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JP2024054083A - Plasma processing system, plasma processing apparatus and etching method - Google Patents

Plasma processing system, plasma processing apparatus and etching method Download PDF

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JP2024054083A JP2023164185A JP2023164185A JP2024054083A JP 2024054083 A JP2024054083 A JP 2024054083A JP 2023164185 A JP2023164185 A JP 2023164185A JP 2023164185 A JP2023164185 A JP 2023164185A JP 2024054083 A JP2024054083 A JP 2024054083A
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Japan
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gas
substrate
chamber
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plasma
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JP2023164185A
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Japanese (ja)
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昴 齊藤
Noboru Saito
由太 中根
Yuta Nakane
篤史 ▲高▼橋
Atsushi Takahashi
慎也 石川
Shinya Ishikawa
聡 大内田
Satoshi Ouchida
幕樹 戸村
Maju Tomura
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

To provide a plasma processing system, a plasma processing apparatus, and an etching method for suppressing a shape abnormality in etching.SOLUTION: In a substrate processing system, a plasma processing apparatus 1 includes a plurality of plasma processing chambers 10, a transfer chamber connected to the processing chambers and having a transport device, and a controller 2. The controller executes processing of: disposing, on a first substrate support, a substrate W including a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film, the mask having an opening exposing the recess; forming a carbon-containing film on a side wall of the silicon-containing film, the side wall defining the recess; transporting the substrate from a first processing chamber to a second processing chamber via the transport chamber and disposing the substrate on a second substrate support 11; and etching the silicon-containing film at a bottom portion of the recess where the carbon-containing film is formed by using plasma formed from a first processing gas containing hydrogen fluoride gas in the second processing chamber.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理システム、プラズマ処理装置及びエッチング方法に関する。 Exemplary embodiments of the present disclosure relate to a plasma processing system, a plasma processing apparatus, and an etching method.

特許文献1には、シリコン含有膜上にポリシリコンマスクが形成された基板をエッチングする方法が開示されている。 Patent document 1 discloses a method for etching a substrate having a polysilicon mask formed on a silicon-containing film.

特開2016-21546号公報JP 2016-21546 A

本開示は、エッチングの形状異常を抑制する技術を提供する。 This disclosure provides technology to suppress shape abnormalities in etching.

本開示の一つの例示的実施形態において、プラズマ処理システムが提供される。プラズマ処理システムは、第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、第2の基板支持部を有し、第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、第1の処理チャンバ及び第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバと、制御部と、を備え、制御部は、(a)凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する処理であって、マスクは、凹部を露出する開口を有する、処理と、(b)第1の処理チャンバ内において、凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、(c)基板を第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、基板を第2の基板支持部上に配置する処理と、(d)第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜が形成された凹部の底部をエッチングする処理と、を実行するプラズマ処理システムが提供される。 In one exemplary embodiment of the present disclosure, a plasma processing system is provided. The plasma processing system includes a first processing chamber having a first substrate support, a second processing chamber having a second substrate support and different from the first processing chamber, a transfer chamber connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device, and a control unit. The control unit performs the following processes: (a) placing a substrate having a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess; (b) forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film that defines the recess in the first processing chamber; (c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via the transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support; and (d) etching the bottom of the recess in which the carbon-containing film is formed using plasma generated from a first processing gas containing hydrogen fluoride gas in the second processing chamber.

本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングの形状異常を抑制する技術を提供することができる According to one exemplary embodiment of the present disclosure, a technology can be provided that suppresses shape abnormalities in etching.

プラズマ処理システムの構成例を概略的に示す図である。1 is a diagram illustrating an example of the configuration of a plasma processing system. 容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus. 誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration example of an inductively coupled plasma processing apparatus. 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。1 is a flow chart illustrating a plasma processing method according to an exemplary embodiment. 工程ST11で提供される基板Wの断面構造の一例を示す図である。2 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W provided in a process ST11. FIG. 工程ST12の処理後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of the substrate W after being processed in step ST12. FIG. 工程ST2の処理後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of the substrate W after being processed in step ST2. FIG. 工程ST2の処理後の基板Wの断面構造の他の例を示す図である。13 is a diagram showing another example of the cross-sectional structure of the substrate W after processing at step ST2. FIG. ブレークスルー工程後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W after a breakthrough process. FIG. 工程ST3の処理中の基板Wの断面構造の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W being processed at step ST3. FIG. 工程ST3の処理中の基板Wの断面構造の一例を示す図である。13 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W being processed at step ST3. FIG. 本処理方法の他の例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating another example of the present processing method.

以下、本開示の各実施形態について説明する。 Each embodiment of the present disclosure is described below.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理システムが提供される。プラズマ処理システムは、第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、第2の基板支持部を有し、第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、第1の処理チャンバ及び第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバと、制御部と、を備え、制御部は、(a)凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する処理であって、マスクは、凹部を露出する開口を有する、処理と、(b)第1の処理チャンバ内において、凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、(c)基板を第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、基板を第2の基板支持部上に配置する処理と、(d)第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜が形成された凹部の底部をエッチングする処理と、を実行する。 In one exemplary embodiment, a plasma processing system is provided. The plasma processing system includes a first processing chamber having a first substrate support, a second processing chamber having a second substrate support and different from the first processing chamber, a transfer chamber connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device, and a control unit. The control unit performs the following processes: (a) placing a substrate having a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess; (b) forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film that defines the recess in the first processing chamber; (c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via the transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support; and (d) etching the bottom of the recess in which the carbon-containing film is formed using plasma generated from a first processing gas including hydrogen fluoride gas in the second processing chamber.

一つの例示的実施形態において、制御部は、(a)、(b)、(c)及び(d)を含むサイクルを複数回繰り返す処理を実行する。 In one exemplary embodiment, the control unit executes a process that repeats a cycle including (a), (b), (c), and (d) multiple times.

一つの例示的実施形態において、制御部は、少なくとも(c)において、搬送チャンバ内の圧力が、第1の処理チャンバ内の圧力及び第2の処理チャンバ内の圧力よりも低くなるように、搬送チャンバ内の圧力を制御する。 In one exemplary embodiment, the control unit controls the pressure in the transfer chamber at least in (c) so that the pressure in the transfer chamber is lower than the pressure in the first processing chamber and the pressure in the second processing chamber.

一つの例示的実施形態において、制御部は、(a)の前に、第2の処理チャンバ内又は第2のチャンバと異なる第3のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、シリコン含有膜に凹部を形成して、凹部を有するシリコン含有膜を備える基板を準備する処理を実行する。 In one exemplary embodiment, the control unit performs a process prior to (a) in which a recess is formed in the silicon-containing film by etching using plasma generated from a second process gas containing a fluorine-containing gas in the second process chamber or in a third chamber different from the second chamber, to prepare a substrate including a silicon-containing film having a recess.

一つの例示的実施形態において、(b)の処理における第1の基板支持部の温度は、(c)の処理における第2の基板支持部の温度よりも高い。 In one exemplary embodiment, the temperature of the first substrate support in process (b) is higher than the temperature of the second substrate support in process (c).

一つの例示的実施形態において、制御部は、(b)において、炭素含有ガスを含む第3の処理ガスにより、炭素含有膜を形成する処理を実行する。 In one exemplary embodiment, the control unit performs a process of forming a carbon-containing film using a third process gas that includes a carbon-containing gas in (b).

一つの例示的実施形態において、炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである。 In one exemplary embodiment, the carbon-containing gas is a hydrocarbon gas.

一つの例示的実施形態において、第3の処理ガスは、窒素含有ガスを含む。 In one exemplary embodiment, the third process gas includes a nitrogen-containing gas.

一つの例示的実施形態において、制御部は、(b)において、(b11)基板に対して前駆体ガスを供給し、側壁に前駆体ガスを吸着させる工程と、(b12)基板に対して反応ガスを供給し、前駆体ガスと反応ガスとの反応により炭素含有膜を形成する工程と、を含む処理を実行する。 In one exemplary embodiment, the control unit performs a process in (b) that includes the steps of (b11) supplying a precursor gas to the substrate and adsorbing the precursor gas on the sidewall, and (b12) supplying a reactive gas to the substrate and forming a carbon-containing film by reaction between the precursor gas and the reactive gas.

一つの例示的実施形態において、(b)は、(b1)第1の処理チャンバ内に、第1の有機化合物を含む第1の成膜ガスを供給する工程と、(b2)第1の処理チャンバ内に、第1の有機化合物と異なる第2の有機化合物を含む第2の成膜ガスを供給する工程と、を含む。 In one exemplary embodiment, (b) includes (b1) supplying a first deposition gas containing a first organic compound into the first processing chamber, and (b2) supplying a second deposition gas containing a second organic compound different from the first organic compound into the first processing chamber.

一つの例示的実施形態において、(b2)は、第1の有機化合物と第2の有機化合物との重合を含む反応により、炭素含有膜を形成する。 In one exemplary embodiment, (b2) forms a carbon-containing film by a reaction that includes polymerization of the first organic compound with the second organic compound.

一つの例示的実施形態において、(d)は、凹部ののうち(d)においてエッチングされた部分の寸法を拡大する処理を更に含む。 In one exemplary embodiment, (d) further includes a process for enlarging a dimension of the portion of the recess that is etched in (d).

一つの例示的実施形態において、第1の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む。 In one exemplary embodiment, the first process gas further comprises a phosphorus-containing gas.

一つの例示的実施形態において、第1の処理ガスは、炭素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び金属含有ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスをさらに含む。 In one exemplary embodiment, the first process gas further comprises at least one gas selected from the group consisting of a carbon-containing gas, a halogen-containing gas, and a metal-containing gas.

一つの例示的実施形態において、(d)の処理は、第2の基板支持部の温度が0℃以下で実行される。 In one exemplary embodiment, process (d) is performed at a temperature of the second substrate support of 0° C. or less.

一つの例示的実施形態において、第1の処理チャンバは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されており、第2の処理チャンバは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されており、制御部は、(b)の処理において、誘導結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成して炭素含有膜を形成する処理を実行し、(d)の処理において、容量結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成してシリコン含有膜をエッチングする処理を実行する。 In one exemplary embodiment, the first processing chamber is coupled to an inductively coupled plasma generating unit, and the second processing chamber is coupled to a capacitively coupled plasma generating unit, and the control unit performs a process of forming a carbon-containing film by generating plasma using the inductively coupled plasma generating unit in the process (b), and performs a process of etching a silicon-containing film by generating plasma using the capacitively coupled plasma generating unit in the process (d).

一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの2種以上を含む積層膜である。 In one exemplary embodiment, the silicon-containing film is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a polycrystalline silicon film, or a laminate film containing two or more of these.

一つの例示的実施形態において、マスクは、炭素含有膜又は金属含有有膜である。 In one exemplary embodiment, the mask is a carbon-containing or metal-containing film.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理システムが提供される。プラズマ処理システムは、第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、第2の基板支持部を有し、第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、第1の処理チャンバ及び第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバ制御部と、を備え、制御部は、(a)凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する処理であって、マスクは、凹部を露出する開口を有する、処理と、(b)第1の処理チャンバ内において、凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、(c)基板を第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、基板を第2の基板支持部上に配置する処理と、(d)第2の処理チャンバ内において、炭素含有膜が形成された凹部の底部をエッチングする処理と、を含み、(d)の処理は、(d1)フッ化水素ガスを含む第4の処理ガスから生成したプラズマに基板を晒す工程と、(d2)フルオロカーボンガス及び/又はハイドロフルオロカーボンガスを含む第5の処理ガスから生成したプラズマに基板を晒す工程と、(d3)水素含有ガスを含む第6の処理ガスから生成したプラズマに基板を晒す工程と、を含むサイクルを繰り返す処理を実行する。 In one exemplary embodiment, a plasma processing system is provided. The plasma processing system includes a first processing chamber having a first substrate support, a second processing chamber having a second substrate support and different from the first processing chamber, and a transfer chamber controller connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device. The controller controls the following steps: (a) a process of placing a substrate, which includes a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film, on the first substrate support of the first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess; (b) a process of forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film that defines the recess in the first processing chamber; and (c) a process of placing the substrate on the first substrate support of the first processing chamber. (d) a process of transferring the substrate from the first process chamber to a second process chamber via a transfer chamber and placing the substrate on a second substrate support; and (d) a process of etching the bottom of the recess in the second process chamber in which the carbon-containing film is formed, the process (d) being a process of repeating a cycle including (d1) a step of exposing the substrate to plasma generated from a fourth process gas containing hydrogen fluoride gas, (d2) a step of exposing the substrate to plasma generated from a fifth process gas containing fluorocarbon gas and/or hydrofluorocarbon gas, and (d3) a step of exposing the substrate to plasma generated from a sixth process gas containing hydrogen-containing gas.

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバと、チャンバ内に配置される基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部と、を備え、制御部は、(a)凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、基板支持部上に配置する処理であって、マスクは、凹部を露出する開口を有する、処理と、(b)チャンバ内において、凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、(c)チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜が形成された凹部の底部をエッチングする処理と、を実行する。 In one exemplary embodiment, a plasma processing apparatus is provided. The plasma processing apparatus includes a chamber, a substrate support disposed in the chamber, a plasma generating unit, and a control unit. The control unit performs the following processes: (a) a process of disposing a substrate including a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the substrate support, the mask having an opening exposing the recess; (b) a process of forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film that defines the recess in the chamber; and (c) a process of etching the bottom of the recess in which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a process gas including hydrogen fluoride gas in the chamber.

一つの例示的実施形態において、エッチング方法が提供される。エッチング方法は、(a)凹部を有するシリコン含有膜と、シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する工程であって、マスクは、凹部を露出する開口を有する、工程と、(b)第1の処理チャンバ内において、凹部を規定するシリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、(c)基板を第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、基板を第2の処理チャンバの第2の基板支持部上に配置する工程と、(d)第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、炭素含有膜が形成された凹部の底部をエッチングする工程と、を含む。 In one exemplary embodiment, an etching method is provided. The etching method includes: (a) disposing a substrate including a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on a first substrate support of a first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess; (b) forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film that defines the recess in the first processing chamber; (c) transferring the substrate from the first processing chamber to a second processing chamber via a transfer chamber and disposing the substrate on a second substrate support of the second processing chamber; and (d) etching the bottom of the recess in which the carbon-containing film is formed using plasma generated from a processing gas including hydrogen fluoride gas in the second processing chamber.

以下、図面を参照して、本開示の各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または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。 Each embodiment of the present disclosure will be described in detail below with reference to the drawings. Note that identical or similar elements in each drawing will be given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted. Unless otherwise specified, positional relationships such as up, down, left, right, etc. will be described based on the positional relationships shown in the drawings. The dimensional ratios in the drawings do not represent actual ratios, and the actual ratios are not limited to the ratios shown in the drawings.

<プラズマ処理システムの構成例>
図1は、プラズマ処理システムの一例(以下「基板処理システムPS」という。)を概略的に示す図である。
<Configuration Example of Plasma Processing System>
FIG. 1 is a diagram that illustrates a schematic diagram of an example of a plasma processing system (hereinafter referred to as a "substrate processing system PS").

基板処理システムPSは、基板処理室PM1~PM6(以下、総称して「基板処理モジュールPM」ともいう。)と、搬送モジュールTMと、ロードロックモジュールLLM1及びLLM2(以下、総称して「ロードロックモジュールLLM」ともいう。)と、ローダーモジュールLM、ロードポートLP1からLP3(以下、総称して「ロードポートLP」ともいう。)とを有する。制御部CTは、基板処理システムPSの各構成を制御して、基板Wに所与の処理を実行する。 The substrate processing system PS has substrate processing chambers PM1 to PM6 (hereinafter collectively referred to as "substrate processing modules PM"), a transfer module TM, load lock modules LLM1 and LLM2 (hereinafter collectively referred to as "load lock modules LLM"), a loader module LM, and load ports LP1 to LP3 (hereinafter collectively referred to as "load ports LP"). The controller CT controls each component of the substrate processing system PS to perform a given process on the substrate W.

基板処理モジュールPMは、その内部において、基板Wに対して、エッチング処理、トリミング処理、成膜処理、アニール処理、ドーピング処理、リソグラフィ処理、クリーニング処理、アッシング処理等の処理を実行する。基板処理モジュールPMの一部は、図2に示すような容量結合型のプラズマ処理装置であってよい。すなわち、基板処理室PM1~PM6の少なくとも一つは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。基板処理モジュールPMの一部は、図3に示すような誘導結合型のプラズマ処理装置であってよい。すなわち、基板処理室PM1~PM6の少なくとも一つは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されてよい。基板処理モジュールPMの一部は、測定モジュールであってよく、基板W上に形成された膜の膜厚や、基板W上に形成されたパターンの寸法等を例えば光学的手法を用いて測定してよい。 The substrate processing module PM performs processes such as etching, trimming, film formation, annealing, doping, lithography, cleaning, and ashing on the substrate W. A part of the substrate processing module PM may be a capacitively coupled plasma processing apparatus as shown in FIG. 2. That is, at least one of the substrate processing chambers PM1 to PM6 may be coupled to a capacitively coupled plasma generation unit. A part of the substrate processing module PM may be an inductively coupled plasma processing apparatus as shown in FIG. 3. That is, at least one of the substrate processing chambers PM1 to PM6 may be coupled to an inductively coupled plasma generation unit. A part of the substrate processing module PM may be a measurement module, which may measure the thickness of a film formed on the substrate W, the dimensions of a pattern formed on the substrate W, etc., using, for example, an optical method.

搬送モジュールTMは、基板Wを搬送する搬送装置を有し、基板処理モジュールPM間又は基板処理モジュールPMとロードロックモジュールLLMとの間で、基板Wを搬送する。基板処理モジュールPM及びロードロックモジュールLLMは、搬送モジュールTMに隣接して配置されている。搬送モジュールTMと基板処理モジュールPM及びロードロックモジュールLLMは、開閉可能なゲートバルブによって空間的に隔離又は連結される。 The transfer module TM has a transfer device that transfers the substrate W, and transfers the substrate W between the substrate processing modules PM or between the substrate processing module PM and the load lock module LLM. The substrate processing module PM and the load lock module LLM are arranged adjacent to the transfer module TM. The transfer module TM, the substrate processing module PM, and the load lock module LLM are spatially isolated or connected by openable and closable gate valves.

ロードロックモジュールLLM1及びLLM2は、搬送モジュールTMとローダーモジュールLMとの間に設けられている。ロードロックモジュールLLMは、その内部の圧力を、大気圧又は真空に切り替えることができる。「大気圧」は、基板処理システムPSに含まれる各モジュールの外部の圧力であり得る。また、「真空」は、大気圧よりも低い圧力であって、例えば0.1Pa~100Paの中真空であり得る。ロードロックモジュールLLMは、大気圧であるローダーモジュールLMから真空である搬送モジュールTMへ基板Wを搬送し、また、真空である搬送モジュールTMから大気圧であるローダーモジュールLMへ搬送する。 The load lock modules LLM1 and LLM2 are provided between the transfer module TM and the loader module LM. The load lock module LLM can switch its internal pressure between atmospheric pressure and vacuum. "Atmospheric pressure" can be the pressure outside each module included in the substrate processing system PS. "Vacuum" can be a pressure lower than atmospheric pressure, for example a medium vacuum of 0.1 Pa to 100 Pa. The load lock module LLM transfers the substrate W from the loader module LM, which is at atmospheric pressure, to the transfer module TM, which is at vacuum, and also transfers the substrate W from the transfer module TM, which is at vacuum, to the loader module LM, which is at atmospheric pressure.

ローダーモジュールLMは、基板Wを搬送する搬送装置を有し、ロードロックモジュールLLMとロードポートLPとの間で基板Wを搬送する。ロードポートLP内の内部には、例えば25枚の基板Wが収納可能なFOUP(Front Opening Unified Pod)または空のFOUPが載置できる。ローダーモジュールLMは、ロードポートLP内のFOUPから基板Wを取り出して、ロードロックモジュールLLMに搬送する。また、ローダーモジュールLMは、ロードロックモジュールLLMから基板Wを取り出して、ロードポートLP内のFOUPに搬送する。 The loader module LM has a transport device that transports substrates W, and transports substrates W between the load lock module LLM and the load port LP. Inside the load port LP, for example, a FOUP (Front Opening Unified Pod) capable of storing 25 substrates W or an empty FOUP can be placed. The loader module LM removes substrates W from the FOUP in the load port LP and transports them to the load lock module LLM. The loader module LM also removes substrates W from the load lock module LLM and transports them to the FOUP in the load port LP.

制御部CTは、基板処理システムPSの各構成を制御して、基板Wに所与の処理を実行する。制御部CTは、プロセスの手順、プロセスの条件、搬送条件等が設定されたレシピを格納しており、当該レシピに従って、基板Wに所与の処理を実行するように、基板処理システムPSの各構成を制御する。制御部CTは、図2又は図3に示す制御部2の一部又は全部の機能を兼ねてよい。 The controller CT controls each component of the substrate processing system PS to perform a given process on the substrate W. The controller CT stores a recipe in which the process procedure, process conditions, transport conditions, etc. are set, and controls each component of the substrate processing system PS to perform a given process on the substrate W according to the recipe. The controller CT may perform some or all of the functions of the controller 2 shown in FIG. 2 or FIG. 3.

<容量結合型のプラズマ処理装置の構成例>
以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。
<Configuration Example of Capacitively Coupled Plasma Processing Apparatus>
An example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus as an example of the plasma processing apparatus 1 will be described below.

図2は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10sに供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ10は接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。 2 is a diagram for explaining an example of the configuration of a capacitively coupled plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 20, a power source 30, and an exhaust system 40. The plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support unit 11 and a gas inlet unit. The gas inlet unit is configured to introduce at least one processing gas into the plasma processing chamber 10. The gas inlet unit includes a shower head 13. The substrate support unit 11 is disposed in the plasma processing chamber 10. The shower head 13 is disposed above the substrate support unit 11. In one embodiment, the shower head 13 constitutes at least a part of the ceiling of the plasma processing chamber 10. The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by the shower head 13, the sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, and the substrate support unit 11. The plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s, and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space. The plasma processing chamber 10 is grounded. The showerhead 13 and the substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10.

基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、基板Wを支持するための中央領域111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域111bとを有する。ウェハは基板Wの一例である。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。従って、中央領域111aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域111bは、リングアセンブリ112を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。 The substrate support 11 includes a main body 111 and a ring assembly 112. The main body 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112. A wafer is an example of a substrate W. The annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in a plan view. The substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111, and the ring assembly 112 is disposed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111. Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 112.

一実施形態において、本体部111は、基台1110及び静電チャック1111を含む。基台1110は、導電性部材を含む。基台1110の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック1111は、基台1110の上に配置される。静電チャック1111は、セラミック部材1111aとセラミック部材1111a内に配置される静電電極1111bとを含む。セラミック部材1111aは、中央領域111aを有する。一実施形態において、セラミック部材1111aは、環状領域111bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック1111を囲む他の部材が環状領域111bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ112は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック1111と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF(Radio Frequency)電源31及び/又はDC(Direct Current)電源32に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材1111a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極が下部電極として機能する。後述するバイアスRF信号及び/又はDC信号が少なくとも1つのRF/DC電極に供給される場合、RF/DC電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台1110の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極1111bが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つの下部電極を含む。 In one embodiment, the main body 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111. The base 1110 includes a conductive member. The conductive member of the base 1110 may function as a lower electrode. The electrostatic chuck 1111 is disposed on the base 1110. The electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a. The ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that other members surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b. In this case, the ring assembly 112 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member. At least one RF/DC electrode coupled to an RF (Radio Frequency) power source 31 and/or a DC (Direct Current) power source 32, which will be described later, may be disposed within the ceramic member 1111a. In this case, the at least one RF/DC electrode functions as a lower electrode. When a bias RF signal and/or a DC signal, which will be described later, is supplied to the at least one RF/DC electrode, the RF/DC electrode is also called a bias electrode. Note that the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple lower electrodes. Also, the electrostatic electrode 1111b may function as a lower electrode. Thus, the substrate support 11 includes at least one lower electrode.

リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。 The ring assembly 112 includes one or more annular members. In one embodiment, the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring. The edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.

また、基板支持部11は、静電チャック1111、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路1110a、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路1110aには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路1110aが基台1110内に形成され、1又は複数のヒータが静電チャック1111のセラミック部材1111a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域111aとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。 The substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature. The temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof. A heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a. In one embodiment, the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111. The substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to a gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.

シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、少なくとも1つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。 The shower head 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s. The shower head 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas inlets 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the multiple gas inlets 13c. The shower head 13 also includes at least one upper electrode. In addition to the shower head 13, the gas introduction unit may include one or more side gas injectors (SGIs) attached to one or more openings formed in the sidewall 10a.

ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。 The gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22. In one embodiment, the gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from a respective gas source 21 through a respective flow controller 22 to the showerhead 13. Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Additionally, the gas supply 20 may include one or more flow modulation devices to modulate or pulse the flow rate of the at least one process gas.

電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ処理チャンバ10において1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を少なくとも1つの下部電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。 The power source 30 includes an RF power source 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit. The RF power source 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Thus, the RF power source 31 can function as at least a part of a plasma generating unit configured to generate plasma from one or more processing gases in the plasma processing chamber 10. In addition, by supplying a bias RF signal to at least one lower electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ion components in the formed plasma can be attracted to the substrate W.

一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、10MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給される。 In one embodiment, the RF power supply 31 includes a first RF generating section 31a and a second RF generating section 31b. The first RF generating section 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation. In one embodiment, the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generating section 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.

第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、100kHz~60MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、少なくとも1つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。 The second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power). The frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. The generated one or more bias RF signals are provided to at least one lower electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部32aは、少なくとも1つの下部電極に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のバイアスDC信号は、少なくとも1つの下部電極に印加される。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、少なくとも1つの上部電極に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、少なくとも1つの上部電極に印加される。 The power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10. The DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b. In one embodiment, the first DC generator 32a is connected to at least one lower electrode and configured to generate a first DC signal. The generated first bias DC signal is applied to the at least one lower electrode. In one embodiment, the second DC generator 32b is connected to at least one upper electrode and configured to generate a second DC signal. The generated second DC signal is applied to the at least one upper electrode.

種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第1のDC生成部32aと少なくとも1つの下部電極との間に接続される。従って、第1のDC生成部32a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第2のDC生成部32b及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも1つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第1及び第2のDC生成部32a、32bは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部32aが第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。 In various embodiments, at least one of the first and second DC signals may be pulsed. In this case, a sequence of voltage pulses is applied to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. The voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination thereof pulse waveform. In one embodiment, a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the first DC generator 32a and at least one lower electrode. Thus, the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator. When the second DC generator 32b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator, the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode. The voltage pulses may have a positive polarity or a negative polarity. Also, the sequence of voltage pulses may include one or more positive polarity voltage pulses and one or more negative polarity voltage pulses within one period. The first and second DC generating units 32a and 32b may be provided in addition to the RF power source 31, or the first DC generating unit 32a may be provided in place of the second RF generating unit 31b.

排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。 The exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10. The exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve. The vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.

<誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例>
次に、プラズマ処理装置1の一例としての誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図3は、誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
<Configuration Example of Inductively Coupled Plasma Processing Apparatus>
Next, a configuration example of an inductively coupled plasma processing apparatus will be described as an example of the plasma processing apparatus 1. Fig. 3 is a diagram for explaining the configuration example of an inductively coupled plasma processing apparatus.

誘導結合型のプラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。プラズマ処理チャンバ10は、誘電体窓101を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11、ガス導入部及びアンテナ14を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。アンテナ14は、プラズマ処理チャンバ10上又はその上方(すなわち誘電体窓101上又はその上方)に配置される。プラズマ処理チャンバ10は、誘電体窓101、プラズマ処理チャンバ10の側壁102及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は接地される。 The inductively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10, a gas supply unit 20, a power supply 30, and an exhaust system 40. The plasma processing chamber 10 includes a dielectric window 101. The plasma processing apparatus 1 also includes a substrate support unit 11, a gas inlet unit, and an antenna 14. The substrate support unit 11 is disposed within the plasma processing chamber 10. The antenna 14 is disposed on or above the plasma processing chamber 10 (i.e., on or above the dielectric window 101). The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10s defined by the dielectric window 101, a sidewall 102 of the plasma processing chamber 10, and the substrate support unit 11. The plasma processing chamber 10 is grounded.

基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、基板Wを支持するための中央領域111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域111bとを有する。ウェハは基板Wの一例である。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。従って、中央領域111aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域111bは、リングアセンブリ112を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。 The substrate support 11 includes a main body 111 and a ring assembly 112. The main body 111 has a central region 111a for supporting the substrate W and an annular region 111b for supporting the ring assembly 112. A wafer is an example of a substrate W. The annular region 111b of the main body 111 surrounds the central region 111a of the main body 111 in a plan view. The substrate W is disposed on the central region 111a of the main body 111, and the ring assembly 112 is disposed on the annular region 111b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111a of the main body 111. Therefore, the central region 111a is also called a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 111b is also called a ring support surface for supporting the ring assembly 112.

一実施形態において、本体部111は、基台1110及び静電チャック1111を含む。基台1110は、導電性部材を含む。基台1110の導電性部材はバイアス電極として機能し得る。静電チャック1111は、基台1110の上に配置される。静電チャック1111は、セラミック部材1111aとセラミック部材1111a内に配置される静電電極1111bとを含む。セラミック部材1111aは、中央領域111aを有する。一実施形態において、セラミック部材1111aは、環状領域111bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック1111を囲む他の部材が環状領域111bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ112は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック1111と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF電源31及び/又はDC電源32に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材1111a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極がバイアス電極として機能する。なお、基台1110の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数のバイアス電極として機能してもよい。また、静電電極1111bがバイアス電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つのバイアス電極を含む。 In one embodiment, the main body 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111. The base 1110 includes a conductive member. The conductive member of the base 1110 may function as a bias electrode. The electrostatic chuck 1111 is disposed on the base 1110. The electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a. The ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that other members surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b. In this case, the ring assembly 112 may be disposed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be disposed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member. Also, at least one RF/DC electrode coupled to an RF power source 31 and/or a DC power source 32, which will be described later, may be disposed within the ceramic member 1111a. In this case, the at least one RF/DC electrode functions as a bias electrode. Note that the conductive member of the base 1110 and the at least one RF/DC electrode may function as multiple bias electrodes. Also, the electrostatic electrode 1111b may function as a bias electrode. Thus, the substrate support 11 includes at least one bias electrode.

リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。 The ring assembly 112 includes one or more annular members. In one embodiment, the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring. The edge rings are formed of a conductive or insulating material, and the cover rings are formed of an insulating material.

また、基板支持部11は、静電チャック1111、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路1110a、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路1110aには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路1110aが基台1110内に形成され、1又は複数のヒータが静電チャック1111のセラミック部材1111a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域111aとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。 The substrate support 11 may also include a temperature adjustment module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature. The temperature adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof. A heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a. In one embodiment, the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111. The substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to a gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.

ガス導入部は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部(CGI:Center Gas Injector)13を含む。中央ガス注入部13は、基板支持部11の上方に配置され、誘電体窓101に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス流路13b、及び少なくとも1つのガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス流路13bを通過してガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部13に加えて又はその代わりに、側壁102に形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。 The gas introduction section is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply section 20 into the plasma processing space 10s. In one embodiment, the gas introduction section includes a center gas injector (CGI) 13. The center gas injector 13 is disposed above the substrate support 11 and attached to a central opening formed in the dielectric window 101. The center gas injector 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas flow path 13b, and at least one gas inlet 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas flow path 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the gas inlet 13c. In addition to or instead of the center gas injector 13, the gas introduction section may include one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the sidewall 102.

ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してガス導入部に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも1つの流量変調デバイスを含んでもよい。 The gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22. In one embodiment, the gas supply unit 20 is configured to supply at least one process gas from a corresponding gas source 21 to the gas inlet via a corresponding flow controller 22. Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Additionally, the gas supply unit 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of the at least one process gas.

電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つのバイアス電極及びアンテナ14に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ生成部12の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を少なくとも1つのバイアス電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオンを基板Wに引き込むことができる。 The power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to the plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit. The RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one bias electrode and the antenna 14. This causes a plasma to be formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Thus, the RF power supply 31 can function as at least a part of the plasma generating unit 12. In addition, by supplying a bias RF signal to at least one bias electrode, a bias potential is generated on the substrate W, and ions in the formed plasma can be attracted to the substrate W.

一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してアンテナ14に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、10MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、アンテナ14に供給される。 In one embodiment, the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b. The first RF generating unit 31a is coupled to the antenna 14 via at least one impedance matching circuit and is configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation. In one embodiment, the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to the antenna 14.

第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つのバイアス電極に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、100kHz~60MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、少なくとも1つのバイアス電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。 The second RF generating unit 31b is coupled to at least one bias electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power). The frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency in the range of 100 kHz to 60 MHz. In one embodiment, the second RF generating unit 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. The generated one or more bias RF signals are supplied to at least one bias electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、バイアスDC生成部32aを含む。一実施形態において、バイアスDC生成部32aは、少なくとも1つのバイアス電極に接続され、バイアスDC信号を生成するように構成される。生成されたバイアスDC信号は、少なくとも1つのバイアス電極に印加される。 The power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to the plasma processing chamber 10. The DC power supply 32 includes a bias DC generator 32a. In one embodiment, the bias DC generator 32a is connected to at least one bias electrode and configured to generate a bias DC signal. The generated bias DC signal is applied to the at least one bias electrode.

種々の実施形態において、バイアスDC信号は、パルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つのバイアス電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部がバイアスDC生成部32aと少なくとも1つのバイアス電極との間に接続される。従って、バイアスDC生成部32a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、バイアスDC生成部32aは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。 In various embodiments, the bias DC signal may be pulsed. In this case, a sequence of voltage pulses is applied to at least one bias electrode. The voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination of these pulse waveforms. In one embodiment, a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the bias DC generator 32a and at least one bias electrode. Thus, the bias DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator. The voltage pulses may have a positive polarity or a negative polarity. The sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses within one period. The bias DC generator 32a may be provided in addition to the RF power source 31 or may be provided instead of the second RF generator 31b.

アンテナ14は、1又は複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ14は、同軸上に配置された外側コイル及び内側コイルを含んでもよい。この場合、RF電源31は、外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイル及び内側コイルのうちいずれか一方に接続されてもよい。前者の場合、同一のRF生成部が外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、別個のRF生成部が外側コイル及び内側コイルに別々に接続されてもよい。 The antenna 14 includes one or more coils. In one embodiment, the antenna 14 may include an outer coil and an inner coil arranged coaxially. In this case, the RF power source 31 may be connected to both the outer coil and the inner coil, or to either the outer coil or the inner coil. In the former case, the same RF generator may be connected to both the outer coil and the inner coil, or separate RF generators may be connected separately to the outer coil and the inner coil.

排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。 The exhaust system 40 may be connected to, for example, a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10. The exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure in the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve. The vacuum pump may include a turbomolecular pump, a dry pump, or a combination thereof.

<プラズマ処理方法の一例>
図4は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法(以下「本処理方法」ともいう。)の一例を示すフローチャートである。図4に示すように、本処理方法は、基板を準備する工程ST1と、基板に炭素含有膜を形成する工程ST2と、基板をエッチングする工程ST3とを含む。各工程における処理は、図1に示す基板処理システムPSに含まれる複数の基板処理モジュールPMのうちの2以上において実行されてよい。基板処理モジュールPMは、図2及び/又は図3に示すプラズマ処理装置1であり得る。そして、例えば、工程ST1及び工程ST3が図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1において実行され、工程ST2が図3に示す誘導結合型のプラズマ処理装置1において実行されてよい。以下では、制御部2が基板処理システムPS及びプラズマ処理装置1の各部を制御して、基板Wに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。
<An example of a plasma treatment method>
FIG. 4 is a flow chart showing an example of a plasma processing method (hereinafter, also referred to as the present processing method) according to an exemplary embodiment. As shown in FIG. 4, the present processing method includes a step ST1 of preparing a substrate, a step ST2 of forming a carbon-containing film on the substrate, and a step ST3 of etching the substrate. The processing in each step may be performed in two or more of the substrate processing modules PM included in the substrate processing system PS shown in FIG. 1. The substrate processing module PM may be the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2 and/or FIG. 3. For example, the steps ST1 and ST3 may be performed in the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2, and the step ST2 may be performed in the inductively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3. In the following, a case where the control unit 2 controls each part of the substrate processing system PS and the plasma processing apparatus 1 to perform the present processing method on the substrate W will be described as an example.

(工程ST1:基板の準備)
図4に示すように、工程ST1は、基板Wを提供する工程ST11と、基板Wをエッチングして凹部を形成する工程ST12とを含む。まず、工程ST11において、基板Wが、図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理空間10s内に提供される。基板Wは、基板支持部11の中央領域111a上に提供される。そして、基板Wは、静電チャック1111により基板支持部11に保持される。
(Step ST1: Preparation of substrate)
4, step ST1 includes step ST11 of providing a substrate W, and step ST12 of etching the substrate W to form a recess. First, in step ST11, the substrate W is provided in a plasma processing space 10s of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2. The substrate W is provided on a central region 111a of a substrate support 11. Then, the substrate W is held on the substrate support 11 by an electrostatic chuck 1111.

図5は、工程ST11で提供される基板Wの断面構造の一例を示す図である。図5に示すとおり、基板Wは、シリコン含有膜SFと、シリコン含有膜SF上に形成されたマスクMKとを有している。シリコン含有膜SFは、下地膜UF上に形成されてよい。基板Wは、半導体デバイスの製造に用いられてよい。半導体デバイスは、例えば、DRAM、3D-NANDフラッシュメモリ等の半導体メモリデバイスを含む。 Figure 5 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of a substrate W provided in process ST11. As shown in Figure 5, the substrate W has a silicon-containing film SF and a mask MK formed on the silicon-containing film SF. The silicon-containing film SF may be formed on an undercoat film UF. The substrate W may be used in the manufacture of semiconductor devices. Semiconductor devices include, for example, semiconductor memory devices such as DRAMs and 3D-NAND flash memories.

下地膜UFは、一例では、シリコンウェハやシリコンウェハ上に形成された有機膜、誘電体膜、金属膜、半導体膜等である。下地膜UFは、複数の膜が積層されて構成されてよい。 The base film UF is, for example, a silicon wafer or an organic film, a dielectric film, a metal film, a semiconductor film, or the like, formed on a silicon wafer. The base film UF may be composed of multiple films stacked together.

シリコン含有膜SFは、本処理方法によるエッチングの対象となる膜である。シリコン含有膜SFは、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜又は炭素含有シリコン膜でよい。シリコン含有膜SFは、複数の膜が積層されて構成されてよい。例えば、シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが交互に積層されて構成されてよい。例えば、シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜と多結晶シリコン膜とが交互に積層されて構成されてよい。例えば、シリコン含有膜SFは、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜及び多結晶シリコン膜を含む積層膜でもよい。例えば、シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜とシリコン炭窒化膜とが積層されて構成されてよい。例えば、シリコン含有膜SFは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜を含む積層膜でもよい。なお、シリコン含有膜は、リン(p)、窒素(N)及びホウ素(B)からなる群から選択される少なくとも1種の元素を含んでもよい・ The silicon-containing film SF is a film to be etched by the present processing method. The silicon-containing film SF may be, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a silicon carbonitride film, a polycrystalline silicon film, or a carbon-containing silicon film. The silicon-containing film SF may be formed by stacking a plurality of films. For example, the silicon-containing film SF may be formed by alternately stacking a silicon oxide film and a silicon nitride film. For example, the silicon-containing film SF may be formed by alternately stacking a silicon oxide film and a polycrystalline silicon film. For example, the silicon-containing film SF may be a stacked film including a silicon nitride film, a silicon oxide film, and a polycrystalline silicon film. For example, the silicon-containing film SF may be formed by stacking a silicon oxide film and a silicon carbonitride film. For example, the silicon-containing film SF may be a stacked film including a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon carbonitride film. The silicon-containing film may contain at least one element selected from the group consisting of phosphorus (p), nitrogen (N), and boron (B).

マスクMKは、工程ST12や工程ST3で生成されるプラズマに対するエッチングレートがシリコン含有膜SFよりも低い材料から形成される。マスクMKは、例えば、炭素含有材料から形成されてよい。一例では、マスクMKは、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜又はSOC膜(スピンオンカーボン膜)である。マスクMKは、例えば、タングステン、モリブデン、チタン及びルテニウムからなる群から選択される少なくとも1種の金属を含む金属含有膜であってもよい。一例では、マスクMKは、タングステンカーバイド又はタングステンシリサイドを含む。マスクMKは、1つの層からなる単層マスクでよく、また2つ以上の層からなる多層マスクであってもよい。 The mask MK is formed from a material having a lower etching rate for the plasma generated in step ST12 or step ST3 than the silicon-containing film SF. The mask MK may be formed from, for example, a carbon-containing material. In one example, the mask MK is an amorphous carbon film, a photoresist film, or a SOC film (spin-on carbon film). The mask MK may be a metal-containing film containing at least one metal selected from the group consisting of, for example, tungsten, molybdenum, titanium, and ruthenium. In one example, the mask MK contains tungsten carbide or tungsten silicide. The mask MK may be a single-layer mask consisting of one layer, or may be a multilayer mask consisting of two or more layers.

図5に示すとおり、マスクMKは、シリコン含有膜SF上において少なくとも一つの開口OPを規定する。開口OPは、シリコン含有膜SF上の空間であって、マスクMKの側壁SS1に囲まれている。すなわち、シリコン含有膜SFの上面は、マスクMKによって覆われた領域と、開口OPの底部において露出した領域とを有する。 As shown in FIG. 5, the mask MK defines at least one opening OP on the silicon-containing film SF. The opening OP is a space on the silicon-containing film SF and is surrounded by a sidewall SS1 of the mask MK. That is, the upper surface of the silicon-containing film SF has an area covered by the mask MK and an area exposed at the bottom of the opening OP.

開口OPは、基板Wの平面視、すなわち、基板Wを図3の上から下に向かう方向に見た場合において、任意の形状を有してよい。当該形状は、例えば、円、楕円、矩形、線やこれらの1種類以上を組み合わせた形状であってよい。マスクMKは、複数の側壁SS1を有し、複数の側壁SS1が複数の開口OPを規定してもよい。複数の開口OPは、それぞれ線形状を有し、一定の間隔で並んでライン&スペースのパターンを構成してもよい。また、複数の開口OPは、それぞれ孔形状を有し、アレイパターンを構成してもよい。 The openings OP may have any shape when viewed from above the substrate W, i.e., when the substrate W is viewed from the top to the bottom in FIG. 3. The shape may be, for example, a circle, an ellipse, a rectangle, a line, or a combination of one or more of these. The mask MK may have multiple side walls SS1, which define multiple openings OP. The multiple openings OP may each have a linear shape and be arranged at regular intervals to form a line and space pattern. The multiple openings OP may also each have a hole shape and form an array pattern.

基板Wを構成する各膜(下地膜UF、シリコン含有膜SF、マスクMK)は、それぞれ、CVD法、ALD法、スピンコート法等により形成されてよい。マスクMKは、リソグラフィによって形成されてもよい。またマスクMKの開口OPは、マスクMKをエッチングすることで形成されてよい。各膜は、それぞれ、平坦な膜であってよく、また凹凸を有する膜であってもよい。なお、基板Wは、下地膜UFの下に他の膜をさらに有してよい。この場合、シリコン含有膜SF及び下地膜UFに開口OPに対応する形状の凹部を形成し、当該他の膜をエッチングするためのマスクとして用いてもよい。 Each of the films constituting the substrate W (undercoat film UF, silicon-containing film SF, mask MK) may be formed by CVD, ALD, spin coating, or the like. The mask MK may be formed by lithography. The opening OP of the mask MK may be formed by etching the mask MK. Each of the films may be flat or may have irregularities. The substrate W may further have another film below the undercoat film UF. In this case, a recess having a shape corresponding to the opening OP may be formed in the silicon-containing film SF and undercoat film UF, and used as a mask for etching the other film.

基板Wの各膜を形成するプロセスの少なくとも一部は、工程ST1が実行されるプラズマ処理チャンバ10の空間内で行われてよい。一例では、マスクMKをエッチングして開口OPを形成する場合、当該工程は、プラズマ処理チャンバ10で実行されてよい。すなわち、開口OP及び後述する工程ST12のシリコン含有膜SFのエッチングは、同一のチャンバ内で連続して実行されてよい。また、基板Wの各膜の全部がプラズマ処理装置1の外部の装置やチャンバで形成された後、基板Wがプラズマ処理装置1のプラズマ処理空間10s内に搬入され、基板支持部11に配置されることで、基板Wが提供されてもよい。 At least a part of the process of forming each film on the substrate W may be performed in the space of the plasma processing chamber 10 in which step ST1 is performed. In one example, when the mask MK is etched to form an opening OP, the step may be performed in the plasma processing chamber 10. That is, the opening OP and the etching of the silicon-containing film SF in step ST12 described later may be performed consecutively in the same chamber. In addition, after all of the films on the substrate W are formed in an apparatus or chamber external to the plasma processing apparatus 1, the substrate W may be provided by being loaded into the plasma processing space 10s of the plasma processing apparatus 1 and placed on the substrate support 11.

基板Wを基板支持部11の中央領域111aに提供後、基板支持部11の温度が温調モジュールにより設定温度に調整される。設定温度は、例えば、70℃以下の温度(例えば常温)でよい。また例えば、設定温度は、0℃以下、-10℃以下、-20℃以下、-30℃以下、-40℃以下、-50℃以下、-60℃以下又は-70℃以下でよい。一例では、基板支持部11の温度を調整又は維持することは、流路1110aを流れる伝熱流体の温度やヒータ温度を設定温度にすること、又は、設定温度と異なる温度にすることを含む。なお、流路1110aに伝熱流体が流れ始めるタイミングは、基板Wが基板支持部11に載置される前でも後でもよく、また同時でもよい。また、基板支持部11の温度は、工程ST11の前に設定温度に調整されてよい。すなわち、基板支持部11の温度が設定温度に調整された後に、基板支持部11に基板Wを提供してよい。 After the substrate W is provided to the central region 111a of the substrate support 11, the temperature of the substrate support 11 is adjusted to a set temperature by a temperature control module. The set temperature may be, for example, a temperature of 70°C or less (for example, room temperature). Also, for example, the set temperature may be 0°C or less, -10°C or less, -20°C or less, -30°C or less, -40°C or less, -50°C or less, -60°C or less, or -70°C or less. In one example, adjusting or maintaining the temperature of the substrate support 11 includes setting the temperature of the heat transfer fluid flowing through the flow path 1110a or the heater temperature to a set temperature, or to a temperature different from the set temperature. The timing at which the heat transfer fluid starts to flow through the flow path 1110a may be before or after the substrate W is placed on the substrate support 11, or may be the same as the substrate W. Also, the temperature of the substrate support 11 may be adjusted to the set temperature before the process ST11. That is, the substrate W may be provided to the substrate support 11 after the temperature of the substrate support 11 is adjusted to the set temperature.

次に、工程ST12において、第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、シリコン含有膜SFがエッチングされる。まず、ガス供給部20から第1の処理ガスがプラズマ処理空間10s内に供給される。第1の処理ガスは、シリコン含有膜SFがマスクMKに対して十分な選択比をもってエッチングできるように選択されてよい。第1の処理ガスは、後述する工程ST3のエッチングで用いる第3の処理ガスと同一種類のガスを1つ又は複数含んでよい。第1の処理ガスは、フッ素含有ガスを含んでよい。一例では、フッ素含有ガスは、フッ化水素ガス(HFガス)であり得る。また第1の処理ガスは、リン含有ガス、炭素含有ガス、フッ素以外のハロゲン含有ガス、不活性ガス及びタングステン等の金属含有ガスからなる群から選択される1つ以上のガスをさらに含んでもよい。 Next, in step ST12, the silicon-containing film SF is etched using plasma generated from the first processing gas. First, the first processing gas is supplied from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s. The first processing gas may be selected so that the silicon-containing film SF can be etched with a sufficient selectivity to the mask MK. The first processing gas may contain one or more of the same types of gases as the third processing gas used in the etching in step ST3 described later. The first processing gas may contain a fluorine-containing gas. In one example, the fluorine-containing gas may be hydrogen fluoride gas (HF gas). The first processing gas may further contain one or more gases selected from the group consisting of a phosphorus-containing gas, a carbon-containing gas, a halogen-containing gas other than fluorine, an inert gas, and a metal-containing gas such as tungsten.

工程ST12における処理の間、第1の処理ガスに含まれるガスやその流量(分圧)は、変更されてよく、また変更されなくてもよい。例えば、シリコン含有膜SFが異なる種類のシリコン含有膜からなる積層膜で構成される場合、処理ガスの構成や各ガスの流量は、エッチングの進行に伴って、すなわち、エッチングする膜の種類に応じて、変更されてよい。工程ST12における処理の間、基板支持部11の温度は、工程ST11で調整した設定温度に維持されてよい。また基板支持部11の設定温度は、第1の処理ガス及び/又はシリコン含有膜の種類等に応じて変更されてもよい。例えば、第1の処理ガスがフッ素含有ガスを含む場合、基板支持部11の設定温度は、0℃以下でよい。 During the process in step ST12, the gases contained in the first process gas and their flow rates (partial pressures) may be changed or may not be changed. For example, when the silicon-containing film SF is composed of a laminated film made of different types of silicon-containing films, the composition of the process gas and the flow rates of each gas may be changed as the etching progresses, i.e., depending on the type of film to be etched. During the process in step ST12, the temperature of the substrate support part 11 may be maintained at the set temperature adjusted in step ST11. The set temperature of the substrate support part 11 may also be changed depending on the type of the first process gas and/or the silicon-containing film. For example, when the first process gas contains a fluorine-containing gas, the set temperature of the substrate support part 11 may be 0°C or lower.

工程ST12において、次に、基板支持部11の下部電極及び/又はシャワーヘッド13の上部電極にソースRF信号が供給される。これにより、シャワーヘッド13と基板支持部11との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間10s内の処理ガスからプラズマが生成される。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種により、シリコン含有膜SFのうちマスクMKにより覆われていない部分(開口OPにおいて露出した部分)がエッチングされる。工程ST12によるエッチングは、凹部RCが所与の深さになるまで継続される。工程ST12によるエッチングは、少なくとも、下地膜UFが露出する前に終了される。 In step ST12, a source RF signal is then supplied to the lower electrode of the substrate support 11 and/or the upper electrode of the shower head 13. This generates a high-frequency electric field between the shower head 13 and the substrate support 11, and plasma is generated from the processing gas in the plasma processing space 10s. The active species, such as ions and radicals, in the plasma etches the portion of the silicon-containing film SF that is not covered by the mask MK (the portion exposed at the opening OP). The etching in step ST12 continues until the recess RC reaches a given depth. The etching in step ST12 is terminated at least before the base film UF is exposed.

図6は、工程ST12の処理後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。図6に示すように、工程ST12におけるエッチングにより、シリコン含有膜SFのうち、開口OPにおいて露出した部分が深さ方向(図4で上から下に向かう方向)にエッチングされて、凹部RCが形成される。 Figure 6 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W after processing in step ST12. As shown in Figure 6, the etching in step ST12 etches the portion of the silicon-containing film SF exposed in the opening OP in the depth direction (the direction from top to bottom in Figure 4), forming a recess RC.

なお、工程ST12において、基板支持部11の下部電極にバイアス信号が供給されてよい。バイアス信号は、第2のRF生成部31bから供給されるバイアスRF信号であってよい。またバイアス信号は、DC生成部32aから供給されるバイアスDC信号であってもよい。ソースRF信号及びバイアス信号は、双方が連続波又はパルス波でよく、また一方が連続波で他方がパルス波でもよい。ソースRF信号及びバイアス信号の双方がパルス波である場合、双方のパルス波の周期は同期してよく、また同期しなくてもよい。ソースRF信号及び/又はバイアス信号パルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、1~80%でよく、また5~50%でよい。なお、デューティ比は、パルス波の周期における、電力又は電圧レベルが高い期間が占める割合である。またバイアス信号として、バイアスDC信号を用いる場合、パルス波は、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせの波形を有してよい。バイアスDC信号の極性は、プラズマと基板との間に電位差を与えてイオンを引き込むように基板Wの電位が設定されれば、負であっても正であってもよい。 In step ST12, a bias signal may be supplied to the lower electrode of the substrate support 11. The bias signal may be a bias RF signal supplied from the second RF generating unit 31b. The bias signal may also be a bias DC signal supplied from the DC generating unit 32a. The source RF signal and the bias signal may both be continuous waves or pulse waves, or one may be a continuous wave and the other a pulse wave. When both the source RF signal and the bias signal are pulse waves, the periods of both pulse waves may or may not be synchronized. The duty ratio of the source RF signal and/or the bias signal pulse wave may be set appropriately, for example, 1 to 80%, or 5 to 50%. The duty ratio is the proportion of the period during which the power or voltage level is high in the period of the pulse wave. When a bias DC signal is used as the bias signal, the pulse wave may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination thereof. The polarity of the bias DC signal may be negative or positive, provided that the potential of the substrate W is set to provide a potential difference between the plasma and the substrate to attract ions.

また、工程ST12において、ソースRF信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。例えば、ソースRF信号が連続して供給される間に、バイアス信号の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。また例えば、ソースRF信号の供給と停止とが交互に繰り返される間に、バイアス信号が連続して供給されてもよい。また例えば、ソースRF信号及びバイアス信号の双方の供給と停止とが交互に繰り返されてもよい。 In addition, in step ST12, the supply and stopping of at least one of the source RF signal and the bias signal may be alternately repeated. For example, the supply and stopping of the bias signal may be alternately repeated while the source RF signal is continuously supplied. For example, the bias signal may be continuously supplied while the supply and stopping of the source RF signal are alternately repeated. For example, the supply and stopping of both the source RF signal and the bias signal may be alternately repeated.

以上のようにして、工程ST1において、凹部RCを有するシリコン含有膜SFとマスクMKとを備えた基板Wが、プラズマ処理チャンバ10の基板支持部11上に準備される。上述した例では、凹部RCは、基板支持部11上に基板Wを提供した後で形成される。しかし、図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1の外部の装置やチャンバで基板Wに凹部RCを形成した後で、当該基板Wを、図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1の基板支持部11上に提供することで、基板Wを準備してもよい。当該外部の装置は、基板処理システムPSに含まれる基板処理モジュールPMの1つであってよい。 In this manner, in step ST1, a substrate W including a silicon-containing film SF having a recess RC and a mask MK is prepared on the substrate support 11 of the plasma processing chamber 10. In the above example, the recess RC is formed after the substrate W is provided on the substrate support 11. However, the substrate W may be prepared by forming the recess RC in the substrate W in an external device or chamber of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2, and then providing the substrate W on the substrate support 11 of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2. The external device may be one of the substrate processing modules PM included in the substrate processing system PS.

(工程ST2:基板に炭素含有膜を形成)
工程ST2において、基板Wに炭素含有膜CFが形成される。
工程ST2は、図3に示す誘導結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10に基板Wを搬送する工程ST21と、このプラズマ処理チャンバ10で基板Wに炭素含有膜を形成する工程ST22とを含む。図3に示す誘導結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10は、第1のチャンバの一例である。工程ST21において、基板Wは、搬送チャンバを有する搬送装置を介して搬送されてよい。一例として、搬送チャンバは、搬送モジュールTMに含まれるチャンバである。搬送チャンバの内部は、搬送チャンバの外部よりも圧力が低くてよい。搬送チャンバの内部は、工程ST1で用いるチャンバ及び/又は工程ST2で用いるチャンバと同一又は同程度の減圧雰囲気に維持されてよい。
(Step ST2: Forming a carbon-containing film on a substrate)
In step ST2, a carbon-containing film CF is formed on the substrate W.
Step ST2 includes step ST21 of transporting the substrate W to the plasma processing chamber 10 of the inductively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3, and step ST22 of forming a carbon-containing film on the substrate W in the plasma processing chamber 10. The plasma processing chamber 10 of the inductively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3 is an example of a first chamber. In step ST21, the substrate W may be transported via a transport apparatus having a transport chamber. As an example, the transport chamber is a chamber included in the transport module TM. The pressure inside the transport chamber may be lower than that outside the transport chamber. The inside of the transport chamber may be maintained at a reduced pressure atmosphere that is the same as or similar to that of the chamber used in step ST1 and/or the chamber used in step ST2.

工程ST21において、図3に示す誘導結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10に基板Wが搬送され、基板支持部11上に配置される。そして、工程ST22において、基板Wに炭素含有膜CFが形成される。炭素含有膜CFの形成は、種々の方法で実行してよい。一例として、プラズマCVDを用いた方法について以下説明する。まず、ガス供給部20から炭素含有ガスを含む第2の処理ガスがプラズマ処理空間10s内に供給される。炭素含有ガスは、例えば、ハイドロカーボンガスでよい。ハイドロカーボンガスは、一例では、CH4ガス、C22ガス、C24ガス及びC36ガスからなる群から選択される少なくとも1つのガスである。なお、炭素含有ガスとして、CH3Fガス及びC46ガス等のフッ素を含むものも用いてもよい。この場合、シリコン含有膜SFのエッチングよりも堆積が優勢となる条件を選択する。第2の処理ガスは、N2ガスやNH3ガス等の窒素含有ガスをさらに含んでよい。第2の処理ガスは、H2ガス等の水素含有ガスを更に含んでもよい。 In step ST21, the substrate W is transferred to the plasma processing chamber 10 of the inductively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3 and placed on the substrate support 11. Then, in step ST22, a carbon-containing film CF is formed on the substrate W. The carbon-containing film CF may be formed by various methods. As an example, a method using plasma CVD will be described below. First, a second processing gas containing a carbon-containing gas is supplied from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s. The carbon-containing gas may be, for example, a hydrocarbon gas. In one example, the hydrocarbon gas is at least one gas selected from the group consisting of CH4 gas, C2H2 gas , C2H4 gas, and C3H6 gas. Note that the carbon-containing gas may also be one containing fluorine, such as CH3F gas and C4F6 gas. In this case , conditions are selected that allow deposition to be more dominant than etching of the silicon-containing film SF. The second processing gas may further contain a nitrogen-containing gas, such as N2 gas or NH3 gas. The second process gas may further include a hydrogen-containing gas, such as H2 gas.

次に、アンテナ14にソースRF信号が供給される。これにより、プラズマ処理空間10s内において、第2の処理ガスからプラズマが生成される。そして、プラズマ中に生成された炭素又は炭素を含む活性種が基板Wの表面に吸着して、基板Wの表面に炭素含有膜CFが形成される。 Next, a source RF signal is supplied to the antenna 14. This generates a plasma from the second processing gas in the plasma processing space 10s. Then, carbon or activated species containing carbon generated in the plasma are adsorbed onto the surface of the substrate W, forming a carbon-containing film CF on the surface of the substrate W.

なお、工程ST2において、基板支持部11の温度は、工程ST12又は工程3における基板支持部11の温度よりも高い温度に設定されてよい。当該設定温度は、例えば、0℃以上でよい。 In addition, in step ST2, the temperature of the substrate support part 11 may be set to a temperature higher than the temperature of the substrate support part 11 in step ST12 or step ST3. The set temperature may be, for example, 0°C or higher.

また工程ST2において、基板Wへのイオンの入射が抑制されるように、プラズマを生成してよい。例えば、バイアス信号は、供給されなくてよい。 In addition, in process ST2, plasma may be generated so as to suppress the incidence of ions on the substrate W. For example, a bias signal does not need to be supplied.

また、工程ST2は、上述した第2の処理ガスからプラズマを生成する工程に加え、N2ガスやNH3ガス等の窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程を含んでよい。これにより、基板Wにプラズマ中の炭素が過剰に堆積して開口OPが閉塞することを抑制し得る。工程ST2において、第2の処理ガスからプラズマを生成する工程と、窒素含有ガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程とを交互に複数回繰り返してもよい。なお、窒素含有ガスを含む処理ガスは、H2ガス等の水素含有ガスを更に含んでよい。 In addition to the above-mentioned step of generating plasma from the second processing gas, the process ST2 may include a step of generating plasma from a processing gas containing a nitrogen-containing gas such as N2 gas or NH3 gas. This can prevent carbon in the plasma from excessively depositing on the substrate W and blocking the opening OP. In the process ST2, the step of generating plasma from the second processing gas and the step of generating plasma from the processing gas containing the nitrogen-containing gas may be alternately repeated multiple times. The processing gas containing the nitrogen-containing gas may further contain a hydrogen-containing gas such as H2 gas.

図7は、工程ST2の処理後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。図7に示すように、基板Wには、炭素含有膜CFが形成される。炭素含有膜CFは、凹部RCを規定するシリコン含有膜SFの側壁SS2の少なくとも一部に形成される。当該一部は、工程ST3におけるエッチングにおいて、開口OPに入射するプラズマ中の活性種(マスクMKの側壁SS1での反射するものも含む)の衝突頻度が高い部分であってよい。例えば、当該一部は、シリコン含有膜の側壁SS1の深さ方向上方の10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%又は90%の部分でよい。図7に示すように、炭素含有膜CFは、マスクMKの上面及び開口OPを規定する側壁SS1からシリコン含有膜SFの側壁SS2の一部にわたって形成されてよい。後述するとおり、炭素含有膜CFは、工程ST3におけるエッチングにおいて、エッチングに対する保護膜として機能してよい。 7 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of the substrate W after the process of step ST2. As shown in FIG. 7, a carbon-containing film CF is formed on the substrate W. The carbon-containing film CF is formed on at least a part of the side wall SS2 of the silicon-containing film SF that defines the recess RC. The part may be a part with a high collision frequency of active species (including those reflected by the side wall SS1 of the mask MK) in the plasma that enters the opening OP during the etching in step ST3. For example, the part may be 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, or 90% of the side wall SS1 of the silicon-containing film in the depth direction. As shown in FIG. 7, the carbon-containing film CF may be formed on the upper surface of the mask MK and the side wall SS1 that defines the opening OP to a part of the side wall SS2 of the silicon-containing film SF. As described later, the carbon-containing film CF may function as a protective film against etching during the etching in step ST3.

炭素含有膜CFは、プラズマCVDに代えて、ALD又はサブコンフォーマルALDにより形成されてもよい。 The carbon-containing film CF may be formed by ALD or subconformal ALD instead of plasma CVD.

ALDは、第1工程及び第2工程を含む。まず、第1工程では、基板Wに有機化合物を含む前駆体ガスが供給される。有機化合物は、例えば、エポキシド、カルボン酸、カルボン酸ハロゲン化物、無水カルボン酸、イソシアネート及びフェノール類からなる群から選択される少なくとも1種を含んでよい。第1工程により、前駆体ガスがマスクMK及びシリコン含有膜SFの表面に吸着される。第1工程において、前駆体ガスからプラズマが生成されてもよい。 ALD includes a first step and a second step. First, in the first step, a precursor gas containing an organic compound is supplied to the substrate W. The organic compound may contain at least one selected from the group consisting of, for example, epoxides, carboxylic acids, carboxylic acid halides, carboxylic acid anhydrides, isocyanates, and phenols. In the first step, the precursor gas is adsorbed onto the surfaces of the mask MK and the silicon-containing film SF. In the first step, plasma may be generated from the precursor gas.

次に、第2工程では、基板Wに反応ガスが供給される。反応ガスは、基板Wの表面に吸着した前駆体ガスと反応するガスである。反応ガスは、NH結合を有する無機化合物ガス、不活性ガス、N2ガスとH2ガスとの混合ガス、H2Oガス、H2ガスとO2ガスとの混合ガスからなる群から選択される少なくとも1種を含んでよい。NH結合を有する無機化合物ガスは、例えば、N22ガス、N22ガス及びNH3ガスの少なくともいずれかの1つのガスでよい。第2工程により、前駆体ガスと反応ガスとが反応して炭素含有膜CFが形成される。第2工程において、反応ガスからプラズマが生成されてもよい。 Next, in the second step, a reactive gas is supplied to the substrate W. The reactive gas is a gas that reacts with the precursor gas adsorbed on the surface of the substrate W. The reactive gas may include at least one selected from the group consisting of an inorganic compound gas having an NH bond, an inert gas, a mixed gas of N 2 gas and H 2 gas, H 2 O gas, and a mixed gas of H 2 gas and O 2 gas. The inorganic compound gas having an NH bond may be, for example, at least one gas selected from N 2 H 2 gas, N 2 H 2 gas, and NH 3 gas. The precursor gas and the reactive gas react with each other to form a carbon-containing film CF by the second step. In the second step, plasma may be generated from the reactive gas.

なお、第1工程と第2工程との間、及び/又は、第2工程後に、基板Wに対して不活性ガス等が供給されてよい。これにより、過剰な前駆体ガスや反応ガスがパージされる(パージ工程)。ALDでは、基板Wの表面に存在する物質に、所定の材料が自己制御的に吸着かつ反応することで炭素含有膜CFを形成する。ALDでは通常、十分な処理時間を設けることで、コンフォーマルな炭素含有膜CFが形成される。 Note that an inert gas or the like may be supplied to the substrate W between the first and second steps and/or after the second step. This allows excess precursor gas and reactant gas to be purged (purge step). In ALD, a carbon-containing film CF is formed by a self-controlled adsorption and reaction of a specific material with a substance present on the surface of the substrate W. In ALD, a conformal carbon-containing film CF is usually formed by providing a sufficient processing time.

炭素含有膜CFは、MLDにより形成されてもよい。すなわち、炭素含有膜CFは、有機化合物の重合により形成されてよい。MLDは、第1工程及び第2工程を含む。まず、第1工程では、第1の成膜ガスが基板Wに供給される。第1の成膜ガスは、第1の有機化合物を含む。第1工程により、第1の成膜ガスが基板Wの表面に吸着する。当該表面は、側壁SS1、側壁SS2及び底面BTを含み得る。 The carbon-containing film CF may be formed by MLD. That is, the carbon-containing film CF may be formed by polymerization of an organic compound. MLD includes a first step and a second step. First, in the first step, a first film formation gas is supplied to the substrate W. The first film formation gas contains a first organic compound. In the first step, the first film formation gas is adsorbed onto the surface of the substrate W. The surface may include a side wall SS1, a side wall SS2, and a bottom surface BT.

次に、第2工程において、第2の成膜ガスが基板Wに供給される。第2の成膜ガスは、第2の有機化合物を含む。第2工程により、基板Wの表面に吸着された第1の有機化合物が、第2の有機化合物と重合する。この重合により、基板Wの表面において、炭素含有膜CFが形成される。 Next, in the second step, a second deposition gas is supplied to the substrate W. The second deposition gas contains a second organic compound. In the second step, the first organic compound adsorbed on the surface of the substrate W is polymerized with the second organic compound. This polymerization forms a carbon-containing film CF on the surface of the substrate W.

なお、第1工程と第2工程との間、及び/又は、第2工程後に、基板Wに対して不活性ガス等が供給されてよい。これにより、基板Wの表面に過剰に大成された第1の有機化合物及び/又は第2の有機化合物が除去され得る。 Note that an inert gas or the like may be supplied to the substrate W between the first and second steps and/or after the second step. This allows the first organic compound and/or the second organic compound that have formed in excess on the surface of the substrate W to be removed.

一実施形態において、第1の有機化合物は、一官能性イソシアネート又は二官能性イソシアネートであり得、第2の有機化合物は、一官能性アミン又は二官能性アミンであり得る。また、一実施形態において、イソシアネートとアミンとの重合(付加縮合)によって得られる有機化合物は、尿素結合を有する化合物であり得る。 In one embodiment, the first organic compound may be a monofunctional isocyanate or a difunctional isocyanate, and the second organic compound may be a monofunctional amine or a difunctional amine. In one embodiment, the organic compound obtained by polymerization (addition condensation) of an isocyanate and an amine may be a compound having a urea bond.

一実施形態において、第1の有機化合物は、一官能性イソシアネート又は二
官能性イソシアネートであり得、第2の有機化合物は、水酸基を有する一官能性化合物又は水酸基を有する二官能性化合物であり得る。また、一実施形態において、イソシアネートと水酸基を有する化合物との重合(重付加)によって得られる有機化合物は、ウレタン結合を有する化合物であり得る。
In one embodiment, the first organic compound may be a monofunctional isocyanate or a difunctional isocyanate, and the second organic compound may be a monofunctional compound having a hydroxyl group or a difunctional compound having a hydroxyl group. Also, in one embodiment, the organic compound obtained by polymerization (polyaddition) of an isocyanate and a compound having a hydroxyl group may be a compound having a urethane bond.

一実施形態において、第1の有機化合物は、一官能性カルボン酸又は二官能性カルボン酸であり得、第2の有機化合物は、一官能性アミン又は二官能性アミンであり得る。一実施形態において、カルボン酸とアミンとの重合(重縮合)によって得られる有機化合物は、アミド結合を有する化合物であり得る。一例として、アミド結合を有する化合物は、ポリアミドであり得る。 In one embodiment, the first organic compound may be a monofunctional carboxylic acid or a difunctional carboxylic acid, and the second organic compound may be a monofunctional amine or a difunctional amine. In one embodiment, the organic compound obtained by polymerization (polycondensation) of a carboxylic acid and an amine may be a compound having an amide bond. As an example, the compound having an amide bond may be a polyamide.

一実施形態において、第1の有機化合物は、一官能性カルボン酸又は二官能性カルボン酸であり得、第2の有機化合物は、水酸基を有する一官能性化合物又は水酸基を有する二官能性化合物であり得る。一実施形態において、カルボン酸と水酸基を有する化合物との重合(重縮合)によって得られる有機化合物は、エステル結合を有する化合物であり得る。一例として、ポリエステル結合を有する化合物は、エステルであり得る。 In one embodiment, the first organic compound may be a monofunctional carboxylic acid or a difunctional carboxylic acid, and the second organic compound may be a monofunctional compound having a hydroxyl group or a difunctional compound having a hydroxyl group. In one embodiment, the organic compound obtained by polymerization (polycondensation) of a carboxylic acid and a compound having a hydroxyl group may be a compound having an ester bond. As an example, a compound having a polyester bond may be an ester.

一実施形態において、第1の有機化合物は、無水カルボン酸であり得、第2の有機化合物は、アミンであり得る。一実施形態において、無水カルボン酸とアミンとの重合によって得られる有機化合物は、イミド化合物であり得る。 In one embodiment, the first organic compound may be a carboxylic acid anhydride and the second organic compound may be an amine. In one embodiment, the organic compound obtained by polymerization of the carboxylic acid anhydride and the amine may be an imide compound.

一実施形態において、第1の有機化合物はビスフェノールAであり得、第2の有機化合物はジフェニルカーボネートであり得る。
ことができる。
In one embodiment, the first organic compound can be bisphenol A and the second organic compound can be diphenyl carbonate.
be able to.

一実施形態において、第1の有機化合物はビスフェノールAであり得、第2の有機化合物はエピクロロヒドリンであり得る。 In one embodiment, the first organic compound can be bisphenol A and the second organic compound can be epichlorohydrin.

図8Aは、工程ST2の処理後の基板Wの断面構造の他の例を示す図である。図8Aは、ALD又はMLDによりコンフォーマルな炭素含有膜CFを形成した場合の一例である。図8Aに示すように、炭素含有膜CFは、マスクMKの上面及び開口OPを規定する側壁SS1と、シリコン含有膜SFの凹部RCを規定する側壁SS2の全部及び底面BTとに均一に形成される。 Figure 8A is a diagram showing another example of the cross-sectional structure of the substrate W after processing in step ST2. Figure 8A shows an example of a conformal carbon-containing film CF formed by ALD or MLD. As shown in Figure 8A, the carbon-containing film CF is formed uniformly on the upper surface of the mask MK and the sidewall SS1 that defines the opening OP, and on the entire sidewall SS2 and bottom surface BT that define the recess RC of the silicon-containing film SF.

工程ST2において、コンフォーマルな炭素含有膜CFを形成した場合、工程ST2は、凹部RCの底面BTに形成された炭素含有膜を除去する工程(ブレークスルー工程)をさらに含んでよい。ブレークスルー工程は、例えば、N2ガスとH2ガスを含む処理ガスからプラズマを生成することで行ってよい。この際、基板支持部11にバイアス信号が供給されてよい。 In the case where a conformal carbon-containing film CF is formed in the step ST2, the step ST2 may further include a step (breakthrough step) of removing the carbon-containing film formed on the bottom surface BT of the recess RC. The breakthrough step may be performed by generating plasma from a process gas containing, for example, N 2 gas and H 2 gas. At this time, a bias signal may be supplied to the substrate support 11.

図8Bは、ブレークスルー工程後の基板Wの断面構造の一例を示す図である。図8Bに示すように、シリコン含有膜SFの底面BTに形成された炭素含有膜CFが除去され、当該底面、すなわち、工程ST3においてエッチングの対象となる部分が凹部RCに対して露出する。 Figure 8B is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of the substrate W after the breakthrough process. As shown in Figure 8B, the carbon-containing film CF formed on the bottom surface BT of the silicon-containing film SF is removed, and the bottom surface, i.e., the portion to be etched in step ST3, is exposed to the recess RC.

サブコンフォーマルALDは、基板Wの表面上で自己制御的な吸着又は反応が完了しないように処理条件を設定する手法である。サブコンフォーマルALDには、少なくとも以下の2通りの処理態様がある。
(i)前駆体ガスを基板Wの表面全体に吸着させた後に、反応ガスを、基板Wに吸着した前駆体ガスの表面全体にいきわたらないように制御する。
(ii)前駆体ガスを基板Wの表面の一部にのみに吸着させた後、反応ガスを基板Wの表面に吸着した前駆体ガスのみと反応させる。
Sub-conformal ALD is a technique in which processing conditions are set so as not to complete self-limiting adsorption or reaction on the surface of the substrate W. There are at least the following two processing modes in sub-conformal ALD.
(i) After the precursor gas is adsorbed onto the entire surface of the substrate W, the reaction gas is controlled so as not to reach the entire surface of the precursor gas adsorbed on the substrate W.
(ii) After the precursor gas is adsorbed only on a portion of the surface of the substrate W, the reactive gas is reacted with only the precursor gas adsorbed on the surface of the substrate W.

サブコンフォーマルALDによれば、凹部RCの深さ方向に沿って膜厚が減少する炭素含有膜CFが形成される。シリコン含有膜SFの底面BTにも炭素含有膜が形成される場合、上述したブレークスルー工程を実行してよい。 Subconformal ALD forms a carbon-containing film CF whose thickness decreases along the depth direction of the recess RC. If a carbon-containing film is also formed on the bottom surface BT of the silicon-containing film SF, the breakthrough process described above may be performed.

工程ST22において、炭素含有膜CFは、低蒸気圧材料のガスを含む処理ガスからプラズマを生成し、このプラズマによって低蒸気圧材料から生成される流動性膜を凹部RCに堆積させることで形成してもよい。低蒸気圧材料のガスは、一例では、C36ガス、C46ガス、C48ガス、イソプロピルアルコール(IPA)ガス、C324ガス及びC426ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスを含む。低蒸気圧材料のガスは、C48の温度-蒸気圧曲線が示す温度と同じ温度又はそれ以上の温度にて蒸気圧になるガスでもよい。なお、この場合、プラズマ処理空間10s内の圧力は、例えば、50mT(6.7Pa)以上でよく、基板支持部11は、0℃以下の温度に設定されてよい。 In step ST22, the carbon-containing film CF may be formed by generating plasma from a processing gas containing a gas of a low vapor pressure material, and depositing a flowable film generated from the low vapor pressure material by the plasma in the recess RC. In one example, the gas of the low vapor pressure material includes at least one gas selected from the group consisting of C 3 F 6 gas, C 4 F 6 gas, C 4 F 8 gas, isopropyl alcohol (IPA) gas, C 3 H 2 F 4 gas, and C 4 H 2 F 6 gas. The gas of the low vapor pressure material may be a gas that reaches a vapor pressure at a temperature equal to or higher than the temperature indicated by the temperature-vapor pressure curve of C 4 F 8. In this case, the pressure in the plasma processing space 10s may be, for example, 50 mT (6.7 Pa) or more, and the substrate support 11 may be set to a temperature of 0° C. or less.

炭素含有膜CFは、以上のほか、熱CVD等種々の方法で形成されてよい。 In addition to the above, the carbon-containing film CF may be formed by various methods such as thermal CVD.

(工程ST3:基板をエッチング)
工程ST3において、シリコン含有膜SFがエッチングされる。工程ST3は、図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10に基板Wを搬送する工程ST31と、このプラズマ処理チャンバ10で基板Wをエッチングする工程ST32とを含む。図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10は、第2のチャンバの一例である。工程ST31において、基板Wは、工程ST21と同様に、搬送チャンバを有する搬送装置を介して搬送されてよい。一例として、搬送チャンバは、搬送モジュールTMに含まれるチャンバである。搬送チャンバの内部は、搬送チャンバの外部より圧力が低くてよい。搬送チャンバの内部は、工程ST1及び/若しくは工程ST3で用いるチャンバ並びに/又は工程ST2で用いるチャンバ内と同一又は同程度の減圧雰囲気に維持されてよい。また、工程ST3は、図3に示す誘導結合型のプラズマ処理装置1によって実行されてもよい。
(Step ST3: Etching the substrate)
In step ST3, the silicon-containing film SF is etched. Step ST3 includes step ST31 of transporting the substrate W to the plasma processing chamber 10 of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2, and step ST32 of etching the substrate W in the plasma processing chamber 10. The plasma processing chamber 10 of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2 is an example of a second chamber. In step ST31, the substrate W may be transported via a transport apparatus having a transport chamber, as in step ST21. As an example, the transport chamber is a chamber included in the transport module TM. The pressure inside the transport chamber may be lower than the pressure outside the transport chamber. The pressure inside the transport chamber may be maintained at the same or approximately the same reduced pressure atmosphere as the chamber used in step ST1 and/or step ST3 and/or the chamber used in step ST2. Step ST3 may also be performed by the inductively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 3.

工程ST31において、図2に示す容量結合型のプラズマ処理装置1のプラズマ処理チャンバ10に基板Wが搬送され、基板支持部11上に配置される。そして、工程ST32において、シリコン含有膜SFがエッチングされる。まず、ガス供給部20からHFガスを含む第3の処理ガスがプラズマ処理空間10s内に供給される。工程ST3における処理の間、第3の処理ガスに含まれるガスやその流量(分圧)は、変更されてもされなくてもよい。例えば、シリコン含有膜SFが異なる種類のシリコン含有膜からなる積層膜で構成される場合、第3の処理ガスの構成や各ガスの流量は、エッチングの進行に伴って、すなわちエッチングする膜の種類に応じて、変更されてよい。なお、工程ST3において、基板支持部11の温度は、処理ガスやシリコン含有膜の種類等に応じて適宜設定されてよい。例えば、処理ガスがフッ素含有ガスを含む場合、基板支持部11の設定温度は、0℃以下でよい。 In step ST31, the substrate W is transported to the plasma processing chamber 10 of the capacitively coupled plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 2 and placed on the substrate support 11. Then, in step ST32, the silicon-containing film SF is etched. First, a third processing gas containing HF gas is supplied from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s. During the processing in step ST3, the gases contained in the third processing gas and their flow rates (partial pressures) may or may not be changed. For example, when the silicon-containing film SF is composed of a stacked film made of different types of silicon-containing films, the composition of the third processing gas and the flow rates of each gas may be changed as the etching progresses, that is, depending on the type of film to be etched. In step ST3, the temperature of the substrate support 11 may be appropriately set depending on the type of processing gas, the type of silicon-containing film, etc. For example, when the processing gas contains a fluorine-containing gas, the set temperature of the substrate support 11 may be 0°C or lower.

次に、基板支持部11の下部電極及び/又はシャワーヘッド13の上部電極にソースRF信号が供給される。これにより、シャワーヘッド13と基板支持部11との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間10s内の第3の処理ガスからプラズマが生成される。 Next, a source RF signal is supplied to the lower electrode of the substrate support 11 and/or the upper electrode of the shower head 13. This generates a high-frequency electric field between the shower head 13 and the substrate support 11, and generates plasma from the third processing gas in the plasma processing space 10s.

工程ST3において、基板支持部11の下部電極にバイアス信号が供給されてよい。この場合、プラズマと基板Wとの間にバイアス電位が発生し、プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種が基板Wに引きよせられ、シリコン含有膜SFのエッチングが促進され得る。バイアス信号は、第2のRF生成部31bから供給されるバイアスRF信号であってよい。またバイアス信号は、DC生成部32aから供給されるバイアスDC信号であってもよい。 In step ST3, a bias signal may be supplied to the lower electrode of the substrate support 11. In this case, a bias potential is generated between the plasma and the substrate W, and active species such as ions and radicals in the plasma are attracted to the substrate W, which may promote etching of the silicon-containing film SF. The bias signal may be a bias RF signal supplied from the second RF generating unit 31b. The bias signal may also be a bias DC signal supplied from the DC generating unit 32a.

ソースRF信号及びバイアス信号は、双方が連続波又はパルス波でよく、また一方が連続波で他方がパルス波でもよい。ソースRF信号及びバイアス信号の双方がパルス波である場合、双方のパルス波の周期は同期してよく、また同期しなくてもよい。ソースRF信号及び/又はバイアス信号パルス波のデューティ比は適宜設定してよく、例えば、1~80%でよく、また5~50%でよい。またバイアス信号として、バイアスDC信号を用いる場合、パルス波は、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせの波形を有してよい。バイアスDC信号の極性は、プラズマと基板との間に電位差を与えてイオンを引き込むように基板Wの電位が設定されれば、負であっても正であってもよい。 The source RF signal and the bias signal may both be continuous waves or pulse waves, or one may be a continuous wave and the other a pulse wave. When both the source RF signal and the bias signal are pulse waves, the periods of the two pulse waves may or may not be synchronized. The duty ratio of the source RF signal and/or the bias signal pulse wave may be set appropriately, for example, 1 to 80%, or 5 to 50%. When a bias DC signal is used as the bias signal, the pulse wave may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination thereof. The polarity of the bias DC signal may be negative or positive, as long as the potential of the substrate W is set to provide a potential difference between the plasma and the substrate to attract ions.

工程ST3において、ソースRF信号及びバイアス信号の少なくとも一方の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。例えば、ソースRF信号が連続して供給される間に、バイアス信号の供給と停止とが交互に繰り返されてよい。また例えば、ソースRF信号の供給と停止とが交互に繰り返される間に、バイアス信号が連続して供給されてもよい。また例えば、ソースRF信号及びバイアス信号の双方の供給と停止とが交互に繰り返されてもよい。 In step ST3, the supply and halt of at least one of the source RF signal and the bias signal may be alternately repeated. For example, the supply and halt of the bias signal may be alternately repeated while the source RF signal is continuously supplied. For example, the bias signal may be continuously supplied while the supply and halt of the source RF signal are alternately repeated. For example, the supply and halt of both the source RF signal and the bias signal may be alternately repeated.

第3の処理ガスに含まれるフッ素含有ガスは、HFガスの他に、例えば、ハイドロフルオロカーボンガスでよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、炭素数が2以上、3以上又は4以上でもよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、CH22ガス、C324ガス、C326ガス、C335ガス、C426ガス、C455ガス、C428ガス、C526ガス、C5210ガス及びC537ガスからなる群から選択される少なくとも1種である。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、CH22ガス、C324ガス、C326ガス及びC426ガスからなる群から選択される少なくとも1種である。 The fluorine-containing gas contained in the third process gas may be, for example, a hydrofluorocarbon gas other than HF gas. The hydrofluorocarbon gas may have a carbon number of 2 or more, 3 or more, or 4 or more. In one example, the hydrofluorocarbon gas is at least one selected from the group consisting of CH 2 F 2 gas, C 3 H 2 F 4 gas, C 3 H 2 F 6 gas, C 3 H 3 F 5 gas, C 4 H 2 F 6 gas, C 4 H 5 F 5 gas, C 4 H 2 F 8 gas, C 5 H 2 F 6 gas, C 5 H 2 F 10 gas, and C 5 H 3 F 7 gas. In one example, the hydrofluorocarbon gas is at least one selected from the group consisting of CH 2 F 2 gas, C 3 H 2 F 4 gas, C 3 H 2 F 6 gas, and C 4 H 2 F 6 gas.

フッ素含有ガスは、例えば、水素源及びフッ素源を含む混合ガスでよい。水素源は、例えば、H2ガス、NH3ガス、H2Oガス、H22ガス及びハイドロカーボンガス(CH4ガス、C36ガス等)からなる群から選択される少なくとも一種でよい。フッ素源は、例えば、NF3ガス、SF6ガス、WF6ガス又はXeF2ガスのように炭素を含まないフッ素含有ガスでよい。またフッ素源は、フルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのように炭素を含むフッ素含有ガスでもよい。フルオロカーボンガスは、一例では、CF4ガス、C22ガス、C24ガス、C36ガス、C38ガス、C46ガス、C48ガス及びC58ガスからなる群から選択される少なくとも1種でよい。ハイドロフルオロカーボンガスは、一例では、CHF3ガス、CH22ガス、CH3Fガス、C2HF5ガス及びCを3つ以上含むハイドロフルオロカーボンガス(C324ガス、C326ガス、C426ガス等)からなる群から選択される少なくとも1種でよい。 The fluorine-containing gas may be, for example, a mixed gas containing a hydrogen source and a fluorine source. The hydrogen source may be, for example, at least one selected from the group consisting of H2 gas, NH3 gas, H2O gas, H2O2 gas, and a hydrocarbon gas ( CH4 gas, C3H6 gas, etc.). The fluorine source may be, for example, a fluorine-containing gas that does not contain carbon, such as NF3 gas, SF6 gas, WF6 gas, or XeF2 gas. The fluorine source may also be a fluorine-containing gas that contains carbon , such as a fluorocarbon gas and a hydrofluorocarbon gas. In one example, the fluorocarbon gas may be at least one selected from the group consisting of CF4 gas, C2F2 gas, C2F4 gas, C3F6 gas , C3F8 gas, C4F6 gas , C4F8 gas , and C5F8 gas . In one example, the hydrofluorocarbon gas may be at least one selected from the group consisting of CHF3 gas, CH2F2 gas , CH3F gas, C2HF5 gas , and hydrofluorocarbon gases containing three or more C's (C3H2F4 gas, C3H2F6 gas, C4H2F6 gas , etc. ) .

フッ素含有ガスが、HFガスである場合、HFガスは、第3の処理ガス(第3の処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガス)中で最も流量(分圧)が大きくてよい。一例では、HFガスの流量は、第3の処理ガスの総流量(第3の処理ガスが不活性ガスを含む場合は当該不活性ガスを除く全てのガスの流量)に対して、50体積%以上、60体積%以上、70体積%以上、80体積%以上、90体積%以上又は95体積%以上でよい。HFガスの流量は、第3の処理ガスの総流量に対して、100体積%未満、99.5体積%以下、98体積%以下又は96体積%以下でよい。一例では、HFガスの流量は、第3の処理ガスの総流量に対して、70体積%以上96体積%以下に調整される。 When the fluorine-containing gas is HF gas, the HF gas may have the highest flow rate (partial pressure) among the third process gas (if the third process gas contains an inert gas, all gases excluding the inert gas). In one example, the flow rate of the HF gas may be 50 vol.% or more, 60 vol.% or more, 70 vol.% or more, 80 vol.% or more, 90 vol.% or more, or 95 vol.% or more with respect to the total flow rate of the third process gas (if the third process gas contains an inert gas, all gases excluding the inert gas). The flow rate of the HF gas may be less than 100 vol.%, 99.5 vol.% or less, 98 vol.% or less, or 96 vol.% or less with respect to the total flow rate of the third process gas. In one example, the flow rate of the HF gas is adjusted to 70 vol.% or more and 96 vol.% or less with respect to the total flow rate of the third process gas.

また、第3の処理ガスは、タングステン含有ガスをさらに含んでよい。第3の処理ガスに含まれるタングステン含有ガスは、例えば、タングステンとハロゲンとを含有するガスでよい。タングステン含有ガスは、一例では、WFxClyガスである(x及びyはそれぞれ0以上6以下の整数であり、xとyとの和は2以上6以下である)。具体的には、タングステン含有ガスとしては、2フッ化タングステン(WF2)ガス、4フッ化タングステン(WF4)ガス、5フッ化タングステン(WF5)ガス、6フッ化タングステン(WF6)ガス等のタングステンとフッ素とを含有するガス、2塩化タングステン(WCl2)ガス、4塩化タングステン(WCl4)ガス、5塩化タングステン(WCl5)ガス、6塩化タングステン(WCl6)ガス等のタングステンと塩素とを含有するガスであってよい。これらの中でも、WF6ガス及びWCl6ガスの少なくともいずれかのガスであってよい。タングステン含有ガスの流量は、第3の処理ガスの総流量のうち5体積%以下でよい。なお、第3の処理ガスは、タングステン含有ガスに代えて又は加えて、チタン含有ガス、モリブデン含有ガス及びルテニウム含有ガスの少なくとも1つを含んでよい。 The third process gas may further include a tungsten-containing gas. The tungsten-containing gas included in the third process gas may be, for example, a gas containing tungsten and halogen. The tungsten-containing gas is, for example, a WF x Cl y gas (x and y are integers from 0 to 6, and the sum of x and y is from 2 to 6). Specifically, the tungsten-containing gas may be a gas containing tungsten and fluorine, such as tungsten difluoride (WF 2 ) gas, tungsten tetrafluoride (WF 4 ) gas, tungsten pentafluoride (WF 5 ) gas, or tungsten hexafluoride (WF 6 ) gas, or a gas containing tungsten and chlorine, such as tungsten dichloride (WCl 2 ) gas, tungsten tetrachloride (WCl 4 ) gas, tungsten pentachloride (WCl 5 ) gas, or tungsten hexachloride (WCl 6 ) gas. Among these, at least one of WF 6 gas and WCl 6 gas may be used. The flow rate of the tungsten-containing gas may be 5 vol% or less of the total flow rate of the third process gas. The third process gas may contain at least one of a titanium-containing gas, a molybdenum-containing gas, and a ruthenium-containing gas instead of or in addition to the tungsten-containing gas.

第3の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含んでよい。リン含有ガスは、リン含有分子を含むガスである。リン含有分子は、十酸化四リン(P410)、八酸化四リン(P48)、六酸化四リン(P46)等の酸化物であってもよい。十酸化四リンは、五酸化二リン(P25)と呼ばれることがある。リン含有分子は、三フッ化リン(PF3)、五フッ化リン(PF5)、三塩化リン(PCl3)、五塩化リン(PCl5)、三臭化リン(PBr3)、五臭化リン(PBr5)、ヨウ化リン(PI3)のようなハロゲン化物(ハロゲン化リン)であってもよい。すなわち、リン含有分子は、フッ化リン等、ハロゲン元素としてフッ素を含んでもよい。或いは、リン含有分子は、ハロゲン元素としてフッ素以外のハロゲン元素を含んでもよい。リン含有分子は、フッ化ホスホリル(POF3)、塩化ホスホリル(POCl3)、臭化ホスホリル(POBr3)のようなハロゲン化ホスホリルであってよい。リン含有分子は、ホスフィン(PH3)、リン化カルシウム(Ca32等)、リン酸(H3PO4)、リン酸ナトリウム(Na3PO4)、ヘキサフルオロリン酸(HPF6)等であってよい。リン含有分子は、フルオロホスフィン類(HgPFh)であってよい。ここで、gとhの和は、3又は5である。フルオロホスフィン類としては、HPF2、H2PF3が例示される。処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、上記のリン含有分子のうち一つ以上のリン含有分子を含み得る。例えば、第2の処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、PF3、PCl3、PF5、PCl5、POCl3、PH3、PBr3、又はPBr5の少なくとも一つを含み得る。なお、第3の処理ガスに含まれる各リン含有分子が液体又は固体である場合、各リン含有分子は、加熱等によって気化されてプラズマ処理空間10s内に供給され得る。 The third process gas may further include a phosphorus-containing gas. The phosphorus-containing gas is a gas containing phosphorus-containing molecules. The phosphorus-containing molecules may be oxides such as tetraphosphorus decaoxide (P 4 O 10 ), tetraphosphorus octoxide (P 4 O 8 ), and tetraphosphorus hexaoxide (P 4 O 6 ). Tetraphosphorus decaoxide is sometimes called diphosphorus pentoxide (P 2 O 5 ). The phosphorus-containing molecules may be halides (phosphorus halides) such as phosphorus trifluoride (PF 3 ), phosphorus pentafluoride (PF 5 ), phosphorus trichloride (PCl 3 ), phosphorus pentachloride (PCl 5 ), phosphorus tribromide (PBr 3 ), phosphorus pentabromide (PBr 5 ), and phosphorus iodide (PI 3 ). That is, the phosphorus-containing molecules may include fluorine as a halogen element, such as phosphorus fluoride. Alternatively, the phosphorus-containing molecules may include a halogen element other than fluorine as a halogen element. The phosphorus-containing molecule may be a phosphoryl halide such as phosphoryl fluoride ( POF3 ), phosphoryl chloride ( POCl3 ), or phosphoryl bromide ( POBr3 ). The phosphorus-containing molecule may be phosphine ( PH3 ), calcium phosphide ( Ca3P2 , etc.), phosphoric acid ( H3PO4 ), sodium phosphate ( Na3PO4 ), hexafluorophosphoric acid ( HPF6 ), or the like. The phosphorus-containing molecule may be a fluorophosphine ( HgPFh ), where the sum of g and h is 3 or 5. Examples of the fluorophosphine include HPF2 and H2PF3 . The process gas may contain one or more of the above phosphorus-containing molecules as at least one phosphorus-containing molecule. For example, the second process gas may contain at least one phosphorus-containing molecule selected from the group consisting of PF3 , PCl3 , PF5 , PCl5 , POCl3 , PH3 , PBr3 , and PBr5 . When each phosphorus-containing molecule contained in the third process gas is liquid or solid, each phosphorus-containing molecule may be vaporized by heating or the like and supplied into the plasma processing space 10s.

リン含有ガスは、PClab(aは1以上の整数であり、bは0以上の整数であり、a+bは5以下の整数である)ガス又はPCcde(d、eはそれぞれ1以上5以下の整数であり、cは0以上9以下の整数である)ガスであってよい。 The phosphorus-containing gas may be PClaFb (a is an integer of 1 or more, b is an integer of 0 or more, and a+b is an integer of 5 or less) gas or PCcHdFe ( d and e are integers of 1 or more and 5 or less, and c is an integer of 0 or more and 9 or less) gas.

PClabガスは、例えば、PClF2ガス、PCl2Fガス及びPCl23ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。 The PCl a F b gas may be, for example, at least one gas selected from the group consisting of PClF 2 gas, PCl 2 F gas, and PCl 2 F 3 gas.

PCcdeガスは、例えば、PF2CH3ガス、PF(CH32ガス、PH2CF3ガス、PH(CF32ガス、PCH3(CF32ガス、PH2Fガス及びPF3(CH32ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。 The PCcHdFe gas may be, for example, at least one gas selected from the group consisting of PF2CH3 gas, PF( CH3 ) 2 gas, PH2CF3 gas, PH( CF3 ) 2 gas, PCH3 ( CF3 ) 2 gas, PH2F gas, and PF3 ( CH3 ) 2 gas.

リン含有ガスは、PClcdef(c、d、e及びfはそれぞれ1以上の整数である)ガスであってよい。またリン含有ガスは、P(リン)、F(フッ素)及びF(フッ素)以外のハロゲン(例えば、Cl、Br又はI)を分子構造に含むガス、P(リン)、F(フッ素)、C(炭素)及びH(水素)を分子構造に含むガス、又は、P(リン)、F(フッ素)及びH(水素)を分子構造に含むガスであってもよい。 The phosphorus -containing gas may be PClcFdCeHf (c, d, e, and f are each an integer of 1 or more) gas. The phosphorus-containing gas may also be a gas containing P (phosphorus), F (fluorine), and a halogen other than F (fluorine) (e.g., Cl, Br, or I) in its molecular structure, a gas containing P (phosphorus), F (fluorine), C (carbon), and H (hydrogen) in its molecular structure, or a gas containing P (phosphorus), F (fluorine), and H (hydrogen) in its molecular structure.

リン含有ガスは、ホスフィン系ガスを用いてよい。ホスフィン系ガスとしては、ホスフィン(PH3)、ホスフィンの少なくとも1つの水素原子を適当な置換基により置換した化合物、及びホスフィン酸誘導体が挙げられる。 The phosphorus-containing gas may be a phosphine-based gas, which may include phosphine (PH 3 ), a compound in which at least one hydrogen atom of phosphine is substituted with an appropriate substituent, and a phosphinic acid derivative.

ホスフィンの水素原子を置換する置換基としては、特に限定されず、例えばフッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基;並びにヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基等のヒドロキシアルキル基等が挙げられ、一例では、塩素原子、メチル基、及びヒドロキシメチル基が挙げられる。 The substituents substituting the hydrogen atoms of the phosphine are not particularly limited, and examples thereof include halogen atoms such as fluorine atoms and chlorine atoms; alkyl groups such as methyl groups, ethyl groups, and propyl groups; and hydroxyalkyl groups such as hydroxymethyl groups, hydroxyethyl groups, and hydroxypropyl groups. Examples include chlorine atoms, methyl groups, and hydroxymethyl groups.

ホスフィン酸誘導体としては、ホスフィン酸(H32P)、アルキルホスフィン酸(PHO(OH)R)、及びジアルキルホスフィン酸(PO(OH)R2)が挙げられる。 Phosphinic acid derivatives include phosphinic acid (H 3 O 2 P), alkylphosphinic acids (PHO(OH)R), and dialkylphosphinic acids (PO(OH)R 2 ).

ホスフィン系ガスとしては、例えば、PCH3Cl2(ジクロロ(メチル)ホスフィン)ガス、P(CH32Cl(クロロ(ジメチル)ホスフィン)ガス、P(HOCH2)Cl2(ジクロロ(ヒドロキシルメチル)ホスフィン)ガス、P(HOCH22Cl(クロロ(ジヒドロキシルメチル)ホスフィン)ガス、P(HOCH2)(CH32(ジメチル(ヒドロキシルメチル)ホスフィン)ガス、P(HOCH22(CH3)(メチル(ジヒドロキシルメチル)ホスフィン)ガス、P(HOCH23(トリス(ヒドロキシルメチル)ホスフィン)ガス、H32P(ホスフィン酸)ガス、PHO(OH)(CH3)(メチルホスフィン酸)ガス及びPO(OH)(CH32(ジメチルホスフィン酸)ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスを用いてよい。 Examples of the phosphine gas include PCH3Cl2 ( dichloro(methyl)phosphine) gas, P( CH3 ) 2Cl (chloro(dimethyl)phosphine) gas, P( HOCH2 ) Cl2 (dichloro(hydroxylmethyl)phosphine) gas, P( HOCH2 ) 2Cl (chloro(dihydroxylmethyl)phosphine) gas, P( HOCH2 )( CH3 ) 2 (dimethyl(hydroxylmethyl)phosphine) gas, P( HOCH2 ) 2 ( CH3 )(methyl(dihydroxylmethyl)phosphine) gas, P( HOCH2 ) 3 (tris(hydroxylmethyl) phosphine ) gas, H3O2P (phosphinic acid) gas, PHO(OH)( CH3 ) (methylphosphinic acid) gas, and PO(OH)( CH3 ) 2 At least one gas selected from the group consisting of (dimethylphosphinic acid) gas may be used.

リン含有ガスの流量は、第3の処理ガスの総流量のうち、20体積%以下、10体積%以下、5体積%以下でよい。 The flow rate of the phosphorus-containing gas may be 20% by volume or less, 10% by volume or less, or 5% by volume or less of the total flow rate of the third process gas.

第3の処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含んでよい。炭素含有ガスは、例えば、フルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスのいずれかまたは両方でよい。一例では、フルオロカーボンガスは、CF4ガス、C22ガス、C24ガス、C36ガス、C38ガス、C46ガス、C48ガス及びC58ガスからなる群から選択される少なくとも1種でよい。一例では、ハイドロフルオロカーボンガスは、CHF3ガス、CH22ガス、CH3Fガス、C2HF5ガス、C224ガス、C233ガス、C242ガス、C3HF7ガス、C322ガス、C324ガス、C326ガス、C335ガス、C426ガス、C455ガス、C428ガス、C526ガス、C5210ガス及びC537ガスからなる群から選択される少なくとも1種でよい。また、炭素含有ガスは、不飽和結合を有する直鎖状のものであってよい。不飽和結合を有する直鎖状の炭素含有ガスは、例えば、C36(ヘキサフルオロプロぺン)ガス、C48(オクタフルオロ-1-ブテン、オクタフルオロ-2-ブテン)ガス、C324(1、3、3、3-テトラフルオロプロペン)ガス、C426(トランス-1、1、1、4、4、4-ヘキサフルオロ-2-ブテン)ガス、C48O(ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル)ガス、CF3COFガス(1、2、2、2-テトラフルオロエタン-1-オン)、CHF2COF(ジフルオロ酢酸フルオライド)ガス及びCOF2(フッ化カルボニル)ガスからなる群から選択される少なくとも1種でよい。 The third process gas may further include a carbon-containing gas. The carbon-containing gas may be, for example, either or both of a fluorocarbon gas and a hydrofluorocarbon gas. In one example, the fluorocarbon gas may be at least one selected from the group consisting of CF4 gas, C2F2 gas , C2F4 gas , C3F6 gas , C3F8 gas , C4F6 gas , C4F8 gas , and C5F8 gas. In one example, the hydrofluorocarbon gas may be at least one selected from the group consisting of CHF3 gas, CH2F2 gas , CH3F gas, C2HF5 gas , C2H2F4 gas , C2H3F3 gas , C2H4F2 gas , C3HF7 gas, C3H2F2 gas, C3H2F4 gas, C3H2F6 gas, C3H3F5 gas , C4H2F6 gas , C4H5F5 gas , C4H2F8 gas , C5H2F6 gas , C5H2F10 gas and C5H3F7 gas . The carbon - containing gas may be linear having an unsaturated bond. The linear carbon-containing gas having an unsaturated bond may be, for example, at least one selected from the group consisting of C 3 F 6 (hexafluoropropene) gas, C 4 F 8 (octafluoro-1-butene, octafluoro-2-butene) gas, C 3 H 2 F 4 (1,3,3,3-tetrafluoropropene) gas, C 4 H 2 F 6 (trans-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-butene) gas, C 4 F 8 O (pentafluoroethyl trifluorovinyl ether) gas, CF 3 COF gas (1,2,2,2-tetrafluoroethane-1-one), CHF 2 COF (difluoroacetic acid fluoride) gas and COF 2 (carbonyl fluoride) gas.

第3の処理ガスは、酸素含有ガスをさらに含んでよい。酸素含有ガスは、例えば、O2、CO、CO2、H2O及びH22からなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。一例では、酸素含有ガスは、H2O以外の酸素含有ガス、例えばO2、CO、CO2及びH22からなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。酸素含有ガスの流量は、炭素含有ガスの流量に応じて調整されてよい The third process gas may further include an oxygen-containing gas. The oxygen-containing gas may be, for example, at least one gas selected from the group consisting of O2 , CO, CO2 , H2O , and H2O2 . In one example, the oxygen-containing gas may be an oxygen-containing gas other than H2O , for example, at least one gas selected from the group consisting of O2 , CO, CO2 , and H2O2 . The flow rate of the oxygen-containing gas may be adjusted according to the flow rate of the carbon-containing gas.

第3の処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含んでよい。フッ素以外のハロゲン含有ガスは、塩素含有ガス、臭素含有ガス及び/又はヨウ素含有ガスでよい。塩素含有ガスは、一例では、Cl2、SiCl2、SiCl4、CCl4、SiH2Cl2、Si2Cl6、CHCl3、SO2Cl2、BCl3、PCl3、PCl5及びPOCl3からなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。臭素含有ガスは、一例では、Br2、HBr、CBr22、C25Br、PBr3、PBr5、POBr3及びBBr3からなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。ヨウ素含有ガスは、一例では、HI、CF3I、C25I、C37I、IF5、IF7、I2、PI3からなる群から選択される少なくとも1種のガスでよい。一例では、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Cl2ガス、Br2ガス及びHBrガスからなる群から選択される少なくとも1種でよい。一例では、フッ素以外のハロゲン含有ガスは、Cl2ガス又はHBrガスである。 The third process gas may further include a halogen-containing gas other than fluorine. The halogen-containing gas other than fluorine may be a chlorine-containing gas, a bromine-containing gas, and/or an iodine - containing gas. The chlorine-containing gas may be at least one gas selected from the group consisting of Cl2 , SiCl2 , SiCl4 , CCl4 , SiH2Cl2 , Si2Cl6 , CHCl3 , SO2Cl2 , BCl3 , PCl3 , PCl5 , and POCl3 . The bromine-containing gas may be at least one gas selected from the group consisting of Br2 , HBr, CBr2F2 , C2F5Br , PBr3 , PBr5 , POBr3 , and BBr3 . In one example, the iodine-containing gas may be at least one gas selected from the group consisting of HI, CF3I, C2F5I, C3F7I, IF5 , IF7 , I2 , and PI3 . In one example, the halogen-containing gas other than fluorine may be at least one gas selected from the group consisting of Cl2 gas, Br2 gas, and HBr gas. In one example, the halogen-containing gas other than fluorine is Cl2 gas or HBr gas.

第3の処理ガスは、不活性ガスをさらに含んでよい。不活性ガスは、一例では、Arガス、Heガス、Krガス等の貴ガス又は窒素ガスでよい。 The third process gas may further include an inert gas. In one example, the inert gas may be a noble gas such as Ar gas, He gas, or Kr gas, or nitrogen gas.

一実施形態において、工程ST32は、基板Wを異なる種類のプラズマに晒す複数の工程を含み得る。一実施形態において、工程ST32は、第4の処理ガスからプラズマを生成する工程と、第5の処理ガスからプラズマを生成する工程と、第6の処理ガスからプラズマを生成する工程とを含み得る。第4の処理ガスからプラズマを生成する工程、第5の処理ガスからプラズマを生成する工程、及び、第6の処理ガスからプラズマを生成する工程は、繰り返し実行されてよい。 In one embodiment, step ST32 may include multiple steps of exposing the substrate W to different types of plasma. In one embodiment, step ST32 may include a step of generating plasma from a fourth process gas, a step of generating plasma from a fifth process gas, and a step of generating plasma from a sixth process gas. The step of generating plasma from the fourth process gas, the step of generating plasma from the fifth process gas, and the step of generating plasma from the sixth process gas may be performed repeatedly.

第4の処理ガスからプラズマを生成する工程において、第4の処理ガスは、、フッ化水素ガスを含み得る。また、第4の処理ガスからプラズマを生成する工程は、工程ST32と同様の条件で実行されてよい。一実施形態において、第4の処理ガスは、フッ化水素ガスの他に、第3の処理ガスに含まれ得るガスのうちの1又は2以上のガスを含んでよい。第4の処理ガスから生成されプラズマに基板Wを晒すことにより、凹部RCの底部BT(図8B参照)において、シリコン含有膜SFがエッチングされ得る。 In the step of generating plasma from the fourth process gas, the fourth process gas may contain hydrogen fluoride gas. The step of generating plasma from the fourth process gas may be performed under the same conditions as step ST32. In one embodiment, the fourth process gas may contain, in addition to hydrogen fluoride gas, one or more gases that may be contained in the third process gas. By exposing the substrate W to the plasma generated from the fourth process gas, the silicon-containing film SF may be etched at the bottom BT of the recess RC (see FIG. 8B).

第5の処理ガスからプラズマを生成する工程において、第5の処理ガスは、フルオロカーボンガス及び/又はハイドロフルオロカーボンガスを含み得る。また、第4の処理ガスからプラズマを生成する工程は、工程ST22と同様の条件で実行されてよい。一例として、第5の処理ガスは、CH4を含み得る。また、一実施形態において、第5の処理ガスは、フルオロカーボンガス及び/又はハイドロフルオロカーボンガスの他に、第2の処理ガスに含まれ得るガスのうちの1又は2以上のガスを含んでよい。第5の処理ガスから生成されたプラズマに基板Wを晒すことにより、第4の処理ガスからプラズマを生成する工程においてエッチングされた部分の表面に、炭素含有膜が形成され得る。一例として、炭素含有膜の厚さは、1~10nmであってよい。一実施形態において、炭素含有膜は、ALD又はMLDによって形成されてもよい。 In the step of generating plasma from the fifth process gas, the fifth process gas may include a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas. The step of generating plasma from the fourth process gas may be performed under the same conditions as in step ST22. As an example, the fifth process gas may include CH 4. In one embodiment, the fifth process gas may include one or more gases that may be included in the second process gas in addition to the fluorocarbon gas and/or the hydrofluorocarbon gas. By exposing the substrate W to the plasma generated from the fifth process gas, a carbon-containing film may be formed on the surface of the portion etched in the step of generating plasma from the fourth process gas. As an example, the thickness of the carbon-containing film may be 1 to 10 nm. In one embodiment, the carbon-containing film may be formed by ALD or MLD.

第6の処理ガスからプラズマを生成する工程において、第6の処理ガスは、水素含有ガスを含み得る。一例として、水素含有ガスは、H2を含んでよい。一例として、第6の処理ガスの総流量に対するH2の流量比は50%以上であり得る。一例として、第6の処理ガスから生成されたプラズマに基板Wを晒す時間は、1秒~30秒であり得る。第6の処理ガスからプラズマを生成する工程において、プラズマ処理チャンバ10内の圧力は、1mTorr~1,000mTorrであってよい。第6の処理ガスから生成されたプラズマに基板Wを晒すことにより、第5の処理ガスから生成された炭素含有膜に含まれるフッ素原子が水素原子に置換され得る。 In the step of generating plasma from the sixth process gas, the sixth process gas may include a hydrogen-containing gas. As an example, the hydrogen-containing gas may include H2 . As an example, a flow rate ratio of H2 to a total flow rate of the sixth process gas may be 50% or more. As an example, a time period for exposing the substrate W to the plasma generated from the sixth process gas may be 1 second to 30 seconds. In the step of generating plasma from the sixth process gas, a pressure in the plasma processing chamber 10 may be 1 mTorr to 1,000 mTorr. By exposing the substrate W to the plasma generated from the sixth process gas, fluorine atoms contained in the carbon-containing film generated from the fifth process gas may be replaced with hydrogen atoms.

工程ST32において、第4の処理ガスからプラズマを生成する工程、第5の処理ガスからプラズマを生成する工程、及び、第6の処理ガスからプラズマを生成する工程を繰り返し実行することにより、シリコン含有膜SFの側壁SS2を保護しつつ、シリコン含有膜SFに凹部RCを更に深く形成することができる。これにより、シリコン含有膜SFに形成される凹部RCの形状異常を抑制することができる。 In step ST32, the step of generating plasma from the fourth process gas, the step of generating plasma from the fifth process gas, and the step of generating plasma from the sixth process gas are repeatedly performed, so that the recess RC can be formed deeper in the silicon-containing film SF while protecting the sidewall SS2 of the silicon-containing film SF. This makes it possible to suppress shape abnormalities in the recess RC formed in the silicon-containing film SF.

図9Aは、工程ST3の処理中の基板Wの断面構造の一例を示す図である。図9Aに示すように、プラズマ中のフッ素の活性種により、シリコン含有膜SFのうちマスクMKにより覆われていない部分(開口OPにおいて露出した部分)が深さ方向にエッチングされる。ここで、炭素含有膜CFの少なくとも一部は、凹部RCを規定するシリコン含有膜SFの側壁SS2を保護する保護膜として機能し得る。そのため、工程ST3の処理中にシリコン含有膜SFの側壁SS2がエッチングにより除去されることが抑制される。 Figure 9A is a diagram showing an example of a cross-sectional structure of the substrate W during processing of step ST3. As shown in Figure 9A, the portion of the silicon-containing film SF that is not covered by the mask MK (the portion exposed at the opening OP) is etched in the depth direction by active fluorine species in the plasma. Here, at least a portion of the carbon-containing film CF can function as a protective film that protects the side wall SS2 of the silicon-containing film SF that defines the recess RC. Therefore, the side wall SS2 of the silicon-containing film SF is prevented from being removed by etching during processing of step ST3.

なお、工程ST3は、凹部RCの形状を改善する工程を含んでよい。一例として、図9Bに示すように、工程ST3においてエッチングされた部分における凹部RCの幅方向の寸法は、炭素含有膜CFで保護された部分における凹部RCの幅方向の寸法よりも狭くなり得る。この場合、工程ST3は、工程ST3においてエッチングされた部分における凹部RCの寸法を拡大する工程を更に含んでよい。これにより、例えば、図9Bに示すように、工程ST3において形成された凹部RCがテーパ形状を有する場合でも、凹部RCの断面形状を、図9Aに示すように、より垂直形状に近づけることができる。なお、一実施形態において、凹部RCの寸法を拡大する工程は、工程ST3のパラメータを変更することによって実行されてよい。一例として、当該パラメータの変更は、プラズマ処理チャンバ10内の圧力を下げること、及び/又は、処理ガスの総流量に対するフッ化水素ガスの流量比を下げることであり得る。 Note that step ST3 may include a step of improving the shape of the recess RC. As an example, as shown in FIG. 9B, the width dimension of the recess RC in the portion etched in step ST3 may be narrower than the width dimension of the recess RC in the portion protected by the carbon-containing film CF. In this case, step ST3 may further include a step of expanding the dimension of the recess RC in the portion etched in step ST3. As a result, for example, even if the recess RC formed in step ST3 has a tapered shape as shown in FIG. 9B, the cross-sectional shape of the recess RC can be made closer to a vertical shape as shown in FIG. 9A. Note that in one embodiment, the step of expanding the dimension of the recess RC may be performed by changing the parameters of step ST3. As an example, the change in the parameters may be to reduce the pressure in the plasma processing chamber 10 and/or to reduce the flow rate ratio of the hydrogen fluoride gas to the total flow rate of the processing gas.

以上のとおり、本処理方法では、工程ST3において、シリコン含有膜SFを深さ方向にエッチングしつつ、シリコン含有膜SFの側壁SS2の横方向のエッチングを抑制することができる。これにより、本処理方法は、ボーイング等のエッチングによる形状異常の発生を抑制することができる。 As described above, in this processing method, in step ST3, the silicon-containing film SF is etched in the depth direction while the lateral etching of the sidewall SS2 of the silicon-containing film SF is suppressed. This makes it possible for this processing method to suppress the occurrence of shape abnormalities due to etching, such as bowing.

図10は、本処理方法の他の例を示すフローチャートである。図10に示すとおり、本例は、工程ST3後、所与の条件が満たされているか否かを判断し、所与の条件を満たしていると判断されるまで、工程ST2と工程ST3とを繰返す。この点を除き、本例は、図2に示すフローチャートと同様である。 Figure 10 is a flowchart showing another example of the present processing method. As shown in Figure 10, in this example, after step ST3, it is determined whether a given condition is satisfied, and steps ST2 and ST3 are repeated until it is determined that the given condition is satisfied. Except for this point, this example is similar to the flowchart shown in Figure 2.

工程ST4における所与の条件は、適宜定められてよい。例えば、所与の条件は、工程ST2及び工程ST3を1サイクルとした場合のサイクル数に関する条件でよい。すなわち、サイクル数が、予め設定された繰り返し回数(例えば、10回、20回、30回、50回等)に達したか否か判定し、当該回数に達するまで工程ST2及び工程S3を繰り返してよい。なお、繰り返し回数は、シリコン含有膜SFの膜厚(エッチングすべき深さ)に基いて設定されてよい。 The given conditions in step ST4 may be appropriately determined. For example, the given conditions may be conditions related to the number of cycles when step ST2 and step ST3 are one cycle. That is, it may be determined whether the number of cycles has reached a preset number of repetitions (e.g., 10, 20, 30, 50, etc.), and step ST2 and step ST3 may be repeated until the number of repetitions is reached. The number of repetitions may be set based on the film thickness of the silicon-containing film SF (depth to be etched).

例えば、所与の条件は、工程ST3による処理後の凹部RCの寸法に関する条件でもよい。すなわち、工程ST3の後に、凹部RCの深さや底部の幅が所与の値や範囲に達したか否かを判断し、当該所与の値や範囲に達するまで工程ST2及び工程ST3のサイクルを繰り返してよい。凹部RCの寸法は、光学的な測定装置で測定されてよい。なお、本処理方法が複数の基板Wを1つの単位(以下「ロット」という)として処理する場合、ロットに含まれる1又は複数枚の基板Wについてのみ、処理後の凹部RCの寸法に基づいてサイクルの繰り返しを判断してもよい。このとき繰り返したサイクル数を記憶しておき、当該ロットに含まれる他の基板についての所与の条件として用いてよい。すなわち、他の基板については、当該記憶したサイクル数に達しているかを判断し、達していない場合、工程ST2及び工程ST3を繰り返すようにしてよい。 For example, the given condition may be a condition regarding the dimensions of the recess RC after processing by step ST3. That is, after step ST3, it may be determined whether the depth or bottom width of the recess RC has reached a given value or range, and the cycle of steps ST2 and ST3 may be repeated until the given value or range is reached. The dimensions of the recess RC may be measured by an optical measuring device. Note that, when this processing method processes multiple substrates W as one unit (hereinafter referred to as a "lot"), the repetition of the cycle may be determined based on the dimensions of the recess RC after processing only for one or more substrates W included in the lot. At this time, the number of repeated cycles may be stored and used as a given condition for other substrates included in the lot. That is, for the other substrates, it may be determined whether the stored number of cycles has been reached, and if not, steps ST2 and ST3 may be repeated.

<実施例>
次に、本処理方法の実施例について説明する。本開示は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
<Example>
Next, examples of the present processing method will be described. The present disclosure is not limited to the following examples.

(実施例1)
実施例1では、図5に示す基板Wと同様の基板Wを用いて、図4に示すフローチャートに沿って本処理方法を実行し、シリコン含有膜SFに凹部RCを形成した。なお、工程ST12で用いた処理ガス及びその流量は、工程ST32において用いた処理ガス及びその流量と同一である。

a)工程ST12
装置:容量結合型のプラズマ処理装置(図2)
処理ガス:HF、ハイドロフルオロカーボン、リン含有ガス、ハロゲン含有ガス
基板支持部の設定温度:-70℃
b)工程ST22
装置:誘導結合型のプラズマ処理装置(図3)
処理ガス:ハイドロカーボン、水素含有ガス、窒素含有ガス
c)工程ST32
装置:容量結合型のプラズマ処理装置(図2)
処理ガス:HF、ハイドロフルオロカーボン、リン含有ガス、ハロゲン含有ガス
基板支持部の設定温度:-70℃
Example 1
In Example 1, the processing method was performed according to the flowchart shown in Fig. 4 using a substrate W similar to the substrate W shown in Fig. 5, and a recess RC was formed in the silicon-containing film SF. The processing gas and the flow rate thereof used in step ST12 were the same as the processing gas and the flow rate thereof used in step ST32.

a) Step ST12
Equipment: Capacitively coupled plasma processing equipment (Figure 2)
Processing gas: HF, hydrofluorocarbon, phosphorus-containing gas, halogen-containing gas Set temperature of substrate support: -70°C
b) Step ST22
Equipment: Inductively coupled plasma processing equipment (Figure 3)
Process gas: Hydrocarbon, hydrogen-containing gas, nitrogen-containing gas c) Step ST32
Equipment: Capacitively coupled plasma processing equipment (Figure 2)
Processing gas: HF, hydrofluorocarbon, phosphorus-containing gas, halogen-containing gas Set temperature of substrate support: -70°C

(参考例1)
参考例1では、実施例1と同一の基板W及び同一の容量結合型のプラズマ処理装置を用いて、シリコン含有膜SFに凹部RCを形成した。また、参考例1で用いた処理ガス及びその流量は、実施例1の工程ST12及びST32で用いた処理ガス及びその流量と同一である。また、参考例1の処理時間は、実施例1における工程ST12の処理時間と工程ST32の処理時間の合計と同一である。

装置:容量結合型のプラズマ処理装置(図2)
処理ガス:HF、ハイドロフルオロカーボン、リン含有ガス、ハロゲン含有ガス
基板支持部の設定温度:-70℃
(Reference Example 1)
In Reference Example 1, a recess RC was formed in the silicon-containing film SF using the same substrate W and the same capacitively coupled plasma processing apparatus as in Example 1. The process gas and its flow rate used in Reference Example 1 were the same as the process gas and its flow rate used in steps ST12 and ST32 in Example 1. The process time in Reference Example 1 was the same as the sum of the process time in step ST12 and the process time in step ST32 in Example 1.

Equipment: Capacitively coupled plasma processing equipment (Figure 2)
Processing gas: HF, hydrofluorocarbon, phosphorus-containing gas, halogen-containing gas Set temperature of substrate support: -70°C

実施例1の工程ST12の終了後及び工程ST32の終了後、並びに、参考例1の終了後において、凹部RCの深さ方向におけるCD(Critical Dimension)の最大値を測定した。 After completion of step ST12 and step ST32 in Example 1, and after completion of Reference Example 1, the maximum value of the CD (Critical Dimension) in the depth direction of the recess RC was measured.

実施例1では、工程ST32の終了後におけるCDの最大値と、工程ST12の終了後における凹部RCのCDの最大値との間に大きな差は見られず、ボーイングの発生は限定的であった。これに対して、参考例1の終了後におけるCDの最大値は、実施例1の工程32の終了後におけるCDの最大値の1.2倍程度であり、ボーイングの発生が顕著であった。このように、実施例1では、参考例1と比較して、凹部RCのボーイングを大幅に抑制することができた。 In Example 1, there was no significant difference between the maximum CD value after completion of step ST32 and the maximum CD value of the recess RC after completion of step ST12, and the occurrence of bowing was limited. In contrast, the maximum CD value after completion of Reference Example 1 was approximately 1.2 times the maximum CD value after completion of step 32 in Example 1, and the occurrence of bowing was significant. Thus, in Example 1, bowing of the recess RC was significantly suppressed compared to Reference Example 1.

本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。 Embodiments of the present disclosure further include the following aspects:

(付記1)
プラズマ処理システムであって、
第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、
第2の基板支持部を有し、前記第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、
前記第1の処理チャンバ及び前記第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記第1の処理チャンバの前記第1の基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、前記処理と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから前記第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の基板支持部上に配置する処理と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を実行する、プラズマ処理システム。
(Appendix 1)
1. A plasma processing system comprising:
a first processing chamber having a first substrate support;
a second process chamber having a second substrate support, the second process chamber being different from the first process chamber;
a transfer chamber connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device;
A control unit;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first process chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support;
(d) etching the bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a first process gas containing hydrogen fluoride gas in the second process chamber;
A plasma processing system.

(付記2)
前記制御部は、前記(a)、前記(b)、前記(c)及び前記(d)を含むサイクルを複数回繰り返す処理を実行する、付記1に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 2)
2. The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit executes a process of repeating a cycle including (a), (b), (c), and (d) a plurality of times.

(付記3)
前記制御部は、少なくとも前記(c)において、前記搬送チャンバ内の圧力が、前記第1の処理チャンバ内の圧力及び前記第2の処理チャンバ内の圧力よりも低くなるように、前記搬送チャンバ内の圧力を制御する、付記1又は2に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 3)
3. The plasma processing system of claim 1, wherein the controller controls the pressure in the transfer chamber so that the pressure in the transfer chamber is lower than the pressure in the first processing chamber and the pressure in the second processing chamber, at least in (c).

(付記4)
前記制御部は、前記(a)の前に、前記第2の処理チャンバ内又は前記第2のチャンバと異なる第3のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、シリコン含有膜に前記凹部を形成して、前記凹部を有するシリコン含有膜を備える前記基板を準備する処理を実行する、付記1又は2に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 4)
3. The plasma processing system according to claim 1, wherein the control unit performs a process, prior to (a), of forming the recess in the silicon-containing film by etching in the second processing chamber or in a third chamber different from the second chamber using plasma generated from a second processing gas containing a fluorine-containing gas, to prepare the substrate including the silicon-containing film having the recess.

(付記5)
前記(b)の処理における前記第1の基板支持部の温度は、前記(c)の処理における前記第2の基板支持部の温度よりも高い、付記1から3のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 5)
4. The plasma processing system of claim 1, wherein a temperature of the first substrate support in the process of (b) is higher than a temperature of the second substrate support in the process of (c).

(付記6)
前記制御部は、前記(b)において、炭素含有ガスを含む第3の処理ガスにより、前記炭素含有膜を形成する処理を実行する、付記1から5のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 6)
6. The plasma processing system according to claim 1, wherein in (b), the control unit performs a process of forming the carbon-containing film using a third process gas including a carbon-containing gas.

(付記7)
前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである、付記6に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 7)
7. The plasma processing system of claim 6, wherein the carbon-containing gas is a hydrocarbon gas.

(付記8)
前記第3の処理ガスは、窒素含有ガスを含む、付記6に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 8)
7. The plasma processing system of claim 6, wherein the third process gas comprises a nitrogen-containing gas.

(付記9)
前記制御部は、前記(b)において、
(b11)前記基板に対して前駆体ガスを供給し、前記側壁に前記前駆体ガスを吸着させる工程と、
(b12)前記基板に対して反応ガスを供給し、前記前駆体ガスと前記反応ガスとの反応により前記炭素含有膜を形成する工程と、
を含む処理を実行する、付記1に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 9)
The control unit, in (b),
(b11) supplying a precursor gas to the substrate and allowing the precursor gas to be adsorbed on the side wall;
(b12) supplying a reactive gas to the substrate and forming the carbon-containing film by a reaction between the precursor gas and the reactive gas;
2. The plasma processing system of claim 1, further comprising:

(付記10)
前記(b)は、
(b1)前記第1の処理チャンバ内に、第1の有機化合物を含む第1の成膜ガスを供給する工程と、
(b2)前記第1の処理チャンバ内に、前記第1の有機化合物と異なる第2の有機化合物を含む第2の成膜ガスを供給する工程と、
を含む、付記1に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 10)
The (b) is
(b1) supplying a first deposition gas containing a first organic compound into the first processing chamber;
(b2) supplying a second deposition gas into the first process chamber, the second deposition gas including a second organic compound different from the first organic compound;
2. The plasma processing system of claim 1, comprising:

(付記11)
前記(b2)は、前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物との重合を含む反応により、前記炭素含有膜を形成する、付記10に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 11)
11. The plasma processing system of claim 10, wherein (b2) forms the carbon-containing film by a reaction including polymerization of the first organic compound and the second organic compound.

(付記12)
前記(d)は、前記凹部ののうち前記(d)においてエッチングされた部分の寸法を拡大する処理を更に含む、付記1に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 12)
2. The plasma processing system of claim 1, wherein (d) further comprises: enlarging a dimension of the portion of the recess that is etched in (d).

(付記13)
前記第1の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、付記1から12のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 13)
13. The plasma processing system of claim 1, wherein the first process gas further comprises a phosphorus-containing gas.

(付記14)
前記第1の処理ガスは、炭素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び金属含有ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスをさらに含む、付記1から13のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 14)
14. The plasma processing system of claim 1, wherein the first process gas further comprises at least one gas selected from the group consisting of a carbon-containing gas, a halogen-containing gas, and a metal-containing gas.

(付記15)
前記(d)の処理は、前記第2の基板支持部の温度が0℃以下で実行される、付記14に記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 15)
15. The plasma processing system of claim 14, wherein the process (d) is performed at a temperature of the second substrate support of 0° C. or less.

(付記16)
前記第1の処理チャンバは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されており、
前記第2の処理チャンバは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されており、
前記制御部は、前記(b)の処理において、誘導結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成して前記炭素含有膜を形成する処理を実行し、前記(d)の処理において、前記容量結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする処理を実行する、付記1から15のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 16)
the first processing chamber is coupled to an inductively coupled plasma generator;
the second processing chamber is coupled to a capacitively coupled plasma generating unit;
16. The plasma processing system according to claim 1, wherein the control unit performs a process of forming the carbon-containing film by generating plasma using an inductively coupled plasma generating unit in the process (b), and performs a process of etching the silicon-containing film by generating plasma using the capacitively coupled plasma generating unit in the process (d).

(付記17)
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの2種以上を含む積層膜である、付記1から付記16のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 17)
17. The plasma processing system of claim 1, wherein the silicon-containing film is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a polycrystalline silicon film, or a laminate film including two or more of these.

(付記18)
前記マスクは、炭素含有膜又は金属含有有膜である、付記1から付記17のいずれか1つに記載のプラズマ処理システム。
(Appendix 18)
18. The plasma processing system of any one of claims 1 to 17, wherein the mask is a carbon-containing film or a metal-containing film.

(付記19)
プラズマ処理システムであって、
第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、
第2の基板支持部を有し、前記第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、
前記第1の処理チャンバ及び前記第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバ
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記第1の処理チャンバの前記第1の基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、前記処理と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから前記第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の基板支持部上に配置する処理と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を含み、
前記(d)の処理は、
(d1)フッ化水素ガスを含む第4の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
(d2)フルオロカーボンガス及び/又はハイドロフルオロカーボンガスを含む第5の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
(d3)水素含有ガスを含む第6の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
を含むサイクルを繰り返す処理を実行する、プラズマ処理システム。
(Appendix 19)
1. A plasma processing system comprising:
a first processing chamber having a first substrate support;
a second process chamber having a second substrate support, the second process chamber being different from the first process chamber;
a transfer chamber control unit connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first process chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support;
(d) etching a bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed in the second processing chamber; and
Including,
The process (d) is
(d1) exposing the substrate to plasma generated from a fourth process gas containing hydrogen fluoride gas;
(d2) exposing the substrate to a plasma generated from a fifth process gas including a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas;
(d3) exposing the substrate to a plasma generated from a sixth process gas comprising a hydrogen-containing gas;
The plasma processing system performs a process that repeats a cycle including:

(付記20)
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
プラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、処理と、
(b)前記チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を実行する、プラズマ処理装置。
(Appendix 20)
A chamber;
a substrate support disposed within the chamber;
A plasma generating unit;
A control unit;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate, the substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film, the mask having an opening exposing the recess, on the substrate support;
(b) forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film defining the recess in the chamber;
(c) etching the bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a process gas containing hydrogen fluoride gas in the chamber;
The plasma processing apparatus performs the above steps.

(付記21)
エッチング方法であって、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する工程であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、工程と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の処理チャンバの第2の基板支持部上に配置する工程と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする工程と、
を含む、エッチング方法。
(Appendix 21)
1. An etching method comprising the steps of:
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on a first substrate support in a first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to a second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on a second substrate support in the second processing chamber;
(d) etching a bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a process gas containing hydrogen fluoride gas in the second process chamber;
An etching method comprising:

以上の各実施形態は、説明の目的で記載されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。以上の各実施形態は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。 The above embodiments are described for illustrative purposes and are not intended to limit the scope of the present disclosure. Various modifications of the above embodiments may be made without departing from the scope and spirit of the present disclosure.

1……プラズマ処理装置、2……制御部、10……プラズマ処理チャンバ、10s……プラズマ処理空間、11……基板支持部、12……プラズマ生成部、20……ガス供給部、30……電源、OP……開口、PS……基板処理システム、RC……凹部、SF……シリコン含有膜 1: Plasma processing device, 2: Control unit, 10: Plasma processing chamber, 10s: Plasma processing space, 11: Substrate support unit, 12: Plasma generation unit, 20: Gas supply unit, 30: Power source, OP: Opening, PS: Substrate processing system, RC: Recess, SF: Silicon-containing film

Claims (21)

プラズマ処理システムであって、
第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、
第2の基板支持部を有し、前記第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、
前記第1の処理チャンバ及び前記第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記第1の処理チャンバの前記第1の基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、前記処理と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから前記第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の基板支持部上に配置する処理と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む第1の処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を実行する、プラズマ処理システム。
1. A plasma processing system comprising:
a first processing chamber having a first substrate support;
a second process chamber having a second substrate support, the second process chamber being different from the first process chamber;
a transfer chamber connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device;
A control unit;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first process chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support;
(d) etching the bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a first process gas containing hydrogen fluoride gas in the second process chamber;
A plasma processing system.
前記制御部は、前記(a)、前記(b)、前記(c)及び前記(d)を含むサイクルを複数回繰り返す処理を実行する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit executes a process that repeats a cycle including (a), (b), (c), and (d) multiple times. 前記制御部は、少なくとも前記(c)において、前記搬送チャンバ内の圧力が、前記第1の処理チャンバ内の圧力及び前記第2の処理チャンバ内の圧力よりも低くなるように、前記搬送チャンバ内の圧力を制御する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit controls the pressure in the transfer chamber so that the pressure in the transfer chamber is lower than the pressure in the first processing chamber and the pressure in the second processing chamber at least in (c). 前記制御部は、前記(a)の前に、前記第2の処理チャンバ内又は前記第2のチャンバと異なる第3のチャンバ内で、フッ素含有ガスを含む第2の処理ガスから生成したプラズマを用いたエッチングにより、シリコン含有膜に前記凹部を形成して、前記凹部を有するシリコン含有膜を備える前記基板を準備する処理を実行する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit performs a process to prepare the substrate including a silicon-containing film having the recess by forming the recess in the silicon-containing film by etching in the second processing chamber or in a third chamber different from the second chamber using plasma generated from a second processing gas containing a fluorine-containing gas, prior to (a). 前記(b)の処理における前記第1の基板支持部の温度は、前記(c)の処理における前記第2の基板支持部の温度よりも高い、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the temperature of the first substrate support in the process (b) is higher than the temperature of the second substrate support in the process (c). 前記制御部は、前記(b)において、炭素含有ガスを含む第3の処理ガスにより、前記炭素含有膜を形成する処理を実行する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit performs a process of forming the carbon-containing film using a third process gas containing a carbon-containing gas in (b). 前記炭素含有ガスは、ハイドロカーボンガスである、請求項6に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 6, wherein the carbon-containing gas is a hydrocarbon gas. 前記第3の処理ガスは、窒素含有ガスを含む、請求項6に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 6, wherein the third process gas includes a nitrogen-containing gas. 前記制御部は、前記(b)において、
(b11)前記基板に対して前駆体ガスを供給し、前記側壁に前記前駆体ガスを吸着させる工程と、
(b12)前記基板に対して反応ガスを供給し、前記前駆体ガスと前記反応ガスとの反応により前記炭素含有膜を形成する工程と、
を含む処理を実行する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。
The control unit, in (b),
(b11) supplying a precursor gas to the substrate and allowing the precursor gas to be adsorbed on the side wall;
(b12) supplying a reactive gas to the substrate to form the carbon-containing film by a reaction between the precursor gas and the reactive gas;
10. The plasma processing system of claim 1, further comprising:
前記(b)は、
(b1)前記第1の処理チャンバ内に、第1の有機化合物を含む第1の成膜ガスを供給する工程と、
(b2)前記第1の処理チャンバ内に、前記第1の有機化合物と異なる第2の有機化合物を含む第2の成膜ガスを供給する工程と、
を含む、請求項1に記載のプラズマ処理システム。
The (b) is
(b1) supplying a first deposition gas containing a first organic compound into the first processing chamber;
(b2) supplying a second deposition gas into the first process chamber, the second deposition gas including a second organic compound different from the first organic compound;
The plasma processing system of claim 1 , comprising:
前記(b2)は、前記第1の有機化合物と前記第2の有機化合物との重合を含む反応により、前記炭素含有膜を形成する、請求項10に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 10, wherein (b2) forms the carbon-containing film by a reaction including polymerization of the first organic compound and the second organic compound. 前記(d)は、前記凹部ののうち前記(d)においてエッチングされた部分の寸法を拡大する処理を更に含む、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein (d) further includes a process for enlarging a dimension of the portion of the recess that is etched in (d). 前記第1の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the first process gas further comprises a phosphorus-containing gas. 前記第1の処理ガスは、炭素含有ガス、ハロゲン含有ガス及び金属含有ガスからなる群から選択される少なくとも1種のガスをさらに含む、請求項1に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 1, wherein the first process gas further comprises at least one gas selected from the group consisting of a carbon-containing gas, a halogen-containing gas, and a metal-containing gas. 前記(d)の処理は、前記第2の基板支持部の温度が0℃以下で実行される、請求項14に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of claim 14, wherein the process (d) is performed with the temperature of the second substrate support being equal to or lower than 0°C. 前記第1の処理チャンバは、誘導結合型のプラズマ生成部に結合されており、
前記第2の処理チャンバは、容量結合型のプラズマ生成部に結合されており、
前記制御部は、前記(b)の処理において、誘導結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成して前記炭素含有膜を形成する処理を実行し、前記(d)の処理において、前記容量結合型のプラズマ生成部によってプラズマを生成して前記シリコン含有膜をエッチングする処理を実行する、請求項1に記載のプラズマ処理システム。
the first processing chamber is coupled to an inductively coupled plasma generator;
the second processing chamber is coupled to a capacitively coupled plasma generating unit;
2. The plasma processing system of claim 1, wherein the control unit performs a process of forming the carbon-containing film by generating plasma using an inductively coupled plasma generating unit in the process (b), and performs a process of etching the silicon-containing film by generating plasma using the capacitively coupled plasma generating unit in the process (d).
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくは多結晶シリコン膜又はこれらの2種以上を含む積層膜である、請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system according to any one of claims 1 to 16, wherein the silicon-containing film is a silicon oxide film, a silicon nitride film, a polycrystalline silicon film, or a laminated film containing two or more of these. 前記マスクは、炭素含有膜又は金属含有有膜である、請求項1乃至請求項16のいずれか一項に記載のプラズマ処理システム。 The plasma processing system of any one of claims 1 to 16, wherein the mask is a carbon-containing film or a metal-containing film. プラズマ処理システムであって、
第1の基板支持部を有する第1の処理チャンバと、
第2の基板支持部を有し、前記第1の処理チャンバと異なる第2の処理チャンバと、
前記第1の処理チャンバ及び前記第2の処理チャンバに接続され、搬送装置を有する搬送チャンバ
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記第1の処理チャンバの前記第1の基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、前記処理と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから前記第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の基板支持部上に配置する処理と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を含み、
前記(d)の処理は、
(d1)フッ化水素ガスを含む第4の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
(d2)フルオロカーボンガス及び/又はハイドロフルオロカーボンガスを含む第5の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
(d3)水素含有ガスを含む第6の処理ガスから生成したプラズマに前記基板を晒す工程と、
を含むサイクルを繰り返す処理を実行する、プラズマ処理システム。
1. A plasma processing system comprising:
a first processing chamber having a first substrate support;
a second processing chamber having a second substrate support, the second processing chamber being different from the first processing chamber;
a transfer chamber control unit connected to the first processing chamber and the second processing chamber and having a transfer device;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on the first substrate support of the first process chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to the second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on the second substrate support;
(d) etching a bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed in the second processing chamber; and
Including,
The process (d) is
(d1) exposing the substrate to plasma generated from a fourth process gas containing hydrogen fluoride gas;
(d2) exposing the substrate to a plasma generated from a fifth process gas including a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas;
(d3) exposing the substrate to a plasma generated from a sixth process gas comprising a hydrogen-containing gas;
The plasma processing system performs a process that repeats a cycle including:
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
プラズマ生成部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、前記基板支持部上に配置する処理であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、処理と、
(b)前記チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する処理と、
(c)前記チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする処理と、
を実行する、プラズマ処理装置。
A chamber;
a substrate support disposed within the chamber;
A plasma generating unit;
A control unit;
Equipped with
The control unit is
(a) placing a substrate, the substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film, the mask having an opening exposing the recess, on the substrate support;
(b) forming a carbon-containing film on a sidewall of the silicon-containing film defining the recess in the chamber;
(c) etching the bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a process gas containing hydrogen fluoride gas in the chamber;
The plasma processing apparatus performs the above steps.
エッチング方法であって、
(a)凹部を有するシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上のマスクとを備える基板を、第1の処理チャンバの第1の基板支持部上に配置する工程であって、前記マスクは、前記凹部を露出する開口を有する、工程と、
(b)前記第1の処理チャンバ内において、前記凹部を規定する前記シリコン含有膜の側壁に炭素含有膜を形成する工程と、
(c)前記基板を前記第1の処理チャンバから第2の処理チャンバに搬送チャンバを介して搬送し、前記基板を前記第2の処理チャンバの第2の基板支持部上に配置する工程と、
(d)前記第2の処理チャンバ内において、フッ化水素ガスを含む処理ガスから生成したプラズマを用いて、前記炭素含有膜が形成された前記凹部の底部をエッチングする工程と、
を含む、エッチング方法。
1. An etching method comprising the steps of:
(a) placing a substrate comprising a silicon-containing film having a recess and a mask on the silicon-containing film on a first substrate support in a first processing chamber, the mask having an opening exposing the recess;
(b) forming a carbon-containing film on sidewalls of the silicon-containing film defining the recess in the first processing chamber;
(c) transferring the substrate from the first processing chamber to a second processing chamber via a transfer chamber and placing the substrate on a second substrate support in the second processing chamber;
(d) etching a bottom of the recess on which the carbon-containing film is formed, using plasma generated from a process gas containing hydrogen fluoride gas in the second process chamber;
An etching method comprising:
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