JP2021082701A - 膜をエッチングする方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

膜をエッチングする方法及びプラズマ処理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】膜の側壁面を保護し、且つ、膜に形成される開口の幅を当該開口の深さ方向において制御する技術を提供する。【解決手段】一つの例示的実施形態に係る方法は、前駆体ガスを供給することにより、基板上に前駆体層を形成する工程を含む。基板は、膜を有し、開口を提供する。方法は、処理ガスから形成されたプラズマからの化学種により膜をエッチングする工程を更に含む。膜をエッチングする工程では、開口の深さが増加され、且つ、プラズマからの化学種又は別の化学種により前駆体層から保護領域が形成される。前駆体層を形成する工程及び膜をエッチングする工程を各々が含む複数のサイクルが実行される。少なくとも一つのサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度と少なくとも一つの別のサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度が、互いに異なる温度に設定される。【選択図】図１

Description

本開示の例示的実施形態は、膜をエッチングする方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
電子デバイスの製造においては、膜に対するプラズマエッチングが行われる。プラズマエッチングでは、チャンバ内でガスからプラズマが生成される。チャンバ内に配置された基板の膜は、プラズマからの化学種によってエッチングされる。
プラズマエッチングでは、膜に形成される開口が横方向（即ち、膜厚方向に直交する方向）に拡がることを抑制するために、開口を画成する膜の側壁面上に保護領域が形成されることがある。保護領域を形成することと膜をエッチングすることとを含む技術は、例えば、特許文献１〜３に記載されている。
特許文献１〜３に記載された技術では有機膜がエッチングされる。特許文献１及び２に記載された技術では、シリコンを含有する保護領域がスパッタリングによって側壁面上に形成される。保護領域は、有機膜をエッチングする酸素化学種から有機膜を保護する。特許文献３に記載された技術では、有機膜は、硫化カルボニル、酸素、及び塩素を含むガスを用いたプラズマエッチングにより、エッチングされる。プラズマが生成されると、硫黄化学種及び塩化シリコンの化学種が生成される。硫黄化学種及び塩化シリコンの化学種は、側壁面上に保護領域を形成する。特許文献３に記載された技術では、有機膜のエッチングと同時に保護領域が形成される。
特開２０１２−２０４６６８号公報 特開２００９−０４９１４１号公報 特開２０１５−０１２１７８号公報
本開示は、膜の側壁面を保護し、且つ、膜に形成される開口の幅を当該開口の深さ方向において制御する技術を提供する。
一つの例示的実施形態によれば、膜をエッチングする方法が提供される。膜を有する基板は、開口を画成する側壁面及び底面を有する。方法は、基板に前駆体ガスを供給することにより、基板上に前駆体層を形成する工程を含む。方法は、処理ガスから形成されたプラズマからの化学種により膜をエッチングする工程を更に含む。膜をエッチングする工程では、エッチングにより開口の深さが増加され、且つ、プラズマからの化学種又は別の化学種により前駆体層から保護領域が形成される。前駆体層を形成する工程及び膜をエッチングする工程を各々が含む複数のサイクルが実行される。複数のサイクルのうち少なくとも一つのサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度と複数のサイクルのうち少なくとも一つの別のサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度が、互いに異なる温度に設定される。
一つの例示的実施形態によれば、膜の側壁面を保護し、且つ、膜に形成される開口の幅を当該開口の深さ方向において制御する技術が提供される。
一つの例示的実施形態に係る膜をエッチングする方法を示す流れ図である。 一例の基板の一部拡大断面図である。 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５の（ａ）は図１に示す方法の工程ＳＴａの例を説明するための図であり、図５の（ｂ）は工程ＳＴａの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図１に示す方法の工程ＳＴ１の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図７の（ａ）は図１に示す方法の工程ＳＴ４の例を説明するための図であり、図７の（ｂ）は工程ＳＴ４の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図８の（ａ）は工程ＳＴ４の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図であり、図８の（ｂ）は工程ＳＴ７の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図１に示す方法の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。
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よれば、膜をエッチングする方法が提供される。膜を有する基板は、開口を画成する側壁面及び底面を有する。方法は、基板に前駆体ガスを供給することにより、基板上に前駆体層を形成する工程を含む。方法は、処理ガスから形成されたプラズマからの化学種により膜をエッチングする工程を更に含む。膜をエッチングする工程では、エッチングにより開口の深さが増加され、且つ、プラズマからの化学種又は別の化学種により前駆体層から保護領域が形成される。前駆体層を形成する工程及び膜をエッチングする工程を各々が含む複数のサイクルが実行される。複数のサイクルのうち少なくとも一つのサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度と複数のサイクルのうち少なくとも一つの別のサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度が、互いに異なる温度に設定される。
一つの例示的実施形態に係る方法では、保護領域は、開口を画成する膜の側壁面上に形成される。したがって、膜をエッチングする化学種から膜の側壁面が保護される。また、前駆体層から保護領域を形成する処理は、膜のエッチングと同時に行われる。また、この方法では、一つのサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度と複数のサイクルのうち少なくとも一つの別のサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度が、互いに異なる温度に設定される。膜をエッチングする工程における基板の温度が高いほど、自発反応による膜の横方向へのエッチング量が増加する。したがって、少なくとも一つのサイクルにおける膜の横方向へのエッチング量と少なくとも一つの別のサイクルにおける膜の横方向へのエッチング量を個別に制御することが可能となる。故に、膜に形成される開口の幅を当該開口の深さ方向において制御することが可能となる。
一つの例示的実施形態に係る方法において、少なくとも一つの別のサイクルは、少なくとも一つのサイクルの後に実行されてもよい。少なくとも一つの別のサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度は、少なくとも一つのサイクルに含まれる膜をエッチングする工程の実行中の基板の温度よりも高い温度に設定されてもよい。一つの例示的実施形態に係る方法において、少なくとも一つの別のサイクルは、少なくとも一つのサイクルにおいてエッチングされる膜の深さ方向の位置よりも深い位置において膜をエッチングするときに実行されてもよい。
一つの例示的実施形態に係る方法において、複数のサイクルの実行の進行に伴い、保護領域が開口を画成する側壁面に沿って開口の深さ方向に拡張され得る。
一つの例示的実施形態に係る方法において、基板は、膜上に設けられたマスクを更に有し得る。
一つの例示的実施形態に係る方法において、方法は、複数のサイクルのうち少なくとも二つのサイクルの間で、プラズマエッチングにより保護領域の厚さを減少させる工程を更に含んでいてもよい。
一つの例示的実施形態に係る方法において、方法は、複数のサイクルを実行する前に、膜に上記底面を有する上記開口を形成する工程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、複数のサイクルは、単一のプラズマ処理装置のチャンバ内に連続して維持される減圧された空間内で基板をチャンバから取り出さずに実行されてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、容量結合型プラズマ処理装置であってもよい。このプラズマ処理装置は、チャンバ、支持台、ガス供給部、第１の高周波電源、及び第２の高周波電源を備え得る。支持台は、下部電極を含み、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。ガス供給部は、前駆体ガス及び処理ガスをチャンバ内に供給するように構成されている。上部電極は、支持台の上方に設けられている。第１の高周波電源は、プラズマを生成するための第１の高周波電力を上部電極に供給するように構成されている。第２の高周波電源は、基板にイオンを引き込むための第２の高周波電力を下部電極に供給するように構成されている。
一つの例示的実施形態において、膜は、有機膜であってもよい。膜をエッチングする化学種は、酸素化学種を含んでいてもよく、酸素化学種によって前駆体層に含まれる前駆体が酸化されてもよい。一つの例示的実施形態において、前駆体はシリコン又は金属を含んでいてもよい。金属は、タングステン又はチタンであってもよい。
一つの例示的実施形態において、膜は、シリコン、炭素、酸素、及び水素を含む低誘電率膜であってもよい。前駆体層に含まれる前駆体は、シリコンを含んでいてもよい。膜をエッチングする化学種は、フッ素化学種及び窒素化学種を含んでいてもよい。この実施形態に係る方法においては、窒素化学種によって前駆体が窒化される。
一つの例示的実施形態において、膜は、シリコン、炭素、酸素、及び水素を含む低誘電率膜であってもよい。前駆体層に含まれる前駆体は、金属を含んでいてもよい。膜をエッチングする化学種は、フッ素化学種及び窒素化学種を含んでいてもよい。この実施形態に係る方法においては、別の化学種は、酸素化学種を含んでいてもよい。この実施形態に係る方法においては、酸素化学種によって前駆体が酸化される。金属は、タングステン又はチタンであってもよい。
一つの例示的実施形態において、膜は、多結晶シリコン膜であってもよい。前駆体層に含まれる前駆体は、シリコン又は金属を含んでいてもよい。膜をエッチングする化学種は、ハロゲン化学種を含んでいてもよい。別の化学種は、酸素化学種を含んでいてもよい。この実施形態に係る方法においては、酸素化学種によって前駆体が酸化される。金属は、タングステン又はチタンであってもよい。
一つの例示的実施形態において、膜は、窒化シリコン膜であってもよい。前駆体層に含まれる前駆体は、シリコン又は金属を含んでいてもよい。膜をエッチングする化学種は、処理ガス中のハイドロフルオロカーボンから形成される化学種を含んでいてもよい。別の化学種は、酸素化学種を含んでいてもよい。この実施形態に係る方法においては、酸素化学種によって前駆体が酸化される。金属は、タングステン又はチタンであってもよい。
更に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、支持台、ガス供給部、プラズマ生成部、温度調整機構、及び制御部を備える。支持台は、チャンバ内で基板を支持するように構成されている。ガス供給部は、前駆体ガス及び処理ガスをチャンバ内に供給するように構成されている。プラズマ生成部は、処理ガスのプラズマを生成するよう構成されている。温度調整機構は、支持台上に載置された基板の温度を調整するように構成されている。制御部は、第１制御及び第２制御を各々が含む複数の制御サイクルを実行するように構成されている。制御部は、支持台上に載置された基板上に前駆体層を形成するために、チャンバ内に前駆体ガスを供給するように、第１制御においてガス供給部を制御する。制御部は、チャンバ内に処理ガスを供給し、且つ、チャンバ内で処理ガスのプラズマを生成するように、第２制御においてガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。第２制御は、基板が提供する開口の深さを該基板の膜をエッチングすることにより増加させ、且つ、前駆体層を変質させて保護領域を形成するために実行される。制御部は、少なくとも一つの制御サイクルにおける第２制御の実行中の基板の温度と少なくとも一つの別の制御サイクルに含まれる第２制御の実行中の基板の温度を互いに異なる温度に設定するように温度調整機構を制御する。
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膜をエッチングする方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、基板の膜をエッチングするために実行される。図２は、一例の基板の一部拡大断面図である。図２に示す基板Ｗは、膜ＥＦを有する。基板Ｗは、下地領域ＵＲ及びマスクＭＫを有していてもよい。
膜ＥＦは、下地領域ＵＲ上に設けられている。マスクＭＫは、膜ＥＦ上に設けられている。マスクＭＫは、パターニングされている。即ち、マスクＭＫは、一つ以上の開口を提供している。即ち、基板Ｗは、一つ以上の開口の各々を画成する側壁面及び底面を有している。図２に示す基板Ｗでは、側壁面はマスクＭＫが提供しており、底面は膜ＥＦが提供している。膜ＥＦは、マスクＭＫの開口から部分的に露出されている。膜ＥＦは任意の材料から形成され得る。マスクＭＫは、後述する工程ＳＴ４においてマスクＭＫに対して膜ＥＦが選択的にエッチングされる限り、任意の材料から形成され得る。
基板Ｗの第１例において、膜ＥＦは、有機膜である。基板Ｗの第１例において、マスクＭＫは、シリコン含有膜である。シリコン含有膜は、例えばシリコンを含有する反射防止膜である。
基板Ｗの第２例において、膜ＥＦは、低誘電率膜であり、シリコン、炭素、酸素、及び水素を含む。即ち、基板Ｗの第２例において、膜ＥＦは、ＳｉＣＯＨ膜である。基板Ｗの第２例において、マスクＭＫは、タングステン含有膜、チタン含有膜といった金属含有膜から形成されている。基板Ｗの第２例において、マスクＭＫは、フォトレジスト膜といった有機膜、シリコン窒化膜、又はポリシリコン膜から形成されていてもよい。
基板Ｗの第３例において、膜ＥＦは、多結晶シリコン膜である。基板Ｗの第３例において、マスクＭＫは、タングステン含有膜、チタン含有膜といった金属含有膜から形成されている。基板Ｗの第３例において、マスクＭＫは、フォトレジスト膜といった有機膜又はシリコン窒化膜から形成されていてもよい。
基板Ｗの第４例において、膜ＥＦは、シリコン窒化膜である。基板Ｗの第４例において、マスクＭＫは、タングステン含有膜、チタン含有膜といった金属含有膜から形成されている。基板Ｗの第４例において、マスクＭＫは、フォトレジスト膜といった有機膜又はポリシリコン膜から形成されていてもよい。
一実施形態において、方法ＭＴは、プラズマ処理装置を用いて実行される。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、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の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。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の側壁には、通路１２ｐが形成されている。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、支持台１４を支持している。支持台１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。支持台１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。
支持台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。支持台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。
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。静電チャック２０の上面の上には、基板Ｗが載置される。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。
支持台１４は、一つ以上のヒータＨＴを有していてもよい。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、支持台１４上の基板Ｗの温度が調整される。一つ以上のヒータＨＴは、プラズマ処理装置１の温度調整機構を構成する。一実施形態においては、支持台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。
支持台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。
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２２も、プラズマ処理装置１の温度調整機構を構成し得る。
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、支持台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を構成している。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を更に備えていてもよい。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。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。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周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、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を介して上部電極３０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（上部電極３０側）の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、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、下部電極１８に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２は、一例のプラズマ生成部を構成している。
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の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。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の高周波電力の周波数は、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、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プラズマを生成してもよい。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。この場合において、第２の高周波電源６４は、一例のプラズマ生成部を構成する。
プラズマ処理装置１においてプラズマが生成される場合には、ガスが、ガス供給部ＧＳから内部空間１０ｓに供給される。また、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ことにより、上部電極３０と下部電極１８との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界によって、ガスが励起される。その結果、プラズマが生成される。
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の稼働状況を可視化して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。
再び図１を参照して、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下の説明では、プラズマ処理装置１を用いて図２に示す基板Ｗが処理される場合を例にとって、方法ＭＴを説明する。なお、方法ＭＴでは、他のプラズマ処理装置が用いられてもよい。方法ＭＴでは、他の基板が処理されてもよい。
方法ＭＴは、基板Ｗが支持台１４上に載置された状態で実行される。一実施形態において方法ＭＴは、工程ＳＴａで開始されてもよい。工程ＳＴａでは、プラズマエッチングにより、膜ＥＦがエッチングされる。
工程ＳＴａでは、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマＰａが生成される。上述した基板Ｗの第１例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴａで用いられる処理ガスは、酸素含有ガスを含み得る。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス、一酸化炭素ガス、又は二酸化炭素ガスを含む。或いは、基板Ｗの第１例が処理される場合に、工程ＳＴａで用いられる処理ガスは、窒素ガス及び／又は水素ガスを含んでいてもよい。
上述した基板Ｗの第２例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが低誘電率膜である場合には、工程ＳＴａで用いられる処理ガスは、フッ素を含有するガスを含み得る。フッ素を含有するガスは、例えばフルオロカーボンガスである。フルオロカーボンガスは、例えばＣ４Ｆ８ガスである。
上述した基板Ｗの第３例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが多結晶シリコン膜である場合には、工程ＳＴａで用いられる処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含み得る。ハロゲン含有ガスは、例えばＨＢｒガス、Ｃｌ２ガス、又はＳＦ６ガスである。
上述した基板Ｗの第４例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが窒化シリコン膜である場合には、工程ＳＴａで用いられる処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスを含み得る。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えばＣＨ３Ｆガスである。
工程ＳＴａでは、図５の（ａ）に示すように、プラズマＰａからの化学種が膜ＥＦに照射されて、膜ＥＦが当該化学種によってエッチングされる。工程ＳＴａでは、膜ＥＦは、膜ＥＦの下面と膜ＥＦの上面との間の位置までエッチングされる。膜ＥＦの下面は、下地領域ＵＲと接触する膜ＥＦの面である。膜ＥＦの上面は、マスクＭＫの開口から露出された膜ＥＦの表面である。工程ＳＴａが実行されると、図５の（ｂ）に示すように、膜ＥＦに開口ＯＰが形成される。開口ＯＰは、膜ＥＦの側壁面ＳＳ及び底面ＢＳによって画成される。
工程ＳＴａにおいて、制御部８０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。工程ＳＴａにおいて、制御部８０は、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。工程ＳＴａにおいて、制御部８０は、処理ガスからプラズマを生成するためにプラズマ生成部を制御する。一実施形態における工程ＳＴａでは、制御部８０は、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、第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４を制御する。
工程ＳＴａのプラズマエッチングは、後述する工程ＳＴ４のプラズマエッチングと同様のプラズマエッチングであってもよい。この場合の工程ＳＴａのプラズマエッチングの詳細及び工程ＳＴａにおける制御部８０による制御については、工程ＳＴ４の説明を参照されたい。
なお、方法ＭＴは、工程ＳＴａを含んでいなくてもよい。この場合には、方法ＭＴが適用される基板の膜ＥＦには、開口ＯＰが予め設けられる。或いは、方法ＭＴが工程ＳＴａを含んでいない場合には、図２に示す基板Ｗに対して後述する複数のサイクルＣＹが適用されてもよい。
方法ＭＴは、複数のサイクルＣＹを実行することを含む。複数のサイクルＣＹの各々は、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ４を含む。複数のサイクルＣＹは、開口を有する基板Ｗに適用される。一実施形態では、複数のサイクルＣＹは、図５の（ｂ）に示すように、側壁面ＳＳ及び底面ＢＳによって画成される開口ＯＰを有する基板Ｗに適用される。方法ＭＴを実行するために、制御部８０は、第１制御及び第２制御を各々が含む複数の制御サイクルを実行する。
工程ＳＴ１では、基板Ｗ上に前駆体層ＰＬが形成される。前駆体層ＰＬは、開口を画成する基板Ｗの表面上に形成される。一実施形態において、前駆体層ＰＬは、図６に示すように、開口ＯＰを画成する膜ＥＦの面上に形成される。膜ＥＦの面は、開口ＯＰを画成する側壁面及び底面を含む。前駆体層ＰＬは、マスクＭＫ上にも形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体は、後述する工程ＳＴ４の実行中に変質して保護領域ＰＲを形成する。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体は、保護領域ＰＲが膜ＥＦをエッチングする活性種から開口ＯＰを画成する側壁面を保護する限り、任意の前駆体であり得る。
工程ＳＴ１では、前駆体ガスが開口ＯＰを有する基板Ｗに供給される。一実施形態では、前駆体ガスは内部空間１０ｓに供給される。工程ＳＴ１では、前駆体ガスと共にキャリアガスが供給されてもよい。キャリアガスは、不活性ガスであり得る。不活性ガスは、例えば希ガス又は窒素ガスである。工程ＳＴ１の実行中には、チャンバ１０内でプラズマは生成されない。
上述した基板Ｗの第１例〜第４例の何れが処理される場合であっても、工程ＳＴ１で用いられる前駆体ガスは、シリコン含有ガス又は金属含有ガスである。シリコン含有ガスは、前駆体としてシリコン含有物を含む。シリコン含有ガスは、例えばアミノシランガスである。金属含有ガスは、前駆体として金属含有物を含む。金属含有物は、例えばタングステン又はチタンを含む。金属含有ガスは、例えばタングステン含有ガス又はチタン含有ガスである。タングステン含有ガスは、六フッ化タングステンガス、六塩化タングステンガスといったハロゲン化タングステンガスであり得る。チタン含有ガスは、四フッ化チタンガス、四塩化チタンガスといったハロゲン化チタンガスであり得る。
工程ＳＴ１において、制御部８０は、第１制御を実行する。第１制御において、制御部８０は、前駆体ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御する。第１制御において、制御部８０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。第１制御において、制御部８０は、前駆体ガスと共にキャリアガスをチャンバ１０内に供給してもよい。キャリアガスは、不活性ガスである。不活性ガスは、例えば希ガス又は窒素ガスである。
方法ＭＴでは、工程ＳＴ１と工程ＳＴ４との間に、工程ＳＴ２が実行されてもよい。工程ＳＴ２では、内部空間１０ｓのパージが実行される。工程ＳＴ２では、制御部８０は、内部空間１０ｓの排気を実行するように排気装置５０を制御する。工程ＳＴ２では、制御部８０は、チャンバ１０内に不活性ガスを供給するようにガス供給部ＧＳを制御してもよい。工程ＳＴ２の実行により、チャンバ１０内の前駆体ガスが不活性ガスに置換される。工程ＳＴ２の実行により、基板Ｗ上に吸着している過剰な前駆体が除去されてもよい。この場合には、工程ＳＴ１の前駆体ガスの供給と工程ＳＴ２のパージの結果、前駆体層ＰＬが形成される。前駆体層ＰＬは、単分子層であってもよい。
複数のサイクルＣＹの各々では、工程ＳＴ４は、工程ＳＴ１の後に実行される。図１に示すように、一実施形態では、工程ＳＴ２の後に工程ＳＴ４が実行されてもよい。工程ＳＴ４では、プラズマエッチングにより膜ＥＦがエッチングされる。工程ＳＴ４では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマＰ４が生成される。工程ＳＴ４では、図７の（ａ）に示すようにプラズマＰ４からの活性種が膜ＥＦに照射され、図７の（ｂ）に示すように膜ＥＦがエッチングされる。工程ＳＴ４では、膜ＥＦをエッチングする化学種又はプラズマＰ４からの別の化学種と前駆体層ＰＬに含まれる前駆体とが反応する。その結果、前駆体層ＰＬから保護領域ＰＲが形成される。保護領域ＰＲは、開口を画成する基板Ｗの側壁面上で延在する。
上述した基板Ｗの第１例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、酸素含有ガスを含み得る。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス、一酸化炭素ガス、又は二酸化炭素ガスを含む。処理ガスは、硫化カルボニルガスを更に含んでいてもよい。基板Ｗの第１例が処理される場合には、プラズマＰ４からの酸素化学種によって膜ＥＦがエッチングされる。また、プラズマＰ４からの酸素化学種と前駆体層ＰＬに含まれる前駆体との反応により保護領域ＰＲが形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体がシリコン含有物である場合には、保護領域ＰＲは酸化シリコンから形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体が金属含有物である場合には、保護領域ＰＲは金属酸化物（例えば酸化タングステン又は酸化チタン）から形成される。
上述した基板Ｗの第２例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが低誘電率膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、フッ素及び窒素を含む。例えば、処理ガスは、フルオロカーボンガス及び窒素含有ガスを含む。フルオロカーボンガスは、例えばＣ４Ｆ８ガスである。窒素含有ガスは、例えば窒素ガス（Ｎ２ガス）である。処理ガスは、希ガス（例えばＡｒガス）及び酸素ガス（Ｏ２ガス）を更に含んでいてもよい。基板Ｗの第２例が処理される場合には、プラズマＰ４からのフッ素化学種及び窒素化学種によって膜ＥＦがエッチングされる。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体がシリコン含有物である場合には、工程ＳＴ４において、プラズマＰ４からの窒素化学種と前駆体層ＰＬに含まれるシリコン含有物との反応により保護領域ＰＲが形成される。この場合には、保護領域ＰＲは窒化シリコンから形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体が金属含有物である場合には、工程ＳＴ４において、プラズマＰ４からの酸素化学種と前駆体層ＰＬに含まれる金属含有物との反応により保護領域ＰＲが形成される。この場合には、保護領域ＰＲは金属酸化物（例えば酸化タングステン又は酸化チタン）から形成される。なお、プラズマＰ４からの酸素化学種は、工程ＳＴ４で基板Ｗ上に形成される炭素含有堆積物の量を減少させる。
上述した基板Ｗの第３例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが多結晶シリコン膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスを含み得る。ハロゲン含有ガスは、ＨＢｒガス、Ｃｌ２ガス、又はＳＦ６ガスである。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス、一酸化炭素ガス、又は二酸化炭素ガスを含む。基板Ｗの第３例が処理される場合には、プラズマＰ４からのハロゲン化学種によって膜ＥＦがエッチングされる。また、プラズマＰ４からの酸素化学種と前駆体層ＰＬに含まれる前駆体との反応により保護領域ＰＲが形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体がシリコン含有物である場合には、保護領域ＰＲは酸化シリコンから形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体が金属含有物である場合には、保護領域ＰＲは金属酸化物（例えば酸化タングステン又は酸化チタン）から形成される。
上述した基板Ｗの第４例が処理される場合、即ち基板Ｗの膜ＥＦが窒化シリコン膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス及び酸素含有ガスを含み得る。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えばＣＨ３Ｆガスである。酸素含有ガスは、例えば酸素ガス、一酸化炭素ガス、又は二酸化炭素ガスを含む。処理ガスは、希ガス（例えばＡｒガス）を更に含んでいてもよい。基板Ｗの第４例が処理される場合には、処理ガス中のハイドロフルオロカーボンガスから形成された化学種によって、膜ＥＦがエッチングされる。また、プラズマＰ４からの酸素化学種と前駆体層ＰＬに含まれる前駆体との反応により保護領域ＰＲが形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体がシリコン含有物である場合には、保護領域ＰＲは酸化シリコンから形成される。前駆体層ＰＬに含まれる前駆体が金属含有物である場合には、保護領域ＰＲは金属酸化物（例えば酸化タングステン又は酸化チタン）から形成される。なお、プラズマＰ４からの酸素化学種は、工程ＳＴ４で基板Ｗ上に形成される炭素含有堆積物の量を減少させる。
工程ＳＴ４において、制御部８０は、第２制御を実行する。第２制御において、制御部８０は、処理ガスを内部空間１０ｓに供給するようにガス供給部ＧＳを制御する。第２制御において、制御部８０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。第２制御において、制御部８０は、処理ガスからプラズマを生成するためにプラズマ生成部を制御する。一実施形態における第２制御では、制御部８０は、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、第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４を制御する。
方法ＭＴでは、保護領域ＰＲは、開口ＯＰを画成する膜ＥＦの側壁面上に形成される。前駆体層ＰＬから保護領域ＰＲを形成する処理は、膜ＥＦのエッチングと同時に行われる。保護領域ＰＲは、膜ＥＦをエッチングする化学種から膜ＥＦの側壁面を保護する。したがって、膜ＥＦをエッチングする化学種によって側壁面がエッチングされて、開口ＯＰが横方向（即ち、膜ＥＦの膜厚方向に直交する方向）に拡がることが抑制される。
方法ＭＴでは、工程ＳＴ４の実行後に、工程ＳＴ５が実行されてもよい。工程ＳＴ５では、内部空間１０ｓのパージが実行される。工程ＳＴ５は、工程ＳＴ２と同様の工程である。
一実施形態では、各サイクルＣＹの実行の後に工程ＳＴ６が実行されてもよい。工程ＳＴ６では、工程ＳＴ７を実行するか否かが判定される。工程ＳＴ７は、それが実行されるべき場合には、工程ＳＴ６の次に実行される。一方、工程ＳＴ７を実行しない場合には、処理は工程ＳＴ８に移る。即ち、一実施形態では、複数のサイクルＣＹのうち少なくとも二つのサイクルＣＹの間において、工程ＳＴ７が実行される。
工程ＳＴ７では、プラズマエッチングにより保護領域ＰＲの厚さが減少される。工程ＳＴ７では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが生成される。工程ＳＴ７で用いられる処理ガスは、保護領域ＰＲをエッチングする化学種を含む。この化学種は、限定されるものではないが、保護領域ＰＲを、マスクＭＫ及び膜ＥＦに対して選択的にエッチングする化学種であり得る。なお、工程ＳＴ７において、保護領域ＰＲは、部分的に除去され得る。或いは、工程ＳＴ７において、保護領域ＰＲの全体が除去されてもよい。
工程ＳＴ７において、制御部８０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。工程ＳＴ７において、制御部８０は、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。工程ＳＴ７において、制御部８０は、処理ガスからプラズマを生成するためにプラズマ生成部を制御する。一実施形態における工程ＳＴ７では、制御部８０は、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、第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４を制御する。
複数のサイクルＣＹの実行が進行するにつれて、図８の（ａ）に示すように、開口ＯＰの上端の幅を狭めるように保護領域ＰＲの厚さが増加し得る。工程ＳＴ７が少なくとも二つのサイクルＣＹの間で実行されると、図８の（ｂ）に示すように、保護領域ＰＲ厚さが減少される。その結果、工程ＳＴ７の後で実行される工程ＳＴ４においてプラズマＰ４からのイオンが開口ＯＰの深部に到達し易くなる。したがって、開口ＯＰの幅が深部において狭くなることが抑制され得る。
工程ＳＴ８では、停止条件が満たされているか否かが判定される。停止条件は、複数のサイクルＣＹの実行が終了している場合に、満たされるものと判定される。換言すると、サイクルＣＹを更に実行すべき場合には、停止条件は満たされない。工程ＳＴ８において、停止条件が満たされていないと判定されると、サイクルＣＹが再び実行される。サイクルＣＹの再度の実行において、制御部８０は、第１制御及び第２制御を含む制御サイクルを再び実行する。複数のサイクルＣＹの実行の進行に伴い、開口ＯＰの深さが増大される。また、複数のサイクルＣＹの実行の進行に伴い、保護領域ＰＲが開口ＯＰを画成する側壁面に沿って開口ＯＰの深さ方向に拡張される。工程ＳＴ８において、停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴは終了する。一実施形態においては、方法ＭＴが終了すると、図９に示すように、開口ＯＰは、下地領域ＵＲの表面に達する。
図１に示すように、複数のサイクルＣＹの各々は、工程ＳＴ３を更に含む。工程ＳＴ３では、支持台１４上に載置されている基板Ｗの温度が調整される。工程ＳＴ３において調整された基板Ｗの温度は、工程ＳＴ４の実行中に維持され得る。複数のサイクルＣＹの各々において、工程ＳＴ３の基板Ｗの温度の調整は、工程ＳＴ４より前に又は工程ＳＴ４の開始と同時に開始される。図１では、工程ＳＴ３は、工程ＳＴ２と工程ＳＴ４との間で開始されている。工程ＳＴ３は、工程ＳＴ１の前又は工程ＳＴ１の実行開始時点以降に開始されてもよい。
複数のサイクルＣＹのうち少なくとも一つのサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ３で調整された基板Ｗの温度と複数のサイクルＣＹのうち少なくとも一つの別のサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ３で調整された基板Ｗの温度は、互いに異なる温度に設定される。即ち、少なくとも一つのサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ４の実行中の基板Ｗの温度と少なくとも一つの別のサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ４の実行中の基板Ｗの温度は、互いに異なる温度に設定される。工程ＳＴ３の実行のために、制御部８０は、プラズマ処理装置１の上述の温度調整機構を制御する。工程ＳＴ４の実行中の基板Ｗの温度が高いほど、自発反応による膜ＥＦの横方向へのエッチング量が増加する。したがって、少なくとも一つのサイクルＣＹにおける膜ＥＦの横方向へのエッチング量と少なくとも一つの別のサイクルＣＹにおける膜ＥＦの横方向へのエッチング量を個別に制御することが可能となる。故に、膜ＥＦに形成される開口ＯＰの幅を、開口ＯＰの深さ方向において制御することが可能となる。
一実施形態において、少なくとも一つの別のサイクルＣＹは、少なくとも一つのサイクルＣＹの後に実行されてもよい。少なくとも一つの別のサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ４の実行中の基板Ｗの温度は、少なくとも一つのサイクルＣＹに含まれる工程ＳＴ４の実行中の基板Ｗの温度よりも高い温度に設定されてもよい。一実施形態において、少なくとも一つの別のサイクルＣＹは、少なくとも一つのサイクルＣＹにおいてエッチングされる膜ＥＦの深さ方向の位置よりも深い位置において膜ＥＦをエッチングするときに実行されてもよい。これらの実施形態によれば、開口ＯＰ内での保護領域ＰＲの幅が増加した後に膜ＥＦの横方向へのエッチング量を増加させることができる。その結果、深さ方向における開口ＯＰの幅の均一性が高められ得る。
一実施形態では、複数のサイクルＣＹは、基板Ｗをチャンバ１０から取り出さずに実行されてもよい。即ち、複数のサイクルＣＹは、単一のプラズマ処理装置のチャンバ内に連続して維持される減圧された空間内で基板Ｗを当該チャンバから取り出さずに実行されてもよい。この実施形態によれば、方法ＭＴのスループットが高くなる。
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、工程ＳＴ１の実行に用いられる装置と工程ＳＴ４の実行に用いられるプラズマ処理装置は、異なる装置であってもよい。工程ＳＴａの実行に用いられるプラズマ装置も、工程ＳＴ１の実行に用いられる装置と工程ＳＴ４の実行に用いられるプラズマ処理装置と異なっていてもよい。
また、方法ＭＴの実行に用いられるプラズマ処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。例えば、方法ＭＴの実行に用いられるプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１以外の容量結合型のプラズマ処理装置であってもよい。方法ＭＴの実行に用いられる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ってもよい。
また、複数のサイクルＣＹの各々（又はその中の工程ＳＴ４）の実行中の基板Ｗの温度は、複数のサイクルＣＹに含まれる他のサイクル（又はその中の工程ＳＴ４）の実行中の基板Ｗの温度と同一の温度に設定されてもよい。即ち、複数のサイクルＣＹは、基板Ｗの温度を変更せずに実行されてもよい。また、方法ＭＴにおいて、工程ＳＴ１と工程ＳＴ４は、一回だけ実行されてもよい。即ち、方法ＭＴにおいて、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ４を含むシーケンスが１回だけ実行されてもよい。
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。
ＭＴ…方法、ＣＹ…サイクル、ＥＦ…膜、ＯＰ…開口、ＳＳ…側壁面、ＢＳ…底面、ＰＬ…前駆体層、ＰＲ…保護領域、Ｐ４…プラズマ。

Claims (17)

  1. 膜をエッチングする方法であって、前記膜を有する基板は開口を画成する側壁面及び底面を有しており、該方法は、
    前記基板に前駆体ガスを供給することにより、前記基板上に前駆体層を形成する工程と、
    処理ガスから形成されたプラズマからの化学種により前記膜をエッチングする工程であり、該エッチングによって前記開口の深さを増加させ、且つ、前記化学種又は前記プラズマからの別の化学種により前記前駆体層から保護領域を形成する、該工程と、
    を含み、
    前駆体層を形成する前記工程及び前記膜をエッチングする前記工程を各々が含む複数のサイクルが実行され、
    前記複数のサイクルのうち少なくとも一つのサイクルに含まれる前記膜をエッチングする前記工程の実行中の前記基板の温度と前記複数のサイクルのうち少なくとも一つの別のサイクルに含まれる前記膜をエッチングする前記工程の実行中の前記基板の温度が、互いに異なる温度に設定される、
    方法。
  2. 前記少なくとも一つの別のサイクルは、前記少なくとも一つのサイクルの後に実行され、
    前記少なくとも一つの別のサイクルに含まれる前記膜をエッチングする前記工程の実行中の前記基板の前記温度は、前記少なくとも一つのサイクルに含まれる前記膜をエッチングする前記工程の実行中の前記基板の前記温度よりも高い温度に設定される、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記少なくとも一つの別のサイクルは、前記少なくとも一つのサイクルにおいてエッチングされる前記膜の深さ方向の位置よりも深い位置において前記膜をエッチングするときに実行される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記複数のサイクルの実行の進行に伴い、前記保護領域が前記開口を画成する側壁面に沿って前記開口の深さ方向に拡張される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記基板は、前記膜上に設けられたマスクを更に有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記複数のサイクルのうち少なくとも二つのサイクルの間で、プラズマエッチングにより前記保護領域の厚さを減少させる工程を更に含む請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記複数のサイクルを実行する前に、前記膜に前記開口を形成する工程を更に含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
  8. 前記複数のサイクルは、単一のプラズマ処理装置のチャンバ内に連続して維持される減圧された空間内で前記基板を該チャンバから取り出さずに実行される、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記プラズマ処理装置は、容量結合型プラズマ処理装置であり、
    前記チャンバと、
    下部電極を含み、前記チャンバ内で前記基板を支持するように構成された支持台と、
    前記前駆体ガス及び前記処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
    前記支持台の上方に設けられた上部電極と、
    プラズマを生成するための第１の高周波電力を前記上部電極に供給するように構成された第１の高周波電源と、
    基板にイオンを引き込むための第２の高周波電力を前記下部電極に供給するように構成された第２の高周波電源と、
    を備える、請求項８に記載の方法。
  10. 前記膜は、有機膜であり、
    前記膜をエッチングする前記化学種は、酸素化学種を含み、
    前記酸素化学種によって前記前駆体層に含まれる前駆体が酸化される、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 前記前駆体はシリコン又は金属を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記膜は、シリコン、炭素、酸素、及び水素を含む低誘電率膜であり、
    前記前駆体層に含まれる前駆体は、シリコンを含み、
    前記膜をエッチングする前記化学種は、フッ素化学種及び窒素化学種を含み、
    前記窒素化学種によって前記前駆体が窒化される、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  13. 前記膜は、シリコン、炭素、酸素、及び水素を含む低誘電率膜であり、
    前記前駆体層に含まれる前駆体は、金属を含み、
    前記膜をエッチングする前記化学種は、フッ素化学種及び窒素化学種を含み、
    前記別の化学種は、酸素化学種を含む、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  14. 前記膜は、多結晶シリコン膜であり、
    前記前駆体層に含まれる前駆体は、シリコン又は金属を含み、
    前記膜をエッチングする前記化学種は、ハロゲン化学種を含み、
    前記別の化学種は、酸素化学種を含む、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  15. 前記膜は、窒化シリコン膜であり、
    前記前駆体層に含まれる前駆体は、シリコン又は金属を含み、
    前記膜をエッチングする前記化学種は、前記処理ガス中のハイドロフルオロカーボンから形成される化学種を含み、
    前記別の化学種は、酸素化学種を含む、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  16. 前記金属はタングステン又はチタンである、請求項１１、１３、１４、又は１５に記載の方法。
  17. チャンバと、
    前記チャンバ内で基板を支持するように構成された支持台と、
    前駆体ガス及び処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
    前記処理ガスのプラズマを生成するよう構成されたプラズマ生成部と、
    前記支持台上に載置された基板の温度を調整するように構成された温度調整機構と、
    前記ガス供給部、前記プラズマ生成部、及び前記温度調整機構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、
    第１制御及び第２制御を各々が含む複数の制御サイクルを実行し、
    前記支持台上に載置された基板上に前駆体層を形成するために、前記チャンバ内に前記前駆体ガスを供給するように、前記第１制御において前記ガス供給部を制御し、
    前記基板が提供する開口の深さを該基板の膜をエッチングすることにより増加させ、且つ、前記前駆体層を変質させて保護領域を形成するために、前記チャンバ内に前記処理ガスを供給し、且つ、該チャンバ内で該処理ガスのプラズマを生成するように、前記第２制御において前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御し、
    前記複数の制御サイクルのうち少なくとも一つの制御サイクルに含まれる前記第２制御の実行中の前記基板の温度と前記複数の制御サイクルのうち少なくとも一つの別の制御サイクルに含まれる前記第２制御の実行中の前記基板の温度を互いに異なる温度に設定するように前記温度調整機構を制御する、
    ように構成されている、
    プラズマ処理装置。
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