特開 2023-151985 エッチング方法及びプラズマ処理システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151985

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】エッチング方法及びプラズマ処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/302 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022061885

(22)【出願日】2022-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100140431

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100135677

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 光一

(74)【代理人】

【識別番号】100131598

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 和宗

(72)【発明者】

【氏名】大内田 聡

(72)【発明者】

【氏名】山口 雅仁

(72)【発明者】

【氏名】戸村 幕樹

【テーマコード（参考）】

5F004

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004BA09

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004BD03

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA06

5F004DA03

5F004DA15

5F004DA17

5F004DA18

5F004DA20

5F004DA22

5F004DA23

5F004DA24

5F004DA26

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA03

5F004EA32

5F004EB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】エッチングレートの均一性を改善するエッチング方法及びプラズマ処理システムを提供する。
【解決手段】エッチング方法は、第１のシリコン含有膜と、第２のシリコン含有膜とを有する基板を、ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程と、ソースＲＦ信号によってチャンバ内で処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって基板にバイアス電位を発生させることで、第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含む。エッチングする工程において、ソースＲＦ信号及びバイアス信号を供給する工程と、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給を停止するか又はソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方を、信号を供給する工程における少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返す。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、
（ｃ）ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程において、（ｃ１）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方を前記（ｃ１）の工程における当該少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返す、
エッチング方法。

【請求項2】

前記（ｃ）の工程において、前記基板支持部の温度は０℃以下に設定される、請求項１に記載のエッチング方法。

【請求項3】

前記（ｃ）の工程は、前記基板または前記基板支持部の温度を測定する工程をさらに含む、請求項１又は請求項２のいずれかに記載のエッチング方法。

【請求項4】

前記（ｃ１）及び前記（ｃ２）の少なくとも一方の工程において、前記測定した温度に基づいて、前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の電力の実効値、供給時間及びデューティ比のいずれか一つ以上を調整する、請求項３に記載のエッチング方法。

【請求項5】

前記第１のシリコン含有膜は１種類のシリコン含有膜からなる単層膜であり、前記第２のシリコン含有膜は２種類以上のシリコン含有膜が積層された積層膜である、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項6】

前記第１のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜を含む、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項7】

前記第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む、請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項8】

前記基板は、前記第１のシリコン含有膜及び前記前記２のシリコン含有膜上に炭素含有マスク膜を有する、請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項9】

前記（ｃ）の工程において、前記第１のシリコン含有膜のエッチングレートに対する前記第２のシリコン含有膜のエッチングレートの比は、０．９５～１．０５である、請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項10】

前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号は、パルス波である請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項11】

前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号は、連続波である請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項12】

前記（ｂ）の工程において供給される前記処理ガスのうち、前記ＨＦガスの流量が不活性ガスを除いて最も多い、請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項13】

前記リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである、請求項１ないし請求項１２のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項14】

前記処理ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれかをさらに含む、請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項15】

前記処理ガスは、タングステン、モリブデン及びチタンの少なくともいずれかを含有するガスをさらに含む、請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項16】

前記処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含む、請求項１ないし請求項１５のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項17】

前記処理ガスは、貴ガスをさらに含む、請求項１ないし請求項１６のいずれか一項に記載のエッチング方法。

【請求項18】

チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、
（ｃ）ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからＨＦ種及びリン化学種を含むプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程において、（ｃ１）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方を前記（ｃ１）の工程における当該少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返す、
エッチング方法。

【請求項19】

前記ＨＦ種は、ＨＦガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも１種のガスから生成される、請求項１８に記載のエッチング方法。

【請求項20】

前記ＨＦ種は、炭素数が２以上のハイドロフルオロカーボンガスから生成される、請求項１８に記載のエッチング方法。

【請求項21】

前記ＨＦ種は、フッ素含有ガス及び水素含有ガスから生成される、請求項１８に記載のエッチング方法。

【請求項22】

チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、電源、及び、制御部を備え、
前記制御部は、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、前記基板支持部上に提供する制御と、
（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する制御と、
（ｃ）ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行し、
前記（ｃ）の制御において、（ｃ１）前記電源から前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する制御と、（ｃ２）前記電源からの前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方を前記（ｃ１）の工程における当該少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する制御と、を交互に繰り返す、
プラズマ処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、エッチング方法及びプラズマ処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、フルオロカーボンガスを含む処理ガスを用いたシリコン含有膜のプラズマエッチングについて記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開２０１６／０３４３５８０号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、エッチングレートの均一性を改善する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一つの例示的実施形態において、チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、（ｃ）ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、前記（ｃ）の工程において、（ｃ１）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方を前記（ｃ１）の工程における当該少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返すエッチング方法が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングレートの均一性を改善する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】例示的なプラズマ処理システムを概略的に示す図である。

【図2】本処理方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】工程ＳＴ１において準備される基板Ｗの一例を示す上面図である。

【図4】図３に示す基板ＷのＡＡ´断面の一部を示す図である。

【図5】工程ＳＴ４の処理中の基板Ｗの断面構造を示す図である。

【図6】工程ＳＴ４の処理後の基板Ｗの断面構造を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の各実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、（ａ）第１のシリコン含有膜と、第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する工程と、（ｃ）ソースＲＦ信号によってチャンバ内で処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって基板にバイアス電位を発生させることで、第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、（ｃ）の工程において、（ｃ１）ソースＲＦ信号及びバイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方を（ｃ１）の工程における少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返すエッチング方法が提供される。

【0010】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、基板支持部の温度は０℃以下に設定される。

【0011】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程は、基板または基板支持部の温度を測定する工程をさらに含む。

【0012】

一つの例示的実施形態において、（ｃ１）及び（ｃ２）の少なくとも一方の工程において、測定した温度に基づいて、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の電力の実効値、供給時間及びデューティ比のいずれか一つ以上を調整する。

【0013】

一つの例示的実施形態において、第１のシリコン含有膜は１種類のシリコン含有膜からなる単層膜であり、第２のシリコン含有膜は２種類以上のシリコン含有膜が積層された積層膜である。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第１のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜を含む。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第２のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む。

【0016】

一つの例示的実施形態において、基板は、第１のシリコン含有膜及び２のシリコン含有膜上に炭素含有マスクを有する。

【0017】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、第１のシリコン含有膜のエッチングレートに対する第２のシリコン含有膜のエッチングレートの比は、０．９５～１．０５である。

【0018】

一つの例示的実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアス信号は、パルス波である。

【0019】

一つの例示的実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアス信号は、連続波である。

【0020】

一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において供給される処理ガスのうち、ＨＦガスの流量が不活性ガスを除いて最も多い。

【0021】

一つの例示的実施形態において、リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである。

【0022】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれかをさらに含む。

【0023】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、タングステン、モリブデン及びチタンの少なくともいずれかを含有するガスをさらに含む。

【0024】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含む。

【0025】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、貴ガスをさらに含む。

【0026】

一つの例示的実施形態において、チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、（ａ）第１のシリコン含有膜と、第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）処理ガスをチャンバ内に供給する工程と、（ｃ）ソースＲＦ信号によってチャンバ内で処理ガスからＨＦ種及びリン化学種を含むプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって基板にバイアス電位を発生させることで、第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、（ｃ）の工程において、（ｃ１）ソースＲＦ信号及びバイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方を（ｃ１）の工程における少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返すエッチング方法が提供される。

【0027】

一つの例示的実施形態において、ＨＦ種は、ＨＦガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくとも１種のガスから生成される。

【0028】

一つの例示的実施形態において、ＨＦ種は、炭素数が２以上のハイドロフルオロカーボンガスから生成される。

【0029】

一つの例示的実施形態において、ＨＦ種は、フッ素含有ガス及び水素含有ガスから生成される。

【0030】

一つの例示的実施形態において、チャンバ、チャンバ内に設けられた基板支持部、電源、及び、制御部を備え、制御部は、（ａ）第１のシリコン含有膜と、第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、基板支持部上に提供する制御と、（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスをチャンバ内に供給する制御と、（ｃ）ソースＲＦ信号によってチャンバ内で処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって基板にバイアス電位を発生させることで、第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜をエッチングする制御と、を実行し、（ｃ）の制御において、（ｃ１）電源からソースＲＦ信号及びバイアス信号を供給する制御と、（ｃ２）電源からのソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給を停止する、又は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方を（ｃ１）の工程における少なくとも一方の電力の実効値よりも低い電力の実効値で供給する制御と、を交互に繰り返すプラズマ処理システムが提供される。

【0031】

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。

【0032】

＜プラズマ処理システムの構成例＞
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。

【0033】

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。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、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、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ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。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筐体とは電気的に絶縁される。

【0034】

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。

【0035】

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（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）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、少なくとも一つの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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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、少なくとも一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。

【0039】

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１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。

【0040】

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、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上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生成部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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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のバイアス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。

【0044】

種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。この場合、ＤＣに基づく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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

＜エッチング方法の一例＞
図２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。）を示すフローチャートである。図２に示すように、本処理方法は、基板を提供する工程ＳＴ１と、基板支持部の温度を設定する工程ＳＴ２と、処理ガスを供給する工程ＳＴ３と、エッチングを行う工程ＳＴ４とを含む。各工程における処理は、図１に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。

【0048】

（工程ＳＴ１：基板の提供）
工程ＳＴ１において、基板Ｗは、プラズマ処理装置１のプラズマ処理空間１０ｓ内に提供される。基板Ｗは、基板支持部１１の上面に、上部電極と対向するように配置され、静電チャック１１１１により基板支持部１１に保持される。

【0049】

図３は、工程ＳＴ１において提供される基板Ｗの一例を示す上面図である。図４は、図３に示す基板ＷのＡＡ´断面の一部を示す図である。基板Ｗは、ＤＲＡＭ、３Ｄ－ＮＡＮＤフラッシュメモリ等の半導体メモリデバイスを含む半導体デバイスの製造に用いられてよい。

【0050】

基板Ｗは、第１の領域ＲＥ１及び第２の領域ＲＥ２を有する。基板Ｗの平面視（図３の上面図）において、第１の領域ＲＥ１及び第２の領域ＲＥ２は、それぞれ基板Ｗ上で所定の範囲を有する領域である。第１の領域ＲＥ１及び第２の領域ＲＥ２は、互いに隣接した２つの領域であってよく、また、互いに離れた２つの領域であってもよい。第１の領域ＲＥ１は、例えば、半導体メモリデバイスにおけるコンタクト領域や周辺回路領域であってよい。コンタクト領域は、一例では、１つ以上のメモリセルと周辺回路とを電気的に接続するための１つ以上のコンタクトホールが設けられた領域である。また、第２の領域ＲＥ２は、例えば、半導体メモリデバイスにおけるメモリセル領域であってよい。

【0051】

基板Ｗは、第１の領域ＲＥ１から第２の領域ＲＥ２に亘って設けられた下地膜ＵＦを有する。下地膜ＵＦは、例えば、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、半導体膜等でよい。下地膜ＵＦは、単層膜でも複数の膜が積層された積層膜でもよい。一例では、下地膜ＵＦは、ポリシリコン膜である。

【0052】

基板Ｗは、第１の領域ＲＥ１において、下地膜ＵＦ上に設けられた第１のシリコン含有膜ＳＦ１を有する。第１のシリコン含有膜ＳＦ１は、一例では、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜又はポリシリコン膜の少なくとも一つを含んでよい。第１のシリコン含有膜ＳＦ１は、単層膜でよく、また２種類以上のシリコン含有膜が積層された積層膜でもよい。一例では、第１のシリコン含有膜ＳＦ１は、シリコン酸化膜の単層膜である。

【0053】

基板Ｗは、第２の領域ＲＥ２において、下地膜ＵＦ上に設けられた第２のシリコン含有膜ＳＦ２を有する。第２のシリコン含有膜ＳＦ２は、第１のシリコン含有膜ＳＦ１とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む。第１のシリコン含有膜ＳＦ１と第２のシリコン含有膜ＳＦ２は、互いに同じ厚さを有してよく、また異なる厚さを有してよい。第２のシリコン含有膜ＳＦ２は、一例では、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜又はポリシリコン膜の少なくとも一つを含んでよい。第２のシリコン含有膜ＳＦ２は、単層膜でよく、また２種類以上のシリコン含有膜が積層された積層膜でもよい。一例では、第２のシリコン含有膜ＳＦ２は、シリコン窒化膜ＳＦ２ａ及びシリコン酸化膜ＳＦ２ｂが交互に繰り返し積層された積層膜である。

【0054】

基板Ｗは、マスクＭＫをさらに有する。マスクＭＫは、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２上に設けられている。すなわち、マスクＭＫは、第１の領域ＲＥ１から第２の領域ＲＥ２に亘って設けられている。マスクＭＫは、所定のパターンを有する。マスクＭＫには、第１の領域ＲＥ１において、１つ以上の開口ＯＰ１が設けられている（なお、第１の領域ＲＥ１に設けられた円形状の開口を開口ＯＰ１ａ、矩形形状のスリット（開口）を開口ＯＰ１ｂとも呼ぶ。）。一例では、１つ以上の開口ＯＰ１のそれぞれは、マスクＭＫに形成された側壁により規定される開口である。また、マスクＭＫには、第２の領域ＲＥ２において、１つ以上の開口ＯＰ２が設けられている（なお、第２の領域ＲＥ２に設けられた円形状の開口を開口ＯＰ２ａ、矩形形状のスリット（開口）を開口ＯＰ２ｂとも呼ぶ。）。一例では、１つ以上の開口ＯＰ２は、マスクＭＫに形成された側壁により規定される開口である。

【0055】

開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、一例では、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び／又は第２のシリコン含有膜ＳＦ２に、メモリセルが形成されるホール、コンタクトホール、ラインアンドスペース、スリット、トレンチ等を形成するための開口である。開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、一例では、平面視において、円形状、楕円形状、線形状、矩形形状等の形状を有する。開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、平面視において、同様の形状を有してよく、また、異なる形状を有してもよい。開口ＯＰ１は、開口ＯＰ２と同じ幅（例えば、円形状の開口の径、楕円形状の開口の短径、線形状の開口の線幅、及び、矩形形状の開口短辺又は長辺の長さである。）でも異なる幅でもよい。また、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、一体に形成された開口であってもよい。一例として、開口ＯＰ１及び開口ＯＰ２は、第１の領域ＲＥ１から第２の領域ＲＥ２に亘って形成された１つのスリットの一部であってもよい。

【0056】

一例では、図３に示すように、マスクＭＫの第１の領域ＲＥ１に、平面視において円形状を有する複数の開口ＯＰ１ａが設けられてよい。また、マスクＭＫの第２の領域ＲＥ２に、平面視において円形状を有する複数の開口ＯＰ２ａが設けられてよい。第１の領域ＲＥ１に設けられた開口ＯＰ１ａの幅（径）は、第２の領域ＲＥ２に設けられた開口ＯＰ２ａの幅（径）よりも広くても狭くてもよく、また、開口ＯＰ２ａの幅（径）と同一であってもよい。

【0057】

一例では、図３に示すように、マスクＭＫの第１の領域ＲＥ１から第２の領域ＲＥ２に亘って、平面視においてスリット形状を有する開口が設けられてよい。当該開口は、マスクＭＫの第１の領域ＲＥ１に設けられた部分である開口ＯＰ１ｂと、第２の領域ＲＥ２に設けられた部分である開口ＯＰ２ｂとを有する。開口ＯＰ１ｂ及び開口ＯＰ２ｂの幅は、開口ＯＰ１ａ及び／又は開口ＯＰ２ａの幅（径）よりも広くても狭くてもよく、また、開口ＯＰ１ａ及び／又は開口ＯＰ１ａの幅（径）と同一であってもよい。また、開口ＯＰ１ｂの幅は、開口ＯＰ２ｂの幅よりも広くても狭くてもよく、また開口ＯＰ２ｂの幅と同一でもよい。また、図３におけるスリット形状を有する開口は、第１の領域ＲＥ１及び第２の領域ＲＥ２のいずれか一方のみに設けられてもよい。すなわち、当該開口は、開口ＯＰ１ｂ及び開口ＯＰ２ｂのいずれか一方のみを有するスリットであってもよい。

【0058】

マスクＭＫは、工程ＳＴ４における第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートよりも低いエッチングレートを有する材料から形成される。マスクＭＫは、炭素含有材料から形成されてよい。マスクＭＫは、例えば、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜、又はＳＯＣ膜（スピンオンカーボン膜）であってよい。マスクＭＫは、例えば、タングステンなどの金属を含む金属含有膜であってもよい。

【0059】

基板Ｗの各構成を形成するプロセスの少なくとも一部は、プラズマ処理チャンバ１０内で行われてよい。一例では、マスクＭＫをエッチングして開口ＯＰ１及びＯＰ２を形成する工程は、プラズマ処理チャンバ１０で実行されてよい。すなわち、開口ＯＰ１、ＯＰ２及び後述する第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングは、同一のチャンバ内で連続して実行されてよい。また、基板Ｗの各構成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がプラズマ処理装置１のプラズマ処理空間１０ｓ内に搬入され、基板支持部１１の上面に配置されてもよい。

【0060】

（基板ＳＴ２：基板支持部の温度設定）
工程ＳＴ２において、温調モジュールにより、基板支持部１１の温度を０℃以下の設定温度に調整する。設定温度は、－１０℃以下、－２０℃以下、－３０℃以下、－４０℃以下、－５０℃以下、－６０℃以下又は－７０℃以下でもよい。一例では、基板支持部１１の温度を調整又は維持することは、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度を設定温度又は設定温度と異なる温度に調整又は維持することを含む。一例では、基板支持部１１の温度を調整又は維持することは、静電チャック１１１１と基板Ｗの裏面との間の伝熱ガス（例えばＨｅ）の圧力を制御することを含む。なお、流路１１１０ａに伝熱流体が流れ始めるタイミングは、基板Ｗが基板支持部１１に載置される前でも後でもよく、また同時でもよい。また、本処理方法において、工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の前に行ってもよい。すなわち、基板支持部１１の温度を設定温度に調整した後に、当該基板支持部１１に基板Ｗを提供してよい。なお、本処理方法において、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ３及び工程ＳＴ４においても設定温度に維持される。

【0061】

（工程ＳＴ３：処理ガスの供給）
工程ＳＴ３において、処理ガスがガス供給部２０からプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。処理ガスは、ＨＦガス（フッ化水素ガス）及びリン含有ガスを含む。工程ＳＴ３の間、基板支持部１１の温度は設定温度（例えば－７０℃）に維持される。

【0062】

処理ガス中、不活性ガスを除き、ＨＦガスの流量が最も多くてよい。一例では、ＨＦガスは、処理ガスの不活性ガスを除く総流量に対して、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上でよく、また８０体積％以上でもよい。ＨＦガスとしては、高純度のもの、例えば、純度が９９．９９９％以上のものを用いることができる。

【0063】

処理ガスは、ＨＦガスに代えて又はＨＦガスに加えて、プラズマ中にＨＦ種を生成可能なガスを含んでよい。なお、ＨＦ種は、フッ化水素のガス、ラジカル及びイオンの少なくともいずれかを含む。

【0064】

一例では、ＨＦ種を生成可能なガスとして、ハイドロフルオロカーボンガスを用いてよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、炭素数が２以上、３以上、又は４以上でもよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、ＣＨ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_５ガス、Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｈ_５Ｆ_５ガス、Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_８ガス、Ｃ_５Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_５Ｈ_２Ｆ_１０ガス及びＣ_５Ｈ_３Ｆ_７ガスからなる群から選択される少なくとも１種を用いてよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、ＣＨ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６ガス及びＣ_４Ｈ_２Ｆ_６ガスからなる群から選択される少なくとも１種が用いられる。

【0065】

一例では、ＨＦ種を生成可能なガスとして、フッ素含有ガス及び水素含有ガスを用いてよい。フッ素含有ガスは、一例では、フルオロカーボンガスを用いてよい。フルオロカーボンガスは、Ｃ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_３Ｆ_６ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８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種を含んでよい。フッ素含有ガスは、一例では、ＮＦ_３ガス又はＳＦ_６ガスを用いてもよい。水素含有ガスは、一例では、Ｈ_２ガス、ＣＨ_４ガス、ＮＨ_３ガスを用いてよい。

【0066】

リン含有ガスは、リン含有分子を含むガスである。リン含有分子は、十酸化四リン（Ｐ_４Ｏ_１０）、八酸化四リン（Ｐ_４Ｏ_８）、六酸化四リン（Ｐ_４Ｏ_６）等の酸化物であってもよい。十酸化四リンは、五酸化二リン（Ｐ_２Ｏ_５）と呼ばれることがある。リン含有分子は、三フッ化リン（ＰＦ_３）、五フッ化リン（ＰＦ_５）、三塩化リン（ＰＣｌ_３）、五塩化リン（ＰＣｌ_５）、三臭化リン（ＰＢｒ_３）、五臭化リン（ＰＢｒ_５）、ヨウ化リン（ＰＩ_３）のようなハロゲン化物（ハロゲン化リン）であってもよい。すなわち、リン含有分子は、フッ化リン等、ハロゲン元素としてフッ素を含んでもよい。或いは、リン含有分子は、ハロゲン元素としてフッ素以外のハロゲン元素を含んでもよい。リン含有分子は、フッ化ホスホリル（ＰＯＦ_３）、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ_３）、臭化ホスホリル（ＰＯＢｒ_３）のようなハロゲン化ホスホリルであってよい。リン含有分子は、ホスフィン（ＰＨ_３）、リン化カルシウム（Ｃａ_３Ｐ_２等）、リン酸（Ｈ_３ＰＯ_４）、リン酸ナトリウム（Ｎａ_３ＰＯ_４）、ヘキサフルオロリン酸（ＨＰＦ_６）等であってよい。リン含有分子は、フルオロホスフィン類（Ｈ_ｇＰＦ_ｈ）であってよい。ここで、ｇとｈの和は、３又は５である。フルオロホスフィン類としては、ＨＰＦ_２、Ｈ_２ＰＦ_３が例示される。処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、上記のリン含有分子のうち一つ以上のリン含有分子を含み得る。例えば、処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、ＰＦ_３、ＰＣｌ_３、ＰＦ_５、ＰＣｌ_５、ＰＯＣｌ_３、ＰＨ_３、ＰＢｒ_３、又はＰＢｒ_５の少なくとも一つを含み得る。なお、処理ガスに含まれる各リン含有分子が液体又は固体である場合、各リン含有分子は、加熱等によって気化されてプラズマ処理空間１０ｓ内に供給され得る。

【0067】

処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含んでよい。炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガスの少なくともいずれか又は両方であってよい。フルオロカーボンガスは、Ｃ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_３Ｆ_６ガス、Ｃ_３Ｆ_８ガス、Ｃ_４Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｆ_８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種を含んでよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ_３ガス、ＣＨ_２Ｆ_２ガス、ＣＨ_３Ｆガス、Ｃ_２ＨＦ_５ガス、Ｃ_２Ｈ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_２Ｈ_３Ｆ_３ガス、Ｃ_２Ｈ_４Ｆ_２ガス、Ｃ_３ＨＦ_７ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_２ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_３Ｈ_３Ｆ_５ガス、Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_４Ｈ_５Ｆ_５ガス、Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_８ガス、Ｃ_５Ｈ_２Ｆ_６ガス、Ｃ_５Ｈ_２Ｆ_１０ガス及びＣ_５Ｈ_３Ｆ_７ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。また、炭素含有ガスは、不飽和結合を有する直鎖状のものであってもよい。不飽和結合を有する直鎖状の炭素含有ガスは、例えば、Ｃ_３Ｆ_６（ヘキサフルオロプロペン）ガス、Ｃ_４Ｆ_８（オクタフルオロ－１－ブテン、オクタフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ_３Ｈ_２Ｆ_４（１，３，３，３－テトラフルオロプロペン）ガス、Ｃ_４Ｈ_２Ｆ_６（トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ４Ｆ８Ｏ（ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル）ガス、ＣＦ_３ＣＯＦガス（１，２，２，２－テトラフルオロエタン－１－オン）、ＣＨＦ_２ＣＯＦ（ジフルオロ酢酸フルオライド）ガス及びＣＯＦ_２（フッ化カルボニル）ガスからなる群から選択される少なくとも１種を用いてもよい。

【0068】

処理ガスは、タングステン含有ガスをさらに含んでよい。タングステン含有ガスは、タングステンとハロゲンとを含有するガスでよく、一例では、ＷＦ_ａＣｌ_ｂガスである（a及びｂはそれぞれ０以上６以下の整数であり、ａとｂとの和は２以上６以下である）。具体的には、タングステン含有ガスとしては、２フッ化タングステン（ＷＦ_２）ガス、４フッ化タングステン（ＷＦ_４）ガス、５フッ化タングステン（ＷＦ_５）ガス、６フッ化タングステン（ＷＦ_６）ガス等のタングステンとフッ素とを含有するガス、２塩化タングステン（ＷＣｌ_２）ガス、４塩化タングステン（ＷＣｌ_４）ガス、５塩化タングステン（ＷＣｌ_５）ガス、６塩化タングステン（ＷＣｌ_６）ガス等のタングステンと塩素とを含有するガスであってよい。これらの中でも、ＷＦ_６ガス及びＷＣｌ_６ガスの少なくともいずれかのガスであってよい。タングステン含有ガスの流量は、不活性ガスを除く処理ガスの総流量に対して、５体積％以下でよく、１体積％以下、０．５体積％以下、０．２体積％以下でもよい。

【0069】

処理ガスは、タングステン含有ガスに代えてまたは加えて、モリブデン含有ガス及びチタン含有ガスの少なくとも一方を含んでよい。

【0070】

処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含んでよい。酸素含有ガスは、例えば、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ及びＨ_２Ｏ_２からなる群から選択される少なくとも１種のガスでよい。一例では、処理ガスは、Ｈ_２Ｏ以外の酸素含有ガス、すなわち、Ｏ_２、ＣＯ、ＣＯ_２及びＨ_２Ｏ_２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。酸素含有ガスの流量は、フルオロカーボンガス又はハイドロフルオロカーボンガス等の炭素含有ガスの流量に応じて調整してよい。

【0071】

処理ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス等の貴ガスや窒素ガス等の不活性ガスをさらに含んでよい。

【0072】

（工程ＳＴ４：エッチング）
図５は、工程ＳＴ４の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。工程ＳＴ４においては、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２が同時にエッチングされる。工程ＳＴ４の間、基板支持部１１の温度は設定温度（例えば－７０℃）に維持される。

【0073】

工程ＳＴ４においては、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。例えば、ソースＲＦ信号が連続して供給される間に、バイアス信号の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。また例えば、ソースＲＦ信号の供給と停止とが交互に繰り返される間に、バイアス信号が連続して供給されてもよい。また例えば、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の双方の供給と停止とが交互に繰り返されてもよい。ここで、ソースＲＦ信号は、処理ガスからプラズマを生成するための信号であり、第１のＲＦ生成部３１ａから下部電極及び／又は上部電極に供給される。ソースＲＦ信号は、一例では、１０ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。

【0074】

また、バイアス信号は、基板Ｗにバイアス電位を発生させるための信号であり、第２のＲＦ生成部３１ｂからバイアスＲＦ信号として、又は、ＤＣ生成部３２ａからバイアスＤＣ信号として、下部電極に供給される。バイアス信号は、一例では、１～２００ｋＨｚの範囲内の周波数を有する。バイアス信号は、５～１００ｋＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。

【0075】

ソースＲＦ信号及びバイアス信号は、双方が連続波又はパルス波でよく、また一方が連続波で他方がパルス波でもよい。ソースＲＦ信号及びバイアス信号の双方がパルス波である場合、双方のパルス波の周期は同期してよい。またパルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、１～８０％でよく、また５～５０％でよい。なお、デューティ比は、パルス波の周期における、電力又は電圧レベルが高い期間が占める割合である。またバイアスＤＣ信号を用いる場合、パルス波は、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせの波形を有してよい。バイアスＤＣ信号の極性は、プラズマと基板との間に電位差を与えてイオンを引き込むように基板Ｗの電位が設定されれば、負であっても正であってもよい。

【0076】

上述のとおり、工程ＳＴ４においては、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とを複数回繰り返してよい。ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号を供給している間は、これらの信号による入熱があるので、基板Ｗの表面温度は、基板支持部１１の設定温度（例えば－７０℃）よりも高くなる。ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給を停止している間は、これらの信号による入熱がないので、基板Ｗの表面温度は、基板支持部１１の設定温度（例えば－７０℃）により近づく。すなわち、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とを繰り返すことで、基板Ｗの表面温度が制御される。基板Ｗの表面温度は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の供給を連続する場合に比べて低温に維持される。

【0077】

工程ＳＴ４において、ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給及び停止は周期的に繰り返されてよい。すなわち、ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号を供給する期間Ｔ１と停止する期間Ｔ２とを１サイクルとし、当該サイクルを複数回繰り返してよい。一例では、期間Ｔ１及び期間Ｔ２は、ぞれぞれ、０．１～３０秒の範囲の期間でよく、０．５～２０秒の範囲の期間でもよく、１～１０秒の範囲の期間でもよい。期間Ｔ１と期間Ｔ２との比（オン／オフ比）は、目標とする基板Ｗの表面温度に基づいて適宜設定してよい。期間Ｔ１に対して期間Ｔ２の期間が長くなれば基板Ｗの表面温度はより低くなり、期間Ｔ１に対して期間Ｔ２の期間が短くなれば、基板Ｗの表面温度はより高くなる。

【0078】

ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の供給により、処理ガスからプラズマが生成されるとともに、基板Ｗに基板にバイアス電位が発生し、プラズマ中の化学種が基板Ｗの表面に引きよせられる。これにより、図５に示すように、第１のシリコン含有膜ＳＦ１のうち開口ＯＰ１において露出されている部分が深さ方向（図５の上から下に向かう方向）エッチングされる。マスクＭＫの開口ＯＰ１の形状に基づいて、第１のシリコン含有膜ＳＦ１に凹部ＲＣ１が形成される。また、第２のシリコン含有膜ＳＦ２のうち開口ＯＰ２において露出されている部分が深さ方向にエッチングされる。そして、マスクＭＫの開口ＯＰ２の形状に基づいて、第２のシリコン含有膜ＳＦ２に凹部ＲＣ２が形成される。すなわち、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングが同時に進行する。

【0079】

工程ＳＴ４では、ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給と停止とを繰り返してエッチングを行ってよい。これによりソースＲＦ信号及びバイアス信号を連続して供給する場合に比べて、基板Ｗの表面温度が低下し、凹部ＲＣ１及び凹部ＲＣ２におけるＨＦ種の吸着が促進され得る。そのため、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートが高くなる。また、基板Ｗの表面温度の低下によるエッチングレートの増加量は、第１のシリコン含有膜ＳＦ１と第２のシリコン含有膜ＳＦ２とで異なる。そのため、基板Ｗの表面温度の低下量を調整することで、第１のシリコン含有膜ＳＦ１と第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートの差異を小さくし得る。すなわち、第１のシリコン含有膜に対する第２にシリコン含有膜の選択比を１に近づけ得る。例えば、当該選択比を、０．９５～１．０５の範囲に抑制し得る。

【0080】

図６は、工程ＳＴ４による処理後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。処理後の基板Ｗにおいては、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２が深さ方向にエッチングされ、凹部ＲＣ１及び凹部ＲＣ２の底部が下地膜ＵＦにほぼ同時に到達している。この状態における凹部ＲＣ１及び／又は凹部ＲＣ２のアスペクト比は、例えば、２０以上でよく、３０以上、４０以上、５０以上、又は１００以上でもよい。

【0081】

本処理方法によれば、第１のシリコン含有膜ＳＦ１と第２のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートを高めつつ、両者のエッチングレートの均一性を改善し得る。そのため、本処理方法は、例えば、下地膜ＵＦに対する選択比がとれず下地膜ＵＦによるエッチングストップをすることが難しい場合であっても、第１のシリコン含有膜ＳＦ１及び第２のシリコン含有膜ＳＦ２を好適にエッチングし得る。

【0082】

＜実施例＞
次に、本処理方法の実施例について説明する。本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

【0083】

（実施例１）
実施例１では、プラズマ処理装置１を用いて本処理方法を適用し、図４に示す基板Ｗと同様の構造を有する基板をエッチングした。マスクＭＫとしては、ポリシリコン膜を用いた。第１のシリコン含有膜ＳＦ１としては、シリコン酸化膜の単層膜（「Ｏｘ膜」ともいう）を用いた。第２のシリコン含有膜ＳＦ２としては、シリコン窒化膜ＳＦ２ａ及びシリコン酸化膜ＳＦ２ｂが交互に繰り返し積層された積層膜（「ＯＮ膜」ともいう）を用いた。処理ガスは、ＨＦガス、リン含有ガス及びアルゴンガスを含んでいた。エッチング中は、基板支持部１１の温度は－７０℃に設定し、ソースＲＦ信号及びバイアス信号の供給（５秒）と停止（１０秒）とを繰り返した。

【0084】

（参考例１）
プラズマ処理装置１を用いて、実施例１と同一の構成の基板をエッチングした。ソースＲＦ信号及びバイアス信号の供給をエッチング中継続した点を除いて、実施例１と同一の条件でエッチングを行った。

【0085】

実施例１におけるＯｘ膜のエッチングレートは、１１６９ｎｍ／分であり、ＯＮ膜のエッチングレートは、１１９６ｎｍ／分であった。実施例１では、Ｏｘ膜に対するＯＮ膜の選択比は、０．９８であった。また基板Ｗの表面温度は、－３１℃であった。これに対し、参考例１におけるＯｘ膜のエッチングレートは、７２２ｎｍ／分であり、ＯＮ膜のエッチングレートは、５５８ｎｍ／分であった。参考例１では、Ｏｘ膜に対するＯＮ膜の選択比は、０．７７であった。また基板Ｗの表面温度は、２７℃であった。

【0086】

実施例１は、参考例１に比べて、第１のシリコン含有膜ＳＦ１（Ｏｘ膜）及び第２のシリコン酸化膜ＳＦ２（ＯＮ膜）の双方のエッチングレートが向上した。これは、基板Ｗの温度低下により、Ｏｘ膜及びＯＮ膜表面におけるＨＦ種の吸着が促進されたためと考えられる。また、実施例１は、参考例１に比べて、Ｏｘ膜に対するＯＮ膜の選択比、すなわち、Ｏｘ膜及びＯＮ膜のエッチングレートの均一性も改善された。これは、Ｏｘ膜は、ＯＮ膜に比べて温度低下によるＨＦ種の吸着促進効果（すなわちエッチングレートの増加量）がより大きいためであると考えられる。

【0087】

＜変形例＞
本開示の実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。

【0088】

例えば、工程ＳＴ４において、ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給と停止とを繰り返すことに代えて又は加えて、次の処理を行ってもよい。すなわち、工程ＳＴ４において、（Ａ１）ソースＲＦ信号及びバイアス信号の供給を行う工程と、（Ａ２）ソースＲＦ信号及びバイアス信号の少なくとも一方の信号を（Ａ１）の工程における当該信号よりも低い電力の実効値で供給する工程と、を交互に繰り返してよい。この場合でもソースＲＦ信号及びバイアス信号を連続して供給する場合に比べて、基板Ｗの表面温度が低下し得る。これによりソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給と停止とを繰り返すことと同様の効果を得ることができる。

【0089】

例えば、工程ＳＴ４において、基板Ｗ又は基板支持部１１の温度を測定してよい。そして、当該測定した温度に基づいて、工程ＳＴ４で用いるソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の少なくとも一方の信号の出力を調整するようにしてよい。ここで、「信号の出力」は、例えば、信号の電力の実効値、信号の供給時間及び信号のデューティ比の１つ以上であり得る。信号の出力を調整することで、基板Ｗの温度を調整し得る。例えば、測定した基板Ｗや基板支持部１１の温度が設定値よりも高い場合は、上記信号の出力を下げて（電力の実効値を低くする、供給時間を短くする、デューティ比を小さくする等）基板Ｗの表面温度を下げるようにしてよい。

【0090】

例えば、工程ＳＴ４において、ソースＲＦ信号及び／又はバイアス信号の供給と停止とを繰り返すことに代えて又は加えて、次の処理を行ってもよい。すなわち、ソースＲＦ信号及びバイアス信号を供給して第１のシリコン含有膜及び第２のシリコン含有膜をエッチングする工程であって、当該工程は、（Ｂ１）基板Ｗ及び／又は基板支持部１１の温度を測定する工程と、（Ｂ２）当該測定した温度に基づいて、基板Ｗ及び／又は基板支持部１１の温度を所与の温度以下に制御する工程と、を備えてよい。

【0091】

（Ｂ２）の工程における基板Ｗ及び／基板支持部１１の温度制御は、例えば、ソースＲＦ信号の電力の実効値、供給時間又はデューティ比を調整することで行われてよい。また当該温度制御は、バイアスＲＦ信号の電力の実効値、供給時間又はデューティ比を調整することで行われてもよい。また当該温度制御は、流路１１１０ａを流れる電熱流体の温度又は流量を調整することで行われてもよい。また当該温度制御は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間に供給される伝熱ガスの温度又は流量を調整することで行われてもよい。また当該温度制御は、静電チャック１１１１と基板Ｗとの吸着力を調整することで行われてもよい。なお、当該温度制御は、上記のいずれか一つ以上を調整することで行われてもよい。

【0092】

例えば、本処理方法は、容量結合型のプラズマ処理装置１以外にも、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、任意のプラズマ源を用いたプラズマ処理装置を用いて実行してよい。

【0093】

本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

【0094】

（付記１）
チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるデバイス製造方法であって、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、
（ｃ）前記基板支持部の温度を０℃以下に設定した状態で、ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜を同時にエッチングする工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程において、（ｃ１）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する工程と、（ｃ２）前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の供給を停止する工程とを、交互に繰り返す、
デバイス製造方法。

【0095】

（付記２）
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、電源を備えるプラズマ処理システムのコンピュータに、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、前記基板支持部上に提供する制御と、
（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する制御と、
（ｃ）前記基板支持部の温度を０℃以下に設定した状態で、ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜を同時にエッチングする制御と、を実行させ、
前記（ｃ）の制御において、（ｃ１）前記電源から前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号を供給する制御と、（ｃ２）前記電源からの前記ソースＲＦ信号及び前記バイアス信号の供給を停止する制御とを、交互に繰り返す制御を実行させる、プログラム。

【0096】

（付記３）
付記２に記載のプログラムを格納した、記憶媒体。

【0097】

（付記４）
チャンバを有するプラズマ処理装置において実行されるエッチング方法であって、
（ａ）第１のシリコン含有膜と、前記第１のシリコン含有膜とは異なる膜種のシリコン含有膜を少なくとも含む第２のシリコン含有膜とを有する基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）ＨＦガス及びリン含有ガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給する工程と、
（ｃ）ソースＲＦ信号によって前記チャンバ内で前記処理ガスからプラズマを生成するとともに、バイアス信号によって前記基板にバイアス電位を発生させることで、前記第１のシリコン含有膜及び前記第２のシリコン含有膜をエッチングする工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程は、（ｃ１）前記基板又は前記基板支持部の温度を測定する工程と、（ｃ２）前記測定した温度に基づいて、前記基板又は前記基板支持部の温度を所与の温度以下に制御する工程と、を含む、
エッチング方法。

【符号の説明】

【0098】

１……プラズマ処理装置、２……制御部、１０……プラズマ処理チャンバ、１０ｓ……プラズマ処理空間、１１……基板支持部、１３……シャワーヘッド、２０……ガス供給部、３１ａ……第１のＲＦ生成部、３１ｂ……第２のＲＦ生成部、３２ａ……第１のＤＣ生成部、ＳＦ１…第１のシリコン含有膜、ＳＦ２…第２のシリコン含有膜、ＭＫ…マスク、ＯＰ１、ＯＰ２…開口、ＲＣ１、ＲＣ２…凹部、ＵＦ…下地膜、Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】