JP6833657B2 - 基板をプラズマエッチングする方法 - Google Patents

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Description

本開示の種々の側面及び実施形態は、プラズマエッチング方法に関する。
従来、金属含有膜をマスクとしてエッチング対象膜をエッチングする技術がある。例えば、金属含有膜からなるマスクを介してＣＦ４を含む処理ガスのプラズマにより、エッチング対象膜であるＳｉＯ２膜をエッチングする技術がある。また、ＣＨ２Ｆ２/Ｎ２を含むガス等のエッチングガスを用いてＬｏｗ−ｋ膜をエッチングする技術がある。
特開２００３−２８２５３９号公報 特開２０１７−９８３２３号公報
しかしながら、上述の従来技術では、エッチングにより金属含有マスクから飛散する金属がその下層のエッチング対象膜に付着するため、形成される凹部の形状が劣化する。例えば、エッチングにより形成される凹部のＣｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ（ＣＤ）が縮小したり、エッチングにより形成される凹部の側壁がテーパ形状となったり、エッチングが阻害されたりする。その結果、上述の従来技術では、エッチングストップが発生する恐れがある。
開示するプラズマエッチング方法は、１つの実施態様において、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜に対して、第１の処理ガスにより保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜が形成された前記金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングするエッチング工程とを含む。
また、開示するプラズマエッチング方法は、１つの実施形態において、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜をマスクとして、処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングするエッチング工程と、前記処理ガスのプラズマが生成されている期間に、前記プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力を間欠的に印加する高周波電力印加工程とを含む。
開示するプラズマエッチング方法の１つの態様によれば、金属含有マスクから飛散する金属に起因したエッチングストップを回避することができるという効果を奏する。
図１は、第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の縦断面の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態におけるプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図３は、比較例１及び実施例１についての処理結果を示す図である。 図４は、第２の実施形態におけるプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処理の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、本実施形態における高周波電力印加工程の一例を示す図である。 図６は、比較例２及び実施例２についての処理結果を示す図である。
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。
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置について、図１に基づき説明する。図１は、第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の縦断面の一例を示す図である。
本実施形態に係るプラズマエッチング装置１は、チャンバ１０内に載置台２０とガスシャワーヘッド２５とを対向配置した平行平板型のプラズマエッチング装置（容量結合型プラズマエッチング装置）である。載置台２０は、被処理体の一例である半導体ウェハ（以下、単に「ウェハＷ」という。）を保持する機能を有すると共に下部電極として機能する。ガスシャワーヘッド２５は、ガスをチャンバ１０内にシャワー状に供給する機能を有すると共に上部電極として機能する。
チャンバ１０は、例えば、表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムからなり、円筒形である。チャンバ１０は、電気的に接地されている。載置台２０は、チャンバ１０の底部に設置され、ウェハＷを載置する。
載置台２０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から形成されている。載置台２０の上面には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、絶縁体１０６ｂの間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造になっている。
チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２からチャック電極１０６ａに直流電圧が供給される。これにより、クーロン力によってウェハＷが静電チャック１０６に吸着される。
静電チャック１０６（ウエハＷ）の周囲には、エッチングの均一性を向上させる導電性のフォーカスリング１０６ｃが配置されている。フォーカスリング１０６ｃは、例えば、シリコンから形成される。
載置台２０は、支持体１０４により支持されている。支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、冷媒入口配管１０４ｂ及び冷媒出口配管１０４ｃが接続されている。チラー１０７から出力された冷却水やブライン等の冷却媒体は、冷媒入口配管１０４ｂ、冷媒流路１０４ａ及び冷媒出口配管１０４ｃを循環する。これにより、載置台２０及び静電チャック１０６が冷却される。
伝熱ガス供給源８５は、ヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスをガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウェハＷの裏面に供給する。係る構成により、静電チャック１０６は、冷媒流路１０４ａに循環させる冷却媒体と、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって温度制御される。
載置台２０には、２周波重畳電力を供給する電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数の第１の高周波電力ＨＦ（プラズマ生成用の高周波電力）を供給する第１の高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２の高周波電力ＬＦ（バイアス電圧発生用の高周波電力）を供給する第２の高周波電源３４とを有する。第１の高周波電源３２は、第１整合器３３を介して載置台２０に電気的に接続される。第２の高周波電源３４は、第２整合器３５を介して載置台２０に電気的に接続される。第１の高周波電源３２は、例えば、４０ＭＨｚの第１の高周波電力ＨＦを載置台２０に印加する。第２の高周波電源３４は、例えば、１３ＭＨｚの第２の高周波電力ＬＦを載置台２０に印加する。第２の高周波電力ＬＦは、プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力であり、「バイアス電力」とも呼ばれる。なお、本実施形態では、第１の高周波電力ＨＦは載置台２０に印加されるが、上部電極（ガスシャワーヘッド２５）に印加されても良い。
第１整合器３３は、第１の高周波電源３２の内部（又は出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第２整合器３５は、第２の高周波電源３４の内部（又は出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第１整合器３３は、チャンバ１０内にプラズマが生成されているときに第１の高周波電源３２の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。第２整合器３５は、チャンバ１０内にプラズマが生成されているときに第２の高周波電源３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。
ガスシャワーヘッド２５は、シリコン含有物、例えば、シリコンにより形成されており、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介してチャンバ１０の天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。
ガスシャワーヘッド２５には、ローパスフィルタ５１（ＬＰＦ）を介して可変直流電源５２が電気的に接続されている。可変直流電源５２は、負極がガスシャワーヘッド２５側となるように接続されており、ガスシャワーヘッド２５に負の直流電圧を印加するようになっている。可変直流電源５２からの給電はオン・オフスイッチ５３によりオン・オフが可能となっている。ローパスフィルタ５１は第１の高周波電源３２及び第２の高周波電源３４からの高周波をトラップするものであり、好適にはＬＲフィルタ又はＬＣフィルタで構成される。なお、ガスシャワーヘッド２５は、可変直流電源５２と電気的に接続されることなく、電気的に接地されていても良い。
ガスシャワーヘッド２５には、ガスを導入するガス導入口４５が形成されている。ガスシャワーヘッド２５の内部にはガス導入口４５から分岐したセンタ側の拡散室５０ａ及びエッジ側の拡散室５０ｂが設けられている。ガス供給源１５から出力されたガスは、ガス導入口４５を介して拡散室５０ａ、５０ｂに供給され、それぞれの拡散室５０ａ、５０ｂにて拡散されて多数のガス供給孔５５から載置台２０に向けて導入される。
チャンバ１０の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によってチャンバ１０内が排気される。これにより、チャンバ１０内を所定の真空度に維持することができる。チャンバ１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧの開閉によりチャンバ１０からウェハＷの搬入及び搬出が行われる。
プラズマエッチング装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１５等を有している。ＣＰＵ１０５は、これらの記憶領域に格納された各種のレシピに従って、後述されるプラズマエッチング等の所望の処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、静電チャック温度など）、チラー１０７の温度などが記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されても良い。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶領域の所定位置にセットするようにしても良い。
例えば、制御部１００は、後述するプラズマエッチング処理を行うようにプラズマエッチング装置１の各部を制御する。詳細な一例を挙げると、制御部１００は、プラズマエッチング装置１の各部に、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜に対して、第１の処理ガスにより保護膜を形成する保護膜形成工程を実行させる。そして、制御部１００は、プラズマエッチング装置１の各部に、保護膜が形成された金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングするエッチング工程を実行させる。なお、ここで、エッチング対象膜と、金属含有膜とはウェハＷに下から順に積層されている。また、保護膜形成工程と、エッチング工程とは、少なくとも２回以上交互に繰り返されても良い。
（第１の実施形態におけるプラズマエッチング方法）
図２は、第１の実施形態におけるプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下に説明するように、プラズマエッチング装置１は、エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層されたウェハＷに対して、一連の処理を実行する。
なお、ここで、エッチング対象膜は、例えば、シリコン酸化膜（例えば、ＳｉＯ２膜）、Ｌｏｗ−ｋ膜、シリコン窒化膜（例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜）又はポリシリコン膜である。Ｌｏｗ−ｋ膜は、例えば、ＳｉＯＣ膜又はＳｉＯＣＨ膜である。また、金属含有膜は、例えば、ＷＣ膜又はＴｉＮ膜である。
図２に示すように、プラズマエッチング装置１は、工程の繰り返しに用いるカウント用の変数ｍ、及び、繰り返し回数用の変数ｍ０について、初期値を設定する。プラズマエッチング装置１は、例えば、変数ｍに「１」を設定し、変数ｎに所定値として例えば「１０」を設定する（ステップＳ１０１）。なお、変数ｍ０に設定される所定値は、任意の値であってよい。例えば所定値が「１」である場合、保護膜形成工程とエッチング工程とが１回ずつ行われ、工程の繰り返しは行われない。変数ｍ０は、予備実験等により求められても良い。また、変数ｍ０は、エッチング対象膜の厚さを計測することにより決定されても良い。
続いて、プラズマエッチング装置１は、金属含有膜に対して、第１の処理ガスのプラズマにより保護膜を形成する保護膜形成工程を行う（ステップＳ１０２）。第１の処理ガスは、例えば、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２又はＣＨ４を含む。第１の処理ガスは、好ましくは、さらに希ガスを含む。希ガスは、例えばＡｒである。また、第１の処理ガスは、ＣおよびＯを含有するガスを含んで良い。ＣおよびＯを含有するガスは、例えばＣＯやＣＯ２であって良い。さらに、第１の処理ガスは、Ｏを含むガスを含んでも良い。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマエッチング装置１の制御部１００は、ガス供給源１５を制御して、ＣＦ系ガス、Ｃ及びＯを含有するガス、希ガス及びＯ含有ガスを含む第１の処理ガスをチャンバ１０内に供給する。例えば、制御部１００は、ガス供給源１５を制御して、Ｃ４Ｆ６／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２を第１の処理ガスとしてチャンバ１０内に供給する。その上で、制御部１００は、第１の高周波電源３２を制御してプラズマ生成用の第１の高周波電力ＨＦを印加するとともに、第２の高周波電源３４を制御してイオン引き込み用の第２の高周波電力ＬＦを印加する。この際、制御部１００は、ガスシャワーヘッド２５に可変直流電源５２を接続して所定の直流電圧を印加するよう制御しても良い。これにより、フルオロカーボン（ＣＦ）系の堆積物が保護膜として金属含有膜上に形成される。
続いて、プラズマエッチング装置１は、保護膜が形成された金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングするエッチング工程を行う（ステップＳ１０３）。第２の処理ガスは、エッチング対象膜の種別に応じて異なる。第２の処理ガスは、エッチング対象膜がシリコン酸化膜、Ｌｏｗ−ｋ膜又はシリコン窒化膜である場合、第１の処理ガスに含まれるＣＦ系ガスよりもＣに対するＦ比率の大きなＣＦ系ガス、例えば、ＣＦ４又はＣ２Ｆ６を含んでよい。また、第２の処理ガスは、エッチング対象膜がポリシリコン膜である場合、例えば、Ｃｌ２又はＮＦ３を含んでよい。第２の処理ガスは、さらに希ガスを含んでよい。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマエッチング装置１の制御部１００は、ガス供給源１５を制御して、第１の処理ガスに含まれるＣＦ系ガスよりもＣに対するＦ比率の大きなＣＦ系ガスを含む第２の処理ガスをチャンバ１０内に供給する。例えば、制御部１００は、ガス供給源１５を制御して、ＣＦ４／Ｈ２／Ｎ２を第２の処理ガスとしてチャンバ１０内に供給する。その上で、制御部１００は、第１の高周波電源３２を制御してプラズマ生成用の第１の高周波電力ＨＦを印加するとともに、第２の高周波電源３４を制御してイオン引き込み用の第２の高周波電力ＬＦを印加する。この際、制御部１００は、上部電極（ガスシャワーヘッド２５）に接続された可変直流電源５２を制御して所定の直流電圧を印加しても良い。これにより、エッチング対象膜がエッチングされて凹部が形成される。凹部としては、例えば溝又はホールが挙げられる。
続いて、プラズマエッチング装置１は、保護膜形成工程とエッチング工程とを予め設定された回数だけ繰り返したか否かを判定する。つまり、プラズマエッチング装置１は、変数ｍが変数ｍ０以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。プラズマエッチング装置１は、変数ｍが変数ｍ０未満である場合には（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、変数ｍを１増加させ（ステップＳ１０５）、処理をステップＳ１０２に戻して保護膜形成工程とエッチング工程とを繰り返す。一方、プラズマエッチング装置１は、変数ｍが変数ｍ０以上である場合には（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
（第１の実施形態における効果）
以上、第１の実施形態によれば、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜に対して、第１の処理ガスのプラズマにより保護膜を形成し、保護膜が形成された金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングする。これにより、保護膜によって金属含有膜が保護されるので、金属含有膜からの金属の飛散及びエッチング対象膜への金属の付着が抑制される。このため、金属によってエッチングが阻害される事態が回避される。結果として、金属含有マスクを用いたエッチングにより形成される凹部の形状を改善することができる。
なお、上記第１の実施形態では、保護膜形成工程とエッチング工程とを実行する例を示したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、保護膜形成工程の前に、所定の開口パターンを有するマスク膜をマスクとして、エッチング対象膜上に形成された金属含有膜に所定の開口パターンを形成するパターニング工程をさらに実行しても良い。マスク膜は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＯＣ膜等でなるハードマスクであっても良い。
また、所定の開口パターンを有する金属含有膜の上にマスク膜が形成されている場合、保護膜形成工程の前に、マスク膜をマスクとして、金属含有膜の上面の少なくとも一部が露出するまで、又は金属含有膜の上面の少なくとも一部が露出する直前まで、エッチング対象膜をエッチングするプレエッチング工程を実行しても良い。この場合、プレエッチング工程において、マスク膜のエッチングレートは、エッチング対象膜のエッチングレートよりも低いことが好ましい。これにより、金属含有膜の上面が露出するまでにエッチング対象膜のエッチングを進めることができるので、エッチングのスループットを向上することができる。なお、エッチング工程とプレエッチング工程とは、同じチャンバで真空を破らずに実行されても良いし、異なるチャンバにおいて実行されても良い。
また、上記第１の実施形態では、上部電極としてのガスシャワーヘッド２５に直流電圧ＤＣを印加しても良い。これにより、デポレート（堆積レート）を制御することができる。直流電圧ＤＣは、負の直流電圧ＤＣであっても良い。また、上記第１の実施形態では、直流電圧ＤＣの大きさを変更しても良い。また、上記第１の実施形態では、第２の高周波電力ＬＦは連続波であっても良いし、パルス波であっても良い。第２の高周波電力ＬＦが連続波である場合、エッチング対象膜のエッチングレートが向上する。第２の高周波電力ＬＦがパルス波である場合、マスクへのダメージを低減し、ウェハＷの温度の上昇を抑えることができる。また、第２の高周波電力ＬＦがパルス波である場合、第２の高周波電力ＬＦをＯＮ／ＯＦＦ制御しても良いし、第２の高周波電力ＬＦをＨｉｇｈ値とＬｏｗ値との間で変調しても良い。また、上記第１の実施形態では、第２の高周波電力ＬＦの周波数及び／又は第２の高周波電力ＬＦの電力値（パワー）を変化させても良い。これにより、イオンエネルギーを制御してエッチングレートを調整することができる。さらに、上記第１の実施形態では、エッチング深さ（エッチング開始からの時間）に応じて、第２の高周波電力ＬＦの周波数及び／又は第２の高周波電力ＬＦの電力値を変化させても良い。また、上記第１の実施形態では、ウェハＷの温度を制御しても良い。例えば、上記第１の実施形態では、ウェハＷの温度を低く保って（２０〜６０℃程度）、堆積量を多くして金属の飛散量を減らしても良い。
また、上記第１の実施形態では、エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層されたウェハＷに対して、一連の処理を実行する例を示したが、ウェハＷの構造はこれに限定されるものではない。例えば、金属含有膜上には、金属含有膜に所定の開口パターンをパターニングする際に用いられるマスク膜が残存していても良い。
また、上記第１の実施形態では、各々の流量が一定であるＣＦ系ガス、Ｃ及びＯを含有するガス、希ガス及びＯ含有ガスを含む第１の処理ガスのプラズマにより金属含有膜に保護膜を形成する例を示したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、ＣＦ系ガスの流量を一定にして、Ｃ及びＯを含有するガス（例えば、ＣＯ）の流量を変更しても良い。ＣＯが増えると、ＣＦ系ガス＋ＣＯ→ＣＯＦ＋ＣＦラジカルで示される反応が起きやすくなるので、Ｃ比の高いラジカルが増加し、金属含有膜へのラジカルの付着量が増える。一方、ＣＯの流量が少なくなる、又は０となると、Ｃ比の高いラジカルが減少し、金属含有膜へのラジカルの付着量が減る（凹部の堆積量が増える）。また、上記第１の実施形態では、第２の高周波電力ＬＦの周波数や、第２の高周波電力ＬＦの大小に応じて、ＣＯの流量を変更しても良い。例えば、第２の高周波電力ＬＦの周波数を下げるときに第１の処理ガス全体に対するＣＯの流量比を増やすことが考えられる。また、例えば、第２の高周波電力ＬＦの電力値を上げるときに第１の処理ガス全体に対するＣＯの流量比を増やすことが考えられる。これにより、金属含有膜がより保護されるので、高アスペクト比のエッチングを行う際に金属含有膜マスクからの金属の飛散がより抑制される。また、上記第１の実施形態において、Ｃ及びＯを含有するガスの流量を一定にして、ＣＦ系ガスの流量を変更しても良い。
また、上記第１の実施形態では、ＣＦ系ガスを含む第１の処理ガスのプラズマによりＣＦ系堆積物を保護膜として金属含有膜上に形成する例を示したが、開示技術は、これに限られない。例えば、炭素含有ガスを含む第１の処理ガスのプラズマにより炭素含有堆積物を保護膜として金属含有膜上に形成しても良い。炭素含有ガスは、例えば、ＣＨ４又はＣ３Ｈ６である。また、例えば、シリコン含有ガスを含む第１の処理ガスのプラズマによりシリコン含有堆積物を保護膜として金属含有膜上に形成しても良い。シリコン含有ガスは、例えば、ＳｉＣｌ４又はＳｉＦ４である。
また、上記実施形態では、保護膜を金属含有膜上に形成する手法として、プラズマ援用化学気相成長（ＰＥＣＶＤ：Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）法が用いられたが、開示技術は、これに限られない。例えば、原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法が用いられても良い。ＡＬＤ法では、ガスを吸着させた吸着層の形成とその吸着層の改質を繰り返すことにより成膜する。例えば、シリコンを含有する前駆体ガスがチャンバ１０内に供給されることにより、金属含有膜上に前駆体ガスの原子または分子が吸着する。次いで、チャンバ１０内に供給されたパージガスにより、吸着していない前駆体ガス、および金属含有膜上に過剰に吸着した前駆体ガスの原子または分子が除去される。そして、改質ガス（例えば、酸素を含有する反応ガス又は窒素含有ガス）がチャンバ１０内に供給され、反応ガスのプラズマが生成されることによって、前駆体ガスの原子または分子が吸着した吸着層が、反応ガスの活性種に晒される。これにより、金属含有膜上にシリコン含有膜が形成される。ＡＬＤ法では、このような吸着工程と反応工程とを含むサイクルが複数回繰り返されることにより、前駆体ガスに含まれる原子または分子の膜が金属含有膜上に１層ずつ積層される。
また、プラズマを用いることなく保護膜を金属含有膜上に形成しても良い。一例として、熱ＣＶＤにより保護膜を成膜してもよいし、熱ＡＬＤにより保護膜を形成してもよい。例えば、熱ＡＬＤでは、ガスを吸着させ吸着層を形成した後、その吸着層を加熱することにより改質して保護膜を形成する。例えば、炭素又はシリコンを含有する前駆体ガスを金属含有膜に吸着させた後、当該金属含有膜を加熱して保護膜を形成しても良い。金属含有膜は、例えば４００℃以下の温度に加熱される。当該前駆体ガスを金属含有膜に吸着させた後、吸着層を加熱する前に吸着していないガスおよび過剰に吸着したガスを不活性ガスでパージしてもよい。
（実施例）
以下に、第１の実施形態におけるプラズマエッチング方法について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。ただし、第１の実施形態におけるプラズマエッチング方法は、下記の実施例に限定されるものではない。
（比較例１）
比較例１では、ウェハＷを模擬した被処理体に対して、エッチング工程を行った。被処理体として、以下の構造を有するものを用いた。また、被処理体は、ＳｉＯ２膜が形成されたテスト用基板上に配置され、テスト用基板における被処理体の周囲には、ＷＣのチップが配置された。エッチング工程は、以下の条件を用いて行った。
（被処理体）
エッチング対象膜：ＳｉＯ２膜
金属含有膜：ＷＣ膜
マスク膜：ＳｉＯ２膜
（エッチング工程）
処理ガス及び流量：ＣＦ４／Ｈ２／Ｎ２＝２０／２００／２００ｓｃｃｍ
圧力：２．７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）
第１の高周波電力ＨＦ：２００Ｗ、連続波
第２の高周波電力ＬＦ：１５０Ｗ、連続波
上部電極（ガスシャワーヘッド２５）への直流電圧：−１５０Ｖ、連続波
処理時間：１７５秒
（実施例１）
実施例１では、ウェハＷを模擬した被処理体に対して、保護膜形成工程を行った上で、エッチング工程を行い、かつ、保護膜形成工程とエッチング工程とを１０回交互に繰り返した。被処理体は、比較例１と同一の構造を有するものを用いた。また、被処理体は、ＳｉＯ２膜が形成されたテスト用基板上に配置され、テスト用基板における被処理体の周囲には、ＷＣのチップが配置された。保護膜形成工程は、以下の条件を用いて行った。エッチング工程は、以下に示す処理時間を用いた点を除き、比較例１と同一の条件を用いて行った。
（保護膜形成工程）
処理ガス及び流量：Ｃ４Ｆ６／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝１０／３００／１０００／８ｓｃｃｍ
圧力：４．０Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）
第１の高周波電力ＨＦ：１００Ｗ、連続波
第２の高周波電力ＬＦ：２００Ｗ、連続波
上部電極（ガスシャワーヘッド２５）への直流電圧：−１５０Ｗ、連続波
処理時間：１０秒
（エッチング工程）
処理時間：１０秒
（比較例１及び実施例１についての処理結果）
図３は、比較例１及び実施例１についての処理結果を示す図である。図３では、処理前における被処理体、比較例１におけるエッチング工程を行った後の被処理体、実施例１における保護膜形成工程とエッチング工程とを１０回だけ交互に繰り返した後の被処理体について、それぞれ、上面（Ｔｏｐ ｖｉｅｗ）及び断面（Ｘ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を拡大した写真のトレース図を示す。なお、図３において、「Ｉｎｉｔｉａｌ」は、処理前における被処理体を示す。「Ａｓ ｅｔｃｈ」は、比較例１におけるエッチング工程を行った後の被処理体を示す。「Ａｓ ｃｙｃｌｉｃ ｅｔｃｈ」は、実施例１における保護膜形成工程とエッチング工程とを１０回交互に繰り返した後の被処理体を示す。
また、図３において、「Ｔｏｐ ＣＤ」は、形成された凹部の開口の幅を示し、「ＣＤ ｂｉａｓ」は、凹部の開口の幅の縮小量を示す。
図３に示すように、保護膜形成工程を行わない比較例１と比較して、保護膜形成工程を行った実施例１では、凹部の開口の幅の縮小量が小さくなった。また、比較例１と比較して、実施例１では、凹部の側壁の角度をより垂直に近づけることが可能となった。
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、プラズマエッチング方法のバリエーションに関する。なお、第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置１は、第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置１と同様の構成を有するので、ここでは、第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置１との相違点のみを説明する。
第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置１において、制御部１００は、プラズマエッチング装置１の各部を制御して、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜をマスクとして、堆積性を有する処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングする。そして、制御部１００は、プラズマエッチング装置１の各部を制御して、処理ガスのプラズマが生成されている期間に、プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力を間欠的に印加する。なお、ここで、エッチング対象膜と、金属含有膜とはウェハＷに順に積層されている。
（第２の実施形態におけるプラズマエッチング方法）
図４は、第２の実施形態におけるプラズマエッチング装置によるプラズマエッチング処理の流れの一例を示すフローチャートである。以下に説明するように、プラズマエッチング装置１は、エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層されたウェハＷに対して、一連の処理を実行する。
なお、ここで、エッチング対象膜は、例えば、シリコン酸化膜、Ｌｏｗ−ｋ膜、シリコン窒化膜又はポリシリコン膜である。Ｌｏｗ−ｋ膜は、例えば、ＳｉＯＣ膜又はＳｉＯＣＨ膜である。また、金属含有膜は、例えば、ＷＣ膜又はＴｉＮ膜である。
図４に示すように、プラズマエッチング装置１は、金属含有膜をマスクとして、堆積性を有する処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングするエッチング工程を行う（ステップＳ２０１）。堆積性を有する処理ガスは、エッチング対象膜の種別に応じて異なる。堆積性を有する処理ガスは、エッチング対象膜がシリコン酸化膜、Ｌｏｗ−ｋ膜又はシリコン窒化膜である場合、例えば、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３又はＣＨ２Ｆ２を含んで良い。エッチング対象膜がポリシリコン膜である場合、例えば、ＨＢｒを含んで良い。また、堆積性を有する処理ガスは、Ｃ及びＯを含有するガスを含んで良い。Ｃ及びＯを含有するガスは、例えばＣＯやＣＯ２であって良い。また、堆積性を有する処理ガスは、Ｏ含有ガスを含んでも良い。さらに、堆積性を有する処理ガスは、Ａｒ等の希ガスを含んで良い。
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマエッチング装置１の制御部１００は、例えば、堆積性を有する処理ガスとして、ＣＦ系ガス、Ｃ及びＯを含有するガス、希ガス及びＯ含有ガスを含む処理ガスをチャンバ１０内に供給する。例えば、制御部１００は、ガス供給源１５を制御して、Ｃ４Ｆ６／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２を堆積性を有する処理ガスとしてチャンバ１０内に供給する。その上で、制御部１００は、第１の高周波電源３２からプラズマ生成用の第１の高周波電力ＨＦを印加するとともに、第２の高周波電源３４からイオン引き込み用の第２の高周波電力ＬＦを印加する。この際、制御部１００は、ガスシャワーヘッド２５に可変直流電源５２を接続して所定の直流電圧を印加しても良い。これにより、堆積性を有する処理ガスのプラズマがチャンバ１０内に生成され、生成されたプラズマによりエッチング対象膜がエッチングされる。
続いて、プラズマエッチング装置１は、プラズマが生成されている期間に、プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力を間欠的に印加する高周波電力印加工程を行う（ステップＳ２０２）。
図５は、本実施形態における高周波電力印加工程の一例を示す図である。プラズマエッチング装置１の制御部１００は、処理ガスのプラズマが生成された状態で、図５に示すように、第１の高周波電源３２からプラズマ生成用の第１の高周波電力ＨＦを印加するとともに、第２の高周波電源３４からイオン引き込み用の第２の高周波電力ＬＦを間欠的（パルス状）に印加する。この際、制御部１００は、ガスシャワーヘッド２５に所定の直流電圧を印加しても良い。第２の高周波電源３４がＯＦＦである場合には、処理ガスに応じた堆積物が保護膜として金属含有膜上に堆積する。第２の高周波電源３４がＯＦＦからＯＮに切り替わると、プラズマ中のイオンがエッチング対象膜に引き込まれ、エッチング対象膜のエッチングが進行する。このとき、金属含有膜が堆積物によって保護されるので、金属含有膜からの金属の飛散が抑制される。
なお、ここで、第２の高周波電力ＬＦが印加されている時間をオン時間「Ｔｏｎ」とし、第２の高周波電力ＬＦの印加が停止されている時間をオフ時間「Ｔｏｆｆ」とする。この場合、高周波電力印加工程において、第２の高周波電力ＬＦは、１／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）の周波数を持つパルス波として印加される。また、高周波電力印加工程において、第２の高周波電力ＬＦのデューティ比は、Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）によって表される。
なお、上記高周波電力印加工程では、凹部の深さ（エッチング開始からの時間）に応じて、第２の高周波電力ＬＦの周波数を変化させても良い。また、上記高周波電力印加工程では、第２の高周波電力ＬＦの値を変更しても良い。これにより、イオンエネルギーやイオンの直進性を向上することができる。例えば、アスペクト比が高くなるにつれ、第２の高周波電力ＬＦの周波数を下げるか、第２の高周波電力ＬＦの電力値を増加させてもよい。また、上記高周波電力印加工程では、第２の高周波電力ＬＦのパルス周期を変更しても良い。第２の高周波電力ＬＦのパルス周期を変更する手法としては、例えば、開口の寸法が小さいほど周期を短くする（つまり、パルス周波数を上げる）ことが挙げられる。すなわち、エッチングの中期及び後期では、開口の寸法が設計寸法に比べて小さくなってくる。
（第２の実施形態における効果）
以上、第２の実施形態によれば、エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜をマスクとして、堆積性を有する処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜をエッチングし、処理ガスのプラズマが存在している期間に、プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力（つまり、第２の高周波電力ＬＦ）を間欠的に印加する。つまり、第２の高周波電力ＬＦが印加されない場合に、処理ガスに応じた堆積物が金属含有膜上に堆積し、第２の高周波電力ＬＦが印加される場合に、処理ガスのプラズマによりエッチング対象膜がエッチングされる。これにより、処理ガスに応じた堆積物によって金属含有膜が保護された状態で、エッチング対象膜がエッチングされるので、金属含有膜からの金属の飛散が抑制され、エッチング対象膜に付着する金属によってエッチングが阻害される事態が回避される。結果として、金属含有マスクを用いたエッチングにより形成される凹部の形状を改善することができる。
なお、上記第２の実施形態では、エッチング工程と高周波電力印加工程とを実行する例を示したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、エッチング工程の前に、所定の開口パターンを有するマスク膜をマスクとして、エッチング対象膜上に形成された金属含有膜に所定の開口パターンを形成するパターニング工程をさらに実行しても良い。マスク膜は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＯＣ膜である。
また、所定の開口パターンを有する金属含有膜の上にマスク膜が形成されている場合、
エッチング工程の前に、マスク膜をマスクとして、金属含有膜の上面の少なくとも一部が露出するまで、エッチング対象膜をエッチングするプレエッチング工程をさらに実行しても良い。この場合、プレエッチング工程において、マスク膜のエッチングレートは、エッチング対象膜のエッチングレートと同等以下であることが好ましい。これにより、マスク膜の下層である金属含有膜からの金属の飛散をできるだけ抑制することが可能となる。プレエッチング工程においては、第２の高周波電力ＬＦは、連続波であっても良いし、パルス波であっても良い。第２の高周波電力ＬＦがパルス波である場合、第２の高周波電力ＬＦをＯＮ／ＯＦＦ制御しても良いし、第２の高周波電力ＬＦをＨｉｇｈ値とＬｏｗ値との間で変調しても良い。また、プレエッチング工程とエッチング工程との間でデューティ比を変更しても良い。デューティ比が変更される場合、プレエッチング工程のデューティ比がエッチング工程のデューティ比より大きくても良い。すなわち、金属含有膜上にマスク膜がある場合には、金属含有膜がマスク膜によって保護されるので、第２の高周波電力ＬＦを印加する割合を大きくしても良い。
また、上記第２の実施形態では、エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層されたウェハＷに対して、一連の処理を実行する例を示したが、ウェハＷの構造はこれに限定されるものではない。例えば、金属含有膜上には、金属含有膜に所定の開口パターンがパターニングされる際に用いられるマスク膜が残存していても良い。
また、上記第２の実施形態では、上部電極（ガスシャワーヘッド２５）に直流電圧ＤＣを印加しても良い。直流電圧ＤＣは、負の直流電圧ＤＣであっても良い。また、上記第２の実施形態では、直流電圧ＤＣの連続波を供給しても良いし、パルス状に供給しても良い。また、上記第２の実施形態において、他のパルス波に対して同期するように第２の高周波電力ＬＦをパルス状に印加しても良い。他のパルス波は、第２の高周波電力のパルス波（以下適宜「ＬＦパルス」と呼ぶ）であっても良い。上記第２の実施形態では、例えば、ＬＦパルスが印加されていないときに負の直流電圧ＤＣを供給しても良い。例えばＬＦパルスが印加されていないとき（すなわち、保護膜を形成するタイミングで）、アルゴン等の希ガスの正イオンが上部電極をスパッタし、上部電極から放出されたシリコンがフッ素を含む反応種と反応してチャンバ外に排出される。これにより、フッ素を含む反応種が減少して保護膜堆積モードが効果的に発現される。また、上記第２の実施形態において、直流電圧ＤＣの絶対値を時間的に変化させても良い。例えば、上記第２の実施形態において、エッチング工程の時にはプレエッチング工程の時よりも絶対値が大きい直流電圧ＤＣを供給しても良い。
また、上記第２の実施形態において、第２の高周波電力ＬＦのデューティ比及び／又は第２の高周波電力ＬＦの周波数を変更しても良い。例えば、プレエッチング工程において、ある周波数を持つ第２の高周波電力ＬＦを供給し、エッチング工程においては、プレエッチング工程の時よりも大きい周波数を持つ第２の高周波電力ＬＦを供給しても良い。
また、上記第２の実施形態では、第１の高周波電力ＨＦをパルス状に供給しても良い。例えば、上記第２の実施形態では、第１の高周波電力ＨＦをＯＮ／ＯＦＦ制御しても良いし、第１の高周波電力ＨＦをＨｉｇｈ値とＬｏｗ値との間で変調しても良い。また、上記第２の実施形態では、第１の高周波電力ＨＦのパルス波と第２の高周波電力ＬＦのパルス波とを同期させても良い。また、上記第２の実施形態では、第１の高周波電力ＨＦのパルス波と第２の高周波電力ＬＦのパルス波とを同期させなくても良い。
また、例えば、上記第２の実施形態では、高周波電力印加工程において、ガスシャワーヘッド２５に可変直流電源５２を接続して所定の直流電圧を間欠的に印加しても良い。具体的には、制御部１００は、第２の高周波電源３４及び／又は可変直流電源５２をパルス制御しても良い。例えば、制御部１００は、第２の高周波電源３４と可変直流電源５２を制御して第２の高周波電源３４がＯＦＦである場合に、可変直流電源５２がＯＮとなり、第２の高周波電源３４がＯＮである場合に、可変直流電源５２がＯＦＦとなるように、所定の直流電圧を間欠的に印加しても良い。第２の高周波電源３４がＯＦＦである場合に、可変直流電源５２がＯＮとなると、ガスシャワーヘッド２５に対するイオンの衝突によって、ガスシャワーヘッド２５に含まれるシリコンのスパッタ量が増加し、シリコン含有堆積物が保護膜として金属含有膜上に堆積する。さらに、ガスシャワーヘッド２５に対するイオンの衝突によって放出されたシリコンと、フッ素を含む反応種とが反応してチャンバ１０外に排出され、炭素含有堆積物が保護膜として金属含有膜上に堆積する。その結果、シリコン含有堆積物及び炭素含有堆積物により金属含有膜が保護されるので、金属含有膜からの金属の飛散がより一層抑制される。
また、上記第２の実施形態では、高周波電力印加工程において、各々の流量が一定であるＣＦ系ガス、Ｃ及びＯを含有するガス、希ガス及びＯ含有ガスを含む処理ガスのプラズマにより金属含有膜に保護膜を形成する例を示したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、ＣＦ系ガスの流量を一定にして、Ｃ及びＯを含有するガス（例えば、ＣＯ）の流量を変更しても良い。ＣＯが増えると、ＣＦ系ガス＋ＣＯ→ＣＯＦ＋ＣＦラジカルで示される反応が起きやすくなるので、Ｃ比の高いラジカルが増加し、金属含有膜へのラジカルの付着量が増える。一方、ＣＯの流量が少なくなる、又は０となると、Ｃ比の高いラジカルが減少し、金属含有膜へのラジカルの付着量が減る（凹部の堆積量が増える）。また、上記第１の実施形態では、第２の高周波電力ＬＦの周波数、第２の高周波電力ＬＦの大小、直流電圧ＤＣのパルス波の周期に応じて、ＣＯの流量を変更しても良い。例えば、第２の高周波電力ＬＦの周波数を下げるときに第１の処理ガス全体に対するＣＯの流量比を増やすことが考えられる。また、例えば、第２の高周波電力ＬＦの電力値を上げるときに第１の処理ガス全体に対するＣＯの流量比を増やすことが考えられる。これにより、金属含有膜がより保護されるので、高アスペクト比のエッチングを行う際に金属含有膜マスクからの金属の飛散がより抑制される。また、例えば、直流電圧ＤＣがＨｉｇｈ値である場合にＣＯの流量比を大きくすると、Ｆ除去効果が大きくなり金属含有膜上の堆積量が大きくなる。直流電圧ＤＣがＬｏｗ値である場合にＣＯの流量比を小さくすると、Ｆ除去効果が小さくなり凹部の堆積量が大きくなる。また、上記第１の実施形態において、Ｃ及びＯを含有するガスの流量を一定にして、ＣＦ系ガスの流量を変更しても良い。
（実施例）
以下に、第２の実施形態におけるプラズマエッチング方法について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。ただし、第２の実施形態におけるプラズマエッチング方法は、下記の実施例に限定されるものではない。
（比較例２）
比較例２では、ウェハＷを模擬した被処理体に対して、エッチング工程を行った。被処理体は、以下の構造を有するものを用いた。また、被処理体は、ＳｉＯ２膜が形成されたテスト用基板上に配置され、テスト用基板における被処理体の周囲には、ＷＣのチップが配置された。エッチング工程は、以下の条件を用いて行った。
（被処理体）
エッチング対象膜：ＳｉＯ２膜
金属含有膜：ＷＣ膜
マスク膜：ＳｉＯ２膜
（エッチング工程）
処理ガス及び流量：Ｃ４Ｆ６／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝１０／３００／１０００／８ｓｃｃｍ
圧力：４．０Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）
第１の高周波電力ＨＦ：１００Ｗ、連続波
第２の高周波電力ＬＦ：２００Ｗ、連続波
上部電極（ガスシャワーヘッド２５）への直流電圧：−１５０Ｖ、連続波
処理時間：１８０秒
（実施例２）
実施例２では、ウェハＷを模擬した被処理体に対して、エッチング工程を行い、さらに、エッチング工程の実行中に、第２の高周波電力ＬＦを間欠的に印加する高周波電力印加工程を行った。エッチング工程（及び高周波電力印加工程）は、以下の条件を用いて行った。
（エッチング工程）
処理ガス及び流量：Ｃ４Ｆ６／ＣＯ／Ａｒ／Ｏ２＝１０／３００／１０００／８ｓｃｃｍ
圧力：４．０Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）
第１の高周波電力ＨＦ：１００Ｗ、連続波
第２の高周波電力ＬＦ：１１８０Ｗ、パルス波（周波数：０．１ｋＨｚ、デューティ比：１７％）
上部電極（ガスシャワーヘッド２５）への直流電圧：−１５０Ｖ、連続波
処理時間：２３５秒
（比較例２及び実施例２についての処理結果）
図６は、比較例２及び実施例２についての処理結果を示す図である。図６では、処理前における被処理体、比較例２におけるエッチング工程を行った後の被処理体、実施例２におけるエッチング工程（及び高周波電力印加工程）を行った後の被処理体について、それぞれ、上面（Ｔｏｐ ｖｉｅｗ）及び断面（Ｘ−ｓｅｃｔｉｏｎ）を拡大した写真のトレース図を示す。なお、図６において、「Ｉｎｉｔｉａｌ」は、処理前における被処理体を示す。「Ａｓ ＬＦ ＣＷ ｅｔｃｈ」は、比較例２におけるエッチング工程を行った後の被処理体を示す。「Ａｓ ＬＦ ｐｕｌｓｅ ｅｔｃｈ」は、実施例２におけるエッチング工程（及び高周波電力印加工程）を行った後の被処理体を示す。
また、図６において、「Ｔｏｐ ＣＤ」は、形成された凹部の開口の幅を示し、「ＣＤ ｂｉａｓ」は、凹部の開口の幅の縮小量を示す。
図６に示すように、エッチング工程の実行中に第２の高周波電力ＬＦを連続的に印加した比較例２と比較して、エッチング工程の実行中に第２の高周波電力ＬＦを間欠的に印加した実施例２では、凹部の開口の幅の縮小量が小さくなった。また、比較例２と比較して、実施例２では、凹部の側壁の角度をより垂直に近づけることが可能となった。
以上の各実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜に対して、第１の処理ガスにより保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記保護膜が形成された前記金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングするエッチング工程と
を含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
（付記２）
前記保護膜形成工程と前記エッチング工程とは、少なくとも２回以上交互に繰り返されることを特徴とする付記１に記載のプラズマエッチング方法。
（付記３）
所定の開口パターンを有する前記金属含有膜の上にはマスク膜が形成されており、
前記保護膜形成工程の前に、前記マスク膜をマスクとして、前記金属含有膜の上面の少なくとも一部が露出するまで、前記エッチング対象膜をエッチングするプレエッチング工程をさらに含む付記１に記載のプラズマエッチング方法。
（付記４）
前記保護膜形成工程の前に、所定の開口パターンを有するマスク膜をマスクとして、前記エッチング対象膜上に形成された金属含有膜に前記所定の開口パターンをパターニングするパターニング工程をさらに含むことを特徴とする付記１又は２に記載のプラズマエッチング方法。
（付記５）
前記プレエッチング工程において、前記マスク膜のエッチングレートは、前記エッチング対象膜のエッチングレートよりも低いことを特徴とする付記３に記載のプラズマエッチング方法。
（付記６）
前記エッチング対象膜は、シリコン酸化膜、Ｌｏｗ−ｋ膜又はシリコン窒化膜であり、
前記第１の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２又はＣＨ４を含み、
前記第２の処理ガスは、ＣＦ４又はＣ２Ｆ６を含むことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記７）
前記エッチング対象膜は、ポリシリコン膜であり、
前記第１の処理ガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２又はＣＨ４を含み、
前記第２の処理ガスは、Ｃｌ２又はＮＦ３を含むことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記８）
エッチング対象膜上に形成された所定の開口パターンを有する金属含有膜をマスクとして、堆積性を有する処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングするエッチング工程と、
前記処理ガスのプラズマが生成されている期間に、前記プラズマ中のイオンを引き込むための高周波電力を間欠的に印加する高周波電力印加工程と
を含むことを特徴とするプラズマエッチング方法。
（付記９）
所定の開口パターンを有する前記金属含有膜の上にはマスク膜が形成されており、
前記エッチング工程の前に、前記マスク膜をマスクとして、前記金属含有膜の上面の少なくとも一部が露出するまで、前記エッチング対象膜をエッチングするプレエッチング工程をさらに含む付記８に記載のプラズマエッチング方法。
（付記１０）
前記エッチング工程の前に、所定の開口パターンを有するマスク膜をマスクとして、前記エッチング対象膜上に形成された金属含有膜に前記所定の開口パターンをパターニングするパターニング工程をさらに含むことを特徴とする付記８に記載のプラズマエッチング方法。
（付記１１）
前記プレエッチング工程において、前記マスク膜のエッチングレートは、前記エッチング対象膜のエッチングレートよりも低いことを特徴とする付記９に記載のプラズマエッチング方法。
（付記１２）
前記エッチング対象膜は、シリコン酸化膜、Ｌｏｗ−ｋ膜又はシリコン窒化膜であり、
前記処理ガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２を含むことを特徴とする付記７〜１１のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記１３）
前記エッチング対象膜は、ポリシリコン膜であり、
前記処理ガスは、ＨＢｒを含むことを特徴とする付記７〜１１のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記１４）
前記マスク膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ＳｉＯＮ膜、ＳｉＣ膜又はＳｉＯＣ膜であることを特徴とする付記３〜５、９〜１１のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記１５）
前記金属含有膜は、ＷＣ膜又はＴｉＮ膜であることを特徴とする付記１〜１４のいずれか一つに記載のプラズマエッチング方法。
（付記１６）
エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層された被処理体に対してプラズマエッチング処理を行うためのチャンバと、
前記チャンバ内を減圧するための排気部と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記金属含有膜に対して、第１の処理ガスにより保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記保護膜が形成された前記金属含有膜をマスクとして、第２の処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングする第１のエッチング工程とを実行する制御部と
を有することを特徴とするプラズマエッチング装置。
（付記１７）
エッチング対象膜と、所定の開口パターンを有する金属含有膜とが順に積層された被処理体に対してプラズマエッチング処理を行うためのチャンバと、
前記チャンバ内を減圧するための排気部と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記金属含有膜をマスクとして、堆積性を有する処理ガスのプラズマにより前記エッチング対象膜をエッチングする第２のエッチング工程と、前記エッチング対象膜がエッチングされている期間に、前記プラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス電力を間欠的に印加するバイアス電力印加工程とを実行する制御部と
を有することを特徴とするプラズマエッチング装置。
１ プラズマエッチング装置
１０ チャンバ
１５ ガス供給源
２０ 載置台
２５ ガスシャワーヘッド
３２ 第１の高周波電源
３４ 第２の高周波電源
５２ 可変直流電源
６５ 排気装置
１００ 制御部

Claims (9)

  1. 基板を載置する載置台と、前記載置台に対向する上部電極を有するプラズマ処理装置において、基板をプラズマエッチングする方法であって、
    シリコン酸化膜を含むエッチング対象膜と、前記エッチング対象膜上に所定の開口パターンを有する金属含有マスクとを有する基板を前記載置台上に提供する工程と、
    プラズマ生成用の高周波電力を前記載置台に供給して、フルオロカーボンガス及び酸素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する第１工程と、
    前記処理ガスからプラズマが生成されている期間に、前記プラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス電力を間欠的に印加する第２工程と、
    を含み、
    前記第１工程及び前記第２工程において、前記上部電極には高周波電力が供給されず、
    前記第２工程において、前記バイアス電力が印加されないことにより前記金属含有マスクの飛散を防止するフルオロカーボン含有保護膜が前記金属含有マスク上に形成される第１段階と、
    前記第１段階の後に、前記バイアス電力が印加されることにより前記フルオロカーボン含有保護膜が形成された前記金属含有マスクから金属を飛散させることなく前記エッチング対象膜がエッチングされる第２段階と、
    を含む、基板をプラズマエッチングする方法。
  2. 前記金属含有マスクの上にはマスク膜が形成されており、
    前記第１工程の前に、前記マスク膜をマスクとして、前記金属含有マスクの上面の少なくとも一部が露出するまで、前記エッチング対象膜をエッチングするプレエッチング工程をさらに含む、請求項１に記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  3. 前記第１工程の前に、所定の開口パターンを有するマスク膜をマスクとして、前記金属含有マスクに前記所定の開口パターンをパターニングするパターニング工程をさらに含む、請求項１に記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  4. 前記第２工程において、前記バイアス電力の周波数を変化させる、請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  5. 前記第２工程において、前記バイアス電力のパルス周期を変化させる、請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  6. 前記第２工程において、前記上部電極に直流電圧を印加する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  7. 前記第２工程において、前記バイアス電力が印加されていないときに、前記上部電極に負の直流電圧を印加する、請求項６に記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  8. 前記第２工程において、前記エッチング対象膜のアスペクト比が高くなるにつれて、前記バイアス電力の周波数を下げる、又は前記バイアス電力の大きさを増加させる、請求項１〜７のいずれか一つに記載の基板をプラズマエッチングする方法。
  9. 前記第２工程において、前記バイアス電力のデューティ比及び／又は前記バイアス電力の周波数を変更する、請求項１〜８のいずれか一つに記載の基板をプラズマエッチングする方法。
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