(57)【要約】【課題】プラズマエッチングにおいてマスクのエッチングに対するシリコンを含有する膜のエッチングの選択比を向上する技術を提供する。【解決手段】例示的実施形態に係る基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を提供する工程を含む。基板は、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程をさらに含む。基板処理方法は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする工程をさらに含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種により膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの中でフッ化水素ガスの流量が最も多い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上にマスクとを有する基板を提供する工程と、
前記基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程と、
フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含み、
不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、
基板処理方法。
【請求項２】
不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの全流量に対する前記フッ化水素ガスの流量は７０体積％以上である、請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記フルオロカーボンガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガスである、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項６】
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記第１の処理ガスは、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記第１の処理ガスは、リン含有ガス、硫黄含有ガス及びホウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの全流量に対する前記フッ化水素ガスの流量は９６体積％以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む積層膜、並びにシリコン酸化膜及びポリシリコン膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記マスクは、炭素含有マスク又は金属含有マスクである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１２】
前記炭素含有マスクは、スピンオンカーボン、炭化タングステン、アモルファスカーボン、及び炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種から形成される、請求項１１に記載の基板処理方法。
【請求項１３】
前記チャンバ内において、第２の処理ガスからプラズマを生成し、前記チャンバ内をクリーニングする工程をさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１４】
前記第２の処理ガスは、フッ素含有ガス、酸素含有ガス、水素含有ガス及び窒素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１３に記載の基板処理方法。
【請求項１５】
前記基板を提供する工程の前に、前記チャンバ内において、第３の処理ガスからプラズマを生成し、前記チャンバの内壁にプリコートを形成する工程をさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
前記第３の処理ガスは、炭素含有ガスを含む、請求項１５に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
チャンバ内に、シリコン含有膜、並びに前記シリコン含有膜上にマスクを有する基板を提供する工程と、
フッ化水素ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含み、
不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの全流量に対する前記フッ化水素ガスの流量は７０体積％以上９６体積％以下である、
基板処理方法。
【請求項１８】
前記第１の処理ガスは、炭素含有ガス、並びに酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含む、請求項１７に記載の基板処理方法。
【請求項１９】
前記炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及びハイドロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも一種を含む、請求項１８に記載の基板処理方法。
【請求項２０】
前記フルオロカーボンガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１９に記載の基板処理方法。
【請求項２１】
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１９に記載の基板処理方法。
【請求項２２】
前記ハイドロカーボンガスは、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８及びＣ４Ｈ１０からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１９に記載の基板処理方法。
【請求項２３】
前記炭素含有ガスは、炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスである、請求項１８に記載の基板処理方法。
【請求項２４】
前記シリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む積層膜、ポリシリコン膜、低誘電率膜、並びにシリコン酸化膜及びポリシリコン膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１７〜２３のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２５】
前記マスクは、炭素含有マスク又は金属含有マスクである、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
【請求項２６】
前記エッチングする工程の前に、前記基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に調整する工程をさらに備える、請求項１７〜２５のいずれか一項  に記載の基板処理方法。
【請求項２７】
ガス供給口及びガス排出口を有するチャンバと、
プラズマ生成部と、
制御部と、
を含むプラズマ処理装置であって、
前記制御部は、
前記チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、前記シリコン含有膜上に設けられた炭素含有マスクとを有する基板を配置する工程と、
前記基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程と、
フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含む処理を実行し、
前記エッチングする工程において、不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多くなるように制御する、
プラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の例示的実施形態は、基板処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、基板内の膜をエッチングする方法が開示されている。膜はシリコンを含有し、基板は膜上に設けられたマスクをさらに有する。マスクは、アモルファスカーボン又は有機ポリマーを含む。当該方法におけるエッチングは、炭化水素ガス及びフルオロハイドロカーボンガスを含む処理ガスから生成されたプラズマが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３９３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、プラズマエッチングにおいてマスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチングの選択比を向上する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を提供する工程を含む。基板は、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程をさらに含む。基板処理方法は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマによりシリコン含有膜をエッチングする工程をさらに含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種によりシリコン含有膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、プラズマエッチングにおいてマスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチングの選択比を向上する技術を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。
【図３】工程ＳＴ１１において提供される一例の基板の部分拡大断面図である。
【図４】図１に示す基板処理方法を実行した後の一例の基板の部分拡大断面図である。
【図５】一例の基板処理方法に関するタイミングチャートである。
【図６】図１に示す基板処理方法の評価のために行った実験１の結果を示すグラフである。
【図７】図１に示す基板処理方法の評価のために行った実験２の結果を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は実験３の結果を示すグラフであり、図８（ｂ）は実験４の結果を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態に係る基板処理方法の別の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
【０００９】
一つの例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を提供する工程を含む。基板は、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程を含む。基板処理方法は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする工程をさらに含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種によりシリコン含有膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの中でフッ化水素ガスの流量が最も多い。この実施形態によれば、不活性ガスを除いた全流量の中でフッ化水素ガスの流量が最も多い第１の処理ガスから生成されるプラズマを用いることにより、マスクのエッチングに対するシリコンを含有する膜のエッチングの選択比が向上される。
【００１０】
一つの例示的実施形態において、不活性ガスを除いた第1の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は７０体積％以上であってよい。
【００１１】
一つの例示的実施形態において、フルオロカーボンガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００１２】
一つの例示的実施形態において、フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガスであってよい。
【００１３】
一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００１４】
一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００１５】
一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
【００１６】
一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、リン含有ガス、硫黄含有ガス及びホウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
【００１７】
一つの例示的実施形態において、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は９６体積％以下であってよい。
【００１８】
一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む積層膜、並びにシリコン酸化膜及びポリシリコン膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも一種であってもよい。
【００１９】
一つの例示的実施形態において、マスクは、炭素含有マスク又は金属含有マスクであってもよい。
【００２０】
一つの例示的実施形態において、炭素含有マスクは、スピンオンカーボン、炭化タングステン、アモルファスカーボン、及び炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種から形成されていてもよい。
【００２１】
一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、チャンバ内において、第２の処理ガスからプラズマを生成する工程をさらに含む。第２の処理ガスからプラズマを生成する工程では、プラズマからの化学種によりチャンバ内がクリーニングされる。
【００２２】
一つの例示的実施形態において、第２の処理ガスは、フッ素含有ガス、酸素含有ガス、水素含有ガス、及び窒素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００２３】
一つの例示的実施形態において、基板処理方法は、基板を提供する工程の前に、チャンバ内において、第３の処理ガスからプラズマを生成する工程をさらに含む。第３の処理ガスからプラズマを生成する工程では、チャンバの内壁にプリコートが形成される。
【００２４】
一つの例示的実施形態において、第３の処理ガスは、炭素含有ガスを含んでいてもよい。
【００２５】
別の例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を提供する工程を含む。基板は、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、チャンバ内において、フッ化水素ガス、並びにＣ４Ｆ８ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする工程をさらに含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種によりシリコン含有膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は７０体積％以上９６体積％以下である。この実施形態によれば、不活性ガスを除いた全流量に対して、フッ化水素ガスの流量が７０体積％以上９６体積％以下である第１の処理ガスから生成されるプラズマを用いることにより、マスクのエッチングに対するシリコンを含有する膜のエッチングの選択比が向上される。
【００２６】
一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
【００２７】
一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、リン含有ガスをさらに含んでもよい。
【００２８】
別の例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に基板を提供する工程を含む。基板は、シリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、フッ化水素ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする工程をさらに含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種によりシリコン含有膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は７０体積％以上９６体積％以下である。この実施形態によれば、不活性ガスを除いた全流量に対して、フッ化水素ガスの流量が７０体積％以上９６体積％以下である第１の処理ガスから生成されるプラズマを用いることにより、マスクのエッチングに対するシリコンを含有する膜のエッチングの選択比が向上される。
【００２９】
一つの例示的実施形態において、第１の処理ガスは、炭素含有ガス、並びに酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及びリン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでもよい。
【００３０】
一つの例示的実施形態において、炭素含有ガスは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及びハイドロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも一種を含んでもよい。
【００３１】
一つの例示的実施形態において、フルオロカーボンガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００３２】
一つの例示的実施形態において、フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガスであってよい。
【００３３】
一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００３４】
一つの例示的実施形態において、ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００３５】
一つの例示的実施形態において、ハイドロカーボンガスは、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８及びＣ４Ｈ１０からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００３６】
一つの例示的実施形態において、炭素含有ガスは、炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスであってよい。
【００３７】
一つの例示的実施形態において、シリコン含有膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を含む積層膜、ポリシリコン膜、低誘電率膜、並びにシリコン酸化膜及びポリシリコン膜を含む積層膜からなる群から選択される少なくとも一種であってよい。
【００３８】
一つの例示的実施形態において、マスクは、炭素含有マスク又は金属含有マスクであってよい。
【００３９】
一つの例示的実施形態において、エッチングする工程の前に、基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に調整する工程をさらに含んでもよい。
【００４０】
別の例示的実施形態において、基板処理方法が提供される。基板処理方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内において、プリコートガスからプラズマを生成して、チャンバの内壁にプリコートを形成する工程を含む。プラズマ処理方法は、チャンバ内に基板を提供する工程をさらに含む。基板は、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜及びシリコン含有膜上に設けられたマスクを有する。基板処理方法は、基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程をさらに含む。基板処理方法は、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする工程を含む。エッチングする工程では、プラズマからの化学種によりシリコン含有膜がエッチングされる。不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は７０体積％以上である。基板処理方法は、チャンバ内において、クリーニングガスからプラズマを生成し、チャンバ内をクリーニングする工程をさらに含む。この実施形態によれば、不活性ガスを除いた全流量に対して、フッ化水素ガスの流量が７０体積％以上である第１の処理ガスから生成されるプラズマを用いることにより、マスクのエッチングに対するシリコンを含有する膜のエッチングの選択比が向上される。
【００４１】
別の例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ、プラズマ生成部、及び制御部を備える。チャンバは、ガス供給口及びガス排出口を有する。制御部は、チャンバ内に基板を配置する工程と、基板支持体の温度を制御する工程と、エッチングする工程とを含む処理を実行するように構成されている。チャンバ内に基板を配置する工程では、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上に設けられたマスクとを有する基板を基板支持体上に配置する。基板支持体の温度を制御する工程では、基板支持体の温度を０℃以下に制御する。エッチングする工程では、チャンバ内において、フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、シリコン含有膜をエッチングする。制御部は、エッチングする工程において、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの中でフッ化水素ガスの流量が最も多くなるように制御する。
【００４２】
以下、図面を参照して種々の例示的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。
【００４３】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図１に示す方法ＭＴ１は、シリコンを含有する膜をエッチングするために実行される。方法ＭＴ１は、例えば、３次元構造を有するＮＡＮＤフラッシュメモリの製造に用いることができる。方法ＭＴ１は、プラズマ処理装置を用いて実行される。図２は、一例のプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１に示す方法ＭＴ１は、図２に示すプラズマ処理装置１を用いて実行され得る。
【００４４】
プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供する。チャンバ１０はチャンバ本体１２を含む。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有する。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム等のセラミックであってよい。
【００４５】
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、通路１２ｐを通して内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送される。通路１２ｐは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１２ｇにより開閉される。
【００４６】
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成される。支持部１３は、略円筒形状を有する。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、上部に支持台１４を有する。支持台１４は、内部空間１０ｓの中において、基板Ｗを支持するように構成されている。
【００４７】
支持台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有する。支持台１４は、電極プレート１６をさらに有し得る。電極プレート１６は、アルミニウム等の導体から形成され、略円盤形状を有する。下部電極１８は、電極プレート１６上に設けられている。下部電極１８は、アルミニウム等の導体から形成されて、略円盤形状を有する。下部電極１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。なお、支持台１４は、基板支持体の一例である。
【００４８】
静電チャック２０は、下部電極１８上に設けられている。静電チャック２０の上面に基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極（チャック電極）を有する。静電チャック２０の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック２０のチャック電極は、膜状の電極であり、静電チャック２０の本体内に設けられている。静電チャック２０のチャック電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０のチャック電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Ｗが静電チャック２０に保持される。なお、静電チャック２０は、上述したチャック電極のほかに、本体内に、基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス電極を有してもよい。バイアス電極は、チャック電極と同様に、膜状の電極であってよい。
【００４９】
下部電極１８の周縁部上には、基板Ｗのエッジを囲むように、エッジリング２５が配置される。エッジリング２５は、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング２５は、シリコン、炭化シリコン、又は石英等から形成され得る。
【００５０】
下部電極１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット（図示しない）から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニットに戻される。プラズマ処理装置１では、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、熱交換媒体と下部電極１８との熱交換により、調整される。
【００５１】
プラズマ処理装置１には、ガス供給ライン２４が設けられている。ガス供給ライン２４は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス（例えばＨｅガス）を、静電チャック２０の上面と基板Ｗの裏面との間に供給する。
【００５２】
プラズマ処理装置１は、上部電極３０をさらに備える。上部電極３０は、支持台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成される。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
【００５３】
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成する。天板３４は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４は、天板３４をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔３４ａを有する。
【００５４】
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウム等の導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６は、ガス拡散室３６ａから下方に延びる複数のガス孔３６ｂを有する。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス供給口３６ｃが形成されている。ガス供給口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス供給口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
【００５５】
ガス供給管３８には、バルブ群４２、流量制御器群４４、及びガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４は、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む。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４２の対応の開閉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、ガス供給管３８に接続されている。
【００５６】
プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面及び支持部１３の外周に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２に反応副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウム等のセラミックから形成され得る。
【００５７】
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（酸化イットリウム等の膜）を形成することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、ガス排出口１２ｅが設けられている。ガス排出口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプ等の真空ポンプを含む。
【００５８】
プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電力は、連続波であってもよく、パルス波であってもよい。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２は、一例のプラズマ生成部を構成している。
【００５９】
第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力は基板Ｗにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電力は、連続波であってよく、パルス波であってもよい。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して支持台１４に接続されている。一例では、第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して下部電極１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（下部電極１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第２の高周波電源６４は、後述するバイアス電源と同様に、整合器６８及び電極プレート１６を介して静電チャック２０内に設けられたバイアス電極に接続されてもよい。
【００６０】
なお、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、すなわち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えなくてもよい。第２の高周波電源６４は一例のプラズマ生成部を構成する。
【００６１】
また、本開示において、プラズマ処理装置１は、プラズマ処理中、上部電極３０に直流電圧を印加するように構成されてもよい。例えば、プラズマ処理装置１は、上部電極３０にパルス状の負極性の直流電圧を印加してよい。
【００６２】
プラズマ処理装置１においてガスが、ガス供給部から内部空間１０ｓに供給されて、プラズマを生成する。また、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給されることにより、上部電極３０と下部電極１８との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界がプラズマを生成する。
【００６３】
プラズマ処理装置１は、制御部８０をさらに備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリ等の記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、プラズマ処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、プラズマ処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、プラズマ処理装置１で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従ってプラズマ処理装置１の各部を制御する。
【００６４】
再び図１を参照する。以下では、その実行においてプラズマ処理装置１が用いられる場合を例にとって、方法ＭＴ１について説明する。図１に示すように、方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１１を含む。工程ＳＴ１１では、プラズマ処理装置のチャンバ１０内に基板Ｗが提供される。基板Ｗは、静電チャック２０上に載置され、静電チャック２０によって保持される。
【００６５】
図３は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１において提供される一例の基板の部分拡大断面図である。図３に示す基板Ｗは、下地層ＵＬ、膜ＳＦ、及びマスクＭＳＫを有する。下地層ＵＬは、多結晶シリコン製の層であり得る。膜ＳＦは、下地層ＵＬ上に設けられている。膜ＳＦは、シリコンを含有する。膜ＳＦは、一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のシリコン窒化膜を含む積層膜であり得る。図３に示す例では、膜ＳＦは、複数のシリコン酸化膜ＩＬ１及び複数のシリコン窒化膜ＩＬ２を含む多層膜である。複数のシリコン酸化膜ＩＬ１及び複数のシリコン窒化膜ＩＬ２は、交互に積層されている。なお、膜ＳＦは、シリコンを含む他の単層膜又はシリコンを含む他の多層膜であってもよい。膜ＳＦが単層膜の場合、膜ＳＦは、例えば、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＦ、若しくはＳｉＣＯＨ等から形成される低誘電率膜、又は、ポリシリコン膜であり得る。或いは、膜ＳＦが多層膜の場合、膜ＳＦは、例えば、一つ以上のシリコン酸化膜及び一つ以上のポリシリコン膜を含む積層膜であり得る。
【００６６】
マスクＭＳＫは、膜ＳＦ上に設けられている。マスクＭＳＫは、膜ＳＦにホールといったスペースを形成するためのパターンを有している。マスクＭＳＫは、例えば、ハードマスクであり得る。マスクＭＳＫは、例えば、炭素含有マスク及び／又は金属含有マスクであり得る。炭素含有マスクは、例えば、スピンオンカーボン、炭化タングステン、アモルファスカーボン、及び炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種から形成される。金属含有マスクは、窒化チタン、酸化チタン、及びタングステンからなる群から選択される少なくとも一種から形成される。或いは、マスクＭＳＫは、例えば、ホウ化ケイ素、窒化ホウ素、又は炭化ホウ素等から形成されるホウ素含有マスクであってもよい。
【００６７】
図１に示すように、方法ＭＴ１は、工程ＳＴ１２をさらに含む。工程ＳＴ１２は、工程ＳＴ１１の後に実行される。工程ＳＴ１２では、チャンバ１０内において第１の処理ガスからプラズマが生成される。工程ＳＴ１２では、このプラズマからの化学種により、膜ＳＦがエッチングされる。
【００６８】
工程ＳＴ１２において用いられる第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含む。フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除く第１の処理ガスに含まれる他のガスの流量よりも多い。具体的に、工程ＳＴ１２におけるフッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上、８０体積％以上、８５体積％以上、９０体積％以上又は９５体積％以上としてよい。なお、膜ＳＦにボーイング等の形状異常が生じることを抑制する観点から、炭素含有ガス等を添加する場合、フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、１００体積％未満、９９．５体積％以下、９８体積％以下又は９６体積％以下としてよい。一例では、フッ化水素ガスの流量は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対して、７０体積％以上９６体積％以下に調整される。不活性ガスを除いた第１の処理ガス中のフッ化水素ガスの流量をこのような範囲に制御することにより、マスクＭＳＫのエッチングを抑制しつつ、高いエッチング速度で膜ＳＦをエッチングすることができる。この結果、マスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチングの選択比を５以上とすることができる。このため、３次元構造を有するＮＡＮＤフラッシュメモリのような高いアスペクト比が要求されるプロセスにおいても、実効性のある速度で膜ＳＦをエッチングすることができる。また、このような高い選択比に起因して、炭素含有ガス等の堆積性ガスの添加量を抑制できるため、マスクＭＳＫが閉塞するリスクを低減できるばかりでなく、後述するようにチャンバ１０内のクリーニング時間を５０％以下に短縮できる。この結果、基板処理のスループットを大幅に改善することが可能となる。一方、フッ化水素ガスの流量が、不活性ガスを除いた第１の処理ガスに含まれる他のガスの流量以下の場合は、選択比を十分に改善できない場合がある。なお、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量は、チャンバ容積に応じて適宜調整すればよく、一例では、１００ｓｃｃｍ以上としてよい。
【００６９】
第１の処理ガスは、フッ化水素ガスのほかに、炭素含有ガスを含んでもよい。また、フッ化水素ガス及び炭素含有ガスに加えて、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでもよい。
【００７０】
第１の処理ガスが炭素含有ガスを含む場合、マスク表面に炭素を含む堆積物が形成されるため、マスクのエッチングに対するシリコン含有膜のエッチング選択比をさらに改善することができる。炭素含有ガスは、例えば、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、及びハイドロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも一種を含む。フルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８又はＣ５Ｆ８を使用することができる。ハイドロフルオロカーボンガスとしては、例えば、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７又はＣ３Ｈ２Ｆ４を使用することができる。ハイドロカーボンガスとしては、例えば、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ６、Ｃ３Ｈ８又はＣ４Ｈ１０を使用することができる。炭素含有ガスは、上記のほかにＣＯ及び／又はＣＯ２を含んでもよい。一例では、炭素含有ガスとして、炭素数が２以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを使用することができる。炭素数が２以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを用いた場合、ボーイング等の形状異常を効果的に抑制できる。なお、炭素数が３以上のフルオロカーボンガス及び／又はハイドロフルオロカーボンガスを用いることで、さらに形状異常を抑制できる。炭素数が３以上のフルオロカーボンガスとしては、例えば、Ｃ４Ｆ８を使用することができる。炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスは、不飽和結合を含んでもよく、１以上のＣＦ３基を含んでもよい。炭素数が３以上のハイドロフルオロカーボンガスとしては、例えば、Ｃ３Ｈ２Ｆ４又はＣ４Ｈ２Ｆ６を使用することができる。
【００７１】
第１の処理ガスが酸素含有ガスを含む場合、エッチング時におけるマスクの閉塞を抑制することができる。酸素含有ガスとしては、例えば、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ又はＨ２Ｏ２からなる群から選択される少なくとも１種を使用することができる。
【００７２】
第１の処理ガスがハロゲン含有ガスを含む場合、エッチング形状を制御することができる。ハロゲン含有ガスとしては、例えば、ＳＦ６、ＮＦ３、ＸｅＦ２、ＳｉＦ４、ＩＦ７、ＣｌＦ５、ＢｒＦ５、ＡｓＦ５、ＮＦ５、ＰＦ３、ＰＦ５、ＰＯＦ３、ＢＦ３、ＨＰＦ６、ＷＦ６等の炭素を含まないフッ素含有ガス、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＣｌ４、ＢＣｌ３、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５、ＰＯＣｌ３等の塩素含有ガス、ＨＢｒ、ＣＢｒ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ５Ｂｒ、ＰＢｒ３、ＰＢｒ５、ＰＯＢｒ３等の臭素含有ガス、ＨＩ、ＣＦ３Ｉ、Ｃ２Ｆ５Ｉ、Ｃ３Ｆ７Ｉ、ＩＦ５、ＩＦ７、Ｉ２、ＰＩ３等のヨウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を使用することができる。
【００７３】
上記のほか、第１の処理ガスは、側壁保護効果のあるガス、例えば、ＣＯＳ等の硫黄含有ガス、Ｐ４Ｏ１０、Ｐ４Ｏ８、Ｐ４Ｏ６、ＰＨ３、Ｃａ３Ｐ２、Ｈ３ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４等のリン含有ガス、Ｂ２Ｈ６等のホウ素含有ガスを含んでもよい。なお、側壁保護効果のあるリン含有ガスには、上述したＰＦ３、ＰＦ５等のフッ化リンガス、ＰＣｌ３、ＰＣｌ５等の塩化リンガスを含むハロゲン化リンガスも含まれる。
【００７４】
本開示の例示的実施形態では、第１の処理ガスは、フッ化水素、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む。炭素含有ガスは、上述したフルオロカーボンガスであってよく、又は上述したハイドロフルオロカーボンガスであってよい。フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８であってよい。また、ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４及びＣ４Ｈ２Ｆ６からなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００７５】
例示的実施形態では、第１の処理ガスは、酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。この場合、ハロゲン含有ガスは、フッ素以外のハロゲン元素を含有するハロゲン含有ガス及び炭素を含まないフッ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種であってよい。
【００７６】
例示的実施形態では、添加ガスとして、側壁保護効果のある硫黄含有ガス、リン含有ガス及びホウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。
【００７７】
これらのガス種のほか、第１の処理ガスは、不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスとしては、窒素ガスのほか、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅ等の希ガスを使用することができる。ただし、第１の処理ガスは、これらの不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量が上述した割合となるように制御する。
【００７８】
工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、上述の処理ガスをチャンバ１０内に供給するようにガス供給部を制御する。工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、チャンバ１０内に供給される処理ガスにおけるフッ化水素ガスの流量が当該処理ガスの全流量の７０体積％以上となるようにガス供給部を制御する。工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力となるように排気装置５０を制御する。工程ＳＴ１２の実行のために、制御部８０は、チャンバ１０内において処理ガスからプラズマを生成するために第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力を供給するように第１の高周波電源６２及び／又は第２の高周波電源６４を制御する。
【００７９】
工程ＳＴ１２において、第２の高周波電源６４は、プラズマからイオンを基板Ｗに引き込むために、５Ｗ／ｃｍ２以上の第２の高周波電力（すなわち、バイアス用の高周波電力）を支持台１４に供給してもよい。５Ｗ／ｃｍ２以上の第２の高周波電力によって、プラズマからのイオンが、エッチングによって形成される膜ＳＦのスペース（例えば図４に示すスペースＳＰ）の底部に、十分に到達し得る。
【００８０】
なお、バイアス用の高周波電力に代えて、高周波以外のパルス電圧を支持台１４に供給してもよい。ここで、パルス電圧とは、パルス電源から供給されるパルス状の電圧である。パルス電源は、電源自体がパルス波を供給するように構成されてもよく、パルス電源の下流側に電圧をパルス化するためのデバイスを備えてもよい。一例では、パルス電圧は、基板Ｗに負の電位が生じるように支持台１４に供給される。パルス電圧は、負極性の直流電圧のパルスであってよい。また、パルス電圧は、矩形波のパルスであってもよく、三角波のパルスあってもよく、インパルスであってもよく、又はその他の電圧波形のパルスを有していてもよい。
【００８１】
図５に、例示的実施形態の基板処理方法に関するタイミングチャートの一例を示す。図５において、横軸は、時間を示している。図５において、縦軸は、第１の処理ガスの供給状態、第１の高周波電力ＨＦのレベル及びパルス電圧のレベルを示している。図５において、第１の処理ガスは、チャンバ１０内に周期的に供給されている。また、第１の高周波電力のパルス及びパルス電圧は、支持台１４に周期的に供給されている。さらに、第１の高周波電力ＨＦのパルスが供給される期間、パルス電圧が供給される期間及び第１の処理ガスが供給される期間は同期している。なお、第１の処理ガスは、チャンバ１０内に連続的に供給されもよい。
【００８２】
図５において、第１の高周波電力ＨＦの「Ｌ」レベルは、第１の高周波電力ＨＦが供給されていないか、又は、第１の高周波電力ＨＦの電力レベルが、「Ｈ」で示す電力レベルよりも低いことを示している。パルス電圧の「Ｌ」レベルは、パルス電圧が支持台１４に与えられないか、又は、パルス電圧のレベルが、「Ｈ」で示すレベルよりも低いことを示している。また、第１の処理ガスの供給状態の「ＯＮ」は、第１の処理ガスがチャンバ１０内に供給されていることを示しており、第１の処理ガスの供給状態の「ＯＦＦ」は、チャンバ１０内への第１の処理ガスの供給が停止されていることを示している。ここで、パルス電圧の電圧レベルがＬである期間を「Ｌ期間」、パルス電圧の電圧レベルがＨである期間を「Ｈ期間」とする。
【００８３】
Ｈ期間におけるパルス電圧の周波数（第１の周波数）は１００ｋＨｚ〜３．２ＭＨｚに制御されてよい。一例では、第１の周波数は４００ｋＨｚに制御される。また、この場合、一周期内でパルス電圧のレベルがＨとなる期間が占める割合を示すＤｕｔｙ比（第１のＤｕｔｙ比）は５０％以下であってよく、又は３０％以下であってよい。
【００８４】
また、周期的に供給されるパルス電圧の周波数、すなわち、Ｈ期間の周期を規定する周波数（第２の周波数）は、１ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ又は５Ｈｚ〜１００ｋＨｚとしてよい。また、この場合、一周期内でＨ期間が占める割合を示すＤｕｔｙ比（第２のＤｕｔｙ比）は、５０％〜９０％であってよい。
【００８５】
なお、例示的実施形態では、第１の高周波電力ＨＦのパルスが供給される期間、パルス電圧が供給される期間及び第１の処理ガスが供給される期間が同期している場合について説明したが、これらは同期していなくてもよい。
【００８６】
工程ＳＴ１２における静電チャック２０の温度は特に制限されない。ただし、工程ＳＴ１２の開始前に、静電チャック２０の温度を低温、例えば０℃以下又は−５０℃以下に調整することで、基板表面におけるエッチャントの吸着が促進されるため、エッチングレートを向上させることができる。なお、第１の処理ガスが、リン含有ガスを含む場合、第１の処理ガス中におけるリン含有ガスの比率に応じて、静電チャック２０の温度は、５０℃以下、３０℃以下又は２０℃以下としてもよい。
【００８７】
工程ＳＴ１２の実行が終了すると、方法ＭＴ１は終了する。図４は、図１に示す基板処理方法を実行した後の一例の基板の部分拡大断面図である。方法ＭＴ１の実行により、図４に示すように、膜ＳＦに、例えば下地層ＵＬまで達するスペースＳＰが形成される。
【００８８】
（実験１）
以下、方法ＭＴ１の評価のために行った実験１の結果について説明する。実験１では、図３に示す基板Ｗと同じ８つのサンプル基板を準備した。実験１では、プラズマ処理装置１を用いて、８つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングを行った。プラズマエッチングでは、フルオロカーボンガス、ハイドロフルオロカーボンガス、炭素を含まないフッ素含有ガス及びハロゲン含有ガスを含む第１の処理ガスを用いた。８つのサンプル基板のうち第１のサンプル基板のプラズマエッチングに用いた第１の処理ガスは、フッ化水素ガスを含んでいなかった。８つのサンプル基板のうち第２〜第８のサンプル基板のプラズマエッチングに用いた第１の処理ガスでは、第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量は、それぞれ３４．２体積％、５１．０体積％、８０．０体積％、９５．２体積％、９８．８体積％、９９．５体積％、及び１００体積％であった。なお、実験１では、プラズマエッチングの開始前に、サンプル基板を載置する静電チャック２０の温度を−５０℃以下の温度に調整した。
【００８９】
実験１では、８つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から、マスクＭＳＫのエッチングに対する膜ＳＦのエッチングの選択比を求めた。具体的に、８つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から、膜ＳＦのエッチングレートをマスクＭＳＫのエッチングレートで除すことにより選択比を求めた。
【００９０】
図６は、図１に示す基板処理方法の評価のために行った実験１の結果を示すグラフである。図６のグラフにおいて、横軸は、流量比を示している。流量比は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に占めるフッ化水素ガスの流量の割合（体積％）である。図６のグラフにおいて、縦軸は、選択比を示している。図６において、参照符号Ｐ１〜Ｐ８は、第１〜第８のサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から求めた選択比を示している。
【００９１】
図６に示すように、実験１の結果、選択比は、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量に対するフッ化水素ガスの流量の比率（以下、「流量比」という。）の増加に伴って増加することが確認された。特に、流量比が８０体積％以上の領域では、流量比が８０体積％未満の領域と比較して、選択比の増加率が大きい（図６のグラフの傾きが大きい）ことが確認される。この理由は、以下のように考えられる。流量比が８０体積％未満の領域では、流量比の増加に伴い、シリコン含有膜のエッチング速度が上昇し、これによって選択比が増加する。ただし、この領域では、マスクも一定量がエッチングされるため、選択比の増加は比較的緩やかとなる。一方、流量比が８０体積％以上の領域では、シリコン含有膜のエッチング速度は飽和傾向となるが、マスクのエッチング速度が低下し、これによって選択比が増加する。すなわち、流量比が８０体積％以上の領域では、シリコン含有膜が高いエッチング速度を保ったままエッチングされる一方で、マスクがほとんどエッチングされなくなるため、選択比の増加率が大きくなる。
【００９２】
また、図６から、フッ化水素ガスの流量が不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量において７０体積％以上を占める場合には、５以上の選択比が得られることがわかる。特に、フッ化水素ガスの流量が、不活性ガスを除いた第１の処理ガスの全流量において９０体積％以上を占める場合には７以上の選択比が、９５体積％以上を占める場合には７．５以上の選択比が得られることがわかる。
【００９３】
（実験２）
実験２では、図３に示す基板Ｗと同じ３つのサンプル基板を準備した。実験２では、プラズマ処理装置１を用いて、３つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングを行った。プラズマエッチングでは、フッ化水素ガス及び炭素含有ガスを含む第１の処理ガスを用いた。第９のサンプル基板に対しては、フッ化水素ガス及びフルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスを用いた。第１０のサンプル基板に対しては、フッ化水素ガス及び炭素数が１のハイドロフルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスを用いた。第１１のサンプル基板に対しては、フッ化水素ガス及び炭素数が４のハイドロフルオロカーボンガスを含む第１の処理ガスを用いた。なお、実験２では、プラズマエッチングの開始前に、サンプル基板を載置する静電チャック２０の温度を−５０℃以下の温度に調整した。
【００９４】
実験２では、３つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から、マスクＭＳＫのエッチングに対する膜ＳＦのエッチングの選択比を求めた。具体的に、３つのサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から、膜ＳＦのエッチングレートをマスクＭＳＫのエッチングレートで除すことにより選択比を求めた。
【００９５】
図７は、実験２の結果を示すグラフである。図７のグラフにおいて、横軸はサンプル基板を示している。図７のグラフにおいて、縦軸は、選択比を示している。図７において、参照符号Ｓｕｂ．９〜１１は、第９〜第１１のサンプル基板の膜ＳＦのプラズマエッチングの結果から求めた選択比を示している。
【００９６】
図７に示すように、実験２の結果、いずれのサンプル基板においても選択比が６以上であることが確認された。特に、炭素数が４のハイドロフルオロカーボンガスを用いた第１１のサンプル基板では選択比が１４程度であり、３つのサンプル基板の中で選択比が最も高いことが確認された。
【００９７】
（実験３及び実験４）
実験３では、プラズマ処理装置１を用い、フッ化水素ガス及びアルゴンガスの混合ガスである処理ガスからプラズマを生成して、シリコン酸化膜をエッチングした。実験４では、プラズマ処理装置１を用い、フッ化水素ガス、アルゴンガス、及びＰＦ３ガスの混合ガスである処理ガスからプラズマを生成して、シリコン酸化膜をエッチングした。実験３及び実験４では、静電チャック２０の温度を変更しながら、シリコン酸化膜をエッチングした。実験３及び実験４では、四重極型質量分析計を用いて、シリコン酸化膜のエッチング時の気相中のフッ化水素（ＨＦ）の量とＳｉＦ３の量を測定した。図８（ａ）及び図８（ｂ）に実験３及び実験４の結果を示す。図８（ａ）は、実験３におけるシリコン酸化膜のエッチング時の静電チャック２０の温度とフッ化水素（ＨＦ）の量及びＳｉＦ３の量の各々との関係を示している。また、図８（ｂ）は、実験４におけるシリコン酸化膜のエッチング時の静電チャック２０の温度とフッ化水素（ＨＦ）の量及びＳｉＦ３の量の各々との関係を示している。
【００９８】
図８（ａ）に示すように、実験３では、静電チャック２０の温度が約−６０℃以下の温度である場合に、エッチャントであるフッ化水素（ＨＦ）の量が減少し、シリコン酸化膜のエッチングにより生成される反応生成物であるＳｉＦ３の量が増加していた。すなわち、実験３では、静電チャック２０の温度が約−６０℃以下の温度である場合に、シリコン酸化膜のエッチングにおいて利用されるエッチャントの量が増加していた。一方、図８（ｂ）に示すように、実験４では、静電チャック２０の温度が２０℃以下の温度である場合に、フッ化水素（ＨＦ）の量が減少し、ＳｉＦ３の量が増加していた。すなわち、実験４では、静電チャック２０の温度が２０℃以下の温度である場合に、シリコン酸化膜のエッチングにおいて利用されるエッチャントの量が増加していた。実験４で用いた処理ガスはＰＦ３ガスを含んでいる点で、実験３で用いた処理ガス異なっている。実験４では、シリコン酸化膜のエッチング時に、シリコン酸化膜の表面にリン化学種が存在する状態が形成されていた。これより、リン化学種がシリコン酸化膜の表面に存在する状態では、静電チャック２０の温度が２０℃以下の比較的高い温度であっても、エッチャントのシリコン酸化膜への吸着が促進されていたことが理解できる。このことから、リン化学種が基板の表面に存在する状態では、開口（凹部）の底へのエッチャントの供給が促進されて、シリコン含有膜のエッチングレートが高められることが確認された。
【００９９】
［第２の実施形態］
第１の実施形態に係る基板処理方法において、処理回数が増加するにつれて、チャンバ１０の内壁や支持台１４等に付着する反応生成物の付着量が増加する。反応生成物の付着量が増加すると処理環境が変わるため、基板Ｗ間での処理の均一性が悪化することがある。また、反応生成物の付着量の増加は、パーティクルの発生要因になる。そこで、クリーニングガスをプラズマ化させたプラズマによりチャンバ内をクリーニングすることが行われる。
【０１００】
図９は、第２の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図９に示す方法ＭＴ２は、方法ＭＴ１と同様に、シリコン含有膜をエッチングするために実行される。工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２２は、上述した方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
図９に示すように、方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２３をさらに含む。工程ＳＴ２３は、工程ＳＴ２２の後に実行される。工程ＳＴ２３では、チャンバ１０内において第２の処理ガス（クリーニングガス）からプラズマが生成される。工程ＳＴ２３では、このプラズマからの化学種により、チャンバ１０内がクリーニングされる。工程２３の処理時間は、通常、プラズマの発光状態をモニタすることにより決定される。第２実施形態によれば、従来技術と比較して、クリーニング時間を５０％以下に短縮することができ、基板処理のスループットを改善することができる。
【０１０２】
工程ＳＴ２３で使用する第２の処理ガスは、例えば、フッ素含有ガス、酸素含有ガス、水素含有ガス、及び窒素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種を含んでもよい。フッ素含有ガスとしては、例えば、ＣＦ４、ＳＦ６又はＮＦ３を使用することができる。酸素含有ガスとしては、例えば、Ｏ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ又はＨ２Ｏ２を使用することができる。水素含有ガスとしては、例えば、Ｈ２又はＨＣｌを使用することができる。窒素含有ガスとしては、例えば、Ｎ２を使用することができる。上記のほか、第２の処理ガスには、Ａｒ等の希ガス等が含まれてもよい。
【０１０３】
工程ＳＴ２３は、基板Ｗを１枚処理する毎に実行してもよいが、所定枚数又は所定ロット数の基板Ｗを処理した後に実行してもよい。あるいは、所定時間の基板処理後に実行してもよい。
【０１０４】
［第３実施形態］
第１の実施形態及び第２の実施形態では、いずれも第１の処理ガスにはフッ化水素ガスが含まれる。フッ化水素ガスは腐食性の高いガスであるため、エッチング工程の前に、チャンバ１０の内壁にプリコートを形成することが好ましい。特に、フッ化水素ガスが高濃度で使用する場合には、チャンバ１０の内壁にプリコートを形成し、チャンバ１０の内壁の腐食を抑制することで、メンテナンス頻度を低減することができる。ここで、チャンバ１０の内壁には、チャンバ１０の側壁及び天井（上部電極３０の天板３４）のほか、支持台１４等が含まれる。
【０１０５】
プリコート膜は、シリコン酸化膜等のシリコン含有膜、又はマスクＭＳＫの材料と同種の材料で形成されてもよい。マスクＭＳＫがカーボン含有マスクである場合、プリコートはカーボン含有材料により形成されてよい。カーボン含有材料には、例えば、スピンオンカーボン、炭化タングステン、アモルファスカーボン、及び炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種が含まれる。マスクＭＳＫが、ホウ素含有マスクである場合、プリコートはホウ素含有材料により形成されてよい。ホウ素含有材料としては、ホウ素含有材料は、例えば、水素化ホウ素シリコン、窒化ホウ素、および炭化ホウ素からなる群から選択される少なくとも一種が含まれる。
【０１０６】
図１０は、第３の実施形態に係る基板処理方法の一例を示すフローチャートである。図１０に示す方法ＭＴ３は、方法ＭＴ１と同様に、シリコン含有膜をエッチングするために実行される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２は、上述した方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１０７】
図１０に示すように、方法ＭＴ２は、工程ＳＴ３０をさらに含む。工程ＳＴ３０は、工程ＳＴ３１の前に実行される。工程ＳＴ３０では、チャンバ１０内において第３の処理ガス（プリコートガス）からプラズマが生成される。工程ＳＴ３０では、このプラズマからの化学種により、チャンバ１０の内壁にプリコートを形成する。
【０１０８】
プリコートは、第３の処理ガスを用いてＣｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  （ＣＶＤ）やＡｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  （ＡＬＤ）により形成することができる。例えば、プリコートとしてシリコン酸化膜を成膜する場合、第３の処理ガスとしてＳｉＣｌ４やアミノシラン系ガス等のシリコン含有ガスと、Ｏ２等の酸素含有ガス等を用いることができる。また、プリコートとして、カーボン膜を形成する場合、第３の処理ガスとして、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２等の炭素含有ガスを用いることができる。
【０１０９】
工程ＳＴ３３は、基板Ｗを１枚処理する毎に実行してもよいが、所定枚数又は所定ロット数の基板Ｗを処理した後に実行してもよい。あるいは、所定時間の基板処理後に実行してもよい。
【０１１０】
なお、プリコートを形成する工程は、図１１の第３の実施形態に係る基板処理方法の別の例に示すようにクリーニング工程と組み合わせて実行してもよい。これにより、パーティクルの発生と、チャンバ１０の内壁の腐食とを同時に抑制することができる。
【０１１１】
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる例示的実施形態における要素を組み合わせて他の例示的実施形態を形成することが可能である。
【０１１２】
例えば、方法ＭＴ１〜４において用いられるプラズマ処理装置は、プラズマ処理装置１とは別のプラズマ処理装置であってもよい。方法ＭＴ１〜４において用いられるプラズマ処理装置は、別の容量結合型のプラズマ処理装置、誘導結合型のプラズマ処理装置、又はマイクロ波といった表面波を用いてプラズマを生成するプラズマ処理装置であってもよい。
【０１１３】
また、上述したようにフッ化水素ガスは腐食性の高いガスである。このため、処理段階に応じて、フッ化水素ガスの流量比や、第１の処理ガスに添加するガスの種類を変更してもよい。一例では、マスクの厚さを維持する必要がないエッチング終期では、マスクの厚さを維持する必要があるエッチング初期から中期よりもフッ化水素ガスの流量比を低くしてもよい。他の例では、ボーイング等の形状異常が発生しやすい低アスペクト比領域のエッチングでは、高アスペクト比領域のエッチングと比べて、側壁保護効果を有するガスの流量比を多くしてもよい。また、エッチング後の形状を、光学的観察装置等でモニタし、その形状に応じて、フッ化水素ガスの流量比、第１の処理ガスに添加するガスの種類又は流量比を変更してもよい。
【０１１４】
また、開示する実施形態は、以下の態様をさらに含む。
【０１１５】
（付記１）
チャンバ内に、シリコン酸化膜を含むシリコン含有膜と、シリコン含有膜上にマスクを有する基板を提供する工程と、
前記基板が載置される基板支持体の温度を０℃以下に制御する工程と、
前記チャンバ内において、フッ化水素ガス、並びにＣ４Ｆ８ガス、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含む第１の処理ガスから生成したプラズマにより、前記シリコン含有膜をエッチングする工程と、
を含み、
不活性ガスを除いた前記第１の処理ガスの中で前記フッ化水素ガスの流量が最も多い、
基板処理方法。
【０１１６】
（付記２）
前記第１の処理ガスは、酸素含有ガス、ハロゲン含有ガス及びリン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種の添加ガスをさらに含む、（付記１）に記載の基板処理方法。
【０１１７】
（付記３）
フッ化水素ガス、並びにフルオロカーボンガス及びハイドロフルオロカーボンガスからなる群から選択される少なくとも１種の炭素含有ガスを含み、不活性ガスを除いた全流量に対する前記フッ化水素ガスの流量が７０体積％以上である、エッチングガス組成物。
【０１１８】
（付記４）
前記フルオロカーボンガスは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ４、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ６、Ｃ４Ｆ８及びＣ５Ｆ８からなる群から選択される少なくとも１種である、（付記３）にエッチングガス組成物。
【０１１９】
（付記５）
前記フルオロカーボンガスは、Ｃ４Ｆ８ガスである、（付記３）に記載のエッチングガス組成物。
【０１２０】
（付記６）
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨ３Ｆ、Ｃ２ＨＦ５、Ｃ２Ｈ２Ｆ４、Ｃ２Ｈ３Ｆ３、Ｃ２Ｈ４Ｆ２、Ｃ３ＨＦ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ２、Ｃ３Ｈ２Ｆ６、Ｃ３Ｈ２Ｆ４、Ｃ３Ｈ３Ｆ５、Ｃ４Ｈ５Ｆ５、Ｃ４Ｈ２Ｆ６、Ｃ５Ｈ２Ｆ１０、ｃ−Ｃ５Ｈ３Ｆ７及びＣ３Ｈ２Ｆ４からなる群から選択される少なくとも１種である、（付記３）に記載のエッチングガス組成物。
【０１２１】
（付記７）
前記ハイドロフルオロカーボンガスは、Ｃ３Ｈ２Ｆ４ガス及びＣ４Ｈ２Ｆ６ガスからなる群から選択される少なくとも１種である、（付記３）に記載のエッチングガス組成物。
【０１２２】
（付記８）
酸素含有ガス及びハロゲン含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む、（付記３）〜（付記７）のいずれか一項に記載のエッチングガス組成物。
【０１２３】
（付記９）
リン含有ガス、硫黄含有ガス及びホウ素含有ガスからなる群から選択される少なくとも１種をさらに含む、（付記３）〜（付記８）のいずれか一項に記載のエッチングガス組成物。
【０１２４】
（付記１０）
前記不活性ガスを除いた全流量に対する前記フッ化水素ガスの流量は９６体積％以下である、（付記３）〜（付記９）のいずれか一項に記載のエッチングガス組成物。
【０１２５】
（付記１１）
（付記３）〜（付記１０）のいずれか一項に記載のエッチングガス組成物に用いるためのフッ化水素ガス。
【０１２６】
以上の説明から、本開示の種々の例示的実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の例示的実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【符号の説明】
【０１２７】
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、Ｗ…基板、ＳＦ…膜、ＭＳＫ…マスク。
【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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