JP2024013628A - エッチング方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクを保護し、エッチング形状を制御する。【解決手段】チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するＲＦソース電源と、電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するバイアス電源と、チャンバ内にガスを供給するガス供給部とを備えるプラズマ処理装置で実行するエッチング方法であり、（ａ）凹部を持つマスクと対象膜を有する基板を準備し、（ｂ）ＲＦソース信号を供給し、第１電力レベルのＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号とハロゲン含有第１ガスを供給し、プラズマにより凹部に保護膜を形成し、対象膜をエッチングし、（ｃ）ＲＦソース信号を供給し、第１電力レベルよりも低い第２電力レベルのＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号と第２ガスを供給し、プラズマにより保護膜を除去し、凹部の底部を幅方向にエッチングし、（ｂ）と（ｃ）を順に実行する。【選択図】図４

Description

本開示は、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１では、エッチング優位の期間及び堆積優位の期間を持つエッチング方法を提案している。そのエッチング方法では、プラズマ生成領域に、二様態プロセスガス組成が供給され、プラズマを生成し、基板に対してエッチング優位の効果を引き起こすために、第１の期間にわたり、第１の高周波数電力を二様態プロセスガス組成に供給する。プラズマを生成し、基板に対して堆積優位の効果を引き起こすために、第１の期間の終了後の第２の期間にわたり、第２の高周波数電力を二様態プロセスガス組成に供給する。第１の高周波数電力及び第２の高周波数電力は、基板上で露出している標的材料を所要の量だけ除去するために必要とされる全期間にわたり、交互に且つ連続して供給される。

特開２０１７－１１２３５０号公報

本開示は、マスクを保護し、凹部のエッチング形状を制御することができる技術を提供する。

本開示の一の態様によれば、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配置され、電極を有する基板支持部と、前記プラズマ処理チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、前記電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、を備えるプラズマ処理装置において実行するエッチング方法であって、（ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、（ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、（ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を有し、前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する、エッチング方法が提供される。

一の側面によれば、マスクを保護し、凹部のエッチング形状を制御することができる。

一実施形態に係るプラズマ処理システムの一例を示す図。 従来のエッチング方法の課題を説明するための図。 一実施形態に係るエッチング方法を説明するための図。 一実施形態に係るエッチング方法の一例を示すフローチャート。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［プラズマ処理システム］
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及び制御装置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。上部電極は、基板支持部１１の上方に配置される。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。第１のＲＦ生成部３１ａは、上部電極又は下部電極に結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源の一例である。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（ＤＣバイアス信号）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。

制御装置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。制御装置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、制御装置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。制御装置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。制御装置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。

［膜構造］
エッチング対象となる基板Ｗ上の膜構造としては、凹部を有するマスクの下層にエッチング対象膜が形成されている膜であればよい。マスクは、メタル（ハード）マスク、カーボンマスク、シリコンマスク、金属含有マスク等、いかなる材質のマスクであってもよい。凹部は、トレンチ、ビア、コンタクト形状等のいずれの形状であってもよい。

マスクの下層に形成されたエッチング対象膜についても、Ｌｏｗ－ｋ膜、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２）、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）等のシリコン含有膜、シリコン膜など、いかなる材質のエッチング対象膜であってもよい。

以下では、図２に示す膜構造を一例とする。基板Ｗは、シリコン基板１００上に下から順にＬｏｗ－ｋ膜１０１、シリコン酸化膜１０２、メタルハードマスク（以下、マスク１０３という。）の膜構造を有する。Ｌｏｗ－ｋ膜１０１及びシリコン酸化膜１０２はシリコン対象膜である。本例では、シリコン対象膜は異なる２層の膜からなるが、１層以上の膜からなっていてもよい。

従来のエッチング方法では、図２（ａ）に示すように、マスク１０３に形成されたパターン（凹部）にシリコン酸化膜１０２、Ｌｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングし、凹部１０４にトレンチやビアやコンタクト形状を形成する。このとき、例えば、シリコン酸化膜１０２等のエッチング対象膜に対するマスク１０３の選択比をとるために、エッチングガスにはＣＨ_４ガス及びＣ_４Ｆ_８ガス等の堆積成分を有するガスを使用する。このため、マスク１０３に堆積物が堆積し、マスク１０３の選択比は所望の値を維持でき、すなわち、マスク１０３の選択比を確保することができる。ところが、図２（ａ）の中央に示すようにガスの堆積成分によりマスク１０３等の側面が凹部１０４の開口が広がるようにテーパー形状になり、マスク１０３等の形状が先細りする場合がある。この結果、図２（ｂ）に示すように、テーパー形状のマスク１０３下のシリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１の垂直性が確保できず、隣り合う凹部１０４がつながる欠陥が発生する。

マスク１０３の側壁を垂直にするためには、堆積成分の少ないガスを使用することや、ＲＦバイアス電力を上げる等の手法が考えられる。しかし、堆積成分の少ないガスを使用するとマスク１０３上に保護膜を形成できず、また、ＲＦ電力を上げるとマスク１０３へのイオンの衝突が増え、いずれもマスク１０３の選択比がとれない。

よって、マスク１０３の選択比は所望の値を維持しつつ、トレンチの角度（例えば図２（ａ）のθ１）を９０°にする又は９０°に近づけ、凹部１０４のエッチング形状の垂直性を保つ必要がある。そこで、本開示のエッチング方法では、まず、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１のエッチング工程（以下、第１エッチング工程とする）を実行する。その後、トレンチの角度θ１を９０°にする又は９０°に近づけるためのエッチング工程（以下、第２エッチング工程とする）を実行する。以下に本開示のエッチング方法を詳述する。

［エッチング方法の概要］
一実施形態に係るエッチング方法の概要について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るエッチング方法を説明するための図である。本開示のエッチング方法では、第１エッチング工程の２つのステップを１回以上実行した後、第２エッチング工程の２つのステップを１回以上実行する。

（第１エッチング工程）
第１エッチング工程では、堆積成分の多いガスを使用するステップ（以下、堆積優位ステップともいう）と、堆積成分の少ないガスを使用するステップ（以下、エッチング優位ステップともいう）と、を設定回数ｍ（ｍ≧１）実行する。

第１エッチング工程の堆積優位ステップでは、ＲＦソース電力を供給し、ＲＦバイアス電力を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスを供給する。第１ガスは、ＣとＦを含有するガスでもよいし、ＣとＣｌを含有するガスでもよい。例えば、ＣＨ_４ガス及びＣ_４Ｆ_８ガスを含んでもよい。なお、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１がエッチング対象膜である場合、第１ガスは、ＣとＦを含有するガスである必要がある。

そして、第１ガスのプラズマにより凹部１０４に保護膜１０５を形成しながら、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１がエッチングされる。これにより、マスク１０３の選択比をとりながら（マスク１０３をある程度残しながら）、エッチング対象膜をエッチングすることができる。

図３（ａ）は、第１エッチング工程の堆積優位ステップを実行した結果の一例を示す。凹部１０４にＣ及びＦを含有する保護膜１０５を形成しながら、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングできている。

第１エッチング工程のエッチング優位ステップでは、ＲＦソース電力を供給し、ＲＦバイアス電力を供給し、第２ガスを供給する。第２ガスは、例えば、酸素（Ｏ_２）ガスを含んでもよいし、更にＡｒガス等の希釈ガスを含んでもよい。そして、第２ガスのプラズマにより凹部１０４の保護膜を除去し、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングする。なお、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１がエッチング対象膜である場合、第２ガスは、Ｏを含有するガスである必要がある。

図３（ｂ）は、第１エッチング工程のエッチング優位ステップを実行した結果の一例を示す。エッチング優位ステップでは、Ｏラジカルにより保護膜１０５中のＣとＦとを揮発させ、保護膜１０５を除去する。また、Ａｒイオン２０１等を保護膜１０５に衝突させて、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングする。

第１エッチング工程の堆積優位ステップとエッチング優位ステップとを、この順で設定回数ｍ（ｍ≧１）実行し、その後、第２エッチング工程を実行する。第１エッチング工程の堆積優位ステップとエッチング優位ステップとを、この順で複数回繰り返し実行してもよい。第１エッチング工程の堆積優位ステップとエッチング優位ステップとを繰り返し実行することで、マスク１０３の選択比を確保しながらエッチング対象膜のエッチングを促進させることができる。なお、第１エッチング工程の実行順は、堆積優位ステップが実行された後にエッチング優位ステップが実行され、その逆の順番で実行されることはない。また、第１エッチング工程は、必ずエッチング優位ステップの実行直後に終了し、堆積優位ステップの実行直後に終了することはない。

（第２エッチング工程）
第２エッチング工程では、堆積成分の多いガスを使用するステップ（以下、堆積優位ステップともいう）と、凹部の幅方向にエッチングを行うステップ（以下、形状加工ステップともいう）と、を設定回数ｎ（ｎ≧１）実行する。

第２エッチング工程の堆積優位ステップでは、ＲＦソース電力を供給し、第１の電力レベルのＲＦバイアス電力を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスを供給する。そして、第１ガスのプラズマにより凹部１０４に保護膜を形成しながら、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングする。

図３（ｃ）は、第２エッチング工程の堆積優位ステップを実行した結果の一例を示す。凹部１０４にＣ及びＦを含有する保護膜１０５を形成しながら、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１がエッチングされる。

第２エッチング工程の形状加工ステップでは、ＲＦソース電力を供給し、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルのＲＦバイアス電力を供給し、第２ガスを供給する。そして、第２ガスのプラズマにより凹部１０４の保護膜を除去し、凹部１０４の底部を幅方向にエッチングする。

形状加工ステップにおいて、ＲＦバイアス電力の第２の電力レベルは、エッチング対象膜を深さ方向にエッチングしないレベルであってよい。第２の電力レベルは、第２ガスのプラズマ中のイオンが、凹部１０４の底部に形成された保護膜１０５の下のエッチング対象膜まで到達するエネルギーよりも低いエネルギーのレベルであってよい。第２の電力レベルは、５０ｅｖ以下のエネルギーのレベルであってよい。第２の電力レベルは、０Ｗ以上１００Ｗ以下であってよい。ただし、第２の電力レベルは、０Ｗであることが好ましい。これにより、Ｏラジカル２１２等により保護膜１０５を除去し（図３（ｄ））、凹部１０４の底部を幅方向にエッチングする（図３（ｅ））。これにより、凹部１０４の角度を９０°にする又は９０°に近づけ、垂直形状に加工することができる。

形状加工ステップにおいて、ＲＦバイアス電力の第２の電力レベルを０Ｗ～１００Ｗ程度に制御すると、ＲＦソース電力により生成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗ側に引き込む力が生じない又はわずかな力になる。このとき主にエッチングに寄与するのは、ほとんど運動エネルギーをもたないラジカルとなる。つまり、イオンによる物理的エッチングは行われず、ラジカルによる化学的エッチングが支配的となる。このため凹部１０４の底部に形成された保護膜１０５の下層のＬｏｗ－ｋ膜１０１までラジカルが到達できない。このため、Ｌｏｗ－ｋ膜１０１を垂直方向にエッチングすることはできず、凹部１０４の底部を幅方向にエッチングする。凹部１０４の底部やその付近の側部は、保護膜１０５が薄いためラジカルによりエッチングされる（図３（ｅ）の１０６）。これにより、凹部１０４は垂直方向（縦方向）にエッチングされず、凹部１０４の深さは維持したまま凹部１０４は幅方向（横方向）にエッチングされる。この結果、凹部１０４の垂直性が高まる。

例えば、第２ガスは、酸素（Ｏ_２）ガスを含有してもよい。第２ガスのプラズマに含まれる酸素ラジカルにより凹部１０４の保護膜を除去し、凹部１０４を幅方向にエッチングすることができる。

第２エッチング工程の堆積優位ステップと形状加工ステップとを、この順で設定回数ｎ（ｎ≧１）実行し、エッチングを終了する。第２エッチング工程の堆積優位ステップと形状加工ステップとをこの順で複数回繰り返し実行してもよい。第２エッチング工程の堆積優位ステップと形状加工ステップとを繰り返し実行することで、マスク１０３の選択比を確保しながらトレンチの角度θ１を約９０°にし、凹部１０４を垂直形状に加工することができる。なお、第２エッチング工程の実行順は、堆積優位ステップが実行された後に形状加工ステップが実行され、その逆の順番で実行されることはない。また、第２エッチング工程は、必ず形状加工ステップの実行直後に終了し、堆積優位ステップの実行直後に終了することはない。

［プロセス条件］
以下にプロセス条件の一例を示す。

（第１エッチング工程のプロセス条件）
＜堆積優位ステップ＞
ＲＦソース電力 上部電極又は下部電極へ供給
ＲＦバイアス電力 下部電極へ供給
第１ガス Ａｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス
＜エッチング優位ステップ＞
ＲＦソース電力 上部電極又は下部電極へ供給
ＲＦバイアス電力 下部電極へ供給
第２ガス Ａｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｏ_２ガス

（第２エッチング工程のプロセス条件）
＜堆積優位ステップ＞
ＲＦソース電力 上部電極又は下部電極へ供給
ＲＦバイアス電力 下部電極へ供給（第１の電力レベル＞第２の電力レベル）
第１ガス Ａｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス
＜形状加工ステップ＞
ＲＦソース電力 上部電極又は下部電極へ供給
ＲＦバイアス電力 下部電極へ供給（第２の電力レベル＝０Ｗ～１００Ｗ）
第２ガス Ａｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｏ_２ガス

＜ガス種＞
第１エッチング工程の第１ガスと、第２エッチング工程の第１ガスとは、同一ガスである。ただし、第１エッチング工程の第１ガスと、第２エッチング工程の第１ガスとは異なるガスであってもよい。Ｌｏｗ－ｋ膜１０１又はシリコン酸化膜１０２をエッチングする場合、第１ガスには少なくともＣとＦを含有するガスが含まれる。ＣとＦを含有するガス（ＣＨｘＦｙガス又はＣＨｘＦｙガス）の一例としては、ＣＨ_３Ｆガスが挙げられる。膜種によっては、ＦをＣｌに代えて、ＣとＣｌを含有するガスを使用してもよい。Ｆラジカル等の作用により化学的エッチングが促進され、Ａｒイオン等の作用により物理的エッチングが促進される。また、エッチングにより生成された反応副生成物であるＣ及びＦが堆積して保護膜１０５が形成される。

Ａｒガスは、希釈ガスの一例であり、他の希釈ガスを用いてもよい。また、第１ガス中にＡｒガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。同様にして第１ガス中にＮ_２ガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。同様にして第１ガス中にＣＨ_４ガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。

第１エッチング工程の第２ガスと、第２エッチング工程の第２ガスとは、同一ガスである。ただし、第１エッチング工程の第２ガスと、第２エッチング工程の第２ガスとは異なるガスであってもよい。Ｌｏｗ－ｋ膜１０１又はシリコン酸化膜１０２をエッチングする場合、第２ガスには少なくともＯを含有するガスが含まれる。Ｏを含有するガスの一例としては、Ｏ_２ガスが挙げられる。Ｏラジカルにより保護膜１０５中のＣとＦとを揮発させ、保護膜１０５を除去することができる。また、ＣＨ_４ガスにより、揮発中のＣとＦの比率を制御できる。

Ａｒガスは、希釈ガスの一例であり、他の希釈ガスを用いてもよい。また、第２ガス中にＡｒガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。同様にして第２ガス中にＮ_２ガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。同様にして第２ガス中にＣＨ_４ガスは含まれてもよいし、含まれなくてもよい。

＜第２の電力レベル＞
形状加工ステップでは、イオンの運動エネルギーをなくす、又は最小限にしたエッチャントを生成することが好ましい。このため、形状加工ステップの第２の電力レベルは、０Ｗ～１００Ｗの範囲であればよい。これにより、イオンの運動エネルギーを極力抑えたエッチャントを生成することができる。ただし、第２の電力レベルは、０Ｗであることが最も好ましい。これにより、イオンの運動エネルギーを最小限にしたエッチャントを生成することができる。この結果、図３（ｅ）に示すトレンチの角度θ１を９０°にする又は９０°に近づけ、トレンチを垂直形状に加工することができる。

＜効果の一例＞
例えば、上記プロセス条件に設定し、形状加工ステップの第２の電力レベルを０Ｗに設定して、第１エッチング工程の堆積優位ステップ及びエッチング優位ステップ（１０秒程度）を２０～３０回程度繰り返した。その後、第２エッチング工程の堆積優位ステップ及び形状加工ステップ（１０秒程度）を１０回程度繰り返した。

この結果、第１エッチング工程の実行後であって第２エッチング工程の実行前には、図３（ｅ）に示すトレンチの角度θ１が８６．１°であったのに対して、第２エッチング工程の実行後には、角度θ１が８８．２°に改善することができた。また、凹部１０４の底部の保護膜１０５により、第２エッチング工程の形状加工ステップにおいて凹部１０４の底部の垂直方向のエッチングを行うことなく、凹部１０４の幅方向のエッチングのみを行い、トレンチの角度を９０°に近づけることができた。これにより、トレンチを垂直形状に加工することができた。

[エッチング方法]
一実施形態に係るエッチング方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係るエッチング方法の一例を示すフローチャートである。図４のエッチング方法は、制御装置２により制御され、プラズマ処理装置１により実行される。

（基板の準備）
本処理が開始されると、まず、ステップＳ１において、凹部１０４が形成されたマスク及びエッチング対象膜を有する基板Ｗを基板支持部１１に載置し、準備する。

（第１エッチング工程の堆積優位ステップ）
次に、ステップＳ３～Ｓ７において、第１エッチング工程の堆積優位ステップが実行される。ステップＳ３において、ガス供給部２０から第１ガスを供給する。例えば第１ガスとしてＡｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガスが供給される。

次に、ステップＳ５において、ＲＦ電源３１から例えば上部電極にＲＦソース電力を供給し、下部電極にＲＦバイアス電力を供給する。ＲＦソース電力は下部電極に供給してもよい。

次に、ステップＳ７において、凹部１０４にＣとＦを含有する保護膜１０５を形成しながら、凹部１０４をエッチングする（図３（ａ）参照）。

（第１エッチング工程のエッチング優位ステップ）
次に、ステップＳ９～Ｓ１１において、第１エッチング工程のエッチング優位ステップが実行される。ステップＳ９において、ガス供給部２０から第１ガスの供給を停止し、第２ガスを供給する。例えば第２ガスとしてＡｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｏ_２ガスが供給される。

次に、ステップＳ１１において、Ｏラジカルにより凹部１０４に形成された保護膜１０５中のＣとＦとを揮発させ、保護膜１０５を除去しながら、Ａｒイオン２０１等を保護膜１０５に衝突させる。これにより、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングする（図３（ｂ）参照）。

次に、ステップＳ１３において、第２ガスの供給を停止し、ステップＳ１５において、設定回数ｍ実行したかを判定する。設定回数ｍには１以上の値が予め設定されている。ステップＳ１５において、設定回数ｍ実行したと判定されるまで、ステップＳ３～Ｓ１３の処理が繰り返され（図３（ａ）、（ｂ）参照）、設定回数ｍ実行したと判定されるとステップＳ１７に進む。

（第２エッチング工程の堆積優位ステップ）
次に、ステップＳ１７～Ｓ１９において、第２エッチング工程の堆積優位ステップが実行される。第２エッチング工程の堆積優位ステップのプロセス条件は同じであってよい。ステップＳ１７において、ガス供給部２０から第１ガスを供給する。例えば第１ガスとしてＡｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガスが供給される。

次に、ステップＳ１９において、凹部１０４にＣとＦを含有する保護膜１０５を形成しながら、凹部１０４をエッチングする（図３（ｃ）参照）。

（第２エッチング工程の形状加工ステップ）
次に、ステップＳ２１～Ｓ２５において、第２エッチング工程の形状加工ステップが実行される。ステップＳ２１において、ガス供給部２０から第１ガスの供給を停止し、第２ガスを供給する。例えば第２ガスとしてＡｒガス、Ｎ_２ガス、ＣＨ_４ガス、Ｏ_２ガスが供給される。

次に、ステップＳ２３において、ＲＦ電源３１から例えば上部電極にＲＦソース電力を供給しつつ、下部電極へのＲＦバイアス電力を０Ｗにする。これにより、Ｏラジカル２１２等により凹部１０４に形成された保護膜１０５中のＣとＦとを揮発させ、保護膜１０５を除去する。第１エッチング工程のエッチング優位ステップでは、Ａｒイオン２０１等を保護膜１０５に衝突させて、シリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１をエッチングした（図３（ｂ）参照）。

第２エッチング工程の形状加工ステップでは、この代わりに、ステップＳ２３において、ＲＦバイアス電力を０Ｗに制御して、Ａｒイオン等にエネルギーを与えない。これにより、凹部１０４の深さ方向のエッチングは行われない。また、ステップＳ２５において、Ｏラジカル２１２等により保護膜１０５を除去する。イオンによるシリコン酸化膜１０２及びＬｏｗ－ｋ膜１０１の縦方向（凹部１０４の深さ方向）のエッチングは行われない（図３（ｄ）参照）。保護膜１０５の除去時に保護膜１０５中のＣとＦが微量再解離し、その微量なＦラジカルを使用して凹部１０４が幅方向（横方向）にエッチングされる（図３（ｅ）参照）。これにより、Ｌｏｗ－ｋ膜１０１の凹部１０４の底部の側壁部分１０６がエッチングされ、凹部１０４の角度を９０°にする又は９０°に近づけ、垂直形状に加工することができる。

次に、ステップＳ２７において、第２ガスの供給を停止し、ステップＳ２９において、設定回数ｎ実行したかを判定する。設定回数ｎには１以上の値が予め設定されている。ステップＳ１５において、設定回数ｎ実行したと判定されるまで、ステップＳ１７～Ｓ２７の処理が繰り返され（図３（ｃ）～（ｅ）参照）、設定回数ｎ実行したと判定されると本処理を終了する。

以上に説明したように、本実施形態のエッチング方法及びプラズマ処理装置１によれば、マスクを保護し、エッチング対象膜のエッチング形状を制御することができる。

本開示のエッチング方法を実行する装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプのプラズマ処理装置１にも適用可能である。

＜電力供給例１：ＲＦソース電力をＩＣＰ装置のアンテナに供給＞
例えばInductively Coupled Plasma(ICP)では、プラズマ処理チャンバの上部にアンテナが設けられ、ＲＦソース電力はアンテナに供給される。この場合、ＩＣＰプラズマ処理装置において、以下のエッチング方法が実行され得る。

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配置され、電極を有する基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバ（アンテナ）に結合され、ＲＦソース電力を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
前記電極に結合され、ＲＦバイアス電力を供給するように構成されるＲＦバイアス電源と、
前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、を備えるプラズマ処理装置におい以下のエッチング方法が実行される。

エッチング方法は、
（ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
（ｂ）前記ＲＦソース電力を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス電力を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
（ｃ）前記ＲＦソース電力を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス電力を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を有し、
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する。

＜電力供給例：ＲＦソース電力をＣＣＰ装置の下部電極に供給＞
ＲＦソース電力は、下部電極（基板支持部１１）に供給してもよい。この場合、本質的にイオンの運動エネルギーをなくすことはできない。このため、例えばプラズマ処理チャンバ１０内の圧力を上げてイオンとガスとの衝突エネルギーを上げることで、イオンの運動エネルギーを低下させ、縦方向のエッチングをさせないようにしてもよい。ただし、第２の電力レベルは、０Ｗ～１００Ｗの範囲に制御する。下部電極にＲＦソース電力を供給する場合には、充分に高周波（１００ＭＨｚ等）であって、基板Ｗ上にかかる自己バイアス電圧Ｖｄｃが十分に低い状態に制御する、又はプラズマ処理チャンバ１０内を高圧にする必要がある。これにより、図３（ｅ）に示すトレンチの角度θ１を９０°にする又は９０°に近づけ、トレンチを垂直形状に加工することができる。

今回開示された実施形態に係るエッチング方法及びプラズマ処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本明細書に開示の半導体製造装置は、一枚ずつ基板を処理する枚葉装置、複数枚の基板を一括処理するバッチ装置及びセミバッチ装置のいずれにも適用できる。

本明細書に開示の半導体製造装置が行う基板処理は、例えば、成膜処理、エッチング処理等が挙げられる。

以上に開示された実施形態は、例えば、以下の態様を含む。
（付記１）
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配置され、電極を有する基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
前記電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
を備えるプラズマ処理装置において実行するエッチング方法であって、
（ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
（ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
（ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を有し、
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する、エッチング方法。
（付記２）
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
付記１に記載のエッチング方法。
（付記３）
前記第２の電力レベルは、前記エッチング対象膜を深さ方向にエッチングしないエネルギーのレベルである、
付記１又は付記２に記載のエッチング方法。
（付記４）
前記第２の電力レベルは、前記第２ガスのプラズマ中のイオンが、前記凹部の底部に形成された前記保護膜の下の前記エッチング対象膜まで到達するエネルギーよりも低いエネルギーのレベルである、
付記１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
（付記５）
前記第２の電力レベルは、５０ｅｖ以下のエネルギーのレベルである、
付記１～４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
（付記６）
前記第２の電力レベルは、０Ｗ以上１００Ｗ以下である、
付記１～５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
（付記７）
前記（ｃ）の工程において、前記第２ガスは、酸素（Ｏ_２）ガスを含有し、前記第２ガスのプラズマに含まれる酸素ラジカルにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部を幅方向にエッチングする、
付記１～６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
（付記８）
（ｄ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記ＲＦバイアス信号を供給し、前記第１ガスから生成されたプラズマにより凹部に保護膜を形成しながら、エッチング対象膜をエッチングする工程と、
（ｅ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記ＲＦバイアス信号を供給し、前記第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、を有し、
前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程とを、この順で実行した後、前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する、
付記１～７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
（付記９）
前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程とを、この順で複数回実行した後、前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
付記８に記載のエッチング方法。
（付記１０）
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配置され、下部電極を有する基板支持部と、
前記基板支持部の上方に配置される上部電極と、
前記上部電極又は前記下部電極に結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
前記下部電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
制御装置と、を備えるプラズマ処理装置であって、
前記制御装置は、
（ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
（ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
（ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を含む工程を制御し、
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行するように制御する、プラズマ処理装置。
（付記１１）
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配置され、電極を有する基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
前記電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
制御装置と、を備えるプラズマ処理装置であって、
前記制御装置は、
（ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
（ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
（ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を含む工程を制御し、
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行するように制御する、プラズマ処理装置。
（付記１２）
前記制御装置は、
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
付記１０又は付記１１に記載のプラズマ処理装置。

１ プラズマ処理装置
２ 制御装置
２ａ コンピュータ
２ａ１ 処理部
２ａ２ 記憶部
２ａ３ 通信インターフェース
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 基板支持部
１３ シャワーヘッド
２１ ガスソース
２０ ガス供給部
３０ 電源
３１ ＲＦ電源
３１ａ 第１のＲＦ生成部
３１ｂ 第２のＲＦ生成部
３２ａ 第１のＤＣ生成部
３２ｂ 第２のＤＣ生成部
４０ 排気システム
１０１ Ｌｏｗ－ｋ膜
１０２ シリコン酸化膜
１０３ マスク
１０４ 凹部
１０５ 保護膜
１１１ 本体部
１１２ リングアセンブリ

Claims (12)

1. 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配置され、電極を有する基板支持部と、
   前記プラズマ処理チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
   前記電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
   前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
   を備えるプラズマ処理装置において実行するエッチング方法であって、
   （ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
   （ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
   （ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を有し、
   前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する、エッチング方法。
2. 前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
   請求項１に記載のエッチング方法。
3. 前記第２の電力レベルは、前記エッチング対象膜を深さ方向にエッチングしないエネルギーのレベルである、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
4. 前記第２の電力レベルは、前記第２ガスのプラズマ中のイオンが、前記凹部の底部に形成された前記保護膜の下の前記エッチング対象膜まで到達するエネルギーよりも低いエネルギーのレベルである、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
5. 前記第２の電力レベルは、５０ｅｖ以下のエネルギーのレベルである、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
6. 前記第２の電力レベルは、０Ｗ以上１００Ｗ以下である、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
7. 前記（ｃ）の工程において、前記第２ガスは、酸素（Ｏ_２）ガスを含有し、前記第２ガスのプラズマに含まれる酸素ラジカルにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部を幅方向にエッチングする、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
8. （ｄ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記ＲＦバイアス信号を供給し、前記第１ガスから生成されたプラズマにより凹部に保護膜を形成しながら、エッチング対象膜をエッチングする工程と、
   （ｅ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記ＲＦバイアス信号を供給し、前記第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、を有し、
   前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程とを、この順で実行した後、前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行する、
   請求項１又は請求項２に記載のエッチング方法。
9. 前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程とを、この順で複数回実行した後、前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
   請求項８に記載のエッチング方法。
10. 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配置され、下部電極を有する基板支持部と、
    前記基板支持部の上方に配置される上部電極と、
    前記上部電極又は前記下部電極に結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
    前記下部電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
    前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
    制御装置と、を備えるプラズマ処理装置であって、
    前記制御装置は、
    （ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
    （ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
    （ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を含む工程を制御し、
    前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行するように制御する、プラズマ処理装置。
11. 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配置され、電極を有する基板支持部と、
    前記プラズマ処理チャンバに結合され、ＲＦソース信号を供給するように構成されるＲＦソース電源と、
    前記電極に結合され、ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給するように構成されるバイアス電源と、
    前記プラズマ処理チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
    制御装置と、を備えるプラズマ処理装置であって、
    前記制御装置は、
    （ａ）凹部が形成されたマスクとエッチング対象膜とを有する基板を前記基板支持部に準備する工程と、
    （ｂ）前記ＲＦソース信号を供給し、第１の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、ハロゲンを含有する第１ガスから生成されたプラズマにより前記凹部に保護膜を形成しながら、前記エッチング対象膜をエッチングする工程と、
    （ｃ）前記ＲＦソース信号を供給し、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルの前記ＲＦバイアス信号及び／又はＤＣバイアス信号を供給し、第２ガスから生成されたプラズマにより前記凹部の保護膜を除去し、前記凹部の底部を幅方向にエッチングする工程と、を含む工程を制御し、
    前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で実行するように制御する、プラズマ処理装置。
12. 前記制御装置は、
    前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを、この順で複数回実行する、
    請求項１０又は請求項１１に記載のプラズマ処理装置。

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