JPH07221068A

JPH07221068A - プラズマ装置およびこれを用いたドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH07221068A
Application number: JP2728594A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ヘリコン波プラズマを用い、ＳｉＯ_x系材料
膜の良好なエッチングを行う。【構成】ヘリコン波プラズマ装置のプロセス・チャン
バ７の天板６をＳｉプレートを用いて構成し、かつこれ
をヒータ４で加熱可能な構成とする。このプロセス・チ
ャンバ７内で、ｃ−Ｃ₄Ｆ₈等の通常のフルオロカーボ
ン系ガスを用いてＳｉＯ_x層間絶縁膜をエッチングす
る。上記Ｓｉプレートに不純物ドーピングを行って導電
性を付与することにより、上記天板６を基板バイアスに
対するＤＣ接地電極として用いても良い。【効果】ヘリコン波プラズマＰ_H中の過剰なＦ^*は、
加熱された上記天板６と接触してＳｉＦ_xを生成し、プ
ロセス・チャンバ７外へ排気される。したがって、下地
のＳｉ基板やポリシリコン下層配線に対して高い選択比
を維持しながら接続孔を開口することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば半導体装置の
製造に適用されるプラズマ装置およびこれを用いたドラ
イエッチング方法に関し、特にヘリコン波プラズマを用
い、たとえば酸化シリコン系材料層へ微細な接続孔を開
口するエッチングを良好に行うことを可能とする装置お
よび方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＤＲＡＭにおけるスタック型キャ
パシタ、ＳＲＡＭにおける多層ポリシリコン配線、ある
いは論理素子における多層配線の採用等に伴い、平坦化
された厚い絶縁膜に高アスペクト比を有する接続孔を開
口する必要が生じている。したがって、酸化シリコン
（ＳｉＯ_x）系材料膜のドライエッチングは、半導体装
置の製造において行われるエッチングの中でも、最も難
度の高いもののひとつとなっている。

【０００３】ＳｉＯ_x系材料膜のドライエッチングで
は、一般にフルオロカーボン系のガスから解離生成する
ＣＦ_x ⁺を利用してイオン・スパッタリングに近い機構
で異方性を達成している。この場合、異方性の確保およ
びマイクロローディング効果の低減を図る上で、２７Ｐ
ａ（〜２００ｍＴｏｒｒ）近傍における低ガス圧放電に
よりイオンの平均自由行程を延長させることが有効であ
ることが知られている。しかしその一方で、かかる低ガ
ス圧領域ではエッチング反応に関与する化学種の密度が
低くなり、低エッチング速度、低スループットといった
問題が生ずる。

【０００４】したがって、先端的な半導体装置の製造に
あたっては、低ガス圧下でも高密度なプラズマを生成可
能なプラズマ装置が望まれている。かかる状況下で近
年、幾種類かの新しい高密度プラズマ装置が相次いで提
案されている。たとえば、月刊セミコンダクターワール
ド１９９３年１０月号ｐ．６８〜７５（プレスジャーナ
ル社刊）に記載される誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎ
ｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）
を用いたＩＣＰエッチング装置は、その一例である。こ
れは、プラズマ生成チャンバである石英シリンダの周囲
に巻回された非共鳴マルチターン・アンテナに高周波パ
ワーを供給し、このアンテナの内側に形成される磁界に
したがって電子を回転させることで、この電子とガス分
子とを高い確率で衝突させるものである。ＩＣＰによれ
ば、おおよそ１０¹¹〜１０¹²／ｃｍ³のイオン密度を達
成することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＩＣＰのよ
うな高密度プラズマを用いるドライエッチングでは、エ
ッチング・ガスの解離が進み過ぎ、過剰に生成したラジ
カルがたとえば下地のＳｉ基板やポリシリコン下層配線
に対する選択比を低下させることが問題となっている。

【０００６】前述の刊行物に記載されるＩＣＰ装置で
は、この問題を解決するために、不純物を高濃度に含む
導電性シリコン（Ｓｉ）プレートを用いて高真空容器の
上蓋に相当する部分を構成し、かつこれを２５０℃以上
に加熱するヒータを設けている。これは、プラズマ中に
大量に生成するＦ^*（フッ素ラジカル）の一部をこの加
熱されたＳｉプレートの表面で捕捉し、ＳｉＦ_xの形で
高真空容器外へ排出することにより、対Ｓｉ選択比を向
上させるためである。なお、上記Ｓｉプレートに導電性
が付与されているのは、これをプラズマに対する大面積
のＤＣ接地電極としても利用するためである。

【０００７】しかし、上述のＳｉプレートの導電性は金
属に比べればはるかに低いため、必然的に抵抗が高くな
り、基板バイアスが有効に印加されなくなることが懸念
される。したがって、将来に向けたドライエッチング技
術の選択枝のひとつとして、導電性Ｓｉプレートを用い
なくてもラジカル生成量を本質的に低減できる装置およ
び方法、あるいは導電性Ｓｉプレートを用いたとして
も、これによる基板バイアスの低下を補償するに十分な
量のイオンを生成できる装置および方法を提供すること
は、極めて重要である。

【０００８】そこで本発明は、過剰なラジカルに起因す
る問題点を根本的に解決することが可能であり、これに
より良好なＳｉＯ_x系材料膜のエッチングを行うことが
可能なプラズマ装置およびドライエッチング方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の目的を
達するために提案されるものである。すなわち、本発明
にかかるプラズマ装置は、基板を収容する高真空容器
と、第１の高周波アンテナと磁界生成手段とにより周回
され、かつ前記高真空容器に接続されるプラズマ生成チ
ャンバを有し、該高真空容器内にヘリコン波プラズマを
供給するヘリコン波プラズマ生成手段とを備えるもので
あって、前記高真空容器の内壁面の少なくとも一部がラ
ジカル捕捉性部材を用いて構成され、かつ該ラジカル捕
捉性部材を加熱する加熱手段が設けられてなるものであ
る。

【００１０】本発明のプラズマ装置はさらに、上記高真
空容器の軸方向の一部を構成する非導電性部材と、該非
導電性部材を周回する第２の高周波アンテナとを有し、
該高真空容器内に誘導結合プラズマを生成させる誘導結
合プラズマ生成手段を備えたものであっても良い。この
場合には、単一の高真空容器内でヘリコン波プラズマと
ＩＣＰの双方を利用できるハイブリッド型のプラズマ装
置となる。

【００１１】このとき、ＩＣＰを励起するための上記第
２の高周波アンテナは、ヘリコン波を発生させるための
前記磁界生成手段が生成する磁界の軸方向を中心として
対称に巻回することが極めて有効である。これは、磁界
生成手段が生成する磁界と第２の高周波アンテナとが生
成する磁界の軸方向を互いに一致させておくことによ
り、高真空容器内においてプラズマを効率良く輸送し、
かつ該第２の高周波アンテナが生成する磁界によるプラ
ズマ閉じ込め効果により、高真空容器の内壁面による化
学種の消費を抑制できるからである。

【００１２】なお、上記第１の高周波アンテナおよび第
２の高周波アンテナには共にプラズマ励起用の高周波が
印加されるが、双方のアンテナへの印加周波数を同一と
する場合には、共振を防止するために互いに位相をずら
す制御を行うことが特に有効である。この制御は、位相
シフタ回路を用いて容易に行うことができる。

【００１３】ところで、上記ラジカル捕捉性部材は、上
記ヘリコン波プラズマやＩＣＰと十分に接触し得る領域
であれば、高真空容器の内壁面のどの領域を構成するも
のであっても良い。ただし、上記構成領域はラジカル捕
捉性部材自身の導電性、および高真空容器の壁材料の導
電性との関連で選択する必要がある。たとえば、高真空
容器のプラズマ接触面が十分に広い面積にわたって導電
性を有していれば、この領域で基板バイアスの対向アー
スをとることができるので、上記ラジカル捕捉性部材が
特に導電性を持つ必要はなく、その構成領域も比較的大
きい自由度をもって決定することができる。一方、たと
えばＩＣＰ生成部を併設した場合のように高真空容器の
軸方向の一部、すなわち側壁面の一部が非導電性部材か
ら構成され、かつこの周囲に巻回される第２の高周波ア
ンテナの生成する磁界によりプラズマ閉じ込め効果が現
れ、内壁面とプラズマとの接触が生じ難い場合には、基
板と対向する領域を導電性のラジカル捕捉性部材により
構成することが必要となる。

【００１４】いずれにしても、プラズマ装置の設計、製
造、メンテナンスまでも含めて考えると、最も実用性・
利便性の高いと考えられる構成領域は、基板と対面する
領域である。

【００１５】前記ラジカル捕捉性部材は、たとえばＳｉ
系材料を用いて構成することができる。Ｓｉは半導体で
あるから、ｐ型あるいはｎ型不純物をドーピングすれ
ば、所望の導電性を付与することができる。

【００１６】また、ラジカル捕捉性部材をＳｉ系材料を
用いて構成した場合に特に有効なプロセスは、フルオロ
カーボン系ガスを用いたＳｉＯ_x系材料膜のドライエッ
チングである。上記フルオロカーボン系化合物の種類は
特に限定されるものではなく、従来ＳｉＯ_x系材料膜の
エッチングに用いられている公知の化合物を用いて良
い。ただし、本発明では上記ラジカル捕捉性部材により
効果的なＦ^*の捕捉が行われ、容易にエッチング反応系
のＣ／Ｆ比（Ｃ原子数とＦ原子数の比）を上昇させるこ
とができるので、堆積性のハイドロフルオロカーボン系
ガスを併用してＨ^*（水素ラジカル）によるＦ^*の捕捉
を行う必要は特にない。

【００１７】また、上記ＳｉＯ_x系材料膜としては、Ｓ
ＯＧ（スピン・オン・グラス）膜のような塗布膜、ある
いはＣＶＤ法により成膜されるＰＳＧ，ＢＰＳＧ，Ａｓ
ＳＧ等の従来公知のあらゆるＳｉＯ_x系絶縁材料膜を用
いることができる。

【００１８】

【作用】ヘリコン波プラズマは、磁場と高周波を印加さ
れた円筒状のチャンバ内に生成するヘリコン波から、ラ
ンダウ減衰の過程を通じたエネルギー輸送により加速さ
れる電子を利用してガス分子を高い確率で解離させるこ
とにより生成するプラズマであり、元来、ラジカル生成
量がイオン生成量に比べて少ないという特性を有してい
る。本発明のポイントは、このヘリコン波プラズマを用
い、かつ高真空容器の壁面の一部を構成する加熱された
ラジカル捕捉性部材を用いてプラズマ中のラジカルを効
率的に捕捉させることにより、過剰ラジカルによる悪影
響を徹底的に防止する点にある。

【００１９】ここで、ヘリコン波プラズマの下流側にお
いてＩＣＰを励起すれば、ラジカル／イオン生成比をよ
り精密に制御することが可能となる。ＩＣＰのラジカル
生成比はヘリコン波プラズマに比べて高いので、仮にラ
ジカル捕捉性部材によりラジカルが極端に減少する事態
が生じても、ＩＣＰにより若干のラジカルを補うことが
できる。つまり、ラジカル制御に関するパラメータが増
えることにより、イオン・アシスト機構を円滑に働かせ
ることが可能となり、エッチング速度を向上させること
ができる。さらに、ＩＣＰ励起用の第２の高周波アンテ
ナが生成する磁界のプラズマ閉じ込め効果により、高真
空容器の内壁面による化学種の消費を抑制することがで
きる。このとき、ラジカル捕捉性部材が基板と対向する
領域にあれば、該ラジカル捕捉性部材はプラズマと十分
に接触し、ラジカルを効率良く捕捉することができる。

【００２０】このラジカル捕捉性部材をＳｉ系材料を用
いて構成すると、この部材はＳｉと反応して蒸気圧の高
い生成物を生じ得るようなラジカルの捕捉に大きく寄与
する。したがって、本発明をフルオロカーボン系ガスを
用いたＳｉＯ_x系材料膜のドライエッチングに適用した
場合には、過剰なＦ^*が捕捉されることによりエッチン
グ反応系のＣ／Ｆ比を高く維持することができる。この
ため、下地のＳｉ基板やポリシリコン下層配線等のＳｉ
系材料層に対する選択比を向上させることが可能とな
る。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
する。

【００２２】実施例１本実施例では、本発明を適用したヘリコン波プラズマ・
エッチング装置の一構成例について説明する。図１に、
本エッチング装置の概念的な構成を示す。この装置は、
ヘリコン波プラズマ・エッチング装置の高真空容器であ
るプロセス・チャンバの天板部分をＳｉプレートにて構
成し、これを裏面側からヒータで加熱するようにしたも
のである。

【００２３】まず、ヘリコン波プラズマ生成部は、内部
にヘリコン波プラズマＰ_Hを生成させるための非導電性
材料からなるベルジャ１、このベルジャ１を周回する２
個のループを有し、ＲＦパワーをプラズマへカップリン
グさせるためのループ・アンテナ２、上記チャンバ１を
周回するごとく設けられ、該チャンバ１の軸方向に沿っ
た磁界を生成させ、主としてヘリコン波の伝搬に寄与す
る内周側ソレノイド・コイル３ａ、および主としてヘリ
コン波プラズマＰ_Hの輸送に寄与する外周側ソレノイド
・コイル３ｂを主な構成要素とする。

【００２４】ここでは、上記ベルジャ１の構成材料は石
英とした。上記ループ・アンテナ２にはプラズマ励起用
ＲＦ電源１５からインピーダンス整合用の第１のマッチ
ング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）１４を通じてＲＦパワー
が印加され、上下２個のループには互いに逆回り方向の
電流が流れる。ここでは、上記プラズマ励起用ＲＦ電源
１５の周波数を、１３．５６ＭＨｚとした。なお、両ル
ープ間の距離は、所望のヘリコン波の波数に応じて最適
化されている。

【００２５】上記ベルジャ１はプロセス・チャンバ７に
接続され、上記内周側ソレノイド・コイル３ａと外周側
ソレノイド・コイル３ｂが形成する発散磁界に沿って該
プロセス・チャンバ７の内部へヘリコン波プラズマＰ_H
を引き出すようになされている。プロセス・チャンバ７
の側壁面および底面は、ステンレス鋼等の導電性材料を
用いて構成されている。その内部は、図示されない排気
系統により排気孔８を通じて矢印Ａ方向に高真空排気さ
れており、上部の天板６に開口されるガス供給管５より
矢印Ｂ方向にドライエッチングに必要なガスの供給を受
け、さらにその側壁面においてゲート・バルブ２３を介
し、たとえば図示されないロード・ロック室に接続され
ている。

【００２６】さらに、プロセス・チャンバ７の内部に
は、その壁面から電気的に絶縁された導電性の基板ステ
ージ９が収容され、この上に被処理基板としてたとえば
ウェハＷを保持して所定のドライエッチングを行うよう
になされている。上記基板ステージ９には、プロセス中
のウェハＷを所望の温度に維持するために、図示されな
いチラーから冷媒の供給を受け、これを矢印Ｃ₁，Ｃ₂
方向に循環させるための冷却配管１０が挿通されてい
る。

【００２７】上記基板ステージ９には、プラズマ中から
入射するイオンのエネルギーを制御するためにウェハＷ
に基板バイアスを印加するバイアス印加用ＲＦ電源１２
が、第２のマッチング・ネットワーク（Ｍ／Ｎ）１１を
介して接続されている。ここでは、バイアス印加用ＲＦ
電源１２の周波数を１３．５６ＭＨｚとした。さらに、
上記プロセス・チャンバ７の外部には、上記基板ステー
ジ９近傍における発散磁界を収束させるために、補助磁
界生成手段としてマルチカスプ磁場を生成可能なマグネ
ット１３が配設されている。

【００２８】本ドライエッチング装置の最大の特色をな
す部分は、プロセス・チャンバ７の上蓋部をなす天板
６、およびこれを裏面側から加熱するヒータ４である。
ここでは、上記天板６をＳｉプレートを用いて構成し
た。このＳｉプレートは特に不純物をドーピングしたも
のではないため、本装置の稼働中、基板バイアスに対す
るアースはプロセス・チャンバ７の側壁面でとることに
なる。また上記ヒータ４は、ドライエッチングの過程で
天板６の表面における化学反応の進行を促進することに
寄与するものであり、ここでは２５０℃以上の加熱を行
えるものを採用した。

【００２９】実施例２本実施例では、実施例１で述べたエッチング装置を用
い、ＳｉＯ_x層間絶縁膜にコンタクト・ホールを開口し
た。このプロセスを、図２および図３を参照しながら説
明する。本実施例のエッチング・サンプルとして用いた
ウェハの要部断面を、図２に示す。このウェハは、下層
配線としての不純物拡散領域３２が形成された単結晶Ｓ
ｉ基板３１に、たとえばＣＶＤ法によりＳｉＯ_x層間絶
縁膜３３が積層され、さらにこの上にたとえばＫｒＦエ
キシマ・レーザ・リソグラフィを経てパターニングされ
たレジスト・マスク３４を有するものである。

【００３０】このウェハを前述のエッチング装置の基板
ステージ９上にセットした。また、天板６はヒータ４を
用いて約２５０℃に加熱した。この状態で、上記ＳｉＯ
_x層間絶縁膜３３を一例として下記の条件でエッチング
した。Ｃ₃Ｆ₈流量５０ＳＣＣＭガス圧０．１３Ｐａソース・パワー（Ｐ_H励起）２０００Ｗ（１３．５
６ＭＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３００Ｗ（１３．５
６ＭＨｚ）基板ステージ温度０ ℃（水冷）

【００３１】この過程では、ヘリコン波プラズマＰ_H中
に大量に解離生成するＣＦ_x ⁺の寄与により、ＳｉＯ_x
層間絶縁膜３３の高速異方性エッチングが進行し、図３
に示されるような良好な断面形状を有するコンタクト・
ホール３３ａが形成された。このとき、プラズマ中に生
成するＦ^*は、加熱された天板６と接触することにより
ＳｉＦ_xを生成して除去された。したがって、下地の不
純物拡散領域３２が露出した時点における炭素系ポリマ
ーの生成を促進することができ、５０以上もの高い対Ｓ
ｉ選択性を達成することができた。

【００３２】実施例３本実施例では、実施例１で上述したヘリコン波プラズマ
・エッチング装置にさらにＩＣＰ生成部を付加し、ヘリ
コン波プラズマとＩＣＰを同時に生成させることを可能
としたハイブリッド型のエッチング装置について説明す
る。図４に、本エッチング装置の概念的な構成を示す。
この装置は、高真空容器であるプロセス・チャンバの頂
部領域にヘリコン波プラズマ生成部、その下流側の領域
にＩＣＰ生成部を設け、これら両生成部に共通のプラズ
マ励起用ＲＦ電源１５から制御手段を介してソース・パ
ワーを供給するようになされた構成を有する。

【００３３】上記ＩＣＰ生成部には、プロセス・チャン
バ７の導電性のチャンバ壁の軸方向の一部、すなわち円
筒形の側壁面の一部を占める非導電性材料からなるシリ
ンダ１６、およびその外周側に巻回されるマルチターン
・アンテナ１７が含まれる。ここでは、上記シリンダ１
６の構成材料を石英とした。上記マルチターン・アンテ
ナ１７は第３のマッチング・ネットワーク１８、位相シ
フタ１９、およびスイッチ２１を介してプラズマ励起用
ＲＦ電源１５に接続されている。このマルチターン・ア
ンテナ１７の巻き数は、シリンダ１６の直径、印加する
ＲＦ周波数等の条件に応じて最適化されている。

【００３４】一方、上記スイッチ２１を設けたことに伴
い、プラズマ励起用ＲＦ電源１５と第１のマッチング・
ネットワーク１４との間にもスイッチ２０を設け、ヘリ
コン波プラズマＰ_Hを励起するループ・アンテナ２への
高周波印加を制御するようにした。なお、上記位相シフ
タ１９は、上記ループ・アンテナ２と上記マルチターン
・アンテナ１７に印加される高周波の位相を１／２周期
ずらせることにより、共振を防止して安定なプラズマ放
電を実現するものである。

【００３５】上記ベルジャ１、シリンダ１６、マルチタ
ーン・アンテナ１７およびウェハＷ等は、すべてプロセ
ス・チャンバ７の軸に関して同軸的に配置されている。
このため、上記マルチターン・アンテナ１７の生成する
磁場は上記ベルジャ１から拡散してくるヘリコン波プラ
ズマＰ_Hを効率良く引き出すと共にこれを閉じ込める効
果を発揮し、チャンバ壁による化学種の消費を抑制しな
がら、ウェハＷに対して均一なドライエッチングを施す
ことを可能としている。

【００３６】また、シリンダ１６の下方におけるプロセ
ス・チャンバ７の外周側には、ウェハＷ近傍の発散磁界
をさらに厳密に収束させるためのマグネット２２が周設
されている。このマグネット２２の配設位置は、図示さ
れる例に限られず、たとえば基板ステージ９の支柱の周
囲等の他の場所であっても良い。さらにあるいは、これ
をミラー磁場形成用のソレノイド・コイルに置き換えて
も良い。

【００３７】なお、本実施例では上記天板６を、Ｐ
（燐）を高濃度にドーピングしたＳｉプレートを用いて
構成した。これは、プロセス・チャンバ７の側壁面の一
部が非導電性のシリンダ１６に置き換えられ、かつマル
チターン・アンテナ１７の生成磁界のプラズマ閉じ込め
効果が現れることにより、プラズマと十分に接してアー
スをとれる領域が減少したため、天板６に導電性を付与
し、これを設置電極として兼用するためである。すなわ
ちこの天板６は、基板バイアスが印加される基板ステー
ジ９に対して幾何学的に平行な位置関係にあり、プラズ
マに対して大面積のＤＣ接地電極として機能するため、
安定な放電の継続に寄与する。

【００３８】かかる装置においてヘリコン波プラズマＰ
_Hと誘導結合プラズマＰ_Iを同時に生成させるために
は、図４に示されるようにスイッチ２０，２１を共にＯ
Ｎとする。このとき、プロセス・チャンバ７の内部には
ベルジャ１から拡散してきたヘリコン波プラズマＰ
_Hと、ガス供給管５から導入されるガスが誘導結合放電
により新たに解離生成された誘導結合プラズマＰ_Iとが
共存する。このとき、ループ・アンテナ２とマルチター
ン・アンテナ１７に印加される高周波の位相は互いに１
／２周期ずれているため、安定な放電が継続する。

【００３９】もちろん、本装置は両方のプラズマを個別
に励起させることも可能である。たとえば、ヘリコン波
プラズマＰ_Hのみを生成させたい場合にはスイッチ２０
をＯＮ、スイッチ２１をＯＦＦとすれば良く、誘導結合
プラズマＰ_Iのみを生成させたい場合には逆にスイッチ
２０をＯＦＦ、スイッチ２１をＯＮとする。

【００４０】実施例４本実施例では、実施例３で上述したハイブリッド型のエ
ッチング装置を用いてＳｉＯ_x層間絶縁膜のエッチング
を行った。本実施例で用いたサンプル・ウェハの構成
は、図２に示したものと同じである。このウェハを実施
例３で述べたエッチング装置の基板ステージ９上にセッ
トし、ＳｉＯ_x層間絶縁膜３３を一例として下記の条件
でエッチングした。なお、ここではバイアス印加用ＲＦ
電源１２の周波数を２ＭＨｚとした。

【００４１】ｃ−Ｃ₄Ｆ₈流量５０ＳＣＣＭガス圧０．１３Ｐａソース・パワー（Ｐ_H，Ｐ_I励起) １５００Ｗ（１
３．５６ＭＨｚ）ＲＦバイアス・パワー３００Ｗ（２
ＭＨｚ）基板ステージ温度０ ℃（水
冷）ここで用いたｃ−Ｃ₄Ｆ₈ガスは、実施例２で用いたＣ
₃Ｆ₈よりもＣ／Ｆ比が低く、またヘリコン波プラズマ
Ｐ_Hに豊富に含まれるイオンと、誘導結合プラズマＰ_I
に豊富に含まれるラジカルによるイオン・アシスト機構
が円滑に働いた。この結果、ＳｉＯ_x層間絶縁膜が実施
例２よりも高速にエッチングされ、図３に示されるよう
な良好な形状を有するコンタクト・ホール３３ａが形成
された。過剰ラジカルの捕捉効果は実施例２と同様に現
れるため、本実施例における対Ｓｉ選択比も、５０以上
であった。

【００４２】以上、本発明を４例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
ものではない。たとえば、上述の実施例ではエッチング
装置のヘリコン波プラズマ励起用およびＩＣＰ励起用の
ソース・パワーの周波数を共に１３．５６ＭＨｚとした
が、両者間で異なる周波数を用いても良い。この場合に
は、位相シフタは特に必要ない。また、ヘリコン波プラ
ズマの場合、印加周波数によって特定の種類の電子を加
速することができるため、目的とするプロセスの種類に
応じて最適な周波数を選択することもできる。

【００４３】この他、エッチング装置の構成、サンプル
・ウェハの構成、ドライエッチング条件の細部が適宜変
更可能であることは、言うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明を適用すればＳｉＯ_x系材料膜のエッチングを高密度
プラズマを用いて高精度に行うことができる。しかも、
この高精度エッチングは、高密度プラズマ装置のプロセ
ス・チャンバの内壁面の一部にＳｉ系材料等のラジカル
捕捉性部材を設けてこれを加熱するといった比較的単純
な構成で実現できるため、経済性も極めて高い。

【００４５】したがって本発明は、ＳｉＯ_x系材料膜の
ドライエッチングを高精度化することを通じ、半導体装
置の高集積化、微細化、高信頼化に大きく貢献するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用して構成したヘリコン波プラズマ
・エッチング装置の一構成例を示す概略断面図である。

【図２】本発明をＳｉＯ_x層間絶縁膜のドライエッチン
グに適用したプロセスにおいて、エッチング前のウェハ
の状態を示す模式的断面図である。

【図３】図２のＳｉＯ_x層間絶縁膜にコンタクト・ホー
ルを開口した状態を示す模式的断面図である。

【図４】本発明を適用して構成したハイブリッド型のプ
ラズマ・エッチング装置において、ヘリコン波プラズマ
とＩＣＰを共に励起させた状態を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１ベルジャ２ループ・アンテナ３ａ内周側ソレノイド・コイル３ｂ外周側ソレノイド・コイル４ヒータ６天板７プロセス・チャンバ９基板ステージ１２バイアス印加用ＲＦ電源１５プラズマ励起用ＲＦ電源１６シリンダ１７マルチターン・アンテナ３３ＳｉＯ_x層間絶縁膜３３ａコンタクト・ホールＷウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を収容する高真空容器と、第１の高周波アンテナと磁界生成手段とにより周回さ
れ、かつ前記高真空容器に接続されるプラズマ生成チャ
ンバを有し、該高真空容器内にヘリコン波プラズマを供
給するヘリコン波プラズマ生成手段とを備え、前記高真空容器の内壁面の少なくとも一部がラジカル捕
捉性部材を用いて構成され、かつ該ラジカル捕捉性部材
を加熱する加熱手段が設けられてなるプラズマ装置。
【請求項２】前記高真空容器の軸方向の一部を構成す
る非導電性部材と、該非導電性部材を周回する第２の高
周波アンテナとを有し、該高真空容器内に誘導結合プラ
ズマを生成させる誘導結合プラズマ生成手段を備えてな
る請求項１記載のプラズマ装置。
【請求項３】前記ラジカル捕捉性部材が前記高真空容
器の内壁面のうち少なくとも前記基板と対面する領域を
構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のプラズマ装置。
【請求項４】前記ラジカル捕捉性部材がＳｉ系材料か
ら構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３
のいずれか１項に記載のプラズマ装置。
【請求項５】請求項４に記載のプラズマ装置とフルオ
ロカーボン系ガスを用い、前記基板上の酸化シリコン系
材料膜のエッチングを行うことを特徴とするドライエッ
チング方法。