WO2025142198A1

WO2025142198A1 - エッチング方法及び基板処理装置

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Publication number: WO2025142198A1
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Abstract

エッチングにおける形状異常を抑制することができる技術を提供する。エッチング方法は、（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を準備する工程であって、マスクは少なくとも１つの開口を含む、工程と、（ｂ）シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程と、を含み、（ｂ）は、（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程であって、フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、工程と、（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む。

Description

エッチング方法及び基板処理装置

　本開示の例示的実施形態は、エッチング理方法及び基板処理装置に関する。

　特許文献１には、処理ガスからプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする技術が開示されている。

特許第６９９０７９９号公報

　本開示は、エッチングにおける形状異常を抑制することができる技術を提供する。

　本開示の一つの例示的実施形態におけるエッチング方法は、（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を準備する工程であって、マスクは少なくとも１つの開口を含む、工程と、（ｂ）シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程と、を含み、（ｂ）は、（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程であって、フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、工程と、（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む。

　本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングにおける形状異常を抑制することができる技術を提供することができる。

プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。プラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。エッチング方法の一例を説明するためのフローチャートである。工程ＳＴ１における基板の断面構造の一例を説明するための図である。工程ＳＴ２における基板の断面構造の一例を説明するための図である。工程ＳＴ２の一例を説明するためのフローチャートである。工程ＳＴ２－２における凹部の側壁の一例を説明するための図である。工程ＳＴ２－１における凹部の側壁の一例を説明するための図である。工程ＳＴ２の終了時における基板の断面構造の一例を説明するための図である。実施例と比較例における基板の画像を描写した図である。工程ＳＴ１における、２種類のシリコン含有膜を有する基板の断面構造の一例を説明するための図である。工程ＳＴ２における、２種類のシリコン含有膜を有する基板の断面構造の一例を説明するための図である。

　以下、本開示の各実施形態について説明する。

　一つの例示的実施形態において、（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を準備する工程であって、マスクは少なくとも１つの開口を含む、工程と、（ｂ）シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程と、を含み、（ｂ）は、（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程であって、フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、工程と、（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む、エッチング方法が提供される。

　一つの例示的実施形態において、フッ化水素ガスは、第２の処理ガスの中で最も流量が大きい。

　一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含まない、又は第２の処理ガスに含まれるフッ化水素ガスの流量より小さい流量のフッ化水素ガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含まない、又は第１の処理ガスに含まれるフルオロカーボンガスの流量より小さい流量のフルオロカーボンガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、炭素に対するフッ素の組成比が異なる２種以上のフルオロカーボンガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含み、第１の処理ガスは、第２の処理ガスのフルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比が大きいフルオロカーボンガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの少なくとも一方は、酸素含有ガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、第１の処理ガス及び第２の処理ガスの少なくとも一方は、貴ガス、窒素ガス、金属含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）及び（ｂ２）を含むサイクルを複数回繰り返す。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）の後に（ｂ２）を行う。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ２）は、凹部の側壁に、窒素を含む反応生成物を付着させることを含み、（ｂ１）は、凹部の側壁に付着した反応生成物を除去することを含む。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）は、凹部の側壁に炭素含有膜を形成することを含む。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）後における凹部のラインエッジラフネスは、直前に行われた（ｂ２）後における凹部のラインエッジラフネスより小さい。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）の処理時間は、（ｂ２）の処理時間と同じか、それより短い。

　一つの例示的実施形態において、（ｂ１）の処理時間は、（ｂ２）の処理時間より長い。

　一つの例示的実施形態において、凹部のエッチングが進むにつれて、（ｂ１）の処理時間に対する（ｂ２）の処理時間の比率を変更する。

　一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む。

　一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、第１のシリコン含有膜と、第１のシリコン含有膜と異なる第２のシリコン含有膜とを含み、第１のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に積層された積層膜であり、第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜である。

　一つの例示的実施形態において、マスクは、シリコン含有膜と異なるシリコン含有膜、炭素含有膜及び金属含有膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む。

　一つの例示的実施形態において、チャンバと、チャンバ内の基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、制御部は、（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に準備する制御であって、マスクは少なくとも１つの開口を含む、制御と、（ｂ）基板支持部上の基板のシリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する制御と、を実行し、（ｂ）の制御は、（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマをプラズマ生成部により生成して、シリコン含有膜をエッチングする制御であって、フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、制御と、（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマをプラズマ生成部により生成して、シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置が提供される。

　以下、図面を参照して、本開示の各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同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。

（第１の実施形態）
＜プラズマ処理システムの一例＞
　図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。

　プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：ＨｅｌｉｃｏｎＷａｖｅＰｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：ＳｕｒｆａｃｅＷａｖｅＰｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（ＡｌｔｅｒｎａｔｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（ＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

　制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、処理部２ａ１、記憶部２ａ２及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。

　以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

　容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０（単に「チャンバ」ともいう。）、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０の筐体とは電気的に絶縁される。

　基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

　一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ電源３１及び／又はＤＣ電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。

　リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。

　また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。

　シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ　Ｇａｓ　Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。

　ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。

　電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を少なくとも１つの下部電極に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。

　一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。

　第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも１つの下部電極に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。

　また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つの下部電極に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。

　種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。

　排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。

＜エッチング方法の一例＞
　図３は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法（以下「本処理方法」ともいう。）の一例を説明するためのフローチャートである。図３に示すように、一実施形態において、本処理方法は、基板を準備する工程ＳＴ１と、基板のシリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程ＳＴ２と、を含む。各工程における処理は、図２に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。

（工程ＳＴ１：基板の準備）
　一実施形態において、工程ＳＴ１では、図２に示すように、基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０（以下「チャンバ１０」ともいう。）内に提供される。一実施形態において、基板Ｗは、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、基板支持部１１上に吸着保持されてよい。

　図４は、工程ＳＴ１において提供される基板Ｗの断面構造の一例を説明するための図である。基板Ｗは、下地膜ＵＦと、下地膜ＵＦ上のシリコン含有膜ＳｉＦと、シリコン含有膜ＳｉＦ上のマスクＭＫとを含む。基板Ｗは、半導体デバイスの製造に用いられてよい。半導体デバイスは、例えば、ＤＲＡＭ、３Ｄ－ＮＡＮＤフラッシュメモリ等のメモリデバイス及びロジックデバイスを含む。

　一実施形態において、下地膜ＵＦは、シリコンウェハやシリコンウェハ上に形成された有機膜、誘電体膜、金属膜、半導体膜等であってよい。下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。

　一実施形態において、シリコン含有膜ＳｉＦは、本処理方法においてエッチングの対象となる膜である。一実施形態において、シリコン含有膜ＳｉＦは、窒素を含有するものであってよい。シリコン含有膜ＳｉＦは、異なる２種以上のシリコン含有膜を含む積層膜であってよい。シリコン含有膜ＳｉＦは、シリコン酸化膜ＳｉＦ１－１とシリコン窒化膜ＳｉＦ１－２とを交互に積層した積層膜であってよい。シリコン含有膜ＳｉＦは、２０層以上、５０層以上、又は１００層以上の積層膜であってよい。

　一実施形態において、マスクＭＫは、シリコン含有膜ＳｉＦのエッチングにおいてマスクとして機能する膜である。マスクＭＫは、シリコン含有膜、炭素含有膜及び金属含有膜からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜であってよい。マスクＭＫのシリコン含有膜は、シリコン含有膜ＳｉＦのシリコン含有膜と異なるものであってよい。マスクＭＫの炭素含有膜は、アモルファスカーボン（ＡＣＬ）膜又はスピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜であってよい。マスクＭＫの金属含有膜は、タングステン、モリブデン、チタン及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む膜であってよい。マスクＭＫの金属含有膜は、ＷＳｉ（タングステンシリサイド）、ＷＣ（タングステンカーバイド）、ＷＳｉＣ及びＷＳｉＮからなる群から選択される少なくとも１種を含む膜であってよい。マスクＭＫは、１つの膜からなる単層マスクでよく、また２つ以上の膜からなる多層マスクであってもよい。

　マスクＭＫは、エッチング対象膜ＥＦ上において少なくとも一つの開口ＯＰ１を規定する側壁Ｓ１を有してよい。すなわち、マスクＭＫは、開口ＯＰ１を有してよい。開口ＯＰ１は、シリコン含有膜ＳｉＦ上の空間であって、マスクＭＫの側壁Ｓ１に囲まれていてよい。

　開口ＯＰ１は、基板Ｗの平面視、すなわち、基板Ｗを図４の上から下に向かう方向に見た場合において、任意の形状を有してよい。当該形状は、例えば、円、楕円、矩形、線やこれらの１種類以上を組み合わせた形状であってよい。マスクＭＫは、複数の側壁Ｓ１を有し、複数の側壁Ｓ１が複数の開口ＯＰ１を規定してもよい。複数の開口ＯＰ１は、それぞれ線形状を有し、一定の間隔又は異なる間隔で並んでラインアンドスペースのパターンを構成してよい。また、複数の開口ＯＰ１は、それぞれ穴形状を有し、アレイパターンを構成してよい。

　基板Ｗを構成する各膜（下地膜ＵＦ、シリコン含有膜ＳｉＦ、マスクＭＫ）は、それぞれ、任意の方法で形成されてよい。下地膜ＵＦ、シリコン含有膜ＳｉＦ、マスクＭＫは、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＭＬＤ法、ＰＶＤ法、スピンコート法等により形成されてよい。マスクＭＫの開口ＯＰ１は、エッチングにより形成されてよい。マスクＭＫの開口ＯＰ１は、リソグラフィ法により形成されてよい。なお、各膜は、平坦な膜であってよく、また、凹凸を有する膜であってもよい。また基板Ｗは、下地膜ＵＦの下に他の膜をさらに有してよい。

　基板Ｗの下地膜ＵＦ、シリコン含有膜ＳｉＦ及びマスクＭＫを形成するプロセスの少なくとも一部は、工程ＳＴ１の一部として、チャンバ１０内で行われてよい。例えば、マスクＭＫの開口ＯＰ１は、工程ＳＴ１においてエッチングにより形成されてよい。この場合、工程ＳＴ１におけるマスクＭＫと、後述の工程ＳＴ２は、チャンバ１０内で連続して実行されてよい。一実施形態において、基板Ｗの膜の全部又は一部がプラズマ処理装置１の外部の装置又はチャンバで形成された後、基板Ｗがチャンバ１０内に提供されてよい。

　一実施形態において、基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、温調モジュールにより所与の温度に制御されてよい。基板支持部１１又は基板Ｗの温度を所与の温度に制御することは、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度やヒータ温度を所与の温度にすること、又は、所与の温度とは異なる温度にすることを含み得る。所与の温度は、例えば、５０℃以下、－５０℃以上であってよい。所与の温度は、０℃以下であってよい。なお、基板支持部１１又は基板Ｗの温度が所与の温度に制御され始めるタイミングは、基板Ｗが基板支持部１１に提供される前でも後でもよく、また同時でもよい。基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、各工程ＳＴ１、ＳＴ２－１、ＳＴ２－２において変更されてよい。

（工程ＳＴ２：エッチング）
　図５は、工程ＳＴ２における基板Ｗの断面構造の一例を説明するための図である。一実施形態において、工程ＳＴ２では、処理ガスから生成されたプラズマにより、シリコン含有膜ＳｉＦがエッチングされ、シリコン含有膜ＳｉＦに凹部Ｒ１が形成される。

　図６は、工程ＳＴ２の一例を示すフローチャートである。図６に示すように、一実施形態において、工程ＳＴ２は、フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程ＳＴ２－１と、フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、シリコン含有膜をエッチングする工程ＳＴ２－２と、を含む。

　一実施形態において、工程ＳＴ２－１では、図２に示すシャワーヘッド１３から第１の処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。第１の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスのガス種の中で最も流量が大きい。第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含まなくてよい。第１の処理ガスは、後述の第２の処理ガスに含まれるフッ化水素ガスの流量（分圧）より小さい流量（分圧）のフッ化水素ガスを含んでよい。

　第１の処理ガスは、炭素に対するフッ素の組成比（Ｆ／Ｃ）が異なる２種以上のフルオロカーボンガスを含んでよい。第１の処理ガスは、フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６ガス及びＣ_４Ｆ_８ガスを含んでよい。第１の処理ガスは、フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、ＣＦ_４ガス、Ｃ_３Ｆ_６ガス、Ｃ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、及びＣ_５Ｆ_８ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第１の処理ガスは、ＣＨＦガス（ハイドロフルオロカーボンガス）及びＣＨガスの少なくともいずれかを含んでよい。後述の第２の処理ガスがフルオロカーボンガスを含む場合に、第１の処理ガスは、第２の処理ガスのフルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比（Ｆ／Ｃ）が大きいフルオロカーボンガスを含んでよい。

　第１の処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含んでよい。第１の処理ガスは、酸素含有ガスとして、Ｏ_２ガス、ＣＯガス及びＣＯ_２ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。

　第１の処理ガスは、貴ガス、窒素ガス、金属含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスをさらに含んでよい。第１の処理ガスは、貴ガスとして、Ａｒガス、Ｈｅガス及びＫｒガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第１の処理ガスは、金属含有ガスとして、ＷＦ_６ガスを含んでよい。第１の処理ガスは、ハロゲン含有ガスとして、ＨＢｒガス、ＨＣｌガス及びＣｌ_２ガス、ホウ素含有ガス（ＢＣｌ_３ガス）からなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第１の処理ガスは、フッ素を含まないハロゲン含有ガスを含んでよい。

　基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、第１の温度に制御されてよい。第１の温度は、０℃以下、又は－１０℃以下であってよい。チャンバ１０内の圧力は、第１の圧力に調整されてよい。第１の圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１０００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内、１ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内であってよい。

　一実施形態において、チャンバ１０内に供給された第１の処理ガスから第１のプラズマが生成される。この場合、電源３０から上部電極及び／又は下部電極にソースＲＦ信号が供給され、これにより、基板支持部１１上で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の第１の処理ガスから第１のプラズマが生成される。ソースＲＦ信号は、１ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以上、１３ＭＨｚ以上の周波数を有してよい。ソースＲＦ信号は、第１の電力を有してよい。第１の電力は、１ｋＷ以上であってよい。

　プラズマ生成時には、基板支持部１１にバイアス信号が供給されてよい。バイアス信号は、ＲＦ電源３１から供給されるバイアスＲＦ信号又は、ＤＣ電源３２から供給されるバイアスＤＣ信号であってよい。バイアスＤＣ信号は、ＤＣパルス信号であってよい。これにより、プラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種は、基板Ｗに引きよせられ、当該活性種によってシリコン含有膜ＳｉＦがエッチングされる。工程ＳＴ２－１は、凹部Ｒ１の底部を深さ方向にエッチングすることを含む。工程ＳＴ２－１は、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に炭素含有膜を形成することを含む。工程ＳＴ２－１は、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に付着した反応生成物を除去することを含む。

　一実施形態において、工程ＳＴ２－２では、図２に示すシャワーヘッド１３から第２の処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。第２の処理ガスは、フッ化水素（ＨＦ）ガスを含む。フッ化水素ガスは、第２の処理ガスのガス種の中で最も流量が大きくてよい。第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含まなくてよい。第２の処理ガスは、第１の処理ガスに含まれるフルオロカーボンガスの流量（分圧）より小さい流量（分圧）のフルオロカーボンガスを含んでよい。

　第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６ガスを含んでよい。第２の処理ガスは、第１の処理ガスのフルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比（Ｆ／Ｃ）が小さいフルオロカーボンガスを含んでよい。第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスとして、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、ＣＦ_４ガス、Ｃ_３Ｆ_６ガス、Ｃ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、及びＣ_５Ｆ_８ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第２の処理ガスは、ＣＨＦガス（ハイドロフルオロカーボンガス）及びＣＨガスの少なくとも一方を含んでよい。

　第２の処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含んでよい。第２の処理ガスは、酸素含有ガスとして、Ｏ_２ガス、ＣＯガス及びＣＯ_２ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。

　第２の処理ガスは、貴ガス、窒素ガス、金属含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスをさらに含んでよい。第２の処理ガスは、貴ガスとして、Ａｒガス、Ｈｅガス及びＫｒガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第２の処理ガスは、金属含有ガスとして、ＷＦ_６ガスを含んでよい。第２の処理ガスは、ハロゲン含有ガスとして、ＨＢｒガス、ＨＣｌガス及びＣｌ_２ガス、ホウ素含有ガス（ＢＣｌ_３ガス）からなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。第２の処理ガスは、フッ素を含まないハロゲン含有ガスを含んでよい。第２の処理ガスは、リン含有ガスを含んでよい。第２の処理ガスは、リン含有ガスとして、ＰＦ_３ガス、ＰＣｌ_３ガス、ＰＦ_５ガス、ＰＣｌ_５ガス、ＰＯＣｌ_３ガス、ＰＨ_３ガス、ＰＢｒ_３ガス、及びＰＢｒ_５ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含んでよい。

　基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、第２の温度に制御されてよい。第２の温度は、０℃以下、又は－１０℃以下であってよい。チャンバ１０内の圧力は、第２の圧力に調整されてよい。第２の圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１０００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内、１ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内であってよい。

　一実施形態において、チャンバ１０内に供給された第２の処理ガスから第２のプラズマが生成される。この場合、電源３０から上部電極及び／又は下部電極にソースＲＦ信号が供給され、これにより、基板支持部１１上で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の第１の処理ガスから第１のプラズマが生成される。ソースＲＦ信号は、１ｋＨｚ以上、１ＭＨｚ以上、１３ＭＨｚ以上の周波数を有してよい。ソースＲＦ信号は、第２の電力を有してよい。第２の電力は、１ｋＷ以上であってよい。

　プラズマ生成時には、基板支持部１１にバイアス信号が供給されてよい。バイアス信号は、ＲＦ電源３１から供給されるバイアスＲＦ信号又は、ＤＣ電源３２から供給されるバイアスＤＣ信号であってよい。バイアスＤＣ信号は、ＤＣパルス信号であってよい。これにより、プラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種は、基板Ｗに引きよせられ、当該活性種によってシリコン含有膜ＳｉＦがエッチングされる。工程ＳＴ２－２は、凹部Ｒ１の底部を深さ方向にエッチングすることを含む。工程ＳＴ２－２は、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に、窒素を含む反応生成物を付着させることを含む。

　図６に示すように、一実施形態において、工程ＳＴ２－１と工程ＳＴ２－２を含むサイクルを複数回行うようにしてよい。図７に示すように、工程ＳＴ２－２において、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に、窒素を含む反応生成物Ｄ１が付着し、図８に示すように、工程ＳＴ２－１において、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に付着した反応生成物Ｄ１を除去してよい。反応生成物Ｄ１は、ケイフッ化アンモニウム（ＡＦＳ（Ａｍｍｏｎｉｕｍ　Ｈｅｘａ　Ｆｌｕｏｒｏ　Ｓｉｌｉｃａｔｅ））を含んでよい。

　図６に示すように、工程ＳＴ２－１及び工程ＳＴ２－２を含むサイクルが、予め設定された所定の回数行われていない場合には、サイクルが再度行われる。工程ＳＴ２－１及び工程ＳＴ２－２を含むサイクルが所定の回数行われた場合に、工程ＳＴ２が終了し、本処理方法が終了してよい。このとき、図９に示すように、シリコン含有膜ＳｉＦには、下地膜ＵＦが露出するような開口ＯＰ２が形成されてよい。サイクルの所定の回数は、２回以上、５回以上、１０回以上、２０回以上、３０回以上、４０回以上であってよい。サイクルの所定の回数は、１回であってよい。

　サイクルは、工程ＳＴ２－１、工程ＳＴ２－２をこの順番に含んでよい。またサイクルは、工程ＳＴ２－２、工程ＳＴ２－１をこの順番に含んでよい。すなわち、工程ＳＴ２－１と工程ＳＴ２－２は、どちらを先に行ってもよい。サイクルは、１００（ｓｅｃ／１回）以下、５０（ｓｅｃ／１回）以下の周期で行われてよい。一実施の形態において、工程ＳＴ２における凹部のエッチングが進むにつれて、サイクルの周期を変更してよい。凹部のエッチングが進むにつれて、サイクルの周期を大きくしてよく、また小さくしてよい。

　一実施の形態において、工程ＳＴ２－１の処理時間（プラズマ生成時間）は、工程ＳＴ２－２の処理時間と同じかそれより短くてよい。工程ＳＴ２－１の処理時間と工程ＳＴ２－２の処理時間の比は、１対１から４であってよい。また、工程ＳＴ２－１の処理時間は、工程ＳＴ２－２の処理時間より長くてよい。一実施の形態において、工程ＳＴ２における凹部のエッチングが進むにつれて、工程ＳＴ２－１の処理時間に対する工程ＳＴ２－２の処理時間の比率を変更してよい。凹部のエッチングが進むにつれて、工程ＳＴ２－１の処理時間に対する工程ＳＴ２－２の処理時間の比率を大きくしてよい。凹部のエッチングが進むにつれて、工程ＳＴ２－１の処理時間に対する工程ＳＴ２－２の処理時間の比率を小さくしてよい。工程ＳＴ２（ＳＴ２－１及びＳＴ２－２）において、プラズマ生成用のソースＲＦ信号を切らずに継続して上部電極或いは下部電極に供給し、チャンバ１０に供給されるガスを第１の処理ガスと第２の処理ガスとの間で切り替えてもよい。この間、プラズマは継続的に生成されてよい。第１の処理ガスの供給時間（工程ＳＴ２－１の処理時間）と第２の処理ガスの供給時間（工程ＳＴ２－２の処理時間）との比は、１対１～１００であってよい。第１の処理ガスの供給時間と第２の処理ガスの供給時間との比は、１対２～８０、又は１対３～７０であってよい。

　工程ＳＴ２を終了した基板Ｗは、チャンバ１０から外部に搬出されてよい。一実施形態において、基板Ｗは、リフター及び搬送アームにより基板支持部１１からチャンバ１０の外部に搬出されてよい。こうして、本処理方法が終了してよい。

　本例示的実施形態によれば、基板処理方法は、（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜ＳｉＦと、シリコン含有膜ＳｉＦ上のマスクＭＫとを有する基板Ｗを準備する工程と、（ｂ）シリコン含有膜ＳｉＦをエッチングして凹部Ｒ１を形成する工程と、を含み、（ｂ）は、（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、シリコン含有膜ＳｉＦをエッチングする工程であって、フルオロカーボンガスは、第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、工程と、（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、シリコン含有膜ＳｉＦをエッチングする工程と、を含む。窒素を含有するシリコン含有膜ＳｉＦをエッチングすることよって、窒素を含む反応生成物Ｄ１が生じ、当該反応生成物Ｄ１が凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に付着することがある。本実施の形態によれば、例えば、（ｂ－１）の工程により、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に付着した反応生成物Ｄ１が除去される。よって、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２に付着した反応生成物がシリコン含有膜ＳｉＦのエッチングを妨げることが抑制され、エッチングにおける形状異常を抑制することができる。

＜実施例１＞
　図１０（Ａ）は、比較例１におけるシリコン含有膜を含む基板の断面画像を描写した図である。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のシリコン含有膜を除去した基板の底部付近の上面画像を描写した図である。図１０（Ｃ）は、実施例１におけるシリコン含有膜を含む基板の断面画像を描写した図である。図１０（Ｄ）は、図１０（Ｃ）のシリコン含有膜を除去した基板の底部付近の上面画像を描写した図である。図１０は、走査電子顕微鏡により撮像した画像に基づいている。実施例１及び比較例１では、基板Ｗ上のシリコン含有膜ＳｉＦに複数のライン状の開口を形成した。

　比較例１は、エッチング工程において、上記工程ＳＴ２－２のみを行った例に相当する。比較例１は、次に示す条件Ａで行った。

＜条件Ａ＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第２の処理ガス：ＨＦガス、フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_６ガス）、Ｏ_２ガス、ハロゲンガス
　処理温度：－２０℃

　実施例１は、エッチング工程において、上記工程ＳＴ２－１と工程ＳＴ２－２の両方を行った例に相当する。実施例１は、次に示す条件Ｂ－１の処理と条件Ｂ－２の処理をこの順番で含むサイクルを１０回繰り返して行った。

＜条件Ｂ－１＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第１の処理ガス：フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス）、Ｏ_２ガス（第１の処理ガスにおいてフルオロカーボンガスが最大流量）
　処理温度：－２０℃

＜条件Ｂ－２＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第２の処理ガス：ＨＦガス、フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_８ガス）、Ｏ_２ガス、ハロゲンガス（第２の処理ガスにおいてＨＦガスが最大流量）
　処理温度：－２０℃

　図１０（Ｂ）と図１０（Ｄ）から、基板の底部付近のラインエッジラフネス（ＬＥＲ）を算出した。実施例１における基板の底部付近のＬＥＲは、比較例１における基板の底部付近のＬＥＲの３０％程度に減少した。

＜実施例２＞
　実施例２及び比較例２では、基板Ｗ上のシリコン含有膜に複数のホール状の開口を形成した。

　比較例２は、エッチング工程において、上記工程ＳＴ２－２のみを行った例に相当する。比較例２は、次に示す条件Ｃで行った。

＜条件Ｃ＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第２の処理ガス：ＨＦガス、フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_６ガス）、ハイドロフルオロカーボンガス（ＣＨ_２Ｆ_２ガス）、ハロゲン含有ガス（第２の処理ガスにおいてＨＦガスが最大流量）
　処理温度：０℃
　ガス供給時間：１２００秒

　実施例２は、エッチング工程において、工程ＳＴ２－２と工程ＳＴ２－１の両方を行った例に相当する。実施例２では、工程ＳＴ２－２と工程ＳＴ２－１をこの順番で含むサイクルを１９回繰り返して行った。工程ＳＴ２－２は、次に示す条件Ｄ－１で行い、工程ＳＴ２－１は、次に示す条件Ｄ－２で行った。

＜条件Ｄ－１＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第２の処理ガス：ＨＦガス、フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_６ガス）、ハイドロフルオロカーボンガス（ＣＨ_２Ｆ_２ガス）、ハロゲン含有ガス（第２の処理ガスにおいてＨＦガスが最大流量）
　処理温度：０℃
　各サイクルのガス供給時間：６０秒

＜条件Ｄ－２＞
　ソースＲＦ信号：５．５ｋＷ（４０ＭＨｚ）
　バイアス信号：９ｋＶ（４００ｋＨｚ）
　第１の処理ガス：フルオロカーボンガス（Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８ガス）、Ｏ_２ガス
　処理温度：０℃
　各サイクルのガス供給時間：２秒

　実施例２、比較例２により形成されたホールから、穴のボーイング幅（最大穴径）と、穴底位置のばらつきを測定した。穴底位置のばらつきは、複数の穴の穴底における、複数の穴同士の間隔のばらつき（３σ）である。実施例２におけるボーイング幅は、比較例２のボーイング幅の９６％程度に減少した。実施例２における穴底位置のばらつきは、比較例２の穴底位置のばらつきの７０％程度に減少した。一般的に、穴のボーイング幅と穴底位置のばらつきは、トレードオフの関係にあるが、実施例２によれば、穴のボーイング幅と穴底位置のばらつきの両方を改善することができることが分かった。

　本例示的実施形態において、工程ＳＴ２－１において供給される第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含まない、又は第２の処理ガスに含まれるフッ化水素ガスの流量より小さい流量のフッ化水素ガスを含む。これにより、工程ＳＴ２－１において、窒素を含む反応生成物が生成されることを抑制することができる。また、工程ＳＴ２－１における反応生成物の除去を効率的に行うことができる。

　本例示的実施形態において、工程ＳＴ２－２において供給される第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含まない、又は第１の処理ガスに含まれるフルオロカーボンガスの流量より小さい流量のフルオロカーボンガスを含む。これにより、工程ＳＴ２－２においてマスクや凹部の側壁に、堆積物が過剰に堆積することを抑制することできる。

　本例示的実施形態において、第２の処理ガスが、フルオロカーボンガスを含む場合に、第１の処理ガスは、第２の処理ガスのフルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比が大きいフルオロカーボンガスを含む。これにより、工程ＳＴ２－１における、窒素を含む反応生成物の除去を効率的に行うことができる。

　本例示的実施形態において、工程ＳＴ２－１及び工程ＳＴ２－２を含むサイクルを複数回繰り返す。これにより、例えば、工程ＳＴ２－２において、窒素を含む反応生成物が多量に側壁に付着する前に、工程ＳＴ２－１において反応生成物を除去することができる。これにより、工程ＳＴ２におけるエッチングが反応生成物に妨げられずに行われ、エッチングにおける形状異常を抑制することができる。

　本例示的実施形態において、工程ＳＴ２－１の後に工程ＳＴ２－２を行うので、工程ＳＴ２－１においてマスクや凹部の側壁に保護膜が形成される。これにより、工程ＳＴ２－２において凹部の幅が部分的に広がるボーイングが生じることを抑制することができる。

　本例示的実施形態において、工程ＳＴ２－１の処理時間が、工程ＳＴ２－２の処理時間と同じか、それより短いので、マスクや凹部の側壁に堆積物が過剰に堆積することを抑制することできる。

（第２の実施形態）
　一実施形態において、基板Ｗ上のシリコン含有膜ＳｉＦは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含むものであってよい。図１１は、２種類のシリコン含有膜を有する基板Ｗの構成例を説明するための図である。一実施形態において、シリコン含有膜ＳｉＦは、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１と、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１と異なる第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２とを含んでよい。第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１は、上記第１の実施形態と同様の、シリコン酸化膜ＳｉＦ１－１とシリコン窒化膜ＳｉＦ１－２とが交互に積層された積層膜であってよい。第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２は、シリコン酸化膜であってよい。シリコン酸化膜は、窒素がドープされていてよい。第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２は、シリコン窒化膜であってよい。

　一実施形態において、図３に示す工程ＳＴ１では、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１と第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２を含む基板Ｗが準備される。工程ＳＴ２では、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１と第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２がエッチングされる。工程ＳＴ２において、図１２に示すように、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１に凹部Ｒ１が形成され、第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２に凹部Ｒ３が形成される。

　一実施形態において、工程ＳＴ２－１と工程ＳＴ２－２を含むサイクルを複数回繰り返してよい。一実施形態において、工程ＳＴ２－２では、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１の凹部Ｒ１の側壁Ｓ２と、第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２の凹部Ｒ３の側壁Ｓ３に、窒素を含む反応生成物Ｄ１が付着し、工程ＳＴ２－１では、凹部Ｒ１の側壁Ｓ２と凹部Ｒ３の側壁Ｓ３に付着した反応生成物Ｄ１が除去されてよい。

　工程ＳＴ２－２において、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１のエッチング速度が、第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２のエッチング速度より大きく、工程ＳＴ２－１において、第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２のエッチング速度が、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１のエッチング速度より大きくてよい。工程ＳＴ２－１と工程ＳＴ２－２を含むサイクルを複数回繰り返すことにより、第１のシリコン含有膜ＳｉＦ１におけるエッチングの深さと第２のシリコン含有膜ＳｉＦ２におけるエッチングの深さとの差を低減してよい。第２の実施形態における他の条件は、上記第１の実施形態と同様であってよい。

　以上の実施形態において、本処理方法は、容量結合型のプラズマ処理装置に限られず、他の種類のプラズマ処理装置、例えば誘導結合型のプラズマを生成するプラズマ処理装置、ＥＣＲプラズマを生成するプラズマ処理装置、ヘリコン波励起プラズマを生成するプラズマ処理装置又は、表面波プラズマを生成するプラズマ処理装置で行われてよい。

　本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

（付記１）
　（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を準備する工程であって、前記マスクは少なくとも１つの開口を含む、前記工程と、
　（ｂ）前記シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程と、を含み、
　前記（ｂ）は、
　（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記フルオロカーボンガスは、前記第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、前記工程と、
　（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む、エッチング方法。

（付記２）
　前記フッ化水素ガスは、前記第２の処理ガスの中で最も流量が大きい、付記１に記載のエッチング方法。

（付記３）
　前記第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含まない、又は前記第２の処理ガスに含まれる前記フッ化水素ガスの流量より小さい流量のフッ化水素ガスを含む、付記１又は２に記載のエッチング方法。

（付記４）
　前記第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含まない、又は前記第１の処理ガスに含まれる前記フルオロカーボンガスの流量より小さい流量のフルオロカーボンガスを含む、付記１から３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記５）
　前記第１の処理ガスは、炭素に対するフッ素の組成比が異なる２種以上のフルオロカーボンガスを含む、付記１から４のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記６）
　前記第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含み、
　前記第１の処理ガスは、前記第２の処理ガスの前記フルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比が大きい前記フルオロカーボンガスを含む、付記１から５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記７）
　前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの少なくとも一方は、酸素含有ガスを含む、付記１から６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記８）
　前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの少なくとも一方は、貴ガス、窒素ガス、金属含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む、付記１から７のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記９）
　前記（ｂ１）及び前記（ｂ２）を含むサイクルを複数回繰り返す、付記１から８のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１０）
　前記（ｂ１）の後に前記（ｂ２）を行う、付記９に記載のエッチング方法。

（付記１１）
　前記（ｂ２）は、前記凹部の側壁に、窒素を含む反応生成物を付着させることを含み、
　前記（ｂ１）は、前記凹部の側壁に付着した前記反応生成物を除去することを含む、付記９又は１０に記載のエッチング方法。

（付記１２）
　前記（ｂ１）は、前記凹部の側壁に炭素含有膜を形成することを含む、付記９から１１のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１３）
　前記（ｂ１）後における前記凹部のラインエッジラフネスは、直前に行われた前記（ｂ２）後における前記凹部のラインエッジラフネスより小さい、付記９から１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１４）
　前記（ｂ１）の処理時間は、前記（ｂ２）の処理時間と同じか、それより短い、付記９から１３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１５）
　前記（ｂ１）の処理時間は、前記（ｂ２）の処理時間より長い、付記９から１３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１６）
　前記凹部のエッチングが進むにつれて、前記（ｂ１）の処理時間に対する前記（ｂ２）の処理時間の比率を変更する、付記９から１５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１７）
　前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む、付記１から１６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１８）
　前記シリコン含有膜は、第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜と異なる第２のシリコン含有膜とを含み、
　前記第１のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に積層された積層膜であり、
　前記第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜である、付記１から１７のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記１９）
　前記マスクは、前記シリコン含有膜と異なるシリコン含有膜、炭素含有膜及び金属含有膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む、付記１から１８のいずれか一項に記載のエッチング方法。

（付記２０）
　チャンバと、前記チャンバ内の基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、
　前記制御部は、
　（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を前記チャンバ内の前記基板支持部上に準備する制御であって、前記マスクは少なくとも１つの開口を含む、前記制御と、
　（ｂ）前記基板支持部上の前記基板の前記シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する制御と、を実行し、
　前記（ｂ）の制御は、
　（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを前記プラズマ生成部により生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御であって、前記フルオロカーボンガスは、前記第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、前記制御と、
　（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを前記プラズマ生成部により生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置。

　以上の各実施形態は、説明の目的で記載されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。以上の各実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。

１……プラズマ処理装置、２……制御部、１０……プラズマ処理チャンバ、１１……基板支持部、１２……プラズマ生成部、Ｗ……基板、ＳｉＦ……シリコン含有膜、ＭＫ……マスク、ＯＰ１……開口、Ｓ１……側壁、Ｒ１……凹部

Claims

　（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を準備する工程であって、前記マスクは少なくとも１つの開口を含む、前記工程と、
　（ｂ）前記シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する工程と、を含み、
　前記（ｂ）は、
　（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程であって、前記フルオロカーボンガスは、前記第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、前記工程と、
　（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む、エッチング方法。
　前記フッ化水素ガスは、前記第２の処理ガスの中で最も流量が大きい、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含まない、又は前記第２の処理ガスに含まれる前記フッ化水素ガスの流量より小さい流量のフッ化水素ガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含まない、又は前記第１の処理ガスに含まれる前記フルオロカーボンガスの流量より小さい流量のフルオロカーボンガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第１の処理ガスは、炭素に対するフッ素の組成比が異なる２種以上のフルオロカーボンガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第２の処理ガスは、フルオロカーボンガスを含み、
　前記第１の処理ガスは、前記第２の処理ガスの前記フルオロカーボンガスより、炭素に対するフッ素の組成比が大きい前記フルオロカーボンガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの少なくとも一方は、酸素含有ガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスの少なくとも一方は、貴ガス、窒素ガス、金属含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）及び前記（ｂ２）を含むサイクルを複数回繰り返す、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）の後に前記（ｂ２）を行う、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ２）は、前記凹部の側壁に、窒素を含む反応生成物を付着させることを含み、
　前記（ｂ１）は、前記凹部の側壁に付着した前記反応生成物を除去することを含む、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）は、前記凹部の側壁に炭素含有膜を形成することを含む、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）後における前記凹部のラインエッジラフネスは、直前に行われた前記（ｂ２）後における前記凹部のラインエッジラフネスより小さい、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）の処理時間は、前記（ｂ２）の処理時間と同じか、それより短い、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記（ｂ１）の処理時間は、前記（ｂ２）の処理時間より長い、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記凹部のエッチングが進むにつれて、前記（ｂ１）の処理時間に対する前記（ｂ２）の処理時間の比率を変更する、請求項９に記載のエッチング方法。
　前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及び、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記シリコン含有膜は、第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜と異なる第２のシリコン含有膜とを含み、
　前記第１のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜が交互に積層された積層膜であり、
　前記第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜である、請求項１に記載のエッチング方法。
　前記マスクは、前記シリコン含有膜と異なるシリコン含有膜、炭素含有膜及び金属含有膜からなる群から選択される少なくとも１種の膜を含む、請求項１に記載のエッチング方法。
　チャンバと、前記チャンバ内の基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、
　前記制御部は、
　（ａ）窒素を含有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを有する基板を前記チャンバ内の前記基板支持部上に準備する制御であって、前記マスクは少なくとも１つの開口を含む、前記制御と、
　（ｂ）前記基板支持部上の前記基板の前記シリコン含有膜をエッチングして凹部を形成する制御と、を実行し、
　前記（ｂ）の制御は、
　（ｂ１）フルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスから第１のプラズマを前記プラズマ生成部により生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御であって、前記フルオロカーボンガスは、前記第１の処理ガスの中で最も流量が大きい、前記制御と、
　（ｂ２）フッ化水素ガスを含む第２の処理ガスから第２のプラズマを前記プラズマ生成部により生成して、前記シリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置。