JP6811202B2 - エッチングする方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、エッチングする方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
電子デバイスの製造においては、基板に対してプラズマエッチングが適用される。プラズマエッチングでは、基板はプラズマ処理装置のチャンバ内に配置される。そして、チャンバ内で処理ガスからプラズマが生成される。基板は、プラズマからのイオン又はラジカルといった化学種により、エッチングされる。
下記の特許文献１には、一種のプラズマエッチングが記載されている。同文献に記載されたプラズマエッチングは、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜を選択的にエッチングする。同文献に記載されたプラズマエッチングでは、ＣＨ３ＦガスとＯ２ガスの混合ガスが用いられている。
特開２００３−２２９４１８号公報
プラズマエッチングにおいては、基板の第１領域を第２領域に対して選択的にエッチングすることが求められている。そして、第２領域に対する第１領域のエッチングの選択性を高めることが求められている。
第１の態様において、基板の第１領域を、第１領域の材料とは異なる材料から形成された基板の第２領域に対して選択的にエッチングする方法が提供される。この方法は、（ｉ）基板上に堆積膜を形成する工程であり、堆積膜は第１のガスから生成されたプラズマに含まれる化学種から形成される、該工程と、（ｉｉ）その上に堆積膜が形成された基板に、前駆体ガスを供給する工程であり、前駆体ガスに含まれる前駆体から基板上に吸着膜が形成される、該工程と、（ｉｉｉ）その上に堆積膜及び吸着膜が形成された基板に第２のガスから生成されたプラズマからのイオンを供給して第１領域の材料と堆積膜に含まれる化学種とを反応させることにより、第１領域をエッチングする工程と、を含む。吸着膜は、第１領域をエッチングする工程における第２領域のエッチングレートを減少させる。
第１の態様に係る方法では、第２のガスから生成されたプラズマからのイオンによって、堆積膜に含まれる化学種と第１領域の材料との反応が促進される。その結果、第１領域がエッチングされる。また、第１領域をエッチングする工程における第２領域のエッチングレートを減少させるために、吸着膜が基板上に形成される。したがって、第１の態様に係る方法によれば、第２領域に対する第１領域のエッチングの選択性が高められる。
一実施形態において、吸着膜は、第２領域をエッチングする堆積膜中の化学種の量を減少させてもよい。
一実施形態において、堆積膜は、炭素、水素、及びフッ素を含んでいてもよい。
一実施形態において、第１のガスは、ハイドロフルオロカーボンガスを含んでいてもよい。一実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ３Ｆガスを含んでいてもよい。
一実施形態において、第１領域は、窒化シリコンから形成されていてもよい。
一実施形態において、吸着膜は、第２領域をエッチングする堆積膜中のフッ素の量を減少させてもよい。一実施形態において、第２領域は、シリコンを含んでいてもよい。一実施形態において、吸着膜は、シリコンを含んでいてもよい。一実施形態において、前駆体ガスは、シリコン含有ガスであってもよい。
第２の態様においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、支持台、ガス供給部、プラズマ生成部、及び制御部を備える。支持台は、チャンバの内部空間の中で基板を支持するように構成されている。ガス供給部は、内部空間にガスを供給するように構成されている。プラズマ生成部は、内部空間の中のガスを励起させてプラズマを生成するように構成されている。制御部は、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御するように構成されている。
第２の態様のプラズマ処理装置において、制御部は、基板が支持台上に載置された状態で、内部空間の中で第１のガスからプラズマを生成するよう、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。基板は、第１領域及び第２領域を含む。第２領域は、第１領域の材料とは異なる材料から形成されている。基板上には、第１のガスから生成されたプラズマに含まれる化学種から堆積膜が形成される。制御部は、その上に堆積膜が形成された基板が支持台上に載置された状態で、基板に前駆体ガスを供給するよう、ガス供給部を制御する。基板上には、前駆体ガスに含まれる前駆体から吸着膜が形成される。制御部は、その上に堆積膜及び吸着膜が形成された基板が支持台上に載置された状態で、内部空間の中で第２のガスからプラズマを生成するよう、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。第２のガスから生成されたプラズマからのイオンが基板に供給される。第１領域の材料と堆積膜に含まれる化学種とが反応して、第１領域がエッチングされる。吸着膜は、第１領域のエッチング中の第２領域のエッチングレートを減少させる。
第３の態様においては、基板の第１領域を、基板の第２領域に対して選択的にエッチングする方法が提供される。この方法は、（ｉ）基板上に堆積膜を形成する工程と、（ｉｉ）その上に堆積膜が形成された基板上に吸着膜を形成する工程であり、該吸着膜は単分子の吸着膜である、該工程と、（ｉｉｉ）その上に堆積膜及び吸着膜が形成された基板にプラズマからのイオンを供給して第１領域の材料と堆積膜に含まれる化学種とを反応させることにより、第１領域をエッチングする工程と、を含む。吸着膜は、第１領域をエッチングする工程における第２領域のエッチングレートを減少させる。
第３の態様に係る方法では、プラズマからのイオンによって、堆積膜に含まれる化学種と第１領域の材料との反応が促進される。その結果、第１領域がエッチングされる。また、第１領域をエッチングする工程における第２領域のエッチングレートを減少させるために、吸着膜が基板上に形成される。したがって、第３の態様に係る方法によれば、第２領域に対する第１領域のエッチングの選択性が高められる。
一実施形態において、基板には開口が形成されていてもよい。第１領域は、開口を画成する底部である。第２領域は、開口を画成する側部である。
一実施形態において、基板は第１領域及び第２領域を有する膜を含んでいてもよい。開口は当該膜に形成されていてもよい。一実施形態において、膜は、シリコン酸化膜又はＳｉＯＣＨ膜であってもよい。
一実施形態において、堆積膜は、炭素及びフッ素を含んでいてもよい。吸着膜は、堆積膜のフッ素の量を減少させてもよい。この実施形態では、堆積膜中のフッ素が吸着膜の化学種と反応して、除去される。その結果、堆積膜から保護膜が形成される。この保護膜の炭素含有率は、比較的高い。したがって、保護膜により、第１領域のエッチング中に、第２領域、即ち側部のエッチングが抑制される。
第４の態様においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、支持台、ガス供給部、プラズマ生成部、及び制御部を備える。支持台は、チャンバの内部空間の中で基板を支持するように構成されている。ガス供給部は、内部空間にガスを供給するように構成されている。プラズマ生成部は、内部空間の中のガスを励起させてプラズマを生成するように構成されている。制御部は、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御するように構成されている。
第４の態様のプラズマ処理装置において、制御部は、基板が支持台上に載置された状態で、基板上に堆積膜を形成するよう、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。基板は、第１領域及び第２領域を有する。制御部は、その上に堆積膜が形成された基板が支持台上に載置された状態で、基板上に単分子の吸着膜を形成するよう、ガス供給部を制御する。制御部は、その上に堆積膜及び吸着膜が形成された基板が支持台上に載置された状態で、内部空間の中でプラズマを生成するよう、ガス供給部及びプラズマ生成部を制御する。プラズマからのイオンが基板に供給され、第１領域の材料と堆積膜に含まれる化学種とが反応して、第１領域がエッチングされる。吸着膜は、第１領域のエッチング中の第２領域のエッチングレートを減少させる。
以上説明したように、第２領域に対する第１領域のエッチングの選択性を高めることが可能となる。
一実施形態に係るエッチングする方法を示す流れ図である。 図２の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図であり、図２の（ｂ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図２の（ｃ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ２を説明するための図である。 図３は、種々の実施形態に係るエッチングする方法において用いることが可能の一例のプラズマ処理装置を示す図である。 図４の（ａ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ３を説明するための図であり、図４の（ｂ）は、図１に示す方法の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図１に示す方法に関連する一例のタイミングチャートである。 図１に示す方法に関連する別の例のタイミングチャートである。 図７の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る別の例の基板の一部拡大断面図であり、図７の（ｂ）は、工程ＳＴ１の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図である。 図８の（ａ）は、工程ＳＴ２の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図であり、図８の（ｂ）は、工程ＳＴ３を説明する為の図である。 図９の（ａ）は、工程ＳＴ３の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図であり、図９の（ｂ）は、図１に示す方法の終了後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図である。 図１０の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１０の（ｂ）は、工程ＳＴ１の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図である。 図１１の（ａ）は、工程ＳＴ２の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１１の（ｂ）は、工程ＳＴ３を説明する為の図である。 図１２の（ａ）は、工程ＳＴ３の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１２の（ｂ）は、図１に示す方法の終了後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図である。 第１実験及び第１比較実験の結果を示すグラフである。 第２実験及び第２比較実験の結果を示すグラフである。
以下、図面を参照して種々の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、一実施形態に係るエッチングする方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、基板の第１領域を、当該基板の第２領域に対して選択的にエッチングするために実行される。
図２の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図である。図２の（ａ）に示す基板Ｗ１は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を含んでいる。第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２は、下地領域ＵＲ上に設けられていてもよい。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の材料とは異なる材料から形成されていてもよい。一例において、第１領域Ｒ１は、窒化シリコンから形成されており、第２領域Ｒ２は別のシリコン材料から形成されている。第２領域Ｒ２は、例えば、シリコン、多結晶シリコン、又は酸化シリコンから形成されている。
方法ＭＴでは、基板の第１領域のエッチングのために、プラズマ処理装置が用いられる。図３は、種々の実施形態に係るエッチングする方法において用いることが可能の一例のプラズマ処理装置を示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型プラズマエッチング装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。
チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐腐食性を有する膜が施されている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、支持台１４を支持している。支持台１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。支持台１４は、内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。
支持台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。支持台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面の上には、基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極を有する。静電チャック２０の本体は、誘電体から形成されている。静電チャック２０の電極は、膜状の電極であり、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
下部電極１８の周縁部上には、基板Ｗのエッジを囲むように、フォーカスリングＦＲが配置される。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内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、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。
下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。
プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２４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Ｈｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、支持台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。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４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して、ガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部ＧＳを構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。
プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を更に備えている。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して上部電極３０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（上部電極３０側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、下部電極１８に接続されていてもよい。
第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力は基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８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１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波を用いずに、第２の高周波を用いて、即ち、単一の高周波のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の高周波の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。この場合には、プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えていなくてもよい。
プラズマ処理装置１においてプラズマが生成される場合には、ガスが、ガス供給部ＧＳから内部空間１０ｓに供給される。また、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給されることにより、上部電極３０と下部電極１８との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界によって、ガスが励起される。その結果、プラズマが生成される。このプラズマ処理装置１では、第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４、上部電極３０、並びに下部電極１８がプラズマ生成部を構成している。
プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１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８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１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８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、方法ＭＴがプラズマ処理装置１で実行される。
再び図１を参照する。以下、プラズマ処理装置１が用いられて、基板Ｗ１の第１領域Ｒ１がエッチングされる場合を例として、方法ＭＴについて説明する。以下の説明では、図１に加えて、図２の（ｂ）、図２の（ｃ）、図４の（ａ）、図４の（ｂ）、図５、及び図６を参照する。図２の（ｂ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図２の（ｃ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ２を説明するための図である。図４の（ａ）は、図１に示す方法の工程ＳＴ３を説明するための図であり、図４の（ｂ）は、図１に示す方法の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。図５は、図１に示す方法に関連する一例のタイミングチャートである。図６は、図１に示す方法に関連する別の例のタイミングチャートである。図５及び図６のタイミングチャートにおいて、横軸は時間を表している。図５及び図６のタイミングチャートにおいて、縦軸は、チャンバ１０内の圧力、第１の高周波電力のレベル（電力レベル）、第２の高周波電力のレベル（電力レベル）、不活性ガスの流量、第１のガスの流量、及び前駆体ガスの流量を表している。
図１に示す方法ＭＴは、基板Ｗ１が支持台１４上に載置された状態で実行される。方法ＭＴの工程ＳＴ１では、基板Ｗ１上に堆積膜ＤＦが形成される。堆積膜ＤＦは、後述する工程ＳＴ３において第１領域Ｒ１の材料と反応して第１領域Ｒ１をエッチングする化学種を含む。工程ＳＴ１では、基板Ｗ１上に堆積膜ＤＦを形成するよう、ガス供給部ＧＳ及びプラズマ生成部が制御される。
一実施形態における工程ＳＴ１では、基板Ｗ１上に堆積膜ＤＦを形成するために、内部空間１０ｓの中で、第１のガスからプラズマが生成される。工程ＳＴ１では、第１のガスを内部空間１０ｓに供給するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ１では、更に不活性ガスを内部空間１０ｓに供給するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御されてもよい。工程ＳＴ１では、チャンバ１０内の圧力（内部空間１０ｓにおける圧力）が、指定された圧力に設定されるよう、排気装置５０が制御される。内部空間１０ｓにおける圧力は、例えば、１０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ）〜１００ｍＴｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）の範囲内の圧力、或いは、２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６６６Ｐａ）の範囲内の圧力である。
工程ＳＴ１では、第１のガスを励起するために第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２が制御部８０によって制御される。第１の高周波電力の周波数は、例えば６０ＭＨｚである。第１の高周波電力の電力レベルは、基板の直径が３００ｍｍである場合には、例えば、５０Ｗ〜３００Ｗの範囲内の電力レベル、或いは、５０Ｗ〜１５０Ｗの範囲内の電力レベルである。工程ＳＴ１では、制御部８０によって第２の高周波電源６４が制御されて、第２の高周波電力が更に供給されてもよい。第２の高周波電力の周波数は例えば４０ＭＨｚである。第２の高周波電力の電力レベルは、イオンが基板Ｗ１に高いエネルギーで衝突することにより堆積膜ＤＦの形成が妨げられることを防止するために、低いレベルに設定される。第２の高周波電力の電力レベルは、基板の直径が３００ｍｍである場合には、例えば、０Ｗ〜２５０Ｗの範囲内の電力レベル、或いは、０Ｗ〜１５０Ｗの範囲内の電力レベルである。工程ＳＴ１の処理時間は、例えば、２秒〜２０秒の範囲内の処理時間、或いは、３秒〜１０秒の範囲内の処理時間である。
図５に示すように、工程ＳＴ１の実行前に、工程ＳＴａが実行されてもよい。工程ＳＴａでは、プラズマを生成せずに、第１のガス及び不活性ガスが内部空間１０ｓに供給される。即ち、工程ＳＴａでは、第１の高周波電力及び第２の高周波電力は供給されない。工程ＳＴ１は、工程ＳＴａが所定時間実行された後に実行される。或いは、図６に示すように、工程ＳＴａは実行されなくてもよい。方法ＭＴにおいて工程ＳＴａが実行されない場合には、方法ＭＴのスループットが向上される。
工程ＳＴ１では、第１のガスが励起されて、内部空間１０ｓの中で、第１のガスからプラズマＰ１が生成される。工程ＳＴ１では、図２の（ｂ）に示すように、プラズマＰ１からの化学種が基板Ｗ１の表面上に堆積する。その結果、堆積膜ＤＦが基板Ｗ１の表面上に形成される。工程ＳＴ１では、堆積膜ＤＦが形成されるだけではなく、プラズマＰ１からの化学種によって第１領域Ｒ１のエッチングが生じてもよい。
一実施形態において、第１領域Ｒ１は、窒化シリコンから形成されている。第１領域Ｒ１を後述の工程ＳＴ３でエッチングするために、一実施形態において、堆積膜ＤＦは、炭素、水素、及びフッ素を含んでいる。工程ＳＴ１において炭素、水素、及びフッ素を含む堆積膜ＤＦを形成するために、一実施形態において、第１のガスは、ハイドロフルオロカーボンガスを含み得る。ハイドロフルオロカーボンガスは、例えば、ＣＨ３Ｆガスである。
続く工程ＳＴ２では、堆積膜ＤＦがその上に形成された基板Ｗ１上に、吸着膜ＡＦが形成される。吸着膜ＡＦは、単分子の膜であり得る。工程ＳＴ２では、吸着膜ＡＦを形成するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。
一実施形態における工程ＳＴ２では、前駆体ガスが、その上に堆積膜ＤＦが形成された基板Ｗ１に供給される。工程ＳＴ２では、前駆体ガスを内部空間１０ｓに供給するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ２では、更に不活性ガスを内部空間１０ｓに供給するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御されてもよい。図５及び図６において破線で示すように、工程ＳＴ２における不活性ガスの流量は、工程ＳＴ１における不活性ガスの流量と同一であってもよい。或いは、図５及び図６において実線で示すように、工程ＳＴ２における不活性ガスの流量は、工程ＳＴ１における不活性ガスの流量よりも多くてもよい。
工程ＳＴ２では、チャンバ１０内の圧力（内部空間１０ｓにおける圧力）が、指定された圧力に設定されるよう、排気装置５０が制御される。工程ＳＴ２における内部空間１０ｓの中の圧力は、工程ＳＴ１における内部空間１０ｓの中の圧力よりも高くてもよい。工程ＳＴ２における内部空間１０ｓの中の圧力が高い場合には、前駆体ガスが短時間で基板Ｗ１の表面の全体に吸着する。工程ＳＴ２では、プラズマは生成されない。即ち、工程ＳＴ２では、第１の高周波電力及び第２の高周波電力は供給されない。
工程ＳＴ２では、前駆体ガスに含まれる前駆体から、図２の（ｃ）に示すように、吸着膜ＡＦが基板Ｗ１上に形成される。吸着膜ＡＦは、後述する工程ＳＴ３における第２領域Ｒ２のエッチングレートを減少させる。一実施形態では、吸着膜ＡＦは、第２領域Ｒ２をエッチングする堆積膜ＤＦ中の化学種の量を減少させる。一実施形態において、吸着膜ＡＦは、第２領域Ｒ２をエッチングする堆積膜ＤＦ中のフッ素の量を減少させてもよい。一実施形態において、第２領域Ｒ２は、シリコンを含んでいてもよい。例えば、第２領域Ｒ２は、シリコン、多結晶シリコン、又は酸化シリコンから形成されている。この場合に、前駆体ガスは、シリコン含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、例えばアミノシランガスである。
図５及び図６に示すように、工程ＳＴ２の実行後には、工程ＳＴｂが実行され得る。工程ＳＴｂでは、プラズマを生成せずに、内部空間１０ｓのパージが行われる。工程ＳＴｂでは、第１の高周波電力及び第２の高周波電力は供給されない。工程ＳＴｂでは、内部空間１０ｓの中の前駆体ガスが排気される。工程ＳＴｂでは、不活性ガスが内部空間１０ｓに供給されてもよい。
続く工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１がエッチングされる。工程ＳＴ３では、その上に堆積膜ＤＦ及び吸着膜ＡＦが形成された基板Ｗ１に第２のガスから生成されたプラズマＰ２からのイオンが供給される。第２のガスは、不活性ガスを含む。一実施形態において、第２のガスは、不活性ガスのみを含む。不活性ガスは、希ガスであり得る。希ガスは、例えばＡｒガスであるが、限定されるものではない。工程ＳＴ３では、プラズマＰ２からのイオンから与えられるエネルギーにより、第１領域Ｒ１の材料と堆積膜ＤＦに含まれる化学種との反応が生じる。この反応により生成される反応生成物が、基板Ｗ１から除去される。その結果、図４の（ａ）に示すように、第１領域Ｒ１がエッチングされる。
工程ＳＴ３では、第２領域Ｒ２上の堆積膜ＤＦ内の化学種と吸着膜ＡＦの化学種とが反応して、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。一例では、第２領域Ｒ２上の堆積膜ＤＦ内のフッ素が、吸着膜ＡＦのシリコンと反応して、堆積膜ＤＦから除去される。その結果、堆積膜ＤＦ内のフッ素の量が減少して、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。
工程ＳＴ３では、第２のガスを内部空間１０ｓに供給するよう、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。図５及び図６に示すように、工程ＳＴ３における不活性ガスの流量は、工程ＳＴ２における不活性ガスの流量と同一であってもよく、工程ＳＴ２における不活性ガスの流量よりも少なくてもよい。工程ＳＴ３では、チャンバ１０内の圧力（内部空間１０ｓにおける圧力）が、指定された圧力に設定されるよう、排気装置５０が制御される。
工程ＳＴ３では、第２のガスを励起するために第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２が制御部８０によって制御される。第１の高周波電力の周波数は、例えば６０ＭＨｚである。工程ＳＴ３における第１の高周波電力の電力レベルは、工程ＳＴ１における第１の高周波電力の電力レベルと同一であってもよく、異なっていてもよい。工程ＳＴ３では、制御部８０によって第２の高周波電源６４が制御されて、第２の高周波電力が更に供給される。第２の高周波電力の周波数は例えば４０ＭＨｚである。工程ＳＴ３における第２の高周波電力の電力レベルは、任意のレベルであり得る。一実施形態において、工程ＳＴ３における第２の高周波電力の電力レベルは、工程ＳＴ１における第２の高周波電力の電力レベルよりも大きい。
図５に示すように、工程ＳＴｂの実行後、工程ＳＴ３の実行前に、工程ＳＴｃが実行されてもよい。工程ＳＴｃでは、不活性ガスの流量が、工程ＳＴ３と同一の不活性ガスの流量に設定される。工程ＳＴｃは、所定時間、実行される。
続く工程ＳＴ４では、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ３を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に、満たされていると判定される。工程ＳＴ４において停止条件が満たされていないと判定される場合には、シーケンスが再び実行される。一方、工程ＳＴ４において停止条件が満たされていると判定される場合には、方法ＭＴは終了する。方法ＭＴの終了後には、図４の（ｂ）に示すように、例えば下地領域ＵＲが露出するように、第１領域Ｒ１がエッチングされる。
上述した方法ＭＴでは、第２のガスから生成されたプラズマからのイオンによって、堆積膜ＤＦに含まれる化学種と第１領域Ｒ１の材料との反応が促進される。その結果、第１領域Ｒ１がエッチングされる。また、工程ＳＴ３における第２領域Ｒ２のエッチングレートを減少させるために、吸着膜ＡＦが基板Ｗ１上に形成される。したがって、第２領域にＲ２対する第１領域Ｒ１のエッチングの選択性が高められる。
一実施形態においては、堆積膜ＤＦは、炭素、フッ素、及び水素を含み、第１領域Ｒ１は窒化シリコンから形成されており、第２領域Ｒ２は他のシリコン材料から形成されている。吸着膜ＡＦは、シリコンを含む。吸着膜ＡＦのシリコンは、堆積膜ＤＦのフッ素と結合して、第２領域Ｒ２をエッチングし得る化学種の量を減少させる。したがって、工程ＳＴ３において、第２領域Ｒ２のエッチングレートが低下し、第２領域Ｒ２に対して第１領域Ｒ１が選択的にエッチングされる。
以下、図２の（ａ）に示した基板Ｗ１とは別の基板に方法ＭＴが適用される幾つかの例について説明する。以下、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、図８の（ａ）、図８の（ｂ）、図９の（ａ）、及び図９の（ｂ）を参照する。図７の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る別の例の基板の一部拡大断面図であり、図７の（ｂ）は、工程ＳＴ１の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図である。図８の（ａ）は、工程ＳＴ２の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図であり、図８の（ｂ）は、工程ＳＴ３を説明する為の図である。図９の（ａ）は、工程ＳＴ３の実行後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図であり、図９の（ｂ）は、図１に示す方法の終了後の状態における別の例の基板の一部拡大断面図である。以下、プラズマ処理装置１が用いられて、図７の（ａ）に示す基板Ｗ２が処理される場合を例として、方法ＭＴについて説明する。なお、以下では、基板Ｗ２に対して適用される方法ＭＴに関して、基板Ｗ１に対して適用される方法ＭＴと異なる点を主として説明する。
図７の（ａ）に示すように、基板Ｗ２は、下地領域ＵＲ２、膜ＥＦ２、中間層ＩＭＬ２、及びマスクＭＫ２を有する。膜ＥＦ２は、下地領域ＵＲ２上に設けられている。中間層ＩＭＬ２は、膜ＥＦ２上に設けられている。マスクＭＫ２は、中間層ＩＭＬ２上に設けられている。マスクＭＫ２及び中間層ＩＭＬ２は、膜ＥＦ２に転写されるパターンを提供している。即ち、マスクＭＫ２及び中間層ＩＭＬ２は、一以上の開口ＯＰを提供している。マスクＭＫ２は、例えば金属から形成されている。一例において、マスクＭＫ２は、ＴｉＮ膜から形成されている。一例において、中間層ＩＭＬ２は、ＴＥＯＳ膜及びＳｉＯＣ膜を含む多層膜から形成されている。膜ＥＦ２は、低誘電率膜である。一例において、膜ＥＦ２は、ＳｉＯＣＨ膜である。
工程ＳＴ１では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ１と同様に、堆積膜ＤＦが、図７の（ｂ）に示すように、基板Ｗ２上に形成される。なお、図７の（ｂ）には、膜ＥＦ２のエッチングが進行した結果、開口ＯＰの底が膜ＥＦ２の上面と下面との間に位置する状態が示されている。
膜ＥＦ２がＳｉＯＣＨ膜である一例においては、堆積膜ＤＦは、炭素及びフッ素を含む。膜ＥＦ２がＳｉＯＣＨ膜である一例においては、第１のガスは、例えばフルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスとしては、Ｃ４Ｆ８ガスが例示される。工程ＳＴ１では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ１と同様に、第１のガスからプラズマが生成されてもよい。工程ＳＴ１では、第１のガスから生成されたプラズマからの化学種が、基板Ｗ２上に堆積して、堆積膜ＤＦを形成する。工程ＳＴ１では、第１のガスから生成されたプラズマからの化学種によって開口ＯＰの底で膜ＥＦ２のエッチングが生じてもよい。
工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、吸着膜ＡＦが、その上に堆積膜ＤＦが形成された基板Ｗ２上に、図８の（ａ）に示すように形成される。工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、前駆体ガスが内部空間１０ｓに供給される。工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、内部空間１０ｓの中でプラズマは生成されない。前駆体ガスは、工程ＳＴ３において膜ＥＦ２をエッチングする堆積膜ＤＦ中の化学種の量を減少させる。吸着膜ＡＦは、堆積膜ＤＦ中のフッ素の量を減少させてもよい。前駆体ガスは、シリコン含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、例えばアミノシランガスである。
工程ＳＴ３では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ３と同様に、膜ＥＦ２内の第１領域Ｒ１がエッチグされる。第１領域Ｒ１は、開口ＯＰを画成する底部である。工程ＳＴ３では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ３と同様に、その上に堆積膜ＤＦ及び吸着膜ＡＦが形成された基板Ｗ２に、第２のガスから生成されたプラズマからのイオンが、図８の（ｂ）に示すように、供給される。なお、図８の（ｂ）において、円形の図形は、イオンを表している。
工程ＳＴ３では、堆積膜ＤＦ内の化学種と吸着膜ＡＦの化学種とが反応して、図９の（ａ）に示すように、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。一例では、堆積膜ＤＦ内のフッ素が、吸着膜ＡＦのシリコンと反応して、堆積膜ＤＦから除去される。その結果、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。
保護膜ＤＦＭにおけるフッ素の量は、堆積膜ＤＦにおけるフッ素の量よりも少ない。また、保護膜ＤＦＭの炭素含有率は、比較的高い。したがって、工程ＳＴ３における第２領域Ｒ２のエッチングレートが低下する。第２領域Ｒ２は、膜ＥＦ２の一部であり、開口ＯＰを画成する側部である。
一方、工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１の材料と堆積膜ＤＦ（又は保護膜ＤＦＭ）に含まれる化学種との反応が生じる。第１領域Ｒ１は、膜ＥＦ２の一部であり、開口ＯＰを画成する側部である。工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１の材料と堆積膜ＤＦに含まれる化学種との反応により生成される反応生成物が、基板Ｗ２から除去される。その結果、図９の（ａ）に示すように、第１領域Ｒ１がエッチングされる。第２領域Ｒ２は保護膜ＤＦＭによって保護されるが第１領域Ｒ１はエッチングされるのは、第２領域Ｒ２に対するイオンフラックスよりも、第１領域Ｒ１に対するイオンフラックスは大きいからである。
かかる工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及びＳＴ３を含むシーケンスが所定回数実行されることにより、開口ＯＰが、図９の（ｂ）に示すように形成される。図９の（ｂ）では、開口ＯＰは、下地領域ＵＲの表面まで延びている。
以下、図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、図１１の（ａ）、図１１の（ｂ）、図１２の（ａ）、及び図１２の（ｂ）を参照する。図１０の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１０の（ｂ）は、工程ＳＴ１の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図である。図１１の（ａ）は、工程ＳＴ２の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１１の（ｂ）は、工程ＳＴ３を説明する為の図である。図１２の（ａ）は、工程ＳＴ３の実行後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図であり、図１２の（ｂ）は、図１に示す方法の終了後の状態における更に別の例の基板の一部拡大断面図である。以下、プラズマ処理装置１が用いられて、図１０の（ａ）に示す基板Ｗ３が処理される場合を例として、方法ＭＴについて説明する。なお、以下では、基板Ｗ３に対して適用される方法ＭＴに関して、基板Ｗ１に対して適用される方法ＭＴと異なる点を主として説明する。
図１０の（ａ）に示すように、基板Ｗ３は、下地領域ＵＲ３、膜ＥＦ３、中間層ＩＭＬ３、及び上層ＵＬ３を有する。膜ＥＦ３は、下地領域ＵＲ３上に設けられている。中間層ＩＭＬ３は、膜ＥＦ３上に設けられている。上層ＵＬ３は、中間層ＩＭＬ３上に設けられている。上層ＵＬ３及び中間層ＩＭＬ３は、膜ＥＦ３に転写されるパターンを提供している。即ち、上層ＵＬ３及び中間層ＩＭＬ３は、一以上の開口ＯＰを提供している。一例において、上層ＵＬ３は、シリコン含有の反射防止膜から形成されている。上層ＵＬ３は、その上に形成されたレジストマスクを介してエッチングされることにより、パターニングされている。一例において、中間層ＩＭＬ３は、有機膜から形成されている。有機膜は、例えばスピンオンカーボン膜であり得る。膜ＥＦ３は、シリコン含有膜であり得る。一例において、膜ＥＦ３は、シリコン酸化膜である。
工程ＳＴ１では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ１と同様に、堆積膜ＤＦが、図１０の（ｂ）に示すように、基板Ｗ３上に形成される。なお、図１０の（ｂ）には、膜ＥＦ３のエッチングが進行した結果、開口ＯＰの底が膜ＥＦ３の上面と下面との間に位置する状態が示されている。一例においては、上層ＵＬ３はシリコン含有の反射防止膜であり、膜ＥＦ３はシリコン酸化膜であるので、膜ＥＦ３のエッチング中に上層ＵＬ３は消失する。図１０の（ｂ）に示す状態では、上層ＵＬ３は消失している。
膜ＥＦ３がシリコン酸化膜である一例においては、堆積膜ＤＦは、炭素及びフッ素を含む。膜ＥＦ３がシリコン酸化膜である一例においては、第１のガスは、例えばフルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスとしては、Ｃ４Ｆ６ガスが例示される。第１のガスは、ハイドロフルオロカーボンガスを更に含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンガスとしては、ＣＨ３Ｆガスが例示される。工程ＳＴ１では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ１と同様に、第１のガスからプラズマが生成されてもよい。工程ＳＴ１では、第１のガスから生成されたプラズマからの化学種が、基板Ｗ３上に堆積して、堆積膜ＤＦを形成する。工程ＳＴ１では、第１のガスから生成されたプラズマからの化学種によって開口ＯＰの底で膜ＥＦ３のエッチングが生じてもよい。
工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、その上に堆積膜ＤＦが形成された基板Ｗ３上に、吸着膜ＡＦが、図１１の（ａ）に示すように形成される。工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、前駆体ガスが内部空間１０ｓに供給される。工程ＳＴ２では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ２と同様に、内部空間１０ｓの中でプラズマは生成されない。前駆体ガスは、工程ＳＴ３において膜ＥＦ３をエッチングする堆積膜ＤＦ中の化学種の量を減少させる。吸着膜ＡＦは、堆積膜ＤＦ中のフッ素の量を減少させてもよい。前駆体ガスは、シリコン含有ガスであってもよい。シリコン含有ガスは、例えばアミノシランガスである。
工程ＳＴ３では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ３と同様に、膜ＥＦ３内の第１領域Ｒ１がエッチグされる。第１領域Ｒ１は、開口ＯＰを画成する底部である。工程ＳＴ３では、基板Ｗ１に対して適用される工程ＳＴ３と同様に、その上に堆積膜ＤＦ及び吸着膜ＡＦが形成された基板Ｗ３に、第２のガスから生成されたプラズマからのイオンが、図１１の（ｂ）に示すように、供給される。なお、図１１の（ｂ）において、円形の図形は、イオンを表している。
図１２の（ａ）に示すように、工程ＳＴ３では、堆積膜ＤＦ内の化学種と吸着膜ＡＦの化学種とが反応して、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。一例では、堆積膜ＤＦ内のフッ素が、吸着膜ＡＦのシリコンと反応して、堆積膜ＤＦから除去される。その結果、堆積膜ＤＦから保護膜ＤＦＭが形成される。
保護膜ＤＦＭにおけるフッ素の量は、堆積膜ＤＦにおけるフッ素の量よりも少ない。また、保護膜ＤＦＭの炭素含有率は、比較的高い。したがって、工程ＳＴ３における第２領域Ｒ２のエッチングレートが低下する。第２領域Ｒ２は、膜ＥＦ３の一部であり、開口ＯＰを画成する側部である。
一方、工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１の材料と堆積膜ＤＦ（又は保護膜ＤＦＭ）に含まれる化学種との反応が生じる。第１領域Ｒ１は、膜ＥＦ３の一部であり、開口ＯＰを画成する側部である。工程ＳＴ３では、第１領域Ｒ１の材料と堆積膜ＤＦに含まれる化学種との反応により生成される反応生成物が、基板Ｗ２から除去される。その結果、図１２の（ａ）に示すように、第１領域Ｒ１がエッチングされる。第２領域Ｒ２は保護膜ＤＦＭによって保護されるが第１領域Ｒ１はエッチングされるのは、第２領域Ｒ２に対するイオンフラックスよりも、第１領域Ｒ１に対するイオンフラックスは大きいからである。
かかる工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及びＳＴ３を含むシーケンスが所定回数実行されることにより、開口ＯＰが、図１２の（ｂ）に示すように形成される。図１２の（ｂ）では、開口ＯＰは、下地領域ＵＲの表面まで延びている。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法ＭＴは、容量結合型のプラズマ処理装置以外のプラズマ処理装置を用いて実行されてもよい。方法ＭＴの実行に用いられるプラズマ処理装置は、誘導結合型のプラズマ処理装置又はマイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。
また、方法ＭＴにおいて処理される基板は、基板Ｗ１、基板Ｗ２、及び基板Ｗ３に限定されるものではない。方法ＭＴは、基板の第１領域を、当該基板Ｗ２の第２領域に対して選択的にエッチングするために実行され得る。第１領域と第２領域は、互いに異なる材料から形成されていてもよい。或いは、第１領域と第２領域はそれぞれ、基板Ｗ２及び基板Ｗ３の第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２のように、同一の膜の異なる部分を含んでいてもよい。
以下、方法ＭＴの評価のために行った幾つか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実験及び第１比較実験］
第１実験では、プラズマ処理装置１を用いて方法ＭＴを実行することにより、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を処理した。第１比較実験では、工程ＳＴ２及び工程ＳＴｂを実行しない点においてのみ第１実験とは異なる処理をプラズマ処理装置１を用いて実行することにより、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を処理した。第１実験では、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴｂ、及び工程ＳＴ３を含むシーケンスの実行回数と選択比の関係を求めた。第１比較実験では、工程ＳＴ１と工程ＳＴ３を含むシーケンスの実行回数と選択比の関係を求めた。選択比は、シリコン窒化膜のエッチングレートをシリコン酸化膜のエッチングレートで除した値である。以下、第１実験の条件を示す。
＜第１実験の条件＞
工程ＳＴ１
内部空間１０ｓにおける圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
第１の高周波電力：６０ＭＨｚ、１００Ｗ
第２の高周波電力：４０ＭＨｚ、１００Ｗ
ＣＨ３Ｆガスの流量／Ａｒガスの流量：１５ｓｃｃｍ／２００ｓｃｃｍ
処理時間：５秒
工程ＳＴ２
内部空間１０ｓにおける圧力：２００ｍＴｏｒｒ（２６．６６Ｐａ）
第１の高周波電力：０Ｗ
第２の高周波電力：０Ｗ
アミノシランガスの流量／Ａｒガスの流量：１００ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ
処理時間：１５秒
工程ＳＴｂ
内部空間１０ｓにおける圧力：２００ｍＴｏｒｒ（２６．６６Ｐａ）
第１の高周波電力：０Ｗ
第２の高周波電力：０Ｗ
Ａｒガスの流量：３００ｓｃｃｍ
処理時間：１０秒
工程ＳＴ３
内部空間１０ｓにおける圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
第１の高周波電力：６０ＭＨｚ、１００Ｗ
第２の高周波電力：４０ＭＨｚ、３００Ｗ
Ａｒガスの流量：２００ｓｃｃｍ
処理時間：５秒
図１３は、第１実験及び第１比較実験の結果を示すグラフである。図１３のグラフにおいて、横軸は、シーケンスの実行回数を示しており、縦軸は選択比を示している。図１３に示すように、第１実験の選択比は、第１比較実験の選択比よりも相当に大きかった。即ち、方法ＭＴによれば、シリコン酸化膜に対してシリコン窒化膜を高い選択比でエッチング可能であることが確認された。また、第１実験の選択比は、シーケンスの実行回数と共に、増加していた。
［第２実験及び第２比較実験］
第２実験では、第１実験と同じ条件で、シリコン窒化膜及び多結晶シリコン膜を処理した。第２比較実験では、第１比較実験と同じ条件で、シリコン窒化膜及び多結晶シリコン膜を処理した。第２実験では、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴｂ、及び工程ＳＴ３を含むシーケンスの実行回数と選択比の関係を求めた。第２比較実験では、工程ＳＴ１と工程ＳＴ３を含むシーケンスの実行回数と選択比の関係を求めた。選択比は、シリコン窒化膜のエッチングレートを多結晶シリコン膜のエッチングレートで除した値である。
図１４は、第２実験及び第２比較実験の結果を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、横軸は、シーケンスの実行回数を示しており、縦軸は選択比を示している。図１４に示すように、第２実験の選択比は、第２比較実験の選択比よりも大きかった。即ち、方法ＭＴによれば、多結晶シリコン膜に対してシリコン窒化膜を高い選択比でエッチング可能であることが確認された。また、第２実験の選択比は、シーケンスの実行回数と共に、増加していた。
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３…基板、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、ＡＦ…吸着膜、ＤＦ…堆積膜。

Claims (16)

  1. 基板をエッチングする方法であって、
    前記基板上に堆積膜を形成する工程であり、該堆積膜は第１のガスから生成されたプラズマに含まれる化学種から形成され、該基板は、第１領域及び該第１領域の材料とは異なる材料から形成された第２領域を有する、該工程と、
    その上に前記堆積膜が形成された前記基板に、前駆体ガスを供給する工程であり、該前駆体ガスを用いて該基板上に吸着膜を形成する、該工程と、
    その上に前記堆積膜及び前記吸着膜が形成された前記基板に第２のガスから生成されたプラズマからのイオンを供給して前記第１領域の前記材料と前記堆積膜に含まれる前記化学種とを反応させることにより、前記第２領域に対して選択的に前記第１領域をエッチングする工程であり、前記吸着膜によって前記第２領域のエッチングレートを減少させる、該工程と、
    を含む方法。
  2. 前記吸着膜は、前記第２領域をエッチングする前記堆積膜中の化学種の量を減少させる、請求項１に記載の方法。
  3. 前記堆積膜は、炭素、水素、及びフッ素を含む、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記第１領域は、窒化シリコンから形成されている、請求項３に記載の方法。
  5. 前記吸着膜は、前記第２領域をエッチングする前記堆積膜中のフッ素の量を減少させる、請求項３に記載の方法。
  6. 前記第１のガスは、ハイドロフルオロカーボンガスを含む、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ３Ｆガスを含む、請求項６に記載の方法。
  8. 前記第２領域は、シリコンを含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記吸着膜は、シリコンを含む、請求項８に記載の方法。
  10. 前記前駆体ガスは、シリコン含有ガスである、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 基板をエッチングする方法であって、
    第１領域及び該第１領域とは異なる材料から形成された第２領域を有する基板を提供する工程と、
    前記基板上に堆積膜を形成する工程と、
    前記堆積膜がその上に形成された前記基板上に単分子の吸着膜を形成する工程と、
    その上に前記堆積膜及び前記吸着膜が形成された前記基板にプラズマからのイオンを供給して前記第１領域の材料と前記堆積膜に含まれる化学種とを反応させることにより、前記第２領域に対して選択的に前記第１領域をエッチングする工程であり、前記吸着膜によって前記第２領域のエッチングレートを減少させる、該工程と、
    を含む方法。
  12. 前記第１領域が前記基板において開口を画成する底部であり、前記第２領域が該開口を画成する側部であるように、前記基板に該開口を形成する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 前記基板は、前記第１領域及び前記第２領域を含む膜を含み、前記開口は該膜に形成される、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記膜は、シリコン酸化膜又はＳｉＯＣＨ膜である、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記堆積膜は、炭素及びフッ素を含み、前記吸着膜は、前記堆積膜におけるフッ素の量を減少させる、請求項１１に記載の方法。
  16. 内部空間を有するチャンバと、
    前記チャンバの前記内部空間の中で基板を支持する支持台と、
    前記チャンバの前記内部空間に、第１のガス、第２のガス、及び前駆体ガスを含む複数のガスを供給するガス供給部と、
    前記チャンバの前記内部空間の中のガスを励起させてプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、第１領域及び該第１領域とは異なる材料から形成された第２領域を有する基板が前記支持台上に載置された状態で、前記チャンバの前記内部空間の中で前記第１のガスからプラズマを生成するよう、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御し、前記第１のガスから生成された前記プラズマに含まれる化学種から前記基板上に堆積膜が形成され、
    前記制御部は、その上に前記堆積膜が形成された前記基板が前記支持台上に載置された状態で、該基板に前記前駆体ガスを供給するよう、前記ガス供給部を制御し、該前駆体ガスに含まれる前駆体から該基板上に吸着膜が形成され、
    前記制御部は、その上に前記堆積膜及び前記吸着膜が形成された前記基板が前記支持台上に載置された状態で、前記内部空間の中で前記第２のガスからプラズマを生成するよう、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御し、該第２のガスから生成されたプラズマからのイオンが該基板に供給され、前記第１領域の材料と前記堆積膜に含まれる前記化学種とが反応して、前記第１領域がエッチングされ、
    前記吸着膜は、前記第１領域のエッチング中の前記第２領域のエッチングレートを減少させる、
    プラズマ処理装置。
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