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(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】P2024098961
(43)【公開日】2024-07-24
(54)【発明の名称】エッチング方法及びプラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20240717BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H01L21/302 101B
【審査請求】未請求
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023217931
(22)【出願日】2023-12-25
(31)【優先権主張番号】P 2023002155
(32)【優先日】2023-01-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100122507
【弁理士】
【氏名又は名称】柏岡 潤二
(74)【代理人】
【識別番号】100186761
【弁理士】
【氏名又は名称】上村 勇太
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 聖唯
(72)【発明者】
【氏名】後平 拓
【テーマコード（参考）】
5F004
【Ｆターム（参考）】
5F004BA09
5F004BB22
5F004BB23
5F004BB25
5F004BB26
5F004BB28
5F004CA04
5F004CA06
5F004DA00
5F004DA24
5F004DA30
5F004EA28
5F004EB01
5F004EB04
5F004EB05
(57)【要約】
【課題】エッチングによる開口の形状制御を向上する技術を提供する。
【解決手段】開示されるエッチング方法は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、第１材料とは異なる第２材料を含むと共に第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を開口の側壁に形成すると共に、開口を介して第２領域をエッチングする工程と、を備える。
【選択図】図３
【解決手段】開示されるエッチング方法は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、第１材料とは異なる第２材料を含むと共に第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を開口の側壁に形成すると共に、開口を介して第２領域をエッチングする工程と、を備える。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを前記基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程と、
を備える、エッチング方法。
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを前記基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程と、
を備える、エッチング方法。
【請求項2】
前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガス、フルオロカーボンガス、クロロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス及びハイドロクロロフルオロカーボンガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項3】
前記炭素含有ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスである、請求項２に記載のエッチング方法。
【請求項4】
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６、ＴｉＣｌ４，ＷＣｌ６、ＭｏＦ６、ＮｂＦ５、ＲｅＦ６、ＲｅＦ７、ＰｔＦ６からなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項5】
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６又はＭｏＦ６である、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項6】
前記ハロゲンスカベンジガスは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス、リン含有ガス、及び希ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項7】
前記ハロゲンスカベンジガスは、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス及びリン含有ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項8】
前記ハロゲンスカベンジガスは、シリコン含有ガスを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項9】
前記炭素含有ガス、前記ハロゲン化金属ガス、及び前記ハロゲンスカベンジガスの合計流量に対する前記ハロゲン化金属ガスの流量の割合は、０．０１体積％以上３０体積％以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項10】
前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記ハロゲンスカベンジガスの流量の１／２以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【請求項11】
前記第２領域をエッチングする前記工程では、前記基板を支持する基板支持部の温度は－８０℃以上６０℃以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項12】
前記第１領域は、非金属元素、半金属元素又は金属元素を含むマスクである、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項13】
前記炭素含有層と、前記金属含有層とは、互いに接触すると共に環形状を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項14】
前記エッチングする工程は、
前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスから前記プラズマを生成する工程と、を含み、
前記処理ガスを供給する工程は、
前記ハロゲン化金属ガスを第１の流量で供給する第１期間と、
前記ハロゲン化金属ガスを供給しない又は前記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給する第２期間と、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスから前記プラズマを生成する工程と、を含み、
前記処理ガスを供給する工程は、
前記ハロゲン化金属ガスを第１の流量で供給する第１期間と、
前記ハロゲン化金属ガスを供給しない又は前記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給する第２期間と、を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項15】
前記処理ガスを供給する工程では、前記第１期間と前記第２期間とを含むサイクルを繰り返す、請求項１４に記載のエッチング方法。
【請求項16】
前記第２期間は、前記第１期間よりも短い、請求項１４に記載のエッチング方法。
【請求項17】
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に変更する、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項18】
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に減少する、請求項１～３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項19】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられる基板支持部と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されるガス供給部と、
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ように構成されるプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板が前記基板支持部に支持されている状態で、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御して、
前記プラズマに前記第１領域及び前記第２領域を晒すことによって、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程をもたらすように構成される、
プラズマ処理装置。
前記チャンバ内に設けられる基板支持部と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されるガス供給部と、
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ように構成されるプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板が前記基板支持部に支持されている状態で、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御して、
前記プラズマに前記第１領域及び前記第２領域を晒すことによって、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程をもたらすように構成される、
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、エッチング方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
下記の特許文献１は、処理ガスから形成されたプラズマを用いて、基板の第１領域を当該基板の第２領域に対して選択的にエッチングする方法を開示している。第１領域は、酸化シリコンから形成されており、第２領域は、窒化シリコンから形成されている。処理ガスは、フルオロカーボンを含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１６－１５７７９３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、エッチングによる開口の形状制御を向上する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、第１材料とは異なる第２材料を含むと共に第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を開口の側壁に形成すると共に、開口を介して第２領域をエッチングする工程と、を備える。
【発明の効果】
【0006】
一つの例示的実施形態によれば、エッチングによる開口の形状制御を向上する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、種々の例示的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、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、第１材料とは異なる第２材料を含むと共に第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を開口の側壁に形成すると共に、開口を介して第２領域をエッチングする工程と、を備える。
【0010】
以下、図面を参照して種々の例示的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又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【0011】
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。
【0012】
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；ＣａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。一例では、ターゲット温度は、－８０℃以上５０℃以下である。
【0020】
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。
【0021】
ガス供給部２０は、上記処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給する部材であり、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。
【0022】
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。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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
図３は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法のフローチャートである。図３に示されるエッチング方法ＭＴ１（以下、「方法ＭＴ１」という）は、上記実施形態のプラズマ処理装置１により実行され得る。方法ＭＴ１は、基板Ｗに適用され得る。
【0029】
図４（ａ）は、図３の方法が適用され得る一例の基板の平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶｂ－ＩＶｂに沿った概略断面図である。図４（ａ），（ｂ）に示されるように、一実施形態において、基板Ｗは、第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１の下方に位置する第２領域Ｒ２とを含む。第１領域Ｒ１は少なくとも１つの開口ＯＰを有してもよい。第１領域Ｒ１は、複数の開口ＯＰを有してもよい。開口ＯＰは、ホールパターンを有してもよいし、ラインパターンを有してもよい。開口ＯＰの寸法（ＣＤ：Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は１５０ｎｍ以下であってもよいし、１００ｎｍ以下でもよいし、５０ｎｍ以下であってもよいし、３０ｎｍ以下であってもよいし、２０ｎｍ以下でもよい。基板Ｗは、下地領域ＵＲを更に含んでもよい。例えば、下地領域ＵＲは、第２領域Ｒ２の下方に位置する。
【0030】
第１領域Ｒ１は、第１材料を含む層状領域である。第１領域Ｒ１は、第２領域Ｒ２上に開口ＯＰを有するマスクであってもよい。一例では、第１領域Ｒ１は、非金属元素を含むマスクである。非金属元素は、例えば、水素、窒素、酸素などである。一例では、非金属元素を含むマスクである第１領域Ｒ１は、窒化シリコン膜などでもよい。一例では、第１領域Ｒ１は、金属元素を含むマスクである。金属元素は、例えば、タングステン、モリブデン、ルテニウム、スズ、チタンなどである。この場合、第１領域Ｒ１は、タングステン含有膜（例えば、ＷＣ膜、ＷＳｉ膜等）、モリブデン含有膜、ルテニウム含有膜、スズ含有膜（例えば、ＳｎＯＸ膜等）又はチタン含有膜（例えば、ＴｉＮ膜等）などでもよい。一例では、第１領域Ｒ１は、半金属元素を含むマスクである。半金属元素は、例えば、ホウ素、炭素、シリコンなどである。一例では、第１領域Ｒ１は、ＥＵＶ露光用のフォトレジスト膜などのフォトレジスト膜でもよい。一例では、半金属元素を含むマスクである第１領域Ｒ１は、アモルファスカーボン膜などの有機膜でもよい。
【0031】
第２領域Ｒ２は、第１材料とは異なる第２材料を含む層状領域である。第２材料は、例えば、シリコンを含む第１材料を含む。第２領域Ｒ２は、単層構造を有してもよいし、多層構造を有してもよい。一例では、第２領域Ｒ２は、シリコン酸化物（ＳｉＯＸ）、シリコン窒化物（ＳｉＮＸ）、シリコン酸窒化物（ＳｉＯＸＮＹ）などを含む。Ｘ及びＹのそれぞれは１以上の整数である。
【0032】
下地領域ＵＲは、例えばＤＲＡＭ又は３Ｄ－ＮＡＮＤ等のメモリデバイスのための少なくとも１つの膜を含んでもよい。
【0033】
以下、方法ＭＴ１について、方法ＭＴ１が上記実施形態のプラズマ処理装置１を用いて基板Ｗに適用される場合を例にとって、図３～図６を参照しながら説明する。図５は、一つの例示的実施形態に係るエッチング方法の一工程を示す断面図である。図６は、図５の破線で示した位置の概略拡大図である。プラズマ処理装置１が用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において方法ＭＴ１が実行され得る。方法ＭＴ１では、図２に示されるように、プラズマ処理チャンバ１０内に配置された基板支持部１１上の基板Ｗを処理する。
【0034】
図３に示されるように、方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２を含み得る。工程ＳＴ１及び工程ＳＴ２は順に実行され得る。
【0035】
（工程ＳＴ１）
工程ＳＴ１では、図４（ａ），（ｂ）に示される基板Ｗを準備する。基板Ｗは、プラズマ処理チャンバ１０内において基板支持部１１により支持され得る。
工程ＳＴ１では、図４（ａ），（ｂ）に示される基板Ｗを準備する。基板Ｗは、プラズマ処理チャンバ１０内において基板支持部１１により支持され得る。
【0036】
（工程ＳＴ２）
工程ＳＴ２では、まず、プラズマ処理チャンバ１０内において、基板Ｗ上に処理ガスを供給した後、当該処理ガスからプラズマを生成する。これにより、図５及び図６に示されるように、処理ガスから生成されるプラズマＰＬを基板Ｗ上に供給し、開口ＯＰを介して第２領域Ｒ２をエッチングする。加えて、炭素含有層ＣＭＬ、及び、炭素含有層ＣＭＬよりも下方に位置する金属含有層ＭＬを開口ＯＰの側壁ＳＷに形成する。これにより、開口ＯＰ内であって、第１領域Ｒ１の表面ＳＦ及びその周辺には、炭素含有層ＣＭＬ及び金属含有層ＭＬを有するネック部ＮＰが形成される。加えて、第１領域Ｒ１の開口ＯＰに対応する凹部ＲＳが第２領域Ｒ２に形成され得る。凹部ＲＳの寸法（ＣＤ）は、凹部ＲＳの底Ｂに近づくほど狭まっているが、これに限られない。凹部ＲＳの寸法（ＣＤ）は、一定でもよい。凹部ＲＳの底Ｂは、略平面形状を有する。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、２０ｎｍ以上であってもよいし、３０ｎｍ以上であってもよい。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、４０ｎｍ以下であってもよいし、０ｎｍであってもよい。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）が０ｎｍであることは、底Ｂが先細り形状であることに相当する。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、６０ｎｍ以上であってもよいし、８５ｎｍ以上であってもよい。凹部ＲＳは開口であってもよい。
工程ＳＴ２では、まず、プラズマ処理チャンバ１０内において、基板Ｗ上に処理ガスを供給した後、当該処理ガスからプラズマを生成する。これにより、図５及び図６に示されるように、処理ガスから生成されるプラズマＰＬを基板Ｗ上に供給し、開口ＯＰを介して第２領域Ｒ２をエッチングする。加えて、炭素含有層ＣＭＬ、及び、炭素含有層ＣＭＬよりも下方に位置する金属含有層ＭＬを開口ＯＰの側壁ＳＷに形成する。これにより、開口ＯＰ内であって、第１領域Ｒ１の表面ＳＦ及びその周辺には、炭素含有層ＣＭＬ及び金属含有層ＭＬを有するネック部ＮＰが形成される。加えて、第１領域Ｒ１の開口ＯＰに対応する凹部ＲＳが第２領域Ｒ２に形成され得る。凹部ＲＳの寸法（ＣＤ）は、凹部ＲＳの底Ｂに近づくほど狭まっているが、これに限られない。凹部ＲＳの寸法（ＣＤ）は、一定でもよい。凹部ＲＳの底Ｂは、略平面形状を有する。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、２０ｎｍ以上であってもよいし、３０ｎｍ以上であってもよい。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、４０ｎｍ以下であってもよいし、０ｎｍであってもよい。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）が０ｎｍであることは、底Ｂが先細り形状であることに相当する。底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）は、６０ｎｍ以上であってもよいし、８５ｎｍ以上であってもよい。凹部ＲＳは開口であってもよい。
【0037】
工程ＳＴ２では、プラズマ処理装置１の制御部２は、基板Ｗが基板支持部１１に支持されている状態で、ガス供給部２０及びプラズマ生成部１２を制御して、プラズマＰＬに第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を晒す。これによって、炭素含有層ＣＭＬ及び金属含有層ＭＬを開口ＯＰの側壁ＳＷに形成すると共に、開口ＯＰを介して第２領域Ｒ２をエッチングする。加えて、工程ＳＴ２では、制御部２が基板支持部１１を制御することによって、基板Ｗを支持する基板支持部１１の温度を比較的低温（例えば、－８０℃以上６０℃以下）に調整する。これにより、基板Ｗの温度を、基板支持部１１の上記温度に近づける。
【0038】
工程ＳＴ２の処理ガスは、炭素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスと、ハロゲンスカベンジガスとを含む。
【0039】
炭素含有ガスは、ハイドロカーボン（ＣＸＨＹ）ガス、フルオロカーボン（ＣｘＦｙ）ガス、クロロカーボン（ＣＸＨＹＣｌＺ）ガス、ハイドロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＦｚ）ガス及びハイドロクロロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＣｌｚＦＷ）ガスのうち少なくとも１つを含んでもよい。ハイドロカーボンガス、フルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのそれぞれにおいて、Ｘ，Ｙ及びＺのそれぞれは１以上の整数である。クロロカーボンガスにおいて、Ｘ及びＺのそれぞれは１以上の整数であり、Ｙは０以上の整数である。また、ハイドロクロロフルオロカーボンガスにおいて、Ｘ，Ｗ及びＺのそれぞれは１以上の整数であり、Ｙは０以上の整数である。フルオロカーボンガスの例は、ＣＦ４ガス、Ｃ３Ｆ６ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、ＣＦ２Ｂｒ２ガス、Ｃ２Ｆ３Ｂｒガスなどである。クロロカーボンガスの例は、ＣＣｌ４ガス、ＣＨ２Ｃｌ２ガス、ＣＨＣｌ３ガスなどである。ハイドロフルオロカーボンガスの例は、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ３Ｆガス、Ｃ４Ｈ２Ｆ６ガスなどである。ハイドロクロロフルオロカーボンガスの例は、ＣＨ２ＣｌＦガス、ＣＨＣｌ２Ｆガスなどである。
【0040】
ハロゲン化金属ガスは、タングステン、チタン、モリブデン、白金、ニオブ、及びレニウムのうち少なくとも１つの金属を含んでもよい。ハロゲン化金属ガスは、フッ素を含んでもよい。ハロゲン化金属ガスは、六フッ化タングステン（ＷＦ６）ガス、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）ガス、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガス、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）ガス、六フッ化白金（ＰｔＦ６）ガス、フッ化ニオブ（ＮｂＦ５）ガス、六フッ化レニウム（ＲｅＦ６）ガス、及び七フッ化レニウム（ＲｅＦ７）ガスのうち少なくとも１つを含んでもよい。換言すると、ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、六フッ化タングステン（ＷＦ６）、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、六塩化タングステン（ＷＣｌ６）、六フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）、五フッ化ニオブ（ＮｂＦ５）、六フッ化レニウム（ＲｅＦ６）、七フッ化レニウム（ＲｅＦ７）、及び六フッ化白金（ＰｔＦ６）のうち少なくとも１つを含んでもよい。ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、六フッ化タングステン（ＷＦ６）または六フッ化モリブデン（ＭｏＦ６）でもよい。
【0041】
ハロゲンスカベンジガスは、プラズマ処理チャンバ１０内の不要なハロゲンを除去するガスである。例えば、ハロゲンスカベンジガスによるスパッタリングにより、スパッタリング対象物の表面からハロゲンを脱離する。一例では、ハロゲンスカベンジガスの供給によって、プラズマ処理チャンバ１０内のフッ素を良好に除去でき得る。ハロゲンスカベンジガスは、例えば、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス、リン含有ガス、希ガスのうち少なくとも１つを含む。フッ化水素を除く水素含有ガスは、例えば、ハイドロカーボン（ＣＸＨＹ）ガス、フルオロカーボン（ＣｘＦｙ）ガス、クロロカーボン（ＣＸＨＹＣｌＺ）ガス、ハイドロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＦｚ）ガス、ハイドロクロロフルオロカーボン（ＣｘＨｙＣｌｚＦＷ）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）ガスなどである。ホウ素含有ガスは、例えば、三フッ化ホウ素（ＢＦ３）ガス、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、三臭化ホウ素（ＢＢｒ３）ガス、モノボラン（ＢＨ３）ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガスなどである。シリコン含有ガスは、例えば、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）ガス、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）ガス、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス、アルキルシランガス、アミノシランガス、塩化シラン（ＳｉＨＸＣｌＹ）ガスなどである。塩化シランガスにおいて、Ｘ及びＹのそれぞれは１以上の整数である。リン含有ガスは、例えば、ホスフィン（ＰＨ３）ガス、三フッ化リン（ＰＦ３）ガスなどである。一例では、ハロゲンスカベンジガスは、シリコン含有ガス（例えば、四塩化ケイ素ガス）を少なくとも含む。
【0042】
工程ＳＴ２において、処理ガスの供給時において、ハロゲン化金属ガスの流量と、炭素含有ガスの流量とのそれぞれは、ハロゲンスカベンジガスの流量よりも少ない。ハロゲン化金属ガスの流量は、炭素含有ガスの流量よりも多くてもよいし、炭素含有ガスの流量よりも少なくてもよいし、炭素含有ガスの流量と同一でもよい。一例では、ハロゲン化金属ガスの流量と、炭素含有ガスの流量とのそれぞれは、２０ｓｃｃｍ以下でもよいし、１０ｓｃｃｍ以下でもよいし、３ｓｃｃｍ以上でもよい。ハロゲンスカベンジガスの流量は、３０ｓｃｃｍ以下でもよいし、２０ｓｃｃｍ以下でもよい。一例では、ハロゲン化金属ガスの流量は、ハロゲンスカベンジガスの流量の１／２以下でもよいし、１／３以下でもよいし、１／４以下でもよい。炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンスカベンジガスの合計流量に対するハロゲン化金属ガスの流量の割合は、例えば、０．０１体積％以上であってもよく、０．１体積％以上であってもよく、１体積％以上であってもよい。炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンスカベンジガスの合計流量に対するハロゲン化金属ガスの流量の割合は、例えば、３０体積％以下であってもよく、２０体積％以下であってもよく、１０体積％以下であってもよい。一例では、ハロゲン化金属ガスの流量は、炭素含有ガスの流量と同一であり、上記割合を満たす。
【0043】
炭素含有層ＣＭＬは、工程ＳＴ２中に形成される層状の堆積物であり、炭素含有ガスに由来する。一例では、炭素含有層ＣＭＬが形成されることによって、開口ＯＰの開口端ＯＥと、開口ＯＰの側壁ＳＷの一部とが、炭素含有層ＣＭＬによって規定される。換言すると、工程ＳＴ２後、開口端ＯＥと、側壁ＳＷの一部とは、炭素含有層ＣＭＬから形成される。図６においては、ネック部ＮＰ上の炭素含有層ＣＭＬの断面形状は、略円弧形状であるが、これに限られない。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との積層方向から見て、炭素含有層ＣＭＬは、環形状を有する。
【0044】
金属含有層ＭＬは、工程ＳＴ２中に形成される層状の堆積物であり、少なくともハロゲン化金属ガスに由来する。金属含有層ＭＬは、ハロゲン化金属ガスと、ハロゲンスカベンジガスとに由来してもよい。この場合、金属含有層ＭＬは、ハロゲン化金属ガスに含まれる金属元素と、ハロゲンスカベンジガスに含まれる元素とを含み得る。金属含有層ＭＬは、炭素含有層ＣＭＬの下方に位置し、かつ、炭素含有層ＣＭＬに接している。一例では、金属含有層ＭＬと、炭素含有層ＣＭＬとは、互いに連続的に形成される。換言すると、金属含有層ＭＬと、炭素含有層ＣＭＬとは、互いに隙間なく形成される。一例では、金属含有層ＭＬが形成されることによって、開口ＯＰの側壁ＳＷの別の一部が、金属含有層ＭＬによって規定される。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との積層方向から見て、金属含有層ＭＬは、環形状を有する。一例では、金属含有層ＭＬは、側壁ＳＷ上にて円筒状に設けられる金属含有部分でもよい。この場合、開口ＯＰの深さ方向において、金属含有層ＭＬの上端部における厚さと、金属含有層ＭＬの中央部における厚さとの差は、例えば２０％以下でもよいし、１５％以下でもよいし、１０％以下でもよい。金属含有層ＭＬは、金属酸化物を含んでもよい。金属酸化物は、タングステン酸化物、チタン酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、及びレニウム酸化物の少なくとも一つを含み得る。ハロゲンスカベンジガスがシリコン含有ガスを含む場合、金属含有層ＭＬは、金属元素とシリコンとを含んでもよい。なお、金属含有層ＭＬの上端部と中央部との距離は、０ｎｍより長い。
【0045】
工程ＳＴ２中、特に処理ガスの供給中において、処理ガスのうちハロゲン化金属ガスのプラズマ処理チャンバ１０への供給を絞ってもよいし、停止してもよい。例えば、処理ガスの供給中、ハロゲン化金属ガスを第１の流量で供給する第１の期間と、ハロゲン化金属ガスを供給しない又は上記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給する第２期間とが設定されてもよい。もしくは、工程ＳＴ２中、ハロゲン化金属ガスは、プラズマ処理チャンバ１０へ間欠的に供給されてもよい。このとき、制御部２は、ガス供給部２０を制御して、ハロゲン化金属ガスの供給を一時停止してもよいし、ハロゲン化金属ガスを間欠的に供給してもよい。あるいは、処理ガスの供給中、上記第１期間と上記第２期間とを含むサイクルが繰り返されてもよい。ハロゲン化金属ガスの供給時間、供給停止時間などを調整することによって、金属含有層ＭＬの形状を所望の形に制御できる。ハロゲン化金属ガスの供給停止時間は、少なくともハロゲン化金属ガスの供給時間よりも短い。すなわち、上記第２期間は、上記第１期間よりも短い。また、工程ＳＴ２中、ハロゲン化金属ガスの流量比は、連続的に変更されてもよく、段階的に変更されてもよい。もしくは、工程ＳＴ２中、ハロゲン化金属ガスの流量は、連続的に変更されてもよく、段階的に変更されてもよい。例えば、ハロゲン化金属ガスの流量比は、連続的に減らしてもよく、段階的に減らしてもよい。または、ハロゲン化金属ガスの流量は、連続的に減らしてもよく、段階的に減らしてもよい。なお、ハロゲン化金属ガスの流量比は、処理ガス全体に対するハロゲン化金属ガスの割合に相当する。
【0046】
上記方法ＭＴ１によれば、第１領域Ｒ１が有する開口ＯＰの形状制御を向上できる。より具体的には、開口ＯＰの側壁ＳＷの垂直性を向上できる。この現象は、比較的低温（例えば、５０℃以下）にて実施されるエッチング方法にて、特に生じやすい。メカニズムは、図７（ａ），（ｂ）を参照しながら以下のように推測されるが、これに限定されない。図７（ａ）は、一実施形態におけるエッチングイオンの反跳を示す模式図であり、図７（ｂ）は、比較例におけるエッチングイオンの反跳を示す模式図である。
【0047】
工程ＳＴ２においては、主にカーボンを含む堆積物（炭素含有堆積物）がマスクに付着することによって、炭素含有層ＣＭＬが形成される。ここで、工程ＳＴ２にて用いられる処理ガスは、炭素含有ガスと、ハロゲン化金属ガスと、ハロゲンスカベンジガスとを含む。これにより、ハロゲンスカベンジガスが炭素含有層ＣＭＬからハロゲンを脱離するので、炭素含有層ＣＭＬにおけるカーボンの密度を上げることができる。このため、炭素含有層ＣＭＬのエッチング耐性が高くなり、エッチングされにくくなる。この場合、図７（ａ）に示されるように、開口端ＯＥ及びその周辺における表面ＳＦがなだらかに傾斜する傾向がある。換言すると、開口端ＯＥ及びその周辺における表面ＳＦの傾斜角θ１が小さくなる傾向がある。開口端ＯＥ及びその周辺における表面ＳＦがなだらかに傾斜する場合、開口端ＯＥ及びその周辺に衝突するイオンは、特定の方向に反跳しにくくなる。よって、開口ＯＰの側壁ＳＷの一部が金属含有層ＭＬである場合などにおいて、金属含有層ＭＬの一部のみが過剰にエッチングされにくくなる。したがって、側壁ＳＷの一部が金属含有層ＭＬである場合、金属含有層ＭＬの厚さを均一化できる。
【0048】
これに対して、エッチング工程にて、処理ガスが炭素含有ガスを含まない場合、炭素含有層が形成されない。また、処理ガスがハロゲン化金属ガスを含まない場合、金属含有層が形成されない。処理ガスがハロゲンスカベンジガスを含まない場合、炭素含有層が容易にエッチングされる。これにより、図７（ｂ）に示されるように、開口ＯＰの端周辺における表面ＳＦの傾斜角θ２が大きくなる。この場合、当該端に衝突するイオンは、特定の方向に反跳しやすくなる。これは、炭素含有層ＣＭＬ中の炭素に対するフッ素の比（以下、Ｆ／Ｃ比）が高い場合にも、開口ＯＰの端周辺における表面ＳＦの傾斜角θ２が大きくなる傾向がある。よって、開口ＯＰの側壁ＳＷの一部が金属含有層である場合などにおいて、金属含有層の一部のみが過剰にエッチングされやすくなる。この場合、開口ＯＰの寸法（ＣＤ）が極端に狭まる箇所が設けられるおそれ、開口ＯＰが堆積物にて閉塞してしまうおそれなどがある。なお、開口ＯＰの寸法（ＣＤ）が狭まる箇所が設けられる場合、凹部ＲＳの底Ｂの寸法（ＣＤ）もまた狭まる傾向がある。
【0049】
以上に説明した、一実施形態に係る上記工程ＳＴ２を実施することによって、エッチングによる開口ＯＰの形状制御を向上できる。これにより、開口ＯＰ自体の設計寸法を小さくした場合であっても、開口ＯＰの寸法（ＣＤ）を広く制御できる。そして結果として、凹部ＲＳの底Ｂの寸法ＤＢ（ＣＤ）を広げられると推測されるが、メカニズムはこれに限定されない。加えて、上記工程ＳＴ２を実施することによって、開口ＯＰが閉塞しにくくなる。
【0050】
一実施形態では、工程ＳＴ２において、炭素含有層ＣＭＬ及び金属含有層ＭＬが第１領域Ｒ１上に形成される。これにより、第１領域Ｒ１のエッチング量が低減される。第１領域Ｒ１に対する第２領域Ｒ２のエッチング選択比が向上すると、第１領域Ｒ１の厚みを小さくできる。
【0051】
一実施形態では、工程ＳＴ２において、炭素含有ガスがハイドロフルオロカーボンガスである場合、開口ＯＰが良好に閉塞しにくくなる。
【0052】
一実施形態では、工程ＳＴ２において、炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンスカベンジガスの合計流量に対するハロゲン化金属ガスの流量の割合は、１体積％以上３０体積％以下である場合、金属含有層ＭＬの形状（特に、厚さ）を良好に制御できる。
【0053】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。例えば、方法ＭＴは、プラズマ処理装置１とは異なるプラズマ処理装置を用いて行われてもよい。
【0054】
ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の［Ｅ１］～［Ｅ１９］に記載する。
【0055】
［Ｅ１］
第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを前記基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程と、
を備える、エッチング方法。
第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板を準備する工程と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスから生成されるプラズマを前記基板上に供給することにより、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程と、
を備える、エッチング方法。
【0056】
［Ｅ２］
前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガス、フルオロカーボンガス、クロロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス及びハイドロクロロフルオロカーボンガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］に記載のエッチング方法。
前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガス、フルオロカーボンガス、クロロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス及びハイドロクロロフルオロカーボンガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］に記載のエッチング方法。
【0057】
［Ｅ３］
前記炭素含有ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスである、［Ｅ２］に記載のエッチング方法。
前記炭素含有ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスである、［Ｅ２］に記載のエッチング方法。
【0058】
［Ｅ４］
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６、ＴｉＣｌ４，ＷＣｌ６、ＭｏＦ６、ＮｂＦ５、ＲｅＦ６、ＲｅＦ７、ＰｔＦ６からなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ３］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６、ＴｉＣｌ４，ＷＣｌ６、ＭｏＦ６、ＮｂＦ５、ＲｅＦ６、ＲｅＦ７、ＰｔＦ６からなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ３］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0059】
［Ｅ５］
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６又はＭｏＦ６である、［Ｅ１］～［Ｅ４］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記ハロゲン化金属ガスに含まれる金属ハロゲン化物は、ＷＦ６又はＭｏＦ６である、［Ｅ１］～［Ｅ４］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0060】
［Ｅ６］
前記ハロゲンスカベンジガスは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス、リン含有ガス、及び希ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ５］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記ハロゲンスカベンジガスは、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス、リン含有ガス、及び希ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ５］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0061】
［Ｅ７］
前記ハロゲンスカベンジガスは、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス及びリン含有ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ６］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記ハロゲンスカベンジガスは、フッ化水素を除く水素含有ガス、ホウ素含有ガス、シリコン含有ガス及びリン含有ガスからなる群より選ばれる少なくとも１つである、［Ｅ１］～［Ｅ６］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0062】
［Ｅ８］
前記ハロゲンスカベンジガスは、シリコン含有ガスを含む、［Ｅ１］～［Ｅ７］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記ハロゲンスカベンジガスは、シリコン含有ガスを含む、［Ｅ１］～［Ｅ７］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0063】
［Ｅ９］
前記炭素含有ガス、前記ハロゲン化金属ガス、及び前記ハロゲンスカベンジガスの合計流量に対する前記ハロゲン化金属ガスの流量の割合は、０．０１体積％以上３０体積％以下である、［Ｅ１］～［Ｅ８］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記炭素含有ガス、前記ハロゲン化金属ガス、及び前記ハロゲンスカベンジガスの合計流量に対する前記ハロゲン化金属ガスの流量の割合は、０．０１体積％以上３０体積％以下である、［Ｅ１］～［Ｅ８］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0064】
［Ｅ１０］
前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記ハロゲンスカベンジガスの流量の１／２以下である、［Ｅ１］～［Ｅ９］のいずれか１項に記載のエッチング方法。
前記ハロゲン化金属ガスの流量は、前記ハロゲンスカベンジガスの流量の１／２以下である、［Ｅ１］～［Ｅ９］のいずれか１項に記載のエッチング方法。
【0065】
［Ｅ１１］
前記第２領域をエッチングする前記工程では、前記基板を支持する基板支持部の温度は－８０℃以上６０℃以下である、［Ｅ１］～［Ｅ１０］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記第２領域をエッチングする前記工程では、前記基板を支持する基板支持部の温度は－８０℃以上６０℃以下である、［Ｅ１］～［Ｅ１０］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0066】
［Ｅ１２］
前記第１領域は、非金属元素、半金属元素又は金属元素を含むマスクである、［Ｅ１］～［Ｅ１１］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記第１領域は、非金属元素、半金属元素又は金属元素を含むマスクである、［Ｅ１］～［Ｅ１１］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0067】
［Ｅ１３］
前記炭素含有層と、前記金属含有層とは、互いに接触すると共に環形状を有する、［Ｅ１］～［Ｅ１２］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記炭素含有層と、前記金属含有層とは、互いに接触すると共に環形状を有する、［Ｅ１］～［Ｅ１２］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0068】
［Ｅ１４］
前記エッチングする工程は、
前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスから前記プラズマを生成する工程と、を含み、
前記処理ガスを供給する工程は、
前記ハロゲン化金属ガスを第１の流量で供給する第１期間と、
前記ハロゲン化金属ガスを供給しない又は前記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給する第２期間と、を含む、［Ｅ１］～［Ｅ１３］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程は、
前記基板上に前記処理ガスを供給する工程と、
前記処理ガスから前記プラズマを生成する工程と、を含み、
前記処理ガスを供給する工程は、
前記ハロゲン化金属ガスを第１の流量で供給する第１期間と、
前記ハロゲン化金属ガスを供給しない又は前記第１の流量よりも小さい第２の流量で供給する第２期間と、を含む、［Ｅ１］～［Ｅ１３］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0069】
［Ｅ１５］
前記処理ガスを供給する工程では、前記第１期間と前記第２期間とを含むサイクルを繰り返す、［Ｅ１４］に記載のエッチング方法。
前記処理ガスを供給する工程では、前記第１期間と前記第２期間とを含むサイクルを繰り返す、［Ｅ１４］に記載のエッチング方法。
【0070】
［Ｅ１６］
前記第２期間は、前記第１期間よりも短い、［Ｅ１４］または［Ｅ１５］に記載のエッチング方法。
前記第２期間は、前記第１期間よりも短い、［Ｅ１４］または［Ｅ１５］に記載のエッチング方法。
【0071】
［Ｅ１７］
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に変更する、［Ｅ１４］～［Ｅ１６］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に変更する、［Ｅ１４］～［Ｅ１６］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0072】
［Ｅ１８］
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に減少する、［Ｅ１４］～［Ｅ１７］のいずれかに記載のエッチング方法。
前記エッチングする工程中、前記ハロゲン化金属ガスの流量比を連続的又は段階的に減少する、［Ｅ１４］～［Ｅ１７］のいずれかに記載のエッチング方法。
【0073】
［Ｅ１９］
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられる基板支持部と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されるガス供給部と、
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ように構成されるプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板が前記基板支持部に支持されている状態で、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御して、
前記プラズマに前記第１領域及び前記第２領域を晒すことによって、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程をもたらすように構成される、
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられる基板支持部と、
炭素含有ガス、ハロゲン化金属ガス、及びハロゲンをスカベンジするハロゲンスカベンジガスを含む処理ガスを前記チャンバ内に供給するように構成されるガス供給部と、
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ように構成されるプラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１材料を含むと共に開口を有する第１領域、及び、前記第１材料とは異なる第２材料を含むと共に前記第１領域の下方に位置する第２領域を備える基板が前記基板支持部に支持されている状態で、前記ガス供給部及び前記プラズマ生成部を制御して、
前記プラズマに前記第１領域及び前記第２領域を晒すことによって、炭素含有層、及び、前記炭素含有層よりも下方に位置する金属含有層を前記開口の側壁に形成すると共に、前記開口を介して前記第２領域をエッチングする工程をもたらすように構成される、
プラズマ処理装置。
【0074】
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【0075】
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、２０…ガス供給部、ＣＭＬ…炭素含有層、ＭＬ…金属含有層、ＳＷ…側壁。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】