JP7190988B2 - エッチング方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本開示は、エッチング方法及び基板処理装置に関する。
例えば、特許文献1は、シリコン部分と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを有する被処理基板において、シリコン部分を窒化シリコン膜および酸化シリコン膜に対して選択的にエッチングするエッチング方法であって、フッ素含有ガスと不活性ガスを励起した状態で被処理基板に供給して、シリコン部分をエッチングすることを提案している。
特開2018-32664号公報
本開示は、ボロン膜又はボロン含有膜のエッチングの垂直性を高めることができる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、ボロン膜又はボロン含有膜が形成された基板を準備する工程と、塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとシリコン含有ガスと酸素含有ガスとから成る処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスのプラズマによりマスクを介して前記ボロン膜又はボロン含有膜をエッチングする工程と、を有するエッチング方法が提供される。
一の側面によれば、ボロン膜又はボロン含有膜のエッチングの垂直性を高めることができる。
一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図。 従来のエッチング方法によるボロン含有膜のエッチングの一例を示す図。 一実施形態に係るエッチング方法によるボロン含有膜のエッチングの一例を示す図。 一実施形態に係るエッチング方法によるボロン含有膜のエッチングの一例を示す図。 一実施形態に係るエッチング方法の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[基板処理装置]
一実施形態に係る基板処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す断面模式図である。
基板処理装置1は、チャンバ10を備える。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供する。チャンバ10はチャンバ本体12を含む。チャンバ本体12は、略円筒形状を有する。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体12の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。
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、通路12pを通して内部空間10sとチャンバ10の外部との間で搬送される。通路12pは、チャンバ本体12の側壁に沿って設けられるゲートバルブ12gにより開閉される。
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る。支持部13は、略円筒形状を有する。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、上部に載置台14を有する。載置台14は、内部空間10sの中において、基板Wを支持するように構成されている。
載置台14は、基台18及び静電チャック20を有する。載置台14は、電極プレート16を更に有し得る。電極プレート16は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。基台18は、電極プレート16上に設けられている。基台18は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。基台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、基台18上に設けられている。静電チャック20の上面に基板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、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。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との間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Wが静電チャック20に保持される。
基台18の周縁部上には、基板Wのエッジを囲むように、エッジリング25が配置される。エッジリング25はフォーカスリングとも呼ばれる。エッジリング25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。エッジリング25は、シリコン、炭化シリコン又は石英などから形成され得る。
基台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(図示しない)から配管22aを介して温度調整用の熱交換媒体(冷媒、熱媒体)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に戻される。熱交換媒体と基台18との熱交換により、静電チャック20上に載置された基板Wの温度が調整される。
基板処理装置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24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。
基板処理装置1は、上部電極30を更に備える。上部電極30は、載置台14の上方に載置台14に対向して設けられている。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を画成する。天板34は、発生する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は、天板34をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔34aを有する。
支持体36は、天板34を着脱自在に支持する。支持体36は、アルミニウムなどの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は、ガス拡散室36aから下方に延びる複数のガス孔36bを有する。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42、流量制御器群44、及びガスソース群40が接続されている。ガスソース群40、バルブ群42、及び流量制御器群44は、ガス供給部を構成している。ガスソース群40は、複数のガスソースを含む。バルブ群42は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群44は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群44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42の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群44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。
基板処理装置1では、チャンバ本体12の内壁面及び支持部13の外周に沿って、シールド46が着脱自在に設けられている。シールド46は、チャンバ本体12に反応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、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。
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(酸化イットリウムなどの膜)を形成することにより構成される。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などの真空ポンプを含む。
基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64を備えている。第1の高周波電源62は、第1の高周波電力(以下、「HF電力又はHFパワー」ともいう。)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を介して基台18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(基台18側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。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に接続されていてもよい。第1の高周波電源62は、一例のプラズマ生成部を構成している。
第2の高周波電源64は、第2の高周波電力(以下、「LF電力又はLFパワー」ともいう。)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電圧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を介して基台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(基台18側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。
なお、第1の高周波電力を用いずに、第2の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力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の高周波電力の周波数は、13.56MHzよりも大きな周波数、例えば40MHzであってもよい。また、この場合、基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び整合器66を備えなくてもよい。第2の高周波電源64は一例のプラズマ生成部を構成する。
基板処理装置1においてガスが、ガス供給部から内部空間10sに供給されて、プラズマを生成する。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と基台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がプラズマを生成する。
基板処理装置1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は内部空間10s内に存在する正イオンを天板34に引き込むための電圧を、上部電極30に印加する。
基板処理装置1は、制御部80を更に備え得る。制御部80は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、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、基板処理装置1の各部を制御する。制御部80では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置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、基板処理装置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、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、基板処理装置1で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。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基板処理装置1の各部を制御する。
[従来のエッチング方法]
次に、かかる構成の基板処理装置1を使用して従来のエッチング方法によりボロン含有膜をエッチングしたときの結果の一例について、図2を参照しながら説明する。その後、基板処理装置1を使用して一実施形態に係るエッチング方法によりボロン含有膜をエッチングしたときの結果の一例について、図3を参照しながら説明する。
従来のエッチング方法及び後述する一実施形態に係るエッチング方法では、図2(a)に示すように、下地膜100の上にボロン含有膜110が形成され、その上にマスク120が形成された基板に対してエッチングを実行する。下地膜100は、例えば、酸化シリコン膜(SiO)、窒化シリコン膜(SiN)等のシリコン含有膜から形成されてもよい。ボロン含有膜110は、エッチング対象膜の一例である。エッチング対象膜は、ボロン含有膜110の替わりにボロン膜であってもよい。本例では、ボロン含有膜110はボロンがドープされたシリコン膜であるが、これに限られない。本例では、マスク120は酸化シリコン膜であるが、これに限られず、窒化シリコン膜等のシリコン含有膜であってもよい。マスク120には、上面からみてホールHのパターンが形成されているが、これに限られず、溝のパターンが形成されてもよい。
ボロン含有膜110は、マスク120を介して下地膜100が露出するまでエッチングされ、エッチングによりボロン含有膜110にホールH(深穴)が形成される。ボロン含有膜110の上面に形成されたホールHの開口の直径を「TOP CD」という。アスペクト比は、ボロン含有膜110のTOP CDと、ボロン含有膜110の厚さとの比(=ボロン含有膜110の厚さ/TOP CD)であり、本例では20~30以上となる。
従来のエッチング方法のプロセス条件は以下である。
<プロセス条件>
圧力 30mT(4.00Pa)
HFパワー 800W
LFパワー 4500W
HF、LFのDuty比 LF Duty13%、HF Duty50%
HF、LFのパルス周波数 2.0kHz
ガス種 塩素(Cl) 150sccm
温度(静電チャック温度) 120℃
エッチング時間 240秒
なお、上記プロセス条件下でボロン含有膜110をエッチングする工程の前に、自然酸化膜の除去工程を実行する。自然酸化膜の除去工程は、三フッ化窒素(NF)ガスと酸素(O)ガスとをチャンバ10内に供給して約5秒間行う。これにより、基板上の自然酸化膜を除去できる。
自然酸化膜の除去工程の後、制御部80は、上記プロセス条件に従い基板処理装置1の各部を制御した。制御部80は、チャンバ10内の圧力を30mTに制御し、静電チャック20の温度を120℃に制御し、塩素ガスをチャンバ10内に供給し、載置台14にHF電力及びLF電力を印加した。HF電力及びLF電力の印加は、パルス周波数が2.0kHzになるように、LF電力、HF電力の順に印加した。具体的には、LF電力をDuty13%で印加し、その間HF電力をオフする。次にHF電力をDuty50%で印加し、その間LF電力をオフした。次に残りの37%の時間、LF電力及びHF電力をオフした。かかるパルスの電力印加を2.0kHzの周波数で繰り返した。
その結果、従来のエッチング方法により形成されたホールH形状を図2(b)及び(c)に示した。従来のエッチング方法では、図2(b)に示すように、ボロン含有膜110に形成されたホールHのエッチング形状がホールHの先端に向かって細くなり、ホールHの縦断面形状がテーパー状になった(課題1)。
また、図2(c)に示すように、ボロン含有膜110にホールHをエッチングする際のマスク選択比が十分でなく、ホールHの底部が下地膜100まで到達する前にマスク120が消失する場合があった(課題2)。
課題1について、さらに詳しく説明する。酸化シリコン膜で形成されているマスク120は、塩素ガスでエッチングされ難い。また、図2(b)に示すように、ボロン含有膜110をエッチングした際に生成される反応副生物130は酸化シリコン膜であるマスク120の側壁に付着し易い。ボロン含有膜110を塩素ガスの単一ガスでエッチングする場合、マスク120には、BCl及びSiClの反応副生物130が付着し、堆積する。その結果、図2(b)に示すように、ボロン含有膜110に形成されたホールHのTOP CD(従来のエッチング方法で形成されたホールHのTOP CDを「TOP CD1」と表記する。)は、反応副生物130により縮小される。なお、ボロン含有膜110に形成されたホールHの底面の直径を「BTM CD」といい、従来のエッチングでボロン含有膜110に形成されたBTM CDを「BTM CD1」と表記する。
一方、ボロン含有膜110は、塩素ガスでエッチングされ易く、かつ、図2(b)に示すように、エッチングの際に生成される反応副生物130がマスク120の直下のボロン含有膜110の側壁に付着し難い。その理由としては、反応副生物130とマスク120である酸化シリコン膜との結合が優位に働き、反応副生物130とボロン含有膜110との結合が優位に働かないためであると考えられる。
以上の理由から、マスク120の直下のボロン含有膜110の側面に反応副生物130が保護膜として形成され難いために、マスク120の直下のボロン含有膜110の側面方向へのエッチングが促進される。この結果、図2(b)に示すように、マスク120の直下にてボロン含有膜110の側面がエッチングされ、ホールHが外側に膨らむボーイング(Bowing)形状が発生した。
これに対して、ボロン含有膜110に形成されたホールHのTOP CD1を広げるために、塩素ガスにフッ素(F)系のガスを添加することが考えられる。この場合、ボロン含有膜110のTOP CD1は広がるが、酸化シリコン膜のマスク120がエッチングされ、マスク120のパターンが崩れ、かつ、マスク選択比が減少する結果となる。
この原因としてはボロン含有膜110の化学反応性が少ないため、塩素ガスを使用した場合、ボロン含有膜110に形成されたホールHのBTM CD1が広がり難いことが挙げられる。これに対して、塩素ガスにフッ素系のガス等の反応性が高いガスを添加して使用すると、ボロン含有膜110の化学反応は促進されるが、マスク120までエッチングされ、マスク120が崩れてしまうと推定される。
そこで、以下に説明する一実施形態に係るエッチング方法では、塩素ガスに特定のガスを加えてエッチングを行うことで上記課題を解決する。以下、一実施形態に係るエッチング方法について説明する。
[一実施形態に係るエッチング方法]
図3を参照しながら、基板処理装置1を使用して一実施形態に係るエッチング方法によりボロン含有膜に形成されたホールHの形状について説明する。図3(a)は図2(b)と同一図であり、比較例として、図2(a)の基板に対して従来のエッチング方法によりエッチングを実行したときの結果の一例を示す図である。図3(b)は、図2(a)の基板に対して一実施形態に係るエッチング方法によりエッチングを実行したときの結果の一例を示す図である。
本実施形態に係るエッチング方法のプロセス条件は、処理ガスのガス種以外は、従来のエッチング方法のプロセス条件と同じである。ガス種は以下である。
<プロセス条件>
ガス種 塩素(Cl)150sccm、三フッ化窒素(NF)10sccm、水素(H)40sccm、四塩化ケイ素(SiCl)5sccm、酸素(O)10sccm
処理ガスのうち、三フッ化窒素ガスはフッ素含有ガスの一例であり、フッ素含有ガスは、これに限らず四フッ化炭素(CF)ガスであってもよい。また、水素ガスは水素含有ガスの一例であり、水素含有ガスはこれに限らず臭化水素(HBr)ガスであってもよい。また、四塩化ケイ素ガスはシリコン含有ガスの一例であり、シリコン含有ガスはこれに限らず四フッ化シリコン(SiF)ガスであってもよい。また、酸素は、酸素含有ガスの一例であり酸素含有ガスは、これに限らず二酸化炭素(CO)ガスや硫化カルボニル(COS)ガスであってもよい。
なお、シリコン含有ガス及び酸素含有ガスは処理ガスに含まなくてもよい。例えば、処理ガスは、塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとの混合ガス又はこれらのガスを含むガスであってもよい。また、処理ガスは、塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとシリコン含有ガスと酸素含有ガスとの混合ガス又はこれらのガスを含むガスであってもよい。
本実施形態に係るエッチング方法においても、上記プロセス条件下でボロン含有膜110をエッチングする工程の前に、三フッ化窒素(NF)ガスと酸素(O)ガスの混合ガスをチャンバ10内に供給して、自然酸化膜を除去する工程を実行してもよい。
(NF/Hの添加とその効果)
図3(b)の一実施形態に係るエッチング方法の結果では、図3(a)の従来のエッチング方法の結果と比較して、マスク120に付着する反応副生物130を薄くすることができた。その理由は、三フッ化窒素ガス及び水素ガスの添加によりマスク120に付着した反応副生物130が三フッ化窒素ガス及び水素ガスと反応してエッチングされたか、又はマスク120に付着する前に三フッ化窒素ガス及び水素ガスと反応して除去されたためである。その結果、図3(b)に示すように、ボロン含有膜110に形成されたホールHのTOP CD(本実施形態のエッチング方法で形成されたホールHのTOP CDを「TOP CD2」と表記する。)を、TOP CD1と比べて広く制御できた。なお、本実施形態のエッチング方法で形成されたホールHの底部のCDであるBTM CDを「BTM CD2」と表記する。
これにより、本実施形態のエッチング方法では、TOP CD2>TOP CD1に制御でき、これによってホールHの間口を広くできた。このようにTOP CD2を狭くしないように制御できたため、塩素ガスによるボロン含有膜110のエッチングにおいて、ホールHに入射するイオンの直進性を確保でき、ホールHの底部のBTM CD2を広げ易くなった。この結果、BTM CD2>BTM CD1に制御することができ、ボロン含有膜110に形成されたホールHのエッチング形状をより垂直にすることができた。
また、エッチング中、処理ガスに含まれる水素ガスの水素(H)が、ボロン含有膜110をエッチングしたときに生成されるBClの反応副生物130のうちのボロン(B)と反応し、BHラジカル等の化合物となって排出されると考えらえる。このため、マスク120の側面やボロン含有膜110のホールHの側面に反応副生物130をより付着し難くすることができた。これによっても、ホールHのBTM CD2が、処理ガスに水素ガスを含まない従来のエッチング方法により形成されたホールHのBTM CD1よりも広がり易くなったと考えられる。
なお、副次的な効果として、フッ素のラジカル(Fラジカル)のスカベンジにより三フッ化窒素ガスの制御性を向上させることができた。すなわち、三フッ化窒素ガスのみを塩素ガスに添加すると、酸化シリコン膜のマスク120がエッチングされ、マスク120の形状が崩れる課題を解消することが困難になる。これに対して、本実施形態に係るエッチング方法では、三フッ化窒素ガスとともに水素ガスを添加する。これにより、フッ素(F)が水素(H)と反応してフッ化水素(HF)となることによってFが消費される。この結果、三フッ化窒素ガスの流量を制御することで、マスク120の側面に付着した反応副生物130の量を容易に制御できるようになった。
マスク120の側面に付着した反応副生物130を完全に除去するとマスク120の保護膜が形成されず、マスク120の形状が崩れることが生じ得る。これに対して、本実施形態に係るエッチング方法では、マスク120の側面に付着した反応副生物130の量(厚さ)を制御できた。つまり、ボロン含有膜110のTOP CD2を制御することができた。これにより、BTM CD2を制御でき、ホールHの形状の垂直性を高めることができた。
(SiCl/Oの添加とその効果)
次に、処理ガスに更に四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを含めた場合の作用及び効果について、図4を参照しながら説明する。図4(a)は、一実施形態に係るエッチング方法において、三フッ化窒素ガス及び水素ガスを添加し、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加しなかった場合のエッチングの一例を示す。図4(b)は、一実施形態に係るエッチング方法において、三フッ化窒素ガス、水素ガス、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加した場合のエッチングの一例を示す。
図4(a)に示すように、塩素ガスに三フッ化窒素ガス及び水素ガスを添加し、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加しない場合、マスク120の選択比が不十分になる場合があった。これに対して、図4(b)に示すように、塩素ガスに三フッ化窒素ガス、水素ガス、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加した場合、マスク120の選択比を向上させることができる。
その理由としては、塩素ガスに更に四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加することで、ボロン含有膜110に対してマスク120に選択的にSiClの反応副生物130が付着し易くなったためである。その結果、マスク120の上面にSiClの反応副生物130を付着させることができた。これと同時に、マスク120の側面には、フッ素(F)が水素(H)と反応してフッ化水素(HF)となることによってFが消費され、これによりマスク120の側面に付着する反応副生物130の量(厚さ)を制御できた。つまり、本実施形態に係るエッチング方法では、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスを添加することで、マスク120への反応副生物130の堆積とボロン含有膜110のエッチングとのバランスを精度良く制御できた。これにより、ホールHの垂直性を向上させながら、マスク120の選択比を向上させることができる。
更に、反応副生物130の生成に関与しなかった酸素ガスは、ボロン含有膜110を酸化させるか、若しくは、BCl及びSiClの反応副生物130の生成に使用され、ボロン含有膜110の側壁への保護膜の形成に寄与する。そのため、ボロン含有膜110の横方向へのエッチングが反応副生物130の保護膜により抑制され、これにより、ホールHのエッチング形状をより垂直にすることができる。
なお、本実施形態に係るエッチング方法において処理ガスを供給するとき、三フッ化窒素ガス及び水素ガスと、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスとの両方を同時に供給してもよい。または、三フッ化窒素ガス及び水素ガスと、四塩化ケイ素ガス及び酸素ガスとの一方のガスを先に供給し、他方のガスを後から供給してもよい。
[エッチング方法のシーケンス]
次に、一実施形態に係るエッチング方法のシーケンスについて、図5を参照して説明する。図5は、一実施形態に係るエッチング方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態に係るエッチング方法は、制御部80により制御され、基板処理装置1において実行される。
本処理が開始されると、下地膜100の上にボロン含有膜110が形成され、その上に酸化シリコン膜のマスク120が形成された基板をチャンバ10内に搬入し、載置台14に載置して準備する(ステップS1)。
次に、チャンバ10内に塩素ガス、フッ素含有ガス、水素含有ガス、シリコン含有ガス、酸素含有ガスを含む処理ガスを供給する(ステップS2)。次に、載置台14にLF電力、HF電力をこの順にそれぞれのDuty比で印加する(ステップS3)。これにより、生成された処理ガスのプラズマによって、ボロン含有膜110がエッチングされ(ステップS4)、本処理は終了する。なお、ステップS2の前に自然酸化膜を除去する工程を実行してもよい。
以上に説明したように、本実施形態にかかるエッチング方法は、ボロン膜又はボロン含有膜が形成された基板を準備する工程と、塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとを含む処理ガスを供給する工程と、前記処理ガスのプラズマによりマスクを介して前記ボロン膜又はボロン含有膜をエッチングする工程とを有する。かかるエッチング方法により、ボロン膜又はボロン含有膜のエッチングの垂直性を高めることができる。
前記処理ガスを供給する工程は、塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとシリコン含有ガスと酸素含有ガスとを含んでもよい。これにより、マスクの選択比を向上させることができる。
本実施形態にかかるエッチング方法によるエッチング後のボロン膜又はボロン含有膜は、例えば、下地膜100のマスクとして機能することができるが、エッチング後のボロン膜又はボロン含有膜の機能は、これに限らない。
今回開示された一実施形態に係るエッチング方法及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
また、基板処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、基板にエッチングを施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。
1 基板処理装置
10 チャンバ
14 載置台
16 電極プレート
18 基台
20 静電チャック
30 上部電極
34 天板
36 支持体
38 ガス供給管
40 ガスソース群
42 バルブ群
44 流量制御器群
46 シールド
48 バッフルプレート
70 電源
80 制御部
100 下地膜
110 ボロン含有膜
120 マスク
130 反応副生物
W 基板

Claims (9)

  1. ボロン膜又はボロン含有膜が形成された基板を準備する工程と、
    塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとシリコン含有ガスと酸素含有ガスとから成る処理ガスを供給する工程と、
    前記処理ガスのプラズマによりマスクを介して前記ボロン膜又はボロン含有膜をエッチングする工程と、
    を有するエッチング方法。
  2. 前記マスクは、シリコン含有膜である、
    請求項1に記載のエッチング方法。
  3. イオン引き込み用の高周波電力とプラズマ生成用の高周波電力とをこの順にパルス状に印加し、前記処理ガスのプラズマを生成する、
    請求項1又は2に記載のエッチング方法。
  4. 前記フッ素含有ガスは三フッ化窒素(NF)或いは四フッ化炭素(CF4)である、
    請求項1~3のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  5. 前記水素含有ガスは水素ガス(H)或いは臭化水素ガス(HBr)である、
    請求項1~4のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  6. 前記シリコン含有ガスは四塩化ケイ素ガス(SiCl)又は、四フッ化ケイ素ガス(SiF)である、
    請求項1~5のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  7. 前記酸素含有ガスは酸素ガス(O)、二酸化炭素ガス(CO)又は硫化カルボニルガス(COS)である、
    請求項1~6のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  8. 前記処理ガスは塩素ガス(Cl)、三フッ化窒素ガス(NF)、水素ガス(H)、四塩化ケイ素ガス(SiCl)及び酸素ガス(O)を含む、
    請求項1~7のいずれか一項に記載のエッチング方法。
  9. チャンバと、ガス供給部と、制御部と、を有し、
    前記制御部は、
    前記チャンバ内にボロン膜又はボロン含有膜が形成された基板を準備する工程と、
    前記ガス供給部から前記チャンバ内に塩素ガスとフッ素含有ガスと水素含有ガスとシリコン含有ガスと酸素含有ガスとから成る処理ガスを供給する工程と、
    前記処理ガスのプラズマによりマスクを介して前記ボロン膜又はボロン含有膜をエッチングする工程と、を実行する、
    基板処理装置。
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