(57)【要約】【課題】基板の膜のエッチングにおいて、膜に形成されるパターンの幅の縮小を抑制し、且つ、膜の側壁面の垂直性を高める方法を提供する。【解決手段】一つの例示的実施形態に係る方法は、基板の膜をエッチングする。基板は、下地領域、膜、及びマスクを有する。膜は、下地領域上に設けられている。マスクは、膜上に設けられている。方法は、膜に対してメインエッチングを実行する工程を含む。メインエッチングは、膜に対するプラズマエッチングであり、下地領域の少なくとも一部を露出させる。方法は、メインエッチングを実行する工程の後に、少なくともマスクの側壁面上に保護層を形成する工程を更に含む。保護層の材料は膜の材料とは異なる。方法は、保護層を形成する工程の後に、膜に対するオーバーエッチングを実行する工程を更に含む。オーバーエッチングは、膜に対するプラズマエッチングである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の膜をエッチングする方法であって、
前記基板は、下地領域、該下地領域上に設けられた前記膜、及び前記膜上に設けられたマスクを有し、該マスクは、パターニングされており、該方法は、
前記膜に対してメインエッチングを実行する工程であり、該メインエッチングは前記膜に対するプラズマエッチングであり前記下地領域の少なくとも一部を露出させる、該工程と、
メインエッチングを実行する前記工程の後に、少なくとも前記マスクの側壁面上に保護層を形成する工程であり、該保護層の材料は前記膜の材料と異なる、該工程と、
保護層を形成する前記工程の後に、前記膜に対するオーバーエッチングを実行する工程であり、該オーバーエッチングは前記膜に対するプラズマエッチングである、該工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記メインエッチングは、前記膜にテーパー形状を有する開口を形成し、
前記オーバーエッチングは、前記開口を画成する前記膜の側壁面の形状をその垂直性を高めるよう補正する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は、第１領域及び第２領域を有し、
前記第１領域における前記マスクのパターンが、前記第２領域における前記マスクのパターンよりも密に形成されている、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
保護層を形成する前記工程とオーバーエッチングを実行する前記工程が交互に繰り返される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
保護層を形成する前記工程の後、オーバーエッチングを実行する前記工程の前に、前記膜に形成された開口を画成する該膜の側壁面上に形成された保護層の領域を除去するよう、プラズマエッチングを実行する工程を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
プラズマエッチングを実行する前記工程において前記基板にイオンを引き込むためのバイアス電力のパワーレベルは、メインエッチングを実行する前記工程及びオーバーエッチングを実行する前記工程の各々において前記基板にイオンを引き込むためのバイアス電力のパワーレベルよりも大きい、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記マスクは有機材料から形成されている、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記膜はシリコン含有膜である、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記シリコン含有膜はシリコン窒化膜である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
メインエッチングを実行する前記工程の開始からオーバーエッチングを実行する前記工程の終了までの間、前記基板は減圧された環境内に維持される、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
メインエッチングを実行する前記工程、保護層を形成する前記工程、及びオーバーエッチングを実行する前記工程は、単一のプラズマ処理装置を用いて実行される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記保護層は、前記基板上にコンフォーマルに形成される、請求項１〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記保護層は、原子層堆積法によって形成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられた基板支持器と、
前記チャンバ内にガスを供給するように構成されたガス供給部と、
前記チャンバ内のガスからプラズマを形成するために高周波電力を発生するよう構成された高周波電源と、
前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記制御部は、
基板の膜に対してメインエッチングを実行するために、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御し、
前記メインエッチングの後に、前記基板上に前記膜の材料とは異なる材料から形成された保護層を形成するために、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御し、
前記保護層が形成された後に、前記基板の前記膜のオーバーエッチングを実行するために、前記ガス供給部及び前記高周波電源を制御する、
よう構成されている、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、膜をエッチングする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】
電子デバイスの製造においてはマスクのパターンを膜に転写するためにエッチングが行われる。膜に対するエッチングとして、下記の特許文献１及び特許文献２には、有機膜に対するプラズマエッチングを含む技術が記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載された技術では、基板の有機膜がその表面とその下地領域との間の深さまでプラズマエッチングによりエッチングされる。次いで、基板の表面上にシリコン酸化膜が形成される。シリコン酸化膜は、原子層堆積法により形成される。次いで、下地領域が露出するまでに、有機膜のプラズマエッチングが実行される。特許文献２に記載された技術では、基板の有機膜に対するプラズマエッチングと基板上への原子層堆積法によるシリコン酸化膜の形成とが交互に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−６７０６号公報
【特許文献２】特開２０１８−３７４５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板の膜のエッチングにおいては、膜に形成されるパターンの幅の縮小を抑制し、且つ、膜の側壁面の垂直性を高めることが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの例示的実施形態において、基板の膜をエッチングする方法が提供される。基板は、下地領域、膜、及びマスクを有する。膜は、下地領域上に設けられている。マスクは、膜上に設けられている。マスクはパターニングされている。方法は、膜に対してメインエッチングを実行する工程を含む。メインエッチングは、膜に対するプラズマエッチングであり、下地領域の少なくとも一部を露出させる。方法は、メインエッチングを実行する工程の後に、少なくともマスクの側壁面上に保護層を形成する工程を更に含む。保護層の材料は膜の材料とは異なる。方法は、保護層を形成する工程の後に、膜に対するオーバーエッチングを実行する工程を更に含む。オーバーエッチングは膜に対するプラズマエッチングである。
【発明の効果】
【０００７】
一つの例示的実施形態によれば、基板の膜のエッチングにおいて、膜に形成されるパターンの幅の縮小を抑制し、且つ、膜の側壁面の垂直性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一つの例示的実施形態に係る基板の膜をエッチングする方法の流れ図である。
【図２】図２の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図であり、図２の（ｂ）は工程ＳＴ１の適用後の一例の基板の一部拡大断面図である。
【図３】図１に示す方法の実行に用いられ得る一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図４】図４の（ａ）は工程ＳＴ２の適用後の一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｂ）は工程ＳＴ３の適用後の一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｃ）は工程ＳＴ４の適用後の一例の基板の一部拡大断面図である。
【図５】図１に示す方法の工程ＳＴ２の一例の流れ図である。
【図６】図１に示す方法の実行に用いられ得る一例の処理システムを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【００１０】
一つの例示的実施形態において、基板の膜をエッチングする方法が提供される。基板は、下地領域、膜、及びマスクを有する。膜は、下地領域上に設けられている。マスクは、膜上に設けられている。マスクはパターニングされている。方法は、膜に対してメインエッチングを実行する工程を含む。メインエッチングは、膜に対するプラズマエッチングであり、下地領域の少なくとも一部を露出させる。方法は、メインエッチングを実行する工程の後に、少なくともマスクの側壁面上に保護層を形成する工程を更に含む。保護層の材料は膜の材料とは異なる。方法は、保護層を形成する工程の後に、膜に対するオーバーエッチングを実行する工程を更に含む。オーバーエッチングは膜に対するプラズマエッチングである。
【００１１】
上記実施形態に係る方法では、メインエッチングにより下地領域が露出するように膜がエッチングされる。メインエッチングによって膜に形成される開口は、テーパー形状を有する。即ち、膜に形成される開口の幅は、その上端よりもその底部において狭くなる。次いで、この方法では、保護層が、少なくともマスクの側壁面上に形成される。しかる後に、この方法では、マスクの側壁面が保護層によって保護された状態で、膜のオーバーエッチングが実行される。即ち、この方法では、マスクの幅の縮小が保護層によって抑制された状態で、膜のオーバーエッチングが行われる。したがって、膜に形成されるパターンの幅の縮小が抑制され、且つ、膜の側壁面の垂直性が高められる。
【００１２】
一つの例示的実施形態において、基板は、第１領域及び第２領域を有していてもよい。第１領域におけるマスクのパターンが、第２領域におけるマスクのパターンよりも密に形成されていてもよい。この実施形態の方法によれば、マスクの幅の縮小が保護層によって抑制された状態で、膜のオーバーエッチングが行われるので、第１領域において膜に形成されるパターンの形状と第２領域において膜に形成されるパターンの形状との差が低減される。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、保護層を形成する工程とオーバーエッチングを実行する工程が交互に繰り返されてもよい。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、方法は、保護層を形成する工程の後、オーバーエッチングを実行する工程の前に、プラズマエッチングを実行する工程を更に含んでいてもよい。プラズマエッチングは、膜に形成された開口を画成する該膜の側壁面上に形成された保護層の領域を除去するために、実行される。
【００１５】
一つの例示的実施形態では、プラズマエッチングを実行する工程におけるバイアス電力のパワーレベルは、メインエッチングを実行する工程及びオーバーエッチングを実行する工程の各々におけるバイアス電力のパワーレベルよりも大きい。バイアス電力は、基板にイオンを引き込むために供給される電力である。
【００１６】
一つの例示的実施形態において、マスクは有機材料から形成されていてもよい。
【００１７】
一つの例示的実施形態において、膜はシリコン含有膜であってもよい。
【００１８】
一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜はシリコン窒化膜であってもよい。
【００１９】
一つの例示的実施形態において、メインエッチングを実行する工程の開始からオーバーエッチングを実行する工程の終了までの間、基板は減圧された環境内に維持されてもよい。
【００２０】
一つの例示的実施形態において、メインエッチングを実行する工程、保護層を形成する工程、及びオーバーエッチングを実行する工程は、単一のプラズマ処理装置を用いて実行されてもよい。
【００２１】
一つの例示的実施形態において、保護層は、基板上にコンフォーマルに形成されてもよい。一つの例示的実施形態において、保護層は、原子層堆積法によって形成されてもよい。
【００２２】
別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持器、ガス供給部、高周波電源、及び制御部を備える。基板支持器は、チャンバ内に設けられている。ガス供給部は、チャンバ内にガスを供給するように構成されている。高周波電源は、チャンバ内のガスからプラズマを形成するために高周波電力を発生するように構成されている。制御部は、ガス供給部及び高周波電源を制御するように構成されている。制御部は、基板の膜に対してメインエッチングを実行するために、ガス供給部及び高周波電源を制御するように構成されている。制御部は、メインエッチングの後に、基板上に膜の材料とは異なる材料から形成された保護層を形成するために、ガス供給部及び高周波電源を制御するように更に構成されている。制御部は、保護層が形成された後に、基板の膜のオーバーエッチングを実行するために、ガス供給部及び高周波電源を制御するように更に構成されている。
【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の膜をエッチングする方法の流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、基板の膜をエッチングするために実行される。図２の（ａ）は、図１に示す方法が適用され得る一例の基板の一部拡大断面図である。図２の（ａ）に示す基板Ｗは、下地領域ＵＲ、膜ＥＦ、及びマスクＭＫを有する。
【００２５】
膜ＥＦは、下地領域ＵＲ上に設けられている。マスクＭＫは、膜ＥＦ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、パターン（例えばライン）を有する。マスクＭＫは、膜ＥＦを露出させるスペースをそのパターンの周囲に提供している。
【００２６】
一実施形態において、基板Ｗは、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有していてもよい。第１領域Ｒ１におけるマスクＭＫのパターンは、第２領域Ｒ２におけるマスクＭＫのパターンよりも密に形成されていてもよい。即ち、第１領域Ｒ１においては、マスクＭＫのパターンの幅に対するその周囲のスペースの幅の割合が、第２領域Ｒ２における当該割合よりも低い。例えば、第１領域Ｒ１におけるマスクＭＫのパターンの周囲のスペースの幅は、第２領域Ｒ２におけるマスクＭＫのパターンの周囲のスペースの幅よりも狭い。
【００２７】
膜ＥＦは、マスクＭＫに対して選択的にエッチングされる材料から形成されている。膜ＥＦは、下地領域ＵＲに対しても選択的にエッチングされる材料から形成されていてもよい。膜ＥＦは、シリコン含有膜又は有機膜であり得る。シリコン含有膜である膜ＥＦとしては、シリコン窒化膜又はシリコン膜（例えば多結晶シリコン膜）が例示される。マスクＭＫは、膜ＥＦがシリコン含有膜である場合には、有機材料、アモルファスカーボン、金属、又は金属含有物質から形成され得る。金属及び金属含有物質は、例えばタングステン、タンタル、チタンといった金属を含み得る。金属含有物質は、金属の窒化物、炭化物、又は酸化物を含み得る。下地領域ＵＲは、例えば酸化シリコンから形成されている。
【００２８】
方法ＭＴの実行には、プラズマ処理装置が用いられる。図３は、図１に示す方法の実行に用いられ得る一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図３に示すプラズマ処理装置１は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。
【００２９】
チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、アルミニウムといった導体から形成されている。チャンバ本体１２は、接地されている。チャンバ本体１２の内壁面には、耐腐食性を有する膜が施されている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
【００３０】
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
【００３１】
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、基板支持器１４を支持している。基板支持器１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。
【００３２】
基板支持器１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。下部電極１８及び静電チャック２０は、チャンバ１０内に設けられている。基板支持器１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
【００３３】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面の上には、基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極を有する。静電チャック２０の本体は、誘電体から形成されている。静電チャック２０の電極は、膜状の電極であり、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
【００３４】
基板支持器１４上には、エッジリングＦＲが配置される。エッジリングＦＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。チャンバ１０内において基板Ｗの処理が行われるときには、基板Ｗは、静電チャック２０上、且つ、エッジリングＦＲによって囲まれた領域内に、配置される。
【００３５】
下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。チラーユニット２２は、チャンバ１０の外部に設けられている。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。なお、基板支持器１４の内部には、ヒータ（例えば抵抗加熱素子）が設けられていてもよい。基板Ｗの温度は、ヒータによって調整されてもよい。
【００３６】
プラズマ処理装置１は、ガス供給ライン２４を更に備え得る。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。伝熱ガスは、伝熱ガス供給機構からガス供給ライン２４に供給される。
【００３７】
プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、基板支持器１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
【００３８】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、シリコン含有材料から形成されている。天板３４は、例えばシリコン又は炭化シリコンから形成されている。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。
【００３９】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００４０】
ガス供給管３８には、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３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、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部ＧＳを構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースは、方法ＭＴで利用される複数のガスのソースを含んでいる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。
【００４１】
プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にプラズマ処理の副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
【００４２】
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、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、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
【００４３】
プラズマ処理装置１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、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、一例では、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。一例において、第１の高周波電力の周波数は４０ＭＨｚであり得る。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６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）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、下部電極１８に接続されていてもよい。
【００４４】
第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第２の高周波電力は、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられ得る。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜４０．６８ＭＨｚの範囲内の周波数である。一例において、第２の高周波電力の周波数は３．２ＭＨｚであり得る。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８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１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有している。
【００４５】
プラズマ処理装置１は、制御部ＭＣを更に備えている。制御部ＭＣは、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部ＭＣは、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部ＭＣでは、オペレータが、プラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を入力装置を用いて行うことができる。また、制御部ＭＣでは、表示装置により、プラズマ処理装置１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ＭＣの記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、制御部ＭＣのプロセッサによって実行される。制御部ＭＣのプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御することにより、方法ＭＴがプラズマ処理装置１で実行される。
【００４６】
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１を用いて基板Ｗに方法ＭＴが適用される場合を例として、方法ＭＴについて説明する。また、以下の説明では、制御部ＭＣによるプラズマ処理装置１の各部の制御についても詳細に説明する。また、以下の説明では、図１及び図２の（ａ）に加えて、図２の（ｂ）、図４の（ａ）、図４の（ｂ）、及び図４の（ｃ）を参照する。図２の（ｂ）は工程ＳＴ１の適用後の一例の基板の一部拡大断面図である。図４の（ａ）は工程ＳＴ２の適用後の一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｂ）は工程ＳＴ３の適用後の一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｃ）は工程ＳＴ４の適用後の一例の基板の一部拡大断面図である。
【００４７】
図１に示すように、方法ＭＴは、工程ＳＴ１、工程ＳＴ２、及び工程ＳＴ４を含む。一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ３を更に含んでいてもよい。工程ＳＴ３は、工程ＳＴ２の実行後、工程ＳＴ４の実行前に、実行される。一実施形態において、工程ＳＴ１の開始から工程ＳＴ４の終了までの間、基板Ｗが減圧された環境内に維持される。即ち、基板Ｗは、工程ＳＴ１の開始から工程ＳＴ４の終了までの間、大気に晒されない。一実施形態において、方法ＭＴは、単一のプラズマ処理装置１を用いて実行される。基板Ｗは、工程ＳＴ１の開始から工程ＳＴ４の終了までの間、プラズマ処理装置１の減圧された内部空間１０ｓの中に配置される。
【００４８】
方法ＭＴでは、基板Ｗは、基板支持器１４上に載置される。基板Ｗは、静電チャック２０によって保持される。方法ＭＴでは、まず、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、膜ＥＦに対するメインエッチングが実行される。メインエッチングは、図２の（ｂ）に示すように、膜ＥＦに対するプラズマエッチングであり、下地領域ＵＲの少なくとも一部を露出させる。
【００４９】
工程ＳＴ１では、膜ＥＦのエッチングのために、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが生成される。膜ＥＦは、生成されたプラズマからの化学種によりエッチングされる。膜ＥＦがシリコン窒化膜である場合には、工程ＳＴ１で用いられる処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス（例えば、ＣＨ３Ｆ）を含む。膜ＥＦがシリコン膜である場合には、工程ＳＴ１で用いられる処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含む。ハロゲン含有ガスは、例えばＨＢｒガス及び／又はＣｌ２ガスである。膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴ１で用いられる処理ガスは、例えば酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、酸素ガス（Ｏ２ガス）、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、又はこれらガスのうち二つ以上のガスの混合ガスである。膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴ１で用いられる処理ガスは、窒素ガス（Ｎ２ガス）と水素ガス（Ｈ２ガス）の混合ガスであってもよい。
【００５０】
工程ＳＴ１の実行のために、制御部ＭＣは、処理ガスをチャンバ１０内に供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御する。工程ＳＴ１の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に制御するよう、排気装置５０を制御する。工程ＳＴ１の実行のために、制御部ＭＣは、第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。また、工程ＳＴ１の実行のために、制御部ＭＣは、第２の高周波電力を供給するよう、第２の高周波電源６４を制御する。
【００５１】
図２の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ１のメインエッチングにより膜ＥＦに形成される開口は、テーパー形状を有する。即ち、工程ＳＴ１のメインエッチングにより膜ＥＦに形成される開口の幅は、その上端よりもその底部において狭い。
【００５２】
方法ＭＴでは、次いで、工程ＳＴ２が実行される。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の後に実行される。工程ＳＴ２では、保護層ＰＬが、少なくともマスクＭＫの側壁面上に形成される。一実施形態の工程ＳＴ２では、図４の（ａ）に示すように、保護層ＰＬは、基板Ｗ上にコンフォーマルに形成されてもよい。保護層ＰＬの材料は、膜ＥＦの材料とは異なる。保護層ＰＬの材料は、例えば酸化シリコンである。工程ＳＴ２において保護層ＰＬを形成するために、制御部ＭＣは、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４のうち少なくとも一方並びにガス供給部ＧＳを制御する。
【００５３】
保護層ＰＬの成膜方法は、限定されるものではないが、例えば原子層堆積法である。原子層堆積法は、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の双方の上に均一の保護層ＰＬを形成するために、用いられ得る。図５は、図１に示す方法の工程ＳＴ２の一例の流れ図である。図５に示す例において、工程ＳＴ２は、工程Ｓ２１及び工程ＳＴ２３を含む。工程ＳＴ２は、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４を更に含んでいてもよい。
【００５４】
工程ＳＴ２１では、基板Ｗに第１のガスが供給される。第１のガスは前駆体ガスを含む。第１のガスは、不活性ガスといったキャリアガスを更に含んでいてもよい。前駆体ガスは、アミノシラン系ガスであり得る。アミノシラン系ガスとしては、アミノ基の数が比較的少ない分子構造を有するものが用いられ得る。アミノシラン系ガスとしては、例えば、モノアミノシラン（Ｈ３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒは有機を含んでおり置換されていても良いアミノ基））が用いられる。上記のアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有し得るアミノシラン又は１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含み得る。１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランは、１〜３個のアミノ基を有するモノシラン（モノアミノシラン）、１〜３個のアミノ基を有するジシラン、又は１〜３個のアミノ基を有するトリシランであり得る。さらに、上記のアミノシランは、置換されていてもよいアミノ基を有し得る。さらに、上記のアミノ基は、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基の何れかによって置換され得る。さらに、上記のメチル基、エチル基、プロピル基、又はブチル基は、ハロゲンによって置換され得る。
【００５５】
工程ＳＴ２１の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内に第１のガスを供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御する。工程ＳＴ２１の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に制御するよう、排気装置５０を制御する。一実施形態の工程ＳＴ２１では、プラズマは生成されなくてもよい。したがって、一実施形態の工程ＳＴ２１では、第１の高周波電力及び第２の高周波電力は、供給されなくてもよい。
【００５６】
工程ＳＴ２１では、第１のガスに含まれる分子が反応前駆体として基板Ｗの表面に付着する。第１のガスに含まれる分子は、化学結合に基づく化学吸着によって基板Ｗの表面に付着する。
【００５７】
工程ＳＴ２２は、工程ＳＴ２１と工程ＳＴ２３との間で実行される。工程ＳＴ２２では、内部空間１０ｓのパージが行われる。即ち、チャンバ１０内の第１のガスが排気される。工程ＳＴ２２では、不活性ガスがチャンバ１０内に供給されてもよい。工程ＳＴ２２の実行のために、制御部ＭＣは、排気装置５０を作動させる。工程ＳＴ２２の実行のために、制御部ＭＣは、不活性ガスをチャンバ１０内に供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御してもよい。工程ＳＴ２２では、基板Ｗ上に過剰に付着している分子が除去される。
【００５８】
続く工程ＳＴ２３では、チャンバ１０内で第２のガスからプラズマが生成される。第２のガスは、酸素含有ガスを含む。酸素含有ガスは、酸素含有ガスは、例えば、酸素ガス（Ｏ２ガス）、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、又はこれらガスのうち二つ以上のガスの混合ガスである。工程ＳＴ２では、プラズマからの化学種と反応前駆体との反応により、酸化シリコンの単分子層が形成される。
【００５９】
工程ＳＴ２３の実行のために、制御部ＭＣは、第２のガスをチャンバ１０内に供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御する。工程ＳＴ２３の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に制御するよう、排気装置５０を制御する。工程ＳＴ２３の実行のために、制御部ＭＣは、第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。或いは又はこれに加えて、工程ＳＴ２３の実行のために、制御部ＭＣは、第２の高周波電力を供給するよう、第２の高周波電源６４を制御する。
【００６０】
工程ＳＴ２４は、工程ＳＴ２３の後に実行される。工程ＳＴ２４は工程ＳＴ２２と同様の工程である。
【００６１】
工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３又は工程ＳＴ２１〜工程ＳＴ２４を含むシーケンスは、必要とされる保護層ＰＬの厚みに応じて一回以上実行される。シーケンスが複数回実行される場合、即ちシーケンスが繰り返される場合には、工程ＳＴ２は、工程ＳＴ２５を更に含む。工程ＳＴ２５では、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、シーケンスの繰り返し回数が所定回数に達している場合に満たされる。工程ＳＴ２５において停止条件が満たされていないものと判定されると、シーケンスが再び実行される。一方、工程ＳＴ２５において、停止条件が満たされているものと判定されると、工程ＳＴ２が終了する。
【００６２】
上述したように、工程ＳＴ３は、工程ＳＴ２の実行後、工程ＳＴ４の実行前に、実行される。なお、工程ＳＴ２の後、工程ＳＴ３を実行せずに、工程ＳＴ４が実行されてもよい。
【００６３】
工程ＳＴ３では、プラズマエッチングが実行される。工程ＳＴ３のプラズマエッチングは、側壁面ＳＷＳ上に形成された保護層ＰＬの領域を除去するために、実行される。側壁面ＳＷＳは、膜ＥＦの側壁面であり、工程ＳＴ１のメインエッチングで形成された開口を画成している。工程ＳＴ３では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。処理ガスは、例えばフルオロカーボンガス（例えばＣＦ４ガス）を含む。処理ガスは、不活性ガスを更に含んでいてもよい。不活性ガスは、アルゴンガスといった希ガスであり得る。
【００６４】
工程ＳＴ３では、生成されたプラズマからの活性種により、保護層ＰＬが部分的に除去される。工程ＳＴ３のプラズマエッチングは、異方性エッチングであり、垂直な面（例えばマスクＭＫの側壁面）上で延在している保護層ＰＬの領域を残すように、保護層ＰＬの他の領域をエッチングする。具体的には、図４の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ３のプラズマエッチングにより、マスクＭＫの上面の上及び膜ＥＦの側壁面ＳＷＳ上で延在している保護層ＰＬの領域が除去される。
【００６５】
工程ＳＴ３の実行のために、制御部ＭＣは、処理ガスをチャンバ１０内に供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御する。工程ＳＴ３の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に制御するよう、排気装置５０を制御する。工程ＳＴ３の実行のために、制御部ＭＣは、第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。工程ＳＴ３の実行のために、制御部ＭＣは、第２の高周波電力を供給するよう、第２の高周波電源６４を制御する。
【００６６】
一実施形態において、工程ＳＴ３において供給されるバイアス電力、即ち第２の高周波電力のパワーレベルは、工程ＳＴ１及び工程ＳＴ４において供給される第２の高周波電力のパワーレベルよりも大きくてもよい。この実施形態によれば、工程ＳＴ３のプラズマエッチングの異方性を向上させ、膜ＥＦの側壁面ＳＷＳ上で延在している保護層ＰＬの領域を効率的に除去することが可能となる。
【００６７】
工程ＳＴ４は、工程ＳＴ２又は工程ＳＴ３の後に、実行される。工程ＳＴ４では、膜ＥＦに対するオーバーエッチングが実行される。オーバーエッチングは、膜ＥＦに対するプラズマエッチングである。オーバーエッチングは、図４の（ｃ）に示すように、膜ＥＦの側壁面ＳＷＳの形状をその垂直性を高めるよう補正する。
【００６８】
工程ＳＴ４では、膜ＥＦに対するオーバーエッチングのために、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが生成される。膜ＥＦは、生成されたプラズマからの化学種によりエッチングされる。工程ＳＴ４では、工程ＳＴ１の処理ガスと同じ処理ガスが用いられ得る。膜ＥＦがシリコン窒化膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガス（例えば、ＣＨ３Ｆ）を含む。膜ＥＦがシリコン膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、ハロゲン含有ガスを含む。ハロゲン含有ガスは、例えばＨＢｒガス及び／又はＣｌ２ガスである。膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、例えば酸素含有ガスである。酸素含有ガスは、酸素ガス（Ｏ２ガス）、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガス、又はこれらガスのうち二つ以上のガスの混合ガスである。膜ＥＦが有機膜である場合には、工程ＳＴ４で用いられる処理ガスは、窒素ガス（Ｎ２ガス）と水素ガス（Ｈ２ガス）の混合ガスであってもよい。
【００６９】
工程ＳＴ４の実行のために、制御部ＭＣは、処理ガスをチャンバ１０内に供給するよう、ガス供給部ＧＳを制御する。工程ＳＴ４の実行のために、制御部ＭＣは、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に制御するよう、排気装置５０を制御する。工程ＳＴ４の実行のために、制御部ＭＣは、第１の高周波電力を供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。また、工程ＳＴ４の実行のために、制御部ＭＣは、第２の高周波電力を供給するよう、第２の高周波電源６４を制御する。
【００７０】
一実施形態において、工程ＳＴ２〜工程ＳＴ４を含むシーケンスが一回以上実行されてもよい。即ち、工程ＳＴ２及び工程ＳＴ４は、交互に繰り返されてもよい。シーケンスが複数回実行される場合、即ちシーケンスが繰り返される場合には、方法ＭＴは、工程ＳＴ５を含む。工程ＳＴ５では、停止条件が満たされるか否かが判定される。停止条件は、シーケンスの繰り返し回数が所定回数に達している場合に満たされる。工程ＳＴ５において停止条件が満たされていないものと判定されると、シーケンスが再び実行される。一方、工程ＳＴ５において、停止条件が満たされているものと判定されると、方法ＭＴが終了する。
【００７１】
方法ＭＴでは、工程ＳＴ１において膜ＥＦに対するメインエッチングが実行された後に、保護層ＰＬが、少なくともマスクＭＫの側壁面上に形成される。しかる後に、方法ＭＴでは、マスクＭＫの側壁面が保護層ＰＬによって保護された状態で、膜ＥＦのオーバーエッチングが実行される。即ち、方法ＭＴでは、マスクＭＫの幅の縮小が保護層ＰＬによって抑制された状態で、膜ＥＦのオーバーエッチングが行われる。したがって、膜ＥＦに形成されるパターンの幅の縮小が抑制され、且つ、膜ＥＦの側壁面の垂直性が高められる。
【００７２】
一実施形態においては、基板Ｗは、上述した第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有する。方法ＭＴにでは、マスクＭＫの幅の縮小が保護層ＰＬによって抑制された状態で、膜ＥＦのオーバーエッチングが行われる。したがって、方法ＭＴによれば、第１領域Ｒ１において膜ＥＦに形成されるパターンの形状と第２領域Ｒ２において膜ＥＦに形成されるパターンの形状との差が低減される。
【００７３】
以下、図６を参照する。図６は、図１に示す方法の実行に用いられ得る一例の処理システムを概略的に示す図である。方法ＭＴは工程ＳＴ１〜工程ＳＴ４のうち少なくとも一つは、他の工程で用いられる装置とは異なる装置を用いて実行されてもよい。或いは、工程ＳＴ１〜工程ＳＴ４はそれぞれ、互いに異なる装置を用いて実行されてもよい。図６に示す処理システムＰＳは、このような場合において方法ＭＴの実行のために利用され得る。
【００７４】
図６に示す処理システムＰＳは、台２ａ〜２ｄ、容器４ａ〜４ｄ、ローダモジュールＬＭ、アライナＡＮ、ロードロックモジュールＬＬ１，ＬＬ２、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６、搬送モジュールＴＦ、及び制御部ＭＣを備えている。なお、処理システムＰＳにおける台の個数、容器の個数、ロードロックモジュールの個数は二つ以上の任意の個数であり得る。また、プロセスモジュールの個数は、二以上の任意の個数であり得る。
【００７５】
台２ａ〜２ｄは、ローダモジュールＬＭの一縁に沿って配列されている。容器４ａ〜４ｄはそれぞれ、台２ａ〜２ｄ上に搭載されている。容器４ａ〜４ｄの各々は、例えば、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）と称される容器である。容器４ａ〜４ｄの各々は、その内部に基板Ｗを収容するように構成されている。
【００７６】
ローダモジュールＬＭは、チャンバを有する。ローダモジュールＬＭのチャンバ内の圧力は、大気圧に設定される。ローダモジュールＬＭのチャンバ内には、搬送装置ＴＵ１が設けられている。搬送装置ＴＵ１は、例えば多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ１は、容器４ａ〜４ｄの各々とアライナＡＮとの間、アライナＡＮとロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２の各々との間、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２の各々と容器４ａ〜４ｄの各々との間で基板Ｗを搬送するように構成されている。アライナＡＮは、ローダモジュールＬＭに接続されている。アライナＡＮは、基板Ｗの位置の調整（位置の較正）を行うように構成されている。
【００７７】
ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、ローダモジュールＬＭと搬送モジュールＴＦとの間に設けられている。ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２の各々は、予備減圧室を提供している。
【００７８】
搬送モジュールＴＦは、ロードロックモジュールＬＬ１及びロードロックモジュールＬＬ２にゲートバルブを介して接続されている。搬送モジュールＴＦは、減圧可能な搬送チャンバＴＣを有している。搬送チャンバＴＣ内には、搬送装置ＴＵ２が設けられている。搬送装置ＴＵ２は、例えば、多関節ロボットであり、制御部ＭＣによって制御される。搬送装置ＴＵ２は、ロードロックモジュールＬＬ１〜ＬＬ２の各々とプロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の各々との間、及び、プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち任意の二つのプロセスモジュールの間において、基板Ｗを搬送するように構成されている。
【００７９】
プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６の各々は、専用の基板処理を行うよう構成された処理装置である。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち一つ以上のプロセスモジュールは、プラズマ処理装置１といったプラズマ処理装置であり得る。工程ＳＴ１、工程ＳＴ３、及び工程ＳＴ４は、プラズマ処理装置である一つ以上のプロセスモジュールを用いて実行され得る。プロセスモジュールＰＭ１〜ＰＭ６のうち別のプロセスモジュールは、工程ＳＴ２の実行に用いられる成膜装置であり得る。
【００８０】
処理システムＰＳにおいて、制御部ＭＣは、処理システムＰＳの各部を制御するように構成されている。この処理システムＰＳは、プロセスモジュール間で基板Ｗを大気に接触させることなく搬送することができる。したがって、この処理システムＰＳによれば、工程ＳＴ１の開始から工程ＳＴ４の終了までの間、基板Ｗを大気に晒すことなく、方法ＭＴを実行することができる。
【００８１】
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。
【００８２】
例えば、方法ＭＴの実行には、容量結合型とは異なるタイプのプラズマ処理装置が用いられてもよい。例えば、方法ＭＴの実行には、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りプラズマを生成するプラズマ処理装置が用いられてもよい。
【００８３】
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】
【００８４】
ＭＴ…方法、Ｗ…基板、ＵＲ…下地領域、ＥＦ…膜、ＭＫ…マスク、ＰＬ…保護層。
【図１】
2020155616.tif 000003
【図２】
2020155616.tif 000004
【図３】
2020155616.tif 000005
【図４】
2020155616.tif 000006
【図５】
2020155616.tif 000007
【図６】
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