JPH11340211A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents
基板処理方法および基板処理装置Info
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- JPH11340211A JPH11340211A JP10286824A JP28682498A JPH11340211A JP H11340211 A JPH11340211 A JP H11340211A JP 10286824 A JP10286824 A JP 10286824A JP 28682498 A JP28682498 A JP 28682498A JP H11340211 A JPH11340211 A JP H11340211A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ等を用いるエッチングや薄膜堆積な
どの基板処理において、所望のラジカル・イオンを所望
の量だけ生成する。 【解決手段】 処理ガスとして、結合力の強いハロゲン
原子（Ｆなど）と、結合力の弱いハロゲン原子（Ｉな
ど）の両者を含むガス（ＣＦm Ｉn など）を使用し、こ
れを弱い結合は解離するが強い結合は解離しない励起エ
ネルギーを持つ励起手段により励起して処理を行う。励
起手段としては電子線照射や光照射などの励起エネルギ
ーの単色化が可能なもの、あるいはＵＨＦプラズマ等の
電子エネルギー分布が急峻なピークを持つプラズマが好
適である。
どの基板処理において、所望のラジカル・イオンを所望
の量だけ生成する。 【解決手段】 処理ガスとして、結合力の強いハロゲン
原子（Ｆなど）と、結合力の弱いハロゲン原子（Ｉな
ど）の両者を含むガス（ＣＦm Ｉn など）を使用し、こ
れを弱い結合は解離するが強い結合は解離しない励起エ
ネルギーを持つ励起手段により励起して処理を行う。励
起手段としては電子線照射や光照射などの励起エネルギ
ーの単色化が可能なもの、あるいはＵＨＦプラズマ等の
電子エネルギー分布が急峻なピークを持つプラズマが好
適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はハロゲンを含有する
ガスを用いた基板処理方法に関し、詳しくはハロゲンを
含有するガスを用いた基板のエッチング方法または薄膜
堆積方法、及びその装置に関するものである。
ガスを用いた基板処理方法に関し、詳しくはハロゲンを
含有するガスを用いた基板のエッチング方法または薄膜
堆積方法、及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクスの中核をなす
集積回路の集積度は年々増大しており、集積度の増加と
ともに、微細なパターンに対応したエッチング等の加工
技術、あるいは薄膜堆積技術が必要とされるようになっ
ている。この要請のもと、ハロゲンを含むガス（ハロゲ
ン含有ガス）を用いた様々な技術が実用されている。
集積回路の集積度は年々増大しており、集積度の増加と
ともに、微細なパターンに対応したエッチング等の加工
技術、あるいは薄膜堆積技術が必要とされるようになっ
ている。この要請のもと、ハロゲンを含むガス（ハロゲ
ン含有ガス）を用いた様々な技術が実用されている。
【０００３】加工技術の一つであるエッチングにおいて
は、低圧あるいは高真空下でハロゲン含有ガスを用い、
これを何らかの手段で励起して半導体基板あるいは基板
上の薄膜を加工する様々なドライエッチング技術が存在
する。例えば、ハロゲンガスの励起をプラズマ、電子線
照射、イオンビーム照射、光照射等により行う技術が知
られている。特にプラズマを用いるエッチングはその実
用性の高さから最も広く用いられており、平行平板型プ
ラズマエッチングの他に、近年ではＥＣＲ（電子サイク
ロトロン共鳴）型プラズマ、ＩＣＰ（誘導結合）型プラ
ズマ、あるいはＶＨＦ〜ＵＨＦ帯（１００〜１０００Ｍ
Ｈｚ程度）の周波数の高周波電界を用いて放電を行うプ
ラズマ（以下、ＵＨＦプラズマと呼ぶ）などを用いた高
密度プラズマ技術が実用化されている。これらのエッチ
ング技術においては、ハロゲンを含むガスとして例えば
フッ化炭素系ガス（ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 など）を用いるこ
とにより、シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料や酸化シ
リコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁
膜材料、あるいはアルミニウム等の金属材料のエッチン
グ、さらにはこれらのいずれかを選択的に除去する選択
エッチングが可能であり、微細パターンの加工に不可欠
なものとなっている。
は、低圧あるいは高真空下でハロゲン含有ガスを用い、
これを何らかの手段で励起して半導体基板あるいは基板
上の薄膜を加工する様々なドライエッチング技術が存在
する。例えば、ハロゲンガスの励起をプラズマ、電子線
照射、イオンビーム照射、光照射等により行う技術が知
られている。特にプラズマを用いるエッチングはその実
用性の高さから最も広く用いられており、平行平板型プ
ラズマエッチングの他に、近年ではＥＣＲ（電子サイク
ロトロン共鳴）型プラズマ、ＩＣＰ（誘導結合）型プラ
ズマ、あるいはＶＨＦ〜ＵＨＦ帯（１００〜１０００Ｍ
Ｈｚ程度）の周波数の高周波電界を用いて放電を行うプ
ラズマ（以下、ＵＨＦプラズマと呼ぶ）などを用いた高
密度プラズマ技術が実用化されている。これらのエッチ
ング技術においては、ハロゲンを含むガスとして例えば
フッ化炭素系ガス（ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 など）を用いるこ
とにより、シリコン（Ｓｉ）などの半導体材料や酸化シ
リコン（ＳｉＯ2 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の絶縁
膜材料、あるいはアルミニウム等の金属材料のエッチン
グ、さらにはこれらのいずれかを選択的に除去する選択
エッチングが可能であり、微細パターンの加工に不可欠
なものとなっている。
【０００４】また、エッチング技術以外の加工技術、例
えば薄膜堆積技術においても、ハロゲン含有ガスを原料
ガスとして用いる方法が広く用いられている。その一例
として、プラズマを用いる化学気相堆積法（プラズマＣ
ＶＤ法）による、フッ素化アモルファスカーボン（ａ−
Ｃ：Ｆ）の成膜があげられる。ａ−Ｃ：Ｆは、例えば特
開平８―８３８４２号公報、特開平８−２２２５５７号
公報に記載されているように、プラズマ中にＣＦ4 等の
フッ化炭素ガスを単独で、あるいはＣＨ4 等の炭化水素
ガスとともに導入して行われている。このプラズマとし
ては、平行平板型、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ヘリコン型、
ＵＨＦ型など様々なものが使用可能である。また、その
他の例としては、ＴｉＣｌ4 を用いたチタンの成膜、Ｗ
Ｆ6 を用いたタングステンの成膜などが広く用いられて
いる。
えば薄膜堆積技術においても、ハロゲン含有ガスを原料
ガスとして用いる方法が広く用いられている。その一例
として、プラズマを用いる化学気相堆積法（プラズマＣ
ＶＤ法）による、フッ素化アモルファスカーボン（ａ−
Ｃ：Ｆ）の成膜があげられる。ａ−Ｃ：Ｆは、例えば特
開平８―８３８４２号公報、特開平８−２２２５５７号
公報に記載されているように、プラズマ中にＣＦ4 等の
フッ化炭素ガスを単独で、あるいはＣＨ4 等の炭化水素
ガスとともに導入して行われている。このプラズマとし
ては、平行平板型、ＥＣＲ型、ＩＣＰ型、ヘリコン型、
ＵＨＦ型など様々なものが使用可能である。また、その
他の例としては、ＴｉＣｌ4 を用いたチタンの成膜、Ｗ
Ｆ6 を用いたタングステンの成膜などが広く用いられて
いる。
【０００５】これらの基板処理工程において、基板に主
に作用するのは親ガス分子そのものではなく、これがプ
ラズマ等によって解離して生成された活性種、すなわち
ラジカルやイオンである。
に作用するのは親ガス分子そのものではなく、これがプ
ラズマ等によって解離して生成された活性種、すなわち
ラジカルやイオンである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法に
おいては、以下に述べるような問題点があった。
おいては、以下に述べるような問題点があった。
【０００７】最も基本的な問題は、プラズマ等により解
離されて生成するラジカル・イオンの種類及び密度を自
由に制御することができない、ということである。例え
ば、ＣＦ4 ガスを用いたプラズマエッチングにおいて
は、親ガス分子がプラズマ中の電子によりエネルギー的
に励起されて解離してラジカル及びイオンが生成する
が、その解離過程は、例えば最も簡単なＣＦ4 の場合で
もＣＦ4 →ＣＦ3 →ＣＦ2→ＣＦ→Ｃ＋Ｆという複雑な
ものとなる。さらに、各ラジカル・イオンの密度は、プ
ラズマの圧力や電子エネルギー、プラズマ中に存在する
全てのラジカル・イオンの密度など多種のパラメータ間
の複雑な相互バランスで決定されるものであり、これを
精密に制御することは従来不可能であった。
離されて生成するラジカル・イオンの種類及び密度を自
由に制御することができない、ということである。例え
ば、ＣＦ4 ガスを用いたプラズマエッチングにおいて
は、親ガス分子がプラズマ中の電子によりエネルギー的
に励起されて解離してラジカル及びイオンが生成する
が、その解離過程は、例えば最も簡単なＣＦ4 の場合で
もＣＦ4 →ＣＦ3 →ＣＦ2→ＣＦ→Ｃ＋Ｆという複雑な
ものとなる。さらに、各ラジカル・イオンの密度は、プ
ラズマの圧力や電子エネルギー、プラズマ中に存在する
全てのラジカル・イオンの密度など多種のパラメータ間
の複雑な相互バランスで決定されるものであり、これを
精密に制御することは従来不可能であった。
【０００８】この、解離により生成するラジカル・イオ
ン種の比率を制御することができないことに起因して、
以下のような具体的な問題が発生していた。
ン種の比率を制御することができないことに起因して、
以下のような具体的な問題が発生していた。
【０００９】例えば、Ｓｉ基板上に堆積したＳｉＯ2 薄
膜をＣＦ4 ガスプラズマ中でエッチングして、基板に対
するコンタクトホールを開口する場合を考える。この場
合、加工性を確保するためには、まずエッチング速度が
大きいこと、そしてエッチング選択比（基板であるＳｉ
のエッチングレートに対するその上に形成されているＳ
ｉＯ2 膜のエッチングレート比）が大きいことが重要で
ある。ウエハの面内で、エッチング速度のバラツキやＳ
ｉＯ2 膜厚にバラツキがある現状では、ウエハー全面で
のコンタクトホール開口を保証するためには、ＳｉＯ2
膜のエッチング所要時間に加えて一定時間のオーバーエ
ッチングを行なう必要がある。このオーバーエッチング
時間内になるべく基板がエッチングされないようにする
には、エッチング選択比が大きいことが必要となるので
ある。このエッチング選択比が十分でないと、例えばＭ
ＯＳトランジスタの拡散層へのコンタクトホール開口の
場合には、拡散層がエッチングされることになり、素子
特性への悪影響あるいは動作不良を引き起こしてしま
う。
膜をＣＦ4 ガスプラズマ中でエッチングして、基板に対
するコンタクトホールを開口する場合を考える。この場
合、加工性を確保するためには、まずエッチング速度が
大きいこと、そしてエッチング選択比（基板であるＳｉ
のエッチングレートに対するその上に形成されているＳ
ｉＯ2 膜のエッチングレート比）が大きいことが重要で
ある。ウエハの面内で、エッチング速度のバラツキやＳ
ｉＯ2 膜厚にバラツキがある現状では、ウエハー全面で
のコンタクトホール開口を保証するためには、ＳｉＯ2
膜のエッチング所要時間に加えて一定時間のオーバーエ
ッチングを行なう必要がある。このオーバーエッチング
時間内になるべく基板がエッチングされないようにする
には、エッチング選択比が大きいことが必要となるので
ある。このエッチング選択比が十分でないと、例えばＭ
ＯＳトランジスタの拡散層へのコンタクトホール開口の
場合には、拡散層がエッチングされることになり、素子
特性への悪影響あるいは動作不良を引き起こしてしま
う。
【００１０】従来のラジカル・イオン種の制御を行わな
いプラズマエッチング法においては、高いエッチング速
度とエッチング選択比を両立させることは困難であっ
た。例えば、１μm/min 以上のエッチング速度を維持し
ながら確保できるエッチング選択比は５０前後が限界で
あった。この値は、集積化が進んだ半導体デバイスの加
工においては十分なものではない。特に、上記したＭＯ
Ｓトランジスタにおいては、集積度の向上とともに浅い
接合の拡散層が用いられるようになってきており、オー
バーエッチングによる素子の破壊も、ますます起こりや
すくなって来ている。
いプラズマエッチング法においては、高いエッチング速
度とエッチング選択比を両立させることは困難であっ
た。例えば、１μm/min 以上のエッチング速度を維持し
ながら確保できるエッチング選択比は５０前後が限界で
あった。この値は、集積化が進んだ半導体デバイスの加
工においては十分なものではない。特に、上記したＭＯ
Ｓトランジスタにおいては、集積度の向上とともに浅い
接合の拡散層が用いられるようになってきており、オー
バーエッチングによる素子の破壊も、ますます起こりや
すくなって来ている。
【００１１】上記のように、エッチング速度とエッチン
グ選択比が両立しない理由は、次のように考えることが
できる。ＳｉＯ2 ／Ｓｉのエッチングにおいては、主に
エッチングの進行を担う活性種と、選択性の向上を担う
活性種とが異なっている。一般に、ＣＦ4 ガスが解離し
て生成する活性種の中では、主に低解離のＣＦ3 +イオン
によりエッチングが進行し、一方、高解離のＣＦ2 、Ｃ
Ｆラジカルはエッチング表面にポリマーを形成すること
により選択性向上に寄与すると考えられている。しかし
ながら、従来のプラズマエッチングにおいては、これら
のイオン種の比率を制御することが困難であったため、
十分なエッチング速度と選択比を確保することができな
かったのである。
グ選択比が両立しない理由は、次のように考えることが
できる。ＳｉＯ2 ／Ｓｉのエッチングにおいては、主に
エッチングの進行を担う活性種と、選択性の向上を担う
活性種とが異なっている。一般に、ＣＦ4 ガスが解離し
て生成する活性種の中では、主に低解離のＣＦ3 +イオン
によりエッチングが進行し、一方、高解離のＣＦ2 、Ｃ
Ｆラジカルはエッチング表面にポリマーを形成すること
により選択性向上に寄与すると考えられている。しかし
ながら、従来のプラズマエッチングにおいては、これら
のイオン種の比率を制御することが困難であったため、
十分なエッチング速度と選択比を確保することができな
かったのである。
【００１２】また、他の例として、プラズマＣＶＤによ
るａ−Ｃ：Ｆ膜の堆積においては、膜中のフッ素濃度の
制御が困難であるという問題があった。層間絶縁膜とし
て用いるａ−Ｃ：Ｆ膜は、フッ素濃度を増加させるとと
もに誘電率が低下するという特性を持つが、一方フッ素
濃度過多となると耐熱性の劣化や周囲構造へのフッ素拡
散等の影響が出やすくなる。従って、ａ−Ｃ：Ｆ膜の成
膜においては、使用目的に応じた最適のフッ素濃度に制
御することが重要である。このフッ素濃度の制御という
観点からは、プラズマ内に生成するラジカル・イオンの
解離過程を制御できることが望ましい。すなわち、ＣＦ
3 等の低解離のラジカル・イオンが多い場合は膜中フッ
素濃度は高くなり、逆にＣＦ等の高解離のラジカル・イ
オンが多い場合は膜中フッ素濃度は低くなる。
るａ−Ｃ：Ｆ膜の堆積においては、膜中のフッ素濃度の
制御が困難であるという問題があった。層間絶縁膜とし
て用いるａ−Ｃ：Ｆ膜は、フッ素濃度を増加させるとと
もに誘電率が低下するという特性を持つが、一方フッ素
濃度過多となると耐熱性の劣化や周囲構造へのフッ素拡
散等の影響が出やすくなる。従って、ａ−Ｃ：Ｆ膜の成
膜においては、使用目的に応じた最適のフッ素濃度に制
御することが重要である。このフッ素濃度の制御という
観点からは、プラズマ内に生成するラジカル・イオンの
解離過程を制御できることが望ましい。すなわち、ＣＦ
3 等の低解離のラジカル・イオンが多い場合は膜中フッ
素濃度は高くなり、逆にＣＦ等の高解離のラジカル・イ
オンが多い場合は膜中フッ素濃度は低くなる。
【００１３】しかし、従来のプラズマＣＶＤ法において
は、前述したプラズマエッチングの場合と全く同様に、
プラズマ内のラジカル・イオン種の比率が制御されてか
った。このため、ＣＦ4 等のフッ化炭素ガスのみを用い
て堆積するａ−Ｃ：Ｆ膜のフッ素濃度を制御する有効な
手段は見いだされていなかった。
は、前述したプラズマエッチングの場合と全く同様に、
プラズマ内のラジカル・イオン種の比率が制御されてか
った。このため、ＣＦ4 等のフッ化炭素ガスのみを用い
て堆積するａ−Ｃ：Ｆ膜のフッ素濃度を制御する有効な
手段は見いだされていなかった。
【００１４】従来、プラズマ内で生成するラジカル・イ
オン種を制御する方法として、以下のような方法が試み
られている。まず、高い電子温度のプラズマを用いるこ
とにより比較的高解離のラジカル・イオン種の比率を高
くする、あるいはその逆に低い電子温度のプラズマを用
いることにより比較的低解離のラジカル・イオン種の比
率を高くする、という方法が行われている。また、その
他に、親ガスの種類を変更することにより、生成するラ
ジカル・イオン種を制御することも試みられている。こ
れは、例えば、同じフッ化炭素系のガスにおいても、Ｃ
Ｆ4 のような低分子ガスを用いる場合よりもＣ4 Ｆ8 の
ような高分子ガスを用いる場合の方がＣＦ2 ラジカルの
生成比率が大きくなることが知られており、これを利用
してラジカル密度の制御を行おうとするものである。
オン種を制御する方法として、以下のような方法が試み
られている。まず、高い電子温度のプラズマを用いるこ
とにより比較的高解離のラジカル・イオン種の比率を高
くする、あるいはその逆に低い電子温度のプラズマを用
いることにより比較的低解離のラジカル・イオン種の比
率を高くする、という方法が行われている。また、その
他に、親ガスの種類を変更することにより、生成するラ
ジカル・イオン種を制御することも試みられている。こ
れは、例えば、同じフッ化炭素系のガスにおいても、Ｃ
Ｆ4 のような低分子ガスを用いる場合よりもＣ4 Ｆ8 の
ような高分子ガスを用いる場合の方がＣＦ2 ラジカルの
生成比率が大きくなることが知られており、これを利用
してラジカル密度の制御を行おうとするものである。
【００１５】しかし、これらの方法は、上記問題点を根
本的に解決するものではない。いずれの方法も、相対的
に解離度を高く（あるいは低く）することで所望の活性
種の比率を向上させる、という程度にとどまるものであ
る。しかし、上記問題点の解決のためには、理想的には
所望のイオンまたはラジカルを所望の量だけ生成する方
法が望まれる。
本的に解決するものではない。いずれの方法も、相対的
に解離度を高く（あるいは低く）することで所望の活性
種の比率を向上させる、という程度にとどまるものであ
る。しかし、上記問題点の解決のためには、理想的には
所望のイオンまたはラジカルを所望の量だけ生成する方
法が望まれる。
【００１６】ここで、本発明は、ハロゲン含有ガスを用
いるエッチングあるいは薄膜堆積等の基板処理におい
て、基板に作用する活性種、すなわちラジカル・イオン
の種類とその生成濃度比の制御を可能とする方法を提供
することを目的とする。これは、各種プロセスをその最
適条件で行うことを可能とし、プロセス上の自由度の向
上につながるものである。
いるエッチングあるいは薄膜堆積等の基板処理におい
て、基板に作用する活性種、すなわちラジカル・イオン
の種類とその生成濃度比の制御を可能とする方法を提供
することを目的とする。これは、各種プロセスをその最
適条件で行うことを可能とし、プロセス上の自由度の向
上につながるものである。
【００１７】また、具体的に例えばエッチングにおいて
は、エッチングの進行を担う活性種と、ポリマーを形成
しエッチングを抑制することで選択性向上に寄与する活
性種とを任意の比率で生成することにより、従来不可能
であった高速・高選択比かつマイクロローディング効果
のないエッチングが可能とすることを目的とする。
は、エッチングの進行を担う活性種と、ポリマーを形成
しエッチングを抑制することで選択性向上に寄与する活
性種とを任意の比率で生成することにより、従来不可能
であった高速・高選択比かつマイクロローディング効果
のないエッチングが可能とすることを目的とする。
【００１８】あるいは、薄膜堆積にあっては膜質や成膜
特性、例えば膜中のハロゲン元素濃度や埋め込み性など
を、高精度に制御することを目的とする。
特性、例えば膜中のハロゲン元素濃度や埋め込み性など
を、高精度に制御することを目的とする。
【００１９】さらに、以上を通して、半導体装置の製造
における性能や信頼性、あるいは製造歩留まりを向上さ
せることを目的とする。
における性能や信頼性、あるいは製造歩留まりを向上さ
せることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、分子内に少な
くとも第１のハロゲン元素と該第１ハロゲン元素よりも
原子番号の大きい第２のハロゲン元素を含有するガスを
用い、励起手段により前記ガス分子から第２のハロゲン
元素を選択的に取り去った活性種を生成し、当該活性種
を基板に照射することを特徴とする基板処理方法であ
る。また、本発明は分子内に少なくとも第１のハロゲン
元素と該第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２
のハロゲン元素を含有する複数種類のガスを用い、励起
手段により前記複数種類のガス分子から第２のハロゲン
元素を選択的に取り去って複数種類の活性種を生成し、
当該活性種を基板に照射することを特徴とする基板処理
方法である。この複数種類のガスにおける分子内の前記
第１のハロゲン元素と前記第２のハロゲン元素の含有比
が互いに異なるものとすることができる。さらに、前記
第１のハロゲン元素がフッ素または塩素であり、前記第
２のハロゲン元素が臭素またはヨウ素であることが好適
である。
くとも第１のハロゲン元素と該第１ハロゲン元素よりも
原子番号の大きい第２のハロゲン元素を含有するガスを
用い、励起手段により前記ガス分子から第２のハロゲン
元素を選択的に取り去った活性種を生成し、当該活性種
を基板に照射することを特徴とする基板処理方法であ
る。また、本発明は分子内に少なくとも第１のハロゲン
元素と該第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２
のハロゲン元素を含有する複数種類のガスを用い、励起
手段により前記複数種類のガス分子から第２のハロゲン
元素を選択的に取り去って複数種類の活性種を生成し、
当該活性種を基板に照射することを特徴とする基板処理
方法である。この複数種類のガスにおける分子内の前記
第１のハロゲン元素と前記第２のハロゲン元素の含有比
が互いに異なるものとすることができる。さらに、前記
第１のハロゲン元素がフッ素または塩素であり、前記第
２のハロゲン元素が臭素またはヨウ素であることが好適
である。
【００２１】また、本発明における前記励起手段は、前
記ガス分子に対し該分子内における第２のハロゲン元素
の結合エネルギーよりも大きくかつ第１のハロゲン元素
の結合エネルギーよりも小さいエネルギーを供給するも
のであることを特徴とする。この励起手段は、プラズ
マ、荷電粒子照射、または電磁波照射によるものである
ことができる。また励起手段が１００ＭＨｚから１００
０ＭＨｚの周波数範囲内の電界印加により形成されるＵ
ＨＦプラズマであることが好適である。
記ガス分子に対し該分子内における第２のハロゲン元素
の結合エネルギーよりも大きくかつ第１のハロゲン元素
の結合エネルギーよりも小さいエネルギーを供給するも
のであることを特徴とする。この励起手段は、プラズ
マ、荷電粒子照射、または電磁波照射によるものである
ことができる。また励起手段が１００ＭＨｚから１００
０ＭＨｚの周波数範囲内の電界印加により形成されるＵ
ＨＦプラズマであることが好適である。
【００２２】上記方法を、基板のエッチングまたは基板
への薄膜堆積を行うことができる。
への薄膜堆積を行うことができる。
【００２３】また、本願発明の基板処理装置は、基板処
理室内に基板ホルダーと処理ガス導入口と排気口と処理
ガスの励起手段とを備えた基板処理装置であって、前記
処理ガスは分子内に少なくとも第１のハロゲン元素と該
第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２のハロゲ
ン元素を含有する単一種類また複数種類のガスであり、
前記励起手段は前記ガス分子から第２のハロゲン元素を
選択的に取り去った活性種を生成可能な励起エネルギー
を有するものであることを特徴とする。前記励起手段は
前記ガス分子に対し、該分子内における第２のハロゲン
元素の結合解離エネルギーよりも大きくかつ第１のハロ
ゲン元素の結合解離エネルギーよりも小さいエネルギー
を供給するものである。さらに、前記励起手段が１００
ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数範囲内の高周波印加
により形成されるＵＨＦプラズマであることが好適であ
る。
理室内に基板ホルダーと処理ガス導入口と排気口と処理
ガスの励起手段とを備えた基板処理装置であって、前記
処理ガスは分子内に少なくとも第１のハロゲン元素と該
第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２のハロゲ
ン元素を含有する単一種類また複数種類のガスであり、
前記励起手段は前記ガス分子から第２のハロゲン元素を
選択的に取り去った活性種を生成可能な励起エネルギー
を有するものであることを特徴とする。前記励起手段は
前記ガス分子に対し、該分子内における第２のハロゲン
元素の結合解離エネルギーよりも大きくかつ第１のハロ
ゲン元素の結合解離エネルギーよりも小さいエネルギー
を供給するものである。さらに、前記励起手段が１００
ＭＨｚから１０００ＭＨｚの周波数範囲内の高周波印加
により形成されるＵＨＦプラズマであることが好適であ
る。
【００２４】（作用）本発明の基本的な作用を、１個の
炭素（以下、中心炭素原子）の周囲に４個のハロゲン原
子が結合した、最も単純なハロゲン化炭素の場合を例に
取って説明する。
炭素（以下、中心炭素原子）の周囲に４個のハロゲン原
子が結合した、最も単純なハロゲン化炭素の場合を例に
取って説明する。
【００２５】まず、４個のハロゲン原子が全て同一であ
る場合（ＣＦ4 、ＣＣｌ4 等：一般式でＣＸ4 、ただし
Ｘはハロゲン元素）を考えると、中心炭素原子とハロゲ
ン原子間の結合解離エネルギーはハロゲン元素毎に異な
っており、原子番号が大きいハロゲン元素ほど結合解離
エネルギーが小さくなるという傾向を持つ。これは、各
元素の電気陰性度が、原子番号が最も小さいフッ素で最
も大きく、原子番号が大きくなるにつれて小さくなるこ
とに対応する。表１に、ハロゲン元素ＸがＦ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、Ｉの場合について、ＣＸ4 分子がＣＸ3 ＋Ｘに解離
する際の結合解離エネルギーを示す。
る場合（ＣＦ4 、ＣＣｌ4 等：一般式でＣＸ4 、ただし
Ｘはハロゲン元素）を考えると、中心炭素原子とハロゲ
ン原子間の結合解離エネルギーはハロゲン元素毎に異な
っており、原子番号が大きいハロゲン元素ほど結合解離
エネルギーが小さくなるという傾向を持つ。これは、各
元素の電気陰性度が、原子番号が最も小さいフッ素で最
も大きく、原子番号が大きくなるにつれて小さくなるこ
とに対応する。表１に、ハロゲン元素ＸがＦ、Ｃｌ、Ｂ
ｒ、Ｉの場合について、ＣＸ4 分子がＣＸ3 ＋Ｘに解離
する際の結合解離エネルギーを示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示す結合解離エネルギーの値は、反
応ＣＸ4 →ＣＸ3 ＋Ｘにおけるエンタルピー変化である
が、この値はさらに解離が進んだ場合の反応、例えばＣ
Ｘ3→ＣＸ2 ＋Ｘ等においても大きくは変化しない。ま
た、表１においては、Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネルギー
のみが２９８Ｋの値、その他の結合解離エネルギーは０
Ｋでの値であるが、結合解離エネルギーの温度依存性は
小さいので、この違いは無視できる。従って、表１記載
の結合解離エネルギーは、各ハロゲン元素Ｘについての
Ｃ−Ｘ結合を切断するために必要なエネルギーであると
考えてよい。
応ＣＸ4 →ＣＸ3 ＋Ｘにおけるエンタルピー変化である
が、この値はさらに解離が進んだ場合の反応、例えばＣ
Ｘ3→ＣＸ2 ＋Ｘ等においても大きくは変化しない。ま
た、表１においては、Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネルギー
のみが２９８Ｋの値、その他の結合解離エネルギーは０
Ｋでの値であるが、結合解離エネルギーの温度依存性は
小さいので、この違いは無視できる。従って、表１記載
の結合解離エネルギーは、各ハロゲン元素Ｘについての
Ｃ−Ｘ結合を切断するために必要なエネルギーであると
考えてよい。
【００２８】これらＣＸ4 型ガスを処理ガスとして用い
て基板処理をおこなう場合、励起エネルギーがＣ−Ｘ結
合の結合解離エネルギーよりも小さければ、親ガス分子
の解離は起こらない。従って、処理のために必要なイオ
ン・ラジカルを生成するためには、表１の結合解離エネ
ルギーよりも大きなエネルギーの励起手段により処理ガ
ス分子を励起する必要がある。しかし、ＣＸ4 型ガスを
Ｃ−Ｘ結合の結合解離エネルギーよりも大きい励起エネ
ルギーで励起すると、その解離反応はＣＸ4 →ＣＸ3 で
とどまらず、さらに解離が進んだＣＸ2 、ＣＸ等が生成
されてしまう。これが、従来法において活性種の制御が
困難であった原因である。
て基板処理をおこなう場合、励起エネルギーがＣ−Ｘ結
合の結合解離エネルギーよりも小さければ、親ガス分子
の解離は起こらない。従って、処理のために必要なイオ
ン・ラジカルを生成するためには、表１の結合解離エネ
ルギーよりも大きなエネルギーの励起手段により処理ガ
ス分子を励起する必要がある。しかし、ＣＸ4 型ガスを
Ｃ−Ｘ結合の結合解離エネルギーよりも大きい励起エネ
ルギーで励起すると、その解離反応はＣＸ4 →ＣＸ3 で
とどまらず、さらに解離が進んだＣＸ2 、ＣＸ等が生成
されてしまう。これが、従来法において活性種の制御が
困難であった原因である。
【００２９】ここで、中心炭素原子の周囲に結合する４
個のハロゲン原子が異なる元素よりなっている場合、例
えば２個のフッ素と２個のヨウ素が炭素原子に結合した
ＣＦ2 Ｉ2 ガスを考える。この場合、２個のＦ原子と２
個のＩ原子では、中心炭素原子に対する結合解離エネル
ギーが当然に異なっている。すなわち、Ｃ−Ｆ結合の結
合解離エネルギーは大きく、Ｃ−Ｉ結合の結合解離エネ
ルギーは小さい。本願発明は、この結合解離エネルギー
の相違を利用することにより、弱い結合のみを選択的に
解離し、強い結合はそのまま残すことにより、所望の形
態のイオンまたはラジカルを生成しようとするものであ
る。そのためには、弱い結合（Ｃ−Ｉ結合）の結合解離
エネルギー（２．３９ｅＶ）よりは大きく、かつ強い結
合（Ｃ−Ｆ結合）の結合解離エネルギー（４．８９ｅ
Ｖ）よりは小さいエネルギーを持つ励起手段で処理ガス
を励起してやればよい。これにより、上述のＣＦ2 Ｉ2
ガスから、容易にＣＦ2 ラジカルを生成することができ
るのである。
個のハロゲン原子が異なる元素よりなっている場合、例
えば２個のフッ素と２個のヨウ素が炭素原子に結合した
ＣＦ2 Ｉ2 ガスを考える。この場合、２個のＦ原子と２
個のＩ原子では、中心炭素原子に対する結合解離エネル
ギーが当然に異なっている。すなわち、Ｃ−Ｆ結合の結
合解離エネルギーは大きく、Ｃ−Ｉ結合の結合解離エネ
ルギーは小さい。本願発明は、この結合解離エネルギー
の相違を利用することにより、弱い結合のみを選択的に
解離し、強い結合はそのまま残すことにより、所望の形
態のイオンまたはラジカルを生成しようとするものであ
る。そのためには、弱い結合（Ｃ−Ｉ結合）の結合解離
エネルギー（２．３９ｅＶ）よりは大きく、かつ強い結
合（Ｃ−Ｆ結合）の結合解離エネルギー（４．８９ｅ
Ｖ）よりは小さいエネルギーを持つ励起手段で処理ガス
を励起してやればよい。これにより、上述のＣＦ2 Ｉ2
ガスから、容易にＣＦ2 ラジカルを生成することができ
るのである。
【００３０】上記を一般的に書くと、処理ガス分子がＣ
Ｘm Ｙn （Ｘ、Ｙは異なるハロゲン原子、ｍ及びｎは正
の整数でｍ＋ｎ＝４を満たす）で、Ｃ−Ｘ結合の結合解
離エネルギーがＥX 、Ｃ―Ｙ結合の結合解離エネルギー
がＥY （ＥX ＞ＥY ）である時には、ＥX ＞Ｅ＞ＥY を
満たす励起エネルギーを持った励起手段により処理ガス
分子を励起することにより、ハロゲン原子Ｙを選択的に
取り除いたＣＸm なるラジカルが生成できるのである。
Ｘm Ｙn （Ｘ、Ｙは異なるハロゲン原子、ｍ及びｎは正
の整数でｍ＋ｎ＝４を満たす）で、Ｃ−Ｘ結合の結合解
離エネルギーがＥX 、Ｃ―Ｙ結合の結合解離エネルギー
がＥY （ＥX ＞ＥY ）である時には、ＥX ＞Ｅ＞ＥY を
満たす励起エネルギーを持った励起手段により処理ガス
分子を励起することにより、ハロゲン原子Ｙを選択的に
取り除いたＣＸm なるラジカルが生成できるのである。
【００３１】この方法を理想的に行うためには、励起手
段としてはその励起エネルギーが単色化されたものであ
ることが望ましい。このような励起手段として、電磁波
（可視光〜紫外線）照射、あるいは電子・イオンビーム
などの荷電粒子照射などが考えられる。これらの励起手
段を用いて、上記のエネルギー関係を満たすように処理
ガスの励起を行った場合、完全な選択性を持って所望の
ラジカルの生成が行える。
段としてはその励起エネルギーが単色化されたものであ
ることが望ましい。このような励起手段として、電磁波
（可視光〜紫外線）照射、あるいは電子・イオンビーム
などの荷電粒子照射などが考えられる。これらの励起手
段を用いて、上記のエネルギー関係を満たすように処理
ガスの励起を行った場合、完全な選択性を持って所望の
ラジカルの生成が行える。
【００３２】次に、励起手段としてプラズマを用いる本
発明の方法により、処理ガス分子を励起して活性種を生
成し、表面処理を行う方法を説明する。
発明の方法により、処理ガス分子を励起して活性種を生
成し、表面処理を行う方法を説明する。
【００３３】プラズマ内で発生する電子のエネルギー
は、上記のように単色化されたものではなくピークエネ
ルギーの前後に幅を持ったいわゆるマクスウェル分布と
なり、高エネルギーの電子が存在する。従って、励起手
段としてプラズマを用いた場合には、電磁波や荷電粒子
照射などを励起手段に用いたの場合のようには完全な選
択性は得られないことになる。しかしながら、電子エネ
ルギーの分布がなるべく急峻で、そのピークがＣ−Ｙ、
Ｃ−Ｘ両結合の結合解離エネルギーの中間あるいはそれ
より低エネルギー側に位置し、高エネルギー側の分布が
小さいようなプラズマを用いるならば、実際上十分な選
択性を持って所望のラジカルを生成することができる。
例えば、ＵＨＦプラズマは急峻な電子エネルギー分布を
有しており、また放電周波数によってそのピークエネル
ギーを可変できるため、本発明の方法に適用するのに好
適である。励起手段としてプラズマを用いる場合、前述
の通り完全な選択性は得られないが、プラズマ中の電子
と処理ガスとの相互作用、すなわち励起効率が非常に大
きいために、非常に高密度のラジカルを生成できるとい
う利点がある。
は、上記のように単色化されたものではなくピークエネ
ルギーの前後に幅を持ったいわゆるマクスウェル分布と
なり、高エネルギーの電子が存在する。従って、励起手
段としてプラズマを用いた場合には、電磁波や荷電粒子
照射などを励起手段に用いたの場合のようには完全な選
択性は得られないことになる。しかしながら、電子エネ
ルギーの分布がなるべく急峻で、そのピークがＣ−Ｙ、
Ｃ−Ｘ両結合の結合解離エネルギーの中間あるいはそれ
より低エネルギー側に位置し、高エネルギー側の分布が
小さいようなプラズマを用いるならば、実際上十分な選
択性を持って所望のラジカルを生成することができる。
例えば、ＵＨＦプラズマは急峻な電子エネルギー分布を
有しており、また放電周波数によってそのピークエネル
ギーを可変できるため、本発明の方法に適用するのに好
適である。励起手段としてプラズマを用いる場合、前述
の通り完全な選択性は得られないが、プラズマ中の電子
と処理ガスとの相互作用、すなわち励起効率が非常に大
きいために、非常に高密度のラジカルを生成できるとい
う利点がある。
【００３４】さらに、プラズマ中の高エネルギー電子の
存在は、選択的に生成したラジカルを、さらにイオン化
するために有用である。一般に、親ガス分子を解離して
ラジカルを生成するのに必要なエネルギーに比べて、ラ
ジカルをイオン化するためのエネルギー（イオン化電
位）は大きい（例えば、ＣＦ3 、ＣＦ2 、ＣＦラジカル
を１価の正イオンにするためのイオン化電位は、それぞ
れ１０．３ｅＶ、１６．４ｅＶ、２１．４ｅＶ）。従っ
て、前述の電子線などの単色エネルギー励起源を用いた
場合には、完全に選択的にラジカルを生成可能である
が、イオンを生成することはできない。これに対して、
プラズマを励起源に用いる場合、必ず高エネルギー電子
が存在するために、生成されたラジカルの比率に応じた
イオンを生成することができるのである。
存在は、選択的に生成したラジカルを、さらにイオン化
するために有用である。一般に、親ガス分子を解離して
ラジカルを生成するのに必要なエネルギーに比べて、ラ
ジカルをイオン化するためのエネルギー（イオン化電
位）は大きい（例えば、ＣＦ3 、ＣＦ2 、ＣＦラジカル
を１価の正イオンにするためのイオン化電位は、それぞ
れ１０．３ｅＶ、１６．４ｅＶ、２１．４ｅＶ）。従っ
て、前述の電子線などの単色エネルギー励起源を用いた
場合には、完全に選択的にラジカルを生成可能である
が、イオンを生成することはできない。これに対して、
プラズマを励起源に用いる場合、必ず高エネルギー電子
が存在するために、生成されたラジカルの比率に応じた
イオンを生成することができるのである。
【００３５】なお、本願明細書において、選択的にイオ
ン・ラジカルを生成するという場合、電磁波や荷電粒子
照射の場合のように完全な選択性が得られる場合に加
え、ＵＨＦプラズマを励起手段に用いる場合のような実
際上問題ない程度の選択性が得られる場合も含める。
ン・ラジカルを生成するという場合、電磁波や荷電粒子
照射の場合のように完全な選択性が得られる場合に加
え、ＵＨＦプラズマを励起手段に用いる場合のような実
際上問題ない程度の選択性が得られる場合も含める。
【００３６】さらに、ＣＸm Ｙn の励起手段として、広
い電子エネルギー分布を持つ通常のプラズマを用いた場
合にも、一定の効果が期待できる。通常のプラズマにお
いては比較的大きい比率で高エネルギー電子を含んでい
るため、これらは処理ガス分子中の強い結合（Ｃ−Ｘ結
合）を解離することもできる。しかし、処理ガス分子内
ではＣ−Ｘ結合よりもＣ−Ｙ結合が解離されやすい状態
であることから、処理ガス分子と衝突するのが高エネル
ギー電子の場合でも、高い確率でＣ−Ｙ結合の解離を発
生させるのである。
い電子エネルギー分布を持つ通常のプラズマを用いた場
合にも、一定の効果が期待できる。通常のプラズマにお
いては比較的大きい比率で高エネルギー電子を含んでい
るため、これらは処理ガス分子中の強い結合（Ｃ−Ｘ結
合）を解離することもできる。しかし、処理ガス分子内
ではＣ−Ｘ結合よりもＣ−Ｙ結合が解離されやすい状態
であることから、処理ガス分子と衝突するのが高エネル
ギー電子の場合でも、高い確率でＣ−Ｙ結合の解離を発
生させるのである。
【００３７】以上、１個の中心炭素原子の周囲に４個の
ハロゲン原子が結合したＣＸm Ｙn（ｍ＋ｎ＝４、炭化
水素でいえばメタンに相当する）ガスの場合を例に本願
発明の作用を説明したが、本願発明の方法が他の処理ガ
スにも適用可能であることはいうまでもない。例えば、
使用する処理ガスが、炭化水素におけるアルカン系列に
相当するＣlＸmＹn ガス（ＸとＹは異なるハロゲン元素
であり、ｌ、ｍ、ｎはいずれも正の整数で、２ｌ＋２＝
ｍ＋ｎを満たす）であってもよい。一例として、処理ガ
スとしてＣ2 Ｆ5 Ｉ（ＣＦ3 −ＣＦ2 −Ｉ）を本発明の
方法により励起する場合を考えると、はじめに親ガス分
子中で最も弱いＣ−Ｉ結合が解離してＣ2 Ｆ5 ラジカル
が生成する。また、励起エネルギーがこの分子中のＣ−
Ｃ結合の結合解離エネルギー（４．０ｅＶ）よりも高い
場合はさらに解離が進み、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2 ラジ
カルが１：１の比率で生成することになる。
ハロゲン原子が結合したＣＸm Ｙn（ｍ＋ｎ＝４、炭化
水素でいえばメタンに相当する）ガスの場合を例に本願
発明の作用を説明したが、本願発明の方法が他の処理ガ
スにも適用可能であることはいうまでもない。例えば、
使用する処理ガスが、炭化水素におけるアルカン系列に
相当するＣlＸmＹn ガス（ＸとＹは異なるハロゲン元素
であり、ｌ、ｍ、ｎはいずれも正の整数で、２ｌ＋２＝
ｍ＋ｎを満たす）であってもよい。一例として、処理ガ
スとしてＣ2 Ｆ5 Ｉ（ＣＦ3 −ＣＦ2 −Ｉ）を本発明の
方法により励起する場合を考えると、はじめに親ガス分
子中で最も弱いＣ−Ｉ結合が解離してＣ2 Ｆ5 ラジカル
が生成する。また、励起エネルギーがこの分子中のＣ−
Ｃ結合の結合解離エネルギー（４．０ｅＶ）よりも高い
場合はさらに解離が進み、ＣＦ3ラジカルとＣＦ2 ラジ
カルが１：１の比率で生成することになる。
【００３８】また、処理ガス分子は炭素の２重結合を含
むガスであってもよい。この場合、炭素の２重結合のエ
ネルギーが比較的小さい（Ｃ2 Ｆ4 中のＣ＝Ｃ結合の結
合解離エネルギーが２．３９ｅＶ）ため、Ｃ−Ｆあるい
はＣ−Ｃｌ結合を解離することなく炭素２重結合を解離
することが可能である。
むガスであってもよい。この場合、炭素の２重結合のエ
ネルギーが比較的小さい（Ｃ2 Ｆ4 中のＣ＝Ｃ結合の結
合解離エネルギーが２．３９ｅＶ）ため、Ｃ−Ｆあるい
はＣ−Ｃｌ結合を解離することなく炭素２重結合を解離
することが可能である。
【００３９】さらに、これらのガスにおけるハロゲン原
子の一部が水素や酸素などの他の元素に置き換えられて
いるようなガスに対しても、本願発明の方法は有効であ
る。要するに、ガス分子内の化学結合が複数種類存在
し、それらの結合解離エネルギーに差があるような全て
の場合に適用できるのである。
子の一部が水素や酸素などの他の元素に置き換えられて
いるようなガスに対しても、本願発明の方法は有効であ
る。要するに、ガス分子内の化学結合が複数種類存在
し、それらの結合解離エネルギーに差があるような全て
の場合に適用できるのである。
【００４０】また、以上の説明は処理ガスとして単独の
ガスを用いる場合であるが、複数の異なる種類の処理ガ
スを用いて基板処理を行うこともできる。この場合、複
数種類の活性種を任意の比率で生成することが可能とな
り、エッチングや薄膜堆積等の基板処理に大きな効果を
持つ。例えば、処理ガスとしてＣＦ3 ＩとＣＦ2 Ｉ2と
を適当な比率で混合した場合、ほぼ混合した比率通りの
ＣＦ3 及びＣＦ2 ラジカル（またはイオン）が得られ
る。
ガスを用いる場合であるが、複数の異なる種類の処理ガ
スを用いて基板処理を行うこともできる。この場合、複
数種類の活性種を任意の比率で生成することが可能とな
り、エッチングや薄膜堆積等の基板処理に大きな効果を
持つ。例えば、処理ガスとしてＣＦ3 ＩとＣＦ2 Ｉ2と
を適当な比率で混合した場合、ほぼ混合した比率通りの
ＣＦ3 及びＣＦ2 ラジカル（またはイオン）が得られ
る。
【００４１】さらに、これらのガスに加えて、従来用い
られていたＣＦ4 やＯ2 、Ｈ2 などの通常の処理ガスを
混合することも任意である。
られていたＣＦ4 やＯ2 、Ｈ2 などの通常の処理ガスを
混合することも任意である。
【００４２】また、本願発明の上記方法によるラジカル
・イオンの生成方法は、エッチングやＣＶＤなど、様々
な基板処理に応用することが可能である。いずれの場合
でも、目的とする基板処理に最適なラジカル・イオン
を、最適な量だけ、あるいは最適な比率で生成すること
が肝要である。また、エッチングやＣＶＤ等の基板処理
を行う際、本願発明によるラジカル・イオンの生成は、
通常のプラズマエッチング・プラズマＣＶＤのように基
板の直上で行ってもよいし、また、基板から離れた場所
でラジカルやイオンを生成しておき、これを基板表面に
輸送する方法（リモートプラズマ法など）をとってもよ
い。
・イオンの生成方法は、エッチングやＣＶＤなど、様々
な基板処理に応用することが可能である。いずれの場合
でも、目的とする基板処理に最適なラジカル・イオン
を、最適な量だけ、あるいは最適な比率で生成すること
が肝要である。また、エッチングやＣＶＤ等の基板処理
を行う際、本願発明によるラジカル・イオンの生成は、
通常のプラズマエッチング・プラズマＣＶＤのように基
板の直上で行ってもよいし、また、基板から離れた場所
でラジカルやイオンを生成しておき、これを基板表面に
輸送する方法（リモートプラズマ法など）をとってもよ
い。
【００４３】なお、半導体プロセスで行われているエッ
チングは、通常処理対象の材料（シリコンや酸化シリコ
ン、金属など）に対するフッ素や塩素の反応性の高さを
利用しており、臭素やヨウ素は反応性が低いためエッチ
ング作用が小さい。従って、本願発明をエッチングに適
用する場合には、ハロゲン元素Ｘとしてはフッ素または
塩素を用いることが有効である。またその場合のハロゲ
ン元素Ｙとしては、フッ素や塩素よりも電気陰性度が小
さい臭素やヨウ素を用いる。この場合、解離された臭素
やヨウ素は反応性に乏しいため、エッチングには殆ど寄
与せず放出される。
チングは、通常処理対象の材料（シリコンや酸化シリコ
ン、金属など）に対するフッ素や塩素の反応性の高さを
利用しており、臭素やヨウ素は反応性が低いためエッチ
ング作用が小さい。従って、本願発明をエッチングに適
用する場合には、ハロゲン元素Ｘとしてはフッ素または
塩素を用いることが有効である。またその場合のハロゲ
ン元素Ｙとしては、フッ素や塩素よりも電気陰性度が小
さい臭素やヨウ素を用いる。この場合、解離された臭素
やヨウ素は反応性に乏しいため、エッチングには殆ど寄
与せず放出される。
【００４４】以上の作用を通じて、所望のイオンまたは
ラジカルを所望の量だけ生成することが可能となり、本
願発明の所期の目的が達成されるのである。
ラジカルを所望の量だけ生成することが可能となり、本
願発明の所期の目的が達成されるのである。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００４６】（第１の実施の形態）第１の実施の形態で
は、本願発明をエッチングに適用した例を説明する。エ
ッチング対象はシリコン基板上に堆積した酸化シリコン
膜であり、半導体プロセスにおけるコンタクトホールの
開口に相当する。本プロセスにおける主要な課題は、十
分なエッチング速度を保ったままで、ＳｉＯ2 のみをエ
ッチングする選択比を確保することである。この目的の
元で、本実施の形態における処理ガスとしてはＣＦ4 の
４個のフッ素原子の内の一部をヨウ素に置換した、ＣＦ
3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を用いた。
は、本願発明をエッチングに適用した例を説明する。エ
ッチング対象はシリコン基板上に堆積した酸化シリコン
膜であり、半導体プロセスにおけるコンタクトホールの
開口に相当する。本プロセスにおける主要な課題は、十
分なエッチング速度を保ったままで、ＳｉＯ2 のみをエ
ッチングする選択比を確保することである。この目的の
元で、本実施の形態における処理ガスとしてはＣＦ4 の
４個のフッ素原子の内の一部をヨウ素に置換した、ＣＦ
3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を用いた。
【００４７】図１は、ＣＦ4 系のガスを用いてＳｉＯ2
／Ｓｉエッチングを行う場合の、各イオン・ラジカルの
役割を表す模式図である。ＣＦ4 が解離して生成するイ
オン・ラジカルの内、質量の重いＣＦ3 +イオンがＳｉＯ
2 やＳｉに対するエッチングの進行を主に担う（図１
（ａ））。一方、ＣＦ2 、ＣＦラジカルは、酸化シリコ
ン膜側壁や底面に堆積してポリマー化し、イオンによる
エッチングを抑制する（図１（ｂ）、（ｃ）、図中斜線
領域はポリマーの形成を模式的に表している）。従っ
て、これらエッチングの進行を担うイオンと、ポリマー
を形成し側壁及び底面を保護するラジカルとを最適な比
率で生成すれば、十分なエッチング速度と高選択比とを
両立させることができる。
／Ｓｉエッチングを行う場合の、各イオン・ラジカルの
役割を表す模式図である。ＣＦ4 が解離して生成するイ
オン・ラジカルの内、質量の重いＣＦ3 +イオンがＳｉＯ
2 やＳｉに対するエッチングの進行を主に担う（図１
（ａ））。一方、ＣＦ2 、ＣＦラジカルは、酸化シリコ
ン膜側壁や底面に堆積してポリマー化し、イオンによる
エッチングを抑制する（図１（ｂ）、（ｃ）、図中斜線
領域はポリマーの形成を模式的に表している）。従っ
て、これらエッチングの進行を担うイオンと、ポリマー
を形成し側壁及び底面を保護するラジカルとを最適な比
率で生成すれば、十分なエッチング速度と高選択比とを
両立させることができる。
【００４８】ここで注意すべきことは、ＣＦ2 ラジカル
はポリマー堆積の主なプリカーサであり堆積速度も大き
い一方、ＳｉＯ2 及びＳｉへの吸着係数が大きいため高
アスペクト比コンタクトホールでは底面まで到達でき
ず、ホール入り口近辺に堆積しやすいことである。この
現象はマイクロローディングと呼ばれており、入り口付
近の側壁に堆積したポリマーによりホール入り口が閉じ
られるとエッチングが進行しなくなってしまう。一方、
ＣＦラジカルはＳｉＯ2 及びＳｉへの吸着係数が小さ
く、コンタクトホールのアスペクト比が大きくなっても
容易に底面まで到達してポリマーを形成する。
はポリマー堆積の主なプリカーサであり堆積速度も大き
い一方、ＳｉＯ2 及びＳｉへの吸着係数が大きいため高
アスペクト比コンタクトホールでは底面まで到達でき
ず、ホール入り口近辺に堆積しやすいことである。この
現象はマイクロローディングと呼ばれており、入り口付
近の側壁に堆積したポリマーによりホール入り口が閉じ
られるとエッチングが進行しなくなってしまう。一方、
ＣＦラジカルはＳｉＯ2 及びＳｉへの吸着係数が小さ
く、コンタクトホールのアスペクト比が大きくなっても
容易に底面まで到達してポリマーを形成する。
【００４９】以上を考慮して、高アスペクト比ＳｉＯ2
／Ｓｉコンタクトホールを、高アス十分なエッチング速
度のもとで高選択比で行い、かつマイクロローディング
効果を抑制するために、ＣＦ3 ：ＣＦ2 ：ＣＦ＝５：
２：３の比率で活性種を生成することとした。このため
に、処理ガスとしてＣＦ3 Ｉ：ＣＦ2 Ｉ2 ：ＣＦＩ3 ＝
５：２：３で混合して用い、これを励起手段により解離
して基板照射することでエッチングを行った。
／Ｓｉコンタクトホールを、高アス十分なエッチング速
度のもとで高選択比で行い、かつマイクロローディング
効果を抑制するために、ＣＦ3 ：ＣＦ2 ：ＣＦ＝５：
２：３の比率で活性種を生成することとした。このため
に、処理ガスとしてＣＦ3 Ｉ：ＣＦ2 Ｉ2 ：ＣＦＩ3 ＝
５：２：３で混合して用い、これを励起手段により解離
して基板照射することでエッチングを行った。
【００５０】（実施例１）第１の実施例は、上記混合ガ
スからラジカル生成するための励起手段として、エネル
ギーを制御した電子ビームを用いた場合である。
スからラジカル生成するための励起手段として、エネル
ギーを制御した電子ビームを用いた場合である。
【００５１】図２に、本実施例に用いたエッチング装置
の概略図を示す。ステンレス製真空チャンバ２０１の中
に基板ホルダー２０２が備えられ、基板ホルダー上に処
理対象の基板２０３を設置する。処理ガスは処理ガス導
入口２０４から真空チャンバ２０１内に導入され、また
真空チャンバは排気口２０５を通して図示しない排気ポ
ンプにより真空排気される。また、真空チェンバの側面
には電子ビーム源２０６を設置しており、この電子ビー
ム源から真空チャンバ内に照射される電子ビーム２０７
（破線で表示）により処理ガスが解離され、ラジカル・
イオンが生成する。
の概略図を示す。ステンレス製真空チャンバ２０１の中
に基板ホルダー２０２が備えられ、基板ホルダー上に処
理対象の基板２０３を設置する。処理ガスは処理ガス導
入口２０４から真空チャンバ２０１内に導入され、また
真空チャンバは排気口２０５を通して図示しない排気ポ
ンプにより真空排気される。また、真空チェンバの側面
には電子ビーム源２０６を設置しており、この電子ビー
ム源から真空チャンバ内に照射される電子ビーム２０７
（破線で表示）により処理ガスが解離され、ラジカル・
イオンが生成する。
【００５２】処理ガスとしては、前述の通りＣＦ3 Ｉ、
ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を５：２：３の比率で混合し
て用い、またガス導入時の真空チャンバ内の圧力は１０
-4Ｔｏｒｒに保持した。また、励起手段として用いた電
子ビームのエネルギーは、Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネル
ギー（４．８９ｅＶ）とＣ−Ｉ結合の結合解離エネルギ
ー（２．３９ｅＶ）の間であれば良く、例えば３ｅＶと
して処理ガスの励起を行った。
ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を５：２：３の比率で混合し
て用い、またガス導入時の真空チャンバ内の圧力は１０
-4Ｔｏｒｒに保持した。また、励起手段として用いた電
子ビームのエネルギーは、Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネル
ギー（４．８９ｅＶ）とＣ−Ｉ結合の結合解離エネルギ
ー（２．３９ｅＶ）の間であれば良く、例えば３ｅＶと
して処理ガスの励起を行った。
【００５３】なお、上記の方法では、親ガスを解離して
ラジカル化することは可能であるが、励起エネルギーが
ラジカルのイオン化電位よりも小さいために、イオンを
生成することはできない。しかし、上記ラジカル化のた
めの電子線とは別に、所望のイオンのイオン化電位相当
のエネルギーを持つ電子線の照射を行うなどの方法によ
り、任意のラジカル・イオンが生成できる。
ラジカル化することは可能であるが、励起エネルギーが
ラジカルのイオン化電位よりも小さいために、イオンを
生成することはできない。しかし、上記ラジカル化のた
めの電子線とは別に、所望のイオンのイオン化電位相当
のエネルギーを持つ電子線の照射を行うなどの方法によ
り、任意のラジカル・イオンが生成できる。
【００５４】処理対象の基板は、Ｓｉウエハ上に１０μ
ｍ厚のＳｉＯ2 を堆積し、さらにこのＳｉＯ2 上に開口
すべきコンタクトホール部が露出するようなレジストを
形成してある。コンタクトホールの径は０．１〜１μｍ
の範囲で変化させてあるが、これはアスペクト比に換算
すると１００〜１０となる。
ｍ厚のＳｉＯ2 を堆積し、さらにこのＳｉＯ2 上に開口
すべきコンタクトホール部が露出するようなレジストを
形成してある。コンタクトホールの径は０．１〜１μｍ
の範囲で変化させてあるが、これはアスペクト比に換算
すると１００〜１０となる。
【００５５】以上の装置を用いて基板処理を行ったとこ
ろ、ＳｉＯ2 ／Ｓｉエッチング選択比としては従来より
はるかに高い１００程度の値を得ることが可能であっ
た。また、コンタクトホール径０．１μｍという高アス
ペクト比パターンの場合でも、マイクロローディング効
果は認められなかった。このエッチングの際に真空チャ
ンバ内で生成する活性種は、発光分析及び質量分析の結
果、処理ガスの混合比率に対応して、ＣＦ3 ：ＣＦ2 ：
ＣＦ＝５：２：３となっていた。
ろ、ＳｉＯ2 ／Ｓｉエッチング選択比としては従来より
はるかに高い１００程度の値を得ることが可能であっ
た。また、コンタクトホール径０．１μｍという高アス
ペクト比パターンの場合でも、マイクロローディング効
果は認められなかった。このエッチングの際に真空チャ
ンバ内で生成する活性種は、発光分析及び質量分析の結
果、処理ガスの混合比率に対応して、ＣＦ3 ：ＣＦ2 ：
ＣＦ＝５：２：３となっていた。
【００５６】以上の結果より、励起手段として電子ビー
ムを用いることにより、所望のラジカルを所望の比率で
生成することが可能であり、これによりエッチング特性
を向上することができた。なお、励起手段としてレーザ
光や紫外光源を用いても同様の結果が得られることはい
うまでもない。ただし、これらの励起手段を用いる方法
による場合、処理ガスの励起効率が低く、処理速度を向
上させることが困難であるという問題がある。この問題
は、次に述べるプラズマを励起手段として用いる方法に
より解決される。
ムを用いることにより、所望のラジカルを所望の比率で
生成することが可能であり、これによりエッチング特性
を向上することができた。なお、励起手段としてレーザ
光や紫外光源を用いても同様の結果が得られることはい
うまでもない。ただし、これらの励起手段を用いる方法
による場合、処理ガスの励起効率が低く、処理速度を向
上させることが困難であるという問題がある。この問題
は、次に述べるプラズマを励起手段として用いる方法に
より解決される。
【００５７】（実施例２）本実施例では、ＣＦ3 Ｉ：Ｃ
Ｆ2 Ｉ2 ：ＣＦＩ3 混合ガスをプラズマを用いて励起し
てラジカル・イオンを生成し、エッチングを行った例を
述べる。使用したプラズマは、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯（周波
数１００〜１０００ＭＨｚ程度）の高周波を用いて放電
を行う、ＵＨＦプラズマである。
Ｆ2 Ｉ2 ：ＣＦＩ3 混合ガスをプラズマを用いて励起し
てラジカル・イオンを生成し、エッチングを行った例を
述べる。使用したプラズマは、ＶＨＦ〜ＵＨＦ帯（周波
数１００〜１０００ＭＨｚ程度）の高周波を用いて放電
を行う、ＵＨＦプラズマである。
【００５８】図３に、本実施例に使用したＵＨＦプラズ
マエッチング装置の概略図を示す。本ＵＨＦプラズマエ
ッチング装置は、ステンレス製真空チャンバ３０１の下
部に電極を兼ねる基板ホルダー３０２が備えられ、基板
ホルダー上に処理対象の基板３０３を設置する。この基
板ホルダー３０２は、コンデンサを介してＲＦ電源に接
続されている。処理ガスは処理ガス導入口２０５から真
空チャンバ３０１内に導入され、また真空チャンバは排
気口３０５を通して図示しない排気ポンプにより真空排
気される。真空チャンバ３０１の上部には、基板ホルダ
ー（電極）と対向してスポークアンテナ３０６が設置さ
れ、プラズマを生成する処理室とは石英窓３０７を介し
て結合されている。スポークアンテナ３０４の構造は、
図３（ｂ）に示すとおりである。
マエッチング装置の概略図を示す。本ＵＨＦプラズマエ
ッチング装置は、ステンレス製真空チャンバ３０１の下
部に電極を兼ねる基板ホルダー３０２が備えられ、基板
ホルダー上に処理対象の基板３０３を設置する。この基
板ホルダー３０２は、コンデンサを介してＲＦ電源に接
続されている。処理ガスは処理ガス導入口２０５から真
空チャンバ３０１内に導入され、また真空チャンバは排
気口３０５を通して図示しない排気ポンプにより真空排
気される。真空チャンバ３０１の上部には、基板ホルダ
ー（電極）と対向してスポークアンテナ３０６が設置さ
れ、プラズマを生成する処理室とは石英窓３０７を介し
て結合されている。スポークアンテナ３０４の構造は、
図３（ｂ）に示すとおりである。
【００５９】上記ＵＨＦプラズマエッチング装置による
エッチングは、以下の手順で行う。まず、エッチングを
行う基板３０３を真空チャンバ３０１内に搬入し、これ
を基板ホルダー３０２上に設置する。基板ホルダー３０
２には、基板固定のための静電チャック等の手段がある
ことが望ましい。次に、真空チャンバ３０１内を排気手
段により十分に排気し、ここに処理ガスを導入して圧力
を１〜１０ｍＴｏｒｒ程度に保持する。この状態で、真
空チャンバ上部のスポークアンテナ３０６からＵＨＦ電
力を導入することによりプラズマが発生する。
エッチングは、以下の手順で行う。まず、エッチングを
行う基板３０３を真空チャンバ３０１内に搬入し、これ
を基板ホルダー３０２上に設置する。基板ホルダー３０
２には、基板固定のための静電チャック等の手段がある
ことが望ましい。次に、真空チャンバ３０１内を排気手
段により十分に排気し、ここに処理ガスを導入して圧力
を１〜１０ｍＴｏｒｒ程度に保持する。この状態で、真
空チャンバ上部のスポークアンテナ３０６からＵＨＦ電
力を導入することによりプラズマが発生する。
【００６０】ＵＨＦプラズマの特徴は、まず低圧（〜数
ｍＴｏｒｒ）・高密度（１０11ｃｍ-3）のプラズマが容
易に得られるという点にあるが、その他にも次のような
特徴を有する。まず、ＵＨＦプラズマにおいては、プラ
ズマ中の電子の持つエネルギーの分布が、他のプラズマ
に比較して非常に急峻であるという点である。図４は周
波数５００ＭＨｚの高周波を用いて生成したＵＨＦプラ
ズマ中の電子エネルギー分布を示す図であるが、約１．
５ｅＶのピークを中心に非常に急峻な分布となってお
り、高エネルギーを持つ電子の比率が非常に小さい。ま
た、この電子エネルギー分布におけるピークエネルギー
をＵＨＦの周波数によって可変できる。図５は、放電周
波数を約１０〜１０００ＭＨｚの範囲で変化させた場合
のピーク電子エネルギーの変化を示す図であるが、放電
周波数に応じて約１．５〜９ｅＶの範囲でピーク電子エ
ネルギーの制御が可能である。
ｍＴｏｒｒ）・高密度（１０11ｃｍ-3）のプラズマが容
易に得られるという点にあるが、その他にも次のような
特徴を有する。まず、ＵＨＦプラズマにおいては、プラ
ズマ中の電子の持つエネルギーの分布が、他のプラズマ
に比較して非常に急峻であるという点である。図４は周
波数５００ＭＨｚの高周波を用いて生成したＵＨＦプラ
ズマ中の電子エネルギー分布を示す図であるが、約１．
５ｅＶのピークを中心に非常に急峻な分布となってお
り、高エネルギーを持つ電子の比率が非常に小さい。ま
た、この電子エネルギー分布におけるピークエネルギー
をＵＨＦの周波数によって可変できる。図５は、放電周
波数を約１０〜１０００ＭＨｚの範囲で変化させた場合
のピーク電子エネルギーの変化を示す図であるが、放電
周波数に応じて約１．５〜９ｅＶの範囲でピーク電子エ
ネルギーの制御が可能である。
【００６１】これらの特徴により、ＵＨＦプラズマは本
願発明のラジカル・イオン生成方法に適用するのに非常
に好適なものとなっている。つまり、本願発明は、ある
分子内の弱い結合は解離するが強い結合は解離させない
ことを要点とするものであり、その為に用いる励起手段
には励起エネルギーの制御性とその急峻性が求められる
からである。例えば、図４に示した放電周波数５００Ｍ
ＨｚのＵＨＦプラズマにおいては、プラズマ内のほとん
どの電子は０〜４ｅＶ程度のエネルギーに分布してお
り、それ以上のエネルギーを持つ電子は非常に少ない。
また、わずかながらも存在する高エネルギーを有する電
子の内でも、処理ガス分子における弱い結合の解離や、
あるいは親ガス分子及び解離したラジカルのイオン化に
消費されるものが多いため、処理ガス分子の強い結合が
解離される割合はさらに小さい。これらの理由により、
Ｃ−Ｉ結合（２．３９ｅＶ）ないしＣ−Ｂｒ結合（３．
００ｅＶ）を解離する一方、Ｃ−Ｆ結合（４．８９ｅ
Ｖ）は解離しないという状況が実現できるのである。
願発明のラジカル・イオン生成方法に適用するのに非常
に好適なものとなっている。つまり、本願発明は、ある
分子内の弱い結合は解離するが強い結合は解離させない
ことを要点とするものであり、その為に用いる励起手段
には励起エネルギーの制御性とその急峻性が求められる
からである。例えば、図４に示した放電周波数５００Ｍ
ＨｚのＵＨＦプラズマにおいては、プラズマ内のほとん
どの電子は０〜４ｅＶ程度のエネルギーに分布してお
り、それ以上のエネルギーを持つ電子は非常に少ない。
また、わずかながらも存在する高エネルギーを有する電
子の内でも、処理ガス分子における弱い結合の解離や、
あるいは親ガス分子及び解離したラジカルのイオン化に
消費されるものが多いため、処理ガス分子の強い結合が
解離される割合はさらに小さい。これらの理由により、
Ｃ−Ｉ結合（２．３９ｅＶ）ないしＣ−Ｂｒ結合（３．
００ｅＶ）を解離する一方、Ｃ−Ｆ結合（４．８９ｅ
Ｖ）は解離しないという状況が実現できるのである。
【００６２】ここで、ＵＨＦプラズマにより本発明の２
種以上のハロゲンを含有する処理ガスを励起した場合の
プラズマの特性を、従来の処理ガスを用いた場合と比較
しつつ説明しておく。
種以上のハロゲンを含有する処理ガスを励起した場合の
プラズマの特性を、従来の処理ガスを用いた場合と比較
しつつ説明しておく。
【００６３】図６、７、８は、それぞれ処理ガスとして
ＣＦ4 、ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 を用いた場合のプラズ
マ密度及び電子温度のＵＨＦ電力に対する変化を示すグ
ラフである。いずれの場合でも、ＵＨＦ電力を増大させ
るとともにプラズマ密度は上昇する傾向を持つが、本発
明の処理ガス（ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 ）の場合と比
べ、従来用いられた処理ガス（ＣＦ4 ）を用いた場合の
みプラズマ密度上昇が飽和する傾向を示す。また、本発
明の処理ガスを用いた場合の電子温度は、従来よりも低
く抑えられている。
ＣＦ4 、ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 を用いた場合のプラズ
マ密度及び電子温度のＵＨＦ電力に対する変化を示すグ
ラフである。いずれの場合でも、ＵＨＦ電力を増大させ
るとともにプラズマ密度は上昇する傾向を持つが、本発
明の処理ガス（ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 ）の場合と比
べ、従来用いられた処理ガス（ＣＦ4 ）を用いた場合の
みプラズマ密度上昇が飽和する傾向を示す。また、本発
明の処理ガスを用いた場合の電子温度は、従来よりも低
く抑えられている。
【００６４】このようにプラズマの特性が相違する原因
は、以下のように考えることができる。
は、以下のように考えることができる。
【００６５】従来通りのＣＦ4 をプラズマ中で励起する
と、まずＣＦ4 →ＣＦ3 ＋Ｆ→．．．のように、Ｃ−Ｆ
結合を解離する反応が起こり、ラジカルが生成する。こ
のラジカルがさらにイオン化し、その際電子を放出する
ことによりプラズマが維持されるのであるが、上記反応
で生成するＦラジカルは、イオン化電位が大きいために
イオン化しにくい（Ｆのイオン化電位は１７．４ｅ
Ｖ）。また、Ｃ−Ｆ結合は非常に強いため上記反応は起
こりにくく、生成するラジカル密度は小さくなる。これ
らにより、処理ガスとしてＣＦ4 を用いた場合はＵＨＦ
電力を増大してもプラズマ密度が上昇しにくくなる。ま
た、このような状況下でプラズマを維持するために、プ
ラズマ中の電子エネルギー分布は高エネルギー電子の割
合が相対的に増大し、電子温度が高くなる。
と、まずＣＦ4 →ＣＦ3 ＋Ｆ→．．．のように、Ｃ−Ｆ
結合を解離する反応が起こり、ラジカルが生成する。こ
のラジカルがさらにイオン化し、その際電子を放出する
ことによりプラズマが維持されるのであるが、上記反応
で生成するＦラジカルは、イオン化電位が大きいために
イオン化しにくい（Ｆのイオン化電位は１７．４ｅ
Ｖ）。また、Ｃ−Ｆ結合は非常に強いため上記反応は起
こりにくく、生成するラジカル密度は小さくなる。これ
らにより、処理ガスとしてＣＦ4 を用いた場合はＵＨＦ
電力を増大してもプラズマ密度が上昇しにくくなる。ま
た、このような状況下でプラズマを維持するために、プ
ラズマ中の電子エネルギー分布は高エネルギー電子の割
合が相対的に増大し、電子温度が高くなる。
【００６６】これに対し、ＣＦ3 Ｉを処理ガスとして用
いてＵＨＦプラズマで励起する場合、主にＣＦ3 Ｉ→Ｃ
Ｆ3 ＋Ｉの解離反応が進む。この反応は、Ｃ−Ｉ結合が
弱いために非常に高い効率で進行する。また、これによ
り生成するＩラジカルは、Ｆの場合に比べてイオン化電
位が小さい（１０．４ｅＶ）ため、容易にイオン化して
Ｉ+ となり電子を放出する。これらにより、ＣＦ4 ガス
を用いる場合に比べて、高いプラズマ密度を容易に得る
ことができ、またプラズマの維持が容易であるために電
子温度は低く保たれる。
いてＵＨＦプラズマで励起する場合、主にＣＦ3 Ｉ→Ｃ
Ｆ3 ＋Ｉの解離反応が進む。この反応は、Ｃ−Ｉ結合が
弱いために非常に高い効率で進行する。また、これによ
り生成するＩラジカルは、Ｆの場合に比べてイオン化電
位が小さい（１０．４ｅＶ）ため、容易にイオン化して
Ｉ+ となり電子を放出する。これらにより、ＣＦ4 ガス
を用いる場合に比べて、高いプラズマ密度を容易に得る
ことができ、またプラズマの維持が容易であるために電
子温度は低く保たれる。
【００６７】図８は、処理ガスとしてＣＦ2 Ｂｒ2 を用
いた、本発明の方法による別の例であるが、図６に示す
従来例と比較においては、プラズマ特性の挙動はＣＦ3
Ｉの場合と全く同様である。ここで、Ｂｒのイオン化電
位は１１．８ｅＶであり、Ｉに比較すれば高いものの、
Ｆのイオン化電位よりは格段に小さく、イオン化は起こ
りやすい。
いた、本発明の方法による別の例であるが、図６に示す
従来例と比較においては、プラズマ特性の挙動はＣＦ3
Ｉの場合と全く同様である。ここで、Ｂｒのイオン化電
位は１１．８ｅＶであり、Ｉに比較すれば高いものの、
Ｆのイオン化電位よりは格段に小さく、イオン化は起こ
りやすい。
【００６８】以上の通り、本願発明の方法によれば、所
望のラジカル・イオンを選択的に生成することができる
という本来の効果の他に、高プラズマ密度を容易に得る
ことが可能になる、また低電子温度のプラズマを得るこ
とができるという、さらなる効果を得ることができる。
これらは、実際のエッチングや薄膜堆積への適用の際、
処理速度の向上や基板ダメージの低減などに非常に有効
である。
望のラジカル・イオンを選択的に生成することができる
という本来の効果の他に、高プラズマ密度を容易に得る
ことが可能になる、また低電子温度のプラズマを得るこ
とができるという、さらなる効果を得ることができる。
これらは、実際のエッチングや薄膜堆積への適用の際、
処理速度の向上や基板ダメージの低減などに非常に有効
である。
【００６９】図９は、各種の処理ガスを用いてＵＨＦプ
ラズマにより励起した場合に、どのようなラジカルが生
成するかを調べたものである。本発明による２種以上の
ハロゲンを含むガスとしてＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 、Ｃ
2 Ｆ5 Ｉを、従来用いられたフッ化炭素ガスの代表例と
してＣＦ4を取り上げ、各親ガスを励起した際のＣＦ3、
ＣＦ2 、ＣＦ、及びＦ濃度を調べている。
ラズマにより励起した場合に、どのようなラジカルが生
成するかを調べたものである。本発明による２種以上の
ハロゲンを含むガスとしてＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｂｒ2 、Ｃ
2 Ｆ5 Ｉを、従来用いられたフッ化炭素ガスの代表例と
してＣＦ4を取り上げ、各親ガスを励起した際のＣＦ3、
ＣＦ2 、ＣＦ、及びＦ濃度を調べている。
【００７０】図９から明らかなとおり、本発明の方法に
よれば、使用する処理ガスの種類に応じて、目的とする
ラジカルを選択的に生成できていることが確認できる。
すなわち、処理ガスがＣＦ3 Ｉの場合はＣＦ3 ラジカル
が、処理ガスがＣＦ2 Ｂｒ2の場合はＣＦ2 ラジカル
が、処理ガスがＣ2 Ｆ5 Ｉの場合はＣＦ3 ラジカルとＣ
Ｆ2 ラジカルがほぼ１対１の割合で、それぞれ選択的に
生成している。また、従来の方法によりＣＦ4 ガスを解
離した場合と比較すると、ラジカルの生成密度が非常に
高い点、及び処理ガスの解離においてＦラジカルはほと
んど生成していない点が非常に顕著である。
よれば、使用する処理ガスの種類に応じて、目的とする
ラジカルを選択的に生成できていることが確認できる。
すなわち、処理ガスがＣＦ3 Ｉの場合はＣＦ3 ラジカル
が、処理ガスがＣＦ2 Ｂｒ2の場合はＣＦ2 ラジカル
が、処理ガスがＣ2 Ｆ5 Ｉの場合はＣＦ3 ラジカルとＣ
Ｆ2 ラジカルがほぼ１対１の割合で、それぞれ選択的に
生成している。また、従来の方法によりＣＦ4 ガスを解
離した場合と比較すると、ラジカルの生成密度が非常に
高い点、及び処理ガスの解離においてＦラジカルはほと
んど生成していない点が非常に顕著である。
【００７１】なお、本発明の方法により例えばＣＦ3 Ｉ
を解離した場合にも、目的のＣＦ3ラジカル以外にＣＦ
2 ラジカルの生成が観測されている。しかし、ＣＦ3 の
解離がさらに進んでＣＦ2 ラジカルが生成する場合に当
然に同時に生成すべきＦラジカルがほとんど観測されな
いこと、また使用したＣＦ3 Ｉ処理ガスの純度が低く不
純物としてＣＦ2 Ｉ2 等のフッ素／ヨウ素比率の異なる
分子を含有していることを考慮すると、観測されたＣＦ
ｘ2 ラジカルは親ガスに不純物として含まれたＣＦ2 Ｉ
2 が解離して生成したものである可能性が高い。つま
り、高純度の処理ガスを使用しさえすれば、見かけ上の
選択性はさらに向上すると予想される。
を解離した場合にも、目的のＣＦ3ラジカル以外にＣＦ
2 ラジカルの生成が観測されている。しかし、ＣＦ3 の
解離がさらに進んでＣＦ2 ラジカルが生成する場合に当
然に同時に生成すべきＦラジカルがほとんど観測されな
いこと、また使用したＣＦ3 Ｉ処理ガスの純度が低く不
純物としてＣＦ2 Ｉ2 等のフッ素／ヨウ素比率の異なる
分子を含有していることを考慮すると、観測されたＣＦ
ｘ2 ラジカルは親ガスに不純物として含まれたＣＦ2 Ｉ
2 が解離して生成したものである可能性が高い。つま
り、高純度の処理ガスを使用しさえすれば、見かけ上の
選択性はさらに向上すると予想される。
【００７２】以上説明したＵＨＦプラズマエッチング装
置を用い、ＳｉＯ2 ／Ｓｉエッチングを行った。処理ガ
スとしてはＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を５：
２：３の比率で混合して用いている。またガス導入時の
真空チャンバ内の圧力は５ｘ１０-3Ｔｏｒｒに保持し、
周波数５００ＭＨｚの高周波印加によりＵＨＦプラズマ
を生成した。エッチング対象の基板は実施例１と同様の
ものを用いている。
置を用い、ＳｉＯ2 ／Ｓｉエッチングを行った。処理ガ
スとしてはＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、及びＣＦＩ3 を５：
２：３の比率で混合して用いている。またガス導入時の
真空チャンバ内の圧力は５ｘ１０-3Ｔｏｒｒに保持し、
周波数５００ＭＨｚの高周波印加によりＵＨＦプラズマ
を生成した。エッチング対象の基板は実施例１と同様の
ものを用いている。
【００７３】実験の結果、ＳｉＯ2 ／Ｓｉエッチング選
択比としては従来よりはるかに高い１００程度の値を得
ることができた。また、コンタクトホール径０．１μｍ
という高アスペクト比パターンの場合でも、マイクロロ
ーディング効果は認められなかった。このエッチング時
に真空チャンバ内で生成する活性種は、発光分析及び質
量分析の結果、処理ガスの混合比率にほぼ対応し、ＣＦ
3 ：ＣＦ2 ：ＣＦ＝５：２：３となっていた。
択比としては従来よりはるかに高い１００程度の値を得
ることができた。また、コンタクトホール径０．１μｍ
という高アスペクト比パターンの場合でも、マイクロロ
ーディング効果は認められなかった。このエッチング時
に真空チャンバ内で生成する活性種は、発光分析及び質
量分析の結果、処理ガスの混合比率にほぼ対応し、ＣＦ
3 ：ＣＦ2 ：ＣＦ＝５：２：３となっていた。
【００７４】また、本実施例では、ＵＨＦプラズマを用
いてエッチングを行うことにより１μｍ／ｍｉｎ以上の
実用上十分なエッチング速度を得ることができた。これ
は、ＵＨＦプラズマが非常に高密度のプラズマを生成で
きることによるものであり、この点において本実施例の
方法は実施例１で述べた電子線照射、あるいは光照射な
どにより活性種を生成する方法よりも有利である。
いてエッチングを行うことにより１μｍ／ｍｉｎ以上の
実用上十分なエッチング速度を得ることができた。これ
は、ＵＨＦプラズマが非常に高密度のプラズマを生成で
きることによるものであり、この点において本実施例の
方法は実施例１で述べた電子線照射、あるいは光照射な
どにより活性種を生成する方法よりも有利である。
【００７５】以上の発明の第１の実施の形態において
は、処理ガスとしてＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2Ｉ2 、及びＣＦＩ
3 を５：２：３で混合して用いたが、この混合比率は任
意に変更することができる。例えば、エッチング速度の
向上を目的とする場合はＣＦ3Ｉの比率を増加させてＣ
Ｆ3 +イオンの生成比率を増やせばよいし、またエッチン
グ選択比向上やマイクロローディング効果の抑制を目的
とする場合はＣＦＩ3 の比率を増加させてＣＦラジカル
の生成比率を増やせばよい。また、エッチング対象が異
なる場合には最適の混合比率は当然異なるが、これは本
願発明を実施するに当たっての設計事項である。
は、処理ガスとしてＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2Ｉ2 、及びＣＦＩ
3 を５：２：３で混合して用いたが、この混合比率は任
意に変更することができる。例えば、エッチング速度の
向上を目的とする場合はＣＦ3Ｉの比率を増加させてＣ
Ｆ3 +イオンの生成比率を増やせばよいし、またエッチン
グ選択比向上やマイクロローディング効果の抑制を目的
とする場合はＣＦＩ3 の比率を増加させてＣＦラジカル
の生成比率を増やせばよい。また、エッチング対象が異
なる場合には最適の混合比率は当然異なるが、これは本
願発明を実施するに当たっての設計事項である。
【００７６】また、本実施の形態では、エッチングを行
うための処理ガスとしてはＣＦ4 の４個のフッ素の内の
いくつかをヨウ素に置き換えたガスを用いたが、臭素で
置き換えたＣＦm Ｂｒn ガスを用いてもよい。その場
合、励起手段のエネルギーは、Ｃ−Ｂｒ結合の結合解離
エネルギー（３．００ｅＶ）よりも大きく、Ｃ−Ｆ結合
の結合解離エネルギー（４．８９ｅＶ）よりも小さくな
るように設定すればよい。
うための処理ガスとしてはＣＦ4 の４個のフッ素の内の
いくつかをヨウ素に置き換えたガスを用いたが、臭素で
置き換えたＣＦm Ｂｒn ガスを用いてもよい。その場
合、励起手段のエネルギーは、Ｃ−Ｂｒ結合の結合解離
エネルギー（３．００ｅＶ）よりも大きく、Ｃ−Ｆ結合
の結合解離エネルギー（４．８９ｅＶ）よりも小さくな
るように設定すればよい。
【００７７】なお、実施例１、２で行ったエッチングに
おいて、エッチング後の表面にヨウ素の残留はなく、ヨ
ウ素を含むガスを用いることによる特段の影響は認めら
れなかった。
おいて、エッチング後の表面にヨウ素の残留はなく、ヨ
ウ素を含むガスを用いることによる特段の影響は認めら
れなかった。
【００７８】（第２の実施の形態）本願発明の第２の実
施の形態として、本願発明の活性種生成方法をＣＶＤ法
によるフッ素化アモルファスカーボン薄膜堆積に適用し
た例をのべる。
施の形態として、本願発明の活性種生成方法をＣＶＤ法
によるフッ素化アモルファスカーボン薄膜堆積に適用し
た例をのべる。
【００７９】ａ−Ｃ：Ｆは、従来半導体装置における絶
縁材料として広く用いられてきたＳｉＯ2 （εｒ〜４）
に比べて低い誘電率（２〜３程度）を実現できることか
ら、主に多層配線構造における層間絶縁膜としての使用
が検討されている。ａ−Ｃ：Ｆの誘電率は膜中のフッ素
濃度に依存しており、フッ素を多く含有させることによ
り低誘電率化がなされる。一方、フッ素濃度を高くしす
ぎると、ａ−Ｃ：Ｆ膜自体の耐熱性の低下や加熱の際の
フッ素の脱離、あるいはフッ素による配線金属等の周囲
構造の腐蝕などが問題となる。従って、ａ−Ｃ：Ｆ膜の
低誘電率特性を活用するためには、目的に応じた膜中フ
ッ素濃度を自由に制御できることが求められている。
縁材料として広く用いられてきたＳｉＯ2 （εｒ〜４）
に比べて低い誘電率（２〜３程度）を実現できることか
ら、主に多層配線構造における層間絶縁膜としての使用
が検討されている。ａ−Ｃ：Ｆの誘電率は膜中のフッ素
濃度に依存しており、フッ素を多く含有させることによ
り低誘電率化がなされる。一方、フッ素濃度を高くしす
ぎると、ａ−Ｃ：Ｆ膜自体の耐熱性の低下や加熱の際の
フッ素の脱離、あるいはフッ素による配線金属等の周囲
構造の腐蝕などが問題となる。従って、ａ−Ｃ：Ｆ膜の
低誘電率特性を活用するためには、目的に応じた膜中フ
ッ素濃度を自由に制御できることが求められている。
【００８０】このフッ素濃度を調節するためには、ａ−
Ｃ：Ｆ膜堆積のプリカーサとなる活性種の種類（Ｃ
Ｆ3 、ＣＦ2 、ＣＦ等）とその量を制御することが有効
である。すなわち、膜中フッ素濃度は、例えば主にＣＦ
3 ラジカルから成膜が行われるときに高くなり、ＣＦラ
ジカルで成膜を行う場合に低くなる。従って、本願発明
の方法により、例えばＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、ＣＦＩ3
等を処理ガス（原料ガス）として用い、その混合比率を
変化させることにより、ａ−Ｃ：Ｆの膜中フッ素濃度を
自由に制御できるのである。
Ｃ：Ｆ膜堆積のプリカーサとなる活性種の種類（Ｃ
Ｆ3 、ＣＦ2 、ＣＦ等）とその量を制御することが有効
である。すなわち、膜中フッ素濃度は、例えば主にＣＦ
3 ラジカルから成膜が行われるときに高くなり、ＣＦラ
ジカルで成膜を行う場合に低くなる。従って、本願発明
の方法により、例えばＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、ＣＦＩ3
等を処理ガス（原料ガス）として用い、その混合比率を
変化させることにより、ａ−Ｃ：Ｆの膜中フッ素濃度を
自由に制御できるのである。
【００８１】また、ａ−Ｃ：Ｆ膜を層間絶縁膜として使
用するためには、あらかじめ形成した配線構造間に埋め
込み性良く成膜することが重要である。これを実現する
ためにも、本願発明の方法による活性種の制御は非常に
有効な手段である。すなわち、膜の埋め込み性を向上さ
せるためには、ＣＦ3 やＣＦ2 のように基板への付着係
数の大きい活性種よりも、ＣＦのような付着係数の小さ
い活性種を用いることが望ましい。このためには、例え
ばＣＦＩ3 ガスを原料ガスとして用いて、これからＣＦ
ラジカルを選択的に生成すればよい。
用するためには、あらかじめ形成した配線構造間に埋め
込み性良く成膜することが重要である。これを実現する
ためにも、本願発明の方法による活性種の制御は非常に
有効な手段である。すなわち、膜の埋め込み性を向上さ
せるためには、ＣＦ3 やＣＦ2 のように基板への付着係
数の大きい活性種よりも、ＣＦのような付着係数の小さ
い活性種を用いることが望ましい。このためには、例え
ばＣＦＩ3 ガスを原料ガスとして用いて、これからＣＦ
ラジカルを選択的に生成すればよい。
【００８２】この場合の励起手段としては、励起エネル
ギーがＣ−Ｉ結合の結合解離エネルギーよりも大きく、
Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネルギーよりも小さいものであ
れば、どのようなものであってもよい。
ギーがＣ−Ｉ結合の結合解離エネルギーよりも大きく、
Ｃ−Ｆ結合の結合解離エネルギーよりも小さいものであ
れば、どのようなものであってもよい。
【００８３】（実施例３）本実施例では、励起手段とし
てＵＨＦプラズマを用いて、ａ−Ｃ：Ｆ膜の堆積を行っ
た例を説明する。使用したＵＨＦプラズマ装置は図３に
示したとおりである。ただし、本実施例で行うＣＶＤに
おいては、基板ホルダーにＲＦ電源を接続しない、すな
わちＲＦバイアスを印加しない点が実施例２と異なって
いる。
てＵＨＦプラズマを用いて、ａ−Ｃ：Ｆ膜の堆積を行っ
た例を説明する。使用したＵＨＦプラズマ装置は図３に
示したとおりである。ただし、本実施例で行うＣＶＤに
おいては、基板ホルダーにＲＦ電源を接続しない、すな
わちＲＦバイアスを印加しない点が実施例２と異なって
いる。
【００８４】処理ガスとして、ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、
及びＣＦＩ3 を適当な比率で混合して用いた。ただし、
ａ−Ｃ：Ｆ膜の埋め込み性を考慮して、ＣＦＩ3 の比率
が少なくとも５０％以上となるようにした。ＵＨＦプラ
ズマの放電周波数は、実施例２と同様に５００ＭＨｚと
した。
及びＣＦＩ3 を適当な比率で混合して用いた。ただし、
ａ−Ｃ：Ｆ膜の埋め込み性を考慮して、ＣＦＩ3 の比率
が少なくとも５０％以上となるようにした。ＵＨＦプラ
ズマの放電周波数は、実施例２と同様に５００ＭＨｚと
した。
【００８５】実験の結果、ＣＦ3 Ｉ、ＣＦ2 Ｉ2 、及び
ＣＦＩ3 を適当な比率で混合して原料ガスとして成膜を
行うことにより、ａ−Ｃ：Ｆ膜中のフッ素濃度を約１０
18ｃｍ-3〜１０21ｃｍ-3の範囲で自由に制御することが
できた。また、この場合の比誘電率は約２．１〜２．８
の範囲で変化した。さらに、基板にあらかじめ配線構造
を形成しておき、ここに埋め込まれるように成膜した場
合でも、膜の埋め込み性には問題なかった。
ＣＦＩ3 を適当な比率で混合して原料ガスとして成膜を
行うことにより、ａ−Ｃ：Ｆ膜中のフッ素濃度を約１０
18ｃｍ-3〜１０21ｃｍ-3の範囲で自由に制御することが
できた。また、この場合の比誘電率は約２．１〜２．８
の範囲で変化した。さらに、基板にあらかじめ配線構造
を形成しておき、ここに埋め込まれるように成膜した場
合でも、膜の埋め込み性には問題なかった。
【００８６】以上は、本願発明の方法で活性種を選択的
に生成することが薄膜堆積においても有効な手段となる
ことを示している。なお、本実施例ではフッ化炭素系ガ
スを用いたａ−Ｃ：Ｆの成膜に関してのみ説明したが、
本願発明の方法が、その他のハロゲンガスを用いる薄膜
堆積にも適用できることはいうまでもない。例えば、ハ
ロゲン化チタンを原料ガスに用いたチタンの成膜、ある
いはハロゲン化タングステンを原料ガスに用いたタング
ステンの成膜に適用することができる。
に生成することが薄膜堆積においても有効な手段となる
ことを示している。なお、本実施例ではフッ化炭素系ガ
スを用いたａ−Ｃ：Ｆの成膜に関してのみ説明したが、
本願発明の方法が、その他のハロゲンガスを用いる薄膜
堆積にも適用できることはいうまでもない。例えば、ハ
ロゲン化チタンを原料ガスに用いたチタンの成膜、ある
いはハロゲン化タングステンを原料ガスに用いたタング
ステンの成膜に適用することができる。
【００８７】
【発明の効果】本発明によれば、エッチングあるいは薄
膜堆積等の基板処理において基板に作用する活性種、す
なわちラジカル・イオンの種類とその生成濃度比を自由
に制御することが可能となる。これにより、各種プロセ
スをその最適条件で行うことが可能となり、プロセス上
の自由度が格段に向上する。
膜堆積等の基板処理において基板に作用する活性種、す
なわちラジカル・イオンの種類とその生成濃度比を自由
に制御することが可能となる。これにより、各種プロセ
スをその最適条件で行うことが可能となり、プロセス上
の自由度が格段に向上する。
【００８８】具体的に、例えばエッチングにおいては、
エッチングの進行を担う活性種と、ポリマーを形成しエ
ッチングを抑制することで選択性向上に寄与する活性種
とを任意の比率で生成することにより、従来不可能であ
った高速・高選択比かつマイクロローディング効果のな
いエッチングが可能となる。
エッチングの進行を担う活性種と、ポリマーを形成しエ
ッチングを抑制することで選択性向上に寄与する活性種
とを任意の比率で生成することにより、従来不可能であ
った高速・高選択比かつマイクロローディング効果のな
いエッチングが可能となる。
【００８９】また、薄膜堆積にあっては膜質や成膜特
性、例えばａ−Ｃ：Ｆ膜におけるフッ素濃度や埋め込み
性などを、高精度に制御することが可能になる。
性、例えばａ−Ｃ：Ｆ膜におけるフッ素濃度や埋め込み
性などを、高精度に制御することが可能になる。
【００９０】さらに、本願発明によるエッチングや薄膜
堆積を半導体装置の製造に適用することにより、半導体
装置の性能や信頼性の向上、製造歩留まりの向上に寄与
することは明らかである。
堆積を半導体装置の製造に適用することにより、半導体
装置の性能や信頼性の向上、製造歩留まりの向上に寄与
することは明らかである。
【図１】ＳｉＯ2 ／Ｓｉ選択エッチングにおける活性種
の作用を示す模式図である。
の作用を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例１における電子ビーム励起エッ
チング装置の概略図である。
チング装置の概略図である。
【図３】本発明の実施例２、実施例３におけるＵＨＦプ
ラズマエッチング装置の概略図である。
ラズマエッチング装置の概略図である。
【図４】ＵＨＦプラズマ中の電子エネルギー分布を示す
グラフ図である。
グラフ図である。
【図５】ＵＨＦプラズマにおけるピーク電子エネルギー
と放電周波数の関係を示すグラフ図である。
と放電周波数の関係を示すグラフ図である。
【図６】従来の方法によりＣＦ4 ガスをＵＨＦプラズマ
で励起した場合の、プラズマ密度、電子温度とＵＨＦ電
力の関係を示すグラフ図である。
で励起した場合の、プラズマ密度、電子温度とＵＨＦ電
力の関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明の方法によりＣＦ3 ＩガスをＵＨＦプラ
ズマで励起した場合の、プラズマ密度、電子温度とＵＨ
Ｆ電力の関係を示すグラフ図である。
ズマで励起した場合の、プラズマ密度、電子温度とＵＨ
Ｆ電力の関係を示すグラフ図である。
【図８】本発明の方法によりＣＦ2 Ｂｒ2 ガスをＵＨＦ
プラズマで励起した場合の、プラズマ密度、電子温度と
ＵＨＦ電力の関係を示すグラフ図である。
プラズマで励起した場合の、プラズマ密度、電子温度と
ＵＨＦ電力の関係を示すグラフ図である。
【図９】各種処理ガスをＵＨＦプラズマで励起した場合
に生成するラジカル量を示す図である。
に生成するラジカル量を示す図である。
２０１、３０１ 真空チャンバ ２０２、２０２ 基板ホルダー ２０３、３０３ 基板 ２０４、３０４ 処理ガス導入口 ２０５、３０５ 排気口 ２０６ 電子ビーム源 ２０７ 電子ビーム ３０６ スポークアンテナ ３０７ 石英窓
Claims (13)
- 【請求項１】分子内に少なくとも第１のハロゲン元素と
該第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２のハロ
ゲン元素を含有するガスを用い、励起手段により前記ガ
ス分子から第２のハロゲン元素を選択的に取り去った活
性種を生成し、当該活性種を基板に照射することを特徴
とする基板処理方法。 - 【請求項２】分子内に少なくとも第１のハロゲン元素と
該第１ハロゲン元素よりも原子番号の大きい第２のハロ
ゲン元素を含有する複数種類のガスを用い、励起手段に
より前記複数種類のガス分子から第２のハロゲン元素を
選択的に取り去って複数種類の活性種を生成し、当該活
性種を基板に照射することを特徴とする基板処理方法。 - 【請求項３】前記複数種類のガスにおける分子内の前記
第１のハロゲン元素と前記第２のハロゲン元素の含有比
が互いに異なるものであることを特徴とする請求項２記
載の基板処理方法。 - 【請求項４】前記第１のハロゲン元素がフッ素または塩
素であり、前記第２のハロゲン元素が臭素またはヨウ素
である請求項１から３のいずれかに記載の基板処理方
法。 - 【請求項５】前記ガスまたは複数のガス分子の内の少な
くとも１種類のガスが一般式Ｃl Ｘm Ｙn （Ｘ、Ｙはそ
れぞれ第１、第２のハロゲン元素。ｌ、ｍ、ｎは正の整
数で、ｍ＋ｎ＝２ｌ＋２を満たす。）により表されるガ
スであることを特徴とする請求項１から請求項４のいず
れかに記載の基板処理方法。 - 【請求項６】前記励起手段は前記ガス分子に対し、該分
子内における第２のハロゲン元素の結合解離エネルギー
よりも大きくかつ第１のハロゲン元素の結合解離エネル
ギーよりも小さいエネルギーを供給するものであること
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の
基板処理方法。 - 【請求項７】前記励起手段は、プラズマ、荷電粒子照
射、または電磁波照射によるものである請求項６に記載
の基板処理方法。 - 【請求項８】前記励起手段が１００ＭＨｚから１０００
ＭＨｚの周波数範囲内の高周波印加により形成されるＵ
ＨＦプラズマであることを特徴とする請求項６に記載の
基板処理方法。 - 【請求項９】前記ラジカルを基板に照射することによっ
て基板のエッチングを行なうことを特徴とする請求項１
から請求項８のいずれかに記載の基板処理方法。 - 【請求項１０】前記ラジカルを基板に照射することによ
って基板に薄膜堆積を行なうことを特徴とする請求項１
から請求項８のいずれかに記載の基板処理方法。 - 【請求項１１】基板処理室内に基板ホルダーと処理ガス
導入口と排気口と処理ガスの励起手段とを備えた基板処
理装置であって、前記処理ガスは分子内に少なくとも第
１のハロゲン元素と該第１ハロゲン元素よりも原子番号
の大きい第２のハロゲン元素を含有する単一種類また複
数種類のガスであり、前記励起手段は前記ガス分子から
第２のハロゲン元素を選択的に取り去った活性種を生成
可能な励起エネルギーを有するものであることを特徴と
する基板処理装置。 - 【請求項１２】前記励起手段は前記ガス分子に対し、該
分子内における第２のハロゲン元素の結合解離エネルギ
ーよりも大きくかつ第１のハロゲン元素の結合解離エネ
ルギーよりも小さいエネルギーを供給するものであるこ
とを特徴とする請求項１１記載の基板処理装置。 - 【請求項１３】前記励起手段が１００ＭＨｚから１００
０ＭＨｚの周波数範囲内の高周波印加により形成される
ＵＨＦプラズマであることを特徴とする請求項１１また
は１２記載の基板処理装置。
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|---|---|---|---|
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| GB9907129A GB2335795B (en) | 1998-03-27 | 1999-03-26 | Process and apparatus for treating a substrate |
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|---|---|---|---|
| JP8094898 | 1998-03-27 | ||
| JP10-80948 | 1998-03-27 | ||
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|---|---|
| JPH11340211A true JPH11340211A (ja) | 1999-12-10 |
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| WO2007105261A1 (ja) * | 2006-03-09 | 2007-09-20 | Philtech Inc. | 層間絶縁膜のドライエッチング方法 |
| JP2010518605A (ja) * | 2007-02-05 | 2010-05-27 | ラム リサーチ コーポレーション | 超高アスペクト比の誘電体パルスエッチング |
| KR20160067154A (ko) * | 2013-10-02 | 2016-06-13 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 고 밀도 저 에너지 플라즈마에 의한 반도체 표면들의 인터페이스 처리 |
| KR20210114509A (ko) | 2019-01-23 | 2021-09-23 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | 드라이 에칭 방법, 드라이 에칭제, 및 그 보존 용기 |
| KR20210136102A (ko) | 2019-03-22 | 2021-11-16 | 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 | 드라이 에칭 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법 |
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| US20050059234A1 (en) * | 2003-09-16 | 2005-03-17 | Applied Materials, Inc. | Method of fabricating a dual damascene interconnect structure |
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| US7718080B2 (en) | 2006-08-14 | 2010-05-18 | Micron Technology, Inc. | Electronic beam processing device and method using carbon nanotube emitter |
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- 1998-10-08 JP JP28682498A patent/JP3336975B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1999
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- 1999-03-26 GB GB9907129A patent/GB2335795B/en not_active Expired - Fee Related
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