WO2025150294A1 - 基板処理方法及び基板処理装置 - Google Patents

基板処理方法及び基板処理装置

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WO2025150294A1
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substrate
recess
film
processing method
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涼 伊五澤
隆宏 米澤
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials

Definitions

  • An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a substrate processing method and a substrate processing apparatus.
  • a technique can be provided for controlling film formation performed on the surface of a recess in a film to be etched.
  • the surface of the recess includes a first region and a second region above the first region, and the thickness of the second layer formed in the first region is greater than the thickness of the second layer formed in the second region.
  • step (b) the temperature of the substrate support or the temperature of the substrate is controlled to 250°C or less.
  • step (c) a bias signal is provided to the substrate support.
  • step (d) after step (c), the method further includes a step of etching the film to be etched.
  • the acquired program is stored in the storage unit 2a2, and is read from the storage unit 2a2 by the processing unit 2a1 and executed.
  • 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 memory unit 2a2 may include a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a HDD (Hard Disk Drive), a SSD (Solid State Drive), or a combination of these.
  • the communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing device 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).
  • the substrate support 11 may also include a temperature adjustment 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 adjustment module may include a heater, a heat transfer medium, a flow passage 1110a, or a combination thereof.
  • a heat transfer fluid such as brine or a gas flows through the flow passage 1110a.
  • the flow passage 1110a is formed in the base 1110, and one or more heaters are disposed in the ceramic member 1111a of the electrostatic chuck 1111.
  • the substrate support 11 may also include a heat transfer gas supply configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the central region 111a.
  • the gas introduction section is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply section 20 into the plasma processing space 10s.
  • the gas introduction section includes a center gas injector (CGI) 13.
  • the center gas injector 13 is disposed above the substrate support section 11 and is attached to a central opening formed in the dielectric window 101.
  • the center gas injector 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas flow path 13b, and at least one gas inlet 13c.
  • the processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas flow path 13b and is introduced into the plasma processing space 10s from the gas inlet 13c.
  • the gas introduction section may include one or more side gas injectors (SGI) attached to one or more openings formed in the sidewall 102.
  • SGI side gas injectors
  • the gas supply unit 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22.
  • the gas supply unit 20 is configured to supply at least one process gas from a corresponding gas source 21 to the gas inlet via a corresponding flow controller 22.
  • Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller.
  • the gas supply unit 20 may include at least one flow modulation device that modulates or pulses the flow rate of the at least one process gas.
  • the RF power supply 31 includes a first RF generating unit 31a and a second RF generating unit 31b.
  • the first RF generating unit 31a is coupled to the antenna 14 via at least one impedance matching circuit and configured to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation.
  • the source RF signal has a frequency in the range of 10 MHz to 150 MHz.
  • the first RF generating unit 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are supplied to the antenna 14.
  • the bias DC signal may be pulsed.
  • a sequence of DC-based voltage pulses is applied to at least one bias electrode.
  • the voltage pulses may have a rectangular, trapezoidal, triangular, or combination of these pulse waveforms.
  • a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from the DC signal is connected between the bias DC generator 32a and at least one bias electrode.
  • the bias DC generator 32a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator.
  • the voltage pulses 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 within one period.
  • the bias DC generator 32a may be provided in addition to the RF power source 31 or may be provided instead of the second RF generator 31b.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the cross-sectional structure of a substrate W.
  • the substrate W has an etching target film EF and a mask MK stacked in this order from the bottom on an undercoat film UF.
  • the substrate W may be used for manufacturing semiconductor devices.
  • Semiconductor devices include, for example, memory devices such as DRAMs and 3D-NAND flash memories, and logic devices.
  • the opening OP1 may have any shape when viewed from above the substrate W, i.e., when the substrate W is viewed from the top to the bottom in FIG. 4.
  • the shape may be, for example, a circle, an ellipse, a rectangle, a line, or a combination of one or more of these.
  • the mask MK may have multiple side walls S1, which define multiple openings OP1.
  • the multiple openings OP1 may each have a linear shape and be arranged at regular or different intervals to form a line-and-space pattern.
  • the multiple openings OP1 may also each have a hole shape and form an array pattern.
  • the metal-containing film may be a film containing at least one metal selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, ruthenium, titanium, and aluminum.
  • the mask MK may be a single-layer mask consisting of one layer, or a multilayer mask consisting of two or more layers.
  • the film EF to be etched may have at least one recess R1.
  • the recess R1 may be arranged to correspond to the opening OP1 of the mask MK.
  • the recess R1 may have a sidewall S2 and a bottom B2.
  • the film EF to be etched may have multiple recesses R1 with different width dimensions.
  • the multiple recesses R1 may include some with a relatively wide width dimension and some with a relatively narrow width dimension.
  • the recess R1 may have a trench shape or a hole shape.
  • Each film constituting the substrate W may be formed by any method.
  • the base film UF, the film to be etched EF, and the mask MK may be formed by CVD, ALD, PVD, spin coating, or the like.
  • the opening OP1 in the mask MK and the recess R1 in the film to be etched EF may be formed by etching.
  • the opening OP1 in the mask MK and the recess R1 in the film to be etched EF may be formed by lithography.
  • Each film may be a flat film or may have irregularities.
  • the substrate W may further have another film below the base film UF.
  • the temperature of the substrate support 11 or the substrate W is controlled to a given temperature by a temperature control module.
  • Controlling the temperature of the substrate support 11 or the substrate W to a given temperature may include setting the temperature of the heat transfer fluid flowing through the flow path 1110a or the heater temperature to a given temperature, or setting the temperature to a temperature different from the given temperature.
  • the given temperature may be, for example, 50°C or less or -50°C or more.
  • the given temperature may be room temperature (e.g., 25°C) or less or 0°C or less.
  • Step ST2 Formation of first layer
  • step ST2 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a substrate W having a first layer L1 formed on a surface of a recess R1 of an etching target film EF in step ST2.
  • the substrate W is exposed to a first process gas to form the first layer L1 on the surface of the recess R1.
  • the first process gas may be a gas containing a first halogen and hydrogen.
  • the first halogen may be any one of F, Cl, Br, and I.
  • the first process gas may contain a hydrogen halide.
  • the first process gas may contain at least one selected from the group consisting of HF gas, HCl gas, HBr gas, and HI gas as the hydrogen halide.
  • the first process gas may be a gas containing a single gas of the first halogen and a single gas of hydrogen.
  • the first process gas may further contain an inert gas.
  • the inert gas may be a noble gas such as Ar gas, He gas, and Kr gas, or N2 gas.
  • the substrate W in the chamber 10 is exposed to a first process gas, and as shown in FIG. 5, a first layer L1 is formed on the surface of the recess R1.
  • the first layer L1 is formed by halogenating the surface of the recess R1 and/or by adsorbing hydrogen halide to the surface of the recess R1.
  • the first layer L1 may include at least one of a halogenated surface and a surface to which hydrogen halide is adsorbed.
  • the first layer L1 can suppress the chemical adsorption of dissociated neutral species in the plasma and the generation of polymers thereof.
  • the first processing gas to which the substrate W is exposed does not have to be in a plasma state. That is, plasma does not have to be generated from the first processing gas supplied into the chamber 10.
  • the first processing gas to which the substrate W is exposed may be in a plasma state. That is, plasma may be generated from the first processing gas supplied into the chamber 10 in step ST2.
  • a source RF signal is supplied from the first RF generating unit 31a to the antenna 14.
  • a high-frequency electric field is generated between the antenna 14 and the substrate support 11, and plasma is generated from the processing gas in the plasma processing space 10s.
  • a bias signal does not have to be supplied to the substrate support 11.
  • Step ST3 Formation of second layer 6 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a substrate W having a second layer L2 formed on a surface of a recess R1 of an etching target film EF in step ST3.
  • the substrate W is exposed to plasma generated from a second process gas to form the second layer L2 on the surface of the recess R1.
  • a plasma is generated from the second process gas supplied into the chamber 10.
  • a source RF signal is supplied from the first RF generator 31a to the antenna 14, which generates a high frequency electric field between the antenna 14 and the substrate support 11, and a plasma is generated from the process gas in the plasma processing space 10s.
  • the source RF signal may have a power of 1 kW or more.
  • the source RF signal may have a power of 1 kW or more and 10 kW or less.
  • the plasma may have a high electron density of 10 15 /m 3 or more, and may have a high electron density of 10 17 /m 3 or more.
  • a bias signal may be supplied to the substrate support 11.
  • the bias signal may be a bias RF signal supplied from the RF power supply 31 or a bias DC signal supplied from the DC power supply 32.
  • a bias potential is generated between the plasma and the substrate W. Ions and dissociated neutral species in the plasma are attracted to the substrate W and supplied into the recess R1.
  • Step ST4 Etching 7 is a diagram for explaining an example of a cross-sectional structure of a substrate W in which a recess R1 of an etching target film EF is etched in step ST4.
  • the recess R1 of the etching target film EF is etched.
  • etching of the bottom B2 of the recess R1 progresses in the depth direction, and a deeper recess R1 is formed in the etching target film EF.
  • an opening may be formed in the etching target film EF, and the base film UF may be exposed in the opening.
  • Plasma may be generated from the etching gas supplied into the chamber 10.
  • a source RF signal is supplied to the antenna 14, which generates a high-frequency electric field between the antenna 14 and the substrate support 11, and plasma is generated from the processing gas in the plasma processing space 10s.
  • a bias signal may be supplied to the substrate support 11.
  • the bias signal may be a bias RF signal supplied from the RF power supply 31 or a bias DC signal supplied from the DC power supply 32.
  • a bias potential is generated between the plasma and the substrate W. Active species such as ions and radicals in the plasma are attracted to the substrate W, and the bottom B2 of the recess R1 of the film EF to be etched is etched in the depth direction by the active species.
  • the substrate W may be transported from the chamber 10 to the outside.
  • the substrate W may be transported from the substrate support 11 to the outside of the chamber 10 by a lifter and a transport arm.
  • the present processing method may repeat a cycle including steps S3 and S4 a predetermined number of times. Furthermore, the present processing method may repeat a cycle including steps S2, S3, and S4 a predetermined number of times.
  • step ST3 a bias signal is supplied to the substrate support 11, which allows the dissociated species of the plasma to be anisotropically injected, allowing a film to be appropriately formed on the bottom B2 of the recess R1.
  • the present disclosure may include, for example, the following configurations:
  • Appendix 1 (a) providing a substrate including a film to be etched having a recess on a substrate support in a chamber; (b) exposing the substrate to a first process gas containing a first halogen and hydrogen to form a first layer on a surface of the recess, the first layer including at least one of a halogenated surface and a surface having hydrogen halide adsorbed thereon; (c) exposing the substrate to plasma generated from a second process gas containing a second halogen and a Group 14 element to form a second layer containing the second halogen and the Group 14 element on a surface of the recess;
  • a method for processing a substrate comprising:
  • the surface of the recess includes a first region and a second region above the first region, 2.
  • the second process gas includes at least one gas selected from the group consisting of a CF-based gas, a CHF-based gas, a CBr-based gas, a CHBr-based gas, a CCl-based gas, a CHCl-based gas, a CI-based gas, a CHI-based gas, and a SiCl-based gas.
  • etching target film is a film containing at least one selected from the group consisting of silicon, carbon, and metal.
  • a substrate processing apparatus comprising a chamber, a substrate support unit disposed in the chamber, a plasma generating unit, and a control unit,
  • the control unit is (a) controlling a substrate including a film to be etched having a recess on a substrate support in a chamber; (b) exposing the substrate to a first process gas containing a first halogen and hydrogen to form a first layer on a surface of the recess, the first layer including at least one of a halogenated surface and a surface having hydrogen halide adsorbed thereon; and (c) exposing the substrate to plasma generated from a second process gas containing a second halogen and a Group 14 element, to form a second layer containing the second halogen and the Group 14 element on a surface of the recess.
  • the plasma processing apparatus and the plasma processing method may be modified in various ways without departing from the scope and spirit of the present disclosure.
  • some components in one embodiment may be added to another embodiment within the scope of the ordinary creative ability of a person skilled in the art.
  • some components in one embodiment may be replaced with corresponding components in another embodiment.

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

エッチング対象膜の凹部の表面に対して行われる成膜を制御する技術を提供する。基板処理方法は、（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに基板を晒して、凹部の表面に第１の層を形成する工程であって、第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、工程と、（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに基板を晒して、凹部の表面に、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の層を形成する工程と、を含む。

Description

基板処理方法及び基板処理装置
　本開示の例示的実施形態は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。
　特許文献１には、エッチング対象膜の凹部の表面にカーボン膜を形成する技術が開示されている。
特開２０１６－２１５４６号公報
　本開示は、エッチング対象膜の凹部の表面に対して行われる成膜を制御する技術を提供する。
　本開示の一つの例示的実施形態における基板処理方法は、（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに基板を晒して、凹部の表面に第１の層を形成する工程であって、第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、工程と、（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに基板を晒して、凹部の表面に、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の層を形成する工程と、を含む。
　本開示の一つの例示的実施形態によれば、エッチング対象膜の凹部の表面に対して行われる成膜を制御する技術を提供することができる。
プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。 誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 基板処理方法の一例を示すフローチャートである。 工程ＳＴ１における基板の断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ２における基板の断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ３における基板の断面構造の一例を示す図である。 工程ＳＴ４における基板の断面構造の一例を示す図である。
　以下、本開示の各実施形態について説明する。
　一つの例示的実施形態において、（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに基板を晒して、凹部の表面に第１の層を形成する工程であって、第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、工程と、（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに基板を晒して、凹部の表面に、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の層を形成する工程と、を含む、基板処理方法が提供される。
　一つの例示的実施形態において、凹部の表面は、第１の領域と、第１の領域より上方の第２の領域とを含み、第１の領域に形成される第２の層の厚みは、第２の領域に形成される第２の層の厚みより大きい。
　一つの例示的実施形態において、第１の領域は、凹部の底部の表面を含み、第２の領域は、凹部の側壁の表面を含む。
　一つの例示的実施形態において、（ｂ）工程において、基板支持部の温度又は基板の温度を２５０℃以下に制御する。
　一つの例示的実施形態において、（ｃ）工程において、基板支持部にバイアス信号を供給する。
　一つの例示的実施形態において、（ｂ）工程において、第１の処理ガスからプラズマを生成し、基板支持部にバイアス信号を供給しない。
　一つの例示的実施形態において、（ｄ）（ｃ）工程の後に、エッチング対象膜をエッチングする工程を、さらに含む。
　一つの例示的実施形態において、（ｃ）工程と（ｄ）工程を含むサイクルを繰り返す。
　一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、ＨＦガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス及びＨＩガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む。
　一つの例示的実施形態において、第２の処理ガスは、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＢｒ系ガス、ＣＨＢｒ系ガス、ＣＣｌ系ガス、ＣＨＣｌ系ガス、ＣＩ系ガス、ＣＨＩ系ガス及びＳｉＣｌ系ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む。
　一つの例示的実施形態において、エッチング対象膜は、シリコン、炭素及び金属からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜である。
　一つの例示的実施形態において、（ｃ）工程において、１０１５/ｍ3以上の高電子密度を有するプラズマに基板を晒す。
　一つの例示的実施形態において、エッチング対象膜は、幅寸法が異なる複数の凹部を有する。
　一つの例示的実施形態において、エッチング対象膜の凹部は、トレンチ形状又は穴形状を有する。
　一つの例示的実施形態において、チャンバと、チャンバ内に配置された基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、制御部は、（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに基板を晒して、凹部の表面に第１の層を形成する制御であって、第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、制御と、（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに基板を晒して、凹部の表面に、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の層を形成する制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置が提供される。
　以下、図面を参照して、本開示の各実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づいて上下左右等の位置関係を説明する。図面の寸法比率は実際の比率を示すものではなく、また、実際の比率は図示の比率に限られるものではない。
＜プラズマ処理システムの一例＞
　図１は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置１は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、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に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
　プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、 １００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
　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、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）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。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。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。
　以下に、プラズマ処理装置１の一例としての誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図２は、誘導結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。誘導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。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１、ガス導入部及びアンテナ１４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。アンテナ１４は、プラズマ処理チャンバ１０上又はその上方（すなわち誘電体窓１０１上又はその上方）に配置される。プラズマ処理チャンバ１０は、誘電体窓１０１、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０２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は接地される。
　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の導電性部材はバイアス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、ＲＦ又はＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよく、この場合、ＲＦ又はＤＣ電極がバイアス電極として機能する。なお、基台１１１０の導電性部材とＲＦ又はＤＣ電極との両方が２つのバイアス電極として機能してもよい。
　リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
　また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間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。
　ガス導入部は、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。一実施形態において、ガス導入部は、中央ガス注入部（ＣＧＩ：Ｃｅｎｔｅｒ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）１３を含む。中央ガス注入部１３は、基板支持部１１の上方に配置され、誘電体窓１０１に形成された中央開口部に取り付けられる。中央ガス注入部１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス流路１３ｂ、及び少なくとも１つのガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス流路１３ｂを通過してガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。なお、ガス導入部は、中央ガス注入部１３に加えて又はその代わりに、側壁１０２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を介してガス導入部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少なくとも１つ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、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、少なくとも１つのバイアス電極及びアンテナ１４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、プラズマ生成部１２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つのバイアス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アンテナ１４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、アンテナ１４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つのバイアス電極に結合され、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つのバイアス電極に供給される。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、バイアスＤＣ生成部３２ａを含む。一実施形態において、バイアスＤＣ生成部３２ａは、少なくとも１つのバイアス電極に接続され、バイアスＤＣ信号を生成するように構成される。生成されたバイアスＤＣ信号は、少なくとも１つのバイアス電極に印加される。
　種々の実施形態において、バイアスＤＣ信号は、パルス化されてもよい。この場合、ＤＣに基づく電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つのバイアス電極に印加される。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バイアスＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つのバイアス電極との間に接続される。従って、バイアス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。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、バイアスＤＣ生成部３２ａは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
　アンテナ１４は、１又は複数のコイルを含む。一実施形態において、アンテナ１４は、同軸上に配置された外側コイル及び内側コイルを含んでもよい。この場合、ＲＦ電源３１は、外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、外側コイル及び内側コイルのうちいずれか一方に接続されてもよい。前者の場合、同一のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルの双方に接続されてもよく、別個のＲＦ生成部が外側コイル及び内側コイルに別々に接続されてもよい。
　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。
＜基板処理方法の一例＞
　図３は、一つの例示的実施形態に係る基板処理方法（以下「本処理方法」ともいう。）の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、一実施形態において、本処理方法は、基板を提供する工程ＳＴ１と、基板の凹部に第１の層を形成する工程ＳＴ２と、基板の凹部に第２の層を形成する工程ＳＴ３と、エッチングする工程ＳＴ４と、を含む。各工程における処理は、図２に示すプラズマ処理システムで実行されてよい。以下では、制御部２がプラズマ処理装置１の各部を制御して、基板Ｗに対して本処理方法を実行する場合を例に説明する。
（工程ＳＴ１：基板の提供）
　工程ＳＴ１において、図２に示すように、基板Ｗがプラズマ処理チャンバ１０（以下「チャンバ１０」ともいう。）に提供される。一実施形態において、基板Ｗは、搬送アームによりチャンバ１０内に搬入され、リフターにより基板支持部１１に載置され、基板支持部１１上に吸着保持される。
　図４は、基板Ｗの断面構造の一例を示す図である。基板Ｗは、下地膜ＵＦ上に、エッチング対象膜ＥＦ及びマスクＭＫが下からこの順で積層されている。基板Ｗは、半導体デバイスの製造に用いられてよい。半導体デバイスは、例えば、ＤＲＡＭ、３Ｄ－ＮＡＮＤフラッシュメモリ等のメモリデバイス及びロジックデバイスを含む。
　マスクＭＫは、エッチング対象膜ＥＦのエッチングにおいてマスクとして機能する膜であり得る。マスクＭＫは、エッチング対象膜ＥＦ上において少なくとも一つの開口ＯＰ１を規定する側壁Ｓ１を有してよい。すなわち、マスクＭＫは、開口ＯＰ１を有してよい。開口ＯＰ１は、エッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１上の空間であって、マスクＭＫの側壁Ｓ１に囲まれていてよい。
　開口ＯＰ１は、基板Ｗの平面視、すなわち、基板Ｗを図４の上から下に向かう方向に見た場合において、任意の形状を有してよい。当該形状は、例えば、円、楕円、矩形、線やこれらの１種類以上を組み合わせた形状であってよい。マスクＭＫは、複数の側壁Ｓ１を有し、複数の側壁Ｓ１が複数の開口ＯＰ１を規定してもよい。複数の開口ＯＰ１は、それぞれ線形状を有し、一定の間隔又は異なる間隔で並んでラインアンドスペースのパターンを構成してもよい。また、複数の開口ＯＰ１は、それぞれ穴形状を有し、アレイパターンを構成してもよい。
　マスクＭＫは、シリコン、炭素及び金属からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜であってよい。シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜、炭素含有シリコン膜でよい。シリコン含有膜は、リン、ホウ素又は窒素等の元素がドープされていてもよい。炭素含有膜は、スピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜、アモルファスカーボン（ＡＣＬ）膜、フォトレジスト膜、炭化タングステン膜、又は炭化ホウ素膜であってよい。金属含有膜は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む膜であってよい。マスクＭＫは、１つの層からなる単層マスクでよく、また２つ以上の層からなる多層マスクであってもよい。
　エッチング対象膜ＥＦは、少なくとも一つの凹部Ｒ１を有してよい。凹部Ｒ１は、マスクＭＫの開口ＯＰ１に対応するように配置されてよい。凹部Ｒ１は、側壁Ｓ２と底部Ｂ２を有してよい。エッチング対象膜ＥＦは、幅寸法が異なる複数の凹部Ｒ１を有してよい。複数の凹部Ｒ１は、相対的に幅寸法が広いものと、相対的に幅寸法が狭いものを有してよい。凹部Ｒ１は、トレンチ形状又は穴形状を有してよい。
　エッチング対象膜ＥＦは、シリコン、炭素及び金属からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜であってよい。シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン炭窒化膜、多結晶シリコン膜、炭素含有シリコン膜でよい。シリコン含有膜は、リン、ホウ素又は窒素等の元素がドープされていてもよい。炭素含有膜は、スピンオンカーボン（ＳＯＣ）膜、アモルファスカーボン（ＡＣＬ）膜、フォトレジスト膜、炭化タングステン膜、又は炭化ホウ素膜であってよい。金属含有膜は、タングステン、モリブデン、ルテニウム、チタン及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む膜であってよい。
　下地膜ＵＦは、シリコンウェハやシリコンウェハ上に形成された有機膜、誘電体膜、金属膜、半導体膜等であってよい。下地膜ＵＦは、複数の膜が積層されて構成されてよい。
　基板Ｗを構成する各膜は、それぞれ、任意の方法で形成されてよい。下地膜ＵＦ、エッチング対象膜ＥＦ、マスクＭＫは、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法、ＰＶＤ法、スピンコート法等により形成されてよい。マスクＭＫの開口ＯＰ１及びエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１は、エッチングにより形成されてよい。マスクＭＫの開口ＯＰ１及びエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１は、リソグラフィ法により形成されてもよい。なお、各膜は、平坦な膜であってよく、また、凹凸を有する膜であってもよい。また基板Ｗが下地膜ＵＦの下に他の膜をさらに有してよい。
　基板Ｗの下地膜ＵＦ、エッチング対象膜ＥＦ及びマスクＭＫを形成するプロセスの少なくとも一部は、工程ＳＴ１の一部として、チャンバ１０内で行われてよい。例えば、マスクＭＫの開口ＯＰ１及び／又はエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１は、工程ＳＴ１においてエッチングにより形成されてよい。この場合、工程ＳＴ１におけるマスクＭＫ及び／又はエッチング対象膜ＥＦのエッチングと、後述の工程ＳＴ２、ＳＴ３、ＳＴ４は、チャンバ１０内で連続して実行されてよい。一実施形態において、基板Ｗの膜の全部又は一部がプラズマ処理装置１の外部の装置又はチャンバで形成された後、基板Ｗがチャンバ１０内に提供されてよい。
　一実施形態において、基板Ｗが基板支持部１１に提供された後、基板支持部１１又は基板Ｗの温度が温調モジュールにより所与の温度に制御される。基板支持部１１又は基板Ｗの温度を所与の温度に制御することは、流路１１１０ａを流れる伝熱流体の温度やヒータ温度を所与の温度にすること、又は、所与の温度とは異なる温度にすることを含み得る。所与の温度は、例えば、５０℃以下、－５０℃以上であってよい。所与の温度は、常温（例えば２５℃）以下、０℃以下であってよい。なお、基板支持部１１又は基板Ｗの温度が所与の温度に制御され始めるタイミングは、基板Ｗが基板支持部１１に載置される前でも後でもよく、また同時でもよい。基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、各工程ＳＴ１～ＳＴ４において変更されてよい。
（工程ＳＴ２：第１の層の形成）
　図５は、工程ＳＴ２においてエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１の表面に第１の層Ｌ１が形成された基板Ｗの断面構造の一例を説明するための図である。一実施形態において、工程ＳＴ２では、基板Ｗを第１の処理ガスに晒して、凹部Ｒ１の表面に第１の層Ｌ１が形成される。
　一実施形態において、工程ＳＴ２では、図２に示す中央ガス注入部１３からチャンバ１０内に第１の処理ガスが供給される。基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、第１の温度に制御されてよい。第１の温度は、－７０℃以上２５０℃以下の範囲内であってよい。第１の温度は、１０℃以下、又は０℃以下であってよい。チャンバ１０内の圧力は、第１の圧力に調整されてよい。第１の圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１０００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内、１ｍＴｏｒｒ以上１００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内であってよい。
　第１の処理ガスは、第１のハロゲン及び水素を含むガスであってよい。第１のハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Iのいずれかであってよい。第１の処理ガスは、ハロゲン化水素を含んでよい。第１の処理ガスは、ハロゲン化水素として、ＨＦガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス及びＨＩガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。第１の処理ガスは、第１のハロゲンの単ガスと水素の単ガスを含むガスであってよい。第１の処理ガスは、不活性ガスをさらに含んでよい。不活性ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガス及びＫｒガス等の貴ガス、又はＮ２ガスであってよい。
　チャンバ１０内の基板Ｗは、第１の処理ガスに晒され、図５に示すように、凹部Ｒ１の表面に第１の層Ｌ１が形成される。第１の層Ｌ１は、凹部Ｒ１の表面がハロゲン化され、及び／又は、凹部Ｒ１の表面にハロゲン化水素が吸着することで形成される。第１の層Ｌ１は、ハロゲン化された表面、ハロゲン化水素が吸着した表面の少なくともいずれかを含んでよい。第１の層Ｌ１は、プラズマ中の解離中性種の化学吸着とその重合体の生成を抑制し得る。
　工程ＳＴ２において、基板Ｗに晒される第１の処理ガスは、プラズマ状態でなくてよい。すなわち、チャンバ１０内に供給された第１の処理ガスからプラズマが生成されなくてよい。一方、工程ＳＴ２において、基板Ｗが晒される第１の処理ガスはプラズマ状態であってよい。すなわち、工程ＳＴ２において、チャンバ１０内に供給された第１の処理ガスからプラズマが生成されてよい。この場合、第１のＲＦ生成部３１ａからアンテナ１４にソースＲＦ信号が供給される。これにより、アンテナ１４と基板支持部１１との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマが生成される。このとき、基板支持部１１にバイアス信号が供給されなくてよい。
（工程ＳＴ３：第２の層の形成）
　図６は、工程ＳＴ３においてエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１の表面に第２の層Ｌ２が形成された基板Ｗの断面構造の一例を説明するための図である。一実施形態において、工程ＳＴ３では、基板Ｗを第２の処理ガスから生成されたプラズマに晒して、凹部Ｒ１の表面に第２の層Ｌ２が形成される。
　一実施形態において、工程ＳＴ３では、図２に示す中央ガス注入部１３からチャンバ１０内に第２の処理ガスが供給される。基板支持部１１又は基板Ｗの温度は、第２の温度に制御されてよい。第２の温度は、２５０℃以下－７０℃以上の範囲内、８０℃以下０℃以上の範囲内であってよい。第２の温度は、第１の温度より高くてよい。チャンバ１０内の圧力は、第２の圧力に調整されてよい。第２の圧力は、１ｍＴｏｒｒ以上１００００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内、５０ｍＴｏｒｒ以上５００ｍＴｏｒｒ以下の範囲内であってよい。第２の圧力は、第１の圧力より大きくてよい。
　第２の処理ガスは、第２のハロゲン及び第１４族元素を含むガスであってよい。第２のハロゲンは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのいずれかであってよい。第２の処理ガスに含まれる第２のハロゲンは、第１の処理ガスに含まれる第１のハロゲンと同じであってよいし、異なっていてよい。第１４族元素は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかであってよい。第２の処理ガスは、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＢｒ系ガス、ＣＨＢｒ系ガス、ＣＣｌ系ガス、ＣＨＣｌ系ガス、ＣＩ系ガス、ＣＨＩ系ガス及びＳｉＣｌ系ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。ＣＦ系ガス（フルオロカーボンガス）は、ＣＦ４ガス、Ｃ２Ｆ２ガス、Ｃ２Ｆ４ガス、Ｃ３Ｆ６ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス及びＣ５Ｆ８ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでよい。ＣＨＦ系（ハイドロフルオロカーボンガス）は、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス及びＣＨＦ３ガスから選択される少なくとも１種を含んでよい。ＣＣｌ系ガスは、ＣＣｌ４ガスを含んでよい。ＣＨＣｌ系ガスは、ＣＨＣｌ３ガス、ＣＨ２Ｃｌ２ガス及びＣＨ３Ｃｌガスから選択される少なくとも１種を含んでよい。ＣＩ系ガスは、ＣＩ４ガスを含んでよい。ＣＨＩ系ガスは、ＣＨＩ３ガス、ＣＨ２Ｉ２ガス及びＣＨ３Ｉガスから選択される少なくとも１種を含んでよい。ＣＢｒ系ガスは、ＣＢｒ４ガスを含んでよい。ＣＨＢｒ系ガスは、ＣＨＢｒ３ガス、ＣＨ２Ｂｒ２ガス及びＣＨ３Ｂｒガスから選択される少なくとも１種を含んでよい。上記Ｃを含むガスは、Ｃに代えて、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかを含むものであってよい。第２の処理ガスは、Ｘｎ－Ｈｍ－Ｙｌ(Ｘ＝Ｃ,Ｓｉ,Ｇｅ,Ｓｎ,　Ｙ＝Ｆ,Ｃｌ,Ｂｒ,Ｉ,　ｎ、ｍ、ｌは０以上の整数)で現わせられるガスを含んでよい。第２の処理ガスは、不活性ガスをさらに含んでよい。不活性ガスは、Ａｒガス、Ｈｅガス及びＫｒガス等の貴ガス、又はＮ２ガスであってよい。
　一実施形態において、チャンバ１０内に供給された第２の処理ガスからプラズマが生成される。この場合、第１のＲＦ生成部３１ａからアンテナ１４にソースＲＦ信号が供給され、これにより、アンテナ１４と基板支持部１１との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマが生成される。ソースＲＦ信号は、１ｋＷ以上の電力を有してよい。ソースＲＦ信号は、１ｋＷ以上１０ｋＷ以下の電力を有してよい。プラズマは、１０１５／ｍ３以上の高電子密度を有してよく、１０１７/ｍ3以上の高電子密度を有してよい。
　プラズマ中のイオンや解離中性種により、第１の層Ｌ１が改質され、図６に示すように、凹部Ｒ１の表面に第２の層Ｌ２が形成される。第２の層Ｌ２は、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む保護膜となり得る。
　プラズマ生成時には、基板支持部１１にバイアス信号が供給されてよい。バイアス信号は、ＲＦ電源３１から供給されるバイアスＲＦ信号又は、ＤＣ電源３２から供給されるバイアスＤＣ信号であってよい。この場合、プラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。プラズマ中のイオンや解離中性種は、基板Ｗに引きよせられ、凹部Ｒ１内に供給される。
　プラズマ中の、第１４族元素を含む原子・分子のイオンや、解離中性種は、第１の層Ｌ１のハロゲン化水素により化学吸着と重合種の生成が抑制された状態で、凹部Ｒ１に供給される。凹部Ｒ１の側壁Ｓ２で消費されない分、多くのプラズマ中のイオンは、凹部Ｒ１の底部Ｂ２に到達し堆積し得る。
　例えば、凹部Ｒ１の底部Ｂ２には、側壁Ｓ２より厚い第２の層Ｌ２が形成される。
（工程ＳＴ４：エッチング）
　図７は、工程ＳＴ４においてエッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１がエッチングされた基板Ｗの断面構造の一例を説明するための図である。一実施形態において、工程ＳＴ４では、エッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１がエッチングされる。これにより、凹部Ｒ１の底部Ｂ２のエッチングが深さ方向に進行し、エッチング対象膜ＥＦに、より深い凹部Ｒ１が形成される。また、エッチング対象膜ＥＦに開口が形成され、開口おいて下地膜ＵＦが露出されてよい。
　一実施形態において、工程ＳＴ４では、図２に示す中央ガス注入部１３からチャンバ１０内にエッチングガスが供給される。エッチングガスは、炭素及びフッ素を含むガスを含んでよい。ＣＦ系ガス（フルオロカーボンガス）は、Ｃ４Ｆ６ガス、Ｃ４Ｆ８ガス、Ｃ３Ｆ８ガス、ＣＦ４ガス、Ｃ２Ｆ２ガス、Ｃ２Ｆ４ガス、Ｃ３Ｆ６ガス及びＣ５Ｆ８ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。ＣＨＦ系ガス（ハイドロフルオロカーボンガス）は、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガス、ＣＨ３Ｆガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス、Ｃ４Ｈ２Ｆ６ガス、Ｃ２ＨＦ５ガス、Ｃ２Ｈ２Ｆ４ガス、Ｃ２Ｈ３Ｆ３ガス、Ｃ２Ｈ４Ｆ２ガス、Ｃ３ＨＦ７ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ２ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ６ガス、Ｃ３Ｈ３Ｆ５ガス、Ｃ４Ｈ５Ｆ５ガス、Ｃ４Ｈ２Ｆ８ガス、Ｃ５Ｈ２Ｆ６ガス、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０ガス及びＣ５Ｈ３Ｆ７ガスからなる群から選択される少なくとも１種でよい。
　チャンバ１０内に供給されたエッチングガスからプラズマが生成されてよい。この場合、アンテナ１４にソースＲＦ信号が供給され、これにより、アンテナ１４と基板支持部１１との間で高周波電界が生成され、プラズマ処理空間１０ｓ内の処理ガスからプラズマが生成される。このとき、基板支持部１１にバイアス信号が供給されてよい。バイアス信号は、ＲＦ電源３１から供給されるバイアスＲＦ信号又は、ＤＣ電源３２から供給されるバイアスＤＣ信号であってよい。この場合、プラズマと基板Ｗとの間にバイアス電位が発生する。プラズマ中のイオン、ラジカル等の活性種は、基板Ｗに引きよせられ、当該活性種によって、エッチング対象膜ＥＦの凹部Ｒ１の底部Ｂ２が深さ方向にエッチングされる。
　工程ＳＴ４を終了した基板Ｗは、チャンバ１０から外部に搬出されてよい。一実施形態において、基板Ｗは、リフター及び搬送アームにより基板支持部１１からチャンバ１０外に搬出されてよい。
　工程ＳＴ２と工程ＳＴ３は、別の工程として行われてよく、一例では連続的に行われてよい。また、同時に行われてもよい。
　本処理方法は、工程Ｓ３及び工程Ｓ４を含むサイクルを所定回数繰り返してよい。さらに、本処理方法は、工程Ｓ２、工程Ｓ３及び工程Ｓ４を含むサイクルを所定回数繰り返してよい。
　本例示的実施形態によれば、基板処理方法は、（ａ）エッチング対象膜ＥＦを含む基板Ｗを、チャンバ１０内の基板支持部１１上に提供する工程（ＳＴ１工程）と、（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに基板Ｗを晒して、凹部Ｒ１の表面に第１の層Ｌ１を形成する工程（ＳＴ２工程）と、（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに基板Ｗを晒して、第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の層Ｌ２を凹部Ｒ１に形成する工程（ＳＴ３工程）と、を含む。ＳＴ２工程において、第１の層Ｌ１は、ハロゲン化された表面及び／又はハロゲン化水素が吸着した表面を含む。
　基板Ｗの凹部Ｒ１の表面に、ハロゲン化された表面及び／又はハロゲン化水素が吸着した表面を含む第１の層Ｌ１を形成することで、プラズマのイオンや解離中性種が、凹部Ｒ１の上部（例えば側壁）に高確率で化学付着することを抑制することができる。このため、プラズマのイオンや解離中性種が、凹部Ｒ１の底部Ｂ２に供給され、底部Ｂ２における成膜を行うことができる。これにより、底部Ｂ２における第２の層Ｌ２の厚み（保護膜の膜厚）が、底部Ｂ２の広さ（幅寸法）や深さによらず、成膜が適切に行われる。すなわち、底部Ｂ２における第２の層Ｌ２の膜厚が、エッチング対象膜ＥＦのＣＤ（線幅）やアスペクト比に依存すること（ＣＤ（線幅）依存性やアスペクト比の依存性）を低減することができる。凹部Ｒ１の深い位置での第２の層Ｌ２が確保されるので、ボーイングを抑制することができる。これにより、エッチング対象膜の凹部の表面に対して行われる成膜を制御することができる。
　本例示的実施形態によれば、ＳＴ２工程において、基板支持部１１の温度又は基板Ｗの温度を５０℃以下に制御する。これにより、凹部Ｒ１の表面にハロゲン化水素が吸着する量が増え、この結果、ＳＴ３工程において、プラズマの解離中性種が、凹部Ｒ１の側壁に高確率で化学付着することを抑制することができる。
　本例示的実施形態によれば、ＳＴ３工程において、基板支持部１１にバイアス信号を供給するので、プラズマの解離種の異方的な入射が実現され、凹部Ｒ１の底部Ｂ２に成膜を適切に行うことができる。
　本例示的実施形態によれば、ＳＴ２工程において、第１の処理ガスからプラズマを生成し、基板支持部１１にバイアス信号を供給しない。これにより、凹部Ｒ１の上部（側壁）にハロゲン化水素が吸着する量が増え、この結果、ＳＴ３工程において、プラズマの解離中性種が、凹部Ｒ１の側壁に高確率で化学付着することを抑制することができる。
　本例示的実施形態によれば、ＳＴ３工程において、高電子密度で高解離のプラズマに基板Ｗを晒すことで、凹部Ｒ１の底部Ｂ２に成膜を適切に行うことができる。
　以上の実施形態において、本処理方法は、誘導結合型のプラズマ処理装置に限られず、他の種類のプラズマ処理装置、例えば容量結合プラズマを生成するプラズマ処理装置、ＥＣＲプラズマを生成するプラズマ処理装置、ヘリコン波励起プラズマを生成するプラズマ処理装置又は、表面波プラズマを生成するプラズマ処理装置で行われてよい。
　本開示は、例えば、以下の構成を含み得る。
（付記１）
（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに前記基板を晒して、前記凹部の表面に第１の層を形成する工程であって、前記第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、前記工程と、
（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに前記基板を晒して、前記凹部の表面に、前記第２のハロゲン及び前記第１４族元素を含む第２の層を形成する工程と、
を含む、基板処理方法。
（付記２）
　前記凹部の表面は、第１の領域と、前記第１の領域より上方の第２の領域とを含み、
　前記第１の領域に形成される前記第２の層の厚みは、前記第２の領域に形成される前記第２の層の厚みより大きい、付記１に記載の基板処理方法。
（付記３）
　前記第１の領域は、前記凹部の底部の表面を含み、
　前記第２の領域は、前記凹部の側壁の表面を含む、付記２に記載の基板処理方法。
（付記４）
　前記（ｂ）工程において、前記基板支持部の温度又は前記基板の温度を２５０℃以下に制御する、付記１から３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記５）
　前記（ｃ）工程において、前記基板支持部にバイアス信号を供給する、付記１から４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記６）
　前記（ｂ）工程において、前記第１の処理ガスからプラズマを生成し、前記基板支持部にバイアス信号を供給しない、付記１から５のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記７）
（ｄ）前記（ｃ）工程の後に、前記エッチング対象膜をエッチングする工程を、さらに含む、付記１から６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記８）
　前記（ｃ）工程と前記（ｄ）工程を含むサイクルを繰り返す、付記７に記載の基板処理方法。
（付記９）
　前記第１の処理ガスは、ＨＦガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス及びＨＩガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、付記１から８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１０）
　前記第２の処理ガスは、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＢｒ系ガス、ＣＨＢｒ系ガス、ＣＣｌ系ガス、ＣＨＣｌ系ガス、ＣＩ系ガス、ＣＨＩ系ガス及びＳｉＣｌ系ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、付記１から９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１１）
　前記エッチング対象膜は、シリコン、炭素及び金属からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜である、付記１から１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１２）
　前記（ｃ）工程において、１０１５/ｍ3以上の高電子密度を有するプラズマに前記基板を晒す、付記１から１１のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１３）
　前記エッチング対象膜は、幅寸法が異なる複数の前記凹部を有する、付記１から１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１４）
　前記エッチング対象膜の前記凹部は、トレンチ形状又は穴形状を有する、付記１から１３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
（付記１５）
　チャンバと、前記チャンバ内に配置された基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、
　前記制御部は、
（ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、
（ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに前記基板を晒して、前記凹部の表面に第１の層を形成する制御であって、前記第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、前記制御と、
（ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに前記基板を晒して、前記凹部の表面に、前記第２のハロゲン及び前記第１４族元素を含む第２の層を形成する制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置。
　以上の例示的実施形態において、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく種々の変形をなし得る。例えば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。
１……プラズマ処理装置、２……制御部、１０……プラズマ処理チャンバ、１１……基板支持部、１２……プラズマ生成部、Ｗ……基板、Ｒ１……凹部、ＥＲ……エッチング対象膜、Ｌ１……第１の層、Ｌ２……第２の層

Claims (15)

  1. （ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する工程と、
    （ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに前記基板を晒して、前記凹部の表面に第１の層を形成する工程であって、前記第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、前記工程と、
    （ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに前記基板を晒して、前記凹部の表面に、前記第２のハロゲン及び前記第１４族元素を含む第２の層を形成する工程と、
    を含む、基板処理方法。
  2. 　前記凹部の表面は、第１の領域と、前記第１の領域より上方の第２の領域とを含み、
    　前記第１の領域に形成される前記第２の層の厚みは、前記第２の領域に形成される前記第２の層の厚みより大きい、請求項１に記載の基板処理方法。
  3. 　前記第１の領域は、前記凹部の底部の表面を含み、
    　前記第２の領域は、前記凹部の側壁の表面を含む、請求項２に記載の基板処理方法。
  4. 　前記（ｂ）工程において、前記基板支持部の温度又は前記基板の温度を２５０℃以下に制御する、請求項１に記載の基板処理方法。
  5. 　前記（ｃ）工程において、前記基板支持部にバイアス信号を供給する、請求項１に記載の基板処理方法。
  6. 　前記（ｂ）工程において、前記第１の処理ガスからプラズマを生成し、前記基板支持部にバイアス信号を供給しない、請求項１に記載の基板処理方法。
  7. （ｄ）前記（ｃ）工程の後に、前記エッチング対象膜をエッチングする工程を、さらに含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  8. 　前記（ｃ）工程と前記（ｄ）工程を含むサイクルを繰り返す、請求項７に記載の基板処理方法。
  9. 　前記第１の処理ガスは、ＨＦガス、ＨＣｌガス、ＨＢｒガス及びＨＩガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  10. 　前記第２の処理ガスは、ＣＦ系ガス、ＣＨＦ系ガス、ＣＢｒ系ガス、ＣＨＢｒ系ガス、ＣＣｌ系ガス、ＣＨＣｌ系ガス、ＣＩ系ガス、ＣＨＩ系ガス及びＳｉＣｌ系ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載の基板処理方法。
  11. 　前記エッチング対象膜は、シリコン、炭素及び金属からなる群から選択される少なくとも１種を含む膜である、請求項１に記載の基板処理方法。
  12. 　前記（ｃ）工程において、１０１５/ｍ3以上の高電子密度を有するプラズマに前記基板を晒す、請求項１に記載の基板処理方法。
  13. 　前記エッチング対象膜は、幅寸法が異なる複数の前記凹部を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  14. 　前記エッチング対象膜の前記凹部は、トレンチ形状又は穴形状を有する、請求項１に記載の基板処理方法。
  15. 　チャンバと、前記チャンバ内に配置された基板支持部と、プラズマ生成部と、制御部とを備える基板処理装置であって、
    　前記制御部は、
    （ａ）凹部を有するエッチング対象膜を含む基板を、チャンバ内の基板支持部上に提供する制御と、
    （ｂ）第１のハロゲン及び水素を含む第１の処理ガスに前記基板を晒して、前記凹部の表面に第１の層を形成する制御であって、前記第１の層は、ハロゲン化されている表面とハロゲン化水素が吸着している表面の少なくとも一方を含む、前記制御と、
    （ｃ）第２のハロゲン及び第１４族元素を含む第２の処理ガスから生成されたプラズマに前記基板を晒して、前記凹部の表面に、前記第２のハロゲン及び前記第１４族元素を含む第２の層を形成する制御と、を実行するように構成されている、基板処理装置。
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