WO2019208397A1 - 処理装置及び埋め込み方法 - Google Patents

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WO2019208397A1
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稔 本多
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東京エレクトロン株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a processing apparatus and an embedding method.
  • Patent Document 1 proposes that a trench isolation structure formed in a substrate is filled with a SiO 2 film using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Further, for example, there is a step of embedding a SiN film in a space between wirings in order to perform interlayer insulation.
  • a plasma CVD Chemical Vapor Deposition
  • JP 2002-43411 A International Publication No. 2007/139140 Specification Special table 2006-510195 gazette
  • a processing apparatus and a method for embedding a SiN film in a recess formed on a substrate are proposed.
  • a microwave power application unit that applies microwave power to a processing container and a mounting table on which a substrate in the processing container is mounted are configured to generate a bias voltage.
  • a high-frequency power application unit configured to apply high-frequency power; a gas supply unit configured to supply a gas; and a control unit, the control unit configured to generate microwave power and bias voltage based on a predetermined film formation condition.
  • a high frequency power for generation is applied, a gas containing Si, H, and N is supplied to perform a film formation process using microwave plasma, and a gas containing H or H and Ar is added based on a predetermined etching condition.
  • a processing apparatus is provided that controls the filling of a SiN film in a recess formed on a substrate by repeatedly supplying an included gas and performing an etching process using microwave plasma.
  • the SiN film can be embedded in the recess formed on the substrate.
  • the figure which shows an example of the microwave plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment. 6 is a flowchart illustrating an example of an embedding (film formation) method according to an embodiment.
  • FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus 100 according to an embodiment.
  • the microwave plasma processing apparatus 100 includes a processing container 1 that accommodates a wafer W.
  • the microwave plasma processing apparatus 100 is an example of a plasma processing apparatus that performs predetermined plasma processing on the wafer W using surface wave plasma formed on the ceiling surface of the processing container 1 by microwaves. Examples of the predetermined plasma process include a film forming process and an etching process.
  • the microwave plasma processing apparatus 100 includes a processing container 1, a microwave plasma source 2, and a control device 3.
  • the processing container 1 is a substantially cylindrical container made of a metal material such as aluminum or stainless steel, which is airtight, and is grounded.
  • the processing container 1 has a main body 10 and forms a plasma processing space therein.
  • the main body 10 is a disk-shaped top plate that constitutes the ceiling wall of the processing container 1.
  • a support ring 129 is provided on the contact surface between the processing container 1 and the main body 10, and thereby the inside of the processing container 1 is hermetically sealed.
  • the main body 10 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel.
  • the microwave plasma source 2 includes a microwave output unit 30, a microwave transmission unit 40, and a microwave radiation mechanism 50.
  • the microwave output unit 30 outputs the microwaves distributed to a plurality of paths.
  • the microwave is introduced into the processing container 1 through the microwave transmission unit 40 and the microwave radiation mechanism 50.
  • the gas supplied into the processing container 1 is excited by the introduced microwave electric field, thereby forming surface wave plasma.
  • a mounting table 11 on which the wafer W is mounted is provided in the processing container 1.
  • the mounting table 11 is supported by a cylindrical support member 12 erected at the center of the bottom of the processing container 1 via an insulating member 12a.
  • Examples of the material constituting the mounting table 11 and the support member 12 include metals such as aluminum whose surfaces are anodized (anodized), and insulating members (ceramics and the like) having high-frequency electrodes therein.
  • the mounting table 11 may be provided with an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying a heat transfer gas to the back surface of the wafer W, and the like.
  • a high frequency bias power source 14 is connected to the mounting table 11 via a matching unit 13.
  • a high frequency power for generating a bias voltage (hereinafter referred to as “high frequency power”) is supplied from the high frequency bias power source 14 to the mounting table 11.
  • the high-frequency power for generating the bias voltage is also expressed as RF Bias Power or RF. Thereby, plasma ions are attracted to the wafer W side.
  • the high frequency bias power supply 14 is an example of a high frequency power application unit that applies high frequency power to the mounting table 11.
  • An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the processing vessel 1, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15.
  • an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15.
  • the inside of the processing container 1 is evacuated, whereby the inside of the processing container 1 is decompressed at a high speed to a predetermined degree of vacuum.
  • a loading / unloading port 17 for loading and unloading the wafer W and a gate valve 18 for opening and closing the loading / unloading port 17 are provided on the side wall of the processing container 1.
  • the microwave transmission unit 40 transmits the microwave output from the microwave output unit 30.
  • the microwave transmission unit 40 includes one central microwave introduction unit 43b and six peripheral microwave introduction units 43a.
  • the central microwave introduction part 43b is arranged at the center of the main body part 10, and the six peripheral microwave introduction parts 43a (only two are shown in FIG. 1) are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the main body part 10. Is done.
  • the peripheral microwave introduction part 43a and the central microwave introduction part 43b are also collectively referred to as a microwave introduction part 43.
  • the microwave introduction unit 43 has a function of introducing the microwave output from the amplifier unit 42 into the microwave radiation mechanism 50 and a function of matching impedance.
  • the number of the microwave introduction parts 43 is not limited to six, and may be one or three or more.
  • the number of the peripheral microwave introduction portions 43a and the dielectric windows 123 is not limited to six and may be two or more.
  • the number of peripheral microwave introducing portions 43a and dielectric windows 123 is preferably three or more, and may be, for example, three to six.
  • the number of the central microwave introduction part 43b and the dielectric window 133 is preferably one, but may not be provided.
  • the microwave radiation mechanism 50 includes dielectric top plates 121 and 131, slots 122 and 132, and dielectric windows 123 and 133.
  • the dielectric top plates 121 and 131 are formed of a disk-shaped dielectric material that transmits microwaves, and are disposed on the upper surface of the main body 10.
  • the dielectric top plates 121 and 131 are made of, for example, quartz, alumina (Al 2 O 3 ) or the like having a relative dielectric constant larger than that of vacuum.
  • dielectric windows 123 and 133 are in contact with the back surface of the opening of the main body 10 through slots 122 and 132 formed in the main body 10.
  • the dielectric windows 123 and 133 are made of, for example, quartz, alumina (Al 2 O 3 ), or the like.
  • the dielectric windows 123 and 133 are provided at positions recessed from the ceiling surface by the thickness of the opening formed in the main body 10 and function as dielectric windows for supplying microwaves to the plasma generation space U.
  • the peripheral microwave introducing portion 43a and the central microwave introducing portion 43b are arranged by coaxially arranging a cylindrical outer conductor 52 and a rod-shaped inner conductor 53 provided at the center thereof. A microwave power is fed between the outer conductor 52 and the inner conductor 53 to form a microwave transmission path 44 through which the microwave propagates toward the microwave radiation mechanism 50.
  • the peripheral microwave introducing portion 43a and the central microwave introducing portion 43b are provided with a slag 54 and an impedance adjusting member 140 located at the tip thereof.
  • the slag 54 is formed of a dielectric and has a function of matching the load impedance in the processing container 1 with the characteristic impedance of the microwave power source in the microwave output unit 30 by moving the slag 54.
  • the impedance adjusting member 140 is formed of a dielectric, and adjusts the impedance of the microwave transmission path 44 by its relative dielectric constant.
  • the microwave output unit 30, the microwave transmission unit 40, and the microwave radiation mechanism 50 are an example of a microwave power application unit that applies microwave power to the processing container 1.
  • the gas supplied from the gas supply source 22 is supplied from the gas diffusion chamber 62 through the gas supply hole 60 through the gas supply pipe 111 into the processing container 1 in a shower shape.
  • the gas include plasma generating gas such as Ar gas, gas that is desired to be decomposed with high energy such as N 2 gas, and processing gas such as silane gas.
  • the gas supply source 22, the gas supply pipe 111, and the gas supply hole 60 are an example of a gas supply unit that supplies gas.
  • the control device 3 includes a microprocessor 4, a ROM (Read Only Memory) 5, and a RAM (Random Access Memory) 6.
  • the ROM 5 and the RAM 6 store a process recipe that is a process sequence and control parameters of the microwave plasma processing apparatus 100.
  • the microprocessor 4 is an example of a control unit that controls each unit of the microwave plasma processing apparatus 100 based on a process sequence and a process recipe.
  • the control device 3 includes a touch panel 7 and a display 8 and is capable of displaying inputs and results when performing predetermined control according to a process sequence and a process recipe. Further, the control device 3 controls the filling process of the SiN film.
  • the wafer W is held on the transfer arm and is transferred into the processing container 1 from the opened gate valve 18 through the loading / unloading port 17. .
  • the gate valve 18 is closed after the wafer W is loaded.
  • the wafer W is transferred above the mounting table 11, the wafer W is transferred from the transfer arm to the pusher pin, and is placed on the mounting table 11 by the pusher pin being lowered.
  • the pressure inside the processing container 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 16.
  • the processing gas is introduced into the processing container 1 from the gas supply hole 60 in the form of a shower.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of an embedding method according to an embodiment. This flowchart is executed in the control device 3 of the microwave plasma processing apparatus 100, for example.
  • the control device 3 controls the execution of the film forming process based on the predetermined film forming conditions (step S10).
  • a gas containing Si, H, and N is supplied, high frequency power is applied to the mounting table 11, and microwave power is applied to the processing container 1 to perform a film forming process using microwave plasma.
  • microwave power is applied to the processing container 1 to perform a film forming process using microwave plasma.
  • control device 3 controls the execution of the etching process based on a predetermined etching condition (step S12).
  • a gas containing H or a gas containing H and Ar is supplied, high-frequency power is applied to the mounting table 11, and microwave power is applied to the processing chamber 1 to perform an etching process using microwave plasma. . Specific experiments for optimizing the etching conditions will be described later.
  • control device 3 determines whether the film forming process and the etching process have been repeated a predetermined number of times (step S14).
  • the control device 3 repeats steps S10 to S14 until the film forming process and the etching process are executed a predetermined number of times, and after executing the predetermined number of times, the present process is terminated.
  • the SiN film 20 is formed in the film forming process on the structure 21 in which the recesses are formed on the wafer W, and the SiN film 20 is etched in the etching process to open the recesses. To spread. In the etching step, it is preferable to cut the side portion and the opening without cutting the bottom portion of the SiN film 20.
  • the SiN film 20 can be embedded in the recess formed in the wafer W.
  • the electron temperature of plasma is higher than that of the microwave plasma processing apparatus 100, and ion energy is higher.
  • microwave plasma processing apparatus 100 a microwave surface wave propagates on the ceiling surface of the processing container 1, and the plasma is diffused into the processing container 1 by the microwave surface wave, and the diffusion plasma (hereinafter referred to as “microwave plasma”). Is also used for film formation and etching on the wafer W.
  • the characteristics of such microwave plasma include that the electron density of the generated plasma is high and the electron temperature of the plasma is low, that is, the ion energy is low, so that damage to the wafer W is small.
  • the microwave plasma having such characteristics is used to repeat the film formation process ⁇ the etching process, and the recesses are embedded in the recesses so as not to block the openings of the recesses formed in the structure 21.
  • the behavior of ions is controlled by applying high-frequency power to the mounting table 11.
  • the SiN film can be completely embedded even in the high aspect ratio recess having an aspect ratio of 7.5 or more.
  • the film forming conditions are optimized in order to embed the SiN film from the bottom of the recess.
  • the opening of the recess is formed while avoiding etching the bottom of the recess, damaging the bottom and the mask, and accumulating by-products generated during etching.
  • the etching conditions are optimized.
  • an example of an experimental result for optimizing the film formation condition will be described, and then an example of the experimental result for optimizing the etching condition will be described.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a pressure-dependent experiment result in the film forming process according to the embodiment.
  • the pressure in the processing container 1 is controlled to 10 Pa, 20 Pa, 40 Pa, and 80 Pa.
  • Other film forming conditions in this experiment are shown below.
  • the microwave power under the film forming conditions is not limited to 3 kW, and may be in the range of 3 kW to 5 kW.
  • the diameter ⁇ of the disk-shaped top plate of the main body 10 is 458 mm. Therefore, if the microwave power is in the range of 3 kW to 5 kW, the microwave power per unit area may be in the range of about 1.821 (W / cm 2 ) to about 3.035 (W / cm 2 ). .
  • the high frequency power under the film forming conditions is not limited to 5 W, and may be in the range of 5 W to 100 W.
  • the mounting table 11 functioning as an electrode has a diameter ⁇ of 300 mm. Therefore, if the high frequency power is in the range of 5 W to 100 W, the high frequency power per unit area may be in the range of about 0.007074 (W / cm 2 ) to about 0.1415 (W / cm 2 ).
  • the SiN film 20 formed on the upper surface of the structure 21 is indicated by Top, and the SiN film formed on the sidewall of the recess of the structure 21.
  • the film 20 is denoted by Side, and the SiN film 20 formed on the bottom of the recess is denoted by Bottom.
  • the cross section of the film formation pattern of the experimental results is shown in the second stage for each pressure in the first stage.
  • the pressure in the processing container 1 is 20 Pa, 40 Pa, and 80 Pa
  • the pressure in the processing container 1 may be controlled to 10 Pa or less.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the relationship between the RI and the film formation result according to the embodiment.
  • the RI value indicates the refractive index of light when the film is irradiated with light, and is used as one of means for evaluating the film quality.
  • the low RI in FIG. 5 indicates a value with an RI value of 2.5 or less
  • the high RI indicates a value with an RI value of 2.7 or more.
  • the higher the RI film the harder it is to form a film on the side of the concave portion of the structure 21 in the formation of the film (A and the bottom stage). It can be seen that the film can be deposited from the bottom of the recess.
  • the lower the RI film the more uniformly the film is formed on the side and bottom of the concave portion of the structure 21 (see B and the bottom row), and the opening of the concave portion becomes narrower.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a result depending on the high frequency power in the film forming process according to the embodiment.
  • the high frequency power is controlled to 0 W, 5 W, 10 W, and 25 W.
  • Other film forming conditions in this experiment are shown below.
  • the ion pulling force becomes stronger, and the film thickness at the bottom of the recess can be increased without narrowing the opening of the recess (see D and the bottom row).
  • the high frequency power is increased, ions are vertically incident on the recess when the high frequency power is applied to the mounting table 11. This makes it difficult for the film to adhere to the side wall, and the film at the bottom of the recess can be thickened.
  • the high-frequency power is too high, the structure pattern tends to be damaged.
  • the by-product is reattached to the opening of the recess, an overhang (pinching) occurs in the opening of the recess, and the opening becomes narrower (see E).
  • high-frequency power is not applied, a film is formed on the side of the recess, making it difficult to increase the thickness of the bottom of the recess. Therefore, it is preferable to control the high frequency power to 5 W or more from this experiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a film formation result when the gas flow rate ratio and the high frequency power (RF) are variably controlled according to an embodiment.
  • RF high frequency power
  • the column of FIG. 7 shows radio frequency power (RF). Film formation patterns when the gas flow rate ratio and the high-frequency power are changed are shown by pattern cross sections (a) to (n).
  • the RI value changes according to the change in the gas flow rate ratio between SiH 4 and N 2 when the film forming conditions other than the gas flow rate ratio including, for example, high frequency power do not change.
  • the RI value changes in the range of 2.0 to 3.0, and the higher the flow rate ratio of SiH 4 to N 2 , the higher the RI value and the wider the opening of the recess (see F). .
  • the lower the flow ratio of SiH 4 to N 2 the lower the RI value, and the opening of the recess becomes narrower or closes (see G).
  • the opening of the recess becomes wider as the high-frequency power is lower (see F), and the opening of the recess becomes narrower as the high-frequency power becomes higher (see H).
  • the opening of the recess is closed (see the film formation pattern (b)). Further, when the high frequency power is 200 W, the film formation pattern is broken and the opening of the recess is closed (see I).
  • the high frequency power in order to execute the film forming process without narrowing the opening of the recess in the film forming process, it is preferable to control the high frequency power to 5 W to 100 W. Thereby, adhesion of the film to the side wall of the recess is reduced, and the SiN film 20 can be embedded from the bottom of the recess.
  • the film forming process by controlling the film forming conditions so that the RI value of the SiN film is in the range of about 2.5 to about 2.7. It can be seen that a film containing a large amount of Si component is formed in the SiN film 20 when the film is formed so that the RI value is as high as about 2.5 to about 2.7.
  • the microwave power is controlled in the range of 3 kW to 5 kW, and the high frequency power is controlled to 5 W to 100 W.
  • the degree of dissociation of the SiH 4 gas is controlled by controlling the high-frequency power to be high or low in the range of 5 W to 100 W, and thereby SiH 3 * and SiH 2 * generated from SiH 4 .
  • the ratio of radicals and ions of SiH * can be adjusted.
  • higher-order SiH 3 * has a high adhesion coefficient
  • low-order SiH * has a low adhesion coefficient. Therefore, by controlling the high frequency power in the range of 5 W to 100 W to control the degree of gas dissociation of SiH 4 , the probability of film adhesion to the sidewalls of the recesses is controlled. The adhesion can be suppressed and the SiN film 20 can be embedded from the bottom of the recess.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result of etching when the pressure according to an embodiment is variably controlled.
  • the etching process is performed on the wafer W on which the SiN film is formed in the film forming process.
  • the pressure in the processing container 1 is controlled to 2 Pa, 4 Pa, 10 Pa, 20 Pa, and 30 Pa.
  • Other etching conditions in this experiment are shown below.
  • H 2 gas shown as the gas type in the etching conditions is an example of a gas containing H.
  • a mixed gas of Ar and H 2 shown as a gas type is an example of a gas containing H and Ar.
  • the microwave power in the etching process is not limited to 2 W, and may be controlled to be lower than the microwave power controlled in the film formation process.
  • the high frequency power under the etching conditions is not limited to 200 W, and may be in the range of 200 W to 500 W. That is, the high frequency power per unit area may be in the range of about 02829 (W / cm 2 ) to about 0.7074 (W / cm 2 ).
  • the upper film formation pattern in FIG. 8 indicates that when the film formation time is increased without performing the etching process after the film formation process, the opening of the recess is closed as the film formation time increases (see J). .
  • the lower part of FIG. 8 shows an example of the result of this experiment. According to this result, it turns out that the opening of the recessed part of the structure 21 spreads by making the pressure in the processing container 1 into 10 Pa or less (refer K).
  • the pressure in the processing container 1 is set to a pressure higher than 20 Pa, it can be seen that the by-product generated in the etching process or the like reattaches to the side wall or opening of the recess and the opening is narrowed or closed.
  • ions can be vertically incident on the recess and etching in the recess can be performed vertically. Conceivable.
  • the pressure in the processing vessel 1 is preferably controlled to 10 Pa or less, more preferably 4 Pa to 10 Pa. Thereby, the reattachment of the film to the side wall and opening of the recess is suppressed, the opening of the recess is widened, and the SiN film 20 can be embedded from the bottom of the recess in the next film formation step.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a gas flow rate ratio and an etching result in etching according to an embodiment. Other etching conditions in this experiment are shown below.
  • the film formation pattern on the left in FIG. 9 is Initial (recessed portion in the initial state), that is, a state where a SiN film is formed.
  • Initial recessed portion in the initial state
  • the relationship between the gas flow rate ratio and the film formation pattern when the etching process is executed with respect to Initial will be described.
  • the film formation pattern in the center shows the state of the etched recess when the gas flow ratio of Ar to H 2 is 10/1 in the etching process.
  • the film formation pattern on the right shows the state of the recess etched by the etching process when the gas flow ratio of Ar and H 2 is 10/12. According to this, in the film formation pattern at the center, the etching shape of the recesses is not vertical, and an overhang that narrows the opening occurs.
  • a mixed gas of Ar and H 2 or a single gas of H 2 gas can be used as the gas species.
  • a mixed gas of Ar and H 2 is preferable to a single gas of H 2 gas.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of etching results when the high-frequency power according to the embodiment is variably controlled.
  • the high frequency power is controlled to 50 W, 100 W, 200 W, and 300 W.
  • Other etching conditions in this experiment are shown below.
  • FIG. 10 shows an indication of the magnitude of the microwave power.
  • the microwave power of the etching process is the film formation process. It is lower than the microwave power.
  • the middle film formation pattern indicates that the microwave power in the etching process is comparable to the microwave power in the film formation process.
  • the lower deposition pattern indicates that the microwave power in the etching process is higher than the microwave power in the deposition process.
  • the opening of the recess is closed.
  • etching is performed while controlling the high frequency power to 200 W or 300 W in the etching process and controlling the microwave power in the etching process to be lower than the microwave power in the film forming process, the opening of the recess is not narrowed.
  • the film 20 is embedded in the recess. Therefore, by controlling the high frequency power to 200 W to 300 W and making the microwave power in the etching process lower than the microwave power in the film forming process, the SiN film is formed in the recesses by repeating the film forming process and the etching process. 20 can be embedded.
  • the mask selection ratio is low, and in the lower part, by-products generated by etching are reattached to the opening of the recessed part, and the opening of the recessed part is narrowed or closed.
  • the magnitude of the high-frequency power varies depending on the shape of the pattern of the structure 21, the gap between the top surface of the mounting table 11 of the microwave plasma processing apparatus 100 and the ceiling surface of the processing container 1, and the like. Therefore, the high frequency power may be controlled to 200 W to 500 W in the etching process. In particular, when etching a high aspect hole having an aspect ratio of 7.5 or more, it is preferable to apply a high frequency power of about 500 W.
  • the film forming process and the etching process described above are performed in the processing container 1 of the microwave plasma processing apparatus 100.
  • the film forming process and the etching process are executed by different apparatuses, the number of man-hours increases.
  • the film forming process and the etching process can be continuously performed by the same microwave plasma processing apparatus 100. Thereby, throughput can be improved.
  • the RI value is related to the insulating property of the SiN film 20 and is preferably in the range of 2.0 to 3.0. However, there are cases where high insulation is required for the embedded SiN film 20 and where high insulation is not required.
  • the SiN film 20 when the SiN film 20 is embedded in a space between wirings in order to perform interlayer insulation, high insulation is required. On the other hand, the insulating properties of a film containing a large amount of Si component in the SiN film 20 are low.
  • the insulating property of the SiN film 20 is enhanced by nitriding a film containing a large amount of Si component in the SiN film 20. Thereby, embedding of the highly insulating SiN film 20 is realized, and interlayer insulation can be reliably performed by the embedded SiN film.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of an embedding method according to a modification of the embodiment. This flowchart is executed in the control device 3 of the microwave plasma processing apparatus 100, for example.
  • the control device 3 controls the execution of the film formation process based on the predetermined film formation conditions (step S20).
  • a gas containing Si, H, and N is supplied based on the optimized film forming conditions, high frequency power is applied to the mounting table 11, and microwave power is applied to the inside of the processing container 1 to form a micro wave.
  • a film forming process using wave plasma is performed.
  • control device 3 executes a nitriding step of nitriding the formed SiN film based on predetermined nitriding conditions (step S22).
  • N 2 gas is supplied.
  • N 2 gas is an example of a gas containing N.
  • control device 3 controls the execution of the etching process based on a predetermined etching condition (step S24).
  • a gas containing H or a gas containing H and Ar is supplied, high-frequency power is applied to the mounting table 11, and microwave power is applied to the processing chamber 1 to perform an etching process using microwave plasma. .
  • control device 3 determines whether the film forming process, the nitriding process, and the etching process have been repeated a predetermined number of times (step S26).
  • the control device 3 repeatedly executes steps S20 to S26 until the film forming process and the etching process are executed a predetermined number of times, and after executing the predetermined number of times, the present process is terminated.
  • the SiN film 20 is formed in the film forming process on the structure 21 having the recesses.
  • the SiN film 20 is nitrided by a nitriding process.
  • the etching process the side portion of the SiN film 20 is etched to widen the opening of the recess, and the etching shape is made vertical.
  • the SiN film 20 having a high insulating property can be embedded by repeating the film forming process, the nitriding process, and the etching process.
  • the etching process is completed, if there is surface roughness or the like on the surface after the SiN film 20 is buried, it is preferable to perform the film forming process last.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of the relationship between nitridation of the SiN film and leakage resistance according to a modification of the embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 13 shows the breakdown voltage E (MV / cm), and the vertical axis shows the leakage resistance J (A / cm 2 ) of the film.
  • A indicates the leakage resistance J when the dielectric breakdown voltage E is applied to the SiN film of RI 2.80, which is formed by repeating the film forming step (C) and the etching step (E).
  • b shows the leakage resistance J when the dielectric breakdown voltage E is applied to the SiN film of RI 2.06, which is formed by repeating the film forming step (C) and the etching step (E).
  • c shows the leakage when the breakdown voltage E is applied to the SiN film of RI 2.80 formed by repeating the film forming step (C), the etching step (E) and the nitriding step (N) for 5 seconds.
  • Resistance J is shown.
  • d shows the leakage when the dielectric breakdown voltage E is applied to the SiN film of RI 2.80 formed by repeating the film forming step (C), the etching step (E) and the nitriding step (N) for 15 seconds.
  • Resistance J is shown.
  • e is a leakage when the dielectric breakdown voltage E is applied to the SiN film of RI 2.80 formed by repeating the film forming step (C), the etching step (E) and the nitriding step (N) for 30 seconds. Resistance J is shown.
  • the leakage resistance J is lowered, and the insulating property of the SiN film is increased as the number of repetitions is increased.
  • Treatment treatment You may have the treatment process which treats with respect to the SiN film
  • the treatment process is performed in the same apparatus as the microwave plasma processing apparatus 100 that performs the film forming process, the nitriding process, and the etching process.
  • control device 3 supplies a gas containing H into the processing container 1 and performs a treatment process of the SiN film by microwave plasma.
  • the control device 3 supplies a mixed gas of H 2 and Ar as a gas containing H, and performs the treatment process by controlling the flow rate of Ar to be higher than the flow rate of H 2 .
  • the treatment conditions are shown below.
  • FIG. 14 shows the result of executing the treatment process on the polysilicon film based on the treatment conditions. According to this, by performing the above plasma treatment from the state where the surface roughness Ra shown in the leftmost part of FIG. 14A is 2.63 nm, 0.21 nm of the surface roughness Ra shown in FIG. The surface of the Si film could be smoothed to the state.
  • the 14A shows the surface state of the Si film when the crystallinity is lowered from the leftmost to the rightmost.
  • the rightmost graph shows 0% crystallinity, that is, the surface state of an amorphous silicon (aSi) film.
  • the roughness of the surface of the Si film can be reduced by executing the treatment process according to the present embodiment, and Si can be reduced in the same manner as when the crystallinity of the film is lowered.
  • the film surface could be smoothed.
  • the surface of the SiN film can also be made smooth so that the film can be satisfactorily formed on the SiN film in the next step.
  • the treatment process can be performed in the processing container 1 of the microwave plasma processing apparatus 100 that is the same as the film forming process and the etching process. Thereby, throughput can be improved.
  • the treatment process it is preferable to control the flow rate of Ar to be higher than the flow rate of H 2 . Further, the treatment process can be executed not only as a treatment for the SiN film but also as a treatment for other films.
  • SiN film embedding process according to the embodiment, the embedding process according to the modification, and the treatment process after the embedding process have been described above.
  • Ar, SiH 4 , and N 2 gases were supplied as an example of a gas containing Si, H, and N.
  • gas species of Si 2 H 6 and Si 2 H 2 CF 2 can be used instead of SiH 4 .
  • N 2 gas is used as an example of N-containing gas.
  • NH 3 gas species can be used instead of N 2 .
  • H 2 gas or a mixed gas of Ar and H 2 is given as an example of a gas containing H or a gas containing H and Ar.
  • a gas containing H is not limited to a single gas H 2, can be used a mixed gas of H 2 and He.
  • the film forming conditions and the etching conditions are optimized, and the film forming process and the etching process are performed based on the optimized film forming conditions and the etching conditions.
  • the SiN film can be embedded in the recess formed on the wafer W.
  • the insulating properties of the SiN film can be improved. Furthermore, after performing the film forming process and the etching process or after repeatedly performing these processes, the surface of the SiN film can be made smooth by performing the treatment process, and the film can be satisfactorily formed in the next process. .
  • the processing device can be applied to any type of device of Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), Helicon Wave Plasma (HWP). Is possible.
  • CCP Capacitively Coupled Plasma
  • ICP Inductively Coupled Plasma
  • ECR Electron Cyclotron Resonance Plasma
  • HWP Helicon Wave Plasma
  • the wafer W is described as an example of the substrate.
  • the substrate is not limited to this, and may be various substrates used in LCD (Liquid Crystal Display), FPD (Flat Panel Display), CD substrate, printed circuit board, and the like.

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Abstract

処理容器内にマイクロ波電力を印加するマイクロ波電力印加部と、前記処理容器内の基板を載置する載置台にバイアス電圧発生用の高周波電力を印加する高周波電力印加部を有し、ガスを供給するガス供給部と、制御部と、を有し、前記制御部は、予め定められた成膜条件に基づきマイクロ波電力及びバイアス電圧発生用の高周波電力を印加し、ＳｉとＨとＮとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行い、予め定められたエッチング条件に基づきＨを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行うことを繰り返し、基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込みを制御する、処理装置が提供される。

Description

処理装置及び埋め込み方法
　本開示は、処理装置及び埋め込み方法に関する。
　基板に形成されたホール等の凹部を有する構造体に対して所定の膜を埋め込む工程（Gap fill process）がある。特許文献１は、基板に形成されたトレンチ分離構造において、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いてトレンチをＳｉＯ２膜で埋設することを提案する。また、例えば、層間絶縁を行うために配線間のスペースにＳｉＮ膜を埋め込む工程がある。
特開２００２－４３４１１号公報 国際公開２００７／１３９１４０号明細書 特表２００６－５１０１９５号公報
　しかしながら、ＣＶＤ又はＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）等の成膜では、ホール等が形成された構造体への膜の埋め込みが難しい場合やスループットが悪くなる場合がある。特に高アスペクト比のホールの埋め込みを実行する場合には膜の埋め込みがより困難になる。
　上記課題に対して、一側面では、基板上に形成された凹部へＳｉＮ膜を埋め込む処理装置及び埋め込み方法を提案する。
　上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器内にマイクロ波電力を印加するマイクロ波電力印加部と、前記処理容器内の基板を載置する載置台にバイアス電圧発生用の高周波電力を印加する高周波電力印加部を有し、ガスを供給するガス供給部と、制御部と、を有し、前記制御部は、予め定められた成膜条件に基づきマイクロ波電力及びバイアス電圧発生用の高周波電力を印加し、ＳｉとＨとＮとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行い、予め定められたエッチング条件に基づきＨを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行うことを繰り返し、基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込みを制御する、処理装置が提供される。
　一の側面によれば、基板上に形成された凹部へＳｉＮ膜を埋め込むことができる。
一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の一例を示す図。 一実施形態に係る埋め込み（成膜）方法の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るＳｉＮ膜の埋め込みの一例を示す図。 一実施形態に係る成膜の圧力依存の結果の一例を示す図。 一実施形態に係るＲＩと成膜の結果との関係の一例を示す図。 一実施形態に係る高周波電力依存の結果の一例を示す図。 一実施形態に係る成膜のガス流量比及び高周波電力依存の結果の一例を示す図。 一実施形態に係るエッチングの圧力依存の結果の一例を示す図。 一実施形態に係るエッチングのガス種依存の結果の一例を示す図。 一実施形態に係るエッチングの高周波電力及びマイクロ波依存の結果の一例を示す図。 一実施形態の変形例に係る埋め込み方法の一例を示すフローチャート。 一実施形態の変形例に係るＳｉＮ膜の埋め込みの一例を示す図。 一実施形態の変形例に係る膜の窒化と漏れ抵抗の関係の一例を示す図。 一実施形態に係るトリートメントの結果の一例を示す図。
　以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
　［マイクロ波プラズマ処理装置］
　図１は、一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００の断面図の一例を示す。マイクロ波プラズマ処理装置１００は、ウェハＷを収容する処理容器１を有する。マイクロ波プラズマ処理装置１００は、マイクロ波によって処理容器１の天井面に形成される表面波プラズマにより、ウェハＷに対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例である。所定のプラズマ処理としては、成膜処理及びエッチング処理が挙げられる。
　マイクロ波プラズマ処理装置１００は、処理容器１とマイクロ波プラズマ源２と制御装置３とを有する。処理容器１は、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の容器であり、接地されている。
　処理容器１は、本体部１０を有し、内部にプラズマの処理空間を形成する。本体部１０は、処理容器１の天井壁を構成する円盤状の天板である。処理容器１と本体部１０との接触面には支持リング１２９が設けられ、これにより、処理容器１の内部は気密にシールされている。本体部１０は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
　マイクロ波プラズマ源２は、マイクロ波出力部３０とマイクロ波伝送部４０とマイクロ波放射機構５０とを有する。マイクロ波出力部３０は、複数経路に分配してマイクロ波を出力する。マイクロ波は、マイクロ波伝送部４０とマイクロ波放射機構５０とを通って処理容器１の内部に導入される。処理容器１内に供給されたガスは、導入されたマイクロ波の電界により励起し、これにより表面波プラズマが形成される。
　処理容器１内にはウェハＷを載置する載置台１１が設けられている。載置台１１は、処理容器１の底部中央に絶縁部材１２ａを介して立設された筒状の支持部材１２により支持されている。載置台１１及び支持部材１２を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁部材（セラミックス等）が例示される。載置台１１には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウェハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。
　載置台１１には、整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が接続されている。高周波バイアス電源１４から載置台１１にバイアス電圧発生用の高周波電力（以下、「高周波電力」という。）が供給される。バイアス電圧発生用の高周波電力は、ＲＦ　Ｂｉａｓ　Ｐｏｗｅｒ又はＲＦとも表記される。これにより、ウェハＷ側にプラズマのイオンが引き込まれる。高周波バイアス電源１４は、載置台１１に高周波電力を印加する高周波電力印加部の一例である。
　処理容器１の底部には排気管１５が接続されており、排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。排気装置１６を作動させると処理容器１内が排気され、これにより、処理容器１内が所定の真空度まで高速に減圧される。処理容器１の側壁には、ウェハＷの搬入及び搬出を行うための搬入出口１７と、搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。
　マイクロ波伝送部４０は、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波を伝送する。マイクロ波伝送部４０は、１つの中央マイクロ波導入部４３ｂと６つの周縁マイクロ波導入部４３ａとを有する。
　中央マイクロ波導入部４３ｂは、本体部１０の中央に配置され、６つの周縁マイクロ波導入部４３ａ（図１では２つのみ図示）は、本体部１０の周辺に円周方向に等間隔に配置される。以下、周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂを総称して、マイクロ波導入部４３ともいう。マイクロ波導入部４３は、アンプ部４２から出力されたマイクロ波をマイクロ波放射機構５０に導入する機能およびインピーダンスを整合する機能を有する。
　６つの周縁マイクロ波導入部４３ａの下方にて本体部１０の内部には６つの誘電体窓１２３が配置されている。また、中央マイクロ波導入部４３ｂの下方にて本体部１０の内部には１つの誘電体窓１３３が配置されている。なお、マイクロ波導入部４３の個数は６つに限らず、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。例えば、周縁マイクロ波導入部４３ａ及び誘電体窓１２３の個数は６つに限らず、２つ以上であり得る。ただし、周縁マイクロ波導入部４３ａ及び誘電体窓１２３の個数は３つ以上が好ましく、例えば３つ～６つであってもよい。中央マイクロ波導入部４３ｂ及び誘電体窓１３３の個数は１つ設けられることが好ましいが、なくてもよい。
　マイクロ波放射機構５０は、誘電体天板１２１，１３１、スロット１２２，１３２及び誘電体窓１２３，１３３を有する。誘電体天板１２１，１３１は、マイクロ波を透過させる円盤状の誘電体から形成され、本体部１０の上面に配置されている。誘電体天板１２１，１３１は、比誘電率が真空よりも大きい、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等により形成されている。
　誘電体天板１２１，１３１の下には、本体部１０に形成されたスロット１２２，１３２を介して誘電体窓１２３，１３３が本体部１０の開口の裏面に当接されている。誘電体窓１２３、１３３は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等により形成されている。誘電体窓１２３，１３３は、本体部１０に形成された開口の厚み分だけ天井面から凹んだ位置に設けられ、マイクロ波をプラズマ生成空間Ｕに供給する誘電体窓として機能する。
　周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂは、筒状の外側導体５２およびその中心に設けられた棒状の内側導体５３を同軸状に配置する。外側導体５２と内側導体５３の間には、マイクロ波電力が給電され、マイクロ波放射機構５０に向かってマイクロ波が伝播するマイクロ波伝送路４４となっている。
　周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂには、スラグ５４と、その先端部に位置するインピーダンス調整部材１４０とが設けられている。スラグ５４は誘電体で形成され、スラグ５４を移動させることにより、処理容器１内の負荷インピーダンスをマイクロ波出力部３０におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させる機能を有する。インピーダンス調整部材１４０は、誘電体で形成され、その比誘電率によりマイクロ波伝送路４４のインピーダンスを調整するようになっている。
　なお、マイクロ波出力部３０、マイクロ波伝送部４０及びマイクロ波放射機構５０は、処理容器１内にマイクロ波電力を印加するマイクロ波電力印加部の一例である。
　ガス供給源２２から供給されるガスは、ガス供給配管１１１を介してガス拡散室６２からガス供給孔６０を通り、処理容器１内にシャワー状に供給される。ガスの一例としては、Ａｒガス等のプラズマ生成用のガス、Ｎ２ガス等の高エネルギーで分解させたいガス、シランガス等の処理ガスが挙げられる。ガス供給源２２、ガス供給配管１１１及びガス供給孔６０は、ガスを供給するガス供給部の一例である。
　マイクロ波プラズマ処理装置１００の各部は、制御装置３により制御される。制御装置３は、マイクロプロセッサ４、ＲＯＭ（Read Only Memory）５、ＲＡＭ（Random Access Memory）６を有している。ＲＯＭ５やＲＡＭ６にはマイクロ波プラズマ処理装置１００のプロセスシーケンス及び制御パラメータであるプロセスレシピが記憶されている。マイクロプロセッサ４は、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに基づき、マイクロ波プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御部の一例である。また、制御装置３は、タッチパネル７及びディスプレイ８を有し、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに従って所定の制御を行う際の入力や結果の表示が可能になっている。また、制御装置３は、ＳｉＮ膜の埋め込み処理を制御する。
　かかる構成のマイクロ波プラズマ処理装置１００においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウェハＷを搬送アーム上に保持した状態で、開口したゲートバルブ１８から搬入出口１７を通り処理容器１内に搬入する。ゲートバルブ１８はウェハＷを搬入後に閉じられる。ウェハＷは、載置台１１の上方まで搬送されると、搬送アームからプッシャーピンに移され、プッシャーピンが降下することにより載置台１１に載置される。処理容器１の内部の圧力は、排気装置１６により所定の真空度に保持される。処理ガスがガス供給孔６０からシャワー状に処理容器１内に導入される。周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂを介してマイクロ波放射機構５０から放射されたマイクロ波が天井壁の内部表面を伝播する。表面波となって伝播するマイクロ波の電界により、ガスが励起され、処理容器１側の天井壁下のプラズマ生成空間Ｕに生成された表面波プラズマによってウェハＷにプラズマ処理が施される。
　［埋め込み方法］
　次に、一実施形態に係る埋め込み方法の一例について、図２を参照して説明する。図２は、一実施形態に係る埋め込み方法の一例を示すフローチャートである。本フローチャートは、例えばマイクロ波プラズマ処理装置１００の制御装置３において実行される。
　本処理が開始されると、制御装置３は、予め定められた成膜条件に基づき成膜工程の実行を制御する（ステップＳ１０）。成膜工程では、ＳｉとＨとＮとを含むガスを供給し、載置台１１に高周波電力を印加し、処理容器１内にマイクロ波電力を印加してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行う。成膜条件の適正化についての具体的な実験については後述する。
　次に、制御装置３は、予め定められたエッチング条件に基づきエッチング工程の実行を制御する（ステップＳ１２）。エッチング工程では、Ｈを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給し、載置台１１に高周波電力を印加し、処理容器１内にマイクロ波電力を印加してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行う。エッチング条件の適正化についての具体的な実験については後述する。
　次に、制御装置３は、成膜工程及びエッチング工程を所定回数繰り返したかを判定する（ステップＳ１４）。制御装置３は、成膜工程及びエッチング工程を所定回数実行するまで、ステップＳ１０～Ｓ１４を繰り返し、所定回数実行した後、本処理を終了する。
　これにより、図３に示すように、ウェハＷ上に凹部が形成された構造体２１に対して成膜工程においてＳｉＮ膜２０が成膜され、エッチング工程においてＳｉＮ膜２０をエッチングして凹部の開口を広げる。エッチング工程では、ＳｉＮ膜２０の底部を削らずに側部や開口を削ることが好ましい。
　このようにして成膜工程とエッチング工程とを繰り返すことで、ウェハＷに形成された凹部へのＳｉＮ膜２０の埋め込みを実現できる。
　［マイクロ波プラズマ処理装置の特徴］
　上記に説明した構成のマイクロ波プラズマ処理装置１００以外のプラズマ処理装置では、マイクロ波プラズマ処理装置１００よりもプラズマの電子温度が高く、イオンエネルギーが高い。
　マイクロ波プラズマ処理装置１００では、処理容器１の天井面をマイクロ波の表面波が伝搬し、マイクロ波の表面波によって処理容器１内にプラズマを拡散させ、その拡散プラズマ（以下、「マイクロ波プラズマ」ともいう。）を用いてウェハＷに成膜及びエッチングを行う。
　かかるマイクロ波プラズマの特徴としては、生成されるプラズマの電子密度が高く、プラズマの電子温度が低い、つまり、イオンエネルギーが低いため、ウェハＷへのダメージが少ない点が挙げられる。
　本実施形態では、かかる特徴のマイクロ波プラズマを用いて、成膜工程→エッチング工程を繰り返し、構造体２１に形成された凹部の開口を塞がないようにして凹部への埋め込みを行う。その際、載置台１１に高周波電力を印加することにより、イオンの挙動を制御する。これにより、アスペクト比が７．５以上の高アスペクト比の凹部においてもＳｉＮ膜を完全に埋め込むことができる。
　成膜工程では、凹部の底部からＳｉＮ膜の埋め込みを行うために成膜条件の適正化を行う。また、エッチング工程では、凹部の底部をエッチングしたり、底部やマスクにダメージを与えたり、エッチング時等に生成される副生成物が凹部に堆積したりすることを回避しながら、凹部の開口を広げるためにエッチング条件の適正化を行う。以下では、成膜条件を適正化するための実験結果の一例について説明した後、エッチング条件を適正化するための実験結果の一例について説明する。
　［成膜条件の適正化］
　＜成膜条件：圧力＞
　一実施形態に係る成膜工程における成膜条件の適正化について説明する。最初に、圧力条件を可変にして、一実施形態に係る成膜工程を実行したときの実験結果の一例について図４を参照して説明する。図４は、一実施形態に係る成膜工程における圧力依存の実験結果の一例を示す図である。本実験では、処理容器１内の圧力を１０Ｐａ、２０Ｐａ、４０Ｐａ、８０Ｐａに制御する。本実験におけるその他の成膜条件を以下に示す。
　（成膜条件）
　ガス種　Ａｒ、ＳｉＨ４、Ｎ２
　マイクロ波電力　３ｋＷ
　高周波電力　５Ｗ
　なお、成膜条件におけるガス種に示すＡｒとＳｉＨ４とＮ２との混合ガスは、ＳｉとＨとＮとを含むガスの一例である。また、成膜条件におけるマイクロ波電力は３ｋＷに限られず、３ｋＷ～５ｋＷの範囲であればよい。本体部１０の円盤状の天板の直径φは４５８ｍｍである。よって、マイクロ波電力を３ｋＷ～５ｋＷの範囲とすると、単位面積当たりのマイクロ波電力は、約１．８２１（Ｗ／ｃｍ２）～約３．０３５（Ｗ／ｃｍ２）の範囲であればよい。
　また、成膜条件における高周波電力は５Ｗに限られず、５Ｗ～１００Ｗの範囲であればよい。電極として機能する載置台１１の直径φは３００ｍｍである。よって、高周波電力を５Ｗ～１００Ｗの範囲とすると、単位面積当たりの高周波電力は、約０．００７０７４（Ｗ／ｃｍ２）～約０．１４１５（Ｗ／ｃｍ２）の範囲であればよい。
　本実験の結果について、図４の最下段の膜厚に示すように、構造体２１の上面に成膜されたＳｉＮ膜２０をＴｏｐで示し、構造体２１の凹部の側壁に成膜されたＳｉＮ膜２０をＳｉｄｅで示し、凹部の底部に成膜されたＳｉＮ膜２０をＢｏｔｔｏｍで示す。
　１段目の各圧力に対して２段目に実験結果の成膜パターンの断面を示す。また、３段目にＳｉｄｅとＴｏｐとの厚さの比（＝Ｓｉｄｅ／Ｔｏｐ）を示す。また、４段目にＢｏｔｔｏｍとＳｉｄｅとの厚さの比（＝Ｂｏｔｔｏｍ／Ｓｉｄｅ）を示す。
　この結果によれば、処理容器１内の圧力を１０Ｐａにしたとき、Ｂｏｔｔｏｍ／Ｓｉｄｅは「１．２４」となっており、凹部の側部に膜が形成され難く、凹部の底部から膜を形成することができる。これは、処理容器１内を１０Ｐａ以下の圧力にすることで、高周波電力を載置台１１に印加したときに、イオンが凹部に垂直に入射し、側壁に膜が付着し難くなり、凹部の底部の膜を厚くすることができるためである。
　一方、処理容器１内の圧力を２０Ｐａ、４０Ｐａ、８０Ｐａにすると、高周波電力を載置台１１に印加したときに、イオンが凹部に垂直に入射せず、凹部の底部及び側壁が均等に成膜される。以上から、成膜工程において、処理容器１内の圧力は１０Ｐａ以下に制御すればよい。これにより、凹部の側壁への膜の付着が少なくなり、凹部の底部からＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　＜ＲＩと成膜条件＞
　次に、一実施形態に係る成膜工程により成膜された膜質を示す一つの指標となるＲＩ（Refractive Index）の評価結果について図５を参照して説明する。図５は、一実施形態に係るＲＩと成膜の結果との関係の一例を示す図である。ＲＩ値は、膜に光を照射したときの光の屈折率を示し、膜質を評価するときの手段の一つとして用いられる。本実施形態では、図５の低ＲＩは、ＲＩ値が２．５又はそれよりも小さい値を示し、高ＲＩは、ＲＩ値が２．７又はそれよりも大きい値を示す。本実験の成膜条件を以下に示す。
　（成膜条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　Ａｒ、ＳｉＨ４、Ｎ２
　マイクロ波電力　３ｋＷ
　高周波電力　５Ｗ
　１段目のＲＩ値に対して２段目に実験結果の成膜パターンの断面を示し、３段目にＳｉｄｅとＴｏｐとの比（＝Ｓｉｄｅ／Ｔｏｐ）を示し、４段目にＢｏｔｔｏｍとＳｉｄｅとの比（＝Ｂｏｔｔｏｍ／Ｓｉｄｅ）を示す。
　２段目に示した実験結果の成膜パターンの断面によれば、高ＲＩの膜である程、その膜の形成において構造体２１の凹部の側部に膜が形成され難く（Ａ及び最下段を参照）、凹部の底部から膜を堆積できることがわかる。また、低ＲＩの膜である程、その膜の形成において構造体２１の凹部の側部と底部とで均等に成膜され（Ｂ及び最下段を参照）、凹部の開口が狭くなる。
　更に、低ＲＩの膜の場合、最下段の右端に示すように凹部の開口においてオーバーハング（ピンチング）が発生し、更に開口が狭まることがわかる（Ｃ及び最下段を参照）。以上から、成膜工程において、高ＲＩの膜が成膜されるように成膜条件を設定することが好ましい。これにより、凹部の側壁への膜の付着が少なくなり、凹部の底部からＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　＜成膜条件：高周波電力＞
　次に、高周波電力（ＲＦ）を可変にして、一実施形態に係る成膜工程を実行したときの実験結果の一例について図６を参照して説明する。図６は、一実施形態に係る成膜工程における高周波電力依存の結果の一例を示す図である。本実験では、高周波電力を０Ｗ、５Ｗ、１０Ｗ、２５Ｗに制御する。本実験におけるその他の成膜条件を以下に示す。
　（成膜条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　Ａｒ、ＳｉＨ４、Ｎ２
　マイクロ波電力　３ｋＷ
　以上の成膜条件では、高ＲＩのＳｉＮ膜２０が形成されることが実験でわかっている。本実験の結果では、高ＲＩのＳｉＮ膜２０を形成するように成膜条件が設定されているため、図６の最下段の膜厚に示すように、高周波電力がいずれの値であっても、凹部の側部に膜が形成され難く、凹部の底部から膜を堆積できる。
　更に、高周波電力を１０Ｗに高くすると、イオンの引き込み力が強くなり、凹部の開口を狭めずに凹部の底部の膜厚を増加できる（Ｄ及び最下段を参照）。これは、高周波電力を高くすると、高周波電力を載置台１１に印加したときに、イオンが垂直に凹部に入射されるためである。これにより、側壁に膜が付着し難くなり、凹部の底部の膜を厚くすることができる。ただし、高周波電力が高すぎると、構造体のパターンを傷つけ易くなる。また、高周波電力を高くする程、凹部の開口に副生成物が再付着し、凹部の開口においてオーバーハング（ピンチング）が発生し、開口が狭くなる（Ｅ参照）。一方、高周波電力を印加しないと、凹部の側部に膜が形成され、凹部の底部の膜厚を増加し難くなる。よって、本実験から高周波電力は５Ｗ以上に制御することが好ましい。
　＜成膜条件：ガス流量比及び高周波電力＞
　次に、ガス流量比及び高周波電力を可変にして、一実施形態に係る成膜工程を実行したときの実験結果の一例について図７を参照して説明する。図７は、一実施形態に係るガス流量比と高周波電力（ＲＦ）を可変に制御したときの成膜の結果の一例を示す図である。本実験におけるその他の成膜条件を以下に示す。
　（成膜条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　ＳｉＨ４、Ｈ２
　マイクロ波電力　３ｋＷ
　図７の行は、ＳｉＨ４とＮ２のガス流量比（＝ＳｉＨ４／Ｎ２）を示す。図７の列は、高周波電力（ＲＦ）を示す。ガス流量比と高周波電力を変化させたときの成膜パターンを（ａ）～（ｎ）のパターン断面で示す。
　この結果、例えば高周波電力を含む、ガス流量比以外の成膜条件が変わらない場合、ＳｉＨ４とＮ２とのガス流量比の変化に応じてＲＩ値が変化することがわかる。具体的には、ＲＩ値は２．０～３．０の範囲にて変化し、Ｎ２に対するＳｉＨ４の流量比が高くなる程ＲＩ値が高くなり、凹部の開口が広くなる（Ｆ参照）。Ｎ２に対するＳｉＨ４の流量比が低い程ＲＩ値が低くなり、凹部の開口が狭くなる又は閉じる（Ｇ参照）。
　また、ＳｉＨ４とＮ２とのガス流量比が同じであれば、高周波電力が低い程凹部の開口が広くなり（Ｆ参照）、高周波電力が高くなるに従い凹部の開口が狭まる（Ｈ参照）。高周波電力を印加しない場合（０Ｗ）、凹部の開口が閉じる（成膜パターン（ｂ）参照）。また、高周波電力が２００Ｗの場合、成膜パターンが崩れ、凹部の開口が閉じる（Ｉ参照）。
　以上から、成膜工程において、凹部の開口を狭めずに成膜工程を実行するためには、高周波電力を５Ｗ～１００Ｗに制御することが好ましい。これにより、凹部の側壁への膜の付着が少なくなり、凹部の底部からＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　また、ＳｉＮ膜のＲＩ値が約２．５～約２．７の範囲になるように成膜条件を制御して、成膜工程を実行することが好ましい。ＲＩ値を約２．５～約２．７程度の高ＲＩになるように成膜するとＳｉＮ膜２０中にＳｉ成分が多く含まれる膜が形成されることがわかる。ＳｉＮ膜２０中のＳｉの割合を高くするためには、マイクロ波電力を３ｋＷ～５ｋＷの範囲に制御し、高周波電力を５Ｗ～１００Ｗに制御する。
　加えて、高周波電力を５Ｗ～１００Ｗの範囲で高く制御したり低く制御したりすることで、ＳｉＨ４ガスの解離度を制御し、これにより、ＳｉＨ４から生成されるＳｉＨ３ ＊、ＳｉＨ２ ＊、ＳｉＨ＊のラジカル及びイオンの比率を調整することができる。ＳｉＨ４のガスから生成されるラジカルのうち、高次のＳｉＨ３ ＊は付着係数が高く、低次のＳｉＨ＊は付着係数が低い。よって、高周波電力を５Ｗ～１００Ｗの範囲で制御してＳｉＨ４のガスの解離度を制御することで、凹部の側壁への膜の付着確率を制御し、これにより、凹部の側壁への膜の付着を抑制し、ＳｉＮ膜２０を凹部の底部から埋め込むことができる。
　［エッチング条件の適正化］
　＜エッチング条件：圧力＞
　次に、一実施形態に係るエッチング工程におけるエッチング条件の適正化について説明する。最初に、エッチングの圧力依存の結果の一例について図８を参照して説明する。図８は、一実施形態に係る圧力を可変に制御したときのエッチングの結果の一例を示す図である。本実験では、成膜工程においてＳｉＮ膜が形成されているウェハＷに対してエッチング工程を実行する。その際、処理容器１内の圧力を２Ｐａ、４Ｐａ、１０Ｐａ、２０Ｐａ、３０Ｐａに制御する。本実験におけるその他のエッチング条件を以下に示す。
　（エッチング条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　Ｈ２又はＡｒとＨ２の混合ガス
　マイクロ波電力　２Ｗ
　高周波電力　２００Ｗ
　なお、エッチング条件におけるガス種に示すＨ２ガスは、Ｈを含むガスの一例である。また、ガス種に示すＡｒとＨ２の混合ガスは、ＨとＡｒとを含むガスの一例である。また、エッチング工程におけるマイクロ波電力は、２Ｗに制御されることに限られず、成膜工程時に制御するマイクロ波電力よりも低い電力に制御すればよい。
　また、エッチング条件における高周波電力は２００Ｗに限られず、２００Ｗ～５００Ｗの範囲であればよい。つまり、単位面積当たりの高周波電力は、約０２８２９（Ｗ／ｃｍ２）～約０．７０７４（Ｗ／ｃｍ２）の範囲であればよい。
　図８の上段の成膜パターンは、成膜工程の後にエッチング工程を実行せずに成膜時間を増加させた場合、成膜時間の増加に伴い凹部の開口が閉じる（Ｊ参照）ことを示す。図８の下段は、本実験の結果の一例を示す。この結果によれば、処理容器１内の圧力を１０Ｐａ以下にすることで、構造体２１の凹部の開口を広がることがわかる（Ｋ参照）。一方、処理容器１内の圧力を２０Ｐａよりも高圧にすると、エッチング工程等で生成された副生成物が凹部の側壁や開口に再付着して開口が狭まる又は閉じることがわかる。
　これは、１０Ｐａ以下の圧力の場合、高周波電力を載置台１１に印加することで、イオンが凹部に垂直に入射し、凹部内のエッチングを垂直に行うことが可能になるため、開口が広がると考えられる。
　以上から、エッチング工程において、処理容器１内の圧力は１０Ｐａ以下に制御することが好ましく、４Ｐａ～１０Ｐａに制御するとより好ましい。これにより、凹部の側壁や開口への膜の再付着が抑制され、凹部の開口を広げ、次の成膜工程において凹部の底部からＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　＜エッチング条件：ガス流量比＞
　次に、ガス流量比を変えて一実施形態に係るエッチング工程を実行したときの実験結果の一例について図９を参照して説明する。図９は、一実施形態に係るエッチングにおけるガス流量比とエッチング結果の一例を示す図である。本実験におけるその他のエッチング条件を以下に示す。
　（エッチング条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　Ａｒ、Ｈ２
　マイクロ波電力　２Ｗ
　高周波電力　２００Ｗ
　本実験では、上記エッチング条件でエッチング工程を実行し、以下の成膜条件で成膜工程を実行することを５回繰り返し行った。
　（成膜条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　Ａｒ、ＳｉＨ４、Ｈ２
　マイクロ波電力　３０００Ｗ
　高周波電力　５Ｗ
　図９の左の成膜パターンは、Initial（初期状態の凹部）のとき、すなわち、ＳｉＮ膜が成膜された状態である。Initialに対してエッチング工程を実行したときのガス流量比と成膜パターンとの関係について説明する。中央の成膜パターンは、エッチング工程におけるＡｒとＨ２のガス流量比が１０／１の場合にエッチングされた凹部の状態を示す。また、右の成膜パターンは、ＡｒとＨ２のガス流量比が１０／１２の場合にエッチング工程によりエッチングされた凹部の状態を示す。これによれば、中央の成膜パターンでは、凹部のエッチング形状が垂直にならずに、開口を狭くするオーバーハングが発生している。
　これに対して、右の成膜パターンでは、凹部のエッチング形状が垂直になり、開口が広がっていることがわかる。本実験の結果から、ＡｒとＨ２との混合ガスを供給する場合、Ｈ２の流量をＡｒの流量よりも多く供給するように制御することが好ましい。Ａｒガスを増やすとＡｒガスがより多く凹部の内部に衝突し、エッチングされる。この場合、削られた副生成物が凹部内に再付着し、凹部の側部や開口が狭まる可能性がある。
　以上から、エッチング工程では、Ｈ２とＡｒとの混合ガスを供給する場合、Ｈ２の流量をＡｒの流量よりも多く供給することが好ましい。これにより、凹部の開口を広げ、エッチング形状をより垂直にすることができる。
　なお、エッチング工程においてガス種は、ＡｒとＨ２の混合ガスか、Ｈ２ガスの単一ガスを用いることができる。ただし、マイクロ波プラズマを安定させるためには、Ｈ２ガスの単一ガスよりもＡｒとＨ２の混合ガスの方が好ましい。
　＜エッチング条件：高周波電力＞
　次に、高周波電力を可変にして、一実施形態に係るエッチング工程を実行したときの実験結果の一例について図１０を参照して説明する。図１０は、一実施形態に係る高周波電力を可変に制御したときのエッチングの結果の一例を示す図である。本実験では、高周波電力を５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗに制御する。本実験におけるその他のエッチング条件を以下に示す。
　（エッチング条件）
　圧力　８Ｐａ
　ガス種　ＡｒとＨ２の混合ガス
　図１０の行はマイクロ波電力の大きさの目安を示し、上、中、下段のうちの上段の成膜パターンでは、エッチング工程のマイクロ波電力が成膜工程のマイクロ波電力よりも低いことを示す。中段の成膜パターンでは、エッチング工程のマイクロ波電力が成膜工程のマイクロ波電力と同程度であることを示す。下段の成膜パターンでは、エッチング工程のマイクロ波電力が成膜工程のマイクロ波電力よりも高いことを示す。
　この結果では、高周波電力を５０Ｗ又は１００Ｗに制御した場合、凹部の開口が閉じている。一方、エッチング工程において高周波電力を２００Ｗ又は３００Ｗに制御し、かつ、エッチング工程のマイクロ波電力を成膜工程のマイクロ波電力よりも低く制御してエッチングすると、凹部の開口が狭まらず、ＳｉＮ膜２０が凹部に埋め込まれることがわかる。よって、高周波電力を２００Ｗ～３００Ｗに制御し、かつ、エッチング工程のマイクロ波電力を成膜工程のマイクロ波電力よりも低くすることで、成膜工程とエッチング工程との繰り返しにより、凹部にＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　なお、図１０の中段ではマスク選択比が低く、下段ではエッチングにより生成された副生成物が凹部の開口に再付着して、凹部の開口が狭まっている又は閉じている。以上から、高周波電力を２００Ｗ～３００Ｗに制御し、かつ、エッチング工程におけるマイクロ波電力を、成膜工程におけるマイクロ波電力よりも低く制御することで、凹部のエッチング形状を垂直に保持し、凹部の底部からＳｉＮ膜２０を埋め込むことができる。
　ただし、高周波電力の大きさは、構造体２１のパターンの形状や、マイクロ波プラズマ処理装置１００の載置台１１の上面と処理容器１の天井面とのギャップ等により適切値が異なる。よって、エッチング工程において、高周波電力を２００Ｗ～５００Ｗに制御してもよい場合がある。特に、アスペクト比が７．５以上の高アスペクトのホール等をエッチングする場合には５００Ｗ程度の高周波電力を印加することが好ましい。
　以上に説明した成膜工程及びエッチング工程は、マイクロ波プラズマ処理装置１００の処理容器１内で実行される。成膜工程とエッチング工程とを別の装置で実行すると、工数が増え、特に高アスペクト比のホール等の凹部の埋め込みを実行する場合には膨大な工数が必要となる。本実施形態では、成膜工程及びエッチング工程を同一のマイクロ波プラズマ処理装置１００で連続して行うことができる。これにより、スループットを向上させることができる。
　［変形例：窒化工程の挿入］
　ＲＩ値はＳｉＮ膜２０の絶縁性と関連し、２．０～３．０の範囲であることが好ましい。しかし、埋め込まれたＳｉＮ膜２０に高い絶縁性が求められるときと、それ程高い絶縁性は求められない場合がある。
　例えば層間絶縁を行うために、配線間のスペースにＳｉＮ膜２０を埋め込む場合、高い絶縁性が求められる。一方、ＳｉＮ膜２０中にＳｉ成分が多く含まれる膜では絶縁性が低くなる。
　そこで、本変形例では、ＳｉＮ膜２０中にＳｉ成分が多く含まれる膜を窒化することでＳｉＮ膜２０の絶縁性を高める。これにより、絶縁性の高いＳｉＮ膜２０の埋め込みを実現し、埋め込まれたＳｉＮ膜により確実に層間絶縁を行うことができる。
　変形例に係る埋め込み方法の一例について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、一実施形態の変形例に係る埋め込み方法の一例を示すフローチャートである。本フローチャートは、例えばマイクロ波プラズマ処理装置１００の制御装置３において実行される。
　本処理が開始されると、制御装置３は、予め定められた成膜条件に基づき成膜工程の実行を制御する（ステップＳ２０）。成膜工程では、適正化された成膜条件に基づきＳｉとＨとＮとを含むガスを供給し、載置台１１に高周波電力を印加し、処理容器１内にマイクロ波電力を印加してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行う。
　次に、制御装置３は、成膜されたＳｉＮ膜を所定の窒化条件に基づき窒化する窒化工程を実行する（ステップＳ２２）。窒化工程では、Ｎ２ガスが供給される。Ｎ２ガスは、Ｎを含むガスの一例である。
　次に、制御装置３は、予め定められたエッチング条件に基づきエッチング工程の実行を制御する（ステップＳ２４）。エッチング工程では、Ｈを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給し、載置台１１に高周波電力を印加し、処理容器１内にマイクロ波電力を印加してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行う。
　次に、制御装置３は、成膜工程、窒化工程及びエッチング工程を所定回数繰り返したかを判定する（ステップＳ２６）。制御装置３は、成膜工程及びエッチング工程を所定回数実行するまで、ステップＳ２０～Ｓ２６を繰り返し実行し、所定回数実行した後、本処理を終了する。
　これにより、図１２に示すように、凹部を有する構造体２１に対して成膜工程においてＳｉＮ膜２０が成膜される。次に、窒化工程によりＳｉＮ膜２０が窒化される。次に、エッチング工程においてＳｉＮ膜２０の側部をエッチングして凹部の開口を広げ、エッチング形状を垂直にする。かかる変形例では、成膜工程と窒化工程とエッチング工程とを繰り返すことで、絶縁性の高いＳｉＮ膜２０の埋め込みを実現できる。なお、エッチング工程を終えた後、ＳｉＮ膜２０の埋め込み後の表面に表面荒れ等がある場合には、最後に成膜工程を実行することが好ましい。
　図１３は、一実施形態の変形例に係るＳｉＮ膜の窒化と漏れ抵抗の関係の一例を示す図である。図１３の横軸は絶縁破壊電圧Ｅ（ＭＶ／ｃｍ）を示し、縦軸は膜の漏れ抵抗Ｊ（Ａ／ｃｍ２）を示す。
　ａは、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）との繰り返しによって成膜された、ＲＩ２．８０のＳｉＮ膜に対して絶縁破壊電圧Ｅを印加したときの漏れ抵抗Ｊを示す。ｂは、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）との繰り返しによって成膜された、ＲＩ２．０６のＳｉＮ膜に対して絶縁破壊電圧Ｅを印加したときの漏れ抵抗Ｊを示す。
　ｃは、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）と窒化工程（Ｎ）を５秒繰り返し、成膜された、ＲＩ２．８０のＳｉＮ膜に対して絶縁破壊電圧Ｅを印加したときの漏れ抵抗Ｊを示す。ｄは、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）と窒化工程（Ｎ）を１５秒繰り返し、成膜された、ＲＩ２．８０のＳｉＮ膜に対して絶縁破壊電圧Ｅを印加したときの漏れ抵抗Ｊを示す。ｅは、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）と窒化工程（Ｎ）を３０秒繰り返し、成膜された、ＲＩ２．８０のＳｉＮ膜に対して絶縁破壊電圧Ｅを印加したときの漏れ抵抗Ｊを示す。
　これによれば、成膜工程（Ｃ）とエッチング工程（Ｅ）の間に窒化工程（Ｎ）を挿入することで、漏れ抵抗Ｊが下がり、繰り返し回数が多い程ＳｉＮ膜の絶縁性が高められていることがわかる。
　［トリートメント処理］
　成膜工程とエッチング工程との繰り返しや、成膜工程と窒化工程とエッチング工程との繰り返しにより凹部に埋め込んだＳｉＮ膜２０に対して、トリートメントするトリートメント工程を有してもよい。トリートメント工程は、成膜工程、窒化工程、エッチング工程を行うマイクロ波プラズマ処理装置１００と同一装置で行われる。
　この場合、制御装置３は、凹部へのＳｉＮ膜の埋め込み後、処理容器１内にＨを含むガスを供給し、マイクロ波プラズマによるＳｉＮ膜のトリートメント処理を行う。
　制御装置３は、Ｈを含むガスとしてＨ２とＡｒとの混合ガスを供給し、Ａｒの流量をＨ２の流量よりも多く供給するように制御して前記トリートメント処理を行う。トリートメント条件を以下に示す。
　（トリートメント条件）
　ガス種　Ａｒ／Ｈ２
　ガス流量比　Ａｒ／Ｈ２＝１０／１
　圧力　１０Ｐａ
　マイクロ波電力　４ｋＷ
　高周波電力　２００Ｗ
　トリートメント時間　６０ｓ
　上記トリートメント条件に基づきポリシリコン膜にトリートメント工程を実行した結果を図１４に示す。これによれば、図１４の（ａ）の最左に示す表面粗さＲａが２．６３ｎｍの状態から、上記のプラズマトリートメントを実行することにより、図１４の（ｂ）に示す０．２１ｎｍの状態まで、Ｓｉ膜の表面を滑らかにすることができた。
　なお、図１４の（ａ）は、最左から最右に向かって結晶性を下げたときのＳｉ膜の表面の状態を示す。最右は、結晶性が０％、つまりアモルファスシリコン（ａＳｉ）膜の表面状態を示す。
　図１４の（ａ）と（ｂ）とを比較すると、本実施形態に係るトリートメント工程を実行することで、Ｓｉ膜の表面のラフネスを低減でき、膜の結晶性を下げた場合と同様にＳｉ膜の表面を滑らかにすることができた。
　これによれば、ＳｉＮ膜についても、その表面を滑らかにすることで、次工程でＳｉＮ膜上への膜の形成を良好にすることができる。また、トリートメント工程は、成膜工程及びエッチング工程と同一のマイクロ波プラズマ処理装置１００の処理容器１内で行うことができる。これにより、スループットを向上させることができる。
　なお、トリートメント工程では、Ａｒの流量をＨ２の流量よりも多く供給するように制御することが好ましい。また、トリートメント工程は、ＳｉＮ膜のトリートメントだけでなく、他の膜のトリートメントとしても実行可能である。
　以上、一実施形態に係るＳｉＮ膜の埋め込み処理、変形例に係る埋め込み処理、埋め込み処理後のトリートメント処理について説明した。成膜工程では、ＳｉとＨとＮとを含むガスの一例として、Ａｒ、ＳｉＨ４、Ｎ２のガスを供給した。ただし、ＳｉＨ４の替わりにＳｉ２Ｈ６、Ｓｉ２Ｈ２ＣＦ２のガス種を使用することができる。
　また、窒化工程では、Ｎを含むガスの一例として、Ｎ２ガスを挙げた。ただし、Ｎ２の替わりにＮＨ３のガス種を使用することができる。
　また、エッチング工程では、Ｈを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスの一例として、Ｈ２ガス又はＡｒとＨ２の混合ガスを挙げた。ただし、Ｈを含むガスはＨ２の単一ガスに限られず、Ｈ２とＨｅの混合ガスを使用することができる。
　以上に説明したように、本実施形態に係るＳｉＮ膜の埋め込み方法によれば、成膜条件とエッチング条件を適正化し、適正化された成膜条件及びエッチング条件に基づき成膜工程及びエッチング工程を繰り返し行うことで、ウェハＷ上に形成された凹部へＳｉＮ膜を埋め込むことができる。
　また、成膜工程とエッチング工程の間にて窒化工程を行うことで、ＳｉＮ膜の絶縁性を向上させることができる。更に、成膜工程とエッチング工程とを行った後又はこれらの工程を繰り返し行った後、トリートメント工程を実行することで、ＳｉＮ膜の表面を滑らかにし、次工程において良好に成膜することができる。
　以上、処理装置及び埋め込み方法を上記実施形態により説明したが、本開示にかかる処理装置及び埋め込み方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　本開示に係る処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置にも適用可能である。
　本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
　本国際出願は、２０１８年４月２３日に出願された日本国特許出願２０１８－０８２４３３号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。
　１　　　処理容器
　２　　　マイクロ波プラズマ源
　３　　　制御装置
　１１　　載置台
　１４　　高周波バイアス電源
　２０　　ＳｉＮ膜
　２１　　構造体
　２２　　ガス供給源
　３０　　マイクロ波出力部
　４０　　マイクロ波伝送部
　４３ａ　周縁マイクロ波導入部
　４３ｂ　中央マイクロ波導入部
　４４　　マイクロ波伝送路
　５０　　マイクロ波放射機構
　６０　　ガス供給孔
　１００　マイクロ波プラズマ処理装置
　１２１，１３１　誘電体天板
　１２２，１３２　スロット
　１２３、１３３　誘電体窓
　１４０　インピーダンス調整部材
　Ｕ　　　プラズマ生成空間

Claims (20)

  1. 　処理容器内にマイクロ波電力を印加するマイクロ波電力印加部と、前記処理容器内の基板を載置する載置台にバイアス電圧発生用の高周波電力を印加する高周波電力印加部と、ガスを供給するガス供給部と、制御部と、を有し、
    　前記制御部は、
    　マイクロ波電力及びバイアス電圧発生用の高周波電力を印加する工程と、
    　予め定められた成膜条件に基づきＳｉとＨとＮとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行う工程と、
    　予め定められたエッチング条件に基づきＨを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行う工程と、
    　前記成膜処理を行う工程と前記エッチング処理を行う工程とを繰り返し、基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込みを行う工程と、を制御する、処理装置。
  2. 　前記制御部は、前記成膜処理を行う工程及び前記エッチング処理を行う工程において前記処理容器内の圧力を１０Ｐａ以下に制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  3. 　前記制御部は、前記成膜処理を行う工程において前記マイクロ波電力を１．８２１（Ｗ／ｃｍ２）～３．０３５（Ｗ／ｃｍ２）の範囲内に制御し、
    　前記エッチング処理を行う工程において前記成膜処理において印加するマイクロ波電力よりも低い電力に制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  4. 　前記制御部は、前記成膜処理を行う工程において供給する前記バイアス電圧発生用の高周波電力を０．００７０７４（Ｗ／ｃｍ２）～０．１４１５の範囲内に制御し、
    　前記エッチング処理を行う工程において供給する前記バイアス電圧発生用の高周波電力を０２８２９（Ｗ／ｃｍ２）～０．７０７４（Ｗ／ｃｍ２）の範囲内に制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  5. 　前記制御部は、前記成膜処理を行う工程において前記ＳｉとＨとＮとを含むガスとしてＳｉＨ４とＮ２との混合ガスを供給する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  6. 　前記制御部は、前記エッチング処理を行う工程において前記Ｈを含むガスとしてＨ２ガスを供給する又は前記ＨとＡｒとを含むガスとしてＨ２とＡｒとの混合ガスを供給する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  7. 　前記制御部は、前記エッチング処理を行う工程において前記Ｈ２とＡｒとの混合ガスを供給する場合、Ｈ２の流量をＡｒの流量よりも多く供給するように制御する、
    　請求項６に記載の処理装置。
  8. 　前記制御部は、前記成膜処理を行う工程と前記エッチング処理を行う工程との間にて、マイクロ波電力及びバイアス電圧発生用の高周波電力を印加し、Ｎを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる窒化処理を行う工程、を制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  9. 　前記制御部は、基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込み後、Ｈを含むガスを供給し、マイクロ波プラズマによる前記ＳｉＮ膜のトリートメント処理を行う工程、を制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  10. 　前記制御部は、前記トリートメント処理を行う工程においてＨを含むガスとしてＨ２とＡｒとの混合ガスを供給し、Ａｒの流量をＨ２の流量よりも多く供給する、
    　請求項９に記載の処理装置。
  11. 　基板上に形成された前記凹部のアスペクト比は、７．５以上である、
    　請求項１に記載の処理装置。
  12. 　前記制御部は、前記ＳｉＮ膜のＲＩ値が２．５～２．７の範囲になるように前記成膜条件及び前記エッチング条件を制御する、
    　請求項１に記載の処理装置。
  13. 　処理容器内の基板を載置する載置台にバイアス電圧発生用の高周波電力を印加し、前記処理容器内にマイクロ波電力を印加する工程と、
    　予め定められた成膜条件に基づきＳｉとＨとＮとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる成膜処理を行う工程と、
    　予め定められたエッチング条件に基づきＨを含むガス又はＨとＡｒとを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによるエッチング処理を行う工程と、
    　前記成膜処理を行う工程と前記エッチング処理を行う工程とを繰り返し、基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込みを行う工程と、
    　を有する埋め込み方法。
  14. 　前記成膜処理を行う工程では、前記成膜条件のうち前記処理容器内の圧力は１０Ｐａ以下であり、前記マイクロ波電力は３ｋＷ～５ｋＷであり、前記バイアス電圧発生用の高周波電力は５Ｗ～１００Ｗであり、前記ＳｉとＨとＮとを含むガスとしてＳｉＨ４とＮ２との混合ガスを供給し、
    　前記エッチング処理を行う工程では、前記エッチング条件のうち前記処理容器内の圧力は１０Ｐａ以下であり、前記マイクロ波電力は前記成膜処理において供給するマイクロ波電力よりも低い電力であり、前記バイアス電圧発生用の高周波電力は２００Ｗ～５００Ｗであり、前記Ｈを含むガスとしてＨ２ガスを供給するか又は前記ＨとＡｒとを含むガスとしてＨ２とＡｒとの混合ガスを供給する、
    　請求項１３に記載の埋め込み方法。
  15. 　前記エッチング処理を行う工程では、前記Ｈ２とＡｒとの混合ガスを供給する場合、Ｈ２の流量はＡｒの流量よりも多く供給する、
    　請求項１４に記載の埋め込み方法。
  16. 　前記成膜処理を行う工程及び前記エッチング処理を行う工程は、同一の処理装置の処理容器内で行われる、
    　請求項１３に記載の埋め込み方法。
  17. 　前記成膜処理を行う処理と前記エッチング処理を行う処理の間に、前記マイクロ波電力及び前記バイアス電圧発生用の高周波電力を印加し、Ｎを含むガスを供給してマイクロ波プラズマによる窒化処理を行う工程を有する、
    　請求項１３に記載の埋め込み方法。
  18. 　基板上に形成された凹部へのＳｉＮ膜の埋め込み後、Ｈを含むガスを供給し、マイクロ波プラズマにより前記ＳｉＮ膜をトリートメント処理を行う工程を有する、
    　請求項１３に記載の埋め込み方法。
  19. 　前記トリートメント処理を行う工程は、Ｈを含むガスとしてＨ２とＡｒとの混合ガスを供給し、Ａｒの流量をＨ２の流量よりも多く供給する、
    　請求項１８に記載の埋め込み方法。
  20. 　前記トリートメント処理を行う工程は、前記成膜処理を行う工程及び前記エッチング処理を行う工程と同一の処理装置の処理容器内で行われる、
    　請求項１８に記載の埋め込み方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161703A (ja) * 1993-12-03 1995-06-23 Ricoh Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPH11340217A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Tokyo Electron Ltd プラズマ成膜方法
JP2001003185A (ja) * 1999-06-21 2001-01-09 Univ Tohoku ドライエッチング方法及びその装置
JP2005019549A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Toyota Motor Corp 光電変換素子
JP2017224669A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 東京エレクトロン株式会社 窒化珪素膜の処理方法および窒化珪素膜の形成方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043411A (ja) 2000-07-21 2002-02-08 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
US7241696B2 (en) 2002-12-11 2007-07-10 International Business Machines Corporation Method for depositing a metal layer on a semiconductor interconnect structure having a capping layer
KR20090009931A (ko) 2006-05-31 2009-01-23 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 ｃｖｄ 방법, 질화 규소막의 형성 방법 및 반도체장치의 제조 방법
US20110065276A1 (en) * 2009-09-11 2011-03-17 Applied Materials, Inc. Apparatus and Methods for Cyclical Oxidation and Etching

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161703A (ja) * 1993-12-03 1995-06-23 Ricoh Co Ltd 半導体装置の製造方法
JPH11340217A (ja) * 1998-05-22 1999-12-10 Tokyo Electron Ltd プラズマ成膜方法
JP2001003185A (ja) * 1999-06-21 2001-01-09 Univ Tohoku ドライエッチング方法及びその装置
JP2005019549A (ja) * 2003-06-24 2005-01-20 Toyota Motor Corp 光電変換素子
JP2017224669A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 東京エレクトロン株式会社 窒化珪素膜の処理方法および窒化珪素膜の形成方法

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