WO2023162161A1 - 温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置 Download PDF

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WO2023162161A1
WO2023162161A1 PCT/JP2022/007982 JP2022007982W WO2023162161A1 WO 2023162161 A1 WO2023162161 A1 WO 2023162161A1 JP 2022007982 W JP2022007982 W JP 2022007982W WO 2023162161 A1 WO2023162161 A1 WO 2023162161A1
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temperature control
gas
temperature
substrate
control unit
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PCT/JP2022/007982
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English (en)
French (fr)
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雅彦 横井
康基 田中
幕樹 戸村
嘉英 木原
正浩 米倉
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
大陽日酸株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Definitions

  • the present disclosure relates to a temperature control system, a temperature control method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus.
  • the temperature is controlled by a chiller that circulates the temperature control medium through the flow path in the mounting table using a pump.
  • a chiller that circulates the temperature control medium through the flow path in the mounting table using a pump.
  • it is proposed to circulate a temperature control medium cooled by a chiller in a flow path in the mounting table and control the temperature of the wafer via a heat transfer gas flowing between the mounting table and the wafer.
  • the present disclosure provides a temperature control system, a temperature control method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus that can be used in low-temperature regions.
  • a temperature control system is a temperature control system that cools members in a plasma processing chamber, and includes a condenser that condenses and liquefies a temperature control medium that is in a gaseous state at normal temperature and normal pressure, and a condenser that condenses.
  • a heat exchanger that cools a liquefied temperature control medium
  • a temperature control unit that cools a member by heat exchange with the temperature control medium cooled by the heat exchanger
  • a pump that circulates the temperature control medium.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma processing system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature control system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of viscosity characteristics of each temperature control medium.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of vapor pressure characteristics of each temperature control medium.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of temperature control processing in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of substrate processing in the second embodiment.
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate provided in the second embodiment.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate after performing the substrate processing method shown in FIG. FIG.
  • FIG. 9 is an example of a timing chart regarding the substrate processing method according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of substrate processing in the third embodiment.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate provided in the third embodiment.
  • FIG. 12(a) is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate to which the substrate processing method shown in FIG. 10 is applied, and
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of an example substrate that has been etched.
  • FIG. 13 is an example of a timing chart regarding the substrate processing method according to the third embodiment.
  • the temperature control medium may dry out due to the heat input from the plasma.
  • the liquid-phase temperature control medium accumulates in the lower part of the channel in the temperature control part, and the upper part becomes the gas phase.
  • the vapor pressure of the temperature control medium is required to be sufficiently low. Therefore, there is a demand for a temperature control medium having a sufficiently low vapor pressure in consideration of the temperature rise of the temperature control medium due to the heat input from the plasma.
  • the temperature control system is expected to be used in low temperature regions.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma processing system according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the plasma processing system includes a capacitively coupled plasma processing apparatus 1 and a controller 2 .
  • a capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a gas supply section 20 , a power supply 30 and an exhaust system 40 .
  • the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section.
  • the gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 .
  • the gas introduction section includes a showerhead 13 .
  • a substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 .
  • the showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 .
  • showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 .
  • the plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 .
  • the plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port for exhausting gas from the plasma processing space 10s.
  • Plasma processing chamber 10 is grounded.
  • the showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10 .
  • the substrate support section 11 includes a body section 111 and a ring assembly 112 .
  • the body portion 111 has a central region 111 a for supporting the substrate W and an annular region 111 b for supporting the ring assembly 112 .
  • a wafer is an example of a substrate W;
  • the annular region 111b of the body portion 111 surrounds the central region 111a of the body portion 111 in plan view.
  • the substrate W is arranged on the central region 111 a of the main body 111
  • the ring assembly 112 is arranged on the annular region 111 b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111 a of the main body 111 .
  • the central region 111a is also referred to as a substrate support surface for supporting the substrate W
  • the annular region 111b is also referred to as a ring support surface for supporting the ring assembly 112.
  • the body portion 111 includes a base 1110 and an electrostatic chuck 1111 .
  • Base 1110 includes a conductive member.
  • a conductive member of the base 1110 can function as a bottom electrode.
  • An electrostatic chuck 1111 is arranged on the base 1110 .
  • the electrostatic chuck 1111 includes a ceramic member 1111a and an electrostatic electrode 1111b disposed within the ceramic member 1111a.
  • Ceramic member 1111a has a central region 111a. In one embodiment, the ceramic member 1111a also has an annular region 111b. Note that another member surrounding the electrostatic chuck 1111, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 111b.
  • the ring assembly 112 may be placed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be placed on both the electrostatic chuck 1111 and the annular insulating member.
  • at least one RF/DC electrode coupled to an RF (Radio Frequency) power supply 31 and/or a DC (Direct Current) power supply 32, which will be described later, may be arranged in the ceramic member 1111a.
  • at least one RF/DC electrode functions as the bottom electrode. If a bias RF signal and/or a DC signal, described below, is applied to at least one RF/DC electrode, the RF/DC electrode is also called a bias electrode.
  • the conductive member of the base 1110 and at least one RF/DC electrode may function as a plurality of lower electrodes.
  • the electrostatic electrode 1111b may function as a lower electrode. Accordingly, the substrate support 11 includes at least one bottom electrode.
  • Ring assembly 112 includes one or more annular members.
  • the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring.
  • the edge ring is made of a conductive material or an insulating material
  • the cover ring is made of an insulating material.
  • the substrate supporter 11 may include a temperature control module configured to adjust at least one of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, and the substrate to a target temperature.
  • the temperature control module may include heaters, heat transfer media, channels 1110a, or combinations thereof.
  • channels 1110 a are formed in base 1110 and one or more heaters are positioned in ceramic member 1111 a of electrostatic chuck 1111 .
  • the flow path 1110a is connected to a temperature control system 50, which will be described later, via pipes 51a and 51b, and is supplied with a temperature control medium.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas to the gap between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply unit 20 into the plasma processing space 10s.
  • the showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas introduction ports 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c.
  • showerhead 13 also includes at least one upper electrode.
  • the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injector) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.
  • SGI Side Gas Injector
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 .
  • gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 .
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller.
  • gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of at least one process gas.
  • Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance matching circuit.
  • RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode.
  • RF power source 31 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in plasma processing chamber 10 .
  • a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b.
  • the first RF generator 31a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency within the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies.
  • One or more source RF signals generated are provided to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode.
  • the second RF generator 31b is coupled to at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power).
  • the frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal.
  • the bias RF signal has a frequency within the range of 100 kHz to 60 MHz.
  • the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies.
  • One or more bias RF signals generated are provided to at least one bottom electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.
  • Power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to plasma processing chamber 10 .
  • the DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b.
  • the first DC generator 32a is connected to the at least one bottom electrode and configured to generate a first DC signal.
  • a generated first bias DC signal is applied to at least one bottom electrode.
  • the second DC generator 32b is connected to the at least one top electrode and configured to generate a second DC signal. The generated second DC signal is applied to at least one top electrode.
  • At least one of the first and second DC signals may be pulsed.
  • a sequence of voltage pulses is applied to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode.
  • the voltage pulses may have rectangular, trapezoidal, triangular, or combinations thereof pulse waveforms.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from a DC signal is connected between the first DC generator 32a and the at least one bottom electrode. Therefore, the first DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode.
  • the voltage pulse may have a positive polarity or a negative polarity.
  • the sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses in one cycle.
  • the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, and the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b. good.
  • the exhaust system 40 may be connected to a gas exhaust port 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example.
  • Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump.
  • the pressure regulating valve regulates the pressure in the plasma processing space 10s.
  • Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.
  • the temperature control system 50 supplies a temperature control medium to the flow path 1110a of the base 1110 through the pipes 51a and 51b, and the substrate W placed on the central region 111a of the main body 111 reaches a target temperature (predetermined temperature).
  • a target temperature may be the temperature of the electrostatic chuck 1111, the ring assembly 112, or the like.
  • the temperature control system 50 controls the temperature control medium flowing through the flow path 1110a, a heater (not shown), etc., so that the substrate W is at a predetermined temperature, eg, -70.degree.
  • the controller 2 processes computer-executable instructions that cause the plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 .
  • the control unit 2 may include a processing unit 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3.
  • the control unit 2 is implemented by, for example, a computer 2a.
  • Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations by reading a program from storage unit 2a2 and executing the read program. This program may be stored in the storage unit 2a2 in advance, or may be acquired via a medium when necessary.
  • the acquired program is stored in the storage unit 2a2, read from the storage unit 2a2 and executed by the processing unit 2a1.
  • the medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3.
  • the processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit).
  • the storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a temperature control system according to the first embodiment.
  • the temperature control system 50 has a gas supply section 52 , a condenser 53 , a cooling jacket 54 , a pump 55 and a heat exchanger 56 .
  • the temperature control system 50 also has a control section 60 that controls each section from the gas supply section 52 to the heat exchanger 56 according to instructions from the control section 2 .
  • the gas supply unit 52 supplies the condenser 53 with a temperature control medium that is in a gaseous state at normal temperature and normal pressure.
  • the gas supply unit 52 supplies gases such as C3F8 and C3H2F4 to the condenser 53 as temperature control media.
  • the condenser 53 condenses and liquefies the gaseous temperature control medium supplied from the gas supply unit 52 .
  • the condenser 53 is, for example, an airtight tank, and the temperature control medium inside the condenser 53 is liquefied by cooling the condenser 53 with the cooling jacket 54 .
  • the temperature control medium is liquefied at a temperature higher than the boiling point at the atmospheric pressure.
  • the pressure in the condenser 53 may be the atmospheric pressure if the performance of the cooling jacket 54 is such that it can cool the temperature control medium to the boiling point or lower even at the atmospheric pressure.
  • the pump 55 circulates the liquid-phase temperature control medium liquefied in the condenser 53 to the heat exchanger 56 and the flow path 1110 a of the base 1110 .
  • the pump 55 can set the flow rate when circulating the temperature control medium to, for example, 15 L/min or more.
  • the heat exchanger 56 cools the liquid phase temperature control medium liquefied by the condenser 53 .
  • the heat exchanger 56 cools the temperature control medium to a predetermined temperature using a refrigerant such as liquid nitrogen or liquid helium.
  • the predetermined temperature can be, for example, a temperature in the range of -50°C to -150°C.
  • a coolant is supplied to the heat exchanger 56 through a pipe 57 from a coolant supply source (not shown).
  • the heat exchanger 56 cools the temperature control medium, which flows from the pipe 51f on the pump 55 side, to a predetermined temperature with the refrigerant and supplies the cooled medium to the pipe 51a.
  • the pipe 51 a is a pipe on the side from which the temperature control medium flows out from the temperature control system 50 and is connected to the outlet side of the heat exchanger 56 .
  • the pipe 51b is a pipe on the side into which the temperature control medium flows into the temperature control system 50, and branches within the temperature control system 50 into pipes 51c and 51d.
  • the pipe 51c is a pipe for circulating the liquid temperature control medium among the temperature control medium flowing in the pipe 51b to the pump 55 .
  • the pipe 51 d is connected to the upper part of the condenser 53 , and is a pipe for returning vaporized gas (the temperature control medium in gas phase) of the temperature control medium flowing in the pipe 51 b to the upper part of the condenser 53 .
  • the pipe 51 f is connected to the heat exchanger 56 via the pump 55 . That is, the liquid-phase temperature control medium circulates through the flow path composed of the pipe 51a, the flow channel 1110a, the pipe 51b, the pipe 51c, the pipe 51f, the pump 55, and the heat exchanger .
  • the pressure of the circulating liquid-phase temperature control medium is higher than the atmospheric pressure.
  • the temperature control medium is first condensed and liquefied by the condenser 53 and supplied to the pipe 51f through the pipe 51e.
  • the liquid-phase temperature control medium in the pipe 51 f is sent to the heat exchanger 56 by the pump 55 .
  • a liquid-phase temperature control medium is supplied from the heat exchanger 56 to the flow path 1110a through the pipe 51a, as indicated by an arrow 58a.
  • the base 1110 is cooled by heat exchange with the temperature control medium. Further, by cooling the base 1110, the electrostatic chuck 1111 is cooled, and the substrate W placed on the central region 111a of the electrostatic chuck 1111 is cooled.
  • the temperature control medium may contain a gas phase due to heat exchange in the flow path 1110a.
  • the temperature control medium after heat exchange is allowed to contain a gas phase in the flow path 1110a inside the base 1110 .
  • the base 1110 is an example of a temperature control unit that cools the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) by heat exchange with a temperature control medium cooled by the heat exchanger 56 .
  • the temperature of the substrate W which is subject to temperature control, will be considered.
  • Heat is input to the substrate W from the plasma, and heat is emitted to the temperature control medium via the electrostatic chuck 1111 and the base 1110 .
  • heat release is proportional to the flow rate of the temperature control medium and the temperature difference, so the temperature of the substrate W is inversely proportional to the flow rate of the temperature control medium.
  • the RF power for generating plasma is 2 kW and the flow rate of the temperature control medium is 3 m 3 /h
  • the temperature of the substrate W can be obtained as -92°C.
  • the temperature control medium (C3F8 or C3H2F4) of the present embodiment can increase the temperature of the substrate W by increasing the flow rate of the temperature control medium even if the RF power for generating plasma is 1 kW or more. It can be below a predetermined temperature (eg, -50°C). Further, since the temperature control medium (C3F8 or C3H2F4) of the present embodiment has a sufficiently low vapor pressure as described later, it is possible to suppress deterioration in cooling performance due to dryout.
  • the temperature control medium flows out from the flow path 1110a to the pipe 51b as indicated by the arrow 58b.
  • the liquid-phase temperature control medium flows into the pump 55 via the pipes 51c and 51f as indicated by an arrow 58c.
  • a liquid-phase temperature control medium corresponding to the amount reduced by vaporization is supplied from the condenser 53 through the pipe 51e.
  • the vapor phase temperature control medium is returned to the upper portion of the condenser 53 via the pipe 51d.
  • the temperature control medium circulates between the temperature control system 50 and the base 1110 by repeating such a cycle.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of viscosity characteristics of each temperature control medium.
  • a graph 200 shown in FIG. 3 is a graph in which the vertical axis represents the viscosity (mPa ⁇ sec) of each temperature control medium and the horizontal axis represents the temperature (° C.).
  • Graph 201 is a graph showing the viscosity of C3F8.
  • Graph 202 is a graph showing the viscosity of C3H2F4 (R1234yf).
  • a graph 203 is a graph showing the viscosity of conventional common brine.
  • a line 204 represents the upper limit value (6 mPa ⁇ sec) of viscosity when used as a refrigerant.
  • a line 205 is a line representing ⁇ 70° C. as an example of the temperature used as the refrigerant.
  • a region 206 is defined by the predetermined temperature range used as the coolant and the upper limit of the viscosity.
  • the predetermined temperature range used as the coolant is -50°C to -150°C, it is required that the graph be within region 206 in this temperature range. Since the graphs 201 and 202 are located within the region 206 in the predetermined temperature range, it can be seen that C3F8 and C3H2F4 are suitable as temperature control media. On the other hand, the graph 203 shows that a portion of the brine passes through the region 206 within a predetermined temperature range, but is outside the region 206 at a temperature of ⁇ 70° C. or lower, and the viscosity does not satisfy the conditions. It can be seen that this embodiment is not suitable as a temperature control medium.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of vapor pressure characteristics of each temperature control medium.
  • a graph 210 shown in FIG. 4 is a graph in which the vertical axis represents the vapor pressure (Pa) of each temperature control medium, and the horizontal axis represents the temperature (° C.).
  • Graph 211 is a graph showing the vapor pressure of C3F8.
  • Graph 212 is a graph showing the vapor pressure of C3H2F4 (R1234yf).
  • a graph 213 is a graph showing the vapor pressure of conventional general brine.
  • a line 214 represents the lower limit of vapor pressure (standard atmospheric pressure: 1013.25 hPa) when used as a refrigerant.
  • a region 215 is a region defined by a predetermined temperature range used as a refrigerant and a lower limit value of vapor pressure.
  • the predetermined temperature range used as the refrigerant is -50°C to -150°C, it is required that the region 215 be included in the liquid phase range within this temperature range.
  • Graphs 211 and 212 show that C3F8 and C3H2F4 are suitable as a temperature control medium because region 215 is included in the liquid phase range within a predetermined temperature range. That is, C3F8 and C3H2F4 are liquid phases at a predetermined temperature and in an equilibrium state above atmospheric pressure.
  • the temperature control medium may contain a gas phase in a non-equilibrium state in which it flows as a fluid during circulation.
  • the conventional common brine since the region 215 is included in the range of the liquid phase in the predetermined temperature range, the conventional common brine also satisfies the conditions of the temperature control medium in terms of vapor pressure. That is, as can be seen from graphs 200 and 210 in FIGS. 3 and 4, C3F8 and C3H2F4 are suitable as temperature control media under both viscosity and vapor pressure conditions. That is, by using a temperature control medium that is positioned within the region 206 of the graph 200 and whose liquid phase is included in the region 215 of the graph 210, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the temperature control medium in the operating temperature range.
  • C3F8 and C3H2F4 are temperature control media having a sufficiently low vapor pressure in consideration of the temperature rise of the temperature control medium due to heat input from the plasma.
  • the temperature control medium is not limited to C3F8 and C3H2F4 as long as its viscosity and vapor pressure are within the region 206 of the graph 200 and the region 215 of the graph 210 is included in the range of the liquid phase, Other substances may be used.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of temperature control processing in the first embodiment.
  • the gas supply unit 52 supplies the condenser 53 with normal temperature and normal pressure. , the supply of the temperature control medium in gaseous state is started.
  • the controller 60 causes the temperature control medium in the gaseous state to condense and liquefy in the condenser 53 (step S1).
  • the control unit 60 operates the pump 55 to circulate the temperature control medium to the heat exchanger 56 and cool the temperature control medium in the heat exchanger 56 (step S2).
  • the control unit 60 supplies the temperature control medium cooled by the heat exchanger 56 to the base 1110, which is a temperature control unit that cools the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) (step S3).
  • the control unit 60 cools the members on the base 1110 with the temperature control medium (step S4), and controls the temperature control medium to return to the condenser 53 after heat exchange (step S4). step S5).
  • the control unit 60 determines whether an instruction to end the temperature control process has been issued from the control unit 2, that is, whether to end the temperature control process (step S6). When the controller 60 determines not to end the temperature control process (step S6: No), the process returns to step S1. On the other hand, when the controller 60 determines to end the temperature control process (step S6: Yes), the control part 60 ends the temperature control process.
  • FIG. 6 is a flow chart showing an example of substrate processing in the second embodiment.
  • the substrate processing method illustrated in FIG. 6 is performed to etch a film containing silicon.
  • This substrate processing method can be used, for example, in manufacturing a NAND flash memory having a three-dimensional structure.
  • the substrate processing method is performed using a plasma processing system.
  • the control unit 2 controls the plasma processing apparatus 1 so that the substrate W1 is provided in the plasma processing chamber 10 (step S11). A substrate W1 is placed on and held by the electrostatic chuck 1111 .
  • FIG. 7 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate provided in the second embodiment.
  • the substrate W1 shown in FIG. 7 has an underlayer UL, a film SF1 and a mask MSK.
  • the underlayer UL may be a layer made of polysilicon.
  • the film SF1 is provided on the underlying layer UL.
  • Film SF1 contains silicon.
  • the film SF1 may be a laminated film including one or more silicon oxide films and one or more silicon nitride films.
  • the film SF1 is a multilayer film including multiple silicon oxide films IL1 and multiple silicon nitride films IL2.
  • the plurality of silicon oxide films IL1 and the plurality of silicon nitride films IL2 are alternately laminated.
  • the film SF1 may be another single layer film containing silicon or another multilayer film containing silicon.
  • the film SF1 can be, for example, a low dielectric constant film made of SiOC, SiOF, SiCOH, or the like, or a polysilicon film.
  • the film SF1 can be a laminated film including one or more silicon oxide films and one or more polysilicon films, for example.
  • the mask MSK is provided on the film SF1.
  • the mask MSK has a pattern for forming spaces such as holes in the film SF1.
  • Mask MSK may be, for example, a hard mask.
  • Mask MSK can be, for example, a carbon-containing mask and/or a metal-containing mask.
  • the carbon-containing mask is made of, for example, at least one selected from the group consisting of spin-on carbon, tungsten carbide, amorphous carbon, and boron carbide.
  • the metal-containing mask is formed from at least one selected from the group consisting of titanium nitride, titanium oxide, and tungsten.
  • mask MSK may be a boron-containing mask formed from, for example, silicon boride, boron nitride, or boron carbide.
  • the control unit 2 controls the temperature control system 50 and starts temperature control processing so that the temperature of the substrate supporting unit 11 (electrostatic chuck 1111, substrate W1) reaches a predetermined temperature (step S12). That is, the control unit 2 instructs the control unit 60 of the temperature control system 50 to execute the temperature control process of the first embodiment. Note that the temperature control process is the same as that of the first embodiment, so the description thereof will be omitted.
  • the control unit 2 controls the plasma processing apparatus 1 so as to execute the step of etching the substrate W1 when the temperature of the substrate W1 reaches a predetermined temperature by the temperature control process (step S13).
  • a plasma is generated from the first process gas within the plasma processing chamber 10 .
  • chemical species from this plasma etch the film SF1.
  • the first processing gas used in step S13 contains hydrogen fluoride gas.
  • the flow rate of the hydrogen fluoride gas is greater than the flow rates of the other gases contained in the first processing gas, excluding the inert gas.
  • the flow rate of the hydrogen fluoride gas in step S13 is 70% by volume or more, 80% by volume or more, 85% by volume or more, or 90% by volume with respect to the total flow rate of the first processing gas excluding the inert gas. % or more or 95 volume % or more.
  • the flow rate of the hydrogen fluoride gas is set to the total flow rate of the first processing gas excluding the inert gas.
  • the flow rate of the hydrogen fluoride gas is adjusted to 70% by volume or more and 96% by volume or less with respect to the total flow rate of the first processing gas excluding the inert gas.
  • the flow rate of the hydrogen fluoride gas in the first processing gas excluding the inert gas within such a range, it is possible to etch the film SF1 at a high etching rate while suppressing the etching of the mask MSK. can.
  • the etching selectivity of the silicon-containing film to the etching of the mask can be 5 or more.
  • the film SF1 can be etched at an effective rate.
  • the amount of deposition gas such as carbon-containing gas can be suppressed, so that not only the risk of clogging the mask MSK can be reduced, but also the cleaning time in the plasma processing chamber 10 can be shortened. can be reduced to 50% or less.
  • the selectivity may not be sufficiently improved.
  • the total flow rate of the first processing gas excluding the inert gas may be appropriately adjusted according to the chamber volume, and in one example, may be 100 sccm or more.
  • the first processing gas may contain carbon-containing gas in addition to hydrogen fluoride gas. Moreover, in addition to the hydrogen fluoride gas and the carbon-containing gas, at least one selected from the group consisting of an oxygen-containing gas and a halogen-containing gas may be included.
  • Carbon-containing gas includes, for example, at least one selected from the group consisting of fluorocarbon gas, hydrofluorocarbon gas, and hydrocarbon gas.
  • fluorocarbon gas for example CF4, C2F2, C2F4, C3F8, C4F6, C4F8 or C5F8 can be used.
  • hydrofluorocarbon gases examples include CHF3, CH2F2, CH3F, C2HF5, C2H2F4, C2H3F3, C2H4F2, C3HF7, C3H2F2, C3H2F6, C3H2F4, C3H3F5, C4H5F5, C4H2F6, C5H2F10, c-C5H3F7 or C3H2F4.
  • a hydrocarbon gas for example CH4, C2H6, C3H6, C3H8 or C4H10 can be used.
  • the carbon-containing gas may contain CO and/or CO2 in addition to the above.
  • a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas having two or more carbon atoms can be used as the carbon-containing gas.
  • a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas having 2 or more carbon atoms shape abnormalities such as bowing can be effectively suppressed.
  • a fluorocarbon gas and/or a hydrofluorocarbon gas having 3 or more carbon atoms shape abnormality can be further suppressed.
  • the fluorocarbon gas having 3 or more carbon atoms for example, C4F8 can be used.
  • the hydrofluorocarbon gas having 3 or more carbon atoms may contain an unsaturated bond and may contain one or more CF3 groups.
  • the hydrofluorocarbon gas having 3 or more carbon atoms for example, C3H2F4 or C4H2F6 can be used.
  • the first processing gas contains an oxygen-containing gas
  • an oxygen-containing gas for example, at least one selected from the group consisting of O2, CO, CO2, H2O and H2O2 can be used.
  • the etching shape can be controlled.
  • the halogen-containing gas include carbon-free fluorine-containing gases such as SF6, NF3, XeF2, SiF4, IF7, ClF5, BrF5, AsF5, NF5, PF3, PF5, POF3, BF3, HPF6, and WF6; , chlorine-containing gases such as SiCl4, CCl4, BCl3, PCl3, PCl5 and POCl3; bromine-containing gases such as HBr, CBr2F2, C2F5Br, PBr3, PBr5 and POBr3; At least one selected from the group consisting of iodine-containing gases such as can be used.
  • the first processing gas is a gas having a side wall protection effect, for example, a sulfur-containing gas such as COS; Contained gas may be included.
  • the phosphorus-containing gas having the effect of protecting the side wall includes the above-described phosphorous fluoride gas such as PF3 and PF5, and halogenated phosphorous gas including phosphorous chloride gas such as PCl3 and PCl5.
  • the first processing gas contains hydrogen fluoride and at least one carbon-containing gas selected from the group consisting of fluorocarbon gases and hydrofluorocarbon gases.
  • the carbon-containing gas may be a fluorocarbon gas as described above or a hydrofluorocarbon gas as described above.
  • the fluorocarbon gas may be C4F8.
  • the hydrofluorocarbon gas may be at least one selected from the group consisting of C3H2F4 and C4H2F6.
  • the first processing gas may further contain at least one selected from the group consisting of oxygen-containing gas and halogen-containing gas.
  • the halogen-containing gas may be at least one selected from the group consisting of halogen-containing gases containing halogen elements other than fluorine and fluorine-containing gases containing no carbon.
  • the additive gas may further include at least one selected from the group consisting of a sulfur-containing gas, a phosphorus-containing gas, and a boron-containing gas, which have a side wall protecting effect.
  • the first processing gas may contain an inert gas.
  • the inert gas in addition to nitrogen gas, rare gases such as Ar, Kr and Xe can be used.
  • the first processing gas is controlled so that the flow rate of the hydrogen fluoride gas with respect to the total flow rate of the first processing gas excluding these inert gases is the ratio described above.
  • the control unit 2 controls the gas supply unit 20 so as to supply the processing gas described above into the plasma processing chamber 10.
  • the control unit 2 controls the gas supply unit so that the flow rate of the hydrogen fluoride gas in the processing gas supplied into the plasma processing chamber 10 is 70% by volume or more of the total flow rate of the processing gas. 20.
  • the controller 2 controls the exhaust system 40 so that the pressure inside the plasma processing chamber 10 becomes the designated pressure.
  • the controller 2 controls each part of the power supply 30 to supply the first high frequency power and/or the second high frequency power to generate plasma from the process gas in the plasma processing chamber 10. , for example, the first RF generator 31a and/or the second RF generator 31b.
  • the second RF generator 31b applies a second high-frequency power (that is, high-frequency power for bias) of 5 W/cm 2 or more to the substrate support 11 in order to attract ions from the plasma to the substrate W. may be supplied.
  • the second high-frequency power of 5 W/cm 2 or higher allows ions from the plasma to sufficiently reach the bottom of the space (for example, space SP shown in FIG. 8) of film SF1 formed by etching.
  • a pulse voltage other than high frequency may be supplied to the substrate supporting portion 11 instead of the high frequency power for bias.
  • the pulse voltage is a pulse voltage supplied from a pulse power supply.
  • a pulsed power supply may be configured such that the power supply itself provides a pulsed wave, or may comprise a device downstream of the pulsed power supply for pulsing the voltage.
  • a pulse voltage is supplied to the substrate support 11 such that a negative potential is produced on the substrate W1.
  • the pulse voltage may be a negative DC voltage pulse.
  • the pulse voltage may be a square-wave pulse, a triangular-wave pulse, an impulse, or may have other voltage waveform pulses.
  • FIG. 9 is an example of a timing chart regarding the substrate processing method in the second embodiment.
  • the horizontal axis indicates time.
  • the vertical axis indicates the supply state of the first processing gas, the level of the first high-frequency power HF, and the level of the pulse voltage.
  • a first process gas is periodically supplied into plasma processing chamber 10 .
  • the pulse of the first high-frequency power and the pulse voltage are periodically supplied to the substrate supporting portion 11 .
  • the period during which the pulse of the first high-frequency power HF is supplied, the period during which the pulse voltage is supplied, and the period during which the first processing gas is supplied are synchronized.
  • the first processing gas may be continuously supplied into the plasma processing chamber 10 .
  • the "L" level of the first high frequency power HF means that the first high frequency power HF is not supplied or the power level of the first high frequency power HF is the power level indicated by "H". indicates that it is lower than
  • the "L" level of the pulse voltage indicates that the pulse voltage is not applied to the substrate supporting portion 11 or the level of the pulse voltage is lower than the level indicated by "H”.
  • "ON" for the supply state of the first processing gas indicates that the first processing gas is being supplied into the plasma processing chamber 10
  • "OFF" for the supply state of the first processing gas. indicates that the supply of the first process gas into the plasma processing chamber 10 is stopped.
  • the period during which the voltage level of the pulse voltage is L is defined as “L period”
  • the period during which the voltage level of the pulse voltage is H is defined as "H period”.
  • the frequency (first frequency) of the pulse voltage in the H period may be controlled from 100 kHz to 3.2 MHz. In one example, the first frequency is controlled at 400 kHz. In this case, the duty ratio (first duty ratio) indicating the ratio of the period in which the pulse voltage level is H in one cycle may be 50% or less, or may be 30% or less.
  • the frequency of the pulse voltage supplied periodically that is, the frequency (second frequency) that defines the cycle of the H period may be 1 kHz to 200 kHz or 5 Hz to 100 kHz.
  • the duty ratio (second duty ratio) indicating the proportion of the H period within one cycle may be 50% to 90%.
  • the case where the period during which the pulse of the first high-frequency power HF is supplied, the period during which the pulse voltage is supplied, and the period during which the first processing gas is supplied are synchronized has been described. , they may not be synchronized.
  • the temperature of the electrostatic chuck 1111 in step S13 By adjusting the temperature of the electrostatic chuck 1111 in step S13 to a low temperature, eg, ⁇ 50° C. or less, the adsorption of the etchant on the substrate surface is promoted, so that the etching rate can be improved.
  • the temperature of the electrostatic chuck 1111 may be adjusted according to the ratio of the phosphorus-containing gas in the first process gas.
  • FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate after performing the substrate processing method shown in FIG.
  • a space SP reaching, for example, the underlying layer UL is formed in the film SF1.
  • the temperature control system 50 can control the electrostatic chuck 1111 and the substrate W1 to a predetermined temperature in the process in the low temperature region.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of substrate processing in the third embodiment.
  • the substrate processing method shown in FIG. 10 is applied to a substrate having a silicon-containing film.
  • the silicon-containing film is etched.
  • FIG. 11 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of the substrate provided in the third embodiment.
  • the substrate W2 shown in FIG. 11 can be used for manufacturing devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and 3D-NAND.
  • the substrate W2 has a silicon-containing film SF2.
  • the substrate W2 may further have a base region UR.
  • the silicon-containing film SF2 can be provided over the underlying region UR.
  • the silicon-containing film SF2 can be a silicon-containing dielectric film.
  • Silicon-containing dielectric films may include silicon oxide films or silicon nitride films.
  • the silicon-containing dielectric film may be a film having other film types as long as it is a film containing silicon.
  • the silicon-containing film SF2 may include a silicon film (for example, a polycrystalline silicon film).
  • the silicon-containing film SF2 may include at least one of a silicon nitride film, a polycrystalline silicon film, a carbon-containing silicon film, and a low dielectric constant film.
  • Carbon-containing silicon films may include SiC films and/or SiOC films.
  • the low dielectric constant film contains silicon and can be used as an interlayer insulating film.
  • the silicon-containing film SF2 may include two or more silicon-containing films having different film types.
  • the two or more silicon-containing films may include silicon oxide films and silicon nitride films.
  • the silicon-containing film SF2 may be, for example, a multilayer film including one or more silicon oxide films and one or more silicon nitride films alternately laminated.
  • the silicon-containing film SF2 may be a multilayer film including a plurality of alternately laminated silicon oxide films and a plurality of silicon nitride films.
  • the two or more silicon-containing films may include a silicon oxide film and a silicon film.
  • the silicon-containing film SF2 may be, for example, a multilayer film including one or more silicon oxide films and one or more silicon films alternately laminated.
  • the silicon-containing film SF2 may be a multilayer film including a plurality of alternately laminated silicon oxide films and a plurality of polycrystalline silicon films.
  • the two or more silicon-containing films may include a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon film.
  • the substrate W2 may further have a mask MK.
  • a mask MK is provided on the silicon-containing film SF2.
  • the mask MK is made of a material having an etching rate lower than that of the silicon-containing film SF2 in step S23 of the substrate processing method to be described later.
  • Mask MK may be formed from an organic material. That is, the mask MK may contain carbon.
  • the mask MK can be made of, for example, an amorphous carbon film, a photoresist film, or a spin-on carbon film (SOC film).
  • mask MK may be formed from a silicon-containing film, such as a silicon-containing anti-reflective coating.
  • mask MK may be a metal-containing mask formed from a metal-containing material such as titanium nitride, tungsten, tungsten carbide.
  • Mask MK may have a thickness of 3 ⁇ m or more.
  • the mask MK is patterned. That is, the mask MK has a pattern to be transferred to the silicon-containing film SF2 in step S23 of the substrate processing method.
  • openings such as holes or trenches are formed in the silicon-containing film SF2.
  • the aspect ratio of the opening formed in the silicon-containing film SF2 in step S23 may be 20 or more, or may be 30 or more, 40 or more, or 50 or more.
  • the mask MK may have a line-and-space pattern.
  • the substrate processing method of the third embodiment will be described by taking as an example the case where it is applied to the substrate W2 shown in FIG. 11 using the plasma processing system.
  • the substrate processing method can be executed in the plasma processing apparatus 1 by controlling each section of the plasma processing apparatus 1 by the control unit 2 .
  • the control of each part of the plasma processing apparatus 1 by the controller 2 for executing the substrate processing method will also be described.
  • FIG. 12(a) is a partially enlarged cross-sectional view of an example substrate to which the substrate processing method shown in FIG. 10 is applied
  • FIG. FIG. 4 is an enlarged partial cross-sectional view of an example substrate that has been etched.
  • FIG. 13 is an example of a timing chart regarding the substrate processing method according to the third embodiment.
  • the horizontal axis indicates time.
  • the vertical axis indicates the power level of the high-frequency power HF, the electrical bias level, and the supply state of the processing gas.
  • the “L” level of the high frequency power HF indicates that the high frequency power HF is not supplied or the power level of the high frequency power HF is lower than the power level indicated by "H".
  • the “L” level of the electrical bias indicates that no electrical bias is applied to the lower electrode or the level of the electrical bias is lower than the level indicated by "H”.
  • the processing gas supply state “ON” indicates that the processing gas is being supplied into the plasma processing chamber 10
  • the processing gas supply state “OFF” indicates that the processing gas is being supplied into the plasma processing chamber 10 . It indicates that the supply of processing gas is stopped.
  • the controller 2 controls the plasma processing apparatus 1 so that the substrate W2 is provided in the plasma processing chamber 10 (step S21).
  • a substrate W2 is placed on and held by the electrostatic chuck 1111 .
  • the control unit 2 controls the temperature control system 50 and starts temperature control processing so that the temperature of the substrate supporting unit 11 (electrostatic chuck 1111, substrate W1) reaches a predetermined temperature (step S22). That is, the control unit 2 instructs the control unit 60 of the temperature control system 50 to execute the temperature control process of the first embodiment. Note that the temperature control process is the same as that of the first embodiment, so the description thereof will be omitted.
  • the control unit 2 controls the plasma processing apparatus 1 to execute step SP when the temperature of the substrate W2 reaches a predetermined temperature due to the temperature control process.
  • step SP plasma processing is performed on the substrate W2.
  • step SP plasma is generated from the processing gas within the plasma processing chamber 10 .
  • the substrate processing method of the third embodiment includes step S23. Step S23 is performed during execution of step SP.
  • the substrate processing method of the third embodiment may further include step S24. Step S24 is performed during execution of step SP. Steps S23 and S24 may occur simultaneously or may be performed independently of each other.
  • step S23 the silicon-containing film SF2 is etched by chemical species from the plasma generated from the processing gas within the plasma processing chamber 10 in step SP.
  • a protective film PF is formed on the substrate W2 by chemical species from the plasma generated from the process gas in the plasma processing chamber 10 at step SP.
  • the protective film PF is formed on the sidewall surface defining the opening formed in the silicon-containing film SF2.
  • the processing gas used in step SP contains a halogen element and phosphorus.
  • a halogen element contained in the process gas may be fluorine.
  • the process gas may contain at least one halogen-containing molecule.
  • the process gas may contain at least one fluorocarbon or hydrofluorocarbon as the at least one halogen-containing molecule.
  • Fluorocarbons are, for example, at least one of CF4, C3F8, C4F6, or C4F8.
  • Hydrofluorocarbons are, for example, at least one of CH2F2, CHF3, or CH3F. Hydrofluorocarbons may contain more than one carbon. Hydrofluorocarbons may contain, for example, three carbons, or four carbons.
  • the process gas may contain at least one phosphorus-containing molecule.
  • the phosphorus-containing molecule may be an oxide such as tetraphosphorus decaoxide (P4O10), tetraphosphorus octaoxide (P4O8), tetraphosphorus hexaoxide (P4O6). Tetraphosphorus decaoxide is sometimes referred to as diphosphorus pentoxide (P2O5).
  • Phosphorus containing molecules are phosphorus trifluoride (PF3), phosphorus pentafluoride (PF5), phosphorus trichloride (PCl3), phosphorus pentachloride (PCl5), phosphorus tribromide (PBr3), phosphorus pentabromide (PBr5) , a halide such as phosphorus iodide (PI3). That is, the molecule containing phosphorus may contain fluorine as a halogen element. Alternatively, the phosphorus-containing molecule may contain a halogen element other than fluorine as the halogen element.
  • the phosphorus-containing molecule may be a phosphoryl halide such as phosphoryl fluoride (POF3), phosphoryl chloride (POCl3), phosphoryl bromide (POBr3).
  • Phosphorus-containing molecules may be phosphine (PH3), calcium phosphide (such as Ca3P2), phosphoric acid (H3PO4), sodium phosphate (Na3PO4), hexafluorophosphoric acid (HPF6), and the like.
  • Phosphorus-containing molecules may be fluorophosphines (HxPFy). where the sum of x and y is 3 or 5. Examples of fluorophosphines include HPF2 and H2PF3.
  • the process gas may contain, as the at least one phosphorus-containing molecule, one or more of the phosphorus-containing molecules described above.
  • the process gas can include at least one of PF3, PCl3, PF5, PCl5, POCl3, PH3, PBr3, or PBr5 as the at least one phosphorus-containing molecule.
  • each phosphorous-containing molecule contained in the processing gas can be vaporized by heating or the like and supplied into the plasma processing chamber 10 if it is liquid or solid.
  • the processing gas used in step SP may further contain carbon and hydrogen.
  • the process gas may include at least one of H2, hydrogen fluoride (HF), hydrocarbons (CxHy), hydrofluorocarbons (CHxFy), or NH3 as hydrogen-containing molecules. Hydrocarbons are for example CH4 or C3H6. where each of x and y is a natural number.
  • the process gas may include fluorocarbons or hydrocarbons (eg, CH4) as carbon-containing molecules.
  • the process gas may further contain oxygen.
  • the process gas may contain O2, for example. Alternatively, the process gas may be free of oxygen.
  • the process gas includes phosphorus-containing gas, fluorine-containing gas, and hydrogen-containing gas.
  • the hydrogen-containing gas contains at least one selected from the group consisting of hydrogen fluoride (HF), H2, ammonia (NH3), and hydrocarbons.
  • the phosphorus-containing gas contains at least one of the phosphorus-containing molecules described above.
  • the fluorine-containing gas includes at least one gas selected from the group consisting of fluorocarbon gases and carbon-free fluorine-containing gases.
  • a fluorocarbon gas is a gas containing the fluorocarbon described above.
  • the fluorine-containing gas that does not contain carbon is, for example, nitrogen trifluoride gas (NF3 gas) or sulfur hexafluoride gas (SF6 gas).
  • the processing gas may further contain a hydrofluorocarbon gas.
  • a hydrofluoro-carbon gas is a hydrofluorocarbon gas as described above.
  • the processing gas may further contain a halogen-containing gas containing a halogen element other than fluorine.
  • a halogen-containing gas is, for example, Cl2 gas and/or HBr gas.
  • An example process gas includes or consists essentially of a phosphorus-containing gas, a fluorocarbon gas, a hydrogen-containing gas, and an oxygen-containing gas (eg, O2 gas).
  • Another example process gas includes or substantially includes phosphorus-containing gases, carbon-free fluorine-containing gases, fluorocarbon gases, hydrogen-containing gases, hydrofluorocarbon gases, and halogen-containing gases containing halogen elements other than fluorine. It consists of these.
  • the process gas comprises or consists essentially of the phosphorous-containing gas described above, the fluorine-containing gas described above, the hydrofluorocarbon gas described above, and the halogen-containing gas containing a halogen element other than fluorine, described above. consists of
  • the processing gas may include a first gas and a second gas.
  • the first gas is a phosphorus-free gas. That is, the first gas is all gases other than the phosphorus-containing gas contained in the processing gas.
  • the first gas may contain a halogen element.
  • the first gas may comprise at least one halogen-containing molecule gas as described above.
  • the first gas may further contain carbon and hydrogen.
  • the first gas may further include the gas of molecules containing hydrogen and/or the gas of molecules containing carbon as described above.
  • the first gas may further contain oxygen.
  • the first gas may contain O2 gas. Alternatively, the first gas may not contain oxygen.
  • the second gas is a phosphorus-containing gas. That is, the second gas is the phosphorus-containing gas described above.
  • the second gas may comprise at least one phosphorus-containing molecule gas as described above.
  • the flow rate ratio which is the ratio of the flow rate of the second gas to the flow rate of the first gas, may be set to be greater than 0 and equal to or less than 0.5.
  • the flow rate ratio may be set to 0.075 or more and 0.3 or less.
  • the flow ratio may be set to 0.1 or more and 0.25 or less.
  • the processing gas is supplied into the plasma processing chamber 10 in step SP.
  • the pressure of the gas inside the plasma processing chamber 10 is set to a designated pressure.
  • the gas pressure in the plasma processing chamber 10 can be set to a pressure of 5 mTorr (0.65 Pa) or more and 100 mTorr (13.3 Pa) or less.
  • high-frequency power HF is supplied to generate plasma from the processing gas within the plasma processing chamber 10 .
  • a continuous wave of high frequency power HF may be supplied.
  • high frequency power LF may be used instead of high frequency power HF.
  • both high frequency power HF and electrical bias may be supplied.
  • a continuous wave of electrical bias may be applied to the lower electrode.
  • the power level of the high frequency power HF can be set to a level of 2 kW or more and 10 kW or less.
  • the power level of the high frequency power LF can be set to a level of 2 kW or higher.
  • the power level of the high frequency power LF may be set to a level of 10 kW or higher.
  • the control unit 2 controls the gas supply unit 20 to supply the processing gas into the plasma processing chamber 10 .
  • the controller 2 also controls the exhaust system 40 to set the pressure of the gas inside the plasma processing chamber 10 to a specified pressure.
  • the control unit 2 controls each unit of the power supply 30, such as the first RF generation unit 31a and the second RF generation unit 31b, so as to supply the high frequency power HF, the high frequency power LF, or the high frequency power HF and the electric bias. do.
  • the control unit 2 controls the gas supply unit 20 to supply the processing gas into the plasma processing chamber 10.
  • the controller 2 also controls the exhaust system 40 to set the pressure of the gas inside the plasma processing chamber 10 to a specified pressure.
  • the control unit 2 controls each unit of the power supply 30, such as the first RF generation unit 31a and the second RF generation unit 31b, so as to supply the high frequency power HF, the high frequency power LF, or the high frequency power HF and the electric bias. do.
  • the temperature of the substrate W2 at the start of step S23 may be set to ⁇ 50° C. or less.
  • the controller 2 can control the temperature control system 50 as described above.
  • step S23 the silicon-containing film SF2 is etched by halogen chemical species from plasma generated from the processing gas.
  • the portion exposed from the mask MK in the entire region of the silicon-containing film SF2 is etched (see FIG. 12(a)).
  • phosphorus-containing molecules molecules containing phosphorus and halogen elements such as PF3, halogen chemical species derived from such molecules contribute to the etching of the silicon-containing film SF2. Therefore, phosphorus-containing molecules containing phosphorus and halogen elements, such as PF3, increase the etching rate of the silicon-containing film SF2 in step S23.
  • step S24 the protective film PF is formed on the side wall surfaces defining the opening formed in the silicon-containing film SF2 by the etching in step S23 (see FIG. 12(a)).
  • the protective film PF is formed by chemical species from the plasma generated from the process gas within the plasma processing chamber 10 in step SP.
  • Step S24 may proceed simultaneously with step S23.
  • the protective film PF may be formed such that its thickness decreases along the depth direction of the opening formed in the silicon-containing film SF2. .
  • the protective film PF contains silicon and phosphorus contained in the processing gas used in step SP. In one embodiment, the protective film PF may further contain carbon and/or hydrogen contained in the process gas. In one embodiment, the protective film PF may further contain oxygen contained in the processing gas or contained in the silicon-containing film SF2. In one embodiment, the protective film PF may contain a bond between phosphorus and oxygen.
  • the process gas plasma described above includes a plasma generated from hydrogen fluoride.
  • hydrogen fluoride may be the most abundant chemical species contained in the plasma generated from the process gas.
  • the presence of phosphorus species generated from the phosphorus-containing gas (the gas containing the phosphorus-containing molecules described above) on the surface of the substrate W2 promotes the adsorption of hydrogen fluoride, ie, an etchant, to the substrate W2. That is, in a state where the phosphorus chemical species generated from the phosphorus-containing gas exists on the surface of the substrate W2, the supply of the etchant to the bottom of the opening (recess) is promoted, and the etching rate of the silicon-containing film SF2 is increased.
  • the silicon-containing film SF2 is also etched in the lateral direction, as shown in FIG. 12(b). As a result, the width of the opening formed in the silicon-containing film SF2 is partially widened. For example, the width of the opening formed in the silicon-containing film SF2 is partially widened in the vicinity of the mask MK.
  • the protective film PF is formed on the sidewall surface defining the opening formed in the silicon-containing film SF2 by etching.
  • the silicon-containing film SF2 is etched while the sidewall surface is protected by the protective film PF. Therefore, according to the substrate processing method of the third embodiment, etching in the lateral direction can be suppressed in the plasma etching of the silicon-containing film SF2.
  • one or more cycles are sequentially performed during the period during which step SP is continued, i.e., during the period during which plasma is generated from the process gas in step SP.
  • step SP two or more cycles may be executed in sequence.
  • the electrical bias pulse wave described above may be applied to the lower electrode from the second RF generator 31b in step SP. That is, when plasma generated from the process gas exists in the plasma processing chamber 10, a pulse wave of electrical bias may be applied from the second RF generator 31b to the lower electrode.
  • the etching of the silicon-containing film SF2 in step S23 mainly occurs during the H period within the period of the electrical bias pulse wave.
  • the formation of the protective film PF in step S24 mainly occurs during the L period within the cycle of the pulse wave of the electrical bias.
  • the power level of the high frequency power LF can be set to a level of 2 kW or more in the H period within the cycle of the pulse wave of the electrical bias.
  • the power level of the high frequency power LF may be set to a level of 10 kW or more in the H period within the period of the pulse wave of the electrical bias.
  • the pulse wave of the high frequency power HF described above may be supplied in step SP.
  • the power level of the high frequency power HF can be set to a level of 1 kW or more and 10 kW or less.
  • the period of the pulse wave of the high frequency power HF may be synchronized with the period of the pulse wave of the electrical bias.
  • the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may be synchronized with the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias.
  • the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may not be synchronized with the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias.
  • the time length of the H period in the cycle of the pulse wave of the high frequency power HF may be the same as or different from the time length of the H period in the cycle of the pulse wave of the electrical bias.
  • the temperature control system 50 is a temperature control system that cools the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) in the plasma processing chamber 10, and at least one of C3F8 and C3H2F4 is A condenser 53 for condensing the temperature control medium, a heat exchanger 56 for cooling the temperature control medium condensed by the condenser 53, and heat exchange by the temperature control medium cooled by the heat exchanger 56 to cool the member to -150°C.
  • the temperature control unit (base 1110) for cooling to ⁇ 50° C. or less and the pump 55 for circulating the temperature control medium are provided. As a result, the temperature control system 50 can be used in low temperature regions.
  • the viscosity of the temperature control medium is 6 mPa ⁇ sec or less. As a result, the load on the pump 55 can be reduced even in the low temperature range.
  • the temperature control system 50 is a temperature control system that cools the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) inside the plasma processing chamber 10, and is a temperature control system that is in a gaseous state at normal temperature and normal pressure.
  • the temperature control system 50 can be used in low temperature regions.
  • the temperature control system 50 cools the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) in the plasma processing chamber 10 using a temperature control medium in a gaseous state at normal temperature and normal pressure.
  • the heat exchanger 56 that cools the condensed temperature control medium, the temperature control unit (base 1110) that cools the member by heat exchange with the temperature control medium cooled by the heat exchanger 56, and the temperature control medium and a pump 55 for circulating the As a result, the temperature control system 50 can be used in low temperature regions.
  • the temperature control medium that has undergone heat exchange in the temperature control unit is again condensed and liquefied by the condenser 53 that condenses the temperature control medium.
  • the temperature control medium that has turned into a gas phase after heat exchange can be returned to a liquid phase and circulated.
  • the temperature control medium is cooled to a predetermined temperature by the heat exchanger 56 .
  • the temperature control medium at a predetermined temperature can be circulated through the temperature control section.
  • the temperature control medium has a viscosity of 6 mPa ⁇ sec or less at a predetermined temperature. As a result, the load on the pump 55 can be reduced even in the low temperature range.
  • the temperature control medium is in a liquid phase at a predetermined temperature and in an equilibrium state above atmospheric pressure. As a result, it can be easily circulated by the pump 55 in the low temperature region. In addition, since the vapor pressure of the temperature control medium is sufficiently low, deterioration of cooling performance due to dryout can be suppressed.
  • the temperature control medium is allowed to contain a gas phase in the flow path inside the temperature control unit.
  • the member can be controlled to the target temperature even if the member receives heat input from the plasma due to high RF power.
  • the temperature control medium is C3F8 or C3H2F4.
  • the temperature control system 50 can be used in low temperature regions.
  • the predetermined temperature is a temperature in the range of -150°C or higher and -50°C or lower. As a result, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the temperature control medium in the low temperature range. In addition, since the vapor pressure of the temperature control medium is sufficiently low, deterioration of cooling performance due to dryout can be suppressed.
  • the heat exchanger 56 cools the temperature control medium by heat exchange with the refrigerant. As a result, the temperature control medium can be cooled to a predetermined temperature.
  • the coolant is liquid nitrogen.
  • the temperature control medium can be cooled to a predetermined temperature.
  • the member is the substrate mounting table (substrate support portion 11). As a result, the substrate W can be cooled to a predetermined temperature.
  • the heat input to the member is 1 kW or more.
  • the member can be controlled to the target temperature even if the member receives heat input from the plasma due to high RF power.
  • the temperature control method is a temperature control method for cooling the members (the electrostatic chuck 1111 and the substrate W) in the plasma processing chamber 10, and a) is in a gaseous state at normal temperature and normal pressure.
  • It has a step of returning the temperature control medium to the condenser and a step of repeating f) a) to e).
  • the vapor pressure of the temperature control medium is sufficiently low, deterioration of cooling performance due to dryout can be suppressed.
  • the electrostatic chuck 1111 and the substrates W, W1, and W2 are described as examples of the members to be cooled, but the members are not limited to this.
  • the members to be cooled may be members requiring cooling, such as the showerhead 13, the upper electrode, the sidewall 10a of the plasma processing chamber 10, the ring assembly 112, and the like.
  • the plasma processing apparatus 1 that performs processing such as etching on the substrates W, W1, and W2 using capacitively-coupled plasma as a plasma source has been described as an example. is not limited to If the apparatus processes the substrates W, W1, and W2 using plasma, the plasma source is not limited to capacitively coupled plasma, and any plasma source such as inductively coupled plasma, microwave plasma, magnetron plasma, etc. can be used.
  • the step of controlling the temperature of the substrate support includes: a) a step of condensing a temperature control medium containing at least one selected from the group consisting of C3F8 and C3H2F4 in a condenser; b) cooling the temperature control medium condensed in the condenser with a heat exchanger; c) supplying the temperature control medium cooled to ⁇ 150° C. or more and ⁇ 50° C.
  • a substrate processing apparatus a plasma processing chamber comprising a substrate support within which a substrate rests; a temperature control system that controls the temperature of the substrate support; a control unit; the controller configured to control the substrate processing apparatus to provide the substrate having a silicon-containing film including a silicon oxide film and a mask on the silicon-containing film in the plasma processing chamber;
  • the control unit is configured to control the temperature control system to control the temperature of a substrate support on which the substrate is placed,
  • the control unit is a first processing gas containing hydrogen fluoride gas and at least one carbon-containing gas selected from the group consisting of fluorocarbon gas and hydrofluorocarbon gas, and the first processing gas excluding an inert gas.
  • the substrate processing apparatus is configured to be controlled to etch the silicon-containing film by plasma generated from the first processing gas having the highest flow rate of the hydrogen fluoride gas among the first processing gases,
  • the control unit controls the temperature control system
  • a) the control unit is configured to control the temperature control system to condense a temperature control medium containing at least one selected from the group consisting of C3F8 and C3H2F4 in a condenser;
  • the control unit is configured to b) control the temperature control system so that the temperature control medium condensed by the condenser is cooled by a heat exchanger,
  • the control unit c) supplies the temperature control medium cooled to ⁇ 150° C. or more and ⁇ 50° C.
  • the control unit is configured to control the temperature control system in the temperature control unit so as to cool the substrate support portion by heat exchange with the temperature control medium;
  • the control unit is configured to e) control the temperature control system to return the temperature control medium after heat exchange in the temperature control unit to the condenser,
  • the control unit is configured to control the temperature control system to repeat a) to e), Substrate processing equipment.
  • step 3 providing in a plasma processing chamber a substrate having a silicon-containing film comprising a silicon oxide film and a mask over the silicon-containing film; controlling the temperature of a substrate support on which the substrate is placed; etching the silicon-containing film with a plasma generated from a process gas containing phosphorus-containing gas and hydrogen fluoride; has
  • the step of controlling the temperature of the substrate support includes: a) a step of condensing a temperature control medium in a gaseous state at normal temperature and pressure with a condenser; b) cooling the temperature control medium condensed in the condenser with a heat exchanger; c) supplying the temperature control medium cooled to ⁇ 150° C. or more and ⁇ 50° C.
  • a substrate processing apparatus a plasma processing chamber comprising a substrate support within which a substrate rests; a temperature control system that controls the temperature of the substrate support; a control unit; the controller configured to control the substrate processing apparatus to provide a substrate having a silicon-containing film including a silicon oxide film and a mask on the silicon-containing film in a plasma processing chamber;
  • the controller is configured to control the temperature control system to control the temperature of a substrate support on which the substrate is placed,
  • the control unit is configured to control the substrate processing apparatus to etch the silicon-containing film with plasma generated from a process gas containing phosphorus-containing gas and hydrogen fluoride,
  • the control unit controls the temperature control system,
  • the control unit a) is configured to control the temperature control system so as to condense a temperature control medium that is in a gaseous state at normal temperature and normal pressure in a condenser,
  • the control unit is configured to b) control the temperature control system so that the temperature control medium condensed by the condenser is cooled by
  • control unit configured to control the d) the control unit is configured to control the temperature control system in the temperature control unit so as to cool the substrate support portion by heat exchange with the temperature control medium;
  • the control unit is configured to e) control the temperature control system to return the temperature control medium after heat exchange in the temperature control unit to the condenser,
  • the control unit is f) configured to control the temperature control system to repeat a) to e). Substrate processing equipment.
  • plasma processing apparatus 10 plasma processing chamber 11 substrate support 50 temperature control system 51a to 51f piping 52 gas supply 53 condenser 54 cooling jacket 55 pump 56 heat exchanger 111 main body 112 ring assembly 1110 base 1110a flow path 1111 static Electric chuck W, W1, W2 Substrate

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Abstract

温調システムは、プラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調システムであって、常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮する凝縮器と、凝縮器で凝縮した温調媒体を冷却する熱交換器と、熱交換器によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材を冷却する温調部と、温調媒体を循環させるポンプと、を備える。

Description

温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置
　本開示は、温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
　基板処理装置では、温調媒体をポンプにより載置台内の流路に循環させるチラーにより温度制御が行われている。例えば、エッチングプロセスでは、チラーによって冷却された温調媒体を載置台内の流路に循環させ、載置台とウェハとの間に流れる伝熱用ガスを介してウェハの温度制御を行うことが提案されている（特許文献１）。
特開２００３－３４７２８３号公報
　本開示は、低温領域で使用することができる温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置を提供する。
　本開示の一態様による温調システムは、プラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調システムであって、常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮液化する凝縮器と、凝縮器で凝縮液化した温調媒体を冷却する熱交換器と、熱交換器によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材を冷却する温調部と、温調媒体を循環させるポンプと、を備える。
　本開示によれば、低温領域で使用することができる。
図１は、本開示の第１実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。 図２は、第１実施形態における温調システムの一例を示す図である。 図３は、各温調媒体の粘度の特性の一例を示すグラフである。 図４は、各温調媒体の蒸気圧の特性の一例を示すグラフである。 図５は、第１実施形態における温調処理の一例を示すフローチャートである。 図６は、第２実施形態における基板処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、第２実施形態において提供される基板の一例を示す部分拡大断面図である。 図８は、図６に示す基板処理方法を実行した後の基板の一例を示す部分拡大断面図である。 図９は、第２実施形態における基板処理方法に関するタイミングチャートの一例である。 図１０は、第３実施形態における基板処理の一例を示すフローチャートである。 図１１は、第３実施形態において提供される基板の一例を示す部分拡大断面図である。 図１２の（ａ）は、図１０に示す基板処理方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図であり、図１２の（ｂ）は、リンを含まない処理ガスから形成されたプラズマによってエッチングされた一例の基板の部分拡大断面図である。 図１３は、第３実施形態における基板処理方法に関するタイミングチャートの一例である。
　以下に、開示する温調システム、温調方法、基板処理方法及び基板処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
　近年、酸化シリコンや窒化シリコン等のシリコン系材料に対して、フッ化水素の低温物理吸着による高速エッチングが行われている。ところが、現行のチラー性能では、プラズマによる入熱により、この様な温度への到達は難しい。また、既存の温調媒体では、低温領域において粘度が増加し、温調媒体を循環させるポンプの負荷が高くなることがある。さらに、温調媒体の粘度が増加すると、冷却に必要な流量を流すことが困難となる。そこで、使用温度帯における温調媒体の粘度の増加を抑えることが期待されている。
　また、温調媒体は、プラズマによる入熱によってドライアウトする場合がある。この場合、温調部における流路の下方に液相の温調媒体がたまり、上方は気相となる。例えば、基板支持部を冷却する場合、上面からの入熱を冷却するので、ドライアウトが発生すると、冷却性能が下がることになる。そのため、温調媒体の蒸気圧は十分に低いことが求められる。そこで、プラズマからの入熱による温調媒体の温度上昇分を考慮した蒸気圧が十分に低い温調媒体が期待されている。すなわち、使用温度帯における温調媒体の粘度の増加を抑えるとともに、使用温度帯における温調媒体の蒸気圧が十分に低いことが期待されている。言い換えると、温調システムは、低温領域で使用することが期待されている。
（第１実施形態）
［プラズマ処理システムの構成］
　以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、本開示の第１実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。図１に示すように、プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、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１０ｓ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。例えば、流路１１１０ａには、後述する温調システム５０が配管５１ａ，５１ｂを介して接続され、温調媒体が供給される。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つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上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つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、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つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上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信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアス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信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、少なくとも１つの上部電極に印加される。
　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。
　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。
　温調システム５０は、基台１１１０の流路１１１０ａに配管５１ａ，５１ｂを介して温調媒体を供給し、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置される基板Ｗをターゲット温度（所定の温度）に調節する。なお、ターゲット温度は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２等の温度であっても構わない。温調システム５０は、流路１１１０ａに流れる温調媒体と、図示しないヒータ等とを制御することで、基板Ｗが所定の温度、例えば－７０℃となるように制御する。
　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。
［温調システム５０の詳細］
　次に、図２を用いて温調システム５０の詳細について説明する。図２は、第１実施形態における温調システムの一例を示す図である。図２に示すように、温調システム５０は、ガス供給部５２と、凝縮器５３と、冷却ジャケット５４と、ポンプ５５と、熱交換器５６とを有する。また、温調システム５０は、制御部２からの指示に応じて、ガス供給部５２～熱交換器５６の各部を制御する制御部６０を有する。
　ガス供給部５２は、常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器５３に供給する。ガス供給部５２は、例えば、Ｃ３Ｆ８、Ｃ３Ｈ２Ｆ４といったガスを温調媒体として凝縮器５３に供給する。
　凝縮器５３は、ガス供給部５２から供給されたガス状態である温調媒体を凝縮液化する。凝縮器５３は、例えば、気密状態のタンクであり、冷却ジャケット５４で凝縮器５３が冷却されることで、凝縮器５３内部の温調媒体が液化される。凝縮器５３では、例えば、内部の圧力を大気圧より高くすることで、温調媒体が大気圧での沸点よりも高い温度で液化される。なお、冷却ジャケット５４の性能が、大気圧でも温調媒体の沸点以下まで冷却可能であれば、凝縮器５３内の圧力は大気圧であってもよい。
　ポンプ５５は、凝縮器５３で液化された液相の温調媒体を熱交換器５６、及び、基台１１１０の流路１１１０ａに循環させる。なお、ポンプ５５は、温調媒体を循環させる際の流量を、例えば１５Ｌ／ｍｉｎ以上とすることができる。
　熱交換器５６は、凝縮器５３で液化された液相の温調媒体を冷却する。熱交換器５６は、例えば、液体窒素、液体ヘリウム等の冷媒によって、温調媒体を所定の温度まで冷却する。所定の温度は、例えば、－５０℃～－１５０℃の範囲の温度とすることができる。熱交換器５６には、図示しない冷媒供給源から配管５７により冷媒が供給される。熱交換器５６は、ポンプ５５側の配管５１ｆから流入する温調媒体を冷媒により所定の温度まで冷却して配管５１ａへと供給する。
　配管５１ａは、温調システム５０から温調媒体が流出する側の配管であり、熱交換器５６の出口側に接続される。配管５１ｂは、温調システム５０に温調媒体が流入する側の配管であり、温調システム５０内で配管５１ｃと配管５１ｄとに分岐する。配管５１ｃは、配管５１ｂ内を流れる温調媒体のうち、液体である温調媒体をポンプ５５に循環させる配管である。配管５１ｄは、凝縮器５３の上部に接続され、配管５１ｂ内を流れる温調媒体のうち、気化したガス（気相となった温調媒体。）を凝縮器５３の上部に戻す配管である。凝縮器５３の下部に接続される配管５１ｅは、配管５１ｃと合流して配管５１ｆとなる。つまり、配管５１ｆには、液相の温調媒体が流れている。配管５１ｆは、ポンプ５５を介して熱交換器５６に接続される。すなわち、液相の温調媒体は、配管５１ａ、流路１１１０ａ、配管５１ｂ、配管５１ｃ、配管５１ｆ、ポンプ５５、熱交換器５６で構成された流路を循環している。また、循環している液相の温調媒体の圧力は、大気圧以上となる。
　温調媒体は、まず、凝縮器５３で凝縮液化され、配管５１ｅを介して配管５１ｆに供給される。配管５１ｆの液相の温調媒体は、ポンプ５５によって、熱交換器５６に送られる。液相の温調媒体は、矢印５８ａで示すように、熱交換器５６から配管５１ａを通って流路１１１０ａに供給される。流路１１１０ａでは、温調媒体による熱交換によって基台１１１０が冷却される。また、基台１１１０が冷却されることにより、静電チャック１１１１が冷却され、静電チャック１１１１の中央領域１１１ａ上に配置される基板Ｗが冷却される。このとき、流路１１１０ａにおける熱交換により、温調媒体は、気相を含む場合がある。つまり、熱交換後の温調媒体は、基台１１１０内の流路１１１０ａにおいて気相を含むことを許容する。また、基台１１１０は、熱交換器５６によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調部の一例である。
　ここで、温度の制御対象である基板Ｗの温度について考察する。基板Ｗには、プラズマから入熱されるとともに、静電チャック１１１１及び基台１１１０を介して、温調媒体へ熱放出が行われる。このとき、熱放出は、温調媒体の流量と温度差に比例するので、基板Ｗの温度は、温調媒体の流量に反比例する。例えば、プラズマを生成するＲＦ電力が２ｋＷであった場合、温調媒体の流量が３ｍ３／ｈであれば、基板Ｗの温度は－９２℃と求めることができる。上述の条件から、本実施形態の温調媒体（Ｃ３Ｆ８又はＣ３Ｈ２Ｆ４）は、プラズマを生成するＲＦ電力が１ｋＷ以上であっても、温調媒体の流量を増加させることで、基板Ｗの温度を、所定の温度（例えば、－５０℃。）以下とすることができる。また、本実施形態の温調媒体（Ｃ３Ｆ８又はＣ３Ｈ２Ｆ４）は、後述するように蒸気圧が十分小さいため、ドライアウトによる冷却性能の低下を抑制することができる。
　熱交換後の温調媒体は、矢印５８ｂで示すように、流路１１１０ａから配管５１ｂに流出する。配管５１ｂを流れる温調媒体のうち、液相の温調媒体は、矢印５８ｃで示すように、配管５１ｃ，５１ｆを経由してポンプ５５に流入する。また、気化により減少した分量に対応する液相の温調媒体が、配管５１ｅを介して凝縮器５３から供給される。一方、配管５１ｂを流れる温調媒体のうち、気相の温調媒体は、配管５１ｄを経由して凝縮器５３の上部に戻される。温調媒体は、この様なサイクルを繰り返すことで、温調システム５０と基台１１１０との間を循環している。
［温調媒体の物性］
　次に、図３及び図４を用いて、温調媒体の物性について説明する。図３は、各温調媒体の粘度の特性の一例を示すグラフである。図３に示すグラフ２００は、各温調媒体の粘度（ｍＰａ・ｓｅｃ）を縦軸、温度（℃）を横軸としたグラフである。グラフ２０１は、Ｃ３Ｆ８の粘度を示すグラフである。グラフ２０２は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４（Ｒ１２３４ｙｆ）の粘度を示すグラフである。グラフ２０３は、従来の一般的なブラインの粘度を示すグラフである。線２０４は、冷媒として用いる際の粘度の上限値（６ｍＰａ・ｓｅｃ）を表す線である。線２０５は、冷媒として使用する温度の一例として－７０℃を表す線である。領域２０６は、冷媒として使用する所定の温度の範囲と、粘度の上限値とで規定する領域である。
　本実施形態において、冷媒として使用する所定の温度の範囲が－５０℃～－１５０℃であるので、この温度範囲において、グラフが領域２０６内にあることが求められる。グラフ２０１，２０２は、所定の温度の範囲において、領域２０６内に位置するので、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４は、温調媒体として適していることがわかる。一方、グラフ２０３は、所定の温度の範囲において、一部が領域２０６内を通るものの、－７０℃以下の温度では領域２０６外となり、粘度が条件を満たさず、従来の一般的なブラインは、本実施形態において、温調媒体として適していないことがわかる。
　図４は、各温調媒体の蒸気圧の特性の一例を示すグラフである。図４に示すグラフ２１０は、各温調媒体の蒸気圧（Ｐａ）を縦軸、温度（℃）を横軸としたグラフである。グラフ２１１は、Ｃ３Ｆ８の蒸気圧を示すグラフである。グラフ２１２は、Ｃ３Ｈ２Ｆ４（Ｒ１２３４ｙｆ）の蒸気圧を示すグラフである。グラフ２１３は、従来の一般的なブラインの蒸気圧を示すグラフである。線２１４は、冷媒として用いる際の蒸気圧の下限値（標準大気圧：１０１３．２５ｈＰａ）を表す線である。領域２１５は、冷媒として使用する所定の温度の範囲と、蒸気圧の下限値とで規定する領域である。
　本実施形態において、冷媒として使用する所定の温度の範囲が－５０℃～－１５０℃であるので、この温度範囲において、領域２１５が液相の範囲に含まれていることが求められる。グラフ２１１，２１２は、所定の温度の範囲において、領域２１５が液相の範囲に含まれているので、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４は、温調媒体として適していることがわかる。つまり、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４は、所定の温度、かつ、大気圧以上の平衡状態において液相である。なお、温調媒体は、循環中に流体として流れる非平衡状態では気相を含んでも構わない。また、グラフ２１３は、所定の温度の範囲において、領域２１５が液相の範囲に含まれているので、従来の一般的なブラインも、蒸気圧に関しては温調媒体の条件を満たしている。すなわち、図３及び図４のグラフ２００，２１０から判るように、粘度及び蒸気圧の両方の条件において温調媒体として適しているのは、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４である。つまり、グラフ２００の領域２０６内に位置し、グラフ２１０の領域２１５が液相の範囲に含まれる温調媒体を用いることで、使用温度帯における温調媒体の粘度の増加を抑えることができる。また、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４は、プラズマからの入熱による温調媒体の温度上昇分を考慮した蒸気圧が十分に低い温調媒体である。なお、温調媒体は、その粘度及び蒸気圧が、それぞれグラフ２００の領域２０６内に位置し、グラフ２１０の領域２１５が液相の範囲に含まれれば、上述のＣ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４に限定されず、他の物質であってもよい。
［温調方法］
　続いて、第１実施形態における温調処理について説明する。図５は、第１実施形態における温調処理の一例を示すフローチャートである。
　第１実施形態における温調処理では、まず、温調システム５０の制御部６０は、制御部２から温調処理の開始が指示されると、ガス供給部５２から凝縮器５３に、常温常圧においてガス状態である温調媒体の供給を開始させる。制御部６０は、凝縮器５３において、ガス状態である温調媒体を凝縮液化させる（ステップＳ１）。
　制御部６０は、ポンプ５５を動作させて温調媒体を熱交換器５６へと循環させ、熱交換器５６で温調媒体を冷却させる（ステップＳ２）。制御部６０は、熱交換器５６によって冷却された温調媒体を、部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調部である基台１１１０に供給させる（ステップＳ３）。制御部６０は、温調媒体を循環させることにより、基台１１１０において、温調媒体により部材を冷却させ（ステップＳ４）、熱交換後の温調媒体を凝縮器５３に戻すように制御する（ステップＳ５）。
　制御部６０は、制御部２から温調処理を終了する指示がされたか否か、すなわち、温調処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。制御部６０は、温調処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ１に戻る。一方、制御部６０は、温調処理を終了すると判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、温調処理を終了する。
（第２実施形態）
　次に、第１実施形態の温調方法を用いた基板処理方法を第２実施形態として説明する。なお、第２実施形態における基板処理装置の構成は第１実施形態と同様であるので、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
［基板処理方法］
　図６から図９を用いて上述の温調方法を用いる基板処理方法について説明する。図６は、第２実施形態における基板処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す基板処理方法は、シリコンを含有する膜をエッチングするために実行される。本基板処理方法は、例えば、３次元構造を有するＮＡＮＤフラッシュメモリの製造に用いることができる。本基板処理方法は、プラズマ処理システムを用いて実行される。
　制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内に基板Ｗ１が提供されるようにプラズマ処理装置１を制御する（ステップＳ１１）。基板Ｗ１は、静電チャック１１１１上に載置され、静電チャック１１１１によって保持される。
　図７は、第２実施形態において提供される基板の一例を示す部分拡大断面図である。図７に示す基板Ｗ１は、下地層ＵＬ、膜ＳＦ１、及びマスクＭＳＫを有する。下地層ＵＬは、多結晶シリコン製の層であり得る。膜ＳＦ１は、下地層ＵＬ上に設けられている。膜ＳＦ１は、シリコンを含有する。膜ＳＦ１は、一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のシリコン窒化膜を含む積層膜であり得る。図７に示す例では、膜ＳＦ１は、複数のシリコン酸化膜ＩＬ１及び複数のシリコン窒化膜ＩＬ２を含む多層膜である。複数のシリコン酸化膜ＩＬ１及び複数のシリコン窒化膜ＩＬ２は、交互に積層されている。なお、膜ＳＦ１は、シリコンを含む他の単層膜又はシリコンを含む他の多層膜であってもよい。膜ＳＦ１が単層膜の場合、膜ＳＦ１は、例えば、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、若しくはＳｉＣＯＨ等から形成される低誘電率膜、又は、ポリシリコン膜であり得る。或いは、膜ＳＦ１が多層膜の場合、膜ＳＦ１は、例えば、一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のポリシリコン膜を含む積層膜であり得る。
　マスクＭＳＫは、膜ＳＦ１上に設けられている。マスクＭＳＫは、膜ＳＦ１にホールといったスペースを形成するためのパターンを有している。マスクＭＳＫは、例えば、ハードマスクであり得る。マスクＭＳＫは、例えば、炭素含有マスク及び／又は金属含有マスクであり得る。炭素含有マスクは、例えば、スピンオンカーボン、炭化タングステン、アモルファスカーボン、及び炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種から形成される。金属含有マスクは、窒化チタン、酸化チタン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種から形成される。或いは、マスクＭＳＫは、例えば、ホウ化ケイ素、窒化ホウ素、又は炭化ホウ素等から形成されるホウ素含有マスクであってもよい。
　制御部２は、温調システム５０を制御し、基板支持部１１（静電チャック１１１１、基板Ｗ１）の温度が所定の温度となるように、温調処理を開始する（ステップＳ１２）。すなわち、制御部２は、第１実施形態の温調処理を実行するように、温調システム５０の制御部６０に対して指示を行う。なお、温調処理は、第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
　制御部２は、温調処理によって基板Ｗ１が所定の温度になると、基板Ｗ１をエッチングする工程を実行するようにプラズマ処理装置１を制御する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、プラズマ処理チャンバ１０内において第１の処理ガスからプラズマが生成される。ステップＳ１３では、このプラズマからの化学種により、膜ＳＦ１がエッチングされる。
　ステップＳ１３において用いられる第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含む。フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除く第１の処理ガスに含まれる他のガスの流量よりも多い。具体的に、ステップＳ１３におけるフッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上又は９５体積％以上としてよい。なお、膜ＳＦ１にボーイング等の形状異常が生じることを抑制する観点から、炭素含有ガス等を添加する場合、フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、１００体積％未満、９９．５体積％以下、９８体積％以下又は９６体積％以下としてよい。一例では、フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上９６体積％以下に調整される。不活性ガスを除いた第１の処理ガス中のフッ化水素ガスの流量をこのような範囲に制御することにより、マスクＭＳＫのエッチングを抑制しつつ、高いエッチング速度で膜ＳＦ１をエッチングすることができる。この結果、マスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチングの選択比を５以上とすることができる。このため、３次元構造を有するＮＡＮＤフラッシュメモリのような高いアスペクト比が要求されるプロセスにおいても、実効性のある速度で膜ＳＦ１をエッチングすることができる。また、このような高い選択比に起因して、炭素含有ガス等の堆積性ガスの添加量を抑制できるため、マスクＭＳＫが閉塞するリスクを低減できるばかりでなく、プラズマ処理チャンバ１０内のクリーニング時間を５０％以下に短縮できる。この結果、基板処理のスループットを大幅に改善することが可能となる。一方、フッ化水素ガスの流量が、不活性ガスを除いた第１の処理ガスに含まれる他のガスの流量以下の場合は、選択比を十分に改善できない場合がある。なお、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量は、チャンバ容積に応じて適宜調整すればよく、一例では、１００ｓｃｃｍ以上としてよい。
　第１の処理ガスは、フッ化水素ガスのほかに、炭素含有ガスを含んでもよい。また、フッ化水素ガス及び炭素含有ガスに加えて、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでもよい。
　第１の処理ガスが炭素含有ガスを含む場合、マスク表面に炭素を含む堆積物が形成されるため、マスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチング選択比をさらに改善することができる。炭素含有ガスは、例えば、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及びハイドロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも一種を含む。フルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８又はＣ５Ｆ８を使用することができる。ハイドロフルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ－Ｃ５Ｈ３Ｆ７又はＣ３Ｈ２Ｆ４を使用することができる。ハイドロカーボンガスとしては、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８又はＣ４Ｈ１０を使用することができる。炭素含有ガスは、上記のほかにＣＯ及び／又はＣＯ２を含んでもよい。一例では、炭素含有ガスとして、炭素数が２以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを使用することができる。炭素数が２以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを用いた場合、ボーイング等の形状異常を効果的に抑制できる。なお、炭素数が３以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを用いることで、さらに形状異常を抑制できる。炭素数が３以上のフルオロカーボンガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８を使用することができる。炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスは、不飽和結合を含んでもよく、１以上のＣＦ３基を含んでもよい。炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスとしては、例えば、Ｃ３Ｈ２Ｆ４又はＣ４Ｈ２Ｆ６を使用することができる。
　第１の処理ガスが酸素含有ガスを含む場合、エッチング時におけるマスクの閉塞を抑制することができる。酸素含有ガスとしては、例えば、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ又はＨ２Ｏ２からなる群から選択される少なくとも１種を使用することができる。
　第１の処理ガスがハロゲン含有ガスを含む場合、エッチング形状を制御することができる。ハロゲン含有ガスとしては、例えば、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２、ＳｉＦ４、ＩＦ７、ＣｌＦ５、ＢｒＦ５、ＡｓＦ５、ＮＦ５、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＯＦ３、ＢＦ３、ＨＰＦ６、ＷＦ６等の炭素を含まないフッ素含有ガス、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＰＯＣｌ３等の塩素含有ガス、ＨＢｒ、ＣＢｒ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ５Ｂｒ、ＰＢｒ３、ＰＢｒ５、ＰＯＢｒ３等の臭素含有ガス、ＨＩ、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ、ＩＦ５、ＩＦ７、Ｉ２、ＰＩ３等のヨウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を使用することができる。
　上記のほか、第１の処理ガスは、側壁保護効果のあるガス、例えば、ＣＯＳ等の硫黄含有ガス、Ｐ４Ｏ１０、Ｐ４Ｏ８、Ｐ４Ｏ６、ＰＨ３、Ｃａ３Ｐ２、Ｈ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４等のリン含有ガス、Ｂ２Ｈ６等のホウ素含有ガスを含んでもよい。なお、側壁保護効果のあるリン含有ガスには、上述したＰＦ３、ＰＦ５等のフッ化リンガス、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５等の塩化リンガスを含むハロゲン化リンガスも含まれる。
　本開示の第２実施形態では、第１の処理ガスは、フッ化水素、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む。炭素含有ガスは、上述したフルオロカーボンガスであってよく、又は上述したハイドロフルオロカーボンガスであってよい。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８であってよい。また、ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
　第２実施形態では、第１の処理ガスは、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。この場合、ハロゲン含有ガスは、フッ素以外のハロゲン元素を含有するハロゲン含有ガス及び炭素を含まないフッ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
　第２実施形態では、添加ガスとして、側壁保護効果のある硫黄含有ガス、リン含有ガス及びホウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
　これらのガス種のほか、第１の処理ガスは、不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスとしては、窒素ガスのほか、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅ等の希ガスを使用することができる。ただし、第１の処理ガスは、これらの不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量が上述した割合となるように制御する。
　ステップＳ１３の実行のために、制御部２は、上述の処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給するようにガス供給部２０を制御する。ステップＳ１３の実行のために、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内に供給される処理ガスにおけるフッ化水素ガスの流量が当該処理ガスの全流量の７０体積％以上となるようにガス供給部２０を制御する。ステップＳ１３の実行のために、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内の圧力を指定された圧力となるように排気システム４０を制御する。ステップＳ１３の実行のために、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内において処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するように電源３０の各部、例えば第１のＲＦ生成部３１ａ及び／又は第２のＲＦ生成部３１ｂを制御する。
　ステップＳ１３において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、プラズマからイオンを基板Ｗに引き込むために、５Ｗ／ｃｍ２以上の第２の高周波電力（すなわち、バイアス用の高周波電力）を基板支持部１１に供給してもよい。５Ｗ／ｃｍ２以上の第２の高周波電力によって、プラズマからのイオンが、エッチングによって形成される膜ＳＦ１のスペース（例えば図８に示すスペースＳＰ）の底部に、十分に到達し得る。
　なお、バイアス用の高周波電力に代えて、高周波以外のパルス電圧を基板支持部１１に供給してもよい。ここで、パルス電圧とは、パルス電源から供給されるパルス状の電圧である。パルス電源は、電源自体がパルス波を供給するように構成されてもよく、パルス電源の下流側に電圧をパルス化するためのデバイスを備えてもよい。一例では、パルス電圧は、基板Ｗ１に負の電位が生じるように基板支持部１１に供給される。パルス電圧は、負極性の直流電圧のパルスであってよい。また、パルス電圧は、矩形波のパルスであってもよく、三角波のパルスあってもよく、インパルスであってもよく、又はその他の電圧波形のパルスを有していてもよい。
　図９は、第２実施形態における基板処理方法に関するタイミングチャートの一例である。図９において、横軸は、時間を示している。図９において、縦軸は、第１の処理ガスの供給状態、第１の高周波電力ＨＦのレベル及びパルス電圧のレベルを示している。図９において、第１の処理ガスは、プラズマ処理チャンバ１０内に周期的に供給されている。また、第１の高周波電力のパルス及びパルス電圧は、基板支持部１１に周期的に供給されている。さらに、第１の高周波電力ＨＦのパルスが供給される期間、パルス電圧が供給される期間及び第１の処理ガスが供給される期間は同期している。なお、第１の処理ガスは、プラズマ処理チャンバ１０内に連続的に供給されもよい。
　図９において、第１の高周波電力ＨＦの「Ｌ」レベルは、第１の高周波電力ＨＦが供給されていないか、又は、第１の高周波電力ＨＦの電力レベルが、「Ｈ」で示す電力レベルよりも低いことを示している。パルス電圧の「Ｌ」レベルは、パルス電圧が基板支持部１１に与えられないか、又は、パルス電圧のレベルが、「Ｈ」で示すレベルよりも低いことを示している。また、第１の処理ガスの供給状態の「ＯＮ」は、第１の処理ガスがプラズマ処理チャンバ１０内に供給されていることを示しており、第１の処理ガスの供給状態の「ＯＦＦ」は、プラズマ処理チャンバ１０内への第１の処理ガスの供給が停止されていることを示している。ここで、パルス電圧の電圧レベルがＬである期間を「Ｌ期間」、パルス電圧の電圧レベルがＨである期間を「Ｈ期間」とする。
　Ｈ期間におけるパルス電圧の周波数（第１の周波数）は１００ｋＨｚ～３．２ＭＨｚに制御されてよい。一例では、第１の周波数は４００ｋＨｚに制御される。また、この場合、一周期内でパルス電圧のレベルがＨとなる期間が占める割合を示すＤｕｔｙ比（第１のＤｕｔｙ比）は５０％以下であってよく、又は３０％以下であってよい。
　また、周期的に供給されるパルス電圧の周波数、すなわち、Ｈ期間の周期を規定する周波数（第２の周波数）は、１ｋＨｚ～２００ｋＨｚ又は５Ｈｚ～１００ｋＨｚとしてよい。また、この場合、一周期内でＨ期間が占める割合を示すＤｕｔｙ比（第２のＤｕｔｙ比）は、５０％～９０％であってよい。
　なお、第２実施形態では、第１の高周波電力ＨＦのパルスが供給される期間、パルス電圧が供給される期間及び第１の処理ガスが供給される期間が同期している場合について説明したが、これらは同期していなくてもよい。
　ステップＳ１３における静電チャック１１１１の温度は、低温、例えば－５０℃以下に調整することで、基板表面におけるエッチャントの吸着が促進されるため、エッチングレートを向上させることができる。なお、第１の処理ガスが、リン含有ガスを含む場合、第１の処理ガス中におけるリン含有ガスの比率に応じて、静電チャック１１１１の温度を調整するようにしてもよい。
　ステップＳ１３の実行が終了すると、第２実施形態の基板処理方法は終了する。図８は、図６に示す基板処理方法を実行した後の基板の一例を示す部分拡大断面図である。第２実施形態の基板処理方法の実行により、図８に示すように、膜ＳＦ１に、例えば下地層ＵＬまで達するスペースＳＰが形成される。このように、温調システム５０は、低温領域におけるプロセスにおいて、静電チャック１１１１及び基板Ｗ１を温度所定の温度に制御することができる。
（第３実施形態）
　次に、第１実施形態の温調方法を用いた他の基板処理方法を第３実施形態として説明する。なお、第３実施形態における基板処理装置の構成は第１実施形態と同様であるので、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
［基板処理方法］
　図１０から図１３を用いて上述の温調方法を用いる他の基板処理方法について説明する。図１０は、第３実施形態における基板処理の一例を示すフローチャートである。図１０に示す基板処理方法は、シリコン含有膜を有する基板に適用される。第３実施形態の基板処理方法では、シリコン含有膜がエッチングされる。
　図１１は、第３実施形態において提供される基板の一例を示す部分拡大断面図である。図１１に示す基板Ｗ２は、ＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）、３Ｄ－ＮＡＮＤのようなデバイスの製造に用いられ得る。基板Ｗ２は、シリコン含有膜ＳＦ２を有する。基板Ｗ２は、下地領域ＵＲをさらに有していてもよい。シリコン含有膜ＳＦ２は、下地領域ＵＲ上に設けられ得る。
　シリコン含有膜ＳＦ２は、シリコン含有誘電体膜であり得る。シリコン含有誘電体膜は、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を含み得る。シリコン含有誘電体膜は、シリコンを含有する膜であれば、他の膜種を有する膜であってもよい。また、シリコン含有膜ＳＦ２は、シリコン膜（例えば多結晶シリコン膜）を含んでいてもよい。また、シリコン含有膜ＳＦ２は、シリコン窒化膜、多結晶シリコン膜、炭素含有シリコン膜、及び低誘電率膜のうち少なくとも一つを含んでいてもよい。炭素含有シリコン膜は、ＳｉＣ膜及び／又はＳｉＯＣ膜を含み得る。低誘電率膜は、シリコンを含有し、層間絶縁膜として用いられ得る。また、シリコン含有膜ＳＦ２は、互いに異なる膜種を有する二つ以上のシリコン含有膜を含んでいてもよい。二つ以上のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含んでいてもよい。シリコン含有膜ＳＦ２は、例えば、交互に積層された一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のシリコン窒化膜を含む多層膜であってもよい。シリコン含有膜ＳＦ２は、交互に積層された複数のシリコン酸化膜及び複数のシリコン窒化膜を含む多層膜であってもよい。或いは、二つ以上のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン膜を含んでいてもよい。シリコン含有膜ＳＦ２は、例えば、交互に積層された一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のシリコン膜を含む多層膜であってもよい。シリコン含有膜ＳＦ２は、交互に積層された複数のシリコン酸化膜及び複数の多結晶シリコン膜を含む多層膜であってもよい。或いは、二つ以上のシリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びシリコン膜を含んでいてもよい。
　基板Ｗ２は、マスクＭＫをさらに有していてもよい。マスクＭＫは、シリコン含有膜ＳＦ２上に設けられている。マスクＭＫは、後述する基板処理方法のステップＳ２３においてシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートよりも低いエッチングレートを有する材料から形成される。マスクＭＫは、有機材料から形成され得る。すなわち、マスクＭＫは、炭素を含有してもよい。マスクＭＫは、例えば、アモルファスカーボン膜、フォトレジスト膜、又はスピンオンカーボン膜（ＳＯＣ膜）から形成され得る。或いは、マスクＭＫは、シリコン含有反射防止膜のようなシリコン含有膜から形成されてもよい。或いは、マスクＭＫは、窒化チタン、タングステン、炭化タングステンのような金属含有材料から形成された金属含有マスクであってもよい。マスクＭＫは、３μｍ以上の厚みを有し得る。
　マスクＭＫは、パターニングされている。すなわち、マスクＭＫは、基板処理方法のステップＳ２３においてシリコン含有膜ＳＦ２に転写されるパターンを有している。マスクＭＫのパターンがシリコン含有膜ＳＦ２に転写されると、シリコン含有膜ＳＦ２にはホール又はトレンチのような開口（凹部）が形成される。ステップＳ２３においてシリコン含有膜ＳＦ２に形成される開口のアスペクト比は２０以上であってよく、３０以上、４０以上、又は５０以上であってもよい。なお、マスクＭＫは、ラインアンドスペースパターンを有していてもよい。
　図１０の説明に戻る。以下、第３実施形態の基板処理方法について、それがプラズマ処理システムを用いて図１１に示す基板Ｗ２に適用される場合を例にとって、説明する。プラズマ処理システムが用いられる場合には、制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御により、プラズマ処理装置１において基板処理方法が実行され得る。以下の説明においては、基板処理方法の実行のための制御部２によるプラズマ処理装置１の各部の制御についても説明する。
　以下の説明では、図１０に加えて、図１２の（ａ）、図１２の（ｂ）、及び図１３を参照する。図１２の（ａ）は、図１０に示す基板処理方法が適用された一例の基板の部分拡大断面図であり、図１２の（ｂ）は、リンを含まない処理ガスから形成されたプラズマによってエッチングされた一例の基板の部分拡大断面図である。図１３は、第３実施形態における基板処理方法に関するタイミングチャートの一例である。図１３において、横軸は時間を示している。図１３において、縦軸は、高周波電力ＨＦの電力レベル、電気バイアスのレベル、及び処理ガスの供給状態を示している。高周波電力ＨＦの「Ｌ」レベルは、高周波電力ＨＦが供給されていないか、又は、高周波電力ＨＦの電力レベルが、「Ｈ」で示す電力レベルよりも低いことを示している。電気バイアスの「Ｌ」レベルは、電気バイアスが下部電極に与えられていないか、又は、電気バイアスのレベルが、「Ｈ」で示すレベルよりも低いことを示している。また、処理ガスの供給状態の「ＯＮ」は、処理ガスがプラズマ処理チャンバ１０内に供給されていることを示しており、処理ガスの供給状態の「ＯＦＦ」は、プラズマ処理チャンバ１０内への処理ガスの供給が停止されていることを示している。
　図１０に示すように、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内に基板Ｗ２が提供されるようにプラズマ処理装置１を制御する（ステップＳ２１）。基板Ｗ２は、静電チャック１１１１上に載置され、静電チャック１１１１によって保持される。
　制御部２は、温調システム５０を制御し、基板支持部１１（静電チャック１１１１、基板Ｗ１）の温度が所定の温度となるように、温調処理を開始する（ステップＳ２２）。すなわち、制御部２は、第１実施形態の温調処理を実行するように、温調システム５０の制御部６０に対して指示を行う。なお、温調処理は、第１実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
　制御部２は、温調処理によって基板Ｗ２が所定の温度になると、ステップＳＰを実行するようにプラズマ処理装置１を制御する。ステップＳＰでは、基板Ｗ２に対するプラズマ処理が実行される。ステップＳＰでは、プラズマ処理チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが生成される。第３実施形態の基板処理方法は、ステップＳ２３を含む。ステップＳ２３は、ステップＳＰの実行中に行われる。第３実施形態の基板処理方法は、ステップＳ２４をさらに含み得る。ステップＳ２４は、ステップＳＰの実行中に行われる。ステップＳ２３とステップＳ２４は、同時に発生してもよく、或いは、互いから独立して行われてもよい。
　ステップＳ２３では、シリコン含有膜ＳＦ２が、ステップＳＰにおいてプラズマ処理チャンバ１０内で処理ガスから生成されたプラズマからの化学種により、エッチングされる。ステップＳ２４では、保護膜ＰＦが、ステップＳＰにおいてプラズマ処理チャンバ１０内で処理ガスから生成されたプラズマからの化学種により、基板Ｗ２上に形成される。保護膜ＰＦは、シリコン含有膜ＳＦ２に形成された開口を画成する側壁面上に形成される。
　ステップＳＰで用いられる処理ガスは、ハロゲン元素及びリンを含む。処理ガスに含まれるハロゲン元素は、フッ素であり得る。処理ガスは、少なくとも一つのハロゲン含有分子を含み得る。処理ガスは、少なくとも一つのハロゲン含有分子として、フルオロカーボン又はハイドロフルオロカーボンの少なくとも一つを含み得る。フルオロカーボンは、例えばＣＦ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、又はＣ４Ｆ８の少なくとも一つである。ハイドロフルオロカーボンは、例えばＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３、又はＣＨ３Ｆの少なくとも一つである。ハイドロフルオロカーボンは、二つ以上の炭素を含んでいてもよい。ハイドロフルオロカーボンは、例えば、三つの炭素、又は四つの炭素を含んでいてもよい。
　処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子を含み得る。リン含有分子は、十酸化四リン（Ｐ４Ｏ１０）、八酸化四リン（Ｐ４Ｏ８）、六酸化四リン（Ｐ４Ｏ６）のような酸化物であってもよい。十酸化四リンは、五酸化二リン（Ｐ２Ｏ５）と呼ばれることがある。リン含有分子は、三フッ化リン（ＰＦ３）、五フッ化リン（ＰＦ５）、三塩化リン（ＰＣｌ３）、五塩化リン（ＰＣｌ５）、三臭化リン（ＰＢｒ３）、五臭化リン（ＰＢｒ５）、ヨウ化リン（ＰＩ３）のようなハロゲン化物であってもよい。すなわち、リンを含む分子は、ハロゲン元素としてフッ素を含んでいてもよい。或いは、リンを含む分子は、ハロゲン元素としてフッ素以外のハロゲン元素を含んでいてもよい。リン含有分子は、フッ化ホスホリル（ＰＯＦ３）、塩化ホスホリル（ＰＯＣｌ３）、臭化ホスホリル（ＰＯＢｒ３）のようなハロゲン化ホスホリルであってもよい。リン含有分子は、ホスフィン（ＰＨ３）、リン化カルシウム（Ｃａ３Ｐ２等）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、リン酸ナトリウム（Ｎａ３ＰＯ４）、ヘキサフルオロリン酸（ＨＰＦ６）等であってもよい。リン含有分子は、フルオロホスフィン類（ＨｘＰＦｙ）であってもよい。ここで、ｘとｙの和は、３又は５である。フルオロホスフィン類としては、ＨＰＦ２、Ｈ２ＰＦ３が例示される。処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、上記のリン含有分子のうち一つ以上のリン含有分子を含み得る。例えば、処理ガスは、少なくとも一つのリン含有分子として、ＰＦ３、ＰＣｌ３、ＰＦ５，ＰＣｌ５，ＰＯＣｌ３、ＰＨ３、ＰＢｒ３、又はＰＢｒ５の少なくとも一つを含み得る。なお、処理ガスに含まれる各リン含有分子は、それが液体又は固体である場合には、加熱等によって気化されてプラズマ処理チャンバ１０内に供給され得る。
　ステップＳＰで用いられる処理ガスは、炭素及び水素をさらに含んでいてもよい。処理ガスは、水素を含む分子として、Ｈ２、フッ化水素（ＨＦ）、炭化水素（ＣｘＨｙ）、ハイドロフルオロカーボン（ＣＨｘＦｙ）、又はＮＨ３の少なくとも一つを含んでいてもよい。炭化水素は、例えばＣＨ４又はＣ３Ｈ６である。ここで、ｘ及びｙの各々は自然数である。処理ガスは、炭素を含む分子として、フルオロカーボン又は炭化水素（例えばＣＨ４）を含んでいてもよい。処理ガスは、酸素をさらに含んでいてもよい。処理ガスは、例えばＯ２を含んでいてもよい。或いは、処理ガスは、酸素を含んでいなくてもよい。
　一実施形態において、処理ガスは、リン含有ガス、フッ素含有ガス、及び水素含有ガスを含む。水素含有ガスは、フッ化水素（ＨＦ）、Ｈ２、アンモニア（ＮＨ３）、及び炭化水素からなる群から選択される少なくとも一つを含有する。リン含有ガスは、上述したリン含有分子のうち少なくも一つを含む。フッ素含有ガスは、フルオロカーボンガス及び炭素を含有しないフッ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも一つのガスを含む。フルオロカーボンガスは、上述したフルオロカーボンを含有するガスである。炭素を含有しないフッ素含有ガスは、例えば三フッ化窒素ガス（ＮＦ３ガス）又は六フッ化硫黄ガス（ＳＦ６ガス）である。また、処理ガスは、ハイドロフルオロカーボンガスをさらに含んでいてもよい。ハイドロフルオロ－カーボンガスは、上述したハイドロフルオロカーボンのガスである。また、処理ガスは、フッ素以外のハロゲン元素を含有するハロゲン含有ガスをさらに含んでいてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えばＣｌ２ガス及び／又はＨＢｒガスである。
　一例の処理ガスは、リン含有ガス、フルオロカーボンガス、水素含有ガス、及び酸素含有ガス（例えばＯ２ガス）を含むか、実質的にこれらからなる。別の一例の処理ガスは、リン含有ガス、炭素を含有しないフッ素含有ガス、フルオロカーボンガス、水素含有ガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及びフッ素以外のハロゲン元素を含有するハロゲン含有ガスを含むか、実質的にこれらからなる。
　別の実施形態において、処理ガスは、上述のリン含有ガス、上述のフッ素含有ガス、上述のハイドロフルオロカーボンガス、及び上述のフッ素以外のハロゲン元素を含有するハロゲン含有ガスを含むか、実質的にこれらからなる。
　一実施形態において、処理ガスは、第１のガス及び第２のガスを含み得る。第１のガスは、リンを含有しないガスである。すなわち、第１のガスは、処理ガスに含まれるリン含有ガス以外の全てのガスである。第１のガスは、ハロゲン元素を含み得る。第１のガスは、上述した少なくとも一つのハロゲン含有分子のガスを含み得る。第１のガスは、炭素及び水素をさらに含んでいてもよい。第１のガスは、上述した水素を含む分子のガス及び／又は炭素を含む分子のガスをさらに含んでいてもよい。第１のガスは、酸素をさらに含んでいてもよい。第１のガスは、Ｏ２ガスを含んでいてもよい。或いは、第１のガスは、酸素を含んでいなくてもよい。第２のガスは、リンを含有するガスである。すなわち、第２のガスは、上述のリン含有ガスである。第２のガスは、上述した少なくとも一つのリン含有分子のガスを含んでいてもよい。
　ステップＳＰで用いられる処理ガスにおいて、第１のガスの流量に対する第２のガスの流量の比である流量比は、０より大きく、０．５以下に設定されてもよい。流量比は、０．０７５以上、０．３以下に設定されてもよい。流量比は、０．１以上、０．２５以下に設定されてもよい。
　図１３に示すように、ステップＳＰでは、プラズマ処理チャンバ１０内に処理ガスが供給される。ステップＳＰでは、プラズマ処理チャンバ１０内のガスの圧力が指定された圧力に設定される。ステップＳＰでは、プラズマ処理チャンバ１０内のガスの圧力は、５ｍＴｏｒｒ（０．６５Ｐａ）以上、１００ｍＴｏｒｒ（１３．３Ｐａ）以下の圧力に設定され得る。また、ステップＳＰでは、プラズマ処理チャンバ１０内で処理ガスからプラズマを生成するために、高周波電力ＨＦが供給される。図１３において実線で示すように、ステップＳＰでは、高周波電力ＨＦの連続波が供給されてもよい。ステップＳＰでは、高周波電力ＨＦの代わりに高周波電力ＬＦが用いられてもよい。ステップＳＰでは、高周波電力ＨＦ及び電気バイアスの双方が供給されてもよい。図１３において実線で示すように、ステップＳＰでは、電気バイアスの連続波が下部電極に与えられてもよい。高周波電力ＨＦの電力レベルは、２ｋＷ以上、１０ｋＷ以下のレベルに設定され得る。電気バイアスとして高周波電力ＬＦが用いられる場合には、高周波電力ＬＦの電力レベルは、２ｋＷ以上のレベルに設定され得る。高周波電力ＬＦの電力レベルは、１０ｋＷ以上のレベルに設定されてもよい。
　ステップＳＰの実行のために、制御部２は、処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給するようにガス供給部２０を制御する。また、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内でのガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気システム４０を制御する。また、制御部２は、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、又は高周波電力ＨＦ及び電気バイアスを供給するように電源３０の各部、例えば第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを制御する。
　ステップＳ２３の実行のために、制御部２は、処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に供給するようにガス供給部２０を制御する。また、制御部２は、プラズマ処理チャンバ１０内でのガスの圧力を指定された圧力に設定するように排気システム４０を制御する。また、制御部２は、高周波電力ＨＦ、高周波電力ＬＦ、又は高周波電力ＨＦ及び電気バイアスを供給するように電源３０の各部、例えば第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを制御する。
　第３実施形態の基板処理方法において、ステップＳ２３（又はステップＳＰ）の開始時の基板Ｗ２の温度は、－５０℃以下の温度に設定されてもよい。このような温度に基板Ｗ２の温度が設定されると、ステップＳ２３におけるシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートが高くなる。ステップＳ２３の開始時の基板Ｗ２の温度を設定するために、上述のように、制御部２は温調システム５０を制御し得る。
　ステップＳ２３では、シリコン含有膜ＳＦ２が、処理ガスから生成されたプラズマからのハロゲン化学種により、エッチングされる。第３実施形態では、シリコン含有膜ＳＦ２の全領域のうちマスクＭＫから露出されている部分がエッチングされる（図１２の（ａ）を参照）。
　処理ガスが、リン含有分子として、ＰＦ３のようにリンとハロゲン元素を含有する分子を含んでいる場合には、かかる分子に由来するハロゲン化学種は、シリコン含有膜ＳＦ２のエッチングに寄与する。したがって、ＰＦ３のようにリンとハロゲン元素を含有するリン含有分子は、ステップＳ２３においては、シリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートを高める。
　ステップＳ２４では、保護膜ＰＦが、ステップＳ２３のエッチングによってシリコン含有膜ＳＦ２に形成された開口を画成する側壁面上に形成される（図１２の（ａ）を参照）。保護膜ＰＦは、ステップＳＰにおいてプラズマ処理チャンバ１０内で処理ガスから生成されたプラズマからの化学種により形成される。ステップＳ２４は、ステップＳ２３と同時に進行し得る。図１２の（ａ）に示すように、一実施形態において、保護膜ＰＦは、その厚さがシリコン含有膜ＳＦ２に形成された開口の深さ方向に沿って減少するように形成されてもよい。
　保護膜ＰＦは、シリコン及びステップＳＰで用いられる処理ガスに含まれるリンを含む。一実施形態では、保護膜ＰＦは、処理ガスに含まれる炭素及び／又は水素をさらに含んでいてもよい。一実施形態では、保護膜ＰＦは、処理ガスに含まれるか又はシリコン含有膜ＳＦ２に含まれる酸素をさらに含んでいてもよい。一実施形態では、保護膜ＰＦは、リンと酸素の結合を含んでいてもよい。
　一実施形態において、上述した処理ガスのプラズマは、フッ化水素から生成されたプラズマを含む。一実施形態において、処理ガスから生成されたプラズマに含まれる化学種のうちフッ化水素が最も多くてもよい。リン含有ガス（上述のリン含有分子を含むガス）から生成されるリン化学種が基板Ｗ２の表面に存在する状態では、フッ化水素、すなわちエッチャントの基板Ｗ２への吸着が促進される。すなわち、リン含有ガスから生成されるリン化学種が基板Ｗ２の表面に存在する状態では、開口（凹部）の底へのエッチャントの供給が促進されて、シリコン含有膜ＳＦ２のエッチングレートが高められる。
　また、処理ガスにリンが含まれなければ、図１２の（ｂ）に示すように、シリコン含有膜ＳＦ２は、横方向にもエッチングされる。その結果、シリコン含有膜ＳＦ２に形成される開口の幅が一部で広くなる。例えば、シリコン含有膜ＳＦ２に形成される開口の幅はマスクＭＫの近傍で部分的に広くなる。
　一方、第３実施形態の基板処理方法では、保護膜ＰＦが、エッチングによってシリコン含有膜ＳＦ２に形成された開口を画成する側壁面上に形成される。この保護膜ＰＦにより側壁面が保護されつつ、シリコン含有膜ＳＦ２がエッチングされる。したがって、第３実施形態の基板処理方法によれば、シリコン含有膜ＳＦ２のプラズマエッチングにおいて、横方向のエッチングを抑制することが可能となる。
　一実施形態においては、ステップＳＰが継続されている期間、すなわちステップＳＰにおいて処理ガスからプラズマが生成されている期間中に、ステップＳ２３とステップＳ２４を各々が含む一つ以上のサイクルが順に実行されてもよい。ステップＳＰにおいては、二つ以上のサイクルが順に実行されてもよい。
　一実施形態では、図１３において破線で示すように、上述した電気バイアスのパルス波が、ステップＳＰにおいて第２のＲＦ生成部３１ｂから下部電極に与えられてもよい。すなわち、処理ガスから生成されたプラズマがプラズマ処理チャンバ１０内に存在するときに、電気バイアスのパルス波が、第２のＲＦ生成部３１ｂから下部電極に与えられてもよい。この実施形態においては、ステップＳ２３のシリコン含有膜ＳＦ２のエッチングは、主に、電気バイアスのパルス波の周期内のＨ期間において生じる。また、ステップＳ２４の保護膜ＰＦの形成は、主に、電気バイアスのパルス波の周期内のＬ期間において生じる。
　なお、電気バイアスが高周波電力ＬＦである場合には、電気バイアスのパルス波の周期内のＨ期間において、高周波電力ＬＦの電力レベルは、２ｋＷ以上のレベルに設定され得る。電気バイアスのパルス波の周期内のＨ期間において、高周波電力ＬＦの電力レベルは、１０ｋＷ以上のレベルに設定されてもよい。
　一実施形態では、図１３において破線で示すように、上述した高周波電力ＨＦのパルス波が、ステップＳＰにおいて供給されてもよい。高周波電力ＨＦのパルス波の周期内のＨ期間において、高周波電力ＨＦの電力レベルは、１ｋＷ以上、１０ｋＷ以下のレベルに設定され得る。図１３に示すように、高周波電力ＨＦのパルス波の周期は、電気バイアスのパルス波の周期と同期していてもよい。図１３に示すように、高周波電力ＨＦのパルス波の周期におけるＨ期間は、電気バイアスのパルス波の周期におけるＨ期間と同期していてもよい。或いは、高周波電力ＨＦのパルス波の周期におけるＨ期間は、電気バイアスのパルス波の周期におけるＨ期間と同期していなくてもよい。高周波電力ＨＦのパルス波の周期におけるＨ期間の時間長は、電気バイアスのパルス波の周期におけるＨ期間の時間長と同一であってもよく、異なっていてもよい。
　以上、各実施形態によれば、温調システム５０は、プラズマ処理チャンバ１０内の部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調システムであって、Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４のうち、少なくとも一方を含む温調媒体を凝縮する凝縮器５３と、凝縮器５３で凝縮した温調媒体を冷却する熱交換器５６と、熱交換器５６によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材を－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却する温調部（基台１１１０）と、温調媒体を循環させるポンプ５５とを備える。その結果、温調システム５０は、低温領域で使用することができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体の粘度は、６ｍＰａ・ｓｅｃ以下である。その結果、低温領域においてもポンプ５５の負荷を低減することができる。
　また、各実施形態によれば、温調システム５０は、プラズマ処理チャンバ１０内の部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調システムであって、常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮する凝縮器５３と、凝縮器５３で凝縮した温調媒体を冷却する熱交換器５６と、熱交換器５６によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材を冷却する温調部（基台１１１０）と、温調媒体を循環させるポンプ５５とを備える。その結果、温調システム５０は、低温領域で使用することができる。
　また、各実施形態によれば、温調システム５０は、常温常圧においてガス状態の温調媒体を用いてプラズマ処理チャンバ１０内の部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調システムであって、凝縮した温調媒体を冷却する熱交換器５６と、熱交換器５６によって冷却された温調媒体による熱交換によって部材を冷却する温調部（基台１１１０）と、温調媒体を循環させるポンプ５５とを備える。その結果、温調システム５０は、低温領域で使用することができる。
　また、各実施形態によれば、温調部で熱交換した温調媒体は、温調媒体を凝縮する凝縮器５３で再び凝縮液化される。その結果、熱交換後に気相となった温調媒体を液相に戻して循環させることができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体は、熱交換器５６にて所定の温度に冷却される。その結果、所定の温度の温調媒体を温調部に循環させることができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体は、所定の温度における粘度が６ｍＰａ・ｓｅｃ以下である。その結果、低温領域においてもポンプ５５の負荷を低減することができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体は、所定の温度、かつ、大気圧以上の平衡状態において液相である。その結果、低温領域においてポンプ５５で容易に循環させることができる。また、温調媒体の蒸気圧が十分に小さいため、ドライアウトによる冷却性能の低下を抑制することができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体は、温調部内の流路において気相を含むことを許容する。その結果、高出力のＲＦ電力によるプラズマからの入熱が部材にあっても、部材をターゲット温度に制御することができる。
　また、各実施形態によれば、温調媒体は、Ｃ３Ｆ８又はＣ３Ｈ２Ｆ４である。その結果、温調システム５０は、低温領域で使用することができる。
　また、各実施形態によれば、所定の温度は、－１５０℃以上、－５０℃以下の範囲の温度である。その結果、低温領域において温調媒体の粘度の増加を抑えることができる。また、温調媒体の蒸気圧が十分に小さいため、ドライアウトによる冷却性能の低下を抑制することができる。
　また、各実施形態によれば、熱交換器５６は、冷媒との熱交換によって温調媒体を冷却する。その結果、温調媒体を所定の温度まで冷却することができる。
　また、各実施形態によれば、冷媒は、液体窒素である。その結果、温調媒体を所定の温度まで冷却することができる。
　また、各実施形態によれば、部材は、基板載置台（基板支持部１１）である。その結果、基板Ｗを所定の温度まで冷却することができる。
　また、各実施形態によれば、部材への入熱は、１ｋＷ以上である。その結果、高出力のＲＦ電力によるプラズマからの入熱が部材にあっても、部材をターゲット温度に制御することができる。
　また、各実施形態によれば、温調方法は、プラズマ処理チャンバ１０内の部材（静電チャック１１１１、基板Ｗ）を冷却する温調方法であって、ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器５３で凝縮する工程と、ｂ）凝縮器５３で凝縮した温調媒体を熱交換器５６で冷却する工程と、ｃ）熱交換器５６によって冷却された温調媒体を、部材を冷却する温調部（基台１１１０）に供給する工程と、ｄ）温調部において、温調媒体による熱交換によって部材を冷却する工程と、ｅ）温調部での熱交換後の温調媒体を凝縮器に戻す工程と、ｆ）ａ）～ｅ）を繰り返す工程とを有する。その結果、低温領域で使用することができる。また、温調媒体の蒸気圧が十分に小さいため、ドライアウトによる冷却性能の低下を抑制することができる。
　今回開示された各実施形態は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。上記の各実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
　また、上記した各実施形態では、冷却対象の部材として静電チャック１１１１及び基板Ｗ，Ｗ１，Ｗ２を一例として説明したが、これに限定されない。例えば、冷却対象の部材は、シャワーヘッド１３、上部電極、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ、リングアセンブリ１１２等の、冷却が求められる部材であればよい。
　また、上記した各実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Ｗ，Ｗ１，Ｗ２に対してエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置１を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Ｗ，Ｗ１，Ｗ２に対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。
　以上の各実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供する工程と、
　前記基板が載置される基板支持部の温度を制御する工程と、
　フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスであって、不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い前記第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
　を有し、
　前記基板支持部の温度を制御する工程は、
　ａ）Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１つを含む温調媒体を凝縮器で凝縮する工程と、
　ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却する工程と、
　ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給する工程と、
　ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却する工程と、
　ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻す工程と、
　ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返す工程と、を含む、
　基板処理方法。
（付記２）基板処理装置であって、
　内部に基板が載置される基板支持部を備えるプラズマ処理チャンバと、
　前記基板支持部を温調する温調システムと、
　制御部と、を有し、
　前記制御部は、前記プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する前記基板を提供するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
　前記制御部は、前記基板が載置される基板支持部の温度を制御するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスであって、不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い前記第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングするよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
　前記制御部が前記温調システムを制御する際に、
　前記制御部は、ａ）Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１つを含む温調媒体を凝縮器で凝縮するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻すよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、前記ａ）～前記ｅ）を繰り返すよう前記温調システムを制御するように構成される、
　基板処理装置。
（付記３）プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供する工程と、
　前記基板が載置される基板支持部の温度を制御する工程と、
　リン含有ガス及びフッ化水素を含有する処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
　を有し、
　前記基板支持部の温度を制御する工程は、
　ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器で凝縮する工程と、
　ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却する工程と、
　ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給する工程と、
　ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却する工程と、
　ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻す工程と、
　ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返す工程と、を含む、
　基板処理方法。
（付記４）基板処理装置であって、
　内部に基板が載置される基板支持部を備えるプラズマ処理チャンバと、
　前記基板支持部を温調する温調システムと、
　制御部と、を有し、
　前記制御部は、プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
　前記制御部は、前記基板が載置される基板支持体の温度を制御するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、リン含有ガス及びフッ化水素を含有する処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングするよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
　前記制御部が前記温調システムを制御する際に、
　前記制御部は、ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器で凝縮するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻すよう前記温調システムを制御するように構成され、
　前記制御部は、ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返すよう前記温調システムを制御するように構成される、
　基板処理装置。
　１　プラズマ処理装置
　１０　プラズマ処理チャンバ
　１１　基板支持部
　５０　温調システム
　５１ａ～５１ｆ　配管
　５２　ガス供給部
　５３　凝縮器
　５４　冷却ジャケット
　５５　ポンプ
　５６　熱交換器
　１１１　本体部
　１１２　リングアセンブリ
　１１１０　基台
　１１１０ａ　流路
　１１１１　静電チャック
　Ｗ，Ｗ１，Ｗ２　基板

Claims (20)

  1. 　プラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調システムであって、
    　Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４のうち、少なくとも一方を含む温調媒体を凝縮する凝縮器と、
    　前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を冷却する熱交換器と、
    　前記熱交換器によって冷却された前記温調媒体による熱交換によって前記部材を－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却する温調部と、
    　前記温調媒体を循環させるポンプと、
    　を備える温調システム。
  2. 　前記温調媒体の粘度は、６ｍＰａ・ｓｅｃ以下である、
    　請求項１に記載の温調システム。
  3. 　プラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調システムであって、
    　常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮する凝縮器と、
    　前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を冷却する熱交換器と、
    　前記熱交換器によって冷却された前記温調媒体による熱交換によって前記部材を冷却する温調部と、
    　前記温調媒体を循環させるポンプと、
    　を備える温調システム。
  4. 　常温常圧においてガス状態の温調媒体を用いてプラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調システムであって、
    　凝縮した前記温調媒体を冷却する熱交換器と、
    　前記熱交換器によって冷却された前記温調媒体による熱交換によって前記部材を冷却する温調部と、
    　前記温調媒体を循環させるポンプと、
    　を備える温調システム。
  5. 　前記温調部で熱交換した前記温調媒体は、温調媒体を凝縮する凝縮器で再び凝縮液化される、
    　請求項３又は４に記載の温調システム。
  6. 　前記温調媒体は、前記熱交換器にて所定の温度に冷却される、
    　請求項３～５のいずれか１つに記載の温調システム。
  7. 　前記温調媒体は、前記所定の温度における粘度が６ｍＰａ・ｓｅｃ以下である、
    　請求項６に記載の温調システム。
  8. 　前記温調媒体は、前記所定の温度、かつ、大気圧以上の平衡状態において液相である、
    　請求項６又は７に記載の温調システム。
  9. 　前記温調媒体は、前記温調部内の流路において気相を含むことを許容する、
    　請求項８に記載の温調システム。
  10. 　前記温調媒体は、Ｃ３Ｆ８又はＣ３Ｈ２Ｆ４である、
    　請求項９に記載の温調システム。
  11. 　前記所定の温度は、－１５０℃以上、－５０℃以下の範囲の温度である、
    　請求項６～１０のいずれか１つに記載の温調システム。
  12. 　前記熱交換器は、冷媒との熱交換によって前記温調媒体を冷却する、
    　請求項３～１１のいずれか１つに記載の温調システム。
  13. 　前記冷媒は、液体窒素である、
    　請求項１２に記載の温調システム。
  14. 　前記部材は、基板載置台である、
    　請求項３～１３のいずれか１つに記載の温調システム。
  15. 　前記部材への入熱は、１ｋＷ以上である、
    　請求項３～１４のいずれか１つに記載の温調システム。
  16. 　プラズマ処理チャンバ内の部材を冷却する温調方法であって、
    　ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器で凝縮する工程と、
    　ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却する工程と、
    　ｃ）前記熱交換器によって冷却された前記温調媒体を、前記部材を冷却する温調部に供給する工程と、
    　ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記部材を冷却する工程と、
    　ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻す工程と、
    　ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返す工程と、
    　を有する温調方法。
  17. 　プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供する工程と、
    　前記基板が載置される基板支持部の温度を制御する工程と、
    　フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスであって、不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い前記第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
    　を有し、
    　前記基板支持部の温度を制御する工程は、
    　ａ）Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１つを含む温調媒体を凝縮器で凝縮する工程と、
    　ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却する工程と、
    　ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給する工程と、
    　ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却する工程と、
    　ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻す工程と、
    　ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返す工程と、を含む、
    　基板処理方法。
  18. 　基板処理装置であって、
    　内部に基板が載置される基板支持部を備えるプラズマ処理チャンバと、
    　前記基板支持部を温調する温調システムと、
    　制御部と、を有し、
    　前記制御部は、前記プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する前記基板を提供するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    　前記制御部は、前記基板が載置される基板支持部の温度を制御するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスであって、不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い前記第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングするよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    　前記制御部が前記温調システムを制御する際に、
    　前記制御部は、ａ）Ｃ３Ｆ８及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１つを含む温調媒体を凝縮器で凝縮するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻すよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、前記ａ）～前記ｅ）を繰り返すよう前記温調システムを制御するように構成される、
    　基板処理装置。
  19. 　プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供する工程と、
    　前記基板が載置される基板支持部の温度を制御する工程と、
    　リン含有ガス及びフッ化水素を含有する処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
    　を有し、
    　前記基板支持部の温度を制御する工程は、
    　ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器で凝縮する工程と、
    　ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却する工程と、
    　ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給する工程と、
    　ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却する工程と、
    　ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻す工程と、
    　ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返す工程と、を含む、
    　基板処理方法。
  20. 　基板処理装置であって、
    　内部に基板が載置される基板支持部を備えるプラズマ処理チャンバと、
    　前記基板支持部を温調する温調システムと、
    　制御部と、を有し、
    　前記制御部は、プラズマ処理チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供するよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    　前記制御部は、前記基板が載置される基板支持体の温度を制御するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、リン含有ガス及びフッ化水素を含有する処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングするよう前記基板処理装置を制御するように構成され、
    　前記制御部が前記温調システムを制御する際に、
    　前記制御部は、ａ）常温常圧においてガス状態である温調媒体を凝縮器で凝縮するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｂ）前記凝縮器で凝縮した前記温調媒体を熱交換器で冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｃ）前記熱交換器によって、－１５０℃以上、－５０℃以下に冷却された前記温調媒体を、前記基板支持部を冷却する温調部に供給するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｄ）前記温調部において、前記温調媒体による熱交換によって前記基板支持部を冷却するよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｅ）前記温調部での熱交換後の前記温調媒体を前記凝縮器に戻すよう前記温調システムを制御するように構成され、
    　前記制御部は、ｆ）前記ａ）～前記ｅ）を繰り返すよう前記温調システムを制御するように構成される、
    　基板処理装置。
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