JP2021013015A - エッチング処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング対象膜に対する下地層の選択比を向上させる。【解決手段】シリコン含有絶縁層と、前記シリコン含有絶縁層の下層に配置された下地層と、前記シリコン含有絶縁層の上層に配置されたマスク層とを少なくとも有する積層膜が形成された基板を処理容器内に準備する工程と、フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて前記積層膜をエッチングする工程と、を有し、前記希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低い第１のガスを含む、ことを特徴とするエッチング処理方法が提供される。【選択図】図３

Description

本開示は、エッチング処理方法及び基板処理装置に関する。

３Ｄ−ＮＡＮＤフラッシュメモリ等の三次元積層半導体メモリの製造には、プラズマを用いて積層膜に複数の穴を形成するエッチング工程がある。３Ｄ−ＮＡＮＤのデバイス構造を形成するエッチング工程の一例として、酸化シリコン層に穴をエッチング加工する際、基板のシリコン層、および中間に位置する金属層に対して、同時に且つ高選択的にエッチング加工する工程がある。このエッチング工程では、酸化シリコン層の中間に位置する金属層を露出する比較的浅い穴が形成されるとともに、金属層の下方にあるシリコン層を露出する深い穴が形成される。この時、酸化シリコン層に対する下地金属膜の選択比が高いプロセスを実行する必要がある。また、３Ｄ−ＮＡＮＤのデバイス構造以外においても、エッチング対象膜に対する下地層の選択比を高くして下地層のロスが少ないプロセスが求められている。

高選択比を確保するためには、デポ性の高いプロセス条件を用いて、タングステン層上に保護膜を形成することが手法の一つである。例えば、特許文献１は、酸化層をエッチングする際に、エッチングストップ層の表面に保護膜を形成することができるとともに、ホールの開口の閉塞を抑制することが可能なプラズマ処理方法を提案する。

特許文献２は、金属層選択比及びマスク選択比の両立を実現するために、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスと、酸素と、窒素と、ＣＯとを少なくとも含む処理ガスを供給し、処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて積層膜をエッチングする方法を提案する。

特開２０１４−０９００２２号公報 特開２０１９−０３６６１２号公報

本開示は、エッチング対象膜に対する下地層の選択比を向上させることが可能なエッチング処理方法を提供する。

本開示の一の態様によれば、シリコン含有絶縁層と、前記シリコン含有絶縁層の下層に配置された下地層と、前記シリコン含有絶縁層の上層に配置されたマスク層とを少なくとも有する積層膜が形成された基板を処理容器内に準備する工程と、フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて前記積層膜をエッチングする工程と、を有し、前記希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低い第１のガスを含む、ことを特徴とするエッチング処理方法が提供される。

一の側面によれば、エッチング対象膜に対する下地層の選択比を向上させることができる。

３ＤＮＡＮＤフラッシュメモリの積層膜を示す図。 一実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図。 一実施形態に係るエッチング処理方法におけるガス種の選択と効果を示す図。 各種の希ガスとプラズマ電子密度及びプラズマ電子温度との関係を示す図。 プラズマ電子温度とガスの解離度との関係を示す図。 解離度とホールの各面における堆積レートとの関係を示す図。 プラズマ電子温度とガスの解離との関係を示す図。 一実施形態に係る吸着係数と堆積するポリマーの一例を示す図。 一実施形態に係るエッチング処理方法で使用する希ガスの種類とタングステン層のロスとの関係を示す図。 一実施形態に係るＡｒ／Ｈｅの割合とＣＦ_２の発光強度との関係を示す図。 ガス種毎の圧力とスパッタリングイールドとの関係を示す図。 イオンがもつ運動量を説明するための図。 一実施形態に係るエッチング処理方法を示すフローチャート。 一実施形態に係るエッチング処理方法を説明するための図。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

例えば、３ＤＮＡＮＤの一工程であるＭＬＣ Ｍｕｌｔｉ−Ｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｔａｃｔ（以下、「ＭLＣ」ともいう。）は、図１に示すように、電極として機能するタングステン層（Ｗ）１３０が異なる深さに段々に形成され、タングステン層（Ｗ）１３０上にある酸化シリコン層（ＳｉＯ_２）１４０をエッチングする。この例では、タングステン層１３０と酸化シリコン層１４０は積層構造になり、積層膜を形成する。タングステン層１３０は、例えば６０層から２００層といった多数層の構造であり得る。

このとき、シリコン層（Ｓｉ）１１０及び窒化シリコン層（ＳｉＮ）１２０の上方にて異なる深さに位置するタングステン層１３０のそれぞれの深さまで一括で酸化シリコン層１４０をエッチングする。デバイス構造の世代が進むと更に積層数は増加し、それに伴いアスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ（ＡＲ））も非常に高くなる事から、Ｄｅｐｔｈ Ｌｏａｄｉｎｇもより顕著となり、エッチング時間の大幅な増加が予測される。

このため、長時間のエッチング時間において酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の選択比を高くする必要がある。特に複数のタングステン層１３０のうち浅い箇所に位置するタングステン層１３０では、タングステンが露出してからのオーバーエッチング時間が長くなる。このため、酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の高選択比が求められる。また、ＭＬＣ以外の構造においても、エッチング対象膜に対する下地層が高選択比を有し、下地層のロスが少ないプロセスが望まれている。

そこで、本実施形態に係るエッチング処理方法では、フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する。このとき、希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低い第１のガスを含む。そして、第１のガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて積層膜をエッチングする。

酸化シリコン層１４０をエッチングしてタングステン層１３０が露出した直後からタングステン層１３０上に保護膜が形成されるまでの間、タングステン層１３０は希ガスのイオンによりスパッタされる。しかしながら、本エッチング処理方法に使用される希ガスに含まれる第１のガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低いガスである。このため、スパッタリングイールドが低く、その分、タングステン層１３０のロスを小さくすることができる。また、高解離で吸着係数が低いプリカーサが生成され、露出したタングステン層１３０上に保護膜が形成されるため、更にタングステン層１３０のロスを小さくすることができる。

以下では、エッチング対象膜である酸化シリコン層１４０のエッチングレート（エッチング速度）を維持しつつ、下地層のタングステン層１３０との選択比を向上させる、本実施形態に係るエッチング処理方法及び基板処理装置について説明する。

なお、以下の一実施形態の説明では、エッチング処理方法に使用される希ガスに含まれる第１のガスとしてＨｅガスを例に挙げて説明するが、これに限られない。第１のガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の持つ運動量よりも低いガスであればよい。

また、エッチング対象膜として酸化シリコン層１４０を例に挙げるが、エッチング対象膜はこれに限られず、シリコン含有絶縁層であればよい。シリコン含有絶縁層の他の例としては、窒化シリコン層、酸化シリコン層と窒化シリコン層との積層構造、有機含有酸化シリコンなどのＬｏｗ−Ｋ膜層が挙げられる。

また、エッチング対象膜に対する下地層としてタングステン層１３０を例に挙げるが、下地層はこれに限られず、導電層であればよい。導電層の他の例としては、金属層又はシリコン層であってもよい。金属層としては、タングステンの他、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）が挙げられる。なお、シリコン層の一例としては、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）や非結晶シリコンなどの導電性を有するシリコン含有層が挙げられる。

また、ＭＬＣ以外の構造に対するプロセスにおいて、エッチング対象膜に対する下地層が高選択比を有し、下地層のロスが少ないことが望まれている場合がある。その場合の構造においては、エッチング対象膜に対する下地層は、金属層又はシリコン層のような導電層に限定されない。例えば、Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃｏｎｔａｃｔ（ＳＡＣ）構造のようにエッチング対象膜がシリコン酸化膜であり、下地層がシリコン窒化膜の場合や、Ｖｉａ構造のようにエッチング対象膜が酸化シリコン層、Ｌｏｗ−Ｋ膜層の少なくともいずれかであり、下地層が炭化シリコン層、炭化窒化シリコン層の少なくともいずれかである場合でも同様に下地層のロスが少ないことが望まれている。

［基板処理装置の構成］
先に、本実施形態に係るエッチング処理方法を実行する基板処理装置の構成の一例について、図２を参照して説明する。図２は、一実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す図である。ここでは、基板処理装置１の一例として容量結合型プラズマエッチング装置を挙げる。

基板処理装置１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる処理容器２と、処理容器２の内部にガスを供給するガス供給源１１とを有する。処理容器２は電気的に接地されている。処理容器２の内部には下部電極２１と、これに対向して平行に配置された上部電極２２とを有する。下部電極２１は、基板Ｗを載置する載置台としても機能する。

下部電極２１には、第１整合器３３を介して第１高周波電源３２が接続され、第２整合器３５を介して第２高周波電源３４が接続される。第１高周波電源３２は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数の第１高周波電力（プラズマ生成用の高周波電力ＨＦ）を下部電極２１に印加する。第２高周波電源３４は、第１高周波電源３２の周波数よりも低い、例えば４００ｋＨｚ〜１３ＭＨｚの第２高周波電力（イオン引き込み用の高周波電力ＬＦ）を下部電極２１に印加する。

なお、第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して上部電極２２に接続されてもよい。また、第１高周波電源３２と第２高周波電源３４は、第１高周波電力の出力値と第２高周波電力の出力値を同期もしくは非同期にて間欠的（パルス的）に未出力（０Ｗ）から最大値の間で可変しながら印加してもよい。

第１整合器３３は、第１高周波電源３２の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第２整合器３５は、第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。これにより、処理容器２の内部にプラズマが生成されているときには、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４の各々について、内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

上部電極２２は、その周縁部を被覆する絶縁物のシールドリング４１を介して処理容器２の天井部に取り付けられている。上部電極２２には、ガス供給源１１から導入されたガスを導入するガス導入口４５と、導入したガスを拡散する拡散室５０が設けられている。ガス供給源１１から出力されたガスは、ガス導入口４５を介して拡散室５０に供給され、ガス流路５５を経て、孔２８から処理空間Ｕに供給される。かかるようにして上部電極２２は、ガスシャワーヘッドとしても機能する。

なお、上部電極２２には、図示されない直流（ＤＣ）電源が接続されてもよい。直流（ＤＣ）電源は直流（ＤＣ）電圧を上部電極２２に印加される。また、直流電源は第１高周波電源３２と同期もしくは非同期にて直流電圧の出力値を間欠的（パルス的）に未出力（０Ｗ）から最大値の間で可変しながら印加してもよい。

処理容器２の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によって処理容器２の内部が排気される。これによって、処理容器２の内部を所定の真空度に維持することができる。処理容器２の側壁には、ゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器２から基板Ｗの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。

基板処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部７０が設けられている。制御部７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２及びＲＡＭ７３を有している。ＲＯＭ７２には、制御部７０により実行される基本プログラム等が記憶されている。ＲＡＭ７３には、レシピが格納されている。レシピにはプロセス条件（エッチング条件）に対する基板処理装置１の制御情報が設定されている。制御情報には、プロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度（例えば、基板の設定温度）等が含まれる。なお、レシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするようにしてもよい。

ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２に格納された基本プログラムに基づき、基板処理装置１の全体の制御を行う。ＣＰＵ７１は、ＲＡＭ７３に格納されたレシピの手順に従い、所定の種類のガスを供給するように制御し、基板Ｗにエッチング処理方法等の所望の処理を制御する。

［処理ガスの適正化］
次に、基板処理装置１を用いて行うエッチング処理方法において、酸化シリコン層１４０のエッチングレートの維持と、下地層のタングステン層１３０との選択比の向上の両立を図ることが可能な処理ガスの適正化について説明する。本実施形態では、シリコン層１１０、タングステン層１３０、酸化シリコン層１４０、マスク層１００が順に積層された積層膜が形成された基板Ｗを処理する（図８参照）。

本実施形態に係るエッチング処理方法では、処理ガスに、フルオロカーボンガスと希ガスとを少なくとも含む。そして、かかる処理ガスを供給する工程と、処理ガスが供給された処理空間Ｕにおいてプラズマを発生させて積層膜をエッチングする工程とを有する。

使用されるフルオロカーボンガスは、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_６Ｆ_６ガス、Ｃ_５Ｆ_８ガスの少なくとも一つであってもよい。

Ｈｅガスのイオン化エネルギーは「２３７２．３（ｋＪ／ｍｏｌ）」であり、Ａｒガスのイオン化エネルギー「１５２０．６（ｋＪ／ｍｏｌ）」よりも大きい。よって、使用する希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子のもつ運動量よりも低い第１のガスの一例として、Ｈｅガスを例に挙げて説明する。ただし、第１のガスはこれに限られず、例えばイオン化エネルギーが「２０８０．７（ｋＪ／ｍｏｌ）」のＮｅ（ネオン）ガス、Ｈｅガス及びＮｅガスの混合ガスを使用してもよい。第１のガスは、Ａｒガスと、Ｈｅガス及びＮｅガスの少なくともいずれかとの混合ガスであってもよい。なお、第１のガスの「イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子のもつ運動量よりも低い」という特徴点については、後述する。

処理ガスには、上記フルオロカーボンガス及び希ガスの他、Ｏ_２ガス、ＣＯガス、Ｎ_２ガス、Ｈ_２ガスが含まれてもよい。また、Ｃｌ_２、ＨＢｒ、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３、ＮＦ_３など、ハロゲン含有ガスが含まれてもよい。

［エッチング処理方法におけるガス種の選択と効果］
次に、本実施形態に係るエッチング処理方法におけるガス種の選択と効果について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るエッチング処理方法におけるガス種の選択と効果を示す図である。

本実施形態に係るエッチング処理方法では、使用するフルオロカーボンガスをＣ_４Ｆ_６ガスとし、使用する希ガスをＨｅガスとする。比較例では、使用するフルオロカーボンガスをＣ_４Ｆ_６ガスとし、使用する希ガスをＡｒガスとする。つまり、本実施形態に係るエッチング処理方法では、希ガスを比較例で使用するＡｒガスからＡｒガスよりも軽いＨｅガスに変える。Ａｒガスは重い希ガス（Heavy Noble Gas）の一例であり、ＨｅガスはＡｒガスよりも軽いため、軽い希ガス（Light Noble Gas）の一例である。

図４は、各種の希ガスとプラズマ電子密度及びプラズマ電子温度との関係を示す図である。図４の横軸は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波パワーが導入されるマイクロ放射窓からの距離を示し、縦軸（右）はプラズマ電子密度（Ｎｅ）を示し、縦軸（左）はプラズマ電子温度（Ｔｅ）を示す。図４のグラフは、ガス種をＡｒガスからＨｅガスに変えると、プラズマ電子密度が下がり、プラズマ電子温度（Ｔｅ）が上がることを示している。その理由について説明する。

Ｈｅガスのイオン化エネルギーは「２３７２．３ｋＪ／ｍｏｌ」であり、Ａｒガスのイオン化エネルギー「１５２０．６ｋＪ／ｍｏｌ」よりも大きい。イオン化エネルギーは、原子又は分子から電子を引き離してイオン化するのに要するエネルギーのことであるから、Ｈｅガスでは、Ａｒガスよりも電子軌道の最外殻から電子を引き出すエネルギーが高い。よって、ＨｅガスはＡｒガスよりも電離し難いため、Ｈｅガスの場合、Ａｒガスよりもプラズマ電子密度が低くなる。プラズマ電子密度が低くなると、プラズマ中の一粒子当たりに与えられる温度は高くなる。その結果、図４に示すように、希ガスのガス種を、重い希ガスの一例であるＡｒガスから軽い希ガスの一例であるＨｅガスに変えると、プラズマ電子密度が下がって、プラズマ電子温度が上がる。

プラズマ電子温度が上がると１つの電子が持つエネルギーが高くなるため、電子とガスが衝突したときにガスが解離しやすく、また高解離したラジカルや更に電離したイオンといったプリカーサが生成されやすい。生成されたプリカーサはポリマーの堆積に寄与する。ラジカル性のプリカーサはプラズマから基板Ｗに対して等方的に作用し、イオン性のプリカーサは異方的に作用する。また、エッチング対象膜上に堆積したプリカーサは高周波電力ＬＦによって基板Ｗに引き込まれた希ガスのイオンとの相互作用によってエッチング対象膜のエッチングを促進するエッチャントとして寄与する。図５の横軸にプラズマ電子温度を示し、Ｃ_４Ｆ_６ガスの解離度との関係を示す。プラズマ電子温度が低いとＣ_４Ｆ_６ガスの解離は促進されにくく、低解離のプリカーサ（Ｃ_３Ｆ_４ラジカル、Ｃ_３Ｆ_４ ^＋イオン等）が多く、高解離のプリカーサ（ＣＦ_２ラジカル、ＣＦ_２ ^＋イオン等）は少ない。プラズマ電子温度が高くなるとＣ_４Ｆ_６ガスの解離が進み、高解離のＣＦラジカルが増え、低解離のプリカーサは減る。よって、重い希ガスから軽い希ガスにすると、プラズマ中では低解離のプリカーサが減り、高解離のプリカーサが増える。つまり、重い希ガスから軽い希ガスにすると、Ｃ_３Ｆ_４等の吸着係数（吸着力）が高いプリカーサが減り、ＣＦ_２等の吸着係数が低いプリカーサが増える。ただし、図６及び図７に示すように、処理空間Ｕに生成されるプラズマ生成領域Ｐには高解離のプリカーサ及び低解離のプリカーサの両方が存在し、高解離のプリカーサ及び低解離のプリカーサの比率が変わる。エッチングに使用する希ガスをＡｒガスからＨｅガスに変えることで、高解離で吸着係数の低いプリカーサを、低解離で吸着係数の高いプリカーサよりも相対的に多くすることができる。プラズマ生成領域Ｐに生成されたプリカーサは、シース領域Ｓを通じて基板Ｗに供給される。

なお、低解離から高解離への途中段階であるＣ_２Ｆ_２ラジカルやＣ_２Ｆ^＋イオンなどのプリカーサは低解離のプリカーサと高解離のプリカーサとの間の特性をもつ。また、図５においてＣ_４Ｆ_６ガスの解離パターンを示したが、Ｃ_４Ｆ_６ガス以外のフルオロカーボンガスとして使用されるＣ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_６Ｆ_６ガス、Ｃ_５Ｆ_８ガスにおいてもプラズマ電子温度によって解離が促進される。使用されるガス種によっては、ＣＦ_３ラジカル、ＣＦ_３ ^＋イオンといったプリカーサが生成される。

このように低解離のプリカーサは吸着係数が高く、図７のシース領域ＳにおいてＣ_３Ｆ_４の挙動である左から右に向かう矢印「←」に示すように、マスク層１００の上面やホール開口の上部（側面）に付き易い。このため、低解離のプリカーサはマスク層１００の上面や側面にて消費され、ポリマー１０５を形成し、酸化シリコン層１４０に形成されたホールＨの底面や側面まで到達し難い。なお、マスク層１００は、図８に示すように、酸化シリコン層１４０上にあり、有機膜であってもよいし、他の材質であってもよい。

これに対して、高解離のプリカーサは吸着係数が低く、図７のシース領域ＳにおいてＣＦ_２の挙動である右から左に向かう矢印「→」に示すように、マスク層１００の上面や側面に付き難い。これにより、高解離のプリカーサはマスク層１００の上面や側面にて消費されず、ホールＨ内の下に向かう矢印「→」に示すように、酸化シリコン層１４０に形成されたホールＨの側面や底面まで到達し易い。そのため、低解離のプリカーサと比べて、高解離のプリカーサの方が、酸化シリコン層１４０に形成されたホールの側面や底面にポリマー１０５を形成しやすい。

以上から、高解離で吸着係数が低いプリカーサは、マスク層１００の上面や側面に付き難く、ホールＨの側面や底面に付き易い。よって、図３に示すように、低解離で吸着係数が高いプリカーサを減らし、高解離で吸着係数が低いプリカーサを増やすことにより、ホールが閉塞し難く、ホール底に露出したタングステン層１３０にプリカーサを多く供給することできる。このためには、Ｃ_４Ｆ_６ガスの解離を促進し、Ｃ_２Ｆ_４、Ｃ_２Ｆ_３等の低解離のラジカルを減らし、ＣＦ_２、ＣＦ等の高解離のラジカルを増やすようにプロセス条件を最適化することが重要である。

かかる理由から、本実施形態に係るエッチング処理方法では、希ガスにＡｒガスよりも質量が小さいＨｅガスを用いる。これにより、吸着係数が高いプリカーサを減らし、吸着係数が低いプリカーサを増やすことができる。

図８の積層膜を用いて更に説明すると、例えばＣ_２Ｆ_４、Ｃ_３Ｆ_４等の低解離のプリカーサが多くなると、図８（ａ）に示すようにマスク層１００の上面や開口（側面）にポリマー１０５が堆積し、閉塞し易い（Ａ参照）。また、マスク層１００の上面や側面にてプリカーサが消費されるため、ホールＨ底のタングステン層１３０上やホールＨの奥の側面に到達するプリカーサが少なく、タングステン層１３０上にポリマー１０５の堆積がされ難い（Ｂ参照）。

プラズマ電子温度が高いほどＣ_４Ｆ_６ガスの解離が進み、吸着係数が高いプリカーサが減り、吸着係数が低いプリカーサが増える。この結果、図８（ｂ）に示すように、マスク層１００の上面や開口にポリマー１０５の堆積がされ難くなり、閉塞し難くなる（Ａ'参照）。また、マスク層１００の上面や側面にて消費されるプリカーサが少なくなり、ホールＨ底のタングステン層１３０上やホールＨの奥の側面に到達するプリカーサが多くなり、タングステン層１３０上にポリマー１０５が多く堆積するようになる（Ｂ'参照）。

以上の結果、希ガスにＡｒガスを使用する比較例と比べて、希ガスにＨｅガスを使用する本実施形態に係るエッチング処理方法では、エッチングされたホールＨの開口上部が閉塞することを抑制し、ホールＨ底までＣＦ系ラジカルが入り込み易くする。この結果、エッチャントを十分に供給することで酸化シリコン層１４０のエッチングレートを維持できる。加えて、酸化シリコン層１４０の下地層であるタングステン層１３０上に保護膜としてポリマー１０５を形成することで、酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の選択比の向上を図ることができる。

この結果、下地層のロスの抑制（下地層のダメージの低減）を図ることができる。更に、ホールＨの開口上部の閉塞を抑制することで酸化シリコン層１４０のエッチング形状がボーイング形状になることなくより垂直にすることができる。また、閉塞を抑制しホールＨの間口の開口寸法を確保することによって、ホールＨの間口に入り込むプリカーサ量や希ガスのイオン量が増え、結果、ホールＨ底まで到達するプリカーサや希ガスのイオンが増えるため、エッチング対象膜のエッチングを促進することでスループットの向上につながり、また、保護膜としてのポリマー１０５がより効果的に形成される。

［実験結果］
図９は、一実施形態及び比較例に係るエッチング処理方法で使用する希ガスの種類とタングステン層１３０のロスとの関係を示す実験結果である。一実施形態及び比較例に係るエッチング処理方法では、高周波電力、処理容器内の圧力、希ガス以外の処理ガスは同一のプロセス条件で実験を行った。線Ｅは比較例に係るエッチング処理方法において希ガスにＡｒガスを使用したときのタングステン層１３０のロスを示し、線Ｆは本実施形態に係るエッチング処理方法において希ガスにＨｅガスを使用したときのタングステン層１３０のロスを示す。図９の横軸はオーバエッチターゲット（Ｏｖｅｒ Ｅｔｃｈ Ｔａｒｇｅｔ（％）を示し、縦軸は正規化されたタングステン層１３０のロス量を示す。オーバエッチターゲットは、酸化シリコン層１４０のエッチングを開始してからタングステン層１３０が露出するまでのエッチング時間を１００％としたときに、タングステン層１３０が露出したあとのエッチング時間をパーセンテージで示したものである。例えば、横軸の１００％は、タングステン層１３０が露出した後に行ったエッチング時間が、酸化シリコン層１４０をタングステン層１３０が露出するまでエッチングしたときのエッチング時間と同じであることを示す。

なお、酸化シリコン層１４０をエッチングしてタングステン層１３０が露出した直後からタングステン層１３０上に保護膜が形成されるまでの間、タングステン層１３０は希ガスのイオンによりスパッタされる。しかし、保護膜が形成されるまでの間は瞬時的であり、また過渡的に増加するため、その間のタングステン層１３０のスパッタリングレートを正確に計測することは容易ではない。そのため、図９中の線Ｅおよび線Ｆのｙ切片をスパッタリングによるタングステン層１３０のロス量とし、スパッタリングレートに比例するものと考える。

希ガスにＡｒガスを使用したときにタングステン層１３０が露出したときのロス量を１とする。希ガスにＡｒガスを使用すると、オーバエッチターゲットのパーセンテージが上がるほど、ロス量が大きくなった。例えば、オーバエッチターゲットが１００％のとき、タングステン層１３０のロス量は、約４０％増えた。

これに対して、希ガスにＨｅガスを使用したときのタングステン層１３０のスパッタリングによるロス量は、比較例のＡｒガスを使用したときと比べて少なく、スパッタリングによるロス量が２６％改善された。また、オーバエッチターゲットが１００％のとき、タングステン層１３０のロス量は、若干増える程度であり、比較例のＡｒガスを使用したときと比べてロスレートは８２％改善された。この時、ロスレートとは、図９中の線Ｅおよび線Ｆの傾きを示す。

また、実験結果によれば、オーバエッチターゲットが１００％の場合で比較した時、本実施形態に係るエッチング処理方法では、処理ガス中の希ガスをＡｒガスからＨｅガスに変えることで、比較例と比べてタングステン層１３０上のポリマーの厚さを５７％多く堆積させることができた。

また、オーバエッチターゲットが１００％の処理を行った後、タングステン層１３０のロス量は、比較例と比べて３４％低減させることができた。一方、酸化シリコン層１４０のエッチングレートは比較例と比べて７％低下するにとどまった。そのため、酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の選択比は、比較例と比べて５０％改善できた。なお、有機膜のマスク層１００のエッチングレートが比較例と比べて１６％増加した。

以上の実験結果から、希ガスにＨｅガスを使用する本実施形態に係るエッチング処理方法では、酸化シリコン層１４０のエッチング速度の維持を図りつつ、酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の選択比の向上させることが可能であることがわかった。

次に、一実施形態に係るＡｒ／Ｈｅガスの割合に対するプラズマ中に存在するＣＦ_２ラジカルの発光強度の実験結果について、図１０を参照して説明する。図１０は、一実施形態に係るＡｒ／Ｈｅガスの割合とＣＦ_２ラジカルを示す波長の発光強度との関係を示す図である。

図１０の横軸は、左から順にエッチング処理方法に使用する希ガスにＡｒガスのみを使用した場合、ＡｒガスとＨｅガスとの割合を約２：１にした場合、ＡｒガスとＨｅガスとの割合を約１：２にした場合、Ｈｅガスのみを使用した場合を示す。いずれの場合も希ガスの総流量は同一に制御した。この条件でプラズマ中のＣＦ_２ラジカルを示す波長の発光強度を測定した。

測定の結果、図１０の縦軸に示すＣＦ_２ラジカルを示す波長の発光強度は、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合を増やすほど大きくなった。以上から、本実施形態に係るエッチング処理方法に使用する希ガスは、反応ガスの高解離化を促進するためにはＨｅを使用することが好ましいことが分かった。また、Ｈｅガスの単ガスでなくても、Ａｒガスの単ガスでなければよく、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合を制御することで、Ｃ_４Ｆ_６ガスの解離度を制御し、吸着係数の高いプリカーサと吸着係数の低いプリカーサとの割合を制御できることがわかった。これにより、ホールの上面や側面（開口）に堆積するプリカーサの量と、ホール底や側面に堆積するプリカーサの量又はその割合を制御することができる。

例えば、図１に示す積層膜をエッチングする場合、ＡｒガスとＨｅガスとの割合を以下のように制御してもよい。ただし、かかるエッチング処理方法は、ＡｒガスとＨｅガスとを制御する一例であり、これに限らない。図１に示すように、タングステン層１３０が異なる深さに段違いに位置する場合、浅い領域に位置するタングステン層１３０を露出するエッチングの間は希ガスにＡｒガスのみ又はＡｒガスに対するＨｅガスの比が第１の割合で混合した混合ガスを使用してより高いエッチングレートでエッチングを行ってもよい。そして、深い領域に位置するタングステン層１３０を露出するエッチングの間は希ガスにＡｒガスに対するＨｅガスの比が第１の割合より高い第２の割合で混合した混合ガス又はＨｅガスのみを使用してもよい。これによれば、浅い領域のエッチングはＡｒガスのみ又はＨｅガスに対するＡｒガスの割合が高い混合ガスを使用することで、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合が高い混合ガス又はＨｅガスのみを使用した場合よりも酸化シリコン層１４０のエッチングを促進できる。また、Ａｒガスのみ又はＨｅガスに対するＡｒガスの割合が高い混合ガスを使用することで、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合が高い混合ガス又はＨｅガスのみを使用した場合よりも、低解離で高吸着係数のプリカーサが生成され、マスク層１００表面に厚く堆積したポリマー１０５が保護膜として作用し、酸化シリコン層１４０に対するマスク層１００の選択比を上げることができる。また、タングステン層１３０が浅い領域に位置していると低解離で高吸着係数のプリカーサでも十分にタングステン層１３０表面に堆積し、保護膜としてポリマー１０５を形成することができる。一方、深い領域のエッチングは、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合が高い混合ガス又はＨｅガスのみを使用することで、Ａｒガスのみ又はＨｅガスに対するＡｒガスの割合が高い混合ガスを使用した場合よりもホールの開口を閉塞させずに、タングステン層１３０のロスを低減できる。すなわち、エッチングの深さに応じて希ガスとしてＡｒガスとＨｅガスとの割合を制御することによって、酸化シリコン層１４０のエッチング速度、タングステン層１３０の選択比、およびマスク層１００の選択比の両立が可能となる。

また、希ガスにＡｒガスのみ又はＡｒガスに対するＨｅガスの比が第１の割合で混合した混合ガスを使用したステップと、希ガスにＡｒガスに対するＨｅガスの比が第１の割合より高い第２の割合で混合した混合ガス又はＨｅガスのみを使用したステップを、少なくとも１回以上繰り返しながらエッチングを行ってもよい。Ａｒガスのみ又はＨｅガスに対するＡｒガスの割合が高い混合ガスを使用したステップにおいて、低解離で高吸着係数のプリカーサが生成され、マスク層１００表面にポリマー１０５が厚く堆積する。その後、Ａｒガスに対するＨｅガスの割合が高い混合ガス又はＨｅガスのみを使用したステップにおいて、堆積したポリマー１０５が保護膜として作用し、酸化シリコン層１４０に対するマスク層１００の選択比を上げてエッチングを行うことができる。すなわち、希ガスとしてＡｒガスとＨｅガスとの割合が異なるステップを繰り返し制御することによって、酸化シリコン層１４０のエッチング速度、タングステン層１３０の選択比、およびマスク層１００の選択比の両立が可能となる。このとき、Ａｒガスのみ又はＨｅガスに対するＡｒガスの割合が高い混合ガスを使用したステップでは、マスク層１００の上面のみならず側面にもポリマー１０５が堆積するため、ホールの開口が閉塞しない程度に処理時間などを調整することが望ましい。

さらに、エッチングの深さに応じて希ガスとしてＡｒガスとＨｅガスとの割合を制御することと、希ガスとしてＡｒガスとＨｅガスとの割合が異なるステップを繰り返し制御することを組み合わせる。これによって、更に酸化シリコン層１４０のエッチング速度、タングステン層１３０の選択比、およびマスク層１００の選択比の両立が可能となる。

なお、Ｋｒガスのイオン化エネルギーは「１３５０．８（ｋＪ／ｍｏｌ）」であり、Ｘｅガスのイオン化エネルギーは「１１７０．４（ｋＪ／ｍｏｌ）」であり、Ａｒガスのイオン化エネルギーである「１５２０．６（ｋＪ／ｍｏｌ）」より小さい。また、Ｋｒガスの準安定準位エネルギーは「９．９２（ｅＶ）」であり、Ｘｅガスの準安定準位エネルギーは「８．３２（ｅＶ）」であり、Ａｒガスの準安定準位エネルギーである「１１．５５（ｅＶ）」より小さい。このため、希ガスのガス種を、Ａｒガスに代わって、Ｋｒガス、Ｘｅガスを使用すると、Ａｒガスを使用したときと同様に、低解離で高吸着係数のプリカーサが生成され、マスク層１００表面に厚く堆積したポリマー１０５が保護膜として作用し、酸化シリコン層１４０に対するマスク層１００の選択比を上げることが期待できる。

［イオン化した粒子のもつ運動量］
以上、本実施形態に係るエッチング処理方法において、処理ガスに含まれる希ガスに含まれる第１のガスに、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高いＨｅを使用した場合の作用、効果及び実験結果について説明した。

次に、第１のガスが、「Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高い」条件に加えて、「イオン化した一粒子のもつ運動量が、イオン化したＡｒガスの一粒子のもつ運動量よりも低いガスである」条件を満たす必要がある理由について説明する。

タングステン層１３０は、ホールの底面に露出すると、入射したイオンによりスパッタされる。希ガスにＡｒガスを使用した場合には、Ａｒイオンによりタングステン層１３０の表面がスパッタリングされる。希ガスにＨｅガスを使用した場合には、Ｈｅイオンによりタングステン層１３０の表面がスパッタリングされる。

スパッタリングとは、加速された粒子が固体表面に衝突したときに運動量の交換によって固体を構成する原子が空間に放出される現象であり、物理的な反応である。スパッタリングイールドは、イオンを固体表面に衝突させたときに空間に放出される原子の個数である。すなわち、加速されたイオンを固体表面に衝突させたときの固体表面のスパッタリングレートは、加速されたイオンが持つ運動量に比例する。

図１１は、ガス種毎の圧力とスパッタリングイールドとの関係を示す図である。図１１の横軸は処理容器内の圧力を示し、縦軸はスパッタリングイールドを示す。図１１の出典は、高周波希ガスプラズマのスパッタリング現象の研究／名古屋工業大学 増井寛二 ［名古屋工業大学紀要５０巻（１９９８）］である。

図１１では、スパッタリングイールドは、直径が６０ｍｍのターゲットに各種のガスを衝突させたときにターゲットの重さの減少（Ｗｅｉｇｈｔ Ｌｏｓｓ）で示される。これによれば、１３×１０^−３（ｍｍＨｇ）前後の圧力において、Ｈｅのスパッタリングイールドは、Ａｒのスパッタリングイールドよりも低い。このため、イオン衝突による脱離は、Ｈｅガスを用いた方が少ない。よって、希ガスにＨｅガスを使用すると、Ａｒガスを使用するよりもスパッタリングレートは下がる傾向になる。

図１２にイオンがもつ運動量を説明するための図を示す。まず、プラズマ中のイオンの運動エネルギーＫは、電荷量をｑ、プラズマ生成領域Ｐと基板Ｗとの間のシース領域Ｓにかかる電位をＥとすると、式（１）で示される。ｍはイオンの質量、ｖはイオンの速度である。

式（１）を変形すると式（２）となる。

イオンの運動量Ｐ＝ｍｖと式（２）とから、式（３）が導かれる。

Ｈｅイオンの一粒子当たりの質量は「４」であり、Ａｒイオンの一粒子当たりの質量「１８」よりも小さい。このため、式（３）から、Ｈｅイオンの一粒子当たりの運動量は、Ａｒイオンの一粒子当たりの運動量よりも小さい。以上から、Ｈｅガスを使用すると、Ａｒガスを使用するよりもタングステン層１３０の表面がスパッタされ難くなり、タングステン層１３０のスパッタリングレートが下がる方向に作用する。また、ホール底にタングステン層１３０が露出したときにタングステン層１３０の表面がスパッタされ、タングステン層１３０のスパッタリングレートが上がっても、その後、ＣＦ系ガスのプリカーサがタングステン層１３０の表面に堆積し、保護膜として作用する。このため、タングステン層１３０のロス量を抑制できたことがわかった。

これに対して、エッチングレートは、ラジカルの表面吸着とイオン衝突による脱離が相互に作用して決まる値である。この他、熱エネルギーによる脱離もイオン衝突による脱離とラジカルの表面吸着とが相互に作用するが、高周波電力ＨＦによって基板Ｗに引き込まれるほどのイオンが存在する環境下では、イオン衝突による脱離に比べて寄与率が低いため、ここでは考慮しない。
エッチングレートを式（４）に示す。

式（４）のｋはイオン性脱離の反応確率、Ｅ_ｉはイオン化エネルギー、Γ_ionはイオン入射量であり、「ｋＥ_ｉ・Γ_ion」は「イオン衝突による脱離」を示す項である。式（４）のｓは表面への吸着確率、Γ_radicalはラジカルの供給量であり、「ｓ・Γ_radical」は「ラジカルの表面吸着」を示す項である。なお、ｎ_ｃは、エッチング対象膜の材質を示す。

式（４）中のｋ（イオン性脱離の反応確率）は、スパッタリングイールドに比例するものであり、スパッタリングイールドが高いとエッチングレートは上がる傾向になり、スパッタリングイールドが低いとエッチングレートは下がる傾向になる。このため、希ガスにＨｅガスを使用すると、Ａｒガスを使用するよりもスパッタリングイールドが下がるためにエッチングレートは下がる傾向になる。

しかしながら、希ガスにＨｅガスを使用することによってフルオロカーボンガスが高解離し低吸着係数のプリカーサが生成される。これによって、ホールＨの底部までエッチャントとなるラジカルが供給されることになるので、Γ_ion（イオン入射量）が増加することとなる。これにより、希ガスにＨｅガスを使用してもエッチングレートが維持できたと考えられる。

以上に説明したように、タングステン層１３０のロスを抑制し、酸化シリコン層１４０との選択比を上げるためには、プリカーサをホール底のタングステン層１３０上に到着させることと、イオンの運動量を小さくすることが重要であることがわかった。そこで、本実施形態に係るエッチング処理方法では、処理ガスに含まれる希ガスをＡｒガスからＨｅガスに変える。これにより、酸化シリコン層１４０のエッチングレートを維持しつつ、酸化シリコン層１４０に対するタングステン層１３０の選択比の向上を図ることができる。

［エッチング処理方法］
次に、一実施形態に係るエッチング処理方法について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３は、一実施形態に係るエッチング処理方法を示すフローチャートである。図１４は、一実施形態に係るエッチング処理方法を説明するための図である。本エッチング処理方法は、図２の基板処理装置１にて実行され、図２の制御部７０により制御される。

本処理が開始されると、まず、シリコン層１１０、タングステン層１３０、酸化シリコン層１４０、マスク層１００の順に積層された積層膜が形成された基板Ｗを処理容器２内に搬入し、下部電極（載置台）２１に載置する（ステップＳ１）。

次に、Ｃ_４Ｆ_６ガスなどのフルオロカーボンガス（Ｃ_ｘＦ_ｙガス）とＨｅガスを含む処理ガスを処理容器２内に供給する（ステップＳ２）。次に、第１高周波電源３２及び第２高周波電源３４から高周波電力ＨＦ、ＬＦを印加し、プラズマを生成する（ステップＳ３）。次に、積層膜をエッチングし（ステップＳ４）、本処理を終了する。

実施形態に係るエッチング処理方法によれば、積層膜をエッチングしている間、図１４（ａ）に示すように、処理ガス中のＣ_４Ｆ_６ガスなどのフルオロカーボンガスが高解離する。そして、ＣＦ_２、ＣＦ_３ラジカルやＣＦ_２ ^＋、ＣＦ_３ ^＋イオンなどのプリカーサ（図中ではＣＦ_ｘ、ＣＦ_ｘ ^＋と示す）とＨｅイオンにより酸化シリコン層１４０がエッチングされる。

その際、酸化シリコン層１４０の凹部の底部にプリカーサが堆積するが、同時にＨｅイオンとの相互作用で酸化シリコン層１４０のエッチングにエッチャントとして消費し、ＳｉＦ_４、ＣＯのような揮発性ガスに変化するため、堆積物としてポリマーは形成されない。

図１４（ｂ）に示すように、酸化シリコン層１４０のエッチングが完了し、タングステン層１３０が露出すると、プリカーサはエッチャントとして消費されなくなるため、ポリマーとして堆積し始める。しかし、酸化シリコン層１４０のエッチングが完了した直後は、露出したタングステン層１３０表面にポリマーが堆積しておらず、タングステン層１３０の表面は主にＨｅイオンによりスパッタされ、タングステン層１３０のロスが発生する（記号Ｇ参照）。

その後、図１４（ｃ）に示すように、処理を継続すると、プリカーサがタングステン層１３０の表面にポリマーとして堆積し、保護膜として作用するため（記号Ｉ参照）、タングステン層１３０のエッチングレートは下がる。

以上により、本実施形態に係るエッチング処理方法によれば、エッチング対象膜に対する下地層の選択比を向上させることができる。

［希ガスの準安定準位エネルギー］
本実施形態に係るエッチング処理方法に使用する第１のガスの準安定状態の電位は、Ａｒガスの準安定状態の電位よりも高いことが好ましい。例えば、Ｈｅガスの準安定準位エネルギーは「１９．８２（ｅＶ）」であり、Ａｒガスの準安定準位エネルギー「１１．５５（ｅＶ）」よりも高い。準安定準位エネルギーが「１６．６２（ｅＶ）」のＮｅガスや、Ｈｅガス及びＮｅガスの混合ガスもＡｒガスの準安定準位エネルギーよりも大きい。エッチング処理時、希ガスは、プラズマとの相互作用により準安定状態に励起される。通常の原子や分子が励起された場合、光などのエネルギーを放射して再び基底状態へ自然に遷移する平均時間（自然放出寿命）はマイクロ秒オーダー、あるいはそれ以下である。準安定状態の自然放出寿命は１秒のオーダーであるため、プラズマ生成空間にはエネルギーが高い準安定状態の希ガスが大量に存在できる。準安定状態の希ガスは、衝突によりエネルギーを放出して基底状態へ遷移する。

したがって、Ａｒガスの準安定準位エネルギーよりも大きい準安定準位エネルギーをもつＨｅガス及びＮｅガスでは、エネルギーが高い準安定状態の希ガスが大量に存在することとなる。これにより、プラズマ生成空間や基板Ｗへの輸送空間であるシース領域ＳにおいてこれらのガスがＣ_４Ｆ_６ガスなどのフルオロカーボンガスと衝突することにより、フルオロカーボンガスの解離度を高解離に制御できる。

これにより、一実施形態に係るエッチング処理方法では、Ｈｅガスを使用することで、Ａｒガスを使用した場合よりも吸着係数が高いポリマーが減り、吸着係数が低いポリマーが増える。このため、エッチングするホールの開口の閉塞を抑制しつつ、下地層にポリマーを多く供給して、エッチング対象膜に対する下地層の選択比を向上させることができる。

今回開示された一実施形態に係るエッチング処理方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本開示の基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。

１ 基板処理装置
２ 処理容器
１１ ガス供給源
２１ 下部電極（載置台）
２２ 上部電極
３２ 第１高周波電源
３４ 第２高周波電源
７０ 制御部
１００ マスク層
１１０ シリコン層
１３０ タングステン層
１４０ 酸化シリコン層
Ｈ ホール
Ｗ 基板

Claims (16)

1. シリコン含有絶縁層と、前記シリコン含有絶縁層の下層に配置された下地層と、前記シリコン含有絶縁層の上層に配置されたマスク層とを少なくとも有する積層膜が形成された基板を処理容器内に準備する工程と、
   フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する工程と、
   前記処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて前記積層膜をエッチングする工程と、を有し、
   前記希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低い第１のガスを含む、ことを特徴とするエッチング処理方法。
2. 前記希ガスは、第２のガスを含み、前記希ガスに含まれる前記第１のガスと前記第２のガスとの割合を制御する工程を含み、
   前記第２のガスは、Ａｒガス、又はＡｒガスよりイオン化エネルギーが低いガスの少なくとも一つを含む、
   請求項１に記載のエッチング処理方法。
3. シリコン含有絶縁層と、前記シリコン含有絶縁層の下層に配置された下地層と、前記シリコン含有絶縁層の上層に配置されたマスク層とを少なくとも有する積層膜が形成された基板を処理容器内に準備する工程と、
   フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する工程と、
   前記処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて前記積層膜をエッチングする工程と、
   前記希ガスは、第１のガス、又は第２のガスの少なくとも一つを含み、前記希ガスに含まれる前記第１のガスと前記第２のガスの割合を制御する工程と、を有し、
   前記第１のガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低いガスであり、
   前記第２のガスは、Ａｒガス、又はＡｒガスよりイオン化エネルギーが低いガスである、
   ことを特徴とするエッチング処理方法。
4. 前記第１のガスの準安定状態の電位は、Ａｒガスの準安定状態の電位よりも高い、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
5. 前記第１のガスは、Ｈｅガス又はＮｅガスの少なくとも一つを含む、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
6. 前記Ａｒガスよりイオン化エネルギーが低いガスは、Ｋｒガス又はＸｅガスである、
   請求項２又は３に記載のエッチング処理方法。
7. 前記希ガスに含まれる前記第１のガスと前記第２のガスの割合を制御する工程は、エッチングされた前記積層膜の深さに応じて、前記希ガスに含まれる前記第２のガスに対する前記第１のガスの割合が調整される、
   請求項２又は３に記載のエッチング処理方法。
8. 前記希ガスに含まれる前記第１のガスと前記第２のガスの割合を制御する工程は、前記希ガスとして前記第２のガスのみ又は前記第２のガスに対する前記第１のガスの比が第１の割合で混合した混合ガスを使用したステップと、前記希ガスとして前記第２のガスに対する前記第１のガスの比が第１の割合より高い第２の割合で混合した混合ガス又は前記第１のガスのみを使用したステップとを、少なくとも１回以上繰り返す、
   請求項２又は３に記載のエッチング処理方法。
9. 前記フルオロカーボンガスは、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_６Ｆ_６ガス、Ｃ_５Ｆ_８ガスの少なくとも一つである、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
10. 前記シリコン含有絶縁層は、酸化シリコン層で形成される、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
11. 前記下地層は、導電層である、
    請求項１〜１０のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
12. 前記導電層は、金属層又はシリコン層で形成される、
    請求項１１に記載のエッチング処理方法。
13. 前記金属層は、タングステンで形成される、
    請求項１２に記載のエッチング処理方法。
14. 前記シリコン含有絶縁層は、酸化シリコン層で形成され、
    前記下地層は、窒化シリコン層で形成される、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
15. 前記シリコン含有絶縁層は、酸化シリコン層、Ｌｏｗ−Ｋ膜層の少なくともいずれかで形成され、
    前記下地層は、炭化シリコン層、炭化窒化シリコン層の少なくともいずれかで形成される、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のエッチング処理方法。
16. 処理容器と、
    シリコン含有絶縁層と、前記シリコン含有絶縁層の下層に配置された下地層と、前記シリコン含有絶縁層の上層に配置されたマスク層とを少なくとも有する積層膜が形成された基板を載置する載置台と、
    制御部と、を有する基板処理装置であって、
    前記制御部は、
    前記基板を処理容器内に準備する工程と、
    フルオロカーボンガスと、希ガスとを少なくとも含む処理ガスを供給する工程と、
    前記処理ガスが供給された処理容器内にプラズマを発生させて前記積層膜をエッチングする工程と、を制御し、
    前記希ガスは、Ａｒガスよりイオン化エネルギーが高く、イオン化した一粒子のもつ運動量がイオン化したＡｒガスの一粒子の運動量よりも低い第１のガスを含む、
    基板処理装置。

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