JPH11135482A

JPH11135482A - 半導体装置の製造方法およびドライエッチング装置の反応室環境制御方法

Info

Publication number: JPH11135482A
Application number: JP29692397A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Imai; 伸一今井; Nobuhiro Chiwari; 信浩地割
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 1999-05-21
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: JP3408409B2

Abstract

(57)【要約】【課題】炭素に対するフッ素の比率が２以下のガスを
用いたプラズマエッチング工程において安定したエッチ
ング特性を実現する。【解決手段】エッチング装置の反応室内で炭素に対す
るフッ素の比が２以下のガスのプラズマを用いて酸化シ
リコン膜のエッチングを行う工程の後、反応室内の内壁
に形成されたポリマー膜を酸素プラズマによって酸化・
除去する反応室環境制御工程を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法およびドライエッチング装置の反応室環境制御方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体デバイスの集積度向上には
めざましいものがある。デバイスの高集積化の原動力と
なっているリソグラフィー技術においては、集積度を向
上させるために、より微細なパターンを形成する必要が
ある。このために、光源の波長を短くして対応してい
る。現在は、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）を用いたエキ
シマレーザーによるリソグラフィープロセスが主流とな
っている。このようなにフォトリソグラフィ工程におい
て高解像度を得るためには、被加工基板上に形成するフ
ォトレジスト膜を薄くする必要がある。

【０００３】酸化シリコン膜にコンタクトホールを開口
する場合、酸化シリコン膜上にフォトレジストパターン
を形成した状態で、部分的に露出する酸化シリコン膜を
選択的にエッチングする必要がある。高解像度を実現す
る目的のもと、フォトレジストパターンとして薄いフォ
トレジスト膜を使用する場合、酸化シリコン膜をエッチ
ングするためのプラズマが薄いフォトレジスト膜をもエ
ッチングしてしまわないようにする必要がある。酸化シ
リコン膜のエッチングに使用されるフルオロカーボンガ
ス（炭素とフッ素を含むガス）には、フォトレジスト膜
のエッチングに寄与するフッ素が含まれている。このた
め、例えば、一分子中に含まれる炭素に対するフッ素の
比率が比較的に低いフルオロカーボンガス（例えばＣ₄
Ｆ₈）がエッチングガスとして注目されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｃ₄Ｆ₈
等のフルオロカーボンガスを用いて酸化シリコン膜にコ
ンタクトホールを形成する場合、同じエッチング条件の
もとで形成できるコンタクトホールの深さ（以下、「エ
ッチング深さ」と称する。）がエッチング処理数の増加
にもなって浅くなるという問題がある。

【０００５】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、再現性良く安定的にコンタク
トホールを開口できる工程を包含した半導体装置の製造
方法、および、そのために必要なドライエッチング装置
の反応室環境制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、基板上に半導体素子を形成する工程と、前記
基板上に酸化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シ
リコン膜上にフォトレジストパターンを形成する工程
と、エッチング装置の反応室内で炭素に対するフッ素の
比が２以下のガスのプラズマを用いて前記酸化シリコン
膜のエッチングを行う工程と、前記反応室内の内壁に形
成されたポリマー膜を酸化する反応室環境制御工程とを
包含する。

【０００７】前記反応室環境制御工程は、酸素プラズマ
処理を行う工程を含むことが好ましい。

【０００８】前記酸素プラズマ処理は、前記基板に高周
波電力を供給しない状態で実行することが好ましい。

【０００９】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、エッチング終端面上に形成されたポリマー膜を除去
する工程を行ってもよい。

【００１０】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、前記反応室環境制御工程の前に、エッチング終端面
上に形成されたポリマー膜を除去する工程を行ってもよ
い。

【００１１】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、前記反応室環境制御工程の後に、エッチング終端面
上に形成されたポリマー膜を除去する工程を行ってもよ
い。

【００１２】前記エッチング終端面上に形成されたポリ
マー膜を除去する工程は、前記基板に高周波電力を供給
しながら実行することが好ましい。

【００１３】前記酸素プラズマ処理は、流量が２００ｓ
ｃｃｍ以上の酸素を前記反応室内に供給し、前記反応室
内のガス圧力をを２０ｍＴｏｒｒ以上にして実行するこ
とが好ましい。

【００１４】前記酸素プラズマ処理は、合計の流量が２
００ｓｃｃｍ以上の一酸化炭素および酸素を前記反応室
内に供給し、前記反応室内のガス圧力を２０ｍＴｏｒｒ
以上にして実行することが好ましい。

【００１５】前記炭素に対するフッ素の比が２以下のガ
スは、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈、Ｃ₃Ｆ₆Ｏ、及びＣ₄Ｆ₆からなる
群から選択された分子を含むことが好ましい。

【００１６】前記反応室内の環境を前記反応室内の
Ｃ₂、酸素またはフッ素の発光を用いてモニターするモ
ニター工程を含むことが好ましい。

【００１７】前記Ｃ₂の発光として、波長５１６ｎｍの
発光を用いてもよい。

【００１８】前記酸素の発光して、波長７７７ｎｍの発
光を用いてもよい。

【００１９】前記フッ素の発光として、波長７０４ｎｍ
または６８５ｎｍの発光を用いてもよい。

【００２０】前記反応室環境制御工程は、前記エッチン
グ処理終了後に行っても良い。

【００２１】前記反応室環境制御工程は、前記エッチン
グ処理の前に行ってもよい。

【００２２】本発明の反応室環境制御方法は、炭素に対
するフッ素の比が２以下のガスのプラズマを用いて反応
室内で酸化シリコン膜のエッチング工程を行うドライエ
ッチング装置の反応室環境制御方法であって、前記ドラ
イエッチング工程が行われていない間に、前記反応室内
の内壁に形成されたポリマー膜に対して酸素プラズマ処
理を行う。

【００２３】

【発明の実施の形態】フォトレジストに対するエッチン
グ選択比を向上させる目的で、炭素に対するフッ素の比
が２または２未満のプラズマ（以下、「カーボンリッチ
なプラズマ」と称する。）を用いると、反応室の内壁に
ポリマー膜が堆積しやすくなる。これに対して、従来の
炭素に対するフッ素の比が２を越えるフルオロカーボン
ガスのプラズマを用いた場合でも、反応室の内壁にポリ
マー膜が形成される可能性はあるが、そのことが特にエ
ッチングプロセスに影響を与えることは無い。

【００２４】反応室の内壁に堆積したポリマー膜は、主
に炭素（Ｃ）およびフッ素（Ｆ）から形成されている。
酸化シリコンのエッチングに用いるフルオロカーボン中
の炭素の割合が増加すると、ポリマー膜の堆積レートは
増加する。炭素に対するフッ素の比が２以下のフルオロ
カーボンガスを使用して酸化シリコン膜のエッチング処
理を行うと、エッチング処理の回数（エッチング処理が
施されるウェハの枚数）とともに反応室内に堆積するポ
リマー膜の厚さが増大する。本願発明者は、炭素に対す
るフッ素の比が２以下のガスのプラズマを用いてエッチ
ング処理を繰り返すとき、反応室内壁上のポリマー膜に
含まれる炭素が、エッチング処理中にプラズマ内へ供給
され、その結果、プラズマ中の炭素の量が増加すること
を見いだした。また、本願発明者は、このようにしてプ
ラズマ中の炭素の量が増加すると、エッチングが進行し
つつあるコンタクトホール底部に堆積するポリマー膜が
厚くなるため、従来のドライエッチング方法では、エッ
チング深さがエッチング処理回数の増加に伴って徐々に
浅くなる傾向があることを実験により観察した。

【００２５】本発明は、反応室の側壁上のポリマー膜の
堆積が反応室内の環境を変化させることを防止し、安定
したエッチング処理を実現する。

【００２６】（第１の実施形態）以下、本発明による半
導体装置の製造方法の第１の実施形態を説明する。

【００２７】まず、図１を参照して、本実施形態で用い
るドライエッチング装置を説明する。

【００２８】図１は、誘導結合型プラズマを用いたドラ
イエッチング装置の概略図を示している。図１のドライ
エッチング装置は、内部でドライエッチング処理を行う
反応室７を備えている。反応室７の外側壁は、反応室７
内にプラズマを形成するための誘導コイル１で囲まれて
いる。誘導コイル１は高周波電源２に接続され、高周波
電源２から高周波電力（周波数１．８ＭＨｚ）の供給を
受ける。

【００２９】反応室７の下部には、被処理基板（シリコ
ン基板）６を支持する下部電極３が設けられ、下部電極
３はマッチャー１４を介して高周波電源４に接続され、
高周波電源４から高周波電流の供給を受ける。下部電極
３の上面周辺領域には、石英リング１２が配置されてい
る。反応室７の上部には上部シリコン電極５が設けられ
ている。また、反応室７の上部には、必要に応じて反応
室を加熱することのできるヒータ１１が設けられてい
る。

【００３０】反応室７の排気口と外部との間には、圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９が挿入されている。フ
ルオロカーボンガスであるＣ₄Ｆ₈およびＣＨ₂Ｆ₂にＣＯ
およびＡｒを加えた混合ガス（Ｃ₄Ｆ₈/ＣＨ₂Ｆ₂/ＣＯ/
Ａｒ）がマスフローコントローラー１３を介して反応室
７に導入される。エッチングガスを構成する各種のガス
は、複数のボンベ１５〜１７内に収納されている。エッ
チングガスは、排気口から圧力制御バルブ８および排気
ポンプ９を介して装置外へ排気される。圧力制御バルブ
８は、例えば、反応室７内の圧力を１ｍＴｏｒｒから５
００ｍＴｏｒｒの範囲内の設定された一定値に維持する
よう動作する。

【００３１】次に、図１に加えて図２および図３を参照
しながら、上記装置を用いて行うドライエッチング工程
を含む半導体装置の製造方法を説明する。図３は工程手
順を示している。

【００３２】まず、図２（ａ）に示すように、トランジ
スタなどの半導体素子（不図示）が形成されたシリコン
基板２０、または半導体素子が形成されつつあるシリコ
ン基板２０を用意する。次に、公知の薄膜堆積技術を用
いて、シリコン基板２０の上に酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ₂）膜２１を堆積する。この後、フォトリソグラフィ
技術によって、図２（ｂ）に示すように、酸化シリコン
膜２１上にフォトレジストパターン２２を形成する。高
解像度を得るために、フォトレジストパターン２２の厚
さは、０．５μｍ〜１．０μｍと比較的に薄くする。こ
のフォトレジストパターン２２は、これから形成するコ
ンタクトホールの位置の形状を規定する開口部２３を有
している。

【００３３】次に、表面にフォトレジストパターン２２
が形成された状態のシリコン基板２０を、図１に示すド
ライエッチング装置の反応室７内にセットする。その
後、Ｃ₄Ｆ₈/ＣＨ₂Ｆ₂/ＣＯ/Ａｒの混合ガスを反応室７
に導入し(図３のステップＳ１)、ガス圧力を１ｍＴｏｒ
ｒから５０ｍＴｏｒｒまでの間に制御する(ステップＳ
２)。

【００３４】次に、誘導コイル１に１０００ワット
（Ｗ）から３０００Ｗまでの間の大きさの高周波電力を
印加して、プラズマを生成する(ステップＳ３)。プラズ
マ中には、上記混合ガスから形成された他種類の分子、
励起原子およびイオンが含まれている。本実施形態で
は、プラズマの密度が１０¹¹ｃｍ^-3以上の高密度プラズ
マが形成される。

【００３５】次に、下部電極３に１００Ｗから２０００
Ｗまでの間の高周波電力を印加し、それによって自己負
バイアスを基板６（図２のシリコン基板２０）に与え、
酸化シリコン膜２１のエッチングを行う(ステップＳ
４)。こうして、図２（ｃ）に示すように、酸化シリコ
ン膜２１中にコンタクトホール２４を形成する。コンタ
クトホール２４は、シリコン基板２０中に形成された不
図示の不純物拡散層に達しており、酸化シリコン膜２１
上に形成される配線とシリコン基板２０中の不純物拡散
層との電気的コンタクトを可能にする。なお、不純物拡
散層は、シリサイド層などあってもよい。

【００３６】コンタクトエッチングが終了した後で反応
室７内に酸素ガスを導入する(ステップＳ５)。導入する
酸素ガスの流量は、ポリマー除去効率を高くする観点か
ら、１００ｓｃｃｍ以上にすることが好ましい。実用的
には、２００ｓｃｃｍ以上にすることが更に好ましい。
ガス圧力を２０ｍＴｏｒｒ以上に制御しながら(ステッ
プＳ６)、誘導コイル１に１０００Ｗから３０００Ｗま
での間の高周波電力を印加し、酸素プラズマを生成する
(ステップＳ７)。ガス圧力を２０ｍＴｏｒｒ以上にする
のは、放電の安定とポリマー除去効率向上のためであ
る。そして、酸素プラズマによって反応室７の内壁に付
着したポリマー膜を酸化し、除去する(ステップＳ８)。
酸素プラズマが形成されている間、下部電極３には高周
波電力を供給しない。もし、下部電極３に高周波電力を
供給すると、酸素プラズマ中に正電荷イオンがシリコン
基板を照射することになる。本実施形態では、酸素プラ
ズマは反応室７の内壁上のポリマー膜を分解するために
機能するものであるため、正電荷イオンをシリコン基板
に供給させる必要はない。なお、ポリマー膜は一様な厚
さを持ち連続した膜である必要はなく、反応室内壁上に
付着したポリマーであれば、不連続またはポーラス（多
孔質）な状態にあるポリマーであっても、本願明細書で
は「ポリマー膜」と称することとする。

【００３７】以上のステップＳ５からＳ８が反応室内の
環境を制御する工程である。

【００３８】次に、図２（ｄ）に示すように、フォトレ
ジストパターン２２を除去する。フォトレジストパター
ン２２の除去は、反応室７内で酸素プラズマを用いて行
っても良い。その場合、下部電極３に高周波電力を供給
することにによって、基板に負バイアスを印可すること
が好ましい。フォトレジストパターンの除去に必要な時
間をイオン照射によって短縮できるからである。この
後、公知の製造プロセスを経て、半導体装置が製造され
る。

【００３９】図４のグラフは、図３に示した工程手順に
従ってドライエッチング処理を行ったときの、反応室環
境制御工程におけるＣ₂(波長５１６ｎｍ)の発光強度を
示している。図４のグラフの横軸は、反応室環境制御工
程における放電時間を示している。酸素流量が８０ｓｃ
ｃｍの場合、Ｃ₂の発光強度が十分低いレベルに低下す
るまでの時間が８０秒程度必要であることが図４からわ
かる。発光強度が十分低いレベルに下がった時が反応室
壁面に堆積したポリマー膜が実質的に除去された時に対
応する。

【００４０】図５のグラフは、図４のグラフのデータを
得るために行ったドライエッチングの各条件のうち、酸
素流量のみを８０ｓｃｃｍから３００ｓｃｃｍに変更し
たときの、反応室環境制御工程におけるＣ₂(発光波長５
１６ｎｍ)の発光強度を示している。図５のグラフの横
軸は、反応室環境制御工程における放電時間を示してい
る。

【００４１】放電開始後４０秒程度で発光強度が下がっ
ていることが図５からわかる。また、酸素流量の増加に
よって、環境制御に要する時間が図２の場合の約１/２
に低減したことがわかる。酸素流量を増加することは反
応室内の環境制御に効果的である。酸素流量としては、
３００ｓｃｃｍ以上にすることが特に好ましいが、２０
０ｓｃｃｍ以上でも充分な効率でポリマー膜を除去でき
る。

【００４２】図６は、フォトレジストで大部分を覆われ
た厚さ２．０μｍの酸化シリコン膜に直径０．２μｍ程
度のコンタクトホールを形成する場合におけるエッチン
グ特性（エッチング深さのウェハ処理枚数依存性）を示
す。図６のグラフには、反応室環境制御工程を行った場
合（実施例）と行わない場合（比較例）の両方について
のデータが示されている。ウエハ２５枚のエッチングを
実施した場合、比較例では、処理枚数の増加に伴ってエ
ッチング深さが浅くなり、コンタクトがオープン不良を
引き起こしている。しかし、反応室環境制御の工程を行
った実施例では、各エッチング処理時のプラズマ内のカ
ーボン量が一定に保たれるので、安定したエッチング深
さが得られている。

【００４３】図７は、炭素に対するフッ素の比率が２よ
り大きいフルオロカーボンガス（低炭素含有比率ガス）
を用いた場合（従来例）の、酸素プラズマ処理時のＣ₂
の発光強度の時間変化を示す。

【００４４】低炭素含有比率ガスとしてＣ₂Ｆ₆を用いて
酸化膜のエッチングを行い、引き続き同一反応室で酸素
流量を３００ｓｃｃｍ導入して、酸素プラズマを生成し
た。図５からわかるように、最初から炭素の発光は検出
されておらず、環境制御工程が必要ないことがわかる。
これは、炭素に対するフッ素の比率が２より大きいガス
（Ｃ₂Ｆ₆の場合、比率は３）なので、プラズマがカーボ
ンリッチになっていないためである。したがって、本発
明は炭素に対するフッ素の比率が２以上のガスを用いた
プラズマエッチングに極めて有効である。

【００４５】本実施形態では、反応室の内壁に堆積した
ポリマーの除去を、コンタクトエッチングの終了後に行
っている。しかし、反応室の内壁に堆積したポリマーの
除去は、次のウェハに対してコンタクトエッチング処理
を行う前に行えばよい。

【００４６】なお、コンタクトエッチングが終了した
後、図２（ｃ）に示すコンタクトホール２４の底部（エ
ッチング終端面）に形成されているポリマー膜（不図
示）を除去する工程を特別に行っても良い。この工程
は、例えば、酸素プラズマを形成しながら下部電極３に
高周波電力を供給することによって実施できる。下部電
極３に高周波電力を供給することによって、基板に負バ
イアスが印加され、酸素プラズマ中の正電荷イオンがコ
ンタクトホール２４の底部にまで充分に供給され、その
結果、底部のポリマー膜が円滑に除去される。このよう
なポリマー膜の除去は、コンタクト不良を防止する上で
極めて有効である。この工程は、反応室環境制御工程の
前に行っても良いし、後に行っても良い。ただし、コン
タクトホール２４の底部のポリマー膜を除去することに
よってシリコン基板２０の表面の一部を露出させる工程
は、反応室環境制御工程によって反応室内の環境を一定
の水準に制御した後に行うことが好ましい。

【００４７】もし、コンタクトホール２４の底部のポリ
マー膜を除去する工程の後に反応室環境制御工程を行う
場合は、シリコン基板を反応室から除去した後に反応室
環境制御工程を行っても良い。また、反応室環境制御工
程は、コンタクトエッチング工程の後に必ず行うことが
好ましいが、複数のエッチング処理に対して一回の割合
で反応室環境制御工程を行うようにしてもよい。反応室
環境制御工程を行う目的は、反応室内壁に形成されつつ
あるポリマー膜がエッチング処理時のプラズマに影響を
及ぼす厚さに成長する前に、そのポリマー膜を分解・除
去することにある。そのため、反応室環境制御工程を行
うタイミングは、必ずしも、コンタクトエッチングが終
了した直後に限定されるわけではない。ただし、エッチ
ング処理および反応室環境制御処理などの一連の処理を
連続して行うようにプログラム化しておくことが好まし
いことは言うまでもない。

【００４８】（第２の実施形態）本発明による半導体装
置の製造方法の第２の実施の形態を説明する。

【００４９】図８は、本実施形態における半導体装置の
製造方法を実施する場合の工程手順を示している。本実
施形態で行うドライエッチングは、図１に示す装置を用
いて行うことができる。

【００５０】まず、第１の実施形態と同様に、図２
（ａ）に示すように、トランジスタ素子などの半導体素
子が形成されたシリコン基板、または半導体素子が形成
されつつあるシリコン基板を用意する。

【００５１】次に、公知の薄膜堆積技術を用いて、シリ
コン基板２０上に酸化シリコン膜２１を形成する。この
後、フォトリソグラフイ技術により、酸化シリコン膜２
１上にフォトレジストパターン２２を形成する。

【００５２】次に、表面にフォトレジストパターン２２
が形成された基板２０を、図１に示すドライエッチング
装置の反応室７内にセットする。その後、Ｃ₄Ｆ₈/ＣＨ₂
Ｆ₂/ＣＯ/Ａｒの混合ガスを反応室に導入し(図８のステ
ップＳ１)、ガス圧力を１ｍＴｏｒｒから５０ｍＴｏｒ
ｒまでの間に制御する(ステップＳ２)。

【００５３】次に、誘導コイル１に１０００Ｗから３０
００Ｗまでの間で高周波電力を印加して、プラズマを生
成する(ステップＳ３)。そして下部電極３に１００Ｗか
ら２０００Ｗまでの間で高周波電力を印加してエッチン
グを行う(ステップＳ４)。エッチングが終了した後で反
応室７内に一酸化炭素を２０ｓｃｃｍ以上と酸素ガスを
８０ｓｃｃｍ以上導入する(ステップＳ１５)。ガス圧力
を２０ｍＴｏｒｒ以上に制御して(ステップＳ６)、誘導
コイルに１０００Ｗから３０００Ｗまでの間で高周波電
力を印加して、酸素プラズマを生成する(ステップＳ
７)。そして、反応室壁に付着したポリマー膜を除去す
る(ステップＳ８)。

【００５４】以上のステップＳ１５およびステップＳ６
からＳ８が反応室内部の環境を制御する工程である。

【００５５】一酸化炭素はポリマー膜に含まれるフッ素
と反応し、ポリマー膜の分解に寄与する。その反応は以
下の反応式に従う。

【００５６】ＣＯ＋Ｆ→ＣＯＦまたはＣＯ＋２Ｆ→ＣＯＦ_２（第３の実施形態）次に、本発明による半導体装置の製
造方法の第３の実施形態を説明する。

【００５７】図９は、発光分光器を用いた環境制御モニ
ター方法を示す。

【００５８】図９の誘導結合型プラズマを用いたドライ
エッチング装置は、基本的には、図１の装置と同様の構
成を備えており、図１の構成要素と同じ構成要素につい
ては、同一の参照符号を付加している。

【００５９】図９のドライエッチング装置も、内部でド
ライエッチング処理を行う反応室７を備えている。反応
室７の外側側壁は、反応室７内にプラズマを形成するた
めの誘導コイル１で囲まれている。誘導コイル１は高周
波電源２に接続され、高周波電源２から高周波電力の供
給を受ける。

【００６０】反応室７の下部には、被処理基板（シリコ
ン基板６）を支持する下部電極３が設けられ、下部電極
３はマッチャー４を介して高周波電源４に接続され、高
周波電源４から高周波電流の供給を受ける。下部電極３
の上面周辺領域には、石英リング１２が配置されてい
る。反応室７の上部には上部シリコン電極５が設けられ
ている。

【００６１】反応室７の排気口と外部との間には、圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９が挿入されている。フ
ルオロカーボンガスであるＣ_４Ｆ₈およびＣＨ₂Ｆ₂にＣ
ＯおよびＡｒを加えた混合ガス（Ｃ₄Ｆ₈/ＣＨ₂Ｆ₂/ＣＯ
/Ａｒ）がマスフローコントローラー１１を介して反応
室７に導入される。エッチングガスは排気口４から圧力
制御バルブ８および排気ポンプ９を介して装置外へ排気
される。圧力制御バルブ８は、例えば、反応室７内の圧
力を１ｍＴｏｒｒから５００ｍＴｏｒｒの範囲範囲内の
一定値に維持するように動作する。

【００６２】反応室７には受光窓１５が設けられてお
り、受光窓１５を通してプラズマ中のＣ₂、酸素および
フッ素の発光を含む光が受光部１６から分光器１７へ導
入される。分光器１７によって、Ｃ₂、酸素およびフッ
素の発光が分離され、各発光の強度が測定される。発光
高度の測定値は、コンピュータ１８で処理される。発光
強度があらかじめ設定されたレベルによりも低下する
と、コンピュータ１８はオフ信号を高周波電源２および
４に送って反応室環境制御工程を終了させる。

【００６３】このようにすることによって、反応室７内
の環境を常にモニターできるとともに、反応室環境制御
工程の時間を最適化できる。

【００６４】なお、上記いずれの実施形態においても、
炭素に対するフッ素の比が２以下のガスとしてＣ₄Ｆ₈を
用いたが、Ｃ₅Ｆ₈、Ｃ₃Ｆ₆ＯもしくはＣ₄Ｆ₆またはこれ
らの混合ガスを用いても良い。

【００６５】なお、上記いずれの実施形態においても、
酸化シリコン膜が形成される被加工基板としてシリコン
基板を使用しているが、他の基板（例えばガラス基板）
用いても良い。ただし、ガラス基板を使用する場合、ガ
ラス基板自体も主成分が酸化シリコンであるためエッチ
ングを被ることになる。ガラス基板上に多結晶シリコン
膜または非晶質シリコン膜を形成した後、それらを覆う
ように酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜の所定
領域をレジスト膜で覆えば、ガラス基板を用いて本発明
を実施することは充分に可能である。ガラス基板やその
他の基板上に薄膜トランジスタを形成した半導体装置
も、今後、ますます集積化される可能性がある。そのよ
うな半導体装置の製造に本発明を適用することは非常に
好ましい効果をもたらすと期待される。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、炭素に
対するフッ素の比が２以下のガスを用いたプラズマエッ
チングにおいて、反応室内壁に形成されたポリマー膜を
酸化する工程を備えたことにより、ポリマー膜の炭素が
酸素と反応して内壁から除去・排気される結果、安定し
たコンタクトエッチングが可能となり、エッチング処理
の回数が増えてもオープン不良の発生を防止することが
できる。

【００６７】また、反応室の環境をＣ₂の発光または酸
素の発光またはフッ素の発光を用いてモニターすれば、
反応室内壁のポリマーの堆積状況を把握できるるととも
に、ポリマー除去または低減のため反応室環境制御工程
に要する時間を最適化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置の製造方法に使用する
ドライエッチング装置の概略図。

【図２】（ａ）から（ｄ）は、本発明による半導体装置
の製造方法の途中の工程を示す工程断面図。

【図３】本発明の第１の実施形態の工程手順を示す図。

【図４】本発明の第１の実施形態における発光強度の変
化を表す図（酸素流量８０ｓｃｃｍ）。

【図５】本発明の第１の実施形態における発光強度の変
化を表す図（酸素流量３００ｓｃｃｍ）。

【図６】本発明の第１の実施形態におけるエッチング深
さの変化を表す図。

【図７】低炭素含有比率ガスを用いた比較例における発
光強度の変化を示す図。

【図８】本発明の第２の実施形態の工程手順を示す図。

【図９】本発明の第３の実施形態に使用する装置の構成
を示す概略図。

【符号の説明】

１誘導コイル２高周波電源３下部電極４高周波電源５上部シリコン電極６シリコン基板７反応室８圧力制御バルブ９排気ポンプ１５〜１７ガスボンベ１１ヒーター１２シリコンリング１３マスフローコントローラー１４マッチャー１５受光窓１６受光部１７分光器１８コンピュータ２０シリコン基板２１酸化シリコン膜２２フォトレジスト２３開口部２４コンタクトホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に半導体素子を形成する工程と、前記基板上に酸化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シリコン膜上にフォトレジストパターンを形成
する工程と、エッチング装置の反応室内で炭素に対するフッ素の比が
２以下のガスのプラズマを用いて前記酸化シリコン膜の
エッチングを行う工程と、前記反応室内の内壁に形成されたポリマー膜を酸化する
反応室環境制御工程と、を包含することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
【請求項２】前記反応室環境制御工程は、酸素プラズ
マ処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記酸素プラズマ処理は、前記基板に高
周波電力を供給しない状態で実行することを特徴とする
請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、エッチング終端面上に形成されたポリマー膜を除去
する工程を行うことを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の製造方法。
【請求項５】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、前記反応室環境制御工程の前に、エッチング終端面
上に形成されたポリマー膜を除去する工程を行うことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記酸化シリコン膜のエッチング工程の
後、前記反応室環境制御工程の後に、エッチング終端面
上に形成されたポリマー膜を除去する工程を行うことを
特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】前記エッチング終端面上に形成されたポ
リマー膜を除去する工程は、前記基板に高周波電力を供
給しながら実行することを特徴とする請求項４から６の
何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】前記酸素プラズマ処理は、流量が２００
ｓｃｃｍ以上の酸素を前記反応室内に供給し、前記反応
室内のガス圧力をを２０ｍＴｏｒｒ以上にして実行する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項９】前記酸素プラズマ処理は、合計の流量が
２００ｓｃｃｍ以上の一酸化炭素および酸素を前記反応
室内に供給し、前記反応室内のガス圧力を２０ｍＴｏｒ
ｒ以上にして実行することを特徴とする請求項２または
３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】前記炭素に対するフッ素の比が２以下
のガスは、Ｃ₄Ｆ₈、Ｃ₅Ｆ₈、Ｃ₃Ｆ₆Ｏ、及びＣ₄Ｆ₆から
なる群から選択された分子を含むことを特徴とする請求
項１から９の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】前記反応室内の環境を前記反応室内の
Ｃ₂、酸素またはフッ素の発光を用いてモニターするモ
ニター工程を含むことを特徴とする請求項１から１０の
何れかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】前記Ｃ₂の発光として、波長５１６ｎ
ｍの発光を用いることを特徴とする請求項１１に記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項１３】前記酸素の発光して、波長７７７ｎｍ
の発光を用いることを特徴とする請求項１１に記載の半
導体装置の製造方法。
【請求項１４】前記フッ素の発光として、波長７０４
ｎｍまたは６８５ｎｍの発光を用いることを特徴とする
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】前記反応室環境制御工程は、前記エッ
チング処理終了後に行うことを特徴とする請求項１記載
の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】前記反応室環境制御工程は、前記エッ
チング処理の前に行うことを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項１７】炭素に対するフッ素の比が２以下のガ
スのプラズマを用いて反応室内で酸化シリコン膜のエッ
チング工程を行うドライエッチング装置の反応室環境制
御方法であって、前記ドライエッチング工程が行われていない間に、前記
反応室内の内壁に形成されたポリマー膜に対して酸素プ
ラズマ処理を行うことを特徴とする反応室環境制御方
法。