(57)【要約】【課題】対象膜の開口幅の制御可能なレンジを広げる。【解決手段】エッチング対象膜、シリコンを含有するハードマスク及びパターン化されたレジストを有する基板を提供する工程と、前記ハードマスクをエッチングする前に炭素とフッ素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガス、又は炭素と水素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガスからプラズマを生成し、前記基板の表面に保護膜を形成する第１の工程と、前記第１の工程を実行した後に第２のガスからプラズマを生成し、前記ハードマスクをエッチングする第２の工程と、を有する、エッチング方法が提供される。【選択図】図４
2020088174.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング対象膜、シリコンを含有するハードマスク及びパターン化されたレジストを有する基板を提供する工程と、
前記ハードマスクをエッチングする前に炭素とフッ素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガス、又は炭素と水素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガスからプラズマを生成し、前記基板の表面に保護膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程を実行した後に第２のガスからプラズマを生成し、前記ハードマスクをエッチングする第２の工程と、を有する、エッチング方法。
【請求項２】
エッチング対象膜、シリコンを含有するハードマスク及びパターン化されたレジストを有する基板を提供する工程と、
前記ハードマスクをエッチングする間に炭素とフッ素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガス、又は炭素と水素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガスからプラズマを生成し、前記基板の表面に保護膜を形成する第１の工程と、
前記第１の工程を実行した後に第２のガスからプラズマを生成し、前記ハードマスクをエッチングする第２の工程と、を有する、エッチング方法。
【請求項３】
前記第１のガスに含まれる希釈ガスは、Ａｒ、Ｈｅ及びＣＯの少なくともいずれかである、
請求項１又は２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記第１のガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ４及びＣＨ２Ｆ２の少なくともいずれかを含む、
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５】
前記第２のガスは、炭素とフッ素とを含むガス又は炭素と水素とを含むガスである、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記第１の工程において印加するプラズマ生成用の高周波電力は、４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記第１の工程と前記第２の工程とを２回以上繰り返し行い、前記ハードマスクをエッチングする、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記基板が前記エッチング対象膜と前記ハードマスクとの間に中間層を更に含む、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項９】
処理容器と、前記処理容器内にて基板を載置する載置台と、ガスを供給するガス供給部と、制御部と、を有する基板処理装置であって、
前記制御部は、
請求項１〜８のいずれか一項に記載のエッチング方法の手順を示すプログラムを実行することで、前記基板の処理を制御する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エッチング方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、シリコン基材上にアモルファスカーボン膜、ＳｉＯＮ膜、反射防止膜及びフォトレジスト層が順に積層され、フォトレジスト層が、反射防止膜の一部を露出させる開口部を有するウェハの処理方法を開示する。特許文献１は、フォトレジスト膜の開口部の側壁面にデポを堆積させて開口部の開口幅を所定幅に縮小させることを提案する。
【０００３】
特許文献２は、マスク層の側壁にプラズマ反応生成物を堆積させてマスク層のパターン幅を広げた後、下層膜をエッチングし、エッチングした下層膜にマスク材を埋め込み、該マスク材を残してこれをマスクとしてエッチングし、微細パターンを形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４１０２８号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３２４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、対象膜の開口幅の制御可能なレンジを広げることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一の態様によれば、エッチング対象膜、シリコンを含有するハードマスク及びパターン化されたレジストを有する基板を提供する工程と、前記ハードマスクをエッチングする前に炭素とフッ素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガス、又は炭素と水素とを含むガスと希釈ガスとを含む第１のガスからプラズマを生成し、前記基板の表面に保護膜を形成する第１の工程と、前記第１の工程を実行した後に第２のガスからプラズマを生成し、前記ハードマスクをエッチングする第２の工程と、を有する、エッチング方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一の側面によれば、対象膜の開口幅の制御可能なレンジを広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図。
【図２】従来の三層構造のエッチング工程の一例を示す図。
【図３】一実施形態にかかる三層構造のエッチング方法の一例を示すフローチャート。
【図４】一実施形態にかかる三層構造のエッチング工程の一例を示す図。
【図５】一実施形態にかかるエッチング方法の効果の一例を説明するための図。
【図６】一実施形態の変形例１にかかるエッチング方法の一例を示すフローチャート。
【図７】一実施形態の変形例２にかかるエッチング方法の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［基板処理装置の全体構成］
図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す図である。本実施形態にかかる基板処理装置１は、平行平板の容量結合型プラズマ処理装置であり、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる円筒状の処理容器１０を有している。処理容器１０は接地されている。
【００１１】
処理容器１０の底部には、セラミックス等からなる絶縁板１２を介して円柱状の支持台１４が配置され、この支持台１４の上に例えばアルミニウムからなる載置台１６が設けられている。載置台１６は下部電極を構成し、その上の静電チャック２０にウェハＷが載置される。
【００１２】
静電チャック２０は、ウェハＷを静電力で吸着保持する。静電チャック２０は、導電膜からなる電極２０ａを絶縁層２０ｂで挟んだ構造を有する。電極２０ａには直流電源２２が接続され、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ってウェハＷが静電チャック２０に吸着保持される。
【００１３】
載置台１６上であってウェハＷの周縁には、例えばシリコンからなる導電性のエッジリング２４が配置されている。載置台１６および支持台１４の外周側面には、石英等からなる円筒状の内壁部材２６が設けられている。エッジリング２４の外周側面には石英等からなるリング状のインシュレータリング２５が設けられている。
【００１４】
支持台１４の内部には、例えば円周上に冷媒室２８が設けられている。冷媒室２８には、外部に設けられたチラーユニットから配管３０ａ，３０ｂを介して所定温度の冷媒、例えば冷却水が循環供給され、冷媒の温度によって載置台１６上のウェハＷの処理温度が制御される。さらに、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、例えばＨｅガスがガス供給ライン３２を介して静電チャック２０の上面とウェハＷの裏面との間に供給される。
【００１５】
載置台１６の上方には、載置台１６と対向して上部電極３４が設けられている。上部電極３４と下部電極の間はプラズマ処理空間となる。上部電極３４は、載置台１６上のウェハＷと対向してプラズマ処理空間と接する面、つまり対向面を形成する。
【００１６】
上部電極３４は、絶縁性の遮蔽部材４２を介して、処理容器１０の天井部に支持されている。上部電極３４は、載置台１６との対向面を構成しかつ多数のガス吐出孔３７を有する電極板３６と、この電極板３６を着脱自在に支持し、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる電極支持体３８とを有する。電極板３６は、シリコンやＳｉＣで構成されるのが好ましい。電極支持体３８の内部には、ガス拡散室４０が設けられ、このガス拡散室４０からガス吐出孔３７に連通する多数のガス通流孔４１が下方に延びている。
【００１７】
電極支持体３８には、ガス拡散室４０へ処理ガスを導くガス導入口６２が形成されており、このガス導入口６２にはガス供給管６４が接続され、ガス供給管６４には処理ガス供給源６６が接続されている。ガス供給管６４には、処理ガス供給源６６が配置された上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）６８および開閉バルブ７０が設けられている。そして、処理ガス供給源６６から、処理ガスがガス供給管６４を介してガス拡散室４０に至り、ガス通流孔４１、ガス吐出孔３７からシャワー状にプラズマ処理空間に吐出される。このようにして上部電極３４は処理ガスを供給するためのシャワーヘッドとして機能する。なお、処理ガス供給源６６は、エッチングガスやその他のガスを供給するガス供給部の一例である。
【００１８】
載置台１６には、給電棒４７及び整合器４６を介して第１の高周波電源４８が接続されている。第１の高周波電源４８は、載置台１６にプラズマ生成用の高周波電力であるＨＦ電力を印加する。ＨＦの周波数は、４０ＭＨｚ〜６０ＭＨｚであってもよい。整合器４６は、第１の高周波電源４８の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。載置台１６には、所定の高周波をグランドに通すためのフィルタが接続されてもよい。なお、第１の高周波電源４８から供給されるＨＦ電力は、上部電極３４に印加してもよい。
【００１９】
載置台１６には、給電棒８９及び整合器８８を介して第２の高周波電源９０が接続されている。第２の高周波電源９０は、載置台１６にイオンを引き込むための高周波電力であるＬＦ電力を印加する。これにより、載置台１６上のウェハＷにイオンが引き込まれる。第２の高周波電源９０は、２ＭＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数の高周波電力を出力する。整合器８８は第２の高周波電源９０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとを整合させる。
【００２０】
処理容器１０の底部には排気口８０が設けられ、この排気口８０に排気管８２を介して排気装置８４が接続されている。排気装置８４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１０内を所望の真空度まで減圧することが可能である。また、処理容器１０の側壁にはウェハＷの搬入出口８５が設けられており、この搬入出口８５はゲートバルブ８６により開閉可能である。また、処理容器１０の内壁に沿って処理容器１０にエッチング時等に生成される副生成物（デポ）が付着することを防止するためのデポシールド１１が着脱自在に設けられている。すなわち、デポシールド１１が処理容器の壁部を構成している。また、デポシールド１１は、内壁部材２６の外周や天井部の一部にも設けられている。処理容器１０の底部の処理容器１０の壁側のデポシールド１１と内壁部材２６側のデポシールド１１との間にはバッフル板８３が設けられている。デポシールド１１およびバッフル板８３としては、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆したものを用いることができる。
【００２１】
かかる構成の基板処理装置においてエッチング処理を行う際には、まず、ゲートバルブ８６を開状態とし、搬入出口８５を介してウェハＷを処理容器１０内に搬入し、載置台１６上に載置する。そして、処理ガス供給源６６からエッチング等のプラズマ処理のためのガスを所定の流量でガス拡散室４０へ供給し、ガス通流孔４１およびガス吐出孔３７を介して処理容器１０内へ供給する。また、排気装置８４により処理容器１０内を排気し、プロセス条件の圧力に設定する。
【００２２】
このように処理容器１０内にガスを導入した状態で、第１の高周波電源４８からＨＦ電力を載置台１６に印加する。また、第２の高周波電源９０からＬＦ電力を載置台１６に印加する。また、直流電源２２から直流電圧を電極２０ａに印加し、ウェハＷを載置台１６に保持する。
【００２３】
上部電極３４のガス吐出孔３７から吐出された処理ガスは、主にＨＦ電力により解離及び電離しプラズマが生成される。また、載置台１６にＬＦ電力を印加することで、主にプラズマ中のイオンが制御される。プラズマ中のラジカルやイオンによってウェハＷの被処理面がエッチング等される。
【００２４】
基板処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御部２００が設けられている。制御部２００は、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）等のメモリに格納されたレシピに従って、エッチング等のプラズマ処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量が設定されてもよい。また、レシピには、処理容器内温度（上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、チラーから出力される冷媒の温度などが設定されてもよい。なお、これらのプロセスの手順や条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。
【００２５】
［従来の三層構造のエッチング工程］
被エッチング対象膜、中間膜、ハードマスクが順に積層された三層構造の積層膜について、ハードマスクの上のフォトレジスト膜のパターンにエッチングする工程がある。図２（ａ）の例では、ウエハ上に被エッチング対象膜の一例であるＳｉＯ２膜（シリコン酸化膜）１０４が形成され、その上に中間層の一例である有機膜１０３が形成されている。そして、その上にハードマスクの一例としてＤＡＲＣ（Dielectric Anti-Reflective Coating）膜１０２が形成され、その上にフォトレジスト膜１０１のパターンが形成されている。
【００２６】
フォトレジスト膜１０１のパターンに対して、被エッチング対象膜をエッチングした後の開口幅を数ｎｍ〜数十ｎｍ縮小させることが要求されることがある。従来のエッチング方法では、ＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガス、又はＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスとＯ２ガスを用いてＤＡＲＣ膜１０２をエッチングする間にＣＦ４ガスとＣＨＦ３ガスの流量比を制御することで、ＤＡＲＣ膜１０２に堆積する堆積物の量を制御していた。ただし、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ４、Ｃ４Ｆ６を使用することも可能である。例えば、ＣＦ４ガスに対してＣＨＦ３ガスを多くすると、側壁等に堆積する堆積量が増える。これにより、図２（ｂ）に示すようにＤＡＲＣ膜１０２の開口幅（「ＣＤ」（critical dimension）ともいう。）を縮小させる等の制御していた。その後、図２（ｃ）に示すようにＤＡＲＣ膜１０２をマスクとして有機膜１０３をエッチングし、有機膜１０３をマスクとして被エッチング対象膜であるＳｉＯ２膜１０４をエッチングすることで、ＳｉＯ２膜１０４のＣＤを縮小する手法を用いていた。
【００２７】
しかし、従来のエッチング方法ではＣＨＦ３ガスの流量を多くし過ぎると、エッチング不良が発生する。つまり、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチングされたホールの底部に堆積する堆積物が増え、エッチストップが生じてエッチングができなくなる。よって、ＣＨＦ３ガスの流量制御によるＣＤの縮小には限界があり、ＣＤを要求される値まで縮小できない場合がある。
【００２８】
［一実施形態にかかる三層構造のエッチング工程］
そこで、一実施形態では、対象膜のＣＤの制御可能なレンジを広げることができるエッチング方法を提案する。特にこのエッチング方法では、対象膜のＣＤを縮小させるように制御可能な方向にもレンジを広げることができる。以下、一実施形態にかかるエッチング方法について、図３〜図５を参照しながら説明する。図３は、一実施形態にかかる三層構造のエッチング方法の一例を示すフローチャートである。図４は、一実施形態にかかる三層構造のエッチング工程の一例を示す図である。図５は、一実施形態にかかるエッチング方法の効果の一例を説明するための図である。
【００２９】
図４（ａ）は、一実施形態にかかるエッチング方法によりエッチングされる積層膜の一例を示す。積層膜の構造は、図２（ａ）に示した三層構造の積層膜と同じである。ハードマスクは、シリコン含有膜であり、一例としてはＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮが挙げられる。フォトレジスト膜１０１の一例としては有機膜が挙げられる。
【００３０】
以上の一例の積層膜が形成されたウェハＷを基板処理装置１に搬入し、制御部２００は、本実施形態に係るエッチング方法の手順を示すプログラムを実行することにより一実施形態にかかるエッチング方法を制御する。プログラムは、制御部２００のメモリに読み込まれ、前記制御に使用される。
（堆積工程）
本実施形態に係るエッチング方法では、図３のフローチャートに一例を示すように、まず、ステップＳ１０において、図４（ａ）の三層構造の積層膜に対して保護膜１０５を形成する。図４（ｂ）は、三層構造の積層膜に対して保護膜１０５が形成された状態を示す。これにより、フォトレジスト膜１０１のパターンの開口幅が縮小される。本工程のプロセス条件は以下である。
【００３１】
＜プロセス条件＞
圧力      ５０ｍＴ〜１００ｍＴ
ＨＦ電力  ３００Ｗ
ＬＦ電力  ０Ｗ
ガス種    Ｈ２、Ｃ４Ｆ６、Ａｒ
本工程では、堆積性ガスのＣ４Ｆ６ガスがプラズマ中でＣＦ系の堆積物となりフォトレジスト膜１０１のパターンの上面、側壁及び底面（ＤＡＲＣ膜１０２上）に堆積し、これにより、保護膜１０５が形成される。
【００３２】
本工程は、ハードマスクをエッチングする前にＣとＦと希釈ガスとを含むガス、又はＣとＨと希釈ガスとを含むガスを第１のガスとして導入し、保護膜を形成する第１の工程の一例である。
【００３３】
本工程で導入される第１のガスは、Ｈ２ガス、Ｃ４Ｆ６ガス及びＡｒガスに限られず、ＣとＦと希釈ガスとを含むガスであってもよいし、ＣとＨと希釈ガスとを含むガスであってもよい。つまり、第１のガスは、Ｈ２ガスを含んでもよいし、含まなくてもよい。また、第１のガスに含まれるＣとＦのガス又はＣとＨのガスは、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨ４ガス及びＣＨ２Ｆ２ガスの少なくともいずれかを含んでもよい。
【００３４】
また、第１のガスに含まれる希釈ガスは、Ａｒに限られず、Ａｒガス、Ｈｅガス及びＣＯガスの少なくともいずれかであってもよい。
（ＤＡＲＣ膜エッチング工程）
次に、図３のステップＳ１２においてＤＡＲＣ膜１０２をフォトレジスト膜１０１上の保護膜１０５のパターンにエッチングする。図４（ｃ）は、ＤＡＲＣ膜１０２がエッチングされた状態を示す。保護膜１０５により、ＤＡＲＣ膜１０２のパターンのＣＤを縮小することができている。本工程のエッチング条件は以下である。
【００３５】
＜エッチング条件＞
直流電圧（上部電極印加）  ４５０Ｖ
ガス種    ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ｏ２
本工程では、ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングし、有機膜１０３を露出させる。このとき、上記エッチング条件では、フォトレジスト膜１０１のパターンの底部に形成された保護膜１０５をＤＡＲＣ膜１０２とともにエッチングすることができる。
【００３６】
本工程は、第１の工程を実行した後に第２のガスを導入し、ハードマスクをエッチングする第２の工程の一例である。第２のガスは、ＣとＦとを含むガスであってもよいし、ＣとＨとを含むガスであってもよい。第２のガスは、Ｏ２ガスを含んでもよいし、含まなくてもよい。例えば、第２のガスは、ＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス及びＯ２ガスであってもよいし、ＣＦ４ガス及びＣＨＦ３ガスであってもよい。第２のガスは、ＣＨＦ３ガスの替わりにＣＨ２Ｆ２ガスを使用してもよい。
【００３７】
図３に戻り、次に、ステップＳ１４において、有機膜１０３をエッチングし、ステップＳ１６においてＳｉＯ２膜１０４をエッチングし、本処理を終了する。
【００３８】
有機膜１０３のエッチングでは、Ｏ２ガスを使用してもよいが、これに限らない。ＳｉＯ２膜１０４のエッチングでは、ＣＦ４ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ａｒガスを使用してもよいが、これに限らない。
【００３９】
以上に説明したように、一実施形態にかかるエッチング方法では、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチングの前に、フォトレジスト膜１０１に堆積物を堆積させて形成した保護膜１０５によりＣＤを縮小させる工程を実行する。その後、ＤＡＲＣ膜１０２と保護膜１０５とをエッチング可能なエッチング条件下においてＤＡＲＣ膜１０２と保護膜１０５とをエッチングする。これにより、図４（ｄ）に示すように、従来よりもＣＤを縮小させたＤＡＲＣ膜１０２をマスクとして有機膜１０３をエッチングする。そして、ＣＤを縮小させた有機膜１０３をマスクとしてＳｉＯ２膜１０４をエッチングする。
【００４０】
本実施形態に係るエッチング方法によれば、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチングの前に、フォトレジスト膜１０１に堆積物を堆積させる第１の工程を追加する。これにより、従来の方法と比べて、エッチングする対象膜のＣＤを制御可能なレンジを広げることができる。これにより、最終的な被エッチング対象膜であるＳｉＯ２膜１０４のＣＤを縮小させることができる。
【００４１】
図５を参照して、第１の工程を追加することでエッチングする対象膜のＣＤを制御可能なレンジを、ＣＤを縮小する側も含めて広げることができる理由について説明する。図５の横軸はＯ２ガスの流量を示し、縦軸は対象膜のＣＤの値を示す。
【００４２】
線Ａは、本実施形態の第１の工程（保護膜１０５の堆積工程：depo step）を行った後にＣＦ４ガス、ＣＨＦ３ガス及びＯ２ガスを用いて第２の工程（ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程）を行った場合に、Ｏ２ガスの流量を可変に制御したときのＣＤ値の一例を示す。
【００４３】
線Ｂは、上述した従来の方法であり、本実施形態の第１の工程（depo step）を行わずに同じガスを用いてＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程を行った場合に、Ｏ２ガスの流量を可変に制御してＣＤを制御する一例を示す。ここでは、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程においてＯ２ガスの流量を可変に制御した結果のＣＤ値を示すが、これは一例であり、ＣＦ４ガス又はＣＨＦ３ガスの流量を可変に制御しても同じようにＣＤを制御でき、同様な結果になる。
【００４４】
例えば、仮にＤＡＲＣ膜１０２に形成する開口のターゲットとなるＣＤを１６００［Å］とすると、本実施形態の第１の工程を行うことで、本実施形態の線Ａでは、従来の方法の線ＢよりもターゲットのＣＤに対応するＯ２ガスの流量を多くすることができた。
【００４５】
つまり、本実施形態のエッチング方法では、従来の方法よりもＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程においてＯ２ガスの流量を下げる側にも広いマージンをとることができた。この結果、ＤＡＲＣ膜１０２のＣＤを制御可能なレンジをＣＤを小さくする側にも広げることができた。
【００４６】
図５のグラフを用いると、従来の方法を示す線Ｂでは、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程において使用するＯ２ガスの制御可能範囲における中心となる流量は、２２ｓｃｃｍであった。ガス流量コントローラの仕様によりＯ２ガスの流量の最小制御値は５ｓｃｃｍであるから、従来の方法を示す線Ｂでは、Ｏ２ガスの制御可能な流量の範囲は、２２ｓｃｃｍ±１７ｓｃｃｍとなった。これに対応して従来の方法においてＣＤを制御可能な範囲は、１５３ｎｍ−２１５ｎｍであった。
【００４７】
一方、本実施形態の線Ａでは、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程において使用するＯ２ガスの制御可能範囲における中心となる流量は、４７ｓｃｃｍであった。Ｏ２ガスの流量の最小制御値は５ｓｃｃｍであるから、本実施形態を示す線Ａでは、Ｏ２ガスの制御可能な流量の範囲は、４７ｓｃｃｍ±４２ｓｃｃｍとなった。これに対応して本実施形態においてＣＤを制御可能な範囲は、１３５ｎｍ−１９０ｎｍであった。
【００４８】
従って、本実施形態では、従来の方法と比べてＣＤを制御可能な範囲の下限値を１５３ｎｍから１３５ｎｍに小さくすることができた。これは、ＣＤの値を従来よりも２０ｎｍ程度小さくできるという顕著な効果を有する。本効果は、要求されるＣＤ値がより小さくなっている近年において、ＣＤを２０ｎｍ程を縮小することで更なる微細加工を可能とするという意義がある。
【００４９】
以上から、本実施形態に係るエッチング方法によれば、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング前に、保護膜１０５を形成する第１の工程を実行する。これにより、ＤＡＲＣ膜１０２のエッチング工程において使用するガスの制御可能範囲における中心となる流量をより大きな値にシフトさせ、当該ガスの制御可能な流量の範囲を広げることができる。これにより、ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングする際のガスの流量をより大きなレンジで制御でき、フォトレジスト膜１０５のパターンの開口幅であるＣＤを、要求される幅に縮小することができる。
【００５０】
この結果、ＤＡＲＣ膜１０２をマスクとして有機膜１０３をエッチングし、その後、最終的に有機膜１０３をマスクとしてＳｉＯ２膜１Ｏ３をエッチングしたときに、ＳｉＯ２膜１Ｏ３のＣＤを目標の値にまで縮小することができる。
【００５１】
このようにして、目標とするターゲット（例えば、１６００Å±１００〜２００Å）のＣＤに、対象膜であるＤＡＲＣ膜１０２の開口幅を縮小することができる。これにより、中間膜である有機膜１０３、最終の被エッチング対象膜であるＳｉＯ２膜１０４のＣＤをターゲットの幅に縮小することができる。
【００５２】
［変形例］
（変形例１）
本実施形態にかかるエッチング方法では、ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングする前に保護膜１０５を形成する第１の工程を実行した。これに対して、以下に説明する本実施形態の変形例１にかかるエッチング方法では、ハードマスクをエッチングする間に保護膜１０５を形成する第１の工程を実行する。
【００５３】
変形例１にかかるエッチング方法について、図６を参照して説明する。ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理は本実施形態にかかるエッチング方法と同じである。本実施形態にかかるエッチング方法と異なる点は、ステップＳ１０の前にステップＳ２０を実行する点である。つまり、変形例１にかかるエッチング方法のように、ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングした後、保護膜１０５を形成してもよい。ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングする量は、ＤＡＲＣ膜１０２が少し凹む程度であってもよいし、それ以上であってもよい。ＤＡＲＣ膜１０２を約半分エッチングする前であってもよい。
【００５４】
（変形例２）
また、保護膜１０５を形成する第１の工程と、ＤＡＲＣ膜１０２をエッチングする第２の工程とを繰り返し行ってもよい。変形例２にかかるエッチング方法について、図７を参照して説明する。ステップＳ１０〜Ｓ１６の処理は本実施形態にかかるエッチング方法と同じである。本実施形態にかかるエッチング方法と異なる点は、ステップＳ１０、Ｓ１２に示す第１の工程及び第２の工程を所定回数繰り返す点である。変形例２では、第１の工程及び第２の工程を、１回以上又は複数回の予め定められた所定回数繰り返したと判定すると（ステップＳ１８）、有機膜１０３及びＳｉＯ２膜１０４をエッチングする（ステップＳ１４、Ｓ１６）。
【００５５】
変形例２にかかるエッチング方法では、第１の工程と第２の工程とを繰り返すことで、保護膜１０５を形成する第１の工程が複数回実行される。これにより、ＤＡＲＣ膜１０２の側壁をより保護しながらＤＡＲＣ膜１０２をエッチングすることができ、ＳｉＯ２膜１０４のＣＤ値をより精度良く制御することができる。
【００５６】
以上に説明したように、本実施形態及び変形例１，２のエッチング方法によれば、対象膜の開口幅の制御可能なレンジを広げることができる。
【００５７】
今回開示された一実施形態に係るエッチング方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００５８】
本開示の処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００５９】
本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１      基板処理装置
１０    処理容器
１６    載置台
２０    静電チャック
２２    直流電源
３４    上部電極
４８    第１の高周波電源
９０    第２の高周波電源
１０１  フォトレジスト膜
１０２  ＤＡＲＣ膜
１０３  有機膜
１０４  ＳｉＯ２膜
１０５  保護膜
２００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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