JP7250663B2 - プラズマ処理装置及びインピーダンスの整合方法 - Google Patents

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置、インピーダンスの整合方法、及びプラズマ処理方法に関するものである。

電子デバイスの製造においてはプラズマ処理装置が用いられている．プラズマ処理装置は、チャンバ、基板支持台、第１の高周波電源、第１の整合器、第２の高周波電源、及び第２の整合器を備える。基板支持台は、下部電極を有し、チャンバ内に設けられている。第１の高周波電源は、第１の高周波電力を第１の整合器を介して下部電極に供給する。第１の整合器は、第１の高周波電源の負荷側のインピダースを第１の高周波電源の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。第１の高周波電力は、バイアス高周波電力である。第２の高周波電源は、プラズマ生成用の第２の高周波電力を第２の整合器を介して供給する。第２の整合器は、第２の高周波電源の負荷側のインピダースを第２の高周波電源の出力インピーダンスに整合させるための整合回路を有している。このようなプラズマ処理装置は、特許文献１に記載されている。

特開２０１６－０９６３４２号公報

プラズマ処理装置を用いて実行されるプラズマ処理には、所望のイオンエネルギーを有するイオンを効率的に基板に供給することが求められる。

一つの例示的実施形態においては、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、基板支持台、第１の高周波電源、第１の整合器、第２の高周波電源、及び第２の整合器を備える。基板支持台は、下部電極を有し、チャンバ内に設けられている。第１の高周波電源は、第１の高周波電力を下部電極に供給するように構成されている。第１の高周波電力はバイアス高周波電力である。第１の整合器は、第１の高周波電源と第１の高周波電源の負荷との間で接続されている。第２の高周波電源は、プラズマ生成用の第２の高周波電力を供給するように構成されている。第２の整合器は、第２の高周波電源と第２の高周波電源の負荷との間で接続されている。第２の整合器は、整合回路及びコントローラを有する。整合回路は、可変インピーダンスを有する。コントローラは、第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるために、整合回路のインピーダンスを設定するよう構成されている。

一つの例示的実施形態によれば、所望のイオンエネルギーを有するイオンを効率的に基板に供給することが可能となる。

一つの例示的実施形態に係る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の二つの整合器を含む電源系の構成の一例を示す図である。 高周波電力ＬＦ、高周波電力ＨＦ、及び同期信号ＳＳに関する一例のタイミングチャートである。 図１に示すプラズマ処理装置の二つの整合器を含む電源系の構成の別の一例を示す図である。 第１の高周波電力に基づく基板の電位及びプラズマの電位を示す一例のタイミングチャートである。 一つの例示的実施形態に係るインピーダンスの整合方法を示す流れ図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図８の（ａ）は一例の基板の一部拡大断面図であり、図８の（ｂ）及び図８の（ｃ）は図７に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図１０の（ａ）は、例の基板の一部拡大断面図であり、図１０の（ｂ）～図１０の（ｅ）は図９に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図１２の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１２の（ｂ）は、図１１に示すプラズマ処理方法の工程ＳＴ３１の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図１４の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１４の（ｂ）～図１４の（ｄ）は、図１３に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図１６の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１６の（ｂ）～図１６の（ｄ）は、図１５に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。 図１８の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図であり、図１８の（ｂ）及び図１８の（ｃ）は、図１７に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。 別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。 電源６１Ａの出力電圧ＶＯ、高周波電力ＨＦ、及び同期信号ＳＳに関する一例のタイミングチャートである。

以下、種々の例示的実施形態について説明する。

一つの例示的実施形態においては、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、基板支持台、第１の高周波電源、第１の整合器、第２の高周波電源、及び第２の整合器を備える。基板支持台は、下部電極を有し、チャンバ内に設けられている。第１の高周波電源は、第１の高周波電力を下部電極に供給するように構成されている。第１の高周波電力はバイアス高周波電力である。第１の整合器は、第１の高周波電源と第１の高周波電源の負荷との間で接続されている。第２の高周波電源は、プラズマ生成用の第２の高周波電力を供給するように構成されている。第２の整合器は、第２の高周波電源と第２の高周波電源の負荷との間で接続されている。第２の整合器は、整合回路及びコントローラを有する。整合回路は、可変インピーダンスを有する。コントローラは、第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるために、整合回路のインピーダンスを設定するよう構成されている。

第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正極性を有する期間では、基板とプラズマとの間の電位差が小さく、シースが薄い。したがって、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正極性を有する期間では、プラズマから基板に供給されるイオンのエネルギーは低い。一方、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負極性を有する期間では、基板とプラズマとの間の電位差が大きく、シースが厚い。したがって、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負極性を有する期間では、プラズマから基板に供給されるイオンのエネルギーは高い。一つの例示的実施形態では、第１の高周波電力の各周期内の部分期間において反射が低減され、プラズマの生成効率が高くなる。一方、第１の高周波電力の各周期内の部分期間以外の期間では、第２の高周波電力の反射が増加し、プラズマの生成効率が低下する。故に、この実施形態では、第１の高周波電力の各周期内における部分期間の指定により、所望のイオンエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて基板に供給される。

一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、センサを更に備えてもよい。センサは、整合回路と第２の高周波電源との間の電気経路における電圧及び電流を測定するように構成されている。コントローラは、センサによって取得される電圧及び電流から、部分期間内の第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスを決定する。コントローラは、決定したインピーダンスと第２の高周波電源の出力インピーダンスとの差を減少させるために、整合回路のインピーダンスを設定するように構成されている。

別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置において実行されるインピーダンスの整合方法が提供される。整合方法は、プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた支持台の下部電極に、第１の整合器を介して第１の高周波電源からバイアス高周波電力である第１の高周波電力を供給する工程を含む。整合方法は、第２の整合器を介して第２の高周波電源からプラズマ生成用の第２の高周波電力を供給する工程を更に含む。整合方法は、第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるために、第２の整合器の整合回路のインピーダンスを設定する工程を更に含む。

一つの例示的実施形態においては、部分期間内の第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスが、整合回路と第２の高周波電源との間の電気経路における電圧及び電流から決定される。電圧及び電流は、センサによって取得される。整合回路のインピーダンは、決定したインピーダンスと第２の高周波電源の出力インピーダンスとの差を減少させるために、設定される。

一つの例示的実施形態においては、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間であってもよい。この実施形態によれば、高いエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて、基板に供給される。

一つの例示的実施形態においては、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間であってもよい。この実施形態によれば、低いエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて、基板に供給される。

更に別の例示的実施形態においては、プラズマ処理装置において実行されるプラズマ処理方法が提供される。プラズマ処理方法は、第１の期間においてプラズマ処理装置のチャンバ内で第１のプラズマ処理を実行する工程を含む。プラズマ処理方法は、第１の期間の後の又は該第１の期間に続く第２の期間においてチャンバ内で第２のプラズマ処理を実行する工程を更に含む。第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程の各々は、チャンバ内に設けられた支持台の下部電極に、第１の整合器を介して第１の高周波電源からバイアス高周波電力である第１の高周波電力を供給する工程を含む。第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程の各々は、第２の整合器を介して第２の高周波電源からプラズマ生成用の第２の高周波電力を供給する工程を更に含む。第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程の各々は、第２の整合器の整合回路のインピーダンスを設定する工程を更に含む。第２の整合器の整合回路のインピーダンスは、第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるように、設定される。第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程のうち一方において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間である。第１のプラズマ処理を実行する工程及び第２のプラズマ処理を実行する工程のうち他方において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間である。

第１のプラズマ処理を実行する工程において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間であってもよい。この場合に、第２のプラズマ処理を実行する工程において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間であってもよい。

第１のプラズマ処理を実行する工程において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間であってもよい。この場合に、第２のプラズマ処理を実行する工程において、部分期間は、第１の高周波電源から出力される第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間であってもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置されてもよい。基板は、下地領域及び該下地領域上に設けられた膜を有し得る。第１のプラズマ処理を実行する工程において、下地領域を露出させるよう処理ガスのプラズマを用いて膜がエッチングされてもよい。第２のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて膜が更にエッチングされてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置されてもよい。基板は、第１の膜及び第２の膜を有し得る。第１の膜は、第２の膜上に設けられていてもよい。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第１の膜がエッチングされてもよい。第２のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされてもよい。

一つの例示的実施形態において、基板が第１の期間においてチャンバ内に配置されてもよい。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜がエッチングされてもよい。第２の期間において基板はチャンバ内に配置されていなくてもよい。チャンバの内壁面に付着した堆積物が、第２のプラズマ処理を実行する工程において処理ガスのプラズマを用いて除去されてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置され得る。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされてもよい。第２のプラズマ処理を実行する工程において、第１のプラズマ処理を実行する工程でその膜がエッチングされた基板の表面上に、処理ガスのプラズマからの化学種又は別の処理ガスのプラズマからの化学種を含む堆積物が形成されてもよい。第１のプラズマ処理を実行する工程と第２のプラズマ処理を実行する工程とが交互に繰り返されてもよい。

一つの例示的実施形態において、第１の期間及び第２の期間にわたって、基板がチャンバ内に配置されてもよい。第１のプラズマ処理を実行する工程において、処理ガスのプラズマを用いて基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされてもよい。第２のプラズマ処理を実行する工程において、第１のプラズマ処理を実行する工程でエッチングされた膜の表面を、処理ガスのプラズマ又は別の処理ガスのプラズマを用いて変質させてもよい。第１のプラズマ処理を実行する工程と第２のプラズマ処理を実行する工程とが交互に繰り返されてもよい。

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。

図１は、一つの例示的実施形態に係る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１は、容量結合型プラズマ処理装置である。プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供している。

チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいる。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有している。内部空間１０ｓは、チャンバ本体１２の内側に提供されている。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成されている。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。耐腐食性を有する膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。

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、内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｇにより開閉可能となっている。ゲートバルブ１２ｇは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。

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ている。支持部１３は、略円筒形状を有している。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、基板支持台、即ち支持台１４を支持している。支持台１４は、内部空間１０ｓの中に設けられている。支持台１４は、チャンバ１０内、即ち内部空間１０ｓの中で、基板Ｗを支持するように構成されている。

支持台１４は、下部電極１８及び静電チャック２０を有している。支持台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。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、例えばアルミニウムといった導体から形成されており、略円盤形状を有している。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。

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の上面の上には、基板Ｗが載置される。静電チャック２０は、本体及び電極を有する。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ている。静電チャック２０の電極は、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との間で静電引力が発生する。発生した静電引力により、基板Ｗは、静電チャック２０に引き付けられ、静電チャック２０によって保持される。

支持台１４は、フォーカスリングＦＲを支持している。フォーカスリングＦＲは、基板Ｗのエッジを囲むように、配置される。フォーカスリングＦＲ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ために設けられている。フォーカスリングＦＲは、限定されるものではないが、シリコン、炭化シリコン、又は石英から形成され得る。

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２２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２２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。

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の裏面との間の間隙に供給する。

プラズマ処理装置１は、上部電極３０を更に備えている。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ている。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。

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を画成している。天板３４は、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には、複数のガス吐出孔３４ａが形成されている。複数のガス吐出孔３４ａは、天板３４をその板厚方向に貫通している。

支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムといった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には、複数のガス孔３６ｂが形成されている。複数のガス孔３６ｂは、ガス拡散室３６ａから下方に延びている。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、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。

ガス供給管３８には、バルブ群４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３を介して、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４１、流量制御器群４２、及びバルブ群４３は、ガス供給部ＧＳ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いる。バルブ群４１及びバルブ群４３の各々は、複数の開閉バルブを含んでいる。流量制御器群４２は、複数の流量制御器を含んでいる。流量制御器群４２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４１の対応の開閉バルブ、流量制御器群４２の対応の流量制御器、及びバルブ群４３の対応の開閉バルブを介して、ガス供給管３８に接続されている。

プラズマ処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、支持部１３の外周にも設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２にエッチング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部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、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。

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部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、酸化イットリウムといったセラミックから形成された膜であり得る。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、排気口１２ｅが設けられている。排気口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といった真空ポンプを有している。

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、発光分析器５４を更に備え得る。発光分析器５４は、チャンバ１０の外側に設けられている。発光分析器５４は、チャンバ１０に設けられた光学的に透明な窓部材を介して、プラズマからの光を受ける。発光分析器５４は、プラズマの一以上の波長の発光強度を取得する。後述する制御部８０は、後述する種々の実施形態のプラズマ処理方法の工程を、発光分析器５４によって取得された発光強度に基づいて終了させることができる。

一実施形態において、プラズマ処理装置１は、第１の高周波電源６１を備えている。第１の高周波電源６１は、第１の高周波電力、即ち高周波電力ＬＦを出力するように構成されている。高周波電力ＬＦは、バイアス高周波電力である。高周波電力ＬＦは、主としてイオンを基板Ｗに引き込むことに適した周波数を有する。高周波電力ＬＦの周波数は、例えば４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。一例では、高周波電力ＬＦの周波数は、４００ｋＨｚである。

第１の高周波電源６１は、高周波電力ＬＦを下部電極１８に供給するように構成されている。第１の高周波電源６１は、第１の整合器６３及びローパスフィルタ６５を介して下部電極１８に電気的に接続されている。図２は、図１に示すプラズマ処理装置の二つの整合器を含む電源系の構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の整合器６３は、第１の高周波電源６１と第１の高周波電源６１の負荷との間で接続されている。第１の整合器６３は、整合回路６３ａを有している。第１の整合器６３は、コントローラ６３ｂ及びセンサ６３ｓを更に有している。

整合回路６３ａは、可変インピーダンスを有する。整合回路６３ａのインピーダンスは、第１の高周波電源６１の負荷からの反射を低減させるように、設定される。例えば、整合回路６３ａのインピーダンスは、第１の高周波電源６１の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第１の高周波電源６１の出力インピーダンスに整合させるように設定される。

一実施形態において、整合回路６３ａは、可変インピーダンスを提供するために、一以上の可変リアクタンス素子を有する。整合回路６３ａは、一以上の可変リアクタンス素子として、コンデンサ６３ｃ１及びコンデンサ６３ｃ２を有していてもよい。整合回路６３ａは、インダクタ６３ｉを更に有していてもよい。コンデンサ６３ｃ１の一端は、ノード６３ｎに接続されている。ノード６３ｎは、第１の高周波電源６１と下部電極１８との間の電気的パスに設けられている。コンデンサ６３ｃ１の他端は、グランドに接続されている。コンデンサ６３ｃ２の一端は、ノード６３ｎに接続されている。コンデンサ６３ｃ２の他端は、インダクタ６３ｉを介して下部電極１８に電気的に接続されている。

別の実施形態において、整合回路６３ａは、可変インピーダンスを提供するために、各々が固定インピーダンス素子とスイッチング素子を含む複数の直列回路を並列接続することにより構成されていてもよい。固定インピーダンス素子は、例えば固定容量コンデンサである。

コントローラ６３ｂは、第１の高周波電源６１の負荷からの反射を低減させるために、整合回路６３ａのインピーダンスを設定するように構成されている。コントローラ６３ｂは、例えばプロセッサから構成される。

一実施形態では、コントローラ６３ｂは、第１の高周波電源６１の負荷側のインピーダンスＺ_１を取得するように構成されている。コントローラ６３ｂは、取得したインピーダンスＺ_１と第１の高周波電源６１の出力インピーダンスとの間の差を減少させるよう、整合回路６３ａのインピーダンスを設定する。別の実施形態では、コントローラ６３ｂは、第１の高周波電源６１の負荷からの反射波のパワーを取得するように構成されている。コントローラ６３ｂは、取得した反射波のパワーを低減させるよう、整合回路６３ａのインピーダンスを設定する。

一実施形態において、コントローラ６３ｂは、整合回路６３ａのインピーダンスを設定するために、整合回路６３ａの上述の一以上の可変リアクタンス素子の各々のリアクタンスを設定する。一例において、コンデンサ６３ｃ１及びコンデンサ６３ｃ２の各々は、機械式の可変容量コンデンサである。コンデンサ６３ｃ１の静電容量は、モータ６３ｍ１によって調整される。コンデンサ６３ｃ２の静電容量は、モータ６３ｍ２によって調整される。コントローラ６３ｂは、コンデンサ６３ｃ１の静電容量及びコンデンサ６３ｃ１の静電容量を設定するために、モータ６３ｍ１及びモータ６３ｍ２を制御するように構成されている。別の実施形態において、コントローラ６３ｂは、整合回路６３ａのインピーダンスを設定するために、整合回路６３ａの上述の複数の直列回路の各々のスイッチング素子の導通状態を設定する。

一実施形態において、センサ６３ｓは、第１の高周波電源６１と整合回路６３ａとの間の電気的パス上の電圧及び当該電気的パス上で流れる電流を測定するように構成されている。コントローラ６３ｂは、センサ６３ｓによって測定された電圧及び電流から、インピーダンスＺ_１を特定するように構成されている。

インピーダンスＺ_１は、例えばＶ_１／Ｉ_１によって求められる。Ｖ_１、Ｉ_１は、センサ６３ｓによって取得された電圧、電流であってもよい。Ｖ_１、Ｉ_１は、センサ６３ｓによって取得された電圧の平均値、電流の平均値であってもよい。電圧の平均値及び電流の平均値の各々は、コントローラ６３ｂとセンサ６３ｓとの間に設けられたサンプルホールド回路によって生成されてもよい。或いは、電圧の平均値は、センサ６３ｓによって取得された電圧に対してコントローラ６３ｂが平均化処理を行うことで生成されてもよい。また、電流の平均値は、センサ６３ｓによって取得された電流に対してコントローラ６３ｂが平均化処理を行うことで生成されてもよい。なお、平均化されるべき電圧及び電流の各々がセンサ６３ｓによって取得される期間の時間長は、所定の時間長であり得る。

別の実施形態において、センサ６３ｓは、第１の高周波電源６１の負荷からの反射波のパワーを反映するパラメータを求めるように構成されていてもよい。コントローラ６３ｂは、センサ６３ｓによって求められたパラメータに応じて、反射波のパワーを低減させるように、整合回路６３ａのインピーダンスを設定する。

プラズマ処理装置１は、第２の高周波電源６２を更に備えている。第２の高周波電源６２は、第２の高周波電力、即ち高周波電力ＨＦを出力するように構成されている。高周波電力ＨＦは、プラズマ生成用の高周波電力である。高周波電力ＨＦの周波数は、高周波電力ＬＦの周波数よりも高い。高周波電力ＨＦの周波数は、例えば２７ＭＨｚ～１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。一例では、高周波電力ＨＦの周波数は、４０．６８ＭＨｚである。

第２の高周波電源６２は、第２の整合器６４を介して下部電極１８に電気的に接続されている。別の実施形態では、第２の高周波電源６２は、第２の整合器６４を介して上部電極３０に電気的に接続されていてもよい。第２の整合器６４は、整合回路６４ａを有している。第２の整合器６４は、コントローラ６４ｂ及びセンサ６４ｓを更に有している。コントローラ６４ｂは、例えばプロセッサから構成される。

整合回路６４ａは、可変インピーダンスを有する。整合回路６４ａのインピーダンスは、第２の高周波電源６２の負荷からの反射を低減させるように、設定される。例えば、整合回路６４ａのインピーダンスは、第２の高周波電源６２の負荷側（下部電極側）のインピーダンスを、第２の高周波電源６２の出力インピーダンスに整合させるように設定される。

一実施形態において、整合回路６４ａは、可変インピーダンスを提供するために、一以上の可変リアクタンス素子を有する。整合回路６４ａは、一以上の可変リアクタンス素子として、コンデンサ６４ｃ１及びコンデンサ６４ｃ２を有していてもよい。整合回路６４ａは、インダクタ６４ｉを更に有していてもよい。コンデンサ６４ｃ１の一端は、ノード６４ｎに接続されている。ノード６４ｎは、第２の高周波電源６２と下部電極１８との間の電気的上に設けられている。コンデンサ６４ｃ１の他端は、グランドに接続されている。コンデンサ６４ｃ２の一端は、ノード６４ｎに接続されている。コンデンサ６４ｃ２の他端は、インダクタ６４ｉを介して下部電極１８に電気的に接続されている。

別の実施形態において、整合回路６４ａは、可変インピーダンスを提供するために、各々が固定インピーダンス素子とスイッチング素子を含む複数の直列回路を並列接続することにより構成されていてもよい。固定インピーダンス素子は、例えば固定容量コンデンサである。

以下、図１及び図２と共に、図３を参照する。図３は、高周波電力ＬＦ、高周波電力ＨＦ、及び同期信号ＳＳに関する一例のタイミングチャートである。コントローラ６４ｂは、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦ内の指定された部分期間Ｐ_Ｍ（図５参照）における第２の高周波電源６２の負荷からの反射を低減させるために、整合回路６４ａのインピーダンスを設定するように構成されている。以下、各周期Ｐ_ＬＦ内において一つの部分期間Ｐ_Ｍが設定される例について説明するが、各周期Ｐ_ＬＦ内において二以上の部分期間Ｐ_Ｍが設定されていてもよい。

部分期間Ｐ_Ｍは、各周期Ｐ_ＬＦ内の一部期間であれば、その開始時点及び時間長は限定されるものではない。部分期間Ｐ_Ｍの開始時点及び時間長は、後述する制御部８０からの指定により、任意に設定可能である。

各周期Ｐ_ＬＦは、期間Ｐ_Ｐと期間Ｐ_Ｎを含む。期間Ｐ_Ｐは、第１の高周波電源６１から出力される高周波電力ＨＦの電圧が正極性を有する期間である。期間Ｐ_Ｎは、第１の高周波電源６１から出力される高周波電力ＨＦの電圧が負極性を有する期間である。一実施形態では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内の期間である。別の実施形態では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内の期間である。

一実施形態において、コントローラ６４ｂは、同期信号ＳＳを用いて、部分期間Ｐ_Ｍを特定する。一例において、同期信号ＳＳは、図３に示すように、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦの開始時点において同期パルスを有する信号であり得る。同期信号ＳＳは、第１の高周波電源６１によって生成され、コントローラ６４ｂに与えられてもよい。同期信号ＳＳは、第１の高周波電源６１とコントローラ６４ｂとの間に設けられた同期信号生成器７０によって生成されてもよい。同期信号生成器７０は、高周波電力ＬＦと同期された高周波信号を第１の高周波電源６１から受けて、当該高周波信号から同期信号ＳＳを生成するように構成されている。

図４は、図１に示すプラズマ処理装置の二つの整合器を含む電源系の構成の別の一例を示す図である。図４に示すように、同期信号ＳＳは、別の同期信号生成器７２によって生成されてもよい。同期信号生成器７２によって生成された同期信号ＳＳは、第１の高周波電源６１及びコントローラ６４ｂに与えられる。この例では、第１の高周波電源６１は、同期信号生成器７２によって生成された同期信号ＳＳと同期するように、高周波電力ＬＦを出力する。

コントローラ６４ｂは、同期信号ＳＳ並びに制御部８０から与えられる遅延時間及び時間長を用いて、部分期間Ｐ_Ｍを特定する。部分期間Ｐ_Ｍの開始時点は、同期信号ＳＳの同期パルスのタイミングと制御部８０から与えられる遅延時間から特定される。部分期間Ｐ_Ｍの時間長は、制御部８０から与えられる時間長から特定される。

一実施形態では、コントローラ６４ｂは、各周期Ｐ_ＬＦ内の部分期間Ｐ_Ｍにおける第２の高周波電源６２の負荷側のインピーダンスＺ_２を取得するように構成されている。コントローラ６４ｂは、部分期間Ｐ_ＭにおけるインピーダンスＺ_２と第２の高周波電源６２の出力インピーダンスとの間の差を減少させるよう、整合回路６４ａのインピーダンスを設定する。別の実施形態では、コントローラ６４ｂは、第２の高周波電源６２の負荷からの反射波のパワーを取得するように構成されている。コントローラ６４ｂは、取得した反射波のパワーを低減させるよう、整合回路６４ａのインピーダンスを設定する。

一実施形態において、コントローラ６４ｂは、整合回路６４ａのインピーダンスを設定するために、整合回路６４ａの上述の一以上の可変リアクタンス素子の各々のリアクタンスを設定する。一例において、コンデンサ６４ｃ１及びコンデンサ６４ｃ２の各々は、機械式の可変容量コンデンサである。コンデンサ６４ｃ１の静電容量は、モータ６４ｍ１によって調整される。コンデンサ６４ｃ２の静電容量は、モータ６４ｍ２によって調整される。コントローラ６４ｂは、コンデンサ６４ｃ１の静電容量及びコンデンサ６４ｃ１の静電容量を設定するために、モータ６４ｍ１及びモータ６４ｍ２を制御するように構成されている。設定された整合回路６４ａの一以上の可変リアクタンス素子の各々のリアクタンスは、当該一以上の可変リアクタンス素子の各々のリアクタンスが設定された後の一以上の周期Ｐ_ＬＦ内において、部分期間Ｐ_Ｍに加えて部分期間Ｐ_Ｍ以外の期間でも維持され得る。

別の実施形態において、コントローラ６４ｂは、整合回路６４ａのインピーダンスを設定するために、整合回路６４ａの上述の複数の直列回路の各々のスイッチング素子の導通状態を設定する。設定された複数の直列回路の各々のスイッチング素子の導通状態は、複数の直列回路の各々のスイッチング素子の導通状態は、それが設定された後の一以上の周期Ｐ_ＬＦ内において、部分期間Ｐ_Ｍに加えて部分期間Ｐ_Ｍ以外の期間においても維持され得る。

一実施形態において、センサ６４ｓは、第２の高周波電源６２と整合回路６４ａとの間の電気的パス上の電圧及び当該電気的パス上で流れる電流を測定するように構成されている。コントローラ６４ｂは、部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって測定された電圧及び電流からインピーダンスＺ_２を特定するように構成されている。

インピーダンスＺ_２は、例えばＶ_２／Ｉ_２によって求められる。Ｖ_２、Ｉ_２は、部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって取得された電圧、電流であってもよい。Ｖ_２、Ｉ_２は、部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって取得された電圧の平均値、電流の平均値であってもよい。電圧の平均値及び電流の平均値の各々は、コントローラ６４ｂとセンサ６４ｓとの間に設けられたサンプルホールド回路によって生成されてもよい。或いは、電圧の平均値は、部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって取得された電圧に対してコントローラ６４ｂが平均化処理を行うことで生成されてもよい。また、電流の平均値は、部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって取得された電流に対してコントローラ６４ｂが平均化処理を行うことで生成されてもよい。或いは、Ｖ_２、Ｉ_２は、過去の幾つかの部分期間Ｐ_Ｍにおいてセンサ６４ｓによって取得された電圧の移動平均値、電流の移動平均値であってもよい。

別の実施形態において、センサ６４ｓは、第２の高周波電源６２の負荷からの反射波のパワーを反映するパラメータを求めるように構成されていてもよい。コントローラ６４ｂは、センサ６４ｓによって求められたパラメータに応じて、反射波を低減させるように、整合回路６４ａのインピーダンスを設定する。

プラズマ処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリといった記憶部、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、制御部８０の記憶部には、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、制御部８０のプロセッサによって実行される。制御部８０のプロセッサが、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の各部を制御することにより、後述する方法ＭＴ及び種々の実施形態のプラズマ処理方法がプラズマ処理装置１で実行される。

以下、図５を参照する。図５は、第１の高周波電力に基づく基板の電位及びプラズマの電位を示す一例のタイミングチャートである。第１の高周波電源６１から出力される高周波電力ＬＦの電圧が正極性を有する期間（期間Ｐ_Ｐ）内では、高周波電力ＬＦに基づく基板Ｗの電位Ｖ_ＬＦは正極性の電位となる。期間Ｐ_Ｐでは、プラズマの電位Ｖ_Ｐは、電位Ｖ_ＬＦよりも若干高い。したがって、期間Ｐ_Ｐ内では、基板Ｗとプラズマとの間の電位差が小さく、シース（プラズマシース）が薄い。故に、期間Ｐ_Ｐでは、プラズマから基板Ｗに供給されるイオンのエネルギーは低い。

一方、第１の高周波電源６１から出力される高周波電力ＬＦの電圧が負極性を有する期間Ｐ_Ｎでは、高周波電力ＬＦに基づく基板Ｗの電位Ｖ_ＬＦは負極性の電位となる。期間Ｐ_Ｎでは、プラズマの電位は低くなるものの正の極性を有する。したがって、期間Ｐ_Ｎでは、基板Ｗとプラズマとの間の電位差が大きく、シース（プラズマシース）が厚い。故に、期間Ｐ_Ｎでは、プラズマから基板に供給されるイオンのエネルギーは高い。

プラズマ処理装置１では、各周期Ｐ_ＬＦ内の部分期間Ｐ_Ｍにおいて、高周波電力ＨＦに対する反射が低減され、プラズマの生成効率が高くなる。一方、各周期Ｐ_ＬＦ内の部分期間Ｐ_Ｍ以外の期間では、高周波電力ＨＦに対する反射が増加し、プラズマの生成効率が低下する。故に、プラズマ処理装置１では、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦ内における部分期間Ｐ_Ｍの指定により、所望のイオンエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて基板に供給される。また、所望のイオンエネルギーを有するイオンの効率的な生成を部分期間Ｐ_Ｍの指定により実現可能であるので、比較的低いコスト、且つ、比較的簡易な構成のプラズマ処理装置が提供される。

一実施形態においては、部分期間Ｐ_Ｍは、高周波電力ＬＦの電圧が負の極性を有する期間Ｐ_Ｎ内の期間であってもよい。この実施形態によれば、高いエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて、基板Ｗに供給される。

一実施形態においては、部分期間Ｐ_Ｍは、高周波電力ＬＦの電圧が正の極性を有する期間Ｐ_Ｐ内の期間であってもよい。この実施形態によれば、低いエネルギーを有するイオンが効率的に生成されて、基板に供給される。

なお、部分期間Ｐ_Ｍが高周波電力ＬＦの電圧が負の極性を有する期間Ｐ_Ｎ内の期間である場合には、高周波電力ＨＦに基づく電位が基板Ｗの電位において支配的となる。一方、部分期間Ｐ_Ｍが高周波電力ＬＦの電圧が正の極性を有する期間Ｐ_Ｎ内の期間である場合には、高周波電力ＬＦに基づく電位が基板Ｗの電位において支配的となる。基板Ｗの電位に対して支配的な影響を及ぼす高周波電力の周波数が高いほど、基板Ｗの中心における電位よりも基板Ｗのエッジにおける電位は小さくなる。したがって、基板Ｗの電位に対して支配的な影響を及ぼす高周波電力の周波数が高いほど、基板Ｗの処理速度（例えば、エッチングレート）の均一性は低くなる。上述したように、プラズマ処理装置１では、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦ内で部分期間Ｐ_Ｍが指定可能ある。故に、プラズマ処理装置１によれば、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦ内での部分期間Ｐ_Ｍの指定により、基板Ｗの処理速度の径方向における均一性もが調整され得る。

プラズマ処理装置１に関して上述した部分期間Ｐ_Ｍとイオンのエネルギーとの関係及び部分期間Ｐ_Ｍと基板Ｗの処理速度の径方向における均一性との関係の各々は、チャンバ１０内で正性プラズマが生成される場合の関係である。正性プラズマとは、その中において負イオンに対して正イオンが支配的に存在するプラズマである。一方、チャンバ１０内で負性プラズマが生成される場合には、部分期間Ｐ_Ｍとイオンのエネルギーとの関係及び部分期間Ｐ_Ｍと基板Ｗの処理速度の径方向における均一性との関係の各々は、正性プラズマが生成される場合について上述した関係とは逆の関係となる。なお、負性プラズマとは、その中において正イオンに対して負イオンが支配的に存在するプラズマである。

以下、図６を参照して、一つの例示的実施形態に係るインピーダンスの整合方法について説明する。図６は、一つの例示的実施形態に係るインピーダンスの整合方法を示す流れ図である。以下、プラズマ処理装置１が用いられる場合を例として、図６に示すインピーダンスの整合方法（以下、「方法ＭＴ」という）について説明する。

方法ＭＴの実行中には、基板Ｗが支持台１４（静電チャック２０）上に載置される。方法ＭＴの実行中には、ガスがプラズマ処理装置１のガス供給部ＧＳからチャンバ１０内に供給される。また、方法ＭＴの実行中には、チャンバ１０内の圧力が指定された圧力に排気装置５０によって調整される。

方法ＭＴの工程ＳＴ１では、下部電極１８に、第１の高周波電源６１から第１の整合器６３を介して高周波電力ＬＦが供給される。方法ＭＴの工程ＳＴ２は、工程ＳＴ１の実行中に実行される。工程ＳＴ２では、第２の整合器６４を介して第２の高周波電源６２から高周波電力ＨＦが供給される。

工程ＳＴ３では、高周波電力ＬＦの各周期Ｐ_ＬＦ内の部分期間Ｐ_Ｍにおける第２の高周波電源６２の負荷からの反射を低減させるために、上述したように、整合回路６４ａのインピーダンスが設定される。工程ＳＴ１～工程ＳＴ３は、プラズマ処理が終了されるまで、継続して実行される。

以下、種々の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。図７は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図８の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図８の（ｂ）及び図８の（ｃ）は、図７に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図７に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ１」という）は、工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２を含む。工程ＳＴ１１は、第１の期間において実行される。第１の期間の時間長は、高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｍ倍であり得る。ｍは自然数である。工程ＳＴ１１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ１２は、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。工程ＳＴ１２では、第２のプラズマ処理が実行される。第２の期間の時間長は、高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｎ倍であり得る。ｎは自然数である。

工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ～１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。

工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ１１では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ１１では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ１２では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ１２では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ１１では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。一方、工程ＳＴ１２では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。

図８の（ａ）に示すように、方法ＭＴ１が適用され得る基板ＷＡは、下地領域ＵＲＡ及び膜ＦＡを有する。膜ＦＡは、下地領域ＵＲＡ上に設けられている。基板ＷＡは、マスクＭＫＡを更に有し得る。マスクＭＫＡは、膜ＦＡ上に設けられている。マスクＭＫＡは、膜ＦＡを部分的に露出させるようにパターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＡはシリコンから形成されており、膜ＦＡは酸化シリコンから形成されており、マスクＭＫＡは、フォトレジスト膜及び反射防止膜を含む多層構造を有する。マスクＭＫＡの反射防止膜は、膜ＦＡ上に設けられている。マスクＭＫＡの反射防止膜は、シリコンを含有する。マスクＭＫＡのフォトレジスト膜は、マスクＭＫＡの反射防止膜上に設けられている。マスクＭＫＡは、アモルファスカーボン膜から形成されていてもよい。

方法ＭＴ１では、基板ＷＡは、第１の期間及び第２の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＡは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２で用いられる処理ガスは、Ｃ_４Ｆ_８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ１１及び工程ＳＴ１２で用いられる処理ガスは、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガス及び／又はアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。

図８の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ１１では、下地領域ＵＲＡを露出させるように、プラズマからのイオンによって膜ＦＡがエッチングされる。工程ＳＴ１１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から膜ＦＡのエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、工程ＳＴ１１が終了される。或いは、工程ＳＴ１１は、所定時間の経過後に終了される。工程ＳＴ１１では、基板ＷＡに対して高いエネルギーのイオンが供給されるので、膜ＦＡは高速にエッチングされる。

続く工程ＳＴ１２では、図８の（ｃ）に示すように、膜ＦＡのオーバーエッチングが行われる。工程ＳＴ１２では、基板ＷＡに対して低いエネルギーのイオンが供給されるので、下地領域ＵＲＡの損傷を抑制しつつ、膜ＦＡのオーバーエッチングを行うことができる。

次に、図９、図１０の（ａ）、図１０の（ｂ）、図１０の（ｃ）、図１０の（ｄ）、及び図１０の（ｅ）を参照する。図９は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１０の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１０の（ｂ）～図１０の（ｅ）は、図９に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図９に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ２」という）は、工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２２を含む。工程ＳＴ２１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間において実行される。工程ＳＴ２１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ２２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。工程ＳＴ２２では、第２のプラズマ処理が実行される。

方法ＭＴ２は、工程ＳＴ２３及び工程ＳＴ２４を更に含み得る。工程ＳＴ２３は、第３の期間において実行される。第３の期間は第２の期間に続く期間である。第３の期間の時間長は、高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｐ倍であり得る。ｐは自然数である。工程ＳＴ２３では、第３のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ２４は、第４の期間において実行される。第４の期間は第３の期間に続く期間である。第４の期間の時間長は、高周波電力ＬＦの一周期の時間長のｑ倍であり得る。ｑは自然数である。工程ＳＴ２４では、第４のプラズマ処理が実行される。

工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ～１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。

工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３の各々では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３の各々では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４の各々では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４の各々では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４の各々では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ２１及び工程ＳＴ２３の各々では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。一方、工程ＳＴ２２及び工程ＳＴ２４の各々では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。

図１０の（ａ）に示すように、方法ＭＴ２が適用され得る基板ＷＢは、第１の膜ＦＢ１、及び第２の膜ＦＢ２を有する。第１の膜ＦＢ１は、第２の膜ＦＢ２上に設けられている。基板ＷＢは、下地領域ＵＲＢ、第３の膜ＦＢ３、及びマスクＭＫＢを更に有し得る。第３の膜ＦＢ３は、下地領域ＵＲＢ上に設けられている。第２の膜ＦＢ２は、第３の膜ＦＢ３上に設けられている。マスクＭＫＢは、第１の膜ＦＢ１上に設けられている。マスクＭＫＢは、第１の膜ＦＢ１を部分的に露出させるようにパターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＢはシリコンから形成されている。第１の膜ＦＢ１及び第３の膜ＦＢ３は、酸化シリコンから形成されている。第２の膜ＦＢ２は、窒化シリコンから形成されている。マスクＭＫＢは、フォトレジスト膜から形成されている。マスクＭＫＢは、アモルファスカーボン膜から形成されていてもよい。

方法ＭＴ２では、基板ＷＢは、第１の期間～第４の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＢは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４で用いられる処理ガスは、Ｃ_４Ｆ_８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ２１、工程ＳＴ２２、工程ＳＴ２３、及び工程ＳＴ２４で用いられる処理ガスは、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガス及び／又はアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。

図１０の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ２１では、プラズマからのイオンが第１の膜ＦＢ１に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第２の膜ＦＢ２を露出させるように第１の膜ＦＢ１がエッチングされる。工程ＳＴ２１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第１の膜ＦＢ１のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２１は、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、或いは、工程ＳＴ２１は、発光分析器５４によって取得されるＣＮの発光強度が別の所定値以上であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２１は、所定時間の経過後に終了される。

図１０の（ｃ）に示すように、工程ＳＴ２２では、プラズマからのイオンが第２の膜ＦＢ２に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第３の膜ＦＢ３を露出させるように第２の膜ＦＢ２がエッチングされる。工程ＳＴ２２は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第２の膜ＦＢ２のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２２は、発光分析器５４によって取得されるＣＮの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、或いは、工程ＳＴ２２は、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が別の所定値以上であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２２は、所定時間の経過後に終了される。

図１０の（ｄ）に示すように、工程ＳＴ２３では、プラズマからのイオンが第３の膜ＦＢ３に照射され、ケミカルイオンエッチングによって下地領域ＵＲＢを露出させるように第３の膜ＦＢ３がエッチングされる。工程ＳＴ２３は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第３の膜ＦＢ３のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、工程ＳＴ２３は、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ２３は、所定時間の経過後に終了される。

続く工程ＳＴ２４では、図１０の（ｅ）に示すように、第３の膜ＦＢ３のオーバーエッチングが行われる。工程ＳＴ２４では、基板ＷＢに対して低いエネルギーのイオンが供給されるので、下地領域ＵＲＢの損傷を抑制しつつ、第３の膜ＦＢ３のオーバーエッチングを行うことができる。

この方法ＭＴ２によれば、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第１の膜ＦＢ１として有し、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第２の膜ＦＢ２として有する多層膜のエッチングが可能となる。また、第２の膜ＦＢ２と下地領域ＵＲＢとの間に、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第３の膜ＦＢ３として更に有する多層膜のエッチングが可能となる。

次に、図１１、図１２の（ａ）、及び図１２の（ｂ）を参照する。図１１は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１２の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１２の（ｂ）は、図１１に示すプラズマ処理方法の工程ＳＴ３１の実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図１１に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ３」という）は、工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２を含む。工程ＳＴ３１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間において実行される。工程ＳＴ３１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ３２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間の後の又は第１の期間に続く期間である。工程ＳＴ３２では、第２のプラズマ処理が実行される。

工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。

工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ３１では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ３１では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ３２では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ３２では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２では、チャンバ１０内で処理ガスからプラズマが形成される。工程ＳＴ３１では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。一方、工程ＳＴ３２では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなり、相対的にプラズマからチャンバ１０の内壁面に向かうイオンのエネルギーが高くなる。

図１２の（ａ）に示すように、方法ＭＴ３が適用され得る基板ＷＣは、下地領域ＵＲＣ及び膜ＦＣを有する。膜ＦＣは、下地領域ＵＲＣ上に設けられている。基板ＷＣは、マスクＭＫＣを更に有し得る。マスクＭＫＣは、膜ＦＣ上に設けられている。マスクＭＫＣは、膜ＦＣの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＣはＴａＮから形成されており、膜ＦＣは幾つかの磁性層を含む多層膜であり、マスクＭＫＣは、酸化シリコンから形成されている。膜ＦＣの多層膜は、例えばＭＲＡＭ素子部を構成する多層膜であり、ＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を含む。

方法ＭＴ３では、基板ＷＣは、第１の期間において、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＣは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ３１及び工程ＳＴ３２で用いられる処理ガスは、Ｃｌ_２ガスとアルゴンガスといった希ガスを含む混合ガス、又は、ＣＯガスとＮＨ_３ガスを含む混合ガスであり得る。

図１２の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ３１では、プラズマからのイオンが膜ＦＣに照射され、ケミカルイオンエッチング及び／又はスパッタリングによって下地領域ＵＲＣを露出させるように膜ＦＣがエッチングされる。工程ＳＴ３１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から膜ＦＣのエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ３１は、所定時間の経過後に終了される。工程ＳＴ３１では、基板ＷＣに対して高いエネルギーのイオンが供給されるので、難エッチング材料から形成された膜ＦＣのエッチングが可能となる。

方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３ａを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ３ａは、工程ＳＴ３１と工程ＳＴ３２との間で実行される。工程ＳＴ３ａでは、基板ＷＣがチャンバ１０の内部空間１０ｓから搬出される。したがって、工程ＳＴ３２は、基板ＷＣがチャンバ１０内に配置されていない状態で実施され得る。方法ＭＴ３は、工程ＳＴ３ｂを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ３ｂは、工程ＳＴ３ａと工程ＳＴ３２との間で実行される。工程ＳＴ３ｂでは、ダミー基板がチャンバ１０内に搬入される。ダミー基板は、支持台１４上に載置される。したがって、工程ＳＴ３２は、ダミー基板が支持台１４上に載置されている状態で実行されてもよい。

工程ＳＴ３１では、チャンバ１０の内壁面に堆積物が付着する。堆積物はエッチング副生成物であり得る。工程ＳＴ３２では、チャンバ１０の内壁面に付着した堆積物が、プラズマからのイオン及び／又はラジカルといった化学種によって除去される。工程ＳＴ３２が実行される第２の期間においては、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが低くなり、相対的にプラズマからチャンバ１０の内壁面に向かうイオンのエネルギーが高くなる。その結果、チャンバ１０の内壁面に付着した堆積物が効率的に除去される。

次に、図１３、図１４の（ａ）、図１４の（ｂ）、図１４の（ｃ）、及び図１４の（ｄ）を参照する。図１３は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１４の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１４の（ｂ）～図１４の（ｄ）は、図１３に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図１３に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ４」という）は、工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２を含む。工程ＳＴ４１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間において実行される。第１の期間は単一の周期Ｐ_ＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ４１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ４２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。第２の期間は単一の周期Ｐ_ＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ４２では、第２のプラズマ処理が実行される。

工程ＳＴ４１では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ４２では、工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスと同じ処理ガス又は別の処理ガスが、チャンバ１０内に、供給される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍｍＴｏｒｒ～１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。

工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ４１では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ４１では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ４２では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ４２では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２では、チャンバ１０内でプラズマが形成される。工程ＳＴ４１では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。一方、工程ＳＴ４２では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。

方法ＭＴ４では、基板は、第１の期間及び第２の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板は、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。方法ＭＴ４が適用され得る基板ＷＤは、図１４の（ａ）に示すように、下地領域ＵＲＤ及び膜ＦＤを有する。膜ＦＤは、下地領域ＵＲＤ上に設けられている。基板ＷＤは、マスクＭＫＤを更に有し得る。マスクＭＫＤは、膜ＦＤ上に設けられている。マスクＭＫＤは、膜ＦＤの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＤは酸化シリコンから形成されており、膜ＦＤは有機膜又はシリコン酸化膜であり、マスクＭＫＤはフォトレジスト膜及び反射防止膜を含む多層構造を有する。マスクＭＫＤの反射防止膜は、膜ＦＤ上に設けられている。マスクＭＫＤの反射防止膜は、シリコンを含有する。マスクＭＫＤのフォトレジスト膜は、マスクＭＫＤの反射防止膜上に設けられている。

工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜である場合には、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガスを含み得る。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜である場合には、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤがシリコン酸化膜である場合には、Ｃ_４Ｆ_８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ４１で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜又はシリコン酸化膜の何れであっても、Ｃ_４Ｆ_８ガスといったフルオロカーボンガス、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガス、及びアルゴンガスといった希ガスを含む混合ガスであってもよい。

工程ＳＴ４２で用いられる処理ガスは、膜ＦＤが有機膜又はシリコン酸化膜の何れであっても、Ｃ_４Ｆ_８ガスといったフルオロカーボンガスを含み得る。工程ＳＴ４２で用いられる処理ガスは、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガス、及びアルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。

工程ＳＴ４１では、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高い。したがって、工程ＳＴ４１では、プラズマからのイオンが膜ＦＤに照射され、ケミカルイオンエッチングによって膜ＦＤがエッチングされる。図１４の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ４１において、膜ＦＤは、側壁面を提供するように、エッチングされる。工程ＳＴ４２では、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低い。工程ＳＴ４２では、図１４の（ｃ）に示すように、プラズマからの化学種が基板ＷＤの表面上に堆積物ＤＰの膜を形成する。堆積物ＤＰの膜は、炭素及び／又はフルオロカーボンの化学種から形成される。

続く工程ＳＴ４３では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ４３において、停止条件は、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。或いは、工程ＳＴ４３において、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ４１及び工程ＳＴ４２を含むシーケンス又は当該シーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ４３において停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２を含むシーケンスが再び実行される。工程ＳＴ４１のエッチングは異方性を有する。したがって、工程ＳＴ４１では、図１４の（ｄ）に示すように、基板ＷＤの側壁面上で延在している堆積物ＤＰは残される。一方、工程ＳＴ４１では、基板Ｗの他の表面（水平面）上で延在している堆積物ＤＰが除去されて、膜ＦＤが更にエッチングされる。工程ＳＴ４３において停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴ４は終了する。

方法ＭＴ４では、工程ＳＴ４１と工程ＳＴ４２が交互に繰り返される。即ち、方法ＭＴ４では、堆積物ＤＰの形成（工程ＳＴ４２）と膜ＦＤのエッチング（工程ＳＴ４１）が交互に行われる。方法ＭＴ４によれば、膜ＦＤのエッチングの実行中には、膜ＦＤの側壁面が堆積物ＤＰによって保護される。

次に、図１５、図１６の（ａ）、図１６の（ｂ）、図１６の（ｃ）、及び図１６の（ｄ）を参照する。図１５は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１６の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１６の（ｂ）～図１６の（ｄ）は、図１５に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図１５に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ５」という）は、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２を含む。工程ＳＴ５１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ５１と同じく、第１の期間において実行される。第１の期間は単一の周期Ｐ_ＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ５１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ５２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。第２の期間は単一の周期Ｐ_ＬＦの時間長と同一の時間長を有する期間であってもよい。工程ＳＴ５２では、第２のプラズマ処理が実行される。

工程ＳＴ５１では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ５２では、工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスと同じ処理ガス又は別の処理ガスが、チャンバ１０内に、供給される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、ガス供給部ＧＳが制御部８０によって制御される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ～１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。

工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ５１では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ５１では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ５２では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ５２では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２では、チャンバ１０内でプラズマが形成される。工程ＳＴ５１では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。一方、工程ＳＴ５２では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。

方法ＭＴ５では、基板は、第１の期間及び第２の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板は、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。方法ＭＴ５が適用され得る基板ＷＥは、図１６の（ａ）に示すように、下地領域ＵＲＥ及び膜ＦＥを有する。膜ＦＥは、下地領域ＵＲＥ上に設けられている。基板ＷＥは、マスクＭＫＥを更に有し得る。マスクＭＫＥは、膜ＦＥ上に設けられている。マスクＭＫＥは、膜ＦＥの表面を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＥは酸化シリコンから形成されており、膜ＦＥは多結晶シリコンから形成されており、マスクＭＫＥは酸化シリコンから形成されている。

工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスは、Ｃｌ_２ガス、ＨＢｒガス、ＳＦ_６ガスといったハロゲン含有ガスを含み得る。工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスは、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガスを更に含んでいてもよい。工程ＳＴ５２で用いられる処理ガスは、工程ＳＴ５１で用いられる処理ガスと異なる場合には、Ｏ_２ガスといった酸素含有ガスを含み得る。工程ＳＴ５２で用いられる処理ガスは、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。

工程ＳＴ５１では、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高い。したがって、工程ＳＴ５１では、プラズマからのイオンが膜ＦＥに照射され、ケミカルイオンエッチングによって膜ＦＥがエッチングされる。図１６の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ５１において、膜ＦＥは、側壁面を提供するように、エッチングされる。工程ＳＴ５２では、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低い。工程ＳＴ５２では、図１６の（ｃ）に示すように、膜ＦＥのエッチングが抑制され、膜ＦＥの表面を含む領域が変質して、変質領域ＭＲを形成する。例えば、変質領域ＭＲは、膜ＦＥの表面を含む領域におけるシリコンの酸化によって形成される。

続く工程ＳＴ５３では、停止条件が満たされるか否かが判定される。工程ＳＴ５３において、停止条件は、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２を含むシーケンスの実行回数が所定回数に達している場合に満たされていると判定される。或いは、工程ＳＴ５３において、停止条件は、発光分析器５４によって取得される所定波長の発光強度に基づいて判定されてもよく、工程ＳＴ５１及び工程ＳＴ５２を含むシーケンス又は当該シーケンスの繰り返しの実行時間長に基づいて判定されてもよい。工程ＳＴ５３において停止条件が満たされていないと判定される場合には、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２を含むシーケンスが再び実行される。工程ＳＴ５３において停止条件が満たされていると判定されると、方法ＭＴ５は終了する。

方法ＭＴ５では、工程ＳＴ５１と工程ＳＴ５２が交互に繰り返される。即ち、方法ＭＴ５によれば、膜ＦＥの変質処理（工程ＳＴ５２）と膜ＦＥのエッチング（工程ＳＴ５１）が交互に行われる。方法ＭＴ５では、膜ＦＥの側壁面が変質しているので、図１６の（ｄ）に示すように、工程ＳＴ５１における側壁面のエッチングが抑制される。

次に、図１７、図１８の（ａ）、図１８の（ｂ）、及び図１８の（ｃ）を参照する。図１７は、更に別の例示的実施形態に係るプラズマ処理方法を示す流れ図である。図１８の（ａ）は、一例の基板の一部拡大断面図である。図１８の（ｂ）及び図１８の（ｃ）は、図１７に示すプラズマ処理方法の複数の工程それぞれの実行後の状態における一例の基板の一部拡大断面図である。

図１７に示すプラズマ処理方法（以下、「方法ＭＴ６」という）は、工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２を含む。工程ＳＴ６１は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１１と同じく、第１の期間において実行される。工程ＳＴ６１では、第１のプラズマ処理が実行される。工程ＳＴ６２は、方法ＭＴ１の工程ＳＴ１２と同じく、第２の期間において実行される。第２の期間は、第１の期間に続く期間である。工程ＳＴ６２では、第２のプラズマ処理が実行される。

工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、チャンバ１０内に処理ガスが供給される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、ガス供給部ＧＳが、処理ガスを供給するために、制御部８０によって制御される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、排気装置５０が、チャンバ１０内の圧力を指定された圧力に設定するよう、制御部８０によって制御される。チャンバ１０内の圧力は、例えば数ｍＴｏｒｒ～１０００ｍＴｏｒｒの範囲内の圧力に設定される。

工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２の各々では、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３が実行される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２の各々では、制御部８０は、工程ＳＴ１～工程ＳＴ３を実行するよう、第１の高周波電源６１、第２の高周波電源６２、及び第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ６１では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内に設定される。工程ＳＴ６１では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｐ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。工程ＳＴ６２では、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内に設定される。工程ＳＴ６２では、制御部８０は、部分期間Ｐ_Ｍを期間Ｐ_Ｎ内に設定するよう、第２の整合器６４を制御する。

工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２では、チャンバ１０内でプラズマが形成される。工程ＳＴ６１では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｐ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的低くなる。一方、工程ＳＴ６２では、部分期間Ｐ_Ｍが期間Ｐ_Ｎ内に設定されるので、プラズマから支持台１４に向かうイオンのエネルギーが比較的高くなる。

図１８の（ａ）に示すように、方法ＭＴ６が適用され得る基板ＷＦは、第１の膜ＦＦ１及び第２の膜ＦＦ２を有する。第１の膜ＦＦ１は、第２の膜ＦＦ２上に設けられている。基板ＷＦは、下地領域ＵＲＦ及びマスクＭＫＦを更に有し得る。第２の膜ＦＦ２は、下地領域ＵＲＦ上に設けられている。マスクＭＫＦは、第１の膜ＦＦ１上に設けられている。マスクＭＫＦは、第１の膜ＦＦ１を部分的に露出させるように、パターニングされている。一例において、下地領域ＵＲＦはシリコンから形成されている。第１の膜ＦＦ１は、シリコンを含有する反射防止膜である。第２の膜ＦＦ２は、酸化シリコンから形成されている。マスクＭＫＦは、フォトレジスト膜から形成されている。

方法ＭＴ６では、基板ＷＦは、第１の期間と第２の期間にわたって、チャンバ１０内に配置される。基板ＷＦは、チャンバ１０内では、支持台１４上に載置される。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２で用いられる処理ガスは、ＣＦ_４ガスといったフルオロカーボンガスを含む。工程ＳＴ６１及び工程ＳＴ６２で用いられる処理ガスは、アルゴンガスといった希ガスを更に含んでいてもよい。

図１８の（ｂ）に示すように、工程ＳＴ６１では、第２の膜ＦＦ２を露出させるように、プラズマからのイオンが第１の膜ＦＦ１に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第１の膜ＦＦ１がエッチングされる。工程ＳＴ６１は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第１の膜ＦＦ１のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。或いは、工程ＳＴ６１は、所定時間の経過後に終了される。

図１８の（ｃ）に示すように、工程ＳＴ６２では、下地領域ＵＲＦを露出させるように、プラズマからのイオンが第２の膜ＦＦ２に照射され、ケミカルイオンエッチングによって第２の膜ＦＦ２がエッチングされる。工程ＳＴ６２は、発光分析器５４によって取得される発光強度から第２の膜ＦＦ２のエッチング量が減少していると判断される場合に、終了される。例えば、発光分析器５４によって取得されるＣＯの発光強度が所定値以下であると判定される場合に、工程ＳＴ６２が終了される。或いは、工程ＳＴ６２は、所定時間の経過後に終了される。

この方法ＭＴ６によれば、比較的低いエネルギーでエッチングされ得る膜を第１の膜ＦＦ１として有し、そのエッチングに比較的高いエネルギーを要する膜を第２の膜ＦＦ２として有する多層膜のエッチングが可能となる。

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、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。

例えば、別の実施形態におけるプラズマ処理装置は、容量結合型以外の任意のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。そのようなプラズマ処理装置としては、誘導結合型のプラズマ処理装置及びマイクロ波といった表面波をプラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置が例示される。このようなプラズマ処理装置でも、部分期間Ｐ_Ｍにおける第２の高周波電源６２の負荷からの反射を低減させるために、整合回路６４ａのインピーダンスが設定される。例えば、部分期間Ｐ_ＭにおけるインピーダンスＺ_２と第２の高周波電源６２の出力インピーダンスとの差を減少させるように整合回路６４ａの可変リアクタンス素子の可変リアクタンスが調整される。なお、誘導結合型のプラズマ処理装置では、第２の高周波電源６２からの高周波電力ＨＦが第２の整合器６４を介して誘導結合アンテナに供給される。マイクロ波といった表面波をプラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置では、第２の高周波電源６２からの高周波電力ＨＦは第２の整合器６４を介して下部電極１８に供給される。

また、プラズマ処理装置１は、図１９に示すように、第１の高周波電源６１に代えて電源６１Ａを備えていてもよい。図１９は、別の例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１９に示すプラズマ処理装置１において、電源６１Ａは、下部電極１８に電気的に接続されている。電源６１Ａは、パルス状の負の直流電圧ＢＶを発生するように構成されている。

図２０は、電源６１Ａの出力電圧ＶＯ、高周波電力ＨＦ、及び同期信号ＳＳに関する一例のタイミングチャートである。図２０に示すように、電源６１Ａの出力電圧ＶＯは、周期的に発生されるパルス状の負の直流電圧ＢＶを含む。即ち、電源６１Ａは、パルス状の負の直流電圧ＢＶを周期的に下部電極１８に印加するように構成されている。図２０に示す例では、電源６１Ａは、周期Ｐ_ＢＶで周期的にパルス状の負の直流電圧ＢＶを下部電極１８に印加する。各周期Ｐ_ＢＶは、期間Ｐ_Ｎと期間Ｐ_Ｐを含む。各周期Ｐ_ＢＶにおいて、期間Ｐ_Ｐは期間Ｐ_Ｎの後の期間である。期間Ｐ_Ｎにおいて、電源６１Ａは、パルス状の負の直流電圧ＢＶを下部電極１８に印加する。期間Ｐ_Ｐにおいては、電源６１Ａの出力電圧ＶＯは、０Ｖであり得る。なお、各周期Ｐ_ＢＶにおいて、期間Ｐ_Ｐは期間Ｐ_Ｎの前の期間であってもよい。

図１９に示すプラズマ処理装置１においても、コントローラ６４ｂは、同期信号ＳＳを用いて部分期間Ｐ_Ｍを特定する。同期信号ＳＳは、パルス状の負の直流電圧ＢＶの各周期Ｐ_ＢＶの開始時点において同期パルスを有する信号であり得る。同期信号ＳＳは、電源６１Ａによって生成されてもよい。或いは、同期信号ＳＳは、同期信号生成器７０によって生成されてもよい。同期信号生成器７０は、パルス状の負の直流電圧ＢＶと同期した信号を電源６１Ａから受けて、当該信号から同期信号ＳＳを生成するように構成され得る。或いは、同期信号ＳＳは、同期信号生成器７２によって生成されてもよい。同期信号生成器７２によって生成された同期信号ＳＳは、電源６１Ａ及びコントローラ６４ｂに与えられる。この例では、電源６１Ａは、同期信号生成器７２によって生成された同期信号ＳＳと同期するように、周期的にパルス状の負の直流電圧ＢＶを出力する。

図１９に示すプラズマ処理装置１においても、各周期Ｐ_ＬＦ内において、一つ以上の部分期間Ｐ_Ｍが設定されてもよい。また、一つ以上の部分期間Ｐ_Ｍの各々は、各周期Ｐ_ＬＦ内の一部期間であれば、その開始時点及び時間長は限定されるものではない。部分期間Ｐ_Ｍの開始時点及び時間長は、後述する制御部８０からの指定により、任意に設定可能である。
また、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｎ内の期間であってもよい。或いは、部分期間Ｐ_Ｍは、期間Ｐ_Ｐ内の期間であってもよい。

また、方法ＭＴ、方法ＭＴ１、方法ＭＴ２、方法ＭＴ３、方法ＭＴ４、方法ＭＴ５、及び方法ＭＴ６において用いられるプラズマ処理装置は、容量結合型とは別のタイプのプラズマ処理装置であってもよい。例えば、上述した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プラズマの生成のために用いるプラズマ処理装置が、方法ＭＴ、方法ＭＴ１、方法ＭＴ２、方法ＭＴ３、方法ＭＴ４、方法ＭＴ５、及び方法ＭＴ６において用いられてもよい。

以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、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。

１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、１４…支持台、１８…下部電極、６１…第１の高周波電源、６２…第２の高周波電源、６３…第１の整合器、６４…第２の整合器、６４ａ…整合回路、６４ｂ…コントローラ、Ｐ_ＬＦ…周期、Ｐ_Ｍ…部分期間。

Claims (16)

1. チャンバと、
   下部電極を有し、前記チャンバ内に設けられた基板支持台と、
   バイアス用の第１の高周波電力を前記下部電極に供給するように構成された第１の高周波電源と、
   前記第１の高周波電源と該第１の高周波電源の負荷との間で接続された第１の整合器と、
   プラズマ生成用の第２の高周波電力を供給するように構成された第２の高周波電源と、
   前記第２の高周波電源と該第２の高周波電源の負荷との間で接続された第２の整合器と、
   を備え、
   前記第２の整合器は、可変インピーダンスを有する整合回路及びコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における前記第２の高周波電源の前記負荷からの反射を低減させるために、前記整合回路のインピーダンスを設定するよう構成されている、
   プラズマ処理装置。
2. 前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記整合回路と前記第２の高周波電源との間の電気経路における電圧及び電流を測定するように構成されたセンサを更に備え、
   前記コントローラは、前記センサによって取得される前記電圧及び前記電流から、前記部分期間内の前記第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスを決定し、決定した該インピーダンスと前記第２の高周波電源の出力インピーダンスとの差を減少させるために、前記整合回路の前記インピーダンスを設定するように構成されている、
   請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記コントローラは、
   第１の期間において前記プラズマ処理装置のチャンバ内で第１のプラズマ処理を実行する工程と、
   前記第１の期間の後の又は該第１の期間に続く第２の期間において前記チャンバ内で第２のプラズマ処理を実行する工程と、
   を行うように構成されており、
   第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程の各々は、
   前記下部電極に、前記第１の整合器を介して前記第１の高周波電源から前記第１の高周波電力を供給する工程と、
   前記第２の整合器を介して前記第２の高周波電源から前記第２の高周波電力を供給する工程と、
   前記第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における前記第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるために、前記第２の整合器の整合回路のインピーダンスを設定する工程と、
   を含み、
   第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程のうち一方において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間であり、
   第１のプラズマ処理を実行する前記工程及び第２のプラズマ処理を実行する前記工程のうち他方において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間である、
   請求項１に記載のプラズマ処理装置。
6. 第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間であり、
   第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間である、
   請求項５に記載のプラズマ処理装置。
7. 第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間であり、
   第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間である、
   請求項５に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
   前記基板は、下地領域及び該下地領域上に設けられた膜を有し、
   第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記下地領域を露出させるよう処理ガスのプラズマを用いて前記膜がエッチングされ、
   第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記処理ガスのプラズマを用いて前記膜が更にエッチングされる、
   請求項５～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
   前記基板は、第１の膜及び第２の膜を有し、該第１の膜は前記第２の膜上に設けられており、
   第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記第１の膜がエッチングされ、
   第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、前記処理ガスのプラズマを用いて第２の膜がエッチングされる、
   請求項５～７の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記第１の期間において基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜がエッチングされ、
    前記第２の期間において前記基板は前記チャンバ内に配置されておらず、
    前記チャンバの内壁面に付着した堆積物が、第２のプラズマ処理を実行する前記工程において前記処理ガスのプラズマを用いて除去される、
    請求項７に記載のプラズマ処理装置。
11. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、第１のプラズマ処理を実行する前記工程でその前記膜がエッチングされた前記基板の表面上に、前記処理ガスのプラズマからの化学種又は別の処理ガスのプラズマからの化学種を含む堆積物が形成され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程と第２のプラズマ処理を実行する前記工程とが交互に繰り返される、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
12. 前記第１の期間及び前記第２の期間にわたって、基板が前記チャンバ内に配置され、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程において、処理ガスのプラズマを用いて前記基板の膜が側壁面を提供するようにエッチングされ、
    第２のプラズマ処理を実行する前記工程において、第１のプラズマ処理を実行する前記工程でエッチングされた前記膜の表面を、前記処理ガスのプラズマ又は別の処理ガスのプラズマを用いて変質させ、
    第１のプラズマ処理を実行する前記工程と第２のプラズマ処理を実行する前記工程とが交互に繰り返される、
    請求項６に記載のプラズマ処理装置。
13. プラズマ処理装置において実行されるインピーダンスの整合方法であって、
    前記プラズマ処理装置のチャンバ内に設けられた支持台の下部電極に、第１の整合器を介して第１の高周波電源からバイアス用の第１の高周波電力を供給する工程と、
    第２の整合器を介して第２の高周波電源からプラズマ生成用の第２の高周波電力を供給する工程と、
    前記第１の高周波電力の各周期内の指定された部分期間における前記第２の高周波電源の負荷からの反射を低減させるために、前記第２の整合器の整合回路のインピーダンスを設定する工程と、
    を含む、インピーダンスの整合方法。
14. 前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が負の極性を有する期間内の期間である、請求項１３に記載のインピーダンスの整合方法。
15. 前記部分期間は、前記第１の高周波電源から出力される前記第１の高周波電力の電圧が正の極性を有する期間内の期間である、請求項１３に記載のインピーダンスの整合方法。
16. 前記部分期間内の前記第２の高周波電源の負荷側のインピーダンスが、センサによって取得される電圧及び電流であって、前記整合回路と前記第２の高周波電源との間の電気経路における該電圧及び該電流から決定され、
    決定した該インピーダンスと前記第２の高周波電源の出力インピーダンスとの差を減少させるために、前記整合回路の前記インピーダンスが設定される、
    請求項１３～１５の何れか一項に記載の整合方法。

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