JPH09213687A

JPH09213687A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH09213687A
Application number: JP8320584A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Ozawa; 聡一郎小澤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-11-30
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】フッ素含有ガスを用いたドライエッチングによ
り、レジストマスクに従って被加工体をエッチングする
ドライエッチング方法に関し、同じレジストマスクに従
って等方性及び異方性の２段階のエッチングを行った場
合でも、シリコン酸化膜に形成すべきコンタクトホール
の内径の拡大を抑制する。【解決手段】被加工体14上にレジスト膜15を形成し、レ
ジスト膜15を露光現像してレジストパターン15ａを形成
する工程と、レジストパターン15ａを第１の温度で加熱
して硬化させる工程と、ハロゲン元素含有ガスとレジス
トパターン15ａを用いて被加工体14をエッチングする第
１のエッチング工程と、第１のエッチング工程の際に被
加工体14が上昇する最高の第２の温度よりも高くて第１
の温度よりも低い第３の温度でレジストパターン15ｃを
加熱する工程と、レジストパターン15ｃをマスクに使用
して被加工体14をエッチングする第２のエッチング工程
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
方法に関し、より詳しくは、フッ素含有ガスを用いたド
ライエッチングにより、レジストパターンをマスクに使
用して被加工体をパターニングする工程を含む半導体装
置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の半導体デバイスにおけるコンタク
トホールの一部は、等方性エッチングと異方性エッチン
グを連続して行うことにより形成されている。等方性エ
ッチングとして、例えばCF₄＋O₂、NF₃又はSF₆＋O₂を
用いたダウンフロードライエチングプロセス、或いは、
フッ酸溶液を用いたウェットエチングがある。また、異
方性エッチングとして、例えばCF₄＋CHF₃を用いた反応
性イオンエッチングがある。

【０００３】そのコンタクトホールの形成の一例を図１
４(a) 〜(d) に基づいて説明する。まず、図１４(a) に
示すように、層間絶縁膜であるシリコン酸化膜４の上
に、開口部６を有するレジストパターン５を形成する。
続いて、図１４(b) に示すように、レジスト膜５の開口
部６から露出したシリコン酸化膜４のうちの上部を上述
したダウンフロードライエッチングによって等方性エッ
チングし、これによりシリコン酸化膜４に凹部７ａを形
成する。

【０００４】その後に、図１４(c) に示すように、同じ
レジストパターン５を用いて、例えばCF₄＋CHF₃を用い
た反応性イオンエッチングによりシリコン酸化膜４の残
りの膜厚を垂直に異方性エッチングし、凹部７ａの下に
続く開口７ｂを形成する。これにより、開口縁部にテー
パを有するビアホール７が形成される。なお、図中符号
１は半導体基板、２は下地絶縁膜、３は下部配線層であ
る。シリコン酸化膜４は下部配線層３を被覆して形成さ
れている。

【０００５】このようなビアホール７では、等方性エッ
チングによりビアホール７の開口縁部にテーパが形成さ
れるため、図１４(d) に示すように、シリコン酸化膜４
の上とビアホール７の中にアルミニウム（Al）配線８を
形成すると、Al配線８の段差被覆率（ステップカバレー
ジ）が良くなる。等方性エッチングを行わないでコンタ
クトホールを形成すると、図１５(a) 、(b) に示すよう
な工程となってステップカバレージが悪くなる。即ち、
図１５(a) に示すように、反応性イオンエッチングのみ
による異方性エッチングを行ってビアホール９を形成し
た後に、図１５(b) に示すようにビアホール９及びシリ
コン酸化膜４にAl配線８ａを形成すると、Al配線８ａの
ステップカバレージが悪くなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示すようなドライエッチング方法では、ステップカバ
レッジが改善されるものの、ビアホール７（７ｂ）の内
径が大きくなってしまい、微細なビアホールを形成する
場合に問題となる。その原因について、本発明者は次の
ような実験結果を得た。又、同様の実験がX.C.Mu and
J.Multani, J.Electrochem. Soc., 137. 2853 (1990)
にも報告されている。

【０００７】フッ素系のガスを用いてダウンフローエッ
チングを行うと、図３に示すように、レジスト５表面に
フッ化層が形成される。このレジストのフッ化層は、フ
ッ化していなレジストに比べて異方性の反応性イオンエ
ッチングに対する耐性が弱い。このため、反応性イオン
エッチングを行っている途中で、反応ガスによる物理的
な衝撃あるいは化学的な反応によってレジスト５の開口
部６の内径がエッチング開始前の状態に比べて広くなっ
てしまう。

【０００８】これにより、異方性エッチングにより形成
されるビアホール７の下部（７ｂ）の径が広がってく
る。このことは、半導体デバイスでは微細化が進むにつ
れて大きな問題となってくる。本発明は、上記の問題点
に鑑みて創作されたものであり、同じレジストパターン
を用いて２段階のエッチングを行った場合でも、パター
ニグされたホールの径の増加を抑制できる半導体装置の
製造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】

（１）上記課題は、図１、図２に例示するように、被加
工体１４上にレジスト膜１５を形成する工程と、前記レ
ジスト膜１５を露光し、現像して、レジストパターン１
５ａを形成する工程と、前記レジストパターン１５ａを
第１の温度で加熱して硬化させる工程と、ハロゲン元素
含有ガスを用い、前記レジストパターン１５ａをマスク
に使用して前記被加工体をエッチングする第１のエッチ
ング工程と、前記第１のエッチング工程の際に被加工体
１４が上昇する最高の第２の温度よりも高くて前記第１
の温度よりも低い第３の温度で、前記レジストパターン
１５ｃを加熱する工程と、前記レジストパターン１５ｃ
をマスクに使用して前記被加工体１４をさらにエッチン
グする第２のエッチング工程とを有する半導体装置の製
造方法によって解決する。

【００１０】上記半導体装置の製造方法において、前記
第３の温度は、８０℃以上、２００℃以下の範囲にある
ことを特徴とする。（２）上記課題は、図４、図７又は図１０に例示するよ
うに、半導体基板２１の上の存在する被加工体２４上に
レジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を露光
し、現像して、レジストパターン２５を形成する工程
と、前記レジストパターン２５の表面に希ガス原子、希
ガス活性粒子又は希ガスイオンを照射する工程と、ハロ
ゲン元素含有ガスを用いて前記レジストパターン２５を
マスクに使用して前記被加工体２４をエッチングする第
１のエッチング工程と、前記レジストパターン２５をマ
スクに使用して前記被加工体１４をさらにエッチングす
る第２のエッチング工程とを有する半導体装置の製造方
法によって解決する。

【００１１】上記半導体装置の製造方法において、前記
希ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン又は
クリプトンのうちいずれか一つ或いはこれらの混合ガス
であることを特徴とする。上記半導体装置の製造方法に
おいて、前記希ガス原子、希ガス活性粒子又は希ガスイ
オンの照射は、前記レジストパターン２５の表面に対し
て斜め方向から行うことを特徴とする。

【００１２】上記半導体装置の製造方法において、図１
０に例示するように、前記希ガスのイオンを前記レジス
トパターン２５の表面に照射する際に、前記半導体基板
２１の面に平行な成分を含む磁場Ｈを前記レジストパタ
ーン２５に印加することを特徴とする。上記半導体装置
の製造方法において、前記希ガス原子の運動エネルギは
４００ｅＶ以上であることを特徴とする。

【００１３】上記半導体装置の製造方法において、前記
希ガスイオンの加速電圧は４００Ｖ以上であることを特
徴とする。上記半導体装置の製造方法において、前記希
ガスイオン又は希ガス活性粒子を生成するプラズマ生成
電力は６Ｗ／ｃｍ²以上であることを特徴とする。上記
半導体装置の製造方法において、前記希ガスイオン又は
希ガス活性粒子を生成するときの、プラズマ電位
（Ｖ_P）と前記半導体基板のセルフバイアス電圧
（Ｖ_DC）との差（Ｖ₁＝Ｖ_P−Ｖ_DC）が１．５ｋＶ以上
であることを特徴とする。（３）上記した（１）又は（２）記載の半導体装置の製
造方法において、前記第１のエッチング工程は前記被加
工体を等方性エッチングする工程であり、前記第２のエ
ッチング工程は前記被加工体を異方性エッチングする工
程であることを特徴とする。

【００１４】また、（１）又は（２）記載の半導体装置
において、前記ハロゲン元素含有ガスは、フッ素含有ガ
スであることを特徴とする。また、（１）又は（２）記
載の半導体装置において、前記フッ素含有ガスは、ＣＦ
₄とＯ₂の混合ガス、ＮＦ₃ガス又はＳＦ₆とＯ₂の混
合ガスであることを特徴とする。

【００１５】また、（１）又は（２）記載の半導体装置
において、前記被加工体１４，２５はシリコン含有絶縁
膜であることを特徴とする。（作用）本発明においては、フッ素含有ガスを用いた
第１のエッチング工程の後であって第２のエッチング工
程の前において、第１のエッチング工程の際に上昇する
被加工体の最高となる第２の温度よりも高くてレジスト
膜を加熱した第１の温度よりも低い第３の温度でレジス
トパターンを加熱している。ここで、第１のエッチング
工程でレジストパターンが最高となる第２の温度（最高
到達温度）以上で加熱する理由は、第１のエッチング工
程でフッ素がレジストパターン中に入るので、第１のエ
ッチング工程でのレジストパターンの最高到達温度以上
にレジストパターンを加熱しないと、レジストパターン
中で他の元素と結合等しているフッ素の結合を切って有
効に蒸発させることができないからである。また、前記
レジスト膜を硬化させるための加熱温度以下である理由
は、レジストパターンの変質や変形を防ぐためである。

【００１６】これにより、第１のエッチング工程でレジ
ストパターンの表層にフッ化したレジスト層が形成され
ている場合、フッ素が単体で或いは炭素との化合物を形
成して蒸発し、レジストパターン中から除去される。こ
のため、ドライエッチングに対する耐性が改善されるの
で、第２のエッチング工程において反応ガスによる物理
的な衝撃或いは化学的な反応に起因するレジストパター
ンの膜減りが抑えられて、レジストパターンの開口の内
径の拡大が抑制される。

【００１７】また、フッ素含有ガスや塩素含有ガスを用
いた第１のエッチング工程の前に希ガス原子、希ガス活
性粒子又は希ガスイオンの照射処理を行っている。レジ
ストパターンの表層は、高エネルギーの希ガス原子、希
ガス活性粒子又は希ガスイオンにより叩かれて分子密度
が高くなって硬くなったうえに、フッ素或いは塩素を含
むハロゲン含有ガスを用いるその後のエッチングによっ
ても、それらの元素がレジストパターンに侵入しにくく
なり、レジストパターンの表面のフッ化層や塩化層等の
形成を抑制することができる。

【００１８】これにより、レジストパターンの表層の耐
エッチング性を強化することができる。従って、第１の
エッチング工程に続く第２のエッチング工程において、
レジストパターンの膜減りを抑制し、パターニング精度
の向上が図れる。また、レジストパターンの窓内面や側
壁に希ガスのイオンを照射するためには、希ガス原子、
希ガス活性粒子又は希ガスイオンを斜めに照射するのが
有効であり、また、基板に平行に磁場をかけてフレミン
グの左手の法則にしたがって希ガスイオンの横方向への
照射成分を大きくすることが有効である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。（１）第１の実施の形態図１(a) 〜(d) ，図２(a) 〜(c) は、本発明の第１の実
施の形態に係るドライエッチング方法を示す断面図であ
る。図３(a) は層間絶縁膜にビアホールを形成する途中
工程でのレジストパターンの断面形状の詳細を示す拡大
断面図である。

【００２０】図１(a) は、下部配線層が形成された後の
状態を示し、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２
が形成され、その上に下部配線層１３が形成されてい
る。このような状態で、まず、図１(b) に示すように、
ＴＥＯＳ＋Ｏ₃を用いたＣＶＤ法により、下部配線層１
３を被覆して膜厚約８００nmのシリコン酸化膜（被加工
体）１４を形成する。続いて、シリコン酸化膜１４の上
に回転塗布法によりホトレジストを塗布し、膜厚約１．
２μｍのレジスト膜１５を形成する。

【００２１】次に、図１(c) に示すように、ビアホール
を形成すべき領域を開口するためにホトマスクを用いて
レジスト膜１５を露光する。続いて、有機溶剤によりレ
ジスト膜１５を現像すると、ビアホールを形成すべき領
域に直径０．６μｍの窓１６が形成される。この窓１６
を有するレジスト膜１５を、以下にレジストパターン１
５ａと称する。

【００２２】次いで、レジストパターン１５ａを温度１
７０℃でベーキングし、硬化させる。なお、レジスト膜
１５の種類により、ベーキング温度は異なってくる。例
えば、ディープＵＶレジストの場合１１０℃，ｉ線用レ
ジストの場合１７０℃，ｇ線用レジストの場合１１０
℃，電子線用レジストの場合１１０℃，Ｘ線用レジスト
の場合１１０〜１５０℃である。

【００２３】次いで、ダウンフローエッチング装置のエ
ッチング室内にシリコン基板１１を入れて、減圧し、シ
リコン基板１１の温度を１５０℃に保持する。続いて、
流量６００sccmのＣＦ₄と流量１５０sccmのＯ₂との混
合ガスをエッチング室の上流にあるプラズマ生成室内に
導入し、圧力１Ｔｏｒｒに保持した後、マイクロ波パワ
ー１．５ｋＷの条件で、プラズマをつくり、混合ガスよ
り中性活性粒子であるフッ素ラジカルを生成する。その
ようなフッ素ラジカルはエッチング室に流れてくる。

【００２４】そのフッ素ラジカルにより、図１(d) に示
すように、レジストパターン１５ａに従ってシリコン酸
化膜１４を等方性エッチングする（第１のエッチング工
程）。このとき、シリコン酸化膜１４のエッチング量を
全膜厚の約半分程度約４００nmとする。これにより、シ
リコン酸化膜１４の上部には、レジストパターン１５ａ
の窓１６より広い直径約１．４μｍの上部開口１７ａが
形成される。そしてこの段階で、レジストパターン１５
ａの表層には図３(a) に示すようなフッ化されたレジス
ト層が形成されると考えれる。

【００２５】この第１のエッチング工程におけるレジス
トパターン１５ａの温度の最大値（以下、最高到達温度
という）は１５０℃に達すると考えられる。次に、図２
(a) に示すように、最高到達温度以上であって且つレジ
スト膜１５の加熱温度１７０℃以下となる温度でレジス
トパターン１５ａを加熱する。これにより、レジストパ
ターン１５ａの表層のフッ化したレジスト層からフッ素
単体及びフッ素の炭素化合物が蒸発して出ていき、レジ
ストパターン１５ａの耐性が改善される。ここで、第１
のエッチング工程でのレジストパターン１５ａの最高到
達温度以上で加熱する理由は、第１のエッチング工程で
フッ素がレジストパターン１５ａ中に入るので、第１の
エッチング工程でのレジストパターン１５ａの最高到達
温度以上にレジストパターン１５ａを加熱しないと、レ
ジストパターン１５ａ中で他の元素と結合等しているフ
ッ素の結合を切って有効に蒸発させることができないか
らである。また、レジスト膜１５を硬化させるための加
熱温度以下にした理由は、レジストパターン１５ａの変
質や変形を防ぐためである。

【００２６】次いで、対向電極が設置された反応性イオ
ンエッチング装置のチャンバ内の一方の対向電極の上
に、レジストパターン１５ａがそのまま残されたシリコ
ン基板１１を入れて、減圧し、シリコン基板１１の温度
を２５℃に保持する。続いて、流量４４sccmのＣＦ₄と
流量５７sccmのＣＨＦ₃の混合ガスをチャンバ内に導入
し、圧力０．１Ｔｏｒｒに保持する。次いで、対向電極
間にＲＦパワー６００Ｗを印加して混合ガスをプラズマ
化する。このプラズマガスにより、図２(b) に示すよう
に、レジストパターン１５ａに従ってシリコン酸化膜１
４の残りの膜厚を異方性エッチングし、除去する（第２
のエッチング工程）。このとき、レジストパターン１５
ａの耐性が改善されているため、図３(a) に示すよう
に、ＣＦ₄＋ＣＨＦ₃によるレジストパターン１５ａの
エッチングは僅かであり、レジストパターン１５ａの開
口の直径は最終的に約０．７μｍとなる。この開口の直
径に従って、第１のエッチング工程で形成された上部開
口１７ａの下にその上部開口１７ａと繋がる直径約０．
７μｍの下部開口１７ｂが形成される。

【００２７】そして、上部開口１７ａと下部開口１７ｂ
によりビアホール１７が構成され、その上部の縁部はテ
ーパ形状となる。図３(b) に示す従来の場合と比べて、
直径で約０．２μｍの精度向上、即ちより微細化を図る
ことができた。その後、図２(c) に示すように、アルミ
ニウム（Al）膜１８を形成した後に、パターニングし、
ビアホール１７を通して下部配線層１３と接続する上部
配線層１８を形成する。

【００２８】以上のように、第１の実施の形態によれ
ば、ＣＦ₄＋Ｏ₂を用いた第１のエッチング工程の後
に、第１のエッチング工程でのレジストパターン１５ａ
の最高到達温度１５０℃以上であって、レジスト膜１５
の加熱温度１７０℃以下の温度でレジストパターン１５
ａを加熱している。従って、第１のエッチング工程で、
レジストパターン１５ａの表層にフッ化したレジスト層
が形成された場合、フッ素はフッ素単体或いはフッ素の
炭素化合物としてレジストパターン中から除去される。
このため、反応性イオンエッチングに対する耐性が改善
されるので、第２のエッチング工程において反応ガスに
よる物理的な衝撃或いは化学的な反応に起因するレジス
トパターン１５ａの膜減りが抑えられ、レジストパター
ン１５ａの開口の内径の拡大が抑制される。これによ
り、ビアホール１７の微細化を図ることができる。

【００２９】（２）第２の実施の形態第１の実施の形態の第１のエッチング工程におけるダウ
ンフローエッチングの反応ガスとしてＮＦ₃を用いた場
合について、第２の実施の形態として図１(a)〜図２(c)
を参照しながら以下に説明する。第１の実施の形態と
異なるところは以下の工程である。即ち、図１(d) に示
すダウンフローエッチングを用いた第１のエッチング工
程において、流量４０８ｃｃｍのＮＦ₃を用いてガス圧
力１Ｔｏｒｒに保持した後に、マイクロ波パワー１．５
ｋＷの条件で１．５ｋＷの条件で、プラズマをつくり、
ＮＦ₃より中性活性粒子であるフッ素ラジカルを生成
し、基板温度８０℃の条件で、レジストパターン１５ａ
に従って下部配線層１３上のシリコン酸化膜１４をエッ
チングする。

【００３０】次いで、図２(a) に示すレジストパターン
１５ａの加熱の工程において、第１のエッチング工程で
のレジストパターン１５ａの最高到達温度８０℃以上、
レジスト膜１５の加熱温度１７０℃以下の温度約１７０
℃でレジストパターン１５ａを加熱する。なお、他の製
造工程は第１の実施の形態と同一であるので、説明を省
略する。

【００３１】以上のような第２の実施の形態によって
も、第１のエッチング工程で、レジストパターン１５ａ
の表層にフッ化したレジスト層が形成された場合、レジ
ストパターン１５ａの加熱によりフッ素はフッ素単体或
いはフッ素の炭素化合物となってレジストパターン１５
ａ中から除去される。このため、ドライエッチングに対
する耐性が改善されるので、第２のエッチング工程にお
いて反応ガスによる物理的な衝撃或いは化学的な反応に
起因するレジストパターン１５ａの膜減りが抑えられ、
レジストパターン１５ａの開口の内径の拡大が抑制され
る。これにより、ビアホール１７の微細化を図ることが
できる。

【００３２】（３）第３の実施の形態次に、本発明の第３の実施の形態に係るドライエッチン
グ方法について図面を参照しながら説明する。図４(a)
〜(c) は第３の実施の形態について示す断面図である。
第１及び第２の実施の形態と異なるところは、ビアホー
ルを形成するための窓２６を有するレジストパターン２
５を形成した後であって等方性のダウンフローエッチン
グの前に、以下に示すように、イオンミリング装置によ
り酸素及びフッ素を含まない希ガス、例えばＡｒを用い
た原子又はイオン照射処理を行っていることである。

【００３３】即ち、まず、シリコン基板２１上にシリコ
ン酸化膜２２を形成し、その上に下部配線層２３を形成
する。続いて、例えばＴＥＯＳ＋Ｏ₃を用いたＣＶＤ法
により、下部配線層２３を被覆して膜厚約８００nmのシ
リコン酸化膜（被加工体）２４を形成する。続いて、シ
リコン酸化膜２４の上に回転塗布法によりホトレジスト
を塗布し、膜厚約１．２μｍのレジスト膜を形成する。
レジストとして、例えば、ノボラック系のホトレジスト
を用いる。

【００３４】続いて、ビアホールの形成領域に開口を形
成するため、ホトマスクを用いてレジスト膜を露光す
る。続いて、有機溶剤により現像すると、図４(a) に示
すように、ビアホールの形成領域に直径０．６μｍの窓
２６を有するレジストパターン２５が形成される。次い
で、レジスト膜を温度１７０℃でベーキングし、硬化さ
せる。

【００３５】次に、イオンミリング装置のチャンバ内に
シリコン基板２１を入れ、基板の温度を−５℃〜室温程
度に保持する。次いで、Ａｒガスを流量７sccmでチャン
バ内に導入し、チャンバ内のガス圧を２．４×１０^-4To
rrに保持する。次に、所定の加速電圧を印加してイオン
化したＡｒを加速する。イオン化したＡｒは試料に到達
する途中で電子照射領域（ニュウトラライザ）を通過し
て中性化する。これにより、Ａｒ原子又はＡｒイオンが
レジストパターン２５の表層に照射されはじめる。な
お、このとき、シリコン基板２１上のレジストパターン
２５表面に対してＡｒイオンの照射方向を斜め方向に設
定することで、レジストパターン２５の窓２６内の側壁
がＡｒイオンの照射を受けることになり、好ましい。こ
の状態を１分間保持する。なお、比較のため、加速電圧
を２００Ｖ，４００Ｖ，1000Ｖの３条件に振った。下の
表１に成膜条件をまとめた。

【００３６】

【表１】

【００３７】次いで、図４(b) に示すように、表２に示
す条件でダウンフローエッチング（ＤＦＥ）を行って、
シリコン酸化膜２４を等方的にエッチングし、エッチン
グ領域の縁がレジストパターン２５の下まで広がった直
径１．４μｍの上部開口２７ａを形成する。続いて、図
４(c) に示すように、表２に示す条件で異方性エッチン
グである反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行い、上
部開口２７ａ内にレジストパターン２５の窓２６の直径
に対応する直径約０．７μｍの下部開口２７ｂを形成す
る。なお、以下に示す条件以外は第１の実施の形態の工
程及び条件と同一とした。

【００３８】

【表２】

【００３９】以上により、開口の上部にテーパを有する
ビアホール２７が形成される。次に、上記のエッチング
工程で生じたレジストパターンの膜減りについて調査し
た結果について説明する。図５は、Ａｒ原子又はＡｒイ
オン照射（イオンミリング）前処理を行ったものと行わ
なかったものとの比較において、等方性エッチング（図
４(b) ）前、等方性エッチング（図４(b) ）後及び異方
性エッチング（図４(c) ）後のレジストパターンの膜厚
の変化の様子を示す特性図である。縦軸は線形目盛りで
表したレジストパターンの膜厚の変動分（nm）を示し、
横軸はレジストパターンの膜厚を測定したウエハ処理時
点を示す。

【００４０】なお、比較のため、Ａｒ原子又はＡｒイオ
ン照射処理を行わなかった試料で、等方性エッチングを
行わないで、直ちに異方性エッチングを行ったもの（×
印）のレジストパターンの膜厚の変化の様子も図５に示
した。図５に示す結果によれば、加速電圧４００Ｖ，10
00Ｖの試料ではレジストパターンの膜減りが大幅に改善
された。等方性エッチングを行わなかった試料（×印）
とほぼ同じ程度まで膜減りを抑制することができた。

【００４１】一方、加速電圧２００Ｖの試料では、原子
又はイオン照射処理しなかったものとほぼ同じ程度の膜
減りが生じた。レジストパターンへの原子又はイオン照
射エネルギが不足していたものと考えられる。単に原子
又はイオン照射処理を行うだけでは効果が無く、十分な
エネルギの原子又はイオンを照射することが必要である
ことが分かった。

【００４２】さらに、Ａｒ原子又はＡｒイオン照射前処
理した試料について等方性エッチング前（図６の）及
び等方性エッチングした後（図６の）に、それぞれフ
ーリエ変換赤外分光法によりレジストパターン２５表面
を調査した結果を図６に示す。縦軸は吸収強度（任意単
位）を示し、横軸は波数（ｃｍ^-1）を示す。なお、比較
例としてＡｒ原子又はＡｒイオン照射処理をしない試料
についてダウンフローエッチングした後のレジストパタ
ーン表面をフーリエ変換赤外分光法により調査した結果
（図６の）も同図に示す。

【００４３】図６に示す結果によれば、等方性エッチン
グした後でも、Ａｒ原子又はＡｒイオン照射前処理をし
たものは波数1250cm^-1付近に検出ピークが生じない。即
ち、炭化フッ素が検出されず、レジストのフッ化層が形
成されていないことを示している。一方、Ａｒ原子又は
Ａｒイオン照射前処理をしないものは、波数1250cm^-1付
近に高い検出ピークが生じている。即ち、多量の炭化フ
ッ素が存在し、レジストのフッ化層が形成されているこ
とを示している。これらは、図５に示す異方性エッチン
グ後のレジストパターンの膜厚の変動と対応している。

【００４４】以上、図５及び図６に示す結果よれば、Ａ
ｒ原子又はＡｒイオン照射前処理をしたものは、その後
のフッ素を含む反応ガスを用いた等方性のダウンフロー
エッチングに続く異方性エッチングにおいてレジストパ
ターン２５の膜減りを抑制することが可能である。これ
は、酸素及びフッ素を含まない希ガスの原子又はイオン
を用いてレジストパターン２５表面を叩くことで、レジ
ストパターン２５の表面が強固になり、これにより、レ
ジストパターン表層へのフッ素の進入が阻止されて、レ
ジストのフッ化層の形成が抑制され、異方性エッチング
に対する耐エッチング性が増したためであると考えられ
る。レジストパターン２５の表面が強固になったのはレ
ジストパターン２５表層の炭素を含む材料構成分子同士
の結合が促進されたためだと考えられる。

【００４５】これにより、パターニング精度の向上を図
ることができる。（４）第４の実施の形態次に、本発明の第４の実施の形態に係るドライエッチン
グ方法について図面を参照しながら説明する。図７は第
４の実施の形態について示す断面図である。

【００４６】第３の形態と異なるところは、イオンミリ
ング装置の代わりに、反応性イオンエッチング装置によ
り、酸素及びフッ素を含まない希ガスを用いてレジスト
パターン２５表面にプラズマ照射を行っていることであ
る。即ち、ビアホールの形成領域に窓２６を有するレジ
ストパターン２５を形成した後に、反応性イオンエッチ
ング装置のチャンバ内にシリコン基板２１を入れ、シリ
コン基板２１の温度を２５℃程度に保持する。次いで、
希ガスを所定の流量でチャンバ内に導入し、ガス圧を所
定の圧力に保持する。比較のため、ガスの種類を以下の
３条件に振って実験を行った。即ち、流量１０１sccmの
Ａｒ単独の場合、流量５０sccmのＡｒと流量５０sccmの
Ｈｅの混合ガスの場合、流量１０１sccmのＨｅ単独の場
合の３条件である。

【００４７】次に、所定のＲＦパワー（Ｐ_RF）を印加し
てＡｒをプラズマ化する。これにより、図７に示すよう
に、Ａｒ活性粒子がレジストパターン２５の表層に照射
されはじめる。この状態を１分間保持する。このとき、
ＲＦパワー（Ｐ_RF）を２００Ｗ，６００Ｗ，１ｋＷの３
条件とし、また、ＲＦパワーや圧力等を調整して、電極
に加わる交流の印加電圧のピーク−ピーク（Ｖ_pp）を
２．５，３，４ｋＶの３条件とした。なお、ＲＩＥの場
合、セルフバイアス電圧（Ｖ_Dc）の２倍が試料バイアス
電圧の振幅の２倍（Ｖ_PP）にほぼ等しくなる（２×Ｖ_Dc
≒Ｖ_PP）ことが知られている。また、Ｖ_Pは一般に数十
Ｖであるため、Ｖ_Dcに対して無視でき、プラズマ電位
（Ｖ_P）と試料バイアスのセルフバイアス電圧（Ｖ_Dc）
の差（Ｖ₁＝Ｖ_P−Ｖ_Dc）の２倍がＶ_ppにほぼ等しくな
る（２×Ｖ₁≒Ｖ_PP）。

【００４８】標準の条件を以下の表３に示す。

【００４９】

【表３】

【００５０】そして、図４(b) に示すダウンフローエッ
チングと図４(c) に示すＲＩＥを表４に示す条件で続け
て行い、直径約０．７μｍの下部開口２７ｂと、直径約
１．４μｍの上部開口部２７ａを有するビアホール２７
をシリコン酸化膜２４に形成する。ビアホール２７の上
縁はテーパ形状となる。それらのダウンフローエッチン
グと反応性イオンエッチングは、表４に示す条件以外は
第３の実施の条件と同一にした。

【００５１】

【表４】

【００５２】次に、上記エッチング工程で生じたレジス
トパターンの膜減りを調査した結果について説明する。
図８(a) ，(b) は、Ａｒ活性粒子照射（ＲＩＥ）前処理
を行ったものと行わなかったものとの比較において、等
方性エッチング前、等方性エッチング後及び異方性エッ
チング後のそれぞれのレジストパターンの膜厚の変化の
様子を示す特性図である。

【００５３】図８(a) は、ＲＦパワー（Ｐ_RF）をパラメ
ータとしたもの、図８(b) はＶ_PPをパラメータとしたも
のを示す。ともに縦軸は線形目盛りで表したレジストパ
ターンの膜厚の変動分（nm）を示し、横軸はレジストパ
ターンの膜厚を測定したウエハ処理時点を示す。Ｖ_PPは
通常Ｐ_RFと比例関係にあるが、Ｐ_RFをはじめその他の成
膜条件も調整してＰ_RFとＶ_PPとを独立に制御した。

【００５４】図８(a) に示す結果によれば、Ｐ_RFが６０
０Ｗ，１ｋＷの試料では、レジストパターンの膜減りが
大幅に改善された。一方、Ｐ_RFが２００Ｗの試料では、
Ａｒ活性粒子照射処理をしなかったものとほぼ同じ程度
の膜減りが生じた。レジストパターンへのＡｒ活性粒子
の衝突エネルギが不足していたものと考えられる。前記
と同じように、単にＡｒ活性粒子照射処理を行うだけで
は効果が無く、十分なエネルギのＡｒ活性粒子を照射す
ることが必要であることが分かった。

【００５５】図８(b) に示す結果によれば、Ｖ_PPが３ｋ
Ｖ（Ｖ₁≒１．５ｋＶ），４ｋＶの試料では、レジスト
パターンの膜減りが大幅に改善された。一方、Ｖ_PPが
２．５ｋＶの試料では、イオン照射処理をしなかったも
のとほぼ同じ程度の膜減りが生じた。レジストパターン
へのＡｒ活性粒子の衝突エネルギが不足していたものと
考えられる。前記と同じように、単にＡｒ活性粒子照射
処理を行うだけでは効果が無く、十分なエネルギのＡｒ
活性粒子を照射することが必要であることが分かった。

【００５６】また、Ａｒ活性粒子照射前処理を行ったも
のと行わなかったものとの比較において、等方性エッチ
ング前後に、それぞれフーリエ変換赤外分光法によりレ
ジストパターン表面を調査した。その結果は、図８(a)
，(b) の結果と対応し、図６に示すように、膜減りの
小さいものはフッ素の検出ピークがほとんど検出され
ず、膜減りの大きいものはフッ素の検出ピークが高く出
た。

【００５７】更に、処理ガスの種類の違いによるレジス
トパターン表層のフッ化層の厚さの違いと、Ａｒガス圧
力の違いによるレジストパターン表層のフッ化層の厚さ
の違いとについて、それぞれ以下の表５及び表６に示
す。なお、他の処理条件は上記標準の処理条件と同じと
した。

【００５８】

【表５】

【００５９】

【表６】

【００６０】以上の結果によれば、処理ガスの種類の違
いによるレジストパターン表層のフッ化層の厚さの違い
はあまりないが、なかでも、Ａｒ＋Ｈｅ混合ガスの場合
は薄かった。この理由はよく分からないが、原子量の異
なる希ガス原子の混合ガスを用いることで、原子量の異
なる原子同士が散乱しあって横向きのイオンの動きが生
じて、レジストパターンの開口の側壁を叩くようにな
り、側壁の耐エッチング性の強化を図ることができると
いう新たな効果があると考えられる。

【００６１】以上のように、第４の実施の形態によれ
ば、酸素及びフッ素を含まない希ガスのイオンを用いて
レジストパターン２５表面を叩くことで、レジストパタ
ーン２５の表面を強固にすることができる。これによ
り、レジストのフッ化層の形成を抑制して、異方性エッ
チングに対する耐エッチング性を向上させ、パターニン
グ精度の向上を図ることができる。

【００６２】（５）第５の実施の形態第４の実施の形態においては、反応性イオンエッチング
装置内にシリコン基板２１を置き、さらに反応性イオン
エッチング装置内で希ガスの活性粒子を発生させて、レ
ジストパターンの表面に希ガスの活性粒子を照射するこ
とによりその表面がフッ化することを防止している。

【００６３】しかし、通常使用されている反応性イオン
エッチング装置では、希ガスの活性粒子の照射方向のう
ちシリコン基板２１の面に対して垂直方向に入る成分が
大きいので、レジストパターンの直径０．６μｍの開口
の内周面には希ガスが注入されにくい。したがって、フ
ッ素系ガスを使用したダウンフロードライエッチングを
行うと希ガスの注入量が少ない開口の内周面はフッ化さ
れ易くなる。

【００６４】本実施形態では、希ガスのイオンを開口の
内周面に注入し易くする方法を説明する。図９(a) 〜図
９(c) は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置の断
面構成図である。図９(a) において、チャンバ３３内に
は、第４実施形態で説明した下側電極３１が基板載置台
を兼ねて配置され、さらに下側電極３１の上方には間隔
をおいて上側電極３０が配置されている。また、図９
(b) に示すように、チャンバ３３の外側の周囲には複数
の電磁石３４が間隔をおいて配置され、それらの電磁石
３４によって下側電極３１を横切るように回転磁場Ｈが
発生するように構成されている。

【００６５】なお、図９(a) において符号３５は、ブロ
ッキングキャパシタ３６を介して下側電極３１に電力を
供給する高周波電力、３７は、チャンバ３３に形成され
たガス導入口、３８は、チャンバ３３の下側に設けられ
た排気口、３９は下側電極３１の下に配置されたヒータ
を示している。このようなＲＩＥ装置を用いて希ガスの
イオンをレジストパターンに照射する方法を説明する。

【００６６】まず、上記した実施形態と同様に、シリコ
ン基板２１の上に第一のシリコン酸化膜２２を形成し、
その上に下部配線層２３を形成する。さらに下部配線層
２３を覆う第二のシリコン酸化膜２４を第一のシリコン
酸化膜２２の上に形成する。続いて、第二のシリコン酸
化膜２４の上にレジスト膜を形成し、これを露光、現像
して、図１０(a) に示すような直径０．６μｍの平面円
形の窓２６を有するレジストパターン２５を形成する。

【００６７】次に、ＲＩＥ装置の下側電極３１の上にシ
リコン基板２１を載置した状態で、ガス導入口３７から
Ａｒガス（希ガス）を１０１sccmで導入し、基板温度を
２５℃、チャンバ３３内の圧力を０．１Torr、高周波電
源３５の出力を１０００Ｗに設定するとともに、電磁石
３４によってシリコン基板２１に水平方向、即ち基板面
に平行な方向に磁場Ｈを印加し、その磁場Ｈの方向を回
転させた。そのシリコン基板２１における回転磁場の大
きさは２×１０⁶gauss となるように、電磁石３４に流
す電流値を調整した。また、その磁場Ｈは、少なくとも
レジストパターン２５とその周辺に印加される。

【００６８】このような条件によれば、ＲＩＥ装置内で
Ａｒがプラズマ化して、そこに生じたＡｒ活性粒子がレ
ジストパターン２５に照射される。しかも、Ａｒイオン
が磁場によって横方向の力を受けるのでレジストパター
ン２５の開口２６においてＡｒ活性粒子が斜めに照射さ
れる。この結果、レジストパターン２５の上面のみなら
ず、開口２６の内周面においてもレジストパターン２５
の分子密度が高くなって硬化する。

【００６９】この後に、シリコン基板２１をチャンバ３
３から取り出し、続いて、図１０(b) に示すように、第
４実施形態の表４と同じ条件によってダウンフローエッ
チングを行い、これにより開口２６を通して第二のシリ
コン酸化膜２４を等方性エッチングすると、第二のシリ
コン酸化膜２４の上層部にレジストパターン２５の開口
２６よりも広い上部開口２７ａが形成される。

【００７０】この状態のシリコンパターン２５の表面に
は第４実施形態と同じようにフッ素の進入が抑制され、
その表面で形成されるフッ化層が薄くなるだけでなく、
シリコンパターン２５の開口２６の内周面でもフッ素が
侵入しににくく、その内周でのフッ化層は極めて薄くな
る。そのような断面は図１１のようになった。これに対
して、磁場を印加せずにＡｒ活性粒子を垂直にレジスト
パターン２５に照射した場合（第４実施形態）には、そ
の断面図は図１１(b) のようになって開口の内周にはフ
ッ化層が発生しており、また、Ａｒ活性粒子の照射が無
い従来方法によれば図１１(c) のような断面が得られレ
ジストパターン２５の上面と開口２６の内面の双方にフ
ッ化層が発生していた。なお、図１１は、写真に基づい
て描いた図面である。

【００７１】以上のような回転磁場Ｈ中でＡｒイオンを
照射し、さらに等方性エッチングを行った後に、図１０
(c) に示すように、レジストパターン２５の窓２６を通
して第二のシリコン酸化膜２４を垂直に異方性エッチン
グして下部開口２７ｂを形成する。その異方性エッチン
グは反応性イオンエッチングによって行い、そのエッチ
ング条件は、第４実施形態で示した表４と同じに設定し
た。

【００７２】このエッチングの後に下部開口２７ｂの直
径を調べたところ、図１２に示すように、その直径は、
レジストパターン２５を形成した直後の窓２６の径０．
６μｍよりも、約０．１μｍだけ広がった。これに対し
て、磁場を印加せずにＡｒ活性粒子を垂直にレジストパ
ターン２５に照射した場合（第４実施形態）には、その
第二のシリコン酸化膜２４の下部開口２７ｂの直径は
０．６μｍからさらに約０．２μｍだけ増加し、また、
Ａｒ活性粒子の照射が無い従来技術の場合の開口の直径
は０．６μｍからさらに０．２５μｍだけ増加した。

【００７３】このように、Ａｒイオンをレジストパター
ン２６に照射する場合には、コンタクトホール２７の径
方向に磁場Ｈを印加することは、フッ化層の発生を防止
し、ひいてはコンタクトホール２７の径の増加の抑制に
有効であることがわかる。次に、Ａｒイオンをレジスト
パターン２６に照射する場合に印加する磁場Ｈの大きさ
が、コンタクトホール２７の直径の増加の抑制にどのよ
うに影響を及ぼすかを調べたところ、図１２のような結
果が得られた。即ち、印加する磁場Ｈが大きくなるほど
コンタクトホールの直径の増加量が少なくなることがわ
かる。

【００７４】これは、Ａｒイオンがレジストパターン２
５に照射する際の横方向の成分が大きくなるので、レジ
ストパターン２５の窓２６の内周面に照射されるＡｒイ
オンの量が増えて、その面のレジストパターン２５が硬
くなったからと考えられる。そのような磁場Ｈが僅かで
も存在するとコンタクトホールの直径の増加を減少させ
る効果がある。

【００７５】なお、上記した第３実施形態で説明したＡ
ｒイオンのイオンミリングの際に磁場Ｈを印加しても、
同様な作用効果が得られる。（６）その他の実施の形態上記第１乃至第５の実施の形態では、レジストの種類と
してノボラック系のホトレジストを用いているが、他の
材料のホトレジストを用いてもよいし、ディープＵＶレ
ジスト、ｉ線用レジスト、ｇ線用レジスト、電子線用レ
ジスト又はＸ線用レジスト等を用いることができる。

【００７６】また、下部配線層を被覆する層間絶縁膜と
してのシリコン酸化膜１４，２４にビアホールを形成す
る場合に本発明を適用しているが、半導体基板を被覆す
る層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する場合にも適
用することができる。更に、被加工体としてシリコン酸
化膜１４，２４を用いているが、これに限られるもので
はなく、他の種類の絶縁膜を用いてもよい。この場合、
レジストパターンを用い、かつ第１のエッチング工程で
エッチングガスとしてフッ素含有ガスを用いるものであ
ればよい。

【００７７】また、第１のエッチング工程で用いるフッ
素含有ガスとしては、ＣＦ₄＋Ｏ₂、ＮＦ₃に限られる
ものではなく、他の種類のフッ素含有ガス、例えばＳＦ
₆＋Ｏ₂等を用いる場合にも本発明を適用することがで
きる。更に、絶縁膜のみならず、シリコンやアルミニウ
ムのパターニングに適用してもよい。この場合、シリコ
ンやアルミニウムのエッチングガスである塩素含有ガス
Ｃｌ₂，ＢＣｌ₃を用いたエッチング工程を含むパター
ニング方法に適用することも可能である。また、フッ素
や塩素の他のハロゲン元素を含有するガスＨＢｒを用い
て上記の他の材料窒化チタン（ＴｉＮ）やタングステン
（Ｗ）をエッチングする場合にも適用できる。

【００７８】更に、イオンやプラズマの照射処理にＡｒ
を用いているが、他の希ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ｘ
ｅ、Ｋｒ等を用いることもできる。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、フッ
素含有ガスを用いた第１のエッチング工程の後、第１の
エッチング工程での被加工体の最高到達温度以上であっ
て、レジスト膜の加熱温度以下の温度でレジストパター
ンを加熱している。これにより、第１のエッチング工程
で、レジストパターンの表層にフッ化したレジスト層が
形成された場合、フッ素は単体で或いは炭素との化合物
を形成してレジストパターン中から除去される。このた
め、ドライエッチングに対する耐性が改善されるので、
第２のエッチング工程において反応ガスによる物理的な
衝撃或いは化学的な反応に起因するレジストパターンの
膜減りが抑えられて、レジストパターンの開口の内径の
拡大が抑制される。これにより、被加工体に形成される
開口の微細化を図ることができる。

【００８０】また、フッ素含有ガスや塩素含有ガスを用
いた第１のエッチング工程の前にイオン照射処理を行っ
ている。これにより、レジストパターンの表層の耐エッ
チング性を強化することができるので、第１のエッチン
グ工程に続く第２のエッチング工程において、レジスト
パターンの膜減りを抑制し、レジストパターンの開口の
内径の拡大を抑制して、パターニング精度の向上を図る
ことができる。

【００８１】また、フッ素含有ガスや塩素含有ガスを用
いた第１のエッチング工程の前に希ガスのイオンの照射
処理を行っている。レジストパターンの表層は、高エネ
ルギーの希ガス活性粒子又は希ガスイオンにより叩かれ
て分子密度が高くなって硬くなったうえに、フッ素或い
は塩素を含むハロゲン含有ガスを用いるその後のエッチ
ングによっても、それらの元素がレジストパターンに侵
入しにくくなり、レジストパターンの表面のフッ化層や
塩化層等の形成を抑制することができる。

【００８２】これにより、レジストパターンの表層の耐
エッチング性を強化することができる。従って、第１の
エッチング工程に続く第２のエッチング工程において、
レジストパターンの膜減りを抑制し、パターニング精度
の向上を図ることができる。また、希ガスのイオンを斜
めに照射し、または基板に平行に磁場をかけてフレミン
グの左手の法則によって、希ガスイオンの横方向への照
射成分を大きくすると、レジストパターンの窓内面や側
壁に希ガスのイオンを照射してその面を硬くしてフッ化
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１、２の実施の形態に係るドライエ
ッチング方法について示す断面図（その１）である。

【図２】本発明の第１、２の実施の形態に係るドライエ
ッチング方法について示す断面図（その２）である。

【図３】本発明の第１、２の実施の形態に係るドライエ
ッチング方法と従来のドライエッチング方法によるレジ
ストパターンの断面形状の比較について示す断面図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るドライエッチ
ング方法について示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るドライエッチ
ング方法に用いたレジストパターンの膜減りの様子を示
す特性図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態に係るドライエッチ
ング方法に用いたレジストパターンのフッ化層の形成状
態について示すフーリエ変換赤外分光法による吸収特性
図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態に係るドライエッチ
ング方法について示す断面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態に係るドライエッチ
ング方法に用いたレジストパターンの膜減りの様子を示
す特性図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態に使用するＲＩＥ装
置の断面図と、ＲＩＥ装置の周囲に配置される電磁石を
示す平面図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るドライエッ
チング方法について示す断面図である。

【図１１】図１１(a) は、本発明の第５の実施の形態の
半導体装置の製造工程において、ダウンフローエチング
を経た後のレジストの表面状態を示す写真に基づく断面
図と、図１１(b) は、本発明の第４の実施の形態の半導
体装置の製造工程において、ダウンフローエチングを経
た後のレジストの表面状態を示す写真に基づく断面図
と、図１１(c) は、従来の半導体装置の製造工程におけ
るダウンフローエチングを経た後のレジストの表面状態
を示す写真に基づく断面図である。

【図１２】本発明の第５の実施の形態によるエッチング
方法と、本発明の第４の実施の形態によるエッチング方
法と、従来の半導体装置の製造工程におけるエッチング
方法によってそれぞれ形成されたコンタクトホールの直
径の広がりを比較する図である。

【図１３】本発明の第５の実施の形態において、印加磁
場の相違によるコンタクトホールの直径の広がりの違い
を比較する図である。

【図１４】従来例に係るドライエッチング方法について
示す断面図である。

【図１５】他の従来例に係るドライエッチング方法につ
いて示す断面図である。

【符号の説明】

１１，２１シリコン基板、１２，２２シリコン酸化膜、１３，２３下部配線層、１４，２４シリコン酸化膜（層間絶縁膜）、１５レジスト膜、１５ａ，２５レジストパターン、１６，１７ｂ，２６，２７ｂ下部開口、１７，２７ビアホール、１７ａ，２７ａ上部開口（テーパ）、１８上部配線層、３０上側電極、３１下側電極、３３チャンバ、３４電磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工体上にレジスト膜を形成する工程
と、前記レジスト膜を露光し、現像して、レジストパターン
を形成する工程と、前記レジストパターンを第１の温度で加熱して硬化させ
る工程と、ハロゲン元素含有ガスを用い、前記レジストパターンを
マスクに使用して前記被加工体をエッチングする第１の
エッチング工程と、前記第１のエッチング工程の際に被加工体が最高に上昇
する第２の温度よりも高くて前記第１の温度よりも低い
第３の温度で、前記レジストパターンを加熱する工程
と、前記レジストパターンをマスクに使用して前記被加工体
をさらにエッチングする第２のエッチング工程とを有す
る半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記第３の温度は、８０℃以上、２００℃
以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項３】半導体基板の上の存在する被加工体上にレ
ジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜を露光し、現像して、レジストパターン
を形成する工程と、前記レジストパターンの表面に希ガス分子、希ガスイオ
ン又は希ガス活性粒子を照射する工程と、ハロゲン元素含有ガスを用い、前記レジストパターンを
マスクに使用して前記被加工体をエッチングする第１の
エッチング工程と、前記レジストパターンをマスクに使用して前記被加工体
をさらにエッチングする第２のエッチング工程とを有す
る半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記希ガスは、アルゴン、ヘリウム、ネオ
ン、キセノン又はクリプトンのうちいずれか一つ或いは
これらの混合ガスであることを特徴とする請求項３に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記希ガス分子、希ガスイオン又は希ガス
活性粒子の照射は、前記レジストパターンの表面に対し
て斜め方向から行うことを特徴とする請求項３記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項６】前記希ガスイオンを前記レジストパターン
の表面に照射する際に、前記半導体基板の面に平行な成
分を含む磁場を前記レジストパターンに印加することを
特徴とする請求項３又は４記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項７】前記希ガス原子の運動エネルギは４００ｅ
Ｖ以上であることを特徴とする請求項３乃至請求項５の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記希ガスイオンの加速電圧は４００Ｖ以
上であることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいず
れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記希ガスイオン又は前記希ガス活性粒子
は高周波電力が供給される２つの電極で希ガスプラズマ
を発生させることによって生成され、かつプラズマの生
成電力は６Ｗ／ｃｍ²以上であることを特徴とする請求
項３又は請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記希ガスイオン又は前記希ガス活性粒
子は高周波電力が供給される２つの電極で希ガスプラズ
マを発生させることによって生成され、かつプラズマ電
位（Ｖ_P）と前記半導体基板のセルフバイアス電圧（Ｖ
_DC）との差（Ｖ₁＝Ｖ_P−Ｖ_DC）が１．５ｋＶ以上であ
ることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項８又は
請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】前記第１のエッチング工程は前記被加工
体を等方性エッチングする工程であり、前記第２のエッ
チング工程は前記被加工体を異方性エッチングする工程
であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいず
れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】前記ハロゲン元素含有ガスは、フッ素含
有ガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１
のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記フッ素含有ガスは、ＣＦ₄とＯ₂の
混合ガス、ＮＦ₃ガス又はＳＦ₆とＯ₂の混合ガスであ
ることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製
造方法。
【請求項１４】前記被加工体はシリコン含有絶縁膜であ
ることを特徴とする請求項１２又は請求項１３のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。