ホーム > 特許ランキング > 東京エレクトロン株式会社
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】基板処理方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20241107BHJP
H05H 1/46 20060101ALN20241107BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H05H1/46 L
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2020209374
(22)【出願日】2020-12-17
(65)【公開番号】P2022096326
(43)【公開日】2022-06-29
【審査請求日】2023-09-07
(73)【特許権者】
【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】100140453
【弁理士】
【氏名又は名称】戸津 洋介
(72)【発明者】
【氏名】瀧野 裕輔
(72)【発明者】
【氏名】星 高行
【審査官】原島 啓一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１４１１０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２１３４２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２５０４６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０２１１９２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５
Ｈ０１Ｌ ２１／３０２
Ｈ０１Ｌ ２１／４６１
Ｈ０５Ｈ １／００－１／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
（ａ）基板支持器上に、凹部が形成されたエッチング対象膜を有する基板を提供する工程と、
（ｂ）前記凹部の側壁に保護膜を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の後、処理ガスからプラズマを生成して前記凹部の底部をエッチングする工程と、
（ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを含むシーケンスを１回以上実施する工程と、
を含み、
前記（ｃ）が、
前記エッチングで生成される反応副生成物が前記側壁に付着することにより生じる肩部の形成を抑制しつつ、前記凹部の底部をエッチングする第１段階と、
前記第１段階の後、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御して、前記凹部の底部をさらにエッチングする第２段階と、
を含み、
前記第１段階では、前記基板支持器の温度を－４０℃よりも高温に設定した状態でエッチングを行う、基板処理方法。
【請求項2】
（ａ）基板支持器上に、凹部が形成されたエッチング対象膜を有する基板を提供する工程と、
（ｂ）前記凹部の側壁に保護膜を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）の後、処理ガスからプラズマを生成して前記凹部の底部をエッチングする工程と、
（ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを含むシーケンスを１回以上実施する工程と、
を含み、
前記（ｃ）が、
前記エッチングで生成される反応副生成物が前記側壁に付着することにより生じる肩部の形成を抑制しつつ、前記凹部の底部をエッチングする第１段階と、
前記第１段階の後、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御して、前記凹部の底部をさらにエッチングする第２段階と、
を含み、
前記エッチング対象膜はシリコン含有膜であり、
前記処理ガスは、炭素原子及び窒素原子を含まないハロゲン含有ガスと酸素含有ガスとを含み、
前記第１段階では、前記ハロゲン含有ガス及び前記酸素含有ガスの合計流量に対する前記酸素含有ガスの流量の割合が第１割合に設定された状態でエッチングを行い、
前記第２段階では、前記割合が前記第１割合よりも大きい第２割合に設定された状態でエッチングを行う、基板処理方法。
【請求項3】
前記ハロゲン含有ガスは、ＳＦ６ガス、Ｃｌ２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種を含む、請求項２に記載の基板処理方法。
【請求項4】
前記酸素含有ガスはＯ２ガスを含む、請求項２又は３に記載の基板処理方法。
【請求項5】
前記シリコン含有膜はシリコン膜又はシリコンゲルマニウム膜を含む、請求項２～４の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項6】
前記第１割合は３５％以下である、請求項２～５の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項7】
前記肩部の形成は、前記側壁に前記反応副生成物が付着することの抑制、及び／又は前記側壁に付着した前記反応副生成物の除去により、抑制される、請求項１～６の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項8】
前記（ａ）は、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御した状態で、前記エッチング対象膜をエッチングすることにより前記凹部を形成した前記基板を提供する工程であり、前記（ａ）におけるエッチングの条件は、前記第２段階におけるエッチングの条件と同一である、請求項１～７の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項9】
前記第２段階の期間は、前記第１段階の期間の６倍以下である、請求項１～８の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項10】
前記第１段階でエッチングされる前記凹部のエッチング深さは１μｍ以下である、請求項１～９の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項11】
前記（ｃ）では、プラズマを生成した状態で、前記第１段階から前記第２段階に切り替える、請求項１～１０の何れか一項に記載の基板処理方法。
【請求項12】
前記（ａ）～（ｄ）はｉｎ－ｓｉｔｕで実施される、請求項１～１１の何れか一項に記載の基板処理方法。
【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、基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、半導体基板上の誘電体材料にエッチングされた凹部を形成する方法を開示する。この方法では、エッチング反応物を含む第１プラズマを生成し、基板を第１プラズマに晒して誘電体材料中の凹部を部分的にエッチングする。その後、原子層堆積法を用いて凹部の側壁に保護膜を堆積する。凹部が最終的な深さにエッチングされるまでエッチングと堆積とを繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】米国特許第９３７８９７１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、エッチングにより形成される凹部の側壁の形状不良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】
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）基板支持器上に、凹部が形成されたエッチング対象膜を有する基板を提供する工程と、（ｂ）前記凹部の側壁に保護膜を形成する工程と、（ｃ）前記（ｂ）の後、処理ガスからプラズマを生成して前記凹部の底部をエッチングする工程と、（ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを含むシーケンスを１回以上実施する工程と、を含み、前記（ｃ）が、前記エッチングで生成される反応副生成物が前記側壁に付着することにより生じる肩部の形成を抑制しつつ、前記凹部の底部をエッチングする第１段階と、前記第１段階の後、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御して、前記凹部の底部をさらにエッチングする第２段階と、を含む。
【発明の効果】
【0006】
一つの例示的実施形態によれば、エッチングにより形成される凹部の側壁の形状不良を抑制することが可能となる。
【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、基板処理方法は、（ａ）基板支持器上に、凹部が形成されたエッチング対象膜を有する基板を提供する工程と、（ｂ）前記凹部の側壁に保護膜を形成する工程と、（ｃ）前記（ｂ）の後、処理ガスからプラズマを生成して前記凹部の底部をエッチングする工程と、（ｄ）前記（ｂ）と前記（ｃ）とを含むシーケンスを１回以上実施する工程と、を含み、前記（ｃ）が、前記エッチングで生成される反応副生成物が前記側壁に付着することにより生じる肩部の形成を抑制しつつ、前記凹部の底部をエッチングする第１段階と、前記第１段階の後、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御して、前記凹部の底部をさらにエッチングする第２段階と、を含む。
【0010】
上記方法によれば、エッチングにより形成される凹部の側壁の形状不良（ボーイング）を抑制することができる。
【0011】
前記肩部の形成は、前記側壁に前記反応副生成物が付着することの抑制、及び／又は前記側壁に付着した前記反応副生成物の除去により、抑制されてもよい。
【0012】
前記第１段階では、前記基板支持器の温度を－４０℃よりも高温に設定した状態でエッチングを行ってもよい。
【0013】
前記エッチング対象膜はシリコン含有膜であり、前記処理ガスは、炭素原子及び窒素原子を含まないハロゲン含有ガスと酸素含有ガスとを含み、前記第１段階では、前記ハロゲン含有ガス及び前記酸素含有ガスの合計流量に対する前記酸素含有ガスの流量の割合が第１割合に設定された状態でエッチングを行い、前記第２段階では、前記割合が前記第１割合よりも大きい第２割合に設定された状態でエッチングを行ってもよい。
【0014】
前記ハロゲン含有ガスは、ＳＦ６ガス、Ｃｌ２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種を含んでもよい。
【0015】
前記酸素含有ガスはＯ２ガスを含んでもよい。
【0016】
前記シリコン含有膜はシリコン膜又はシリコンゲルマニウム膜を含んでもよい。
【0017】
前記第１割合は３５％以下であってもよい。この場合、エッチングにより形成される凹部の側壁の形状不良を顕著に抑制することができる。
【0018】
前記（ａ）は、前記基板支持器の温度を－４０℃以下に制御した状態で、前記エッチング対象膜をエッチングすることにより前記凹部を形成した前記基板を提供する工程であり、前記（ａ）におけるエッチングの条件は、前記第２段階におけるエッチングの条件と同一であってもよい。
【0019】
前記第２段階の期間は、前記第１段階の期間の６倍以下であってもよい。
【0020】
前記第１段階でエッチングされる前記凹部のエッチング深さは１μｍ以下であってもよい。
【0021】
前記（ｃ）では、プラズマを生成した状態で、前記第１段階から前記第２段階に切り替えてもよい。
【0022】
前記（ａ）～（ｄ）はｉｎ－ｓｉｔｕで実施されてもよい。
【0023】
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。
【0024】
図１は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法の流れ図である。図１に示す基板処理方法（以下、「方法ＭＴ」という）は、基板内の領域をエッチングするために実行される。図２は、一例の基板の部分拡大断面図である。図２に示す基板Ｗは、領域ＲＥ及びマスクＭＫを有してもよい。
【0025】
領域ＲＥは、方法ＭＴにおけるエッチング対象膜である。図２に示す基板Ｗにおいて、マスクＭＫは、領域ＲＥ上に設けられている。マスクＭＫは、パターニングされている。即ち、マスクＭＫは、領域ＲＥを部分的に露出させる一つ以上の開口ＯＰを提供している。マスクＭＫが提供する開口ＯＰの幅は、例えば１００ｎｍ以下であり得る。隣り合う開口ＯＰ間の距離も、例えば１００ｎｍ以下であり得る。
【0026】
領域ＲＥは、シリコン及び／又はゲルマニウムを含有し得る。領域ＲＥは、シリコン含有膜を含んでもよい。シリコン含有膜は、シリコン膜、シリコンゲルマニウム膜、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜の少なくとも一つを含み得る。シリコン含有膜は、シリコン膜とシリコンゲルマニウム膜とを含む多層膜であってもよい。シリコン含有膜は、単結晶シリコン、ドーパントを含むシリコン及びシリコンゲルマニウムの少なくとも一つを含有してもよい。
【0027】
マスクＭＫは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコンカーバイド膜、有機膜及び金属膜の少なくとも一つを含み得る。有機膜は、ＳＯＣ（Spin On Carbon）膜及びアモルファスカーボン膜の少なくとも一つを含み得る。金属膜は、タングステン又はチタンを含有し得る。
【0028】
一実施形態において、方法ＭＴは、基板処理装置を用いて実行される。図３は、一例の基板処理装置を概略的に示す図である。図３に示す基板処理装置は、誘導結合型プラズマ（Inductively-coupled plasma：ＩＣＰ）装置１０である。
【0029】
プラズマ処理装置１０は、チャンバ１２を備える。チャンバ１２は、Ａｌ（アルミニウム）又はＹ（イットリウム）等を含んだ金属で形成される。例えば、チャンバ１２は、Ａｌ２Ｏ３又はＹ２Ｏ３で形成される。チャンバ１２は、例えば、略円筒形状である。チャンバ１２内には、処理が実行される内部空間１２ｃが設けられている。
【0030】
内部空間１２ｃの下方には、基板支持器１４が配置されている。基板支持器１４は、上に載置される基板Ｗを保持するよう構成されている。基板Ｗは、例えば、半導体ウエハである。
【0031】
基板支持器１４は、支持体１３により支持可能である。支持体１３は、内部空間１２ｃ内でチャンバ１２の底部から上方に向けて延在する。支持体１３は、略円筒形であってよい。支持体１３は石英等の絶縁材料で構成できる。
【0032】
基板支持器１４は、静電チャック１６と下部電極１８とを備える。下部電極１８は、第１プレート１８ａと第２プレート１８ｂとを含む。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、アルミニウム等の金属で構成される。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、例えば、略円筒形である。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に配置される。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａと電気的に接続されている。
【0033】
静電チャック１６は、第２プレート１８ｂ上に配置される。静電チャック１６は、絶縁層と当該絶縁層内に配置される薄膜電極とを備える。静電チャック１６の薄膜電極には、スイッチ２３を介して直流電源２２が電気的に接続されている。静電チャック１６は、直流電源２２の直流電圧から静電力を生成する。静電チャック１６は生成した静電力により基板Ｗを吸着保持する。
【0034】
プラズマ処理装置１０では、基板Ｗと静電チャック１６の外周を囲むように、エッジリングＥＲが第２プレート１８ｂの上かつ第２プレート１８ｂの周囲に配置される。エッジリングＥＲは、プロセスの均一性を高める役割を有する。エッジリングＥＲは、例えば、シリコン製である。
【0035】
第２プレート１８ｂ内には、流路２４が形成されている。流路２４には、チャンバ１２外部に配置される温度調節部（例えば、チラーユニット）から温度制御のため冷媒等の熱交換媒体が供給される。温度調節部は、熱交換媒体の温度を調節する。熱交換媒体は、温度調節部からパイプ２６ａを通って流路２４に供給される。温度調節部からパイプ２６ａを通り流路２４に供給された熱交換媒体は、パイプ２６ｂを通って温度調節部に送り返される。熱交換媒体は、温度調節部による温度調節の後、基板支持器１４内の流路２４に戻される。このようにして、基板支持器１４の温度すなわち基板Ｗの温度を調節することができる。
【0036】
プラズマ処理装置１０は、さらに、基板支持器１４の中を通って静電チャック１６の上表面まで延びるガス供給ライン２８を備える。静電チャック１６の上表面と基板Ｗの下表面との間の空間には、熱交換ガス供給機構からガス供給ライン２８を通って、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の熱交換ガスが供給される。熱交換ガスにより、基板支持器１４と基板Ｗとの間での熱交換が促進される。
【0037】
また、ヒータＨＴが基板支持器１４内に配置されてもよい。ヒータＨＴは、加熱装置である。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂまたは静電チャック１６内に埋め込まれている。ヒータＨＴは、ヒータ電源ＨＰに接続される。ヒータ電源ＨＰがヒータＨＴに電力を供給することで、基板支持器１４の温度ひいては基板Ｗの温度が調整される。
【0038】
基板支持器１４の下部電極１８には、バイアス電源３０が接続されている。バイアス電源３０は、基板Ｗにイオンを引き込むために用いられるバイアス電力を発生する。一実施形態においては、バイアス電源３０は、バイアス電力として高周波（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＲＦ）電力を発生する高周波電源であってよい。バイアス電源３０として高周波電源を使用する場合、バイアス電力の周波数は、例えば、４００ｋＨｚから４０．６８ＭＨｚの範囲内である。一例では、バイアス電力の周波数は１３．５６ＭＨｚであってよい。この実施形態において、バイアス電源３０は、整合器３２を介して下部電極１８に接続される。整合器３２は、バイアス電源３０からの出力インピーダンスと負荷側すなわち下部電極１８側のインピーダンスとの間のマッチングを行う回路を含む。
【0039】
プラズマ処理装置１０はさらに、チャンバ１２の内壁に着脱可能に取り付けられたシールド３４を備える。シールド３４はまた、支持体１３の外周を囲むように配置される。シールド３４は、処理によって生成される副生成物のチャンバ１２への付着を防止する。シールド３４は、Ｙ２Ｏ３等のセラミックスでコーティングされたアルミニウム部材であってもよい。
【0040】
基板支持器１４とチャンバ１２の側壁との間には、排気路が形成されている。排気路は、チャンバ１２の底部に形成された排気口１２ｅに接続されている。排気口１２ｅは、パイプ３６を介して排気装置３８に接続されている。排気装置３８は、圧力調整部と、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等の真空ポンプと、を含む。バッフル板４０は、排気路内、すなわち、基板支持器１４とチャンバ１２の側壁との間に配置される。バッフル板４０は厚さ方向にバッフル板４０を貫通する複数の貫通穴を有する。バッフル板４０は、Ｙ２Ｏ３等のセラミックスで表面がコーティングされたアルミニウム部材であってもよい。
【0041】
チャンバ１２の上側には開口が形成されている。開口は誘電体窓４２によって閉鎖される。誘電体窓４２は石英等で形成される。誘電体窓４２は、例えば、平らな板である。
【0042】
チャンバ１２の側壁にはガス供給口１２ｉが形成されている。ガス供給口１２ｉはガス供給管４６を介してガス供給部４４に接続されている。ガス供給部４４は処理に使用される種々のガスを内部空間１２ｃに供給する。ガス供給部４４は、複数のガス源４４ａ、複数の流量制御器４４ｂ、および複数のバルブ４４ｃを備える。図１には明示していないが、供給するガスごとに異なるガス供給口を設けて、ガスが混じり合わないようにしてもよい。
【0043】
複数のガス源４４ａは、後述する種々のガスのガス源を含む。１のガス源が１以上のガスを供給してもよい。複数の流量制御器４４ｂは、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）であってもよい。流量制御器４４ｂは、圧力制御により流量制御を実現する。複数のガス源４４ａに含まれる各ガス源は、複数の流量制御器４４ｂのうち対応する一つの流量制御器および複数のバルブ４４ｃのうち対応する一つのバルブを介してガス供給口１２ｉに接続されている。ガス供給口１２ｉの位置は、特に限定されない。例えば、ガス供給口１２ｉはチャンバ１２の側壁ではなく誘電体窓４２内に形成されてもよい。
【0044】
チャンバ１２の側壁内には、開口１２ｐが形成されている。開口１２ｐは、基板Ｗの搬入出経路となる。基板Ｗは、開口１２ｐを介して、外部からチャンバ１２の内部空間１２ｃに搬入され、内部空間１２ｃ内からチャンバ１２の外へと搬出される。チャンバ１２の側壁上には、ゲートバルブ４８が設けられ、開口１２ｐを開放および閉塞可能となっている。
【0045】
チャンバ１２および誘電体窓４２上には、アンテナ５０とシールド６０が配置されている。アンテナ５０およびシールド６０は、チャンバ１２の外側に配置される。一実施形態においては、アンテナ５０は、内側アンテナ素子５２Ａと外側アンテナ素子５２Ｂとを含む。内側アンテナ素子５２Ａは、誘電体窓４２の中央に配置されるスパイラルコイルである。外側アンテナ素子５２Ｂは、誘電体窓４２上かつ内側アンテナ素子５２Ａの外周側に配置されるスパイラルコイルである。内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは各々、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の導電性材料で構成される。
【0046】
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは、複数のクランプ５４により把持され、まとめて保持されている。複数のクランプ５４は各々棒状である。複数のクランプ５４は、内側アンテナ素子５２Ａの略中央から外側アンテナ素子５２Ｂの外周側へ径方向に延びている。
【0047】
アンテナ５０は、シールド６０で覆われている。シールド６０は、内側シールド壁６２Ａと外側シールド壁６２Ｂとを備える。内側シールド壁６２Ａは円筒形状である。内側シールド壁６２Ａは、内側アンテナ素子５２Ａと外側アンテナ素子５２Ｂとの間に配置され、内側アンテナ素子５２Ａを包囲する。外側シールド壁６２Ｂは、円筒形状である。外側シールド壁６２Ｂは外側アンテナ素子５２Ｂの外側に配置され、外側アンテナ素子５２Ｂを包囲する。
【0048】
内側アンテナ素子５２Ａ上には、円盤状の内側シールド板６４Ａが配置されている。内側シールド板６４Ａは、内側シールド壁６２Ａの開口を覆っている。外側アンテナ素子５２Ｂの上には、平らなリング形状の外側シールド板６４Ｂが配置されている。外側シールド板６４Ｂは、内側シールド壁６２Ａと外側シールド壁６２Ｂとの間の開口を覆っている。
【0049】
シールド６０に含まれるシールド壁およびシールド板の形状は、上記したものに限定されない。例えば、シールド６０のシールド壁は、断面４角形の角柱状であってもよい。
【0050】
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは、高周波電源７０Ａおよび高周波電源７０Ｂにそれぞれ接続されている。内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂは、高周波電源７０Ａおよび高周波電源７０Ｂからそれぞれ、同一または異なる周波数の電力供給を受ける。高周波電力が高周波電源７０Ａから内側アンテナ素子５２Ａに供給されると、誘導磁界が内部空間１２ｃ内に発生し、内部空間１２ｃ内の気体を励起して基板Ｗの中心上方にプラズマを発生させる。他方、高周波電力が高周波電源７０Ｂから外側アンテナ素子５２Ｂに供給されると、内部空間１２ｃ内に誘導磁界が発生して内部空間１２ｃ内の気体を励起して基板Ｗの外周部上方にリング状にプラズマを発生させる。高周波電源７０Ａ及び高周波電源７０Ｂは、一例のプラズマ生成部を構成している。
【0051】
内側アンテナ素子５２Ａおよび外側アンテナ素子５２Ｂ各々の電気長は、高周波電源７０Ａおよび高周波電源７０Ｂから出力される周波数に応じて調整される。このため、内側シールド板６４Ａおよび外側シールド板６４Ｂのｚ軸方向の位置は、アクチュエータ６８Ａおよび６８Ｂにより各々独立して調整される。
【0052】
プラズマ処理装置１０は、さらに制御部８０を備える。制御部８０は、例えば、プロセッサ、メモリ等の記憶部、入力部、ディスプレイ等を備えるコンピュータである。制御部８０は、記憶部に記憶された制御プログラムやレシピデータに基づき動作し、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。例えば、制御部８０は、複数の流量制御器４４ｂ、複数のバルブ４４ｃ、排気装置３８、高周波電源７０Ａ，７０Ｂ、バイアス電源３０、整合器３２、ヒータ電源ＨＰ等を制御する。制御部８０は、プログラム又はデータを記憶部から読み出してプラズマ処理装置１０の各部を制御することで、後述する、実施形態に係るプラズマ処理方法のプラズマ処理を実施する。
【0053】
再び図１を参照して、方法ＭＴについて詳細に説明する。以下の説明では、プラズマ処理装置１０を用いて図２に示す基板Ｗが処理される場合を例にとって、図４～図８を参照しながら方法ＭＴを説明する。なお、方法ＭＴでは、他の基板処理装置が用いられてもよい。方法ＭＴでは、他の基板が処理されてもよい。
【0054】
方法ＭＴは、工程ＳＴ０、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、工程ＳＴ３及び工程ＳＴ４を含み得る。工程ＳＴ０～工程ＳＴ４はこの順に実行され得る。方法ＭＴは、基板Ｗが基板支持器１４上に載置された状態で実行され得る。方法ＭＴは、チャンバ１２の内部空間１２ｃの減圧された環境を維持し、且つ、内部空間１２ｃから基板Ｗを取り出すことなく、実行され得る。すなわち、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４において、基板Ｗはｉｎ－ｓｉｔｕ（インサイチュ）で処理され得る。一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ０で開始されてもよい。
【0055】
工程ＳＴ０では、基板支持器１４の温度を－４０℃以下に制御する。基板支持器１４の温度は、流路２４に供給される冷媒によって制御され得る。工程ＳＴ０は、工程ＳＴ３の第１段階を除いて、工程ＳＴ１～工程ＳＴ４において実施されてもよい。
【0056】
工程ＳＴ１では、凹部Ｒ１が形成された領域ＲＥを有する基板Ｗ（図４の（ｂ）参照）が提供される。凹部Ｒ１は、例えばホール又はトレンチであってもよい。一実施形態において、凹部Ｒ１は、領域ＲＥを部分的にエッチングすることによって形成される。領域ＲＥは、プラズマを用いてエッチングされ得る。一実施形態において、工程ＳＴ１は、基板支持器１４の温度を－４０℃以下に制御した状態で、領域ＲＥをエッチングすることにより凹部Ｒ１を形成した基板Ｗを提供する工程である。
【0057】
図４の（ａ）は、凹部Ｒ１が形成されたエッチング対象膜を有する基板Ｗを提供する工程ＳＴ１の例を説明するための図である。図４の（ｂ）は、当該工程ＳＴ１の実行後の状態における一例の基板Ｗの部分拡大断面図である。工程ＳＴ１では、図４の（ａ）に示されるように、チャンバ１２内で処理ガスからプラズマＰ１が生成される。
【0058】
処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含み得る。ハロゲン含有ガスは、炭素原子及び窒素原子を含まなくてもよい。ハロゲン含有ガスは、臭素含有ガス、塩素含有ガス及びフッ素含有ガスの少なくとも１つを含み得る。臭素含有ガスは、ＨＢｒガスを含み得る。塩素含有ガスは、Ｃｌ２ガスを含み得る。フッ素含有ガスは、ＳＦ６ガスを含み得る。処理ガスは、酸素含有ガスを含み得る。酸素含有ガスは、例えばＯ２ガスを含み得る。
【0059】
工程ＳＴ１では、基板Ｗを支持する基板支持器１４の温度が例えば－５０℃以下又は－４０℃以下の低温に設定された状態でエッチングを行ってもよい。制御部８０は、基板支持器１４の温度を指定された温度に設定するようにプラズマ処理装置１０の温度調整機構を制御する。
【0060】
工程ＳＴ１では、図４の（ａ）に示すように、プラズマＰ１からの化学種が基板Ｗに供給されて、領域ＲＥが当該化学種によって部分的にエッチングされる。工程ＳＴ１では、領域ＲＥは、領域ＲＥの上面と領域ＲＥの下面との間の位置までエッチングされる。領域ＲＥの上面は、マスクＭＫの開口から露出された領域ＲＥの表面である。工程ＳＴ１が実行されると、図４の（ｂ）に示すように、凹部Ｒ１が、マスクＭＫから領域ＲＥの中まで延びるように形成される。凹部Ｒ１は、側壁Ｒ１ｓと底部Ｒ１ｂとを有する。凹部Ｒ１の幅ＷＤは、互いに対向する一対の側壁Ｒ１ｓ間の距離である。凹部Ｒ１の幅ＷＤは例えば１００ｎｍ以下であり得る。隣り合う凹部Ｒ１間の距離も、例えば１００ｎｍ以下であり得る。
【0061】
工程ＳＴ１において、制御部８０は、チャンバ１２内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置３８を制御する。制御部８０は、処理ガスをチャンバ１２内に供給するようにガス供給部４４を制御する。制御部８０は、処理ガスからプラズマＰ１を生成するためにプラズマ生成部を制御する。一実施形態における工程ＳＴ１では、制御部８０は、高周波電力及びバイアス電力を供給するよう、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂ及びバイアス電源３０を制御する。
【0062】
なお、エッチングとは異なる方法により、基板Ｗの領域ＲＥに凹部Ｒ１が予め設けられてもよい。
【0063】
図５は、凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓに保護膜ＰＦを形成する工程ＳＴ２における一例の基板Ｗの部分拡大断面図である。工程ＳＴ２では、図５に示されるように、凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓに保護膜ＰＦが形成される。保護膜ＰＦは、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂ及びマスクＭＫの表面にも形成され得る。保護膜ＰＦは、凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓにおいて第１の厚さを有し、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂ及びマスクＭＫの表面において第１の厚さよりも小さい第２の厚さを有してもよい。保護膜ＰＦは、例えばシリコン酸化膜を含有し得る。
【0064】
保護膜ＰＦは、原子層堆積法（ＡＬＤ法）、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、又は物理気相成長法（ＰＶＤ法）によって形成され得る。ＣＶＤ法は、プラズマ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ）ＣＶＤ法であってもよく、熱又は光等を利用するＣＶＤ法であってもよい。ＣＶＤ法による工程ＳＴ２では、チャンバ１２内に成膜ガスが供給される。ＣＶＤ法による工程ＳＴ２では、チャンバ１２内で成膜ガスからプラズマが生成されてもよい。
【0065】
ＡＬＤ法による工程ＳＴ２では、前駆体層が、基板Ｗの表面上に形成される。前駆体層の形成のために、第１のガスが用いられる。第１のガスは、前駆体層を構成する物質を含む。前駆体層は、第１のガスからプラズマを生成することなく、形成されてもよい。或いは、前駆体層は、第１のガスから生成されたプラズマからの化学種を用いて形成されてもよい。
【0066】
第１のガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、塩化ケイ素、クロロシラン、又はフッカケイ素を含む。塩化ケイ素は、例えば四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６）等である。クロロシランは、例えばトリクロロシラン（ＨＳｉＣｌ３）、ジクロロシラン（Ｈ２ＳｉＣｌ２）、クロロトリメチルシラン（（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ）等である。フッカケイ素は、例えば四フッカケイ素（ＳｉＦ４）等である。
【0067】
制御部８０は、第１のガスをチャンバ１２内に供給するようにガス供給部４４を制御する。制御部８０は、チャンバ１２内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置３８を制御する。プラズマが生成される場合には、制御部８０は、チャンバ１２内において第１のガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御する。一実施形態では、第１のガスからプラズマを生成するために、制御部８０は、高周波電力ＨＦ及び／又は高周波電力ＬＦを供給するよう、高周波電源６１及び／又はバイアス電源６２を制御する。
【0068】
前駆体層が形成された後、内部空間１２ｃのパージが実行され得る。制御部８０は、内部空間１２ｃの排気を実行するように排気装置３８を制御し得る。制御部８０は、チャンバ１２内に不活性ガスを供給するようにガス供給部４４を制御してもよい。パージの実行により、チャンバ１２内の第１のガスが不活性ガスに置換され得る。パージの実行により、基板Ｗ上に吸着している過剰な物質が除去されてもよい。パージの結果、前駆体層は単分子層として基板Ｗ上に形成されてもよい。
【0069】
パージの実行の後、前駆体層から保護膜ＰＦが形成される。保護膜ＰＦの形成のために、第２のガスが用いられてもよい。第２のガスは、前駆体層を構成する物質と反応することにより前駆体層から保護膜ＰＦを形成する反応種を含む。第２のガスは、酸素含有ガス（例えばＨ２ガス）を含む。保護膜ＰＦは、第２のガスからプラズマを生成することなく、形成されてもよい。或いは、保護膜ＰＦは、第２のガスから生成されたプラズマからの化学種を用いて、形成されてもよい。或いは、熱又は光等により前駆体層が活性化されてもよい。
【0070】
制御部８０は、第２のガスをチャンバ１２内に供給するようにガス供給部４４を制御する。制御部８０は、チャンバ１２内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置３８を制御する。プラズマが生成される場合には、制御部８０は、チャンバ１２内において第２のガスからプラズマを生成するようにプラズマ生成部を制御する。一実施形態では、第２のガスからプラズマを生成するために、制御部８０は、高周波電力を供給するよう、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂ及び／又はバイアス電源３０を制御する。或いは、制御部８０は、前駆体層の活性化のために基板Ｗを加熱するようにヒータ電源ＨＰを制御してもよい。或いは、制御部８０は、前駆体層の活性化のために基板Ｗに光を照射するよう光源を制御してもよい。
【0071】
保護膜ＰＦの形成後、内部空間１２ｃのパージが実行され得る。パージの実行により、チャンバ１２内の第２のガスが不活性ガスに置換され得る。
【0072】
前駆体層の形成とパージとを繰り返すことによって、保護膜ＰＦの厚さが調整され得る。
【0073】
工程ＳＴ３は、第１段階及び第２段階を含む。工程ＳＴ３は、第１段階において開始される。第２段階は、第１段階の後に実行される。工程ＳＴ３は、第２段階の後に実行される１つ以上の段階を含んでもよい。
【0074】
図６の（ａ）は、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする工程ＳＴ３の第１段階の例を説明するための図である。図６の（ｂ）は、第１段階の実行後の状態における一例の基板Ｗの部分拡大断面図である。図７の（ａ）は、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする工程ＳＴ３の第２段階の例を説明するための図であり、図７の（ｂ）は、第２段階の実行後の状態における一例の基板Ｗの部分拡大断面図である。
【0075】
第１段階では、図６に示されるように、エッチングで生成される反応副生成物が側壁Ｒ１ｓに付着することにより生じる肩部の形成を抑制しつつ、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする。肩部の形成は、側壁Ｒ１ｓに反応副生成物が付着することの抑制、及び／又は側壁Ｒ１ｓに付着した反応副生成物の除去により、抑制される。一実施形態において、チャンバ１２内で処理ガスからプラズマＰ２が生成され、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂがエッチングされる。一実施形態では、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂは、プラズマＰ２からの化学種により、エッチングされる。第１段階における処理ガスの種類は、工程ＳＴ１における処理ガスと同一であってもよい。
【0076】
第２段階では、図７に示されるように、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをさらにエッチングする。チャンバ１２内で処理ガスからプラズマＰ３が生成され、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂがエッチングされる。一実施形態では、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂは、プラズマＰ３からの化学種により、エッチングされる。第２段階における処理ガスの種類は、第１段階における処理ガスと同一であってもよい。
【0077】
工程ＳＴ３では、プラズマを生成した状態で、第１段階から第２段階に切り替えてもよい。２段階におけるエッチングの条件は、工程ＳＴ１におけるエッチングの条件と同一であってもよい。
【0078】
一実施形態において、第１段階では、基板支持器１４の温度を第１温度Ｔ１に設定した状態でエッチングを行ってもよい。第１温度Ｔ１は、例えば－４０℃よりも高くてもよいし、－３０℃よりも高くてもよい。第１温度Ｔ１は、－２０℃以下であってもよい。第２段階では、基板支持器１４の温度を第１温度Ｔ１よりも低い第２温度Ｔ２に設定した状態でエッチングを行ってもよい。第２温度Ｔ２は、例えば－５０℃未満又は－４０℃以下であってもよい。第２温度Ｔ２は、－１００℃以上であってもよい。本実施形態では、第１段階における処理ガスに含まれるガスの種類及び流量が、第２段階における処理ガスに含まれるガスの種類及び流量と同一であってもよい。第１段階及び第２段階において、炭素原子及び窒素原子を含まないハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は、３５％より大きくてもよいし、３０％より大きくてもよいし、２５％より大きくてもよい。
【0079】
他の一実施形態において、第１段階では、炭素原子及び窒素原子を含まないハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が第１割合ＲＴ１に設定された状態でエッチングを行ってもよい。第１割合ＲＴ１は３５％以下であってもよいし、３０％以下であってもよいし、２５％以下であってもよい。第２段階では、炭素原子及び窒素原子を含まないハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が第２割合ＲＴ２に設定された状態でエッチングを行ってもよい。第２割合ＲＴ２は第１割合ＲＴ１よりも大きい。第２割合ＲＴ２は３５％より大きくてもよいし、３０％より大きくてもよいし、２５％より大きくてもよい。本実施形態では、第１段階における基板支持器１４の温度が、第２段階における基板支持器１４の温度と同一であってもよい。第１段階及び第２段階における基板支持器１４の温度は、例えば－５０℃未満又は－４０℃以下であってもよい。
【0080】
第１段階の期間は例えば１０秒以上３０秒以下であってもよい。第２段階の期間は例えば３０秒以上６０秒以下であってもよい。第２段階の期間は第１段階の期間の１倍以上であってもよいし、６倍以下であってもよい。第１段階の期間に形成される凹部Ｒ１のエッチング深さは例えば１００ｎｍ以上又は２００ｎｍ以上であってよく、１μｍ以下又は５００ｎｍ以下であってよい。
【0081】
工程ＳＴ３において、制御部８０は、基板支持器１４の温度を指定された温度に設定するようにプラズマ処理装置１の温度調整機構を制御する。制御部８０は、チャンバ１２内のガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気装置３８を制御する。制御部８０は、指定された種類及び流量のガスを含む処理ガスをチャンバ１２内に供給するようにガス供給部４４を制御する。制御部８０は、処理ガスからプラズマＰ３を生成するためにプラズマ生成部を制御する。一実施形態において、制御部８０は、高周波電力及びバイアス電力を供給するよう、高周波電源７０Ａ、高周波電源７０Ｂ及びバイアス電源３０を制御する。
【0082】
図８は、エッチングと保護膜ＰＦの形成とを含むシーケンスを１回以上実施する工程ＳＴ４の実行後の状態における一例の基板Ｗの部分拡大断面図である。工程ＳＴ４では、保護膜ＰＦを形成する工程ＳＴ２と、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする工程ＳＴ３とを繰り返す。工程ＳＴ４は、繰り返しの回数が閾値に到達まで行われる。工程ＳＴ４は、図８に示されるように、凹部Ｒ１の深さＤＰが所望の深さになるまで行われる。工程ＳＴ４の後において、深さＤＰは例えば３μｍ以上である。工程ＳＴ４の後において、凹部Ｒ１のアスペクト比が３０以上であってもよい。工程ＳＴ４が終了すると、方法ＭＴは終了する。
【0083】
上記方法ＭＴによれば、エッチングにより形成される凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓの形状不良（ボーイング）を抑制することができる。
【0084】
凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓのボーイングが抑制されるメカニズムは以下のように考えられるが、これに限定されない。基板支持器１４の温度が一定の温度に設定された状態で凹部の底部をエッチングすると、エッチングにより形成される凹部の側壁にボーイングが発生することがある。あるいは、酸素含有ガスの流量の割合が一定の割合に設定された状態で凹部の底部をエッチングすると、エッチングにより形成される凹部の側壁にボーイングが発生することがある。
【0085】
ボーイングが発生するメカニズムは以下のように考えられるが、これに限定されない。基板支持器１４の温度及び酸素含有ガスの流量の割合が一定の状態で凹部の底部をエッチングすると、エッチング初期において、凹部の側壁にエッチングにより生じた反応副生成物が凹部の側壁に付着し、当該側壁から内側に突出する肩部が形成される。肩部の大きさは、基板支持器１４の温度が低くなるに連れて大きくなり、酸素含有ガスの流量の割合が高くなるに連れて大きくなる。その後のエッチングでは、肩部が起点となって横方向にエッチングが進むので、ボーイングが発生する。
【0086】
一方、上記方法ＭＴでは、第１段階において肩部の形成を抑制しつつ、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする。より詳細には、エッチング中に、凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓに反応副生成物が付着することを抑制するか、側壁Ｒ１ｓに付着した反応副生成物がエッチングにより除去されるような条件で、凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする。このようなエッチングを行うために、例えば、基板支持器１４の温度、処理ガスの種類、混合比及び流量、チャンバ内の圧力、高周波電力並びにバイアス電力の大きさなどを制御する。一例では、基板支持器１４の温度が比較的高い第１温度Ｔ１に設定された状態で凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする。あるいは、第１段階において酸素含有ガスの流量の割合が比較的低い第１割合ＲＴ１に設定された状態で凹部Ｒ１の底部Ｒ１ｂをエッチングする。その結果、第１段階（エッチング初期）において上述のような肩部が形成され難くなり、肩部を起点とする横方向のエッチングが抑制されるので、第２段階終了後（エッチング終了後）においてもボーイングの発生が抑制される。
【0087】
通常、エッチング初期において基板支持器１４の温度が－４０℃以下であると、エッチングにより形成される凹部の側壁に発生し得る形状不良が悪化する。一方、上記方法ＭＴでは、第１段階において基板支持器１４の温度が比較的高い第１温度Ｔ１に設定されている。よって、エッチングにより形成される凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓの形状不良を抑制することができる。
【0088】
凹部の幅が小さい場合、エッチングが下方に直線的に進まないことにより、凹部の側壁に形状不良が発生することがある。そのような場合でも、上記方法ＭＴによれば、エッチングにより形成される凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓの形状不良を抑制することができる。
【0089】
凹部のアスペクト比が大きい場合、エッチングが下方に直線的に進まないことにより、凹部の側壁に形状不良が発生することがある。そのような場合でも、上記方法ＭＴによれば、エッチングにより形成される凹部Ｒ１の側壁Ｒ１ｓの形状不良を抑制することができる。
【0090】
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。
【0091】
例えば、方法ＭＴの実行に用いられる基板処理装置は、任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。例えば、方法ＭＴの実行に用いられる基板処理装置は、プラズマ処理装置１０以外の誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよい。方法ＭＴの実行に用いられる基板処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波をプラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置であってもよい。
【0092】
方法ＭＴの実行に用いられる基板処理装置は、単一チャンバではなく、保護膜を形成するための第１チャンバと、エッチングを行うための第２チャンバとを備えてもよい。この場合、基板Ｗは、減圧された環境下で第１チャンバと第２チャンバとの間で搬送されてもよい。あるいは、基板Ｗは、減圧された環境から取り出され、大気圧下で第１チャンバと第２チャンバとの間で搬送され、再び減圧された環境下に戻されてもよい。
【0093】
以下、方法ＭＴの評価のために行った種々の実験について説明する。以下に説明する実験は、本開示を限定するものではない。
【0094】
（第１の実験）
【0095】
第１の実験では、図２に示した基板Ｗと同一の構造を有する５つのサンプル基板を準備した。各サンプル基板は、シリコン含有膜及び当該シリコン含有膜上に設けられたマスクを有していた。シリコン含有膜は、シリコン単結晶膜であった。第１の実験では、図３のプラズマ処理装置１０と同一の構造を有するプラズマ処理装置を用いて処理ガスからプラズマを生成して各サンプル基板のシリコン含有膜をエッチングした。
【0096】
第１のサンプル基板に対して、６０秒間１回目のエッチングを行った後、８０秒間のインターバルを経て、６０秒間２回目のエッチングを行った。１回目及び２回目のエッチングの各々において、基板支持器１４の温度は－５０℃であった。高周波電源７０Ａから内側アンテナ素子５２Ａに、高周波電力が高周波電源７０Ｂに、それぞれ高周波電力が供給された。また、バイアス電源３０から下部電極１８にバイアス電力が供給された。１回目及び２回目のエッチングの各々において、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は３５％であった。なお、ハロゲン含有ガスとしては、ＨＢｒガス及びＳＦ６ガスを使用した。
【0097】
第２のサンプル基板のエッチング条件は、基板支持器１４の温度が－４５℃であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0098】
第３のサンプル基板のエッチング条件は、基板支持器１４の温度が－４０℃、１回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３７％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0099】
第４のサンプル基板のエッチング条件は、基板支持器１４の温度が－３５℃、１回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３８％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0100】
第５のサンプル基板のエッチング条件は、基板支持器１４の温度が－２０℃、１回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が４０％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0101】
図９の（ａ）～（ｅ）は、エッチングにより形成された凹部の側壁の形状の例を模式的に示す図である。図９の（ａ）～（ｅ）は、第１～第５のサンプル基板の断面をそれぞれ示す。図９から、基板支持器１４の温度が高くなるに連れて、凹部の側壁におけるボーイングの発生が抑制されることが分かった。基板支持器１４の温度が－４０℃より高い場合、ボーイングの発生が顕著に抑制される。
【0102】
（第２の実験）
【0103】
第２の実験では、図２に示した基板Ｗと同一の構造を有する３つのサンプル基板を準備した。各サンプル基板は、シリコン含有膜及び当該シリコン含有膜上に設けられたマスクを有していた。シリコン含有膜は、シリコン単結晶膜であった。第２の実験では、図３のプラズマ処理装置１０と同一の構造を有するプラズマ処理装置を用いて処理ガスからプラズマを生成して各サンプル基板のシリコン含有膜をエッチングした。
【0104】
第１のサンプル基板に対して、６０秒間１回目のエッチングを行った後、８０秒間のインターバルを経て、２０秒間２回目のエッチングを行った。１回目及び２回目のエッチングの各々において、基板支持器１４の温度は－５０℃であった。高周波電源７０Ａから内側アンテナ素子５２Ａに、高周波電力が高周波電源７０Ｂに、それぞれ高周波電力が供給された。また、バイアス電源３０から下部電極１８にバイアス電力が供給された。１回目のエッチングにおいて、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は３５％であった。２回目のエッチングにおいて、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は４０％であった。なお、１回目のエッチング及び２回目のエッチングのいずれにおいても、ハロゲン含有ガスとしては、ＨＢｒガス及びＳＦ６ガスを使用した。
【0105】
第２のサンプル基板のエッチング条件は、２回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３５％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0106】
第３のサンプル基板のエッチング条件は、２回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が２５％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0107】
図１０の（ａ）～（ｃ）は、エッチングにより形成された凹部の側壁の形状の例を模式的に示す図である。図１０の（ａ）～（ｃ）は、第１～第３のサンプル基板の断面をそれぞれ示す。図１０から、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対するＯ２ガスの流量の割合が小さくなるに連れて、凹部の側壁に形成される肩部ＳＨの発生が抑制されることが分かった。ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が２５％以下の場合、肩部ＳＨの発生が顕著に抑制される。
【0108】
（第３の実験）
【0109】
第３の実験では、図２に示した基板Ｗと同一の構造を有する４つのサンプル基板を準備した。各サンプル基板は、シリコン含有膜及び当該シリコン含有膜上に設けられたマスクを有していた。シリコン含有膜は、シリコン単結晶膜であった。第３の実験では、図３のプラズマ処理装置１０と同一の構造を有するプラズマ処理装置を用いて処理ガスからプラズマを生成して各サンプル基板のシリコン含有膜をエッチングした。
【0110】
第１のサンプル基板に対して、第２の実験と同様に、６０秒間１回目のエッチングを行った後、８０秒間のインターバルを経て、２０秒間２回目のエッチングを行った。その後、４０秒間３回目のエッチングを行った。１回目～３回目のエッチングの各々において、基板支持器１４の温度は－５０℃であった。高周波電源７０Ａから内側アンテナ素子５２Ａに、高周波電力が高周波電源７０Ｂに、それぞれ高周波電力が供給された。また、バイアス電源３０から下部電極１８にバイアス電力が供給された。１回目のエッチングにおいて、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は３５％であった。２回目のエッチングにおいて、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は４０％であった。３回目のエッチングにおいて、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合は３５％であった。なお、１回目のエッチング及び２回目のエッチングのいずれにおいても、ハロゲン含有ガスとしては、ＨＢｒガス及びＳＦ６ガスを使用した。
【0111】
第２のサンプル基板のエッチング条件は、２回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３５％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0112】
第３のサンプル基板のエッチング条件は、２回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３０％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0113】
第４のサンプル基板のエッチング条件は、２回目のエッチングにおけるハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が２５％であること以外は第１のサンプル基板のエッチング条件と同一であった。
【0114】
図１１の（ａ）～（ｄ）は、エッチングにより形成された凹部の側壁の形状の例を模式的に示す図である。図１１の（ａ）～（ｄ）は、第１～第４のサンプル基板の断面をそれぞれ示す。図１１から、ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が小さくなるに連れて、凹部の側壁におけるボーイングの発生が抑制されることが分かった。ハロゲン含有ガス及び酸素含有ガスの合計流量に対する酸素含有ガスの流量の割合が３０％以下の場合、ボーイングの発生が顕著に抑制される。
【0115】
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】
【0116】
１２…チャンバ、１４…基板支持器、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…プラズマ、ＰＦ…保護膜、Ｒ１…凹部、Ｒ１ｂ…底部、Ｒ１ｓ…側壁、Ｗ…基板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】