JP2020202396A - 被処理体を処理する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体上のパターン形成において、高集積化に伴う微細化と共に多様な形状のパターンの形成に対応可能な技術を提供する。【解決手段】一実施形態に係る被処理体を処理する方法では、被処理体は第１の凸部と第２の凸部と被エッチング層と溝部とを備えており、溝部は被処理体の主面に設けられ被エッチング層に設けられ第１の凸部と第２の凸部とによって画成されており、溝部の内側の表面は被処理体の該主面に含まれており、この方法は、第１のシーケンスをＮ（Ｎは２以上の整数）回繰り返し実行し、第１のシーケンスは（ａ）被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内において被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する工程と（ｂ）上記工程（ａ）の実行後において、処理容器内で発生させたガスのプラズマによって被処理体における溝部の底部をエッチングする工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものであり、特にプラズマを用いて半導体基板の表面処理を行う方法に関する。

プラズマ処理装置を用いてウエハ等の被処理体に対しプラズマ処理が行われることがある。プラズマ処理の一種として、プラズマエッチングがある。プラズマエッチングは、被エッチング層上に設けられたマスクのパターンを当該被エッチング層に転写するために行われる。マスクとしては、一般的に、レジストマスクが用いられる。レジストマスクは、フォトリソグラフィ技術によって形成される。したがって、被エッチング層に形成されるパターンの限界寸法は、フォトリソグラフィ技術によって形成されるレジストマスクの解像度に依存する。

しかしながら、電子デバイスの高集積化に対する要求が益々高まっており、レジストマスクの解像限界よりも小さい寸法のパターンを形成することが要求されるようになっているが、レジストマスクの解像度には解像限界がある。このため、特許文献１に記載されているように、レジストマスク上にシリコン酸化膜を形成することによって、当該レジストマスクの寸法を調整し、当該レジストマスクによって提供される開口の幅を縮小する技術が提案されている。

特開２００４−８００３３号公報

一方、近年の電子デバイスの高集積化に伴う微細化によって、被処理体上のパターン形成おいて、高精度の最小線幅（CD：Critical Dimension）の制御が要求され、さらに、多様な形状のパターンの形成が要求される場合がある。

以上のように、被処理体上のパターン形成においては、高集積化に伴う微細化と共に多様な形状のパターンの形成に対応可能な技術の開発が望まれている。

一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。この被処理体は、第１の凸部と第２の凸部と被エッチング層と溝部とを備えており、被エッチング層は、第１の凸部に含まれている領域と第２の凸部に含まれている領域とを含んでおり、溝部は、被処理体の主面に設けられ、被エッチング層に設けられ、第１の凸部と該第２の凸部とによって画成されており、溝部の内側の表面は、被処理体の該主面に含まれている。この方法は、第１のシーケンスをＮ（Ｎは２以上の整数）回繰り返し実行する。第１のシーケンスは、被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内において、被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する工程（工程ａという）と、工程ａの実行後に、処理容器内で発生させたガスのプラズマによって被処理体における溝部の底部をエッチングする工程（工程ｂという）と、を備える。

上記方法では、被処理体の主面（溝部の内側の表面を含む）に保護膜をコンフォーマルに形成する工程ａと、当該主面に設けられた溝部の底部を工程ａの実行後にエッチングする工程ｂとが、交互に繰り返し実行され得る。したがって、複数回実行される工程ａ毎に保護膜の膜厚等を好適に調節し、且つ、複数回実行される工程ｂ毎にエッチング量等を好適に調節することによって、所望とする溝部の多様な形状に応じて比較的に精密に溝部の加工が可能となる。

一実施形態において、工程ａでは、処理容器内に第１のガスを供給する工程（工程ｃという）と、工程ｃの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程（工程ｄという）と、工程ｄの実行後に、処理容器内において第２のガスのプラズマを生成する工程（工程ｅという）と、工程ｅの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程と、を含む第２のシーケンスを繰り返し実行することによって、被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する。工程ｃは、第１のガスのプラズマを生成しない。このように、工程ａは、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法と同様の方法によって、被処理体の主面（溝部の内側の表面を含む）に保護膜がコンフォーマルに形成されるので、被処理体の主面に対する保護の強度が向上されると共に、被処理体の主面を保護する保護膜が均一な膜厚で形成され得る。

一実施形態において、工程ａでは、処理容器内に第１のガスを供給する工程（工程ｆという）と、工程ｆの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程と、を実行することによって、被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する。この工程ａに引き続く工程ｂでは、処理容器内で発生させた酸素を含有するガスのプラズマによって被処理体における溝部の該底部をエッチングする。工程ｆは、該第１のガスのプラズマを生成しない。このように、工程ａは、第１のガスによって被処理体の主面（溝部の内側の表面を含む）に反応前駆体が形成され得る工程ｆおよび工程ｆの実行後に処理容器内の空間をパージする工程のみによって成るので、この工程ａによって形成される保護膜は、工程ｆで形成される反応前駆体となり、よって、比較的に薄い膜となり得る。さらに、この工程ａに引き続く工程ｂでは酸素を含有するガスのプラズマが用いられるので、工程ｆで形成された反応前駆体に対し酸素の添加が可能となり、ＡＬＤ法と同様の方法によって形成される保護膜と同様の組成を有する保護膜が比較的に薄い膜厚で形成可能となり、さらに、酸素ガスの添加が工程ｂのエッチング時に行えるので、処理工程の効率化が実現され得る。

一実施形態において、第１のシーケンスのＮ回の実行では、第１の処理を含む該第１のシーケンスをＭ（Ｍは１以上且つＮ−１以下の整数）回実行し、第２の処理を含む該第１のシーケンスをＮ−Ｍ回実行する。第１の処理は、工程ａに含まれている。第１の処理では、処理容器内に第１のガスを供給する工程（工程ｇという）と、工程ｇの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程（工程ｈという）と、工程ｈの実行後に、処理容器内において第２のガスのプラズマを生成する工程（工程ｉという）と、工程ｉの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程と、を含む第２のシーケンスを繰り返し実行することによって、被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する。第２の処理は、工程ａに含まれている。第２の処理では、処理容器内に第１のガスを供給する工程（工程ｊという）と、工程ｊの実行後に、処理容器内の空間をパージする工程と、を実行することによって、被処理体の主面に保護膜をコンフォーマルに形成する。第２の処理に引き続く工程ｂでは、処理容器内で発生させた酸素を含有するガスのプラズマによって被処理体における溝部の該底部をエッチングする。第１の処理において実行される工程ｇ、および、第２の処理において実行される工程ｊのいずれの工程においても、第１のガスのプラズマを生成しない。このように、第１の処理では、ＡＬＤ法と同様の方法によって、被処理体の主面（溝部の内側の表面を含む）に保護膜がコンフォーマルに形成されるので、被処理体の主面に対する保護の強度が向上されると共に、被処理体の主面を保護する保護膜が均一な膜厚で形成され得る。また、第２の処理では、第１のガスによって被処理体の主面（溝部の内側の表面を含む）に反応前駆体が形成され得る工程ｊおよび工程ｊの実行後に処理容器内の空間をパージする工程のみによって成るので、この第２の処理によって形成される保護膜は、工程ｊで形成される反応前駆体となり、よって、比較的に薄い膜となり得る。さらに、この第２の処理に引き続く工程ｂでは酸素を含有するガスのプラズマが用いられるので、工程ｊで形成された反応前駆体に対し酸素の添加が可能となり、ＡＬＤ法と同様の方法によって形成される保護膜と同様の組成を有する保護膜が比較的に薄い膜厚で形成可能となり、さらに、酸素ガスの添加が工程ｂのエッチング時に行えるので、処理工程の効率化が実現され得る。そして、第１のシーケンスのＮ回の実行では、上記した第１の処理を含む第１のシーケンスをＭ回実行し、上記した第２の処理を含む第１のシーケンスをＮ−Ｍ回実行するので、溝部の多様な形状の形成に十分に対応し得る。

一実施形態において、第２のガスは、酸素原子を含み得る。例えば、第２のガスは、二酸化炭素ガスまたは酸素ガスを含み得る。このように、第２のガスが酸素原子を含むので、工程ｅ、ｉのそれぞれにおいて、工程ｃ，ｇのそれぞれにおいて形成されたシリコンの反応前駆体と当該酸素原子が結合することによって、酸化シリコンの保護膜がコンフォーマルに形成され得る。また、第２のガスが二酸化炭素ガスの場合、第２のガスが炭素原子を含むので、酸素原子による浸食が当該炭素原子によって抑制され得る。

一実施形態において、第１のガスは、アミノシラン系ガスを含み得る。このように、第１のガスがアミノシラン系ガスを含むので、工程ｃ，ｆ，ｇのそれぞれによって、シリコンの反応前駆体が被処理体の主面の原子層に沿って形成され得る。

一実施形態において、第１のガスは、モノアミノシランを含み得る。このように、モノアミノシランを含む第１のガスを用いて、工程ｃ，ｆ，ｇのそれぞれにおいてシリコンの反応前駆体の形成が行える。

一実施形態において、第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを含み得る。第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスは、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含み得る。このように、第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスには、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを用いることができる。また、第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスには、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを用いることができる。

一実施形態において、工程ｂの実行前において、工程ａで形成された保護膜の膜厚は、２［ｎｍ］以上８［ｎｍ］以下であり得る。このように、工程ｂの実行前において、工程ａで形成された保護膜の膜厚が２［ｎｍ］以上８［ｎｍ］以下の場合には、特に保護膜の膜厚が２［ｎｍ］を下回る場合と比較して、この保護膜によって覆われる被処理体の角部に対すエッチングの効果を低減し得る。よって、工程ｂのエッチングによる被処理体の変形の程度を低減できる。

以上説明したように、被処理体上のパターン形成において、高集積化に伴う微細化と共に多様な形状のパターンの形成に対応可能な技術が提供される。

図１は、（ａ）部、（ｂ）部、および、（ｃ）部を含み、図１の（ａ）部は、一実施形態に係る方法の主要な部分を示す流図であり、図１の（ｂ）部は、図１の（ａ）部に示す工程の一部を具体的に示す流図であり、図１の（ｃ）は、図１の（ａ）部に示す工程の一部を具体的に示す他の流図である。 図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。 図３は、図１に示す各工程の実行前の被処理体の状態を示す断面図である。 図４は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図１に示す各工程の実行後の被処理体の状態を、（ａ）部、（ｂ）の順に示す断面図である。 図５は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図１に示す各工程の実行後の被処理体の状態を、（ａ）部、（ｂ）の順に示す断面図である。 図６は、（ａ）部、（ｂ）部、および、（ｃ）部を含み、図１に示す保護膜を形成するシーケンスにおける保護膜の形成の様子を、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部の順に、模式的に示す図である。 図７は、一実施形態に係る方法において、図４の（ａ）部に示す保護膜の膜厚と、図４の（ｂ）部に示すエッチングによって形成される被エッチング層の角部の高さとの対応を示す測定結果の一例を示す図である。

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また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、一実施形態の方法を示す流れ図である。図１に示す一実施形態の方法ＭＴは、被処理体（以下、「ウエハ」ということがある）を処理する方法である。方法ＭＴは、図１の（ａ）部に示すように、シーケンスＳＱ１（第１のシーケンス）を備える。シーケンスＳＱ１は、工程ＳＴ１および工程ＳＴ２を備える。方法ＭＴは、さらに、工程ＳＴ３を備える。工程ＳＴ１は、図１の（ｂ）部に示す工程ＳＴ１ａ（第１の処理）を含む場合がある。工程ＳＴ１は、図１の（ｃ）部に示す工程ＳＴ１ｂ（第２の処理）を含む場合がある。また、一実施形態の方法ＭＴは、単一のプラズマ処理装置（後述のプラズマ処理装置１０）を用いて実行することが可能であるが、方法ＭＴの各工程に応じて、複数のプラズマ処理装置１０が用いられ得る。

図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。図２には、被処理体を処理する方法の種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置１０の断面構造が概略的に示されている。図２に示すように、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る。

プラズマ処理装置１０は、処理容器１２、排気口１２ｅ、搬入出口１２ｇ、支持部１４、載置台ＰＤ、直流電源２２、スイッチ２３、冷媒流路２４、配管２６ａ、配管２６ｂ、上部電極３０、絶縁性遮蔽部材３２、電極板３４、ガス吐出孔３４ａ、電極支持体３６、ガス拡散室３６ａ、ガス通流孔３６ｂ、ガス導入口３６ｃ、ガス供給管３８、ガスソース群４０、バルブ群４２、流量制御器群４５、デポシールド４６、排気プレート４８、排気装置５０、排気管５２、ゲートバルブ５４、第１の高周波電源６２、第２の高周波電源６４、整合器６６、整合器６８、電源７０、制御部Ｃｎｔ、フォーカスリングＦＲ、ヒータ電源ＨＰ、ヒータＨＴを備える。載置台ＰＤは、静電チャックＥＳＣ、下部電極ＬＥを備える。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ、第２プレート１８ｂを備える。処理容器１２は、処理空間Ｓｐを画成する。

処理容器１２は、略円筒形状を有する。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成される。処理容器１２の内壁面は、陽極酸化処理が施されている。処理容器１２は、保安接地される。

支持部１４は、処理容器１２の内側において、処理容器１２の底部上に設けられる。支持部１４は、略円筒状の形状を備える。支持部１４は、例えば、絶縁材料から構成される。支持部１４を構成する絶縁材料は、石英のように酸素を含み得る。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する。

載置台ＰＤは、処理容器１２内に設けられる。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持される。載置台ＰＤは、載置台ＰＤの上面において、ウエハＷを保持する。ウエハＷは、被処理体である。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥおよび静電チャックＥＳＣを有する。

下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂを含む。第１プレート１８ａおよび第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る。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、略円盤状の形状を備える。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられる。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａに電気的に接続される。

静電チャックＥＳＣは、第２プレート１８ｂ上に設けられる。静電チャックＥＳＣは、一対の絶縁層の間、または、一対の絶縁シートの間において導電膜の電極を配置した構造を有する。直流電源２２は、スイッチ２３を介して、静電チャックＥＳＣの電極に電気的に接続される。静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧によって生じたクーロン力等の静電力によって、ウエハＷを吸着する。これによって、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。

フォーカスリングＦＲは、ウエハＷのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むように、第２プレート１８ｂの周縁部上に配置される。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。

冷媒流路２４は、第２プレート１８ｂの内部に設けられる。冷媒流路２４は、温調機構を構成する。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられる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に供給される冷媒は、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って、静電チャックＥＳＣによって支持されるウエハＷの温度が制御される。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。

ヒータＨＴは、加熱素子である。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれる。ヒータ電源ＨＰは、ヒータＨＴに接続される。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って、載置台ＰＤの温度が調整され、そして、載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整される。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵され得る。

上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、載置台ＰＤと対向配置される。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられる。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、処理空間Ｓｐが提供される。処理空間Ｓｐは、プラズマ処理をウエハＷに行うための空間領域である。

上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持される。絶縁性遮蔽部材３２は、絶縁材料から構成されており、例えば、石英のように酸素を含み得る。上部電極３０は、電極板３４および電極支持体３６を含み得る。電極板３４は、処理空間Ｓｐに面している。電極板３４は、複数のガス吐出孔３４ａを備える。電極板３４は、一実施形態では、シリコンから構成され得る。別の実施形態では、電極板３４は、酸化シリコンから構成され得る。

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。電極支持体３６は、水冷構造を有し得る。ガス拡散室３６ａは、電極支持体３６の内部に設けられる。複数のガス通流孔３６ｂのそれぞれは、ガス吐出孔３４ａに連通する。複数のガス通流孔３６ｂのそれぞれは、ガス拡散室３６ａから下方に（載置台ＰＤの側に向けて）延びる。

ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに対して処理ガスを導く。ガス導入口３６ｃは、電極支持体３６に設けられる。ガス供給管３８は、ガス導入口３６ｃに接続される。

ガスソース群４０は、バルブ群４２および流量制御器群４５を介して、ガス供給管３８に接続される。ガスソース群４０は、複数のガスソースを有する。複数のガスソースは、アミノシラン系ガスのソース、フルオロカーボンガス（ハイドロフルオロカーボンガス）のソース、酸素（Ｏ_２）ガスのソース、不活性ガスのソース、希ガスのソース、および、二酸化炭素ガスのソースを含み得る。アミノシラン系ガス（後述の第１のガスＧ１に含まれるガス）としては、アミノ基の数が比較的に少ない分子構造のものが用いられることができ、例えば、モノアミノシラン（Ｈ_３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒは有機を含んでおり置換されていても良いアミノ基））が用いられ得る。上記のアミノシラン系ガス（後述の第１のガスＧ１に含まれるガス）は、１〜３個のケイ素原子を有し得るアミノシランを含むことができ、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含むことができる。１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランは、１〜３個のアミノ基を有するモノシラン（モノアミノシラン）、１〜３個のアミノ基を有するジシラン、または、１〜３個のアミノ基を有するトリシランであり得る。さらに、上記のアミノシランは、置換されていてもよいアミノ基を有し得る。さらに、上記のアミノ基は、メチル基、エチル基、プロピル基、および、ブチル基の何れかによって置換され得る。さらに、上記のメチル基、エチル基、プロピル基、または、ブチル基は、ハロゲンによって置換され得る。フルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＦ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガスといった任意のフルオロカーボンガスが用いられ得る。不活性ガスとしては、例えば、窒素（Ｎ_２）ガス等が用いられ得る。希ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス等が用いられ得る。

バルブ群４２は、複数のバルブを含む。流量制御器群４５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む。ガスソース群４０の複数のガスソースのそれぞれは、バルブ群４２の対応のバルブ、および、流量制御器群４５の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続される。したがって、プラズマ処理装置１０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一以上のガスソースからのガスを、個別に調整された流量で、処理容器１２内に供給することが可能である。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。デポシールドは、Ｙ_２Ｏ_３の他、例えば、石英のように酸素を含む材料から構成され得る。

排気プレート４８は、処理容器１２の底部側であって、且つ、支持部１４と処理容器１２の側壁との間に設けられている。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って構成され得る。排気口１２ｅは、排気プレート４８の下方において、処理容器１２に設けられている。排気装置５０は、排気管５２を介して排気口１２ｅに接続される。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。搬入出口１２ｇは、ウエハＷの搬入出口である。搬入出口１２ｇは、処理容器１２の側壁に設けられる。搬入出口１２ｇは、ゲートバルブ５４によって開閉可能である。

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、２７〜１００［ＭＨｚ］の周波数、一例においては４０［ＭＨｚ］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を介して上部電極３０に接続される。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とを整合させるための回路である。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されることもできる。

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、４００［ｋＨｚ］〜４０．６８［ＭＨｚ］の範囲内の周波数、一例においては３．２［ＭＨｚ］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とを整合させるための回路である。また、電源７０は、上部電極３０に接続される。電源７０は、処理空間Ｓｐ内に存在する正イオンを電極板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。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Ｓｐ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から二次電子および／またはシリコンが放出される。

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４５、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、電源７０、ヒータ電源ＨＰ、およ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って、ガスソース群から供給されるガスの選択および流量と、排気装置５０の排気と、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４からの電力供給と、電源７０からの電圧印加と、ヒータ電源ＨＰの電力供給と、チラーユニットからの冷媒流量および冷媒温度と、を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される被処理体を処理する方法（図１に示す方法ＭＴ）の各工程は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって、実行され得る。

再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、方法ＭＴの実施にプラズマ処理装置１０が用いられている例について説明を行う。また、以下の説明において、図１および図２と共に、図３〜図７を参照する。図３は、図１に示す各工程の実行前の被処理体の状態を示す断面図である。図４は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図１に示す各工程の実行後の被処理体の状態を、（ａ）部、（ｂ）の順に示す断面図である。図５は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図１に示す各工程の実行後の被処理体の状態を、（ａ）部、（ｂ）の順に示す断面図である。図６は、（ａ）部、（ｂ）部、および、（ｃ）部を含み、図１に示す保護膜を形成するシーケンスにおける保護膜の形成の様子を、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部の順に、模式的に示す図である。

図１に示す方法ＭＴの実行前に、図３に示すウエハＷを処理容器１２内に搬入する。図３に示すウエハＷは、図１に示す方法ＭＴが適用される被処理体の一例である。図３に示すウエハＷは、デュアルダマシン（Dual Damascene）のエッチング工程において形成された基板生産物である。図３に示すウエハＷは、凸部ＣＶ１（第１の凸部）と凸部ＣＶ２（第２の凸部）と被エッチング層ＰＭと溝部ＴＲとを備える。被エッチング層ＰＭは、凸部ＣＶ１に含まれている領域ＰＭ１と凸部ＣＶ２に含まれている領域ＰＭ２とを含んでいる。溝部ＴＲは、ウエハＷの主面ＳＣに設けられている。溝部ＴＲは、被エッチング層ＰＭに設けられている。溝部ＴＲは、凸部ＣＶ１と凸部ＣＶ２とによって画成されている。

図３に示すウエハＷは、さらに、マスクＭＫとデポ膜ＤＰとを備える。マスクＭＫは、領域ＰＭ１上に設けられている。マスクＭＫは、領域ＰＭ１の端面ＳＦ１（領域ＰＭ１とマスクＭＫとの界面）に設けられている。デポ膜ＤＰは、マスクＭＫ上に設けられている。

溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２は、表面ＳＦ２ａ、表面ＳＦ２ｂ、および、表面ＳＦ２ｃを含む。被エッチング層ＰＭは、凸部ＣＶ１において、端面ＳＦ１およびＳＦ２ａを含む。表面ＳＦ２ａは、表面ＳＦ２のうち、凸部ＣＶ１の側にある表面である。表面ＳＦ２ｂは、溝部ＴＲの底部ＢＴにある。表面ＳＦ２ｂは、溝部ＴＲの底面である。表面ＳＦ２ｃは、表面ＳＦ２のうち、凸部ＣＶ２の側にある表面であり、表面ＳＦ２ａに対向している。被エッチング層ＰＭは、凸部ＣＶ２において、表面ＳＦ２ｃおよび端面ＳＦ３を含む。端面ＳＦ１、表面ＳＦ２、端面ＳＦ３は、ウエハＷの主面ＳＣに含まれる。

溝部ＴＲの幅ＬＰ１は、表面ＳＦ２ａと表面ＳＦ２ｃとの間の距離であり、例えば３〜５［ｎｍ］程度である。高低差ＬＰ２は、端面ＳＦ１と端面ＳＦ３との間の距離である。端面ＳＦ１を含む平面は、端面ＳＦ３の上方にあり、この場合、高低差ＬＰ２の値は正の値となる。方法ＭＴの実行によって、凸部ＣＶ２における被エッチング層ＰＭの領域ＰＭ２が端面ＳＦ３の側からエッチングされるので、高低差ＬＰ２は、増加する。

被エッチング層ＰＭは、複数の孔が形成されている多孔質膜である。被エッチング層ＰＭは、低誘電率（low-k）を有する。被エッチング層ＰＭの材料は、例えば、ＳｉＯＣＨ等であり得る。マスクＭＫの材料は、例えばＴｉＮ等であり得る。デポ膜ＤＰの材料は、例えばＣＦ等であり得る。

図１に戻って説明する。方法ＭＴでは、シーケンスＳＱ１を一回以上実行する。シーケンスＳＱ１の開始から後述の工程ＳＴ３：ＹＥＳに至るまでの一連の工程は、被エッチング層ＰＭの溝部ＴＲの形状を所望とする形状にエッチングする工程である。図３に示すウエハＷの搬入後に、シーケンスＳＱ１を実行する。方法ＭＴは、シーケンスＳＱ１をＮ（Ｎは２以上の整数）回繰り返し実行する。シーケンスＳＱ１は、工程ＳＴ１と工程ＳＴ２とを含む。工程ＳＴ１は、ウエハＷが収容されたプラズマ処理装置１０の処理容器１２内において、ウエハＷの主面ＳＣに保護膜ＳＸをコンフォーマルに形成する。工程ＳＴ１の一例が、図１の（ｂ）部に示す工程ＳＴ１ａである。工程ＳＴ１の他の一例が、図１の（ｃ）部に示す工程ＳＴ１ｂである。

工程ＳＴ１ａは、シーケンスＳＱ１ａ（第２のシーケンス）を備える。シーケンスＳＱ１ａは、工程Ｔ１１ａ、工程ＳＴ１２ａ、工程ＳＴ１３ａ、および、工程ＳＴ１４ａを備える。

工程ＳＴ１ａおよび工程ＳＴ１ｂのうち、まず、図１の（ｂ）部を参照して、工程ＳＴ１ａについて説明する。工程ＳＴ１ａは、シーケンスＳＱ１ａを備える。シーケンスＳＱ１ａは、工程ＳＴ１１ａ、工程ＳＴ１２ａ、工程ＳＴ１３ａ、および、工程ＳＴ１４ａを含む。工程ＳＴ１ａは、さらに、工程ＳＴ１５ａを備える。

工程ＳＴ１ａでは、シーケンスＳＱ１ａを一回以上実行する。シーケンスＳＱ１ａの開始から後述の工程ＳＴ１５ａ：ＹＥＳに至るまでの一連の工程は、ウエハＷの主面ＳＣ（特に、表面ＳＦ２ａ、表面ＳＦ２ｂ、表面ＳＦ２ｃ、および、端面ＳＦ３であり、以下同様。）に保護膜ＳＸをコンフォーマルに形成する工程である。

まず、工程ＳＴ１１ａでは、処理容器１２内に、シリコンを含有する第１のガスＧ１を導入する。第１のガスＧ１は、アミノシラン系ガスを含む。ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択したガスソースから、第１のガスＧ１を処理容器１２内に供給する。第１のガスＧ１は、アミノシラン系ガスとして、例えばモノアミノシラン（Ｈ_３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒはアミノ基））が用いられ得る。工程ＳＴ１１ａでは、第１のガスＧ１のプラズマを生成しない。

図６の（ａ）部に示すように、第１のガスＧ１の分子が反応前駆体としてウエハＷの主面ＳＣに付着する。第１のガスＧ１の分子（モノアミノシラン）は、化学結合に基づく化学吸着によってウエハＷの主面ＳＣに付着するのであり、工程ＳＴ１１ａにおいて、プラズマは用いられない。なお、化学結合によって表面に付着可能であって且つシリコンを含有するものであれば、モノアミノシラン以外のガスの利用も可能である。

第１のガスＧ１にモノアミノシラン系ガスが選択される理由は、モノアミノシランが比較的に高い電気陰性度を有し且つ極性を有する分子構造を有することによって化学吸着が比較的に容易に行われ得る、ということに起因する。第１のガスＧ１の分子がウエハＷの主面ＳＣに付着することによって形成される層Ｌｙ１は、当該付着が化学吸着であるために単分子層（単層）に近い状態となる。モノアミノシランのアミノ基（Ｒ）が小さいほど、ウエハＷの主面ＳＣに吸着される分子の分子構造も小さくなるので、分子の大きさに起因する立体障害が低減され、よって、第１のガスＧ１の分子がウエハＷの主面ＳＣに均一に吸着でき、層Ｌｙ１はウエハＷの主面ＳＣに対し均一な膜厚で形成され得る。例えば、第１のガスＧ１に含まれるモノアミノシラン（Ｈ_３−Ｓｉ−Ｒ）がウエハＷの主面ＳＣのＯＨ基と反応することによって、反応前駆体のＨ_３−Ｓｉ−Ｏが形成され、よって、Ｈ_３−Ｓｉ−Ｏの単分子層である層Ｌｙ１が形成される場合が考えられ得る。したがって、ウエハＷの主面ＳＣに対し、反応前駆体の層Ｌｙ１が、ウエハＷのパターン密度に依存せずに、均一な膜厚でコンフォーマルに形成され得る。

工程ＳＴ１１ａに引き続く工程ＳＴ１２ａでは、処理容器１２内の空間をパージする。具体的には、工程ＳＴ１１ａにおいて供給された第１のガスＧ１が排気される。工程ＳＴ１２ａでは、パージガスとして窒素ガスといった不活性ガスを処理容器１２に供給してもよい。即ち、工程ＳＴ１２ａのパージは、不活性ガスを処理容器１２内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。工程ＳＴ１２ａでは、ウエハＷ上に過剰に付着した分子も除去され得る。以上によって、反応前駆体の層Ｌｙ１は極めて薄い単分子層となる。

工程ＳＴ１２ａに引き続く工程ＳＴ１３ａでは、処理容器１２内において第２のガスのプラズマＰ１を生成する。具体的には、ガスソース群４０の複数のガスソースのうち選択したガスソースから、二酸化炭素ガスを含む第２のガスを処理容器１２内に供給する。第２のガスは、二酸化炭素ガスの他に、酸素原子を含有する他のガスであり得え、例えば、酸素ガスでもあり得る。そして、第１の高周波電源６２から高周波電力を供給する。この場合、第２の高周波電源６４のバイアス電力を印加することもできる。また、第１の高周波電源６２を用いずに第２の高周波電源６４のみを用いてプラズマを生成することもできる。排気装置５０を動作させることによって、処理容器１２内の空間の圧力を所定の圧力に設定する。

上述したように工程ＳＴ１１ａの実行によってウエハＷの表面に付着した分子（層Ｌｙ１の単分子層を構成する分子）は、シリコンと水素との結合を含む。シリコンと水素との結合エネルギーは、シリコンと酸素との結合エネルギーよりも低い。したがって、図６の（ｂ）部に示すように、二酸化炭素ガスを含む第２のガスのプラズマＰ１が生成されると、酸素の活性種、例えば、酸素ラジカルが生成され、層Ｌｙ１の単分子層を構成する分子の水素が酸素に置換され、図６の（ｃ）部に示すように、シリコン酸化膜（例えばＳｉＯ_２膜）である層Ｌｙ２が単分子層として形成される。

工程ＳＴ１３ａに引き続く工程ＳＴ１４ａでは、処理容器１２内の空間をパージする。具体的には、工程ＳＴ１３ａにおいて供給された第２のガスが排気される。工程ＳＴ１４ａでは、パージガスとして窒素ガスといった不活性ガスを処理容器１２に供給してもよい。即ち、工程ＳＴ１４ａのパージは、不活性ガスを処理容器１２内に流すガスパージ、または、真空引きによるパージの何れであってもよい。

以上説明したシーケンスＳＱ１ａにおいては、工程ＳＴ１２ａにおいてパージが行われ、工程ＳＴ１２ａに引き続く工程ＳＴ１３ａにおいて層Ｌｙ１を構成する分子の水素が酸素に置換される。したがって、ＡＬＤ法と同様に、一回のシーケンスＳＱ１ａの実行によって、シリコン酸化膜の層Ｌｙ２を、ウエハＷの主面ＳＣ上に、薄く均一な膜厚でコンフォーマルに、形成することができる。

シーケンスＳＱ１ａに引き続く工程ＳＴ１５ａでは、シーケンスＳＱ１ａの実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ＳＴ１５ａでは、シーケンスＳＱ１ａの実行回数が所定回数に達したか否かを判定する。シーケンスＳＱ１ａの実行回数の決定は、図４の（ａ）部に示すシリコン酸化膜の保護膜ＳＸの膜厚ＴＨを決定することである。即ち、一回のシーケンスＳＱ１ａの実行によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚とシーケンスＳＱ１ａの実行回数との積によって、最終的にウエハＷ上に形成される保護膜ＳＸの厚みが実質的に決定される。したがって、ウエハＷ上に形成される保護膜ＳＸの所望の厚みに応じて、シーケンスＳＱ１ａの実行回数が設定される。

工程ＳＴ１５ａにおいてシーケンスＳＱ１ａの実行回数が所定回数に達していないと判定される場合には（工程ＳＴ１５ａ：ＮＯ）、シーケンスＳＱ１ａの実行が再び繰り返される。一方、工程ＳＴ１５ａにおいてシーケンスＳＱ１ａの実行回数が所定回数に達していると判定される場合には（工程ＳＴ１５ａ：ＹＥＳ）、シーケンスＳＱ１ａの実行が終了される。これによって、図４の（ａ）部に示すように、ウエハＷの主面ＳＣ上にシリコン酸化膜の保護膜ＳＸが形成される。すなわち、シーケンスＳＱ１ａの実行回数が所定回数だけ繰り返されることによって、所定の膜厚を有する保護膜ＳＸが、均一の膜みでコンフォーマルに、ウエハＷの主面ＳＣに形成される。保護膜ＳＸの厚みは、シーケンスＳＱ１ａの実行回数が少ないほど、減少する。

図１に戻って説明する。工程ＳＴ１に引き続く工程ＳＴ２は、処理容器１２内で発生させたプラズマによって溝部ＴＲの底部ＢＴ（表面ＳＦ２ｂ）をエッチングする。まず、工程ＳＴ２において、第３のガスと第４のガスとの混合ガスを処理容器１２内に供給する。第３のガスは、フルオロカーボン系ガスを含む処理ガスであり、第４のガスは酸素ガスを含む処理ガスであり得る。第３のガスは、例えば、Ｃ_４Ｆ_８ガスであり得る。第４のガスは、例えば、Ａｒ／Ｎ_２／Ｏ_２ガスであり得る。そして、処理容器１２内に供給される混合ガスのプラズマを処理容器１２内で発生させる。具体的には、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、第３のガスと第４のガスとの混合ガスを含む処理ガスを処理容器１２内に供給する。第１の高周波電源６２から高周波電力を供給する。第２の高周波電源６４から高周波バイアス電力を供給する。さらに、排気装置５０を動作させることにより、処理容器１２内の空間の圧力を所定の圧力に設定する。これにより、第３のガスと第４のガスの混合ガスのプラズマが生成される。工程ＳＴ２において生成されるプラズマ中のＦ（フッ素）等の活性種は、多孔質膜である被エッチング層ＰＭに設けられた溝部ＴＲの底部ＢＴをエッチングする。引き続き、処理容器１２内の空間をパージする。具体的には、工程ＳＴ２において供給される処理ガスを処理容器１２内から排気する。パージガスとして窒素ガスといった不活性ガスが処理容器１２に供給されてもよい。即ち、工程ＳＴ２において行われるパージは、不活性ガスを処理容器１２内に流すガスパージ、または、真空引きによるパージの何れであってもよい。

一回のシーケンスＳＱ１の実行によって、図４の（ｂ）部に示すように、溝部ＴＲの深さが増加する。さらに、一回のシーケンスＳＱ１の実行によって、凸部ＣＶ２における被エッチング層ＰＭの領域ＰＭ２が端面ＳＦ３側からエッチングされるので、このエッチングによって凸部ＣＶ２の角部ＣＰも削除される（面取りされる）。すなわち、一回のシーケンスＳＱ１の実行後においては、領域ＰＭ２の端面ＳＦ３の先端と、凸部ＣＶ２側の溝部ＴＲの表面ＳＦ２ｃに設けられている保護膜ＳＸの端面との間に、高さＬＰ３（角部ＣＰの削除部分の高さ）が生じ得る。方法ＭＴにおいて生じ得る高さＬＰ３は、保護膜ＳＸの膜厚、および、エッチング時間などのプロセス条件を調節することによって、低減可能である。以下、削除部分とは、エッチングによって除去された部分を意味する。

図７は、一実施形態に係る方法ＭＴにおいて、図４の（ａ）部に示す保護膜ＳＸの膜厚ＴＨと、図４の（ｂ）部に示すエッチング後の角部ＣＰの高さＬＰ３との対応を示す測定結果の一例を示す図である。図７の縦軸は、工程ＳＴ２におけるエッチングにおいて、１［ｎｍ］のエッチングで生じる角部ＣＰの削除部分の増加量Ｋ（高さＬＰ３の増加量）［ｎｍ］を表し、図７の横軸は、工程ＳＴ２のエッチング前に凸部ＣＶ２側の溝部ＴＲの表面ＳＦ２ｃに設けられている保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値［ｎｍ］を表している。結果ＧＰ１は、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力が０［Ｗ］の場合に得られた測定結果であり、結果ＧＰ２は、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力が２５［Ｗ］の場合に得られた測定結果であり、結果ＧＰ３は、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力が１００［Ｗ］の場合に得られた測定結果である。

図７を参照すれば、工程ＳＴ２のエッチングにおいて、１［ｎｍ］のエッチングで生じる角部ＣＰの削除部分の増加量Ｋ（高さＬＰ３の増加量）は、凸部ＣＶ２側の溝部ＴＲの表面ＳＦ２ｃに設けられている保護膜ＳＸの膜厚ＴＨが薄い程、且つ、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力が大きい程、大きくなることがわかる。なお、工程ＳＴ２において直流電圧が電源７０から供給される場合には、当該直流電圧が大きい程、１［ｎｍ］のエッチングで生じる角部ＣＰの削除部分の増加量Ｋ（高さＬＰ３の増加量）は大きい。

さらに、結果ＧＰ１〜ＧＰ３の何れにおいても、膜厚ＴＨの変化に対する角部ＣＰの削除部分の増加量Ｋ（高さＬＰ３の増加量）の変化（すなわち、結果ＧＰ１〜ＧＰ３それぞれのグラフの傾き）は、保護膜ＳＸの膜厚ＴＨが２［ｎｍ］以下の場合のほうが、保護膜ＳＸの膜厚ＴＨが２［ｎｍ］以上の場合に比較して、大きいことがわかる。したがって、図７を参照すれば、工程ＳＴ２の実行前の保護膜ＳＸの膜厚ＴＨは、２［ｎｍ］以上８［ｎｍ］以下であれば、工程ＳＴ２のエッチングにおいて生じ得る角部ＣＰの削除部分を縮小でき、角部ＣＰの削除部分の高さＬＰ３を低減できる。従って、方法ＭＴのエッチングによる被エッチング層ＰＭの変形の程度を低減できる。

次に、工程ＳＴ２におけるエッチングの異方性の程度について説明する。縦方向（溝部ＴＲの深さ方向）のエッチングレートをＹ１［ｎｍ／分］とし、横方向（縦方向に垂直な方向であり、ウエハＷの主面ＳＣが拡がっている方向）のエッチングレートをＹ１［ｎｍ／分］とすると、α＝Ｙ２／Ｙ１は、0＜α＜1を満たしている。αが小さい程、縦方向優位の異方性の高いエッチングであることを示している。αは、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力の増加に伴って減少し、且つ、処理容器１２内の圧力の増加に伴って減少する。このように、工程ＳＴ２におけるエッチングの異方性の程度は、第２の高周波電源６４から供給される高周波バイアス電力と処理容器１２内の圧力とを調節することによって、好適に制御し得る。

次に、図１の（ｃ）を参照して、図１の（ａ）部に示す工程ＳＴ１として工程ＳＴ１ｂが用いられる場合について説明する。工程ＳＴ１ｂは、図１の（ａ）部に示す工程ＳＴ１の一例である。工程ＳＴ１ｂは、工程ＳＴ１１ｂおよび工程ＳＴ１２ｂを備える。工程ＳＴ１１ｂの処理内容は、工程ＳＴ１１ａの処理内容と同様である。工程ＳＴ１２ｂの処理内容は、工程ＳＴ１２ａの処理内容と同様である。すなわち、図４の（ａ）部に示すように、工程ＳＴ１ｂによってウエハＷの主面ＳＣに形成される保護膜ＳＸは、層Ｌｙ２である。したがって、工程ＳＴ１として工程ＳＴ１ｂが用いられる場合、シーケンスＳＱ１の一回の実行によって形成される保護膜ＳＸの膜厚は、シーケンスＳＱ１ａの一回の実行によって形成される保護膜（層Ｌｙ２）の膜厚と、同様となる。

工程ＳＴ１として工程ＳＴ１ｂが用いられる場合、工程ＳＴ１ａの工程ＳＴ１３ａにおいて用いられる酸素原子を含む第２のガスのプラズマＰ１による層Ｌｙ２（図６の（ｃ）部を参照）の形成は、図４の（ｂ）部に示すように、工程ＳＴ２におけるエッチングの実行によって実現され得る。すなわち、工程ＳＴ１ｂに引き続く工程ＳＴ２で用いられる第４のガスに含まれる酸素原子が、工程ＳＴ１ａの工程ＳＴ１３ａで用いられる酸素原子と同様に作用することによって、層Ｌｙ１から層Ｌｙ２が得られる。すなわち、工程ＳＴ１ｂによって層Ｌｙ１が形成され、この工程ＳＴ１ｂに引き続く工程ＳＴ２のエッチングによって層Ｌｙ１から層Ｌｙ２が形成される。

図１の（ａ）部に戻って説明する。方法ＭＴでは、シーケンスＳＱ１を一回以上実行する。シーケンスＳＱ１に引き続く工程ＳＴ３では、シーケンスＳＱ１の実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ＳＴ３では、シーケンスＳＱ１の実行回数が所定回数に達したか否かを判定する。工程ＳＴ３においてシーケンスＳＱ１の実行回数が所定回数に達していないと判定される場合には（工程ＳＴ３：ＮＯ）、シーケンスＳＱ１の実行が再び繰り返される。一方、工程ＳＴ３においてシーケンスＳＱ１の実行回数が所定回数に達していると判定される場合には（工程ＳＴ３：ＹＥＳ）、シーケンスＳＱ１の実行が終了される。これによって、例えば、図５の（ｂ）部に示すように、ウエハＷの主面ＳＣに設けられる溝部ＴＲが所望とする形状（溝部ＴＲの幅および深さ等）で形成され得る。図４の（ａ）部および図４の（ｂ）部には、第一回目のシーケンスＳＱ１の実行によるウエハＷの状態が示されているが、図５の（ａ）部および図５の（ｂ）部には、第二回目のシーケンスＳＱ１の実行によるウエハＷの状態が示されている。

シーケンスＳＱ１の実行回数の決定によって、溝部ＴＲの形状が決定さ得る。即ち、一回のシーケンスＳＱ１の実行によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚とシーケンスＳＱ１の実行回数との積によって、最終的にウエハＷの主面ＳＣに形成される溝部ＴＲの幅（幅方向における溝部ＴＲの形状）が実質的に決定される。さらに、一回のシーケンスＳＱ１の実行によってエッチングされる溝部ＴＲの深さとシーケンスＳＱ１の実行回数との積によって、最終的にウエハＷの主面ＳＣに形成される溝部ＴＲの深さ（深さ方向における溝部ＴＲの形状）が実質的に決定される。したがって、ウエハＷの主面ＳＣに形成される溝部ＴＲの所望の形状に応じて、シーケンスＳＱ１の実行回数が設定される。

なお、繰り返し実行される複数のシーケンスＳＱ１において、工程ＳＴ１が図１の（ｂ）部の工程ＳＴ１ａとなっているシーケンスＳＱ１が含まれる場合には、溝部ＴＲの詳細な形状の決定は、シーケンスＳＱ１の実行回数だけではなく、シーケンスＳＱ１ａの実行回数にも依存する。例えば、シーケンスＳＱ１がＮ回実行される場合において、Ｎ回のシーケンスＳＱ１のうち、図１の（ｂ）部に示す工程ＳＴ１ａを含むシーケンスＳＱ１がＭ（Ｍは１以上且つＮ−１以下の整数）回実行され、且つ、図１の（ｃ）部に示す工程ＳＴ１ｂを含むシーケンスＳＱ１がＮ−Ｍ回実行される場合が考えられ得る。特に、Ｎ回のシーケンスＳＱ１の実行において、図１の（ｂ）部に示す工程ＳＴ１ａを含むシーケンスＳＱ１の実行が第一回目になされ、第二回目以降においては、図１の（ｃ）部に示す工程ＳＴ１ｂを含むシーケンスＳＱ１がＮ−１回実行される場合があり得る。この場合、第一回目のシーケンスＳＱ１の実行によって、比較的に厚い膜厚ＴＨの保護膜ＳＸを最初に形成しておくことができる。工程ＳＴ１ａを含むシーケンスＳＱ１の実行回数が比較的に多い場合には、工程Ｓ１３ａのエッチングで用いられる酸素ガスのプラズマによって、溝部ＴＲの表面ＳＦ２側の被エッチング層ＰＭが変質する場合がある。さらに、この酸素ガスのプラズマによって、デポ膜ＤＰがエッチングによって除去される場合があり、この場合、マスクＭＫが露出することによって、凸部ＣＶ１の被エッチング層ＰＭの形状がエッチングによって変化し得る。

また、図５の（ｂ）部を参照すれば、工程ＳＴ２のエッチングの異方性が比較的に低く、工程ＳＴ２のエッチングの実行によって溝部ＴＲの幅が拡がる（溝部ＴＲの表面ＳＦ２ａが方向ＤＲ１に拡がり、且つ、溝部ＴＲの表面ＳＦ２ｃが方向ＤＲ２に拡がることによって、溝部ＴＲの幅ＬＰ１が拡がる）場合には、シーケンスＳＱ１の実行回数Ｎは、溝部ＴＲの所望とする深さＬＰ４の値ｄｐと、溝部ＴＲの所望とする幅ＬＰ１の値ｌｐとに基づいて決定され得る。ここで、溝部ＴＲの所望とする深さＬＰ４の値ｄｐは、縦方向のエッチングレートの値Ｙ１［ｎｍ／分］と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の実行時間と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値ｔｈｖとに基づいて決定され得る。溝部ＴＲの所望とする幅ＬＰ１の値ｌｐは、横方向のエッチングレートの値Ｙ２［ｎｍ／分］と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の実行時間と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値ｔｈｖとに基づいて決定され得る。

また、図５の（ｂ）部を参照すれば、工程ＳＴ２のエッチングの異方性が比較的に高く、工程ＳＴ２のエッチングの実行において溝部ＴＲの幅が維持される（幅ＬＰ１が維持される）場合には、シーケンスＳＱ１の実行回数Ｎは、シーケンスＳＱ１の一回の実行当たりに形成され得る所望とする膜厚ＴＨの値ｔｈａ（平均値）と、溝部ＴＲの所望とする深さＬＰ４の値ｄｐと、溝部ＴＲの所望とする形状（具体的には、図５の（ｂ）部に示す角度θ）とを用いて、Ｎ＝（ｄｐ×ｔａｎ（θ））／ｔｈａの式に従って、決定され得る。ここで、シーケンスＳＱ１の一回の実行当たりに形成され得る所望とする膜厚ＴＨの値ｔｈａ（平均値）は、シーケンスＳＱ１のＮ回の実行によって形成される所望とする保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値ｔｈｔ（最大値）と、シーケンスＳＱ１の実行回数Ｎとによって決定され得る（ｔｈａ＝ｔｈｔ／Ｎ）。溝部ＴＲの所望とする深さＬＰ４の値ｄｐは、縦方向のエッチングレートの値Ｙ１［ｎｍ／分］と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の実行時間と、シーケンスＳＱ１の実行回毎の保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値ｔｈｖとに基づいて決定され得る。図５の（ｂ）部に示す角度θは、溝部ＴＲの所望とする深さＬＰ４の値ｄｐと、所望とする保護膜ＳＸの膜厚ＴＨの値ｔｈｔとによって決定され得る（ｔａｎ（θ）＝ｔｈｔ／ｄｐ）。

以下、工程ＳＴ２、工程ＳＴ１１ａ、工程ＳＴ１３ａ、シーケンスＳＱ１、および、シーケンスＳＱ１ａのそれぞれの主なプロセス条件の実施例を示す。
＜工程ＳＴ２＞
・処理容器１２内の圧力［ｍＴｏｒｒ］：８０［ｍＴｏｒｒ］
・第１の高周波電源６２の高周波電力の値［Ｗ］、周波数の値［ＭＨｚ］：３００［Ｗ］、４０［ＭＨｚ］
・第２の高周波電源６４の高周波電力の値［Ｗ］、周波数の値［ＭＨｚ］：２５［Ｗ］、１３［ＭＨｚ］
・電源７０の直流電圧の値［Ｖ］：０［Ｖ］
・処理ガス：Ｃ_４Ｆ_８／Ａｒ／Ｎ_２／Ｏ_２ガス
・処理ガスの流量［ｓｃｃｍ］：（Ｃ_４Ｆ_８ガス）３０［ｓｃｃｍ］、（Ａｒガス）１０００［ｓｃｃｍ］、（Ｎ_２ガス）２０［ｓｃｃｍ］、（Ｏ_２ガス）１０［ｓｃｃｍ］
・処理時間［ｓ］：３０［ｓ］

＜工程ＳＴ１１ａ＞
・処理容器１２内の圧力［ｍＴｏｒｒ］：１００［ｍＴｏｒｒ］
・第１の高周波電源６２の高周波電力の値［Ｗ］：０［Ｗ］
・第２の高周波電源６４の高周波電力の値［Ｗ］：０［Ｗ］
・電源７０の直流電圧の値［Ｖ］：０［Ｖ］
・処理ガス（第１のガス）：モノアミノシラン（Ｈ_３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒはアミノ基））
・処理ガスの流量［ｓｃｃｍ］：５０［ｓｃｃｍ］
・処理時間［ｓ］：１５［ｓ］

＜工程ＳＴ１３ａ＞
・処理容器１２内の圧力［ｍＴｏｒｒ］：２００［ｍＴｏｒｒ］
・第１の高周波電源６２の高周波電力の値［Ｗ］：３００［Ｗ］、１０［ｋＨｚ］、Ｄｕｔｙ５０
・第２の高周波電源６４の高周波電力の値［Ｗ］：０［Ｗ］
・電源７０の直流電圧の値［Ｖ］：０［Ｖ］
・処理ガス（第２のガス）：ＣＯ_２ガス
・処理ガスの流量［ｓｃｃｍ］：３００［ｓｃｃｍ］
・処理時間［ｓ］：５［ｓ］

＜シーケンスＳＱ１＞
・繰り返し回数：５回
＜シーケンスＳＱ１ａ＞
・繰り返し回数：５回

以上説明した方法ＭＴでは、ウエハＷの主面ＳＣ（溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２を含む）に保護膜ＳＸをコンフォーマルに形成する工程ＳＴ１と、主面ＳＣに設けられた溝部ＴＲの底部ＢＴを工程ＳＴ１の実行後にエッチングする工程ＳＴ２とが、交互に繰り返し実行され得る（工程ＳＴ３）。したがって、複数回実行される工程ＳＴ１毎に保護膜ＳＸの膜厚ＴＨ等を好適に調節し、且つ、複数回実行される工程ＳＴ２毎にエッチング量等を好適に調節することによって、所望とする溝部ＴＲの多様な形状に応じて比較的に精密に溝部ＴＲの加工が可能となる。

また、工程ＳＴ１ａは、ＡＬＤ法と同様の方法によって、ウエハＷの主面ＳＣ（溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２を含む）に保護膜ＳＸがコンフォーマルに形成されるので、ウエハＷの主面ＳＣに対する保護の強度が向上されると共に、ウエハＷの主面ＳＣを保護する保護膜ＳＸが均一な膜厚で形成され得る。

また、工程ＳＴ１ｂは、第１のガスによってウエハＷの主面ＳＣ（溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２を含む）に反応前駆体（層Ｌｙ１）が形成され得る工程ＳＴ１１ｂおよび工程ＳＴ１１ｂの実行後に処理容器１２内の空間をパージする工程ＳＴ１２ｂのみによって成るので、この工程ＳＴ１ｂによって形成される保護膜ＳＸは、工程ＳＴ１１ｂで形成される反応前駆体（層Ｌｙ１）となり、よって、比較的に薄い膜となり得る。さらに、この工程ＳＴ１ｂに引き続く工程ＳＴ２では酸素を含有する第３のガスのプラズマが用いられるので、工程ＳＴ１１ｂで形成された反応前駆体（層Ｌｙ１）に対し酸素の添加が可能となり、ＡＬＤ法と同様の方法によって形成される保護膜と同様の組成を有する保護膜ＳＸが比較的に薄い膜厚で形成可能となり、さらに、酸素ガスの添加が工程２のエッチング時に行えるので、処理工程の効率化が実現され得る。

また、工程ＳＴ１ａでは、ＡＬＤ法と同様の方法によって、ウエハＷの主面ＳＣ（溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２を含む）に保護膜ＳＸがコンフォーマルに形成されるので、ウエハＷの主面ＳＣに対する保護の強度が向上されると共に、ウエハＷの主面ＳＣを保護する保護膜ＳＸが均一な膜厚で形成され得る。工程ＳＴ１ｂでは、第１のガスによってウエハＷの主面ＳＣ（溝部ＴＲの内側の表面ＳＦ２を含む）に反応前駆体が形成され得る工程ＳＴ１１ｂおよび工程ＳＴ１１ｂの実行後に処理容器１２内の空間をパージする工程ＳＴ１２ｂのみによって成るので、工程ＳＴ１ｂによって形成される保護膜ＳＸは、工程ＳＴ１１ｂで形成される反応前駆体（層Ｌｙ１）となり、よって、比較的に薄い膜となり得る。さらに、工程ＳＴ１ｂに引き続く工程ＳＴ２では酸素を含有するガスのプラズマが用いられるので、工程ＳＴ１１ｂで形成された反応前駆体（層Ｌｙ１）に対し酸素の添加が可能となり、ＡＬＤ法と同様の方法によって形成される保護膜と同様の組成を有する保護膜ＳＸが比較的に薄い膜厚で形成可能となり、さらに、酸素ガスの添加が工程ＳＴ２のエッチング時に行えるので、処理工程の効率化が実現され得る。そして、シーケンスＳＱ１のＮ回の実行では、上記した工程ＳＴ１ａを含むシーケンスＳＱ１をＭ回実行し、且つ、上記したＳＴ１ｂを含むシーケンスＳＱ１をＮ−Ｍ回実行するので、溝部ＴＲの多様な形状の形成に十分に対応し得る。

また、第２のガスが酸素原子を含むので、工程ＳＴ１３ａにおいて、工程ＳＴ１１ａにおいて形成されたシリコンの反応前駆体（層Ｌｙ１）と当該酸素原子が結合することによって、酸化シリコンの保護膜ＳＸがコンフォーマルに形成され得る。また、第２のガスが二酸化炭素ガスの場合、第２のガスが炭素原子を含むので、酸素原子による浸食が当該炭素原子によって抑制され得る。

また、第１のガスがアミノシラン系ガスを含むので、工程ＳＴ１１ａおよび工程ＳＴ１１ｂによって、シリコンの反応前駆体（層Ｌｙ１）がウエハＷの主面ＳＣの原子層に沿って形成され得る。

また、モノアミノシランを含む第１のガスを用いて、工程ＳＴ１１ａおよび工程ＳＴ１１ｂにおいてシリコンの反応前駆体（層Ｌｙ１）の形成が行える。

また、第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスには、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを用いることができる。また、第１のガスに含まれるアミノシラン系ガスには、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを用いることができる。

また、工程ＳＴ２の実行前において、工程ＳＴ１で形成された保護膜ＳＸの膜厚ＴＨが２［ｎｍ］以上８［ｎｍ］以下の場合には、特に保護膜ＳＸの膜厚ＴＨが２［ｎｍ］を下回る場合と比較して、この保護膜ＳＸによって覆われるウエハＷの角部ＣＰに対すエッチングの効果を低減し得る。よって、工程ＳＴ２のエッチングによるウエハＷの変形の程度を低減できる。

以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１２ｅ…排気口、１２ｇ…搬入出口、１４…支持部、１８ａ…第１プレート、１８ｂ…第２プレート、２２…直流電源、２３…スイッチ、２４…冷媒流路、２６ａ…配管、２６ｂ…配管、２８…ガス供給ライン、３０…上部電極、３２…絶縁性遮蔽部材、３４…電極板、３４ａ…ガス吐出孔、３６…電極支持体、３６ａ…ガス拡散室、３６ｂ…ガス通流孔、３６ｃ…ガス導入口、３８…ガス供給管、４０…ガスソース群、４２…バルブ群、４５…流量制御器群、４６…デポシールド、４８…排気プレート、５０…排気装置、５２…排気管、５４…ゲートバルブ、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、６６…整合器、６８…整合器、７０…電源、ＢＴ…底部、Ｃｎｔ…制御部、ＣＰ…角部、ＣＶ１…凸部、ＣＶ２…凸部、ＤＰ…デポ膜、ＤＲ１…方向、ＤＲ２…方向、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、Ｇ１…第１のガス、ＧＰ１…結果、ＧＰ２…結果、ＧＰ３…結果、ＨＰ…ヒータ電源、ＨＴ…ヒータ、ＬＥ…下部電極、ＬＰ１…幅、ＬＰ２…高低差、ＬＰ３…高さ、ＬＰ４…深さ、Ｌｙ１…層、Ｌｙ２…層、ＭＫ…マスク、ＭＴ…方法、Ｐ１…第２のガスのプラズマ、ＰＤ…載置台、ＰＭ…被エッチング層、ＰＭ１…領域、ＰＭ２…領域、ＳＣ…主面、ＳＦ１…端面、ＳＦ２…表面、ＳＦ２ａ…表面、ＳＦ２ｂ…表面、ＳＦ２ｃ…表面、ＳＦ３…端面、Ｓｐ…処理空間、ＳＱ１…シーケンス、ＳＱ１ａ…シーケンス、ＳＸ…保護膜、ＴＨ…膜厚、ＴＲ…溝部、Ｗ…ウエハ。

Claims (14)

1. （ａ）溝部が形成された被エッチング層を有する被処理体を提供する工程と、
   （ｂ）前記被処理体にシリコン含有反応前駆体を含むガスを供給し、前記溝部の表面に前記シリコン含有反応前駆体を吸着させる工程と、
   （ｃ）前記被処理体を酸素原子含有ガス及びフルオロカーボン系ガスから生成したプラズマに晒す工程と、
   （ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを１回以上繰り返す工程と、
   を含み、
   前記（ｃ）は、前記吸着したシリコン含有反応前駆体と前記プラズマ中の酸素活性種との反応により保護膜を形成しつつ、前記プラズマ中のフッ素活性種により前記溝部の底部をエッチングする、
   基板処理方法。
2. 前記（ｃ）において、前記保護膜は、前記溝部の側壁に形成される、請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記（ｄ）において、前記保護膜は、前記溝部の側壁に開口側が厚く、前記底部側が薄くなるように形成される、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
4. 前記（ｃ）は、前記被処理体にバイアス電力を印可する、請求項１〜３の何れか一項に記載の基板処理方法。
5. 前記被エッチング層は、第１の凸部と第２の凸部を含み、前記溝部は前記第１の凸部と前記第２の凸部によって画成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の基板処理方法。
6. 前記第１の凸部と前記第２の凸部とは高さが異なる、請求項５に記載の基板処理方法。
7. 前記第１の凸部上にマスクを備える、請求項５又は６に記載の基板処理方法。
8. 前記マスクの上に、デポ膜を備える、請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記シリコン含有反応前駆体のガスは、アミノシラン系ガスを含む、請求項１〜８の何れか一項に記載の基板処理方法。
10. 前記酸素原子含有ガスは、二酸化炭素ガスまたは酸素ガスを含む、請求項１〜９の何れか一項に記載の基板処理方法。
11. 前記フルオロカーボン系ガスは、ＣＦ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス又はＣ_４Ｆ_８ガスを含む、請求項１〜１０の何れか一項に記載の基板処理方法。
12. 前記保護膜は、シリコン酸化膜である、請求項１〜１１の何れか一項に記載の基板処理方法。
13. （ａ）凸部と、前記凸部によって画成される溝部とが形成された被エッチング層を有する被処理体提供する工程と、
    （ｂ）前記被処理体にシリコン含有反応前駆体を含むガスを供給し、前記溝部の表面に前記シリコン含有反応前駆体を吸着させる工程と、
    （ｃ）前記被処理体を酸素原子含有ガス及びフルオロカーボン系ガスから生成したプラズマに晒す工程と、
    （ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを１回以上繰り返す工程と、
    を含み、
    前記（ｃ）は、前記吸着したシリコン含有反応前駆体と前記プラズマ中の酸素活性種との反応により保護膜を形成しつつ、前記凸部の表面に形成された保護膜の少なくとも一部を除去する、
    基板処理方法。
14. ガス導入口及び排気口を有する処理容器と、
    プラズマ生成用の高周波電源と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    （ａ）溝部が形成された被エッチング層を有する被処理体を提供する工程と、
    （ｂ）前記被処理体にシリコン含有反応前駆体を含むガスを供給し、前記溝部の表面に前記シリコン含有反応前駆体を吸着させる工程と、
    （ｃ）前記被処理体を酸素原子含有ガス及びフルオロカーボン系ガスから生成したプラズマに晒す工程と、
    （ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを１回以上繰り返す工程と、
    を含む処理を実行し、
    前記（ｃ）は、前記吸着したシリコン含有反応前駆体と前記プラズマ中の酸素活性種との反応により保護膜を形成しつつ、前記プラズマ中のフッ素活性種により前記溝部の底部をエッチングする、
    基板処理装置。

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