JP7222940B2

JP7222940B2 - エッチング方法及びプラズマ処理装置

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Publication number: JP7222940B2
Application number: JP2020016826A
Authority: JP
Inventors: 康基田中; 幕樹戸村
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Current assignee: Tokyo Electron Ltd
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Filing date: 2020-02-04
Publication date: 2023-02-15
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Description

本開示は、エッチング方法に関する。

従来、被処理体を冷却しながらエッチングすることにより高いエッチングレートを実現するエッチング処理方法が提案されている。例えば、特許文献１は、被処理体の温度を－５０℃以下に制御することで高いエッチングレートを実現することを提案している。

特開平７－１４７２７３号公報

本開示は、エッチングレートを向上させる技術を提供する。

本開示の一の態様によれば、エッチング方法であって、酸化シリコン膜を含むシリコン含有膜を有する基板を載置台の上に提供する工程と、前記基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、前記制御する工程の後、プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ素と水素を含むガスからプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、前記基板の表面温度を上昇させ、前記エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程と、を含み、前記副生成物を揮発させる工程において、前記基板の裏面と前記載置台との間の空間の圧力と、前記載置台に供給するバイアス高周波電力と、により前記基板の表面温度を制御する工程を含む、エッチング方法を提供する。

一の側面によれば、エッチングレートを向上させることができる。

図１は、一実施形態に係るエッチング方法を示す図である。図２は、酸化シリコン膜のエッチングレートの基板温度依存性を示す図である。図３は、気相中のＨＦエッチャントの量を示す図である。図４は、酸化シリコン膜エッチングにおける基板温度上昇のバイアスパワー依存を示す図である。図５は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図である。

一つの例示的実施形態において、膜をエッチングする方法が提供される。当該方法は、酸化シリコン膜を含む基板を載置台上に提供する工程と、基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、制御する工程の後、プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ素と水素を含むガスからプラズマを生成して酸化シリコン膜をエッチングする工程と、基板の表面温度を上昇させ、エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程を、含む。この実施形態によれば、エッチングレートを高めることができる。

一つの例示的実施形態において、副生成物を揮発させる工程において、基板の裏面と載置台との間の空間の圧力と、載置台に供給するバイアス高周波電力と、により基板の表面温度を制御する工程を含んでもよい。

一つの例示的実施形態において、基板は、さらに酸化シリコン膜以外のシリコン含有膜を含んでもよい。

一つの例示的実施形態において、基板は、酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜、又は酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を含んでもよい。

一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜の上には、メタル含有マスクが形成されてもよい。

一つの例示的実施形態において、メタル含有マスクは、タングステン、チタン、モリブデン、ルテニウム、ハフニウム又はアルミニウムを含む材料から形成されてもよい。

一つの例示的実施形態において、基板に形成する凹部のアスペクト比は、５以上でもよい。

一つの例示的実施形態において、エッチングする工程において、載置台に供給されるバイアス高周波電力のデューティ比を変化させてもよい。

一つの例示的実施形態において、エッチングする工程において、プラズマ生成用の高周波電力のデューティ比を変化させてもよい。

一つの例示的実施形態において、エッチングする工程において、パルス状の直流電圧を載置台に印加してもよい。

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。

以下の説明では、図５における二つの高周波電源（ＲＦソース）の一方からプラズマ処理装置内に供給する電力をＨＦパワーともいい、他方からプラズマ処理装置内に印加する電力をＬＦパワーともいう。ＨＦパワーは主にプラズマ生成に寄与するプラズマ生成用の高周波電力である。ＬＦパワーは主に基板Ｗへのイオン引き込みに寄与するバイアス高周波電力である。処理対象の基板Ｗは直径３００ｍｍのウエハである。基板Ｗの表面温度を基板Ｗの表面にシリコンゲルなどの接着剤を介して貼りつけた温度センサにより計測した。

本実施形態では、基板をエッチングする方法ＭＴについて図１を参照して説明する。以下の説明では、図１に加えて、図５を参照する。また、以下では、プラズマ処理装置１０を用いて基板Ｗに方法ＭＴが適用される場合を例として、方法ＭＴを説明する。方法ＭＴは、工程Ｓ１～Ｓ５を含む。また、工程Ｓ３は少なくとも工程Ｓ３－１～Ｓ３－３を含む。

工程Ｓ１では、図５に示すようにエッチング対象膜を含む基板Ｗがチャンバ１内において載置台ＳＴによって保持される。載置台ＳＴは静電チャック５を含み、静電気力により基板Ｗを保持する。エッチング対象膜はシリコン含有膜である。シリコン含有膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）を含む。さらにシリコン含有膜は、酸化シリコン膜以外のシリコン含有膜を含んでよい。シリコン含有膜は、２種類以上のシリコン含有膜を含んでもよい。２種類以上のシリコン含有膜は、酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜、又は酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を含んでよい。本実施形態では、エッチング対象膜として酸化シリコン膜をエッチングする例を示す。例えば、３Ｄ－ＮＡＮＤ又はＤＲＡＭ用のアスペクト比が３０以上の高アスペクトエッチングに用いることができる。

基板Ｗは更にエッチング対象膜上に開口を有するマスクを有してよい。マスクはエッチング対象膜であるシリコン含有膜（２種類以上のシリコン含有膜を含む）と選択比が得られる種々の膜からなるマスクが形成されてよい。マスクは、カーボンを含む膜であってよい。カーボンを含む膜の一例は、ホトレジスト、またはアモルファスカーボンを含む。エッチングにはフッ素と水素とを含むガスが用いられる。フッ素を含むガスは、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６，Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８等のフルオロカーボン、ＣＨ_３Ｆ、ＣＨＦ_３等のハイドロフルオロカーボン、ＳＦ_６、ＮＦ_６等のガス、またはこれらから選択される１以上のガスの組合せであってよい。水素含有ガスは、Ｈ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２Ｏ、ＣＨ_４等であってよい。また、これらのガスに加えてＡｒ等の希ガスを含んでもよい。フッ素と水素とを含むガスから生成されるプラズマのフッ素イオン及び水素イオンは軽いため、マスクに対してダメージを与えにくい。よって高いマスク選択比を得ることができる。

シリコン含有膜の上のマスクは、メタル含有マスクであってもよい。メタル含有マスクは、タングステン（Ｗ）系、チタン（Ｔｉ）系、モリブデン（Ｍｏ）系、ルテニウム（Ｒｕ）系、ハフニウム（Ｈｆ）系又はアルミニウム（Ａｌ）系の材料から形成されることが好ましい。なお、実施形態にかかるエッチング方法により基板に形成する凹部のアスペクト比は、５以上であってもよい。

次いで工程Ｓ２では、載置台ＳＴの温度を－７０℃以下に設定する。冷却器を用いて載置台ＳＴを冷却してもよいし、液体窒素、又はフロン類などの冷媒を載置台ＳＴ中に通流することにより載置台ＳＴを冷却してもよい。そして、静電チャック５とその上に保持された基板Ｗの裏面との間に伝熱ガスを供給する。伝熱ガスは不活性ガスを用いることができる。一例では希ガス、例えばヘリウムガスを用いてよい。一例では、基板Ｗの裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を１０Ｔｏｒｒ～２００Ｔｏｒｒに設定する。この圧力は、プラズマ処理中の基板Ｗの所望の温度上昇率を達成するように設定される。具体的には、圧力は、エッチング開始温度とＬＦパワーの大きさに基づいて決定されてもよい。例えば、エッチング開始温度とエッチング終了するときの基板表面温度との差が３０℃～５０℃以上になるように圧力が設定されてもよい。ここで、エッチング開始温度とは、プラズマエッチングを開始するときの載置台ＳＴの温度をいう。プラズマからの入熱がないときには載置台ＳＴの温度と基板Ｗの表面温度は実質的に同一である。

次いで、工程Ｓ３では基板Ｗをエッチングする。工程Ｓ３－１は、ガスソース８からエッチングガスをチャンバ内に供給し、ＲＦソース６から上部電極３に２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの高周波電力を供給してエッチングガスをプラズマ化する。ＲＦソース６から供給される高周波の周波数は一例では、６０ＭＨｚである。エッチングガスとしてフルオロカーボンガス（例えばＣＦ_４）を用いることができる。更に、水素ガス（Ｈ_２）を供給する。また、希ガスを添加してもよい。エッチング対象膜が窒化シリコン膜を含む場合には、エッチングガスとして、フルオロカーボンや、ハイドロフルオロカーボンガス（例えば、ＣＨＦ）を用いることができる。更に、水素（Ｈ_２）ガスを供給する。また、希ガスを添加してもよい。プラズマ生成用の高周波電力は連続波に限らず所定のデューティ比を有するパルス波であってもよい。デューティ比をエッチング中に変化させてもよい。

工程Ｓ３－２では、生成されたプラズマ中のイオンを基板Ｗに引き込むため、ＲＦソース７から載置台ＳＴに２００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの周波数を有するバイアス高周波電力が供給される。ＲＦソース７から供給される高周波の周波数は、一例では３．２ＭＨｚである。バイアス高周波電力は、２ｋＷ以上であってよく、より好ましくは５ｋＷ以上であってよい。さらに好ましくは１０ｋＷ以上であってよい。バイアス高周波電力は連続波に限らず所定のデューティ比を有するパルス波であってもよい。デューティ比をエッチング中に変化させてもよい。また、プラズマ生成用の高周波電力と同期させて供給してもよい。

続く工程Ｓ３－３は、基板Ｗの裏面と静電チャック５との間の圧力を調整する。圧力は、工程Ｓ３－２において印加するバイアス高周波電力の大きさに基づいて決められる。この圧力は一例では１０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ）～２００Ｔｏｒｒ（２６．７ｋＰａ）に設定される。温度又は温度上昇率を所定値にするために当該圧力を決定してもよい。例えば、エッチング開始温度とエッチング終了時の温度とで、３０～５０℃以上の差ができるように当該圧力を設定してもよい。エッチング中に圧力を一定値に設定してもよいし、変化させてもよい。工程Ｓ３では、エッチング開始するときの載置台ＳＴの温度を－７０℃以下の所定温度（一例では、－１１０℃）に調整した後エッチングを開始し、エッチング中のプラズマからの入熱と、伝熱ガスによる熱の載置台ＳＴへの伝達を調整する。これにより、エッチング中に基板の表面温度又は基板温度が所定のレートで所望の温度に上昇するように制御する。以下では、エッチング中に基板の表面温度を制御する例を挙げて説明する。

工程Ｓ４では、載置台ＳＴの温度を制御することで基板の表面温度を上昇させ、副生成物を揮発させる。ただし、工程Ｓ３と工程Ｓ４とを並行して行ってもよい。つまり、基板をプラズマエッチングする間に、基板の表面温度を上昇させ、副生成物を揮発させてもよい。工程Ｓ５では、チャンバ１から基板Ｗを搬出して、方法ＭＴが終了する。

［エッチングレート］
図２は、酸化シリコン膜を下記の条件で基板の表面温度を変えてエッチングした時のエッチングレートを示す。

（工程Ｓ３の条件）
ＨＦパワー１００Ｗ、６０ＭＨｚ
ＬＦパワー１ｋＷ、３．２ＭＨｚ
ガスＣＦ_４ガス、Ｈ_２ガス
基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力５０Ｔｏｒｒ
エッチングレートは基板の表面温度が２０℃付近（室温）から－６０℃～－７０℃程度まで上昇し、－７０℃以下で単調に減少する。－７０℃付近のエッチングレートは２０℃付近でのエッチングレートの約２倍になる。

図３は、気相中に含まれるＨＦの量の基板の表面温度に対する依存性を示す。これによると、気相中のＨＦガスの量は０℃付近から減少していく。さらに－７０℃付近からさらに低温側では徐々に減少する。つまり、室温から－７０℃付近までは基板上に吸着されるＨＦの量が増加する。図２に示すエッチングレートの増加は基板の表面温度が室温から低温になるにつれＨＦ（エッチャント）の供給量が増大し、－７０℃程度で最大化するためであると推察される。一方、－７０℃よりも低温でエッチャントの吸着量が過剰になるとプラズマからのイオンエネルギーが十分に大きくないとエッチングが進行しない恐れがある。よって、基板に供給されるバイアス高周波電力（ＬＦパワー）は、エッチャントにエネルギーを与えエッチャントと酸化シリコンとが反応するのに十分なエネルギーを与える必要がある。このＬＦパワーの大きさは、２ｋＷ以上である。エッチングレートを増加させるにはＬＦパワーを大きくすればよく、例えば５ｋＷ以上、又は１０ｋＷ以上でもよい。ＬＦパワーを増大させれば、基板へ入射されるイオンの指向性（垂直性）が向上し、エッチング凹部側壁への入射が相対的に減少するので、側壁にボーイング等の形状異常が発生することも抑制できる。

酸化シリコン膜がフッ素と水素を含むガスによりエッチングされると、ＳｉＦ_ｘ（ここでは、ＳｉＦ_４）が副生成物として生成される。例えば、低温になるほどエッチング副生成物の基板からの揮発量が減少する。副生成物の揮発を促進する観点からは、基板の表面温度は－１１０℃以上の温度が適している。さらには、－７０℃以上の温度が好ましい。さらに好ましくは０℃以上が好ましい。また、ＬＦパワーを大きくして揮発量を増やしてエッチングレートを上昇させることができる。

［エッチング中の基板の表面温度］
次に、エッチング中の基板の表面温度の変化について、図４を参照して説明する。工程Ｓ３の条件を以下に示す。

（工程Ｓ３の条件）
ＨＦパワー２ｋＷ、６０ＭＨｚ
ＬＦパワー０．５～４ｋＷ、３．２ＭＨｚ
ガスＣＦ_４ガス、Ｈ_２ガス
基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力１０Ｔｏｒｒ（１．３ｋＰａ）、５０Ｔｏｒｒ（６．７ｋＰａ）
エッチング時間３０秒
図４の横軸はＬＦパワーを示し、縦軸は基板の表面温度の差分ΔＴを示す。

ＬＦパワーが大きいほど、基板の表面温度の上昇分ΔＴが大きくなる。載置台ＳＴへ印加するＬＦパワーの大きさによってエッチング中の基板の表面温度の上昇を制御することができることがわかる。プラズマからの入熱が基板裏面と静電チャック５との間の空間のヘリウムガスによる基板の熱の載置台ＳＴ側への伝達量を上回るようにすることで、基板の表面温度を上昇させることができる。

図４のグラフ中の直線Ａは、基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を１０Ｔｏｒｒに制御し、エッチングしたときの基板の表面温度の変化を示す。直線Ｂは、基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を５０Ｔｏｒｒに制御し、エッチングした時の基板の温度の変化を示す。基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を変えることによって、基板裏面の伝熱量を調整し、基板の表面温度の上昇を制御できることが分かる。

一例では、エッチングレートを向上させるようにエッチング中に印加するＬＦパワーおよび／または基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を制御する。

エッチングレートは、エッチャントの吸着量と化学反応を起こすためのイオンエネルギー供給量によって決まる。低温になると、エッチャントの吸着量を大きくすることができる一方、化学反応を起こすためにより多くのイオンエネルギーを必要とする。

このため、比較的小さいＬＦパワー（例えば２ｋＷ未満）を印加して、基板の表面温度が約－１００℃以下の温度の基板についてエッチングを行うと、エッチングストップが生じたり、エッチングレートが低下したりする可能性が高い。

一方、大きなＬＦパワー（例えば５ｋＷ以上）を印加することにより、エッチングレートはエッチング開始温度が低温になるほど高くすることができる。これは、低温ではエッチャントの供給が多く、ＬＦパワーによるイオンエネルギーが反応を促進するためである。

また、－７０℃以下の低温でエッチングを継続すると、エッチングにより生成する副生成物の揮発性が低下してエッチングレートが低下する。エッチングレートを向上させるにはＬＦパワーを大きくするか、又は基板の表面温度を上昇させ副生成物の揮発を促進させてもよい。

エッチングを進行させるにはエッチング凹部の底部にエッチャントを供給することが必要になる。エッチングが進むにつれアスペクトが高くなり、エッチング凹部の開口付近よりも深い領域に十分な量のエッチャントを供給する必要がある。低温よりも高温にすると付着係数が小さくなり底部までエッチャントを供給しやすくなる。

毛管凝縮（capillary condensation）現象により凝固・凝縮点が高温側に移動して副生成物の蒸気圧が低くなることに加え、揮発物が側壁に再付着する可能性が高くなることから、アスペクトの高い領域では生成物が揮発しにくくなる。そのため、エッチングが進行するにつれて基板の表面温度を上昇させ、副生成物の揮発を促進させるのが好ましい。一例ではエッチング開始時よりも基板の表面温度を３０～５０℃以上に上昇させる。

以上から、エッチング開始温度（載置台ＳＴの温度）はエッチャントの吸着量が大きくなる－７０℃以下であることが望ましく、エッチングの終了時点における基板の表面温度（以下、「エッチング終了温度」ともいう。）は、エッチング開始温度よりも高い温度であるとよい。エッチングが進むにつれ副生成物が揮発しにくくなるので、エッチングが進行するに従いエッチング開始時よりも温度を上昇させて副生成物の排出を促進する。基板の表面温度を上昇させることで、エッチャントの付着係数が小さくなるので、アスペクトの低い領域よりもアスペクトの高い領域にエッチャントを供給することができる。基板の表面温度が上昇すると副生成物の排出が促進される。エッチング終了温度は、副生成物（ＳｉＦ_４）が揮発する－７０℃以上であることが望ましい。更に副生成物の排出性を考慮すると、０℃以上がより望ましい。基板裏面と静電チャックの間に供給される伝熱ガスの圧力と、ＬＦパワーを調整して基板の温度上昇を制御すればよい。

また、水やアンモニアの存在下ではエッチャントの吸着が促進することが知られている。水の存在下で処理ガスを供給し、エッチングすることで、エッチング凹部の底へのエッチャントの供給が促進され、エッチングレートを増加させることができる。水は、チャンバ１の内壁に吸着している水（Ｈ_２Ｏ）の分子が離脱することによりチャンバ１内に存在するか又はガス供給部から供給される。アンモニアガスはガス供給部から供給される。処理ガスの四フッ化メタンガスと水素から生じるフッ化水素と水またはアンモニアとの水素結合[0]の相互作用により、フッ化水素は水又はアンモニアが存在しない場合よりも高い温度で基板に付着し、基板に形成されたエッチング凹部の底部に供給される。

なお、基板の温度をエッチング開始温度からエッチング終了温度まで上昇させるには、図４に示したように、ＬＦパワーによるプラズマからの入熱の調整、及び／又は基板裏面と静電チャック５との間の空間の圧力を調整してもよい。載置台ＳＴに流入させる熱交換媒体の温度を制御し、基板の温度をエッチング開始温度からエッチング終了温度まで上昇させてもよい。他の例では、放射線、マイクロ波、紫外線、赤外線、可視光、レーザーなどの熱源によって基板の温度を上昇させてもよい。

以上、エッチング開始前の基板の表面温度、及びその後の基板の表面温度の温度上昇とを制御することで、高いエッチングレートを達成することができる。

別の例では、ＣＦ_４およびＨ_２に代えてフッ化水素を供給しても良い。また、別の例として、プラズマエッチングする工程において、フッ素と水素とを含むガスとして、四フッ化メタン（ＣＦ_４）ガスに代えて、三フッ化窒素（ＮＦ_３）を含むガスを供給してもよい。必要に応じて、アルゴン等の希ガスを供給してもよい。さらに水またはアンモニアを加えてもよい。

さらに別の例として、プラズマエッチングする工程において、フッ素と水素とを含むガスとして、四フッ化メタン（ＣＦ_４）ガスに代えて、六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスを供給してもよい。必要に応じて、アルゴン等の希ガスを供給してもよい。さらに水またはアンモニアを加えてもよい。

Ｓ４工程、すなわち、基板の表面温度を上昇させ、副生成物を揮発させる工程は、基板をプラズマエッチングする工程の後に行ってもよい。これにより、基板をプラズマエッチングする工程と基板の温度を上昇させる工程とを異なるチャンバで行うことができる。
また、本実施形態のエッチングをメインエッチングとして行った後、異なるチャンバにおいて本実施形態よりも高温でオーバーエッチングしてもよい。

［プラズマ処理装置］
エッチング処理には下記のプラズマ処理装置を用いることができる。下記のプラズマ処理装置は、処理ガスからプラズマを励起するために用いられるいくつかのプラズマ生成システムの一例を与える。図５は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）装置を示しており、チャンバ１と上部電極３と載置台ＳＴとの間にプラズマ２が形成される。載置台ＳＴは、下部電極４及び静電チャック５を有する。下部電極４上に基板Ｗが保持される。図９に示すように、ＲＦソース６とＲＦソース７は、上部電極３及び下部電極４の双方に結合され、異なるＲＦ周波数が用いられ得る。他の例では、ＲＦソース６とＲＦソース７が同じ電極に結合されてもよい。更に、直流電流（ＤＣ）パワーが上部電極に結合されてもよい。チャンバ１にはガスソース８が接続され、処理ガスを供給する。また、チャンバ１には排気装置９が接続されチャンバ１内部を排気する。また、基板の温度を非接触で測定する温度センサが設けられてもよい。

図９のプラズマ処理装置は、プロセッサ及びメモリを含む制御部８０を有し、プラズマ処理装置の各要素を制御して基板Ｗをプラズマ処理する。

なお、実施形態にかかるエッチング方法において、酸化シリコン膜をエッチングする工程において、パルス状の直流電圧を載置台ＳＴに印加してもよい。また、ＲＦソース７から印加するＬＦパワーのデューティ比を変化させてもよい。

また、基板の表面温度を上昇させ、副生成物を揮発させる工程において、載置台ＳＴの温度上昇を参照して、所望の温度以上の上昇がある場合、基板と載置台ＳＴとの間に伝熱ガスを供給する及び／又は高周波電力を制御して基板の表面温度の上昇速度を制御してもよい。

酸化シリコン膜をエッチングする工程において、エッチング終了時の直前まで低温でエッチングし、常温に温度を上昇させてエッチングを終えてもよい。つまりメインエッチングを低温で行って、オーバーエッチングを（常温程度に）温度を上昇させて行ってよい。温度を上昇させてエッチングストップさせることができる。この時、低温でのメインエッチングと常温でのオーバーエッチングを別のチャンバで行ってよい。

メインエッチングとオーバーエッチングとの間にプラズマを用いたドライクリーニングを行ってもよい。

今回開示された一実施形態に係るエッチング方法は、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。

本開示のプラズマ処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)型のプラズマ処理装置を示したが、その他のプラズマ処理装置を用いることもできる。例えば、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)を用いることができる。

１チャンバ
２プラズマ
３上部電極
４下部電極
５静電チャック
６，７ＲＦソース
８ガスソース
９排気装置
１０プラズマ処理装置
８０制御部
１００マスク
１１０酸化シリコン膜
１２０窒化シリコン膜
Ｗ基板
ＳＴ載置台

Claims

エッチング方法であって、
酸化シリコン膜を含むシリコン含有膜を有する基板を載置台の上に提供する工程と、
前記基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、
前記制御する工程の後、プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ素と水素を含むガスからプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の表面温度を上昇させ、前記エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程と、を含み、
前記副生成物を揮発させる工程において、前記基板の裏面と前記載置台との間の空間の圧力と、前記載置台に供給するバイアス高周波電力と、により前記基板の表面温度を制御する工程を含む、
エッチング方法。
前記基板は、さらに前記酸化シリコン膜以外の膜を含む、
請求項１に記載のエッチング方法。
前記シリコン含有膜は、前記酸化シリコン膜とポリシリコン膜との積層膜、又は前記酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層膜を含む、
請求項２に記載のエッチング方法。
前記シリコン含有膜の上には、メタル含有マスクが形成されている、
請求項２又は３に記載のエッチング方法。
前記メタル含有マスクは、タングステン、チタン、モリブデン、ルテニウム、ハフニウム又はアルミニウムを含む材料から形成されている、
請求項４に記載のエッチング方法。
前記基板に形成する凹部のアスペクト比は、５以上である、
請求項１～５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程において、前記載置台に供給されるバイアス高周波電力のデューティ比を変化させる、
請求項１～６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程において、前記プラズマ生成用の高周波電力のデューティ比を変化させる、
請求項１～７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程において、パルス状の直流電圧を載置台に印加する、
請求項１～８のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記フッ素と水素を含むガスは、フッ化水素ガスである、
請求項１～９のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記ガスは、さらに水、またはアンモニアを含む、
請求項１～１０のいずれか一項に記載のエッチング方法。
エッチング方法であって、
酸化シリコン膜を含むシリコン含有膜の上にルテニウム含有マスクを有する基板を載置台の上に提供する工程と、
前記基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、
プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ化水素を含むガスからプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の表面温度を上昇させ、前記エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程と、を含む、
エッチング方法。
前記エッチングする工程を終了するときの基板の表面温度は、前記エッチングする工程を開始するときの基板の表面温度よりも３０℃以上高い、
請求項１～１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程を終了するときの基板の表面温度は、前記エッチングする工程を開始するときの基板の表面温度よりも５０℃以上高い、
請求項１３に記載のエッチング方法。
前記基板の前記表面温度を上昇させる工程は、プラズマを用いて前記シリコン含有膜をエッチングする間に実行される、
請求項１～１４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記エッチング方法は、上部電極を有するチャンバ内にて実行され、前記プラズマが生成されている間に前記高周波電力が前記上部電極に供給される、
請求項１～１５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
チャンバと、前記チャンバ内に設けられた載置台と、制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
酸化シリコン膜を含むシリコン含有膜を有する基板を載置台の上に提供する工程と、
前記基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、
前記制御する工程の後、プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ素と水素を含むガスからプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の表面温度を上昇させ、前記エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程とを、含む工程を実行するように制御し、
前記副生成物を揮発させる工程において、前記基板の裏面と前記載置台との間の空間の圧力と、前記載置台に供給するバイアス高周波電力と、により前記基板の表面温度を制御する、プラズマ処理装置。
前記フッ素と水素を含むガスは、フッ化水素ガスである、
請求項１７に記載のプラズマ処理装置。
チャンバと、前記チャンバ内に設けられた載置台と、制御部と、を有するプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
酸化シリコン膜を含むシリコン含有膜の上にルテニウム含有マスクを有する基板を載置台の上に提供する工程と、
前記基板の表面温度を－７０℃以下の温度に制御する工程と、
プラズマ生成用の高周波電力を供給してフッ化水素を含むガスからプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
前記基板の表面温度を上昇させ、前記エッチングにより生成した副生成物を揮発させる工程と、を含む工程を実行するように制御する、プラズマ処理装置。
前記制御部は、
前記エッチングする工程において、前記載置台に供給されるバイアス高周波電力のデューティ比を変化させるように制御する、
請求項１７～１９のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、
前記エッチングする工程において、前記プラズマ生成用の高周波電力のデューティ比を変化させるように制御する、
請求項１７～２０のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
前記制御部は、
前記エッチングする工程において、パルス状の直流電圧を載置台に印加するように制御する、
請求項１７～２１のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。