JP2021114551A - Etching method and plasma processing device - Google Patents

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光紘 岩野
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郁弥 高田
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Abstract

To provide a technique for etching a region formed from silicon oxide with a high throughput selectively rather than a region formed from silicon nitride.SOLUTION: An etching method according to an exemplary form hereof comprises a step of etching a first region formed from silicon oxide. The step of etching the first region is performed in a period which includes the time when a second region formed from silicon nitride is exposed. In the step of etching the first region, a deposit containing fluorocarbon is formed on a substrate. In the step of etching the first region, inert gas ions are supplied to the substrate to cause a reaction of the fluorocarbon in the deposit with the silicon oxide in the first region. The etching method further comprises the step of etching the first region by chemical species from plasma of a second process gas containing a hydrofluorocarbon gas and a CO gas.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示の例示的実施形態は、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。 An exemplary embodiment of the present disclosure relates to an etching method and a plasma processing apparatus.

基板の加工には、プラズマエッチングが用いられている。プラズマエッチングは、例えばシリコン酸化膜をエッチングするために用いられている。また、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的にエッチングする技術が提案されている。このような技術は、特許文献１に記載されている。 Plasma etching is used to process the substrate. Plasma etching is used, for example, to etch a silicon oxide film. Further, a technique has been proposed in which a region formed of silicon oxide is selectively etched with respect to a region formed of silicon nitride. Such a technique is described in Patent Document 1.

特開２０１５−１７３２４０号公報JP-A-2015-173240

本開示は、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングする技術を提供する。 The present disclosure provides a technique for selectively etching a region formed of silicon oxide with respect to a region formed of silicon nitride with high throughput.

一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行される。第１領域をエッチングする工程は、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、希ガスから形成されたプラズマからのイオンを基板に供給することにより、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程を更に含む。エッチング方法は、第１領域を更にエッチングする工程を含む。第１領域を更にエッチングする工程では、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により第１領域がエッチングされる。 In one exemplary embodiment, an etching method is provided. The etching method includes a step of etching a first region formed of silicon oxide on a substrate. The step of etching the first region is performed during a period including when the second region formed of silicon nitride is exposed on the substrate. The step of etching the first region includes a step of forming a deposit containing fluorocarbon on the substrate by using plasma formed from the first processing gas containing fluorocarbon gas. The step of etching the first region further includes a step of causing a reaction between the fluorocarbon in the deposit and the silicon oxide in the first region by supplying ions from the plasma formed from the rare gas to the substrate. .. The etching method includes a step of further etching the first region. In the step of further etching the first region, the first region is etched by the chemical species from the plasma of the second processing gas containing the hydrofluorocarbon gas and the CO gas.

一つの例示的実施形態によれば、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。 According to one exemplary embodiment, it is possible to selectively etch a region formed of silicon oxide with respect to a region formed of silicon nitride with high throughput.

一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の流れ図である。It is a flow chart of the etching method which concerns on one example embodiment. 一例の基板の部分拡大断面図である。It is a partially enlarged sectional view of the substrate of one example. 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。It is a figure which shows typically the plasma processing apparatus which concerns on one exemplary embodiment. 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。It is an enlarged cross-sectional view of the electrostatic chuck in the plasma processing apparatus which concerns on one exemplary embodiment. 図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１１の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。It is a partially enlarged cross-sectional view of the substrate of an example of the state after the execution of the step ST11 of the etching method shown in FIG. 図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１２の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。It is a partially enlarged cross-sectional view of the substrate of an example of the state after the execution of the step ST12 of the etching method shown in FIG. 図１に示すエッチング方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate to which the etching method shown in FIG. 1 is applied. 第２の実験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the 2nd experiment.

以下、種々の例示的実施形態について説明する。 Hereinafter, various exemplary embodiments will be described.

一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行される。第１領域をエッチングする工程は、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程を含む。第１領域をエッチングする工程は、希ガスから形成されたプラズマからのイオンを基板に供給することにより、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程を更に含む。エッチング方法は、第１領域を更にエッチングする工程を含む。第１領域を更にエッチングする工程では、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により第１領域がエッチングされる。 In one exemplary embodiment, an etching method is provided. The etching method includes a step of etching a first region formed of silicon oxide on a substrate. The step of etching the first region is performed during a period including when the second region formed of silicon nitride is exposed on the substrate. The step of etching the first region includes a step of forming a deposit containing fluorocarbon on the substrate by using plasma formed from the first processing gas containing fluorocarbon gas. The step of etching the first region further includes a step of causing a reaction between the fluorocarbon in the deposit and the silicon oxide in the first region by supplying ions from the plasma formed from the rare gas to the substrate. .. The etching method includes a step of further etching the first region. In the step of further etching the first region, the first region is etched by the chemical species from the plasma of the second processing gas containing the hydrofluorocarbon gas and the CO gas.

上記実施形態では、第１領域のエッチング中に第２領域が露出するときには、堆積物により第２領域が保護される。また、第２の処理ガスから生成されたプラズマを用いたエッチングにより、第１領域は比較的高速に、且つ、第２領域に対して選択的にエッチングされる。したがって、上記実施形態によれば、酸化シリコンから形成された領域を窒化シリコンから形成された領域に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。 In the above embodiment, when the second region is exposed during etching of the first region, the second region is protected by deposits. Further, the first region is selectively etched with respect to the second region at a relatively high speed by etching using plasma generated from the second processing gas. Therefore, according to the above embodiment, it is possible to selectively etch the region formed of silicon oxide with respect to the region formed of silicon nitride with high throughput.

一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３ガスであってもよい。 In one exemplary embodiment, the hydrofluorocarbon gas may be a CHF 3 gas.

一つの例示的実施形態において、基板は、マスクを更に有していてもよい。 In one exemplary embodiment, the substrate may further have a mask.

一つの例示的実施形態において、第１領域は、第２領域が提供する凹部を埋め、且つ、第２領域を覆うように、第２領域上で延在していてもよい。基板は、第１領域上に設けられたマスクを更に有していてもよい。マスクは、凹部の幅よりも広い幅を有する開口を凹部の上方で提供していてもよい。 In one exemplary embodiment, the first region may extend over the second region so as to fill the recesses provided by the second region and cover the second region. The substrate may further have a mask provided on the first region. The mask may provide an opening above the recess that is wider than the width of the recess.

一つの例示的実施形態において、マスクは金属から形成されていてもよい。マスクは、炭化タングステンから形成されていてもよい。 In one exemplary embodiment, the mask may be made of metal. The mask may be made of tungsten carbide.

一つの例示的実施形態において、第１領域を更にエッチングする工程の実行中の基板の温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。 In one exemplary embodiment, the temperature of the substrate during the step of further etching the first region may be 150 ° C. or higher and 175 ° C. or lower.

一つの例示的実施形態において、５ｎｍ以上の厚さを有する堆積物が第２領域上に形成された後に、第１領域を更にエッチングする工程が開始されてもよい。 In one exemplary embodiment, the step of further etching the first region may be initiated after deposits having a thickness of 5 nm or more have been formed on the second region.

一つの例示的実施形態において、堆積物を形成する工程と反応を生じさせる工程とが交互に実行されてもよい。 In one exemplary embodiment, the steps of forming the deposit and causing the reaction may alternate.

一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、希ガスを更に含んでいてもよい。一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｏ２ガス、及びＡｒガスを含んでいてもよい。 In one exemplary embodiment, the first treated gas may further comprise a noble gas. In one exemplary embodiment, the first process gas, C 4 F 6 gas may contain O 2 gas, and Ar gas.

別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、ガス供給部、プラズマ生成部、及び制御部を備える。基板支持器、チャンバ内に設けられている。ガス供給部は、チャンバ内にガスを供給するように構成されている。プラズマ生成部は、チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されている。制御部は、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御するように構成されている。制御部は、第１の制御、第２の制御、及び第３の制御を実行するように構成されている。これらの制御は、基板支持器によって支持された基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために実行される。第１の制御は、基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成するために、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスをチャンバ内に供給するようにガス供給部を制御し、第１の処理ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。第２の制御は、堆積物中のフルオロカーボンと第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせるために、チャンバ内に希ガスを供給するようにガス供給部を制御し、希ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。第３の制御は、第１領域を更にエッチングするために、チャンバ内にハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスを供給するようにガス供給部を制御し、第２の処理ガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御することを含む。 In another exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support, a gas supply unit, a plasma generation unit, and a control unit. It is provided in the substrate support and chamber. The gas supply unit is configured to supply gas into the chamber. The plasma generator is configured to generate plasma from the gas in the chamber. The control unit is configured to control the gas supply unit and the plasma generation unit. The control unit is configured to execute the first control, the second control, and the third control. These controls are performed to selectively etch a first region formed of silicon oxide on a substrate supported by a substrate support to a second region formed of silicon nitride on the substrate. The first control controls the gas supply unit so as to supply the first processing gas containing the fluorocarbon gas into the chamber in order to form the deposit containing the fluorocarbon on the substrate, and from the first processing gas. Includes controlling the plasma generator to generate plasma. The second control controls the gas supply unit to supply a rare gas into the chamber in order to cause a reaction between the fluorocarbon in the sediment and the silicon oxide in the first region, and plasma is generated from the rare gas. Includes controlling the plasma generator to generate. The third control controls the gas supply unit so as to supply the second processing gas containing hydrofluorocarbon gas and CO gas into the chamber in order to further etch the first region, and from the second processing gas. It includes controlling the plasma generator to generate plasma.

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。 Hereinafter, various exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts in each drawing.

図１は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の流れ図である。図１に示すエッチング方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために実行される。 FIG. 1 is a flow chart of an etching method according to an exemplary embodiment. The etching method shown in FIG. 1 (hereinafter referred to as “method MT”) is for selectively etching a first region formed of silicon oxide on a substrate with respect to a second region formed of silicon nitride on the substrate. Is executed.

図２は、一例の基板の部分拡大断面図である。方法ＭＴは、図２に示す基板Ｗに対して適用され得る。なお、方法ＭＴが適用される基板は、第１領域及び第２領域を有する限り如何なる基板であってもよい。 FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate. The method MT can be applied to the substrate W shown in FIG. The substrate to which the method MT is applied may be any substrate as long as it has a first region and a second region.

図２に示す基板Ｗは、フィン型電界効果トランジスタの製造中に得られる。図２に示す基板Ｗは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する。第１領域Ｒ１は、酸化シリコンから形成されている。第２領域Ｒ２は窒化シリコンから形成されている。図２に示す基板Ｗにおいて、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２が提供する凹部を埋め、且つ、第２領域Ｒ２を覆うように、第２領域Ｒ２上で延在している。一例として、第２領域Ｒ２が提供する凹部の深さは約１５０ｎｍであり、当該凹部の幅は約２０ｎｍである。 The substrate W shown in FIG. 2 is obtained during the manufacture of a fin-type field effect transistor. The substrate W shown in FIG. 2 has a first region R1 and a second region R2. The first region R1 is formed of silicon oxide. The second region R2 is formed of silicon nitride. In the substrate W shown in FIG. 2, the first region R1 extends on the second region R2 so as to fill the recess provided by the second region R2 and cover the second region R2. As an example, the depth of the recess provided by the second region R2 is about 150 nm, and the width of the recess is about 20 nm.

図２に示す基板Ｗは、マスクＭＫを更に有し得る。マスクＭＫは、第１領域Ｒ１上に設けられている。マスクＭＫは、開口ＭＯを提供している。開口ＭＯは、第２領域Ｒ２が提供する上述の凹部の幅よりも広い幅を有し、当該凹部の上方に設けられている。一例として、開口ＭＯの幅は６０ｎｍである。マスクＭＫは、方法ＭＴにおいて第１領域Ｒ１をマスクＭＫに対して選択的にエッチングすることが可能とする材料から形成されている。一実施形態において、マスクＭＫは、金属を含む材料から形成されていてもよい。マスクＭＫは、例えば炭化タングステンから形成される。 The substrate W shown in FIG. 2 may further have a mask MK. The mask MK is provided on the first region R1. Mask MK provides an opening MO. The opening MO has a width wider than the width of the above-mentioned recess provided by the second region R2, and is provided above the recess. As an example, the width of the opening MO is 60 nm. The mask MK is formed of a material that allows the first region R1 to be selectively etched with respect to the mask MK in the method MT. In one embodiment, the mask MK may be formed from a material containing a metal. The mask MK is formed from, for example, tungsten carbide.

図２に示す基板Ｗは、下地領域ＵＲ及び隆起領域ＲＡを更に有し得る。隆起領域ＲＡは、下地領域ＵＲから隆起するように延在している。隆起領域ＲＡは、フィン型電界効果トランジスタにおいてゲート領域を構成し得る。図２に示す基板Ｗにおいて、第２領域Ｒ２は、隆起領域ＲＡの表面及び下地領域ＵＲの表面上で延在している。 The substrate W shown in FIG. 2 may further have a base region UR and a raised region RA. The raised region RA extends so as to rise from the underlying region UR. The raised region RA may form a gate region in the fin-type field effect transistor. In the substrate W shown in FIG. 2, the second region R2 extends on the surface of the raised region RA and the surface of the base region UR.

方法ＭＴでは、プラズマ処理装置が、第１領域のエッチングのために用いられる。図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。 In Method MT, a plasma processing device is used for etching the first region. FIG. 3 is a diagram schematically showing a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment. The plasma processing device 1 shown in FIG. 3 is a capacitive coupling type plasma processing device. The plasma processing device 1 includes a chamber 10. The chamber 10 provides an internal space 10s therein.

チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、接地されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐腐食性を有する膜が施されている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。 The chamber 10 includes a chamber body 12. The chamber body 12 has a substantially cylindrical shape. The internal space 10s is provided inside the chamber body 12. The chamber body 12 is grounded. The chamber body 12 is made of, for example, aluminum. The inner wall surface of the chamber body 12 is provided with a corrosion-resistant film. The corrosion-resistant film can be a film formed of a ceramic such as aluminum oxide or yttrium oxide.

チャンバ本体１２の側壁は、通路１２ｐを提供している。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。 The side wall of the chamber body 12 provides the passage 12p. The substrate W passes through the passage 12p when being conveyed between the internal space 10s and the outside of the chamber 10. The passage 12p can be opened and closed by the gate valve 12g. The gate valve 12g is provided along the side wall of the chamber body 12.

チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、基板支持器１４を支持している。基板支持器１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。基板支持器１４は、内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。 A support portion 13 is provided on the bottom portion of the chamber body 12. The support portion 13 is formed of an insulating material. The support portion 13 has a substantially cylindrical shape. The support portion 13 extends upward from the bottom of the chamber body 12 in the internal space 10s. The support portion 13 supports the substrate support 14. The substrate support 14 is provided in the internal space 10s. The substrate support 14 is configured to support the substrate W in the internal space 10s.

基板支持器１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。基板支持器１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。 The substrate support 14 has a lower electrode 18 and an electrostatic chuck 20. The substrate support 14 may further include an electrode plate 16. The electrode plate 16 is formed of a conductor such as aluminum and has a substantially disk shape. The lower electrode 18 is provided on the electrode plate 16. The lower electrode 18 is formed of a conductor such as aluminum and has a substantially disk shape. The lower electrode 18 is electrically connected to the electrode plate 16.

下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。チラーユニット及び下部電極１８は、温度制御機構を構成し得る。 A flow path 18f is provided inside the lower electrode 18. A heat exchange medium (for example, a refrigerant) is supplied to the flow path 18f from a chiller unit 22 provided outside the chamber 10 via a pipe 22a. The heat exchange medium supplied to the flow path 18f is returned to the chiller unit 22 via the pipe 22b. In the plasma processing apparatus 1, the temperature of the substrate W placed on the electrostatic chuck 20 is adjusted by heat exchange between the heat exchange medium and the lower electrode 18. The chiller unit and the lower electrode 18 may form a temperature control mechanism.

図４は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置における静電チャックの拡大断面図である。以下、図３及び図４を参照する。静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。基板Ｗは、静電チャック２０の上面の上に載置される。静電チャック２０は、本体２０ｍ及び電極２０ｅを有する。本体２０ｍは、略円盤形状を有しており、誘電体から形成されている。電極２０ｅは、膜状の電極であり、本体２０ｍ内に設けられている。電極２０ｅは、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。電極２０ｅに直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of an electrostatic chuck in the plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment. Hereinafter, reference is made to FIGS. 3 and 4. The electrostatic chuck 20 is provided on the lower electrode 18. The substrate W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 20. The electrostatic chuck 20 has a main body 20m and an electrode 20e. The main body 20 m has a substantially disk shape and is formed of a dielectric material. The electrode 20e is a film-shaped electrode and is provided in the main body 20m. The electrode 20e is connected to the DC power supply 20p via the switch 20s. When a voltage from the DC power supply 20p is applied to the electrode 20e, an electrostatic attraction is generated between the electrostatic chuck 20 and the substrate W. The substrate W is attracted to the electrostatic chuck 20 by the generated electrostatic attraction and is held by the electrostatic chuck 20.

基板支持器１４は、一つ以上のヒータＨＴを有していてもよい。上述の温度制御機構は、一つ以上のヒータＨＴを含み得る。一つ以上のヒータＨＴの各々は、抵抗加熱素子であり得る。プラズマ処理装置１は、ヒータコントローラＨＣを更に備え得る。一つ以上のヒータＨＴの各々は、ヒータコントローラＨＣから個別に与えられる電力に応じて発熱する。その結果、基板支持器１４上の基板Ｗの温度が調整される。一実施形態においては、基板支持器１４は、複数のヒータＨＴを有している。複数のヒータＨＴは、静電チャック２０の中に設けられている。 The substrate support 14 may have one or more heaters HT. The temperature control mechanism described above may include one or more heater HTs. Each of the one or more heater HTs can be a resistance heating element. The plasma processing device 1 may further include a heater controller HC. Each of the one or more heaters HT generates heat according to the electric power individually applied from the heater controller HC. As a result, the temperature of the substrate W on the substrate support 14 is adjusted. In one embodiment, the substrate support 14 has a plurality of heaters HT. The plurality of heaters HT are provided in the electrostatic chuck 20.

基板支持器１４の周縁部上には、基板Ｗのエッジを囲むように、エッジリングＥＲが配置される。基板Ｗは、静電チャック２０上且つエッジリングＥＲによって囲まれた領域内に配置される。エッジリングＥＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させるために利用される。エッジリングＥＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。 An edge ring ER is arranged on the peripheral edge of the substrate support 14 so as to surround the edge of the substrate W. The substrate W is arranged on the electrostatic chuck 20 and in the region surrounded by the edge ring ER. The edge ring ER is used to improve the in-plane uniformity of the plasma treatment with respect to the substrate W. The edge ring ER can be formed from, but not limited to, silicon, silicon carbide, or quartz.

プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２４を提供している。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間の間隙に供給する。 The plasma processing apparatus 1 provides a gas supply line 24. The gas supply line 24 supplies heat transfer gas (for example, He gas) from the heat transfer gas supply mechanism to the gap between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the back surface of the substrate W.

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。 The plasma processing device 1 further includes an upper electrode 30. The upper electrode 30 is provided above the substrate support 14. The upper electrode 30 is supported on the upper part of the chamber body 12 via the member 32. The member 32 is made of an insulating material. The upper electrode 30 and the member 32 close the upper opening of the chamber body 12.

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。 The upper electrode 30 may include a top plate 34 and a support 36. The lower surface of the top plate 34 is the lower surface on the side of the internal space 10s, and defines the internal space 10s. The top plate 34 can be formed of a low resistance conductor or semiconductor having low Joule heat. A plurality of gas discharge holes 34a are formed in the top plate 34. The plurality of gas discharge holes 34a penetrate the top plate 34 in the plate thickness direction.

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。 The support 36 supports the top plate 34 in a detachable manner. The support 36 is formed of a conductive material such as aluminum. A gas diffusion chamber 36a is provided inside the support 36. A plurality of gas holes 36b are formed in the support 36. The plurality of gas holes 36b extend downward from the gas diffusion chamber 36a. The plurality of gas holes 36b communicate with each of the plurality of gas discharge holes 34a. A gas introduction port 36c is formed in the support 36. The gas introduction port 36c is connected to the gas diffusion chamber 36a. A gas supply pipe 38 is connected to the gas introduction port 36c.

ガス供給管３８には、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部ＧＳを構成する。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。 A gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a valve group 41, a flow rate controller group 42, and a valve group 43. The gas source group 40, the valve group 41, the flow rate controller group 42, and the valve group 43 constitute the gas supply unit GS. The gas source group 40 includes a plurality of gas sources. The plurality of gas sources in the gas source group 40 include a plurality of gas sources used in the method MT. Each of the valve group 41 and the valve group 43 includes a plurality of on-off valves. The flow rate controller group 42 includes a plurality of flow rate controllers. Each of the plurality of flow rate controllers in the flow rate controller group 42 is a mass flow controller or a pressure-controlled flow rate controller. Each of the plurality of gas sources of the gas source group 40 is a gas supply pipe via a corresponding on-off valve of the valve group 41, a corresponding flow rate controller of the flow rate controller group 42, and a corresponding on-off valve of the valve group 43. It is connected to 38.

プラズマ処理装置１は、シールド４６を更に備え得る。シールド４６は、チャンバ本体１２の内壁面に沿って着脱自在に設けられている。さらに、シールド４６は、支持部１３の外周に沿って延在し得る。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。 The plasma processing device 1 may further include a shield 46. The shield 46 is detachably provided along the inner wall surface of the chamber body 12. Further, the shield 46 may extend along the outer circumference of the support portion 13. The shield 46 prevents etching by-products from adhering to the chamber body 12. The shield 46 is constructed, for example, by forming a corrosion-resistant film on the surface of a member made of aluminum. The corrosion resistant film can be a film formed of a ceramic such as yttrium oxide.

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。 A baffle plate 48 is provided between the support portion 13 and the side wall of the chamber body 12. The baffle plate 48 is constructed, for example, by forming a corrosion-resistant film on the surface of a member made of aluminum. The corrosion resistant film can be a film formed of a ceramic such as yttrium oxide. A plurality of through holes are formed in the baffle plate 48. An exhaust port 12e is provided below the baffle plate 48 and at the bottom of the chamber body 12. An exhaust device 50 is connected to the exhaust port 12e via an exhaust pipe 52. The exhaust device 50 has a vacuum pump such as a pressure regulating valve and a turbo molecular pump.

プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４は、プラズマ生成部を構成する。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した第１の周波数を有する。第１の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための整合回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。 The plasma processing device 1 further includes a first high frequency power supply 62 and a second high frequency power supply 64. The first high frequency power supply 62 and / or the second high frequency power supply 64 constitutes a plasma generation unit. The first high frequency power supply 62 is a power supply that generates the first high frequency power. The first high frequency power has a first frequency suitable for plasma generation. The first frequency is, for example, a frequency in the range of 27 MHz to 100 MHz. The first high frequency power supply 62 is connected to the lower electrode 18 via the matching unit 66 and the electrode plate 16. The matching device 66 has a matching circuit for matching the output impedance of the first high-frequency power supply 62 with the input impedance on the load side (lower electrode 18 side). The first high frequency power supply 62 may be connected to the upper electrode 30 via the matching device 66.

第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力は基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）の入力インピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、プラズマは、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いて生成されてもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。この場合には、プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えていなくてもよい。 The second high frequency power supply 64 is a power supply that generates the second high frequency power. The second high frequency power has a second frequency lower than the first frequency. When the second high frequency power is used together with the first high frequency power, the second high frequency power is used as a high frequency power for bias for drawing ions into the substrate W. The second frequency is, for example, a frequency in the range of 400 kHz to 13.56 MHz. The second high frequency power supply 64 is connected to the lower electrode 18 via the matching unit 68 and the electrode plate 16. The matching device 68 has a circuit for matching the output impedance of the second high-frequency power supply 64 with the input impedance on the load side (lower electrode 18 side). The plasma may be generated by using the second high frequency power without using the first high frequency power, that is, by using only a single high frequency power. In this case, the frequency of the second high frequency power may be a frequency larger than 13.56 MHz, for example, 40 MHz. In this case, the plasma processing device 1 does not have to include the first high frequency power supply 62 and the matching device 66.

プラズマ処理装置１は、直流電源７０を更に備え得る。直流電源７０は、上部電極３０に接続されている。直流電源７０は、負の直流電圧を発生し、当該直流電圧を上部電極３０に印加するように構成されている。 The plasma processing device 1 may further include a DC power supply 70. The DC power supply 70 is connected to the upper electrode 30. The DC power supply 70 is configured to generate a negative DC voltage and apply the DC voltage to the upper electrode 30.

プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の可視化された稼働状況を表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、方法ＭＴがプラズマ処理装置１で実行される。 The plasma processing device 1 may further include a control unit 80. The control unit 80 may be a computer including a storage unit such as a processor and a memory, an input device, a display device, a signal input / output interface, and the like. The control unit 80 controls each unit of the plasma processing device 1. In the control unit 80, the operator can perform a command input operation or the like in order to manage the plasma processing device 1 by using the input device. Further, the control unit 80 can display the visualized operating status of the plasma processing device 1 by the display device. Further, a control program and recipe data are stored in the storage unit of the control unit 80. The control program is executed by the processor of the control unit 80 in order to execute various processes in the plasma processing device 1. The method MT is executed in the plasma processing device 1 by the processor of the control unit 80 executing the control program and controlling each part of the plasma processing device 1 according to the recipe data.

以下、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、プラズマ処理装置１を用いて図２に示す基板Ｗにそれが適用される場合を例にとって、方法ＭＴについて説明する。以下の説明では、図１に加えて、図５、図６、及び図７を参照する。図５は、図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１１の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。図６は、図１に示すエッチング方法の工程ＳＴ１２の実行後の状態の一例の基板の部分拡大断面図である。図７は、図１に示すエッチング方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図である。 Hereinafter, the method MT will be described in detail. In the following, the method MT will be described by taking the case where the plasma processing apparatus 1 is applied to the substrate W shown in FIG. 2 as an example. In the following description, in addition to FIG. 1, FIGS. 5, 6, and 7 will be referred to. FIG. 5 is a partially enlarged cross-sectional view of a substrate which is an example of a state after the execution of the step ST11 of the etching method shown in FIG. FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of a substrate which is an example of a state after the execution of the step ST12 of the etching method shown in FIG. FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate to which the etching method shown in FIG. 1 is applied.

方法ＭＴは、基板Ｗが基板支持器１４上に載置された状態で実行される。図１に示すように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含む。工程ＳＴ１は、第２領域Ｒ２が露出するときを含む期間において実行される。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の後に実行される。 Method MT is performed with the substrate W mounted on the substrate support 14. As shown in FIG. 1, the method MT includes step ST1 and step ST2. Step ST1 is performed during a period including when the second region R2 is exposed. Step ST2 is executed after step ST1.

工程ＳＴ１は、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含む。工程ＳＴ１１では、図５に示すように、基板Ｗ上に堆積物ＤＰが形成される。堆積物ＤＰは、フルオロカーボン（又はそのラジカル）を含む。基板Ｗ上に堆積物ＤＰを形成するために、工程ＳＴ１１では、第１の処理ガスからプラズマが生成される。第１の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスは、例えばＣ４Ｆ６ガス又はＣ４Ｆ８ガスである。第１の処理ガスは、希ガスを更に含んでいてもよい。第１の処理ガスは、Ｏ２ガスを更に含んでいてもよい。一実施形態では、第１の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｏ２ガス、及びＡｒガスを含む混合ガスである。工程ＳＴ１１では、フルオロカーボン（又はそのラジカル）が、第１の処理ガスから生成されたプラズマから基板Ｗに供給されることにより、堆積物ＤＰが基板Ｗ上に形成される。 Step ST1 includes step ST11 and step ST12. In step ST11, as shown in FIG. 5, a deposit DP is formed on the substrate W. Sediment DP contains fluorocarbons (or radicals thereof). In step ST11, plasma is generated from the first processing gas in order to form the deposit DP on the substrate W. The first processing gas contains a fluorocarbon gas. The fluorocarbon gas is, for example, C 4 F 6 gas or C 4 F 8 gas. The first processing gas may further contain a noble gas. The first processing gas may further contain O 2 gas. In one embodiment, the first process gas is a mixed gas containing C 4 F 6 gas, O 2 gas, and Ar gas. In step ST11, fluorocarbon (or a radical thereof) is supplied to the substrate W from the plasma generated from the first processing gas, so that a deposit DP is formed on the substrate W.

工程ＳＴ１１の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に第１の処理ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、第１の処理ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。 When the plasma processing apparatus 1 is used to execute the step ST11, the gas supply unit GS supplies the first processing gas into the chamber 10. Further, the pressure of the gas in the chamber 10 is set to the specified pressure. Further, in order to generate plasma from the first processing gas, a first high frequency power and / or a second high frequency power is supplied.

工程ＳＴ１１の実行のために、制御部８０は、第１の制御を実行する。制御部８０による第１の制御は、第１の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第１の制御は、第１の処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第１の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第１の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。 For the execution of the step ST11, the control unit 80 executes the first control. The first control by the control unit 80 includes controlling the gas supply unit GS so as to supply the first processing gas into the chamber 10. The first control by the control unit 80 further includes controlling the plasma generation unit to supply the first high frequency power and / or the second high frequency power to generate the plasma from the first processing gas. .. The first control by the control unit 80 may further include controlling the exhaust device 50 to set the pressure of the gas in the chamber 10 to a designated pressure. The first control by the control unit 80 may further include controlling the temperature control mechanism to set the temperature of the substrate W to a specified temperature.

工程ＳＴ１２は、堆積物ＤＰ内のフルオロカーボンと第１領域Ｒ１内の酸化シリコンとの反応を生じさせる。この反応を生じさせるために、工程ＳＴ１２では、希ガスから形成されたプラズマからのイオンが基板Ｗに供給される。堆積物ＤＰ内のフルオロカーボンと第１領域Ｒ１内の酸化シリコンとの反応は、希ガスのイオンから与えられるエネルギーによって生じる。この反応によって発生した反応生成物が排気されることにより、第１領域Ｒ１は、図６に示すように、エッチングされる。なお、工程ＳＴ１の実行中には、第２領域Ｒ２は、その上に形成された堆積物ＤＰにより保護される。 Step ST12 causes a reaction between the fluorocarbon in the sediment DP and the silicon oxide in the first region R1. In order to cause this reaction, in step ST12, ions from the plasma formed from the rare gas are supplied to the substrate W. The reaction between the fluorocarbons in the sediment DP and the silicon oxide in the first region R1 is caused by the energy given by the ions of the noble gas. By exhausting the reaction product generated by this reaction, the first region R1 is etched as shown in FIG. During the execution of step ST1, the second region R2 is protected by the deposit DP formed on the second region R2.

工程ＳＴ１２の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に希ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、希ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。 When the plasma processing apparatus 1 is used to execute the step ST12, the gas supply unit GS supplies the rare gas into the chamber 10. Further, the pressure of the gas in the chamber 10 is set to the specified pressure. Further, in order to generate plasma from the noble gas, a first high frequency power and / or a second high frequency power is supplied.

工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、第２の制御を実行する。制御部８０による第２の制御は、希ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第２の制御は、希ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第２の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第２の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。 For the execution of the step ST12, the control unit 80 executes the second control. The second control by the control unit 80 includes controlling the gas supply unit GS so as to supply the rare gas into the chamber 10. The second control by the control unit 80 further includes controlling the plasma generation unit to supply the first high frequency power and / or the second high frequency power to generate the plasma from the noble gas. A second control by the control unit 80 may further include controlling the exhaust device 50 to set the pressure of the gas in the chamber 10 to a designated pressure. The second control by the control unit 80 may further include controlling the temperature control mechanism to set the temperature of the substrate W to a specified temperature.

一実施形態においては、工程ＳＴ１１と工程ＳＴ１２は交互に実行されてもよい。この場合には、工程ＳＴ１３において、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含むサイクルの実行回数が所定回数に達している場合に、満たされる。工程ＳＴ１３において停止条件が満たされていないと判定されると、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２が再び実行される。一方、工程ＳＴ１３において停止条件が満たされている判定されると、工程ＳＴ２に処理が移る。 In one embodiment, steps ST11 and ST12 may be executed alternately. In this case, in step ST13, it is determined whether or not the stop condition is satisfied. The stop condition is satisfied when the number of executions of the cycle including the process ST11 and the process ST12 has reached a predetermined number of times. If it is determined in step ST13 that the stop condition is not satisfied, steps ST11 and ST12 are executed again. On the other hand, if it is determined in step ST13 that the stop condition is satisfied, the process moves to step ST2.

工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の実行後に実行される。一実施形態では、工程ＳＴ１において５ｎｍ以上の厚さを有する堆積物ＤＰが第２領域Ｒ２上に形成された後に、工程ＳＴ２の実行が開始される。 The step ST2 is executed after the execution of the step ST1. In one embodiment, the execution of step ST2 is started after the deposit DP having a thickness of 5 nm or more is formed on the second region R2 in step ST1.

工程ＳＴ２では、第１領域Ｒ１が更にエッチングされる。工程ＳＴ２では、第１領域Ｒ１は、第２の処理ガスのプラズマからの化学種によりエッチングされる。第２の処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む。第２の処理ガスは、Ｏ２ガスを更に含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えばＣＨＦ３ガスである。工程ＳＴ２のエッチングは、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）である。工程ＳＴ２では、第２の処理ガスのプラズマからの化学種が第１領域Ｒ１に衝突することにより、図７に示すように第１領域Ｒ１がエッチングされる。 In step ST2, the first region R1 is further etched. In step ST2, the first region R1 is etched by the chemical species from the plasma of the second processing gas. The second processing gas includes hydrofluorocarbon gas and CO gas. The second processing gas may further contain O 2 gas. The hydrofluorocarbon gas is, for example, CHF 3 gas. The etching in step ST2 is RIE (Reactive Ion Etching). In step ST2, the chemical species from the plasma of the second processing gas collide with the first region R1, so that the first region R1 is etched as shown in FIG.

工程ＳＴ２の実行にプラズマ処理装置１が用いられる場合には、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に第２の処理ガスを供給する。また、チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。また、第２の処理ガスからプラズマを生成するために、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給される。 When the plasma processing apparatus 1 is used to execute the step ST2, the gas supply unit GS supplies the second processing gas into the chamber 10. Further, the pressure of the gas in the chamber 10 is set to the specified pressure. Further, in order to generate plasma from the second processing gas, a first high frequency power and / or a second high frequency power is supplied.

工程ＳＴ２の実行のために、制御部８０は、第３の制御を実行する。制御部８０による第３の制御は、第２の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部ＧＳを制御することを含む。制御部８０による第３の制御は、第２の処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するようにプラズマ生成部を制御することを更に含む。制御部８０による第３の制御は、チャンバ１０内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置５０を制御することを更に含み得る。制御部８０による第３の制御は、基板Ｗの温度を指定された温度に設定するように温度制御機構を制御することを更に含み得る。 For the execution of the step ST2, the control unit 80 executes the third control. The third control by the control unit 80 includes controlling the gas supply unit GS so as to supply the second processing gas into the chamber 10. The third control by the control unit 80 further includes controlling the plasma generation unit to supply the first high frequency power and / or the second high frequency power to generate the plasma from the second processing gas. .. A third control by the control unit 80 may further include controlling the exhaust device 50 to set the pressure of the gas in the chamber 10 to a designated pressure. The third control by the control unit 80 may further include controlling the temperature control mechanism to set the temperature of the substrate W to a specified temperature.

方法ＭＴでは、第１領域Ｒ１のエッチング中に第２領域Ｒ２が露出するときには、堆積物ＤＰにより第２領域Ｒ２が保護される。また、第２の処理ガスから生成されたプラズマを用いたエッチングにより、第１領域Ｒ１は比較的高速に、且つ、第２領域Ｒ２に対して選択的にエッチングされる。したがって、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１を第２領域Ｒ２に対して選択的に且つ高いスループットでエッチングすることが可能となる。 In the method MT, when the second region R2 is exposed during the etching of the first region R1, the second region R2 is protected by the deposit DP. Further, the first region R1 is selectively etched with respect to the second region R2 at a relatively high speed by etching using plasma generated from the second processing gas. Therefore, according to the method MT, the first region R1 can be selectively etched with respect to the second region R2 with high throughput.

また、上述したように、第２の処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含んでいる。即ち、第２の処理ガスは、フルオロカーボンのソースであるガスと第２領域Ｒ２を保護する炭素のソースであるガスを個別に含んでいる。したがって、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１のエッチングのための化学種の量と第２領域Ｒ２を保護するための化学種の量を個別に制御することが可能となる。 Further, as described above, the second processing gas contains a hydrofluorocarbon gas and a CO gas. That is, the second processing gas individually contains a gas that is a source of fluorocarbon and a gas that is a source of carbon that protects the second region R2. Therefore, according to the method MT, it is possible to individually control the amount of chemical species for etching the first region R1 and the amount of chemical species for protecting the second region R2.

一実施形態においては、工程ＳＴ２の実行中の基板Ｗの温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。工程ＳＴ１の実行中においても、基板Ｗの温度は、１５０℃以上、１７５℃以下であってもよい。この実施形態によれば、例えば炭化タングステンから形成されたマスクＭＫを維持しつつ、第２領域Ｒ２のエッチングに対する第１領域Ｒ１のエッチングの選択比として高い選択比を得ることが可能となる。 In one embodiment, the temperature of the substrate W during the execution of step ST2 may be 150 ° C. or higher and 175 ° C. or lower. Even during the execution of step ST1, the temperature of the substrate W may be 150 ° C. or higher and 175 ° C. or lower. According to this embodiment, it is possible to obtain a high selection ratio as the etching selection ratio of the first region R1 to the etching of the second region R2 while maintaining the mask MK formed of, for example, tungsten carbide.

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。 Although various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and changes may be made without being limited to the above-mentioned exemplary embodiments. It is also possible to combine elements in different embodiments to form other embodiments.

例えば、方法ＭＴの実行には、プラズマ処理装置１とは異なるプラズマ処理装置が用いられてもよい。そのようなプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波をプラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置であり得る。 For example, a plasma processing device different from the plasma processing device 1 may be used to execute the method MT. Such a plasma processing device can be an inductively coupled plasma processing device, an ECR (electron cyclotron resonance) plasma processing device, or a plasma processing device that uses a surface wave such as a microwave for plasma generation.

また、方法ＭＴは、工程ＳＴ１１と工程ＳＴ１２との間及び／又は工程ＳＴ１２と次の工程ＳＴ１１との間に遷移工程を含んでいてもよい。遷移工程では、チャンバ１０内に希ガスが供給される。遷移工程で用いられる希ガスは、工程ＳＴ１２で用いられる希ガスと同じ希ガスであり得る。遷移工程では、第１の高周波電力が供給されることにより、希ガスのプラズマが生成される。遷移工程では、第２の高周波電力のパワーレベルは、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２における第２の高周波電力のパワーレベルよりも低いレベルに設定される。 Further, the method MT may include a transition step between the step ST11 and the step ST12 and / or between the step ST12 and the next step ST11. In the transition step, the noble gas is supplied into the chamber 10. The noble gas used in the transition step can be the same noble gas as the noble gas used in step ST12. In the transition step, a noble gas plasma is generated by supplying the first high-frequency power. In the transition step, the power level of the second high frequency power is set to a level lower than the power level of the second high frequency power in the steps ST11 and ST12.

以下、方法ＭＴの評価のために行った実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。 Hereinafter, the experiments performed for the evaluation of the method MT will be described. The experiments described below do not limit this disclosure.

（第１の実験） (First experiment)

第１の実験では、図３に示したプラズマ処理装置１を用いて、図２に示した基板と同じ構造を有するサンプル基板に対して、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチング及び第２の混合ガスを用いたプラズマエッチングを行った。第１の混合ガスは、５０ｓｃｃｍのＣＨＦ３ガス及び３００ｓｃｃｍのＣＯガスを含んでいた。第２の混合ガスは、１５ｓｃｃｍのＣＦ４ガス及び４５０ｓｃｃｍのＣＯガスを含んでいた。第１の実験では、下地領域ＵＲが露出するまで第１領域Ｒ１をエッチングした。以下に、第１の実験のプラズマエッチングにおける他の条件を示す。
＜第１の実験のプラズマエッチングにおける条件＞
チャンバ１０内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
サンプル基板の温度：１５０℃
第１の高周波電力：４０ＭＨｚ、１００Ｗ
第２の高周波電力：１３．５６ＭＨｚ、２００Ｗ In the first experiment, the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3 was used to perform plasma etching using a first mixed gas and a second method on a sample substrate having the same structure as the substrate shown in FIG. Plasma etching was performed using a mixed gas. The first mixed gas contained 50 sccm of CHF 3 gas and 300 sccm of CO gas. The second mixed gas contained 15 sccm of CF 4 gas and 450 sccm of CO gas. In the first experiment, the first region R1 was etched until the base region UR was exposed. The other conditions in the plasma etching of the first experiment are shown below.
<Conditions for plasma etching in the first experiment>
Pressure in chamber 10: 20 mTorr (2.666 Pa)
Sample substrate temperature: 150 ° C
First high frequency power: 40MHz, 100W
Second high frequency power: 13.56MHz, 200W

第１の実験では、プラズマエッチングによる第２領域Ｒ２のショルダー部ＳＨ（図７参照）の高さ方向の減少量（ｎｍ）を測定した。プラズマエッチングにおいて第１の混合ガスを用いた場合に、減少量は７．９ｎｍであった。また、プラズマエッチングにおいて第２の混合ガスを用いた場合に、減少量は２８．９ｎｍであった。第１の実験の結果、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングによるショルダー部ＳＨの減少量は、第２の混合ガスを用いたプラズマエッチングによるショルダー部ＳＨの減少量よりも相当に少ないことが確認された。したがって、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、ショルダー部ＳＨの減少量を抑制することが可能であることが確認された。 In the first experiment, the amount of decrease (nm) in the height direction of the shoulder portion SH (see FIG. 7) of the second region R2 by plasma etching was measured. When the first mixed gas was used in the plasma etching, the amount of reduction was 7.9 nm. Further, when the second mixed gas was used in the plasma etching, the amount of decrease was 28.9 nm. As a result of the first experiment, the reduction amount of the shoulder portion SH by plasma etching using the first mixed gas is considerably smaller than the reduction amount of the shoulder portion SH by plasma etching using the second mixed gas. confirmed. Therefore, it was confirmed that the reduction amount of the shoulder portion SH can be suppressed by the plasma etching using the second processing gas used in the step ST2.

（第２の実験） (Second experiment)

第２の実験では、シリコン酸化膜を有するサンプル基板及びシリコン窒化膜を有するサンプル基板を準備した。第２の実験では、図３に示したプラズマ処理装置１を用いて、サンプル基板のそれぞれに対して上述の第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングを行った。第２の実験では、サンプル基板の温度を、１００℃、１２５℃、１５０℃、及び１７５℃の４種の温度に設定した。第２の実験のプラズマエッチングにおける他の条件は、第１の実験のプラズマエッチングにおける対応の条件と同一であった。 In the second experiment, a sample substrate having a silicon oxide film and a sample substrate having a silicon nitride film were prepared. In the second experiment, plasma etching using the above-mentioned first mixed gas was performed on each of the sample substrates using the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. In the second experiment, the temperature of the sample substrate was set to four temperatures of 100 ° C, 125 ° C, 150 ° C, and 175 ° C. The other conditions in the plasma etching of the second experiment were the same as the corresponding conditions in the plasma etching of the first experiment.

第２の実験では、シリコン窒化膜のエッチングに対するシリコン酸化膜のエッチングの選択比を求めた。第２の実験の結果を図８に示す。図８に示すグラフにおいて、横軸は、サンプル基板の温度を示している。縦軸は、選択比を示している。図８に示すように、第１の混合ガスを用いたプラズマエッチングにおいてサンプル基板の温度が１５０℃以上である場合に、２．５を越える相当に高い選択比が得られることが確認された。したがって、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、窒化シリコンに対して酸化シリコンを高い選択比でエッチングできることが確認された。また、工程ＳＴ２で用いられる第２の処理ガスを用いたプラズマエッチングによれば、基板の温度が１５０℃以上の温度に設定される場合に、相当に高い選択比が得られることが確認された。 In the second experiment, the selective ratio of etching the silicon oxide film to the etching of the silicon nitride film was determined. The result of the second experiment is shown in FIG. In the graph shown in FIG. 8, the horizontal axis represents the temperature of the sample substrate. The vertical axis shows the selection ratio. As shown in FIG. 8, it was confirmed that in plasma etching using the first mixed gas, when the temperature of the sample substrate was 150 ° C. or higher, a considerably high selectivity exceeding 2.5 was obtained. Therefore, it was confirmed that silicon oxide can be etched with a high selectivity with respect to silicon nitride by plasma etching using the second processing gas used in step ST2. Further, according to the plasma etching using the second processing gas used in the step ST2, it was confirmed that a considerably high selectivity can be obtained when the temperature of the substrate is set to a temperature of 150 ° C. or higher. ..

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。 From the above description, it is understood that the various embodiments of the present disclosure are described herein for purposes of explanation and that various modifications can be made without departing from the scope and gist of the present disclosure. Will. Therefore, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, and the true scope and gist is indicated by the appended claims.

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、ＧＳ…ガス供給部、８０…制御部、Ｗ…基板、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域。 1 ... Plasma processing device, 10 ... Chamber, GS ... Gas supply unit, 80 ... Control unit, W ... Substrate, R1 ... First region, R2 ... Second region.

Claims (12)

基板において酸化シリコンから形成された第１領域をエッチングする工程であり、該基板において窒化シリコンから形成された第２領域が露出するときを含む期間において実行され、
フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから形成されたプラズマを用いて、該基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する工程と、
希ガスから形成されたプラズマからのイオンを前記基板に供給することにより、前記堆積物中のフルオロカーボンと前記第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせる工程と、
前記第１領域を更にエッチングする工程であり、ハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスのプラズマからの化学種により該第１領域をエッチングする、該工程と、
を含むエッチング方法。 A step of etching a first region formed of silicon oxide on a substrate, which is performed during a period including when the second region formed of silicon nitride on the substrate is exposed.
A step of forming a deposit containing fluorocarbon on the substrate by using a plasma formed from a first processing gas containing a fluorocarbon gas, and a step of forming a deposit containing fluorocarbon on the substrate.
A step of causing a reaction between the fluorocarbon in the deposit and the silicon oxide in the first region by supplying ions from the plasma formed from the rare gas to the substrate.
A step of further etching the first region, wherein the first region is etched with a chemical species from a plasma of a second processing gas containing a hydrofluorocarbon gas and a CO gas.
Etching method including. 前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３ガスである、請求項１に記載のエッチング方法。 The etching method according to claim 1, wherein the hydrofluorocarbon gas is a CHF 3 gas. 前記基板は、マスクを更に有する、請求項１又は２に記載のエッチング方法。 The etching method according to claim 1 or 2, wherein the substrate further has a mask. 前記第１領域は、前記第２領域が提供する凹部を埋め、且つ、該第２領域を覆うように、前記第２領域上で延在しており、
前記基板は、前記第１領域上に設けられたマスクを更に有し、該マスクは、前記凹部の幅よりも広い幅を有する開口を前記凹部の上方で提供する、
請求項１又は２に記載のエッチング方法。 The first region extends on the second region so as to fill the recess provided by the second region and cover the second region.
The substrate further comprises a mask provided on the first region, the mask providing an opening having a width greater than the width of the recess above the recess.
The etching method according to claim 1 or 2. 前記マスクは金属から形成されている、請求項３又は４に記載のエッチング方法。 The etching method according to claim 3 or 4, wherein the mask is made of metal. 前記マスクは炭化タングステンから形成されている、請求項５に記載のエッチング方法。 The etching method according to claim 5, wherein the mask is made of tungsten carbide. 第１領域を更にエッチングする前記工程の実行中の前記基板の温度は、１５０℃以上、１７５℃以下である、請求項１〜６の何れか一項に記載のエッチング方法。 The etching method according to any one of claims 1 to 6, wherein the temperature of the substrate during the execution of the step of further etching the first region is 150 ° C. or higher and 175 ° C. or lower. ５ｎｍ以上の厚さを有する前記堆積物が前記第２領域上に形成された後に、前記第１領域を更にエッチングする前記工程が開始される、請求項１〜７の何れか一項に記載のエッチング方法。 The step according to any one of claims 1 to 7, wherein the step of further etching the first region is started after the deposit having a thickness of 5 nm or more is formed on the second region. Etching method. 堆積物を形成する前記工程と反応を生じさせる前記工程とが交互に実行される、請求項１〜８の何れか一項に記載のエッチング方法。 The etching method according to any one of claims 1 to 8, wherein the step of forming a deposit and the step of causing a reaction are alternately performed. 前記第１の処理ガスは、希ガスを更に含む、請求項１〜９の何れか一項に記載のエッチング方法。 The etching method according to any one of claims 1 to 9, wherein the first processing gas further contains a noble gas. 前記第１の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｏ２ガス、及びＡｒガスを含む、請求項１〜９の何れか一項に記載のエッチング方法。 The first process gas, C 4 F 6 gas, O 2 gas, and Ar gas, an etching method according to any one of claims 1 to 9. チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
前記チャンバ内にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内でガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記基板支持器によって支持された基板において酸化シリコンから形成された第１領域を該基板において窒化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために、第１の制御、第２の制御、及び第３の制御を実行するように構成されており、
前記第１の制御は、前記基板上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成するために、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスを前記チャンバ内に供給するように前記ガス供給部を制御し、該第１の処理ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含み、
前記第２の制御は、前記堆積物中のフルオロカーボンと前記第１領域内の酸化シリコンとの反応を生じさせるために、前記チャンバ内に希ガスを供給するように前記ガス供給部を制御し、該希ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含み、
前記第３の制御は、前記第１領域を更にエッチングするために、前記チャンバ内にハイドロフルオロカーボンガス及びＣＯガスを含む第２の処理ガスを供給するように前記ガス供給部を制御し、該第２の処理ガスからプラズマを生成するように前記プラズマ生成部を制御することを含む、
プラズマ処理装置。 With the chamber
A substrate support provided in the chamber and
A gas supply unit configured to supply gas into the chamber,
A plasma generator configured to generate plasma from gas in the chamber,
A control unit configured to control the gas supply unit and the plasma generation unit,
With
The control unit selectively etches the first region formed of silicon oxide on the substrate supported by the substrate support with respect to the second region formed of silicon nitride on the substrate. Is configured to perform a control of, a second control, and a third control.
The first control controls the gas supply unit so as to supply a first processing gas containing a fluorocarbon gas into the chamber in order to form a deposit containing a fluorocarbon on the substrate, and the first control is performed. Including controlling the plasma generation unit to generate plasma from the processing gas of 1.
The second control controls the gas supply unit to supply a noble gas into the chamber in order to cause a reaction between the fluorocarbon in the deposit and the silicon oxide in the first region. Including controlling the plasma generator to generate plasma from the noble gas.
The third control controls the gas supply unit so as to supply a second processing gas containing hydrofluorocarbon gas and CO gas into the chamber in order to further etch the first region. Including controlling the plasma generation unit to generate plasma from the processing gas of 2.
Plasma processing equipment.
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