JP7257088B1 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
前記(b)の工程は、(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む工程と、を含む、プラズマ処理方法が提供される。
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図1は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
図2は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法(以下「本処理方法」ともいう。)を示すフローチャートである。図2に示すように、本処理方法は、基板を提供する工程ST1と、エッチングを行う工程ST2とを含む。各工程における処理は、図1に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部2がプラズマ処理装置1の各部を制御して、基板Wに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。
工程ST1において、基板Wは、プラズマ処理装置1のプラズマ処理空間10s内に提供される。基板Wは、基板支持部11の中央領域111aに提供される。そして、基板Wは、静電チャック1111により基板支持部11に保持される。
工程ST2において、基板Wのシリコン含有膜SFがエッチングされる。工程ST2は、第1のエッチング工程ST21と、第2のエッチング工程ST22とを備える。また工程ST2は、エッチングの停止条件を満たしているか判定する工程ST23を備えてよい。すなわち、工程ST23において停止条件を満たすと判定されるまで、工程ST21と工程ST22とを交互に繰り返してよい。工程ST2における処理の間、基板支持部11の温度は、工程ST1で調整した設定温度に維持される。
工程ST21において、第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、シリコン含有膜SFがエッチングされる。まず、ガス供給部20から第1の処理ガスがプラズマ処理空間10s内に供給される。第1の処理ガスは、フッ化水素(HF)ガスとタングステン含有ガスとを含む。次に、基板支持部11の下部電極及び/又はシャワーヘッド13の上部電極にソースRF信号が供給される。これにより、シャワーヘッド13と基板支持部11との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間10s内の第1の処理ガスからプラズマが生成される。また、基板支持部11の下部電極にバイアス信号が供給されて、プラズマと基板Wとの間にバイアス電位が発生する。バイアス電位によって、プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種が基板Wに引きよせられ、当該活性種によってシリコン含有膜SFがエッチングされる。
第2のエッチング工程ST22において、第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、シリコン含有膜SFがエッチングされる。まず、ガス供給部20から第2の処理ガスがプラズマ処理空間10s内に供給される。第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まなくてよい。また第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含んでもよい。この場合、第2の処理ガスにおけるタングステン含有ガスの流量比(不活性ガスを除く全ガスの流量に占めるタングステン含有ガスの流量)は、第1の処理ガスにおけるタングステン含有ガスの流量比よりも小さい。すなわち、第2の処理ガスは、第1の処理ガスにおけるタングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含んでよい。次に、基板支持部11の下部電極及び/又はシャワーヘッド13の上部電極にソースRF信号が供給される。これにより、シャワーヘッド13と基板支持部11との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間10s内の第2の処理ガスからプラズマが生成される。また、基板支持部11の下部電極にバイアス信号が供給されて、プラズマと基板Wとの間にバイアス電位が発生する。バイアス電位によって、プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種が基板Wに引きよせられ、当該活性種によってシリコン含有膜SFがエッチングされ、マスクMFの開口OPの形状に基づいて凹部が形成される。
工程ST23において、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、例えば、工程ST21及び工程ST22を1サイクルとし、当該サイクルの繰り返し回数が所与の回数に達しているか否かでよい。停止条件は、例えば、エッチング時間が所与の時間に達しているかでもよい。停止条件は、例えば、エッチングにより形成される凹部の深さが所与の深さに達しているかでもよい。工程ST23において停止条件が満たされていないと判定されると、工程ST21及び工程ST22を含むサイクルが繰り返される。工程ST23において停止条件が満たされると判定されると、本処理方法を終了する。
上述のとおり、第1の処理ガスは、フッ化水素(HF)ガスとタングステン含有ガスとを含む。また第2の処理ガスは、フッ化水素(HF)ガスを含み、タングスタン含有ガスを含まないか、又は、第1の処理ガスにおけるタングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む。
本開示の実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。
次に、本処理方法の実施例について説明する。本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
実施例1では、プラズマ処理装置1を用いて本処理方法を適用し、図3に示す基板Wと同様の構造を有する基板をエッチングした。マスクMFとしては、アモルファスカーボン膜を用いた。シリコン含有膜SFとしては、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜が交互に繰り返し積層された積層膜を用いた。工程ST21で用いた第1の処理ガスは、HFガス、リン含有ガス及びWF6ガスを含んでいた。工程ST22で用いた第2の処理ガスは、HFガス及びリン含有ガスを含んでいた。そして、工程ST21(30秒)及び工程ST22(30秒)のサイクルを15サイクル繰り返し、合計15分間のエッチングを行った。エッチング中、基板支持部11の温度は10℃に設定した。
参考例1及び2では、プラズマ処理装置1を用いて、実施例1と同一の構成の基板をエッチングした。参考例1では、実施例1で用いた第1の処理ガスと同じ処理ガスを用いて、15分間エッチングを行った。また参考例2では、実施例1で用いた第2の処理ガスと同じ構成の処理ガスを用いて、15分間エッチングを行った。参考例1及び参考例2いずれもエッチング中、基板支持部11の温度は10℃に設定した。
実施例2では、プラズマ処理装置1を用いて本処理方法を適用し、実施例1と同一の構成の基板をエッチングした。すなわち、図3に示す基板Wと同様の構造を有する基板をエッチングした。マスクMFとしては、アモルファスカーボン膜を用いた。シリコン含有膜SFとしては、シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜が交互に繰り返し積層された積層膜を用いた。工程ST21で用いた第1の処理ガスは、HFガス、リン含有ガス、O2ガス及びWF6ガスを含んでいた。工程ST22で用いた第2の処理ガスは、HFガス、リン含有ガス及びO2ガスを含んでいた。工程ST21(15秒)及び工程ST22(45秒)のサイクルを15サイクル繰り返し、合計15分間のエッチングを行った。エッチング中、基板支持部11の温度は10℃に設定した。
参考例3では、プラズマ処理装置1を用いて、実施例1と同一の構成の基板をエッチングした。参考例3では、処理ガスとして、C4F8ガス、C4F6ガス、CHF3ガス、CH2F2ガス及びO2ガスを用いたエッチング(25秒)と、処理ガスとしてC4F8ガス、C4F6ガス、CH2F2ガス、O2ガス及びKrガスを用いたエッチング(50秒)のサイクルを14サイクル繰り返し、合計17.5分のエッチングを行った。エッチング中、基板支持部11の温度は10℃に設定した。
実施例3では、プラズマ処理装置1を用いて本処理方法を適用し、実施例1と同一の構成の基板をエッチングした。工程ST21で用いた第1の処理ガスは、HFガス、リン含有ガス、WF6ガス、ハロゲン含有ガス、ハイドロフルオロカーボンガス及びフルオロカーボンガスを含んでいた。工程ST22で用いた第2の処理ガスは、WF6ガスを含まない点を除き、第1の処理ガスと同様である。工程ST2においては、工程ST21(20秒)及び工程ST22(40秒)を11サイクル繰り返し、合計11分間のエッチングを行った。
実施例4は、工程ST2において、工程ST21(40秒)及び工程ST22(20)秒のサイクルを繰り返した点を除き、実施例3と同様である。
参考例4及び5では、プラズマ処理装置1を用いて、実施例1と同一の構成の基板をエッチングした。参考例4では、実施例3で用いた第2の処理ガスと同じ処理ガスを用いて11分間エッチングを行った。また参考例5では、実施例1で用いた第1の処理ガスと同じ構成の処理ガスを用いて11分間エッチングを行った。
チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を提供する工程と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記(b)の工程は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む工程と、を含む、
プラズマ処理方法。
前記(b)の工程において、前記(b-1)の工程と前記(b-2)の工程とを交互に繰り返す、付記1に記載のプラズマ処理方法。
前記(b)の工程において、前記(b-1)の工程と前記(b-2)の工程とを含むサイクルを複数回繰り返し、
2回目以降の少なくとも1つの前記サイクルの前記(b-1)の工程において、前記第1の処理ガスに対する前記タングステン含有ガスの流量比は、1回目の前記サイクルの前記(b-1)の工程における前記流量比よりも小さい、付記1に記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガスに含まれるタングステン含有ガス及び前記第2の処理ガスに含まれるタングステン含有ガスの少なくとも一方は、WFaClb(a及びbはそれぞれ0以上6以下の整数であり、aとbとの和は2以上6以下である)ガスである、付記1乃至付記3のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガスに含まれるタングステン含有ガス及び前記第2の処理ガスに含まれる前記タングステン含有ガスの少なくとも一方は、WF6ガス及びWCl6ガスの少なくともいずれかのガスである、付記1乃至付記4のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガスにおいて、不活性ガスを除く全てのガスのうち、前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、付記1乃至付記5のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガスにおいて、不活性ガスを除く全てのガスのうち、前記タングステン含有ガスの流量が最も少ない、付記1乃至付記6のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガスにおいて、フッ化水素ガスの流量は、前記タングステン含有ガスの流量の10倍以上である、付記1乃至付記7のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、リン含有ガスをさらに含む、付記1乃至付記8のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである、付記9に記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、炭素含有ガスをさらに含む、付記1乃至付記10のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスのいずれかである、付記11に記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、酸素含有ガスをさらに含む、付記1乃至付記12のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む、付記1乃至付記13のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
前記マスクは、ホールパターン又はスリットパターンを有する、付記1乃至付記14のいずれか1つに記載のプラズマ処理方法。
チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を提供する工程と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記(b)の工程は、
(b-1)フッ化水素種とタングステン、チタン又はモリブデンの少なくともいずれかを含有する化学種とを含む第1の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工程と、
(b-2)フッ化水素種を含む第2の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工程であって、前記第2のプラズマは、前記化学種を含まない、又は、前記化学種を前記第1のプラズマにおける前記化学種の分圧よりも小さい分圧で含む工程と、を含む、
プラズマ処理方法。
前記(b)の工程において、前記(b-1)の工程と前記(b-2)の工程とを交互に繰り返す、付記16に記載のプラズマ処理方法。
前記フッ化水素種は、フッ化水素ガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも1種のガスから生成される、付記16又は付記17のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
前記フッ化水素種は、炭素数が2以上のハイドロフルオロカーボンガスから生成される、付記16又は付記17のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
前記フッ化水素種は、フッ素含有ガス及び水素含有ガスから生成される、付記16又は付記17のいずれかに記載のプラズマ処理方法。
前記第1のプラズマ及び前記第2のプラズマの少なくとも一方は、リン含有種をさらに含む、付記16乃至付記20のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備え、
前記制御部は、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、前記基板支持部上に提供する制御と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行し、
前記(b)の制御は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む制御と、を含む、
プラズマ処理システム。
チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるデバイス製造方法であって、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を提供する工程と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記(b)の工程は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む工程と、を含む、
デバイス製造方法。
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部を備えるプラズマ処理システムのコンピュータに、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、前記基板支持部上に提供する制御と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行させ、
前記(b)の制御は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む制御と、を含む、
プログラム。
付記24に記載のプログラムを格納した、記憶媒体。
Claims (17)
- チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を提供する工程と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記(b)の工程は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む工程と、を含む、
プラズマ処理方法。 - 前記(b)の工程において、前記(b-1)の工程と前記(b-2)の工程とを交互に繰り返す、請求項1に記載のプラズマ処理方法。
- 前記(b)の工程において、前記(b-1)の工程と前記(b-2)の工程とを含むサイクルを複数回繰り返し、
2回目以降の少なくとも1つの前記サイクルの前記(b-1)の工程において、前記第1の処理ガスに対する前記タングステン含有ガスの流量比は、1回目の前記サイクルの前記(b-1)の工程における前記流量比よりも小さいか、または、
2回目以降の少なくとも1つの前記サイクルの前記(b-1)の工程の時間は、1回目の前記サイクルの前記(b-1)の工程の時間よりも短い、請求項1に記載のプラズマ処理方法。 - 前記第1の処理ガスに含まれるタングステン含有ガス及び前記第2の処理ガスに含まれるタングステン含有ガスの少なくとも一方は、WFaClb(a及びbはそれぞれ0以上6以下の整数であり、aとbとの和は2以上6以下である)ガスである、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガスに含まれるタングステン含有ガス及び前記第2の処理ガスに含まれる前記タングステン含有ガスの少なくとも一方は、WF6ガス及びWCl6ガスの少なくともいずれかのガスである、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガスにおいて、不活性ガスを除く全てのガスのうち、前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガスにおいて、不活性ガスを除く全てのガスのうち、前記タングステン含有ガスの流量が最も少ない、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガスにおいて、フッ化水素ガスの流量は、前記タングステン含有ガスの流量の10倍以上である、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、リン含有ガスをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである、請求項9に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、炭素含有ガスをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスのいずれかである、請求項11に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、酸素含有ガスをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第1の処理ガス及び前記第2の処理ガスの少なくとも一方は、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記マスクは、ホールパターン又はスリットパターンを有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理方法。
- チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法であって、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を提供する工程と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記(b)の工程は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成した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工程と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成した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工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの分圧よりも小さい分圧でタングステン含有ガスを含む工程と、を含む、
プラズマ処理方法。 - チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備え、
前記制御部は、
(a)シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を、前記基板支持部上に提供する制御と、
(b)前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行し、
前記(b)の制御は、
(b-1)フッ化水素ガスとタングステン含有ガスとを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、
(b-2)フッ化水素ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記第2の処理ガスは、タングステン含有ガスを含まない、又は、前記第1の処理ガスにおける前記タングステン含有ガスの流量比よりも小さい流量比でタングステン含有ガスを含む制御と、を含む、
プラズマ処理システム。
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