特開 2022-47140 プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022047140

(43)【公開日】2022-03-24

(54)【発明の名称】プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20220316BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020152885

(22)【出願日】2020-09-11

(71)【出願人】

【識別番号】318010018

【氏名又は名称】キオクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保井 宗一

(72)【発明者】

【氏名】飯野 大輝

(72)【発明者】

【氏名】福水 裕之

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA05

5F004BA09

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB28

5F004BC08

5F004CA06

5F004DA00

5F004DA01

5F004DA16

5F004DA17

5F004DA18

5F004DA22

5F004DA23

5F004DA25

5F004DA26

5F004DB03

5F004DB07

5F004EB01

(57)【要約】

【課題】ホールエッチングレートやエッチングマスクとの加工選択比を高めることを可能にしたプラズマエッチング方法を提供することにある。
【解決手段】実施形態のプラズマエッチング方法は、フルオロカーボンガスのプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする方法である。フルオロカーボンガスは、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と二重結合とが交互に結合した構造を有する第１のフルオロカーボン、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有する第２のフルオロカーボン、及び５個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有する第３のフルオロカーボンから選ばれる少なくとも１つを含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フルオロカーボンガスのプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする方法において、
前記フルオロカーボンガスは、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は単結合と二重結合又は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有するフルオロカーボンを含む、プラズマエッチング方法。

【請求項2】

フルオロカーボンガスのプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする方法において、
前記フルオロカーボンガスは、５個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有するフルオロカーボンを含む、プラズマエッチング方法。

【請求項3】

液体原料である前記フルオロカーボンを気化し、得られたフルオロカーボンガスのプラズマを生成させ、前記プラズマにより前記シリコン含有膜をエッチングする、請求項１又は２に記載のプラズマエッチング方法。

【請求項4】

基板のエッチング処理が行われるチャンバと、
前記チャンバ内に配置された電極と、
６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は単結合と二重結合とが交互に結合した構造を有する第１のフルオロカーボン、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有する第２のフルオロカーボン、及び５個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有する第３のフルオロカーボンから選ばれる少なくとも１つを含む液体原料を気化し、得られたフルオロカーボンガスを流量を制御して前記チャンバ内に導入するプロセスガス導入系と、
前記フルオロカーボンガスのプラズマを生じさせる電圧を前記電極に印加する電源と
を具備するプラズマエッチング装置。

【請求項5】

前記フルオロカーボンガスは、Ｃ_５Ｆ_６ガス、Ｃ_６Ｆ_６ガス、Ｃ_６Ｆ_８ガス、Ｃ_８Ｆ_６ガス、及びＣ_８Ｆ_１０ガスからなる群から選ばれる少なくとも１つを含む、請求項４に記載のプラズマエッチング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体基板等に形成されたシリコン酸化膜等のシリコン含有膜にコンタクトホール、ビアホール、トレンチ（溝）等を形成するために、プラズマエッチングが行われている。このような半導体デバイスの製造プロセスでは、半導体デバイスの電気性能等の確保のために、加工形状の精密制御、特にコンタクトホール等の側壁の垂直加工が重要である。例えば、近年の三次元構造デバイスは、アスペクト比の大きいホールを有する。このようなアスペクト比が大きいホールをプラズマエッチングで形成するにあたって、時間当たりのホールエッチングレートやエッチングマスクとの加工選択比を高めることが望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００２／０１４２６１０号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１６／００５６０５０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の解決しようとする課題は、ホールエッチングレートやエッチングマスクとの加工選択比を高めることを可能にしたプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態によるプラズマエッチング方法は、フルオロカーボンガスのプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする方法において、前記フルオロカーボンガスは、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は単結合と二重結合又は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有するフルオロカーボンを含む。

【0006】

実施形態の他の態様によるプラズマエッチング方法は、フルオロカーボンガスのプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする方法において、前記フルオロカーボンガスは、５個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ前記主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有するフルオロカーボンを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態のプラズマエッチング装置を示す断面図である。

【図2】実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す断面図である。

【図3】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスの第１の例を示す図である。

【図4】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスの第２の例を示す図である。

【図5】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスの第３の例を示す図である。

【図6】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスのＣ／Ｆ比を示す表である。

【図7】比較例としてのフルオロカーボンガスを示す図である。

【図8】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスのホールエッチングレート及びマスクエッチングレートを示す図である。

【図9】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスのエッチングマスクとの加工選択比を示す図である。

【図10】実施形態のプラズマエッチング方法に用いるフルオロカーボンガスのホールエッチングレートに対するエッチングマスクとの加工選択比の関係を示す図である。

【図11】図８ないし図１０おけるホールエッチングレート、マスクエッチングレート、及びエッチングマスクとの加工選択比を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、実施形態のプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。説明中の上下等の方向を示す用語は、特に明記が無い場合には後述する基板のプラズマエッチング面（加工面）を上とした場合の相対的な方向を示し、重力加速度方向を基準とした現実の方向とは異なる場合がある。

【0009】

図１は実施形態によるプラズマエッチング装置を示す断面図である。図１に示すプラズマエッチング装置１は、平行平板型の反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）装置であり、チャンバ２、排気口３、プロセスガス導入口４、下部電極（基板電極）５、上部電極（対向電極）６、第１のプロセスガス導入系７、第２のプロセスガス導入系８、第１の電源系統９、及び第２の電源系統１０を備える。

【0010】

チャンバ２には、排気口３とプロセスガス導入口４が設けられている。排気口３は、図示しない圧力調整バルブや排気ポンプ等に接続されている。チャンバ２内の気体は、排気口３から排出され、チャンバ２内が高真空に保たれる。また、プロセスガス導入口４からプロセスガスを導入するにあたって、プロセスガス導入口４から流入するガスの流量と排気口３から流出するガスの流量とを釣り合わせることによって、チャンバ２内の圧力を一定の真空圧に保つことが可能とされている。

【0011】

チャンバ２のプロセスガス導入口４には、第１のプロセスガス導入系７及び第２のプロセスガス導入系８が接続されている。さらに、チャンバ２には、上部電極６の複数のガス吐出口１１に面するガス導入空間１２がプロセスガス導入口４と接続されるように設けられている。第１のプロセスガス導入系７は、常温で液体のプロセスガス原料を気化してチャンバ２内に導入する機構を有する。第２のプロセスガス導入系８は、常温で気体のプロセスガスをチャンバ２内に導入するものであり、ガス供給源１３とガス流量を制御するマスフローコントローラ１４と開閉バルブ１５と配管１６とを有している。配管１６の一端はガス供給源１３に接続され、他端はプロセスガス導入口４に接続されている。常温で気体のプロセスガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等の希ガス、Ｎ_２、Ｏ_２、Ｈ_２、ＣＯ、ＮＦ_３、ＳＦ_６、ＣＨ_４等のガス、ＣＦ_４、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８等の一般的なＣ_ｘＦ_ｙガス、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３Ｆ等のＣ_ｘＨ_ｙＦ_ｚガスが用いられる。

【0012】

第１のプロセスガス導入系７は、液体のプロセスガス原料ＧＳを収容する原料タンク１７と、液体流量制御器１８と、液体のプロセスガス原料ＧＳを気化する気化器１９と、これら原料タンク１７、液体流量制御器１８、及び気化器１９を接続する配管２０とを有している。配管２０の一端は原料タンク１７内に開口されており、他端はプロセスガス導入口４に接続されている。原料タンク１７には、不活性ガス供給ライン２１が接続されている。気化器１９にはプロセスガス原料ＧＳの気化成分（プロセスガス）をチャンバ２内に送るキャリアガスを供給するキャリアガス供給ライン２２が接続されている。気化器１９の周囲は、断熱材２３で覆われている。さらに、配管２０内でプロセスガス原料ＧＳの気化成分が液化しないように、気化器１９からプロセスガス導入口４までの配管２０の周囲には、ヒータ２４が設けられている。配管２０、不活性ガス供給ライン２１、及びキャリアガス供給ライン２２には、必要箇所に応じて開閉バルブ２５が設けられている。

【0013】

第１のプロセスガス導入系７においては、不活性ガス供給ライン２１から不活性ガスを原料タンク１７に供給することによって、プロセスガス原料ＧＳが液体流量制御器１８を介して気化器１９に送られる。液体流量制御器１８で流量が制御された液体のプロセスガス原料ＧＳは、気化器１９で気化される。液体流量制御器１８で液体のプロセスガス原料ＧＳの流量が制御されているため、気化器１９で気化されたプロセスガス原料ＧＳの気化成分は、所定のガス流量としてプロセスガス導入口４を介してチャンバ２内に送られる。液体のプロセスガス原料ＧＳ及びその気化成分については、後に詳述する。

【0014】

プロセスガス原料ＧＳを気化させる機構としては、図１に示した気化器１９を用いた構成に限られるものではない。図２は実施形態のプラズマエッチング装置の変形例を示す断面図である。図２に示すように、液体のプロセスガス原料ＧＳを収容する原料タンク１７を直接加熱することによって、液体のプロセスガス原料ＧＳを気化させるようにしてもよい。すなわち、図２に示す第１のプロセスガス導入系７においては、液体のプロセスガス原料ＧＳを収容する原料タンク１７の周囲にヒータ２６が設けられており、さらに原料タンク１７及びヒータ２６の周囲が断熱材２７で覆われている。原料タンク１７からプロセスガス導入口４までの配管２０には、気体流量制御器２８が設けられている。配管２０及び気体流量制御器２８の周囲にはヒータ２４が設けられている。

【0015】

図２に示す第１のプロセスガス導入系７において、液体のプロセスガス原料ＧＳが収容された原料タンク１７は、ヒータ２６により直接加熱される。ヒータ２６により加熱された液体のプロセスガス原料ＧＳは気化し、配管２０に送られる。プロセスガス原料ＧＳの気化成分は、気体流量制御器２８で流量が制御され、この状態でプロセスガス導入口４を介してチャンバ２内に送られる。

【0016】

チャンバ２内には、半導体ウエハＷ等の基板を載置する載置台（保持部）を兼ねた上下動自在な基板電極として下部電極５が設けられている。下部電極５の上部には、図示しない静電チャックが設けられており、半導体ウエハＷを下部電極５に保持することができるように構成されている。下部電極５の上方には、対向電極としてプロセスガス吐出用のシャワーヘッドを兼ねる上部電極６が、ガス導入空間１２と半導体ウエハＷのエッチング処理が行われる処理空間とを区画する位置に配置されている。上部電極６には、プロセスガスをガス導入空間１２から半導体ウエハＷの処理空間へと供給するように、複数のガス吐出口１１が設けられている。チャンバ２はアースされている。

【0017】

基板電極としての下部電極５には、第１の電源系統９及び第２の電源系統１０が接続されている。第１の電源系統９は整合器３０及び第１の高周波電源３１を有し、第２の電源系統１０は整合器３２及び第２の高周波電源３３を有する。第１の高周波電源３１は、プロセスガスをイオン化して、プラズマを発生させるための第１の高周波電圧（Ｖａ）を出力する電源であり、出力された第１の高周波電圧（Ｖａ）が下部電極５に印加される。第２の高周波電源３３は、プラズマからイオンを半導体ウエハＷに引き込むための、第１の高周波電圧（Ｖａ）より周波数が低い第２の高周波電圧（Ｖｂ）を出力する電源であり、出力された第２の高周波電圧（Ｖｂ）が下部電極５に印加される。電圧Ｖａ及び電圧Ｖｂは共に、一般には高周波と呼ばれるが、それぞれの周波数の違いを説明するため、便宜的に第１の高周波電圧（Ｖａ）をＲＦ高周波電圧、第２の高周波電圧（Ｖｂ）をＲＦ低周波電圧と称する。

【0018】

第１の高周波電源３１が出力するＲＦ高周波電圧（Ｖａ）は、プラズマの発生力を高めるために２７ＭＨｚ以上であることが好ましく、例えば１００ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、２７ＭＨｚ等であることが好ましい。第２の高周波電源３３が出力するＲＦ低周波電圧（Ｖｂ）は、プラズマからのイオンの引き込み性を高めるために３ＭＨｚ以下であることが好ましく、例えば３ＭＨｚ、２ＭＨｚ、４００ｋＨｚ、１００ｋＨｚ等であることが好ましい。また、第２の高周波電源３３から下部電極５に印加されるＲＦ低周波電圧（Ｖｂ）の上下のピーク間電圧は１０００Ｖ以上であることが好ましい。

【0019】

第１のプロセスガス導入系７からのチャンバ２内へのプロセスガスの導入、及び必要に応じて第２のプロセスガス導入系８からのチャンバ２内へのプロセスガスの導入と同時に、上記した第１の高周波電源３１からＲＦ高周波電圧（Ｖａ）及び第２の高周波電源３３からＲＦ低周波電圧（Ｖｂ）を下部電極５に印加することによって、下部電極５と上部電極６との間にプラズマが発生する。すなわち、第１の高周波電源３１からのＲＦ高周波電圧（Ｖａ）と第２の高周波電源３３からのＲＦ低周波電圧（Ｖｂ）とが重畳して下部電極５に印加されることによって、プロセスガスがイオン化して下部電極５と上部電極６との間にプロセスガスのプラズマが形成されると共に、下部電極５側へのイオンの引き込みが行われる。

【0020】

次に、上記したプラズマエッチング装置１を用いた半導体ウエハＷのプラズマエッチング方法について説明する。実施形態のプラズマエッチング方法においては、まず下部電極５上にエッチング処理する半導体ウエハＷ等の基板を載置する。エッチング処理する半導体ウエハＷは、シリコン、タングステン、アルミニウム、チタン、モリブデン、及びタンタルからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む半導体膜又は金属膜上に形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ膜）やシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）等のシリコン含有膜を有する。このようなＳｉＯ膜やＳｉＮ膜等のシリコン含有膜を有する半導体ウエハＷにエッチングマスクを形成すると共に、エッチングマスクをパターニングして開口部を形成した後、プラズマエッチング処理することによって、エッチングマスクの開口部に応じてシリコン含有膜にコンタクトホールのようなホール部を形成する。

【0021】

シリコン含有膜にコンタクトホール等を形成するにあたって、第１のプロセスガス導入系７からチャンバ２内へプロセスガスを導入すると同時に、エッチングマスクが形成された半導体ウエハＷが載置された下部電極５に対して、第１の高周波電源３１からＲＦ高周波電圧（Ｖａ）及び第２の高周波電源３３からＲＦ低周波電圧（Ｖｂ）を印加し、下部電極５と上部電極６との間にプラズマを発生させると共に、プラズマ中のイオンを半導体ウエハＷに引き込むことによって、シリコン含有膜をエッチング処理する。シリコン含有膜のエッチング処理は、例えばＳｉＯ膜に対して実施される。プラズマエッチング処理するシリコン含有膜は、ＳｉＯ膜の単独膜に限らず、ＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との積層膜であってもよい。シリコン含有膜のエッチング処理において、シリコン含有膜と上記した半導体膜や金属膜とのエッチングレートの違いに基づいて、シリコン含有膜を選択的に加工することができる。

【0022】

上記したシリコン含有膜のプラズマエッチング処理において、第１のプロセスガス導入系７の原料タンク１７に収容されるプロセスガス原料ＧＳとしては、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と二重結合とが交互に結合した構造を有する第１のフルオロカーボン、６個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有する第２のフルオロカーボン、及び５個以上の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有する第３のフルオロカーボンから選ばれる少なくとも１つを含む原料が用いられる。上記した第１、第２、及び第３のフルオロカーボンは、常温で液体であるため、図１及び図２に示したような液体のプロセスガス原料ＧＳを気化させる機構が用いられる。

【0023】

第１のフルオロカーボンの具体例を図３に示す。図３に示すＣ_６Ｆ_８は、６個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と二重結合とが交互に結合した構造を有する。また、図３に示すＣ_８Ｆ_１０は、８個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と二重結合とが交互に結合した構造を有する。第１のフルオロカーボンは、炭素及びフッ素に関して、Ｃ_ｘ１Ｆ_ｙ１（式中、ｘ１及びｙ１はｘ１≧６、ｙ１≧ｘ１＋２を満足する数である。）で表される組成を有することが好ましい。

【0024】

第２のフルオロカーボンの具体例を図４に示す。図４に示すＣ_６Ｆ_６は、６個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有する。また、図４に示すＣ_８Ｆ_６は、８個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は単結合と三重結合とが交互に結合した構造を有する。第２のフルオロカーボンは、炭素及びフッ素に関して、Ｃ_ｘ２Ｆ_ｙ２（式中、ｘ２及びｙ２はｘ２≧６、ｙ２≧６を満足する数である。）で表される組成を有することが好ましい。

【0025】

第３のフルオロカーボンの具体例を図５に示す。図５に示すＣ_５Ｆ_６は、５個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有する。具体的には、主鎖は二重結合と三重結合とが単結合を介して結合した部分を有する。また、図５に示すＣ_６Ｆ_８は、６個の炭素が直鎖状に結合した主鎖を有し、かつ主鎖は二重結合と三重結合とを含む構造を有する。具体的には、主鎖はＣ_５Ｆ_６と同様に、二重結合と三重結合とが単結合を介して結合した部分を有する。三重結合を構成する２つの炭素のうち、二重結合側の炭素とは反対側の炭素は、－ＣＦ_３基や－Ｃ_２Ｆ_５基等のフッ素含有アルキル基に結合することができる。第３のフルオロカーボンは、炭素及びフッ素に関して、Ｃ_ｘ３Ｆ_ｙ３（式中、ｘ３及びｙ３はｘ３≧５、ｙ３≧６を満足する数である。）で表される組成を有することが好ましい。

【0026】

上述したように、第１のプロセスガス導入系７からチャンバ２内に導入するプロセスガスは、Ｃ_５Ｆ_６、Ｃ_６Ｆ_６、Ｃ_６Ｆ_８、Ｃ_８Ｆ_６、及びＣ_８Ｆ_１０からなる群より選ばれる少なくとも１つを含むことが好ましい。なお、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンは、パーフルオロカーボンに限られるものではなく、一部が水素や酸素に置換された化合物であってもよい。上記したフルオロカーボンは、Ｃ_ｘＦ_ｙで表される組成に加えて、１個以上のＨやＯをさらに含む組成式で表されるものであってもよい。

【0027】

第１、第２、及び第３のフルオロカーボンのフッ素（Ｆ）に対する炭素（Ｃ）の比（Ｃ／Ｆ比）を図６の表に示す。図６の表には、比較例のフルオロカーボンのＣ／Ｆ比を合わせて示す。比較例のフルオロカーボンの構造の一部を、図７に示す。図６の表に示すように、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンのＣ／Ｆ比は、いずれも比較例のフルオロカーボンのＣ／Ｆ比以上である。すなわち、１分子当たりのＣ量が多いため、プラズマエッチング処理時における堆積性が高い。従って、シリコン含有膜のエッチングマスクとの加工選択比を向上させることができる。

【0028】

また、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンは、主鎖中に解離しにくい炭素－炭素の三重結合や炭素－炭素の二重結合を含むため、炭素及びフッ素を含む分子量が大きいイオンがプラズマ内で生成されやすい。これによりエッチングイールドが向上し、優れたエッチング効果を示す。さらに、上記したように第１、第２、及び第３のフルオロカーボンは、エッチングマスクとの加工選択比に優れるため、エッチングマスクとの加工選択比を保ちつつプラズマ印加パワーを高めることができる。従って、半導体ウエハＷに形成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ）等のシリコン含有膜をエッチングするにあたって、ホールエッチングレートを高めることができる。

【0029】

図８に第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分（フルオロカーボンガス）のホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）及びマスクエッチングレート（Ｍ／Ｒ）を示す。図９に第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分のエッチングマスクとの加工選択比（Ｓｅｌ．）を示す。さらに、図１０に第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分のホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）に対する、エッチングマスクとの加工選択比（Ｓｅｌ．）の関係を示す。図１１に示すように、ホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）は、ホールＨの深さ（ΔＤｅｐｔｈ）を処理時間（ｔｉｍｅ）で除した値であり、マスクエッチングレート（Ｍ／Ｒ）は、処理中のマスクＭの減少厚さ（ΔＭａｓｋ）を処理時間（ｔｉｍｅ）で除した値である。エッチングマスクとの加工選択比（Ｓｅｌ．）は、ホールＨの深さ（ΔＤｅｐｔｈ）をマスクＭの減少厚さ（ΔＭａｓｋ）で除した値である。図１１において、Ｓはエッチング処理するシリコン含有膜、Ｍはエッチングマスクである。

【0030】

図８、図９、及び図１０はフルオロカーボンガスについて、第１のフルオロカーボンの例であるＣ_６Ｆ_８ガス、第２のフルオロカーボンの例であるＣ_６Ｆ_６ガス、及び第３のフルオロカーボンの例であるＣ_５Ｆ_６ガスの特性を示している。図８、図９、及び図１０は比較のために、図７に分子構造を示したＣＦ_４ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、ｃ－Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス、２－Ｃ_４Ｆ_６ガス、及びｃ－Ｃ_６Ｆ_８ガスの特性も合わせて示している。

【0031】

図８及び図９に示すように、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分（フルオロカーボンガス）は、ホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）が大きく、かつマスクエッチングレート（Ｍ／Ｒ）が小さいことが分かる。第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分について、ホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）がｃ－Ｃ_６Ｆ_８ガスとおおよそ同等の例もあるが、マスクエッチングレート（Ｍ／Ｒ）はｃ－Ｃ_６Ｆ_８ガスより明らかに小さい。このため、図９に示すように、エッチングマスクとの加工選択比（Ｓｅｌ．）に優れていることが分かる。さらに、図１０に示すように、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分は、ホールエッチングレート（Ｈ／Ｒ）に対する、エッチングマスクとの加工選択比（Ｓｅｌ．）の関係が、比較例のフルオロカーボンの気化成分に比べて優れていることが分かる。

【0032】

図８、図９、及び図１０に示すように、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分からなるフルオロカーボンガスによれば、良好なホールエッチングレートが得られる上に、エッチングマスクとの加工選択比を高めることができる。これらによって、エッチングマスクの状態等を維持しつつ、プラズマ印加パワーを高めることができる。従って、例えばＳｉＯ膜やＳｉＯ膜とＳｉＮ膜との積層膜にアスペクト比が大きいコンタクトホール等を、精度よくかつ効率よく形成することが可能になる。

【0033】

さらに、第１、第２、及び第３のフルオロカーボンの気化成分からなるフルオロカーボンガスは、タングステン（Ｗ）等の金属膜のエッチングレートに対してシリコン含有膜のエッチングレートが大きい。従って、Ｗ膜等の金属膜上に形成されたシリコン含有膜をエッチング処理するにあたって、シリコン含有膜を選択的に加工することができる。

【0034】

なお、上述した各実施形態の構成は、それぞれ組合せて適用することができ、また一部置き換えることも可能である。ここでは、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図するものではない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の省略、置き換え、変更等を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0035】

１…プラズマエッチング装置、２…チャンバ、３…排気口、４…プロセスガス導入口、５…下部電極（基板電極）、６…上部電極（対向電極）、７…第１のプロセスガス導入系、８…第２のプロセスガス導入系、９…第１の電源系統、１０…第２の電源系統、
１７…原料タンク、１８…液体流量制御器、１９…気化器、２０…配管、２４，２６ヒータ、２８…気体流量制御器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】