

【００１８】そして炭素化合物化処理は一酸化炭素ガス
のプラズマ、または一酸化炭素ガスと希ガスのプラズマ
を用いて行う。

【００１９】さらに、予め上記薄膜層形成に際し、上記
薄膜層に内在するエッチングしたくない部分の表面を被
う被覆膜を形成するとともに、上記被覆膜の表面部に上
記被覆膜を構成する物質と上記被覆膜に含まれる少なく
とも１種類以上の金属の炭素化合物との混合物からなる
絶縁性炭素化合物層を形成した。

【００２０】そのため、被覆膜の成膜終了前に炭素化合
物ガスを添加するようにした。

【００２１】また、被覆膜を原料ガスのプラズマを用い
て形成する際に、上記被覆膜成膜終了前に一酸化炭素ガ
ス、あるいは一酸化炭素ガスと希ガスを添加するように
した。

【００２２】さらにまた、予めストッパ膜を形成してお
き、薄膜層を所望の材料構造にエッチングする際に、上
記ストッパ膜として窒化シリコンと酸化シリコンのうち
少なくとも１種類以上の化合物と絶縁性炭化シリコンと
の混合物からなる薄膜を形成するようにした。

【００２３】エッチングしたくない部分を内在する薄膜
層にホールエッチングを施す際に、上記エッチングした
くない部分の上面と側面に予め形成するストッパ膜とし
てダイヤモンド膜あるいはダイヤモンドライクカーボン
膜を形成するようにした。

【００２４】エッチングしたくない部分を内在する薄膜
層を自己整合によりホールエッチングする際に、ストッ
パ膜として絶縁性炭化シリコン膜を形成するようにし
た。

【００２５】ストッパ膜の炭化シリコン膜の下地にエッ
チングしたくない部分を保護する窒化シリコン膜からな
る保護膜を形成する。

【００２６】

【作用】本発明の薄膜層おいては、薄膜層内に内在する
エッチングしたくない部分（非エッチング部と略記す
る）の、少なくともエッチング除去する部分との界面部
に絶縁性炭素化合物層または絶縁性炭素化合物が分散し
た層を設けたので、非エッチング部を内在する薄膜層を
例えばハロゲンガスのプラズマあるいはハロゲン化合物
ガスのプラズマを用いてエッチングするに際し、上記炭
素化合物が化学的性質として持つハロゲンガスのプラズ
マあるいはハロゲン化合物ガスのプラズマに対する高い
耐久性が発揮され、さらにハロゲン化合物ガスのプラズ
マを用いる場合は、ハロゲン化合物ガスのプラズマ中に
含まれ、エッチング中に成膜に寄与する成分が非エッチ
ング部の上面で選択的に成膜するため、非エッチング部
の表層のエッチングが抑制されるので、非エッチング部
を保護することができる。

【００２７】また、本発明に係わるエッチング方法にお
いては、予め薄膜層形成に際し、上記薄膜層に内在する
非エッチング部、あるいは非エッチング部を被う被覆膜
の表面部を炭素化合物化処理して上記非エッチング部あ
るいは被覆部の表面部に絶縁性炭素化合物層または絶縁
性炭素化合物が分散した層を形成するようにしたので、
上記非エッチング部を内在する薄膜層のエッチングを例
えばハロゲンガスのプラズマあるいはハロゲン化合物ガ
スのプラズマを用いて行った場合、非エッチング部の表
面に形成した炭素化合物、あるいは非エッチング部の表
層に分散させた炭素化合物が化学的性質として持つハロ
ゲンガスのプラズマあるいはハロゲン化合物ガスのプラ
ズマに対する高い耐久性が発揮されて、さらにハロゲン
化合物ガスのプラズマを用いる場合はハロゲン化合物ガ
スのプラズマ中に含まれており、エッチング中に成膜に
寄与する成分が非エッチング部の上面で選択的に成膜す
るため、非エッチング部の表層のエッチングが抑制され
る。

【００２８】また、一酸化炭素ガスを放電させて発生さ
せたプラズマ中に生成する反応性の高いホットカーボン
を用いることにより、あるいは一酸化炭素ガスと希ガ
ス、例えばアルゴンガスを放電させて発生させたプラズ
マ中に生成する反応性の高いホットカーボンとアルゴン
イオンの運動エネルギを用いることにより、非エッチン
グ部または被覆膜の表面部を、あるいは部分的に、また
は表面部の深い部分まで部分的に炭素化合物化する炭素
化合物化処理が簡便に生産性高く実施できる。炭素化合
物化処理層が簡便に短時間で得られる。

【００２９】また、非エッチング部の上に形成する被覆
膜の表面部に上記被覆膜を構成する物質と上記被覆膜に
含まれる少なくとも１種類以上の金属の炭素化合物との
混合物、例えば窒化シリコンと炭化シリコンからなる絶
縁性炭素化合物層を形成することにより、非エッチング
部を内在する薄膜層をエッチングするに際し、上記と同
様に非エッチング部を保護することができる。

【００３０】また、被覆膜の成膜終了前に炭素化合物ガ
スを添加することにより、被覆膜の表面部を簡便に炭素
化合物との混合物からなる絶縁性炭素化合物層とするこ
とができる。

【００３１】また、被覆膜を原料ガスのプラズマを用い
て形成する際に、上記被覆膜成膜終了前に一酸化炭素ガ
ス、あるいは一酸化炭素ガスと希ガス、例えばアルゴン
ガスを添加することにより、被覆膜の表面部を簡便に炭
素化合物との混合物、硬質の炭素化合物との混合物から
なる絶縁性炭素化合物層とすることができる。

【００３２】また、窒化シリコン、酸化シリコンのうち
少なくとも１種類以上の化合物と炭化シリコンとの混合
膜をストッパ膜として用いることにより、ストッパ膜を
早い成膜速度で形成でき且つストッパー効果が高く、よ
り高い精度で目的とする形状が得られる。

【００３３】また、化学的に安定で、高温耐久性の高い
ダイヤモンド膜をホールエッチングのストッパ膜に用い
ることにより高い精度で目的とする形状が得られる。ま
た、化学的に安定なダイヤモンドライクカーボン膜をホ
ールエッチングのストッパ膜に用いることによりストッ
パ膜上が平坦で且つ高い精度で目的とする形状が得られ
る。

【００３４】また、自己整合によるホールエッチング用
ストッパ膜として炭化シリコン膜を用いることにより、
ホール底で非エッチング部がエッチングされずに残留す
るため、レジストパターンの位置ずれが発生しても所望
の位置にホールを形成することができる。さらにはホー
ル底で非エッチング部がエッチングされずに残留するた
め、レジストパターンより小さいホールを形成すること
ができる。

【００３５】また、ストッパ膜である炭化シリコン膜の
下地に非エッチング部を保護する窒化シリコン膜からな
る保護膜を形成することにより、炭化シリコン膜を形成
する下地として適切であり、自己整合によるホールエッ
チング後、ストッパ膜である炭化シリコン膜を除去する
工程における非エッチング部の保護膜として良好に作用
し、自己整合によるホールエッチング終了後のストッパ
膜の除去が容易で、高い加工精度の加工形状が得られ
る。

【００３６】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例１による基板に形成さ
れた薄膜層のエッチング後の状態を示す模式断面図であ
り、１はエッチングしたくない部分の非エッチング部、
２は非エッチング部１の表層に炭素化合物化処理により
形成された絶縁性炭素化合物層あるいは絶縁性炭素化合
物分散層（以下炭素化合物層と記す）、３は非エッチン
グ部１を内在する薄膜層、４はレジスト、５は基板であ
り、１と３〜５は上記従来法を組み合わせた場合と全く
同じである。なお、この実施例では非エッチング部１と
非エッチング部１を内在する薄膜層３は、どちらも酸化
シリコン膜である。

【００３７】上記のように構成された薄膜が形成された
基板においては、非エッチング部１を内在する薄膜層３
である酸化シリコン膜をハロゲンガスのプラズマあるい
はハロゲン化合物ガスのプラズマを用いてホールエッチ
ングするに際し、エッチングが行われている面の一部が
非エッチング部１に到達後さらにエッチングを続けて
も、炭素化合物が化学的性質として持つハロゲンガスの
プラズマあるいはハロゲン化合物ガスのプラズマに対す
る高い耐久性が発揮され、非エッチング部１の表面に設
けられた炭素化合物層２の表面から先にはエッチングが
進行しない。また、ハロゲン化合物ガスのプラズマを用
いる場合は、ハロゲン化合物ガスのプラズマ中に含ま
れ、エッチング中に成膜に寄与する成分が非エッチング
部１の上面で選択的に成膜するため、非エッチング部１
の表層のエッチングが抑制される。従って、非エッチン
グ部１に損傷を与えることなくエッチングが可能とな
る。非エッチング部１の形状に関係なく、非エッチング
部１の表層に損傷を与えずに非エッチング部１を内在す
る薄膜層３に目的とする形状をエッチングにより形成す
ることができる。さらにパターニングの位置ずれが発生
してもエッチングでき、所望の位置にホールを形成する
ことができる。デザインルールがレジスト寸法の限界以
下であってもエッチングできる。レジストパターンより
小さいホールを形成することができる。

【００３８】実施例２．図２は本発明の実施例２による
薄膜層のエッチング後の状態を示す模式断面図であり、
１〜５は上記実施例１と同様であるが、実施例１とは非
エッチング部１とエッチング形状が異なる。この実施例
でも非エッチング部１と非エッチング部を内在する薄膜
層３は、どちらも酸化シリコン膜である。

【００３９】上記のように構成された薄膜が形成された
基板においても、非エッチング部１を内在する薄膜層３
である酸化シリコン膜をハロゲンガスのプラズマあるい
はハロゲン化合物ガスのプラズマを用いてホールエッチ
ング中に、ホール底の一部が非エッチング部１に到達後
さらにホールエッチングを続けても、上記と同様の作用
により非エッチング部１の表面に設けられた炭素化合物
層２の表面からエッチングが進行しないため、非エッチ
ング部１に損傷を与えることなくホールエッチングが可
能となる。しかもパターニングの位置ずれが発生しても
所望の位置にホールを形成でき、レジストパターンより
小さいホールを形成することができる。

【００４０】なお、上記実施例１，２では非エッチング
部１を内在する薄膜層３が酸化シリコン膜で非エッチン
グ部１も酸化シリコンである場合について記述したが、
非エッチング部１を内在する薄膜層３が酸化シリコン膜
で、非エッチング部１がシリコン、リンドープポリシリ
コン、アルミ、銅、タングステン等の金属、あるいはそ
れらの合金の場合にも非エッチング部１の表層に炭素化
合物化処理により絶縁性炭素化合物層あるいは絶縁性炭
素化合物分散層２を設けることにより同様の効果が期待
できる。

【００４１】また、非エッチング部を内在する薄膜層３
が他の金属酸化物で、非エッチング部１が酸化シリコン
膜の場合も、非エッチング部１に炭素化合物化処理によ
り絶縁性炭素化合物層あるいは絶縁性炭素化合物分散層
２を設けることにより同様の効果が期待できる。

【００４２】また、非エッチング部を内在する薄膜層３
がシリコン、アルミ、銅、タングステン等の金属あるい
は合金の膜で、非エッチング部１が酸化シリコンあるい
は窒化シリコンの場合も、非エッチング部１に炭素化合
物化処理により絶縁性炭素化合物層あるいは絶縁性炭素
化合物分散層２を設けることにより同様の効果が期待で
きる。

【００４３】また、上記実施例１，２では非エッチング
部１を内在する薄膜層３にホールエッチングする場合に
ついて記述したが、非エッチング部１を内在する薄膜層
３を全面エッチングする場合にも非エッチング部１の表
層に絶縁性炭素化合物層あるいは絶縁性炭素化合物分散
層２を設けることにより同様の効果が期待できる。ま
た、例えばシリコンや金属のエッチングに際して層間膜
削れを見込む必要がないので断面構造を薄くできる。

【００４４】実施例３．図３は本発明の実施例３による
薄膜層のエッチング後の状態を示す模式断面図であり、
６は非エッチング部１の表層に形成された被覆膜７の表
層に炭素化合物化処理により形成された絶縁性炭素化合
物層あるいは絶縁性炭素化合物分散層（以下炭素化合物
層と記す）である。なお１，３〜５，７は上記従来法を
組み合わせた場合と全く同じである。この実施例では非
エッチング部１を内在する薄膜層３は酸化シリコン膜で
あり、非エッチング部１の上に形成された被覆膜７はス
トッパ膜としての機能を持たせることを目的としている
窒化シリコン膜である。

【００４５】上記のように構成されたエッチング時の選
択比向上方法においては、非エッチング部１を内在する
薄膜層３である酸化シリコン膜のハロゲンガスのプラズ
マあるいはハロゲン化合物ガスのプラズマによるホール
エッチング中に、ホール底の一部が非エッチング部１の
上に形成された被覆膜７に到達後さらにホールエッチン
グを続けても、上記と同様に、非エッチング部１の上に
形成された被覆膜７上に設けられた炭素化合物層６の表
面からエッチングが進行しないため非エッチング部１の
上に形成された被覆膜７に損傷を与えることなくホール
エッチングを行うことができる。即ち非エッチング部１
に損傷を与えることなくホールエッチングを行える。

【００４６】なお、本実施例３では非エッチング部１を
内在する薄膜層３が酸化シリコン膜で非エッチング部１
の上に形成された被覆膜７が窒化シリコン膜である場合
について記述したが、非エッチング部１を内在する薄膜
層３が酸化シリコン膜で非エッチング部１の上に形成さ
れた被覆膜７がリンドープポリシリコン膜の場合にも非
エッチング部１の上に形成された被覆膜７の表層に炭素
化合物化処理により炭素化合物層６を設けることにより
同様の効果が期待できる。ただし、この場合エッチング
終了後、非エッチング部の上に形成された被覆膜７の表
層に設けられた炭素化合物層６を除去するために、例え
ばプラズマ発生装置を用いて、基板温度５０℃、酸素ガ
ス流量８００ＳＣＣＭ、四フッ化炭素ガス流量５０ＳＣ
ＣＭ、圧力１Ｔｏｒｒ、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦ
を５００Ｗとして３０秒間放電させる工程を追加するこ
とが好ましい。

【００４７】また、非エッチング部１を内在する薄膜層
３が他の金属酸化物で、非エッチング部１の上に形成さ
れた被覆膜７が窒化シリコン膜の場合も非エッチング部
１の上に形成された被覆膜７に炭素化合物層６を設ける
ことにより同様の効果が期待できる。

【００４８】さらに、非エッチング部１を内在する薄膜
層３がシリコン、アルミ、銅、タングステン等の金属あ
るいは合金の膜で、非エッチング部１の上に形成された
被覆膜７が酸化シリコン膜あるいは窒化シリコン膜の場
合も、非エッチング部１の上に形成された被覆膜７に炭
素化合物層６を設けることにより同様の効果が期待でき
る。

【００４９】実施例４．次に非エッチング部１、あるい
は非エッチング部１の上に形成した被覆膜７の表面に炭
素化合物化処理を施す方法について、非エッチング部１
の上に形成した被覆膜７の表面に炭素化合物化処理する
場合を例に説明する。非エッチング部の上に形成した被
覆膜７、例えば６インチシリコンウェハ上の窒化シリコ
ン膜の表層を、ＥＣＲ型プラズマ発生装置を用い、周波
数２４５０ＭＨｚのマイクロ波の出力を１．８ＫＷ、周
波数１３．５６ＭＨｚのＲＦを３５０Ｗ、基板温度２５
℃、一酸化炭素ガス流量２０ＳＣＣＭ、圧力１ｍＴｏｒ
ｒとして放電させることにより炭素化合物化処理した。
簡単に上記窒化シリコン膜の表層を緻密に炭素化合物化
することができた。

【００５０】なお、本実施例４では、非エッチング部の
上に形成した被覆膜７である窒化シリコン膜の表層を炭
素化合物化処理する場合について述べたが、シリコン、
リンドープポリシリコン、アルミ、銅、タングステン等
の金属、あるいはそれらの合金膜、あるいは酸化シリコ
ン膜、あるいはシリコン以外の金属の酸化物の膜におい
ても同様の方法で同様の効果が期待できる。

【００５１】実施例５．上記実施例４では一酸化炭素ガ
スのプラズマを用いて炭素化合物化処理したが、一酸化
炭素ガスとアルゴンガスのプラズマを用いても同様の効
果が期待できる。

【００５２】図４は本発明に係わる一酸化炭素ガスとア
ルゴンガスのプラズマを用いて基板５の上の非エッチン
グ部１の表層に炭素化合物化処理により炭素化合物層６
を形成する装置（平行平板型プラズマ発生装置）を示す
構成図で、１２は真空チャンバ、１３は排気系、１４は
表面処理用ガス供給系、１５は高周波電源、１６は上部
電極、１７は下部電極である。非エッチング部の上に形
成した被覆膜７、例えば６インチシリコンウェハ上の窒
化シリコン膜の表層に、平行平板型プラズマ発生装置を
用いて、基板温度ー３℃、一酸化炭素ガス流量４０ＳＣ
ＣＭ、アルゴンガス流量８００ＳＣＣＭ、圧力３５０ｍ
Ｔｏｒｒとして周波数３８０ｋＨｚのＲＦを８００Ｗで
５分間放電させ、炭素化合物化処理を施した。簡便な装
置と方法により窒化シリコン膜の表層により深く、より
硬質の炭素化合物層を形成することができた。

【００５３】次に、本実施例を用いて非エッチング部の
上に形成した被覆膜７である窒化シリコン膜の表層に形
成した炭素化合物層６をオージェ電子分光で分析した結
果について説明する。炭素化合物化処理した窒化シリコ
ン膜の深さ方向のオージェプロファイルの測定に用いる
アルゴンイオン銃の窒化シリコン膜のエッチング速度を
求めるために、アルゴンイオン銃の設定を加速電圧３ｋ
Ｖ、ビーム径０.５ｎｍｘ１.０ｎｍ(楕円)、圧力７ｘ
１０^ー2Ｐａとし、シリコン基板上に４００ｎｍ窒化シ
リコン成膜したサンプルを７０度傾斜させてアルゴンイ
オン銃で５分間エッチングした後、シリコンと窒素のオ
ージェピークを測定する作業を繰り返したところ、１０
０分後に窒素のピークがなくなりシリコンのピークが増
加したことから、このアルゴンイオン銃のエッチングレ
ートは毎分４ｎｍであることがわかった。図５はアルゴ
ンイオン銃で１分間エッチングした後、炭素と窒素と酸
素のオージェピークを測定する作業を繰り返し、各ピー
ク強度をｍｏｌ％に換算した深さ方向のオージェプロフ
ァイルを示す特性図である。縦軸が相対濃度(％)、横軸
が（分析）深さ(ｎｍ)を表し、特性曲線ａは炭素の、特
性曲線ｂは窒素の、特性曲線ｃは酸素のオージェプロフ
ァイルを示す。図５から、表面から１０ｎｍ程度までは
炭素の膜であること、深さ１０ｎｍから深さ２５ｎｍま
で酸素が存在すること、炭素は３５ｎｍまで存在するこ
とがわかる。従って、本実施例の炭素化合物化処理によ
る炭素化合物層６は、表面から深さ１５ｎｍ程度の自然
酸化膜とその下のさらに１０ｎｍ程度までであることが
わかる。

【００５４】次に、本実施例を用いて表層に炭素化合物
化処理による炭素化合物層６を設けた窒化シリコン膜の
エッチング特性について説明する。６インチのシリコン
基板に窒化シリコン膜を４００ｎｍ成膜し、さらに本実
施例を用いて炭素化合物層６を形成し、その後、レジス
ト４を用いて０．５μｍのホールのパターニングを行
い、この基板５をＥＣＲ型酸化シリコン膜エッチング装
置を用いて周波数２４５０ＭＨｚのマイクロ波の出力を
１．８ＫＷ、周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦを３５０
Ｗ、Ｃ₄Ｆ₈ガス流量４０ＳＣＣＭ、酸素ガス流量１１Ｓ
ＣＣＭ、圧力０．７ｍＴｏｒｒ、基板温度３０℃で１分
間エッチングした。また、同様の基板に上記と同様の成
膜を行い、本実施例を用いることなく上記と同様のエッ
チングを行った。その結果、通常のエッチング条件では
窒化シリコン膜は毎分２０ｎｍ程度エッチングされる
が、本実施例による炭素化合物層６を設けるとホール底
の周辺部分では炭素化合物層６の上にデポが起こり、ホ
ール底の中心では炭素化合物層６のみエッチングされ
る、あるいは炭素化合物層６の表面でエッチングが抑制
されるため、窒化シリコン膜は全くエッチングされなか
った。

【００５５】なお、本実施例５においては、炭素化合物
層６への運動エネルギ供給と一酸化炭素ガス希釈用希ガ
スとしてアルゴンを用いたがヘリウムガスを用いても同
様の効果が期待できる。

【００５６】また、上記実施例４，５では、非エッチン
グ部の上に形成した被覆膜７である窒化シリコン膜の表
層を炭素化合物化処理し、炭素化合物層６を形成する場
合について述べたが、シリコン、リンドープポリシリコ
ン、アルミ、銅、タングステン等の金属、あるいはそれ
らの合金膜、あるいは酸化シリコン膜、あるいはシリコ
ン以外の金属の酸化物の膜においても同様の方法で同様
の効果が期待できる。

【００５７】また、上記実施例では、酸化シリコン膜を
エッチングする方法としてＥＣＲ型エッチング装置とエ
ッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈ガスと酸素ガスを用いたが、
上記エッチング装置とエッチングガスとしてＣ₃Ｆ₈ガス
と酸素ガスあるいはＣ₂Ｆ₆ガスと酸素ガスを用いた方
法、あるいは平行平板型エッチング装置とエッチングガ
スとして四フッ化炭素ガスと三フッ化メタンガスと希ガ
スを用いる方法、あるいは前記エッチング装置とエッチ
ングガスとして前記エッチングガスに一酸化炭素ガスを
添加した用いる方法、あるいは磁場印加平行平板型エッ
チング装置とエッチングガスとして三フッ化メタンガス
と一酸化炭素ガスを用いた方法、あるいはヘリコン波プ
ラズマエッチング装置を用いた方法、あるいはＲＦ磁界
印加平行平板型エッチング装置とＣ₃Ｆ₈ガスを用いた方
法等においても同様の効果が期待できる。

【００５８】なお、上記実施例での炭素化合物化処理で
は、非エッチング部１の表層、あるいは非エッチング部
の上に形成された被覆膜７の表層に炭素化合物化処理が
行われると同時に炭素化合物化処理により形成される炭
素化合物層６の表面にカーボンの膜が堆積する可能性が
高いため、炭素化合物化処理の時間を短くする、あるい
は圧力を低くする、あるいは一酸化炭素ガスの流量を少
なくする、あるいは炭素化合物化処理後に酸素ガスのプ
ラズマを用いてクリーニングする等の工程を追加するこ
とが好ましい。

【００５９】実施例６．上記実施例では、別の工程とし
て表層の炭素化合物化処理を行うものとしている。しか
し、非エッチング部１の上に形成される被覆膜７の表層
を被覆膜７を構成している物質と被覆膜７に含まれる金
属の炭素化合物との混合物の膜（炭素化合物分散層６）
とし、非エッチング部１の上に形成される被覆膜７の成
膜工程の終了前に被覆膜７の表面に被覆膜７を構成する
物質と被覆膜７に含まれる少なくとも１種類の金属の炭
素化合物との混合物の膜を成膜するようにしてもよく、
上記実施例と同様の効果が得られる。

【００６０】非エッチング部１の上に形成される被覆膜
７が窒化シリコン膜の場合は、例えば、熱ＣＶＤ装置に
よりジクロルシラン３０ＳＣＣＭ、アンモニア１８０Ｓ
ＣＣＭ、圧力６００ｍＴｏｒｒ、基板温度７８０℃で被
覆膜７の窒化シリコン膜の成膜を行い、成膜終了前にエ
チレンガスを１０ＳＣＣＭ添加することにより６インチ
シリコンウェハ上の窒化シリコン膜の表面層に窒化シリ
コンと炭化シリコンの混合膜、即ち炭素化合物分散層６
を成膜することができる。

【００６１】本実施例では、熱ＣＶＤ装置を用いたが、
例えばＲＦプラズマＣＶＤ装置によりアンモニアガス３
００ＳＣＣＭ、窒素ガス１５０ＳＣＣＭ、シランガス３
０ＳＣＣＭ、圧力１Ｔｏｒｒ、基板温度２００℃で窒化
シリコン膜の成膜を行う際、成膜終了前にアンモニアガ
ス１００ＳＣＣＭ、窒素ガス５０ＳＣＣＭ、シランガス
３０ＳＣＣＭ、メタンガス２００ＳＣＣＭとして窒化シ
リコン膜の表面に窒化シリコンと炭化シリコンの混合膜
を成膜した場合も同様の効果が期待できる。

【００６２】また、本実施例では、被覆膜７である窒化
シリコン膜の表面に炭素化合物分散層６として窒化シリ
コンと炭化シリコンの混合膜を成膜する場合について述
べたが、テトラエチルオキソシランガスを用いて被覆膜
７として酸化シリコン膜を成膜する際、成膜終了前にエ
チレンガスを添加した場合も同様の効果が期待できる。

【００６３】また、本実施例では、炭素化合物ガスとし
てエチレンガスあるいはメタンガスを用いたが、エタン
ガス、プロパンガス等の他の炭化水素ガスやフッ素を含
む炭素化合物ガスを用いた場合も同様の効果が期待でき
る。

【００６４】実施例７．被覆膜成膜工程に際し、被覆膜
７の表面に被覆膜７を構成する物質とそれに含まれる少
なくとも１種類の金属の炭素化合物との混合物膜（炭素
化合物分散層６）を成膜する別の方法について説明す
る。ＲＦプラズマＣＶＤ装置によりアンモニアガス３０
０ＳＣＣＭ、窒素ガス１５０ＳＣＣＭ、シランガス３０
ＳＣＣＭ、基板温度２００℃で被覆膜７の窒化シリコン
膜の成膜を行う際、成膜終了前にアンモニアガス１００
ＳＣＣＭ、窒素ガス５０ＳＣＣＭ、シランガス３０ＳＣ
ＣＭ、一酸化炭素ガス１００ＳＣＣＭ、圧力１Ｔｏｒ
ｒ、とすることにより６インチシリコンウェハ上の窒化
シリコン膜の表面に窒化シリコンと炭化シリコンの緻密
な混合膜（炭素化合物分散層６）を成膜することができ
る。

【００６５】なお、本実施例では、被覆膜７の窒化シリ
コン膜の表面に炭素化合物分散層６として窒化シリコン
と炭化シリコンの混合膜を成膜する場合について述べた
が、テトラエチルオキソシランガスを用いて酸化シリコ
ン膜を被覆膜７として成膜する際、一酸化炭素ガスを添
加して酸化シリコン膜の表面に酸化シリコンと炭化シリ
コンの混合膜（炭素化合物分散層６）を成膜した場合に
も同様の効果が期待できる。

【００６６】また、本実施例では、ＲＦプラズマＣＶＤ
装置を用いる場合について記述したが、例えばマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＣＲ型ＣＶＤ装置を
用いる場合にも同様の効果が期待できる。

【００６７】実施例８．また、上記実施例では、非エッ
チング部の上に形成された被覆膜７の成膜終了前に添加
するガスとして一酸化炭素ガスを用いたが、一酸化炭素
ガスとアルゴンガスを用いても同様の効果が期待でき
る。

【００６８】例えば、ＲＦプラズマＣＶＤ装置によりア
ンモニアガス３００ＳＣＣＭ、窒素ガス１５０ＳＣＣ
Ｍ、シランガス３０ＳＣＣＭ、基板温度２００℃で窒化
シリコン膜の成膜を行う際、成膜終了前にアンモニアガ
ス１００ＳＣＣＭ、窒素ガス５０ＳＣＣＭ、シランガス
３０ＳＣＣＭ、一酸化炭素ガス１００ＳＣＣＭ、アルゴ
ンガス２００ＳＣＣＭとすることにより６インチシリコ
ンウェハ上の窒化シリコン膜の表層に硬質の窒化シリコ
ンと炭化シリコンの混合膜を成膜することができた。

【００６９】なお、本実施例では、被覆膜７の窒化シリ
コン膜の表面に炭素化合物分散層６の窒化シリコンと炭
化シリコンの混合膜を成膜する場合について述べたが、
被覆膜７としてテトラエチルオキソシランガスを用いて
酸化シリコン膜を成膜する際、一酸化炭素ガスとアルゴ
ンガスを添加して酸化シリコン膜の表面に硬質の酸化シ
リコンと炭化シリコンの混合膜（炭素化合物分散層６）
を成膜した場合にも同様の効果が期待できる。

【００７０】また、本実施例では、ＲＦプラズマＣＶＤ
装置を用いる場合について記述したが、例えばマイクロ
波プラズマＣＶＤ装置、あるいはＥＣＲ型ＣＶＤ装置を
用いる場合にも同様の効果が期待できる。

【００７１】実施例９．上記実施例６〜８では、非エッ
チング部の上に形成された被覆膜７を構成している物質
と被覆膜７に含まれる金属の炭素化合物との混合物の膜
を炭素化合物分散層６として用いたが、例えば、ＲＦプ
ラズマＣＶＤ装置によりアンモニアガス１００ＳＣＣ
Ｍ、窒素ガス５０ＳＣＣＭ、シランガス３０ＳＣＣＭ、
一酸化炭素ガス１００ＳＣＣＭ、アルゴンガス２００Ｓ
ＣＣＭとすることにより、非エッチング部１を表面に持
つ６インチシリコンウェハ上に硬質の窒化シリコンと炭
化シリコンの混合膜のストッパ膜１１を形成した場合に
も同様の効果が得られる。

【００７２】本実施例では、窒化シリコンと炭化シリコ
ンの混合膜をストッパ膜１１として用いたが、テトラエ
チルオキソシランガスと一酸化炭素ガスとアルゴンガス
を用いて酸化シリコンと炭化シリコンの混合膜をストッ
パ膜１１として成膜した場合にも同様の効果が期待でき
る。

【００７３】実施例１０．図６は半導体装置製造方法に
適用してダイヤモンド膜をストッパ膜１１として用いる
場合のエッチング後の薄膜を示す模式断面図で、８はゲ
ート電極、９はＬＤＤ、１０は下敷酸化膜、１１はスト
ッパ膜である。１，３〜５，８〜１０は上記従来法の組
み合わせを用いる場合と全く同一のものである。

【００７４】この実施例においては、ストッパ膜１１
は、例えば、熱ＣＶＤ装置を用いて、基板温度８００
℃、メタンガス流量２ＳＣＣＭ、水素ガス流量４００Ｓ
ＣＣＭ、圧力５Ｔｏｒｒで成膜したダイヤモンド膜であ
る。ダイヤモンド膜は化学的に安定で、高温耐久性が高
いので、ホールエッチングに際し、ストッパ膜１１に用
いることにより高い精度で目的とする形状が得られた。

【００７５】また、本実施例では、成膜方法として熱Ｃ
ＶＤ装置を用いたがＲＦプラズマＣＶＤ装置あるいはマ
イクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜したダイヤモ
ンド膜の場合も同様の効果が得られる。

【００７６】また、本実施例では、半導体装置製造方法
に適用して説明したが、マイクロマシニング等のドライ
エッチングで形状を形成する技術分野に用いた場合にも
同様の効果が期待できる。

【００７７】また、本実施例では、図６に示すようにエ
ッチングしたくない部分１の上に下敷酸化膜１０を形成
した場合について記述したが、下敷酸化膜１０がない場
合にも同様の効果が得られる。

【００７８】また、本実施例のストッパ膜１１であるダ
イヤモンド膜は、平行平板型エッチング装置を用いて、
基板温度を室温、水素ガス流量２００ＳＣＣＭ、圧力３
５０ｍＴｏｒｒとして周波数３８０ＫＨｚのＲＦで放電
させることにより発生する水素ラジカルにより簡単にエ
ッチングすることができる。

【００７９】実施例１１．また、上記実施例では、ダイ
ヤモンド膜をストッパ膜として用いたが、ダイヤモンド
ライクカーボン膜をストッパ膜１１として用いた場合に
も、上記と同様ストッパ膜１１上が平坦で且つ高い精度
で目的とする形状が得られる。

【００８０】次に、本実施例を用いたストッパ膜１１の
エッチング特性について説明する。６インチのシリコン
基板に２００ｎｍ酸化シリコン膜を成膜し、さらに平行
平板型プラズマ発生装置を用いて、基板温度を室温、メ
タンガス流量２０ＳＣＣＭ、圧力８０ｍＴｏｒｒとして
周波数１３．５６ＭＨｚのＲＦを３０Ｗで２５分間放電
させることによりダイヤモンドライクカーボン膜を１５
０ｎｍ成膜し、その後、レジストを用いて０．５μｍの
ホールのパターニングを行い、このシリコン基板をＥＣ
Ｒ型酸化シリコン膜エッチング装置を用いて周波数２４
５０ＭＨｚのマイクロ波の出力を１．８ＫＷ、周波数１
３．５６ＭＨｚのＲＦを３５０Ｗ、Ｃ₄Ｆ₈ガス流量４０
ＳＣＣＭ、酸素ガス流量１１ＳＣＣＭ、圧力０．７ｍＴ
ｏｒｒ、基板温度３０℃で１分間エッチングを行った。
その結果、通常のエッチング条件では窒化シリコン膜を
ストッパ膜１１として用いても毎分２０ｎｍ程度エッチ
ングされるが、本実施例によるダイヤモンドライクカー
ボン膜をストッパ膜１１に用いるとホール底でストッパ
膜１１上にデポが起こり、ストッパ膜１１の下は全くエ
ッチングされないことがわかる。

【００８１】なお、本実施例のストッパ膜１１であるダ
イヤモンドライクカーボン膜は、該ダイヤモンドライク
カーボン膜の成膜に用いた平行平板型プラズマ発生装置
を用いて、基板温度を室温、水素ガス流量５０ＳＣＣ
Ｍ、圧力１００ｍＴｏｒｒとして周波数１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦで放電させることにより発生する水素ラジカル
により簡単にエッチングすることができる。

【００８２】実施例１２．実施例１０，１１ではダイヤ
モンド膜あるいはダイヤモンドライクカーボン膜を用い
たが、図６のようにストッパ膜１１を用いて自己整合に
よりホールエッチングする際には、絶縁性炭化シリコン
膜をストッパ膜１１として用いるようにするとよい。例
えば、ＥＣＲ型ＣＶＤ装置を用いて周波数２４５０ＭＨ
ｚのマイクロ波の出力を６００Ｗ、基板温度８００℃、
シランガス流量１２ＳＣＣＭ、アセチレンガス流量７Ｓ
ＣＣＭ、アルゴンガス流量３６ＳＣＣＭ、圧力２ｍＴｏ
ｒｒとして２分間成膜することにより、膜厚５０ｎｍの
絶縁性炭化シリコン膜をストッパ膜１１として形成し
た。これによりホール底で非エッチング部がエッチング
されずに残留するため、レジストパターンの位置ずれが
発生しても所望の位置にホールを形成することができ
る。さらにはホール底で非エッチング部がエッチングさ
れずに残留するため、レジストパターンより小さいホー
ルを形成することができる。

【００８３】実施例１３．実施例１２では絶縁性炭化シ
リコン膜をストッパ膜１１として用いたが、例えば、エ
ッチングしたくない部分の上に、熱ＣＶＤ装置を用いて
ジクロルシランガス３０ＳＣＣＭ、アンモニアガス１８
０ＳＣＣＭ、基板温度３５０℃で２５分間かけて成膜し
た膜厚５０ｎｍの窒化シリコン膜を保護膜として成膜
し、その後、ＥＣＲ型ＣＶＤ装置を用いて周波数２４５
０ＭＨｚのマイクロ波の出力を６００Ｗ、基板温度８０
０℃、シランガス流量１２ＳＣＣＭ、アセチレンガス流
量７ＳＣＣＭ、アルゴンガス流量３６ＳＣＣＭ、圧力２
ｍＴｏｒｒとして２分間成膜した膜厚５０ｎｍの絶縁性
炭化シリコン膜を用いた二層構造の膜をストッパ膜１１
として用いた場合にも同様の効果が得られる。

【００８４】上記のように構成されたストッパ膜１１
は、酸化シリコン膜のホールエッチング中にホール底の
一部が絶縁性炭化シリコン膜表面に到達後さらにホール
エッチングを続けても、絶縁性炭化シリコン膜のエッチ
ング速度が非常に遅いため、絶縁性炭化シリコン膜が２
０ｎｍ程度エッチングされるだけで窒化シリコン膜に損
傷を与えることなくシリコン基板上の絶縁性炭化シリコ
ン膜に到達するホールエッチングを行うことができる。
また、絶縁性炭化シリコン膜がエッチングされても窒化
シリコン膜のエッチング速度も比較的遅いため１０秒程
度のエッチングでは窒化シリコン膜は貫通しないのでス
トッパ膜１１としての機能を十二分に果たすことができ
る。

【００８５】さらに、エッチングしたくない部分を内在
する薄膜層３にストッパ膜１１まで到達するホールを形
成後、ホール底の絶縁性炭化シリコン膜のエッチング
は、四塩化珪素ガスのプラズマを用いて行う。このスト
ッパ膜１１の除去工程において、絶縁性炭化シリコン膜
エッチング後さらにエッチングを続けると、ストッパ膜
１１の下がシリコン基板の場合、上記シリコン基板が損
傷するが、下地は四塩化珪素ガスのプラズマでエッチン
グする場合にエッチング速度の遅い窒化シリコン膜であ
るため、シリコン基板に損傷は起こらない。次に、ホー
ル底の絶縁性炭化シリコン膜エッチング後、ホール底で
且つシリコン基板上の窒化シリコン膜のエッチングは、
例えば四フッ化炭素ガスと三フッ化メタンガスとアルゴ
ンガスのプラズマを用いる従来の方法、あるいは二フッ
化メタンガスとアルゴンガスのプラズマを用いる従来の
方法等でシリコン基板に損傷を与えることなく行うこと
ができる。

【００８６】本実施例では、エッチングしたくない部分
の上に形成した窒化シリコンと炭化シリコンの混合膜を
ストッパ膜１１として用いたが、非エッチング部１の上
にホットキャリアを防止するために酸化シリコン膜を形
成した後、さらにストッパ膜１１である炭化シリコン膜
を除去する工程における保護膜である窒化シリコン膜を
形成し、さらにストッパ膜１１としての炭化シリコン膜
を形成した場合にも同様の効果が得られる。

【００８７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、エッチングしたくない部分の表層あるいは表面に、
絶縁性の炭素化合物分散層あるいは炭素化合物層を設け
ているため、例えばハロゲンガスまたはハロゲン化合物
ガスのプラズマを用いてエッチングするに際して、エッ
チングしたくない部分の形状に関係なく、これを保護、
エッチングしたくない部分の表層に損傷を与えずにエッ
チングできるので、エッチングしたくない部分を内在す
る薄膜層に目的とする形状を形成することができる。

【００８８】また、薄膜層に内在するエッチングしたく
ない部分、あるいはこのエッチングしたくない部分を被
う被覆膜の表面部を炭素化合物化処理して上記エッチン
グしたくない部分あるいは被覆部の表面部に絶縁性炭素
化合物層または絶縁性炭素化合物が分散した層を形成す
るようにしたので、エッチングしたくない部分を内在す
る薄膜層のエッチングを例えばハロゲンガスまたはハロ
ゲン化合物ガスのプラズマを用いて行った場合、エッチ
ングしたくない部分の表面に形成した炭素化合物あるい
はエッチングしたくない部分に分散させた炭素化合物
が、化学的性質として持つハロゲンガスのプラズマある
いはハロゲン化合物ガスのプラズマに対する高い耐久性
が発揮されて、さらにハロゲン化合物ガスのプラズマを
用いる場合はハロゲン化合物ガスのプラズマ中に含ま
れ、エッチング中に成膜に寄与する成分がエッチングし
たくない部分の上面で選択的に成膜するため、エッチン
グしたくない部分の表層のエッチングが抑制される。

【００８９】また、一酸化炭素ガスを放電させて発生さ
せたプラズマ中に生成する反応性の高いホットカーボン
を用いることにより、あるいは一酸化炭素ガスと希ガ
ス、例えばアルゴンガスを放電させて発生させたプラズ
マ中に生成する反応性の高いホットカーボンとアルゴン
イオンの運動エネルギを用いることにより、エッチング
したくない部分または被覆膜の表面部を、部分的に、あ
るいは表面部の深い部分まで部分的に炭素化合物化する
炭素化合物化処理が簡便に生産性高く実施できる。炭素
化合物化処理層が簡便に短時間で得られる。

【００９０】また、エッチングしたくない部分の上に形
成する被覆膜の表面部に上記被覆膜を構成する物質とそ
れに含まれる少なくとも１種類以上の金属の炭素化合物
との混合物からなる絶縁性炭素化合物層を形成すること
により、エッチングしたくない部分を内在する薄膜層を
エッチングするに際し、上記と同様にエッチングしたく
ない部分を保護することができる。

【００９１】また、被覆膜の成膜終了前に炭素化合物ガ
ス、例えば一酸化炭素ガスを添加することにより、被覆
膜の表面部を簡便に炭素化合物との混合物からなる絶縁
性炭素化合物層とすることができる。

【００９２】また、被覆膜を原料ガスのプラズマを用い
て形成する際に、上記被覆膜成膜終了前に一酸化炭素ガ
ス、あるいは一酸化炭素ガスと希ガス、例えばアルゴン
ガスを添加することにより、被覆膜の表面部を簡便に炭
素化合物との混合物、硬質の炭素化合物との混合物から
なる絶縁性炭素化合物層とすることができる。

【００９３】また、窒化シリコン、酸化シリコンのうち
少なくとも１種類以上の化合物と炭化シリコンとの混合
膜をストッパ膜として用いることにより、成膜速度が早
く且つ効果の高いストッパ膜により高い精度で目的とす
る形状が得られる。

【００９４】また、化学的に安定で、高温耐久性の高い
ダイヤモンド膜をホールエッチングのストッパ膜に用い
ることにより高い精度で目的とする形状が得られる。ま
た、化学的に安定なダイヤモンドライクカーボン膜をホ
ールエッチングのストッパ膜に用いることによりストッ
パ膜上が平坦で且つ高い精度で目的とする形状が得られ
る。

【００９５】また、自己整合によるホールエッチング用
ストッパ膜として絶縁性炭化シリコン膜を用いることに
よりレジストパターンの位置ずれが発生しても所望の位
置にホールを形成することができる。また、ホール底で
エッチングしたくない部分がエッチングされずに残留す
るためレジストパターンより小さいホールを形成するこ
とができる。

【００９６】また、ストッパ膜である炭化シリコン膜の
下地に非エッチング部を保護する窒化シリコン膜からな
る保護膜を形成することにより、炭化シリコン膜を形成
する下地として適切であり、自己整合によるホールエッ
チング後、ストッパ膜である炭化シリコン膜を除去する
工程における非エッチング部の保護膜として良好に作用
し、自己整合によるホールエッチング終了後のストッパ
膜の除去が容易で、高い加工精度の加工形状が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による薄膜のエッチング後の
状態を示す模式断面図である。

【図２】本発明の実施例２による薄膜のエッチング後の
状態を示す模式断面図である。

【図３】本発明の実施例３による薄膜のエッチング後の
状態を示す模式断面図である。

【図４】本発明の実施例５に係わる炭素化合物化処理装
置を示す構成図である。

【図５】本発明の実施例５の炭素化合物化処理層の分析
結果、深さ方向のオージェプロファイルを示す特性図で
ある。

【図６】本発明の実施例８による薄膜のエッチング後の
状態を示す模式断面図である。

【符号の説明】

１エッチングしたくない部分２炭素化合物層あるいは炭素化合物を分散させた層３エッチングしたくない部分を内在する薄膜層４レジスト５基板６炭素化合物層あるいは炭素化合物を分散させた層７被覆膜１１ストッパ膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチングにより所望の材料構造を形成
する薄膜層において、上記薄膜層内に内在するエッチン
グしたくない部分の、少なくともエッチング除去する部
分との界面部に絶縁性炭素化合物層または絶縁性炭素化
合物が分散した層を設けたことを特徴とする薄膜層。
【請求項２】薄膜層を所望の材料構造に形成するエッ
チング方法において、予め上記薄膜層形成に際し、上記
薄膜層に内在するエッチングしたくない部分の表面部を
炭素化合物化処理して上記エッチングしたくない部分の
表面部に絶縁性炭素化合物層または絶縁性炭素化合物が
分散した層を形成し、その後残る成膜工程を施すように
したことを特徴とするエッチング方法。
【請求項３】薄膜層を所望の材料構造に形成するエッ
チング方法において、予め上記薄膜層形成に際し、上記
薄膜層に内在するエッチングしたくない部分の表面を被
う被覆膜を形成し、次いで上記被覆膜の表面部を炭素化
合物化処理して上記被覆膜の表面部に絶縁性炭素化合物
層または絶縁性炭素化合物が分散した層を形成し、その
後残る成膜工程を施すようにしたことを特徴とするエッ
チング方法。
【請求項４】一酸化炭素ガスのプラズマ、または一酸
化炭素ガスと希ガスのプラズマを用いて炭素化合物化処
理を行うことを特徴とする請求項２または３記載のエッ
チング方法。
【請求項５】薄膜層を所望の材料構造に形成するエッ
チング方法において、予め上記薄膜層形成に際し、上記
薄膜層に内在するエッチングしたくない部分の表面を被
う被覆膜を形成するとともに、上記被覆膜の表面部に上
記被覆膜を構成する物質と上記被覆膜に含まれる少なく
とも１種類以上の金属の炭素化合物との混合物からなる
絶縁性炭素化合物分散層を形成し、その後残る成膜工程
を施すようにしたことを特徴とするエッチング方法。
【請求項６】被覆膜の成膜終了前に炭素化合物ガスを
添加して絶縁性炭素化合物分散層を形成するようにした
ことを特徴とする請求項５記載のエッチング方法。
【請求項７】被覆膜を原料ガスのプラズマを用いて形
成する際に、上記被覆膜成膜終了前に一酸化炭素ガス、
あるいは一酸化炭素ガスと希ガスを添加して絶縁性炭素
化合物分散層を形成するようにしたことを特徴とする請
求項５記載のエッチング方法。
【請求項８】エッチングしたくない部分に予めストッ
パ膜を形成しておき、薄膜層をエッチングし、所望の材
料構造を形成するエッチング方法において、上記ストッ
パ膜として窒化シリコンと酸化シリコンのうち少なくと
も１種類以上の化合物と絶縁性炭化シリコンとの混合物
からなる薄膜を形成するようにしたことを特徴とするエ
ッチング方法。
【請求項９】エッチングしたくない部分を内在する薄
膜層にホールエッチングを施す際に、上記エッチングし
たくない部分の上面と側面に予めストッパ膜を形成して
おくエッチング方法において、上記ストッパ膜としてダ
イヤモンド膜あるいはダイヤモンドライクカーボン膜を
形成するようにしたことを特徴とするエッチング方法。
【請求項１０】エッチングしたくない部分を内在する
薄膜層にホールエッチングを施す際に上記エッチングし
たくない部分の上面と側面に予めストッパ膜を形成して
おくエッチング方法において、上記ストッパ膜として絶
縁性炭化シリコン膜を形成し、自己整合によりホールエ
ッチングするようにしたことを特徴とするエッチング方
法。
【請求項１１】ストッパ膜の下地にエッチングしたく
ない部分を保護する窒化シリコン膜からなる保護膜を形
成するようにしたことを特徴とする請求項１０記載のエ
ッチング方法。