JP2022067033A - 基板処理方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス切り替え方式よりも高速かつ低ダメージなエッチングを行うことができる基板処理方法およ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）被エッチング膜と被エッチング膜上のマスクとを有する被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、特定の条件の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のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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５

Description

本開示は、基板処理方法および基板処理装置に関する。

近年、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おける穴部の側壁へのダメージ、例えば対象物の組成変化や打ち込みといったことが問題視されている。これに対し、例えば、保護膜を堆積させるステップと、エッチングステップとを繰り返すことで側壁へのダメージを軽減することが提案されている。

特開２０１３－０２１１９２号公報 特開２００７－１２９２６０号公報

本開示は、ガス切り替え方式よりも高速かつ低ダメージなエッチングを行うことができる基板処理方法およ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）被エッチング膜と被エッチング膜上のマスクとを有する被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、特定の条件の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のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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低ダメージなエッチングを行うことができる。

図１は、本開示の第１実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す図である。 図２は、高解離プラズマによるエッチングの一例を示す図である。 図３は、低解離プラズマによるデポの一例を示す図である。 図４は、第１実施形態における高解離プラズマおよび低解離プラズマによる反応の一例を示す図である。 図５は、第１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６は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図７は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図８は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図９は、プラズマ処理中のウエハの状態の一例を模式的に示す図である。 図１０は、第１実施形態における実験結果の一例を示す図である。 図１１は、比較例における実験結果の一例を示す図である。 図１２は、第２実施形態における高解離プラズマ、中解離プラズマおよび低解離プラズマによる反応の一例を示す図である。 図１３は、第２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１４は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図１５は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図１６は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。 図１７は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。

以下に、開示する基板処理方法およ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。

エッチング処理において、保護膜を堆積させるステップと、エッチングステップとを繰り返す場合、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低ダメージなエッチングを行うことが期待されている。

（第１実施形態）
［プラズマ処理装置１００の構成］
図１は、本開示の第１実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す図である。プラズマ処理装置１００は、本体１０および制御部２０を有する。本実施形態におけるプラズマ処理装置１００は、被処理体の一例である半導体ウエハ（以下、ウエハともいう。）Ｗ上に形成された被エッチング膜を、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いてエッチング処理する。本実施形態において、半導体ウエハＷには、例えば被エッチング膜と被エッチング膜上のマスクとが形成されている。

本体１０は、例えば内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムによって形成された略円筒形状の気密なチャンバ１０１を有する。チャンバ１０１は接地されている。チャンバ１０１は、上部天板１０２により上下に区画されている。上部天板１０２の上面側は、アンテナ１１３が収容されるアンテナ室１０３となっている。また、上部天板１０２の下面側は、プラズマが生成される処理室１０４となっている。本実施形態において、上部天板１０２は石英で形成されており、処理室１０４の天井壁を構成する。なお、上部天板１０２は、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックスで構成されてもよい。

処理室１０４の側壁１０４ａには、一端が処理室１０４内の空間Ｓに連通し、他端がガス供給機構１２０に連通するガス供給管１２４が設けられている。ガス供給機構１２０から供給されたガスは、ガス供給管１２４を介して、空間Ｓ内に供給される。ガス供給機構１２０は、ガス供給源１２１ａ～１２１ｃ、ＭＦＣ（Mass Flow Controller）１２２ａ～１２２ｃ、およびバルブ１２３ａ～１２３ｃを有する。ガス供給機構１２０は、ガス供給部の一例である。

ＭＦＣ１２２ａは、炭素含有ガスを供給するガス供給源１２１ａに接続され、ガス供給源１２１ａから供給される炭素含有ガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給源１２１ａは、例えばＣ４Ｆ８ガスやＣ４Ｆ６ガスを供給する。バルブ１２３ａは、ＭＦＣ１２２ａによって流量が制御された炭素含有ガスのガス供給管１２４への供給および供給停止を制御する。

ＭＦＣ１２２ｂは、ハロゲン含有ガスを供給するガス供給源１２１ｂに接続され、ガス供給源１２１ｂから供給されるハロゲン含有ガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給源１２１ｂは、例えばＳＦ６ガスを供給する。バルブ１２３ｂは、ＭＦＣ１２２ｂによって流量が制御されたハロゲン含有ガスのガス供給管１２４への供給および供給停止を制御する。

ＭＦＣ１２２ｃは、希ガスを供給するガス供給源１２１ｃに接続され、ガス供給源１２１ｃから供給される希ガスの流量を制御する。本実施形態において、ガス供給源１２１ｃは、例えばＡｒガスを供給する。バルブ１２３ｃは、ＭＦＣ１２２ｃによって流量が制御された希ガスのガス供給管１２４への供給および供給停止を制御する。

アンテナ室１０３内には、アンテナ１１３が配設されている。アンテナ１１３は、銅やアルミニウム等の導電性の高い金属により形成されたアンテナ線１１３ａを有する。アンテナ線１１３ａは、環状や渦巻状等の任意の形状に形成される。アンテナ１１３は絶縁部材で構成されたスペーサ１１７により上部天板１０２から離間している。

アンテナ線１１３ａの端子１１８には、アンテナ室１０３の上方へ延びる給電部材１１６の一端が接続されている。給電部材１１６の他端には、給電線１１９の一端が接続されており、給電線１１９の他端には、整合器１１４を介して高周波電源１１５が接続されている。高周波電源１１５は、整合器１１４、給電線１１９、給電部材１１６、および端子１１８を介して、アンテナ１１３に、１０ＭＨｚ以上（例えば２７ＭＨｚ。）の周波数の高周波電力を供給する。これにより、アンテナ１１３の下方にある処理室１０４内の空間Ｓに誘導電界が形成され、この誘導電界により、ガス供給管１２４から供給されたガスがプラズマ化され、空間Ｓ内に誘導結合型プラズマが生成される。アンテナ１１３は、プラズマ生成部の一例である。なお、以下の説明では、高周波電源１１５から供給される高周波電力を、第２の高周波電力、ソースまたはＳｏｕｒｃｅと表す場合がある。

処理室１０４の底壁には、アルミニウム等の導電性の材料で構成され、処理対象のウエハＷが載置される円板形状のサセプタ１２６が設けられている。サセプタ１２６は、生成されたプラズマ中のイオンの引き込み用（バイアス用）の電極としても機能する。サセプタ１２６は、絶縁体からなる円筒形状のサセプタ支持部１２７によって支持される。

また、サセプタ１２６には、給電棒１３０および整合器１２９を介してバイアス用の高周波電源１２８が接続されている。サセプタ１２６には、高周波電源１２８から、１０ＭＨｚ以上（例えば１３ＭＨｚ。）の周波数の高周波電力が供給される。なお、以下の説明では、高周波電源１２８から供給される高周波電力を、第１の高周波電力、バイアスまたはＢｉａｓと表す場合がある。また、高周波電源１２８は、プラズマ励起用として作用し、空間Ｓ内にプラズマが生成される場合がある。この時のプラズマは、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）である。

サセプタ１２６の上面には、静電吸着力によりウエハＷを保持するための静電チャック１３１が設けられており、静電チャック１３１の外周側には、ウエハＷの周囲を囲むようにエッジリング１３２が設けられている。エッジリング１３２は、フォーカスリングと呼ばれることもある。

また、サセプタ１２６の内部には、例えば冷却水等の冷媒を通流させるための流路１３３が形成されている。流路１３３は、配管１３４を介して不図示のチラーユニットと接続されており、当該チラーユニットから温度調節された冷媒が配管１３４を介して流路１３３内に供給される。

サセプタ１２６の内部には、静電チャック１３１とウエハＷとの間に、例えばＨｅガス等の伝熱ガスを供給するためのガス供給管１３５が設けられている。ガス供給管１３５は、静電チャック１３１を貫通しており、ガス供給管１３５内の空間は、静電チャック１３１とウエハＷとの間の空間に連通している。さらに、サセプタ１２６には、ウエハＷの受け渡しを行うための複数の昇降ピン（図示せず）が静電チャック１３１の上面に対して突没可能に設けられている。

処理室１０４の側壁１０４ａには、ウエハＷを処理室１０４内へ搬入し、ウエハＷを処理室１０４内から搬出するための搬入出口１４０が設けられており、搬入出口１４０はゲートバルブＧによって開閉可能となっている。ゲートバルブＧが開状態に制御されることにより、搬入出口１４０を介してウエハＷの搬入および搬出が可能となる。また、サセプタ支持部１２７の外側壁と処理室１０４の側壁１０４ａとの間には、多数の貫通孔が形成された環状のバッフル板１４１が設けられている。

処理室１０４の底壁には排気口１４２が形成されており、排気口１４２には排気機構１４３が設けられている。排気機構１４３は、排気口１４２に接続された排気管１４４と、排気管１４４の開度を調整することにより処理室１０４内の圧力を制御するＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ１４５と、排気管１４４を介して処理室１０４内を排気するための真空ポンプ１４６とを有する。真空ポンプ１４６により処理室１０４内が排気され、プラズマによるエッチング処理中において、ＡＰＣバルブ１４５の開度が調整されることにより、処理室１０４内が所定の真空度に維持される。

制御部２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを有する。制御部２０内のプロセッサは、制御部２０内のメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより、本体１０の各部を制御する。制御部２０によって行われる具体的な処理については、後述する。

［プラズマの解離度によるエッチングとデポとの切り替え］
ここで、図２および図３を用いて、プラズマの解離度によるエッチングとデポとの切り替えについて説明する。図２は、高解離プラズマによるエッチングの一例を示す図である。図３は、低解離プラズマによるデポの一例を示す図である。図２では、ウエハＷ上の被エッチング膜としてシリコン膜、マスクとしてシリコン酸化膜を用いている。また、図３では、ウエハＷ上のシリコン膜上にデポを形成している。

図２および図３では、プロセスガスは、共通する特定の条件として、所定流量のＳＦ６、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６およびＡｒの混合ガスを用いている。また、処理室１０４の圧力は２０ｍＴｏｒｒ、処理時間は３００秒としている。

図２は、高周波電源１１５から供給される高周波電力（ソース（Ｓｏｕｒｃｅ））を９００Ｗ（ＣＷ（Continuous wave）：連続波）、高周波電源１２８から供給される高周波電力（バイアス（Ｂｉａｓ））を１５０Ｗ（ＣＷ）とした場合のプラズマ処理の例である。この場合、図２に示すように、シリコン膜２０１は、高解離プラズマにより、マスク２０２に応じてエッチングされていることがわかる。

図３は、高周波電源１１５から供給される高周波電力（ソース（Ｓｏｕｒｃｅ））を９００Ｗ（１ｋＨｚ，デューティ比５％）、高周波電源１２８から供給される高周波電力（バイアス（Ｂｉａｓ））を０Ｗとした場合のプラズマ処理の例である。この場合、図３に示すように、シリコン膜２０３上に低解離プラズマにより、デポ２０４が堆積していることがわかる。すなわち、印加する高周波電力を制御して、低解離プラズマと高解離プラズマとを切り替えることで、保護膜の堆積と、エッチングとを繰り返すことが可能であることがわかる。

次に、図４を用いてそれぞれのプラズマにおける反応について説明する。図４は、第１実施形態における高解離プラズマおよび低解離プラズマによる反応の一例を示す図である。図４では、図中の左半分に低解離プラズマＰ１、右半分に高解離プラズマＰ２における反応の状態を一覧可能なように模式的に示している。図４に示すように、処理室１０４には、メインガスとしてＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６等のフロロカーボンガスが導入され、添加ガスとしてＳＦ６、ＮＦ３等のハロゲン含有ガスが導入されている。なお、ハロゲン含有ガスは、カーボンを含まないことが好ましい。また、ハロゲン含有ガスは、エッチャントを補完するために供給するので、供給しなくてもよい場合がある。さらに、ウエハＷ上には、シリコン膜である被エッチング膜２１０と、シリコン酸化膜であるマスク２１１とが形成されているものとする。なお、ウエハＷ、被エッチング膜２１０およびマスク２１１は、拡大して模式的に表している。

低解離プラズマＰ１内では、Ｃ４Ｆ８は、例えばＣ４Ｆ７とＦとに解離し、ＳＦ６は、例えば、ＳＦ５とＦとに解離している。この場合、Ｃ４Ｆ７が大量のデポとして発生する一方、ＳＦ６から生成されるエッチャント（Ｆ）は少ない状態である。Ｃ４Ｆ７は、付着係数が高いので、マスク２１１上や被エッチング膜２１０のホール（穴）の側壁に堆積物（反応生成物）２１２が形成されることになる。つまり、低解離プラズマＰ１内では、ウエハＷ上に堆積物を形成するプリカーサが生成されている。なお、以下の説明では、低解離プラズマＰ１を第１のプラズマと表す場合がある。

一方、高解離プラズマＰ２内では、Ｃ４Ｆ８は、例えばＣ２Ｆ４→ＣＦ２へと解離したり、さらにＣＦ２→ＣＦおよびＦへと解離している。また、ＳＦ６は、例えばＳＦｘと複数のＦへと解離している。この場合、大量のエッチャント（ＣＦ２，Ｆ）が発生している状態である。また、ＣＦ２は、付着係数が低いので、ホール（穴）の底に到達し、エッチングが進むことになる。つまり、高解離プラズマＰ２内では、被エッチング膜をエッチングするプリカーサが生成されている。なお、以下の説明では、高解離プラズマＰ２を第２のプラズマと表す場合がある。

［エッチング方法］
次に、第１実施形態に係るエッチング方法について説明する。図５は、第１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。

第１実施形態に係るエッチング方法では、制御部２０は、搬入出口１４０のゲートバルブＧを開放し、処理室１０４内に、マスク２１１が被エッチング膜２１０上に形成されたウエハＷが搬入され、サセプタ１２６の静電チャック１３１に載置される。ウエハＷは、静電チャック１３１に直流電圧が印加されることで静電チャック１３１に保持される。制御部２０は、その後、ゲートバルブＧを閉鎖して排気機構１４３を制御することにより、空間Ｓの雰囲気が所定の真空度になるように、空間Ｓから気体を排気する。また、制御部２０は、図示しない温調モジュールを制御することにより、ウエハ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２０は、プロセスガスの供給を開始する（ステップＳ２）。制御部２０は、フロロカーボンガス、ハロゲン含有ガスおよび希ガスを含むプロセスガスとして、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＳＦ６およびＡｒの混合ガスを、ガス供給管１２４を介して処理室１０４に供給する。供給された混合ガスは、処理室１０４内の空間Ｓに充填される。なお、フロロカーボンガスは、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。また、例えば、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２等のハイドロフロロカーボンガスを用いてもよい。なお、第１実施形態では、エッチング処理が完了するまでプロセスガスの条件は同一としている。

制御部２０は、高周波電源１２８を制御することにより、プラズマ励起用およびバイアス用の第１の高周波電力（バイアス）をサセプタ１２６に供給する。空間Ｓには、サセプタ１２６にプラズマ励起用およびバイアス用の第１の高周波電力が供給されることにより、混合ガスのプラズマが発生する。つまり、空間Ｓでは、第１の高周波電力による第１のプラズマ（低解離プラズマＰ１）により、堆積物を形成するプリカーサが生成されている。ウエハ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２０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、ウエハＷをプラズマ処理する（ステップＳ３）。ウエハＷは、第１のプラズマに晒され、マスク２１１上や被エッチング膜２１０のホール（穴）の側壁に堆積物（反応生成物）２１２が形成される。なお、第１のプラズマは、サセプタ１２６に印加される第１の高周波電力により発生する容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）である。

制御部２０は、高周波電源１１５を制御することにより、プラズマ励起用の第２の高周波電力（ソース）をアンテナ１１３に供給する。空間Ｓに形成された誘導電界により、混合ガスのプラズマが発生する。つまり、空間Ｓでは、第２の高周波電力による第２のプラズマ（高解離プラズマＰ２）により、被エッチング膜２１０をエッチングするプリカーサが生成されている。また、制御部２０は、高周波電源１２８を制御することにより、ステップＳ３よりも低出力であるバイアス用の第１の高周波電力（バイアス）をサセプタ１２６に供給する。ウエハ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２０は、第１のプラズマ生成条件のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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、ウエハＷをプラズマ処理する（ステップＳ４）。ウエハＷは、第２のプラズマに晒されるとともに、バイアス電位によりウエハＷ側にイオンやラジカルが引き込まれ、マスク２１１でマスクされていない被エッチング膜２１０のエッチングが進行する。なお、ステップＳ４の第２のプラズマによってエッチングが行われる時間は、ステップＳ３でホールの側壁に形成された堆積物が除去されない、つまり側壁にダメージが与えられない程度の時間としている。

制御部２０は、ステップＳ３，Ｓ４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Ｓ５）。制御部２０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Ｓ５：Ｎｏ）、処理をステップＳ３に戻す。一方、制御部２０は、所定の形状が得られたと判定した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、処理を終了する。なお、制御部２０は、ステップＳ３とステップＳ４の間、または、ステップＳ４とステップＳ５の間に、第１の高周波電力および第２の高周波電力の供給を停止して、所定時間プラズマの生成を停止するステップを含むようにしてもよい。

制御部２０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２０は、静電チャック１３１へ正負が逆の直流電圧を印加して除電し、ウエハＷが静電チャック１３１から剥がされる。制御部２０は、ゲートバルブＧを開放する。ウエハＷは、搬入出口１４０を介して処理室１０４の空間Ｓから搬出される。このように、プラズマ処理装置１００では、ガス切り替え方式よりも高速かつ低ダメージなエッチングを行うことができる。また、エッチングにおいて垂直形状を維持しつつ、高マスク選択比と高エッチレートとを両立することができる。

［高周波電力の印加パターン］
次に、図６から図８を用いて高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係について説明する。図６から図８は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。

図６に示す印加パターン２２０は、第１の高周波電力（Ｂｉａｓ）と、第２の高周波電力（Ｓｏｕｒｃｅ）とのうち、１つまたは複数の高周波電力が、単位サイクルであるサイクル２２１中に常に供給されているパターンの一例である。印加パターン２２０では、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」と「Ｌｏｗ」とで切り替えられ、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」と「Ｏｎ」とで切り替えられている。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）とすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２２０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２２２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」に切り替わると解離度が低下していき、低解離のデポ領域２２４へと緩やかに移り変わっている。印加パターン２２０では、サイクル２２１を繰り返すことで、堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。

図７に示す印加パターン２３０は、第１の高周波電力（Ｂｉａｓ）の「Ｏｆｆ」と同時に、第２の高周波電力（Ｓｏｕｒｃｅ）も「Ｏｆｆ」とする時間が、単位サイクルであるサイクル２３１中に存在するパターンの一例である。つまり、印加パターン２３０は、高周波電力の印加によって新たなプラズマを生成しない工程を含む。印加パターン２３０では、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」と「Ｌｏｗ」と「Ｏｆｆ」とで切り替えられ、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」と「Ｏｎ」とで切り替えられている。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗとすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２３０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２３２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ２３２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行している。その後、グラフ２３２は、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」となると、低解離のデポ領域２２４で一定の解離度を保った状態となっている。印加パターン２３０では、サイクル２３１を繰り返すことで、堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。

図８に示す印加パターン２４０は、第１の高周波電力（Ｂｉａｓ）の「Ｈｉｇｈ」の後に、第１の高周波電力と第２の高周波電力（Ｓｏｕｒｃｅ）とを、どちらも「Ｏｆｆ」とする時間が、単位サイクルであるサイクル２４１中に存在するパターンの一例である。つまり、印加パターン２４０は、高周波電力の印加によって新たなプラズマを生成しない工程を含む。印加パターン２４０では、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」と「Ｏｆｆ」と「Ｌｏｗ」とで切り替えられ、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」と「Ｏｎ」とで切り替えられている。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）とすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２４０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２４２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」に切り替わると解離度が低下していき、第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ２４２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行するが、その後、解離していない状態となる。印加パターン２４０では、サイクル２４１を繰り返すことで、堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。

なお、高周波電力の印加パターンにおいて、プロセスガスの解離度が高解離状態（エッチング）から低解離状態（デポ）へと移行する場合、低解離状態時に高解離状態の残留成分があると、デポの特性に影響することがある。このため、印加パターン２３０のように、高解離状態から低解離状態へと切り替える際に、高解離状態の残留成分が消滅するまで、第１の高周波電力の印加を待機することが、より好ましい。なお、低解離状態から高解離状態へと移行する場合、低解離状態の残留成分があっても、そのまま解離するため、エッチングの特性に対する影響は少なくなる。

［プラズマ処理中のウエハの状態］
続いて、図９を用いてプラズマ処理中のウエハの状態について説明する。図９は、プラズマ処理中のウエハの状態の一例を模式的に示す図である。図９は、プラズマ処理中のウエハＷの断面を模式的に表すものであり、マスク２１１の開口部から被エッチング膜２１０に対してホール（穴）をエッチングしている状態である。マスク２１１の表面およびホールの側壁には、堆積物による保護膜２５１が形成されている。一方、ホールの底２５２は、保護膜２５１が形成されていない。ホールの底２５２では、堆積（デポ）ステップとエッチングステップとの繰り返しにより、ホールの側壁への保護膜２５１の形成、ホールの底２５２のエッチング、エッチングにより露出したホールの側壁の被エッチング膜２１０への保護膜２５１の形成を細かく繰り返している。これにより、ホールの側壁へのダメージを低減することができる。

［実験結果］
次に、図１０および図１１を用いて実験結果について説明する。図１０は、第１実施形態における実験結果の一例を示す図である。図１０に示すように、第１実施形態における実験では、シリコン膜２６０上にマスクとしてシリコン酸化膜２６１を有するウエハＷに対して、図６に示す印加パターン２２０で高周波電力を印加している。第１の高周波電力（Ｂｉａｓ）は、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｈｉｇｈ」が１５０Ｗ（ＣＷ）としている。また、第２の高周波電力（Ｓｏｕｒｃｅ）は、１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）としている。つまり、図１０における印加パターンは、１サイクルは１００ｍｓｅｃであり、５０ｍｓｅｃごとにデポとエッチングとが切り替わる。つまり、側壁の保護膜が無くなるタイミングでエッチングからデポに切り替えている。プロセスガスは、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＳＦ６およびＡｒの混合ガスを用いた。また、処理時間は９００秒、処理室１０４内の圧力は２０ｍＴｏｒｒとした。その結果、シリコン膜２６０にエッチングされたホールの側壁は、壁面がえぐれるようなダメージであるスキャロップがなく、スムーズな側壁となっている。

図１１は、比較例における実験結果の一例を示す図である。図１１に示すように、比較例における実験では、シリコン膜２６２上にマスクとしてシリコン酸化膜２６３を有するウエハに対して、ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）とバイアス（Ｂｉａｓ）のそれぞれについて３０秒ごとにデポとエッチングを切り替える印加パターンで高周波電力を印加している。ソース（Ｓｏｕｒｃｅ）は、デポ時に１１００Ｗ（１ｋＨｚ，デューティ比５％）、エッチング時に１１００Ｗ（ＣＷ）としている。また、バイアス（Ｂｉａｓ）は、デポ時に１２５Ｗ（ＣＷ）、エッチング時に７５Ｗ（ＣＷ）としている。つまり、図１１における印加パターンは、１サイクルは６０ｓｅｃであり、３０ｓｅｃごとにデポとエッチングとが切り替わる。プロセスガスは、Ｃ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、ＳＦ６およびＡｒの混合ガスを用いた。また、処理時間は１０サイクル（６００秒）、処理室１０４内の圧力は２０ｍＴｏｒｒとした。その結果、シリコン膜２６２にエッチングされたホールの側壁は、デポとエッチングの切り替えに応じたスキャロップ２６４が発生した。図１０および図１１の実験結果に示すように、第１実施形態では、低ダメージなエッチングを行うことができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、第１のプラズマにより、マスク２１１上や被エッチング膜２１０のホールの側壁に堆積物２１２を形成したが、プロセスガスの解離度が第１のプラズマより高く、第２のプラズマより低い第３のプラズマにより、堆積物をホールの中間部に付着させてもよく、この場合の実施の形態につき、第２実施形態として説明する。なお、第１実施形態のプラズマ処理装置１００と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成および動作の説明については省略する。また、以下の説明では、第１のプラズマを低解離プラズマ、第２のプラズマを高解離プラズマ、第３のプラズマを中解離プラズマとして説明する。

まず、図１２を用いて、第２実施形態のそれぞれのプラズマにおける反応について説明する。図１２は、第２実施形態における高解離プラズマ、中解離プラズマおよび低解離プラズマによる反応の一例を示す図である。図１２では、図中の左側に低解離プラズマＰ１１、中央に中解離プラズマＰ１２、右側に高解離プラズマＰ１３における反応の状態を一覧可能なように模式的に示している。図１２に示すように、処理室１０４には、メインガスとしてＣ４Ｆ８、Ｃ４Ｆ６等のフロロカーボンガスが導入され、添加ガスとしてＳＦ６、ＮＦ３等のハロゲン含有ガスが導入されている。なお、ハロゲン含有ガスは、カーボンを含まないことが好ましい。また、ハロゲン含有ガスは、エッチャントを補完するために供給するので、供給しなくてもよい場合がある。さらに、ウエハＷ上には、シリコン膜である被エッチング膜２１０と、シリコン酸化膜であるマスク２１１とが形成されているものとする。なお、ウエハＷ、被エッチング膜２１０およびマスク２１１は、拡大して模式的に表している。

低解離プラズマＰ１１内では、図４に示す低解離プラズマＰ１内と同様に、Ｃ４Ｆ８は、例えばＣ４Ｆ７とＦとに解離し、ＳＦ６は、例えば、ＳＦ５とＦとに解離している。なお、図１２では、ＳＦ６は図示を省略している。この場合、Ｃ４Ｆ７が大量のデポとして発生する一方、ＳＦ６から生成されるエッチャント（Ｆ）は少ない状態である。Ｃ４Ｆ７は、付着係数が高いので、マスク２１１上や被エッチング膜２１０のホール（穴）の側壁の上部に堆積物（反応生成物）２１２が形成されることになる。つまり、低解離プラズマＰ１１内では、ウエハＷ上に堆積物を形成するプリカーサが生成されている。一方、エッチングが進み、被エッチング膜２１０のホールが深くなると、低解離プラズマＰ１１では堆積物２１２により、ホールが目詰まり（Clogging）してしまう場合がある。このため、次に説明する中解離プラズマＰ１２を用いることで、ホールの目詰まりを抑制することができる。

中解離プラズマＰ１２内では、Ｃ４Ｆ８は、例えばＣ２Ｆ４とＣ２Ｆ４とに解離し、ＳＦ６は、例えば、ＳＦ５とＦとに解離している。なお、図１２では、ＳＦ６は図示を省略している。この場合、Ｃ２Ｆ４がデポとして発生する一方、ＳＦ６から生成されるエッチャント（Ｆ）は少ない状態である。Ｃ２Ｆ４は、付着係数が中間的であるので、マスク２１１上には堆積せず、被エッチング膜２１０のホール（穴）の側壁の中間部に堆積物（反応生成物）２１３が形成されることになる。つまり、中解離プラズマＰ１２内では、ウエハＷ上に堆積物を形成するプリカーサが生成されている。

高解離プラズマＰ１３内では、図４に示す高解離プラズマＰ２内と同様に、Ｃ４Ｆ８は、例えばＣ２Ｆ４→ＣＦ２へと解離したり、さらにＣＦ２→ＣＦおよびＦへと解離している。また、ＳＦ６は、例えばＳＦｘと複数のＦへと解離している。なお、図１２では、ＳＦ６は図示を省略している。この場合、大量のエッチャント（ＣＦ２，Ｆ）が発生している状態である。また、ＣＦ２は、付着係数が低いので、ホール（穴）の底に到達し、エッチングが進むことになる。つまり、高解離プラズマＰ１３内では、被エッチング膜をエッチングするプリカーサが生成されている。

［エッチング方法］
次に、第２実施形態に係るエッチング方法について説明する。図１３は、第２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。

制御部２０は、ステップＳ２に続いて、高周波電源１２８を制御することにより、プラズマ励起用およびバイアス用の第１の高周波電力（バイアス）をサセプタ１２６に供給する。ここで、第１の高周波電力の印加電力（出力）は、第１のプラズマの生成時よりも高い値とする。空間Ｓには、サセプタ１２６にプラズマ励起用およびバイアス用の第１の高周波電力が供給されることにより、混合ガスのプラズマが発生する。つまり、空間Ｓでは、第１の高周波電力による第３のプラズマ（中解離プラズマＰ１２）により、堆積物を形成するプリカーサが生成されている。ウエハ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２０は、第３のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第３のプラズマによって、ウエハＷをプラズマ処理する（ステップＳ１１）。ウエハＷは、第３のプラズマに晒され、被エッチング膜２１０のホール（穴）の側壁に堆積物（反応生成物）２１３が形成される。なお、第３のプラズマは、サセプタ１２６に印加される第１の高周波電力により発生する容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）である。続いて、ステップＳ３の処理に進む。

なお、制御部２０は、第１実施形態と同様に、ステップＳ３とステップＳ４の間、または、ステップＳ４とステップＳ５の間に、第１の高周波電力および第２の高周波電力の供給を停止して、所定時間プラズマの生成を停止するステップを含むようにしてもよい。また、制御部２０は、ステップＳ１１をステップＳ３の直前に実行する場合に代えて、ステップＳ３の直後、つまりステップＳ３とステップＳ４との間に実行するようにしてもよい。

このように、第２実施形態では、中解離プラズマＰ１２を用いることで、ホールの目詰まりを抑制しつつ、ホールの側壁の中間部を保護することができる。すなわち、第１の高周波電力の高低によって、プロセスガスの解離度を制御し、堆積性プリカーサのうち、マスク２１１上面に堆積しやすい堆積性プリカーサの生成と、マスク２１１およびエッチングされた被エッチング膜２１０の側面に堆積しやすい堆積性プリカーサの生成を切り替えることで、保護膜をコンフォーマルに形成しやすくする。また、エッチングされたホールの側壁のうち、ボーイング形状になりやすい箇所を保護することによって、その後のエッチングステップで垂直形状が得やすい状態にすることができる。

［高周波電力の印加パターン］
次に、図１４から図１７を用いて、第２実施形態における高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係について説明する。図１４から図１７は、高周波電力の印加パターンとプロセスガスの解離度との関係の一例を示す図である。

図１４に示す印加パターン２７０は、第１の高周波電力（Ｂｉａｓ）の「Ｏｆｆ」と同時に、第２の高周波電力（Ｓｏｕｒｃｅ）も「Ｏｆｆ」とする時間が、単位サイクルであるサイクル２７１中に存在し、第１の高周波電力の出力が３段階であるパターンの一例である。つまり、印加パターン２７０は、高周波電力の印加によって新たなプラズマを生成しない工程を含む。印加パターン２７０では、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」と「Ｍｉｄｄｌｅ」と「Ｌｏｗ」と「Ｏｆｆ」とで切り替えられ、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」と「Ｏｎ」とで切り替えられている。なお、図１４では、第１の高周波電力の「Ｈｉｇｈ」、「Ｍｉｄｄｌｅ」および「Ｌｏｗ」をグラフの高さで表している。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」が２２５Ｗ（ＣＷ）、「Ｍｉｄｄｌｅ」が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗとすることができる。つまり、印加パターン２７０の「Ｍｉｄｄｌｅ」は、第１実施形態の図７に示す印加パターン２３０の「Ｈｉｇｈ」に相当する。なお、「Ｈｉｇｈ」の区間は、第３のプラズマ生成条件に対応し、「Ｍｉｄｄｌｅ」の区間は、第１のプラズマ生成条件に対応し、「Ｌｏｗ」の区間は、第２のプラズマ生成条件に対応する。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２７０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２７２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ２７２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行している。その後、グラフ２７２は、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」となると、低解離のデポ領域２２４のうち、高解離のエッチング領域２２３に近い領域、つまり中解離の領域で一定の解離度を保った状態となっている（図１４中、「Ｄｅｐｏ１」の区間。）。次に、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｍｉｄｄｌｅ」となると、グラフ２７２は、低解離のデポ領域２２４のうち、より低解離側へと移行し、一定の解離度を保った状態となっている（図１４中、「Ｄｅｐｏ２」の区間。）。印加パターン２７０では、サイクル２７１を繰り返すことで、中解離および低解離の堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。

図１５に示す印加パターン２８０は、図１４に示す印加パターン２７０と、第１の高周波電力の「Ｈｉｇｈ」と「Ｍｉｄｄｌｅ」が逆となっている印加パターンである。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」が２２５Ｗ（ＣＷ）、「Ｍｉｄｄｌｅ」が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗとすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２８０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２８２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ２８２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行している。その後、グラフ２８２は、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｍｉｄｄｌｅ」となると、低解離のデポ領域２２４のうち、高解離のエッチング領域２２３から遠い低解離側の領域で、一定の解離度を保った状態となっている（図１５中、「Ｄｅｐｏ２」の区間。）。次に、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」となると、グラフ２７２は、低解離のデポ領域２２４のうち、高解離のエッチング領域２２３に近い領域、つまり中解離の領域へと移行し、一定の解離度を保った状態となっている（図１５中、「Ｄｅｐｏ１」の区間。）。印加パターン２８０では、サイクル２８１を繰り返すことで、低解離および中解離の堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。

図１６に示す印加パターン２９０は、図１４に示す印加パターン２７０に対して、第１の高周波電力の「Ｈｉｇｈ」と「Ｍｉｄｄｌｅ」に対応する印加電力が、「Ｈｉｇｈ」の値から「Ｍｉｄｄｌｅ」の値まで経時変化する場合の印加パターンである。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」の初期値が２２５Ｗ（ＣＷ）、「Ｍｉｄｄｌｅ」の終端値が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗとすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン２９０では、プロセスガスの解離度を示すグラフ２９２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ２９２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行している。その後、グラフ２９２は、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｈｉｇｈ」から「Ｍｉｄｄｌｅ」へと経時変化すると、第１の高周波電力の変化に合わせて解離度も同様に経時変化する。この場合、グラフ２９２は、低解離のデポ領域２２４のうち、高解離のエッチング領域２２３に近い領域、つまり中解離の領域で傾きが緩やかになり、徐々に低解離側へと移行する状態となる（図１６中、「Ｄｅｐｏ１」から「Ｄｅｐｏ２」の区間。）。印加パターン２９０では、サイクル２９１を繰り返すことで、中解離および低解離の堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。なお、「Ｄｅｐｏ１」から「Ｄｅｐｏ２」の区間は、直線的な経時変化だけでなく、点線で示す曲線的な経時変化としてもよい。

図１７に示す印加パターン３００は、図１６に示す印加パターン２９０と、第１の高周波電力の経時変化が逆になっている印加パターンである。第１の高周波電力は、例えば、「Ｈｉｇｈ」の終端値が２２５Ｗ（ＣＷ）、「Ｍｉｄｄｌｅ」の初期値が１５０Ｗ（ＣＷ）、「Ｌｏｗ」が７５Ｗ（ＣＷ）、「Ｏｆｆ」が０Ｗとすることができる。また、第２の高周波電力は、例えば、「Ｏｆｆ」が０Ｗ、「Ｏｎ」が１１００Ｗ、つまり１１００Ｗ（１０Ｈｚ，デューティ比５０％）とすることができる。

印加パターン３００では、プロセスガスの解離度を示すグラフ３０２は、第２の高周波電力が「Ｏｎ」、第１の高周波電力が「Ｌｏｗ」の場合に、高解離のエッチング領域２２３にある。第１の高周波電力および第２の高周波電力がどちらも「Ｏｆｆ」となると、グラフ３０２は、低解離のデポ領域２２４へと迅速に移行している。その後、グラフ３０２は、第２の高周波電力が「Ｏｆｆ」、第１の高周波電力が「Ｍｉｄｄｌｅ」から「Ｈｉｇｈ」へと経時変化すると、第１の高周波電力の変化に合わせて解離度も同様に経時変化する。この場合、グラフ３０２は、低解離のデポ領域２２４のうち、高解離のエッチング領域２２３から遠い低解離側の領域で傾きが反転し、徐々に高解離のエッチング領域２２３に近い領域、つまり中解離の領域へと移行する状態となる（図１７中、「Ｄｅｐｏ２」から「Ｄｅｐｏ１」の区間。）。印加パターン３００では、サイクル３０１を繰り返すことで、低解離および中解離の堆積（デポ）ステップとエッチングステップとを繰り返すことになる。なお、「Ｄｅｐｏ２」から「Ｄｅｐｏ１」の区間は、直線的な経時変化だけでなく、図１６と同様に曲線的な経時変化としてもよい。

また、図１４から図１７に示す印加パターン２７０，２８０，２９０，３００では、第１の高周波電力の「Ｈｉｇｈ」および「Ｍｉｄｄｌｅ」の印加電力および処理時間のうち、１つまたは複数を変更することで、堆積物２１２，２１３の付着箇所をマスク２１１の上部から被エッチング膜２１０のホールの側壁の中間部までの間で制御することができる。なお、印加パターン２９０，３００に示す第１のプラズマ生成条件と第３のプラズマ生成条件における経時変化は、第１実施形態の印加パターン２２０，２３０，２４０における第１のプラズマ生成条件に適用してもよい。

各プラズマ生成条件では、例えば、被エッチング膜２１０のホールのエッチング深さに応じて第１の高周波電力を制御することができる。この場合、エッチングスタート時には、マスク２１１の上部へのデポの堆積を重視し、例えば、第１の高周波電力を第１実施形態の印加パターン２３０に示す「Ｈｉｇｈ」相当の印加電力および処理時間とする。エッチングが進んでホールの中間位置になると、ホールの側壁へのデポの堆積を重視し、例えば、第１の高周波電力を印加パターン２７０に示す「Ｈｉｇｈ」および「Ｍｉｄｄｌｅ」の印加電力および処理時間とする。さらに、エッチングが進んでホールの深い位置になると、エッチングを重視し、例えば、印加パターン２７０に示す「Ｈｉｇｈ」および「Ｍｉｄｄｌｅ」の印加電力を低くするとともに、処理時間を短縮する。このように、低解離および中解離の堆積（デポ）ステップとエッチングステップとにおける、第１の高周波電力および処理時間を変化させることで、堆積物（デポ）の付着箇所を制御することができる。

［変形例］
上記の各実施形態では、第１のプラズマ（低解離プラズマＰ１，Ｐ１１）と、第３のプラズマ（中解離プラズマＰ１２）とを容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）とし、第２のプラズマ（高解離プラズマＰ２，Ｐ１３）を誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）としたが、これに限定されない。プラズマ生成方法の組み合わせとしては、第１のプラズマと第３のプラズマとを容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、第２のプラズマをマイクロ波プラズマとする組み合わせを用いてもよい。また、高周波電力の出力を相対的に変化させ、第１のプラズマを低出力の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、第３のプラズマを中出力の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、第２のプラズマを高出力の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）とする組み合わせを用いてもよい。また、高周波電力の周波数を相対的に変化させ、第１のプラズマを低周波数の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、第３のプラズマを中周波数の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、第２のプラズマを高周波数の誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）とする組み合わせを用いてもよい。また、高周波電力の出力を相対的に変化させ、第１のプラズマを低出力の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、第３のプラズマを中出力の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、第２のプラズマを高出力の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）とする組み合わせを用いてもよい。また、高周波電力の周波数を相対的に変化させ、第１のプラズマを低周波数の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、第３のプラズマを中周波数の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）、第２のプラズマを高周波数の容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）とする組み合わせを用いてもよい。この場合、第１のプラズマと第３のプラズマ側の高周波電力をＬＦ（Low Frequency）、第２のプラズマ側の高周波電力をＨＦ（High Frequency）とも表現する。なお、上述の各変形例では、第１のプラズマと第２のプラズマの組み合わせ（第３のプラズマがない組み合わせ。）も含まれる。

以上、第１実施形態によれば、制御部２０は、ａ）被エッチング膜と被エッチング膜上のマスクとを有する被処理体（ウエハＷ）を載置する載置台（サセプタ１２６）が配置された処理容器（チャンバ１０１，処理室１０４）に、特定の条件のプロセスガスを供給する工程を実行する。制御部２０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２０は、ｃ）第１のプラズマ生成条件のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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、被処理体をプラズマ処理する工程を実行する。制御部２０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低ダメージなエッチングを行うことができる。

また、各実施形態によれば、第２のプラズマの状態は、第１のプラズマの状態よりも、プロセスガスの解離度が高い状態である。その結果、堆積ステップとエッチングステップとを繰り返すことができる。

また、各実施形態によれば、ｂ）は、第１のプラズマによって生成された反応生成物により、被処理体上に保護膜を形成する。また、ｃ）は、第２のプラズマによって生成されたエッチャントにより、被エッチング膜をエッチングする。その結果、ホールの側壁におけるスキャロップの発生を抑制することができる。

また、各実施形態によれば、第２のプラズマ生成条件は、被処理体上にバイアス電位が生じる条件である。その結果、被エッチング膜をエッチングすることができる。

また、第１実施形態によれば、制御部２０は、ｅ）プラズマを生成しない工程を実行する。また、ｄ）は、ｂ）、ｃ）、ｅ）の順番で、ｂ）とｃ）とｅ）とを繰り返す。その結果、プロセスガスの解離度を高解離状態から低解離状態へと迅速に移行することができる。

また、第１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）および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、プロセスガスの切り替えによるスループットの低下を抑えることができる。

また、各実施形態によれば、被エッチング膜は、シリコン膜であり、マスクは、シリコン含有膜であり、プロセスガスは、フロロカーボンガスまたはハイドロフロロカーボンガスを含む。その結果、シリコン膜をエッチングすることができる。

また、各実施形態によれば、プロセスガスは、さらにハロゲン含有ガスを含む。その結果、高解離状態において、エッチャントをより多く供給することができる。

また、各実施形態によれば、ハロゲン含有ガスは、カーボンを含まない。その結果、高解離状態において、反応生成物の発生を抑制することができる。

また、各実施形態によれば、プロセスガスは、プラズマによる解離によって被処理体上に堆積物を形成するプリカーサを生成することが可能な第１のガスと、プラズマによる解離によって被エッチング膜をエッチングするプリカーサを生成することが可能な第２のガスと、を含む。その結果、ホールの側壁におけるスキャロップの発生を抑制することができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマは、容量結合型プラズマであり、第２のプラズマは、誘導結合型プラズマである。その結果、ガス切り替え方式よりも高速かつ低ダメージなエッチングを行うことができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマは、容量結合型プラズマであり、第２のプラズマは、マイクロ波プラズマである。その結果、ガス切り替え方式よりも高速かつ低ダメージなエッチングを行うことができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマおよび第２のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、第２のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数は、第１のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも高い。その結果、堆積ステップとエッチングステップとを繰り返すことができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマおよび第２のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、第２のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力は、第１のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも高い。その結果、堆積ステップとエッチングステップとを繰り返すことができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件は、高周波電力の条件として印加電力を経時変化させることを含む。その結果、反応生成物（堆積物）による保護膜の範囲を制御することができる。

また、各実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件および第２のプラズマ生成条件における、高周波電力の条件および処理時間は、エッチングされた被エッチング膜の深さに応じて調整される。その結果、ホールの側壁におけるスキャロップの発生を抑制することができる。

また、第２実施形態によれば、制御部２０は、ｆ）第１のプラズマ生成条件および第２のプラズマ生成条件に対して、高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第３のプラズマ生成条件で生成したプロセスガスの第３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。また、ｆ）は、ｂ）の直前および直後のうち、少なくともいずれか一方で実行される。その結果、ホールの目詰まりを抑制しつつ、ホールの側壁の中間部を保護することができる。

また、第２実施形態によれば、第３のプラズマの状態は、第１のプラズマの状態よりも、プロセスガスの解離度が高い状態であり、第２のプラズマの状態よりも、プロセスガスの解離度が低い状態である。その結果、ホールの目詰まりを抑制しつつ、ホールの側壁の中間部を保護することができる。

また、第２実施形態によれば、ｆ）は、第３のプラズマによって生成された反応生成物により、被処理体上に保護膜を形成する。その結果、ホールの側壁の中間部を保護することができる。

また、第２実施形態によれば、第１のプラズマによって生成された反応生成物により、マスクの上面に保護膜を形成し、第３のプラズマによって生成された反応生成物により、マスクの側面およびエッチングされた被エッチング膜の側面に保護膜を形成する。その結果、マスクの上面からホールの側壁の中間部までを保護することができる。

また、第２実施形態によれば、第３のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、第３のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数は、第１のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも高く、第２のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも低い。その結果、２種類の堆積ステップとエッチングステップとを繰り返すことができる。

また、第２実施形態によれば、第３のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、第３のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力は、第１のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも高く、第２のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも低い。その結果、２種類の堆積ステップとエッチングステップとを繰り返すことができる。

また、第２実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件、第２のプラズマ生成条件および第３のプラズマ生成条件における、高周波電力の条件および処理時間は、エッチングされた被エッチング膜の深さに応じて調整される。その結果、ホールの側壁において垂直形状を得やすくなる。

また、第２実施形態によれば、第１のプラズマ生成条件および第３のプラズマ生成条件は、高周波電力の条件として印加電力を経時変化させることを含む。その結果、反応生成物（堆積物）による保護膜の範囲を制御することができる。

今回開示された各実施形態は、すべ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。上記の各実施形態は、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。

また、上記した各実施形態では、プラズマ源として誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ）およびマイクロ波プラズマを挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、プラズマ源としてマグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いてもよい。

また、上記した各実施形態では、被エッチング膜としてシリコン膜を挙げたが、これに限定されない。例えば、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の各種のシリコン含有膜等を被エッチング膜としたエッチングにも適用することができる。

１０ 本体
２０ 制御部
１００ プラズマ処理装置
１０１ チャンバ
１０３ アンテナ室
１０４ 処理室
１１５，１２８ 高周波電源
１２０ ガス供給機構
１２４ ガス供給管
１２６ サセプタ
１３１ 静電チャック
Ｓ 空間
Ｗ ウエハ

Claims (26)

1. 基板処理装置における基板処理方法であって、
   ａ）被エッチング膜と前記被エッチング膜上のマスクとを有する被処理体を載置する載置台が配置された処理容器に、特定の条件の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のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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. 前記第２のプラズマの状態は、前記第１のプラズマの状態よりも、前記プロセスガスの解離度が高い状態である、
   請求項１に記載の基板処理方法。
3. 前記ｂ）は、前記第１のプラズマによって生成された反応生成物により、前記被処理体上に保護膜を形成し、
   前記ｃ）は、前記第２のプラズマによって生成されたエッチャントにより、前記被エッチング膜をエッチングする、
   請求項１または２に記載の基板処理方法。
4. 前記第２のプラズマ生成条件は、前記被処理体上にバイアス電位が生じる条件である、
   請求項１～３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
5. 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ｃ）、前記ｅ）の順番で、前記ｂ）と前記ｃ）と前記ｅ）とを繰り返す、
   請求項１～４のいずれか１つに記載の基板処理方法。
6. 前記ｅ）で導入する前記プロセスガスの条件は、前記ｂ）および前記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５に記載の基板処理方法。
7. 前記被エッチング膜は、シリコン膜であり、
   前記マスクは、シリコン含有膜であり、
   前記プロセスガスは、フロロカーボンガスまたはハイドロフロロカーボンガスを含む、
   請求項１～６のいずれか１つに記載の基板処理方法。
8. 前記プロセスガスは、さらにハロゲン含有ガスを含む、
   請求項７に記載の基板処理方法。
9. 前記ハロゲン含有ガスは、カーボンを含まない、
   請求項８に記載の基板処理方法。
10. 前記プロセスガスは、
    プラズマによる解離によって前記被処理体上に堆積物を形成するプリカーサを生成することが可能な第１のガスと、
    前記プラズマによる解離によって前記被エッチング膜をエッチングするプリカーサを生成することが可能な第２のガスと、を含む、
    請求項１～６のいずれか１つに記載の基板処理方法。
11. 前記第１のプラズマは、容量結合型プラズマであり、
    前記第２のプラズマは、誘導結合型プラズマである、
    請求項１～１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
12. 前記第１のプラズマは、容量結合型プラズマであり、
    前記第２のプラズマは、マイクロ波プラズマである、
    請求項１～１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
13. 前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、
    前記第２のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数は、前記第１のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも高い、
    請求項１～１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
14. 前記第１のプラズマおよび前記第２のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、
    前記第２のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力は、前記第１のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも高い、
    請求項１～１０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
15. 前記第１のプラズマ生成条件は、前記高周波電力の条件として印加電力を経時変化させることを含む、
    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および前記第２のプラズマ生成条件における、前記高周波電力の条件および前記処理時間は、エッチングされた前記被エッチング膜の深さに応じて調整される、
    請求項１～１５のいずれか１つに記載の基板処理方法。
17. ｆ）前記第１のプラズマ生成条件および前記第２のプラズマ生成条件に対して、前記高周波電力の条件および前記処理時間が異なり、他の条件が同一である第３のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第３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、
    を有し、
    前記ｆ）は、前記ｂ）の直前および直後のうち、少なくともいずれか一方で実行される、
    請求項１～６のいずれか１つに記載の基板処理方法。
18. 前記第３のプラズマの状態は、前記第１のプラズマの状態よりも、前記プロセスガスの解離度が高い状態であり、前記第２のプラズマの状態よりも、前記プロセスガスの解離度が低い状態である、
    請求項１７に記載の基板処理方法。
19. 前記ｆ）は、前記第３のプラズマによって生成された反応生成物により、前記被処理体上に保護膜を形成する、
    請求項１７または１８に記載の基板処理方法。
20. 前記第１のプラズマによって生成された反応生成物により、前記マスクの上面に前記保護膜を形成し、
    前記第３のプラズマによって生成された反応生成物により、前記マスクの側面およびエッチングされた前記被エッチング膜の側面に前記保護膜を形成する、
    請求項１９に記載の基板処理方法。
21. 前記第３のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、
    前記第３のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数は、前記第１のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも高く、前記第２のプラズマ生成条件における高周波電力の周波数よりも低い、
    請求項１８～２０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
22. 前記第３のプラズマは、誘導結合型プラズマまたは容量結合型プラズマであり、
    前記第３のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力は、前記第１のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも高く、前記第２のプラズマ生成条件における高周波電力の印加電力よりも低い、
    請求項１８～２０のいずれか１つに記載の基板処理方法。
23. 前記第１のプラズマ生成条件、前記第２のプラズマ生成条件および前記第３のプラズマ生成条件における、前記高周波電力の条件および前記処理時間は、エッチングされた前記被エッチング膜の深さに応じて調整される、
    請求項１８～２２のいずれか１つに記載の基板処理方法。
24. 前記第１のプラズマ生成条件および前記第３のプラズマ生成条件は、前記高周波電力の条件として印加電力を経時変化させることを含む、
    請求項１７～２３のいずれか１つに記載の基板処理方法。
25. 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、被エッチング膜と前記被エッチング膜上のマスクとを有する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、特定の条件の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のうち高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第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。
26. ｅ）前記制御部は、前記第１のプラズマ生成条件および前記第２のプラズマ生成条件のうち、高周波電力の条件および処理時間が異なり、他の条件が同一である第３のプラズマ生成条件で生成した前記プロセスガスの第３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、
    前記ｅ）は、前記ｂ）の直前および直後のうち、少なくともいずれか一方で実行される、
    請求項２５に記載の基板処理装置。

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