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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】P2024176159
(43)【公開日】2024-12-19
(54)【発明の名称】プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/3065 20060101AFI20241212BHJP
H05H 1/46 20060101ALN20241212BHJP
【ＦＩ】
H01L21/302 105A
H05H1/46 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094476
(22)【出願日】2023-06-08
(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】大内田 聡
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 昴
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 篤史
(72)【発明者】
【氏名】須田 隆太郎
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 誉司
(72)【発明者】
【氏名】戸村 幕樹
(72)【発明者】
【氏名】菊池 拓人
【テーマコード（参考）】
2G084
5F004
【Ｆターム（参考）】
2G084AA02
2G084BB02
2G084CC12
2G084DD02
2G084DD15
2G084DD23
2G084DD24
2G084DD37
2G084DD38
2G084DD55
2G084FF15
2G084FF38
5F004AA09
5F004BA09
5F004BB12
5F004BB13
5F004BB18
5F004BB22
5F004BB23
5F004BB25
5F004BB26
5F004BB28
5F004BB29
5F004BB30
5F004BD04
5F004CA06
5F004DA01
5F004DA03
5F004DA04
5F004DA05
5F004DA06
5F004DA11
5F004DA12
5F004DA13
5F004DA14
5F004DA15
5F004DA16
5F004DA17
5F004DA18
5F004DA19
5F004DA20
5F004DA22
5F004DA23
5F004DA24
5F004DB01
5F004DB02
5F004DB03
5F004DB07
5F004EA03
5F004EA05
5F004EA28
5F004EA37
(57)【要約】
【課題】エッチングの形状異常を抑制する技術を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法が提供される。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、基板支持部に対向して配置される上部電極であって、基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備える。プラズマ処理方法は、（ａ）基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、工程と、（ｂ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含む。（ｂ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む。
【選択図】図３
【解決手段】プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法が提供される。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、基板支持部に対向して配置される上部電極であって、基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備える。プラズマ処理方法は、（ａ）基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、工程と、（ｂ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含む。（ｂ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
【請求項2】
前記金属は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項3】
前記金属含有膜を形成することは、前記上部電極に第１のバイアス信号を供給し、前記上部電極をスパッタリングすることを含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項4】
前記第１のバイアス信号のレベルを制御することで、前記凹部の側壁に形成される前記金属含有膜の厚さ及び位置の少なくともいずれかを調整する、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項5】
前記第１のバイアス信号は負極性のバイアスＤＣ信号である、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項6】
前記第１のバイアス信号は、前記ソースＲＦ信号と異なるバイアスＲＦ信号である、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項7】
前記（ｂ）は、第１の期間と第２の期間とを含み、前記第１の期間では前記第１のバイアス信号が第１の信号レベルで供給され、前記第２の期間では、前記第１のバイアス信号が供給されないか又は前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルで供給される、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
【請求項8】
前記（ｂ）において、前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される、請求項７に記載のプラズマ処理方法。
【請求項9】
前記膜をエッチングすることは、前記基板支持部に第２のバイアス信号を供給することを含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項10】
前記（ｂ）は、第３の期間と第４の期間とを含み、前記第３の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に第３の信号レベルで供給され、前記第４の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に供給されないか又は前記第３のレベルよりも小さい第４の信号レベルで供給される、請求項９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項11】
前記（ｂ）において、前記第３の期間と前記第４の期間とが交互に繰り返される、請求項１０に記載のプラズマ処理方法。
【請求項12】
前記基板の前記膜はシリコン含有膜である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項13】
前記処理ガスは反応ガスを含み、前記金属含有膜を形成することは、当該反応ガス又は当該反応ガスから生成したプラズマを用いて前記上部電極をスパッタリングすることを含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項14】
前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項15】
前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項16】
前記処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項17】
前記処理ガスは、金属含有ガスをさらに含み、前記金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項18】
前記（ａ）の前に、前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程をさらに含み、前記金属材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項19】
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程と、
（ｂ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｃ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属材料を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程と、
（ｂ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｃ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属材料を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
【請求項20】
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、制御と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する制御と、を実行するように構成され、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理装置。
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、制御と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する制御と、を実行するように構成され、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理装置。
【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装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、マスク表面にシリコン含有堆積物を堆積させ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２０１４－０８２２２８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、エッチングの形状異常を抑制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、プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、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、基板支持部に対向して配置される上部電極であって、基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、プラズマ処理方法は、（ａ）基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、工程と、（ｂ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、（ｂ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む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、エッチングの形状異常を抑制する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】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。
【図2】シャワーヘッド１３の構成例を説明するための図である。
【図3】方法ＭＴの一例を示すフローチャートである。
【図4】基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。
【図5】工程ＳＴ２の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。
【図6A】金属含有膜の形成位置の一例を示す図である。
【図6B】金属含有膜の形成位置の一例を示す図である。
【図7】工程ＳＴ２における処理の一例を説明するための図である。
【図8】方法ＭＴの他の例を示すフローチャートである。
【図9】実験１の結果を示す図である。
【図10】実験１の結果を示す図である。
【図11】実験２及び実験３の結果を示す図である。
【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、プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、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、基板支持部に対向して配置される上部電極であって、基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、プラズマ処理方法は、（ａ）基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、工程と、（ｂ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、（ｂ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む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、金属は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む。
【0011】
一つの例示的実施形態において、金属含有膜を形成することは、上部電極に第１のバイアス信号を供給し、上部電極をスパッタリングすることを含む。
【0012】
一つの例示的実施形態において第１のバイアス信号のレベルを制御することで、凹部の側壁に形成される金属含有膜の厚さ及び位置の少なくともいずれかを調整する。
【0013】
一つの例示的実施形態において、第１のバイアス信号は負極性のバイアスＤＣ信号である。
【0014】
一つの例示的実施形態において、第１のバイアス信号は、ソースＲＦ信号と異なるバイアスＲＦ信号である。
【0015】
一つの例示的実施形態において、ｂ）は、第１の期間と第２の期間とを含み、第１の期間では第１のバイアス信号が第１の信号レベルで供給され、第２の期間では、第１のバイアス信号が供給されないか又は第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルで供給される。
【0016】
一つの例示的実施形態において、（ｂ）において、第１の期間と第２の期間とが交互に繰り返される。
【0017】
一つの例示的実施形態において、膜をエッチングすることは、基板支持部に第２のバイアス信号を供給することを含む。
【0018】
一つの例示的実施形態において、（ｂ）は、第３の期間と第４の期間とを含み、第３の期間では、第２のバイアス信号が基板支持部に第３の信号レベルで供給され、第４の期間では、第２のバイアス信号が基板支持部に供給されないか又は第３のレベルよりも小さい第４の信号レベルで供給される。
【0019】
一つの例示的実施形態において、（ｂ）において、第３の期間と第４の期間とが交互に繰り返される。
【0020】
一つの例示的実施形態において、基板の膜はシリコン含有膜である。
【0021】
一つの例示的実施形態において、処理ガスは反応ガスを含み、金属含有膜を形成することは、反応ガス又は反応ガスから生成したプラズマを用いて上部電極をスパッタリングすることを含む。
【0022】
一つの例示的実施形態において、処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む。
【0023】
一つの例示的実施形態において、処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む。
【0024】
一つの例示的実施形態において、処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む。
【0025】
一つの例示的実施形態において、処理ガスは、金属含有ガスをさらに含み、金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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。
【0026】
一つの例示的実施形態において、（ａ）の前に、上部電極の基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程をさらに含み、金属材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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。
【0027】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、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、基板支持部に対向して配置される上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、プラズマ処理方法は、（ａ）上部電極の基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程と、（ｂ）基板支持部上に基板を提供する工程であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、工程と、（ｃ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、（ｃ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属材料を含む金属含有膜を形成することと、を含むプラズマ処理方法が提供される。
【0028】
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置であって、チャンバと、チャンバ内に配置される基板支持部と、基板支持部に対向して配置される上部電極であって、基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、制御部と、を備え、制御部は、（ａ）基板支持部上に基板を提供する制御であって、基板は膜と膜上のマスクとを含む、制御と、（ｂ）電源から基板支持部又は上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する制御と、を実行するように構成され、（ｂ）は、プラズマにより基板の膜をエッチングして凹部を形成することと、凹部の側壁に金属を含む金属含有膜を形成することと、を含むプラズマ処理装置が提供される。
【0029】
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。
【0030】
＜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。
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。
【0031】
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の筐体とは電気的に絶縁される。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。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。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）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。
【0045】
図２は、シャワーヘッド１３の構成例を説明するための図である。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、基材１３０と基材１３０上の金属含有材１３２とで構成されてよい。基材１３０は例えばシリコン含有材料から構成されてよい。金属含有材１３２は、基板支持部１１と対向する面を構成し、プラズマ処理空間１０ｓに対して露出する。すなわち金属含有材１３２の表面は、プラズマ処理空間１０ｓに生成されるプラズマに暴露される。金属含有材１３２は、タングステン、モリブデン、ルテニウム及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種の金属（以下「金属Ｍ」ともいう。）を含む金属含有材料から構成される。一実施形態において、金属含有材料は、タングステンを含み、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）、酸化タングステン（ＷＯ）、窒化タングステン（ＷＮ）、タングステンシリコンナイトライド（ＷＳｉＮ）及びタングステンシリコンカーバイド（ＷＳｉＣ）からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
【0046】
一実施形態において、金属含有材１３２は、基材１３０の表面に金属Ｍを含む金属含有材料を溶射することで形成されてよい。一実施形態において、金属含有材１３２は、３Ｄプリンタ等を用いて、基材１３０の表面に、金属Ｍを含む金属含有材料を積層することにより形成されてよい。一実施形態において、基材１３０が金属Ｍを含む金属含有材料から構成されてよい。この場合、基材１３０上に金属含有材１３２を設けても設けなくてもよい。
【0047】
＜プラズマ処理方法の一例＞
図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法（以下「方法ＭＴ」ともいう。）の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、方法ＭＴは、基板を提供する工程ＳＴ１と、プラズマを生成する工程ＳＴ２とを含む。各工程における処理は、図１に示すプラズマ処理装置１で実行されてよい。以下では、制御部２が図１に示すプラズマ処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対して方法ＭＴを実行する場合を例に説明する。
図３は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法（以下「方法ＭＴ」ともいう。）の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、方法ＭＴは、基板を提供する工程ＳＴ１と、プラズマを生成する工程ＳＴ２とを含む。各工程における処理は、図１に示すプラズマ処理装置１で実行されてよい。以下では、制御部２が図１に示すプラズマ処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対して方法ＭＴを実行する場合を例に説明する。
【0048】
（工程ＳＴ１：基板の提供）
工程ＳＴ１において、基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０（以下「チャンバ１０」ともいう。）に提供される。一実施形態において、基板Ｗは、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、図１に示すように基板支持部１１上に吸着保持される。
工程ＳＴ１において、基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０（以下「チャンバ１０」ともいう。）に提供される。一実施形態において、基板Ｗは、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、図１に示すように基板支持部１１上に吸着保持される。
【0049】
図４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、膜ＥＦと膜ＥＦ上に配置されたマスクＭＫとを有している。膜ＥＦ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。
【0050】
一実施形態において、下地膜ＵＦ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。一実施形態において、下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。
【0051】
膜ＥＦは、本処理方法によるエッチングの対象となる膜である。一実施形態において、膜ＥＦは、シリコン含有膜である。シリコン含有膜は、一例では、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜又はこれらの膜を２以上含む積層膜である。例えば、シリコン含有膜は、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。なお、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜又はこれらの膜を２種以上含む積層膜に、リン、ホウ素又は窒素等の元素がドープされた膜であってもよい。一実施形態において、膜ＥＦは、炭素含有膜又は金属酸化物膜である。
【0052】
マスクＭＫは、エッチングによって膜ＥＦに転写されるパターンを備える。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。図４に示すとおり、マスクＭＫの側壁Ｓ１は、膜ＥＦ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、膜ＥＦ上の空間であって、マスクＭＫの側壁Ｓ１に囲まれている。すなわち、膜ＥＦ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備える。
【0053】
開口ＯＰは、基板Ｗの平面視、すなわち、基板Ｗを図４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、複数の側壁を備え、複数の側壁が複数の開口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、それぞれ穴形状を有し、アレイパターンを構成してもよい。
【0054】
マスクＭＫは、膜ＥＦに応じて適宜選択されてよい。一実施形態において、マスクＭＫは、工程ＳＴ２で生成されるプラズマに対するエッチングレートが膜ＥＦよりも低い材料から形成される。
【0055】
一実施形態において、マスクＭＫは、炭素含有マスクである。炭素含有マスクは、一例では、アモルファスカーボン（ＡＣＬ）膜、スピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜又はフォトレジスト膜である。ＡＣＬ膜はホウ素、ヒ素、タングステン、キセノン等の元素がドープされてもよい。
【0056】
一実施形態において、マスクＭＫは、金属含有マスクである。金属含有マスクは、一例では、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、インジウム、ガリウム及び亜鉛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。金属含有マスクは、例えば、当該金属の炭化物又はケイ化物を含んでよい。一実施形態において、金属含有マスクは、タングステン含有膜である。タングステン含有膜は、例えば、タングステンと、シリコン、カーボン及び窒素からなる群から選択される少なくとも１種とをさらに含む。一例では、金属含有マスクは、タングステンカーバイド、タングステンシリサイド、ＷＳｉＮ及びＷＳｉＣからなる群から選択される少なくとも１種を含む。一例では、金属含有マスクは、ルテニウム、タングステンシリサイド、窒化チタン、モリブデン及びＩｎＧａＺｎＯからなる群から選択される少なくとも１つを含む。
【0057】
下地膜ＵＦ、膜ＥＦ及びマスクＭＫは、それぞれ、任意の方法で形成されてよい。例えば、下地膜ＵＦ、膜ＥＦ及びマスクＭＫは、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＰＶＤ法、スピンコート法等により形成されてよい。マスクＭＫは、例えば、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。下地膜ＵＦ、膜ＥＦ及びマスクＭＫは、それぞれ、平坦な膜であってよく、また凹凸を備え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備えてよい。この場合、膜ＥＦ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。
【0058】
基板Ｗの下地膜ＵＦ、膜ＥＦ及びマスクＭＫを形成するプロセスの少なくとも一部は、工程ＳＴ１の一部として、チャンバ１０内で行われてよい。例えば、マスクＭＫの開口ＯＰをエッチングにより形成する場合、工程ＳＴ１の当該エッチングと、後述する工程ＳＴ２におけるエッチング処理とは、チャンバ１０内で連続して実行されてよい。一実施形態において、基板Ｗの全部又は一部がプラズマ処理装置１の外部の装置又はチャンバで形成された後、基板Ｗがチャンバ１０内に提供されてよい。
【0059】
一実施形態において、基板Ｗが基板支持部１１の中央領域１１１ａに提供された後、基板支持部１１が温調モジュールにより所与の温度に制御される。一例では、基板支持部１１の温度を所与の温度に制御することは、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度やヒータ温度を所与の温度にすること、又は、所与の温度とは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ＳＴ１の前に所与の温度に制御されてよい。すなわち、基板支持部１１の温度が所与の温度に制御された後に、基板支持部１１に基板Ｗが提供されてよい。
【0060】
一実施形態において、基板支持部１１を所与の温度に制御することに代えて、基板Ｗを所与の温度に制御してもよい。基板Ｗの温度を所与の温度に制御することは、基板支持部１１、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度及び／又はヒータ温度を所与の温度にすること、又は、所与の温度とは異なる温度にすることを含む。
【0061】
一実施形態において、基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、続く工程ＳＴ２における処理の間、工程ＳＴ１で設定された所与の温度に制御されてよい。
【0062】
（工程ＳＴ２：プラズマの生成）
工程ＳＴ２において、処理ガスからプラズマが生成される。まず処理ガスがガス供給部２０からチャンバ１０内に供給される。処理ガスは、フッ化水素（ＨＦ）ガスを含む。
工程ＳＴ２において、処理ガスからプラズマが生成される。まず処理ガスがガス供給部２０からチャンバ１０内に供給される。処理ガスは、フッ化水素（ＨＦ）ガスを含む。
【0063】
一実施形態において、処理ガスはＡｒガス、Ｈｅガス、Ｋｒガス又はＸｅガス等の貴ガスやＮ2ガス等の不活性ガスを含む。一例では、貴ガスは、Ｘｅガスである。
【0064】
一実施形態において、ＨＦガスは、不活性ガスを除いて処理ガス中最も流量（分圧）が大きくてよい。一例では、ＨＦガスの流量は、処理ガスの総流量（処理ガスが不活性ガスを含む場合はこれらの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、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、処理ガスの総流量に対して、７０体積％以上９６体積％以下である。
【0065】
一実施形態において、処理ガスは、リン含有ガスを含む。一実施形態において、リン含有ガスは、ハロゲン化リンガスである。ハロゲン化リンガスは、例えば、ＰＦ3ガスやＰＦ5ガス等、ハロゲン元素としてフッ素を含むフッ化リンガスであってよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＣｌ3ガスやＰＣｌ5ガス等、ハロゲン元素として塩素を含む塩化リンガスであってよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＢｒ3ガス、ＰＢｒ5ガス、ＰＩ3ガスのようにハロゲン元素として、臭素やヨウ素を含むガスであってもよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、ＰＣｌＦ2ガス、ＰＣｌ2Ｆガス、ＰＣｌ2Ｆ3ガス等、２種以上のハロゲン元素を含むガスであってもよい。一実施形態において、ハロゲン化リンガスは、オキシハロゲン化リンガスであってよく、オキシフッ化リンガス又はオキシ塩化リンガスであってよい。例えば、ハロゲン化リンガスは、ＰＯＦ3ガス、ＰＯＣｌ3ガス、ＰＯＦ2Ｃｌ2ガス、ＰＯＦＣｌ2ガス又はＰＯＦ2Ｃｌガスであってよい。一実施形態において、処理ガスに含まれるリン含有ガスの流量は、処理ガスの総流量のうち、２０体積％以下、１０体積％以下、５体積％以下である。
【0066】
一実施形態において、処理ガスは、炭素含有ガスを含む。一実施形態において、炭素含有ガスは、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である。フルオロカーボンガスは、例えば、ＣＦ4ガス、Ｃ2Ｆ2ガス、Ｃ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス及びＣ5Ｆ8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、例えば、ＣＨＦ3ガス、ＣＨ2Ｆ2ガス、ＣＨ3Ｆガス、Ｃ2ＨＦ5ガス、Ｃ2Ｈ2Ｆ4ガス、Ｃ2Ｈ3Ｆ3ガス、Ｃ2Ｈ4Ｆ2ガス、Ｃ3ＨＦ7ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ2ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｈ3Ｆ5ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ4Ｈ5Ｆ5ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ8ガス、Ｃ5Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ5Ｈ2Ｆ10ガス及びＣ5Ｈ3Ｆ7ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。一実施形態において、炭素含有ガスは、不飽和結合を有する直鎖状のガスである。このようなガスとしては、例えば、Ｃ3Ｆ6（ヘキサフルオロプロぺン）ガス、Ｃ4Ｆ8（オクタフルオロ－１－ブテン、オクタフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ4（１，３，３，３－テトラフルオロプロペン）ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ6（トランス－１，１，１，４，４，４－ヘキサフルオロ－２－ブテン）ガス、Ｃ4Ｆ8Ｏ（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）ガスが挙げられる。一実施形態において、炭素含有ガスは、炭素とフッ素以外のハロゲンを含むガスであってもよく、炭素とフッ素とフッ素以外のハロゲンとを含むガスであってもよく、炭素と異なる２種のハロゲンとを含むガスであってもよい。例えば、炭素含有ガスは、ＣxＨyＦzＸwであってよく、ここで、Ｘはフッ素以外のハロゲン、ｘ及びｗは１以上の整数、ｙ及びｚは０以上の整数である。このようなガスとしては、例えば、ＣＣｌ4、ＣＨ2Ｃｌ2、ＣＨＣｌ3、ＣＦ2Ｃｌ2、ＣＨ2ＣｌＦ、ＣＨＣｌ2Ｆ、ＣＢｒ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ5Ｂｒ、ＣＦ3Ｉ、Ｃ2Ｆ5Ｉ及びＣ3Ｆ7Ｉからなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【0067】
一実施形態において、処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む。一実施形態において、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ある。塩素含有ガスは、一例では、Ｃｌ2、ＳｉＣｌ2、ＳｉＣｌ4、ＣＣｌ4、ＳｉＨ2Ｃｌ2、Ｓｉ2Ｃｌ6、ＣＨ2Ｃｌ2、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種のガスである。臭素含有ガスは、一例では、Ｂｒ2、ＨＢｒ、ＣＢｒ2Ｆ2、Ｃ2Ｆ5Ｂｒ、ＰＢｒ3、ＰＢｒ5、ＰＯＢｒ3及びＢＢｒ3からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。ヨウ素含有ガスは、一例では、ＨＩ、ＣＦ3Ｉ、Ｃ2Ｆ5Ｉ、Ｃ3Ｆ7Ｉ、ＩＦ5、ＩＦ7、Ｉ2、ＰＩ3からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。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。
【0068】
一実施形態において、処理ガスは金属含有ガスをさらに含む。一実施形態において、金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム及びチタンからなる群から選択される少なくとも１種の金属（金属Ｍ）を含むガスである。一実施形態において、金属含有ガスは、金属Ｍとハロゲンとを含有するガスでよい。一例では、金属含有ガスは、ＷＦ2ガス、ＷＦ4ガス、ＷＦ5ガス、ＷＦ6ガス、ＷＣｌ2ガス、ＷＣｌ4ガス、ＷＣｌ5ガス、ＷＣｌ6ガス、ＭｏＦ4ガス、ＭｏＣｌ6ガス、ＴｉＣｌ4ガス等である。
【0069】
一実施形態において、処理ガスは酸素含有ガスをさらに含む。酸素含有ガスは、例えば、Ｏ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ及びＨ2Ｏ2からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。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Ｈ2Ｏ2からなる群から選択される少なくとも１種のガスである。酸素含有ガスの流量は、処理ガスに含まれる他のガス（例えば炭素含有ガス）の流量に応じて調整されてよい。
【0070】
一実施形態において、処理ガスは、ＨＦガスの一部又は全部に代えて、プラズマ中にフッ化水素種（ＨＦ種）を生成可能なガスを含んでよい。ＨＦ種は、フッ化水素のガス、ラジカル及びイオンの少なくともいずれかを含む。
【0071】
ＨＦ種を生成可能なガスは、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、ＣＨ2Ｆ2ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ3Ｈ3Ｆ5ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ4Ｈ5Ｆ5ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ8ガス、Ｃ5Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ5Ｈ2Ｆ10ガス及びＣ5Ｈ3Ｆ7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、ＣＨ2Ｆ2ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ6ガス及びＣ4Ｈ2Ｆ6ガスからなる群から選択される少なくとも１種である。
【0072】
ＨＦ種を生成可能なガスは、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、Ｈ2Ｏ2ガス及びハイドロカーボンガス（ＣＨ4ガス、Ｃ3Ｈ6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、Ｃ2Ｆ2ガス、Ｃ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｆ6ガス、Ｃ3Ｆ8ガス、Ｃ4Ｆ6ガス、Ｃ4Ｆ8ガス及びＣ5Ｆ8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、ＣＨ2Ｆ2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（Ｃ3Ｈ2Ｆ4ガス、Ｃ3Ｈ2Ｆ6ガス、Ｃ4Ｈ2Ｆ6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。
【0073】
次に処理ガスからプラズマが生成される。これにより基板Ｗがプラズマ処理される。プラズマ処理は、プラズマにより基板Ｗの膜ＥＦをエッチングして凹部を形成すること（以下「エッチング処理」ともいう。）を含む。またプラズマ処理は、プラズマにより上部電極をスパッタリングして凹部の側壁に金属Ｍを含む金属含有膜を形成する処理（以下「デポ処理」ともいう）を含む。一実施形態において、工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は交互に実行されてよく、また同時に実行されてもよい。エッチング処理及びデポ処理が同時に実行される場合、一方が他方に対して優勢になる期間があってよい。
【0074】
以下、図５、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、エッチング処理及びデポ処理についてそれぞれ説明する。図５は、工程ＳＴ２の処理中の基板Ｗの一例を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、金属含有膜の形成位置の一例を示す図である。
【0075】
一実施形態において、エッチング処理は次のように実行されてよい。まず基板支持部１１の下部電極及び／又はシャワーヘッド１３の少なくとも１つ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、チャンバ１０内の処理ガスからプラズマが生成される。処理ガスはＨＦガスを含むため、プラズマには、フッ化水素の活性種（ＨＦ種）が生成される。また基板支持部１１の下部電極にバイアス信号（以下「第２のバイアス信号」ともいう。）が供給される。第２のバイアス信号の供給を開始するタイミングは、ソースＲＦ信号の供給を開始するタイミングと同時であっても異なっていてもよい。第２のバイアス信号は、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。第２のバイアス信号は、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。これにより、プラズマ中のＨＦ種を含む活性種が基板Ｗに引きよせられて膜ＥＦがエッチングされ、図５に示すように、凹部ＲＣが形成される。凹部ＲＣは、膜ＥＦの側壁Ｓ２と底部ＢＴとで規定される空間である。
【0076】
一実施形態において、ソースＲＦ信号及び第２のバイアス信号は、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信号及び第２の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。第２の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。
【0077】
一実施形態において、エッチング処理は、Ｈ１期間（第３の期間）とＬ１期間（第４の期間）とを有してよい。Ｈ１期間では、第２のバイアス信号は、信号レベルＨ１（第３の信号レベル）で供給される。Ｌ１期間では、第２のバイアス信号は信号レベルＬ１（第４の信号レベル）で供給されるか又は供給されない。信号レベルＬ１は信号レベルＨ１よりも低い。Ｈ１期間ではＬ１期間に比べてエッチングが促進され得る。Ｌ１期間ではＨ１期間に比べてエッチングが抑制され得る。一実施形態において、エッチング処理中、Ｈ１期間とＬ１期間とが交互に繰り返されてよい。なお、第２のバイアス信号の信号レベルは、第２のバイアス信号がバイアスＲＦ信号である場合は、当該バイアスＲＦ信号の電力レベル［Ｗ］であってよく、第２のバイアス信号がバイアスＤＣ信号である場合は、当該バイアスＤＣ信号の電圧レベル［Ｖ］であってよい。
【0078】
一実施形態において、デポ処理は次のようにして実行されてよい。まず基板支持部１１の下部電極及び／又はシャワーヘッド１３の少なくとも１つ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、チャンバ１０内の処理ガスからプラズマが生成される。またシャワーヘッド１３の上部電極に第１のバイアス信号が供給される。第１のバイアス信号の供給を開始するタイミングは、ソースＲＦ信号の供給を開始するタイミングと同時であっても異なっていてもよい。第１のバイアス信号は、第２のＤＣ生成部３２ｂで生成される第２のＤＣ信号であってよい。第２のＤＣ信号は負極性であってよい。これによりプラズマ中のイオンが負電位となったシャワーヘッド１３の表面に引き込まれて衝突する。そしてシャワーヘッド１３の表面を構成する金属含有材１３２がスパッタリング（物理スパッタリング）され、プラズマ中に金属Ｍや二次電子が放出される。金属Ｍは基板Ｗに降下する。これにより、図５に示すように、凹部ＲＣの側壁Ｓ２に金属Ｍを含む金属含有膜ＭＦが形成される。金属含有膜ＭＦは、エッチング処理において、当該金属含有膜ＭＦが形成された側壁Ｓ２に対する保護膜として機能し得る。なお、プラズマ中に放出された二次電子は、プラズマ密度の向上や基板Ｗの帯電状態の中和に寄与し得る。これにより膜ＥＦのエッチングレートや基板Ｗに入射するイオンの垂直性が向上され得る。
【0079】
一実施形態において、第１のバイアス信号はバイアスＲＦ信号であってよい。例えば、プラズマ処理装置１において第２のＲＦ生成部３１ｂを上部電極と電気的に接続するように構成し、第２のＲＦ生成部３１ｂで生成したバイアスＲＦ信号を上部電極に供給することで、上部電極がスパッタリングされてよい。
【0080】
一実施形態において、第１のバイアス信号の信号レベルを制御することで、金属含有膜ＭＦの厚さ（膜厚）及び／又は位置が調整されてよい。図６Ａ及び図６Ｂは、第１のバイアス信号の信号レベルの大きさにより、金属含有膜ＭＦの厚さ（膜厚）や位置が調整される一例である。図６Ａは、第１のバイアス信号の信号レベルがＸ１の場合の金属含有膜ＭＦの一例である。図６Ｂは第１のバイアス信号の信号レベルがＸ１より大きいＸ２の場合の金属含有膜ＭＦの一例である。第１のバイアス信号の信号レベルがＸ２（＞Ｘ１）である図６Ｂに示す例では、信号レベルがＸ１（＜Ｘ２）である図６Ａに示す例に比べて、凹部ＲＣの側壁Ｓ２に形成される金属含有膜ＭＦの量が多くなる。これにより、図６Ｂに示す例の金属含有膜ＭＦの膜厚が最大になる深さ（Ｄ２）及び膜厚の最大値（ｔ２）は、図６Ａに示す例における当該深さ（Ｄ１）及び最大値（ｔ１）よりも大きくなる。なお、第１のバイアス信号の信号レベルは、第１のバイアス信号がバイアスＲＦ信号である場合は、当該バイアスＲＦ信号の電力レベル［Ｗ］であってよく、第２のバイアス信号がバイアスＤＣ信号である場合は、当該バイアスＤＣ信号の電圧レベル［Ｖ］であってよい。
【0081】
一実施形態において、デポ処理は、Ｈ２期間（第１の期間）とＬ２期間（第２の期間）とを有してよい。Ｈ２期間では、第１のバイアス信号は信号レベルＨ２（第１の信号レベル）で供給される。Ｌ２期間では、第２のバイアス信号は信号レベルＬ２（第２の信号レベル）で供給されるか又は供給されない。信号レベルＬ２は信号レベルＨ２よりも低い。Ｈ２期間ではＬ２期間に比べて金属含有膜ＭＦの形成が促進され得る。Ｌ２期間ではＨ２期間に比べて金属含有膜ＭＦの形成が抑制され得る。一実施形態において、デポ処理中、Ｈ２期間とＬ２期間とが交互に繰り返されてよい。
【0082】
一実施形態において、第１のバイアス信号（バイアスＤＣ信号やバイアスＲＦ信号）の供給による物理スパッタリングに代えて又は加えて、反応性スパッタリングがされてよい。例えば、シャワーヘッド１３の表面を構成する金属含有材１３２がタングステンを含む場合、処理ガスは塩素含有ガスを含んでよい。そして当該処理ガス又は当該処理ガスから生成したプラズマを用いて、反応性スパッタリングが実行されてよい。この場合、デポ処理中に金属含有材１３２中のタングステンが処理ガス又はプラズマ中の塩素と化学結合して金属含有材料１３２から雰囲気中に放出され、反応性スパッタリングが進行する。これにより、タングステンが、基板Ｗに降下し、凹部ＲＣの側壁Ｓ２に金属Ｍを含む金属含有膜ＭＦが形成され得る。
【0083】
図７は、工程ＳＴ２における処理の一例を説明するための図である。図７に示す例では、エッチング処理により、工程ＳＴ２の進行に伴って、凹部ＲＣが深くなり（図７の「Ａ」→「Ｂ」→「Ｃ」）、凹部ＲＣの底部が下地膜ＵＲに到達する（図７の「Ｄ」）。図７の「Ｄ」の状態で工程ＳＴ２が終了されてよい。また図７に示す例では、デポ処理により、工程ＳＴ２の進行に伴って、凹部ＲＣの側壁に金属含有膜ＥＦが形成される（図中「Ａ」→「Ｂ」→「Ｃ」）。金属含有膜ＥＦは金属Ｍを含む。金属Ｍはプラズマ中のＨＦ種との反応性が低いため、金属含有膜ＭＦは当該プラズマに対するエッチング耐性が膜ＥＦよりも高い。すなわち、金属含有膜ＭＦは、工程ＳＴ２のエッチング処理において、側壁Ｓ２の保護膜として機能する。これにより金属含有膜ＭＦが形成された部分の側壁Ｓ２が幅方向にエッチングされて広がりボーイングが発生することが抑制され得る。またシャワーヘッド１３のプラズマに暴露される面は、金属Ｍを含む金属含有材料から構成される。金属Ｍはプラズマ中のＨＦ種との反応性が低いため、ＨＦ種がシャワーヘッド１３と反応して消費されることが抑制される。プラズマ中のＨＦ種の分圧が低下することが抑制されるので、膜ＥＦのエッチングレートが低下することが抑制され得る。
【0084】
工程ＳＴ２の処理中、金属含有量ＭＦの形成量は適宜調整され得る。例えば、金属含有量ＭＦの形成量は、デポ処理における上部電極のスパッタリングの程度（量、時間、回数等）制御することで調整され得る。また例えば、金属含有量ＭＦの形成量は、エッチング処理におけるエッチングの程度（量、時間、回数等）を制御することで調整され得る。図７に示す例では、所与の期間（例えばボーイングが発生しやすい期間）までは、処理の進行に伴い金属含有膜ＭＦの形成量が多くなるように調整されている（図７の「Ａ」→「Ｂ」→「Ｃ」）。これによりボーイングがさらに抑制され得る。また図７に示す例では、工程ＳＴ２の終了時には金属含有膜ＥＦが側壁に残らないように調整されている（図７の「Ｄ」）。
【0085】
一実施形態において、工程ＳＴ２中、エッチング処理は連続的に実行されてよく、また間欠的に複数回実行されてもよい。一実施形態において、工程ＳＴ２中、デポ処理は連続的に実行されてよく、また間欠的に複数回実行されてもよい。一実施形態において、工程ＳＴ２中のエッチング処理及びデポ処理は、同期又は一部同期してよく、また同期していなくてもよい。一例では、エッチング処理及びデポ処理が同時に開始されてよく、またエッチング処理の開始後にデポ処理が開始されてよい。一例では、エッチング処理及びデポ処理が同時に停止されてよく、またデポ処理の停止後にエッチング処理が停止されてよい。一例では、エッチング処理とデポ処理とが交互に繰り返し実行されてよい。
【0086】
以上のとおり、方法ＭＴによれば、エッチングの形状異常が抑制され得る。
【0087】
＜変形例＞
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、プリコートガスの供給源と接続されてよい。例えば、ガス供給部２０のガスソース２１の少なくとも一つは、プリコートガスであってよい。プリコートガスは、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介して、チャンバ１０内に導入されてよい。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、プリコートガスの供給源と接続されてよい。例えば、ガス供給部２０のガスソース２１の少なくとも一つは、プリコートガスであってよい。プリコートガスは、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介して、チャンバ１０内に導入されてよい。
【0088】
一実施形態において、プリコートガスは、金属Ｍを含む金属含有ガスであってよい。一例では、金属含有ガスは、ＷＦ2ガス、ＷＦ4ガス、ＷＦ5ガス、ＷＦ6ガス、ＷＣｌ2ガス、ＷＣｌ4ガス、ＷＣｌ5ガス、ＷＣｌ6ガス、ＭｏＦ4ガス、ＭｏＣｌ6ガス、ＴｉＣｌ4ガス等である。
【0089】
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、クリーニングガスの供給源と接続されてよい。例えば、ガス供給部２０のガスソース２１の少なくとも一つは、クリーニングガスであってよい。クリーニングガスは、ガス供給部２０からシャワーヘッド１３を介して、チャンバ１０内に導入されてよい。
【0090】
一実施形態において、クリーニングガスは、水素含有ガスであってよい。一実施形態において、水素含有ガスは、水素ガス、ハイドロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボン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。一実施形態において、クリーニングガスは、フッ素を含まない水素含有ガスであってよい。このようなガスとしては、例えば、水素ガスやハイドロカーボンガス（一例では、ＣＨ4ガスやＣ3Ｈ6ガス等）が挙げられる。
【0091】
図８は、方法ＭＴの他の例にかかるフローチャートである。一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ１の前にプリコートを形成する工程ＳＴＡを含んでよい。工程ＳＴＡにおいて、上述したプリコートガスがチャンバ１０に導入され、シャワーヘッド１３の基板支持部１１に対向する面（プラズマに暴露される面）に、金属Ｍを含むプリコートが形成される。工程ＳＴＡにおいて、プリコートガスからプラズマが生成されてもよい。金属Ｍを含むプリコートは、工程ＳＴ２におけるデポ処理において、上部電極から放出される金属Ｍの放出源となり得る。また金属Ｍを含むプリコートは、プラズマ中のＨＦ種との反応性が低い。そのため、プリコートは、工程ＳＴ２において、シャワーヘッド１３の保護膜として機能するとともに、ＨＦ種がシャワーヘッド１３と反応して消費されることを抑制し得る。なお、シャワーヘッド１３に金属Ｍを含むプリコートを形成する場合、プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、金属含有材１３２を有しても有さなくてもよい。
【0092】
一実施形態において、方法ＭＴは、工程ＳＴ２の後に、チャンバ１０内をクリーニングする工程ＳＴＢを含んでよい。工程ＳＴＢにおいて、上述したクリーニングガスがチャンバ１０内に導入され、このクリーニングガスからプラズマが生成される。そしてプラズマ中の水素の活性種により、プラズマ処理チャンバ１０の内の構成部材に付着したバイプロダクト等が除去され得る。例えば、工程ＳＴ２において処理ガスがリン含有ガスを含む場合、反応生成物はリン化合物を含み得る。このリン化合物は、工程ＳＴＢにおいてプラズマ中の水素の活性種と反応して、リン化水素（ＰＨ3）ガスとして揮発され得る。
【0093】
＜実験＞
次に方法ＭＴを評価するために行った実験について説明する。本開示は、以下の実験によって何ら限定されるものではない。
次に方法ＭＴを評価するために行った実験について説明する。本開示は、以下の実験によって何ら限定されるものではない。
【0094】
（実験１）
実験１では、第１のバイアス信号の信号レベルが金属含有膜の形成位置及びボーイングに及ぼす影響を評価した。実験１では、プラズマ処理装置１を用いて、基板Ｗに対して、方法ＭＴを実行した。プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。基板Ｗの膜ＥＦは、シリコン含有膜であり、マスクＭＫはアモルファスカーボン膜であった。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス、リン含有ガス及び塩素含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。デポ処理において、第１のバイアス信号として第２のＤＣ信号が用いられた。実験１では、第２のＤＣ信号の信号レベル（電圧レベル）を０［Ｖ］、１００［Ｖ］、３００［Ｖ］及び５００［Ｖ］に変化させて、凹部ＲＣに形成される金属含有膜ＭＦの位置及び凹部ＲＣのボーイングを評価した。
実験１では、第１のバイアス信号の信号レベルが金属含有膜の形成位置及びボーイングに及ぼす影響を評価した。実験１では、プラズマ処理装置１を用いて、基板Ｗに対して、方法ＭＴを実行した。プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。基板Ｗの膜ＥＦは、シリコン含有膜であり、マスクＭＫはアモルファスカーボン膜であった。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス、リン含有ガス及び塩素含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。デポ処理において、第１のバイアス信号として第２のＤＣ信号が用いられた。実験１では、第２のＤＣ信号の信号レベル（電圧レベル）を０［Ｖ］、１００［Ｖ］、３００［Ｖ］及び５００［Ｖ］に変化させて、凹部ＲＣに形成される金属含有膜ＭＦの位置及び凹部ＲＣのボーイングを評価した。
【0095】
図９及び図１０は、実験１の結果を示す図である。図９は、第２のＤＣ信号の信号レベルと金属含有膜の形成位置との関係を示す図である。図９において、横軸のＬ［Ｖ］は、第２のＤＣ信号の信号レベル（電圧レベル）である。縦軸のＭＦＤ［ｎｍ］は、金属含有膜ＭＦの形成位置であり、具体的には、金属含有膜ＭＦの膜厚が最大になっている箇所の位置（マスクＭＫと膜ＥＦとの境界からの距離）である。図１０は、第２のＤＣ信号の信号レベルとボーイングとの関係を示す図である。図１０において、横軸のＬ［Ｖ］は、第２のＤＣ信号の信号レベルである。縦軸のＢ／Ｄ［ｎｍ／μｍ］は、凹部ＲＣの底部までの深さ［μｍ］に対する凹部ＲＣのボーイング寸法［ｎｍ］の比である。
【0096】
図９に示すように、第２のＤＣ信号の信号レベルが大きくなるにしたがって、金属含有膜ＭＦの形成位置が深くなった。信号レベルが大きくなるにしたがって、上部電極のスパッタリングによるタングステンの放出量が増加し、凹部ＲＣにおける金属含有膜ＭＦの形成量が増加したためと考えられる。なお、信号レベルがゼロの場合に金属含有膜ＭＦが形成されたのは、処理ガス中の塩素含有ガス由来の塩素等により反応性スパッタリングが生じたためと考えられる。
【0097】
図１０に示すように、工程ＳＴ２のデポ処理における第２のＤＣ信号の信号レベル（電圧レベル）が大きくなるにしたがってボーイングがより改善した。特に第２のＤＣ信号の信号レベルが３００［Ｖ］以上になると、ボーイングが顕著に改善された。
【0098】
（実験２及び３）
実験２及び３では、シャワーヘッドの材質がエッチングレートに及ぼす影響を評価した。実験２では、プラズマ処理装置１を用いて、３種類のブランケット基板に対して方法ＭＴをそれぞれ実行し、エッチングレートを評価した。なお工程ＳＴ２中のチャンバ１０内のＨＦ種の分圧を四重極形質量分析計(ＱＭＳ)を用いて測定した。３種類のブランケット基板には、それぞれ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びフォトレジスト膜が形成されていた。プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス及びリン含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。
実験２及び３では、シャワーヘッドの材質がエッチングレートに及ぼす影響を評価した。実験２では、プラズマ処理装置１を用いて、３種類のブランケット基板に対して方法ＭＴをそれぞれ実行し、エッチングレートを評価した。なお工程ＳＴ２中のチャンバ１０内のＨＦ種の分圧を四重極形質量分析計(ＱＭＳ)を用いて測定した。３種類のブランケット基板には、それぞれ、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜及びフォトレジスト膜が形成されていた。プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス及びリン含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。
【0099】
実験３では、シリコンからなるシャワーヘッドを用いたことを除いて、実験２と同様の条件で、ブランケット基板をエッチングし、エッチングレートを評価した。またエッチング中、チャンバ内のＨＦ種の分圧を測定した。
【0100】
図１１は、実験２及び実験３の結果を示す図である。図１１は、実験２及び３における各ブランケット膜のエッチングレート（ｎｍ／ｍｉｎ）を示す。図１１に示すように、実験２におけるシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜のエッチングレートは、実験３に比べていずれも大きくなった。また実験２におけるチャンバ１０内のＨＦ種の分圧（Ｐ２）は、実験３におけるＨＦ種の分圧（Ｐ３）よりも１９％高かった（Ｐ２＝Ｐ３＋１９）。これは実験２では実験３に比べてシャワーヘッドにおけるＨＦ種の消費が抑制されたためと考えられる。その結果、実験２では、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜に供給されるＨＦ種が増加し、実験３よりもエッチングレートが向上したと考えられる。なお、フォトレジスト膜については実験２と実験３とでエッチングレートに大きな差はなかった。
【0101】
（実験４及び５）
実験４及び５では、シャワーヘッドの材質がエッチング形状に及ぼす影響を評価した。実験４では、プラズマ処理装置１を用いて、基板Ｗに対して方法ＭＴを実行し、エッチング後の凹部ＲＣの形状を評価した。実験４において、プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。基板Ｗの膜ＥＦは、シリコン酸化膜であり、マスクＭＫはアモルファスカーボン膜であった。マスクＭＫの開口ＯＰは平面視で孔形状であった。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス及びリン含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。
実験４及び５では、シャワーヘッドの材質がエッチング形状に及ぼす影響を評価した。実験４では、プラズマ処理装置１を用いて、基板Ｗに対して方法ＭＴを実行し、エッチング後の凹部ＲＣの形状を評価した。実験４において、プラズマ処理装置１のシャワーヘッド１３は、タングステン含有材料で構成されていた。基板Ｗの膜ＥＦは、シリコン酸化膜であり、マスクＭＫはアモルファスカーボン膜であった。マスクＭＫの開口ＯＰは平面視で孔形状であった。工程ＳＴ２において、処理ガスは、ＨＦガス及びリン含有ガスを含んでいた。工程ＳＴ２中、エッチング処理とデポ処理は同時に実行された。
【0102】
実験５では、シリコンからなるシャワーヘッドを用いたことを除いて、実験４と同様の条件で基板Ｗをエッチングし、エッチング後の凹部ＲＣの形状を評価した。
【0103】
実験４における凹部ＲＣの形状は、実験５に比べて良好なものであった。具体的には、実験４は実験５に比べて、凹部ＲＣのボーイングが抑制されるとともに、凹部ＲＣのヨレが改善され、エッチングの垂直性が向上していた。また実験４は実験５に比べて凹部ＲＣの平面視における真円度が改善されていた。
【0104】
本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。
【0105】
（付記１）
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
【0106】
（付記２）
前記金属は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む、付記１に記載のプラズマ処理方法。
前記金属は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリウムからなる群から選択される少なくとも１種を含む、付記１に記載のプラズマ処理方法。
【0107】
（付記３）
前記金属含有膜を形成することは、前記上部電極に第１のバイアス信号を供給し、前記上部電極をスパッタリングすることを含む、付記１又は付記２に記載のプラズマ処理方法。
前記金属含有膜を形成することは、前記上部電極に第１のバイアス信号を供給し、前記上部電極をスパッタリングすることを含む、付記１又は付記２に記載のプラズマ処理方法。
【0108】
（付記４）
前記第１のバイアス信号のレベルを制御することで、前記凹部の側壁に形成される前記金属含有膜の厚さ及び位置の少なくともいずれかを調整する、付記３に記載のプラズマ処理方法。
前記第１のバイアス信号のレベルを制御することで、前記凹部の側壁に形成される前記金属含有膜の厚さ及び位置の少なくともいずれかを調整する、付記３に記載のプラズマ処理方法。
【0109】
（付記５）
前記第１のバイアス信号は負極性のバイアスＤＣ信号である、付記３又は付記４に記載のプラズマ処理方法。
前記第１のバイアス信号は負極性のバイアスＤＣ信号である、付記３又は付記４に記載のプラズマ処理方法。
【0110】
（付記６）
前記第１のバイアス信号は、前記ソースＲＦ信号と異なるバイアスＲＦ信号である、付記３から付記５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記第１のバイアス信号は、前記ソースＲＦ信号と異なるバイアスＲＦ信号である、付記３から付記５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0111】
（付記７）
前記（ｂ）は、第１の期間と第２の期間とを含み、前記第１の期間では前記第１のバイアス信号が第１の信号レベルで供給され、前記第２の期間では、前記第１のバイアス信号が供給されないか又は前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルで供給される、付記３から付記６のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記（ｂ）は、第１の期間と第２の期間とを含み、前記第１の期間では前記第１のバイアス信号が第１の信号レベルで供給され、前記第２の期間では、前記第１のバイアス信号が供給されないか又は前記第１の信号レベルよりも低い第２の信号レベルで供給される、付記３から付記６のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0112】
（付記８）
前記（ｂ）において、前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される、付記７に記載のプラズマ処理方法。
前記（ｂ）において、前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される、付記７に記載のプラズマ処理方法。
【0113】
（付記９）
前記膜をエッチングすることは、前記基板支持部に第２のバイアス信号を供給することを含む、付記１から付記８のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記膜をエッチングすることは、前記基板支持部に第２のバイアス信号を供給することを含む、付記１から付記８のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0114】
（付記１０）
前記（ｂ）は、第３の期間と第４の期間とを含み、前記第３の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に第３の信号レベルで供給され、前記第４の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に供給されないか又は前記第３のレベルよりも小さい第４の信号レベルで供給される、付記９に記載のプラズマ処理方法。
前記（ｂ）は、第３の期間と第４の期間とを含み、前記第３の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に第３の信号レベルで供給され、前記第４の期間では、前記第２のバイアス信号が前記基板支持部に供給されないか又は前記第３のレベルよりも小さい第４の信号レベルで供給される、付記９に記載のプラズマ処理方法。
【0115】
（付記１１）
前記（ｂ）において、前記第３の期間と前記第４の期間とが交互に繰り返される、付記１０に記載のプラズマ処理方法。
前記（ｂ）において、前記第３の期間と前記第４の期間とが交互に繰り返される、付記１０に記載のプラズマ処理方法。
【0116】
（付記１２）
前記基板の前記膜はシリコン含有膜である、付記１から付記１１のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記基板の前記膜はシリコン含有膜である、付記１から付記１１のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0117】
（付記１３）
前記処理ガスは反応ガスを含み、前記金属含有膜を形成することは、当該反応ガス又は当該反応ガスから生成したプラズマを用いて前記上部電極をスパッタリングすることを含む、付記１から付記１２のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記処理ガスは反応ガスを含み、前記金属含有膜を形成することは、当該反応ガス又は当該反応ガスから生成したプラズマを用いて前記上部電極をスパッタリングすることを含む、付記１から付記１２のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0118】
（付記１４）
前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、付記１から付記１３のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記処理ガスは、リン含有ガスをさらに含む、付記１から付記１３のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0119】
（付記１５）
前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、付記１から付記１４のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記処理ガスは、炭素含有ガスをさらに含む、付記１から付記１４のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0120】
（付記１６）
前記処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む、付記１から付記１５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
前記処理ガスは、フッ素以外のハロゲン含有ガスをさらに含む、付記１から付記１５のいずれか１つに記載のプラズマ処理方法。
【0121】
（付記１７）
前記処理ガスは、金属含有ガスをさらに含み、前記金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、付記１から付記１６のいずれか１つ記載のプラズマ処理方法。
前記処理ガスは、金属含有ガスをさらに含み、前記金属含有ガスは、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、付記１から付記１６のいずれか１つ記載のプラズマ処理方法。
【0122】
（付記１８）
前記（ａ）の前に、前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程をさらに含み、前記金属材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、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方法。
前記（ａ）の前に、前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程をさらに含み、前記金属材料は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン、サマリウム及びイットリ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、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方法。
【0123】
（付記１９）
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程と、
（ｂ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｃ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属材料を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
プラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、
（ａ）前記上部電極の前記基板支持部と対向する面を、金属含有材料でプリコートする工程と、
（ｂ）前記基板支持部上に基板を提供する工程であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、工程と、
（ｃ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属材料を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理方法。
【0124】
（付記２０）
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、制御と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する制御と、を実行するように構成され、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理装置。
プラズマ処理装置であって、
チャンバと、
前記チャンバ内に配置される基板支持部と、
前記基板支持部に対向して配置される上部電極であって、前記基板支持部と対向する面が金属を含む、上部電極と、
前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給するように構成される電源と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
（ａ）前記基板支持部上に基板を提供する制御であって、前記基板は膜と前記膜上のマスクとを含む、制御と、
（ｂ）前記電源から前記基板支持部又は前記上部電極にソースＲＦ信号を供給し、ＨＦガスを含む処理ガスからプラズマを生成する制御と、を実行するように構成され、
前記（ｂ）は、前記プラズマにより前記基板の前記膜をエッチングして凹部を形成することと、前記凹部の側壁に前記金属を含む金属含有膜を形成することと、を含む、
プラズマ処理装置。
【0125】
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。例えば、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。
【符号の説明】
【0126】
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、３２ｂ……第２のＤＣ生成部、ＥＦ……膜、ＭＫ……マスク、ＯＰ……開口、ＲＣ……凹部、ＵＦ……下地膜、Ｗ……基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】