JP2021114551A - エッチング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングする技術を提供する。【解決手段】例示的実施形態に係るエッチング方法は、酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行される。第１領域をエッチングする工程では、フルオロカーボンを含む堆積物が基板上に形成される。第１領域をエッチングする工程では、希ガスイオンが基板に供給されて、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応が生じる。エッチング方法は、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により第１領域をエッチングする工程を更に含む。【選択図】図１

Description

本開示の例示的実施形態は、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。

基板の加工には、プラズマエッチングが用いられている。プラズマエッチングは、例えばシリコン酸化膜をエッチングするために用いられている。また、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的にエッチングする技術が提案されている。このような技術は、特許文献１に記載されている。

特開２０１５−１７３２４０号公報

本開示は、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングする技術を提供する。

一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行される。第１領域をエッチングする工程は、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、希ガスから形成されたプラズマからのイオンを基板に供給することにより、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程を更に含む。エッチング方法は、第１領域を更にエッチングする工程を含む。第１領域を更にエッチングする工程では、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により第１領域がエッチングされる。

一つの例示的実施形態によれば、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。

一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の流れ図である。 一例の基板の部分拡大断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における静電チャックの拡大断面図である。 図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１１の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。 図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１２の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。 図１に示すエッチング方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図である。 第２の実験の結果を示す図である。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行される。第１領域をエッチングする工程は、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、希ガスから形成されたプラズマからのイオンを基板に供給することにより、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程を更に含む。エッチング方法は、第１領域を更にエッチングする工程を含む。第１領域を更にエッチングする工程では、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により第１領域がエッチングされる。

上記実施形態では、第１領域のエッチング中に第２領域が露出するときには、堆積物により第２領域が保護される。また、第２の処理ガスから生成されたプラズマを用いたエッチングにより、第１領域は比較的高速に、且つ、第２領域に対して選択的にエッチングされる。したがって、上記実施形態によれば、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。

一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ_３ガスであってもよい。

一つの例示的実施形態において、基板は、マスクを更に有していてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１領域は、第２領域が提供する凹部を埋め、且つ、第２領域を覆うように、第２領域上で延在していてもよい。基板は、第１領域上に設けられたマスクを更に有していてもよい。マスクは、凹部の幅よりも広い幅を有する開口を凹部の上方で提供していてもよい。

一つの例示的実施形態において、マスクは金属から形成されていてもよい。マスクは、炭化タングステンから形成されていてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１領域を更にエッチングする工程の実行中の基板の温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。

一つの例示的実施形態において、５ｎｍ以上の厚さを有する堆積物が第２領域上に形成された後に、第１領域を更にエッチングする工程が開始されてもよい。

一つの例示的実施形態において、堆積物を形成する工程と反応を生じさせる工程とが交互に実行されてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、希ガスを更に含んでいてもよい。一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｏ_２ガス、及びＡｒガスを含んでいてもよい。

別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、ガス供給部、プラズマ生成部、及び制御部を備える。基板支持器、チャンバ内に設けられている。ガス供給部は、チャンバ内にガスを供給するように構成されている。プラズマ生成部は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されている。制御部は、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御するように構成されている。制御部は、第１の制御、第２の制御、及び第３の制御を実行するように構成されている。これらの制御は、基板支持器によって支持された基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために実行される。第１の制御は、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成するために、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスをチャンバ内に供給するようにガス供給部を制御し、第１の処理ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。第２の制御は、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせるために、チャンバ内に希ガスを供給するようにガス供給部を制御し、希ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。第３の制御は、第１領域を更にエッチングするために、チャンバ内にハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスを供給するようにガス供給部を制御し、第２の処理ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。

以下、図面を参照して種々の例示的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、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の流れ図である。図１に示すエッチング方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために実行される。

図２は、一例の基板の部分拡大断面図である。方法ＭＴは、図２に示す基板Ｗに対して適用され得る。なお、方法ＭＴが適用される基板は、第１領域及び第２領域を有する限り如何なる基板であってもよい。

図２に示す基板Ｗは、フィン型電界効果トランジスタの製造中に得られる。図２に示す基板Ｗは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する。第１領域Ｒ１は、酸化シリコンから形成されている。第２領域Ｒ２は窒化シリコンから形成されている。図２に示す基板Ｗにおいて、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２が提供する凹部を埋め、且つ、第２領域Ｒ２を覆うように、第２領域Ｒ２上で延在している。一例として、第２領域Ｒ２が提供する凹部の深さは約１５０ｎｍであり、当該凹部の幅は約２０ｎｍである。

図２に示す基板Ｗは、マスクＭＫを更に有し得る。マスクＭＫは、第１領域Ｒ１上に設けられている。マスクＭＫは、開口ＭＯを提供している。開口ＭＯは、第２領域Ｒ２が提供する上述の凹部の幅よりも広い幅を有し、当該凹部の上方に設けられている。一例として、開口ＭＯの幅は６０ｎｍである。マスクＭＫは、方法ＭＴにおいて第１領域Ｒ１をマスクＭＫに対して選択的にエッチングすることが可能とする材料から形成されている。一実施形態において、マスクＭＫは、金属を含む材料から形成されていてもよい。マスクＭＫは、例えば炭化タングステンから形成される。

図２に示す基板Ｗは、下地領域ＵＲ及び隆起領域ＲＡを更に有し得る。隆起領域ＲＡは、下地領域ＵＲから隆起するように延在している。隆起領域ＲＡは、フィン型電界効果トランジスタにおいてゲート領域を構成し得る。図２に示す基板Ｗにおいて、第２領域Ｒ２は、隆起領域ＲＡの表面及び下地領域ＵＲの表面上で延在している。

方法ＭＴでは、プラズマ処理装置が、第１領域のエッチングのために用いられる。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。

チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、接地されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐腐食性を有する膜が施されている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。

チャンバ本体１２の側壁は、通路１２ｐを提供している。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、基板支持器１４を支持している。基板支持器１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。基板支持器１４は、内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。

基板支持器１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。基板支持器１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。

下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。チラーユニット及び下部電極１８は、温度制御機構を構成し得る。

図４は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における静電チャックの拡大断面図である。以下、図３及び図４を参照する。静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、静電チャック２０の上面の上に載置される。静電チャック２０は、本体２０ｍ及び電極２０ｅを有する。本体２０ｍは、略円盤形状を有しており、誘電体から形成されている。電極２０ｅは、膜状の電極であり、本体２０ｍ内に設けられている。電極２０ｅは、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。電極２０ｅに直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。

基板支持器１４は、一つ以上のヒータＨＴを有していてもよい。上述の温度制御機構は、一つ以上のヒータＨＴを含み得る。一つ以上のヒータＨＴの各々は、抵抗加熱素子であり得る。プラズマ処理装置１は、ヒータコントローラＨＣを更に備え得る。一つ以上のヒータＨＴの各々は、ヒータコントローラＨＣから個別に与えられる電力に応じて発熱する。その結果、基板支持器１４上の基板Ｗの温度が調整される。一実施形態においては、基板支持器１４は、複数のヒータＨＴを有している。複数のヒータＨＴは、静電チャック２０の中に設けられている。

基板支持器１４の周縁部上には、基板Ｗのエッジを囲むように、エッジリングＥＲが配置される。基板Ｗは、静電チャック２０上且つエッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングＥＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させるために利用される。エッジリングＥＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。

プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２４を提供している。ガス供給ライン２４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２０の上面と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給する。

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。

上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。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４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３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、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部ＧＳを構成する。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。

プラズマ処理装置１は、シールド４６を更に備え得る。シールド４６は、チャンバ本体１２の内壁面に沿って着脱自在に設けられている。さらに、シールド４６は、支持部１３の外周に沿って延在し得る。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。

支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、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といった真空ポンプを有している。

プラズマ処理装置１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及び／又は第２の高周波電源６４は、プラズマ生成部を構成する。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した第１の周波数を有する。第１の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して下部電極１８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１８側）の入力インピーダンスを整合させるための整合回路を有している。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、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力は基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８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１８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、プラズマは、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いて生成されてもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。この場合には、プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えていなくてもよい。

プラズマ処理装置１は、直流電源７０を更に備え得る。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に印加するように構成されている。

プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１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る。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の可視化された稼働状況を表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、方法ＭＴがプラズマ処理装置１で実行される。

以下、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、プラズマ処理装置１を用いて図２に示す基板Ｗにそれが適用される場合を例にとって、方法ＭＴについて説明する。以下の説明では、図１に加えて、図５、図６、及び図７を参照する。図５は、図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１１の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。図６は、図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１２の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。図７は、図１に示すエッチング方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図である。

方法ＭＴは、基板Ｗが基板支持器１４上に載置された状態で実行される。図１に示すように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含む。工程ＳＴ１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。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の後に実行される。

工程ＳＴ１は、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含む。工程ＳＴ１１では、図５に示すように、基板Ｗ上に堆積物ＤＰが形成される。堆積物ＤＰは、フルオロカーボン（又はそのラジカル）を含む。基板Ｗ上に堆積物ＤＰを形成するために、工程ＳＴ１１では、第１の処理ガスからプラズマが生成される。第１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Ｃ_４Ｆ_６ガス又はＣ_４Ｆ_８ガスである。第１の処理ガスは、希ガスを更に含んでいてもよい。第１の処理ガスは、Ｏ_２ガスを更に含んでいてもよい。一実施形態では、第１の処理ガスは、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｏ_２ガス、及びＡｒガスを含む混合ガスである。工程ＳＴ１１では、フルオロカーボン（又はそのラジカル）が、第１の処理ガスから生成されたプラズマから基板Ｗに供給されることにより、堆積物ＤＰが基板Ｗ上に形成される。

工程ＳＴ１１の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に第１の処理ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、第１の処理ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。

工程ＳＴ１１の実行のために、制御部８０は、第１の制御を実行する。制御部８０による第１の制御は、第１の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第１の制御は、第１の処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第１の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第１の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。

工程ＳＴ１２は、堆積物ＤＰ内のフルオロカーボンと第１領域Ｒ１内の酸化シリコンとの反応を生じさせる。この反応を生じさせるために、工程ＳＴ１２では、希ガスから形成されたプラズマからのイオンが基板Ｗに供給される。堆積物ＤＰ内のフルオロカーボンと第１領域Ｒ１内の酸化シリコンとの反応は、希ガスのイオンから与えられるエネルギーによって生じる。この反応によって発生した反応生成物が排気されることにより、第１領域Ｒ１は、図６に示すように、エッチングされる。なお、工程ＳＴ１の実行中には、第２領域Ｒ２は、その上に形成された堆積物ＤＰにより保護される。

工程ＳＴ１２の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に希ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、希ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。

工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、第２の制御を実行する。制御部８０による第２の制御は、希ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第２の制御は、希ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第２の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第２の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。

一実施形態においては、工程ＳＴ１１と工程ＳＴ１２は交互に実行されてもよい。この場合には、工程ＳＴ１３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、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含むサイクルの実行回数が所定回数に達している場合に、満たされる。工程ＳＴ１３において停止条件が満たされていないと判定されると、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２が再び実行される。一方、工程ＳＴ１３において停止条件が満たされている判定されると、工程ＳＴ２に処理が移る。

工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の実行後に実行される。一実施形態では、工程ＳＴ１において５ｎｍ以上の厚さを有する堆積物ＤＰが第２領域Ｒ２上に形成された後に、工程ＳＴ２の実行が開始される。

工程ＳＴ２では、第１領域Ｒ１が更にエッチングされる。工程ＳＴ２では、第１領域Ｒ１は、第２の処理ガスのプラズマからの化学種によりエッチングされる。第２の処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む。第２の処理ガスは、Ｏ_２ガスを更に含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えばＣＨＦ_３ガスである。工程ＳＴ２のエッチングは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）である。工程ＳＴ２では、第２の処理ガスのプラズマからの化学種が第１領域Ｒ１に衝突することにより、図７に示すように第１領域Ｒ１がエッチングされる。

工程ＳＴ２の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に第２の処理ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、第２の処理ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。

工程ＳＴ２の実行のために、制御部８０は、第３の制御を実行する。制御部８０による第３の制御は、第２の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第３の制御は、第２の処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第３の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第３の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。

方法ＭＴでは、第１領域Ｒ１のエッチング中に第２領域Ｒ２が露出するときには、堆積物ＤＰにより第２領域Ｒ２が保護される。また、第２の処理ガスから生成されたプラズマを用いたエッチングにより、第１領域Ｒ１は比較的高速に、且つ、第２領域Ｒ２に対して選択的にエッチングされる。したがって、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１を第２領域Ｒ２に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。

また、上述したように、第２の処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含んでいる。即ち、第２の処理ガスは、フルオロカーボンのソースであるガスと第２領域Ｒ２を保護する炭素のソースであるガスを個別に含んでいる。したがって、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１のエッチングのための化学種の量と第２領域Ｒ２を保護するための化学種の量を個別に制御することが可能となる。

一実施形態においては、工程ＳＴ２の実行中の基板Ｗの温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。工程ＳＴ１の実行中においても、基板Ｗの温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。この実施形態によれば、例えば炭化タングステンから形成されたマスクＭＫを維持しつつ、第２領域Ｒ２のエッチングに対する第１領域Ｒ１のエッチングの選択比として高い選択比を得ることが可能となる。

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

例えば、方法ＭＴの実行には、プラズマ処理装置１とは異なるプラズマ処理装置が用いられてもよい。そのようなプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波をプラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置であり得る。

また、方法ＭＴは、工程ＳＴ１１と工程ＳＴ１２との間及び／又は工程ＳＴ１２と次の工程ＳＴ１１との間に遷移工程を含んでいてもよい。遷移工程では、チャンバ１０内に希ガスが供給される。遷移工程で用いられる希ガスは、工程ＳＴ１２で用いられる希ガスと同じ希ガスであり得る。遷移工程では、第１の高周波電力が供給されることにより、希ガスのプラズマが生成される。遷移工程では、第２の高周波電力のパワーレベルは、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２における第２の高周波電力のパワーレベルよりも低いレベルに設定される。

以下、方法ＭＴの評価のために行った実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。

（第１の実験）

第１の実験では、図３に示したプラズマ処理装置１を用いて、図２に示した基板と同じ構造を有するサンプル基板に対して、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチング及び第２の混合ガスを用いたプラズマエッチングを行った。第１の混合ガスは、５０ｓｃｃｍのＣＨＦ_３ガス及び３００ｓｃｃｍのＣＯガスを含んでいた。第２の混合ガスは、１５ｓｃｃｍのＣＦ_４ガス及び４５０ｓｃｃｍのＣＯガスを含んでいた。第１の実験では、下地領域ＵＲが露出するまで第１領域Ｒ１をエッチングした。以下に、第１の実験のプラズマエッチングにおける他の条件を示す。
＜第１の実験のプラズマエッチングにおける条件＞
チャンバ１０内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
サンプル基板の温度：１５０℃
第１の高周波電力：４０ＭＨｚ、１００Ｗ
第２の高周波電力：１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗ

第１の実験では、プラズマエッチングによる第２領域Ｒ２のショルダー部ＳＨ（図７参照）の高さ方向の減少量（ｎｍ）を測定した。プラズマエッチングにおいて第１の混合ガスを用いた場合に、減少量は７．９ｎｍであった。また、プラズマエッチングにおいて第２の混合ガスを用いた場合に、減少量は２８．９ｎｍであった。第１の実験の結果、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングによるショルダー部ＳＨの減少量は、第２の混合ガスを用いたプラズマエッチングによるショルダー部ＳＨの減少量よりも相当に少ないことが確認された。したがって、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、ショルダー部ＳＨの減少量を抑制することが可能であることが確認された。

（第２の実験）

第２の実験では、シリコン酸化膜を有するサンプル基板及びシリコン窒化膜を有するサンプル基板を準備した。第２の実験では、図３に示したプラズマ処理装置１を用いて、サンプル基板のそれぞれに対して上述の第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングを行った。第２の実験では、サンプル基板の温度を、１００℃、１２５℃、１５０℃、及び１７５℃の４種の温度に設定した。第２の実験のプラズマエッチングにおける他の条件は、第１の実験のプラズマエッチングにおける対応の条件と同一であった。

第２の実験では、シリコン窒化膜のエッチングに対するシリコン酸化膜のエッチングの選択比を求めた。第２の実験の結果を図８に示す。図８に示すグラフにおいて、横軸は、サンプル基板の温度を示している。縦軸は、選択比を示している。図８に示すように、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングにおいてサンプル基板の温度が１５０℃以上である場合に、２．５を越える相当に高い選択比が得られることが確認された。したがって、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、窒化シリコンに対して酸化シリコンを高い選択比でエッチングできることが確認された。また、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、基板の温度が１５０℃以上の温度に設定される場合に、相当に高い選択比が得られることが確認された。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、ＧＳ…ガス供給部、８０…制御部、Ｗ…基板、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域。

Claims (12)

1. 基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程であり、該基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行され、
   フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、該基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程と、
   希ガスから形成されたプラズマからのイオンを前記基板に供給することにより、前記堆積物中のフルオロカーボンと前記第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程と、
   前記第１領域を更にエッチングする工程であり、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により該第１領域をエッチングする、該工程と、
   を含むエッチング方法。
2. 前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ_３ガスである、請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記基板は、マスクを更に有する、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
4. 前記第１領域は、前記第２領域が提供する凹部を埋め、且つ、該第２領域を覆うように、前記第２領域上で延在しており、
   前記基板は、前記第１領域上に設けられたマスクを更に有し、該マスクは、前記凹部の幅よりも広い幅を有する開口を前記凹部の上方で提供する、
   請求項１又は２に記載のエッチング方法。
5. 前記マスクは金属から形成されている、請求項３又は４に記載のエッチング方法。
6. 前記マスクは炭化タングステンから形成されている、請求項５に記載のエッチング方法。
7. 第１領域を更にエッチングする前記工程の実行中の前記基板の温度は、１５０℃以上、１７５℃以下である、請求項１〜６の何れか一項に記載のエッチング方法。
8. ５ｎｍ以上の厚さを有する前記堆積物が前記第２領域上に形成された後に、前記第１領域を更にエッチングする前記工程が開始される、請求項１〜７の何れか一項に記載のエッチング方法。
9. 堆積物を形成する前記工程と反応を生じさせる前記工程とが交互に実行される、請求項１〜８の何れか一項に記載のエッチング方法。
10. 前記第１の処理ガスは、希ガスを更に含む、請求項１〜９の何れか一項に記載のエッチング方法。
11. 前記第１の処理ガスは、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｏ_２ガス、及びＡｒガスを含む、請求項１〜９の何れか一項に記載のエッチング方法。
12. チャンバと、
    前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
    前記チャンバ内にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
    前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
    前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記基板支持器によって支持された基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために、第１の制御、第２の制御、及び第３の制御を実行するように構成されており、
    前記第１の制御は、前記基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成するために、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスを前記チャンバ内に供給するように前記ガス供給部を制御し、該第１の処理ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含み、
    前記第２の制御は、前記堆積物中のフルオロカーボンと前記第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせるために、前記チャンバ内に希ガスを供給するように前記ガス供給部を制御し、該希ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含み、
    前記第３の制御は、前記第１領域を更にエッチングするために、前記チャンバ内にハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスを供給するように前記ガス供給部を制御し、該第２の処理ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含む、
    プラズマ処理装置。

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