JP2023020916A - Plasma processing method and plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing method and plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2023020916A
JP2023020916A JP2022102519A JP2022102519A JP2023020916A JP 2023020916 A JP2023020916 A JP 2023020916A JP 2022102519 A JP2022102519 A JP 2022102519A JP 2022102519 A JP2022102519 A JP 2022102519A JP 2023020916 A JP2023020916 A JP 2023020916A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
plasma processing
temperature
gas
plasma
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022102519A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
雅彦 横井
Masahiko Yokoi
康基 田中
Koki Tanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to KR1020220093261A priority Critical patent/KR20230017748A/en
Priority to CN202210890018.8A priority patent/CN115692190A/en
Priority to US17/876,307 priority patent/US20230035021A1/en
Publication of JP2023020916A publication Critical patent/JP2023020916A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

To provide a plasma processing method having an improved throughput.SOLUTION: A plasma processing method according to a present disclosure, is a plasma processing method performed in a plasma processing apparatus. The plasma processing method includes the steps of: preparing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film; setting a temperature of the substrate to be a first temperature which is 0°C or less; supplying H2O to the substrate by first processing gas including a hydrogen atom and an oxygen atom; generating a plasma from the first processing gas by the high frequency and etching the carbon-containing film; setting the temperature of the substrate to be a second temperature different from the first temperature; supplying the substrate with the second processing gas including gas including hydrogen or fluorine or including both of hydrogen-containing gas and fluorine-containing gas; and generating the plasma from the second processing gas by the high frequency and etching the silicon-containing film.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。 SUMMARY Exemplary embodiments of the present disclosure relate to plasma processing methods and plasma processing apparatuses.

エッチングにおいてボーイングの発生を抑制する技術として、特許文献1に記載されたエッチング方法がある。 As a technique for suppressing the occurrence of bowing in etching, there is an etching method described in Patent Document 1.

特開2019-179889号公報JP 2019-179889 A

本開示は、スループットを向上するプラズマ処理方法を提供する。 The present disclosure provides plasma processing methods that improve throughput.

本開示の一つの例示的実施形態において、容量結合型のプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法が提供される。前記プラズマ処理方法は、シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を準備する工程と、前記基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定する工程と、水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給する工程と、高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程と、前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と、水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給する工程と、高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程とを含む。 In one exemplary embodiment of the present disclosure, a plasma processing method performed in a capacitively coupled plasma processing apparatus is provided. The plasma processing method comprises the steps of: preparing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film; and setting the temperature of the substrate to a first temperature of 0° C. or lower. supplying H 2 O to the substrate by a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms; generating a plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film; setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature; providing a process gas to the substrate; and generating a plasma from the second process gas by radio frequency to etch the silicon-containing film.

本開示の一つの例示的実施形態によれば、スループットを向上するプラズマ処理方法を提供することができる。 According to one exemplary embodiment of the present disclosure, a plasma processing method that improves throughput can be provided.

一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置1を概略的に示す図である。1 schematically shows a plasma processing apparatus 1 according to one exemplary embodiment; FIG. 高周波電力HF及び電気バイアスの一例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an example of high frequency power HF and electrical bias; プラズマ処理装置1に含まれる基板支持器14の他の例の部分拡大図である。4 is a partially enlarged view of another example of the substrate supporter 14 included in the plasma processing apparatus 1; FIG. 一つの例示的実施形態に係る基板処理システムPSを概略的に示す図である。1 schematically illustrates a substrate processing system PS according to one exemplary embodiment; FIG. 基板Wの断面構造の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W; FIG. 本処理方法の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of this processing method. 工程ST3の実行中における基板Wの断面構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional structure of the board|substrate W during execution of process ST3. 工程ST3の終了した後における基板Wの断面構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional structure of the board|substrate W after completion|finish of process ST3. 工程ST4の実行中における基板Wの断面構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional structure of the board|substrate W during execution of process ST4. 工程ST4が終了した後における基板Wの断面構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional structure of the board|substrate W after process ST4 is complete|finished. 実験1の測定結果を示すグラフである。4 is a graph showing measurement results of Experiment 1. FIG. 実験2の測定結果を示すグラフである。9 is a graph showing measurement results of Experiment 2. FIG.

以下、本開示の各実施形態について説明する。 Each embodiment of the present disclosure will be described below.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を準備する工程と、基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定する工程と、水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを基板に供給する工程と、高周波によって第1の処理ガスからプラズマを生成し、炭素含有膜をエッチングする工程と、基板の温度を第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と、水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを基板に供給する工程と、高周波によって第2の処理ガスからプラズマを生成し、シリコン含有膜をエッチングする工程とを含む。 In one exemplary embodiment, a plasma processing method is provided. The plasma processing method is a plasma processing method performed in a plasma processing apparatus, comprising steps of preparing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film; supplying H 2 O to the substrate with a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms; generating a plasma from the first process gas with a radio frequency to produce carbon etching the containing film; setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature; and generating a plasma from the second process gas by radio frequency to etch the silicon-containing film.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する基板支持器と、プラズマ処理チャンバ内において、基板支持器に対向して設けられた上部電極とを備え、基板を準備する工程は、基板を基板支持器に配置する工程を含み、炭素含有膜をエッチングする工程は、基板支持器又は上部電極に高周波を供給して、プラズマ処理チャンバ内において、第1の処理ガスからプラズマを生成し、炭素含有膜をエッチングする工程を含み、シリコン含有膜をエッチングする工程は、基板支持器又は上部電極に高周波を供給して、プラズマ処理チャンバ内において、第2の処理ガスからプラズマを生成し、シリコン含有膜をエッチングする工程を含む。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber, a substrate support provided within the plasma processing chamber for supporting a substrate, and a substrate support facing the substrate support within the plasma processing chamber. and a provided top electrode, the step of providing the substrate includes placing the substrate on a substrate support, and the step of etching the carbon-containing film comprises applying radio frequency power to the substrate support or the top electrode, In a plasma processing chamber, generating a plasma from a first process gas to etch the carbon-containing film, the step of etching the silicon-containing film comprises applying radio frequency power to the substrate support or the upper electrode to generate the plasma. Generating a plasma from the second process gas in the process chamber to etch the silicon-containing film is included.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第1のプラズマ処理チャンバ及び第2のプラズマ処理チャンバと、第1のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第1の基板支持器と、第1のプラズマ処理チャンバ内において、第1の基板支持器に対向して設けられた第1の上部電極と、第2のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第2の基板支持器と、第2のプラズマ処理チャンバ内において、第2の基板支持器に対向して設けられた第2の上部電極とを備え、基板を準備する工程は、基板を第1の基板支持器に配置する工程を含み、炭素含有膜をエッチングする工程は、第1の基板支持器又は第1の上部電極に高周波を供給して、第1のプラズマ処理チャンバ内において、第1の処理ガスからプラズマを生成し、炭素含有膜をエッチングする工程を含み、プラズマ処理方法は、第1の基板支持器から第2の基板支持器に基板を搬送する工程を更に含み、基板の温度を第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程は、第2の基板支持器において基板の温度を第2の温度に設定する工程を含み、シリコン含有膜をエッチングする工程は、第2の基板支持器又は第2の上部電極に高周波を供給して、第2のプラズマ処理チャンバ内において、第2の処理ガスからプラズマを生成し、シリコン含有膜をエッチングする工程を含む。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus includes a first plasma processing chamber and a second plasma processing chamber, and a first substrate support provided within the first plasma processing chamber for supporting a substrate. a first upper electrode disposed within the first plasma processing chamber opposite the first substrate support; and a second plasma processing chamber disposed within the second plasma processing chamber for supporting the substrate. a second substrate support and a second upper electrode disposed opposite the second substrate support in a second plasma processing chamber; The step of etching the carbon-containing film includes placing on a substrate support, applying radio frequency power to the first substrate support or the first upper electrode to produce a first substrate in a first plasma processing chamber. Generating a plasma from the process gas to etch the carbon-containing film, the plasma processing method further comprising transferring the substrate from the first substrate support to the second substrate support, and adjusting the temperature of the substrate to Setting the temperature to a second temperature different from the first temperature includes setting the temperature of the substrate to the second temperature in the second substrate support, and etching the silicon-containing film comprises: Generating a plasma from the second process gas in a second plasma processing chamber to etch the silicon-containing film by supplying radio frequency power to the substrate support or the second upper electrode.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第1のプラズマ処理チャンバ及び第2のプラズマ処理チャンバに接続された搬送チャンバを備え、搬送チャンバの内部圧力は大気圧よりも低く、基板を搬送する工程において、基板は、搬送室を介して、第1の基板支持器から第2の基板支持器に搬送される。 In one exemplary embodiment, the plasma processing apparatus comprises a transfer chamber connected to the first plasma processing chamber and the second plasma processing chamber, wherein the transfer chamber has an internal pressure below atmospheric pressure to transfer the substrate. In the step of carrying out, the substrate is transferred from the first substrate supporter to the second substrate supporter via the transfer chamber.

一つの例示的実施形態において、第2の温度は、第1の温度より低い。 In one exemplary embodiment, the second temperature is lower than the first temperature.

一つの例示的実施形態において、第2の温度は、第1の温度より高い。 In one exemplary embodiment, the second temperature is higher than the first temperature.

一つの例示的実施形態において、炭素含有膜は、アモルファスカーボン膜である。 In one exemplary embodiment, the carbon-containing film is an amorphous carbon film.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、プラズマ処理チャンバ内に炭素含有ガスを供給する工程と、高周波によって炭素含有ガスからプラズマを生成し、プラズマ処理チャンバの内壁の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板をプラズマ処理チャンバ内に準備する工程と、水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスをプラズマ処理チャンバ内に供給して、H2Oを基板に供給する工程と、高周波によって第1の処理ガスからプラズマを生成し、炭素含有膜をエッチングする工程と、水素及びフッ素を含有するガスを含む第2の処理ガス、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスを含む第2の処理ガスを、プラズマ処理チャンバ内に準備された基板に供給する工程と、高周波を供給して第2の処理ガスからプラズマを生成し、シリコン含有膜をエッチングする工程とを含む。 In one exemplary embodiment, a plasma processing method is provided that is performed in a plasma processing apparatus having a plasma processing chamber. The plasma processing method comprises the steps of: supplying a carbon-containing gas into a plasma processing chamber; generating plasma from the carbon-containing gas by a high frequency to form a protective film on at least a portion of an inner wall of the plasma processing chamber; providing a substrate including a film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film in a plasma processing chamber; supplying 2 O to the substrate; generating plasma from a first processing gas by radio frequency to etch the carbon-containing film; supplying a second process gas comprising a containing gas and a fluorine-containing gas to a substrate provided in a plasma processing chamber; and supplying a radio frequency to generate a plasma from the second process gas to form a silicon-containing film. and etching.

一つの例示的実施形態において、基板の温度を第1の温度に設定する工程と、基板の温度を第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程とを更に備え、炭素含有膜をエッチングする工程において、炭素含有膜は、基板が第1の温度に設定された後にエッチングされ、シリコン含有膜をエッチングする工程において、SiO膜は、基板が第2の温度に設定された後にエッチングされる。 In one exemplary embodiment, etching the carbon-containing film further comprises setting the temperature of the substrate to a first temperature and setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature. in the step of etching the carbon-containing film after the substrate is set to a first temperature, and in the step of etching the silicon-containing film, the SiO film is etched after the substrate is set to a second temperature. .

一つの例示的実施形態において、保護膜は、炭素含有膜である。 In one exemplary embodiment, the protective film is a carbon-containing film.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、少なくとも1つのプラズマ処理チャンバと、少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内における基板の温度を設定する温度調整部と、少なくとも1つのプラズマ処理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、少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内において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、温度調整部、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御するよう構成された制御部とを備え、制御部は、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定し、水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを基板に供給し、高周波によって第1の処理ガスからプラズマを生成して、炭素含有膜をエッチングし、基板の温度を第1の温度と異なる第2の温度に設定し、水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを基板に供給し、高周波によって第2の処理ガスからプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする制御を実行する。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes at least one plasma processing chamber, a temperature control section for setting a temperature of a substrate in the at least one plasma processing chamber, and a gas configured to supply a gas into the at least one plasma processing chamber. a supply unit, a plasma generation unit configured to generate a plasma from a gas in at least one plasma processing chamber, and a control unit configured to control the temperature adjustment unit, the gas supply unit, and the plasma generation unit. The control unit sets the temperature of the substrate including the silicon-containing film and the carbon-containing film formed on the silicon-containing film to a first temperature of 0° C. or less, The process gas supplies H 2 O to the substrate, the radio frequency generates a plasma from the first process gas to etch the carbon-containing film, and the temperature of the substrate is set to a second temperature different from the first temperature. , a second process gas comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas, is supplied to the substrate, and a plasma is generated from the second process gas by radio frequency. , to control the etching of the silicon-containing film.

以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, each embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In each drawing, the same or similar elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted. Unless otherwise specified, positional relationships such as top, bottom, left, and right will be described based on the positional relationships shown in the drawings. The dimensional ratios in the drawings do not indicate the actual ratios, and the actual ratios are not limited to the illustrated ratios.

<プラズマ処理装置1の構成>
図1は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置1を概略的に示す図である。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。本開示における、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法(以下「本処理方法」ともいう。)は、プラズマ処理装置1を用いて実行されてよい。
<Configuration of Plasma Processing Apparatus 1>
FIG. 1 schematically shows a plasma processing apparatus 1 according to one exemplary embodiment. The plasma processing apparatus 1 is a capacitively coupled plasma processing apparatus. A plasma processing method (hereinafter also referred to as “this processing method”) according to one exemplary embodiment of the present disclosure may be performed using the plasma processing apparatus 1 .

図1に示すプラズマ処理装置1は、チャンバ10を備える。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供する。チャンバ10はチャンバ本体12を含む。チャンバ本体12は、略円筒形状を有する。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムから形成される。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、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。 A plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a chamber 10 . Chamber 10 provides an interior space 10s therein. Chamber 10 includes a chamber body 12 . The chamber body 12 has a substantially cylindrical shape. The chamber body 12 is made of aluminum, for example. A corrosion-resistant film is provided on the inner wall surface of the chamber body 12 . Corrosion resistant membranes can be formed from ceramics such as aluminum oxide, yttrium oxide.

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、通路12pを通して内部空間10sとチャンバ10の外部との間で搬送される。通路12pは、ゲートバルブ12gにより開閉される。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る。 A passage 12p is formed in the side wall of the chamber body 12 . The substrate W is transferred between the internal space 10s and the outside of the chamber 10 through the passageway 12p. The passage 12p is opened and closed by a gate valve 12g. A gate valve 12 g 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る。支持部13は、略円筒形状を有する。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 made of an insulating material. The support portion 13 has a substantially cylindrical shape. The support portion 13 extends upward from the bottom portion of the chamber main body 12 in the internal space 10s. The support portion 13 supports the substrate supporter 14 . The substrate supporter 14 is configured to support the substrate W within 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を有する。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、アルミニウムなどの導体から形成されており、略円盤形状を有する。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、アルミニウムなどの導体から形成されており、略円盤形状を有する。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。 Substrate support 14 has a lower electrode 18 and an electrostatic chuck 20 . Substrate support 14 may further include an electrode plate 16 . The electrode plate 16 is made of a conductor such as aluminum and has a substantially disk shape. A lower electrode 18 is provided on the electrode plate 16 . The lower electrode 18 is made of a conductor such as aluminum and has a substantially disk shape. Lower electrode 18 is electrically connected to electrode plate 16 .

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、本体及び電極を有する。静電チャック20の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック20の電極は、膜状の電極であり、静電チャック20の本体内に設けられている。静電チャック20の電極は、スイッチ20sを介して直流電源20pに接続されている。静電チャック20の電極に直流電源20pからの電圧が印加されると、静電チャック20と基板Wとの間に静電引力が発生する。基板Wは、その静電引力によって静電チャック20に引き付けられて、静電チャック20によって保持される。 An electrostatic chuck 20 is provided on the lower electrode 18 . A substrate W is placed on the upper surface of the electrostatic chuck 20 . The electrostatic chuck 20 has a body and electrodes. The main body of the electrostatic chuck 20 has a substantially disk shape and is made of a dielectric. The electrode of the electrostatic chuck 20 is a film-like electrode and is provided inside the main body of the electrostatic chuck 20 . Electrodes of the electrostatic chuck 20 are connected to a DC power supply 20p via a switch 20s. When a voltage is applied to the electrodes of the electrostatic chuck 20 from the DC power supply 20p, an electrostatic attractive force is generated between the electrostatic chuck 20 and the substrate W. As shown in FIG. The substrate W is attracted to the electrostatic chuck 20 by its electrostatic attraction and held by the electrostatic chuck 20 .

基板支持器14上には、エッジリング25が配置される。エッジリング25は、リング状の部材である。エッジリング25は、シリコン、炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。基板Wは、静電チャック20上、且つ、エッジリング25によって囲まれた領域内に配置される。 An edge ring 25 is arranged on the substrate support 14 . The edge ring 25 is a ring-shaped member. Edge ring 25 may be formed from silicon, silicon carbide, quartz, or the like. A substrate W is placed on the electrostatic chuck 20 and within the area surrounded by the edge ring 25 .

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。 Inside the lower electrode 18, a channel 18f is provided. A heat exchange medium (for example, a refrigerant) is supplied to the flow path 18f from a chiller unit provided outside the chamber 10 through a pipe 22a. The heat exchange medium supplied to the flow path 18f is returned to the chiller unit 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 .

プラズマ処理装置1には、ガス供給ライン24が設けられている。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。 A gas supply line 24 is provided in the plasma processing apparatus 1 . The gas supply line 24 supplies the gap between the upper surface of the electrostatic chuck 20 and the back surface of the substrate W with a heat transfer gas (for example, He gas) from a heat transfer gas supply mechanism.

プラズマ処理装置1は、上部電極30を更に備える。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9材料から形成される。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 apparatus 1 further includes an upper electrode 30 . The upper electrode 30 is provided above the substrate support 14 . The upper electrode 30 is supported above the chamber body 12 via a member 32 . The member 32 is formed from 9 materials having insulating properties. Upper electrode 30 and member 32 close the upper opening of 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を画成する。天板34は、発生する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は、天板34をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔34aを有する。 Upper electrode 30 may include a top plate 34 and a support 36 . The bottom surface of the top plate 34 is the bottom surface on the side of the internal space 10s, and defines the internal space 10s. The top plate 34 can be made of a low-resistance conductor or semiconductor that generates little Joule heat. The top plate 34 has a plurality of gas discharge holes 34a passing through 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、アルミニウムなどの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は、ガス拡散室36aから下方に延びる複数のガス孔36bを有する。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 detachably supports the top plate 34 . Support 36 is formed from a conductive material such as aluminum. A gas diffusion chamber 36 a is provided inside the support 36 . The support 36 has a plurality of gas holes 36b extending downward from the gas diffusion chamber 36a. The multiple gas holes 36b communicate with the multiple gas discharge holes 34a, respectively. The support 36 is formed with a gas introduction port 36c. The gas introduction port 36c is connected to the gas diffusion chamber 36a. A gas supply pipe 38 is connected to the gas inlet 36c.

ガス供給管38には、流量制御器群41及びバルブ群42を介して、ガスソース群40が接続されている。流量制御器群41及びバルブ群42は、ガス供給部を構成している。ガス供給部は、ガスソース群40を更に含んでいてもよい。ガスソース群40は、複数のガスソースを含む。複数のガスソースは、本処理方法で用いられる処理ガスのソースを含む。流量制御器群41は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群41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。バルブ群42は、複数の開閉バルブを含む。ガスソース群40の複数のガスソースの各々は、流量制御器群41の対応の流量制御器及びバルブ群42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 flow controller group 41 and a valve group 42 . The flow controller group 41 and the valve group 42 constitute a gas supply section. The gas supply section may further include a gas source group 40 . Gas source group 40 includes a plurality of gas sources. The plurality of gas sources includes sources of process gases used in the processing method. The flow controller group 41 includes a plurality of flow controllers. Each of the plurality of flow controllers in the flow controller group 41 is a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. The valve group 42 includes a plurality of open/close valves. Each of the plurality of gas sources of the gas source group 40 is connected to the gas supply pipe 38 via a corresponding flow controller of the flow controller group 41 and a corresponding opening/closing valve of the valve group 42 .

プラズマ処理装置1では、チャンバ本体12の内壁面及び支持部13の外周に沿って、シールド46が着脱自在に設けられている。シールド46は、チャンバ本体12に反応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母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、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。 In the plasma processing apparatus 1 , a shield 46 is detachably provided along the inner wall surface of the chamber main body 12 and the outer circumference of the support portion 13 . Shield 46 prevents reaction by-products from adhering to chamber body 12 . The shield 46 is constructed, for example, by forming a corrosion-resistant film on the surface of a base material made of aluminum. Corrosion resistant membranes may be formed from ceramics 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(酸化イットリウムなどの膜)を形成することにより構成される。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などの真空ポンプを含む。 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 (film of yttrium oxide or the like) on the surface of a member made of aluminum. A plurality of through holes are formed in the baffle plate 48 . Below the baffle plate 48 and at the bottom of the chamber body 12, an exhaust port 12e is provided. An exhaust device 50 is connected through an exhaust pipe 52 to the exhaust port 12e. The evacuation device 50 includes a pressure regulating valve and a vacuum pump such as a turbomolecular pump.

プラズマ処理装置1は、高周波電源62及びバイアス電源64を備えている。高周波電源62は、高周波電力HFを発生する電源である。高周波電力HF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。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、高周波電源62の負荷側(下部電極18側)のインピーダンスを高周波電源62の出力インピーダンスに整合させるための回路を有する。なお、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。高周波電源62は、一例のプラズマ生成部を構成している。 The plasma processing apparatus 1 includes a high frequency power source 62 and a bias power source 64 . A high-frequency power supply 62 is a power supply that generates high-frequency power HF. The high frequency power HF has a first frequency suitable for plasma generation. The first frequency is, for example, a frequency within the range of 27 MHz to 100 MHz. A high frequency power supply 62 is connected to the lower electrode 18 via a matching box 66 and the electrode plate 16 . The matching device 66 has a circuit for matching the impedance on the load side (lower electrode 18 side) of the high frequency power supply 62 with the output impedance of the high frequency power supply 62 . The high-frequency power supply 62 may be connected to the upper electrode 30 via a matching device 66 . The high-frequency power supply 62 constitutes an example of a plasma generator.

バイアス電源64は、電気バイアスを発生する電源である。バイアス電源64は、下部電極18に電気的に接続されている。電気バイアスは、第2の周波数を有する。第2の周波数は、第1の周波数よりも低い。第2の周波数は、例えば400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数である。電気バイアスは、高周波電力HFと共に用いられる場合には、基板Wにイオンを引き込むために基板支持器14に与えられる。一例では、電気バイアスは、下部電極18に与えられる。電気バイアスが下部電極18に与えられると、基板支持器14上に載置された基板Wの電位は、第2の周波数で規定される周期内で変動する。なお、電気バイアスは、静電チャック20内に設けられたバイアス電極(一例では、図3のバイアス電極118)に与えられてもよい。 A bias power supply 64 is a power supply that generates an electrical bias. A bias power supply 64 is electrically connected to the lower electrode 18 . The electrical bias has a second frequency. The second frequency is lower than the first frequency. The second frequency is, for example, a frequency within the range of 400 kHz-13.56 MHz. An electrical bias is applied to the substrate support 14 to attract ions to the substrate W when used with high frequency power HF. In one example, an electrical bias is applied to bottom electrode 18 . When an electrical bias is applied to the lower electrode 18, the potential of the substrate W placed on the substrate support 14 fluctuates within a period defined by the second frequency. The electrical bias may be applied to a bias electrode provided within the electrostatic chuck 20 (one example is the bias electrode 118 in FIG. 3).

一実施形態において、電気バイアスは、第2の周波数を有する高周波電力LFであってもよい。高周波電力LFは、高周波電力HFと共に用いられる場合には、基板Wにイオンを引き込むための高周波バイアス電力として用いられる。高周波電力LFを発生するように構成されたバイアス電源64は、整合器68及び電極プレート16を介して下部電極18に接続される。整合器68は、バイアス電源64の負荷側(下部電極18側)のインピーダンスをバイアス電源64の出力インピーダンスに整合させるための回路を有する。 In one embodiment, the electrical bias may be high frequency power LF having a second frequency. The radio frequency power LF is used as radio frequency bias power for drawing ions into the substrate W when used together with the radio frequency power HF. A bias power supply 64 configured to generate high frequency power LF is connected to the lower electrode 18 via a matcher 68 and the electrode plate 16 . The matching device 68 has a circuit for matching the impedance on the load side (lower electrode 18 side) of the bias power supply 64 with the output impedance of the bias power supply 64 .

なお、高周波電力HFを用いずに、高周波電力LF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、高周波電力LF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。また、この場合には、プラズマ処理装置1は、高周波電源62及び整合器66を備えなくてもよい。この場合には、バイアス電源64は一例のプラズマ生成部を構成する。 Plasma may be generated using the high-frequency power LF instead of the high-frequency power HF, that is, using only a single high-frequency power. In this case, the frequency of the high frequency power LF may be greater than 13.56 MHz, for example 40 MHz. Also, in this case, the plasma processing apparatus 1 does not need to include the high frequency power supply 62 and the matching box 66 . In this case, the bias power supply 64 constitutes an example plasma generator.

別の実施形態において、電気バイアスは、パルス状の電圧(パルス電圧)であってもよい。この場合、バイアス電源は、直流電源であってよい。バイアス電源は、電源自体がパルス電圧を供給するように構成されていてよく、バイアス電源の下流側に電圧をパルス化するデバイスを備えるように構成されてもよい。一例では、パルス電圧は、基板Wに負の電位が生じるように下部電極18に与えられる。電気バイアスの各パルスに含まれる1つ以上のパルス電圧が示す波形は、矩形波であってもよく、三角波あってもよく、インパルスであってもよく、又はその他の波形を有していてもよい。 In another embodiment, the electrical bias may be a pulsed voltage (pulse voltage). In this case, the bias power supply may be a DC power supply. The bias power supply may be configured to provide a pulsed voltage itself or may be configured to include a device downstream of the bias power supply to pulse the voltage. In one example, a pulse voltage is applied to the bottom electrode 18 such that the substrate W has a negative potential. The waveform indicated by the one or more pulse voltages included in each pulse of the electrical bias may be a square wave, a triangular wave, an impulse, or have other waveforms. good.

パルス電圧の周期は、第2の周波数で規定される。パルス電圧の周期は、二つの期間を含む。二つの期間のうち一方の期間におけるパルス電圧は、負極性の電圧である。二つの期間のうち一方の期間における電圧のレベル(即ち、絶対値)は、二つの期間のうち他方の期間における電圧のレベル(即ち、絶対値)よりも高い。他方の期間における電圧は、負極性、正極性の何れであってもよい。他方の期間における負極性の電圧のレベルは、ゼロよりも大きくてもよく、ゼロであってもよい。この実施形態において、バイアス電源64は、ローパスフィルタ及び電極プレート16を介して下部電極18に接続される。なお、バイアス電源64は、下部電極18に代えて、静電チャック20内に設けられたバイアス電極(一例では、図3のバイアス電極118)に接続されてもよい。 A period of the pulse voltage is defined by the second frequency. A period of the pulse voltage includes two periods. A pulse voltage in one of the two periods is a negative voltage. The voltage level (ie absolute value) in one of the two periods is higher than the voltage level (ie absolute value) in the other of the two periods. The voltage in the other period may be either negative or positive. The level of the negative voltage in the other period may be greater than zero or may be zero. In this embodiment, bias power supply 64 is connected to lower electrode 18 through low pass filter and electrode plate 16 . The bias power supply 64 may be connected to a bias electrode provided inside the electrostatic chuck 20 instead of the lower electrode 18 (eg, the bias electrode 118 in FIG. 3).

一実施形態において、バイアス電源64は、電気バイアスの連続波を下部電極18に与えてもよい。即ち、バイアス電源64は、電気バイアスを連続的に下部電極18に与えてもよい。 In one embodiment, bias power supply 64 may apply a continuous wave of electrical bias to bottom electrode 18 . That is, the bias power supply 64 may continuously apply an electrical bias to the lower electrode 18 .

別の実施形態において、バイアス電源64は、電気バイアスのパルス波を下部電極18に与えてもよい。電気バイアスのパルス波は、周期的に下部電極18に与えられ得る。電気バイアスのパルス波の周期は、第3の周波数で規定される。第3の周波数は、第2の周波数よりも低い。第3の周波数は、例えば1Hz以上、200kHz以下である。他の例では、第3の周波数は、5Hz以上、100kHz以下であってもよい。 In another embodiment, bias power supply 64 may apply a pulsed wave of electrical bias to bottom electrode 18 . A pulse wave of electrical bias may be applied to the lower electrode 18 periodically. The period of the electrical bias pulse wave is defined by the third frequency. The third frequency is lower than the second frequency. The third frequency is, for example, 1 Hz or more and 200 kHz or less. In other examples, the third frequency may be greater than or equal to 5 Hz and less than or equal to 100 kHz.

電気バイアスのパルス波の周期は、二つの期間、即ちH期間及びL期間を含む。H期間における電気バイアスのレベル(即ち、電気バイアスのパルスのレベル)は、L期間における電気バイアスのレベルよりも高い。即ち、電気バイアスのレベルが増減されることにより、電気バイアスのパルス波が下部電極18に与えられてもよい。L期間における電気バイアスのレベルは、ゼロよりも大きくてもよい。或いは、L期間における電気バイアスのレベルは、ゼロであってもよい。即ち、電気バイアスのパルス波は、電気バイアスの下部電極18への供給と供給停止とを交互に切り替えることにより、下部電極18に与えられてもよい。ここで、電気バイアスが高周波電力LFである場合には、電気バイアスのレベルは、高周波電力LFの電力レベルである。電気バイアスが高周波電力LFである場合には、電気バイアスのパルスにおける高周波電力LFのレベルは、2kW以上であってもよい。電気バイアスが負極性の直流電圧のパルス波である場合には、電気バイアスのレベルは、負極性の直流電圧の絶対値の実効値である。電気バイアスのパルス波のデューティ比、即ち、電気バイアスのパルス波の周期においてH期間が占める割合は、例えば1%以上、80%以下である。別の例では、電気バイアスのパルス波のデューティ比は5%以上50%以下であってよい。或いは、電気バイアスのパルス波のデューティ比は、50%以上、99%以下であってもよい。なお、電気バイアスが供給される期間のうち、L期間が上述した第1の期間に、H期間が上述した第2の期間に相当する。また、L期間における電気バイアスのレベルが上述した0又は第1のレベルに、H期間における電気バイアスのレベルが上述した第2のレベルに相当する。 The electrical bias pulse wave period includes two periods, an H period and an L period. The level of the electrical bias in the H period (that is, the level of the electrical bias pulse) is higher than the level of the electrical bias in the L period. That is, the electric bias pulse wave may be applied to the lower electrode 18 by increasing or decreasing the level of the electric bias. The level of electrical bias in the L period may be greater than zero. Alternatively, the level of electrical bias during the L period may be zero. That is, the electrical bias pulse wave may be applied to the lower electrode 18 by alternately switching between supplying and stopping the supply of the electrical bias to the lower electrode 18 . Here, when the electric bias is the high frequency power LF, the level of the electric bias is the power level of the high frequency power LF. When the electrical bias is high frequency power LF, the level of high frequency power LF in the pulses of electrical bias may be 2 kW or more. When the electrical bias is a negative DC voltage pulse wave, the level of the electrical bias is the effective value of the absolute value of the negative DC voltage. The duty ratio of the electric bias pulse wave, that is, the ratio of the H period in the cycle of the electric bias pulse wave is, for example, 1% or more and 80% or less. In another example, the duty ratio of the electrical bias pulse wave may be 5% or more and 50% or less. Alternatively, the duty ratio of the electric bias pulse wave may be 50% or more and 99% or less. Note that, of the periods in which the electric bias is supplied, the L period corresponds to the above-described first period, and the H period corresponds to the above-described second period. Also, the electrical bias level during the L period corresponds to the above-described 0 or first level, and the electrical bias level during the H period corresponds to the above-described second level.

一実施形態において、高周波電源62は、高周波電力HFの連続波を供給してもよい。即ち、高周波電源62は、高周波電力HFを連続的に供給してもよい。 In one embodiment, the RF power supply 62 may provide a continuous wave of RF power HF. That is, the high frequency power supply 62 may continuously supply the high frequency power HF.

別の実施形態において、高周波電源62は、高周波電力HFのパルス波を供給してもよい。高周波電力HFのパルス波は、周期的に供給され得る。高周波電力HFのパルス波の周期は、第4の周波数で規定される。第4の周波数は、第2の周波数よりも低い。一実施形態において、第4の周波数は、第3の周波数と同じである。高周波電力HFのパルス波の周期は、二つの期間、即ちH期間及びL期間を含む。H期間における高周波電力HFの電力レベルは、二つの期間のうちL期間における高周波電力HFの電力レベルよりも高い。L期間における高周波電力HFの電力レベルは、ゼロよりも大きくてもよく、ゼロであってもよい。なお、高周波電力HFが供給される期間のうち、L期間が上述した第3の期間に、H期間が上述した第4の期間に相当する。また、L期間における高周波電力HFのレベルが上述した0又は第3のレベルに、H期間における電気バイアスのレベルが上述した第4のレベルに相当する。 In another embodiment, the high frequency power supply 62 may supply a pulsed wave of high frequency power HF. A pulsed wave of high frequency power HF may be supplied periodically. The period of the pulse wave of the high frequency power HF is defined by the fourth frequency. The fourth frequency is lower than the second frequency. In one embodiment, the fourth frequency is the same as the third frequency. The period of the pulse wave of high frequency power HF includes two periods, H period and L period. The power level of the high frequency power HF in the H period is higher than the power level of the high frequency power HF in the L period of the two periods. The power level of the high frequency power HF in the L period may be greater than zero or may be zero. Of the periods during which the high-frequency power HF is supplied, the L period corresponds to the above-described third period, and the H period corresponds to the above-described fourth period. Also, the level of the high-frequency power HF during the L period corresponds to the above-described 0 or third level, and the level of the electrical bias during the H period corresponds to the above-described fourth level.

なお、高周波電力HFのパルス波の周期は、電気バイアスのパルス波の周期と同期していてもよい。高周波電力HFのパルス波の周期におけるH期間は、電気バイアスのパルス波の周期におけるH期間と同期していてもよい。或いは、高周波電力HFのパルス波の周期におけるH期間は、電気バイアスのパルス波の周期におけるH期間と同期していなくてもよい。高周波電力HFのパルス波の周期におけるH期間の時間長は、電気バイアスのパルス波の周期におけるH期間の時間長と同一であってもよく、異なっていてもよい。高周波電力HFのパルス波の周期におけるH期間の一部又は全部が、電気バイアスのパルス波の周期におけるH期間と重複してもよい。 The cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may be synchronized with the cycle of the pulse wave of the electrical bias. The H period in the period of the pulse wave of the high frequency power HF may be synchronized with the H period in the period of the pulse wave of the electric bias. Alternatively, the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may not be synchronized with the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias. The time length of the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may be the same as or different from the time length of the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias. Part or all of the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may overlap with the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias.

図2は、高周波電力HF及び電気バイアスの一例を示すタイミングチャートである。図2は、高周波電力HF及び電気バイアスとしていずれもパルス波を用いる例である。図2において、横軸は時間を示す。図2において、縦軸は、高周波電力HF及び電気バイアスの電力レベルを示す。高周波電力HFの「L1」は、高周波電力HFが供給されていないか、又は、「H1」で示す電力レベルよりも低いことを示す。電気バイアスの「L2」は、電気バイアスが供給されていないか、又は、「H2」で示す電力レベルよりも低いことを示す。電気バイアスが負極性の直流電圧のパルス波である場合には、電気バイアスのレベルは、負極性の直流電圧の絶対値の実効値である。なお、図2の高周波電力HF及び電気バイアスの電力レベルの大きさは、両者の相対的な関係を示すものではなく、任意に設定されてよい。図2は、高周波電力HFのパルス波の周期が、電気バイアスのパルス波の周期と同期し、かつ、高周波電力HFのパルス波のH期間及びL期間の時間長と、電気バイアスのパルス波のH期間及びL期間の時間長が同一の例である。 FIG. 2 is a timing chart showing an example of high frequency power HF and electrical bias. FIG. 2 shows an example in which pulse waves are used as both the high-frequency power HF and the electric bias. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time. In FIG. 2, the vertical axis indicates the power level of the high frequency power HF and the electrical bias. "L1" of the high frequency power HF indicates that the high frequency power HF is not supplied or is lower than the power level indicated by "H1". The electrical bias "L2" indicates that the electrical bias is not applied or is lower than the power level indicated by "H2". When the electrical bias is a negative DC voltage pulse wave, the level of the electrical bias is the effective value of the absolute value of the negative DC voltage. The power levels of the high-frequency power HF and the electric bias shown in FIG. 2 do not indicate a relative relationship between the two, and may be set arbitrarily. FIG. 2 shows that the period of the pulse wave of the high frequency power HF is synchronized with the period of the pulse wave of the electrical bias, the time length of the H period and the L period of the pulse wave of the high frequency power HF, and the pulse wave of the electrical bias. This is an example in which the time lengths of the H period and the L period are the same.

図1に戻って説明を続ける。プラズマ処理装置1は、電源70を更に備えている。電源70は、上部電極30に接続されている。一例において、電源70は、プラズマ処理中、上部電極30に直流電圧又は低周波電力を供給するように構成されてよい。例えば、電源70は、上部電極30に負極性の直流電圧を供給してもよく、低周波電力を周期的に供給してもよい。直流電圧又は低周波電力はパルス波として供給してもよく、連続波として供給してもよい。この実施形態では、内部空間10s内に存在する正イオンが上部電極30に引き込まれて衝突する。これにより、上部電極30から二次電子が放出される。放出された二次電子は、マスク膜MKを改質し、マスク膜MKのエッチング耐性を向上させる。また、二次電子は、プラズマ密度の向上に寄与する。また、二次電子の照射により、基板Wの帯電状態が中和されるため、エッチングにより形成された凹部内へのイオンの直進性が高められる。さらに、上部電極30がシリコン含有材料により構成されている場合には、正イオンの衝突により、二次電子とともにシリコンが放出される。放出されたシリコンは、プラズマ中の酸素と結合して酸化シリコン化合物としてマスク上に堆積して保護膜として機能する。以上より、上部電極30への直流電圧又は低周波電力の供給により、選択比の改善ばかりでなく、エッチングにより形成される凹部における形状異常の抑制、エッチングレートの改善等の効果が得られる。 Returning to FIG. 1, the description continues. The plasma processing apparatus 1 further includes a power supply 70 . A power supply 70 is connected to the upper electrode 30 . In one example, power supply 70 may be configured to supply DC voltage or low frequency power to upper electrode 30 during plasma processing. For example, the power supply 70 may supply a negative DC voltage to the upper electrode 30, or may periodically supply low-frequency power. A DC voltage or low frequency power may be supplied as a pulse wave or as a continuous wave. In this embodiment, positive ions existing within the internal space 10s are drawn into the upper electrode 30 and collide with it. Secondary electrons are thus emitted from the upper electrode 30 . The emitted secondary electrons modify the mask film MK and improve the etching resistance of the mask film MK. Secondary electrons also contribute to an improvement in plasma density. In addition, since the charged state of the substrate W is neutralized by the irradiation of the secondary electrons, the straightness of the ions into the recesses formed by etching is enhanced. Furthermore, if the upper electrode 30 is made of a silicon-containing material, collisions with positive ions will release silicon together with secondary electrons. The released silicon combines with oxygen in the plasma and deposits on the mask as a silicon oxide compound to function as a protective film. As described above, the supply of DC voltage or low-frequency power to the upper electrode 30 not only improves the selectivity, but also provides effects such as suppression of abnormal shapes in concave portions formed by etching and improvement of the etching rate.

プラズマ処理装置1においてプラズマ処理が行われる場合には、ガスがガス供給部から内部空間10sに供給される。また、高周波電力HF及び/又は電気バイアス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が内部空間10sの中のガスからプラズマを生成する。 When plasma processing is performed in the plasma processing apparatus 1, gas is supplied from the gas supply unit to the internal space 10s. A high frequency electric field is generated between the upper electrode 30 and the lower electrode 18 by supplying high frequency power HF and/or an electrical bias. The generated high-frequency electric field generates plasma from the gas in the internal space 10s.

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、メモリなどの記憶部、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、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、プロセッサによって実行される。プロセッサは、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。一つの例示的実施形態において、制御部80の一部又は全てがプラズマ処理装置1の外部の装置の構成の一部として設けられてよい。 The plasma processing apparatus 1 may further include a controller 80 . The control unit 80 may be a computer including a processor, a storage unit such as a memory, an input device, a display device, a signal input/output interface, and the like. The controller 80 controls each part of the plasma processing apparatus 1 . In the control unit 80 , the operator can use the input device to input commands for managing the plasma processing apparatus 1 . In addition, the control unit 80 can visualize and display the operation status of the plasma processing apparatus 1 using the display device. Furthermore, the storage unit stores control programs and recipe data. The control program is executed by the processor in order to perform various processes in the plasma processing apparatus 1. FIG. The processor executes a control program and controls each part of the plasma processing apparatus 1 according to recipe data. In one exemplary embodiment, part or all of the controller 80 may be provided as part of the configuration of the apparatus external to the plasma processing apparatus 1 .

図3は、プラズマ処理装置1に含まれる基板支持器14の他の例の部分拡大図である。基板支持器14は、電極プレート16、下部電極18及び静電チャック20を含む。静電チャック20の上面は、基板Wを支持するための中央領域である基板支持面111aと、エッジリング25を支持するための環状領域111bとを有する。環状領域111bは、基板支持面111aを囲んでいる。基板Wは、基板支持面111aに配置され、エッジリング25は、基板支持面111a上の基板Wを囲むように環状領域111b上に配置される。静電チャック20は、下部電極18上に配置される。静電チャック20の上面は、基板Wを支持する基板支持面を有する。 FIG. 3 is a partially enlarged view of another example of the substrate supporter 14 included in the plasma processing apparatus 1. FIG. Substrate support 14 includes electrode plate 16 , bottom electrode 18 and electrostatic chuck 20 . The upper surface of the electrostatic chuck 20 has a substrate support surface 111a, which is a central area for supporting the substrate W, and an annular area 111b for supporting the edge ring 25. As shown in FIG. The annular region 111b surrounds the substrate support surface 111a. The substrate W is placed on the substrate support surface 111a, and the edge ring 25 is placed on the annular region 111b so as to surround the substrate W on the substrate support surface 111a. An electrostatic chuck 20 is placed on the lower electrode 18 . The upper surface of the electrostatic chuck 20 has a substrate supporting surface that supports the substrate W. As shown in FIG.

静電チャック20は、その内部に、チャック電極120及びバイアス電極118を含む。チャック電極120は、基板支持面111aと下部電極18との間に設けられた電極120aを有する。電極120aは、基板支持面111aの形状に対応する平面状の電極であってよい。また、チャック電極120は、エッジリング25と下部電極18との間に設けられた電極120b及び120cを有してよい。電極120b及び120cは、リングアセンブリ112の形状に対応する環状の電極であってよい。電極120cは、電極120bの外側に設けられる。なお、電極120b及び120cは、双極型の静電チャックを構成してよい。また、電極120a、120b及び120cは、一体に構成されてもよい。直流電源20pは、電極120a、120b及び120cにそれぞれ異なる直流電圧を印加してよくするよう構成されてよく、また、同じ直流電圧を印加するよう構成されてよい。 Electrostatic chuck 20 includes chuck electrode 120 and bias electrode 118 therein. The chuck electrode 120 has an electrode 120 a provided between the substrate supporting surface 111 a and the lower electrode 18 . The electrode 120a may be a planar electrode corresponding to the shape of the substrate support surface 111a. Chuck electrode 120 may also include electrodes 120 b and 120 c provided between edge ring 25 and bottom electrode 18 . Electrodes 120 b and 120 c may be annular electrodes corresponding to the shape of ring assembly 112 . The electrode 120c is provided outside the electrode 120b. The electrodes 120b and 120c may constitute a bipolar electrostatic chuck. Also, the electrodes 120a, 120b and 120c may be integrally constructed. The DC power supply 20p may be configured to apply different DC voltages to the electrodes 120a, 120b and 120c, respectively, and may be configured to apply the same DC voltage.

バイアス電極118は、電極120a(又は基板支持面111a)と下部電極18との間に設けられた電極118aを有する。電極118aは、基板支持面111a及び/又は電極120aの形状に対応する平面上の電極であってよい。また、バイアス電極118は、エッジリング25と下部電極18との間に設けられる電極118bを有してよい。また、図示は省略するが、基板支持器14は、静電チャック114、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持器14は、基板Wの裏面と基板支持面111aとの間及び/又はエッジリング25と環状領域111bとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでよい。 Bias electrode 118 has an electrode 118 a provided between electrode 120 a (or substrate support surface 111 a ) and bottom electrode 18 . Electrode 118a may be a planar electrode corresponding to the shape of substrate support surface 111a and/or electrode 120a. Also, the bias electrode 118 may have an electrode 118 b provided between the edge ring 25 and the lower electrode 18 . Also, although not shown, the substrate supporter 14 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck 114, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature. The temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof. A heat transfer fluid, such as brine or gas, flows through the channel. Further, the substrate supporter 14 has a heat transfer gas supply unit configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the substrate support surface 111a and/or between the edge ring 25 and the annular region 111b. may contain

<基板処理システムPSの構成>
図4は、一つの例示的実施形態に係る基板処理システムPSを概略的に示す図である。本処理方法は、基板処理システムPSを用いて実行されてもよい。
<Configuration of substrate processing system PS>
FIG. 4 schematically illustrates a substrate processing system PS according to one exemplary embodiment. This processing method may be performed using the substrate processing system PS.

基板処理システムPSは、基板処理モジュールPM1~PM6(以下、総称して「基板処理モジュールPM」ともいう。)と、搬送モジュールTMと、ロードロックモジュールLLM1及びLLM2(以下、総称して「ロードロックモジュールLLM」ともいう。)と、ローダーモジュールLM、ロードポートLP1からLP3(以下、総称して「ロードポートLP」ともいう。)とを有する。制御部CTは、基板処理システムPSの各構成を制御して、基板Wに所定の処理を実行する。 The substrate processing system PS includes substrate processing modules PM1 to PM6 (hereinafter also collectively referred to as “substrate processing modules PM”), a transfer module TM, and load lock modules LLM1 and LLM2 (hereinafter collectively referred to as “load lock modules”). module LLM"), loader module LM, and load ports LP1 to LP3 (hereinafter collectively referred to as "load port LP"). The controller CT controls each component of the substrate processing system PS to perform predetermined processing on the substrate W. FIG.

基板処理モジュールPMは、その内部において、基板Wに対して、エッチング処理、トリミング処理、成膜処理、アニール処理、ドーピング処理、リソグラフィ処理、クリーニング処理、アッシング処理等の処理を実行する。基板処理モジュールPMの一部は、測定モジュールであってよく、基板W上に形成された膜の膜厚や、基板W上に形成されたパターンの寸法等を測定してもよい。図1に示すプラズマ処理装置1は、基板処理モジュールPMの一例である。 The substrate processing module PM performs processing such as etching processing, trimming processing, film forming processing, annealing processing, doping processing, lithography processing, cleaning processing, and ashing processing on the substrate W therein. A part of the substrate processing module PM may be a measurement module, and may measure the film thickness of the film formed on the substrate W, the dimension of the pattern formed on the substrate W, and the like. A plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is an example of a substrate processing module PM.

搬送モジュールTMは、基板Wを搬送する搬送装置を有し、基板処理モジュールPM間又は基板処理モジュールPMとロードロックモジュールLLMとの間で、基板Wを搬送する。基板処理モジュールPM及びロードロックモジュールLLMは、搬送モジュールTMに隣接して配置されている。搬送モジュールTMと基板処理モジュールPM及びロードロックモジュールLLMは、開閉可能なゲートバルブ(一例では、図1のゲートバルブ12g)によって空間的に隔離又は連結される。 The transport module TM has a transport device that transports the substrate W, and transports the substrate W between the substrate processing modules PM or between the substrate processing module PM and the load lock module LLM. The substrate processing module PM and the load lock module LLM are arranged adjacent to the transfer module TM. The transfer module TM, the substrate processing module PM, and the load lock module LLM are spatially isolated or connected by an openable/closable gate valve (eg, the gate valve 12g in FIG. 1).

ロードロックモジュールLLM1及びLLM2は、搬送モジュールTMとローダーモジュールLMとの間に設けられている。ロードロックモジュールLLMは、その内部の圧力を、大気圧又は真空に切り替えることができる。ロードロックモジュールLLMは、大気圧であるローダーモジュールLMから真空である搬送モジュールTMへ基板Wを搬送し、また、真空である搬送モジュールTMから大気圧であるローダーモジュールLMへ搬送する。 The load lock modules LLM1 and LLM2 are provided between the transport module TM and the loader module LM. The load lock module LLM can switch its internal pressure to atmospheric pressure or vacuum. The load lock module LLM transfers the substrate W from the atmospheric pressure loader module LM to the vacuum transfer module TM, and transfers the substrate W from the vacuum transfer module TM to the atmospheric pressure loader module LM.

ローダーモジュールLMは、基板Wを搬送する搬送装置を有し、ロードロックモジュールLLMとロードボードLPとの間で基板Wを搬送する。ロードポートLP内の内部には、例えば25枚の基板Wが収納可能なFOUP(Front Opening Unified Pod)または空のFOUPが載置できる。ローダーモジュールLMは、ロードポートLP内のFOUPから基板Wを取り出して、ロードロックモジュールLLMに搬送する。また、ローダーモジュールLMは、ロードロックモジュールLLMから基板Wを取り出して、ロードボードLP内のFOUPに搬送する。 The loader module LM has a transport device that transports the substrate W, and transports the substrate W between the load lock module LLM and the load board LP. A FOUP (Front Opening Unified Pod) capable of accommodating, for example, 25 substrates W or an empty FOUP can be placed inside the load port LP. The loader module LM takes out the substrate W from the FOUP in the load port LP and transports it to the load lock module LLM. Also, the loader module LM takes out the substrate W from the load lock module LLM and transports it to the FOUP in the load board LP.

制御部CTは、基板処理システムPSの各構成を制御して、基板Wに所定の処理を実行する。制御部CTは、プロセスの手順、プロセスの条件、搬送条件等が設定されたレシピを格納しており、当該レシピに従って、基板Wに所定の処理を実行するように、基板処理システムPSの各構成を制御する。制御部CTは、図1に示すプラズマ処理装置1の制御部80の一部又は全部の機能を兼ねてもよい。 The controller CT controls each component of the substrate processing system PS to perform predetermined processing on the substrate W. FIG. The controller CT stores a recipe in which process procedures, process conditions, transfer conditions, etc. are set, and controls each component of the substrate processing system PS so as to perform a predetermined process on the substrate W according to the recipe. to control. The controller CT may have the function of part or all of the controller 80 of the plasma processing apparatus 1 shown in FIG.

<基板Wの一例>
図5は、基板Wの断面構造の一例を示す図である。基板Wは、本処理方法が適用され得る基板の一例である。基板Wは、シリコン含有膜SF及び炭素含有膜CFを有する。基板Wは、下地膜UF及びマスク膜MKを有してよい。図5に示すように、基板Wは、下地膜UF、シリコン含有膜SF、炭素含有膜CF及びマスク膜MKがこの順で積層されて形成されてよい。
<Example of substrate W>
FIG. 5 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W. As shown in FIG. The substrate W is an example of a substrate to which this processing method can be applied. The substrate W has a silicon-containing film SF and a carbon-containing film CF. The substrate W may have a base film UF and a mask film MK. As shown in FIG. 5, the substrate W may be formed by laminating a base film UF, a silicon-containing film SF, a carbon-containing film CF, and a mask film MK in this order.

下地膜UFは、例えば、シリコンウェハやシリコンウェハ上に形成された有機膜、誘電体膜、金属膜、半導体膜等でよい。下地膜UFは、複数の膜が積層されて構成された積層膜であってよい。 The underlying film UF may be, for example, a silicon wafer or an organic film, dielectric film, metal film, semiconductor film, or the like formed on the silicon wafer. The base film UF may be a laminated film configured by laminating a plurality of films.

シリコン含有膜SFは、SiO含有膜であってよい。シリコン含有膜SFは、一例では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが交互に積層された多層膜である。シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜(SiOx膜)、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜(SiON膜)、Si-ARC膜であってよい。シリコン含有膜SFは、SiGe膜、多結晶シリコン膜を含んでよい。シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜と多結晶シリコン膜とが交互に積層されて構成された多層膜であってよい。 The silicon-containing film SF may be a SiO-containing film. The silicon-containing film SF is, for example, a multilayer film in which a silicon oxide film and a silicon nitride film are alternately laminated. The silicon-containing film SF may be a silicon oxide film (SiOx film), silicon nitride film, silicon oxynitride film (SiON film), or Si-ARC film. The silicon-containing film SF may include a SiGe film and a polycrystalline silicon film. The silicon-containing film SF may be a multilayer film configured by alternately stacking silicon oxide films and polycrystalline silicon films.

炭素含有膜CFは、一例では、アモルファスカーボン膜である。炭素含有膜CFがアモルファスカーボン膜である場合、当該アモルファスカーボンは、水素を含んだアモルファスカーボンであってよい。炭素含有膜CFは、一例では、有機膜であってよい。 The carbon-containing film CF is, for example, an amorphous carbon film. When the carbon-containing film CF is an amorphous carbon film, the amorphous carbon may be amorphous carbon containing hydrogen. The carbon-containing film CF, in one example, may be an organic film.

下地膜UF、シリコン含有膜SF及び/又は炭素含有膜CFは、CVD法、スピンコート法等により形成されてよい。下地膜UF及び/又はシリコン含有膜SFは、平坦な膜であってよく、また、凹凸を有する膜であってもよい。 The base film UF, silicon-containing film SF and/or carbon-containing film CF may be formed by a CVD method, a spin coating method, or the like. The base film UF and/or the silicon-containing film SF may be a flat film or a film having unevenness.

マスク膜MKは、シリコン含有膜SF上に形成されている。マスク膜MKは、シリコン含有膜SF上において少なくとも1つの開口OPを規定する。開口OPは、シリコン含有膜SF上の空間であって、マスク膜MKの側壁に囲まれている。すなわち、図5において、炭素含有膜CFの上面は、マスク膜MKによって覆われた領域と、開口OPの底部において露出した領域とを有する。 The mask film MK is formed on the silicon-containing film SF. The mask film MK defines at least one opening OP on the silicon-containing film SF. The opening OP is a space above the silicon-containing film SF and surrounded by side walls of the mask film MK. That is, in FIG. 5, the upper surface of the carbon-containing film CF has a region covered with the mask film MK and a region exposed at the bottom of the opening OP.

開口OPは、基板Wの平面視(基板Wを図5の上から下に向かう方向に見た場合)において、任意の形状を有してよい。当該形状は、例えば、円形状や線形状、円形状と線形状との組み合わせであってよい。マスク膜MKは、複数の側壁を有し、複数の側壁が複数の開口OPを規定してもよい。複数の開口OPは、それぞれ線形状を有し、一定の間隔で並んでライン&スペースのパターンを構成してもよい。また、複数の開口OPは、それぞれ穴形状を有し、アレイパターンを構成してもよい。 The opening OP may have any shape in plan view of the substrate W (when the substrate W is viewed from the top to the bottom in FIG. 5). The shape may be, for example, circular, linear, or a combination of circular and linear. The mask film MK may have a plurality of sidewalls, and the plurality of sidewalls may define the plurality of openings OP. The plurality of openings OP may each have a linear shape and may be arranged at regular intervals to form a line and space pattern. Also, the plurality of openings OP may each have a hole shape and form an array pattern.

マスク膜MKは、例えば、シリコン含有膜である。シリコン含有膜は、一例では、SiON膜であってよい。また、マスク膜MKは、有機膜や金属含有膜であってよい。有機膜は、例えば、スピンオンカーボン膜(SOC)、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜でよい。金属含有膜は、例えば、タングステン、炭化タングステン、窒化チタンを含んでよい。マスク膜MKは、CVD法、スピンコート法等により形成されてよい。開口OPは、マスク膜MKをエッチングすることで形成されてよい。マスク膜MKは、リソグラフィによって形成されてもよい。 The mask film MK is, for example, a silicon-containing film. The silicon-containing film, in one example, may be a SiON film. Also, the mask film MK may be an organic film or a metal-containing film. The organic film may be, for example, a spin-on carbon film (SOC), an amorphous carbon film, or a photoresist film. Metal-containing films may include, for example, tungsten, tungsten carbide, and titanium nitride. The mask film MK may be formed by CVD, spin coating, or the like. The opening OP may be formed by etching the mask film MK. The mask film MK may be formed by lithography.

<本処理方法の一例>
図6は、本処理方法の一例を示すフローチャートである。本処理方法は、チャンバの内壁をプリコートする工程(ST1)、基板を準備する工程(ST2)、炭素含有膜をエッチングする工程(ST3)、及びシリコン含有膜をエッチングする工程(ST4)を含む。以下では、図1に示す制御部80又は図4に示す制御部CTがプラズマ処理装置1の各部を制御して、図5に示す基板Wに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。なお、本処理方法に含まれる各工程は、誘導結合型のプラズマ処理装置又は容量結合型のプラズマ処理装置で実行され得る。一例では、工程ST1~工程ST4が、容量結合型のプラズマ処理装置で実行され得る。また、一例では、工程ST1~工程ST3が誘導結合型のプラズマ処理装置で実行され、工程ST4が誘導結合型のプラズマ処理装置で実行され得る。誘導結合型のプラズマ処理装置では、アンテナが上部電極の一例である。
<Example of this processing method>
FIG. 6 is a flow chart showing an example of this processing method. The processing method includes a step of precoating the inner wall of the chamber (ST1), a step of preparing the substrate (ST2), a step of etching the carbon-containing film (ST3), and a step of etching the silicon-containing film (ST4). 1 or 4 controls each part of the plasma processing apparatus 1 to perform the present processing method on the substrate W shown in FIG. 5 will be described as an example. do. Each step included in this processing method can be performed by an inductively coupled plasma processing apparatus or a capacitively coupled plasma processing apparatus. In one example, steps ST1 to ST4 can be performed in a capacitively coupled plasma processing apparatus. In one example, steps ST1 to ST3 may be performed by an inductively coupled plasma processing apparatus, and step ST4 may be performed by an inductively coupled plasma processing apparatus. An antenna is an example of an upper electrode in an inductively coupled plasma processing apparatus.

(工程ST1:チャンバの内壁のプリコート)
工程ST1において、プラズマ処理装置1のチャンバ10の内壁の少なくとも一部に保護膜を形成する。保護膜は、炭素含有膜であってよい。まず、プラズマ処理装置1のガス供給部が、炭素含有ガスを含む処理ガスをチャンバ10の内部に供給する。炭素含有ガスは、一例では、前駆体として、CO、CO2、COS、及び炭化水素のうち一つ以上を含む。炭化水素は、CH4、C22、C36等である。そして、高周波電源62が、基板支持器14に含まれる電極又は上部電極30に高周波電力HFを供給する。これにより、上部電極30と基板支持器14との間に電界が生成され、内部空間10sの処理ガス(炭素含有ガスを含む。)からプラズマが生成される。これにより、炭素含有膜がチャンバ10の内壁の少なくとも一部に堆積されて、チャンバ10の内壁の少なくとも一部に保護膜が形成される。なお、工程ST3のエッチング処理における反応副生物が、当該保護膜の一部を形成してもよい。
(Step ST1: Precoating of inner wall of chamber)
In step ST<b>1 , a protective film is formed on at least part of the inner wall of the chamber 10 of the plasma processing apparatus 1 . The protective film may be a carbon-containing film. First, the gas supply unit of the plasma processing apparatus 1 supplies a processing gas containing a carbon-containing gas into the chamber 10 . The carbon-containing gas, in one example, includes one or more of CO, CO2 , COS, and hydrocarbons as precursors. Hydrocarbons are CH4 , C2H2 , C3H6 , and the like . A high frequency power supply 62 then supplies high frequency power HF to the electrode or upper electrode 30 included in the substrate support 14 . Thereby, an electric field is generated between the upper electrode 30 and the substrate supporter 14, and plasma is generated from the processing gas (including the carbon-containing gas) in the internal space 10s. Thereby, a carbon-containing film is deposited on at least a portion of the inner wall of the chamber 10 to form a protective film on at least a portion of the inner wall of the chamber 10 . Note that a reaction by-product in the etching process of step ST3 may form part of the protective film.

(工程ST2:基板の準備)
工程ST2において、チャンバ10の内部空間10s内に基板Wを準備する。内部空間10s内において、基板Wは、基板支持器14の上面(上部電極30と対向する面)に配置され、静電チャック20により基板支持器14に保持される。基板Wの各構成を形成するプロセスの少なくとも一部は、内部空間10s内で行われてよい。一例では、マスク膜MKをエッチングして開口OPを形成する工程は、炭素含有膜をエッチングする工程ST3(及びシリコン含有膜をエッチングする工程ST4)と同一のチャンバ内で実行されてよい。すなわち、開口OP及び後述する凹部RCは、同一のチャンバ内で連続して形成されてよい。当該チャンバは、容量結合型のプラズマ処理装置に含まれるチャンバであってよい。(a)工程ST2の一部である開口OPを形成する工程、(b)工程ST3及び(c)工程ST4が同一のチャンバ内で連続して実行される場合、マスク膜MKは、工程ST4において除去されてよい。また、基板Wの各構成の全部又は一部がプラズマ処理装置1の外部の装置又はチャンバ(図4の基板処理システムPSの他の基板処理モジュールPMを含む。)で形成された後、基板Wがプラズマ処理装置1の内部空間10s内に搬入され、基板支持器14の上面に配置されてもよい。
(Process ST2: Preparation of substrate)
In step ST2, a substrate W is prepared in the internal space 10s of the chamber 10. As shown in FIG. In the internal space 10 s , the substrate W is placed on the upper surface of the substrate support 14 (the surface facing the upper electrode 30 ) and held on the substrate support 14 by the electrostatic chuck 20 . At least part of the process of forming each configuration of the substrate W may be performed within the interior space 10s. In one example, the step of etching the mask film MK to form the opening OP may be performed in the same chamber as the step ST3 of etching the carbon-containing film (and the step ST4 of etching the silicon-containing film). That is, the opening OP and the recess RC, which will be described later, may be formed continuously within the same chamber. The chamber may be a chamber included in a capacitively coupled plasma processing apparatus. When (a) the step of forming the opening OP which is a part of the step ST2, (b) the step ST3 and (c) the step ST4 are successively performed in the same chamber, the mask film MK is removed in the step ST4. may be removed. Further, after all or part of each component of the substrate W is formed in an apparatus or chamber (including other substrate processing modules PM of the substrate processing system PS in FIG. 4) outside the plasma processing apparatus 1, the substrate W may be carried into the internal space 10 s of the plasma processing apparatus 1 and placed on the upper surface of the substrate support 14 .

(工程ST3:炭素含有膜のエッチング)
工程ST3において、炭素含有膜CFがエッチングされる。工程ST3は、基板Wの温度を第1の温度に設定する工程(ST31)、第1の処理ガスを供給する工程(ST32)及びプラズマを生成する工程(ST33)を含む。
(Step ST3: Etching of carbon-containing film)
In step ST3, the carbon-containing film CF is etched. The step ST3 includes a step of setting the temperature of the substrate W to a first temperature (ST31), a step of supplying a first processing gas (ST32), and a step of generating plasma (ST33).

工程ST31において、基板Wの温度を第1の温度に設定する。第1の温度は、0℃以下であってよい。また、第1の温度は、一例では、-30℃以下であってよい。なお、基板Wの温度を第1の温度に設定することは、基板Wの温度を直接測定して、基板Wの温度が第1の温度になるように、基板Wの温度を調整することに限られない。一例として、基板Wの温度を第1の温度に設定することは、基板Wが配置される基板支持器14の温度を第1の温度に設定することを含む。また、他の例として、基板Wの温度を第1の温度に設定することは、基板Wの温度が第1の温度になるように、基板支持器14の温度を第1の温度と異なる温度に設定することを含む。また、温度を「設定」することは、制御部80において当該温度が入力、選択又は記憶されることを含む。 In step ST31, the temperature of the substrate W is set to the first temperature. The first temperature may be 0° C. or lower. Also, the first temperature may be −30° C. or lower, for example. Setting the temperature of the substrate W to the first temperature means directly measuring the temperature of the substrate W and adjusting the temperature of the substrate W so that the temperature of the substrate W reaches the first temperature. Not limited. As an example, setting the temperature of the substrate W to the first temperature includes setting the temperature of the substrate support 14 on which the substrate W is placed to the first temperature. As another example, setting the temperature of the substrate W to the first temperature means setting the temperature of the substrate support 14 to a temperature different from the first temperature so that the temperature of the substrate W becomes the first temperature. including setting to Also, “setting” the temperature includes inputting, selecting, or storing the temperature in the controller 80 .

工程ST32において、ガス供給部がチャンバ10内に第1の処理ガスを供給する。本実施形態において、炭素含有膜CFはアモルファスカーボン膜であり、第1の処理ガスはH2Oガスを含んでよい。また、第1の処理ガスは、Arガスを含んでよい。H2Oガスがチャンバ10内に供給されると、H2O分子が基板Wの表面に物理的に吸着される。H2O分子が吸着される表面は、炭素含有膜CFの上面のうち、マスク膜MKの開口OPにおいて露出した部分を含む(図5参照)。なお、当該アモルファスカーボン膜が所定の割合以上の水素原子を含む場合、第1の処理ガスは、H2Oガスと共に、又は、H2Oガスに替えて、酸素含有ガスを含んでよい。酸素含有ガスは、一例では、O2ガスであってよい。なお、第1の処理ガスは、チャンバ10内でH2Oガスを生成し得る複数のガスを含んでよい。一例では、当該複数のガスは、H2ガス及びO2ガスであり得る。 In step ST<b>32 , the gas supply unit supplies the first processing gas into the chamber 10 . In this embodiment, the carbon-containing film CF may be an amorphous carbon film, and the first processing gas may contain H 2 O gas. Also, the first processing gas may contain Ar gas. When the H 2 O gas is supplied into the chamber 10 , H 2 O molecules are physically adsorbed on the surface of the substrate W. As shown in FIG. The surface on which H 2 O molecules are adsorbed includes the portion of the upper surface of the carbon-containing film CF that is exposed in the opening OP of the mask film MK (see FIG. 5). If the amorphous carbon film contains a predetermined proportion or more of hydrogen atoms, the first processing gas may contain an oxygen-containing gas together with the H 2 O gas or instead of the H 2 O gas. The oxygen-containing gas, in one example, may be O2 gas. Note that the first processing gas may include multiple gases capable of generating H 2 O gas within the chamber 10 . In one example, the multiple gases may be H 2 gas and O 2 gas.

工程ST33において、高周波電源62が下部電極18に高周波電力HFを供給して、チャンバ10内にプラズマが生成される。高周波電力HF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ってよい。また、高周波電力HFは、上部電極30又はバイアス電極118に供給されてよい。また、バイアス電源64が、バイアス電極118に電気バイアスを供給する。電気バイアスは、パルス波であってよい(図2参照)。電気バイアスに含まれる各パルスは、高周波電力LF又はパルス電圧を含んで構成されてよい。また、電気バイアスは、下部電極18に供給されてもよい。 In step ST33, the high frequency power supply 62 supplies high frequency power HF to the lower electrode 18 to generate plasma in the chamber 10. FIG. The high frequency power HF has a first frequency suitable for plasma generation. The first frequency may be, for example, a frequency within the range of 27 MHz to 100 MHz. Also, the high frequency power HF may be supplied to the upper electrode 30 or the bias electrode 118 . Bias power supply 64 also provides an electrical bias to bias electrode 118 . The electrical bias may be a pulse wave (see Figure 2). Each pulse included in the electrical bias may comprise high frequency power LF or a pulsed voltage. An electrical bias may also be supplied to the bottom electrode 18 .

第1の処理ガスがチャンバ10内に供給されて、かつ、チャンバ10内にプラズマが生成されると、炭素含有膜CFの上面に吸着されたH2O分子が、炭素含有膜CFに含まれるアモルファスカーボンと反応して、炭素含有膜CFがエッチングされる。 When the first processing gas is supplied into the chamber 10 and plasma is generated within the chamber 10, the H 2 O molecules adsorbed on the upper surface of the carbon-containing film CF are included in the carbon-containing film CF. The carbon-containing film CF is etched by reacting with the amorphous carbon.

図7は、工程ST3の実行中における基板Wの断面構造の一例を示す図である。図7に示すように、マスク膜MKの開口OPを通って炭素含有膜CFの上面に吸着したH2O分子が、炭素含有膜CFに含まれるアモルファスカーボンと反応して、炭素含有膜CFに凹部RCが形成される。凹部RCは、炭素含有膜CFの側壁と底面BTによって規定される。炭素含有膜CFに凹部RCが形成されると、H2O分子が底面BTに物理的に吸着し、吸着した当該H2O分子をエッチャントとして、炭素含有膜CFがさらにエッチングされる。すなわち、凹部RCの深さが深くなる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W during execution of step ST3. As shown in FIG. 7, H 2 O molecules adsorbed on the upper surface of the carbon-containing film CF through the openings OP of the mask film MK react with the amorphous carbon contained in the carbon-containing film CF to form A recess RC is formed. The recess RC is defined by the side walls of the carbon-containing film CF and the bottom surface BT. When the recesses RC are formed in the carbon-containing film CF, H 2 O molecules are physically adsorbed to the bottom surface BT, and the carbon-containing film CF is further etched using the adsorbed H 2 O molecules as an etchant. That is, the depth of the recess RC is increased.

図8は、工程ST3の終了した後における基板Wの断面構造の一例を示す図である。図8に示すように、工程ST3においてエッチングが実行され、凹部RCがシリコン含有膜SFに到達すると(すなわち、凹部RCにおいてシリコン含有膜SFの表面が露出すると)、工程ST3を終了する。なお、工程ST3において、シリコン含有膜SFの一部がエッチングされてもよい。すなわち、工程ST3において、シリコン含有膜SFの一部が、凹部RCの深さ方向にオーバーエッチングされてもよい。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W after step ST3 is completed. As shown in FIG. 8, etching is performed in step ST3, and when the recess RC reaches the silicon-containing film SF (that is, when the surface of the silicon-containing film SF is exposed in the recess RC), the step ST3 ends. Note that, in step ST3, part of the silicon-containing film SF may be etched. That is, in the step ST3, part of the silicon-containing film SF may be over-etched in the depth direction of the recess RC.

(工程ST4:シリコン含有膜のエッチング)
次に、工程ST4において、シリコン含有膜SFがエッチングされる。工程ST4は、基板Wの温度を第2の温度に設定する工程(ST41)、第2の処理ガスを供給する工程(ST42)及びプラズマを生成する工程(ST43)を含む。
(Step ST4: Etching Silicon-Containing Film)
Next, in step ST4, silicon-containing film SF is etched. The step ST4 includes a step of setting the temperature of the substrate W to a second temperature (ST41), a step of supplying a second processing gas (ST42), and a step of generating plasma (ST43).

なお、工程ST4は、工程ST3が実行されたチャンバ10と同じチャンバにおいて実行されてよい。すなわち、プラズマ処理装置1のチャンバ10において工程ST3が実行された後、基板Wが同じチャンバ10の基板支持器14に配置されたまま、工程ST4が実行されてよい。また、工程ST4は、工程ST3が実行されたチャンバ10と異なるチャンバにおいて実行されてよい。一例では、プラズマ処理装置1のチャンバ10において工程ST3が実行された後、基板Wが当該チャンバ10と異なるチャンバに搬送されて、当該異なるチャンバの基板支持器に配置されて、工程ST4が実行されてよい。工程ST3が実行されたチャンバ10から当該異なるチャンバに基板Wが搬送される場合、基板Wの搬送経路は真空(一例では、大気圧よりも低い圧力)に保たれてよい。また、当該異なるチャンバは、基板処理システムPSに含まれる他の処理モジュールPMのチャンバであってよい。この場合、搬送モジュールTM(図4参照)が、基板Wをプラズマ処理装置1から他の処理モジュールPMに搬送してよい。一例では、基板処理システムPSは、工程ST3を実行する処理モジュールPMと、工程ST4を実行する処理モジュールPMとを備えてよい。一例では、工程ST3を実行する処理モジュールPMが誘導結合型のプラズマ処理装置であり、工程ST4を実行する処理モジュールPMが容量結合型のプラズマ処理装置であり得る。 Note that step ST4 may be performed in the same chamber as the chamber 10 in which step ST3 is performed. That is, after step ST3 is performed in the chamber 10 of the plasma processing apparatus 1, the step ST4 may be performed while the substrate W is placed on the substrate supporter 14 of the same chamber 10. FIG. Also, step ST4 may be performed in a chamber different from the chamber 10 in which step ST3 is performed. In one example, after step ST3 is performed in the chamber 10 of the plasma processing apparatus 1, the substrate W is transported to a chamber different from the chamber 10, placed on a substrate support of the different chamber, and step ST4 is performed. you can When the substrate W is transported from the chamber 10 in which step ST3 is performed to the different chamber, the transport path of the substrate W may be kept in vacuum (for example, pressure lower than atmospheric pressure). Also, the different chamber may be a chamber of another processing module PM included in the substrate processing system PS. In this case, the transfer module TM (see FIG. 4) may transfer the substrate W from the plasma processing apparatus 1 to another processing module PM. In one example, the substrate processing system PS may include a processing module PM that performs the process ST3 and a processing module PM that performs the process ST4. In one example, the processing module PM performing the process ST3 may be an inductively coupled plasma processing apparatus, and the processing module PM performing the process ST4 may be a capacitively coupled plasma processing apparatus.

工程ST41において、基板Wの温度を第2の温度に設定する。第2の温度は、第1の温度よりも低い温度であってよい。第2の温度が第1の温度よりも低い場合、第2の温度は、一例では、-50℃以下であってよい。また、第2の温度は、第1の温度よりも高い温度であってよい。一例では、後述するように、第2の処理ガスが吸着促進ガスを含む場合、第2の温度は20℃以下であってよい。 In step ST41, the temperature of the substrate W is set to the second temperature. The second temperature may be a temperature lower than the first temperature. When the second temperature is lower than the first temperature, the second temperature may be −50° C. or lower in one example. Also, the second temperature may be higher than the first temperature. In one example, the second temperature may be 20° C. or less when the second process gas includes an adsorption promoting gas, as described below.

工程ST42において、ガス供給部がチャンバ10内に第2の処理ガスを供給する。第2の処理ガスは、水素及びフッ素の双方を含有するガスを含んでよい。水素及びフッ素の双方を含有するガスは、一例では、フッ化水素(HF)ガスであってよい。水素及びフッ素の双方を含有するガスは、Cxyz(x、y及びzは1以上の整数である。以下「ハイドロフルオロカーボン」ともいう。)を含み得る。 In step ST<b>42 , the gas supply section supplies the second processing gas into the chamber 10 . The second process gas may include a gas containing both hydrogen and fluorine. A gas containing both hydrogen and fluorine, in one example, may be hydrogen fluoride (HF) gas. Gases containing both hydrogen and fluorine may include C x H y F z (where x, y and z are integers of 1 or greater; hereinafter also referred to as “hydrofluorocarbons”).

ハイドロフルオロカーボンは、一例では、CH22、CHF3、又はCH3Fの少なくとも一つである。ハイドロフルオロカーボンは、二つ以上の炭素を含んでいてもよい。また、ハイドロフルオロカーボンは、三つの炭素、又は四つの炭素を含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンは、例えば、C2HF5、C224、C233、C242、C3HF7、C322、C326、C324、C335、C455、C426、C5210及びc-C537からなる群から選択される少なくとも1種であってよい。一例では、炭素含有ガスは、C324及びC426からなる群から選択される少なくとも1種である。Cxyzは、直鎖状であっても、環状であってもよい。 The hydrofluorocarbon , in one example, is at least one of CH2F2 , CHF3 , or CH3F . Hydrofluorocarbons may contain more than one carbon. Hydrofluorocarbons may also contain three carbons, or four carbons. Hydrofluorocarbons are , for example , C2HF5 , C2H2F4 , C2H3F3 , C2H4F2 , C3HF7 , C3H2F2 , C3H2F6 , C 3 H 2 F 4 , C 3 H 3 F 5 , C 4 H 5 F 5 , C 4 H 2 F 6 , C 5 H 2 F 10 and cC 5 H 3 F 7 . may be at least one. In one example, the carbon- containing gas is at least one selected from the group consisting of C3H2F4 and C4H2F6 . C x H y F z may be linear or cyclic.

第2の処理ガスは、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含んでもよい。水素含有ガスは、一例では、H2、NH3、H2O、H22又はハイドロカーボン(CH4、C36等)を含み得る。また、フッ素含有ガスは、一例では、NF3、SF6、WF6、XeF2又はCuv(u及びvは1以上の整数である。以下「フルオロカーボン」ともいう。)を含み得る。フルオロカーボンは、一例では、CF4、C38、C46、又はC48の少なくとも一つである。 The second process gas may contain both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas. Hydrogen-containing gases, in one example, may include H2 , NH3 , H2O , H2O2 or hydrocarbons ( CH4 , C3H6 , etc.). In addition, the fluorine-containing gas may include, for example, NF3 , SF6 , WF6 , XeF2 or CuFv (where u and v are integers of 1 or more; hereinafter also referred to as "fluorocarbons"). The fluorocarbon , in one example , is at least one of CF4 , C3F8 , C4F6 , or C4F8 .

第2の処理ガスは、一例では、炭素含有ガスを更に含んでよい。炭素含有ガスは、Cab(a及びbは1以上の整数である。)、Ccd(c及びdは1以上の整数である。)及びCHef(e及びfは1以上の整数である。)からなる群から選択される少なくとも1種を含み得る。Cabは、一例では、CH4又はC36等でよい。Ccdは、一例では、CF4、C38、C46又はC48等でよい。CHefは、一例では、CH22、CHF3又はCH3F等であってよい。 The second process gas, in one example, may further include a carbon-containing gas. Carbon-containing gases include C a H b (a and b are integers of 1 or more), C c F d (c and d are integers of 1 or more) and CH e F f (e and f are is an integer of 1 or more.). C a H b can be, in one example, CH 4 or C 3 H 6 or the like. C c F d may be CF 4 , C 3 F 8 , C 4 F 6 or C 4 F 8 or the like, in one example. CHeFf , in one example, may be CH2F2 , CHF3 , CH3F , or the like .

第2の処理ガスがチャンバ10内に供給されると、第2の処理ガスに含まれるエッチャントが基板Wの表面に物理的に吸着される。当該エッチャントは、一例では、フッ化水素(HF)、水素原子及び/又はフッ素原子であってよい。エッチャントが吸着される表面は、シリコン含有膜SFの上面のうち、凹部RCにおいて露出した部分を含む(図8参照)。 When the second processing gas is supplied into the chamber 10, the etchant contained in the second processing gas is physically adsorbed on the surface of the substrate W. FIG. The etchant may be hydrogen fluoride (HF), atomic hydrogen and/or atomic fluorine, in one example. The surface on which the etchant is adsorbed includes the portion of the upper surface of the silicon-containing film SF that is exposed in the recess RC (see FIG. 8).

なお、第2の処理ガスは、他のガスを更に含んでよい。当該他のガスは、一例では、シリコン含有膜SFの表面においてエッチャントの吸着を促進させるガス(以下「吸着促進ガス」ともいう。)であってよい。一例では、第2の温度が第1の温度よりも高い場合、第2の処理ガスは、吸着促進ガスを含んでよい。吸着促進ガスは、一例では、リン含有ガス又は窒素含有ガスであってよい。 Note that the second processing gas may further contain other gases. For example, the other gas may be a gas that promotes adsorption of the etchant on the surface of the silicon-containing film SF (hereinafter also referred to as "adsorption promoting gas"). In one example, when the second temperature is higher than the first temperature, the second treatment gas may include an adsorption promoting gas. The adsorption promoting gas may be, in one example, a phosphorus-containing gas or a nitrogen-containing gas.

リン含有ガスは、リン含有分子を含むガスである。リン含有分子は、十酸化四リン(P410)、八酸化四リン(P48)、六酸化四リン(P46)等の酸化物であってもよい。十酸化四リンは、五酸化二リン(P25)と呼ばれることがある。リン含有分子は、三フッ化リン(PF3)、五フッ化リン(PF5)、三塩化リン(PCl3)、五塩化リン(PCl5)、三臭化リン(PBr3)、五臭化リン(PBr5)、ヨウ化リン(PI3)のようなハロゲン化物(ハロゲン化リン)であってもよい。即ち、リンを含む分子は、フッ化リン等、ハロゲン元素としてフッ素を含んでもよい。或いは、リンを含む分子は、ハロゲン元素としてフッ素以外のハロゲン元素を含んでもよい。リン含有分子は、フッ化ホスホリル(POF3)、塩化ホスホリル(POCl3)、臭化ホスホリル(POBr3)のようなハロゲン化ホスホリルであってよい。リン含有分子は、ホスフィン(PH3)、リン化カルシウム(Ca32等)、リン酸(H3PO4)、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、ヘキサフルオロリン酸(HPF6)等であってよい。リン含有分子は、フルオロホスフィン類(HgPFh)であってよい。ここで、gとhの和は、3又は5である。フルオロホスフィン類としては、HPF2、H2PF3が例示される。処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、上記のリン含有分子のうち一つ以上のリン含有分子を含み得る。例えば、処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、PF3、PCl3、PF5、PCl5、POCl3、PH3、PBr3、又はPBr5の少なくとも一つを含み得る。なお、処理ガスに含まれる各リン含有分子が液体又は固体である場合、各リン含有分子は、加熱等によって気化されてチャンバ10内に供給され得る。また、窒素含有ガスは、一例では、NH3、NF3又はN2からなる群から選択される少なくとも1種を含むガスでよい。また、窒素含有ガスは、チャンバ10又は基板Wの表面においてNH3が生成されるガスの組み合わせであってもよい。 A phosphorus-containing gas is a gas that contains phosphorus-containing molecules. The phosphorus-containing molecule may be an oxide such as tetraphosphorus decaoxide ( P4O10 ), tetraphosphorus octaoxide ( P4O8 ), tetraphosphorus hexaoxide ( P4O6 ), and the like . Tetraphosphorus decaoxide is sometimes referred to as diphosphorus pentoxide ( P2O5 ). Phosphorus-containing molecules include phosphorus trifluoride ( PF3 ), phosphorus pentafluoride ( PF5 ), phosphorus trichloride ( PCl3 ), phosphorus pentachloride ( PCl5 ), phosphorus tribromide ( PBr3 ), pentaodorous Halides (phosphorus halides) such as phosphorus iodide (PBr 5 ) and phosphorus iodide (PI 3 ) may also be used. That is, the molecule containing phosphorus may contain fluorine as a halogen element, such as phosphorus fluoride. Alternatively, the phosphorus-containing molecule may contain a halogen element other than fluorine as the halogen element. The phosphorus-containing molecule may be a phosphoryl halide such as phosphoryl fluoride ( POF3 ), phosphoryl chloride ( POCl3 ), phosphoryl bromide ( POBr3 ). Phosphorus-containing molecules include phosphine ( PH3 ), calcium phosphide ( Ca3P2 , etc.), phosphoric acid ( H3PO4 ), sodium phosphate ( Na3PO4 ), hexafluorophosphoric acid ( HPF6 ) , etc. can be Phosphorus-containing molecules may be fluorophosphines (H g PF h ). Here, the sum of g and h is 3 or 5. Examples of fluorophosphines include HPF 2 and H 2 PF 3 . The process gas may contain, as the at least one phosphorus-containing molecule, one or more of the phosphorus-containing molecules described above. For example, the process gas can include at least one of PF3 , PCl3 , PF5 , PCl5 , POCl3 , PH3 , PBr3 , or PBr5 as the at least one phosphorus-containing molecule. Note that when each phosphorus-containing molecule contained in the process gas is liquid or solid, each phosphorus-containing molecule can be vaporized by heating or the like and supplied into the chamber 10 . Also, the nitrogen-containing gas may be, for example, a gas containing at least one selected from the group consisting of NH 3 , NF 3 and N 2 . The nitrogen-containing gas may also be a combination of gases in which NH 3 is produced at the chamber 10 or substrate W surface.

工程ST43において、高周波電源62が下部電極18に高周波電力HFを供給して、チャンバ10内にプラズマが生成される。高周波電力HF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ってよい。また、高周波電力HFは、上部電極30又はバイアス電極118に供給されてよい。また、バイアス電源64が、バイアス電極118に電気バイアスを供給する。電気バイアスは、パルス波であってよい(図2参照)。電気バイアスに含まれる各パルスは、高周波電力LF又はパルス電圧を含んで構成されてよい。また、電気バイアスは、下部電極18に供給されてもよい。なお、工程ST43において供給される電気バイアスの電力のレベル(一例では、電気バイアスの電力の実効値又は直流電圧の絶対値の実効値)は、工程ST32において供給される電気バイアスの電力レベルよりも高くてよい。 In step ST43, the high frequency power supply 62 supplies high frequency power HF to the lower electrode 18 to generate plasma in the chamber 10. FIG. The high frequency power HF has a first frequency suitable for plasma generation. The first frequency may be, for example, a frequency within the range of 27 MHz to 100 MHz. Also, the high frequency power HF may be supplied to the upper electrode 30 or the bias electrode 118 . Bias power supply 64 also provides an electrical bias to bias electrode 118 . The electrical bias may be a pulse wave (see Figure 2). Each pulse included in the electrical bias may comprise high frequency power LF or a pulsed voltage. An electrical bias may also be supplied to the bottom electrode 18 . The level of the electrical bias power supplied in step ST43 (for example, the effective value of the electrical bias power or the effective value of the absolute value of the DC voltage) is higher than the level of the electrical bias power supplied in step ST32. High is fine.

第2の処理ガスがチャンバ10内に供給されて、かつ、チャンバ10内にプラズマが生成されると、シリコン含有膜SFの上面に吸着されたエッチャントが、シリコン含有膜SFと反応して、シリコン含有膜SFがエッチングされる。 When the second processing gas is supplied into the chamber 10 and plasma is generated in the chamber 10, the etchant adsorbed on the upper surface of the silicon-containing film SF reacts with the silicon-containing film SF to produce silicon. Containment film SF is etched.

図9は、工程ST4の実行中における基板Wの断面構造の一例を示す図である。図9に示すように、開口OP及び凹部RCを通ってシリコン含有膜SFの上面に吸着したエッチャントが、シリコン含有膜SFと反応して、シリコン含有膜SFに凹部RCが更に形成される。凹部RCは、炭素含有膜CF及びシリコン含有膜SFの側壁と底面BTによって規定される。シリコン含有膜SFに凹部RCが形成されると、エッチャントが底面BTに物理的に吸着し、吸着した当該エッチャントによって、シリコン含有膜SFがさらにエッチングされる。すなわち、凹部RCの深さが深くなる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W during execution of step ST4. As shown in FIG. 9, the etchant adsorbed on the upper surface of the silicon-containing film SF through the opening OP and the recess RC reacts with the silicon-containing film SF to further form the recess RC in the silicon-containing film SF. The recess RC is defined by the side walls and the bottom surface BT of the carbon-containing film CF and the silicon-containing film SF. When the recess RC is formed in the silicon-containing film SF, the etchant is physically adsorbed to the bottom surface BT, and the adsorbed etchant further etches the silicon-containing film SF. That is, the depth of the recess RC is increased.

図10は、工程ST4の終了した後における基板Wの断面構造の一例を示す図である。図10に示すように、工程ST4においてエッチングが実行され、凹部RCが下地膜UFに到達すると(すなわち、凹部RCにおいて下地膜UFの表面が露出すると)、工程ST4を終了する。なお、工程ST4において、下地膜UFの一部がエッチングされてもよい。すなわち、工程ST4において、下地膜UFの一部が、凹部RCの深さ方向にオーバーエッチングされてもよい。 FIG. 10 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W after step ST4 is completed. As shown in FIG. 10, etching is performed in step ST4, and when the recess RC reaches the underlying film UF (that is, when the surface of the underlying film UF is exposed in the recess RC), the step ST4 ends. In step ST4, part of the base film UF may be etched. That is, in step ST4, part of the base film UF may be over-etched in the depth direction of the recess RC.

以下、本処理方法を評価するために行った実験について説明する。本開示は、以下の実験によって何ら限定されるものではない。 Experiments conducted to evaluate this treatment method are described below. The present disclosure is not limited in any way by the following experiments.

(実験1)
実験1は、本処理方法の工程ST3(図6参照)に関する実験である。実験1では、プラズマ処理装置1を用いて、以下の条件で、基板Wに形成されたアモルファスカーボン膜をエッチングした。アモルファスカーボン膜は、炭素含有膜の一例である。

処理ガス:H2Oガス、Arガス
設定温度:-70℃~0℃
チャンバ圧力:25mTorr
高周波電力HF:60MHz/100W
高周波電力LF:3.2MHz/1000W

実験1では、基板支持器14の温度を変えてアモルファスカーボン膜をエッチングして、アモルファスカーボン膜のエッチング中において、チャンバ10の内部空間10sにおけるH2O分子の吸着量とエッチングレートを測定した。
(Experiment 1)
Experiment 1 is an experiment relating to step ST3 (see FIG. 6) of this processing method. In Experiment 1, the amorphous carbon film formed on the substrate W was etched using the plasma processing apparatus 1 under the following conditions. An amorphous carbon film is an example of a carbon-containing film.

Processing gas: H 2 O gas, Ar gas Set temperature: -70°C to 0°C
Chamber pressure: 25mTorr
High frequency power HF: 60MHz/100W
High frequency power LF: 3.2MHz/1000W

In Experiment 1, the amorphous carbon film was etched while changing the temperature of the substrate supporter 14, and the adsorption amount and etching rate of H 2 O molecules in the internal space 10s of the chamber 10 were measured during the etching of the amorphous carbon film.

図11は、実験1の測定結果を示すグラフである。図11において、横軸は、基板支持器14の温度(℃)を示す。縦軸は、アモルファスカーボン膜のエッチングレートを示す。図11に示すように、基板支持器14の温度が約-30℃から、アモルファスカーボン膜のエッチングレートが増加している。すなわち、基板支持器14の温度が約-30℃以下の温度で、H2O分子が基板Wに物理的に吸着する量が増加し、従って、アモルファスカーボン膜のエッチングにおいてH2O分子がエッチャントして消費される量が増加してエッチングレートが増加することがわかった。 11 is a graph showing the measurement results of Experiment 1. FIG. In FIG. 11, the horizontal axis represents the temperature (° C.) of the substrate supporter 14 . The vertical axis represents the etching rate of the amorphous carbon film. As shown in FIG. 11, the etching rate of the amorphous carbon film increases when the temperature of the substrate support 14 is about -30.degree. That is, when the temperature of the substrate support 14 is about −30° C. or less, the amount of H 2 O molecules physically adsorbed to the substrate W increases, and therefore the H 2 O molecules become an etchant in the etching of the amorphous carbon film. It was found that the etching rate increased as the amount consumed increased.

(実験2)
実験2は、本処理方法の工程ST4(図6参照)に関する実験である。実験2では、プラズマ処理装置1を用いて、以下の条件で、基板Wに形成された、シリコン酸化膜をエッチングした。

処理ガス:HF(フッ化水素)ガス、Arガス、
設定温度:-70℃~0℃
チャンバ圧力:25mTorr
高周波電力HF:60MHz/100W
高周波電力LF:3MHz/1000W

実験2では、基板支持器14の温度を変えて、シリコン酸化膜をエッチングして、シリコン酸化膜のエッチングレートを測定した。
(Experiment 2)
Experiment 2 is an experiment relating to step ST4 (see FIG. 6) of this processing method. In Experiment 2, the plasma processing apparatus 1 was used to etch the silicon oxide film formed on the substrate W under the following conditions.

Processing gas: HF (hydrogen fluoride) gas, Ar gas,
Set temperature: -70°C to 0°C
Chamber pressure: 25mTorr
High frequency power HF: 60MHz/100W
High frequency power LF: 3MHz/1000W

In Experiment 2, the temperature of the substrate support 14 was changed to etch the silicon oxide film, and the etching rate of the silicon oxide film was measured.

図12は、実験2の測定結果を示すグラフである。図12において、横軸は、基板支持器14の温度(℃)を示す。縦軸は、シリコン酸化膜のエッチングレートを示す。図12に示すように、基板支持器14の温度が約-40℃から、シリコン酸化膜のエッチングレートが増加している。すなわち、基板支持器14の温度が約-40℃以下の温度で、HF(又は水素原子及びフッ素原子)が基板Wに物理的に吸着する量が増加し、従って、シリコン酸化膜のエッチングにおいてHF(又は水素原子及びフッ素原子)がエッチャントして消費される量が増加してエッチングレートが増加することがわかった。 12 is a graph showing the measurement results of Experiment 2. FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents the temperature (° C.) of the substrate supporter 14 . The vertical axis represents the etching rate of the silicon oxide film. As shown in FIG. 12, the etching rate of the silicon oxide film increases when the temperature of the substrate support 14 is about -40.degree. That is, when the temperature of the substrate support 14 is about −40° C. or lower, the amount of HF (or hydrogen atoms and fluorine atoms) physically adsorbed to the substrate W increases, and thus the HF in etching the silicon oxide film increases. (or hydrogen atoms and fluorine atoms) were found to etch and consume an increased amount, resulting in an increase in the etching rate.

本開示の一つの例示的実施形態によれば、炭素含有膜(一例では、アモルファスカーボン膜)のエッチング処理とシリコン含有膜(一例では、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜)のエッチング処理の双方において、エッチャントが分子として基板に物理的に吸着してエッチング処理が実行される。これにより、炭素含有膜のエッチング処理とシリコン含有膜のエッチング処理を、容量結合型のプラズマ処理装置における同一のチャンバで、連続して実行することができる。従って、本例示的実施形態によれば、エッチング処理のスループットを向上させることができる。 According to one exemplary embodiment of the present disclosure, an etching process for a carbon-containing film (in one example, an amorphous carbon film) and an etching process for a silicon-containing film (in one example, a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film). In both, the etchant is physically adsorbed to the substrate as molecules to perform the etching process. Thereby, the etching process for the carbon-containing film and the etching process for the silicon-containing film can be continuously performed in the same chamber in the capacitively coupled plasma processing apparatus. Therefore, according to this exemplary embodiment, the throughput of the etching process can be improved.

本開示の一つの例示的実施形態によれば、炭素含有膜のエッチング処理において、エッチャントであるH2O分子が基板に物理的に吸着される。これにより、高密度のプラズマを生成しなくとも、高いエッチング速度で炭素含有膜をエッチングすることができる。 According to one exemplary embodiment of the present disclosure, the etchant H 2 O molecules are physically adsorbed to the substrate during the etching process of the carbon-containing film. As a result, the carbon-containing film can be etched at a high etching rate without generating high-density plasma.

本開示の一つの例示的実施形態によれば、所定のエッチング処理とフッ化水素等の腐食性ガスを用いたエッチング処理を同一のチャンバ内で連続して実行する場合において、当該所定のエッチング処理の前に、当該チャンバの内壁の少なくとも一部を保護膜でプリコートすることができる。これにより、フッ化水素等を用いたエッチング処理において、チャンバの内壁の腐食を抑制することができる。ひいては、チャンバの内壁の腐食によって発生する、チャンバ内の汚染を抑制することができる。 According to one exemplary embodiment of the present disclosure, when a predetermined etching process and an etching process using a corrosive gas such as hydrogen fluoride are continuously performed in the same chamber, the predetermined etching process At least part of the inner wall of the chamber can be pre-coated with a protective film prior to . Thereby, corrosion of the inner wall of the chamber can be suppressed in the etching process using hydrogen fluoride or the like. As a result, contamination inside the chamber caused by corrosion of the inner wall of the chamber can be suppressed.

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、本処理方法の各工程は、容量結合型プラズマのプラズマ処理装置、誘導結合型プラズマ、マイクロ波プラズマ、ECRプラズマ等、任意のプラズマ源を用いたプラズマ処理装置を用いて実行してよい。また、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。 While various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the exemplary embodiments described above. Also, elements from different embodiments can be combined to form other embodiments. For example, each step of the present processing method may be performed using a plasma processing apparatus using an arbitrary plasma source, such as capacitively coupled plasma, inductively coupled plasma, microwave plasma, and ECR plasma. Also, it will be appreciated that various embodiments of the present disclosure have been described herein for purposes of illustration, and that various changes can be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure. . Therefore, the various embodiments disclosed herein are not intended to be limiting, with a true scope and spirit being indicated by the following claims.

また、本開示は、以下の実施形態を含み得る。 The present disclosure may also include the following embodiments.

(付記1)
プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を準備する工程と、
前記基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定する工程と、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と
を含む、プラズマ処理方法。
(Appendix 1)
A plasma processing method performed in a plasma processing apparatus,
providing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a first temperature below 0°C;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas comprising hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating a plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
generating plasma from the second processing gas by radio frequency to etch the silicon-containing film.

(付記2)
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する基板支持器と、
前記プラズマ処理チャンバ内において、前記基板支持器に対向して設けられた上部電極と
を備え、
前記基板を準備する工程は、前記基板を前記基板支持器に配置する工程を含み、
前記炭素含有膜をエッチングする工程は、前記基板支持器又は前記上部電極に高周波を供給して、前記プラズマ処理チャンバ内において、前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程を含み、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程は、前記基板支持器又は前記上部電極に高周波を供給して、前記プラズマ処理チャンバ内において、前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程を含む、付記1に記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 2)
The plasma processing apparatus is
a plasma processing chamber;
a substrate support provided in the plasma processing chamber for supporting a substrate;
an upper electrode provided opposite to the substrate support in the plasma processing chamber;
providing the substrate includes placing the substrate on the substrate support;
The step of etching the carbon-containing film includes supplying high frequency power to the substrate support or the upper electrode to generate plasma from the first processing gas in the plasma processing chamber to etch the carbon-containing film. including the step of
The step of etching the silicon-containing film includes supplying high frequency power to the substrate support or the upper electrode to generate plasma from the second processing gas in the plasma processing chamber to etch the silicon-containing film. The plasma processing method according to Appendix 1, comprising the step of

(付記3)
前記プラズマ処理装置は、
第1のプラズマ処理チャンバ及び第2のプラズマ処理チャンバと、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第1の基板支持器と、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内において、前記第1の基板支持器に対向して設けられた第1の上部電極と、
前記第2のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第2の基板支持器と、
前記第2のプラズマ処理チャンバ内において、前記第2の基板支持器に対向して設けられた第2の上部電極と
を備え、
前記基板を準備する工程は、前記基板を前記第1の基板支持器に配置する工程を含み、
前記炭素含有膜をエッチングする工程は、前記第1の基板支持器又は前記第1の上部電極に高周波を供給して、前記第1のプラズマ処理チャンバ内において、前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程を含み、
前記プラズマ処理方法は、前記第1の基板支持器から前記第2の基板支持器に前記基板を搬送する工程を更に含み、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程は、前記第2の基板支持器において前記基板の温度を前記第2の温度に設定する工程を含み、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程は、前記第2の基板支持器又は前記第2の上部電極に高周波を供給して、前記第2のプラズマ処理チャンバ内において、前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程を含む、付記1に記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 3)
The plasma processing apparatus is
a first plasma processing chamber and a second plasma processing chamber;
a first substrate support within the first plasma processing chamber for supporting a substrate;
a first upper electrode disposed within the first plasma processing chamber opposite the first substrate support;
a second substrate support within the second plasma processing chamber for supporting a substrate;
a second upper electrode disposed opposite the second substrate support in the second plasma processing chamber;
providing the substrate includes placing the substrate on the first substrate support;
The step of etching the carbon-containing film includes supplying high frequency power to the first substrate support or the first upper electrode to generate plasma from the first processing gas in the first plasma processing chamber. forming and etching the carbon-containing film;
the plasma processing method further comprising transferring the substrate from the first substrate support to the second substrate support;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature includes setting the temperature of the substrate to the second temperature in the second substrate support;
The step of etching the silicon-containing film includes supplying high frequency power to the second substrate support or the second upper electrode to generate plasma from the second processing gas in the second plasma processing chamber. 2. The plasma processing method of claim 1, comprising forming and etching the silicon-containing film.

(付記4)
前記プラズマ処理装置は、前記第1のプラズマ処理チャンバ及び前記第2のプラズマ処理チャンバに接続された搬送チャンバを備え、前記搬送チャンバの内部圧力は大気圧よりも低く、
前記基板を搬送する工程において、前記基板は、前記搬送室を介して、前記第1の基板支持器から前記第2の基板支持器に搬送される、付記3に記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 4)
The plasma processing apparatus comprises a transfer chamber connected to the first plasma processing chamber and the second plasma processing chamber, wherein an internal pressure of the transfer chamber is lower than atmospheric pressure,
3. The plasma processing method according to appendix 3, wherein in the step of transferring the substrate, the substrate is transferred from the first substrate supporter to the second substrate supporter via the transfer chamber.

(付記5)
前記第2の温度は、前記第1の温度より低い、付記1から4のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 5)
5. The plasma processing method according to any one of appendices 1 to 4, wherein the second temperature is lower than the first temperature.

(付記6)
前記第2の温度は、前記第1の温度より高い、付記1から4のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 6)
5. The plasma processing method according to any one of appendices 1 to 4, wherein the second temperature is higher than the first temperature.

(付記7)
前記炭素含有膜は、アモルファスカーボン膜である、付記1から6のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 7)
7. The plasma processing method according to any one of appendices 1 to 6, wherein the carbon-containing film is an amorphous carbon film.

(付記8)
プラズマ処理チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理チャンバ内に炭素含有ガスを供給する工程と、
高周波によって前記炭素含有ガスからプラズマを生成し、前記プラズマ処理チャンバの内壁の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を前記プラズマ処理チャンバ内に準備する工程と、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスを前記プラズマ処理チャンバ内に供給して、H2Oを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程と、
水素及びフッ素を含有するガスを含む第2の処理ガス、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスを含む第2の処理ガスを、前記プラズマ処理チャンバ内に準備された前記基板に供給する工程と、
高周波を供給して前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と
を含む、プラズマ処理方法。
(Appendix 8)
A plasma processing method performed in a plasma processing apparatus having a plasma processing chamber, comprising:
providing a carbon-containing gas into the plasma processing chamber;
generating a plasma from the carbon-containing gas by radio frequency to form a protective film on at least a portion of an inner wall of the plasma processing chamber;
providing a substrate in the plasma processing chamber that includes a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film;
providing a first process gas comprising hydrogen atoms and oxygen atoms into the plasma processing chamber to provide H 2 O to the substrate;
generating a plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
supplying a second process gas comprising a hydrogen and fluorine containing gas or a hydrogen containing gas and a fluorine containing gas to the substrate provided in the plasma processing chamber;
and a step of supplying a high frequency wave to generate plasma from the second processing gas to etch the silicon-containing film.

(付記9)
前記基板の温度を第1の温度に設定する工程と、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と
を更に備え、
前記炭素含有膜をエッチングする工程において、前記炭素含有膜は、前記基板が前記第1の温度に設定された後にエッチングされ、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程において、前記SiO膜は、前記基板が前記第2の温度に設定された後にエッチングされる、付記8に記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 9)
setting the temperature of the substrate to a first temperature;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
etching the carbon-containing film, wherein the carbon-containing film is etched after the substrate is set to the first temperature;
9. The plasma processing method according to claim 8, wherein in the step of etching the silicon-containing film, the SiO film is etched after the substrate is set to the second temperature.

(付記10)
前記保護膜は、炭素含有膜である、付記8又は9に記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 10)
10. The plasma processing method according to appendix 8 or 9, wherein the protective film is a carbon-containing film.

(付記11)
前記プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置である、付記1から10のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
(Appendix 11)
11. The plasma processing method according to any one of appendices 1 to 10, wherein the plasma processing apparatus is a capacitively coupled plasma processing apparatus.

(付記12)
少なくとも1つのプラズマ処理チャンバと、
前記少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内における基板の温度を設定する温度調整部と、
前記少なくとも1つのプラズマ処理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、
前記少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内において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、
前記温度調整部、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構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定し、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給し、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成して、前記炭素含有膜をエッチングし、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定し、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給し、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御を実行する、プラズマ処理装置。
(Appendix 12)
at least one plasma processing chamber;
a temperature adjuster for setting the temperature of the substrate in the at least one plasma processing chamber;
a gas supply configured to supply gas into the at least one plasma processing chamber;
a plasma generator configured to generate a plasma from a gas within the at least one plasma processing chamber;
a control unit configured to control the temperature adjustment unit, the gas supply unit, and the plasma generation unit;
The control unit
setting the temperature of the substrate including the silicon-containing film and the carbon-containing film formed on the silicon-containing film to a first temperature of 0° C. or lower;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
A plasma processing apparatus that controls etching of the silicon-containing film by generating plasma from the second processing gas by a high frequency.

(付記13)
第1のプラズマ処理チャンバを有する第1のプラズマ処理装置及び第2のプラズマ処理チャンバを有する第2のプラズマ処理装置を備えるプラズマ処理システムであって、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内及び前記第2のプラズマ処理チャンバ内に配置された基板の温度を設定する温度調整部と、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内及び前記第2のプラズマ処理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、
前記第1のプラズマ処理チャンバに結合された誘導結合型のプラズマ生成部と、
前記第2のプラズマ処理チャンバに結合された容量結合型のプラズマ生成部と、
前記温度調整部、前記ガス供給部、前記誘導結合型のプラズマ生成部及び前記容量結合型のプラズマ生成部を制御するよう構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を前記第1のプラズマ処理チャンバ内に配置し、
前記基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定し、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給し、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成して、前記炭素含有膜をエッチングし、
前記炭素含有膜がエッチングされた前記基板を前記第2のプラズマ処理チャンバ内に配置し、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定し、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給し、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御を実行する、プラズマ処理システム。
(Appendix 13)
A plasma processing system comprising a first plasma processing apparatus having a first plasma processing chamber and a second plasma processing apparatus having a second plasma processing chamber, comprising:
a temperature adjustment unit for setting temperatures of substrates arranged in the first plasma processing chamber and the second plasma processing chamber;
a gas supply configured to supply gas into the first plasma processing chamber and into the second plasma processing chamber;
an inductively coupled plasma generator coupled to the first plasma processing chamber;
a capacitively coupled plasma generator coupled to the second plasma processing chamber;
a control unit configured to control the temperature adjustment unit, the gas supply unit, the inductively coupled plasma generation unit, and the capacitively coupled plasma generation unit;
The control unit
placing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film in the first plasma processing chamber;
setting the temperature of the substrate to a first temperature of 0° C. or lower;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
placing the substrate with the etched carbon-containing film in the second plasma processing chamber;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
A plasma processing system that controls etching of the silicon-containing film by generating a plasma from the second process gas via radio frequency.

1…プラズマ処理装置、10…チャンバ、13…支持部、14…基板支持器、16…電極プレート、18…下部電極、20…静電チャック、24…ガス供給ライン、25…エッジリング、30…上部電極、38…ガス供給管、40…ガスソース群、41…流量制御器群50…排気装置、62…高周波電源、64…バイアス電源、80…制御部、114…静電チャック、118…バイアス電極、BT…底面、CF…炭素含有膜、CT…制御部、MK…マスク膜、PM…基板処理モジュール、RC…凹部、SF…シリコン含有膜、TM…搬送モジュール、UF…下地膜、W…基板 Reference Signs List 1 plasma processing apparatus 10 chamber 13 support 14 substrate support 16 electrode plate 18 lower electrode 20 electrostatic chuck 24 gas supply line 25 edge ring 30 Upper electrode 38 Gas supply pipe 40 Gas source group 41 Flow controller group 50 Exhaust device 62 High frequency power supply 64 Bias power supply 80 Control unit 114 Electrostatic chuck 118 Bias Electrodes, BT... Bottom, CF... Carbon-containing film, CT... Control part, MK... Mask film, PM... Substrate processing module, RC... Concave part, SF... Silicon-containing film, TM... Transfer module, UF... Underlying film, W... substrate

Claims (13)

プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を準備する工程と、
前記基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定する工程と、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と
を含む、プラズマ処理方法。
A plasma processing method performed in a plasma processing apparatus,
providing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a first temperature below 0°C;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas comprising hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating a plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
generating plasma from the second processing gas by radio frequency to etch the silicon-containing film.
前記プラズマ処理装置は、
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する基板支持器と、
前記プラズマ処理チャンバ内において、前記基板支持器に対向して設けられた上部電極と
を備え、
前記基板を準備する工程は、前記基板を前記基板支持器に配置する工程を含み、
前記炭素含有膜をエッチングする工程は、前記基板支持器又は前記上部電極に高周波を供給して、前記プラズマ処理チャンバ内において、前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程を含み、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程は、前記基板支持器又は前記上部電極に高周波を供給して、前記プラズマ処理チャンバ内において、前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程を含む、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
The plasma processing apparatus is
a plasma processing chamber;
a substrate support provided in the plasma processing chamber for supporting a substrate;
an upper electrode provided opposite to the substrate support in the plasma processing chamber;
providing the substrate includes placing the substrate on the substrate support;
The step of etching the carbon-containing film includes supplying high frequency power to the substrate support or the upper electrode to generate plasma from the first processing gas in the plasma processing chamber to etch the carbon-containing film. including the step of
The step of etching the silicon-containing film includes supplying high frequency power to the substrate support or the upper electrode to generate plasma from the second processing gas in the plasma processing chamber to etch the silicon-containing film. 2. The plasma processing method of claim 1, comprising the step of:
前記プラズマ処理装置は、
第1のプラズマ処理チャンバ及び第2のプラズマ処理チャンバと、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第1の基板支持器と、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内において、前記第1の基板支持器に対向して設けられた第1の上部電極と、
前記第2のプラズマ処理チャンバ内に設けられており、基板を支持する第2の基板支持器と、
前記第2のプラズマ処理チャンバ内において、前記第2の基板支持器に対向して設けられた第2の上部電極と
を備え、
前記基板を準備する工程は、前記基板を前記第1の基板支持器に配置する工程を含み、
前記炭素含有膜をエッチングする工程は、前記第1の基板支持器又は前記第1の上部電極に高周波を供給して、前記第1のプラズマ処理チャンバ内において、前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程を含み、
前記プラズマ処理方法は、前記第1の基板支持器から前記第2の基板支持器に前記基板を搬送する工程を更に含み、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程は、前記第2の基板支持器において前記基板の温度を前記第2の温度に設定する工程を含み、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程は、前記第2の基板支持器又は前記第2の上部電極に高周波を供給して、前記第2のプラズマ処理チャンバ内において、前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程を含む、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
The plasma processing apparatus is
a first plasma processing chamber and a second plasma processing chamber;
a first substrate support within the first plasma processing chamber for supporting a substrate;
a first upper electrode disposed within the first plasma processing chamber opposite the first substrate support;
a second substrate support within the second plasma processing chamber for supporting a substrate;
a second upper electrode disposed opposite the second substrate support in the second plasma processing chamber;
providing the substrate includes placing the substrate on the first substrate support;
The step of etching the carbon-containing film includes supplying high frequency power to the first substrate support or the first upper electrode to generate plasma from the first processing gas in the first plasma processing chamber. forming and etching the carbon-containing film;
the plasma processing method further comprising transferring the substrate from the first substrate support to the second substrate support;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature includes setting the temperature of the substrate to the second temperature in the second substrate support;
The step of etching the silicon-containing film includes supplying high frequency power to the second substrate support or the second upper electrode to generate plasma from the second processing gas in the second plasma processing chamber. 2. The plasma processing method of claim 1, comprising forming and etching said silicon-containing film.
前記プラズマ処理装置は、前記第1のプラズマ処理チャンバ及び前記第2のプラズマ処理チャンバに接続された搬送チャンバを備え、前記搬送チャンバの内部圧力は大気圧よりも低く、
前記基板を搬送する工程において、前記基板は、前記搬送室を介して、前記第1の基板支持器から前記第2の基板支持器に搬送される、請求項3に記載のプラズマ処理方法。
The plasma processing apparatus comprises a transfer chamber connected to the first plasma processing chamber and the second plasma processing chamber, wherein an internal pressure of the transfer chamber is lower than atmospheric pressure,
4. The plasma processing method according to claim 3, wherein in the step of transferring said substrate, said substrate is transferred from said first substrate supporter to said second substrate supporter via said transfer chamber.
前記第2の温度は、前記第1の温度より低い、請求項1に記載のプラズマ処理方法。 2. The plasma processing method according to claim 1, wherein said second temperature is lower than said first temperature. 前記第2の温度は、前記第1の温度より高い、請求項1に記載のプラズマ処理方法。 2. The plasma processing method according to claim 1, wherein said second temperature is higher than said first temperature. 前記炭素含有膜は、アモルファスカーボン膜である、請求項1に記載のプラズマ処理方法。 2. The plasma processing method according to claim 1, wherein said carbon-containing film is an amorphous carbon film. プラズマ処理チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理チャンバ内に炭素含有ガスを供給する工程と、
高周波によって前記炭素含有ガスからプラズマを生成し、前記プラズマ処理チャンバの内壁の少なくとも一部に保護膜を形成する工程と、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を前記プラズマ処理チャンバ内に準備する工程と、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスを前記プラズマ処理チャンバ内に供給して、H2Oを前記基板に供給する工程と、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成し、前記炭素含有膜をエッチングする工程と、
水素及びフッ素を含有するガスを含む第2の処理ガス、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスを含む第2の処理ガスを、前記プラズマ処理チャンバ内に準備された前記基板に供給する工程と、
高周波を供給して前記第2の処理ガスからプラズマを生成し、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と
を含む、プラズマ処理方法。
A plasma processing method performed in a plasma processing apparatus having a plasma processing chamber, comprising:
providing a carbon-containing gas into the plasma processing chamber;
generating a plasma from the carbon-containing gas by radio frequency to form a protective film on at least a portion of an inner wall of the plasma processing chamber;
providing a substrate in the plasma processing chamber that includes a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film;
providing a first process gas comprising hydrogen atoms and oxygen atoms into the plasma processing chamber to provide H 2 O to the substrate;
generating a plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
supplying a second process gas comprising a hydrogen and fluorine containing gas or a hydrogen containing gas and a fluorine containing gas to the substrate provided in the plasma processing chamber;
and a step of supplying a high frequency wave to generate plasma from the second processing gas to etch the silicon-containing film.
前記基板の温度を第1の温度に設定する工程と、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定する工程と
を更に備え、
前記炭素含有膜をエッチングする工程において、前記炭素含有膜は、前記基板が前記第1の温度に設定された後にエッチングされ、
前記シリコン含有膜をエッチングする工程において、前記SiO膜は、前記基板が前記第2の温度に設定された後にエッチングされる、請求項8に記載のプラズマ処理方法。
setting the temperature of the substrate to a first temperature;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
etching the carbon-containing film, wherein the carbon-containing film is etched after the substrate is set to the first temperature;
9. The plasma processing method according to claim 8, wherein in etching said silicon-containing film, said SiO film is etched after said substrate is set to said second temperature.
前記保護膜は、炭素含有膜である、請求項8に記載のプラズマ処理方法。 9. The plasma processing method according to claim 8, wherein said protective film is a carbon-containing film. 前記プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置である、請求項1から10のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。 11. The plasma processing method according to claim 1, wherein said plasma processing apparatus is a capacitively coupled plasma processing apparatus. 少なくとも1つのプラズマ処理チャンバと、
前記少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内における基板の温度を設定する温度調整部と、
前記少なくとも1つのプラズマ処理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、
前記少なくとも1つのプラズマ処理チャンバ内において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、
前記温度調整部、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構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定し、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給し、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成して、前記炭素含有膜をエッチングし、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定し、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給し、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御を実行する、プラズマ処理装置。
at least one plasma processing chamber;
a temperature adjuster for setting the temperature of the substrate in the at least one plasma processing chamber;
a gas supply configured to supply gas into the at least one plasma processing chamber;
a plasma generator configured to generate a plasma from a gas within the at least one plasma processing chamber;
a control unit configured to control the temperature adjustment unit, the gas supply unit, and the plasma generation unit;
The control unit
setting the temperature of the substrate including the silicon-containing film and the carbon-containing film formed on the silicon-containing film to a first temperature of 0° C. or lower;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
A plasma processing apparatus that controls etching of the silicon-containing film by generating plasma from the second processing gas by a high frequency.
第1のプラズマ処理チャンバを有する第1のプラズマ処理装置及び第2のプラズマ処理チャンバを有する第2のプラズマ処理装置を備えるプラズマ処理システムであって、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内及び前記第2のプラズマ処理チャンバ内に配置された基板の温度を設定する温度調整部と、
前記第1のプラズマ処理チャンバ内及び前記第2のプラズマ処理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、
前記第1のプラズマ処理チャンバに結合された誘導結合型のプラズマ生成部と、
前記第2のプラズマ処理チャンバに結合された容量結合型のプラズマ生成部と、
前記温度調整部、前記ガス供給部、前記誘導結合型のプラズマ生成部及び前記容量結合型のプラズマ生成部を制御するよう構成された制御部と
を備え、
前記制御部は、
シリコン含有膜及び前記シリコン含有膜上に形成された炭素含有膜を含む基板を前記第1のプラズマ処理チャンバ内に配置し、
前記基板の温度を0℃以下である第1の温度に設定し、
水素原子及び酸素原子を含む第1の処理ガスによってH2Oを前記基板に供給し、
高周波によって前記第1の処理ガスからプラズマを生成して、前記炭素含有膜をエッチングし、
前記炭素含有膜がエッチングされた前記基板を前記第2のプラズマ処理チャンバ内に配置し、
前記基板の温度を前記第1の温度と異なる第2の温度に設定し、
水素及びフッ素を含有するガスを含むか、又は、水素含有ガス及びフッ素含有ガスの双方を含む、第2の処理ガスを前記基板に供給し、
高周波によって前記第2の処理ガスからプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御を実行する、プラズマ処理システム。
A plasma processing system comprising a first plasma processing apparatus having a first plasma processing chamber and a second plasma processing apparatus having a second plasma processing chamber, comprising:
a temperature adjustment unit for setting temperatures of substrates arranged in the first plasma processing chamber and the second plasma processing chamber;
a gas supply configured to supply gas into the first plasma processing chamber and into the second plasma processing chamber;
an inductively coupled plasma generator coupled to the first plasma processing chamber;
a capacitively coupled plasma generator coupled to the second plasma processing chamber;
a control unit configured to control the temperature adjustment unit, the gas supply unit, the inductively coupled plasma generation unit, and the capacitively coupled plasma generation unit;
The control unit
placing a substrate including a silicon-containing film and a carbon-containing film formed on the silicon-containing film in the first plasma processing chamber;
setting the temperature of the substrate to a first temperature of 0° C. or lower;
supplying H 2 O to the substrate with a first process gas containing hydrogen atoms and oxygen atoms;
generating plasma from the first process gas by radio frequency to etch the carbon-containing film;
placing the substrate with the etched carbon-containing film in the second plasma processing chamber;
setting the temperature of the substrate to a second temperature different from the first temperature;
supplying a second process gas to the substrate comprising a gas containing hydrogen and fluorine, or comprising both a hydrogen-containing gas and a fluorine-containing gas;
A plasma processing system that controls etching of the silicon-containing film by generating a plasma from the second process gas via radio frequency.
JP2022102519A 2021-07-28 2022-06-27 Plasma processing method and plasma processing apparatus Pending JP2023020916A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220093261A KR20230017748A (en) 2021-07-28 2022-07-27 Plasma processing method, plasma processing arraratus and plasma processing system
CN202210890018.8A CN115692190A (en) 2021-07-28 2022-07-27 Plasma processing method, plasma processing apparatus and system
US17/876,307 US20230035021A1 (en) 2021-07-28 2022-07-28 Plasma processing method and plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021123428 2021-07-28
JP2021123428 2021-07-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023020916A true JP2023020916A (en) 2023-02-09

Family

ID=85159520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022102519A Pending JP2023020916A (en) 2021-07-28 2022-06-27 Plasma processing method and plasma processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023020916A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021090516A1 (en) Etching method
US20230215700A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
WO2022230118A1 (en) Etching method
KR20230129310A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20220359167A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP7565194B2 (en) Etching method and plasma processing apparatus
JP2023020916A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP7412257B2 (en) Etching method, substrate processing equipment, and substrate processing system
JP2023080566A (en) Etching method and plasma processing apparatus
JP2023063106A (en) Plasma processing method and plasma processing system
US20230035021A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
WO2022234643A1 (en) Etching method and etching device
WO2022234647A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
WO2022234648A1 (en) Etching method
JP7343461B2 (en) Etching method and plasma processing equipment
WO2022215649A1 (en) Etching method and plasma processing system
WO2023162161A1 (en) Temperature adjusting system, temperature adjusting method, substrate processing method, and substrate processing device
TW202245051A (en) Substrate treating method and substrate treating apparatus introducing a process gas including at least one gas from a group consisting of a C4H2F6 gas, a C4H2F8 gas, a C3H2F4 gas and a C3H2F6 gas, a HF gas and a phosphorus halide gas into the chamber
JP2023127546A (en) Plasma processing method and plasma processing device
TW202245050A (en) Etching method and etching apparatus etching a film to be etched in a plasma processing apparatus
KR20230063309A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2022172728A (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
TW202244984A (en) Etching method capable of simultaneously etching a multi-layer film and a single-layer film having a silicon-containing film
CN118645429A (en) Etching method, plasma processing apparatus, and substrate processing system
JP2023048519A (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20220728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220729

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240313