JP5260356B2 - 基板処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理方法に関し、マスクとして用いる層に形成された開口部の幅を縮小する基板処理方法に関する。
半導体デバイスの加工の微細化に伴い、プラズマエッチングの際に用いられるマスク層に形成された開口部の幅を縮小する数々の技術が提案されている。例えば、図10(A)
に示すような基板としてのウエハに形成された上部フォトレジスト層100における開口部101の幅の縮小方法(シュリンク方法)として、CHガスのプラズマは炭素及び水素を含む堆積物を多量に発生させることから、CHガスを含む処理ガスを利用する方法が提案されている。具体的には、CH(メタン)ガス及びArガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、該プラズマから生じる堆積物102を開口部101内に堆積させて該開口部101の幅W1を縮小する(図10(B))(例えば、特許文献1参照。)。
特開2007−273866号公報
しかしながら、堆積物102は等方的に堆積するため、開口部101の側部だけでなく底部にも堆積する(図10(C)中の厚さT1の堆積物102を参照方。)。底部に堆積した堆積物102は、後工程におけるフォトレジスト層100下の被処理層、例えば、シリコンを含むハードマスク層103のエッチングを阻害する。
また、ハードマスク層103においてプラズマを用いてエッチングによって開口部を形成する際に、該開口部内に該プラズマから生じる堆積物を堆積させて該開口部の断面形状をテーパ形状に成形することが行われている。このとき、ガスとしてCガスやCガスを用いてプラズマを生じさせると、該プラズマはハードマスクを効率よくエッチングするだけでなく、ハードマスク中のシリコンと反応して堆積物として用いることができるCF系の反応生成物を多量に発生させるため、エッチングの効率化及びテーパ形状形成促進の観点から、CガスやCガスが多用されている。
しかしながら、CF系の反応生成物は開口部だけでなくウエハが処理されるチャンバ内部の構成部品の表面に多量に付着する。該付着したCF系の反応生成物は、後工程におけるエッチング、例えば、ハードマスク層下の下部フォトレジスト層のエッチングにおいて分解されてフッ素を生じる。このフッ素から生じるプラズマは下部フォトレジスト層のエッチングに影響を与え、その結果、下部フォトレジスト層に形成される開口部の形状を所望の形状に成形できないことがある。
さらに、下部フォトレジスト層のエッチングにおける開口部の形成後、プラズマを用いて該開口部の幅を縮小する際、Cガスを用いるとCF系の反応生成物が多量に発生し、該CF系の反応生成物は開口部内だけでなく残存しているハードマスク層上にも堆積する。該ハードマスク層の上に堆積したCF系の反応生成物は、後工程におけるハードマスク層や下部フォトレジスト層の除去の際、ハードマスク層のマスクとして機能し、ハードマスク層等の除去を阻害する。
本発明の目的は、後工程の処理へ悪影響が及ぶのを防止することができる基板処理方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の基板処理方法は、第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成しつつ、該第2の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップと、前記幅が縮小された第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップと、該形成された第3の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第3の幅縮小ステップとを有し、前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力及び前記第2の周波数の高周波電力を印加して少なくともCFガス及びCHガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第3の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加して少なくともCガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする。
請求項2記載の基板処理方法は、請求項1記載の基板処理方法において、前記第3の開口部形成ステップに先だって前記第1の幅縮小ステップ及び前記第2の幅縮小ステップを繰り返すことを特徴とする。
請求項3記載の基板処理方法は、請求項1又は2記載の基板処理方法において、前記幅が縮小された第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項記載の基板処理方法は、第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成する第2の開口部形成ステップと、前記第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップと、該形成された第3の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップとを有し、前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加して少なくともCガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする。
請求項記載の基板処理方法は、請求項記載の基板処理方法において、前記幅が縮小された第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項記載の基板処理方法は、第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成しつつ、該第2の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップと、前記幅が縮小された第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップとを有し、前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力及び前記第2の周波数の高周波電力を印加して少なくともCFガス及びCHガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ、前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする。
請求項記載の基板処理方法は、請求項記載の基板処理方法において、前記第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする。
請求項1記載の基板処理方法によれば、第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する際に、載置台へ第1の周波数の高周波電力を印加することなく第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせる。このとき、CHガスのプラズマは堆積物を生じ、該堆積物は第1の開口部内に堆積する。一方、CFガスのプラズマ中のフッ素ラジカルは、CHガスのプラズマが供給する、堆積物の原料となる炭素のうち余剰となる炭素と結合し、該余剰となった炭素が水素と結合するのを防止して余剰の堆積物が生じるのを抑制する。また、載置台に印加された、第1の周波数よりも高い第2の周波数の高周波電力は、該載置台に引き込み力の弱いバイアス電位を生じさせ、該バイアス電位によって引き込まれたCFガスのプラズマ中のイオンは第1の開口部の底部に堆積した堆積物をスパッタする。したがって、第1の開口部の底部に堆積物が堆積することがない。また、CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであるので、堆積物が過剰に発生して第1の開口部の底部において堆積物が堆積するのを防止できるとともに、堆積物の発生量が少なく第1の開口部の幅を所望の値まで小さくすることができなくなるのを防止できる。
また、ハードマスク層に第2の開口部を形成しつつ、該第2の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する際に、載置台へ第1の周波数の高周波電力及び第2の周波数の高周波電力を印加して少なくともCFガス及びCHガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせる。このとき、CFガスから生じたプラズマはハードマスク中のシリコンと反応してCF系の反応生成物を発生させ、該CF系の反応生成物は第2の開口部の側部に側部保護膜として堆積するが、CFガスのプラズマは、CガスのプラズマやCガスのプラズマのように多量のCF系の反応生成物を発生させることがない。したがって、基板が処理される処理室内部の構成部品の表面等にCF系の反応生成物が多量に付着することがない。
第3の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する際、載置台へ第1の周波数の高周波電力を印加することなく第2の周波数の高周波電力のみを印加して少なくともCガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせる。このとき、CガスのプラズマはCF系の反応生成物を生じ、該CF系の反応生成物は第3の開口部内、及び該第3の開口部が形成される層の上の層の表面に堆積するが、CガスのプラズマはCのプラズマほどCF系の反応生成物を多量に発生させることがない。また、載置台に印加された、第1の周波数よりも高い第2の周波数の高周波電力は、該載置台に引き込み力の弱いバイアス電位を生じさせ、該バイアス電位によって引き込まれたプラズマ中のイオンは第3の開口部の底部、及び該第3の開口部が形成される層の上の層の表面に堆積したCF系の反応生成物をスパッタする。したがって、第3の開口部の底部、及び該第3の開口部が形成される層の上の層の表面にCF系の反応生成物が堆積することがない。
以上より、第1の幅縮小ステップ、第2の幅縮小ステップ及び第3の幅縮小ステップは後工程の処理へ悪影響が及ぶのを防止することができる。
請求項2記載の基板処理方法によれば、第3の開口部形成ステップに先だって第1の幅縮小ステップ及び第2の幅縮小ステップを繰り返す。第2の幅縮小ステップにおいて第2の開口部を途中まで形成した後、第1の幅縮小ステップを実行して該載置台に引き込み力の弱いバイアス電位のみを生じさせると第2の開口部の深さ方向への形成が中断する。その後、第1の幅縮小ステップにおいてCHガスのプラズマから生じる堆積物が第2の開口部の底部以外に、すなわち側部に堆積する。その結果、テーパ形状の成形を促進することができ、もって、第2の開口部の幅をより縮小することができる。
請求項3記載の基板処理方法によれば、幅が縮小された第3の開口部を介して被処理層がエッチングされるので、被処理層に極小幅の開口部を形成することができる。
本発明の実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理を実行するプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。 本実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理が施されるウエハの積層構造を概略的に示す拡大断面図である。 本実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理を示すフローチャートである。 図3におけるステップS31の処理内容を示す工程図である。 図3におけるステップS32の処理内容を示す工程図である。 図3におけるステップS34の処理内容を示す工程図である。 図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第1の変形例を示す工程図である。 図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第2の変形例を示す工程図である。 図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第3の変形例を示す工程図である。 従来のシュリンク処理の処理内容を示す工程図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理を実行するプラズマ処理装置の構成を概略的に示す断面図である。
図1において、プラズマ処理装置10は、例えば、直径が300mmのウエハWを収容するチャンバ11を有し、該チャンバ11内には半導体デバイス用のウエハWを載置する円柱状のサセプタ12(載置台)が配置されている。プラズマ処理装置10では、チャンバ11の内側壁とサセプタ12の側面とによって、サセプタ12上方のガスをチャンバ11の外へ排出する流路として機能する側方排気路13が形成される。この側方排気路13の途中には排気プレート14が配置される。
排気プレート14は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ11内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート14によって仕切られたチャンバ11内部の上部(以下、「反応室」という。)15にはプラズマが発生する。また、チャンバ11内部の下部(以下、「排気室(マニホールド)」という。)16にはチャンバ11内のガスを排出する排気管17が接続される。排気プレート14は反応室15に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド16への漏洩を防止する。
排気管17にはTMP(Turbo Molecular Pump)及びDP(Dry Pump)(ともに図示しない)が接続され、これらのポンプはチャンバ11内を真空引きして減圧する。具体的には、DPはチャンバ11内を大気圧から中真空状態(例えば、1.3×10Pa(0.1Torr)以下)まで減圧し、TMPはDPと協働してチャンバ11内を中真空状態より低い圧力である高真空状態(例えば、1.3×10−3Pa(1.0×10−5Torr)以下)まで減圧する。なお、チャンバ11内の圧力はAPCバルブ(図示しない)によって制御される。
チャンバ11内のサセプタ12には第1の高周波電源18が第1の整合器19を介して接続され、且つ第2の高周波電源20が第2の整合器21を介して接続されており、第1の高周波電源18は比較的低い周波数(第1の周波数)、例えば、2MHzのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ12に印加し、第2の高周波電源20は比較的高い周波数(第2の周波数)、例えば、100MHzのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ12に印加する。これにより、サセプタ12は電極として機能する。また、第1の整合器19及び第2の整合器21は、サセプタ12からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ12への印加効率を最大にする。
サセプタ12の上部には、静電電極板22を内部に有する静電チャック23が配置されている。静電チャック23は或る直径を有する下部円板状部材の上に、該下部円板状部材より直径の小さい上部円板状部材を重ねた形状を呈する。なお、静電チャック23はセラミックスで構成されている。
静電電極板22には直流電源24が接続されており、静電電極板22に正の直流電圧が印加されると、ウエハWにおける静電チャック23側の面(以下、「裏面」という。)には負電位が発生して静電電極板22及びウエハWの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因するクーロン力又はジョンソン・ラーベック力により、ウエハWは静電チャック23における上部円板状部材の上において吸着保持される。
また、静電チャック23には、吸着保持されたウエハWを囲うように、リング状部材であるフォーカスリング25が載置される。フォーカスリング25は、導電体、例えば、ウエハWを構成する材料と同じ単結晶シリコンによって構成される。フォーカスリング25は導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハW上だけでなく該フォーカスリング25上まで拡大してウエハWの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハWの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハWの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を確保することができる。
サセプタ12の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室26が設けられる。この冷媒室26には、チラーユニット(図示しない)から冷媒用配管27を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン(登録商標)が循環供給される。該低温の冷媒によって冷却されたサセプタ12は静電チャック23を介してウエハW及びフォーカスリング25を冷却する。
静電チャック23における上部円板状部材の上面のウエハWが吸着保持される部分(以下、「吸着面」という。)には、複数の伝熱ガス供給孔28が開口している。これら複数の伝熱ガス供給孔28は、伝熱ガス供給ライン29を介して伝熱ガス供給部(図示しない)に接続され、該伝熱ガス供給部は伝熱ガスとしてのHe(ヘリウム)ガスを、伝熱ガス供給孔28を介して吸着面及びウエハWの裏面の間隙に供給する。吸着面及びウエハWの裏面の間隙に供給されたヘリウムガスはウエハWの熱を静電チャック23に効果的に伝達する。
チャンバ11の天井部には、サセプタ12と対向するようにシャワーヘッド30が配置されている。シャワーヘッド30は、上部電極31と、該上部電極31を着脱可能に釣支するクーリングプレート32と、該クーリングプレート32を覆う蓋体33とを有する。上部電極31は厚み方向に貫通する多数のガス穴34を有する導電性の円板状部材からなる。また、クーリングプレート32の内部にはバッファ室35が設けられ、このバッファ室35には処理ガス導入管36が接続されている。
プラズマ処理装置10では、処理ガス導入管36からバッファ室35へ供給された処理ガスがガス穴34を介して反応室15内部へ導入され、該導入された処理ガスは、第2の高周波電源20からサセプタ12を介して反応室15内部へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって電離されてプラズマとなる。該プラズマは、第1の高周波電源18がサセプタ12に印加するイオン引き込み用の高周波電力によって載置ウエハWに向けて引きこまれ、該ウエハWにプラズマエッチング処理を施す。
上述したプラズマ処理装置10の各構成部品の動作は、プラズマ処理装置10が備える制御部(図示しない)のCPUがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。
図2は、本実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理が施されるウエハの積層構造を概略的に示す拡大断面図である。
図2において、ウエハは被処理層37の上において下から順に形成された下部フォトレジスト層38、ハードマスク層39及び上部フォトレジスト層40を備える。下部フォトレジスト層38及び上部フォトレジスト層40は、例えば、ポジ型の感光性樹脂からなり、上部フォトレジスト層40はリソグラフィによって所定のパターンを有するように形成され、各所においてハードマスク層39を露出させる開口部41(第1の開口部)を有する。下部フォトレジスト層38は、有機膜やカーボンを主体とした膜からなる。
このウエハWでは、後述する多段階シュリンク・エッチング処理により、ハードマスク層39において図中破線で示すテーパ形状の開口部42(第2の開口部)が形成され、下部フォトレジスト層38において図中破線で示す開口部43(第3の開口部)が形成される。開口部42及び開口部43はそれぞれハードマスク層39及び下部フォトレジスト層38を厚み方向に貫通し、開口部42の幅は開口部41の幅よりも小さく、開口部43の幅は開口部42の幅よりも小さい。
図3は、本実施の形態に係る基板処理方法としての多段階シュリンク・エッチング処理を示すフローチャートである。
図3において、まず、図2に示すウエハWをチャンバ11内へ搬入してサセプタ12の吸着面上に載置し、ウエハWをサセプタ12によって吸着保持する。
次いで、プラズマを用いて開口部41の幅を縮小(シュリンク)し(ステップS31)(第1の幅縮小ステップ)、該開口部41の幅が所望値まで縮小されると、プラズマを用い、幅が縮小された開口部41を介してハードマスク層39にエッチングによって開口部42を形成しつつ、該開口部42の幅を縮小する(ステップS32)(第2の幅縮小ステップ)。
次いで、開口部42がハードマスク層39を厚み方向に貫通して下部フォトレジスト層38を露出させると、プラズマを用い、幅が縮小された開口部42を介して下部フォトレジスト層38にエッチングによって開口部43を形成する(ステップS33)(第3の開口部形成ステップ)。
次いで、開口部43が下部フォトレジスト層38を厚み方向貫通して被処理層37を露出させると、プラズマを用い、開口部43の幅を縮小する(ステップS34)(第3の幅縮小ステップ)。
次いで、開口部43の幅が所望値まで縮小されると、プラズマを用い、当該幅が縮小された開口部43を介して被処理層37にエッチングによって開口部を形成し(ステップS35)(被処理層エッチングステップ)、その後、本処理を終了する。
以下、図3の処理におけるステップS31、S32及びS34の処理内容について図面を用いて詳細に説明する。
図4は、図3におけるステップS31の処理内容を示す工程図である。
図4において、まず、シャワーヘッド30から反応室15内部へCFガス及びCHガスの混合ガスを処理ガスとして導入し(図4(A))、第2の高周波電源20からサセプタ12を介して反応室15内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加してCFガス及びCHガスからそれぞれプラズマを生じさせる。CHガスから生じたプラズマは炭素及び水素を含むCH系堆積物44を発生させ、該CH系堆積物44は開口部41内において等方的に堆積する。一方、CFガスから生じたプラズマ中のフッ素ラジカルは、CHガスのプラズマが供給する、CH系堆積物44の原料となる炭素のうち余剰となる炭素と結合し、該余剰となった炭素が水素と結合するのを防止して余剰のCH系堆積物44が生じるのを抑制する。
このとき、CFガスから生じたプラズマによってハードマスク層39がスパッタされて削られるのを防止するために、第1の高周波電源18からイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ12に印加しないが、サセプタ12に印加されたプラズマ生成用の高周波電力がCFガスから生じたプラズマ中のイオンPを引き込むバイアス電位を生じさせる。したがって、イオンPは開口部41の底部に堆積したCH系堆積物44をスパッタする(図4(B))。その結果、開口部41の側部に堆積したCH系堆積物44のみが残り、開口部41の幅は縮小する。
しかしながら、プラズマ生成用の高周波電力の周波数は、例えば、100MHzと非常に高いため、プラズマ生成用の高周波電力に起因して生じるバイアス電位はイオン引き込み用の高周波電力に起因して生じるバイアス電位よりも低く、該バイアス電位によって生じるイオンの引き込み力は弱い。その結果、開口部41の底部に向けて引き込まれたイオンPは、開口部41の底部に堆積したCH系堆積物44をスパッタして除去するものの、開口部41の底部において露出するハードマスク層39をスパッタして除去することはない(図4(C))。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理におけるステップS31によれば、サセプタ12へイオン引き込み用の高周波電力を印加することなくプラズマ生成用の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせるので、余剰のCH系堆積物44の発生が抑制され、且つ開口部41の底部に堆積したCH系堆積物44がCFガスから生じたプラズマ中のイオンPによってスパッタされる。したがって、開口部41の底部にCH系堆積物44が堆積することがない。
なお、CFガスから生じたプラズマによってCF系の反応生成物が発生することもあるが、CFガスから生じたプラズマから発生するCF系の反応生成物の量は、CガスやCガスから生じたプラズマから発生するCF系の反応生成物の量に比べて格段に少ない。したがって、ステップS31においてチャンバ11内の構成部品等の表面にCF系の反応生成物が多量に付着することがない。
ここで、本発明者は、ステップS31において処理条件の各パラメータ、具体的には、反応室15内部の圧力、CHガスの流量、CFガスの流量、プラズマ生成用(100MHz)の高周波電力の大きさ及び処理時間が、開口部41の底部におけるCH系堆積物44の堆積度合いに与える影響を実験によって確認したところ、それぞれ下記表1に示す範囲内であれば、開口部41の底部におけるCH系堆積物44の堆積を防止できることを確認した。
Figure 0005260356
なお、上記処理条件の各パラメータが最適値にある場合、ステップS31によって開口部41の幅を20nmほど小さくできることを確認した。
また、本発明者は、上記実験を通じてステップS31における処理条件の各パラメータに関し、以下の知見を得た。
1.反応室15内部の圧力が30mtorrよりも小さければ、CHガスの乖離が進まず、CHガスから生じるプラズマが少なくなる。その結果、CH系堆積物44の発生量が少なく開口部41の幅を所望の値まで小さくすることができない一方、反応室15内部の圧力が60mtorrよりも大きければ、CHガスの乖離が進み、CHガスから生じるプラズマが多くなり、CH系堆積物44が過剰に発生して開口部41の底部においてCH系堆積物44が堆積する。
2.CHガスの流量が30sccmよりも大きければ、CH系堆積物44が過剰に発生して開口部41の底部においてCH系堆積物44が堆積し、CHガスの流量が20sccmよりも小さければ、CH系堆積物44の発生量が少なく開口部41の幅を所望の値まで小さくすることができない。
3.CFガスの流量が500sccmよりも大きければ、CH系堆積物44の発生が抑制されて開口部41の幅を所望の値まで小さくすることができず、CFガスの流量が100sccmよりも小さければ、イオンPの発生量が少なく開口部41の底部に堆積するCH系堆積物44を除去することができない。
4.プラズマ生成用の高周波電力の大きさが1000Wよりも小さければ、バイアス電位によって生じるイオンの引き込み力が非常に弱くなり、開口部41の底部に堆積するCH系堆積物44を除去することができず、プラズマ生成用の高周波電力の大きさが2400Wよりも大きければ、CFガスの乖離が促進されてフッ素ラジカルの量が増加し、CH系堆積物44の発生が抑制されて開口部41の幅を所望の値まで小さくすることができない。
5.処理時間が5秒以下であれば、CH系堆積物44の堆積が充分に行われず、開口部41の幅を所望の値まで小さくすることができず、処理時間が30秒以上であれば、開口部41の幅が所望の値よりも小さくなりすぎる。
図5は、図3におけるステップS32の処理内容を示す工程図である。
図5において、まず、シャワーヘッド30から反応室15内部へCFガス、CHガス及びOガスの混合ガスを処理ガスとして導入し(図5(A))、第2の高周波電源20からサセプタ12を介して反応室15内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加してCFガス、CHガス及びOガスからそれぞれプラズマを生じさせる。また、第1の高周波電源18からサセプタ12へイオン引き込み用の高周波電力を印加する。
CFガスから生じたプラズマ中のイオンPは、イオン引き込み用の高周波電力が生じるバイアス電位によって開口部41を介してハードマスク層39へ引き込まれ、該ハードマスク層39をエッチングして開口部42を形成する。このとき、CFガスから生じたプラズマはハードマスク層39中のシリコンと反応してCF系の反応生成物を発生させ、該CF系の反応生成物は開口部42内において等方的に堆積するが、該開口部42の底部にはイオンPが垂直に衝突するため、CF系の反応生成物が堆積しても該CF系の反応生成物は効率良く除去されてしまい、結局、CF系の反応生成物が堆積することがない。一方、開口部42の側部にはイオンPが垂直に衝突することがなく、せいぜい斜めに衝突する程度であるため、堆積したCF系の反応生成物は除去されにくい。さらに、除去されないCF系の反応生成物が側部を保護する側部保護膜45として機能するため(図5(B))、開口部42の側部が削れるのを防止する。その結果、開口部42の深さ方向への成長速度は大きいものの、幅方向への成長速度は小さくなり、開口部42の断面形状はテーパ形状に成形され、開口部42の幅は該開口部42の下に行くにつれて小さくなる(図5(C))。但し、CFガスから生じたプラズマから発生するCF系の反応生成物の量は、CガスやCガスから生じたプラズマから発生するCF系の反応生成物の量に比べて格段に少ない。
また、Oガスから生じた酸素ラジカルは、開口部42が形成される間、CH系堆積物44やCF系の反応生成物からなる側部保護膜45と反応してこれらを除去し、開口部42の断面形状におけるテーパ角を制御する。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理におけるステップS32によれば、サセプタ12へイオン引き込み用の高周波電力及びプラズマ生成用の高周波電力を印加してCFガス、CHガス及びOガスの混合ガスからプラズマを生じさせるので、断面形状がテーパ形状の開口部42が形成されるとともに、多量のCF系の反応生成物が発生することがない。したがって、チャンバ11内の構成部品等の表面にCF系の反応生成物が多量に付着することがなく、後工程において意図しないフッ素が生じるのを防止することができる。
ここで、本発明者は、ステップS32において処理条件の各パラメータ、具体的には、反応室15内部の圧力、CHガスの流量、CFガスの流量、Oガスの流量、プラズマ生成用(100MHz)の高周波電力の大きさ及びイオン引き込み用(2MHz)の高周波電力の大きさが、開口部42におけるテーパ形状の成形に与える影響を実験によって確認したところ、それぞれ下記表2に示す範囲内であれば、開口部42において所望のテーパ形状を成形できることを確認した。
Figure 0005260356
なお、上記処理条件の各パラメータが最適値にある場合、ステップS32によって開口部42の最下部の幅を該開口部42の最上部よりも20nmほど小さくできることを確認した。
また、本発明者は、上記実験を通じてステップS32における処理条件の各パラメータに関し、以下の知見を得た。
1.反応室15内部の圧力が5mtorrよりも小さければ、CFガスの乖離が進まず、CF系の反応生成物の発生量が少なくなり、側部保護膜45が薄くなる。また、CFガスから生じたプラズマ中のイオンPの平均自由行程が長くなり、イオンエネルギーが増加するため、該イオンPは側部保護膜45を強くスパッタする。その結果、開口部42の側部が削れやすくなり、開口部42の断面形状をテーパ形状に成形するのが困難となる。一方、反応室15内部の圧力が30mtorrよりも大きければ、CFガスの乖離が進み、CF系の反応生成物の発生量が多くなるため、側部保護膜45が厚くなる。その結果、開口部42の側部がより削れにくくなり、開口部42の最下部の幅が所望の値よりも小さくなりすぎる。
2.CHガスの流量が30sccmよりも大きければ、CH系堆積物45が過剰に発生して開口部42の底部においてCH系堆積物が堆積し、開口部42の最下部の幅を所望の値にするのが困難となり、CHガスの流量が10sccmよりも小さければ、CH系堆積物の発生量が少なく、酸素ラジカルが余剰となる。該余剰となった酸素ラジカルは上部フォトレジスト層40等を短時間で除去するため、開口部41の形状が崩れ、引いては該開口部41を利用して形成される開口部42の形状も崩れる。
3.CFガスの流量が500sccmよりも大きければ、イオンPの発生量が多くなり、側部保護膜45が強くスパッタされて開口部42の側部が削れるため、開口部42の断面形状をテーパ形状に成形するのが困難となる。一方、CFガスの流量が100sccmよりも小さければ、イオンPの発生量が少なく開口部42の側部がスパッタされないため、開口部42の最下部の幅が所望の値よりも小さくなりすぎる。
4.Oガスの流量が20sccmよりも大きければ、酸素ラジカルが増加し、該酸素ラジカルはCFガスから生じた炭素やフッ素をスカベンジングする。その結果、CF系の反応生成物の発生量が少なくなり、側部保護膜45が薄くなるため、開口部42の側部が削れやすくなり、開口部42の断面形状をテーパ形状に成形するのが困難となる。
5.プラズマ生成用の高周波電力の大きさが1000Wよりも小さければ、CFガスの乖離が進まず、CF系の反応生成物の発生量が少なくなり、側部保護膜45が薄くなる。その結果、開口部42の側部が削れやすくなり、開口部42の断面形状をテーパ形状に成形するのが困難となる一方、プラズマ生成用の高周波電力の大きさが2400Wよりも大きければ、CFガスの乖離が促進されてCF系の反応生成物ではなく炭素ラジカルやフッ素ラジカルが生じ、フッ素ラジカルは上部フォトレジスト層40等を短時間で除去するため、開口部41の形状が崩れ、引いては該開口部41を利用して形成される開口部42の形状も崩れる。
6.イオン引き込み用の高周波電力の大きさが100Wよりも小さければ、イオンPによるスパッタが抑制されるため、開口部42の形成に時間を要し、さらに、形成された開口部42では底部に堆積するCF系の反応生成物を除去することができず、イオン引き込み用の高周波電力の大きさが500Wよりも大きければ、イオンPによるスパッタが促進されるため、ハードマスク層39だけでなく、上部フォトレジスト層40もエッチングされることがあるため、開口部41の形状が崩れ、引いては該開口部41を利用して形成される開口部42の形状も崩れる。
図6は、図3におけるステップS34の処理内容を示す工程図である。
図6において、まず、シャワーヘッド30から反応室15内部へCガス、Arガス及びOガスの混合ガスを処理ガスとして導入し(図6(A))、第2の高周波電源20からサセプタ12を介して反応室15内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加してCガス及びOガスからそれぞれプラズマを生じさせる。Cガスから生じたプラズマはCF系反応生成物46を発生させ、該CF系反応生成物46は開口部43内において等方的に堆積する。しかしながら、Cガスから生じたプラズマから発生するCF系反応生成物46の量は、Cガスから生じたプラズマから発生するCF系の反応生成物の量に比べて格段に少ないため、開口部43内、及びハードマスク層39の表面に堆積するCF系反応生成物46の量は少ない。
一方、ステップS34では、第1の高周波電源18からイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ12に印加しないが、サセプタ12に印加されたプラズマ生成用の高周波電力がCガスから生じたプラズマ中のイオンPを引き込むバイアス電位を生じさせる。したがって、イオンPは開口部43の底部に堆積したCF系反応生成物46、及びハードマスク層39をスパッタする(図6(B))。その結果、開口部43において該開口部43の側部に堆積したCF系反応生成物46のみが残り、開口部43の幅は縮小する(図6(C))。また、ハードマスク層39は除去される。
しかしながら、ステップS31と同様に、イオン引き込み用の高周波電力に起因して生じるバイアス電位によって生じるイオンの引き込み力は弱い。その結果、開口部43の底部に向けて引き込まれたイオンPは、開口部43の底部に堆積したCF系反応生成物46をスパッタして除去するものの、CF系反応生成物46に覆われる被処理層37をスパッタして除去することはない。
なお、ArガスはCガスから生じたプラズマの濃度を調整して開口部43の底部に堆積したCF系反応生成物46の除去量を調整する。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理におけるステップS34によれば、サセプタ12へイオン引き込み用の高周波電力を印加することなくプラズマ生成用の高周波電力のみを印加してCガス、Arガス及びOガスの混合ガスからプラズマを生じさせるので、開口部43の底部等に堆積したCF系反応生成物46がスパッタされる。したがって、開口部43の底部等にCF系反応生成物46が堆積することがない。
ここで、本発明者は、ステップS34において処理条件の各パラメータ、具体的には、反応室15内部の圧力、Cガスの流量、Arガスの流量、Oガスの流量、プラズマ生成用(100MHz)の高周波電力の大きさ及び処理時間が、開口部43の底部等におけるCF系反応生成物46の堆積度合いに与える影響を実験によって確認したところ、それぞれ下記表3に示す範囲内であれば、開口部43の底部等におけるCF系反応生成物46の堆積を防止できることを確認した。
Figure 0005260356
なお、上記処理条件の各パラメータが最適値にある場合、ステップS34によって開口部43の幅を3〜4nmほど小さくできることを確認した。
また、本発明者は、上記実験を通じてステップS34における処理条件の各パラメータに関し、以下の知見を得た。
1.反応室15内部の圧力が10mtorrよりも小さければ、Cガスの乖離が進まず、CF系反応生成物46の発生量が少なくなり、開口部43の幅を所望の値まで小さくすることができず、反応室15内部の圧力が30mtorrよりも大きければ、Cガスの乖離が進み、CF系反応生成物46が過剰に発生して開口部43の底部等においてCF系反応生成物46が堆積する。
2.Cガスの流量が60sccmよりも大きければ、CF系反応生成物46が過剰に発生して開口部43の底部においてCF系反応生成物46が堆積し、Cガスの流量が30sccmよりも小さければ、CF系反応生成物46の発生量が少なく開口部43の幅を所望の値まで小さくすることができない。
3.Arガスの流量が800sccmよりも大きければ、Cガスから生じる炭素ラジカルやフッ素ラジカルの濃度が低下し、CF系反応生成物46の発生が抑制されて開口部43の幅を所望の値まで小さくすることができず、Arガスの流量が100sccmよりも小さければ、Cガスから生じる炭素ラジカルやフッ素ラジカルの濃度が上昇し、CF系反応生成物46が過剰に発生して開口部43の底部においてCF系反応生成物46が堆積する。
4.Oガスの流量が50sccmよりも大きければ、酸素ラジカルの発生量が多くなり、該酸素ラジカルと炭素ラジカルやフッ素ラジカルとの反応が促進されるため、下部フォトレジスト層38を保護するCF系反応生成物46の発生が抑制されて下部フォトレジスト層38がエッチングされる一方、Oガスの流量が10sccmよりも小さければ、酸素ラジカルの発生量が少なくなってCF系反応生成物46の発生が抑制されず、開口部43の底部に堆積するCF系反応生成物46を完全に除去することができない。
5.プラズマ生成用の高周波電力の大きさが1000Wよりも小さければ、バイアス電位によって生じるイオンの引き込み力が非常に弱くなり、開口部43の底部に堆積するCF系反応生成物46を除去することができず、プラズマ生成用の高周波電力の大きさが2400Wよりも大きければ、Oガスの乖離が促進されて酸素ラジカルの発生量が多くなり、該酸素ラジカルと炭素ラジカルやフッ素ラジカルとの反応が促進されるため、下部フォトレジスト層38を保護するCF系反応生成物46の発生が抑制されて下部フォトレジスト層38がエッチングされる。
6.処理時間が10秒以下であれば、CF系反応生成物46の堆積が充分に行われず、開口部43の幅を所望の値まで小さくすることができず、処理時間が30秒以上であれば、開口部43の幅が所望の値よりも小さくなりすぎる。
以上説明したように、ステップS31では開口部41の底部にCH系堆積物44が堆積することがなく、ステップS32ではチャンバ11内の構成部品等の表面にCF系の反応生成物が多量に付着することがなく、さらに、ステップS34では開口部43の底部、及びハードマスク層39の表面にCF系反応生成物46が堆積せずCF系反応生成物46がハードマスク層39の除去を阻害することがないので、ステップS31、ステップS32及びステップS34は、後工程の処理へ悪影響が及ぶのを防止することができる。
また、図3の多段階シュリンク・エッチング処理によれば、ステップS31、ステップS32及びステップS34は、後工程の処理へ悪影響が及ぶのを防止するので、後工程の処理へ悪影響が及ぶのを防止するために、ウエハWを、例えば、構成部品の表面にCF系反応生成物が堆積していないチャンバを有する他のプラズマ処理装置へ移動させる必要がなく、ステップS31乃至S35を同一のプラズマ処理装置10において実行することができ、もって、スループットを向上することができる。
さらに、図3の多段階シュリンク・エッチング処理におけるステップS35によれば、幅が縮小された開口部43を介して被処理層37にエッチングによって開口部が形成されるので、該被処理層37に極小幅の開口部を形成することができる。
なお、上述した開口部41、開口部42及び開口部43はそれぞれビアホールであってもよく、トレンチであってもよい。
図7は、図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第1の変形例を示す工程図である。
図7において、まず、ステップS31を実行してCHガスから生じたプラズマが発生するCH系堆積物44を開口部41内に堆積させて開口部41の幅を縮小する。
次いで、ステップS32を実行してCFガスから生じたプラズマ中のイオンPによるエッチングによってハードマスク層39に開口部42を形成するとともに、CF系の反応生成物によって開口部42の側部に側部保護膜45を形成して開口部42の断面形状をテーパ形状に成形するが、開口部42のハードマスク層39の厚み方向の深さが所定値に達すると、一旦、ステップS32を中断する(図7(A))。
次いで、再びステップS31を実行してCH系堆積物44を開口部42内に堆積させる。このとき、サセプタ12にはプラズマ生成用の高周波電力が印加されるものの、イオン引き込み用の高周波電力は印加されない。したがって、バイアス電位によって生じるイオンの引き込み力は弱く、CFガスから生じたプラズマ中のイオンPは開口部42の底部に堆積するCH系堆積物44をスパッタして除去するものの、ハードマスク層39は除去しない。その結果、開口部42はハードマスク層39の厚み方向に成長せず、開口部42の幅のみが縮小し、開口部42におけるテーパ形状の成形が促進される(図7(B))。このときのステップS31は所定時間に亘って実行される。
次いで、再びステップS32を実行してハードマスク層39において開口部42をハードマスク層39の厚み方向に成長させるとともに、成長した開口部42の側部に側部保護膜45を形成して開口部42の断面形状をテーパ形状に成形する。
以上のように、ステップS31及びステップS32を繰り返し、開口部42が下部フォトレジスト層38を露出させるとステップS31及びステップS32の繰り返しを中止する(図7(C))。なお、図7ではステップS32が2回実行され、ステップS31が1回実行された場合を示すが、ステップS32やステップS31の実行回数はこれに限られない。
次いで、ステップS33乃至ステップS35を実行して本処理を終了する。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第1の変形例によれば、ステップS31及びステップS32が繰り返されるので、開口部42の形成の際、該開口部42のテーパ形状の成形を促進することができ、もって、開口部42の最下部における幅をより縮小することができる。
図8は、図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第2の変形例を示す工程図である。
図8において、まず、ステップS31を実行してCHガスから生じたプラズマが発生するCH系堆積物44を開口部41内に堆積させて開口部41の幅を縮小する(図8(A))。
次いで、シャワーヘッド30から反応室15内部へCFガス及びOガスの混合ガスを処理ガスとして導入し、第2の高周波電源20からサセプタ12を介して反応室15内部へプラズマ生成用の高周波電力を印加してCFガス及びOガスからそれぞれプラズマを生じさせる。また、第1の高周波電源18からサセプタ12へイオン引き込み用の高周波電力を印加する(第2の開口部形成ステップ)。
CFガスから生じたプラズマ中のイオンは、イオン引き込み用の高周波電力が生じるバイアス電位によって開口部41を介してハードマスク層39へ引き込まれ、該ハードマスク層39をエッチングして開口部47を形成する。このとき、CHガスを用いないため、CH系堆積物が生じず、CH系堆積物を除去するはずの酸素ラジカルが余剰となる。該余剰となった酸素ラジカルはCF系反応生成物の発生を抑制するため、側部保護膜45が薄くなって開口部47の側部が削られやすくなり、開口部47のテーパ角度は開口部42のテーパ角度よりも大きくなる。その結果、開口部47は最下部において開口部42よりも幅が広くなる(図8(B))。
次いで、ステップS33乃至ステップS35を実行して本処理を終了する。なお、ステップS33では、最下部において開口部42よりも幅が広い開口部47を介して下部フォトレジスト層38をエッチングするので、該下部フォトレジスト層38に形成される開口部48の幅は開口部43の幅よりも大きい。したがって、ステップS34において開口部48の幅を縮小しても、該縮小された開口部48の幅は、図3の多段階シュリンク・エッチング処理のステップS34において縮小された開口部43の幅よりも大きいが、少なくとも開口部41の幅よりも小さい(図8(C))。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第2の変形例によれば、開口部41の幅よりも小さい幅の開口部48を介して被処理層37がエッチングされるため、該被処理層37において小幅の開口部を形成することができる。
図9は、図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第3の変形例を示す工程図である。
図9において、まず、ステップS31を実行して開口部41の幅を縮小し、さらに、ステップS32を実行してハードマスク層39において断面形状がテーパ形状に成形された開口部42を形成する(図9(A))。
次いで、ステップS33を実行して下部フォトレジスト層38に開口部43を形成し(図9(B))、ステップS34を実行することなくステップS35を実行して被処理層37に開口部49を形成し(図9(C))、本処理を終了する。なお、ステップS34が実行されないため、開口部43の幅は縮小されないが、該開口部43の幅は少なくとも開口部41の幅よりも小さい。
図3の多段階シュリンク・エッチング処理の第3の変形例によれば、開口部41の幅よりも小さい幅の開口部43を介して被処理層37がエッチングされるため、該被処理層37において小幅の開口部を形成することができる。
上述した実施の形態においてプラズマエッチング処理が施される基板は半導体デバイス用のウエハに限られず、LCD(Liquid Crystal Display)等を含むFPD(Flat Panel Display)等に用いる各種基板や、フォトマスク、CD基板、プリント基板等であってもよい。
W ウエハ
P,P,P イオン
10 プラズマ処理装置
11 チャンバ
12 サセプタ
18 第1の高周波電源
20 第2の高周波電源
37 被処理層
38 下部フォトレジスト層
39 ハードマスク層
40 上部フォトレジスト層
41,42,43,47,48,49 開口部
44,45 CH系堆積物
45 CH系堆積物
46 CF系反応生成物

Claims (7)

  1. 第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、
    前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、
    前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成しつつ、該第2の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップと、
    前記幅が縮小された第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップと、
    該形成された第3の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第3の幅縮小ステップとを有し、
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、
    前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力及び前記第2の周波数の高周波電力を印加して少なくともCFガス及びCHガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ、
    前記第3の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加して少なくともCガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記第3の開口部形成ステップに先だって前記第1の幅縮小ステップ及び前記第2の幅縮小ステップを繰り返すことを特徴とする請求項1記載の基板処理方法。
  3. 前記幅が縮小された第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする請求項1又は2記載の基板処理方法。
  4. 第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、
    前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、
    前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成する第2の開口部形成ステップと、
    前記第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップと、
    該形成された第3の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップとを有し、
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、
    前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加して少なくともCガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする基板処理方法。
  5. 前記幅が縮小された第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする請求項記載の基板処理方法。
  6. 第1の周波数の高周波電力及び前記第1の周波数より高い第2の周波数の高周波電力が印加される載置台の上に載置された基板であって、被処理層の上に下部フォトレジスト層、シリコンを含むハードマスク層、及び上部フォトレジスト層が順に形成された基板を処理する基板処理方法であって、
    前記上部フォトレジスト層に形成され、且つ前記ハードマスク層を露出させる第1の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第1の幅縮小ステップと、
    前記幅が縮小された第1の開口部を介して前記ハードマスク層に前記下部フォトレジスト層を露出させる第2の開口部を形成しつつ、該第2の開口部の幅をプラズマを用いて縮小する第2の幅縮小ステップと、
    前記幅が縮小された第2の開口部を介して前記被処理層を露出させる第3の開口部を形成する第3の開口部形成ステップとを有し、
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力を印加することなく前記第2の周波数の高周波電力のみを印加してCFガス及びCHガスの混合ガスからプラズマを生じさせ、
    前記第2の幅縮小ステップでは、前記載置台へ前記第1の周波数の高周波電力及び前記第2の周波数の高周波電力を印加して少なくともCFガス及びCHガスを含む混合ガスからプラズマを生じさせ
    前記第1の幅縮小ステップでは、前記CF ガスの流量が100sccm〜500sccmであり、前記CH ガスの流量が20sccm〜30sccmであることを特徴とする基板処理方法。
  7. 前記第3の開口部を介して前記被処理層をエッチングする被処理層エッチングステップをさらに有することを特徴とする請求項記載の基板処理方法。
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