JP2016134428A - エッチング方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】窒化シリコンから構成された第2領域の削れを抑制しつつ、酸化シリコンから構成された第1領域をエッチングする。【解決手段】一実施形態の方法は、(a)被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第1工程と、(b)被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを更に生成する第2工程と、(c)第1工程及び第2工程により処理体上に形成される堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルによって第1領域をエッチングする第3工程とを含む。第1工程においてプラズマを生成するために利用される高周波電力は、第2工程においてプラズマを生成するために利用される高周波電力よりも小さい。【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、エッチング方法に関するものであり、特に、被処理体に対するプラズマ処理によって、酸化シリコンから構成された第1領域を、窒化シリコンから構成された第2領域に対して選択的にエッチングする方法に関するものである。
電子デバイスの製造においては、酸化シリコン(SiO)から構成された領域に対してホール又はトレンチといった開口を形成する処理が行われることがある。このような処理では、米国特許第7708859号明細書に記載されているように、一般的には、フルオロカーボンガスのプラズマに被処理体が晒されて、当該領域がエッチングされる。
また、酸化シリコンから構成された第1領域を、窒化シリコンから構成された第2領域に対して選択的にエッチングする技術が知られている。このような技術の一例としては、SAC(Self−Alignd Contact)技術が知られている。SAC技術については、特開2000−307001号公報に記載されている。
SAC技術の処理対象である被処理体は、酸化シリコン製の第1領域、窒化シリコン製の第2領域、及びマスクを有している。第2領域は、凹部を画成するように設けられており、第1領域は、当該凹部を埋め、且つ、第2領域を覆うように設けられており、マスクは、第1領域上に設けられており、凹部の上に開口を提供している。従来のSAC技術では、特開2000−307001号公報に記載されているように、第1領域のエッチングのために、フルオロカーボンガス、酸素ガス、及び希ガスを含む処理ガスのプラズマが用いられる。この処理ガスのプラズマに被処理体を晒すことにより、マスクの開口から露出した部分において第1領域がエッチングされて上部開口が形成される。さらに、処理ガスのプラズマに被処理体が晒されることにより、第2領域によって囲まれた部分、即ち凹部内の第1領域が自己整合的にエッチングされる。これにより、上部開口に連続する下部開口が自己整合的に形成される。
米国特許第7708859号明細書 特開2000−307001号公報
上述した従来の技術では、第1領域のエッチングが進行して第2領域が露出した時点において、第2領域の表面上に当該第2領域を保護する膜が形成されていない状態が生じる。この状態において第1領域のエッチングが更に行われると、第2領域に削れが生じる。
したがって、窒化シリコンから構成された第2領域の削れを抑制しつつ、酸化シリコンから構成された第1領域をエッチングすることが求められている。
一態様においては、被処理体に対するプラズマ処理によって、酸化シリコンから構成された第1領域を窒化シリコンから構成された第2領域に対して選択的にエッチングする方法が提供される。この方法は、(a)被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第1工程と、(b)被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを更に生成する第2工程と、(c)第1工程及び第2工程により処理体上に形成される堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルによって第1領域をエッチングする第3工程とを含む。第1工程においてプラズマを生成するために利用される高周波電力は、第2工程においてプラズマを生成するために利用される高周波電力よりも小さい。
上記一態様に係る方法は、第1工程及び第2工程においてフルオロカーボンを含む堆積物を被処理体の表面上に形成し、第3工程において当該堆積物中のフルオロカーボンのラジカルによって第1領域をエッチングするものである。ここで、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマの生成に用いられる高周波電力が小さいときには、被処理体上に形成される堆積物の量は少なくなるが、被処理体がエッチングされる量も少なくなる。一方、当該高周波電力が大きいときには、被処理体上に形成される堆積物の量は多くなるが、被処理体がエッチングされる量も多くなる。上記方法では、第1工程において用いられる高周波電力が小さいので、被処理体のエッチング量、即ち第2領域のエッチング量を抑制しつつ、第2領域上に堆積物を形成することができる。この第1工程で形成された堆積物によって第2領域を保護しつつ、第2工程において大きい高周波電力を用いることにより、被処理体上に形成する堆積物の量を増加させることができる。そして、このように形成された堆積物によって第2領域を保護しつつ、第3工程において第1領域がエッチングされる。したがって、第2領域の削れを抑制しつつ、第1領域をエッチングすることが可能となる。
一実施形態では、第1工程、第2工程、及び第3工程を順に含むシーケンスが、繰り返し実行されてもよい。
一実施形態では、被処理体の第2領域は、凹部を画成し、第1領域は、凹部を埋め、且つ第2領域を覆うように設けられており、被処理体は、第1領域上に設けられたマスクを有し、このマスクは、凹部の上に該凹部の幅よりも広い幅を有する開口を提供する。この実施形態における方法は、第2領域が露出する直前まで第1領域をエッチングする工程を更に含み、上記シーケンスは、第2領域が露出する直前まで第1領域をエッチングする前工程の後に実行される。
一実施形態では、上記シーケンスは、第4工程を更に含み得る。第4工程では、被処理体を収容した処理容器内において、酸素含有ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。この実施形態によれば、酸素の活性種によって、被処理体に形成されている堆積物の量を適度に減少させることができる。したがって、マスクの開口、及びエッチングによって形成される開口の閉塞を防止することが可能となる。また、この実施形態では、処理ガスにおいて酸素含有ガスが不活性ガスによって希釈されているので、堆積物が過剰に除去されることを抑制することができる。
以上説明したように、窒化シリコンから構成された第2領域の削れを抑制しつつ、酸化シリコンから構成された第1領域をエッチングすることが可能となる。
一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。 一実施形態に係るエッチング方法の適用対象である被処理体を例示する断面図である。 図1に示す方法の実施に用いることが可能なプラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。 図1に示す方法の実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。
以下、図面を参照して種々の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。
図1は、一実施形態に係るエッチング方法を示す流れ図である。図1に示す方法MTは、被処理体に対するプラズマ処理によって、酸化シリコンから構成された第1領域を窒化シリコンから構成された第2領域に対して選択的にエッチングする方法である。
図2は、一実施形態に係るエッチング方法の適用対象である被処理体を例示する断面図である。図2に示すように、被処理体、即ちウエハWは、基板SB、第1領域R1、第2領域R2、及び、後にマスクを構成する有機膜OLを有している。一例では、ウエハWは、フィン型電界効果トランジスタの製造途中に得られるものであり、更に、***領域RA、シリコン含有の反射防止膜AL、及び、レジストマスクRMを有している。
***領域RAは、基板SBから***するように設けられている。この***領域RAは、例えば、ゲート領域を構成し得る。第2領域R2は、窒化シリコン(Si)から構成されており、***領域RAの表面、及び、基板SBの表面上に設けられている。この第2領域R2は、図2に示すように、凹部を画成するように延在している。一例では、凹部の深さは、約150nmであり、凹部の幅は、約20nmである。
第1領域R1は、酸化シリコン(SiO)から構成されており、第2領域R2上に設けられている。具体的に、第1領域R1は、第2領域R2によって画成される凹部を埋め、当該第2領域R2を覆うように設けられている。
有機膜OLは、第1領域R1上に設けられている。有機膜OLは、有機材料、例えば、アモルファスカーボンから構成され得る。反射防止膜ALは、有機膜OL上に設けられている。レジストマスクRMは、反射防止膜AL上に設けられている。レジストマスクRMは、第2領域R2によって画成される凹部上に当該凹部の幅よりも広い幅を有する開口を提供している。レジストマスクRMの開口の幅は、例えば、60nmである。このようなレジストマスクRMのパターンは、フォトリソグラフィ技術により形成される。
方法MTでは、図2に示すウエハWのような被処理体がプラズマ処理装置内において処理される。図3は、図1に示す方法の実施に用いることが可能なプラズマ処理装置の一例を概略的に示す図である。図3に示すプラズマ処理装置10は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、略円筒状の処理容器12を備えている。処理容器12の内壁面は、例えば、陽極酸化処理されたアルミニウムから構成されている。この処理容器12は保安接地されている。
処理容器12の底部上には、略円筒状の支持部14が設けられている。支持部14は、例えば、絶縁材料から構成されている。支持部14は、処理容器12内において、処理容器12の底部から鉛直方向に延在している。また、処理容器12内には、載置台PDが設けられている。載置台PDは、支持部14によって支持されている。
載置台PDは、その上面においてウエハWを保持する。載置台PDは、下部電極LE及び静電チャックESCを有している。下部電極LEは、第1プレート18a及び第2プレート18bを含んでいる。第1プレート18a及び第2プレート18bは、例えばアルミニウムといった金属から構成されており、略円盤形状をなしている。第2プレート18bは、第1プレート18a上に設けられており、第1プレート18aに電気的に接続されている。
第2プレート18b上には、静電チャックESCが設けられている。静電チャックESCは、導電膜である電極を一対の絶縁層又は絶縁シート間に配置した構造を有している。静電チャックESCの電極には、直流電源22がスイッチ23を介して電気的に接続されている。この静電チャックESCは、直流電源22からの直流電圧により生じたクーロン力等の静電力によりウエハWを吸着する。これにより、静電チャックESCは、ウエハWを保持することができる。
第2プレート18bの周縁部上には、ウエハWのエッジ及び静電チャックESCを囲むようにフォーカスリングFRが配置されている。フォーカスリングFRは、エッチングの均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングFRは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、例えば、石英から構成され得る。
第2プレート18bの内部には、冷媒流路24が設けられている。冷媒流路24は、温調機構を構成している。冷媒流路24には、処理容器12の外部に設けられたチラーユニットから配管26aを介して冷媒が供給される。冷媒流路24に供給された冷媒は、配管26bを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路24とチラーユニットとの間では、冷媒が循環される。この冷媒の温度を制御することにより、静電チャックESCによって支持されたウエハWの温度が制御される。
また、プラズマ処理装置10には、ガス供給ライン28が設けられている。ガス供給ライン28は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばHeガスを、静電チャックESCの上面とウエハWの裏面との間に供給する。
また、プラズマ処理装置10は、上部電極30を備えている。上部電極30は、載置台PDの上方において、当該載置台PDと対向配置されている。下部電極LEと上部電極30とは、互いに略平行に設けられている。上部電極30と下部電極LEとの間には、ウエハWにプラズマ処理を行うための処理空間Sが提供されている。
上部電極30は、絶縁性遮蔽部材32を介して、処理容器12の上部に支持されている。一実施形態では、上部電極30は、載置台PDの上面、即ち、ウエハ載置面からの鉛直方向における距離が可変であるように構成され得る。上部電極30は、電極板34及び電極支持体36を含み得る。電極板34は処理空間Sに面しており、当該電極板34には複数のガス吐出孔34aが設けられている。この電極板34は、一実施形態では、シリコンから構成されている。
電極支持体36は、電極板34を着脱自在に支持するものであり、例えばアルミニウムといった導電性材料から構成され得る。この電極支持体36は、水冷構造を有し得る。電極支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。このガス拡散室36aからは、ガス吐出孔34aに連通する複数のガス通流孔36bが下方に延びている。また、電極支持体36には、ガス拡散室36aに処理ガスを導くガス導入口36cが形成されており、このガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。
ガス供給管38には、バルブ群42及び流量制御器群44を介して、ガスソース群40が接続されている。ガスソース群40は、複数のガスソースを含んでいる。一例では、ガスソース群40は、一以上のフルオロカーボンガスのソース、希ガスのソース、窒素ガス(Nガス)のソース、水素ガス(Hガス)のソース、及び、酸素含有ガスのソースを含んでいる。一以上のフルオロカーボンガスのソースは、一例では、Cガスのソース、CFガスのソース、及び、Cガスのソースを含み得る。希ガスのソースは、Heガス、Neガス、Arガス、Krガス、Xeガスといった任意の希ガスのソースであることができ、一例では、Arガスのソースである。また、酸素含有ガスのソースは、一例では、酸素ガス(Oガス)のソースであり得る。なお、酸素含有ガスは、酸素を含有する任意のガスであってもよく、例えば、COガス又はCOガスといった酸化炭素ガスであってもよい。
バルブ群42は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群44はマスフローコントローラといった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群40の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群42の対応のバルブ及び流量制御器群44の対応の流量制御器を介して、ガス供給管38に接続されている。
また、プラズマ処理装置10では、処理容器12の内壁に沿ってデポシールド46が着脱自在に設けられている。デポシールド46は、支持部14の外周にも設けられている。デポシールド46は、処理容器12にエッチング副生物(デポ)が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にY等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
処理容器12の底部側、且つ、支持部14と処理容器12の側壁との間には排気プレート48が設けられている。排気プレート48は、例えば、アルミニウム材にY等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。この排気プレート48の下方、且つ、処理容器12には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、処理容器12内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器12の側壁にはウエハWの搬入出口12gが設けられており、この搬入出口12gはゲートバルブ54により開閉可能となっている。
また、プラズマ処理装置10は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64を更に備えている。第1の高周波電源62は、プラズマ生成用の高周波電力を発生する電源であり、例えば、27〜100MHzの周波数の高周波電力を発生する。第1の高周波電源62は、整合器66を介して上部電極30に接続されている。整合器66は、第1の高周波電源62の出力インピーダンスと負荷側(上部電極30側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。なお、第1の高周波電源62は、整合器66を介して下部電極LEに接続されていてもよい。
第2の高周波電源64は、ウエハWにイオンを引き込むための高周波バイアス電力を発生する電源であり、例えば、400kHz〜13.56MHzの範囲内の周波数の高周波バイアス電力を発生する。第2の高周波電源64は、整合器68を介して下部電極LEに接続されている。整合器68は、第2の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷側(下部電極LE側)の入力インピーダンスを整合させるための回路である。
また、プラズマ処理装置10は、電源70を更に備えている。電源70は、上部電極30に接続されている。電源70は、処理空間S内に存在する正イオンを電極板34に引き込むための電圧を、上部電極30に印加する。一例においては、電源70は、負の直流電圧を発生する直流電源である。別の一例において、電源70は、比較的低周波の交流電圧を発生する交流電源であってもよい。電源70から上部電極に印加される電圧は、−150V以下の電圧であり得る。即ち、電源70によって上部電極30に印加される電圧は、絶対値が150以上の負の電圧であり得る。このような電圧が電源70から上部電極30に印加されると、処理空間Sに存在する正イオンが、電極板34に衝突する。これにより、電極板34から二次電子及び/又はシリコンが放出される。放出されたシリコンは、処理空間S内に存在するフッ素の活性種と結合し、フッ素の活性種の量を低減させる。
また、一実施形態においては、プラズマ処理装置10は、制御部Cntを更に備え得る。この制御部Cntは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置10の各部を制御する。この制御部Cntでは、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置10を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、プラズマ処理装置10の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Cntの記憶部には、プラズマ処理装置10で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置10の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
以下、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、図2、図4〜図17を適宜参照する。図4〜図17は、方法MTの実施の途中段階における被処理体を示す断面図である。なお、以下の説明では、方法MTにおいて図2に示すウエハWが図3に示す一つのプラズマ処理装置10を用いて処理される例について説明する。
まず、方法MTでは、プラズマ処理装置10内に図2に示すウエハWが搬入され、当該ウエハWが載置台PD上に載置されて、当該載置台PDによって保持される。
方法MTでは、次いで、工程ST1が実行される。工程ST1では、反射防止膜ALがエッチングされる。このため、工程ST1では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。フルオロカーボンガスは、例えば、Cガス及びCFガスのうち一種以上を含み得る。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Arガスを更に含み得る。また、工程ST1では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST1では、第1の高周波電源62からの高周波電力、及び、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに対して供給される。
以下に、工程ST1における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
ガス:10sccm〜30sccm
CFガス:150sccm〜300sccm
Arガス:200sccm〜500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:300W〜1000W
・高周波バイアス電力:200W〜500W
工程ST1では、処理ガスのプラズマが生成され、フルオロカーボンの活性種によって、レジストマスクRMの開口から露出されている部分において反射防止膜ALがエッチングされる。その結果、図4に示すように、反射防止膜ALの全領域のうち、レジストマスクRMの開口から露出されている部分が除去される。即ち、反射防止膜ALにレジストマスクRMのパターンが転写され、反射防止膜ALに開口を提供するパターンが形成される。なお、工程ST1における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
続く工程ST2では、有機膜OLがエッチングされる。このため、工程ST2では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、水素ガス及び窒素ガスを含み得る。なお、工程ST2において用いられる処理ガスは、有機膜をエッチングし得るものであれば、他のガス、例えば、酸素ガスを含む処理ガスであってもよい。また、工程ST2では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST2では、第1の高周波電源62からの高周波電力、及び、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに対して供給される。
以下に、工程ST2における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:50mTorr(6.65Pa)〜200mTorr(26.6Pa)
・処理ガス
ガス:200sccm〜400sccm
ガス:200sccm〜400sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:500W〜2000W
・高周波バイアス電力:200W〜500W
工程ST2では、処理ガスのプラズマが生成され、反射防止膜ALの開口から露出されている部分において有機膜OLがエッチングされる。また、レジストマスクRMもエッチングされる。その結果、図5に示すように、レジストマスクRMが除去され、有機膜OLの全領域のうち、反射防止膜ALの開口から露出されている部分が除去される。即ち、有機膜OLに反射防止膜ALのパターンが転写され、有機膜OLに開口MOを提供するパターンが形成され、当該有機膜OLからマスクMKが生成される。なお、工程ST2における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
一実施形態においては、工程ST2の実行後に工程ST3が実行される。工程ST3では、第1領域R1が、第2領域R2が露出する直前までエッチングされる。即ち、第2領域R2上に第1領域R1が僅かに残されるまで、当該第1領域R1がエッチングされる。このため、工程ST3では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Arガスを更に含み得る。また、この処理ガスは、酸素ガスを更に含み得る。また、工程ST3では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST3では、第1の高周波電源62からの高周波電力、及び、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに対して供給される。
工程ST3では、処理ガスのプラズマが生成され、マスクMKの開口から露出されている部分において第1領域R1が、フルオロカーボンの活性種によってエッチングされる。この工程ST3の処理時間は、当該工程ST3の終了時に、第2領域R2上に第1領域R1が所定の膜厚で残されるように、設定される。この工程ST3の実行の結果、図6に示すように、上部開口UOが部分的に形成される。なお、工程ST3における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
ここで、後述する工程ST11及び工程ST12では、第1領域R1のエッチングよりも、第1領域R1を含むウエハWの表面上へのフルオロカーボンを含む堆積物の形成が優位となるモード、即ち、堆積モードとなる条件が選択される。一方、工程ST3では、堆積物の形成よりも第1領域R1のエッチングが優位となるモード、即ち、エッチングモードとなる条件が選択される。このため、一例では、工程ST3において利用されるフルオロカーボンガスは、Cガス及びCFガスのうち一種以上を含み得る。この例のフルオロカーボンガスは、工程ST11及び工程ST12において利用されるフルオロカーボンガスの炭素原子数に対するフッ素原子数の比(即ち、フッ素原子数/炭素原子数)よりも、炭素原子数に対するフッ素原子数の比(即ち、フッ素原子数/炭素原子数)が高いフルオロカーボンガスである。また、一例では、フルオロカーボンガスの解離度を高めるために、工程ST3において利用されるプラズマ生成用の高周波電力は、工程ST11及び工程ST12において利用されるプラズマ生成用の高周波電力よりも大きい電力に設定され得る。これら例によれば、エッチングモードを実現することが可能となる。また、一例では、工程ST3において利用される高周波バイアス電力も、工程ST11及び工程ST12の高周波バイアス電力よりも大きい電力に設定され得る。この例によれば、ウエハWに対して引き込まれるイオンのエネルギーが高められ、第1領域R1を高速にエッチングすることが可能となる。
以下に、工程ST3における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
8ガス:10sccm〜30sccm
CFガス:50sccm〜150sccm
Arガス:500sccm〜1000sccm
ガス:10sccm〜30sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:500W〜2000W
・高周波バイアス電力:500W〜2000W
一実施形態では、次いで、工程ST4が実行される。工程ST4では、処理容器12内において酸素含有ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ST4では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、一例では、酸素含有ガスとして、酸素ガスを含み得る。また、処理ガスは、希ガス(例えば、Arガス)又は窒素ガスといった不活性ガスを更に含み得る。また、工程ST4では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST4では、第1の高周波電源62からの高周波電力が下部電極LEに対して供給される。なお、工程ST4では、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに供給されなくてもよい。
工程ST4では、酸素の活性種が生成され、当該酸素の活性種によってマスクMKの開口MOがその上端部分において広げられる。具体的には、図7に示すように、開口MOの上端部分を画成するマスクMKの上側肩部がテーパ形状を呈するように、エッチングされる。これにより、以後の工程で生成される堆積物がマスクMKの開口MOを画成する面に付着しても、当該開口MOの幅の縮小量を低減させることができる。なお、工程ST4における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
ここで、後述する工程ST13では、各シーケンスにおいて形成される微量の堆積物を減少させるものであり、堆積物の過剰な減少を抑制する必要がある。一方、工程ST4では、マスクMKの開口MOの上端部分の幅を広げるために実行されるものであり、その処理時間の短さが要求される。
以下に、工程ST4における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:30mTorr(3.99Pa)〜200mTorr(26.6Pa)
・処理ガス
ガス:50sccm〜500sccm
Arガス:200sccm〜1500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:100W〜500W
・高周波バイアス電力:0W〜200W
次いで、方法MTでは、第1領域R1をエッチングするために、シーケンスSQが実行される。一実施形態では、シーケンスSQが繰り返し実行される。シーケンスSQは、工程ST11、工程ST12、及び、工程ST14を順に含んでいる。一実施形態では、シーケンスSQは、工程ST12と工程ST14との間に実行される工程ST13を更に含んでいる。
シーケンスSQでは、まず、工程ST11が実行される。工程ST11では、ウエハWが収容された処理容器12内で、処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ST11では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Arガスを更に含み得る。また、工程ST11では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST11では、第1の高周波電源62からの高周波電力が下部電極LEに対して供給される。これにより、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、解離したフルオロカーボンが、ウエハWの表面上に堆積して、図8に示すように堆積物DPを形成する。かかる工程ST11における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
続く工程ST12では、ウエハWが収容された処理容器12内で、処理ガスのプラズマが更に生成される。このため、工程ST12においても、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、フルオロカーボンガスを含む。また、この処理ガスは、希ガス、例えば、Arガスを更に含み得る。また、工程ST12では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST12では、第1の高周波電源62からの高周波電力が下部電極LEに対して供給される。これにより、フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマが生成され、解離したフルオロカーボンが、ウエハWの表面上に堆積して、図9に示すように、堆積物DPの量を増加させる。かかる工程ST12における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
上述したように、工程ST11及び工程ST12では、堆積モードとなる条件が選択される。このため、一例では、フルオロカーボンガスとして、Cガスが利用される。
また、工程ST11において利用されるプラズマ生成用の高周波電力は、工程ST12において利用されるプラズマ生成用の高周波電力よりも小さい電力に設定される。フルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマの生成に用いられる高周波電力が小さいときには、フルオロカーボンの解離度が低くなり、ウエハW上に形成される堆積物DPの量は少なくなるが、ウエハWがエッチングされる量も少なくなる。一方、当該高周波電力が大きいときには、フルオロカーボンの解離度が高くなり、ウエハW上に形成される堆積物DPの量は多くなるが、ウエハWがエッチングされる量も多くなる。方法MTでは、上述したように工程ST11において用いられる高周波電力が小さいので、ウエハWのエッチング量を抑制しつつ、即ち第2領域R2のエッチング量を抑制しつつ、第2領域R2上に薄く堆積物DPを形成することができる。この工程ST11で薄く形成された堆積物DPによって第2領域を保護しつつ、工程ST12において大きい高周波電力を用いることにより、ウエハW上に形成する堆積物DPの量を増加させることができる。したがって、第2領域R2の削れを抑制しつつ、当該第2領域R2上に形成される堆積物DPの量を増加させることができる。特に、第2領域R2が露出するときを含む期間において、かかる工程ST11及び工程ST12を実行することにより、第2領域R2の削れを抑制することができる。
以下に、工程ST11における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
ガス:2sccm〜10sccm
Arガス:500sccm〜1500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:100W〜300W
・高周波バイアス電力:0W
また、以下に、工程ST12における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
ガス:2sccm〜10sccm
Arガス:500sccm〜1500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:300W〜1000W
・高周波バイアス電力:0W
一実施形態では、次いで、工程ST13が実行される。工程ST13では、処理容器12内において酸素含有ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマが生成される。このため、工程ST13では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。一例では、この処理ガスは、酸素含有ガスとして、酸素ガスを含む。また、一例では、この処理ガスは、不活性ガスとして、Arガスといった希ガスを含む。不活性ガスは、窒素ガスであってもよい。また、工程ST13では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST13では、第1の高周波電源62からの高周波電力が下部電極LEに対して供給される。工程ST13では、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに供給されなくてもよい。
工程ST13では、酸素の活性種が生成され、当該酸素の活性種によって、ウエハW上の堆積物DPの量が、図10に示すように、適度に減少される。その結果、過剰な堆積物DPによって開口MO及び上部開口UOが閉塞されることが防止される。また、工程ST13で利用される処理ガスでは、酸素ガスが不活性ガスによって希釈されているので、堆積物DPが過剰に除去されることを抑制することができる。かかる工程ST13における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
以下に、工程ST13における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
ガス:2sccm〜20sccm
Arガス:500sccm〜1500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:100W〜500W
・高周波バイアス電力:0W
一実施形態では、各シーケンスの工程ST13、即ち一回の工程ST13は2秒以上実行され、且つ、工程ST13において堆積物DPが1nm/秒以下のレートでエッチングされ得る。プラズマ処理装置10のようなプラズマ処理装置を用いて上記シーケンスを実行するには、工程ST12、工程ST13、及び工程ST14の各工程間の遷移のためのガスの切り換えに時間を要する。したがって、放電の安定に要する時間を考慮すると、工程ST13は2秒以上実行される必要がある。しかしながら、このような時間長の期間における堆積物DPのエッチングのレートが高すぎると、第2領域R2を保護するための堆積物が過剰に除去され得る。このため、工程ST13において1nm/秒以下のレートで堆積物DPがエッチングされる。これにより、ウエハW上に形成されている堆積物DPの量を適度に調整することが可能となる。なお、工程ST13における堆積物DPのエッチングの1nm/秒以下のレートは、処理容器内の圧力、処理ガス中の酸素の希ガスによる希釈の度合い、即ち、酸素濃度、及び、プラズマ生成用の高周波電力を、上述した条件から選択することによって達成され得る。
続く工程ST14では、第1領域R1がエッチングされる。このため、工程ST14では、ガスソース群40の複数のガスソースのうち選択されたガスソースから処理容器12内に処理ガスが供給される。この処理ガスは、不活性ガスを含む。不活性ガスは、一例では、Arガスといった希ガスであり得る。或いは、不活性ガスは、窒素ガスであってもよい。また、工程ST14では、排気装置50が作動され、処理容器12内の圧力が所定の圧力に設定される。さらに、工程ST14では、第1の高周波電源62からの高周波電力が下部電極LEに対して供給される。また、工程ST14では、第2の高周波電源64からの高周波バイアス電力が下部電極LEに供給される。
以下に、工程ST14における各種条件を例示する。
・処理容器内圧力:10mTorr(1.33Pa)〜50mTorr(6.65Pa)
・処理ガス
Arガス:500sccm〜1500sccm
・プラズマ生成用の高周波電力:100W〜500W
・高周波バイアス電力:20W〜300W
工程ST14では、不活性ガスのプラズマが生成され、イオンがウエハWに対して引き込まれる。そして、堆積物DPに含まれるフルオロカーボンのラジカルによって第1領域R1がエッチングされる。これにより、図11に示すように、第2領域R2によって提供される凹部内の第1領域R1がエッチングされ、下部開口LOが徐々に形成される。かかる工程ST14における上述したプラズマ処理装置10の各部の動作は制御部Cntによって制御され得る。
一実施形態では、上述の工程ST11〜工程ST14を含むシーケンスSQが繰り返される。そして、シーケンスSQの繰り返しに伴い、図12に示すように、工程ST11及び工程ST12の実行により堆積物DPがウエハW上に形成される。そして、図13に示すように、工程ST13の実行により、堆積物DPの量が減少される。そして、図14に示すように、工程ST14の実行により更に第1領域R1がエッチングされ、下部開口LOの深さが深くなる。また、更なるシーケンスSQの繰り返しに伴い、図15に示すように、工程ST11及び工程ST12の実行により堆積物DPがウエハW上に形成される。そして、図16に示すように、工程ST13の実行により、堆積物DPの量が減少される。そして、図17に示すように、工程ST14の実行により更に第1領域R1がエッチングされ、下部開口LOの深さが更に深くなる。最終的には、凹部の底にある第2領域R2が露出するまで第1領域R1がエッチングされる。
図1に戻り、方法MTでは、工程STaにおいて、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件はシーケンスSQが所定回数実行されている場合に満たされるものと判定される。工程STaにおいて、停止条件が満たされないと判定される場合には、工程ST11からシーケンスSQが実行される。一方、工程STaにおいて、停止条件が満たされると判定される場合には、方法MTの実施が終了する。
一実施形態では、第2領域R2が露出されるときを含む期間に実行されるシーケンスSQ(以下、「第1シーケンス」という)において第1領域R1がエッチングされる量が、以後に実行されるシーケンスSQ(以下、「第2シーケンス」という)において第1領域R1がエッチングされる量よりも少なくなるように、シーケンスSQの繰り返しにおける条件が設定されてもよい。一例においては、第1シーケンスの実行時間長が、第2シーケンスの実行時間長よりも短く設定される。この例では、第1シーケンスにおける工程ST11の実行時間長、工程ST12の実行時間長、工程ST13の実行時間長、及び工程ST14の実行時間長の比は、第2シーケンスにおける工程ST11の実行時間長、工程ST12の実行時間長、工程ST13の実行時間長、及び工程ST14の実行時間長の比と同様に設定され得る。例えば、第1シーケンスでは、工程ST11の実行時間長は2秒〜5秒の範囲の時間長から選択され、工程ST12の実行時間長は2秒〜5秒の範囲の時間長から選択され、工程ST13の実行時間長は2秒〜5秒の範囲の時間長から選択され、工程ST14の実行時間長は5秒〜10秒の範囲の時間長から選択される。また、第2シーケンスでは、工程ST11の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST12の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST13の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST14の実行時間長は5秒〜20秒の範囲の時間長から選択される。
工程ST11及び工程ST12で生成されるフルオロカーボンの活性種は、第2領域R2上に堆積して当該第2領域R2を保護するが、第1領域R1がエッチングされて第2領域R2が露出したときには、第2領域R2をエッチングし得る。そこで、一実施形態では、第2領域R2が露出する期間において第1シーケンスが実行される。これにより、エッチング量が抑えられつつ堆積物DPがウエハW上に形成され、当該堆積物DPによって第2領域R2が保護される。しかる後に、エッチング量の多い第2シーケンスが実行される。したがって、この実施形態によれば、第2領域R2の削れを抑制しつつ、第1領域R1をエッチングすることが可能となる。
また、第2シーケンスの実行の後に実行されるシーケンスSQ(以下、「第3シーケンス」という)の工程ST14では、高周波バイアス電力が、第1シーケンス及び第2シーケンスの工程ST14において利用される高周波バイアス電力よりも、大きい電力に設定されてもよい。例えば、第1シーケンス及び第2シーケンスの工程ST14では、高周波バイアス電力が20W〜100Wの電力に設定され、第3シーケンスの工程ST14では、高周波バイアス電力が100W〜300Wの電力に設定される。なお、一例の第3シーケンスでは、工程ST11の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST12の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST13の実行時間長は2秒〜10秒の範囲の時間長から選択され、工程ST14の実行時間長は5秒〜15秒の範囲の時間長から選択される。
図15に示すように、第1シーケンス及び第2シーケンスの実行後には、ウエハW上の堆積物DPの量が相当に多くなる。堆積物DPの量が多くなると、開口MOの幅、上部開口UO、及び下部開口LOの幅が堆積物DPによって狭められる。これにより、下部開口LOの深部に到達するイオンの流束が不足する事態が生じ得る。しかしながら、第3シーケンスの工程ST14では比較的大きい高周波バイアス電力が利用されるので、ウエハWに引きつけられるイオンのエネルギーが高められる。その結果、下部開口LOが深くても、当該下部開口LOの深部までイオンを供給することが可能となる。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、方法MTの実施において、上部電極30にプラズマ生成用の高周波電力が供給されているが、当該高周波電力は下部電極LEに供給されてもよい。また、方法MTの実施には、プラズマ処理装置10以外のプラズマ処理装置を用いることができる。具体的には、誘導結合型のプラズマ処理装置、又は、マイクロ波といった表面波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置のように、任意のプラズマ処理装置を用いて方法MTを実施することが可能である。
また、シーケンスSQにおける工程ST11、工程ST12、工程ST13、及び工程ST14の実行順序が変更されてもよい。例えば、シーケンスSQにおいて、工程ST14の実行後に工程ST13が実行されてもよい。
また、変形態様に係る方法は、シーケンスSQのみを含むものであってもよい。この場合には、ウエハWは図2に示されるウエハに限定されるものではなく、酸化シリコンから構成された第1領域と窒化シリコンから構成された第2領域を有するものであればよい。
また、繰り返し実行されるシーケンスSQの全てが工程ST11を含んでいる必要はない。例えば、第2領域R2が露出するときを含む期間において、工程ST11を含むシーケンスSQが実行されればよく、その他の期間に実行されるシーケンスSQは工程ST11を含んでいなくてもよい。
10…プラズマ処理装置、12…処理容器、30…上部電極、PD…載置台、LE…下部電極、ESC…静電チャック、40…ガスソース群、42…バルブ群、44…流量制御器群、50…排気装置、62…第1の高周波電源、64…第2の高周波電源、Cnt…制御部、W…ウエハ、R1…第1領域、R2…第2領域、OL…有機膜、AL…シリコン含有反射防止膜、MK…マスク、DP…堆積物。

Claims (4)

  1. 酸化シリコンから構成された第1領域及び窒化シリコンから構成された第2領域を有する被処理体に対するプラズマ処理によって、前記第1領域を前記第2領域に対して選択的にエッチングする方法であって、
    前記被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第1工程と、
    前記被処理体を収容した処理容器内においてフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマを更に生成する第2工程と、
    前記第1工程及び前記第2工程により前記被処理体上に形成される堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルによって前記第1領域をエッチングする第3工程と、
    を含み、
    前記第1工程において前記プラズマを生成するために利用される高周波電力が、前記第2工程において前記プラズマを生成するために利用される高周波電力よりも小さい、方法。
  2. 前記第1工程、前記第2工程、及び前記第3工程を順に含むシーケンスが、繰り返し実行される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第2領域は、凹部を画成し、
    前記第1領域は、前記凹部を埋め、且つ前記第2領域を覆うように設けられており、
    前記被処理体は、前記第1領域上に設けられたマスクを有し、該マスクは、前記凹部の上に該凹部の幅よりも広い幅を有する開口を提供し、
    前記第2領域が露出する直前まで前記第1領域をエッチングする工程を更に含み、
    前記シーケンスは、前記第2領域が露出する直前まで前記第1領域をエッチングする前記工程の後に実行される、
    請求項2に記載の方法。
  4. 前記シーケンスは、前記被処理体を収容した前記処理容器内において、酸素含有ガス及び不活性ガスを含む処理ガスのプラズマを生成する第4工程を更に含む、
    請求項3に記載の方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6504827B2 (ja) 2015-01-16 2019-04-24 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP2016157793A (ja) 2015-02-24 2016-09-01 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP2018022830A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
JP6767302B2 (ja) * 2017-04-14 2020-10-14 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP6877316B2 (ja) * 2017-11-08 2021-05-26 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036491A (ja) * 1998-05-15 2000-02-02 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2000133638A (ja) * 1998-10-22 2000-05-12 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法およびプラズマエッチング装置
US20050048789A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-03 Merry Walter R. Method for plasma etching a dielectric layer
JP2006054305A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Sumitomo Precision Prod Co Ltd エッチング方法及びエッチング装置
JP2014007432A (ja) * 2009-12-15 2014-01-16 Univ Of Houston System パルスプラズマを用いた原子層エッチング
JP2014209515A (ja) * 2013-04-16 2014-11-06 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3623256B2 (ja) * 1993-06-30 2005-02-23 株式会社東芝 表面処理方法および表面処理装置
US6183655B1 (en) * 1997-09-19 2001-02-06 Applied Materials, Inc. Tunable process for selectively etching oxide using fluoropropylene and a hydrofluorocarbon
US6074959A (en) * 1997-09-19 2000-06-13 Applied Materials, Inc. Method manifesting a wide process window and using hexafluoropropane or other hydrofluoropropanes to selectively etch oxide
US6602434B1 (en) * 1998-03-27 2003-08-05 Applied Materials, Inc. Process for etching oxide using hexafluorobutadiene or related fluorocarbons and manifesting a wide process window
US6387287B1 (en) * 1998-03-27 2002-05-14 Applied Materials, Inc. Process for etching oxide using a hexafluorobutadiene and manifesting a wide process window
JP2000307001A (ja) 1999-04-22 2000-11-02 Sony Corp 半導体装置の製造方法
KR100327346B1 (ko) * 1999-07-20 2002-03-06 윤종용 선택적 폴리머 증착을 이용한 플라즈마 식각방법 및 이를이용한 콘택홀 형성방법
JP2002013501A (ja) 2000-06-30 2002-01-18 Nok Corp アキュムレータ
JP2002025979A (ja) 2000-07-03 2002-01-25 Hitachi Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
US6803318B1 (en) * 2000-09-14 2004-10-12 Cypress Semiconductor Corp. Method of forming self aligned contacts
US20020142610A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-03 Ting Chien Plasma etching of dielectric layer with selectivity to stop layer
US6716766B2 (en) * 2002-08-22 2004-04-06 Micron Technology, Inc. Process variation resistant self aligned contact etch
US7708859B2 (en) 2004-04-30 2010-05-04 Lam Research Corporation Gas distribution system having fast gas switching capabilities
JP2006165246A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法
JP2007116031A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Tokyo Electron Ltd 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、制御プログラム及びコンピュータ記憶媒体
US20090191711A1 (en) * 2008-01-30 2009-07-30 Ying Rui Hardmask open process with enhanced cd space shrink and reduction
JP2014086500A (ja) * 2012-10-22 2014-05-12 Tokyo Electron Ltd 銅層をエッチングする方法、及びマスク
JP6207947B2 (ja) * 2013-09-24 2017-10-04 東京エレクトロン株式会社 被処理体をプラズマ処理する方法
JP6059165B2 (ja) * 2014-02-19 2017-01-11 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法、及びプラズマ処理装置
JP6315809B2 (ja) * 2014-08-28 2018-04-25 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法
JP6504827B2 (ja) * 2015-01-16 2019-04-24 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000036491A (ja) * 1998-05-15 2000-02-02 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
JP2000133638A (ja) * 1998-10-22 2000-05-12 Tokyo Electron Ltd プラズマエッチング方法およびプラズマエッチング装置
US20050048789A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-03 Merry Walter R. Method for plasma etching a dielectric layer
JP2006054305A (ja) * 2004-08-11 2006-02-23 Sumitomo Precision Prod Co Ltd エッチング方法及びエッチング装置
JP2014007432A (ja) * 2009-12-15 2014-01-16 Univ Of Houston System パルスプラズマを用いた原子層エッチング
JP2014209515A (ja) * 2013-04-16 2014-11-06 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法

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