(57)【要約】【課題】被処理体上のパターン形成において、高集積化に伴う微細化のために、最小線幅のバラツキを高精度に抑制する方法を提供する。【解決手段】一実施形態に係る方法は、被処理体を処理する方法であって、被処理体には複数のホールが被処理体の表面に設けられている。この方法は、ホールの内面に対して膜を成膜する第１工程と、膜を等方的にエッチングする第２工程と、を含む第１シーケンスを備える。第１工程は、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜処理を含み、膜は、シリコンを含有する。【選択図】図１
2019041020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を処理する方法であって、該被処理体には複数のホールが該被処理体の表面に設けられており、該方法は、
前記ホールの内面に対して膜を成膜する第１工程と、
前記膜を等方的にエッチングする第２工程と、
を含む第１シーケンスを備え、
前記第１工程は、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜処理を含み、
前記膜は、シリコンを含有する、
方法。
【請求項２】
前記第１シーケンスは、繰り返し実行される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２工程は、
前記被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内に第１のガスのプラズマを生成し該第１のガスのプラズマに含まれるイオンを含む混合層を前記ホールの前記内面の原子層に等方的に形成する第３工程と、
前記第３工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第４工程と、
前記第４工程の実行後に、前記処理容器内において第２のガスのプラズマを生成し、該第２のガスのプラズマに含まれるラジカルによって前記混合層を除去する第５工程と、
前記第５工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第６工程と、
を含む第２シーケンスを繰り返し実行し前記膜を原子層ごとに除去することによって該膜を等方的にエッチングし、
前記第１のガスは、窒素を含み、
前記第２のガスは、フッ素を含み、
前記第５工程において生成される前記第２のガスのプラズマは、シリコンの窒化物を含む前記混合層を除去する前記ラジカルを含む、
請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２のガスは、ＮＦ３ガスおよびＯ２ガスを含む混合ガスである、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のガスは、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスおよびＡｒガスを含む混合ガスである、
請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のガスは、ＣＨ３Ｆガス、Ｏ２ガスおよびＡｒガスを含む混合ガスである、
請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記膜は、第１の膜および第２の膜を備え、
前記第１工程は、
前記ホールの内面に前記第１の膜を成膜する第７工程と、
前記第１の膜上に前記第２の膜を成膜する第８工程と、
を備え、
前記第２工程において実行されるエッチングに対するエッチング耐性は、前記第１の膜の方が前記第２の膜よりも低い、
請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第７工程は、
前記被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内に第３のガスを供給する第９工程と、
前記第９工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第１０工程と、
前記第１０工程の実行後に、前記処理容器内で第４のガスのプラズマを生成する第１１工程と、
前記第１１工程の実行後に、前記処理容器内の空間をパージする第１２工程と、
を含む第３シーケンスを繰り返し実行することによって前記第１の膜を成膜し、
前記第８工程は、プラズマＣＶＤを用いて前記第２の膜を成膜し、
前記第３のガスは、アミノシラン系ガスを含み、
前記第４のガスは、酸素原子を含有するガスを含み、
前記第９工程は、前記第３のガスのプラズマを生成しない、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第３のガスは、モノアミノシランを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３のガスのアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを含む、
請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記第３のガスのアミノシラン系ガスは、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含む、
請求項８または請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被処理体を処理する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造プロセスでは、被処理層上にマスクを形成し当該マスクのパターンを当該被処理層に転写するためにエッチングが行われる。当該エッチングとしてはプラズマエッチングが用いられ得る。プラズマエッチングに用いられるマスクは、フォトリソグラフィ技術によって形成される。従って、被処理層に形成されるパターンの限界寸法は、フォトリソグラフィ技術によって形成されるマスクの解像度に依存する。マスクのパターンの解像度には解像限界がある。電子デバイスの高集積化に対する要求が高まっており、解像限界よりも小さい寸法のパターンを形成することが要求されている。このため、特許文献１等のように、パターンの寸法形状を調整し、当該パターンの開口の幅を縮小する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１６／０３７９８２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パターン形成は、例えばＳｉＯ２層等の被処理層に対して高詳細なホールを形成することによって成し得る。マスクのパターンの解像限界よりも小さな寸法を有するパターンを形成する場合、パターンのホールの高詳細な最小線幅（CD：Critical  Dimension）の制御が要求される。パターンが詳細であるほど、最小線幅のバラツキの影響が大きい。特にＥＵＶリソグラフィ（EUV：Extreme  Ultra Violet）の場合には、イニシャルのＬＣＤＵ（local  CD  Uniformity）が低下し得る。従って、例えばＳｉＯ２等の被処理層を有する被処理体上のパターン形成において、高集積化に伴う微細化のために、最小線幅のバラツキを高精度に抑制する方法の実現が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様においては、被処理体を処理する方法が提供される。被処理体には複数のホールが被処理体の表面に設けられている。この方法は、ホールの内面に対して膜を成膜する第１工程と、膜を等方的にエッチングする第２工程と、を含む第１シーケンスを備え、第１工程は、プラズマＣＶＤ法を用いた成膜処理を含み、膜は、シリコンを含有する。
【０００６】
上記方法では、第１工程はプラズマＣＶＤ（plasma-enhanced  Chemical  Vapor  Deposition）法を用いた成膜処理を含むので、ホール幅が比較的に狭いホールに対しては比較的に薄い膜厚の膜が形成され、ホール幅が比較的に広いホールに対しては比較的に厚い膜厚の膜が形成される。従って、複数のホールにおいてホール幅にバラツキが生じていても、当該バラツキは第１工程の成膜処理によって低減され得る。更に、第２工程では第１工程によって形成された膜を等方的にエッチングするので、第１工程により形成された膜によってホール幅のバラツキが低減された状態を維持しつつホール幅の調節が可能となる。
【０００７】
一実施形態では、第１シーケンスは、繰り返し実行される。
このように、第１シーケンスが繰り返し実行されるので、比較的に薄い膜厚の膜を第１工程において形成し第１シーケンスを繰り返し実行することによって最終的に所望とする膜厚の膜を形成することができる。これにより、ホール幅の比較的に狭いホールにおいて、第１工程によって形成される膜によってホールの開口が閉塞される事態が十分に回避され得る。
【０００８】
一実施形態において、第２工程は、被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内に第１のガスのプラズマを生成し第１のガスのプラズマに含まれるイオンを含む混合層をホールの内面の原子層に等方的に形成する第３工程と、第３工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第４工程と、第４工程の実行後に、処理容器内において第２のガスのプラズマを生成し第２のガスのプラズマに含まれるラジカルによって混合層を除去する第５工程と、第５工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第６工程と、を含む第２シーケンスを繰り返し実行し、膜を原子層ごとに除去することによって膜を等方的にエッチングし、第１のガスは、窒素を含み、第２のガスは、フッ素を含み、第５工程において生成される第２のガスのプラズマは、シリコンの窒化物を含む混合層を除去するラジカルを含む。このように、ＡＬＥ（Atomic  Layer  Etching）法と同様の方法によって、第１工程によって形成された膜の表面が等方的に改質されて膜の表面に混合層が等方的に形成された後に当該混合層が全て除去されるので、第２工程において実行されるエッチングによって第１工程において形成された膜が等方的に均一に除去され得る。
【０００９】
一実施形態において、第２のガスは、ＮＦ３ガスおよびＯ２ガスを含む混合ガス、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガスおよびＡｒガスを含む混合ガス、ＣＨ３Ｆガス、Ｏ２ガスおよびＡｒガスを含む混合ガスであり得る。このように、フッ素を含有する第２のガスが実現され得る。
【００１０】
一実施形態において、膜は、第１の膜および第２の膜を備え、第１工程は、ホールの内面に第１の膜を成膜する第７工程と、第１の膜上に第２の膜を成膜する第８工程と、を備え、第２工程において実行されるエッチングに対するエッチング耐性は、第１の膜の方が第２の膜よりも低い。
比較的にホール幅が狭く第１工程で比較的に膜厚の薄い膜が形成されたホール（第１ホールという）において第２の膜が第２工程で除去されても、この時点において、比較的にホール幅が広く第１工程で比較的に膜厚の厚い膜が形成されたホール（第２ホールという）では第２の膜の一部が残存し得る。このような状態から、第２工程におけるエッチングが更に継続して行われる場合、第１の膜のエッチング耐性が第２の膜のエッチング耐性よりも低いので、第１ホールの方が第２ホールよりも速くエッチングが進行する。従って、比較的にエッチング耐性の低い第１の膜と比較的にエッチング耐性の高い第２の膜とを用いることによって、第１ホールと第２ホールとの間のホール幅のバラツキがより効果的に低減され得る。
【００１１】
一実施形態において、第７工程は、被処理体が収容されたプラズマ処理装置の処理容器内に第３のガスを供給する第９工程と、第９工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第１０工程と、第１０工程の実行後に、処理容器内で第４のガスのプラズマを生成する第１１工程と、第１１工程の実行後に、処理容器内の空間をパージする第１２工程と、を含む第３シーケンスを繰り返し実行することによって第１の膜を成膜し、第８工程は、プラズマＣＶＤを用いて第２の膜を成膜し、第３のガスは、アミノシラン系ガスを含み、第４のガスは、酸素原子を含有するガスを含み、第９工程は、第３のガスのプラズマを生成しない。このように、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）法と同様の方法によって第１の膜が形成されるので、膜厚の比較的に薄い第１の膜が第７工程においてコンフォーマルに形成され得る。このため、第２の膜がプラズマＣＶＤ法によって形成されても、第１の膜と第２の膜とを備える膜の膜厚の全体が効果的に制御され得る。
【００１２】
一実施形態において、第３のガスは、モノアミノシランを含む。このように、モノアミノシランを含む第３のガスを用いてシリコンの反応前駆体の形成が行える。
【００１３】
一実施形態において、第３のガスのアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランを含み得る。第３のガスのアミノシラン系ガスは、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含み得る。このように第３のガスのアミノシラン系ガスには、１〜３個のケイ素原子を含むアミノシランを用いることができる。また、第３のガスのアミノシラン系ガスには、１〜３個のアミノ基を含むアミノシランを用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、被処理体上のパターン形成において高精度の最小線幅のバラツキを抑制する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、一実施形態に係る方法の一の部分を示す流図である。
【図２】図２は、図１に示す方法の適用対象である被処理体を例示する断面図である。
【図３】図３は、図１に示す方法の実行に用いることが可能なプラズマ処理装置の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す工程において膜が形成された後の被処理体の状態を示す断面図である。
【図５】図５は、図１に示すシーケンスを繰り返し実行する場合におけるホール幅の変化の様子を模式的に示す図である。
【図６】図６は、図１に示す工程におけるエッチングの等方性と圧力との関係を示す図である。
【図７】図７は、図１に示す方法に含まれるエッチング工程の他の一例を示す流図である。
【図８】図８は、図７に示す方法における表面改質後の被処理体の状態を示す断面図である。
【図９】図９は、図７に示すシーケンスにおける表面改質の自己制御性を示す図である。
【図１０】図１０は、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部を備え、図７に示す工程におけるエッチングの原理を示す図である。
【図１１】図１１は、図７に示すシーケンスの実行中における膜に対するエッチング量と膜に形成される混合層の厚みとの変化を示す図である。
【図１２】図１２は、図１に示す成膜工程において二層の膜が形成された後の被処理体の状態を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図１に示す成膜工程において二層の膜を形成する場合の一例を示す流図である。
【図１４】図１４は、成膜時における酸素の添加量と膜のエッチング耐性との相関を示す図である。
【図１５】図１５は、図１に示す成膜工程が二層の膜を形成する場合であって図１に示すシーケンスを繰り返し実行する場合に生じ得るホール幅の変化の様子を模式的に示す図である。
【図１６】図１６は、図１３に示す成膜工程の他の一例を示す流図である。
【図１７】図１７は、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部を備え、図１６に示す工程における膜の形成の原理を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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または相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。図１は、一実施形態に係る方法（以下、方法ＭＴという）の一の部分を示す流図である。図１に示す方法ＭＴは、被処理体（以下、ウエハＷという）を処理する方法の一実施形態である。図２は、図１に示す方法ＭＴの適用対象であるウエハＷを例示する断面図である。
【００１７】
図２に示すウエハＷは、被処理層ＥＬと、被処理層ＥＬ上（被処理層ＥＬの表面ＥＬ１）に設けられたマスクＭＫと、マスクＭＫに設けられたホール（ホール（hole）とは、例えばホールＨＬ１、ホールＨＬ２等であり、本実施形態においては、孔、穴、窪み、凹部等その他類似の形状を含み得る。以下同様。）とを備える。ウエハＷには複数のホールがウエハＷの表面に設けられている。本実施形態では、ホールはマスクＭＫに設けられているが、ホールがマスクＭＫに設けられている構成に限られない。
【００１８】
被処理層ＥＬは、例えばＳｉ反射防止膜、すなわちＳｉＡＲＣ（Ａｎｔｉ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏａｔｉｎｇ）膜である。マスクＭＫの材料は、一実施形態においてレジストを含む。マスクＭＫには、開口を提供するパターンのホール（ウエハＷの表面に設けられたホールと同じ意味）がフォトリソグラフィによって形成されている。マスクＭＫのホールは、概ねウエハＷの表面の全体に亘って形成されている。図２に示すウエハＷのホールＨＬ１、ホールＨＬ２は、互いにホール幅が異なる。ホールＨＬ１はホール幅ＷＷ１ａを有し、ホールＨＬ２はホール幅ＷＷ１ｂを有する。図２に示すホールＨＬ１、ホールＨＬ２において、ホール幅ＷＷ１ａの値は、ホール幅ＷＷ１ｂの値よりも小さい。
【００１９】
方法ＭＴ（被処理体を処理する方法）は、プラズマ処理装置１０によって実行される。図３は、図１に示す方法の実行に用いることが可能なプラズマ処理装置の一例を示す図である。図３には、ウエハＷを処理する方法ＭＴの種々の実施形態で利用可能なプラズマ処理装置１０の断面構造が概略的に示されている。図３に示すプラズマ処理装置１０は、ＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）型のプラズマ源を備える。プラズマ処理装置１０は、金属製（一実施形態において例えばアルミニウム製）の筒状（一実施形態において例えば円筒状）に形成された処理容器１９２を備える。処理容器１９２は、プラズマ処理が行われる処理空間Ｓｐを画成する。処理容器１９２の形状は円筒状に限られるものではなく、一実施形態において例えば箱状等の角筒状であってもよい。プラズマ処理装置１０のプラズマ源は、ＩＣＰ型に限るものではなく、例えば、ＥＣＲ(Electron  Cyclotron  Resonance)型、ＣＣＰ（Capacitively  Coupled  Plasma）型や、マイクロ波を用いたもの等であることができる。
【００２０】
処理容器１９２の底部には、ウエハＷを載置するための載置台ＰＤが設けられている。載置台ＰＤは、静電チャックＥＳＣ、下部電極ＬＥを備える。下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａ、第２プレート１８ｂを備える。処理容器１９２は、処理空間Ｓｐを画成する。
【００２１】
支持部１４は、処理容器１９２の内側において、処理容器１９２の底部上に設けられる。支持部１４は、一実施形態において例えば略円筒状の形状を備える。支持部１４は、一実施形態において例えば絶縁材料から構成される。支持部１４を構成する絶縁材料は、石英のように酸素を含み得る。支持部１４は、処理容器１９２内において、処理容器１９２の底部から鉛直方向（処理容器１９２の天井の側（具体的には例えば板状誘電体１９４の側）から静電チャックＥＳＣ上に載置されたウエハＷの表面に向かう方向）に延在する。
【００２２】
載置台ＰＤは、処理容器１９２内に設けられる。載置台ＰＤは、支持部１４によって支持される。載置台ＰＤは、載置台ＰＤの上面において、ウエハＷを保持する。ウエハＷは、被処理体である。載置台ＰＤは、下部電極ＬＥおよび静電チャックＥＳＣを備える。
【００２３】
下部電極ＬＥは、第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂを含む。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、一実施形態において例えばアルミニウム等の金属から構成される。第１プレート１８ａおよび第２プレート１８ｂは、一実施形態において例えば略円盤状の形状を備える。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａ上に設けられる。第２プレート１８ｂは、第１プレート１８ａに電気的に接続される。
【００２４】
静電チャックＥＳＣは、第２プレート１８ｂ上に設けられる。静電チャックＥＳＣは、一対の絶縁層の間、または、一対の絶縁シートの間において、導電膜の電極が配置された構造を備える。直流電源２２は、スイッチ２３を介して、静電チャックＥＳＣの電極に電気的に接続される。静電チャックＥＳＣは、直流電源２２からの直流電圧によって生じる静電力によって、ウエハＷを吸着する。これによって、静電チャックＥＳＣは、ウエハＷを保持することができる。
【００２５】
フォーカスリングＦＲは、ウエハＷのエッジおよび静電チャックＥＳＣを囲むように、第２プレート１８ｂの周縁部上に配置される。フォーカスリングＦＲは、エッチングの均一性を向上させるために設けられる。フォーカスリングＦＲは、エッチング対象の膜の材料によって適宜選択される材料から構成されており、一実施形態において例えば、石英から構成され得る。
【００２６】
冷媒流路２４は、第２プレート１８ｂの内部に設けられる。冷媒流路２４は、温調機構を構成する。冷媒流路２４には、処理容器１９２の外部に設けられるチラーユニットから配管２６ａを介して冷媒が供給される。冷媒流路２４に供給される冷媒は、配管２６ｂを介してチラーユニットに戻される。このように、冷媒流路２４には、冷媒が循環するように、供給される。この冷媒の温度を制御することによって、静電チャックＥＳＣによって支持されるウエハＷの温度が制御される。ガス供給ライン２８は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス、一実施形態において例えばＨｅガスを、静電チャックＥＳＣの上面とウエハＷの裏面との間に供給する。
【００２７】
プラズマ処理装置１０には、ウエハＷの温度を調節する温度調節部ＨＴが設けられている。温度調節部ＨＴは、静電チャックＥＳＣに内蔵されている。温度調節部ＨＴには、ヒータ電源ＨＰが接続されている。ヒータ電源ＨＰから温度調節部ＨＴに電力が供給されることにより、静電チャックＥＳＣの温度が調節され、静電チャックＥＳＣ上に載置されるウエハＷの温度が調節されるようになっている。なお、温度調節部ＨＴは、第２プレート１８ｂ内に埋め込まれていることもできる。
【００２８】
温度調節部ＨＴは、熱を発する複数の加熱素子と、当該複数の加熱素子のそれぞれの周囲の温度をそれぞれ検出する複数の温度センサとを備える。
【００２９】
板状誘電体１９４は、載置台ＰＤの上方において、載置台ＰＤと対向配置される。下部電極ＬＥと板状誘電体１９４とは、互いに略平行に設けられる。板状誘電体１９４と下部電極ＬＥとの間には、処理空間Ｓｐが提供される。処理空間Ｓｐは、プラズマ処理をウエハＷに行うための空間領域である。
【００３０】
プラズマ処理装置１０では、処理容器１９２の内壁に沿ってデポシールド４６が着脱自在に設けられている。デポシールド４６は、支持部１４の外周にも設けられている。デポシールド４６は、処理容器１９２にエッチング副生物（デポ）が付着することを防止するものであり、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することにより構成され得る。デポシールドは、Ｙ２Ｏ３の他に、一実施形態において例えば、石英のように酸素を含む材料から構成され得る。
【００３１】
排気プレート４８は、処理容器１９２の底部側であって、且つ、支持部１４と処理容器１９２の側壁との間に設けられている。排気プレート４８は、例えば、アルミニウム材にＹ２Ｏ３等のセラミックスを被覆することによって構成され得る。排気口１２ｅは、排気プレート４８の下方において、処理容器１９２に設けられている。排気装置５０は、排気管５２を介して排気口１２ｅに接続される。排気装置５０は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、処理容器１９２内の空間を所望の真空度まで減圧することができる。高周波電源６４は、ウエハＷにイオンを引き込むための高周波電力、すなわち高周波バイアス電力を発生する電源であり、４００［ｋＨｚ］〜４０．６８［ＭＨｚ］の範囲内の周波数、一例においては１３［ＭＨｚ］の高周波バイアス電力を発生する。高周波電源６４は、整合器６８を介して下部電極ＬＥに接続される。整合器６８は、高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極ＬＥ側）の入力インピーダンスとを整合させるための回路である。
【００３２】
処理容器１９２の天井部には、一実施形態において例えば石英ガラスやセラミック等で構成された板状誘電体１９４が載置台ＰＤに対向するように設けられている。具体的には、板状誘電体１９４は、一実施形態において例えば円板状に形成され、処理容器１９２の天井部に形成された開口を塞ぐように気密に取り付けられている。処理空間Ｓｐは、プラズマ源によってプラズマが生成される空間である。処理空間Ｓｐは、ウエハＷが載置される空間である。
【００３３】
処理容器１９２には、複数のガス種の処理ガス（一実施形態において例えば、後述の処理ガスＧ１〜処理ガスＧ８）を供給するガス供給部１２０が設けられている。ガス供給部１２０は、上述した処理空間Ｓｐへ、各種の処理ガスを供給する。処理容器１９２の側壁部にはガス導入口１２１が形成されており、ガス導入口１２１にはガス供給配管１２３を介してガス供給源１２２が接続されている。ガス供給配管１２３の途中には各種の処理ガスの流量を制御する流量制御器（例えば、マスフローコントローラ１２４、および、開閉バルブ１２６）が介在している。このようなガス供給部１２０によれば、ガス供給源１２２から出力される各種の処理ガスは、マスフローコントローラ１２４によって予め設定された流量に制御されて、ガス導入口１２１から処理容器１９２の処理空間Ｓｐへ供給される。
【００３４】
なお、図３では説明を簡単にするため、ガス供給部１２０を一系統のガスラインを用いて表現しているが、ガス供給部１２０は、複数のガス種を供給する構成を備える。図３に示すガス供給部１２０は、一例として、処理容器１９２の側壁部からガスを供給する構成を備えているが、ガス供給部１２０は、図３に示す構成に限られない。例えば、ガス供給部１２０は、処理容器１９２の天井部からガスを供給する構成を備えることもできる。ガス供給部１２０がこのような構成を備える場合には、例えば、板状誘電体１９４の例えば中央部にガス導入口が形成され、このガス導入口からガスが供給され得る。
【００３５】
処理容器１９２の底部には、処理容器１９２内の雰囲気を排出する排気装置５０が排気管５２を介して接続されている。排気装置５０は、例えば真空ポンプによって構成され、処理容器１９２内の圧力を予め設定された圧力にし得る。
【００３６】
処理容器１９２の側壁部にはウエハ搬出入口１３４が設けられており、ウエハ搬出入口１３４にはゲートバルブ１３６が設けられている。例えばウエハＷが搬入される際には、ゲートバルブ１３６が開かれ、図示しない搬送アーム等の搬送機構によってウエハＷが処理容器１９２内の載置台ＰＤ上に載置された後に、ゲートバルブ１３６が閉じられて、ウエハＷの処理が開始される。
【００３７】
処理容器１９２の天井部には、板状誘電体１９４の上側面（外側面）に、平面状の高周波アンテナ１４０と、高周波アンテナ１４０を覆うシールド部材１６０とが設けられる。一実施形態における高周波アンテナ１４０は、板状誘電体１９４の中央部に配置されている内側アンテナ素子１４２Ａと、内側アンテナ素子１４２Ａの外周を囲むように配置されている外側アンテナ素子１４２Ｂとを備える。内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂのそれぞれは、一実施形態において例えば、銅、アルミニウム、ステンレス等の導体であり、渦巻きコイル状の形状を備える。
【００３８】
内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂは、共に、複数の挟持体１４４に挟持されて一体となっている。挟持体１４４は、一実施形態において例えば、棒状の形状を備えている。挟持体１４４は、内側アンテナ素子１４２Ａの中央付近から外側アンテナ素子１４２Ｂの外側に張り出すように放射線状に配置されている。
【００３９】
シールド部材１６０は、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂとを備える。内側シールド壁１６２Ａは、内側アンテナ素子１４２Ａを囲むように、内側アンテナ素子１４２Ａと外側アンテナ素子１４２Ｂとの間に設けられている。外側シールド壁１６２Ｂは、外側アンテナ素子１４２Ｂを囲むように設けられており、筒状の形状を備える。従って、板状誘電体１９４の上側面は、内側シールド壁１６２Ａの内側の中央部（中央ゾーン）と、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂとの間の周縁部（周縁ゾーン）とに分けられる。
【００４０】
内側アンテナ素子１４２Ａ上には、内側シールド壁１６２Ａの開口を塞ぐように円板状の内側シールド板１６４Ａが設けられている。外側アンテナ素子１４２Ｂ上には、内側シールド壁１６２Ａと外側シールド壁１６２Ｂとの間の開口を塞ぐようにドーナツ板状の外側シールド板１６４Ｂが設けられている。
【００４１】
シールド部材１６０の形状は、円筒状に限られるものではない。シールド部材１６０の形状は、一実施形態において例えば、角筒状等の他の形状であることができ、または、処理容器１９２の形状に合わせられたものであることができる。ここでは、処理容器１９２が一実施形態において例えば略円筒状の形状を備えるので、当該円筒形状に合わせてシールド部材１６０も略円筒状の形状を備える。処理容器１９２が略角筒状の形状を備えている場合には、シールド部材１６０も略角筒状の形状を備える。
【００４２】
内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂのそれぞれには、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂのそれぞれが別々に接続されている。これにより、内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂのそれぞれには、同じ周波数または異なる周波数の高周波を印加できる。例えば、高周波電源１５０Ａから一実施形態において例えば２７［ＭＨｚ］等の周波数の高周波が予め設定されたパワー［Ｗ］で内側アンテナ素子１４２Ａに供給されると、処理容器１９２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１９２内に導入されたガスが励起され、ウエハＷ上の中央部にドーナツ型のプラズマが生成され得る。また、高周波電源１５０Ｂから一実施形態において例えば２７［ＭＨｚ］等の周波数の高周波が予め設定されたパワー［Ｗ］で外側アンテナ素子１４２Ｂに供給されると、処理容器１９２内に形成された誘導磁界によって、処理容器１９２内に導入されたガスが励起され、ウエハＷ上の周縁部に別のドーナツ型のプラズマが生成され得る。高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂのそれぞれから出力される高周波は、上述した周波数に限られるものではなく、様々な周波数の高周波が、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂのそれぞれから供給され得る。なお、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂのそれぞれから出力される高周波に応じて、内側アンテナ素子１４２Ａ、外側アンテナ素子１４２Ｂの電気的長さを調節する必要がある。内側シールド板１６４Ａ、外側シールド板１６４Ｂのそれぞれでは、アクチュエータ１６８Ａ、アクチュエータ１６８Ｂによって別々に高さが調節できる。
【００４３】
制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、プラズマ処理装置１０の後述する各部を制御する。制御部Ｃｎｔは、マスフローコントローラ１２４、開閉バルブ１２６、高周波電源１５０Ａ、高周波電源１５０Ｂ、直流電源２２、スイッチ２３、排気装置５０、高周波電源６４、整合器６８、静電チャックＥＳＣ、ヒータ電源ＨＰ、チラーユニット等に接続されている。制御部Ｃｎｔは、方法ＭＴの各工程においてプラズマ処理装置１０の各部を制御するためのコンピュータプログラム（入力されたレシピに基づくプログラム）に従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、プラズマ処理装置１０の各部を制御する。制御部Ｃｎｔは、例えば、制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガス供給源１２２から供給されるガスの選択および流量、排気装置５０の排気、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂからの電力供給、高周波電源６４からの電力供給、ヒータ電源ＨＰからの電力供給、チラーユニットからの冷媒流量および冷媒温度、等を制御することが可能である。なお、本明細書において開示される方法ＭＴの各工程は、制御部Ｃｎｔによる制御によってプラズマ処理装置１０の各部を動作させることによって実行され得る。制御部Ｃｎｔの記憶部には、方法ＭＴを実行するためのコンピュータプログラム、および、方法ＭＴの実行に用いられる各種のデータが、読出し自在に格納されている。
【００４４】
図１に戻り、プラズマ処理装置１０を備える処理システム１において実施される形態を例にとって、方法ＭＴについて詳細に説明する。方法ＭＴは、ホール幅のバラツキを調節する処理方法（被処理体を処理する方法）である。なお、方法ＭＴは、プラズマ処理装置１０とは異なる他のプラズマ処理装置において実行されることも可能である。方法ＭＴは、図１に示すように、シーケンスＳＱ１、工程ＳＴ３を備える。シーケンスＳＱ１は、工程ＳＴ１（第１工程）、工程ＳＴ２（第２工程）を備える。まず、工程ＳＴ１の実行前に、ウエハＷがプラズマ処理装置１０の処理容器１９２内に搬入され、更に、プラズマ処理装置１０の処理容器１９２内に搬入されたウエハＷは、静電チャックＥＳＣ上に位置合わせされて載置される。
【００４５】
工程ＳＴ１は、ウエハＷの表面のホールの内面に対して膜を成膜する。工程ＳＴ１は、プラズマＣＶＤ（plasma-enhanced  Chemical  Vapor  Deposition）法を用いた成膜処理を含む。一実施形態において例えば、工程ＳＴ１では、静電チャックＥＳＣ上にウエハＷが載置された後、ウエハＷが収容されているプラズマ処理装置１０の処理容器１９２内において処理ガスＧ１のプラズマを生成し、プラズマＣＶＤ法によってウエハＷの表面（マスクＭＫの表面ＭＫ１、ホール（ホールＨＬ１、ホールＨＬ２を含む。以下同様。）の内面（側面および底面））に対して膜ＬＡを形成する成膜処理を含む。工程ＳＴ１によって形成される膜ＬＡは、シリコン酸化物を含有し、一実施形態において例えばＳｉＯ２を含み得る。
【００４６】
工程ＳＴ１において、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態で、処理容器１９２内に処理ガスＧ１を供給し、処理ガスＧ１のプラズマを生成する。処理ガスＧ１は、堆積性が優位なガス種を含有し、一実施形態において例えばシリコンを含有する。処理ガスＧ１は、一実施形態において例えば、ＳｉＣｌ４，Ｈｅの混合ガス（ガス流量は一実施形態において例えば２５［ｓｃｃｍ］（ＳｉＣｌ４），１００［ｓｃｃｍ］（Ｈｅ））、ＳｉＣｌ４，ＣＨ４，Ｈ２，Ａｒの混合ガス（ガス流量は一実施形態において例えば２０［ｓｃｃｍ］（ＳｉＣｌ４），１００［ｓｃｃｍ］（ＣＨ４），１００［ｓｃｃｍ］（Ｈ２），８００［ｓｃｃｍ］（Ａｒ））、等であり得る。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから処理ガスＧ１を処理容器１９２内に供給する。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，３００〜１０００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された値（一実施形態において例えば５０［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。工程ＳＴ１の実行時間は、一実施形態において例えば６０［ｓ］である。処理ガスＧ１は、堆積性が優位なガス種を含有するので、工程ＳＴ１によって形成される膜ＬＡの膜厚は、図４に示すように、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１の内面においては比較的に薄く、ホール幅の比較的に広いホールＨＬ２の内面においては比較的に厚い。図４は、図１に示す工程において膜が形成された後のウエハＷの状態を示す断面図である。ホールＨＬ１の内面に形成される膜ＬＡの膜厚ＷＦ１ａの値は、ホールＨＬ２の内面に形成される膜ＬＡの膜厚ＷＦ１ｂの値よりも小さい。
【００４７】
工程ＳＴ１に引き続く工程ＳＴ２において、膜ＬＡの膜厚を調節する。より具体的に、工程ＳＴ２では、膜ＬＡを等方的にエッチングする。工程ＳＴ２では、膜ＬＡが等方的にエッチングされることによって、膜ＬＡの膜厚が調節される。工程ＳＴ２において、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態で、処理容器１９２内に処理ガスＧ２を供給し、処理ガスＧ２のプラズマを生成する。処理ガスＧ２は、フッ素を含み、一実施形態において例えば、Ｃｌ２ガス（一実施形態においてガス流量は例えば２００［ｓｃｃｍ］）、Ｃ４Ｆ８，Ａｒの混合ガス（一実施形態においてガス流量は例えば４０［ｓｃｃｍ］（Ｃ４Ｆ８），２００［ｓｃｃｍ］（Ａｒ））、等であり得る。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから処理ガスＧ２を処理容器１９２内に供給する。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，５００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された値（一実施形態において例えば４００［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。工程ＳＴ２の実行時間は、一実施形態において例えば３０［ｓ］である。
【００４８】
ホール幅が比較的に狭いホールＨＬ１に対し工程ＳＴ１において形成する膜ＬＡの膜厚が比較的に厚い場合には、ホールＨＬ１の開口が膜ＬＡによって閉塞される場合があり得る。このような場合を回避するために、工程ＳＴ１において形成する膜ＬＡの膜厚を、ホールＨＬ１の開口が閉塞しない程度に十分に薄く形成し、膜ＬＡの膜厚が所望の値に至るまで、工程ＳＴ１および工程ＳＴ２のシーケンスＳＱ１（第１シーケンス）を繰り返す。このように、工程ＳＴ１において形成する膜ＬＡの膜厚を十分に薄くしつつシーケンスＳＱ１を繰り返すことによって、ホールの開口を閉塞させることなく、ホールの内面に所望とする膜厚の膜ＬＡを形成することが可能となる。
【００４９】
シーケンスＳＱ１におけるホール幅の変化を図５を参照して説明する。図５は、図１に示すシーケンスを繰り返し実行する場合に生じるホール幅の変化の様子を模式的に示す図である。線Ｇ１ａは、ホールＨＬ１のホール幅の変化を示しており、線Ｇ２ａは、ホールＨＬ２のホール幅の変化を示している。工程ＳＴ１において膜ＬＡが形成される場合、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１においては膜ＬＡの膜厚は比較的に薄く、ホール幅の比較的に広いホールＨＬ２においては膜ＬＡの膜厚は比較的に厚いので、工程ＳＴ１の終了時において、ホールＨＬ２におけるホール幅とホールＨＬ１におけるホール幅との差（差Ｈ２ａ）は、工程ＳＴ１の開始時における当該差（差Ｈ１ａ）よりも小さい。工程ＳＴ１に引く続く工程ＳＴ２では等方的なエッチングが行われるので、ホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差（差Ｈ２ａ）が一定に保たれつつ、膜ＬＡがエッチングされる。従って、工程ＳＴ２の終了時におけるホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差は、工程ＳＴ２の開始時と同じく差Ｈ２ａが維持される。このように、シーケンスＳＱ１が実行される毎に、ホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差が段階的に縮小され、シーケンスＳＱ１が複数回実行されることによって、当該差が、所望とする範囲内に収束され、ウエハＷのホールのバラツキが十分に低減され得る。
【００５０】
次に、工程ＳＴ２のエッチングが等方性を有するための条件について説明する。図６は、図１に示す工程ＳＴ２におけるエッチングの等方性と圧力との関係を示す図である。図６の縦軸はエッチング量［ｎｍ］を表しており、図６の横軸は処理空間Ｓｐの圧力［ｍＴｏｒｒ］を表している。図６の線ＧＲａはホールの底面側（縦）のエッチング量の変化を表しており、図６の線ＧＲｂはホールの側面側（横）のエッチング量の変化を表しており、図６の線ＧＲｃはホールの底面側（縦）のエッチング量をホールの側面側（横）のエッチング量で割った値（縦横比）の変化を表している。図６に示すように、処理空間Ｓｐの圧力が２００［ｍＴｏｒｒ］以上の比較的に高い圧力（一実施形態において例えば４００［ｍＴｏｒｒ］程度）の場合に、工程ＳＴ２において、十分に等方的なエッチングが実現され得る。
【００５１】
＜工程ＳＴ２の変形例＞工程ＳＴ２の等方的なエッチングは、一実施形態において例えば図７に示す方法によって実現され得る。図７に示す方法は、ＡＬＥ（Atomic  Layer  Etching）法と同様の方法によって、ホール幅の大小、および、ホールの疎密によらずに、等方的に均一に膜ＬＡをエッチングする方法である。なお、工程ＳＴ２の等方的なエッチングは、図７に示す方法に限られない。図７は、図１に示す方法に含まれる工程ＳＴ２の他の一例を示す流図である。図７に示す工程ＳＴ２は、シーケンスＳＱ２（第２シーケンス）、工程ＳＴ２ｅを備える。シーケンスＳＱ２は、工程ＳＴ２ａ（第３工程），工程ＳＴ２ｂ（第４工程），工程ＳＴ２ｃ（第５工程），工程ＳＴ２ｄ（第６工程）を備える。
【００５２】
工程ＳＴ２ａは、ウエハＷが収容されたプラズマ処理装置１０の処理容器１９２内に処理ガスＧ３（第１のガス）のプラズマを生成し、処理ガスＧ３のプラズマに含まれるイオンを含む混合層ＭＸをホールの内面の原子層に対して等方的に均一に形成する。工程ＳＴ２ａでは、膜ＬＡの表面の原子層に対し、処理ガスＧ３のプラズマに含まれるイオンを含む混合層ＭＸを、等方的に均一に形成し得る。工程ＳＴ２ａにおいて、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態で、処理容器１９２内に処理ガスＧ３を供給し、処理ガスＧ３のプラズマを生成する。処理ガスＧ３は、窒素を含み、一実施形態において例えば、Ｎ２ガス（ガス流量は一実施形態において例えば１００［ｓｃｃｍ］）を含み得る。具体的には、ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから処理ガスＧ３を処理容器１９２内に供給する。そして、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，６００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された値（一実施形態において例えば４００［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。このようにして、処理ガスＧ３のプラズマが処理容器１９２内において生成される。工程ＳＴ２ａの実行時間は、一実施形態において例えば４００〜６００［ｓ］である。
【００５３】
工程ＳＴ２（特に工程ＳＴ２ａ）における処理空間Ｓｐの圧力の設定値は、図６に示すように、比較的に高く、２００［ｍＴｏｒｒ］以上であり、一実施形態において例えば４００［ｍＴｏｒｒ］であり得る。処理空間Ｓｐの圧力が、このように比較的に高い場合、処理ガスＧ３のプラズマに含まれる窒素原子のイオン（以下、窒素イオンという）が等方的に膜ＬＡの表面に接触し、膜ＬＡの表面が窒素イオンによって等方的に均一に改質され、よって、図８に示すように、均一な（略同一の）厚みの混合層ＭＸが膜ＬＡの表面に一様に形成される。図８は、図７に示す方法による表面改質後のウエハＷの状態を示す断面図である。
【００５４】
工程ＳＴ２ａでは、以上のようにして、処理ガスＧ３のプラズマが処理容器１９２内において生成され、処理ガスＧ３のプラズマに含まれる窒素イオンが、高周波バイアス電力による鉛直方向（処理容器１９２の天井の側（具体的には例えば板状誘電体１９４の側）から静電チャックＥＳＣ上に載置されたウエハＷの表面に向かう方向）への引き込みよって、膜ＬＡの表面に接触し、膜ＬＡの表面が等方的に均一に改質される。このように工程ＳＴａにおいて膜ＬＡの表面が、ウエハＷの表面に亘り均一な厚みの（略同一な厚みの）混合層ＭＸとなる。処理ガスＧ３が窒素を含み膜ＬＡがシリコンの酸化物（一実施形態において例えばＳｉＯ２）を含むので、混合層ＭＸの組成は、一実施形態において例えばＳｉＮ／ＳｉＯ２（ＳｉＯＮ）であり得る。
【００５５】
工程ＳＴ２ａにおける処理時間は、ＡＬＥ法の自己制御領域に至る時間以上の時間である。図９は、図７に示すシーケンスＳＱ２（特に工程ＳＴ２ａ）における表面改質の自己制御性を示す図である。図９の横軸は表面改質（より具体的には工程ＳＴ２ａで行われる処理）の処理時間［ｓ］を表し、図９の縦軸はエッチング量［ｎｍ］（工程ＳＴ２ａによって表面改質された箇所の厚み）を表している。図９に示す結果は、処理空間Ｓｐの圧力を４００［ｍＴｏｒｒ］とし、高周波電力の値を６００［Ｗ］とし、高周波バイアス電力の値を５０［Ｗ］として、工程ＳＴ２ａを実行することによって得られた結果である。図９に示すように、工程ＳＴ２ａによって行われる表面改質は自己制御性を伴う。すなわち、ＡＬＥ法の自己制御領域に至る時間以上の時間をかけて表面改質を行えば、ホール幅の大小、および、ホールの疎密によらずに、等方的に、均一に表面改質が成され、等方的な、均一な混合層ＭＸが、ウエハＷの表面（マスクＭＫの表面ＭＫ１およびウエハＷのトンレンチ（ホールＨＬ１、ホールＨＬ２を含む）の内面）において、一様に形成され得る。
【００５６】
図１０は、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部を備え、図８に示す工程におけるエッチングの原理を示す図である。図１０において、白抜きの円（白丸）は、膜ＬＡを構成する原子（一実施形態において例えばＳｉＯ２を構成する原子）を示しており、黒塗りの円（黒丸）は、処理ガスＧ３のプラズマに含まれる窒素イオンを示しており、円で囲まれた「×」は、後述の処理ガスＧ４のプラズマに含まれるラジカルを示している。図１０の（ａ）部に示すように、工程ＳＴ２ａによって、処理ガスＧ３のプラズマに含まれる窒素イオン（黒塗りの円（黒丸））が、膜ＬＡの表面の原子層に等方的に供給される。このように、工程ＳＴ２ａによって、膜ＬＡを構成する原子と処理ガスＧ３の窒素原子とを含む混合層ＭＸが、膜ＬＡの表面の原子層に形成される。
【００５７】
以上のように、処理ガスＧ３が窒素を含むので、工程ＳＴ２ａにおいて、膜ＬＡの表面の原子層（シリコンの酸化物の原子層）に窒素原子が供給され、シリコンの窒化物を含有する混合層ＭＸ（一実施形態において例えばＳｉＮ／ＳｉＯ２）が膜ＬＡの表面の原子層に形成され得る。
【００５８】
工程ＳＴ２ａに引き続く工程ＳＴ２ｂでは、処理容器１９２内の処理空間Ｓｐをパージする。具体的には、工程ＳＴ２ａにおいて供給された処理ガスＧ３が排気される。工程ＳＴ２ａでは、パージガスとして希ガス（一実施形態において例えばＡｒガス等）といった不活性ガスを処理容器１９２に供給してもよい。すなわち、工程ＳＴ２ａのパージは、不活性ガスを処理容器１９２内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
【００５９】
工程ＳＴ２ｂに引き続く工程ＳＴ２ｃでは、処理容器１９２内において処理ガスＧ４（第２のガス）のプラズマを生成し、該プラズマに含まれるラジカルを用いたケミカルエッチングによって、混合層ＭＸの全てを除去する。これによって、膜ＬＡは、ウエハＷの表面に亘って（特に全てのホールの内面に設けられた膜ＬＡ）、等方的に、均一に、エッチングされ得る。工程ＳＴ２ｃでは、工程ＳＴ２ａにおける混合層ＭＸの形成後のウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態において、処理容器１９２内に処理ガスＧ４を供給し、処理ガスＧ４のプラズマを生成する。工程ＳＴ２ｃにおいて生成される処理ガスＧ４のプラズマは、シリコンの窒化物を含む混合層ＭＸを除去するラジカルを含む。処理ガスＧ４は、フッ素を含み、一実施形態において例えば、ＮＦ３ガスおよびＯ２ガスを含む混合ガスであり得る。なお、処理ガスＧ４は、ＮＦ３ガス、Ｏ２ガス、Ｈ２ガス、および、Ａｒガスを含む混合ガス、ＣＨ３Ｆガス、Ｏ２ガス、および、Ａｒガスを含む混合ガス、等であることもできる。具体的には、ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから上記の処理ガスＧ４を処理容器１９２内に供給し、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，６００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力が予め設定された値（一実施形態において例えば４００［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。このようにして、処理ガスＧ４のプラズマが処理容器１９２内において生成される。工程ＳＴ２ｃの実行時間は、一実施形態において例えば４００〜６００［ｓ］である。
【００６０】
図１０の（ｂ）部に示すように、工程ＳＴ２ｃにおいて生成された処理ガスＧ４のプラズマ中のラジカル（図１０の（ｂ）部において、円で囲まれた「×」）は、膜ＬＡの表面の混合層ＭＸに接触し、膜ＬＡの表面に形成された混合層ＭＸに処理ガスＧ４の原子のラジカルが供給されて混合層ＭＸがケミカルエッチングによって膜ＬＡから除去され得る。図１０の（ｃ）部に示すように、工程ＳＴ２ｃにおいて、膜ＬＡの表面に形成された混合層ＭＸの全ては、処理ガスＧ４のプラズマに含まれるラジカルによって、膜ＬＡの表面から除去され得る。混合層ＭＸの除去によって、ホール幅は、ウエハＷの表面に亘って、ホール幅の大小、ホールの疎密によらずに、等方的に、均一に大きくなる。
【００６１】
工程ＳＴ２ｃに引き続く工程ＳＴ２ｄでは、処理容器１９２内の処理空間Ｓｐをパージする。具体的には、工程ＳＴ２ｃにおいて供給された処理ガスＧ４が排気される。工程ＳＴ２ｃでは、パージガスとして希ガス（一実施形態において例えばＡｒガス等）といった不活性ガスを処理容器１９２に供給してもよい。すなわち、工程ＳＴ２ａのパージは、不活性ガスを処理容器１９２内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
【００６２】
シーケンスＳＱ２に引き続く工程ＳＴ２ｅでは、シーケンスＳＱ２の実行を終了するか否かを判定する。具体的には、工程ＳＴ２ｅでは、シーケンスＳＱ２の実行回数が予め設定された回数に達したか否かを判定する。シーケンスＳＱ２の実行回数の決定は、膜ＬＡに対するエッチング量を決定することである。シーケンスＳＱ２は、膜ＬＡに対するエッチング量が予め設定された値に至るまで膜ＬＡがエッチングされるように、繰り返し実行され得る。シーケンスＳＱ２の実行回数の増加に伴って、膜ＬＡに対するエッチング量も増加（ほぼ線形的に増加）する。従って、１回（単位サイクル）のシーケンスＳＱ２の実行によってエッチングされる膜ＬＡの厚み（１回の工程ＳＴ２ｅで形成される混合層ＭＸの厚み）とシーケンスＳＱ２の実行回数との積が予め設定された値となるように、シーケンスＳＱ２の実行回数が決定され得る。
【００６３】
図１１を参照して、シーケンスＳＱ２の実行中において生じる膜ＬＡに対するエッチング量の変化と膜ＬＡに形成される混合層ＭＸの厚みの変化とについて説明する。図１１の線ＧＬ１は、シーケンスＳＱ２の実行中において生じる膜ＬＡに対するエッチング量（任意単位）の変化を示しており、図１１の線ＧＬ２は、シーケンスＳＱ２の実行中において生じる混合層ＭＸの厚み（任意単位）の変化を示している。図１１の横軸は、シーケンスＳＱ２の実行中の時間を表しているが、工程ＳＴ２ｂの実行時間および工程ＳＴ２ｄの実行時間は図示簡略化のために省略されている。図１１に示すように、１回（単位サイクル）のシーケンスＳＱ２の実行において、工程ＳＴ２ａの実行は、線ＧＬ２に示すように、混合層ＭＸの厚みが予め設定された値ＴＷになるまで行われる。工程ＳＴ２ａにおいて形成される混合層ＭＸの厚みの値ＴＷは、高周波電源６４によって印加されるバイアス電力の値と、処理ガスＧ３のプラズマに含まれている窒素イオンの膜ＬＡに対する単位時間当たりのドーズ（dose）量と、工程ＳＴ５ｃの実行時間とによって決定され得る。
【００６４】
図１１に示すように、１回（単位サイクル）のシーケンスＳＱ２の実行において、工程ＳＴ２ｃの実行は、線ＧＬ１および線ＧＬ２に示すように、工程ＳＴ２ａで形成された混合層ＭＸが全て除去されるまで行われる。工程ＳＴ２ｃの実行中においてタイミングＴＩに至るまでに、混合層ＭＸがケミカルエッチングによって全て除去される。タイミングＴＩは、工程ＳＴ２ｃにおいて行われるケミカルエッチングのエッチングレートによって決定され得る。タイミングＴＩは、工程ＳＴ２ｃの実行中に生じる。タイミングＴＩから工程ＳＴ２ｃの終了までの間において、混合層ＭＸの除去後におけるシリコンの酸化物の膜ＬＡは、処理ガスＧ４のプラズマによってはエッチングされない。すなわち、処理ガスＧ４のプラズマに含まれるラジカルを用いた場合、膜ＬＡを構成するシリコンの酸化物（例えばＳｉＯ２）に対するエッチングのエッチングレートは、混合層ＭＸに含まれるシリコンの窒化物（例えばＳｉＮ）に対するエッチングのエッチングレートに比較して極めて小さい。
【００６５】
工程ＳＴｅにおいてシーケンスＳＱ２の実行回数が予め設定された回数に達していないと判定される場合には（工程ＳＴ２ｅ：ＮＯ）、シーケンスＳＱ２の実行が再び繰り返される。一方、工程ＳＴ２ｅにおいてシーケンスＳＱ２の実行回数が予め設定された回数に達していると判定される場合には（工程ＳＴ２ｅ：ＹＥＳ）、工程ＳＴ２が終了し、図１に示す工程ＳＴ３に移行する。
【００６６】
以上のように、シーケンスＳＱ２および工程ＳＴ２ｅの一連の等方的なエッチング処理は、ＡＬＥ法と同様の方法によって、膜ＬＡの表面を原子層ごとに除去することができる。従って、シーケンスＳＱ２および工程ＳＴ２ｅの一連の等方的なエッチング処理は、シーケンスＳＱ２を繰り返し実行して膜ＬＡの表面を原子層ごとに除去することによって、ホール幅の大小、および、ホールの疎密によらずに、膜ＬＡを等方的に精密にエッチングする。すなわち、シーケンスＳＱ２が予め設定された回数だけ繰り返されることによって、膜ＬＡは、ホール幅の大小、および、ホールの疎密によらずに、ウエハＷの表面に亘って、等方的な、均一な厚みで（略同一の厚みで）、等方的に精密にエッチングされる。
【００６７】
＜工程ＳＴ１の変形例＞次に、工程ＳＴ１の他の実施例（変形例）について説明する。図４に示す膜ＬＡは、一層であるが、これに限らず、二層であることも可能である。図１２は、図１に示す成膜工程において二層の膜が形成された後のウエハＷの状態を示す断面図である。図１２に示す膜ＬＡは、二層の膜を備え、膜ＬＡ１（第１の膜）、膜ＬＡ２（第２の膜）を備える。膜ＬＡ１は、ウエハＷの表面（マスクＭＫの表面ＭＫ１（ホールの内面を含む））に設けられ、膜ＬＡ２は、膜ＬＡ１の表面に設けられている。ホールＨＬ１における膜ＬＡ１は膜厚ＷＦ２ａを有し、ホールＨＬ１における膜ＬＡ２は膜厚ＷＦ３ａを有する。ホールＨＬ２における膜ＬＡ１は膜厚ＷＦ２ｂを有し、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２は膜厚ＷＦ３ｂを有する。ホールＨＬ１のホール幅ＷＷ１ａはホールＨＬ２のホール幅ＷＷ１ｂに比較して狭いので、膜厚ＷＦ２ａは膜厚ＷＦ２ｂに比較して薄く、膜厚ＷＦ３ａは膜厚ＷＦ３ｂに比較して薄い。膜ＬＡ１と膜ＬＡ２とは、シリコン酸化物を含有し、一実施形態において例えばＳｉＯ２を含み得る。膜ＬＡ２の酸素の含有量は、膜ＬＡ１の酸素の含有量よりも多い。工程ＳＴ２において実行されるエッチングに対するエッチング耐性は、膜ＬＡ１の方が膜ＬＡ２よりも低い。換言すれば、工程ＳＴ２において実行されるエッチングに対する膜ＬＡ１のエッチングレートの値［ｎｍ／ｍｉｎ］は、工程ＳＴ２において実行されるエッチングに対する膜ＬＡ２のエッチングレートの値［ｎｍ／ｍｉｎ］よりも大きい。
【００６８】
本変形例に係る工程ＳＴ１について、図１３を参照して説明する。図１３に示す工程ＳＴ１は、工程ＳＴ１ａ（第７工程）、工程ＳＴ１ｂ（第８工程）を備える。工程ＳＴ１ａは、ホールの内面に膜ＬＡ１を成膜する。工程ＳＴ１ｂは、膜ＬＡ１上に膜ＬＡ２を成膜する。一実施形態において例えば、工程ＳＴ１ａでは、工程ＳＴ２において実行されるエッチングに対するエッチング耐性の比較的に低い膜ＬＡ１がプラズマＣＶＤ法によって形成され、工程ＳＴ１ｂでは、工程ＳＴ２において実行されるエッチングに対するエッチング耐性の比較的に高い膜ＬＡ２がプラズマＣＶＤ法によって形成される。すなわち、工程ＳＴ１ａは、一実施形態において例えば、プラズマＣＶＤ法を用いて膜ＬＡ１を成膜し、工程ＳＴ１ｂは、プラズマＣＶＤ法を用いて膜ＬＡ２を成膜する。
【００６９】
シリコン酸化物の膜のエッチング耐性は、成膜時に添加するＯ２ガスの流量によって変化し得る。図１４は、成膜時における酸素の添加量と膜のエッチング耐性との相関を示す図である。図１４に示す横軸は、膜の形成時に添加され得るＯ２ガスの流量［ｓｃｃｓ］を表しており、図１４に示す縦軸は、膜のエッチング耐性を示すエッチングレート［ｎｍ／ｍｉｎ］を表している。図１４に示す線ＧＥ１に示す結果は、成膜条件として、１０［ｍＴｏｒｒ］の圧力と、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂによる６０［ＭＨｚ］・１０００［Ｗ］の高周波電力と、ＳｉＣｌ４（２５［ｓｃｃｓ］），Ｈｅ（１００［ｓｃｃｓ］），Ｏ２（０〜１００［ｓｃｃｓ］）の混合ガスと、６０［ｓ］の処理時間と、を用い、エッチング条件として、２０［ｍＴｏｒｒ］の圧力と、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂによる６０［ＭＨｚ］・５００［Ｗ］の高周波電力と、高周波電源６４による４０［ＭＨｚ］・５０［Ｗ］の高周波電力と、Ｃｌ２ガス（２００［ｓｃｃｓ］）と、６０［ｓ］の処理時間と、を用いて得られた。図１４に示す線ＧＥ２に示す結果は、成膜条件として線ＧＥ１に示す結果を得た場合と同様の成膜条件を用い、エッチング条件として、２０［ｍＴｏｒｒ］の圧力と、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂによる６０［ＭＨｚ］・５００［Ｗ］の高周波電力と、高周波電源６４による４０［ＭＨｚ］・１００［Ｗ］の高周波電力と、Ｃ４Ｆ８（４０［ｓｃｃｓ］），Ａｒ（２００［ｓｃｃｓ］）の混合ガスと、６０［ｓ］の処理時間と、を用いて得られた。図１４に示すように、酸素の添加量（Ｏ２ガスの流量）を調節することによって、シリコン酸化物の膜のエッチング耐性を変えることが可能となる。酸素の添加量が少ない程、エッチングレートは増加する。例えば、図１４に示す場合、酸素の添加量を調節することによって、エッチングの選択比は、１〜１７の範囲内において制御され得る。
【００７０】
図１３に戻って説明する。工程ＳＴ１ａにおいて、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態で、処理容器１９２内に処理ガスＧ５を供給し、処理ガスＧ５のプラズマを生成する。処理ガスＧ５は、堆積性が優位なガス種を含有し、一実施形態において例えばシリコンを含有する。処理ガスＧ５は、一実施形態において例えば、ＳｉＣｌ４，Ｈｅ，Ｏ２の混合ガス（ガス流量は一実施形態において例えば２５［ｓｃｃｍ］（ＳｉＣｌ４），１００［ｓｃｃｍ］（Ｈｅ），０〜５［ｓｃｃｍ］（Ｏ２））等であり得る。処理ガスＧ５が含むＯ２ガスは、０〜数［ｓｃｃｍ］（一実施形態において例えば０〜５［ｓｃｃｍ］）程度であって、比較的に少ない。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから処理ガスＧ５を処理容器１９２内に供給する。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，１０００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された値（一実施形態において例えば１０［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。工程ＳＴ１ａの実行時間は、一実施形態において例えば６０［ｓ］である。処理ガスＧ５は、堆積性が優位なガス種を含有するので、工程ＳＴ１ａによって形成される膜ＬＡ１の膜厚は、図１２に示すように、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１の内面においては比較的に薄く、ホール幅の比較的に広いホールＨＬ２の内面においては比較的に厚い。すなわち、ホールＨＬ１の内面に形成される膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ａの値は、ホールＨＬ２の内面に形成される膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ｂの値よりも小さい。
【００７１】
工程ＳＴ１ａに引き続く工程ＳＴ１ｂにおいて、ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されている状態で、処理容器１９２内に処理ガスＧ６を供給し、処理ガスＧ６のプラズマを生成する。処理ガスＧ６は、堆積性が優位なガス種を含有し、一実施形態において例えばシリコンを含有する。処理ガスＧ６は、一実施形態において例えば、ＳｉＣｌ４，Ｈｅ，Ｏ２の混合ガス（ガス流量は一実施形態において例えば２５［ｓｃｃｍ］（ＳｉＣｌ４），１００［ｓｃｃｍ］（Ｈｅ），１００［ｓｃｃｍ］（Ｏ２））等であり得る。処理ガスＧ６が含むＯ２ガスは、一実施形態において例えば１００［ｓｃｃｍ］程度であって、比較的に多い。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから処理ガスＧ６を処理容器１９２内に供給する。高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力（一実施形態において例えば６０［ＭＨｚ］，１０００［Ｗ］）を供給し、排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された値（一実施形態において例えば１０［ｍＴｏｒｒ］）に設定する。工程ＳＴ１ｂの実行時間は、一実施形態において例えば６０［ｓ］である。処理ガスＧ６は、堆積性が優位なガス種を含有するので、工程ＳＴ１ｂによって形成される膜ＬＡ２の膜厚は、図１２に示すように、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１の内面においては比較的に薄く、ホール幅の比較的に広いホールＨＬ２の内面においては比較的に厚い。すなわち、ホールＨＬ１の内面に形成される膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ａの値は、ホールＨＬ２の内面に形成される膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ｂの値よりも小さい。
【００７２】
方法ＭＴが図１３に示す工程ＳＴ１（二層の膜（膜ＬＡ１、膜ＬＡ２）を形成する工程）を含む場合に生じ得るホール幅の変化を図１５を参照して説明する。図１５は、図１に示す成膜工程が二層の膜を形成する場合であって図１に示すシーケンスを繰り返し実行する場合に生じ得るホール幅の変化の様子を模式的に示す図である。線Ｇ１ｂは、ホールＨＬ１のホール幅の変化を示しており、線Ｇ２ｂは、ホールＨＬ２のホール幅の変化を示している。
【００７３】
工程ＳＴ１は、区間Ｖ１１によって表される工程と、区間Ｖ１２によって表される工程とを含む。区間Ｖ１１は膜ＬＡ１を形成する工程ＳＴ１ａを表し、区間Ｖ１２は膜ＬＡ２を形成する工程ＳＴ１ｂを表している。区間Ｖ１１ではエッチング耐性の比較的に低い膜ＬＡ１が形成され、区間Ｖ１１に引き続く区間Ｖ１２ではエッチング耐性の比較的に高い膜ＬＡ２が形成される。工程ＳＴ１において膜ＬＡが形成される場合、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１においては膜ＬＡの膜厚は比較的に薄く、ホール幅の比較的に広いホールＨＬ２においては膜ＬＡの膜厚は比較的に厚いので、工程ＳＴ１の終了時において、ホールＨＬ２におけるホール幅とホールＨＬ１におけるホール幅との差（差Ｈ２ｂ）は、工程ＳＴ１の開始時における当該差（差Ｈ１ｂ）よりも小さい。
【００７４】
工程ＳＴ１に引く続く工程ＳＴ２では等方的なエッチングが行われる。工程ＳＴ２は、区間Ｖ２１によって表される工程と、区間Ｖ２２によって表される工程と、区間Ｖ２３によって表される工程とを含む。区間Ｖ２１は、工程ＳＴ２の開始から、ホールＨＬ１における膜ＬＡ２の全てがエッチングによって除去されるまでの工程を表している。区間Ｖ２１では、ホールＨＬ１およびホールＨＬ２の何れにおいても、エッチング耐性の比較的に高い膜ＬＡ２がエッチングされる。ホールＨＬ１における膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ａは、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ｂよりも薄いので、ホールＨＬ１における膜ＬＡ２の方がホールＨＬ２における膜ＬＡ２よりも先にエッチングによって除去される。区間Ｖ２１の終了時点においては、ホールＨＬ１における膜ＬＡ２の全てがエッチングによって除去されているが、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２の一部は残留している。区間Ｖ２１では、ホールＨＬ１およびホールＨＬ２の何れにおいても膜ＬＡ２に対して等方的なエッチングが行われるので、ホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差（差Ｈ２ｂ）が一定に保たれつつ、膜ＬＡ２がエッチングされる。従って、区間Ｖ２１の終了時におけるホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差は、区間Ｖ２１の開始時と同じく差Ｈ２ｂが維持される。
【００７５】
区間Ｂ２１に引き続く区間Ｖ２２は、ホールＨＬ１における膜ＬＡ２の全てがエッチングによって除去されてから（区間Ｖ２１の終了時点から）、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２の全てがエッチングによって除去されるまで（ウエハＷの表面から膜ＬＡ２の全てが除去されるまで）の工程を表している。区間Ｖ２２では、ホールＨＬ２においては引き続きエッチング耐性の比較的に高い膜ＬＡ２がエッチングされ、ホールＨＬ１においてはエッチング耐性の比較的に低い膜ＬＡ１がエッチングされるので、ホールＨＬ１におけるエッチングがホールＨＬ２におけるエッチングよりも速く進むこととなる。区間Ｖ２２の終了時点において、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２の全てはエッチングによって除去されている。従って、区間Ｖ２２では、エッチングの進行と共にホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差はより小さくなり、区間Ｖ２２の終了時におけるホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差（差Ｈ３ｂ）は、区間Ｖ２２の開始時におけるホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差（差Ｈ２ｂ）よりも小さい。
【００７６】
区間Ｖ２２に引き続く区間Ｖ２３は、ホールＨＬ１およびホールＨＬ２において膜ＬＡ１がエッチングされる工程を表している。区間Ｖ２２では、このようにホールＨＬ１およびホールＨＬ２の何れにおいても膜ＬＡ１が等方的にエッチングされるので、ホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差（差Ｈ３ｂ）が一定に保たれつつ、膜ＬＡ１がエッチングされる。従って、区間Ｖ２３の終了時におけるホールＨＬ２のホール幅とホールＨＬ１のホール幅との差は、区間Ｖ２３の開始時と同じく差Ｈ３ｂが維持される。
【００７７】
図１３に示す工程ＳＴ１を用いたシーケンスＳＱ１を一回実行することによるホール幅のバラツキの改善について説明する。ホールＨＬ１において、膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ａの値をＫ１１とし、膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ａの値をＫ１２とする。ホールＨＬ２において、膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ｂの値をＫ２１とし、膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ｂの値をＫ２２とする。工程ＳＴ２のエッチングにおいて、膜ＬＡ１のエッチングレートの値をＲ１とし、膜ＬＡ２のエッチングレートの値をＲ２とする。図１５に示す区間Ｖ２２の終了時点（ウエハＷの表面から膜ＬＡ２が全て除去された時点）において、ホールＨＬ２の内面に設けられた膜ＬＡ２の膜厚の値と、ホールＨＬ１の内面に設けられた膜ＬＡ２の膜厚の値との差は、Ｋ２１−（Ｋ１１−（Ｒ１／Ｒ２）×（Ｋ２２−Ｋ１２））、となる。従って、ＬＣＤＵ（local  CD  Uniformity）の改善量は、（Ｋ２１−Ｋ１１）＋（Ｒ１／Ｒ２）×（Ｋ２２−Ｋ１２）となる。Ｒ１＞Ｒ２なので、Ｒ１／Ｒ２＞１となり、よって、当該改善量は、ホールＨＬ２における膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ｂとホールＨＬ１における膜ＬＡ１の膜厚ＷＦ２ａとの差（Ｋ２１−Ｋ１１）と、ホールＨＬ２における膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ｂとホールＨＬ１における膜ＬＡ２の膜厚ＷＦ３ａとの差（Ｋ２２−Ｋ１２）とを単に加えた値よりも大きな値となり、ホール幅のバラツキの低減に対する効果的な改善が見込まれる。
【００７８】
また、図１５に示す差Ｈ１ｂの値（膜ＬＡの形成前におけるホールＨＬ２のホール幅ＷＷ１ｂの値から膜ＬＡの形成前におけるホールＨＬ１のホール幅ＷＷ１ａの値を差し引いた値）をΔとすると、図１５に示す差Ｈ３ｂの値は、Δ−２×（Ｋ２１−Ｋ１１）−２×（Ｒ１／Ｒ２）×（Ｋ２２−Ｋ１２）となる。従って、シーケンスＳＱ１の実行後におけるホールＨＬ１とホールＨＬ２との間のホール幅の差は、シーケンスＳＱ１の実行前におけるホールＨＬ１とホールＨＬ２との間のホール幅の差（Δ）より、２×（Ｋ２１−Ｋ１１）＋２×（Ｒ１／Ｒ２）×（Ｋ２２−Ｋ１２）の差（Δ１）だけ、低減される。Δ１は、Ｒ１＝Ｒ２の場合、すなわち、膜ＬＡが一層のみの場合の値、２×（Ｋ２１−Ｋ１１）＋２×（Ｋ２２−Ｋ１２）、よりも大きいので、本変形例（膜ＬＡが膜ＬＡ１、膜ＬＡ２の二層を備える場合）に係る工程ＳＴ１を用いれば、シーケンスＳＱ１の実行によるホール幅のバラツキの低減は、より効果的に実現され得る。
【００７９】
なお、二層を有する膜ＬＡを形成する工程（工程ＳＴ１の変形例）として、図１２に示すような酸素の添加量が互いに異なる二層（膜ＬＡ１、膜ＬＡ２）を有する膜ＬＡを形成する工程を例示したが、これに限らず、例えば、シリコン含有膜、ホウ素含有膜、金属膜、カーボン膜、等のうち二つ以上の膜を組み合わせて、膜ＬＡ１、膜ＬＡ２を有する膜ＬＡと同様の効果を得るようにすることもできる。
【００８０】
また、工程ＳＴ１ａでは、膜ＬＡ１の形成にプラズマＣＶＤ法を用いたが、これに限らず、ＡＬＤ（Atomic  Layer  Deposition）法と同様の方法によって膜ＬＡ１をウエハＷの表面（特にホールの内面）にコンフォーマルに形成することも可能である。工程ＳＴ１ａにおいてＡＬＤ法と同様の方法によって膜ＬＡ１を形成する方法を、図１６および図１７を参照して説明する。図１６は、図１３に示す成膜工程のうち工程ＳＴ１ａの他の一例を示す流図である。図１７は、（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部を備え、図１６に示す工程における膜ＬＡ１の形成の原理を示す図である。
【００８１】
工程ＳＴ１ａは、シーケンスＳＱ３（第３シーケンス）、工程ＳＴ１ａｅを備える。シーケンスＳＱ３および工程ＳＴ１ａｅの一連の工程は、処理容器１９２内に搬入されたウエハＷの表面（マスクＭＫの表面ＭＫ１、および、マスクＭＫのホールの内面）に膜（膜ＬＡ１）を形成する。シーケンスＳＱ３は、工程ＳＴ１ａａ（第９工程）、工程ＳＴ１ａｂ（第１０工程）、工程ＳＴ１ａｃ（第１１工程）、工程ＳＴ１ａｄ（第１２工程）を備える。工程ＳＴ１ａａでは、処理容器１９２内に処理ガスＧ７（第３のガス）を供給する。具体的には、工程ＳＴ１ａａでは、図１７の（ａ）部に示すように、処理容器１９２内に、シリコンを含有する処理ガスＧ７を導入する。
【００８２】
処理ガスＧ７は、有機含有されたアミノシラン系ガスを含む。処理ガスＧ７は、アミノシラン系ガスとして、アミノ基の数が比較的に少ない分子構造のものが用いられることができ、例えばモノアミノシラン（Ｈ３−Ｓｉ−Ｒ（Ｒは有機を含んでおり置換されていても良いアミノ基））が用いられ得る。また、処理ガスＧ７として用いられる上記のアミノシラン系ガスは、１〜３個のケイ素原子を有し得るアミノシランを含むことができ、または、１〜３個のアミノ基を有するアミノシランを含むことができる。１〜３個のケイ素原子を有するアミノシランは、１〜３個のアミノ基を有するモノシラン（モノアミノシラン）、１〜３個のアミノ基を有するジシラン、または、１〜３個のアミノ基を有するトリシランであり得る。さらに、上記のアミノシランは、置換されていてもよいアミノ基を有し得る。さらに、上記のアミノ基は、メチル基、エチル基、プロピル基、および、ブチル基の何れかによって置換され得る。さらに、上記のメチル基、エチル基、プロピル基、または、ブチル基は、ハロゲンによって置換され得る。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから有機含有されたアミノシラン系ガスの処理ガスＧ７を処理容器１９２内に供給する。工程ＳＴ１ａａにおける処理時間は、ＡＬＤ法の自己制御領域に至る時間以上の時間である。
【００８３】
処理ガスＧ７の分子は、図１７の（ｂ）部に示すように、反応前駆体（層Ｌｙ１）としてウエハＷの表面（マスクＭＫの表面ＭＫ１、および、マスクＭＫのホールの内面）に付着する。工程ＳＴ１ａａでは、処理ガスＧ７のプラズマを生成しない。処理ガスＧ７の分子は、化学結合に基づく化学吸着によってウエハＷの表面に付着するのであり、プラズマは用いられない。なお、処理ガスＧ７としては、化学結合によってウエハＷの表面に付着可能であって且つシリコンを含有するものであれば利用され得る。
【００８４】
一方、例えば処理ガスＧ７にモノアミノシランが選択される場合、モノアミノシランが選択される理由としては、モノアミノシランが比較的に高い電気陰性度を有し且つ極性を有する分子構造を有することによって化学吸着が比較的に容易に行われ得る、ということに更に起因する。処理ガスＧ７の分子がウエハＷの表面に付着することによって形成される反応前駆体の層Ｌｙ１は、当該付着が化学吸着であるために単分子層（単層）に近い状態となる。モノアミノシランのアミノ基（Ｒ）が小さいほど、ウエハＷの表面に吸着される分子の分子構造も小さくなるので、分子の大きさに起因する立体障害が低減され、よって、処理ガスＧ７の分子がウエハＷの表面に均一に吸着でき、層Ｌｙ１はウエハＷの表面に対し均一な膜厚で形成され得る。
【００８５】
以上のように、処理ガスＧ７が有機を含んだアミノシラン系ガスを含むので、工程ＳＴ１ａａによって、シリコンの反応前駆体（層Ｌｙ１）がウエハＷの表面の原子層に沿って形成される。
【００８６】
工程ＳＴ１ａａに引き続く工程ＳＴ１ａｂは、処理容器１９２内の処理空間Ｓｐをパージする。具体的には、工程ＳＴ１ａａにおいて供給された処理ガスＧ７が排気される。工程ＳＴ１ａｂでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス（例えばＡｒ等）ガスといった不活性ガスを処理容器１９２内に供給してもよい。すなわち、工程ＳＴ１ａｂのパージは、不活性ガスを処理容器１９２内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。工程ＳＴ１ａｂでは、ウエハＷの表面上に過剰に付着した分子も除去され得る。以上によって、反応前駆体の層Ｌｙ１は、ウエハＷの表面に形成された極めて薄い分子層となる。
【００８７】
工程ＳＴ１ａｂに引き続く工程ＳＴ１ａｃでは、図１７の（ｂ）部に示すように、処理容器１９２の処理空間Ｓｐ内で処理ガスＧ８（第４のガス）のプラズマＰ１を生成する。処理ガスＧ８は、酸素原子を含有するガスを含み、例えば酸素ガスを含み得る。ガス供給源１２２の複数のガスソースのうち選択したガスソースから酸素原子を含有するガスを含む処理ガスＧ８を処理容器１９２内に供給する。そして、高周波電源１５０Ａおよび高周波電源１５０Ｂから高周波電力を供給する。排気装置５０を動作させることによって処理容器１９２内の処理空間Ｓｐの圧力を予め設定された圧力に設定する。このようにして、処理ガスＧ８のプラズマＰ１が処理空間Ｓｐ内において生成される。
【００８８】
図１７の（ｂ）部に示すように、処理ガスＧ８のプラズマＰ１が生成されると、酸素の活性種、例えば、酸素ラジカルが生成され、図１７の（ｃ）部に示すように、シリコン酸化膜である層Ｌｙ２（図１２に示す膜ＬＡ１に含まれる層）が極めて薄い分子層として形成される。
【００８９】
以上のように、処理ガスＧ８が酸素原子を含むので、工程ＳＴ１ａｃにおいて、当該酸素原子がウエハＷの表面に設けられるシリコンの反応前駆体（層Ｌｙ１）と結合することによって、ウエハＷの表面に酸化シリコン膜の層Ｌｙ２が形成され得る。従って、シーケンスＳＱ３においては、ＡＬＤ法と同様の方法によって、シリコン酸化膜の層Ｌｙ２をウエハＷの表面に形成することができる。
【００９０】
工程ＳＴ１ａｃに引き続く工程ＳＴ１ａｄでは、処理容器１９２内の処理空間Ｓｐをパージする。具体的には、工程ＳＴ１ａｃにおいて供給された処理ガスＧ８が排気される。工程ＳＴ１ａｄでは、パージガスとして窒素ガスまたは希ガス（例えばＡｒ等）といった不活性ガスを処理容器１９２内に供給してもよい。すなわち、工程ＳＴ１ａｄのパージは、不活性ガスを処理容器１９２内に流すガスパージ、または真空引きによるパージの何れであってもよい。
【００９１】
シーケンスＳＱ３に引き続く工程ＳＴ１ａｅでは、シーケンスＳＱ３の繰り返し回数が、予め設定された回数に達したか否かを判定し、当該回数に達していないと判定した場合（工程ＳＴ１ａｅ：ＮＯ）、シーケンスＳＱ３を再び実行し、当該回数に達したと判定した場合（工程ＳＴ１ａｅ：ＹＥＳ）、工程ＳＴ１ｂに移行する。すなわち、工程ＳＴ１ａｅでは、シーケンスＳＱ３の繰り返し回数が予め設定された回数に達するまで、シーケンスＳＱ３の実行を繰り返し行って、ウエハＷの表面に対し膜ＬＡ１を形成する。工程ＳＴ１ａｅによって制御されるシーケンスＳＱ３の繰り返し回数は、ウエハＷの表面に設けられた複数のホールのうち最もホール幅の小さいホールが、シーケンスＳＱ３等によって形成される膜ＬＡ１（更には工程ＳＴ１ｂによって形成される膜ＬＡ２）によって閉塞せずに（少なくともホールの開口が閉塞せずに）、予め設定された基準幅よりも大きなホール幅を有するように設定される。
【００９２】
このように、工程ＳＴ１ａにおいてＡＬＤ法と同様の方法によって膜ＬＡ１をコンフォーマルに形成する場合、まずアミノシラン系ガスを用いて、ウエハＷの表面（特にホールの内面）に、シリコンを含有する反応前駆体（層Ｌｙ１）をプラズマを用いずに形成する工程ＳＴ１ａａと、酸素原子を含むガスのプラズマを用いて、当該反応前駆体に酸素原子を結合させて、シリコン酸化物を含有する薄膜（層Ｌｙ２）を形成する工程ＳＴ１ａｃと、を備えるシーケンスＳＱ３を繰り返し実行することによって、ウエハＷの表面（特にホールの内面）に膜ＬＡ１をコンフォーマルに形成する。
【００９３】
以上説明したように、一実施形態に係る方法ＭＴでは、工程ＳＴ１はプラズマＣＶＤ法を用いた成膜処理を含むので、ホール幅が比較的に狭いホールＨＬ１に対しては比較的に薄い膜厚の膜ＬＡが形成され、ホール幅が比較的に広いホールＨＬ２に対しては比較的に厚い膜厚の膜ＬＡが形成される。従って、複数のホールにおいてホール幅にバラツキが生じていても、当該バラツキは工程ＳＴ１の成膜処理によって低減され得る。更に、工程ＳＴ２では工程ＳＴ１によって形成された膜ＬＡを等方的にエッチングするので、工程ＳＴ１によって形成された膜ＬＡによりホール幅のバラツキが低減された状態を維持しつつホール幅の調節が可能となる。
【００９４】
また、シーケンスＳＱ１が繰り返し実行されるので、比較的に薄い膜厚の膜（膜ＬＡに含まれる膜）を工程ＳＴ１において形成し、シーケンスＳＱ１を繰り返し実行することによって最終的に所望とする膜厚の膜ＬＡを形成することができる。これにより、ホール幅の比較的に狭いホールＨＬ１において、工程ＳＴ１によって形成される膜によってホールＨＬ１の開口が閉塞される事態が十分に回避され得る。
【００９５】
図７に示す工程ＳＴ２のように、ＡＬＥ法と同様の方法によって、工程ＳＴ１によって形成された膜ＬＡの表面が等方的に改質されて膜の表面に混合層ＭＸが等方的に形成された後に混合層ＭＸが全て除去されるので、工程ＳＴ２において実行されるエッチングによって工程ＳＴ１において形成された膜ＬＡが等方的に均一に除去され得る。
【００９６】
また、比較的にホール幅が狭く工程ＳＴ１で比較的に膜厚の薄い膜が形成されたホールＨＬ１において膜ＬＡ２が工程ＳＴ２で除去されても、この時点において、比較的にホール幅が広く工程ＳＴ１で比較的に膜厚の厚い膜が形成されたホールＨＬ２では膜ＬＡ２の一部が残存し得る。このような状態から、工程ＳＴ２におけるエッチングが更に継続して行われる場合、膜ＬＡ１のエッチング耐性が膜ＬＡ２のエッチング耐性よりも低いので、ホールＨＬ１の方がホールＨＬ２よりも速くエッチングが進行する。従って、比較的にエッチング耐性の低い膜ＬＡ１と比較的にエッチング耐性の高い膜ＬＡ２とを用いることによって、ホールＨＬ１とホールＨＬ２との間のホール幅のバラツキがより効果的に低減され得る。
【００９７】
図１６に示す工程ＳＴ１ａのように、ＡＬＤ法と同様の方法によって膜ＬＡ１が形成されるので、膜厚の比較的に薄い膜ＬＡ１が工程ＳＴ１ａにおいてコンフォーマルに形成され得る。このため、膜ＬＡ２がプラズマＣＶＤ法によって形成されても、膜ＬＡ１と膜ＬＡ２とを備える膜ＬＡの膜厚の全体が効果的に制御され得る。
【００９８】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【００９９】
１０…プラズマ処理装置、１２０…ガス供給部、１２１…ガス導入口、１２２…ガス供給源、１２３…ガス供給配管、１２４…マスフローコントローラ、１２６…開閉バルブ、１２ｅ…排気口、１３４…ウエハ搬出入口、１３６…ゲートバルブ、１４…支持部、１４０…高周波アンテナ、１４２Ａ…内側アンテナ素子、１４２Ｂ…外側アンテナ素子、１４４…挟持体、１５０Ａ…高周波電源、１５０Ｂ…高周波電源、１６０…シールド部材、１６２Ａ…内側シールド壁、１６２Ｂ…外側シールド壁、１６４Ａ…内側シールド板、１６４Ｂ…外側シールド板、１６８Ａ…アクチュエータ、１６８Ｂ…アクチュエータ、１８ａ…第１プレート、１８ｂ…第２プレート、１９２…処理容器、１９４…板状誘電体、２２…直流電源、２３…スイッチ、２４…冷媒流路、２６ａ…配管、２６ｂ…配管、２８…ガス供給ライン、４６…デポシールド、４８…排気プレート、５０…排気装置、５２…排気管、６４…高周波電源、６８…整合器、Ｃｎｔ…制御部、ＥＬ…被処理層、ＥＬ１…表面、ＥＳＣ…静電チャック、ＦＲ…フォーカスリング、ＨＰ…ヒータ電源、ＨＴ…温度調節部、ＬＡ…膜、ＬＡ１…膜、ＬＡ２…膜、ＬＥ…下部電極、Ｌｙ１…層、Ｌｙ２…層、ＭＫ…マスク、ＭＫ１…表面、ＭＴ…方法、ＭＸ…混合層、Ｐ１…プラズマ、ＰＤ…載置台、Ｓｐ…処理空間、ＨＬ１…ホール、ＨＬ２…ホール、Ｗ…ウエハ、ＷＦ１ａ…膜厚、ＷＦ１ｂ…膜厚、ＷＦ２ａ…膜厚、ＷＦ２ｂ…膜厚、ＷＦ３ａ…膜厚、ＷＦ３ｂ…膜厚、ＷＷ１ａ…ホール幅、ＷＷ１ｂ…ホール幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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