JP2024053353A - エッチング方法及びプラズマ処理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】エッチングの形状異常を抑制する技術を提供する。【解決手段】エッチング方法が提供される。この方法は、（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上に設けられ、凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、（ｂ）凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、凹部におい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には、シリコン含有膜上にポリシリコンマスクが形成された基板をエッチングする方法が開示されている。
特開２０１６－２１５４６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、エッチング方法であって、（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、（ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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。
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。 本処理方法の一例を示すフローチャートである。 工程ＳＴ１１で提供される基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ１２の処理後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 基板支持部１１の一例を示す部分拡大図である。 バイアスＤＣ信号の一例を示す図である。 工程ＳＴ２の処理後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ２の処理後の基板Ｗの断面構造の他の例を示す図である。 ブレークスルー工程後の基板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。 本処理方法の他の例を示すフローチャートである。 本処理方法の他の例を示すフローチャートである。 プラズマ処理システムの他の例を概略的に示す図である。
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、エッチング方法であって、（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上に設けられ、凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、（ｂ）凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、凹部におい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、（ｂ）の工程において、炭素含有膜は、開口を規定するマスクの側壁からシリコン含有膜の側壁の少なくとも一部に亘って形成される。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、炭素含有膜は、凹部を規定するシリコン含有膜の底面には形成されない。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、炭素含有膜は、凹部を規定するシリコン含有膜の底面にも形成される。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、保護膜は、シリコン含有膜の側壁上の炭素含有膜上に優先的に形成される。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程と（ｃ）の工程とを含むサイクルを複数回繰り返す。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程は、第１のチャンバ内で実行され、（ｃ）の工程は、第１のチャンバと異なる第２のチャンバ内で実行される。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程の後に、基板を第１のチャンバから第２のチャンバに搬送チャンバを介して搬送する工程を含み、搬送チャンバの内部は搬送チャンバの外部よりも圧力が低い。
一つの例示的実施形態において、（ａ）の工程は、第２のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、シリコン含有膜に凹部を形成する工程を含む。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、基板を支持する第１のチャンバ内の基板支持部の温度は、（ｃ）の工程において、基板を支持する第２のチャンバ内の基板支持部の温度よりも高い。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程は、窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、炭素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程とを、含む。
一つの例示的実施形態において、炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである。
一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程は、誘導結合型プラズマを生成することで実行され、（ｃ）の工程は、容量結合型プラズマを生成することで実行される。
一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、フッ素含有ガスは、フッ化水素ガス及びハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれかを含む。
一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、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、（ｃ）の工程において、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、（ｃ）の工程において、基板を支持する基板支持部の温度は０℃以下である。
一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの２種以上を含む積層膜である。
一つの例示的実施形態において、マスクは、炭素含有膜及び金属含有膜のいずれかである。
一つの例示的実施形態において、チャンバを有するプラズマ処理装置と制御部とを備えるプラズマ処理システムであって、制御部は、（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上に設けられ、凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する制御と、（ｂ）凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する制御と、（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、凹部におい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。
＜プラズマ処理方法の一例＞
図２は、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。）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、基板を準備する工程ＳＴ１と、基板に炭素含有膜を形成する工程ＳＴ２と、基板をエッチングする工程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：基板の準備）
図２に示すように、工程ＳＴ１は、基板Ｗを提供する工程ＳＴ１１と、基板Ｗをエッチングして凹部を形成する工程ＳＴ１２とを含む。まず、工程ＳＴ１１において、基板Ｗがプラズマ処理装置１のプラズマ処理空間１０ｓ内に提供される。基板Ｗは、基板支持部１１の中央領域１１１ａ上に提供される。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、工程ＳＴ１１で提供される基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図３に示すとおり、基板Ｗは、シリコン含有膜ＳＦと、シリコン含有膜ＳＦ上に形成されたマスクＭＫとを有している。シリコン含有膜ＳＦは、下地膜ＵＦ上に形成されてよい。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、本処理方法によるエッチングの対象となる膜である。シリコン含有膜ＳＦは、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜又は炭素含有シリコン膜でよい。シリコン含有膜ＳＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。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て構成されてよい。例えば、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てよい。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。例えば、シリコン含有膜ＳＦは、シリコン酸化膜とシリコン炭窒化膜とが積層されて構成されてよい。例えば、シリコン含有膜ＳＦは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜を含む積層膜でもよい。
マスクＭＫは、工程ＳＴ１２や工程ＳＴ３で生成されるプラズマに対するエッチングレートがシリコン含有膜ＳＦのエッチングレートよりも低い材料から形成される。マスクＭＫは、例えば、炭素含有材料から形成されてよい。一例では、マスクＭＫは、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜又はスピンオンカーボン膜（ＳＯＣ膜）である。マスクＭＫは、例えば、タングステン、モリブデン、チタン及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む金属含有膜であってもよい。一例では、マスクＭＫは、タングステンカーバイド又はタングステンシリサイドを含む。マスクＭＫは、１つの層からなる単層マスクでよく、また２つ以上の層からなる多層マスクであってもよい。
図３に示すとおり、マスクＭＫ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ＭＫの側壁ＳＳ１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。
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、それぞれ孔形状を有し、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ＭＫ）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。マスクＭＫは、リソグラフィによって形成されてもよい。またマスクＭＫの開口ＯＰは、マスクＭＫをエッチングすることで形成されてよい。各膜は、それぞれ、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。なお、基板Ｗは、下地膜ＵＦの下に他の膜をさらに有してよい。この場合、シリコン含有膜ＳＦ及び下地膜ＵＦに開口ＯＰに対応する形状の凹部を形成し、当該他の膜をエッチングするためのマスクとして用いてもよい。
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ＭＫをエッチングして開口ＯＰを形成する場合、当該工程は、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及び後述する工程ＳＴ１２のシリコン含有膜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に配置されることで、基板Ｗ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、７０℃以下の温度（例えば常温）でよい。また例えば、設定温度は、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。また例えば、設定温度は、－１０℃以上、－２０℃以上、－３０℃以上、－４０℃以上、－５０℃以上、－６０℃以上、－７０℃以上又は－８０℃以上でよい。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やヒータ温度を設定温度にすること、又は、設定温度と異なる温度にすることを含む。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、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ１１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。
次に、工程ＳＴ１２において、第１の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、ガス供給部２０から第１の処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。第１の処理ガスは、シリコン含有膜ＳＦがマスクＭＫに対して十分な選択比をもってエッチングできるように選択されてよい。第１の処理ガスは、後述する工程ＳＴ３のエッチングで用いる第３の処理ガスと同一種類のガスを１つ又は複数含んでよい。第１の処理ガスは、フッ素含有ガスを含んでよい。また第１の処理ガスは、リン含有ガス、炭素含有ガス、フッ素以外のハロゲン含有ガス、不活性ガス及びタングステン等の金属含有ガスからなる群から選択される１つ以上のガスをさらに含んでもよい。第１の処理ガスは、タングステン等の金属含有ガスを含まなくてもよい。
工程ＳＴ１２における処理の間、第１の処理ガスに含まれるガスやその流量（分圧）は、変更されてよく、また変更されなくてもよい。例えば、シリコン含有膜ＳＦが異なる種類のシリコン含有膜からなる積層膜で構成される場合、処理ガスの構成や各ガスの流量は、エッチングの進行に伴って、すなわち、エッチングする膜の種類に応じて、変更されてよい。工程ＳＴ１２における処理の間、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ１１で調整した設定温度に維持されてよい。また基板支持部１１の設定温度は、第１の処理ガス及び／又はシリコン含有膜の種類等に応じて変更されてもよい。例えば、第１の処理ガスがフッ素含有ガスを含む場合、基板支持部１１の設定温度は、０℃以下でよい。
次に、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。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種により、シリコン含有膜ＳＦのうちマスクＭＫにより覆われていない部分（開口ＯＰにおいて露出した部分）がエッチングされる。工程ＳＴ１２によるエッチングは、凹部ＲＣが所与の深さになるまで継続される。工程ＳＴ１２によるエッチングは、少なくとも、下地膜ＵＦが露出する前に終了される。
図４は、工程ＳＴ１２の処理後の基板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ＳＴ１２におけるエッチングにより、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）にエッチングされて、凹部ＲＣが形成される。
工程ＳＴ１２において、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。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。
図５は、基板支持部１１の一例を示す部分拡大図である。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、基台１１３、静電チャック１１４及び電極プレート１１７を含む。また、本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。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。基台１１３は、導電性部材を含んでよい。基台１１３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１１４は、基台の上に配置される。静電チャック１１４の上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。
静電チャック１１４は、その内部に、チャック電極１１５及びバイアス電極１１６を含む。チャック電極１１５またはバイアス電極１１６は、上記静電電極１１１１ｂに対応する。チャック電極１１５は、基板支持面１１１ａと基台１１３との間に設けられた電極１１５を有する。電極１１５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。バイアス電極１１６は、電極１１５（又は基板支持面１１１ａ）と基台１１３との間に設けられている。電極１１６は、基板支持面１１１ａ及び／又は電極１１５の形状に対応する平面上の電極であってよい。
なお、基台１１３に含まれる導電性部材が下部電極として機能する場合、静電チャック１１４は、バイアス電極１１６を含まなくてもよい。また、チャック電極１１５は、下部電極として機能してもよい。チャック電極１１５が下部電極として機能する場合、静電チャック１１４は、バイアス電極１１６を含まなくてもよい。
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く、また同期しなくてもよい。ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号パルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、１～８０％でよく、また５～５０％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。またバイアス信号として、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６は、バイアスＤＣ信号の一例を示す図である。図６に示すように、バイアスＤＣ信号は、一例として、その電圧の実効値がＶＬであるＨ期間とその電圧の実効値がＶＬよりも高いＶＨであるＬ期間とを交互に繰り返すパルス波である。例えば、バイアスＤＣ信号は、Ｈ期間において、その電圧の実効値が負電圧となる電気パルスＰ１を含む。
具体的には、バイアスＤＣ信号は、時刻ｔ１において、その電圧レベルがＶＬとなる。これにより、電気パルスＰ１が基板支持部１１に印加される。そして、電気パルスＰ１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間（期間Ｔａ１）、基板支持部１１に印加される。基板支持部１１に含まれる基板支持部１１に電気パルスＰ１が印加されると、プラズマ中に存在する活性種が、基板支持部１１に配置された基板Ｗに引き込まれる。これにより、シリコン含有膜ＳＦのうちマスクＭＫにより覆われていない部分に正イオンが衝突し、当該部分がエッチングされる。
時刻ｔ２において、バイアスＤＣ信号の電圧レベルがＶＨになると、電気パルスの印加が停止する。ＶＨは、０Ｖ、正電圧又は負電圧であってよい。そして、時刻ｔ２から期間Ｔａ２が経過した時刻ｔ３において、バイアスＤＣ信号の１周期である期間ＰＤａが終了する。また、時刻ｔ３において、バイアスＤＣ信号の電圧レベルが再びＶＬとなり、バイアスＤＣ信号の次の周期が開始する。
工程ＳＴ１２において、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。例えば、ソースＲＦ信号が連続して供給される間に、バイアス信号の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。また例えば、ソースＲＦ信号の供給と停止とが交互に繰り返される間に、バイアス信号が連続して供給されてもよい。また例えば、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の双方の供給と停止とが交互に繰り返されてもよい。
以上のようにして、工程ＳＴ１において、凹部ＲＣを有するシリコン含有膜ＳＦとマスクＭＫとを備えた基板Ｗが、プラズマ処理チャンバ１０の基板支持部１１上に準備される。上述した例では、凹部ＲＣは、基板支持部１１上に基板Ｗを提供した後で形成される。しかし、プラズマ処理装置１の外部の装置やチャンバで基板Ｗに凹部ＲＣを形成した後で、当該基板Ｗをプラズマ処理装置１の基板支持部１１上に提供することで、基板Ｗを準備してもよい。
（工程ＳＴ２：基板に炭素含有膜を形成）
工程ＳＴ２において、基板Ｗに炭素含有膜ＣＦが形成される。炭素含有膜ＣＦの形成は、種々の方法で実行してよい。一例として、プラズマＣＶＤを用いた方法について以下説明する。
まず、ガス供給部２０から炭素含有ガスを含む第２の処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。炭素含有ガスは、例えば、ハイドロカーボンガスでよい。ハイドロカーボンガスは、一例では、ＣＨ４ガス、Ｃ２Ｈ２ガス、Ｃ２Ｈ４ガス及びＣ３Ｈ６ガスからなる群から選択される少なくとも１つのガスである。なお、炭素含有ガスとして、ＣＨ３Ｆガス及びＣ４Ｆ６ガス等のフッ素を含むものも用いてもよい。この場合、シリコン含有膜ＳＦのエッチングよりも堆積が優勢となる条件を選択する。第２の処理ガスは、Ｎ２ガスやＮＨ３ガス等の窒素含有ガスをさらに含んでよい。第２の処理ガスは、Ｈ２ガス等の水素含有ガスを更に含んでもよい。
次に、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。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内の第２の処理ガスからプラズマが生成される。そして、プラズマ中に生成された炭素又は炭素を含む活性種が基板Ｗの表面に吸着して、基板Ｗの表面に炭素含有膜ＣＦが形成される。
なお、工程ＳＴ２において、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ１２又は工程３における基板支持部１１の温度よりも高い温度に設定されてよい。当該設定温度は、例えば、０℃以上でよい。
また工程ＳＴ２において、基板Ｗへのイオンの入射が抑制されるように、プラズマを生成してよい。例えば、ソースＲＦ信号は、上部電極のみに供給されてよく、下部電極には供給されなくてよい。例えば、バイアス信号は、供給されなくてよい。
また、工程ＳＴ２は、上述した第２の処理ガスからプラズマを生成する工程に加え、Ｎ２ガスやＮＨ３ガス等の窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程を含んでよい。これにより、基板Ｗにプラズマ中の炭素が過剰に堆積して開口ＯＰが閉塞することを抑制し得る。工程ＳＴ２において、第２の処理ガスからプラズマを生成する工程と、窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程とを交互に複数回繰り返してもよい。なお、窒素含有ガスを含む処理ガスは、Ｈ２ガス等の水素含有ガスを更に含んでよい。
図７は、工程ＳＴ２の処理後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図７に示すように、基板Ｗには、炭素含有膜ＣＦが形成される。炭素含有膜ＣＦは、凹部ＲＣを規定するシリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２の少なくとも一部に形成される。当該一部は、工程ＳＴ３におけるエッチングにおいて、開口ＯＰに入射するプラズマ中の活性種（マスクＭＫの開口を規定する側壁ＳＳ１での反射するものも含む）の衝突頻度が高い部分であってよい。例えば、当該一部は、凹部ＲＣの深さにもよるが、シリコン含有膜の側壁ＳＳ２の深さ方向上方の１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％又は９０％の部分でよい。あるいは、当該一部は、凹部ＲＣの目標とする最終深さ、すなわちマスクＭＫとシリコン含有膜ＳＦとの界面から下地膜ＵＦまでの深さの、０％を超えて５０％以下であってもよい。図７に示すように、炭素含有膜ＣＦは、マスクＭＫの上面及び側壁ＳＳ１からシリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２の一部にわたって形成されてよい。後述するとおり、炭素含有膜ＣＦは、工程ＳＴ３におけるエッチングにおいて、プラズマ中のタングステンと結合し、エッチングに対する保護膜ＰＦを形成する。
炭素含有膜ＣＦは、プラズマＣＶＤにかえて、ＡＬＤ又はサブコンフォーマルＡＬＤにより形成されてもよい。
ＡＬＤは、例えば、以下の工程を含む。まず、第１工程では、基板Ｗに有機化合物を含む前駆体ガスが供給される。有機化合物は、例えば、エポキシド、カルボン酸、カルボン酸ハロゲン化物、無水カルボン酸、イソシアネート及びフェノール類からなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。第１工程により、前駆体ガスがマスクＭＫ及びシリコン含有膜ＳＦの表面に吸着される。第１工程において、前駆体ガスからプラズマが生成されてもよい。
次に、第２工程では、基板Ｗに反応ガスが供給される。反応ガスは、基板Ｗの表面に吸着した前駆体ガスと反応するガスである。反応ガスは、ＮＨ結合を有する無機化合物ガス、不活性ガス、Ｎ２ガスとＨ２ガスとの混合ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２ガスとＯ２ガスとの混合ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。ＮＨ結合を有する無機化合物ガスは、例えば、Ｎ２Ｈ２ガス、Ｎ２Ｈ２ガス及びＮＨ３ガスの少なくともいずれかの１つのガスでよい。第２工程により、前駆体ガスと反応ガスとが反応して炭素含有膜ＣＦが形成される。第２工程において、反応ガスからプラズマが生成されてもよい。
なお、第１工程後であって第２工程前、及び／又は第２工程後に、基板Ｗに対して不活性ガス等が供給されてよい。これにより、過剰な前駆体ガスや反応ガスがパージされる（パージ工程）。ＡＬＤでは、基板Ｗの表面に存在する物質に、所定の材料が自己制御的に吸着かつ反応することで炭素含有膜ＣＦを形成する。ＡＬＤでは通常、十分な処理時間を設けることで、コンフォーマルな炭素含有膜ＣＦが形成される。
図８Ａは、工程ＳＴ２の処理後の基板Ｗの断面構造の他の例を示す図である。図８Ａは、ＡＬＤによりコンフォーマルな炭素含有膜ＣＦを形成した場合の一例である。図８Ａに示すように、炭素含有膜ＣＦは、マスクＭＫの上面及び開口ＯＰを規定する側壁ＳＳ１と、シリコン含有膜ＳＦの凹部ＲＣを規定する側壁ＳＳ２の全部及び底面ＢＴとに均一に形成される。
工程ＳＴ２において、コンフォーマルな炭素含有膜ＣＦを形成した場合、工程ＳＴ２は、シリコン含有膜ＳＦの底面ＢＴに形成された炭素含有膜を除去する工程（ブレークスルー工程）をさらに含んでよい。ブレークスルー工程は、例えば、Ｎ２ガスとＨ２ガスを含む処理ガスからプラズマを生成することで行ってよい。この際、基板支持部１１にバイアス信号が供給されてよい。
図８Ｂは、ブレークスルー工程後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図８Ｂに示すように、シリコン含有膜ＳＦの底面ＢＴに形成された炭素含有膜ＣＦが除去され、底面ＢＴ、すなわち、工程ＳＴ３においてエッチングの対象となる部分が凹部ＲＣに対して露出する。
サブコンフォーマルＡＬＤは、基板Ｗの表面上で自己制御的な吸着又は反応が完了しないように処理条件を設定する手法である。サブコンフォーマルＡＬＤには、少なくとも以下の２通りの処理態様がある。
（ｉ）前駆体ガスを基板Ｗの表面全体に吸着させた後に、反応ガスを、基板Ｗに吸着した前駆体ガスの表面全体にいきわたらないように制御する。
（ｉｉ）前駆体ガスを基板Ｗの表面の一部にのみに吸着させた後、反応ガスを基板Ｗの表面に吸着したプリカーサのみと反応させる。
サブコンフォーマルＡＬＤによれば、凹部ＲＣの深さ方向に沿って膜厚が減少する炭素含有膜ＣＦが形成される。シリコン含有膜ＳＦの底面ＢＴにも炭素含有膜が形成される場合、上述したブレークスルー工程を実行してよい。
工程ＳＴ２２において、炭素含有膜ＣＦは、低蒸気圧材料のガスを含む処理ガスからプラズマを生成し、このプラズマによって低蒸気圧材料から生成される流動性膜を凹部ＲＣに堆積させることで形成してもよい。低蒸気圧材料のガスは、一例では、Ｃ３Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ４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種のガスを含む。低蒸気圧材料のガスは、Ｃ４Ｆ８の温度－蒸気圧曲線が示す温度と同じ温度又はそれ以上の温度にて蒸気圧になるガスでもよい。なお、この場合、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力は、例えば、５０ｍＴ（６．７Ｐａ）以上でよく、基板支持部１１は、０℃以下の温度に設定されてよい。
炭素含有膜ＣＦは、以上のほか、熱ＣＶＤ等種々の方法で形成されてよい。
（工程ＳＴ３：基板をエッチング）
工程ＳＴ３において、シリコン含有膜ＳＦがエッチングされる。まず、ガス供給部２０からフッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む第３の処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。工程ＳＴ３における処理の間、第３の処理ガスに含まれるガスやその流量（分圧）は、変更されてもされなくてもよい。例えば、シリコン含有膜ＳＦが異なる種類のシリコン含有膜からなる積層膜で構成される場合、第３の処理ガスの構成や各ガスの流量は、エッチングの進行に伴って、すなわちエッチングする膜の種類に応じて、変更されてよい。なお、工程ＳＴ３において、基板支持部１１の温度は、処理ガスやシリコン含有膜の種類等に応じて適宜設定されてよい。例えば、処理ガスがフッ素含有ガスを含む場合、基板支持部１１の設定温度は、０℃以下でよい。
次に、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内の第３の処理ガスからプラズマが生成される。
工程ＳＴ３において、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し、プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種が基板Ｗに引きよせられ、シリコン含有膜ＳＦのエッチングが促進され得る。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く、また同期しなくてもよい。ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号パルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、１～８０％でよく、また５～５０％でよい。またバイアス信号として、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。
工程ＳＴ３において、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。例えば、ソースＲＦ信号が連続して供給される間に、バイアス信号の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。また例えば、ソースＲＦ信号の供給と停止とが交互に繰り返される間に、バイアス信号が連続して供給されてもよい。また例えば、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の双方の供給と停止とが交互に繰り返されてもよい。
第３の処理ガスに含まれるフッ素含有ガスは、例えば、フッ化水素ガス（ＨＦガス）及び／又はハイドロフルオロカーボンガスでよい。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。
フッ素含有ガスは、例えば、水素源及びフッ素源を含む混合ガスでよい。水素源は、例えば、Ｈ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｈ２Ｏガス、Ｈ２Ｏ２ガス及びハイドロカーボンガス（ＣＨ４ガス、Ｃ３Ｈ６ガス等）からなる群から選択される少なくとも一種でよい。フッ素源は、例えば、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、ＷＦ６ガス又はＸｅＦ２ガスのように炭素を含まないフッ素含有ガスでよい。またフッ素源は、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ように炭素を含むフッ素含有ガスでもよい。フルオロカーボンガスは、一例では、ＣＦ４ガス、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。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、Ｃ２ＨＦ５ガス及びＣを３つ以上含むハイドロフルオロカーボンガス（Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ６ガス、Ｃ４Ｈ２Ｆ６ガス等）からなる群から選択される少なくとも１種でよい。
フッ素含有ガスが、ＨＦガスである場合、ＨＦガスは、第３の処理ガス（第３の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）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、第３の処理ガスの総流量（第３の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流量）に対して、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、９０体積％以上又は９５体積％以上でよい。ＨＦガスの流量は、第３の処理ガスの総流量に対して、１００体積％未満、９９．５体積％以下、９８体積％以下又は９６体積％以下でよい。一例では、ＨＦガスの流量は、第３の処理ガスの総流量に対して、７０体積％以上９６体積％以下に調整される。
第３の処理ガスに含まれるタングステン含有ガスは、例えば、タングステンとハロゲンとを含有するガスでよい。タングステン含有ガスは、一例では、ＷＦｘＣｌｙガスである（ｘ及びｙはそれぞれ０以上６以下の整数であり、ｘとｙとの和は２以上６以下である）。具体的には、タングステン含有ガスとしては、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。これらの中でも、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。タングステン含有ガスの流量は、第３の処理ガスの総流量のうち０．１体積％以上、５体積％以下でよい。なお、第３の処理ガスは、タングステン含有ガスに代えて又は加えて、チタン含有ガス、モリブデン含有ガス及びルテニウム含有ガスの少なくとも１つを含んでよい。
第３の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含んでよい。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（Ｐ４Ｏ１０）、八酸化四リン（Ｐ４Ｏ８）、六酸化四リン（Ｐ４Ｏ６）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（Ｐ２Ｏ５）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。すなわち、リン含有分子は、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、リン含有分子は、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（Ｃａ３Ｐ２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、第２の処理ガスは、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、第３の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プラズマ処理空間１０ｓ内に供給され得る。
リン含有ガスは、ＰＣｌａＦｂ（ａは１以上の整数であり、ｂは０以上の整数であり、ａ＋ｂは５以下の整数である）ガス又はＰＣｃＨｄＦｅ（ｄ、ｅはそれぞれ１以上５以下の整数であり、ｃは０以上９以下の整数である）ガスであってよい。
ＰＣｌａＦｂガスは、例えば、ＰＣｌＦ２ガス、ＰＣｌ２Ｆガス及びＰＣｌ２Ｆ３ガス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。
ＰＣｃＨｄＦｅガスは、例えば、ＰＦ２ＣＨ３ガス、ＰＦ（ＣＨ３）２ガス、ＰＨ２ＣＦ３ガス、ＰＨ（ＣＦ３）２ガス、ＰＣＨ３（ＣＦ３）２ガス、ＰＨ２Ｆガス及びＰＦ３（ＣＨ３）２ガス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。
リン含有ガスは、ＰＣｌｃＦｄＣｅＨｆ（ｃ、ｄ、ｅ及びｆはそれぞれ１以上の整数である）ガスであってよい。またリン含有ガスは、Ｐ（リン）、Ｆ（フッ素）及びＦ（フッ素）以外のハロゲン（例えば、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩ）を分子構造に含むガス、Ｐ（リン）、Ｆ（フッ素）、Ｃ（炭素）及びＨ（水素）を分子構造に含むガス、又は、Ｐ（リン）、Ｆ（フッ素）及びＨ（水素）を分子構造に含むガスであってもよい。
リン含有ガスは、ホスフィン系ガスを用いてよい。ホスフィン系ガスとしては、ホスフィン（ＰＨ３）、ホスフィンの少なくとも１つの水素原子を適当な置換基により置換した化合物、及びホスフィン酸誘導体が挙げられる。
ホスフィンの水素原子を置換する置換基としては、特に限定されず、例えばフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子；メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基；並びにヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等のヒドロキシアルキル基等が挙げられ、一例では、塩素原子、メチル基、及びヒドロキシメチル基が挙げられる。
ホスフィン酸誘導体としては、ホスフィン酸（Ｈ３Ｏ２Ｐ）、アルキルホスフィン酸（ＰＨＯ（ＯＨ）Ｒ）、及びジアルキルホスフィン酸（ＰＯ（ＯＨ）Ｒ２）が挙げられる。
ホスフィン系ガスとしては、例えば、ＰＣＨ３Ｃｌ２（ジクロロ（メチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＣＨ３）２Ｃｌ（クロロ（ジメチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＨＯＣＨ２）Ｃｌ２（ジクロロ（ヒドロキシルメチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＨＯＣＨ２）２Ｃｌ（クロロ（ジヒドロキシルメチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＨＯＣＨ２）（ＣＨ３）２（ジメチル（ヒドロキシルメチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＨＯＣＨ２）２（ＣＨ３）（メチル（ジヒドロキシルメチル）ホスフィン）ガス、Ｐ（ＨＯＣＨ２）３（トリス（ヒドロキシルメチル）ホスフィン）ガス、Ｈ３Ｏ２Ｐ（ホスフィン酸）ガス、ＰＨＯ（ＯＨ）（ＣＨ３）(メチルホスフィン酸)ガス及びＰＯ（ＯＨ）（ＣＨ３）２（ジメチルホスフィン酸）ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを用いてよい。
リン含有ガスの流量は、第３の処理ガスの総流量のうち、２０体積％以下、１０体積％以下、５体積％以下でよい。リン含有ガスの流量は、第３の処理ガスの総流量のうち、１体積％以上でよい。
第３の処理ガスは、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、ＣＦ４ガス、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種でよい。
第３の処理ガスは、酸素含有ガスを更に含んでよい。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されてよい
第３の処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含んでよい。フッ素以外のハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス、臭素含有ガス及び／又はヨウ素含有ガスでよい。塩素含有ガスは、一例では、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＳｉＨ２Ｃｌ２、Ｓｉ２Ｃｌ６、ＣＨＣｌ３、ＳＯ２Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５及びＰＯＣｌ３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。臭素含有ガスは、一例では、Ｂｒ２、ＨＢｒ、ＣＢｒ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ５Ｂｒ、ＰＢｒ３、ＰＢｒ５、ＰＯＢｒ３及びＢＢｒ３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。ヨウ素含有ガスは、一例では、ＨＩ、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ、ＩＦ５、ＩＦ７、Ｉ２、ＰＩ３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、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Ｃｌ２ガス、Ｂｒ２ガス及びＨＢｒ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、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Ｃｌ２ガス又はＨＢｒガスである。
第３の処理ガスは、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。
図９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９に示すように、プラズマ中のフッ素の活性種により、シリコン含有膜ＳＦのうちマスクＭＫにより覆われていない部分（開口ＯＰにおいて露出した部分）が深さ方向にエッチングされる。またプラズマ中のタングステンが炭素含有膜ＣＦ上に選択的に堆積され、タングステンを含有する保護膜ＰＦが形成される。これはシリコン含有膜ＳＦの表面にはタングステンが堆積されにくい一方で、炭素含有膜ＣＦの表面にはタングステンが堆積されやすい傾向があるためと考えられる。保護膜ＰＦは、炭素含有膜ＣＦ上の全面に形成されてよく、また炭素含有膜ＣＦ上の一部に形成されてもよい。保護膜ＰＦは、シリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２上の炭素含有膜ＣＦ上に優先して形成されてよい。保護膜ＰＦ中のタングステンは、プラズマ中のフッ素種との反応性が低く、当該プラズマに対するエッチング耐性がシリコン含有膜ＳＦに比べて高い。そのため、工程ＳＴ３の処理中にシリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２がエッチングにより除去されることが抑制される。
以上のとおり、本処理方法では、工程ＳＴ３において、シリコン含有膜ＳＦを深さ方向にエッチングしつつ、シリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２の横方向のエッチングを抑制することができる。これにより、本処理方法は、ボーイング等のエッチングによる形状異常の発生を抑制することができる。
図１０は、本処理方法の他の例を示すフローチャートである。図１０に示すとおり、本例は、工程ＳＴ３後、所与の条件が満たされているか否かを判断し、所与の条件を満たしていると判断されるまで、工程ＳＴ２と工程ＳＴ３とを繰返す。この点を除き、本例は、図２に示すフローチャートと同様である。
工程ＳＴ４における所与の条件は、適宜定められてよい。例えば、所与の条件は、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を１サイクルとした場合のサイクル数に関する条件でよい。すなわち、サイクル数が、予め設定された繰り返し回数（例えば、１０回、２０回、３０回、５０回等）に達したか否か判定し、当該回数に達するまで工程ＳＴ２及び工程Ｓ３を繰り返してよい。なお、繰り返し回数は、シリコン含有膜ＳＦの膜厚（エッチングすべき深さ）に基いて設定されてよい。
例えば、所与の条件は、工程ＳＴ３による処理後の凹部ＲＣの寸法に関する条件でもよい。すなわち、工程ＳＴ３の後に、凹部ＲＣの深さや底面ＢＴの幅が所与の値や範囲に達したか否かを判断し、当該所与の値や範囲に達するまで工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３のサイクルを繰り返してよい。凹部ＲＣの寸法は、光学的な測定装置で測定されてよい。なお、本処理方法が複数の基板Ｗを１つの単位（以下「ロット」という）として処理する場合、ロットに含まれる１又は複数枚の基板Ｗについてのみ、処理後の凹部ＲＣの寸法に基づいてサイクルの繰り返しを判断してもよい。このとき繰り返したサイクル数を記憶しておき、当該ロットに含まれる他の基板についての所与の条件として用いてよい。すなわち、他の基板については、当該記憶したサイクル数に達しているかを判断し、達していない場合、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ３を繰り返すようにしてよい。
図１１は、本処理方法の他の例を示すフローチャートである。図１１に示すとおり、本例は、凹部を有する基板を準備する工程ＳＴ１と、第１のチャンバで基板に炭素含有膜を形成する工程ＳＴ２Ａと、第２のチャンバで基板をエッチングする工程ＳＴ３Ａとを含む。工程ＳＴ１における処理は、図２の工程ＳＴ１と同様であるので説明を省略する。
工程ＳＴ２Ａは、基板Ｗを第１のチャンバに搬送する工程ＳＴ２１と、この第１のチャンバで炭素含有膜を形成する工程ＳＴ２２とを含む。第１のチャンバは、工程ＳＴ１で用いるチャンバとは異なるチャンバである。工程ＳＴ２１において、基板Ｗは、搬送チャンバを有する搬送装置を介して搬送されてよい。搬送チャンバの内部は、搬送チャンバの外部よりも圧力が低くてよい。搬送チャンバの内部は、工程ＳＴ１で用いるチャンバ及び／又は第１のチャンバと同一又は同程度の減圧雰囲気に維持されてよい。第１のチャンバは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。すなわち、工程ＳＴ２２による炭素含有膜ＣＦの形成は、誘導結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成することで実行されてよい。工程ＳＴ２２における処理は、図２で説明した工程ＳＴ２と同様であるので説明を省略する。
工程ＳＴ３Ａは、基板Ｗを第２のチャンバに搬送する工程ＳＴ３１と、この第２のチャンバで基板をエッチングする工程ＳＴ３２とを含む。第２のチャンバは、第１のチャンバとは異なるチャンバである。第２のチャンバは、工程ＳＴ１で用いるチャンバと同一のチャンバでよく、また異なるチャンバでもよい。工程ＳＴ３１において、基板Ｗは、工程ＳＴ２１と同様に、搬送チャンバを有する搬送装置を介して搬送されてよい。搬送チャンバの内部は、搬送チャンバの外部より圧力が低くてよい。搬送チャンバの内部は、第１のチャンバ及び／又は第２のチャンバ内と同一又は同程度の減圧雰囲気に維持されてよい。第２のチャンバは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。すなわち、工程ＳＴ３２によるエッチングは、誘導結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成することで実行されてよい。工程ＳＴ３２における処理は、図２で説明した工程ＳＴ３と同様であるので説明を省略する。
図１２は、プラズマ処理システムの他の例（以下「基板処理システムＰＳ」という。）を概略的に示す図である。図１１に示す例は、基板処理システムＰＳを用いて実行されてよい。
基板処理システムＰＳは、基板処理室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に所与の処理を実行する。
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、図１に示すような容量結合型のプラズマ処理装置であってよい。すなわち、基板処理室ＰＭ１～ＰＭ６の少なくとも一つは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。基板処理モジュールＰＭの一部は、誘導結合型のプラズマ処理装置であってよい。すなわち、基板処理室ＰＭ１～ＰＭ６の少なくとも一つは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。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例えば光学的手法を用いて測定してよい。
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によって空間的に隔離又は連結される。
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。「大気圧」は、基板処理システムＰＳに含まれる各モジュールの外部の圧力であり得る。また、「真空」は、大気圧よりも低い圧力であって、例えば０．１Ｐａ～１００Ｐａの中真空であり得る。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。
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。
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に所与の処理を実行する。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に所与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に示す制御部２の一部又は全部の機能を兼ねてよい。
＜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）
図３に示す基板Ｗと同様の基板Ｗを用いて、図９に示すフローチャートに沿って本処理方法を実行した。基板ＷのマスクＭＫは、アモルファスカーボン膜であり、開口寸法は、８０ｎｍであった。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の積層膜であった。
工程ＳＴ１２では、容量結合型のプラズマ処理装置を用いて、基板Ｗに凹部ＲＣを形成した。第１の処理ガスは、ハロゲン含有ガス、リン含有ガス及びハイドロフルオロカーボンガスを含んでいた。また基板支持部の温度は－７０℃に設定された。工程ＳＴ２２では、誘導結合型のプラズマ処理装置を用いて、プラズマＣＶＤにより炭素含有膜ＣＦを形成した。具体的には、Ｎ２ガスとＨ２ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、ハイドロカーボンガス、Ｎ２ガス及びＨ２ガスを含む第２の処理ガスからプラズマを生成する工程とを複数サイクル繰り返した。工程ＳＴ３２では、工程ＳＴと同一の容量結合型のプラズマ処理装置を用いて、基板Ｗをエッチングした。第３の処理ガスは、ハロゲン含有ガス、タングステン含有ガス、リン含有ガス、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を含んでいた。
（参考例１）
参考例１では、工程ＳＴ２Ａを実行せずに、工程ＳＴ１から連続して工程ＳＴ３Ａを実行し、基板Ｗをエッチングした。その余の点は、実施例１と同様である。
工程ＳＴ３２の終了後、ＴＥＭ－ＥＤＸ分析を行ったところ、実施例１にかかる基板Ｗについては、シリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２にタングステンが付着していることが観察された。これに対し、参考例１にかかる基板Ｗでは、シリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２にタングステンは観察されなかった。また実施例１では、タングステンが付着しているシリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２において開口寸法が８０ｎｍ程度に維持され、ボーイングは発生していなかった。これに対し、参考例１では、シリコン含有膜ＳＦの側壁ＳＳ２の一部で開口寸法が大幅に増加し（開口寸法１２６ｎｍ）、ボーイングが発生していた。
本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。
（付記１）
エッチング方法であって、
（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、
（ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、
（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記開口を規定する前記マスクの側壁から前記シリコン含有膜の前記側壁の少なくとも一部に亘って形成される、付記１に記載のエッチング方法。
（付記３）
前記（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の底面には形成されない、付記２に記載のエッチング方法。
（付記４）
前記（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の底面にも形成される、付記２に記載のエッチング方法。
（付記５）
前記（ｂ）の工程において、前記保護膜は、前記シリコン含有膜の前記側壁上の前記炭素含有膜上に優先的に形成される、付記１乃至付記４のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記６）
前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを含むサイクルを複数回繰り返す、付記１乃至付記５のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記７）
前記（ｂ）の工程は、第１のチャンバ内で実行され、前記（ｃ）の工程は、前記第１のチャンバと異なる第２のチャンバ内で実行される、付記１乃至付記６のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記８）
前記（ｂ）の工程の後に、前記基板を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバに搬送チャンバを介して搬送する工程を含み、前記搬送チャンバの内部は前記搬送チャンバの外部よりも圧力が低い、付記７に記載のエッチング方法。
（付記９）
前記（ａ）の工程は、前記第２のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、前記シリコン含有膜に前記凹部を形成する工程を含む、付記７又は付記８のいずれかに記載のエッチング方法。
（付記１０）
前記（ｂ）の工程において、前記基板を支持する前記第１のチャンバ内の基板支持部の温度は、前記（ｃ）の工程において、前記基板を支持する前記第２のチャンバ内の基板支持部の温度よりも高い、付記７乃至付記９のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１１）
前記（ｂ）の工程は、窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、炭素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程とを、含む付記１乃至付記１０のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１２）
前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである、付記１１に記載のエッチング方法。
（付記１３）
前記（ｂ）の工程は、誘導結合型プラズマを生成することで実行され、
前記（ｃ）の工程は、容量結合型プラズマを生成することで実行される、付記７乃至付記１０のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１４）
前記（ｃ）の工程において、前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガス及びハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれかを含む、付記１乃至付記１３のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１５）
前記（ｃ）の工程において、前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、付記１乃至付記１４のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１６）
前記（ｃ）の工程において、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１５のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１７）
前記（ｃ）の工程において、前記基板を支持する基板支持部の温度は０℃以下である、付記１乃至付記１６のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１８）
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの２種以上を含む積層膜である、付記１乃至付記１７のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記１９）
前記マスクは、炭素含有膜及び金属含有膜のいずれかである、付記１乃至付記１８のいずれか一つに記載のエッチング方法。
（付記２０）
チャンバを有するプラズマ処理装置と制御部と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）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する制御と、
（ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する制御と、
（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、
（ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、
（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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）
チャンバを有するプラズマ処理装置と制御部とを備えるプラズマ処理システムのコンピュータに、
（ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する制御と、
（ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する制御と、
（ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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。
以上の各実施形態は、説明の目的で記載されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。以上の各実施形態は、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。
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、ＣＦ……炭素含有膜、ＭＫ……マスク、ＯＰ……開口、ＰＦ……保護膜、ＲＣ……凹部、ＳＦ……シリコン含有膜、ＵＦ……下地膜、Ｗ……基板

Claims (20)

  1. エッチング方法であって、
    （ａ）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する工程と、
    （ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、
    （ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記開口を規定する前記マスクの側壁から前記シリコン含有膜の前記側壁の少なくとも一部に亘って形成される、請求項１に記載のエッチング方法。
  3. 前記（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の底面には形成されない、請求項２に記載のエッチング方法。
  4. 前記（ｂ）の工程において、前記炭素含有膜は、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の底面にも形成される、請求項２に記載のエッチング方法。
  5. 前記（ｂ）の工程において、前記保護膜は、前記シリコン含有膜の前記側壁上の前記炭素含有膜上に優先的に形成される、請求項１に記載のエッチング方法。
  6. 前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程とを含むサイクルを複数回繰り返す、請求項１に記載のエッチング方法。
  7. 前記（ｂ）の工程は、第１のチャンバ内で実行され、前記（ｃ）の工程は、前記第１のチャンバと異なる第２のチャンバ内で実行される、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  8. 前記（ｂ）の工程の後に、前記基板を前記第１のチャンバから前記第２のチャンバに搬送チャンバを介して搬送する工程を含み、前記搬送チャンバの内部は前記搬送チャンバの外部よりも圧力が低い、請求項７に記載のエッチング方法。
  9. 前記（ａ）の工程は、前記第２のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、前記シリコン含有膜に前記凹部を形成する工程を含む、請求項７に記載のエッチング方法。
  10. 前記（ｂ）の工程において、前記基板を支持する前記第１のチャンバ内の基板支持部の温度は、前記（ｃ）の工程において、前記基板を支持する前記第２のチャンバ内の基板支持部の温度よりも高い、請求項７に記載のエッチング方法。
  11. 前記（ｂ）の工程は、窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、炭素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程とを、含む請求項７に記載のエッチング方法。
  12. 前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである、請求項１１に記載のエッチング方法。
  13. 前記（ｂ）の工程は、誘導結合型プラズマを生成することで実行され、
    前記（ｃ）の工程は、容量結合型プラズマを生成することで実行される、請求項７に記載のエッチング方法。
  14. 前記（ｃ）の工程において、前記フッ素含有ガスは、フッ化水素ガス及びハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれかを含む、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  15. 前記（ｃ）の工程において、前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、請求項１４に記載のエッチング方法。
  16. 前記（ｃ）の工程において、前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、請求項１４に記載のエッチング方法。
  17. 前記（ｃ）の工程において、前記基板を支持する基板支持部の温度は０℃以下である、請求項１４に記載のエッチング方法。
  18. 前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの２種以上を含む積層膜である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  19. 前記マスクは、炭素含有膜及び金属含有膜のいずれかである、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  20. チャンバを有するプラズマ処理装置と制御部と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）凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられ、前記凹部を露出する開口を有するマスクとを備える基板を準備する制御と、
    （ｂ）前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する制御と、
    （ｃ）フッ素含有ガスとタングステン含有ガスとを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜上にタングステンを含有する保護膜を形成しつつ、前記凹部におい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。
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