JP2014209515A - エッチング方法 - Google Patents

エッチング方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2014209515A
JP2014209515A JP2013085942A JP2013085942A JP2014209515A JP 2014209515 A JP2014209515 A JP 2014209515A JP 2013085942 A JP2013085942 A JP 2013085942A JP 2013085942 A JP2013085942 A JP 2013085942A JP 2014209515 A JP2014209515 A JP 2014209515A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
gas
plasma
slot
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013085942A
Other languages
English (en)
Inventor
弘憲 松岡
Hironori Matsuoka
弘憲 松岡
浩人 大竹
Hiroto Otake
浩人 大竹
幸佑 狩生
Kosuke Kariu
幸佑 狩生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2013085942A priority Critical patent/JP2014209515A/ja
Priority to TW103113757A priority patent/TWI597777B/zh
Priority to KR1020140044848A priority patent/KR102183566B1/ko
Priority to US14/254,149 priority patent/US9105585B2/en
Publication of JP2014209515A publication Critical patent/JP2014209515A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3343—Problems associated with etching
    • H01J2237/3346—Selectivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】シリコンから構成された領域に対する酸化シリコンから構成された領域のエッチングの選択性を向上する方法を提供する。【解決手段】被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングする方法が提供される。（ａ）フルオロカーボン及びフルオロハイドロカーボンを含む第１の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第１の処理ガスのプラズマによって前記被処理体を処理する工程（ＳＴ１）と、（ｂ）被処理体を処理する工程の後、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第２の処理ガスのプラズマによって被処理体を更に処理する工程（ＳＴ２）と、を含む。【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、より詳細には、被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングする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、異なる半導体材料から構成された複数の領域のうち一部の領域を選択的にエッチングする処理が行われる。例えば、被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングすることが行われる。このようなエッチング方法は、例えば、特開２０１０−９８２２０号公報（特許文献１）に記載されている。
具体的に、特許文献１には、Ｃ４Ｆ６といったフルオロカーボン及びＯ２を含む処理ガスのプラズマにより、シリコン製の領域に対して酸化シリコン製の領域を選択的にエッチングする方法が記載されている。また、同文献には、Ｏ２に代えてＳＦ６を用いることが記載されている。
特許文献１に記載されたエッチング方法では、処理ガスのフルオロカーボンから生成されるＣＦ系の堆積物により、シリコン製の領域を保護しつつ、フルオロカーボンに基づく活性種によって酸化シリコン製の領域をエッチングしている。具体的には、フルオロカーボンの活性種（以下、「ＣＦ活性種」という）が被処理体上に堆積し、ＣＦ活性種のうちイオンのスパッタリング効果によって酸化シリコンがエッチングされる。より詳細には、酸化シリコンに含まれる酸素とフルオロカーボンのイオンに含まれる炭素とが結合し、酸化シリコンから酸素が離脱する。また、フルオロカーボンのイオンから炭素が離脱することによって生成されるフッ素が、酸素が離脱することで生成されたシリコンと結合する。これによって、酸化シリコンがエッチングされる。
特開２０１０−９８２２０号公報
上述した従来のエッチング方法では、酸化シリコンから構成された領域のエッチング時に、シリコンから構成された領域もエッチングされ得る。したがって、シリコンから構成された領域のエッチングを抑制し、且つ、シリコンから構成された領域に対する酸化シリコンから構成された領域のエッチングの選択性を向上することが可能な技術が要請されている。
一側面においては、被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングする方法が提供される。本願発明者は、従来のエッチング方法では、酸化シリコンから構成された領域のエッジングの開始からある期間（以下、「初期期間」という）においては、シリコンから構成された領域上へのフルオロカーボンの堆積速度が低く、シリコンから構成された領域がエッチングされることを見出した。一側面に係る方法は、かかる知見に基づくものである。
上記一側面に係る方法は、（ａ）フルオロカーボン及びフルオロハイドロカーボンを含む第１の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第１の処理ガスのプラズマによって被処理体を処理する工程と、（ｂ）被処理体を処理する工程の後、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第２の処理ガスのプラズマによって被処理体を更に処理する工程と、を含む。
この方法では、初期期間の処理、即ち、工程（ａ）において、フルオロカーボンの活性種（以下、「ＣＦ活性種」という）が生成される。また、工程（ａ）においては、フルオロハイドロカーボン中の水素が、ＣＦ活性種のフッ素と結合する。これによって、フッ素原子に比して炭素原子の量が多い活性種が生成される。かかる活性種の堆積速度は高く、その結果、シリコン製の第１の領域を保護する膜を初期期間において形成することが可能となる。次いで、工程（ｂ）において、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマにより被処理体を処理する。この方法によれば、初期期間において被処理体上に保護膜を形成することができるので、第１の領域のエッチングを抑制しつつ、第１の領域に対する第２の領域のエッチングの選択性を高めることが可能となる。
なお、第２の処理ガスは、フルオロハイドロカーボンガスを含まないか、或いは、第１の処理ガスに含まれるフルオロハイドロカーボンの量よりも少量のフルオロハイドロカーボンガスを含み得る。一形態においては、フルオロハイドロカーボンは、ＣＨ３Ｆ及び／又はＣＨ２Ｆ２を含み得る。
また、一形態においては、第１の領域はフィン型電界効果トランジスタのフィン領域であり、第２の領域はフィン領域の周囲に設けられ得る。この形態では、フィン領域の周囲に埋め込まれた酸化シリコンをエッチングして、フィン領域の頭部を露出させることが可能となる。
ここで、容量結合型のプラズマ処理装置のプラズマ源といったマイクロ波とは異なるプラズマ源では、フルオロカーボンの解離が過剰となり、ＣＦ活性種の被処理体上への堆積量が過剰となる。したがって、第２の領域上のＣＦ活性種に基づく膜を突き抜けるようにイオンを第２の領域上に引き込むことが必要となる。そのためには、被処理体にイオンを引き込むためのバイアス電力を大きくする必要がある。しかしながら、フルオロカーボンを含む処理ガスの流量及びバイアス電力を大きくすると、特にフィン領域の側壁底部の周囲に酸化シリコンが多く残される現象が発生し得る。一方、マイクロ波をプラズマ源として用いれば、容量結合型のプラズマ処理装置で生成されるプラズマよりも、被処理体上での電子温度を低くすることが可能となる。また、マイクロ波によれば、フルオロカーボンの過剰な解離を抑制することができる。その結果、フィン領域の側壁底部の周囲に残される酸化シリコンの量を抑制しつつ、高選択のエッチングが可能となる。
以上説明したように、本発明の一側面及び幾つかの形態によれば、シリコンから構成された第１の領域のエッチングを抑制し、且つ、第１の領域に対する酸化シリコンから構成された第２の領域のエッチングの選択性を向上す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。 図１に示す方法が適用され得る被処理体を示す断面図である。 工程ＳＴ１を説明するための図である。 工程ＳＴ２を説明するための図である。 方法ＭＴ１のエッチング後の被処理体の断面と、容量結合型のプラズマ処理装置によってエッチングを行った場合の被処理体の断面とを模式的に示す図である。 一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 スロット板の一例を示す平面図である。 誘電体窓の一例を示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。 図８に示す誘電体窓上に図７に示すスロット板を設けた状態を示す平面図である。 第１の流量制御ユニット群、第１のガスソース群、第２の流量制御ユニット群、及び、第２のガスソース群を含むガス供給系を示す図である。 実験例１の評価結果を示す図である。 実験例２の評価結果を示す図である。 実験例３の評価結果を示す図である。 実験例４の評価について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。
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ＭＴ１は、被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングする方法であり、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含む。図１に示す方法は、シリコンから構成された第１の領域と酸化シリコンから構成された第２の領域を含む被処理体であれば任意の被処理体に適用可能である。例えば、図１に示す方法は、図２に示す被処理体に適用可能である。
図２に示す被処理体（以下、「ウエハ」という）Ｗは、基板領域Ｓｂ、第１の領域Ｒ１、及び第２の領域Ｒ２を含んでいる。基板領域Ｓｂは、例えば、シリコンから構成されている。図２に示すウエハＷでは、複数の第１の領域Ｒ１が基板領域Ｓｂ上に設けられている。複数の第１の領域Ｒ１は、多結晶シリコンから構成され得る。これら第１の領域Ｒ１は、略直方体形状を有しており、基板領域Ｓｂの一主面上に配列されている。この第１の領域Ｒ１は、フィン型電界効果トランジスタのフィン領域として用いられ得るものである。第２の領域Ｒ２は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）から構成され得る。図２に示すウエハＷでは、第２の領域Ｒ２は、隣り合う第１の領域Ｒ１の間に埋め込まれている。以下、このウエハＷに対する処理を例にとって、図１に示す方法ＭＴ１について具体的に説明する。
方法ＭＴ１では、まず、工程ＳＴ１が行われる。工程ＳＴ１では、フルオロカーボン及びフルオロハイドロカーボンを含む第１の処理ガスのプラズマが、マイクロ波を用いて生成される。工程ＳＴ１では、第１の処理ガスのプラズマによって、ウエハＷが処理される。一実施形態では、フルオロカーボンは、Ｃ４Ｆ６であり、フルオロハイドロカーボンはＣＨ３Ｆである。フルオロカーボンは、炭素及びフッ素からなるものであれば、任意の比率で炭素とフッ素を含んでいてもよい。また、フルオロハイドロカーボンは、ＣＨ２Ｆ２であってもよく、ＣＨ３Ｆ及びＣＨ２Ｆ２の双方であってもよい。第１の処理ガスは、フルオロカーボン及びフルオロハイドロカーボンに加えて、Ａｒ及び／又はＨｅといった希ガス、及び、Ｏ２ガスといった酸素ガスを含んでいてもよい。
図３は、工程ＳＴ１を説明するための図である。図３に示すように、工程ＳＴ１では、第１の処理ガス中のフルオロカーボンの解離によって活性種（以下、「ＣｘＦｙ活性種」という）が生成され、また、フルオロハイドロカーボンが解離して水素の活性種が生成される。図中、「ＣｘＦｙ」はＣｘＦｙ活性種を示しており、「Ｈ」は、フルオロハイドロカーボンの解離によって生成された水素の活性種を示している。
水素の活性種は、ＣｘＦｙ活性種中のフッ素と結合して、当該ＣｘＦｙ活性種のフッ素原子に対する炭素原子の量を増加させる。これにより生成される活性種（以下、「ＣｘＦｙ−ｎ活性種」という）は、図中ＣｘＦｙ−ｎとして示されており、ＣｘＦｙ活性種に比して炭素を多く含む。かかるＣｘＦｙ−ｎ活性種は比較的多くの炭素を含むので堆積速度が高く、初期期間、即ち、方法ＭＴ１のエッチング開示からのある短い期間においても、ウエハＷ上に堆積する。これにより、方法ＭＴ１では、初期期間においてウエハＷの表面に保護膜ＰＦが形成される。
また、工程ＳＴ１では、ＣｘＦｙ活性種及び／又はＣｘＦｙ−ｎ活性種のうちイオンがウエハＷに引き込まれることによって、第２の領域Ｒ２がエッチングされる。具体的には、イオン中の炭素と第２の領域Ｒ２の酸化シリコン中の酸素とが結合して、ＣＯ化合物が排出される。また、酸素が離脱することによって残された第２の領域Ｒ２中のシリコンが、イオン中のフッ素と結合する。これによって生成されるＳｉＦ２やＳｉＦ４が排出される。これによって、第２の領域Ｒ２がエッチングされる。
再び図１を参照すると、次いで、方法ＭＴ１では、工程ＳＴ２が行われる。工程ＳＴ２では、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマが、マイクロ波を用いて生成される。一実施形態では、フルオロカーボンは、Ｃ４Ｆ６である。フルオロカーボンは、炭素及びフッ素からなるものであれば、任意の比率で炭素とフッ素を含んでいてもよい。第２の処理ガスは、フルオロカーボンに加えて、Ａｒ及び／又はＨｅといった希ガス、及び、Ｏ２ガスといった酸素ガスを含んでいてもよい。この第２の処理ガスは、フルオロハイドロカーボンを含んでいない。或いは、第２の処理ガスは、第１の処理ガスに含まれるフルオロハイドロカーボンの量よりも少ない量のフルオロハイドロカーボンを含んでいてもよい。
図４は、工程ＳＴ２を説明するための図である。工程ＳＴ２においては、第２の処理ガス中のフルオロカーボンの解離によってＣｘＦｙ活性種が生成され、当該活性種がウエハＷ上に堆積する。これによって、保護膜ＰＦが形成される。また、工程ＳＴ１と同様に、第２の領域Ｒ２がエッチングされる。具体的には、ＣｘＦｙ活性種のうちイオンがウエハＷに引き込まれることによって、第２の領域Ｒ２がエッチングされる。より詳細には、イオン中の炭素と第２の領域Ｒ２の酸化シリコン中の酸素とが結合して、ＣＯ化合物が排出される。また、酸素が離脱することによって残された第２の領域Ｒ２中のシリコンが、イオン中のフッ素と結合する。これによって生成されるＳｉＦ２やＳｉＦ４が排出されることにより、第２の領域Ｒ２がエッチングされる。
なお、工程ＳＴ２においては、フルオロハイドロカーボンが供給されなくても、或いは供給されるフルオロハイドロカーボンの量が少量であっても、ウエハＷ上へのフルオロカーボンの堆積速度は十分に得られる。また、工程ＳＴ２においては、第１の領域Ｒ１に対する第２の領域Ｒ２のエッチングの選択性が得られる。
かかる方法ＭＴ１によれば、初期期間においても、ウエハＷ上に保護膜ＰＦを形成することができるので、シリコン製の第１の領域Ｒ１のエッチングを抑制することができる。その結果、第１の領域Ｒ１に対する第２の領域Ｒ２のエッチングの選択性が向上される。特に、図２に示した第１の領域Ｒ１であるフィン領域の頭部の肩部は、エッチングされ易い傾向がある。肩部がエッチングされ傾斜した斜面が形成されると、イオンのスパッタ効果による斜面のエッチング効率が高いので、フィン領域がより削れやすくなる。しかしながら、方法ＭＴ１によれば、初期期間において保護膜ＰＦを形成することができるので、フィン領域を残してその周囲の酸化シリコンをエッチングすることが可能となる。
また、方法ＭＴ１では、プラズマの生成のためのプラズマ源として、マイクロ波が用いられている。容量結合型のプラズマ処理装置におけるプラズマ源といったマイクロ波とは異なるプラズマ源では、フルオロカーボンの解離が過剰となり、ＣＦ活性種に基づく堆積物のウエハＷ上への堆積量が過剰となる。したがって、第２の領域Ｒ２上の保護膜ＰＦを突き抜けるようにイオンを第２の領域Ｒ２上に引き込むことが必要となる。そのためには、ウエハＷにイオンを引き込むためのバイアス電力を大きくする必要がある。しかしながら、フルオロカーボンを含む処理ガスの流量及びバイアス電力を大きくすると、特にフィン領域Ｒ１の側壁底部の周囲に酸化シリコンが多く残される現象が発生し得る。具体的には、図５の（ｂ）に示すように、フィン領域Ｒ１の側壁に沿って酸化シリコンが残され、特に、図中、参照符号ＴＬで示すように、フィン領域Ｒ１の側壁底部の周囲において残される酸化シリコンの量が多くなる。
一方、方法ＭＴ１では、マイクロ波をプラズマ源として用いているので、容量結合型のプラズマ処理装置で生成されるプラズマよりも、被処理体上での電子温度を低くすることが可能となる。また、マイクロ波によれば、フルオロカーボンの過剰な解離を抑制することができる。その結果、図５の（ａ）に示すように、フィン領域Ｒ１の側壁底部の周囲に残される酸化シリコンの量を抑制することが可能となる。
以下、方法ＭＴ１の実施に用いることができるプラズマ処理装置の一例について説明する。図６は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。
図６に示すプラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、ウエハＷを収容するための処理空間Ｓを画成している。処理容器１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、及び、天部１２ｃを含み得る。
側壁１２ａは、軸線Ｚが延びる方向（以下、「軸線Ｚ方向」という）に延在する略円筒形状を有している。側壁１２ａの内径は、例えば、５４０ｍｍである。底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に狭持されている。この誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬ１が介在していてもよい。封止部材ＳＬ１は、例えばＯリングであり、処理容器１２の密閉に寄与する。
プラズマ処理装置１０は、載置台２０を更に備えている。載置台２０は、処理容器１２内且つ誘電体窓１８の下方に設けられている。この載置台２０は、プレート２２、及び、静電チャック２４を含んでいる。
プレート２２は、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。プレート２２は、筒状の支持部ＳＰ１によって支持されている。支持部ＳＰ１は、底部１２ｂから垂直上方に延びている。プレート２２は、高周波電極を兼ねている。プレート２２は、マッチングユニットＭＵ及び給電棒ＰＦＲを介して、高周波バイアス電力を発生する高周波電源ＲＦＧに電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、ウエハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波バイアス電力を出力する。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理容器１２といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
プレート２２の上面には、静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４は、ベースプレート２４ａ及びチャック部２４ｂを含んでいる。ベースプレート２４ａは、略円盤状の金属製の部材であり、例えば、アルミニウムから構成されている。ベースプレート２４ａは、プレート２２上に設けられている。ベースプレート２４ａの上面にはチャック部２４ｂが設けられている。チャック部２４ｂの上面は、ウエハＷを載置するための載置領域ＭＲとなる。チャック部２４ｂは、ウエハＷを静電吸着力で保持する。チャック部２４ｂは、誘電体膜の間に挟まれた電極膜を含んでいる。チャック部２４ｂの電極膜には、直流電源ＤＳＣがスイッチＳＷ及び被覆線ＣＬを介して電気的に接続されている。チャック部２４ｂは、直流電源ＤＳＣから印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、その上面にウエハＷを吸着保持することができる。このチャック部２４ｂの径方向外側には、ウエハＷのエッジを環状に囲むフォーカスリングＦＲが設けられている。
ベースプレート２４ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室２４ｇが設けられている。この冷媒室２４ｇには、チラーユニットから配管ＰＰ１，ＰＰ３を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。チャック部２４ｂ上のウエハＷの処理温度は、冷媒の温度によって制御され得る。さらに、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスが供給管ＰＰ２を介してチャック部２４ｂの上面とウエハＷの裏面との間に供給される。
載置台２０の周囲には、環状の排気路ＶＬが設けられている。排気路ＶＬの軸線Ｚ方向における中間には、複数の貫通孔が形成された環状のバッフル板２６が設けられている。排気路ＶＬは、排気口２８ｈを提供する排気管２８に接続している。排気管２８は、処理容器１２の底部１２ｂに取り付けられている。排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器、及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。この排気装置３０により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。また、排気装置３０を動作させることにより、載置台２０の外周から排気路ＶＬを介してガスを排気することができる。
また、プラズマ処理装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及び、ＨＥを更に備え得る。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。また、ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内に設けられている。ヒータＨＣは、ベースプレート２４ａ内において、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ち軸線Ｚに交差する領域に設けられている。また、ヒータＨＥは、ベースプレート２４ａ内に設けられており、ヒータＨＣを囲むように環状に延在している。ヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲの外縁部分の下方に設けられている。
また、プラズマ処理装置１０は、アンテナ１４、同軸導波管１６、誘電体窓１８、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、及び、モード変換器３８を更に備え得る。マイクロ波発生器３２は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器３２は、チューナ３４、導波管３６、及びモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、その中心軸線である軸線Ｚに沿って延在している。一実施形態においては、載置台２０の載置領域ＭＲの中心は、軸線Ｚ上に位置している。
同軸導波管１６は、外側導体１６ａ及び内側導体１６ｂを含んでいる。外側導体１６ａは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を有している。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続され得る。内側導体１６ｂは、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂは、軸線Ｚ中心に延在する円筒形状を有している。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続している。
一実施形態においては、アンテナ１４は、ラジアルラインスロットアンテナである。このアンテナ１４は、天部１２ｃに形成された開口内に配置されており、誘電体窓１８の上面の上に設けられている。アンテナ１４は、誘電体板４２及びスロット板４４を含んでいる。誘電体板４２は、マイクロ波の波長を短縮させるものであり、略円盤形状を有している。誘電体板４２は、例えば、石英又はアルミナから構成される。誘電体板４２は、スロット板４４と冷却ジャケット４０の下面の間に狭持されている。アンテナ１４は、したがって、誘電体板４２、スロット板４４、及び、冷却ジャケット４０の下面によって構成され得る。
図７は、スロット板の一例を示す平面図である。スロット板４４は、薄板状であって、円盤状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。円形のスロット板４４の中心ＣＳは、軸線Ｚ上に位置している。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａ，４４ｂを含んでいる。スロット孔４４ａ，４４ｂそれぞれの平面形状は、長孔形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸が延びる方向と、スロット孔４４ｂの長軸が延びる方向は、互いに交差又は直交している。
図７に示す例では、複数のスロット対４４ｐは、軸線Ｚを中心とする仮想円ＶＣの内側に設けられた内側スロット対群ＩＳＰと仮想円ＶＣの外側に設けられた外側スロット対群ＯＳＰとに大別されている。内側スロット対群ＩＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図７に示す例では、内側スロット対群ＩＳＰは、七つのスロット対４４ｐを含んでいる。内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ１の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、内側スロット対群ＩＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ２の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ２は、半径ｒ１より大きい。
外側スロット対群ＯＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図７に示す例では、外側スロット対群ＯＳＰは、２８個のスロット対４４ｐを含んでいる。外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ３の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ４の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ３は、半径ｒ２よりも大きく、半径ｒ４は、半径Ｒｒよりも大きい。
また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。また、内側スロット対群ＩＳＰ及び外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ｂの各々は、中心ＣＳとその重心とを結ぶ線分に対して、その長軸が同一の角度を有するように、形成されている。
図８は、誘電体窓の一例を示す平面図であり、当該誘電体窓を処理空間Ｓ側から見た状態を示している。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿ってとった断面図である。誘電体窓１８は、略円盤形状を有し、石英又はアルミナといった誘電体から構成されている。誘電体窓１８の上面１８ｕ上には、スロット板４４が設けられている。
誘電体窓１８の中央には、貫通孔１８ｈが形成されている。貫通孔１８ｈの上側部分は、後述する中央導入部５０のインジェクタ５０ｂが収容される空間１８ｓとなり、下側部分は、後述する中央導入部５０の中央導入口１８ｉとなる。なお、誘電体窓１８の中心軸線は、軸線Ｚと一致している。
誘電体窓の上面１８ｕと反対側の面、即ち下面１８ｂは、処理空間Ｓに接しており、プラズマを生成する側の面となる。この下面１８ｂは、種々の形状を画成している。具体的に、下面１８ｂは、中央導入口１８ｉを囲む中央領域において、平坦面１８０を有している。この平坦面１８０は、軸線Ｚに直交する平坦な面である。下面１８ｂは、平坦面１８０の径方向外側領域において、環状に連なり誘電体窓１８の板厚方向内方側に向かってテーパー状に凹む環状の第１凹部１８１を画成している。
第１凹部１８１は、内側テーパー面１８１ａ、底面１８１ｂ、及び、外側テーパー面１８１ｃによって画成されている。底面１８１ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行に環状に延在している。内側テーパー面１８１ａは、平坦面１８０と底面１８１ｂとの間において環状に延在しており、平坦面１８０に対して傾斜している。外側テーパー面１８１ｃは、底面１８１ｂと下面１８ｂの周縁部との間において環状に延在しており、底面１８１ｂに対して傾斜している。なお、下面１８ｂの周縁領域は、側壁１２ａに接する面となる。
また、下面１８ｂは、平坦面１８０から板厚方向内方側に向かって凹む複数の第２凹部１８２を画成している。複数の第２凹部１８２の個数は、図８及び図９に示す例では、７個である。これら複数の第２凹部１８２は、周方向に沿って等間隔に形成されている。また、複数の第２凹部１８２は、軸線Ｚに直交する面において円形の平面形状を有している。具体的には、第２凹部１８２を画成する内側面１８２ａは、軸線Ｚ方向に延在する円筒面である。また、第２凹部１８２を画成する底面１８２ｂは、平坦面１８０よりも上面１８ｕ側に設けられており、平坦面１８０と平行な円形の面である。
図１０は、図８に示す誘電体窓上に図７に示すスロット板を設けた状態を示す平面図であり、誘電体窓１８を下側から見た状態を示している。図１０に示すように、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａ及び複数のスロット孔４４ｂ、並びに内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっている。具体的には、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において外側テーパー面１８１ｃに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット孔４４ａは、底面１８１ｂに重なっている。また、平面視において、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ｂは、一部において内側テーパー面１８１ａに重なっており、一部において底面１８１ｂに重なっている。
また、平面視において、即ち、軸線Ｚ方向に見ると、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。具体的には、平面視において、複数の第２凹部１８２の底面の重心（中心）それぞれが、内側スロット対群ＩＳＰの複数のスロット孔４４ａ内に位置するように、構成されている。
図６を再び参照する。プラズマ処理装置１０では、マイクロ波発生器３２により発生されたマイクロ波が、同軸導波管１６を通って、誘電体板４２に伝播され、スロット板４４のスロット孔４４ａ及び４４ｂから誘電体窓１８に与えられる。
誘電体窓１８では、上述したように第１凹部１８１を画成する部分の板厚、及び、第２凹部１８２を画成する部分の板厚は、他の部分よりも薄くなっている。したがって、誘電体窓１８では、第１凹部１８１を画成する部分、及び、第２凹部１８２を画成する部分において、マイクロ波の透過性が高められている。また、軸線Ｚ方向に見た場合に、外側スロット対群ＯＳＰのスロット孔４４ａ及び４４ｂ、並びに、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ｂは、第１凹部１８１に重なっており、内側スロット対群ＩＳＰのスロット孔４４ａは、第２凹部１８２に重なっている。したがって、第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波の電界が集中して、当該第１凹部１８１及び第２凹部１８２にマイクロ波のエネルギーが集中する。その結果、第１凹部１８１及び第２凹部１８２において、プラズマを安定して発生させることが可能となり、誘電体窓１８の直下において径方向及び周方向に分布したプラズマを安定して発生させることが可能となる。
また、プラズマ処理装置１０は、中央導入部５０及び周辺導入部５２を備えている。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、及び中央導入口１８ｉを含んでいる。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内孔に通されている。また、導管５０ａの端部は、誘電体窓１８が軸線Ｚに沿って画成する空間１８ｓ（図９参照）内まで延在している。この空間１８ｓ内且つ導管５０ａの端部の下方には、インジェクタ５０ｂが収容されている。インジェクタ５０ｂには、軸線Ｚ方向に延びる複数の貫通孔が設けられている。また、誘電体窓１８は、中央導入口１８ｉを画成している。中央導入口１８ｉは、空間１８ｓの下方に連続し、且つ軸線Ｚに沿って延びている。かかる構成の中央導入部５０は、導管５０ａを介してインジェクタ５０ｂにガスを供給し、インジェクタ５０ｂから中央導入口１８ｉを介してガスを噴射する。このように、中央導入部５０は、軸線Ｚに沿って誘電体窓１８の直下にガスを噴射する。即ち、中央導入部５０は、電子温度が高いプラズマ生成領域にガスを導入する。
周辺導入部５２は、複数の周辺導入口５２ｉを含んでいる。複数の周辺導入口５２ｉは、主としてウエハＷのエッジ領域にガスを供給する。複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域、又は、載置領域ＭＲの縁部に向けて開口している。複数の周辺導入口５２ｉは、中央導入口１８ｉよりも下方、且つ、載置台２０の上方において周方向に沿って配列されている。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、誘電体窓の直下よりも電子温度の低い領域（プラズマ拡散領域）において軸線Ｚを中心として環状に配列されている。この周辺導入部５２は、電子温度の低い領域からウエハＷに向けてガスを供給する。したがって、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの解離度は、中央導入部５０から処理空間Ｓに供給されるガスの解離度よりも抑制される。
中央導入部５０には、第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１を介して第１のガスソース群ＧＳＧ１が接続されている。また、周辺導入部５２には、第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２を介して第２のガスソース群ＧＳＧ２が接続されている。図１１は、第１の流量制御ユニット群、第１のガスソース群、第２の流量制御ユニット群、及び、第２のガスソース群を含むガス供給系を示す図である。図１１に示すように、第１のガスソース群ＧＳＧ１は、複数の第１のガスソースＧＳ１１〜ＧＳ１５を含んでいる。第１のガスソースＧＳ１１〜ＧＳ１５はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、ＣＨ３Ｆガスのソース、Ｏ２ガスのソースである。第１のガスソース群ＧＳＧ１は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。
第１の流量制御ユニット群ＦＣＧ１は、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１５を含んでいる。複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１５の各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。複数の第１のガスソースＧＳ１１〜ＧＳ１５はそれぞれ、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１５を介して、共通ガスラインＧＬ１に接続されている。この共通ガスラインＧＬ１は、中央導入部５０に接続されている。
第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第１のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２５を含んでいる。第２のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２５はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、ＣＨ３Ｆガスのソース、Ｏ２ガスのソースである。第２のガスソース群ＧＳＧ２は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。
第２の流量制御ユニット群ＦＣＧ２は、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２５を含んでいる。複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２５の各々は、例えば、二つのバルブと、当該二つのバルブ間に設けられた流量制御器を含んでいる。流量制御器は、例えば、マスフローコントローラである。複数の第２のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２５はそれぞれ、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２５を介して、共通ガスラインＧＬ２に接続されている。この共通ガスラインＧＬ２は、周辺導入部５２に接続されている。
このように、プラズマ処理装置１０では、複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットが中央導入部５０専用に設けられており、これら複数の第１のガスソース及び複数の第１の流量制御ユニットとは独立した複数の第２のガスソース及び複数の第２の流量制御ユニットが周辺導入部５２専用に設けられている。したがって、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、中央導入部５０から処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御することができ、また、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの種類、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入される一以上のガスの流量を独立して制御することができる。
一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、図６に示すように、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。制御部Ｃｎｔは、プログラム可能なコンピュータ装置といった制御器であり得る。制御部Ｃｎｔは、レシピに基づくプログラムに従ってプラズマ処理装置１０の各部を制御し得る。例えば、制御部Ｃｎｔは、複数の第１の流量制御ユニットＦＣ１１〜ＦＣ１５に制御信号を送出して、中央導入部５０に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、複数の第２の流量制御ユニットＦＣ２１〜ＦＣ２５に制御信号を送出して、周辺導入部５２に供給するガス種及びガスの流量を調整することができる。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波のパワー、ＲＦバイアスのパワー及びＯＮ／ＯＦＦ、並びに、処理容器１２内の圧力を制御するよう、マイクロ波発生器３２、高周波電源ＲＦＧ、排気装置３０に制御信号を供給し得る。さらに、制御部Ｃｎｔは、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、及びＨＥの温度を調整するために、これらヒータに接続されたヒータ電源に制御信号を送出し得る。
一実施形態においては、周辺導入部５２は、環状の管５２ｐを更に含む。この管５２ｐには、複数の周辺導入口５２ｉが形成されている。環状の管５２ｐは、例えば、石英から構成され得る。図６に示すように、環状の管５２ｐは、一実施形態においては、側壁１２ａの内壁面に沿って設けられている。換言すると、環状の管５２ｐは、誘電体窓１８の下面と載置領域ＭＲ、即ちウエハＷとを結ぶ経路上には配置されていない。したがって、環状の管５２ｐは、プラズマの拡散を阻害しない。また、環状の管５２ｐが側壁１２ａの内壁面に沿って設けられているので、当該環状の管５２ｐのプラズマによる消耗が抑制され、当該環状の管５２ｐの交換頻度を減少させることが可能となる。さらに、環状の管５２ｐは、ヒータによる温度制御が可能な側壁１２ａに沿って設けられているので、周辺導入部５２から処理空間Ｓに導入されるガスの温度の安定性を向上させることが可能となる。
また、一実施形態においては、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けて開口している。即ち、複数の周辺導入口５２ｉは、ウエハＷのエッジ領域に向けてガスを噴射するよう、軸線Ｚに直交する平面に対して傾斜している。このように周辺導入口５２ｉが、ウエハＷのエッジ領域に向けて傾斜するように開口しているので、当該周辺導入口５２ｉから噴射されたガスの活性種は、ウエハＷのエッジ領域に直接的に向かう。これにより、ガスの活性種をウエハＷのエッジに失活させずに供給することが可能となる。その結果、ウエハＷの径方向における各領域の処理速度のばらつきを低減することが可能となる。
以下、プラズマ処理装置１０を用いて方法ＭＴ１の評価のために行った実験例について説明する。なお、本発明はこれらの実験例に限定されるものではない。
（実験例１）
実験例１では、基板上に一様に設けられた酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜を有する被処理体を、プラズマ処理装置１０において、５秒間、１０秒間、１５秒間の異なる処理時間で処理した。また、基板上に一様に設けられた多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜を有する被処理体を、プラズマ処理装置１０において、５秒間、１０秒間、１５秒間の異なる処理時間で処理した。実験例１における他の処理条件は以下の通りである。
（実験例１の処理条件）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、３５０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
そして、実験例１では、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれについて酸化シリコン膜のエッチングレートを算出し、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれについて多結晶シリコン膜のエッチングレートを算出した。また、算出した酸化シリコン膜のエッチングレート及び多結晶シリコン膜のエッチングレートに基づいて、多結晶シリコン膜のエッチングレートに対する酸化シリコン膜のエッチングレートの比、即ち、エッチング選択比を、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれについて算出した。その結果を、図１２に示す。図１２の（ａ）には、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれにおける酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜のエッチングレート、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれにおける多結晶シリコン膜のエッチングレートが示されている。また、図１２の（ｂ）には、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれにおけるエッチング選択比が示されている。
図１２の（ａ）に示すように、０〜５秒の期間においては、多結晶シリコン膜のエッチングレートと酸化シリコン膜のエッチングレートとの差異は少なく、５秒以降に、多結晶シリコン膜のエッチングレートに対して酸化シリコン膜のエッチングレートが大きくなっていた。したがって、図１２の（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜に対する酸化シリコン層のエッチング選択比は、０〜５秒の期間においては小さく、５秒以降に大きくなることが確認された。
（実験例２）
実験例２では、平坦な表面を有する基板をプラズマ処理装置１０において５秒間、１０秒間、１５秒間の異なる処理時間で処理した。実験例２の処理条件は以下に示す通りである。
（実験例２の処理条件）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ、又は３０ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
そして、基板上に堆積した膜の厚みに基づいて、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれにおけるフルオロカーボンに基づく活性種の堆積速度を算出した。その結果を、図１３に示す。図１３に示すように、０〜５秒の期間においては、Ｃ４Ｆ６ガスの流量が２０ｓｃｃｍ（図中、「Ｃ４Ｆ６／Ｏ２＝２０／３［ｓｃｃｍ］」で示す）の場合、Ｃ４Ｆ６ガスの流量が３０ｓｃｃｍ（図中、「Ｃ４Ｆ６／Ｏ２＝３０／３［ｓｃｃｍ］」で示す）の場合の双方共に、堆積速度は略０であった。また、５秒以降に堆積速度が有意な値をもつことが確認された。このことから、フルオロカーボンガスのみを用いたプラズマ処理の初期期間においては、フルオロカーボンの活性種に基づく保護膜が形成されず、したがって、保護すべきシリコン製の領域が初期期間においてエッチングされることが確認された。
（実験例３）
実験例３では、平坦な表面を有する基板をプラズマ処理装置１０において５秒間、１０秒間、１５秒間の異なる処理時間で処理した。実験例３の処理条件は以下に示す通りである。
（実験例３の処理条件）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：６００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ
ＣＨ３Ｆガス流量：４５ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３５ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
そして、基板上に堆積した膜の厚みに基づいて、０〜５秒、５〜１０秒、１０〜３０秒の期間のそれぞれにおける膜の堆積速度を算出した。その結果を、図１４に示す。図１４のグラフから明らかなように、Ｃ４Ｆ６ガスに加えてＣＨ３Ｆガスを処理ガスに含めることにより、０〜５秒の期間、即ち初期期間においても、有意な値をもった堆積速度が得られることが確認された。即ち、Ｃ４Ｆ６ガスに加えてＣＨ３Ｆガスを処理ガスに含めることにより、プラズマ処理の初期期間においても、被処理体上に保護膜を形成することができ、シリコン製の領域のエッチングを抑制することができることが確認された。
（実験例４及び比較実験例１）
実験例４では、図２に示した第１の領域（フィン領域）Ｒ１及び第２の領域Ｒ２を有するウエハを処理対象として、プラズマ処理装置１０を用いて方法ＭＴ１を実施した。また、比較実験例１においては、実験例４と同様のウエハを処理対象として、プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＴ２のみを実施した。以下に、実験例４の処理条件、及び、比較実験例１の処理条件を示す。
（実験例４の処理条件）
（工程ＳＴ１）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、３５０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：４００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：９００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ
ＣＨ３Ｆガス流量：２５ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：１０ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
処理時間：２秒
（工程ＳＴ２）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、３５０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：４００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：９００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ
ＣＨ３Ｆガス流量：０ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
処理時間：２８秒
（比較実験例１の工程ＳＴ２の処理条件）
処理容器１２内の圧力：４０ｍＴ（５．３３３Ｐａ）
マイクロ波：２．４５ＧＨｚ、１５００Ｗ
高周波バイアス電力：１３．６５ＭＨｚ、３５０Ｗ
処理ガス
Ａｒガス流量：４００ｓｃｃｍ
Ｈｅガス流量：９００ｓｃｃｍ
Ｃ４Ｆ６ガス流量：２０ｓｃｃｍ
ＣＨ３Ｆガス流量：０ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス流量：３ｓｃｃｍ
ウエハ温度：５０℃
処理時間：３０秒
そして、実験例４及び比較実験例１それぞれについて、処理前の第１の領域Ｒ１の高さＨＩ（図１５の（ａ）を参照）と処理後の第１の領域Ｒ１の高さＨＰ（図１５の（ｂ）を参照）の差から第１の領域Ｒ１の高さの減少量を求めた。また、実験例４及び比較実験例１それぞれについて、処理後の第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ２の上端面との高さの差ＦＨ（図１５の（ｂ）を参照）を求めた。その結果、実験例４では、第１の領域Ｒ１の高さの減少量が１．６ｎｍであり、第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ２の上端面との高さの差ＦＨは４２．５ｎｍであった。一方、比較実験例１では、第１の領域Ｒ１の高さの減少量が１０．７ｎｍであり、第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ２の上端面との高さの差ＦＨは３９．４ｎｍであった。このように、実験例４では、第１の領域Ｒ１のエッチングが抑制され、且つ、第１の領域Ｒ１に対して第２の領域Ｒ２が選択的にエッチングされていた。このことから、方法ＭＴ１によれば、シリコン製の第１の領域のエッチングを抑制しつつ、酸化シリコン製の第２の領域を選択的にエッチングすることが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、１４…アンテナ、１８…誘電体窓、２０…載置台、３０…排気装置、３２…マイクロ波発生器、４２…誘電体板、４４…スロット板、５０…中央導入部、５２…周辺導入部、ＭＴ１…方法、Ｗ…被処理体（ウエハ）、Ｒ１…第１の領域（フィン領域）、Ｒ２…第２の領域。
外側スロット対群ＯＳＰは、複数のスロット対４４ｐを含んでいる。図７に示す例では、外側スロット対群ＯＳＰは、２８個のスロット対４４ｐを含んでいる。外側スロット対群ＯＳＰの複数のスロット対４４ｐは、中心ＣＳに対して周方向に等間隔に配列されている。外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ａは、当該スロット孔４４ａの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ３の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。また、外側スロット対群ＯＳＰに含まれる複数のスロット孔４４ｂは、当該スロット孔４４ｂの重心がスロット板４４の中心ＣＳから半径ｒ４の円上に位置するよう、等間隔に配列されている。ここで、半径ｒ３は、半径ｒ２よりも大きく、半径ｒ４は、半径ｒ３よりも大きい。
第２のガスソース群ＧＳＧ２は、複数の第２のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２５を含んでいる。第２のガスソースＧＳ２１〜ＧＳ２５はそれぞれ、Ａｒガスのソース、Ｈｅガスのソース、Ｃ４Ｆ６ガスのソース、ＣＨ３Ｆガスのソース、Ｏ２ガスのソースである。第２のガスソース群ＧＳＧ２は、これらガスとは異なるガスのソースを更に含んでいてもよい。
そして、実験例４及び比較実験例１それぞれについて、処理前の第１の領域Ｒ１の高さＨＩ（図１５の（ａ）を参照）と処理後の第１の領域Ｒ１の高さＨＰ（図１５の（ｂ）を参照）の差から第１の領域Ｒ１の高さの減少量を求めた。また、実験例４及び比較実験例１それぞれについて、処理後の第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ１の上端面との高さの差ＦＨ（図１５の（ｂ）を参照）を求めた。その結果、実験例４では、第１の領域Ｒ１の高さの減少量が１．６ｎｍであり、第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ１の上端面との高さの差ＦＨは４２．５ｎｍであった。一方、比較実験例１では、第１の領域Ｒ１の高さの減少量が１０．７ｎｍであり、第２の領域Ｒ２の表面と第１の領域Ｒ１の上端面との高さの差ＦＨは３９．４ｎｍであった。このように、実験例４では、第１の領域Ｒ１のエッチングが抑制され、且つ、第１の領域Ｒ１に対して第２の領域Ｒ２が選択的にエッチングされていた。このことから、方法ＭＴ１によれば、シリコン製の第１の領域のエッチングを抑制しつつ、酸化シリコン製の第２の領域を選択的にエッチングすることができることが確認された。

Claims (4)

  1. 被処理体のシリコンから構成された第１の領域に対して該被処理体の酸化シリコンから構成された第２の領域を選択的にエッチングする方法であって、
    フルオロカーボン及びフルオロハイドロカーボンを含む第１の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第１の処理ガスのプラズマによって前記被処理体を処理する工程と、
    前記被処理体を処理する工程の後、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマをマイクロ波を用いて生成して、該第２の処理ガスのプラズマによって前記被処理体を更に処理する工程と、
    を含む方法。
  2. 前記第２の処理ガスは、フルオロハイドロカーボンを含まない、請求項１に記載の方法。
  3. 前記フルオロハイドロカーボンは、ＣＨ３Ｆ及び／又はＣＨ２Ｆ２を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記第１の領域は、フィン型電界効果トランジスタのフィン領域であり、前記第２の領域は前記フィン領域の周囲に設けられている、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
JP2013085942A 2013-04-16 2013-04-16 エッチング方法 Pending JP2014209515A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013085942A JP2014209515A (ja) 2013-04-16 2013-04-16 エッチング方法
TW103113757A TWI597777B (zh) 2013-04-16 2014-04-15 蝕刻方法
KR1020140044848A KR102183566B1 (ko) 2013-04-16 2014-04-15 에칭 방법
US14/254,149 US9105585B2 (en) 2013-04-16 2014-04-16 Etching method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013085942A JP2014209515A (ja) 2013-04-16 2013-04-16 エッチング方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014209515A true JP2014209515A (ja) 2014-11-06

Family

ID=51687085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013085942A Pending JP2014209515A (ja) 2013-04-16 2013-04-16 エッチング方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9105585B2 (ja)
JP (1) JP2014209515A (ja)
KR (1) KR102183566B1 (ja)
TW (1) TWI597777B (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134428A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP2019186501A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 東京エレクトロン株式会社 エッチングする方法及びプラズマ処理装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136606A (ja) * 2015-01-16 2016-07-28 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
KR102437295B1 (ko) 2015-11-09 2022-08-30 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
KR20210136143A (ko) 2019-04-05 2021-11-16 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 고도로 선택적인 실리콘 산화물/실리콘 질화물 에칭을 위한 에칭 가스 성분과 패시베이션 가스 성분의 독립적 제어

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3634494A (en) * 1969-04-23 1972-01-11 American Cyanamid Co Catalytic process for manufacture of unsaturated acids and esters
KR100434032B1 (ko) * 1996-12-30 2004-09-07 주식회사 하이닉스반도체 반도체장치의미세콘택홀형성방법
US6337285B1 (en) * 2000-03-21 2002-01-08 Micron Technology, Inc. Self-aligned contact (SAC) etch with dual-chemistry process
US6830977B1 (en) * 2000-08-31 2004-12-14 Micron Technology, Inc. Methods of forming an isolation trench in a semiconductor, methods of forming an isolation trench in a surface of a silicon wafer, methods of forming an isolation trench-isolated transistor, trench-isolated transistor, trench isolation structures formed in a semiconductor, memory cells and drams
US6649531B2 (en) * 2001-11-26 2003-11-18 International Business Machines Corporation Process for forming a damascene structure
US6780782B1 (en) * 2003-02-04 2004-08-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Bi-level resist structure and fabrication method for contact holes on semiconductor substrates
JP2006073846A (ja) * 2004-09-03 2006-03-16 Yamaha Corp 絶縁ゲート型電界効果トランジスタの製法
US7678648B2 (en) * 2006-07-14 2010-03-16 Micron Technology, Inc. Subresolution silicon features and methods for forming the same
WO2009093760A1 (ja) * 2008-01-24 2009-07-30 Tokyo Electron Limited シリコン酸化膜の形成方法、記憶媒体、および、プラズマ処理装置
JP5530088B2 (ja) 2008-10-20 2014-06-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016134428A (ja) * 2015-01-16 2016-07-25 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP2019186501A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 東京エレクトロン株式会社 エッチングする方法及びプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9105585B2 (en) 2015-08-11
KR20140124334A (ko) 2014-10-24
TW201501199A (zh) 2015-01-01
KR102183566B1 (ko) 2020-11-26
TWI597777B (zh) 2017-09-01
US20140308817A1 (en) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI606517B (zh) 蝕刻方法
JP6723659B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP6086862B2 (ja) 酸化シリコンから構成された領域を選択的に除去する方法及びプラズマ処理装置
US10553442B2 (en) Etching method
KR102183566B1 (ko) 에칭 방법
TWI650812B (zh) 蝕刻矽層之方法、以及電漿處理裝置
KR102185192B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법
KR102661835B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치
KR102332886B1 (ko) 반도체 디바이스를 제조하는 방법
KR102271689B1 (ko) 플라즈마 처리 방법
EP3016134A1 (en) Method of etching organic film
JP2014192333A (ja) ハードマスクを形成する方法