(57)【要約】【課題】エッチングにより形成される溝のＣＤの拡大を抑制する。【解決手段】エッチング方法は、搬送工程、改質工程、除去工程、およびエッチング工程を含む。搬送工程では、下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体がチャンバ内に搬入され、ステージ上に載置される。改質工程では、チャンバ内に供給された炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスのプラズマにより被処理体の表面が改質される。除去工程では、ステージに第１の電力の高周波バイアスが印加され、チャンバ内で生成された第２のガスのプラズマにより、マスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面に形成された改質層が除去される。エッチング工程では、ステージに第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスが印加され、チャンバ内で生成された第２のガスのプラズマにより、除去された改質層の下層の第１の有機膜がエッチングされる。【選択図】図６
2019046853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体をチャンバ内に搬入し、チャンバ内のステージ上に載置する搬入工程と、
前記チャンバ内に炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスを供給する第１の供給工程と、
前記チャンバ内に前記第１のガスのプラズマを生成し、前記マスク膜および前記マスク膜に覆われていない前記第１の有機膜の表面を改質する改質工程と、
前記チャンバ内に前記第１の有機膜をエッチングするための第２のガスを供給する第２の供給工程と、
前記ステージに第１の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に第２のガスのプラズマを生成することにより、前記マスク膜に覆われていない前記第１の有機膜の表面に形成された改質層を除去する除去工程と、
前記ステージに前記第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に第２のガスのプラズマを生成することにより、除去された前記改質層の下層の前記第１の有機膜をエッチングするエッチング工程と
を含むことを特徴とするエッチング方法。
【請求項２】
前記マスク膜は、第２の有機膜であることを特徴とする請求項１に記載のエッチング方法。
【請求項３】
前記除去工程においてステージに印加される高周波バイアスの電力は、１００Ｗ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のエッチング方法。
【請求項４】
前記第１のガスには、ハイドロフルオロカーボンガスが含まれることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項５】
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、化学式ＣxＨyＦz（ｘ、ｙ、およびｚは、自然数）で表され、価数ｙは価数ｚより大きいことを特徴とする請求項４に記載のエッチング方法。
【請求項６】
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ3ＦまたはＣＨ2Ｆ2の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項５に記載のエッチング方法。
【請求項７】
前記第２のガスは、窒素元素および水素元素を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項８】
前記第２のガスは、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスであることを特徴とする請求項７に記載のエッチング方法。
【請求項９】
前記下地膜は、前記第１の有機膜に接触する金属膜を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項１０】
前記改質工程、前記除去工程、および前記エッチング工程において生成されるプラズマは、ＲＬＳＡ（Radial  Line  Slot  Antenna）を介してチャンバ内に放射されたマイクロ波により生成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のエッチング方法。
【請求項１１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体を載置するステージと、
前記チャンバ内に、炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスを供給する第１の供給部と、
前記チャンバ内に前記第１の有機膜をエッチングするための第２のガスを供給する第２の供給部と、
前記チャンバ内に前記第１のガスまたは前記第２のガスのプラズマを生成するプラズマ生成部と、
前記第１の供給部、前記第２の供給部、および前記プラズマ生成部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記被処理体が前記ステージ上に載置された状態で、前記チャンバ内に前記第１のガスを供給する第１の供給工程と、
前記チャンバ内に第１のガスのプラズマを生成し、前記マスク膜および前記マスク膜に覆われていない前記第１の有機膜の表面を改質する改質工程と、
前記チャンバ内に前記第２のガスを供給する第２の供給工程と、
前記ステージに第１の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に前記第２のガスのプラズマを生成することにより、前記マスク膜に覆われていない前記第１の有機膜の表面に形成された改質層を除去する除去工程と、
前記ステージに前記第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスを印加すると共に、前記チャンバ内に前記第２のガスのプラズマを生成することにより、除去された前記改質層の下層の前記第１の有機膜をエッチングするエッチング工程と
を実行することを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面および実施形態は、エッチング方法およびエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下地膜上に有機膜が設けられた被処理体を、所定パターンとなるように有機膜上に形成されたマスク膜をマスクとして、プラズマによりエッチングする技術が知られている。しかし、プラズマを用いたエッチングでは、プラズマによりマスク膜もダメージを受けるため、マスク膜のパターンの寸法が変化してしまう。これにより、マスク膜により有機膜に形成される溝のＣＤ（Critical  Dimension）が拡大してしまう。これを回避するため、Ｈ2ガスやＣＨ3Ｆガスのプラズマにより、マスク膜を硬化する技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−９２１０２号公報
【特許文献２】特開２０１４−７２８１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、ＣＨ3Ｆガスのプラズマにより被処理体を処理すると、マスク膜によって覆われていない有機膜の表面も硬化されてしまう。そのため、マスク膜を硬化する処理により、有機膜のエッチングレートが低下してしまい、エッチングが進行しない、いわゆるエッチングストップとなってしまう場合がある。
【０００５】
エッチングレートを増加させるために、イオン等の引き込みに用いられる高周波バイアスの電力を増加させることも考えられる。しかし、単にエッチングレートを増加させるだけでは、有機膜と下地膜との選択比が低下する。そのため、特に有機膜の厚さが部分的に異なる被処理体では、下地膜に与えるダメージを抑制しつつ、有機膜をエッチングすることが難しい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面は、エッチング方法であって、搬送工程と、第１の供給工程と、改質工程と、第２の供給工程と、除去工程と、エッチング工程とを含む。搬送工程では、下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体がチャンバ内のステージに搬入される。第１の供給工程では、チャンバ内に炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスが供給される。改質工程では、チャンバ内に第１のガスのプラズマが生成され、マスク膜およびマスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面が改質される。第２の供給工程では、チャンバ内に第１の有機膜をエッチングするための第２のガスが供給される。除去工程では、ステージに第１の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、マスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面に形成された改質層が除去される。エッチング工程では、ステージに第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、除去された改質層の下層の第１の有機膜がエッチングされる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、エッチングの際のマスク膜の寸法のずれを抑え、エッチングにより形成される溝のＣＤの拡大を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、エッチング装置の概略の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、スロット板の一例を示す平面図である。
【図３】図３は、ウエハＷの一例を示す断面図である。
【図４】図４は、エッチング処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】図５は、初期状態におけるレジストマスクおよび有機膜の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、改質処理後におけるレジストマスクおよび有機膜の一例を示す模式図である。
【図７】図７は、除去処理後におけるレジストマスクおよび有機膜の一例を示す模式図である。
【図８】図８は、初期状態におけるレジストマスクの組成比の一例を示す図である。
【図９】図９は、改質処理後におけるレジストマスクの組成比の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、除去処理後におけるレジストマスクの組成比の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、炭素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳ（X−ray  Photoelectron  Spectroscopy）スペクトルの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、酸素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、フッ素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１４】図１４は、窒素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１５】図１５は、シリコン元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。
【図１６】図１６は、各結合状態の定量値の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、高周波バイアスの電力とエッチング量の関係の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、エッチング処理の時間とエッチング量の関係の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示するエッチング方法は、搬送工程と、第１の供給工程と、改質工程と、第２の供給工程と、除去工程と、エッチング工程とを含む。搬送工程では、下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体がチャンバ内に搬入され、チャンバ内のステージ上に載置される。第１の供給工程では、チャンバ内に炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスが供給される。改質工程では、チャンバ内に第１のガスのプラズマが生成され、マスク膜およびマスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面が改質される。第２の供給工程では、チャンバ内に第１の有機膜をエッチングするための第２のガスが供給される。除去工程では、ステージに第１の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、マスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面に形成された改質層が除去される。エッチング工程では、ステージに第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、除去された改質層の下層の第１の有機膜がエッチングされる。
【００１０】
また、開示するエッチング法の１つの実施形態において、マスク膜は、第２の有機膜であってもよい。
【００１１】
また、開示するエッチング法の１つの実施形態において、除去工程においてステージに印加される高周波バイアスの電力は、１００Ｗ以上であってもよい。
【００１２】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、第１のガスには、ハイドロフルオロカーボンガスが含まれてもよい。
【００１３】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、化学式ＣxＨyＦz（ｘ、ｙ、およびｚは、自然数）で表され、価数ｙは価数ｚより大きくてもよい。
【００１４】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨ3ＦまたはＣＨ2Ｆ2の少なくともいずれかを含んでもよい。
【００１５】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、第２のガスは、窒素元素および水素元素を含んでもよい。
【００１６】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、第２のガスは、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスであってもよい。
【００１７】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、下地膜は、第１の有機膜に接触する金属膜を含んでもよい。
【００１８】
また、開示するエッチング方法の１つの実施形態において、改質工程、除去工程、およびエッチング工程において生成されるプラズマは、ＲＬＳＡ（Radial  Line  Slot  Antenna）を介してチャンバ内に放射されたマイクロ波により生成されてもよい。
【００１９】
また、開示するエッチング装置は、１つの実施形態において、チャンバと、ステージと、第１の供給部と、第２の供給部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える。ステージは、チャンバ内に設けられ、下地膜、第１の有機膜、およびマスク膜が積層された被処理体を載置する。第１の供給部は、チャンバ内に、炭素元素、水素元素、およびフッ素元素を含む第１のガスを供給する。第２の供給部は、チャンバ内に第１の有機膜をエッチングするための第２のガスを供給する。プラズマ生成部は、チャンバ内に第１のガスまたは第２のガスのプラズマを生成する。制御部は、第１の供給部、第２の供給部、およびプラズマ生成部を制御する。また、制御部は、第１の供給工程と、改質工程と、第２の供給工程と、除去工程と、エッチング工程とを含む。第１の供給工程では、被処理体がステージ上に載置された状態で、チャンバ内に第１のガスが供給される。改質工程では、チャンバ内に第１のガスのプラズマが生成され、マスク膜およびマスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面が改質される。第２の供給工程では、チャンバ内に第２のガスが供給される。除去工程では、ステージに第１の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、マスク膜に覆われていない第１の有機膜の表面に形成された改質層が除去される。エッチング工程では、ステージに第１の電力より低い第２の電力の高周波バイアスが印加されると共に、チャンバ内に第２のガスのプラズマが生成されることにより、除去された改質層の下層の第１の有機膜がエッチングされる。
【００２０】
以下に、開示するエッチング方法およびエッチング装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態により、本発明におけるエッチング方法およびエッチング装置が限定されるものではない。
【００２１】
［エッチング装置１０の構成］
図１は、エッチング装置１０の概略の一例を示す断面図である。エッチング装置１０は、例えば図１に示すように、チャンバ１２を備える。チャンバ１２は、被処理体の一例であるウエハＷを収容するための処理空間Ｓを提供する。チャンバ１２は、側壁１２ａ、底部１２ｂ、および天部１２ｃを有する。側壁１２ａは、Ｚ軸を軸線とする略円筒形状を有する。Ｚ軸は、例えば、後述するステージの中心を鉛直方向に通る。
【００２２】
底部１２ｂは、側壁１２ａの下端側に設けられている。また、側壁１２ａの上端部は開口している。側壁１２ａの上端部の開口は、誘電体窓１８によって閉じられている。誘電体窓１８は、側壁１２ａの上端部と天部１２ｃとの間に挟持されている。誘電体窓１８と側壁１２ａの上端部との間には封止部材ＳＬが介在する。封止部材ＳＬは、例えばＯリングであり、チャンバ１２の密閉に寄与する。
【００２３】
チャンバ１２内において、誘電体窓１８の下方には、ステージ２０が設けられている。ステージ２０は、下部電極ＬＥおよび静電チャックＥＳＣを含む。下部電極ＬＥは、例えばアルミニウム等により形成された略円板状の第１プレート２２ａおよび第２プレート２２ｂを含む。第２プレート２２ｂは、筒状の支持部ＳＰによって支持されている。支持部ＳＰは、底部１２ｂから垂直上方に延びている。第１プレート２２ａは第２プレート２２ｂ上に設けられており、第１プレート２２ａと第２プレート２２ｂとは電気的に導通している。
【００２４】
下部電極ＬＥは、給電棒ＰＦＲおよびマッチングユニットＭＵを介して、高周波電源ＲＦＧに電気的に接続されている。高周波電源ＲＦＧは、高周波バイアスを下部電極ＬＥに供給する。高周波電源ＲＦＧによって発生される高周波バイアスの周波数は、ウエハＷに引き込まれるイオンのエネルギーを制御するのに適した所定周波数、例えば、１３．５６ＭＨｚである。マッチングユニットＭＵは、高周波電源ＲＦＧ側のインピーダンスと、主に下部電極ＬＥ、プラズマ、チャンバ１２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。この整合器の中には、例えば、自己バイアス生成用のブロッキングコンデンサ等が含まれる。
【００２５】
静電チャックＥＳＣは、第１プレート２２ａ上に設けられている。静電チャックＥＳＣは、処理空間Ｓ側にウエハＷを載置するための載置領域ＭＲを有する。載置領域ＭＲは、Ｚ軸に略直交する略円形の領域であり、ウエハＷの直径と略同一の直径またはウエハＷの直径よりも若干小さい直径を有する。また、載置領域ＭＲは、ステージ２０の上面を構成しており、当該載置領域ＭＲの中心、即ち、ステージ２０の中心は、Ｚ軸上に位置している。
【００２６】
静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを静電吸着力により保持する。静電チャックＥＳＣは、誘電体内に設けられた吸着用電極を含む。静電チャックＥＳＣの吸着用電極には、スイッチＳＷおよび被覆線ＣＬを介して直流電源ＤＣＳが接続されている。静電チャックＥＳＣは、直流電源ＤＣＳから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、静電チャックＥＳＣの上面にウエハＷを吸着保持する。静電チャックＥＳＣの径方向外側には、ウエハＷの周囲を環状に囲むフォーカスリングＦＲが設けられている。
【００２７】
第１プレート２２ａの内部には、環状の流路２４が形成されている。流路２４には、チラーユニットから配管ＰＰ１を介して冷媒が供給される。流路２４に供給された冷媒は、配管ＰＰ３を介してチラーユニットに回収される。さらに、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間には、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス、例えばＨｅガス等が供給管ＰＰ２を介して供給される。
【００２８】
ステージ２０の外周の外側、即ち、ステージ２０と側壁１２ａとの間には、空間が形成されており、この空間は、平面視においては環状の排気路ＶＬを構成する。排気路ＶＬと処理空間Ｓとの間には、複数の貫通孔が形成された環状のバッフル板２６が設けられている。排気路ＶＬは、排気口２８ｈを介して排気管２８に接続されている。排気管２８は、チャンバ１２の底部１２ｂに取り付けられている。排気管２８には、排気装置３０が接続されている。排気装置３０は、圧力調整器およびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有する。排気装置３０により、チャンバ１２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。また、ウエハＷに対して供給されたガスは、排気装置３０により、ウエハＷの表面に沿って当該ウエハＷのエッジの外側に向けて流れ、ステージ２０の外周から排気路ＶＬを介して排気される。
【００２９】
また、本実施形態におけるエッチング装置１０は、温度制御機構として、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、およびＨＥを有する。ヒータＨＴは、天部１２ｃ内に設けられており、アンテナ１４を囲むように、環状に延在している。ヒータＨＳは、側壁１２ａ内に設けられており、環状に延在している。ヒータＨＣは、第１プレート２２ａ内または静電チャックＥＳＣ内に設けられている。ヒータＨＣは、上述した載置領域ＭＲの中央部分の下方、即ちＺ軸に交差する領域に設けられている。ヒータＨＥは、ヒータＨＣを囲むように環状に延在している。ヒータＨＥは、上述した載置領域ＭＲの外縁部分の下方に設けられている。
【００３０】
また、エッチング装置１０は、アンテナ１４、同軸導波管１６、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、およびモード変換器３８を有する。アンテナ１４、同軸導波管１６、マイクロ波発生器３２、チューナ３４、導波管３６、およびモード変換器３８は、チャンバ１２内に供給されるガスを励起させ、当該ガスのプラズマを生成するプラズマ生成部を構成している。
【００３１】
マイクロ波発生器３２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３２は、チューナ３４、導波管３６、およびモード変換器３８を介して、同軸導波管１６の上部に接続されている。同軸導波管１６は、その中心軸線であるＺ軸に沿って延在している。
【００３２】
同軸導波管１６は、外側導体１６ａおよび内側導体１６ｂを含む。外側導体１６ａは、Ｚ軸を中心に延在する円筒形状を有する。外側導体１６ａの下端は、導電性の表面を有する冷却ジャケット４０の上部に電気的に接続されている。内側導体１６ｂは、Ｚ軸を中心に延在する円筒形状を有しており、外側導体１６ａの内側において、当該外側導体１６ａと同軸に設けられている。内側導体１６ｂの下端は、アンテナ１４のスロット板４４に接続されている。
【００３３】
本実施形態において、アンテナ１４は、ＲＬＳＡである。アンテナ１４は、ステージ２０と対面するように天部１２ｃに形成された開口内に配置されている。アンテナ１４は、冷却ジャケット４０、誘電体板４２、スロット板４４、および誘電体窓１８を含む。誘電体板４２は、略円盤形状を有しており、マイクロ波の波長を短縮させる。誘電体板４２は、例えば石英またはアルミナ等で構成され、スロット板４４の上面と冷却ジャケット４０の下面との間に挟持されている。
【００３４】
図２は、スロット板４４の一例を示す平面図である。スロット板４４は、薄板状であって、円板状である。スロット板４４の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロット板４４の中心ＣＳは、Ｚ軸上に位置するように配置される。スロット板４４には、複数のスロット対４４ｐが設けられている。複数のスロット対４４ｐの各々は、板厚方向に貫通する二つのスロット孔４４ａおよび４４ｂを含む。スロット孔４４ａおよび４４ｂのそれぞれの平面形状は、例えば長丸形状である。各スロット対４４ｐにおいて、スロット孔４４ａの長軸の延伸方向と、スロット孔４４ｂの長軸の延伸方向とは、互いに交差または直交している。複数のスロット対４４ｐは、スロット板４４の中心ＣＳを囲むように、中心ＣＳの周囲に配列されている。図２に示す例では、二つの同心円に沿って、複数のスロット対４４ｐが配列されている。各同心円上において、スロット対４４ｐは略等間隔で配列されている。スロット板４４は、誘電体窓１８上の上面に設けられている。
【００３５】
再び図１を参照する。マイクロ波発生器３２により発生されたマイクロ波は、チューナ３４、導波管３６、モード変換器３８、および同軸導波管１６を通って、誘電体板４２に伝播され、スロット板４４のスロット孔４４ａおよび４４ｂから誘電体窓１８に伝搬する。誘電体窓１８に伝搬したマイクロ波のエネルギーは、誘電体窓１８の直下において、比較的薄い板厚を有する部分によって画成された凹部１８ａおよび１８ｂに集中する。従って、エッチング装置１０は、チャンバ１２の周方向および径方向に安定して分布するようにプラズマを発生させることが可能となる。
【００３６】
また、エッチング装置１０は、中央導入部５０および周辺導入部５２を備える。中央導入部５０は、導管５０ａ、インジェクタ５０ｂ、およびガス吐出口１８ｉを含む。導管５０ａは、同軸導波管１６の内側導体１６ｂの内側に配置されている。導管５０ａの端部の下方の誘電体窓１８内には、インジェクタ５０ｂが収容されている。インジェクタ５０ｂには、Ｚ軸方向に延びる複数の貫通孔が設けられている。また、誘電体窓１８は、Ｚ軸に沿って延在するガス吐出口１８ｉを有する。中央導入部５０は、導管５０ａを介してインジェクタ５０ｂにガスを供給し、インジェクタ５０ｂからガス吐出口１８ｉを介して処理空間Ｓ内にガスを吐出する。このように、中央導入部５０は、Ｚ軸に沿って誘電体窓１８の直下の処理空間Ｓ内にガスを吐出する。即ち、中央導入部５０は、処理空間Ｓ内において、電子温度が高いプラズマ生成領域にガスを導入する。また、中央導入部５０から吐出されたガスは、概ねＺ軸に沿ってウエハＷの中央の領域に向かって流れる。
【００３７】
中央導入部５０には、複数の流量制御ユニットＦＣ１〜ＦＣ４が接続されている。複数の流量制御ユニットＦＣ１〜ＦＣ４のそれぞれは、流量制御器および開閉弁を有する。流量制御ユニットＦＣ１にはガスソースＧＳ１が接続され、流量制御ユニットＦＣ２にはガスソースＧＳ２が接続され、流量制御ユニットＦＣ３にはガスソースＧＳ３が接続され、流量制御ユニットＦＣ４にはガスソースＧＳ４が接続されている。本実施形態において、ガスソースＧＳ１はＨｅガスを供給し、ガスソースＧＳ２はＣＨ3Ｆガスを供給し、ガスソースＧＳ３はＮ2ガスを供給し、ガスソースＧＳ４はＨ2ガスを供給する。ＣＨ3Ｆガスは第１のガスの一例であり、Ｈ2ガスおよびＮ2ガスの混合ガスは第２のガスの一例である。
【００３８】
流量制御ユニットＦＣ１は、ガスソースＧＳ１から供給されたＨｅガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＨｅガスを中央導入部５０を介してチャンバ１２内に供給する。流量制御ユニットＦＣ２は、ガスソースＧＳ２から供給されたＣＨ3Ｆガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＣＨ3Ｆガスを中央導入部５０を介してチャンバ１２内に供給する。流量制御ユニットＦＣ３は、ガスソースＧＳ３から供給されたＮ2ガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＮ2ガスを中央導入部５０を介してチャンバ１２内に供給する。流量制御ユニットＦＣ４は、ガスソースＧＳ４から供給されたＨ2ガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＨ2ガスを中央導入部５０を介してチャンバ１２内に供給する。
【００３９】
周辺導入部５２は、例えば図１に示すように、高さ方向、即ちＺ軸方向において、誘電体窓１８のガス吐出口１８ｉとステージ２０の上面との間に設けられている。周辺導入部５２は、側壁１２ａに沿った位置から処理空間Ｓ内にガスを吐出する。周辺導入部５２は、例えば石英等により形成された環状の管５２ｐを含む。管５２ｐには、複数のガス吐出口５２ｉが形成されている。それぞれのガス吐出口５２ｉは、Ｚ軸方向に向かって斜め上方向にガスを吐出する。周辺導入部５２の管５２ｐには、ガス供給ブロック５６を介して、複数の流量制御ユニットＦＣ５およびＦＣ６が接続されている。複数の流量制御ユニットＦＣ５およびＦＣ６のそれぞれは、流量制御器および開閉弁を有する。流量制御ユニットＦＣ５にはガスソースＧＳ５が接続され、流量制御ユニットＦＣ６にはガスソースＧＳ６が接続されている。本実施形態において、ガスソースＧＳ５はＨｅガスを供給し、ガスソースＧＳ６はＮ2ガスを供給する。
【００４０】
流量制御ユニットＦＣ５は、ガスソースＧＳ５から供給されたＨｅガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＨｅガスをガス供給ブロック５６および周辺導入部５２を介してチャンバ１２内に供給する。流量制御ユニットＦＣ６は、ガスソースＧＳ６から供給されたＮ2ガスの流量が所定流量となるように制御し、所定流量のＮ2ガスをガス供給ブロック５６および周辺導入部５２を介してチャンバ１２内に供給する。流量制御ユニットＦＣ１、ＦＣ２、およびＦＣ５、ならびに、ガスソースＧＳ１、ＧＳ２、およびＧＳ５は、第１の供給部の一例である。また、流量制御ユニットＦＣ３、ＦＣ４、およびＦＣ６、ならびに、ガスソースＧＳ３、ＧＳ４、およびＧＳ６は、第２の供給部の一例である。
【００４１】
なお、エッチング装置１０は、中央導入部５０から処理空間Ｓ内に供給されるガスの種類および流量と、周辺導入部５２から処理空間Ｓ内に供給されるガスの種類および流量とを独立に制御することが可能である。
【００４２】
また、エッチング装置１０は、例えば図１に示すように、プロセッサおよびメモリ等を含む制御部Ｃｎｔを備える。制御部Ｃｎｔは、メモリ内に格納されたレシピ等のデータやプログラムに従ってエッチング装置１０の各部を制御する。例えば、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ１〜ＦＣ６内の流量制御器および開閉弁を制御し、中央導入部５０および周辺導入部５２から導入されるガスの流量を調整する。また、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波発生器３２を制御して、マイクロ波発生器３２によって生成されるマイクロ波の周波数および電力を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、高周波電源ＲＦＧを制御して、高周波電源ＲＦＧによって生成される高周波バイアスの周波数および電力、並びに、高周波バイアスの供給および遮断を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の圧力調整器および真空ポンプを制御して、チャンバ１２内の圧力を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、およびＨＥを制御して、チャンバ１２内の各部の温度を調整する。
【００４３】
［ウエハＷの構造］
図３は、ウエハＷの一例を示す断面図である。例えば図３に示すように、本実施形態におけるウエハＷは、下地膜ＢＬ、有機膜ＯＬ、およびレジストマスクＲＭを有する。下地膜ＢＬは、有機膜ＯＬの下地を構成する膜である。下地膜ＢＬは、金属膜ＭＬおよびシリコン基板ＳＵＢを含む。金属膜ＭＬは、下地膜ＢＬの上層に形成され、有機膜ＯＬに接している。金属膜ＭＬは、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）等で構成される。有機膜ＯＬは、例えばＢＡＲＣ（Bottom  Anti  Reflective  Coating）である。有機膜ＯＬは、第１の有機膜の一例であり、レジストマスクＲＭは、マスク膜および第２の有機膜の一例である。
【００４４】
レジストマスクＲＭは、有機材料で形成され、有機膜ＯＬ上に設けられている。レジストマスクＲＭは、有機膜ＯＬを部分的に覆う所定のパターンを有する。所定のパターンを有するレジストマスクＲＭは、例えばフォトリソグラフィ技術によって有機膜ＯＬ上に形成される。有機膜ＯＬは、レジストマスクＲＭのパターンを転写するようにエッチングされる。
【００４５】
本実施形態において、シリコン基板ＳＵＢには、例えば図３に示すように、複数の凸部ＰＲおよび複数の凹部ＣＮが形成されている。それぞれの凸部ＰＲは、互いに離間するようにシリコン基板ＳＵＢに形成されている。また、それぞれの凹部ＣＮは、互いに離間するようにシリコン基板ＳＵＢに形成されている。また、それぞれの凹部ＣＮ内には、例えば酸化シリコンが埋め込まれている。本実施形態のシリコン基板ＳＵＢには、例えば図３に示すように、複数の凸部ＰＲが形成されているため、凸部ＰＲ上の有機膜ＯＬの厚さは、他の部分の有機膜ＯＬの厚さよりも薄い。
【００４６】
［処理フロー］
上述のように構成されたエッチング装置１０は、例えば図４に示す処理を実行する。図４は、エッチング処理の一例を示すフローチャートである。
【００４７】
まず、例えば図３に示したウエハＷがチャンバ１２内に搬入され、静電チャックＥＳＣ上に載置される（Ｓ１０）。初期状態においてレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬは、例えば図５のような状態である。図５は、初期状態におけるレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬの一例を示す模式図である。有機膜ＯＬの表面の一部は、例えば図５に示すように、所定パターンの形状に形成されたレジストマスクＲＭで覆われている。
【００４８】
そして、制御部Ｃｎｔは、スイッチＳＷを制御して、直流電源ＤＣＳからの直流電圧を静電チャックＥＳＣに印加する。これにより、ウエハＷは、静電チャックＥＳＣの上面に吸着保持される。そして、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の圧力調整器および真空ポンプを制御して、チャンバ１２内を所定の真空度まで減圧する。また、制御部Ｃｎｔは、ヒータＨＴ、ＨＳ、ＨＣ、およびＨＥを制御して、チャンバ１２内の各部を所定の温度に調整する。
【００４９】
そして、制御部Ｃｎｔは、第１のガスをチャンバ１２内に供給する（Ｓ１１）。具体的には、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ２内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ２から供給されるＣＨ3Ｆガスを、所定の流量で中央導入部５０から処理空間Ｓ内に供給させる。また、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ１内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ１から供給されるＨｅガスを、所定の流量で中央導入部５０から処理空間Ｓ内に供給させる。また、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ５内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ５から供給されるＨｅガスを、所定の流量で周辺導入部５２から処理空間Ｓ内に供給させる。そして、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の圧力調整器を制御して、チャンバ１２内を所定の圧力に制御する。ステップＳ１１は、第１の供給工程の一例である。
【００５０】
次に、制御部Ｃｎｔは、チャンバ１２内に供給された第１のガスのプラズマにより、ウエハＷの表面を改質する改質処理を実行する（Ｓ１２）。具体的には、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波発生器３２を制御して、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を所定の電力で処理空間Ｓ内に供給させる。これにより、処理空間Ｓ内には、第１のガスのプラズマが生成され、生成された第１のガスのプラズマにより、ウエハＷの表面が改質される。具体的には、レジストマスクＲＭの上面および側面、ならびに、レジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面に改質層が形成される。なお、ステップＳ１２において、制御部Ｃｎｔは、高周波電源ＲＦＧを停止させることにより、ステージ２０への高周波バイアスの印加を停止している。ステップＳ１２は、改質工程の一例である。
【００５１】
ステップＳ１２における改質処理の条件を例示すると、例えば以下の通りである。
・圧力：８０ｍＴ
・マイクロ波の電力：２０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：０Ｗ
・処理時間：１０秒
・中央導入部５０から供給されるＣＨ3Ｆガス：４０ｓｃｃｍ
・中央導入部５０から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
・周辺導入部５２から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
【００５２】
改質処理が行われた後のレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬの状態は、例えば図６のようになる。図６は、改質処理後におけるレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬの一例を示す模式図である。改質処理が行われると、レジストマスクＲＭの上面および側面に改質層６０が形成され、レジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面に改質層６１が形成される。
【００５３】
次に、チャンバ１２内に第２のガスが供給される（Ｓ１３）。具体的には、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ１、ＦＣ２、およびＦＣ５内の開閉弁を制御して、ＨｅガスおよびＣＨ3Ｆガスの供給を停止する。そして、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の真空ポンプを制御して、チャンバ１２内のガスを排気する。そして、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ３内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ３から供給されるＮ2ガスを、所定の流量で中央導入部５０から処理空間Ｓ内に供給させる。また、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ６内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ６から供給されるＮ2ガスを、所定の流量で周辺導入部５２から処理空間Ｓ内に供給させる。また、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ４内の流量制御器および開閉弁を制御して、ガスソースＧＳ４から供給されるＨ2ガスを、所定の流量で中央導入部５０から処理空間Ｓ内に供給させる。そして、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の圧力調整器を制御して、チャンバ１２内を所定の圧力に制御する。ステップＳ１３は、第２の供給工程の一例である。
【００５４】
次に、制御部Ｃｎｔは、チャンバ１２内に供給された第２のガスのプラズマにより、レジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面に形成された改質層、および、レジストマスクＲＭの上面に形成された改質層を除去する除去処理を実行する（Ｓ１４）。具体的には、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波発生器３２を制御して、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を所定の電力で処理空間Ｓ内に供給させる。これにより、処理空間Ｓ内には、第２のガスのプラズマが生成される。また、制御部Ｃｎｔは、所定の電力の高周波バイアスをステージ２０に印加するように高周波電源ＲＦＧを制御する。これにより、第２のガスのプラズマに含まれるイオンがウエハＷに引き込まれ、引き込まれたイオンにより、ウエハＷの表面がエッチングされる。これにより、レジストマスクＲＭの表面およびレジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面に形成された改質層が除去される。本実施形態において、ステップＳ１４における改質処理は、例えば１０秒以上実行される。ステップＳ１４は、除去工程の一例である。
【００５５】
ステップＳ１４における除去処理の条件を例示すると、例えば以下の通りである。
・圧力：８０ｍＴ
・マイクロ波の電力：１０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：１５０Ｗ
・処理時間：４０秒
・中央導入部５０から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・周辺導入部５２から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・中央導入部５０から供給されるＨ2ガス：１２４ｓｃｃｍ
【００５６】
次に、制御部Ｃｎｔは、チャンバ１２内に供給された第２のガスのプラズマにより、レジストマスクＲＭをマスクとして有機膜ＯＬをエッチングするエッチング処理を実行する（Ｓ１５）。具体的には、制御部Ｃｎｔは、マイクロ波発生器３２を制御して、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を所定の電力で処理空間Ｓ内に供給させる。これにより、処理空間Ｓ内には、第２のガスのプラズマが生成される。また、制御部Ｃｎｔは、所定の電力の高周波バイアスをステージ２０に印加するように高周波電源ＲＦＧを制御する。これにより、第２のガスのプラズマに含まれるイオンがウエハＷに引き込まれ、引き込まれたイオンにより、レジストマスクＲＭをマスクとして有機膜ＯＬがエッチングされる。ステップＳ１５は、エッチング工程の一例である。
【００５７】
ステップＳ１５におけるエッチング処理の条件を例示すると、例えば以下の通りである。
・圧力：８０ｍＴ
・マイクロ波の電力：１０００Ｗ
・高周波バイアスの電力：５０Ｗ
・中央導入部５０から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・周辺導入部５２から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・中央導入部５０から供給されるＨ2ガス：１２４ｓｃｃｍ
【００５８】
次に、制御部Ｃｎｔは、流量制御ユニットＦＣ３、ＦＣ４、およびＦＣ６内の開閉弁を制御して、Ｎ2ガスおよびＨ2ガスの供給を停止する。そして、制御部Ｃｎｔは、排気装置３０内の真空ポンプを制御して、チャンバ１２内のガスを排気する。そして、制御部Ｃｎｔは、スイッチＳＷを制御して、直流電源ＤＣＳから静電チャックＥＳＣへの直流電圧の印加を遮断する。そして、ウエハＷがステージ２０から搬出される（Ｓ１６）。
【００５９】
ここで、除去処理が行われた後のレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬの状態は、例えば図７のようになる。図７は、除去処理後におけるレジストマスクＲＭおよび有機膜ＯＬの一例を示す模式図である。除去処理が行われると、例えば図７に示すように、レジストマスクＲＭの上面および側面に形成された改質層６０のうち、主として上面の改質層６０が除去され、側面に改質層６０が残存する。
【００６０】
レジストマスクＲＭの側面に改質層６０が残存することにより、レジストマスクＲＭをマスクとして有機膜ＯＬをエッチングするエッチング処理では、レジストマスクＲＭにおいて横方向へのエッチングが抑制される。これにより、エッチングの際のレジストマスクＲＭの寸法のずれが抑制され、エッチングにより有機膜ＯＬに形成される溝のＣＤの拡大を抑制することができる。
【００６１】
また、レジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面に形成されていた改質層６１は、例えば図７に示すように、除去処理により除去される。これにより、レジストマスクＲＭをマスクとして有機膜ＯＬのエッチングが行われる場合に、鉛直方向への有機膜ＯＬのエッチングが改質層６１によって妨げられることがなくなる。そのため、有機膜ＯＬのエッチングレートを向上させることができる。
【００６２】
また、除去処理によって改質層６１が除去されることにより、高周波バイアスの電力をあまり大きくしなくても、有機膜ＯＬのエッチングが進行する。ここで、高周波バイアスの電力を大きくし過ぎると、有機膜ＯＬと、有機膜ＯＬの下層の金属膜ＭＬとの選択比が小さくなってしまう。有機膜ＯＬと金属膜ＭＬとの選択比が小さくなってしまうと、例えば図３に示すように、金属膜ＭＬの上に形成され、部分的に厚さが異なる有機膜ＯＬをエッチングする場合に、厚い部分の有機膜ＯＬのエッチングが終了するまでの間に、薄い部分の有機膜ＯＬの下層に位置する金属膜ＭＬに与えるダメージが大きくなってしまう。
【００６３】
これに対し、本実施形態では、除去処理によって改質層６１が除去されることにより、高周波バイアスの電力をあまり大きくしなくても、有機膜ＯＬのエッチングが進行する。そのため、有機膜ＯＬと金属膜ＭＬとの選択比を大きく保つことができる。従って、例えば図３に示すように、部分的に厚さが異なる有機膜ＯＬをエッチングする場合においても、有機膜ＯＬの下層に位置する金属膜ＭＬに与えるダメージを抑制することができる。
【００６４】
なお、高周波バイアスの電力を変えて、改質層６１が除去された後の有機膜ＯＬをエッチングする実験を行ったところ、高周波バイアスの電力を１５０Ｗとした場合、有機膜ＯＬの下層の金属膜ＭＬの表面へのダメージが大きくなり、金属膜ＭＬの表面が荒れた。これに対し、高周波バイアスの電力を７０Ｗとした場合、金属膜ＭＬの表面へのダメージが小さくなり、金属膜ＭＬの表面も滑らかとなった。この実験結果の傾向から、改質層６１が除去された後の有機膜ＯＬのエッチングにおいて、高周波バイアスの電力は、７０Ｗ以下であることが好ましい。
【００６５】
［改質層の組成］
ここで、図５に示した初期状態のレジストマスクＲＭの組成比を測定したところ、例えば図８のようになった。図８は、初期状態におけるレジストマスクＲＭの組成比の一例を示す図である。初期状態におけるレジストマスクＲＭには、例えば図８に示すように、８７．８％の炭素元素、および、１２．２％の酸素元素が含まれていた。
【００６６】
また、図６に示した改質処理後のレジストマスクＲＭの組成比を測定したところ、例えば図９のようになった。図９は、改質処理後におけるレジストマスクＲＭの組成比の一例を示す図である。改質処理後におけるレジストマスクＲＭには、例えば図９に示すように、７５．１％の炭素元素、および、１３．３％の酸素元素の他に、６．３％のフッ素元素、３．６％の窒素元素、および１．６％のシリコン元素が含まれていた。改質処理後のレジストマスクＲＭでは、初期状態でのレジストマスクＲＭに比べて、フッ素元素、窒素元素、およびシリコン元素の含有率が増加し、炭素元素の含有率が減少している。
【００６７】
また、図７に示した除去処理後のレジストマスクＲＭの組成比を測定したところ、例えば図１０のようになった。図１０は、除去処理後におけるレジストマスクＲＭの組成比の一例を示す図である。除去処理後におけるレジストマスクＲＭには、例えば図１０に示すように、７７．１％の炭素元素、および、１０．９％の酸素元素の他に、１．５％のフッ素元素、９．６％の窒素元素、および０．９％のシリコン元素が含まれていた。除去処理後のレジストマスクＲＭでは、改質処理後のレジストマスクＲＭに比べて、窒素元素の含有率が増加し、酸素元素、フッ素元素、およびシリコン元素の含有率が減少している。
【００６８】
図１１は、炭素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。図１２は、酸素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。図１３は、フッ素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。図１４は、窒素元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。図１５は、シリコン元素の結合エネルギーを示すＸＰＳスペクトルの一例を示す図である。図１１〜図１５において、（１）は、初期状態のレジストマスクＲＭに含まれる各元素の結合エネルギーのＸＰＳスペクトルの一例を示し、（２）は、改質処理後のレジストマスクＲＭに含まれる各元素の結合エネルギーのＸＰＳスペクトルの一例を示し、（３）は、除去処理後のレジストマスクＲＭに含まれる各元素の結合エネルギーのＸＰＳスペクトルの一例を示す。
【００６９】
例えば図１１に示すように、初期状態に比べて改質処理後のレジストマスクＲＭでは、Ｃ−Ｃ結合、Ｃ−Ｈ結合、およびベンゼン環結合に対応する２８５ｅＶ付近の結合エネルギーの発光強度が減少している。また、初期状態に比べて改質処理後のレジストマスクＲＭでは、例えば図１１に示すように、ベンゼン環のπ結合に対応する２９２ｅＶ付近の結合エネルギーの発光強度も減少している。これらの結果から、レジストマスクＲＭの表面では、改質処理によって、一部のベンゼン環が除去されたり、一部のベンゼン環のπ結合が壊れたと考えられる。
【００７０】
また、例えば図１３に示すように、初期状態に比べて改質処理後のレジストマスクＲＭでは、Ｃ−Ｆ結合に対応する６８６ｅＶ付近の結合エネルギーの発光強度が増加している。この結果から、レジストマスクＲＭの表面では、改質処理によってＣ−Ｆ結合が増加したと考えられる。
【００７１】
また、例えば図１４に示すように、初期状態に比べて改質処理のレジストマスクＲＭでは、Ｃ−Ｎ結合、Ｃ＝Ｎ結合、またはＮ−Ｈ結合に対応する４００ｅＶ付近の結合エネルギーの発光強度が増加している。この結果から、レジストマスクＲＭの表面では、改質処理によって窒化が起ったと考えられる。
【００７２】
また、例えば図１５に示すように、初期状態に比べて改質処理後のレジストマスクＲＭでは、ＳｉＯ2結合に対応する１０３ｅＶ付近の結合エネルギーの発光強度が増加している。この結果から、改質処理によって、レジストマスクＲＭの表面にＳｉＯ2が付着したと考えられる。
【００７３】
以上の結果をまとめると、例えば図１６のようになる。図１６は、各結合状態の定量値の一例を示す図である。例えば図１６に示されるように、改質処理が行われることにより、レジストマスクＲＭの表面に形成された改質層６０では、一部のベンゼン環結合が除去され、一部のベンゼン環のπ結合が壊れ、Ｃ−Ｆ結合が増加している。また、改質処理が行われることにより、レジストマスクＲＭの表面に形成された改質層６０では、窒化が起り、ＳｉＯ2の付着も見られる。レジストマスクＲＭで覆われていない有機膜ＯＬの表面においても、改質処理が行われることにより、同様の組成の改質層６１が形成されると考えられる。これにより、改質層６０は、初期状態のレジストマスクＲＭよりもプラズマに対する耐性が向上していると考えられる。
【００７４】
［改質層のエッチング］
ここで、改質処理によって有機膜ＯＬに形成された改質層のエッチング量について実験を行った。図１７は、高周波バイアスの電力とエッチング量の関係の一例を示す図である。例えば図１７に示すように、改質層を有さない有機膜ＯＬでは、５０Ｗ以下の高周波バイアスにおいても有機膜ＯＬのエッチングが可能であるが、改質層を有する有機膜ＯＬでは、５０Ｗ以下の高周波バイアスでは、有機膜ＯＬのエッチングがストップする。また、実験では、１００Ｗ以上の高周波バイアスであれば、改質層を有する有機膜ＯＬであってもエッチングが可能であった。なお、図１７に示される傾向から、５０Ｗより大きい電力の高周波バイアスであれば、改質層を有する有機膜ＯＬであってもエッチングが可能であると考えられる。
【００７５】
なお、図１７に示した実験は、以下の条件で行われた。
・圧力：８０ｍＴ
・改質処理時のマイクロ波の電力：２０００Ｗ
・改質処理の時間：１０秒
・改質処理時に中央導入部５０から供給されるＣＨ3Ｆガス：４０ｓｃｃｍ
・改質処理時に中央導入部５０から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
・改質処理時に周辺導入部５２から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
・エッチング処理時のマイクロ波の電力：１０００Ｗ
・エッチング処理の時間：３０秒
・エッチング処理時に中央導入部５０から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・エッチング処理時に周辺導入部５２から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・エッチング処理時に中央導入部５０から供給されるＨ2ガス：１２４ｓｃｃｍ
【００７６】
また、改質処理によって有機膜ＯＬに形成された改質層のエッチング処理の時間についても実験を行った。図１８は、エッチング処理の時間とエッチング量の関係の一例を示す図である。例えば図１８に示すように、改質層を有さない有機膜ＯＬでは、１０秒未満の処理時間であっても有機膜ＯＬのエッチングが可能であるが、改質層を有する有機膜ＯＬでは、５秒以下の処理時間では、有機膜ＯＬのエッチングが行われなかった。また、実験では、１０秒以上の処理時間であれば、改質層を有する有機膜ＯＬであってもエッチングが可能であった。なお、図１８に示される傾向から、エッチングの処理時間が５秒より長ければ、改質層を有する有機膜ＯＬであってもエッチングが可能であると考えられる。
【００７７】
なお、図１８に示した実験は、以下の条件で行われた。
・圧力：８０ｍＴ
・改質処理時のマイクロ波の電力：２０００Ｗ
・改質処理時の高周波バイアス：０Ｗ
・改質処理時間：１０秒
・改質処理時に中央導入部５０から供給されるＣＨ3Ｆガス：４０ｓｃｃｍ
・改質処理時に中央導入部５０から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
・改質処理時に周辺導入部５２から供給されるＨｅガス：１７５ｓｃｃｍ
・エッチング処理時のマイクロ波の電力：１０００Ｗ
・エッチング処理時の高周波バイアス：１５０Ｗ
・エッチング処理時に中央導入部５０から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・エッチング処理時に周辺導入部５２から供給されるＮ2ガス：１００ｓｃｃｍ
・エッチング処理時に中央導入部５０から供給されるＨ2ガス：１２４ｓｃｃｍ
【００７８】
また、図１８に示した実験結果では、改質処理の処理時間が１０秒であったため、エッチング処理の時間を５秒より長くすることで、改質層を有する有機膜ＯＬのエッチングが可能であったが、改質処理の処理時間が１０秒より長い場合には、エッチング処理の時間をより長くする必要があると考えられる。
【００７９】
以上、エッチング装置１０の実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態のエッチング装置１０によれば、エッチングの際のレジストマスクＲＭの寸法のずれを抑え、エッチングによりウエハＷに形成される溝のＣＤの拡大を抑制することができる。
【００８０】
［その他］
なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００８１】
例えば、上記した実施形態では、改質処理において第１のガスとしてＣＨ3Ｆガスが用いられたが、第１のガスは、ハイドロフルオロカーボンガスであればよく、ＣＨ3Ｆガスの他、ＣＨ2Ｆ2またはＣＨ3ＦおよびＣＨ2Ｆ2の混合ガスであってもよい。また、第１のガスとして用いられるハイドロフルオロカーボンガスは、化学式ＣxＨyＦz（ｘ、ｙ、およびｚは、自然数）で表され、価数ｙは価数ｚより大きいガスであることが好ましい。また、上記した実施形態では、改質処理において第１のガスはＨｅガスで希釈されるが、希釈ガスは、Ｈｅガスに限られず、希ガスやＮ2ガス等であってもよい。
【００８２】
また、上記した実施形態では、除去処理およびエッチング処理において第２のガスとしてＮ2ガスおよびＨ2ガスの混合ガスが用いられたが、第２のガスは、窒素元素および水素元素を含んでいれば、他のガスが用いられてもよい。
【００８３】
また、上記した実施形態では、エッチング装置１０の一例として、ＲＬＳＡを用いたマイクロ波プラズマエッチング装置を説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いてエッチングを行う装置であれば、ＣＣＰ（Capacitively  Coupled  Plasma）やＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）等、他の方式を用いたプラズマエッチング装置においても開示の技術を適用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
ＢＬ  下地膜
ＭＬ  金属膜
ＯＬ  有機膜
ＲＭ  レジストマスク
ＳＵＢ  シリコン基板
Ｗ  ウエハ
１０  エッチング装置
１２  チャンバ
１４  アンテナ
２０  ステージ
３２  マイクロ波発生器
５０  中央導入部
５２  周辺導入部
【図１】
2019046853.tif 000003
【図２】
2019046853.tif 000004
【図３】
2019046853.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019046853.tif 000009
【図８】
2019046853.tif 000010
【図９】
2019046853.tif 000011
【図１０】
2019046853.tif 000012
【図１１】
2019046853.tif 000013
【図１２】
2019046853.tif 000014
【図１３】
2019046853.tif 000015
【図１４】
2019046853.tif 000016
【図１５】
2019046853.tif 000017
【図１６】
2019046853.tif 000018
【図１７】
2019046853.tif 000019
【図１８】
2019046853.tif 000020