JP2024053900A - 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】エッチング選択比を向上できる基板処理方法及びプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】一つの例示的実施形態において、エッチング方法は、(a)基板を準備する工程であり、基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、工程と、(b)炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む処理ガスから生成されるプラズマにより、第1領域をエッチングする工程と、を含み、(b)において、ハロゲン化金属ガスの流量は、炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び窒素含有ガスの流量よりも少ない。【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は、プラズマを用いて絶縁膜をエッチングする方法を開示する。この方法では、エッチング中に絶縁膜表面に導電層を形成しながらエッチングを行う。エッチングでは、WF6とC4F8との混合ガスから生成されるプラズマが用いられる。
本開示は、エッチング選択比を向上できる基板処理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)基板を準備する工程であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、工程と、(b)炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む処理ガスから生成されるプラズマにより、前記第1領域をエッチングする工程と、を含み、前記(b)において、前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少ない。
一つの例示的実施形態によれば、エッチング選択比を向上できる基板処理方法及びプラズマ処理装置が提供される。
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:HeliconWave 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MT1(以下、「方法MT1」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MT1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とを含む。第2領域R2は少なくとも1つの開口OPを有してもよい。第2領域R2は、複数の開口OPを有してもよい。開口OPは、ホールパターンを有してもよいし、ラインパターンを有してもよい。開口OPの寸法(CD:Critical Dimension)は100nm以下であってもよいし、50nm以下であってもよいし、30nm以下であってもよい。第2領域R2は、第1領域R1上にあってもよい。基板Wは、下地領域URを更に含んでもよい。下地領域URは、第1領域R1の下にあってもよい。
第1領域R1は、シリコンを含む第1材料を含む。第1領域R1はシリコン酸化膜であってもよい。第1領域R1はSOG(Spin on Glass)膜であってもよい。
第2領域R2は、第1領域R1の第1材料とは異なる第2材料を含む。第2領域R2は、第1領域R1上に開口OPを有するマスクであってもよい。第2領域R2は、フォトレジスト膜であってもよい。第2領域R2は、EUV露光用のフォトレジスト膜であってもよい。
下地領域URは、第1下地領域UR1、第2下地領域UR2及び第3下地領域UR3を含んでもよい。第1下地領域UR1、第2下地領域UR2及び第3下地領域UR3は順に配列される。第3下地領域UR3は、第1領域R1と第2下地領域UR2との間に設けられる。第1下地領域UR1、第2下地領域UR2及び第3下地領域UR3は積層膜であってもよい。
第1下地領域UR1はシリコン及び窒素を含んでもよい。第1下地領域UR1は、シリコン窒化物(SiNx)を含んでもよい。第2下地領域UR2は、シリコン及び酸素を含んでもよい。第2下地領域UR2は、シリコン酸化物(SiOx)を含んでもよい。第3下地領域UR3は、SOC(Spin on Carbon)膜であってもよいし、炭素含有膜であってもよい。
以下、方法MT1について、方法MT1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、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の一工程を示す断面図である。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MT1が実行され得る。方法MT1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上の基板Wを処理する。
図3に示されるように、方法MT1は、工程ST1及び工程ST2を含み得る。工程ST1及び工程ST2は順に実行され得る。
(工程ST1)
工程ST1では、図4に示される基板Wを提供する。基板Wは、プラズマ処理チャンバ10内において基板支持部11により支持され得る。
工程ST1では、図4に示される基板Wを提供する。基板Wは、プラズマ処理チャンバ10内において基板支持部11により支持され得る。
(工程ST2)
工程ST2では、図5に示されるように、処理ガスから生成されるプラズマPLにより、第1領域R1をエッチングする。これにより、第2領域R2の開口OPに対応する凹部RSが第1領域R1に形成され得る。凹部RSは開口であってもよい。
工程ST2では、図5に示されるように、処理ガスから生成されるプラズマPLにより、第1領域R1をエッチングする。これにより、第2領域R2の開口OPに対応する凹部RSが第1領域R1に形成され得る。凹部RSは開口であってもよい。
工程ST2の処理ガスは、炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む。処理ガスは、水素含有ガスを更に含んでもよい。
炭素及びフッ素を含有するガスは、フルオロカーボン(CxFy)ガス及びハイドロフルオロカーボン(CxHyFz)ガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。フルオロカーボンガスの例は、CF4ガス、C3F6ガス、C3F8ガス、C4F8ガス及びC4F6ガスを含むハイドロフルオロカーボンガスの例は、CH2F2ガス、CHF3ガス及びCH3Fガスを含む。
窒素含有ガスは、窒素(N2)ガスを含んでもよい。
ハロゲン化金属ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びレニウムのうち少なくとも1つの金属を含んでもよい。ハロゲン化金属ガスは、フッ素を含んでもよい。ハロゲン化金属ガスは、六フッ化タングステン(WF6)ガス、六臭化タングステン(WBr6)ガス、六塩化タングステン(WCl6)ガス、WF5Clガス、四塩化チタン(TiCl4)ガス、五フッ化モリブデン(MoF5)ガス、六フッ化バナジウム(VF6)ガス、六フッ化白金(PtF6)ガス、四フッ化ハフニウム(HfF4)ガス及び五フッ化ニオブ(NbF5)ガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。
水素含有ガスは、水素(H2)ガス、モノシラン(SiH4)ガス及びアンモニア(NH3)ガスのうち少なくとも1つを含んでもよい。
工程ST2において、ハロゲン化金属ガスの流量は、炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び窒素含有ガスの流量よりも少ない。窒素含有ガスの流量は、炭素及びフッ素を含有するガスの流量より多くてもよいし、炭素及びフッ素を含有するガスの流量より少なくてもよい。水素含有ガスの流量は、炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び窒素含有ガスの流量より少なくてもよい。ハロゲン化金属ガスの流量は、水素含有ガスの流量より少なくてもよい。ハロゲン化金属ガスの流量は、20sccm以下であってもよいし、10sccm以下であってもよいし、3sccm以上であってもよい。水素含有ガスの流量は、20sccm以下であってもよい。
工程ST2において、基板支持部11の温度は、10℃以上であってもよいし、30℃以下であってもよい。
工程ST2の後、第3下地領域UR3がエッチングされてもよい。その後、第2下地領域UR2がエッチングされてもよい。
上記方法MT1によれば、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を向上できる。メカニズムは、以下のように推測されるが、これに限定されない。工程ST2において、炭素含有堆積物及び金属含有堆積物が第2領域R2上に形成されることによって、第2領域R2のエッチング量が低減される。炭素含有堆積物は、炭素及びフッ素を含有するガスに由来する。金属含有堆積物は、ハロゲン化金属ガスに由来する。金属含有堆積物は窒素を含んでもよい。第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比が向上すると、第2領域R2の厚みを小さくできる。
また、ハロゲン化金属ガスの流量を少なくすることにより、第1領域R1に形成される凹部RSの側壁のエッチングを抑制できる。これにより、凹部RSの側壁の形状異常(ボーイング)を抑制できる。ハロゲン化金属ガスに含まれるハロゲンが過剰になると、凹部RSの側壁が過度にエッチングされると推測されるが、メカニズムはこれに限定されない。
さらに、上記方法MT1によれば、第1領域R1に形成される凹部RSの側壁の垂直性が向上する。すなわち、凹部RSの側壁のテーパーが抑制される。これにより、凹部RSの底部における寸法均一性を向上できる。寸法均一性を示す指標として、LCDU(Local CD Uniformity)の値(3σ)が用いられる。第2領域R2のエッチング量が低減されることによって、凹部RSの側壁の垂直性が向上すると推測されるが、メカニズムはこれに限定されない。
工程ST2における処理ガスが水素含有ガスを更に含む場合、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を更に向上できる。メカニズムは、以下のように推測されるが、これに限定されない。工程ST2において、より多くの堆積物が第2領域R2上に形成される。例えば、炭素及び水素を含有する堆積物が第2領域R2上に形成される。あるいは、ハロゲン化金属ガスが水素含有ガスによって還元され、金属堆積物が第2領域R2上に形成される。
工程ST2において、窒素含有ガスの流量が、炭素及びフッ素を含有するガスの流量より少ない場合、第2領域R2上に形成される堆積物の量を低減できる。そのため、堆積物による凹部RSの閉塞を抑制できる。
以下、方法MT1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、図4に示される基板Wを準備した。基板Wは、シリコン酸化膜である第1領域R1と、EUV露光用のフォトレジスト膜である第2領域R2とを含む。その後、プラズマ処理装置1を用いて基板Wに対して工程ST2を実施した。
第1実験では、図4に示される基板Wを準備した。基板Wは、シリコン酸化膜である第1領域R1と、EUV露光用のフォトレジスト膜である第2領域R2とを含む。その後、プラズマ処理装置1を用いて基板Wに対して工程ST2を実施した。
工程ST2では、プラズマ処理チャンバ10において、WF6ガス、N2ガス及びCF4ガスを含む処理ガスからプラズマPLを生成し、プラズマPLにより第1領域R1をエッチングした。処理ガスは他のガスを含まない。N2ガスの流量は250sccmであった。WF6ガスの流量は、N2ガスの流量よりも少なかった。CF4ガスの流量は、WF6ガスの流量及びN2ガスの流量よりも多かった。
(第2実験)
工程ST2においてWF6ガスが用いられないこと以外は第1実験と同じように第2実験を行った。
工程ST2においてWF6ガスが用いられないこと以外は第1実験と同じように第2実験を行った。
(第1実験結果)
第1実験及び第2実験のそれぞれにおいて、第1領域R1のエッチング量及び第2領域R2のエッチング量を測定し、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を算出した。第1実験におけるエッチング選択比は1.45であった。第2実験におけるエッチング選択比は1.11であった。よって、WF6ガスの添加によりエッチング選択比が向上することが分かる。
第1実験及び第2実験のそれぞれにおいて、第1領域R1のエッチング量及び第2領域R2のエッチング量を測定し、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を算出した。第1実験におけるエッチング選択比は1.45であった。第2実験におけるエッチング選択比は1.11であった。よって、WF6ガスの添加によりエッチング選択比が向上することが分かる。
また、第1実験及び第2実験において得られた基板Wの断面のTEM画像を観察した。図6は、第1実験においてエッチング方法を実行することによって得られる基板の断面のTEM画像の一例を示す図である。図7は、第2実験においてエッチング方法を実行することによって得られる基板の断面のTEM画像の一例を示す図である。第1実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁は、第2実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁に比べて高い垂直性を有していた。よって、WF6ガスの添加により凹部RSの側壁の垂直性が向上することが分かる。
(第3実験)
工程ST2において処理ガスがH2ガスを更に含み、N2ガスの流量が異なること以外は第1実験と同じように第3実験を行った。H2ガスの流量は10sccmであった。N2ガスの流量は240sccmであった。
工程ST2において処理ガスがH2ガスを更に含み、N2ガスの流量が異なること以外は第1実験と同じように第3実験を行った。H2ガスの流量は10sccmであった。N2ガスの流量は240sccmであった。
(第4実験)
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第4実験を行った。H2ガスの流量は15sccmであった。N2ガスの流量は235sccmであった。
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第4実験を行った。H2ガスの流量は15sccmであった。N2ガスの流量は235sccmであった。
(第5実験)
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第5実験を行った。H2ガスの流量は20sccmであった。N2ガスの流量は230sccmであった。
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第5実験を行った。H2ガスの流量は20sccmであった。N2ガスの流量は230sccmであった。
(第6実験)
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第6実験を行った。H2ガスの流量は25sccmであった。N2ガスの流量は225sccmであった。
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第6実験を行った。H2ガスの流量は25sccmであった。N2ガスの流量は225sccmであった。
(第7実験)
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第7実験を行った。H2ガスの流量は30sccmであった。N2ガスの流量は220sccmであった。
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第7実験を行った。H2ガスの流量は30sccmであった。N2ガスの流量は220sccmであった。
(第8実験)
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第8実験を行った。H2ガスの流量は40sccmであった。N2ガスの流量は210sccmであった。
工程ST2においてH2ガスの流量及びN2ガスの流量が異なること以外は第3実験と同じように第8実験を行った。H2ガスの流量は40sccmであった。N2ガスの流量は210sccmであった。
(第2実験結果)
第1実験、第3実験~第8実験のそれぞれにおいて、第1領域R1のエッチング量及び第2領域R2のエッチング量を測定し、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を算出した。結果を図8に示す。図8は、水素ガスの流量とエッチング量又はエッチング選択比との関係の一例を示すグラフである。グラフ中、Oxは第1領域R1のエッチング量を表す。PRは第2領域R2のエッチング量を表す。Sel.は第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を表す。
第1実験、第3実験~第8実験のそれぞれにおいて、第1領域R1のエッチング量及び第2領域R2のエッチング量を測定し、第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を算出した。結果を図8に示す。図8は、水素ガスの流量とエッチング量又はエッチング選択比との関係の一例を示すグラフである。グラフ中、Oxは第1領域R1のエッチング量を表す。PRは第2領域R2のエッチング量を表す。Sel.は第2領域R2に対する第1領域R1のエッチング選択比を表す。
図8に示されるように、H2ガスの添加により、エッチング選択比が大きくなることが分かる。また、H2ガスの流量を多くするに連れてエッチング選択比が大きくなることも分かる。さらに、H2ガスの流量が25sccm以上になると、第1領域R1のエッチング量が小さくなることが分かる。
(第3実験結果)
また、第2実験及び第5実験において得られた基板Wの断面のTEM画像を観察した。第5実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁は、第2実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁に比べて高い垂直性を有していた。よって、WF6ガス及びH2ガスの添加により凹部RSの側壁の垂直性が向上することが分かる。
また、第2実験及び第5実験において得られた基板Wの断面のTEM画像を観察した。第5実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁は、第2実験において第1領域R1に形成される凹部RSの側壁に比べて高い垂直性を有していた。よって、WF6ガス及びH2ガスの添加により凹部RSの側壁の垂直性が向上することが分かる。
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。
ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の[E1]~[E10]に記載する。
[E1]
(a)基板を準備する工程であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、工程と、
(b)炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む処理ガスから生成されるプラズマにより、前記第1領域をエッチングする工程と、
を含み、
前記(b)において、前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少ない、エッチング方法。
(a)基板を準備する工程であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、工程と、
(b)炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む処理ガスから生成されるプラズマにより、前記第1領域をエッチングする工程と、
を含み、
前記(b)において、前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少ない、エッチング方法。
方法[E1]によれば、第2領域に対する第1領域のエッチング選択比を向上できる。メカニズムは、以下のように推測されるが、これに限定されない。(b)において、炭素含有堆積物及び金属含有堆積物が第2領域上に形成されることによって、第2領域のエッチング量が低減される。
[E2]
前記処理ガスは、水素含有ガスを更に含む、[E1]に記載のエッチング方法。
前記処理ガスは、水素含有ガスを更に含む、[E1]に記載のエッチング方法。
この場合、第2領域に対する第1領域のエッチング選択比を更に向上できる。メカニズムは、以下のように推測されるが、これに限定されない。(b)において、炭素及び水素を含有する堆積物が第2領域上に形成される。あるいは、(b)において、ハロゲン化金属ガスが水素含有ガスによって還元され、金属堆積物が第2領域上に形成される。
[E3]
前記ハロゲン化金属ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びレニウムのうち少なくとも1つの金属を含む、[E1]又は[E2]に記載のエッチング方法。
前記ハロゲン化金属ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びレニウムのうち少なくとも1つの金属を含む、[E1]又は[E2]に記載のエッチング方法。
[E4]
前記ハロゲン化金属ガスは、六フッ化タングステンガス、六臭化タングステンガス、六塩化タングステンガス、WF5Clガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス及び五フッ化ニオブガスのうち少なくとも1つを含む、[E3]に記載のエッチング方法。
前記ハロゲン化金属ガスは、六フッ化タングステンガス、六臭化タングステンガス、六塩化タングステンガス、WF5Clガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス及び五フッ化ニオブガスのうち少なくとも1つを含む、[E3]に記載のエッチング方法。
[E5]
前記炭素及びフッ素を含有するガスは、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うち少なくとも1つを含む、[E1]~[E4]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記炭素及びフッ素を含有するガスは、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うち少なくとも1つを含む、[E1]~[E4]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
[E6]
前記第2領域は、前記第1領域上に開口を有するマスクである、[E1]~[E5]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記第2領域は、前記第1領域上に開口を有するマスクである、[E1]~[E5]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
[E7]
前記第2領域は、フォトレジスト膜である、[E1]~[E6]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記第2領域は、フォトレジスト膜である、[E1]~[E6]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
[E8]
前記フォトレジスト膜は、EUV露光用のフォトレジスト膜である、[E7]に記載のエッチング方法。
前記フォトレジスト膜は、EUV露光用のフォトレジスト膜である、[E7]に記載のエッチング方法。
[E9]
前記第1領域は、シリコン酸化膜である、[E1]~[E8]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記第1領域は、シリコン酸化膜である、[E1]~[E8]のいずれか一項に記載のエッチング方法。
[E10]
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部であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、基板支持部と、
炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む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処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記プラズマにより、前記第1領域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、
前記制御部は、前記第1領域をエッチングする工程において、前記ハロゲン化金属ガスの流量が、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少なくなるように前記ガス供給部を制御するように構成される、プラズマ処理装置。
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部であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、基板支持部と、
炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む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処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記プラズマにより、前記第1領域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、
前記制御部は、前記第1領域をエッチングする工程において、前記ハロゲン化金属ガスの流量が、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少なくなるように前記ガス供給部を制御するように構成される、プラズマ処理装置。
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、PL…プラズマ、R1…第1領域、R2…第2領域、W…基板。
Claims (10)
- (a)基板を準備する工程であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、工程と、
(b)炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む処理ガスから生成されるプラズマにより、前記第1領域をエッチングする工程と、
を含み、
前記(b)において、前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少ない、エッチング方法。 - 前記処理ガスは、水素含有ガスを更に含む、請求項1に記載のエッチング方法。
- 前記ハロゲン化金属ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、バナジウム、白金、ハフニウム、ニオブ、タンタル及びレニウムのうち少なくとも1つの金属を含む、請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 前記ハロゲン化金属ガスは、六フッ化タングステンガス、六臭化タングステンガス、六塩化タングステンガス、WF5Clガス、四塩化チタンガス、五フッ化モリブデンガス、六フッ化バナジウムガス、六フッ化白金ガス、四フッ化ハフニウムガス及び五フッ化ニオブガスのうち少なくとも1つを含む、請求項3に記載のエッチング方法。
- 前記炭素及びフッ素を含有するガスは、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。
- 前記第2領域は、前記第1領域上に開口を有するマスクである、請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 前記第2領域は、フォトレジスト膜である、請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 前記フォトレジスト膜は、EUV露光用のフォトレジスト膜である、請求項7に記載のエッチング方法。
- 前記第1領域は、シリコン酸化膜である、請求項1又は2に記載のエッチング方法。
- 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部であり、前記基板は、シリコンを含む第1材料を含む第1領域と、前記第1材料とは異なる第2材料を含む第2領域とを含む、基板支持部と、
炭素及びフッ素を含有するガスと、窒素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスとを含む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処理ガスからプラズマを生成するように構成されたプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記プラズマにより、前記第1領域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、
前記制御部は、前記第1領域をエッチングする工程において、前記ハロゲン化金属ガスの流量が、前記炭素及びフッ素を含有するガスの流量及び前記窒素含有ガスの流量よりも少なくなるように前記ガス供給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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