JPH10116821A

JPH10116821A - ドライエッチング装置およびドライエッチング方法

Info

Publication number: JPH10116821A
Application number: JP28601296A
Authority: JP
Inventors: Shingo Kadomura; 新吾門村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 1998-05-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高選択比でＳｉＯ₂膜などを高精度で再現性
良くエッチングし、高アスペクト比で微細なコンタクト
ホールを容易に形成する。【解決手段】平行平板型の電極を有するドライエッチ
ング装置において、対向電極４ａの表面にＡｌＮなどの
セラミックス製のカバー４ｂを直接ろう付けし、アノー
ド４とする。アノード４は、対向電極４ａにガス冷媒チ
ラー１２からフロンなどのガス冷媒を供給することによ
り急速冷却することができ、カバー４ｂの内部に設けら
れたヒーターにより急速加熱することができるようにす
る。このドライエッチング装置を用いてＳｉＯ₂膜など
をエッチングしてコンタクトホールを形成する場合に
は、エッチング時にアノード４を冷却してフルオロカー
ボンポリマーの前駆体を吸着させ、その後アノード４を
加熱してフルオロカーボンポリマーの前駆体を放出させ
てからオーバーエッチングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ドライエッチン
グ装置およびドライエッチング方法に関し、例えば、酸
化シリコン（ＳｉＯ₂）膜のエッチングに適用して好適
なものである。

【０００２】

【従来の技術】層間絶縁膜にコンタクトホールを形成す
る加工を中心とする、ＳｉＯ₂膜のエッチング技術は、
フルオロカーボン系のガスを用いたドライエッチング法
が実用化されている。このドライエッチング法によるＳ
ｉＯ₂膜のエッチングにおいては、良く知られているよ
うに、エッチング反応においてＳｉ−Ｏの強固なボンド
を切って反応を進行させる必要があるため、イオン照射
面でのみエッチングが進み、容易に異方性形状を得るこ
とができる。

【０００３】また、下地Ｓｉ基板に対する選択比の確保
も、フルオロカーボン系のガスの放電解離によって得ら
れるＣＦ_x系の活性種によって達成されることは公知で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
大口径の半導体基板の処理のためのエッチング装置の枚
葉化に伴う、高密度プラズマの使用は、フルオロカーボ
ン系ガスの高解離化につながり、コンタクトホールの高
アスペクト比化によるエッチングの再現性の低下という
大きな問題を引き起こしている。

【０００５】これは、本来、フルオロカーボン系ガスの
解離を制御することで分子状の活性種を利用するのが望
ましいＳｉＯ₂膜のエッチングにおいて、過剰なガスの
解離によって生じるＦラジカルを除去する目的で添加さ
れる例えばＨ₂やＣＨ₂Ｆ₂などのガスの影響によっ
て、プラズマ中でＣが過剰になり、プラズマが接触する
部分（以下、壁と称する）にポリマーが堆積しやすい状
態を引き起こすことによるものである。さらに、こうし
て生成されたポリマーは、対向電極などに堆積し、連続
放電時にこの対向電極などから放出される。これによっ
て、プラズマ放電時におけるＣ／Ｆ比が影響を受け、エ
ッチングにおけるさらなる再現性低下を招いている。

【０００６】そのため、高密度プラズマなどによるガス
の過剰解離によって生じたラジカルを制御し、再現性の
あるコンタクトホール加工につなげる方法が強く望まれ
ている。

【０００７】したがって、この発明の目的は、エッチン
グ時におけるポリマーの前駆体の対向電極への堆積量を
制御することができ、エッチングの停止や高テーパ化な
どを生ずることなく、高選択比でＳｉＯ₂膜などを高精
度で再現性良くエッチングすることができ、高アスペク
ト比で微細なコンタクトホールを容易に形成することが
できるドライエッチング装置およびドライエッチング方
法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、
放電パラメータ以外の手段により放電時のラジカル量を
制御することで上述の課題を解決する手段を見い出し
た。以下にその概要を説明する。本発明者の知見によれ
ば、平行平板型の電極を有するドライエッチング装置に
おいて、プラズマと接触する壁の中で最も多量のプラズ
マと接触する壁はウェーハ設置電極の対向電極である。
したがって、この対向電極とプラズマとの相互作用を積
極的に制御すれば、対向電極への堆積物の量を制御する
ことができる。具体的には、対向電極の温度を０℃以下
の低温に冷却すれば、対向電極への吸着による堆積物の
量が増加し、逆に対向電極を高温に加熱すれば、対向電
極から堆積物が放出され、対向電極に堆積している堆積
物の量は減少する。したがって、平行平板型の電極を有
するドライエッチング装置において、対向電極の温度を
急速に変化させることができるようにすれば、エッチン
グのステップ間で、対向電極への堆積物の吸着や対向電
極からの堆積物の放出を迅速に制御することができ、そ
れに伴いプラズマ中の堆積種の密度を制御することがで
きるので、エッチングの制御性を著しく高めることがで
きる。そして、このためには、対向電極の温度を急速に
制御する機構を設けるのが有効である。

【０００９】一般に、平行平板型の電極を有するドライ
エッチング装置においては、対向電極はアルミニウム
（Ａｌ）などの金属で構成されており、この対向電極か
らの金属による汚染を防止するためにその表面に酸化ア
ルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）のようなセラミックス製のカ
バーが設置されている。ここで、対向電極自体は水冷さ
れたり、チラーで温度制御される場合が多いが、セラミ
ックス製のカバーはネジ止めなどで対向電極に固定して
いるだけであるため、その表面の温度制御性は十分とは
いえず、処理枚数などによってその表面温度が変動して
しまうのは避けられない。ましてや、このようなセラミ
ックス製のカバーが設置された対向電極を高温から低温
まで急速に冷却したり、または低温から高温まで急速に
加熱したりする温度制御を行うことは到底不可能であ
る。

【００１０】本発明者の知見によれば、このカバーと対
向電極との相互間の熱伝導性を良くすれば、その表面に
カバーが設置された対向電極の急速温度制御を容易に行
うことができる。具体的には、例えば、Ａｌなどで構成
された対向電極内の冷媒流路にガス冷媒を供給するため
のガス冷媒チラーを接続するとともに、対向電極の表面
に熱伝導性の良い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセ
ラミックス製のカバーにヒーターを内蔵させたものをろ
う付けで直接接合する。ここで、ガス冷媒は、流速が速
いので、非常に短時間で対向電極を冷却することができ
る。また、従来のように、対向電極の表面にカバーをネ
ジ止めする方法では、このように急速冷却してもカバー
の表面に冷却効果は伝達しにくいが、上述のように熱伝
導性が良いＡｌＮなどのセラミックス製のカバーを対向
電極の表面に直接ろう付けすることにより、冷却効果は
速やかにカバーに伝達する。さらに、ＡｌＮなどのセラ
ミックス製のカバーにヒーターを内蔵しているので、こ
のヒーターにより、急速加熱も容易に行うことができ
る。また、このように対向電極の表面にカバーを直接ろ
う付けすることにより、対向電極を急速冷却また急速加
熱する際のサーマルショックを大幅に緩和することがで
きる。この発明は以上の検討に基づいて案出されたもの
である。

【００１１】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明は、平行平板型の電極を有するドラ
イエッチング装置において、少なくとも、対向電極の温
度を急速に制御する急速温度制御手段を有することを特
徴とするものである。

【００１２】この発明の第１の発明においては、例え
ば、急速温度制御手段は、対向電極を５０℃以上の高温
から０℃以下の低温まで急速に冷却する急速冷却機構を
含む。

【００１３】この発明の第１の発明においては、例え
ば、急速温度制御手段は、対向電極を０℃以下の低温か
ら５０℃以上の高温まで急速に加熱する急速加熱機構を
含む。

【００１４】この発明の第１の発明においては、典型的
には、対向電極を加熱するときの温度上昇速度は５０℃
／ｍｉｎ〜３００℃／ｍｉｎ、対向電極を冷却するとき
の温度降下速度は２０℃／ｍｉｎ〜１００℃／ｍｉｎで
ある。

【００１５】この発明の第１の発明の一実施形態におい
ては、急速温度制御手段は、対向電極を０℃以下の低温
から５０℃以上の高温まで急速に加熱する急速加熱機構
と、対向電極を５０℃以上の高温から０℃以下の低温ま
で急速に冷却する急速冷却機構とを有する。

【００１６】この発明の第１の発明において、急速加熱
機構は、好適には、対向電極の表面に設けられた被覆体
と、その被覆体の内部に設けられた発熱体とからなる。
この被覆体は好適には、対向電極にろう付けされる。ま
た、この被覆体の材料としては、熱伝導性の良いＡｌＮ
などのセラミックスが好適に用いられる。

【００１７】この発明の第１の発明の他の一実施形態に
おいては、エッチング室の内壁の温度を急速に制御する
急速温度制御手段をさらに有する。

【００１８】この発明の第２の発明は、平行平板電極を
有するドライエッチング装置を用いて、エッチングする
ようにしたドライエッチング方法において、少なくと
も、対向電極の温度を急速に制御するようにしたことを
特徴とするものである。

【００１９】この発明の第２の発明の典型的な一実施形
態においては、エッチング時に対向電極を０℃以下の低
温に保ち、オーバーエッチング時に対向電極を５０℃以
上の温度に加熱する。

【００２０】上述のように構成されたこの発明において
は、対向電極の温度を急速に制御することができること
により、エッチング時に生成するポリマーを対向電極に
吸着させたり、そこから積極的に脱離させたりすること
ができるため、ＳｉＯ₂膜などのエッチング時のバルク
プラズマ中のＣ／Ｆ比制御が容易になり、再現性のよい
ドライエッチングを実現することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００２２】まず、この発明の第１の実施形態によるド
ライエッチング装置について説明する。このドライエッ
チング装置は平行平板型の電極を有する誘導結合プラズ
マ（ＩＣＰ）型ドライエッチング装置である。図１はこ
のドライエッチング装置を示す略線図である。図１に示
すように、このドライエッチング装置においては、円筒
形の石英ベルジャー１内に、ウェーハ２を設置するウェ
−ハ設置電極３と対向電極４ａとが設けられている。石
英ベルジャー１にはガス排出口５が設けられており、外
部に設けられた排気用真空ポンプ（図示せず）と接続さ
れ、石英ベルジャー１内のガスを排気することができる
ようになっている。さらに、石英ベルジャー１にはエッ
チングガス導入口およびゲートバルブ（いずれも図示せ
ず）が設けられている。また、石英ベルジャー１の外周
部にはＲＦアンテナ６が巻かれている。このＲＦアンテ
ナ６は、マッチングボックス７を介してＲＦ電源８と電
気的に接続されている。ウェーハ設置電極３は基板印加
ＲＦバイアス電源９と電気的に接続されている。ウェー
ハ設置電極３は静電チャック（図示せず）を内蔵してお
り、また、冷媒配管（図示せず）を通じてチラー（図示
せず）と接続されている。

【００２３】対向電極４ａの表面には、ヒーター（図示
せず）を内蔵したセラミックス製のカバー４ｂが、直接
ろう付けされている。以下においては、このように対向
電極およびカバ−４ｂが一体化したものをアノード４と
称する。カバー４ｂの材料としては、熱伝導性の良いＡ
ｌＮ（熱伝導率は０．２３５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ・℃）な
どが挙げられる。また、このろう付けに用いられるろう
材としては、具体的には、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓ
ｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、マグネシウム（Ｍｇ）など
の金属やそれらの合金などが挙げられ、これらの金属ま
たは合金の多層膜の形で通常用いられる。対向電極４ａ
は、ガス冷媒配管１０とガス冷媒配管１１とを介して、
外部に設けられたガス冷媒チラー１２と接続されてい
る。そして、このガス冷媒チラー１２から、例えばフロ
ンなどのガス冷媒をガス冷媒配管１０を通じて対向電極
４ａ内に設けられた冷媒流路（図示せず）に供給し、ガ
ス冷媒配管１１を通じてガス冷媒チラー１２に戻すよう
になっている。これによって、アノード４を急速に冷却
することができるようになっている。ガス冷媒配管１０
には、電子制御バルブ１３が備えられている。また、電
子制御バルブ１３の上流側の部分のガス冷媒配管１０と
ガス冷媒配管１１とは、電子制御バルブ１４を備えたバ
イパス配管１５を介して接続されている。電子制御バル
ブ１３、１４によって、ガス冷媒チラー１２から対向電
極４ａに供給するガス冷媒の流量を制御することができ
るようになっている。

【００２４】以上のように構成されたこの第１の実施形
態によるドライエッチング装置によれば、対向電極４ａ
にガス冷媒チラー１２を接続してフロンなどのガス冷媒
を供給し、また、対向電極４ａの表面にヒーターを内蔵
した熱伝導性の良いＡｌＮなどのセラミックス製のカバ
ー４ｂを直接ろう付けしていることにより、アノード４
全体の冷却および加熱を急速に行うことができる。この
ため、アノード４の温度制御により、エッチング中に生
じたフルオロカーボンポリマーの前駆体のアノード４へ
の吸着またはアノード４からの放出を制御することがで
き、フルオロカーボンポリマーの前駆体によるエッチン
グへの悪影響を抑えることができる。

【００２５】また、従来のドライエッチング装置におい
ては、Ａｌ₂Ｏ₃などからなるカバーが対向電極の表面
にネジ止めされていたため、これらの対向電極およびカ
バーを短時間で急速に加熱または冷却しようとすると、
このカバーはサーマルショックにより破壊されてしま
う。しかしながら、この第１の実施形態によるドライエ
ッチング装置においては、熱伝導性の良いＡｌＮなどの
セラミックス製のカバー４ｂを対向電極４ａの表面に直
接ろう付けしているため、サーマルショックは緩和さ
れ、カバー４ｂが破壊に到ることはない。

【００２６】次に、この発明の第１の実施形態によるド
ライエッチング方法について説明する。この第１の実施
形態によるドライエッチング方法においては、図１に示
すドライエッチング装置を用いて、次のようにしてＳｉ
Ｏ₂膜にコンタクトホールを形成する。すなわち、ま
ず、図２Ａに示すように、Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ₂膜
２２を形成した後、その上にレジストパターン２３を形
成する。その後、このＳｉ基板２１を図１に示すドライ
エッチング装置のウェーハ設置電極３上に設置し、レジ
ストパターン２３をマスクとして、以下のようにしてエ
ッチングを２つのステップに分けて行い、コンタクトホ
ールを形成する。

【００２７】まず、第１のステップとして、ＳｉＯ₂膜
２２のジャストエッチングを行う。すなわち、初めに、
ガス冷媒チラー１２から例えば−１４０℃のフロンのガ
ス冷媒を対向電極４ａに供給して、アノード４を急速に
冷却する。このときの冷却速度は例えば１００℃／ｍｉ
ｎである。次に、レジストパターン２３をマスクとし
て、ＳｉＯ₂膜２２のエッチングを行い、コンタクトホ
ールを形成する。このとき、図２Ｂに示すように、コン
タクトホール２４の底部にＳｉＯ₂膜２２の一部を残し
た状態でエッチングを中断する。この時点で第１のステ
ップは終了する。この第１のステップのジャストエッチ
ングにおいては、例えば、エッチングガスとしてＣ₄Ｆ
₈とＣＨ₂Ｆ₂との混合ガスを用い、それらの流量をそ
れぞれ２０ｓｃｃｍとし、圧力を１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦ
パワーを２５００Ｗ、ＲＦバイアスを６００Ｗ、基板温
度を５０℃、アノード温度を−５０℃とする。

【００２８】ここで、第１のステップのジャストエッチ
ングの際に、フルオロカーボンポリマーの前駆体が生成
される。しかしながら、上述のようにアノード４の温度
が−５０℃と低温であり、Ｓｉ基板２１の温度が５０℃
とアノード４に比べて高温であることから、フルオロカ
ーボンポリマーの前駆体の多くは、Ｓｉ基板２１には堆
積せず、アノード４に吸着する。このため、Ｓｉ基板２
１上へのフルオロカーボンポリマーの過剰堆積によるエ
ッチングの停止などを生ずることなく、ジャストエッチ
ングを支障なく行うことができる。

【００２９】次に、電子制御バルブ１３、１４を閉じた
後、カバー４ｂに内蔵されたヒーター（図示せず）に通
電し、発熱させて、アノード４を−５０℃から２００℃
まで急速に加熱する。このときの加熱速度は例えば約２
００℃／ｍｉｎであり、加熱時間は例えば約７５秒間で
ある。

【００３０】この急速加熱により、第１のステップのジ
ャストエッチングの際にアノード４に吸着したフルオロ
カーボンポリマーの前駆体は、石英ベルジャー１中に迅
速に放出される。

【００３１】次に、第２のステップとしてＳｉＯ₂膜２
２のオーバーエッチングを行う。この第２のステップの
オーバーエッチングにおいては、第１のステップのジャ
ストエッチングにおいてコンタクトホール２４の底部に
残された部分のＳｉＯ₂膜２２のエッチングを、図２Ｃ
に示すように、下地Ｓｉ基板２１の面が露出するまで行
う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいて
は、例えば、エッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈とＣＨ₂Ｆ
₂との混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ２０ｓ
ｃｃｍとし、圧力を１０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワーを２５
００Ｗ、ＲＦバイアスを６００Ｗ、基板温度を５０℃、
アノード温度を２００℃とする。

【００３２】ここで、この第２のステップのオーバーエ
ッチングにおいては、アノード４に吸着していたフルオ
ロカーボンポリマーの前駆体があらかじめ放出されてい
るため、下地Ｓｉ基板２１との選択比を例えば約１００
程度に高くすることができる。

【００３３】以上のように、この第１の実施形態による
ドライエッチング方法によれば、第１のステップのジャ
ストエッチング時にアノード４を例えば−５０℃の低温
に保つことにより、このアノード４にフルオロカーボン
ポリマーの前駆体を吸着しておき、その後、アノード４
を急速加熱してアノード４からフルオロカーボンポリマ
ーの前駆体を放出させた後に第２のステップのオーバー
エッチングを行っているので、第１のステップのジャス
トエッチング時にエッチングの停止が生じたり、第２の
ステップのオーバーエッチング時に極端なテーパ化など
を生じることなく、高アスペクト比で微細なコンタクト
ホール２４を容易に形成することができる。

【００３４】次に、この発明の第２の実施形態によるド
ライエッチング装置について説明する。このドライエッ
チング装置は、平行平板型の電極を有するプラズマエッ
チング装置である。図３はこのドライエッチング装置を
示す略線図である。

【００３５】図３に示すように、このドライエッチング
装置においては、円筒形の石英ベルジャー３１内に、ウ
ェーハ３２を設置するウェーハ設置電極３３と対向電極
３４ａとが設けられている。石英ベルジャー３１にはガ
ス排出口３５が設けられており、外部に設けられた排気
用真空ポンプ（図示せず）に接続され、石英ベルジャー
３１内のガスを排気することができるようになってい
る。さらに、石英ベルジャー３１にはエッチングガス導
入口およびゲートバルブ（いずれも図示せず）が設けら
れている。ウェーハ設置電極３３は、マッチングボック
ス３６を介して高周波電源３７と電気的に接続されてい
る。さらに、ウェーハ設置電極３３は、静電チャック
（図示せず）を内蔵しており、また、冷媒配管（図示せ
ず）を通じてチラー（図示せず）と接続されている。

【００３６】対向電極３４ａの表面には、第１の実施形
態と同様なカバー３４ｂが直接ろう付けされている。以
下においては、このように対向電極３４ａおよびカバー
３４ｂが一体化したものをアノード３４と称する。対向
電極３４ａは、ガス冷媒配管３８とガス冷媒配管３９と
を介して、外部に設けられたガス冷媒チラー４０と接続
されている。そして、このガス冷媒チラー４０から、例
えばフロンなどのガス冷媒をガス冷媒配管３８を通じて
対向電極３４ａ内に設けられた冷媒流路（図示せず）に
供給し、ガス冷媒配管３９を通じてガス冷媒チラー４０
に戻すようになっている。これによって、アノード３４
を急速に冷却することができるようになっている。ガス
冷媒配管３８には、電子制御バルブ４１が備えられてい
る。また、電子制御バルブ４１の上流側の部分のガス冷
媒配管３８とガス冷媒配管３９とは、電子制御バルブ４
２を備えたバイパス配管４３を介して接続されている。
電子制御バルブ４１、４２によって、ガス冷媒チラー４
０から対向電極３４ａに供給するガス冷媒の流量を制御
することができるようになっている。

【００３７】以上のように構成されたこの第２の実施形
態によるドライエッチング装置によれば、対向電極３４
ａにガス冷媒チラー４０を接続してフロンなどのガス冷
媒を供給し、また、対向電極３４ａの表面にヒーターを
内蔵した熱伝導性の良いＡｌＮなどのセラミックス製の
カバー３４ｂを直接ろう付けしていることにより、第１
の実施形態と同様にして、アノード３４全体の冷却およ
び加熱を急速に行うことができる。このため、アノード
３４の温度制御により、エッチング中に生じたフルオロ
カーボンポリマーの前駆体のアノード３４への吸着また
はアノード３４からの放出を制御することができ、フル
オロカーボンポリマーの前駆体によるエッチングへの悪
影響を抑えることができる。

【００３８】また、この第２の実施形態によるドライエ
ッチング装置によれば、熱伝導性の良いＡｌＮなどのセ
ラミックス製のカバー３４ｂを対向電極３４ａの表面に
直接ろう付けしているため、第１の実施形態と同様に、
アノード３４の冷却または加熱の際のサーマルショック
は緩和され、カバー３４ｂの破壊を防止することができ
る。

【００３９】次に、この発明の第２の実施形態によるド
ライエッチング方法について説明する。この第２の実施
形態によるドライエッチング方法においては、図３に示
すドライエッチング装置を用いて、第１の実施形態と同
様にしてＳｉＯ₂膜にコンタクトホールを形成する。す
なわち、まず、図２Ａに示すように、Ｓｉ基板２１上に
ＳｉＯ₂膜２２を形成した後、その上にレジストパター
ン２３を形成する。次に、このＳｉ基板２１を図３に示
すドライエッチング装置のウェーハ設置電極３３上に設
置し、レジストパターン２３をマスクとして、エッチン
グを２つのステップに分けて行い、コンタクトホールを
形成する。

【００４０】すなわち、まず、ガス冷媒チラー４０から
例えば−１４０℃のフロンのガス冷媒を対向電極３４ａ
に供給して、アノード３４を急速に冷却する。このとき
の冷却速度は例えば１００℃／ｍｉｎである。次に、第
１の実施形態と同様にしてＳｉＯ₂膜２２のジャストエ
ッチングを行い、コンタクトホールを形成する。このと
き、図２Ｂに示すように、コンタクトホール２４の底部
にＳｉＯ₂膜２２の一部を残した状態でエッチングを中
断する。この時点で第１のステップは終了する。この第
１のステップのジャストエッチングにおいては、例え
ば、エッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈、ＣＯ、Ａｒおよび
Ｏ₂の混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ２０ｓ
ｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ
とし、圧力を５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワーを１５００
Ｗ、基板温度を５０℃、アノード温度を−５０℃とす
る。

【００４１】ここで、第１の実施形態と同様に、第１の
ステップのジャストエッチングの際にフルオロカーボン
ポリマーの前駆体が生成されるが、その多くは−５０℃
と低温のアノード３４に吸着され、Ｓｉ基板２１には堆
積しない。このため、Ｓｉ基板２１上へのフルオロカー
ボンポリマーの前駆体の過剰堆積によるエッチングの停
止などを生ずることなく、ジャストエッチングを行うこ
とができる。

【００４２】次に、電子制御バルブ４１、４２を閉じた
後、カバー３４ｂに内蔵されたヒーター（図示せず）に
通電し、発熱させて、アノード３４を−５０℃から２０
０℃まで急速に加熱する。このときの加熱速度は例えば
約２００℃／ｍｉｎであり、加熱時間は例えば約７５秒
間である。この急速加熱により、第１のステップのジャ
ストエッチングの際にアノード３４に吸着したフルオロ
カーボンポリマーの前駆体は、石英ベルジャー３１中に
迅速に放出される。

【００４３】次に、第２のステップとしてＳｉＯ₂膜２
２のオーバーエッチングを行う。この第２のステップの
オーバーエッチングにおいては、第１のステップのジャ
ストエッチングにおいてコンタクトホール２４の底部に
残された部分のＳｉＯ₂膜２２のエッチングを、図２Ｃ
に示すように、下地Ｓｉ基板２１の面が露出するまで行
う。この第２のステップのオーバーエッチングにおいて
は、例えばエッチングガスとしてＣ₄Ｆ₈、ＣＯ、Ａｒ
およびＯ₂の混合ガスを用い、それらの流量をそれぞれ
２０ｓｃｃｍ、１００ｓｃｃｍ、１５０ｓｃｃｍおよび
５ｓｃｃｍとし、圧力を５０ｍＴｏｒｒ、ＲＦパワーを
１５００Ｗ、基板温度を５０℃、アノード温度を２００
℃とする。

【００４４】ここで、この第２のステップのオーバーエ
ッチングにおいては、アノード４に吸着していたフルオ
ロカーボンポリマーの前駆体があらかじめ放出されてい
るため、下地Ｓｉ基板２１との選択比を例えば約１００
程度に高くすることができる。

【００４５】この第２の実施形態によるドライエッチン
グ方法によれば、第１の実施形態によるドライエッチン
グ方法と同様に、第１のステップのジャストエッチング
時にエッチングの停止が生じたり、第２のステップのオ
ーバーエッチング時に極端なテーパ化などを生じること
なく、高アスペクト比で微細なコンタクトホール２４を
容易に形成することができる。

【００４６】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。

【００４７】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げたアノード４、３４の温度、冷却速度およ
び加熱速度、エッチングガスの種類および流量、エッチ
ング時の圧力、ＲＦパワー、ＲＦバイアスなどの数値は
あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数
値を用いてもよい。また、アノード４、３４の冷却に用
いたガス冷媒の種類はあくまでも例に過ぎず、必要に応
じてこれとは異なる種類の冷媒を用いてもよい。また、
上述の第１および第２の実施形態において挙げたカバー
４ｂ、３４ｂの材質は熱伝導性の良い絶縁体であれば、
ＡｌＮ以外のものを用いてもよい。さらに、カバー４
ｂ、３４ｂは、場合によっては、エポキシやＡｌＮ系の
接着剤を用いて対向電極４ａ、３４ａに接着してもよ
い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、対向電極の温度を急速に制御することができること
により、エッチング時におけるポリマーの前駆体の対向
電極への堆積量を制御することができ、エッチングの停
止や高テーパ化などを生ずることなく、高選択比でＳｉ
Ｏ₂膜などを高精度で再現性良くエッチングすることが
でき、高アスペクト比で微細なコンタクトホールを容易
に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態によるドライエッチ
ング装置を示す略線図である。

【図２】この発明の第１の実施形態によるドライエッチ
ング方法を説明するための断面図である。

【図３】この発明の第２の実施形態によるドライエッチ
ング装置を示す略線図である。

【符号の説明】

１、３１・・・石英ベルジャー、２、３２・・・ウェー
ハ、３、３３・・・ウェーハ設置電極、４ａ、３４ａ・
・・対向電極、４ｂ、３４ｂ・・・カバー、４、３４・
・・アノード、１０、１１、３８、３９・・・ガス冷媒
配管、１２、４０・・・ガス冷媒チラー、１５、４３・
・・バイパス配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行平板型の電極を有するドライエッチ
ング装置において、少なくとも、対向電極の温度を急速に制御する急速温度
制御手段を有することを特徴とするドライエッチング装
置。
【請求項２】上記急速温度制御手段は、上記対向電極
を５０℃以上の高温から０℃以下の低温まで急速に冷却
する急速冷却機構を含むことを特徴とする請求項１記載
のドライエッチング装置。
【請求項３】上記急速冷却機構は、上記対向電極内に
設けられた冷媒流路にガス冷媒供給配管を介してガス冷
媒を供給するガス冷媒供給装置であることを特徴とする
請求項２記載のドライエッチング装置。
【請求項４】上記急速冷却機構は、上記対向電極を２
０℃／ｍｉｎ以上１００℃／ｍｉｎ以下の速度で冷却す
ることを特徴とする請求項２記載のドライエッチング装
置。
【請求項５】上記急速温度制御手段は、上記対向電極
を０℃以下の低温から５０℃以上の高温まで急速に加熱
する急速加熱機構を含むことを特徴とする請求項１記載
のドライエッチング装置。
【請求項６】上記急速加熱機構は、上記対向電極の表
面に設けられた被覆体と、上記被覆体の内部に設けられ
た発熱体とからなることを特徴とする請求項５記載のド
ライエッチング装置。
【請求項７】上記被覆体は上記対向電極にろう付けさ
れていることを特徴とする請求項６記載のドライエッチ
ング装置。
【請求項８】上記急速加熱機構は、上記対向電極を５
０℃／ｍｉｎ以上３００℃／ｍｉｎ以下の速度で加熱す
ることを特徴とする請求項５記載のドライエッチング装
置。
【請求項９】上記急速温度制御手段は、上記対向電極
を０℃以下の低温から５０℃以上の高温まで急速に加熱
する急速加熱機構と、上記対向電極を５０℃以上の高温
から０℃以下の低温まで急速に冷却する急速冷却機構と
を有することを特徴とする請求項１記載のドライエッチ
ング装置。
【請求項１０】エッチング室の内壁の温度を急速に制
御する急速温度制御手段をさらに有することを特徴とす
る請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項１１】平行平板電極を有するドライエッチン
グ装置を用いて、被エッチング物をエッチングするよう
にしたドライエッチング方法において、少なくとも、対向電極の温度を急速に制御するようにし
たことを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項１２】上記急速温度制御は、上記対向電極を
２０℃／ｍｉｎ以上５０℃／ｍｉｎ以下の速度で５０℃
以上の高温から０℃以下の低温まで冷却するようにした
ことを特徴とする請求項１１記載のドライエッチング方
法。
【請求項１３】上記急速温度制御は、上記対向電極を
５０℃／ｍｉｎ以上３００℃／ｍｉｎ以下の速度で０℃
以下の低温から５０℃以上の高温まで加熱するようにし
たことを特徴とする請求項１１記載のドライエッチング
方法。
【請求項１４】上記急速温度制御は、上記エッチング
を複数のステップに分割して行う場合のステップの間に
行うことを特徴とする請求項１１記載のドライエッチン
グ方法。
【請求項１５】エッチング時に上記対向電極を０℃以
下の低温に保ち、オーバーエッチング時に上記対向電極
を５０℃以上の温度に加熱するようにしたことを特徴と
する請求項１１記載のドライエッチング方法。