JP2024517371A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

エッチングマスクの下方に配設された目標材料をエッチングする単一ステッププロセスの間にエッチングマスク形状を制御することが可能なプラズマ処理方法及び装置を提供する。プラズマ処理方法は、周期的バイアス電圧信号を介して制御される別々の段階でエッチングマスクに選択的蒸着を実施することを含む。バイアス電圧出力と持続時間とタイミングとを調整することにより、基板へのエッチングが進行する間にマスク高さ及び幅が制御されて安定化し得る。故に、本方法は、小さいパターンサイズの為のエッチングマスク形状の微細制御を許容するエッチングプロセスを提供するとともに、蒸着を通して高いエッチング選択性を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。

半導体装置製造産業は、装置小型化というほぼ不変の傾向を主な特徴としている。この傾向はまだ続いており、最小サイズの特徴ハーフピッチ（すなわち、半導体アレイの同一特徴間の距離の半分）は、現在、商業的に製造されている装置では２０ナノメートル（ｎｍ）を下回る。高開口数を持つＥＵＶリソグラフィなど新規のパターニング技術の導入後には、ＩＲＤＳつまり装置及びシステムについての国際的ロードマップ（ＴＭ）（https://irds.ieee.org/editions/2021）によれば、２０２８年までにハーフピッチは８ｎｍに達すると予想されている。加えて、装置製造において高さの大きい垂直構造をますます利用するという最近の産業傾向から、大きなエッチング深さの達成が可能であるエッチングプロセスが必要である。これらの傾向の結果、高いアスペクト比（ＡＲ）を持つ半導体構造、すなわち幅が小さく奥行が大きい半導体構造を製造できる製造プロセスが必要とされる。

概して、目標の基板にパターンを作成するには、エッチングマスクでこれをエッチングすることが必要である。パターン完全性を確保するには、必要とされるエッチング量（ＥＡ）が基板から除去されるまで、基板エッチング中にエッチングマスクが無傷のままでなければならない。従って、このエッチングプロセス中のエッチングマスクのエッチング速度が充分に低いか、その高さが充分に大きくなければならない。大きなＥＡが求められる場合には、エッチングマスク自体の高さを増加させることが必要であり得る。しかしながら、最初のフォトレジストエッチングマスクの高さはフォトリソグラフィの要件により制限されるので、エッチングマスクの高さ制限を補って大きなＥＡを達成するには、基板よりもエッチングマスクでのエッチング速度が著しく低い（つまりエッチング選択性が高い）エッチングプロセスが必要である。

高ＡＲのエッチングの為には、それ自体が比較的高いＡＲを有するハードマスク（ＨＭ）が、求められるエッチング深さを達成するのに必要とされ得る。更に、このようなＨＭが高いエッチング選択性を有することが必要である。シリコン（Ｓｉ）をエッチングする事例では、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）又は窒化ケイ素（ＳｉＮ）あるいは他の材料でハードマスクが製作され得る。背の高いＨＭのエッチングは困難であるので、このようなＨＭを製作するのに充分な高さを持つエッチングマスクを形成するには一般的に三層構造が使用される。その為、目標ＥＡを達成する為には、追加の処理ステップを製作に必要とし得る高さの大きいエッチングマスクが必要である。

しかしながら、エッチングマスクに関してエッチング選択性の高いＨＭ材料を提供するエッチングプロセスを考案することにより、上に記載の高ＡＲ製作プロセスが簡素化され、故に改良され得る。エッチングマスクの有効選択性を拡張する可能性の一つは、追加の材料をこれに蒸着してその高さを増加することによるものであり、これは選択的蒸着のプロセスにより行われ得る。しかしながら、大量の材料をエッチングマスクに蒸着すると、エッチングマスクの形状を変化させ、側面蒸着、高さ及び重量の増加、その他によりこれを不安定化し得る。エッチングマスクのこのような不安定化はパターン不規則性の増大を招くか、圧潰又はピンチオフ（エッチングマスクの上方側壁がマッシュルーム形状に膨張する現象）を起こし、これはエッチング結果に負の影響を与え得る。従って、幾つかの事例では、必要なマスク高さが得られる前にエッチングマスクパターンが劣化するので、単純な蒸着は有効なエッチング選択性を高めるのに不充分である。

上記を考慮して、所望のエッチング結果を達成する為の技術が検討されてきた。一例として、特許文献１には、「本明細書で提供されるのは、エッチングプロセスでのマスク再構成の為の方法及び関連の機器である。この方法はマスク層への犠牲層の蒸着を伴う。マスク層のエッチング又は蒸着を抑止することにより、再形成中にマスク層の幾つかの部分を保護するのに犠牲層が使用され得る。マスク再形成の後で、目標材料をエッチングするのに使用されるのと同じエッチングプロセスを使用して犠牲層が除去され得る。」と開示されている。

国際公開第２０２０／１７６５８２号

上に記載したように、エッチングを通して背の高いマスクを製作することから生じるプロセス全体の複雑性を低下させる為に、エッチングマスクの高さを増大するのにマスク蒸着が使用され得るが、これはマスク形状に影響して望ましくないエッチング結果につながり得る。蒸着により生じるエッチングマスクの劣化を回避する為に、特許文献１は、マスクの高さ及び形状が復元され得るマスク再形成プロセスに続く基板エッチング及びマスク蒸着のシーケンスを提案している。このプロセスは、別々のプロセスステップにおけるエッチングマスクの上部への犠牲層の選択的蒸着とマスク突出部のエッチングと犠牲層の除去とを伴う。特許文献１によれば、２０ｎｍより大きいかこれと等しいパターン特徴サイズの為にマスクを再形成及び修復するのに記載の技術を使用することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載されている技術はマスク安定性とパターン完全性とに依存し、これらはパターンサイズが減少するにつれて制御がより困難になる。その為、特許文献１に記載されている技術は、小さいパターンサイズについての有効性が制限されている。

近年、２０ｎｍ未満の特徴サイズ小型化は、蒸着によりマスクパターンへ導入される割れ目のリスクを高めている。例として、このような割れ目は、壁部蒸着によりパターン空間がピンチオフした後に、蒸着したマスク壁部の傾動及び圧潰とマスクパターンの埋没とを含み得る。従って、マスク特徴の体積と比較すると蒸着量が比較的大きい直接蒸着プロセスがあまり有益ではなくなり、小さいパターンサイズについては有用性が制限される。更に、上に記載された一以上の割れ目が発生する事例では、特許文献１に記載された技術を使用してもマスクパターンが修復され得ない。

蒸着プロセスの持続時間を短縮すると、エッチングマスクに同時的に存在する蒸着量が減少することでマスク不安定性のリスクを下げるので、この短縮によりパターン劣化を回避することが可能である。エッチング選択性を最大化する為には、後で蒸着量の増加を必要としないように蒸着プロセス持続時間の短縮に応じてエッチングプロセス持続時間を短縮することが望ましい。その為、蒸着及びエッチングプロセスの持続時間の短縮を補うには、必要なＥＡを達成する為に付加的な蒸着及びエッチングサイクルが追加されなければならない。

しかしながら、パターン小型化が進むにつれて、マスクパターンを保持する蒸着プロセスの為の持続時間閾値が減少し、こうして所望のＥＡを達成するのに必要な別々のプロセスステップの数の増加を招く。こうして単純な蒸着ステップに依存する技術は小さいパターンについてはますます非実用的になるが、それは、プロセスガス交換（すなわちエッチングガスと蒸着ガスとを切り替えるプロセス）により各ステップ変化が測定不能な時間遅延を導入するからである。従って、プロセス時間を劇的に増加せずに小さいパターンサイズでの蒸着を使用する為には、それ故、蒸着中にマスク形状を制御することによりマスクパターンを安定化させることが必要である。高精度のマスク蒸着を実施することにより、２０ｎｍ未満の小さいパターンでも目標材料エッチングプロセスに関する有効なエッチングマスク選択性を高めることで高品質の結果の達成が可能になる。

従って、上に記載の問題を考慮すると、基板をエッチングしている間にエッチングマスク形状を制御することで高いエッチングマスク選択性を達成するとともに、小さいマスクサイズ（例えば２０ｎｍ未満）についてのマスクパターンの安定化を促進する為のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することが、本開示の目的である。

本開示の一つの代表例は、エッチングされる目標層に配設されたエッチングマスクを有する基板を含むウェハをプラズマ処理室内の試料台に提供することと、プラズマ処理室へプロセスガスを提供してウェハに関するエッチング及び蒸着を促進することと、エッチングマスクの上面部分に関する目標正味エッチング速度と、エッチングマスクの側壁部分に関する目標正味蒸着速度とを満たすように、第１バイアス電圧周波数で試料台へ供給されるバイアス電圧が第１電圧値と第１電圧値より低い第２電圧値との間で変動されるウェハに関する複合的エッチング蒸着操作を実施することとを含むプラズマ処理方法に関する。

本開示の実施形態によれば、基板をエッチングしている間にエッチングマスク形状を制御することで、高いエッチングマスク選択性を達成するとともに小さい特徴サイズ（例えば２０ｎｍ未満）についてマスクパターンの安定化を促進する為のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することが可能である。

上に記載されたもの以外の問題、構成、及び効果は、発明を実行する為の実施形態についての以下の記載により、明らかになるだろう。

本開示の実施形態によるプラズマ処理装置のハードウェア構成を示す図である。 本開示の実施形態による２サイクル中の無線周波数バイアス電圧の概略を示すグラフである。 マスク材料としてスピンオンカーボン（ＳＯＣ）層が使用される事例における本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のフローを示す図である。 １００Ｈｚのバイアス電圧周波数での多様な平均バイアス電圧出力におけるＡｒＦフォトレジストブランケットウェハに対する本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のエッチング速度を示すグラフである。 １００Ｈｚのバイアス電圧周波数での多様な平均バイアス電圧出力におけるＳＯＣエッチングマスクの上部に対する本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のエッチング速度を示すグラフである。 ２００Ｗのバイアス電圧出力及び２０％のデューティ比における多様なバイアス電圧周波数におけるＳＯＣエッチングマスクの壁部に対する側面蒸着速度を示すグラフである。 多様なバイアス電圧周波数についてのバイアス電圧オフ段階（白色背景）及びバイアス電圧オン段階（陰影背景）におけるエッチングマスクでの蒸着速度を示す一連のグラフを示す図である。 １００Ｈｚのバイアス電圧周波数での多様な最大バイアス電圧出力におけるＳＯＣエッチングマスクの側面蒸着速度を示すグラフである。 プロセス時間に関する目標材料ＳｉＯ_２及びＳＯＣエッチングマスクの平均エッチング量のグラフであり、プロセスバイアス電圧出力は２２９Ｗ、デューティ比は１４％、周波数は１００Ｈｚであった。 本開示の実施形態によるパラメータ調節プロセスのフローを示す図である。

以下では、図を参照して本発明の実施形態が記載される。本明細書に記載される実施形態では請求項により発明を制限する意図はないことが留意されるべきであり、実施形態に関して記載された要素及びその組み合わせの各々は本発明の態様を具現するのに厳密には必要ではないことが理解されるはずである。

以下の記載及び関係の図面には様々な態様が開示されている。開示の範囲から逸脱することなく代替的な態様が考案されてもよい。付加的に、関連する開示の詳細を曖昧にしないように、開示の周知の要素が詳細には記載されないか省略される。

「例示的(exemplary)」及び／又は「例(example)」という単語は、本明細書において「例、実例、又は例示として作用する」を意味するのに使用される。「例示的」及び／又は「例」として本明細書に記載されるいかなる態様も、必ずしも他の態様よりも好適又は有利であると解釈されるものではない。同じく、「開示の態様(aspects of the disclosure)」の語は、開示の全ての態様が考察される特徴、利点、又は操作モードを含むことを必要としていない。

更に、例えばコンピューティング装置の要素により実施される動作について多くの態様が記載されている。本明細書に記載される様々な動作が、特定の回路（例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ））により、一以上のプロセッサにより実行されるプログラム命令により、あるいは両方の組み合わせにより実施され得る。付加的に、本明細書に記載される動作シーケンスは、実行時に本明細書に記載された機能性を関連のプロセッサに実施させる対応のコンピュータ命令集合が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体の形態で全体が具体化されると考えられ得る。故に、本開示の様々な態様は幾つかの異なる形態で具体化され、その全てが請求項に記載の主題の範囲内にあることが想定されている。

本明細書に記載のように、従来のエッチング技術は、小さい特徴サイズについてのマスクパターン安定性の維持に関する課題に直面している。従って、本開示の態様は、同じプロセスステップ（例えば複合的エッチング蒸着操作）の中でエッチング及び蒸着を実施することが可能なプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。エッチング及び蒸着段階の持続時間及び周波数を変化させる周期的バイアス信号は、プロセス中にエッチングマスクの高さ及び幅を制御するように調整され、一方で蒸着速度が低い基板は継続的にエッチングされ得る。

本開示の実施形態によれば、基板をエッチングしている間にエッチングマスク形状を制御することで高いエッチングマスク選択性を達成するとともに小さい特徴サイズ（例えば２０ｎｍ未満）についてのマスクパターンの安定化を促進する為のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供することが可能である。マスク形状のこのような制御は、正、負、又はゼロの高さ変化量を設定することと、正又は充分に少量の幅変化を設定することとを含み得る。本開示の実施形態の詳細な説明は以下に記載される。

本開示の実施形態において、基板エッチングプロセス中のエッチングマスクの形状及びエッチング選択性は、プラズマとエッチングされる基板との間に印加されるバイアス電圧と、エッチング及び蒸着段階のタイミングとを制御することにより管理される。

概して、蒸着を実施するのに使用されるガス（以下、「蒸着ガス」と呼ばれる）は、その材料特性ゆえに、そして基板がエッチングマスクにより部分的に遮蔽されているので、エッチングマスクに優先的に蒸着する。更に、エッチングマスクの上面及び側壁のエッチング及び蒸着速度の微細制御を実施することにより、エッチングマスクの高さ及び幅の変化が軽減され得る。その結果、マスクパターンに露出される基板がエッチングされているプラズマ処理操作の間にわたって、エッチングマスクにより形成されるパターンは安定したままである。言い方を変えると、基板においてエッチング速度ではなく蒸着速度を低く保ちながらエッチングマスクでのエッチングと蒸着とのバランスを維持することにより、無限のエッチング選択性が効果的に達成され、小さい特徴サイズについてもエッチングマスクの完全性が保持され得る。

さて図に目を向けて、本開示の実施形態によるプラズマ処理装置のハードウェア構成が図１を参照して記載される。

図１は、本開示の実施形態によるプラズマ処理装置１００のハードウェア構成を示す図である。プラズマ処理装置１００は、本開示の実施形態によるプラズマ処理操作を実施するのに使用される機器であり、例として、電子共鳴（ＥＣＲ）マイクロ波プラズマエッチング装置を含み得るが、本開示はこれに限定されない。

図１に示されているように、プラズマ処理装置１００では、真空容器１０１へプロセスガスを供給する為のシャワープレート１０２と、誘電体窓１０３とが、真空容器１０１の上方部分に設置されている。実施形態において、シャワープレート１０２と誘電体窓１０３とは例えば石英で形成され得る。上方部分と接続された真空容器１０１とが密閉されてプラズマ処理室１０４を形成する。プロセスガスのフローを提供する為のガス供給装置１０５が、シャワープレート１０２に接続されている。ここでプロセスガスは、希釈ガスとエッチングガスと蒸着ガスとの混合物を含み得る。

更に、排気オンオフバルブ１１７と排気速度可変バルブ１１８とを介して真空排気装置１０６が真空容器１０１に接続されている。プラズマ処理室１０４の内側は、排気オンオフバルブ１１７を開放して真空排気装置１０６を駆動することにより減圧され、圧力が大気圧から低下した真空状態となる。排気速度可変バルブ１１８を使用することにより、プラズマ処理室１０４の圧力が所望の圧力に調節される。

プロセスガスは、シャワープレート１０２を介してガス供給装置１０５からプラズマ処理室１０４へ供給され、排気速度可変バルブ１１８を介して真空排気装置１０６により排出される。試料台として作用する試料載置電極１１１は、シャワープレート１０２に対向するように真空容器１０１の下方部分に設けられる。

プラズマを発生させる為の無線周波数出力信号（第１無線周波数出力信号）をプラズマ処理室１０４に供給する為に、電磁波を伝達するように構成されている導波管１０７が、誘電体窓１０３の上方に設けられる。導波管１０７へ伝達される電磁波は、マイクロ波電源である電磁波発生電源１０９から整合ユニット１１９を介して発振される。パルス発生ユニット１２１が電磁波発生電源１０９に装着され、こうしてマイクロ波は設定された繰り返し周波数でパルス変調され得る。電磁波の周波数は特に制限されず、本実施形態では２．４５ＧＨｚのマイクロ波が使用される。

プラズマ処理室１０４の外側には、磁場を発生させる磁場発生コイル１１０が設けられる。この磁場発生コイル１１０により発生された磁場との相互作用により、電磁波発生電源１０９から発振された電磁波がプラズマ処理室１０４に高密度プラズマを発生させ、試料載置電極１１１に配設されたウェハ１１２でエッチング及び蒸着が実施され得る。

シャワープレート１０２と試料載置電極１１１と磁場発生コイル１１０と排気オンオフバルブ１１７と排気速度可変バルブ１１８とウェハ１１２とは、プラズマ処理室１０４の中心軸に関して同軸に配設され、それ故、プロセスガス、プラズマにより発生される塩基及びイオン、そしてエッチングにより発生される反応生成物は、ウェハ１１２へ同軸に供給されて排出される。この同軸の配置構成により、ウェハ１１２の平面でのエッチング速度及びエッチング形状の均一性はほぼ軸対称であり、ウェハ処理の均一性が高められ得る。

試料載置電極１１１は、その電極表面において噴霧膜（不図示）でコーティングされ、無線周波数フィルタ１１５を介してＤＣ電源１１６に接続されている。更に、無線周波数バイアス電源１１４は整合回路１１３を介して試料載置電極１１１に接続されている。無線周波数バイアス電源１１４はパルス発生ユニット１２１に接続され、時間変調による無線周波数出力信号（第２無線周波数出力信号）を試料載置電極１１１へ選択的に供給できる。無線周波数バイアスの周波数は特に制限されず、本実施形態では、４００ｋＨｚの無線周波数バイアスが使用される。

上述したプラズマ処理装置１００を制御する制御ユニット１２０は、繰り返し周波数、あるいは電磁波発生電源１０９と無線周波数バイアス電源１１４とパルス発生ユニット１２１とのパルスのオン／オフタイミングを含むデューティ比とともに、エッチングを実施する為のガス流速度、処理圧力、マイクロ波出力、無線周波数バイアス出力、コイル電流、パルスオン時間、パルスオフ時間などのエッチングパラメータを制御する。実施形態において、制御ユニット１２０により実施される制御操作は、プラズマ処理装置１００に接続された入力ユニット（不図示）を介して受理されるユーザ入力に基づいて実施され得る。

制御ユニット１２０により制御されるデューティ比は、パルスのオン周期と全周期との比である。本実施形態において、パルスの繰り返し周波数は１０Ｈｚから２ｋＨｚまで変化し、デューティ比は２％から９０％まで変化し得る。更に、時間変調の設定はオン周期又はオフ周期であり得る。

次に、無線周波数バイアス電圧の一例が図２を参照して記載される。

図２は、本開示の実施形態による２回のサイクルでの無線周波数バイアス電圧の概略を示すグラフである。サイクル持続時間はバイアス電圧周波数の逆数である。ここで、バイアス電圧デューティ比は２５％であり、故にオン段階は各サイクルの持続時間の４分の１にわたって持続する一方で、残りはオフ段階である。無線周波数バイアス電圧について、オン段階中に電圧を発生させる出力は最大バイアス電圧出力と呼ばれ、最大出力にデューティ比を掛けたものは平均バイアス電圧出力と呼ばれる。図２の例で、平均バイアス電圧出力は、最大バイアス電圧出力の４分の１である。

次に、上に記載されたプラズマ処理装置１００が、本開示によるプラズマ処理操作を実施するのに使用される実施形態が図３乃至図９を参照して記載される。本開示で、「プラズマ処理操作」は、ウェハに関して複合的エッチング蒸着操作が実施される操作を指す。より詳しく記すと、希釈ガスとエッチングガスと蒸着ガスとの混合物である処理ガスがプラズマ処理装置１００のプラズマ処理室へ供給され、試料台へ供給されるバイアス電圧を高い値と低い値との間で交互させることにより、エッチングプロセス及び蒸着プロセスの効果が交互段階で支配的になる。従って、バイアス電圧とともに他のエッチングパラメータを適切に調節することにより、エッチング速度及び蒸着速度が高い精度で制御されて、エッチングマスクの高さ及び幅を所望の範囲内に維持できる。

以下の記載は、下の表１に挙げられているように、所定のガス圧、マイクロ波電源出力、無線周波数バイアス電圧源出力、周波数、そしてデューティ比の条件下で、アルゴン（Ａｒ）と四フッ化炭素（ＣＦ_４）とメタン（ＣＨ_４）ガスとを含有する混合ガスを使用してエッチングが実施された一例を参照して行われる。しかしながら、この例は例示の為に挙げられたに過ぎず、本発明の実施形態は以下の条件に限定されず、必要に応じて変更され得ることが留意されるべきである。例えば、エッチングガスのガス流速度が蒸着ガスのガス流速度の３～１５倍である事例では、好ましい結果が得られる。

図３は、本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のフローを示す図である。図３は、エッチング前状態３１０とエッチング中状態３２０とエッチング後状態３３０とを示す図を含む。本開示によるプラズマ処理操作は、図３に示されている矢印の方向に、エッチング前状態３１０からエッチング中状態３２０へ、そして最後にエッチング後状態３３０へ進む。

図３のエッチング前状態３１０に示されているように、例として、エッチング材料２０２とエッチングマスク２０３とがそれぞれ配置構成されている基板２０１を具備するウェハ２００が、図１に示されているプラズマ処理装置１００の真空容器１０１の下方部分で試料載置電極１１１に配設される。ここで、この例では、基板２０１がシリコン（Ｓｉ）で形成され、エッチング材料２０２が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で形成され、エッチングマスクがスピンオンカーボン（ＳＯＣ）層である構成が、一例として記載されるが、本実施形態はこれに限定されない。プラズマ処理操作の完了後に、試料を割って走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）でこれを観察することにより、エッチング材料２０２とエッチングマスク２０３とのエッチング速度が評価され得る。

エッチング中状態３２０では、或る最大出力とデューティ比と周波数とを持つ無線周波数バイアス電圧（以下、「バイアス電圧」と呼ばれる）がウェハ２００に印加される。ここで、バイアス電圧は高い値（第１電圧値）と低い値（第２電圧値）との間で周期的に変動される。バイアス電圧が高い値（例えば最大バイアス電圧値）で印加される段階では、ガスプラズマからの加速イオン２０４がエッチングマスク２０３及びエッチング材料２０２に向かって加速されることでエッチングが発生する。対照的に、バイアス電圧が低い値（例えば０など最小値）で印加される段階では、蒸着が発生する。ここで、エッチングマスク２０３の材料特性ゆえに、そして基板２０１がエッチングマスク２０３により部分的に遮蔽されているので、蒸着ガスはエッチングマスク２０３に優先的に蒸着し、こうして基板２０１よりもエッチングマスク２０３で大量の蒸着が行われて、薄い蒸着層２０５が作成される。

平均出力、最大出力、周波数、及びデューティ比などバイアス電圧のパラメータ（以下、「エッチングパラメータ」と呼ばれる）は、エッチングマスク２０３での蒸着及びエッチングプロセスを制御するのに使用され得る。本開示の実施形態によるプラズマ処理操作では、エッチングプロセスと蒸着プロセスとが互いの効果をほぼ相殺するので、多くのバイアス電圧パルスの後で発生するエッチングマスク２０３の形状変化量が減少するように、これらのエッチングパラメータが設定される。こうして、所定のエッチングパラメータにより高低の値の間でバイアス電圧を交互させることにより、エッチングマスク２０３での蒸着及びエッチング段階の効果が制御されて、エッチングマスク２０３よりもエッチング材料２０２について大きな正味エッチング速度が得られ、エッチングマスク２０３の高さ及び幅を所望の範囲内に維持できる。その結果、プラズマ処理操作を通してエッチングマスク２０３の高さ及び幅が事実上は無変化のままとなる。

更に、エッチングと蒸着の両方のガスがプラズマ処理室に存在する複合的エッチング蒸着操作でエッチング及び蒸着プロセスが実施されるので、エッチング及び蒸着ガスの間でのプロセスガス交換を実施することが不要となる。その結果、このプロセスガス交換から生じる時間遅延が回避されるので、迅速かつ効率的なやり方でプラズマ処理操作が実施され得る。

図４は、１００Ｈｚのバイアス電圧周波数での多様な平均バイアス電圧出力におけるＡｒＦ（フッ化アルゴン）フォトレジストブランケットウェハに対する本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のエッチング速度を示すグラフである。図４は、最大バイアス電圧出力とそのデューティ比との積である平均バイアス電圧出力と炭素系材料のエッチング速度との間の関係を示している。図４には広範囲の平均バイアス電圧出力が示されており、特徴を備えていないＡｒＦフォトレジスト層からの結果が記されている。より詳しく記すと、図４は、バイアス電圧が周期的にオフ（つまり平均出力が０Ｗ）になるとともに周期的にオン（平均出力が４００Ｗ）になる事例から得られた結果を含む。図４に示されているように、ウェハの正味エッチング速度は、或る平均バイアス電圧出力でゼロに達する。この例における事例では、正味エッチング速度がゼロに達する平均バイアス電圧出力は３２Ｗであることが分かった。

図５は、１００Ｈｚのバイアス電圧周波数の多様な平均バイアス電圧出力におけるＳＯＣエッチングマスクの上部に対する本開示の実施形態によるプラズマ処理操作のエッチング速度を示すグラフである。図５は、狭い範囲の平均バイアス電圧出力値を示しており、線形及び空間パターンのＳＯＣマスクの上部でのエッチング速度が記されている。

概して、（図３に示されているもののように）上面部分と側壁部分の両方を備えるエッチングマスクについて、バイアス電圧によるエッチング速度は、加速イオンの移動経路内に完全に位置する上面部分において最大である。バイアス電圧の平均出力を調節することにより、エッチングマスクの上面部分でのエッチング速度はバイアス電圧の平均出力に強い影響を受けるので、上面部分でのエッチング速度が所望の値に変更され得る。図５において、エッチング速度がゼロに近づく点では、平均バイアス電圧出力を微調整することによりエッチング速度（例えば毎分１ｎｍ以内）に対して高度の制御を達成することが可能である。

上に記載された図４及び図５において、正味エッチング速度がゼロであることは、エッチングマスクに対するエッチング及び蒸着プロセスの効果が互いに相殺されるので、エッチングプロセスによりエッチングマスクからエッチングされる材料の量は蒸着プロセスによりエッチングマスクに蒸着される材料の量に実質的に等しいことを表している。従って、平均バイアス電圧出力を適切な値に設定することにより、エッチングマスクの上面部分で実質的にゼロの正味エッチング速度を達成することにより高さを一定の値に維持することが可能である。

本明細書に記載されるように、平均バイアス電圧出力を適切な値に設定することによりエッチングマスクの高さを維持することが可能である。しかしながら、パターン完全性を確保する為には、エッチングマスクの高さを維持することに加えて、エッチングマスクの側壁部分でのエッチング速度を制御することが同じく望ましい。従って、エッチングマスクにおける側壁蒸着速度（例えば第２エッチング速度）の間の関係が、図６を参照して記載される。

図６は、２００Ｗのバイアス電圧出力及び２０％のデューティ比での多様なバイアス電圧周波数におけるＳＯＣエッチングマスクの壁への側面蒸着速度を示すグラフである。バイアス電圧周波数を調節することにより、（蒸着及びエッチング段階の持続時間を含む）バイアス電圧サイクルの持続時間を変更し、こうしてエッチングマスクでの側壁蒸着速度を制御することが可能である。

エッチングマスクの側壁蒸着速度とバイアス電圧周波数との間の関係に関する本発明の発明者らの研究の結果として、三つの周波数レジームが特定された。図６に示されているように、これらは、バイアス電圧周波数の上昇に伴ってエッチングマスクの側壁蒸着速度が低下するレジームＸ６１０と、エッチングマスクの側壁蒸着速度の最大値に達するレジームＹ６２０と、バイアス電圧周波数の上昇に伴って側壁蒸着が増加するレジームＺ６３０とを含む。周波数レジームの各々の詳細は図７に関して記載される。

図７は、多様なバイアス電圧周波数についてのバイアス電圧オフ段階（白色背景）とバイアス電圧オン段階（陰影背景）とにおけるエッチングマスクへの側壁蒸着速度を示す一連のグラフを示す概略図である。より詳しく記すと、グラフ７１０は、レジームＸ６１０に対応するバイアス電圧周波数についてのプロセス時間に関する側壁蒸着速度を示し、グラフ７２０は、レジームＹ６２０に対応するバイアス電圧周波数についてのプロセス時間に関する側壁蒸着速度を示し、グラフ７３０は、レジームＺ６３０に対応するバイアス電圧周波数についてのプロセス時間に関する側壁蒸着速度を示す。

グラフ７１０に示されているように、蒸着段階の最初には、蒸着速度が低く、エッチングマスクの材料特性に依存する或る定温放置時間の後に初めて急速に上昇する。その後、エッチング段階において、エッチングマスクの材料特性とバイアス電圧によりエッチングマスクに達するイオンとに依存する或る脱着時間にわたって蒸着材料が除去される。エッチング段階でエッチングマスクの表面から蒸着材料が充分に脱着された場合には、次の蒸着段階の開始時に等しい定温放置時間が存在するだろう。グラフ７１０に示されているレジームＸでは蒸着とエッチングの両方の段階の持続時間が蒸着定温放置及び脱着の時間よりそれぞれ長いことが留意されるべきである。こうして、バイアス電圧周波数を上昇させることにより、定温放置時間全体が増加し、故に平均蒸着速度が低下する。

グラフ７２０に示されているレジームＹの事例では、蒸着段階の大半又は全てにおいて蒸着速度がその飽和値にまだ達していないので、レジームＸと比較して平均蒸着を減少させるのに充分なほどバイアス電圧周波数が上昇した。しかしながら、レジームＹでは、脱着時間がエッチング段階より短くなるのに充分なほどバイアス電圧周波数が低い。

グラフ７３０のレジームＺに示されているように、バイアス電圧周波数が上昇した場合に、エッチング段階は脱着時間より短くなる。レジームＺでは、蒸着段階の開始時に前のサイクルからの表面蒸着が残り、故に定温放置時間が短縮される。それ故、このレジームでの周波数の上昇は結果的に平均蒸着速度の上昇を招く。

上に記載のバイアス周波数レジームの傾向により示されるように、エッチングマスクの側壁蒸着速度は特定のバイアス周波数で最小に達する。平均バイアス電圧出力は主にエッチングマスクの上部のエッチング速度に影響するので、平均バイアス電圧出力を必要に応じて調節することによりエッチングマスクの上部でのエッチング速度を制御して、バイアス電圧周波数を調節することによりエッチングマスクの側壁でのエッチング速度を制御することが可能である。例として、エッチングマスクの高さ及び幅の変化を最小化することが望ましい事例では、実質的にゼロであるエッチングマスク上部での正味エッチング速度を達成する平均バイアス電圧（例えば図４に示されているように３２Ｗ）と、エッチングマスクの側壁で最低蒸着速度を達成するバイアス電圧周波数（例えば図６に示されているようにおよそ２００Ｈｚ）とが使用され得る。

更に、図７を参照して上に記載されたバイアス電圧周波数と側壁蒸着速度との間の関係に加えて、最大バイアス電圧出力とエッチングマスクの側壁蒸着速度との間の関係が存在することが本発明の発明者らにより発見された。最大バイアス電圧出力とエッチングマスクの側壁蒸着速度との間の関係が、図８を参照して更に記載される。

図８は、二つの異なる平均バイアス電圧出力について１００Ｈｚのバイアス電圧周波数での多様な最大バイアス電圧出力におけるＳＯＣエッチングマスクの側面蒸着速度を示すグラフである。ここで参照される最大バイアス電圧出力が、最大バイアス電圧出力とデューティ比との積である平均バイアス電圧出力とは異なっていることが留意されるべきである。従って、４４Ｗ及び４８Ｗという二つの異なる平均バイアス電圧についてのデータ点を収集するように最大バイアス電圧出力が増大されたので、デューティ比が必要に応じて変更された。

図８に示されているように、最大バイアス電圧出力の変化はマスク壁部への蒸着量を変化させる。より詳しく記すと、最大バイアス電圧出力が大きくなると、大きな運動エネルギーを持つガスプラズマの個々のイオンが生じ、その結果、高いエッチング速度と低い有効側壁蒸着速度とが得られる。エッチングマスクの側面蒸着は平均バイアス電圧出力よりも最大バイアス電圧出力に影響されやすいので、最大バイアス電圧出力はエッチングマスクの上面でのエッチング量に影響するが、エッチングマスクの側壁蒸着速度の追加制御を行なうには最大バイアス電圧出力が使用され得る。例えば、エッチングマスクの側面蒸着速度を低下させるように最大バイアス電圧が上げられ得る。

図９は、エッチングマスクの形状を安定化させるように上に記載された関係に従ってエッチングパラメータが調節されたプラズマ処理操作におけるＳｉＯ_２エッチング材料及びＳＯＣエッチングマスクの平均エッチング量のグラフである。より詳しく記すと、図９は、プロセスバイアス電圧出力が２２９Ｗに設定され、デューティ比が１４％に設定され、バイアス電圧周波数が１００Ｈｚに設定されたプラズマ処理操作におけるＳｉＯ_２エッチング材料及びＳＯＣエッチングマスクの平均エッチング量を示す。

図９に示されているように、エッチングマスク層の下方でのＳｉＯ_２エッチング材料のエッチングはプラズマ処理プロセスを通して線形に進むのに対して、エッチングマスクの上面でのエッチング速度はほぼゼロに維持される。その結果、エッチングマスクの高さが、プラズマ処理操作にわたって所望の範囲に維持されて非常に高いエッチング選択性をもたらし得る（この事例では８０を超えるエッチング選択性が達成された）。

図１０は、本開示の実施形態によるパラメータ調節プロセス１０００のフローを示すフローチャートである。図１０のフローチャートでは、エッチングパラメータ調節プロセス１０００が三つの工程にまとめられており、平均バイアス電圧出力が０Ｗに設定された時にエッチングマスク材料で蒸着が行われるようにエッチングパラメータが設定され、平均バイアス電圧出力が充分高い値に設定される時に正味エッチングが発生する。

第１工程Ｓ１０１０では、エッチングマスクの上面での目標正味エッチング速度が満たされるように平均バイアス電圧出力が設定される。ここで、目標正味エッチング速度とは、エッチングマスクの最初の高さを参照して、エッチングマスクの上面からエッチングされる所望の材料量を時間に関して言及するものである。目標正味エッチング速度は特定の目標値（例えば０ｎｍ／分）、閾値（例えば１ｎｍ／分未満）、又は目標範囲（例えば、－１ｎｍ／分と１ｎｍ／分の間）として表現され得る。

実施形態では、プラズマ処理操作が既に開始されていると、エッチングマスクの上面での現在エッチング速度とエッチングマスクの上面での目標正味エッチング速度とに基づいて平均バイアス電圧出力が設定され得る。例として、平均バイアス電圧出力が増加するとエッチングマスクの上面でのエッチング速度が上昇し、減少するとエッチングマスクの上面でのエッチング速度が低下し得る。図４に示されているグラフで図示されているように、エッチングマスクの上面でのエッチング速度が平均バイアス出力とともに単調に増加するので、これが起こり得る。

次に、第２工程Ｓ１０２０では、エッチングマスクの側壁での目標正味蒸着速度が満たされるようにバイアス電圧周波数と最大バイアス電圧出力とが設定される。ここで、目標正味蒸着速度とは、エッチングマスクの最初の幅を参照して、エッチングマスクの側壁に蒸着される所望の材料量を時間に関して言及するものである。目標正味蒸着速度は、特定の目標値（例えば０ｎｍ／分）、閾値（例えば、１ｎｍ／分未満）、又は目標範囲（例えば－１ｎｍ／分と１ｎｍ／分との間）として表現され得る。

実施形態では、プラズマ処理操作が既に開始されていると、エッチングマスクの側壁での現在蒸着速度とエッチングマスクの側壁での目標正味蒸着速度とに基づいてバイアス電圧周波数と最大バイアス電圧出力とが設定され得る。例として、バイアス電圧周波数は、高低の周波数において異なる高い速度の間の最低側壁蒸着速度が得られるようにバイアス電圧周波数が設定され、最大バイアス電圧出力が側壁蒸着速度を低下させるように増加されるか側壁蒸着速度を上昇させるように減少されて、目標蒸着速度が達成される。バイアス電圧周波数と最大バイアス電圧出力との調節による特徴的な変化がそれぞれ上で考察されるとともに図６乃至図８に示されているので、その詳細な記載はここでは省略される。

再度、平均バイアス電圧出力と無関係に最大バイアス電圧出力が調節され得ることが留意されるべきである。しかしながら、第２工程Ｓ１０２０の調節後に、エッチングマスクの上面でのエッチング速度が目標正味エッチング速度を満たさないという事象では、このプロセスは第１工程Ｓ１０１０へ戻り、エッチングマスクの上面での所望のエッチング速度とエッチングマスクの側壁での所望の蒸着速度とが達成されるまで、第１工程Ｓ１０１０と第２工程Ｓ１０２０とが繰り返される。

第３工程Ｓ１０３０では、エッチングマスクの下方のエッチング材料（例えばＳｉＯ_２層）の目標エッチング量を満たすように、プラズマ処理操作のプロセス時間が設定される。ここで、目標エッチング量は、エッチング材料からエッチングされる所望の材料量を指す。目標エッチング量は、特定の目標値（例えば５ｎｍ）、又は目標範囲（例えば３ｎｍと５ｎｍの間）として表現され得る。実施形態では、エッチング材料の所定のエッチング量が得られるまでプロセス時間が延長され得る。

こうして、エッチングマスクの上部での目標正味エッチング速度を満たすとともにエッチングマスクの側壁での目標蒸着速度を満たすように平均バイアス電圧出力とバイアス電圧周波数と最大バイアス電圧出力とを含むエッチングパラメータを設定することにより、エッチングマスクの高さ及び幅が高い精度で制御され、小さいパターンサイズ（例えば２０ｎｍ未満）についても安定したエッチングマスクパターンと高いマスク選択性とを備えるプラズマ処理操作が得られる。更に、エッチングと蒸着の両方のガスがプラズマ処理室に存在する複合的エッチング蒸着操作でエッチング及び蒸着プロセスが実施されるので、エッチングガスと蒸着ガスとの間で切り替えるようにプロセスガス交換を実施することが不要になる。その結果、このプロセスガス交換から生じる時間遅延が回避され得るので、迅速かつ効率的なやり方でプラズマ処理操作が実施され得る。

表１に示されている条件が使用されるとともに、図１０に記載された工程に従ってエッチングパラメータが調節された一例を参照して前出の実施形態が考察されたが、エッチングマスクの材料とエッチング材料とに応じて、安定したエッチング及び蒸着を促進するプロセスを得るには多様なプロセス条件が適切であることが留意されるべきである。

例として、上に記載された例では、エッチングマスクとしてＳＯＣ層が使用されたが、本発明の他の実施形態はこの材料に限定されず、非晶質炭素又はダイヤモンド状炭素など多様な炭素系材料を利用してもよい。

加えて、上に記載された例では、ＳｉＯ_２で形成されたエッチング材料が使用されたが、本発明の他の実施形態はこれに限定されず、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＴｉＮのマスク、又は他のチタン系金属ハードマスク材料を使用してもよい。

加えて、上に記載された例では、Ａｒガスが希釈ガスとして使用されたが、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｋｒ、Ｘｅ、あるいは希釈ガスとして作用し得る他のガスが代わりに使用されてもよい。更に、上に記載された例では蒸着ガスとしてＣＨ_４ガスが使用されたが、他の実施形態は、Ｃ_２Ｈ_２、Ｃ_２Ｈ_４、又は炭素Ｃと水素Ｈとを含有する他のガスなど、他の蒸着ガスを代わりに使用し得る。

加えて、上に記載された例では、ＳｉＯ_２エッチング材料の為のエッチングガスとしてＣＦ_４が使用されているが、本開示の他の実施形態は、ＣＨＦ_３、Ｃ_４Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８、ＳＦ_６、あるいはフッ素Ｆを含有する他のガスを使用し得る。付加的に、幾つかの実施形態では、エッチングガスに含有される炭素（Ｃ）は、蒸着膜形成に寄与する為にも採用され得る。

上に記載された実施形態では、マイクロ波を使用するＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）エッチング機器がプラズマの点火に使用されることが想定されていた。しかしながら、本開示の実施形態はこれに限定されず、例えばＣＣＰ（容量結合プラズマ）又はＩＣＰ（誘導結合プラズマ）など、プラズマ処理を裏付ける多様な原理を使用するものを含めて多様な装置を使用する構成を更に含む。

更に、上に記載された実施形態では、試料に印加されるバイアス電圧が各サイクル中にオン及びオフに調整された一例が記載されたが、本発明の実施形態は、これに代わって交互のエッチング及び蒸着段階を促進するのに充分なほど高い値と低い値との間でバイアス電圧が交互する構成を含む。

本発明は、システム、方法、及び／又は、コンピュータプログラム製品として具体化され得る。コンピュータプログラム製品は、本発明の態様をプロセッサに実行させる為のコンピュータ可読プログラム命令を有する単数（又は複数）のコンピュータ可読記憶媒体を含み得る。

コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行装置による使用の為の命令を保持及び記憶できる有形の装置であり得る。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子記憶装置、磁気記憶装置、光学記憶装置、電磁記憶装置、半導体記憶装置、又は上記の適当な組み合わせであり得るが、これらに限定されるわけではない。コンピュータ可読記憶媒体の更に具体的な例の非網羅的なリストは、以下を含む。ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブルコンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ‐ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリスティック、フロッピーディスク、パンチカードや命令が溝に記録された隆起構造などの機械的コード化装置、そして上記の適当な組み合わせ。
本明細書で使用されるコンピュータ可読記憶媒体は、電波又は他の自由伝搬電磁波、導波管又は他の伝達媒体内を伝搬する電磁波（例えば光ファイバケーブル内を通る光パルス）、あるいはワイヤ内を伝達される電気信号など、一時的信号それ自体として解釈されてはならない。

発明の実施形態による方法、機器（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照して、本発明の態様が本明細書に記載されている。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロックと、フローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせとがコンピュータ可読プログラム命令により具現され得ることが理解されるだろう。

これらのコンピュータ可読プログラム命令が、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラマブルデータ処理機器のプロセッサに提供されてマシンを形成するので、コンピュータ又は他のプログラマブルデータ処理機器のプロセッサを介して実行される命令は、フローチャート及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックに指定された機能／動作を具現する為の手段となる。これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、プログラマブルデータ処理機器、及び／又は他の装置に特定のやり方で機能するように命令できるコンピュータ可読記憶媒体にも記憶されるので、命令が記憶されたコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックに指定された機能／動作の態様を具現する命令を含む製造品を包含する。

コンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブルデータ処理機器、又は他の装置にロードされ、コンピュータ、他のプログラマブル機器、又は他の装置で一連の操作ステップを実施させてコンピュータ具現プロセスを生成するので、コンピュータ、他のプログラマブル機器、又は他の装置で実行される命令は、フローチャート及び／又はブロック図の単数又は複数のブロックに指定された機能／動作を具現する。

本開示による実施形態は、クラウドコンピューティングインフラストラクチャを通してエンドユーザに提供され得る。クラウドコンピューティングは概ね、ネットワーク経由のサービスとして拡張可能なコンピューティングリソースの提供を指す。より形式的には、クラウドコンピューティングは、管理努力又はサービスプロバイダ相互作用を最小にして迅速に提供及び公開され得る設定可能コンピューティングリソースの共有プールへの便利なオンデマンドネットワークアクセスを可能にする基礎的な技術アーキテクチャ（例えば、サーバ、ストレージ、ネットワーク）とコンピューティングリソースとの間に抽象性を付与するコンピューティング性能として定義され得る。故に、クラウドコンピューティングにより、コンピューティングリソースを提供するのに使用される基礎的な物理システム（又はこれらのシステムの場所）に関わらず、「クラウド」での仮想コンピューティングリソース（例えば、ストレージ、データ、アプリケーション、及び完全仮想化コンピューティングシステム）へのユーザのアクセスが許容される。

図のフローチャート及びブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な具現形態のアーキテクチャ、機能性、及び操作を示している。これに関して、フローチャート又はブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を具現する為の一以上の実行可能命令を有する命令のモジュール、セグメント、又は部分を表し得る。幾つかの代替的な具現形態において、ブロックに記された機能は図に記された順序以外でも発生し得る。例えば、関連する機能性に応じて、連続で示されている二つのブロックが実質上は同時的に実行されてもよく、あるいはブロックが時には逆の順序で実行されてもよい。ブロック図及び／又はフローチャート図の各ブロックと、ブロック図及び／又はフローチャート図のブロック組み合わせとは、指定の機能又は動作を実施するか、専用のハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせを実行する専用のハードウェアベースシステムにより具現され得る。

上記は例示的実施形態についてのものであるが、本発明の他の更なる実施形態が基本的な範囲を逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は以下の請求項により決定される。本開示の様々な実施形態についての記載は、例示を目的として提示されており、網羅的であることも、開示された実施形態に限定されることも意図されていない。記載の実施形態の範囲及び趣旨を逸脱することのない多くの変更及び変形が当業者には明白であろう。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、実践的な用途、又は市場に見られる技術に対する技術的改良を説明するか、あるいは本明細書に開示されている実施形態を他の当業者が理解できるように選択された。

本明細書に使用の用語は、特定の実施形態を記載することのみを目的とし、様々な実施形態を限定することは意図されていない。本明細書で使用される際に、単数形の“ａ”、“ａｎ”、“ｔｈｅ”は、そうではないことが文脈に明示されない限り、複数形も同じく含むことが意図されている。「～の集合(set of)」、「～のグループ(group of)」、「多くの(bunch of)」等は、一以上を含むことが意図されている。更に理解されるように、「含む(includes)」及び／又は「含む(including)」は、本明細書で使用される時に、記された特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は、コンポーネントの存在を明記するものであるが、一以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、コンポーネント、及び／又は、そのグループの存在又は追加を除外するものではない。様々な実施形態の例示的実施形態についての前出の詳細な記載では、その一部を形成して、様々な実施形態が実践される特定の例示的実施形態が例示として示されている添付図面（同様の数字は同様の要素を表す）が参照された。これらの実施形態は、当業者が実施形態を実践するのに充分なほど詳細に記載されているが、他の実施形態が使用されてもよく、論理的、機械的、電気的な、また他の変更が、様々な実施形態の範囲を逸脱することなく行われてもよい。前出の記載では、様々な実施形態の完全な理解を与えるように多数の特定の詳細が提示された。しかし、これらの特定の詳細を伴わずに様々な実施形態が実践されてもよい。他の実例では、実施形態を曖昧にしない為に、周知の回路、構造、及び技術が詳細には示されていない。

１００ プラズマ処理装置
１０１ 真空容器
１０２ シャワープレート
１０３ 誘電体窓
１０４ プラズマ処理室
１０５ ガス供給装置
１０６ 真空排気装置
１０７ 導波管
１０９ 電磁波発生電源
１１０ 磁場発生コイル
１１１ 試料載置電極
１１２ ウェハ
１１３ 整合回路
１１４ 無線周波数バイアス電源
１１５ 無線周波数フィルタ
１１６ ＤＣ電源
１１７ 排気オンオフバルブ
１１８ 排気速度可変バルブ
１１９ 整合ユニット
１２０ 制御ユニット
１２１ パルス発生ユニット
２０１ 基板
２０２ エッチング材料
２０３ エッチングマスク
２０４ 加速イオン
２０５ 薄い蒸着層
６１０ レジームＸ
６２０ レジームＹ
６３０ レジームＺ
７１０，７２０，７３０ グラフ
１０００ パラメータ調節プロセス

Claims (9)

1. エッチングされる目標層に配設されるエッチングマスクを有する基板を含むウェハをプラズマ処理室内の試料台に提供することと、
   前記プラズマ処理室へプロセスガスを提供して前記ウェハに関するエッチング及び蒸着を促進することと、
   前記エッチングマスクの上面部分に関する目標正味エッチング速度と、前記エッチングマスクの側壁部分に関する目標正味蒸着速度とを満たすように、第１バイアス電圧周波数で前記試料台へ供給されるバイアス電圧が第１電圧値と前記第１電圧値より低い第２電圧値との間で変動される、前記ウェハに関する複合的エッチング蒸着操作を実施することと、
   を有するプラズマ処理方法。
2. 前記エッチングマスクの前記上面部分に関する現在エッチング速度に基づいて、前記目標正味エッチング速度を満たすべく前記バイアス電圧の平均出力を設定すること、
   を更に有する、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
3. 前記エッチングマスクの前記側壁部分に関する現在蒸着速度に基づいて、前記目標正味蒸着速度を満たすべく前記第１バイアス電圧周波数を設定すること、
   を更に有する、請求項２に記載のプラズマ処理方法。
4. 前記エッチングマスクの前記側壁部分に関する前記現在蒸着速度に基づいて、前記バイアス電圧の前記第１電圧値を、前記目標正味蒸着速度を満たす最大出力値に設定することと、
   前記バイアス電圧の前記第２電圧値をゼロ値に設定することと、
   を更に有する、請求項３に記載のプラズマ処理方法。
5. 目標エッチング量を満たすように前記複合的エッチング蒸着操作のプロセス時間を設定すること、
   を更に有する、請求項４に記載のプラズマ処理方法。
6. 前記エッチングマスクの高さの変化速度と前記エッチングマスクの幅の変化速度とが毎分１ナノメートル以下となるように、前記目標正味エッチング速度と前記目標正味蒸着速度とを設定すること、
   を更に有する、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
7. 前記プロセスガスが希釈ガスと蒸着ガスとエッチングガスとを含む、請求項１に記載のプラズマ処理方法。
8. 前記エッチングガスのガス流速度が前記蒸着ガスのガス流速度の３～１５倍である、請求項７に記載のプラズマ処理方法。
9. プラズマ処理室と、
   エッチングされる目標層に配設されるエッチングマスクを有する基板を含むウェハを置く為に前記プラズマ処理室内に配置構成された試料台と、
   前記プラズマ処理室へプロセスガスを提供して前記ウェハに関するエッチング及び蒸着を促進する為のガス供給装置と、
   前記プラズマ処理室にプラズマを発生させて前記ウェハに関する複合的エッチング蒸着操作を実施する為の電磁波発生電源と、
   前記エッチングマスクの上面部分に関する目標正味エッチング速度と、前記エッチングマスクの側壁部分に関する目標正味蒸着速度とを満たすように、前記試料台へ供給されるバイアス電圧を第１電圧値と前記第１電圧値より低い第２電圧値との間において第１バイアス電圧周波数で変動する為の制御ユニットと、
   を具備するプラズマ処理装置。

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