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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024157027
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】プラズマ処理装置および電源システム
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20241029BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 101C
H01L21/302 105A
H05H1/46 R
【審査請求】有
【請求項の数】19
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024138389
(22)【出願日】2024-08-20
(62)【分割の表示】P 2021008470の分割
【原出願日】2021-01-22
(31)【優先権主張番号】P 2020085140
(32)【優先日】2020-05-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000219967
【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】トーマス セドリック
(72)【発明者】
【氏名】李 士敬
(57)【要約】
【課題】プラズマエッチングの処理性能を向上させる。
【解決手段】プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基板支持部と、ソースＲＦ生成部と、バイアスＲＦ生成部と、を備える。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。ソースＲＦ生成部は、プラズマ処理チャンバに結合され、複数のソースサイクルを含むパルスソースＲＦ信号を生成する。各ソースサイクルは、ソース稼働状態と、ソース未稼働状態とを有する。バイアスＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、パルスバイアスＲＦ信号を生成する。パルスバイアスＲＦ信号は、複数のソースサイクルと同じパルス周波数を有する複数のバイアスサイクルを有し、各バイアスサイクルは、バイアス稼働状態と、バイアス未稼働状態とを有する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働状態への遷移タイミングは、対応するソースサイクルにおけるソース稼働状態への遷移タイミングに対して遅延する。
【選択図】図１５
【解決手段】プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基板支持部と、ソースＲＦ生成部と、バイアスＲＦ生成部と、を備える。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。ソースＲＦ生成部は、プラズマ処理チャンバに結合され、複数のソースサイクルを含むパルスソースＲＦ信号を生成する。各ソースサイクルは、ソース稼働状態と、ソース未稼働状態とを有する。バイアスＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、パルスバイアスＲＦ信号を生成する。パルスバイアスＲＦ信号は、複数のソースサイクルと同じパルス周波数を有する複数のバイアスサイクルを有し、各バイアスサイクルは、バイアス稼働状態と、バイアス未稼働状態とを有する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働状態への遷移タイミングは、対応するソースサイクルにおけるソース稼働状態への遷移タイミングに対して遅延する。
【選択図】図１５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するためにソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第３の期間に続く第４の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のソース電力レベルとは異なる第２のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第４の期間に続く第５の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
前記基板支持部に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第２の期間及び前記第３の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のバイアス電力レベルとは異なる第２のバイアス電力レベルを有し、前記第４の期間及び前記第５の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、プラズマ処理装置。
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するためにソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第３の期間に続く第４の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のソース電力レベルとは異なる第２のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第４の期間に続く第５の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
前記基板支持部に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第２の期間及び前記第３の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のバイアス電力レベルとは異なる第２のバイアス電力レベルを有し、前記第４の期間及び前記第５の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項2】
前記第１のソース電力レベルは、前記第２のソース電力レベルより大きい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項3】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより小さい、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項4】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより大きい、請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項5】
前記第１のソース電力レベルは、前記第２のソース電力レベルより小さい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項6】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより小さい、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項7】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより大きい、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項8】
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するためにソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
前記基板支持部に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間及び前記第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第３の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、プラズマ処理装置。
前記プラズマ処理チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、前記プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するためにソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
前記基板支持部に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間及び前記第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第３の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、プラズマ処理装置。
【請求項9】
前記基板支持部は、前記バイアスＲＦ生成部に電気的に接続される下部電極を含む、請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項10】
前記プラズマ処理チャンバの上方に配置され、前記ソースＲＦ生成部に電気的に接続されるアンテナをさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項11】
前記基板支持部の上方に配置され、前記ソースＲＦ生成部に電気的に接続される上部電極をさらに備える、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
【請求項12】
プラズマ処理装置で使用する電源システムであって、
ソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第３の期間に続く第４の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のソース電力レベルとは異なる第２のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第４の期間に続く第５の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第２の期間及び前記第３の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のバイアス電力レベルとは異なる第２のバイアス電力レベルを有し、前記第４の期間及び前記第５の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、電源システム。
ソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第３の期間に続く第４の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のソース電力レベルとは異なる第２のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第４の期間に続く第５の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第２の期間及び前記第３の期間にゼロ電力レベルより大きく前記第１のバイアス電力レベルとは異なる第２のバイアス電力レベルを有し、前記第４の期間及び前記第５の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、電源システム。
【請求項13】
前記第１のソース電力レベルは、前記第２のソース電力レベルより大きい、請求項１２に記載の電源システム。
【請求項14】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより小さい、請求項１２又は請求項１３に記載の電源システム。
【請求項15】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより大きい、請求項１２又は請求項１３に記載の電源システム。
【請求項16】
前記第１のソース電力レベルは、前記第２のソース電力レベルより小さい、請求項１２に記載の電源システム。
【請求項17】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより小さい、請求項１６に記載の電源システム。
【請求項18】
前記第１のバイアス電力レベルは、前記第２のバイアス電力レベルより大きい、請求項１６に記載の電源システム。
【請求項19】
プラズマ処理装置で使用する電源システムであって、
ソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間及び前記第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第３の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、電源システム。
ソースＲＦ信号を生成するよう構成されるソースＲＦ生成部であり、前記ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの前記第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの前記第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルを有する、ソースＲＦ生成部と、
バイアスＲＦ信号を生成するよう構成されるバイアスＲＦ生成部であり、前記バイアスＲＦ信号は、前記第１の期間及び前記第２の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、前記第３の期間にゼロ電力レベルを有する、バイアスＲＦ生成部と
を備える、電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
以下の開示は、プラズマ処理装置および電源システムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、誘導結合型プラズマ（Inductively Coupled Plasma: ICP、トランス結合型プラズマ（Transformer Coupled Plasma: TCP）とも呼ぶ。）を用いた装置においてＲＦ（Radio Frequency）信号をパルス化する技術が開示されている。この特許文献１は、例えば、コイルに供給するソースＲＦ信号とチャックに供給するバイアスＲＦ信号とをパルスシーケンスが逆になるように同期させることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１７／００４０１７４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、プラズマエッチングの処理性能を向上させることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基板支持部と、ソースＲＦ生成部と、バイアスＲＦ生成部と、を備える。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。ソースＲＦ生成部は、プラズマ処理チャンバに結合され、プラズマ処理チャンバ内でプラズマを生成するためにソースＲＦ信号を生成するよう構成される。ソースＲＦ信号は、各サイクルの第１の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの第１の期間に続く第２の期間にゼロ電力レベルを有し、各サイクルの第２の期間に続く第３の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のソース電力レベルを有し、各サイクルの第３の期間に続く第４の期間にゼロ電力レベルより大きく第１のソース電力レベルとは異なる第２のソース電力レベルを有し、各サイクルの第４の期間に続く第５の期間にゼロ電力レベルを有する。バイアスＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、バイアスＲＦ信号を生成するよう構成される。バイアスＲＦ信号は、第１の期間にゼロ電力レベルより大きい第１のバイアス電力レベルを有し、第２の期間及び第３の期間にゼロ電力レベルより大きく第１のバイアス電力レベルとは異なる第２のバイアス電力レベルを有し、第４の期間及び第５の期間にゼロ電力レベルを有する。
【発明の効果】
【0006】
本開示によれば、プラズマエッチングの処理性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、本開示によるプラズマ処理装置および電源システムを実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【0009】
（エッチングにおいて発生する形状異常の例）
まず、実施形態について説明する前にシリコン膜のエッチングにおいて発生する形状異常の例について説明する。図１７は、シリコン膜のエッチングにおいて発生する形状異常の例について説明するための図である。
まず、実施形態について説明する前にシリコン膜のエッチングにおいて発生する形状異常の例について説明する。図１７は、シリコン膜のエッチングにおいて発生する形状異常の例について説明するための図である。
【0010】
近年、半導体製造技術において、アスペクト比が高い孔を加工する技術が注目されている。一例として高アスペクト比コンタクト（High Aspect Ratio Contact: HARC）がある。ＨＡＲＣは、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）や３次元ＮＡＮＤに用いられる。ＤＲＡＭに用いるＨＡＲＣのアスペクト比は例えば４５であり、３次元ＮＡＮＤに用いるＨＡＲＣのアスペクト比は６５を超える。
【0011】
形成する孔のアスペクト比が高くなるにつれ、垂直方向にまっすぐに孔を形成することが難しくなっている。たとえば、図１７の（Ａ）に示すように、孔の底部付近に近づくにつれ先細りする現象が発生する。この現象の原因としてはたとえば、プラズマ中のイオンの入射方向が孔の深さ方向に対して斜めになり、イオンが孔の底部まで輸送されにくいことが考えられる。また、イオンが孔の中に滞留して、続くイオンの進路を阻害すること等が考えられる。
【0012】
また、図１７の（Ｂ）に示すように、基板にエッチングにより削られた物質や、プラズマによって生じた反応生成物が堆積する場合もある。孔の開口付近にかかる物質が堆積すると孔の開口が閉塞し、エッチングが進まなくなる。また、開口が完全に閉塞しない場合でもイオンが孔の内部に到達しにくくなり、孔の形状がゆがんだりエッチングが進まなくなったりする。
【0013】
また、エッチングによりマスクの開口の縁部分が削れる場合がある。この場合、図１７の（Ｃ）に示すように、イオンの孔に対する入射方向が歪み、孔の側壁にあたって孔の形が樽状に歪むボーイングと呼ばれる現象が発生することがある。
【0014】
このように、高アスペクト比のプラズマ処理は、プラズマ中で生成されるラジカルやイオン、プラズマ処理によって発生する反応生成物によって処理性能が左右される。このため、プラズマ処理の進行度合いに応じて、生成される反応種、ラジカル、副生成物等を個別に制御できる技術が望まれる。
【0015】
（実施形態）
以下に説明する実施形態においては、プラズマ生成時に用いるＲＦ（高周波）電力をパルス状に印加することで、プラズマ処理のパラメータである各物理量を制御する。制御する物理量はたとえば、イオンエネルギー、イオン入射角、ラジカルフラックス、イオンフラックス、副生成物の量、等である。
以下に説明する実施形態においては、プラズマ生成時に用いるＲＦ（高周波）電力をパルス状に印加することで、プラズマ処理のパラメータである各物理量を制御する。制御する物理量はたとえば、イオンエネルギー、イオン入射角、ラジカルフラックス、イオンフラックス、副生成物の量、等である。
【0016】
以下に説明する実施形態に係るプラズマ処理装置はＩＣＰ装置である。実施形態のプラズマ処理装置の制御部は、コイル（アンテナ）に供給されるＲＦ電力（ソースＲＦ信号、ソース電力）を制御信号により制御する。一実施形態において、ソースＲＦ信号の供給により、高密度のプラズマが生成される。なお、ＲＦ電力の供給は多様な態様で実現できる。たとえば、予め準備したプログラムに基づき、プラズマ処理装置の制御部が複数のソースＲＦ生成部からの電力供給経路を切り替えて、異なるパワーレベルのソース電力を順次パルス状に供給してもよい。
【0017】
コイルにＲＦ電力が供給される期間をオン（稼働）期間、コイルへのＲＦ電力供給が停止される期間をオフ（未稼働）期間と呼ぶ。ソースＲＦ信号は、オン期間に対応する第１状態たとえばオン状態（ソースオン状態）と、オフ期間に対応する第２状態たとえばオフ状態（ソースオフ状態）と、を有する。ソースＲＦ信号は、第１状態のオン期間とそれに続く第２状態のオフ期間とで１周期（ソースサイクル）をなすパルス信号である。ソースＲＦ信号の周波数はたとえば、約１ｋＨｚ～約５ｋＨｚであってよい。
【0018】
なお、実施形態のソースＲＦ信号は、第１状態中、２レベル以上（たとえば、第１ソースパワーレベルと第２ソースパワーレベル）に遷移してもよい。たとえば、ソースＲＦ信号の第１状態は、予め定められた値のＲＦ電力がコイルに供給される第１レベルと、第１レベルよりも低い値のＲＦ電力がコイルに供給される第２レベルと、を有してもよい。たとえば、ソースＲＦ信号は、コイルに約１０００ワットのＲＦ電力が供給される第１レベルと、コイルに約２５０ワットのＲＦ電力が供給される第２レベルと、を有してもよい。第２レベルで供給されるＲＦ電力は、約１００ワットまたは約１５０ワットであってもよい。第１レベルと第２レベルはそれぞれハイレベルとローレベルであってよい。
【0019】
制御部はまた、プラズマ処理装置の下部電極に供給するＲＦ電力（バイアスＲＦ信号、バイアス電力）を制御信号により制御する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号の供給により、下部電極上方に載置される基板においてイオン結合が生じ、反応種およびラジカルが生成される。なお、ＲＦ電力の供給は多様な態様で実現できる。たとえば、予め準備したプログラムに基づき、プラズマ処理装置の制御部が複数のバイアスＲＦ生成部からの電力供給経路を切り替えて、異なるパワーレベルのバイアス電力を順次パルス状に供給してもよい。
【0020】
下部電極にＲＦ電力が供給される期間をオン期間、下部電極へのＲＦ電力供給が停止する期間をオフ期間と呼ぶ。バイアスＲＦ信号は、オン期間に対応する第１状態たとえばオン状態（バイアスオン状態）と、オフ期間に対応する第２状態たとえばオフ状態（バイアスオフ状態）と、を有する。バイアスＲＦ信号は、第１状態のオン期間とそれに続く第２状態のオフ期間とで１周期（バイアスサイクル）をなす連続パルス信号である。バイアスＲＦ信号の周波数はたとえば、約１ｋＨｚ～約５ｋＨｚであってよい。
【0021】
なお、実施形態のバイアスＲＦ信号は、第１状態中、２レベル以上（たとえば、第１バイアスパワーレベルと第２バイアスパワーレベル）に遷移してもよい。たとえば、バイアスＲＦ信号の第１状態は、予め定められた値のＲＦ電力が下部電極に供給される第１レベルと、第１レベルよりも低い値のＲＦ電力が下部電極に供給される第２レベルと、を有してもよい。たとえば、バイアスＲＦ信号は、下部電極に約２５０ワットのＲＦ電力が供給される第１レベルと、下部電極に約９２．５ワットのＲＦ電力が供給される第２レベルと、を有してもよい。第１レベルと第２レベルはそれぞれハイレベルとローレベルであってよい。
【0022】
以下にまず、プラズマ処理を実行するプラズマ処理装置の構成例について説明する。
【0023】
（実施形態に係るプラズマ処理装置の構成例）
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概念図である。図２は、図１のプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略縦断面図である。図１および図２を参照し、実施形態に係るプラズマ処理装置１について説明する。なお、図２に示すプラズマ処理装置１は、いわゆる誘導結合型プラズマ（Inductively-coupled plasma：ＩＣＰ）装置であり、誘導結合型プラズマを生成する。
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の概念図である。図２は、図１のプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略縦断面図である。図１および図２を参照し、実施形態に係るプラズマ処理装置１について説明する。なお、図２に示すプラズマ処理装置１は、いわゆる誘導結合型プラズマ（Inductively-coupled plasma：ＩＣＰ）装置であり、誘導結合型プラズマを生成する。
【0024】
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、電力供給部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１０ａ及び側壁１０ｂを含む。誘電体窓１０ａ及び側壁１０ｂは、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマ処理空間１０ｓを規定する。また、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理空間１０ｓ内に配置された支持部１１、エッジリング１２、ガス導入部１３及びアンテナ１４を含む。支持部１１は、基板支持部１１ａ及びエッジリング支持部１１ｂを含む。エッジリング支持部１１ｂは、基板支持部１１ａの外周面を囲むように配置される。アンテナ１４は、プラズマ処理チャンバ１０（誘電体窓１０ａ）の上部又は上方に配置される。
【0025】
基板支持部１１ａは、基板支持領域を有し、基板支持領域上で基板を支持するように構成される。一実施形態において、基板支持部１１ａは、静電チャック及び下部電極を含む。下部電極は、静電チャックの下に配置される。静電チャックは、基板支持領域として機能する。また、図示は省略するが、一実施形態において、基板支持部１１ａは、静電チャック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、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、冷媒、伝熱ガスのような温調流体が流れる。
【0026】
エッジリング１２は、下部電極の周縁部上面において基板Ｗを囲むように配置される。 エッジリング支持部１１ｂは、エッジリング支持領域を有し、エッジリング支持領域上でエッジリング１２を支持するように構成される。
【0027】
ガス導入部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に供給するように構成される。一実施形態において、ガス導入部１３は、中央ガス注入部１３ａ及び／又は側壁ガス注入部１３ｂを含む。中央ガス注入部１３ａは、基板支持部１１ａの上方に配置され、誘電体窓１０ｃに形成された中央開口部に取り付けられる。側壁ガス注入部１３ｂは、プラズマ処理チャンバ１０の側壁に形成された複数の側壁開口部に取り付けられる。
【0028】
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、１又はそれ以上の処理ガスを、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、１又はそれ以上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。
【0029】
電力供給部３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電力供給部３１を含む。ＲＦ電力供給部３１は、ＲＦ信号（ＲＦ電力、たとえばソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号）を、下部電極及びアンテナ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生成される。一実施形態において、ＲＦ信号は、パルス化される。パルスＲＦ信号、パルスＲＦ電力、パルスソースＲＦ信号、及びパルスバイアスＲＦ信号は、パルス化されたＲＦ信号の一例である。
【0030】
一実施形態において、ＲＦ電力供給部３１は、ソースＲＦ生成部３１ａ及びバイアスＲＦ生成部３１ｂを含む。ソースＲＦ生成部３１ａ及びバイアスＲＦ生成部３１ｂは、プラズマ処理チャンバ１０に結合される。一実施形態において、ソースＲＦ生成部３１ａは、アンテナ１４に結合され、バイアスＲＦ生成部３１ｂは、基板支持部１１ａ内の下部電極に結合される。ソースＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのソースＲＦ信号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、２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。生成されたソースＲＦ信号は、アンテナ１４に供給される。バイアスＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのバイアスＲＦ信号を生成するように構成される。バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号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、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。生成されたバイアスＲＦ信号は、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つのＲＦ信号の振幅がパルス化又は変調されてもよい。振幅変調は、オン状態とオフ状態との間、あるいは、２又はそれ以上の異なるオン状態の間でＲＦ信号振幅をパルス化することを含んでもよい。
【0031】
また、電力供給部３０は、ＤＣ電力供給部３２を含んでもよい。 一実施形態において、ＤＣ電力供給部３２は、少なくとも１つのＤＣ電圧を下部電極に印加するように構成される。一実施形態において、少なくとも１つのＤＣ電圧が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、ＤＣ信号は、パルス化されてもよい。また、ＤＣ電力供給部３２は、ＲＦ電力供給部３１に加えて設けられてもよく、バイアスＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
【0032】
アンテナ１４は、１又は複数のコイル（ＩＣＰ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および内側コイルを含んでもよい。この場合、ＲＦ電力供給部３１は、外側コイルおよび内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイルおよ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およ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および内側コイルに別々に接続されてもよい。
【0033】
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排気口（ガス出口）に接続され得る。排気システム４０は、圧力弁及び真空ポンプを含んでもよい。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、粗引きポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【0034】
一実施形態において、制御部（図２の制御装置５０に対応）は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部は、例えばコンピュータを含んでもよい。コンピュータは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、記憶部、及び通信インターフェースを含んでもよい。処理部は、記憶部に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェースは、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
【0035】
（実施形態に係るプラズマ処理の流れ）
図３は、実施形態に係るプラズマ処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示すプラズマ処理は、図１，２のプラズマ処理装置１において実施することができる。図４は、実施形態に係るプラズマ処理により処理される基板の一例を示す図である。
図３は、実施形態に係るプラズマ処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示すプラズマ処理は、図１，２のプラズマ処理装置１において実施することができる。図４は、実施形態に係るプラズマ処理により処理される基板の一例を示す図である。
【0036】
まず、プラズマ処理チャンバ１０内に基板Ｗを提供する（ステップＳ３１）。基板Ｗはたとえば図４に示すように、シリコンの基板上に順番に形成された下地層Ｌ１、エッチング対象層（Ｓｉ層）Ｌ２、マスクＭＫを含む。基板Ｗには予め凹部ＯＰが形成されている（図４（Ａ）参照）。なお、プラズマ処理装置１内で凹部ＯＰの形成を行ってもよい。次に、制御部によりプラズマ処理装置１を制御して、ガス供給部２０からエッチングのためのガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給する。また、制御部によりプラズマ処理装置１を制御して、ＲＦ電力供給部３１（ソースＲＦ生成部３１ａおよびバイアスＲＦ生成部３１ｂ）から下部電極およびアンテナ１４（コイル）にＲＦ電力を供給する。このとき、ＲＦ電力供給部３１は、ＲＦ信号の波形に応じたレベルのＲＦ電力を下部電極およびアンテナ１４に供給する。ＲＦ信号の波形については後述する。ＲＦ電力が供給されることにより、プラズマ処理チャンバ１０内に供給されたガスのプラズマが生成され、プラズマエッチングが実行される（ステップＳ３２）。プラズマエッチングにより、基板ＷのマスクＭＫに形成された凹部ＯＰの底部が削られ、凹部ＯＰが徐々に深くなる（図４の（Ｂ）参照。）。そして、プラズマ処理装置１の制御部は、予め定められた処理時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３３）。予め定められた処理時間が経過すると、凹部ＯＰの底部が下地層Ｌ１に到達し、図４（Ｃ）に示す形状となる。処理時間が経過していないと判定した場合（ステップＳ３３、Ｎｏ）、制御部はステップＳ３２に戻りプラズマエッチングを継続する。他方、処理時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３３、Ｙｅｓ）、制御部は処理を終了する。
【0037】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、ステップＳ３２のプラズマエッチングにおいて、ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号を供給する。プラズマ処理装置１は、ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号の波形に応じてプラズマ中のイオンおよびラジカル、プラズマエッチングにより発生する副生成物の量等を制御する。次に、ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号の波形について説明する。
【0038】
（ＲＦ信号の波形例）
図５は、実施形態に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形の一例を示す図である。
図５は、実施形態に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形の一例を示す図である。
【0039】
図５に示すタイミング図１００は、ソース電力（ソースＲＦ信号）ＰＳとバイアス電力（バイアスＲＦ信号）ＰＢとを示す。ソース電力ＰＳとは、ソースＲＦ生成部３１ａからアンテナ（コイル）１４に供給されるＲＦ電力である。また、バイアス電力ＰＢとは、バイアスＲＦ生成部３１ｂから基板支持部１１ａ中の下部電極に供給されるＲＦ電力である。ソースＲＦ生成部３１ａは、たとえば、制御部から供給される制御信号に応じてソース電力ＰＳを生成する。生成されたソース電力ＰＳは、コイルに供給される。バイアスＲＦ生成部３１ｂは、たとえば、制御部から供給される制御信号に応じてバイアス電力ＰＢを生成する。生成されたバイアス電力ＰＳは、下部電極に供給される。
【0040】
図５中、周期１５０は、ソースＲＦ信号の１周期を示す。周期１６０は、バイアスＲＦ信号の１周期を示す。なお、以下の説明中特に区別する必要がないときは、周期１５０１，１５０２、…をまとめて周期１５０と呼び、周期１６０１，１６０２、…をまとめて周期１６０と呼ぶ。１周期はパルス信号の立ち上がりから次の立ち上がりまでの期間、すなわち、オン期間とオフ期間とを合計した期間を指す。ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号は、同一周波数のパルス信号である。
【0041】
ソースＲＦ信号は、コイルにＲＦ電力が供給される状態であるオン状態（第１状態）と、コイルにＲＦ電力が供給されない状態であるオフ状態（第２状態）とを繰り返す。ソースＲＦ信号がオン状態のとき、ソース電力ＰＳがコイルに供給される。ソースＲＦ信号がオフ状態のとき、コイルには電力は供給されない、すなわち、コイルへのＲＦ電力の供給は停止される。
【0042】
バイアスＲＦ信号は、下部電極にＲＦ電力が供給される状態であるオン状態（第１状態）と、下部電極にＲＦ電力が供給されない状態であるオフ状態（第２状態）とを繰り返す。図５の例では、バイアスＲＦ信号がオン状態のとき、バイアス電力ＰＢが下部電極に供給される。バイアスＲＦ信号がオフ状態のとき、下部電極には電力は供給されない、すなわち、下部電極へのＲＦ電力の供給は停止される。
【0043】
図５において、バイアスＲＦ信号の立ち上がりは、ソースＲＦ信号の立ち上がりに対して期間Ｄ１だけ遅延している。バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号がオン状態からオフ状態に遷移した後、ソースＲＦ信号がオフ状態の間に立ち上がる。このように、ソースＲＦ信号の周期が始まるタイミングと、バイアスＲＦ信号の周期が始まるタイミングとは期間Ｄ１だけずれている。図５の例では、前のバイアスサイクルにおけるバイアスオフ状態（ｔ３）から第１バイアスサイクル１６０１におけるバイアスオン状態ＰＢＬ（ｔ４）への遷移タイミングは、第１バイアスサイクル１６０１に対応する第１ソースサイクル１５０１におけるソースオン状態ＰＳＨ（０からｔ１）への遷移タイミングに対して遅延している。また、図５のｔ３に示すように、ソースオフ期間は、バイアスオフ期間と部分的に重複している。さらに、図５のｔ６に示すように、第１バイアスサイクル１６０１におけるバイアスオン期間は、第２ソースサイクル１５０２におけるソースオン期間と部分的に重複している。
【0044】
また、ソースＲＦ信号のオン期間およびオフ期間それぞれの長さは、バイアスＲＦ信号のオン期間およびオフ期間それぞれの長さと異なる。図５の例では、ソースＲＦ信号のデューティ比（１周期に対するオン期間の長さの割合）は、約４０％である。また、バイアスＲＦ信号のデューティ比は約６０％である。ただし、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のデューティ比は上記の値に限定されない。また、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号は同一のデューティ比を有してもよい。
【0045】
このように、ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号とは、別個に状態遷移する。ソースＲＦ信号の状態遷移のタイミングと遷移元および遷移先のパワーレベルと、バイアスＲＦ信号の状態遷移のタイミングと遷移元および遷移先のパワーレベルとは、異なってよい。
【0046】
また、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のいずれも供給されない期間ＴＯＦＦと、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号の双方が供給される期間ＴＯＮとが存在する。ソース電力ＰＳとバイアス電力ＰＢの供給態様は、以下の５つのフェーズを推移する。
【0047】
（１）第１フェーズ（図５中ＳＴ１）：
第１フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ１，ＰＢ１，ｔ１｝により定義される。ここで、ＰＳ１は、第１フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ１は、第１フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ１は、第１フェーズの期間の長さを示す。ここで、以下の関係が成立する。
ＰＳ１＞０
ＰＢ１＞０
ｔ１＞０
第１フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ１，ＰＢ１，ｔ１｝により定義される。ここで、ＰＳ１は、第１フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ１は、第１フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ１は、第１フェーズの期間の長さを示す。ここで、以下の関係が成立する。
ＰＳ１＞０
ＰＢ１＞０
ｔ１＞０
【0048】
第１フェーズでは、ＨｉｇｈパワーレベルＰＳＨ（第１ソースパワーレベル）を有するソース電力ＰＳがコイルに供給され、かつ、ＨｉｇｈパワーレベルＰＢＨ（第２バイアスパワーレベル）を有するバイアス電力ＰＢが下部電極に供給される。第１フェーズの期間ｔ１中は、プラズマ処理装置１の上部下部それぞれにＲＦ電力が供給されてプラズマが生成され、プラズマ中にイオンおよびラジカルが生成される。エッチング処理時には、期間ｔ１中にエッチングが進む。
【0049】
（２）第２フェーズ（図５中ＳＴ２）：
第２フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ２，ＰＢ２，ｔ２｝により定義される。ここで、ＰＳ２は、第２フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ２は、第２フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ２は、第２フェーズの期間の長さを示す。ここで、以下の関係が成立する。
ＰＳ１＞ＰＳ２＞０
ＰＢ１＝０
ｔ２＞０
第２フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ２，ＰＢ２，ｔ２｝により定義される。ここで、ＰＳ２は、第２フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ２は、第２フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ２は、第２フェーズの期間の長さを示す。ここで、以下の関係が成立する。
ＰＳ１＞ＰＳ２＞０
ＰＢ１＝０
ｔ２＞０
【0050】
第２フェーズにおいては、ＬｏｗパワーレベルＰＳＬ（第２ソースパワーレベル）を有するソース電力ＰＳがコイルに供給され、バイアス電力ＰＢの供給は停止する。第２フェーズはたとえば、図５の期間ｔ２である。期間ｔ２中は、プラズマ処理装置１の上部のみにＲＦ電力が供給される。下部電極側にはＲＦ電力が供給されないため、下部電極側にイオンを引き込む力が生成されない。また、イオンおよびラジカルの生成量も減少する。
【0051】
（３）第３フェーズ（図５中ＳＴ３）：
第３フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ３，ＰＢ３，ｔ３｝により定義される。ここで、ＰＳ３は、第３フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ３は、第３フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ３は、第３フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ３＝ＰＢ３＝０
ｔ３＞０
第３フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ３，ＰＢ３，ｔ３｝により定義される。ここで、ＰＳ３は、第３フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ３は、第３フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ３は、第３フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ３＝ＰＢ３＝０
ｔ３＞０
【0052】
第３フェーズにおいては、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢともに供給が停止する。第３フェーズはたとえば、図５の期間ｔ３である。期間ｔ３中は、プラズマ処理装置１内でのプラズマ生成が停止すると同時に排気システム４０の機能によりプラズマ処理空間１０ｓが排気される。このとき、エッチングにより生成されて凹部（図４、ＯＰ）の底部に滞留する副生成物（バイプロダクト）が排気される。プラズマ処理空間１０ｓ内のイオンおよびラジカルの量も減少する。
【0053】
（４）第４フェーズ（図５中ＳＴ４）：
第４フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ４，ＰＢ４，ｔ４｝により定義される。ここで、ＰＳ４は、第４フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ４は、第４フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ４は、第４フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ４＝０
ＰＢ１＞ＰＢ４＞０
ｔ４＞０
第４フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ４，ＰＢ４，ｔ４｝により定義される。ここで、ＰＳ４は、第４フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ４は、第４フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ４は、第４フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ４＝０
ＰＢ１＞ＰＢ４＞０
ｔ４＞０
【0054】
第４フェーズでは、ソース電力ＰＳの供給は停止したまま、ＬｏｗパワーレベルＰＢＬ（第１バイアスパワーレベル）を有するバイアス電力ＰＢの供給が開始する。第４フェーズの期間ｔ４中は、ソース電力ＰＳが供給されないため、プラズマ生成は行われていないが、第１～第２フェーズで生成されたイオンがプラズマ処理空間１０ｓ内に残留している。このため、バイアス電力ＰＢの供給によってイオンが凹部（図４、ＯＰ）の底部に引き込まれる。また、イオンの入射角がより垂直に近くなり、凹部ＯＰ側壁の垂直なエッチングが促進される。
【0055】
（５）第５フェーズ（図５中ＳＴ５）：
第５フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ５，ＰＢ５，ｔ５｝により定義される。ここで、ＰＳ５は、第５フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ５は、第５フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ５は、第５フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ５＝０
ＰＢ１＝ＰＢ５＞ＰＢ４＞０
ｔ５＞０
第５フェーズは、パラメータセット｛ＰＳ５，ＰＢ５，ｔ５｝により定義される。ここで、ＰＳ５は、第５フェーズ中に供給されるソース電力ＰＳの値である。ＰＢ５は、第５フェーズ中に供給されるバイアス電力ＰＢの値である。ｔ５は、第５フェーズの期間の長さを示す。ここで以下の関係が成立する。
ＰＳ５＝０
ＰＢ１＝ＰＢ５＞ＰＢ４＞０
ｔ５＞０
【0056】
第５フェーズでは、ソース電力ＰＳの供給は停止したままバイアス電力ＰＢのパワーレベルがＬｏｗパワーレベルＰＢＬからＨｉｇｈパワーレベルＰＢＨに上昇（遷移）する。このため、第１フェーズの準備段階として、第５フェーズでは、プラズマ処理空間１０ｓ内のイオンエネルギーが増加する。ラジカルや副生成物の量は、第３フェーズで減少した状態が持続する。
【0057】
第５フェーズの後、再び第１フェーズに戻り、Ｈｉｇｈパワーレベルを有するソース電力ＰＳとＨｉｇｈパワーレベルを有するバイアス電力ＰＢとが重畳して印加される。かかる周期を繰り返し、第５フェーズにおいて予めバイアス電力ＰＢの印加によりイオンエネルギーを生じさせた状態で第１フェーズを開始しソース電力ＰＳを印加してイオンおよびラジカルを生成する。このため、第１フェーズのエッチングを促進することができ、イオンを効率的に凹部ＯＰ底部に引き込むことができる。また、第３フェーズにおいて副生成物を排気していることでエッチングをさらに促進できる。
【0058】
このように、図５のパルス波形を有するソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号を用いることで、プラズマ処理空間１０ｓ内のイオン、ラジカルおよび副生成物の状態を制御しつつ垂直方向のエッチングを実現できる。このため、エッチングにより発生する形状異常を抑制してプラズマエッチングの処理性能を向上させることができる。
【0059】
ところで、図５の例では、ソース電力ＰＳは期間ｔ１のオン状態のとき、値ＰＳＨをとり、続く期間ｔ２のオン状態のとき、値ＰＳＬをとる。また、バイアス電力ＰＢは期間ｔ４の間は値ＰＢＬをとり、その後の期間ｔ５で値ＰＢＨに遷移する。このように、実施形態に係るプラズマ処理方法では、プラズマの各物理量を制御するため、ソースＲＦ信号のオン状態を２レベル（オフ状態を含めると３レベル）で制御してもよい。また、実施形態に係るプラズマ処理方法では、バイアスＲＦ信号のオン状態を２レベル（オフ状態を含めると３レベル）で制御してもよい。このように、コイルおよび下部電極のそれぞれに印加されるＲＦ電力値を段階的に変動させることで、さらに微細なプラズマ処理のパラメータ調整が可能である。
【0060】
図５の例においては、以下の関係が成立する。
０＜ＰＳＬ＜ＰＳＨ
０＜ＰＢＬ＜ＰＢＨ
ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号の周波数：０．１ｋＨｚ～５ｋＨｚ
ソースＲＦ信号のデューティ比：約４０％
バイアスＲＦ信号のデューティ比：約６０％
ＰＳＨの期間の長さ：ＰＳＬの期間の長さ＝１：３
ＰＢＨの期間の長さ：ＰＢＬの期間の長さ＝１：２
ｔ１：ｔ２：ｔ３：ｔ４：ｔ５＝１：３：１：４：１
ただし、本実施形態は上記の関係が成立する場合だけでなく、他の関係においても適用できる。他の関係については変形例として後述する。
０＜ＰＳＬ＜ＰＳＨ
０＜ＰＢＬ＜ＰＢＨ
ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号の周波数：０．１ｋＨｚ～５ｋＨｚ
ソースＲＦ信号のデューティ比：約４０％
バイアスＲＦ信号のデューティ比：約６０％
ＰＳＨの期間の長さ：ＰＳＬの期間の長さ＝１：３
ＰＢＨの期間の長さ：ＰＢＬの期間の長さ＝１：２
ｔ１：ｔ２：ｔ３：ｔ４：ｔ５＝１：３：１：４：１
ただし、本実施形態は上記の関係が成立する場合だけでなく、他の関係においても適用できる。他の関係については変形例として後述する。
【0061】
【0062】
図６の波形例１は、ソース電力とバイアス電力が同時に供給される「第１フェーズ」、ソース電力のみが供給される「第２フェーズ」、バイアス電力のみが供給される「第４フェーズ」を有する。波形例１は上記実施形態の波形例と比較すると、ＲＦ電力が供給されない「第３フェーズ」を有しない点、および、ソースＲＦ信号の立ち上がり前にバイアス電力のパワーレベルが変動する「第５フェーズ」を有しない点が異なる。波形例１の場合、第１フェーズでイオンフラックス、ラジカルフラックス、イオンエネルギーがいずれも増加し、同時に副生成物の量が増加する。その後、第２フェーズではいずれの量も徐々に減少していく。バイアス電力の供給が停止することでイオンエネルギーがほぼゼロになる。第４フェーズでは、バイアス電力の供給によりイオンエネルギーが第１フェーズよりも多くなる。他方、イオンフラックス、ラジカルフラックス及び副生成物の量は、第２フェーズから大きく変化していない。
【0063】
図７の波形例２は、概ね図６の波形例１と同様である。しかし、第４フェーズのバイアス電力の値（ＰＢＭ）は波形例１のバイアス電力の値（ＰＢＬ）よりも増加している。図７の例では、イオンフラックス、ラジカルフラックス、副生成物の量は、図６の波形例１の場合と概ね同じである。ただし、第４フェーズにおけるイオンエネルギーが波形例１と比べて増加している（図７中、Ｃ１）。なお、図７の（Ｃ）では、図６の（Ｃ）と同じ破線上に、図７（Ａ）の場合のイオンエネルギーの変化を、図６の（Ｃ）と異なる部分のみ太い破線Ｃ１で表示している。
【0064】
図８の波形例３は、図６の波形例１と比較して第１フェーズを長くし、その分だけ第２フェーズを短くしている。図８の例では、イオンフラックスとラジカルフラックスの量が、第１～第２フェーズを通じて図６の例と比べて増加している（図８中、Ｃ２，Ｃ３）。他方、イオンエネルギーと副生成物の量には大きな変化はない。なお、太破線Ｃ２、Ｃ３は上記Ｃ１と同様、図６と異なる部分のみ表示している。
【0065】
図９の波形例４は、図６の波形例１と比較して、第５フェーズを設けた点が異なる。第５フェーズのパワーレベルは、第４フェーズのパワーレベルＰＢＬからＰＢＨに遷移する。図９の例では、イオンフラックス、ラジカルフラックス、副生成物の量は図６の波形例１と概ね同様である。イオンエネルギーについては、第５フェーズでバイアス電力ＰＢを切り替えたことに対応して第５フェーズで増加している（図９中、Ｃ４）。図９中の太破線Ｃ４は、図６の（Ｄ）と異なる部分のみ表示している。
【0066】
なお、図６から図９に示す波形例のＲＦ電力を用いてエッチングを実行した場合、波形例１および波形例３では、凹部頂部から底部にかけての寸法（クリティカルディメンションの変動が、波形例２に比べて大きくなった。すなわち、波形例２の第４フェーズのように、ややハイレベルのバイアス電力を供給すると、深穴エッチングの際に縦方向により均一な大きさの孔を形成できた。他方、波形例３のように第１フェーズの長さと第２フェーズの長さの割合を変えた場合、マスクの消耗が減少し、選択的にエッチング対象膜のエッチングを実現することができた。このことから、ＲＦ電力の波形に応じて、プラズマ処理空間１０ｓ内、特に、処理対象である基板付近のイオンやラジカルの状態が変化しプラズマ処理の性能に影響していることが分かる。このため、ＲＦ信号の波形を調整することで、プラズマ処理の性能、つまりプラズマ処理によって形成されるパターンの形状を制御できる。
【0067】
なお、図６～図９の波形例１～４は、本実施形態の第３フェーズすなわち、コイルおよび下部電極のいずれにもＲＦ電力を供給しないフェーズを含んでいない。ＲＦ電力を供給しない第３フェーズを導入することで、さらにプラズマ処理空間１０ｓ内の副生成物の量を減じ、垂直方向のエッチング精度を向上させることができる。
【0068】
【0069】
（変形例１）
図１０は、変形例１に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１０に示すタイミング図２００は、ソース電力ＰＳとバイアス電力ＰＢとを示す。まず、期間ｔ１が開始すると、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。期間ｔ１を通じて、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとは一定レベルで重畳して印加されている。次に期間ｔ３になると、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢの両方とも供給が停止する（期間ＴＯＦＦ）。次に期間ｔ４になるとバイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。そして、次の周期１５０２のタイミングになるとソース電力ＰＳＨの供給が開始し、ソース電力ＰＳＨおよびバイアス電力ＰＢＨが重畳して印加される（期間ＴＯＮ）。
図１０は、変形例１に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１０に示すタイミング図２００は、ソース電力ＰＳとバイアス電力ＰＢとを示す。まず、期間ｔ１が開始すると、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。期間ｔ１を通じて、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとは一定レベルで重畳して印加されている。次に期間ｔ３になると、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢの両方とも供給が停止する（期間ＴＯＦＦ）。次に期間ｔ４になるとバイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。そして、次の周期１５０２のタイミングになるとソース電力ＰＳＨの供給が開始し、ソース電力ＰＳＨおよびバイアス電力ＰＢＨが重畳して印加される（期間ＴＯＮ）。
【0070】
図５の波形例とは異なり、図１０のタイミング図２００は、第２フェーズすなわち、ソース電力ＰＳのコイルへの供給は継続し、バイアス電力ＰＢの供給を停止するフェーズが存在しない。また、図１０のタイミング図２００は、第５フェーズすなわち、ソース電力ＰＳ供給前にバイアス電力ＰＢのレベルが変化するフェーズを有しない。このため、イオンやラジカルの量を調整せずに副生成物の排気（第３フェーズ）を開始することに適したパターン形成の場合には変形例１の適用が可能である。また、プラズマ生成前にイオンエネルギーを生成しなくてもよい場合も変形例１が適用可能である。
【0071】
（変形例２）
図１１は、変形例２に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１１に示すタイミング図２１０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。次の期間ｔ２では、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＨからＰＳＭに変化する。また、期間ｔ２が開始するときにバイアス電力ＰＢＨの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＭの供給が停止する。このため、期間ｔ３中は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（期間ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が開始する。期間ｔ４の間はレベルＰＢＭのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＭからＰＢＨに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＨの供給は継続したまま、次の周期１５０２になるとソース電力ＰＳＨが供給され、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
図１１は、変形例２に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１１に示すタイミング図２１０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。次の期間ｔ２では、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＨからＰＳＭに変化する。また、期間ｔ２が開始するときにバイアス電力ＰＢＨの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＭの供給が停止する。このため、期間ｔ３中は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（期間ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が開始する。期間ｔ４の間はレベルＰＢＭのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＭからＰＢＨに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＨの供給は継続したまま、次の周期１５０２になるとソース電力ＰＳＨが供給され、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＨとが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
【0072】
図５の波形例と比較すると、変形例２はソース電力ＰＳのレベルがＰＳＨとＰＳＭとに設定されている点が異なる。なお、ソース電力ＰＳのレベルは、レベルＰＳＨ、ＰＳＭ、ＰＳＬの順にハイレベルからローレベルとなるよう設定されている。また、変形例２は、バイアス電力ＰＢのレベルがＰＢＨとＰＢＭに設定されている点が図５の波形例と異なる。なお、バイアス電力ＰＢのレベルは、レベルＰＢＨ、ＰＢＭ、ＰＢＬの順にハイレベルからローレベルとなるよう設定されている。変形例２の場合、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのオン状態を２レベルに設定している。ただし、２つのレベルのうち低い方のレベルが、図５の例の場合よりもハイレベルになるように設定している。
【0073】
たとえば、副生成物を排気する第３フェーズの前後において電子密度Ｎｅ、ラジカル密度Ｎｒ、電子温度Ｔｅ、イオンエネルギーεｉ等を高レベルに維持したい場合には、変形例２のようにソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢの複数のオン状態のレベルを高く設定するとよい。
【0074】
変形例２においても、図５の波形例と同様、バイアスＲＦ信号の立ち上がりはソースＲＦ信号の立ち上がりから期間Ｄ１だけ遅延する。また、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない期間ＴＯＦＦが存在する。また、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢの双方が供給される期間ＴＯＮが存在する。期間ＴＯＮは、ソースＲＦ信号が立ち上がるタイミングからバイアスＲＦ信号が立下るタイミングまでの期間である。
【0075】
（変形例３）
図１２は、変形例３に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１２に示すタイミング図２２０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＭとが供給される。次に、期間ｔ２において、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＨからＰＳＭに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＭの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４において、バイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＨのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＨからＰＢＭに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＭの供給は継続したまま、周期１５０２が開始するとソース電力ＰＳＨが供給され、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＭとが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
図１２は、変形例３に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１２に示すタイミング図２２０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＭとが供給される。次に、期間ｔ２において、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＨからＰＳＭに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＭの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４において、バイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＨのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＨからＰＢＭに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＭの供給は継続したまま、周期１５０２が開始するとソース電力ＰＳＨが供給され、ソース電力ＰＳＨとバイアス電力ＰＢＭとが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
【0076】
変形例３は、図１１の変形例２と概ね同様である。ただし、変形例３は、バイアス電力ＰＢのレベルの遷移順序が変形例２と異なる。変形例２では、期間ｔ１の間バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＨであり、期間ｔ４の間はＰＢＭであり、期間ｔ５の間はＰＢＨである。これに対して、変形例３では、期間ｔ１の間バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＭであり、期間ｔ４の間はＰＢＨであり、期間ｔ５の間はＰＢＭである。変形例２では、バイアス電力ＰＢのレベルは第１フェーズから第５フェーズにかけて、ハイレベル、オフ状態、ローレベル、ハイレベルの順に変化する。これに対して変形例３では、バイアス電力ＰＢのレベルは第１フェーズから第５フェーズにかけて、ローレベル、オフ状態、ハイレベル、ローレベルの順に変化する。
【0077】
たとえば、第３フェーズにおいてイオンエネルギーを高くして凹部ＯＰ底部にイオンを多く引き込むことに適したプラズマ処理の場合等は、変形例３の波形が適している。
【0078】
（変形例４）
図１３は、変形例４に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１３に示すタイミング図２３０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。次に、期間ｔ２において、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＭからＰＳＨに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＨの供給が停止する。次に、期間ｔ３においてソース電力ＰＳＨの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４において、バイアス電力ＰＢＭの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＭのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＭからＰＢＨに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＨの供給は継続したまま、周期１５０２になるとソース電力ＰＳＭが供給され、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＨが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
図１３は、変形例４に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１３に示すタイミング図２３０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＨとが印加される。次に、期間ｔ２において、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＭからＰＳＨに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＨの供給が停止する。次に、期間ｔ３においてソース電力ＰＳＨの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４において、バイアス電力ＰＢＭの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＭのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＭからＰＢＨに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＨの供給は継続したまま、周期１５０２になるとソース電力ＰＳＭが供給され、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＨが重畳して供給される（期間ＴＯＮ）。
【0079】
変形例４は、図１１の変形例２と概ね同様である。ただし、変形例４は、ソース電力ＰＳのレベルの遷移順序が変形例２と異なる。変形例２では、期間ｔ１の間ソース電力ＰＳのレベルはＰＳＨであり、期間ｔ２ではＰＳＭである。これに対して、変形例３では、期間ｔ１の間バイアス電力ＰＢのレベルはＰＳＭであり、期間ｔ２ではＰＳＨである。変形例２では、ソース電力ＰＳのレベルは第１フェーズから第３フェーズにかけて、ハイ、ロー、オフの順に変化し、第３フェーズから第４フェーズにかけては変化しない。これに対して変形例４では、ソース電力ＰＳのレベルは第１フェーズから第３フェーズにかけて、ロー、ハイ、オフの順に変化し、第３フェーズから第４フェーズにかけては変化しない。
【0080】
変形例４は、たとえば、第１フェーズにおいてイオンおよびラジカルの量を急激に増加させるよりも漸進的に増加させることが好ましい処理等に適している。
【0081】
（変形例５）
図１４は、変形例５に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１４に示すタイミング図２４０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＭとが印加される。次に、期間ｔ２になると、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＭからＰＳＨに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＨの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４になると、バイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＨのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＨからＰＢＭに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＭの供給は継続したまま、周期１５０２になるとソース電力ＰＳＭが供給され、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＭが重畳して供給される（ＴＯＮ）。
図１４は、変形例５に係るプラズマ処理においてＲＦ電力供給に用いるＲＦ信号の波形例を示す図である。図１４に示すタイミング図２４０においては、まず、期間ｔ１において、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＭとが印加される。次に、期間ｔ２になると、ソース電力ＰＳのレベルがＰＳＭからＰＳＨに変化する。また、期間ｔ２になると、バイアス電力ＰＢＭの供給が停止する。次に、期間ｔ３になるとソース電力ＰＳＨの供給が停止する。期間ｔ３の間は、ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢのいずれも供給されない（ＴＯＦＦ）。そして、期間ｔ４になると、バイアス電力ＰＢＨの供給が開始する。期間ｔ４の間は、レベルＰＢＨのバイアス電力ＰＢが供給される。そして、期間ｔ５になると、バイアス電力ＰＢのレベルはＰＢＨからＰＢＭに変化する。そして、バイアス電力ＰＢＭの供給は継続したまま、周期１５０２になるとソース電力ＰＳＭが供給され、ソース電力ＰＳＭとバイアス電力ＰＢＭが重畳して供給される（ＴＯＮ）。
【0082】
変形例５は、図１２の変形例３のバイアス電力ＰＢと、図１３の変形例４のソース電力ＰＳと、を組み合わせた波形である。変形例３のバイアス電力ＰＢは、第１フェーズから第５フェーズにかけて、ローレベル（第１フェーズ）、オフ状態（第２，３フェーズ）、ハイレベル（第４フェーズ）、ローレベル（第５フェーズ）の順に変化する。また、変形例４のソース電力ＰＳは、第１フェーズから第５フェーズにかけて、ローレベル（第１フェーズ）、ハイレベル（第２フェーズ）、オフ状態（第３～第５フェーズ）の順に変化する。このため、変形例５の波形は、第１フェーズから第５フェーズにかけて、｛ＰＳ，ＰＢ｝が、｛ＰＳＭ，ＰＢＭ｝｛ＰＳＨ，ＰＢＯＦＦ｝、｛ＰＳＯＦＦ，ＰＢＯＦＦ｝、｛ＰＳＯＦＦ，ＰＢＨ｝｛ＰＳＯＦＦ，ＰＢＭ｝の順に変化する。なお、ここでは、１つの波形中、オン状態が２つのレベルのみを含む場合は、便宜上、一方をハイレベル、他方をローレベルと呼び、ミドルレベルとは称しない。また、ソース電力ＰＳのオフ状態をＰＳＯＦＦ、バイアス電力ＰＢのオフ状態をＰＢＯＦＦと表示する。
【0083】
変形例５は、たとえば、第４フェーズにおいてイオンエネルギーをいったん高くした後に下げてからエッチングすることが好ましい処理等に適している。
【0084】
【0085】
まず、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は第１フェーズのＲＦ電力供給を実行する（ステップＳ１５１０）。第１フェーズのＲＦ電力供給は、第１セットの処理パラメータ｛ＰＳ１，ＰＢ１，ｔ１｝により規定される。ここで、ＰＳ１＞０かつＰＢ１＞０、ｔ１＞０である。
【0086】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は第２フェーズのＲＦ電力供給を実行する（ステップＳ１５２０）。第２フェーズのＲＦ電力供給は、第２セットの処理パラメータ｛ＰＳ２，ＰＢ２，ｔ２｝により規定される。ここで、ＰＳ２＞０かつＰＢ２＝０、ｔ２≧０である。
【0087】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は第３フェーズのＲＦ電力供給を実行する（ステップＳ１５３０）。第３フェーズのＲＦ電力供給は、第３セットの処理パラメータ｛ＰＳ３，ＰＢ３，ｔ３｝により規定される。ここで、ＰＳ３＝０かつＰＢ３＝０、ｔ３＞０である。
【0088】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は第４フェーズのＲＦ電力供給を実行する（ステップＳ１５４０）。第４フェーズのＲＦ電力供給は、第４セットの処理パラメータ｛ＰＳ４，ＰＢ４，ｔ４｝により規定される。ここで、ＰＳ４＝０かつＰＢ４＞０，ｔ４＞０である。
【0089】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は第５フェーズのＲＦ電力供給を実行する（ステップＳ１５５０）。第５フェーズのＲＦ電力供給は、第５セットの処理パラメータ｛ＰＳ５，ＰＢ５，ｔ５｝により規定される。ここで、ＰＳ５＝０かつＰＢ５＞０、ｔ５≧０である。
【0090】
ステップＳ１５１０～Ｓ１５４０は１サイクルとして実行される。ステップＳ１５４０の後に続けてステップＳ１５１０に戻ってサイクルが再度実行されてもよい。
【0091】
【0092】
まず、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は、アンテナ（コイル）１４にソース電力ＰＳを供給し、同時に下部電極にバイアス電力ＰＢを供給する。これによりプラズマ処理空間１０ｓ内にプラズマが生成される。また、プラズマ中にはイオンおよびラジカルが含まれる（ステップＳ１６１０）。
【0093】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は、下部電極へのバイアス電力ＰＢの供給を停止する。また、ＲＦ電力供給部３１は、アンテナ（コイル）１４へ供給するソース電力ＰＳの値を変化させる。ＲＦ電力供給部３１はたとえば、ソース電力ＰＳを減少または増加させる。これによって、ＲＦ電力供給部３１は、プラズマ処理空間１０ｓ内のプラズマに含まれるイオンおよびラジカルの量を調整する（ステップＳ１６２０）。
【0094】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は、下部電極へのバイアス電力ＰＢの供給が停止されたままの状態で、コイルへのソース電力ＰＳの供給を停止する。そして、排気システム４０によるプラズマ処理空間１０ｓの排気処理によりプラズマ処理空間１０ｓ内の副生成物の量が減らされる（ステップＳ１６３０）。
【0095】
次に、制御部の制御下で、ＲＦ電力供給部３１は、下部電極へバイアス電力ＰＢを供給する。ソース電力ＰＳの供給は停止したままである。バイアス電力ＰＢによる下部電極への引き込み力が生成される（ステップＳ１６４０）。
【0096】
ステップＳ１６１０～Ｓ１６４０は１サイクルとして実行される。ステップＳ１６４０の後に続けてステップＳ１６１０に戻ってサイクルが再度実行されてもよい。
【0097】
なお、上記の実施形態および変形例の一部は適宜変更してもよい。以下に考えられる変形態様を記載する。
【0098】
（他の実施形態）
ソース電力ＰＳは、交流（ＡＣ）電力であってもよい。また、ソース電力ＰＳは、高周波（Radio Frequency: RF）電力であっても、ＶＨＦ（Very High Frequency）電力であってもよい。ソース電力ＰＳはたとえば、約６０ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲内のＲＦ電力であってもよい。また、ソース電力ＰＳはたとえば、約２５ＭＨｚから約６０ＭＨｚの範囲内のＲＦ電力であってもよい。ソース電力ＰＳはたとえば、２７ＭＨｚであってもよい。本実施形態において、ソース電力ＰＳは、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を生成する。ソース電力ＰＳはたとえば、ヘリカルアンテナと結合してプラズマを生成する。
ソース電力ＰＳは、交流（ＡＣ）電力であってもよい。また、ソース電力ＰＳは、高周波（Radio Frequency: RF）電力であっても、ＶＨＦ（Very High Frequency）電力であってもよい。ソース電力ＰＳはたとえば、約６０ＭＨｚから約２００ＭＨｚの範囲内のＲＦ電力であってもよい。また、ソース電力ＰＳはたとえば、約２５ＭＨｚから約６０ＭＨｚの範囲内のＲＦ電力であってもよい。ソース電力ＰＳはたとえば、２７ＭＨｚであってもよい。本実施形態において、ソース電力ＰＳは、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）を生成する。ソース電力ＰＳはたとえば、ヘリカルアンテナと結合してプラズマを生成する。
【0099】
バイアス電力ＰＢは、交流（ＡＣ）電力であってもよい。また、バイアス電力ＰＢは、直流（ＤＣ）パルス電力であってもよい。バイアス電力ＰＢは、ＲＦ（Radio Frequency）電力、ＨＦ（High Frequency）電力、ＭＦ（Medium Frequency）電力のいずれかであってもよい。バイアス電力ＰＢはたとえば、約２００ｋＨｚから約６００ｋＨｚの範囲内の周波数の電力であってよい。バイアス電力ＰＢはたとえば４００ｋＨｚであってもよい。また、バイアス電力ＰＢはたとえば、約６００ｋＨｚから約１３ＭＨｚの範囲内の電力であってもよい。
【0100】
ソース電力ＰＳおよびバイアス電力ＰＢは各々、各周期において、単一パルスとして、または連続パルスとして印加されてよい。たとえば、第１フェーズにおいて、期間ｔ１に印加されるソース電力ＰＳ１は単一パルスであってもよく、連続パルスであってもよい。同様に、期間ｔ２に印加されるバイアス電力ＰＢ２は単一パルスであってもよく、連続パルスであってもよい。
【0101】
ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号のデューティ比は、約３％から約９０％の範囲内でそれぞれ別個に設定可能である。
【0102】
たとえば３レベル波形の場合、ソースＲＦ信号のハイレベルでのオン状態のデューティ比は、約５％から約５０％の範囲内で設定可能である。また、ソースＲＦ信号のローレベルでのオン状態のデューティ比は、０％から約４５％の範囲内で設定可能である。また、ソースＲＦ信号のオフ状態のデューティ比は、約５％から約９０％の範囲内で設定可能である。
【0103】
また、バイアスＲＦ信号のハイレベルでのオン状態のデューティ比は、約５％から約５０％の範囲内で設定可能である。また、バイアスＲＦ信号のローレベルでのオン状態のデューティ比は、０％から約４５％の範囲内で設定可能である。また、バイアスＲＦ信号のオフ状態のデューティ比は、約５％から約９０％の範囲内で設定可能である。
【0104】
また、ソースＲＦ信号とバイアスＲＦ信号とが同時にオフ状態となる期間の長さは、デューティ比約５％から約９０％の範囲で設定可能である。この期間はたとえば、約０マイクロ秒から約５００マイクロ秒の範囲内、さらに好ましくは、約１０マイクロ秒から約５０ミリ秒の範囲内で設定可能である。また、この期間は、ソースＲＦ信号およびバイアスＲＦ信号のデューティ比で約１０％から約５０％の範囲内に設定してもよい。
【0105】
プラズマ処理チャンバ１０には、予め定められたプラズマ処理に応じて選択される流量で、ガスが供給される。第１フェーズ、第２フェーズ、第３フェーズ、第４フェーズおよび第５フェーズを含む１サイクル中、実質的に同一の流量でガスがプラズマ処理チャンバ１０に供給される。供給されるガスはたとえば、臭化水素（ＨＢｒ）を含む。また、供給されるガスはたとえば、ヘリウム（Ｈｅ）やアルゴン（Ａｒ）等の希ガスを含む。また、供給されるガスはたとえば、酸素（Ｏ２）、テトラフルオロメタン（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、塩素（Ｃｌ２）、テトラクロロメタン（ＣＣｌ４）等を含んでもよい。
【0106】
実施形態に係るプラズマ処理中に生成される副生成物は、プラズマ処理チャンバ１０内のガスおよび基板の組成物に含まれる１以上の種の元素を含む化合物であってよい。たとえば、シリコン基板とＨＢｒガスを用いる場合は、ＳｉＢｒｘを含有する副生成物が形成されうる。他にフッ化シリコン（ＳｉＦｘ）、塩化シリコン（ＳｉＣｌｘ）等のシリコン含有残渣や、（フォトレジスト、有機膜、プリカーサを用いた処理の場合には）フルオロカーボン（ＣＦｘ）、ハイロドフルオロカーボン（ＣＨｘＦｙ）等の炭素含有残渣なども副生成物として形成されうる。
【0107】
（実施形態の効果）
上記のように実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基板支持部と、ソースＲＦ生成部と、バイアスＲＦ生成部と、を備える。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。ソースＲＦ生成部は、プラズマ処理チャンバに結合され、複数のソースサイクルを含むパルスソースＲＦ信号を生成するよう構成される。各ソースサイクルは、ソース稼働期間の間のソース稼働状態と、ソース稼働期間後のソース未稼働期間の間のソース未稼働状態とを有する。バイアスＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、パルスバイアスＲＦ信号を生成するよう構成される。パルスバイアスＲＦ信号は、複数のソースサイクルと同じパルス周波数を有する複数のバイアスサイクルを有する。各バイアスサイクルは、バイアス稼働期間の間のバイアス稼働状態と、バイアス稼働期間後のバイアス未稼働期間の間のバイアス未稼働状態とを有する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働状態への遷移タイミングは、対応するソースサイクルにおけるソース稼働状態への遷移タイミングに対して遅延する。ソースオフ期間は、バイアス未稼働期間と重複する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働期間は、その次のソースサイクルにおけるソース稼働期間と重複する。このように、プラズマ処理装置は、パルスソースＲＦ信号とパルスバイアス信号の周期がずれるようにＲＦ信号を供給する。また、プラズマ処理装置は、バイアス稼働期間が、パルスソースＲＦ信号の周期２つをまたいで持続するようにＲＦ信号を供給する。このため、プラズマ処理装置は、プラズマエッチング中に生成するイオンエネルギー等を細かく制御してプラズマエッチングの性能を向上させることができる。また、ソース稼働期間とバイアス稼働期間とをずらすことで、プラズマ処理装置は、パルスソースＲＦ信号の立ち上がり時（周期開始時）に供給される電力レベルを高く設定できる。このため、プラズマ処理装置は、効率的なプラズマエッチングを実現できる。
上記のように実施形態に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、基板支持部と、ソースＲＦ生成部と、バイアスＲＦ生成部と、を備える。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置される。ソースＲＦ生成部は、プラズマ処理チャンバに結合され、複数のソースサイクルを含むパルスソースＲＦ信号を生成するよう構成される。各ソースサイクルは、ソース稼働期間の間のソース稼働状態と、ソース稼働期間後のソース未稼働期間の間のソース未稼働状態とを有する。バイアスＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、パルスバイアスＲＦ信号を生成するよう構成される。パルスバイアスＲＦ信号は、複数のソースサイクルと同じパルス周波数を有する複数のバイアスサイクルを有する。各バイアスサイクルは、バイアス稼働期間の間のバイアス稼働状態と、バイアス稼働期間後のバイアス未稼働期間の間のバイアス未稼働状態とを有する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働状態への遷移タイミングは、対応するソースサイクルにおけるソース稼働状態への遷移タイミングに対して遅延する。ソースオフ期間は、バイアス未稼働期間と重複する。各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働期間は、その次のソースサイクルにおけるソース稼働期間と重複する。このように、プラズマ処理装置は、パルスソースＲＦ信号とパルスバイアス信号の周期がずれるようにＲＦ信号を供給する。また、プラズマ処理装置は、バイアス稼働期間が、パルスソースＲＦ信号の周期２つをまたいで持続するようにＲＦ信号を供給する。このため、プラズマ処理装置は、プラズマエッチング中に生成するイオンエネルギー等を細かく制御してプラズマエッチングの性能を向上させることができる。また、ソース稼働期間とバイアス稼働期間とをずらすことで、プラズマ処理装置は、パルスソースＲＦ信号の立ち上がり時（周期開始時）に供給される電力レベルを高く設定できる。このため、プラズマ処理装置は、効率的なプラズマエッチングを実現できる。
【0108】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、ソース稼働状態は、少なくとも二つのソースパワーレベルを有してもよい。また、バイアス稼働状態は、少なくとも二つのバイアスパワーレベルを有してもよい。
【0109】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、ソース稼働状態は、第１ソースパワーレベルと、第１ソースパワーレベル後の第２ソースパワーレベルとを有してもよい。バイアス稼働状態は、第１バイアスパワーレベルと、第１バイアスパワーレベル後の第２バイアスパワーレベルとを有してもよい。パルスバイアスＲＦ信号は、各ソースサイクルにおけるソース未稼働期間中に、バイアス稼働状態に遷移してもよい。
【0110】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、バイアスＲＦ信号は、各ソースサイクルにおけるソース未稼働期間中、第１バイアスパワーレベルから第２バイアスパワーレベルに遷移してもよい。
【0111】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、各ソースサイクルにおける第１ソースパワーレベルから第２ソースパワーレベルへの遷移は、各バイアスサイクルにおけるバイアス稼働状態からバイアス未稼働状態への遷移と実質的に同期してもよい。
【0112】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、第１ソースパワーレベルは、第２ソースパワーレベルよりも大きくてもよい。
【0113】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、第１ソースパワーレベルは、第２ソースパワーレベルよりも小さくてもよい。
【0114】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、第２バイアスパワーレベルは、第１バイアスパワーレベルよりも大きくてもよい。
【0115】
上記のように、実施形態に係るプラズマ処理装置において、第２バイアスパワーレベルは、第１バイアスパワーレベルよりも小さくてもよい。
【0116】
また、上記実施形態に係るプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置で使用するプラズマ処理方法であってもよい。プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、アンテナと、第１ＲＦ生成部と、基板支持部と、第２ＲＦ生成部と、を備えてもよい。アンテナは、プラズマ処理チャンバの上方に配置されてもよい。第１ＲＦ生成部は、アンテナに結合され、第１ＲＦ電力を生成してもよい。基板支持部は、プラズマ処理チャンバ内に配置されてもよい。第２ＲＦ生成部は、基板支持部に結合され、第２ＲＦ電力を生成してもよい。プラズマ処理方法は、第１期間において、第１ＲＦ電力をアンテナに供給し、第２ＲＦ電力を基板支持部に供給する工程を含んでもよい。また、プラズマ処理方法は、第１期間の後の第２期間において、第１ＲＦ電力をアンテナに供給し、基板支持部への第２ＲＦ電力の供給を停止する工程を含んでもよい。また、プラズマ処理方法は、第２期間の後の第３期間において、アンテナへの第１ＲＦ電力の供給を停止し、基板支持部への第２ＲＦ電力の供給を停止する工程を含んでもよい。また、プラズマ処理方法は、第３期間の後の第４期間において、アンテナにＲＦ電力を供給することなく第２ＲＦ電力を基板支持部に供給する工程を含んでもよい。そして、プラズマ処理方法は、各工程を繰り返し実行してもよい。
【0117】
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態では、誘導結合型プラズマ装置を用いて実施されるプラズマ処理方法を例に説明したが、開示の技術はこれに限定されるものではなく、他のプラズマ装置を用いたプラズマ処理方法にも開示の技術を適用できる。例えば、誘導結合型プラズマ装置に代えて、容量結合型プラズマ（Capacitively-coupled plasma：ＣＣＰ）装置が用いられてもよい。この場合、容量結合型プラズマ装置は、プラズマ処理チャンバ内に配置される２つの対向する電極を含む。一実施形態において、一方の電極は、基板支持部内に配置され、他方の電極は、基板支持部の上方に配置される。この場合、一方の電極は下部電極として機能し、他方の電極は上部電極として機能する。そして、ソースＲＦ生成部３１ａ及びバイアスＲＦ生成部３１ｂは、２つの対向する電極のうち少なくとも１つに結合される。一実施形態において、ソースＲＦ生成部３１ａは、上部電極に結合され、バイアスＲＦ生成部３１ｂは、下部電極に結合される。なお、ソースＲＦ生成部３１ａ及びバイアスＲＦ生成部３１ｂが下部電極に結合されてもよい。
【符号の説明】
【0118】
１ プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ａ 誘電体窓
１０ｂ 側壁
１０ｓ プラズマ処理空間
１１ 支持部
１１ａ 基板支持部
１１ｂ エッジリング支持部
１２ エッジリング
１３ ガス導入部
１３ａ 中央ガス注入部
１３ｂ 側壁ガス注入部
１４ アンテナ
２０ ガス供給部
２１ ガスソース
２２ 流量制御器
３０ 電力供給部
３１ ＲＦ電力供給部
３１ａ ソースＲＦ生成部
３１ｂ バイアスＲＦ生成部
３２ ＤＣ電力供給部
４０ 排気システム
Ｗ 基板
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ａ 誘電体窓
１０ｂ 側壁
１０ｓ プラズマ処理空間
１１ 支持部
１１ａ 基板支持部
１１ｂ エッジリング支持部
１２ エッジリング
１３ ガス導入部
１３ａ 中央ガス注入部
１３ｂ 側壁ガス注入部
１４ アンテナ
２０ ガス供給部
２１ ガスソース
２２ 流量制御器
３０ 電力供給部
３１ ＲＦ電力供給部
３１ａ ソースＲＦ生成部
３１ｂ バイアスＲＦ生成部
３２ ＤＣ電力供給部
４０ 排気システム
Ｗ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
