JP6230954B2 - エッチング方法 - Google Patents

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る。

半導体デバイスの製造においては、被処理体の一部領域を選択的に除去する処理が行われることがある。例えば被処理体から酸化シリコン膜を選択的に除去する方法として、下記の特許文献１に記載された方法が知られている。

特許文献１に記載された方法では、化学処理チャンバ内においてＨＦ及びＮＨ_３と酸化シリコンとが反応することにより、（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６が生成される。即ち、当該反応により、酸化シリコン膜の表面が変質する。次いで、被処理体を化学処理チャンバとは別の熱処理チャンバに搬送し、当該熱処理チャンバ内において被処理体を加熱することによって、変質した領域の（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６を熱分解させる。特許文献１に記載された処理では、このような変質と熱分解によって酸化シリコン膜を選択的に除去している。また、特許文献２には、ＮＨ_３及びＮＦ_３を含有するガスのプラズマによって、炭素含有膜を変質させ、変質した領域を熱分解によって除去する処理が記載されている。

特表２００７−５１５０７４号公報 特表２０１３−５０３４８２号公報

上記特許文献１に記載の方法では、熱処理によって変質された領域を除去するために、化学処理チャンバ内において酸化シリコン膜の表面を変質させた後に、当該被処理体を化学処理チャンバから熱処理チャンバに搬送する必要がある。このため、特許文献１に記載の方法では、被処理体を搬送する分だけ被処理体の処理スループットが低下し、その結果、生産性が低下することになる。

したがって、当技術分野においては、スループットを低下させることなく、酸化シリコンから構成される領域を選択的にエッチングすることが可能なエッチング方法が要請されている。

一側面においては、プラズマ処理装置の処理容器内において、酸化シリコンから構成された領域を有する被処理体から該領域を選択的にエッチングする方法が提供される。この方法は、（ａ）処理容器内において、水素、窒素、及びフッ素を含有するガスのプラズマを生成し、前記酸化領域を変質させて、変質領域を形成する工程（以下、「工程（ａ）」という）と、（ｂ）変質領域を形成する工程の後、処理容器内において二次電子を被処理体に照射することによって変質領域を除去する工程であり、処理容器内に正イオンを有するプラズマを生成し、且つ、プラズマ処理装置の上部電極に負の直流電圧を印加することで、正イオンを該上部電極に衝突させ、該上部電極から二次電子を放出させる、該工程（以下、「工程（ｂ）」という）と、を含む。一形態の工程（ａ）においては、Ｈ_２、Ｎ_２、及びＮＦ_３を含有するガス、或いは、ＮＨ_３及びＮＦ_３を含有するガスのプラズマを生成してもよい。一形態の工程（ｂ）においては、処理容器内において不活性ガスのプラズマを生成してもよい。また、一形態では、工程（ａ）及び工程（ｂ）は複数回繰り返されてもよい。

上記方法では、工程（ａ）において水素、窒素、及びフッ素を含有するガスのプラズマにより、前記酸化領域に変質領域が形成される。次いで、工程（ｂ）において、被処理体に二次電子が照射される。工程（ｂ）においては、この二次電子の運動エネルギーにより被処理体の変質領域が昇華され、当該変質領域が選択的に除去される。この方法では、工程（ａ）及び工程（ｂ）を同一の処理容器内で実施することができるので、被処理体を熱処理チャンバといった別な処理容器に搬送する必要がない。よって、この方法では、スループットを低下させることなく、酸化シリコンから構成される領域を選択的にエッチングすることが可能となる。更に、二次電子は高い直進性を有して被処理体に照射されるので、熱処理により変質領域を除去する従来方法と比べて、被処理体から高い異方性を有して前記酸化領域を除去することができる。

一形態では、被処理体は窒化シリコンから構成された窒化領域を更に有し、工程（ｂ）の後に、（ｃ）窒化領域上に、領域上に形成される保護膜よりも厚い保護膜を形成する工程であり、被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒す、該工程（以下、「工程（ｃ）」という）と、（ｄ）領域をエッチングする工程であり、フルオロカーボンガスのプラズマに被処理体を晒す、該工程（以下、「工程（ｄ）」という）と、を更に含み、工程（ｃ）において被処理体を載置する載置台に供給される高周波バイアス電力が、工程（ｄ）において載置台に供給される高周波バイアス電力よりも小さく、工程（ｃ）において、被処理体の温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定されてもよい。一形態では、工程（ｃ）において、載置台に高周波バイアス電力が供給されないようにしてもよい。

６０℃以上２５０℃以下の温度環境下では、前記窒化領域上に形成されるフルオロカーボン系の保護膜の厚みは、前記酸化領域上に形成される当該保護膜の厚みよりも大きくなる。また、比較的低いバイアス電力が供給された状態では、前記窒化領域のエッチングレートは低くなる。したがって、上記方法によれば、工程（ｃ）において厚い保護膜を前記窒化領域上に形成することができ、工程（ｄ）において選択的に前記酸化領域をエッチングする際に前記窒化領域の削れを抑制することが可能となる。

一形態では、前記窒化領域は前記酸化領域内に埋め込まれており、工程（ｃ）及び工程（ｄ）は、工程（ａ）及び工程（ｂ）により前記窒化領域が露出した後に行われてもよい。この形態では、工程（ａ）及び工程（ｂ）の実行の後、工程（ｃ）及び工程（ｄ）を実行することにより、前記窒化領域が露出した後にも、当該窒化領域の損傷を抑制しつつ、前記酸化領域をエッチングすることが可能となる。

一形態では、工程（ｃ）では、フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、及びＣ_６Ｆ_６のうち少なくとも一種を含有するガスが用いられてもよい。また、一形態では、工程（ｃ）及び工程（ｄ）が交互に繰り返されてもよい。

一形態では、工程（ｂ）の後に、（ｅ）被処理体をフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマに晒す工程であり、前記酸化領域をエッチングし、且つ該領域上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該工程（以下、「工程（ｅ）」という）と、（ｆ）堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程（以下、「工程（ｆ）」という）と、を更に含み、該方法では、工程（ｅ）と工程（ｆ）とが、交互に繰り返されてもよい。

この形態では、工程（ｅ）において生成されるフルオロカーボンガスのプラズマによって前記酸化領域がエッチングされ、当該領域上に堆積物が形成される。次いで、工程（ｆ）において、堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルを用いて前記酸化領域が更にエッチングされる。また、この工程（ｆ）では、堆積物の量が減少する、したがって、更に工程（ｅ）を行うことにより、前記酸化領域のエッチングが更に進行する。かかる工程（ｅ）及び工程（ｆ）が交互に繰り返されることにより、前記酸化領域、即ちシリコン酸化膜のエッチングの停止を防止することが可能となる。その結果、シリコン酸化膜のエッチングを継続して行うことが可能となる。

一形態では、フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程では、希ガスのプラズマに被処理体が晒されてもよい。この形態では、希ガス原子のイオンが堆積物に衝突することにより、当該堆積物中のフルオロカーボンラジカルが前記酸化領域をエッチングする。なお、一形態の工程（ｆ）においては、フルオロカーボンガスが実質的に供給されなくてもよい。

一形態では、被処理体は、窒化シリコンから構成された窒化領域を更に有し、該窒化領域は前記酸化領域内に埋め込まれており、工程（ｅ）及び工程（ｆ）は、工程（ａ）及び工程（ｂ）により前記窒化領域が露出した後に行われてもよい。このような形態では、工程（ａ）及び工程（ｂ）の実行の後、工程（ｅ）及び工程（ｆ）を実行することにより、前記窒化領域が露出した後にも、当該窒化領域の損傷を抑制しつつ、前記酸化領域をエッチングすることが可能となる。

本発明の一側面及び実施形態によれば、スループットを低下させることなく、酸化シリコンから構成される領域を選択的にエッチングすることができる。

第１実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 被処理体の一例を示す断面図である。 第１実施形態に係るエッチング方法の実施に利用可能なプラズマ処理装置を示す図である。 第１実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。 第１実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。 第１実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。 第１実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。 第２実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 第２実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。 第２領域のエッチング量及び第１領域のサイドエッチング量を説明するための図である。

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。

（第１実施形態）
図１は、第１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ＭＴ１は、酸化シリコンから構成された第１領域を選択的にエッチングする方法である。この方法ＭＴ１は、一例においては、図２に示す被処理体に自己整合的にホールを形成するために利用することができる。

図１に示すように、方法ＭＴ１では、まず工程ＳＴ１が行われる。工程ＳＴ１では被処理体Ｗ（以下、「ウエハＷ」という）が準備される。準備されたウエハＷは、後述する載置台ＰＤ上に載置される。ウエハＷの一例を図２に示す。図２に示すウエハＷは、下地層１００、複数の隆起領域１０２、第２領域１０４（窒化領域）、第１領域１０６（酸化領域）、及び、マスク１０８を有している。このウエハＷは、例えば、フィン型電界効果トランジスタの製造中に得られる生産物であり得る。

下地層１００は、例えば、多結晶シリコンから構成され得る。下地層１００は、一例においてはフィン領域であり、略直方体形状を有している。複数の隆起領域１０２は、下地層１００上に設けられており、互いに略平行に配列されている。これら隆起領域１０２は、例えば、ゲート領域であり得る。第２領域１０４は、窒化シリコンから構成されており、隆起領域１０２を覆うように設けられている。また、複数の隆起領域１０２は、第１領域１０６内に埋め込まれている。即ち、第１領域１０６は、第２領域１０４を介して隆起領域１０２を覆うように設けられている。この第１領域１０６は、酸化シリコンから構成されている。第１領域１０６上には、マスク１０８が設けられている。マスク１０８は、隣接する隆起領域１０２間の上方において開口するパターンを有している。このマスク１０８は、有機膜から構成されている。なお、マスク１０８は、フォトリソグラフィによって作成することが可能である。

ウエハＷに対して方法ＭＴ１を実施すると、ウエハＷの第１領域１０６を第２領域１０４に対して選択的にエッチングすることができ、隣接する隆起領域１０２の間の領域においてホールを自己整合的に形成することができる。形成されたホールは、隣接する隆起領域１０２の間の領域を通って下地層１００の表面まで延在する。かかるホールは、例えば、フィン領域のソース又はドレインに、接続するコンタクト用のホールとなり得る。

以下、方法ＭＴ１の実施に利用可能な一実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図３は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す図である。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の内壁面は、例えば、陽極酸化処理されたアルミニウムから構成されている。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、略円盤形状をなしている。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一対の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には、冷媒が循環するよう、供給される。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には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、載置台ＰＤの温度が調整され、当該載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整されるようになっている。

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。これら上部電極３０と下部電極ＬＥ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、電極板３４及び電極支持体３６を含み得る。電極板３４は処理空間Ｓに面しており、当該電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。この電極板３４は、一実施形態では、シリコンから構成されている。

電極支持体３６は、電極板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。この電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。電極支持体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、電極支持体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、第１のガス、第２のガス、第３のガス、第４のガス、不活性ガス、及び、希ガスのガスソースといった複数のガスソースを含んでいる。第１のガスは、水素、窒素、及び、フッ素を含有するガスである。例えば第１のガスは、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガス、及びＮＦ_３ガスの混合ガス、或いは、ＮＨ_３ガス及びＮＦ_３ガスの混合ガスであり得る。また、第１のガスは、更に、Ａｒガスといった希ガスを含み得る。第２のガス及び第３のガスは、フルオロカーボンを含有するガスである。また、第２のガス及び第３のガスは、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、及びＣ_６Ｆ_６のうち少なくとも一種を含有するガスである。また、第２のガス、第３のガス、及び第４のガスは、更に、Ａｒガスといった希ガス、及び、Ｏ_２ガスを含み得る。また、不活性ガスは、Ａｒガスといった希ガス、又は、Ｎ_２ガスであり得る。なお、ガスソース群４０は、Ｈ_２ガス、Ｈｅガスといった上述したガスとは別のガスのガスソースを含んでいていてもよい。

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Ｙ_２Ｏ_３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は、例えば、アルミニウム材にＹ_２Ｏ_３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、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、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。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である。

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第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては１３ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。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である。

また、プラズマ処理装置１０は、直流電源７０を更に備えている。直流電源７０は、上部電極３０に接続されている。直流電源７０は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極３０に与えることが可能である。直流電源７０に負の直流電圧が与えられると、処理空間Ｓに存在する正イオンが、電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子が放出される。

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。具体的に、制御部Ｃｎｔは、バルブ群４２、流量制御器群４４、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、直流電源７０、ヒータ電源ＨＰ、及びチラーユニットに接続されている。

制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガスソース群から供給されるガスの選択及び流量、排気装置５０の排気、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からの電力供給、直流電源７０からの負の直流電圧供給、ヒータ電源ＨＰの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量及び冷媒温度を制御することが可能である。

再び図１を参照し、制御部Ｃｎｔの各種制御と共に、方法ＭＴ１の各工程について詳細に説明する。以下の説明においては、図４、図５、図６、及び図７を参照する。図４、図５、図６、及び図７は、第１実施形態に係るエッチング方法の各工程の実行後の状態の被処理体を示す断面図である。

図１に示すように、方法ＭＴ１では、次いで工程ＳＴ２が行われる。工程ＳＴ２では、第１領域１０６を変質させることにより、変質領域が形成される。具体的には、工程ＳＴ２では、ウエハＷが、水素、窒素、及びフッ素を含有するガスのプラズマに晒される。工程ＳＴ２に用いられるガスは、上述した第１のガスであり、例えば、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガス、及びＮＦ_３ガスの混合ガス、或いは、ＮＨ_３ガス及びＮＦ_３ガスの混合ガスであり得る。また、第１のガスは、Ａｒガスといった希ガスを含み得る。第１のガスのプラズマにウエハＷが晒されると、第１領域１０６を構成する酸化シリコンがケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＳｉＦ_６）に変質する。これにより、図４（ａ）に示すように、第１領域１０６の少なくとも一部が変質領域１０６ａへと変質する。

プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ２を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第１のガスを供給するようにバルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、第１のガスを励起させるため、高周波電力を下部電極ＬＥに供給するように第１の高周波電源６２を制御する。

工程ＳＴ２では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４００ｍＴｏｒｒ〜６００ｍＴｏｒｒ（５３．３３Ｐａ〜７９．９９Ｐａ）の圧力に設定される。また、第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、８００Ｗ〜１２００Ｗの間の電力に設定される。また、工程ＳＴ２では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、第１のガスとして、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガス、及びＮＦ_３ガスの混合ガスを用いた場合には、第１のガス中のＮＦ_３ガスとＨ_２ガスの分圧は、１：２〜１：１０の範囲内の分圧、例えば、１：２．５の分圧に制御される。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、０℃の温度に制御される。このため、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御して、載置台ＰＤの温度を調整することができる。また、工程ＳＴ２の処理時間は、３０秒〜６０秒とすることができる。

次いで、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ３が行われる。工程ＳＴ３では、ウエハＷに対して二次電子が照射されることにより変質領域１０６ａが除去される。プラズマ処理装置１０で工程ＳＴ３を行う場合には、プラズマ処理装置１０のガスソース群４０から処理ガスが供給され、排気装置５０により処理容器１２内の圧力が設定値に減圧される。工程ＳＴ３で用いられる処理ガスは、その励起時に正イオンを生じさせることが可能なものであり、例えばＡｒガス等の希ガス、Ｎ_２ガスといった不活性ガスであり得る。また工程ＳＴ３では、処理ガスとしてＨ_２ガスを用いてもよい。また、工程ＳＴ３では、直流電源７０からプラズマ処理装置１０の上部電極３０に負の直流電圧が印加される。さらに、工程ＳＴ３では、処理ガスを励起させるために、第１の高周波電源６２から高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。これにより、処理容器１２内において処理ガスに由来する正イオンを有するプラズマが生成される。なお、工程ＳＴ３では、必要に応じて、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力が下部電極ＬＥに供給されてもよい。

一例では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４０ｍＴｏｒｒ〜６０ｍＴｏｒｒ（５．３３Ｐａ〜７．９９Ｐａ）の圧力に設定される。第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、２００Ｗ〜４００Ｗの間の電力に設定される。工程ＳＴ３では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、工程ＳＴ３では、直流電源７０からプラズマ処理装置１０の上部電極３０に絶対値が１０００Ｖの負の直流電圧が印加される。なお、工程ＳＴ３において上部電極３０に印加される負の直流電圧は、少なくとも絶対値が５００Ｖ以上であればよく、例えば８００Ｖ〜１２００Ｖの範囲内の負の直流電圧であってもよい。また、Ａｒガスが３００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの流量で処理容器１２内に供給される。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、４０℃の温度に制御される。また、工程ＳＴ３の処理時間は、２０秒〜４０秒とすることができる。

図４（ｂ）は、工程ＳＴ３の原理を説明するための図である。同図において、円によって囲まれた「＋」は正イオンを示しており、円によって囲まれた「−」が二次電子を示している。処理空間Ｓに処理ガス供給され、第１の高周波電源６２から高周波電力が下部電極ＬＥに供給されると、処理ガスが励起され、処理空間Ｓ内において正イオンを有するプラズマが発生する。処理空間Ｓに正イオンを有するプラズマが生成されている状態において上部電極３０に負の直流電圧が印加されると、図４（ｂ）に示すように、正イオンは上部電極３０の電極板３４に衝突する。これにより、上部電極３０から二次電子が放出され、当該二次電子がウエハＷに照射される。二次電子がウエハＷの表面に照射されると、二次電子の運動エネルギーにより変質領域１０６ａのケイフッ化アンモニウムが昇華する。これにより、図５（ａ）に示すように、工程ＳＴ３において変質領域１０６ａが除去される。

上述した工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３は、第２領域１０４が露出するまで、交互に所定回数（例えば、７回）実行される。方法ＭＴ１では、工程ＳＴ４において、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３の実行回数が、停止条件、即ち、所定回数を超えるという条件を満たすか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３の実行が終了する。このように工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３が交互に所定回数実行されることにより、図５（ｂ）に示すように、第１領域１０６が部分的に除去され、第２領域１０４が露出する。また、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３は、第１領域１０６に対して選択的に作用するので、第２領域１０４が露出した後にも、第２領域１０４の損傷が抑制される。更に、工程ＳＴ３では、高い直進性を有する二次電子が被処理体Ｗに照射されるので、第１領域１０６の膜厚方向（即ち、下地層１００に対して垂直な方向）に対して垂直な方向に対してエッチングが進行することが抑制される。その結果、高い異方性でウエハＷから第１領域１０６を除去することができる。このため、第１領域１０６のうちマスク１０８の下方に位置する領域が除去されることを抑制することができる。

次いで、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ５が行われる。工程ＳＴ５では、第２領域１０４及び第１領域１０６上に保護膜が形成される。この工程ＳＴ５では、第２領域１０４上に形成される保護膜の厚みが第１領域１０６上に形成される保護膜の厚みより厚くなるように、保護膜の形成が調整される。

具体的に、工程ＳＴ５では、ウエハＷがフルオロカーボンガス、即ち、フルオロカーボンを含有する上述の第２のガスのプラズマに晒される。この工程ＳＴ５では、下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力が、後述する工程ＳＴ６において下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力よりも小さい電力となるように調整される。例えば、工程ＳＴ５では、下部電極ＬＥに高周波バイアス電力が供給されない。これにより、第２領域１０４のエッチングレートが低くなり、第２領域１０４は実質的にはエッチングされなくなる。

また、工程ＳＴ５では、ウエハＷの温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定される。これにより、図６（ａ）に示すように、フルオロカーボン系の保護膜ＰＦが第２領域１０４及び第１領域１０６上に形成され、第１領域１０６上の保護膜ＰＦの厚みよりも第２領域１０４上の保護膜ＰＦの厚みが厚くなる。なお、２５０℃を超える温度領域では、マスク１０８のガラス転移温度となり、また、当該温度では、第１領域１０６に形成される保護膜の厚みと第２領域１０４の保護膜の厚みの差が少なくなる。また、６０℃より低い温度でも、第１領域１０６に形成される保護膜の厚みと第２領域１０４の保護膜の厚みの差が少なくなる。

プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ５を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第２のガスを供給するように、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波電力が供給されるように第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、高周波バイアス電力が低い電力となるように、例えば、高周波バイアス電力が供給されないように、第２の高周波電源６４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御することにより、載置台ＰＤの温度を調整し、これによりウエハＷの温度を調整する。

例えば、工程ＳＴ５では、処理容器１２内の圧力は、１０ｍＴｏｒｒ〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ〜４Ｐａ）の圧力に設定される。また、工程ＳＴ５では、第１の高周波電源６２から、６０ＭＨｚ且つ５００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、第２のガス中のＣ_４Ｆ_６ガス、Ａｒガス、Ｏ_２ガスの流量はそれぞれ、１５ｓｃｃｍ〜２５ｓｃｃｍの流量、５００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの流量、１０ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍの流量に設定される。また、工程ＳＴ５の処理時間は、１０秒〜２０秒である。

次いで、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ６が行われる。工程ＳＴ６では、第１領域１０６がエッチングされる。本例においては、隣接する隆起領域１０２の間に存在する第１領域１０６がエッチングされる。

具体的に、工程ＳＴ６では、ウエハＷがフルオロカーボンガス、即ち、フルオロカーボンを含有する上述の第３のガスのプラズマに晒される。この工程ＳＴ６では、下部電極ＬＥに比較的高い高周波バイアス電力が供給される。これにより、比較的薄い保護膜ＰＦがその上に形成されている第１領域１０６が、図６（ｂ）に示すように、エッチングされる。

プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ６を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第３のガスを供給するように、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波電力が供給されるように第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波バイアス電力が供給されるように第２の高周波電源６４を制御する。

例えば、工程ＳＴ６では、処理容器１２内の圧力は、１０ｍＴｏｒｒ〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ〜４Ｐａ）の圧力に設定される。また、工程ＳＴ６では、第１の高周波電源６２から、６０ＭＨｚ且つ５００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、工程ＳＴ６では、第２の高周波電源６４から、１０００Ｗ〜２０００Ｗの高周波バイアス電力が下部電極ＬＥに供給される。また、第３のガス中のＣ_４Ｆ_６ガス、Ａｒガス、Ｏ_２ガスの流量はそれぞれ、１５ｓｃｃｍ〜２５ｓｃｃｍの流量、５００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの流量、１０ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍの流量に設定される。また、工程ＳＴ６の処理時間は、１０秒〜３０秒である。なお、工程ＳＴ６におけるウエハＷの温度は、工程ＳＴ５のウエハＷの温度と同じ温度であってもよく、或いは、工程ＳＴ５のウエハＷの温度よりも低い温度であってもよい。

方法ＭＴ１では、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６が交互に所定回数実行される。方法ＭＴ１では、工程ＳＴ７において、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６の実行回数が停止条件、即ち、所定回数を超えるという条件を満たすか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６の実行が終了する。このように工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６が交互に所定回数実行されることにより、図６（ｃ）に示すように、隣接する隆起領域１０２の間に存在する第１領域１０６が、ある深さまでエッチングされる。なお、図６（ｃ）では、第１領域１０６のエッチングは下地層１００まで達していないが、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６は、第１領域１０６のエッチングが下地層１００に達するまで実行されてもよい。

以上の工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６を行うことにより、露出直後において保護膜が形成されていない第２領域１０４の削れを抑制しつつ、第１領域１０６をエッチングすることが可能となる。かかる工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６を所定回数実行すると、第２領域１０４上には保護膜ＰＦが維持される。また、フルオロカーボンを含有するガスのエッチングでは、第１領域１０６上への保護膜の形成と第１領域１０６のエッチングとが同時に進行する。したがって、工程ＳＴ５及び工程ＳＴ６を所定回数実行した後に、工程ＳＴ６と同様のエッチングによって、第１領域１０６をエッチングすることができる。これにより、第１領域１０６のエッチングレートを高めることが可能である。

具体的に、方法ＭＴ１は、工程ＳＴ８を含んでいる。工程ＳＴ８では、工程ＳＴ６と同様の条件で、隣接する隆起領域１０２の間に存在する第１領域１０６のエッチングが進められる。この工程ＳＴ８をプラズマ処理装置１０を用いて行う場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ６における制御と同様の制御を実行することができる。この工程ＳＴ８を行うと図７（ａ）に示すように、ウエハＷには、下地層１００まで達するホールが形成される。但し、図７（ａ）に示すように、下地層１００と第２領域１０４によって囲まれた隅部には、酸化シリコンから構成された残渣１０６ｂ（酸化領域）が残されることがある。

方法ＭＴ１では、残渣１０６ｂを除去するために、工程ＳＴ９及び工程ＳＴ１０を更に行うことができる。工程ＳＴ９は工程ＳＴ２と同様の工程であり、工程ＳＴ１０は工程ＳＴ３と同様の工程である。また、プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ９及び工程ＳＴ１０を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３で述べた制御を実行することができる。

方法ＭＴ１では、工程ＳＴ９により、図７（ｂ）に示すように、残渣１０６ｂを変質させて変質領域１０６ｃを形成することができる。また、工程ＳＴ１０により、図７（ｃ）に示すように、変質領域１０６ｃを除去することができる。工程ＳＴ９及び工程ＳＴ１０は交互に複数回繰り返されてもよい。これにより、方法ＭＴ１によれば、隣接する隆起領域１０２の間において自己整合的にホールＨＬを形成することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るエッチング方法について説明する。図８は、第２実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図８に示す方法ＭＴ２は、酸化シリコンから構成された第１領域を選択的にエッチングする方法である。この方法ＭＴ２は、一例においては、図２に示す上述の被処理体に自己整合的にホールを形成するために利用することができる。また、方法ＭＴ２は、上述したプラズマ処理装置１０を用いて実施することができる。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。

方法ＭＴ２では、まず工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４が行われる。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３、及び工程ＳＴ４と同様の工程である。方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４が行われることで、図５（ｂ）に示すように、第１領域１０６が部分的に除去され、第２領域１０４が露出したウエハＷが得られる。

次いで、方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２５が行われる。工程ＳＴ２５では、ウエハＷがフルオロカーボンガスを含む第４のガスのプラズマに晒される。工程ＳＴ２５では、第４のガスが励起されることによりプラズマが生成され、生成されたプラズマにウエハＷが晒される。

プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ２５を実施する場合には、ガスソース群４０から第４のガスが処理容器１２内に供給される。また、工程ＳＴ２５では、第１の高周波電源６２からの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、工程ＳＴ２５では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力が下部電極ＬＥに供給され得る。また、工程ＳＴ２５では、排気装置５０によって処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。例えば、処理容器１２内の空間の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６６６Ｐａ）の範囲内の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ２５では、上部電極３０と載置台ＰＤの上面との間の距離が、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の距離に設定される。これにより、処理容器１２内においてフルオロカーボンガスのプラズマが生成され、載置台ＰＤ上に載置されたウエハＷが当該プラズマに晒される。なお、工程ＳＴ２５では、上部電極３０に直流電源７０からの負の直流電圧が印加されてもよい。また、工程ＳＴ２５の実行時のプラズマ処理装置１０の各部の動作は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。

工程ＳＴ２５では、初期的には図５（ｂ）に示すウエハＷの第１領域１０６に、フルオロカーボンに由来する原子及び／又は分子の活性種、例えば、フッ素及び／又はフルオロカーボンの活性種が衝突する。これにより、工程ＳＴ２５では、第１領域１０６がエッチングされる。また、工程ＳＴ２５では、図９（ａ）に示すように、フルオロカーボンを含む堆積物が第１領域１０６に付着する。これにより、フルオロカーボンを含む堆積物ＤＰが第１領域１０６上に形成される。この堆積物ＤＰの膜厚は、工程ＳＴ２５の実行時間の経過につれて増加する。

また、工程ＳＴ２５では、初期的には図５（ｂ）に示すウエハＷの第２領域１０４にも、フルオロカーボンに由来する原子及び／又は分子の活性種、例えば、フッ素及び／又はフルオロカーボンの活性種が衝突する。かかる活性種が第２領域１０４に衝突すると、図９（ａ）に示すように、第２領域１０４の表面からある深さの表層部分が改質され、改質領域ＴＲが形成され得る。改質領域ＴＲは、第２領域１０４を構成するシリコン及び窒素、第４のガスに含まれる原子及び／又は分子を含有する。例えば、改質領域ＴＲは、シリコン及び窒素に加えて、第４のガスに含まれる炭素、フッ素、及び酸素を含有し得る。また、工程ＳＴ２５では、改質領域ＴＲ上に堆積物ＤＰが形成される。

工程ＳＴ２５の処理により形成された堆積物ＤＰの膜厚が大きくなると、第１領域１０６をエッチングし得る活性種が第１領域１０６に到達することが当該堆積物ＤＰによって阻害される。したがって、工程ＳＴ２５を連続的に継続すると、第１領域１０６のエッチングが停止する。このようなエッチングの停止を防止するために、方法ＭＴ２では、次いで、工程ＳＴ２６が実行される。

工程ＳＴ２６では、堆積物ＤＰに含まれるフルオロカーボンのラジカルにより第１領域１０６がエッチングされる。一実施形態の工程ＳＴ２６では、工程ＳＴ２５の処理後のウエハＷが、希ガスのプラズマに晒される。この工程ＳＴ２６の処理時間と工程ＳＴ２５の処理時間は任意に設定され得る。一実施形態においては、工程ＳＴ２５の処理時間と工程ＳＴ２６の処理時間の合計において工程ＳＴ２５の処理時間が占める割合は、３０％〜７０％の範囲内の割合に設定され得る。

プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ２６を実施する場合には、ガスソース群４０から希ガスが供給される。また、工程ＳＴ２６では、希ガスに加えて酸素ガス（Ｏ_２ガス）が供給されてもよい。また、工程ＳＴ２６では、第１の高周波電源６２からの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、工程ＳＴ２６では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力が下部電極ＬＥに供給され得る。例えば、処理容器１２内の空間の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６６６Ｐａ）の範囲内の圧力に設定される。さらに、工程ＳＴ２６では、上部電極３０と載置台ＰＤの上面との間の距離が、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の距離に設定される。これにより、処理容器１２内において希ガスのプラズマが生成され、載置台ＰＤ上に載置されたウエハＷが当該プラズマに晒される。なお、工程ＳＴ２６では、上部電極３０に直流電源７０からの負の直流電圧が印加されてもよい。また、工程ＳＴ２６の実行時のプラズマ処理装置１０の各部の動作は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。

工程ＳＴ２６では、希ガス原子の活性種、例えば、希ガス原子のイオンが、堆積物ＤＰに衝突する。これにより、図９（ｂ）に示すように、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンラジカルが、第１領域１０６のエッチングを進行させる。また、この工程ＳＴ２６により、堆積物ＤＰの膜厚が減少する。また、工程ＳＴ２６では、図９（ｂ）に示すように、第２領域１０４上の堆積物ＤＰの膜厚も減少する。ただし、第２領域１０４上には改質領域ＴＲが存在するので、第２領域１０４のエッチングは抑制される。

方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２６の実行の後、再び、工程ＳＴ２５が実行される。先の工程ＳＴ２６の実行によって堆積物ＤＰの膜厚が減少しているので、再び工程ＳＴ２５を実行して上述した処理ガスのプラズマにウエハＷを晒すと、第１領域１０６を更にエッチングすることができる。その後、更に工程ＳＴ２６を実行することで、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンラジカルにより第１領域１０６をエッチングすることができる。

方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２７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、例えば、工程ＳＴ２５及び工程ＳＴ２６を含むサイクルの繰り返し回数が所定回数に達したときに満たされたものと判定される。停止条件が満たされない場合には、工程ＳＴ２５及び工程ＳＴ２６を含むサイクルが再び実行される。一方、停止条件が満たされる場合には、方法ＭＴ２が終了する。なお、図９（ｂ）では、第１領域１０６のエッチングは下地層１００まで達していないが、工程ＳＴ２５及び工程ＳＴ２６は、第１領域１０６のエッチングが下地層１００に達するまで実行されてもよい。また、工程ＳＴ２５及び工程ＳＴ２６が第１領域１０６のエッチングが下地層１００に達するまで繰り返し実行された後に、方法ＭＴ１の工程ＳＴ９及び工程ＳＴ１０と同様の工程を更に実施して、酸化シリコンから構成された残渣１０６ｂを除去してもよい。

以上説明した方法ＭＴ２では、工程ＳＴ２５及び工程ＳＴ２を交互に複数回実行することにより、第１領域１０６のエッチングの停止を防止することができる。その結果、第１領域１０６のエッチングを継続することができる。さらに、方法ＭＴ２では、第１領域１０６を第２領域１０４に対して選択的にエッチングすることができる。

以上、幾つか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、上述した実施形態では、プラズマ処理装置１０は容量結合型のプラズマ処理装置であったが、他のタイプのプラズマ処理装置が用いられてもよい。例えば、誘導結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波といったプラズマ源を用いるプラズマ処理装置といった種々のプラズマ処理装置が用いられ得る。

また、方法ＭＴ１の工程ＳＴ５、工程ＳＴ６、工程ＳＴ８、工程ＳＴ９、工程ＳＴ１０、及び方法ＭＴ２の工程ＳＴ２５、工程ＳＴ２６は、図２に示したウエハＷにホールＨＬを形成するのに適したオプションの工程である。したがって、ウエハによっては、これら工程が不要とされることもある。例えば、ウエハが、酸化シリコンから構成された第１領域と窒化シリコンから構成された第２領域を有している場合に、当該第１領域を選択的にエッチングするために、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３、或いは、工程ＳＴ２２及びＳＴ２３のみを含む方法を実施することが可能である。

また、上述した実施形態では、方法ＭＴ１及び方法ＭＴ２によって図２に示すウエハＷの第１領域をエッチングしたが、被処理体は図２に示すウエハＷに限定されない。方法ＭＴ１及び方法ＭＴ２は、酸化シリコンから構成された領域を有するものであれば任意の被処理体に適用可能である。

以下、方法ＭＴ１の工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３、並びに、方法ＭＴ２の工程ＳＴ２２及びＳＴ２３の評価のために行った種々の実験例について説明する。以下に説明する実験例は単に例示のために示されるものであって、本発明を限定するものではない。

（実験例１、２及び比較実験例１）

実験例１、２及び比較実験例１では、図２に示す第２領域１０４及び第１領域１０６を含むウエハＷに対して、下記の処理条件で工程ＳＴ２が実施されたウエハを準備した。実験例１及び２では、このウエハに対して、下記の処理条件で工程ＳＴ３を実施して変質領域を除去した。また、実験例１及び２では、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を７回繰り返すことにより、第２領域１０４を露出させた。比較実験例１では、実験例１と同じウエハに対して熱処理チャンバにより下記の処理条件で加熱処理を実施して変質領域を除去した。また、比較実験例１では、工程ＳＴ２及び当該加熱処理を７回繰り返すことにより、第２領域１０４を露出させた。なお、比較実験例１において、加熱処理は窒素雰囲気下で行われた。

＜実験例１の処理条件＞
・工程ＳＴ２
処理容器内の圧力：５００ｍＴｏｒｒ
ＮＦ_３ガス流量：１２０ｓｃｃｍ
Ｈ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：１０００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：０Ｗ
ウエハの温度：０℃
処理時間：４５秒
・工程ＳＴ３
処理容器内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
Ｎ_２ガス流量：４００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：３００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：０Ｗ
ウエハの温度：０℃
処理時間：３０秒

＜実験例２の処理条件＞
・工程ＳＴ２
処理容器内の圧力：５００ｍＴｏｒｒ
ＮＦ_３ガス流量：１２０ｓｃｃｍ
Ｈ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：１０００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：０Ｗ
ウエハの温度：０℃
処理時間：４５秒
・工程ＳＴ３
処理容器内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
Ａｒガス流量：４００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：３００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：０Ｗ
ウエハの温度：０℃
処理時間：３０秒

＜比較実験例１の処理条件＞
・工程ＳＴ２
処理容器内の圧力：５００ｍＴｏｒｒ
ＮＦ_３ガス流量：１２０ｓｃｃｍ
Ｈ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ｎ_２ガス流量：３００ｓｃｃｍ
Ａｒガス流量：１０００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：１０００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：０Ｗ
ウエハの温度：０℃
処理時間：４５秒
・加熱処理
処理容器内の圧力：５Ｔｏｒｒ
ウエハの温度：１８０℃
処理時間：１８０秒

上述した実験例１、２及び参考実験例１の処理が実施されたウエハＷについて第２領域１０４の幅方向中心付近の膜厚の変化量、即ちエッチング量Ｄ１を測定した（図１０）。また、マスク１０８の下方に位置する第１領域１０６の幅の変化量、即ちサイドエッチング量Ｄ２を測定した（図１０）。その結果、実験例１、２では、第２領域１０４のエッチング量Ｄ１はそれぞれ１．６ｎｍ、１．６ｎｍであり、第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２はそれぞれ４ｎｍ、１ｎｍであった。これに対し、比較実験例１では、第２領域１０４のエッチング量Ｄ１は１．６ｎｍであり、第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２は１３ｎｍであった。

実験例１、２の処理による第２領域１０４のエッチング量Ｄ１と比較実験例１の処理による第２領域１０４のエッチング量Ｄ１とを比較すると、両者のエッチング量は同程度であった。この結果から、工程ＳＴ３によれば、加熱処理と同様に、窒化シリコンから構成された領域のエッチングを抑制しつつ、変質領域を除去できることが確認された。また、実験例１、２の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２と比較実験例１の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２とを比較すると、実験例１、２の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２は比較実験例１の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２よりも小さいものであった。この結果から、工程ＳＴ３では、加熱処理に比べて高い異方性で第１領域１０６の変質領域を除去できることが確認された。

また、実験例１の処理による第２領域１０４のエッチング量Ｄ１と実験例２の処理による第２領域１０４のエッチング量Ｄ１とを比較すると、両者は同程度であった。一方、実験例１の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２と実験例２の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２とを比較すると、実験例２の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２は、実験例１の処理による第１領域１０６のサイドエッチング量Ｄ２よりも小さいものであった。この結果から、工程ＳＴ３の処理ガスとしてＡｒガスを用いた実験例２では、工程ＳＴ３の処理ガスとしてＮ_２ガスを用いた実験例２に比べて高い異方性で第１領域１０６の変質領域を除去でき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、３４…電極板、４０…ガスソース群、４２…バルブ群、４４…流量制御器群、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、７０…直流電源、１００…下地層、１０２…隆起領域、１０４…第２領域、１０６…第１領域、１０６ａ，１０６ｃ…変質領域、１０８…マスク、Ｃｎｔ…制御部、ＤＰ…堆積物、ＬＥ…下部電極、ＰＤ…載置台、ＰＦ…保護膜、Ｓ…処理空間、ＴＲ…改質領域、Ｗ…被処理体。

Claims (13)

1. プラズマ処理装置の処理容器内において、酸化シリコンから構成された酸化領域を有する被処理体から該酸化領域を選択的にエッチングする方法であって、
   前記処理容器内において、水素、窒素、及びフッ素を含有するガスのプラズマを生成し、前記酸化領域を変質させて、変質領域を形成する工程と、
   前記変質領域を形成する工程の後、前記処理容器内において二次電子を前記被処理体に照射することによって前記変質領域を除去する工程であり、前記処理容器内に正イオンを有するプラズマを生成し、且つ、前記プラズマ処理装置の上部電極に負の直流電圧を印加することで、前記正イオンを該上部電極に衝突させ、該上部電極から前記二次電子を放出させる、該工程と、
   を含む、方法。
2. 前記変質領域を形成する工程においては、Ｈ_２、Ｎ_２、及びＮＦ_３を含有するガス、或いは、ＮＨ_３及びＮＦ_３を含有するガスのプラズマを生成する、請求項１に記載の方法。
3. 前記変質領域を除去する工程においては、前記処理容器内において不活性ガスのプラズマを生成する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記変質領域を形成する工程及び前記変質領域を除去する工程は複数回繰り返される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記被処理体は窒化シリコンから構成された窒化領域を更に有し、
   前記変質領域を除去する工程の後に、
   前記窒化領域上に、前記酸化領域上に形成される保護膜よりも厚い保護膜を形成する工程であり、前記被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒す、該工程と、
   前記酸化領域をエッチングする工程であり、フルオロカーボンガスのプラズマに前記被処理体を晒す、該工程と、
   を更に含み、
   前記保護膜を形成する工程において前記被処理体を載置する載置台に供給される高周波バイアス電力が、前記酸化領域をエッチングする工程において前記載置台に供給される高周波バイアス電力よりも小さく、
   前記保護膜を形成する工程において、前記被処理体の温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定される、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記保護膜を形成する工程では、前記載置台に高周波バイアス電力が供給されない、請求項５に記載の方法。
7. 前記窒化領域は前記酸化領域内に埋め込まれており、
   前記保護膜を形成する工程及び前記酸化領域をエッチングする工程は、前記変質領域を形成する工程及び前記変質領域を除去する工程により前記窒化領域が露出した後に行われる、請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記保護膜を形成する工程においては、前記フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、及びＣ_６Ｆ_６のうち少なくとも一種を含有するガスが用いられる、請求項５〜７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記保護膜を形成する工程及び前記酸化領域をエッチングする工程が交互に繰り返される、請求項５〜８の何れか一項に記載の方法。
10. 前記変質領域を除去する工程の後に、
    前記被処理体をフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマに晒す工程であり、前記酸化領域をエッチングし、且つ該酸化領域上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該工程と、
    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り前記酸化領域をエッチングする工程と、
    を更に含み、
    前記被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒す工程と、前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程とが、交互に繰り返される、
    請求項１に記載の方法。
11. 前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程では、希ガスのプラズマに前記被処理体が晒される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程では、フルオロカーボンガスが供給されない、請求項１１に記載の方法。
13. 前記被処理体は、窒化シリコンから構成された窒化領域を更に有し、該窒化領域は前記酸化領域内に埋め込まれており、
    前記被処理体をフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマに晒す工程及び前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程は、前記変質領域を形成する工程及び前記変質領域を除去する工程により前記窒化領域が露出した後に行われる、請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
    
    

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