JP2023171269A - エッチング方法及びプラズマ処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】エッチングの形状異常を抑制する。
【解決手段】
エッチング方法が提供される。この方法は、（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程であって、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、（ｃ）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工程と、を含む。
【選択図】図２

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システムに関する。

特許文献１及び２には、シリコン含有膜をエッチングする技術が開示されている。

米国特許出願公開第２０１６／０３４３５８０号明細書 特開２０１６－３９３１０号公報

本開示は、エッチングの形状異常を抑制する技術を提供する。

本開示の一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程であって、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、（ｃ）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工程と、を含むエッチング方法が提供される。

本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングの形状異常を抑制する技術を提供することができる。

例示的なプラズマ処理システムを概略的に示す図である。 本処理方法の一例を示すフローチャートである。 基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ３の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 実施例及び参考例にかかるエッチングの結果を示す図である。 実施例及び参考例にかかるエッチングの結果を示す図である。

以下、本開示の各実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程であって、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、（ｃ）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工程と、を含むエッチング方法が提供される。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスは、塩化リンガスを含む。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスは、ＰＣｌ₃ガス、ＰＣｌ₅ガス及びＰＯＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスは、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス及びＢＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む。

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、フッ化リンガスをさらに含む。

一つの例示的実施形態において、フッ化リンガスは、ＰＦ₃ガス及びＰＦ₅ガスの少なくともいずれかである。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスの流量は、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の５体積％以下である。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスは、炭素を含む。

一つの例示的実施形態において、塩素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚＣｌｗ（ｘ及びｗは１以上の整数であり、ｙ及びｚは、０以上の整数である）ガスを含む。

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む。

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、不活性ガスを除き、フッ化水素ガスの流量が最も流量が多い。

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む。

一つの例示的実施形態において、炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスのいずれかである。

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、酸素含有ガス及び金属含有ガスの少なくともいずれかをさらに含む。

一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン窒化膜と、シリコン酸化膜及びポリシリコン膜の少なくともいずれかの膜とをさらに含む。

一つの例示的実施形態において、マスクは、炭素含有膜又は金属含有膜である。

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、基板支持部の温度が０℃以下に設定される。

一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）フッ素及び水素を含む単ガス又は混合ガスと塩素含有ガスとを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程であって、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、（ｃ）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工程であって、プラズマはフッ化水素の活性種を含む工程と、を含むエッチング方法が提供される。

一つの例示的実施形態において、フッ素及び水素を含む単ガス又は混合ガスは、フッ化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及び、フッ素含有ガスと水素含有ガスとを含む混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種である。

一つの例示的実施形態において、チャンバ、チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備えるプラズマ処理システムであって、制御部は、（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、（ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する制御であって、塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量の１．５体積％以上である制御と、（ｃ）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と、を実行するプラズマ処理システムが提供される。

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。

＜プラズマ処理システムの構成例＞
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１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。

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。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、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ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。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（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）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１又はそれ以上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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部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のバイアス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信号のうち少なくとも１つ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。

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。

＜エッチング方法の一例＞
図２は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法（以下「本処理方法」ともいう。）の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、本処理方法は、基板を提供する工程ＳＴ１と、処理ガスを供給する工程ＳＴ２と、エッチングをする工程ＳＴ３とを含む。各工程における処理は、図１に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御して、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。

（工程ＳＴ１：基板の提供）
工程ＳＴ１において、基板Ｗは、プラズマ処理装置１のプラズマ処理空間１０ｓ内に提供される。基板Ｗは、基板支持部１１の中央領域１１１ａに提供される。そして、基板Ｗは、静電チャック１１１１により基板支持部１１に保持される。

図３は、基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。基板Ｗは、下地膜ＵＦ上に、シリコン含有膜ＳＦ及びマスクＭＦがこの順で積層されている。基板Ｗは、半導体デバイスの製造に用いられてよい。半導体デバイスは、例えば、ＤＲＡＭ、３Ｄ－ＮＡＮＤフラッシュメモリ等の半導体メモリデバイスを含む。

下地膜ＵＦは、一例では、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、半導体膜等である。下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。

シリコン含有膜ＳＦは、本処理方法において、エッチングの対象となる膜である。シリコン含有膜ＳＦは、シリコンと窒素とを含む膜を含む。シリコンと窒素とを含む膜は、シリコン窒化膜であってよく、ＳｉＯＮ膜であってよい。また、シリコンと窒素を含む膜は、シリコン及び窒素のほかに、リン、ボロン又は窒素などの不純物がドープされた膜であってもよい。シリコン含有膜ＳＦは、シリコンと窒素とを含む膜に加えて、シリコンと酸素とを含む膜、多結晶シリコンを含む膜、シリコンと炭素とを含む膜等の他のシリコン含有膜をさらに含んでよい。シリコン含有膜ＳＦは、シリコン窒化膜と、シリコン酸化膜及び多結晶シリコン膜の少なくともいずれかの膜とを含む積層膜でよい。例えば、シリコン含有膜ＳＦ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積層膜でよい。また例えば、シリコン含有膜ＳＦは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜及び多結晶シリコン膜を含む積層膜でもよい。この場合、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜又多結晶シリコン膜は、リン、ボロン又は窒素などの不純物がドープされた膜であってもよい。

マスクＭＦは、シリコン含有膜ＳＦのエッチングにおいてマスクとして機能する膜である。マスクＭＦは、例えば、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜、ＳＯＣ膜等の炭素含有膜でよい。マスクＭＦは、例えば、シリコン含有反射防止膜のようなシリコン含有膜でもよい。マスクＭＦは、例えば、タングステン、窒化チタン、炭化タングステン、タングステンシリサイド等の金属含有膜でもよい。

図３に示すとおり、マスクＭＦは、シリコン含有膜ＳＦ上において少なくとも一つの開口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ＭＦの側壁に囲まれている。すなわち、シリコン含有膜ＳＦの上面は、マスクＭＦ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。

開口ＯＰは、基板Ｗの平面視、すなわち、基板Ｗを図３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、楕円、矩形、線やこれらの１種類以上を組み合わせた形状であってよい。マスクＭＦ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。

基板Ｗを構成する各膜（下地膜ＵＦ、シリコン含有膜ＳＦ、マスクＭＦ）は、それぞれ、ＣＶＤ法、ＡＬＤ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ＭＦをエッチングすることで形成されてよい。またマスクＭＦは、リソグラフィによって形成されてもよい。なお、上記各膜は、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。また基板Ｗが下地膜ＵＦの下に他の膜をさらに有し、シリコン含有膜ＳＦ及び下地膜ＵＦの積層膜が多層マスクとして機能してもよい。すなわち、シリコン含有膜ＳＦ及び下地膜ＵＦの積層膜を多層マスクとして、当該他の膜をエッチングしてもよい。

基板Ｗの各膜を形成するプロセスの少なくとも一部は、プラズマ処理チャンバ１０の空間内で行われてよい。一例では、マスクＭＦをエッチングして開口ＯＰを形成する工程は、プラズマ処理チャンバ１０で実行されてよい。すなわち、開口ＯＰ及び後述するシリコン含有膜ＳＦのエッチングは、同一のチャンバ内で連続して実行されてよい。また、基板Ｗの各膜の全部又は一部がプラズマ処理装置１の外部の装置やチャンバで形成された後、基板Ｗがプラズマ処理装置１のプラズマ処理空間１０ｓ内に搬入され、基板支持部１１の中央領域１１１ａに配置されることで、基板が提供されてもよい。

基板Ｗを基板支持部１１の中央領域１１１ａに提供後、基板支持部１１の温度が温調モジュールにより設定温度に調整される。設定温度は、例えば、０℃以下、－１０℃以下、－２０℃以下、－３０℃以下、－４０℃以下、－５０℃以下、－６０℃以下又は－７０℃以下でよい。一例では、基板支持部１１の温度を調整又は維持することは、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度を設定温度又は設定温度と異なる温度に調整又は維持することを含む。一例では、基板支持部１１の温度を調整又は維持することは、静電チャック１１１１と基板Ｗの裏面との間の伝熱ガス（例えばＨｅ）の圧力を制御することを含む。なお、流路１１１０ａに伝熱流体が流れ始めるタイミングは、基板Ｗが基板支持部１１に載置される前でも後でもよく、また同時でもよい。また、本処理方法において、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ１の前に設定温度に調整されてよい。すなわち、基板支持部１１の温度が設定温度に調整された後に、基板支持部１１に基板Ｗを提供してよい。工程ＳＴ１の以降の工程において、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ１で調整した設定温度に維持されてよい。

（工程ＳＴ２：処理ガスの供給）
工程ＳＴ２において、ガス供給部２０から処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。処理ガスは、フッ化水素（ＨＦ）ガス及び塩素含有ガスを含む。一実施形態において、処理ガスは、フッ化リンガスをさらに含んでよい。一実施形態において、処理ガスは、フッ化リンガスを含まなくてもよい。

ＨＦガスの流量は、処理ガス（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く）中で最も流量（分圧）が大きくてよい。一例では、ＨＦガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの総流量）に対して、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上でよく、また８０体積％以上でもよい。ＨＦガスとしては、高純度のもの、例えば、純度が９９．９９９％以上のものを用いてよい。

フッ化リンガスは、フッ素とリンとを含むガスであり、一例では、ＰＦ₃ガス、ＰＦ₅ガス、ＰＯＦ₃ガス、ＨＰＦ₂ガス、Ｈ₂ＰＦ₃ガス及びＨＰＦ₆ガスから選択される少なくとも１種でよい。

塩素含有ガスは、例えば、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス、ＢＣｌ３ガス及びＰＣｌ₃ガスからなる選択される少なくとも１種でよい。また、塩素含有ガスは、塩素とホウ素又はリンとを含むガスであってよく、例えば、ＢＣｌ₃ガス等の塩化ホウ素ガスであってよく、ＰＣｌ₃ガス等の塩化リンガスであってよい。塩素含有ガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの総流量）の１．５体積％以上であってよく、２体積％以上でもよい。

一実施形態において、塩素含有ガスは、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガスからなる選択される少なくとも１種を含む。この場合、塩素含有ガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの総流量）の５体積％以下であってよく、また４体積％以下であってよい。

一実施形態において、塩素含有ガスは、塩化リンガスを含む。塩化リンガスは、例えば、ＰＣｌ₃ガス、ＰＣｌ₅ガス及びＰＯＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。この場合、塩素含有ガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの総流量）の２０体積％以下であってよく、１５体積％以下であってよく、また１０体積％以下であってもよい。

一実施形態において、塩素含有ガスは、炭素を含む。炭素を含む塩素含有ガスは、例えば、ＣｘＨｙＦｚＣｌｗ（ｘ及びｗは１以上の整数であり、ｙ及びｚは、０以上の整数である）ガスであってよい。炭素を含む塩素探幽ガスは、例えば、ＣＨＣｌ₃ガス又はＣＨ₂Ｃｌ₂ガスであってよい。

処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含んでよい。炭素含有ガスは、例えば、フルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのいずれかまたは両方でよい。一例では、フルオロカーボンガスは、Ｃ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。一例では、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ₃ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、ＣＨ₃Ｆガス、Ｃ₂ＨＦ₅ガス、Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₂Ｈ₃Ｆ₃ガス、Ｃ₂Ｈ₄Ｆ₂ガス、Ｃ₃ＨＦ₇ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｈ₃Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｈ₅Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₁₀ガス及びＣ₅Ｈ₃Ｆ₇ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。また、炭素含有ガスは、不飽和結合を有する直鎖状のものであってもよい。不飽和結合を有する直鎖状の炭素含有ガスは、例えば、Ｃ₃Ｆ₆（ヘキサフルオロプロぺン）ガス、Ｃ₄Ｆ₈（オクタフルオロ－１－ブテン、オクタフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₄（１，３，３，３－テトラフルオロプロペン）ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₆（トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ₄Ｆ₈Ｏ（ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル）ガス、ＣＦ₃ＣＯＦガス（１，２，２，２－テトラフルオロエタン－１－オン）、ＣＨＦ₂ＣＯＦ（ジフルオロ酢酸フルオライド）ガス及びＣＯＦ₂（フッ化カルボニル）ガスからなる群から選択される少なくとも１種を用いてもよい。また、上記炭素含有ガスのうち、炭素数が２以上のガスを用いてもよい。

処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含んでよい。酸素含有ガスは、例えば、Ｏ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ及びＨ₂Ｏ₂からなる群から選択される少なくとも１種のガスでよい。一例では、酸素含有ガスは、Ｈ₂Ｏ以外の酸素含有ガス、例えばＯ₂、ＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏ₂からなる群から選択される少なくとも１種のガスでよい。酸素含有ガスの流量は、炭素含有ガスの流量に応じて調整してよい。

処理ガスは、金属含有ガスをさらに含んでよい。金属含有ガスは、例えば、タングステン含有ガスでよい。タングステン含有ガスは、タングステンとハロゲンとを含有するガスでよく、一例では、ＷＦ_aＣｌ_bガスである（a及びｂはそれぞれ０以上６以下の整数であり、ａとｂとの和は２以上６以下である）。タングステン含有ガスは、例えば、２フッ化タングステン（ＷＦ₂）ガス、４フッ化タングステン（ＷＦ₄）ガス、５フッ化タングステン（ＷＦ₅）ガス、６フッ化タングステン（ＷＦ₆）ガス等のタングステンとフッ素とを含有するガス、２塩化タングステン（ＷＣｌ₂）ガス、４塩化タングステン（ＷＣｌ₄）ガス、５塩化タングステン（ＷＣｌ₅）ガス、６塩化タングステン（ＷＣｌ₆）ガス等のタングステンと塩素とを含有するガスであってよい。タングステン含有ガスは、ＷＦ₆ガス及びＷＣｌ₆ガスの少なくともいずれかのガスであってよい。金属含有ガスとしては、タングステン含有ガスに代えて又は加えて、例えば、チタン含有ガス又はモリブデン含有ガスの少なくともいずれかのガスを用いてもよい。

処理ガスは、不活性ガスをさらに含んでよい。不活性ガスは、一例では、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス等の貴ガス又は窒素ガスでよい。

処理ガスは、ＨＦガスに代えて又はＨＦガスに加えて、プラズマ中にフッ化水素の活性種を生成可能なガスを含んでよい。フッ化水素の活性種は、フッ化水素のガス、ラジカル及びイオンの少なくともいずれかを含む。

フッ化水素の活性種を生成可能なガスは、例えば、ハイドロフルオロカーボンガスである。ハイドロフルオロカーボンガスは、炭素数が２以上、３以上又は４以上でもよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｈ₃Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｈ₅Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₁₀ガス及びＣ₅Ｈ₃Ｆ₇ガスからなる群から選択される少なくとも１種である。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₆ガス及びＣ₄Ｈ₂Ｆ₆ガスからなる群から選択される少なくとも１種である。

フッ化水素の活性種を生成可能なガスは、例えば、フッ素含有ガス及び水素含有ガスである。フッ素含有ガスは、例えば、フルオロカーボンガスである。フルオロカーボンガスは、一例では、Ｃ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈ガスからなる群から選択される少なくとも１種である。またフッ素含有ガスは、例えば、ＮＦ₃ガス又はＳＦ₆ガスでもよい。水素含有ガスは、一例では、Ｈ₂ガス、ＣＨ₄ガス及びＮＨ₃ガスからなる群から選択される少なくとも一種でよい。

（工程ＳＴ３：エッチング）
工程ＳＴ３において、処理ガスから生成したプラズマを用いて、シリコン含有膜ＳＦがエッチングされる。まず、基板支持部１１の下部電極及び／又はシャワーヘッド１３の上部電極にソースＲＦ信号が供給される。これにより、シャワーヘッド１３と基板支持部１１との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマが生成される。このとき、基板支持部１１の下部電極にバイアス信号が供給されてよい。この場合、プラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種は、基板Ｗに引きよせられ、当該活性種によってシリコン含有膜ＳＦがエッチングされる。

基板支持部１１に供給されるバイアス信号は、第２のＲＦ生成部３１ｂから供給されるバイアスＲＦ信号であってよい。またバイアス信号は、ＤＣ生成部３２ａから供給されるバイアスＤＣ信号であってもよい。ソースＲＦ信号及びバイアス信号は、双方が連続波又はパルス波でよく、また一方が連続波で他方がパルス波でもよい。ソースＲＦ信号及びバイアス信号の双方がパルス波である場合、双方のパルス波の周期は同期してよい。またパルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、１％以上８０％以下でよく、また５％以上５０％以下でよい。なお、デューティ比は、パルス波の周期における、電力又は電圧レベルが高い期間が占める割合である。またバイアスＤＣ信号を用いる場合、パルス波は、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせの波形を有してよい。バイアスＤＣ信号の極性は、プラズマと基板との間に電位差を与えてイオンを引き込むように基板Ｗの電位が設定されれば、負であっても正であってもよい。

図４は、工程ＳＴ３の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図４に示すように、工程ＳＴ３による処理により、シリコン含有膜ＳＦのうち、開口ＯＰにおいて露出した部分が深さ方向（図４で上から下に向かう方向）にエッチングされ、凹部ＲＣが形成される。凹部ＲＣが下地膜ＵＦに達した状態における凹部ＲＣのアスペクト比は、例えば、２０以上でよく、３０以上、４０以上、５０以上、又は１００以上でもよい。

一実施形態において、工程ＳＴ３中、プロセス条件を変更してよい。プロセス条件の変更は、例えば、工程ＳＴ３中に塩素含有ガスの分圧を変更することを含む。すなわち、工程ＳＴ３において、塩素含有ガスの分圧を第１の分圧に設定してシリコン含有膜ＳＦをエッチングした後、塩素含有ガスの分圧を第１の分圧と異なる第２の分圧に変更して、シリコン含有膜ＳＦをさらにエッチングしてよい。

プロセス条件の変更は、処理ガスがフッ化リンガスを含む場合には、例えば、工程ＳＴ３中にフッ化リンガスの分圧を変更することを含む。すなわち、工程ＳＴ３において、フッ化リンガスの分圧を第３の分圧に設定してシリコン含有膜ＳＦをエッチングした後、フッ化リンガスの分圧を第３の分圧と異なる第４の分圧に変更して、シリコン含有膜ＳＦをさらにエッチングしてよい。

プロセス条件の変更は、例えば、工程ＳＴ３中に塩素含有ガスの種類を変更することを含む。すなわち、工程ＳＴ３において、フッ化水素ガスと第１の塩素含有ガスとからプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングした後、フッ化水素ガスと第１の塩素含有ガスと異なる第２の塩素含有ガスとからプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングしてよい、一例では、第１の塩素含有ガスはＣｌ₂ガスであってよく、第２の塩素含有ガスはＢＣｌ₃ガス等のＣｌ₂ガス以外の塩素含有ガスであってよい。

プロセス条件（塩素含有ガスの分圧／フッ化リンガスの分圧／塩素含有ガスの種類等）は、例えば、工程ＳＴ３により形成される凹部ＲＣのアスペクト比、凹部ＲＣの深さ又は工程ＳＴ３の処理時間等によって変更されてよい。また、プロセス条件は、予め取得した凹部ＲＣの形状を示すデータやプラズマ発光強度等から推定される凹部ＲＣの形状を示すデータ等に基づいて変更されてよい。

以上のように、工程ＳＴ３中に、プロセス条件を変更することにより、凹部の形状をより適切に制御することができる。

本処理方法において、処理ガスは、ＨＦガスを含む。処理ガスから生成したプラズマ中のフッ化水素は、シリコン含有膜ＳＦのエッチャントとして機能する。処理ガスがフッ化リンガスを含む場合、フッ化リンガス由来のリンは、凹部ＲＣの底部におけるフッ化水素の吸着を促進しうる。これにより、シリコン含有膜ＳＦのエッチングレートが向上され得る。

ここで、プラズマ中に、ＨＦガスやフッ化リンガス由来の水素（Ｈ）及びフッ素（Ｆ）が多くなると、エッチングが促進される一方、反応副生成物も多くなりうる。反応副生成物には、シリコン含有膜ＳＦ中の窒化ケイ素（ＳｉＮ）とフッ化水素との反応により生成されるケイフッ化アンモニウム（ＮＨ₄）₂ＳｉＦ₆（以下「ＡＦＳ」という）が含まれうる。ＡＦＳは揮発しにくく、シリコン含有膜ＳＦの凹部ＲＣ等に付着して、エッチングの形状異常を生じさせ得る。このような形状異常としては、凹部ＲＣの底部の先細り、凹部ＲＣの曲がり（bending）及びねじれ（twisting）等が含まれ得る。

本処理方法において、処理ガスは、塩素含有ガスを含む。プラズマ中の塩素は、ＡＦＳと反応して揮発性の高いＳｉＦ₄等を生成してＡＦＳを分解する。すなわち、プラズマ中の塩素は、凹部ＲＣ等に付着するＡＦＳの量を減少させて、エッチングの形状異常を抑制しうる。他方、プラズマ中の塩素が過剰であるとマスクＭＦがエッチングされて、マスクＭＦに対する十分な選択比を確保することが難しくなる。またプラズマ中の塩素が過剰であると、プラズマ中のフッ化水素やリンの分圧が低下して、シリコン含有膜ＳＦのエッチングレートが低下しうる。

本処理方法においては、塩素含有ガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの総流量）の１．５体積％以上である。塩素含有ガスの流量が１．５体積％以上であれば、上述した凹部ＲＣの形状異常を抑制する効果が得られ得る。また塩素含有ガスが、塩化リンガス（例えば、ＰＣｌ₃ガス、ＰＣｌ₅ガス及びＰＯＣｌ₃ガス等）を含む場合、塩素含有ガスの流量が２０体積％以下であれば、上述したエッチングレートや選択比の低下はない又は限定的である。塩素含有ガスがリンを含まない場合（例えば、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス及びＢＣｌ₃ガス等）の場合、塩素含有ガスの流量が５体積％以下であれば、上述したエッチングレートや選択比の低下はない又は限定的である。

本処理方法によれば、シリコン含有膜のエッチングレートや選択比の低下を抑制しつつ、シリコン含有膜に形成される凹部の形状異常を抑制することができる。

＜実施例＞
次に、本処理方法の実施例について説明する。本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１及び２）
実施例１及び２では、プラズマ処理装置１を用いて本処理方法を適用し、図３に示す基板Ｗと同様の構造を有する基板をエッチングした。マスクＭＦとしては、アモルファスカーボン膜を用いた。シリコン含有膜ＳＦとしては、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜が交互に繰り返し積層された積層膜を用いた。工程ＳＴ２で用いた処理ガスは、ＨＦガス、ＰＦ₃ガス及びＢＣｌ₃ガスを含んでいた。実施例１において、処理ガスは、ＢＣｌ₃ガスを処理ガスの総流量に対して１．８体積％含んでいた。実施例２において、処理ガスは、ＢＣｌ₃ガスを処理ガスの総流量に対して２．７体積％含んでいた。エッチング中、基板支持部１１の温度は－７０℃に設定した。

（参考例１）
参考例１では、プラズマ処理装置１を用いて、実施例１及び２と同一の構成の基板をエッチングした。参考例１は、処理ガスがＢＣｌ₃ガスを含まないことを除き、実施例１及び実施例２と同一の条件でエッチングを行った。

図５は、実施例及び参考例にかかるエッチングの結果を示す図である。図５において縦軸は、シリコン含有膜ＳＦに形成された凹部の深さＤ［ｎｍ］を示す。横軸は、凹部ＲＣのずれ量Ｓ［ｎｍ］を示す。ずれ量Ｓは、ある深さにおける凹部ＲＣの幅の中点と、中心基準線（深さゼロにおける凹部ＲＣの幅の中点を通る線）との距離である。ずれ量Ｓは、シリコン含有膜ＳＦに形成された凹部ＲＣの曲がりやねじれが大きくなると大きくなる。

図５に示すように、実施例１及び実施例２は、凹部の深さが大きくなってもずれ量Ｓが、参考例１に比べ大幅に小さく抑えられていた。すなわち、実施例１及び実施例２により形成された凹部の形状は、参考例１に比べて格段に良好なものであった。また実施例１及び実施例２のエッチングレートは、参考例１に比べて低下したものの、それぞれ、参考例１のエッチングレートの９２％及び８１％であり十分な値を保っていた。また実施例１及び実施例２の選択比も参考例１に比べて低下したものの、それぞれ、参考例１の選択比の８１％及び７１％であり、エッチング後のマスクＭＦは、いずれも十分な厚みを保っていた。

以上のとおり、実施例１及び実施例２におけるシリコン含有膜ＳＦのエッチングは、参考例１に比べ、エッチングの形状異常を格段に抑制しつつ、エッチングレート及び選択比の低下を抑制できていた。

（実施例３）
実施例３では、プラズマ処理装置１を用いて本処理方法を適用し、図３に示す基板Ｗと同様の構造を有する基板をエッチングした。マスクＭＦとしては、アモルファスカーボン膜を用いた。シリコン含有膜ＳＦとしては、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜が交互に繰り返し積層された積層膜を用いた。工程ＳＴ２で用いた処理ガスは、ＨＦガス、ＰＣｌ₃ガス及びＡｒガスを含んでいた。ＰＣｌ₃ガスは、不活性ガスを除く処理ガスの総流量に対して１０％含まれていた。エッチング中、基板支持部１１の温度は－７０℃に設定した。

（参考例２）
参考例２では、プラズマ処理装置１を用いて、実施例１及び２と同一の構成の基板をエッチングした。参考例２は、処理ガスがＰＣｌ₃ガスに代えてＰＦ₃ガスを含むことを除き、実施例３と同一の条件でエッチングを行った。ＰＦ₃ガスは、不活性ガスを除く処理ガスの総流量に対して１０％含まれていた。

図６は、実施例及び参考例にかかるエッチングの結果を示す図である。図６は、実施例３及び参考例２のエッチング後の凹部ＲＣの形状を示す。参考例２においては、凹部ＲＣの底部ＢＴにねじれ（twisting）が発生した。これに対し、実施例３においては、凹部ＲＣの底部ＢＴには、ねじれ（twisting）が発生しなかった。すなわち、実施例３は、参考例２に比べてエッチングの形状異常を抑制できていた。

本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

（付記１）
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エッチング方法であって、
（ａ）シリコン窒化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）フッ化水素ガス、フッ化リンガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上５体積％以下である工程と、
（ｃ）前記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工程と、を含む
エッチング方法。

（付記２）
前記塩素含有ガスは、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス、ＢＣｌ₃ガス及びＰＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種である、付記１に記載のエッチング方法。

（付記３）
前記塩素含有ガスは、塩素とホウ素又はリンとを含むガスである、付記１に記載のエッチング方法。

（付記４）
前記フッ化リンガスは、ＰＦ₃ガス及びＰＦ₅ガスの少なくともいずれかである、付記１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記５）
前記処理ガスは、不活性ガスを除き、前記フッ化水素ガスの流量が最も流量が多い、付記１乃至付記４のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記６）
前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、付記１乃至付記５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記７）
前記炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスのいずれかである、付記６に記載のエッチング方法。

（付記８）
前記炭素含有ガスの炭素数は２以上である、付記７に記載のエッチング方法。

（付記９）
前記処理ガスは、酸素含有ガス及び金属含有ガスの少なくともいずれかをさらに含む付記１乃至付記８のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１０）
前記酸素含有ガスは、Ｏ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ及びＨ₂Ｏ₂からなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む、付記９に記載のエッチング方法。

（付記１１）
前記金属含有ガスは、タングステン含有ガス、チタン含有ガス又はモリブデン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む、付記９に記載のエッチング方法。

（付記１２）
前記処理ガスは、不活性ガスをさらに含む、付記１乃至付記１１のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１３）
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びポリシリコン膜の少なくともいずれかをさらに含む、付記１乃至付記１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１４）
前記マスクは、炭素含有膜又は金属含有膜である、付記１乃至付記１３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１５）
前記（ｃ）の工程において、前記基板支持部の温度が０℃以下に設定される、付記１乃至付記１４のいずれか１項にエッチング方法。

（付記１６）
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エッチング方法であって、
（ａ）シリコン窒化膜を少なくとも含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）フッ化リンガス及び塩素含有ガスを少なくとも含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上５体積％以下である工程と、
（ｃ）前記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工程であって、前記プラズマはフッ化水素の活性種を含む工程と、を含む
エッチング方法。

（付記１７）
前記フッ化水素の活性種は、前記処理ガス中のフッ化水素ガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも１種のガスから生成される、付記１６に記載のエッチング方法。

（付記１８）
前記フッ化水素の活性種は、前記処理ガス中の炭素数が２以上のハイドロフルオロカーボンガスから生成される、付記１６に記載のエッチング方法。

（付記１９）
前記フッ化水素の活性種は、前記処理ガス中のフッ素含有ガス及び水素含有ガスから生成される、付記１６に記載のエッチング方法。

（付記２０）
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備えるプラズマ処理システムであって、
前記制御部は、
（ａ）シリコン窒化膜を少なくとも含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、
（ｂ）フッ化水素ガス、フッ化リンガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する制御であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上５体積％以下である制御と、
（ｃ）前記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と、を実行する
プラズマ処理システム。

（付記２１）
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デバイス製造方法であって、
（ａ）シリコン窒化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）フッ化水素ガス、フッ化リンガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上５体積％以下である工程と、
（ｃ）前記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工程と、を含む
デバイス製造方法。

（付記２２）
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部を備えるプラズマ処理システムのコンピュータに、
（ａ）シリコン窒化膜を少なくとも含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、
（ｂ）フッ化水素ガス、フッ化リンガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する制御であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上５体積％以下である制御と、
（ｃ）前記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と、を実行させる
プログラム。

（付記２３）
付記２２に記載のプログラムを格納した記憶媒体。

（付記２４）
（ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、
（ｃ）前記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工程と、を含む、エッチング方法。

（付記２５）
前記（ｃ）は、
前記塩素含有ガスの分圧を第１の分圧に設定して、前記シリコン含有膜をエッチグする工程と、
前記塩素含有ガスの分圧を前記第１の分圧と異なる第２の分圧に設定して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含む、付記２５に記載のエッチング方法。

（付記２６）
前記処理ガスは、フッ化リンガスをさらに含む、付記２４又は付記２５に記載のエッチング方法。

（付記２７）
前記（ｃ）は、
前記フッ化リンガスの分圧を第３の分圧に設定して、前記シリコン含有膜をエッチグする工程と、
前記フッ化リンガスの分圧を前記第３の分圧と異なる第４の分圧に設定して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含む、付記２６に記載のエッチング方法。

（付記２８）
前記（ｃ）は、
前記フッ化水素ガスと第１の塩素含有ガスと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工程と、
前記フッ化水素ガスと前記第１の塩素含有ガスと異なる第２の塩素含有ガスと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工程と、
を含む、付記２４乃至付記２７のいずれか１項に記載のエッチング方法。

本開示の実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。本処理方法は、容量結合型のプラズマ処理装置１以外にも、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、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。

１……プラズマ処理装置、２……制御部、１０……プラズマ処理チャンバ、１０ｓ……プラズマ処理空間、１１……基板支持部、１３……シャワーヘッド、２０……ガス供給部、３１ａ……第１のＲＦ生成部、３１ｂ……第２のＲＦ生成部、３２ａ……第１のＤＣ生成部、ＳＦ……シリコン含有膜、ＭＦ……マスク、ＯＰ……開口、ＲＣ……凹部、ＵＦ……下地膜、Ｗ……基板

Claims (20)

1. （ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
   （ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、
   （ｃ）前記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工程と、を含む、エッチング方法。
2. 前記塩素含有ガスは、塩化リンガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記塩素含有ガスは、ＰＣｌ₃ガス、ＰＣｌ₅ガス及びＰＯＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
4. 前記塩素含有ガスは、Ｃｌ₂ガス、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ₂ガス及びＢＣｌ₃ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
5. 前記処理ガスは、フッ化リンガスをさらに含む、請求項４に記載のエッチング方法。
6. 前記フッ化リンガスは、ＰＦ₃ガス及びＰＦ₅ガスの少なくともいずれかである、請求項５に記載のエッチング方法。
7. 前記塩素含有ガスの流量は、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の５体積％以下である、請求項４に記載のエッチング方法。
8. 前記塩素含有ガスは、炭素を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
9. 前記塩素含有ガスは、ＣｘＨｙＦｚＣｌｗ（ｘ及びｗは１以上の整数であり、ｙ及びｚは、０以上の整数である）ガスを含む、請求項８に記載のエッチング方法。
10. 前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、請求項８に記載のエッチング方法。
11. 前記処理ガスは、不活性ガスを除き、前記フッ化水素ガスの流量が最も流量が多い、請求項１に記載のエッチング方法。
12. 前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のエッチング方法。
13. 前記炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスのいずれかである、請求項１２に記載のエッチング方法。
14. 前記処理ガスは、酸素含有ガス及び金属含有ガスの少なくともいずれかをさらに含む請求項１２に記載のエッチング方法。
15. 前記シリコン含有膜は、シリコン窒化膜と、シリコン酸化膜及びポリシリコン膜の少なくともいずれかの膜とをさらに含む、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のエッチング方法。
16. 前記マスクは、炭素含有膜又は金属含有膜である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のエッチング方法。
17. 前記（ｃ）の工程において、前記基板支持部の温度が０℃以下に設定される、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項にエッチング方法。
18. （ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
    （ｂ）フッ素及び水素を含む単ガス又は混合ガスと塩素含有ガスとを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上である工程と、
    （ｃ）前記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工程であって、前記プラズマはフッ化水素の活性種を含む工程と、を含む、エッチング方法。
19. 前記フッ素及び水素を含む単ガス又は混合ガスは、フッ化水素ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及び、フッ素含有ガスと水素含有ガスとを含む混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１８に記載のエッチング方法。
20. チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備えるプラズマ処理システムであって、
    前記制御部は、
    （ａ）シリコン及び窒素を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、
    （ｂ）フッ化水素ガス及び塩素含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する制御であって、前記塩素含有ガスの流量は、不活性ガスを除く前記処理ガスの総流量の１．５体積％以上である制御と、
    （ｃ）前記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と、を実行する、プラズマ処理システム。

Images