特開 2024-157071 プラズマ処理方法及びプラズマ処理システム

(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】P2024157071

(43)【公開日】2024-11-07

(54)【発明の名称】プラズマ処理方法及びプラズマ処理システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20241030BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20241030BHJP

【ＦＩ】

H01L21/302 105A

H01L21/302 101B

H05H1/46 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021156681

(22)【出願日】2021-09-27

(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】100126480

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 睦

(74)【代理人】

【識別番号】100140431

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 幸雄

(74)【代理人】

【識別番号】100135677

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 光一

(74)【代理人】

【識別番号】100131598

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 和宗

(72)【発明者】

【氏名】朴 宰永

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 優一

【テーマコード（参考）】

2G084

5F004

【Ｆターム（参考）】

2G084AA02

2G084BB11

2G084CC04

2G084CC05

2G084CC09

2G084CC12

2G084CC13

2G084CC14

2G084CC33

2G084DD02

2G084DD15

2G084DD24

2G084DD37

2G084DD38

2G084DD55

5F004AA05

5F004BA04

5F004BB12

5F004BB13

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB23

5F004BB26

5F004BB29

5F004CA03

5F004CA06

5F004CA08

5F004DA15

5F004DA24

5F004DB02

5F004DB03

5F004DB07

5F004EA03

5F004EA28

5F004EA37

(57)【要約】

【課題】エッチングで形成される凹部の形状を制御する技術を提供する。
【解決手段】
プラズマ処理方法が提供される。この方法は、（ａ）シリコン含有膜とシリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）ＲＦ信号を供給してチャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するとともに基板支持部にバイアス信号を供給して、基板をエッチングする工程と、を含む。ＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波である。（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って第１の電力レベルに対する第２の電力レベルを減少させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するとともに前記基板支持部にバイアス信号を供給して、前記基板をエッチングする工程と、を含み、
前記ＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、
前記（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って前記第１の電力レベルに対する前記第２の電力レベルを減少させる、
プラズマ処理方法。

【請求項2】

前記バイアス信号は、電力レベルが異なる２つの期間又は電圧レベルが異なる２つの期間を交互に含むパルス波である、請求項１に記載のプラズマ処理方法。

【請求項3】

前記バイアス信号は、連続波である、請求項１に記載のプラズマ処理方法。

【請求項4】

（ａ）シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するとともに、前記基板支持部にバイアス信号を供給して、前記基板をエッチングする工程と、を含み、
前記バイアス信号は、第３の電力又は電圧レベルを有する第３の期間と、前記第３の電力又は電圧レベルよりも低い第４の電力又は電圧レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波であり、
前記（ｃ）の工程において、前記第３の電力又は電圧レベルに対する前記第４の電力又は電圧レベルをエッチングの進行に伴って増加させる、
プラズマ処理方法。

【請求項5】

前記ＲＦ信号は、電力レベルが異なる２つの期間を交互に含むパルス波である、請求項４に記載のプラズマ処理方法。

【請求項6】

前記ＲＦ信号は、連続波である、請求項４に記載のプラズマ処理方法。

【請求項7】

前記バイアス信号として、ＲＦ信号を用いる、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項8】

前記バイアス信号として、ＤＣ信号を用いる、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項9】

（ａ）シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、
（ｃ）ソースＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するとともに、前記基板支持部にバイアスＲＦ信号を供給して、前記基板をエッチングする工程と、を含み、
前記ソースＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、
前記バイアスＲＦ信号は、第３の電力レベルを有する第３の期間と、前記第３の電力レベルよりも低い第４の電力レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波であり、
前記（ｃ）の工程は、（ｃ１）エッチングの進行に伴って前記第１の電力レベルに対する前記第２の電力レベルを減少させる工程と、（ｃ２）エッチングの進行に伴って前記第３の電力レベルに対する前記第４の電力レベルを増加させる工程と、を含む、
プラズマ処理方法。

【請求項10】

前記（ｃ１）の工程において、前記第３の電力レベルに対する前記第４の電力レベルを一定にし、前記（ｃ２）の工程において、前記第１の電力レベルに対する前記第２の電力レベルを一定にする、請求項９に記載のプラズマ処理方法。

【請求項11】

前記（ｃ）の工程において、前記（ｃ１）の工程を行った後、前記（ｃ２）の工程を行う、請求項９又は請求項１０のいずれかに記載のプラズマ処理方法。

【請求項12】

前記（ｃ）の工程において、エッチング時間又はエッチングの深さが所与の時間又は深さを超えた後に、前記（ｃ２）の工程を行う、請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項13】

前記（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って、前記チャンバ内の圧力を低下させる、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項14】

前記処理ガスは、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ、ｙは正の整数）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ，ｕは正の整数）を含む、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項15】

前記（ｃ）の工程により形成される凹部のアスペクト比が１００以上である、請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項16】

前記ソースＲＦ信号のパルス波のデューティ比、および／または、前記バイアスＲＦ信号のパルス波のデューティ比は、２０％以上８０％以下である、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項17】

前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜である、請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項18】

前記積層膜は、３Ｄ－ＮＡＮＤ構造に含まれる、請求項１７に記載のプラズマ処理方法。

【請求項19】

前記マスク膜は、アモルファスカーボン膜である、請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。

【請求項20】

チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板を支持するように構成された基板支持部と、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、
ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号を生成する電源であって、前記ソースＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、前記バイアスＲＦ信号は、第３の電力レベルを有する第３の期間と、前記第３の電力レベルよりも低い第４の電力レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波である、電源と、
前記電源から前記ソースＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するとともに、前記電源から前記バイアスＲＦ信号を前記基板支持部に供給して、前記基板をエッチングする制御を実行するように構成された制御部と、を有し、
前記制御部は、エッチングの進行に伴って前記第１の電力レベルに対する前記第２の電力レベルを減少させる制御と、エッチングの進行に伴って前記第３の電力レベルに対する前記第４の電力レベルを増加させる制御と、を実行する、
プラズマ処理システム。

【請求項21】

容量結合型のプラズマ処理装置を含む、請求項２０に記載のプラズマ処理システム。

【請求項22】

前記ソースＲＦ信号は、前記基板支持部に供給される、請求項２０又は請求項２１のいずれかに記載のプラズマ処理システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、シリコン含有膜をエッチングする方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－３９３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、エッチングで形成される凹部の形状を制御する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン含有膜と前記シリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）前記チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）ＲＦ信号を供給して前記チャンバ内に前記処理ガスのプラズマを生成するとともに前記基板支持部にバイアス信号を供給して、前記基板をエッチングする工程と、を含み、前記ＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、前記第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、前記（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って前記第１の電力レベルに対する前記第２の電力レベルを減少させる、プラズマ処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチングで形成される凹部の形状を制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】プラズマ処理システム１を概略的に示す図である。

【図2】本処理方法の一例を示すフローチャートである。

【図3】工程ＳＴ１で提供される基板Ｗの断面構造の一例を模式的に示す図である。

【図4A-4F】工程ＳＴ３Ａ乃至ＳＴ３Ｆにおける処理後の基板Ｗの断面構造の

【図5A-5F】工程ＳＴ３Ａ乃至ＳＴ３ＦにおけるソースＲＦ信号の一例を示すタイミングチャートである。

【図6A-6F】工程ＳＴ３Ａ乃至ＳＴ３ＦにおけるバイアスＲＦ信号の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の各実施形態について説明する。

【0009】

一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン含有膜とシリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）ＲＦ信号を供給してチャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するとともに基板支持部にバイアス信号を供給して、基板をエッチングする工程と、を含み、ＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って第１の電力レベルに対する第２の電力レベルを減少させるプラズマ処理方法が提供される。

【0010】

一つの例示的実施形態において、バイアス信号は、電力又は電圧レベルが異なる２つの期間を交互に含むパルス波である。

【0011】

一つの例示的実施形態において、バイアス信号は、連続波である。

【0012】

一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン含有膜とシリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）ＲＦ信号を供給してチャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するとともに、基板支持部にバイアス信号を供給して、基板をエッチングする工程と、を含み、バイアス信号は、第３の電力又は電圧レベルを有する第３の期間と、第３の電力又は電圧レベルよりも低い第４の電力又は電圧レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波であり、（ｃ）の工程において、第３の電力又は電圧レベルに対する第４の電力又は電圧レベルをエッチングの進行に伴って増加させるプラズマ処理方法が提供される。

【0013】

一つの例示的実施形態において、ＲＦ信号は、電力レベルが異なる２つの期間を交互に含むパルス波である。

【0014】

一つの例示的実施形態において、ＲＦ信号は、連続波である。

【0015】

一つの例示的実施形態において、バイアス信号として、ＲＦ信号を用いる。

【0016】

一つの例示的実施形態において、バイアス信号として、ＤＣ信号を用いる。

【0017】

一つの例示的実施形態において、（ａ）シリコン含有膜とシリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板をチャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）ソースＲＦ信号を供給してチャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するとともに、基板支持部にバイアスＲＦ信号を供給して、基板をエッチングする工程と、を含み、ソースＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、バイアスＲＦ信号は、第３の電力レベルを有する第３の期間と、第３の電力レベルよりも低い第４の電力レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波であり、（ｃ）の工程は、（ｃ１）エッチングの進行に伴って第１の電力レベルに対する第２の電力レベルを減少させる工程と、（ｃ２）エッチングの進行に伴って第３の電力レベルに対する第４の電力レベルを増加させる工程と、を含むプラズマ処理方法が提供される。

【0018】

一つの例示的実施形態において、（ｃ１）の工程において、第３の電力レベルに対する第４の電力レベルを一定にし、（ｃ２）の工程において、第１の電力レベルに対する第２の電力レベルを一定にする。

【0019】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、（ｃ１）の工程を行った後、（ｃ２）の工程を行う。

【0020】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、エッチング時間又はエッチングの深さが所与の時間又は深さを超えた後に、（ｃ２）の工程を行う。

【0021】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程において、エッチングの進行に伴って、チャンバ内の圧力を低下させる。

【0022】

一つの例示的実施形態において、処理ガスは、Ｃ_xＦ_yガス（ｘ、ｙは正の整数）又はＣ_sＨ_tＦ_uガス（ｓ、ｔ，ｕは正の整数）を含む。

【0023】

一つの例示的実施形態において、（ｃ）の工程により形成される凹部のアスペクト比が１００以上である。

【0024】

一つの例示的実施形態において、ソースＲＦ信号のパルス波のデューティ比、および／または、バイアスＲＦ信号のパルス波のデューティ比は、２０％以上８０％以下である。

【0025】

一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜である。

【0026】

一つの例示的実施形態において、積層膜は、３Ｄ－ＮＡＮＤ構造に含まれる。

【0027】

一つの例示的実施形態において、マスク膜は、アモルファスカーボン膜である。

【0028】

一つの例示的実施形態において、チャンバと、チャンバ内に設けられ、シリコン含有膜とシリコン含有膜上に形成されたマスク膜とを有する基板を支持するように構成された基板支持部と、チャンバ内に処理ガスを供給するように構成されたガス供給部と、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号を生成する電源であって、ソースＲＦ信号は、第１の電力レベルを有する第１の期間と、第１の電力レベルよりも低い第２の電力レベルを有する第２の期間とを交互に含むパルス波であり、バイアスＲＦ信号は、第３の電力レベルを有する第３の期間と、第３の電力レベルよりも低い第４の電力レベルを有する第４の期間とを交互に含むパルス波である、電源と、電源からソースＲＦ信号を供給してチャンバ内に処理ガスのプラズマを生成するとともに、電源からバイアスＲＦ信号を基板支持部に供給して、基板をエッチングする制御を実行するように構成された制御部と、を有し、制御部は、エッチングの進行に伴って第１の電力レベルに対する第２の電力レベルを減少させる制御と、エッチングの進行に伴って第３の電力レベルに対する第４の電力レベルを増加させる制御と、を実行するプラズマ処理システムを提供する。

【0029】

一つの例示的実施形態において、容量結合型のプラズマ処理装置を含む。

【0030】

一つの例示的実施形態において、ソースＲＦ信号は、基板支持部に供給される。

【0031】

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。

【0032】

＜プラズマ処理システムの構成例＞
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１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。

【0033】

プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量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。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筐体とは電気的に絶縁される。

【0034】

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、エッジリングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。

【0035】

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、ＲＦ又はＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよく、この場合、ＲＦ又はＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号又はＤＣ信号がＲＦ又はＤＣ電極に接続される場合、ＲＦ又は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ＲＦ又はＤＣ電極との両方が２つの下部電極として機能してもよい。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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、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。

【0039】

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。

【0040】

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、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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、ＤＣに基づく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。

【0045】

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。

【0046】

制御部２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２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２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２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。記憶部２ａ２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２ａ３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。

【0047】

＜プラズマ処理方法の一例＞
図２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。）を示すフローチャートである。図２に示すように、本処理方法は、基板を提供する工程ＳＴ１と、処理ガスを供給する工程ＳＴ２と、基板をエッチングする工程ＳＴ３とを含む。基板をエッチングする工程ＳＴ３は、第１領域をエッチングする工程ＳＴ３Ａ第２領域をエッチングする工程ＳＴ３Ｂ、第３領域をエッチングする工程ＳＴ３Ｃ、第４領域をエッチングする工程ＳＴ３Ｄ、第５流域をエッチングする工程ＳＴ３Ｅ、第６領域をエッチングする工程ＳＴ６Ｆを含む。

【0048】

各工程における処理は、図１に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部２がプラズマ処理装置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。

【0049】

（工程ＳＴ１：基板の提供）
工程ＳＴ１において、基板Ｗは、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の上面に配置される。

【0050】

図３は、工程ＳＴ１で提供される基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。基板Ｗは、下地膜ＵＦ上に、シリコン含有膜ＳＦ及びマスク膜ＭＦがこの順で形成されている。基板Ｗ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半導体デバイスの製造に用いられてよい。

【0051】

下地膜ＵＦは、例えば、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、半導体膜等でよい。下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。

【0052】

シリコン含有膜ＳＦは、本処理方法におけるエッチング対象膜である。シリコン含有膜ＳＦは、一例では、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜でよい。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。また例えば、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。

【0053】

マスク膜ＭＦは、例えば、アモルファスカーボン膜、スピンオンカーボン膜、フォトレジスト膜等の炭素含有膜でよい。マスク膜ＭＦは、１つの層からなる単層マスクでも、２つ以上の層からなる多層マスクであってもよい。マスク膜ＭＦは、少なくとも一つの開口ＯＰを有する。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。マスク膜ＭＦは、複数の開口ＯＰを有してよい。

【0054】

（工程ＳＴ２：処理ガスの供給）
工程ＳＴ２において、処理ガスがプラズマ処理空間１０ｓ内に供給される。処理ガスは、基板Ｗに形成されたシリコン含有膜ＳＦをエッチングするために用いられるガスである。処理ガスの種類は、シリコン含有膜ＳＦの材料、マスク膜ＭＦの材料、下地膜ＵＦの材料、マスク膜ＭＦが有するパターン、エッチングの深さ等に基づいて適宜選択されてよい。

【0055】

処理ガスは、例えば、Ｃ_xＦ_yガス及びＣ_sＨ_tＦ_uガスのいずれか一方又は双方を含んでよい。ここで、ｘ、ｙ、ｓ、ｔ，ｕは正の整数である。Ｃ_xＦ_yガスは、Ｃ₄Ｆ₆ガス、Ｃ₄Ｆ₈ガス、Ｃ₃Ｆ₆ガス及びＣ₇Ｆ₈ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。Ｃ_sＨ_tＦ_uガスは、ＣＨ₂Ｆ₂ガス又はＣＨ₃Ｆガスでよい。処理ガスは、Ｈ₂ガスやＣＨ₄ガス等の水素含有ガスを含んでよい。

【0056】

（工程ＳＴ３：エッチング）
工程ＳＴ３において、第１のＲＦ生成部３１ａからソースＲＦ信号（ＲＦ電力）が下部電極及び／又は上部電極に供給される。また第２のＲＦ生成部３１ｂから、バイアスＲＦ信号が下部電極に供給される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された処理ガスからプラズマが生成されるとともに基板Ｗにバイアス電位が発生する。生成されたプラズマ中のイオン、ラジカルといった活性種が基板Ｗに引きよせられ、シリコン含有膜ＳＦがエッチングされる。なお、ソースＲＦ信号の供給を開始するタイミングとバイアスＲＦ信号の供給を開始するタイミングとは、同時でよく、また異なってもよい。

【0057】

工程ＳＴ３の工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｆにおいては、シリコン含有膜ＳＦのエッチングの進行に伴って、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の電力レベルを変化させる。この点を図４Ａ～図４Ｆ、図５Ａ～図５Ｆ、及び、図６Ａ～図６Ｆを用いて説明する。なお、エッチングの進行は、エッチング深さの伸長やエッチング時間の経過に基づいて判断してよい。

【0058】

図４Ａ～図４Ｆは、それぞれ工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｆにおける処理後の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。

【0059】

図５Ａ～図５Ｆは、それぞれ、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３ＦにおけるソースＲＦ信号の一例を示すタイミングチャートである。図５Ａ～図５Ｆにおいて、横軸は時間を示す。また縦軸は、ソースＲＦ信号の電力レベルの実効値を示す。「Ｌ₁₁」「Ｌ₁₂」「Ｌ₁₃」「Ｌ₁₄」は、「Ｈ₁」で示す電力レベルよりも低いことを示す。またＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄には、Ｌ₁₁＞Ｌ₁₂＞Ｌ₁₃＞Ｌ₁₄の関係が成り立つ（すなわち、Ｌ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃、Ｌ₁₄の中では、Ｌ₁₁の電力レベルが最も高く、Ｌ₁₄の電力レベルが最も低い）。「Ｌ₁₄」は、電力レベルが０Ｗである場合、すなわち信号が供給されていない場合を含む。図５Ａ～図５Ｆに示すとおり、すなわち、ソースＲＦ信号は、Ｈ₁の電力レベル（第１の電力）を有するＨ１期間（第１の期間）とＨ₁よりも低いＬ₁₁、Ｌ₁₂、Ｌ₁₃又はＬ₁₄の電力レベル（第２の電力）を有するＬ１期間（第２の期間）とを交互に繰り返すパルス波である。

【0060】

図６Ａ～図６Ｆは、それぞれ工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３ＦにおけるバイアスＲＦ信号の一例を示すタイミングチャートである。図６Ａ～図６Ｆにおいて、横軸は時間を示す。また縦軸は、バイアスＲＦ信号の電力レベルの実効値を示す。「Ｌ₂₁」「Ｌ₂₂」「Ｌ₂₃」は、「Ｈ₂」で示す電力レベルよりも低いことを示す。またＬ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃には、Ｌ₂₁＜Ｌ₂₂＜Ｌ₂₃の関係が成り立つ（すなわち、Ｌ₂₁、Ｌ₂₂、Ｌ₂₃の中では、Ｌ₂₁の電力レベルが最も低く、Ｌ₂₃の電力レベルが最も高い）。「Ｌ₂₁」は、電力レベルが０Ｗである場合、すなわち信号が供給されていない場合を含む。バイアスＲＦ信号は、Ｈ₂の電力レベル（第３の電力）を有するＨ２期間（第３の期間）とＨ₂よりも低いＬ₂₁、Ｌ₂₂又はＬ₂₃の電力レベル（第４の電力）を有するＬ２期間（第４の期間）とを交互に含むパルス波である。

【0061】

（工程ＳＴ３Ａ：第１領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ａは、エッチングの開始から、エッチングにより形成される凹部ＲＣのエッチング深さがｄ１になるまでの第１領域で実行される（図４Ａ参照）。凹部ＲＣは、シリコン含有膜ＳＦのうちマスク膜ＭＦの開口ＯＰに対応する部分である。工程ＳＴ３Ａでは、ソースＲＦ信号として、Ｈ₁の電力レベルを有するＨ１期間とＨ₁よりも低い電力レベルＬ₁₁を有するＬ１期間とを交互に含むパルス波を用いる（図５Ａ参照）。またバイアスＲＦ信号として、Ｈ₂の電力レベルを有するＨ２期間とＨ₂よりも低い電力レベルＬ₂₁を有するＬ２期間とを交互に含むパルス波を用いる（図６Ａ参照）。

【0062】

（工程ＳＴ３Ｂ：第２領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ｂは、凹部ＲＣのエッチング深さがｄ２になるまでの第２領域で実行される（図４Ｂ参照）。エッチング深さｄ２は、エッチング深さｄ１より深く、ｄ２＞ｄ１の関係が成り立つ。工程ＳＴ３Ｂでは、ソースＲＦ信号として、Ｈ₁の電力レベルを有するＨ１期間とＨ₁よりも低い電力レベルＬ₁₂を有するＬ１期間とを交互に含むパルス波を用いる（図５Ｂ参照）。工程ＳＴ３ＢのソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₂は、工程ＳＴ３ＡソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₁よりも低い。バイアスＲＦ信号としては、工程ＳＴ３Ａと同一のパルス波を用いる（図６Ｂ参照）。

【0063】

（工程ＳＴ３Ｃ：第３領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ｃは、凹部ＲＣのエッチング深さがｄ３になるまでの第３領域で実行される（図４Ｃ参照）。エッチング深さｄ３は、エッチングｄ２より深く、ｄ３＞ｄ２の関係が成り立つ。エッチング深さｄ３は、例えば、工程ＳＴ３でエッチングするべき深さの半分でよい。エッチング深さｄ３は、一例ではシリコン含有膜ＳＦの膜厚の半分の大きさでよい。工程ＳＴ３Ｃでは、ソースＲＦ信号として、Ｈ₁の電力レベルを有するＨ１期間とＨ₁よりも低い電力レベルＬ₁₃を有するＬ１期間とを交互に含むパルス波を用いる（図５Ｃ参照）。工程ＳＴ３ＣのソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₃は、工程ＳＴ３ＢのソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₂よりも低い。バイアスＲＦ信号としては、工程ＳＴ３Ａや工程ＳＴ３Ｂと同一のパルス波を用いる（図６Ｃ参照）。

【0064】

（工程ＳＴ３Ｄ：第４領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ｄは、凹部ＲＣのエッチング深さがｄ４になるまでの第４領域で実行される（図４Ｄ参照）。エッチング深さｄ４は、エッチング深さｄ３より深く、ｄ４＞ｄ３の関係が成り立つ。工程ＳＴ３Ｄでは、ソースＲＦ信号として、Ｈ₁の電力レベルを有するＨ１期間とＨ₁よりも低い電力レベルＬ₁₄を有するＬ１期間とを交互に含むパルス波を用いる（図５Ｄ参照）。工程ＳＴ３ＤのソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₄は、工程ＳＴ３ＣのソースＲＦ信号の電力レベルＬ₁₃よりも低い。バイアスＲＦ信号としては、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｃと同一のパルス波を用いる（図６Ｄ参照）。

【0065】

（工程ＳＴ３Ｅ：第５領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ｅは、凹部ＲＣのエッチング深さがｄ５になるまでの第５領域で実行される（図４Ｅ参照）。エッチング深さｄ５は、エッチング深さｄ４より深く、ｄ２＞ｄ１の関係が成り立つ。工程ＳＴ３Ｅでは、ソースＲＦ信号として、工程ＳＴ３Ｄと同一のパルス波を用いる（図５Ｅ参照）。バイアスＲＦ信号としては、Ｈ₂の電力レベルを有するＨ２期間とＨ₂よりも低い電力レベルＬ₂₂を有するＬ２期間とを交互に含むパルス波を用いる（図６Ｅ参照）。工程ＳＴ３ＥのバイアスＲＦ信号の電力レベルＬ₂₂は、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３ＤのバイアスＲＦ信号の電力レベルＬ₂₁よりも高い。

【0066】

（工程ＳＴ３Ｆ：第６領域のエッチング）
工程ＳＴ３Ｆは、凹部ＲＣのエッチング深さがｄ６になるまでの第６領域で実行される（図４Ｆ参照）。エッチング深さｄ６は、エッチング深さｄ５より深く、ｄ６＞ｄ５の関係が成り立つ。エッチング深さｄ６は、一例では、シリコン含有膜ＳＦの膜厚であり、この場合、工程ＳＴ３Ｆは、凹部ＲＣの底部が下地膜ＵＦに到達するまで実行される。この状態における凹部ＲＣのアスペクト比は、例えば、２０以上であってよく、３０以上、４０以上、５０以上、又は１００以上であってもよい。工程ＳＴ３Ｆでは、ソースＲＦ信号として、工程ＳＴ３Ｄや工程ＳＴ３Ｅと同一のパルス波を用いる（図５Ｆ参照）。バイアスＲＦ信号としては、Ｈ₂の電力レベルを有するＨ２期間とＨ₂よりも低い電力レベルＬ₂₃を有するＬ２期間とを交互に含むパルス波を用いる（図６Ｅ参照）。工程ＳＴ３ＦのバイアスＲＦ信号の電力レベルＬ₂₃は、工程ＳＴ３ＥのバイアスＲＦ信号の電力レベルＬ₂₂よりも高い。

【0067】

工程ＳＴ３において、ソースＲＦ信号のパルス波のデューティ比、すなわち、Ｈ１期間及びＬ１期間に占めるＨ１期間の割合は、２０％以上８０％以下でよい。またバイアスＲＦ信号のパルス波のデューティ比、すなわちＨ２期間及びＬ２期間に占めるＨ２期間の割合は、２０％以上８０％以下でよい。ソースＲＦ信号のＨ１期間は、バイアスＲＦ信号のＨ２期間と同期してよく、また同期しなくてもよい。ソースＲＦ信号のＨ１期間の時間長は、バイアスＲＦ信号のＨ２期間の時間長と同一でよく、また異なってもよい。ソースＲＦ信号のＨ１期間の一部又は全部は、バイアスＲＦ信号のＨ２期間と重複してよい。

【0068】

工程ＳＴ３においては、ソースＲＦ信号のＨ１期間の電力レベルＨ₁に対するＬ１期間の電力レベルは、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄにかけて段階的に減少し、工程ＳＴ３Ｄ～工程３Ｆにおいて最も低くなってよい（図５Ａ～図５Ｆ参照）。これにより、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｃ、すなわち凹部ＲＣの深さがより浅い領域のエッチングでは、この順で高密度のプラズマが生成される。また工程ＳＴ３Ｄ～工程３Ｆ、すなわち、凹部ＲＣの深さがより深い領域のエッチングでは、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｃに比べて低密度のプラズマが生成される。

【0069】

工程ＳＴ３においては、バイアスＲＦ信号のＨ２期間の電力レベルＨ₂に対するＬ２期間の電力レベルは、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄにおいて最も低くなり、工程ＳＴ３Ｄ～工程ＳＴ３Ｆにかけて段階的に増加してよい（図６Ａ～図６Ｆ参照）。これにより、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄ、すなわち凹部ＲＣの深さがより浅い領域のエッチングでは工程ＳＴ３Ｅ～工程ＳＴ３Ｆ、すなわち凹部ＲＣの深さがより深い領域のエッチングに比べて低いバイアス電位が基板Ｗに生じる。また工程ＳＴ３Ｆは、工程ＳＴ３Ｅに比べてより高いバイアス電位が基板Ｗに生じる。

【0070】

なお、工程ＳＴ３において、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを段階的に減少させている間、すなわち、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄでは、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルは一定にしてよい。また、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを段階的に増加させている間、すなわち工程ＳＴ３Ｄ～工程ＳＴ３Ｆでは、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルは一定にしてよい。

【0071】

以上によれば、工程ＳＴ３においては、凹部ＲＣの深さがより浅い箇所では、より高密度のプラズマかつより低いバイアス電位でのエッチングがされ得る。高密度のプラズマでは処理ガス中のＣ_xＦ_yガス及び／又はＣ_sＨ_tＦ_uガス解離が促進され、より吸着係数の高い分子が生成されやすくなる。そのためマスク膜ＭＦや凹部ＲＣの側壁に付着する反応生成物の量が増加し得る。他方、高密度のプラズマでは基板Ｗに向かうイオンの流れが減少し、また低いバイアス電位により、マスク膜ＭＦや凹部ＲＣの側壁に対するスパッタリングが低減される。以上により、凹部ＲＣの深さが浅い領域では、マスク膜ＭＦや凹部ＲＣの側壁に保護膜を形成することが容易になる。この保護膜は、工程ＳＴ３の以降のエッチング（凹部ＲＣの深さがより深い領域でのエッチングも含む）において、凹部ＲＣの側壁を保護し得る。よって、凹部ＲＣの開口幅が一部で広くなるボーイングが抑制され得る。

【0072】

また工程ＳＴ３においては、凹部ＲＣの深さが深い領域では、より低密度のプラズマかつより高いバイアス電位でのエッチングがされ得る。低密度のプラズマでは処理ガス中のＣ_xＦ_yガス及び／又はＣ_sＨ_tＦ_uガス解離が促進されにくく、吸着係数の高い分子が生成されにくい。そのためマスク膜ＭＦや凹部ＲＣの側壁に付着する反応生成物の量が減少し得る。これにより、マスク膜ＭＦや凹部ＲＣの開口が狭まることが抑制され、凹部ＲＣに入射したイオンの入射角が変化することが抑制され得る。また、高密度のプラズマにより凹部ＲＣの底部に向かうイオンの流れが増加し得る。さらに、高いバイアス電位でエッチングを行うため、凹部ＲＣに入射するイオンの入射角がより垂直に近くなり得る。以上より、凹部ＲＣの深さが深い箇所において、凹部ＲＣの底部幅（ボトムＣＤ）が狭くなることが抑制され得る。

【0073】

上述のとおり、工程ＳＴ３においては、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを段階的に減少させ、その後、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを段階的に増加させてよい。一例では、工程ＳＴ３において、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを一定に保ち、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルのみを段階的に増加させてよい。また、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルのみを段階的に減少させ、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを一定に保ってもよい。

【0074】

上述のとおり、工程ＳＴ３においては、ソースＲＦ信号のパルス波及びバイアスＲＦ信号のパルス波を用いてよい。一例では、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のいずれかは、Ｈ１期間やＬ１期間等を有しない連続波としてよい。例えば、ソースＲＦ信号の連続波とバイアスＲＦ信号のパルス波を用いてよい。この場合、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄにおいて、ソースＲＦ信号の連続波の電力レベルを段階的に減少させ、工程ＳＴ３Ｄ～工程ＳＴ３Ｆにおいて、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを段階的に増加させてよい。また例えば、ソースＲＦ信号のパルス波とバイアスＲＦ信号の連続波を用いてよい。この場合、工程ＳＴ３Ａ～工程ＳＴ３Ｄにおいて、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを段階的に減少させ、工程ＳＴ３Ｅ～工程ＳＴ３Ｆにおいて、バイアスＲＦ信号の連続波の電力レベルを段階的に増加させてよい。

【0075】

上述のとおり、工程ＳＴ３においては、下部電極に供給するバイアス信号（電力）として、バイアスＲＦ信号を用いてよい。一例では、第１のＤＣ生成部３２ａからバイアスＤＣ信号として負極性の直流電圧を下部電極に供給してよい。この場合、バイアスＤＣ信号の電圧レベルは、負極性の直流電圧の絶対値の実効値である。バイアスＤＣ信号は、パルス波でよく、また連続波でもよい。

【0076】

上述のとおり、工程ＳＴ３においては、ソースＲＦ信号やバイアスＲＦ信号の電力レベルを変化させてエッチングを行う領域は、凹部ＲＣの深さに応じて６つ設けてよい。一例では、当該領域は２以上でよい。例えば、シリコン含有膜ＳＦの厚みの上半分をエッチングする上部領域と、下半分をエッチングする下部領域の２つに分けて、上部領域と下部領域においてソースＲＦ信号やバイアスＲＦ信号の電力レベルを変化させてよい。また当該領域は、エッチングの深さ（凹部ＲＣの深さ）ではなく、エッチング時間に応じて設定してよい。

【0077】

一例では、工程ＳＴ３において、エッチングの進行に伴って、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を減少させてよい。これにより、凹部ＲＣの深さがより浅い箇所でより高密度のプラズマが生成され、凹部ＲＣの深さがより深い箇所でより低密度のプラズマが生成され得る。エッチングの進行は、エッチング深さの伸長又はエッチング時間の経過に基づいて判断してよい。

【0078】

＜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。

【0079】

実施例１～実施例３において、図３に示す基板Ｗに対して、本処理方法を適用し、Ｃ₄Ｆ₈ガスを含む処理ガスでシリコン含有膜ＳＦをエッチングした。各実施例において、基板Ｗのシリコン含有膜ＳＦは、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜であり、マスク膜ＭＦは、アモルファスカーボン膜である。マスク膜ＭＦの開口パターンは、ホールパターンである。各実施例において、シリコン含有膜ＳＦを６つの領域（上から順に「第１領域」、「第２領域」等という）に分けて、それぞれの領域で、ソースＲＦ信号のパルス波やバイアスＲＦ信号のパルス波の電力レベルを変化させてエッチングを行った。各領域のエッチング時間は、いずれも３００秒であった。

【0080】

実施例１では、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを段階的に減少させ、その後、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを段階的に増加させた。ソースＲＦ信号のＨ１期間の電力レベルＨ₁は、第１領域～第６領域においていずれも７５００［Ｗ］であった。ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルは、第１領域で４００［Ｗ］、第２領域で２００［Ｗ］、第３領域～第６領域で０［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＨ２期間の電力レベルは、第１領域～第６領域でいずれも１２０００［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルは、第１領域～第４領域で０［Ｗ］、第５領域で２００［Ｗ］、第６領域で７００［Ｗ］であった。

【0081】

実施例２では、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルのみを段階的に減少させ、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルを一定に保った。ソースＲＦ信号のＨ１期間の電力レベルＨ₁は、第１領域～第６領域においていずれも７５００［Ｗ］であった。ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルは、第１領域で５００［Ｗ］、第２領域で３００［Ｗ］、第３領域で１００［Ｗ］、第４領域～第６領域において０［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＨ２期間の電力レベルは、第１領域～第６領域においていずれも１２０００［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルは、第１領域～第６領域においていずれも０［Ｗ］であった。

【0082】

実施例３では、ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルを一定に保ち、バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルのみを段階的に増加させた。具体的には、ソースＲＦ信号のＨ１期間の電力レベルＨ₁は、第１領域～第６領域においていずれも７５００［Ｗ］であった。ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルは、第１領域～第６領域においていずれも０［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＨ２期間の電力レベルは、第１領域～第６領域でいずれも１２０００［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルは、第１領域～第４領域で０［Ｗ］、第５領域で２００［Ｗ］、第６領域で７００［Ｗ］であった。

【0083】

参考例では、実施例における基板Ｗと同一の構成及びホールパターンを有する基板Ｗについて、Ｃ₄Ｆ₈ガスを含む処理ガスで、シリコン含有膜ＳＦをエッチングした。参考例では、ソースＲＦ信号のパルス波やバイアスＲＦ信号のパルス波の電力レベルを変化させず、連続して１８００秒のエッチングを行った。ソースＲＦ信号のＨ１期間の電力レベルは、７５００［Ｗ］であった。ソースＲＦ信号のＬ１期間の電力レベルは、０［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＨ２期間の電力レベルは、１２０００［Ｗ］であった。バイアスＲＦ信号のＬ２期間の電力レベルは、０［Ｗ］であった。

【0084】

表１は、各実施例及び参考例にかかる各種測定結果を示す。表１において、「Ｄ」は、処理後のシリコン含有膜ＳＦのエッチング深さである。「Ｂ_W」は、凹部ＲＣの最大開口幅（ボーイングＣＤ）である。「Ｂ_t」は、凹部ＲＣの底部の幅（ボトムＣＤ）である。「Ｂ_W－Ｂ_t」は、ボーイングＣＤとボトムＣＤとの差である。

【0085】

【表1】

【0086】

表１に示すとおり、実施例におけるボーイングＣＤとボトムＣＤとの差は、いずれも参考例に比べて改善した。すなわち、実施例では、エッチングによるボーイングを抑制しつつ、凹部ＲＣの底部幅を拡大することができた。

【0087】

本処理方法は、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。例えば、本処理方法は、容量結合型のプラズマ処理装置１以外にも、誘導結合型プラズマやマイクロ波プラズマ等、任意のプラズマ源を用いたプラズマ処理装置を用いて実行してよい。

【符号の説明】

【0088】

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、１３……シャワーヘッド、２０……ガス供給部、３１ａ……第１のＲＦ生成部、３１ｂ……第２のＲＦ生成部、３２ａ……第１のＤＣ生成部、ＭＦ…マスク膜、ＯＰ…開口、ＳＦ…シリコン含有膜、ＲＣ……凹部、ＵＦ…下地膜、Ｗ…基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図5F】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図6D】

【図6E】

【図6F】