JP6804280B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6804280B2
JP6804280B2 JP2016237635A JP2016237635A JP6804280B2 JP 6804280 B2 JP6804280 B2 JP 6804280B2 JP 2016237635 A JP2016237635 A JP 2016237635A JP 2016237635 A JP2016237635 A JP 2016237635A JP 6804280 B2 JP6804280 B2 JP 6804280B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
supply unit
gas supply
space
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016237635A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018093139A5 (ja
JP2018093139A (ja
Inventor
亮太 阪根
亮太 阪根
小林　秀行
秀行 小林
寿 長畑
寿 長畑
ジョン ウ ナ
ジョン ウ ナ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2016237635A priority Critical patent/JP6804280B2/ja
Priority to KR1020170158211A priority patent/KR102418243B1/ko
Priority to TW106142472A priority patent/TWI766907B/zh
Priority to US15/831,564 priority patent/US10832891B2/en
Priority to CN201711285454.8A priority patent/CN108172493B/zh
Publication of JP2018093139A publication Critical patent/JP2018093139A/ja
Publication of JP2018093139A5 publication Critical patent/JP2018093139A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6804280B2 publication Critical patent/JP6804280B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32651—Shields, e.g. dark space shields, Faraday shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02211—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound being a silane, e.g. disilane, methylsilane or chlorosilane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02205—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition
    • H01L21/02208—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si
    • H01L21/02219—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates the layer being characterised by the precursor material for deposition the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and nitrogen
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/0228—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition deposition by cyclic CVD, e.g. ALD, ALE, pulsed CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0332—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their composition, e.g. multilayer masks, materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H01L21/31122—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching of layers not containing Si, e.g. PZT, Al2O3
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31144—Etching the insulating layers by chemical or physical means using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
プラズマエッチングは、エッチング対象膜の上にフォトリソグラフィ技術を用いて形成されるレジストマスク等のエッチングマスクのパターンをエッチング対象膜に転写するために行われる。エッチング対象膜に形成されるパターンの限界寸法は、レジストマスクの解像度に依存する。
近年、電子デバイスの高集積化に伴い、レジストマスクの解像度の限界よりも小さい寸法の微細パターンを形成することが求められている。このような微細パターンを形成する方法としては、エッチング対象膜の上に形成されたレジストマスク上にシリコン酸化膜を成膜する工程と、レジストマスクをエッチングマスクとしてプラズマエッチングする工程と、を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
レジストマスク上にシリコン酸化膜を成膜する方法としては、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic layer Deposition）法が知られている。ＡＬＤ法では、成膜原料（プリカーサ）であるシリコン含有ガスをレジストマスク上に吸着させる工程と、吸着したシリコン含有ガスに反応ガスである酸素含有ガスから生成される酸素ラジカルを供給する工程とを繰り返すことで、レジストマスク上にシリコン酸化膜が成膜される。
また、ＡＬＤ法においては、シリコン含有ガスとしてアミノシラン系ガスを用いることで、レジストマスク上にコンフォーマルなシリコン酸化膜を成膜することができる（例えば、特許文献２参照）。これは、アミノシラン系ガスがレジストの表面や酸化膜の表面の水酸基と置換反応することにより吸着し、酸化処理されるまでそれ以上の重合反応が起こらないためです。
ところで、アミノシラン系ガスが供給可能なプラズマ処理装置は、アミノシラン系ガスの供給配管と、他のプロセスガス（例えば酸素ガス）の供給配管とを分離させる構造、所謂、ポストミックス構造を有する。これは、アミノシラン系ガスの反応性が高いため、同一の配管を用いてアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとを供給すると、配管内に吸着したアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとが反応し、反応生成物が堆積してしまうためである。配管内に堆積した反応生成物は、パーティクルの原因となる。また、配管内に堆積した反応生成物はクリーニングにより除去することが困難である。さらに、配管の位置がプラズマ領域に近い場合には、異常放電の原因となり得る。
また、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置であっても、アミノシラン系ガスを供給することなく、他のプロセスガスを供給している場合には、アミノシラン系ガスの供給配管に他のプロセスガスが侵入する虞がある。そこで、アミノシラン系ガスの供給配管内への他のプロセスガスの侵入を防止するため、アミノシラン系ガスを供給しないときに、アミノシラン系ガスの供給配管に不活性ガスを流している。
特開２００４−０８００３３号公報 特開２００９−０１６８１４号公報
しかしながら、ＡＬＤ法による成膜プロセスと、エッチングプロセスとを同一のプラズマ処理装置を用いて行う場合、エッチングプロセスにおいて、アミノシラン系ガスの供給配管から供給される不活性ガスが添加ガスとして作用する場合がある。エッチングプロセスにおいて不活性ガスが添加ガスとして作用すると、マスク選択比が低下したり、ＬＥＲ（Line Edge Roughness）が増大したりするため、良好なエッチング形状が得られない場合がある。
そこで、本発明の一態様では、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置において、良好なエッチング形状を得ることができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、処理容器と、前記処理容器内に設けられ、基板を保持する載置台と、前記載置台と対向する位置から第１のガス及び第１のパージガスを供給可能な第１のガス供給部と、前記第１のガスをプラズマ化する高周波電源と、前記載置台の周囲を囲むように設けられ、プラズマ化された前記第１のガスを遮蔽する遮蔽部と、前記遮蔽部を介して前記処理容器内を排気する排気部と、前記遮蔽部と前記排気部との間の空間に第２のガスを供給可能な第２のガス供給部と、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記基板に対して前記第２のガスを供給する場合、前記第１のガス供給部から前記第１のパージガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記第２のガスを供給するように、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御し、前記制御部は、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ １ 、前記第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ １ （ｘ）、前記第１のパージガスの供給流量をＱ １ 、前記処理容器内の圧力をＰ １ 、前記第１のパージガスに対する前記第２のガスの拡散係数をＤ １ としたとき、下記の数式（２）により算出されるペクレ数Ｐｅ １ が１より小さくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量及び第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ １ （ｘ）の少なくともいずれかを制御することを特徴とする。
開示のプラズマ処理装置によれば、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置において、良好なエッチング形状を得ることができる。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図 図１のプラズマ処理装置の動作を説明するためのフローチャート 図１のプラズマ処理装置の要部の構成を示す部分断面図 本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法を説明するためのフローチャート ＳｉＡＲＣのエッチングレートを示す図 ＳＯＣのエッチングレートを示す図 エッチング対象膜を説明するための図 プラズマエッチング後のエッチング対象膜を示す図 プラズマエッチング後のエッチング対象膜のＬＷＲを示す図 プラズマエッチング後のエッチング対象膜のＬＥＲを示す図 シリコン酸化膜の成膜量を示す図
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することによって重複した説明を省く。
（プラズマ処理装置）
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
図１に示されるように、プラズマ処理装置１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器１２を備えている。処理容器１２の内壁面は、例えば陽極酸化処理されたアルミニウムにより形成されている。処理容器１２は接地されている。
処理容器１２の底部上には、略円筒状の支持部１４が設けられている。支持部１４は、例えば絶縁材料により形成されている。支持部１４は、処理容器１２内において、処理容器１２の底部から鉛直方向に延在している。処理容器１２内には、載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持されている。
載置台ＰＤは、その上面において半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を保持する。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥと静電チャックＥＳＣとを含む。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａと第２プレート１８ｂとを含む。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えばアルミニウム等の金属により略円盤形状に形成されている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられており、第１プレート１８ａと電気的に接続されている。
第２プレート１８ｂ上には、静電チャックＥＳＣが設けられている。静電チャックＥＳＣは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックＥＳＣの電極には、直流電源２２がスイッチ２３を介して電気的に接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハＷを吸着する。これにより、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
第２プレート１８ｂの周縁部上には、ウエハＷのエッジ及び静電チャックＥＳＣを囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象膜の材料に応じて選択される材料により形成されており、例えばシリコンや石英により形成されている。
第２プレート１８ｂの内部には、温調機構として機能する冷媒流路２４が設けられている。冷媒流路２４には、処理容器１２の外部に設けられたチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給され、冷媒流路２４に供給された冷媒は配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。即ち、冷媒流路２４には、冷媒が循環するように供給される。また、冷媒流路２４に供給される冷媒の温度を調整することにより、静電チャックＥＳＣにより保持されたウエハＷの温度が制御される。
プラズマ処理装置１０には、ガス供給ライン２８が設けられている。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスを静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１０は、上部電極３０を備えている。上部電極３０は、載置台ＰＤの上方において、当該載置台ＰＤと対向するように配置されている。下部電極ＬＥと上部電極３０とは、互いに略平行に設けられている。上部電極３０と下部電極ＬＥとの間には、ウエハＷにプラズマ処理を行うための処理空間Ａが形成されている。
上部電極３０は、絶縁性遮蔽部材３２を介して、処理容器１２の上部に支持されている。上部電極３０は、例えば載置台ＰＤの上面からの鉛直方向における距離Ｇが可変であるように構成される。上部電極３０は、電極板３４と電極支持体３６とを含む。電極板３４は処理空間Ａに面しており、電極板３４には複数のガス吐出孔３４ａが設けられている。電極板３４は、例えばシリコンにより形成されている。なお、図１に示す電極板３４は平板であるが、外周部につれて上部電極３０と載置台ＰＤの上面との距離Ｇが短くなるテーパ形状を有してもよい。
電極支持体３６は、電極板３４を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウム等の導電性材料により形成されている。電極支持体３６は、水冷構造を有していてもよい。電極支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。ガス拡散室３６ａには、ガス吐出孔３４ａに連通する複数のガス通流孔３６ｂが下方に延びている。また、電極支持体３６には、ガス拡散室３６ａに処理ガスを導くガス導入口３６ｃが形成されており、ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２及び流量制御器群４３を介して、プロセスガス供給源群４１が接続されている。これにより、処理空間Ａにプロセスガスを供給することができる。プロセスガス供給源群４１は、酸素含有ガスの供給源、窒素含有ガスの供給源等の反応ガスの供給源と、エッチングガスの供給源とを含む。酸素含有ガスは、例えば酸素（Ｏ２）ガス、オゾン（Ｏ３）ガス、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスである。窒素含有ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガスである。エッチングガスは、例えばＣ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス等のフルオロカーボンガスである。
また、ガス供給管３８には、パージガス供給源が接続されている。これにより、処理空間Ａにパージガスを供給することができる。パージガスは、希ガスやＮ２ガス等の不活性ガスである。希ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）ガス、Ｈｅガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスである。
バルブ群４２は複数のバルブを含み、流量制御器群４３はマスフローコントローラ等の複数の流量制御器を含む。プロセスガス供給源群４１の複数のガス供給源は、それぞれバルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４３の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
ガス吐出孔３４ａ、ガス拡散室３６ａ、ガス通流孔３６ｂ、ガス導入口３６ｃ、ガス供給管３８、プロセスガス供給源群４１、バルブ群４２、流量制御器群４３及びパージガス供給源は、第１のガス供給部４０を構成する。
プラズマ処理装置１０には、処理容器１２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、エッチングにより生じる副生成物が処理容器１２に付着することを防止するものであり、例えばアルミニウムにＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより形成されている。
載置台ＰＤの周囲には、処理容器１２内を均一に排気するため、多数の排気孔を有するバッフル板４８が設けられている。バッフル板４８は、例えばアルミニウムにＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより形成されており、プラズマ化したガスを遮蔽する機能を有する。バッフル板４８の下方には、載置台ＰＤを囲むように排気空間Ｂが形成されている。即ち、排気空間Ｂは、バッフル板４８を介して処理空間Ａと連通している。なお、バッフル板４８は、載置台ＰＤの周囲において、鉛直方向に移動可能であってもよい。
処理空間Ａは、排気空間Ｂから排気管５２を介してターボ分子ポンプ等の真空ポンプを含む排気装置５０と接続されている。そして、排気装置５０により、処理容器１２内の処理空間Ａのガスが排気空間Ｂへ排出され、排気管５２を介して排気される。これにより、処理容器１２内の処理空間Ａを所定の真空度まで減圧することができる。また、バッフル板４８が設けられている部分におけるコンダクタンスが低いため、排気空間Ｂは、処理空間Ａの圧力よりも所定の割合小さい圧力を有している。所定の割合は、バッフル板４８に設けられている多数の排気孔の数、大きさ等によって変化するものであり、例えば３０％以上とすることができる。
排気管５２には、排気空間Ｂに成膜原料（プリカーサ）ガスを導くガス導入口５２ａが形成されている。ガス導入口５２ａには、ガス供給管８２が接続されている。
ガス供給管８２には、図示しないバルブ、流量制御器等を介して、プリカーサガス供給源及びパージガス供給源が接続されている。これにより、ガス供給管８２から排気空間Ｂにプリカーサガス及び／又はパージガスを供給することができる。プリカーサガスは、例えばシリコン含有ガスである。シリコン含有ガスは、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）、ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）、ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）、ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）、ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）、ＢＥＭＡＳ（ビスエチルメチルアミノシラン）等のアミノシラン系ガス、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）等のシリコンアルコキシド系ガス、ＳｉＣｌ４、ＳｉＦ４等のハロゲン化シリコンガスである。パージガスは、希ガスやＮ２ガスである。希ガスは、例えばＡｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス、Ｘｅガスである。
ガス導入口５２ａ、ガス供給管８２、プリカーサガス供給源及びパージガス供給源は、第２のガス供給部８０を構成する。
また、処理容器１２の側壁にはウエハＷの搬入出口１２ｇが設けられている。搬入出口１２ｇは、ゲートバルブ５４により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置１０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を発生する。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して上部電極３０に接続されてもよい。
第２の高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、例えば１３ＭＨｚの高周波バイアス電力を発生する。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は、処理空間Ａに存在する正のイオンを電極板３４に引き込むための電圧を上部電極３０に印加する。電源７０は、例えば負の直流電圧を発生する直流電源である。なお、電源７０は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源７０から上部電極３０に印加される電圧は、例えば１５０Ｖ以上の電圧である。電源７０から上部電極３０に電圧が印加されると、処理空間Ａに存在する正のイオンが電極板３４に衝突する。これにより、電極板３４から二次電子及び／又はシリコンが放出される。放出されたシリコンは、処理空間Ａに存在するフッ素の活性種と結合し、フッ素の活性種の量を低減させる。
また、プラズマ処理装置１０は、制御部９０を備えている。制御部９０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部９０では、入力装置を用いて、オペレータ等がプラズマ処理装置１０を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部９０では、表示装置により、プラズマ処理装置１０の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部９０の記憶部には、プラズマ処理装置１０で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１０の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納されている。
ところで、アミノシラン系ガスが供給可能なプラズマ処理装置は、アミノシラン系ガスの供給配管と、他のプロセスガス（例えば酸素ガス）の供給配管とを分離させる構造、所謂、ポストミックス構造を有する。これは、アミノシラン系ガスの反応性が高いため、同一の配管を用いてアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとを供給すると、配管内に吸着するアミノシラン系ガスと他のプロセスガスとが反応し、反応生成物が堆積してしまうためである。配管内に堆積した反応生成物は、パーティクルの原因となる。また、配管内に堆積した反応生成物はクリーニングにより除去することが困難である。さらに、配管の位置がプラズマ領域に近い場合には、異常放電の原因となり得る。
しかし、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置であっても、アミノシラン系ガスを供給し、他のプロセスガスを供給していない場合、アミノシラン系ガスが他のプロセスガスの供給配管に侵入する虞がある。そこで、他のプロセスガスの供給配管内へのアミノシラン系ガスの侵入を防止するため、他のプロセスガスを供給しないときに、他のプロセスガスの供給配管にパージガスとして不活性ガスを流している。
また、ポストミックス構造を有するプラズマ処理装置であっても、アミノシラン系ガスを供給することなく、他のプロセスガスを供給している場合には、アミノシラン系ガスの供給配管に他のプロセスガスが侵入する虞がある。そこで、アミノシラン系ガスの供給配管内への他のプロセスガスの侵入を防止するため、アミノシラン系ガスを供給しないときに、アミノシラン系ガスの供給配管にパージガスとして不活性ガスを流している。
しかしながら、ＡＬＤ法による成膜プロセスと、エッチングプロセスとを同一のプラズマ処理装置を用いて行う場合、エッチングプロセスにおいて、アミノシラン系ガスを供給する配管から供給されるパージガスが添加ガスとして作用する場合がある。エッチングプロセスにおいてパージガスが添加ガスとして作用すると、マスク選択比が低下したり、ＬＥＲ（Line Edge Roughness）が増大したりするため、良好なエッチング形状が得られない場合がある。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置では、プラズマ化されたプロセスガスが供給される処理空間Ａとバッフル板４８を介して連通する排気空間Ｂにプリカーサガスが供給可能な第２のガス供給部８０が設けられている。これにより、処理空間Ａに供給されるプラズマ化されたプロセスガスは、バッフル板４８によって遮蔽されるため、排気空間Ｂへほとんど供給されず、第２のガス供給部８０のガス供給管８２にはほとんど到達しない。このため、ガス供給管８２内において、プリカーサガスとプラズマ化されたプロセスガスとが反応して、反応生成物が生成されることを抑制することができる。
また、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置では、排気空間Ｂに第２のガス供給部８０が設けられているため、第２のガス供給部８０からプリカーサガスを供給しないときにパージガスを供給しても、処理空間Ａにはほとんど到達しない。このため、エッチングプロセスにおいて、パージガスが添加ガスとして作用することがないため、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。
（プラズマ処理装置の動作）
次に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の動作について説明する。図２は、図１のプラズマ処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、オペレータ等によりプラズマ処理装置１０に対し、所定のプラズマ処理を実行するコマンドが入力されると、制御部９０は、実行する所定のプラズマ処理がプリカーサガスを供給する処理であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
ステップＳ１において、プリカーサガスを供給する処理であると判定した場合、制御部９０は、第１のガス供給部４０から処理空間Ａにパージガス、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにプリカーサガスを供給するようにプラズマ処理装置１０を制御する（ステップＳ２）。このとき、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「流れ」よりも「拡散」が支配的となるように、パージガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的にはパージガスの流量を小さく、距離Ｇを広くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「流れ」よりも「拡散」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給されるプリカーサガスは、処理空間Ａに供給されるパージガスの流れに逆らい、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面まで到達しやすくなる。このため、ウエハＷの表面に、プリカーサガスが効率よく吸着する。なお、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「流れ」よりも「拡散」が支配的であるとは、後述するペクレ数Ｐｅが１よりも小さい場合である。
続いて、制御部９０は、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。所定の時間とは、実行する所定のプラズマ処理の時間である。
ステップＳ３において、所定の時間が経過したと判定した場合、制御部９０は、第１のガス供給部４０及び第２のガス供給部８０からのガスの供給を停止するようにプラズマ処理装置１０を制御する（ステップＳ４）。その後、処理を終了する。
ステップＳ３において、所定の時間が経過していないと判定した場合、ステップＳ２へ戻る。即ち、所定の時間が経過するまで、制御部９０は、第１のガス供給部４０から処理空間Ａにパージガス、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにプリカーサガスを供給するようにプラズマ処理装置１０を制御する。
ステップＳ１において、プリカーサガスを供給する処理でないと判定した場合、制御部９０は、実行する所定のプラズマ処理がプロセスガスを供給する処理であるか否かを判定する（ステップＳ５）。
ステップＳ５において、プロセスガスを供給する処理であると判定した場合、制御部９０は、第１のガス供給部４０からプロセスガス、第２のガス供給部８０からパージガスを供給するようにプラズマ処理装置１０を制御する（ステップＳ６）。このとき、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給されるプロセスガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的にはプロセスガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給されるパージガスは、処理空間Ａに供給されるプロセスガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、処理空間Ａにおいて、プロセスガスを用いたプロセス処理、例えばエッチングガスを用いたプラズマエッチングを行う場合、排気空間Ｂに供給されるパージガスが添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。なお、ステップＳ５では、第２のガス供給部８０からパージガスを供給しなくてもよい。
続いて、制御部９０は、プラズマがオンとなるようにプラズマ処理装置１０を制御する（ステップＳ７）。具体的には、制御部９０は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４の動作を制御して、下部電極ＬＥに高周波電力を供給することにより、処理容器１２内の処理空間Ａにおいてプロセスガスのプラズマを生成する。
続いて、制御部９０は、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ８）。所定の時間とは、実行する所定のプラズマ処理の時間である。
ステップＳ８において、所定の時間が経過したと判定した場合、制御部９０は、プラズマがオフとなるように、また、処理空間Ａへのガスの供給及び排気空間Ｂへのガスの供給が停止されるようにプラズマ処理装置１０の動作を制御する（ステップＳ９）。その後、処理を終了する。
ステップＳ８において、所定の時間が経過していないと判定した場合、ステップＳ６へ戻る。即ち、所定の時間が経過するまで、第１のガス供給部４０からプロセスガス、第２のガス供給部８０からパージガスを供給するようにプラズマ処理装置１０を制御する。
なお、ステップＳ５において、制御部９０がプロセスガスを供給する処理でないと判定した場合、処理を終了する。
（ペクレ数）
次に、ペクレ数について説明する。図３は、図１のプラズマ処理装置の要部の構成を示す部分断面図である。
図３に示されるように、複数のガス吐出孔３４ａから、上部電極３０と載置台ＰＤとの間の空間である処理空間Ａにガスが供給されると、ガスは排気装置５０が接続されている方向である排気方向に拡散しながら流れる。「拡散」と「流れ」により輸送されるガス成分（例えば、ラジカル）の濃度分布は、装置構成、処理条件等により、「拡散」と「流れ」のどちらの因子に依存しているかが異なる。「拡散」と「流れ」のどちらの因子にどの程度依存しているかを定性的に示す、無次元数としてペクレ数Ｐｅが知られている。
ペクレ数Ｐｅは、第１のガス供給部４０の端部から第２のガス供給部８０までの間の距離Ｌ〔ｍ〕、第１のガス供給部４０から供給されるガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ（ｘ）〔ｍ２〕、第１のガス供給部４０から供給されるガスの供給流量Ｑ〔Ｔｏｒｒ・ｍ３／ｓ〕、処理容器１２内の圧力Ｐ〔Ｔｏｒｒ〕、第１のガス供給部４０から供給されるガスに対する第２のガス供給部８０から供給されるガスの拡散係数Ｄ〔ｍ２／ｓ〕を用いて、下記の数式（１）により算出される。
ペクレ数Ｐｅは１を境界して、Ｐｅが１より小さい場合、ガスの輸送は「拡散」が支配的であるとされ、Ｐｅが１より大きい場合、ガスの輸送は「流れ」が支配的であるとされる。
（プラズマ処理方法）
次に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法は、成膜工程と、エッチング工程とを有する。成膜工程は、吸着工程と反応工程とを含む。吸着工程は、排気空間Ｂにプリカーサガスを供給し、処理空間Ａに不活性ガスを供給することにより、ウエハＷの表面にプリカーサガスを吸着させる工程である。反応工程は、処理空間Ａにプリカーサガスと反応する反応ガスを供給することにより、プリカーサガスと反応ガスとの反応生成物を生成する工程である。エッチング工程は、処理空間Ａにエッチングガスを供給することにより、エッチングを行う工程である。また、それぞれの工程を切り替える際、処理空間Ａにパージガスを供給することにより、処理空間Ａに残存するプリカーサガス、反応ガス及びエッチングガスをパージガスで置換するパージ工程を行ってもよい。
以下では、前述のプラズマ処理装置１０を用いて、ＡＬＤ法によるシリコン酸化膜の成膜と、プラズマエッチングとを行う場合を例に挙げて説明する。具体的には、まず、エッチング対象膜及びレジストパターンが形成されたウエハＷを用意する。次いで、レジストパターンの表面を覆うようにＡＬＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する。次いで、プラズマエッチングによりエッチング対象膜をエッチングすることで、所望の微細パターンを形成する。なお、以下のプラズマ処理方法は、制御部９０によりプラズマ処理装置１０の各部の動作が制御されることにより実行される。
図４は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法を説明するためのフローチャートである。図４に示されるように、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法は、ＡＬＤ法によりシリコン酸化膜を成膜する成膜工程Ｓ５０と、プラズマエッチングを行うエッチング工程Ｓ６０とを有する。
成膜工程Ｓ５０は、吸着工程Ｓ５１と、反応工程Ｓ５２と、判定工程Ｓ５３とを含む。
吸着工程Ｓ５１は、アミノシランガスを供給することにより、レジストパターンの上にアミノシランガスを吸着させる工程である。吸着工程Ｓ５１では、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにアミノシランガスを供給し、第１のガス供給部から処理空間Ａに不活性ガスを供給する。このとき、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「流れ」よりも「拡散」が支配的となるように、不活性ガスの流量を調整することが好ましい。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「流れ」よりも「拡散」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給されるアミノシランガスは、処理空間Ａに供給される不活性ガスの流れに逆らい、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面まで到達しやすくなる。このため、レジストパターンの上に、アミノシランガスが効率よく吸着する。
反応工程Ｓ５２は、プラズマ化した酸素ガスを供給することにより、レジストパターンの上に吸着したアミノシランガスとプラズマ化した酸素ガスとを反応させて、シリコン酸化膜を堆積させる工程である。反応工程Ｓ５２では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに酸素ガスを供給し、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、供給された酸素ガスをプラズマ化させる。このとき、処理空間Ａと排気空間Ｂとの間にプラズマ化した酸素ガスを遮蔽するバッフル板４８が設けられている。これにより、処理空間Ａに供給されるプラズマ化した酸素ガスは、バッフル板４８によって遮蔽されるため、排気空間Ｂへほとんど供給されず、第２のガス供給部８０のガス供給管８２にはほとんど到達しない。このため、ガス供給管８２内において、プリカーサガスとプラズマ化した酸素ガスとが反応して、反応生成物が生成されることを抑制することができる。また、プラズマからのイオンの引き込みは不要であるため、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力は下部電極ＬＥへ印加しないことが望ましい。
判定工程Ｓ５３は、成膜を開始してから所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過したか否かを判定する工程である。判定工程Ｓ５３において、所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過したと判定された場合、成膜工程Ｓ５０を終了し、エッチング工程Ｓ６０が行われる。判定工程Ｓ５３において、所定の吸着工程と反応工程の繰り返し回数が経過していないと判定された場合、吸着工程Ｓ５１へ戻り、吸着工程Ｓ５１及び反応工程Ｓ５２が行われる。なお、繰り返し回数は、成膜する膜の膜厚等に応じて予め定められる。
このように、成膜工程Ｓ５０では、予め定められた所定の繰り返し回数が経過するまで、吸着工程Ｓ５１と反応工程Ｓ５２とが繰り返し行われることにより、所望の膜厚のシリコン酸化膜が成膜される。
エッチング工程Ｓ６０は、第１のエッチング工程Ｓ６１と、第２のエッチング工程Ｓ６２とを含む。
第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のエッチングガスを供給することにより、レジストパターンの側壁にシリコン酸化膜を残存させ、レジストパターンの上面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程である。第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに第１のエッチングガスを供給し、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。第１のエッチングガスとしては、レジストパターンよりシリコン酸化膜がエッチングされやすいエッチングガスを用いることができ、例えばＣＦ４やＣ４Ｆ８などのフロロカーボンガス、ＣＨＦ３やＣＨ２Ｆ２などのハイドロフロロカーボンが挙げられる。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力を下部電極ＬＥに印加する。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜は、第２のエッチング工程Ｓ６２において、レジストパターンの幅が狭くなることを防止する役割を果たす。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜によって、レジストパターンの側壁に原子やプラズマイオンが衝突することを防止できるからである。
第１のエッチング工程Ｓ６１においては、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給される第１のエッチングガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的には第１のエッチングガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給される不活性ガスは、処理空間Ａに供給される第１のエッチングガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、排気空間Ｂに供給される不活性ガスが第１のエッチングガスの添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。
第２のエッチング工程Ｓ６２では、第２のエッチングガスを供給することにより、レジストパターンをエッチングマスクとしてエッチング対象膜をエッチングすることにより、エッチング対象膜のパターンを形成する工程である。第２のエッチング工程Ｓ６２では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに第２のエッチングガスを供給し、第２のガス供給部から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。第２のエッチングガスとしては、シリコン酸化膜よりレジストパターンがエッチングされやすいエッチングガスを用いることができ、例えばＯ２やＨ２／Ｎ２が挙げられる。これにより、エッチング対象膜をエッチングする際、シリコン酸化膜のエッチング速度が低くなるのに対し、レジストパターンのエッチング速度が高くなるので、レジストパターンに損傷が生じる。レジストパターンに損傷が生じると、レジスト材料とエッチングガスとが反応して有機物質のポリマーを生成する。例えば、このようなポリマーは炭素とフッ素とを含む物質であり得る。ポリマーが生成されると、レジストパターンの上部にポリマー膜が形成される。ポリマー膜は、その下部のレジストパターンにこれ以上損傷が生じることを防止する。
第２のエッチング工程Ｓ６２においては、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給される第２のエッチングガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的には第２のエッチングガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給される不活性ガスは、処理空間Ａに供給される第２のエッチングガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、排気空間Ｂに供給される不活性ガスが第２のエッチングガスの添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法における、エッチング特性及び成膜特性を確認した実施例について説明する。
〔実施例１〕
実施例１では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるシリコン含有反射防止膜（ＳｉＡＲＣ）にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部 Ｏ２／ＣＦ４＝５ｓｃｃｍ／５５ｓｃｃｍ
第２のガス供給部 Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源 ４００Ｗ、連続波
第２の高周波電源 ５０Ｗ、連続波
このとき、実施例１の比較のために、パージガスであるＡｒガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例１と同様のエッチング条件でＳｉＡＲＣにプラズマエッチングを行った（比較例１）。また、パージガスであるＡｒガスを供給することなく、他のエッチング条件を実施例１と同様の条件でＳｉＡＲＣにプラズマエッチングを行った（参考例１）。
〔比較例１〕
比較例１では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳｉＡＲＣにプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｏ２／ＣＦ４＝５ｓｃｃｍ／５５ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
処理空間Ａにガスを供給可能なガス供給部： Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源： ４００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： ５０Ｗ、連続波
〔参考例１〕
参考例１では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳｉＡＲＣにプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｏ２／ＣＦ４＝５ｓｃｃｍ／５５ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
第１の高周波電源： ４００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： ５０Ｗ、連続波
図５は、ＳｉＡＲＣのエッチングレートを示す図である。図５において、横軸はウエハの径方向の位置である（ｍｍ）を示し、０（ｍｍ）がウエハの中心である。また、縦軸はエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示す。また、図５中、実施例１のエッチングレートを特性線α、比較例１のエッチングレートを特性線β、参考例１のエッチングレートを特性線γで示している。
図５に示されるように、第２のガス供給部８０から排気空間ＢにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線α）、エッチングレートは１９．３ｎｍ／ｍｉｎ±８．３％であった。これに対し、処理空間ＡにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線β）、エッチングレートは１７．４ｎｍ／ｍｉｎ±８．４％であった。また、パージガスであるＡｒガスを供給しなかった場合（特性線γ）、エッチングレートは２０．１ｎｍ／ｍｉｎ±４．９％であった。
即ち、第２のガス供給部８０から排気空間ＢにパージガスであるＡｒガスを供給することで、パージガスであるＡｒガスを供給しない場合と略同程度のエッチングレートが得られた。これに対し、処理空間ＡにパージガスであるＡｒガスを供給した場合、パージガスであるＡｒガスを供給しない場合と比較して、エッチングレートが大きく低下した。
このように、実施例１では、参考例１と略同程度のエッチングレートが得られた。このことから、実施例１では、参考例１と略同一のエッチング特性が得られると考えられる。
〔実施例２〕
実施例２では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるスピンオンカーボン（ＳＯＣ）にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源： ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： １００Ｗ、連続波
このとき、実施例２の比較のために、パージガスであるＡｒガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例２と同様のエッチング条件でＳＯＣにプラズマエッチングを行った（比較例２）。また、パージガスであるＡｒガスを供給することなく、他のエッチング条件を実施例２と同様の条件でＳＯＣにプラズマエッチングを行った（参考例２）。
〔比較例２〕
比較例２では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳＯＣにプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
処理空間Ａにガスを供給可能なガス供給部： Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源： ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： １００Ｗ、連続波
〔参考例２〕
参考例２では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳＯＣにプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
第１の高周波電源： ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： １００Ｗ、連続波
図６は、ＳＯＣのエッチングレートを示す図である。図６において、横軸はウエハの径方向の位置（ｍｍ）を示し、０（ｍｍ）がウエハの中心である。また、縦軸はエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示す。また、図６中、実施例２のエッチングレートを特性線α、比較例２のエッチングレートを特性線β、参考例２のエッチングレートを特性線γで示している。
図６に示されるように、第２のガス供給部８０から排気空間ＢにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線α）、エッチングレートは６９．４ｎｍ／ｍｉｎ±１１．４％であった。これに対し、処理空間ＡにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線β）、エッチングレートは６５．７ｎｍ／ｍｉｎ±１０．５％であった。また、パージガスであるＡｒガスを供給しなかった場合（特性線γ）、エッチングレートは７１．２ｎｍ／ｍｉｎ±１１．２％であった。
即ち、第２のガス供給部８０から排気空間ＢにパージガスであるＡｒガスを供給することで、パージガスであるＡｒガスを供給しない場合と略同程度のエッチングレートが得られた。これに対し、処理空間ＡにパージガスであるＡｒガスを供給した場合、パージガスであるＡｒガスを供給しない場合と比較して、エッチングレートが大きく低下した。
このように、実施例２では、参考例２と略同程度のエッチングレートが得られたことから、Ａｒガスを供給することによるエッチング特性への影響は比較例２よりも小さいと考えられる。
〔実施例３〕
実施例３では、まず、図７に示されるように、シリコンウエハ１０１上に成膜されたエッチング対象膜であるＳＯＣ１０２の上に、ＳｉＡＲＣ層１０３及びレジストパターン１０４を形成した。そして、レジストパターン１０４をエッチングマスクとして、下記に示すエッチング条件により、ＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源： ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： １００Ｗ、連続波
このとき、実施例３の比較のために、パージガスであるＡｒガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例３と同様のエッチング条件でＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った（比較例３）。
〔比較例３〕
比較例３では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部： Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部： ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
処理空間Ａにガスを供給可能なガス供給部： Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源： ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： １００Ｗ、連続波
図８は、プラズマエッチング後のエッチング対象膜を示す図である。図８（ａ）はＡｒガスを第２のガス供給部から排気空間Ｂに供給した場合（実施例３）の結果を示し、図８（ｂ）はＡｒガスを処理空間Ａに供給した場合（比較例３）の結果を示している。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、左側の図（Ｃｅｎｔｅｒ）はウエハの中央部、右側の図（Ｅｄｇｅ）はウエハの端部、中央の図（Ｍｉｄｄｌｅ）はウエハの中央部と端部との間におけるエッチング対象膜を示している。



図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、ウエハのいずれの位置においても、Ａｒガスを第２のガス供給部から排気空間Ｂに供給することで（実施例３）、Ａｒガスを処理空間Ａに供給する場合（比較例３）と比較して、パターンのラフネスが改善した。
図９は、プラズマエッチング後のエッチング対象膜のＬＷＲ（Line Width Roughness）を示す図である。図９（ａ）は実施例３の結果を示し、図９（ｂ）は比較例３の結果を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）において、横軸はウエハの径方向の位置（ｍｍ）を示し、０（ｍｍ）がウエハの中心である。また、縦軸はＬＷＲ（ｎｍ）を示す。
図９（ａ）に示されるように、実施例３では、ＬＷＲは４．９ｎｍ±５．１％であった。これに対し、図９（ｂ）に示されるように、比較例３では、ＬＷＲは５．３ｎｍ±１３．０％であった。このように、実施例３では、比較例３よりもＬＷＲを改善することができた。
図１０は、プラズマエッチング後のエッチング対象膜のＬＥＲを示す図である。図１０（ａ）は実施例３の結果を示し、図１０（ｂ）は比較例３の結果を示す。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、横軸はウエハの径方向の位置（ｍｍ）を示し、０（ｍｍ）がウエハの中心である。また、縦軸はＬＥＲ（ｎｍ）を示す。
図１０（ａ）に示されるように、実施例３では、ＬＥＲは３．９ｎｍ±５．６％であった。これに対し、図１０（ｂ）に示されるように、比較例３では、ＬＥＲは４．１ｎｍ±８．５％であった。このように、実施例３では、比較例３よりもＬＥＲを改善することができた。
〔実施例４〕
実施例４では、下記に示す吸着工程と反応工程とを繰り返し行うことで、ウエハの表面シリコン酸化膜を成膜した。
（吸着工程）
第１のガス供給部： Ｎ２
第２のガス供給部： アミノシランガス
（反応工程）
第１のガス供給部： Ｏ２
第２のガス供給部： ガスの供給なし
第１の高周波電源： ３００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： ０Ｗ
このとき、参考例４として、プリカーサガスであるアミノシランガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例４と同様の成膜条件でウエハの表面にシリコン酸化膜を成膜した。
〔参考例４〕
参考例４では、下記に示す吸着工程と反応工程とを繰り返し行うことで、ウエハの表面にシリコン酸化膜を成膜した。
（吸着工程）
第１のガス供給部： アミノシランガス
第２のガス供給部： ガスの供給なし
（反応工程）
第１のガス供給部： Ｏ２
第２のガス供給部： ガスの供給なし
第１の高周波電源： ３００Ｗ、連続波
第２の高周波電源： ０Ｗ
図１１は、シリコン酸化膜の成膜量を示す図である。図１１において、横軸はウエハの径方向の位置（ｍｍ）を示し、０（ｍｍ）がウエハの中心である。また、縦軸は成膜量（ｎｍ）を示す。また、図１１中、実施例４において成膜したシリコン酸化膜の成膜量を特性線α、参考例４において成膜したシリコン酸化膜の成膜量を特性線γで示している。
図１１に示されるように、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにプリカーサガスであるアミノシランガスを供給した場合（特性線α）、成膜量は３．４ｎｍ±３．６％であった。これに対し、処理空間Ａにプリカーサガスであるアミノシランガスを供給した場合（特性線γ）、成膜量は３．５ｎｍ±２．７％であった。
即ち、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂにプリカーサガスであるアミノシランガスを供給することで、処理空間Ａにプリカーサガスであるアミノシランガスを供給する場合と略同様の成膜量が得られた。このことから、排気空間Ｂにプリカーサガスであるアミノシランガスを供給しても、ＡＬＤ法による成膜に影響はほとんどないと考えられる。
なお、上記の実施形態において、バッフル板４８は遮蔽部の一例である。排気装置５０は排気部の一例である。ウエハＷは基板の一例である。プロセスガスは第１のガスの一例であり、プリカーサガスは第２のガスの一例である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
上記の実施形態では、プラズマ処理装置として、容量結合型プラズマ装置を用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、本発明は、例えば誘導結合型プラズマ装置、マイクロ波プラズマ装置にも適用することができる。
上記の実施形態では、一枚のウエハごとに処理を行う枚葉式のプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、これに限定されず、本発明は、例えば複数枚のウエハを搭載して一括して処理を行うバッチ式のプラズマ処理装置にも適用することができる。
上記の実施形態では、基板として、半導体ウエハを用いる場合を例に挙げて説明したが、これに限定されず、本発明は、例えばＬＣＤガラス基板等の他の基板にも適用することができる。
１０ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
４０ 第１のガス供給部
４８ バッフル板
５０ 排気装置
６２ 第１の高周波電源
６４ 第２の高周波電源
８０ 第２のガス供給部
９０ 制御部
ＰＤ 載置台
Ａ 処理空間
Ｂ 排気空間
Ｗ ウエハ

Claims (7)

  1. 処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、基板を保持する載置台と、
    前記載置台と対向する位置から第１のガス及び第１のパージガスを供給可能な第１のガス供給部と、
    前記第１のガスをプラズマ化する高周波電源と、
    前記載置台の周囲を囲むように設けられ、プラズマ化された前記第１のガスを遮蔽する遮蔽部と、
    前記遮蔽部を介して前記処理容器内を排気する排気部と、
    前記遮蔽部と前記排気部との間の空間に第２のガスを供給可能な第２のガス供給部と、
    前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記基板に対して前記第２のガスを供給する場合、前記第１のガス供給部から前記第１のパージガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記第２のガスを供給するように、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御し、
    前記制御部は、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ １ 、前記第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ １ （ｘ）、前記第１のパージガスの供給流量をＱ １ 、前記処理容器内の圧力をＰ １ 、前記第１のパージガスに対する前記第２のガスの拡散係数をＤ １ としたとき、下記の数式（２）により算出されるペクレ数Ｐｅ １ が１より小さくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量及び第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ １ （ｘ）の少なくともいずれかを制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 前記制御部は、前記第１のガス供給部から前記第２のガス供給部までの間のガスの輸送が流れよりも拡散が支配的となるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量Ｑ１及び前記載置台と前記第１のガス供給部との間の距離の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、基板を保持する載置台と、
    前記載置台と対向する位置から第１のガスを供給可能な第１のガス供給部と、
    前記第１のガスをプラズマ化する高周波電源と、
    前記載置台の周囲を囲むように設けられ、プラズマ化された前記第１のガスを遮蔽する遮蔽部と、
    前記遮蔽部を介して前記処理容器内を排気する排気部と、
    前記遮蔽部と前記排気部との間の空間に第２のガス及び第２のパージガスを供給可能な第２のガス供給部と、
    前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、前記基板に対して前記第１のガスを供給する場合、前記第１のガス供給部から前記第１のガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記第２のパージガスを供給するように、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御し、
    前記制御部は、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ ２ 、前記第１のガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ ２ （ｘ）、前記第１のガスの供給流量をＱ ２ 、前記処理容器内の圧力をＰ ２ 、前記第１のガスに対する前記第２のパージガスの拡散係数をＤ ２ としたとき、下記の数式（３）により算出されるペクレ数Ｐｅ ２ が１より大きくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のガスの流量Ｑ ２ 及び第１のガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ ２ （ｘ）の少なくともいずれかを制御することを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 前記制御部は、前記第１のガス供給部から前記第２のガス供給部までの間のガスの輸送が拡散よりも流れが支配的となるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のガスの流量及び前記載置台と前記第１のガス供給部との間の距離の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第２のガスは、アミノシラン系ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 処理容器内において基板にガスを供給し所定の処理を行う処理空間と、前記処理空間と連通し前記処理空間の圧力よりも小さい圧力を有する排気空間と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
    第２のガス供給部から前記排気空間に第２のガスを供給し、第１のガス供給部から前記処理空間に第１のパージガスを供給することにより、前記基板の上に前記第２のガスを吸着させる吸着工程と、
    前記第１のガス供給部から前記処理空間に前記第２のガスと反応する第１のガスを供給することにより、前記第２のガスと前記第１のガスとの反応生成物を生成する反応工程と、
    前記第１のガス供給部から前記処理空間にエッチングガスを供給することにより、前記反応生成物の少なくとも一部をエッチングするエッチング工程と、
    を有し、
    前記吸着工程において、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ １ 、前記第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ １ （ｘ）、前記第１のパージガスの供給流量をＱ １ 、前記処理容器内の圧力をＰ １ 、前記第１のパージガスに対する前記第２のガスの拡散係数をＤ １ としたとき、下記の数式（２）により算出されるペクレ数Ｐｅ １ が１より小さくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量及び第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ １ （ｘ）の少なくともいずれかを調整することを特徴とするプラズマ処理方法。
  7. 処理容器内において基板にガスを供給し所定の処理を行う処理空間と、前記処理空間と連通し前記処理空間の圧力よりも小さい圧力を有する排気空間と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
    第２のガス供給部から前記排気空間に第２のガスを供給することにより、前記基板の上に前記第２のガスを吸着させる吸着工程と、
    第１のガス供給部から前記処理空間に前記第２のガスと反応する第１のガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記排気空間に第２のパージガスを供給することにより、前記第２のガスと前記第１のガスとの反応生成物を生成する反応工程と、
    前記第１のガス供給部から前記処理空間にエッチングガスを供給することにより、前記反応生成物の少なくとも一部をエッチングするエッチング工程と、
    を有し、
    前記反応工程において、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ ２ 、前記第１のガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ ２ （ｘ）、前記第１のガスの供給流量をＱ ２ 、前記処理容器内の圧力をＰ ２ 、前記第１のガスに対する前記第２のパージガスの拡散係数をＤ ２ としたとき、下記の数式（３）により算出されるペクレ数Ｐｅ ２ が１より大きくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のガスの流量Ｑ ２ 及び第１のガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ ２ （ｘ）の少なくともいずれかを調整することを特徴とするプラズマ処理方法。
JP2016237635A 2016-12-07 2016-12-07 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Active JP6804280B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237635A JP6804280B2 (ja) 2016-12-07 2016-12-07 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR1020170158211A KR102418243B1 (ko) 2016-12-07 2017-11-24 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
TW106142472A TWI766907B (zh) 2016-12-07 2017-12-05 電漿處理裝置及電漿處理方法
US15/831,564 US10832891B2 (en) 2016-12-07 2017-12-05 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN201711285454.8A CN108172493B (zh) 2016-12-07 2017-12-07 等离子体处理装置和等离子体处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016237635A JP6804280B2 (ja) 2016-12-07 2016-12-07 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2018093139A JP2018093139A (ja) 2018-06-14
JP2018093139A5 JP2018093139A5 (ja) 2018-07-26
JP6804280B2 true JP6804280B2 (ja) 2020-12-23

Family

ID=62243753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016237635A Active JP6804280B2 (ja) 2016-12-07 2016-12-07 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10832891B2 (ja)
JP (1) JP6804280B2 (ja)
KR (1) KR102418243B1 (ja)
CN (1) CN108172493B (ja)
TW (1) TWI766907B (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6811202B2 (ja) * 2018-04-17 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 エッチングする方法及びプラズマ処理装置
JP7178918B2 (ja) * 2019-01-30 2022-11-28 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法、プラズマ処理装置、及び処理システム
CN110867365B (zh) * 2019-11-04 2022-05-27 北京北方华创微电子装备有限公司 等离子体系统
CN113357113B (zh) * 2021-07-02 2022-08-26 兰州空间技术物理研究所 一种空间电推力器供气绝缘一体化结构

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2748886B2 (ja) * 1995-03-31 1998-05-13 日本電気株式会社 プラズマ処理装置
JP2872637B2 (ja) * 1995-07-10 1999-03-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド マイクロ波プラズマベースアプリケータ
KR100733237B1 (ko) * 1999-10-13 2007-06-27 동경 엘렉트론 주식회사 처리 장치
JP3837365B2 (ja) * 2002-06-19 2006-10-25 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 高密度プラズマ処理装置
KR100480610B1 (ko) 2002-08-09 2005-03-31 삼성전자주식회사 실리콘 산화막을 이용한 미세 패턴 형성방법
JP4280603B2 (ja) * 2003-11-04 2009-06-17 キヤノン株式会社 処理方法
US8097133B2 (en) * 2005-07-19 2012-01-17 Applied Materials, Inc. Evacuable magnetron chamber
KR101061945B1 (ko) * 2005-11-24 2011-09-05 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 액 처리 방법, 액 처리 장치 및 이를 행하는 제어프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체
US20070264427A1 (en) * 2005-12-21 2007-11-15 Asm Japan K.K. Thin film formation by atomic layer growth and chemical vapor deposition
US7691755B2 (en) * 2007-05-15 2010-04-06 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation with highly uniform chamber seasoning process for a toroidal source reactor
KR101011490B1 (ko) 2007-06-08 2011-01-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 패터닝 방법
JP5347294B2 (ja) * 2007-09-12 2013-11-20 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP2010186891A (ja) * 2009-02-12 2010-08-26 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置、プラズマ処理装置のメンテナンス方法及びプラズマ処理装置の組み立て方法
JP4733214B1 (ja) * 2010-04-02 2011-07-27 東京エレクトロン株式会社 マスクパターンの形成方法及び半導体装置の製造方法
US9695510B2 (en) * 2011-04-21 2017-07-04 Kurt J. Lesker Company Atomic layer deposition apparatus and process
JP2013069602A (ja) 2011-09-26 2013-04-18 Tokyo Electron Ltd マイクロ波処理装置および被処理体の処理方法
US9048178B2 (en) * 2011-09-27 2015-06-02 Tokyo Electron Limited Plasma etching method and semiconductor device manufacturing method
JP6063264B2 (ja) * 2012-09-13 2017-01-18 東京エレクトロン株式会社 被処理基体を処理する方法、及びプラズマ処理装置
JP6410622B2 (ja) * 2014-03-11 2018-10-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び成膜方法
JP6499835B2 (ja) * 2014-07-24 2019-04-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP6559430B2 (ja) * 2015-01-30 2019-08-14 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
JP6586328B2 (ja) * 2015-09-04 2019-10-02 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
JP6695705B2 (ja) * 2016-02-17 2020-05-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180065901A (ko) 2018-06-18
KR102418243B1 (ko) 2022-07-07
US10832891B2 (en) 2020-11-10
CN108172493B (zh) 2020-06-26
US20180158650A1 (en) 2018-06-07
JP2018093139A (ja) 2018-06-14
TWI766907B (zh) 2022-06-11
TW201832266A (zh) 2018-09-01
CN108172493A (zh) 2018-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6568822B2 (ja) エッチング方法
US9859126B2 (en) Method for processing target object
US11658036B2 (en) Apparatus for processing substrate
KR102309936B1 (ko) 피처리체를 처리하는 방법
US9607811B2 (en) Workpiece processing method
US9735027B2 (en) Method for etching organic film
JP2020017698A (ja) 成膜方法及び成膜装置
KR102626138B1 (ko) 피처리체의 처리 방법
JP6804280B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101858324B1 (ko) 플라즈마 에칭 방법
US10559472B2 (en) Workpiece processing method
KR20170000340A (ko) 에칭 방법
KR20190026844A (ko) 피처리체를 처리하는 방법
KR20180124754A (ko) 에칭 방법
JP2019009403A (ja) プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
JP7045428B2 (ja) 被処理体を処理する方法
US20230114104A1 (en) Dynamic processing chamber baffle
JP2023067443A (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180521

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190607

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200324

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201104

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6804280

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250