(57)【要約】【課題】被処理体を処理する方法を提供する。【解決手段】一実施形態の方法は、被処理体を処理して、酸化領域から二つの隆起領域の間を通って下地層まで達する開口を形成するものである。この方法は、（１）二つの隆起領域の間で窒化領域の第２部分を露出させる開口を、酸化領域に形成する工程と、（２）開口内の酸化シリコン製の残渣及び第２部分をエッチングする工程とを含む。残渣及び第２部分をエッチングする工程では、水素を含有するガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスのプラズマに被処理体を晒して残渣及び第２部分を変質させることにより変質領域を形成し、当該変質領域を除去する。【選択図】図１
2016027594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地層、該下地層上に互いに離間して設けられた二つの隆起領域、前記二つの隆起領域を覆う第１部分及び前記下地層を覆う第２部分を含む窒化シリコン製の窒化領域、及び、前記窒化領域を覆う酸化シリコン製の酸化領域を有する被処理体を処理して、前記二つの隆起領域の間を通って前記下地層まで達する開口を形成する方法であって、
前記二つの隆起領域の間で前記第２部分を露出させる開口を前記酸化領域に形成する工程と、
前記開口内の酸化シリコン製の残渣及び前記第２部分をエッチングする工程であり、水素を含有するガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスのプラズマに前記被処理体を晒して前記残渣及び前記第２部分を変質させることにより変質領域を形成し、該変質領域を除去する、該工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記混合ガスは、Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記残渣及び前記第２部分をエッチングする前記工程は、
ＮＨ３ガス及び前記ＮＦ３ガスを含む前記混合ガスのプラズマに前記被処理体を晒して前記変質領域を形成し、該変質領域を除去する工程と、
Ｈ２ガス及び前記ＮＦ３ガス及び含む前記混合ガスのプラズマに前記被処理体を晒して前記変質領域を形成し、該変質領域を除去する工程と、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記変質領域は、前記被処理体を加熱することによって、除去される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記変質領域は、容量結合型のプラズマ処理装置のシリコン製の上部電極に正イオンを引きつけることによって該上部電極から放出される二次電子に前記被処理体を晒すことによって、除去される、請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記開口を前記酸化領域に形成する前記工程は、
前記窒化領域上及び前記酸化領域上に保護膜を形成する工程であり、前記被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒して、前記酸化領域上に形成される保護膜よりも厚い保護膜を前記窒化領域上に形成する、該工程と、
前記酸化領域をエッチングする工程であり、フルオロカーボンガスのプラズマに前記被処理体を晒す、該工程と、
を含み、
前記保護膜を形成する前記工程において前記被処理体を載置する載置台に供給される高周波バイアス電力が、前記酸化領域をエッチングする前記工程において前記載置台に供給される高周波バイアス電力よりも小さく、
前記保護膜を形成する前記工程において、前記被処理体の温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定される、
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記保護膜を形成する前記工程では、前記載置台に高周波バイアス電力が供給されない、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記保護膜を形成する前記工程においては、前記フルオロカーボンガスとして、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含むガスが用いられる、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記保護膜を形成する前記工程及び前記酸化領域をエッチングする前記工程が交互に繰り返される、請求項６〜８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記開口を前記酸化領域に形成する前記工程は、
前記被処理体をフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマに晒す工程であり、前記酸化領域をエッチングし、且つ、該酸化領域上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該工程と、
前記堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする工程と、
を含み、
前記被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒す前記工程と、前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする前記工程とが、交互に繰り返される、
請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする前記工程では、希ガスのプラズマに前記被処理体が晒される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記フルオロカーボンのラジカルにより前記酸化領域をエッチングする前記工程では、フルオロカーボンガスが供給されない、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記開口を前記酸化領域に形成する前記工程と前記残渣及び前記第２部分をエッチングする前記工程との間に、前記第１部分及び前記第２部分上に別の保護膜を形成する工程を更に含む、請求項１〜１２の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記別の保護膜を形成する工程では、フルオロカーボンガスのプラズマ処理が実行されることにより、フルオロカーボンを含む前記別の保護膜が形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記開口が形成された被処理体上の有機物を除去するためのアッシング処理を実行する工程を更に含み、
前記別の保護膜を形成する工程は、アッシング処理を実行する前記工程と前記残渣及び前記第２部分をエッチングする前記工程との間に、実行される、
請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィン型の電界効果トランジスタといった素子を有する電子デバイスの製造においては、コンタクト形成のために、ＳＡＣ（Ｓｅｌｆ−Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｃｏｎｔａｃｔ）加工が用いられている。
【０００３】
ＳＡＣ加工の対象となる被処理体は、下地層、二つの隆起領域、窒化領域、及び酸化領域を有している。下地層は、例えば多結晶シリコン層である。二つの隆起領域は、例えば、ゲートであり、多結晶シリコンから構成されている。これら隆起領域は互いに離間して下地層上に設けられている。窒化領域は、窒化シリコン製であり、二つの隆起領域及び下地層を覆うように設けられている。酸化領域は、酸化シリコン製であり、窒化領域を覆うように設けられている。
【０００４】
ＳＡＣ加工では、酸化領域の表面から二つの隆起領域の間の領域を通って下地層まで達するホールが酸化領域に形成される。一般的に、ＳＡＣ加工では、このような開口を形成するために、フルオロカーボンガスのプラズマを用いて、酸化領域がエッチングされ、下地層に接する窒化領域がエッチングされる。なお、このようなＳＡＣ加工については、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３０７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
フルオロカーボンガスのプラズマによる酸化領域のエッチングでは、ホールの底、特に、窒化領域の隅部に、酸化シリコンからなる残渣が発生する。したがって、形成されるホールの底の幅は狭くなる。このような形状のホールを更に深く加工するために、窒化領域をエッチングしようとしても、当該窒化領域のエッチングを十分に行うことができない。また、フルオロカーボンガスのプラズマ中の活性種、例えば、フッ素の活性種によって隆起領域を覆う窒化領域、特に、窒化領域の角部が削られてしまう。
【０００７】
したがって、ＳＡＣでは、隆起領域を覆う窒化領域の削れを低減しつつ、ホールといった開口内の残渣及び下地層直上の窒化領域をエッチングすることが必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体は、下地層、該下地層上に互いに離間して設けられた二つの隆起領域、二つの隆起領域を覆う第１部分及び下地層を覆う第２部分を含む窒化シリコン製の窒化領域、及び、窒化領域を覆う酸化シリコン製の酸化領域を有する。本方法は、被処理体を処理して、酸化領域から二つの隆起領域の間を通って下地層まで達する開口を形成するものである。この方法は、（１）二つの隆起領域の間で第２部分を露出させる開口を酸化領域に形成する工程（以下、「第１工程」という）と、（２）開口内の酸化シリコン製の残渣及び第２部分をエッチングする工程（以下、「第２工程」という）であり、水素を含有するガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスのプラズマに被処理体を晒して残渣及び第２部分を変質させることにより変質領域を形成し、該変質領域を除去する、該工程と、を含む。
【０００９】
この方法では、残渣を化学的にケイフッ化アンモニウムに変質させて変質領域を形成し、当該変質領域を除去する。したがって、ホールの底の残渣を除去することが可能である。また、窒化シリコン製の第２部分をも、ケイフッ化アンモニウムに変質させて除去することができる。さらに、従来のフルオロカーボンガスのプラズマでは残渣を除去できないために第２部分を除去するまでに、隆起領域を覆う窒化領域、即ち第１部分、特に当該第１部分の肩部が大きく削られてしまうが、本方法によれば、残渣が除去されるので、第２部分の除去中の第１部分の削れを低減させることが可能である。
【００１０】
一実施形態では、第２工程に用いられる混合ガスは、Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスを含んでいてもよい。この混合ガスによれば、残渣及び第２部分を一括して除去することが可能である。
【００１１】
一実施形態では、第２工程は、（２ａ）ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスのプラズマに被処理体を晒して変質領域を形成し、該変質領域を除去する工程と、（２ｂ）Ｈ２ガス及びＮＦ３ガス及び含む混合ガスのプラズマに被処理体を晒して変質領域を形成し、該変質領域を除去する工程と、を含む。
【００１２】
酸化シリコンをケイフッ化アンモニウムに変質させるためには、混合ガスからフッ化アンモニウムを生成する必要がある。混合ガスがＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含む場合には、低解離のプラズマを発生させることによってフッ化アンモニウムを生成することができる。したがって、窒化シリコンの削れの原因となるフッ素及びＨＦの活性種の発生量を低減させることができ、窒化シリコンに対して酸化シリコンを比較的高い選択性でエッチングすることができる。一方、混合ガスがＨ２ガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスを用いる場合には、高解離のプラズマを発生させることによってフッ化アンモニウムを生成することができる。Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスを用いる場合には、高解離のプラズマ中で比較的多量のフッ素及びＨＦの活性種が生成される。したがって、窒化シリコンのエッチング対する酸化シリコンのエッチング選択性は低くなるが、窒化シリコンのエッチングレートを高めることができる。
【００１３】
上記実施形態では、残渣及び第２部分の除去の初期段階、特に残渣の除去時に、ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスを用いることにより、残渣の除去が行われている期間中の第１部分の削れを抑制することができる。次いで、ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスを用いることにより、第２部分のエッチングレートを高めることができる。したがって、第１部分の削れを更に低減しつつ、残渣及び第２部分を除去することが可能となる。
【００１４】
一実施形態では、被処理体を加熱することによって変質領域が除去されてもよい。或いは、一実施形態では、容量結合型のプラズマ処理装置のシリコン製の上部電極に正イオンを引きつけることによって該上部電極から放出される二次電子に被処理体を晒すことによって、変質領域が除去されてもよい。
【００１５】
一実施形態では、第１工程は、（１ａ）窒化領域上及び酸化領域上に保護膜を形成する工程（以下、「第３工程」という）であり、被処理体をフルオロカーボンガスのプラズマに晒して、酸化領域上に形成される保護膜よりも厚い保護膜を窒化領域上に形成する、該工程と、（１ｂ）酸化領域をエッチングする工程（以下、第４工程」という）であり、フルオロカーボンガスのプラズマに被処理体を晒す、該工程と、を含む。この実施形態では、第３工程において被処理体を載置する載置台に供給される高周波バイアス電力が、第４工程において載置台に供給される高周波バイアス電力よりも小さく、第３工程において被処理体の温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定される。一実施形態では、第３工程及び第４工程は、交互に繰り返されてもよい。また、一実施形態では、第３工程において高周波バイアス電力が載置台に供給されなくてもよい。また、一実施形態では、第３工程において、フルオロカーボンガスとして、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含むガスが用いられてもよい。
【００１６】
６０℃以上２５０℃以下の温度環境下では、窒化領域上に形成されるフルオロカーボンの保護膜の厚さは、酸化領域上に形成される当該保護膜の厚さよりも大きくなる。また、比較的低いバイアス電力が供給された状態では、窒化領域のエッチングレートは低くなる。したがって、上記実施形態によれば、第３工程において厚い保護膜を窒化領域上に形成することができ、第４工程において選択的に酸化領域をエッチングする際に窒化領域の削れを抑制することが可能となる。
【００１７】
一実施形態では、第１工程は、（１ｃ）被処理体をフルオロカーボンガスを含む処理ガスのプラズマに晒す工程（以下、「第５工程」という）であり、酸化領域をエッチングし、且つ、該酸化領域上にフルオロカーボンを含む堆積物を形成する、該工程と、（１ｄ）堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルにより酸化領域をエッチングする工程（以下、「第６工程」という）と、を含む。この実施形態では、第５工程と第６工程が、交互に繰り返される。
【００１８】
この実施形態では、第５工程において生成されるフルオロカーボンガスのプラズマによって酸化領域がエッチングされ、当該酸化領域上に堆積物が形成される。次いで、第６工程において、堆積物に含まれるフルオロカーボンのラジカルを用いて酸化領域が更にエッチングされる。また、第６工程では、堆積物の量が減少する、したがって、再び第５工程を行うことにより、酸化領域のエッチングが更に進行する。かかる第５工程及び第６工程が交互に繰り返されることにより、酸化領域、即ちシリコン酸化膜のエッチングの停止を防止することが可能となる。その結果、酸化領域のエッチングを継続して行うことが可能となる。
【００１９】
一実施形態では、第６工程では、希ガスのプラズマに被処理体が晒されてもよい。この実施形態では、希ガス原子のイオンが堆積物に衝突することにより、当該堆積物中のフルオロカーボンラジカルが酸化領域をエッチングする。なお、一実施形態の第６工程では、フルオロカーボンガスが実質的に供給されなくてもよい。
【００２０】
一実施形態の方法は、第１部分及び第２部分上に別の保護膜を形成する工程を更に含み、該別の保護膜を形成する工程は第１工程と第２工程との間に実行される。別の保護膜を形成する工程では、フルオロカーボンガスのプラズマ処理が実行されてもよい。即ち、別の保護膜は、フルオロカーボンを含む保護膜であってもよい。保護膜の形成に寄与する分子の量は、隆起領域の頂部近傍では多く、酸化領域に形成された開口の深部では少なくなる。したがって、保護膜の膜厚は、隆起領域の頂部近傍で大きくなり、開口の深部近傍では小さくなる。したがって、第１部分の削れを更に抑制しつつ、残渣及び第２部分をエッチングすることが可能となる。
【００２１】
一実施形態の方法は、前記開口が形成された被処理体上の有機物を除去するためのアッシング処理を実行する工程を更に含み得る。別の保護膜を形成する工程は、アッシング処理を実行する工程と第２工程との間に実行され得る。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、ＳＡＣ加工において隆起領域を覆う窒化領域の削れを低減しつつ、ホールといった開口内の残渣及び下地層直上の窒化領域をエッチングすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。
【図２】被処理体の一例を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図４】図１に示す工程Ｓ１の一実施形態を示す流れ図である。
【図５】図４に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図６】図４に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図７】図４に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図８】図１に示す工程Ｓ１の別の実施形態を示す流れ図である。
【図９】図８に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図１０】図１に示す工程Ｓ３の一実施形態を示す流れ図である。
【図１１】図１０に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図１２】図１に示す工程Ｓ３の別の実施形態を示す流れ図である。
【図１３】図１２に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図１４】図１２に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図１５】別の実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。
【図１６】図１５に示す方法の幾つかの工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【図１７】更に別の実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。
【図１８】更に別の実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。
【図１９】実験例１、比較実験例１、及び比較実験例２で計測した各種寸法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
【００２５】
図１は、一実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。図１に示す方法ＭＴは、被処理体（以下、「ウエハＷ」という）に開口を形成する方法である。この方法ＭＴは、一例においては、図２に示す被処理体にホールといった開口を形成するために利用することができる。
【００２６】
図２は、被処理体の一例を示す断面図である。図２に示すウエハＷは、下地層１００、複数の隆起領域１０２、窒化領域１０４、酸化領域１０６、及び、マスク１０８を有している。このウエハＷは、例えば、フィン型電界効果トランジスタの製造中に得られる生産物であり得る。
【００２７】
下地層１００は、例えば、多結晶シリコンから構成され得る。下地層１００は、一例においては、基板に設けられてたフィン型電界効果トランジスタのフィン領域であり、一対の側面と当該一対の側面の上端の間で延在する上面とによって規定される形状を有する。一例では、下地層１００は、略直方体形状を有し得る。
【００２８】
複数の隆起領域１０２は、下地層１００よりも上方に隆起するように設けられた領域である。複数の隆起領域１０２は、下地層１００上において互いに離間して設けられている。例えば、複数の隆起領域１０２は、互いに離間して略平行に配列されている。これら隆起領域１０２は、一例においては、フィン型電界効果トランジスタのゲート領域であり、多結晶シリコン製の領域であり得る。この一例においては、隆起領域１０２は、フィン領域である下地層１００が延在する方向に直交する方向に延在しており、一対の側面と当該一対の側面の上端の間で延在する上面とによって規定される形状を有する。例えば、隆起領域１０２は、略直方体形状を有し得る。なお、隆起領域１０２の個数は２以上であれば、任意の個数であり得る。
【００２９】
窒化領域１０４は、窒化シリコンから構成されており、第１部分１０４ａ及び第２部分１０４ｂを含んでいる。第１部分１０４ａは、隆起領域１０２を覆うように設けられている。第１部分１０４ａは、隆起領域１０２の表面に接している。また、第２部分１０４ｂは、第１部分１０４ａに連続しており、隣接する隆起領域１０２の間において下地層１００上に設けられている。
【００３０】
酸化領域１０６は、酸化シリコンから構成されている。酸化領域１０６は、窒化領域１０４を覆うように設けられている。即ち、酸化領域１０６は、窒化領域１０４を覆うように隣接する隆起領域１０２の間に埋め込まれており、隆起領域１０２及び窒化領域１０４の上方に略平坦な面を提供している。この酸化領域１０６は、一例においてはフィン型電界効果トランジスタの層間絶縁層であり得る。
【００３１】
酸化領域１０６上には、マスク１０８が設けられている。マスク１０８は、隣接する隆起領域１０２間の上方において開口するパターンを有している。このマスク１０８は、有機膜から構成されている。なお、マスク１０８は、フォトリソグラフィによって作成することが可能である。
【００３２】
方法ＭＴは、隣接する隆起領域１０２の間において酸化領域１０６の上面から下地層１００の上面まで達する開口を形成するために利用される。即ち、隣接する隆起領域１０２の間に自己整合的に開口、例えば、ホールを形成するために利用される。以下、ウエハＷに形成される開口がホールであるものとして説明を続ける。このホールは、一例においては、フィン領域のソース又はドレインに接続するコンタクト用のホールとなり得る。
【００３３】
以下、方法ＭＴの実施に利用可能なプラズマ処理装置について説明する。図３は、一実施形態に係る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１０は、容量結合型プラズマエッチング装置であり、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有している。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されており、その内壁面には陽極酸化処理が施されている。この処理容器１２は保安接地されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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には、冷媒が循環するよう、供給される。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。
【００３９】
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。
【００４０】
また、プラズマ処理装置１０には、加熱素子であるヒータＨＴが設けられている。ヒータＨＴは、例えば、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれている。ヒータＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰからヒータＨＴに電力が供給されることにより、載置台ＰＤの温度が調整され、当該載置台ＰＤ上に載置されるウエハＷの温度が調整されるようになっている。なお、ヒータＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵されていてもよい。
【００４１】
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。これら上部電極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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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有している。複数のガスソースは、フルオロカーボンガスのソース、酸素ガス（Ｏ２ガス）のソース、希ガスのソース、不活性ガスのソース、ＮＦ３ガスのソース、ＮＨ３ガスのソース、及び、水素ガス（Ｈ２ガス）のソースを含み得る。なお、不活性ガスは、窒素ガス（Ｎ２ガス）であることができる。また、希ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガスといった任意の希ガスのソースであることができる。また、フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含むガスであり得る。
【００４５】
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。
【００４６】
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Ｙ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。
【００４７】
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Ｙ２Ｏ３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。
【００４８】
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、プラズマ生成用の第１の高周波電力を発生する電源であり、２７〜１００ＭＨｚの周波数、一例においては４０ＭＨｚ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を介して下部電極ＬＥ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（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。
【００４９】
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第２の高周波電力、即ち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数、一例においては１３ＭＨｚ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。
【００５０】
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１５０Ｖ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。
【００５１】
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。具体的に、制御部Ｃｎｔは、バルブ群４２、流量制御器群４４、排気装置５０、第１の高周波電源６２、整合器６６、第２の高周波電源６４、整合器６８、電源７０、ヒータ電源ＨＰ、及びチラーユニットに接続されている。
【００５２】
制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガスソース群から供給されるガスの選択及び流量、排気装置５０の排気、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４からの電力供給、電源７０からの電圧印加、ヒータ電源ＨＰの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量及び冷媒温度を制御することが可能である。
【００５３】
再び図１を参照し、制御部Ｃｎｔの各種制御と共に、方法ＭＴの各工程について詳細に説明する。図１に示すように、方法ＭＴでは、まず、工程Ｓ１が実行される。工程Ｓ１では、隣接する隆起領域１０２の間で第２部分１０４ｂを露出させる開口が酸化領域１０６に形成される。図４は、図１に示す工程Ｓ１の一実施形態を示す流れ図である。以下、図４と共に、図５、図６、及び図７を参照する。図５、図６、及び図７は、図４に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【００５４】
図４に示すように、一実施形態の工程Ｓ１は、工程ＳＡ１１〜工程ＳＡ１７を含んでいる。工程ＳＡ１１では、図２に示すウエハＷの酸化領域１０６を変質させることにより、変質領域が形成される。具体的に、工程ＳＡ１１では、ウエハＷが、第１のガスのプラズマに晒される。この第１のガスは、水素、窒素、及びフッ素を含有する。例えば、第１のガスは、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、及びＮＦ３ガスの混合ガス、或いは、ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスの混合ガスであり得る。また、第１のガスは、Ａｒガスといった希ガスを含んでいてもよい。この第１のガスのプラズマにウエハＷが晒されると、酸化領域１０６を構成する酸化シリコンが、ケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）に変質する。これにより、図５の（ａ）に示すように、酸化領域１０６の少なくとも一部が変質領域１０６ａへと変質する。
【００５５】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＡ１１を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から上述した第１のガス供給するよう、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、第１のガスを励起させるため、高周波電力を下部電極ＬＥに供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。
【００５６】
工程ＳＡ１１では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４００ｍＴｏｒｒ〜６００ｍＴｏｒｒ（５３．３３Ｐａ〜７９．９９Ｐａ）の圧力に設定される。また、第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、８００Ｗ〜１２００Ｗの間の電力に設定される。また、工程ＳＡ１１では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、第１のガスとして、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、及びＮＦ３ガスの混合ガスを用いる場合には、当該混合ガス中のＮＦ３ガスとＨ２ガスの分圧は、１：２〜１：１０の範囲内の分圧、例えば、１：２．５の分圧に制御される。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、０℃の温度に制御される。このため、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御して、載置台ＰＤの温度を調整することができる。また、工程ＳＡ１１の処理時間は、３０秒〜６０秒に設定され得る。
【００５７】
次いで、一実施形態の工程Ｓ１では、工程ＳＡ１２が行われる。工程ＳＡ１２では、変質領域１０６ａが除去される。一例では、変質領域１０６ａは、ウエハＷを加熱することによって除去される。この例では、ウエハＷは、例えば６０℃〜２５０℃の温度範囲内の温度に加熱され得る。プラズマ処理装置１０においてウエハＷが加熱される場合には、制御部Ｃｎｔは、ヒータ電源ＨＰを制御することにより、載置台ＰＤの温度を調整する。これにより、ウエハＷが加熱される。なお、工程ＳＡ１２では、ウエハＷはプラズマ処理装置１０とは別の加熱処理装置を用いて加熱されてもよい。
【００５８】
また、工程ＳＡ１２の別の一例では、ウエハＷに対して二次電子が照射されることにより変質領域１０６ａが除去される。この例の工程ＳＡ１２をプラズマ処理装置１０を用いて実行する場合には、ガスソース群４０から不活性ガス又は希ガスが処理容器１２内に供給され、排気装置５０により処理容器１２内の圧力が設定値に減圧される。なお、工程ＳＡ１２で用いられるガスは、当該ガスが励起されることにより正イオンを生じさせることが可能なガスである。したがって、工程ＳＡ１２では、Ｈ２ガスが用いられてもよい。また、この例の工程ＳＡ１２では、電源７０からプラズマ処理装置１０の上部電極３０に電圧が印加される。また、この例の工程ＳＡ１２では、ガスを励起させるために、第１の高周波電源６２から高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。これにより、処理容器１２内において正イオンが生成される。なお、この例の工程ＳＡ１２では、必要に応じて、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に供給されてもよい。
【００５９】
二次電子を利用する工程ＳＡ１２では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４０ｍＴｏｒｒ〜６０ｍＴｏｒｒ（５．３３Ｐａ〜７．９９Ｐａ）の圧力に設定される。第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、２００Ｗ〜４００Ｗの間の電力に設定される。また、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、電源７０からプラズマ処理装置１０の上部電極３０に印加される電圧は、その絶対値が１０００Ｖの負の直流電圧であり得る。なお、工程ＳＡ１２において上部電極３０に印加される負の直流電圧の絶対値は、少なくとも５００Ｖ以上であればよく、例えば８００Ｖ〜１２００Ｖの範囲内の絶対値に設定され得る。また、希ガスとしてＡｒガスが供給される場合には、当該Ａｒガスの流量は３００ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍの範囲内の流量に設定され得る。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、４０℃に制御される。また、処理時間は、２０秒〜４０秒に設定され得る。
【００６０】
これらの例に係る工程ＳＡ１２によれば、変質領域１０６ａのケイフッ化アンモニウムが昇華する。その結果、図５の（ｂ）に示すように、変質領域１０６ａが除去される。
【００６１】
これらの工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２は、窒化領域１０４の上面が露出するまで、交互に所定回数（例えば、７回）実行される。工程ＳＡ１３では、工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２の繰り返し回数が停止条件を満たすか否かが判定される。即ち、工程ＳＡ１３では、工程ＳＡ１１及びＳＡ１２が所定回数実行されたか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、プロセスは工程ＳＡ１４に移行する。このように工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２が繰り返される結果、図５の（ｃ）に示すように、酸化領域１０６が部分的に除去され、窒化領域１０４、即ち第１部分１０４ａの上面が露出する。これら工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２の処理は、窒化領域１０４に対して酸化領域１０６を比較的高い選択比で除去することができる。したがって、窒化領域１０４の損傷が抑制され得る。
【００６２】
次いで、工程Ｓ１では、工程ＳＡ１４が実行される。工程ＳＡ１４では、窒化領域１０４及び酸化領域１０６上に保護膜が形成される。この工程ＳＡ１４では、窒化領域１０４上に形成される保護膜の厚さが酸化領域１０６上に形成される保護膜の厚さよりも大きくなるように、保護膜の形成が調整される。
【００６３】
具体的に、工程ＳＡ１４では、ウエハＷが第２のガスのプラズマに晒される。第２のガスは、フルオロカーボンガスを含むガスである。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含有するガスであり得る。また、第２のガスは、Ａｒガスといった希ガス、及び、Ｏ２ガスを更に含み得る。工程ＳＡ１４では、下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力が、後述する工程ＳＡ１５において下部電極ＬＥに供給される高周波バイアス電力よりも小さい電力となるように調整される。例えば、工程ＳＡ１４では、下部電極ＬＥに高周波バイアス電力が供給されない。これにより、窒化領域１０４のエッチングレートが低くなり、窒化領域１０４は実質的にはエッチングされなくなる。
【００６４】
また、工程ＳＡ１４では、ウエハＷの温度が６０℃以上２５０℃以下の温度に設定される。これにより、図６の（ａ）に示すように、フルオロカーボン系の保護膜ＰＦが窒化領域１０４及び酸化領域１０６上に形成され、酸化領域１０６上の保護膜ＰＦの厚さよりも窒化領域１０４上の保護膜ＰＦの厚さが大きくなる。なお、２５０℃を超える温度領域では、マスク１０８のガラス転移温度となり、また、当該温度では、酸化領域１０６に形成される保護膜の厚さと窒化領域１０４の保護膜の厚さの差が少なくなる。また、６０℃より低い温度でも、酸化領域１０６に形成される保護膜の厚さと窒化領域１０４の保護膜の厚さの差が少なくなる。
【００６５】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＡ１４を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第２のガスを供給するように、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波電力が供給されるように第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、高周波バイアス電力が低い電力となるように、例えば、高周波バイアス電力が供給されないように、第２の高周波電源６４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御することにより、載置台ＰＤの温度を調整し、これによりウエハＷの温度を調整する。
【００６６】
例えば、工程ＳＡ１４では、処理容器１２内の圧力は、１０ｍＴｏｒｒ〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ〜４Ｐａ）の圧力に設定される。また、工程ＳＡ１４では、第１の高周波電源６２から、６０ＭＨｚ且つ５００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、第２のガス中のＣ４Ｆ６ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガスの流量はそれぞれ、１５ｓｃｃｍ〜２５ｓｃｃｍの流量、５００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの流量、１０ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍの流量に設定される。また、工程ＳＡ１４の処理時間は、１０秒〜２０秒であり得る。
【００６７】
次いで、工程Ｓ１では、工程ＳＡ１５が実行される。工程ＳＡ１５では、酸化領域１０６がエッチングされる。本例においては、隣接する隆起領域１０２の間に存在する酸化領域１０６がエッチングされる。
【００６８】
具体的に、工程ＳＡ１５では、第３のガスのプラズマに晒される。第３のガスは、フルオロカーボンガスを含むガスである。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含有するガスであり得る。また、第３のガスは、Ａｒガスといった希ガス、及び、Ｏ２ガスを更に含み得る。工程ＳＡ１５では、下部電極ＬＥに比較的高い高周波バイアス電力が供給される。これにより、比較的薄い保護膜ＰＦがその上に形成されている酸化領域１０６が、図６の（ｂ）に示すように、エッチングされる。
【００６９】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＡ１５を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第３のガスを供給するように、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波電力が供給されるように第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波バイアス電力が供給されるように第２の高周波電源６４を制御する。
【００７０】
例えば、工程ＳＡ１５では、処理容器１２内の圧力は、１０ｍＴｏｒｒ〜３０ｍＴｏｒｒ（１．３３３Ｐａ〜４Ｐａ）の圧力に設定される。また、工程ＳＡ１５では、第１の高周波電源６２から、６０ＭＨｚ且つ５００Ｗ〜２０００Ｗの高周波電力が下部電極ＬＥに供給される。また、工程ＳＡ１５では、第２の高周波電源６４から、１０００Ｗ〜２０００Ｗの高周波バイアス電力が下部電極ＬＥに供給される。また、第３のガス中のＣ４Ｆ６ガス、Ａｒガス、Ｏ２ガスの流量はそれぞれ、１５ｓｃｃｍ〜２５ｓｃｃｍの流量、５００ｓｃｃｍ〜６００ｓｃｃｍの流量、１０ｓｃｃｍ〜２０ｓｃｃｍの流量に設定される。また、工程ＳＡ１５の処理時間は、１０秒〜３０秒であり得る。なお、工程ＳＡ１５におけるウエハＷの温度は、工程ＳＡ１４におけるウエハＷの温度と同じ温度であってもよく、或いは、工程ＳＡ１４のウエハＷの温度よりも低い温度であってもよい。
【００７１】
これらの工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５は交互に所定回数実行される。工程ＳＡ１６では、工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５の繰り返し回数が停止条件を満たすか否かが判定される。即ち、工程ＳＡ１６では、工程ＳＡ１４及びＳＡ１５が所定回数実行されたか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５の実行が終了する。このように工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５が交互に所定回数実行されることにより、図６の（ｃ）に示すように、隣接する隆起領域１０２の間に存在する酸化領域１０６が、ある深さまでエッチングされる。なお、図６の（ｃ）では、酸化領域１０６のエッチングは窒化領域１０４の第２部分１０４ｂの上面まで達していないが、工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５は、酸化領域１０６のエッチングが第２部分１０４ｂの上面に達するまで実行されてもよい。
【００７２】
これらの工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５によれば、露出直後において保護膜が形成されていない窒化領域１０４の削れを抑制しつつ、酸化領域１０６をエッチングすることが可能となる。かかる工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５を所定回数実行すると、窒化領域１０４上では保護膜ＰＦが維持される。また、フルオロカーボンを含有するガスのエッチングでは、酸化領域１０６上への保護膜の形成と酸化領域１０６のエッチングとが同時に進行する。したがって、工程ＳＡ１４及び工程ＳＡ１５を所定回数実行した後に、工程ＳＡ１５と同様のエッチングを実行することによって、酸化領域１０６を更にエッチングすることができる。これにより、酸化領域１０６のエッチングレートを高めることが可能である。
【００７３】
具体的には、工程ＳＡ１６に続いて、工程ＳＡ１７を実行することができる。工程ＳＡ１７では、工程ＳＡ１５と同様の条件で、隣接する隆起領域１０２の間に存在する酸化領域１０６のエッチングが進められる。この工程ＳＡ１７をプラズマ処理装置１０を用いて行う場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＡ１５における制御と同様の制御を実行することができる。この工程ＳＡ１７を行うと図７の（ａ）に示すように、ウエハＷには、第２部分１０４ｂを露出させる開口ＯＰが形成される。但し、図７の（ａ）に示すように、第２部分１０４ｂと第１部分１０４ａによって囲まれた隅部には、酸化シリコンから構成された残渣１０６ｂが残される。この残渣１０６ｂの除去については後述する。
【００７４】
以下、工程Ｓ１の別の実施形態について説明する。図８は、図１に示す工程Ｓ１の別の実施形態を示す流れ図である。図８に示すように、別の実施形態では、工程Ｓ１は、上述した工程ＳＡ１１、工程ＳＡ１２、及び工程ＳＡ１３に加えて、工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５を含んでいる。以下、図８と共に、図９を参照して工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５について説明する。図９は、図８に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【００７５】
図８に示す工程Ｓ１では、工程ＳＡ１１及び工程ＳＡ１２の所定回数の実行により、ウエハＷは、図５の（ｃ）に示す状態となる。図８に示す工程Ｓ１では、この状態のウエハＷに対して、工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５が所定回数実行される。
【００７６】
工程ＳＢ１４では、ウエハＷがフルオロカーボンガスを含む第４のガスのプラズマに晒される。工程ＳＢ１４では、第４のガスが励起されることによりプラズマが生成され、生成されたプラズマにウエハＷが晒される。第４のガスは、フルオロカーボンガスを含むガスである。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、及びＣ６Ｆ６のうち少なくとも一種を含有するガスであり得る。また、第３のガスは、Ａｒガスといった希ガス、及び、Ｏ２ガスを更に含み得る。
【００７７】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＢ１４を実行する場合には、ガスソース群４０から第４のガスが処理容器１２内に供給される。また、工程ＳＢ１４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に供給される。また、工程ＳＢ１４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に供給され得る。また、工程ＳＢ１４では、排気装置５０によって処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。例えば、処理容器１２内の空間の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６６６Ｐａ）の範囲内の圧力に設定される。さらに、工程ＳＢ１４では、上部電極３０と載置台ＰＤの上面との間の距離が、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の距離に設定される。これにより、処理容器１２内においてフルオロカーボンガスのプラズマが生成され、載置台ＰＤ上に載置されたウエハＷが当該プラズマに晒される。なお、工程ＳＢ１４では、上部電極３０に電源７０からの電圧が印加されてもよい。電源７０によって上部電極３０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１５０Ｖ以上の負の電圧であり得る。この工程ＳＢ１４の実行時のプラズマ処理装置１０の各部の動作は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
【００７８】
工程ＳＢ１４では、初期的には図５の（ｃ）に示す状態を有するウエハＷの酸化領域１０６に、フルオロカーボンに由来する原子及び／又は分子の活性種、例えば、フッ素及び／又はフルオロカーボンの活性種が衝突する。これにより、工程ＳＢ１４では、酸化領域１０６がエッチングされる。また、工程ＳＢ１４では、図９の（ａ）に示すように、フルオロカーボンを含む堆積物が酸化領域１０６に付着する。これにより、フルオロカーボンを含む堆積物ＤＰが酸化領域１０６上に形成される。この堆積物ＤＰの膜厚は、工程ＳＢ１４の実行時間の経過につれて増加する。
【００７９】
また、工程ＳＢ１４では、初期的には図５の（ｃ）に示すウエハＷの窒化領域１０４にも、フルオロカーボンに由来する原子及び／又は分子の活性種、例えば、フッ素及び／又はフルオロカーボンの活性種が衝突する。かかる活性種が窒化領域１０４に衝突すると、図９の（ａ）に示すように、窒化領域１０４の表面からある深さの表層部分が改質され、改質領域ＴＲが形成され得る。改質領域ＴＲは、窒化領域１０４を構成するシリコン及び窒素、第４のガスに含まれる原子及び／又は分子を含有する。例えば、改質領域ＴＲは、シリコン及び窒素に加えて、第４のガスに含まれる炭素、フッ素、及び酸素を含有し得る。また、工程ＳＢ１４では、改質領域ＴＲ上に堆積物ＤＰが形成される。
【００８０】
なお、工程ＳＢ１４において電源７０からの電圧が上部電極３０に印加される場合には、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、例えば、フッ素ラジカル及びフッ素イオンと結合し、フッ素の活性種の量を低減させる。これにより、フッ素の活性種による窒化領域１０４のエッチングが抑制される。一方、酸化領域１０６はプラズマ中のフルオロカーボンの活性種によってエッチングされる。
【００８１】
このような工程ＳＢ１４の処理により形成された堆積物ＤＰの膜厚が大きくなると、酸化領域１０６をエッチングし得る活性種が酸化領域１０６に到達することが当該堆積物ＤＰによって阻害される。したがって、工程ＳＢ１４を連続的に継続すると、酸化領域１０６のエッチングが停止する。このようなエッチングの停止を防止するために、次いで、工程ＳＢ１５が実行される。
【００８２】
工程ＳＢ１５では、堆積物ＤＰに含まれるフルオロカーボンのラジカルにより酸化領域１０６がエッチングされる。一実施形態の工程ＳＢ１５では、工程ＳＢ１４の処理後のウエハＷが、希ガスのプラズマに晒される。この工程ＳＢ１５の処理時間と工Ｂ１４の処理時間は任意に設定され得る。一実施形態においては、工程ＳＢ１４の処理時間と工程ＳＢ１５の処理時間の合計において工程ＳＢ１４の処理時間が占める割合は、３０％〜７０％の範囲内の割合に設定され得る。
【００８３】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＢ１５を実行する場合には、ガスソース群４０から希ガスが供給される。また、工程ＳＢ１５では、希ガスに加えて酸素ガス（Ｏ２ガス）が供給されてもよく、或いは、酸素ガスが供給されなくてもよい。また、工程ＳＢ１５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に供給される。また、工程ＳＢ１５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に供給され得る。また、工程ＳＢ１５では、排気装置５０によって処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。例えば、処理容器１２内の空間の圧力は、２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）〜５０ｍＴｏｒｒ（６．６６６Ｐａ）の範囲内の圧力に設定される。さらに、工程ＳＢ１５では、上部電極３０と載置台ＰＤの上面との間の距離が、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲内の距離に設定される。これにより、処理容器１２内において希ガスのプラズマが生成され、載置台ＰＤ上に載置されたウエハＷが当該プラズマに晒される。なお、工程ＳＢ１５では、上部電極３０に電源７０からの電圧が印加されてもよい。電源７０によって上部電極３０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１５０Ｖ以上の負の電圧であり得る。この工程ＳＢ１５の実行時のプラズマ処理装置１０の各部の動作は、制御部Ｃｎｔによって制御され得る。
【００８４】
工程ＳＢ１５では、希ガス原子の活性種、例えば、希ガス原子のイオンが、堆積物ＤＰに衝突する。これにより、図９の（ｂ）に示すように、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンラジカルが、酸化領域１０６のエッチングを進行させる。また、この工程ＳＢ１５により、堆積物ＤＰの膜厚が減少する。また、工程ＳＢ１５では、図９の（ｂ）に示すように、窒化領域１０４上の堆積物ＤＰの膜厚も減少する。ただし、窒化領域１０４上には改質領域ＴＲが存在するので、窒化領域１０４のエッチングは抑制される。
【００８５】
なお、工程ＳＢ１５において電源７０からの電圧が上部電極３０に印加される場合には、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からシリコンが放出される。工程ＳＢ１５の実行期間中には、工程ＳＢ１４において生成されたフッ素の活性種が除去されずに処理容器１２内に残存し得る。電極板３４から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。これにより、フッ素の活性種による窒化領域１０４のエッチングが抑制される。一方、酸化領域１０６は堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンラジカルによってエッチングされる。また、工程ＳＢ１５において酸素ガスが供給されない場合には、酸化領域１０６が窒化領域１０４に対して更に選択的にエッチングされ得る。
【００８６】
図８に示す工程Ｓ１では、工程ＳＢ１５の実行の後、再び、工程ＳＢ１４が実行される。先の工程ＳＢ１５の実行によって堆積物ＤＰの膜厚が減少しているので、再び工程ＳＢ１４を実行して第４のガスのプラズマにウエハＷを晒すと、酸化領域１０６を更にエッチングすることができる。その後、更に工程ＳＢ１５を実行することで、堆積物ＤＰ中のフルオロカーボンラジカルにより酸化領域１０６をエッチングすることができる。
【００８７】
図８に示す工程Ｓ１では、工程ＳＢ１６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、例えば、工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５を含むサイクルの繰り返し回数が所定回数に達したときに満たされたものと判定される。停止条件が満たされない場合には、工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５を含むサイクルが再び実行される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程Ｓ１が終了する。
【００８８】
図８に示す工程Ｓ１によれば、工程ＳＢ１４及び工程ＳＢ１５を交互に複数回実行することにより、酸化領域１０６のエッチングの停止を防止することができる。その結果、酸化領域１０６のエッチングを継続することができる。さらに、酸化領域１０６を窒化領域１０４に対して選択的にエッチングすることができる。かかる工程Ｓ１の実行により、ウエハＷは、図７の（ａ）に示す状態となる。
【００８９】
再び図１を参照する。方法ＭＴでは、次いで、工程Ｓ２が実行される。工程Ｓ２では、マスク１０８が除去される。マスク１０８は、酸素ガスのプラズマを用いたアッシング処理によって除去される。この工程Ｓ２では、ウエハＷ上に堆積している堆積物、即ち、フルオロカーボンを含有する堆積物も除去される。即ち、工程Ｓ２では、ウエハＷ上の有機物が除去される。この工程Ｓ２により、ウエハＷは図７の（ｂ）に示した状態となる。プラズマ処理装置１０において工程Ｓ２を実行する場合には、制御部Ｃｎｔは、酸素ガスを処理容器１２内に供給するよう、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、処理容器１２内に供給されたガスを励起させるため、高周波電力を下部電極ＬＥに供給するよう、第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、高周波バイアス電力を下部電極ＬＥに供給するよう、第２の高周波電源６４を制御してもよい。
【００９０】
方法ＭＴでは、次いで、工程Ｓ３が実行される。工程Ｓ３では、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂがエッチングされる。このため、ウエハＷは、水素を含有するガス及びＮＦ３ガスを含む混合ガスのプラズマに晒される。これにより、変質領域が形成される。そして、変質領域が除去される。
【００９１】
以下、図１０及び図１１を参照して、工程Ｓ３の一実施形態について詳細に説明する。図１０は、図１に示す工程Ｓ３の一実施形態を示す流れ図である。図１１は、図１０に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【００９２】
図１０に示すように、一実施形態の工程Ｓ３は、工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２を含んでいる。工程ＳＡ２１では、図７の（ｂ）に示す状態のウエハＷが、Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスを含む第５のガス（混合ガス）のプラズマに晒される。この第５のガスは、更にＮ２ガス、及びＡｒガスといった希ガスを含んでいてもよい。この工程ＳＡ２１では、第５のガスのプラズマが生成されることにより、フッ化アンモニウム、フッ素の活性種、及び、ＨＦの活性種が生成される。フッ化アンモニウムは残渣１０６ｂを構成する酸化シリコンと反応する。これにより、図１１の（ａ）に示すように、残渣１０６ｂを構成する酸化シリコンがケイフッ化アンモニウムに変質して、当該残渣１０６ｂから変質領域１０６ｃが形成される。また、ＨＦの活性種は第２部分１０４ｂを構成する窒化シリコンと反応する。これにより、第２部分１０４ｂを構成する窒化シリコンがケイフッ化アンモニウムに変質して、当該第２部分１０４ｂから変質領域１０４ｃが形成される。
【００９３】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＡ２１を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第５のガスを供給するようにバルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、第５のガスを励起させるため、高周波電力を下部電極ＬＥに供給するように第１の高周波電源６２を制御する。
【００９４】
工程ＳＡ２１では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４００ｍＴｏｒｒ〜６００ｍＴｏｒｒ（５３．３３Ｐａ〜７９．９９Ｐａ）の圧力に設定される。また、第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、８００Ｗ〜１２００Ｗの間の電力に設定される。また、工程ＳＡ２１では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、第５のガス中のＮＦ３ガスとＨ２ガスの分圧は、１：２〜１：１０の範囲内の分圧、例えば、１：２．５の分圧に制御される。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、０℃の温度に制御される。このため、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御して、載置台ＰＤの温度を調整することができる。また、工程ＳＡ２１の処理時間は、３０秒〜６０秒に設定され得る。
【００９５】
続く工程ＳＡ２２では、変質領域１０６ｃ及び変質領域１０４ｃが除去される。変質領域１０６ｃ及び変質領域１０４ｃの除去のために行われる処理は、上述した工程ＳＡ１２と同様である。また、工程ＳＡ２２をプラズマ処理装置１０を用いて実行する場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＡ１２における制御と同様の制御を実行する。この工程ＳＡ２２が実行されることにより、図１１の（ｂ）に示すように、酸化領域１０６の上面から隣接する隆起領域１０２の間を通って下地層１００の上面まで達するホールＨＬが形成される。
【００９６】
これらの工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２は、交互に所定回数実行されてもよい。工程ＳＡ２３では、工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２の繰り返し回数が停止条件を満たすか否かが判定される。即ち、工程ＳＡ２３では、工程ＳＡ２１及びＳＡ２２が所定回数実行されたか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、工程Ｓ３が終了する。即ち、方法ＭＴが終了する。
【００９７】
なお、従来から用いられているフルオロカーボンガスのプラズマでは、残渣１０６ｂを除去できないので、第２部分１０４ｂを除去するまでに、第１部分１０４ａ、特に第１部分１０４ａの肩部１０４ｓ（図１１の（ｂ）を参照）が、フッ素の活性種又はＨＦの活性種によって大きく削られてしまう。一方、図１０に示す実施形態の工程Ｓ３によれば、残渣１０６ｂが除去されるので、第１部分１０４ａ、特に肩部１０４ｓの削れを低減することができる。また、図１０に示す実施形態の工程Ｓ３によれば、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂを一括して除去することが可能である。
【００９８】
以下、図１２、図１３、及び図１４を参照して、工程Ｓ３の別の実施形態について詳細に説明する。図１２は、図１に示す工程Ｓ３の別の実施形態を示す流れ図である。図１３及び図１４は、図１２に示す各工程に関連する被処理体の断面を示す図である。
【００９９】
図１２に示すように、一実施形態の工程Ｓ３は、工程ＳＢ２１〜工程ＳＢ２６を含んでいる。工程ＳＢ２１では、図７の（ｂ）に示す状態のウエハＷが、ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含む第６のガス（混合ガス）のプラズマに晒される。この第６のガスは、更にＡｒガスといった希ガスを含んでいてもよい。この工程ＳＢ２１により、図１３の（ａ）に示すように、残渣１０６ｂを構成する酸化シリコンがケイフッ化アンモニウムに変質して、変質領域１０６ｃが形成される。
【０１００】
上述した第５のガス、即ち、Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスに比べて、第６のガス、即ち、ＮＨ３ガス及びＮＦ３ガスを含むガスは、低解離のプラズマを発生させることによってフッ化アンモニウムを生成することができる。したがって、第５のガスに比べて、第６のガスによれば、プラズマ中でのフッ素の活性種及びＨＦの活性種の発生量が低減される。その結果、第２部分１０４ｂの変質及び削れを抑制しつつ、残渣１０６ｂを変質させて、変質領域１０６ｃを形成することができる。
【０１０１】
プラズマ処理装置１０を用いて工程ＳＢ２１を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０から第６のガスを供給するようにバルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、第６のガスを励起させるため、高周波電力を下部電極ＬＥに供給するように第１の高周波電源６２を制御する。
【０１０２】
工程ＳＢ２１では、処理容器１２内の圧力は、例えば、４００ｍＴｏｒｒ〜６００ｍＴｏｒｒ（５３．３３Ｐａ〜７９．９９Ｐａ）の圧力に設定される。また、第１の高周波電源６２から供給される高周波電力は、例えば、８００Ｗ〜１２００Ｗの間の電力に設定される。また、工程ＳＢ２１では、第２の高周波電源６４からの高周波バイアス電力は供給されなくてもよい。また、ウエハＷの温度は、６０℃以下の温度、例えば、０℃の温度に制御される。このため、制御部Ｃｎｔは、プラズマ処理装置１０のヒータ電源ＨＰを制御して、載置台ＰＤの温度を調整することができる。また、工程ＳＢ２１の処理時間は、３０秒〜６０秒に設定され得る。
【０１０３】
続く工程ＳＢ２２では、変質領域１０６ｃが除去される。変質領域１０６ｃの除去のために行われる処理は、上述した工程ＳＡ１２と同様である。また、工程ＳＢ２２をプラズマ処理装置１０を用いて実行する場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＡ１２における制御と同様の制御を実行する。この工程ＳＢ２２が実行されることにより、図１３の（ｂ）に示すように、変質領域１０６ｃが除去される。即ち、残渣１０６ｂが除去される。
【０１０４】
これらの工程ＳＢ２１及び工程ＳＢ２２は、交互に所定回数実行されてもよい。工程ＳＢ２３では、工程ＳＢ２１及び工程ＳＢ２２の繰り返し回数が停止条件を満たすか否かが判定される。即ち、工程ＳＢ２３では、工程ＳＢ２１及びＳＢ２２が所定回数実行されたか否かが判定される。この停止条件が満たされない場合には、工程ＳＢ２１及び工程ＳＢ２２が再び繰り返される。一方、停止条件が満たされる場合には、プロセスは工程ＳＢ２４に移行する。
【０１０５】
工程ＳＢ２４では、図１３の（ｂ）に示す状態のウエハＷが、第５のガスのプラズマに晒される。工程ＳＢ２４の処理は、上述した工程ＳＢ２１と同様の処理である。この工程ＳＢ２４が実行されることにより、第２部分１０４ｂを構成する窒化シリコンがケイフッ化アンモニウムに変質する。これにより、図１４の（ａ）に示すように、第２部分１０４ｂから変質領域１０４ｃが形成される。
【０１０６】
続く工程ＳＢ２５では、変質領域１０４ｃが除去される。変質領域１０４ｃの除去のために行われる処理は、上述した工程ＳＡ１２と同様である。また、工程ＳＢ２５をプラズマ処理装置１０を用いて実行する場合には、制御部Ｃｎｔは、工程ＳＡ１２における制御と同様の制御を実行する。かかる工程ＳＢ２５が実行されることにより、図１４の（ｂ）に示すように、変質領域１０４ｃが除去される。即ち、第２部分１０４ｂが除去される。その結果、図１４の（ｂ）に示すように、酸化領域１０６の上面から隣接する隆起領域１０２の間を通って下地層１００の上面まで達するホールＨＬが自己整合的に形成される。
【０１０７】
図１２に示す実施形態の工程Ｓ３によれば、残渣１０６ｂの除去時には、低解離状態のプラズマを発生させることによりフッ化アンモニウムを生成することが可能な第６のガスが用いられれる。したがって、残渣１０６ｂの除去が行われている期間中の第１部分１０４ａの削れを抑制することができる。次いで、Ｈ２ガス及びＮＦ３ガスを含む第５のガスを用いることにより、第２部分１０４ｂのエッチングレートを高めることができる。したがって、図１２に示す実施形態の工程Ｓ３によれば、第１部分１０４ａの削れを更に低減しつつ、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂを除去することが可能となる。
【０１０８】
以下、別の実施形態に係る被処理体を処理する方法について、図１５を参照しつつ説明する。図１５は、別の実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。図１６は、図１５に示す方法の幾つかの工程に関連する被処理体の断面を示す図である。図１５に示す方法ＭＴ２は、工程Ｓ２と工程Ｓ３との間に実行される工程Ｓ４を含む点で方法ＭＴとは、異なっている。
【０１０９】
工程Ｓ４では、第１部分１０４ａ及び第２部分１０４ｂ上に保護膜ＰＦ２が形成される。この保護膜ＰＦ２の形成のために、工程Ｓ４では、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、工程Ｓ２の実行後のウエハＷ、即ち、図７の（ｂ）に示すウエハＷが当該プラズマによって処理される。フルオロカーボンガスとしては、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ６Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、及びＣ５Ｆ８のうち少なくとも一種を含むガスが用いられる。また、工程Ｓ４に用いられる処理ガスは、Ａｒガスといった希ガスを更に含み得る。この処理ガスの全流量に対するフルオロカーボンガスの流量の割合は、１％以下の割合であってもよく、残りの割合は希ガスが占めていてもよい。なお、工程Ｓ４において保護膜ＰＦ２の形成のために使用される処理ガスは、フルオロカーボンガスに代えて、ハイドロフルオロカーボンガス、又はシリコン含有ガスを含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンガスとしては、ＣＨ２Ｆ２又はＣＨＦ３を含むガスが例示される。また、シリコン含有ガスとしては、ＳｉＦ４とＨ２を含むガス、又は、ＳｉＣｌ４とＨ２を含むガスが例示される。
【０１１０】
プラズマ処理装置１０を用いて工程Ｓ４を行う場合には、制御部Ｃｎｔは、ガスソース群４０からフルオロカーボンガスを含む処理ガスを供給するように、バルブ群４２及び流量制御器群４４を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、下部電極ＬＥに高周波電力が供給されるように第１の高周波電源６２を制御する。また、制御部Ｃｎｔは、高周波バイアス電力が低い電力となるように、例えば、高周波バイアス電力が供給されないように、第２の高周波電源６４を制御する。なお、例えば、工程Ｓ４において下部電極ＬＥに供給される高周波電力は、５００Ｗであり、工程Ｓ４における処理容器１２内の圧力は、３０ｍＴｏｒｒ（４Ｐａ）であり得る。
【０１１１】
工程Ｓ４では、図１６の（ａ）に示すように、フルオロカーボンの分子によって保護膜ＰＦ２が、第１部分１０４ａ、第２部分１０４ｂ、及び、残渣１０６ｂ上に形成される。保護膜ＰＦ２の形成に寄与する分子の量は、隆起領域１０２の頂部近傍、即ち開口ＯＰの開口端近傍では多く、開口ＯＰの深部では少なくなる。したがって、保護膜ＰＦ２の膜厚は、隆起領域１０２の頂部近傍で大きくなり、開口ＯＰの深部近傍では小さくなる。即ち、第１部分１０４ａ上では保護膜ＰＦ２の膜厚は大きくなり、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂ上では保護膜ＰＦ２の膜厚は小さくなる。
【０１１２】
方法ＭＴ２では、かかる保護膜ＰＦ２が形成された後に、工程Ｓ３が実行される。上述したように、第１部分１０４ａ上では保護膜ＰＦ２の膜厚は大きく、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂ上では保護膜ＰＦ２の膜厚は小さいので、工程Ｓ３の実行時には、第２部分１０４ｂ及び残渣１０６ｂ上に形成された保護膜ＰＦ２は、早期に消失し、残渣１０６ｂ及び第２部分１０４ｂはエッチングされる。一方、第１部分１０４ａ上に形成された保護膜ＰＦ２は、工程Ｓ３の実行期間中において維持される。したがって、図１６の（ｂ）に示すように、工程Ｓ３の実行による第１部分１０４ａの削れ、特に肩部１０４ｓの削れが更に抑制される。
【０１１３】
なお、工程Ｓ４の実行と工程Ｓ３における変質領域の形成及び変質領域の除去を含むシーケンスの１回以上の実行とが交互に行われてもよい。図１７及び図１８は、更に別の実施形態に係る被処理体を処理する方法を示す流れ図である。図１７に示す方法ＭＴ３では、工程Ｓ４の実行後、図１０を参照して説明した工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２を含むシーケンスＳＱの実行が１回以上行われる。方法ＭＴ３では、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱの実行とが交互に所定回数行われる。工程Ｓ５において停止条件が満たされない、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱの実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていないと判定される場合には、工程Ｓ４が再び実行される。一方、工程Ｓ５において、停止条件が満たされる、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱの実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていると判定される場合には、方法ＭＴ３が終了する。
【０１１４】
図１８に示す方法ＭＴ４では、工程Ｓ４の実行後、図１２を参照して説明した工程ＳＢ２１及び工程ＳＢ２２を含むシーケンスＳＱ１の実行が１回以上行われる。方法ＭＴ４では、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱ１の実行とが交互に所定回数行われる。工程Ｓ６において、停止条件が満たされない、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱ１の実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていないと判定される場合には、工程Ｓ４が再び実行される。一方、工程Ｓ６において、停止条件が満たされる、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱ１の実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていると判定される場合には、工程Ｓ４の実行と、図１２を参照して説明した工程ＳＢ２４及び工程ＳＢ２５を含むシーケンスＳＱ２の１回以上の実行とが交互に所定回数行われる。工程Ｓ７において、停止条件が満たされない、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱ２の実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていないと判定される場合には、工程Ｓ４が再び実行される。一方、工程Ｓ７において、停止条件が満たされる、即ち、工程Ｓ４の実行と１回以上のシーケンスＳＱ２の実行との交互の繰り返しの回数が所定回数に至っていると判定される場合には、方法ＭＴ４が終了する。
【０１１５】
以下、上述した種々の実施形態に係る方法の評価のために行った実験例１について説明する。この実験例１では、図２に示すウエハＷを処理対象として、図３に示すプラズマ処理装置１０を用いて、図１、図４、及び図１０に示す方法ＭＴの処理を行った。図１０に示す各工程の実験例１での処理条件を以下に示す。
＜処理条件＞
・工程ＳＡ２１
ＮＦ３ガス流量／Ｈ２ガス流量／Ｎ２ガス流量／Ａｒガス流量＝１２０ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／１０００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：１０００Ｗ
ウエハＷの温度：０℃
処理時間：４５秒
・工程ＳＡ２２
ウエハＷの温度：１８０℃
処理時間：６０秒
・工程ＳＡ２１と工程ＳＡ２２の実行回数：５回
【０１１６】
また、比較実験例１及び比較実験例２において、同様のウエハＷに対して、実験例１の工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２に代えて以下に示す処理条件の工程Ｓ１０１、工程Ｓ１０２をそれぞれ行った。
＜比較実験例１の工程Ｓ１０１の処理条件＞
Ｃ４Ｆ８ガス流量／Ａｒガス流量／Ｎ２ガス流量／Ｏ２ガス流量＝１２０ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／１０００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：４００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：５０Ｗ
処理時間：３０秒
＜比較実験例２の工程Ｓ１０２の処理条件＞
ＣＨ２Ｆ２ガス流量／Ａｒガス流量／Ｏ２ガス流量＝３０ｓｃｃｍ／６００ｓｃｃｍ／１４ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：２００Ｗ
第２の高周波電源６４の高周波バイアス電力：２００Ｗ
処理時間：１０秒
【０１１７】
そして、実験例１、比較実験例１、及び比較実験例２のそれぞれの処理後のウエハＷの各種寸法、即ち、図１９に示す各種の寸法を計測した。具体的に、幅ＣＤ、削れ量Δｙ１、削れ量Δｙ２、及びエッチング量ＥＡを計測した。なお、幅ＣＤは、第２部分１０４ｂの上面が存在していた位置、即ち、酸化領域１０６の底面が存在していた位置での、開口ＯＰの幅である。また、削れ量Δｙ１は、開口ＯＰの中心線ＣＡから当該中心線ＣＡに直交する方向に４０ｎｍの位置での第１部分１０４ａの削れ量であり、実験例１については工程ＳＡ２１及び工程ＳＡ２２の処理によって発生した第１部分１０４ａの削れ量であり、比較実験例１については工程Ｓ１０１の処理によって発生した第１部分１０４ａの削れ量であり、比較実験例１については工程Ｓ１０２の処理によって発生した第１部分１０４ａの削れ量である。また、エッチング量ＥＡは、第２部分１０４ｂが深さ方向にエッチングされた距離である。
【０１１８】
表１に計測結果を示す。表１に示すように、実験例１によれば、残渣１０６ｂを除去して開口ＯＰの幅ＣＤを大きくすることができ、第２部分１０４ｂを大きくエッチングすることができ、且つ、第１部分１０４ａの削れを低減させることが可能であることが確認された。一方、比較実験例１では、残渣１０６ｂの除去が不十分である結果、開口ＯＰの幅ＣＤが小さくなっていた。また、比較実験例１では、第１部分１０４ａが大きく削られていた。また、比較実験例２では、第２部分１０４ｂのエッチング量が小さくなっていた。したがって、これらの計測結果から、方法ＭＴの有効性が確認された。
【表１】
2016027594.tif 000003
【０１１９】
以下、実験例２及び実験例３について説明する。実験例２では、窒化シリコン製の領域及び酸化シリコン製の領域を有するウエハを第５のガスのプラズマに晒し、次いで、変質領域を除去した。また、実験例３では、窒化シリコン製の領域及び酸化シリコン製の領域を有するウエハを第６のガスのプラズマに晒し、次いで、変質領域を除去した。以下、実験例２及び実験例３の処理条件を記す。
＜実験例２の処理条件＞
・第５のガスによるプラズマ処理
ＮＦ３ガス流量／Ｈ２ガス流量／Ｎ２ガス流量／Ａｒガス流量＝１２０ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／３００ｓｃｃｍ／８００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：１０００Ｗ
ウエハＷの温度：０℃
処理時間：３０秒
・変質領域の除去処理
ウエハＷの温度：１８０℃
＜実験例３の処理条件＞
・第６のガスによるプラズマ処理
ＮＦ３ガス流量／ＮＨ３ガス流量／Ａｒガス流量＝３０ｓｃｃｍ／９０ｓｃｃｍ／１２０ｓｃｃｍ
第１の高周波電源６２の高周波電力：２００Ｗ
ウエハＷの温度：０℃
処理時間：３０秒
・変質領域の除去処理
ウエハＷの温度：１８０℃
【０１２０】
実験例２及び実験例３のそれぞれについて、窒化シリコン製の領域及び酸化シリコン製の領域が深さ方向に削られた距離を求めて、当該距離から、窒化シリコン製の領域のエッチングに対する酸化シリコン製の領域のエッチングの選択比を求めた。実験例２、即ち、第５のガスを用いた実験例では選択比は３．１５であった。また、実験例２、即ち、第６のガスを用いた実験例では選択比は１５．２であった。この結果から、第６のガスを用いることにより、第１部分１０４ａの削れを更に低減させることができ、且つ、酸化領域１０６を除去することが可能であることが確認された。
【０１２１】
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、上述したプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置であったが、方法ＭＴの実施のために用いることができるプラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置、マイクロ波を用いるプラズマ処理装置といったように任意のプラズマ処理装置であってよい。また、工程Ｓ１は、図４及び図６に示した実施形態の工程に限定されるものではない。例えば、工程Ｓ１は、フルオロカーボンガスといった処理ガスを用いるプラズマエッチングのみを含んでいてもよい。
【符号の説明】
【０１２２】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、ＥＳＣ…静電チャック、ＬＥ…下部電極、３０…上部電極、３４…電極板、４０…ガスソース群、５０…排気装置、６２…第１の高周波電源、６４…第２の高周波電源、７０…電源、Ｃｎｔ…制御部、Ｗ…ウエハ、１００…下地層、１０２…隆起領域、１０４…窒化領域、１０４ａ…第１部分、１０４ｂ…第２部分、１０６…酸化領域、１０６ｂ…残渣、１０４ｃ，１０６ｃ…変質領域。
【図１】
2016027594.tif 000004
【図２】
2016027594.tif 000005
【図３】
2016027594.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016027594.tif 000009
【図７】
2016027594.tif 000010
【図８】
2016027594.tif 000011
【図９】
2016027594.tif 000012
【図１０】
2016027594.tif 000013
【図１１】
2016027594.tif 000014
【図１２】
2016027594.tif 000015
【図１３】
2016027594.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
2016027594.tif 000018
【図１６】
2016027594.tif 000019
【図１７】
2016027594.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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