【手続補正書】
【提出日】平成30年5月21日(2018.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板を保持する載置台と、
前記載置台と対向する位置から第１のガスを供給可能な第１のガス供給部と、
前記第１のガスをプラズマ化する高周波電源と、
前記載置台の周囲を囲むように設けられ、プラズマ化された前記第１のガスを遮蔽する遮蔽部と、
前記遮蔽部を介して前記処理容器内を排気する排気部と、
前記遮蔽部と前記排気部との間の空間に第２のガスを供給可能な第２のガス供給部と、
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１のガス供給部は、第１のパージガスを供給可能であり、
前記制御部は、前記基板に対して前記第２のガスを供給する場合、前記第１のガス供給部から前記第１のパージガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記第２のガスを供給するように、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１のガス供給部から前記第２のガス供給部までの間のガスの輸送が流れよりも拡散が支配的となるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量Ｑ１及び前記載置台と前記第１のガス供給部との間の距離の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ１、前記第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ１（ｘ）、前記第１のパージガスの供給流量をＱ１、前記処理容器内の圧力をＰ１、前記第１のパージガスに対する前記第２のガスの拡散係数をＤ１としたとき、下記の数式（２）により算出されるペクレ数Ｐｅ１が１より小さくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のパージガスの流量及び第１のパージガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ１（ｘ）の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【数２】
2018093139.tif 000001
【請求項６】
前記第２のガス供給部は、第２のパージガスを供給可能であり、
前記制御部は、前記基板に対して前記第１のガスを供給する場合、前記第１のガス供給部から前記第１のガスを供給し、前記第２のガス供給部から前記第２のパージガスを供給するように、前記第１のガス供給部及び前記第２のガス供給部の動作を制御することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第１のガス供給部から前記第２のガス供給部までの間のガスの輸送が拡散よりも流れが支配的となるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のガスの流量及び前記載置台と前記第１のガス供給部との間の距離の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記基板の端部から前記第２のガス供給部までの距離をＬ２、前記第１のガスの流れに垂直となる空間断面積をＳ２（ｘ）、前記第１のガスの供給流量をＱ２、前記処理容器内の圧力をＰ２、前記第１のガスに対する前記第２のパージガスの拡散係数をＤ２としたとき、下記の数式（３）により算出されるペクレ数Ｐｅ２が１より大きくなるように、前記第１のガス供給部から供給される前記第１のガスの流量Ｑ２及び第１のガスの流れに垂直となる空間断面積Ｓ２（ｘ）の少なくともいずれかを制御することを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
【数３】
2018093139.tif 000002
【請求項９】
前記第２のガスは、アミノシラン系ガスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理容器内において基板にガスを供給し所定の処理を行う処理空間と、前記処理空間と連通し前記処理空間の圧力よりも小さい圧力を有する排気空間と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記排気空間に第２のガスを供給し、前記処理空間にパージガスを供給することにより、前記基板の上に前記第２のガスを吸着させる吸着工程と、
前記処理空間に前記第２のガスと反応する第１のガスを供給することにより、前記第２のガスと前記第１のガスとの反応生成物を生成する反応工程と、
前記処理空間にエッチングガスを供給することにより、前記反応生成物の少なくとも一部をエッチングするエッチング工程と、
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、プラズマ処理装置１０は、電源７０を備えている。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Ａに存在する正のイオンを電極板３４に引き込むための電圧を上部電極３０に印加する。電源７０は、例えば負の直流電圧を発生する直流電源である。なお、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３０に印加される電圧は、例えば１５０Ｖ以上の電圧である。電源７０から上部電極３０に電圧が印加されると、処理空間Ａに存在する正のイオンが電極板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。放出されたシリコンは、処理空間Ａ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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
ステップＳ５において、プロセスガスを供給する処理であると判定した場合、制御部９０は、第１のガス供給部４０からプロセスガス、第２のガス供給部８０からパージガスを供給するようにプラズマ処理装置１０を制御する（ステップＳ６）。このとき、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給されるプロセスガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的にはプロセスガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給されるパージガスは、処理空間Ａに供給されるプロセスガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、処理空間Ａにおいて、プロセスガスを用いたプロセス処理、例えばエッチングガスを用いたプラズマエッチングを行う場合、排気空間Ｂに供給されるパージガスが添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。なお、ステップＳ５では、第２のガス供給部８０からパージガスを供給しなくてもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
反応工程Ｓ５２は、プラズマ化した酸素ガスを供給することにより、レジストパターンの上に吸着したアミノシランガスとプラズマ化した酸素ガスとを反応させて、シリコン酸化膜を堆積させる工程である。反応工程Ｓ５２では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに酸素ガスを供給し、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、供給された酸素ガスをプラズマ化させる。このとき、処理空間Ａと排気空間Ｂとの間にプラズマ化した酸素ガスを遮蔽するバッフル板４８が設けられている。これにより、処理空間Ａに供給されるプラズマ化した酸素ガスは、バッフル板４８によって遮蔽されるため、排気空間Ｂへほとんど供給されず、第２のガス供給部８０のガス供給管８２にはほとんど到達しない。このため、ガス供給管８２内において、プリカーサガスとプラズマ化した酸素ガスとが反応して、反応生成物が生成されることを抑制することができる。また、プラズマからのイオンの引き込みは不要であるため、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力は下部電極ＬＥへ印加しないことが望ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のエッチングガスを供給することにより、レジストパターンの側壁にシリコン酸化膜を残存させ、レジストパターンの上面に形成されたシリコン酸化膜を除去する工程である。第１のエッチング工程Ｓ６１では、第１のガス供給部４０から処理空間Ａに第１のエッチングガスを供給し、第２のガス供給部８０から排気空間Ｂに不活性ガスを供給する。第１のエッチングガスとしては、レジストパターンよりシリコン酸化膜がエッチングされやすいエッチングガスを用いることができ、例えばＣＦ４やＣ４Ｆ８などのフロロカーボンガス、ＣＨＦ３やＣＨ２Ｆ２などのハイドロフロロカーボンが挙げられる。また、第１の高周波電源６２から第１の高周波電力を下部電極ＬＥに印加し、第２の高周波電源６４から第２の高周波電力を下部電極ＬＥに印加する。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜は、第２のエッチング工程Ｓ６２において、レジストパターンの幅が狭くなることを防止する役割を果たす。レジストパターンの側壁に残存したシリコン酸化膜によって、レジストパターンの側壁に原子やプラズマイオンが衝突することを防止できるからである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
第１のエッチング工程Ｓ６１においては、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給される第１のエッチングガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的には第１のエッチングガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給される不活性ガスは、処理空間Ａに供給される第１のエッチングガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、排気空間Ｂに供給される不活性ガスが第１のエッチングガスの添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
第２のエッチング工程Ｓ６２においては、第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的となるように、処理空間Ａに供給される第２のエッチングガスの流量及び載置台ＰＤと上部電極３０の間の距離Ｇの少なくともいずれかを調整することが好ましい。具体的には第２のエッチングガスの流量を大きく、距離Ｇを狭くする方向である。第１のガス供給部４０から第２のガス供給部８０までの間の空間において、ガスの輸送が「拡散」よりも「流れ」が支配的である場合、排気空間Ｂに供給される不活性ガスは、処理空間Ａに供給される第２のエッチングガスの流れに逆らうことができず、ガス分子の拡散によってウエハＷの表面までほとんど到達しない。このため、排気空間Ｂに供給される不活性ガスが第２のエッチングガスの添加ガスとして作用することが抑制される。その結果、マスク選択比の低下や、ＬＥＲの増大がなく、良好なエッチング形状が得られる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
〔実施例２〕
実施例２では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるスピンオンカーボン（ＳＯＣ）にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部：  Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部：  Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源：  ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源：  １００Ｗ、連続波
このとき、実施例２の比較のために、パージガスであるＡｒガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例２と同様のエッチング条件でＳＯＣにプラズマエッチングを行った（比較例２）。また、パージガスであるＡｒガスを供給することなく、他のエッチング条件を実施例２と同様の条件でＳＯＣにプラズマエッチングを行った（参考例２）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
図６に示されるように、第２のガス供給部８０から排気空間ＢにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線α）、エッチングレートは６９．４ｎｍ／ｍｉｎ±１１．４％であった。これに対し、処理空間ＡにパージガスであるＡｒガスを供給した場合（特性線β）、エッチングレートは６５．７ｎｍ／ｍｉｎ±１０．５％であった。また、パージガスであるＡｒガスを供給しなかった場合（特性線γ）、エッチングレートは７１．２ｎｍ／ｍｉｎ±１１．２％であった。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
〔実施例３〕
実施例３では、まず、図７に示されるように、シリコンウエハ１０１上に成膜されたエッチング対象膜であるＳＯＣ１０２の上に、ＳｉＡＲＣ層１０３及びレジストパターン１０４を形成した。そして、レジストパターン１０４をエッチングマスクとして、下記に示すエッチング条件により、ＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部：  Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部：  Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源：  ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源：  １００Ｗ、連続波
このとき、実施例３の比較のために、パージガスであるＡｒガスを供給する空間を排気空間Ｂに代えて処理空間Ａとした点以外は、実施例３と同様のエッチング条件でＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った（比較例３）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
〔比較例３〕
比較例３では、下記に示すエッチング条件により、エッチング対象膜であるＳＯＣ１０２にプラズマエッチングを行った。
（エッチング条件）
第１のガス供給部：  Ｈ２／Ｎ２＝３５０ｓｃｃｍ／３５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給部：  ガスの供給なし（Ａｒ＝０ｓｃｃｍ）
処理空間Ａにガスを供給可能なガス供給部：  Ａｒ＝２００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源：  ５００Ｗ、連続波
第２の高周波電源：  １００Ｗ、連続波
図８は、プラズマエッチング後のエッチング対象膜を示す図である。図８（ａ）はＡｒガスを第２のガス供給部から排気空間Ｂに供給した場合（実施例３）の結果を示し、図８（ｂ）はＡｒガスを処理空間Ａに供給した場合（比較例３）の結果を示している。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、左側の図（Ｃｅｎｔｅｒ）はウエハの中央部、右側の図（Ｅｄｇｅ）はウエハの端部、中央の図（Ｍｉｄｄｌｅ）はウエハの中央部と端部との間におけるエッチング対象膜を示している。