JP6836953B2 - 窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法 - Google Patents

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Description

本開示の実施形態は、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法に関するものである。
半導体デバイスといった電子デバイスの製造においては、異なる材料から形成された二つの領域のうち一方の領域を他方の領域に対して選択的にエッチングすることが求められることがある。例えば、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第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ることがある。
窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングするために、一般的には、ハイドロフルオロカーボンガスを用いたプラズマエッチングが行われている。ハイドロフルオロカーボンガスを用いたプラズマエッチングでは、フルオロカーボンの堆積物によって第２領域が保護されつつ、プラズマ中の活性種によって第１領域のエッチングが生じる。このようなプラズマエッチングについては、特許文献１に記載されている。
特開２００３−２２９４１８号公報
窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングすることにおいては、ハイドロフルオロカーボンガスを用いたプラズマエッチングよりも高い選択比が求められている。
また、ハイドロフルオロカーボンガスを用いたプラズマエッチングは、上述したように堆積物を用いて第２領域を保護するので、第１領域のエッチングが進行して狭い開口が形成されると当該開口が堆積物によって閉塞され、第１領域のエッチングが停止することがある。
したがって、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングすることにおいて、堆積物の生成を抑制し、且つ、高い選択比を得ることが求められている。
一態様においては、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第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）第１領域及び第２領域を有する被加工物をプラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内に準備する工程と、（ｉｉ）水素の活性種によって第１領域の一部を改質して改質領域を形成するよう、チャンバ内で水素を含有するガスを含む第１のガスのプラズマを生成する工程（以下、「改質工程」という）と、（ｉｉｉ）フッ素の活性種によって改質領域を除去するよう、チャンバ内でフッ素を含有するガスを含む第２のガスのプラズマを生成する工程（以下、「除去工程」という）と、を含む。
一態様に係る方法では、改質工程において生成される水素の活性種により第１領域の一部が改質されて、フッ素の活性種により容易に除去可能な改質領域となる。一方、酸化シリコンから形成された第２領域は、安定しているので、水素の活性種では改質されない。したがって、除去工程では、第２領域に対して改質領域が選択的に除去される。故に、この方法によれば、第１領域が第２領域に対して選択的にエッチングされる。また、改質工程及び除去工程において生成されるプラズマ中の活性種は、ハイドロフルオロカーボンガスのプラズマ中の活性種と比較して、相当に低い堆積性を有するか、又は、実質的に堆積性を有していない。したがって、この方法によれば、堆積物の生成が抑制される。
一実施形態では、チャンバ内において被加工物は、イオンを当該被加工物に引き込むための高周波、即ち、バイアス用の高周波が供給され得る電極を含むステージ上に搭載される。一実施形態では、改質工程では、当該電極にバイアス用の高周波が供給される。この実施形態によれば、第１領域の改質がより効率的に行われる。一実施形態では、第２のガスのプラズマを生成する工程において、当該電極にバイアス用の高周波が供給されない。即ち、この実施形態では、イオンのスパッタエッチングではなく、改質領域とフッ素の活性種との化学的反応により、改質領域が除去される。
一実施形態において、第２のガスは、フッ素を含有するガスとしてＮＦ３ガスを含んでいてもよい。
一実施形態において、第２のガスは水素を更に含んでいてもよい。第２のガス中のフッ素の原子数に対する第２のガス中の水素の原子数の比率は、８／９以上である。この第２のガスのプラズマによれば、第１領域のエッチングの選択性が更に向上される。
一実施形態において、第２のガスは、フッ素を含有するガスとしてＮＦ３ガスを含み、Ｈ２ガスを更に含んでいてもよい。
一実施形態では、第２のガス中のＮＦ３ガスの流量に対する当該第２のガス中のＨ２ガスの流量の比率は、３／４以上である。この第２のガスのプラズマによれば、第１領域のエッチングの選択性が更に向上される。
一実施形態において、第１のガスは、水素を含有するガスとしてＨ２ガスを含む。
一実施形態において、改質工程と除去工程を各々が含む複数のシーケンスが順に実行されてもよい。
一実施形態において、被加工物は、シリコンから形成された第３領域を更に含む。第１のガスは、酸素を含有するガスを更に含んでいてもよい。この実施形態の改質工程では、第１のガス中の酸素の活性種によって、第３領域の表面が酸化し、除去工程によるエッチングにおいて第３領域のエッチングが抑制される。したがって、第２領域及び第３領域に対して第１領域が選択的にエッチングされる。一実施形態では、第１領域は、第２領域及び第３領域を覆うように設けられていてもよい。
一実施形態では、改質工程及び除去工程を各々が含む複数のシーケンスが順に実行される。被加工物は、シリコンから形成された第３領域を更に有する。複数のシーケンスの実行前に、第１領域は第２領域及び第３領域を覆うように設けられている。複数のシーケンスは、一以上の第１シーケンス及び一以上の第２シーケンスを含む。一以上の第１シーケンスは、複数のシーケンスのうち、第３領域が露出する直前まで、又は、第３領域が露出するまで実行される一以上のシーケンスである。一以上の第２シーケンスは、複数のシーケンスのうち、一以上の第１シーケンスの後に実行される一以上のシーケンスであり、第３領域の表面を酸化させるために実行される。少なくとも一以上の第２シーケンスにおいて、第１のガスは、酸素を含有するガスを更に含む。この実施形態の改質工程では、第３領域の表面が酸化し、除去工程によるエッチングにおいて第３領域のエッチングが抑制される。したがって、この実施形態によれば、第２領域及び第３領域に対して第１領域が選択的にエッチングされる。
一以上の第１シーケンスにおいて、第１のガスは、酸素を含有するガスを含んでいなくてもよい。複数のシーケンスは、一以上の第３シーケンスを更に含んでいてもよい。一以上の第３シーケンスは、複数のシーケンスのうち、一以上の第２シーケンスの後に実行される一以上のシーケンスである。一以上の第３シーケンスのみにおいて、或いは、一以上の第１シーケンスに加えて一以上の第３シーケンスにおいて、第１のガスは、酸素を含有するガスを含んでいなくてもよい。
一実施形態において、第１のガス中の水素を含有するガスの流量に対する第１のガス中の酸素を含有するガスの流量の比率は、３／１００以上、９／１００以下である。この実施形態によれば、第３領域に対して第１領域を更に高い選択比でエッチングすることが可能となる。
一実施形態において、酸素を含有するガスはＯ２ガスであり得る。
以上説明したように、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングすることにおいて、堆積物の生成を抑制し、且つ、高い選択比を得ることが可能となる。
一実施形態に係る方法を示す流れ図である。 一実施形態に係る方法が適用され得る一例の被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 一実施形態に係る方法が適用され得る別の一例の被加工物の一部を拡大して示す断面図である。 種々の実施形態に係る方法において使用可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図５の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図５の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１の実行後の被加工物の状態を示す図である。 図６の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２を説明するための図であり、図６の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図６の（ｃ）は一実施形態に係る方法の終了時の被加工物の状態を示す図である。 図７の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図７の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図７の（ｃ）は一実施形態に係る方法の終了時の被加工物の状態を示す図である。 別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。 図９の（ａ）、図９の（ｂ）はそれぞれ、図８に示す方法の第１例における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図９の（ｃ）は第２シーケンス中の工程ＳＴ１の実行により第３領域の表面が酸化された状態を示す図である。 図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）はそれぞれ、図８に示す方法の第２例における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図１０の（ｃ）は第２シーケンス中の工程ＳＴ１の実行により第３領域の表面が酸化された状態を示す図である。 更に別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。 図１２の（ａ）、図１２の（ｂ）、図１２の（ｃ）はそれぞれ、図１１に示す方法における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１、第３シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図である。 図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び、図１３の（ｃ）は、第１の実験の結果を示すグラフである。 図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）は、第２の実験の結果を示すグラフである。 第２の実験の結果を示すグラフである。 図１６の（ａ）は、第３の実験において各サンプルについて求めた減少量を説明するための図であり、図１６の（ｂ）は、第３の実験において各サンプルについて求めた減少量を示す表である。 更に別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。 図１７に示す方法が適用される被加工物の一部拡大断面図である。 図１７に示す方法の実行中における被加工物の一部の状態を示す断面図である。 図１７に示す方法の実行中における被加工物の一部の状態を示す断面図である。 図１７に示す方法の実行中における被加工物の一部の状態を示す断面図である。 図１７に示す方法の実行中における被加工物の一部の状態を示す断面図である。 図１７に示す方法の実行後における被加工物の一部の状態を示す断面図である。 図１７に示す方法の一部の工程を詳細に示す流れ図である。 図２５の（ａ）及び図２５の（ｂ）は、図１７に示す方法の一部の工程を詳細に示す流れ図である。
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。
図１は、一実施形態に係る方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法である。一実施形態において、方法ＭＴは、第２領域及びシリコンから形成された第３領域に対して第１領域を選択的にエッチングする。方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴＰにおいて、被加工物がプラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内に準備される。
図２は、一実施形態に係る方法が適用され得る一例の被加工物の一部を拡大して示す断面図である。図２に示す被加工物Ｗは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有している。被加工物Ｗは、第３領域Ｒ３を更に有していてもよい。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、酸化シリコンから形成されており、第３領域Ｒ３は、シリコンから形成されている。第３領域Ｒ３は、例えば、多結晶シリコンから形成されている。図２に示す被加工物Ｗでは、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、第３領域Ｒ３は、下地層ＵＬ上に設けられている。第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、第３領域Ｒ３の被加工物Ｗ中のレイアウトは、図２に示すレイアウトに限定されるものではない。
図３は、一実施形態に係る方法が適用され得る別の一例の被加工物の一部を拡大して示す断面図である。図３に示す被加工物Ｗは、図２に示す被加工物Ｗと同様に、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２、及び、第３領域Ｒ３を有する。第２領域Ｒ２は、第３領域Ｒ３の両側に設けられており、第３領域Ｒ３は、第２領域Ｒ２に対して隆起するように設けられている。第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３を覆うように設けられている。なお、図３に示す被加工物Ｗは、Ｆｉｎ型電界効果トランジスタの製造途中に得られる中間生産物であり、第３領域Ｒ３は、ソース領域、ドレイン領域、及び、チャネル領域を提供するフィン領域として利用される。
図４は、種々の実施形態に係る方法において利用可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図４に示すプラズマ処理装置１０は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）型のプラズマ源を備える。プラズマ処理装置１０は、チャンバ本体１２を備えている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムといった金属から形成されている。チャンバ本体１２は、例えば略円筒形状を有している。チャンバ本体１２は、その内部空間をチャンバ１２ｃとして提供している。チャンバ１２ｃは、プラズマ処理のための空間として利用される。
チャンバ本体１２の底部には、ステージ１４が設けられている。ステージ１４は、その上に搭載された被加工物Ｗを保持するように構成されている。ステージ１４は、支持部１３によって支持され得る。支持部１３は、チャンバ１２ｃ内において、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、例えば、略円筒形状を有し得る。支持部１３は、例えば石英といった絶縁材料から形成され得る。
ステージ１４は、静電チャック１６及び下部電極１８を有している。下部電極１８は、第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂを含んでいる。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といった金属から形成されている。第１プレート１８ａ及び第２プレート１８ｂは、例えば略円盤形状を有し得る。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられている。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａに電気的に接続されている。
静電チャック１６は、第２プレート１８ｂ上に設けられている。静電チャック１６は、絶縁層、及び、当該絶縁層内に内蔵された膜状の電極を有する。静電チャック１６の電極には、スイッチ２３を介して直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャック１６は、直流電源２２からの直流電圧によって生じる静電力を発生する。被加工物Ｗは、静電力によって静電チャック１６に引き付けられ、当該静電チャック１６によって保持される。
プラズマ処理装置１０の使用時には、フォーカスリングＦＲが、被加工物Ｗのエッジ及び静電チャック１６の縁部を囲むように、第２プレート１８ｂの周縁部上に配置される。フォーカスリングＦＲは、プラズマ処理の均一性を向上させるために利用される。フォーカスリングＦＲは、例えば、石英から形成され得る。
第２プレート１８ｂには、流路２４が形成されている。流路２４には、ステージ１４の温度調整のために熱交換媒体、例えば冷媒が、チャンバ本体１２の外部に設けられた温度調節器（例えば、チラーユニット）から供給される。温度調節器は、熱交換媒体の温度を調節する装置である。流路２４には、温度調節器から配管２６ａを介して熱交換媒体が供給される。流路２４に供給された熱交換媒体は、配管２６ｂを介して温度調節器に戻される。熱交換調節器によってその温度が調整された熱交換媒体がステージ１４の流路２４に供給されることにより、ステージ１４の温度、ひいては被加工物Ｗの温度が調整される。プラズマ処理装置１０では、ガス供給ライン２８がステージ１４を通って静電チャック１６の上面まで延びている。静電チャック１６の上面と被加工物Ｗの裏面との間には、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスが、ガス供給ライン２８を介して供給される。これにより、ステージ１４と被加工物Ｗの熱交換が促進される。
ステージ１４内にはヒータＨＴが設けられていてもよい。ヒータＨＴは、加熱素子である。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に、或いは、静電チャック１６内に埋め込まれている。ヒータＨＴは、ヒータ電源ＨＰに接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることによって、ステージ１４の温度が調整され、ひいては被加工物Ｗの温度が調整される。
ステージ１４の下部電極１８には、高周波電源３０が整合器３２を介して接続されている。下部電極１８には、高周波電源３０からの高周波が供給され得る。高周波電源３０は、ステージ１４上に搭載された被加工物Ｗにイオンを引き込むための高周波、即ち、バイアス用の高周波を発生する。バイアス用の高周波は、例えば、４００［ｋＨｚ］〜４０．６８［ＭＨｚ］の範囲内の周波数、一例においては１３．５６［ＭＨｚ］の周波数を有する。整合器３２は、高周波電源３０の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスとを整合させるための回路を有している。なお、プラズマ処理装置１０では、バイアス用の高周波を下部電極１８に供給することにより、プラズマ生成のために他の高周波を用いることなく、プラズマを生成することも可能である。
プラズマ処理装置１０では、チャンバ本体１２の内壁に沿ってシールド３４が着脱自在に設けられている。シールド３４は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド３４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ための部材である。シールド３４は、アルミニウム製の母材の表面にＹ２Ｏ３といったセラミックスを被覆することにより構成され得る。
ステージ１４とチャンバ本体１２の側壁との間には排気路が形成されている。この排気路は、チャンバ本体１２の底部に形成された排気口１２ｅに繋がっている。排気口１２ｅには、配管３６を介して排気装置３８が接続されている。排気装置３８は、圧力調整器、及び、ターボ分子ポンプといった真空ポンプを含んでいる。排気路には、即ち、ステージ１４とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフル板４０が設けられている。バッフル板４０は、その板厚方向に当該バッフル板４０を貫通する複数の貫通孔が形成されている。バッフル板４０は、例えば、アルミニウム製の母材の表面にＹ２Ｏ３といったセラミックスを被覆することにより構成され得る。
チャンバ本体１２の天部は開口している。この開口は窓部材４２によって閉じられている。窓部材４２は、石英といった誘電体から形成されている。窓部材４２は、例えば板状をなしている。
チャンバ本体１２の側壁には、ガス導入口１２ｉが形成されている。ガス導入口１２ｉには、配管４６を介してガス供給部４４が接続されている。ガス供給部４４は、チャンバ１２ｃに後述する第１のガス及び第２のガスを供給する。ガス供給部４４は、ガスソース群４４ａ、流量制御器群４４ｂ、及び、バルブ群４４ｃを含んでいる。ガスソース群４４ａは、複数のガスソースを含んでいる。複数のガスソースは、第１のガスに含まれる一以上のガスのソース、及び、第２のガスに含まれる一以上のガスのソースを含んでいる。流量制御器群４４ｂは、複数の流量制御器を含んでいる。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。バルブ群４４ｃは、複数のバルブを含んでいる。ガスソース群４４ａの複数のガスソースは、流量制御器群４４ｂの複数の流量制御器のうち対応の流量制御器、及び、バルブ群４４ｃの複数のバルブのうち対応のバルブを介して、ガス導入口１２ｉに接続されている。なお、ガス導入口１２ｉは、チャンバ本体１２の側壁ではなく、窓部材４２といった他の箇所に形成されていてもよい。
チャンバ本体１２の側壁には、開口１２ｐが形成されている。この開口１２ｐは、チャンバ本体１２の外部からチャンバ１２ｃ内に被加工物Ｗが搬入されるとき、及び、チャンバ１２ｃからチャンバ本体１２の外部に被加工物Ｗが搬出されるときに、被加工物Ｗが通過する通路である。チャンバ本体１２の側壁には、この開口１２ｐの開閉のためのゲートバルブ４８が取り付けられている。
チャンバ本体１２の天部の上、及び、窓部材４２の上には、アンテナ５０及びシールド部材６０が設けられている。アンテナ５０及びシールド部材６０は、チャンバ本体１２の外側に設けられている。一実施形態において、アンテナ５０は、内側アンテナ素子５２Ａ及び外側アンテナ素子５２Ｂを有している。内側アンテナ素子５２Ａは、渦巻き状のコイルであり、窓部材４２の中央部の上で延在している。外側アンテナ素子５２Ｂは、渦巻き状のコイルであり、窓部材４２上、且つ、内側アンテナ素子５２Ａの外側で、延在している。内側アンテナ素子５２Ａ及び外側アンテナ素子５２Ｂの各々は、銅、アルミニウム、ステンレスといった導体から形成されている。
内側アンテナ素子５２Ａ及び外側アンテナ素子５２Ｂは共に、複数の挟持体５４によって挟持されており、これら複数の挟持体５４によって支持されている。複数の挟持体５４の各々は、棒状の形状を有している。複数の挟持体５４は、内側アンテナ素子５２Ａの中心付近から外側アンテナ素子５２Ｂの外側まで放射状に延在している。
シールド部材６０は、アンテナ５０を覆っている。シールド部材６０は、内側シールド壁６２Ａ及び外側シールド壁６２Ｂを含んでいる。内側シールド壁６２Ａは、筒形状を有している。内側シールド壁６２Ａは、内側アンテナ素子５２Ａを囲むように、内側アンテナ素子５２Ａと外側アンテナ素子５２Ｂとの間に設けられている。外側シールド壁６２Ｂは、筒形状を有している。外側シールド壁６２Ｂは、外側アンテナ素子５２Ｂを囲むように、外側アンテナ素子５２Ｂの外側に設けられている。
内側アンテナ素子５２Ａの上には、内側シールド壁６２Ａの開口を塞ぐように、円盤状の内側シールド板６４Ａが設けられている。外側アンテナ素子５２Ｂの上には、内側シールド壁６２Ａと外側シールド壁６２Ｂとの間の開口を塞ぐように、環状板形状の外側シールド板６４Ｂが設けられている。
なお、シールド部材６０のシールド壁及びシールド板の形状は、上述した形状に限定されるものではない。シールド部材６０のシールド壁の形状は、角筒形状といった他の形状であってもよい。
内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂには、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂがそれぞれ接続されている。内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂには、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから、同じ周波数又は異なる周波数を有する高周波がそれぞれ供給される。高周波電源７０Ａからの高周波が内側アンテナ素子５２Ａに供給されると、チャンバ１２ｃ内で誘導磁界が発生し、チャンバ１２ｃ内のガスが当該誘導磁界によって励起される。これにより、被加工物Ｗの中央の領域の上方でプラズマが生成される。また、高周波電源７０Ｂからの高周波が外側アンテナ素子５２Ｂに供給されると、チャンバ１２ｃ内で誘導磁界が発生し、チャンバ１２ｃ内のガスが当該誘導磁界によって励起される。これにより、被加工物Ｗの周縁領域の上方で、環状のプラズマが生成される。
なお、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂのそれぞれから出力される高周波に応じて、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂの電気的長さを調整する必要がある。このために、内側シールド板６４Ａ、外側シールド板６４Ｂのそれぞれの高さ方向の位置は、アクチュエータ６８Ａ、アクチュエータ６８Ｂによって個別に調整されるようになっている。
プラズマ処理装置１０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、表示装置等を備えるコンピュータであることができる。制御部８０は、記憶部に記憶されている制御プログラム及びレシピデータに従って動作し、プラズマ処理装置１０の種々の要素を制御し得る。具体的に、制御部８０は、流量制御器群４４ｂの複数の流量制御器、バルブ群４４ｃの複数のバルブ、排気装置３８、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂ、高周波電源３０、整合器３２、ヒータ電源ＨＰといったプラズマ処理装置の種々の要素を制御する。なお、種々の実施形態に係る方法の実行時にも、制御部８０は、制御プログラム及びレシピデータに従って、プラズマ処理装置１０の種々の要素を制御することができる。
以下、再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。また、以下の説明では、図５の（ａ）、図５の（ｂ）、図６の（ａ）、図６の（ｂ）、図６の（ｃ）、図７の（ａ）、図７の（ｂ）、及び、図７の（ｃ）を参照する。図５の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１を説明するための図であり、図５の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１の実行後の被加工物の状態を示す図である。図６の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２を説明するための図であり、図６の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図６の（ｃ）は一実施形態に係る方法の終了時の被加工物の状態を示す図である。図７の（ａ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ１の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図７の（ｂ）は一実施形態に係る方法の工程ＳＴ２の実行後の被加工物の状態を示す図であり、図７の（ｃ）は一実施形態に係る方法の終了時の被加工物の状態を示す図である。
図１に示すように、方法ＭＴの工程ＳＴＰでは、プラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内で、図２又は図３に示した被加工物Ｗが準備される。被加工物Ｗは、下部電極を有するステージ上に載置される。プラズマ処理装置１０が用いられる場合には、被加工物Ｗは、ステージ１４上に載置され、静電チャック１６によって保持される。
方法ＭＴでは、被加工物Ｗがステージ１４上に載置された状態で、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２が順に実行される。工程ＳＴ１では、チャンバ内で第１のガスのプラズマＰＬ１が生成される。第１のガスは、水素を含有するガスを含む。水素を含有するガスは、例えばＨ２ガス及び／又はＮＨ３ガスであり得る。
工程ＳＴ１では、図５の（ａ）に示すように、プラズマＰＬ１から水素の活性種、例えば水素イオンが被加工物Ｗの表面に照射される。図５の（ａ）において、文字「Ｈ」を囲む円形の図形は水素の活性種を表している。水素の活性種が被加工物Ｗの表面に照射されると、図５の（ｂ）に示すように、第１領域Ｒ１の一部、即ち、その表面を含む第１領域Ｒ１の一部分が改質されて、改質領域ＭＲ１になる。なお、図３の被加工物Ｗの場合には、図７の（ａ）に示すように、改質領域ＭＲ１が形成される。改質領域ＭＲ１は、フッ素の活性種によって容易に除去可能である。一方、第２領域Ｒ２は、安定しており、水素の活性種では改質されない。
一実施形態の工程ＳＴ１では、ステージの下部電極にバイアス用の高周波が供給される。一実施形態の工程ＳＴ１では、バイアス用の高周波のみによって、プラズマが生成されてもよい。下部電極にバイアス用の高周波が供給されると、水素イオンが被加工物Ｗに強く引き込まれて、第１領域Ｒ１の改質が促進され、第１領域Ｒ１の膜厚方向において改質領域ＭＲ１の厚みが大きくなる。なお、工程ＳＴ１において下部電極に供給されるバイアス用の高周波のパワーは、スパッタリングによるエッチングが生じないように設定される。
被加工物Ｗが第３領域Ｒ３を有する場合には、第１のガスは、酸素を含有するガスを更に含み得る。酸素を含有するガスは、例えば、Ｏ２ガス、ＣＯガス、ＣＯ２ガス、ＮＯガス、ＮＯ２ガス、Ｎ２Ｏガス、ＳＯ２ガスのうち何れか、又は、これらのうち二以上のガスを含む混合ガスであり得る。第１のガスが酸素を含有するガスを含む場合には、図５の（ａ）に示すように、酸素の活性種、例えば酸素イオンが被加工物Ｗの表面に照射される。図５の（ａ）において、文字「Ｏ」を囲む円形の図形は酸素の活性種を表している。酸素の活性種が被加工物Ｗの表面に照射されると、図５の（ｂ）に示すように、第３領域Ｒ３の一部、即ち、その表面を含む第３領域Ｒ３の一部分が酸化して、酸化領域ＭＲ３になる。このように第３領域Ｒ３の表面が酸化されると、後述の工程ＳＴ２において第３領域Ｒ３のエッチングが抑制される。
一実施形態では、第１のガス中の水素を含有するガスの流量に対する第１のガス中の酸素を含有するガスの流量の比率は、３／１００以上、９／１００以下であり得る。このように第１のガス中の水素を含有するガスの流量に対する第１のガス中の酸素を含有するガスの流量の比率が設定されることにより、後述する工程ＳＴ２において酸化領域ＭＲ３を含む第３領域Ｒ３のエッチングが更に抑制される。また、後述の工程ＳＴ２における第１領域Ｒ１のエッチングレートの低下が抑制される。
プラズマ処理装置１０が用いられる場合には、工程ＳＴ１において、ガス供給部４４から、水素を含有するガスを含む第１のガスがチャンバ１２ｃに供給される。チャンバ１２ｃに供給される第１のガスは、酸素を含有するガスを含んでいてもよい。第１のガスに含まれる一以上のガスの流量はそれぞれ、流量制御器群４４ｂの対応の流量制御器によって制御される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、高周波電源３０からのバイアス用の高周波が、下部電極１８に供給されてもよい。工程ＳＴ１では、プラズマの生成のために、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂのそれぞれに、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから高周波が供給されてもよいが、供給されなくてもよい。即ち、工程ＳＴ１では、バイアス用の高周波を下部電極１８に供給することにより、他の高周波を用いることなく、プラズマが生成されてもよい。
続く工程ＳＴ２では、チャンバ内で第２のガスのプラズマＰＬ２が生成される。第２のガスは、フッ素を含有するガスを含む。フッ素を含有するガスは、フッ素を含有する任意のガスであり得る。例えば、フッ素を含有するガスは、ＮＦ３ガス、ＳＦ６ガス、フルオロカーボンガス（例えば、ＣＦ４ガス）のうち何れか、又は、これらのうち二以上のガスを含む混合ガスであり得る。第２のガスは、フッ素を含有するガスに加えて、他のガス、例えば、Ｏ２ガス、及び、Ａｒガスといった希ガスを含んでいてもよい。
工程ＳＴ２では、図６の（ａ）に示すように、プラズマＰＬ２からフッ素の活性種が被加工物Ｗの表面に照射される。図６の（ａ）において、文字「Ｆ」を囲む円形の図形はフッ素の活性種を表している。フッ素の活性種が被加工物Ｗの表面に照射されると、図６の（ｂ）に示すように、フッ素の活性種により改質領域ＭＲ１が選択的にエッチングされて除去される。なお、図３の被加工物Ｗの場合には、図７の（ｂ）に示すように、改質領域ＭＲ１が除去される。
一実施形態の工程ＳＴ２では、ステージの下部電極にバイアス用の高周波が供給されない。工程ＳＴ２において下部電極にバイアス用の高周波が供給されない場合には、フッ素の活性種としてフッ素イオンではなく主にフッ素ラジカルによりエッチングが行われる。即ち、イオンによるスパッタエッチングではなく、ラジカルによるエッチングが行われる。これにより、第２領域Ｒ２及び酸化領域ＭＲ３を含む第３領域Ｒ３のエッチングが抑制される。また、改質領域ＭＲ１とフッ素の活性種との化学的反応により、改質領域ＭＲ１が除去される。
一実施形態の工程ＳＴ２では、第２のガスは、水素を含んでいてもよい。第２のガスが水素を含む場合には、第２のガス中のフッ素の原子数に対する第２のガス中の水素の原子数の比率は、８／９以上である。また、第２のガスにおいて、フッ素を含有するガスがＮＦ３ガスであり、水素を含有するガスがＨ２ガスである場合には、第２のガス中のＮＦ３ガスの流量に対する第２のガス中のＨ２ガスの流量の比率は、３／４以上である。第２のガス中のフッ素の原子数に対する第２のガス中の水素の原子数の比率、或いは、第２のガス中のＮＦ３ガスの流量に対する第２のガス中のＨ２ガスの流量の比率が上述したように設定されると、窒化シリコン、酸化シリコン、及び、シリコンは、殆どエッチングされない。しかしながら、水素によって改質された窒化シリコンは、エッチングされる。即ち、改質領域ＭＲ１はエッチングされる。したがって、第１領域Ｒ１のエッチングの選択性が更に向上される。
プラズマ処理装置１０が用いられる場合には、工程ＳＴ２において、ガス供給部４４からフッ素を含有するガスを含む第２のガスがチャンバ１２ｃに供給される。チャンバ１２ｃに供給される第２のガスは、水素を含有するガスを含んでいてもよい。第２のガスに含まれる一以上のガスの流量はそれぞれ、流量制御器群４４ｂの対応の流量制御器によって制御される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、内側アンテナ素子５２Ａに高周波電源７０Ａからの高周波が供給され、外側アンテナ素子５２Ｂに高周波電源７０Ｂからの高周波が供給される。高周波電源３０からのバイアス用の高周波は下部電極１８に供給されないか、或いは、そのパワーは比較的小さい。
図１に示すように、続く工程ＳＴＪ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及び工程ＳＴ２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達しているときに満たされるものと判断される。工程ＳＴＪにおいて、停止条件が満たされないものと判定されると再び工程ＳＴ１が実行される。一方、停止条件が満たされるものと判定されると方法ＭＴは終了する。方法ＭＴの終了時には、図６の（ｃ）に示すように、図２に示した被加工物Ｗから第１領域Ｒ１が除去される。或いは、図７の（ｃ）に示すように、図３に示した被加工物Ｗから第１領域Ｒ１が除去される。
方法ＭＴでは、工程ＳＴ１において生成される水素の活性種により第１領域Ｒ１の一部が改質されて、フッ素の活性種により容易に除去可能な改質領域ＭＲ１となる。一方、酸化シリコンから形成された第２領域Ｒ２は、安定しているので、水素の活性種では改質されない。したがって、工程ＳＴ２では、第２領域Ｒ２に対して改質領域ＭＲ１が選択的に除去される。故に、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１が第２領域Ｒ２に対して選択的にエッチングされる。また、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２において生成されるプラズマ中の活性種は、ハイドロフルオロカーボンガスのプラズマ中の活性種と比較して、相当に低い堆積性を有するか、又は、実質的に堆積性を有していない。したがって、方法ＭＴによれば、堆積物の生成が抑制される。
また、被加工物Ｗが第３領域Ｒ３を有する場合には、上述したように、第１のガスに酸素を含有するガスが含められる。これにより、工程ＳＴ１では、酸素の活性種によって、第３領域Ｒ３の表面が酸化し、工程ＳＴ２のエッチングにおいて酸化領域ＭＲ３を含む第３領域Ｒ３のエッチングが抑制される。したがって、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に対して第１領域Ｒ１が選択的にエッチングされる。
また、上述したように、一実施形態では、第１のガス中の水素を含有するガスの流量に対する第１のガス中の酸素を含有するガスの流量の比率は、３／１００以上、９／１００以下に設定される。この実施形態では、工程ＳＴ２において酸化領域ＭＲ３を含む第３領域Ｒ３のエッチングが更に抑制される。また、工程ＳＴ２における第１領域Ｒ１のエッチングレートの低下が抑制される。結果的に、第３領域Ｒ３に対して第１領域Ｒ１を更に高い選択比でエッチングすることが可能となる。
以下、別の実施形態に係る方法について説明する。図８は、別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。図８に示す方法ＭＴＡは、図３に示す被加工物Ｗのような、第１領域Ｒ１によって第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３が覆われている被加工物に対して、適用され得る。
方法ＭＴＡは、方法ＭＴの工程ＳＴＰと同じ工程ＳＴＰを含んでいる。方法ＭＴＡは、順に実行される複数のシーケンスＳＱを更に含んでいる。複数のシーケンスＳＱの各々は、方法ＭＴの工程ＳＴ１と同様の工程ＳＴ１、及び、方法ＭＴの工程ＳＴ２と同様の工程ＳＴ２を含んでいる。
複数のシーケンスＳＱは、一以上の第１シーケンスＳＱ１、及び、一以上の第２シーケンスＳＱ２を含んでいる。一以上の第１シーケンスＳＱ１は、複数のシーケンスのうち最初に実行されるシーケンスを含む一以上のシーケンスである。一以上の第２シーケンスＳＱ２は、複数のシーケンスＳＱのうち、一以上の第１シーケンスＳＱ１の後に実行されるシーケンスである。一以上の第２シーケンスＳＱ２は、第３領域Ｒ３の表面を酸化させるための工程ＳＴ１を含むシーケンスである。
方法ＭＴＡは、工程ＳＴＪ１、及び、工程ＳＴＪ２を含んでいる。工程ＳＴＪ１では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴＪ１において、停止条件は、第１シーケンスＳＱ１の実行回数が所定回数に達しているときに満たされるものと判断される。工程ＳＴＪ１において、停止条件が満たされないものと判定されると、再び第１シーケンスＳＱ１が実行される。一方、工程ＳＴＪ１において、停止条件が満たされるものと判定されると、第２シーケンスＳＱ２の実行に処理が進む。
工程ＳＴＪ２では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴＪ２において、停止条件は、第２シーケンスＳＱ２の実行回数が所定回数に達しているときに満たされるものと判断される。工程ＳＴＪ２において、停止条件が満たされないものと判定されると再び第２シーケンスＳＱ２が実行される。一方、工程ＳＴＪ２において、停止条件が満たされるのと判定されると、方法ＭＴＡの実行が終了する。
図９の（ａ）、図９の（ｂ）はそれぞれ、図８に示す方法の第１例における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図である。図９の（ｃ）は第２シーケンス中の工程ＳＴ１の実行により第３領域の表面が酸化された状態を示す図である。方法ＭＴＡの第１例では、一以上の第１シーケンスＳＱ１は、第３領域Ｒ３が露出するまで実行される。方法ＭＴＡの第１例では、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１において用いられる第１のガスは、酸素を含有するガスを含んでいない。したがって、図９の（ａ）に示すように、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１では、酸素の活性種は被加工物Ｗに照射されず、水素の活性種が被加工物Ｗに照射される。
方法ＭＴＡの第１例では、一以上の第２シーケンスＳＱ２は、第３領域Ｒ３が露出した直後から実行される。一以上の第２シーケンスＳＱ２の工程ＳＴ１では、第１のガスは、水素を含有するガスに加えて、酸素を含有するガスを含んでいる。したがって、方法ＭＴＡの第１例では、図９の（ｂ）に示すように、第３領域Ｒ３が露出した直後に工程ＳＴ１において被加工物Ｗに水素の活性種と酸素の活性種が照射される。その結果、図９の（ｃ）に示すように、第３領域Ｒ３の表面が露出した直後に、第３領域Ｒ３の表面が酸化して、酸化領域ＭＲ３が形成される。故に、工程ＳＴ２におけるフッ素の活性種のエッチングから第３領域Ｒ３が保護される。かかる方法ＭＴＡの第１例によれば、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に対して第１領域Ｒ１が選択的にエッチングされる。
図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）はそれぞれ、図８に示す方法の第２例における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図である。図１０の（ｃ）は第２シーケンス中の工程ＳＴ１の実行により第３領域の表面が酸化された状態を示す図である。方法ＭＴＡの第２例では、一以上の第１シーケンスＳＱ１は、第３領域Ｒ３が露出する直前まで実行される。即ち、第３領域Ｒ３を覆うように第１領域Ｒ１が僅かに残される状態が形成されるまで、一以上の第１シーケンスＳＱ１が実行される。方法ＭＴＡの第２例では、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１において用いられる第１のガスは、酸素を含有するガスを含んでいない。したがって、図１０の（ａ）に示すように、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１では、酸素の活性種は被加工物Ｗに照射されず、水素の活性種が被加工物Ｗに照射される。
方法ＭＴＡの第２例における一以上の第２シーケンスＳＱ２では、第１のガスは、水素を含有するガスに加えて、酸素を含有するガスを含んでいる。したがって、方法ＭＴＡの第２例では、第３領域Ｒ３が露出する直前の時点から後に、図１０の（ｂ）に示すように、被加工物Ｗに酸素の活性種が照射される。したがって、図１０の（ｃ）に示すように、第３領域Ｒ３の表面が露出した直後に、当該第３領域Ｒ３の表面が酸化する。故に、第３領域Ｒ３の表面が露出した直後の時点以後、工程ＳＴ２におけるフッ素の活性種のエッチングから第３領域Ｒ３が保護される。かかる方法ＭＴＡの第２例によれば、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に対して第１領域Ｒ１が選択的にエッチングされる。
以下、更に別の実施形態に係る方法について説明する。図１１は、更に別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。図１１に示す方法ＭＴＢは、方法ＭＴＡと同様に、図３に示す被加工物Ｗのような、第１領域Ｒ１によって第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３が覆われている被加工物に対して、適用され得る。方法ＭＴＢは、工程ＳＴＰ、一以上の第１シーケンスＳＱ１、工程ＳＴＪ１、一以上の第２シーケンスＳＱ２、及び、工程ＳＴＪ２に加えて、一以上の第３シーケンスＳＱ３、及び、工程ＳＴＪ３を更に含んでいる。
方法ＭＴＢでは、一以上の第２シーケンスＳＱ２は、第３領域Ｒ３の表面が酸化された後に終了される。方法ＭＴＢでは、工程ＳＴＪ２において停止条件が満たされると判定される場合には、第３シーケンスＳＱ３の実行に処理が進む。工程ＳＴＪ３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、第３シーケンスＳＱ３の実行回数が所定回数に達しているときに満たされるものと判断される。工程ＳＴＪ３において、停止条件が満たされないものと判定されると再び第３シーケンスＳＱ３が実行される。一方、工程ＳＴＪ３において、停止条件が満たされるのと判定されると、方法ＭＴＢの実行が終了する。
図１２の（ａ）、図１２の（ｂ）、図１２の（ｃ）はそれぞれ、図１１に示す方法における第１シーケンスの工程ＳＴ１、第２シーケンス中の工程ＳＴ１、第３シーケンス中の工程ＳＴ１を説明するための図である。方法ＭＴＢでは、一以上の第１シーケンスＳＱ１は、第３領域Ｒ３が露出する直前まで、又は、第３領域Ｒ３が露出するまで実行される。一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１においては、第１のガスは酸素を含有するガスを含んでいない。したがって、図１２の（ａ）に示すように、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１では、酸素の活性種は被加工物Ｗに照射されず、水素の活性種が被加工物Ｗに照射される。なお、一以上の第１シーケンスＳＱ１の工程ＳＴ１において、第１のガスは酸素を含有するガスを含んでいてもよい。
方法ＭＴＢでは、一以上の第２シーケンスＳＱ２は、一以上の第１シーケンスＳＱ１の後に、第３領域Ｒ３の表面を酸化させるために実行される。一以上の第２シーケンスＳＱ２の工程ＳＴ１では、第１のガスは、水素を含有するガスに加えて、酸素を含有するガスを含んでいる。したがって、方法ＭＴＢの一以上の第２シーケンスＳＱ２によれば、図１２の（ｂ）に示すように、第３領域Ｒ３が露出した直後に被加工物Ｗに酸素の活性種が照射される。方法ＭＴＢでは、一以上の第２シーケンスＳＱ２は、第３領域Ｒ３の表面が酸化された後に終了する。
方法ＭＴＢでは、一以上の第２シーケンスＳＱ２の後に、一以上の第３シーケンスＳＱ３が実行される。一以上の第３シーケンスＳＱ３の工程ＳＴ１では、第１のガスは酸素を含有するガスを含んでいない。したがって、図１２の（ｃ）に示すように、一以上の第３シーケンスＳＱ３の工程ＳＴ１では、酸素の活性種は被加工物Ｗに照射されず、水素の活性種が被加工物Ｗに照射される。方法ＭＴＢでは、一以上の第２シーケンスＳＱ２においてその露出直後に第３領域Ｒ３の表面が酸化されるので、一以上の第３シーケンスＳＱ３の工程ＳＴ１において第１のガスに酸素を含有するガスが含まれていなくても、工程ＳＴ２におけるフッ素の活性種のエッチングから第３領域Ｒ３が保護される。かかる方法ＭＴＢによれば、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３に対して第１領域Ｒ１が選択的にエッチングされる。
以下、種々の実験の結果について説明するが、本開示はこれらの実験によって限定されるものではない。
（第１の実験）
第１の実験は、窒化シリコンが、水素の活性種によって改質されていなければ、第２のガスのプラズマからの活性種によってエッチングされない条件を導くために行った実験である。第１の実験では、プラズマ処理装置１０のチャンバ内で、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、及び、シリコン膜を、第２のガスのプラズマにより処理した。第１の実験において用いた第２のガスは、ＮＦ３ガス、Ｈ２ガス、Ｏ２ガス、及び、Ａｒガスを含むガスであった。第１の実験では、第２のガス中のＨ２ガスの流量を種々の流量に設定した。以下、第１の実験における他のパラメータを示す。
＜第１の実験のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：４００［ｍＴｏｒｒ］（５３．３３［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：２７［ＭＨｚ］、６００［Ｗ］
・バイアス用の高周波：０［Ｗ］
・ＮＦ３ガスの流量：４５［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：３００［ｓｃｃｍ］
・Ａｒガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１０［秒］
第１の実験では、第２のガスのプラズマを用いた処理による窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、シリコン膜それぞれの膜厚の減少量（長さ）、即ちエッチング量を計測した。図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、図１３の（ｃ）に、第１の実験の結果を表すグラフを示す。図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び、図１３の（ｃ）それぞれのグラフにおいて、横軸は第２のガス中のＨ２ガスの流量を示している。図１３の（ａ）のグラフの縦軸は、窒化シリコン膜のエッチング量を示しており、図１３の（ｂ）のグラフの縦軸は酸化シリコン膜のエッチング量を示しており、図１３の（ｃ）のグラフの縦軸はシリコン膜のエッチング量を示している。
図１３の（ａ）、図１３の（ｂ）、及び、図１３の（ｃ）から分かるように、第２のガス中のＨ２ガスの流量が６０ｓｃｃｍ以上である場合に、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、及び、シリコン膜は、第２のガスのプラズマを用いた処理では略エッチングされなかった。したがって、第２のガス中のＮＦ３ガスの流量に対する第２のガス中のＨ２ガスの流量の比率が３／４以上である第２のガスのプラズマを用いた処理では、窒化シリコン、酸化シリコン、及び、シリコンはエッチングされないことが確認された。このことから、第２のガス中のフッ素の原子数に対する第２のガス中の水素の原子数の比率が８／９以上である場合に、第２のガスのプラズマを用いた処理では、窒化シリコン、酸化シリコン、及び、シリコンはエッチングされないことが確認された。
（第２の実験）
第２の実験では、プラズマ処理装置１０を用いて、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、及び、シリコン膜に方法ＭＴを適用し、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率と酸化シリコン膜及びシリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチングの選択比の関係を求めた。第２の実験において工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含むシーケンスの実行回数は６回であった。第２の実験の他のパラメータを以下に示す。
＜第２の実験における工程ＳＴ１のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：３０［ｍＴｏｒｒ］（４［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：０［Ｗ］
・バイアス用の高周波：１３．５６［ＭＨｚ］、５０［Ｗ］
・Ｈ２ガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１５［秒］
＜第２の実験における工程ＳＴ２のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：４００［ｍＴｏｒｒ］（５３．３３［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：２７［ＭＨｚ］、６００［Ｗ］
・バイアス用の高周波：０［Ｗ］
・ＮＦ３ガスの流量：４５［ｓｃｃｍ］
・Ｈ２ガスの流量：６０［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：３００［ｓｃｃｍ］
・Ａｒガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１０［秒］
第２の実験では、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、及び、シリコン膜それぞれの膜厚の減少量（長さ）、即ちエッチング量を計測した。さらに、窒化シリコン膜のエッチング量とシリコン膜のエッチング量から、シリコン膜のエッチング量に対する窒化シリコン膜のエッチング量の比率、即ち、シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチングの選択比を求めた。図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）、及び、図１５に結果を示す。図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）、及び、図１５のそれぞれのグラフにおいて、横軸は、Ｈ２ガスの流量に対するＯ２ガスの流量の割合を示している。図１４の（ａ）のグラフにおいて、縦軸は窒化シリコン膜のエッチング量を示している。図１４の（ｂ）のグラフにおいて、縦軸は酸化シリコン膜のエッチング量及びシリコン膜のエッチング量を示している。図１５のグラフにおいて、縦軸は、シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチングの選択比を示している。
図１４の（ｂ）のグラフから分かるように、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率が３／１００以上（割合では３％以上）であると、シリコン膜のエッチング量が減少すること、即ち、シリコン膜のエッチングが抑制されることが確認された。また、図１４の（ａ）のグラフから分かるように、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率が９／１００以下（割合では９％以下）である場合には、窒化シリコン膜のエッチング量は、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率が０である場合の窒化シリコン膜のエッチング量と概ね等しかった。即ち、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率が９／１００以下である場合は、窒化シリコン膜のエッチング量は略減少しなかった。したがって、図１５に示すように、第１のガス中のＨ２ガスの流量に対する第１のガス中のＯ２ガスの流量の比率が３／１００以上、９／１００以下であれば、シリコン膜に対する窒化シリコン膜のエッチングの選択比は高い選択比になることが確認された。
（第３の実験）
第３の実験では、プラズマ処理装置１０を用いて、図３に示した被加工物Ｗと同様の実験サンプル１及び実験サンプル２に対して方法ＭＴを適用した。実験サンプル１に対して適用した方法ＭＴでは第１のガスにＯ２ガスを含めなかった。実験サンプル２に対して適用した方法ＭＴでは第１のガスにＯ２ガスを含めた。また、図３に示した被加工物Ｗと同様の比較サンプルに対して、プラズマ処理装置１０を用いて、ハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマ処理を行った。以下、実験サンプル１に対して適用した方法ＭＴのパラメータ、実験サンプル２に対して適用した方法ＭＴのパラメータ、及び、比較サンプルに対して適用したプラズマ処理のパラメータを示す。なお、実験サンプル１に対して適用した方法ＭＴ及び実験サンプル２に対して適用した方法ＭＴにおいては、完全に第１領域Ｒ１が除去されるまで処理を行い、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含むシーケンスの実行回数は３３回であった。同様に、比較サンプルに対するプラズマ処理においても、完全に第１領域Ｒ１が除去されるまで処理を行った。
＜第３の実験における実験サンプル１用の方法ＭＴの工程ＳＴ１のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：３０［ｍＴｏｒｒ］（４［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：０［Ｗ］
・バイアス用の高周波：１３．５６［ＭＨｚ］、５０［Ｗ］
・Ｈ２ガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：０［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１５［秒］
＜第３の実験における実験サンプル１用の方法ＭＴの工程ＳＴ２のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：４００［ｍＴｏｒｒ］（５３．３３［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：２７［ＭＨｚ］、６００［Ｗ］
・バイアス用の高周波：０［Ｗ］
・ＮＦ３ガスの流量：４５［ｓｃｃｍ］
・Ｈ２ガスの流量：６０［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：３００［ｓｃｃｍ］
・Ａｒガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１０［秒］
＜第３の実験における実験サンプル２用の方法ＭＴの工程ＳＴ１のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：３０［ｍＴｏｒｒ］（４［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：０［Ｗ］
・バイアス用の高周波：１３．５６［ＭＨｚ］、５０［Ｗ］
・Ｈ２ガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：９［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１５［秒］
＜第３の実験における実験サンプル２用の方法ＭＴの工程ＳＴ２のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：４００［ｍＴｏｒｒ］（５３．３３［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：２７［ＭＨｚ］、６００［Ｗ］
・バイアス用の高周波：０［Ｗ］
・ＮＦ３ガスの流量：４５［ｓｃｃｍ］
・Ｈ２ガスの流量：６０［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：３００［ｓｃｃｍ］
・Ａｒガスの流量：１００［ｓｃｃｍ］
・処理時間：１０［秒］
＜比較サンプルに対して適用したプラズマ処理のパラメータ＞
・チャンバ１２ｃの圧力：５０［ｍＴｏｒｒ］（６．６６６［Ｐａ］）
・高周波電源７０Ａ及び７０Ｂの高周波：２７［ＭＨｚ］、２００［Ｗ］
・バイアス用の高周波：５０［Ｗ］
・ＣＨ３Ｆガスの流量：３０［ｓｃｃｍ］
・Ｏ２ガスの流量：１５［ｓｃｃｍ］
・Ｈｅガスの流量：５００［ｓｃｃｍ］
図１６の（ａ）は、第３の実験において各サンプルについて求めた減少量を説明するための図である。図１６の（ａ）においては、二点鎖線で各サンプルの処理前の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３が示されており、実線で各サンプルの処理後の第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３が示されている。第３の実験では、図１６の（ａ）に示すように、各サンプルについて第２領域Ｒ２の減少量ΔＬ２及び第３領域Ｒ３の減少量ΔＬ３を求めた。その結果を図１６の（ｂ）の表に示す。図１６の（ｂ）の表に示す比較サンプルの結果から分かるように、ハイドロフルオロカーボンガスを含む処理ガスを用いたプラズマ処理では、第１領域Ｒ１がエッチングされるだけでなく、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３もエッチングされた。一方、図１６の（ｂ）の表に示す実験サンプル１の結果から分かるように、方法ＭＴでは、水素を含有するガスを含む第１のガスのプラズマを用いた改質により、第２領域Ｒ２をエッチングすることなく、第１領域Ｒ１を選択的にエッチングすることが可能であることが確認された。但し、実験サンプル１に適用した方法ＭＴでは、第１のガスが酸素を含有するガスを含んでいなかったので、第３領域Ｒ３はエッチングされた。酸素を含有するガスを含む第１のガスを用いた方法ＭＴを適用した実験サンプル２の場合には、第２領域Ｒ２及び第３領域Ｒ３の双方をエッチングすることなく、第１領域Ｒ１を選択的にエッチングすることが可能であることが確認された。
以下、更に別の実施形態に係る方法について説明する。図１７は、更に別の実施形態に係る方法を示す流れ図である。以下の説明では、図１７と共に、図１８〜図２５を参照する。図１７に示す方法ＭＴＣでは、第１の領域を有する被加工物に第２領域が形成された後に、上述した工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含むシーケンスが１回以上実行される。以下、プラズマ処理装置１０を用いて実行される方法ＭＴＣについて説明するが、方法ＭＴＣは、プラズマ処理装置１０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ＭＴＣの工程ＳＴＰでは、プラズマ処理装置１０のステージ１４上に図１８に示す被加工物Ｗが載置される。図１８に示す被加工物Ｗは、下地層ＵＬ及び領域ＥＬを有する。領域ＥＬは、下地層ＵＬ上に設けられている。下地層ＵＬの表面は、主面ＵＬ１を含んでいる。主面ＵＬ１は、方向ＤＲに垂直な面である。方向ＤＲは、被加工物Ｗがステージ１４上（静電チャック１６上）に載置されている状態では、鉛直方向に対応する。
領域ＥＬは、複数の凸領域（例えば凸領域ＰＪ１、凸領域ＰＪ２等）を含んでいる。領域ＥＬの複数の凸領域のそれぞれは、主面ＵＬ１１から上方に延びている。領域ＥＬの複数の凸領域のそれぞれは、端面を有する。凸領域ＰＪ１は、端面ＴＥ１を有する。凸領域ＰＪ２は、端面ＴＥ２を有する。図１８に示す被加工物Ｗでは、領域ＥＬの複数の凸領域のそれぞれの端面は、露出されている。凸領域ＰＪ１の端面ＴＥ１、及び、凸領域ＰＪ２の端面ＴＥ２は、露出されている。
複数の凸領域の各々の高さは、その端面と主面ＵＬ１との間の距離である。凸領域ＰＪ１の高さＴＴ１は、端面ＴＥ１と主面ＵＬ１との間の距離である。凸領域ＰＪ２の高さＴＴ２は、端面ＴＥ２と主面ＵＬ１との間の距離である。領域ＥＬの複数の凸領域のそれぞれの高さは、互いに異なっている。凸領域ＰＪ１は凸領域ＰＪ２よりも低い。即ち、凸領域ＰＪ１の高さＴＴ１の値は、凸領域ＰＪ２の高さＴＴ２の値よりも小さい。
下地層ＵＬは、例えばＳｉ（シリコン）から形成されている。領域ＥＬは、例えば窒化シリコンから形成されている。即ち、領域ＥＬの全てが、窒化シリコンから形成された第１領域であってもよい。或いは、複数の凸領域は、互いに異なる材料から形成されていてもよい。例えば、複数の凸領域のうち一部が、他の凸領域の材料とは異なる材料から形成されていてもよい。例えば、凸領域ＰＪ１が窒化シリコンから形成されており、他の凸領域がシリコンといった他の一以上の材料から形成されていてもよい。この場合には、凸領域ＰＪ１が窒化シリコンから形成された第１領域である。
領域ＥＬの複数の凸領域（凸領域ＰＪ１、凸領域ＰＪ２等）の端部（端面ＴＥ１、端面ＴＥ２等の端面を含む部分）は、主面ＵＬ１からの距離の大きさに応じてそれらの幅が狭くなるように形成されていてもよい。即ち、領域ＥＬの複数の凸領域の端部は、テーパ形状を有していてもよい。領域ＥＬの複数の凸領域の端部がテーパ形状を有している場合には、複数の凸領域の端部によって画定される開口の幅が比較的に広くなるので、これら凸領域の端部における堆積物の形成が十分に抑制され得る。
図１７に示すように、工程ＳＴＰは、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含んでいる。工程ＳＴ１１では、図１８に示した被加工物Ｗがステージ１４上に載置されている状態で、当該被加工物Ｗの表面上に、第１の膜ＳＦ１がコンフォーマルに形成される。第１の膜ＳＦ１は、酸化シリコンから形成される。工程ＳＴ１１の成膜法は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法である。図２４は、工程ＳＴ１１の詳細な流れ図を示している。図２４に示すように、工程ＳＴ１１は、工程ＳＴ１１ａ、工程ＳＴ１１ｂ、工程ＳＴ１１ｂ、及び、工程ＳＴ１１ｄを含んでいる。工程ＳＴ１１ａ、工程ＳＴ１１ｂ、工程ＳＴ１１ｂ、及び、工程ＳＴ１１ｄは、シーケンスＳＱ１１を構成する。工程ＳＴ１１において、シーケンスＳＱ１１は一回以上実行される。
工程ＳＴ１１ａでは、被加工物Ｗがその中に収容されているチャンバ１２ｃに、ガス供給部４４から、第３のガスが供給される。第３のガスは、アミノシラン系ガス、例えば有機含有のアミノシラン系ガスを含む。有機含有のアミノシラン系ガスとしては、例えばモノアミノシラン（Ｈ３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒは有機含有のアミノ基））が用いられる。工程ＳＴ１１ａでは、第３のガスのプラズマは生成されない。工程ＳＴ１１ａでは、被加工物Ｗの表面に第３のガス中の分子（例えばモノアミノシラン）が、前駆体として付着する。なお、第３のガスに含まれるアミノシラン系ガスは、モノアミノシランの他に、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを含んでいてもよい。また、第３のガスに含まれるアミノシラン系ガスは、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含んでいてもよい。
続く工程ＳＴ１１ｂでは、チャンバ１２ｃのパージが実行される。即ち、工程ＳＴ１１ｂでは、第３のガスが排気される。工程ＳＴ１１ｂでは、パージガスとして、窒素ガス又は希ガスといった不活性ガスがチャンバ１２ｃに供給されてもよい。工程ＳＴ１１ｂでは、被加工物Ｗ上に過剰に付着した分子が除去され得る。工程ＳＴ１１ｂが実行されることにより、被加工物Ｗ上の前駆体の層は、極めて薄い層（例えば単分子層）となる。
工程ＳＴ１１ｃでは、チャンバ１２ｃ内において第４のガスのプラズマが生成される。第４のガスは、酸素原子を含有するガスを含む。第４のガスは、例えば酸素ガスを含み得る。工程ＳＴ１１ｃでは、ガス供給部４４からチャンバ１２ｃに第４のガスが供給される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂのそれぞれに、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから高周波が供給される。なお、高周波電源３０からのバイアス用の高周波が、下部電極１８に供給されてもよい。工程ＳＴ１１ｃでは、第４のガスが励起されて、プラズマが生成される。そして、プラズマからの酸素の活性種に前駆体の層が晒される。これにより、前駆体の層がシリコン酸化膜（第１の膜ＳＦ１又はその一部）になる。
続く工程ＳＴ１１ｄでは、チャンバ１２ｃのパージが実行される。即ち、工程ＳＴ１１ｄでは、第４のガスが排気される。工程ＳＴ１１ｄでは、パージガスとして、窒素ガス又は希ガスといった不活性ガスがチャンバ１２ｃに供給されてもよい。
続く工程ＳＴ１１ｅでは、シーケンスＳＱ１１の実行を終了するか否かが判定される。具体的には、工程ＳＴ１１ｅにおいて、シーケンスＳＱ１１の実行回数が予め設定された回数に達しているか否かが判定される。工程ＳＴ１１ｅにおいて、シーケンスＳＱ１１の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定されると、再びシーケンスＳＱ１１が実行される。一方、工程ＳＴ１１ｅにおいて、シーケンスＳＱ１１の実行回数が予め設定された回数に達しているものと判定されると、工程ＳＴ１１の実行が終了する。この工程ＳＴ１１の実行により、図１９に示すように、被加工物Ｗの表面上に、第１の膜ＳＦ１がコンフォーマルに形成される。第１の膜ＳＦ１の膜厚は、シーケンスＳＱ１１の実行回数によって規定される。即ち、第１の膜ＳＦ１の膜厚は、シーケンスＳＱ１１の１回の実行によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚とシーケンスＳＱ１１の実行回数の積によって表される。シーケンスＳＱ１１の実行回数は、第１の膜ＳＦ１の所望の膜厚に応じて設定される。
図１７に戻り、方法ＭＴＣでは、次いで、工程ＳＴ１２が実行される。工程ＳＴ１２では、第１の膜ＳＦ１上に第２の膜ＳＦ２が形成される。第２の膜ＳＦ２は、酸化シリコンから形成される。工程ＳＴ１２では、第２の膜ＳＦ２は、その形成位置の主面ＵＬ１からの距離が大きいほど膜厚が大きくなるように、形成される。例えば、図２０に示すように、凸領域ＰＪ１の端面ＴＥ１上の第１の膜ＳＦ１上に形成される第２の膜ＳＦ２の膜厚よりも、凸領域ＰＪ２の端面ＴＥ２上の第１の膜ＳＦ１上に形成される第２の膜ＳＦ２の膜厚は大きい。
工程ＳＴ１２の成膜処理には、図２５の（ａ）に示す工程ＳＴ１２Ａ、又は、図２５の（ｂ）に示す工程ＳＴ１２Ｂを用いることができる。以下、工程ＳＴ１２Ａ及び工程ＳＴ１２Ｂについて説明する。
工程ＳＴ１２Ａは、工程ＳＴ１２１及び工程ＳＴ１２２を含んでいる。工程ＳＴ１２１では、チャンバ１２ｃ内で第５のガスのプラズマが生成される。第５のガスは、シリコン原子を含み、且つ、塩素原子又は水素原子を含む。第５のガスは、ＳｉＣｌ４ガスまたはＳｉＨ４ガスを含む。第５のガスは、例えば、ＳｉＣｌ４ガス又はＳｉＨ４ガス、Ａｒガス、及び、酸素ガスを含む混合ガスである。工程ＳＴ１２１では、ガス供給部４４からチャンバ１２ｃに第５のガスが供給される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂのそれぞれに、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから高周波が供給される。なお、高周波電源３０からのバイアス用の高周波が、下部電極１８に供給されてもよい。工程ＳＴ１２１では、第５のガスが励起されて、プラズマが生成される。そして、プラズマからのシリコン及び酸素によって、第１の膜ＳＦ１上に第２の膜ＳＦ２が形成される。続く工程ＳＴ１２２では、チャンバ１２ｃのパージが実行される。工程ＳＴ１２２のパージは、工程ＳＴＳＴ１１ｂにおけるパージと同様である。
工程ＳＴ１２Ｂは、工程ＳＴ１２５、工程ＳＴ１２６、工程ＳＴ１２７、及び、工程ＳＴ１２８を含んでいる。工程ＳＴ１２５、工程ＳＴ１２６、工程ＳＴ１２７、及び、工程ＳＴ１２８は、シーケンスＳＱ１２を構成する。工程ＳＴ１２Ｂにおいて、シーケンスＳＱ１２は、一回以上実行される。
工程ＳＴ１２５では、第６のガスがチャンバ１２ｃに供給される。第６のガスは、シリコン原子および塩素原子を含む。第６のガスは、例えば、ＳｉＣｌ４ガス及びＡｒガスを含む混合ガスであり得る。工程ＳＴ１２５では、ガス供給部４４からチャンバ１２ｃに第６のガスが供給される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。工程ＳＴ１２５では、プラズマは生成されない。工程ＳＴ１２５では、第６のガス中のシリコンを含有する分子が、第１の膜ＳＦ１の表面に、前駆体として付着する。続く工程ＳＴ１２６では、チャンバ１２ｃのパージが実行される。工程ＳＴ１２６におけるパージは、工程ＳＴ１１ｂにおけるパージと同様である。工程ＳＴ１２６の実行により、第１の膜ＳＦ１に過剰に付着した分子が除去され得る。
続く工程ＳＴ１２７では、チャンバ１２ｃ内で第７のガスのプラズマが生成される。第７のガスは、酸素原子を含有するガスを含む。第７のガスは、例えば酸素ガス及びＡｒガスを含む混合ガスである。工程ＳＴ１２７では、ガス供給部４４からチャンバ１２ｃに第７のガスが供給される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂのそれぞれに、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから高周波が供給される。なお、高周波電源３０からのバイアス用の高周波が、下部電極１８に供給されてもよい。工程ＳＴ１２７では、第７のガスが励起されて、プラズマが生成される。そして、プラズマからの酸素の活性種に前駆体の層が晒される。これにより、前駆体の層がシリコン酸化膜（第２の膜ＳＦ２又はその一部）になる。続く工程ＳＴ１２８では、チャンバ１２ｃのパージが実行される。工程ＳＴ１２８におけるパージは、工程ＳＴ１１ｂにおけるパージと同様である。
続く工程ＳＴ１２９では、シーケンスＳＱ１２の実行を終了するか否かが判定される。具体的には、工程ＳＴ１２９において、シーケンスＳＱ１２の実行回数が予め設定された回数に達しているか否かが判定される。工程ＳＴ１２９において、シーケンスＳＱ１２の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定されると、再びシーケンスＳＱ１２が実行される。一方、工程ＳＴ１２９において、シーケンスＳＱ１２の実行回数が予め設定された回数に達しているものと判定されると、工程ＳＴ１２Ｂの実行が終了する。第２の膜ＳＦ２の膜厚は、シーケンスＳＱ１２の実行回数によって規定される。即ち、第２の膜ＳＦ２の膜厚は、シーケンスＳＱ１２の実行回数の増加に伴って大きくなる。シーケンスＳＱ１２の実行回数は、第２の膜ＳＦ２の所望の膜厚に応じて設定される。
図１７に戻り、方法ＭＴＣでは、次いで、工程ＳＴ１３が実行される。工程ＳＴ１３では、第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２に対する異方性エッチングが実行される。これにより、複数の凸領域のうち１以上の凸領域上の第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２が除去される。例えば、図２１に示すように、凸領域ＰＪ１の端面ＴＥ１上の第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２が除去される。
工程ＳＴ１３では、チャンバ１２ｃ内で第８のガスのプラズマが生成される。第８のガスは、フルオロカーボン系ガスを含み得る。フルオロカーボン系ガスは、フルオロカーボン（ＣｘＦｙ）及び／又はハイドロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＦｚ）を含む。フルオロカーボン系ガスは、例えば、ＣＦ４、Ｃ４Ｆ８、ＣＨＦ３のうち１以上を含み得る。工程ＳＴ１３では、ガス供給部４４からチャンバ１２ｃに第４のガスが供給される。また、排気装置３８によってチャンバ１２ｃの圧力が、指定された圧力に設定される。また、内側アンテナ素子５２Ａ、外側アンテナ素子５２Ｂのそれぞれに、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂから高周波が供給される。さらに、高周波電源３０からのバイアス用の高周波が、下部電極１８に供給される。これにより、プラズマからのイオンが被加工物Ｗに引き付けられて、第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２の異方性エッチングが行われる。
主面ＵＬ１からの距離が小さい位置に形成された第１の膜ＳＦ１と第２の膜ＳＦ２を含む複合膜は薄く、主面ＵＬ１からの距離が大きい位置に形成された第１の膜ＳＦ１と第２の膜ＳＦ２を含む複合膜は厚い。したがって、工程ＳＴ１３では、複数の凸領域の端面のうち主面ＵＬ１からの距離が小さい一部の端面上の複合膜を除去することが可能である。例えば、図２１に示すように、凸領域ＰＪ１の端面ＴＥ１上の第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２が除去される。凸領域ＰＪ２の端面ＴＥ２上の第２の膜ＳＦ２は、その膜厚は薄くなるが、残される。残された第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２は第２領域となる。
続く工程ＳＴ１４では、第１の膜ＳＦ１及び第２の膜ＳＦ２、即ち第２領域に対して、第１領域、即ち、複数の凸領域のうち端面が露出された凸領域が、選択的にエッチングされる。工程ＳＴ１４では、上述した工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含むシーケンスが１回以上実行される。工程ＳＴ１では、複数の凸領域のうち端面が露出された凸領域の当該端面を含む一部領域が改質される。例えば、図２２に示すように、端面ＴＥ１を含む凸領域ＰＪ１の一部領域が改質されて、改質領域ＭＸとなる。続く工程ＳＴ２では、図２３に示すように、改質領域ＭＸが選択的に除去される。
この方法ＭＴＣは、図１８に示した被加工物Ｗの一部の凸領域のエッチングだけでなく、例えば、Ｆｉｎ型電界効果トランジスタの製造においても用いることができる。Ｆｉｎ型電界効果トランジスタの製造において、被加工物は、フィン領域及び複数のゲート領域を有する。フィン領域は、ソース領域、ドレイン領域、及び、チャネル領域を提供する。複数のゲート領域は、フィン領域上で配列されている。隣り合うゲート領域の間において、フィン領域は、シリコン窒化膜によって覆われている。Ｆｉｎ型電界効果トランジスタの製造においては、複数のゲート領域を保護しつつ、隣り合うゲート領域の間において、シリコン窒化膜を除去し、フィン領域（ソース領域及びドレイン領域）を露出させる処理が行われる。この処理は、フィン領域（ソース領域及びドレイン領域）に対するコンタクトの形成のために行われる。この処理のために、方法ＭＴＣが用いられ得る。
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。上述したプラズマ処理装置１０は、誘導結合型のプラズマ処理装置であるが、種々の実施形態及びその変形態様に係る方法の各々において使用可能なプラズマ処理装置は、ＥＣＲ(Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ)型のプラズマ処理装置、容量結合型のプラズマ処理装置、又は、プラズマの生成においてマイクロ波といった表面波を用いるプラズマ処理装置であってもよい。
１０…プラズマ処理装置、１２…チャンバ本体、１２ｃ…チャンバ、１４…ステージ、１６…静電チャック、１８…下部電極、３０…高周波電源、４４…ガス供給部、５０…アンテナ、７０Ａ，７０Ｂ…高周波電源、８０…制御部、Ｗ…被加工物、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域、Ｒ３…第３領域、ＭＲ１…改質領域、ＭＲ３…酸化領域。

Claims (17)

  1. 窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法であって、
    前記第１領域及び前記第２領域を有する被加工物をプラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内に準備する工程と、
    水素の活性種によって前記第１領域の一部を改質して改質領域を形成するよう、前記チャンバ内で水素を含有するガスを含む第１のガスのプラズマを生成する工程と、
    フッ素の活性種によって前記改質領域を除去するよう、前記チャンバ内でフッ素を含有するガスを含む第２のガスのプラズマを生成する工程と、
    を含み、
    前記第１領域は、それらの高さが互いに異なる複数の凸領域を有し、
    被加工物を準備する前記工程は、
    前記複数の凸領域の表面上にコンフォーマルに、酸化シリコンから形成された第１の膜を形成する工程と、
    前記第１の膜上に酸化シリコンから形成された第２の膜を形成する工程であり、該第２の膜は、その形成位置の高さ方向の位置が高いほど、厚く形成される、該工程と、
    前記第１の膜及び前記第２の膜をエッチングする工程であり、前記複数の凸領域のうち一部の凸領域の上端面の上の前記第１の膜及び前記第２の膜が除去され、残された前記第１の膜及び前記第２の膜が前記第２領域を形成する、該工程と、
    を含む、方法。
  2. 前記チャンバ内において前記被加工物は、イオンを該被加工物に引き込むための高周波が供給され得る電極を含むステージ上に搭載され、
    第１のガスのプラズマを生成する前記工程において、前記電極に前記高周波が供給される、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記チャンバ内において前記被加工物は、イオンを該被加工物に引き込むための高周波が供給され得る電極を含むステージ上に搭載され、
    第２のガスのプラズマを生成する前記工程において、前記電極に前記高周波が供給されない、
    請求項１に記載の方法。
  4. 前記第２のガスは、フッ素を含有する前記ガスとしてＮＦ３ガスを含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記第２のガスは水素を更に含み、
    前記第２のガス中の前記フッ素の原子数に対する前記第２のガス中の前記水素の原子数の比率は、８／９以上である、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記第２のガスは、Ｈ２ガスを更に含む、請求項４に記載の方法。
  7. 前記第２のガス中の前記ＮＦ３ガスの流量に対する前記第２のガスにおける前記Ｈ２ガスの流量の比率は、３／４以上である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記第１のガスは、水素を含有する前記ガスとしてＨ２ガスを含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
  9. 第１のガスのプラズマを生成する前記工程及び第２のガスのプラズマを生成する前記工程を各々が含む複数のシーケンスが順に実行される、請求項１〜８の何れか一項に記載の方法。
  10. 前記被加工物は、シリコンから形成された第３領域を更に含み、
    前記第１のガスは、酸素を含有するガスを更に含む、
    請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
  11. 窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法であって、
    前記第１領域及び前記第２領域を有する被加工物をプラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内に準備する工程と、
    水素の活性種によって前記第１領域の一部を改質して改質領域を形成するよう、前記チャンバ内で水素を含有するガスを含む第１のガスのプラズマを生成する工程と、
    フッ素の活性種によって前記改質領域を除去するよう、前記チャンバ内でフッ素を含有するガスを含む第２のガスのプラズマを生成する工程と、
    を含み、
    前記被加工物は、シリコンから形成された第３領域を更に含み、
    前記第１のガスは、Ｏ ２ ガスを更に含む、
    方法。
  12. 前記第１領域は、前記第２領域及び前記第３領域を覆うように設けられている、請求項１０に記載の方法。
  13. 窒化シリコンから形成された第１領域を酸化シリコンから形成された第２領域に対して選択的にエッチングする方法であって、
    前記第１領域及び前記第２領域を有する被加工物をプラズマ処理装置のチャンバ本体によって提供されるチャンバ内に準備する工程と、
    水素の活性種によって前記第１領域の一部を改質して改質領域を形成するよう、前記チャンバ内で水素を含有するガスを含む第１のガスのプラズマを生成する工程と、
    フッ素の活性種によって前記改質領域を除去するよう、前記チャンバ内でフッ素を含有するガスを含む第２のガスのプラズマを生成する工程と、
    を含み、
    第１のガスのプラズマを生成する前記工程及び第２のガスのプラズマを生成する前記工程を各々が含む複数のシーケンスが順に実行され、
    前記被加工物は、シリコンから形成された第３領域を更に有し、
    前記複数のシーケンスの実行前に、前記第１領域は前記第２領域及び前記第３領域を覆うように設けられており、
    前記複数のシーケンスは、前記第３領域が露出する直前まで、又は、前記第３領域が露出するまで実行される一以上の第１シーケンス、該一以上の第１シーケンスの後に実行される一以上の第２シーケンスであり前記第３領域の表面を酸化させるための該一以上の第２シーケンスを含み、
    少なくとも一以上の第２シーケンスにおいて、前記第１のガスは、酸素を含有するガスを更に含む、
    方法。
  14. 前記一以上の第１シーケンスにおいて、前記第１のガスは、酸素を含有する前記ガスを含まない、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記複数のシーケンスは、前記一以上の第２シーケンスの後に実行される一以上の第３シーケンスを更に含み、前記一以上の第３シーケンスにおいて、前記第１のガスは、酸素を含有する前記ガスを含まない、請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. 前記第１のガスにおける水素を含有する前記ガスの流量に対する前記第１のガスにおける酸素を含有する前記ガスの流量の比率は、３／１００以上、９／１００以下である、請求項１０〜１５の何れか一項に記載の方法。
  17. 酸素を含有する前記ガスは、Ｏ２ガスである、請求項１０及び１３〜１６の何れか一項に記載の方法。
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