KR20240047924A - 플라즈마 처리 시스템, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 시스템, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 Download PDF

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노보루 사이토
유타 나카네
아츠시 다카하시
신야 이시카와
사토시 오우치다
마주 도무라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 에칭의 형상 이상을 억제하는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 본 개시에 따른 플라즈마 처리 시스템은, 제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와, 제2 기판 지지부를 가지고, 상기 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와, 상기 제1 처리 챔버 및 상기 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와, 제어부를 구비하고, 상기 제어부는 (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 제1 처리 챔버의 상기 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 상기 처리와, (b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와, (c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 상기 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와, (d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행한다.

Description

플라즈마 처리 시스템, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법{PLASMA PROCESSING SYSTEM, PLASMA PROCESSING APPARATUS, AND ETCHING METHOD}
본 개시의 예시적 실시 형태는, 플라즈마 처리 시스템, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법에 관한 것이다.
특허 문헌 1에는, 실리콘 함유막 상에 폴리 실리콘 마스크가 형성된 기판을 에칭하는 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개 2016－21546호 공보
본 개시는 에칭의 형상 이상을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 시스템이 제공된다. 플라즈마 처리 시스템은 제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와, 제2 기판 지지부를 가지고, 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와, 제1 처리 챔버 및 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와, 제어부를 구비하고, 제어부는, (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 마스크는, 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와, (b) 제1 처리 챔버 내에 있어서, 오목부를 규정하는 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와, (c) 기판을 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 기판을 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와, (d) 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 탄소 함유막이 형성된 오목부의 저부(底部)를 에칭하는 처리를 실행하는 플라즈마 처리 시스템이 제공된다.
본 개시의 하나의 예시적 실시 형태에 의하면, 에칭의 형상 이상을 억제하는 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 플라즈마 처리 시스템의 구성예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 공정 ST11에서 제공되는 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 공정 ST12 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 공정 ST2 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8a는 공정 ST2 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8b는 브레이크 스루 공정 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9a는 공정 ST3 처리 중의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9b는 공정 ST3 처리 중의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 처리 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다.
이하, 본 개시의 각 실시 형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 시스템이 제공된다. 플라즈마 처리 시스템은 제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와, 제2 기판 지지부를 가지고, 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와, 제1 처리 챔버 및 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와, 제어부를 구비하고, 제어부는 (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 마스크는 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와, (b) 제1 처리 챔버 내에 있어서, 오목부를 규정하는 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와, (c) 기판을 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 기판을 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와, (d) 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 탄소 함유막이 형성된 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제어부는 (a), (b), (c) 및 (d)를 포함하는 사이클을 복수 회 반복하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제어부는 적어도 (c)에 있어서, 반송 챔버 내의 압력이, 제1 처리 챔버 내의 압력 및 제2 처리 챔버 내의 압력보다도 낮아지도록, 반송 챔버 내의 압력을 제어한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제어부는, (a) 전에, 제2 처리 챔버 내 또는 제2 챔버와 상이한 제3 챔버 내에서, 불소 함유 가스를 포함하는 제2 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용한 에칭에 의해, 실리콘 함유막에 오목부를 형성하고, 오목부를 가지는 실리콘 함유막을 구비하는 기판을 준비하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (b)의 처리에 있어서의 제1 기판 지지부의 온도는, (c)의 처리에 있어서의 제2 기판 지지부의 온도보다도 높다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제어부는 (b)에 있어서, 탄소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스에 의해, 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 탄소 함유 가스는 하이드로카본 가스이다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제3 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제어부는, (b)에 있어서, (b11) 기판에 대해서 전구체 가스를 공급하여, 측벽에 전구체 가스를 흡착시키는 공정과, (b12) 기판에 대해서 반응 가스를 공급하여, 전구체 가스와 반응 가스의 반응에 의해 탄소 함유막을 형성하는 공정을 포함하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (b)는 (b1) 제1 처리 챔버 내에, 제1 유기 화합물을 포함하는 제1 성막 가스를 공급하는 공정과, (b2) 제1 처리 챔버 내에, 제1 유기 화합물과 상이한 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 성막 가스를 공급하는 공정을 포함한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (b2)는 제1 유기 화합물과 제2 유기 화합물의 중합을 포함하는 반응에 의해, 탄소 함유막을 형성한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (d)는 오목부 중 (d)에 있어서 에칭된 부분의 치수를 확대하는 처리를 더 포함한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 처리 가스는 인 함유 가스를 더 포함한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 처리 가스는 탄소 함유 가스, 할로젠 함유 가스 및 금속 함유 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스를 더 포함한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, (d)의 처리는 제2 기판 지지부의 온도가 0℃ 이하에서 실행된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제1 처리 챔버는 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있고, 제2 처리 챔버는 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있고, 제어부는, (b)의 처리에 있어서, 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행하고, (d)의 처리에 있어서, 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 실리콘 함유막을 에칭하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 실리콘 함유막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 혹은 다결정 실리콘막 또는 이들의 2종 이상을 포함하는 적층막이다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 마스크는 탄소 함유막 또는 금속 함유 막이다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 시스템이 제공된다. 플라즈마 처리 시스템은 제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와, 제2 기판 지지부를 가지고, 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와, 제1 처리 챔버 및 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버 제어부를 구비하고, 제어부는 (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 마스크는, 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와, (b) 제1 처리 챔버 내에 있어서, 오목부를 규정하는 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와, (c) 기판을 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 기판을 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와, (d) 제2 처리 챔버 내에 있어서, 탄소 함유막이 형성된 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 포함하고, (d)의 처리는 (d1) 불화 수소 가스를 포함하는 제4 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 기판을 노출시키는 공정과, (d2) 플루오로카본 가스 및/또는 하이드로플루오로카본 가스를 포함하는 제5 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 기판을 노출시키는 공정과, (d3) 수소 함유 가스를 포함하는 제6 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 기판을 노출시키는 공정을 포함하는 사이클을 반복하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는 챔버와, 챔버 내에 배치되는 기판 지지부와, 플라즈마 생성부와, 제어부를 구비하고, 제어부는 (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 마스크는, 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와, (b) 챔버 내에 있어서, 오목부를 규정하는 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와, (c) 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 탄소 함유막이 형성된 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 에칭 방법이 제공된다. 에칭 방법은 (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 공정으로서, 마스크는, 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 공정과, (b) 제1 처리 챔버 내에 있어서, 오목부를 규정하는 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 공정과, (c) 기판을 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 기판을 제2 처리 챔버의 제2 기판 지지부 상에 배치하는 공정과, (d) 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 탄소 함유막이 형성된 오목부의 저부를 에칭하는 공정을 포함한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 개시의 각 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 마찬가지의 요소에는 동일한 부호를 부여하고, 중복하는 설명을 생략한다. 특별히 예고하지 않는 한, 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하여 상하 좌우 등의 위치 관계를 설명한다. 도면의 치수 비율은 실제의 비율을 나타내는 것은 아니고, 또, 실제의 비율은 도시의 비율로 한정되는 것은 아니다.
＜플라즈마 처리 시스템의 구성예＞
도 1은 플라즈마 처리 시스템의 일례(이하 「기판 처리 시스템(PS)」이라고도 함. )를 개략적으로 나타내는 도면이다.
기판 처리 시스템(PS)은 기판 처리실(PM1~PM6)(이하, 총칭하여 「기판 처리 모듈(PM)」이라고도 함. )과, 반송 모듈(TM)과, 로드 락 모듈(LLM1 및 LLM2)(이하, 총칭하여 「로드 락 모듈(LLM)」이라고도 함. )과, 로더 모듈(LM), 로드 포트(LP1부터 LP3)(이하, 총칭하여 「로드 포트(LP)」라고도 함. )를 가진다. 제어부(CT)는 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어하여, 기판(W)에 소여(所與)의 처리를 실행한다.
기판 처리 모듈(PM)은, 그 내부에 있어서, 기판(W)에 대해서, 에칭 처리, 트리밍 처리, 성막 처리, 어닐 처리, 도핑 처리, 리소그래피 처리, 클리닝 처리, 애싱 처리 등의 처리를 실행한다. 기판 처리 모듈(PM)의 일부는, 도 2에 나타내는 것 같은 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치일 수 있다. 즉, 기판 처리실(PM1~PM6) 중 적어도 하나는, 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 결합될 수 있다. 기판 처리 모듈(PM)의 일부는, 도 3에 나타내는 것 같은 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치일 수 있다. 즉, 기판 처리실(PM1~PM6) 중 적어도 하나는, 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 결합될 수 있다. 기판 처리 모듈(PM)의 일부는 측정 모듈일 수 있고, 기판(W) 상에 형성된 막의 막 두께나, 기판(W) 상에 형성된 패턴의 치수 등을 예를 들면 광학적 수법을 이용하여 측정할 수 있다.
반송 모듈(TM)은 기판(W)을 반송하는 반송 장치를 가지고, 기판 처리 모듈(PM) 간 또는 기판 처리 모듈(PM)과 로드 락 모듈(LLM)의 사이에서, 기판(W)을 반송한다. 기판 처리 모듈(PM) 및 로드 락 모듈(LLM)은, 반송 모듈(TM)에 인접해서 배치되어 있다. 반송 모듈(TM)과 기판 처리 모듈(PM) 및 로드 락 모듈(LLM)은, 개폐 가능한 게이트 밸브에 의해서 공간적으로 격리 또는 연결된다.
로드 락 모듈(LLM1 및 LLM2)은 반송 모듈(TM)과 로더 모듈(LM)의 사이에 마련되어 있다. 로드 락 모듈(LLM)은 그 내부의 압력을, 대기압 또는 진공으로 전환할 수 있다. 「대기압」은 기판 처리 시스템(PS)에 포함되는 각 모듈의 외부의 압력일 수 있다. 또, 「진공」은 대기압보다도 낮은 압력으로서, 예를 들면 0.1Pa~100Pa의 중진공일 수 있다. 로드 락 모듈(LLM)은 대기압인 로더 모듈(LM)로부터 진공인 반송 모듈(TM)로 기판(W)을 반송하고, 또, 진공인 반송 모듈(TM)로부터 대기압인 로더 모듈(LM)로 반송한다.
로더 모듈(LM)은 기판(W)을 반송하는 반송 장치를 가지고, 로드 락 모듈(LLM)과 로드 포트(LP)의 사이에서 기판(W)을 반송한다. 로드 포트(LP) 내의 내부에는, 예를 들면 25매의 기판(W)이 수납 가능한 FOUP(Front Opening Unified Pod) 또는 빈 FOUP를 재치할 수 있다. 로더 모듈(LM)은 로드 포트(LP) 내의 FOUP로부터 기판(W)을 취출하여, 로드 락 모듈(LLM)로 반송한다. 또, 로더 모듈(LM)은 로드 락 모듈(LLM)로부터 기판(W)을 취출하여, 로드 포트(LP) 내의 FOUP로 반송한다.
제어부(CT)는 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어하여, 기판(W)에 소여의 처리를 실행한다. 제어부(CT)는 프로세스의 절차, 프로세스의 조건, 반송 조건 등이 설정된 레시피를 격납하고 있고, 해당 레시피에 따라서, 기판(W)에 소여의 처리를 실행하도록, 기판 처리 시스템(PS)의 각 구성을 제어한다. 제어부(CT)는, 도 2 또는 도 3에 나타내는 제어부(2)의 일부 또는 전부의 기능을 겸할 수 있다.
＜용량 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예＞
이하에, 플라즈마 처리 장치(1)의 일례로서의 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예에 대해 설명한다.
도 2는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또, 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는 기판 지지부(11)의 상방에 배치된다. 일 실시 형태에 있어서, 샤워 헤드(13)는 플라즈마 처리 챔버(10)의 천정부(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 샤워 헤드(13), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 가진다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 1개의 가스 공급구와, 플라즈마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 1개의 가스 배출구를 가진다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는, 플라즈마 처리 챔버(10)의 하우징과는 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 고리모양 영역(111b)을 가진다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(111)의 고리모양 영역(111b)은, 평면에서 볼 때 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 고리모양 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리고, 고리모양 영역(111b)은 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시 형태에 있어서, 본체부(111)는 기대(1110) 및 정척 척(1111)을 포함한다. 기대(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 기대(1110)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정척 척(1111)은 기대(1110) 위에 배치된다. 정척 척(1111)은 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 세라믹 부재(1111a)는 고리모양 영역(111b)도 가진다. 또한, 고리모양 정척 척이나 고리모양 절연 부재와 같은, 정척 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 고리모양 영역(111b)을 가져도 된다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는 고리모양 정척 척 또는 고리모양 절연 부재 위에 배치되어도 되고, 정척 척(1111)과 고리모양 절연 부재 모두의 위에 배치되어도 된다. 또, 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 1개의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 된다. 이 경우, 적어도 1개의 RF/DC 전극이 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 및/또는 DC 신호가 적어도 1개의 RF/DC 전극에 공급되는 경우, RF/DC 전극은 바이어스 전극이라고도 불린다. 또한, 기대(1110)의 도전성 부재와 적어도 1개의 RF/DC 전극이 복수의 하부 전극으로서 기능해도 된다. 또, 정전 전극(1111b)이 하부 전극으로서 기능해도 된다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 1개의 하부 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 1 또는 복수의 고리모양 부재를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 1 또는 복수의 고리모양 부재는, 1 또는 복수의 엣지 링과 적어도 1개의 커버 링을 포함한다. 엣지 링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버 링은 절연 재료로 형성된다.
또, 기판 지지부(11)는 정척 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 1개를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온조(溫調) 모듈을 포함해도 된다. 온조 모듈은 히터, 전열 매체, 유로(1110a), 또는 이들의 조합을 포함해도 된다. 유로(1110a)에는 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시 형태에 있어서, 유로(1110a)가 기대(1110) 내에 형성되고, 1 또는 복수의 히터가 정척 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또, 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함해도 된다.
샤워 헤드(13)는 가스 공급부(20)로부터의 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는 적어도 1개의 가스 공급구(13a), 적어도 1개의 가스 확산실(13b), 및 복수의 가스 도입구(13c)를 가진다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또, 샤워 헤드(13)는 적어도 1개의 상부 전극을 포함한다. 또한, 가스 도입부는 샤워 헤드(13)에 더하여, 측벽(10a)에 형성된 1 또는 복수의 개구부에 장착되는 1 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI：Side Gas Injector)를 포함해도 된다.
가스 공급부(20)는 적어도 1개의 가스 소스(21) 및 적어도 1개의 유량 제어기(22)를 포함해도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통해서 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함해도 된다. 또한, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 1 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함해도 된다.
전원(30)은 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 적어도 1개의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 공급하도록 구성된다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 1개의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 있어서 1 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하도록 구성되는 플라즈마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또, 바이어스 RF 신호를 적어도 1개의 하부 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라즈마 중의 이온 성분을 기판(W)으로 끌여 들일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, RF 전원(31)은 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 결합되어, 플라즈마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호는 10MHz~150MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제1 RF 생성부(31a)는 상이한 주파수를 가지는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 된다. 생성된 1 또는 복수의 소스 RF 신호는 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 적어도 1개의 하부 전극에 결합되어, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는 소스 RF 신호의 주파수와 동일해도 달라도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 소스 RF 신호의 주파수보다도 낮은 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 100kHz~60MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제2 RF 생성부(31b)는 상이한 주파수를 가지는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 된다. 생성된 1 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 적어도 1개의 하부 전극에 공급된다. 또, 다양한 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 된다.
또, 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함해도 된다. DC 전원(32)은 제1 DC 생성부(32a) 및 제2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 제1 DC 생성부(32a)는 적어도 1개의 하부 전극에 접속되어, 제1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제1 바이어스 DC 신호는 적어도 1개의 하부 전극에 인가된다. 일 실시 형태에 있어서, 제2 DC 생성부(32b)는 적어도 1개의 상부 전극에 접속되어, 제2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제2 DC 신호는 적어도 1개의 상부 전극에 인가된다.
다양한 실시 형태에 있어서, 제1 및 제2 DC 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 된다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극에 인가된다. 전압 펄스는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 펄스 파형을 가져도 된다. 일 실시 형태에 있어서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 제1 DC 생성부(32a)와 적어도 1개의 하부 전극의 사이에 접속된다. 따라서, 제1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는 적어도 1개의 상부 전극에 접속된다. 전압 펄스는 양의 극성을 가져도 되고, 음의 극성을 가져도 된다. 또, 전압 펄스의 시퀀스는, 1주기 내에 1 또는 복수의 양극성 전압 펄스와 1 또는 복수의 음극성 전압 펄스를 포함해도 된다. 또한, 제1 및 제2 DC 생성부(32a, 32b)는 RF 전원(31)에 더하여 마련되어도 되고, 제1 DC 생성부(32a)가 제2 RF 생성부(31b)를 대신하여 마련되어도 된다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면 플라즈마 처리 챔버(10)의 저부에 마련된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함해도 된다. 압력 조정 밸브에 의해서, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함해도 된다.
＜유도 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예＞
다음으로, 플라즈마 처리 장치(1)의 일례로서의 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예에 대해 설명한다. 도 3은 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 유전체창(101)을 포함한다. 또, 플라즈마 처리 장치(1)는 기판 지지부(11), 가스 도입부 및 안테나(14)를 포함한다. 기판 지지부(11)는 플라즈마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 안테나(14)는 플라즈마 처리 챔버(10) 상 또는 그 상방(즉 유전체창(101)상 또는 그 상방)에 배치된다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 유전체창(101), 플라즈마 처리 챔버(10)의 측벽(102) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라즈마 처리 공간(10s)을 가진다. 플라즈마 처리 챔버(10)는 접지된다.
기판 지지부(11)는 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는 기판(W)을 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 고리모양 영역(111b)을 가진다. 웨이퍼는 기판(W)의 일례이다. 본체부(111)의 고리모양 영역(111b)은, 평면에서 볼 때 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판(W)은 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판(W)을 둘러싸도록 본체부(111)의 고리모양 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리고, 고리모양 영역(111b)은 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시 형태에 있어서, 본체부(111)는 기대(1110) 및 정척 척(1111)을 포함한다. 기대(1110)는 도전성 부재를 포함한다. 기대(1110)의 도전성 부재는 바이어스 전극으로서 기능할 수 있다. 정척 척(1111)은 기대(1110) 위에 배치된다. 정척 척(1111)은 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는 중앙 영역(111a)을 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 세라믹 부재(1111a)는 고리모양 영역(111b)도 가진다. 또한, 고리모양 정척 척이나 고리모양 절연 부재와 같은, 정척 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 고리모양 영역(111b)을 가져도 된다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는 고리모양 정척 척 또는 고리모양 절연 부재 위에 배치되어도 되고, 정척 척(1111)과 고리모양 절연 부재 모두의 위에 배치되어도 된다. 또, 후술하는 RF 전원(31) 및/또는 DC 전원(32)에 결합되는 적어도 1개의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 된다. 이 경우, 적어도 1개의 RF/DC 전극이 바이어스 전극으로서 기능한다. 또한, 기대(1110)의 도전성 부재와 적어도 1개의 RF/DC 전극이 복수의 바이어스 전극으로서 기능해도 된다. 또, 정전 전극(1111b)이 바이어스 전극으로서 기능해도 된다. 따라서, 기판 지지부(11)는 적어도 1개의 바이어스 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는 1 또는 복수의 고리모양 부재를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 1 또는 복수의 고리모양 부재는 1 또는 복수의 엣지 링과 적어도 1개의 커버 링을 포함한다. 엣지 링은 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버 링은 절연 재료로 형성된다.
또, 기판 지지부(11)는 정척 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 1개를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온조 모듈을 포함해도 된다. 온조 모듈은 히터, 전열 매체, 유로(1110a), 또는 이들의 조합을 포함해도 된다. 유로(1110a)에는 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시 형태에 있어서, 유로(1110a)가 기대(1110) 내에 형성되고, 1 또는 복수의 히터가 정척 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또, 기판 지지부(11)는 기판(W)의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함해도 된다.
가스 도입부는 가스 공급부(20)로부터의 적어도 1개의 처리 가스를 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 가스 도입부는 중앙 가스 주입부(CGI：Center Gas Injector)(13)를 포함한다. 중앙 가스 주입부(13)는 기판 지지부(11)의 상방에 배치되고, 유전체창(101)에 형성된 중앙 개구부에 장착된다. 중앙 가스 주입부(13)는 적어도 1개의 가스 공급구(13a), 적어도 1개의 가스 유로(13b), 및 적어도 1개의 가스 도입구(13c)를 가진다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 유로(13b)를 통과하여 가스 도입구(13c)로부터 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또한, 가스 도입부는 중앙 가스 주입부(13)에 더하여 또는 그 대신에, 측벽(102)에 형성된 1 또는 복수의 개구부에 장착되는 1 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI：Side Gas Injector)를 포함해도 된다.
가스 공급부(20)는 적어도 1개의 가스 소스(21) 및 적어도 1개의 유량 제어기(22)를 포함해도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통해서 가스 도입부에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함해도 된다. 또한, 가스 공급부(20)는 적어도 1개의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 적어도 1개의 유량 변조 디바이스를 포함해도 된다.
전원(30)은 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은 적어도 1개의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 1개의 바이어스 전극 및 안테나(14)에 공급하도록 구성된다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 1개의 처리 가스로부터 플라즈마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은 플라즈마 생성부(12)의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또, 바이어스 RF 신호를 적어도 1개의 바이어스 전극에 공급함으로써, 기판(W)에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라즈마 중의 이온을 기판(W)으로 끌여 들일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, RF 전원(31)은 제1 RF 생성부(31a) 및 제2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제1 RF 생성부(31a)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 안테나(14)에 결합되어, 플라즈마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호는 10MHz~150MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제1 RF 생성부(31a)는 상이한 주파수를 가지는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 된다. 생성된 1 또는 복수의 소스 RF 신호는, 안테나(14)에 공급된다.
제2 RF 생성부(31b)는 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통해서 적어도 1개의 바이어스 전극에 결합되어, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는 소스 RF 신호의 주파수와 동일해도 달라도 된다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 소스 RF 신호의 주파수보다도 낮은 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는 100 kHz~60MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제2 RF 생성부(31b)는 상이한 주파수를 가지는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 된다. 생성된 1 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 적어도 1개의 바이어스 전극에 공급된다. 또, 다양한 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 된다.
또, 전원(30)은 플라즈마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함해도 된다. DC 전원(32)은 바이어스 DC 생성부(32a)를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 DC 생성부(32a)는 적어도 1개의 바이어스 전극에 접속되어, 바이어스 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 바이어스 DC 신호는 적어도 1개의 바이어스 전극에 인가된다.
다양한 실시 형태에 있어서, 바이어스 DC 신호는 펄스화되어도 된다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 1개의 바이어스 전극에 인가된다. 전압 펄스는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 펄스 파형을 가져도 된다. 일 실시 형태에 있어서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 바이어스 DC 생성부(32a)와 적어도 1개의 바이어스 전극의 사이에 접속된다. 따라서, 바이어스 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는, 전압 펄스 생성부를 구성한다. 전압 펄스는 양의 극성을 가져도 되고, 음의 극성을 가져도 된다. 또, 전압 펄스의 시퀀스는 1주기 내에 1 또는 복수의 양극성 전압 펄스와 1 또는 복수의 음극성 전압 펄스를 포함해도 된다. 또한, 바이어스 DC 생성부(32a)는 RF 전원(31)에 더하여 마련되어도 되고, 제2 RF 생성부(31b)를 대신하여 마련되어도 된다.
안테나(14)는 1 또는 복수의 코일을 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 안테나(14)는 동축 상에 배치된 외측 코일 및 내측 코일을 포함해도 된다. 이 경우, RF 전원(31)은 외측 코일 및 내측 코일의 쌍방에 접속되어도 되고, 외측 코일 및 내측 코일 중 어느 일방에 접속되어도 된다. 전자의 경우, 동일한 RF 생성부가 외측 코일 및 내측 코일의 쌍방에 접속되어도 되고, 별개의 RF 생성부가 외측 코일 및 내측 코일에 별개로 접속되어도 된다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면 플라즈마 처리 챔버(10)의 저부에 마련된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함해도 된다. 압력 조정 밸브에 의해서, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함해도 된다.
＜플라즈마 처리 방법의 일례＞
도 4는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법(이하 「본 처리 방법」이라고도 함. )의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 4에 나타내는 것처럼, 본 처리 방법은 기판을 준비하는 공정 ST1과, 기판에 탄소 함유막을 형성하는 공정 ST2와, 기판을 에칭하는 공정 ST3을 포함한다. 각 공정에 있어서의 처리는, 도 1에 나타내는 기판 처리 시스템(PS)에 포함되는 복수의 기판 처리 모듈(PM) 중 2 이상에 있어서 실행될 수 있다. 기판 처리 모듈(PM)은 도 2 및/또는 도 3에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)일 수 있다. 그리고, 예를 들면, 공정 ST1 및 공정 ST3이 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행되고, 공정 ST2가 도 3에 나타내는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)에서 실행될 수 있다. 이하에서는, 제어부(2)가 기판 처리 시스템(PS) 및 플라즈마 처리 장치(1)의 각부를 제어하여, 기판(W)에 대해서 본 처리 방법을 실행하는 경우를 예로 설명한다.
(공정 ST1：기판의 준비)
도 4에 나타내는 것처럼, 공정 ST1은 기판(W)을 제공하는 공정 ST11과, 기판(W)을 에칭하여 오목부를 형성하는 공정 ST12를 포함한다. 먼저, 공정 ST11에 있어서, 기판(W)이, 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 제공된다. 기판(W)은 기판 지지부(11)의 중앙 영역(111a) 상에 제공된다. 그리고, 기판(W)은 정척 척(1111)에 의해 기판 지지부(11)에 유지된다.
도 5는 공정 ST11에서 제공되는 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판(W)은 실리콘 함유막(SF)과, 실리콘 함유막(SF) 상에 형성된 마스크(MK)를 가지고 있다. 실리콘 함유막(SF)은 하지막(下地膜)(UF) 상에 형성될 수 있다. 기판(W)은 반도체 디바이스의 제조에 이용될 수 있다. 반도체 디바이스는, 예를 들면, DRAM, 3D－NAND 플래쉬 메모리 등의 반도체 메모리 디바이스를 포함한다.
하지막(UF)은, 일례로는, 실리콘 웨이퍼나 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 유기막, 유전체막, 금속막, 반도체막 등이다. 하지막(UF)은, 복수의 막이 적층되어 구성될 수 있다.
실리콘 함유막(SF)은 본 처리 방법에 의한 에칭의 대상이 되는 막이다. 실리콘 함유막(SF)은, 예를 들면, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 실리콘 탄질화막, 다결정 실리콘막 또는 탄소 함유 실리콘막일 수 있다. 실리콘 함유막(SF)은 복수의 막이 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 산화막과 실리콘 질화막이 교호로 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 산화막과 다결정 실리콘막이 교호로 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 및 다결정 실리콘막을 포함하는 적층막이어도 된다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 산화막과 실리콘 탄질화막이 적층되어 구성될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 탄질화막을 포함하는 적층막이어도 된다. 또한, 실리콘 함유막은 인(p), 질소(N) 및 붕소(B)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함해도 된다.
마스크(MK)는 공정 ST12나 공정 ST3에서 생성되는 플라즈마에 대한 에칭 레이트가 실리콘 함유막(SF)보다도 낮은 재료로부터 형성된다. 마스크(MK)는, 예를 들면, 탄소 함유 재료로부터 형성될 수 있다. 일례로는, 마스크(MK)는 아모퍼스 카본막, 포토레지스트막 또는 SOC막(스핀 온 카본막)이다. 마스크(MK)는, 예를 들면, 텅스텐, 몰리브덴, 티탄 및 루테늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 포함하는 금속 함유막이어도 된다. 일례로는, 마스크(MK)는 텅스텐 카바이드 또는 텅스텐 실리사이드를 포함한다. 마스크(MK)는 1개의 층으로 이루어지는 단층 마스크일 수 있고, 또 2개 이상의 층으로 이루어지는 다층 마스크여도 된다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 마스크(MK)는 실리콘 함유막(SF) 상에 있어서 적어도 하나의 개구(OP)를 규정한다. 개구(OP)는 실리콘 함유막(SF) 상의 공간으로서, 마스크(MK)의 측벽(SS1)에 둘러싸여 있다. 즉, 실리콘 함유막(SF)의 상면은, 마스크(MK)에 의해서 덮인 영역과, 개구(OP)의 저부에서 노출된 영역을 가진다.
개구(OP)는, 기판(W)의 평면에서 볼 때, 즉, 기판(W)을 도 3의 위에서 아래를 향하는 방향으로 보았을 경우에 있어서, 임의의 형상을 가질 수 있다. 해당 형상은, 예를 들면, 원, 타원, 직사각형, 선이나 이들의 1종류 이상을 조합한 형상일 수 있다. 마스크(MK)는 복수의 측벽(SS1)을 가지고, 복수의 측벽(SS1)이 복수의 개구(OP)를 규정해도 된다. 복수의 개구(OP)는 각각 선 형상을 가지고, 일정한 간격으로 늘어서서 라인＆스페이스의 패턴을 구성해도 된다. 또, 복수의 개구(OP)는 각각 구멍 형상을 가지고, 어레이 패턴을 구성해도 된다.
기판(W)을 구성하는 각 막(하지막(UF), 실리콘 함유막(SF), 마스크(MK))은, 각각, CVD법, ALD법, 스핀 코트법 등에 의해 형성될 수 있다. 마스크(MK)는 리소그래피에 의해서 형성되어도 된다. 또 마스크(MK)의 개구(OP)는 마스크(MK)를 에칭함으로써 형성될 수 있다. 각 막은 각각, 평탄한 막일 수 있고, 또 요철을 가지는 막이어도 된다. 또한, 기판(W)은 하지막(UF) 아래에 다른 막을 더 가질 수 있다. 이 경우, 실리콘 함유막(SF) 및 하지막(UF)에 개구(OP)에 대응하는 형상의 오목부를 형성하고, 해당 다른 막을 에칭하기 위한 마스크로서 이용해도 된다.
기판(W)의 각 막을 형성하는 프로세스의 적어도 일부는, 공정 ST1이 실행되는 플라즈마 처리 챔버(10)의 공간 내에서 행해질 수 있다. 일례로는, 마스크(MK)를 에칭하여 개구(OP)를 형성하는 경우, 해당 공정은 플라즈마 처리 챔버(10)에서 실행될 수 있다. 즉, 개구(OP) 및 후술하는 공정 ST12의 실리콘 함유막(SF)의 에칭은, 동일한 챔버 내에서 연속하여 실행될 수 있다. 또, 기판(W)의 각 막의 전부가 플라즈마 처리 장치(1)의 외부의 장치나 챔버로 형성된 후, 기판(W)이 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 반입되어, 기판 지지부(11)에 배치됨으로써, 기판(W)이 제공되어도 된다.
기판(W)을 기판 지지부(11)의 중앙 영역(111a)에 제공 후, 기판 지지부(11)의 온도가 온조 모듈에 의해 설정 온도로 조정된다. 설정 온도는, 예를 들면, 70℃ 이하의 온도(예를 들면 상온(常溫))일 수 있다. 또 예를 들면, 설정 온도는 0℃ 이하, －10℃ 이하, －20℃ 이하, －30℃ 이하, －40℃ 이하, －50℃ 이하, －60℃ 이하 또는 -70℃ 이하일 수 있다. 일례로는, 기판 지지부(11)의 온도를 조정 또는 유지하는 것은, 유로(1110a)를 흐르는 전열 유체의 온도나 히터 온도를 설정 온도로 하는 것, 또는 설정 온도와 상이한 온도로 하는 것을 포함한다. 또한, 유로(1110a)에 전열 유체가 흐르기 시작하는 타이밍은, 기판(W)이 기판 지지부(11)에 재치되기 전이어도 후여도 되고, 또 동시라도 된다. 또, 기판 지지부(11)의 온도는, 공정 ST11의 전에 설정 온도로 조정될 수 있다. 즉, 기판 지지부(11)의 온도가 설정 온도로 조정된 후에, 기판 지지부(11)에 기판(W)을 제공할 수 있다.
다음으로, 공정 ST12에 있어서, 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 실리콘 함유막(SF)이 에칭된다. 먼저, 가스 공급부(20)로부터 제1 처리 가스가 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 공급된다. 제1 처리 가스는 실리콘 함유막(SF)이 마스크(MK)에 대해서 충분한 선택비를 가지고 에칭할 수 있도록 선택될 수 있다. 제1 처리 가스는 후술하는 공정 ST3의 에칭에서 이용하는 제3 처리 가스와 동일 종류의 가스를 1개 또는 복수 포함할 수 있다. 제1 처리 가스는 불소 함유 가스를 포함할 수 있다. 일례로는, 불소 함유 가스는 불화 수소 가스(HF 가스)일 수 있다. 또 제1 처리 가스는 인 함유 가스, 탄소 함유 가스, 불소 이외의 할로젠 함유 가스, 불활성 가스 및 텅스텐 등의 금속 함유 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 가스를 더 포함해도 된다.
공정 ST12에 있어서의 처리 동안, 제1 처리 가스에 포함되는 가스나 그 유량(분압)은 변경되어도 되고, 또 변경되지 않아도 된다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)이 상이한 종류의 실리콘 함유막으로 이루어지는 적층막으로 구성되는 경우, 처리 가스의 구성이나 각 가스의 유량은, 에칭의 진행에 따라서, 즉, 에칭하는 막의 종류에 따라서, 변경될 수 있다. 공정 ST12에 있어서의 처리 동안, 기판 지지부(11)의 온도는, 공정 ST11에서 조정한 설정 온도로 유지될 수 있다. 또 기판 지지부(11)의 설정 온도는, 제1 처리 가스 및/또는 실리콘 함유막의 종류 등에 따라 변경되어도 된다. 예를 들면, 제1 처리 가스가 불소 함유 가스를 포함하는 경우, 기판 지지부(11)의 설정 온도는, 0℃ 이하일 수 있다.
공정 ST12에 있어서, 다음으로, 기판 지지부(11)의 하부 전극 및/또는 샤워 헤드(13)의 상부 전극에 소스 RF 신호가 공급된다. 이것에 의해, 샤워 헤드(13)와 기판 지지부(11)의 사이에서 고주파 전계가 생성되고, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 처리 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 플라즈마 중의 이온, 래디칼 등의 활성종에 의해, 실리콘 함유막(SF) 중 마스크(MK)에 의해 덮여 있지 않은 부분(개구(OP)에서 노출된 부분)이 에칭된다. 공정 ST12에 의한 에칭은, 오목부(RC)가 소여의 깊이가 될 때까지 계속된다. 공정 ST12에 의한 에칭은, 적어도, 하지막(UF)이 노출되기 전에 종료된다.
도 6은 공정 ST12 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에 나타내는 것처럼, 공정 ST12에 있어서의 에칭에 의해, 실리콘 함유막(SF) 중, 개구(OP)에서 노출된 부분이 깊이 방향(도 4에서 위에서 아래를 향하는 방향)으로 에칭되어, 오목부(RC)가 형성된다.
또한, 공정 ST12에 있어서, 기판 지지부(11)의 하부 전극에 바이어스 신호가 공급될 수 있다. 바이어스 신호는 제2 RF 생성부(31b)로부터 공급되는 바이어스 RF 신호일 수 있다. 또 바이어스 신호는 DC 생성부(32a)로부터 공급되는 바이어스 DC 신호여도 된다. 소스 RF 신호 및 바이어스 신호는 쌍방이 연속파 또는 펄스파일 수 있고, 또 일방이 연속파이고 타방이 펄스파여도 된다. 소스 RF 신호 및 바이어스 신호의 쌍방이 펄스파인 경우, 쌍방의 펄스파의 주기는 동기할 수 있고, 또 동기하지 않아도 된다. 소스 RF 신호 및/또는 바이어스 신호 펄스파의 듀티비는 적절히 설정해도 되고, 예를 들면, 1~80%일 수 있고, 또 5~50%일 수 있다. 또한, 듀티비는 펄스파의 주기에 있어서의, 전력 또는 전압 레벨이 높은 기간이 차지하는 비율이다. 또 바이어스 신호로서, 바이어스 DC 신호를 이용하는 경우, 펄스파는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 파형을 가질 수 있다. 바이어스 DC 신호의 극성은 플라즈마와 기판의 사이에 전위차를 주어 이온을 끌어들이도록 기판(W)의 전위가 설정되면, 음이어도 양이어도 된다.
또, 공정 ST12에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 신호 중 적어도 일방의 공급과 정지가 교호로 반복될 수 있다. 예를 들면, 소스 RF 신호가 연속하여 공급되는 동안에, 바이어스 신호의 공급과 정지가 교호로 반복될 수 있다. 또 예를 들면, 소스 RF 신호의 공급과 정지가 교호로 반복되는 동안에, 바이어스 신호가 연속하여 공급되어도 된다. 또 예를 들면, 소스 RF 신호 및 바이어스 신호의 쌍방의 공급과 정지가 교호로 반복되어도 된다.
이상과 같이 하여, 공정 ST1에 있어서, 오목부(RC)를 가지는 실리콘 함유막(SF)과 마스크(MK)를 구비한 기판(W)이, 플라즈마 처리 챔버(10)의 기판 지지부(11) 상에 준비된다. 상술한 예에서는, 오목부(RC)는 기판 지지부(11) 상에 기판(W)을 제공한 후에 형성된다. 그러나, 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 외부의 장치나 챔버에서 기판(W)에 오목부(RC)를 형성한 후에, 해당 기판(W)을, 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 기판 지지부(11) 상에 제공함으로써, 기판(W)을 준비해도 된다. 해당 외부의 장치는 기판 처리 시스템(PS)에 포함되는 기판 처리 모듈(PM) 중 하나일 수 있다.
(공정 ST2：기판에 탄소 함유막을 형성)
공정 ST2에 있어서, 기판(W)에 탄소 함유막(CF)이 형성된다.
공정 ST2는, 도 3에 나타내는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)에 기판(W)을 반송하는 공정 ST21과, 이 플라즈마 처리 챔버(10)에서 기판(W)에 탄소 함유막을 형성하는 공정 ST22를 포함한다. 도 3에 나타내는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)는, 제1 챔버의 일례이다. 공정 ST21에 있어서, 기판(W)은 반송 챔버를 가지는 반송 장치를 통해서 반송될 수 있다. 일례로서, 반송 챔버는 반송 모듈(TM)에 포함되는 챔버이다. 반송 챔버의 내부는, 반송 챔버의 외부보다도 압력이 낮을 수 있다. 반송 챔버의 내부는, 공정 ST1에서 이용하는 챔버 및/또는 공정 ST2에서 이용하는 챔버와 동일 또는 동일한 정도의 감압 분위기로 유지될 수 있다.
공정 ST21에 있어서, 도 3에 나타내는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)에 기판(W)이 반송되어, 기판 지지부(11) 상에 배치된다. 그리고, 공정 ST22에 있어서, 기판(W)에 탄소 함유막(CF)이 형성된다. 탄소 함유막(CF)의 형성은, 다양한 방법으로 실행할 수 있다. 일례로서, 플라즈마 CVD를 이용한 방법에 대해 이하 설명한다. 먼저, 가스 공급부(20)로부터 탄소 함유 가스를 포함하는 제2 처리 가스가 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 공급된다. 탄소 함유 가스는, 예를 들면, 하이드로카본 가스일 수 있다. 하이드로카본 가스는, 일례로는, CH4 가스, C2H2 가스, C2H4 가스 및 C3H6 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 가스이다. 또한, 탄소 함유 가스로서, CH3F 가스 및 C4F6 가스 등의 불소를 포함하는 것도 이용해도 된다. 이 경우, 실리콘 함유막(SF)의 에칭보다도 퇴적이 우세가 되는 조건을 선택한다. 제2 처리 가스는 N2 가스나 NH3 가스 등의 질소 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 제2 처리 가스는 H2 가스 등의 수소 함유 가스를 더 포함해도 된다.
다음으로, 안테나(14)에 소스 RF 신호가 공급된다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 있어서, 제2 처리 가스로부터 플라즈마가 생성된다. 그리고, 플라즈마 중에 생성된 탄소 또는 탄소를 포함하는 활성종이 기판(W)의 표면에 흡착되어, 기판(W)의 표면에 탄소 함유막(CF)이 형성된다.
또한, 공정 ST2에 있어서, 기판 지지부(11)의 온도는, 공정 ST12 또는 공정 3에 있어서의 기판 지지부(11)의 온도보다도 높은 온도로 설정될 수 있다. 해당 설정 온도는, 예를 들면, 0℃ 이상일 수 있다.
또 공정 ST2에 있어서, 기판(W)으로의 이온의 입사가 억제되도록, 플라즈마를 생성할 수 있다. 예를 들면, 바이어스 신호는 공급되지 않을 수 있다.
또, 공정 ST2는 상술한 제2 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에 더하여, N2 가스나 NH3 가스 등의 질소 함유 가스를 포함하는 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정을 포함할 수 있다. 이것에 의해, 기판(W)에 플라즈마 중의 탄소가 과잉으로 퇴적하여 개구(OP)가 폐색되는 것을 억제할 수 있다. 공정 ST2에 있어서, 제2 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 질소 함유 가스를 포함하는 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정을 교호로 복수 회 반복해도 된다. 또한, 질소 함유 가스를 포함하는 처리 가스는, H2 가스 등의 수소 함유 가스를 더 포함할 수 있다.
도 7은 공정 ST2 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 것처럼, 기판(W)에는 탄소 함유막(CF)이 형성된다. 탄소 함유막(CF)은 오목부(RC)를 규정하는 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)의 적어도 일부에 형성된다. 해당 일부는, 공정 ST3에 있어서의 에칭에 있어서, 개구(OP)에 입사되는 플라즈마 중의 활성종(마스크(MK)의 측벽(SS1)에서의 반사되는 것도 포함함)의 충돌 빈도가 높은 부분일 수 있다. 예를 들면, 해당 일부는 실리콘 함유막의 측벽(SS1)의 깊이 방향 상방의 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%의 부분일 수 있다. 도 7에 나타내는 것처럼, 탄소 함유막(CF)은 마스크(MK)의 상면 및 개구(OP)를 규정하는 측벽(SS1)으로부터 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)의 일부에 걸쳐서 형성될 수 있다. 후술하는 것처럼, 탄소 함유막(CF)은 공정 ST3에 있어서의 에칭에 있어서, 에칭에 대한 보호막으로서 기능할 수 있다.
탄소 함유막(CF)은 플라즈마 CVD를 대신하여, ALD 또는 서브컴포멀 ALD에 의해 형성되어도 된다.
ALD는 제1 공정 및 제2 공정을 포함한다. 먼저, 제1 공정에서는, 기판(W)에 유기 화합물을 포함하는 전구체 가스가 공급된다. 유기 화합물은, 예를 들면, 에폭시드, 카르복실산, 카르복실산 할로젠화물, 무수 카르복실산, 이소시아네이트 및 페놀류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. 제1 공정에 의해, 전구체 가스가 마스크(MK) 및 실리콘 함유막(SF)의 표면에 흡착된다. 제1 공정에 있어서, 전구체 가스로부터 플라즈마가 생성되어도 된다.
다음으로, 제2 공정에서는, 기판(W)에 반응 가스가 공급된다. 반응 가스는 기판(W)의 표면에 흡착된 전구체 가스와 반응하는 가스이다. 반응 가스는 NH 결합을 가지는 무기 화합물 가스, 불활성 가스, N2 가스와 H2 가스의 혼합 가스, H2O 가스, H2 가스와 O2가스의 혼합 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함할 수 있다. NH 결합을 가지는 무기 화합물 가스는, 예를 들면, N2H2 가스, N2H2 가스 및 NH3 가스 중 적어도 어느 1개의 가스일 수 있다. 제2 공정에 의해, 전구체 가스와 반응 가스가 반응하여 탄소 함유막(CF)이 형성된다. 제2 공정에 있어서, 반응 가스로부터 플라즈마가 생성될 수 있다.
또한, 제1 공정과 제2 공정의 사이, 및/또는 제2 공정 후에, 기판(W)에 대해서 불활성 가스 등이 공급될 수 있다. 이것에 의해, 과잉인 전구체 가스나 반응 가스가 퍼지된다(퍼지 공정). ALD에서는, 기판(W)의 표면에 존재하는 물질에, 소정의 재료가 자기 제어적으로 흡착 또한 반응함으로써 탄소 함유막(CF)을 형성한다. ALD에서는 통상, 충분한 처리 시간을 마련함으로써, 컨포멀한 탄소 함유막(CF)이 형성된다.
탄소 함유막(CF)은 MLD에 의해 형성되어도 된다. 즉, 탄소 함유막(CF)은 유기 화합물의 중합에 의해 형성될 수 있다. MLD는 제1 공정 및 제2 공정을 포함한다. 먼저, 제1 공정에서는, 제1 성막 가스가 기판(W)에 공급된다. 제1 성막 가스는 제1 유기 화합물을 포함한다. 제1 공정에 의해, 제1 성막 가스가 기판(W)의 표면에 흡착된다. 해당 표면은 측벽(SS1), 측벽(SS2) 및 저면(BT)을 포함할 수 있다.
다음으로, 제2 공정에 있어서, 제2 성막 가스가 기판(W)에 공급된다. 제2 성막 가스는 제2 유기 화합물을 포함한다. 제2 공정에 의해, 기판(W)의 표면에 흡착된 제1 유기 화합물이, 제2 유기 화합물과 중합한다. 이 중합에 의해, 기판(W)의 표면에 있어서, 탄소 함유막(CF)이 형성된다.
또한, 제1 공정과 제2 공정의 사이, 및/또는, 제2 공정 후에, 기판(W)에 대해서 불활성 가스 등이 공급될 수 있다. 이것에 의해, 기판(W)의 표면에 과잉하게 대성된 제1 유기 화합물 및/또는 제2 유기 화합물이 제거될 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은, 일관능성 이소시아네이트 또는 이관능성 이소시아네이트일 수 있고, 제2 유기 화합물은, 일관능성 아민 또는 이관능성 아민일 수 있다. 또, 일 실시 형태에 있어서, 이소시아네이트와 아민의 중합(부가 축합)에 의해서 얻어지는 유기 화합물은, 요소 결합을 가지는 화합물일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 일관능성 이소시아네이트 또는 이관능성 이소시아네이트일 수 있고, 제2 유기 화합물은 수산기를 가지는 일관능성 화합물 또는 수산기를 가지는 이관능성 화합물일 수 있다. 또, 일 실시 형태에 있어서, 이소시아네이트와 수산기를 가지는 화합물의 중합(중부가)에 의해서 얻어지는 유기 화합물은, 우레탄 결합을 가지는 화합물일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 일관능성 카르복실산 또는 이관능성 카르복실산일 수 있고, 제2 유기 화합물은 일관능성 아민 또는 이관능성 아민일 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 카르복실산과 아민의 중합(중축합)에 의해서 얻어지는 유기 화합물은, 아미드 결합을 가지는 화합물일 수 있다. 일례로서, 아미드 결합을 가지는 화합물은, 폴리아미드일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 일관능성 카르복실산 또는 이관능성 카르복실산일 수 있고, 제2 유기 화합물은 수산기를 가지는 일관능성 화합물 또는 수산기를 가지는 이관능성 화합물일 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 카르복실산과 수산기를 가지는 화합물의 중합(중축합)에 의해서 얻어지는 유기 화합물은, 에스테르 결합을 가지는 화합물일 수 있다. 일례로서, 폴리에스테르 결합을 가지는 화합물은, 에스테르일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 무수 카르복실산일 수 있고, 제2 유기 화합물은 아민일 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 무수 카르복실산과 아민의 중합에 의해서 얻어지는 유기 화합물은, 이미드 화합물일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 비스페놀 A일 수 있고, 제2 유기 화합물은 디페닐 카보네이트일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 제1 유기 화합물은 비스페놀 A일 수 있고, 제2 유기 화합물은 에피클로로히드린일 수 있다.
도 8a는 공정 ST2 처리 후의 기판(W)의 단면 구조의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 8a는 ALD 또는 MLD에 의해 컨포멀한 탄소 함유막(CF)을 형성했을 경우의 일례이다. 도 8a에 나타내는 것처럼, 탄소 함유막(CF)은 마스크(MK)의 상면 및 개구(OP)를 규정하는 측벽(SS1)과, 실리콘 함유막(SF)의 오목부(RC)를 규정하는 측벽(SS2)의 전부 및 저면(BT)에 균일하게 형성된다.
공정 ST2에 있어서, 컨포멀한 탄소 함유막(CF)을 형성했을 경우, 공정 ST2는 오목부(RC)의 저면(BT)에 형성된 탄소 함유막을 제거하는 공정(브레이크 스루 공정)을 더 포함할 수 있다. 브레이크 스루 공정은, 예를 들면, N2 가스와 H2 가스를 포함하는 처리 가스로부터 플라즈마를 생성함으로써 행할 수 있다. 이 때, 기판 지지부(11)에 바이어스 신호가 공급될 수 있다.
도 8b는 브레이크 스루 공정 후의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 8b에 나타내는 것처럼, 실리콘 함유막(SF)의 저면(BT)에 형성된 탄소 함유막(CF)이 제거되어, 해당 저면, 즉, 공정 ST3에 있어서 에칭의 대상이 되는 부분이 오목부(RC)에 대해서 노출된다.
서브컴포멀 ALD는 기판(W)의 표면 위에서 자기 제어적인 흡착 또는 반응이 완료되지 않도록 처리 조건을 설정하는 수법이다. 서브컴포멀 ALD에는, 적어도 이하의 2가지 처리 양태가 있다.
(i) 전구체 가스를 기판(W)의 표면 전체에 흡착시킨 후에, 반응 가스를, 기판(W)에 흡착한 전구체 가스의 표면 전체에 퍼지지 않도록 제어한다.
(ii) 전구체 가스를 기판(W)의 표면의 일부에만 흡착시킨 후, 반응 가스를 기판(W)의 표면에 흡착된 전구체 가스와만 반응시킨다.
서브컴포멀 ALD에 의하면, 오목부(RC)의 깊이 방향을 따라서 막 두께가 감소하는 탄소 함유막(CF)이 형성된다. 실리콘 함유막(SF)의 저면(BT)에도 탄소 함유막이 형성되는 경우, 상술한 브레이크 스루 공정을 실행할 수 있다.
공정 ST22에 있어서, 탄소 함유막(CF)은 저증기압 재료의 가스를 포함하는 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마에 의해서 저증기압 재료로부터 생성되는 유동성막을 오목부(RC)에 퇴적시킴으로서 형성해도 된다. 저증기압 재료의 가스는, 일례로는, C3F6 가스, C4F6 가스, C4F8 가스, 이소프로필 알코올(IPA) 가스, C3H2F4 가스 및 C4H2F6 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스를 포함한다. 저증기압 재료의 가스는 C4F8의 온도-증기압 곡선이 나타내는 온도와 동일한 온도 또는 그 이상의 온도에서 증기압이 되는 가스여도 된다. 또한, 이 경우, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 압력은, 예를 들면, 50mT(6.7Pa) 이상일 수 있고, 기판 지지부(11)는 0℃ 이하의 온도로 설정될 수 있다.
탄소 함유막(CF)은 이상의 것 외, 열 CVD 등 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
(공정 ST3：기판을 에칭)
공정 ST3에 있어서, 실리콘 함유막(SF)이 에칭된다. 공정 ST3은 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)에 기판(W)을 반송하는 공정 ST31과, 이 플라즈마 처리 챔버(10)에서 기판(W)을 에칭하는 공정 ST32를 포함한다. 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)는 제2 챔버의 일례이다. 공정 ST31에 있어서, 기판(W)은 공정 ST21과 마찬가지로, 반송 챔버를 가지는 반송 장치를 통해서 반송될 수 있다. 일례로서, 반송 챔버는 반송 모듈(TM)에 포함되는 챔버이다. 반송 챔버의 내부는, 반송 챔버의 외부보다 압력이 낮을 수 있다. 반송 챔버의 내부는 공정 ST1 및/혹은 공정 ST3에서 이용하는 챔버 및/또는 공정 ST2에서 이용하는 챔버 내와 동일 또는 동일한 정도의 감압 분위기로 유지될 수 있다. 또, 공정 ST3은 도 3에 나타내는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)에 의해서 실행되어도 된다.
공정 ST31에 있어서, 도 2에 나타내는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(1)의 플라즈마 처리 챔버(10)에 기판(W)이 반송되어, 기판 지지부(11) 상에 배치된다. 그리고, 공정 ST32에 있어서, 실리콘 함유막(SF)이 에칭된다. 먼저, 가스 공급부(20)로부터 HF 가스를 포함하는 제3 처리 가스가 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 공급된다. 공정 ST3에 있어서의 처리 동안, 제3 처리 가스에 포함되는 가스나 그 유량(분압)은, 변경되어도 되지 않아도 된다. 예를 들면, 실리콘 함유막(SF)이 상이한 종류의 실리콘 함유막으로 이루어지는 적층막으로 구성되는 경우, 제3 처리 가스의 구성이나 각 가스의 유량은, 에칭의 진행에 따라서, 즉 에칭하는 막의 종류에 따라서, 변경될 수 있다. 또한, 공정 ST3에 있어서, 기판 지지부(11)의 온도는, 처리 가스나 실리콘 함유막의 종류 등에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들면, 처리 가스가 불소 함유 가스를 포함하는 경우, 기판 지지부(11)의 설정 온도는 0℃ 이하일 수 있다.
다음으로, 기판 지지부(11)의 하부 전극 및/또는 샤워 헤드(13)의 상부 전극에 소스 RF 신호가 공급된다. 이것에 의해, 샤워 헤드(13)와 기판 지지부(11)의 사이에서 고주파 전계가 생성되고, 플라즈마 처리 공간(10s) 내의 제3 처리 가스로부터 플라즈마가 생성된다.
공정 ST3에 있어서, 기판 지지부(11)의 하부 전극에 바이어스 신호가 공급될 수 있다. 이 경우, 플라즈마와 기판(W)의 사이에 바이어스 전위가 발생하여, 플라즈마 중의 이온, 래디칼 등의 활성종이 기판(W)으로 끌어들여져, 실리콘 함유막(SF)의 에칭이 촉진될 수 있다. 바이어스 신호는 제2 RF 생성부(31b)로부터 공급되는 바이어스 RF 신호일 수 있다. 또 바이어스 신호는 DC 생성부(32a)로부터 공급되는 바이어스 DC 신호여도 된다.
소스 RF 신호 및 바이어스 신호는 쌍방이 연속파 또는 펄스파일 수 있고, 또 일방이 연속파이고 타방이 펄스파여도 된다. 소스 RF 신호 및 바이어스 신호의 쌍방이 펄스파인 경우, 쌍방의 펄스파의 주기는 동기할 수 있고, 또 동기하지 않아도 된다. 소스 RF 신호 및/또는 바이어스 신호 펄스파의 듀티비는 적절히 설정할 수 있고, 예를 들면, 1~80%일 수 있고, 또 5~50%일 수 있다. 또 바이어스 신호로서, 바이어스 DC 신호를 이용하는 경우, 펄스파는 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 파형을 가질 수 있다. 바이어스 DC 신호의 극성은 플라즈마와 기판의 사이에 전위차를 주어 이온을 끌어들이도록 기판(W)의 전위가 설정되면, 음이어도 양이어도 좋다.
공정 ST3에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 신호 중 적어도 일방의 공급과 정지가 교호로 반복될 수 있다. 예를 들면, 소스 RF 신호가 연속하여 공급되는 동안에, 바이어스 신호의 공급과 정지가 교호로 반복될 수 있다. 또 예를 들면, 소스 RF 신호의 공급과 정지가 교호로 반복되는 동안에, 바이어스 신호가 연속하여 공급되어도 된다. 또 예를 들면, 소스 RF 신호 및 바이어스 신호의 쌍방의 공급과 정지가 교호로 반복되어도 된다.
제3 처리 가스에 포함되는 불소 함유 가스는, HF 가스 외에, 예를 들면, 하이드로플루오로카본 가스일 수 있다. 하이드로플루오로카본 가스는 탄소수가 2 이상, 3 이상 또는 4 이상이어도 된다. 하이드로플루오로카본 가스는, 일례로는 CH2F2 가스, C3H2F4 가스, C3H2F6 가스, C3H3F5 가스, C4H2F6 가스, C4H5F5 가스, C4H2F8 가스, C5H2F6 가스, C5H2F10 가스 및 C5H3F7 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 하이드로플루오로카본 가스는, 일례로는, CH2F2 가스, C3H2F4 가스, C3H2F6 가스 및 C4H2F6 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다.
불소 함유 가스는, 예를 들면, 수소원 및 불소원을 포함하는 혼합 가스일 수 있다. 수소원은, 예를 들면, H2 가스, NH3 가스, H2O 가스, H2O2 가스 및 하이드로카본 가스(CH4 가스, C3H6 가스 등)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 일종일 수 있다. 불소원은, 예를 들면, NF3 가스, SF6 가스, WF6 가스 또는 XeF2 가스와 같이 탄소를 포함하지 않는 불소 함유 가스일 수 있다. 또 불소원은 플루오로카본 가스 및 하이드로플루오로카본 가스와 같이 탄소를 포함하는 불소 함유 가스여도 된다. 플루오로카본 가스는, 일례로는, CF4 가스, C2F2 가스, C2F4 가스, C3F6 가스, C3F8 가스, C4F6 가스, C4F8 가스 및 C5F8 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다. 하이드로플루오로카본 가스는, 일례로는, CHF3 가스, CH2F2 가스, CH3F 가스, C2HF5 가스 및 C를 3개 이상 포함하는 하이드로플루오로카본 가스(C3H2F4 가스, C3H2F6 가스, C4H2F6 가스 등)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다.
불소 함유 가스가, HF 가스인 경우, HF 가스는 제3 처리 가스(제3 처리 가스가 불활성 가스를 포함하는 경우는 해당 불활성 가스를 제외한 모든 가스) 중에서 가장 유량(분압)이 클 수 있다. 일례로는, HF 가스의 유량은 제3 처리 가스의 총 유량(제3 처리 가스가 불활성 가스를 포함하는 경우는 해당 불활성 가스를 제외한 모든 가스의 유량)에 대해서, 50체적% 이상, 60체적% 이상, 70체적% 이상, 80체적% 이상, 90체적% 이상 또는 95 체적% 이상일 수 있다. HF 가스의 유량은 제3 처리 가스의 총 유량에 대해서, 100체적% 미만, 99.5체적% 이하, 98 체적% 이하 또는 96 체적% 이하일 수 있다. 일례로는, HF 가스의 유량은 제3 처리 가스의 총 유량에 대해서, 70체적% 이상 96 체적% 이하로 조정된다.
또, 제3 처리 가스는 텅스텐 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 제3 처리 가스에 포함되는 텅스텐 함유 가스는, 예를 들면, 텅스텐과 할로젠을 함유하는 가스일 수 있다. 텅스텐 함유 가스는, 일례로는, WFxCly 가스이다(x 및 y는 각각 0 이상 6 이하의 정수이며, x와 y의 합은 2 이상 6 이하임). 구체적으로는, 텅스텐 함유 가스로서는, 이불화 텅스텐(WF2) 가스, 사불화 텅스텐(WF4) 가스, 오불화 텅스텐(WF5) 가스, 육불화 텅스텐(WF6) 가스 등의 텅스텐과 불소를 함유하는 가스, 이염화 텅스텐(WCl2) 가스, 사염화 텅스텐(WCl4) 가스, 오염화 텅스텐(WCl5) 가스, 육염화 텅스텐(WCl6) 가스 등의 텅스텐과 염소를 함유하는 가스일 수 있다. 이들 중에서도, WF6 가스 및 WCl6 가스 중 적어도 어느 가스일 수 있다. 텅스텐 함유 가스의 유량은 제3 처리 가스의 총 유량 중 5 체적% 이하일 수 있다. 또한, 제3 처리 가스는 텅스텐 함유 가스를 대신하여 또는 더하여, 티탄 함유 가스, 몰리브덴 함유 가스 및 루테늄 함유 가스 중 적어도 1개를 포함할 수 있다.
제3 처리 가스는 인 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 인 함유 가스는 인 함유 분자를 포함하는 가스이다. 인 함유 분자는 십산화 사인(P4O10), 팔산화 사인(P4O8), 육산화 사인(P4O6) 등의 산화물이어도 된다. 십산화 사인은 오산화 이인(P2O5)이라고 불리는 경우가 있다. 인 함유 분자는 삼불화 인(PF3), 오불화 인(PF5), 삼염화 인(PCl3), 오염화 인(PCl5), 삼브롬화 인(PBr3), 오브롬화 인(PBr5), 요오드화 인(PI3)과 같은 할로젠화물(할로젠화 인)이어도 된다. 즉, 인 함유 분자는 불화 인 등, 할로젠 원소로서 불소를 포함해도 된다. 혹은, 인 함유 분자는 할로젠 원소로서 불소 이외의 할로젠 원소를 포함해도 된다. 인 함유 분자는 불화 포스포릴(POF3), 염화 포스포릴(POCl3), 브롬화 포스포릴(POBr3)과 같은 할로젠화 포스포릴일 수 있다. 인 함유 분자는 포스핀(PH3), 인화 칼슘(Ca3P2 등), 인산(H3PO4), 인산 나트륨(Na3PO4), 헥사 플루오로 인산(HPF6) 등일 수 있다. 인 함유 분자는 플루오로 포스핀류(HgPFh)일 수 있다. 여기서, g와 h의 합은 3 또는 5이다. 플루오로 포스핀류로서는, HPF2, H2PF3가 예시된다. 처리 가스는 적어도 하나의 인 함유 분자로서, 상기의 인 함유 분자 중 하나 이상의 인 함유 분자를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 처리 가스는 적어도 하나의 인 함유 분자로서, PF3, PCl3, PF5, PCl5, POCl3, PH3, PBr3, 또는 PBr5 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 제3 처리 가스에 포함되는 각 인 함유 분자가 액체 또는 고체인 경우, 각 인 함유 분자는 가열 등에 의해서 기화되어 플라즈마 처리 공간(10s) 내에 공급될 수 있다.
인 함유 가스는 PClaFb(a는 1 이상의 정수이며, b는 0 이상의 정수이며, a＋b는 5 이하의 정수임) 가스 또는 PCcHdFe(d, e는 각각 1 이상 5 이하의 정수이며, c는 0 이상 9 이하의 정수임) 가스일 수 있다.
PClaFb 가스는, 예를 들면, PClF2 가스, PCl2F 가스 및 PCl2F3 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다.
PCcHdFe 가스는, 예를 들면, PF2CH3 가스, PF(CH3)2 가스, PH2CF3 가스, PH(CF3)2 가스, PCH3(CF3)2 가스, PH2F 가스 및 PF3(CH3)2 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다.
인 함유 가스는 PClcFdCeHf(c, d, e 및 f는 각각 1 이상의 정수임) 가스일 수 있다. 또 인 함유 가스는 P(인), F(불소) 및 F(불소) 이외의 할로젠(예를 들면, Cl, Br 또는 I)을 분자 구조에 포함하는 가스, P(인), F(불소), C(탄소) 및 H(수소)를 분자 구조에 포함하는 가스, 또는, P(인), F(불소) 및 H(수소)를 분자 구조에 포함하는 가스여도 된다.
인 함유 가스는 포스핀계 가스를 이용할 수 있다. 포스핀계 가스로서는, 포스핀(PH3), 포스핀 중 적어도 1개의 수소 원자를 적당한 치환기에 의해 치환한 화합물, 및 포스핀산 유도체를 들 수 있다.
포스핀의 수소 원자를 치환하는 치환기로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 불소 원자, 염소 원자 등의 할로젠 원자；메틸기, 에틸기, 프로필기 등의 알킬기； 및 하이드록시 메틸기, 하이드록시 에틸기, 하이드록시 프로필기 등의 하이드록시 알킬기 등을 들 수 있고, 일례로는, 염소 원자, 메틸기, 및 하이드록시 메틸기를 들 수 있다.
포스핀산 유도체로서는, 포스핀산(H3O2P), 알킬 포스핀산(PHO(OH)R), 및 디알킬 포스핀산(PO(OH)R2)을 들 수 있다.
포스핀계 가스로서는, 예를 들면, PCH3Cl2(디클로로(메틸) 포스핀) 가스, P(CH3)2Cl(클로로(디메틸) 포스핀) 가스, P(HOCH2)Cl2(디클로로(하이드록시 메틸) 포스핀) 가스, P(HOCH2)2Cl(클로로(디하이드록시 메틸) 포스핀) 가스, P(HOCH2)(CH3)2(디메틸(하이드록시 메틸) 포스핀) 가스, P(HOCH2)2(CH3)(메틸(디하이드록시 메틸) 포스핀) 가스, P(HOCH2)3(트리스(하이드록시 메틸) 포스핀) 가스, H3O2P(포스핀산) 가스, PHO(OH)(CH3)(메틸 포스핀산) 가스 및 PO(OH)(CH3)2(디메틸 포스핀산) 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스를 이용할 수 있다.
인 함유 가스의 유량은 제3 처리 가스의 총 유량 중, 20체적% 이하, 10체적% 이하, 5체적% 이하일 수 있다.
제3 처리 가스는 탄소 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 탄소 함유 가스는, 예를 들면, 플루오로카본 가스 및 하이드로플루오로카본 가스 중 어느 것 또는 모두일 수 있다. 일례로는, 플루오로카본 가스는 CF4 가스, C2F2 가스, C2F4 가스, C3F6 가스, C3F8 가스, C4F6 가스, C4F8 가스 및 C5F8 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다. 일례로는, 하이드로플루오로카본 가스는 CHF3 가스, CH2F2 가스, CH3F 가스, C2HF5 가스, C2H2F4 가스, C2H3F3 가스, C2H4F2 가스, C3HF7 가스, C3H2F2 가스, C3H2F4 가스, C3H2F6 가스, C3H3F5 가스, C4H2F6 가스, C4H5F5 가스, C4H2F8 가스, C5H2F6 가스, C5H2F10 가스 및 C5H3F7 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다. 또, 탄소 함유 가스는 불포화 결합을 가지는 직쇄(直鎖) 모양의 것일 수 있다. 불포화 결합을 가지는 직쇄 모양의 탄소 함유 가스는, 예를 들면, C3F6(헥사 플루오로 프로펜) 가스, C4F8(옥타 플루오로-1－부텐, 옥타 플루오로-2－부텐) 가스, C3H2F4(1, 3, 3, 3－테트라 플루오로 프로펜) 가스, C4H2F6(트랜스-1, 1, 1, 4, 4, 4－헥사 플루오로-2－부텐) 가스, C4F8O(펜타플루오로 에틸 트리플루오로 비닐 에테르) 가스, CF3COF 가스(1, 2, 2, 2－테트라 플루오로 에탄-1－온), CHF2COF(디플루오로 아세트산 플루올라이드) 가스 및 COF2(불화 카르보닐) 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다.
제3 처리 가스는 산소 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 산소 함유 가스는, 예를 들면, O2, CO, CO2, H2O 및 H2O2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다. 일례로는, 산소 함유 가스는 H2O 이외의 산소 함유 가스, 예를 들면 O2, CO, CO2 및 H2O2로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다. 산소 함유 가스의 유량은 탄소 함유 가스의 유량에 따라 조정될 수 있다.
제3 처리 가스는 불소 이외의 할로젠 함유 가스를 더 포함할 수 있다. 불소 이외의 할로젠 함유 가스는, 염소 함유 가스, 브롬 함유 가스 및/또는 요오드 함유 가스일 수 있다. 염소 함유 가스는, 일례로는, Cl2, SiCl2, SiCl4, CCl4, SiH2Cl2, Si2Cl6, CHCl3, SO2Cl2, BCl3, PCl3, PCl5 및 POCl3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다. 브롬 함유 가스는, 일례로는, Br2, HBr, CBr2F2, C2F5Br, PBr3, PBr5, POBr3 및 BBr3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다. 요오드 함유 가스는, 일례로는, HI, CF3I, C2F5I, C3F7I, IF5, IF7, I2, PI3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스일 수 있다. 일례로는, 불소 이외의 할로젠 함유 가스는, Cl2 가스, Br2 가스 및 HBr 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종일 수 있다. 일례로는, 불소 이외의 할로젠 함유 가스는, Cl2 가스 또는 HBr 가스이다.
제3 처리 가스는 불활성 가스를 더 포함할 수 된다. 불활성 가스는, 일례로는, Ar 가스, He 가스, Kr 가스 등의 희가스 또는 질소 가스일 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 공정 ST32는 기판(W)을 상이한 종류의 플라즈마에 노출시키는 복수의 공정을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 공정 ST32는 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 제5 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과, 제6 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정을 포함할 수 있다. 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정, 제5 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정, 및 제6 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정은, 반복하여 실행될 수 있다.
제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서, 제4 처리 가스는 불화 수소 가스를 포함할 수 있다. 또, 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정은, 공정 ST32와 마찬가지의 조건으로 실행될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제4 처리 가스는 불화 수소 가스 외에, 제3 처리 가스에 포함될 수 있는 가스 중 1 또는 2 이상의 가스를 포함할 수 있다. 제4 처리 가스로부터 생성되어 플라즈마에 기판(W)을 노출시킴으로써, 오목부(RC)의 저부(BT)(도 8b참조)에 있어서, 실리콘 함유막(SF)이 에칭될 수 있다.
제5 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서, 제5 처리 가스는 플루오로카본 가스 및/또는 하이드로플루오로카본 가스를 포함할 수 있다. 또, 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정은, 공정 ST22와 마찬가지의 조건으로 실행될 수 있다. 일례로서, 제5 처리 가스는 CH4를 포함할 수 있다. 또, 일 실시 형태에 있어서, 제5 처리 가스는 플루오로카본 가스 및/또는 하이드로플루오로카본 가스 외에, 제2 처리 가스에 포함될 수 있는 가스 중 1 또는 2 이상의 가스를 포함할 수 있다. 제5 처리 가스로부터 생성된 플라즈마에 기판(W)을 노출시킴으로써, 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에서 에칭된 부분의 표면에, 탄소 함유막이 형성될 수 있다. 일례로서, 탄소 함유막의 두께는, 1~10nm일 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 탄소 함유막은 ALD 또는 MLD에 의해서 형성될 수 있다.
제6 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서, 제6 처리 가스는 수소 함유 가스를 포함할 수 있다. 일례로서, 수소 함유 가스는 H2를 포함할 수 있다. 일례로서, 제6 처리 가스의 총 유량에 대한 H2의 유량비는 50% 이상일 수 있다. 일례로서, 제6 처리 가스로부터 생성된 플라즈마에 기판(W)을 노출시키는 시간은, 1초~30초일 수 있다. 제6 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서, 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 압력은, 1mTorr~1,000mTorr일 수 있다. 제6 처리 가스로부터 생성된 플라즈마에 기판(W)을 노출시킴으로써, 제5 처리 가스로부터 생성된 탄소 함유막에 포함되는 불소 원자가 수소 원자로 치환될 수 있다.
공정 ST32에 있어서, 제4 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정, 제5 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정, 및 제6 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정을 반복하여 실행함으로써, 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)을 보호하면서, 실리콘 함유막(SF)에 오목부(RC)를 더 깊게 형성할 수 있다. 이것에 의해, 실리콘 함유막(SF)에 형성되는 오목부(RC)의 형상 이상을 억제할 수 있다.
도 9a는 공정 ST3 처리 중의 기판(W)의 단면 구조의 일례를 나타내는 도면이다. 도 9a에 나타내는 것처럼, 플라즈마 중의 불소의 활성종에 의해, 실리콘 함유막(SF) 중 마스크(MK)에 의해 덮여 있지 않은 부분(개구(OP)에서 노출된 부분)이 깊이 방향으로 에칭된다. 여기서, 탄소 함유막(CF)의 적어도 일부는, 오목부(RC)를 규정하는 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)을 보호하는 보호막으로서 기능할 수 있다. 그 때문에, 공정 ST3의 처리 중에 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)이 에칭에 의해 제거되는 것이 억제된다.
또한, 공정 ST3은 오목부(RC)의 형상을 개선하는 공정을 포함할 수 있다. 일례로서, 도 9b에 나타내는 것처럼, 공정 ST3에서 에칭된 부분에 있어서의 오목부(RC)의 폭방향의 치수는, 탄소 함유막(CF)으로 보호된 부분에 있어서의 오목부(RC)의 폭방향의 치수보다도 좁아질 수 있다. 이 경우, 공정 ST3은 공정 ST3에서 에칭된 부분에 있어서의 오목부(RC)의 치수를 확대하는 공정을 더 포함할 수 있다. 이것에 의해, 예를 들면, 도 9b에 나타내는 것처럼, 공정 ST3에서 형성된 오목부(RC)가 테이퍼 형상을 가지는 경우에도, 오목부(RC)의 단면 형상을, 도 9a에 나타내는 것처럼, 보다 수직 형상에 근접시킬 수 있다. 또한, 일 실시 형태에 있어서, 오목부(RC)의 치수를 확대하는 공정은, 공정 ST3의 파라미터를 변경함으로써 실행될 수 있다. 일례로서, 해당 파라미터의 변경은 플라즈마 처리 챔버(10) 내의 압력을 낮추는 것, 및/또는 처리 가스의 총 유량에 대한 불화 수소 가스의 유량비를 낮추는 것일 수 있다.
이상과 같이, 본 처리 방법에서는, 공정 ST3에 있어서, 실리콘 함유막(SF)을 깊이 방향으로 에칭하면서, 실리콘 함유막(SF)의 측벽(SS2)의 횡방향의 에칭을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 본 처리 방법은 보잉 등의 에칭에 의한 형상 이상의 발생을 억제할 수 있다.
도 10은 본 처리 방법의 다른 예를 나타내는 순서도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 예는, 공정 ST3 후, 소여의 조건이 만족되어 있는지 여부를 판단하여, 소여의 조건을 만족하고 있다고 판단될 때까지, 공정 ST2와 공정 ST3을 반복한다. 이 점을 제외하고, 본 예는, 도 2에 나타내는 순서도와 같다.
공정 ST4에 있어서의 소여의 조건은, 적절히 정해져도 된다. 예를 들면, 소여의 조건은, 공정 ST2 및 공정 ST3을 1 사이클로 했을 경우의 사이클수에 관한 조건이면 된다. 즉, 사이클수가 미리 설정된 반복 횟수(예를 들면, 10회, 20회, 30회, 50회 등)에 도달했는지 여부를 판정하여, 해당 횟수에 도달할 때까지 공정 ST2 및 공정 S3를 반복할 수 있다. 또한, 반복 횟수는 실리콘 함유막(SF)의 막 두께(에칭해야 하는 깊이)에 기초하여 설정될 수 있다.
예를 들면, 소여의 조건은, 공정 ST3에 의한 처리 후의 오목부(RC)의 치수에 관한 조건이어도 된다. 즉, 공정 ST3 후에, 오목부(RC)의 깊이나 저부의 폭이 소여의 값이나 범위에 도달했는지 여부를 판단하여, 해당 소여의 값이나 범위에 도달할 때까지 공정 ST2 및 공정 ST3의 사이클을 반복할 수 있다. 오목부(RC)의 치수는, 광학적인 측정 장치로 측정될 수 있다. 또한, 본 처리 방법이 복수의 기판(W)을 1개의 단위(이하 「로트」라고 함)로 하여 처리하는 경우, 로트에 포함되는 1 또는 복수매의 기판(W)에 대해서만, 처리 후의 오목부(RC)의 치수에 기초하여 사이클의 반복을 판단해도 된다. 이 때 반복한 사이클수를 기억해 두고, 해당 로트에 포함되는 다른 기판에 대한 소여의 조건으로서 이용할 수 있다. 즉, 다른 기판에 대해서는, 해당 기억한 사이클수에 도달해 있는지를 판단하여, 도달해 있지 않은 경우, 공정 ST2 및 공정 ST3을 반복하도록 할 수 있다.
＜실시예＞
다음으로, 본 처리 방법의 실시예에 대해 설명한다. 본 개시는 이하의 실시예에 의해서 어떤 것도 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
실시예 1에서는, 도 5에 나타내는 기판(W)과 마찬가지의 기판(W)을 이용하여, 도 4에 나타내는 순서도를 따라서 본 처리 방법을 실행하고, 실리콘 함유막(SF)에 오목부(RC)를 형성했다. 또한, 공정 ST12에서 이용한 처리 가스 및 그 유량은, 공정 ST32에서 이용한 처리 가스 및 그 유량과 동일하다.
a) 공정 ST12
장치：용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(도 2)
처리 가스：HF, 하이드로플로오로 카본, 인 함유 가스, 할로젠 함유 가스
기판 지지부의 설정 온도：－70℃
b) 공정 ST22
장치：유도 결합형의 플라즈마 처리 장치(도 3)
처리 가스：하이드로카본, 수소 함유 가스, 질소 함유 가스
c) 공정 ST32
장치：용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(도 2)
처리 가스：HF, 하이드로플루오로카본, 인 함유 가스, 할로젠 함유 가스
기판 지지부의 설정 온도：－70℃
(참고예 1)
참고예 1에서는, 실시예 1과 동일한 기판(W) 및 동일한 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치를 이용하여, 실리콘 함유막(SF)에 오목부(RC)를 형성했다. 또, 참고예 1에서 이용한 처리 가스 및 그 유량은, 실시예 1의 공정 ST12 및 ST32에서 이용한 처리 가스 및 그 유량과 동일하다. 또, 참고예 1의 처리 시간은, 실시예 1에 있어서의 공정 ST12의 처리 시간과 공정 ST32의 처리 시간의 합계와 동일하다.
장치：용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(도 2)
처리 가스：HF, 하이드로플루오로카본, 인 함유 가스, 할로젠 함유 가스
기판 지지부의 설정 온도：－70℃
실시예 1의 공정 ST12의 종료 후 및 공정 ST32의 종료 후, 그리고 참고예 1의 종료 후에 있어서, 오목부(RC)의 깊이 방향에 있어서의 CD(Critical Dimension)의 최대값을 측정했다.
실시예 1에서는, 공정 ST32의 종료 후에 있어서의 CD의 최대값과, 공정 ST12의 종료 후에 있어서의 오목부(RC)의 CD의 최대값의 사이에 큰 차가 보이지 않고, 보잉의 발생은 한정적이었다. 이것에 대해서, 참고예 1의 종료 후에 있어서의 CD의 최대값은, 실시예 1의 공정 32의 종료 후에 있어서의 CD의 최대값의 1.2배 정도로, 보잉의 발생이 현저했다. 이와 같이, 실시예 1에서는, 참고예 1과 비교하여, 오목부(RC)의 보잉을 큰 폭으로 억제할 수 있었다.
본 개시의 실시 형태는, 이하의 양태를 더 포함한다.
(부기 1)
플라즈마 처리 시스템으로서,
제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와,
제2 기판 지지부를 가지고, 상기 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와,
상기 제1 처리 챔버 및 상기 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는
(a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 제1 처리 챔버의 상기 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는, 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 상기 처리와,
(b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
(c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 상기 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와,
(d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
(부기 2)
상기 제어부는, 상기 (a), 상기 (b), 상기 (c) 및 상기 (d)를 포함하는 사이클을 복수 회 반복하는 처리를 실행하는, 부기 1에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 3)
상기 제어부는, 적어도 상기 (c)에 있어서, 상기 반송 챔버 내의 압력이, 상기 제1 처리 챔버 내의 압력 및 상기 제2 처리 챔버 내의 압력보다도 낮아지도록, 상기 반송 챔버 내의 압력을 제어하는, 부기 1 또는 부기 2에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 4)
상기 제어부는, 상기 (a) 전에, 상기 제2 처리 챔버 내 또는 상기 제2 챔버와 상이한 제3 챔버 내에서, 불소 함유 가스를 포함하는 제2 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용한 에칭에 의해, 실리콘 함유막에 상기 오목부를 형성하고, 상기 오목부를 가지는 실리콘 함유막을 구비하는 상기 기판을 준비하는 처리를 실행하는, 부기 1 또는 부기 2에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 5)
상기 (b)의 처리에 있어서의 상기 제1 기판 지지부의 온도는, 상기 (c)의 처리에 있어서의 상기 제2 기판 지지부의 온도보다도 높은, 부기 1 내지 부기 3 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 6)
상기 제어부는, 상기 (b)에 있어서, 탄소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스에 의해, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행하는, 부기 1 내지 부기 5 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 7)
상기 탄소 함유 가스는 하이드로카본 가스인, 부기 6에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 8)
상기 제3 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함하는, 부기 6에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 9)
상기 제어부는, 상기 (b)에 있어서,
(b11) 상기 기판에 대해서 전구체 가스를 공급하여, 상기 측벽에 상기 전구체 가스를 흡착시키는 공정과,
(b12) 상기 기판에 대해서 반응 가스를 공급하여, 상기 전구체 가스와 상기 반응 가스의 반응에 의해 상기 탄소 함유막을 형성하는 공정을 포함하는 처리를 실행하는, 부기 1에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 10)
상기 (b)는
(b1) 상기 제1 처리 챔버 내에, 제1 유기 화합물을 포함하는 제1 성막 가스를 공급하는 공정과,
(b2) 상기 제1 처리 챔버 내에, 상기 제1 유기 화합물과 상이한 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 성막 가스를 공급하는 공정을 포함하는, 부기 1에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 11)
상기 (b2)는 상기 제1 유기 화합물과 상기 제2 유기 화합물의 중합을 포함하는 반응에 의해, 상기 탄소 함유막을 형성하는, 부기 10에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 12)
상기 (d)는, 상기 오목부 중 상기 (d)에 있어서 에칭된 부분의 치수를 확대하는 처리를 더 포함하는, 부기 1에 기재된 플라즈마 처리 시스템
(부기 13)
상기 제1 처리 가스는 인 함유 가스를 더 포함하는, 부기 1 내지 부기 12 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 14)
상기 제1 처리 가스는 탄소 함유 가스, 할로젠 함유 가스 및 금속 함유 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스를 더 포함하는, 부기 1 내지 부기 13 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 15)
상기 (d)의 처리는, 상기 제2 기판 지지부의 온도가 0℃ 이하에서 실행되는, 부기 14에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 16)
상기 제1 처리 챔버는 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있고,
상기 제2 처리 챔버는 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있으며,
상기 제어부는, 상기 (b)의 처리에 있어서, 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행하고, 상기 (d)의 처리에 있어서, 상기 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 처리를 실행하는, 부기 1 내지 부기 15 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 17)
상기 실리콘 함유막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 혹은 다결정 실리콘막 또는 이들의 2종 이상을 포함하는 적층막인, 부기 1 내지 부기 16 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 18)
상기 마스크는 탄소 함유막 또는 금속 함유 유막인, 부기 1 내지 부기 17 중 어느 하나에 기재된 플라즈마 처리 시스템.
(부기 19)
플라즈마 처리 시스템으로서,
제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와,
제2 기판 지지부를 가지고, 상기 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와,
상기 제1 처리 챔버 및 상기 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는
(a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 제1 처리 챔버의 상기 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 상기 처리와,
(b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
(c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 상기 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와,
(d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 포함하고,
상기 (d)의 처리는
(d1) 불화 수소 가스를 포함하는 제4 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정과,
(d2) 플루오로카본 가스 및/또는 하이드로플루오로카본 가스를 포함하는 제5 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정과,
(d3) 수소 함유 가스를 포함하는 제6 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정을 포함하는 사이클을 반복하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
(부기 20)
챔버와,
상기 챔버 내에 배치되는 기판 지지부와,
플라즈마 생성부와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는
(a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는, 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와,
(b) 상기 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
(c) 상기 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 장치.
(부기 21)
에칭 방법으로서,
(a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 공정으로서, 상기 마스크는, 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 공정과,
(b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 공정과,
(c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 처리 챔버의 제2 기판 지지부 상에 배치하는 공정과,
(d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 공정을 포함하는, 에칭 방법.
이상의 각 실시 형태는, 설명의 목적으로 기재되어 있으며, 본 개시의 범위를 한정하는 것을 의도하는 것은 아니다. 이상의 각 실시 형태는 본 개시의 범위 및 취지로부터 벗어나지 않고 다양한 변형을 이룰 수 있다.
1……플라즈마 처리 장치 2……제어부
10……플라즈마 처리 챔버 10s……플라즈마 처리 공간
11……기판 지지부 12……플라즈마 생성부
20……가스 공급부 30……전원
OP……개구 PS……기판 처리 시스템
RC……오목부 SF……실리콘 함유막

Claims (21)

  1. 플라즈마 처리 시스템으로서,
    제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와,
    제2 기판 지지부를 가지고, 상기 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와,
    상기 제1 처리 챔버 및 상기 제2 처리 챔버에 접속되어, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는
    (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 제1 처리 챔버의 상기 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 상기 처리와,
    (b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
    (c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 상기 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와,
    (d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 제1 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 상기 (a), 상기 (b), 상기 (c) 및 상기 (d)를 포함하는 사이클을 복수 회 반복하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 적어도 상기 (c)에 있어서, 상기 반송 챔버 내의 압력이, 상기 제1 처리 챔버 내의 압력 및 상기 제2 처리 챔버 내의 압력보다도 낮아지도록, 상기 반송 챔버 내의 압력을 제어하는, 플라즈마 처리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (a) 전에, 상기 제2 처리 챔버 내 또는 상기 제2 챔버와 상이한 제3 챔버 내에서, 불소 함유 가스를 포함하는 제2 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용한 에칭에 의해, 실리콘 함유막에 상기 오목부를 형성하고, 상기 오목부를 가지는 실리콘 함유막을 구비하는 상기 기판을 준비하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b)의 처리에 있어서의 상기 제1 기판 지지부의 온도는, 상기 (c)의 처리에 있어서의 상기 제2 기판 지지부의 온도보다도 높은, 플라즈마 처리 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (b)에 있어서, 탄소 함유 가스를 포함하는 제3 처리 가스에 의해, 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 탄소 함유 가스는 하이드로카본 가스인, 플라즈마 처리 시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 처리 가스는 질소 함유 가스를 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 (b)에 있어서,
    (b11) 상기 기판에 대해서 전구체 가스를 공급하여, 상기 측벽에 상기 전구체 가스를 흡착시키는 공정과,
    (b12) 상기 기판에 대해서 반응 가스를 공급하여, 상기 전구체 가스와 상기 반응 가스의 반응에 의해 상기 탄소 함유막을 형성하는 공정을 포함하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b)는
    (b1) 상기 제1 처리 챔버 내에, 제1 유기 화합물을 포함하는 제1 성막 가스를 공급하는 공정과,
    (b2) 상기 제1 처리 챔버 내에, 상기 제1 유기 화합물과 상이한 제2 유기 화합물을 포함하는 제2 성막 가스를 공급하는 공정을 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 (b2)는 상기 제1 유기 화합물과 상기 제2 유기 화합물의 중합을 포함하는 반응에 의해, 상기 탄소 함유막을 형성하는, 플라즈마 처리 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 (d)는 상기 오목부 중 상기 (d)에 있어서 에칭된 부분의 치수를 확대하는 처리를 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 처리 가스는 인 함유 가스를 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 처리 가스는 탄소 함유 가스, 할로젠 함유 가스 및 금속 함유 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 가스를 더 포함하는, 플라즈마 처리 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 (d)의 처리는, 상기 제2 기판 지지부의 온도가 0℃ 이하에서 실행되는, 플라즈마 처리 시스템.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 처리 챔버는 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있고,
    상기 제2 처리 챔버는 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 결합되어 있으며,
    상기 제어부는, 상기 (b)의 처리에 있어서, 유도 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 상기 탄소 함유막을 형성하는 처리를 실행하고, 상기 (d)의 처리에 있어서, 상기 용량 결합형의 플라즈마 생성부에 의해서 플라즈마를 생성하여 상기 실리콘 함유막을 에칭하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실리콘 함유막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 혹은 다결정 실리콘막 또는 이들의 2종 이상을 포함하는 적층막인, 플라즈마 처리 시스템.
  18. 청구항 1 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크는 탄소 함유막 또는 금속 함유 유막인, 플라즈마 처리 시스템.
  19. 플라즈마 처리 시스템으로서,
    제1 기판 지지부를 가지는 제1 처리 챔버와,
    제2 기판 지지부를 가지고, 상기 제1 처리 챔버와 상이한 제2 처리 챔버와,
    상기 제1 처리 챔버 및 상기 제2 처리 챔버에 접속되고, 반송 장치를 가지는 반송 챔버와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는
    (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 제1 처리 챔버의 상기 제1 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 상기 처리와,
    (b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
    (c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 상기 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 기판 지지부 상에 배치하는 처리와,
    (d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 포함하고,
    상기 (d)의 처리는
    (d1) 불화 수소 가스를 포함하는 제4 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정과,
    (d2) 플루오로카본 가스 및/또는 하이드로플루오로카본 가스를 포함하는 제5 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정과,
    (d3) 수소 함유 가스를 포함하는 제6 처리 가스로부터 생성한 플라즈마에 상기 기판을 노출시키는 공정을 포함하는 사이클을 반복하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 시스템.
  20. 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되는 기판 지지부와,
    플라즈마 생성부와,
    제어부를 구비하고,
    상기 제어부는
    (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 상기 기판 지지부 상에 배치하는 처리로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 처리와,
    (b) 상기 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 처리와,
    (c) 상기 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 처리를 실행하는, 플라즈마 처리 장치.
  21. 에칭 방법으로서,
    (a) 오목부를 가지는 실리콘 함유막과, 상기 실리콘 함유막 상의 마스크를 구비하는 기판을, 제1 처리 챔버의 제1 기판 지지부 상에 배치하는 공정으로서, 상기 마스크는 상기 오목부를 노출시키는 개구를 가지는, 공정과,
    (b) 상기 제1 처리 챔버 내에 있어서, 상기 오목부를 규정하는 상기 실리콘 함유막의 측벽에 탄소 함유막을 형성하는 공정과,
    (c) 상기 기판을 상기 제1 처리 챔버로부터 제2 처리 챔버로 반송 챔버를 통해서 반송하여, 상기 기판을 상기 제2 처리 챔버의 제2 기판 지지부 상에 배치하는 공정과,
    (d) 상기 제2 처리 챔버 내에 있어서, 불화 수소 가스를 포함하는 처리 가스로부터 생성한 플라즈마를 이용하여, 상기 탄소 함유막이 형성된 상기 오목부의 저부를 에칭하는 공정을 포함하는, 에칭 방법.
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