JP2021150418A - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる基板処理方法及び基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理方法は、基板処理装置における基板処理方法であって、ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程と、ｂ）第１のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第１のプラズマによって、被処理体をプラズマ処理する工程と、ｃ）第１のプラズマ生成条件と異なる第２のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第２のプラズマによって、被処理体上にバイアス電位が生じた該被処理体をプラズマ処理する工程と、ｄ）ｂ）とｃ）とを繰り返す工程と、を有する。【選択図】図６

Description

本開示は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
半導体の微細化が進むにつれて、ドライエッチングプロセスに対してエッチング選択比と、狭いスペースのエッチング不良の抑制（抜け性）との両立が要求されている。これに対し、エッチャントの堆積ステップとイオン照射ステップとを繰り返すことでエッチングを促進させるＡＬＥ（Atomic Layer Etching）と呼ばれる手法が提案されている。ＡＬＥでは、堆積ステップとイオン照射ステップとで使用するプロセスガスを切り替えることで、それぞれのステップを分離している。
特開２０１５−１７３２４０号公報 特開２０１６−１３６６１６号公報
本開示は、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
本開示の一態様による基板処理方法は、基板処理装置における基板処理方法であって、ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程と、ｂ）第１のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第１のプラズマによって、被処理体をプラズマ処理する工程と、ｃ）第１のプラズマ生成条件と異なる第２のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第２のプラズマによって、被処理体上にバイアス電位が生じた該被処理体をプラズマ処理する工程と、ｄ）ｂ）とｃ）とを繰り返す工程と、を有する。
本開示によれば、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる。
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。 図２は、ガス切り替えによるデポ及びエッチステップの分離の一例を示す図である。 図３は、ＲＦ信号のパルスによるデポ及びエッチステップの分離の一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によってエッチングされる基板の構造の一例を示す図である。 図５は、エッチングされた基板の状態の一例を模式的に示す図である。 図６は、本実施形態におけるエッチング処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態におけるＲＦ信号と処理空間内の状態の一例を示す図である。 図８は、本実施形態におけるＲＦ信号とデポ又はエッチ量との関係の一例を示す図である。 図９は、本実施形態におけるＲＦ信号の１サイクルの一例を示す図である。 図１０は、本実施形態と比較例とにおける実験結果の一例を示す図である。 図１１は、ＲＦ信号の周波数ごとの発光データに基づく分析結果の一例を示す図である。 図１２は、ＲＦ信号の周波数ごとの発光データに基づく分析結果の一例を示す図である。 図１３は、Ａｒの流量に対するフロロカーボンの流量を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。 図１４は、バイアスの遅延量を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。 図１５は、ＲＦ信号のパルス周波数及びオフセット時間を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。 図１６は、プラズマ生成条件の特定に用いる表の一例を示す図である。
以下に、開示する基板処理方法及び基板処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
ＡＬＥでは、堆積ステップとイオン照射ステップとで使用するプロセスガスを切り替えるので、処理容器内のプロセスガスの置換に時間を要する。このため、プロセス処理時間も長くなり、スループットが低下する。そこで、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことが期待されている。
［プラズマ処理システム１の構成］
図１は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。図１に示すように、一実施形態において、プラズマ処理システム１は、プラズマ処理装置１ａ及び制御部１ｂを含む。プラズマ処理装置１ａは、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１ａは、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力供給部３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１ａは、支持部１１及び上部電極シャワーヘッド１２を含む。支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内のプラズマ処理空間１０ｓの下部領域に配置される。上部電極シャワーヘッド１２は、支持部１１の上方に配置され、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の一部として機能し得る。
支持部１１は、プラズマ処理空間１０ｓにおいて基板Ｗを支持するように構成される。一実施形態において、支持部１１は、下部電極１１１、静電チャック１１２、及びエッジリング１１３を含む。静電チャック１１２は、下部電極１１１上に配置され、静電チャック１１２の上面で基板Ｗを支持するように構成される。エッジリング１１３は、下部電極１１１の周縁部上面において基板Ｗを囲むように配置される。また、図示は省略するが、一実施形態において、支持部１１は、静電チャック１１２及び基板Ｗ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。
上部電極シャワーヘッド１２は、ガス供給部２０からの１又はそれ以上の処理ガス（プロセスガス）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、上部電極シャワーヘッド１２は、ガス入口１２ａ、ガス拡散室１２ｂ、及び複数のガス出口１２ｃを有する。ガス入口１２ａは、ガス供給部２０及びガス拡散室１２ｂと流体連通している。複数のガス出口１２ｃは、ガス拡散室１２ｂ及びプラズマ処理空間１０ｓと流体連通している。一実施形態において、上部電極シャワーヘッド１２は、１又はそれ以上の処理ガスをガス入口１２ａからガス拡散室１２ｂ及び複数のガス出口１２ｃを介してプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。
ガス供給部２０は、１又はそれ以上のガスソース２１及び１又はそれ以上の流量制御器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を介してガス入口１２ａ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。
ＲＦ電力供給部３０は、ＲＦ電力、例えば１又はそれ以上のＲＦ信号を、下部電極１１１、上部電極シャワーヘッド１２、又は、下部電極１１１及び上部電極シャワーヘッド１２の双方のような１又はそれ以上の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１又はそれ以上の処理ガスからプラズマが生成される。従って、ＲＦ電力供給部３０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。一実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ電力供給部３０ａ及び第２のＲＦ電力供給部３０ｂを含む。
第１のＲＦ電力供給部３０ａは、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第１の整合回路３２ａを含む。一実施形態において、第１のＲＦ電力供給部３０ａは、第１のＲＦ信号を第１のＲＦ生成部３１ａから第１の整合回路３２ａを介して上部電極シャワーヘッド１２に供給するように構成される。例えば、第１のＲＦ信号は、２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。
第２のＲＦ電力供給部３０ｂは、第２のＲＦ生成部３１ｂ及び第２の整合回路３２ｂを含む。一実施形態において、第２のＲＦ電力供給部３０ｂは、第２のＲＦ信号を第２のＲＦ生成部３１ｂから第２の整合回路３２ｂを介して下部電極１１１に供給するように構成される。例えば、第２のＲＦ信号は、４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有してもよい。代わりに、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）パルス生成部を用いてもよい。
さらに、図示は省略するが、本開示においては他の実施形態が考えられる。例えば、代替実施形態において、ＲＦ電力供給部３０は、第１のＲＦ信号をＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第２のＲＦ信号を他のＲＦ生成部から下部電極１１１に供給し、第３のＲＦ信号をさらに他のＲＦ生成部から上部電極シャワーヘッド１２に供給するように構成されてもよい。加えて、他の代替実施形態において、ＤＣ電圧が上部電極シャワーヘッド１２に印加されてもよい。
またさらに、種々の実施形態において、１又はそれ以上のＲＦ信号（即ち、第１のＲＦ信号、第２のＲＦ信号等）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。
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１０ｅ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。
一実施形態において、制御部１ｂ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１ａ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１ｂ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１ａ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１ｂの一部又は全てがプラズマ処理装置１ａに含まれてもよい。制御部１ｂは、例えばコンピュータ５１を含んでもよい。コンピュータ５１は、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１１、記憶部５１２、及び通信インターフェース５１３を含んでもよい。処理部５１１は、記憶部５１２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５１２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５１３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１ａとの間で通信してもよい。
［ＡＬＥの方式比較］
ここで、図２及び図３を用いて、ガス切り替え方式によるＱｕａｓｉＡＬＥ（以下、Ｑ−ＡＬＥともいう。）と、本実施形態に係るＲＦ切り替え方式によるＰｕｌｓｅＡＬＥの制御イメージを比較する。なお、以下の説明では、堆積ステップとイオン照射ステップを、それぞれデポステップとエッチステップという。図２は、ガス切り替えによるデポ及びエッチステップの分離の一例を示す図である。図３は、ＲＦ信号のパルスによるデポ及びエッチステップの分離の一例を示す図である。
図２に示すグラフ６０では、プロセスガスの希ガスに対するフロロカーボンの比率をグラフ６１で示している。Ｑ−ＡＬＥは、フロロカーボンが供給されるデポステップ６２ａと、フロロカーボンが供給されず、希ガス、例えばＡｒガスが供給されるエッチステップ６２ｂとを有する。つまり、Ｑ−ＡＬＥの１サイクル分の区間６２は、デポステップ６２ａとエッチステップ６２ｂとで構成される。また、エッチステップ６２ｂでは、バイアス電圧６３が印加される。このとき、区間６２が、例えば４〜７秒であるとすると、デポステップ６２ａからエッチステップ６２ｂへのプロセスガスの切り替えの区間６４は、０．５〜１秒程度要することになる。
図３に示すグラフ６５では、プロセスガスの希ガスに対するフロロカーボンの比率が、Ｑ−ＡＬＥのデポステップ６２ａにおける比率に対応するグラフ６１ａよりも低いグラフ６６となっている。ＰｕｌｓｅＡＬＥは、上部電極シャワーヘッド１２に第１のＲＦ信号のみが供給されるデポステップ６７ａと、下部電極１１１に第２のＲＦ信号のみが供給されるエッチステップ６７ｂとを有する。つまり、ＰｕｌｓｅＡＬＥの１サイクル分の区間６７は、デポステップ６７ａと、エッチステップ６７ｂで構成される。グラフ６５では、第２のＲＦ信号をグラフ６８で示している。このとき、区間６７は、例えば１ミリ秒（１０００マイクロ秒）であり、デポステップ６７ａからエッチステップ６７ｂへのＲＦ信号の切り替えは、プロセスガスの切り替えと比べると十分高速である。本実施形態では、ラジカル吸着を行うデポステップ６７ａと、イオンアシストによる離脱反応を行うエッチステップ６７ｂとを独立して制御する。なお、以下の説明では、ミリ秒及びマイクロ秒を、それぞれ「ｍｓ」及び「μｓ」と表現する。
［基板Ｗの構成］
図４は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によってエッチングされる基板の構造の一例を示す図である。
基板Ｗは、例えば図４に示すように、シリコン基板７１上にシリコン窒化膜７２と、シリコン酸化膜７３と、マスク７４とを有する。シリコン窒化膜７２は、エッチストップ層である。シリコン酸化膜７３は、被エッチング膜である。マスク７４は、シリコン窒化膜であり、所定パターンの開口、例えば、櫛状の開口を有する。本実施形態に係るエッチングでは、マスク７４の開口部のシリコン酸化膜７３をシリコン窒化膜７２に到達するまでエッチングを行う。このとき、マスク７４の開口は狭く、エッチングにより形成される溝のアスペクト比が高いため、抜け性とマスク選択比とがトレードオフの関係となる。
図５は、エッチングされた基板の状態の一例を模式的に示す図である。図５の領域７０ａは、シリコン酸化膜７３がシリコン窒化膜７２に到達するまでエッチングされた正常な状態の一例である。一方、領域７０ｂは、シリコン酸化膜７３がシリコン窒化膜７２に到達するまでエッチングされず、途中でエッチングが止まってしまい、領域７５に示すように、抜け不良が発生している状態の一例である。本実施形態では、プラズマ処理の結果が領域７０ａに示す正常な状態となるように、各種条件を設定する。
［エッチング方法］
次に、本実施形態に係るエッチング方法について説明する。図６は、本実施形態におけるエッチング処理の一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係るエッチング方法では、制御部１ｂは、図示しない開口部を開放し、プラズマ処理チャンバ１０内に、マスク７４がシリコン酸化膜７３上に形成された基板Ｗが搬入され、支持部１１（載置台）の静電チャック１１２に載置される。基板Ｗは、静電チャック１１２に直流電圧が印加されることで静電チャック１１２に保持される。制御部１ｂは、その後、開口部を閉鎖して排気システム４０を制御することにより、プラズマ処理空間１０ｓの雰囲気が所定の真空度になるように、プラズマ処理空間１０ｓから気体を排気する。また、制御部１ｂは、図示しない温調モジュールを制御することにより、基板Ｗの温度が所定の温度となるように、温度調整される（ステップＳ１）。
次に、制御部１ｂは、プロセスガスの供給を開始する（ステップＳ２）。制御部１ｂは、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスとして、Ｃ４Ｆ６とＯ２とＡｒの混合ガス（以下、Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガスという。）をガス入口１２ａに供給する。なお、フロロカーボンは、ＣＦ２、Ｃ３Ｆ４等の炭素−フッ素結合を持つその他の化合物であってもよい。プロセスガスは、ガス入口１２ａに供給された後に、ガス拡散室１２ｂに供給され拡散される。プロセスガスは、ガス拡散室１２ｂで拡散された後に、複数のガス出口１２ｃを介して、プラズマ処理チャンバ１０のプラズマ処理空間１０ｓにシャワー状に供給され、プラズマ処理空間１０ｓに充填される。
制御部１ｂは、ＲＦ電力供給部３０を制御することにより、プラズマ励起用の第１のＲＦ信号（第１のＲＦ電力）を上部電極シャワーヘッド１２に供給する。プラズマ処理空間１０ｓには、上部電極シャワーヘッド１２にプラズマ励起用の第１のＲＦ信号が供給されることにより、プラズマが発生する。つまり、プラズマ処理空間１０ｓでは、第１のＲＦ信号により、ラジカル及びイオンの生成が行われる。基板Ｗは、発生したプラズマによってプラズマ処理される。すなわち、制御部１ｂは、第１のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第１のプラズマによって、基板Ｗをプラズマ処理する（ステップＳ３）。第１のプラズマによって、主にフロロカーボンのラジカルやイオンが生成される。基板Ｗは、第１のプラズマに晒され、シリコン酸化膜７３及びマスク７４上に、フロロカーボンを含む堆積物が付着する。すなわち、ステップＳ３は、図３に示すデポステップ６７ａに相当する。
制御部１ｂは、ＲＦ電力供給部３０を制御することにより、第１のＲＦ信号の供給を停止し、所定時間プラズマの生成を停止する（ステップＳ４）。このとき、第２のＲＦ信号の供給も停止している。
制御部１ｂは、ＲＦ電力供給部３０を制御することにより、プラズマ励起用及びバイアス用の第２のＲＦ信号（第２のＲＦ電力）を下部電極１１１に供給する。プラズマ処理空間１０ｓには、下部電極１１１にプラズマ励起用及びバイアス用の第２のＲＦ信号が供給されることにより、プラズマが発生する。つまり、プラズマ処理空間１０ｓでは、第２のＲＦ信号により、ラジカル及びイオンの生成、並びに、イオンエネルギーの制御が行われる。基板Ｗは、発生したプラズマによってプラズマ処理される。すなわち、制御部１ｂは、第２のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第２のプラズマによって、基板Ｗをプラズマ処理する（ステップＳ５）。第２のプラズマによって、主にＡｒイオンが生成される。基板Ｗは、第２のプラズマに晒され、シリコン酸化膜７３がエッチングされる。つまり、基板Ｗは、Ａｒイオンがバイアス電位により下部電極１１１側に引き込まれることで、シリコン酸化膜７３上の堆積物とＡｒイオンとの相互作用によりエッチングされる。なお、以下の説明では、シリコン酸化膜７３上の堆積物及びマスク７４上の堆積物は省略する場合がある。
すなわち、フロロカーボンに由来する原子及び分子のうち１つ又は複数の活性種、例えば、フッ素及びフロロカーボンのうち１つ又は複数の活性種のラジカルによってシリコン酸化膜７３上に堆積物が堆積し、シリコン酸化膜７３上の堆積物とバイアス電位によって引き込まれたＡｒイオンとの相互作用によりシリコン酸化膜７３がエッチングされる。なお、マスク７４も同様に、マスク７４上の堆積物とバイアス電位によって引き込まれたＡｒイオンとの相互作用によりエッチングされるが、シリコン酸化膜７３よりもエッチングレートは大幅に低下する。
制御部１ｂは、ステップＳ３〜Ｓ５によって、所定の形状が得られたか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部１ｂは、所定の形状が得られていないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、処理をステップＳ３に戻す。一方、制御部１ｂは、所定の形状が得られたと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、制御部１ｂは、ステップＳ５とステップＳ６の間に、第１のＲＦ信号及び第２のＲＦ信号の供給を停止し、搬送生成物を排気するステップを含むようにしてもよい。
制御部１ｂは、処理を終了する場合、プロセスガスの供給を停止する。また、制御部１ｂは、静電チャック１１２へ正負が逆の直流電圧を印加して除電し、基板Ｗが静電チャック１１２から剥がされる。制御部１ｂは、図示しない開口部を開放する。基板Ｗは、開口部を介してプラズマ処理チャンバ１０のプラズマ処理空間１０ｓから搬出される。このように、プラズマ処理システム１では、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる。
［ＰｕｌｓｅＡＬＥの詳細］
次に、図７及び図８を用いて、ステップＳ３〜Ｓ５の詳細について説明する。図７は、本実施形態におけるＲＦ信号と処理空間内の状態の一例を示す図である。図７に示すように、本実施形態では、ステップＳ３〜Ｓ５に対応する区間８０〜８２を繰り返すことで、デポとエッチを繰り返す。区間８０〜８２の１サイクルは、例えば、１ｋＨｚ（１０００μｓ）で繰り返される。なお、以下の説明及び図中では、第１のＲＦ信号をＨＦ（High Frequency）と表し、第２のＲＦ信号をＬＦ（Low Frequency）と表す場合がある。
まず、ステップＳ３に対応する区間８０では、第１のＲＦ信号（ＨＦ）が供給され、第１のプラズマによって、基板Ｗがプラズマ処理される。区間８０では、第２のＲＦ信号（ＬＦ）は供給されない。区間８０は、例えば、１サイクルの２５％の時間とする。
次に、区間８１では、第１のＲＦ信号（ＨＦ）及び第２のＲＦ信号（ＬＦ）の双方とも供給されない。区間８１におけるプラズマ処理空間１０ｓの状態をグラフ８３に示す。グラフ８３に示すように、プラズマポテンシャル８４は、第１のＲＦ信号（ＨＦ）の供給が停止されると急速に低下し、ほぼゼロとなる。これに対し、イオン８５は、第１のＲＦ信号（ＨＦ）の供給が停止されると低下するが、第２のＲＦ信号（ＬＦ）の供給開始時においても若干残存している。また、ラジカル８６は、第１のＲＦ信号（ＨＦ）の供給が停止されても低下が緩やかであり、第２のＲＦ信号（ＬＦ）の供給開始時においてもかなりの量が残存している。つまり、区間８１では、ラジカル／イオン比の変化と、電子温度の低下とが起きている。区間８１は、例えば、１サイクルの２５％の時間とする。なお、図３のグラフ６５では、区間８１に相当する区間は設けていない。
続いて、区間８２では、第２のＲＦ信号（ＬＦ）が供給され、第２のプラズマによって、基板Ｗがプラズマ処理される。区間８２では、第１のＲＦ信号（ＨＦ）は供給されない。区間８２では、区間８１においてプラズマ処理空間１０ｓに残存しているイオン及びラジカルが、バイアス電位により下部電極１１１側に引き込まれることで、主にシリコン酸化膜７３がエッチングされる。区間８２では、区間８１を設けることにより、イオン入射角度のばらつきを抑制でき、狭いスリットのエッチングを効果的に行う。区間８２は、例えば、１サイクルの５０％の時間とする。その後、制御部１ｂによって、ステップＳ３〜Ｓ５が繰り返されることにより、区間８０〜８２、つまりデポとエッチが繰り返され、シリコン酸化膜７３のエッチングが進行する。
図８は、本実施形態におけるＲＦ信号とデポ量又はエッチ量との関係の一例を示す図である。図８のグラフ９０に示すように、第１のＲＦ信号（ＨＦ）のみ供給される場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の双方ともデポが付着するデポモードとなる。なお、デポ量は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の方がシリコン窒化膜（ＳｉＮ）よりも約２．５倍程度多い。一方、第２のＲＦ信号（ＬＦ）のみ供給される場合、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）及びシリコン窒化膜（ＳｉＮ）の双方ともエッチングが進むエッチモードとなる。ここで、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）は、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）よりも約２５倍程度エッチ量が多くなるため、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）であるマスクのマスクロスが減少し、マスク選択比を向上させることができる。
［実験結果］
次に、図９及び図１０を用いて実験結果について説明する。図９は、本実施形態におけるＲＦ信号の１サイクルの一例を示す図である。図９に示すように、本実験では、１サイクルを１０００μｓ（１ｋＨｚ）とする。また、図７の区間８０に対応する第１のＲＦ信号（ＨＦ）の供給時間を２５０μｓ、区間８１に対応する第１のＲＦ信号（ＨＦ）及び第２のＲＦ信号（ＬＦ）の停止時間を２５０μｓ、区間８２に対応する第２のＲＦ信号（ＬＦ）の供給時間を５００μｓとしている。
＜処理条件＞
プラズマ処理チャンバ１０内の圧力 ：３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）
温度 ：１００℃
第１のＲＦ信号の電力（６０ＭＨｚ）：４００Ｗ（パルス）
第２のＲＦ信号の電力（１３ＭＨｚ）：２００Ｗ（パルス）
パルス周波数 ：１ｋＨｚ
パルスデューティ ：ＨＦ／ＬＦ／ＬＦオフセット
＝２５／５０／５０％
プロセスガス
（Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ）の流量比 ：０．２９／０．３４／１００
図１０は、本実施形態と比較例とにおける実験結果の一例を示す図である。図１０は、本実施形態に係るＰｕｌｓｅＡＬＥと、比較例であるＱ−ＡＬＥとにおける実験結果である。なお、Ｑ−ＡＬＥは、プロセスガスについて、デポステップではＣ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガス、エッチステップではＡｒガスを用いて、デポステップ２．５ｓ、エッチステップ３．５ｓとした。また、エッチサンプルは、ピッチ２５ｎｍのLine and Spaceパターンを使用し、Ｌｉｎｅ ＣＤ（Critical Dimension）＝１２ｎｍ、Ｓｐａｃｅ ＣＤ＝１３ｎｍ、シリコン酸化膜の厚みは５０ｎｍとした。
まず、エッチング時間は、Ｑ−ＡＬＥの７８０ｓに対して、ＰｕｌｓｅＡＬＥでは３８４．９ｓと短縮することができた。また、断面は、Ｑ−ＡＬＥとＰｕｌｓｅＡＬＥのどちらも、シリコン酸化膜を抜けてエッチストップ層のシリコン窒化膜まで達していることがわかる。マスクであるシリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、Ｑ−ＡＬＥの３０．６ｎｍに対して、ＰｕｌｓｅＡＬＥでは３２．９ｎｍと、マスク選択比が向上していることがわかる。エッチストップ層の直上におけるシリコン酸化膜のＣＤ値（ボトムＣＤ：ＯｘＢＣＤ）は、Ｑ−ＡＬＥが１３．０ｎｍ、ＰｕｌｓｅＡＬＥが１３．８ｎｍとほぼ同様であることがわかる。このように、本実施形態に係るＰｕｌｓｅＡＬＥでは、Ｑ−ＡＬＥと同等以上のマスク選択比（ＳｉＮ選択比）を実現しつつ、スループットを改善することができる。
［分析結果］
続いて、図１１及び図１２を用いて、ＰｕｌｓｅＡＬＥにおけるＯＥＳ（Optical Emission Sensor）による分析結果について説明する。図１１及び図１２は、ＲＦ信号の周波数ごとの発光データに基づく分析結果の一例を示す図である。図１１に示すグラフ１０１は、第１のＲＦ信号（ＨＦ，６０ＭＨｚ）の発光データと、第２のＲＦ信号（ＬＦ，１３ＭＨｚ）の発光データとの比（以下、ＨＦ／ＬＦ比という。）を波長ごとにグラフ化したものである。グラフ１０１では、領域１０２に示すように、カーボン（Ｃ）を含有する分子（ＣＦ系）に対応する波長域のピークが強く出ている。
一方、図１２に示すグラフ１０３は、第２のＲＦ信号（ＬＦ，１３ＭＨｚ）の発光データと、第１のＲＦ信号（ＨＦ，６０ＭＨｚ）の発光データとの比（以下、ＬＦ／ＨＦ比という。）を波長ごとにグラフ化したものである。グラフ１０３では、領域１０４に示すように、アルゴン（Ａｒ）に対応する波長域のピークが強く出ている。このことから、ＰｕｌｓｅＡＬＥにおいて、第１のＲＦ信号に６０ＭＨｚ、第２のＲＦ信号に１３ＭＨｚのＲＦ信号を用いる場合、Ｑ−ＡＬＥと同様に、デポステップとエッチステップとの分離が出来ていることを示唆している。
［Ａｒ希釈による効果］
次に、図１３を用いてＡｒガスによるＣ４Ｆ６ガスの希釈の効果について説明する。図１３は、Ａｒの流量に対するフロロカーボンの流量を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。図１３の例では、Ｃ４Ｆ６ガスのＡｒガスに対する流量比を、それぞれ１．６％、０．５％、０．２９％として、Ｏ２ガスとＬＦ出力を最適化した場合を比較している。また、基板Ｗにおけるパターンとして、Line and SpaceパターンのうちＬｉｎｅが２つのみ並んだ２Ｌｉｎｅと複数のＬｉｎｅが並んだＤｅｎｓｅ（図中ではそのうちの４つ）の２つのパターンを用いた。Ｄｅｎｓｅは、図１０で示すサンプルと同じである。なお、その他の処理条件は、下記とした。また、ＬＦ出力の最適化としては、Ａｒの流量が増加することにより、マスクに堆積するポリマー厚さが薄くなるため、ＬＦ出力をマスクが削れないように調整した。
＜処理条件＞
プラズマ処理チャンバ１０内の圧力 ：３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）
温度 ：１００℃
第１のＲＦ信号の電力（６０ＭＨｚ）：４００Ｗ（パルス）
第２のＲＦ信号の電力（１３ＭＨｚ）：２００Ｗ（パルス）
パルス周波数 ：１ｋＨｚ
パルスデューティ ：ＨＦ／ＬＦ／ＬＦオフセット
＝２５／５０／５０％
流量比１．６％の場合、Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガスの流量比を１．６／２．１／１００とし、ＬＦ出力を３００Ｗとした。その結果、エッチストップ層の直上におけるシリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１６．１ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１３．０ｎｍであった。また、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが２９．２ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２７．４ｎｍであった。
流量比０．５％の場合、Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガスの流量比を０．５／０．５／１００とし、ＬＦ出力を２５０Ｗとした。その結果、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１４．７ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１４．４ｎｍであった。また、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３１．６ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２８．７ｎｍであった。
流量比０．２９％の場合、Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒガスの流量比を０．２９／０．３４／１００とし、ＬＦ出力を１００Ｗとした。その結果、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１５．５ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１３．８ｎｍであった。また、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３３．７ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが３２．９ｎｍであった。以上のことから、流量比０．２９％の場合が最もシリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）が多く、ＡｒガスによりＣ４Ｆ６ガスを大きく希釈することで、マスク選択比が改善することがわかる。つまり、ＬＦ供給時の乖離によるＣｘＦｙラジカル量の上昇を抑制することで、デポとエッチの分離効果が増加し、デポとエッチそれぞれの制御性が向上することで、マスク選択比をさらに改善することができる。なお、Ａｒ希釈により低下するラジカル量は、ＨＦ供給時の出力により調整することができる。
［バイアスオフセットの効果］
続いて、図１４を用いてＬＦを供給するタイミングをオフセットした場合の効果について説明する。図１４は、バイアスの遅延量を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。図１４の例では、ＬＦを供給するタイミング、つまり、バイアス電位の印加のタイミングを、１０００μｓのうち、ＨＦの供給が終了する２５０μｓを基準として、それぞれ０％、１２％、２５％遅延した場合を比較している。なお、バイアス遅延をオフセットで表すと、それぞれ遅延量０％がオフセット量２５％、遅延量１２％がオフセット３７％、遅延量２５％がオフセット５０％となる。また、基板Ｗにおけるパターンとして、Line and SpaceパターンのうちＬｉｎｅが２つのみ並んだ２Ｌｉｎｅと複数のＬｉｎｅが並んだＤｅｎｓｅの２つのパターンを用いた。なお、その他の処理条件は、下記とした。
＜処理条件＞
プラズマ処理チャンバ１０内の圧力 ：３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）
温度 ：１００℃
第１のＲＦ信号の電力（６０ＭＨｚ）：２００Ｗ（パルス）
第２のＲＦ信号の電力（１３ＭＨｚ）：５００Ｗ（パルス）
パルス周波数 ：１ｋＨｚ
パルスデューティ ：ＨＦ／ＬＦ＝２５／５０％
プロセスガス
（Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ）の流量比 ：０．５／０．５／１００
遅延量０％の場合、エッチング時間は２０４．５ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３２．１ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが３０．５ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１７．０ｎｍ、Ｄｅｎｓｅがエッチストップ層まで届かず（Ｕｎｏｐｅｎ）であった。
遅延量１２％の場合、エッチング時間は１９７．４ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが２８．９ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２４．４ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１７．３ｎｍ、Ｄｅｎｓｅがエッチストップ層まで届かず（Ｕｎｏｐｅｎ）であった。
遅延量２５％の場合、エッチング時間は２０１．１ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３１．６ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２８．７ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１４．７ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１４．４ｎｍであった。以上のことから、ＬＦを供給するタイミングを遅らせることで、ＬＦ供給時のポテンシャルが上昇し、抜け性及びマスク選択比が改善することがわかる。これは、プラズマが失活して電子温度が下がり、イオンの垂直性が上昇することによると考えられる。
［パルス周波数及びオフセット時間］
次に、図１５を用いてパルス周波数及びオフセット時間を変化させた場合の実験結果について説明する。図１５は、ＲＦ信号のパルス周波数及びオフセット時間を変化させた場合の実験結果の一例を示す図である。図１５の例では、パルス周波数を１ｋＨｚ、ＬＦのオフセット時間を２５０μｓとした条件Ａ、パルス周波数を０．５ｋＨｚ、ＬＦのオフセット時間を５００μｓとした条件Ｂ、パルス周波数を０．５ｋＨｚ、ＬＦのオフセット時間を１２５０μｓとした条件Ｃを比較している。また、基板Ｗにおけるパターンとして、Line and SpaceパターンのうちＬｉｎｅが２つのみ並んだ２Ｌｉｎｅと複数のＬｉｎｅが並んだＤｅｎｓｅの２つのパターンを用いた。なお、その他の処理条件は、下記とした。
＜処理条件＞
プラズマ処理チャンバ１０内の圧力 ：３０ｍＴｏｒｒ（４．００Ｐａ）
温度 ：１００℃
第１のＲＦ信号の電力（６０ＭＨｚ）：２００Ｗ（パルス）
第２のＲＦ信号の電力（１３ＭＨｚ）：５００Ｗ（パルス）
プロセスガス
（Ｃ４Ｆ６／Ｏ２／Ａｒ）の流量比 ：０．５／０．５／１００
条件Ａの場合、パルス周波数を１ｋＨｚ、ＨＦの供給時間（ＨＦ ＯＮ）を２５０μｓ、ＬＦの供給時間（ＬＦ ＯＮ）を５００μｓ、ＬＦのオフセット時間を２５０μｓとした。その結果、エッチング時間は２０１．１ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３１．６ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２８．７ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１４．７ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１４．４ｎｍであった。
条件Ｂの場合、パルス周波数を０．５ｋＨｚ、ＨＦの供給時間（ＨＦ ＯＮ）を５００μｓ、ＬＦの供給時間（ＬＦ ＯＮ）を１０００μｓ、ＬＦのオフセット時間を５００μｓとした。その結果、エッチング時間は２０４．５ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３０．４ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２８．３ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１５．７ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１５．３ｎｍであった。
条件Ｃの場合、パルス周波数を０．５ｋＨｚ、ＨＦの供給時間（ＨＦ ＯＮ）を２５０μｓ、ＬＦの供給時間（ＬＦ ＯＮ）を５００μｓ、ＬＦのオフセット時間を１２５０μｓとした。その結果、エッチング時間は３７９．７ｓとなり、シリコン窒化膜の残量（ＳｉＮ残量）は、２Ｌｉｎｅが３０．３ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが２４．３ｎｍであった。また、シリコン酸化膜のＣＤ値（ＯｘＢＣＤ）は、２Ｌｉｎｅが１６．４ｎｍ、Ｄｅｎｓｅが１４．１ｎｍであった。以上のことから、条件Ａと条件Ｂとを比較すると、結果は同等であり、条件Ａと条件Ｃとを比較すると、オフセット時間が長すぎるとポテンシャルが上昇しすぎ、マスク選択比が悪化することがわかる。すなわち、ＬＦのオフセット時間が長くなると、狭いスリットの抜け性は改善するが、マスク残量は減る傾向である。これは、ＨＦの供給を停止してからの時間が長くなることで、ＬＦの供給時のプラズマ密度が下がり、ＬＦの供給時のプラズマポテンシャルとイオンエネルギーが上昇しているためと推測される。従って、プロセスガスの混合比やＨＦ／ＬＦ出力比が異なることで、デポとエッチのバランスが変わる条件の場合、ＬＦのオフセット時間でマスク選択比と抜け性の最適化を行うことができる。
［プラズマ生成条件の特定］
続いて、図１６を用いてプラズマ生成条件の特定について説明する。図１６は、プラズマ生成条件の特定に用いる表の一例を示す図である。図１６に示す表２００は、プロセスガスの条件を固定して、ＨＦ出力（第１のＲＦ電力）とＬＦ出力（第２のＲＦ電力）の組み合わせに対するＯＥＳの発光データ及びバイアス値の結果を入力する表の一例である。
まず、制御部１ｂは、プロセスガスの条件を固定して、ＨＦ出力（第１のＲＦ電力）とＬＦ出力（第２のＲＦ電力）とを、それぞれ複数の出力値で個別にプラズマ処理チャンバ（処理容器）１０内に供給する。制御部１ｂは、例えば、ＨＦ出力を０Ｗとし、ＬＦ出力を０Ｗから５０Ｗずつ増加するように供給する。次に、制御部１ｂは、ＨＦ出力を５０Ｗとし、ＬＦ出力を０Ｗから５０Ｗずつ増加するように供給する。制御部１ｂは、このように、表２００のマトリックス２０１を埋めるように、ＨＦ出力（第１のＲＦ電力）とＬＦ出力（第２のＲＦ電力）とを変更して供給したときの発光データ及びバイアス値をそれぞれ取得する。なお、表２００のＨＦ出力及びＬＦ出力の値は例示であり、さらに大きな出力とした場合の発光データ及びバイアス値を取得するようにしてもよい。
ここで、発光データは、プラズマ処理空間１０ｓにおける活性種のデータである。また、活性種は、ＣＦ系、ＣＦ／Ａｒ比、Ａｒ系等の活性種、例えば、図１１及び図１２の領域１０２及び領域１０４に対応するデータの活性種である。さらに、バイアス値は、Ｖｐｐ、Ｖｄｃ等の値、つまりバイアス電位のデータである。
制御部１ｂは、取得した発光データ及びバイアス値のデータを入力した、それぞれの表２００を生成すると、それぞれの表２００に基づいて、第１のプラズマ生成条件を特定する。制御部１ｂは、各マトリックス２０１から、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより高く、かつ、バイアス値のバイアス電位がゼロであるデータに対応する、ＨＦ出力（第１のＲＦ電力）とＬＦ出力（第２のＲＦ電力）との組み合わせを、第１のプラズマ生成条件として特定する。すなわち、制御部１ｂは、デポステップにおける第１のプラズマ生成条件を特定する。
次に、制御部１ｂは、各マトリックス２０１から、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより低く、かつ、バイアス値のバイアス電位が所定値よりも高いデータに対応する、ＨＦ出力（第１のＲＦ電力）とＬＦ出力（第２のＲＦ電力）との組み合わせを、第２のプラズマ生成条件として特定する。すなわち、制御部１ｂは、エッチステップ（アクチベーションステップ）における第２のプラズマ生成条件を特定する。これにより、より効果の高いプラズマ生成条件を特定することができる。
以上、本実施形態によれば、制御部１ｂは、ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体（基板Ｗ）を載置する載置台（支持部１１）が配置された処理容器（プラズマ処理チャンバ１０）に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程を実行する。制御部１ｂは、ｂ）第１のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第１のプラズマによって、被処理体をプラズマ処理する工程を実行する。制御部１ｂは、ｃ）第１のプラズマ生成条件と異なる第２のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第２のプラズマによって、被処理体上にバイアス電位が生じた該被処理体をプラズマ処理する工程を実行する。制御部１ｂは、ｄ）ｂ）とｃ）とを繰り返す工程を実行する。その結果、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる。
また、本実施形態によれば、ｂ）で導入するプロセスガスの条件と、ｃ）で導入するプロセスガスの条件とは、同一の条件である。その結果、プロセスガスを切り替えないので、デポステップとエッチステップとを高速に切り替えることができる。
また、本実施形態によれば、ｂ）で生成されるフロロカーボンに関する数値は、ｃ）で生成されるフロロカーボンに関する数値よりも高い。その結果、第１のプラズマで生成されるラジカル及びイオンの量を多くすることができる。
また、本実施形態によれば、フロロカーボンに関する数値は、フロロカーボンの活性種の量である。その結果、第１のプラズマで生成されるラジカル及びイオンの量を多くすることができる。
また、本実施形態によれば、フロロカーボンに関する数値は、希ガスの活性種に対するフロロカーボンの活性種の量である。その結果、デポとエッチの分離効果が増加し、デポとエッチそれぞれの制御性が向上することで、マスク選択比を改善することができる。
また、本実施形態によれば、制御部１ｂは、ｅ）プラズマを生成しない工程を実行する。ｄ）は、ｂ）、ｅ）、ｃ）の順番で、ｂ）とｅ）とｃ）とを繰り返す。その結果、エッチングにより被処理体（基板Ｗ）上に所望の形状を得ることができる。
また、本実施形態によれば、ｅ）で導入するプロセスガスの条件は、ｂ）及びｃ）で導入するプロセスガスの条件と同一の条件である。その結果、プロセスガスを切り替えないので、デポステップとエッチステップとを高速に切り替えることができる。
また、本実施形態によれば、ｅ）の時間は、２５０マイクロ秒以上、１２５０マイクロ秒未満である。その結果、エッチングにより被処理体（基板Ｗ）上に所望の形状を得ることができる。
また、本実施形態によれば、第１のプラズマは、第１の周波数を有する第１のＲＦ電力を処理容器内に供給することによって生成され、第１の周波数は、４０ＭＨｚ以上である。その結果、被処理体（基板Ｗ）上に堆積物を形成することができる。
また、本実施形態によれば、第２のプラズマは、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を処理容器内に供給することによって生成され、第２の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以下である。その結果、被処理体（基板Ｗ）をエッチングすることができる。
また、本実施形態によれば、第２のＲＦ電力は、載置台に供給される。その結果、ラジカル及びイオンを被処理体（基板Ｗ）側に引き込んで、被処理体をエッチングすることができる。
また、本実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件と、第２のプラズマ生成条件とは、ＲＦ電力に関わる条件以外は同一の条件である。その結果、デポステップとエッチステップとを高速に切り替えることができる。
また、本実施形態によれば、プロセスガスは、希ガスの流量に対するフロロカーボンの流量が、０．５％以下である。その結果、マスク選択比をさらに改善することができる。
また、本実施形態によれば、被処理体は、さらに窒化シリコンから構成された第２領域を有し、第２領域に対して第１領域が選択的にエッチングされる。その結果、被処理体（基板Ｗ）上に所望の形状を得ることができる。
また、本実施形態によれば、ｂ）は、被処理体上にフロロカーボンを含む堆積物を形成し、ｃ）は、堆積物と、第２のプラズマで生成され、バイアス電位によって載置台上の被処理体に向かって入射した希ガスのイオンとの相互作用によって、第１領域をエッチングする。その結果、被処理体（基板Ｗ）上に所望の形状を得ることができる。
また、本実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件は、プロセスガスの条件を固定して、第１の周波数を有する第１のＲＦ電力と第２のＲＦ電力とを、それぞれ複数の出力値で個別に処理容器内に供給したときの活性種及びバイアス電位のデータが取得され、活性種及びバイアス電位のデータのうち、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより高く、かつ、バイアス電位がゼロであるデータに対応する、第１のＲＦ電力及び第２のＲＦ電力の出力値に基づいて特定される。また、第２のプラズマ生成条件は、活性種及びバイアス電位のデータのうち、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより低く、かつ、バイアス電位が所定値よりも高いデータに対応する、第１のＲＦ電力及び第２のＲＦ電力の出力値に基づいて特定される。その結果、より効果の高いプラズマ生成条件を特定することができる。
また、本実施形態によれば、制御部１ｂは、ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程を実行する。制御部１ｂは、ｂ）処理容器内に第１の周波数を有する第１のＲＦ電力を供給することにより、プロセスガスの第１のプラズマを生成する工程を実行する。制御部１ｂは、ｃ）処理容器内に第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給することにより、プロセスガスの第２のプラズマを生成し、第２のプラズマに含まれるイオンを被処理体に引き込む工程を実行する。ｂ）及びｃ）において、第１のＲＦ電力及び第２のＲＦ電力の供給及び供給停止は、所定周波数ごとに互いに独立に制御され、第１のＲＦ電力及び第２のＲＦ電力は、排他的に供給される。その結果、ガス切り替え方式よりも高速かつ高選択比なエッチングを行うことができる。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
また、上記した実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗに対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１ａを例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。
１ プラズマ処理システム
１ａ プラズマ処理装置
１ｂ 制御部
１０ プラズマ処理チャンバ
１１ 支持部
２０ ガス供給部
３０ ＲＦ電力供給部
４０ 排気システム
７１ シリコン基板
７２ シリコン窒化膜
７３ シリコン酸化膜
７４ マスク
Ｗ 基板

Claims (18)

  1. 基板処理装置における基板処理方法であって、
    ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程と、
    ｂ）第１のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第１のプラズマによって、前記被処理体をプラズマ処理する工程と、
    ｃ）前記第１のプラズマ生成条件と異なる第２のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第２のプラズマによって、前記被処理体上にバイアス電位が生じた該被処理体をプラズマ処理する工程と、
    ｄ）前記ｂ）と前記ｃ）とを繰り返す工程と、
    を有する基板処理方法。
  2. 前記ｂ）で導入する前記プロセスガスの条件と、前記ｃ）で導入する前記プロセスガスの条件とは、同一の条件である、
    請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 前記ｂ）で生成される前記フロロカーボンに関する数値は、前記ｃ）で生成される前記フロロカーボンに関する数値よりも高い、
    請求項１又は２に記載の基板処理方法。
  4. 前記フロロカーボンに関する数値は、前記フロロカーボンの活性種の量である、
    請求項３に記載の基板処理方法。
  5. 前記フロロカーボンに関する数値は、前記希ガスの活性種に対する前記フロロカーボンの活性種の量である、
    請求項３に記載の基板処理方法。
  6. ｅ）プラズマを生成しない工程、
    を有し、
    前記ｄ）は、前記ｂ）、前記ｅ）、前記ｃ）の順番で、前記ｂ）と前記ｅ）と前記ｃ）とを繰り返す、
    請求項１〜５のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  7. 前記ｅ）で導入する前記プロセスガスの条件は、前記ｂ）及び前記ｃ）で導入する前記プロセスガスの条件と同一の条件である、
    請求項６に記載の基板処理方法。
  8. 前記ｅ）の時間は、２５０マイクロ秒以上、１２５０マイクロ秒未満である、
    請求項６又は７に記載の基板処理方法。
  9. 前記第１のプラズマは、第１の周波数を有する第１のＲＦ電力を前記処理容器内に供給することによって生成され、
    前記第１の周波数は、４０ＭＨｚ以上である、
    請求項１〜８のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  10. 前記第２のプラズマは、第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を前記処理容器内に供給することによって生成され、
    前記第２の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以下である、
    請求項１〜９のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  11. 前記第２のＲＦ電力は、前記載置台に供給される、
    請求項１０に記載の基板処理方法。
  12. 前記第１のプラズマ生成条件と、前記第２のプラズマ生成条件とは、ＲＦ電力に関わる条件以外は同一の条件である、
    請求項１〜１１のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  13. 前記プロセスガスは、前記希ガスの流量に対する前記フロロカーボンの流量が、０．５％以下である、
    請求項１〜１２のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  14. 前記被処理体は、さらに窒化シリコンから構成された第２領域を有し、前記第２領域に対して前記第１領域が選択的にエッチングされる、
    請求項１〜１３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  15. 前記ｂ）は、前記被処理体上に前記フロロカーボンを含む堆積物を形成し、
    前記ｃ）は、前記堆積物と、前記第２のプラズマで生成され、前記バイアス電位によって前記載置台上の前記被処理体に向かって入射した前記希ガスのイオンとの相互作用によって、前記第１領域をエッチングする、
    請求項１〜１４のいずれか１つに記載の基板処理方法。
  16. 前記第１のプラズマ生成条件は、前記プロセスガスの条件を固定して、第１の周波数を有する第１のＲＦ電力と前記第２のＲＦ電力とを、それぞれ複数の出力値で個別に前記処理容器内に供給したときの活性種及び前記バイアス電位のデータが取得され、前記活性種及び前記バイアス電位のデータのうち、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより高く、かつ、前記バイアス電位がゼロであるデータに対応する、前記第１のＲＦ電力及び前記第２のＲＦ電力の出力値に基づいて特定され、
    前記第２のプラズマ生成条件は、前記活性種及び前記バイアス電位のデータのうち、ＣＦ活性種に関する数値が他のデータより低く、かつ、前記バイアス電位が所定値よりも高いデータに対応する、前記第１のＲＦ電力及び前記第２のＲＦ電力の出力値に基づいて特定される、
    請求項１０又は１１に記載の基板処理方法。
  17. 基板処理装置における基板処理方法であって、
    ａ）酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給する工程と、
    ｂ）前記処理容器内に第１の周波数を有する第１のＲＦ電力を供給することにより、前記プロセスガスの第１のプラズマを生成する工程と、
    ｃ）前記処理容器内に前記第１の周波数よりも低い第２の周波数を有する第２のＲＦ電力を供給することにより、前記プロセスガスの第２のプラズマを生成し、前記第２のプラズマに含まれるイオンを前記被処理体に引き込む工程と、
    を有し、
    前記ｂ）及び前記ｃ）において、前記第１のＲＦ電力及び前記第２のＲＦ電力の供給及び供給停止は、所定周波数ごとに互いに独立に制御され、
    前記第１のＲＦ電力及び前記第２のＲＦ電力は、排他的に供給される、
    基板処理方法。
  18. 基板処理装置であって、
    処理容器と、
    前記処理容器内に配置され、酸化シリコンから構成された第１領域を含む被処理体を載置する載置台と、
    制御部と、を有し、
    ａ）前記制御部は、前記処理容器に、フロロカーボンと希ガスとを含むプロセスガスを供給するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    ｂ）前記制御部は、第１のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第１のプラズマによって、前記被処理体をプラズマ処理するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    ｃ）前記制御部は、前記第１のプラズマ生成条件と異なる第２のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第２のプラズマによって、前記被処理体上にバイアス電位が生じた該被処理体をプラズマ処理するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    ｄ）前記制御部は、前記ｂ）と前記ｃ）とを繰り返すよう前記基板処理装置を制御するように構成される、
    基板処理装置。
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