WO2017221808A1 - 被処理体を処理する方法 - Google Patents

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WO2017221808A1
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gas
supply
plasma
frequency power
processing chamber
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健次 大内
雅人 森嶋
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東京エレクトロン株式会社
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    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
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    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
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    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
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    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
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    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
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    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to a method for processing an object to be processed.
  • Patent Document 1 is a semiconductor that employs an STI isolation method so that voids (gap) do not remain even in a groove having a very small width and a high aspect ratio, and no damage is left on the silicon substrate. It is a technology aimed at manufacturing devices.
  • a Si-rich silicon oxide film SiO X CY film, X ⁇ 2
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • Is deposited thicker than the depth of the groove and heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to change the Si-rich silicon oxide film into a SiO 2 film while eliminating internal voids, and then CMP (CMP: Chemical Mechanical Polishing).
  • Patent Document 1 reduces voids by performing heat treatment after forming an insulating film in a groove in a state including voids.
  • the wafer may be affected by heat due to heat treatment for a long time, and the manufacturing process may become complicated with such heat treatment. Therefore, it is desired to realize a technique capable of reducing voids that can be generated when an insulating film is embedded in a trench while suppressing process complexity.
  • a method for treating a workpiece includes (a) a first step of accommodating an object to be processed in a processing chamber of a plasma processing apparatus, and (b) a second step of starting supply of a first gas into the processing chamber after the first step. And (c) a third step for starting supply of high-frequency power for plasma generation into the processing chamber after the second step, and (d) an intermittent second gas into the processing chamber after the third step. And a fourth step of starting the supply of the third gas into the processing chamber.
  • the first gas is a nitrogen-containing gas
  • the second gas is a gas containing no halogen
  • the third gas is a gas containing a halogen.
  • the plasma of the second gas generated by the plasma generating high frequency power includes deposition species.
  • the plasma of the third gas generated by the plasma generating high frequency power includes etching species.
  • the third gas plasma contains the etching species, the film generated on the sidewalls of the trench can be removed.
  • the second gas may be a silane-based gas and the second gas may be SiH 4 gas.
  • the third gas can be a fluorine-containing gas, and the third gas can be SiF 4 gas.
  • the application of the bias power for ion attraction to the mounting table that supports the object to be processed is further started together with the start of the supply of the high frequency power for plasma generation.
  • channel of a to-be-processed object is extended toward the substantially perpendicular
  • FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus that performs the method shown in FIG. 3 includes (a) part and (b) part, and (a) part of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed before each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 3B is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the execution timing of various processes performed in each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 1 is a flow diagram illustrating a method of an embodiment.
  • a method MT according to an embodiment shown in FIG. 1 is a method for processing an object to be processed (hereinafter also referred to as “wafer”).
  • a series of steps can be performed using a single plasma processing apparatus.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a plasma processing apparatus.
  • FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of a plasma processing apparatus 10 that can be used in various embodiments of a method for processing an object.
  • the plasma processing apparatus 10 is an inductively coupled plasma etching apparatus.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a processing container 1.
  • the processing container 1 is provided airtight.
  • the processing container 1 includes a conductive material.
  • the inner wall surface of the processing container 1 may include a material such as anodized aluminum.
  • the processing container 1 is assembled so as to be disassembled, and is grounded by a ground wire 1a.
  • the processing container 1 is partitioned into an antenna chamber 3 and a processing chamber 4 by a dielectric wall 2 in the vertical direction.
  • the dielectric wall 2 constitutes the ceiling wall of the processing chamber 4.
  • the dielectric wall 2 is made of ceramics such as Al 2 O 3 , quartz, or the like.
  • a shower casing 11 for supplying a processing gas is fitted into the lower portion of the dielectric wall 2.
  • the shower housing 11 is provided in a cross shape and supports the dielectric wall 2 from below.
  • the shower casing 11 that supports the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the processing container 1 by a plurality of suspenders (not shown).
  • the shower housing 11 can include a conductive material such as metal.
  • the inner surface of the shower housing 11 may include, for example, anodized aluminum so as not to generate contaminants.
  • a gas flow path 12 extending along the dielectric wall 2 is formed in the shower housing 11, and a plurality of gas supply holes 12 a extending toward the susceptor 22 communicate with the gas flow path 12.
  • a gas supply pipe 20 a is provided in the center of the upper surface of the dielectric wall 2 so as to communicate with the gas flow path 12.
  • the gas supply pipe 20a extends from the dielectric wall 2 to the outside of the processing container 1, and is connected to a processing gas supply system 20 including a processing gas supply source and a valve system. In the plasma processing, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 is supplied into the shower housing 11 through the gas supply pipe 20a, and the lower surface of the shower housing 11 (the surface facing the processing chamber 4).
  • the gas supply holes 12a are discharged into the processing chamber 4.
  • a support shelf 5 protruding inward is provided between the side wall 3 a of the antenna chamber 3 and the side wall 4 a of the processing chamber 4 in the processing container 1, and the dielectric wall 2 is placed on the support shelf 5. .
  • a high frequency antenna 13 is disposed on the dielectric wall 2 so as to face the dielectric wall 2.
  • the high frequency antenna 13 is separated from the dielectric wall 2 within a range of, for example, 50 mm or less by a spacer 13a made of an insulating member.
  • a spacer 13a made of an insulating member.
  • four feeding members 16 extending in a direction perpendicular to the upper surface of the dielectric wall 2 (in the vertical direction) are provided.
  • the high frequency power supply 15 is connected.
  • the power supply member 16 is disposed around the gas supply pipe 20a.
  • high-frequency power for plasma generation with a frequency of, for example, about 13.56 [MHz] for forming an induction electric field is supplied from the high-frequency power supply 15 into the processing chamber 4 via the high-frequency antenna 13.
  • the induction electric field is formed in the processing chamber 4, and the induction electric field causes the shower housing 11 to enter the processing chamber 4.
  • a plasma of the supplied processing gas is generated.
  • casing 11 is provided in the cross shape, and even if the shower housing
  • a susceptor 22 (mounting table) is provided below the processing chamber 4 (opposite the dielectric wall 2) so as to face the high-frequency antenna 13 with the dielectric wall 2 interposed therebetween.
  • a wafer W that is an object to be processed is placed on the susceptor 22.
  • the susceptor 22 can include a conductive material.
  • the surface of the susceptor 22 can include, for example, anodized aluminum or alumina sprayed aluminum.
  • the wafer W placed on the susceptor 22 is attracted and held on the susceptor 22 by an electrostatic chuck (not shown).
  • the susceptor 22 is accommodated in the insulator frame 24 and supported by the support column 25.
  • the support column 25 has a hollow structure. Between the insulator frame 24 that houses the susceptor 22 and the bottom of the processing container 1 (the side of the processing container 1 where the support column 25 is provided), a bellows 26 that hermetically surrounds the support column 25 is disposed. Yes.
  • a loading / unloading port 27a for loading / unloading the wafer W and a gate valve 27 for opening / closing the loading / unloading port 27a are provided on the side wall 4a of the processing chamber 4.
  • the susceptor 22 is connected to a high-frequency power source 29 via a matching unit 28 by a power feeding rod 25 a provided in the support column 25.
  • the high frequency power supply 29 applies a bias high frequency power, for example, a bias high frequency power having a frequency of about 400 [kHz] to 6 [MHz] to the susceptor 22 during plasma processing.
  • the ions in the plasma generated in the processing chamber 4 can be effectively drawn into the wafer W by the high frequency power for bias.
  • a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant flow path, and the like, and a temperature sensor are provided in the susceptor 22 (none of which is shown). Piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the processing vessel 1 through the inside of the support column 25.
  • An exhaust device 30 including a vacuum pump or the like is connected to the bottom of the processing chamber 4 (the side of the processing chamber 4 where the support column 25 is provided) via an exhaust pipe 31.
  • the processing chamber 4 is evacuated by the exhaust device 30, and the inside of the processing chamber 4 is set and maintained at a predetermined vacuum atmosphere (for example, an atmospheric pressure of about 1.33 [Pa]) during the plasma processing.
  • the high frequency antenna 13 has four power feeding units (for example, a power feeding unit 41, a power feeding unit 43, and the like).
  • the four power supply units are connected to the power supply member 16.
  • the four power feeding units are arranged around the center of the high-frequency antenna 13 so as to be separated by about 90 degrees, for example.
  • Two antenna wires extend outward from each of the four power feeding units, and each antenna wire is grounded via a capacitor 18.
  • the plasma processing apparatus 10 includes a control unit Cnt.
  • the control unit Cnt is a computer including a processor, a storage unit, an input device, a display device, and the like, and controls each unit of the plasma processing apparatus 10.
  • the control unit Cnt operates according to a program based on the input recipe and sends out a control signal. According to a control signal from the control unit Cnt, the selection and flow rate of the gas supplied from the processing gas supply system 20, the exhaust of the exhaust device 30, the power supply from the high frequency power supply 15 and the high frequency power supply 29, and the temperature of the susceptor 22 , Can be controlled. Note that each step (steps S1 to S7 shown in FIG. 1) of the method (method MT) for processing an object to be processed disclosed in this specification operates each unit of the plasma processing apparatus 10 under the control of the control unit Cnt. Can be implemented.
  • Part (a) of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed before each step of the method MT shown in FIG.
  • Part (b) of FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the state of the object to be processed after each step of the method shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing the execution timing of various processes performed in each step of the method MT shown in FIG.
  • the method MT shown in FIG. 1 includes steps S1 to S7 as main steps of the method MT.
  • step S ⁇ b> 1 first step
  • the wafer W accommodated in the processing chamber 4 in the step S1 includes a main surface 61 as shown in FIG.
  • the wafer W includes one or a plurality of grooves 62.
  • the groove 62 is formed in the main surface 61.
  • the groove 62 includes a bottom 62a and a side wall 62b.
  • the groove 62 extends from the main surface 61 of the wafer W in a direction substantially perpendicular to the main surface 61.
  • the material defining the groove 62 is, for example, silicon.
  • step S2 (second step) starts supplying the first gas into the processing chamber 4.
  • the pressure in the processing chamber 4 can be adjusted to a value suitable for plasma formation.
  • the supply of the first gas into the processing chamber 4 is started at time T1 (the supply of the first gas is turned from OFF to ON).
  • Graph G1 shows the start timing and end timing of the supply of the first gas into the processing chamber 4 in the method MT.
  • the supply of the first gas into the processing chamber 4 is continued until time T9 after time T8 has elapsed. Time T8 is a time after time T1.
  • the first gas is a nitrogen-containing gas, and may be, for example, nitrogen gas (N 2 gas), ammonia (NH 3 ), or nitrogen oxide (NO, NO 2 ).
  • the time T9 may be a timing at which the supply of the first gas and the third gas is ended (OFF).
  • step S3 third step
  • step S4 fourth step
  • plasma CVD CVD: Chemical Vapor Deposition
  • step S3 supply of high-frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 is started.
  • the supply of the plasma generating high frequency power into the processing chamber 4 is started at time T2 (the supply of the plasma generating high frequency power is switched from OFF to ON).
  • Graph G2 shows the start timing and end timing of supply of high-frequency power for plasma generation into process chamber 4 in method MT.
  • the supply of the high frequency power for plasma generation into the processing chamber 4 is continued until time T8.
  • the high frequency power for plasma generation supplied into the processing chamber 4 can be constant or change during the supply.
  • Time T2 is a time after time T1 and before time T8.
  • step S6 step for ending the supply of high-frequency power for plasma generation
  • ions for supplying ions to the susceptor 22 (mounting table) that supports the wafer W as well as the start of supply of high-frequency power for plasma generation.
  • bias power for ion attraction
  • the bias power for ion attraction may be high frequency power for bias supplied from the high frequency power supply 29, but is not limited to this, and may be direct current power such as pulse direct current power that can be supplied from a direct current power supply (not shown).
  • the groove 62 extends from the main surface 61 of the wafer W in a direction substantially perpendicular to the main surface 61.
  • the wafer W is placed substantially horizontally on the susceptor 22 (mounting table), it is applied to the susceptor 22. Since ions attracted by the bias power are irradiated substantially perpendicularly to the wafer W, the ions are irradiated anisotropically toward the bottom of the groove 62.
  • step S4 intermittent supply of the second gas into the processing chamber 4 is started and supply of the third gas into the processing chamber 4 is started.
  • the supply of the second gas into the processing chamber 4 is started at time T3 (the supply of the second gas is changed from OFF to ON). Further, ON and OFF are alternately repeated.)
  • the supply of the third gas into the processing chamber 4 is started (the supply of the third gas is switched from OFF to ON).
  • Graph G3 shows the start timing and end timing of the supply of the third gas into the processing chamber 4 in the method MT.
  • the graph G4 shows the timing of intermittent supply of the second gas into the processing chamber 4 and the end timing in the method MT.
  • Times T3 and T4 are times after time T2 and before time T7.
  • the time T3 is the time before the time T4 or the same time as the time T4 (T3 ⁇ T4).
  • Time T7 is a time before time T8.
  • the second gas is intermittently supplied into the processing chamber 4.
  • the supply of the second gas can be alternately repeated ON and OFF periodically.
  • Times T5 and T6 are times after time T4 and before time T7.
  • Time T5 is a time before time T6.
  • Each value of the periods ⁇ T1 and ⁇ T2 can be controlled to a constant value until the time T7 when the supply of the second gas ends, but can also be controlled to change.
  • ⁇ T1 may be 0.1 to 10 [s]
  • ⁇ T2 may be 0.1 to 30 [s]
  • the ratio of ⁇ T1 and ⁇ T2 ( ⁇ T1 / ⁇ T2) may be 1 to 3.
  • the value of the period ⁇ T1 and the value of the period ⁇ T2 can vary depending on parameters (high-frequency power, bias power, gas flow rate / pressure, temperature) that affect film deposition, but these parameters should be optimally controlled.
  • the film 63 can be deposited only on the bottom 62a of the groove 62 while sufficiently suppressing the film deposition on the side wall 62b of the groove 62.
  • the number of repetitions of ON / OFF of the supply of the second gas is determined according to the thickness of the film 63 formed in the groove 62. The more the number of repetitions of the ON / OFF of the supply of the second gas, the greater the number of repetitions of the groove 62.
  • the thickness of the film 63 formed inside increases.
  • the supply timing of the third gas is the same as the supply timing of the second gas or after the supply timing of the second gas. When the supply timing of the third gas is later than the supply timing of the second gas, the delay time (the difference between the supply timing of the third gas and the supply timing of the second gas, for example, from the time T3 The time until the time T4 is at most equal to the period ⁇ T1.
  • the plasma of the second gas generated by the high-frequency power for generating plasma in step S4 includes deposition species.
  • the second gas is a gas containing no halogen.
  • the second gas is a silane-based gas, and in particular may be SiH 4 gas.
  • the plasma of the third gas generated by the plasma generating high frequency power in step S4 includes an etching species.
  • the third gas is a gas containing halogen.
  • the third gas is a gas containing fluorine, and in particular may be SiF 4 gas.
  • step S5 (fifth step)
  • supply of the first gas started in step S2 supply of high-frequency power for plasma generation started in step S3, and third gas started in step S4
  • the intermittent supply of the second gas started in step S4 is terminated while continuing the supply of the gas.
  • the intermittent supply of the second gas is terminated at time T7 (the supply of the second gas is maintained OFF).
  • the supply of the first gas, the supply of the high frequency power for plasma generation, and the supply of the third gas are continued.
  • the value of the period ⁇ T3 in which the supply of the first gas, the supply of the third gas, and the supply of the high frequency power for plasma generation continues from the value (t8) at the time T8 to the time T7.
  • the value of the period ⁇ T3 can be set to be the same as the time from the start of the second gas supply (time T3) to the start of the third gas supply (time T4). That is, when the value of time T3 is t3 and the value of time T4 is t4, the value can be set to be the same as the value (t4 ⁇ t3) obtained by subtracting the value t3 of time T3 from the value of time T4 (t4). . In this case, the maximum value of ⁇ T3 can be set to be the same as ⁇ T1.
  • step S6 (sixth step), the plasma started in step S3 while continuing the supply of the first gas started in step S2 and the supply of the third gas started in step S4.
  • the supply of high-frequency power for generation is terminated.
  • the supply of the high frequency power for plasma generation is terminated (the supply of the high frequency power for plasma generation is maintained OFF).
  • the supply of the second gas has already been completed, but the supply of the first gas and the supply of the third gas are continued.
  • step S6 the application of the ion attractive bias power started in step S3 is completed together with the end of the supply of the plasma generating high frequency power.
  • step S6 in step S7, as shown in graphs G1 and G3 in FIG. 4, at time T9 after time T8, the supply of the first gas and the supply of the third gas is ended (time T9). Thereafter, the supply of the first gas and the supply of the third gas are maintained OFF).
  • the film 63 can be satisfactorily formed in the groove 62 without voids by the above-described method MT. Since nitrogen gas (first gas) is used to form the film 63, the film 63 is a nitride film containing nitrogen. Although a film can be formed also in the portion between the grooves 62 on the main surface 61 by the method MT, it does not affect the respective steps of the present invention or the insulating film embedded in the grooves 62. A film formed in a portion between the grooves 62 on the main surface 61 is removed by a CMP method (CMP: Chemical Mechanical Polishing) in a later step. FIG. 3B shows a state of the groove 62 after the film formed on the main surface 61 is removed by the CMP method or the like.
  • CMP Chemical Mechanical Polishing
  • the film 63 is formed in the groove 62 of the wafer W by using the plasma of the third gas containing halogen together with the plasma of nitrogen gas, the film 63 is formed on the bottom 62a of the groove 62 while the film 63 is formed.
  • the side wall 62b of the groove 62 can be scraped by the halogen contained in the third gas, the inventors have intensively studied that the etching of the side wall 62b of the groove 62 by the halogen contained in the third gas does not contain the halogen.
  • the deposition of a film on the side wall 62b of the groove 62 by the second gas can be suppressed by applying the plasma of the second gas, and that the halogen contained in the third gas can also suppress the film deposition.
  • the side wall of the groove 62 can be adjusted by adjusting the gas type used for the plasma and the supply timing of the gas type without complicating the process.
  • the film 63 can be deposited on the bottom 62a of the groove 62 while sufficiently suppressing the film deposition on the 62b, the film 63 can be satisfactorily formed without voids inside the groove 62. Further, by intermittently supplying the second gas, the deposition of the film on the side wall 62b of the groove 62 by the second gas is suppressed, and the side wall 62b of the groove 62 is removed from the etching by the halogen contained in the third gas. A protective film necessary and sufficient for protection can be formed on the side wall 62b of the groove 62, so that no film is deposited on the side wall 62b of the groove 62 and the side wall 62b of the groove 62 is not etched. The film 63 can be satisfactorily deposited without voids at the bottom 62a.
  • the plasma of the second gas contains the deposition species
  • a protective film against the halogen contained in the third gas can be generated on the side wall 62b of the groove 62.
  • the plasma of the third gas includes the etching species, the film generated on the side wall 62b of the groove 62 can be removed.
  • the second gas is a silane-based gas, in particular, a SiH 4 gas
  • the plasma of the second gas may include a deposition species.
  • the third gas is a gas containing fluorine, and in particular, SiF 4 gas
  • the plasma of the third gas may contain an etching species.
  • the process S6 since the supply of the second gas and the supply of the high frequency power for plasma generation are completed in the state where the supply of the first gas and the supply of the third gas are continued by the steps S5 and S6, the process S6 However, even if the film is still deposited on the side wall 62b of the groove 62, the film is formed by the halogen contained in the continuously supplied third gas. Can be removed. In addition, since the third gas is used in a state other than plasma after step S6, the effect of etching with the halogen of the third gas is suppressed, and therefore the etching of the film with the third gas is moderate. Can be done.
  • ions in the plasma are good from the main surface 61 of the wafer W to the bottom 62a of the groove 62 along the groove 62. Can reach. Accordingly, the unevenness that can occur on the surface of the film 63 (nitride film) formed on the bottom 62a of the groove 62 can be sufficiently reduced, and the surface of the film 63 formed on the bottom 62a of the groove 62 is relatively Can be uniform and flat.
  • the halogen separated in the plasma contained in the third gas becomes a radical etching species and isotropically etches the film.
  • deposition species that contribute to film formation can be generated together with radical etching species.
  • the deposition species generated from the third gas include a radical deposition species and an ionic deposition species. Radical deposition species contribute isotropically to film formation.
  • the ionic deposition species is also affected by bias, and can contribute to film formation at the bottom 62a more anisotropically. Normally, a large amount of radical etching species can be generated.
  • the deposition species have many ionic deposition species and few radical deposition species, a film is formed at the bottom 62a of the groove 62.
  • the side wall 62b may be etched more excessively, and the side wall 62b may be excessively etched.
  • the second gas since the plasma of the second gas does not contain halogen, etching species are not generated, and radical deposition species and ionic deposition species are generated. . Radical deposition species contribute isotropically to film formation. The ionic deposition species also has an influence of bias and contributes to film formation anisotropically, so that the film is more easily deposited on the bottom 62a.
  • the amount of the second gas not containing halogen independently of the third gas, the film formation on the side wall 62b can be promoted simultaneously with the film formation on the bottom 62a.
  • Example 1 Step S4 can be performed, for example, under the following conditions.
  • -Pressure value in the processing chamber 4 [Pa]: 0.1 to 10 [Pa] The value of the frequency of the high frequency power supply 15 [MHz] and the value of the high frequency power [watts]: 13.56 [MHz], 100 to 5000 [watts] -Frequency value [MHz] of the high frequency power supply 29 and bias power value [Watt]: 0.1 to 6 [MHz], 100 to 1000 [Watt]
  • Processing gas N 2 gas (first gas), SiH 4 gas (second gas), SiF 4 gas (third gas)
  • SYMBOLS 1 Processing container, 10 ... Plasma processing apparatus, 11 ... Shower housing

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Abstract

プロセスの複雑化を抑制しつつトレンチに対する絶縁膜の埋め込み時に生じ得るボイドを低減可能な技術を提供する一実施形態において、ウエハＷを処理する方法ＭＴが提供される。ウエハＷはウエハＷの主面６１に溝６２が形成される。方法ＭＴは、プラズマ処理装置１０の処理室４内にウエハＷを収容する工程Ｓ１と、処理室４内への第１のガスの供給を開始する工程Ｓ２と、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を開始する工程Ｓ３と、処理室４内への第２のガスの断続的な供給を開始すると共に処理室４内への第３のガスの供給を開始する工程Ｓ４とを備え、第１のガスは窒素含有ガスであり、第２のガスはハロゲンを含まないガスであり、第３のガスはハロゲンを含むガスである。

Description

被処理体を処理する方法
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものである。
半導体の微細化に伴って、配線パターンは高密度となり、パターンのトレンチ（溝）の幅もより狭小なものとなっている。このようなトレンチ内に絶縁膜を充填するための技術については、従来より開発が進められている（例えば特許文献１に開示されている技術等）。
特許文献１に開示されている技術は、微少幅で且つアスペクト比が高い溝にも、ボイド（隙間）が残存することなく且つシリコン基板にダメージが残らないように、ＳＴＩ分離法を採用する半導体装置を製造することを目的とした技術である。この技術では、シリコン基板上に形成された溝内に、炭素を含有したＳｉリッチなシリコン酸化膜（ＳｉＯＸＣＹ膜、Ｘ＜２）をバイアス系高密度プラズマＣＶＤ法（CVD：Chemical　Vapor　Deposition）によって溝の深さよりも厚く堆積し、酸化性の雰囲気で熱処理をしてＳｉリッチなシリコン酸化膜を内部のボイドを消滅させつつＳｉＯ２膜に変化させた後に、ＣＭＰ法（CMP：Chemical　Mechanical　Polishing）で平坦化する。
特開２０００－３０６９９２号公報
特許文献１に係る技術は、ボイドを含んだ状態で溝に絶縁膜を形成した後に熱処理を施すことによって、ボイドを削減する。しかしながら、熱処理のみでは既に形成されたボイドを絶縁膜から十分に除去することは困難である。また、長時間の熱処理によってウエハが熱の影響を受ける場合があり、さらに、このような熱処理に伴って製造プロセスが複雑なものとなり得る。したがって、プロセスの複雑化を抑制しつつトレンチに対する絶縁膜の埋め込み時に生じ得るボイドを低減可能な技術の実現が望まれている。
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、該被処理体の主面に溝が形成されている。該方法は、（ａ）プラズマ処理装置の処理室内に被処理体を収容する第１工程と、（ｂ）第１工程の後に、処理室内への第１のガスの供給を開始する第２工程と、（ｃ）第２工程の後に、処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を開始する第３工程と、（ｄ）第３工程の後に、処理室内への第２のガスの断続的な供給を開始すると共に、処理室内への第３のガスの供給を開始する第４工程と、を備える。第１のガスは、窒素含有ガスであり、第２のガスは、ハロゲンを含まないガスであり、第３のガスは、ハロゲンを含むガスである。
一実施形態では、プラズマ生成用高周波電力によって生成される第２のガスのプラズマは、デポジション種（deposition　species）を含む。
一実施形態では、プラズマ生成用高周波電力によって生成される第３のガスのプラズマは、エッチング種（etching　species）を含む。このように、第３のガスのプラズマがエッチング種を含むので、溝の側壁上で生成される膜は、除去され得る。
一実施形態では、第２のガスは、シラン系ガスであり、第２のガスは、ＳｉＨ４ガスであり得る。
一実施形態では、第３のガスは、フッ素を含むガスであり、第３のガスは、ＳｉＦ４ガスであり得る。
一実施形態では、第４工程の後に、第２工程で開始した第１のガスの供給と、第３工程で開始したプラズマ生成用高周波電力の供給と、第４工程で開始した第３のガスの供給とを継続しつつ、第４工程で開始した第２のガスの供給を終了する第５工程と、第５工程の後に、第２工程で開始した第１のガスの供給と、第４工程で開始した第３のガスの供給とを継続しつつ、第３工程で開始したプラズマ生成用高周波電力の供給を終了する第６工程と、をさらに備える。
一実施形態では、第３工程は、プラズマ生成用高周波電力の供給の開始と共に、被処理体を支持する載置台へのイオン引き込み用バイアス電力の印加をさらに開始する。そして、被処理体の溝は、該被処理体の主面から該主面に対し略垂直方向に向けて延びている。
上記した一態様によれば、プロセスの複雑化を抑制しつつトレンチに対する絶縁膜の埋め込み時に生じ得るボイドを低減可能な技術が提供される。
図１は、一実施形態に係る方法を示す流図である。 図２は、図１に示す方法を実施するプラズマ処理装置の一例を断面的に示す図である。 図３は、（ａ）部および（ｂ）部を含み、図３の（ａ）部は、図１に示す方法の各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図であり、図３の（ｂ）部は、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。 図４は、図１に示す方法の各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。
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また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、一実施形態の方法を示す流れ図である。図１に示す一実施形態の方法ＭＴは、被処理体（以下、「ウエハ」ということがある）を処理する方法である。また、一実施形態の方法ＭＴでは、一連の工程を単一のプラズマ処理装置を用いて実行することが可能である。
図２は、プラズマ処理装置の一例を示す図である。図２には、被処理体を処理する方法の種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置１０の断面構造が概略的に示されている。図２に示すように、プラズマ処理装置１０は、誘導結合プラズマエッチング装置である。
プラズマ処理装置１０は、処理容器１を備える。処理容器１は、気密に設けられている。処理容器１は、導電性材料を含み、例えば、処理容器１の内壁面は、陽極酸化処理されたアルミニウム等の材料を含み得る。処理容器１は、分解可能に組み立てられており、接地線１ａによって接地されている。処理容器１は、誘電体壁２によって、上下にアンテナ室３と処理室４とに区画されている。誘電体壁２は、処理室４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックス、石英等で構成されている。
誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する。誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）によって、処理容器１の天井に吊されている。
シャワー筐体１１は、金属等の導電性材料を含み得る。シャワー筐体１１の内面は、汚染物が発生しないように、例えば陽極酸化処理されたアルミニウム等を含み得る。シャワー筐体１１には、誘電体壁２に沿って延びるガス流路１２が形成されており、ガス流路１２には、サセプタ２２に向かって延びる複数のガス供給孔１２ａが連通している。誘電体壁２の上面中央には、ガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、誘電体壁２から処理容器１の外側に延びており、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給される処理ガスは、ガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、シャワー筐体１１の下面（処理室４に向いている面）のガス供給孔１２ａから処理室４内へ吐出される。
処理容器１におけるアンテナ室３の側壁３ａと処理室４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。
アンテナ室３内には誘電体壁２の上に誘電体壁２に面するように高周波アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、絶縁部材からなるスペーサ１３ａによって、誘電体壁２から例えば５０［ｍｍ］以下の範囲で離間している。アンテナ室３の中央部付近には、誘電体壁２の上面に垂直な方向に（鉛直方向に）延びる４つの給電部材１６が設けられており、４つの給電部材１６には整合器１４を介して高周波電源１５が接続されている。給電部材１６は、ガス供給管２０ａの周囲に配置されている。
プラズマ処理中において、高周波電源１５からは、誘導電界形成用の例えば１３．５６［ＭＨｚ］程度の周波数のプラズマ生成用高周波電力が高周波アンテナ１３を介して処理室４内に供給される。このように高周波電源１５からプラズマ生成用高周波電力が処理室４内に供給されることによって、処理室４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によって、シャワー筐体１１から処理室４内に供給される処理ガスのプラズマが生成される。なお、シャワー筐体１１は、十字状に設けられており、高周波アンテナ１３からの高周波の電力の処理室４内への供給は、シャワー筐体１１が金属であっても妨げられない。
処理室４内の下方（誘電体壁２の反対側）には、誘電体壁２を挟んで高周波アンテナ１３と対向するように、サセプタ２２（載置台）が設けられている。サセプタ２２には、被処理体であるウエハＷが載置される。サセプタ２２は、導電性材料を含み得る。サセプタ２２の表面は、例えば、陽極酸化処理、または、アルミナ溶射されたアルミニウム、を含み得る。サセプタ２２に載置されたウエハＷは、静電チャック（図示せず）によってサセプタ２２に吸着保持される。
サセプタ２２は、絶縁体枠２４内に収納され、支柱２５に支持される。支柱２５は、中空の構造を備える。サセプタ２２を収納する絶縁体枠２４と処理容器１の底部（処理容器１のうち支柱２５が設けられている側）との間には、支柱２５を気密に包囲するベローズ２６が配設されている。処理室４の側壁４ａには、ウエハＷを搬入出するための搬入出口２７ａと、搬入出口２７ａを開閉するゲートバルブ２７とが設けられている。
サセプタ２２は、支柱２５内に設けられた給電棒２５ａによって、整合器２８を介して高周波電源２９に接続されている。高周波電源２９は、プラズマ処理中に、バイアス用高周波電力、例えば４００［ｋＨｚ］～６［ＭＨｚ］程度の周波数のバイアス用高周波電力をサセプタ２２に印加する。このバイアス用高周波電力によって、処理室４内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的にウエハＷに引き込まれ得る。
サセプタ２２内には、ウエハＷの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている（いずれも図示せず）。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも支柱２５の内部を通して処理容器１外に導出される。
処理室４の底部（処理室４のうち支柱２５が設けられている側）には、排気管３１を介して真空ポンプ等を含む排気装置３０が接続される。排気装置３０によって、処理室４が排気され、プラズマ処理中において、処理室４内が所定の真空雰囲気（例えば１．３３［Ｐａ］程度の気圧）に設定され、維持される。
高周波アンテナ１３は、四つの給電部（例えば、給電部４１、給電部４３等）を有する。四つの給電部は、給電部材１６に接続される。四つの給電部は、高周波アンテナ１３の中心の周囲において、例えば９０度程度ずつ離間して配置される。四つの給電部のそれぞれからは２本のアンテナ線が外側に延びており、それぞれのアンテナ線は、コンデンサ１８を介して接地される。
プラズマ処理装置１０は、制御部Ｃｎｔを備える。制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。
制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号によって、処理ガス供給系２０から供給されるガスの選択および流量と、排気装置３０の排気と、高周波電源１５および高周波電源２９からの電力供給と、サセプタ２２の温度と、を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される被処理体を処理する方法（方法ＭＴ）の各工程（図１に示す工程Ｓ１～Ｓ７）は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって、実行され得る。
再び図１を参照し、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下では、方法ＭＴの実施にプラズマ処理装置１０が用いられる例について説明を行う。また、以下の説明においては、図３の（ａ）部、図３の（ｂ）部、および図４を参照する。図３の（ａ）部は、図１に示す方法ＭＴの各工程の実行前の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図３の（ｂ）部は、図１に示す方法の各工程の実行後の被処理体の状態を模式的に示す断面図である。図４は、図１に示す方法ＭＴの各工程で実施される種々の処理の実行タイミングを示す図である。
図１に示す方法ＭＴは、方法ＭＴの主要な工程として、工程Ｓ１～Ｓ７を備える。工程Ｓ１（第１工程）は、プラズマ処理装置１０の処理容器１の処理室４内にウエハＷを収容する。工程Ｓ１において処理室４内に収容されるウエハＷは、図３の（ａ）部に示すように、主面６１を備える。ウエハＷは、一または複数の溝６２を備える。溝６２は、主面６１に形成されている。溝６２は、底部６２ａと側壁６２ｂとを備える。溝６２は、ウエハＷの主面６１から主面６１に対し略垂直方向に向けて延びている。ウエハＷにおいて、溝６２を画定している構成（底部６２ａおよび側壁６２ｂ）の材料は、例えば、シリコン等である。
工程Ｓ１に引き続き、工程Ｓ２（第２工程）は、処理室４内への第１のガスの供給を開始する。処理室４内に第１のガスの供給が開始されることによって、処理室４内の圧力がプラズマの形成に好適な値に調節され得る。図４のグラフＧ１に示すように、工程Ｓ２において、時刻Ｔ１に、処理室４内への第１のガスの供給を開始する（第１のガスの供給をＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ１は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第１のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。処理室４内への第１のガスの供給は、時刻Ｔ８が経過した後の時刻Ｔ９まで継続される。時刻Ｔ８は、時刻Ｔ１の後の時刻である。第１のガスは、窒素含有ガスであり、例えば、窒素ガス（Ｎ２ガス）、アンモニア（ＮＨ３）、酸化窒素（ＮＯ、ＮＯ２）であり得る。時刻Ｔ９は、第１のガスおよび第３のガスの供給を終了（ＯＦＦ）するタイミングであり得る。
工程Ｓ２に引き続き、工程Ｓ３（第３工程）および工程Ｓ４（第４工程）では、プラズマＣＶＤ（CVD：Chemical　Vapor　Deposition）を用いて、プラズマに用いるガス種とこのガス種の供給タイミングとを調整することによって、溝６２の側壁６２ｂに膜が堆積しないように溝６２の底部６２ａに膜６３を選択的に形成する。
工程Ｓ３では、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を開始する。図４のグラフＧ２に示すように、工程Ｓ３において、時刻Ｔ２に、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を開始する（プラズマ生成用高周波電力の供給をＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ２は、方法ＭＴにおいて、処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。処理室４内へのプラズマ生成用高周波電力の供給は、時刻Ｔ８に至るまで、継続される。処理室４内に供給されるプラズマ生成用高周波電力は、供給中において、一定であることができ、または、変化することができる。時刻Ｔ２は、時刻Ｔ１の後であって時刻Ｔ８の前の時刻である。
工程Ｓ３から後述の工程Ｓ６（プラズマ生成用高周波電力の供給を終了する工程）までにおいて、プラズマ生成用高周波電力の供給の開始と共に、ウエハＷを支持するサセプタ２２（載置台）へのイオン引き込み用バイアス電力の印加を開始する。これにより、工程Ｓ３から工程Ｓ６までにおいて、第１のガスのプラズマに含まれるイオン、第２のガスのプラズマに含まれるイオン、および、第３のガスのプラズマに含まれるイオンは、溝６２の底部６２ａに向けて異方的に照射される。イオン引き込み用バイアス電力は、高周波電源２９から供給されるバイアス用高周波電力であり得るが、これに限らず、図示しない直流電源から供給され得るパルス直流電力等の直流電力でもあり得る。ここで溝６２はウエハＷの主面６１から主面６１に対し略垂直方向に向けて延びているが、ウエハＷはサセプタ２２（載置台）に略水平に置かれるので、サセプタ２２に印加されたバイアス電力によって引き込まれるイオンはウエハＷに対し略垂直に照射するのでイオンは溝６２の底部に向けて異方的に照射される。
工程Ｓ３に引き続き、工程Ｓ４では、処理室４内への第２のガスの断続的な供給を開始すると共に、処理室４内への第３のガスの供給を開始する。図４のグラフＧ３，Ｇ４に示すように、工程Ｓ４において、時刻Ｔ３に、処理室４内への第２のガスの断続的な供給を開始し（第２のガスの供給をＯＦＦからＯＮにし、さらに、ＯＮとＯＦＦとを交互に繰り返す）、時刻Ｔ４に、処理室４内への第３のガスの供給を開始する（第３のガスの供給をＯＦＦからＯＮにする）。グラフＧ３は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第３のガスの供給の開始タイミングおよび終了タイミングを示す。グラフＧ４は、方法ＭＴにおいて、処理室４内への第２のガスの断続的な供給のタイミングおよび終了タイミングを示す。処理室４内への第２のガスの断続的な供給は、時刻Ｔ７まで継続される。処理室４内への第３のガスの供給は、時刻Ｔ８が経過した後の時刻Ｔ９に至るまで継続される。時刻Ｔ３，Ｔ４は、時刻Ｔ２の後であって、時刻Ｔ７の前の時刻である。時刻Ｔ３は、時刻Ｔ４より前の時刻、または、時刻Ｔ４と同時刻、である（Ｔ３≦Ｔ４）。時刻Ｔ７は、時刻Ｔ８の前の時刻である。
図４のグラフＧ４に示すように、第２のガスは断続的に処理室４内に供給される。例えば、第２のガスの供給は、周期的にＯＮとＯＦＦとが交互に繰り返され得る。第２のガスの供給についてＯＮの期間ΔＴ１は、例えば、ΔＴ１＝Ｔ５－Ｔ３であり、第２のガスの供給についてＯＦＦの期間ΔＴ２は、例えば、ΔＴ２＝Ｔ６－Ｔ５である。時刻Ｔ５，Ｔ６は、時刻Ｔ４の後であって時刻Ｔ７の前の時刻である。時刻Ｔ５は、時刻Ｔ６の前の時刻である。期間ΔＴ１，ΔＴ２のそれぞれの値は、第２のガスの供給が終了する時刻Ｔ７に至るまで、一定値に制御され得るが、変化するようにも制御され得る。期間ΔＴ１，ΔＴ２のそれぞれの値と、期間ΔＴ１，ΔＴ２のそれぞれの値の変化の度合いと、期間ΔＴ１の値および期間ΔＴ２の値の比と、期間ΔＴ１の値および期間ΔＴ２の値の比の変化の度合いとは、溝６２の側壁６２ｂにおける膜の堆積が十分に抑制されつつ溝６２の底部６２ａに膜６３が堆積されるように、制御される。
例えばΔＴ１は０．１～１０[ｓ]、ΔＴ２は０．１～３０[ｓ]であり、ΔＴ１とΔＴ２の比（ΔＴ１／ΔＴ２）は１～３であり得る。上記した期間ΔＴ１の値および期間ΔＴ２の値は、膜の堆積に影響するパラメータ（高周波電力、バイアス電力、ガス流量・圧力、温度）によっても変化し得るが、これらのパラメータを最適に制御することによって、溝６２の側壁６２ｂにおける膜の堆積を十分に抑制しつつ溝６２の底部６２ａにのみに膜６３を堆積させることが可能となる。
第２のガスの供給のＯＮ，ＯＦＦの繰り返し回数は、溝６２内に形成する膜６３の厚みに応じて決定され、第２のガスの供給のＯＮ，ＯＦＦの繰り返し回数が多いほど、溝６２内に形成される膜６３の厚みが増す。第３のガスの供給タイミングは、第２のガスの供給タイミングと同時であるか、または、第２のガスの供給タイミングより後である。第３のガスの供給タイミングが第２のガスの供給タイミングより後である場合に、遅れ時間（第３のガスの供給タイミングと第２のガスの供給タイミングとの差であり、例えば時刻Ｔ３から時刻Ｔ４に至るまでの時間）は、最大で、期間ΔＴ１と同じとなる。
工程Ｓ４においてプラズマ生成用高周波電力によって生成される第２のガスのプラズマは、デポジション種（deposition　species）を含む。第２のガスは、ハロゲンを含まないガスである。第２のガスは、シラン系ガスであり、特にＳｉＨ４ガスであり得る。工程Ｓ４においてプラズマ生成用高周波電力によって生成される第３のガスのプラズマは、エッチング種（etching　species）を含む。第３のガスは、ハロゲンを含むガスである。第３のガスは、フッ素を含むガスであり、特にＳｉＦ４ガスであり得る。
工程Ｓ４に引き続き、工程Ｓ５（第５工程）では、工程Ｓ２で開始した第１のガスの供給と、工程Ｓ３で開始したプラズマ生成用高周波電力の供給と、工程Ｓ４で開始した第３のガスの供給とを継続しつつ、工程Ｓ４で開始した第２のガスの断続的な供給を終了する。図４のグラフＧ４に示すように、工程Ｓ５において、時刻Ｔ７に、第２のガスの断続的な供給を終了する（第２のガスの供給をＯＦＦに維持する）。時刻Ｔ７の時点では、第１のガスの供給と、プラズマ生成用高周波電力の供給と、第３のガスの供給とは継続している。時刻Ｔ７の後において、第１のガスの供給と第３のガスの供給およびプラズマ生成用高周波電力の供給とが継続している期間ΔＴ３の値は、時刻Ｔ８の値（ｔ８）から時刻Ｔ７の値（ｔ７）を差し引いた値（ｔ８－ｔ７）である。期間ΔＴ３の値は、第２のガスの最初の供給開始時（時刻Ｔ３）から第３のガスの供給開始時（時刻Ｔ４）に至るまでの時間と同じとなるように設定し得る。即ち、時刻Ｔ３の値をｔ３、および、時刻Ｔ４の値をｔ４とすると時刻Ｔ４の値（ｔ４）から時刻Ｔ３の値ｔ３を引いた値（ｔ４－ｔ３）と同じとなるように設定し得る。この場合ΔＴ３の最大値はΔＴ１と同じとなるように設定し得る。
工程Ｓ５に引き続き、工程Ｓ６（第６工程）では、工程Ｓ２で開始した第１のガスの供給と、工程Ｓ４で開始した第３のガスの供給とを継続しつつ、工程Ｓ３で開始したプラズマ生成用高周波電力の供給を終了する。図４のグラフＧ２に示すように、工程Ｓ６において、時刻Ｔ８に、プラズマ生成用高周波電力の供給を終了する（プラズマ生成用高周波電力の供給をＯＦＦに維持する）。時刻Ｔ８の時点では、第２のガスの供給は既に終了しているが、第１のガスの供給と第３のガスの供給とは継続している。また、工程Ｓ６では、プラズマ生成用高周波電力の供給の終了と共に、工程Ｓ３で開始したイオン引き込み用バイアス電力の印加を終了する。
工程Ｓ６に引き続き、工程Ｓ７では、図４のグラフＧ１，Ｇ３に示すように、時刻Ｔ８の後の時刻Ｔ９において、第１のガスの供給と第３のガスの供給とを終了する（時刻Ｔ９以降、第１のガスの供給と第３のガスの供給とがＯＦＦに維持される）。
図３の（ｂ）部に示すように、上記した方法ＭＴによって、溝６２内には、膜６３がボイド無く良好に形成され得る。膜６３の形成に窒素ガス（第１のガス）が用いられるので、膜６３は、窒素を含有する窒化膜である。なお、方法ＭＴによって主面６１上の溝６２の間の部分にも膜が形成され得るが、本発明の各工程や溝６２内に埋め込まれた絶縁膜に影響を与えるものでは無い。この主面６１上の溝６２の間の部分に形成される膜は後の工程でＣＭＰ法（CMP：Chemical　Mechanical　Polishing）によって除去される。図３の（ｂ）部には、主面６１上に形成された膜がＣＭＰ法などによって除去された後の溝６２の状態が示されている。
以上説明した一実施形態に係る方法ＭＴによれば、少なくとも以下の効果が一例として奏され得る。まず、窒素ガスのプラズマと共に、ハロゲンを含む第３のガスのプラズマを用いてウエハＷの溝６２に膜６３を形成する場合には、溝６２の底部６２ａに膜６３が形成される一方で第３のガスに含まれるハロゲンによって溝６２の側壁６２ｂが削られ得るが、発明者は、鋭意研究の結果、第３のガスに含まれるハロゲンによる溝６２の側壁６２ｂに対するエッチングが、ハロゲンを含まない第２のガスのプラズマを加えることによって抑制され、さらに、第２のガスによる溝６２の側壁６２ｂにおける膜の堆積も第３のガスに含まれるハロゲンによって抑制され得る、ことを見い出した。溝６２の側壁６２ｂに膜が堆積する場合には、溝６２の側壁６２ｂに堆積する膜と溝６２の底部６２ａに堆積する膜とが膜成長に伴って結合等することによって溝６２内に形成される膜がボイドを含み得ることとなるが、本方法を用いれば、プロセスを複雑化することなく、プラズマに用いるガス種とこのガス種の供給タイミングとを調整することによって、溝６２の側壁６２ｂにおける膜の堆積を十分に抑制しつつ、溝６２の底部６２ａに膜６３を堆積し得るので、溝６２の内部において膜６３をボイド無く良好に形成し得る。また、第２のガスを断続的に供給することによって、第２のガスによる溝６２の側壁６２ｂに対する膜の堆積を抑制しつつ第３のガスに含まれるハロゲンによるエッチングから溝６２の側壁６２ｂを保護するに必要且つ十分な保護膜を溝６２の側壁６２ｂ上に生成し得るので、溝６２の側壁６２ｂに膜が堆積することなく且つ溝６２の側壁６２ｂがエッチングされることなく、溝６２の底部６２ａにおいて膜６３がボイド無く良好に堆積し得る。
更に、第２のガスのプラズマがデポジション種を含むので、溝６２の側壁６２ｂ上には、第３のガスに含まれるハロゲンに対する保護膜が生成され得る。第３のガスのプラズマがエッチング種を含むので、溝６２の側壁６２ｂ上で生成される膜は、除去され得る。第２のガスは、シラン系ガスであり、特に、ＳｉＨ４ガスであるので、第２のガスのプラズマは、デポジション種を含み得る。第３のガスは、フッ素を含むガスであり、特に、ＳｉＦ４ガスであるので、第３のガスのプラズマは、エッチング種を含み得る。
更に、工程Ｓ５および工程Ｓ６によって、第１のガスの供給と第３のガスの供給とを継続した状態で第２のガスの供給とプラズマ生成用高周波電力の供給とを終了するので、工程Ｓ６の後に膜の生成は終了するが溝６２の側壁６２ｂには膜が堆積されたままの状態にある場合であっても、継続して供給される第３のガスに含まれるハロゲンによって当該膜が除去され得る。また、工程Ｓ６の後において第３のガスはプラズマではない状態で用いられるので、第３のガスのハロゲンによるエッチングの効果は抑制されており、よって、第３のガスによる当該膜に対するエッチングは緩やかに行われ得る。
更に、ウエハＷを支持するサセプタ２２（載置台）にはイオン引き込み用バイアス電力が印可されるので、プラズマ中のイオンがウエハＷの主面６１から溝６２に沿って溝６２の底部６２ａに良好に到達し得る。従って、溝６２の底部６２ａに形成される膜６３（窒化膜）の表面に生じ得る凹凸は十分に低減され得ることとなり、よって、溝６２の底部６２ａに形成される膜６３の表面は比較的に一様で平坦なものとなり得る。
なお、第３のガスに含まれるプラズマ中で分離したハロゲンは、ラジカル性のエッチング種となって膜を等方的にエッチングする。第３のガスからは、ラジカル性のエッチング種と共に、成膜に寄与するデポジション種も生成され得る。第３のガスから生成されるデポジション種は、ラジカル性のデポジション種とイオン性のデポジション種とを含む。ラジカル性のデポジション種は、等方的に成膜に寄与する。イオン性のデポジション種は、バイアスの影響もあり、異方的に、より底部６２ａにおいて成膜に寄与し得る。通常、ラジカル性のエッチング種が多量に発生し得るが、これに対し、デポジション種は、イオン性のデポジション種が多くラジカル性のデポジション種が少ないので、溝６２の底部６２ａでは成膜が生じ得るが、側壁６２ｂではエッチングがより促進されて、側壁６２ｂが過剰にエッチングされ得る。一方、第２のガスの場合、第２のガスのプラズマにはハロゲンが含まれないので、エッチング種は生成されずに、ラジカル性のデポジション種とイオン性のデポジション種とが生成される。ラジカル性のデポジション種は、等方的に成膜に寄与する。イオン性のデポジション種は、バイアスの影響もあり、異方的に成膜に寄与するので、より底部６２ａに膜が堆積しやすい。しかし、第３のガスとは独立に、ハロゲンを有しない第２のガスの量を制御することによって、底部６２ａの成膜と同時に側壁６２ｂの成膜を促進することができるので、側壁６２ｂの過剰なエッチングを抑制しつつ溝６２の底部６２ａに成膜を行うことが可能となる。上記に基づいて、ハロゲンを含まない第２のガスの断続的な供給が行われるものである。側壁６２ｂの成膜が過剰となる場合には、第２のガスの量を調整することによって、当該成膜を抑制することが可能となる。この調整は、期間ΔＴ１および期間ΔＴ２の各値と、期間ΔＴ１の値および期間ΔＴ２の値の比とに基づいて行われ得る。
（実施例１）
工程Ｓ４は、例えば以下の条件で実施され得る。
・処理室４内の圧力の値［Ｐａ］：０．１～１０［Ｐａ］
・高周波電源１５の周波数の値［ＭＨｚ］および高周波電力の値［ワット］：１３．５６［ＭＨｚ］、１００～５０００［ワット］
・高周波電源２９の周波数の値［ＭＨｚ］およびバイアス電力の値［ワット］：０．１～６［ＭＨｚ］、１００～１０００［ワット］
・処理ガス：Ｎ２ガス（第１のガス）、ＳｉＨ４ガス（第２のガス）、ＳｉＦ４ガス（第３のガス）
・処理ガスの流量［ｓｃｃｍ］：（Ｎ２ガス）１～５００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＨ４ガス）１～３００［ｓｃｃｍ］、（ＳｉＦ４ガス）１～１００［ｓｃｃｍ］
・第２のガスの供給のＯＮの時間およびＯＦＦの時間［ｓ］：（ＯＮの時間）０．１～１０［ｓ］、（ＯＦＦの時間）０．１～３０［ｓ］
なお、第２のガスの供給のＯＮおよびＯＦＦの繰返し数や、全体の処理時間（方法ＭＴの実行時間であり時刻Ｔ１から時刻Ｔ９に至るまでの時間）は、膜６３の埋め込みのパターン（溝６２の形状）や埋め込む厚さ（溝６２の深さ）、等の種々の要因によって決定され得る。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
１…処理容器、１０…プラズマ処理装置、１１…シャワー筐体、１２…ガス流路、１２ａ…ガス供給孔、１３…高周波アンテナ、１３ａ…スペーサ、１４…整合器、１５…高周波電源、１６…給電部材、１８…コンデンサ、１ａ…接地線、２…誘電体壁、２０…処理ガス供給系、２０ａ…ガス供給管、２２…サセプタ、２４…絶縁体枠、２５…支柱、２５ａ…給電棒、２６…ベローズ、２７…ゲートバルブ、２７ａ…搬入出口、２８…整合器、２９…高周波電源、３…アンテナ室、３０…排気装置、３１…排気管、３ａ…側壁、４…処理室、４１…給電部、４３…給電部、４ａ…側壁、５…支持棚、６１…主面、６２…溝、６２ａ…底部、６２ｂ…側壁、６３…膜、Ｃｎｔ…制御部、ＭＴ…方法、Ｗ…ウエハ。

Claims (9)

  1. 　被処理体を処理する方法であって、該被処理体は、該被処理体の主面に溝が形成されており、該方法は、
    　　プラズマ処理装置の処理室内に前記被処理体を収容する第１工程と、
    　　前記第１工程の後に、前記処理室内への第１のガスの供給を開始する第２工程と、
    　　前記第２工程の後に、前記処理室内へのプラズマ生成用高周波電力の供給を開始する第３工程と、
    　　前記第３工程の後に、前記処理室内への第２のガスの断続的な供給を開始すると共に、該処理室内への第３のガスの供給を開始する第４工程と、
    　を備え、
    　前記第１のガスは、窒素含有ガスであり、
    　前記第２のガスは、ハロゲンを含まないガスであり、
    　前記第３のガスは、ハロゲンを含むガスである、
    　方法。
  2. 　前記プラズマ生成用高周波電力によって生成される前記第２のガスのプラズマは、デポジション種を含む、
    　請求項１に記載の方法。
  3. 　前記プラズマ生成用高周波電力によって生成される前記第３のガスのプラズマは、エッチング種を含む、
    　請求項１または請求項２に記載の方法。
  4. 　前記第２のガスは、シラン系ガスである、
    　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、ＳｉＨ４ガスである、
    　請求項４に記載の方法。
  6. 　前記第３のガスは、フッ素を含むガスである、
    　請求項１～５の何れか一項に記載の方法。
  7. 　前記第３のガスは、ＳｉＦ４ガスである、
    　請求項６に記載の方法。
  8. 　前記第４工程の後に、前記第２工程で開始した前記第１のガスの供給と、前記第３工程で開始した前記プラズマ生成用高周波電力の供給と、該第４工程で開始した前記第３のガスの供給とを継続しつつ、該第４工程で開始した前記第２のガスの供給を終了する第５工程と、
    　前記第５工程の後に、前記第２工程で開始した前記第１のガスの供給と、前記第４工程で開始した前記第３のガスの供給とを継続しつつ、前記第３工程で開始した前記プラズマ生成用高周波電力の供給を終了する第６工程と、
    　をさらに備える、
    　請求項１～７の何れか一項に記載の方法。
  9. 　前記第３工程は、前記プラズマ生成用高周波電力の供給の開始と共に、前記被処理体を支持する載置台へのイオン引き込み用バイアス電力の印加をさらに開始し、
    　前記被処理体の前記溝は、該被処理体の前記主面から該主面に対し略垂直方向に向けて延びている、
    　請求項１～８の何れか一項に記載の方法。
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