特開 2024-150167 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

(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】P2024150167

(43)【公開日】2024-10-23

(54)【発明の名称】プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241016BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023063443

(22)【出願日】2023-04-10

(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】千野 光貴

(72)【発明者】

【氏名】榎本 果穂

(72)【発明者】

【氏名】齊藤 翔

(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）】

5F004AA09

5F004BA09

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB25

5F004BB26

5F004BB28

5F004CA03

5F004CA06

5F004CA08

5F004DA00

5F004DA01

5F004DA03

5F004DA04

5F004DA05

5F004DA11

5F004DA12

5F004DA13

5F004DA15

5F004DA16

5F004DA20

5F004DA22

5F004DA23

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA03

5F004EA05

5F004EA28

5F004EA30

(57)【要約】

【課題】エッチングにおいてクロッギングを抑制する技術を提供する。
【解決手段】本開示に係る基板処理方法は、（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は、第１膜及び第１膜上に開口を有する第２膜を含み、第１膜は、シリコン及び酸素を含む第１層とシリコン及び窒素を含む第２層とを含む積層膜であり、第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、工程と、（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、開口を介して第１膜をエッチングする工程と、を含む。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は、第１膜及び前記第１膜上に開口を有する第２膜を含み、前記第１膜は、シリコン及び酸素を含む第１層とシリコン及び窒素を含む第２層とを含む積層膜であり、前記第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、工程と、
（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、前記開口を介して前記第１膜をエッチングする工程と、
を含む、基板処理方法。

【請求項2】

前記第１膜は、ホウ素、リン、及び硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの典型元素を含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第２膜は、タングステン、チタン、モリブデン、ハフニウム、ジルコニウム及びルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの遷移金属元素を含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第２膜は、タングステン化合物を含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第２膜は、タングステンシリサイド、タングステンボロン、タングステンカーバイド、タングステンナイトライド、タングステンオキサイド、タングステンシリコンナイトライド、タングステンシリコンボロン及びタングステンシリコンカーボンからなる群より選ばれる少なくとも１つのタングステン化合物を含む、請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記第２膜は、シリコン、炭素、窒素、酸素、水素、ホウ素及びリンのうち少なくとも１つを更に含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記第２膜は、シリコン含有膜を更に含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記シリコン含有膜は、ホウ素を含む、請求項７に記載の基板処理方法。

【請求項9】

前記処理ガスは、リン含有ガスを更に含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項10】

前記処理ガスは、金属含有ガスを更に含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項11】

前記処理ガスは、水素含有ガス、ハロゲン含有ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガス及び貴ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを更に含む、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項12】

前記（ｂ）の工程において、前記基板支持部の温度は、－１０℃～－１００℃に設定される、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項13】

前記（ｂ）の工程において、前記基板支持部にバイアス信号が供給され、前記バイアス信号はバイアスＤＣ信号又はバイアスＲＦ信号である、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項14】

前記（ｂ）において、前記チャンバ内の圧力は、１～２０ｍＴｏｒｒに設定される、請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項15】

前記基板は、複数のＤＲＡＭ素子が形成される基板である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項16】

前記積層膜は、前記第１層を１又は２以上含み、前記第２層を１又は２以上含み、
前記１又は２以上の第１層のうちの少なくとも１つの厚さは、前記１又は２以上の第２層のうちの少なくとも１つの厚さよりも厚い、請求項１から１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項17】

前記開口の幅は、５０ｎｍ以下である、請求項１から１４のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【請求項18】

チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備えたプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は、第１膜及び前記第１膜上に開口を有する第２膜を含み、前記第１膜は、シリコン及び酸素を含む膜とシリコン及び窒素を含む膜とを含む積層膜であり、前記第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、制御と、
（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、前記プラズマ生成部から供給する電力により、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、前記開口を介して前記第１膜をエッチングする制御と
を実行する、プラズマ処理装置。

【請求項19】

前記プラズマ生成部は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号を前記基板支持部に供給する、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。

【請求項20】

前記ソースＲＦ信号の周波数は、４０ＭＨｚ以上である、請求項１９に記載のプラズマ処理装置。

【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、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びポリシリコンマスクが形成された基板をエッチングする方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２１５４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、エッチングにおいてクロッギングを抑制する技術を提供する。

【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、（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は、第１膜及び第１膜上に開口を有する第２膜を含み、第１膜は、シリコン及び酸素を含む第１層とシリコン及び窒素を含む第２層とを含む積層膜であり、第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、工程と、（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、開口を介して第１膜をエッチングする工程と、を含む基板処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングにおいてクロッギングを抑制することができる。

【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】基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。

【図4】工程ＳＴ３２においてシリコン窒化膜ＥＦ₁がエッチングされた後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。

【図5】工程ＳＴ３４の終了後における基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。

【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、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は、第１膜及び第１膜上に開口を有する第２膜を含み、第１膜は、シリコン及び酸素を含む第１層とシリコン及び窒素を含む第２層とを含む積層膜であり、第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、工程と、（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、開口を介して第１膜をエッチングする工程と、を含む。

【0010】

一つの例示的実施形態において、第１膜は、ホウ素、リン、及び硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの典型元素を含む。

【0011】

一つの例示的実施形態において、第２膜は、タングステン、チタン、モリブデン、ハフニウム、ジルコニウム及びルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの遷移金属元素を含む。

【0012】

一つの例示的実施形態において、第２膜は、タングステン化合物を含む。

【0013】

一つの例示的実施形態において、第２膜は、タングステンシリサイド、タングステンボロン、タングステンカーバイド、タングステンナイトライド、タングステンオキサイド、タングステンシリコンナイトライド、タングステンシリコンボロン及びタングステンシリコンカーボンからなる群より選ばれる少なくとも１つのタングステン化合物を含む。

【0014】

一つの例示的実施形態において、第２膜は、シリコン、炭素、窒素、酸素、水素、ホウ素及びリンのうち少なくとも１つを更に含む。

【0015】

一つの例示的実施形態において、第２膜は、シリコン含有膜を更に含む。

【0016】

一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、ホウ素を含む。

【0017】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、リン含有ガスを更に含む。

【0018】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、金属含有ガスを更に含む。

【0019】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、水素含有ガス、ハロゲン含有ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガス及び貴ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを更に含む。

【0020】

一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、基板支持部の温度は、－１０℃～－１００℃に設定される。

【0021】

一つの例示的実施形態において、（ｂ）の工程において、基板支持部にバイアス信号が供給され、バイアス信号はバイアスＤＣ信号又はバイアスＲＦ信号である。

【0022】

一つの例示的実施形態において、（ｂ）において、チャンバ内の圧力は、１～２０ｍＴｏｒｒに設定される。

【0023】

一つの例示的実施形態において、基板は、複数のＤＲＡＭ素子が形成される基板である。

【0024】

一つの例示的実施形態において、積層膜は、第１層を１又は２以上含み、第２層を１又は２以上含み、１又は２以上の第１層のうちの少なくとも１つの厚さは、１又は２以上の第２層のうちの少なくとも１つの厚さよりも厚い。

【0025】

一つの例示的実施形態において、開口の幅は、５０ｎｍ以下である。

【0026】

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、プラズマ生成部、及び、制御部を備えたプラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置において、制御部は、（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する制御であって、基板は、第１膜及び第１膜上に開口を有する第２膜を含み、第１膜は、シリコン及び酸素を含む膜とシリコン及び窒素を含む膜とを含む積層膜であり、第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、制御と、（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、プラズマ生成部から供給する電力により、ＨＦガスと、ＣｘＦｙガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣｓＨｔＦｕガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、開口を介して第１膜をエッチングする制御とを実行する。

【0027】

一つの例示的実施形態において、プラズマ生成部は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号を基板支持部に供給する。

【0028】

一つの例示的実施形態において、ソースＲＦ信号の周波数は、４０ＭＨｚ以上である。

【0029】

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。

【0030】

＜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。

【0031】

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。

【0032】

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、エッジリングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0033】

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、ＲＦ又はＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよく、この場合、ＲＦ又はＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号又はＤＣ信号がＲＦ又はＤＣ電極に接続される場合、ＲＦ又は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ＲＦ又はＤＣ電極との両方が２つの下部電極として機能してもよい。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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、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。

【0037】

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。

【0038】

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、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）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。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。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。

【0045】

＜プラズマ処理方法の一例＞
図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法（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、基板支持部の温度及びチャンバ内の圧力を設定する工程ＳＴ２と、基板上のエッチング対象膜をエッチングする工程ＳＴ３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。

【0046】

（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。

【0047】

図３は、工程ＳＴ１で提供される基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。基板Ｗは、下地膜ＵＦ上に、エッチング対象膜ＥＦ及びマスク膜ＭＦがこの順で形成されている。エッチング対象膜ＥＦは、第１膜の一例である。また、マスク膜ＭＦは、第２膜の一例である。基板Ｗは、例えば、複数のＤＲＡＭ素子を形成するための基板でよい。

【0048】

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、複数の膜が積層されて構成されてよい。下地膜ＵＦは、基板Ｗにおいて形成されるＤＲＡＭ素子の一部を構成する膜であり得る。また、下地膜ＵＦは、ＤＲＡＭ素子を形成する工程の１つにおいて、マスクとして用いられる膜であり得る。

【0049】

エッチング対象膜ＥＦは、複数の層を含む積層膜であり得る。エッチング対象膜ＥＦは、例えば、シリコン酸化膜ＥＦ₂を含む層と、当該シリコン酸化膜ＥＦ₂上に形成されたシリコン窒化膜ＥＦ₁を含む層を含んでよい。シリコン窒化膜ＥＦ₁は、シリコン及び酸素を含む第１層の一例であり得る。また、シリコン酸化膜ＥＦ₂は、シリコン及び窒素を含む第２層の一例であり得る。エッチング対象膜ＥＦは、本処理方法によりエッチングされる膜を含む積層膜の一例であり得る。シリコン酸化膜ＥＦ₂の厚さは、シリコン窒化膜ＥＦ₁の厚さよりも厚くてよい。

【0050】

下地膜ＵＦ及び／又はエッチング対象膜ＥＦは、ＣＶＤ法、スピンコート法等により形成されてよい。下地膜ＵＦ及び／又はエッチング対象膜ＥＦ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。

【0051】

マスク膜ＭＦは、エッチング対象膜ＥＦ上に形成されている。マスク膜ＭＦは、エッチング対象膜ＥＦ上において少なくとも１つの開口を有する。すなわち、マスク膜ＭＦ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ＯＰを規定する形状を有するように構成される。例えば、開口ＯＰは、エッチング対象膜ＥＦ上の空間であって、マスク膜ＭＦの側壁に囲まれている。すなわち、図３において、エッチング対象膜ＥＦの上面は、マスク膜ＭＦによって覆われた領域と、開口ＯＰの底部において露出した領域とを有する。

【0052】

開口ＯＰは、基板Ｗの平面視、すなわち、基板Ｗを図３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。マスク膜ＭＦは、複数の側壁を有し、複数の側壁が複数の開口ＯＰを規定してもよい。複数の開口ＯＰは、それぞれ線形状を有し、一定の間隔で並んでライン＆スペースのパターンを構成してもよい。また、複数の開口ＯＰは、それぞれ穴形状を有し、アレイパターンを構成してもよい。

【0053】

開口ＯＰの開口幅は、５０ｎｍ以下でよい。当該開口幅は、３０ｎｍ以下でもよい。当該開口幅は、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下でもよい。また、当該開口幅は、１ｎｍ以上であり得る。

【0054】

マスク膜ＭＦは、金属含有膜であり得る。マスク膜ＭＦは、タングステン、チタン、モリブデン、ハフニウム、ジルコニウム及びルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの遷移金属元素を含む膜であってよい。マスク膜ＭＦは、一例として、タングステン化合物を含む膜であり得る。タングステン化合物は、一例として、タングステンシリサイド、タングステンボロン、タングステンカーバイド、タングステンナイトライド、タングステンオキサイド、タングステンシリコンナイトライド、タングステンシリコンボロン及びタングステンシリコンカーボンからなる群より選ばれる少なくとも１つを含み得る。また、マスク膜ＭＦは、炭素含有膜であってもよい。

【0055】

マスク膜ＭＦは、１つの層からなる単層マスクでも、２つ以上の層からなる多層マスクであってもよい。マスク膜ＭＦは、一例として、金属含有膜及び／又は炭素含有膜とシリコン含有膜とを含む積層膜であり得る。シリコン含有膜は、一例として、ホウ化シリコン膜又はホウ素ドープシリコン膜であり得る。マスク膜ＭＦは、ＣＶＤ法、スピンコート法等により形成されてよい。マスク膜ＭＦは、リソグラフィによって形成されてもよい。開口ＯＰは、マスク膜ＭＦをエッチングすることで形成されてよい。

【0056】

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、マスク膜ＭＦをエッチングして開口ＯＰ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ＯＰ及び後述するエッチング対象膜ＥＦ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。

【0057】

（基板ＳＴ２：基板支持部の温度及びチャンバ内の圧力を設定）
工程ＳＴ２において、基板支持部１１の温度を０℃以下の目標温度に設定する。目標温度は、－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。目標温度は、－１００℃以上であってよい。目標温度は、－１０℃～－１００℃であってよく、－２０℃～－７０℃であってよく、－３０℃～－５０℃であってよい。一実施形態において、目標温度を低温に設定することにより、プラズマにより生成された活性種の吸着係数が増加し得る。これにより、エッチング対象膜ＥＦのエッチングレートが増加し得るため、クロッギングが抑制され得る。

【0058】

基板支持部１１の温度を目標温度に設定することは、基板支持部１１の温度を測定して、基板支持部１１の温度が目標温度になるように、温調モジュールにより基板支持部１１の温度を調整することを含むがこれに限られない。一例では、基板支持部１１の温度を目標温度に設定することは、（ａ）基板支持部１１の温度が目標温度になるように、基板Ｗの温度又は流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度を当該目標温度又は当該目標温度とは異なる温度に設定すること、及び、（ｂ）基板Ｗの温度が目標温度となるように、基板支持部１１又は流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度を、当該目標温度又は当該目標温度とは異なる温度に設定することを含む。また、温度を「設定」することは、制御部２において当該温度が入力、選択又は記憶されることを含む。

【0059】

また、工程ＳＴ２において、プラズマ処理チャンバ１０内又はプラズマ処理空間１０ｓの圧力（以下、「チャンバ圧力」という。）を３０ｍＴｏｒｒ以下の目標圧力に設定する。目標圧力は、２０ｍＴｏｒｒ以下、１５ｍＴｏｒｒ以下、１０ｍＴｏｒｒ以下、５ｍＴｏｒｒ以下でもよい。目標圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上であってよい。目標圧力は、１～２０ｍＴｏｒｒであってよく、２～１５ｍＴｏｒｒであってよく、５～１０ｍＴｏｒｒであってよい。一実施形態において、目標圧力を低圧に設定することにより、工程ＳＴ３において生成された副生成物が開口ＯＰ及び／又は凹部に堆積することを抑制し得る。これにより、開口ＯＰ及び／又は凹部において、クロッキングを抑制し得る。

【0060】

チャンバ圧力を目標圧力に設定することは、チャンバ圧力を測定し、チャンバ圧力が目標圧力になるように排気システム４０を制御して、チャンバ圧力を調整することを含むがこれに限られない。一例では、チャンバ圧力を目標圧力に設定することは、チャンバ圧力が目標圧力となるように、チャンバ圧力に関連するパラメータを設定することを含み得る。また、チャンバ圧力を「設定」することは、制御部２において当該圧力が入力、選択又は記憶されることを含む。

【0061】

なお、本処理方法において、工程ＳＴ２の少なくとも一部は、工程ＳＴ１の前に行ってもよい。すなわち、基板支持部１１の温度を目標温度に設定した後に、当該基板支持部１１に基板Ｗを提供してよい。

【0062】

（工程ＳＴ３：エッチング対象膜ＥＦのエッチング）
工程ＳＴ３において、エッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。工程ＳＴ３は、処理ガスを供給する工程ＳＴ３１及び処理ガスからプラズマを生成する工程ＳＴ３２を含む。工程ＳＴ３における処理の間、基板支持部１１の温度は、工程ＳＴ２で設定した０℃以下の目標温度に設定される。また、工程ＳＴ３における処理の間、チャンバ圧力は、３０ｍＴ（４.０Ｐａ）以下に設定してよい。

【0063】

工程ＳＴ３１において、処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。処理ガスは、フッ化水素ガス（ＨＦガス）と、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ，ｔ及びｕは１以上の整数である）を含む。また、一実施形態において、処理ガスはＡｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス又はＸｅガス等の貴ガスやＮ₂ガス等の不活性ガスを含み得る。

【0064】

処理ガスにおいて、Ｃ_xＦ_yガスは、ＣＦ₄ガス、Ｃ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｆ₈ガス、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｆ₈ガス及びＣ₅Ｆ₈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。

【0065】

処理ガスにおいて、Ｃ_sＨ_tＦ_uガスは、ＣＨＦ₃ガス、ＣＨ₂Ｆ₂ガス、ＣＨ₃Ｆガス、Ｃ₂ＨＦ₅ガス、Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₂Ｈ₃Ｆ₃ガス、Ｃ₂Ｈ₄Ｆ₂ガス、Ｃ₃ＨＦ₇ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₂ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₄ガス、Ｃ₃Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₃Ｈ₃Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｈ₅Ｆ₅ガス、Ｃ₄Ｈ₂Ｆ₈ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₆ガス、Ｃ₅Ｈ₂Ｆ₁₀ガス及びＣ₅Ｈ₃Ｆ₇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、処理ガスは、Ｃ_xＦ_yガスとＣ_sＨ_tＦ_uガスとの双方のガスを含んでよい。

【0066】

一実施形態において、ＨＦガスは、不活性ガスを除いて処理ガス中最も流量（分圧）が大きくてよい。一例では、ＨＦガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合はこれらのガスを除く全てのガスの流量）に対して、５０体積％以上、６０体積％以上、７０体積％以上、８０体積％以上、９０体積％以上又は９５体積％以上でよい。ＨＦガスの流量は、処理ガスの総流量に対して、１００体積％未満、９９．５体積％以下、９８体積％以下又は９６体積％以下でよい。一例では、ＨＦガスの流量は、処理ガスの総流量に対して、７０体積％以上９６体積％以下である。

【0067】

一実施形態において、処理ガスは、リン含有ガスを含む。一実施形態において、リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである。ハロゲン化リンガスは、例えば、ＰＦ₃ガスやＰＦ₅ガス等、ハロゲン元素としてフッ素を含むフッ化リンガスであってよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＣｌ₃ガスやＰＣｌ₅ガス等、ハロゲン元素として塩素を含む塩化リンガスであってよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＢｒ₃ガス、ＰＢｒ₅ガス、ＰＩ₃ガスのようにハロゲン元素として、臭素やヨウ素を含むガスであってもよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＣｌＦ₂ガス、ＰＣｌ₂Ｆガス、ＰＣｌ₂Ｆ₃ガス等、２種以上のハロゲン元素を含むガスであってもよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、オキシフッ化リンガス又はオキシ塩化リンガスであってよい。例えば、ハロゲン化リンガスは、ＰＯＦ₃ガス、ＰＯＣｌ₃ガス、ＰＯＦ₂Ｃｌ₂ガス、ＰＯＦＣｌ₂ガス又はＰＯＦ₂Ｃｌガスであってよい。一実施形態において、処理ガスに含まれるリン含有ガスの流量は、処理ガスの総流量のうち、２０体積％以下、１０体積％以下、５体積％以下である。

【0068】

一実施形態において、処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む。一実施形態において、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス、臭素含有ガス及び／又はヨウ素含有ガスである。塩素含有ガスは、一例では、Ｃｌ₂、ＳｉＣｌ₂、ＳｉＣｌ₄、ＣＣｌ₄、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、Ｓｉ₂Ｃｌ₆、ＣＨＣｌ₃、ＳＯ₂Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＰＣｌ₃、ＰＣｌ₅及びＰＯＣｌ₃からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。臭素含有ガスは、一例では、Ｂｒ₂、ＨＢｒ、ＣＢｒ₂Ｆ₂、Ｃ₂Ｆ₅Ｂｒ、ＰＢｒ₃、ＰＢｒ₅、ＰＯＢｒ₃及びＢＢｒ₃からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。ヨウ素含有ガスは、一例では、ＨＩ、ＣＦ₃Ｉ、Ｃ₂Ｆ₅Ｉ、Ｃ₃Ｆ₇Ｉ、ＩＦ₅、ＩＦ₇、Ｉ₂、ＰＩ₃からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。一例では、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Ｃｌ₂ガス、Ｂｒ₂ガス及びＨＢｒガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。一例では、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Ｃｌ₂ガス又はＨＢｒガスである。

【0069】

一実施形態において、処理ガスは金属含有ガスをさらに含む。一実施形態において、金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種の金属（金属Ｍ）を含むガスである。一実施形態において、金属含有ガスは、金属Ｍとハロゲンとを含有するガスでよい。一例では、金属含有ガスは、ＷＦ₂ガス、ＷＦ₄ガス、ＷＦ₅ガス、ＷＦ₆ガス、ＷＣｌ₂ガス、ＷＣｌ₄ガス、ＷＣｌ₅ガス、ＷＣｌ₆ガス、ＭｏＦ₄ガス、ＭｏＦ₆ガス、ＭｏＣｌ₆ガス、ＴｉＣｌ₄ガス等である。

【0070】

一実施形態において、処理ガスは酸素含有ガスをさらに含む。酸素含有ガスは、例えば、Ｏ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ及びＨ₂Ｏ₂からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。一例では、酸素含有ガスは、Ｈ₂Ｏ以外の酸素含有ガス、例えばＯ₂、ＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏ₂からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。酸素含有ガスの流量は、処理ガスに含まれる他のガス（例えば炭素含有ガス）の流量に応じて調整されてよい。

【0071】

一実施形態において、処理ガスは、ＨＦガスの一部又は全部に代えて、プラズマ中にフッ化水素種（ＨＦ種）を生成可能なガスを含んでよい。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。

【0072】

一実施形態において、処理ガスは、窒素含有ガスをさらに含む。窒素含有ガスは、一例では、窒素ガス（Ｎ₂）、アンモニアガス（ＮＨ₃）、ヒドラジンガス（Ｎ₂Ｈ₄）等である。

【0073】

一実施形態において、処理ガスは、水素含有ガスをさらに含む。水素含有ガスは、一例として、水素ガス（Ｈ２）、硫化水素ガス（Ｈ２Ｓ）等である。水素含有ガスの流量比は、ＨＦガス、Ｃ_xＦ_yガス及びＣ_sＨ_tＦ_uガスのそれぞれの流量比より多くてもよい。水素含有ガスの流量比は、ＨＦガス、Ｃ_xＦ_yガス及びＣ_sＨ_tＦ_uガスの流量比の合計より多くてもよい。一実施形態において、水素含有ガスは、ハロゲンを含まないガスであり得る。

【0074】

工程ＳＴ３２において、第１のＲＦ生成部３１ａからソースＲＦ信号（ＲＦ電力）が下部電極に供給される。ソースＲＦ信号の周波数は、一例として、４０ＭＨｚであり得る。ソースＲＦ信号が下部電極に供給されると、第１の処理ガスからプラズマが生成される。またバイアス信号として、第１のＤＣ生成部３２ａから、バイアスＤＣ信号が下部電極に供給され、基板にバイアス電位が発生する。これにより、生成されたプラズマ中のイオン、ラジカルといった活性種が基板Ｗに引きよせられ、マスク膜ＭＦの開口ＯＰを通ってシリコン窒化膜ＥＦ₁がエッチングされる。なお、バイアスＤＣ信号の電圧は、１０ｋＶ以下、６ｋＶ以下、４ｋＶ以下又は３ｋＶ以下であり得る。一実施形態において、バイアスＤＣ信号の電圧を低くすることにより、開口ＯＰの上部付近に付着する堆積物を低減し得る。これにより、開口ＯＰ及び／又は凹部において、クロッキングを抑制し得る。また、上述のとおり、エッチングの間、基板支持部１１の温度は０℃以下の目標温度に設定されている。また、エッチングの間、チャンバ圧力は３０ｍＴｏｒｒ以下の目標圧力に設定されている。

【0075】

なお、バイアス信号の供給を開始するタイミングは、ソースＲＦ信号の供給を開始するタイミングと同時でも異なってもよい。また、バイアス信号として、バイアスＲＦ信号を用いてよい。すなわち、第２のＲＦ生成部３１ｂから負極性のバイアスＤＣ信号を下部電極に供給して、基板Ｗにバイアス電位を発生させてよい。ソースＲＦ信号及びバイアス信号は、双方が連続波であってよく、また一方が連続波で他方がパルス波であってよい。

【0076】

一実施形態において、シリコン窒化膜ＥＦ１及びシリコン酸化膜ＥＦ２の双方は、同じエッチング条件でエッチングされてよい。すなわち、上述した工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２において、シリコン窒化膜ＥＦ１及びシリコン酸化膜ＥＦ２の双方がエッチングされてよい。

【0077】

図４は、工程ＳＴ３２においてシリコン窒化膜ＥＦ₁がエッチングされた後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図４に示すように、エッチングによりシリコン窒化膜ＥＦ₁に形成される凹部の底部ＢＴがシリコン酸化膜ＥＦ₂に到達し、シリコン酸化膜ＥＦ₂の表面が露出している。

【0078】

図５は、工程ＳＴ３２の終了後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図５に示すように、エッチングによりシリコン酸化膜ＥＦ₂に形成される凹部の底部ＢＴが下地膜ＵＦに到達し、下地膜ＵＦの表面が露出すると、工程ＳＴ３２が終了される。なお、下地膜ＵＦの一部がエッチングされた後に工程ＳＴ３２を終了してもよい。すなわち、工程ＳＴ３２において、下地膜ＵＦの一部が深さ方向にオーバーエッチングされてよい。以上により、本処理方法が終了される。

【0079】

＜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。

【0080】

実施例では、プラズマ処理装置１を用いて本処理方法を適用し、図３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。マスク膜ＭＦとしては、タングステン含有膜を用いた。実施例１におけるシリコン窒化膜ＥＦ₁及びシリコン酸化膜ＥＦ₂のエッチング条件は以下のとおりである。

シリコン窒化膜ＥＦ₁及びシリコン酸化膜ＥＦ₂のエッチング条件（工程ＳＴ３）：
基板支持部の温度：－５０℃
チャンバ圧力：６ｍＴｏｒｒ
処理ガス：ＨＦガス、ＣＦ₄ガス

【0081】

（参考例）
参考例では、プラズマ処理装置１を用いて、実施例と同様の基板をエッチングした。参考例におけるシリコン窒化膜ＥＦ₁及びシリコン酸化膜ＥＦ₂のエッチング条件は以下のとおりである。

シリコン窒化膜ＥＦ₁及びシリコン酸化膜ＥＦ₂のエッチング条件：
基板支持部の温度：－５０℃
チャンバ圧力：６ｍＴ
第１の処理ガス：ＨＦガス

【0082】

実施例において、基板支持部の温度を低温に設定し、また、チャンバ圧力を低圧に設定しつつ、処理ガスにフルオロカーボンガスを加えたところ、マスク膜ＭＦに形成された開口ＯＰ及び／又はエッチング対象膜ＥＦに形成された凹部において、クロッギングは発生しなかった。

【0083】

また、実施例のエッチング対象膜ＥＦのエッチングレートは２１３［ｎｍ／ｍｉｎ］であり、マスク膜ＭＦに対する選択比は１２．８であった。これに対し、参考例のエッチング対象膜ＥＦのエッチングレートは１０１［ｎｍ／ｍｉｎ］であり、マスク膜ＭＦに対する選択比は４．８であった。すなわち、実施例においては、参考例に比べて、エッチングレートが約２倍となり大幅に向上した。また実施例においては、参考例に比べて選択比も約２．７倍となり大幅に向上した。

【0084】

また、実施例において、エッチング対象膜ＥＦの上部における凹部のＣＤは１９．５ｎｍであった。これに対し、参考例において、エッチング対象膜ＥＦの上部における凹部のＣＤは１６．７ｎｍであった。すなわち、実施例においては、参考例に比べて、いわゆるトップＣＤも大幅に改善された。

【0085】

本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。

【0086】

（付記１）
（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は、第１膜及び前記第１膜上に開口を有する第２膜を含み、前記第１膜は、シリコン及び酸素を含む第１層とシリコン及び窒素を含む第２層とを含む積層膜であり、前記第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、工程と、
（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、ＨＦガスと、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、前記開口を介して前記第１膜をエッチングする工程と、
を含む、基板処理方法。

【0087】

（付記２）
前記第１膜は、ホウ素、リン、及び硫黄からなる群より選ばれる少なくとも１つの典型元素を含む、付記１に記載の基板処理方法。

【0088】

（付記３）
前記第２膜は、タングステン、チタン、モリブデン、ハフニウム、ジルコニウム及びルテニウムからなる群より選ばれる少なくとも１つの遷移金属元素を含む、付記１又は２に記載の基板処理方法。

【0089】

（付記４）
前記第２膜は、タングステン化合物を含む、付記１に記載の基板処理方法。

【0090】

（付記５）
前記第２膜は、タングステンシリサイド、タングステンボロン、タングステンカーバイド、タングステンナイトライド、タングステンオキサイド、タングステンシリコンナイトライド、タングステンシリコンボロン及びタングステンシリコンカーボンからなる群より選ばれる少なくとも１つのタングステン化合物を含む、付記４に記載の基板処理方法。

【0091】

（付記６）
前記第２膜は、シリコン、炭素、窒素、酸素、水素、ホウ素及びリンのうち少なくとも１つを更に含む、付記１から５のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0092】

（付記７）
前記第２膜は、シリコン含有膜を更に含む、付記１から６のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0093】

（付記８）
前記シリコン含有膜は、ホウ素を含む、付記７に記載の基板処理方法。

【0094】

（付記９）
前記処理ガスは、リン含有ガスを更に含む、付記１から８のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0095】

（付記１０）
前記処理ガスは、金属含有ガスを更に含む、付記１から９のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0096】

（付記１１）
前記処理ガスは、水素含有ガス、ハロゲン含有ガス、酸素含有ガス、窒素含有ガス及び貴ガスからなる群から選択される少なくとも１種のガスを更に含む、付記１から１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0097】

（付記１２）
前記（ｂ）の工程において、前記基板支持部の温度は、－１０℃～－１００℃に設定される、付記１から１１のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0098】

（付記１３）
前記（ｂ）の工程において、前記基板支持部にバイアス信号が供給され、前記バイアス信号はバイアスＤＣ信号又はバイアスＲＦ信号である、付記１から１２のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0099】

（付記１４）
前記（ｂ）において、前記チャンバ内の圧力は、１～２０ｍＴｏｒｒに設定される、付記１から１３のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0100】

（付記１５）
前記基板は、複数のＤＲＡＭ素子が形成される基板である、付記１から１４のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0101】

（付記１６）
前記積層膜は、前記第１層を１又は２以上含み、前記第２層を１又は２以上含み、
前記１又は２以上の第１層のうちの少なくとも１つの厚さは、前記１又は２以上の第２層のうちの少なくとも１つの厚さよりも厚い、付記１から１５のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0102】

（付記１７）
前記開口の幅は、５０ｎｍ以下である、付記１から１６のいずれか１つに記載の基板処理方法。

【0103】

（付記１８）
チャンバ、前記チャンバ内に設けられた基板支持部、プラズマ生成部、及び、制御部を備えたプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
（ａ）チャンバ内の基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は、第１膜及び前記第１膜上に開口を有する第２膜を含み、前記第１膜は、シリコン及び酸素を含む膜とシリコン及び窒素を含む膜とを含む積層膜であり、前記第２膜は、金属含有膜又は炭素含有膜である、制御と、
（ｂ）基板支持部の温度が０℃以下に設定された状態、及び、チャンバ内の圧力が３０ｍＴｏｒｒ以下に設定された状態で、前記プラズマ生成部から供給する電力により、ＨＦガスと、ＣｘＦｙガス（ｘ及びｙは１以上の整数である）又はＣｓＨｔＦｕガス（ｓ、ｔ及びｕは１以上の整数である）とを含む処理ガスからプラズマを生成して、前記開口を介して前記第１膜をエッチングする制御と
を実行する、プラズマ処理装置。

【0104】

（付記１９）
前記プラズマ生成部は、ソースＲＦ信号及びバイアス信号を前記基板支持部に供給する、付記１８に記載のプラズマ処理装置。

【0105】

（付記２０）
前記ソースＲＦ信号の周波数は、４０ＭＨｚ以上である、付記１９に記載のプラズマ処理装置。

【0106】

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。

【符号の説明】

【0107】

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、ＭＦ…マスク膜、ＯＰ…開口、ＥＦ…エッチング対象膜、ＥＦ₁……シリコン窒化膜、ＥＦ₂……シリコン酸化膜、ＵＦ…下地膜、Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】