(57)【要約】【課題】構成の変更を不要化しつつ被処理体の被処理面の均一性を維持すること。【解決手段】プラズマ処理方法は、ガス供給工程と、電力供給工程と、エッチング工程とを含む。ガス供給工程は、被処理体が配置された処理容器の内部に処理ガスを供給する。電力供給工程は、処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する。エッチング工程は、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体が配置された処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給工程と、
前記処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、前記プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する電力供給工程と、
デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるように前記バイアス用電力をパルス変調しながら、前記処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングするエッチング工程と
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
前記エッチング工程は、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるように前記バイアス用電力をパルス変調しながら、前記処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングすることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理方法。
【請求項３】
前記バイアス用電力の周波数が０．４ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理方法。
【請求項４】
前記被処理体は、ポリシリコン膜と、ＳｉＯ２膜又は有機膜とを含み、
前記エッチング工程は、前記ＳｉＯ２膜又は前記有機膜をマスクとして前記処理ガスのプラズマにより前記ポリシリコン膜をエッチングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項５】
前記被処理体は、ＳｉＯ２膜と、有機膜又はポリシリコン膜とを含み、
前記エッチング工程は、前記有機膜又は前記ポリシリコン膜をマスクとして前記処理ガスのプラズマにより前記ＳｉＯ２膜をエッチングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記被処理体は、ＳｉＯ２膜とポリシリコン膜との積層膜と、有機膜とを含み、
前記エッチング工程は、前記有機膜をマスクとして前記処理ガスのプラズマにより前記積層膜をエッチングすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記積層膜は、少なくとも２４層以上積層されることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理方法。
【請求項８】
前記処理ガスは、臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記処理ガスは、アルゴンをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記処理ガスは、ＣＦ系ガスを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記バイアス用電力は、５００Ｗ〜３０００Ｗであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記エッチング工程によってエッチングされた前記被処理体の中心位置のエッチングレートと、当該被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に所定距離だけシフトした位置のエッチングレートとの差は、−１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
被処理体が配置された処理容器と、
前記処理容器の内部を減圧するための排気部と、
前記処理容器の内部に処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記処理容器の内部に処理ガスを供給する工程と、前記処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、前記プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する工程と、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるように前記バイアス用電力をパルス変調しながら、前記処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする工程とを実行する制御部と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態はプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理を実行するプラズマ処理装置が広く用いられている。高性能かつ高機能な半導体を得るためには、被処理体の被処理面に対し、均一なプラズマ処理を行うことが望ましい。
【０００３】
近年のプラズマ処理においては、周波数が比較的に高い高周波電力を用いて処理ガスのプラズマを生成するプラズマ処理装置が用いられている。このプラズマ処理装置は、周波数が例えば１００ＭＨｚである高周波電力を、プラズマ生成用電力として供給する。また、プラズマ処理装置は、プラズマ生成用電力よりも周波数が低い高周波電力を、プラズマ中のイオンを被処理体に向けて引き込むためのバイアス用電力として供給する。
【０００４】
ところで、このようなプラズマ処理装置においては、被処理体の中央部に対応するプラズマ密度が被処理体の周縁部に対応するプラズマ密度と比して大きくなるので、プラズマ密度を均一化するための部材を被処理体の載置台に設けることが知られている。例えば特許文献１には、載置台の内部の、被処理体の中央部に対応する領域に誘電体層を設け、被処理体の中央部からプラズマへ供給される電界を誘電体層により弱めることによって、プラズマ密度を均一化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４３９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術では、構成の変更を不要化しつつ被処理体の被処理面の均一性を維持することまでは考慮されていない。すなわち、従来技術では、被処理体の中央部に対応する領域に誘電体層を設けることによってプラズマ密度を均一化するので、被処理体の被処理面の均一性を維持可能であるものの、誘電体層を設けるために処理装置内の構成の変更が新たに行われる。このような処理装置内の構成の変更が行われると、構成が複雑化したり、製造コストが高くなる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係るプラズマ処理方法は、ガス供給工程と、電力供給工程と、エッチング工程とを含む。ガス供給工程は、被処理体が配置された処理容器の内部に処理ガスを供給する。電力供給工程は、前記処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、前記プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する。エッチング工程は、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるように前記バイアス用電力をパルス変調しながら、前記処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、構成の変更を行わず被処理体の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することができるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係るプラズマ処理方法に適用されるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施形態における被処理体の構造例（その１）を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施形態における被処理体の構造例（その２）を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本実施形態における被処理体の構造例（その３）を示す断面図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、本実施形態におけるエッチング工程の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施形態におけるエッチング工程の一例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、比較例１及び実施例１〜３についての処理結果を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その１）を示す図である。
【図６】図６は、比較例２及び実施例４，５についての処理結果を示す図である。
【図７Ａ】図７Ａは、比較例３及び実施例６についての処理結果を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、比較例３及び実施例６についての処理結果を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その２）を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その２）を示す図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施例７〜１０における処理結果を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施例７〜１０における処理結果を示す図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、実施例１１〜実施例１４における処理結果を示す図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、実施例１１〜実施例１４における処理結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。
【００１１】
本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、被処理体が配置された処理容器の内部に処理ガスを供給するガス供給工程と、処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する電力供給工程と、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングするエッチング工程と、を含む。
【００１２】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、エッチング工程は、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。
【００１３】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、バイアス用電力の周波数が０．４ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚである。
【００１４】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、被処理体は、ポリシリコン膜と、ＳｉＯ２膜又は有機膜とを含み、エッチング工程は、ＳｉＯ２膜又は有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりポリシリコン膜をエッチングする。
【００１５】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、被処理体は、ＳｉＯ２膜と、有機膜又はポリシリコン膜とを含み、エッチング工程は、有機膜又はポリシリコン膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりＳｉＯ２膜をエッチングする。
【００１６】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、被処理体は、ＳｉＯ２膜とポリシリコン膜との積層膜と、有機膜とを含み、エッチング工程は、有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマにより積層膜をエッチングする。
【００１７】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、積層膜は、少なくとも２４層以上積層される。
【００１８】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、処理ガスは、臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含む。
【００１９】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、処理ガスは、アルゴンをさらに含む。
【００２０】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、処理ガスは、ＣＦ系ガスを含む。
【００２１】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、バイアス用電力は、５００Ｗ〜３０００Ｗである。
【００２２】
また、本実施形態に係るプラズマ処理方法は、１つの実施形態において、エッチング工程によってエッチングされた被処理体の中心位置のエッチングレートと、当該被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に所定距離だけシフトした位置のエッチングレートとの差は、−１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００２３】
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、被処理体が配置された処理容器と、処理容器の内部を減圧するための排気部と、処理容器の内部に処理ガスを供給するためのガス供給部と、処理容器の内部に処理ガスを供給する工程と、処理容器の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する工程と、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする工程とを実行する制御部とを備えた。
【００２４】
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理方法に適用されるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。図１では、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）プラズマ処理装置の一例を示している。このプラズマ処理装置２は、例えば内部が密閉空間となっている真空チャンバーからなる処理容器２１と、この処理容器２１内の底面中央に配設された載置台３と、載置台３の上方にこの載置台３と対向するように設けられた上部電極５１とを備えている。
【００２５】
処理容器２１は小径の円筒状の上部室２１ａと、大径の円筒状の下部室２１ｂとからなる。上部室２１ａと下部室２１ｂとは互いに連通しており、処理容器２１全体は気密に構成されている。上部室２１ａの上部には、上部電極５１が配置され、上部室２１ａ内には、載置台３等が格納されている。下部室２１ｂ内には載置台３を支える支持部２７及び排気空間が格納されている。下部室２１ｂ底面の排気口２２には排気空間排気管２３を介して排気装置２４が接続されている。この排気装置２４には図示しない圧力調整部が接続されており、この圧力調整部は図示しない制御部からの信号によって処理容器２１内全体を排気して所望の真空度に維持するように構成されている。排気装置２４は、処理容器２１の内部を減圧するための排気部の一例である。一方、上部室２１ａの側面には被処理体であるウエハＷの搬入出口２５が設けられており、この搬入出口２５はゲートバルブ２６によって開閉可能となっている。処理容器２１は、アルミニウム等の導電性の部材から構成され、接地されている。
【００２６】
載置台３は、例えばアルミニウムからなる導電体部材であるプラズマ生成用の下部電極３１と、下部電極３１の上面を覆うように形成された誘電体層３２とが下方からこの順番に積層された構造となっており、誘電体層３２には電極膜３３が埋め込まれている。誘電体層３２と、電極膜３３とは、静電チャックを構成する。また載置台３は絶縁部材４１，４２を備え、絶縁部材４１は下部電極３１の側周面を、絶縁部材４２は下部電極３１の底面を夫々覆い、これら絶縁部材４１，４２を介して下部電極３１は支持板２７上に設置された支持台３１ａに固定され、処理容器２１に対して電気的に十分浮いた状態になっている。
【００２７】
下部電極３１内には冷媒を通流させるための冷媒流路４３が形成されており、冷媒がこの冷媒流路４３を流れることで下部電極３１が冷却され、誘電体層３２の上面である載置面に載置されたウエハＷが所望の温度に冷却されるように構成されている。
【００２８】
また、誘電体層３２には載置面とウエハＷ裏面との間の熱伝達性を高めるための熱伝導性のバックサイドガス（熱伝達ガス）を放出する貫通孔４４ａが設けられている。この貫通孔４４ａは、下部電極３１内等に形成されたガス流路４４と連通しており、このガス流路４４を介して図示しないガス供給部から供給された、例えばヘリウム（Ｈｅ）等のバックサイドガスが放出されるようになっている。
【００２９】
また、下部電極３１には、例えば周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの高周波電力を供給する第１の高周波電源４５ａと、例えば第１の高周波電源４５ａよりも周波数の低い０．４ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する第２の高周波電源４５ｂと、が夫々整合器４６ａ、４６ｂを介して接続されている。第１の高周波電源４５ａより供給される高周波電力は、後述する処理ガスをプラズマ化する役割を果たし、第２の高周波電源４５ｂより供給される高周波電力は、ウエハＷにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウエハＷ表面に引き込む役割を果たす。以下では、説明の便宜を図るため、第１の高周波電源４５ａより供給される高周波電力をプラズマ生成用電力と呼び、第２の高周波電源４５ｂより供給される高周波電力をバイアス用電力と呼ぶことがあるものとする。
【００３０】
また下部電極３１の上面外周部には、誘電体層３２を囲むようにフォーカスリング４７が配置されている。フォーカスリング４７はウエハＷの周縁部の外方の領域のプラズマ状態を調整する役割、例えばウエハＷよりもプラズマを広げて、ウエハ面内のエッチング速度の均一性を向上させる役割を果たす。
【００３１】
支持台３１ａの下部外側には支持台３１ａを取り囲むようにバッフル板２８が設けられている。バッフル板２８は、上部室２１ａ内の処理ガスをバッフル板２８と上部室２１ａ壁部との間に形成された隙間を介して下部室２１ｂへ通流させることにより、上部室２１ａ内の処理ガスの流れを均一に排気する整流板としての役割を果たす。
【００３２】
また、上部電極５１は中空状に形成され、その下面に処理容器２１内へ処理ガスを分散供給するための多数のガス供給孔５２が例えば処理を均一にするように分散して形成されていることによりガスシャワーヘッドを構成している。上部電極５１の上方にはガス拡散室５２ａが設けられ、ガス拡散室５２aで拡散されてガス供給孔へ供給される。ガス拡散室５２ａは、複数に分割されていても良い。また、上部電極５１の上面中央にはガス導入管５３が設けられ、このガス導入管５３は処理容器２１の上面中央を貫通して上流で処理ガス供給源５５に接続されている。この処理ガス供給源５５は、図示しない処理ガス供給量の制御機構を有しており、プラズマ処理装置２に対して処理ガスの供給量の給断及び増減の制御を行うことができるようになっている。上部電極５１、ガス導入管５３及び処理ガス供給源５５は、処理容器２１の内部に処理ガスを供給するためのガス供給部の一例である。また、上部電極５１が上部室２１ａの壁部に固定されることによって、上部電極５１と処理容器２１との間には導電路が形成されている。
【００３３】
さらに、上部室２１ａの周囲には、搬入出口２５の上下に二つのマルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂが配置されている。マルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂは、複数の異方性セグメント柱状磁石がリング状の磁性体のケーシングに取り付けられており、隣接する複数のセグメント柱状磁石同士の向きが互いに逆向きになるように配置されている。これにより磁力線が隣接するセグメント柱状磁石間に形成され、上部電極５１と下部電極３１との間の処理空間の周辺部に磁場が形成され、処理空間へプラズマを閉じこめることができる。なお、マルチポールリング磁石５６ａ、５６ｂを有さない装置構成としてもよい。
【００３４】
また、プラズマ処理装置２の各構成部は、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ１００に接続されて制御される構成となっている。プロセスコントローラ１００には、工程管理者がプラズマ処理装置２を管理するためのコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置２の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザインタフェース１０１が接続されている。
【００３５】
また、プロセスコントローラ１００には、プラズマ処理装置２で実行される各種処理をプロセスコントローラ１００の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部１０２が接続されている。
【００３６】
また、ユーザインタフェース１０１からの指示等にて任意のレシピが記憶部１０２から呼び出され、プロセスコントローラ１００が実行することで、プロセスコントローラ１００の制御下で、プラズマ処理装置２での所望の処理が行われても良い。レシピは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどのコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させて利用したりすることも可能である。プロセスコントローラ１００は、「制御部」とも称する。
【００３７】
例えば、プロセスコントローラ１００は、後述するプラズマ処理方法を行うようにプラズマ処理装置２の各部を制御する。より詳細な一例をあげて説明すると、プロセスコントローラ１００は、処理ガス供給源５５から処理容器２１の内部に処理ガスを供給する。そして、プロセスコントローラ１００は、処理容器２１の内部に供給された処理ガスのプラズマを生成するための電力であり、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、プラズマ生成用電力よりも周波数が低い電力であるバイアス用電力とを供給する。そして、プロセスコントローラ１００は、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。ここで、バイアス用電力をパルス変調するとは、例えば、バイアス用電力の供給及び供給停止を交互に繰り返し行うことを含む。また、デューティ比とは、バイアス用電力の供給を行う供給時間とバイアス用電力の供給を停止する停止時間とを加算して得られる加算時間に対する供給時間の比である。また、被処理体は、例えばウエハＷである。
【００３８】
図２Ａは、本実施形態における被処理体の構造例（その１）を示す断面図である。図２Ａに示す被処理体は、処理対象膜であるポリシリコン膜２０１と、ポリシリコン膜２０１の上に線状に形成されたマスクとしてのＳｉＯ２膜２０２とを含む。なお、図２Ａでは、ポリシリコン膜２０１の上にＳｉＯ２膜２０２が形成される例を示したが、ポリシリコン膜２０１の上に有機膜が形成されても良い。
【００３９】
図２Ｂは、本実施形態における被処理体の構造例（その２）を示す断面図である。図２Ｂに示す被処理体は、処理対象膜であるＳｉＯ２膜３０１と、ＳｉＯ２膜３０１の上に線状に形成されたマスクとしての有機膜３０２とを含む。有機膜３０２は、例えば、アモルファスカーボン、ＳｉＣＯなどが好ましい。なお、図２Ｂでは、ＳｉＯ２膜３０１の上に有機膜３０２が形成される例を示したが、ＳｉＯ２膜３０１の上にポリシリコン膜が形成されても良い。
【００４０】
図２Ｃは、本実施形態における被処理体の構造例（その３）を示す断面図である。図２Ｃに示す被処理体は、処理対象膜である複数の積層膜４０１と、積層膜４０１の上に線状に形成されたマスクとしての有機膜４０２とを含む。有機膜４０２は、例えば、アモルファスカーボン、ＳｉＣＯなどが好ましい。積層膜４０１は、ＳｉＯ２膜４０１ａとポリシリコン膜４０１ｂとの積層膜である。積層膜４０１は、少なくとも２４層以上形成される。
【００４１】
次に、本実施形態に係るプラズマ処理装置２によるプラズマ処理方法について更に詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るプラズマ処理装置によるプラズマ処理方法の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００４２】
図３に示すように、プラズマ処理装置２は、被処理体が配置された処理容器２１の内部に処理ガスを供給するガス供給工程を行う（ステップＳ１０１）。例えば、プラズマ処理装置２は、処理ガスとして、臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含むガスを処理容器２１の内部に供給する。臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含むガスは、例えばＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２である。また、例えば、プラズマ処理装置２は、処理ガスとして、ＣＦ系ガスを処理容器２１の内部に供給しても良い。ＣＦ系ガスは、例えばＣＦ４である。さらに、処理ガスとして、臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含むガスが処理容器２１の内部に供給される場合、処理ガスは、アルゴンをさらに含んでいても良い。
【００４３】
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置２のプロセスコントローラ１００は、処理ガス供給源５５から、シャワーヘッドとしての上部電極５１を介して処理容器２１の内部に処理ガスを供給する。
【００４４】
続いて、プラズマ処理装置２は、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、プラズマ生成用電力よりも周波数が低いバイアス用電力とを供給する電力供給工程を行う（ステップＳ１０２）。ここで、バイアス用電力の周波数は、例えば０．４ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚである。また、バイアス用電力は、例えば５００Ｗ〜３０００Ｗである。
【００４５】
より詳細な一例を挙げて説明する。プラズマ処理装置２のプロセスコントローラ１００は、第１の高周波電源４５ａから処理容器２１の内部へプラズマ生成用電力を供給することで、処理ガスからプラズマを生成する。また、プロセスコントローラ１００は、第２の高周波電源４５ｂから被処理体へバイアス用電力を供給することで、プラズマ中のイオンを被処理体に向けて引き込む。
【００４６】
続いて、プラズマ処理装置２は、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングするエッチング工程を行う（ステップＳ１０３）。好ましくは、プラズマ処理装置２は、デューティ比が２０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。更に好ましくは、プラズマ処理装置２は、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。エッチング工程によってエッチングされた被処理体の中心位置のエッチングレートと、当該被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に所定距離だけシフトした位置のエッチングレートとの差は、−１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）である。
【００４７】
例えば、被処理体が、ポリシリコン膜と、ＳｉＯ２膜又は有機膜とを含む場合を想定する。この場合には、プラズマ処理装置２は、ＳｉＯ２膜又は有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりポリシリコン膜をエッチングする。また、例えば、被処理体が、ＳｉＯ２膜と、有機膜又はポリシリコン膜とを含む場合を想定する。この場合には、プラズマ処理装置２は、有機膜又はポリシリコン膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりＳｉＯ２膜をエッチングする。また、例えば、被処理体が、ＳｉＯ２膜とポリシリコン膜との積層膜と、有機膜とを含む場合を想定する。この場合には、プラズマ処理装置２は、有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマにより積層膜をエッチングする。
【００４８】
図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態におけるエッチング工程の一例を示す図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂの例では、被処理体は、図２Ｂに示したように、処理対象膜であるＳｉＯ２膜３０１と、ＳｉＯ２膜３０１の上に線状に形成されたマスクとしての有機膜３０２とを含むものとする。プラズマ処理装置２のプロセスコントローラ１００は、第２の高周波電源４５ｂからウエハＷへバイアス用電力を供給するとともに、デューティ比が６０％となり、かつ、周波数が１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調する。すなわち、図４Ｂに示すように、プロセスコントローラ１００は、プラズマ中のプラスイオンやマイナスイオンが被処理体に向けて引き込まれる際に、デューティ比が６０％となり、かつ、周波数が１０ｋＨｚとなるように、第２の高周波電源４５ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御することによって、バイアス用電力をパルス変調する。
【００４９】
この結果、第２の高周波電源４５ｂがＯＮである場合には、図４Ａの（ａ）に示すように、被処理体上のＳｉＯ２膜３０１に対するプラスイオン及びマイナスイオンの衝突が加速し、被処理体上のイオンシースの厚みが増加する。一方、第２の高周波電源４５ｂがＯＦＦである場合には、図４Ａの（ｂ）に示すように、被処理体上のＳｉＯ２膜３０１に対するプラスイオン及びマイナスイオンの衝突が抑制され、被処理体上のイオンシースの厚みが減少する。バイアス用電力を供給する第２の高周波電源４５ｂがＯＮ／ＯＦＦ制御されることによって、図４Ａの（ａ）に示したイオンシースの状態と図４Ａの（ｂ）に示したイオンシースの状態とが交互に繰り返される。すると、被処理体上のイオンシースの成長が抑制される。特に、被処理体の中央部に対応する領域に形成されるイオンシースの成長が、被処理体の周縁部に対応する領域に形成されるイオンシースの成長と比較して、抑制される。この結果、被処理体の中央部に対応するプラズマ密度と被処理体の周縁部に対応するプラズマ密度が適度に均一化され、被処理体上のＳｉＯ２膜３０１の被処理面の均一性が維持可能となる。例えば、被処理体上のＳｉＯ２膜３０１に形成されるホールの幅であるＣＤ（Critical  Dimension）が、被処理体の中央部から被処理体の周縁部に亘って均一化される。
【００５０】
なお、図４Ａ及び図４Ｂの説明では、被処理体が、図２Ｂに示した被処理体である場合を説明したが、開示の技術これに限られず、被処理体が、図２Ａに示した被処理体や、図２Ｃに示した被処理体であっても良い。まず、被処理体が、図２Ａに示したように、処理対象膜であるポリシリコン膜２０１と、ポロシリコン膜２０１の上に線状に形成されたマスクとしてのＳｉＯ２膜２０２とを含んだ被処理体である場合を想定する。この場合、本実施形態におけるエッチング工程が実行されると、被処理体上のポリシリコン膜２０１に形成されるホールの幅であるＣＤが、被処理体の中央部から被処理体の周縁部に亘って均一化される。
【００５１】
また、例えば、被処理体が、図２Ｃに示したように、処理対象膜である複数の積層膜４０１と、積層膜４０１の上に線状に形成されたマスクとしての有機膜４０２とを含む被処理体である場合を想定する。この場合、本実施形態におけるエッチング工程が実行されると、被処理体上の積層膜４０１に形成されるホールの幅であるＣＤが、被処理体の中央部から被処理体の周縁部に亘って均一化される。
【００５２】
上述したように、本実施形態によれば、処理容器２１の内部に処理ガスを供給するガス供給工程と、周波数が１００ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚであるプラズマ生成用電力と、バイアス用電力とを供給する電力供給工程と、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングするエッチング工程とを行う。このため、被処理体の中央部に対応するプラズマ密度と被処理体の周縁部に対応するプラズマ密度が適度に均一化される。その結果、構成の変更を不要化しつつ被処理体の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、エッチング工程において、好ましくは、デューティ比が２０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。その結果、被処理体の被処理面の均一性を更に精度良く維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、エッチング工程において、更に好ましくは、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングする。その結果、被処理体の被処理面の均一性を更に精度良く維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５５】
また、本実施形態によれば、バイアス用電力の周波数が０．４ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚである。その結果、プラズマ中のイオンを効率良く引き込むことができるので、被処理体の被処理面の均一性を更に精度良く維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５６】
また、本実施形態によれば、被処理体は、ポリシリコン膜と、ＳｉＯ２膜又は有機膜とを含み、エッチング工程において、ＳｉＯ２膜又は有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりポリシリコン膜をエッチングする。その結果、被処理体上のポリシリコン膜の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態によれば、被処理体は、ＳｉＯ２膜と、有機膜又はポリシリコン膜とを含み、エッチング工程において、有機膜又はポリシリコン膜をマスクとして処理ガスのプラズマによりＳｉＯ２膜をエッチングする。その結果、被処理体上のＳｉＯ２膜の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５８】
また、本実施形態によれば、被処理体は、ＳｉＯ２膜とポリシリコン膜との積層膜と、有機膜とを含み、エッチング工程において、有機膜をマスクとして処理ガスのプラズマにより積層膜をエッチングする。その結果、被処理体上の積層膜の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００５９】
また、本実施形態によれば、積層膜は、少なくとも２４層以上積層される。その結果、被処理体上に少なくとも２４層以上積層された積層膜の被処理面の均一性を維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００６０】
また、本実施形態によれば、処理ガスは、臭素又は塩素と、フッ素と、酸素とを含む。その結果、被処理体の被処理面の均一性を更に精度良く維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態によれば、処理ガスは、アルゴンをさらに含む。その結果、構成の変更を不要化しつつ、単にアルゴンの流量の変更によって被処理体の中央部のエッチングレート及びＣＤを所望の値に制御することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、処理ガスは、ＣＦ系ガスを含む。その結果、被処理体の被処理面の均一性を更に精度良く維持するようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態によれば、バイアス用電力は、５００Ｗ〜３０００Ｗである。その結果、被処理体の中央部のエッチングレート及びＣＤを所望の値に制御することが可能となる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、エッチング工程によってエッチングされた被処理体の中心位置のエッチングレートと、当該被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に所定距離だけシフトした位置のエッチングレートとの差は、−１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）〜１．２（ｎｍ／ｍｉｎ）である。その結果、被処理体の中央部のエッチングレート及びＣＤを所望の値に精度良く制御することが可能となる。
【００６５】
（実施例）
以下に、開示のプラズマ処理方法について、実施例を挙げて更に詳細に説明する。ただし、開示のプラズマ処理方法は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６６】
（比較例１）
比較例１では、ガス供給工程と電力供給工程とエッチング工程とを順に行う一連のプラズマ処理工程を被処理体に対して行った。プラズマ処理工程は、以下の条件を用いて行った。被処理体は、以下の構造を有するものを用いた。
（被処理体）
処理対象膜：ＳｉＯ２膜
マスク：ポリシリコン膜
（プラズマ処理工程）
処理ガス：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２＝３００／３４／２４ｓｃｃｍ
第１の高周波電源からの高周波電力（プラズマ生成用電力）：８００Ｗ
プラズマ生成用電力の周波数：１００ＭＨｚ
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：６００Ｗ
バイアス用電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
バイアス用電力に対するパルス変調：実行せず
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：１００％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：０ｋＨｚ
温度（上部電極／処理容器の内壁／下部電極）：８０／７０／６０℃
【００６７】
（実施例１）
実施例１では、プラズマ処理工程において、以下の条件を用いてバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングした。その他の点については、比較例１と同様である。
バイアス用電力に対するパルス変調：実行
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：６０％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：５ｋＨｚ
【００６８】
（実施例２）
実施例２では、プラズマ処理工程において、バイアス用電力として以下の条件を用いた。その他の点については、実施例１と同様である。
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１０００Ｗ
【００６９】
（実施例３）
実施例３では、プラズマ処理工程において、バイアス用電力として以下の条件を用いるとともに、パルス変調後のバイアス用電力の周波数として以下の条件を用いた。その他の点については、実施例１と同様である。
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１０００Ｗ
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：１０ｋＨｚ
【００７０】
（比較例１及び実施例１〜３についての処理結果）
図５Ａは、比較例１及び実施例１〜３についての処理結果を示す図である。図５Ａの図５０１〜図５０４は、それぞれ、比較例１及び実施例１〜３における被処理体のエッチングレートを示す図である。図５０１〜図５０４において、縦軸は、被処理体のＳｉＯ２膜をＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２のプラズマによりエッチングした場合のエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を示している。また、図５０１〜図５０４において、横軸は、被処理体の径方向の位置を示している。すなわち、図５０１〜図５０４は、被処理体の中心位置を「０」として、被処理体の「−１５０（ｍｍ）」の周縁位置から「＋１５０（ｍｍ）」の周縁位置までのエッチングレートを示すものである。
【００７１】
また、図５Ａにおいて、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」とは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が所定値（例えば１．２）以上である場合には、被処理体の周縁部のエッチングレートと比して被処理体の中央部のエッチングレートが過度に大きくなる分布であるセンタファースト分布が発生していることを意味する。従って、被処理体の被処理面の均一性を精度良く維持するように「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」を１．２以下になるようにプロセス条件の設定範囲、つまり、処理装置及び処理のマージン（許容範囲）を広く出来、装置を停止することなく処理することが可能となる。
【００７２】
図５Ａに示すように、バイアス用電力をパルス変調しない比較例１では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、２６．３ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±７．８％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。また、比較例１では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が３．１ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布が発生していることを示す値であった。
【００７３】
これに対して、デューティ比が６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した実施例１では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、１７．５ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±７．７％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例１では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が０．５ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例１では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなった。
【００７４】
実施例１よりも大きいバイアス用電力を用いた実施例２では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、２４．７ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±５．６％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例２では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．３ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例２では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなった。
【００７５】
実施例１よりも大きいバイアス用電力と、実施例１よりも大きいパルス変調後の周波数とを用いた実施例３では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、２６．０ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±６．７％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例３では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が０．５ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であり、かつ、実施例１と同等の値であった。言い換えると、実施例３では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなるとともに、実施例１と同等の値に維持された。
【００７６】
このように、比較例１と実施例１〜３との比較から分かるように、実施例１〜３では、バイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングすることで、バイアス用電力をパルス変調しない手法と比較して、被処理体の被処理面の均一性を向上することが可能となる。
【００７７】
（センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その１））
図５Ｂは、センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その１）を示す図である。図５Ｂにおいて、横軸は、パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比（％）を示しており、縦軸は、パルス変調後のバイアス用電力の周波数（ｋＨｚ）を示す。また、図５Ｂにおいて、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」とは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。また、図５Ｂでは、比較例１、実施例２及び実施例３それぞれに対応する測定点を併せて示した。
【００７８】
図５Ｂに示すように、バイアス用電力をパルス変調しない比較例１では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．２ｎｍ／ｍｉｎよりも大きいため、センタファースト分布の程度が比較的に大きいことが分かった。これに対して、バイアス用電力をパルス変調した実施例１及び実施例３では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．２ｎｍ／ｍｉｎ以下であるため、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることが分かった。このため、本発明者らは、実施例２及び実施例３それぞれに対応する測定点の周囲に存在する複数の測定点について「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」を測定した。この測定の結果、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合に、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．２ｎｍ／ｍｉｎ以下となった。さらに、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合に、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合と比べて「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が小さくなった。すなわち、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるように、好ましくは、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調することによって、センタファースト分布の程度が軽減されることが確認された。
【００７９】
（比較例２）
比較例２では、ガス供給工程と電力供給工程とエッチング工程とを順に行う一連のプラズマ処理工程を被処理体に対して行った。プラズマ処理工程は、以下の条件を用いて行った。被処理体は、以下の構造を有するものを用いた。
（被処理体）
処理対象膜：ＳｉＯ２膜
マスク：ポリシリコン膜
（プラズマ処理工程）
処理ガス：ＣＦ４＝１００ｓｃｃｍ
第１の高周波電源からの高周波電力（プラズマ生成用電力）：６００Ｗ
プラズマ生成用電力の周波数：１００ＭＨｚ
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：６００Ｗ
バイアス用電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
バイアス用電力に対するパルス変調：実行せず
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：１００％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：０ｋＨｚ
温度（上部電極／処理容器の内壁／下部電極）：８０／７０／６０℃
【００８０】
（実施例４）
実施例４では、プラズマ処理工程において、以下の条件を用いてバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングした。その他の点については、比較例２と同様である。
バイアス用電力に対するパルス変調：実行
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：６０％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：１０ｋＨｚ
【００８１】
（実施例５）
実施例５では、プラズマ処理工程において、バイアス用電力として以下の条件を用いた。その他の点については、実施例４と同様である。
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１０００Ｗ
【００８２】
（比較例２及び実施例４，５についての処理結果）
図６は、比較例２及び実施例４，５についての処理結果を示す図である。図６の図６０１〜図６０３は、それぞれ、比較例２及び実施例４，５における処理結果のエッチングレートを示す図である。図６０１〜図６０３において、縦軸は、被処理体のＳｉＯ２膜をＣＦ４のプラズマによりエッチングした場合のエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を示している。また、図６０１〜図６０３において、横軸は、被処理体の径方向の位置を示している。すなわち、図６０１〜図６０３は、被処理体の中心位置を「０」として、被処理体の「−１５０（ｍｍ）」の周縁位置から「＋１５０（ｍｍ）」の周縁位置までのエッチングレートを示すものである。
【００８３】
また、図６において、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」とは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が所定値（例えば１．０）以上である場合には、被処理体の周縁部のエッチングレートと比して被処理体の中央部のエッチングレートが過度に大きくなる分布であるセンタファースト分布が発生していることを意味する。
【００８４】
図６に示すように、バイアス用電力をパルス変調しない比較例２では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、２１９．８ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±４．３％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものではなかった。また、比較例２では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が２．５ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、被処理体の周縁部のエッチングレートと比して被処理体の中央部のエッチングレートが過度に大きくなる分布であるセンタファースト分布が発生していることを示す値であった。
【００８５】
これに対して、デューティ比が６０％となり、かつ、周波数が１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した実施例４では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、１５７．５ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±４．９％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例４では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．４ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例２と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例４では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例２と比較して小さくなった。
【００８６】
実施例４よりも大きいバイアス用電力を用いた実施例５では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、１８８．３ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±２．８％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例５では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が１．２ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例２と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例５では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例２と比較して小さくなった。
【００８７】
このように、比較例２と実施例４，５との比較から分かるように、実施例４，５では、バイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングすることで、バイアス用電力をパルス変調しない手法と比較して、被処理体の被処理面の均一性を向上することが可能となる。
【００８８】
（比較例３）
比較例３では、ポリシリコン膜のエッチング工程を２つのステップで段階的に行うプラズマ処理工程を被処理体に対して行った。つまり、１ステップ目でポリシリコンを所定深さの途中までプラズマによりエッチングし、２ステップ目で所定深さまでプラズマによりエッチングする。プラズマ処理工程は、以下の条件を用いて２ステップで段階的にエッチングした。被処理体は、以下の構造を有するものを用いた。
（被処理体）
処理対象膜：ポリシリコン膜
マスク：ＳｉＯ２膜
（プラズマ処理工程）
（１ステップ目）
処理ガス：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２＝３００／２８／１７ｓｃｃｍ
第１の高周波電源からの高周波電力（プラズマ生成用電力）：８００Ｗ
プラズマ生成用電力の周波数：１００ＭＨｚ
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１０００Ｗ
バイアス用電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
バイアス用電力に対するパルス変調：実行せず
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：１００％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：０ｋＨｚ
温度（上部電極／処理容器の内壁／下部電極）：８０／７０／６０℃
（２ステップ目）
処理ガス：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２＝３００／３４／１５ｓｃｃｍ
第１の高周波電源からの高周波電力（プラズマ生成用電力）：８００Ｗ
プラズマ生成用電力の周波数：１００ＭＨｚ
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１０００Ｗ
バイアス用電力の周波数：１３．５６ＭＨｚ
バイアス用電力に対するパルス変調：実行せず
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：１００％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：０ｋＨｚ
温度（上部電極／処理容器の内壁／下部電極）：８０／７０／６０℃
【００８９】
（実施例６）
実施例６では、プラズマ処理工程の１ステップ目及び２ステップ目において、以下の条件を用いてバイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングした。その他の点については、比較例３と同様である。
バイアス用電力に対するパルス変調：実行
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：６０％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：１０ｋＨｚ
【００９０】
（比較例３及び実施例６についての処理結果）
図７Ａ及び図７Ｂは、比較例３及び実施例６についての処理結果を示す図である。図７Ａのトレース図７０１は、比較例３におけるプラズマ処理工程後の被処理体の中央部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。トレース図７０２は、比較例３におけるプラズマ処理工程後の被処理体の中央部と周縁部との中間に位置する中間部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。トレース図７０３は、比較例３におけるプラズマ処理工程後の被処理体の周縁部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。トレース図７１１は、実施例６におけるプラズマ処理工程後の被処理体の中央部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。トレース図７１２は、実施例６におけるプラズマ処理工程後の被処理体の中央部と周縁部との中間に位置する中間部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。トレース図７１３は、実施例６におけるプラズマ処理工程後の被処理体の周縁部の断面を拡大して得られた写真のトレース図である。
【００９１】
また、図７Ｂの図８０１は、比較例３における被処理体の各部の形状を示す図である。図８１１は、実施例６における被処理体の各部の形状を示す表である。
【００９２】
なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、「Ｃｅｎｔｅｒ」、「Ｍｉｄｄｌｅ」及び「Ｅｄｇｅ」は、それぞれ、被処理体の中央部、中間部及び周縁部を示す。また、図７Ｂにおいて、「Ｍａｓｋ  Ｒｅｍａｉｎ」は、マスクの高さを示し、「Ｐａｒｔｉａｌ  Ｄｅｐｔｈ」は、処理対象膜のエッチング深さを示す。
【００９３】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、バイアス用電力をパルス変調しない比較例３では、マスクの高さは、被処理体の周縁部から中央部へ向けて、低くなるとともに、処理対象膜のエッチング深さは、被処理体の周縁部から中央部へ向けて、深くなる。これに対して、デューティ比が６０％となり、かつ、周波数が１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した実施例６では、マスクの高さ及び処理対象膜のエッチング深さは、被処理体の周縁部から中央部へ向けて、ほぼ一定となった。
【００９４】
このように、比較例３と実施例６との比較から分かるように、実施例６では、バイアス用電力をパルス変調しながら、処理ガスのプラズマにより被処理体をエッチングすることで、バイアス用電力をパルス変調しない手法と比較して、被処理体の被処理面の均一性を向上することが可能となる。
【００９５】
（センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その２））
図８Ａ及び図８Ｂは、センタファースト分布に対してデューティ比及び周波数が与える影響の検証結果（その２）を示す図である。図８Ａ及び図８Ｂにおいて、縦軸は、Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ（ｎｍ／ｍｉｎ）を示す。また、図８Ａにおいて、横軸は、パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比（％）を示す。また、図８Ｂにおいて、横軸は、パルス変調後のバイアス用電力の周波数（Ｈｚ）を示す。また、図８Ａでは、比較例１、比較例２、実施例１、実施例３及び実施例５それぞれに対応する測定点を併せて示した。また、図８Ｂでは、比較例１、比較例２及び実施例１〜実施例３それぞれに対応する測定点を併せて示した。なお、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅとは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。
【００９６】
図８Ａ及び図８Ｂに示すように、バイアス用電力をパルス変調しない比較例１及び比較例２と比較して、バイアス用電力をパルス変調した各実施例では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が小さくなった。すなわち、各実施例では、センタファースト分布の程度が比較例１及び比較例２と比較して、軽減されていることが分かった。このため、本発明者らは、各実施例それぞれに対応する測定点の周囲に存在する複数の測定点について「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」を測定した。この測定の結果、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合に、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が予め定められた許容スペック（例えば、１．２以下）を満たすものであった。さらに、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合に、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調した場合と比べて「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が小さくなった。すなわち、デューティ比が１０％〜７０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚとなるように、好ましくは、デューティ比が４０％〜６０％となり、かつ、周波数が５ｋＨｚ〜１０ｋＨｚとなるようにバイアス用電力をパルス変調することによって、センタファースト分布の程度が軽減されることが確認された。
【００９７】
（実施例７）
実施例７では、プラズマ生成用電力、バイアス用電力、パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比及びパルス変調後のバイアス用電力の周波数として以下の条件を用いた。その他の点については、実施例１と同様である。
第１の高周波電源からの高周波電力（プラズマ生成用電力）：４００Ｗ
第２の高周波電源からの高周波電力（バイアス用電力）：１８５０Ｗ
パルス変調後のバイアス用電力のデューティ比：３０％
パルス変調後のバイアス用電力の周波数：１０ｋＨｚ
（実施例８〜実施例１０）
実施例８〜実施例１０では、それぞれ、処理ガスとして以下の処理ガスを用いた。その他の点については、実施例７と同様である。
実施例８：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３４／２４／５０ｓｃｃｍ
実施例９：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３４／２４／１００ｓｃｃｍ
実施例１０：ＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２／Ａｒ＝３００／３４／２４／２００ｓｃｃｍ
【００９８】
（実施例７〜実施例１０についての処理結果）
図９Ａ及び図９Ｂは、実施例７〜１０における処理結果を示す図である。図９Ａの図９０１〜図９０４は、それぞれ、実施例７〜実施例１０における被処理体のエッチングレートを示す図である。図９０１〜図９０４において、縦軸は、被処理体のＳｉＯ２膜をＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２のプラズマ又はＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２／Ａｒのプラズマによりエッチングした場合のエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を示している。また、図９０１〜図９０４において、横軸は、被処理体の径方向の位置を示している。すなわち、図９０１〜図９０４は、被処理体の中心位置を「０」として、被処理体の「−１５０（ｍｍ）」の周縁位置から「＋１５０（ｍｍ）」の周縁位置までのエッチングレートを示すものである。
【００９９】
また、図９Ｂにおいて、縦軸は、Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ（ｎｍ／ｍｉｎ）を示し、横軸は、Ａｒの流量（ｓｃｃｍ）を示している。
【０１００】
また、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」とは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が所定値（例えば１．２）以上である場合には、被処理体の周縁部のエッチングレートと比して被処理体の中央部のエッチングレートが過度に大きくなる分布であるセンタファースト分布が発生していることを意味する。
【０１０１】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、Ａｒを用いない実施例７では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、２５．５ｎｍ／ｍｉｎとなり、平均エッチングレートに対するばらつきは、±３．２％となった。この平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例７では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が０．３ｎｍ／ｍｉｎとなった。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例７では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなった。
【０１０２】
また、Ａｒを用いた実施例８〜実施例１０では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、それぞれ、２２．６ｎｍ／ｍｉｎ、２２．８ｎｍ／ｍｉｎ及び２３．１ｎｍ／ｍｉｎとなった。また、実施例８〜実施例１０では、平均エッチングレートに対するばらつきは、それぞれ、±６．１％、±４．７％及び±３．３％となった。これらの平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例８〜実施例１０では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が、それぞれ、０．０ｎｍ／ｍｉｎ、−０．１ｎｍ／ｍｉｎ及び−０．６ｎｍ／ｍｉｎとなった。これらの「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例８〜実施例１０では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなった。
【０１０３】
また、Ａｒを用いた実施例８〜実施例１０では、Ａｒの流量が増加するほど、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が小さくなった。この結果から、Ａｒの流量の変更によって被処理体の中央部のエッチングレート及びＣＤを所望の値に制御することが可能であることが分かった。Ａｒの流量が増加するほど、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が小さくなる理由としては、以下の理由が考えられる。すなわち、プラズマ中のイオンのうち非処理体の中央部に集中し易いマイナスイオン（例えば、Ｂｒ−）が、プラスイオンであるＡｒイオンによって相殺され、結果として、被処理体の中央部のエッチングの進行が妨げられたためであると考えられる。
【０１０４】
（実施例１１〜実施例１４）
実施例１１〜実施例１４では、それぞれ、バイアス用電力として以下の条件を用いた。その他の点については、実施例７と同様である。
実施例１１：６４０Ｗ
実施例１２：１３５０Ｗ
実施例１３：２３５０Ｗ
実施例１４：２８５０Ｗ
【０１０５】
（実施例１１〜実施例１４についての処理結果）
図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例１１〜実施例１４における処理結果を示す図である。図１０Ａの図１００１及び図１００２は、それぞれ、実施例１２及び実施例１３における被処理体のエッチングレートを示す図である。図１００１及び図１００２において、縦軸は、被処理体のＳｉＯ２膜をＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２のプラズマ又はＨＢｒ／ＮＦ３／Ｏ２／Ａｒのプラズマによりエッチングした場合のエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を示している。また、図１００１及び図１００２において、横軸は、被処理体の径方向の位置を示している。すなわち、図１００１及び図１００２は、被処理体の中心位置を「０」として、被処理体の「−１５０（ｍｍ）」の周縁位置から「＋１５０（ｍｍ）」の周縁位置までのエッチングレートを示すものである。
【０１０６】
また、図１０Ｂにおいて、縦軸は、Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ（ｎｍ／ｍｉｎ）を示し、横軸は、バイアス用電力（Ｗ）を示している。
【０１０７】
また、図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」とは、被処理体の中心位置のエッチングレートと、被処理体の中心位置から径方向に沿って周縁側に±３０（ｍｍ）だけシフトした位置のエッチングレートとの差を示す。この「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が所定値（例えば１．２）以上である場合には、被処理体の周縁部のエッチングレートと比して被処理体の中央部のエッチングレートが過度に大きくなる分布であるセンタファースト分布が発生していることを意味する。
【０１０８】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、バイアス用電力が１３５０Ｗである実施例１２、及び、バイアス用電力が２３５０Ｗである実施例１３では、被処理体の径方向に沿った複数の位置のエッチングレートの平均は、それぞれ、２１．０ｎｍ／ｍｉｎ及び２９．４ｎｍ／ｍｉｎとなった。また、実施例１２及び実施例１３では、平均エッチングレートに対するばらつきは、それぞれ、±４．９％及び±４．１％となった。これらの平均エッチングレートとばらつきは、いずれも予め定められた許容スペックを満たすものであった。また、実施例１１〜実施例１４では、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が、それぞれ、０．５ｎｍ／ｍｉｎ、０．１ｎｍ／ｍｉｎ、０．５ｎｍ／ｍｉｎ及び１．１ｎｍ／ｍｉｎとなった。これらの「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」は、センタファースト分布の程度が比較例１と比較して軽減されていることを示す値であった。言い換えると、実施例１１〜実施例１４では、被処理体の周縁部のエッチングレートと被処理体の中央部のエッチングレートとの差が、比較例１と比較して小さくなった。
【０１０９】
また、図１０Ｂに示すように、実施例１２〜実施例１４では、バイアス用電力が増加するほど、「Ｐｏｉｎｔ２  ａｖｅｒａｇｅ」が大きくなった。この結果から、バイアス用電力の変更によって被処理体の中央部のエッチングレート及びＣＤを所望の値に制御することが可能であることが分かった。
【符号の説明】
【０１１０】
２  プラズマ処理装置
３  載置台
２１  処理容器
２４  排気装置（排気部）
３１  下部電極
３２  誘電体層
４５ａ  第１の高周波電源
４５ｂ  第２の高周波電源
５５  処理ガス供給源（ガス供給部）
１００  プロセスコントローラ（制御部）
１０１  ユーザインタフェース
１０２  記憶部
【図１】
2014179598.tif 000003
【図２Ａ】
2014179598.tif 000004
【図２Ｂ】
2014179598.tif 000005
【図２Ｃ】
2014179598.tif 000006
【図３】
2014179598.tif 000007
【図４Ａ】
2014179598.tif 000008
【図４Ｂ】
2014179598.tif 000009
【図５Ａ】
2014179598.tif 000010
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
2014179598.tif 000013
【図７Ｂ】
2014179598.tif 000014
【図８Ａ】
2014179598.tif 000015
【図８Ｂ】
2014179598.tif 000016
【図９Ａ】
2014179598.tif 000017
【図９Ｂ】
2014179598.tif 000018
【図１０Ａ】
2014179598.tif 000019
【図１０Ｂ】
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