JP2024013548A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エッチング形状を向上させるとともにプラズマ処理装置における異常放電を抑制する技術を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、下部電極に結合される第１のＲＦ信号生成器及び第２のＲＦ信号生成器と、上部電極に結合されるＤＣ信号生成器とを備える。第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第２の状態の間に第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第３の状態の間に、第２の電力レベルを有する。第２のＲＦ信号は、第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、第２の状態の間に第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、第３の状態の間に第３の電力レベルを有する。ＤＣ信号は、第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、第１の電圧レベルの絶対値は第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい。【選択図】図５

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
プラズマ処理装置におけるチャンバ内壁や絶縁体等のチャンバ内部材に堆積物が付着することを有効に防止する技術として、特許文献１に記載された技術がある。
特開２０１５－５７５５号公報
本開示は、エッチング形状を向上させるとともにプラズマ処理装置における異常放電を抑制する技術を提供する。
本開示の一つの例示的実施形態において、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、前記下部電極に結合され、第１のＲＦ信号を生成するように構成される第１のＲＦ信号生成器であって、前記第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に、前記第２の電力レベルを有する、第１のＲＦ信号生成器と、前記下部電極に結合され、第２のＲＦ信号を生成するように構成される第２のＲＦ信号生成器であって、前記第２のＲＦ信号は、前記第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、前記第２の状態の間に前記第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、前記第３の状態の間に前記第３の電力レベルを有する、第２のＲＦ信号生成器と、前記上部電極に結合され、ＤＣ信号を生成するように構成されるＤＣ信号生成器であって、前記ＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、ＤＣ信号生成器と、を備えるプラズマ処理装置が提供される。
本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチング形状を向上させるとともにプラズマ処理装置における異常放電を抑制する技術を提供することができる。
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。 本処理方法の一例を示すフローチャートである。 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。 工程ＳＴ３の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の一例を示す図である。 図５の期間Ｔにおけるプラズマと上部電極との電位差を説明するための図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。 期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。
以下、本開示の各実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、基板支持部の上方に配置された上部電極と、下部電極に結合され、第１のＲＦ信号を生成するように構成される第１のＲＦ信号生成器であって、第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第２の状態の間に第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第３の状態の間に第２の電力レベルを有する、第１のＲＦ信号生成器と、下部電極に結合され、第２のＲＦ信号を生成するように構成される第２のＲＦ信号生成器であって、第２のＲＦ信号は、第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、第２の状態の間に第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、第３の状態の間に第３の電力レベルを有する、第２のＲＦ信号生成器と、上部電極に結合され、ＤＣ信号を生成するように構成されるＤＣ信号生成器であって、ＤＣ信号は、第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、第１の電圧レベルの絶対値は第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、ＤＣ信号生成器と、を備えるプラズマ処理装置が提供される。
一つの例示的実施形態において、第１の電圧レベルは、負極性を有する。
一つの例示的実施形態において、ＤＣ信号は、第３の状態の間に第１の電圧レベルを有する。
一つの例示的実施形態において、第２の電力レベルは、ゼロ電力レベルである。
一つの例示的実施形態において、第３の電力レベルは、ゼロ電力レベルである。
一つの例示的実施形態において、第２の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである。
一つの例示的実施形態において、第１のＲＦ信号の周波数は、第２のＲＦ信号の周波数よりも大きい。
一つの例示的実施形態において、繰り返し期間は、２０μｓ以上８００μｓ以下の範囲内の期間である。
一つの例示的実施形態において、第１の状態は、繰り返し期間の１０％以上８０％以下の期間を占める。
一つの例示的実施形態において、第２の状態は、繰り返し期間の１０％以上８０％以下の期間を占める。
一つの例示的実施形態において、第３の状態は、繰り返し期間の１０％以上８０％以下の期間を占める。
一つの例示的実施形態において、第１の電圧レベルは、－５００Ｖから－２５００Ｖまでの範囲内にある。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理チャンバと、プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、基板支持部の上方に配置された上部電極と、下部電極に結合され、ＲＦ信号を生成するように構成されるＲＦ信号生成器であって、ＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第２の状態の間に第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、繰り返し期間内の第３の状態の間に、第２の電力レベルを有する、ＲＦ信号生成器と、下部電極に結合され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される第１のＤＣ信号生成器であって、第１のＤＣ信号は、第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、第２の状態の間に第２の電圧レベルを有する電圧パルスのシーケンスを有し、第３の状態の間に第１の電圧レベルを有し、第１の電圧レベルの絶対値は、第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい、第１のＤＣ信号生成器と、上部電極に結合され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される第２のＤＣ信号生成器であって、第２のＤＣ信号は、第１の状態の間に第３の電圧レベルを有し、第２の状態の間に第４の電圧レベルを有し、第３の電圧レベルの絶対値は第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、第２のＤＣ信号生成器と、を備えるプラズマ処理装置が提供される。
一つの例示的実施形態において、第２の電圧レベルは、負極性を有する。
一つの例示的実施形態において、電圧パルスのシーケンスは、１００ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の範囲内にあるパルス周波数を有する。
一つの例示的実施形態において、第１の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである。
一つの例示的実施形態において、第２の電圧レベルは、－５ｋＶから－３０ｋＶまでの範囲内にある。
一つの例示的実施形態において、第３の電圧レベルは、負極性を有する。
一つの例示的実施形態において、第２のＤＣ信号は、第３の状態の間に第３の電圧レベルを有する。
一つの例示的実施形態において、第４の電圧レベルは、ゼロ電力レベルである。
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。
＜プラズマ処理装置の構成例＞
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。
容量結合型のプラズマ処理装置１は、制御部２、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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つの下部電極に供給される。一実施形態において、生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、少なくとも１つの下部電極に供給される。
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。
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（以下「バイアスＤＣ信号」ともいう。）を生成するように構成される。生成されたバイアス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（以下「上部ＤＣ信号」ともいう。）を生成するように構成される。生成された上部ＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。上部電極に上部ＤＣ信号を供給することにより、一実施形態において、以下の（Ｉ）から（Ｖ）のいずれか１つ又は複数の効果を得ることができる。（Ｉ）上部電極の自己バイアス電圧を大きくして上部電極の表面に対するスパッタ効果を増加させる。（ＩＩ）上部電極におけるプラズマシースを拡大させてプラズマを縮小する。（ＩＩＩ）上部電極に生じる電子を基板Ｗに照射させる。（ＩＶ）プラズマポテンシャルを制御する。（Ｖ）プラズマの電子密度を上昇させる。
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。一実施形態において、電源３０は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含むＲＦ電源３１と、第２のＤＣ生成部３２ｂを含むＤＣ電源３２とから構成されてよい。一実施形態において、電源３０は、第１のＲＦ生成部３１ａを含むＲＦ電源３１と、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含むＤＣ電源３２とから構成されてよい。
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。
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。
＜プラズマ処理方法の一例＞
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置１は、基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法（以下「本処理方法」ともいう。）を実行する。プラズマ処理は、エッチング処理、成膜処理、トリミング処理、クリーニング処理等のプラズマを用いる種々の処理であり得る。
図２は、本処理方法の一例を示すフローチャートである。図２は、基板をエッチング処理する方法の一例である。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、プラズマを生成する工程（ＳＴ３）とを含んでよい。一実施形態において、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御して、本処理方法を実行する。
工程ＳＴ１において、基板Ｗが、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、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、基板支持部１１の中央領域１１１ａに載置される。基板Ｗは、静電チャック１１１１により、基板支持部１１上に吸着保持される（図１参照）。
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、エッチング対象膜ＥＦ及び金属含有膜ＭＦがこの順で積層されている。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。
下地膜ＵＦは、一例では、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。下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。
エッチング対象膜ＥＦは、下地膜ＵＦとは異なる膜である。エッチング対象膜ＥＦは、例えば、有機膜、誘電膜、半導体膜、金属膜でよい。エッチング対象膜ＥＦは、一つの膜で構成されてよく、また複数の膜が積層されて構成されてもよい。例えば、エッチング対象膜ＥＦは、シリコン含有膜、炭素含有膜、スピンオングラス（ＳＯＧ）膜、Ｓｉ含有反射防止膜（ＳｉＡＲＣ）等の膜が１又は複数積層されて構成されてよい。一実施形態において、エッチング対象膜は、シリコン含有膜である。一例では、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る。一例では、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る。一例では、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ある。シリコン含有膜は、一例では、シリコン炭窒化膜を含む。
マスクＭＫは、工程ＳＴ３で生成されるプラズマに対するエッチングレートがエッチング対象膜ＥＦよりも低い材料から形成される。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３に示すとおり、マスクＭＫは、マスクＭＫ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、マスクＭＫ上の空間であって、マスクＭＫの側壁に囲まれている。すなわち、エッチング対象膜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ＭＫは、複数の側壁を有し、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。
工程ＳＴ２において、処理ガスが、ガス供給部２０によりシャワーヘッド１３に供給され、シャワーヘッド１３からプラズマ処理空間１０ｓに供給される。処理ガスは、基板Ｗのエッチング処理のために必要な活性種を生成するガスを含む。処理ガスの種類は、エッチング対象膜の材料、マスクの材料、下地膜の材料、マスクが有するパターン、エッチングの深さ等に基づいて適宜選択されてよい。
工程ＳＴ３において、処理ガスからプラズマが生成される。工程ＳＴ３において、下部電極にはソースＲＦ信号とバイアス信号が供給され、上部電極には第２のＤＣ信号（上部ＤＣ信号）が供給される。一実施形態において、バイアス信号は、第２のＲＦ生成部３１ｂで生成されるバイアスＲＦ信号である。一実施形態において、バイアス信号は、第１のＤＣ生成部３２ａで生成される第１のＤＣ信号（バイアスＤＣ信号）である。これにより、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマが生成される。またプラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。そして、プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種が基板Ｗに引き寄せられることで、エッチング対象膜ＥＦがエッチングされる。
図４は、工程ＳＴ３の処理中の基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。図４に示すように、エッチングの進行により、エッチング対象膜ＥＦのうちマスクＭＫにより覆われていない部分（開口ＯＰにおいて露出した部分）が深さ方向にエッチングされる。これにより、マスクＭＫの開口ＯＰの形状に基づいてエッチング対象膜ＥＦに凹部ＲＣが形成される。そして、所与の停止条件が満たされると、ソースＲＦ信号、バイアス信号及び上部ＤＣ信号の供給が停止され、工程ＳＴ３が終了される。停止条件は、例えば、エッチング時間であってよく、また凹部ＲＣの深さであってよい。エッチング終了時における凹部ＲＣのアスペクト比は、例えば、２０以上でよく、３０以上、４０以上、５０以上、又は１００以上でもよい。
一実施形態において、ソースＲＦ信号、バイアス信号及び上部ＤＣ信号（以下、あわせて「各信号」ともいう。）は、それぞれパルス化され、所与の繰り返し期間Ｔ（以下「期間Ｔ」ともいう。）で周期的に供給される。一実施形態において、期間Ｔは、２０μｓから８００μｓまでの範囲内の期間である。
図５は、期間Ｔにおける各信号の電力又は電圧の一例を示す図である。図５は、下部電極にソースＲＦ信号（ＲＦ１）とバイアスＲＦ信号（ＲＦ２）を供給し、上部電極に上部ＤＣ信号（ＤＣ２）を供給する場合の例である。図５において、横軸は時間を示す。また縦軸は、ソースＲＦ信号（ＲＦ１）、バイアスＲＦ信号（ＲＦ２）の電力（一例として、電力の実効値）及び上部ＤＣ信号（ＤＣ２）の電圧（一例として、電圧の実効値）を示す。
図５に示す例において、期間Ｔは、第１の状態Ｔａ（時刻ｔ１１～ｔ１２）と、第２の状態Ｔｂ（時刻ｔ１２～ｔ１３）と、第３の状態Ｔｃ（時刻ｔ１３～ｔ１４）とをこの順で有する。一実施形態において、第１の状態Ｔａは、期間Ｔの１０％から８０％までの期間を占める。一実施形態において、第２の状態Ｔｂは、期間Ｔの１０％から８０％までの期間を占める。一実施形態において、第３の状態Ｔｃは、期間Ｔの１０％から８０％までの期間を占める。
図５に示す例において、ソースＲＦ信号（ＲＦ１）は、パルス化され、期間Ｔにおいて、矩形の電力パルス波形を有する。ソースＲＦ信号（ＲＦ１）は、第１の状態Ｔａの間、第１の電力Ｐ１を有し、第２の状態Ｔｂ及び第３の状態Ｔｃの間、第１の電力Ｐ１より低い第２の電力Ｐ２を有する。一実施形態において、第２の電力は０Ｗである。
図５に示す例において、バイアスＲＦ信号（ＲＦ２）は、パルス化され、期間Ｔにおいて、矩形の電力パルス波形を有する。バイアスＲＦ信号（ＲＦ２）は、第１の状態Ｔａ及び第３の状態Ｔｃの間、第３の電力Ｐ３を有し、第２の状態Ｔｂの間、第３の電力Ｐ３よりも高い第４の電力Ｐ４を有する。一実施形態において、第３の電力は０Ｗである。
図５に示す例において、上部ＤＣ信号（ＤＣ２）は、パルス化され、期間Ｔにおいて、矩形の電圧パルス波形を有する。上部ＤＣ信号（ＤＣ２）は、第１の状態Ｔａ及び第３の状態Ｔｃの間、負極性の第１の電圧Ｖ１を有し、第２の状態Ｔｂの間、第２の電圧Ｖ２を有する。第１の電圧Ｖ１の絶対値は、第２の電圧Ｖ２の絶対値よりも大きい。一実施形態において、第１の電圧Ｖ１は、－５００Ｖから－２５００Ｖまでの範囲内にある。第２の電圧Ｖ２は、正極性でも負極性でもよく、また０Ｖでもよい。一実施形態において、第２の電圧Ｖ２は０Ｖである。
図５に示す例において、第１の状態Ｔａと第２の状態Ｔｂの間では、ソースＲＦ信号の電力レベルが高い状態（電力レベルＰ１）とバイアスＲＦ信号の電力レベルが高い状態（電力レベルＰ４）とは重複しない。すなわち、第１の状態Ｔａと第２の状態Ｔｂの間では、ソースＲＦ信号のパルスとバイアスＲＦ信号のパルスとは、互いにオフセットしている。また、図５に示す例では、第１の状態Ｔａと第２の状態Ｔｂの間では、上部ＤＣ信号の電圧レベルの絶対値が高い状態（電圧レベルＶ１）と、バイアスＲＦ信号の電力レベルが高い状態（電力レベルＰ４）とは重複しない。すなわち、第１の状態Ｔａと第２の状態Ｔｂの間では、上部ＤＣ信号のパルスとバイアスＲＦ信号のパルスとが互いにオフセットしている。その結果、バイアスＲＦ信号の電力レベルが高い第２のＴｂの間では、ソースＲＦ信号及び上部ＤＣ信号の電力レベル又は電圧レベルの絶対値が低いか又はこれらの信号が供給されない。そのため、第２の状態Ｔｂにおけるプラズマの電子密度が低下し、プラズマのシース厚が大きくなる。これにより、第２の状態Ｔｂにおいて、プラズマ中の活性種の凹部ＲＣ底部への供給を増加させることができる。
一実施形態において、第１の状態Ｔａや第２の状態Ｔｂの間でプラズマ中のイオンが基板Ｗに引き込まれてエッチング対象膜ＥＦがエッチングされると、凹部ＲＣの底部等が正に帯電する場合がある。この点、図５に示す例においては、第３の状態Ｔｃの間で基板Ｗの帯電が解消又は低減され得る。
すなわち、第３の状態Ｔｃの間では、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の電力レベルが低い又はこれらの信号が供給されないので、基板Ｗの帯電が抑制される。また第３の状態Ｔｃの間では、上部電極に負極性の上部ＤＣ信号が供給されるので、プラズマ中のイオンが上部電極側に引き込まれ二次電子が放出される。放出された二次電子は負電位（Ｖ１）になっている上部電極によって加速され基板Ｗに到達する。基板Ｗに到達した二次電子は、基板Ｗのうち正に帯電した部分（例えば凹部ＲＣの底部等）の帯電を解消又は低減し得る。これにより、次の繰り返しの期間Ｔにおいて、プラズマ中の活性種の凹部ＲＣ底部への供給を増加させることができる
また図５に示す例では、第３の状態Ｔｃの間において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号の電力レベルが低い又はこれらの信号が供給されない。そのため、第３の状態Ｔｃの間において、エッチングの進行が抑制され、エッチングにより生じるバイプロダクトの排気が促進され得る。これにより、次の繰り返しの期間Ｔにおいて、プラズマ中の活性種の凹部ＲＣ底部への供給を増加させることができる。
以上によれば、一実施形態において、エッチング対象膜ＥＦのエッチングレートを改善することができる。また一実施形態において、エッチングによる形状異常や形状悪化を抑制することができる。
ところで近年、ＲＦ電力が増加する傾向にある。ＲＦ電力が増加すると、チャンバ内のプラズマの電位（ポテンシャル）が大きくなる。プラズマの電位が大きくなると、プラズマと上部電極表面との間や、上部電極の裏面と当該裏面に隣接する箇所（一例ではクーリングプレート）との間の電位差が大きくなり、異常放電が生じ得る。
この点、上述のとおり、図５に示す例では、バイアスＲＦ信号の電力レベルが高い第２の状態Ｔｂの間では、ソースＲＦ信号及び上部ＤＣ信号の電力レベル又は電圧レベルの絶対値が低いか又はこれらの信号が供給されない。これにより、プラズマと上部電極との電位差が大きくなることが抑制される。
図６は、図５の期間Ｔにおけるプラズマと上部電極との電位差を説明するための図である。図６は、第２の電圧Ｖ２が０Ｖの場合の例である。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は電位（Ｖ）を示す。図６において、ＰＰＬはプラズマの電位（プラズマポテンシャル）を示す。ＰＷは基板Ｗの電位を示す。ＰＣＬは上部電極（一例ではシャワーヘッド１３）の電位を示す。
図６に示すとおり、プラズマの電位ＰＰＬと基板Ｗの電位ＰＷの電位の大きさ（振幅）は、第１の状態Ｔａの間において小さく、第２の状態Ｔｂの間において大きくなる。他方、上部電極の負電位ＰＣＬの大きさは、第１の状態Ｔａの間において大きく、第２の状態Ｔｂの間において小さくなる（この例では０Ｖになる）。そのため、第２の状態Ｔｂの間において、プラズマと上部電極との電位差の最大値（図６のＶｄ）が大きくなることが抑制される。一実施形態によれば、上述した異常放電の発生を抑制することができる。
期間Ｔで供給されるソースＲＦ信号、バイアス信号及び上部ＤＣ信号は、図５に示す例に限定されるものではなく、種々の態様をとりうる。
図７から図１１は、期間Ｔで供給される各信号の電力又は電圧の他の例を示す図である。図７から図１１において、横軸は時間を示す。また縦軸は、ソースＲＦ信号（ＲＦ１）／バイアスＲＦ信号（ＲＦ２）の電力（一例として、電力の実効値）、及び、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）／上部ＤＣ信号（ＤＣ２）の電圧（一例として、電圧の実効値）を示す。以下、図５に示す例との差異を中心に説明し、図５に示す例と同一又は同様の点については説明を省略する。
図７に示す例は、第３の状態Ｔｃが、第２の状態Ｔａの後（時刻ｔ２４～時刻ｔ２５）のみならず、第１の状態Ｔａと第２の状態Ｔｂとの間（時刻ｔ２２～時刻ｔ２３）にも設けられている例である。図７に示すとおり、ソースＲＦ信号のパルスが立ち下がった時点（時刻ｔ２２）から所与の期間が経過した時点（時刻ｔ２３）で、バイアスＲＦ信号のパルスが立ち上がるようにしてよい。図７に示す例において、第１の状態Ｔａ、第２の状態Ｔｂ及び第３の状態Ｔｃの間における各信号間の関係は図５と同様である。よって、図７に示す例においても、エッチングレートの改善、エッチングの形状異常及び形状悪化の抑制、異常放電の抑制といった効果を得られ得る。
図８に示す例は、第３の状態Ｔｃの間、上部ＤＣ信号（ＤＣ２）として、第１の電圧Ｖ１とは異なる負極性の第３の電圧Ｖ３を供給する例である。図８に示すとおり、第３の電圧Ｖ３の絶対値は、第１の電圧Ｖ１の絶対値よりも大きくてよい。また第３の電圧Ｖ３の絶対値は、第１の電圧Ｖ１の絶対値よりも小さくてもよい。一実施形態において、第１の状態Ｔａ及び第２の状態Ｔｂの間における基板Ｗの帯電量に応じて、第３の電圧Ｖ３の大きさを適宜調整し、当該帯電の解消又は抑制効果を高めるようにしてよい。図８に示す例において、第１の状態Ｔａ、第２の状態Ｔｂ及び第３の状態Ｔｃの間における各信号間の関係は図５で説明した例と同様である。よって、図８に示す例においても、エッチングレートの改善、エッチングの形状異常及び形状悪化の抑制、異常放電の抑制といった効果を得られ得る。
図９から図１１に示す例は、それぞれ図５、図７及び図８に示す例において、バイアス信号として、バイアスＲＦ信号ではなく、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）を用いた例である。図９から図１１に示す例において、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）は、パルス化されて、期間Ｔにおいて、矩形の電力パルス波形を有する。
図９から図１１に示す例において、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）は、第２の状態Ｔｂの間、負電圧パルスのシーケンスを有する。一実施形態において、負電圧パルスのシーケンスは、１００ｋＨｚから５００ｋＨｚまでの範囲内にあるパルス周波数を有する。負電圧パルスは、負極性の第４の電圧Ｖ４を有する。一実施形態において、第４の電圧Ｖ４は、－５ｋＶから－３０ｋＶまでの範囲内にある。負電圧パルスの波形は、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。
図９から図１１に示す例において、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）は、第１の状態Ｔａ及び第３の状態Ｔｃの間において、第５の電圧Ｖ５を有する。第５の電圧Ｖ５の絶対値は、第４の電圧Ｖ４よりも小さい。一実施形態において、第５の電圧は０Ｖである。なお、一実施形態において、バイアスＤＣ信号（ＤＣ１）は、第１の状態Ｔａ及び第３の状態Ｔｃの間において負電圧パルスのシーケンスを有してよい。この場合、当該負電圧パルスの電圧の絶対値は、第２の状態Ｔｂの間における負電圧パルスの絶対値よりも小さい。
図９から図１１に示す例において、第１の状態Ｔａ、第２の状態Ｔｂ及び第３の状態Ｔｃの間におけるバイアスＲＦ信号、バイアスＤＣ信号及び上部ＤＣ信号間の関係は、図５で説明したバイアスＲＦ信号、バイアスＲＦ信号及び上部ＤＣ信号間の関係と同様である。よって、図９から図１１に示す例においても、エッチングレートの改善、エッチングの形状異常及び形状悪化の抑制、異常放電の抑制といった効果を得られ得る。
＜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。
（実施例１）
実施例１では、プラズマ処理装置１を用いて、本処理方法を適用し、図３に示す基板Ｗと同様の構造を有する基板をエッチングした。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った。工程ＳＴ３において、各信号は、図５に示す繰り返し期間Ｔを有していた。
（参考例１）
参考例１は、工程ＳＴ３において一定の負電圧を上部電極に印加し続けた点を除き実施例１と同様の条件で、基板Ｗをエッチングした。
結果として、実施例１におけるシリコン含有膜ＳＦのエッチングは、参考例１に比べ、エッチングレートが向上し、またエッチング形状も向上していた。
本開示の実施形態は、以下の態様をさらに含む。
（付記１）
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、
前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、
前記下部電極に結合され、第１のＲＦ信号を生成するように構成される第１のＲＦ信号生成器であって、前記第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に、前記第２の電力レベルを有する、第１のＲＦ信号生成器と、
前記下部電極に結合され、第２のＲＦ信号を生成するように構成される第２のＲＦ信号生成器であって、前記第２のＲＦ信号は、前記第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、前記第２の状態の間に前記第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、前記第３の状態の間に前記第３の電力レベルを有する、第２のＲＦ信号生成器と、
前記上部電極に結合され、ＤＣ信号を生成するように構成されるＤＣ信号生成器であって、前記ＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、ＤＣ信号生成器と、
を備えるプラズマ処理装置。
（付記２）
前記第１の電圧レベルは、負極性を有する、付記１に記載のプラズマ処理装置。
（付記３）
前記ＤＣ信号は、前記第３の状態の間に負極性の第３の電圧レベルを有する、付記１又は付記２に記載のプラズマ処理装置。
（付記４）
前記第２の電力レベルは、ゼロ電力レベルである、付記１から付記３のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記５）
前記第３の電力レベルは、ゼロ電力レベルである、付記１から付記４のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記６）
前記第２の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである、付記１から付記５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記７）
前記第１のＲＦ信号の周波数は、前記第２のＲＦ信号の周波数よりも大きい、付記１から付記６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記８）
前記繰り返し期間は、２０μｓから８００μｓまでの範囲内の期間である、付記１から付記７のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記９）
前記第１の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの期間を占める、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装置。
（付記１０）
前記第２の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの期間を占める、付記１から付記９のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１１）
前記第３の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの期間を占める、付記１から付記１０のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１２）
前記第１の電圧レベルは、－５００Ｖから－２５００Ｖまでの範囲内にある、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装置。
（付記１３）
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、
前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、
前記下部電極に結合され、ＲＦ信号を生成するように構成されるＲＦ信号生成器であって、前記ＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に、前記第２の電力レベルを有する、ＲＦ信号生成器と、
前記下部電極に結合され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される第１のＤＣ信号生成器であって、前記第１のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有する電圧パルスのシーケンスを有し、前記第３の状態の間に前記第１の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい、第１のＤＣ信号生成器と、
前記上部電極に結合され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される第２のＤＣ信号生成器であって、前記第２のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第３の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第４の電圧レベルを有し、前記第３の電圧レベルの絶対値は前記第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、第２のＤＣ信号生成器と、
を備えるプラズマ処理装置。
（付記１４）
前記第２の電圧レベルは、負極性を有する、付記１３に記載のプラズマ処理装置。
（付記１５）
前記電圧パルスのシーケンスは、１００ｋＨｚから５００ｋＨｚまでの範囲内にあるパルス周波数を有する、付記１３又は付記１４に記載のプラズマ処理装置。
（付記１６）
前記第１の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである、付記１３から付記１５のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１７）
前記第２の電圧レベルは、－５ｋＶから－３０ｋＶまでの範囲内にある、付記１３から付記１６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１８）
前記第３の電圧レベルは、負極性を有する、付記１３から付記１７のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記１９）
前記第２のＤＣ信号は、前記第３の状態の間に負極性の第５の電圧レベルを有する、付記１３から付記１８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記２０）
前記第４の電圧レベルは、ゼロ電力レベルである、付記１３から付記１９のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
（付記２１）
プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され下部電極を含む基板支持部と、前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、第１のＲＦ信号生成器と、第２のＲＦ信号生成器と、ＤＣ信号生成器と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、（ａ）前記基板支持部に基板を提供する工程と、（ｂ）前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程において、
前記第１のＲＦ信号生成器から前記下部電極に第１のＲＦ信号が供給され、前記第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に、前記第２の電力レベルを有し、
前記第２のＲＦ信号生成器から前記下部電極に第２のＲＦ信号が供給され、前記第２のＲＦ信号は、前記第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、前記第２の状態の間に前記第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、前記第３の状態の間に前記第３の電力レベルを有し、
前記ＤＣ信号生成器から前記上部電極にＤＣ信号が供給され、前記ＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、
プラズマ処理方法。
（付記２２）
プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され下部電極を含む基板支持部と、前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、ＲＦ信号生成器と、第１のＤＣ信号生成器と、第２のＤＣ信号生成器と、を備え、
前記プラズマ処理方法は、（ａ）前記基板支持部に基板を提供する工程と、（ｂ）前記プラズマ処理チャンバ内に処理ガスを供給する工程と、（ｃ）前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記（ｃ）の工程において、
前記ＲＦ信号生成器から前記下部電極にＲＦ信号が供給され、前記ＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に、前記第２の電力レベルを有し、
前記第１のＤＣ信号生成器から前記下部電極に第１のＤＣ信号が供給され、前記第１のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有する電圧パルスのシーケンスを有し、前記第３の状態の間に前記第１の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さく、
前記第２のＤＣ信号生成器から前記上部電極に第２のＤＣ信号が供給され、前記第２のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第３の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第４の電圧レベルを有し、前記第３の電圧レベルの絶対値は前記第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、
プラズマ処理方法。
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。
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、３０……電源、３１……ＲＦ電源、３１ａ……第１のＲＦ生成部、３１ｂ……第２のＲＦ生成部、３２……ＤＣ電源、３２ａ……第１のＤＣ生成部、３２ｂ……第２のＤＣ生成部、ＳＦ……シリコン含有膜、ＭＫ……マスク、ＯＰ……開口、ＲＣ……凹部、ＵＦ……下地膜、Ｗ……基板

Claims (20)

  1. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、
    前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、
    前記下部電極に結合され、第１のＲＦ信号を生成するように構成される第１のＲＦ信号生成器であって、前記第１のＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に前記第２の電力レベルを有する、第１のＲＦ信号生成器と、
    前記下部電極に結合され、第２のＲＦ信号を生成するように構成される第２のＲＦ信号生成器であって、前記第２のＲＦ信号は、前記第１の状態の間に第３の電力レベルを有し、前記第２の状態の間に前記第３の電力レベルよりも大きい第４の電力レベルを有し、前記第３の状態の間に前記第３の電力レベルを有する、第２のＲＦ信号生成器と、
    前記上部電極に結合され、ＤＣ信号を生成するように構成されるＤＣ信号生成器であって、前記ＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも大きい、ＤＣ信号生成器と、
    を備えるプラズマ処理装置。
  2. 前記第１の電圧レベルは、負極性を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記ＤＣ信号は、前記第３の状態の間に前記第１の電圧レベルを有する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第２の電力レベルは、ゼロ電力レベルである、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記第３の電力レベルは、ゼロ電力レベルである、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記第２の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記第１のＲＦ信号の周波数は、前記第２のＲＦ信号の周波数よりも大きい、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記繰り返し期間は、２０μｓから８００μｓの範囲内にある、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記第１の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの範囲内にある、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第２の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの範囲内にある、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第３の状態は、前記繰り返し期間の１０％から８０％までの範囲内にある、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第１の電圧レベルは、－５００Ｖから－２５００Ｖまでの範囲内にある、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  13. プラズマ処理チャンバと、
    前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、下部電極を含む基板支持部と、
    前記基板支持部の上方に配置された上部電極と、
    前記下部電極に結合され、ＲＦ信号を生成するように構成されるＲＦ信号生成器であって、前記ＲＦ信号は、繰り返し期間内の第１の状態の間に第１の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第２の状態の間に前記第１の電力レベルよりも小さい第２の電力レベルを有し、前記繰り返し期間内の第３の状態の間に前記第２の電力レベルを有する、ＲＦ信号生成器と、
    前記下部電極に結合され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される第１のＤＣ信号生成器であって、前記第１のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第１の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第２の電圧レベルを有する電圧パルスのシーケンスを有し、前記第３の状態の間に前記第１の電圧レベルを有し、前記第１の電圧レベルの絶対値は、前記第２の電圧レベルの絶対値よりも小さい、第１のＤＣ信号生成器と、
    前記上部電極に結合され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される第２のＤＣ信号生成器であって、前記第２のＤＣ信号は、前記第１の状態の間に第３の電圧レベルを有し、前記第２の状態の間に第４の電圧レベルを有し、前記第３の電圧レベルの絶対値は、前記第４の電圧レベルの絶対値よりも大きい、第２のＤＣ信号生成器と、
    を備えるプラズマ処理装置。
  14. 前記第２の電圧レベルは、負極性を有する、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。
  15. 前記電圧パルスのシーケンスは、１００ｋＨｚから５００ｋＨｚまでの範囲内にあるパルス周波数を有する、請求項１４に記載のプラズマ処理装置。
  16. 前記第１の電圧レベルは、ゼロ電圧レベルである、請求項１５に記載のプラズマ処理装置。
  17. 前記第２の電圧レベルは、－５ｋＶから－３０ｋＶまでの範囲内にある、請求項１６に記載のプラズマ処理装置。
  18. 前記第３の電圧レベルは、負極性を有する、請求項１３から請求項１７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  19. 前記第２のＤＣ信号は、前記第３の状態の間に前記第３の電圧レベルを有する、請求項１８に記載のプラズマ処理装置。
  20. 前記第４の電圧レベルは、ゼロ電力レベルである、請求項１９に記載のプラズマ処理装置。
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