JP2023170855A - エッチング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】マスクに対して高いエッチング選択比が得られるエッチング方法及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】エッチング方法は、（ａ）チャンバ内の基板支持器上に基板を提供する工程を含む。基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、第１領域及び第２領域上に設けられたマスクとを含む。エッチング方法は、（ｂ）第１処理ガスから生成された第１プラズマにより、基板をエッチングする工程と、（ｃ）第１処理ガスとは異なる第２処理ガスから生成された第２プラズマにより、基板をエッチングする工程とを含む。第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含む。第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含む。【選択図】図３

Description

本開示の例示的実施形態は、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
特許文献１には、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜が交互に設けられることによって構成された多層膜を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域とをエッチングする方法が開示されている。特許文献１に記載のエッチング方法によれば、ハイドロフルオロカーボンを含む第１の処理ガスのプラズマを生成する工程と、フルオロカーボンを含む第２の処理ガスのプラズマを生成する工程と、が交互に繰り返して実行される。
特開２０１６－５１７５０号公報
本開示は、マスクに対して高いエッチング選択比が得られるエッチング方法及びプラズマ処理装置を提供する。
一つの例示的実施形態において、エッチング方法は、（ａ）チャンバ内の基板支持器上に基板を提供する工程であり、前記基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域上に設けられたマスクとを含む、工程と、（ｂ）第１処理ガスから生成された第１プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、（ｃ）前記第１処理ガスとは異なる第２処理ガスから生成された第２プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、を含み、前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含み、前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含む。
一つの例示的実施形態によれば、マスクに対して高いエッチング選択比が得られるエッチング方法及びプラズマ処理装置が提供される。
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図３は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法のフローチャートである。 図４は、図３の方法が適用され得る一例の基板の断面図である。 図５は、図３の方法が適用された後の一例の基板の断面図である。 図６は、一例のアスペクト比を有する凹部を備える基板の断面図である。
以下、種々の例示的実施形態（１）～（１８）について説明する。
（１）エッチング方法は、（ａ）チャンバ内の基板支持器上に基板を提供する工程であり、前記基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域上に設けられたマスクとを含む、工程と、（ｂ）第１処理ガスから生成された第１プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、（ｃ）前記第１処理ガスとは異なる第２処理ガスから生成された第２プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、を含み、前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含み、前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含む。
上記エッチング方法によれば、マスクに対する第１領域及び第２領域のエッチング選択比を向上できる。メカニズムは以下のように考えられるが、これに限定されない。（ｂ）及び（ｃ）では、それぞれ第１処理ガス及び第２処理ガスに含まれる不飽和結合から高次ラジカルが生成される。高次ラジカルは高い分子量を有するので、マスクの表面に堆積膜を形成し易い。これにより、マスクに対する第１領域及び第２領域のエッチング選択比を向上できる。
（２）上記（１）において、上記エッチング方法は、（ｄ）前記（ｂ）及び前記（ｃ）を交互に繰り返す工程を更に含んでもよい。この場合、第１領域に形成される凹部の深さ及び第２領域に形成される凹部の深さを大きくできる。
（３）上記（１）又は（２）において、前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２（ｘ２は２以上の整数、ｙ２及びｚ２は１以上の整数）ガスを更に含んでもよく、前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ２Ｆｗ２（ｖ２は２以上の整数、ｗ２は１以上の整数）ガスを更に含んでもよく、前記Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量に対する前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスの流量の比は、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量に対する前記Ｃｖ２Ｆｗ２ガスの流量の比よりも大きくてもよい。
フルオロカーボンガスは、シリコン窒化膜よりもシリコン酸化膜に対して高いエッチングレートを有する。ハイドロフルオロカーボンは、シリコン酸化膜よりもシリコン窒化膜に対して高いエッチングレートを有する。よって、（ｂ）では、第１領域よりも第２領域が優先的にエッチングされる。（ｃ）では、第２領域よりも第１領域が優先的にエッチングされる。
（４）上記（３）において、前記Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量に対する前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスの流量の比は、１以上２以下であってもよい。
（５）上記（３）又は（４）において、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量に対する前記Ｃｖ２Ｆｗ２ガスの流量の比は、１未満であってもよい。
（６）上記（１）～（５）のいずれか１つにおいて、前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはフルオロメチル基を含んでもよい。この場合、（ｂ）において、フルオロメチル基から低次ラジカルが生成される。低次ラジカルは、低い分子量を有するので、エッチングにより形成される凹部の奥深くに侵入できる。よって、エッチングにより、深い凹部を形成できる。
（７）上記（６）において、前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、Ｃ４Ｆ８及びＣ３Ｆ６のうち少なくとも１つを含んでもよい。
（８）上記（１）～（７）のいずれか１つにおいて、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスはフルオロメチル基を含んでもよい。この場合、（ｃ）において、フルオロメチル基から低次ラジカルが生成される。低次ラジカルは、低い分子量を有するので、エッチングにより形成される凹部の奥深くに侵入できる。よって、エッチングにより、深い凹部を形成できる。
（９）上記（８）において、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６のうち少なくとも１つを含んでもよい。
（１０）上記（１）～（７）のいずれか１つにおいて、前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはＣ３Ｆ６を含んでもよく、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスはＣ３Ｈ２Ｆ４を含んでもよい。
（１１）上記（１）～（１０）のいずれか１つにおいて、前記（ｂ）における前記チャンバ内の圧力は、前記（ｃ）における前記チャンバ内の圧力よりも大きくてもよい。
（１２）上記（１）～（１１）のいずれか１つにおいて、前記（ｂ）の処理時間は前記（ｃ）の処理時間よりも長くてもよい。
（１３）上記（１２）において、前記（ｃ）の処理時間に対する前記（ｂ）の処理時間の比は、１よりも大きく３以下であってもよい。
（１４）上記（１）～（１３）のいずれか１つにおいて、前記エッチング方法が適用された後の前記基板において、前記第１領域に形成される凹部のアスペクト比及び前記第２領域に形成される凹部のアスペクト比は、１０以上であってもよい。
（１５）上記（１）～（１４）のいずれか１つにおいて、前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスのうち少なくとも１つは、酸素含有ガスを更に含んでもよい。
（１６）上記（１）～（１５）のいずれか１つにおいて、前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスのうち少なくとも１つは、不活性ガスを更に含んでもよい。
（１７）上記（１）～（１６）のいずれか１つにおいて、前記マスクは、炭素及びホウ素のうち少なくとも１つを含んでもよい。
（１８）プラズマ処理装置は、チャンバと、前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持器であり、前記基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域上に設けられたマスクとを含む、基板支持器と、第１処理ガス及び前記第１処理ガスとは異なる第２処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、前記チャンバ内で前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスから第１プラズマ及び第２プラズマをそれぞれ生成するように構成されたプラズマ生成部と、制御部と、を備え、前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含み、前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含み、前記制御部は、前記第１プラズマにより、前記基板をエッチングし、前記第２プラズマにより、前記基板をエッチングするように、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成される。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。
基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、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もよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙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もよい。
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。
電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
図３は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法のフローチャートである。図３に示されるエッチング方法ＭＴ（以下、「方法ＭＴ」という）は、上記実施形態のプラズマ処理装置１により実行され得る。方法ＭＴは、基板Ｗに適用され得る。
図４は、図３の方法が適用され得る一例の基板の断面図である。図４に示されるように、一実施形態において、基板Ｗは、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２と、マスクＭＫとを含む。マスクＭＫは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２上に設けられる。基板Ｗは、下地領域ＵＲを含んでもよい。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、下地領域ＵＲ上に設けられてもよい。
第１領域Ｒ１は、シリコン酸化膜Ｌ１とシリコン窒化膜Ｌ２とが交互に積層された多層膜を有する。第１領域Ｒ１の最上面及び最下面のそれぞれにシリコン酸化膜Ｌ１が位置してもよい。第２領域Ｒ２は、単層のシリコン酸化膜を有する。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、基板Ｗの主面に沿った方向に配列されてもよい。基板Ｗの主面に垂直な方向において、第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２の厚みと同じ厚みを有してもよい。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のそれぞれは、例えば３Ｄ－ＮＡＮＤ等のメモリデバイスのための膜であってもよい。
マスクＭＫは、第１領域Ｒ１上の開口ＯＰ１と、第２領域Ｒ２上の開口ＯＰ２とを有してもよい。マスクＭＫは、炭素及びホウ素のうち少なくとも１つを含んでもよい。マスクＭＫは、スピンオンカーボン、炭化タングステン及びアモルファスカーボンのうち少なくとも１つを含んでもよい。マスクＭＫは、窒化ホウ素及び炭化ホウ素のうち少なくとも１つを含んでもよい。
下地領域ＵＲは、シリコン、有機物及び金属のうち少なくとも１つを含んでもよい。
以下、方法ＭＴについて、方法ＭＴが上記実施形態のプラズマ処理装置１を用いて基板Ｗに適用される場合を例にとって、図３～図５を参照しながら説明する。図５は、図３の方法が適用された後の一例の基板の断面図である。プラズマ処理装置１が用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において方法ＭＴが実行され得る。方法ＭＴでは、図２に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板支持部１１（基板支持器）上の基板Ｗを処理する。
図３に示されるように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４を含み得る。工程ＳＴ１～工程ＳＴ４は順に実行され得る。方法ＭＴは、工程ＳＴ４を含まなくてもよい。工程ＳＴ３は工程ＳＴ２の前に行われてもよい。
工程ＳＴ１では、プラズマ処理チャンバ１０内の基板支持部１１上に、図４に示される基板Ｗを提供する。下地領域ＵＲは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２と、基板支持部１１との間に配置され得る。
工程ＳＴ２では、第１処理ガスから生成された第１プラズマにより、基板Ｗをエッチングする。第１領域Ｒ１がエッチングされることにより、マスクＭＫの開口ＯＰ１に対応する凹部が第１領域Ｒ１に形成され得る。第２領域Ｒ２がエッチングされることにより、マスクＭＫの開口ＯＰ２に対応する凹部が第２領域Ｒ２に形成され得る。
第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含む。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、フルオロカーボンガスである。不飽和結合は、炭素の二重結合を含んでもよいし、炭素の三重結合を含んでもよい。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、複数の不飽和結合を含んでもよい。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはフッ素置換基を含んでもよい。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはフルオロメチル基（－ＣＦｘ）を含んでもよい。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、複数のフルオロメチル基を含んでもよい。フルオロメチル基は、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基又はトリフルオロメチル基であってもよい。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、Ｃ４Ｆ８及びＣ３Ｆ６のうち少なくとも１つを含んでもよい。Ｃ４Ｆ８及びＣ３Ｆ６のそれぞれは、１つの二重結合と１つのトリフルオロメチル基とを含む。
第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２（ｘ２は２以上の整数、ｙ２及びｚ２は１以上の整数）ガスを更に含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスである。不飽和結合は、炭素の二重結合を含んでもよいし、炭素の三重結合を含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスは、複数の不飽和結合を含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスはフッ素置換基を含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスはフルオロメチル基（－ＣＦｘ）を含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスは、複数のフルオロメチル基を含んでもよい。フルオロメチル基は、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基又はトリフルオロメチル基であってもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６のうち少なくとも１つを含んでもよい。Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６のそれぞれは、１つの二重結合と１つのトリフルオロメチル基とを含む。
第１処理ガスは、Ｃｖ１Ｆｗ１ガスとしてＣ３Ｆ６ガスを含み、Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ４ガスを含んでもよい。Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量に対するＣｖ１Ｆｗ１ガスの流量の比ＲＴ１は、１以上２以下であってもよい。
第１処理ガスは、酸素含有ガスを更に含んでもよい。酸素含有ガスは、ＣＯガス、ＣＯＳガス及びＯ２ガスのうち少なくとも１つを含んでもよい。第１処理ガスは、不活性ガスを更に含んでもよい。不活性ガスは、例えばＡｒ等の貴ガス及びＮ２ガスのうち少なくとも１つを含んでもよい。
第１プラズマは、第１圧力で生成されてもよい。第１圧力は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力であってもよい。第１プラズマを生成するために第１高周波電力が供給されてもよい。第１高周波電力は、プラズマ処理装置１の上部電極に与えられるＲＦ電力ＨＦであってもよい。工程ＳＴ２において、基板支持部１１の本体部１１１中の電極にバイアス電力ＬＦが与えられてもよい。バイアス電力ＬＦは１０ｋＷ以上であってもよい。
工程ＳＴ２において、ＲＦ電力ＨＦ及びバイアス電力ＬＦは、いずれも周期的に供給されてもよい。ＲＦ電力ＨＦが供給される期間は、バイアス電力ＬＦが供給される期間と同期してもよい。ＲＦ電力ＨＦが供給される周期を規定する周波数は、１ｋＨｚ以上１０ｋＨｚ以下であってもよいし、１ｋＨｚ以上５ｋＨｚ以下であってもよい。この場合、１周期内でＲＦ電力ＨＦの供給時間が占める割合を示すＤｕｔｙ比は、1０％以上９０％以下であってもよいし、２０％以上８０％以下であってもよいし、３０％以上８０％以下であってもよい。ＲＦ電力ＨＦの周波数及びＤｕｔｙ比を上記範囲に制御することにより、プラズマの解離が抑えられ、高次ラジカルの生成量を増やすことができる。
工程ＳＴ２の処理時間は１０秒以上１００秒以下であってもよい。
工程ＳＴ２は以下のように行われてもよい。まず、ガス供給部２０により、第１処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給する。次に、プラズマ生成部１２により、プラズマ処理チャンバ１０内で第１処理ガスから第１プラズマを生成する。制御部２は、第１プラズマにより基板Ｗをエッチングするように、ガス供給部２０及びプラズマ生成部１２を制御する。
工程ＳＴ３では、第１処理ガスとは異なる第２処理ガスから生成された第２プラズマにより、基板Ｗをエッチングする。第２処理ガスは、第１処理ガスと同じ種類のガスを含んでもよい。この場合、第２処理ガスに含まれる少なくとも１つのガスの流量が、第１処理ガスに含まれる少なくとも１つのガスの流量と異なる。第１領域Ｒ１がエッチングされることにより、マスクＭＫの開口ＯＰ１に対応する凹部が第１領域Ｒ１に形成され得る。第２領域Ｒ２がエッチングされることにより、マスクＭＫの開口ＯＰ２に対応する凹部が第２領域Ｒ２に形成され得る。
第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含む。Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの例はＣｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの例と同じでもよい。
第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ２Ｆｗ２（ｖ２は２以上の整数、ｗ２は１以上の整数）ガスを更に含んでもよい。Ｃｖ２Ｆｗ２ガスの例はＣｖ１Ｆｗ１ガスの例と同じでもよい。
第２処理ガスは、Ｃｖ２Ｆｗ２ガスとしてＣ３Ｆ６ガスを含み、Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスとしてＣ３Ｈ２Ｆ４ガスを含んでもよい。Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量に対するＣｖ２Ｆｗ２ガスの流量の比ＲＴ２は、１未満であってもよい。工程ＳＴ２における流量の比ＲＴ１は、工程ＳＴ３における流量の比ＲＴ２より大きくてもよい。工程ＳＴ３におけるＣｖ２Ｆｗ２ガスの流量は、工程ＳＴ２におけるＣｖ１Ｆｗ１ガスの流量より小さくてもよい。工程ＳＴ３におけるＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量は、工程ＳＴ３におけるＣｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量より大きくてもよい。
第２処理ガスは、酸素含有ガスを更に含んでもよい。第２処理ガスに含まれる酸素含有ガスの例は、第１処理ガスに含まれる酸素含有ガスの例と同じでもよい。第２処理ガスは、不活性ガスを更に含んでもよい。第２処理ガスに含まれる不活性ガスの例は、第１処理ガスに含まれる不活性ガスの例と同じでもよい。
第２プラズマは、第２圧力で生成されてもよい。第２圧力は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力であってもよい。工程ＳＴ２におけるプラズマ処理チャンバ１０内の第１圧力は、工程ＳＴ３におけるプラズマ処理チャンバ１０内の第２圧力より大きくてもよい。第２プラズマを生成するために第２高周波電力が供給されてもよい。第２高周波電力は、プラズマ処理装置１の上部電極に与えられるＲＦ電力ＨＦであってもよい。工程ＳＴ３において、基板支持部１１の本体部１１１中の電極にバイアス電力ＬＦが与えられてもよい。バイアス電力ＬＦは１０ｋＷ以上であってもよい。
工程ＳＴ３において、ＲＦ電力ＨＦ及びバイアス電力ＬＦは、いずれも周期的に供給されてもよい。ＲＦ電力ＨＦが供給される期間は、バイアス電力ＬＦが供給される期間と同期してもよい。工程ＳＴ３においてＲＦ電力ＨＦが供給される周期を規定する周波数の範囲は、工程ＳＴ２においてＲＦ電力ＨＦが供給される周期を規定する周波数の範囲と同じであってもよい。この場合、工程ＳＴ３において１周期内でＲＦ電力ＨＦの供給時間が占める割合を示すＤｕｔｙ比の範囲は、工程ＳＴ２において１周期内でＲＦ電力ＨＦの供給時間が占める割合を示すＤｕｔｙ比の範囲と同じであってもよい。
工程ＳＴ３の処理時間は５秒以上５０秒以下であってもよい。工程ＳＴ２の処理時間は工程ＳＴ３の処理時間より長くてもよい。工程ＳＴ３処理時間に対する工程ＳＴ２の処理時間の比は、１よりも大きく３以下であってもよい。
工程ＳＴ３は以下のように行われてもよい。まず、ガス供給部２０により、第２処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給する。次に、プラズマ生成部１２により、プラズマ処理チャンバ１０内で第２処理ガスから第２プラズマを生成する。制御部２は、第２プラズマにより基板Ｗをエッチングするように、ガス供給部２０及びプラズマ生成部１２を制御する。
工程ＳＴ４では、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を交互に繰り返す。工程ＳＴ４は、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３のそれぞれの実施回数が閾値に到達した場合に、終了してもよい。
方法ＭＴが適用された後の基板Ｗにおいて、図５に示されるように、第１領域Ｒ１に凹部ＲＳ１が形成され、第２領域Ｒ２に凹部ＲＳ２が形成される。凹部ＲＳ１の底部及び凹部ＲＳ２の底部のそれぞれは下地領域ＵＲに到達してもよい。凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２のそれぞれは、コンタクトホールであってもよいし、トレンチであってもよい。凹部ＲＳ１のアスペクト比及び凹部ＲＳ２のアスペクト比は、１０以上であってもよい。本開示において、凹部ＲＳ１のアスペクト比ＡＳＰ１は以下の式（１）により算出される。
ＡＳＰ１＝１０００×ＮＣＤ／ＮＨＤ … （１）
式（１）中のＮＣＤは、図６に示されるように、開口ＯＰ１の最小寸法を表す。開口ＯＰ１は、マスクＭＫのネック部において最小寸法を有する。式（１）中のＮＨＤは、図６に示されるように、基板Ｗの主面に垂直な方向において、開口ＯＰ１が最小寸法を有する位置から凹部ＲＳ１の底部までの距離を表す。よって、凹部ＲＳ１が浅くなると、アスペクト比ＡＳＰ１は大きくなる。凹部ＲＳ２のアスペクト比ＡＳＰ２についても凹部ＲＳ１のアスペクト比ＡＳＰ１と同様の式により算出される。
方法ＭＴによれば、マスクＭＫに対する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のエッチング選択比を向上できる。メカニズムは以下のように考えられるが、これに限定されない。工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３では、それぞれ第１処理ガス及び第２処理ガスに含まれる不飽和結合から高次ラジカルが生成される。高次ラジカルは高い分子量を有するので、マスクＭＫの表面に堆積膜を形成し易い。堆積膜によりマスクＭＫが保護されるので、マスクＭＫに対する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のエッチング選択比を向上できる。
さらに、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１に形成される凹部ＲＳ１の側壁のボーイング（形状異常）を抑制できるだけでなく、第２領域Ｒ２に形成される凹部ＲＳ２の側壁のボーイングを大幅に抑制できる。メカニズムは以下のように考えられるが、これに限定されない。まず、Ｃｖ１Ｆｗ１ガス及びＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスから生成される単位流量当たりのラジカル量は、ＣＨ２Ｆ２ガス等の不飽和結合を含まないガスから生成される単位流量当たりのラジカル量よりも多い。さらに、ハイドロフルオロカーボンガスは、凹部ＲＳ１の側壁のボーイングよりも、凹部ＲＳ２の側壁のボーイングを効果的に抑制できる。工程ＳＴ２では、Ｃｖ１Ｆｗ１ガスから生成されるラジカルが、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２内に侵入して凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の側壁に保護膜を形成する。Ｃｖ１Ｆｗ１ガスを用いると、凹部ＲＳ１の側壁に形成される保護膜の厚さは、凹部ＲＳ２の側壁に形成される保護膜の厚さよりも大きくなる。よって、凹部ＲＳ１の側壁のボーイングを抑制できる。工程ＳＴ３では、Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスから生成されるラジカルが、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２内に侵入して凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の側壁に保護膜を形成する。Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスを用いると、凹部ＲＳ２の側壁に形成される保護膜の厚さは、凹部ＲＳ１の側壁に形成される保護膜の厚さよりも大きくなる。よって、凹部ＲＳ２の側壁のボーイングを抑制できる。さらに、工程ＳＴ２においてＣｖ１Ｆｗ１ガス（例えばＣ３Ｆ６ガス）を用いると、マスクＭＫの開口ＯＰ１，ＯＰ２が閉塞し難くなる。その結果、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２内に輸送されるラジカル量が多くなる。
工程ＳＴ２における流量の比ＲＴ１が、工程ＳＴ３における流量の比ＲＴ２より大きい場合、工程ＳＴ２において、第１領域Ｒ１よりも第２領域Ｒ２を優先的にエッチングできる。これは、フルオロカーボンがシリコン窒化膜よりもシリコン酸化膜に対して高いエッチングレートを有するからである。工程ＳＴ３において、第２領域Ｒ２よりも第１領域Ｒ１を優先的にエッチングできる。これは、ハイドロフルオロカーボンが、シリコン酸化膜よりもシリコン窒化膜に対して高いエッチングレートを有するからである。よって、第１領域Ｒ１に形成される凹部ＲＳ１の深さ及び第２領域Ｒ２に形成される凹部ＲＳ２の深さを互いに独立に制御できる。したがって、凹部ＲＳ１の深さと凹部ＲＳ２の深さとの差を小さくできる。
方法ＭＴが工程ＳＴ４を含む場合、凹部ＲＳ１の深さ及び凹部ＲＳ２の深さを大きくできる。
Ｃｖ１Ｆｗ１ガスがフルオロメチル基を含む場合、工程ＳＴ２において、フルオロメチル基から低次ラジカルが生成される。同様に、Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスがフルオロメチル基を含む場合、工程ＳＴ３において、フルオロメチル基から低次ラジカルが生成される。低次ラジカルは、低い分子量を有するので、エッチングにより形成される凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の奥深くに侵入できる。よって、深い凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２を形成できる。また、多くの低次ラジカルが凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２内に供給されるので、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のエッチングレートを向上できる。さらに、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の側壁の肩部においてポリマー膜が形成され難くなるので、ポリマー膜による凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の閉塞を抑制できる。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
以下、方法ＭＴの評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。
（第１実験）
第１実験では、プラズマ処理装置１のプラズマ処理チャンバ１０の基板支持部１１上に基板Ｗを提供した（工程ＳＴ１）。基板Ｗは、図４に示される構造を有する。マスクＭＫはアモルファスカーボンを含む。
次に、炭素の二重結合を含むＣ３Ｆ６ガス、炭素の二重結合を含むＣ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＯ２ガスを含む第１処理ガスから生成される第１プラズマにより、基板Ｗをエッチングした（工程ＳＴ２）。工程ＳＴ２におけるＣ３Ｈ２Ｆ４ガスの流量に対するＣ３Ｆ６ガスの流量の比ＲＴ１は、１．０１であった。
次に、炭素の二重結合を含むＣ３Ｆ６ガス、炭素の二重結合を含むＣ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＯ２ガスを含む第２処理ガスから生成される第２プラズマにより、基板Ｗをエッチングした（工程ＳＴ３）。工程ＳＴ３におけるＣ３Ｈ２Ｆ４ガスの流量に対するＣ３Ｆ６ガスの流量の比ＲＴ２は、０．９８であった。工程ＳＴ３におけるプラズマ処理チャンバ１０内の圧力は、工程ＳＴ２におけるプラズマ処理チャンバ１０内の圧力よりも小さい。工程ＳＴ３の処理時間は工程ＳＴ２の処理時間よりも短い。工程ＳＴ３の処理時間に対する工程ＳＴ２の処理時間の比は２であった。
次に、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を交互に繰り返した（工程ＳＴ４）。これにより、第１領域Ｒ１に凹部ＲＳ１を形成し、第２領域Ｒ２に凹部ＲＳ２を形成した。
（第２実験）
工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３の処理ガスを変更したこと以外は第１実験の方法と同じ方法を実行した。工程ＳＴ２では、第１処理ガスに代えて、Ｃ４Ｆ６ガス、不飽和結合を含まないＣ４Ｆ８ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、クリプトンガス及びＯ２ガスを含む処理ガスを用いた。工程ＳＴ３では、第２処理ガスに代えて、Ｃ４Ｆ６ガス、不飽和結合を含まないＣ４Ｆ８ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、クリプトンガス及びＯ２ガスを含む処理ガスを用いた。
工程ＳＴ２におけるＣＨ２Ｆ２ガスの流量に対するＣ４Ｆ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの合計流量の比は、１．０であった。工程ＳＴ３におけるＣＨ２Ｆ２ガスの流量に対するＣ４Ｆ６ガス及びＣ４Ｆ８ガスの合計流量の比は、１．０であった。
（エッチング選択比）
マスクＭＫに対する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のエッチング選択比を算出した。エッチング選択比は、マスクＭＫのエッチング量に対する第１領域Ｒ１又は第２領域Ｒ２のエッチング量である。第２実験における第１領域Ｒ１のエッチング選択比を１とした場合、第１実験における第１領域Ｒ１のエッチング選択比は４．８９であった。第２実験における第２領域Ｒ２のエッチング選択比を１とした場合、第１実験における第２領域Ｒ２のエッチング選択比は５．４８であった。よって、第１実験では、第２実験に比べてエッチング選択比が向上した。
（エッチングレート）
第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のエッチングレートを算出した。第２実験における第１領域Ｒ１のエッチングレートを１とした場合、第１実験における第１領域Ｒ１のエッチングレートは１．０９であった。第２実験における第２領域Ｒ２のエッチングレートを１とした場合、第１実験における第２領域Ｒ２のエッチングレートは１．０９であった。よって、第１実験では、第２実験に比べてエッチングレートが向上した。
（ボーイング）
ボーイングの発生により、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の側壁の一部において、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の寸法が大きくなる。凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の寸法のそれぞれの最大値をボーイング寸法とした。凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２について、凹部ＲＳ１及び凹部ＲＳ２の深さに対するボーイング寸法の比Ｂ／Ｄを算出した。第２実験における凹部ＲＳ１の比Ｂ／Ｄを１とした場合、第１実験における凹部ＲＳ１の比Ｂ／Ｄは０．９５であった。第２実験における凹部ＲＳ２の比Ｂ／Ｄを１とした場合、第１実験における凹部ＲＳ２の比Ｂ／Ｄは０．８９であった。よって、第１実験では、第２実験に比べてボーイングの発生を抑制できた。
また、第２実験における凹部ＲＳ１のボーイング寸法が、第１実験における凹部ＲＳ１のボーイング寸法とほぼ同じになるようにエッチング条件を選択した。第２実験における凹部ＲＳ１のボーイング寸法を１とした場合、第２実験における凹部ＲＳ２のボーイング寸法は１．５１であり、第１実験における凹部ＲＳ２のボーイング寸法は１．４０であった。よって、第１実験では、凹部ＲＳ１の側壁のボーイングだけでなく、凹部ＲＳ２の側壁のボーイングも大幅に抑制できた。
（繰り返しの効果）
第１実験では、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３において、第２実験に比べてマスクＭＫの開口ＯＰ１，ＯＰ２が閉塞し難い。そのため、工程ＳＴ４において工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を交互に繰り返すと、上述のエッチングレートの向上効果及びボーイングの抑制効果が顕著に高まる。
（コスト）
また、第１実験ではクリプトンガスが不要なので、第２実験に比べてコストを低減できる。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１…プラズマ処理装置、２…制御部、１０…プラズマ処理チャンバ、１１…基板支持部、１２…プラズマ生成部、２０…ガス供給部、Ｌ１…シリコン酸化膜、Ｌ２…シリコン窒化膜、ＭＫ…マスク、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｗ…基板。

Claims (18)

  1. （ａ）チャンバ内の基板支持器上に基板を提供する工程であり、前記基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域上に設けられたマスクとを含む、工程と、
    （ｂ）第１処理ガスから生成された第１プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、
    （ｃ）前記第１処理ガスとは異なる第２処理ガスから生成された第２プラズマにより、前記基板をエッチングする工程と、
    を含み、
    前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含み、
    前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含む、エッチング方法。
  2. （ｄ）前記（ｂ）及び前記（ｃ）を交互に繰り返す工程を更に含む、請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２（ｘ２は２以上の整数、ｙ２及びｚ２は１以上の整数）ガスを更に含み、
    前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ２Ｆｗ２（ｖ２は２以上の整数、ｗ２は１以上の整数）ガスを更に含み、
    前記Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量に対する前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスの流量の比は、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量に対する前記Ｃｖ２Ｆｗ２ガスの流量の比よりも大きい、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  4. 前記Ｃｘ２Ｈｙ２Ｆｚ２ガスの流量に対する前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスの流量の比は、１以上２以下である、請求項３に記載のエッチング方法。
  5. 前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスの流量に対する前記Ｃｖ２Ｆｗ２ガスの流量の比は、１未満である、請求項３に記載のエッチング方法。
  6. 前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはフルオロメチル基を含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  7. 前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスは、Ｃ４Ｆ８及びＣ３Ｆ６のうち少なくとも１つを含む、請求項６に記載のエッチング方法。
  8. 前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスはフルオロメチル基を含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  9. 前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６のうち少なくとも１つを含む、請求項８に記載のエッチング方法。
  10. 前記Ｃｖ１Ｆｗ１ガスはＣ３Ｆ６を含み、前記Ｃｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１ガスはＣ３Ｈ２Ｆ４を含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  11. 前記（ｂ）における前記チャンバ内の圧力は、前記（ｃ）における前記チャンバ内の圧力よりも大きい、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  12. 前記（ｂ）の処理時間は前記（ｃ）の処理時間よりも長い、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  13. 前記（ｃ）の処理時間に対する前記（ｂ）の処理時間の比は、１よりも大きく３以下である、請求項１２に記載のエッチング方法。
  14. 前記エッチング方法が適用された後の前記基板において、前記第１領域に形成される凹部のアスペクト比及び前記第２領域に形成される凹部のアスペクト比は、１０以上である、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  15. 前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスのうち少なくとも１つは、酸素含有ガスを更に含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  16. 前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスのうち少なくとも１つは、不活性ガスを更に含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  17. 前記マスクは、炭素及びホウ素のうち少なくとも１つを含む、請求項１又は２に記載のエッチング方法。
  18. チャンバと、
    前記チャンバ内において基板を支持するための基板支持器であり、前記基板は、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を有する第１領域と、単層のシリコン酸化膜を有する第２領域と、前記第１領域及び前記第２領域上に設けられたマスクとを含む、基板支持器と、
    第１処理ガス及び前記第１処理ガスとは異なる第２処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されたガス供給部と、
    前記チャンバ内で前記第１処理ガス及び前記第２処理ガスから第１プラズマ及び第２プラズマをそれぞれ生成するように構成されたプラズマ生成部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記第１処理ガスは、不飽和結合を含むＣｖ１Ｆｗ１（ｖ１は２以上の整数、ｗ１は１以上の整数）ガスを含み、
    前記第２処理ガスは、不飽和結合を含むＣｘ１Ｈｙ１Ｆｚ１（ｘ１は２以上の整数、ｙ１及びｚ１は１以上の整数）ガスを含み、
    前記制御部は、
    前記第１プラズマにより、前記基板をエッチングし、
    前記第２プラズマにより、前記基板をエッチングするように、
    前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御するように構成される、プラズマ処理装置。

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