(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、
前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、
直流電力を供給する直流電源と、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給することにより生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力と直流電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、前記反応生成物の膜を成膜する工程の後に該反応生成物の膜をスパッタリングする工程にて前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜した後に前記基板をエッチングする工程と、を行うように制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、
前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、
前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給することにより生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、前記第２の電極へ供給される高周波電力の周波数よりも低い周波数の高周波電力を前記第１の電極に供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、前記反応生成物の膜を成膜する工程の後に該反応生成物の膜をスパッタリングする工程にて前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜した後に前記基板をエッチングする工程と、を行うように制御する制御部と、
を有するプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記所定のギャップは、８０ｍｍ以上である、
請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記反応生成物の膜は、シリコン含有膜又はカーボン含有膜である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２の電極に前記反応生成物の膜を成膜した後、同一のチャンバ内にてスパッタリングされた反応生成物により前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜する、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１のガスは、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス又はＣＨ２Ｆ２ガスの少なくとも一つを含んだガスであり、前記第２のガスは、アルゴンガス又は水素ガスの少なくとも一つを含んだ不活性ガスである、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記第１の電極に前記基板を載置する工程と、
前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記第２の電極に反応生成物の膜を成膜する工程と、
前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力と直流電力とを供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、
前記反応生成物の膜を成膜する工程の後に該反応生成物の膜をスパッタリングする工程にて前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜した後に前記基板をエッチングする工程と、
を含むプラズマ処理方法。
【請求項８】
チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記第１の電極に前記基板を載置する工程と、
前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記第２の電極に反応生成物の膜を成膜する工程と、
前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、前記第１の電極に前記第２の電極に供給される高周波電力の周波数よりも低い周波数の第２の高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、
前記反応生成物の膜を成膜する工程の後に該反応生成物の膜をスパッタリングする工程にて前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜した後に前記基板をエッチングする工程と、
を含むプラズマ処理方法。
【請求項９】
前記所定のギャップは、８０ｍｍ以上である、
請求項７又は８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記反応生成物の膜を成膜する工程は、シリコン含有膜又はカーボン含有膜を成膜する、
請求項７〜９のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記反応生成物の膜を成膜する工程は、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス、ＣＨ２Ｆ２ガスの少なくとも一つのガスを含んだガスを前記第１のガスとして供給し、前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程は、アルゴンガス、水素ガスの少なくとも一つのガスを含んだ不活性ガスを前記第２のガスとして供給する、
請求項７〜１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記反応生成物の膜を成膜する工程の後に、前記スパッタリングする工程が実行される、
請求項７〜１１のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターゲット材に対して直流電力を印加し、ターゲット材をスパッタリングして膜を成膜する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。例えば、特許文献１では、ターゲット材に対してパルス状の直流電力を印加することにより、コンタクトホールやスルーホール、配線溝等の内壁面に対して膜を成膜するスパッタ成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２８０９１６号公報
【特許文献２】特開２００４−２６６１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１，２では、チャンバ内に配置したターゲット材に対してスパッタリングが実行されるため、チャンバ内に予め配置することに適したターゲット材を有しない膜に対して、上記スパッタ成膜方法を使用することは困難である。
【０００５】
例えば、カーボン（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを含む膜のようにチャンバ内に予め配置することに適したターゲット材を有しない膜に対してスパッタリングによる成膜が望まれる。
【０００６】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、チャンバ内の電極にターゲットとして機能する膜を成膜し、成膜された膜をスパッタリングすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、直流電力を供給する直流電源と、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給することにより生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力と直流電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、を行うように制御する制御部と、を有するプラズマ処理装置が提供される。
また、一の態様によれば、チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、前記チャンバ内にガスを供給するガス供給部と、前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給することにより生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、前記第２の電極へ供給される高周波電力の周波数よりも低い周波数の高周波電力を前記第１の電極に供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、を行うように制御する制御部と、を有するプラズマ処理装置が提供される。
また、一の態様によれば、チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、前記第１の電極に前記基板を載置する工程と、前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記第２の電極に反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力と直流電力とを供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、を含むプラズマ処理方法が提供される。
また、一の態様によれば、チャンバ内において基板を載置する第１の電極と、前記チャンバ内において前記第１の電極と所定のギャップで対向して配置される第２の電極と、を有するプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、前記第１の電極に前記基板を載置する工程と、前記チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記第２の電極に反応生成物の膜を成膜する工程と、前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に高周波電力を供給し、前記第１の電極に前記第２の電極に供給される高周波電力の周波数よりも低い周波数の第２の高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、を含むプラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の態様によれば、チャンバ内の電極にターゲット材として機能する膜を成膜し、成膜された膜をスパッタリングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の全体構成の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャート。
【図３】一実施形態に係るプラズマ処理方法の効果の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る直流電圧印加時間とマスクの幅との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１０の全体構成について、図１を参照しながら説明する。プラズマ処理装置１０は、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型のチャンバ１２を有している。チャンバ１２は接地されている。チャンバ１２の上部は開口され、その開口には絶縁体１４を介して上部電極１５が設置されている。これにより、チャンバ１２の開口を閉塞する蓋部が形成される。
【００１２】
チャンバ１２内には、半導体ウエハＷ(以下、ウエハＷと称呼する)を載置する載置台２０が設けられている。載置台２０は、例えばアルミニウムからなり、図示しない絶縁性の保持部を介してチャンバ１２に支持されている。載置台２０の上面にはウエハＷを載置する静電チャック２２が設けられている。静電チャック２２は、静電チャック２２内部の電極板２２ａに直流電力を印加することで発生するクーロン力によりウエハＷを載置台２０に静電吸着し、保持する。ウエハＷの周縁部には、フォーカスリング２６が設けられている。フォーカスリング２６は、シリコンや石英により形成されている。
【００１３】
載置台２０には、図示しない整合器を介して高周波電力源２８が接続されている。高周波電力源２８は、たとえば４００ｋＨｚ以上のバイアス用の高周波電力ＲＦ（ＬＦ）を載置台２０に印加する。これにより、載置台２０は下部電極としても機能する。
【００１４】
チャンバ１２の天井部には、上部電極１５及び上部電極１５を支持する電極支持体１６が設けられている。上部電極１５は、載置台２０と対向し、その対向面には多数のガス孔１５ａが設けられている。上部電極１５は、例えばＳｉ，ＳｉＣ、石英等の部材で形成されている。電極支持体１６は、上部電極１５を支持し、例えばアルミニウム等の導電性部材で形成されている。
【００１５】
ガス供給源３２から出力されたガスは、ガス拡散質３０を通って多数のガス孔１５ａからチャンバ１２内にシャワー状に供給される。これにより、上部電極１５はシャワーヘッドとしても機能する。
【００１６】
上部電極１５には、高周波電力源１８から図示しない整合器を介してたとえば６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力ＲＦ（ＨＦ）が印加される。これにより、高周波電力源１８からの高周波電力は載置台２０とシャワーヘッドとの間に容量的に印加される。高周波電力源１８は、高周波電力源２８よりも高い周波数の高周波電力を供給する。
【００１７】
なお、下部電極（載置台２０）は、ウェハＷを載置する第１の電極の一例である。また、上部電極１５は、下部電極と対向して配置される第２の電極の一例である。また、高周波電力源１８は、上部電極１５に第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源の一例である。また、高周波電力源２８は、第１の高周波電力よりも低い周波数の第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源の一例である。
【００１８】
後述されるスパッタ処理は、直流電源１９から供給される直流（ＤＣ）電力を上部電極１５に印加して実行される。この場合、上部電極１５はシリコン（Ｓｉ）材で形成されることが好ましい。他方、上部電極１５上に、例えば、４００ｋＨｚ程度のバイアス用の高周波電力を印加してスパッタ処理を実行するようにしてもよい。この場合、上部電極１５は必ずしもシリコンで形成される必要はなく、石英を用いてもよい。なお、直流電源１９は、上部電極１５に直流電力を供給する直流電源の一例である。
【００１９】
載置台２０の側壁とチャンバ１２の側壁との間には排気路３４が形成されている。排気路３４中にはバッフル板３６が設けられ、ガスの流れを整えるようになっている。チャンバ１２内のガスは、排気路３４を通って図示しない排気装置によりチャンバ１２外に排気され、これにより、チャンバ１２内を所定の真空度まで減圧する。
【００２０】
プラズマ処理装置１０には、装置全体の動作を制御する制御部２００が設けられている。制御部２００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）２０５、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）２１０、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）２１５及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）２２０を有している。ＣＰＵ２０５は、各種レシピに従って、後述されるプラズマ処理を実行する。レシピには、各プロセスに対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種プロセスガス流量、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度など）などが記載されている。なお、レシピは、ＲＡＭ２１５やＨＤＤ２２０や図示しない半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に保存されてもよい。
【００２１】
以上、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０の全体構成について説明した。かかる構成のプラズマ処理装置１０では、まず、ウェハＷが、チャンバ１２に設けられたゲートバルブ４０から搬入され、静電チャック２２上に保持される。この状態で、ガスと高周波電力とが供給され、生成されたプラズマにより後述される（１）上部電極への成膜処理、（２）スパッタによるウェハＷへの成膜処理、（３）エッチング処理、（４）ウェハレスドライクリーニング処理、が同一チャンバ１２内で順に実行される。
（１）上部電極への成膜処理
本実施形態にかかる上部電極１５への成膜処理では、プラズマ処理装置１０は、上部電極１５に成膜用のガス（第１のガス）と高周波電力ＲＦ（ＨＦ）とを供給することによりプラズマを生成する。プラズマの作用により、主に上部電極１５の下面に反応生成物の膜が成膜される。
【００２２】
本実施形態では、上部電極１５及び載置台２０間のギャップは、８０ｍｍ以上に設定されている。このようにギャップを８０ｍｍ以上と広く設定することで、チャンバ１２内が高圧状態（例えば、１３．３Ｐａ以上）の場合には、ガス密度が増加し気体分子の平均自由行程が短くなり、分子間の衝突頻度が高くなる。プラズマ内部のラジカル及びイオン間などの衝突頻度も高くなることから、プラズマは失活してしまい拡散ができなくなるためにプラズマは、主に上部電極１５の付近で生成される。よって、プラズマから生成される反応生成物のほとんどは、載置台２０と対向する上部電極１５のプラズマ面に堆積し、ウェハＷの上面まで到達しない。これにより、上部電極１５上に反応生成物の膜を成膜することができる。
【００２３】
上部電極１５に成膜する反応生成物は、シリコン（Ｓｉ）膜、カーボン（Ｃ）膜、カーボン（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを含む膜（以下、「ＣＦ系膜」ともいう。）、ＳｉＯ２膜などのシリコン含有膜、カーボン含有膜等であり得る。
【００２４】
例えば、ＣＦ系膜を上部電極１５上に成膜する場合、チャンバ１２内に供給されるガスとしては、Ｃ４Ｆ８ガス、ＣＨＦ３ガス及びＣＨ２Ｆ２ガスの単一ガス、或いは、これらの少なくとも一つのガスを含んだ混合ガスが一例として挙げられる。
【００２５】
特に、ＣＦ系膜は、チャンバ１２内に予め配置することに適したターゲット材が存在しない。このため、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０では、チャンバ１２内にＣＦ系膜を成膜後、同一チャンバ１２内にてＣＦ系膜をスパッタリングすることでターゲット材の材質に関係なくスパッタ処理を可能とすることを特徴の一つとする。
【００２６】
なお、上部電極１５が石英（ＳｉＯ２）の場合、反応生成物の膜をＳｉ膜又はＳｉ含有膜とすることで、ＳｉＯ膜をウェハＷ上に成膜することができる。
（２）スパッタリングによるウェハＷへの成膜処理
スパッタリングによるウェハＷへの成膜処理では、プラズマ処理装置１０は、上部電極１５にスパッタ用のガス（第２のガス）と高周波電力ＲＦ（ＨＦ）と直流電力とを供給することによりプラズマを生成する。プラズマの作用により（特に、プラズマ中のイオンの叩き込みにより）上部電極１５上に成膜された反応生成物の膜がスパッタリングされる。これにより、チャンバ１２内にて上部電極１５に反応生成物の膜を成膜した後、同一のチャンバ１２内にて上部電極１５上の反応生成物の膜がスパッタリングされる。スパッタリングされた反応生成物は、載置台２０に載置されたウェハＷ上に堆積し、これにより、均一性の高い薄膜が成膜される。
【００２７】
チャンバ１２内に供給されるスパッタ用のガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガスの単一ガス、又はアルゴンガスと水素（Ｈ２）ガスの混合ガス等の不活性ガスの単一ガス又は混合ガスが挙げられる。
【００２８】
上部電極１５に印加される直流電力の値を制御することによって、上部電極１５の下面及びチャンバ１２の内壁に形成されるシースの厚さを制御することができる。例えば、直流電力値を上部電極１５に印加すると、直流電力値を印加しない場合と比べてシースの厚さを厚くすることができる。また、直流電力値を大きくするほどシースの厚さを厚くすることができる。シースの厚さが厚くなるほどシース電圧が高くなり、プラズマ中のイオンがシース内で加速される。この結果、イオンを上部電極１５の表面に物理的に強く衝突させることができ、スパッタの効力が上がる。一般に、シースの厚さは、加速電圧（ＤＣ電圧又は１ＭＨｚよりも低い周波数の高周波電力ＲＦ（ＬＦ））、プラズマ密度、プラズマの電子温度によって決まる。よって、本実施形態のように、直流電力値の制御によりシース電圧を操作することによって、スパッタを制御することができる。
【００２９】
このように、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０では、ＣＦ系膜のようにチャンバ１２内に予め配置することに適さない膜がターゲット材として上部電極１５上に成膜される。次に、上部電極１５上の膜がスパッタリングされ、上部電極１５から離脱した（叩き飛ばされた）上部電極１５上の膜中の原子や分子が上部電極１５と載置台２０との間を飛来し、ウェハＷまで到達してウェハＷ上に付着し、ウェハＷ上で膜を形成する。
【００３０】
例えば、ウェハＷ上にレジスト膜のパターンが形成されている場合、スパッタリングにより上部電極１５上の膜から離脱した原子や分子が飛来して、そのレジスト膜上に膜が成膜される。これにより、レジスト膜の幅を生成された膜の厚さだけ広げることができる。例えば、反応生成物の膜がＣＦ系膜の場合、レジスト膜上にはＣＦ系膜が成膜される。また、レジスト膜上に形成された膜は、均一な薄膜である。これにより、次工程でレジスト膜をマスクとしたエッチング処理が実行される場合には、レジスト膜の幅が広がった分、エッチングされるホールの径やラインの幅は狭くなり、微細加工が可能になる。
【００３１】
このように、本実施形態では、ターゲット材となる反応生成物の膜を上部電極１５に成膜後、その膜をスパッタリングすることでウェハＷ側に拡散した分子等によりウェハＷ上に均一な薄膜を成膜する。これに対して、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)によりウェハＷ上に直接、所望の膜を成膜することも考えられる。
【００３２】
微細加工の手法の一つとして、リソグラフィーで形成されたパターンよりも更に微細なパターンを形成することが可能な、パターンのシュリンク技術が知られている。この技術では、堆積性のエッチングガスによるプラズマエッチングによって、形成されたパターン上に所望の堆積物を堆積しながら、パターンのエッチングを行う。これによりエッチングしたホールの径やラインの幅を小さくすることができる。しかしながら、プラズマエッチングにより堆積される堆積物では、堆積物の付着に異方性があり、かつ、パターンの疎密により堆積量に偏りが生じてしまう。具体的には、パターンが疎の部分は堆積量が多くなり膜の厚さが厚くなり、パターンが密の部分は堆積量が少なくなり膜の厚さが薄くなるという課題がある。このように不均一な膜が形成されると、次工程でのエッチングへの影響が大きく、近年及び将来のウェハＷの更なる微細加工の需要に対応することには困難な面があると予測される。
【００３３】
特に近年更なる微細化の要求は高く、またＩＴＲＳ(International Technology Roadmap for Semiconductors)によると年々微細化が進むと予測される。これに対して、堆積性のエッチングガスを用いてエッチングしながら成膜する技術では、微細化の要求を満たすような均一な膜を成膜することは困難になりつつある。
【００３４】
また、最新のＡｒＦ液浸露光技術ではラインのｈｐ（Half Pitch）が４０ｎｍ程度の加工が限界のサイズと考えられ、更なる微細なパターンを形成するために、近年ではいわゆるダブルパターニング等の手法が取り入られている。このようにＩＴＲＳや市場のニーズからリソグラフィーで形成されたパターンよりも更に微細なパターンを形成するシュリンク技術が重要となってきている。
（３）エッチング処理
そこで、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１０は、同一チャンバ１２内でターゲットの成膜処理とスパッタ処理とを用いたシュリンク技術を実現する。これにより、レジスト膜上に均一な膜を成膜し、次工程であるエッチング処理において微細化の要求を満足するエッチングを精度よく行うことができる。特に、本実施形態では、ダブルパターニング技術を用いて微細化されたレジスト膜に数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の均一な膜を形成することで、ダブルパターニング技術を用いた微細加工に更なる微細化を図る技術として適している。
（４）ウェハレスドライクリーニング処理
エッチングされたウェハＷの搬出後、ウェハレスドライクリーニング処理（ＷＬＤＣ）を実行することが好ましい。例えば、チャンバ１２内のＣＦ膜はＯ２プラズマでクリーニングすることができる。なお、（１）〜（４）の処理はすべて同一のプラズマ処理装置１０内で実行される。
【００３５】
［プラズマ処理方法］
次に、以上に説明した（１）〜（４）のプラズマ処理を含む本実施形態にかかるプラズマ処理方法について、図２を参照しながら説明する。なお、本実施形態にかかるプラズマ処理方法は、図１のプラズマ処理装置１０又はその他のプラズマ処理装置において実行可能である。
【００３６】
本実施形態にかかるプラズマ処理方法が開始されると、まず、ウェハＷがチャンバ１２内に搬入され、載置台２０に載置される（ステップＳ１０）。
【００３７】
次に、ＣとＦとを含んだガス（ＣＦ系ガス）がチャンバ１２内に導入され、上部電極１５に高周波電力ＲＦ（ＨＦ）が印加される（ステップＳ１２）。これにより、ＣＦ系ガスからＣやＦのラジカルやイオンを含んだプラズマが生成される。
【００３８】
次に、生成されたプラズマにより上部電極１５上にＣＦ系膜が成膜される（ステップＳ１４）。
【００３９】
次に、アルゴン（Ａｒ）ガスがチャンバ１２内に導入され、上部電極１５に高周波電力ＲＦ（ＨＦ）と直流電力（ＤＣ）とが印加される（ステップＳ１６）。これにより、アルゴンガスからプラズマが生成される。
【００４０】
次に、生成されたプラズマにより上部電極１５上のＣＦ系膜がスパッタリングされる（ステップＳ１８）。
【００４１】
次に、スパッタリングによりＣＦ系膜から離脱した原子や分子が飛来してウェハＷ上に付着し、これにより、ウェハＷに形成されたレジスト膜（マスク）上にＣＦ系の薄膜が形成される（ステップＳ２０）。例えば、図３には、ウェハＷ上に形成された積層膜の一例が図示されている。ここでは、ウェハＷ上に有機膜１３０、反射防止膜１２０、パターンが形成されたＡｒＦレジスト膜１１０が形成されている。ＡｒＦレジスト膜１１０は、マスクとして機能する。図３では、一例としてＡｒＦレジスト膜１１０上に数ｎｍのＳｉ膜の薄膜が形成されている。このように、本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、均一性の高い、数ｎｍ程度の薄膜を成膜できる。図４には、直流電圧の印加時間とマスクの幅との関係を示す。これによれば、直流電圧を約３０秒印加することで、マスクに２．５ｎｍ程度の薄膜を形成でき、マスクの幅を５ｎｍ程度広げることができる。このようにして本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、ウェハＷ上にパターン形成されたマスクに均一な薄膜を形成することでマスクの幅Ｗを制御し、次工程のエッチングにおける更なる微細化を可能とする。
【００４２】
図２に戻り、次に、エッチング処理が実行される（ステップＳ２２）。エッチング処理後、ウェハＷがチャンバ１２から搬出される（ステップＳ２４）。次に、ウェハレスドライクリーニング処理が実行され（ステップＳ２６）、本処理が終了する。
【００４３】
以上、本実施形態にかかるプラズマ処理方法について説明した。ただし、以上に説明したプラズマ処理方法は一例である。例えばステップＳ１６では、上部電極１５にプラズマ生成用の高周波電力ＲＦ（ＨＦ）と直流電力とを印加したが、これに限られない。例えば、ステップＳ１６にて上部電極１５にプラズマ生成用の高周波電力ＲＦ（ＨＦ）を印加し、更に直流電力の代わりに上部電極１５に低周波電力を印加してもよい。
【００４４】
［効果の例］
以上に説明したように、本実施形態にかかるプラズマ処理方法によれば、上部電極１５上にスパッタのターゲット材として機能する膜を成膜し、その膜をスパッタリングすることでウェハＷに形成されたパターン上に均一性のある薄膜を成膜できる。これにより、マスクの幅を制御し、次工程において制御されたマスクを用いてウェハＷに微細加工を施すことができる。
【００４５】
また、本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、チャンバ内に予め配置することに適したターゲット材を有しない膜に対しても前記のように上部電極上に所望の膜を成膜することにより、ターゲット材の材質に関係ないスパッタリングが可能となる。
【００４６】
また、ＣＶＤによる成膜では、パターンの疎密により成膜する膜の厚さにバラツキが生じ、近年及び今後の微細化の要求に対応したウェハＷの微細加工が困難になることが予想される。これに対して、本実施形態にかかるプラズマ処理方法では、パターンの疎密にかかわらず、均一性のある薄膜を成膜できる。このため、本実施形態にかかるプラズマ処理方法によれば、近年及び今後の更なる微細化の要求に対応してウェハＷに微細加工を施すことができる。
【００４７】
また、上部電極１５への成膜処理、スパッタ処理、エッチング処理及びクリーニング処理をすべて同一のプラズマ処理装置１０のチャンバ１２内で行うことができ、装置コストを抑制できる。
【００４８】
以上、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００４９】
例えば、本発明に係るプラズマ処理方法を実施可能なプラズマ処理装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置であってもよい。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等が挙げられる。
【００５０】
また、本発明にかかるプラズマ処理装置は、上部電極に第１の高周波電力を印加する高周波電源を備える。これに加えて、本発明にかかるプラズマ処理装置は、上部電極に直流電力を印加する直流電源及び下部電極に第１の高周波電力よりも低い周波数の電力を印加する高周波電源の少なくともいずれかを有していればよい。
【００５１】
また、本発明にかかるプラズマ処理装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。また、本願に開示された実施形態に関し、さらに下記の形態を含んでよい。
［付記１］
基板を載置する第１の電極と、前記第１の電極と対向して配置される第２の電極と、を所定のギャップで対向して配置したプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極に第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源と、
前記第２の電極に直流電力を供給する直流電源と、
チャンバ内にガスを供給するガス供給源と、を有し、
前記第２の電極は、第１のガスと前記第１の高周波電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって成膜される反応生成物の膜を有し、
前記第２の電極は、第２のガスと前記第１の高周波電力と前記直流電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングするターゲットとなる、
プラズマ処理装置。
［付記２］
前記第１の電極に前記第１の高周波電力よりも低い周波数の第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源を有し、
前記反応生成物の膜をスパッタリングする際、前記第２の高周波電力を供給する、
付記１に記載のプラズマ処理装置。
［付記３］
前記所定のギャップは、８０ｍｍ以上である、
付記１又は２に記載のプラズマ処理装置。
［付記４］
前記反応生成物の膜は、カーボン（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを含む、
付記１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
［付記５］
前記プラズマ処理装置は、前記チャンバ内にて前記第２の電極に前記反応生成物の膜を成膜した後、同一のチャンバ内にて前記スパッタリングされた反応生成物により前記第１の電極に載置された基板上に膜を成膜する、
付記１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
［付記６］
基板を載置する第１の電極と、前記第１の電極と対向して配置される第２の電極と、を所定のギャップで対向して配置したプラズマ処理装置であって、
前記第２の電極に第１の高周波電力を供給する第１の高周波電源と、
前記第１の電極に前記第１の高周波電力よりも低い周波数の第２の高周波電力を供給する第２の高周波電源と、
チャンバ内にガスを供給するガス供給源と、を有し、
前記第２の電極は、第１のガスと前記第１の高周波電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって成膜される反応生成物の膜を有し、
前記第１の電極に前記第２の高周波電力を供給し、
前記第２の電極は、第２のガスと前記第１の高周波電力と前記第２の高周波電力とを供給することにより、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングするターゲットとなる、
プラズマ処理装置。
［付記７］
基板を載置する第１の電極と、前記第１の電極と対向して配置される第２の電極と、を所定のギャップで対向して配置したプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を実行するプラズマ処理方法であって、
チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に第１の高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、
前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に前記第１の高周波電力と直流電力とを供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、
を含むプラズマ処理方法。
［付記８］
基板を載置する第１の電極と、前記第１の電極と対向して配置される第２の電極と、を所定のギャップで対向して配置したプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を実行するプラズマ処理方法であって、
チャンバ内に第１のガスを供給し、前記第２の電極に第１の高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって反応生成物の膜を成膜する工程と、
前記チャンバ内に第２のガスを供給し、前記第２の電極に第１の高周波電力を供給し、前記第１の電極に第２の高周波電力を供給し、生成されたプラズマによって前記反応生成物の膜をスパッタリングする工程と、
を含むプラズマ処理方法。
【符号の説明】
【００５２】
１０：プラズマ処理装置
１２：チャンバ
１５：上部電極
１６：電極支持体
１８：高周波電力源
１９：直流電源
２０：載置台（下部電極）
２２：静電チャック
２６：フォーカスリング
２８：高周波電力源
３２：ガス供給源
１１０：ＡｒＦレジスト膜
１２０：反射防止膜
１３０：有機膜
２００：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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