JP6846387B2 - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
電子デバイスの製造ではプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理が行われる。プラズマ処理装置は、チャンバ及び基板支持台を備える。基板支持台は、下部電極を含み、チャンバ内に設けられている。プラズマ処理においては、チャンバ内のガスを励起させるために高周波電力が供給されて、当該ガスからプラズマが生成される。
プラズマ処理の実行中には、別の高周波電力が下部電極に供給され得る。別の高周波電力は、プラズマ生成用の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。即ち、別の高周波電力はバイアス高周波電力である。一般的に、バイアス高周波電力は、基板支持台上に設けられた基板に衝突するイオンのエネルギーを調整するために用いられる。基板に衝突するイオンのエネルギーは、高い電力レベルを有するバイアス高周波電力が下部電極に供給されている場合には、高くなる。一方、基板に衝突するイオンのエネルギーは、低い電力レベルを有するバイアス高周波電力が下部電極に供給されている場合には、低くなる。
特許文献１には、シリコン窒化膜のエッチングのためのプラズマ処理について記載されている。特許文献１に記載された技術では、シリコン窒化膜のエッチング中にバイアス高周波電力の電力レベルが高いレベルに設定される。また、特許文献１に記載された技術では、シリコン窒化膜のエッチングによってシリコン窒化膜とシリコン酸化膜が共に露出されている状態が形成されている場合に、バイアス高周波電力の電力レベルが、高いレベルと低いレベルに交互に切り替えられる。
特開平６−２６７８９５号公報
基板のプラズマ処理に関する技術分野においては、基板支持台に向かうイオンのエネルギーを高速に変化させることが求められる。
一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、第１の期間においてチャンバ内で第１のプラズマ処理を実行する工程と、第１の期間の後の又は第１の期間に続く第２の期間においてチャンバ内で第２のプラズマ処理を実行する工程と、を含む。第１の高周波電力が、第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程において、基板支持台の下部電極に連続的に供給される。第１の高周波電力は、第１の周波数を有する。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。第２の高周波電力が、第１の期間内の第１の部分期間内及び第２の期間内の第２の部分期間内で、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第１の周波数よりも高い第２の周波数を有するプラズマ生成用の高周波電力である。第１の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間である。第２の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間であって、第１の部分期間とは異なる期間である。或いは、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、他方の高周波電力として供給される。或いは、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力として供給され、第２の期間内では供給されない。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、基板支持台に向かうイオンのエネルギーを高速に変化させることが可能である。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 図４の（ａ）は一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｂ）及び図４の（ｃ）は方法ＭＴ１の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 方法ＭＴ１に関連する一例のタイミングチャートである。 連続的な高周波電力としての第２の高周波電力の一例を示すタイミングチャートである。 別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図８の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図８の（ｂ）〜図８の（ｅ）は、方法ＭＴ２の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図９は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図１０の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１０の（ｂ）は、図９に示す方法ＭＴ３の工程ＳＴ３１の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 図１１は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図１２の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１２の（ｂ）〜図１２の（ｄ）は、図１１に示す方法ＭＴ４の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図１４の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１４の（ｂ）〜図１４の（ｄ）は、図１３に示す方法ＭＴ５の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図１６の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１６の（ｂ）及び図１６の（ｃ）は、図１５に示す方法ＭＴ６の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 方法ＭＴ６に関連する一例のタイミングチャートである。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図１８に示す方法ＭＴ７に関連する一例のタイミングチャートである。 図２０の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図２０の（ｂ）〜図２０の（ｅ）は、方法ＭＴ７の複数の工程それぞれの実行後における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。 図２１に示す方法ＭＴ８に関連する一例のタイミングチャートである。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、第１の期間においてチャンバ内で第１のプラズマ処理を実行する工程と、第１の期間の後の又は第１の期間に続く第２の期間においてチャンバ内で第２のプラズマ処理を実行する工程と、を含む。第１の高周波電力が、第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程において、基板支持台の下部電極に連続的に供給される。第１の高周波電力は、第１の周波数を有する。基板支持台は、チャンバ内に設けられている。第２の高周波電力が、第１の期間内の第１の部分期間内及び第２の期間内の第２の部分期間内で、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第１の周波数よりも高い第２の周波数を有するプラズマ生成用の高周波電力である。第１の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間である。第２の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間であって、第１の部分期間とは異なる期間である。或いは、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、他方の高周波電力として供給される。或いは、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力として供給され、第２の期間内では供給されない。
基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力のモードに応じて異なる。具体的には、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力が供給されるか否かによって異なる。基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力がパルス状の高周波電力として供給されるか連続的な高周波電力として供給されるか否かによって異なる。基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力が第１の高周波電力の各周期内においてパルス状の高周波電力が供給される期間に応じて変化する。例えば、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電位を有する期間内で第２の高周波電力がパルス状の高周波電力として供給される場合には、低い。また、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間内で第２の高周波電力がパルス状の高周波電力として供給される場合には、高い。第１の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法では、上述のモードが維持される最小の時間長が、第１の高周波電力の一周期の時間長に設定され得る。したがって、基板支持台に向かうイオンのエネルギーを高速に変化させることが可能となる。
第１の例示的実施形態に基づく第２の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の部分期間内及び第２の期間内の第２の部分期間内でパルス状の高周波電力として供給される。第１の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間内に含まれる。第２の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電圧を有する期間内に含まれる。第２の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では高く、第２の期間内では低くなる。
第１の例示的実施形態に基づく第３の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される。第３の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では高く、第２の期間内では低くなる。
第１の例示的実施形態に基づく第４の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第４の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では高く、第２の期間内では低くなる。
第２〜第４の例示的実施形態の何れかに基づく第５の例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置される。基板は、下地領域及び該下地領域上に設けられた膜を有する。第１のプラズマ処理を実行する工程において、下地領域を露出させるよう処理ガスのプラズマを用いて膜がエッチングされる。第２のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて膜が更にエッチングされる。第５の例示的実施形態によれば、膜のオーバーエッチングの際にイオンのエネルギーが低減される。したがって、下地領域の損傷が抑制される。
第２〜第４の例示的実施形態の何れかに基づく第６の例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置される。基板は、第１の膜及び第２の膜を有する。第１の膜は、第２の膜上に設けられている。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第１の膜がエッチングされる。第２のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされる。第６の例示的実施形態によれば、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第１の膜として有し、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第２の膜として有する多層膜のエッチングが可能となる。
第２〜第４の例示的実施形態に基づく第７の例示的実施形態において、第１の期間において基板がチャンバ内に配置される。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜がエッチングされる。第２の期間において基板はチャンバ内に配置されない。チャンバの内壁面に付着した堆積物が、第２のプラズマ処理を実行する工程において処理ガスのプラズマを用いて除去される。第２の期間においては、基板支持台に向かうイオンのエネルギーが低くなり、相対的にチャンバの内壁面に向かうイオンのエネルギーが高くなる。その結果、チャンバの内壁面に付着した堆積物が効率的に除去される。
第２の例示的実施形態に基づく第８の例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置される。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされる。第２のプラズマ処理を実行する工程において、第１のプラズマ処理を実行する工程でその膜がエッチングされた基板の表面上に、処理ガスのプラズマからの化学種又は別の処理ガスのプラズマからの化学種を含む堆積物が形成される。第１のプラズマ処理を実行する工程と第２のプラズマ処理を実行する工程とは、交互に繰り返される。第８の例示的実施形態では、堆積物の形成と膜のエッチングが交互に行われる。膜のエッチングの実行中には、膜の側壁面が堆積物によって保護される。
第２の例示的実施形態に基づく第９の例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置される。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされる。第２のプラズマ処理を実行する工程において、第１のプラズマ処理を実行する工程でエッチングされた膜の表面を、処理ガスのプラズマ又は別の処理ガスのプラズマを用いて変質させる。第１のプラズマ処理を実行する工程と第２のプラズマ処理を実行する工程とが交互に繰り返される。第９の例示的実施形態では、膜の変質処理と膜のエッチングが交互に行われる。膜の側壁面が変質しているので、膜のエッチングの実行中に、当該側壁面のエッチングが抑制される。
第１の例示的実施形態に基づく第１０の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の部分期間内及び第２の期間内の第２の部分期間内でパルス状の高周波電力として供給される。第１の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電圧を有する期間内に含まれる。第２の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間内に含まれる。第１０の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では低く、第２の期間内では高くなる。
第１の例示的実施形態に基づく第１１の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される。第１１の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では低く、第２の期間内では高くなる。
第１の例示的実施形態に基づく第１２の例示的実施形態において、第２の高周波電力は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第１２の例示的実施形態では、基板支持台に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では低く、第２の期間内では高くなる。
第１０〜第１２の例示的実施形態の何れかに基づく第１３の例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置される。基板は、第１の膜及び第２の膜を有し、第１の膜は第２の膜上に設けられている。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第１の膜がエッチングされる。第２のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされる。第１３の例示的実施形態によれば、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第１の膜として有し、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第２の膜として有する多層膜のエッチングが可能となる。
第１の例示的実施形態に基づく第１４の例示的実施形態においては、第１の期間及び第２の期間の各々は、第１の高周波電力の一周期の時間長と同じ時間長を有する。第２の高周波電力は、第１の期間内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内では供給されない。チャンバ内に配置された基板の膜をエッチングするよう、第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程が交互に繰り返される。第１４の例示的実施形態によれば、第１の期間において生成されたイオンが第２の期間において高いエネルギーで基板に衝突する。
第１の例示的実施形態に基づく第１５の例示的実施形態においては、第１の期間及び第２の期間の各々は、第１の高周波電力の一周期の時間長と同じ時間長を有する。第２の高周波電力は、第１の期間内で第１の高周波電源部から出力される第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される。第２の高周波電力は、第２の期間内では供給されない。チャンバ内に配置された基板の膜をエッチングするよう、第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程が交互に繰り返される。第１５の例示的実施形態によれば、第１の期間において生成されたイオンが第２の期間において高いエネルギーで基板に衝突する。
別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持台、第１の高周波電源部、第２の高周波電源部、及び制御部を備える。基板支持台は、下部電極を含み、チャンバ内に設けられている。第１の高周波電源部は、第１の周波数を有する第１の高周波電力を下部電極に供給するように構成されている。第２の高周波電源部は、プラズマを生成するために第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第２の高周波電力を供給するように構成されている。制御部は、第１の高周波電源部及び第２の高周波電源部を制御するように構成されている。制御部は、第１の期間及び第１の期間の後の又は第１の期間に続く第２の期間において、第１の高周波電力を連続的に下部電極に供給するよう第１の高周波電源部を制御する。制御部は、第１の期間内の第１の部分期間内で、第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給し、第２の期間内の第２の部分期間内で、第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給するように、第２の高周波電源部を制御する。第１の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間である。第２の部分期間は、第１の高周波電力の各周期内の一部の期間であり、第１の部分期間とは異なる期間である。或いは、制御部は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、第２の高周波電力をパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給するように、第２の高周波電源部を制御する。また、制御部は、第２の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、第２の高周波電力を他方の高周波電力として供給するように、第２の高周波電源部を制御する。或いは、制御部は、第１の期間内の第１の高周波電力の各周期内で、第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給し、第２の期間内では第２の高周波電力を供給しないように、第２の高周波電源部を制御する。
以下、図面を参照して種々の例示的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又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ１」という）は、プラズマ処理装置を用いて実行される。図２は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。本開示における種々の実施形態に係るプラズマ処理方法の実行には、図２に示すプラズマ処理装置が用いられ得る。
図２に示すプラズマ処理装置１Ａは、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１Ａは、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。
チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成されている。支持部１３は、略円筒形状を有している。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、基板支持台、即ち支持台１４を支持している。支持台１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。支持台１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。
支持台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。支持台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面の上には、基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極を有する。静電チャック２０の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成されている。静電チャック２０の電極は、膜状の電極であり、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。
下部電極１８の周縁部上には、基板Ｗのエッジを囲むように、フォーカスリングＦＲが配置される。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させるために設けられている。フォーカスリングＦＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。
下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット２２から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニット２２に戻される。プラズマ処理装置１Ａでは、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。
プラズマ処理装置１Ａには、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。
プラズマ処理装置１Ａは、上部電極３０を更に備えている。上部電極３０は、支持台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成されている。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成している。天板３４は、ジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
プラズマ処理装置１Ａは、ガス供給部ＧＳを更に備えている。ガス供給部ＧＳは、ガスソース群４０、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を含む。ガスソース群４０は、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して、ガス供給管３８に接続されている。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含んでいる。複数のガスソースは、種々の実施形態の各々で利用される複数のガスのソースを含む。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。
プラズマ処理装置１Ａでは、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された部材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプといった真空ポンプを有している。
プラズマ処理装置１Ａは、発光分析器５４を更に備え得る。発光分析器５４は、チャンバ１０の外側に設けられている。発光分析器５４は、チャンバ１０に形成された光学的に透明な窓部材を介して、プラズマからの光を受ける。発光分析器５４は、プラズマの一以上の波長の発光強度を取得する。後述する制御部８０は、発光分析器５４によって取得された発光強度に基づいて工程を終了させることができる。
プラズマ処理装置１Ａは、第１の高周波電源部６１を更に備えている。第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを出力するように構成されている。第１の高周波電力ＬＦは、主としてイオンを基板Ｗに引き込むことに適した周波数を有する。第１の高周波電力ＬＦの基本周波数である第１の周波数は、例えば５０ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。
第１の高周波電源部６１は、整合器６３を介して下部電極１８に電気的に接続されている。整合器６３は、整合回路を有している。整合器６３の整合回路は、第１の高周波電源部６１の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第１の高周波電源部６１の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。
一実施形態において、プラズマ処理装置１Ａは、方向性結合器６５を更に備え得る。方向性結合器６５は、第１の高周波電源部６１と整合器６３との間に設けられている。プラズマ処理装置１Ａでは、方向性結合器６５は、第１の高周波電源部６１と同期信号発生器７０との間に設けられている。方向性結合器６５は、第１の高周波電力ＬＦを分岐させて同期信号発生器７０に供給する。方向性結合器６５に供給された第１の高周波電力ＬＦの大部分は整合器６３に供給される。例えば、方向性結合器６５の結合度は、６０ｄＢである。
同期信号発生器７０は、第１の高周波電力ＬＦから同期信号ＳＳを発生するように構成されている。具体的に、同期信号発生器７０は、方向性結合器６５から第１の高周波電力ＬＦの分岐電力を受ける。同期信号発生器７０は、第１の高周波電力ＬＦの分岐電力の電圧から同期信号ＳＳを生成する。同期信号ＳＳは、第１の高周波電力の各周期の開始時点を規定する同期パルスを含む。一実施形態において、同期信号発生器７０は、第１の高周波電力ＬＦの分岐電力の電圧を増幅器によって増幅して、増幅信号を出力する。増幅器から出力された増幅信号はコンパレータに入力される。同期信号発生器７０のコンパレータは、増幅信号から同期クロック信号を生成する。同期信号発生器７０は、同期クロック信号の立ち上がりにおいて同期パルスを含む同期信号を生成する。
プラズマ処理装置１Ａは、第２の高周波電源部６２を更に備えている。第２の高周波電源部６２は、チャンバ１０内でガスからプラズマを生成するために、第２の高周波電力ＨＦを出力するように構成されている。第２の高周波電力ＨＦの基本周波数である第２の周波数は、第１の周波数よりも高い。第２の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜３００ＭＨｚの範囲内の周波数である。
第２の高周波電源部６２は、整合器６４を介して下部電極１８に電気的に接続されている。整合器６４は、整合回路を有している。整合器６４の整合回路は、第２の高周波電源部６２の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第２の高周波電源部６２の出力インピーダンスに整合させるよう構成されている。プラズマ処理装置１Ａは、方向性結合器６６を更に備えていてもよい。方向性結合器６６は、第２の高周波電源部６２と整合器６４との間に設けられている。別の実施形態では、第２の高周波電源部６２は、整合器６４を介して上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。
プラズマ処理装置１Ａは、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１Ａの各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１Ａを管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１Ａの稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部８０の記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１Ａで各種処理を実行するために、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１Ａの各部を制御することにより、種々の実施形態の各々のプラズマ処理方法が、プラズマ処理装置１Ａで実行される。
第２の高周波電源部６２は、制御部８０からの制御信号及び同期信号発生器７０からの同期信号ＳＳに応じて、第１の高周波電力ＬＦの各周期内で第２の高周波電力ＨＦを生成するか、第２の高周波電力ＨＦの出力を停止する。第１の高周波電力ＬＦの各周期は、同期信号ＳＳから特定される。第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦをパルス状の高周波電力又は連続的な高周波電力として生成するように構成されている。パルス状の高周波電力は、ある期間内の特定の期間内でその電力レベルが増加された高周波電力である。例えば、パルス状の高周波電力の電力レベルは、ある期間内の特定の期間においてゼロよりも大きく、当該特定の期間の前後の期間ではゼロである。第１の高周波電力ＬＦの各周期内で第２の高周波電力ＨＦがパルス状の高周波電力として出力される期間は、制御部８０からの制御信号によって指定される。
プラズマ処理装置１Ａの第２の高周波電源部６２は、高周波信号発生器６２ｆ及び増幅器６２ａを有する。高周波信号発生器６２ｆは、制御部８０からの制御信号及び同期信号発生器７０からの同期信号ＳＳに応じて、第１の高周波電力ＬＦの各周期内で高周波信号を生成するか、高周波信号の出力を停止する。第１の高周波電力ＬＦの各周期は、同期信号ＳＳから特定される。高周波信号発生器６２ｆによって生成される高周波信号は、第２の周波数を有する。高周波信号発生器６２ｆは、高周波信号を、パルス状の高周波信号又は連続的な高周波信号として生成する。第１の高周波電力ＬＦの各周期内で高周波信号がパルス状の高周波信号として出力される期間は、制御部８０からの制御信号によって指定される。高周波信号発生器６２ｆは、例えばファンクションジェネレータである。高周波信号発生器６２ｆによって生成された高周波信号は、増幅器６２ａに入力される。プラズマ処理装置１Ａの第２の高周波電源部６２では、第２の高周波電力ＨＦは、増幅器６２ａによって高周波信号が増幅されることにより生成される。
種々の実施形態の各々のプラズマ処理方法は、図３に示すプラズマ処理装置を用いて実行されてもよい。図３は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。以下、プラズマ処理装置１Ａと図３に示すプラズマ処理装置１Ｂとの相違点に関して、プラズマ処理装置１Ｂの説明を行う。プラズマ処理装置１Ｂでは、第１の高周波電源部６１は、高周波信号発生器６０ｆ及び増幅器６１ａを有する。高周波信号発生器６０ｆは、連続的な高周波信号として第１の高周波信号を生成する。第１の高周波信号は、第１の周波数を有する。高周波信号発生器６０ｆは、例えばファンクションジェネレータである。第１の高周波信号は、増幅器６１ａに入力される。プラズマ処理装置１Ｂでは、第１の高周波電力ＬＦは、増幅器６１ａによって第１の高周波信号が増幅されることにより生成される。
プラズマ処理装置１Ｂでは、第２の高周波電源部６２は、高周波信号発生器６０ｆ及び増幅器６２ａを有する。即ち、第２の高周波電源部６２は、高周波信号発生器６０ｆを第１の高周波電源部６１と共有している。したがって、第１の高周波電源部６１と第２の高周波電源部６２の間では同期がとれている。高周波信号発生器６０ｆは、第１の高周波信号に加えて第２の高周波信号を発生する。高周波信号発生器６０ｆによって生成される第２の高周波信号は、第２の周波数を有する。
高周波信号発生器６０ｆは、制御部８０からの制御信号に応じて、第１の高周波電力ＬＦの各周期内で第２の高周波信号を生成するか、第２の高周波信号の出力を停止する。高周波信号発生器６０ｆは、第１の高周波信号の各周期に対して第２の高周波信号の出力のタイミング制御を行うことができる。高周波信号発生器６０ｆ自体が第１の高周波信号を生成しているので、第１の高周波電力ＬＦの各周期の特定のために、別途の同期信号発生器は不要である。
高周波信号発生器６０ｆは、第２の高周波信号を、パルス状の高周波信号又は連続的な高周波信号として生成する。第１の高周波電力ＬＦの各周期内で第２の高周波信号がパルス状の高周波信号として出力される期間は、制御部８０からの制御信号によって指定される。高周波信号発生器６０ｆによって生成された第２の高周波信号は、増幅器６２ａに入力される。プラズマ処理装置１Ｂの第２の高周波電源部６２では、第２の高周波電力ＨＦは、増幅器６２ａによって第２の高周波信号が増幅されることにより生成される。
以下、プラズマ処理装置１Ａ及びプラズマ処理装置１Ｂのうち何れかが用いられる場合を例として、種々の実施形態に係るプラズマ処理方法について詳細に説明する。以下の説明では、図１と共に、図４の（ａ）、図４の（ｂ）、図４の（ｃ）、及び図５を参照する。図４の（ａ）は一例の基板の一部拡大断面図であり、図４の（ｂ）及び図４の（ｃ）は方法ＭＴ１の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。図５は、方法ＭＴ１に関連する一例のタイミングチャートである。図５において縦軸は、第１の高周波電力ＬＦ、同期信号ＳＳ、及び第２の高周波電力ＨＦを示している。
方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含む。工程ＳＴ１１は、第１の期間Ｐ１において実行される。第１の期間Ｐ１の時間長は、第１の高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｍ倍であり得る。ｍは自然数である。工程ＳＴ１１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ１２は、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。工程ＳＴ１２では、第２のプラズマ処理が実行される。第２の期間Ｐ２の時間長は、第１の高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｎ倍であり得る。ｎは自然数である。
工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ１では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１内の第１の部分期間ＳＰ１内及び第２の期間Ｐ２内の第２の部分期間ＳＰ２内で下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ１１では第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ１２では第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の一部の期間である。第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の一部の期間であり、第１の部分期間とは異なる期間である。方法ＭＴ１では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で、第１の高周波電源部６１から出力される第１の高周波電力ＬＦが負の電位を有する期間（以下、「負電圧出力期間」という）内に含まれる。方法ＭＴ１では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で第１の高周波電源部６１から出力される第１の高周波電力ＬＦが正の電圧を有する期間（以下、「正電圧出力期間」という）内に含まれる。
なお、第２の高周波電源部６２は、同期信号ＳＳから特定される各周期ＰＬＦにおいて、制御部８０からの指令により、パルス状の高周波電力を適切なタイミングで供給することができる。したがって、複数の第１の部分期間ＳＰ１のそれぞれでは、パルス状の高周波電力が、第１の高周波電力ＬＦの周期に対して相対的に同じ位相で供給され得る。また、複数の第２の部分期間ＳＰ２のそれぞれでは、パルス状の高周波電力が、第１の高周波電力ＬＦの周期に対して相対的に同じ位相で供給され得る。
種々の実施形態において、負電圧出力期間内に設定される部分期間（第１の部分期間ＳＰ１又は第２の部分期間ＳＰ２）は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で第１の高周波電力ＬＦが最小の電位を有する時点を含み得る。正電圧出力期間内に設定される部分期間（第１の部分期間ＳＰ１又は第２の部分期間ＳＰ２）は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内で第１の高周波電力ＬＦが最大の電位を有する時点を含み得る。
工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ１１では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ１１では、支持台１４上の基板のＶｐｐ（電圧の波高値）が高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
一方、工程ＳＴ１２では、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ１２では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
図４の（ａ）に示すように、方法ＭＴ１が適用され得る基板ＷＡは、下地領域ＵＲＡ及び膜ＦＡを有する。膜ＦＡは、下地領域ＵＲＡ上に設けられている。基板ＷＡは、マスクＭＫＡを更に有し得る。マスクＭＫＡは、膜ＦＡ上に設けられている。マスクＭＫＡは、膜ＦＡを部分的に露出させるようにパターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＡはシリコンから形成されており、膜ＦＡは酸化シリコンから形成されており、マスクＭＫＡは、フォトレジスト膜及び反射防止膜を含む多層構造を有する。マスクＭＫＡの反射防止膜は、膜ＦＡ上に設けられている。マスクＭＫＡの反射防止膜は、シリコンを含有する。マスクＭＫＡのフォトレジスト膜は、マスクＭＫＡの反射防止膜上に設けられている。
方法ＭＴ１では、基板ＷＡは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＡは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２で用いられる処理ガスは、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２で用いられる処理ガスは、Ｏ２ガスといった酸素含有ガス及び／又はアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
図４の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ１１では、下地領域ＵＲＡを露出させるように、プラズマからのイオンによって膜ＦＡがエッチングされる。工程ＳＴ１１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から膜ＦＡのエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、工程ＳＴ１１が終了される。或いは、工程ＳＴ１１は、所定時間の経過後に終了される。工程ＳＴ１１では、基板ＷＡに対して高いエネルギーのイオンが供給されるので、膜ＦＡは高速にエッチングされる。
続く工程ＳＴ１２では、図４の（ｃ）に示すように、膜ＦＡのオーバーエッチングが行われる。工程ＳＴ１２では、基板ＷＡに対して低いエネルギーのイオンが供給されるので、下地領域ＵＲＡの損傷を抑制しつつ、膜ＦＡのオーバーエッチングを行うことができる。
図６を参照する。図６は、連続的な高周波電力としての第２の高周波電力の一例を示すタイミングチャートである。方法ＭＴ１において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内の各周期ＰＬＦではパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内の各周期ＰＬＦでは他方の高周波電力として供給されてもよい。具体的に、方法ＭＴ１において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では連続的な高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間Ｐ１内では比較的高く、第２の期間Ｐ２内では比較的低くなる。
或いは、方法ＭＴ１において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では連続的な高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では正電圧出力期間にパルス状の高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間Ｐ１内では比較的高く、第２の期間Ｐ２内では比較的低くなる。
次に、図７、図８の（ａ）、図８の（ｂ）、図８の（ｃ）、図８の（ｄ）、及び図８の（ｅ）を参照する。図７は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図８の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図８の（ｂ）〜図８の（ｅ）は、図７に示す方法ＭＴ２の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。
図７に示す方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２２を含む。工程ＳＴ２１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。工程ＳＴ２１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ２２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。工程ＳＴ２２では、第２のプラズマ処理が実行される。
方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２４を更に含み得る。工程ＳＴ２３は、第３の期間において実行される。第３の期間は第２の期間Ｐ２に続く期間である。第３の期間の時間長は、第１の高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｐ倍であり得る。ｐは自然数である。工程ＳＴ２３では、第３のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ２４は、第４の期間において実行される。第４の期間は第３の期間に続く期間である。第４の期間の時間長は、第１の高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｑ倍であり得る。ｑは自然数である。工程ＳＴ２４では、第４のプラズマ処理が実行される。
工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ２では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間〜第４の期間にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ２では、第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１及び第３の期間の各々における第１の部分期間ＳＰ１内で供給される。また、方法ＭＴ２では、第２の高周波電力ＨＦは、第２の期間Ｐ２及び第４の期間の各々における第２の部分期間ＳＰ２内で、下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３の各々では、第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４の各々では、第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ２では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の負電圧出力期間内に含まれる。方法ＭＴ２では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内に含まれる。
工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３では、支持台１４上の基板のＶｐｐが高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
一方、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４では、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
図８の（ａ）に示すように、方法ＭＴ２が適用され得る基板ＷＢは、第１の膜ＦＢ１、及び第２の膜ＦＢ２を有する。第１の膜ＦＢ１は、第２の膜ＦＢ２上に設けられている。基板ＷＢは、下地領域ＵＲＢ、第３の膜ＦＢ３、及びマスクＭＫＢを更に有し得る。第３の膜ＦＢ３は、下地領域ＵＲＢ上に設けられている。第２の膜ＦＢ２は、第３の膜ＦＢ３上に設けられている。マスクＭＫＢは、第１の膜ＦＢ１上に設けられている。マスクＭＫＢは、第１の膜ＦＢ１を部分的に露出させるようにパターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＢはシリコンから形成されている。第１の膜ＦＢ１及び第３の膜ＦＢ３は、酸化シリコンから形成されている。第２の膜ＦＢ２は、窒化シリコンから形成されている。マスクＭＫＢは、フォトレジスト膜から形成されている。
方法ＭＴ２では、基板ＷＢは、第１の期間〜第４の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＢは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４で用いられる処理ガスは、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４で用いられる処理ガスは、Ｏ２ガスといった酸素含有ガス及び／又はアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
図８の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ２１では、プラズマからのイオンが第１の膜ＦＢ１に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第２の膜ＦＢ２を露出させるように第１の膜ＦＢ１がエッチングされる。工程ＳＴ２１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第１の膜ＦＢ１のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２１は、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、或いは、発光分析器５４によって取得されるＣＮの発光強度が別の所定値以上であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２１は、所定時間の経過後に終了される。
図８の（ｃ）に示すように、工程ＳＴ２２では、プラズマからのイオンが第２の膜ＦＢ２に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第３の膜ＦＢ３を露出させるように第２の膜ＦＢ２がエッチングされる。工程ＳＴ２２は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第２の膜ＦＢ２のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２２は、発光分析器５４によって取得されるＣＮの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、或いは、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が別の所定値以上であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２２は、所定時間の経過後に終了される。
図８の（ｄ）に示すように、工程ＳＴ２３では、プラズマからのイオンが第３の膜ＦＢ３に照射され、ケミカルイオンエッチングによって下地領域ＵＲＢを露出させるように第３の膜ＦＢ３がエッチングされる。工程ＳＴ２３は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第３の膜ＦＢ３のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２３は、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２３は、所定時間の経過後に終了される。
続く工程ＳＴ２４では、図８の（ｅ）に示すように、第３の膜ＦＢ３のオーバーエッチングが行われる。工程ＳＴ２４では、基板ＷＢに対して低いエネルギーのイオンが供給されるので、下地領域ＵＲＢの損傷を抑制しつつ、第３の膜ＦＢ３のオーバーエッチングを行うことができる。
この方法ＭＴ２によれば、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第１の膜ＦＢ１として有し、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第２の膜ＦＢ２として有する多層膜のエッチングが可能となる。また、第２の膜ＦＢ２と下地領域ＵＲＢとの間に、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第３の膜ＦＢ３として更に有する多層膜のエッチングが可能となる。
なお、方法ＭＴ２において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内の各周期ＰＬＦではパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内の各周期ＰＬＦでは他方の高周波電力として供給されてもよい。また、方法ＭＴ２において、第２の高周波電力ＨＦは、第３の期間内の各周期ＰＬＦではパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第４の期間内の各周期ＰＬＦでは他方の高周波電力として供給されてもよい。
具体的に、方法ＭＴ２において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間及び第３の期間内では負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給され、第２の期間及び第４の期間内では連続的な高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間及び第３の期間内では比較的高く、第２の期間及び第４の期間内では比較的低くなる。
或いは、方法ＭＴ２において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間及び第３の期間内では連続的な高周波電力として供給され、第２の期間及び第４の期間内では、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間及び第３の期間内では比較的高く、第２の期間及び第４の期間内では比較的低くなる。
次に、図９、図１０の（ａ）、及び図１０の（ｂ）を参照する。図９は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１０の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１０の（ｂ）は、図９に示す方法ＭＴ３の工程ＳＴ３１の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。
図９に示す方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２を含む。工程ＳＴ３１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。工程ＳＴ３１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ３２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１の後の又は第１の期間Ｐ１に続く期間である。工程ＳＴ３２では、第２のプラズマ処理が実行される。
工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。
工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ３では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１内の第１の部分期間ＳＰ１内及び第２の期間Ｐ２内の第２の部分期間ＳＰ２内で下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ３１では第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ３２では第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ３では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の負電圧出力期間内に含まれる。方法ＭＴ３では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内に含まれる。
工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ３１では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ３１では、支持台１４上の基板のＶｐｐが高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
一方、工程ＳＴ３２では、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ３２では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。なお、工程ＳＴ３２では、ラジカルを主体とするエッチングが行われる。また、工程ＳＴ３２では、チャンバ１０の内壁面、即ち、内部空間１０ｓを画成する内壁面に向かうイオンのエネルギーが相対的に高くなる。
図１０の（ａ）に示すように、方法ＭＴ３が適用され得る基板ＷＣは、下地領域ＵＲＣ及び膜ＦＣを有する。膜ＦＣは、下地領域ＵＲＣ上に設けられている。基板ＷＣは、マスクＭＫＣを更に有し得る。マスクＭＫＣは、膜ＦＣ上に設けられている。マスクＭＫＣは、膜ＦＣの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＣはＴａＮから形成されており、膜ＦＣは幾つかの磁性層を含む多層膜であり、マスクＭＫＣは、酸化シリコンから形成されている。膜ＦＣの多層膜は、例えばＭＲＡＭ素子部を構成する多層膜であり、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を含む。
方法ＭＴ１では、基板ＷＣは、第１の期間Ｐ１において、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＣは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２で用いられる処理ガスは、Ｃｌ２ガスとアルゴンガスといった希ガスを含む混合ガス、又は、ＣＯガスとＮＨ３ガスを含む混合ガスであり得る。
図１０の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ３１では、プラズマからのイオンが膜ＦＣに照射され、ケミカルイオンエッチング及び／又はスパッタリングによって下地領域ＵＲＣを露出させるように膜ＦＣがエッチングされる。工程ＳＴ３１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から膜ＦＣのエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ３１は、所定時間の経過後に終了される。工程ＳＴ３１では、基板ＷＣに対して高いエネルギーのイオンが供給されるので、難エッチング材料から形成された膜ＦＣのエッチングが可能となる。
方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３ａを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ３ａは、工程ＳＴ３１と工程ＳＴ３２との間で実行される。工程ＳＴ３ａでは、基板ＷＣがチャンバ１０の内部空間１０ｓから搬出される。したがって、工程ＳＴ３２は、基板ＷＣがチャンバ１０内に配置されていない状態で実施され得る。方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３ｂを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ３ｂは、工程ＳＴ３ａと工程ＳＴ３２との間で実行される。工程ＳＴ３ｂでは、ダミー基板がチャンバ１０内に搬入される。ダミー基板は、支持台１４上に載置される。したがって、工程ＳＴ３２は、ダミー基板が支持台１４上に載置されている状態で実行されてもよい。
工程ＳＴ３１では、チャンバ１０の内壁面に堆積物が付着する。堆積物はエッチング副生成物であり得る。工程ＳＴ３２では、チャンバ１０の内壁面に付着した堆積物が、プラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種によって除去される。工程ＳＴ３２が実行される第２の期間Ｐ２においては、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが低くなり、相対的にチャンバ１０の内壁面に向かうイオンのエネルギーが高くなる。その結果、チャンバ１０の内壁面に付着した堆積物が効率的に除去される。
なお、方法ＭＴ３において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内の各周期ＰＬＦではパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内の各周期ＰＬＦでは他方の高周波電力として供給されてもよい。具体的に、方法ＭＴ３において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では連続的な高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では比較的高く、第２の期間内では比較的低くなる。
或いは、方法ＭＴ３において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では連続的な高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間内では比較的高く、第２の期間内では比較的低くなる。
次に、図１１、図１２の（ａ）、図１２の（ｂ）、図１２の（ｃ）、及び図１２の（ｄ）を参照する。図１１は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１２の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１２の（ｂ）〜図１２の（ｄ）は、図１１に示す方法ＭＴ４の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。
図１１に示す方法ＭＴ４は、工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２を含む。工程ＳＴ４１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。第１の期間Ｐ１は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ４１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ４２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。第２の期間Ｐ２は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ４２では、第２のプラズマ処理が実行される。
工程ＳＴ４１では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ４２では、工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスと同じ処理ガス又は別の処理ガスが、チャンバ１０内に、供給される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ４では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１内の第１の部分期間ＳＰ１内及び第２の期間Ｐ２内の第２の部分期間ＳＰ２内で下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ４１では第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ４２では第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ４では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の負電圧出力期間内に含まれる。方法ＭＴ４では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内に含まれる。
工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、チャンバ１０内でプラズマが形成される。工程ＳＴ４１では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ４１では、支持台１４上の基板のＶｐｐが高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
一方、工程ＳＴ４２では、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ４２では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
方法ＭＴ４では、基板は、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板は、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。方法ＭＴ４が適用され得る基板ＷＤは、図１２の（ａ）に示すように、下地領域ＵＲＤ及び膜ＦＤを有する。膜ＦＤは、下地領域ＵＲＤ上に設けられている。基板ＷＤは、マスクＭＫＤを更に有し得る。マスクＭＫＤは、膜ＦＤ上に設けられている。マスクＭＫＤは、膜ＦＤの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＤは酸化シリコンから形成されており、膜ＦＤは有機膜又はシリコン酸化膜であり、マスクＭＫＤはフォトレジスト膜及び反射防止膜を含む多層構造を有する。マスクＭＫＤの反射防止膜は、膜ＦＤ上に設けられている。マスクＭＫＤの反射防止膜は、シリコンを含有する。マスクＭＫＤのフォトレジスト膜は、マスクＭＫＤの反射防止膜上に設けられている。
工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜である場合には、Ｏ２ガスといった酸素含有ガスを含み得る。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜である場合には、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤがシリコン酸化膜である場合には、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜又はシリコン酸化膜の何れであっても、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガス、Ｏ２ガスといった酸素含有ガス、及びアルゴンガスといった希ガスを含む混合ガスであってもよい。
工程ＳＴ４２で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜又はシリコン酸化膜の何れであっても、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ４２で用いられる処理ガスは、Ｏ２ガスといった酸素含有ガス、及びアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
工程ＳＴ４１では、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高い。したがって、工程ＳＴ４１では、プラズマからのイオンが膜ＦＤに照射され、ケミカルイオンエッチングによって膜ＦＤがエッチングされる。図１２の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ４１において、膜ＦＤは、側壁面を提供するように、エッチングされる。工程ＳＴ４２では、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低い。工程ＳＴ４２では、図１２の（ｃ）に示すように、プラズマからの化学種が基板ＷＤの表面上に堆積物ＤＰの膜を形成する。堆積物ＤＰの膜は、炭素及び／又はフルオロカーボンの化学種から形成される。
続く工程ＳＴ４３では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ４３において、停止条件は、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。或いは、工程ＳＴ４３において、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２を含むシーケンス又は当該シーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ４３において停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２を含むシーケンスが再び実行される。工程ＳＴ４１のエッチングは異方性を有する。したがって、工程ＳＴ４１では、図１２の（ｄ）に示すように、基板ＷＤの側壁面上で延在している堆積物ＤＰは残される。一方、工程ＳＴ４１では、基板Ｗの他の表面（水平面）上で延在している堆積物ＤＰが除去されて、膜ＦＤが更にエッチングされる。工程ＳＴ４３において停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴ４は終了する。
方法ＭＴ４では、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２が交互に繰り返される。即ち、方法ＭＴ４では、堆積物ＤＰの形成（工程ＳＴ４２）と膜ＦＤのエッチング（工程ＳＴ４１）が交互に行われる。方法ＭＴ４によれば、膜ＦＤのエッチングの実行中には、膜ＦＤの側壁面が堆積物ＤＰによって保護される。
次に、図１３、図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）、図１４の（ｃ）、及び図１４の（ｄ）を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１４の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１４の（ｂ）〜図１４の（ｄ）は、図１３に示す方法ＭＴ５の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。
図１３に示す方法ＭＴ５は、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２を含む。工程ＳＴ５１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ５１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。第１の期間Ｐ１は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ５１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ５２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。第２の期間Ｐ２は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ５２では、第２のプラズマ処理が実行される。
工程ＳＴ５１では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ５２では、工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスと同じ処理ガス又は別の処理ガスが、チャンバ１０内に、供給される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ５では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１内の第１の部分期間ＳＰ１内及び第２の期間Ｐ２内の第２の部分期間ＳＰ２内で下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ５１では第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ５２では第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ５では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の負電圧出力期間内に含まれる。方法ＭＴ５では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内に含まれる。
工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、チャンバ１０内でプラズマが形成される。工程ＳＴ５１では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ５１では、支持台１４上の基板のＶｐｐが高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
一方、工程ＳＴ５２では、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ５２では、支持台１４上の基板のＶｐｐ（電圧の波高値）が低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
方法ＭＴ５では、基板は、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板は、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。方法ＭＴ５が適用され得る基板ＷＥは、図１４の（ａ）に示すように、下地領域ＵＲＥ及び膜ＦＥを有する。膜ＦＥは、下地領域ＵＲＥ上に設けられている。基板ＷＥは、マスクＭＫＥを更に有し得る。マスクＭＫＥは、膜ＦＥ上に設けられている。マスクＭＫＥは、膜ＦＥの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＥは酸化シリコンから形成されており、膜ＦＥは多結晶シリコンから形成されており、マスクＭＫＥは酸化シリコンから形成されている。
工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスは、Ｃｌ２ガス、ＨＢｒガス、ＳＦ６ガスといったハロゲン含有ガスを含み得る。工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスは、Ｏ２ガスといった酸素含有ガスを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ５２で用いられる処理ガスは、工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスと異なる場合には、Ｏ２ガスといった酸素含有ガスを含み得る。工程ＳＴ５２で用いられる処理ガスは、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
工程ＳＴ５１では、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高い。したがって、工程ＳＴ５１では、プラズマからのイオンが膜ＦＥに照射され、ケミカルイオンエッチングによって膜ＦＥがエッチングされる。図１４の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ５１において、膜ＦＥは、側壁面を提供するように、エッチングされる。工程ＳＴ５２では、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低い。工程ＳＴ５２では、図１４の（ｃ）に示すように、膜ＦＥのエッチングが抑制され、膜ＦＥの表面を含む領域が変質して、変質領域ＭＲを形成する。例えば、変質領域ＭＲは、膜ＦＥの表面を含む領域におけるシリコンの酸化によって形成される。
続く工程ＳＴ５３では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ５３において、停止条件は、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。或いは、工程ＳＴ５３において、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２を含むシーケンス又は当該シーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ５３において停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２を含むシーケンスが再び実行される。工程ＳＴ５３において停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴ５は終了する。
方法ＭＴ５では、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２が交互に繰り返される。即ち、方法ＭＴ５によれば、膜ＦＥの変質処理（工程ＳＴ５２）と膜ＦＥのエッチング（工程ＳＴ５１）が交互に行われる。方法ＭＴ５では、膜ＦＥの側壁面が変質しているので、図１４の（ｄ）に示すように、工程ＳＴ５１における側壁面のエッチングが抑制される。
次に、図１５、図１６の（ａ）、図１６の（ｂ）、図１６の（ｃ）、及び図１７を参照する。図１５は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１６の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１６の（ｂ）及び図１６の（ｃ）は、図１５に示す方法ＭＴ６の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。図１７は、方法ＭＴ６に関連する一例のタイミングチャートである。図１７において縦軸は、第１の高周波電力ＬＦ、同期信号ＳＳ、及び第２の高周波電力ＨＦを示している。
図１５に示す方法ＭＴ６は、工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２を含む。工程ＳＴ６１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。工程ＳＴ６１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ６２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。工程ＳＴ６２では、第２のプラズマ処理が実行される。
工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ２では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１と第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ６では、第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として、第１の期間Ｐ１における第１の部分期間ＳＰ１内、並びに、第２の期間Ｐ２における第２の部分期間ＳＰ２内で、下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ６１では、第１の部分期間ＳＰ１内でパルス状の高周波電力として供給される。また、第２の高周波電力ＨＦは、工程ＳＴ６２では、第２の部分期間ＳＰ２内でパルス状の高周波電力として供給される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦを供給するために、制御部８０によって制御される。
方法ＭＴ６では、第１の部分期間ＳＰ１は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内に含まれる。方法ＭＴ６では、第２の部分期間ＳＰ２は、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内の負電圧出力期間内に含まれる。
工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ６１では、図１７に示すように、第２の高周波電力ＨＦは、正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ６１では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
一方、工程ＳＴ６２では、第２の高周波電力ＨＦは、負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ６２では、支持台１４上の基板のＶｐｐが高くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。
図１６の（ａ）に示すように、方法ＭＴ６が適用され得る基板ＷＦは、第１の膜ＦＦ１、及び第２の膜ＦＦ２を有する。第１の膜ＦＦ１は、第２の膜ＦＦ２上に設けられている。基板ＷＦは、下地領域ＵＲＦ及びマスクＭＫＦを更に有し得る。第２の膜ＦＦ２は、下地領域ＵＲＦ上に設けられている。マスクＭＫＦは、第１の膜ＦＦ１上に設けられている。マスクＭＫＦは、第１の膜ＦＦ１を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＦはシリコンから形成されている。第１の膜ＦＦ１は、シリコンを含有する反射防止膜である。第２の膜ＦＦ２は、酸化シリコンから形成されている。マスクＭＫＦは、フォトレジスト膜から形成されている。
方法ＭＴ６では、基板ＷＦは、第１の期間Ｐ１と第２の期間Ｐ２にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＦは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２で用いられる処理ガスは、ＣＦ４ガスといったフルオロカーボンガスを含む。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２で用いられる処理ガスは、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
図１６の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ６１では、第２の膜ＦＦ２を露出させるように、プラズマからのイオンが第１の膜ＦＦ１に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第１の膜ＦＦ１がエッチングされる。工程ＳＴ６１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第１の膜ＦＦ１のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ６１は、所定時間の経過後に終了される。
図１６の（ｃ）に示すように、工程ＳＴ６２では、下地領域ＵＲＦを露出させるように、プラズマからのイオンが第２の膜ＦＦ２に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第２の膜ＦＦ２がエッチングされる。工程ＳＴ６２は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第２の膜ＦＢ２のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、工程ＳＴ６２が終了される。或いは、工程ＳＴ６２は、所定時間の経過後に終了される。
この方法ＭＴ６によれば、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第１の膜ＦＦ１として有し、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第２の膜ＦＢ２として有する多層膜のエッチングが可能となる。
なお、方法ＭＴ６において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内の各周期ＰＬＦではパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内の各周期ＰＬＦでは他方の高周波電力として供給されてもよい。具体的に、方法ＭＴ６において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では連続的な高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間Ｐ１では比較的低く、第２の期間Ｐ２では比較的高くなる。
或いは、方法ＭＴ６において、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内では連続的な高周波電力として供給され、第２の期間Ｐ２内では負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給されてもよい。この場合にも、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第１の期間Ｐ１内では比較的低く、第２の期間Ｐ２内では比較的高くなる。
次に、図１８、図１９、図２０の（ａ）、図２０の（ｂ）、図２０の（ｃ）、図２０の（ｄ）を参照する。図１８は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図１９は、図１８に示す方法ＭＴ７に関連する一例のタイミングチャートである。図２０の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図２０の（ｂ）〜図２０の（ｅ）は、方法ＭＴ７の複数の工程それぞれの実行後における一例の基板の一部拡大断面図である。
図１８に示す方法ＭＴ７は、工程ＳＴ７１及び工程ＳＴ７２を含む。工程ＳＴ７１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ７１と同じく、第１の期間Ｐ１において実行される。第１の期間Ｐ１は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間である。第１の期間Ｐ１の開始時点は、対応の周期ＰＬＦの開始時点に一致している。工程ＳＴ７１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ７２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間Ｐ２において実行される。第２の期間Ｐ２は、第１の期間Ｐ１に続く期間である。第２の期間Ｐ２は単一の周期ＰＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間である。第２の期間Ｐ２の開始時点は、対応の周期ＰＬＦの開始時点に一致している。工程ＳＴ７２では、第２のプラズマ処理が実行される。方法ＭＴ７では、工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２が交互に繰り返される。
方法ＭＴ７は、工程ＳＴ７３を更に含み得る。工程ＳＴ７３では、第３のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ７３は、第３の期間Ｐ３において実行される。第３の期間Ｐ３は、工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２の交互の繰り返しが行われる期間に続く期間である。
工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３では、ガス供給部ＧＳが、チャンバ１０内に処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。
工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３において、第１の高周波電力ＬＦは、下部電極１８に連続的に供給される。即ち、方法ＭＴ７では、第１の高周波電力ＬＦは、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２にわたって下部電極１８に連続的に供給される。また、方法ＭＴ７では、第１の高周波電力ＬＦは、第３の期間Ｐ３においても、連続的に供給される。工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３において、第１の高周波電源部６１は、第１の高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するために、制御部８０によって制御される。
工程ＳＴ７１では、第２の高周波電力ＨＦは、パルス状の高周波電力として下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。即ち、方法ＭＴ７では、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内でパルス状の高周波電力として下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。具体的に、方法ＭＴ７では、図１９に示すように、第２の高周波電力ＨＦは、第１の期間Ｐ１内の正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。工程ＳＴ７２では、第２の高周波電力ＨＦは供給されない。即ち、第２の高周波電力ＨＦは、第２の期間Ｐ２内では供給されない。工程ＳＴ７３では、第２の高周波電力ＨＦは、各周期ＰＬＦ内の正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。工程ＳＴ７１、工程ＳＴ７２、及び工程ＳＴ７３において、第２の高周波電源部６２は、第２の高周波電力ＨＦの供給及び供給停止のために、制御部８０によって制御される。
工程ＳＴ７１では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが生成される。工程ＳＴ７２における支持台１４上の基板のＶｐｐは、工程ＳＴ７１における支持台１４上の基板のＶｐｐよりも高くなる。したがって、第１の期間Ｐ１において生成されたプラズマからのイオンは、第２の期間Ｐ２において支持台１４上の基板に高いエネルギーで衝突する。
工程ＳＴ７３では、第２の高周波電力ＨＦが正電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として供給される。したがって、工程ＳＴ７３では、支持台１４上の基板のＶｐｐが低くなり、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。
方法ＭＴ７において、基板は、第１の期間Ｐ１及び第２の期間Ｐ２の繰り返しからなる期間と第３の期間Ｐ３にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板は、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。方法ＭＴ７が適用され得る基板ＷＧは、図２０の（ａ）に示すように、下地領域ＵＲＧ及び膜ＦＧを有する。膜ＦＧは、下地領域ＵＲＧ上に設けられている。基板ＷＧは、マスクＭＫＧを更に有し得る。マスクＭＫＧは、膜ＦＧ上に設けられている。マスクＭＫＧは、膜ＦＧの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＧはシリコンから形成されており、膜ＦＧは酸化シリコンから形成されており、マスクＭＫＧはフォトレジスト膜及び反射防止膜を含む多層構造を有する。マスクＭＫＧの反射防止膜は、膜ＦＧ上に設けられている。マスクＭＫＧの反射防止膜は、シリコンを含有する。マスクＭＫＧのフォトレジスト膜は、マスクＭＫＧの反射防止膜上に設けられている。
方法ＭＴ７で用いられる処理ガスは、Ｃ４Ｆ８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。方法ＭＴ７で用いられる処理ガスは、Ｏ２ガスといった酸素含有ガス及びアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。
工程ＳＴ７１における基板ＷＤのＶｐｐは、工程ＳＴ７２における基板ＷＤのＶｐｐよりも低い。工程ＳＴ７１では、膜ＦＧは比較的低いエッチングレートでエッチングされるので、図２０の（ｂ）に示すように膜ＦＧのエッチング量は少ない。工程ＳＴ７２では、膜ＦＧが高いエッチングレートでエッチングされるので、図２０の（ｃ）に示すように膜ＦＧのエッチング量は多い。
工程ＳＴ７２に続く工程ＳＴ７ａでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ７ａにおいて、停止条件は、工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。工程ＳＴ７ａにおいて停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２を含むシーケンスが再び実行される。工程ＳＴ７ａにおいて停止条件が満たされていると判定されると、工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２の交互の繰り返しが終了する。或いは、工程ＳＴ７ａにおいて、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ７１及び工程ＳＴ７２を含むシーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ７１と工程ＳＴ７２の交互の繰り返しにより膜ＦＧがエッチングされると、図２０の（ｄ）に示すように、下地領域ＵＲＧが露出される。
次いで実行される工程ＳＴ７３では、図２０の（ｅ）に示すように、膜ＦＧのオーバーエッチングが行われる。工程ＳＴ７３では、基板ＷＧに対して低いエネルギーのイオンが供給されるので、下地領域ＵＲＧの損傷を抑制しつつ、膜ＦＧのオーバーエッチングを行うことができる。
次に、図２１及び図２２を参照する。図２１は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法の流れ図である。図２２は、図２１に示す方法ＭＴ８に関連する一例のタイミングチャートである。
図２１に示す方法ＭＴ８は、工程ＳＴ８１及び工程ＳＴ８２を含む。工程ＳＴ８１と工程ＳＴ８２は、交互に繰り返される。工程ＳＴ８２は、工程ＳＴ７２と同じ工程である。方法ＭＴ８は、工程ＳＴ８ａ及び工程ＳＴ８３を更に含み得る。工程ＳＴ８ａは、工程ＳＴ７ａと同様の工程である。工程ＳＴ８ａでは、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ８ａにおいて、停止条件は、工程ＳＴ８１と工程８２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。或いは、工程ＳＴ８ａにおいて、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ８１及び工程ＳＴ８２を含むシーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ８ａにおいて停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ８１及び工程ＳＴ８２を含むシーケンスが再び実行される。一方、工程ＳＴ８ａにおいて停止条件が満たされていると判定される場合には、工程ＳＴ８３が実行される。工程ＳＴ８３は工程ＳＴ７３と同じ工程である。
以下、工程ＳＴ８１と工程ＳＴ７１との相違点について説明する。工程ＳＴ８１では、第２の高周波電力ＨＦは、図２２に示すよう、第１の期間Ｐ１内の負電圧出力期間内でパルス状の高周波電力として下部電極１８（又は上部電極３０）に供給される。工程ＳＴ８１の処理は、その他の点では工程ＳＴ７１の処理と同じである。
工程ＳＴ８１において基板に衝突するイオンのエネルギーは、工程ＳＴ７１において支持台１４上の基板に衝突するイオンのエネルギーに比べて、高くなる。したがって、方法ＭＴ８の工程ＳＴ８１における膜のエッチングレートは、工程ＳＴ７１における同じ膜のエッチングレートよりも高くなる。また、工程ＳＴ８２における支持台１４上の基板のＶｐｐは、工程ＳＴ８１における支持台１４上の基板のＶｐｐよりも高くなる。したがって、方法ＭＴ８では、第１の期間Ｐ１において生成されたプラズマからのイオンが、第２の期間Ｐ２において支持台１４上の基板に高いエネルギーで衝突する。この方法ＭＴ８は、基板ＷＧの膜ＦＧのエッチング及びオーバーエッチングを行うために、方法ＭＴ７で用いられる処理ガスと同じ処理ガスを用いて、実行され得る。
以上説明した種々の実施形態に係るプラズマ処理方法では、支持台１４に向かうイオンのエネルギーが、第２の高周波電力ＨＦのモードに応じて調整される。具体的に、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力ＨＦが供給されるか否かによって異なる。支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力ＨＦがパルス状の高周波電力として供給されるか連続的な高周波電力として供給されるか否かによって異なる。支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、第２の高周波電力ＨＦが、第１の高周波電力ＬＦの各周期ＰＬＦ内においてパルス状の高周波電力が供給される期間に応じて変化する。例えば、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、正電圧出力期間内で第２の高周波電力ＨＦがパルス状の高周波電力として供給される場合には、低い。また、支持台１４に向かうイオンのエネルギーは、負電圧出力期間内で第２の高周波電力ＨＦがパルス状の高周波電力として供給される場合には、高い。種々の実施形態に係るプラズマ処理方法では、上述のモードが維持される最小の時間長が、第１の高周波電力ＬＦの一周期の時間長に設定され得る。したがって、支持台１４に向かうイオンのエネルギーを高速に変化させることが可能となる。
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。
例えば、種々の実施形態に係るプラズマ処理方法は、誘導結合型のプラズマ処理装置を用いて実行されてもよい。誘導結合型のプラズマ処理装置では、第２の高周波電力は、チャンバ１０の中に誘導磁場を形成するために、アンテナに供給される。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１０…チャンバ、１４…支持台、１８…下部電極、ＬＦ…第１の高周波電力、ＨＦ…第２の高周波電力、Ｐ１…第１の期間、Ｐ２…第２の期間、ＰＬＦ…周期。

Claims (16)

  1. 第１の期間においてチャンバ内で第１のプラズマ処理を実行する工程と、
    前記第１の期間の後の又は該第１の期間に続く第２の期間において前記チャンバ内で第２のプラズマ処理を実行する工程と、
    を含み、
    第１の周波数を有する第１の高周波電力が、第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記チャンバ内に設けられた基板支持台の下部電極に連続的に供給され、
    前記第１の周波数よりも高い第２の周波数を有するプラズマ生成用の第２の高周波電力が、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内の第１の部分期間内で、パルス状の高周波電力として供給され、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で前記第１の部分期間とは異なる期間である第２の部分期間内で、パルス状の高周波電力として供給され、或いは、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方として供給され、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち他方として供給され、或いは、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、パルス状の高周波電力として供給され、前記第２の期間内では供給されない、
    プラズマ処理方法。
  2. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の部分期間内及び前記第２の期間内の前記第２の部分期間内でパルス状の高周波電力として供給され、
    前記第１の部分期間は、前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が負の電位を有する期間内に含まれ、
    前記第２の部分期間は、前記第１の高周波電力の各周期内で前記第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が正の電圧を有する期間内に含まれる、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  3. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給され、
    前記第２の高周波電力は、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  4. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給され、
    前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、前記第２の高周波電力がパルス状の高周波電力として供給される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  5. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    前記基板は、下地領域及び該下地領域上に設けられた膜を有し、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記下地領域を露出させるよう処理ガスのプラズマを用いて前記膜がエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記処理ガスのプラズマを用いて前記膜が更にエッチングされる、
    請求項２〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
  6. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    前記基板は、第１の膜及び第２の膜を有し、該第１の膜は前記第２の膜上に設けられており、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記第１の膜がエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされる、
    請求項２〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
  7. 前記第１の期間において基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜がエッチングされ、
    前記第２の期間において前記基板は前記チャンバ内に配置されておらず、
    前記チャンバの内壁面に付着した堆積物が、第２のプラズマ処理を実行する前記工程において前記処理ガスのプラズマを用いて除去される、
    請求項２〜４の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
  8. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、第１のプラズマ処理を実行する前記工程でその前記膜がエッチングされた前記基板の表面上に、前記処理ガスのプラズマからの化学種又は別の処理ガスのプラズマからの化学種を含む堆積物が形成され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程と第２のプラズマ処理を実行する前記工程とが交互に繰り返される、
    請求項２に記載のプラズマ処理方法。
  9. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、第１のプラズマ処理を実行する前記工程でエッチングされた前記膜の表面を、前記処理ガスのプラズマ又は別の処理ガスのプラズマを用いて変質させ、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程と第２のプラズマ処理を実行する前記工程とが交互に繰り返される、
    請求項２に記載のプラズマ処理方法。
  10. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の部分期間内及び前記第２の期間内の前記第２の部分期間内でパルス状の高周波電力として供給され、
    前記第１の部分期間は、前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が正の電圧を有する期間内に含まれ、
    前記第２の部分期間は、前記第１の高周波電力の各周期内で前記第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が負の電位を有する期間内に含まれる、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  11. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給され、
    前記第２の高周波電力は、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  12. 前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で連続的な高周波電力として供給され、
    前記第２の高周波電力は、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  13. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    前記基板は、第１の膜及び第２の膜を有し、該第１の膜は前記第２の膜上に設けられており、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記第１の膜がエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされる、
    請求項１０〜１２の何れか一項に記載のプラズマ処理方法。
  14. 前記第１の期間及び前記第２の期間の各々は、前記第１の高周波電力の一周期の時間長と同じ時間長を有し、
    前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が負の電位を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給され、前記第２の期間内では供給されず、
    前記チャンバ内に配置された基板の膜をエッチングするよう、第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程が交互に繰り返される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  15. 前記第１の期間及び前記第２の期間の各々は、前記第１の高周波電力の一周期の時間長と同じ時間長を有し、
    前記第２の高周波電力は、前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で第１の高周波電源部から出力される前記第１の高周波電力が正の電圧を有する期間において、パルス状の高周波電力として供給され、前記第２の期間内では供給されず、
    前記チャンバ内に配置された基板の膜をエッチングするよう、第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程が交互に繰り返される、
    請求項１に記載のプラズマ処理方法。
  16. チャンバと、
    下部電極を含み、前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
    第１の周波数を有する第１の高周波電力を前記下部電極に供給するように構成された第１の高周波電源部と、
    プラズマを生成するために前記第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第２の高周波電力を供給するように構成された第２の高周波電源部と、
    前記第１の高周波電源部及び前記第２の高周波電源部を制御するように構成された制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    第１の期間及び該第１の期間の後の又は該第１の期間に続く第２の期間において、前記第１の高周波電力を連続的に前記下部電極に供給するよう前記第１の高周波電源部を制御し、
    前記第２の高周波電源部を、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内の第１の部分期間内で、前記第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給し、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で前記第１の部分期間とは異なる期間である第２の部分期間内で、前記第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給し、或いは、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、前記第２の高周波電力をパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち一方として供給し、前記第２の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、前記第２の高周波電力をパルス状の高周波電力及び連続的な高周波電力のうち他方として供給し、或いは、
    前記第１の期間内の前記第１の高周波電力の各周期内で、前記第２の高周波電力をパルス状の高周波電力として供給し、前記第２の期間内では前記第２の高周波電力を供給しないよう、
    制御する、
    プラズマ処理装置。
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