(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量結合型のプラズマ処理装置を用いたプラズマエッチング方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
処理容器と、
前記処理容器内にエッチング用の処理ガスを供給するよう構成されたガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた下部電極を含む載置台と、
前記載置台の上方に設けられた上部電極と、
前記上部電極の上において、前記載置台の中心を鉛直方向に通る中心軸線に対して同軸状に設けられた複数のコイルから構成された複数の電磁石であり、前記載置台上に載置される被処理体の上方かつ前記中心軸線に対して径方向において前記被処理体のエッジよりも内側に設けられた二つ以上の電磁石を含む、該複数の電磁石と、
前記複数のコイルのそれぞれに対して独立して制御された電流を供給するように構成された電流源と、
を備え、
前記載置台上に載置された被処理体の単一の膜に対するプラズマエッチングを実行するために、前記処理ガスのプラズマを生成する工程と、
前記処理ガスのプラズマを生成する前記工程の実行中に、前記径方向における前記単一の膜のエッチングレートの分布を変化させるよう、前記複数の電磁石の各々に供給される電流を繰り返して制御する工程と、
を含むプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記複数の電磁石の各々に供給される電流を繰り返して制御する前記工程は、
前記エッチングレートの分布として第１のエッチングレートの分布で前記単一の膜をエッチングするよう、前記複数の電磁石に供給される電流を設定する第１工程と、
前記エッチングレートの分布として前記第１のエッチングレートの分布とは異なる第２のエッチングレートの分布で前記単一の膜をエッチングするよう、前記複数の電磁石に供給される電流を設定する第２工程と、
を含み、
前記第１工程と前記第２工程が交互に実行される、
請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項３】
前記複数の電磁石の各々に供給される電流を繰り返して制御する前記工程は、前記単一の膜を、前記径方向における複数の異なるエッチングレートで順にエッチングするよう前記複数の電磁石に供給される電流を設定する複数の工程を含む、請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
載置台上に載置された被処理体の単一の膜に対するプラズマエッチングを実行するために処理ガスのプラズマを生成する工程と、
処理ガスのプラズマを生成する前記工程の実行中に、中心軸線に対して径方向における前記単一の膜のエッチングレートの分布を変化させるよう、複数の電磁石の各々に供給される電流を制御する工程であり、該複数の電磁石は、前記載置台上に載置される前記被処理体の上方かつ前記径方向において前記被処理体のエッジよりも内側に設けられた二つ以上の電磁石を含む、該工程と、
を含み、
複数の電磁石の各々に供給される電流を制御する前記工程は、前記単一の膜を、前記径方向における複数の異なるエッチングレートで順にエッチングするよう前記複数の電磁石に供給される電流を設定する複数の工程を含み、
前記複数の工程において、電流源から前記複数の電磁石を構成する複数のコイルのそれぞれに対して独立して制御された電流が供給され、
前記複数の電磁石に供給される電流を設定する前記複数の工程が繰り返される、
プラズマエッチング方法。
【請求項５】
前記複数の電磁石の各々は、前記中心軸線の周りで周方向に延在するコイルを含み、前記複数の電磁石の複数のコイルは、前記中心軸線から異なる径方向の距離にある、請求項４に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
前記複数の電磁石の各々は、前記中心軸線の周りで周方向に延在するコイルを含み、前記複数の電磁石の複数のコイルは、前記中心軸線から異なる径方向の距離にある、請求項１に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項７】
前記電流源は、前記複数のコイルのそれぞれに対する電流の供給及び供給停止、又は、前記複数のコイルのそれぞれに対して供給される電流の方向を変更するように構成されている、請求項１〜６の何れか一項に記載のプラズマエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマエッチング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においては、被処理体の膜に対するプラズマエッチングが行われることがある。プラズマエッチングに用いられるプラズマ処理装置には、容量結合型のプラズマ処理装置がある。容量結合型のプラズマ処理装置は、一般的に、処理容器、載置台、上部電極、及び、ガス供給部を備えている。載置台は、下部電極を含んでおり、処理容器内において被処理体を支持するように構成されている。上部電極は、載置台の上方に設けられている。ガス供給部は、処理容器内にガスを供給するように構成されている。容量結合型のプラズマ処理装置では、処理容器内にガス供給部からの処理ガスが供給され、上部電極と下部電極との間に形成される高周波電界によって当該処理ガスが励起される。これによりプラズマが生成される。そして、処理ガスを構成する分子及び／又は原子の活性種によって被処理体の膜がエッチングされる。
【０００３】
このような容量結合型のプラズマ処理装置には、上部電極の上に複数の電磁石を有するものがある。例えば、複数の電磁石は、載置台の中心を鉛直方向に通る中心軸線に対して同軸状に設けられた複数のコイルから構成されている。或いは、複数の電磁石は、中心軸線周りの複数の同心円に沿って且つ放射方向に配列されており、各電磁石は鉛直方向に延びる軸線の周りに設けられたコイルを有している。複数の電磁石は、処理容器内に生成されるプラズマの密度の径方向の分布を調整して、被処理体の膜の径方向におけるエッチングレートの分布を調整するために、用いられている。このようなプラズマ処理装置を用いた膜のエッチングについては、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５８００５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術では、一つの膜のエッチング中には、複数の電磁石の各々のコイルに供給される電流は一定である。即ち、一つの膜のエッチング中に、処理容器内に形成される磁界は固定されている。したがって、一つの膜のエッチング中には、当該膜の径方向におけるエッチングレートの分布も固定される。
【０００６】
特許文献１に記載された技術では、径方向における膜のエッチングレートの分布に局所的なピークが生じ得る。この原因は、水平磁界成分の強度と垂直磁界成分の強度が略同一となる箇所における磁力線に沿って電子の閉じ込めが顕著に生じるからであるものと推測される。
【０００７】
このような背景から、径方向における膜のエッチングレートの分布の制御性を高めることが必要とされている。径方向における膜のエッチングレートの分布の制御性を高めるための策としては、電磁石を配置し得る所定の領域内に、より多数の電磁石を配置する策が考えられる。しかしながら、この策では、各電磁石を配置する領域に許容される面積が小さくなり、各電磁石のコイルの巻数が少なくなる。巻数の少ない電磁石によって発生される磁界の強度を高めるためには、各電磁石のコイルに供給される電流を増加させる必要が生じる。したがって、径方向の膜のエッチングレートの分布の制御性を高める別の策が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様においては、プラズマ処理装置を用いたプラズマエッチング方法が提供される。プラズマ処理装置は、容量結合型のプラズマ処理装置であり、処理容器、ガス供給部、載置台、上部電極、及び、複数の電磁石を備えている。ガス供給部は、処理容器内にエッチング用の処理ガスを供給するよう構成されている。載置台は、処理容器内に設けられた下部電極を含んでいる。上部電極は、載置台の上方に設けられている。複数の電磁石は、上部電極の上に設けられている。複数の電磁石は、載置台の中心を鉛直方向に通る中心軸線に対して同軸状に設けられた複数のコイルから構成されている。或いは、複数の電磁石は、中心軸線周りの複数の同心円に沿って且つ放射方向に配列されており、各電磁石は鉛直方向に延びる軸線の周りに設けられている。一態様に係るプラズマエッチング方法は、（ｉ）載置台上に載置された被処理体の単一の膜に対するプラズマエッチングのために、処理ガスのプラズマを生成する工程と、（ｉｉ）処理ガスのプラズマを生成する前記工程の実行中に、中心軸線に対して径方向における単一の膜のエッチングレートの分布を変化させるよう、複数の電磁石のコイルに供給される電流を制御する工程と、を含む。
【０００９】
上記方法では、処理ガスのプラズマを生成する工程の実行中に複数の電磁石のコイルに供給される電流が制御されることにより、単一の膜の径方向におけるエッチングレートの分布が変化する。したがって、この方法では、単一の膜の径方向における複数のエッチングレートの分布の加算によるエッチングレートの分布がもたらされる。即ち、単一の膜のエッチング中に複数の電磁石の各々のコイルに供給される電流が固定される場合には得ることのできない、径方向におけるエッチングレートの分布が得られる。故に、この方法は、径方向の膜のエッチングレートの分布の制御性に優れる。
【００１０】
一実施形態では、複数の電磁石のコイルに供給される電流を制御する前記工程において、第１のエッチングレートの分布で単一の膜をエッチングするよう、複数の電磁石のコイルに供給される電流を設定する第１工程と、第１のエッチングレートの分布とは異なる第２のエッチングレートの分布で単一の膜をエッチングするよう、複数の電磁石のコイルに供給される電流を設定する第２工程とが交互に実行されてもよい。
【００１１】
一実施形態では、複数の電磁石のコイルに供給される電流を制御する前記工程は、単一の膜を、径方向における複数の異なるエッチングレートの分布で順にエッチングするよう、複数の電磁石のコイルに供給される電流を設定する複数の工程を含んでいてもよい。また、複数の工程を含むシーケンスが繰り返されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、径方向の膜のエッチングレートの分布の制御性が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態に係るプラズマエッチング方法に用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の複数の電磁石の平面図である。
【図３】一実施形態に係るプラズマエッチング方法を示す流れ図である。
【図４】一例の被処理体の一部を示す拡大断面図である。
【図５】図３に示すプラズマエッチング方法の工程ＳＴ２の一実施形態を示す流れ図である。
【図６】図３に示すプラズマエッチング方法の工程ＳＴ２の別の実施形態を示す流れ図である。
【図７】実施形態に係るプラズマエッチング方法に用いることが可能な別のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図８】図７に示すプラズマ処理装置を上方から視た状態を示す平面図である。
【図９】実験例１、実験例２、及び比較実験例１において得たエッチングレートの分布を示す図である。
【図１０】エッチングレートの予測値の算出に用いたエッチングレートの実測値の分布を示す図である。
【図１１】実験例３において得たエッチングレートの分布を示す図である。
【図１２】実験において得たエッチングレートの分布を示す図である。
【図１３】シミュレーションにおいて求めたエッチングレートの予測値の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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附すこととする。
【００１５】
まず、実施形態に係るプラズマエッチング方法に用いることが可能なプラズマ処理装置について説明する。図１は、実施形態に係るプラズマエッチング方法に用いることが可能なプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示すプラズマ処理装置１０は、容量結合型のプラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１０は、処理容器１２、載置台１４、上部電極１６、高周波電源１８、及び高周波電源２０を備えている。
【００１６】
処理容器１２は、略円筒形状を有しており、その内部に処理空間Ｓを提供している。処理空間Ｓは、排気装置によって減圧可能となっている。処理容器１２内には載置台１４が設けられている。載置台１４は、基台１４ａ及び静電チャック１４ｂを含んでいる。基台１４ａは、アルミニウムといった導電性の部材から構成されており、略円盤形状を有している。
【００１７】
静電チャック１４ｂは基台１４ａ上に設けられている。また、基台１４ａの上面の周縁領域には、ウエハＷのエッジを囲むように、フォーカスリング２６が設けられている。静電チャック１４ｂは、例えば、絶縁膜の内層として設けられた電極を有し、略円盤形状を有している。静電チャック１４ｂの電極には、直流電源からスイッチを介して直流電圧が印加されるようになっている。静電チャック１４ｂの電極に直流電圧が印加されると、静電チャック１４ｂは静電力を発生する。この静電力により、静電チャック１４ｂ上に載置された被処理体（以下、「ウエハＷ」という）が静電チャック１４ｂに吸着される。この静電チャック１４ｂ上にウエハＷが載置された状態では、当該ウエハＷの中心は載置台１４の中心、又は静電チャック１４ｂの中心を鉛直方向に通る中心軸線Ｚ上に位置する。なお、ウエハＷは、例えば、３００ｍｍといった直径を有し得る。
【００１８】
基台１４ａは、下部電極を構成している。基台１４ａには、プラズマ生成用の第１の高周波を発生する高周波電源１８が、整合器２２を介して接続されている。高周波電源１８は、例えば、周波数１００ＭＨｚの第１の高周波を発生する。整合器２２は、高周波電源１８の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。なお、高周波電源１８は、上部電極１６に接続されていてもよい。
【００１９】
また、基台１４ａには、イオン引き込み用の第２の高周波を発生する高周波電源２０が、整合器２４を介して接続されている。高周波電源２０は、例えば、周波数３．２ＭＨｚの第２の高周波を発生する。整合器２４は、高周波電源２０の出力インピーダンスと負荷側（下部電極側）のインピーダンスを整合させるための整合回路を有している。
【００２０】
載置台１４の上方には、処理空間Ｓを介して当該載置台１４と対面するように、上部電極１６が設けられている。上部電極１６は、略円盤形状を有している。この上部電極１６は、シャワーヘッドの機能を兼ねている。一実施形態においては、上部電極１６には、バッファ室１６ａ、ガスライン１６ｂ、及び、複数のガス孔１６ｃが形成されている。バッファ室１６ａには複数のガス孔１６ｃが接続している。これらガス孔１６ｃは、下方に延び、処理空間Ｓに向けて開口している。
【００２１】
また、バッファ室１６ａには、ガスライン１６ｂの一端が接続している。このガスライン１６ｂには、バルブ群４２及び流量制御器群４４を介してガスソース群４０が接続している。ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４は、処理容器１２内にエッチング用の処理ガスを供給するガス供給部を構成している。ガスソース群４０は複数のガスソースを含んでおり、バルブ群４２は複数のバルブを含んでおり、流量制御器群４４はマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器といった複数の流量制御器を含んでいる。ガスソース群４０の複数のガスソースはそれぞれ、バルブ群４２の対応のバルブ及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガスライン１６ｂに接続されている。
【００２２】
プラズマ処理装置１０の稼働時には、ガス供給部からの処理ガスが処理容器１２内に供給される。また、排気装置によって処理容器１２内の空間の圧力が減圧される。また、高周波電源１８からの第１の高周波が下部電極（又は上部電極１６）に与えられる。これにより、処理空間Ｓにおいて処理ガスのプラズマが生成される。そして、プラズマ中で解離した処理ガスを構成する分子又は原子の活性種により、ウエハＷの膜がエッチングされる。また、高周波電源２０から下部電極に与えられる第２の高周波の電力を調整することにより、イオンの引き込みの程度を調整することが可能である。
【００２３】
また、プラズマ処理装置１０は、複数の電磁石３０を有している。図２は、図１に示すプラズマ処理装置の複数の電磁石の平面図である。図２においては、処理空間Ｓ側から鉛直方向に視た複数の電磁石３０の平面図が示されている。図１及び図２に示すように、複数の電磁石３０は、上部電極１６、即ち、処理容器１２の天井部の上に設けられている。複数の電磁石３０は、一例では、電磁石３１〜３４を含んでおり、コア部材５０及び複数のコイル６１〜６４から構成されている。
【００２４】
コア部材５０は、柱状部５１、複数の円筒部５２〜５５、及びベース部５６が一体形成された構造を有しており、磁性材料から構成されている。ベース部５６は、略円盤形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Ｚに一致している。ベース部５６の下面からは、柱状部５１及び複数の円筒部５２〜５５が下方に延びている。柱状部５１は、略円柱形状を有しており、その中心軸線は中心軸線Ｚに略一致している。この柱状部５１の半径Ｌ１は、例えば、３０ｍｍである。円筒部５２〜５５は、中心軸線Ｚに対して柱状部５１の外側に設けられている。
【００２５】
円筒部５２〜５５の各々は、鉛直方向に延びる円筒形状を有している。円筒部５２〜５５の中心軸線は、中心軸線Ｚに略一致している。即ち、円筒部５２〜５５は、同軸状に設けられている。円筒部５２の半径Ｌ２、円筒部５３の半径Ｌ３、円筒部５４の半径Ｌ４、及び、円筒部５５の半径Ｌ５は、半径Ｌ１よりも大きく、Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５の関係を有する。例えば、半径Ｌ２、半径Ｌ３、半径Ｌ４、半径Ｌ５はそれぞれ、７６ｍｍ、１２７ｍｍ、１７８ｍｍ、２２９ｍｍである。なお、半径Ｌ２は円筒部５２の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Ｚとの間の距離であり、半径Ｌ３は円筒部５３の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Ｚとの間の距離であり、半径Ｌ４は円筒部５４の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Ｚとの間の距離であり、半径Ｌ５は円筒部５５の内周面と外周面の間の径方向における中間位置と中心軸線Ｚとの間の距離である。
【００２６】
柱状部５１と円筒部５２の間には、溝が形成されている。この溝には、柱状部５１の外周面に沿って巻き回されたコイル６１が収容されている。円筒部５２と円筒部５３の間にも溝が形成されており、当該溝には、円筒部５２の外周面に沿って巻き回されたコイル６２が収容されている。また、円筒部５３と円筒部５４の間にも溝が形成されており、当該溝には、円筒部５３の外周面に沿って巻き回されたコイル６３が収容されている。さらに、円筒部５４と円筒部５５の間にも溝が形成されており、当該溝には、円筒部５４の外周面に沿って巻き回されたコイル６４が収容されている。したがって、コイル６１〜６４は中心軸線Ｚに対して同軸状に設けられている。これらコイル６１〜６４の各々の両端は、電流源７０に接続されている。電流源７０からのコイル６１〜６４のそれぞれに対する電流の供給及び供給停止、電流の方向、並びに、電流値は、制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御され得る。なお、電流源７０からコイル６１〜６４に供給される電流は、限定されるものではないが、例えば、直流電流である。
【００２７】
このプラズマ処理装置１０においては、電磁石３１は、コイル６１及び柱状部５１から構成されている。また、電磁石３２は、コイル６２、柱状部５１、及び円筒部５２から構成されている。電磁石３３は、コイル６３、柱状部５１、及び円筒部５２〜５３から構成されている。また、電磁石３４は、コイル６４、柱状部５１、及び円筒部５２〜５４から構成されている。
【００２８】
複数の電磁石３０はそれぞれ、中心軸線Ｚに対して軸対称の磁界を処理容器１２内に形成する。したがって、処理容器１２内では、複数の電磁石３０のそれぞれによって形成される合成磁界が形成される。この合成磁界も、中心軸線Ｚに対して軸対称である。また、複数の電磁石３０のそれぞれに供給される電流を制御することにより、中心軸線Ｚに対して径方向において磁界の強度分布（又は磁束密度）を調整することが可能である。これにより、プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内に生成されるプラズマの密度の径方向の分布を調整して、ウエハＷの膜の径方向におけるエッチングレートの分布を調整することができる。
【００２９】
以下、一実施形態に係るプラズマエッチング方法について説明する。図３は、一実施形態に係るプラズマエッチング方法を示す流れ図である。以下の説明では、プラズマ処理装置１０を用いて実施される場合を例にとって、図３に示すプラズマエッチング方法について説明する。
【００３０】
図３に示す方法ＭＴは、例えば、図４に示すウエハＷに対して実行され得る。図４は、一例の被処理体の一部を示す拡大断面図である。図４に示すウエハＷは、基板ＳＢ、膜ＥＬ、及びマスクＭＫを有する。膜ＥＬは、基板ＳＢ上に設けられている。膜ＥＬは、任意の膜であることができるが、例えば、シリコン酸化膜である。膜ＥＬ上にはマスクＭＫが設けられている。マスクＭＫは、膜ＥＬに応じて選択される材料から構成される。例えば、マスクＭＫは、レジストマスク、多結晶シリコンから構成されたマスクであり得る。
【００３１】
方法ＭＴでは、このようなウエハＷがプラズマ処理装置１０の処理容器１２内に搬入されて、載置台１４上に載置される。そして、ウエハＷは静電チャック１４ｂによって保持される。
【００３２】
その後、方法ＭＴでは、工程ＳＴ１が実行される。工程ＳＴ１では、処理ガスのプラズマが生成される。具体的には、ガスソース群４０からの処理ガスが処理容器１２内に供給され、処理容器１２内の空間の圧力が所定の圧力に設定される。また、高周波電源１８からの第１の高周波が下部電極に供給される。これにより、処理容器１２内において処理ガスのプラズマが生成される。また、処理ガスのプラズマからイオンを引き込むために、第２の高周波が高周波電源２０から下部電極に供給される。
【００３３】
続く工程ＳＴ２では、工程ＳＴ１における処理ガスのプラズマの生成中に、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が制御される。なお、工程ＳＴ２の実行期間においては、第１の高周波の設定電力及び第２の高周波の設定電力は一定であり得る。
【００３４】
これにより、中心軸線Ｚに対して径方向における単一の膜ＥＬのエッチングレートの分布が、工程ＳＴ２の実行期間中に変化する。したがって、工程ＳＴ２の実行期間中に、単一の膜ＥＬの径方向における複数のエッチングレートの分布の加算によるエッチングレートの分布がもたらされる。即ち、単一の膜ＥＬのエッチング中に複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が一定である場合には得ることのできない、径方向におけるエッチングレートの分布が得られる。例えば、方法ＭＴによれば、単一の膜ＥＬの径方向のエッチングレートのバラツキを、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が固定される場合に得られる当該膜ＥＬの径方向のエッチングレートのバラツキよりも、低減することが可能となる。このように、方法ＭＴは、径方向の膜ＥＬのエッチングレートの分布の制御性に優れる。
【００３５】
以下、工程ＳＴ２に関する二つの実施形態について説明する。図５は、図３に示すプラズマエッチング方法の工程ＳＴ２の一実施形態を示す流れ図である。図５に示す工程ＳＴ２は、工程ＳＴ２１１及び工程ＳＴ２１２を含んでいる。工程ＳＴ２１１では、径方向における膜ＥＬのエッチングレートの分布として、第１のエッチングレートの分布で当該膜ＥＬをエッチングするよう、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が制御される。続く工程ＳＴ２１２では、径方向における膜ＥＬのエッチングレートの分布として、第１のエッチングレートとは異なる第２のエッチングレートの分布で当該膜ＥＬをエッチングするよう、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が制御される。
【００３６】
例えば、工程ＳＴ２１１において得られる径方向のエッチングレートのピーク位置と工程ＳＴ２１２において得られる径方向のエッチングレートのピーク位置が互いに異なる位置になるように、工程ＳＴ２１１及び工程ＳＴ２１２の各々において、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が制御される。
【００３７】
図５に示す工程ＳＴ２では、各々が工程ＳＴ２１１及び工程ＳＴ２１２を含むシーケンスＳＱ１が複数回実行される。即ち、工程ＳＴ２１１及び工程ＳＴ２１２が交互に繰り返される。なお、各回のシーケンスＳＱ１における工程２１１の実行時間長と工程２１２の実行時間長は同一であってもよく、異なっていてもよい。各回のシーケンスＳＱ１における工程２１１の実行時間長及び工程２１２の実行時間長は、例えば、５秒以下の時間長に設定され得る。
【００３８】
そして、工程ＳＴ２１３において、シーケンスＳＱ１が所定回数行われたか否かが判断される。工程ＳＴ２１３においてシーケンスＳＱ１が所定回数行われていないと判断されると、シーケンスＳＱ１が再び実行される。一方、工程ＳＴ２１３において、シーケンスＳＱ１が所定回数行われているものと判断されると、工程ＳＴ２は終了する。
【００３９】
このように、互いに異なるエッチングレートの分布をもたらすように複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流を制御する二つの工程を交互に繰り返すことにより、単一の膜ＥＬのエッチング中に複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が固定される場合には得ることのできない径方向におけるエッチングレートの分布が得られる。
【００４０】
図６は、図３に示すプラズマエッチング方法の工程ＳＴ２の別の実施形態を示す流れ図である。図６に示す工程ＳＴ２は、複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）を含んでいる。なお、「Ｎ」は、３以上の整数であり得る。複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）では、膜ＥＬを、径方向における複数の異なるエッチングレートの分布で順にエッチングするよう、複数の電磁石３０の各々の各々のコイルに供給される電流が設定される。例えば、複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）が順に実行されることにより、径方向における膜ＥＬのエッチングレートのピークが徐々にウエハＷのエッジ側に移動するように、複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）の各々において、複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が設定される。
【００４１】
図６に示す工程ＳＴ２では、各々が複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）を含むシーケンスＳＱ２が複数回実行される。なお、各回のシーケンスＳＱ２における複数の工程ＳＴ２２（１）〜ＳＴ２２（Ｎ）のぞれぞれの実行時間長は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００４２】
そして、工程ＳＴ２２３において、シーケンスＳＱ２が所定回数行われたか否かが判断される。工程ＳＴ２２３において、シーケンスＳＱ２が所定回数行われていないと判断されると、シーケンスＳＱ２が再び実行される。一方、工程ＳＴ２２３において、シーケンスＳＱ２が所定回数行われているものと判断されると、工程ＳＴ２は終了する。
【００４３】
このように、複数の異なるエッチングレートの分布をもたらすように複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流を制御する複数の工程を実行することによっても、単一の膜ＥＬのエッチング中に複数の電磁石３０の各々のコイルに供給される電流が固定される場合には得ることのできない、径方向におけるエッチングレートの分布が得られる。
【００４４】
以下、図７及び図８を参照して、方法ＭＴの実施に用いることができる別のプラズマ処理装置について説明する。図７は、実施形態に係るプラズマエッチング方法に用いることが可能な別のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図８は、図７に示すプラズマ処理装置を上方から視た状態を示す平面図である。
【００４５】
図７及び図８に示すプラズマ処理装置１０Ａは、複数の電磁石３０に代えて複数の電磁石３０Ａを備えている点においてプラズマ処理装置１０と異なっている。複数の電磁石３０Ａの各々は、コア３０ａ及びコイル３０ｂを有している。コア３０ａは、円柱状のコアであり、鉛直方向に延びている。コイル３０ｂは、コア３０ａの周りに設けられている。即ち、コイル３０ｂは、鉛直方向に延びる軸線の周りに設けられている。
【００４６】
複数の電磁石３０Ａは、中心軸線Ｚ周りの複数の同心円に沿って、且つ、中心軸線Ｚに対して放射方向（径方向）に配列されている。図７及び図８に示す例では、複数の電磁石３０は、第１の群３１Ａ、第２の群３２Ａ、第３の群３３Ａ、第４の群３４Ａ、第５の群３５Ａに分けられており、各群は幾つかの電磁石３０Ａを含んでいる。第１の群３１Ａは、中心軸線Ｚ上及びその近傍に設けられた一以上の電磁石３０Ａを含むことができる。図７及び図８に示す例では、第１の群３１Ａは、中心軸線Ｚ上に設けられた一つの電磁石３０Ａを含んでいる。
【００４７】
また、第２の群３２Ａ、第３の群３３Ａ、第４の群３４Ａ、第５の群３５Ａの各々は、２４個の電磁石３０Ａを含んでいる。第２の群３２Ａに含まれる複数の電磁石３０Ａは、半径Ｌ２の円Ｃ２上に配列されている。第３の群３３Ａに含まれる複数の電磁石３０Ａは、半径Ｌ３の円Ｃ３上に配列されている。第４の群３４Ａに含まれる複数の電磁石３０Ａは、半径Ｌ４の円Ｃ４上に配列されている。第５の群３５Ａに含まれる複数の電磁石３０Ａは、半径Ｌ５の円Ｃ５上に配列されている。半径Ｌ２、半径Ｌ３、半径Ｌ４、及び半径Ｌ５は、Ｌ２＜Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ５の関係を有する。例えば、半径Ｌ２、半径Ｌ３、半径Ｌ４、半径Ｌ５はそれぞれ、７６ｍｍ、１２７ｍｍ、１７８ｍｍ、２２９ｍｍである。
【００４８】
複数の電磁石３０Ａのコイル３０ｂには、電流源７０からの電流が供給される。プラズマ処理装置１０Ａでは、同一の群に属する複数の電磁石３０Ａのコイル３０ｂには同一方向且つ同一値の電流が供給される。複数の電磁石３０Ａの各々のコイル３０ｂに対する電流の供給及び供給停止、電流の方向、並びに、電流値は、制御部Ｃｎｔからの制御信号によって制御され得る。なお、電流源７０から複数の電磁石３０Ａの各々のコイル３０ｂに供給される電流は、限定されるものではないが、例えば、直流電流である。
【００４９】
このプラズマ処理装置１０Ａでは、複数の電磁石３０Ａによって、中心軸線Ｚに対して軸対称の合成磁界が処理容器１２内において形成される。また、各群の電磁石３０Ａに供給される電流を制御することにより、径方向において磁界の強度分布（又は磁束密度）を調整することが可能である。これにより、プラズマ処理装置１０Ａは、処理容器１２内に生成されるプラズマの密度の径方向の分布を調整して、ウエハＷの膜の径方向におけるエッチングレートの分布を調整することができる。したがって、このプラズマ処理装置１０Ａも、方法ＭＴの実施に用いることが可能である。
【００５０】
以下、方法ＭＴの評価のために行った実験例及びシミュレーションについて説明する。
【００５１】
［実験例１及び実験例２］
【００５２】
実験例１及び実験例２では、シリコン酸化膜を有する直径３００ｍｍのウエハを準備し、プラズマ処理装置１０を用いて図５の工程ＳＴ２を含む方法ＭＴにより、当該シリコン酸化膜のエッチングを行った。以下、実験例１及び実験例２における各工程の条件を示す。なお、以下に示す条件では、コイルに供給した電流（電流値）をコイルの起磁力で表している。また、以下に示す条件において、コイルの起磁力が負であることは、正の起磁力を当該コイルに発生させるときに当該コイルに与えられる電流とは逆方向の電流が当該コイルに与えられたことを示している。
＜実験例１及び実験例２の工程ＳＴ１の条件＞
・処理ガス
Ｎ２ガス：３００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：１５ｓｃｃｍ
・第１の高周波：１００ＭＨｚ、１８００Ｗ
・第２の高周波：１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ
・処理容器１２内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
＜実験例１及び実験例２の工程ＳＴ２１１の条件＞
・コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６３の起磁力：７６４（ＡＴ）
・コイル６４の起磁力：−７２０（ＡＴ）
＜実験例１及び実験例２の工程ＳＴ２１２の条件＞
・コイル６１の起磁力：１２０１（ＡＴ）
・コイル６２の起磁力：−５４３（ＡＴ）
・コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６４の起磁力：−３７４（ＡＴ）
＜実験例１の工程ＳＴ２の条件＞
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１１の実行時間長：５秒
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１２の実行時間長：５秒
シーケンスＳＱ１の実行回数：１８回
＜実験例２の工程ＳＴ２の条件＞
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１１の実行時間長：２秒
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１２の実行時間長：２秒
シーケンスＳＱ１の実行回数：４５回
【００５３】
また、比較のために、比較実験１を行った。比較実験１では、シリコン酸化膜を有する直径３００ｍｍのウエハを準備し、プラズマ処理装置１０を用いて当該シリコン酸化膜のエッチングを行った。比較実験１では、シリコン酸化膜のエッチング中にコイル６１〜６４に対する電流を変化させなかった。以下に、比較実験１の条件を示す。
＜比較実験１の条件＞
・処理ガス
Ｎ２ガス：３００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：１５ｓｃｃｍ
・第１の高周波：１８００Ｗ、１００ＭＨｚ
・第２の高周波：１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ
・コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６３の起磁力：７３６（ＡＴ）
・コイル６４の起磁力：−５７６（ＡＴ）
【００５４】
そして、実験例１、実験例２、及び比較実験１の各々において、ウエハの直径に沿った複数の位置におけるシリコン酸化膜のエッチングレートを測定して、エッチングレートの分布を得た。なお、各位置におけるエッチングレートは、処理前後のシリコン酸化膜の膜厚と処理時間から求めた。
【００５５】
図９の（ａ）に、実験例１において得たシリコン酸化膜のエッチングレートの分布を示し、図９の（ｂ）に、実験例２において得たシリコン酸化膜のエッチングレートの分布を示し、図９の（ｃ）に比較実験例において得たシリコン酸化膜のエッチングレートの分布を示す。図９の（ａ）、図９の（ｂ）、及び図９の（ｃ）において、縦軸はエッチングレートを示しており、横軸はウエハの中心からの径方向における距離を示している。距離の符号（正及び負）は、ウエハの中心に対する当該ウエハの直径に沿った方向を示しており、正の符号と負の符号によって示される方向は互いに逆の方向である。また、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）に示す実測値は、実験例１及び実験例２において得たエッチングレートの値である。また、図９の（ａ）及び（ｂ）に示す予測値は、計算によって求めたエッチングレートである。具体的に、図９の（ａ）及び（ｂ）における予測値は、実験例１及び実験例２の工程ＳＴ１の条件と同じ条件でプラズマを生成し、当該プラズマの生成中に、コイル６１〜６４の電流値を実験例１及び実験例２の工程ＳＴ２１１の上記条件に固定した実験により得たエッチングレートの実測値（図１０の（ａ）参照）と、実験例１及び実験例２の工程ＳＴ１の条件と同じ条件でプラズマを生成し、当該プラズマの生成中に、コイル６１〜６４の電流値を実験例１及び実験例２の工程ＳＴ２１２の上記条件に固定した実験により得たエッチングレートの実測値（図１０の（ｂ）参照）とを加算することによって求めた値である。
【００５６】
比較実験例１においてコイル６１〜６４に供給した電流は、均一なエッチングレートの分布が得られるように最適化した電流値を有する電流であったが、図９の（ｃ）に示すように、比較実験例１のエッチングレートの分布は、ウエハの中心から約７５ｍｍの位置において局所的なピークを有していた。なお、比較実験例１のエッチングレートの平均値は５．１ｎｍであり、当該比較実験例１のエッチングレートは、当該平均値に対して±６．３％のバラツキを有していた。
【００５７】
一方、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）に示すように、実験例１及び実験例２のエッチングレートの分布では、局所的なピークが抑制されていた。即ち、実験例１及び実験例２においては、処理ガスのプラズマの生成中に複数の電磁石のコイルに供給される電流が固定される場合には得られないエッチングレートの分布が得られた。なお、実験例１のエッチングレートの平均値は５．４ｎｍであり、当該実験例１のエッチングレートは、当該平均値に対して±４．３％のバラツキを有していた。また、実験例２のエッチングレートの平均値は５．５ｎｍであり、当該実験例２のエッチングレートは、当該平均値に対して±４．４％のバラツキを有していた。したがって、実験例１及び実験例２のエッチングレートは、比較実験例１のエッチングレートに比して、均一であることが確認された。さらに、図９の（ａ）及び図９の（ｂ）に示すように、実験例１及び実験例２において得たエッチングレートの実測値は、計算によって求めた予測値に良好に整合していた。
【００５８】
（実験例３）
【００５９】
実験例３では、シリコン酸化膜を有する直径３００ｍｍのウエハを準備し、プラズマ処理装置１０を用いて図５の工程ＳＴ２を含む方法ＭＴにより当該シリコン酸化膜のエッチングを行った。以下、実験例３における各工程の条件を示す。なお、上述した実験例１及び実験例２の各々では、工程ＳＴ２１１の実行時間長と工程ＳＴ２１２の実行時間長は互いに同一であったが、以下に示すように、実験例３では、工程ＳＴ２１１の実行時間長と工程ＳＴ２１２の実行時間長は互いに異なっていた。
＜実験例３の工程ＳＴ１の条件＞
・処理ガス
Ｎ２ガス：３００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：１５ｓｃｃｍ
・第１の高周波：１００ＭＨｚ、６００Ｗ
・第２の高周波：１３．５６ＭＨｚ、４５００Ｗ
・処理容器１２内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
＜実験例３の工程ＳＴ２１１の条件＞
・コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
・コイル６４の起磁力：４３２（ＡＴ）
＜実験例３の工程ＳＴ２１２の条件＞
・コイル６１の起磁力：２８３（ＡＴ）
・コイル６２の起磁力：２３８（ＡＴ）
・コイル６３の起磁力：１９８（ＡＴ）
・コイル６４の起磁力：１１５（ＡＴ）
＜実験例１の工程ＳＴ２の条件＞
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１１の実行時間長：２秒
各シーケンスＳＱ１における工程ＳＴ２１２の実行時間長：１秒
シーケンスＳＱ１の実行回数：１０回
【００６０】
そして、実験例３では、ウエハの直径に沿った複数の位置でのシリコン酸化膜のエッチングレートを測定して、当該シリコン酸化膜のエッチングレートの分布を得た。その結果を図１１に示す。図１１に示すように、工程ＳＴ２１１の実行時間長と工程ＳＴ２１２の実行時間長を異ならせた実験例３においても、局所的なピークが抑制されたエッチングレートの分布が得られた。即ち、実験例３においても、処理ガスのプラズマの生成中に複数の電磁石のコイルに供給される電流が固定される場合には得られないエッチングレートの分布が得られた。なお、実験例３のエッチングレートの平均値は２４．２ｎｍであり、当該実験例３のエッチングレートは、当該平均値に対して±３．４％のバラツキを有していた。
【００６１】
［シミュレーション］
【００６２】
シリコン酸化膜を有する直径３００ｍｍの六つのウエハを準備し、プラズマ処理装置１０を用いてシリコン酸化膜のエッチングを行った。具体的には、コイル６１〜６４の電流に関する第１〜第６の設定の下で、六つのウエハのシリコン酸化膜をエッチングした。以下に、シリコン酸化膜のエッチングに関する条件を示す。
・処理ガス
Ｎ２ガス：３００ｓｃｃｍ
Ｏ２ガス：１５ｓｃｃｍ
・第１の高周波：１００ＭＨｚ、６００Ｗ
・第２の高周波：１３．５６ＭＨｚ、３００Ｗ
・処理容器１２内の圧力：２０ｍＴｏｒｒ（２．６６６Ｐａ）
・第１の設定
コイル６１の起磁力：１２７２（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：０（ＡＴ）
・第２の設定
コイル６１の起磁力：７０７（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：３４０（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：０（ＡＴ）
・第３の設定
コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：６７９（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：０（ＡＴ）
・第４の設定
コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：３４０（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：２８３（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：０（ＡＴ）
・第５の設定
コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：７６４（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：０（ＡＴ）
・第６の設定
コイル６１の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６２の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６３の起磁力：０（ＡＴ）
コイル６４の起磁力：８０７（ＡＴ）
【００６３】
図１２の（ａ）〜（ｆ）に、第１〜第６の設定を用いて得たシリコン酸化膜のエッチングレート（実測値）の分布を示す。電流を与えるコイルをコイル６１〜コイル６４のうち中心側のコイルから外側のコイルに変更すると、図１２の（ａ）〜（ｆ）に示すように、エッチングレートのピークの位置をウエハの中心近傍からエッジ側に移動させることが可能であった。
【００６４】
そして、図６に示した工程ＳＴ２のシミュレーションにおいて、エッチングレートの予測値の分布を求めた。具体的には、第１の設定での４秒間の工程ＳＴ２２（１）、第２の設定での４秒間の工程ＳＴ２２（２）、第３の設定での４秒間の工程ＳＴ２２（３）、第４の設定での１５秒間の工程ＳＴ２２（４）、第５の設定での１５秒間の工程ＳＴ２２（５）、及び第６の設定での１８秒間の工程ＳＴ２２（６）を順に実行したときのウエハの各位置におけるシリコン酸化膜のエッチングレートの予測値を、第１〜第６の設定を用いて得たウエハの各位置における上述のシリコン酸化膜のエッチングレート（実測値）の重み付け加算により求めた。なお、重み付け加算においては、工程ＳＴ２２（１）〜工程ＳＴ２２（６）のエッチングレート（実測値）に、工程ＳＴ２２（１）〜工程ＳＴ２２（６）それぞれの処理時間に応じた重みを乗算した。このシミュレーションにより得たエッチングレートの予測値の分布を、図１３に示す。図１３に示すように、シミュレーションによれば、図６に示した工程ＳＴ２により、均一なエッチングレートの分布が得られることが確認された。なお、上述した実験例１及び実験例２におけるエッチングレートの実測値と予測値との関係によれば、エッチングレートの実測値の加算によって得られる予測値は、実際に工程ＳＴ２を実行した場合に得られるエッチングレートの実測値に良好に整合するものと推測される。
【符号の説明】
【００６５】
１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…載置台、１６…上部電極、１８…高周波電源、２０…高周波電源、３０…電磁石、３１〜３４…電磁石、５０…コア部材、６１〜６４…コイル、Ｃｎｔ…制御部。
【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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