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JP4278915B2 - エッチング方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハのような被処理体に形成された有機材料膜を無機材料膜でプラズマエッチングするエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、半導体デバイスは一層の高集積化が求められており、そのため、より微細なパターンを形成することが要求されている。このような要求を満たすべく、フォトリソグラフィー工程においては、微細パターンに対応して高解像度を得るために、ドライエッチングによるパターン形成の際に半導体ウエハ上に形成されるレジスト膜を薄く形成する必要がある。
【０００３】
しかし、微細パターンに対応してレジスト膜を薄くしていくと、レジスト膜に対する被エッチング膜のエッチング選択比が十分にとれず、良好なパターンを形成し難いという問題がある。
【０００４】
そこで、従来よりこのような不都合を解消する技術として多層レジストが用いられている。多層レジストの例としては、被エッチング膜の上に下層レジスト膜となる有機材料膜を形成し、その上に無機材料膜であるＳＯＧ（スピン・オン・ガラス）膜を形成し、さらにその上に上層レジスト膜となる感光性レジスト膜を形成したものが挙げられる。
【０００５】
このような構造において、まず、上層の感光性レジスト膜に露光および現像によりレジストパターンを形成し、このパターン化された感光性レジスト膜をマスクとしてＳＯＧ膜をエッチングし、次いで、ＳＯＧ膜をマスクとして下層のレジスト膜である有機材料膜をエッチングし、最後にＳＯＧおよび有機材料膜をマスクとして被エッチング膜をエッチングする。
【０００６】
このような一連のエッチングにおいて、ＳＯＧ膜をマスクとして下層のレジスト膜である有機材料膜をエッチングする場合は、従来、Ｎ２／Ｏ２ガス系によって行っていたが、エッチングレートが十分とはいえなかった。
【０００７】
このような問題点に対して、特開平１−２８０３１６号公報には、このような多層エッチングのエッチングガスとしてＮＨ３を含むガスを用いることによりエッチングレートが高くなることが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１−２８０３１６号公報に示された技術では、エッチングガスとエッチングパターンとの組み合わせによっては、高いエッチングレートが得られない場合があり、また、ＣＤシフトの制御性が悪い、エッチング形状がボーイング形状であるといったエッチング形状の問題や、エッチングの面内均一性が悪いといった問題が生じる場合がある。さらにエッチングパターンの開口率が小さい場合にはＳＯＧ膜が剥がれやすいという問題が生じる場合がある。そしてこれらの問題は、多層レジストの場合に限らず、無機材料膜をマスクとして有機材料膜をエッチングする際に生じるものである。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、無機材料膜をマスクとして有機材料膜をエッチングする場合に、エッチングパターンに対応して、高いエッチングレートを維持しつつ、良好なエッチング形状で、良好な面内均一性でかつ無機材料膜の膜剥がれが生じずにエッチングすることができるエッチング方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、処理容器内でエッチングガスのプラズマにより無機材料膜をマスクとして被処理体に形成された有機膜をエッチングするにあたり、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンでエッチングする場合と、４０％未満のエッチングパターンでエッチングする場合とでは、最適なエッチングガスが異なり、前者の場合にＮＨ３ガスとＯ２ガスとを含む混合ガスを用い、後者の場合にＯ ２ ガスを含まずＮＨ３ガスを含むガスを用いることにより、高いエッチングレートを維持しつつ、良好なエッチング形状でかつ良好な面内均一性で、無機材料の膜剥がれが生じずに有機材料膜をエッチングすることができることを見出した。また、エッチングガスのレジデンスタイムを調整することにより、エッチングの均一性が一層向上することを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明は、処理容器と、処理容器にエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスおよびＯ ２ ガスを供給可能なエッチングガス供給手段と、前記処理容器内でプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記処理容器内を排気する排気手段とを備えたエッチング装置を用い、前記処理容器内でエッチングガスのプラズマにより無機材料膜をマスクとして被処理体に形成された有機材料膜をエッチングするエッチング方法であって、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体を前記処理容器に搬入し、前記エッチングガス供給手段によりエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスおよびＯ ２ ガスの混合ガスを前記処理容器に供給し、それらのプラズマを生成して被処理体の有機材料膜をエッチングする工程と、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体を前記処理容器に搬入し、前記エッチングガス供給手段によりエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスのみを前記処理容器に供給し、そのプラズマを生成して被処理体の有機材料膜をエッチングする工程と、を前記処理容器へのＯ ２ ガスのオン・オフにより切り換えて行うことを特徴とするエッチング方法を提供する。
【００１２】
このように、被処理体に形成された有機材料膜を無機材料膜をマスクとしてプラズマエッチングするにあたり、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体のエッチングをエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスとＯ ２ ガスの混合ガスを用いて行い、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体のエッチングをエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスのみを用いて行うので、パターンに応じて最適なエッチングを行うことができ、高いエッチングレートを維持しつつ、良好なエッチング形状でかつ良好な面内均一性で、無機材料膜の膜剥がれが生じずに有機材料膜をエッチングすることができる。また、これらのエッチング工程を、同一処理装置の処理容器内で前記処理容器へのＯ ２ ガスのオン・オフにより切り換えて行い、他の処理条件を大きく変えずに行うことができるので、開口率が異なるエッチングパターン形状を有する複数の被処理体のエッチング処理を効率的に行うことができる。
【００１３】
上記エッチング方法において、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンで被処理体をエッチングする場合には、被処理体を支持する支持体の温度を４０〜８０℃にしてエッチングを実施し、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンで被処理体をエッチングする場合には、被処理体を支持する支持体の温度を−２０〜４０℃にしてエッチングを実施することが好ましい。また、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンで被処理体をエッチングする場合には、前記エッチングガスのレジデンスタイムが４〜１０ｍｓｅｃであり、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンで被処理体をエッチングする場合には、前記エッチングガスのレジデンスタイムが１００ｍｓｅｃ以下であることが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記２つのエッチング工程は、被処理体を支持する支持体の温度を２０〜４０℃にして連続的に実施されることが好ましい。この場合に、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体の前記有機材料膜のエッチングは、ＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３／Ｏ２流量比を設定して行い、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体の前記有機材料膜のエッチングは、ＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３ガスのレジデンスタイムを設定して行うことが好ましい。
【００１６】
上記いずれの構成においても、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンとしては、ラインアンドスペース形状を挙げることができ、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンとしては、ホール形状を挙げることができる。
【００１７】
また、前記無機材料膜としては、シリコン酸化物を主成分とするものを用いることができる。さらに、前記有機材料膜としては、ｌｏｗ−ｋ膜が好適である。さらにまた、前記被処理体としては、前記有機材料膜の下に該有機材料膜をマスクとしてエッチングされるべき下地被エッチング膜を有する構造のものとすることができる。この下地被エッチング膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、およびＳｉＣからなる群から選択された少なくとも１種からなるものとすることができる。
【００１８】
さらに、上記いずれの構成においても、プラズマ生成手段は、相対向する一対の電極間に高周波電界を形成してプラズマを生成する容量結合型のものであることが好ましい。また、さらに、電極間に電界と直交する磁場を形成しながらエッチングを行うことが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
ここでは、マグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を用いて無機材料膜をマスクとして有機材料膜をエッチングする本発明の方法を実施する例について説明する。
【００２０】
まず、本発明を実施するための装置について説明する。図１は、本発明を実施するための装置の一例であるマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を示す断面図である。このエッチング装置は、気密に構成され、小径の上部１ａと大径の下部１ｂとからなる段つき円筒状をなし、壁部が例えばアルミニウム製のチャンバー（処理容器）１を有している。
【００２１】
このチャンバー１内には、被処理体である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す）Ｗを水平に支持する支持テーブル２が設けられている。支持テーブル２は例えばアルミニウムで構成されており、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、支持テーブル２の上方の外周には導電性材料、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられている。上記支持テーブル２と支持台４は、ボールねじ７を含むボールねじ機構により昇降可能となっており、支持台４の下方の駆動部分は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製のベローズ８で覆われている。ベローズ８の外側にはベローズカバー９が設けられている。なお、上記フォーカスリング５の外側にはバッフル板１０が設けられており、このバッフル板１０、支持台４、ベローズ８を通してチャンバー１と導通している。チャンバー１は接地されている。
【００２２】
チャンバー１の下部１ｂの側壁には、排気ポート１１が形成されており、この排気ポート１１には排気系１２が接続されている。そして排気系１２の真空ポンプを作動させることによりチャンバー１内を所定の真空度まで減圧することができるようになっている。一方、チャンバー１の下部１ｂの側壁上側には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ１３が設けられている。
【００２３】
支持テーブル２には、整合器１４を介してプラズマ形成用の高周波電源１５が接続されており、この高周波電源１５から１３．５６ＭＨｚ以上の所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ、４０ＭＨｚ）の高周波電力が支持テーブル２に供給されるようになっている。一方、支持テーブル２に対向してその上方には後で詳細に説明するシャワーヘッド２０が互いに平行に設けられており、このシャワーヘッド２０は接地されている。したがって、支持テーブル２およびシャワーヘッド２０は一対の電極として機能する。なお、これら電極間の距離は５０ｍｍ未満であることが好ましい。
【００２４】
支持テーブル２の表面上にはウエハＷを静電吸着して保持するための静電チャック６が設けられている。この静電チャック６は絶縁体６ｂの間に電極６ａが介在されて構成されており、電極６ａには直流電源１６が接続されている。そして電極６ａに直流電源１６から電圧が印加されることにより、静電力例えばクーロン力によってウエハＷが吸着される。
【００２５】
支持テーブル２の内部には、冷媒室１７が設けられており、この冷媒室１７には、冷媒が冷媒導入管１７ａを介して導入され冷媒排出管１７ｂから排出されて循環し、その冷熱が支持テーブル２を介してウエハＷに対して伝熱され、これによりウエハＷの処理面が所望の温度に制御される。
【００２６】
また、チャンバー１が排気系１２により排気されて真空に保持されていても、冷媒室１７に循環される冷媒によりウエハＷを有効に冷却可能なように、冷却ガスが、ガス導入機構１８によりそのガス供給ライン１９を介して静電チャック６の表面とウエハＷの裏面との間に導入される。このように冷却ガスを導入することにより、冷媒の冷熱がウエハＷに有効に伝達され、ウエハＷの冷却効率を高くすることができる。
【００２７】
上記シャワーヘッド２０は、チャンバー１の天壁部分に支持テーブル２に対向するように設けられている。このシャワーヘッド２０は、その下面に多数のガス吐出孔２２が設けられており、かつその上部にガス導入部２０ａを有している。そして、その内部には空間２１が形成されている。ガス導入部２０ａにはガス供給配管２３ａが接続されており、このガス供給配管２３ａの他端には、エッチングガスを供給するエッチングガス供給系２３が接続されている。エッチングガス供給系２３は、ＮＨ３ガス源２５、Ｏ２ガス源２６を有しており、これらガス源からの配管には、マスフローコントローラ２７およびバルブ２８が設けられている。
【００２８】
そして、エッチングガスとしてのＮＨ３ガス、Ｏ２ガスが、エッチングガス供給系２３のそれぞれのガス供給源からガス供給配管２３ａ、ガス導入部２０ａを介してシャワーヘッド２０の空間２１に至り、ガス吐出孔２２から吐出される。
【００２９】
一方、チャンバー１の上部１ａの周囲には、同心状に、ダイポールリング磁石３０が配置されている。ダイポールリング磁石３０は、図２の水平断面図に示すように、複数の異方性セグメント柱状磁石３１がリング状の磁性体のケーシング３２に取り付けられて構成されている。この例では、円柱状をなす１６個の異方性セグメント柱状磁石３１がリング状に配置されている。図２中、異方性セグメント柱状磁石３１の中に示す矢印は磁化の方向を示すものであり、この図に示すように、複数の異方性セグメント柱状磁石３１の磁化の方向を少しずつずらして全体として一方向に向かう一様な水平磁界Ｂが形成されるようになっている。
【００３０】
したがって、支持テーブル２とシャワーヘッド２０との間の空間には、図３に模式的に示すように、高周波電源１５により鉛直方向の電界Ｅが形成され、かつダイポールリング磁石３０により水平磁界Ｂが形成され、このように形成された直交電磁界によりマグネトロン放電が生成される。これによって高エネルギー状態のエッチングガスのプラズマが形成され、ウエハＷ上の有機材料膜がエッチングされる。
【００３１】
次に、このように構成されるマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を用いて無機材料膜をマスクとして有機材料膜をエッチングする際のエッチング動作について説明する。
【００３２】
本実施形態では、このようなエッチングの例として多層レジストのエッチングを行う場合について説明する。図４は、本実施形態のエッチング対象である多層レジストが形成された構造の一例を示す断面図、図５はその他の例を示す断面図である。
【００３３】
図４の例では、ウエハＷ上に形成された被エッチング層４１の上に、被エッチング層４１をライン・アンド・スペース形状にエッチングするための多層レジスト４２が形成されている。この多層レジスト４２は、上から順に、ライン・アンド・スペース形状のパターンに露光され、現像された感光性レジスト膜４３、感光性レジスト膜４３をマスクとしてエッチングされた無機材料膜４４、有機材料膜４５が積層されて構成されている。この際のエッチングは、まず、感光性レジスト膜４３をマスクとしてエッチングされた無機材料膜４４をマスクとして有機材料膜４５をエッチングし、有機材料膜４５をマスクとして被エッチング層４１をエッチングする。このようなライン・アンド・スペース形状のパターンの場合には、通常、エッチングの際の開口率が全体の４０％以上である。ラインが密に形成される場合の開口率は５０％程度であり、ライン間距離が離れているものでは開口率が９０％にもなる。
【００３４】
図５の例では、ウエハＷ上に形成された被エッチング層４１′の上に、被エッチング層４１′にホールを形成するための多層レジスト４２′が形成されている。この多層レジスト４２′は、上から順に、多数のホールを有する形状のパターンに露光され、現像された感光性レジスト膜４３′、感光性レジスト膜４３′をマスクとしてエッチングされた無機材料膜４４′、有機材料膜４５′が積層されて構成されている。多層レジスト４２′を用いたエッチングも同様に、まず、感光性レジスト膜４３′をマスクとしてエッチングされた無機材料膜４４′をマスクとして有機材料膜４５′をエッチングし、有機材料膜４５′をマスクとして被エッチング層４１′をエッチングする。このようなホール形状のパターンの場合には、通常、エッチングの際の開口率は全体の４０％未満であり、３０％程度が一般的である。
【００３５】
ここで、無機系材料膜４４、４４′としては、一般的なハードマスクとして用いられる材料であればよいが、シリコン酸化物が好適であり、この場合にはＳＯＧ膜として構成することができる。
【００３６】
また、エッチング対象である有機材料膜４５，４５′は下層レジストとして機能するものであり、感光性は必要としない。このような有機材料膜４５、４５′としては、ＣおよびＨを含有したもの、これらにさらにＯを含有したものを用いることができ、下地の被エッチング層４１、４１′に対するエッチング選択比の高いものが選ばれる。エッチング選択比を高くしてその膜厚を薄くする観点からはＣリッチな膜が好ましい。また、このような有機材料膜４５、４５′としては、比誘電率が極めて小さいｌｏｗ−ｋ膜として層間絶縁層に用いられているようなＳｉ、Ｃ、Ｈ、Ｏを含む材料を用いることもできる。このようなｌｏｗ−ｋ膜としては、例えば、ポリオルガノシロキサン架橋ビスベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）やＤｏｗＣｈｅｍｉｃａｌ社製のＳｉＬＫ（商品名）やＦＬＡＲＥ（商品名）等のポリアリレンエーテル樹脂（ＰＡＥ）、メチルシルセスキオキサン（ＭＳＱ）等の有機ポリシロキサン樹脂等を挙げることができる。
【００３７】
さらに、被エッチング層４１、４１′としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、およびＳｉＣからなる群から選択された少なくとも１種で構成したものが好適である。
【００３８】
このような多層レジストのエッチングにおいて、感光性レジスト膜４３、４３′に形成されたパターンを被エッチング層４１、４１′に正確に転写するためには、無機材料膜４４、４４′をマスクとして有機材料膜４５、４５′を高精度でエッチングする必要がある。
【００３９】
上記図１の装置を用いて、図４における構造において無機材料膜４４をマスクとして有機材料膜４５をエッチングする際には、まず、ゲートバルブ１３を開にしてこのような構造を有するウエハＷをチャンバー１内に搬入し、支持テーブル２に載置した後、支持テーブル２を図示の位置まで上昇させ、排気系１２の真空ポンプにより排気ポート１１を介してチャンバー１内を排気する。
【００４０】
そしてエッチングガス供給系２３からエッチングガスとしてＮＨ３ガス、Ｏ２ガスをチャンバー１内に導入する。そして、ＮＨ３ガスとＯ２ガスとの流量比ＮＨ３／Ｏ２の値を例えば、４〜１０の範囲とし、これらガスのチャンバー１内でのレジデンスタイムを好ましくは４〜１０ｍｓｅｃとしてエッチングを行う。
【００４１】
なお、レジデンスタイムとはエッチングガスのチャンバー１内のエッチングに寄与する部分における滞留時間をいい、ウエハＷ面積に電極間距離を掛けて求めた有効チャンバー体積をＶ（ｍ３）（ウエハ外側のガスはエッチングに寄与しないから、エッチングに寄与するガスが存在する部分の体積を用いる）、排気速度をＳ（ｍ３／ｓｅｃ）、チャンバー内圧力をｐ（Ｐａ）、総流量をＱ（Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ）とすると、レジデンスタイムτは、以下の式で求めることができる。
τ＝Ｖ／Ｓ＝ｐＶ／Ｑ（ｓｅｃ）
【００４２】
この際のチャンバー１内のガス圧力は特に限定されないが、好ましい範囲として１．３〜６．７Ｐａを採用することができる。
【００４３】
チャンバー１内をこのようなガス雰囲気とした状態で、高周波電源１５から支持テーブル２に１３．５６ＭＨｚ以上の所定の高周波電力を供給する。この際に、ウエハＷは、直流電源１６から静電チャック６の電極６ａに所定の電圧が印加されることにより例えばクーロン力により静電チャック６に吸着保持されるとともに、上部電極であるシャワーヘッド２０と下部電極である支持テーブル２との間に高周波電界が形成される。シャワーヘッド２０と支持テーブル２との間にはダイポールリング磁石３０により水平磁界Ｂが形成されているので、半導体ウエハＷが存在する電極間の処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が生成される。そしてこのマグネトロン放電により形成されたエッチングガスのプラズマによりウエハＷの有機材料膜が無機材料膜をマスクとしてエッチングされる。
【００４４】
この場合に、このようにエッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスを用いることにより、良好なエッチング形状でかつ高エッチングレートおよび良好なエッチング均一性で有機材料膜をエッチングすることが可能となる。そして、上述のようにレジデンスタイムを４〜１０ｍｓｅｃに設定することにより、エッチングの均一性を一層良好なものとすることができる。
【００４５】
なお、エッチング形状はＣＤシフトと実際の断面形状で評価することができる。ＣＤシフトはエッチング後の状態を無機材料マスク上方から見たラインまたはホールのずれ量であり、その絶対値が６ｎｍ以下であることが求められる。また、実際の断面形状は走査型顕微鏡（ＳＥＭ）写真で把握し、ボーイングがないことが求められる。ここで、ボーイングとは、図６の（ａ）に示すようにライン・アンド・スペース形状のエッチングにおいてライン５１の側壁５２が弓状に湾曲している状態、または図６の（ｂ）に示すようにホール形状のエッチングにおいてホール５３の側壁５４が弓状に湾曲している状態を指す。
【００４６】
また、エッチングの際にはプラズマの作用により半導体ウエハＷの温度が上昇するが、冷媒室１７を通流する冷媒により支持テーブル２の温度が制御され、これによってウエハＷの温度が所定の温度に制御される。温度が低すぎるとラインの疎密によるＣＤシフト値の差（疎密差）が大きくなり、温度が高すぎるとエッチング断面形状がボーイング形状となるため支持テーブル２の温度は４０〜８０℃が好ましい。
【００４７】
ダイポールリング磁石３０は、ウエハＷの直上のプラズマ密度を高くするために、対向電極である支持テーブル２およびシャワーヘッド２０の間の処理空間に磁場を印加するが、その効果を有効に発揮させるためには処理空間に３０００μＴ（３０Gauss）以上の磁場を形成するような強度の磁石であることが好ましい。
【００４８】
上記図１の装置を用いて、図５における構造において無機材料膜４４をマスクとして有機材料膜４５をエッチングする際には、同様にしてウエハＷをチャンバ１内に搬入し、チャンバー１内を排気した後、エッチングガス供給系２３からエッチングガスとしてＮＨ３ガスのみをチャンバー１内に導入することが好ましい。この際のＮＨ３ガスのチャンバー１内でのレジデンスタイムを好ましくは１００ｍｓｅｃとしてエッチングを行う。また、この際のチャンバー１内のガス圧力は特に限定されないが、好ましい範囲として１０〜４０Ｐａを採用することができる。
【００４９】
チャンバー１内をこのようなガス雰囲気とした状態で、同様に、高周波電源１５から支持テーブル２に１３．５６ＭＨｚ以上の所定の高周波電力を供給し、上部電極であるシャワーヘッド２０と下部電極である支持テーブル２との間に高周波電界を形成する。この場合にも、シャワーヘッド２０と支持テーブル２との間にダイポールリング磁石３０により水平磁界Ｂが形成されているので、半導体ウエハＷが存在する電極間の処理空間には直交電磁界が形成され、これによって生じた電子のドリフトによりマグネトロン放電が生成される。そしてこのマグネトロン放電により形成されたエッチングガスのプラズマによりウエハＷの有機材料膜が無機材料膜をマスクとしてエッチングされる。
【００５０】
このように、エッチングによりホールを形成する場合のように開口率が４０％未満の場合には、エッチングガスとしてＮＨ３ガスを単独で用いることにより、良好なエッチング形状でかつ無機材料膜の剥がれの問題が生じずに、高エッチングレートおよび良好なエッチング均一性で有機材料膜をエッチングすることが可能となる。そして、上述のようにレジデンスタイムを１００ｍｓｅｃ以下に設定することにより、ＣＤシフト値およびボーイングを小さくすることができる。この場合に、支持テーブル２の温度は−２０〜４０℃が好ましい。この範囲においてエッチング形状が良好であり、エッチング深さによるＣＤシフトの差を低減することができる。特に、２０℃以下が良好である。
【００５１】
以上のように、ライン・アンド・スペース形状の場合のように開口率が４０％以上のエッチングを行う場合と、ホール形状の場合のように開口率が４０％未満のエッチングを行う場合とでは、最適なエッチングガスが異なっているが、エッチンガスの相違はＯ２ガスが含まれているか否かであるため、Ｏ２ガスのオン・オフのみでこれら両方の工程を同一チャンバーで行うことができる。
【００５２】
このように、有機材料膜の開口率の相違によりエッチングガスを使い分けて、他の処理条件を大きく変えずにこれら開口率の異なる有機材料膜を有するウエハＷを同一チャンバーでエッチング処理するので、開口率が異なるエッチングパターン形状を有する複数のウエハのエッチング処理を効率的に行うことができる。したがって、種々のエッチングパターン形状の有機材料膜を有するウエハを上述したように良好なエッチング特性でかつ高スループットでエッチングすることができる。
【００５３】
このようにエッチングの開口率が異なるウエハを連続してエッチング処理する場合には、高スループットを維持する観点からは、ウエハの温度、すなわち支持テーブル２の温度は両工程で一定にすることが好ましい。上述したように、開口率４０％以上の場合には好ましい温度が４０〜８０℃であり、開口率４０％未満の場合には好ましい温度が−２０〜４０℃であって両者で異なっているが、２０〜４０℃であれば両者のエッチング特性を許容範囲とすることが可能であり、同一チャンバー内で開口率の異なる有機材料膜を有するウエハＷをエッチングするために支持テーブル２の温度を好ましい温度に変更する時間が不要となり、より効率的に処理することが可能となる。
【００５４】
この際に、開口率が４０％以上のエッチングを行うウエハＷについてはエッチングの際のＮＨ３／Ｏ２流量比を調整することによりエッチング形状を調整することができ、開口率が４０％未満のエッチングを行うウエハについてはＮＨ３ガスのレジデンスタイムによりエッチング形状を調整することができる。したがって、開口率４０％以上のエッチングはＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３／Ｏ２流量比を設定して行い、開口率４０％未満のエッチングはＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３ガスのレジデンスタイムを設定して行えばよい。
【００５５】
なお、以上の実施形態ではダイポールリング磁石を用いて直交電磁界を形成してエッチングを行ったが、磁石は必須ではない。また、直交電磁界を形成するためのダイポールリング磁石ではなく、プラズマを閉じこめるためにウエハの周囲に磁場を形成するマルチポールリング磁石を用いてもよい。
【００５６】
次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
（１）ライン・アンド・スペース形状のエッチング
ここでは、図７の（ａ）に示すような有機材料膜４５のライン幅およびスペース幅がともに０．１３μｍの密度の高いラインを有する形状（Ｄｅｎｓｅ；開口率５０％、以下Ｄｅｎと略記）と、図７の（ｂ）に示すように有機材料膜４５のライン幅が０．１６μｍでラインが離れて形成されている形状（Ｉｓｏｌａｔｅ；開口率９０％、以下Ｉｓｏと略記）との両方のエッチングを行った。
【００５７】
まず、上述の図４に示す構造において、ハードマスクとしてのＳＯＧ膜（無機材料膜）をエッチングした後、ＳＯＧ膜をマスクとして下地レジスト（有機材料膜）であるＣＴ膜（Ｃリッチ膜）をＮＨ３ガスおよびＯ２ガスの混合ガスをエッチングガスとして用い、ダイポールリング磁石を備えたマグネトロンＲＩＥプラズマ処理装置にてエッチングした。この際の条件は、支持テーブルの温度：８０℃、電極間ギャップ：２７ｍｍ、ＮＨ３ガスの流量：０．３５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガスの流量：０．０３５Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：４．０Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗ、エッチング時間：１５％オーバーエッチングとした。この際のエッチングガスのレジデンスタイムは５．２ｍｓｅｃであった。このエッチングの結果、エッチングレートが３０７．９ｎｍ／ｍｉｎと高く、また、エッチングレートの面内均一性も±１．６％と良好であり、エッチングレートおよびエッチングの面内均一性ともに良好な結果が得られた。また、ＣＤシフトは、Ｄｅｎのセンターで−４ｎｍ、エッジで−３ｎｍ、Ｉｓｏのセンターで１ｎｍ、エッジで−２ｎｍといずれも小さく、ボーイングも発生しておらず、エッチング形状も良好なことが確認された。
【００５８】
比較のため、エッチングガスとしてＮ２ガスおよびＯ２ガスを用いて同様のエッチングを行った。この際の条件は、支持テーブルの温度：４０℃、電極間ギャップ：２７ｍｍ、チャンバー内圧力：２．７Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗとし、最初の３０ｓｅｃは、Ｏ２ガスのみを０．０５Ｌ／ｍｉｎで流し、その後、３４ｓｅｃ（１５％オーバーエッチング）はＮ２ガス流量：０．１Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量：０．０１Ｌ／ｍｉｎとしてエッチングを行った。その結果、エッチングレートが２５７．２ｎｍ／ｍｉｎ、エッチングレートの面内均一性が±５．１％であり、エッチングレートおよびエッチングの面内均一性が上記本発明の範囲内のものよりも劣っていた。また、ＣＤシフトは、Ｄｅｎのセンターで−８ｎｍ、エッジで−６ｎｍ、Ｉｓｏのセンターで−７ｎｍ、エッジで−９ｎｍとＣＤシフトの値が上記本発明の範囲のものよりも大きかった。また、ボーイングも若干発生していた。
【００５９】
次に、同様のエッチングをＮＨ３ガスおよびＯ２ガスの混合ガスのレジデンスタイムを変えて実験を行った。この際の条件は、支持テーブルの温度：８０℃、電極間ギャップ：２７ｍｍ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗ、エッチング時間：６０ｓｅｃとし、他の条件を以下の４種類にしてエッチングを行った。
【００６０】
▲１▼ＮＨ３ガスの流量：０．２５Ｌ／ｍｉｎ
Ｏ２ガスの流量：０．０２５Ｌ／ｍｉｎ
チャンバー内圧力：２．７Ｐａ
レジデンスタイム：４．９ｍｓｅｃ
▲２▼ＮＨ３ガスの流量：０．３５Ｌ／ｍｉｎ
Ｏ２ガスの流量：０．０３５Ｌ／ｍｉｎ
チャンバー内圧力：４．０Ｐａ
レジデンスタイム：５．２ｍｓｅｃ
▲３▼ＮＨ３ガスの流量：０．４３Ｌ／ｍｉｎ
Ｏ２ガスの流量：０．０４３Ｌ／ｍｉｎ
チャンバー内圧力：５．４Ｐａ
レジデンスタイム：５．７ｍｓｅｃ
▲４▼ＮＨ３ガスの流量：０．１０Ｌ／ｍｉｎ
Ｏ２ガスの流量：０．０１０Ｌ／ｍｉｎ
チャンバー内圧力：２．７Ｐａ
レジデンスタイム：１２．２ｍｓｅｃ
【００６１】
その結果を図８に示す。図８の（ａ）〜（ｃ）に示すように、上記▲１▼〜▲３▼の条件ではレジデンスタイムが５ｍｓｅｃ前後と短いため、良好なエッチング均一性が得られ、エッチングレートも３００ｎｍ／ｍｉｎ以上と高かったが、図８の（ｄ）に示すように上記▲４▼の条件ではレジデンスタイムが１０ｍｓｅｃを超えているためエッチングの均一性が低く、エッチングレートも２５３．２ｎｍ／ｍｉｎと低い値となった。また、上記▲１▼〜▲３▼の中では、レジデンスタイムが５．２ｍｓｅｃの▲２▼が最も均一性が良かった。
【００６２】
次に、エッチングの際の温度の影響について調査した。ここでは、上記実験に用いたダイポールリング磁石をマルチポールに変えてエッチングを行った。この際の条件は、電極間ギャップ：２７ｍｍ、ＮＨ３ガスの流量：０．３５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガスの流量：０．０３５Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：４．０Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗ、エッチング時間：１５％オーバーエッチングとし、支持テーブルの温度を２０℃、５０℃、８０℃と変化させた。エッチングガスのレジデンスタイムは５．２ｍｓｅｃであった。その際のエッチングレートおよびエッチング均一性を図９に示す。この図に示すように、エッチングレートは温度によって有意な差は見られないが、エッチング均一性は２０℃が他のものよりも低い値となった。また、図１０に示すように、温度が低いほどＤｅｎとＩｓｏのＣＤシフトの差（疎密差）が大きくなる傾向が見られた。これらの図から、支持テーブル温度は８０℃付近が良好であることが確認された。なお、８０℃を超えるとボーイングが発生するので好ましくない。
【００６３】
後述するように、ライン・アンド・スペース形状をエッチングするウエハと、ホール形状をエッチングするウエハを同一チャンバーで同一温度でエッチング処理する場合には、支持テーブル温度を２０〜４０℃にすることが好ましいが、図１０に示すように、上述の条件では４０℃の場合にＩｓｏのＣＤシフトが大きくなってしまう。そこで、ＮＨ３／Ｏ２比率を変化させて実験を行った。まず、ダイポールリング磁石を用いた装置により、電極間ギャップ：２７ｍｍ、チャンバー内圧力：４．０Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗ、エッチング時間：１５％オーバーエッチング、支持テーブル温度：４０℃の条件で、▲１▼ＮＨ３ガス流量：０．３５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量０．０３５Ｌ／ｍｉｎ（Ｏ２ガス比率：９．１％、レジデンスタイム：５．２ｍｓｅｃ）、▲２▼ＮＨ３ガス流量：０．３５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量０．０４５Ｌ／ｍｉｎ（Ｏ２ガス比率：１１．４％、レジデンスタイム：５．１ｍｓｅｃ）、▲３▼ＮＨ３ガス流量：０．２５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量０．０５０Ｌ／ｍｉｎ（Ｏ２ガス比率：１６．７％、レジデンスタイム：６．７ｍｓｅｃ）の３つの条件でエッチングを行ったところ、以下のとおりであった。
【００６４】
▲１▼エッチングレート：３５２．７ｎｍ／ｍｉｎ
エッチング均一性：±１．７
ＣＤシフト：
Ｄｅｎ（センター／エッジ）で−１／５ｎｍ
Ｉｓｏ（センター／エッジ）で１４／１９ｎｍ
▲２▼エッチングレート：３５５．１ｎｍ／ｍｉｎ
エッチング均一性：±１．３
ＣＤシフト：
Ｄｅｎ（センター／エッジ）で３／６ｎｍ
Ｉｓｏ（センター／エッジ）で１５／２０ｎｍ
▲３▼エッチングレート：３５０．９ｎｍ／ｍｉｎ
エッチング均一性：±３．３
ＣＤシフト：
Ｄｅｎ（センター／エッジ）で０／１ｎｍ
Ｉｓｏ（センター／エッジ）で８／１０ｎｍ
このように、▲３▼の条件が最も良かったが、ＣＤシフトの疎密差が十分とはいえない。
【００６５】
次に、さらにＮＨ３／Ｏ２比率を変化させた。すなわち、▲４▼ＮＨ３ガス流量：０．２４５Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量０．０５５Ｌ／ｍｉｎ（Ｏ２ガス比率：１８．３％、レジデンスタイム：６．７ｍｓｅｃ）、▲５▼ＮＨ３ガス流量：０．２４Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量０．０６０Ｌ／ｍｉｎ（Ｏ２ガス比率：２０．０％、レジデンスタイム：６．７ｍｓｅｃ）としてエッチングを行った。▲３▼〜▲５▼を比較した結果を図１１および図１２に示す。図１１はエッチングレートおよびその均一性を示す図であるが、この図に示すように、エッチングレートおよびその均一性はいずれも良好であった。また、図１２はこれらのＣＤシフトを示す図であるが、Ｏ２ガス比率が１６．７％の▲３▼はＣＤシフトの疎密差が大きいのに対し、Ｏ２ガス比率が１８．３％の▲４▼および２０％の▲５▼はＣＤシフトの疎密差は▲３▼よりも良好であった。中でも、▲４▼ではＤｅｎおよびＩｓｏのいずれもＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下と良好であった。ただし、▲５▼はＣＤシフトの疎密差は大きくないものの、ボーイングが生じる傾向にあった。この結果から、ライン・アンド・スペース形状のエッチングを４０℃で行う場合には、エッチングガスのＯ２ガス比率を１８％程度にまで高めることが有効であることが確認された。
【００６６】
（２）ホール形状のエッチング
ここでは、短径が０．１３μｍ、長径が０．２７μｍの楕円径の断面形状を有するホール形状のエッチングを行った。
【００６７】
まず、上述の図５に示す構造において、ハードマスクとしてのＳＯＧ膜（無機材料膜）をエッチングした後、ＳＯＧ膜をマスクとして下地レジスト（有機材料膜）であるＣＴ膜（Ｃリッチ膜）をＮＨ３ガスをエッチングガスとして用い、ダイポールリング磁石を備えたマグネトロンＲＩＥプラズマ処理装置にてエッチングした。この際の条件は、支持テーブルの温度：４０℃、電極間ギャップ：４７ｍｍ、ＮＨ３ガスの流量：０．４０Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：４０Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：１０００Ｗ、エッチング時間：１５％オーバーエッチングとした。この際のエッチングガスのレジデンスタイムは８７．５ｍｓｅｃであった。このエッチングの結果、エッチングレートが６８４．９ｎｍ／ｍｉｎと高く、また、エッチングレートの面内均一性も±３．９％と良好であり、エッチングレートおよびエッチングの面内均一性ともに良好な結果が得られた。また、ＣＤシフトは短径（センター／エッジ）で５ｎｍ／１ｎｍであり、長径（センター／エッジ）で３ｎｍ／１ｎｍであって、±６ｎｍの範囲内であり、エッチング形状も良好なことが確認された。さらに、無機材料膜であるＳＯＧ膜の全面形成膜で膜剥がれを確認したところ、有機材料膜がすべてエッチングされるまでの時間を１００％とした場合に１０８％まで膜剥がれが生じず、全面形成膜の場合の良好な膜剥がれ性の目安となる１００％を超えた。また、実サンプルでＳＯＧ膜の膜剥がれを確認したところ１５０％まで膜剥がれが発生せず、実用上問題がないことが確認された。
【００６８】
比較のため、従来用いているエッチングガスを用いて同様のエッチングを行った。この際の条件は、支持テーブルの温度：４０℃、電極間ギャップ：２７ｍｍ、チャンバー内圧力：２．７Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：４００Ｗとし、最初の４０ｓｅｃは、Ｏ２ガスのみを０．０５Ｌ／ｍｉｎで流し、その後、６０ｓｅｃはＮ２ガス流量：０．１Ｌ／ｍｉｎ、Ｏ２ガス流量：０．０１Ｌ／ｍｉｎとして１５％オーバーエッチングの条件でエッチングを行った。その結果、エッチングレートが２５７．２ｎｍ／ｍｉｎ、エッチングレートの面内均一性が±５．１％であり、エッチングレートおよびエッチングの面内均一性が上記本発明の範囲内のものよりも劣っていた。また、ＣＤシフトは＋２５ｎｍと上記本発明の範囲のものよりも大きく、ボーイングも若干発生していた。さらに、無機材料膜であるＳＯＧ膜の全面形成膜で膜剥がれを確認したところ、７３％エッチングしたところで膜剥がれが生じ、ＳＯＧ膜の膜剥がれ性が悪かった。
【００６９】
次に、エッチングの際の温度の影響について調査した。ここでは、同様の装置にて同様のホール形状のエッチングを行った。この際の条件は、電極間ギャップ：４７ｍｍ、ＮＨ３ガスの流量：０．１０Ｌ／ｍｉｎ、チャンバー内圧力：４０Ｐａ、高周波電力の周波数：４０ＭＨｚ、高周波出力：１０００Ｗとし、支持テーブルの温度を４０℃および−２０℃にしてエッチングを行った。この際のエッチングガスのレジデンスタイムは３５０ｍｓｅｃであった。これらのエッチングレートおよびその均一性の結果を図１３に示す。この図に示すように、エッチングレートおよび均一性は温度によって大きな差はなかった。一方、ＣＤシフトに関しては、４０℃でエッチングを行ったものは、ホールの短径（センター／エッジ）で６．３ｎｍ／１．０ｎｍであり、長径（センター／エッジ）で８．７ｎｍ／９．０ｎｍであって、短径と長径とのＣＤシフトの差が大きくホール自体の大きさが大きくなる傾向にあったのに対し、−２０℃でエッチングを行ったものは、ホールの短径（センター／エッジ）で−９．７ｎｍ／−１１．７ｎｍであり、長径（センター／エッジ）で−１１ｎｍ／−１０ｎｍであって、短径と長径との差が小さく、ホール自体の大きさが小さくなる傾向にあった。また、４０℃でエッチングを行った場合には明確なボーイングが認められたが、−２０℃ではボーイングは極めて小さく、温度低下によりボーイングを抑制可能なことが見出された。ＳＯＧ膜の膜剥がれ性に関しては、４０℃でエッチングしたものでは、ＳＯＧ膜の全面形成膜の試験で１５５％を超えて膜剥がれが生じ、実サンプルでは１９２％のときに膜剥がれが生じたのに対し、−２０℃でエッチングしたものでは、ＳＯＧ膜の全面形成膜の試験で１６０％を超えて膜剥がれが生じ、実サンプルでは２００％でも膜剥がれが生じなかった。以上のことから、エッチング形状およびＳＯＧの膜剥がれ性に関して−２０℃でエッチングしたもののほうが良好な結果が得られた。トータル的に見ると、支持テーブルの温度は−２０〜４０℃の範囲が良好であるという結論が得られた。
【００７０】
このように−２０℃でエッチングするほうが４０℃でエッチングするよりもエッチング形状およびＳＯＧ膜の剥がれ性の観点から好ましいが、上述したように、ライン・アンド・スペース形状をエッチングするウエハと、ホール形状をエッチングするウエハを同一チャンバーで同一温度でエッチング処理する場合には、支持テーブル温度を２０〜４０℃にすることが好ましい。したがって、４０℃で良好な条件でエッチングすることが求められるが、ＮＨ３ガスの流量を０．１０Ｌ／ｍｉｎから０．４０Ｌ／ｍｉｎに上昇させる、換言すればレジデンスタイムを３５０ｍｓｅｃから８７．５ｍｓｅｃに低減させることにより、上述したように、ＣＤシフトが短径（センター／エッジ）で５ｎｍ／１ｎｍであり、長径（センター／エッジ）で３ｎｍ／１ｎｍであって短径、長径のＣＤシフト差が小さく、かつボーイングが小さいエッチングが可能であり、ＳＯＧ膜の膜剥がれ性が良好なことが確認されたから、４０℃であってもＮＨ３ガスの流量を多くすることにより特に良好な形状性でエッチング可能であることが判明した。
【００７１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態ではマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置の磁場形成手段としてダイポールリング磁石を用いたが、これに限るものではなく、磁場の形成も必須なものではない。また、本発明の要件を満たせば装置は問わず、ＲＩＥタイプに限らず他の容量結合型の装置や誘導結合型等の種々のプラズマエッチング装置を用いることができる。ただし、適度なプラズマ密度で高いエッチング選択比を得る観点から容量結合型のものが好ましい。また、上記実施形態では多層レジストのエッチングについて説明したが、無機材料膜をマスクとする有機材料膜のエッチングであればこれに限るものではない。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被処理体に形成された有機材料膜を無機材料膜をマスクとしてプラズマエッチングするにあたり、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体のエッチングをエッチングガスとしてＮＨ３ガスとＯ２ガスの混合ガスを用いて行い、エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体のエッチングをエッチングガスとしてＮＨ３ガスのみを用いて行うことにより、パターンに応じて最適なエッチングを行うことができ、高いエッチングレートを維持しつつ、良好なエッチング形状でかつ良好な面内均一性で、無機材料膜の膜剥がれが生じずに有機材料膜をエッチングすることができる。
【００７３】
また、これらのエッチング工程を、同一処理装置の処理容器内で前記処理容器へのＯ ２ ガスのオンオフにより切り換えて行い、他の処理条件を大きく変えずに行うことができるので、開口率が異なるエッチングパターン形状を有する複数の被処理体のエッチング処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る方法を実施するためのマグネトロンＲＩＥプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１の装置のチャンバーの周囲に配置された状態のダイポールリング磁石を模式的に示す水平断面図。
【図３】チャンバー内に形成される電界および磁界を説明するための模式図。
【図４】本実施形態のエッチング対象である多層レジストが形成された構造の一例を示す断面図。
【図５】本実施形態のエッチング対象である多層レジストが形成された構造の他の例を示す断面図。
【図６】ボーイングを説明するための図。
【図７】ライン・アンド・スペース形状のＤｅｎｓｅとＩｓｏｌａｔｅを説明するための図。
【図８】ライン・アンド・スペース形状のエッチングにおいて、エッチンガスのレジデンスタイムを変化させた場合のエッチングレートおよびその均一性を示す図。
【図９】ライン・アンド・スペース形状のエッチングにおいて、支持テーブルの温度を変化させた場合のエッチングレートおよびその均一性を示す図。
【図１０】ライン・アンド・スペース形状のエッチングにおいて、支持テーブル温度を変化させた場合の、ＤｅｎｓｅとＩｓｏｌａｔｅのＣＤシフトを示す図。
【図１１】支持テーブル温度を４０℃にしてライン・アンド・スペース形状のエッチングを行う場合において、エッチングガスのＯ２比率を変化させた際のエッチングレートおよびその均一性を示す図。
【図１２】支持テーブル温度を４０℃にしてライン・アンド・スペース形状のエッチングを行う場合において、エッチングガスのＯ２比率を変化させた際のＤｅｎｓｅとＩｓｏｌａｔｅのＣＤシフトを示す図。
【図１３】ホール形状のエッチングにおいて、支持テーブルの温度を変化させた場合のエッチングレートおよびその均一性を示す図。
【符号の説明】
１；チャンバー（処理容器）
２；支持テーブル（電極）
１２；排気系
１５；高周波電源
１７；冷媒室
１８；ガス導入機構
２０；シャワーヘッド（電極）
２３；エッチングガス供給系
２５；ＮＨ３ガス供給源
２６；Ｏ２ガス供給源
３０；ダイポールリング磁石
Ｗ；半導体ウエハ

Claims (12)

  1. 処理容器と、処理容器にエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスおよびＯ ２ ガスを供給可能なエッチングガス供給手段と、前記処理容器内でプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記処理容器内を排気する排気手段とを備えたエッチング装置を用い、前記処理容器内でエッチングガスのプラズマにより無機材料膜をマスクとして被処理体に形成された有機材料膜をエッチングするエッチング方法であって、
    エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体を前記処理容器に搬入し、前記エッチングガス供給手段によりエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスおよびＯ ２ ガスの混合ガスを前記処理容器に供給し、それらのプラズマを生成して被処理体の有機材料膜をエッチングする工程と、
    エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体を前記処理容器に搬入し、前記エッチングガス供給手段によりエッチングガスとしてＮＨ ３ ガスのみを前記処理容器に供給し、そのプラズマを生成して被処理体の有機材料膜をエッチングする工程と、
    を前記処理容器へのＯ ２ ガスのオン・オフにより切り換えて行うことを特徴とするエッチング方法。
  2. 前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体をエッチングする場合には、被処理体を支持する支持体の温度を４０〜８０℃にしてエッチングを実施し、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体をエッチングする場合には、被処理体を支持する支持体の温度を−２０〜４０℃にしてエッチングを実施することを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体をエッチングする工程では、前記エッチングガスのレジデンスタイムが４〜１０ｍｓｅｃであり、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体をエッチングする工程では、前記エッチングガスのレジデンスタイムが１００ｍｓｅｃ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエッチング方法。
  4. 前記２つのエッチング工程は、被処理体を支持する支持体の温度を２０〜４０℃にして連続的に実施されることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
  5. 前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンを有する被処理体の前記有機材料膜のエッチングは、ＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３／Ｏ２流量比を設定して行い、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンを有する被処理体の前記有機材料膜のエッチングは、ＣＤシフトの絶対値が６ｎｍ以下になるようにＮＨ３ガスのレジデンスタイムを設定して行うことを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
  6. 前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％以上のエッチングパターンは、ラインアンドスペース形状であり、前記エッチングにより開口すべき領域の割合が面積比で４０％未満のエッチングパターンはホール形状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１項に記載のエッチング方法。
  7. 前記無機材料膜は、シリコン酸化物を主成分とすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  8. 前記有機材料膜は、ｌｏｗ−ｋ膜であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  9. 前記被処理体は、前記有機材料膜の下に該有機材料膜をマスクとしてエッチングされるべき下地被エッチング膜を有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  10. 前記下地被エッチング膜は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯＣ、およびＳｉＣからなる群から選択された少なくとも１種からなることを特徴とする請求項９に記載のエッチング方法。
  11. プラズマ生成手段は、相対向する一対の電極間に高周波電界を形成してプラズマを生成する容量結合型のものであることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のエッチング方法。
  12. 電極間に電界と直交する磁場を形成しながらエッチングを行うことを特徴とする請求項１１に記載のエッチング方法。
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