(57)【要約】【課題】多層膜をエッチングするときに用いるマスクを良好に形成できるプラズマエッチング方法を提供する。【解決手段】プラズマエッチング方法は、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングする方法であって、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマを使用し、載置台３の温度を１００℃以上とする。【選択図】図１
2014007370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置により、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記半導体製造装置は、
処理空間を形成する処理容器と、
被処理体を載置する載置台と、
プラズマ励起用のエネルギーを発生するエネルギー発生源と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、を備え、
該プラズマエッチング方法は、
塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマを使用し、前記載置台の温度を１００℃以上とする、プラズマエッチング方法。
【請求項２】
エッチングを開始する第１ステップと、当該第１ステップの後に実施される第２ステップとを少なくとも含み、
前記第１ステップでは、前記ガス供給部から供給する前記酸素ガスの供給量を第１の供給量とし、
前記第２ステップでは、前記ガス供給部から供給する前記酸素ガスの供給量を前記第１の供給量よりも少ない第２の供給量とする、請求項１記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記第１ステップでは、前記処理容器内の圧力を第１の圧力とし、
前記第２ステップでは、前記処理容器内の圧力を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力とする、請求項２記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記載置台の温度は１００℃〜３５０℃である、請求項１〜３のいずれか一項記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記エネルギー発生源は、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、
前記載置台に接続され、高周波バイアス電力を発生する高周波電源と、を有し、
前記マイクロ波発生器の電力を３０００〜４０００Ｗとし、
前記高周波電源の電力を３００〜８００Ｗとする、請求項１〜４のいずれか一項記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記マイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナから前記処理容器内に放射される、請求項５記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記エネルギー発生源は、
第１の高周波電力を上部電極及び下部電極の何れか一方に印加する第１高周波電源と、
前記第１の高周波電力よりも低い第２の高周波電力を前記上部電極及び前記下部電極の何れか一方に印加する第２高周波電源と、を有し、
前記第１の高周波電力を１０００Ｗ以上とし、
前記第２の高周波電力を４００Ｗ以上とする、請求項１記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アモルファスカーボン膜をエッチングマスクとして用いて加工対象をエッチングする技術が知られている。例えば、特許文献１に記載の方法では、レジスト層をマスクとしてアモルファスカーボン膜をエッチングし、所定のパターンをアモルファスカーボン膜に転写して、このアモルファスカーボン膜を加工対象のマスクとして用いている。このようなアモルファスカーボン膜のエッチングマスクは、例えば、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの製造工程において、絶縁膜と導電膜とが交互に積層された多層膜に対して、階段状の構造を形成するときに用いられる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２８８１１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１７０６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、加工対象のエッチングホールの深さやアスペクト比が増大すると、マスクの耐プラズマ性がより要求されることになり、通常の厚みのアモルファスカーボン膜では選択比を確保することが困難である。そこで、選択比を確保するために、アモルファスカーボン膜の厚みを大きくすることが必要となるが、この場合、アモルファスカーボン膜にパターンを転写するためのレジスト層や無機系の中間層も厚くする必要がある。しかしながら、レジスト層の厚みが大きくなると、レジスト層にパターンを転写するフォトリソグラフィにおいてＬＥＲ（line edge roughness）やＬＷＲ（line width roughness）といった問題が生じ、パターンの精度が低下するおそれがある。
【０００５】
また、露光機の焦点深度にも限界があり、必要以上にレジスト層の厚みを大きくできない。そして、レジスト層の厚みを大きくすることができず、レジスト層と無機中間層のエッチング時の選択比を大幅に向上させることも困難であるため、無機中間層の厚みも同様に大きくできない。また、無機中間層をマスクとしてアモルファスカーボン膜をエッチングするときの選択比にも向上が求められているが、それにも限界がある。したがって、アモルファスカーボン膜の厚みをむやみに大きくすることは困難である。
【０００６】
そこで、選択比を確保できる硬いエッチングマスクとして、ボロンがドープされたアモルファスカーボン（ＢＡＣ：Boron-doped Amorphous Carbon）膜を用いることができる。しかしながら、ボロンがドープされたアモルファスカーボン膜は、難エッチング材料であるため、エッチングすることが困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングできるプラズマエッチング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係るプラズマエッチング方法は、半導体製造装置により、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングするプラズマエッチング方法であって、半導体製造装置は、処理空間を形成する処理容器と、被処理体を載置する載置台と、プラズマ励起用のエネルギーを発生するエネルギー発生源と、処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、を備え、該プラズマエッチング方法は、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマを使用し、載置台の温度を１００℃以上とする。
【０００９】
このプラズマエッチング方法では、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングする際に、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマを使用し、載置台の温度を１００℃以上としている。このように、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いることにより、酸素とカーボンの反応によりカーボンを揮発させることとができると共に、塩素とボロンとが反応して塩化ボロンになることでボロンの蒸気圧温度が低くなるため、載置台の温度を１００℃以上に設定することによりボロンを揮発させることができる。したがって、ボロンを含有するアモルファスカーボンを良好にエッチングできる。
【００１０】
一実施形態においては、エッチングを開始する第１ステップと、当該第１ステップの後に実施される第２ステップとを少なくとも含み、第１ステップでは、ガス供給部から供給する酸素ガスの供給量を第１の供給量とし、第２ステップでは、ガス供給部から供給する酸素ガスの供給量を第１の供給量よりも少ない第２の供給量とする。
【００１１】
エッチングの初期では、ボロンがドープされたアモルファスカーボンにおけるレジスト層の直下の部分において、ラジカル、イオンがエッチングホールの側壁に衝突し易いため、側壁が余分に削られることがある。これにより、エッチングホールのトップとボトムとの寸法に差が生じ得る。そこで、エッチングを開始する第１ステップでは、第２のステップよりも酸素の供給量を多くしている。これにより、エッチングの初期では、レジスト層の直下のエッチングホールの側壁に、ボロンが酸素で酸化されることで保護膜が形成され、保護膜により側壁が削れることを抑制できる。したがって、トップとボトムとの寸法差を小さくできる。
【００１２】
また、エッチング後半の第２ステップでは、酸素ガスの供給量を減らしているため、エッチングホールが深くなったときに、ガス抜け性を確保できる。したがって、エッチングレートの低下を抑制でき、エッチングレートの向上が図れる。その結果、エッチング時間の短縮が図れる。
【００１３】
一実施形態においては、第１ステップでは、処理容器内の圧力を第１の圧力とし、第２ステップでは、処理容器内の圧力を第１の圧力よりも高い第２の圧力とする。この場合には、エッチングレートの向上を図ることができる。
【００１４】
一実施形態においては、載置台の温度は１００℃〜３５０℃とすることができる。
【００１５】
一実施形態においては、エネルギー発生源は、マイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、載置台に接続され、高周波バイアス電力を発生する高周波電源と、を有し、マイクロ波発生器の電力を３０００〜４０００Ｗとし、高周波電源の電力を３００〜８００Ｗとすることができる。
【００１６】
一実施形態においては、マイクロ波は、ラジアルラインスロットアンテナから処理容器内に放射される構成であってもよい。
【００１７】
一実施形態においては、エネルギー発生源は、第１の高周波電力を上部電極及び下部電極の何れか一方に印加する第１高周波電源と、第１の高周波電力よりも低い第２の高周波電力を上部電極及び下部電極の何れか一方に印加する第２高周波電源と、を有し、第１高周波電力を１０００Ｗ以上とし、第２高周波電力を４００Ｗ以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ボロンがドープされたアモルファスカーボンをエッチングできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係るプラズマエッチング方法を実現するプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】ＢＡＣ膜のエッチング工程を示す図である。
【図３】ＢＡＣ膜のエッチング工程を示す図である。
【図４】エッチング後のＢＡＣ膜を示す図である。
【図５】載置台の温度とエッチングホールの深さを示す表である。
【図６】（ａ）はＨＦ電力の高周波電力とエッチングレート及び選択比との関係を示す図であり、（ｂ）はＬＦ電力の高周波電力とエッチングレート及び選択比との関係を示す図である。
【図７】（ａ）はＨＦ電力の高周波電力とエッチングホールの底部の微小寸法及びテーパー角度との関係を示しており、（ｂ）はＬＦの高周波電力とエッチングホールの底部の微小寸法及びテーパー角度との関係を示す図である。
【図８】第２実施形態に係るプラズマエッチング方法を実現するプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図９】図８に示すスロット板の一例を示す平面図である。
【図１０】ＢＡＣ膜のエッチング工程を示す図である。
【図１１】比較例におけるエッチング時間とエッチングレートとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るプラズマエッチング方法を実現するプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図である。プラズマ処理装置（半導体製造装置）１は、平行平板型のプラズマエッチング装置として構成されている。プラズマ処理装置１は、処理空間を画成すると共に気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理チャンバー（処理容器）２を有している。
【００２２】
処理チャンバー２は、円筒状をなしており、例えばその表面に陽極酸化皮膜が形成されたアルミニウム等から構成されている。処理チャンバー２内には、被処理基板（被処理体）である半導体ウエハＷ（図５参照）が略水平に載置される載置台３が設けられている。載置台３は、下部電極を兼ねたものであり、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成されている。載置台３は、絶縁板４を介して導体の支持台５に支持されている。また、載置台３の外周部分には、半導体ウエハＷの周囲を囲むように、環状に形成されたフォーカスリング６が設けられている。載置台３は、温度が調整可能に構成されている。
【００２３】
載置台３には、第１マッチングボックス（整合器）１０を介してプラズマ生成用の第１高周波電源（エネルギー発生源）１１と、第２マッチングボックス１２を介してバイアス用の第２高周波電源（エネルギー発生源）１３とが接続されている。第１高周波電源１１は、所定の周波数（例えば、６０ＭＨｚ）の第１の高周波電力（以下、ＨＦ電力）を載置台３に供給する。一方、第２高周波電源１３は、第１高周波電源１１よりも低い所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ）の第２の高周波電力（以下、ＬＦ電力）を載置台３に供給する。
【００２４】
載置台３と平行に向かい合う処理チャンバー２の上部には、シャワーヘッド１５が接地電位の上部電極として設けられている。このような構成により、シャワーヘッド１５と載置台３とは、一対の対向電極（上部電極と下部電極）として機能する。
【００２５】
載置台３の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着するための静電チャック１６が設けられている。静電チャック１６は、絶縁体１６ａの間に電極１６ｂを介在させて構成されている。電極１６ｂには、直流電源１７が接続されている。静電チャック１６では、電極１６ｂに直流電源１７から直流電圧が印加されることにより、クーロン力等によって半導体ウエハＷが吸着されるように構成されている。
【００２６】
載置台３は、その内部に図示しない冷却流路が形成されており、冷却流路中に冷媒を循環させることにより、温度が制御可能とされている。また、載置台３には、半導体ウエハＷの裏面側にヘリウムガス等のバックサイドガス（裏面側伝熱ガス）を供給するためのバックサイドガス供給配管１８ａ，１８ｂが接続されている。これにより、載置台３において、バックサイドガス供給源１９から半導体ウエハＷの裏面側にバックサイドガスを供給できるようになっている。
【００２７】
なお、バックサイドガス供給配管１８ａは、半導体ウエハＷの中央部にバックサイドガスを供給するための管であり、バックサイドガス供給配管１８ｂは、半導体ウエハＷの周縁部にバックサイドガスを供給するための管である。このような構成によって、半導体ウエハＷを所定の温度に制御可能とされている。また、フォーカスリング６の外側下方には、排気リング２０が設けられている。排気リング２０は、支持台５を通して処理チャンバー２と導通している。
【００２８】
載置台３に対向するように設けられたシャワーヘッド１５には、その下面に多数のガス吐出孔１５ａが設けられており、且つその上部にガス導入部１５ｂが設けられている。シャワーヘッド１５の内部には、空間Ｓが形成されている。ガス導入部１５ｂには、ガス供給管２１が接続されており、ガス供給管２１の他端には、プラズマエッチング用のガス（エッチングガス）等を供給する処理ガス供給系（ガス供給部）２２が接続されている。
【００２９】
処理ガス供給系２２から供給されるガスは、ガス供給管２１、ガス導入部１５ｂを介してシャワーヘッド１５内部の空間Ｓに至り、ガス吐出孔１５ａから半導体ウエハＷに向けて吐出される。
【００３０】
処理チャンバー２の下部には、排気ポート２３が形成されており、この排気ポート２３には、排気系２４が接続されている。排気系２４に設けられた真空ポンプ（図示しない）を作動させることにより、処理チャンバー２内を所定の真空度まで減圧することができる。処理チャンバー２の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ２５が設けられている。
【００３１】
処理チャンバー２の周囲には、リング磁石２６が配置されている。リング磁石２６は、環状をなしており、処理チャンバー２に同心状に配置されている。リング磁石２６は、上側リング磁石２６ａと、上側リング磁石２６ａの下方に配置される下側リング磁石２６ｂとから構成されており、載置台３とシャワーヘッド１５との間の空間に、所定の磁場を形成する。リング磁石２６は、図示しないモータ等の回転手段により、回転可能とされている。
【００３２】
上記の構成を有するプラズマ処理装置１は、制御部３０によって動作が統括的に制御される。制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、プラズマ処理装置１の各部を制御するプロセスコントローラ３２と、ユーザインターフェース部３４と、記憶部３６とを有している。
【００３３】
ユーザインターフェース部３４は、工程管理者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を行うキーボードや、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
【００３４】
記憶部３６には、プラズマ処理装置１で実行される各種処理をプロセスコントローラ３２の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部３４からの指示等にて任意のレシピを記憶部３６から呼び出してプロセスコントローラ３２に実行させることで、プロセスコントローラ３２の制御下で、プラズマ処理装置１での所望の処理が行われる。
【００３５】
続いて、プラズマ処理装置１により、半導体ウエハＷをプラズマエッチングする手順について説明する。まず、ゲートバルブ２５が開かれ、半導体ウエハＷが図示しない搬送ロボット等により、図示しないロードロック室を介して処理チャンバー２内に搬入され、載置台３上に載置される。この後、搬送ロボットを処理チャンバー２外に退避させ、ゲートバルブ２５を閉じる。そして、排気系２４の真空ポンプにより排気ポート２３を介して処理チャンバー２内が排気される。
【００３６】
処理チャンバー２内が所定の真空度になった後、処理チャンバー２内には処理ガス供給系２２から所定の処理ガスが導入され、処理チャンバー２内が処理の圧力に保持され、この状態で第１高周波電源１１、第２高周波電源１３から載置台３に高周波電極が供給される。このとき、直流電源１７から静電チャック１６の電極１６ｂに所定の直流電圧が印加され、半導体ウエハＷは静電チャック１６に吸着される。
【００３７】
下部電極である載置台３に高周波電力が印加されると、上部電極であるシャワーヘッド１５と下部電極である載置台３との間には電界が形成される。一方、上部電極であるシャワーヘッド１５と下部電極である載置台３との間には、リング磁石２６により磁界が形成されているため、半導体ウエハＷが存在する処理空間には電子のドリフトによりマグネトロン放電が生じ、それによって形成された処理ガスのプラズマの作用により、半導体ウエハＷに所定のプラズマ処理が施される。
【００３８】
そして、所定のプラズマ処理が終了すると、高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、上述の手順とは逆の手順で半導体ウエハＷが処理チャンバー２内から搬出される。
【００３９】
続いて、本実施形態に係るエッチング方法について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２及び図３は、ＢＡＣ膜のエッチング工程を示す図である。なお、以下では、本実施形態に係るエッチング方法によるＢＡＣ膜１０３（後述）のエッチング工程を説明する。
【００４０】
最初に、処理対象となる半導体ウエハＷの構成について説明する。図２及び図３に示すように、半導体ウエハＷには、例えば多層膜１００が形成されている。多層膜１００は、絶縁膜である二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜１０１と、導電膜であるポリシリコン膜１０２とが交互に積層されて構成されている。多層膜１００は、二酸化シリコン膜１０１が例えば３２層、ポリシリコン膜１０２が例えば３２層形成され、合計６４層とされている。
【００４１】
多層膜１００上には、ボロン（Ｂ：ホウ素）がドープされたアモルファスカーボン膜１０３（以下、ＢＡＣ（Boron-doped Amorphous Carbon）膜１０３）がエッチングマスク層として形成されている。ＢＡＣ膜１０３は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成される。ＢＡＣ膜１０３上には、シリコン酸窒化（ＳｉＯＮ）膜（レジスト層）１０４が形成されている。このシリコン酸窒化膜１０４上には、反射防止膜（ＢＡＲＣ：Bottom Anti-Reflection Coating）膜１０５と、所定形状にパターニングされ、シリコン酸窒化膜１０４をエッチングするマスクとして機能するフォトレジスト膜１０６とがこの順に形成されている。なお、多層膜１００とＢＡＣ膜１０３との間には、その他の膜が形成されていてもよい。
【００４２】
続いて、ＢＡＣ膜１０３のエッチング処理について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、フォトレジスト膜１０６をマスクとして、シリコン酸窒化膜１０４にプラズマエッチング処理を実施し、図２（ｂ）に示すように、シリコン酸窒化膜１０４をエッチングする。次に、図３（ａ）に示すように、反射防止膜１０５及びフォトレジスト膜１０６を除去する。
【００４３】
続いて、シリコン酸窒化膜１０４をマスクとして、ＢＡＣ膜１０３にプラズマエッチング処理を実施し、ＢＡＣ膜１０３をエッチングする。このとき、本実施形態では、Ｃｌ２＋Ｏ２の処理ガスのプラズマを用いる。これにより、ＢＡＣ膜１０３には、図３（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜１０６のパターンに応じた形状のマスクパターンが形成される。より具体的なＢＡＣ膜１０３のエッチング処理の条件は、例えば以下のとおりである。
【００４４】
（ＢＡＣ膜のエッチング）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝１２３／１００ｓｃｃｍ
圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６７Ｐａ）
処理時間：１５０ｓｅｃ
高周波電力（ＨＦ電力／ＬＦ電力）：１２００Ｗ／５００Ｗ
載置台温度：２００℃
【００４５】
本実施形態では、ＢＡＣ膜１０３のプラズマエッチングの処理ガスとして、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いている。ボロンの大気圧での蒸気圧温度は３９２７℃と非常に高温であるため、ボロンは揮発し難い。一方、ボロンを含む化合物のＢＣｌ３（三塩化ホウ素）は、大気圧での蒸気圧温度が１２．５℃であり、ボロンは、塩素と結合することにより蒸気圧温度が低下し揮発し易くなる。また、炭素が塩素と結合したＣＣｌ４（四塩化炭素）の大気圧での蒸気圧温度は、７６．８℃程度であるため、アモルファスカーボンについても、塩素と結合することにより揮発し易くなる。
【００４６】
また、載置台３の温度は、ＢＡＣ膜１０３に含まれるボロンの含有量に応じて適宜設定され、例えば１００℃〜３５０℃程度とすることができる。載置台３の温度とエッチングホールの深さについて、図４及び図５を参照して説明する。図４は、エッチング後のＢＡＣ膜を示す図であり、図５は、載置台の温度とエッチングホールの深さを示す表である。なお、図５では、シリコン酸窒化膜１０４の残りの厚み（SiON Remain）及びＴＯＰＣＤ（後述）も示している。
【００４７】
図４において、ＴＯＰＣＤは、エッチングホールの開口側のＣＤ（CriticalDimension：微小寸法）を示しており、ＢＴＭＣＤは、エッチングホールの底部のＣＤを示している。ＴＯＰＣＤは、９０ｎｍ以下であることが好ましく、ＢＴＭＣＤは、６０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４８】
図５に示すように、載置台３の温度を高くすると、ＴＯＰＣＤを９０ｎｍ以下としつつ、ＢＡＣ膜１０３を深くエッチングできる。このように、ボロンがドープされたＢＡＣ膜１０３をエッチングするためには、処理ガスとして塩素ガスを含むガスを用い、載置台３の温度を１００℃以上とすることが有効である。また、載置台３の温度を高温に設定した場合、圧力は、低い圧力（例えば、１００Ｔｏｒｒ以下）であることが好ましい。
【００４９】
また、第１高周波電源１１のＨＦ電力及び第２高周波電源１３のＬＦ電力は、以下のように設定される。図６は、高周波電力とエッチングレート及び選択比との関係を示す図である。図６（ａ）は、ＨＦ電力の高周波電力とエッチングレート及び選択比との関係を示しており、図６（ｂ）は、ＬＦ電力の高周波電力とエッチングレート及び選択比との関係を示している。図６では、横軸は高周波電力［Ｗ］を示し、縦軸はエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］及び選択比を示している。図６では、圧力：１０ｍＴｏｒｒ、処理時間：１８０ｓｅｃ、高周波電力（ＨＦ電力／ＬＦ電力）：１２００Ｗ／２５０Ｗ、載置台温度：２００℃での結果を示している。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、ＨＦ電力を高くすると、エッチングレートが一定のところまで高くなりそれ以上のエッチングレートが得られないが、シリコン酸窒化膜１０４とＢＡＣ膜１０３との選択比が向上する。そのため、プロセス条件としては、ＨＦ電力が高いことが有効である。また、図６（ｂ）に示すように、ＬＦ電力を高くすると、エッチングレートがリニアに高くなる一方、シリコン酸窒化膜１０４とＢＡＣ膜１０３との選択比が低くなる。
【００５１】
また、図７は、高周波電力とエッチングホールの底部の微小寸法及びテーパー角度との関係を示す図である。図７（ａ）は、ＨＦ電力の高周波電力とエッチングホールの底部の微小寸法及びテーパー角度との関係を示しており、図７（ｂ）は、ＬＦの高周波電力とエッチングホールの底部の微小寸法及びテーパー角度との関係を示す図である。図７では、横軸は高周波電力［Ｗ］を示し、縦軸はＢＴＭＣＤ［ｎｍ］及びテーパー角度［ｄｅｇ．］を示している。図７に示す結果のプロセス条件は、図６の条件と同様である。
【００５２】
図７（ａ）に示すように、ＨＦ電力を高くすると、テーパー角度に大きな変化はないが、ＢＴＭＣＤが小さくなる。また、図７（ｂ）に示すように、ＬＦ電力を高くすると、イオンの引き込み量が多くなるため、ＢＴＭＣＤが大きくなると共に、テーパー角度も大きくすることができ、垂直性が向上する。なお、ＬＦ電力を更に高くすることにより、好適とされるＢＴＭＣＤ：６０ｎｍ以上とすることができる。また、上記のように、載置台３の温度を高くすると、ＴＯＰＣＤが大きくなるが、ＬＦ電力を高くすることにより、ＴＯＰＣＤとＢＴＭＣＤとの差が小さくなり垂直性を得ることができる。
【００５３】
図６及び図７に示されるように、ＨＦ電力を高くすると、エッチングレートを向上させることができ、選択比も確保できる一方、ＢＴＭＣＤを確保し難くエッチングホールの垂直性が好適に得られない。そこで、ＬＦ電力を高くすることにより、ＢＴＭＣＤを確保することができると共に、テーパー角度の向上を図ることができる。このとき、ＬＦ電力を高電力にすると、選択比が低下するが、ＨＦ電力を高くすることで選択比が確保されるため、好適な条件で垂直性の高いエッチングホールを形成できる。以上の結果により、本実施形態では、高周波電力を（ＨＦ電力／ＬＦ電力）：１２００Ｗ／５００Ｗと設定している。なお、ＨＦ電力及びＬＦ電力のそれぞれは、載置台３の温度、圧力、ＢＡＣ膜１０３のボロンの含有量等に応じて適宜設定されればよい。
【００５４】
以上のように、本実施形態では、ＢＡＣ膜１０３をプラズマエッチングするときに、塩素ガスを含む処理ガスを用い、載置台３の温度を高温とすることにより、難エッチング材料であるＢＡＣ膜１０３を好適にエッチングできる。また、ＨＦ電力及びＬＦ電力を高く設定することにより、エッチングレート及び選択比を確保しつつ、垂直性を得ることができる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態では、多層膜１００をエッチングするときのマスクとして用いるＢＡＣ膜１０３のエッチングにおいて、載置台３の温度を１００℃以上に設定し、処理ガス供給系２２から供給する処理ガスとしてＣｌ２＋Ｏ２を用いる。また、本実施形態では、第１高周波電源１１のＨＦ電力及び第２高周波電源１３のＬＦ電力を高く設定している。ここで、高いＨＦ電力及びＬＦ電力とは、ボロンがドープされていないアモルファスカーボン膜をエッチングするときに印加する電力よりも高い電力である。
【００５６】
このように、本実施形態では、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマにより、塩素とボロンとが反応してボロンの蒸気圧温度が低くなるため、載置台３の温度を１００℃以上に設定することによりボロンを揮発させることができる。したがって、ボロンを含有するアモルファスカーボン膜１０３を良好にエッチングできる。また、本実施形態では、ＨＦ電力及びＬＦ電力をボロンがドープされていないアモルファスカーボンをエッチングするときの電力よりも高く設定することにより、選択比を確保しつつエッチングを促進してエッチングレートを確保でき、且つ、垂直性を向上させることができる。これにより、ＴＯＰＣＤ及びＢＴＭＣＤを所定値内に設定することができ、難エッチング材料であるＢＡＣ膜１０３をエッチングすることができる。
【００５７】
さらには、ＢＡＣ膜１０３を精度良くエッチングできるため、多層膜１００をエッチングするときに用いるマスクを良好に形成できる。
【００５８】
［第２実施形態］
続いて、第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係るプラズマエッチング方法を実現するプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示す図である。図８に示すプラズマ処理装置４０は、処理チャンバー（処理容器）４１、載置台４２、誘電体部材４３、アンテナ４４、同軸導波管４５、インジェクタ４６、及び、配管部材４７を備えている。
【００５９】
処理チャンバー４１は、被処理基体Ｗにプラズマ処理を行うための処理空間Ｓを形成している。処理チャンバー４１は、側壁４１ａ、及び、底部４１ｂを含んでいる。側壁４１ａは、軸線Ｘ方向に延在する略筒形状を有している。底部４１ｂは、側壁４１ａの下端側に設けられている。底部４１ｂには、排気用の排気孔４１ｈが設けられている。側壁４１ａの上端部は開口している。
【００６０】
側壁４１ａの上端部開口は、誘電体窓とも称される誘電体部材４３によって閉じられている。この誘電体部材４３と側壁４１ａの上端部との間にはＯリング４８が介在していてもよい。このＯリング４８により、処理チャンバー４１の密閉がより確実なものとなる。
【００６１】
プラズマ処理装置４０は、更にマイクロ波発生器４９を備える。マイクロ波発生器４９は、例えば２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を発生する。マイクロ波発生器４９は、チューナー４９ａを有している。マイクロ波発生器４９は、導波管５０及びモード変換器５１を介して、同軸導波管４５の上部に接続されている。
【００６２】
同軸導波管４５は、軸線Ｘに沿って延びている。同軸導波管４５は、外側導体４５ａ及び内側導体４５ｂを含んでいる。外側導体４５ａは、軸線Ｘ方向に延びる筒形状を有している。外側導体４５ａの下端は、冷却ジャケット５２の上部に電気的に接続され得る。内側導体４５ｂは、外側導体４５ａの内側に設けられている。内側導体４５ｂは、軸線Ｘに沿って延びている。内側導体４５ｂの下端は、アンテナ４４のスロット板４４ｂに接続している。
【００６３】
アンテナ４４は、誘電体板４４ａ及びスロット板４４ｂを含んでいる。誘電体板４４ａは、略円板形状を有している。誘電体板４４ａは、例えば、石英又はアルミナから構成され得る。誘電体板４４ａは、スロット板４４ｂと冷却ジャケット５２の下面の間に狭持されている。アンテナ４４は、したがって、誘電体板４４ａ、スロット板４４ｂ、及び、冷却ジャケット５２の下面によって構成され得る。
【００６４】
スロット板４４ｂは、複数のスロットが形成された略円板状の金属板である。一実施形態においては、アンテナ４４は、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）であってもよい。図９は、図８に示すスロット板の一例を示す平面図である。スロット板４４ｂには、複数のスロット対４４Ａが形成されている。複数のスロット対４４Ａは、径方向に所定の間隔で設けられており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。複数のスロット対４４Ａの各々は、二つのスロット孔４４Ａａ及び４４Ａｂを含んでいる。スロット孔４４Ａａとスロット孔４４Ａｂは、互いに交差又は直交する方向に延びている。マイクロ波発生器４９により発生されたマイクロ波は、同軸導波管４５を通って、誘電体板４４ａに伝播され、スロット板４４ｂのスロット４４Ａから誘電体部材４３に導入される。
【００６５】
誘電体部材４３は、略円板形状を有しており、例えば、石英又はアルミナから構成されている。誘電体部材４３は、載置台４２と軸線Ｘ方向において対面するように設けられており、また、スロット板４４ｂの直下に設けられている。誘電体部材４３は、アンテナ４４から受けたマイクロ波を透過して処理空間Ｓ内に導入する。これにより、誘電体部材４３の直下に電界が発生し、処理空間Ｓ内にプラズマが発生する。このように、プラズマ処理装置４０によれば、磁場を加えずにマイクロ波を用いてプラズマを発生させることが可能である。
【００６６】
誘電体部材４３の下面は、凹部４３ｄを画成する。凹部４３ｄは、軸線Ｘ周りに環状に設けられており、テーパ形状を有している。この凹部４３ｄは、導入されたマイクロ波による定在波の発生を促進するために設けられており、マイクロ波によるプラズマを効率的に生成することに寄与する。
【００６７】
プラズマ処理装置４０では、内側導体４５ｂは、軸線Ｘに沿って延びる筒形状を有する。この内側導体４５ｂの内部には、配管部材４７が挿入される。配管部材４７の一端には、ガス供給系５３が接続されている。ガス供給系５３は、マスフローコントローラといった流量制御器５３ａ及び開閉弁５３ｂから構成される。一実施形態においては、ガス供給系５３からの処理ガスが配管部材４７を介してインジェクタ４６に供給される。配管部材４７からの処理ガスは、インジェクタ４６、及び、誘電体部材４３に形成された貫通孔４３ａを介して、処理空間Ｓに供給される。
【００６８】
また、プラズマ処理装置４０は、別のガス供給部５４を更に備える。ガス供給部５４は、ガス管５４ａを含む。ガス管５４ａは、誘電体部材４３と載置台４２との間において軸線Ｘ周りに、環状に延在している。ガス管５４ａには、軸線Ｘに向かう方向にガスを噴射する複数のガス噴射孔５４ｂが設けられている。このガス供給部５４は、ガス供給系５５に接続されている。
【００６９】
ガス供給系５５は、ガス管５５ａ、開閉弁５５ｂ、及び、マスフローコントローラといった流量制御器５５ｃを含んでいる。ガス供給部５４のガス管５４ａには、流量制御器５５ｃ、開閉弁５５ｂ、及びガス管５５ａを介して、処理ガスが供給される。なお、ガス管５５ａは、処理チャンバー４１の側壁４１ａを貫通している。ガス供給部５４のガス管５４ａは、当該ガス管５５ａを介して、側壁４１ａに支持される。
【００７０】
載置台４２は、アンテナ４４と当該載置台４２との間に処理空間Ｓを挟むように設けられている。この載置台４２上には、被処理基体Ｗが載置される。載置台４２は、温度が調整可能に構成されている。一実施形態においては、載置台４２は、台４２ａ、フォーカスリング４２ｂ、及び、静電チャック４２ｃを含む。
【００７１】
台４２ａは、筒状支持部５６Ａに支持されている。筒状支持部５６Ａは、絶縁性の材料で構成されており、底部４１ｂから垂直上方に延びている。また、筒状支持部５６Ａの外周には、導電性の筒状支持部５６Ｂが設けられている。筒状支持部５６Ｂは、筒状支持部５６Ａの外周に沿って処理チャンバー４１の底部４１ｂから垂直上方に延びている。この筒状支持部５６Ｂと側壁４１ａとの間には、環状の排気路５７が形成されている。
【００７２】
排気路５７の上部には、複数の貫通孔が設けられた環状のバッフル板５８が取り付けられている。排気孔４１ｈの下部には排気管５９を介して排気装置６０が接続されている。排気装置６０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置６０により、処理チャンバー４１内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。
【００７３】
台４２ａは、高周波電極を兼ねている。台４２ａには、マッチングユニット６１及び給電棒６２を介して、ＲＦバイアス用の高周波電源６３が電気的に接続されている。高周波電源６３は、被処理基体Ｗに引き込むイオンのエネルギーを制御するのに適した一定の周波数、例えば、１３．６５ＭＨｚの高周波電力（高周波バイアス電力）を所定のパワーで出力する。マッチングユニット６１は、高周波電源６３側のインピーダンスと、主に電極、プラズマ、処理チャンバー４１といった負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための整合器を収容している。この整合器の中に自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサが含まれている。
【００７４】
台４２ａの上面には、静電チャック４２ｃが設けられている。静電チャック４２ｃは、被処理基体Ｗを静電吸着力で保持する。静電チャック４２ｃの径方向外側には、被処理基体Ｗの周囲を環状に囲むフォーカスリング４２ｂが設けられている。静電チャック４２ｃは、電極４２ｄ、絶縁膜４２ｅ、及び、絶縁膜４２ｆを含んでいる。電極４２ｄは、導電膜によって構成されており、絶縁膜４２ｅと絶縁膜４２ｆの間に設けられている。電極４２ｄには、高圧の直流電源６４がスイッチ６５及び被覆線６６を介して電気的に接続されている。静電チャック４２ｃは、直流電源６４より印加される直流電圧により発生するクーロン力によって、被処理基体Ｗを吸着保持することができる。
【００７５】
台４２ａの内部には、周方向に延びる環状の冷媒室４２ｇが設けられている。この冷媒室４２ｇには、チラーユニット（図示せず）より配管６７，６８を介して所定の温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック４２ｃの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスがガス供給管６８を介して静電チャック４２ｃの上面と被処理基体Ｗの裏面との間に供給される。
【００７６】
続いて、上記プラズマ処理装置４０を用いたＢＡＣ膜１０３のエッチング処理について、図２及び図１０を参照して説明する。図１０は、ＢＡＣ膜のエッチング工程を示す図である。本実施形態では、ＢＡＣ膜１０３の厚みを例えば１３００ｎｍ、シリコン酸窒化膜１０４の厚みを例えば１３０ｎｍとする。まず、プラズマ処理装置４０では、第１実施形態と同様に、図２（ａ）に示すように、フォトレジスト膜１０６をマスクとして、シリコン酸窒化膜１０４にプラズマエッチング処理を実施し、図２（ｂ）に示すように、シリコン酸窒化膜１０４をエッチングする。次に、図１０（ａ）に示すように、反射防止膜１０５及びフォトレジスト膜１０６を除去する。
【００７７】
続いて、プラズマ処理装置４０では、シリコン酸窒化膜１０４をマスクとして、ＢＡＣ膜１０３にプラズマエッチング処理を実施し、ＢＡＣ膜１０３をエッチングする。このとき、本実施形態では、塩素ガスと酸素ガスとの処理ガスのプラズマを用いる。また、プラズマ処理装置４０を用いたＢＡＣ膜１０３のエッチングでは、エッチング処理を複数のステップに分けて実施する。本実施形態では、エッチングを開始する第１ステップと、第１ステップの後に実施される第２ステップとに分けてエッチング処理を実施する。第１ステップと第２ステップとでは、処理ガスにおける酸素ガスの供給量と、処理チャンバー４１内の圧力とを変化させている。第１ステップ及び第２ステップの処理条件は、例えば以下の通りである。
【００７８】
（第１ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３５０ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（１．９９Ｐａ）
処理時間：６０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
載置台温度：２２０℃
（第２ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３００ｓｃｃｍ
圧力：６０ｍＴｏｒｒ（７．９９Ｐａ）
処理時間：１２０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／４００Ｗ
載置台温度：２２０℃
【００７９】
図１０（ａ）に示すように、ＢＡＣ膜１０３のエッチングを開始する第１ステップでは、処理ガスの酸素ガスを第１の供給量（例えば、３５０ｓｃｃｍ）で供給し、ＢＡＣ膜１０３を所定時間（例えば、６０ｓｅｃ）エッチングする。続いて、図１０（ｂ）に示すように、ＢＡＣ膜１０３を所定時間エッチングした後、第２ステップでは、酸素ガスを第１の供給量よりも少ない第２の供給量（例えば、３００ｓｃｃｍ）で供給し、ＢＡＣ膜１０３をエッチングする。
【００８０】
また、第１ステップでは、処理チャンバー４１内の圧力（処理圧力）を上記のように第１の圧力（例えば、１５ｍＴｏｒｒ）に設定し、第２ステップでは、処理チャンバー４１内の圧力を第１ステップよりも高い第２の圧力（例えば、６０ｍＴｏｒｒ）に設定する。本実施形態では、処理チャンバー４１内の圧力は、例えば１５〜７０ｍＴｏｏｒ程度の範囲に設定される。
【００８１】
また、本実施形態では、マイクロ波発生器４９のＭＷ電力及び高周波電源６３のＲＦ電力は、以下のように設定される。マイクロ波発生器４９のＭＷ電力は、その値を高くすると、エッチングレートが高くなると共に、シリコン酸窒化膜１０４とＢＡＣ膜１０３の選択比が向上する。そのため、プロセス条件としては、ＭＷ電力が高いことが有効である。また、高周波電源６３のＲＦ電力は、その値を高くすると、イオンの引き込み量が増えるためエッチングレートが高くなる一方、シリコン酸窒化膜１０４とＢＡＣ膜１０３の選択比が低くなる。そのため、プロセス条件としては、ＲＦ電力が低いことが有効である。このような結果から、マイクロ波発生器４９のＭＷ電力は、３０００〜４０００Ｗ程度であることが好ましく、高周波電源６３のＲＦ電力は、３００〜８００Ｗ程度とすることができ、３００〜５００Ｗ程度であることが好ましい。
【００８２】
また、載置台４２の温度は、ＢＡＣ膜１０３に含まれるボロンの含有量に応じて適宜設定され、例えば１００℃〜３５０℃程度とすることができ、２００℃以上であることが好ましい。
【００８３】
上記条件によりエッチングを実施した結果、半導体ウエハＷの中央部では、
・ＴＯＰＣＤ：７５ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：４９ｎｍ
・ΔＣＤ：２６ｎｍ
となった。レジスト層であるシリコン酸窒化膜１０４は、１１５ｎｍ残っていた。また、半導体ウエハＷの縁部では、
・ＴＯＰＣＤ：８１ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：４６ｎｍ
・ΔＣＤ：２５ｎｍ
となった。シリコン酸窒化膜１０４は、１２１ｎｍ残っていた。本実施形態では、上記条件による２ステップのエッチング処理により、ＢＡＣ膜１０３とシリコン酸窒化膜１０４との選択比を確保できる。
【００８４】
以上説明したように、本実施形態では、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスのプラズマにより、塩素とボロンとが反応して塩化ボロンとなることでボロンの蒸気圧温度が低くなるため、載置台４２の温度を１００℃以上に設定することによりボロンを揮発させることができる。したがって、ボロンを含有するアモルファスカーボン膜１０３を良好にエッチングできる。
【００８５】
また、アンテナ４４としてラジアルラインスロットアンテナを備えるプラズマ処理装置４０では、第１ステップ及び第２ステップでプラズマエッチング処理を実施している。第１ステップと第２ステップとでは、酸素ガスの供給量を変化させており、第２ステップでは、第１ステップよりも酸素ガスの供給量を減少させている。言い換えれば、第１ステップでは、第２ステップよりも酸素ガスの供給量を増大させている。
【００８６】
酸素ガスの供給量に関する作用効果について、比較例１の条件での結果と、本実施形態の上記の条件での結果と比較して説明する。比較例１は、単一のステップで処理を実施する条件である。比較例１の条件は、以下の通りである。
（比較例１）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３００ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（１．９９Ｐａ）
処理時間：１２０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
【００８７】
上記の比較例１の条件でエッチングを実施した結果、シリコン酸窒化膜１０４の直下のＢＡＣ膜１０３のエッチンホールの側壁が削られていることが確認された。エッチングを開始したときには、エッチングホールが浅く、ラジカル、イオンがシリコン酸窒化膜１０４直下のＢＡＣ膜１０３の側壁に衝突し易い。そのため、シリコン酸窒化膜１０４直下のＢＡＣ膜１０３の側壁が削られたり、側壁が崩壊したりすることがある。これにより、比較例１の条件では、ＴＯＰＣＤとＢＴＯＣＤとの差が大きくなり、エッチングホールの垂直性を確保し難い。
【００８８】
本実施形態では、エッチングを開始する第１ステップにおいて、酸素ガスの供給量を第２ステップよりも多い例えば３５０ｓｃｃｍ（＞３００ｓｃｃｍ）とすることにより、ＢＡＣ膜１０３のボロンを酸素ガスにより酸化させている。これにより、ＢＡＣ膜１０３のエッチングホールのシリコン酸窒化膜１０４の直下の側壁には、保護膜が形成される。そのため、本実施形態では、シリコン酸窒化膜１０４直下のＢＡＣ膜１０３の側壁が保護膜によって保護されるため、側壁が削られることを抑制できる。したがって、本実施形態では、ＴＯＰＣＤとＢＴＭＣＤとの差を小さくできる。その結果、エッチングホールの垂直性を向上できる。
【００８９】
また、本実施形態では、第２ステップにおいては、第１ステップよりも酸素ガスの供給量を減少させている。第２ステップにおいて酸素ガスを減少させることによる作用効果について、比較例２と実施例との結果を比較して説明する。比較例２は、単一のステップで処理を実施する条件である。
（比較例２）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３５０ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（１．９９Ｐａ）
処理時間：１８０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
（実施例）
（第１ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３５０ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（１．９９Ｐａ）
処理時間：６０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
（第２ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／２１０ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（７．９９Ｐａ）
処理時間：１８０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
【００９０】
上記の比較例２の条件でエッチングを実施した結果、処理時間：６０ｓｅｃにおいて、半導体ウエハＷの中央部では、
・ＴＯＰＣＤ：８１ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：６１ｎｍ
・ΔＣＤ：２５ｎｍ
となり、半導体ウエハＷの縁部では、
・ＴＯＰＣＤ：８１ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：６３ｎｍ
・ΔＣＤ：１８ｎｍ
となった。更に、１８０ｓｅｃまでエッチングを実施すると、半導体ウエハＷの中央部では、
・ＴＯＰＣＤ：８７ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：２２ｎｍ
・ΔＣＤ：５５ｎｍ
となり、半導体ウエハＷの縁部では、
・ＴＯＰＣＤ：７７ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：０ｎｍ
・ΔＣＤ：７７ｎｍ
となった。このように、酸素ガスの供給量を変化させない単一の処理では、エッチングが進行せず、ΔＣＤの差が顕著となった。特に、半導体ウエハＷの縁部では、エッチングがストップした。
【００９１】
図１１は、比較例におけるエッチング時間とエッチングレートとの関係を示すグラフである。図１１では、横軸はエッチング時間（Etch Time）［ｓｅｃ］、縦軸はエッチングレート（DifferentialBACL E/R）［ｎｍ／ｍｉｎ］を示している。図１１では、「■」は半導体ウエハＷの中央部の結果を示し、「□」は半導体ウエハＷの縁部の結果を示している。図１１に示すように、比較例２の条件では、エッチング処理の時間の経過とともに、エッチングレートが低下している。これは、エッチングホールが深くなると、エッチングホールにガス溜まりが発生すると共に、アスペクト比に応じてプロセスが変動するマイクロローディング効果により、エッチングの進行が妨げられることが原因として挙げられる。
【００９２】
本実施形態の実施例では、第１ステップでの酸素ガスの供給量を３５０ｓｃｃｍとし、第２ステップでの酸素ガスの供給量を２１０ｓｃｃｍとしている。上記実施例の条件でエッチングを実施した結果、第１ステップでは比較例２の条件と同様の結果が得られ、第２ステップでは、半導体ウエハＷの中央部では、
・ＴＯＰＣＤ：７３ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：８５ｎｍ
・ΔＣＤ：−１２ｎｍ
となり、半導体ウエハＷの縁部では、
・ＴＯＰＣＤ：７７ｎｍ
・ＢＴＭＣＤ：５７ｎｍ
・ΔＣＤ：２０ｎｍ
となった。このように、本実施形態では、第２ステップにおいて酸素ガスの供給量を減少させることにより、エッチングホールでのガスの抜け性を向上させ、エッチングホールにガス溜まりが発生することを抑制している。したがって、本実施形態では、エッチングレートの向上を図ることができると共に、エッチングホールの垂直性を向上できる。
【００９３】
また、本実施形態では、エッチング処理において、第２ステップでの圧力を第１ステップでの圧力よりも高くしている。通常、エッチング処理では、圧力を高くすると、イオンの直進性が阻害され、エッチングレートの低下が生じ得る。本実施形態では、アンテナ４４としてラジアルラインスロットアンテナを備えるプラズマ処理装置４０であるため、プラズマ密度が高く（例えば、１×１０１１ｃｍ３）、ラジカル主体のエッチング処理を実施する。そのため、本実施形態では、第２ステップにおいて第１ステップよりも圧力を高く設定しても、プラズマ密度が高いため、エッチングレートの向上を図ることができ、エッチングを良好に行える。
【００９４】
具体的には、以下の条件でエッチング処理を実施した結果を示す。
（第１ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３５０ｓｃｃｍ
圧力：１５ｍＴｏｒｒ（１．９９Ｐａ）
処理時間：１２０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／３００Ｗ
載置台温度：２２０℃
（第２ステップ）
処理ガス：Ｃｌ２／Ｏ２＝２４７／３００ｓｃｃｍ
圧力：６０ｍＴｏｒｒ（７．９９Ｐａ）
処理時間：１２０ｓｅｃ
高周波電力（ＭＷ電力／ＲＦ電力）：４０００Ｗ／４００Ｗ
載置台温度：２２０℃
【００９５】
上記の条件でエッチングした結果、第１ステップでのエッチングレートは、４３２ｎｍ／ｍｉｎとなり、第２ステップでのエッチングレートは、５６７ｎｍ／ｍｉｎとなった。したがって、本実施形態では、第２ステップで酸素ガスの供給量を減少させると共に処理チャンバー４１内の圧力を高圧にすることにより、エッチングの後半においてエッチングレートの向上が図れる。
【００９６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、プラズマ処理装置は、図１に示した平行平板型の下部２周波印加型に限らず、例えば、上部電極と下部電極とのそれぞれに高周波を印加するタイプのプラズマ処理装置等、各種のプラズマ処理装置を用いることができる。
【００９７】
また、上記実施形態では、ＢＡＣ膜１０３を、絶縁膜である二酸化シリコン膜１０１と、導電膜であるポリシリコン膜１０２とが交互に積層された多層膜１００をエッチングするときのマスクとして用いることを一例に説明したが、ＢＡＣ膜１０３は、Ｓｉ、Ｏｘ等の被エッチング膜をエッチングするときのマスクとして用いられてもよい。
【００９８】
また、第１実施形態では、エッチングを開始する第１ステップと、第１ステップの後に実施される第２ステップとに分けてエッチング処理を実施してもよい。第１ステップと第２ステップとでは、処理ガスにおける酸素ガスの供給量を変化させる。具体的には、エッチングを開始する第１ステップでは、酸素ガスの供給量を第１の供給量とし、第２ステップでは、酸素ガスの供給量を第１の供給量よりも少ない第２の供給量とする。
【００９９】
また、第１実施形態において、エッチング処理を少なくとも２つのステップで実施し、その際、第１ステップと第２ステップとで処理チャンバー２内の圧力を変化させてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１，４０…プラズマ処理装置（半導体製造装置）、２，４１…処理チャンバー（処理容器）、３，４２…載置台、１１…第１高周波電源（エネルギー発生源）、１３…第２高周波電源（エネルギー発生源）、２２…処理ガス供給系（ガス供給部）、４９…マイクロ波発生器（エネルギー発生源）、５５…ガス供給系（ガス供給部）、６３…高周波電源（エネルギー発生源）、１０３…ＢＡＣ膜。
【図１】
2014007370.tif 000003
【図２】
2014007370.tif 000004
【図３】
2014007370.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014007370.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014007370.tif 000011
【図１０】
2014007370.tif 000012
【図１１】
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