JP2017011167A - エッチング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】酸化シリコンから構成された第１領域を窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法が提供される。【解決手段】一実施形態の方法は、第１シーケンスを一回以上実行する工程と、第２シーケンスを一回以上実行する工程と、を含む。第１シーケンスでは、フルオロカーボンを含む堆積物が被処理体上に形成され、次いで、堆積物中のフルオロカーボンのラジカルにより第１領域がエッチングされる。第２シーケンスでは、フルオロカーボンを含む堆積物が被処理体上に形成され、次いで、酸素の活性種により堆積物が減少され、且つ、不活性ガスから生成される活性種によって第１領域が更にエッチングされる。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、エッチング方法に関するものであり、特に、酸化シリコンから構成された第１領域を窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法に関するものである。
電子デバイスの製造においては、酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成された領域に対してホール又はトレンチといった開口を形成する処理が行われることがある。このような処理では、米国特許第７７０８８５９号明細書に記載されているように、一般的には、フルオロカーボンガスのプラズマに被処理体が晒されて、当該領域がエッチングされる。
また、酸化シリコンから構成された第１領域を、窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする技術が知られている。このような技術の一例としては、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ）技術が知られている。ＳＡＣ技術については、特開２０００−３０７００１号公報に記載されている。
ＳＡＣ技術の処理対象である被処理体は、酸化シリコン製の第１領域、窒化シリコン製の第２領域、及び所定の材質からなるマスクを有している。第２領域は、凹部を画成するように設けられており、第１領域は、当該凹部を埋め、且つ、第２領域を覆うように設けられており、マスクは、第１領域上に設けられており、凹部の上に開口を提供している。従来のＳＡＣ技術では、特開２０００−３０７００１号公報に記載されているように、第１領域のエッチングのために、フルオロカーボンガス、酸素ガス、及び希ガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、フッ素及び／又はフルオロカーボンの活性種に被処理体が晒される。これにより、マスクの開口から露出した部分において第１領域がエッチングされて上部開口が形成される。さらに、活性種に被処理体が晒されることにより、第２領域によって囲まれた部分、即ち凹部内の第１領域が自己整合的にエッチングされる。これにより、上部開口に連続する下部開口が自己整合的に形成される。
米国特許第７７０８８５９号明細書 特開２０００−３０７００１号公報
上述したＳＡＣ技術では、第１領域のエッチングが進行して第２領域が露出したときに、当該第２領域は、保護されていない状態で活性種に晒される。したがって、第２領域が浸食される。
本願発明者は、第２領域の浸食を抑制するために、被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程と堆積物中のフルオロカーボンのラジカルにより第１領域をエッチングする工程とを含むシーケンスを実行する技術を開発している。この技術によれば、堆積物を、第２領域の露出時に当該第２領域の保護膜として機能させることができ、また、当該堆積物を第１領域のエッチングのためのラジカルのソースとしても機能させることができる。したがって、この技術によれば、第２領域の浸食を抑制しつつ第１領域をエッチングすることが可能である。
上記堆積物は、凹部を画成する第２領域の側壁面に沿った箇所にも形成される。即ち、堆積物は、部分的に、凹部を画成する第２領域の側壁面に沿って形成される。側壁面に沿って形成された堆積物は、当該側壁面に隣接する箇所において第１領域のエッチングを阻害し、当該側壁面に隣接する箇所で第１領域の残渣を生じさせる。その結果、凹部内に形成される開口の底部の幅は、当該開口の上部の幅に比して狭くなる。したがって、残渣の量を低減させる必要がある。残渣の量を低減させるための策としては、堆積物の膜厚を減少させるという策が考えられる。しかしながら、この策は、第２領域の浸食をもたらす。
このような背景から、酸化シリコン製の第１領域のエッチングにおける窒化シリコン製の第２領域の浸食を抑制し、且つ、第２領域によって画成される凹部内の残渣を減少させることが必要となっている。
一態様においては、酸化シリコンから構成された第１領域を窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法が提供される。第２領域は凹部を画成し、第１領域は前記凹部を埋め、且つ第２領域を覆うように設けられており、第１領域上には所定の材質からなるマスク（例えば有機膜）が設けられている。この方法は、第１領域をエッチングするために、第１シーケンスを一回以上実行する工程と、第１領域を更にエッチングするために、第２シーケンスを一回以上実行する工程と、を含む。第１シーケンスは、（ｉ）プラズマ処理装置の処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第１工程であり、第１領域及び第２領域を有する被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該第１工程と、（ｉｉ）堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルによって第１領域をエッチングする第２工程と、を含む。第２シーケンスを一回以上実行する前記工程は、第１シーケンスを一回以上実行する前記工程によって処理された被処理体に対して適用される。第２シーケンスは、（ｉｉｉ）処理容器内において、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第３工程であり、第１領域及び第２領域を有する被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該第３工程と、（ｉｖ）処理容器内において酸素ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第４工程と、を含む。
第１工程において被処理体上に形成される堆積物は、第２領域に対しては当該第２領域を保護する膜として機能し、第１領域に対しては第２工程において当該第１領域をエッチングするためのラジカルのソースとなる。堆積物中のフルオロカーボンは第２工程において第１領域の酸化シリコンと反応し、当該第１領域をエッチングする。したがって、第１シーケンスによれば、第２領域の浸食を抑制しつつ第１領域をエッチングすることが可能である。
第２シーケンスの第３工程では、第２領域を保護するために、また、第１領域の残渣を除去するためのラジカルのソースを形成するために、第１シーケンスの実行後の被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物が形成される。続く第４工程では、凹部を画成する第２領域の側壁面に沿って形成された堆積物を減少させるために、酸素ガスのプラズマが生成される。また、第４工程では、不活性ガスのプラズマに由来する活性種によって堆積物と凹部内の第１領域の残渣との反応が促進されて、当該残渣が減少される。したがって、一態様に係る方法によれば、第２領域の浸食が抑制され、第２領域によって画成される凹部内の第１領域の残渣が減少される。
一実施形態では、第３工程においてプラズマの生成のために使用される高周波の電力が、第１工程においてプラズマの生成のために使用される高周波の電力より大きい電力に設定される。この実施形態によれば、凹部内の残渣の除去に適した解離状体のフルオロカーボンを凹部内に供給することが可能となる。
一実施形態では、処理容器内において被処理体は載置台上に載置され、第４工程において設定される処理容器内の空間の圧力は、第１工程において設定される前記処理容器内の空間の圧力よりも高く、第４工程において載置台に供給される高周波バイアスの電力が、第１工程において載置台に供給される高周波バイアスの電力よりも小さい。この実施形態では、第４工程において高圧且つ高バイアスの条件が利用される。高圧且つ低バイアスの条件下では、低圧及び／又は高バイアスの条件に比して、活性種がより等方的に被処理体に衝突する。したがって、第２領域の側壁面に沿って形成された堆積物及び残渣の量を効率的に減少させることが可能となる。
一実施形態では、第１シーケンスは、処理容器内において酸素ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する工程を更に含んでいてもよい。この実施形態によれば、過剰な堆積物の量を低減させることができ、マスクの開口及びエッチングによって形成される開口の幅の過度の縮小又は閉塞を抑制することができる。
一実施形態では、第１シーケンスを一回以上実行する前記工程が、第２領域が露出するときを含む期間において実行される。この実施形態の方法は、第１シーケンスを実行する一回以上実行する前記工程と第２シーケンスを一回以上実行する前記工程との間において、処理容器内において生成したフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマにより第１領域を凹部の底までエッチングする工程を更に含む。この実施形態によれば、より短縮された時間で第１領域を凹部の底までエッチングし、しかる後に凹部内の残渣を低減させることが可能となる。
以上説明したように、酸化シリコン製の第１領域のエッチングにおける窒化シリコン製の第２領域の浸食を抑制し、且つ、第２領域によって画成される凹部内の残渣を減少させることが可能となる。
一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 被処理体を例示する断面図である。 プラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図１に示す方法の実施後の被処理体を示す断面図である。 別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 更に別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 実験に用いたウエハを示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、被処理体に対するプラズマ処理によって、酸化シリコンから構成された第１領域を窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法である。
図２は、被処理体を例示する断面図である。図２に示すように、被処理体（以下、「ウエハＷ」ということがある）は、基板ＳＢ、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、後にマスクを構成する有機膜ＯＬを有している。一例では、ウエハＷは、フィン型電界効果トランジスタの製造途中に得られるものであり、更に、隆起領域ＲＡ、シリコン含有の反射防止膜ＡＬ、及び、レジストマスクＲＭを有している。
隆起領域ＲＡは、基板ＳＢから隆起するように設けられている。この隆起領域ＲＡは、例えば、ゲート領域を構成し得る。第２領域Ｒ２は、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）から構成されており、隆起領域ＲＡの表面、及び、基板ＳＢの表面上に設けられている。この第２領域Ｒ２は、図２に示すように、凹部を画成するように延在している。一例では、凹部の深さは、約１５０ｎｍであり、凹部の幅は、約２０ｎｍである。
第１領域Ｒ１は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成されており、第２領域Ｒ２上に設けられている。具体的に、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２によって画成される凹部を埋め、当該第２領域Ｒ２を覆うように設けられている。
有機膜ＯＬは、第１領域Ｒ１上に設けられている。有機膜ＯＬは、有機材料、例えば、アモルファスカーボンから構成され得る。反射防止膜ＡＬは、有機膜ＯＬ上に設けられている。レジストマスクＲＭは、反射防止膜ＡＬ上に設けられている。レジストマスクＲＭは、第２領域Ｒ２によって画成される凹部上に当該凹部の幅よりも広い幅を有する開口を提供している。レジストマスクＲＭの開口の幅は、例えば、６０ｎｍである。このようなレジストマスクＲＭのパターンは、フォトリソグラフィ技術により形成される。
方法ＭＴでは、図２に示すウエハＷのような被処理体がプラズマ処理装置内において処理される。図３は、プラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器１２を備えている。処理容器１２は、例えばアルミニウムから構成されており、当該処理容器１２の内壁面には陽極酸化処理が施されている。この処理容器１２は保安接地されている。
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。
載置台ＰＤは、その上面においてウエハＷを保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥ及び静電チャックＥＳＣを有している。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状を有している。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。この静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
第２プレート１８ｂの内部には、冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４は、温調機構を構成している。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給された冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックＥＳＣによって支持されたウエハＷの温度が制御される。
また、プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
また、プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と載置台ＰＤとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓが提供されている。
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。一実施形態では、上部電極３０は、載置台ＰＤの上面、即ち、ウエハ載置面からの鉛直方向における距離が可変であるように構成され得る。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４は処理空間Ｓに面しており、当該天板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この天板３４は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この支持体３６は、水冷構造を有し得る。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。このガス拡散室３６ａからは、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、このガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。一例では、ガスソース群４０は、一以上のフルオロカーボンガスのソース、希ガスのソース、窒素ガス（Ｎ２ガス）のソース、水素ガス（Ｈ２ガス）のソース、及び、酸素含有ガスのソースを含んでいる。一以上のフルオロカーボンガスのソースは、一例では、Ｃ４Ｆ８ガスのソース、ＣＦ４ガスのソース、及び、Ｃ４Ｆ６ガスのソースを含み得る。希ガスのソースは、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスといった任意の希ガスのソースであることができ、一例では、Ａｒガスのソースである。また、酸素含有ガスのソースは、一例では、酸素ガス（Ｏ２ガス）のソースであり得る。なお、酸素含有ガスは、酸素を含有する任意のガスであってもよく、例えば、ＣＯガス又はＣＯ２ガスといった酸化炭素ガスであってもよい。
バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
また、プラズマ処理装置１０では、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
処理容器１２の底部側、且つ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間には排気プレート４８が設けられている。排気プレート４８には、当該排気プレート４８の板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート４８の下方、且つ、処理容器１２には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁、及び、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器１２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇはゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の高周波を発生する電源であり、例えば２７〜１００ＭＨｚの周波数の高周波を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波バイアスを発生する電源であり、例えば、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の高周波バイアスを発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。
また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を更に備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ｓ内に存在する正イオンを天板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。一例においては、電源７０は、負の直流電圧を発生する直流電源である。別の一例において、電源７０は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源７０から上部電極に印加される電圧は、−１５０Ｖ以下の電圧であり得る。即ち、電源７０によって上部電極３０に印加される電圧は、絶対値が１５０Ｖ以上の負の電圧であり得る。このような電圧が電源７０から上部電極３０に印加されると、処理空間Ｓに存在する正イオンが、天板３４に衝突する。これにより、天板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。放出されたシリコンは、処理空間Ｓ内に存在するフッ素の活性種と結合し、フッ素の活性種の量を低減させる。
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。この制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１０の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
以下、再び図１を参照して、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下、図１と共に、図２、図４〜図１７を適宜参照する。図４〜図１６は、図１に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図であり、図１７は図１に示す方法の実施後の被処理体の断面図である。以下の説明では、方法ＭＴにおいて図２に示すウエハＷが図３に示す一つのプラズマ処理装置１０を用いて処理される例について説明する。なお、プラズマ処理装置１０を用いて実施される方法ＭＴの各工程では、当該プラズマ処理装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
まず、方法ＭＴでは、プラズマ処理装置１０内に図２に示すウエハＷが搬入され、当該ウエハＷが載置台ＰＤ上に載置されて、当該載置台ＰＤの静電チャックＥＳＣによって保持される。
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、反射防止膜ＡＬがエッチングされる。このため、工程ＳＴ１では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスは、例えば、Ｃ４Ｆ８ガス及びＣＦ４ガスのうち一種以上を含み得る。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Ａｒガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ１では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ１では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給され、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給される。
以下に、工程ＳＴ１における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｃ４Ｆ８ガス：１０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍ
ＣＦ４ガス：１５０ｓｃｃｍ〜３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス：２００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：３００Ｗ〜１０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：２００Ｗ〜５００Ｗ
工程ＳＴ１では、処理ガスのプラズマが生成され、フルオロカーボン及び／又はフッ素の活性種によって、レジストマスクＲＭの開口から露出されている部分において反射防止膜ＡＬがエッチングされる。その結果、図４に示すように、反射防止膜ＡＬの全領域のうち、レジストマスクＲＭの開口から露出されている部分が除去される。即ち、反射防止膜ＡＬにレジストマスクＲＭのパターンが転写され、開口を提供するパターンが反射防止膜ＡＬに形成される。
続く工程ＳＴ２では、有機膜ＯＬがエッチングされる。このため、工程ＳＴ２では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、水素ガス及び窒素ガスを含み得る。なお、工程ＳＴ２において用いられる処理ガスは、有機膜をエッチングし得るものであれば、他のガス、例えば、酸素ガスを含む処理ガスであってもよい。また、工程ＳＴ２では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ２では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給され、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給される。
以下に、工程ＳＴ２における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）〜２００ｍＴｏｒｒ（２６．６Ｐａ）
・処理ガス
Ｎ２ガス：２００ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍ
Ｈ２ガス：２００ｓｃｃｍ〜４００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：５００Ｗ〜２０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：２００Ｗ〜５００Ｗ
工程ＳＴ２では、処理ガスのプラズマが生成され、反射防止膜ＡＬの開口から露出されている部分において有機膜ＯＬがエッチングされる。また、レジストマスクＲＭもエッチングされる。その結果、図５に示すように、レジストマスクＲＭが除去され、有機膜ＯＬの全領域のうち、反射防止膜ＡＬの開口から露出されている部分が除去される。即ち、有機膜ＯＬに反射防止膜ＡＬのパターンが転写され、開口ＭＯを提供するパターンが有機膜ＯＬに形成され、当該有機膜ＯＬからマスクＭＫが生成される。
一実施形態においては、工程ＳＴ２の実行後に工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１が、第２領域Ｒ２が露出する直前までエッチングされる。即ち、第２領域Ｒ２上に第１領域Ｒ１が僅かに残されるまで、当該第１領域Ｒ１がエッチングされる。このため、工程ＳＴ３では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Ａｒガスを更に含み得る。また、この処理ガスは、酸素ガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ３では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ３では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給され、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給される。
工程ＳＴ３では、処理ガスのプラズマが生成され、マスクＭＫの開口から露出されている部分において第１領域Ｒ１が、フルオロカーボン及び／又はフッ素の活性種によってエッチングされる。この工程ＳＴ３の処理時間は、当該工程ＳＴ３の終了時に、第２領域Ｒ２上に第１領域Ｒ１が所定の膜厚で残されるように、設定される。この工程ＳＴ３の実行の結果、図６に示すように、上部開口ＵＯが部分的に形成される。
なお、後述する工程ＳＴ１１では、工程ＳＴ３における第１領域Ｒ１のエッチングよりも、第１領域Ｒ１を含むウエハＷの表面上へのフルオロカーボンを含む堆積物の形成が優位となるモード、即ち、堆積モードとなる条件が設定される。一方、工程ＳＴ３では、堆積物の形成よりも第１領域Ｒ１のエッチングが優位となるモード、即ち、エッチングモードとなる条件が設定される。このため、一例では、工程ＳＴ３において利用されるフルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガス及びＣＦ４ガスのうち一種以上を含み得る。この例のフルオロカーボンガスは、工程ＳＴ１１において利用されるフルオロカーボンガスの炭素原子数に対するフッ素原子数の比（即ち、フッ素原子数／炭素原子数）よりも、炭素原子数に対するフッ素原子数の比（即ち、フッ素原子数／炭素原子数）が高いフルオロカーボンガスである。また、一例では、フルオロカーボンの解離度を高めるために、工程ＳＴ３において利用されるプラズマ生成用の高周波の電力は、工程ＳＴ１１において利用されるプラズマ生成用の高周波の電力よりも大きい電力に設定され得る。これらの例によれば、エッチングモードを実現することが可能となる。また、一例では、工程ＳＴ３において利用される高周波バイアスの電力も、工程ＳＴ１１の高周波バイアスの電力よりも大きい電力に設定され得る。この例によれば、ウエハＷに対して引き込まれるイオンのエネルギーが高められ、第１領域Ｒ１を高速にエッチングすることが可能となる。
以下に、工程ＳＴ３における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｃ４Ｆ8ガス：１０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍ
ＣＦ４ガス：５０ｓｃｃｍ〜１５０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：１０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：５００Ｗ〜２０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：５００Ｗ〜２０００Ｗ
一実施形態では、次いで、工程ＳＴ４が実行される。工程ＳＴ４では、処理容器１２内において酸素含有ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ４では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、一例では、酸素含有ガスとして、酸素ガスを含み得る。また、処理ガスは、希ガス（例えば、Ａｒガス）又は窒素ガスといった不活性ガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ４では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ４では、第１の高周波電源６２からの高周波の電力が下部電極ＬＥに供給される。なお、工程ＳＴ４では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給されなくてもよい。
工程ＳＴ４では、酸素の活性種が生成され、当該酸素の活性種によってマスクＭＫの開口ＭＯがその上端部分において広げられる。具体的には、図７に示すように、開口ＭＯの上端部分を画成するマスクＭＫの上側肩部がテーパ形状を呈するように、エッチングされる。これにより、以後の工程で生成される堆積物がマスクＭＫの開口ＭＯを画成する面に付着しても、当該開口ＭＯの幅の縮小量を低減させることができる。
なお、後述する工程ＳＴ１２は、各シーケンスにおいて形成される微量の堆積物を減少させるものであり、堆積物の過剰な減少を抑制する必要がある。一方、工程ＳＴ４では、マスクＭＫの開口ＭＯの上端部分の幅を広げるために実行されるものであり、その処理時間の短さが要求される。
以下に、工程ＳＴ４における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：３０ｍＴｏｒｒ（３．９９Ｐａ）〜２００ｍＴｏｒｒ（２６．６Ｐａ）
・処理ガス
Ｏ２ガス：５０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ
Ａｒガス：２００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：１００Ｗ〜５００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ〜２００Ｗ
次いで、方法ＭＴでは、第１領域Ｒ１をエッチングするために、シーケンスＳＱ１が一回以上実行される。シーケンスＳＱ１は、少なくとも第２領域Ｒ２が露出するときを含む期間において、第１領域Ｒ１をエッチングするために実行される。一実施形態では、シーケンスＳＱ１が複数回実行される。シーケンスＳＱ１は、工程ＳＴ１１、工程ＳＴ１２、及び、工程ＳＴ１３を含んでいる。
工程ＳＴ１１では、ウエハＷが収容された処理容器１２内で、処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ１１では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Ａｒガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ１１では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ１１では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。なお、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給されてもよい。この工程ＳＴ１１では、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、解離したフルオロカーボンが、ウエハＷの表面上に堆積して、図８に示すように堆積物ＤＰを形成する。
上述したように、工程ＳＴ１１では、堆積モードとなる条件が選択される。このため、一例では、フルオロカーボンガスとして、Ｃ４Ｆ６ガスが利用される。
以下に、工程ＳＴ１１における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｃ４Ｆ６ガス：２ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：１００Ｗ〜５００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ〜５０Ｗ
続く工程ＳＴ１２では、処理容器１２内において酸素含有ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ１２では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。一例では、この処理ガスは、酸素含有ガスとして、酸素ガスを含む。また、一例では、この処理ガスは、不活性ガスとして、Ａｒガスといった希ガスを含む。不活性ガスは、窒素ガスであってもよい。また、工程ＳＴ１２では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ１２では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。工程ＳＴ１２では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給されなくてもよい。
工程ＳＴ１２では、酸素の活性種が生成され、当該酸素の活性種によって、ウエハＷ上の堆積物ＤＰの量が、図９に示すように、適度に減少される。その結果、過剰な堆積物ＤＰによって開口ＭＯ及び上部開口ＵＯが閉塞されることが防止される。また、工程ＳＴ１２で利用される処理ガスでは、酸素ガスが不活性ガスによって希釈されているので、堆積物ＤＰが過剰に除去されることを抑制することができる。
以下に、工程ＳＴ１２における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｏ２ガス：２ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：１００Ｗ〜５００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ
一実施形態では、各シーケンスの工程ＳＴ１２、即ち一回の工程ＳＴ１２は２秒以上実行され、且つ、工程ＳＴ１２において堆積物ＤＰが１ｎｍ／秒以下のレートでエッチングされ得る。プラズマ処理装置１０のようなプラズマ処理装置を用いて上記シーケンスを実行するには、工程ＳＴ１１、工程ＳＴ１２、及び工程ＳＴ１３の各工程間の遷移のためのガスの切り換えに時間を要する。したがって、放電の安定に要する時間を考慮すると、工程ＳＴ１２は２秒以上実行される必要がある。しかしながら、このような時間長の期間における堆積物ＤＰのエッチングのレートが高すぎると、第２領域Ｒ２を保護するための堆積物が過剰に除去され得る。このため、工程ＳＴ１２において１ｎｍ／秒以下のレートで堆積物ＤＰがエッチングされる。これにより、ウエハＷ上に形成されている堆積物ＤＰの量を適度に調整することが可能となる。なお、工程ＳＴ１２における堆積物ＤＰのエッチングの１ｎｍ／秒以下のレートは、処理容器内の圧力、処理ガス中の酸素の希ガスによる希釈の度合い、即ち、酸素濃度、及び、プラズマ生成用の高周波の電力を、上述した条件から選択することによって達成され得る。
続く工程ＳＴ１３では、第１領域Ｒ１がエッチングされる。この工程ＳＴ１３では、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンと第１領域Ｒ１の酸化シリコンとの反応を促進させる処理が行われる。このため、工程ＳＴ１３では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、不活性ガスを含む。不活性ガスは、一例では、Ａｒガスといった希ガスであり得る。或いは、不活性ガスは、窒素ガスであってもよい。また、工程ＳＴ１３では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ１３では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。また、工程ＳＴ１３では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに供給される。
以下に、工程ＳＴ１３における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：１００Ｗ〜５００Ｗ
・高周波バイアスの電力：２０Ｗ〜３００Ｗ
工程ＳＴ１３では、不活性ガスのプラズマが生成され、イオンがウエハＷに対して引き込まれる。これにより、堆積物ＤＰ中に含まれるフルオロカーボンのラジカルと第１領域Ｒ１の酸化シリコンとの反応が促進され、第１領域Ｒ１がエッチングされる。この工程ＳＴ１３の実行により、図１０に示すように、第２領域Ｒ２によって提供される凹部内の第１領域Ｒ１がエッチングされ、下部開口ＬＯが形成される。
シーケンスＳＱ１の実行回数は、第２領域Ｒ２によって画成される凹部内の第１領域Ｒ１の膜厚等に依存して設定される。例えば、当該凹部内の第１領域Ｒ１を凹部の底までエッチングできれば、シーケンスＳＱ１の実行回数は１回であってもよい。この場合には、後述する工程ＳＴａの判定は不要であり、シーケンスＳＱ１の実行後、後述するシーケンスＳＱ２が実行される。
一実施形態では、シーケンスＳＱ１は繰り返して実行される。即ち、シーケンスＳＱ１が複数回実行される。この実施形態では、工程ＳＴａにおいて、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件はシーケンスＳＱ１が所定回数実行されている場合に満たされるものと判定される。工程ＳＴａにおいて、停止条件が満たされないと判定される場合には、工程ＳＴ１１からシーケンスＳＱ１が実行される。この実施形態では、シーケンスＳＱ１の繰り返しに伴い、図１１に示すように、工程ＳＴ１１では堆積物ＤＰがウエハＷ上に形成される。そして、図１２に示すように、工程ＳＴ１２では、堆積物ＤＰの量が減少される。そして、図１３に示すように、工程ＳＴ１３では更に第１領域Ｒ１がエッチングされ、下部開口ＬＯの深さが深くなる。最終的には、図１４に示すように、凹部の底にある第２領域Ｒ２が露出するまで第１領域Ｒ１がエッチングされる。一方、工程ＳＴａにおいて、停止条件が満たされると判定される場合には、次いで、シーケンスＳＱ２が一回以上実行される。
方法ＭＴのシーケンスＳＱ１で形成される堆積物ＤＰは、図１４に示すように、マスクＭＫ上及び第２領域Ｒ２の上面ＴＳ上のみならず、凹部を画成する第２領域Ｒ２の側壁面ＳＷＦに沿っても形成される。この堆積物ＤＰによって側壁面ＳＷＦに隣接する箇所で第１領域Ｒ１のエッチングは阻害される、その結果、シーケンスＳＱ１の実行後には、側壁面ＳＷＦに隣接する箇所において第１領域Ｒ１の残渣ＲＳが生じる。方法ＭＴでは、残渣ＲＳを除去すべく、シーケンスＳＱ２が一回以上実行される。シーケンスＳＱ２は工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２２を含んでいる。
工程ＳＴ２１では、ウエハＷが収容された処理容器１２内で、処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ２１では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Ａｒガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ２１では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ２１では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。これにより、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、解離したフルオロカーボンが、ウエハＷの表面上に堆積して、図１５に示すように堆積物ＤＰを形成する。
工程ＳＴ２１では、堆積モードとなる条件が選択される。このため、一例では、フルオロカーボンガスとして、Ｃ４Ｆ６ガスが利用される。また、一実施形態の工程ＳＴ２１では、プラズマの生成のために使用される高周波の電力が、工程ＳＴ１１でプラズマの生成のために使用される電力よりも大きい電力に設定される。
以下に、工程ＳＴ２１における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｃ４Ｆ６ガス：２ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜１５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：１００Ｗ〜７００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ〜５０Ｗ
続く工程ＳＴ２２では、処理容器１２内において酸素含有ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ＳＴ２２では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガスが供給される。一例では、この処理ガスは、酸素含有ガスとして、酸素ガスを含む。また、一例では、この処理ガスは、不活性ガスとして、Ａｒガスといった希ガスを含む。不活性ガスは、窒素ガスであってもよい。また、工程ＳＴ２２では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ２２では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。
一実施形態の工程ＳＴ２２では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが工程ＳＴ１１で使用される第２の高周波電源６４からの高周波バイアスの電力よりも低い電力に設定される。例えば、工程ＳＴ２２では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが０Ｗに設定される。また、一実施形態の工程ＳＴ２２では、処理容器１２内の空間の圧力が、工程ＳＴ１１における処理容器１２内の空間の圧力よりも高い圧力に設定される。
以下に、工程ＳＴ２２における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：４０ｍＴｏｒｒ（５．３３Ｐａ）〜１２０ｍＴｏｒｒ（１６．０Ｐａ）
・処理ガス
Ｏ２ガス：０．１ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：１０ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波の電力：２５Ｗ〜１００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ〜２５Ｗ
工程ＳＴ２２では、酸素の活性種が生成され、当該酸素の活性種によって堆積物ＤＰの量が減少される。また、不活性ガスのプラズマに由来する活性種によって、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンと残渣ＲＳとの反応が促進されて、図１６に示すように、残渣ＲＳが減少される。
シーケンスＳＱ２の実行回数は、残渣ＲＳが十分に除去される回数として予め設定されている。例えば、残渣ＲＳが十分に除去されるのであれば、シーケンスＳＱ２の実行回数は１回であってもよい。この場合には、後述する工程ＳＴｂの判定は不要であり、シーケンスＳＱ２の実行後、方法ＭＴは終了する。
一実施形態では、シーケンスＳＱ２は繰り返して実行される。即ち、シーケンスＳＱ２が複数回実行される。この実施形態では、工程ＳＴｂにおいて、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件はシーケンスＳＱ２が所定回数実行されている場合に満たされるものと判定される。工程ＳＴｂにおいて、停止条件が満たされないと判定される場合には、工程ＳＴ２１からシーケンスＳＱ２が実行される。一方、工程ＳＴｂにおいて、停止条件が満たされると判定される場合には、方法ＭＴは終了する。このとき、図１７に示すように、残渣ＲＳが除去され、下部開口ＬＯの底部における幅が広くなる。
以上説明した方法ＭＴでは、シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１１において形成される堆積物ＤＰが、第２領域Ｒ２に対しては当該第２領域Ｒ２を保護する膜として機能する。また、堆積物ＤＰは、第１領域Ｒ１に対しては工程ＳＴ１３において当該第１領域Ｒ１をエッチングするためのラジカルのソースとなる。したがって、シーケンスＳＱ１によれば、第２領域Ｒ２の浸食を抑制しつつ第１領域Ｒ１をエッチングすることが可能である。
また、シーケンスＳＱ２の工程２１では、第２領域Ｒ２を保護するために、また、第１領域Ｒ１の残渣を除去するためのラジカルのソースを形成するために、シーケンスＳＱ１の実行後のウエハＷ上にフルオロカーボンを含む堆積物ＤＰが更に形成される。続く工程ＳＴ２２では、側壁面ＳＷＦに沿って形成された堆積物ＤＰを減少させるために、酸素ガスのプラズマが生成される。また、工程ＳＴ２２では、不活性ガスのプラズマに由来する活性種によって堆積物ＤＰと残渣ＲＳとの反応が促進されて、当該残渣ＲＳが減少される。したがって、方法ＭＴによれば、第２領域Ｒ２の浸食が抑制され、第２領域Ｒ２によって画成される凹部内の第１領域Ｒ１の残渣が減少される。
また、シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１１及びシーケンスＳＱ２の工程ＳＴ２１では、第１領域Ｒ１のエッチングのためのラジカルのソースである堆積物ＤＰがウエハＷの略全表面上に形成される。この堆積物ＤＰは、フォーカスリングＦＲ上にも堆積する。したがって、第１領域Ｒ１をエッチングするラジカルのウエハＷの面内における濃度差が、小さくなる。その結果、第１領域Ｒ１のエッチングの面内均一性が向上される。
また、幅が異なる複数の開口を単一のウエハＷの第１領域Ｒ１に形成する場合には、広い開口が形成される箇所には多量の堆積物ＤＰが形成され、狭い開口が形成される領域には少量の堆積物が形成されるが、このような堆積物ＤＰの量の差異は、工程ＳＴ１２及び工程ＳＴ２２において低減される。その結果、これらの箇所におけるエッチングレートの差異が低減される。例えば、広い開口が形成される箇所において、堆積物ＤＰの量に起因してエッチングレートが低下すること、或いは、エッチングが停止することを抑制することができる。
一実施形態では、上述したように、工程ＳＴ２１においてプラズマの生成のために使用される高周波の電力が、工程ＳＴ１１においてプラズマの生成のために使用される高周波の電力より大きい電力に設定される。この実施形態によれば、凹部内の残渣ＲＳの除去に適した解離状体のフルオロカーボンを凹部内に供給することが可能となる。
また、一実施形態では、工程ＳＴ２２において設定される処理容器１２内の空間の圧力は、工程ＳＴ１１において設定される処理容器１２内の空間の圧力よりも高く、工程ＳＴ２２において下部電極ＬＥに供給される高周波バイアスの電力が、工程ＳＴ１１において下部電極ＬＥに供給される高周波バイアスの電力よりも小さい。即ち、この実施形態では、工程ＳＴ２２において高圧且つ低バイアスの条件が利用される。高圧且つ低バイアスの条件下では、低圧及び／又は高バイアスの条件に比して、活性種がより等方的にウエハＷに衝突する。したがって、側壁面ＳＷＦに沿って形成された堆積物ＤＰ及び残渣ＲＳの量を効率的に減少させることが可能となる。
更なる実施形態では、第２領域Ｒ２が露出されるときを含む期間に実行されるシーケンスＳＱ１（以下、「第１シーケンス」という）において第１領域Ｒ１がエッチングされる量が、以後に実行されるシーケンスＳＱ１（以下、「第２シーケンス」という）において第１領域Ｒ１がエッチングされる量よりも少なくなるように、シーケンスＳＱ１の繰り返しにおける条件が設定されてもよい。一例においては、第１シーケンスの実行時間長が、第２シーケンスの実行時間長よりも短く設定される。この例では、第１シーケンスにおける工程ＳＴ１１の実行時間長、工程ＳＴ１２の実行時間長、及び工程ＳＴ１３の実行時間長の比は、第２シーケンスにおける工程ＳＴ１１の実行時間長、工程ＳＴ１２の実行時間長、及び工程ＳＴ１３の実行時間長の比と同様に設定され得る。例えば、第１シーケンスでは、工程ＳＴ１１の実行時間長は２秒〜５秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１２の実行時間長は２秒〜５秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１３の実行時間長は５秒〜１０秒の範囲の時間長から選択される。また、第２シーケンスでは、工程ＳＴ１１の実行時間長は２秒〜１０秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１２の実行時間長は２秒〜１０秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１３の実行時間長は５秒〜２０秒の範囲の時間長から選択される。
工程ＳＴ１１で生成されるフルオロカーボンの解離種は、第２領域Ｒ２上に堆積して当該第２領域Ｒ２を保護するが、第１領域Ｒ１がエッチングされて第２領域Ｒ２が露出したときには、第２領域Ｒ２を微量ではあるもののエッチングすることがある。そこで、一実施形態では、第２領域Ｒ２が露出する期間において第１シーケンスが実行される。これにより、エッチング量が抑えられつつ堆積物ＤＰがウエハＷ上に形成され、当該堆積物ＤＰによって第２領域Ｒ２がより確実に保護される。しかる後に、エッチング量の多い第２シーケンスが実行される。したがって、この実施形態によれば、第２領域Ｒ２の浸食を更に抑制しつつ、第１領域Ｒ１をエッチングすることが可能となる。
また、第２シーケンスの実行の後に実行されるシーケンスＳＱ１（以下、「第３シーケンス」という）の工程ＳＴ１３では、高周波バイアスの電力が、第１シーケンス及び第２シーケンスの工程ＳＴ１３において利用される高周波バイアスの電力よりも、大きい電力に設定されてもよい。例えば、第１シーケンス及び第２シーケンスの工程ＳＴ１３では、高周波バイアスの電力が２０Ｗ〜１００Ｗの電力に設定され、第３シーケンスの工程ＳＴ１３では、高周波バイアスの電力が１００Ｗ〜３００Ｗの電力に設定される。なお、一例の第３シーケンスでは、工程ＳＴ１１の実行時間長は２秒〜１０秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１２の実行時間長は２秒〜１０秒の範囲の時間長から選択され、工程ＳＴ１３の実行時間長は５秒〜１５秒の範囲の時間長から選択される。このように、第３シーケンスの工程ＳＴ１３では比較的大きい電力の高周波バイアスが利用されるので、ウエハＷに引きつけられるイオンのエネルギーが高められる。その結果、下部開口ＬＯが深くても、当該下部開口ＬＯの深部までイオンを供給することが可能となる。
以下、別の実施形態に係るエッチング方法について説明する。図１８は、別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図１８に示す方法ＭＴ２は、工程ＳＴ１３の実行の後に実行される工程ＳＴ１４をシーケンスＳＱ１が更に含む点で、方法ＭＴと異なっている。なお、方法ＭＴ２がプラズマ処理装置１０を用いて実行される場合には、当該方法ＭＴ２の各工程におけるプラズマ処理装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
方法ＭＴ２の工程ＳＴ１４は、工程ＳＴ１２と同様の工程である。工程ＳＴ１４の処理における条件には、工程ＳＴ１２の処理に関して上述した条件が採用され得る。上述したように、工程ＳＴ１３ではウエハＷに対してイオンが引き込まれる。これにより、堆積物ＤＰを構成する物質がウエハＷから放出され、当該物質がウエハＷに再度付着する。ウエハＷに再付着した物質は、堆積物ＤＰを構成し、開口ＭＯ及び下部開口ＬＯの幅を狭めることがあり、場合によっては、開口ＭＯ及び下部開口ＬＯを閉塞させることがある。方法ＭＴ２では、工程ＳＴ１４の実行によって、図１０及び図１３に示したウエハＷが、酸素の活性種に晒される。これにより、開口ＭＯ及び下部開口ＬＯの幅を狭める堆積物ＤＰを減少させることができる。その結果、開口ＭＯ及び下部開口ＬＯの閉塞をより確実に防止することができる。
以下、更に別の実施形態に係るエッチング方法について説明する。図１９は、更に別の実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図１９に示す方法ＭＴ３は、工程ＳＴ５を更に含む点において方法ＭＴ及び方法ＭＴ２とは異なっている。なお、方法ＭＴ３がプラズマ処理装置１０を用いて実行される場合には、当該方法ＭＴ３の各工程におけるプラズマ処理装置１０の各部の動作は制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
方法ＭＴ３では、シーケンスＳＱ１は第２領域Ｒ２が露出するときを含む期間において実行される。即ち、第２領域Ｒ２が露出するときにおいて当該第２領域Ｒ２上に堆積物を形成して当該第２領域Ｒ２を十分に保護するよう、シーケンスＳＱ１が実行される。そして、シーケンスＳＱ１の実行後に、凹部の底まで第１領域Ｒ１をエッチングするために工程ＳＴ５が実行される。しかる後に、シーケンスＳＱ２が実行される。即ち、工程ＳＴ５は、シーケンスＳＱ１の一回以上の実行とシーケンスＳＱ２の一回以上の実行との間に実行される
工程ＳＴ５では、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器１２内に処理ガス（第２の処理ガス）が供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Ａｒガスを更に含み得る。また、この処理ガスは、酸素ガスを更に含み得る。また、工程ＳＴ５では、排気装置５０が作動され、処理容器１２内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ５では、第１の高周波電源６２からの高周波が下部電極ＬＥに供給される。また、第２の高周波電源６４からの高周波バイアスが下部電極ＬＥに対して供給される。
工程ＳＴ５では、処理ガスのプラズマが生成され、凹部内の第１領域Ｒ１が、フルオロカーボン及び／又はフッ素の活性種によってエッチングされる。この工程ＳＴ５においては、エッチングモードとなる条件が選択される。このため、一例では、工程ＳＴ５において利用されるフルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６ガスである。なお、工程ＳＴ５において利用されるフルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガス及びＣＦ４ガスのうち一種以上を含んでいてもよい。また、一例では、フルオロカーボンガスの解離度を高めるために、工程ＳＴ５において利用されるプラズマ生成用の高周波の電力は、工程ＳＴ１１において利用されるプラズマ生成用の高周波の電力よりも大きい電力に設定され得る。また、一例では、工程ＳＴ５において利用される高周波バイアスの電力も、工程ＳＴ１１の高周波バイアスの電力よりも大きい電力に設定され得る。この例によれば、ウエハＷに対して引き込まれるイオンのエネルギーが高められ、第１領域Ｒ１を高速にエッチングすることが可能となる。
以下に、工程ＳＴ５における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力：１０ｍＴｏｒｒ（１．３３Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６５Ｐａ）
・処理ガス
Ｃ４Ｆ６ガス：２ｓｃｃｍ〜１０ｓｃｃｍ
Ａｒガス：５００ｓｃｃｍ〜２０００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：２ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍ
・プラズマ生成用の高周波電力：１００Ｗ〜５００Ｗ
・高周波バイアス電力：２０Ｗ〜３００Ｗ
・電源７０の電圧：０Ｖ〜９００Ｖ
方法ＭＴ３では、シーケンスＳＱ１の実行によって形成された堆積物ＤＰによって第２領域Ｒ２が保護された状態で、工程ＳＴ５が実行される。工程ＳＴ５では、フルオロカーボンガスのプラズマにより第１領域が更にエッチングされる。この工程ＳＴ５における第１領域Ｒ１のエッチングレートは、シーケンスＳＱ１における第１領域Ｒ１のエッチングのレートよりも高い。したがって、方法ＭＴ３によれば、より短縮された時間で第１領域Ｒ１を凹部の底までエッチングすることができる。また、方法ＭＴ３によれば、工程ＳＴ５の実行の後に残渣ＲＳを減少させることが可能となる。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＴ、方法ＭＴ２、及び方法ＭＴ３の各工程では、プラズマ生成用の高周波は下部電極ＬＥではなく上部電極３０に供給されてもよい。また、方法ＭＴ、方法ＭＴ２、及び方法ＭＴ３の実施には、プラズマ処理装置１０以外のプラズマ処理装置を用いることができる。例えば、方法ＭＴ、方法ＭＴ２、及び方法ＭＴ３の実施に、誘導結合型のプラズマ処理装置、又は、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置のように、任意のプラズマ処理装置を用いることが可能である。
また、シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ１１、工程ＳＴ１２、及び工程ＳＴ１３の実行順序が変更されてもよい。例えば、シーケンスＳＱ１において、工程ＳＴ１３の実行後に工程ＳＴ１２が実行されてもよい。
また、方法ＭＴ、方法ＭＴ２、及び方法ＭＴ３から工程ＳＴ３が省略されてもよい。この場合には、上部開口ＵＯの形成のために工程ＳＴ３の代りにシーケンスＳＱ１を実行することが可能である。
以下、方法ＭＴの評価のために行った実験例１〜３について説明するが、本発明はこれら実験例に限定されるものでない。
実験例１〜３では、図２０の（ａ）に示すウエハＷＥを準備した。ウエハＷＥは、基板ＳＢ上にシリコン酸化膜ＯＸを有し、当該シリコン酸化膜ＯＸ上にマスクＭＫＥを有するものであった。シリコン酸化膜ＯＸの膜厚は２μｍであり、マスクＭＫＥの開口の幅は１９ｎｍであった。実験例１〜３では、プラズマ処理装置１０を用いて、ウエハＷＥに対して、シーケンスＳＱ１を１２回実行し、次いで、シーケンスＳＱ２を実行した。実験例１〜３のシーケンスＳＱ２の実行回数はそれぞれ、６回、１２回、１８回であった。また、比較実験例において、ウエハＷＥを準備し、プラズマ処理装置１０を用いて、当該ウエハＷＥに対してシーケンスＳＱ１を１２回実行した。比較実験例ではシーケンスＳＱ２は実行しなかった。
実験例１〜３及び比較実験例におけるシーケンスＳＱ１の条件を示す。
＜工程ＳＴ１１＞
処理容器１２内の空間の圧力：２０ｓｃｃｍ（２．６６Ｐａ）
Ｃ４Ｆ６ガス流量：４ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：７５０ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の高周波：４０ＭＨｚ、３００Ｗ
高周波バイアス：１３ＭＨｚ、５０Ｗ
処理時間：１０秒
＜工程ＳＴ１２＞
処理容器１２内の空間の圧力：８０ｓｃｃｍ（１０．６Ｐａ）
Ａｒガス流量：１００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の高周波：４０ＭＨｚ、５０Ｗ
高周波バイアス：１３ＭＨｚ、０Ｗ
処理時間：４秒
＜工程ＳＴ１３＞
処理容器１２内の空間の圧力：２０ｓｃｃｍ（２．６６Ｐａ）
Ａｒガス流量：９５０ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の高周波：４０ＭＨｚ、５００Ｗ
高周波バイアス：１３ＭＨｚ、５０Ｗ
処理時間：４秒
実験例１〜３のシーケンスＳＱ２の条件を示す
＜工程ＳＴ２１＞
処理容器１２内の空間の圧力：２０ｓｃｃｍ（２．６６Ｐａ）
Ｃ４Ｆ６ガス流量：４ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：７５０ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の高周波：４０ＭＨｚ、５００Ｗ
高周波バイアス：１３ＭＨｚ、０Ｗ
処理時間：１０秒
＜工程ＳＴ２２＞
処理容器１２内の空間の圧力：８０ｓｃｃｍ（１０．６Ｐａ）
Ａｒガス流量：１００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
プラズマ生成用の高周波：４０ＭＨｚ、５０Ｗ
高周波バイアス：１３ＭＨｚ、０Ｗ
処理時間：４秒
実験例１〜３及び比較実験例では、上述した条件での処理によってシリコン酸化膜ＯＸをエッチングした後にアッシング処理を行った。そして、実験例１〜３及び比較実験例では、図２０の（ｂ）に示すように、ウエハＷＥのシリコン酸化膜ＯＸに形成された開口の上端の幅ＵＷ、及び当該開口の底部の幅ＢＷを、当該ウエハＷＥのＳＥＭ画像から測定した。その結果、実験例１では、幅ＵＷは２１．６ｎｍ、幅ＢＷは１２．７ｎｍであった。実験例２では、幅ＵＷは２２．２ｎｍ、幅ＢＷは１５．９ｎｍであった。実験例３では、幅ＵＷは２３．５ｎｍ、幅ＢＷは１９．７ｎｍであった。また、比較実験例では、幅ＵＷは２１．０ｎｍ、幅ＢＷは６．４ｎｍであった。したがって、実験例１〜３では、比較実験例に比して、開口の底部の幅を広げることが可能であることが確認された。
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、３０…上部電極、ＰＤ…載置台、ＬＥ…下部電極、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、４０…ガスソース群、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、Ｃｎｔ…制御部、Ｗ…ウエハ、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、ＭＫ…マスク、ＤＰ…堆積物、ＲＳ…残渣。

Claims (5)

  1. 酸化シリコンから構成された第１領域を窒化シリコンから構成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法であって、
    前記第２領域は凹部を画成し、前記第１領域は前記凹部を埋め、且つ前記第２領域を覆うように設けられており、前記第１領域上にはマスクが設けられており、
    該方法は、
    前記第１領域をエッチングするために、第１シーケンスを一回以上実行する工程と、
    前記第１領域を更にエッチングするために、第２シーケンスを一回以上実行する工程と、
    を含み、
    前記第１シーケンスが、
    プラズマ処理装置の処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第１工程であり、前記第１領域及び前記第２領域を有する被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該第１工程と、
    前記堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルによって前記第１領域をエッチングする第２工程と、
    を含み、
    第２シーケンスを一回以上実行する前記工程は、第１シーケンスを一回以上実行する前記工程によって処理された前記被処理体に対して実行され、
    前記第２シーケンスは、
    前記処理容器内において、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第３工程であり、前記第１領域及び前記第２領域を有する被処理体上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該第３工程と、
    前記処理容器内において酸素ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第４工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記第３工程において前記プラズマの生成のために使用される高周波の電力が、前記第１工程において前記プラズマの生成のために使用される高周波の電力より大きい、請求項１に記載の方法。
  3. 前記処理容器において前記被処理体は載置台上に載置され、
    前記第４工程において設定される前記処理容器内の空間の圧力は、前記第１工程において設定される前記処理容器内の空間の圧力よりも高く、
    前記第４工程において前記載置台に供給される高周波バイアスの電力が、前記第１工程において前記載置台に供給される高周波バイアスの電力よりも小さい、
    請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記第１シーケンスは、前記処理容器内において酸素ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する工程を更に含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  5. 第１シーケンスを一回以上実行する前記工程が、前記第２領域が露出するときを含む期間において実行され、
    第１シーケンスを一回以上実行する前記工程と第２シーケンスを一回以上実行する前記工程との間において、前記処理容器内において生成したフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマにより前記第１領域を前記凹部の底までエッチングする工程を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
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